JP5488617B2 - 微細泡沫群生成装置及び泡入浴装置 - Google Patents
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Description
(1)微細な泡の生成のためには、気液界面に分裂に充分な大きさの流速差を与えることが必要であるのに対し、攪拌フィンでは広範囲の流体を回転させてしまってかかる十分な流速差を与えられず、あるいは充分な流速差を得るために過度なエネルギーを要する。
(2)攪拌フィンで流体を回転させると、気液を分離させる遠心分離作用で、生成した微細泡沫が合体してしまう。
(3)攪拌室及び攪拌フィンの隙間を通過する大気泡の割合が多く、この構造で微細な泡沫群を生成する場合、大気泡の微細化の確率を増すために攪拌フィンを多段化して使用する必要があり、エネルギー効率・スペース効率が著しく悪くなってしまう。
同構成によれば、前記混合室内に導入される気体及び液体は、前記インペラーの回転に伴う周方向の流れが、周方向に間隔をおいて突設された複数の整流板にせん断される態様で混合される。つまり、気泡生成に係る気体及び液体の混合(以下、「気液混合」ともいう)は、前記ケーシング(筒部、内側フランジ、複数の固定側周壁)及び前記インペラー(円板部、複数の可動側周壁)間に形成された、前記折り返された混合室で集約的に行われる。従って、気液混合をより省スペースで行うことができる。
同構成によれば、ケーシングと接触し、損傷する可能性や、内径では周速度が遅くなり泡生成に寄与しなくなるという不具合が除かれる。
同構成によれば、微細泡沫群生成装置をコンパクトにすることが可能であると共に、製造が容易である。
別の実施形態において、互いに隣接する前記可動側周壁と前記固定側周壁との間の径方向での距離がほぼ一定である。
別の実施形態において、微細泡沫群生成装置が複数の固定側周壁と複数の可動側周壁を備え、複数の固定側周壁と複数の可動側周壁の少なくとも一方の先端部を結ぶ線が、前記中心線に対して傾斜するように配置されている。
別の実施形態において、前記複数の可動側周壁は、径方向外側に向かって長くなっている。
別の実施形態において、複数の前記固定側周壁は、径方向外側に向かって長くなっている。
別の実施形態において、気体としての空気及び液体としての界面活性剤含有液を混合して微細泡沫群からなる泡を生成する、上記微細泡沫群生成装置を備えた泡入浴装置が提供される。
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図面に従って説明する。
図1は、本実施形態が適用される泡入浴装置の水回路図を示す構成図である。同図に示されるように、この泡入浴装置は、その内部に泡Wを溜める浴槽10を備えている。浴槽10には、該浴槽10内に泡Wを供給するための泡流入部11と、浴槽10内の泡Wを排水するための泡流出部12とが設置されている。泡流入部11は、浴槽10の上端部に開口しており、泡流出部12は、浴槽10の底部に開口している。また、浴槽10には、その上半分に分散配置された複数のノズル13が配設されている。
循環ポンプ47は、例えばベーンポンプ等の容積形ポンプであってよく、その吐出口は泡配管46bを介して泡路を切り替えるための切替バルブ48に接続されている。切替バルブ48は、泡配管46cを介してMBF生成装置34の前記吸入口34dに接続されるとともに、泡配管46dを介してドレインDに接続されている。従って、切替バルブ48により泡配管46b,46cが連通するように泡路が切り替えられたとき、循環ポンプ47により吸引された浴槽10内の泡Wは、泡配管46b,46cを介して吸入口34dに供給される。そして、MBF生成装置34は、循環ポンプ47により循環された泡Wをその吸入口34dから吸入して微細泡沫群からなる泡Wを生成または再生する。一方、切替バルブ48により泡配管46b,46dが連通するように泡路が切り替えられたとき、循環ポンプ47により吸引された浴槽10内の泡Wは、泡配管46b,46dを介してドレインDから排水される。
まず、吸入口34aを通じて給水口74cに供給された石鹸水は、旋回流路74dにおいてその流れが旋回される。そして、旋回流路74dにおける石鹸水の旋回する流れで、該石鹸水と給気口74eに供給された圧縮空気とが初期混合され、内部空間S1を介して導入路Lに導入される。導入路Lに導入された気液(すなわち石鹸水及び圧縮空気)は、第1インペラー82の回転により、前記溝部83にて、下側に滞留しがちな石鹸水が上方に搬送される態様で拡散され、周溝G1を介して第1混合室C1に導入される。この際、第1インペラー82が前記旋回流路74dにおける石鹸水等の旋回する流れ方向の逆方向に回転することで、より大きな流速差がせん断力として気液界面に与えられ、気液混合の促進が図られる。
(1)本実施形態では、第1〜第3混合室C1〜C3内に導入される気液は、第1及び第2インペラー82,84の回転に伴う周方向の流れが、周方向に間隔をおいて突設された複数の整流板76,79にせん断される態様で混合される。つまり、気泡生成に係る気液混合は、第2ケーシング75及び第1インペラー82間に形成される第1混合室C1、第2ケーシング75及び第2インペラー84間に形成される第2混合室C2、第3ケーシング78及び第2インペラー84間に形成される第3混合室C3でそれぞれ集約的に行われる。従って、気泡生成に係る気液混合をより省スペースで行うことができる。
(7)本実施形態では、第1インペラー82に、気液混合の機能及び気液分散の機能を併せ持たせたことで、例えばこれらの機能を2つのインペラーに個別に持たせる場合に比べて部品点数を削減することができる。
(9)本実施形態では、気液混合及び気液分散等の機能をMBF生成装置34に集約的に内蔵したことで、微細泡沫群を高効率・省スペースでワンパスの連続生成が可能である。
(12)整流板が、各周壁の周方向に等間隔に突設され、台形状を呈している。このため、均一な泡を生成可能であり、台形形状はNC加工によって切削してつくることが可能である。
(13)徽細泡沫群生成装置が、第1インペラーと同軸上に、複数の円筒状の可動側周壁を有する第2インペラーをさらに備えている。2つのインペラーを生成装置内に設ける場合、2つのインペラーは、軸方向に整列されるか、または径方向に入れ子式に配置することが考えられる。軸方向に整列させたとして、2つのインペラーの軸がぶれている場合、インペラーのふれ角が大きくなり、その結果、ケーシングと接触し、インペラーの回転に影響を与え、所望の性能が出せない可能性がある。径方向に配置させたとして、インペラーを回転させた場合、内径と外径の周速度の差が大きくなり、内径では周速度が遅くなり泡生成に寄与しなくなるという不具合が生じる。この点、2つのインペラーを同軸上に配置すると、かかる問題点が解決される。
(14)第1インペラー82の第1可動側周壁82d,82eと第2インペラー84の第2可動側周壁84b,84cが同径である。このため、微細泡沫群生成装置をコンパクトにすることが可能であると共に、製造が容易である。
(15)第1インベラーの第1可動側周壁82d,82eと第2インペラー84の前記第2可動側周壁84b,84cとの間に内側フランジ75cが形成され、前記内側フランジの両側に前記固定側周壁75e,75f,75g,75hが延びている。この構成によれば、1つのフランジの軸方向に固定側周壁が延びているため、微細泡沫群生成装置をコンパクトにすることが可能である。
(16)互いに隣接する第1可動側周壁82dと第1固定側周壁75eとの間の径方向における距離が、それら周壁82d,75eの長さ方向に沿って一定であり、第1可動側周壁82eと第1固定側周壁75fとの間の径方向における距離もそれら周壁82d,75eの長さ方向に沿って一定である。これにより、流路面積が一定となり、流体の流れ抵抗の均一化が可能であり、管損失抵抗が抑えられる。
以下、本発明を具体化した第2の実施形態を図面に従って説明する。なお、第2の実施形態は、MBF生成装置の混合室の下流側にプレート部材を配置して混合室から導出される気泡(泡W)を、周方向の流れを遮断して吐出口34cへと排出するようにしたことが前記第1の実施形態と異なる構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明は省略する。
図6に示されるように、MBF生成装置90は、前記制御装置66により回転制御される電動モータ91を備えるとともに、水平方向に軸線の延びる該電動モータ91の回転軸(図示略)に一体回転するように連結された回転軸92を備え、更に電動モータ91のケース91aに固定されたケーシングとしての第1ケーシング93を備える。この第1ケーシング93は、回転軸92等の回転と干渉しないように内周側に内部空間S11を形成する内側フランジとしての円環状の蓋体93aを有するとともに、該蓋体93aの下部から中心線Oの径方向に沿って上方に穿設されて内部空間S11に連通する円形の給水口93bを有し、更に蓋体93aの上部から中心線Oの径方向に沿って下方に穿設されて内部空間S11に連通する円形の給気口93cを有する。給水口93bは、下端側で前記吸入口34a(図1参照)に連通して石鹸水が供給可能であり、給気口93cは、上端側で前記吸入口34b(図1参照)に連通して圧縮空気が供給可能である。従って、給水口93bを通じて供給された石鹸水と、給気口93cを通じて供給された圧縮空気とが内部空間S11において初期混合される。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記第1の実施形態において、液搬送部としての溝部83に代えて、例えば羽根板を採用してもよい。
・前記第1の実施形態において、第2筒部75a、第1固定側周壁75e,75f、第2固定側周壁75g,75h、第3筒部78a、第3固定側周壁78e,78f、第1可動側周壁82d,82e、第2可動側周壁84b,84c、第3可動側周壁84d,84eの外周面及び内周面の断面形状は、いわゆる真円である必要はなく、第1及び第2インペラー82,84の回転を阻害しない範囲で扁平していてもよい。
・各実施形態において、第1インペラー82の可動側周壁82d,82e、第2インペラー84の可動側周壁84b,84c、およびインペラー100の可動側周壁100e,100fは同じ長さであるが、これを異ならせてもよい。例えば、図9に示すように、可動側周壁100e,100fの長さが、中心軸Oから離れるにつれて長くなっており、可動側周壁100e,100fの先端部を結ぶ仮想線Mが、中心線Oに対して傾斜するように可動側周壁100e,100fを設けても良い。同様に、ケーシングの固定側周壁、例えば第1ケーシング93の固定側周壁93e,93fを、固定側周壁93e,93fの長さが中心軸Oから離れるにつれて長くなっており、固定側周壁93e,93fの先端部を結ぶ仮想線M’が中心線Oに対して傾斜するように、異なる長さとしてもよい。このような構成にすると、局所的な管損失抵抗が抑えられる。つまり、周速を速くすることかでき、泡生成の効率が良くなる。さらに、ケーシングあるいはインペラーを型でつくる場合、周壁に勾配を設けることにより金型から抜き易くなる。
・本発明は、浴槽10と独立した、循環ポンプ、泡流入部及び泡流出部を一体的に備えた構成であってもよい。
Claims (9)
- 円筒状の筒部と、該筒部に設けられた円環状の内側フランジと、前記筒部に対して同心円上に前記内側フランジから突出する少なくとも1つの円筒状の固定側周壁とを有するケーシングと、
前記筒部の中心線を中心に前記ケーシング内に回転自在に配置された円板部と、前記筒部及び該筒部に隣り合う前記固定側周壁間、並びに隣り合う前記固定側周壁間に配置され、前記筒部に対して同心円上に前記円板部から突出する少なくとも1つの円筒状の可動側周壁とを有するインペラーと、
前記各可動側周壁に対向して前記筒部及び前記固定側周壁にそれぞれ周方向に間隔をおいて突設され、前記中心線に沿って延在する複数の整流板と、
前記ケーシング及び前記インペラー間に形成され、前記中心線に沿った第1方向及び第1方向とは逆の第2方向に折り返す混合室とを備え、
前記インペラーの回転により前記混合室内に導入される気体及び液体を混合して気泡を生成するものであって、
前記整流板は周方向において等間隔に突設され、台形状を呈することを特徴とする微細泡沫群生成装置。 - 円筒状の筒部と、該筒部に設けられた円環状の内側フランジと、前記筒部に対して同心円上に前記内側フランジから突出する少なくとも1つの円筒状の固定側周壁とを有するケーシングと、
前記筒部の中心線を中心に前記ケーシング内に回転自在に配置された円板部と、前記筒部及び該筒部に隣り合う前記固定側周壁間、並びに隣り合う前記固定側周壁間に配置され、前記筒部に対して同心円上に前記円板部から突出する少なくとも1つの円筒状の可動側周壁とを有するインペラーと、
前記インペラーと同軸上に、少なくとも1つの円筒状の可動側周壁を有する第2インペラーと、
前記各可動側周壁に対向して前記筒部及び前記固定側周壁にそれぞれ周方向に間隔をおいて突設され、前記中心線に沿って延在する複数の整流板と、
前記ケーシング及び前記インペラー間に形成され、前記中心線に沿った第1方向及び第1方向とは逆の第2方向に折り返す混合室とを備え、
前記インペラーの回転により前記混合室内に導入される気体及び液体を混合して気泡を生成することを特徴とする微細泡沫群生成装置。 - 請求項2に記載の微細泡沫群生成装置において、
前記インペラーの可動側周壁と前記第2インペラーの可動側周壁が実質的に同径であることを特徴とする微細泡沫群生成装置。 - 請求項2に記載の微細泡沫群生成装置において、
前記インペラーの可動側周壁と前記第2インペラーの可動側周壁の間に形成された内側フランジと、
前記内側フランジの両側に延びる前記固定側周壁と
をさらに備えたことを特微とする微細泡沫群生成装置。 - 請求項4に記載の微細泡沫群生成装置において、
互いに隣接する前記可動側周壁と前記固定側周壁との間の径方向での距離がほぼ一定であることを特徴とする微細泡沫群生成装置。 - 請求項4に記載の微細泡沫群生成装置において、
前記微細泡沫群生成装置が複数の固定側周壁と複数の可動側周壁を備え、複数の固定側周壁と複数の可動側周壁の少なくとも一方の先端部を結ぶ線が、前記中心線に対して傾斜するように配置されていることを特徴とする微細泡沫群生成装置。 - 請求項6に記載の微細泡沫群生成装置において、
前記複数の可動側周壁は、径方向外側に向かって長くなっていることを特徴とする微細泡沫群生成装置。 - 請求項6に記載の微細泡沫群生成装置において、
複数の前記固定側周壁は、径方向外側に向かって長くなっていることを特徴とする微細泡沫群生成装置。 - 空気及び界面活性剤含有液を混合して微細泡沫群からなる泡を生成することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の微細泡沫群生成装置を備えた泡入浴装置。
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