JP6663464B2 - マイクロバブル発生器 - Google Patents

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Description

本発明はマイクロバブル発生装置に関し、特にマイクロバブル発生器に関する。
社会が次第に発展するにつれて、人々の生活品質は向上しつつあり、健康問題も益々注目されている。マイクロバブルの直径レベルは非常に小さいため、野菜の洗浄、健康な沐浴、ひいては、廃水の処理、殺菌などに対して、いずれも良好な効果を持ち、養殖業、農業、林業、医療業などに幅広く応用されている。
従来のマイクロバブル発生器は、空気を装置内に取り込んで水と混合させてバブルを発生させるため、一般に、当該装置のハウジングに吸気用のチャネルを開ける必要がある。しかし、吸気チャネルを開けると、必然的に装置の外面に明らかな孔が残り、外観が損なわれる。
本発明の解決しようとする技術課題は、従来のマイクロバブル発生器は吸気孔を開ける必要があることにより、外観が損なわれることである。
上述の技術の効果を実現するために、本発明は、
内部に給水チャネルが形成されている給水管と、
前記給水管にネジ接続されており、内部には収容空間が形成されており、前記給水管とのネジ接続箇所には、隙間が開けられて前記収容空間と前記ハウジングの外部とを連通する第１の吸気チャネルが形成されており、前記給水管から遠い側の端部には前記収容空間に連通するバブル流出口が開けられているハウジングと、
前記収容空間内に配置されており、一端には前記給水チャネルと連通する第１の入水口が形成されており、他端には第１の放水口が形成されており、前記第１の放水口の内径が前記第１の入水口の内径より小さいことにより、前記第１の放水口における水の流速を前記第１の入水口における水の流速より大きくし、外側壁と前記ハウジングの内側壁との間には隙間が開けられて前記第１の吸気チャネルと連通する第２の吸気チャネルが形成されている増速管と、
前記収容空間内に配置され、前記第１の放水口と連通しており、前記増速管に近い端面と前記増速管の対応する端面との間に隙間が開けられて第３の吸気チャネルが形成され、前記第３の吸気チャネルで前記第２の吸気チャネルと前記第１の放水口とを連通することにより、水が前記第１の放水口から流出する時に、前記第１の吸気チャネル、第２の吸気チャネル及び第３の吸気チャネルを介して外部の空気を吸入して水と混合させて大きなバブルを発生させるバブル発生管と、
前記バブル流出口に対応して前記ハウジング内に設けられており、前記大きなバブルをマイクロバブルに分割するカッターとを備えるマイクロバブル発生器を開示する。
本発明に係るマイクロバブル発生器によるマイクロバブルの発生原理は、前記増速管により前記第１の放水口における水の流速を増大させて負の圧力を発生させるとともに、三つの吸気チャネルにより外部の空気をバブル発生管内に吸入することにより、空気と水の混合させて大きなバブルを発生させ、さらに、カッターにより前記大きなバブルを分割してマイクロバブルを形成することである。
本発明における吸気チャネルは、給水管とハウジングとの接続面にある隙間と、ハウジングと増速管との接続面にある隙間と、増速管とバブル発生管との接続面にある隙間とにより構成され、外部の空気を吸気チャネルを介してバブル発生管に進入させることを可能とするとともに、別途、装置に吸気孔を開ける必要がなく、装置の外面が完全になり、外観の美観がより良好になるだけでなく、孔開け工程が不要となり、製作もより簡単になる。
なお、従来技術において、吸気孔の孔径が一般に大きく、吸気量が制御できないので、生成されるマイクロバブルには、直径５０μｍ以上のバブルも含まれる。一方、本発明における吸気チャネルは、部品の組み立て面にある隙間を介して吸気するものであり、組み立ての緊密さを調節することにより吸気量を制御でき、生成されるマイクロバブルの大きさ及び数がより安定する。
本発明に係るマイクロバブル発生器の更なる改善は、前記バブル発生管の前記増速管に近い端面には、一周の突出部が形成されており、前記増速管の端面には、前記突出部に対応して一周の窪み部が形成されており、前記第３の吸気チャネルは、前記突出部の前記増速管に近い端面に開けられている吸気槽を含むことにある。
本発明に係るマイクロバブル発生器の更なる改善は、前記バブル発生管の外側壁と前記増速管の外側壁とは揃っており、前記第３の吸気チャネルは、前記突出部の外側部と前記窪み部との間に形成されている第１のスリットを更に含み、前記第１のスリットは前記吸気槽と前記第２の吸気チャネルとを連通することにある。
本発明に係るマイクロバブル発生器の更なる改善は、前記バブル発生管は、第２の入水口と、第２の放水口とを有し、前記第２の入水口は、前記増速管に近い一端に位置し、前記第２の放水口は前記増速管から遠い側の一端に位置し、
前記増速管は、前記第１の放水口の周りに位置して放水部を形成し、前記放水部が前記第２の入水口内まで延在することにより、前記第１の放水口は前記第２の入水口内に配置されるようになり、前記第３の吸気チャネルは、前記放水部の外側面と前記突出部の内側面との間に形成されている第２のスリットを含み、前記第２のスリットは前記吸気槽と前記第２の入水口とを連通することにある。
本発明に係るマイクロバブル発生器の更なる改善は、前記バブル発生管は前記第２の入水口に近い気液混合部を含み、前記気液混合部は、漏斗状であり、前記第２の入水口に位置する側の内径は前記第２の入水口から遠い側の内径より大きいことにある。
本発明に係るマイクロバブル発生器の更なる改善は、前記バブル発生管は、前記第２の放水口に近い拡張案内部を更に含み、前記拡張案内部は、前記第２の放水口に位置する側の内径が前記第２の放水口から遠い側の内径より大きく、前記拡張案内部は前記第２の放水口に位置して前記バブル流出口と連通する取付空間が形成されており、前記カッターは、前記取付空間に係合されていることにある。
本発明に係るマイクロバブル発生器の更なる改善は、前記給水管の前記増速管に近い端面には、第１の嵌め溝が開けられており、前記嵌め溝内には、第１のシールリングが設けられており、前記第１のシールリングの表面は前記増速管の対応する端面に当接していることにある。
本発明に係るマイクロバブル発生器の更なる改善は、前記バブル発生管の外側壁には、一周の第２の嵌め溝が開けられており、前記第２の嵌め溝内には第２のシールリングが設けられており、前記第２のシールリングが前記バブル発生管の外側壁と前記ハウジングの内側壁との間に封止されていることにある。
本発明に係るマイクロバブル発生器の更なる改善は、前記カッターは切断網であり、前記切断網には複数の角形状の切断穴が開けられていることにある。
本発明に係るマイクロバブル発生器の更なる改善は、前記カッターはタービンであり、前記タービンの回転により前記大きなバブルをマイクロバブルに分割することにある。
本発明に係るマイクロバブル発生器の第１の実施例の断面図である。 本発明に係るマイクロバブル発生器の第１の実施例の構造分解図である。 図１における吸気チャネルの部分拡大模式図である。 図２におけるバブル発生管に吸気槽が設けられている場合の部分拡大模式図である。 本発明に係るマイクロバブル発生器の第２の実施例の断面図である。 本発明に係るマイクロバブル発生器の第２の実施例の構造分解図である。
以下、図面及び具体的な実施例を参照しながら本発明を更に説明する。
図１〜図３に示すように、本発明に係るマイクロバブル発生器は、給水管１０と、ハウジング２０と、増速管３０と、バブル発生管４０と、吸気チャネルと、カッター６０と、２つのシールリングとを備える。
給水管１０の外側面には、雄ネジ１１が設けられており、ハウジング２０の内側面には雄ネジ１１に対応して雌ネジ２１が設けられており、ハウジング２０の一端部は給水管１０にネジ接続され、雄ネジ１１と雌ネジ２１との間には隙間が開けられてハウジング２０の内外を連通する第１の吸気チャネル５１が形成されている。給水管１０内には給水チャネルが形成されており、ハウジング２０内には収容空間が形成されており、ハウジング２０の給水管１０から遠い側の一端には収容空間に連通するバブル流出口２３が開けられている。
増速管３０は、ハウジング２０の収容空間内に収容されており、増速管３０の両端には、それぞれ第１の入水口３１と第１の放水口３２とが形成されており、第１の入水口３１は給水管１０の給水チャネルと連通し、第１の放水口３２の内径が第１の入水口３１の内径より小さいことにより、第１の放水口３２における流速を第１の入水口３１における流速より大きくする。前記増速管３０の内径は第１の入水口３１から第１の放水口３２にかけて次第に減少することが好ましい。また、増速管３０の外側壁とハウジング２０の内側壁との間には隙間が開けられて第１の吸気チャネル５１と連通する第２の吸気チャネル５２が形成されている。
バブル発生管４０は、ハウジング２０の収容空間内に収容され、第１の放水口３２に連通し、バブル発生管４０は、第２の入水口４１と、第２の放水口４２とを有し、第２の入水口４１は、増速管３０に近い一端に位置し、第２の放水口４２は増速管３０から遠い側の一端に位置する。バブル発生管４０の増速管３０に近い端面と増速管３０の対応する端面との間には隙間が開けられて第３の吸気チャネル５３が形成されており、第３の吸気チャネル５３は、第２の吸気チャネル５１と第２の入水口４１とを連通する。
第２の入水口４１の内径は、第１の放水口３２の内径より大きく、増速管３０の第１の放水口３２は、第２の入水口４１内に配置され、第１の放水口３２における水の流速が大きいので、水流が第１の放水口３２から第２の入水口４１に流れるとき、ベルヌーイ効果により、水に負の圧力が発生するとともに、第３の吸気チャネル５３内の空気に対して吸引力が発生し、第１の吸気チャネル４１、第２の吸気チャネル４２及び第３の吸気チャネル５３を介して、外部の空気をバブル発生管４０内に吸引して、水と混合させて大きなバブルを発生させる。
具体的には、図３及び図４に示すように、バブル発生管４０の増速管３０に近い端面には、一周の突出部４０３が形成されており、増速管３０の端面には、突出部４０３に対応して一周の窪み部が形成されている。突出部４０３の増速管３０に近い端面に複数の空気が通過する吸気槽５３３が開けられており、吸気槽５３３は、突出部４０３の増速管３０に近い端面に放射状に均一に分布されている。突出部４０３の増速管３０に近い端面は窪み部の底面に密接され、窪み部の底面が平面であることにより、当該接続面に隙間を開けることなく、吸気槽５３３だけで吸気を実現する。
バブル発生管４０の外側壁と増速管３０の外側壁とは揃っており、バブル発生管４０の突出部４０３の外側部には、一周の組み立て空間が形成されており、増速管３０のバブル発生管４０に近い端面のエッジが突出して組み立て空間に適合する挿入部３０１を形成し、当該挿入部３０１によって取り囲んで前記窪み部が形成され、挿入部３０１が組み立て空間に挿入されることにより、バブル発生管４０は径方向において位置決めされる。また、当該挿入部３０１と突出部４０３の外側部との間には第１のスリット５３１が形成されており、当該第１のスリット５３１は吸気槽５３３と第２の吸気チャネルとを連通する。
増速管３０は第１の放水口３２の周囲に位置して放水部３０２を形成し、当該放水部３０２は、窪み部の内側に位置し、また、放水部３０２はバブル発生管の第２の入水口４１内まで延在することにより、第１の放水口３２の内径が小さくなり、第１の放水口３２が第２の入水口４１内に配置されるようになる。放水部３０２の外側面と突出部４０３の内側面との間には第２のスリット５３２が形成されており、当該第２のスリット５３２は吸気槽５３３と第２の入水口４１とを連通する。前記連通している第１のスリット５３１と、吸気槽５３３と、第２のスリット５３２とにより、屈折した第３の吸気チャネル５３が構成され、屈折した第３の吸気チャネル５３により、水が吸気チャネル内に逆流することを防止する。
図１及び図３に示すように、バブル発生管４０は、第２の入水口４１に近い気液混合部４０１と、第２の放水口４２に近い拡張案内部４０２とを備える。気液混合部４０１は、漏斗状であり、第２の入水口４１側の内径を第２の入水口４１から遠い側の内径より大きくすることにより、バブル発生管の突出部４０３の内側面と増速管の放水部３０２の外側面とはいずれもテーパ面になり、また、ここの第２のスリット５３２の傾斜方向は水流の方向と反対になり、即ち、第２のスリット５３２に入るように、水は逆方向に流れなければならず、水が吸気チャネル内に逆流することを防止する。
拡張案内部４０２の第２の放水口４２側の内径は第２の放水口４２から遠い側の内径より大きく、拡張案内部４０２は、漏斗状であることが好ましい。拡張案内部４０２の第２の放水口４２に位置する箇所に一周の凸部が固設されており、当該凸部の内部にはバブル流出口と連通する取付空間４３が形成されており、カッター６０は取付空間４３内に取付されており、取付空間４３を通過する大きなバブルをマイクロバブルに分割するためのものである。拡張案内部４０２により取付空間４３と第２の放水口４２の内径を大きくすることで、カッター６０による大きなバブルを分割する効率を高め、第２の放水口４２から流出するマイクロバブルの量も向上させる。
第１の実施例において、図１及び図２に示すように、カッター６０は切断網であり、切断網は取付空間４３におけるバブル流出口２３に近い位置に取付され、取付空間４３の内径は切断網の直径に適合し、切断網の直径はバブル流出口２３の内径より大きく、切断網はバブル流出口２３の内側を覆う。切断網には複数の微小な角形状の切断穴が開けられており、大きなバブルが切断網を通過すると切断穴によりマイクロバブルに分割される。
第２の実施例において、図５及び図６に示すように、カッター６０はタービンであり、取付空間４３の内径はタービンの大きさに適合し、タービンの直径はバブル流出口２３の内径より大きく、タービンは、バブル流出口２３の内側を覆う。タービンが回転する場合に、タービンの羽根によって、取付空間４３を通過する大きなバブルをマイクロバブルに分割する。また、タービンの回転により、マイクロバブルを散らすこともでき、マイクロバブルはバブル流出口２３から均一に流出する。
図１及び図３に示すように、給水管１０の増速管３０に近い端面には、第１の嵌め溝が開けられており、第１の嵌め溝には、第１のシールリング７１が設けられており、第１のシールリング７１の一方の表面が第１の嵌め溝の底面に当接し、他方の表面が増速管３０の対応する端面に当接し、第１のシールリング７１により、給水管１０と増速管３０との間の隙間が閉鎖され、水が第１の吸気チャネル５１又は第２の吸気チャネル５２に流れることが防止される。第１のシールリング７１の内径は増速管の第１の入水口３１の内径と一致することが好ましい。
当該第１の嵌め溝の両側の端面とハウジングにおける雌ネジ２１がある面に隣接する径方向の端面２２との間には、第１の吸気チャネル５１と第２の吸気チャネル５２とを連通するための連通隙間５１１が開けられていることが好ましい。また、水が連通隙間５１１に流れてから第１の吸気チャネル５１又は第２の吸気チャネル５２に流れることを防止するように、第１のシールリング７１が当該連通隙間５１１と給水チャネルとの間に介設されている。
バブル発生管４０の外側壁には、一周の第２の嵌め溝が開けられており、第２の嵌め溝には第２のシールリング７２が設けられており、当該第２のシールリング７２は第２の吸気チャネル５２に近接して設けられ、第２のシールリング７２によりバブル発生管４０の外側壁とハウジング２０の内側壁との間の隙間が閉鎖されることで、第２の入水口で発生する吸引力で外部の空気をより良好に吸引でき、水がバブル発生管４０の外側壁とハウジング２０の内側壁との間の隙間を介して第２の吸気チャネル５２に入ることも防止する。
本発明に係るマイクロバブル発生器によるマイクロバブルの発生手順は以下のとおりである。水は給水管の給水チャネルを介して増速管内に入り、増速管の第１の放水口から高い流速でバブル発生管に流れ、この時、この箇所で負の圧力が発生し、三つの吸気チャネルを経由した空気をバブル発生管内に吸入し、バブル発生管の気液混合部において空気と水を混合させて大きなバブルを発生させ、大きなバブルはバブル発生管の拡張案内部において分散し、カッターを通過するときに、マイクロバブルに割られ、最後に、マイクロバブルはハウジングのバブル流出口から流出する。
本発明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有益な効果は、以下のとおりである。
本発明に係るマイクロバブル発生器の吸気チャネルはいずれも部材の組み立て接続面に形成され、別途、吸気チャネルを開ける必要がなく、装置の外面が完全であり、外観が好ましく、製作がより簡単である。外部の空気を吸気チャネルを介してバブル発生管に進入させることを実現するとともに、組み立ての緊密さを調節することにより吸気の量を制御することも実現する。また、プロセスの観点から言うと、孔開けと比較すると、既存の面に槽を開けることは槽の精度をより正確に制御でき、また、現有の技術により開けられる槽の最小の断面積は孔の最小の断面積よりも小さく、吸気槽により、吸気を実現するとともに、吸気の量を最低限に低下させることができる。
本発明に係るマイクロバブル発生器は、組み立てる場合に、ハウジング内のカッター、バブル発生管及び増速管を緊密に組み立てるために、更に、第１のシールリングによる封止作用を発揮するために、給水管がハウジングにネジ接続される時に、給水管の端面によって、第１のシールリングに軸方向の推力を印加することにより、突出部の端面と窪み部の底面とが必然的に隙間なくぴったりと密接されるので、突出部の端面に吸気槽を開けることにより当該問題を解決する。また、突出部の端面と窪み部の底面とが既にぴったりと密接されるので、第１のスリット及び第２のスリットを開けるための条件を作った。
以上、図面及び実施例を参照して、本発明を詳細に説明したが、当業者は上述した説明により本発明に対して種々な変形例を行うことができる。したがって、本発明は、実施例における幾つかの細部に限定されるものではなく、本発明は、添付された特許請求の範囲によって限定された範囲を本発明の保護範囲とする。
１０ 給水管
１１ 雄ネジ
２０ ハウジング
２１ 雌ネジ
２２ 端面
２３ バブル流出口
３０ 増速管
３０１ 挿入部
３０２ 放水部
３１ 第１の入水口
３２ 第１の放水口
４０ バブル発生管
４０１ 気液混合部
４０２ 拡張案内部
４０３ 突出部
４１ 第２の入水口
４２ 第２の放水口
４３ 取付空間
５１ 第１の吸気チャネル
５１１ 連通隙間
５２ 第２の吸気チャネル
５３ 第３の吸気チャネル
５３１ 第１のスリット
５３２ 第２のスリット
５３３ 吸気槽
６０ 切断網
７１ 第１のシールリング
７２ 第２のシールリング

Claims (10)

  1. 内部に給水チャネルが形成されている給水管と、
    前記給水管にネジ接続されており、内部には収容空間が形成されており、前記給水管とのネジ接続箇所には、隙間が開けられて前記収容空間とハウジングの外部とを連通する第１の吸気チャネルが形成されており、前記給水管から遠い側の端部には前記収容空間に連通するバブル流出口が開けられているハウジングと、
    前記収容空間内に配置されており、一端には前記給水チャネルと連通する第１の入水口が形成されており、他端には第１の放水口が形成されており、前記第１の放水口の内径が前記第１の入水口の内径より小さいことにより、前記第１の放水口における水の流速を前記第１の入水口における水の流速より大きくし、外側壁と前記ハウジングの内側壁との間には隙間が開けられて前記第１の吸気チャネルと連通する第２の吸気チャネルが形成されている増速管と、
    前記収容空間内に配置され、前記第１の放水口と連通しており、前記増速管に近い端面と前記増速管の対応する端面との間に隙間が開けられて第３の吸気チャネルが形成され、前記第３の吸気チャネルで前記第２の吸気チャネルと前記第１の放水口とを連通することにより、水が前記第１の放水口から流出する時に、前記第１の吸気チャネル、第２の吸気チャネル及び第３の吸気チャネルを介して外部の空気を吸入して水と混合させて大きなバブルを発生させるバブル発生管と、
    前記バブル流出口に対応して前記ハウジング内に設けられており、前記大きなバブルをマイクロバブルに分割するカッターと、
    を備えることを特徴とするマイクロバブル発生器。
  2. 前記バブル発生管の前記増速管に近い端面には、一周の突出部が形成されており、前記増速管の端面には、前記突出部に対応して一周の窪み部が形成されており、前記第３の吸気チャネルは、前記突出部の前記増速管に近い端面に開けられている吸気槽を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロバブル発生器。
  3. 前記バブル発生管の外側壁と前記増速管の外側壁とは揃っており、前記第３の吸気チャネルは、前記突出部の外側部と前記窪み部との間に形成されている第１のスリットを更に含み、前記第１のスリットは前記吸気槽と前記第２の吸気チャネルとを連通することを特徴とする請求項２に記載のマイクロバブル発生器。
  4. 前記バブル発生管は、第２の入水口と、第２の放水口とを有し、前記第２の入水口は、前記増速管に近い一端に位置し、前記第２の放水口は前記増速管から遠い側の一端に位置し、
    前記増速管は、前記第１の放水口の周りに位置して放水部を形成し、前記放水部が前記第２の入水口内まで延在することにより、前記第１の放水口は前記第２の入水口内に配置されるようになり、前記第３の吸気チャネルは、前記放水部の外側面と前記突出部の内側面との間に形成されている第２のスリットを含み、前記第２のスリットは前記吸気槽と前記第２の入水口とを連通することを特徴とする請求項２又は３に記載のマイクロバブル発生器。
  5. 前記バブル発生管は前記第２の入水口に近い気液混合部を含み、前記気液混合部は、漏斗状であり、前記第２の入水口に位置する側の内径が前記第２の入水口から遠い側の内径より大きいことを特徴とする請求項４に記載のマイクロバブル発生器。
  6. 前記バブル発生管は、前記第２の放水口に近い拡張案内部を更に含み、前記拡張案内部は、前記第２の放水口に位置する側の内径が前記第２の放水口から遠い側の内径より大きく、前記拡張案内部は前記第２の放水口に位置して前記バブル流出口と連通する取付空間が形成されており、前記カッターは、前記取付空間に係合されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロバブル発生器。
  7. 前記給水管の前記増速管に近い端面には、第１の嵌め溝が開けられており、前記嵌め溝内には、第１のシールリングが設けられており、前記第１のシールリングの表面は前記増速管の対応する端面に当接していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロバブル発生器。
  8. 前記バブル発生管の外側壁には、一周の第２の嵌め溝が開けられており、前記第２の嵌め溝内には第２のシールリングが設けられていることにより、前記第２のシールリングが前記バブル発生管の外側壁と前記ハウジングの内側壁との間に封止されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロバブル発生器。
  9. 前記カッターは切断網であり、前記切断網には複数の角形状の切断穴が開けられていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロバブル発生器。
  10. 前記カッターはタービンであり、前記タービンの回転により前記大きなバブルをマイクロバブルに分割することを特徴とする請求項１に記載のマイクロバブル発生器。
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