JP2016073939A

JP2016073939A - 微細気泡発生装置

Info

Publication number: JP2016073939A
Application number: JP2014206692A
Authority: JP
Inventors: 嘉鶴人若原; Kazuhito Wakahara; 前田　康成; Yasunari Maeda; 康成前田; 伊藤　良泰; Yoshiyasu Ito; 良泰伊藤; 恭子久和; Kyoko Kuwa; 朋弘穐田; Tomohiro Akita
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2016-05-12

Abstract

【課題】液体がベンチュリ通過後も、液体に発生させた微細気泡を安定した気泡径で維持させることが可能な微細気泡発生装置を提供すること。【解決手段】液体１０に供給された空気１１をベンチュリ３により圧壊して気泡を微細化する微細気泡発生装置１であって、ベンチュリの下流側の流路４の断面中央部に、液体の流れを管壁６寄りに変更させ、管壁部分の液体の流速をベンチュリ通過後の液体の流速から変化しないように調整する流れ調整部材５を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、微細気泡発生装置に関する。

近年、水等の液体に対して、気泡径が０．１〜１０００μｍ程度の微細気泡を発生させる微細気泡発生装置が種々の分野で用いられている。この微細気泡は、洗浄効果をはじめ、肌の保湿効果や温熱効果などの入浴の効能をもたらすものなどとして注目されている。

このような微細気泡を発生させる装置として、空気を混入させた液体をベンチュリに通過させて空気を圧壊させることにより微細気泡を発生させるようにした微細気泡発生装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

このベンチュリを用いた微細気泡発生装置は、比較的簡単な構造で所望の微細気泡を発生させることができるという利点を有している。

特開２００７−２２４６２２号公報

しかしながら、このようなベンチュリを用いた微細気泡発生装置では、ベンチュリに通過させて発生させた微細気泡が、流路の断面中央部に集まって流れることが観察されている。

図３は、ベンチュリで発生させた微細気泡が、下流の流路の管断面中央部に集まる様子を示した写真である。図３から、微細気泡の体積比率（％）が大きくなるほど微細気泡が流路の断面中央部に集まることがわかる。

そして、流路の断面中央部に集まった微細気泡は、微細気泡同士が衝突して再度凝集、合一し、一度微細化した気泡の気泡径が大きくなることが観察され、安定した微細気泡を生成、維持するとの点で大きな問題となっている。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、液体がベンチュリ通過後も、液体に発生させた微細気泡を安定した気泡径で維持させることが可能な微細気泡発生装置を提供することを課題とする。

本発明の微細気泡発生装置は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。

すなわち、液体に供給された空気をベンチュリにより圧壊して気泡を微細化する微細気泡発生装置である。そして、ベンチュリの下流側の流路の断面中央部に、液体の流れを管壁寄りに変更させ、管壁部分の液体の流速をベンチュリ通過後の液体の流速から変化しないように調整する流れ調整部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、液体がベンチュリ通過後も、液体に発生させた微細気泡を安定した気泡径で維持させることが可能な微細気泡発生装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態の微細気泡発生装置を示す概略断面図である。図１におけるＡ−Ａ断面を出口側から見た概略断面図である。ベンチュリで発生させた微細気泡が下流の流路の断面中央部に集まる様子を示した写真である。

以下、発明を実施するための形態をあげて、本発明の微細気泡発生装置をさらに詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態の微細気泡発生装置を示す概略断面図である。

図１に示したように、本実施形態の微細気泡発生装置１は、液体１０に供給された空気１１をベンチュリ３により圧壊して気泡を微細化する微細気泡発生装置１である。そして、ベンチュリ３の下流側の流路４の断面中央部に、液体の流れを管壁６寄りに変更させ、管壁６部分の液体の流速を前記ベンチュリ３通過後の液体１０の流速から変化しないように調整する流れ調整部材５を備えている。

微細気泡発生装置１は、ベンチュリ３を構成することのできる金属製、エンジニアリングプラスティック製などの円管状の部材で構成されている。また、上流側に液体供給口８を有する流路２が形成され、下流側に出口９を有する流路４が形成されている。

流路２の上流側には、液体供給口８から供給された液体１０に空気１１を供給するための空気導入管７が設けられている。

また、流路２と流路４の途中には、流路の断面積が流路２と流路４の断面積より極端に小さくなるベンチュリ３が流路２と流路４の間に挟まれるように形成されている。なお、流路２とベンチュリ３の接続部は、流路２の断面積からベンチュリ３の最も断面積の小さい部分に向かって次第に流路の断面積が減少するように形成されている。また、ベンチュリ３と流路４の接続部は、ベンチュリ３の最も断面積の小さい部分から、流路４の断面積に向かって次第に流路の断面積が増大するように形成されている。また、ベンチュリ３の下流側の流路４の断面中央部には、管壁６部分の液体の流速を前記ベンチュリ３通過後の液体１０の流速から変化しないように調整する流れ調整部材５が流路４の長さ方向に延びて設けられている。

なお、ここで用いる流速が変化しないとの意味は、流速が大きく変化しないとの意味であり、正確に一致することに限定されるものではない。また、流路の断面の用語は、微細気泡発生装置１の液体１０の流れ方向に対して直角方向の断面を意味する。

このような微細気泡発生装置１では、まず、液体供給口８から供給された液体１０に、空気導入管７から空気１１が供給され、空気１１を含む液体１０が流路２を流れる。そして、空気１１を含む液体１０が流路２から流路４に向かって流れるとき、流路２で一定であった液体１０の流速は、流路２の下流に設けられたベンチュリ３内で急激に増加する。この流速の急激な増加は、ベンチュリ３の流路の断面積が流路２の断面積より極端に小さくなっていることによる。

液体１０の流速の増加にともない、液体１０の圧力は急激に減少する。その結果、ベンチュリ３内において空気導入管７から供給された空気１１が圧壊され、気泡径が０．１〜１０００μｍ程度の微細気泡１２が液体１０に発生する。

そして、液体１０が、ベンチュリ３において流路の断面積が次第に増大している部分を流れると、液体１０の流速は次第に遅くなり、液体１０の圧力が次第に増加する。そしてこの状態で微細気泡１２を含んだ液体１０は流路４に入る。

ここで、通常、流路４に入った液体１０の微細気泡１２は、流路４の断面中央部に集まって流れるような挙動を示す。そして、微細気泡１２が流路４の断面中央部で衝突、合一して、一部の微細気泡１２の気泡径が大きくなる。

そこで、本発明の実施形態では、流路４の断面中央部に流れ調整部材５を設けて液体１０の流れを管壁６寄りに変更させる。微細気泡１２を含む液体１０の流れを管壁６寄りに変更させて分散させることにより、微細気泡１２が流路４の断面中央部に集まって衝突し合一する確率を減らすことができ、安定した気泡径を維持させることが可能となる。

図２（ａ）、（ｂ）は、図１におけるＡ−Ａ断面を出口側から見た概略断面図である。図２（ａ）に示したように、流れ調整部材５は、流路４の管壁６から流路４の断面中央に延びる支持部材１３により支持されて取り付けられている。この支持部材１３の形状は、流路４内を流れる液体１０の流速を低下させず、さらに、流れ方向を変更させない形状にすることが望ましい。このような形状としては、液体１０の流れ方向に対して平行の薄板状や細い棒状の形状が考慮される。また、図２（ｂ）に示したように、板状の流れ調整部材５を流路４を上下に分けるように管壁６に取付けることもできる。

また、流れ調整部材５の形状は、流路４の長さ方向に延びた形状であれば断面形状や長さに特に制限はない。具体的には、例えば、図１に示したように、上流側の先端部１４が下流側になるにしたがって次第に断面積が拡大する流線形状に形成され、下流部１５が下流側になるにしたがって次第に断面積が縮小する流線形状に形成されたものが好ましい。

流れ調整部材５をこのような形状とすることにより、流路４内を流れる液体１０の微細気泡１２を抵抗なく管壁６寄りに変更することができ、さらに液体１０の流速を低下させることがなくなるため、より安定した気泡径を維持させることが可能となる。

一方、流れ調整部材５を設けた部分の流路４の流路の断面積（Ａ−Ａの流路の断面積）が、流れ調整部材５の上流側の流路の断面積（Ｃ−Ｃの流路の断面積）より大きいと、液体１０の流速が遅くなり、微細気泡１２同士の衝突の確率が高くなる場合がある。

また、ベンチュリ３の最も流路が狭くなっている部分の流路の断面積（Ｂ−Ｂの流路の断面積）より、流れ調整部材５を設けた部分の流路４の流路の断面積（Ａ−Ａの流路の断面積）が小さいと、流れ調整部材５の下流で新たに微細気泡１２が発生する場合がある。その場合には、流れ調整部材５の下流で新たに発生する微細気泡１２に対して、さらに流れ調整部材５を設ける必要があるため装置が複雑となり液体１０の流速の低下を招くことになる。

そのため、本発明の実施形態では、流れ調整部材５を設けた部分の流路４の流路の断面積（Ａ−Ａの流路の断面積）を流れ調整部材５の上流側の流路の断面積（Ｃ−Ｃの流路の断面積）以下にすることが望ましい。具体的には、流れ調整部材５を設けた部分の流路４の流路の断面積（Ａ−Ａの流路の断面積）を流れ調整部材５の上流側の流路の断面積（Ｃ−Ｃの流路の断面積）より、１０〜２５％程度減少させることが好ましい。

また、流れ調整部材５を設けた部分の流路４の流路の断面積（Ａ−Ａの流路の断面積）をベンチュリ３の最も流路が狭くなっている部分の流路の断面積（Ｂ−Ｂの流路の断面積）以上にすることが望ましい。

流れ調整部材５を設けた部分の流路４の流路の断面積の調整は、流路４の断面の直径と流れ調整部材５の断面の直径を適宜決定することにより調整することができる。

このように、流れ調整部材５を設けた部分の流路４の流路の断面積（Ａ−Ａの流路の断面積）を決定することにより、ベンチュリ３を通過後に流路４に入った液体１０の流速を大きく変化させることなく、安定した気泡径の微細気泡１２を含む液体１０を出口９から吐出することが可能となる。

１微細気泡発生装置
３ベンチュリ
４流路
５流れ調整部材
６管壁
１０液体
１１空気
１４先端部
１５下流部

Claims

液体に供給された空気をベンチュリにより圧壊して気泡を微細化する微細気泡発生装置であって、前記ベンチュリの下流側の流路の断面中央部に、液体の流れを管壁寄りに変更させ、前記管壁部分の液体の流速を前記ベンチュリ通過後の液体の流速から変化しないように調整する流れ調整部材を備えることを特徴とする微細気泡発生装置。
流れ調整部材の上流側の先端部が、下流側になるにしたがって次第に断面積が拡大する流線形状に形成され、流れ調整部材の下流部が下流側になるにしたがって次第に断面積が縮小する流線形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生装置。