JP3169936U

JP3169936U - マイクロバブル発生器

Info

Publication number: JP3169936U
Application number: JP2011003319U
Authority: JP
Inventors: 祥道森
Original assignee: 森鉄工株式会社
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: US20130214436A1; US9061256B2

Abstract

【課題】構造の複雑なベンチュリ管方式を採用しなくともマイクロバブルを発生させることができ、製造コストの低廉化及び小型化を可能にしたマイクロバブル発生器を提供する。【解決手段】円筒状に形成された管本体２の一端部に給水側継手部を設け、他端部に吐水側継手部を設ける。これら給水側継手部と吐水側継手部との間が管軸方向の通水路で連通されており、通水路の中間部には内径を６ｍｍ以下に径小化した絞り通路７が設けられて、給水側継手部から絞り通路７へ向かう間に給水側通路８が画成される。さらに、絞り通路７から吐水側継手部へ向かう間に吐水側通路９が画成されており、給水側通路８及び吐水側通路９は、いずれも絞り通路７よりも径大であって且つ管軸方向にストレート孔として形成されている。【選択図】図１

Description

本考案は、マイクロバブル発生器に関する。

１０〜５０μｍ程度のマイクロバブルを無数に混合させた水を用いて各種の洗浄やペットのシャワー掛けなどを行うと、汚れ落としに高い効果が得られることは知られている。近年では、人の使うシャワーでもその効果が確認されている。従来、マイクロバブルを発生させるためのマイクロバブル発生器としては、シャワーヘッドの根本部にベンチュリ管を内蔵させた方式のものが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

周知の如く、ベンチュリ管は、管路途中に小穴の絞り部を設けておき、この絞り部の給水側（上流側）に対し、絞り部に近づくにつれて徐々に縮径する縮径テーパ部を設けると共に、絞り部の吐水側（下流側）に対し、絞り部から遠ざかるにつれて徐々に拡径する拡径テーパ部を設けたものである。このようなベンチュリ管では、絞り部を通る水流が高速化され且つ減圧されるので、絞り部へ向けて外気を取り込み可能な構造を付加しておけば、絞り部内の水流に対して小さな気泡が取り込まれ、絞り部の下流側でマイクロバブルを発生させることができるというものであった。

なお、絞り部での水流の高速化や減圧作用をより強化させ、安定なものとさせるために、ベンチュリ管の吐出側に、旋回流を発生させるための旋回羽根を設けたものも提案されている（特許文献２等参照）。

特開２００６−１１６５１８号公報特開２００７−２１３４３号公報

従来公知のマイクロバブル発生器は、前記したようにベンチュリ管を主要部とする方式であった。ベンチュリ管方式を採用する理由は、縮径テーパ部及び拡径テーパ部を設けさせることで、絞り部内を可及的に層流の状態に維持して乱流の発生を防止し、管路抵抗を抑制し、もって水流高速化及び減圧作用の発生を効率よく行わせることにある。
しかし、ベンチュリ管を製造するには、縮径テーパ部や拡径テーパ部の各テーパ角に合わせた特殊な専用工具（テーパ型のエンドミルやテーパリーマ等）や加工機械（サーキュラ等）が必要となり、それに伴ってマイクロバブル発生器としての製造コストが高騰する問題があった。言うまでもなく、旋回羽根を付加したものでは、旋回羽根自体の加工も極めて困難であり、製造コストの高騰化も一層、顕著になる。

また、ベンチュリ管方式は、縮径テーパ部や拡径テーパ部の存在によって管軸方向に沿った長さが長くなるので、当然に、マイクロバブル発生器としても全長の長いものとなり、取り扱いの不便や取付状態の大型化、取付箇所の制限など、種々の問題を招来するものとなっていた。
本考案は、上記事情に鑑みてなされたものであって、わざわざ構造の複雑なベンチュリ管方式を採用しなくともマイクロバブルを発生させることができるような構成を採用することで、製造コストの低廉化及び小型化を可能にし、もって従来の各種問題点を解消除去できるようにしたマイクロバブル発生器を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本考案は次の手段を講じた。
即ち、本考案に係るマイクロバブル発生器は、円筒状に形成された管本体の一端部に給水側継手部が設けられていると共に他端部に吐水側継手部が設けられ、これら給水側継手部と吐水側継手部との間が管軸方向の通水路で連通されており、前記通水路の中間部には内径を６ｍｍ以下に径小化した絞り通路が設けられて、給水側継手部から絞り通路へ向かう間に給水側通路が画成されると共に、絞り通路から吐水側継手部へ向かう間に吐水側通路が画成されており、給水側通路及び吐水側通路は、いずれも絞り通路よりも径大であって且つ管軸方向にストレート孔として形成されていることを特徴とする。

前記絞り通路には、管本体の径方向に沿って管外へ連通する横孔が設けられており、この横孔には内周面に雌ねじを有する調整領域が形成されていると共に、この横孔に対して調整領域の雌ねじに螺合する雄ねじを備えた吸気調整具が螺進可能に嵌められており、この吸気調整具の螺進で前記調整領域に生じる雌ねじと雄ねじとの螺合クリアランスを拡縮可能にしてあるものとするのが好ましい。

前記給水側通路に比して前記吐水側通路が径小に形成されているものとするのが好ましい。
前記給水側通路には、当該給水側通路を加工する穿孔工具の刃先角に合わせて給水側通路の内径を絞り通路へ向けて縮径させる入側面取り部が形成されており、前記吐水側通路には、当該吐水側通路を加工する穿孔工具の刃先角に合わせて吐水側通路の内径を絞り通路へ向けて縮径させる出側面取り部が形成されているのが好ましい。

本考案に係るマイクロバブル発生器は、わざわざ構造の複雑なベンチュリ管方式を採用しなくともマイクロバブルを発生させることができるような構成を採用しており、これによって製造コストの低廉化及び小型化が可能になり、もって従来の各種問題点を解消除去することができる。

本考案に係るマイクロバブル発生器によるマイクロバブル発生のメカニズムを説明した側断面図である。本考案に係るマイクロバブル発生器を示した側断面図である。本考案に係るマイクロバブル発生器の使用状況を示した側面図である。

以下、本考案の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１乃至図３は、本考案に係るマイクロバブル発生器１の第１実施形態を示している。
このマイクロバブル発生器１は、円筒状に形成された管本体２に対し、その一端部（図２右側）に給水側継手部３が設けられ、管本体２の他端部（図２左側）に吐水側継手部４が設けられたものとなっている。

本実施形態では、給水側継手部３が雌ねじ端部を形成したものであり、吐水側継手部４が雄ねじ端部を形成したものとしてあるが、これらは特に限定されるものではなく、給水側継手部３を雄ねじ端部とし吐水側継手部４を雌ねじ端部としてもよい。また、両方の継手端部３，４を雌ねじ端部又は雄ねじ端部としてもよい。
管本体２の内部には、給水側継手部３と吐水側継手部４との間を管軸方向に沿って連通する通水路５が設けられている。この通水路５における長手方向のほぼ中央部には径小の絞り通路７が設けられている。このように、通水路５は中途部に絞り通路７を挟んだ構成であることから、給水側継手部３と絞り通路７との間に給水側通路８が画成され、吐水側継手部４と絞り通路７との間に吐水側通路９が画成されたものと言える。すなわち、通水路５は、その上流側から下流側へ向けて給水側通路８と絞り通路７と吐水側通路９とが相互連通することで形成されたものである。

また、絞り通路７には、管本体２の径方向（図２上側）に沿って管外へ連通する横孔１２が設けられており、この横孔１２に対して吸気調整具１３が嵌められている。
横孔１２の内周面には、雌ねじ１５ａを有する調整領域１５が形成されている。この調整領域１５（すなわち、雌ねじ１５ａが設けられた領域）は、横孔１２の全長に及ぶものとしてもよい。

本実施形態では、横孔１２において、絞り通路７に近い部分には調整領域１５を非形成とするストレート孔部が設けられたものとしてある。このような構造とすることで、横孔１２に雌ねじ１５ａを設けるための加工（タップ切り）が容易になる利点がある。また、横孔１２において、管本体２の外面に近い部分には吸気調整具１３が外方へ突出するのを抑制するためのザグリ部（凹部）が形成されたものとしてある。

これに対して吸気調整具１３は、横孔１２の調整領域１５に挿入される弁軸１６と、この弁軸１６の管外側となる突端部に設けられた操作頭部１７とを有している。弁軸１６の外周面には、調整領域１５の雌ねじ１５ａと螺合可能とされた雄ねじ１６ａが設けられている。また操作頭部１７は、弁軸１６よりも径大の円盤とされ、頭頂面にドライバー工具（図示略）などの工具係合部１７ａが形成されているものとするのが好適である。この操作頭部１７は、横孔１２に設けられたザグリ部内に対して全部又は一部が収納されるようになっている。

このようなことから、この吸気調整具１３を、弁軸１６側から横孔１２内へ挿入して弁軸１６まわりに回転させることにより、弁軸１６に設けられた雄ねじ１６ａと横孔１２の調整領域１５に設けられた雌ねじ１５ａとを螺合させることができる。従って、この吸気調整具１３を回転させることで、雌ねじ１５ａに対して雄ねじ１６ａを螺進させることができる。

操作頭部１７が横孔１２の開口端（ザグリ部の底）に当接した状態で、雌ねじ１５ａに対する雄ねじ１６ａの螺合距離は最大となり、それ以上の締め込みはできなくなる。このとき、雌ねじ１５ａと雄ねじ１６ａとは、互いのねじ山とねじ谷とが軸方向に密着した状態となり、これに伴って横孔１２の調整領域１５では螺合クリアランス（雌ねじ１５ａと雄ねじ１３ａとを螺進可能にするための微少な遊び）がゼロとなり、空気の流通が遮断される。操作頭部１７が横孔１２の開口端（ザグリ部の底）に当接していることも、空気流通の遮断性を高めている。

一方で、吸気調整具１３を緩める方向へ回転させると、雌ねじ１５ａと雄ねじ１６ａとの密着が解除され、横孔１２の調整領域１５に螺合クリアランスが生じるようになることから、この調整領域１５において空気の流通が許容されることになる。
なお、調整領域１５において、雌ねじ１５ａと雄ねじ１６ａとが螺合している軸方向の長さ（螺合クリアランスの量）と、螺合クリアランスによって許容される空気の流量とは互いに反比例の関係となるので、吸気調整具１３の回転量を増減させることで吸気量の微調整は可能となる。

絞り通路７の内径は６ｍｍ以下とされ、更に好ましくは５ｍｍ以下とされている（本実施形態では４ｍｍとした）。６ｍｍを超えた寸法にすると、水流に十分な高速化及び減圧作用を生じさせることができず、マイクロバブルの発生が不安定又は不可能となる。また、絞り通路７の内径が３ｍｍに満たないと水流に対する管路抵抗が過大となり、吐水の水性が乏しくなるといった不具合がある。そこで、絞り通路７の内径は、３ｍｍ〜６（５）ｍｍの範囲で設定するのが好適となる。

また、絞り通路７の軸方向長さＬ１は短くすることが好適とされるが、横孔１２を形成する寸法は最低限必要とされる。例えば、横孔１２の内径（雌ねじ１５ａの呼び径）を３ｍｍとする場合であれば、Ｌ１は４ｍｍ前後が好適とされる。
このような絞り通路７に対し、給水側通路８及び吐水側通路９は、いずれも絞り通路７よりも径大に形成されている。また、給水側通路８に比して、吐水側通路９が径小に形成されている。本実施形態では、給水側通路８の内径を１０ｍｍとし、吐水側通路９の内径を６ｍｍとした。

これら給水側通路８及び吐水側通路９は、いずれも穿孔工具（ドリル等）を用いて管本体２の端部から孔加工することにより、形成することができる。この場合、給水側通路８及び吐水側通路９は、いずれも管軸方向で内径が不変のストレート孔として形成される。また、給水側通路８が絞り通路７と繋がる部分では、穿孔工具の刃先角（例えば１１８°）に合わせて、給水側通路８の内径を絞り通路７へ向けて縮径させる入側面取り部２０が形成される。同様に、吐水側通路９が絞り通路７と繋がる部分では、穿孔工具の刃先角に合わせて吐水側通路９の内径を絞り通路７へ向けて縮径させる出側面取り部２１が形成される。

このような入側面取り部２０や出側面取り部２１は、給水側通路８や吐水側通路９の内径と、絞り通路７の内径との関係から、入側面取り部２０の軸方向長さＬ２が２ｍｍ程度となり、出側面取り部２１の軸方向長さＬ３が１ｍｍ程度となる。これらＬ２やＬ３の寸法内において、入側面取り部２０や出側面取り部２１では絞り通路７内を出入りする水流に対しての整流作用（ベンチュリ管の縮径テーパ部や拡径テーパ部が奏するような乱流抑止作用に相当）を期待することができる。

このような構成を具備する本考案のマイクロバブル発生器１は、図３に示すように、例えば水栓器具３０とシャワーホース３１との間で、給水側継手部３を水栓器具３０と連結させ、吐水側継手部４をシャワーホース３１と連結させるようにして、使用することができる。
水栓器具３０においてシャワー側の吐水を開始すると、図１に示すように、給水側通路８から絞り通路７へ流入する水流は絞り通路７内で高速化され、減圧される。絞り通路７内が減圧されることで、横孔１２の調整領域１５に生じた微小な螺合クリアランスを介して管外の空気が絞り通路７内に吸引されるようになる。

絞り通路７内へ吸引された空気は、調整領域１５の螺合クリアランスに応じて吸引量も制限されるため、この空気が絞り通路７内で水流に取り込まれることでマイクロバブルが発生することになる。
絞り通路７から吐水側通路９へマイクロバブルを含んだ水流が排出されると、この水流は、吐水側通路９内に充満する水と衝突し、水流に含まれるマクロバブルの更なる細分化が生じる。給水側通路８の内径に対して吐水側通路９の内径を径小としておくことで、マイクロバブルを吐水側通路９内で細分化する効果は一層高められる。

このようにして、マイクロバブル（一般にマイクロバブルと呼ばれる中でも微細なもの）を豊富に含んだ混合水が、シャワーホース３１内で撹拌されながらシャワーヘッド３２から噴出される。
マイクロバブルの径を大きくしたり小さくしたり、或いはマイクロバブルの混合量を増減したりすることは、横孔１２に設けた吸気調整具１３の操作（回転）によって調整することができる。

また、地域や建物構成、或いは貯水タンクの有無などによって水道圧にバラツキがある場合でも、吸気調整具１３の操作でマイクロバブルの発生状況を調整することができる。なお、吸気調整具１３において、横孔１２の調整領域１５を全閉させるようにした場合も、水道圧が十分に確保される状況下では、絞り通路７内で発生するキャビテーションにより、マイクロバブルを発生させることが可能である。

本考案に係るマイクロバブル発生器１は、構造の複雑なベンチュリ管方式を採用したものではないので、製造コストの低廉化が可能である。また全長を短く（例えば、全長５８ｍｍ）且つ径小（例えば、外径３０ｍｍ）に形成することができるので、取り扱いの不便や取付状態の大型化、取付箇所の制限などの問題も生じない。
本考案は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。

例えば、本考案に係るマイクロバブル発生器１は、水栓器具３０とシャワーホース３１との間に設ける場合に限らず、シャワーホース３１とシャワーヘッド３２との間に設けても良い。また、ペット用シャワーや各種洗浄機などで使用することも当然に可能である。
魚貝類や海草藻類などの養殖槽、或いは鑑賞魚類の育成槽などで、本考案に係るマイクロバブル発生器１を用いた給水又は水循環を行うことができ、この場合にはマイクロバブル発生器１の非使用時に比べて飛躍的な発育促進効果を得ることができる。

給水側通路８に対し、吐水側通路９を同径又は径大に形成させることもできる。
入側面取り部２０や出側面取り部２１を省略し、給水側通路８と絞り通路７との接続部や吐水側通路９と絞り通路７との接続部に、軸方向に垂直な段差面を生じさせてもよい。
絞り通路７の内径、入側面取り部２０や出側面取り部２１の軸方向長さＬ２，Ｌ３、給水側通路８や吐水側通路９の内径などは、数値的に限定されるものではない。

給水側通路８に対する水流の供給圧（水道圧など）が十分に確保される場合には、横孔１２及び吸気調整具１３は省略可能である。

１マイクロバブル発生器
２管本体
３給水側継手部
４吐水側継手部
５通水路
７絞り通路
８給水側通路
９吐水側通路
１２横孔
１３吸気調整具
１５調整領域
１６弁軸
１７操作頭部
１７ａ工具係合部
２０入側面取り部
２１出側面取り部
３０水栓器具
３１シャワーホース
３２シャワーヘッド

Claims

円筒状に形成された管本体の一端部に給水側継手部が設けられていると共に他端部に吐水側継手部が設けられ、これら給水側継手部と吐水側継手部との間が管軸方向の通水路で連通されており、
前記通水路の中間部には内径を６ｍｍ以下に径小化した絞り通路が設けられて、給水側継手部から絞り通路へ向かう間に給水側通路が画成されると共に、絞り通路から吐水側継手部へ向かう間に吐水側通路が画成されており、
給水側通路及び吐水側通路は、いずれも絞り通路よりも径大であって且つ管軸方向にストレート孔として形成されていることを特徴とするマイクロバブル発生器。
前記絞り通路には、管本体の径方向に沿って管外へ連通する横孔が設けられており、
この横孔には内周面に雌ねじを有する調整領域が形成されていると共に、
この横孔に対して調整領域の雌ねじに螺合する雄ねじを備えた吸気調整具が螺進可能に嵌められており、
この吸気調整具の螺進で前記調整領域に生じる雌ねじと雄ねじとの螺合クリアランスを拡縮可能にしてあることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル発生器。
前記給水側通路に比して前記吐水側通路が径小に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のマイクロバブル発生器。
前記給水側通路には当該給水側通路を加工する穿孔工具の刃先角に合わせて給水側通路の内径を絞り通路へ向けて縮径させる入側面取り部が形成されており、
前記吐水側通路には当該吐水側通路を加工する穿孔工具の刃先角に合わせて吐水側通路の内径を絞り通路へ向けて縮径させる出側面取り部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載にマイクロバブル発生器。