JP2014168760A - 微細気泡発生装置および風呂給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微細気泡の発生量を安定的に増加させることのできる微細気泡発生装置、および当該微細気泡発生装置を備えた風呂給湯装置を提供すること。
【解決手段】本発明の微細気泡発生装置は、液体流路内に旋回液流ＳＦを生成する旋回液流生成部（旋回翼２）と、旋回液流ＳＦの旋回径を縮径させる縮径部３と、旋回液流ＳＦの外周に気体ＡＲ１が接触するように液体流路外から気体ＡＲ１を取り込む第１の気体導入部４と、旋回液流ＳＦの内周に気体ＡＲ２が接触するように液体流路外から気体ＡＲ２を取り込む第２の気体導入部５Ａと、を備え、旋回液流ＳＦと、第１の気体導入部４から取り込まれた気体ＡＲ１と、第２の気体導入部５Ａから取り込まれた気体ＡＲ２とにより、微細気泡を発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、導入気体を微細化して液体に混合することにより微細気泡を発生させる微細気泡発生装置およびこれを備えた風呂給湯装置に関する。

液中に気体を均一に混合したり、微細気泡を発生したりする装置として、ベンチュリー式、キャビテーション式、加圧溶解式、旋回流式などの装置が知られている。ベンチュリー式は、流路にくびれ部分を設け、該くびれ部分で流速が上がり負圧が形成されることで外部より空気を吸気し、くびれが広がる部分で圧力が上昇するために気泡が微細化される発生原理である。キャビテーション式は、ポンプ内に気液混合体を送り、例えば超音波振動を与えることでキャビテーションを利用して気泡を発生させる。また、加圧溶解式は液体を流れる配管外から導入した外気をコンプレッサ等で加圧して液中に溶解し、減圧開放時に気泡が再析出する方式である。加圧溶解式は、装置が大型化するが、大量の気体を溶解させることが可能である。また、旋回流式では、液体の旋回流を形成し、気体と合一させることで、旋回流により気体がせん断破砕されて微細化される。旋回流式の例として、有機廃液等を旋回させることで有機物分解をする装置や、旋回した水流で空気を破砕した気泡を用いた水浄化装置が知られている。

有機物分解をする装置や水浄化装置においても、微細かつ多量の気泡を発生することが効果発現の重要要素となる。一般に、多量かつ微細な気泡を低流量で発生させる場合、旋回流式が用いられる。旋回流式には、円錐形状の空間を有する旋回流生成部の底面の接線方向から水流を導入して、円錐形状空間の壁面に沿って旋回させる方式や、水流を翼によって旋回させて旋回流を生成する旋回翼方式がある。旋回流式は、旋回流が流通する配管経路の径を縮径し流速を増大させることで、大気圧との間に圧力差（負圧）が生じ、導入する気体を破砕することで微細気泡を発生させるものである。旋回流式における微細気泡量を向上させる手段としては、次のような手段がある。（１）旋回流の旋回力を向上する。（２）負圧により導入される気体量を増大させる。（３）旋回流と気体との接触面積を増大させる。

特許文献１には、一端側が壁体で閉口され、他端側が開口している円筒形スペースを有する容器本体と、一端側の壁体に開設された気体導入孔と、円筒形スペースの内壁円周面の一部にその接線方向に開設された加圧液体導入口とからなる微細気泡発生装置が開示されている。

特許第４７２５７０７号公報

特許文献１に開示された微細気泡発生装置では、気体導入孔から導入された気体が、円筒形スペース内に形成される旋回流の中心部分のみに接触する構成であり、旋回流と気体の接触面積が小さい。このため、微細気泡の発生量を多くすることが困難である。また、特許文献１に開示された微細気泡発生装置では、加圧液体を加圧液体導入口から円筒形スペースの接線方向に導入することによって円筒形スペース内に旋回流を形成する構成であるため、圧力損失が大きい。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、微細気泡の発生量を安定的に増加させることのできる微細気泡発生装置、および当該微細気泡発生装置を備えた風呂給湯装置を提供することを目的とする。

本発明に係る微細気泡発生装置は、液体流路内に旋回液流を生成する旋回液流生成部と、旋回液流の旋回径を縮径させる縮径部と、旋回液流の外周に気体が接触するように液体流路外から気体を取り込む第１の気体導入部と、旋回液流の内周に気体が接触するように液体流路外から気体を取り込む第２の気体導入部と、を備え、旋回液流と、第１の気体導入部から取り込まれた気体と、第２の気体導入部から取り込まれた気体とにより、微細気泡を発生させる。

本発明によれば、旋回液流と気体との接触面積を大きくすることができるので、微細気泡の発生量を安定的に増加させることが可能になる。

本発明の実施の形態１の微細気泡発生装置を示す断面図（縦断面図）である。 図１に示す微細気泡発生装置が備える旋回翼を示す斜視図である。 図１に示す微細気泡発生装置を第１の気体導入部の位置で切断した状態を示す模式的な横断面図である。 図１に示す微細気泡発生装置の変形例を第１の気体導入部の位置で切断した状態を示す模式的な横断面図である。 図１に示す微細気泡発生装置を第２の気体導入部の位置で切断した状態を示す模式的な横断面図である。 本発明の実施の形態２の微細気泡発生装置を示す断面図（縦断面図）である。 本発明の実施の形態３の微細気泡発生装置を示す断面図（縦断面図）である。 本発明の実施の形態４の微細気泡発生装置の一部分の断面図（縦断面図）である。 本発明の実施の形態５の微細気泡発生装置の一部分の断面図（縦断面図）である。 本発明の実施の形態６の微細気泡発生装置の一部分の断面図（縦断面図）である。 本発明の実施の形態７の微細気泡発生装置の一部分の断面図（縦断面図）である。 本発明の微細気泡発生装置を備える風呂給湯装置の実施の形態を示す構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の微細気泡発生装置を示す断面図（縦断面図）である。図１に示すように、本実施の形態１の微細気泡発生装置１Ａは、旋回翼２と、縮径部３と、第１の気体導入部４と、第２の気体導入部５Ａと、気泡生成部６を備えている。微細気泡発生装置１Ａは、配管経路等の液体流路の途中に設置される。例えば水などの液体は、図１中の左側から微細気泡発生装置１Ａに流入する。

図２は、旋回翼２を示す斜視図である。旋回翼２は、液体流路内に旋回液流を生成する旋回液流生成部として機能する。図２に示すように、旋回翼２は、水流などの液流に旋回力を付加する翼７と、翼７を固定する円筒管部８とを備える。翼７は、円弧形状をなす湾曲した構造になっており、翼７の上流側部分は液流に対し略平行方向に配置され、翼７の下流側部分は液流に対し略垂直方向に立ち上がるように配置される。図１に示すように、液流は、旋回翼２の翼７を通過する際に旋回力を付加されることにより、旋回液流ＳＦを形成する。図示の構成では、旋回翼２には、２枚の翼７が設けられているが、翼７の個数は１個または３個以上でも良い。

縮径部３は、旋回翼２により発生させた旋回液流ＳＦの半径を縮小することにより旋回液流ＳＦを高速化する。図１に示すように、縮径部３は、旋回翼２の円筒管部８の下流側に同軸的に設けられている。縮径部３の内部は、下流側に向かって略円錐状に縮径している。

第１の気体導入部４は、液体流路外の径方向外側から、例えば空気などの気体ＡＲ１を取り込み、その気体ＡＲ１を縮径部３の下流側の位置に供給する。本実施形態では、第１の気体導入部４は、縮径部３の流出端付近の、最縮径部に気体ＡＲ１を供給する。

図３は、図１に示す微細気泡発生装置１Ａを第１の気体導入部４の位置で切断した状態を示す模式的な横断面図である。図３に示すように、第１の気体導入部４の出口である気体放出口４１は、液体流路の内周面に開口している。第１の気体導入部４内を通って取り込まれた気体ＡＲ１は、第１の気体導入部４の気体放出口４１から放出されることにより、旋回液流ＳＦの外周に接触する。図３に示す構成例では、旋回液流ＳＦの旋回方向に対して略直交する方向から気体ＡＲ１が旋回液流ＳＦに合一するように第１の気体導入部４が形成されている。

図４は、図１に示す微細気泡発生装置１Ａの変形例を第１の気体導入部４の位置で切断した状態を示す模式的な横断面図である。第１の気体導入部４は、図３に示す構成例に代えて、図４に示す構成例のようなものでも良い。図４に示す構成例では、旋回液流ＳＦの旋回方向に対して接線方向（旋回方向に対して順方向となる接線方向）から気体ＡＲ１が旋回液流ＳＦに合一するように第１の気体導入部４が形成されている。このような構成により、第１の気体導入部４から導入された気体ＡＲ１によって旋回液流ＳＦが乱されることを確実に抑制することができるので、旋回液流ＳＦによるせん断力の低下を確実に抑制することができる。その結果、微細気泡をより高い効率で発生させることができる。

図１に示すように、第２の気体導入部５Ａは、第１の気体導入部４よりも液体流路の下流側に備えられている。第２の気体導入部５Ａは、液体流路外の径方向外側から、例えば空気などの気体ＡＲ２を取り込み、その気体ＡＲ２を旋回液流ＳＦの内周に接触させる。第２の気体導入部５Ａは、筒状（または管状）をなしており、その断面形状は例えば円形等が好ましい。第２の気体導入部５Ａの一方の端部（先端部）は、旋回液流ＳＦが流通する液体流路の中心部分（中心近傍）に位置し、第２の気体導入部５Ａの他方の端部（基端部）は、液体流路外に位置する。気体ＡＲ２は、第２の気体導入部５Ａの上記他方の端部から吸入され、第２の気体導入部５Ａ内を通り、第２の気体導入部５Ａの上記一方の端部に形成された気体放出口５１から放出されて、旋回液流ＳＦの内周（中心部分）に接触する。本実施形態における第２の気体導入部５Ａの軸方向は、液体流路の軸方向に対して略垂直になっている。

気泡生成部６は、縮径部３の下流側に同軸的に設けられている。本実施形態では、気泡生成部６は、その内径が、上流側（縮径部３）に向かって略円錐状に縮小する部分を有している。

次に、図１および図５を参照して、微細気泡発生装置１Ａの基本的な動作について説明する。まず、図１に示すように、液体流路内を軸方向に流れる液体が旋回翼２を通過する際に、旋回翼２の作用により、旋回液流ＳＦが発生する。旋回翼２の円筒管部８から流出した旋回液流ＳＦは、縮径部３を通過することにより旋回半径が縮小しつつ、旋回方向の流速が上昇する。この結果、縮径部３と第１の気体導入部４との間には圧力差（負圧）が生じるので、縮径部３の流出端側には、この圧力差により第１の気体導入部４から気体ＡＲ１が吸い込まれる。吸い込まれた気体ＡＲ１は、旋回液流ＳＦと合一する位置で、旋回液流ＳＦの外周に接触してせん断され、気泡生成部６内に微細気泡を発生させる。

図５は、図１に示す微細気泡発生装置１Ａを第２の気体導入部５Ａの位置で切断した状態を示す模式的な横断面図である。旋回翼２によって生成した旋回液流ＳＦが流通する液体流路の中心近傍は、旋回液流ＳＦの遠心力により、負圧が形成される。第２の気体導入部５Ａの先端に形成された気体放出口５１が、旋回液流ＳＦが流通する液体流路の中心近傍に位置しているため、この中心近傍の圧力と大気圧との圧力差（負圧）により、第２の気体導入部５Ａからは気体ＡＲ２が吸引される。このため、図５に示すように、第２の気体導入部５Ａ内を通って導入された気体ＡＲ２を、気体放出口５１から放出して液体流路の内部に導入し、旋回液流ＳＦの内周に接触させることが可能になる。このようにして導入された気体ＡＲ２は、旋回液流ＳＦの内周に接触してせん断され、気泡生成部６内に微細気泡を発生させる。

以上説明したような微細気泡発生装置１Ａによれば、旋回液流ＳＦの外周および内周に気体ＡＲ１および気体ＡＲ２をそれぞれ接触させることができるため、液体（旋回液流ＳＦ）と気体との接触面積および接触効率を向上することができる。その結果、微細気泡の発生量を安定して増加させることができる。

ここで、旋回液流と気体とを同じ位置で合一させる複数の吸気口（気体導入部）を備えた構成の場合には、複数の吸気口のうちの一つから導入する気体量が増加すると、他の吸気口から導入される気体量が減少する現象が生じてしまい、微細気泡の生成が不安定になってしまう。これに対し、本実施形態の微細気泡発生装置１Ａでは、第１の気体導入部４から取り込まれた気体ＡＲ１が液体流路内に放出される位置（気体放出口４１）と、第２の気体導入部５Ａから取り込まれた気体ＡＲ２が液体流路内に放出される位置（気体放出口５１）とが、液体流路の軸方向（すなわち旋回液流ＳＦの進行方向）に異なる位置になっている。このため、第１の気体導入部４から導入される気体ＡＲ１の量が増加した場合に第２の気体導入部５Ａから導入される気体ＡＲ２の量が減少する現象が生ずることを抑制することができ、また、その逆に、第２の気体導入部５Ａから導入される気体ＡＲ２の量が増加した場合に第１の気体導入部４から導入される気体ＡＲ１の量が減少する現象が生ずることを抑制することができる。よって、全体としての気体導入量を効率良く増加させることができ、微細気泡の発生量を安定して増加させることが可能になる。

また、本実施形態の微細気泡発生装置１Ａでは、旋回翼２によって旋回液流ＳＦを発生させる構成にしたことにより、液体の圧力損失を低くしつつ、微細気泡を大量に発生させることができる。ただし、本発明では、旋回液流を発生させる旋回液流生成部の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、液体流路内に接線方向から液体を流入させ、この液体を液体流路の内周面に沿って旋回させることによって旋回液流を発生させる構成にしてもよい。

実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図６は、本発明の実施の形態２の微細気泡発生装置を示す断面図（縦断面図）である。図６に示すように、本実施の形態２の微細気泡発生装置１Ｂは、実施の形態１における第２の気体導入部５Ａに代えて、第２の気体導入部５Ｂを備えている。第２の気体導入部５Ｂは、旋回翼２の上流側の近傍に設置されている。第２の気体導入部５Ｂは、筒状（または管状）をなしており、先端に気体放出口５１を有している。第２の気体導入部５Ｂの断面形状は例えば円形等が好ましい。また、第２の気体導入部５Ｂは、その先端側の部分が液体流路の軸方向に対して略平行になり、気体放出口５１が液体流路の下流側に向くように、曲がった形状になっている。第２の気体導入部５Ｂの基端側には、ポンプあるいは圧力タンク等の給気手段（図示省略）が設けられており、この給気手段により供給される気体ＡＲ２が第２の気体導入部５Ｂ内を通り気体放出口５１から放出される。気体放出口５１から放出された気体ＡＲ２は、液流の中心部分に位置する状態になる。このようにして中心部分に気体ＡＲ２を含む液流が旋回翼２を通過して旋回液流ＳＦを形成することにより、旋回液流ＳＦの内周に気体ＡＲ２が接触する。

本実施の形態２の微細気泡発生装置１Ｂによれば、旋回液流ＳＦの外周および内周に気体ＡＲ１および気体ＡＲ２をそれぞれ接触させることができるため、実施の形態１と同様に、液体と気体との接触面積および接触効率を向上することができる。その結果、微細気泡の発生量を安定して増加させることができる。また、本実施の形態２の微細気泡発生装置１Ｂでは、第２の気体導入部５Ｂの先端側の部分が液体流路の軸方向に対して略平行になるように第２の気体導入部５Ｂが曲がった形状をなしていることにより、気体放出口５１から放出される気体ＡＲ２によって液流が乱されることを確実に抑制することができる。このため、微細気泡をより高い効率で発生させることができる。特に、本実施の形態２の微細気泡発生装置１Ｂでは、気体放出口５１が液体流路の下流側に向いているため、気体放出口５１から気体ＡＲ２を液流の進行方向に対して順方向に放出することができる。このため、気体放出口５１から放出される気体ＡＲ２によって液流が乱されることをより確実に抑制することができる。

実施の形態３．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図７は、本発明の実施の形態３の微細気泡発生装置を示す断面図（縦断面図）である。図７に示すように、本実施の形態３の微細気泡発生装置１Ｃは、実施の形態１における第２の気体導入部５Ａに代えて、第２の気体導入部５Ｃを備えている。第２の気体導入部５Ｃは、第１の気体導入部４よりも液体流路の下流側に備えられている。第２の気体導入部５Ｃは、筒状（または管状）をなしており、その断面形状は例えば円形等が好ましい。第２の気体導入部５Ｃは、液体流路内を、液体流路の軸方向に略垂直な方向に伸びるように配置されている。第２の気体導入部５Ｃの一方の端部は、液体流路の内壁に接触または固定されている。第２の気体導入部５Ｃの側壁には、気体放出口５１が形成されている。気体放出口５１は、液体流路の中心部分（中心近傍）に位置している。気体放出口５１の形状は、特に限定されないが、円形であることが好ましい。図示の構成では、気体放出口５１は、液体流路の上流側に向いているが、下流側に向いていても良い。気体放出口５１は、旋回液流ＳＦの中心近傍に位置するため、この位置に生ずる負圧により、第２の気体導入部５Ｃ内に外部から気体ＡＲ２が吸引される。第２の気体導入部５Ｃ内を通って導入された気体ＡＲ２は、気体放出口５１から液体流路の内部に放出され、旋回液流ＳＦの内周に接触する。このようにして導入された気体ＡＲ２は、旋回液流ＳＦの内周に接触してせん断され、微細気泡を発生させる。

本実施の形態３の微細気泡発生装置１Ｃによれば、旋回液流ＳＦの外周および内周に気体ＡＲ１および気体ＡＲ２をそれぞれ接触させることができるため、実施の形態１と同様に、液体と気体との接触面積および接触効率を向上することができる。その結果、微細気泡の発生量を安定して増加させることができる。また、気体放出口５１が液体流路の軸方向に向いていることにより、気体放出口５１から放出される気体ＡＲ２によって旋回液流ＳＦが乱されることを確実に抑制することができる。このため、旋回液流ＳＦによるせん断力の低下を確実に抑制することができ、微細気泡をより高い効率で発生させることができる。特に、本実施の形態３の微細気泡発生装置１Ｃでは、第２の気体導入部５Ｃの側壁に気体放出口５１を形成したことにより、第２の気体導入部５Ｃを曲がった形状にすることなく、気体放出口５１を液体流路の軸方向に向けることができる。

旋回翼２によって生成した旋回液流ＳＦは、第１の気体導入部４から導入された気体ＡＲ１および第２の気体導入部５Ｃから導入された気体ＡＲ２をせん断することにより、微細気泡を発生させる。本実施の形態３の微細気泡発生装置１Ｃによれば、気泡生成部６にて生成した微細気泡は、旋回液流ＳＦと共に下流へ流通し、第２の気体導入部５Ｃの外壁に接触する。第２の気体導入部５Ｃに微細気泡が接触することで、旋回液流ＳＦのせん断時に生成した微細気泡のうち、比較的径の大きい気泡が再破砕し、より径の小さい微細気泡に細分化される。本実施の形態３では、このような構造により、第１の気体導入部４から導入された気体ＡＲ１あるいは第２の気体導入部５Ｃから導入された気体ＡＲ２が旋回液流ＳＦによってせん断されるときにせん断が不十分であった気泡を再破砕することで、微細気泡量を増大させることが可能になる。特に、本実施形態では、気体放出口５１が液体流路の上流側を向いていることにより、気体放出口５１から放出された気体ＡＲ２が旋回液流ＳＦによってせん断されるときにせん断が不十分であった気泡を、第２の気体導入部５Ｃの外壁に接触させて再破砕することができる。

実施の形態４．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図８は、本発明の実施の形態４の微細気泡発生装置の一部分の断面図（縦断面図）である。本実施の形態４の微細気泡発生装置は、実施の形態１の第２の気体導入部５Ａに代えて、図８に示す第２の気体導入部５Ｄを備えていること以外は、実施の形態１と同様である。

第２の気体導入部５Ｄは、旋回液流生成部（旋回翼２）より液体流路の下流側に配置されている。第２の気体導入部５Ｄは、筒状（または管状）をなしており、その断面形状は例えば円形等が好ましい。第２の気体導入部５Ｄは、その先端側の部分５３が液体流路の軸方向に対して略平行になるように、液体流路の上流側の方向に曲がった形状になっている。第２の気体導入部５Ｄの先端部分は、複数（図示の構成では２本）に分岐しており、その分岐した枝５４ごとに気体放出口５１が形成されている。第２の気体導入部５Ｄから導入される気体ＡＲ２は、各枝５４に分岐し、各枝５４の先端の気体放出口５１からそれぞれ放出される。

本実施の形態４の微細気泡発生装置によれば、旋回液流ＳＦの外周および内周に気体ＡＲ１および気体ＡＲ２をそれぞれ接触させることができるため、実施の形態１と同様に、液体と気体との接触面積および接触効率を向上することができる。その結果、微細気泡の発生量を安定して増加させることができる。また、本実施の形態４の微細気泡発生装置では、第２の気体導入部５Ｄの先端側の部分５３が液体流路の軸方向に対して略平行になるように第２の気体導入部５Ｄが曲がった形状をなしていることにより、気体放出口５１から放出される気体ＡＲ２によって旋回液流ＳＦが乱されることを確実に抑制することができる。このため、旋回液流ＳＦによるせん断力の低下を確実に抑制することができ、微細気泡をより高い効率で発生させることができる。また、本実施の形態４の微細気泡発生装置によれば、第２の気体導入部５Ｄの先端部分を複数の枝５４に分岐させ、各枝５４の気体放出口５１から気体ＡＲ２をそれぞれ放出することにより、旋回液流ＳＦの内周全体に気体ＡＲ２を接触させることができる。このため、旋回液流ＳＦの内周と気体ＡＲ２との接触面を更に増大させることができるので、微細気泡の発生量を更に増加させることが可能になる。

実施の形態５．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態５について説明するが、上述した実施の形態４との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図９は、本発明の実施の形態５の微細気泡発生装置の一部分の断面図（縦断面図）である。本実施の形態５の微細気泡発生装置は、気泡破砕部１１を備えていること以外は、実施の形態４と同様である。

図９に示すように、気泡破砕部１１は、液体流路の内壁から液体流路の内部に向かって突出する突出部で構成されている。気泡破砕部１１の形状は、特に限定されないが、例えば円柱形等が好ましい。気泡破砕部１１は、第１の気体導入部４の気体放出口４１および第２の気体導入部５Ｄの気体放出口５１よりも液体流路の下流側に配置される。図９に示す構成では、気泡破砕部１１は、液体流路の軸方向の位置が、第２の気体導入部５Ｄの屈曲部分とほぼ同じ位置になるように配置されている。

本実施の形態５によれば、実施の形態４と同様の効果に加えて、次のような効果が得られる。すなわち、第１の気体導入部４から導入された気体ＡＲ１および第２の気体導入部５Ｄから導入された気体ＡＲ２が旋回液流ＳＦによってせん断されて生成した微細気泡が、旋回液流ＳＦと共に下流へ流れ、気泡破砕部１１に接触する。これにより、旋回液流ＳＦによるせん断時に生成した微細気泡のうち、比較的径の大きい気泡が再破砕し、より径の小さい微細気泡に細分化される。このようにして、本実施の形態５によれば、第１の気体導入部４から導入された気体ＡＲ１および第２の気体導入部５Ｄから導入された気体ＡＲ２が旋回液流ＳＦによってせん断される際のせん断が不十分であった気泡を、気泡破砕部１１で再破砕することができるため、微細気泡量を更に増大させることが可能になる。

実施の形態６．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態６について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図１０は、本発明の実施の形態６の微細気泡発生装置の一部分の断面図（縦断面図）である。本実施の形態６の微細気泡発生装置は、実施の形態１の第２の気体導入部５Ａに代えて、図１０に示す第２の気体導入部５Ｅを備えていること以外は、実施の形態１と同様である。

第２の気体導入部５Ｅは、旋回液流生成部（旋回翼２）より液体流路の下流側に配置されている。第２の気体導入部５Ｅは、筒状（または管状）をなしており、その断面形状は例えば円形等が好ましい。第２の気体導入部５Ｅは、その先端側の部分５５が液体流路の軸方向に対して略平行になるように、液体流路の下流側の方向に曲がった形状になっている。第２の気体導入部５Ｅの先端部分は、複数（図示の構成では２本）に分岐しており、その分岐した枝５６ごとに気体放出口５１が形成されている。第２の気体導入部５Ｅから導入される気体ＡＲ２は、各枝５６に分岐し、各枝５６の先端の気体放出口５１からそれぞれ放出される。

本実施の形態６の微細気泡発生装置によれば、旋回液流ＳＦの外周および内周に気体ＡＲ１および気体ＡＲ２をそれぞれ接触させることができるため、実施の形態１と同様に、液体と気体との接触面積および接触効率を向上することができる。その結果、微細気泡の発生量を安定して増加させることができる。また、本実施の形態６の微細気泡発生装置では、第２の気体導入部５Ｅの先端側の部分５５が液体流路の軸方向に対して略平行になるように第２の気体導入部５Ｅが曲がった形状をなしていることにより、気体放出口５１から放出される気体ＡＲ２によって旋回液流ＳＦが乱されることを確実に抑制することができる。このため、旋回液流ＳＦによるせん断力の低下を確実に抑制することができ、微細気泡をより高い効率で発生させることができる。また、本実施の形態６の微細気泡発生装置によれば、第２の気体導入部５Ｅの先端部分を複数の枝５６に分岐させ、各枝５６の気体放出口５１から気体ＡＲ２をそれぞれ放出することにより、旋回液流ＳＦの内周全体に気体ＡＲ２を接触させることができる。このため、旋回液流ＳＦの内周と気体ＡＲ２との接触面を更に増大させることができるので、微細気泡の発生量を更に増加させることが可能になる。更に、本実施の形態６では、第２の気体導入部５Ｅの先端側の部分５５が液体流路の下流側の方向に曲がっており、気体放出口５１が液体流路の下流側に向いているため、気体放出口５１から気体ＡＲ２を旋回液流ＳＦの進行方向に対して順方向に放出することができる。このため、旋回液流ＳＦを乱すことなく気体ＡＲ２を旋回液流ＳＦの内周に接触させることができるので、旋回液流ＳＦによるせん断力の低下をより確実に抑制することができる。その結果、微細気泡の発生量を更に増加することが可能になる。

実施の形態７．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態７について説明するが、上述した実施の形態６との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図１１は、本発明の実施の形態７の微細気泡発生装置の一部分の断面図（縦断面図）である。本実施の形態７の微細気泡発生装置は、気泡破砕部１１を備えていること以外は、実施の形態６と同様である。

図１１に示すように、気泡破砕部１１は、液体流路の内壁から液体流路の内部に向かって突出する突出部で構成されている。気泡破砕部１１の形状は、特に限定されないが、例えば円柱形等が好ましい。気泡破砕部１１は、第１の気体導入部４の気体放出口４１および第２の気体導入部５Ｅの気体放出口５１よりも液体流路の下流側に配置される。

本実施の形態７によれば、実施の形態６と同様の効果に加えて、次のような効果が得られる。すなわち、第１の気体導入部４から導入された気体ＡＲ１および第２の気体導入部５Ｅから導入された気体ＡＲ２が旋回液流ＳＦによってせん断されて生成した微細気泡が、旋回液流ＳＦと共に下流へ流れ、気泡破砕部１１に接触する。これにより、旋回液流ＳＦによるせん断時に生成した微細気泡のうち、比較的径の大きい気泡が再破砕し、より径の小さい微細気泡に細分化される。このようにして、本実施の形態７によれば、第１の気体導入部４から導入された気体ＡＲ１および第２の気体導入部５Ｅから導入された気体ＡＲ２が旋回液流ＳＦによってせん断される際のせん断が不十分であった気泡を、気泡破砕部１１で再破砕することができるため、微細気泡量を更に増大させることが可能になる。

以上、本発明の微細気泡発生装置の実施の形態について説明したが、本発明の微細気泡発生装置では、上述した複数の実施の形態の特徴を任意の組み合わせで組み合わせて実施しても良い。

実施の形態８．
次に、図１２を参照して、本発明の微細気泡発生装置を備える風呂給湯装置の実施の形態について説明する。図１２に示すように、本実施形態の風呂給湯装置１５０は、熱源機としてのヒートポンプユニット１１０と、タンクユニット１２０とを備えている。ヒートポンプユニット１１０は、圧縮機１１１と、沸き上げ用熱交換器１１２と、膨張弁１１３と、蒸発器１１４と、これらを環状に接続する循環配管１１５とによって構成された冷凍サイクル部１１７を有している。冷凍サイクル部１１７では、二酸化炭素等の冷媒が圧縮機１１１で圧縮されて高温、高圧となった後に沸き上げ用熱交換器１１２で放熱し、膨張弁１１３で減圧され、蒸発器１１４で吸熱してガス状態となって圧縮機１１１に吸入される。

一方、タンクユニット１２０は、貯湯タンク２０、給水管路３０、貯湯用循環管路４０、タンク側循環管路５０、風呂側循環管路６０、追焚き用熱交換器７０、第１給湯管路７５、風呂側湯水混合弁８０ａ、一般側湯水混合弁８０ｂ、第２給湯管路９０、第３給湯管路９５等を有している。

貯湯タンク２０は、給水管路３０から供給される水を貯留すると共にヒートポンプユニット１１０で沸き上げられた湯を貯留する積層式のタンクである。この貯湯タンク２０の下部には、給水管路３０が接続される水導入口２０ａと、貯湯用循環管路４０の往き管４０ａが接続される水導出口２０ｂとが設けられている。貯湯タンク２０の上部には、貯湯用循環管路４０の戻り管４０ｂが接続される温水導入口２０ｃと、第１給湯管路７５が接続される温水導出口２０ｄとが設けられている。貯湯タンク２０は、給水管路３０からの給水により常に満水状態に保たれる。

給水管路３０は、市水等の水を貯湯タンク２０、風呂側湯水混合弁８０ａ、一般側湯水混合弁８０ｂ、および一般給湯先１８０に供給する管路であり、減圧弁２５と第１〜第３給水管部３０ａ〜３０ｃとを有している。減圧弁２５は、第１給水管部３０ａの途中に設けられて、水道等の水源からの水圧を所定値に減じる。第１給水管部３０ａは、水源と貯湯タンク２０の水導入口２０ａとを繋ぎ、第２給水管部３０ｂは、減圧弁２５で第１給水管部３０ａから分岐して該第１給水管部３０ａと風呂側湯水混合弁８０ａ、一般側湯水混合弁８０ｂとを繋ぎ、第３給水管部３０ｃは、減圧弁２５の上流側で第１給水管部３０ａから分岐して該第１給水管部３０ａと一般給湯先１８０とを繋ぐ。一般給湯先１８０とは、使用者が手で直接操作して開栓する（センサを感応させて開栓する場合を含む）給湯先であり、例えば、洗面台や流し台の蛇口、浴室のシャワー等である。

貯湯用循環管路４０は、貯湯タンク２０下部の水導出口２０ｂからヒートポンプユニット１１０の沸き上げ用熱交換器１１２を経由して貯湯タンク２０上部の温水導入口２０ｃに達する管路であり、貯湯用送水ポンプ３３および電動式の三方弁３５が設けられた往き管４０ａと、戻り管４０ｂと、三方弁３５で往き管４０ａから分岐したバイパス管４０ｃとを有している。上記の往き管４０ａは水導出口２０ｂと沸き上げ用熱交換器１１２とを繋ぎ、戻り管４０ｂは沸き上げ用熱交換器１１２と温水導入口２０ｃとを繋ぎ、バイパス管４０ｃは三方弁３５と戻り管４０ｂとを繋ぐ。

タンク側循環管路５０は、貯湯タンク２０上部の温水導出口２０ｄから追焚き用熱交換器７０を経由して貯湯タンク２０下部に達する管路であり、往き管５０ａと、タンク側送水ポンプ４５が設けられた戻り管５０ｂとを有している。往き管５０ａは温水導出口２０ｄと追焚き用熱交換器７０上部の温水導入口７０ａとを繋ぎ、戻り管５０ｂは追焚き用熱交換器７０下部の温水導出口７０ｂと貯湯タンク２０の下部とを繋ぐ。

風呂側循環管路６０は、浴槽１７０から追焚き用熱交換器７０を経由して浴槽１７０に戻る管路であり、往き管６０ａおよび戻り管６０ｂを有している。往き管６０ａは浴槽１７０と追焚き用熱交換器７０下部の浴水導入口７０ｃとを繋ぎ、戻り管６０ｂは追焚き用熱交換器７０上部の浴水導出口７０ｄと浴槽１７０とを繋ぐ。往き管６０ａには、追焚き用熱交換器７０側から上流側（浴槽１７０側）に向かって、フロースイッチ５８、水位センサ５９、および風呂側送水ポンプ５７（循環ポンプ）がこの順番で設けられている。風呂側送水ポンプ５７は、浴槽１７０内から浴水を導出して風呂側循環管路６０に循環させ、浴槽１７０内に戻す。往き管６０ａおよび戻り管６０ｂと、浴槽１７０との連結部には、浴槽アダプタ１６５が設けられている。

浴槽アダプタ１６５内には、往き管６０ａと戻り管６０ｂとが接続できるように２つの配管接続部が備えられている。浴槽アダプタ１６５と戻り管６０ｂとの接続部付近の戻り管６０ｂの途中には、本発明の微細気泡発生装置１が配置されている。微細気泡発生装置１の構成としては、前述した実施の形態１乃至７の何れかを用いることができる。この微細気泡発生装置１には、第１の気体導入部４および第２の気体導入部５の入口を開閉可能な電磁弁６１が設けられている。

風呂給湯装置１５０は、制御部１００と、浴室や台所の壁等に設置されるリモコン装置１０１とを更に備えている。使用者は、リモコン装置１０１にて、給湯温度の設定や各種運転モードの設定等を行うことができる。制御部１００は、上述した各センサで検出された情報、および、リモコン装置１０１から送信された情報に基づいて、ヒートポンプユニット１１０、貯湯用送水ポンプ３３、三方弁３５、タンク側送水ポンプ４５、風呂側送水ポンプ５７、風呂側湯水混合弁８０ａ、一般側湯水混合弁８０ｂ、電磁弁６１，５６，５９を制御することにより、風呂給湯装置１５０の各種の動作制御を行う。

浴槽１７０に給湯する場合には、貯湯タンク２０から供給される高温の湯と給水管路３０から供給される水とが風呂側湯水混合弁８０ａにて設定温度となるように混合され、その混合された湯が第２給湯管路９０、風呂側循環管路６０を通って送られ、浴槽アダプタ１６５を介して浴槽１７０内に供給される。

一般給湯先１８０に給湯する場合には、貯湯タンク２０から供給される高温の湯と給水管路３０から供給される水とが一般側湯水混合弁８０ｂにて設定温度となるように混合され、その混合された湯が第３給湯管路９５を通って送られて一般給湯先１８０に供給される。

浴槽１７０内の浴水を保温または昇温する追焚き運転時には、タンク側送水ポンプ４５および風呂側送水ポンプ５７が駆動される。これにより、浴槽１７０から浴槽アダプタ１６５を通って往き管６０ａに吸入された浴水が追焚き用熱交換器７０に送られ、貯湯タンク２０からはタンク側循環管路５０により高温の湯が追焚き用熱交換器７０に供給され、追焚き用熱交換器７０にて浴水が加熱される。この加熱された浴水は、戻り管６０ｂを通って浴槽１７０へ戻り、浴槽アダプタ１６５から浴槽１７０内に流入する。この際、微細気泡発生装置１に設けられた電磁弁６１を開くことにより、空気が第１の気体導入部４および第２の気体導入部５から吸気されて微細気泡発生装置１に導入され、この導入した空気を浴水中に混合して大量の微細気泡を発生させ、この微細気泡を浴槽１７０内に供給することができる。また、風呂側送水ポンプ５７を継続して駆動することにより、微細気泡発生装置１にて連続して微細気泡を発生することができるため、浴槽１７０内の微細気泡濃度を増大化することができる。この際、タンク側送水ポンプ４５を駆動せずに風呂側送水ポンプ５７のみを駆動し、追焚き運転を伴わずに微細気泡発生装置１から浴槽１７０内に微細気泡を供給する運転のみを行っても良い。

上述した実施の形態３では、本発明の微細気泡発生装置を風呂給湯装置に設けた実施の形態について説明したが、本発明の微細気泡発生装置は、このような用途に限らず、例えば、工場の製造工程における部品洗浄装置や、生体活性化を目的とした溶存酸素富化装置などとしても好ましく用いることができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 微細気泡発生装置、２ 旋回翼、３ 縮径部、４ 第１の気体導入部、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ 第２の気体導入部、６ 気泡生成部、７ 翼、８ 円筒管部、１１ 気泡破砕部、２０ 貯湯タンク、２０ａ 水導入口、２０ｂ 水導出口、２０ｃ 温水導入口、２０ｄ 温水導出口、２５ 減圧弁、３０ 給水管路、３０ａ 第１給水管部、３０ｂ 第２給水管部、３０ｃ 第３給水管部、３３ 貯湯用送水ポンプ、３５ 三方弁、４０ 貯湯用循環管路、４０ａ 往き管、４０ｂ 戻り管、４０ｃ バイパス管、４１，５１ 気体放出口、４５ タンク側送水ポンプ、５０ タンク側循環管路、５０ａ 往き管、５０ｂ 戻り管、５３，５５ 先端側の部分、５４，５６ 枝、５７ 風呂側送水ポンプ、５８ フロースイッチ、５９ 水位センサ、６０ 風呂側循環管路、６０ａ 往き管、６０ｂ 戻り管、６１ 電磁弁、７０ 追焚き用熱交換器、７０ａ 温水導入口、７０ｂ 温水導出口、７０ｃ 浴水導入口、７０ｄ 浴水導出口、７５ 第１給湯管路、８０ａ 風呂側湯水混合弁、８０ｂ 一般側湯水混合弁、９０ 第２給湯管路、９５ 第３給湯管路、１００ 制御部、１０１ リモコン装置、１１０ ヒートポンプユニット、１１１ 圧縮機、１１２ 沸き上げ用熱交換器、１１３ 膨張弁、１１４ 蒸発器、１１５ 循環配管、１１７ 冷凍サイクル部、１２０ タンクユニット、１５０ 風呂給湯装置、１６５ 浴槽アダプタ、１７０ 浴槽、１８０ 一般給湯先

Claims (12)

1. 液体流路内に旋回液流を生成する旋回液流生成部と、
   前記旋回液流の旋回径を縮径させる縮径部と、
   前記旋回液流の外周に気体が接触するように前記液体流路外から気体を取り込む第１の気体導入部と、
   前記旋回液流の内周に気体が接触するように前記液体流路外から気体を取り込む第２の気体導入部と、
   を備え、
   前記旋回液流と、前記第１の気体導入部から取り込まれた気体と、前記第２の気体導入部から取り込まれた気体とにより、微細気泡を発生させる微細気泡発生装置。
2. 前記第１の気体導入部から取り込まれた気体が前記液体流路内に放出される位置と、前記第２の気体導入部から取り込まれた気体が前記液体流路内に放出される位置とは、前記液体流路の軸方向の位置が異なる請求項１記載の微細気泡発生装置。
3. 前記第２の気体導入部は、前記液体流路の中心部分に位置する気体放出口を有し、取り込んだ気体を前記気体放出口から放出する請求項１または２記載の微細気泡発生装置。
4. 前記第２の気体導入部の先端に前記気体放出口が形成されている請求項３記載の微細気泡発生装置。
5. 前記第２の気体導入部は、その先端側の部分が前記液体流路の軸方向に略平行になるように曲がっている請求項４記載の微細気泡発生装置。
6. 前記気体放出口は、前記液体流路の下流側に向いている請求項３乃至５の何れか１項記載の微細気泡発生装置。
7. 前記気体放出口は、前記液体流路の上流側に向いている請求項３乃至５の何れか１項記載の微細気泡発生装置。
8. 前記第２の気体導入部は、その先端部分が複数に分岐し、その分岐した枝ごとに前記気体放出口を有する請求項５記載の微細気泡発生装置。
9. 前記第２の気体導入部は、筒状をなしており、
   前記第２の気体導入部の側壁に前記気体放出口が形成されている請求項３記載の微細気泡発生装置。
10. 前記旋回液流生成部は、前記液体流路内に配置された翼を有し、該翼により液流を旋回させる請求項１乃至９の何れか１項記載の微細気泡発生装置。
11. 発生した微細気泡を再破砕する気泡破砕部を有する請求項１乃至１０の何れか１項記載の微細気泡発生装置。
12. 請求項１乃至１１の何れか１項記載の微細気泡発生装置を備える風呂給湯装置。

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