JP6439069B1 - 水供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】安価に設置できて多数の水供給口から気泡の混合された気泡含有水を供給できる水供給システムを提供する。
【解決手段】水道メーター１２から配管１８を通じて当該配管１８を分岐させて施設２，３，４内の複数の水供給口１８ａへ水を供給する水供給システム１ａ，１ｂ，１ｃについて、前記水道メーター１２に入ってきた水を前記水供給口１８ａから供給するまでに前記水供給口１８ａから供給した水が気泡を含有する気泡含有水となるように微小気泡を発生させるウルトラファインバブル発生装置２０を備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、水の中に微小な気泡を含有させて利用するような水供給システムに関する。

従来、水の中に微小な気泡を含有させ、様々な用途に用いることが提案されている。このような水に気泡を含有させる装置としては、マイクロバブルの発生装置が提案されている（特許文献１参照）。

このマイクロバブルの発生装置は、流体移送管の回りに配置されたガスチャンバから加圧気体を流体移送管内に噴出させることで、微細な気泡を含む気泡水混合流体を発生させるとされている。

しかし、このような構造だと、ガスチャンバに気体を供給するための加圧空気供給系の機構が必要になり、設置場所を選ぶという問題点があった。

また、このような装置で発生させたマイクロバブルは、時間の経過と共に減少していく。このため、例えば洗面台で蛇口から出てくる水と風呂場で使用する水にマイクロバブルを含有させたい場合、マイクロバブルを有効に機能させるために、洗面台の蛇口の根元と風呂場の水の供給の根元にそれぞれマイクロバブル発生装置を設置する必要があった。また、湯沸かし器から蛇口までの距離の関係から、湯の系統には設けずに水の系統だけにマイクロバブル発生装置を取り付けると、水にはマイクロバブルが含有されるが湯にはマイクロバブルが含有されないといったことが生じる。

このように、蛇口などの水を供給する水供給口が多数存在する家屋や体育館等の様々な施設において、多数の水供給口から出る水に気泡を含有させようとすると、設置個所の増加の問題とコストの増加の問題とメンテナンス負担の増加の問題があった。

特開平８−２２５０９４号公報

この発明は、上述の問題点に鑑みて、安価に設置できて多数の水供給口から気泡の混合された気泡含有水を供給できる水供給システムを提供し、利用者の満足度を向上させることを目的とする。

この発明は、水道メーターから配管を通じて当該配管を分岐させて施設内の複数の水供給口へ水を供給する水供給システムであって、前記水道メーターに入ってきた水を前記水供給口から供給するまでに前記水供給口から供給した水が気泡を含有する気泡含有水となるように微小気泡を発生させる微小気泡発生装置を備え、前記微小気泡発生装置は、前記配管における前記分岐よりも前記水道メーター側に設けられ、前記水を通過させる管体と、前記管体の内部に設けられて前記水の通過方向に長い柱状の柱状体とを備え、前記柱状体の外周に前記管体の近傍位置または接触位置まで突出する突起が前記水の通過方向へ向かって螺旋状に複数設けられ、前記配管内を流れる前記水によって前記柱状体が回転するとともに前記突起によって前記水に含まれる気体を微細化して１μｍ以下の気泡を発生させる構成である水供給システムであることを特徴とする。

この発明により、安価に設置できて多数の水供給口から気泡の混合された気泡含有水を供給できる水供給システムを提供することができる。

配水管から施設に水が引き込まれる全体像を説明する説明図。 ウルトラファインバブル発生装置付近の構成の説明図。 ウルトラファインバブル発生装置の構造を示す一部断面斜視図。

以下、この発明の一実施形態を図面と共に説明する。

図１は、図示省略する配水管から施設毎に各給水管１６に分岐し、給水管１６から止水栓１１および水道メーター１２を通過して施設２，３，４内に配管１８が引き込まれている全体構成を示す構成図である。

図中には、複数の施設２，３，４が設けられ、各施設２，３，４に水供給システム１ａ，１ｂ，１ｃが設けられている。

水供給システム１ａ，１ｂ，１ｃは、水道メーター１２よりも施設２，３，４側に設けられたウルトラファインバブル発生装置２０（微小気泡発生装置）と、このウルトラファインバブル発生装置２０に一端が接続されて他端が複数の水供給口１８ａに接続されていて途中で分岐している配管１８と、複数の水供給口１８ａとで構成されている。

一般家屋である施設２の水供給システム１ａは、図示するように、給水管１６の先に止水栓１１、水道メーター１２、およびウルトラファインバブル発生装置２０がこの順で設けられている。ウルトラファインバブル発生装置２０の先には配管１８が設けられ、この配管１８が種々に分岐して複数の水供給口１８ａに接続されている。複数の水供給口１８ａとして、風呂場の風呂桶への給水部、シャワーの放水部、台所の蛇口、およびトイレの水供給部が設けられている。なお、水供給口１８ａは、これらの種類や数に限らず、例えば食洗器への水給水部や、放水用の庭の蛇口など、様々なものを用いることができる。

この構成により、水供給システム１ａは、水道メーター１２近くの１つのウルトラファインバブル発生装置２０により、屋内に流れる全ての水に気泡を含有させて気泡含有水にでき、全ての水供給口１８ａからこの気泡含有水の効果を得ることができる。

直結増圧式の給水設備を持つマンション又はビルである施設３は、給水管１６の途中から上方へ向かって配置してポンプＰによって上方へ水を運び、各階の玄関入口単位毎（賃貸単位毎、テナント単位毎、あるいは家庭単位毎）に止水栓１１、水道メーター１２、およびウルトラファインバブル発生装置２０がこの順で設けられて各水供給システム１ｂ，１ｂ，１ｂが構成されている。ウルトラファインバブル発生装置２０の先には配管１８が設けられ、この配管１８が種々に分岐して複数の水供給口１８ａに接続されている。なお、図示の例では、１つのウルトラファインバブル発生装置２０に対して水供給口１８ａを１つだけ表示しており、他の水供給口１８ａを図示省略している。

この構成により、水供給システム１ｂは、玄関入口単位毎（賃貸単位毎、テナント単位毎、あるいは家庭単位毎）で、水道メーター１２近くの１つのウルトラファインバブル発生装置２０により、屋内に流れる全ての水に気泡を含有させて気泡含有水にでき、全ての水供給口１８ａからこの気泡含有水の効果を得ることができる。

受水槽式の給水設備を持つマンション又はビルである施設４は、給水管１６から止水栓１１、水道メーター１２、およびウルトラファインバブル発生装置２０がこの順で設けられ、その後段に受水槽以下給水設備Ｋが設けられて配管１７から適宜のポンプ高置水槽Ｓまで水を持ち上げ、さらに各階へ配管１７で水を分配する構成となっている。ウルトラファインバブル発生装置２０の近くにある水道メーター１２は、施設４全体の水の使用量を管理する施設全体の水道メーターである。各階の玄関入口単位毎（賃貸単位毎、テナント単位毎、あるいは家庭単位毎）に、個別の水の使用料を管理する個別水道メーター１９が設けられている。個別水道メーター１９の先には配管１８が設けられ、この配管１８が種々に分岐して複数の水供給口１８ａに接続されている。なお、図示の例では、１つのウルトラファインバブル発生装置２０に対して水供給口１８ａを１つだけ表示しており、他の水供給口１８ａを図示省略している。

この構成により、水供給システム１ｃは、おおもとの水道メーター１２近くの１つのウルトラファインバブル発生装置２０により、全ての戸内に流れる全ての水に気泡を含有させて気泡含有水にでき、全ての水供給口１８ａからこの気泡含有水の効果を得ることができる。

図２は、ウルトラファインバブル発生装置２０を装着している周辺構造を説明する説明図であり、図２（Ａ）は取付け枠４１の蓋４２を閉じた状態の斜視図、図２（Ｂ）は取付け枠４１の蓋４２を開けた状態の平面図を示す。

図２（Ａ）に示すように、取付け枠４１は、配管１８，１８の間に設けられている。図示においては、取付け枠４１の左側の配管１８が水道メーター１２に接続されており、取付け枠４１の右側の配管１８が施設２，３，４内に引き込まれている。

図２（Ｂ）に示すように、取付け枠４１の内側には、ウルトラファインバブル発生装置２０とバイパス用配管４８が並列に設けられている。すなわち、水の流れる配管は、左側の配管１８から取付け枠４１内の内部配管５１に接続された後、分岐部５２によりウルトラファインバブル発生装置２０側とバイパス用配管４８側に分岐され、さらに結合部５６で結合された後、内部配管５７を通じて右側の配管１８に接続されている。

分岐部５２とウルトラファインバブル発生装置２０の間にはバルブ５３が設けられ、ウルトラファインバブル発生装置２０と結合部５６の間にもバルブ５５が設けられている。従って、バルブ５３，５５を両方閉じた状態（バイパス用配管４８側へ水を流す状態）にすれば、ウルトラファインバブル発生装置２０を容易に取り外すことができ、取り外してメンテナンス等をしても水が漏れることが無い。

また、バイパス用配管４８と結合部５６の間には、バルブ５４が設けられている。これにより、バルブ５４を閉じれば、給水管１６（図１参照）から供給される全ての水がウルトラファインバブル発生装置２０に流れるようになる。なお、バルブ５４は、分岐部５２とバイパス用配管４８の間に設ける構成であってもよい。

また、このようにバルブ５３，５４，５５を設けていることにより、一時的にウルトラファインバブル発生装置２０を使用したくない場合に、バルブ５３または／およびバルブ５５を閉じ、バルブ５４を開くだけで、通常の水を施設２，３，４内に引き込むことができる。

＜ウルトラファインバブル発生装置の全体構成＞
図３は、ウルトラファインバブル発生装置２０の全体構成を示す一部断面斜視図である。ウルトラファインバブル発生装置２０は、円柱状部材３０と、円柱状部材３０の排水側（施設２，３，４側）の一端に設けられた円錐状部材３３を有している。円柱状部材３０と円錐状部材３３は、円柱状部材３０の一端面の直径と円錐状部材３３の底面の直径とが一致し、また、円柱状部材３０と円錐状部材３３の中心線が共通している。このため、円柱状部材３０と円錐状部材３３とは段差無く接続されている。

ウルトラファインバブル発生装置２０は、円柱状部材３０を内部に収容し円柱状部材３０と中心線が共通する外部円筒部材２２と、円錐状部材３３の円錐台部を内部に収容する部材であって、外部円筒部材２２の一端に連接され内面が円錐状部材３３の側面に平行に縮径する円錐台筒状部材２３と、円錐台筒状部材２３に連接され円錐状部材３３の先端部を収容する円筒状の入口接続部２４と、外部円筒部材２２の他端に接続され外部円筒部材２２と中心線が共通する円筒状の出口接続部２１を有する。外部円筒部材２２は、円錐台筒状部材２３に接続される一端から出口接続部２１に接続される他端まで内面の半径が変わらず、かつ、出口接続部２１および円錐台筒状部材２３の内径よりも大きい円筒形に形成されている。なお、図３では、外部円筒部材２２の一部を切断して断面とし、内部の円柱状部材３０を視認できるように表示している。

円柱状部材３０は、円柱状部材３０の他端に設けられた同径の円柱形の支持部２８の一部を外部円筒部材２２の内面に接続する複数の固定部材２７により、外部円筒部材２２に固定されている。

ウルトラファインバブル発生装置２０は、水が入口接続部２４から注入され、円錐台筒状部材２３と円錐状部材３３との間の隙間を流動し、さらに外部円筒部材２２と円柱状部材３０との間の隙間を流動した後、出口接続部２１から排出されるようになっている。

円柱状部材３０の側面３１（円筒形の外周面）には、三角柱状突起物３２（突起）が複数設けられている。各三角柱状突起物３２は、高さが外部円筒部材２２と円柱状部材３０との間の隙間より僅かに小さくなっており、円柱状部材３０から外部円筒部材２２の近傍位置まで突出している。各三角柱状突起物３２は、長手方向の水が流入してくる方向（左から右へ進む方向）に対して三角柱の一つの角（図３の左側の角）が対向（左に向ける）するように配置されている。より詳しくは、螺旋状に流れる水が各三角柱状突起物３２における水流入側の角と衝突し、このときの角の中心線がこの螺旋状に流れる水の流れ方向と一致するようにそれぞれ配置されている。複数の三角柱状突起物３２は、各三角柱状突起物３２が円柱状部材３０の周囲に螺旋状になるように略等間隔に配列された複数の螺旋状の列を形成し、当該複数の螺旋状の列が、円柱状部材３０の周方向に略等間隔に配列されている。この三角柱状突起物３２は、水流入側の角の両側面が当該角に対向する底面よりも長い形状であることが好ましく、側面が底面より長い二等辺三角形とすることが好ましい。

これにより、外部円筒部材２２と円柱状部材３０との間の隙間を流動する水は、各三角柱状突起物３２の角（水流入側の角辺）で分流する。そして、分流した水は、各三角柱状突起物３２の側面に沿って流動し、その側面の端部近傍で乱流となる。隣接する三角柱状突起物３２においても、同様に、分流と乱流が発生する。また、各三角柱状突起物３２が水が全体として螺旋状に配列（言い換えれば、流動する長手方向と僅かに角度をなす方向に配列）されているため、分流および乱流が発生しやすくなっている。このように、流動する水は、複数の三角柱状突起物３２と衝突して、分流および乱流の発生を繰り返しながら流れ、当該水中に１μｍ以下のウルトラファインバブルを生成する。なお、その際に、水の分子構造が不安定になり、ウルトラファインバブルは、マイナスの電荷を帯びるようになる。

また、発生させる気泡が１μｍ以下のウルトラファインバブルである（好ましくは気泡の平均経が５００ｎｍ以下であり、より好ましくは３００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１００ｎｍ以下である）ために、それよりも気泡サイズの大きいマイクロバブルと異なり、すぐに気泡が消滅することがない。すなわち、マイクロバブルは、発生した後比較的早い段階で水中から排出されてしまうが、本発明によるウルトラファインバブルは、微小であるがゆえに水中に６ヶ月〜１年間と長時間滞在する。このため、水供給口１８ａから遠い水道メーター１２付近でウルトラファインバブル発生装置２０により発生させたウルトラファインバブルは、仮に発生から何日か経過してから水供給口１８ａから放出されたとしても、途中で消滅することがない。従って、全ての水供給口１８ａから良好なウルトラファインバブル内包水を安定して供給することができる。

なお、支持部２８を二重構造として外周部に対して内周部が円柱状部材３０の中心軸を中心に回転可能に構成し、この内周部に円柱状部材３０の他端を接続した構成とすることが好ましい。この場合、外周部が固定部材２７で固定された外部円筒部材２２に対して、円柱状部材３０が外部円筒部材２２の中心線（円柱状部材３０の中心線）の周りに回転自由になる。

この場合、円柱状部材３０の長手方向と僅かに角度をなす方向に配列された三角柱状突起物３２の各列は、外部円筒部材２２と円柱状部材３０との間の隙間を流動する高速の水に対して、スクリューの羽根と同様の機能を果たすようになる。すなわち、流動する水は、各列を形成する三角柱状突起物３２に衝突し、分流および乱流を発生させると共に、円柱状部材３０を中心線の周りに回転させ、当該回転により、流動する水と三角柱状突起物３２との衝突頻度をさらに増加させる。そして、分流および乱流の発生頻度を飛躍的に増加させることができ、ウルトラファインバブルの生成を増長することができる。

このようにして、円柱の外周に網目状に立設して配列した三角柱状突起物３２により、管内に渦を生じて管体から噴出する水が左右に規則正しくスイッチングするフリップフロップ流れを発生させる。これにより、水が強烈に撹拌混合されて水中に含まれている空気が微細化され直系１μｍ以下の気泡であるウルトラファインバブルが発生する。従って、排出される水は、ウルトラファインバブル内包水（気泡含有水）となり、様々な機能を発揮する。なお、この実施形態では、ウルゴラファインバブルの平均経が９６．４ｎｍであり、１１リットルの水を処理した結果１２７０万個（つまり、１１６０万個／ｍｌ）のウルトラファインバブルが発生していることを測定により確認している。

その機能による作用としては、配管内で付着した汚れの間にウルトラファインバブル内包水が浸透して汚れを浮かす海面活性作用、ウルトラファインバブル内包水のマイナスに帯電している気泡がプラスに帯電している汚れに吸着して配管内の汚れや水中の汚れを落とす電離的作用、配管内に付着した汚れにウルトラファインバブル内包水の気泡が侵入し破裂して汚れを剥がす衝撃圧力作用がある。

これにより、排水口のヌメリや風呂の鏡、カランのメッキ面、人の毛穴の汚れ等に対して汚れを除去する効果を発揮する。

また、ウルトラファインバブル発生装置２０は、０．２ＭＰａ以上の水圧でウルトラファインバブルを発生させる機能を有していれば良いが、この実施形態では０．１ＭＰａ以上の水圧でウルトラファインバブルを十分に発生させる機能を有している。従って、一般的な市水圧力である０．２ＭＰａ〜０．４ＭＰａの水圧にて給水管１６から止水栓１１および水道メーター１２を通過してウルトラファインバブル発生装置２０に供給された水の水圧（０．２ＭＰａ〜０．４ＭＰａ）で、十分な機能を発揮する。

また、ウルトラファインバブル発生装置２０が水道メーター１２付近に設けられていることにより、１つのウルトラファインバブル発生装置２０を取り付けるだけで施設２，３，４内の全ての水供給口１８ａからウルトラファインバブル内包水を放出でき、様々な機能を得ることができる。

すなわち、直系１μｍ以下の気泡であるウルトラファインバブルにより、汚れの剥離、および洗浄効果が得られる。このため、施設内の水回りの清掃が容易となる。また、ウルトラファインバブルにより、洗濯物の臭いの抑制、植物等の成長の促進、除菌効果等が得られる。また、給水管、排水管、給湯器等の配管内の汚れの剥離、洗浄をすることによって、より綺麗な湯水を提供できる。

また、支持部２８を回転可能にし、かつ、円柱状部材３０の三角柱状突起物３２が螺旋状に配置されていることで、円柱状部材３０が水圧のみで回転できる。従って、モータ等の駆動部を設けることなく十分な回転力を得て効率よくウルトラファインバブルを発生させることができる。

また、ウルトラファインバブル発生装置２０は、水道メーター１２付近に設けられているために、常に水が充填された状態となっており、ウルトラファインバブル発生装置２０を取り外さない限り、外部円筒部材２２内が水で満たされ、円柱状部材３０が完全に水に浸かった状態となっている。従って、長く分岐している配管１８の先にある１つの水供給口１８ａが止水状態から水放出状態に切り替えられると、すぐにウルトラファインバブル発生装置２０内の水が流動して円柱状部材３０が回転し始める。

従って、すぐにウルトラファインバブルが発生し始めることとなり、ウルトラファインバブルが内包されない通常水が水供給口１８ａから放出されることをできるだけ防止できる。

詳述すると、仮に外部円筒部材２２内が水で満たされずに円柱状部材３０が空気中に露出した状態となると、外部円筒部材２２内が水で満たされて円柱状部材３０が回転しウルトラファインバブルが発生するまでに時間がかかる。つまり、仮にシャワーや蛇口付近にウルトラファインバブル発生装置２０を設置した場合、使用後にウルトラファインバブル発生装置２０内の水が抜け出すため、このようにウルトラファインバブルの発生までに時間がかかることとなる。このようなことを防止して、常に、ウルトラファインバブル内包水を供給することが可能になる。

また、このように円柱状部材３０が空気中に露出することが無いことで、円柱状部材３０が気体中や水中を往来することで汚れやすくなることや汚れが乾燥してこびりつくといったことを防止できる。

また、ウルトラファインバブル発生装置２０は、０．２ＭＰａ以上の水圧でウルトラファインバブルを発生させる構成であるために、施設２，３，４内で水が使用されると、すみやかに、かつ十分な量のウルトラファインバブルを発生させることができる。

また、ウルトラファインバブル発生装置２０は、水道メーター１２より給水管１６側ではなく、水道メーター１２より施設２，３，４側に設けられているため、水道メーター１２で検出する水使用量にウルトラファインバブル発生装置２０が影響を与えていることを疑われることを防止できる。

このようにして、１つのウルトラファインバブル発生装置２０で、近傍の水道メーター１２を通じて水が供給される全ての水供給口１８ａからウルトラファインバブル内包水を供給でき、ウルトラファインバブル内包水を多用途に容易に利用することができる。

この発明は本実施形態に限られず他の様々な実施形態とすることができる。
例えば、水道メーター１２のすぐ近くにウルトラファインバブル発生装置２０を設けたが、水道メーター１２から配管１８である程度距離が離れた位置に設けてもよい。この場合も、配管１８が分岐するよりも水道メーター１２側にウルトラファインバブル発生装置２０を設けることで、上述した実施例と同一の作用効果を奏することができる。

また、ウルトラファインバブル発生装置２０内に水を通過させて水にウルトラファインバブルを内包させる構成としたが、これに限らず、適宜の液体をウルトラファインバブル発生装置２０内に通過させて、その液体にウルトラファインバブルを内包させる構成としてもよい。この場合、様々な用途にウルトラファインバブル発生装置２０を活用することができ、様々な液体供給システムを提供することができる。また、設置環境によっては、ウルトラファインバブル発生装置２０を入口側と出口側を逆向けにして設置してもよい。この場合も、設置環境によっては同様の作用効果を奏することができる。

この発明は、微小の気泡を内包させた液体を利用するような産業に利用することができる。

１ａ，１ｂ，１ｃ…水供給システム
２，３，４…施設
１２…水道メーター
１８…配管

Claims (3)

1. 水道メーターから配管を通じて当該配管を分岐させて施設内の複数の水供給口へ水を供給する水供給システムであって、
   前記水道メーターに入ってきた水を前記水供給口から供給するまでに前記水供給口から供給した水が気泡を含有する気泡含有水となるように微小気泡を発生させる微小気泡発生装置を備え、
   前記微小気泡発生装置は、
   前記配管における前記分岐よりも前記水道メーター側に設けられ、
   前記水を通過させる管体と、
   前記管体の内部に設けられて前記水の通過方向に長い柱状の柱状体とを備え、
   前記柱状体の外周に前記管体の近傍位置または接触位置まで突出する突起が前記水の通過方向へ向かって螺旋状に複数設けられ、
   前記配管内を流れる前記水によって前記柱状体が回転するとともに前記突起によって前記水に含まれる気体を微細化して１μｍ以下の気泡を発生させる構成である
   水供給システム。
2. 配管における分岐よりも水道メーター側に設けられて水を通過させる管体と、
   前記管体の内部に設けられて前記水の通過方向に長い柱状の柱状体とを備え、
   前記柱状体の外周に前記管体の近傍位置または接触位置まで突出する突起が前記水の通過方向へ向かって螺旋状に複数設けられ、
   前記配管内を流れる前記水によって前記柱状体が回転するとともに前記突起によって前記水に含まれる気体を微細化して１μｍ以下の気泡を発生させる構成である
   微小気泡発生装置。
3. 配管における分岐よりも水道メーター側に設けられて水を通過させる管体と、
   前記管体の内部に設けられて前記水の通過方向に長い柱状の柱状体とを備え、
   前記柱状体の外周に前記管体の近傍位置または接触位置まで突出する突起が前記水の通過方向へ向かって螺旋状に複数設けられ、
   前記配管内を流れる前記水によって前記柱状体が回転するとともに前記突起によって前記水に含まれる気体を微細化して１μｍ以下の気泡を発生させる構成である微小気泡発生装置を用いて、
   水に１μｍ以下の気泡を含有させた気泡含有水を供給する
   気泡含有水供給方法。
   

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