JP2024055861A - Fine bubble generation device and watering device - Google Patents

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JP2024055861A JP2023174888A JP2023174888A JP2024055861A JP 2024055861 A JP2024055861 A JP 2024055861A JP 2023174888 A JP2023174888 A JP 2023174888A JP 2023174888 A JP2023174888 A JP 2023174888A JP 2024055861 A JP2024055861 A JP 2024055861A
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優士 品川
Yushi Shinagawa
幸弘 土屋
Yukihiro Tsuchiya
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Abstract

To provide a new fine bubble generation device which can generate fine bubbles simply and effectively, and to provide a watering device.SOLUTION: A fine bubble generation device has at least a load generation part and a turbulent flow generation part F. The load generation part comprises: a diameter reduction passage B; and a small diameter passage C which is continuous with the diameter reduction passage B. The turbulent flow generation part F has a turbulent flow generation structure 7 where a liquid current flowing in a passage comprising a diameter expanding passage D which is continuous with the small diameter passage C and a large diameter passage E which is continuous with the diameter expanding passage D collides. The above object is achieved by the fine bubble generation device. The turbulent flow generation structure 7 comprises: a recessed part 7a which is provided in a circular shape in a downstream direction Y along an inner peripheral surface 6 of the large diameter passage E and with which liquid 18 collides to be bounced back, a protruding part 7b which is provided in a circular shape at a center side of the large diameter passage E and partitions the recessed part 7a; and an outlet passage 7c which is provided at a center side of the protruding part 7b and causes turbulent flow liquid 19 bounced back to flow in the downstream direction Y.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、液体中に微細気泡を発生させる微細気泡発生装置及びそれを備えた散水装置に関する。 The present invention relates to a microbubble generating device that generates microbubbles in liquid and a water sprinkler equipped with the same.

微細(「微小」ともいう。)な気泡を含む液体は、様々な産業分野で利用されることが期待されており、近年、種々の微細気泡の生成手段が提案されている。生成する気泡のうち1~100μmのものはマイクロバブルと呼ばれている。 Liquids containing tiny (also called "micro") bubbles are expected to be used in a variety of industrial fields, and in recent years, various methods for generating microscopic bubbles have been proposed. Among the bubbles generated, those with a size of 1 to 100 μm are called microbubbles.

微細気泡の生成手段として、例えば特許文献1には、水道水の給水管と直結で家庭用の例えばシャワーヘッドや洗濯機等の機具に容易に取り付けることができる微細気泡水生成器が提案されている。この微細気泡水生成器は、本体ケースの第1円筒部でシャワーホースの給水側端部に接続されて、第2円筒部でシャワーヘッドの取水側端部に接続される。第1円筒部には、複数の取水孔が穿設されている取水プレートが嵌め込まれて、取水プレートの下流に配置されるノズルは、取水プレートを通過して流れる水道水の流れる方向に沿って径が漸次縮小していく第1通水路と、第1通水路の出口側に連通して水道水の流れ方向に沿って径が漸次増大していく第2通水路とから成る。取水孔は、その入口側から出口側に向けての中心軸が取水プレートの中心軸に対し傾斜している、というものである。 For example, Patent Document 1 proposes a microbubble water generator as a means for generating microbubbles, which can be easily attached to household appliances such as shower heads and washing machines by directly connecting to a tap water supply pipe. This microbubble water generator is connected to the water supply end of a shower hose at the first cylindrical part of the main body case, and to the water intake end of the shower head at the second cylindrical part. A water intake plate with multiple water intake holes is fitted into the first cylindrical part, and a nozzle arranged downstream of the water intake plate is composed of a first water passage whose diameter gradually decreases along the direction of flow of tap water passing through the water intake plate, and a second water passage whose diameter gradually increases along the direction of flow of tap water, communicating with the outlet side of the first water passage. The water intake hole has a central axis from the inlet side to the outlet side that is inclined with respect to the central axis of the water intake plate.

また、特許文献2には、高いポンプ吐出圧を必要とせずに、径の一層小さな例えば1μm未満の高密度の気泡を短時間に大量に生成することができる気泡生成装置が提案されている。この気泡生成装置は、水を通す金属細管と、金属細管内に気体成分を含む水を圧送するポンプとを備える。金属細管の内側には、水の流れ方向の前後よりも水の通り道が狭くなっている絞り部が設けられている。絞り部は流れ方向に直交する断面形状が、矩形状である。絞り部への水の圧送により水に含まれる気体成分を水中に溶解させ、絞り部での圧力の低下により気泡を析出させ、絞り部で水に乱流を発生させ、そのせん断力で水中の気泡を粉砕し、絞り部から出た水に生じる遷音速流による衝撃波により、気泡を粉砕する、というものである。 Patent Document 2 proposes a bubble generating device that can generate a large amount of high-density bubbles with smaller diameters, for example, less than 1 μm, in a short time without requiring a high pump discharge pressure. This bubble generating device includes a metal capillary through which water passes, and a pump that pumps water containing gas components into the metal capillary. Inside the metal capillary, a throttle section is provided in which the water passage is narrower than the front and rear of the water flow direction. The throttle section has a rectangular cross section perpendicular to the flow direction. The gas components contained in the water are dissolved in the water by pumping the water into the throttle section, bubbles are precipitated by a decrease in pressure at the throttle section, turbulence is generated in the water at the throttle section, and the bubbles in the water are crushed by the shear force of the turbulence, and the bubbles are crushed by shock waves caused by transonic flow in the water that exits the throttle section.

また、特許文献3には、ねじ部材を用いてキャビテーション処理を行なう構造の液体処理ノズルを用いた気体溶解処理を、従来よりも大幅に効率的に行うことができ、溶存気体量が欠乏した被処理液体を用いる場合においても、十分なキャビテーションを生じさせることができる液体処理装置が提案されている。この液体処理装置は、液体処理ノズルの上流側に螺旋状流路を有した気液ミキサーを設ける。これにより、混相流は気液ミキサーの螺旋状流路内を流通させることにより、強制的に生ずる螺旋流の遠心力により気相と液相との攪拌・混合が進むので、気相は細かい気泡に粉砕された状態で液体処理ノズルのねじ部材に供給される。これにより、気体を含有した液体とねじ谷との接触効率が上昇し、気体溶解効率を高めることができる、というものである。 Patent Document 3 proposes a liquid treatment device that can perform gas dissolution treatment using a liquid treatment nozzle with a structure that uses a screw member to perform cavitation treatment much more efficiently than before, and can generate sufficient cavitation even when using a liquid to be treated that is deficient in dissolved gas. This liquid treatment device is provided with a gas-liquid mixer having a spiral flow path upstream of the liquid treatment nozzle. As a result, the mixed phase flow is caused to flow through the spiral flow path of the gas-liquid mixer, and the centrifugal force of the forced spiral flow causes the gas phase and liquid phase to be stirred and mixed, so that the gas phase is supplied to the screw member of the liquid treatment nozzle in a state where it is crushed into fine bubbles. This increases the contact efficiency between the gas-containing liquid and the screw root, and the gas dissolution efficiency can be improved.

特開2019-25451号公報JP 2019-25451 A WO2018/021182WO2018/021182 特開2020-189274号公報JP 2020-189274 A

微細な気泡を含む液体は、洗浄、美容、農業、医療等、様々な分野でに応用が期待されている。本発明の目的は、シンプルで且つ効果的に微細気泡を発生させることができる新しい微細気泡発生装置及びそれを備えた散水装置を提供することにある。 Liquids containing fine bubbles are expected to be used in a variety of fields, including cleaning, beauty, agriculture, and medicine. The object of the present invention is to provide a new fine bubble generator that can generate fine bubbles simply and effectively, and a watering device equipped with the same.

本発明に係る微細気泡発生装置は、負圧発生部と乱流生成部とを少なくとも有し、前記負圧発生部は縮径流路と該縮径流路に連続する小径流路とで構成され、前記乱流生成部は前記小径流路に連続する拡径流路と該拡径流路に連続する大径流路とで構成された流路を流れる液流が衝突する乱流生成構造体を有する、ことを特徴とする。 The microbubble generating device according to the present invention has at least a negative pressure generating section and a turbulent flow generating section, the negative pressure generating section being composed of a narrowing diameter flow path and a small diameter flow path connected to the narrowing diameter flow path, and the turbulent flow generating section having a turbulent flow generating structure with which liquid flows flowing through a flow path composed of an expanding diameter flow path connected to the small diameter flow path and a large diameter flow path connected to the expanding diameter flow path collide.

この発明によれば、負荷発生部が縮径流路と該縮径流路に連続する小径流路とで構成されているので、流速が上がって液体に負圧を発生させ、キャビテーション効果により液体中の溶存空気から気泡を析出させることができる。また、乱流生成部が小径流路に連続する拡径流路と該拡径流路に連続する大径流路とで構成された流路を流れる液流が衝突する乱流生成構造体を有するので、その乱流生成構造体が液体を乱流にするとともに加圧して気泡を細分化させることができる。その結果、シンプルで且つ効果的に微細気泡を発生させることができる。 According to this invention, the load generating section is composed of a narrowing diameter flow path and a small diameter flow path connected to the narrowing diameter flow path, so that the flow rate increases and negative pressure is generated in the liquid, and bubbles can be precipitated from the dissolved air in the liquid by the cavitation effect. In addition, the turbulence generating section has a turbulence generating structure with which the liquid flow flowing through the flow path composed of an expanding diameter flow path connected to the small diameter flow path and a large diameter flow path connected to the expanding diameter flow path collides, so that the turbulence generating structure can make the liquid turbulent and pressurize it to break down the bubbles. As a result, fine bubbles can be generated simply and effectively.

本発明に係る微細気泡発生装置において、前記乱流生成構造体は、前記大径流路の内周面に沿って下流方向に円形状に設けられて前記液体がぶつかってはね返る凹部と、前記大径流路の中心側に円形状に設けられて前記凹部を区画する凸部と、前記凸部の中心側に設けられて前記はね返った乱流液体を前記下流方向に流す出口流路とで構成されている。 In the micro-bubble generating device according to the present invention, the turbulence generating structure is composed of a circular recess along the inner circumferential surface of the large-diameter flow path in the downstream direction against which the liquid collides and bounces off, a circular protrusion on the central side of the large-diameter flow path that defines the recess, and an outlet flow path on the central side of the protrusion that directs the rebounded turbulent liquid in the downstream direction.

この発明によれば、乱流生成構造体が前記凹部と前記凸部と前記出口流路とで構成されているので、大径流路の内周面に沿って流れる液体が凹部にぶつかってはね返り、乱流が発生する。発生した乱流液体は、凸部の中心側に設けられた流路で下流方向に流れる。 According to this invention, the turbulence generating structure is composed of the recess, the protrusion, and the outlet flow path, so that the liquid flowing along the inner circumferential surface of the large diameter flow path hits the recess and bounces off, generating turbulence. The generated turbulent liquid flows downstream in the flow path provided on the center side of the protrusion.

本発明に係る微細気泡発生装置において、前記大径流路の中心側に連続して設けられた流路が、第2の負荷発生部であり、該第2の負荷発生部は、前記小径流路と同じ又は略同じ径からなる第2の小径流路で構成されている。 In the microbubble generating device according to the present invention, the flow path provided continuously to the center side of the large diameter flow path is a second load generating section, and the second load generating section is composed of a second small diameter flow path having the same or approximately the same diameter as the small diameter flow path.

この発明によれば、大径流路の中心側に連続して設けられた流路が第2の負荷発生部であり、その第2の負荷発生部が小径流路と同じ又は略同じ径からなる第2の小径流路で構成されているので、液体に再度負圧を発生させて液体中の溶存空気から気泡を析出させることができる。 According to this invention, the flow path provided continuously to the center side of the large diameter flow path is the second load generating section, and this second load generating section is composed of a second small diameter flow path having the same or approximately the same diameter as the small diameter flow path, so that negative pressure can be generated again in the liquid to cause bubbles to precipitate from the dissolved air in the liquid.

本発明に係る微細気泡発生装置において、前記負荷発生部に流れる液体は、加圧された液体である。この発明によれば、加圧された液体が負荷発生部に流れることで、その負荷発生部でのキャビテーション効果をより高めることができる。 In the microbubble generating device according to the present invention, the liquid flowing through the load generating section is pressurized liquid. According to this invention, by flowing pressurized liquid through the load generating section, the cavitation effect in the load generating section can be further enhanced.

本発明に係る微細気泡発生装置において、前記円形状に設けられた凸部には、高さ方向の切り込みが1又は2以上設けられている。この発明によれば、大径流路に液体の流れを規制する固体物が存在する場合であっても、凸部の切り込みによって固形物で流路が塞がれないようにすることができる。 In the microbubble generator according to the present invention, the circular convex portion has one or more notches in the height direction. According to this invention, even if there is a solid object that restricts the flow of liquid in the large diameter flow path, the notches in the convex portion can prevent the flow path from being blocked by the solid object.

本発明に係る微細気泡発生装置において、前記大径流路には、必要に応じて、液体の流れを規制する遊離固体物が配置されていてもよいし、成分が徐々に減少する遊離固体物が配置されていてもよい。この発明によれば、液体の流れを規制する遊離固体物を大径流路に任意に入れることで、液体の流れを大径流路の内周面により一層沿うように規制することができる。その結果、液体を凹部に効果的にぶつけて安定した乱流を発生させることができる。また、成分が徐々に減少する遊離固体物を大径流路に任意に入れることで、微細気泡含有流体にその成分を含有させることができる。その結果、その成分によって微細気泡含有流体を活用することができる。 In the microbubble generating device according to the present invention, the large-diameter flow path may be provided with free solid objects that regulate the flow of liquid, or free solid objects whose components gradually decrease, as necessary. According to this invention, by arbitrarily placing free solid objects that regulate the flow of liquid in the large-diameter flow path, the flow of liquid can be regulated to be more in line with the inner circumferential surface of the large-diameter flow path. As a result, the liquid can be effectively struck against the recesses to generate a stable turbulent flow. In addition, by arbitrarily placing free solid objects whose components gradually decrease in the large-diameter flow path, the components can be contained in the microbubble-containing fluid. As a result, the microbubble-containing fluid can be utilized by using the components.

本発明に係る微細気泡発生装置において、前記第2の小径流路には第2の拡径流路が連結されている。 In the microbubble generating device according to the present invention, a second enlarged diameter flow path is connected to the second small diameter flow path.

本発明に係る微細気泡発生装置において、前記小径流路と前記拡径流路との境界部に、又は、前記小径流路の前記拡径流路側の端部に、吸気口が設けられている。この発明によれば、吸気口が小径流路の拡径流路側の端部又はその近傍(境界部)に設けられているので、用途に応じて吸気口から任意の気体を流路内に導入することができる。その結果、気体が導入された機能水とすることができ、気体の種類に応じた効果を実現できる。 In the micro-bubble generating device according to the present invention, an air intake is provided at the boundary between the small diameter flow path and the expanded diameter flow path, or at the end of the small diameter flow path on the expanded diameter flow path side. According to this invention, since the air intake is provided at the end of the small diameter flow path on the expanded diameter flow path side or in its vicinity (boundary), any gas can be introduced into the flow path from the air intake depending on the application. As a result, functional water into which gas has been introduced can be obtained, and effects according to the type of gas can be achieved.

本発明に係る散水装置は、上記本発明に係る微細気泡発生装置をグリップ部内に備える、ことを特徴とする。この発明によれば、微細気泡発生装置が散水装置のグリップ部内に設けられるので、通常の形態と変わらない外観のグリップ部内で微細気泡を発生させることができる。その結果、シンプルで且つ効果的に微細気泡を発生させることができる散水装置を提供できる。 The sprinkler device according to the present invention is characterized in that it is provided with the micro-bubble generating device according to the present invention in the grip section. According to this invention, since the micro-bubble generating device is provided in the grip section of the sprinkler device, micro-bubbles can be generated in the grip section, which has an appearance that is no different from that of a normal grip section. As a result, it is possible to provide a sprinkler device that is simple and capable of generating micro-bubbles effectively.

本発明によれば、負荷発生部で流速が上がって液体に負圧を発生させ、キャビテーション効果により液体中の溶存空気から気泡を析出させることができ、また、液体を乱流にするとともに加圧して気泡を細分化させることができるので、シンプルで且つ効果的に微細気泡を発生させることができる。その結果、微細な気泡を含む液体は、洗浄、美容、農業、医療等、様々な分野での応用が期待できる。 According to the present invention, the flow rate increases in the load generating section, generating negative pressure in the liquid, and the cavitation effect causes bubbles to precipitate from the dissolved air in the liquid. In addition, the liquid can be made turbulent and pressurized to break down the bubbles, so fine bubbles can be generated simply and effectively. As a result, liquids containing fine bubbles can be expected to be used in a variety of fields, including cleaning, beauty, agriculture, and medicine.

本発明に係る微細気泡発生装置の一例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a fine bubble generating device according to the present invention. 図1に示す微細気泡発生装置の正面図(A)と側面図(B)である。2A and 2B are a front view and a side view, respectively, of the fine bubble generating device shown in FIG. 1 . 図1に示す微細気泡発生装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the micro-bubble generating device shown in FIG. 図1に示す微細気泡発生装置での液体の流れ図である。2 is a diagram showing the flow of liquid in the micro-bubble generating device shown in FIG. 1 . 第2部材をフランジ部側から見た構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of the second member as viewed from the flange portion side. 本発明に係る微細気泡発生装置の他の一例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of a fine bubble generating device according to the present invention. 乱流形成流路に固体物が配置された微細気泡発生装置の一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a micro-bubble generating device in which a solid object is disposed in a turbulent flow generating channel. 吸気口を備えた微細気泡発生装置の一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a fine bubble generating device equipped with an air intake port. 本発明に係る散水装置の一例であり、(A)は散水装置のグリップ部の外観図であり、(B)はグリップ部内に設けられた微細気泡発生装置の部分断面図である。1A is an external view of a grip portion of the sprinkler device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a partial cross-sectional view of a micro-bubble generating device provided within the grip portion.

本発明に係る微細気泡発生装置及び散水装置について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の技術的思想の一例であり、本発明の技術的範囲は、以下の記載や図面だけに限定されるものではなく、同様の技術的思想の発明を含んでいる。 The microbubble generating device and water sprinkler device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the following embodiment is an example of the technical idea of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the following description and drawings, but includes inventions with similar technical ideas.

[基本構成]
本発明に係る微細気泡発生装置1は、図1~図5に示すように、負荷発生部と乱流生成部Fとを少なくとも有し、負荷発生部は縮径流路Bとその縮径流路Bに連続する小径流路Cとで構成され、乱流生成部Fは小径流路Cに連続する拡径流路Dとその拡径流路Dに連続する大径流路Eとで構成された流路を流れる液流が衝突する乱流生成構造体7を有している。本発明に係る散水装置70は、前記した微細気泡発生装置1をグリップ部71内に備えたものである。
[Basic configuration]
1 to 5, the fine-bubble generator 1 according to the present invention has at least a load generating section and a turbulent flow generating section F, the load generating section being composed of a narrowing diameter flow path B and a small-diameter flow path C continuing to the narrowing diameter flow path B, and the turbulent flow generating section F has a turbulent flow generating structure 7 where liquid flows collide through a flow path composed of an enlarged diameter flow path D continuing to the small-diameter flow path C and a large-diameter flow path E continuing to the enlarged diameter flow path D. A water sprinkler 70 according to the present invention is equipped with the fine-bubble generator 1 described above in a grip section 71.

この微細気泡発生装置1では、負荷発生部が縮径流路Bとその縮径流路Bに連続する小径流路Cとで構成されているので、流速が上がって液体に負圧を発生させ、キャビテーション効果により液体中の溶存空気から気泡を析出させることができる。また、乱流生成部Fが小径流路Cに連続する拡径流路Dとその拡径流路Dに連続する大径流路Eとで構成された流路を流れる液流が衝突する乱流生成構造体7を有しているので、液体を乱流にするとともに加圧して気泡を細分化させることができる。その結果、シンプルで且つ効果的に微細気泡を発生させることができる。この微細気泡発生装置1が配管に連結され、そこに液体を流すことにより微細気泡が発生し、その微細気泡を含む液体を下流側に供給することができる。 In this micro-bubble generator 1, the load generating section is composed of a narrowing flow path B and a small-diameter flow path C connected to the narrowing flow path B, so that the flow rate increases and negative pressure is generated in the liquid, and bubbles can be precipitated from the dissolved air in the liquid by the cavitation effect. In addition, the turbulence generating section F has a turbulence generating structure 7 where the liquid flowing through the flow path composed of an expanding flow path D connected to the small-diameter flow path C and a large-diameter flow path E connected to the expanding flow path D collides, so that the liquid can be made turbulent and pressurized to break down the bubbles. As a result, micro-bubbles can be generated simply and effectively. This micro-bubble generator 1 is connected to a pipe, and by flowing liquid through it, micro-bubbles are generated, and the liquid containing the micro-bubbles can be supplied downstream.

本発明において、「気泡」とは、液体の中に含まれた球状になったものを意味し、本発明で言う「微細気泡」と同義である。この気泡は、その直径が1~100μmのマイクロバブルのことであり、この微細気泡発生装置1は、直径1~100μmのマイクロバブルの発生装置として好ましく適用できる。 In the present invention, "bubbles" refers to spherical objects contained in a liquid, and is synonymous with "fine bubbles" as used in the present invention. These bubbles are microbubbles with a diameter of 1 to 100 μm, and the fine bubble generator 1 can be preferably used as a generator of microbubbles with a diameter of 1 to 100 μm.

各構成要素を詳しく説明する。 Each component is explained in detail.

<微細気泡発生装置>
微細気泡発生装置1は、負荷発生部と乱流生成部Fとを少なくとも有すればよく、それ以外の構成は特に限定されないが、例えば図1~図5に示すような構造形態を例示できる。例示した微細気泡発生装置1は、流路の中央にある大径流路Eに乱流生成部Fがあるので、製造容易性から、その大径流路Eで2つの部材(第1部材10と第2部材20)が分割可能に連結されていることが好ましい。その連結は、第1部材10の下流側の開口部17の外周縁に設けられたフランジ部13と、第2部材20の上流側の開口部27の外周縁に設けられたフランジ部23とを、それぞれの連結用穴16,26で固定して行うことが好ましい。なお、図示の例では、第1部材10と第2部材20とが流れ方向Yで2つに分割し、流れ方向Yの中央の大径流路Eで連結しているが、これに限定されず、第1部材10と第2部材20とを流れ方向Yに平行な断面となるように縦割りし、縦割りした2つの部材を連結したものであってもよい(図示しない)。
<Microbubble generator>
The fine-bubble generator 1 is not particularly limited as long as it has at least a load generating section and a turbulent flow generating section F, but examples of the structure include those shown in Fig. 1 to Fig. 5. In the illustrated fine-bubble generator 1, the turbulent flow generating section F is located in a large-diameter flow passage E at the center of the flow passage, and therefore, for ease of manufacture, it is preferable that the two members (the first member 10 and the second member 20) are connected in a separable manner at the large-diameter flow passage E. The connection is preferably performed by fixing the flange portion 13 provided on the outer periphery of the downstream opening 17 of the first member 10 and the flange portion 23 provided on the outer periphery of the upstream opening 27 of the second member 20 through the respective connecting holes 16, 26. In the illustrated example, the first member 10 and the second member 20 are divided into two in the flow direction Y and connected by a large diameter flow passage E in the center of the flow direction Y, but this is not limited to this. The first member 10 and the second member 20 may be split vertically so as to have a cross section parallel to the flow direction Y, and the two vertically split members may be connected together (not illustrated).

以下では、大径流路Eで2つの部材(第1部材10と第2部材20)が分割可能に連結された微細気泡発生装置1を、図1~図5に基づいて、具体的な構造形態と、その構造形態で実現したAからHの各流路について説明する。 Below, we will explain the specific structural form of the micro-bubble generating device 1, in which two members (first member 10 and second member 20) are connected in a separable manner by a large-diameter flow path E, based on Figures 1 to 5, and each of the flow paths A to H realized by that structural form.

(第1部材)
第1部材10は、図1~図3に示すように、上流側には液体が流入する開口部11を備え、下流側には液体が第2部材20に流出する開口部17を備えている。本体部12には、流路が形成されている。その流路は、図3に示すように、上流側から、流入流路A、縮径流路B、小径流路(第1小径流路)C、拡径流路(第1拡径流路)Dの順で連続して配置されている。なお、本発明では、負荷発生部と乱流生成部Fとを少なくとも有するものであるが、その負圧発生部は、縮径流路Bと小径流路Cとによって好ましく構成することができる。
(First member)
As shown in Figures 1 to 3, the first member 10 has an opening 11 on the upstream side through which liquid flows in, and an opening 17 on the downstream side through which liquid flows out to the second member 20. A flow path is formed in the main body 12. As shown in Figure 3, the flow paths are arranged in succession from the upstream side in the following order: an inflow flow path A, a reduced diameter flow path B, a small diameter flow path (first small diameter flow path) C, and an expanded diameter flow path (first expanded diameter flow path) D. Note that, in the present invention, the device has at least a load generating section and a turbulent flow generating section F, and the negative pressure generating section can be preferably configured by the reduced diameter flow path B and the small diameter flow path C.

第1部材10の上流側には、配管部材(図示しない)と連結するための連結部(例えばねじ部)15が設けられている。第1部材10の下流側には、第2部材20と連結するためのフランジ部13が設けられている。このフランジ部13は、下流側の開口部17の外周縁に設けられており、第2部材20の上流側の開口部27の外周縁に設けられたフランジ部23とそれぞれの連結用穴16,26によって固定することができる。連結部15の形状は、配管部材の種類に応じて設計される。配管部材が螺合形態である場合は、図1等に示すように、連結部15もその配管部材に対応した螺合形態であることが好ましい。一方、配管部材がホースや塩化ビニル管である場合には、連結部15もその配管部材に対応した連結構造であることが好ましい。第1部材10の本体部12には、切り込み部14が設けられているが、この切り込み部14は、必須の構成ではないが、前記した配管部材(図示しない)と例えば螺合してネジ止めするような場合に、第1部材10を例えばスパナー等の工具で固定しつつ螺合するために設けられている。 The upstream side of the first member 10 is provided with a connecting portion (e.g., a threaded portion) 15 for connecting to a piping member (not shown). The downstream side of the first member 10 is provided with a flange portion 13 for connecting to the second member 20. This flange portion 13 is provided on the outer periphery of the downstream opening 17, and can be fixed to the flange portion 23 provided on the outer periphery of the upstream opening 27 of the second member 20 by the respective connecting holes 16, 26. The shape of the connecting portion 15 is designed according to the type of piping member. When the piping member is in a screw-type form, it is preferable that the connecting portion 15 also has a screw-type form corresponding to the piping member, as shown in FIG. 1, etc. On the other hand, when the piping member is a hose or a polyvinyl chloride pipe, it is preferable that the connecting portion 15 also has a connecting structure corresponding to the piping member. The main body 12 of the first member 10 has a notch 14, which is not an essential component, but is provided so that the first member 10 can be fixed and screwed with a tool such as a wrench when, for example, screwing and fastening the first member 10 to the piping member (not shown).

(第2部材)
第2部材20は、図1~図3に示すように、上流側には第1部材10から流出した液体が流入する開口部27を備え、下流側には液体が流出する開口部21を備えている。本体部22には、流路が形成されている。その流路は、図3に示すように、上流側から、乱流形成流路(大径流路)E、乱流生成部F、小径流路(第2小径流路)G、拡径流路(第2拡径流路)H、の順で連続して配置されている。なお、本発明では、負荷発生部と乱流生成部Fとを少なくとも有するものであるが、乱流液体19は、拡径流路(第1拡径流路)Dと大径流路Eとで構成された流路を流れる液流が衝突する乱流生成構造体7で発生させることができる。また、乱流生成部Fに連続する負荷発生部は、第2小径流路Gと第2拡径流路Hで好ましく構成されるが、その設置は任意であり、必要に応じて設けられる。
(Second member)
As shown in Figs. 1 to 3, the second member 20 has an opening 27 on the upstream side into which the liquid flowing out from the first member 10 flows, and an opening 21 on the downstream side into which the liquid flows out. A flow path is formed in the main body 22. As shown in Fig. 3, the flow path is arranged in the following order from the upstream side: a turbulent flow-forming flow path (large diameter flow path) E, a turbulent flow generating section F, a small diameter flow path (second small diameter flow path) G, and an expanded diameter flow path (second expanded diameter flow path) H. Note that, in the present invention, at least a load generating section and a turbulent flow generating section F are provided, but the turbulent liquid 19 can be generated by a turbulent flow generating structure 7 in which liquid flows flowing through a flow path composed of an expanded diameter flow path (first expanded diameter flow path) D and a large diameter flow path E collide. In addition, the load generating section connected to the turbulent flow generating section F is preferably composed of a second small diameter flow path G and a second expanded diameter flow path H, but its installation is optional and is provided as necessary.

第2部材20の上流側には、第1部材10と連結するためのフランジ部23が設けられている。このフランジ部23は、上流側の開口部27の外周縁に設けられており、第1部材10の下流側の開口部17の外周縁に設けられたフランジ部13とそれぞれの連結用穴16,26によって固定することができる。図5は、第2部材20をそのフランジ部23の側から見た構成図であり、連結用穴26が4つ等間隔で設けられている例である。符号31は、シール部材を設置するシール部材設置部であり、2つのフランジ部13,23を連結する際には、シール部材設置部31にシール部材が配置される。 The second member 20 has a flange portion 23 on the upstream side for connecting to the first member 10. This flange portion 23 is provided on the outer periphery of the upstream opening 27, and can be fixed to the flange portion 13 provided on the outer periphery of the downstream opening 17 of the first member 10 by the respective connecting holes 16, 26. Figure 5 is a configuration diagram of the second member 20 viewed from the flange portion 23 side, and shows an example in which four connecting holes 26 are provided at equal intervals. Reference numeral 31 denotes a seal member installation portion where a seal member is installed, and when connecting the two flange portions 13, 23, the seal member is placed in the seal member installation portion 31.

第2部材20の下流側には、配管部材(図示しない)と連結するための連結部(例えばねじ部)25が設けられている。この連結部25の形状は、配管部材の種類に応じて設計される。配管部材が螺合形態である場合は、図1等に示すように、連結部25もその配管部材に対応した螺合形態であることが好ましい。一方、配管部材がホースや塩化ビニル管である場合には、連結部25もその配管部材に対応した連結構造であることが好ましい。第2部材20の本体部22には、切り込み部24が設けられているが、この切り込み部24は、必須の構成ではないが、前記した配管部材(図示しない)と例えば螺合してネジ止めするような場合に、第2部材20を例えばスパナー等の工具で固定しつつ螺合するために設けられている。 The downstream side of the second member 20 is provided with a connecting portion (e.g., a threaded portion) 25 for connecting to a piping member (not shown). The shape of this connecting portion 25 is designed according to the type of piping member. When the piping member is in a screw-type form, as shown in FIG. 1, etc., it is preferable that the connecting portion 25 also has a screw-type form corresponding to the piping member. On the other hand, when the piping member is a hose or a polyvinyl chloride pipe, it is preferable that the connecting portion 25 also has a connection structure corresponding to the piping member. The main body 22 of the second member 20 is provided with a notch 24. Although this notch 24 is not an essential component, it is provided for fixing and screwing the second member 20 with a tool such as a spanner when, for example, screwing and fastening with the above-mentioned piping member (not shown).

(流路と液流)
図3に例示する微細気泡発生装置1の流路は、上流側から下流方向Yに向かって、流入流路A、縮径流路B、小径流路(第1小径流路)C、拡径流路(第1拡径流路)D、大径流路E、小径流路(第2小径流路)G、拡径流路(第2拡径流路)Hの順に構成されている。なお、乱流生成部Fは、小径流路Cに連続する拡径流路Dとその拡径流路Dに連続する大径流路Eとで構成された流路を流れる液流が衝突する乱流生成構造体7を有している。
(Flow path and liquid flow)
3 is configured in the following order from the upstream side toward the downstream direction Y: an inlet flow path A, a reduced diameter flow path B, a small diameter flow path (first small diameter flow path) C, an expanded diameter flow path (first expanded diameter flow path) D, a large diameter flow path E, a small diameter flow path (second small diameter flow path) G, and an expanded diameter flow path (second expanded diameter flow path) H. The turbulent flow generating section F has a turbulent flow generating structure 7 where liquid flows collide with each other through a flow path configured of the expanded diameter flow path D continuing from the small diameter flow path C and the large diameter flow path E continuing from the expanded diameter flow path D.

流入流路Aは、この微細気泡発生装置1に液体が流入した場合の最初の流路である。その内周面2の内径は、流路Aの全長で同一径になっている。その内径サイズは特に限定されないが、例えば内径5~15mm程度とすることができる。図示の例は約11mmの例である。なお、以下の各流路での内径は、あくまで一例であり、それぞれの記載に限定されない。 The inflow flow path A is the first flow path when liquid flows into this micro-bubble generator 1. The inner diameter of the inner circumferential surface 2 is the same throughout the entire length of flow path A. The inner diameter size is not particularly limited, but can be, for example, about 5 to 15 mm. The example shown is about 11 mm. Note that the inner diameters of the following flow paths are merely examples, and are not limited to the respective descriptions.

縮径流路Bは、流入流路Aと第1小径流路Cとの間に連続して位置する流路である。その内周面3の内径は、下流方向の第1小径流路C側に向かって連続的に小さくなっている。その内径サイズは特に限定されないが、流入流路Aの側の内径(例えば約11mm)の3分の1程度(例えば約4mm)に縮径することができる。 The narrowed flow path B is a flow path located continuously between the inlet flow path A and the first small diameter flow path C. The inner diameter of the inner circumferential surface 3 of the narrowed flow path B is continuously reduced toward the first small diameter flow path C in the downstream direction. The inner diameter size is not particularly limited, but it can be reduced to about one-third (e.g., about 4 mm) of the inner diameter on the inlet flow path A side (e.g., about 11 mm).

第1小径流路Cは、縮径流路Bと第1拡径流路Dとの間に連続して位置する流路である。その内周面4の内径は、流路Cの全長で、縮径流路Bの下流側の径と同一径になっている。その内径サイズは特に限定されないが、例えば上記同様、約4mm程度とすることができる。 The first small diameter flow passage C is a flow passage located continuously between the narrow diameter flow passage B and the first wide diameter flow passage D. The inner diameter of the inner peripheral surface 4 is the same as the diameter of the downstream side of the narrow diameter flow passage B over the entire length of the flow passage C. The inner diameter size is not particularly limited, but can be, for example, about 4 mm as described above.

第1拡径流路Dは、第1小径流路Cと大径流路Eとの間に連続して位置する流路である。その内周面5の内径は、下流方向の大径流路E側に向かって連続的に大きくなっている。その内径サイズは特に限定されないが、第1小径流路Cの側の内径(例えば約4mm)の3倍程度(例えば約11mm)に拡径して、例えば流入流路Aと同じ内径にすることができる。 The first expanded diameter flow passage D is a flow passage located continuously between the first small diameter flow passage C and the large diameter flow passage E. The inner diameter of the inner peripheral surface 5 of the first expanded diameter flow passage D increases continuously toward the large diameter flow passage E in the downstream direction. The inner diameter size is not particularly limited, but it can be expanded to about three times (e.g., about 11 mm) the inner diameter of the first small diameter flow passage C (e.g., about 4 mm), and can be the same inner diameter as the inlet flow passage A, for example.

大径流路Eは、第1拡径流路Dと第2小径流路Gとの間に連続して位置する流路である。その内周面6の内径は、流路Eの全長で、第1拡径流路Dの下流側の径と同一径になっている。その内径サイズは特に限定されないが、例えば上記同様、約11mm程度とすることができる。 The large diameter flow passage E is a flow passage located continuously between the first expanded diameter flow passage D and the second small diameter flow passage G. The inner diameter of the inner peripheral surface 6 is the same as the diameter of the downstream side of the first expanded diameter flow passage D over the entire length of the flow passage E. The inner diameter size is not particularly limited, but can be, for example, about 11 mm as described above.

第2小径流路Gは、大径流路Eと第2拡径流路Hとの間に連続して位置する流路である。この第2小径流路Gの役割は、前記した第1小径流路Cと同じである。その内周面8の内径は、流路Gの全長で、大径流路Eの下流側に設けられている出口流路7cの内径と同一径になっている。その内径サイズは特に限定されないが、例えば第1小径流路Cと同じ約4mm程度とすることができる。 The second small diameter flow passage G is a flow passage located continuously between the large diameter flow passage E and the second wide diameter flow passage H. The role of this second small diameter flow passage G is the same as that of the first small diameter flow passage C described above. The inner diameter of the inner peripheral surface 8 is the same as the inner diameter of the outlet flow passage 7c provided downstream of the large diameter flow passage E over the entire length of the flow passage G. The inner diameter size is not particularly limited, but can be, for example, about 4 mm, the same as that of the first small diameter flow passage C.

第2拡径流路Hは、第2小径流路Gに連続して位置する流路である。その内周面9の内径は、下流方向に向かって連続的に大きくなっている。その内径サイズは特に限定されないが、第2小径流路Gの側の内径(例えば約4mm)の3~4倍程度(例えば約11~17mm)に拡径した内径にすることができる。 The second expanded diameter flow passage H is a flow passage located next to the second small diameter flow passage G. The inner diameter of the inner peripheral surface 9 of the second expanded diameter flow passage H increases continuously in the downstream direction. The inner diameter size is not particularly limited, but the inner diameter can be expanded to about 3 to 4 times (e.g., about 11 to 17 mm) the inner diameter of the second small diameter flow passage G (e.g., about 4 mm).

これら各流路での液体18の液流f1~f9を図4に示す。図4に示すように、流入流路Aでの液流f1は、縮径流路Bで中心側に向かう液流f2になり、第1小径流路Cでは下流側に真っ直ぐ進む液流f3となる。その後、第1拡径流路Dでは、そのまま真っ直ぐ進む液流f5と拡開した内周面5に沿って進む液流f4となる。拡開した内周面5に沿って進む液流f4は、大径流路Eの内周面6に沿って進み、乱流生成構造体7を構成する凹部7aに突き当たって乱流19となった液流f6は、出口流路7cから流出する液流f7となる。その後、第2小径流路Gを流れる液流f8は、第2拡径流路H内の液流f9となって開口部21から流出する。 The liquid flows f1 to f9 of the liquid 18 in each of these flow paths are shown in FIG. 4. As shown in FIG. 4, the liquid flow f1 in the inlet flow path A becomes the liquid flow f2 toward the center in the reduced diameter flow path B, and becomes the liquid flow f3 that moves straight downstream in the first small diameter flow path C. Then, in the first expanded diameter flow path D, it becomes the liquid flow f5 that moves straight and the liquid flow f4 that moves along the expanded inner circumferential surface 5. The liquid flow f4 that moves along the expanded inner circumferential surface 5 moves along the inner circumferential surface 6 of the large diameter flow path E, and the liquid flow f6 that hits the recess 7a that constitutes the turbulence generating structure 7 and becomes the turbulent flow 19 becomes the liquid flow f7 that flows out of the outlet flow path 7c. Then, the liquid flow f8 that flows through the second small diameter flow path G becomes the liquid flow f9 in the second expanded diameter flow path H and flows out of the opening 21.

<気泡の析出>
負荷発生部は、縮径流路Bと、その縮径流路Bに連続する小径流路Cとで構成されている。負荷発生部が、縮径流路Bとその縮径流路Bに連続する小径流路Cとで構成されているので、流速が上がって液体に負圧を発生させ、キャビテーション効果により液体中の溶存空気から気泡を析出させることができる。
<Air bubble precipitation>
The load generating section is composed of a reduced diameter flow path B and a small diameter flow path C that is continuous with the reduced diameter flow path B. Because the load generating section is composed of a reduced diameter flow path B and a small diameter flow path C that is continuous with the reduced diameter flow path B, the flow rate increases to generate negative pressure in the liquid, and the cavitation effect causes bubbles to precipitate from the dissolved air in the liquid.

負荷発生部に流れる液体は、加圧された液体であることが好ましい。0.15MPa以下の圧力では気泡が発生しにくく、0.15MPa以上で気泡が発生しやすかったことから、その圧力は0.15MPa以上であることが好ましい。また、その上限は特に限定されないが、圧力が高いほど気泡の数が増えるので高いことが好ましい。なお、上限としては、耐圧・耐久性能が簡易的に接続して使用できる動噴等の許容圧力に対応できるシンプルな構造という理由により、5.0MPaとすることができる。0.15~5MPaの範囲の圧力の液体が負荷発生部に流れ込むことで、流速が上がり、キャビテーション効果をより高めることができ、溶存空気から気泡が析出し易くなる。 It is preferable that the liquid flowing into the load generating section is a pressurized liquid. Because bubbles are unlikely to be generated at a pressure of 0.15 MPa or less and are likely to be generated at a pressure of 0.15 MPa or more, it is preferable that the pressure is 0.15 MPa or more. There is no particular upper limit, but since the number of bubbles increases as the pressure increases, it is preferable that the pressure is high. The upper limit can be set to 5.0 MPa because of the simple structure that can withstand pressure and durability and can withstand the allowable pressure of a power sprayer that can be easily connected and used. By flowing liquid with a pressure in the range of 0.15 to 5 MPa into the load generating section, the flow rate increases, the cavitation effect can be further enhanced, and bubbles can easily precipitate from the dissolved air.

<乱流の発生>
乱流生成部Fは、小径流路Cに連続する拡径流路Dと、その拡径流路Dに連続する大径流路Eとで構成された流路を流れる液流が衝突する乱流生成構造体7を有している。乱流生成部Fが、小径流路Cに連続する拡径流路Dと、その拡径流路Dに連続する大径流路Eとで構成されているので、図4に示すよう、第1拡径流路Dではそのまま真っ直ぐ進む液流f5と拡開した内周面5に沿って進む液流f4となる。拡開した内周面5に沿って進む液流f4は、大径流路Eの内周面6に沿って進み、乱流生成構造体7を構成する凹部7aに突き当たって乱流液体19となる。さらにその乱流液体19は、小径の出口流路7cの通過時に加圧されるので、前記した負荷発生部で生じた気泡を細分化させることができる。その結果、シンプルで且つ効果的に微細気泡を発生させることができる。
<Occurrence of turbulence>
The turbulent flow generating section F has a turbulent flow generating structure 7 where liquid flows collide with each other through a flow path composed of an expanded diameter flow path D connected to a small diameter flow path C and a large diameter flow path E connected to the expanded diameter flow path D. Since the turbulent flow generating section F is composed of an expanded diameter flow path D connected to a small diameter flow path C and a large diameter flow path E connected to the expanded diameter flow path D, as shown in FIG. 4, the liquid flow f5 proceeds straight in the first expanded diameter flow path D and a liquid flow f4 proceeds along the expanded inner circumferential surface 5. The liquid flow f4 proceeds along the expanded inner circumferential surface 5 proceeds along the inner circumferential surface 6 of the large diameter flow path E and hits the recess 7a constituting the turbulent flow generating structure 7 to become a turbulent liquid 19. Furthermore, the turbulent liquid 19 is pressurized when passing through the small diameter outlet flow path 7c, so that the bubbles generated in the load generating section described above can be broken down. As a result, fine bubbles can be generated simply and effectively.

乱流生成部Fを構成する乱流生成構造体7は、図4及び図5に示すように、大径流路Eの内周面6に沿って下流方向Yに円形状に設けられて液体18がぶつかってはね返る凹部7aと、大径流路Eの中心側に円形状に設けられて凹部7aを区画する凸部7bと、凸部7bの中心側に設けられてはね返った乱流液体19を下流方向Yに流す出口流路7cとで構成されている。この微細気泡発生装置1では、乱流生成構造体7が、凹部7aと凸部7bと出口流路7cとで構成されているので、上記のように、大径流路Eの内周面6に沿って流れる液体が凹部7aにぶつかってはね返り、乱流となった液流f6が発生する。発生した乱流液体19は、凸部7bの中心側に設けられた出口流路7cで下流方向Yに流れる。 As shown in Figures 4 and 5, the turbulence generating structure 7 constituting the turbulence generating section F is composed of a recess 7a that is provided in a circular shape in the downstream direction Y along the inner circumferential surface 6 of the large-diameter flow path E and against which the liquid 18 collides and bounces off, a convex portion 7b that is provided in a circular shape on the center side of the large-diameter flow path E and divides the recess 7a, and an outlet flow path 7c that is provided on the center side of the convex portion 7b and flows the rebounded turbulent liquid 19 in the downstream direction Y. In this micro-bubble generating device 1, the turbulence generating structure 7 is composed of the recess 7a, the convex portion 7b, and the outlet flow path 7c, so that as described above, the liquid flowing along the inner circumferential surface 6 of the large-diameter flow path E collides with the recess 7a and bounces off, generating a turbulent liquid flow f6. The generated turbulent liquid 19 flows in the downstream direction Y through the outlet flow path 7c provided on the center side of the convex portion 7b.

円形状に設けられた凸部7bには、図5に示すように、高さ方向の切り込みが1又は2以上設けられていることが好ましい。なお、図5の例では2箇所設けられている。この微細気泡発生装置1では、大径流路Eに液体の流れを規制する固体物(例えば後述する遊離固体物41)が存在する場合であっても、凸部7bの切り込み7dによって固形物で流路が塞がれないようにすることができる。なお、図6は、そうした切り込み7dが設けられていない場合の本発明に係る微細気泡発生装置1の他の一例である。切り込み7dは必須の構成ではなく、必要に応じて任意に設けることができ、その切り込み深さも任意に選択することができる。 As shown in FIG. 5, it is preferable that the circular convex portion 7b has one or more notches in the height direction. In the example of FIG. 5, two notches are provided. In this micro-bubble generator 1, even if there is a solid object (e.g., a loose solid object 41 described later) that restricts the flow of liquid in the large diameter flow path E, the notch 7d of the convex portion 7b can prevent the flow path from being blocked by the solid object. FIG. 6 shows another example of the micro-bubble generator 1 according to the present invention in which such a notch 7d is not provided. The notch 7d is not a required component and can be provided as needed, and the depth of the notch can also be selected as desired.

<第2の気泡の析出>
大径流路Eの中心側の出口流路7cに連続して設けられている流路は、第2の負荷発生部である。第2の負荷発生部は、前記した小径流路Cと同じ又は略同じ径からなる第2小径流路Gで構成されている。この微細気泡発生装置1では、大径流路Eの中心側に連続して設けられた流路が、乱流生成部Fに連続する第2の負荷発生部であり、その第2の負荷発生部が前記した第1小径流路Cと同じ又は略同じ径からなる第2小径流路Gで構成されているので、液体に再度負圧を発生させて液体中の溶存空気から気泡を析出させることができる。なお、先に説明した負圧発生部を第1に負圧発生部といい、この第2の負圧発生部と区別して説明することがある。
<Separation of Second Bubbles>
The flow path provided in continuation with the outlet flow path 7c on the center side of the large diameter flow path E is the second load generating section. The second load generating section is composed of a second small diameter flow path G having the same or approximately the same diameter as the small diameter flow path C. In this micro-bubble generating device 1, the flow path provided in continuation with the center side of the large diameter flow path E is the second load generating section that is connected to the turbulent flow generating section F, and the second load generating section is composed of the second small diameter flow path G having the same or approximately the same diameter as the first small diameter flow path C. Therefore, negative pressure can be generated again in the liquid to separate bubbles from the dissolved air in the liquid. The negative pressure generating section described above is referred to as the first negative pressure generating section, and may be described separately from the second negative pressure generating section.

この第2の負圧発生部を流れる液体には、前記した第1の負圧発生部で説明した圧力と同程度の圧力が加わっていることが好ましい。ここではその説明を省略する。 It is preferable that the liquid flowing through this second negative pressure generating section is subjected to a pressure similar to that described above for the first negative pressure generating section. A detailed description of this will be omitted here.

<遊離固体物>
大径流路Eには、必要に応じて、液体の流れを規制する遊離固体物41が配置されていてもよいし、成分が徐々に減少する遊離固体物41が配置されていてもよい。この微細気泡発生装置1では、液体の流れを規制する遊離固体物41を大径流路Eに任意に入れることで、液体の流れを大径流路Eの内周面6により一層沿うように規制することができる。その結果、液体を凹部7aに効果的にぶつけて安定した液流f6(乱流)を発生させることができる。
<Free solids>
If necessary, free solid objects 41 that regulate the flow of the liquid may be placed in the large-diameter flow path E, or free solid objects 41 whose components gradually decrease may be placed in the large-diameter flow path E. In this micro-bubble generator 1, by arbitrarily placing free solid objects 41 that regulate the flow of the liquid in the large-diameter flow path E, the flow of the liquid can be regulated so as to be more aligned with the inner circumferential surface 6 of the large-diameter flow path E. As a result, the liquid can be effectively struck against the recesses 7a to generate a stable liquid flow f6 (turbulent flow).

また、成分が徐々に減少する遊離固体物41を大径流路Eに任意に入れることで、微細気泡含有流体にその成分を含有させることができる。その結果、その成分によって微細気泡含有流体を活用することができる。そうした成分は、この微細気泡発生装置1の用途に応じて選択でき、例えば、洗浄関連分野で使用する場合は洗剤成分を含む遊離固体物とすることができ、美容関連分野で使用する場合には美容成分を含む遊離固体物とすることができ、農業関連分野で使用する場合には栄養成分や農薬成分や害虫対策成分等を含む遊離固体物とすることができ、医療関連分野で使用する場合には薬効成分を含む遊離固体物とすることができる。 In addition, by arbitrarily placing free solids 41, the components of which gradually decrease, in the large-diameter flow path E, the components can be contained in the microbubble-containing fluid. As a result, the microbubble-containing fluid can be utilized depending on the components. Such components can be selected according to the application of the microbubble generator 1; for example, when used in the cleaning-related field, free solids containing detergent components can be used; when used in the beauty-related field, free solids containing beauty components can be used; when used in the agricultural-related field, free solids containing nutritional components, pesticide components, pest control components, etc. can be used; and when used in the medical-related field, free solids containing medicinal components can be used.

遊離固体物41の大きさや形状は特に限定されないが、大径流路E内に入って過度に液流を阻害することなく、流れを適度に規制できる大きさと形状とすることが好ましい。形状についても特に限定されず、本発明の効果を阻害しない範囲で、球体、立方体、異形体等から選択できる。 The size and shape of the free solid matter 41 are not particularly limited, but it is preferable that the size and shape are such that they can enter the large-diameter flow path E and moderately regulate the flow without excessively impeding the liquid flow. The shape is also not particularly limited, and can be selected from spheres, cubes, irregular shapes, etc., as long as it does not impair the effects of the present invention.

なお、遊離固体物41は、大径流路E内に固定されずに遊離した態様で存在するので、無造作に動く。そのため、流体の圧力によっては、液体に起こる振動数と遊離固体物41の振動数が等しくして共鳴を起こすことも可能である。共鳴が起こったとき、通常よりもさらに気泡を析出させることができる。 The free solids 41 are not fixed in the large-diameter flow path E and exist in a free state, so they move around randomly. Therefore, depending on the pressure of the fluid, it is possible to make the vibration frequency of the liquid and the vibration frequency of the free solids 41 equal, causing resonance. When resonance occurs, more air bubbles can be precipitated than usual.

<気泡の気化>
本発明に係る微細気泡発生装置1は、上記したように、キャビテーション効果により液体中の溶存空気から気泡を析出させることができるという特徴があるが、一方で、微細気泡含有流体がノズルから放水された後においては、析出した気泡が気化する。このように、液体中に予め存在する溶存酸素が析出しその後気化することにより、液体の脱気を行うことができる。脱気した脱気水は、浸透性の向上や抗酸化作用等の効果が生じるという利点があるので、用途や目的に応じて液体を脱気させて活用することもできる。
<Vaporization of air bubbles>
As described above, the micro-bubble generator 1 according to the present invention is characterized in that it can precipitate bubbles from the dissolved air in the liquid by the cavitation effect, but on the other hand, after the micro-bubble-containing fluid is discharged from the nozzle, the precipitated bubbles vaporize. In this way, the dissolved oxygen that is already present in the liquid precipitates and then vaporizes, thereby degassing the liquid. Degassed water has the advantage of improving permeability and providing antioxidant effects, so that liquids can be degassed and used according to the application and purpose.

<吸気口>
図8は、吸気口61を備えた微細気泡発生装置1の一例を示す断面図である。微細気泡発生装置1では、吸気口61が、小径流路Cと拡径流路Dとの境界部に設けられていてもよいし、図8に示すように小径流路Cの拡径路側の端部に設けられていてもよい。吸気口61が小径流路Cの拡径流路D側の端部又はその近傍(境界部)に設けられているので、用途に応じて吸気口61から任意の気体を流路内に導入することができる。その結果、気体が導入された機能水とすることができ、気体の種類に応じた効果を実現できる。
<Air intake>
Fig. 8 is a cross-sectional view showing an example of a fine-bubble generator 1 equipped with an intake port 61. In the fine-bubble generator 1, the intake port 61 may be provided at the boundary between the small-diameter flow path C and the expanded-diameter flow path D, or may be provided at the end of the small-diameter flow path C on the expanded-diameter side as shown in Fig. 8. Since the intake port 61 is provided at the end of the small-diameter flow path C on the expanded-diameter flow path D side or in the vicinity thereof (boundary), any gas can be introduced into the flow path from the intake port 61 depending on the application. As a result, functional water into which gas has been introduced can be obtained, and an effect according to the type of gas can be achieved.

吸気口61の口径や長さは特に限定されない。その吸気口61には、吸気管(図示しない)が嵌合、溶接又は螺合等されて接続され、その吸気管にて気体供給管又は気体供給チューブが接続されて気体が供給される。気体の種類は、目的や用途に応じて選択され、空気、水素、酸素、窒素、炭酸ガス等を挙げることができるが、これら以外の気体であってもよい。用途については、例えば微細気泡含有流体に任意の気体を含有させることにより洗浄効果等を高める等の種々の応用に期待できる。例えば水素を含有させることで抗酸化作用を発揮させたり、酸素を含有させることで農業分野での作物の成長を促進させたり、窒素を含有させることで生鮮食品の鮮度保持を行ったりすることが期待できる。 The diameter and length of the intake port 61 are not particularly limited. An intake pipe (not shown) is connected to the intake port 61 by fitting, welding, screwing, etc., and a gas supply pipe or gas supply tube is connected to the intake pipe to supply gas. The type of gas is selected according to the purpose and use, and examples of the gas include air, hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon dioxide, etc., but other gases may also be used. In terms of uses, for example, various applications such as enhancing cleaning effects by adding any gas to the fine bubble-containing fluid can be expected. For example, it is expected that adding hydrogen will exert an antioxidant effect, adding oxygen will promote crop growth in the agricultural field, and adding nitrogen will maintain the freshness of fresh food.

なお、図1~図7では、第1部材10と第2部材20をフランジ部13,23で接続しているが、図8に示す微細気泡発生装置1では、フランジ部が設けられておらず、第1連結部(雌ネジ部)51と第2連結部(雄ネジ部)52とで接続している。こうした接続形態は、微細気泡発生装置1の大きさ(特に外径)を小さくできるという利点があり、図1~図7の微細気泡発生装置1にも同様に適用できる。なお、符号53は任意に設けられるシール部(例えばパッキン)を示している。 In addition, in Figures 1 to 7, the first member 10 and the second member 20 are connected by flange portions 13, 23, but in the micro-bubble generator 1 shown in Figure 8, no flange portions are provided, and the members are connected by a first connecting portion (female thread portion) 51 and a second connecting portion (male thread portion) 52. This type of connection has the advantage that the size (particularly the outer diameter) of the micro-bubble generator 1 can be reduced, and can be similarly applied to the micro-bubble generators 1 in Figures 1 to 7. Note that the reference numeral 53 denotes an optional seal portion (e.g., a packing).

<散水装置>
図9は、本発明に係る散水装置70の一例である。本発明に係る散水装置70は、本発明に係る微細気泡発生装置1をグリップ部71内に備えている。図9(A)は散水装置70のグリップ部71の外観図であり、図9(B)はグリップ部71内に設けられた微細気泡発生装置1の部分断面図である。微細気泡発生装置1が散水装置70のグリップ部71内に設けられることにより、通常の形態と変わらない外観のグリップ部内で微細気泡を発生させることができる。その結果、シンプルで且つ効果的に微細気泡を発生させることができる散水装置70を提供できる。
<Water sprinkler system>
Fig. 9 shows an example of a sprinkler device 70 according to the present invention. The sprinkler device 70 according to the present invention is provided with the fine-bubble generating device 1 according to the present invention in a grip portion 71. Fig. 9(A) is an external view of the grip portion 71 of the sprinkler device 70, and Fig. 9(B) is a partial cross-sectional view of the fine-bubble generating device 1 provided in the grip portion 71. By providing the fine-bubble generating device 1 in the grip portion 71 of the sprinkler device 70, fine bubbles can be generated in a grip portion having an appearance that is the same as that of a normal shape. As a result, a sprinkler device 70 that can generate fine bubbles simply and effectively can be provided.

図9において、符号72は水を取り込む取水部であり、その取水部72にはホース(図示しない)が差し込まれる。符号73グリップ部71を通過した水を先端ノズル(図示しない)に送るためのパイプ部であり、そのパイプ部73の先端には散水ノズル(図示しない)が接続されている。符号74は水量調節レバーであり、この水量調節レバー74を指で前後方向に移動させることにより、内部の流路が拡大したり絞られたりして水量が調節される。なお、グリップ部71、取水部72、パイプ73、水量調節レバー74の構造形態はず9の例に限定されるものではなく、各種の構造形態とすることができる。また、グリップ部71内に設けられる微細気泡発生装置1の大きさや長さも特に限定されず、グリップ部71の大きさや長さにより任意に設計することができる。 9, reference numeral 72 denotes a water intake section that takes in water, and a hose (not shown) is inserted into the water intake section 72. Reference numeral 73 denotes a pipe section that sends water that has passed through the grip section 71 to a tip nozzle (not shown), and a watering nozzle (not shown) is connected to the tip of the pipe section 73. Reference numeral 74 denotes a water volume adjustment lever, and by moving the water volume adjustment lever 74 back and forth with a finger, the internal flow path is expanded or narrowed, thereby adjusting the amount of water. Note that the structural form of the grip section 71, the water intake section 72, the pipe 73, and the water volume adjustment lever 74 is not limited to the example of FIG. 9, and various structural forms can be used. Furthermore, the size and length of the micro-bubble generator 1 provided in the grip section 71 are not particularly limited, and can be designed arbitrarily depending on the size and length of the grip section 71.

以上説明した微細気泡発生装置1によれば、負荷発生部で流速が上がって液体に負圧を発生させ、キャビテーション効果により液体中の溶存空気から気泡を析出させることができ、また、液体を乱流にするとともに加圧して気泡を細分化させることができるので、シンプルで且つ効果的に微細気泡を発生させることができる。その結果、微細な気泡を含む液体は、洗浄、美容、農業、医療等、様々な分野での応用が期待できる。例えば、この微細気泡発生装置1は、洗浄関連分野、美容関連分野、農業関連分野、医療関連分野等に好ましく適用されることが期待される。また、飲食関連分野、薬品関連分野、化粧品関連分野、太陽電池、二次電池、半導体装置等の電子機器分野、機能材料分野等の産業分野で用いることも期待される。 According to the micro-bubble generator 1 described above, the flow rate increases in the load generating section, generating negative pressure in the liquid, and the cavitation effect causes bubbles to precipitate from the dissolved air in the liquid. In addition, the liquid can be made turbulent and pressurized to break down the bubbles, so that micro-bubbles can be generated simply and effectively. As a result, liquids containing micro-bubbles can be expected to be applied in various fields such as cleaning, beauty, agriculture, and medicine. For example, this micro-bubble generator 1 is expected to be preferably applied in cleaning-related fields, beauty-related fields, agriculture-related fields, and medicine-related fields. It is also expected to be used in industrial fields such as food-related fields, pharmaceutical-related fields, cosmetics-related fields, electronic devices such as solar cells, secondary batteries, and semiconductor devices, and functional materials.

1 微細気泡発生装置
2 A流路の内周面
3 B流路の内周面
4 C流路の内周面
5 D流路の内周面
6 E流路の内周面
7 乱流生成構造体
7a 凹部
7b 凸部
7c 出口流路
7d 切り込み
8 G流路の内周面
9 H流路の内周面
10 第1部材
11 開口部
12 本体部
13 フランジ部
14 切り込み部
15 連結部
16 連結用穴
17 開口部
18 液体
19 乱流液体
20 第2部材
21 開口部
22 本体部
23 フランジ部
24 切り込み部
25 連結部
26 連結用穴
27 開口部
31 シール部材設置部
41 遊離固体物
51 第1連結部(雌ネジ部)
52 第2連結部(雄ネジ部)
53 シール材
61 吸気口
70 散水装置
71 グリップ部
72 取水部
73 パイプ部
74 水量調節レバー
A 流入流路
B 縮径流路
C 小径流路(第1小径流路)
D 拡径流路(第1拡径流路)
E 大径流路(乱流形成流路)
F 乱流生成部
G 小径流路(第2小径流路)
H 拡径流路(第2拡径流路)
f1~f9 A~Fの流路での液流
Y 下流方向(流れ方向)



LIST OF SYMBOLS 1 Micro-bubble generator 2 Inner circumferential surface of A flow path 3 Inner circumferential surface of B flow path 4 Inner circumferential surface of C flow path 5 Inner circumferential surface of D flow path 6 Inner circumferential surface of E flow path 7 Turbulence generating structure 7a Concave 7b Convex 7c Outlet flow path 7d Cut 8 Inner circumferential surface of G flow path 9 Inner circumferential surface of H flow path 10 First member 11 Opening 12 Main body 13 Flange 14 Cut 15 Connection 16 Connection hole 17 Opening 18 Liquid 19 Turbulent liquid 20 Second member 21 Opening 22 Main body 23 Flange 24 Cut 25 Connection 26 Connection hole 27 Opening 31 Seal member installation portion 41 Free solid 51 First connection (female thread)
52 Second connecting portion (male thread portion)
53 Sealing material 61 Air intake 70 Sprinkler device 71 Grip portion 72 Water intake portion 73 Pipe portion 74 Water volume adjustment lever A Inflow passage B Reducing diameter passage C Small diameter passage (first small diameter passage)
D. Enlarged diameter flow passage (first enlarged diameter flow passage)
E Large diameter flow passage (turbulent flow passage)
F: turbulent flow generating section G: small diameter flow passage (second small diameter flow passage)
H: Enlarged diameter flow passage (second enlarged diameter flow passage)
f1 to f9 Liquid flow in flow paths A to F Y Downstream (flow direction)



Claims (9)

負荷発生部と乱流生成部とを少なくとも有し、前記負荷発生部は縮径流路と該縮径流路に連続する小径流路とで構成され、前記乱流生成部は前記小径流路に連続する拡径流路と該拡径流路に連続する大径流路とで構成された流路を流れる液流が衝突する乱流生成構造体を有する、ことを特徴とする微細気泡発生装置。 A microbubble generator comprising at least a load generating section and a turbulent flow generating section, the load generating section being composed of a narrowing diameter flow path and a small diameter flow path connected to the narrowing diameter flow path, and the turbulent flow generating section being composed of an expanding diameter flow path connected to the small diameter flow path and a large diameter flow path connected to the expanding diameter flow path, and having a turbulent flow generating structure with which liquid flows flowing through the flow path collide. 前記乱流生成構造体は、前記大径流路の内周面に沿って下流方向に円形状に設けられて前記液体がぶつかってはね返る凹部と、前記大径流路の中心側に円形状に設けられて前記凹部を区画する凸部と、前記凸部の中心側に設けられて前記はね返った乱流液体を前記下流方向に流す出口流路とで構成されている、請求項1に記載の微細気泡発生装置。 The microbubble generator according to claim 1, wherein the turbulence generating structure is composed of a concave portion that is circularly arranged in the downstream direction along the inner circumferential surface of the large-diameter flow path and against which the liquid collides and bounces off, a convex portion that is circularly arranged on the center side of the large-diameter flow path and defines the concave portion, and an outlet flow path that is arranged on the center side of the convex portion and flows the bounced turbulent liquid in the downstream direction. 前記大径流路の中心側に連続して設けられた流路が、第2の負荷発生部であり、該第2の負荷発生部は、前記小径流路と同じ又は略同じ径からなる第2の小径流路で構成されている、請求項1又は2に記載の微細気泡発生装置。 The microbubble generator according to claim 1 or 2, wherein the flow path provided continuously to the center side of the large diameter flow path is a second load generating section, and the second load generating section is composed of a second small diameter flow path having the same or approximately the same diameter as the small diameter flow path. 前記負荷発生部に流れる液体は、加圧された液体である、請求項1又は2に記載の微細気泡発生装置。 The microbubble generator according to claim 1 or 2, wherein the liquid flowing through the load generating section is a pressurized liquid. 前記円形状に設けられた凸部には、高さ方向の切り込みが1又は2以上設けられている、請求項2に記載の微細気泡発生装置。 The microbubble generator according to claim 2, wherein the circular convex portion has one or more notches in the height direction. 前記大径流路には、液体の流れを規制する遊離固体物が配置されている、又は、成分が徐々に減少する遊離固体物が配置されている、請求項1又は2に記載の微細気泡発生装置。 The fine bubble generator according to claim 1 or 2, wherein the large diameter flow path is provided with free solid objects that regulate the flow of liquid, or free solid objects whose components gradually decrease. 前記第2の小径流路には第2の拡径流路が連結されている、請求項3に記載の微細気泡発生装置。 The microbubble generator according to claim 3, wherein a second enlarged diameter flow path is connected to the second small diameter flow path. 前記小径流路と前記拡径流路との境界部に、又は、前記小径流路の前記拡径流路側の端部に、吸気口が設けられている、請求項1又は2に記載の微細気泡発生装置。 The microbubble generator according to claim 1 or 2, wherein an air intake is provided at the boundary between the small diameter flow path and the expanded diameter flow path, or at the end of the small diameter flow path on the expanded diameter flow path side. 請求項1~8のいずれか1項に記載の微細気泡発生装置をグリップ部内に備える、ことを特徴とする散水装置。


A water sprinkler comprising a microbubble generating device according to any one of claims 1 to 8 in a grip portion.


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