JP2023073491A - 微細泡生成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、微細泡生成装置100の全体構成を例示する断面図である。
次に、微細化ブロック130の内側部分について説明する。
図2は、微細化ブロック130の内側部分を例示する図である。
同図において、微細化ブロック130は、内側部分として、回転軸131、ベアリング132、スクリュー133、ホイール134、およびベアリング135を備える。
続いて、微細化ブロック130の外側部分について説明する。
図3は、微細化ブロック130の外側部分を例示する図である。
図4は、微細化ブロック130の外側部分(一部切り欠き)を例示する図である。
図5は、微細化ブロック130のパーツ構成を例示する図である。
・孔の幅...0.4mm程度
・孔の中心間隔...0.5mm程度
・孔の配列...六角孔のハニカム配列
・孔の加工方法...金属薄板をエッチング処理
などである。
次に、図4および図5を用いて、スクリュー133から流れ抵抗体(ここでは同軸流れ抵抗体142)への回転の伝達機構について説明する。
(1)ホイール134
(2)多孔フィルタ146
(3)多孔筒145
に伝達される。
(1)多孔フィルタ144
(2)多孔筒143
に伝達される。
続いて、気体の供給源について、炭酸ガスを例にあげて説明する。
炭酸ガスの供給源としては、ビールサーバー用などの汎用のガスボンベや、微細泡生成装置100専用に設計されたガスボンベや供給管などが使用可能である。ガスの供給源と気体供給路114との間には、ガスレギュレータが配置される。連動開閉弁114aには、このガスレギュレータを介して適度に減圧されて安定化された炭酸ガスが供給される。このときのガス圧は、気液混合体が気体供給路114を逆流せず、気体が液体供給路112から噴出せず、かつ気泡が液体に所望割合で混合するのに必要な圧力値(例えば0.3MPa)に調整される。
図6は、微細泡生成装置100内の気泡の経路を例示する図である。
図7は、流れ抵抗体による気泡の剪断作用を説明する図である。
以下、図6および図7を用いて、気泡の微細化作用について説明する。
以下、図6の経路ごとに気泡の微細化作用を説明する。
多孔筒143およびスクリュー133の回転によって近傍の気液混合体は周壁方向に旋回するため、遠心分離作用が働く。この遠心分離作用によって、液体よりも比重の軽い気泡は、多孔筒143の外周から多孔壁を通り抜けて回転中心の方向へ誘導される。この多孔筒143を気泡が通過する前後において、流れ抵抗体である多孔筒143の多孔壁(透過孔)の回転と液の粘性作用とによって、気泡には周壁方向へ引きちぎるような剪断力が作用する。その結果、多孔筒143の回転駆動によって、気泡は、図7[B]に例示するように引きちぎられ、細かく剪断され微細化される。
このように微細化された気泡は、導管116の中心域の流れに導かれて旋回しながら、多孔フィルタ144、スクリュー133、および多孔フィルタ146を順番に通過する。まず、多孔フィルタ144の多孔壁(透過孔)の回転と液の粘性作用によって、気泡には回転方向へ引きちぎるような剪断力が作用する。次に、スクリュー133による流れ方向の曲折と液の粘性作用によって、気泡には引きちぎるような剪断力が作用する。さらに、多孔フィルタ146の多孔壁(透過孔)の回転と液の粘性作用によって、気泡には回転方向へ引きちぎるような剪断力が作用する。
以上の代表的な剪断作用によって、経路R1を通って流れる気泡は効率よく多段階に微細化(例えばナノバブルやマイクロバブル程度に微細化)される。
多孔筒143の多孔壁を通り抜けなかった気泡は、そのまま下流方向へ流れて、多孔筒143と多孔筒145との円筒間にできる隙間(以下「第1狭隘路S1」という)に入る。気泡は、第1狭隘路S1を通過することによって大きな動圧差が作用して引きちぎられ、剪断されて微細化される。
なお、第1狭隘路S1の内周壁(多孔筒143)と外周壁(多孔筒145)が回転するため、第1狭隘路S1を流れる気泡と液体との間には攪拌作用が働きやすい。この攪拌作用によって第1狭隘路S1が大きな気泡で栓をされた状態は起こりづらく、気泡は円滑に流れる。
このように微細化された気泡は、導管116の中心域の流れに導かれて旋回しながら、多孔フィルタ146を通過する。多孔フィルタ146の多孔壁(透過孔)の回転と液の粘性作用によって、気泡には回転方向へ引きちぎるような剪断力が作用する。
以上の代表的な剪断作用によって、経路R2を通って流れる気泡は効率よく多段階に微細化(例えばナノバブルやマイクロバブル程度に微細化)される。
経路R2と同様にして、気泡は、多孔筒143と多孔筒145との円筒間にできる第1狭隘路S1を円滑に流れて剪断され微細化される。
このように微細化された気泡は、導管116の周壁(静止状態)と、多孔筒145およびホイール134の周壁(回転状態)との隙間(以下「第2狭隘路S2」という)に生じる流れに巻き込まれて、第2狭隘路S2に入る。第2狭隘路S2では、静止状態の外周壁と、回転状態の内周壁との狭い隙間に大きな動圧差が生じる。気泡がこの動圧差に晒されることによって、気泡には引きちぎるような剪断力が作用する。
なお、第2狭隘路S2を流れる気泡と液体との間には、回転による攪拌作用が働く。この攪拌作用によって第2狭隘路S2が大きな気泡で栓をされた状態は起こりづらく、気泡は円滑に流れる。
以上の代表的な剪断作用によって、経路R3を通って流れる気泡は効率よく多段階に微細化(例えばナノバブルやマイクロバブル程度に微細化)される。
このような流れ抵抗体の一つ一つの自動回転と、液の粘性とによって、気液混合体に含まれる気泡は剪断されて微細化される。
したがって、本実施例1は、導管116内に「回転する流れ抵抗体」を配置したことによって、気液混合体の気泡を効率よく微細化して出力できるという点で優れている。
したがって、本実施例1は、特許文献1に比べて、気液混合体の収量を増やしやすいという点で優れている。
したがって、本実施例1は、導管116の素材に汎用かつ安価なプラスチック素材を使用できるという点で優れている。
したがって、本実施例1は、気液混合体の円滑な流れを得ることができるという点で優れている。
したがって、本実施例1は、多孔フィルタ144、146が導管116内で回転することによって、気液混合体の気泡を効率よく微細化して出力できるという点で優れている。
したがって、本実施例1は、多孔筒143、145が導管116内で回転することによって、気液混合体の気泡を効率よく微細化して出力できるという点で優れている。
したがって、本実施例1は、流れ抵抗体140、141が導管116内で回転することによって、気液混合体の気泡を筒の側面およびフィルタ面で段階的に効率よく微細化して出力できるという点で優れている。
したがって、本実施例1は、同軸流れ抵抗体142が導管116内で回転することによって、複数の分流経路を介して、気液混合体の気泡を効率よく微細化して出力できるという点で優れている。
したがって、本実施例1は、同軸流れ抵抗体142が低損失で効率よくスクリュー回転するという点で優れている。
したがって、本実施例1は、スクリュー133および多孔筒143の回転による遠心分離作用によって気泡を誘導して、一段と効率的に気泡を微細化して出力できるという点で優れている。
したがって、本実施例1は、連動開閉弁114aを備えることによって、装置の操作を簡単にし、かつ液体や気体の無駄を省くことができるという点で優れている。
図8は、微細泡生成装置100Aの微細化ブロック130A(一部切り欠き)を例示する図である。
なお、その他の構成や動作は、実施例1と同様のため、実施例1(図1~7参照)と同じ参照符号を付与して、ここでの重複説明を省略する。
・孔の幅...0.4mm程度
・孔の中心間隔...0.5mm程度
・孔の配列...六角孔のハニカム配列
・孔の加工方法...金属薄板をエッチング処理
などである。
次に、図8を用いて、同軸流れ抵抗体142Aの回転フリー機構について説明する。
以下、実施例2における気泡の微細化作用について説明する。
以下、これらの経路R1~R3ごとに気泡の微細化作用を説明する。
気液混合体の流れは、スクリュー133と共に回転することによって、導管116内を旋回しながら流れる。この旋回による遠心分離作用によって、液体よりも比重の軽い気泡は、多孔筒143Aの外周から多孔壁を通り抜けて回転中心の方向へ誘導される。この多孔筒143Aを気泡が通過する前後において、多孔筒143Aの多孔壁(透過孔)の流れ抵抗と、旋回する液の粘性作用によって、気泡には周壁方向へ引きちぎるような剪断力が作用する。その結果、気泡は、引きちぎられ、細かく剪断され微細化される。
このように微細化された気泡は、導管116の中心域の流れに導かれて旋回しながら、多孔フィルタ144A、スクリュー133、および多孔フィルタ146Aを順番に通過する。まず、多孔フィルタ144Aの多孔壁(透過孔)の流れ抵抗と旋回する液の粘性作用によって、気泡には旋回方向へ引きちぎるような剪断力が作用する。次に、スクリュー133による流れ方向の曲折と液の粘性作用によって、気泡には引きちぎるような剪断力が作用する。さらに、多孔フィルタ146Aの多孔壁(透過孔)の流れ抵抗と旋回する液の粘性作用によって、気泡には回転方向へ引きちぎるような剪断力が作用する。
以上の代表的な剪断作用によって、経路R1を通って流れる気泡は効率よく多段階に微細化(例えばナノバブルやマイクロバブル程度に微細化)される。
多孔筒143Aの多孔壁を通り抜けなかった気泡は、そのまま下流方向へ流れて、多孔筒143Aと多孔筒145Aとの円筒間にできる隙間(以下「第1狭隘路S1」という)に入る。気泡は、第1狭隘路S1を通過することによって大きな動圧差が作用して引きちぎられ、剪断されて微細化される。
なお、第1狭隘路S1の周壁を構成する多孔筒143Aと多孔筒145Aとは回転フリーのため気液混合体の旋回に引っ張られて独立に回転する。そのため、第1狭隘路S1を流れる気泡と液体との間には攪拌作用が働きやすい。この攪拌作用によって第1狭隘路S1が大きな気泡で栓をされた状態は起こりづらく、気泡は円滑に流れる。
このように微細化された気泡は、導管116の中心域の流れに導かれて旋回しながら、多孔フィルタ146Aを通過する。多孔フィルタ146Aの多孔壁(透過孔)の流れ抵抗と液の粘性作用によって、気泡には旋回方向へ引きちぎるような剪断力が作用する。
以上の代表的な剪断作用によって、経路R2を通って流れる気泡は効率よく多段階に微細化(例えばナノバブルやマイクロバブル程度に微細化)される。
経路R2と同様にして、気泡は、多孔筒143Aと多孔筒145Aとの円筒間にできる第1狭隘路S1を円滑に流れて剪断され微細化される。
このように微細化された気泡は、導管116の周壁(静止状態)と、回転フリー状態の多孔筒145Aおよびホイール134の周壁との隙間(以下「第2狭隘路S2」という)に生じる流れに巻き込まれて、第2狭隘路S2に入る。第2狭隘路S2では、静止状態の外周壁と、回転フリー状態の内周壁との狭い隙間に大きな動圧差が生じる。気泡がこの動圧差に晒されることによって、気泡には引きちぎるような剪断力が作用する。
なお、第2狭隘路S2を流れる気泡と液体との間には、気液混合体の旋回による攪拌作用が働く。この攪拌作用によって第2狭隘路S2が大きな気泡で栓をされた状態は起こりづらく、気泡は円滑に流れる。
以上の代表的な剪断作用によって、経路R3を通って流れる気泡は効率よく多段階に微細化(例えばナノバブルやマイクロバブル程度に微細化)される。
さらに、スクリュー133の近傍に流れ抵抗体を配置する。そのため、スクリュー133の近傍で旋回する液の粘性と、流れ抵抗体の流れ抵抗とによって、気液混合体の気泡には引きちぎるような剪断力が作用する。この剪断力によって気泡は微細化される。
したがって、本実施例2は、導管116内にスクリュー133と流れ抵抗体とを近傍配置したことによって、気液混合体の気泡を効率よく微細化して出力できるという点で優れている。
したがって、本実施例2は、特許文献1に比べて、気液混合体の収量を増やしやすいという点で優れている。
したがって、本実施例2は、導管116の素材に汎用かつ安価なプラスチック素材を使用できるという点で優れている。
したがって、本実施例2は、気液混合体の円滑な流れを得ることができるという点で優れている。
したがって、本実施例2は、スクリュー133の近傍に多孔フィルタ144A、146Aを配置したことによって、気液混合体の気泡を効率よく微細化して出力できるという点で優れている。
したがって、本実施例2は、スクリュー133の近傍に多孔筒143A、145Aを配置したことによって、気液混合体の気泡を効率よく微細化して出力できるという点で優れている。
したがって、本実施例1は、スクリュー133の近傍に流れ抵抗体140A、141Aを配置したことによって、気液混合体の気泡を複数の多孔壁(筒の側面、フィルタ面)で段階的に効率よく微細化して出力できるという点で優れている。
したがって、本実施例2は、スクリュー133の近傍に同軸流れ抵抗体142Aを配置したことによって、複数の多様な分流経路を介して、気液混合体の気泡を効率よく微細化して出力できるという点で優れている。
したがって、本実施例2は、スクリュー133を2つの多孔フィルタ144A、146Aの軸間に挿置したことによって、スクリュー133の全周囲について漏れなく(または漏れ少なく)気泡の微細化が可能になるという点で優れている。
したがって、本実施例2は、スクリュー133の回転による遠心分離作用によって気泡を誘導することによって、一段と効率的に気泡を微細化して出力できるという点で優れている。
したがって、本実施例2は、連動開閉弁114aを備えることによって、装置の操作を簡単にし、かつ液体や気体の無駄を省くことができるという点で優れている。
図9は、微細泡生成装置100Bの構成を示す図である。
実施例3の構成上の特徴は、流れ抵抗体の回転を導管116に固定する手段として、固定部150Bを備える点である。
したがって、本実施例3は、上述した実施例2の効果と同様の効果を奏する点で優れている。
その結果、流れ抵抗体が、気液混合体の旋回に引きずられて回転することがなく、旋回する液の粘性が引っ張る力に対して、固定状態の流れ抵抗体が抗する反力が大きく作用するため、気泡に働く剪断力は相対的に強くなる。
したがって、本実施例3は、流れ抵抗体の回転を固定することによって、気泡を微細化する剪断力を強めることができるという点で優れている。
実施例4の構成上の特徴は、実施例1~3で説明した微細泡生成装置100、100A、100Bのいずれか(以下「微細泡生成装置100X」という)に対して、微細泡出力ホース200が追加される点である。
同図において、微細泡出力ホース200は、ホース210、接続パーツ210a、および加圧パーツ220を備える。
同図において、加圧パーツ220の配列構造は、縮径部221、拡径部222、中空軸223、中心軸線223a、遊び幅223b、補強フィン224、および切り込み部225を備える。
実施例4では、上述した実施例1~3の効果に加えて、さらに次の効果を奏する。
したがって、本実施例4は、微細泡出力ホース200の中継先に対して、気泡の微細化された気液混合体を安定的に供給できるという点で優れている。
したがって、本実施例4は、加圧パーツ220によって、気液混合体の気泡を効率よく微細化できるという点で優れている。
したがって、本実施例4は、ホース210内に対して加圧パーツ220を正逆どちら向きにも挿置できるため、微細泡出力ホース200の組み立て作業が容易になるという点で優れている。
したがって、本実施例4は、微細泡出力ホース200を正逆どちら向きにも接続できるため、微細泡出力ホース200の接続作業が容易になるという点で優れている。
したがって、本実施例4は、微細泡出力ホース200の長さを必要に応じて柔軟に変更可能であるという点で優れている。
したがって、本実施例4は、中心軸線223aおよび遊び幅223bによって、微細泡出力ホース200を柔軟に曲げることができるという点で優れている。
したがって、本実施例4は、補強フィン224および切り込み部225によって、加圧パーツ220の過度な変形(潰れ)を防ぎつつ、微細泡出力ホース200を柔軟に曲げることができるという点で優れている。
図12は、フェイスマスクへの応用を説明する図である。
図12に示す微細泡供給装身具300は、上述した微細泡生成装置100、100A、100Bのいずれか(以下、「微細泡生成装置100X」という)と、実施例4の微細泡出力ホース200と、装身具320とを接続して構成される。
図13に示す微細泡供給装身具400は、微細泡生成装置100Xと、実施例4の微細泡出力ホース200と、ユーザの上半身に装着されるフード付きサウナスーツ形状の装身具420とを備える。
図14に示す微細泡供給装身具500は、微細泡生成装置100Xと、実施例4の微細泡出力ホース200と、ブーツ形状の装身具520、530とを備える。
装身具520は、ユーザの脚部全体を覆うように装着される。装身具530は、ユーザのすねから下に装着される。
微細泡生成装置100Xは、炭酸ガスのナノバブルを含む水を出力する。出力された水は、微細泡出力ホース200を経由して装身具520、530に供給される。
装身具520、530からは、ユーザの脚部に対して、炭酸ガスのナノバブルを含む水が適量ずつ浸潤、噴出、または噴霧される。
[付記1]
液体を供給するための液体供給路と、
気体を供給するための気体供給路と、
前記液体供給路から供給される前記液体と、前記気体供給路から供給される前記気体とを混合した気液混合体を流す導管と、
前記導管を流れた前記気液混合体を出力するための気液導出口と、
前記導管の流路に配置され、前記気液混合体の流れによって回転するスクリューと、
前記導管の流路において前記スクリューの近傍に配置され、前記気液混合体に対して流れ抵抗を加える流れ抵抗体と
を備えたことを特徴とする微細泡生成装置。
[付記2]
付記1に記載の微細泡生成装置であって、
前記流れ抵抗体として、フィルタ面に多孔を有し、前記導管の流束の断面方向に沿って前記フィルタ面を配置した多孔フィルタを備える
ことを特徴とする微細泡生成装置。
[付記3]
付記1に記載の微細泡生成装置であって、
前記流れ抵抗体として、筒の側面に多孔を有し、前記気液混合体の流れる方向に沿って前記筒の対称軸を配置した多孔筒を備える
ことを特徴とする微細泡生成装置。
[付記4]
付記1に記載の微細泡生成装置であって、
前記流れ抵抗体として、
筒の側面に多孔を有し、前記気液混合体の流れる方向に沿って前記筒の対称軸を配置した多孔筒と、
多孔を有するフィルタ面が前記多孔筒の端面に接合された多孔フィルタと
を備えることを特徴とする微細泡生成装置。
[付記5]
付記4のいずれか一項に記載の微細泡生成装置であって、
前記流れ抵抗体として、
筒径の異なる複数の前記多孔筒を略同軸に配置して、前記多孔筒の側面を一部重ねた同軸流れ抵抗体を備える
ことを特徴とする微細泡生成装置。
[付記6]
付記5に記載の微細泡生成装置であって、
前記スクリューは、
前記同軸流れ抵抗体を構成する2つの前記多孔フィルタの軸間に挿置される
ことを特徴とする微細泡生成装置。
[付記7]
付記3~6のいずれか一項に記載の微細泡生成装置であって、
前記気体供給路は、前記多孔筒の少なくとも一つの外周付近に配置され、
前記外周付近に生じた気泡は、前記スクリューの回転による遠心分離作用によって前記多孔筒の外周から回転中心の方向へ誘導されて前記多孔筒の側面を通過する
ことを特徴とする微細泡生成装置。
[付記8]
付記1~7のいずれか一項に記載の微細泡生成装置であって、
前記スクリューの回転を前記流れ抵抗体に伝達する回転伝達部を備え、
前記流れ抵抗体は、前記スクリューの回転によって回転駆動される回転体である
ことを特徴とする微細泡生成装置。
[付記9]
付記1~8のいずれか一項に記載の微細泡生成装置であって、
前記液体供給路に前記液体が供給されると共に前記気体供給路に前記気体を供給し、前記液体供給路に前記液体が供給停止されると共に前記気体供給路に前記気体を供給停止する連動開閉弁を備えた
ことを特徴とする微細泡生成装置。
[付記10]
付記1~9のいずれか一項に記載の微細泡生成装置であって、
前記気液導出口から出力される前記気液混合体を流すための微細泡出力ホースをさらに備え、
前記微細泡出力ホースは、
フレキシブルなホースと、
「前記ホースの流路径を狭める縮径部」および「狭めた流路径を拡げる拡径部」を対称構造に備え、前記ホースの流路内に一つ以上挿置される加圧パーツとを有する
ことを特徴とする微細泡生成装置。
[付記11]
付記1~10のいずれか一項に記載の微細泡生成装置と、
ユーザに装着することによって、前記微細泡生成装置から出力された前記気液混合体をユーザの装着箇所に供給する装身具と、
を備えたことを特徴とする微細泡供給装身具。
[付記12]
付記11に記載の微細泡供給装身具であって、
前記装身具は、出力された前記気液混合体をユーザの顔に供給するためのフェイスマスク形状をなす
ことを特徴とする微細泡供給装身具。
Claims (1)
- 液体を供給するための液体供給路と、
気体を供給するための気体供給路と、
前記液体供給路から供給される前記液体と、前記気体供給路から供給される前記気体とを混合した気液混合体を流す導管と、
前記導管を流れた前記気液混合体を出力するための気液導出口と、
前記導管の流路に配置され、前記気液混合体の流れによって回転するスクリューと、
前記導管の流路において前記スクリューの近傍に配置され、前記気液混合体に対して流れ抵抗を加える流れ抵抗体とを備え、
前記流れ抵抗体は、「前記気液混合体の流れる方向に沿って筒の対称軸を配して多孔の側面を有する多孔筒」と「前記多孔筒の下流側の端面に接合された多孔のフィルタ面を有する多孔フィルタ」とを備え、
前記気体供給路は前記多孔筒の外周付近に配置されて、前記外周付近に生じた気泡は、前記スクリューの回転による遠心分離作用によって前記多孔筒の外周から回転中心の方向へ誘導されて前記多孔筒の側面を通過する
ことを特徴とする微細泡生成装置。
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