JP3782090B2 - 洗浄装置及び同装置に使用するバブル発生ノズル - Google Patents

Description

本発明は、水を貯留するための容器にミクロンオーダの気泡（マイクロバブル）を発生させ、このマイクロバブルを利用して、被洗浄体を洗浄する洗浄装置及び前記マイクロバブルを発生するためのバブル発生ノズルに関する。

容器内に気泡を発生させて、容器内の被洗浄体の洗浄を行う先行例として、例えば次の特許文献１，２，３等がある。
特開平９−１３５８７５号公報 特開平６−７８８５８号公報 特開２０００−３７５９０号公報

前記特許文献１に記載の発明は洗顔器に係る発明であって、容器内に気泡を発生させ、この発生した気泡を利用して被洗浄体としての皮膚の洗浄を行うものである。この特許文献１に記載の発明においては、ポンプから送られる空気を、容器の底部に備えたセラミック製の気泡発生用フィルタを通過させることによって容器内に気泡を発生させている。したがって、発生する気泡の径は数ｍｍとなるものであり、ミクロンオーダの気泡は望み得ないものである。

特許文献２に記載の発明は足洗器に係るものであって、足を入れる容器内にジェット口から気泡を含んだジェット水流を噴出する構成であって、噴出される気泡の径は一般的に数ｍｍ以上の大径の気泡である。

特許文献３に記載の発明は洗濯機に係るものであって、洗濯機の外箱の内部に設けた外槽の底部に配設した気泡放出管へ気泡ポンプから空気を送り込み、前記気泡放出管から空気を噴出することによって、前記外槽内に気泡を発生させる構成である。したがって、発生する気泡は大径となるものである。

すなわち、容器内に気泡を発生させ、この気泡を利用して被洗浄体の洗浄を行う場合、発生する気泡の径が比較的大きなものであり、洗剤を必要とするものである。

本発明は、上記のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、洗剤を用いることなく被洗浄体の洗浄を行うことができる洗浄装置及び同装置に使用するバブル発生ノズルを提供しようとするものである。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、水を貯留するための容器と、水内に空気を溶解した溶解水を製造するための溶解水製造手段と、上記溶解水製造手段で製造された溶解水の供給を受けて前記容器内にマイクロバブルを発生するためのバブル発生ノズルとを備え、前記バブル発生ノズルは、前記容器への取付部を備えた筒状のノズル本体内に、前記溶解水製造手段に接続するための接続部を備えた中空パイプを設け、この中空パイプの内端部を壁部によって閉じた構成とすると共に上記中空パイプ内に備えたオリフィスと前記壁部との間に圧力解放室を設け、この圧力解放室内に、前記溶解水から発生した気泡を微細化するための微細目の網部材を設け、前記壁部より僅かに上流側において前記中空パイプの周壁に、前記圧力解放室に連通した小径の連通孔を設け、この連通孔を、前記圧力解放室から流入した溶解水の圧力をさらに解放し撹拌するために前記中空パイプの外周面とノズル本体の内周面との間に備えた環状の撹拌室に連通して設け、この撹拌室と前記容器内とを連通した複数の小孔を、前記ノズル本体の取付部付近に備えた仕切壁部に備えている構成であることを特徴とするものである。

また、容器内にマイクロバブルを発生させるためのバルブ発生ノズルであって、前記容器への取付部を備えた筒状のノズル本体内に、空気を水に溶解した溶解水を製造するための溶解水製造手段に接続するための接続部を備えた中空パイプを設け、この中空パイプの内端部を壁部によって閉じた構成とすると共に上記中空パイプ内に備えたオリフィスと前記壁部との間に圧力解放室を設け、この圧力解放室内に、前記溶解水から発生した気泡を微細化するための微細目の網部材を設け、前記壁部より僅かに上流側において前記中空パイプの周壁に設けた小径の連通孔に連通した環状の撹拌室を、前記ノズル本体の内周面と前記中空パイプの外周面との間に備え、この撹拌室と前記容器内とを連通した複数の小孔を、前記ノズル本体の取付部付近に備えた仕切壁部に備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、容器内にミクロンオーダのマイクロバブルを発生するものである。

一般に、粒径の大きな泡は水の中をゆらゆら上昇し、水平において「ポン」と破裂する。ところが、直径が５０μｍ以下のマイクロバブルは、電荷を帯びており、また内部の圧力が高くなる自己加圧効果があると共に圧壊という現象がある。本発明は、上述のごときマイクロバブルの特徴を利用して、石鹸等の洗剤を使用することなく被洗浄物の洗浄を行うものである。

以下、図面を用いて本発明に係る洗浄装置の実施形態について説明するに、先ず、概念的、概略的な全体的構成について説明する。

図１を参照するに、本発明の実施形態に係る洗浄装置１は、水（湯も同義）を貯留するための容器３を備えており、この容器３の底部側には、この容器３内に直径が５０μｍ以下のミクロンオーダのマイクロバブルを発生するためのバブル発生ノズル５が備えられていると共に、水供給口７が備えられている。この水供給口７は、前記容器３内へ水を供給し得る構成であれば良いので、容器３の底部に限ることなく上部側に設けるなど所望の位置に設けることができる。

前記容器３の底部側には、容器３内の水を撹拌するためのスクリューなどのごとき適宜の撹拌手段９が備えられていると共に、容器３内の水を排水するために、栓部材等によって開閉可能な排水孔１１が設けられている。さらに、前記容器３の上部側には、容器３内に水が一定深さ（高さ）に流入すると外部へ流出するためのオーバフロー孔１３が設けられている。

前記容器３に水を供給するために、前記バブル発生ノズル５及び水供給口７はそれぞれの水道などのごとき水源１５に、接続パイプ１７，１９を介して接続してある。より詳細には、接続具を介して前記水源１５に接続した接続管２１には三方切換弁２３が設けてあり、この三方切換弁２３には前記接続パイプ１７，１９が接続してある。前記三方切換弁２３は、前記接続管２１と接続パイプ１７との接続を接続管２１と接続パイプ１９との接続又はその逆に切換える作用をなすものである。

したがって、接続管２１と接続パイプ１７とを接続したときには前記バブル発生ノズル５を介して容器３内へ水が供給され、前記接続管２１と接続パイプ１９とを接続したときには、前記水供給口７を介して容器３内へ水が供給されることになる。

前記バブル発生ノズル５を介して容器３内へ水を供給するとき、バブル発生ノズル５からミクロンオーダの気泡（マイクロバブル）を発生させるために、前記接続パイプ１７には、ポンプ２５及びミキシング装置２７が上流側から順に接続してある。上記ポンプ２５は水を圧送するためのものであり、ミキシング装置２７は、外気を取り入れて水に空気を溶解した溶解水を製造するための溶解水製造手段をなすものである。前記ポンプ２５及びミキシング装置２７は、既に公知の構成であるから、前記ポンプ２５及びミキシング装置２７についての詳細な説明は省略する。また、前記接続パイプ１７の適宜位置、例えばポンプ２５には、水内にオゾンを溶解するために、開閉弁２９を介してオゾン発生器３１が接続してある。

前記バブル発生ノズル５は、図２に示すように構成してある。すなわち、バブル発生ノズル５は前記容器３に対する取付部を備えた筒状のノズル本体３３を備えている。より詳細には、上記ノズル本体３３は、前記容器３の外側に取付ける筒状の外側本体３５と内側に取付ける筒状の内側本体３７とを備えた構成である。すなわち、前記容器３に形成した穴３Ｈを貫通して前記外側本体３５内に内側本体３７を螺入（螺合）することにより、外側本体３５に備えたフランジ部３５Ｆと内側本体３７に備えたフランジ部３７Ｆによって前記容器３の一部を挟み込む構成である。

なお、前記バブル発生ノズル５を容器３に取付ける構成としては、前記構成に限ることなく、その他の構成を採用することも可能である。すなわち、ノズル本体３３を、前記外側本体３５と内側本体３７とを予め一体化した態様の構成となし、この一体化した態様のノズル本体を、前記容器３に一体的に備えたパイプ状のねじ体に螺合する構成とすることができるものである。

すなわち、バブル発生ノズル５を容器３に取付ける構成としては、容器３に対してノズル本体３３を取付けるときに外側本体３５と内側本体３７とを一体化する構成や、ノズル本体３３を、外側本体３５と内側本体３７とを予め一体化した態様の構成となし、この一体化した態様のノズル本体３３を容器３に取付ける構成とすることができるものである。

前記内側本体３７の内端部側には、前記容器３内部と前記ノズル本体３３の内部空間３９とを仕切るための円板状の仕切壁部材（内端壁部）４１が着脱可能に螺着してあり、この仕切壁部材４１の周縁部付近には、前記ノズル本体３３の内部空間３９と容器３の内部とを連通する複数の小孔４３が備えられている。

既に理解されるように、前記ノズル本体３３は、内外の本体３７，３５の筒状の周壁部と前記仕切壁部材（内端壁部）４１と前記外側本体３７の外端部に備えた外端壁部４５によって周囲を囲まれた前記内部空間３９を備えた構成である。換言すれば、前記内部空間３９は、ノズル本体３３の筒状の周壁部とノズル本体３３の内端壁部（仕切壁部材）４１と外端壁部４５によって囲撓された空間である。

前記外端壁部４５には、内端部を壁部によって閉じた構成の中空パイプ４７が一体に支持されている。この中空パイプ４７の内端部には、前記壁部に相当する奥壁部４９を底部として備えた筒状の嵌合パイプ５１が一体的に螺着してある。そして、この嵌合パイプ５１における周壁の複数箇所には、この嵌合パイプ５１の内部空間５３と前記ノズル本体３３の前記内部空間３９とを連通した小径の連通孔５５が設けてある。

前記中空パイプ４７の外端部には前記ミキシング装置２７に接続するための接続部５７が形成してあり、この中空パイプ４７の内部５９には、複数の小孔６１を備えたオリフィス６３が内装されている。そして、前記オリフィス６３と前記嵌合パイプ５１との間には、例えば３０メッシュ〜６０メッシュ程度の粗い細目の網体を複数枚重ね合せた構成の網部材６５が介在してある。

前記中空パイプ４７の端端部は前記ノズル本体３３の内端壁部４１に近接した位置までノズル本体３３内に長く突設してある。したがって、ノズル本体３３の前記内部空間３９は、中空パイプ４７の外周面とノズル本体３３の内周面との間に形成された態様であって、環状の空間部をなしている。

上記構成のバブル発生ノズル５においては、空気を溶解した加圧溶解水が前記ミキシング装置２７から中空パイプ４７内へ供給されると、上記溶解水がオリフィス６３の小孔６１から内部空間５３内へ噴出される。このように、内部空間５３内へ加圧溶解水が噴出されると、溶解水の圧力が急激に解放されて減圧されるので、溶解していた空気が気泡として発生する。そして、この発生した気泡は微細目の網部材６５を通過することにより細分化されると共に、中空パイプ４７の奥壁部４９（嵌合パイプ５１は中空パイプ４７と一体的であるから、嵌合パイプ５１は中空パイプ４７の一部と見ることができ奥壁部４９は中空パイプ４７の奥壁部と見ることができる）に衝突（激突）して撹拌されて、気泡の細分化がさらに行われる。

上記説明より理解されるように、前記内部空間５３は、オリフィス６３の小孔６１を通過した溶解水の圧力を解放するものであるから、圧力解放室と称することができる。

前述のように、圧力解放室としての前記内部空間５３内において奥壁部４９に衝突し撹拌され、かつ気泡発生により対流する溶解水は、流れ方向を屈曲されて、小径の連通孔５５からノズル本体３３の環状の内部空間３９に流入される。この際、前記連通孔５５に網部材６５同様に微細目の網部材を設けることにより、気泡をより細分化することができる。

前記ノズル本体３３の前記内部空間３９は、前記中空パイプ４７の内部空間５３よりも大きな空間に形成されているので、内部空間３９に流入した溶解水の圧力はさらに解放され減圧されるので、溶解水内の空気がさらに気泡として発生する。また、前記内部空間３９が環状であることにより、内部空間３９内に流入した溶解水は、ノズル本体３３の内周面に衝突して撹拌されると共に、気泡により対流を生じる。したがって、内部空間３９内において気泡はさらに細分化されることになる。

上記説明より理解されるように、ノズル本体３３の内部空間３９は、前記中空パイプ４７の内部空間（圧力解放室）５３から流入した溶解水の圧力をさらに解放し、また撹拌すると共に対流するものであるから第２の圧力解放室又は撹拌室或は圧力解放撹拌室さらには対流室などと称することができる。

第２の圧力解放室としての前記内部空間３９内において気泡を含む溶解水は、ノズル本体３３の内端壁部４１に設けた小孔４３から、気泡径が１〜３μｍの大量（約８リットル／ｍｉｎ、その密度は１００００〜１５０００個／ｃｍ³）のマイクロバブルを含む水として容器３内に供給される。

ところで、前記構成において、気泡の細分化を図る上においては、前記小孔４３にも微細目の網部材を設けることが望ましいものである。

以上のごとき構成において、三方切換弁２３の切換えによって接続管２１と接続パイプ１９とを接続すると、水源１５からの水はそのまま容器３内に貯留されるものである。前記三方切換弁２３を切換えて、接続管２１と接続パイプ１７とを接続すると、水はポンプ２５によって圧送され、ミキシング装置２７において外気を取り入れて空気を溶解した加圧状態の溶解水が製造される。そして、このミキシング装置２７において製造された加圧溶解水がバブル発生ノズル５へ供給されると、前述したように、ミクロンオーダの気泡（マイクロバブル）が容器３内に発生される。

容器３内に発生したマイクロバブルは、マイクロバブルの内表面に作用する表面張力の作用によって自己加圧効果を生じ、マイクロバブル内の内圧が上昇すると共にマイクロバブルの粒径が次第に縮小し、一部は水の中に溶解する。また一部は圧壊と呼ばれる現象を生じる。すなわちマイクロバブルの急激な縮少は圧力を急上昇することとなり、断熱圧縮的な作用によりマイクロバブル内の温度も急激に高くなる。そして、消滅時に、数千度で数千気圧の微小領域（極限反応場、ホットスポット）を形成する。

上記極限反応場は極めて微小な範囲であるが、周囲を取り巻く水を強制的に分解できるほど強力であり、ＯＨなどのフリーラジカルを発生させる。前記超高温度やフリーラジカルを利用することで、水中に存在するさまざまな化学物質を分解することが可能である。

したがって、洗浄装置１を、例えば洗面台、洗顔器や足洗器、野菜等の食品材を洗浄するための洗浄装置として使用する場合には、被洗浄体としての皮膚や野菜を洗浄することができる。また、被洗浄体からの水中の汚れに対しては、汚れに多数のマイクロバブルが付着して浮上するので、水中の汚れをも効果的に排除することができるものである。すなわち石鹸等の洗剤を使用することなく被洗浄体の洗浄を行うことができるものである。

ところで、前記洗浄装置１を、例えば野菜等の食品材を洗浄するための洗浄装置として使用する場合には、前述したように、容器３内にマイクロバブルを発生させるのみではなく、オゾン発生器３１において発生したオゾンをも前記ミキシング装置２７によって水内に溶解した溶解水を製造することが望ましい。この場合、容器３内に発生したマイクロバブルによる洗浄効果とオゾンによる消毒効果が期待できることになる。そして、撹拌手段９によって容器３内の水を撹拌することにより、マイクロバブルが食品材等の被洗浄体の表面に満遍なく付着し、効果的に洗浄を行うことができるものである。

さらに、直径５０μｍ以下の微小気泡（マイクロバブル）においてはマイナスの電荷を帯びており、プラスの電荷を帯びたウイルスや細菌を吸い寄せる性質がある。そして、前述のようにオゾンを加えた場合には、オゾンが分解する際に、集まったウイルスや細菌を破壊する効果がある。また、微小なマイクロバブルは、水中に長時間漂う性質があり、水中の汚れ物質やウイルス、細菌に効果的に付着し浮上して除去する効果もある。

以上のごとき説明より理解されるように、容器３内にミクロンオーダのマイクロバブルを発生させ、このマイクロバブルの特徴を利用して容器内の被洗浄体の洗浄を行うものであるから、洗剤を必要とすることなく洗浄を行うことができる。そして、オゾンを加えた場合には殺菌消毒をも期待することができ、食品材の洗浄をも安全かつ容易に行うことができる。

なお、本発明は、前述したごとき構成のみに限ることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の態様でもって実施可能である。例えば、外側本体３５，内側本体３７及び仕切壁部材４１を予め一体化した構成においては、ノズル本体３３の外端壁部４５に中空パイプ４７を螺入する構成とすることもできる。すなわち、バブル発生ノズル５の構成として種々の構成とすることができる。

本発明の実施形態に係る洗浄装置の全体的構成を概略的、概念的に表わした説明図である。 上記洗浄装置に使用するバブル発生ノズルの断面説明図である。

符号の説明

１ 洗浄装置
３ 容器（３Ｈ穴）
５ バブル発生ノズル
９ 撹拌手段
１５ 水源
１７，１９ 接続パイプ
２１ 接続管
２３ 三方切換弁
２５ ポンプ
２７ ミキシング装置（溶解水製造手段）
３１ オゾン発生器
３３ ノズル本体
３５ 外側本体
３７ 内側本体
３９ 内部空間（撹拌室）
４１ 仕切壁部材（内端壁部）
４３，６１ 小孔
４５ 外端壁部
４７ 中空パイプ
４９ 奥壁部
５１ 嵌合パイプ
５３ 内部空間（圧力解放室）
５５ 連通孔
６３ オリフィス
６５ 網部材

Claims (3)

1. 水を貯留するための容器と、水内に空気を溶解した溶解水を製造するための溶解水製造手段と、上記溶解水製造手段で製造された溶解水の供給を受けて前記容器内にマイクロバブルを発生するためのバブル発生ノズルとを備え、前記バブル発生ノズルは、前記容器への取付部を備えた筒状のノズル本体内に、前記溶解水製造手段に接続するための接続部を備えた中空パイプを設け、この中空パイプの内端部を壁部によって閉じた構成とすると共に上記中空パイプ内に備えたオリフィスと前記壁部との間に圧力解放室を設け、この圧力解放室内に、前記溶解水から発生した気泡を微細化するための微細目の網部材を設け、前記壁部より僅かに上流側において前記中空パイプの周壁に、前記圧力解放室に連通した小径の連通孔を設け、この連通孔を、前記圧力解放室から流入した溶解水の圧力をさらに解放し撹拌するために前記中空パイプの外周面とノズル本体の内周面との間に備えた環状の撹拌室に連通して設け、この撹拌室と前記容器内とを連通した複数の小孔を、前記ノズル本体の取付部付近に備えた仕切壁部に備えている構成であることを特徴とする洗浄装置。
2. 請求項１に記載の洗浄装置において、前記溶解水にオゾンを溶解するために、前記溶解水製造手段の上流側にオゾン発生装置が接続してあることを特徴とする洗浄装置。
3. 請求項１又は２に記載の洗浄装置において、前記容器内の水を撹拌するための撹拌手段を備えていることを特徴とする洗浄装置。

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