JP7265934B2

JP7265934B2 - 微細気泡発生ノズル

Info

Publication number: JP7265934B2
Application number: JP2019101642A
Authority: JP
Inventors: 邦夫片岡
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2023-04-27
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: JP2020195931A

Description

本明細書で開示する技術は、微細気泡発生ノズルに関する。

特許文献１には、微細気泡発生ノズルが開示されている。この微細気泡発生ノズルは、微細な噴出孔を有する筒状部材であるノズル本体と、ノズル本体の先端に取り付けられるノズルカバーとを備える。ノズルカバーは、噴出孔に対向する壁と、噴出孔よりも微細な流出孔とを備える。

特許文献１の微細気泡発生ノズルでは、気体（例えば空気、炭酸ガス、水素等）が水に溶解している気体溶解加圧水がノズル本体に供給されると、気体溶解加圧水は、ノズル本体を通って噴出孔から壁に向けて噴出される。噴出孔から噴出された気体溶解加圧水は、壁に衝突してノズルカバー内で迂回した後、流出孔から流出箇所（具体的には浴槽）に流出される。気体溶解加圧水は、微細な噴出孔、及び、さらに微細な流出孔を通過することにより、大気圧まで徐々に減圧される。気体溶解加圧水が減圧される過程において、気体溶解加圧水に溶解されていた気体が析出し、微細気泡が発生する。即ち、特許文献１の微細気泡発生ノズルでは、気体溶解加圧水の流通過程で気体溶解加圧水を減圧することにより、流出箇所（具体的には浴槽）に流出される気体溶解加圧水に微細気泡を含ませることができる。

特開２００７－１６７５５７号公報

しかしながら、特許文献１の微細気泡発生ノズルでは、流出箇所に流出される気体溶解加圧水に含まれる微細気泡の量が不十分であるという状況が発生する。

本明細書では、流出箇所に流出される気体溶解加圧水に微細気泡を大量に含ませることができる技術を提供する。

本明細書によって開示される微細気泡発生ノズルは、気体が水に溶解している気体溶解加圧水の圧力を減圧する減圧流通部であって、断面円形の減圧管であって、上流側端部から下流側端部に向かって拡径されている前記減圧管と、前記減圧管の前記上流側端部近傍の側壁に設けられ、前記気体溶解加圧水を前記減圧管内に導入する入口側開口部と、前記減圧管の前記下流側端部に設けられ、前記減圧管を通過した前記気体溶解加圧水を排出する出口側開口部と、を備える前記減圧流通部と、前記減圧流通部の下流側に設けられる衝突室であって、前記出口側開口部の開口面積よりも大きい流路面積を備え、前記出口側開口部から排出された前記気体溶解加圧水を通過させる流路空間と、前記出口側開口部に対向する範囲に設けられ、前記出口側開口部から排出された前記気体溶解加圧水が衝突することによって前記気体溶解加圧水の流れる向きを変更させる衝突壁と、を有する、前記衝突室と、前記衝突室を通過した後の前記気体溶解加圧水を流出箇所に流出させる流出部と、を備え、前記減圧管の前記下流側端部近傍の流路面積は、前記減圧管の前記上流側端部近傍の流路面積以上であり、前記入口側開口部は、前記減圧管の長手方向軸に対して所定の角度を形成するように開口されている。

この構成によると、気体溶解加圧水は、外部から減圧管内に導入される際に入口側開口部を通過することによって流速が上昇し、その結果減圧される（ベンチュリー効果）。気体溶解加圧水が減圧されることにより、気体溶解加圧水に溶解していた気体が析出し、気泡が発生する。上記の構成によると、減圧管は、入口側開口部から出口側開口部に向けて流路面積が増加する態様で形成することができる。即ち、入口側開口部を通過したことで減圧された減圧管内の気体溶解加圧水が入口側開口部から出口側開口部に向かって減圧管内を流れる間に、気体溶解加圧水の流速を低下させ、気体溶解加圧水を増圧させることができる。また、減圧管の出口側開口部から排出された気体溶解加圧水は、衝突室に導入される。上記の通り、流路空間の流路面積は、出口側開口部の開口面積よりも大きい。そのため、出口側開口部から排出された気体溶解加圧水は、衝突室に導入されることによって、その流速が低下する。流速が低下することにより、気体溶解加圧水はさらに増圧される。さらに、衝突室に導入された後の気体溶解加圧水は、衝突壁に衝突することによって、流れる向きが変更されるとともに、さらに流速が低下する。その結果、気体溶解加圧水はさらに増圧される。減圧によって気泡が析出させられた後の気体溶解加圧水が増圧されると、気体溶解加圧水に含まれる気泡の一部が分裂して微細気泡になる。上記の構成によると、減圧管内に導入された気体溶解加圧水の流速は、減圧管の出口側開口部に向かう間、衝突室に導入された際、衝突壁に衝突した際、のそれぞれの場合毎に低下し、気体溶解加圧水はその度毎に増圧される。そして、増圧される毎に、気体溶解加圧水に含まれる気泡の一部が分裂して微細気泡になる。すなわち、上記の構成によると、入口側開口部を通過することによって減圧された気体溶解加圧水は、流出部から流出箇所に流出されるまでの間に、複数段階で増圧され得る。そのため、上記の構成によると、気体溶解加圧水に含まれる気泡が分裂されて微細気泡が形成される機会が十分に確保され得る。

さらに、上記の構成によると、入口側開口部は、減圧管の長手方向軸に対して所定の角度を形成するように開口されている。そのため、気体溶解加圧水は、入口側開口部を介して減圧管内に導入される際、減圧管の長手方向軸に対して所定の角度を形成するように導入される。そのため、気体溶解加圧水が減圧管の長手方向軸と平行に導入される場合と比べて、減圧管内を流通する気体溶解加圧水の経路が長くなり、その分、減圧管内を流通する間の流速を低下させ得る。また、減圧管の長手方向軸に対して所定の角度を形成するように導入されることで、減圧管内に導入された気体溶解加圧水は、減圧管の内面に沿って流れ、又は／及び、減圧管の内面に衝突し、又は／及び、他の気体溶解加圧水の流れと衝突する。そのため、気体溶解加圧水の流速をさらに低下させ得る。上記の通り、気体溶解加圧水の流速が低下すると、その度毎に、気体溶解加圧水が増圧され、気体溶解加圧水に含まれる気泡の一部が分裂して微細気泡になる。即ち、入口側開口部が減圧管の長手方向軸に対して所定の角度を形成するように開口されていることにより、気体溶解加圧水に含まれる気泡が分裂されて微細気泡が形成される機会をさらに確保し得る。

従って、上記の構成によると、流出箇所に流出される気体溶解加圧水に微細気泡を大量に含ませることができる。

ここで言う「気体」は、空気、炭酸ガス、水素等、水に溶解可能な任意の気体を含む。また、「流路空間の流路面積」とは、出口側開口部から排出された気体溶解加圧水が衝突壁に衝突するまでの間の経路を含む空間における気体溶解加圧水の流れ方向と直交する平面の面積と、衝突壁に衝突した後の気体溶解加圧水が流出箇所に供給されるまでの間の経路を含む空間における気体溶解加圧水の流れ方向と直交する平面の面積と、のうちの少なくとも一方を含む。

前記入口側開口部は、前記減圧管を前記長手方向軸に沿って見た場合において、前記入口側開口部と前記長手方向軸とを結ぶ垂直な線に対して傾斜するように形成されていてもよい。

この構成によると、気体溶解加圧水は、入口側開口部を介して減圧管内に導入される際、長手方向軸（即ち、減圧管を長手方向軸に直交する平面において断面視した場合の減圧管の中心）から外れた位置に向けて導入される。そのため、入口側開口部から減圧管内に導入される気体溶解加圧水が減圧管の内面に沿って流れ易くなり、減圧管内で、長手方向軸を中心とする旋回流が生じ易くなる。減圧管内で気体溶解加圧水の旋回流が生じることにより、減圧管内を流通する間の気体溶解加圧水の経路をさらに長くし得る。その結果、減圧管内を流通する間の流速をさらに低下させ得る。その結果、減圧管内を流通する間の気体溶解加圧水をさらに増圧させることができ、微細気泡をより多く形成することができる。

前記減圧管は、上流側端部を閉塞する端部壁をさらに備えていてもよい。前記入口側開口部は、前記側壁の外面から内面に向けて、前記下流側端部から前記上流側端部に向かう方向に沿って傾斜して形成されていてもよい。

この構成によると、入口側開口部を介して減圧管内に導入された気体溶解加圧水は、下流側端部から上流側端部に向かう方向に沿って流れ、端部壁に衝突する。端部壁に衝突した後の気体溶解加圧水は、下流側端部から上流側端部に向かう方向に流れる。これにより、減圧管内に導入された気体溶解加圧水の流速を大幅に低下させ、減圧管内を流通する間の気体溶解加圧水を大幅に増圧させることができ、結果的に微細気泡をより多く形成することができる。

前記減圧管は、複数個の前記入口側開口部を有していてもよい。複数個の前記入口側開口部のそれぞれは、前記減圧管を前記長手方向軸に沿って見た場合において、前記入口側開口部と前記長手方向軸とを結ぶ垂直な線に沿って形成されていてもよい。

この構成によると、複数の入口側開口部のそれぞれを介して減圧管内に導入された気体溶解加圧水は、長手方向軸（即ち、減圧管を長手方向軸に直交する平面において断面視した場合の減圧管の中心）に向かって導入される。そのため、各入口側開口部から導入された気体溶解加圧水の流れは、長手方向軸において相互に衝突する。これにより、減圧管内に導入された気体溶解加圧水の流速を大幅に低下させ、減圧管内を流通する間の気体溶解加圧水を大幅に増圧させることができ、結果的に微細気泡をより多く形成することができる。

第１実施例の微細気泡発生ノズル１０の斜視図。図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った微細気泡発生ノズル１０の断面図。第１実施例のノズル本体２０の斜視図。第１実施例のノズル本体２０の右側面図。第１実施例のホルダ部４０の斜視図。第２実施例の微細気泡発生ノズル１００の斜視図。第２実施例の微細気泡発生ノズル１００の断面図。第２実施例のノズル本体１２０の斜視図。図８のＩＸ－ＩＸ線に沿ったノズル本体１２０の断面図。第３実施例の微細気泡発生ノズル２００の斜視図。第３実施例の微細気泡発生ノズル２００の断面図。第３実施例のノズル本体２２０の斜視図。図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿ったノズル本体２２０の断面図。

（第１実施例）
（微細気泡発生ノズル１０の構成）
図１～図５を参照して、第１実施例の微細気泡発生ノズル１０について説明する。微細気泡発生ノズル１０は、浴槽（図示省略）等の流出箇所に微細気泡を含む水を供給するためのノズルである。図１に示すように、微細気泡発生ノズル１０は、ノズル本体２０と、ホルダ部４０と、を備える。図１、図２において、ノズル本体２０は、ホルダ部４０に支持されている。

（ノズル本体２０の構成）
図１～図４を参照して、ノズル本体２０の構成について説明する。なお、以下の説明では、図２中のＸ軸方向を左右方向、Ｙ軸方向を上下方向、Ｚ軸方向を前後方向と呼ぶ場合がある。図３に示すように、ノズル本体２０は、減圧管２２と鍔部２８とを備える。

図１～図４に示すように、減圧管２２は、空気が水に溶解している空気溶解加圧水の圧力を減圧することができる管状部材である。図１、図２では示されていないが、微細気泡発生ノズル１０が所定の循環接続具（図示省略）に組み込まれて使用される場合、減圧管２２の後方側の上流側端部２２ａ（図中Ｚ軸の正方向側の端部）は、他部材によって閉塞される。

ただし、減圧管２２の上流側端部２２ａの側壁には、複数個（図の例では５個）の入口側開口部２３が開口されている。入口側開口部２３は、給水手段（図示しない）から供給される空気溶解加圧水（即ち、空気が水に溶解している加圧水）を減圧管２２内に導入するための開口部である。即ち、微細気泡発生ノズル１０の使用時には、給水手段から供給される空気溶解加圧水は、側壁に設けられた入口側開口部２３を通って減圧管２２内に導入される。

図３、図４に示すように、５個の入口側開口部２３は、それぞれ、減圧管２２を長手方向軸Ｃに沿って（即ちＺ軸の負方向に向かって）見た場合、長手方向軸Ｃを中心として螺旋を描くように形成されている。即ち、５個の入口側開口部２３は、いずれも、減圧管２２の側壁の外面から長手方向軸Ｃに向かう線に対して傾斜するように形成されている。これにより、入口側開口部２３を介して減圧管２２内に空気溶解加圧水が導入される場合、長手方向軸Ｃを中心とする旋回流が生じ易くなる。

図２、図４に示すように、減圧管２２の上流側端部２２ａの近傍であって、５個の入口側開口部２３よりもやや前方寄り（Ｚ軸の負方向寄り）の位置には、水流制御部材２４が形成されている。図４に示すように、水流制御部材２４の後面（Ｚ軸の正方向側の面）には、旋回流の方向に沿った形状のリブ２４ａが形成されている。さらに、水流制御部材２４は、３つの支柱２５によって減圧管２２の内面に固定されている。水流制御部材２４と３つの支柱２５の間には、通孔２６が形成されている。これにより、入口側開口部２３を介して減圧管２２内に導入された空気溶解加圧水の一部が、水流制御部材２４に衝突し、通孔２６を通って下流側に流れる。このような水流制御部材２４が設けられることにより、減圧管２２内に導入された空気溶解加圧水による旋回流を維持したまま、空気溶解加圧水を下流に向けて流すことができる。

図２に示すように、本実施例では、減圧管２２は、下流側端部２２ｂの流路面積が、上流側端部２２ａの流路面積よりも大きくなるように形成されている。言い換えると、減圧管２２は、上流側端部２２ａから下流側端部２２ｂに向かって拡径されている。

減圧管２２の下流側端部２２ｂには、出口側開口部２７が開口されている。出口側開口部２７は、減圧管２２内を流れてきた空気溶解加圧水を減圧管２２外に排出するための開口部である。下流側端部２２ｂには、５本の流路制御壁２９が設けられている。図２に示すように、微細気泡発生ノズル１０の使用時には、下流側端部２２ｂは、後述するホルダ部４０の円板部４６と対向して配置される。この際、５本の流路制御壁２９は、円板部４６と近接して配置される。

図１～図４に示すように、鍔部２８は、減圧管２２の前後方向中間部付近の外面に設けられている円板状部材である。図２に示すように、鍔部２８の外径は、減圧管２２の外径よりも大きい。

（ホルダ部４０の構成）
続いて、図１、図２、図５を参照して、ホルダ部４０の構成について説明する。図５に顕著に示されるように、ホルダ部４０は、外側円筒部４２と、内側円筒部４４と、２個の連結部５２と、を備える。外側円筒部４２と２個の連結部５２とは連続して一体に成形されている。内側円筒部４４は、外側円筒部４２の内側に収容されて形成されている。

外側円筒部４２は、円筒状の部材である。図２、図５に示すように、後方側の開口部には、上述のノズル本体２０の鍔部２８を収容するための段差４３が形成されている。

２個の連結部５２は、それぞれ、外側円筒部４２の外周面から外側に突出して形成されている。連結部５２には、ネジ穴Ｂが設けられている。連結部５２のネジ穴Ｂは、ホルダ部４０を浴槽接続具（図示省略）に取付けるためのネジ穴である。なお、浴槽接続具は、微細気泡発生ノズル１０を浴槽に取付けるための機具である。ホルダ部４０内に、ノズル本体２０を挿入した後に、浴槽接続具の取付穴（図示省略）と連結部５２のネジ穴Ｂを位置合わせし、ネジ部材（図示省略）をネジ穴Ｂに螺合させることで、微細気泡発生ノズル１０と浴槽接続具が連結される。

内側円筒部４４は、外側円筒部４２の内側に収容されて形成されている筒状部材である。内側円筒部４４は、４個の接続部４８を介して外側円筒部４２の内面と接続されている。内側円筒部４４と外側円筒部４２との間の隙間により、４個の流出口５０が形成されている。

内側円筒部４４の前方側端部には、円板部４６が形成されている。円板部４６は、内側円筒部４４の前方側端部を閉塞している。

（ノズル本体２０がホルダ部４０に支持される状態）
続いて、ノズル本体２０がホルダ部４０に支持される状態における各構成要素の位置関係について説明する。図１、図２に示すように、ノズル本体２０がホルダ部４０に支持されることにより、本実施例の微細気泡発生ノズル１０が形成される。この状態では、ノズル本体２０のうち、減圧管２２の下流側端部２２ｂ及び鍔部２８がホルダ部４０内に差し込まれている。具体的には、減圧管２２の下流側端部２２ｂは、ホルダ部４０の内側円筒部４４内に差し込まれている。この際、下流側端部２２ｂは、ホルダ部４０の円板部４６と近接して配置される。また、鍔部２８は、外側円筒部４２の開口部に形成されている段差４３内に収容されている。この際、鍔部２８の前面２８ａは、段差４３と当接する。ノズル本体２０がホルダ部４０に支持されている状態では、減圧管２２の上流側端部２２ａは、ホルダ部４０の後方側に突出している。

ノズル本体２０がホルダ部４０に支持されることにより、ノズル本体２０とホルダ部４０とによって、流路空間６０、通路６４、流路空間６６、通路６８とが形成される。流路空間６０、通路６４、流路空間６６、通路６８は、いずれも、空気溶解加圧水をこの順で流通させるための空間及び通路である。

流路空間６０は、減圧管２２の下流側に形成される。流路空間６０は、減圧管２２の下流側端部２２ｂと円板部４６との間に形成される空間である。流路空間６０の流路面積は、減圧管２２の下流側端部２２ｂの流路面積よりも大きい。詳しく言うと、減圧管２２の下流側端部２２ｂの前方における、下流側端部２２ｂと円板部４６との間の空間のＸＹ平面上の面積と、下流側端部２２ｂと円板部４６との間に形成される仮想的な円柱のうちの外側面部分の面積と、のいずれもが、下流側端部２２ｂの流路面積よりも大きい。

通路６４は、流路空間６０の下流側に形成される。通路６４は、内側円筒部４４の内面と、内側円筒部４４内に配置された減圧管２２の外面との間に形成される。ここで、通路６４の流路面積（即ちＸＹ平面上の面積）は、上述の流路空間６０のどの部分の流路面積よりも大きい。

流路空間６６は、通路６４の下流側に形成される。流路空間６６は、内側円筒部４４の後端と鍔部２８の前面２８ａとの間に形成される。流路空間６６は、内側円筒部４４の後端、外側円筒部４２の内面、減圧管２２の外面、及び、鍔部２８の前面２８ａによって画定される空間である。流路空間６６の流路面積は、どの部分においても、上述の通路６４の流路面積よりも大きい。詳しく言うと、内側円筒部４４の後端と減圧管２２の外面の間の空間のＸＹ平面上の面積、内側円筒部４４の後端と鍔部２８の前面２８ａとの間の空間の面積（より詳しくは、長手方向軸Ｃを中心軸とし、かつ、ＸＹ平面上において長手方向軸Ｃと内側円筒部４４の外側とを結ぶ線を半径とする仮想的な円柱のうち、内側円筒部４４の後端と前面２８ａとの間の範囲の外側面部分の面積）、および、内側円筒部４４の後端と外側円筒部４２の内面との間の空間のＸＹ平面上の面積、のいずれもが、上述の通路６４の流路面積よりも大きい。

通路６８は、流路空間６６の下流側に形成される。通路６８は、流路空間６６と流出口５０とを接続する通路である。通路６８は、外側円筒部４２の内面と内側円筒部４４の外面との間の隙間によって形成される。ここで、通路６８の流路面積（即ちＸＹ平面上の面積）は、上述の流路空間６６のどの部分の流路面積よりも大きい。

（空気溶解加圧水の流れ）
図２を参照して、微細気泡発生ノズル１０内における空気溶解加圧水の流れ、及び、それに伴って微細気泡が形成される過程について説明する。図２において、実線矢印が空気溶解加圧水の流路を示している。上記の通り、微細気泡発生ノズル１０が所定の循環接続具（図示省略）に組み込まれて使用される場合、減圧管２２の後方側の上流側端部２２ａは、他部材によって閉塞される。

給水手段（図示しない）から供給される空気溶解加圧水は、側壁に設けられた５個の入口側開口部２３を通って減圧管２２内に導入される。空気溶解加圧水が減圧管２２内に導入される際に入口側開口部２３を通過することにより、空気溶解加圧水の流速が上昇し、空気溶解加圧水が大気圧よりも低い圧力まで減圧される（即ちベンチュリー効果による減圧）。空気溶解加圧水が減圧されることにより、空気溶解加圧水に溶解していた空気が析出し、気泡が発生する。

上記の通り、５個の入口側開口部２３は、それぞれ、減圧管２２を長手方向軸Ｃに沿って（即ちＺ軸の負方向に向かって）見た場合、長手方向軸Ｃを中心として螺旋を描くように形成されている（図３、図４参照）。即ち、５個の入口側開口部２３は、いずれも、減圧管２２の側壁の外面から長手方向軸Ｃに向かう線に対して傾斜するように形成されている。そのため、入口側開口部２３を介して減圧管２２内に空気溶解加圧水が導入される場合、長手方向軸Ｃを中心とする旋回流が生じる。

また、減圧管２２の上流側端部２２ａの近傍であって、５個の入口側開口部２３よりもやや前方寄り（Ｚ軸の負方向寄り）の位置には、水流制御部材２４が形成されている（図２、図４参照）。これにより、入口側開口部２３を介して減圧管２２内に導入された空気溶解加圧水の一部が、水流制御部材２４に衝突し、通孔２６を通って下流側に流れる。このような水流制御部材２４が設けられることにより、減圧管２２内に導入された空気溶解加圧水による旋回流を維持したまま、空気溶解加圧水を下流に向けて流すことができる。空気溶解加圧水が減圧管２２内で旋回しながら流れることにより、空気溶解加圧水が直線的に流れる場合に比べて、空気溶解加圧水の流通経路が長くなる。空気溶解加圧水の流通経路が長くなることで、空気溶解加圧水の流速を低下させ得る。空気溶解加圧水の流速が低下すると、空気溶解加圧水が増圧される。空気溶解加圧水が増圧されることにより、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部が分裂して微細気泡になる。

また、図２に示すように、本実施例では、減圧管２２は、下流側端部２２ｂの流路面積が、上流側端部２２ａの流路面積よりも大きくなるように形成されている。即ち、減圧管２２は、上流側端部２２ａから下流側端部２２ｂに向かって拡径されている。そのため、入口側開口部２３を通過したことで減圧された空気溶解加圧水が上流側端部２２ａから下流側端部２２ｂに向かって減圧管２２内を流れる間に、空気溶解加圧水の流速が低下する。流速が低下する結果、空気溶解加圧水が増圧される。空気溶解加圧水が増圧されることにより、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部が分裂して微細気泡になる。

減圧管２２内を下流側端部２２ｂまで流れてきた空気溶解加圧水は、出口側開口部２７を通って流路空間６０内へと排出される。上記の通り、流路空間６０の流路面積は、減圧管２２の下流側端部２２ｂの流路面積より大きい。そのため、出口側開口部２７から流路空間６０内へと排出された空気溶解加圧水の流速はさらに低下する。これにより、空気溶解加圧水はさらに増圧される。その結果、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部がさらに分裂して微細気泡になる。

さらに、流路空間６０に排出された空気溶解加圧水は、円板部４６に衝突する。これにより、空気溶解加圧水が流れる向きが変更されるとともに、空気溶解加圧水の流速がさらに低下する。これにより、空気溶解加圧水がさらに増圧され、結果として、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部がさらに分裂して微細気泡になる。また、流れる向きが変更された空気溶解加圧水の一部は、さらに流路制御壁２９にも衝突する。その場合、空気溶解加圧水の流速がさらに低下し、結果として微細気泡がさらに増加する。円板部４６及び流路制御壁２９に衝突した後の空気溶解加圧水は、通路６４に導入される。

通路６４に導入された後の空気溶解加圧水は、通路６４を通過して流路空間６６内へと排出される。上記の通り、通路６４の流路面積は、流路空間６０のどの部分の流路面積よりも大きい。そして、流路空間６６の流路面積は、通路６４の流路面積よりも大きい。そのため、通路６４を通過して流路空間６６内へと排出された空気溶解加圧水の流速はさらに低下する。空気溶解加圧水がさらに増圧され、結果として、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部がさらに分裂して微細気泡になる。

そして、流路空間６６内へと排出された空気溶解加圧水は、鍔部２８の前面２８ａに衝突する。これにより、空気溶解加圧水が流れる向きが変更されるとともに、空気溶解加圧水の流速がさらに低下する。空気溶解加圧水もさらに増圧される。その結果、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部がさらに分裂して微細気泡になる。

鍔部２８の前面２８ａに衝突した後の空気溶解加圧水は、通路６８を通過し、流出口５０から流出箇所（浴槽等）に向けて流出する。上記の通り、通路６８の流路面積は、流路空間６６のどの部分の流路面積よりも大きい。通路６８を通過する空気溶解加圧水の流速はさらに低下する。そして、流出箇所に空気溶解加圧水が流出されることにより、空気溶解加圧水の流速がさらに低下し、空気溶解加圧水はさらに増圧される。その結果、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部がさらに分裂して微細気泡になる。

このような流路で微細気泡発生ノズル１０内を空気溶解加圧水が流れることにより、流出箇所に流出される空気溶解加圧水には、微細気泡を大量に含ませることができる。

以上、本実施例の微細気泡発生ノズル１０の構成及び作用について説明した。本実施例と請求項の記載の対応関係を説明しておく。空気溶解加圧水が「気体溶解加圧水」の一例である。減圧管２２、入口側開口部２３、及び、出口側開口部２７の組み合わせが「減圧流通部」の一例である。流路空間６０、及び、円板部４６の組み合わせが「衝突室」の一例である。そして、流路空間６０が「流路空間」の一例であり、円板部４６が「衝突壁」の一例である。流出口５０が「流出部」の一例である。

（第２実施例）
図６～図９を参照して、第２実施例の微細気泡発生ノズル１００について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例は、第１実施例の変形例の一つである。図６～図９では、第１実施例と同じ構成を有する要素を、図１～図５で用いられる符号と同じ符号を用いて表している。

図６～図９に示すように、本実施例では、ノズル本体１２０の形状が第１実施例とは異なっている。本実施例でも、ノズル本体１２０は、減圧管１２２と、鍔部２８とを備える。

図６～図９に示すように、本実施例の減圧管１２２の上流側端部１２２ａ（Ｚ軸の正方向側の端部）は、半球状の端部壁１３０によって閉塞されている。そして、減圧管１２２の上流側端部１２２ａ近傍の側壁には、複数個（図の例では２個）の入口側開口部１２３が開口されている。本実施例では、減圧管１２２の上流側端部１２２ａ近傍には、水流制御部材（図２、図４の符号２４参照）は形成されていない。

図７に示すように、本実施例では、２個の入口側開口部１２３は、減圧管１２２の側壁の外面から内面に向けて、下流側端部１２２ｂから上流側端部１２２ａに向かう方向（即ち、Ｚ軸の正方向）に沿って傾斜して形成されている。これにより、本実施例では、入口側開口部１２３を介して減圧管１２２内に空気溶解加圧水が導入される場合、空気溶解加圧水はまず端部壁１３０に向かって流れる。

また、図９に示すように、本実施例でも、２個の入口側開口部１２３は、それぞれ、減圧管１２２を長手方向軸Ｃに沿って（即ちＺ軸の負方向に向かって）見た場合、長手方向軸Ｃからオフセットされた位置に形成されている。即ち、２個の入口側開口部１２３は、いずれも、減圧管１２２の側壁の外面から長手方向軸Ｃに向かう線に対して傾斜するように形成されている。これにより、本実施例でも、入口側開口部１２３を介して減圧管１２２内に空気溶解加圧水が導入される場合、長手方向軸Ｃを中心とする旋回流が生じ易くなる。

また、本実施例でも、減圧管１２２は、下流側端部１２２ｂの流路面積が、上流側端部１２２ａの流路面積よりも大きくなるように形成されている。言い換えると、減圧管１２２は、上流側端部１２２ａから下流側端部１２２ｂに向かって拡径されている。

減圧管１２２の下流側端部１２２ｂには、出口側開口部１２７が開口されている。本実施例では、下流側端部１２２ｂには、流路制御壁（図２の符号２９参照）は設けられていない。図７に示すように、微細気泡発生ノズル１００の使用時には、下流側端部１２２ｂは、ホルダ部４０の円板部４６と対向して配置される。

鍔部２８については第１実施例と同様である。鍔部２８の詳しい説明は省略する。

（空気溶解加圧水の流れ）
図７を参照して、本実施例の微細気泡発生ノズル１００内における空気溶解加圧水の流れ、及び、それに伴って微細気泡が形成される過程について説明する。図７においても、実線矢印が空気溶解加圧水の流路を示している。

給水手段（図示しない）から供給される空気溶解加圧水は、側壁に設けられた２個の入口側開口部１２３を通って減圧管１２２内に導入される。空気溶解加圧水が減圧管１２２内に導入される際に入口側開口部１２３を通過することにより、空気溶解加圧水の流速が上昇し、空気溶解加圧水が大気圧よりも低い圧力まで減圧される（即ちベンチュリー効果による減圧）。空気溶解加圧水が減圧されることにより、空気溶解加圧水に溶解していた空気が析出し、気泡が発生する。

上記の通り、２個の入口側開口部１２３は、それぞれ、減圧管１２２の側壁の外面から内面に向けて、下流側端部１２２ｂから上流側端部１２２ａに向かう方向（即ち、Ｚ軸の正方向）に沿って傾斜して形成されている（図７参照）。さらに、２個の入口側開口部１２３は、それぞれ、減圧管１２２を長手方向軸Ｃに沿って（即ちＺ軸の負方向に向かって）見た場合、長手方向軸Ｃからオフセットされた位置に形成されている（図９参照）。これにより、本実施例では、入口側開口部１２３を介して減圧管１２２内に空気溶解加圧水が導入される場合、空気溶解加圧水はまず端部壁１３０に向かって流れる。その際、空気溶解加圧水は、長手方向軸Ｃを中心とする旋回流を形成する。その後、空気溶解加圧水は、端部壁１３０に衝突し、その後、下流側端部１２２ｂに向けて減圧管１２２内を流れる。このように、空気溶解加圧水が減圧管１２２内で旋回しながら流れることにより、空気溶解加圧水が直線的に流れる場合に比べて、空気溶解加圧水の流通経路が長くなる。空気溶解加圧水の流通経路が長くなることで、空気溶解加圧水の流速を低下させ得る。さらに、空気溶解加圧水を端部壁１３０に衝突させることで、さらに吸気溶解加圧水の流速を低下させることができる。空気溶解加圧水の流速が低下すると、空気溶解加圧水が増圧される。空気溶解加圧水が増圧されることにより、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部が分裂して微細気泡になる。

また、図７に示すように、本実施例では、減圧管１２２は、下流側端部１２２ｂの流路面積が、上流側端部１２２ａの流路面積よりも大きくなるように形成されている。即ち、減圧管１２２は、上流側端部１２２ａから下流側端部１２２ｂに向かって拡径されている。そのため、端部壁１３０に衝突した後の空気溶解加圧水が上流側端部１２２ａから下流側端部１２２ｂに向かって減圧管１２２内を流れる間に、空気溶解加圧水の流速がさらに低下する。流速が低下する結果、空気溶解加圧水が増圧される。空気溶解加圧水が増圧されることにより、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部が分裂して微細気泡になる。

減圧管１２２内を下流側端部１２２ｂまで流れてきた空気溶解加圧水は、出口側開口部１２７を通って流路空間６０内へと排出される。本実施例でも、流路空間６０の流路面積は、減圧管１２２の下流側端部１２２ｂの流路面積より大きい。そのため、出口側開口部１２７から流路空間６０内へと排出された空気溶解加圧水の流速はさらに低下する。これにより、空気溶解加圧水はさらに増圧される。その結果、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部がさらに分裂して微細気泡になる。

さらに、流路空間６０に排出された空気溶解加圧水は、円板部４６に衝突する。これにより、空気溶解加圧水が流れる向きが変更されるとともに、空気溶解加圧水の流速がさらに低下する。空気溶解加圧水がさらに増圧され、結果として、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部がさらに分裂して微細気泡になる。

円板部４６に衝突した後の空気溶解加圧水は、通路６４を通過して流路空間６６内へと排出される。流路空間６６に排出されてから流出口５０から排出されるまでの空気溶解加圧水の流れ、及び、微細気泡の発生過程については第１実施例と同様であるため、詳しい説明は省略する。

以上、本実施例の微細気泡発生ノズル１００の構成及び作用について説明した。本実施例の微細気泡発生ノズル１００も、基本的には、第１実施例の微細気泡発生ノズル１０と同様の作用効果を発揮することができる。

（第３実施例）
図１０～図１３を参照して、第３実施例の微細気泡発生ノズル２００について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例も、第１実施例の変形例の一つである。図１０～図１３では、第１実施例と同じ構成を有する要素を、図１～図５で用いられる符号と同じ符号を用いて表している。

図１０～図１３に示すように、本実施例でも、ノズル本体２２０の形状が第１実施例とは異なっている。本実施例でも、ノズル本体２２０は、減圧管２２２と、鍔部２８とを備える。

図１０～図１３に示すように、本実施例の減圧管２２２の上流側端部２２２ａ（Ｚ軸の正方向側の端部）は、端部壁２３０によって閉塞されている。そして、減圧管２２２の上流側端部２２２ａ近傍の側壁には、複数個（図の例では３個）の入口側開口部２２３が開口されている。本実施例でも、減圧管２２２の上流側端部２２２ａ近傍には、水流制御部材（図２、図４の符号２４参照）は形成されていない。

図１１に示すように、３個の入口側開口部２２３は、減圧管２２２の側壁に開口されている。即ち、３個の入口側開口部２２３のそれぞれは、長手方向軸Ｃに対して所定の角度を形成するように（即ち長手方向軸Ｃと平行ではなく、長手方向軸Ｃの方に向かって）開口されていると言える。

さらに、図１３に示すように、本実施例では、３個の入口側開口部２２３は、それぞれ、減圧管２２２を長手方向軸Ｃに沿って（即ちＺ軸の負方向に向かって）見た場合、長手方向軸Ｃに向かう線に沿って形成されている。これにより、３個の入口側開口部２２３のそれぞれを介して減圧管２２２内に導入された空気溶解加圧水は、長手方向軸Ｃ（即ち、減圧管２２２を長手方向軸Ｃに直交する平面において断面視した場合の減圧管２２２の中心）に向かって導入される。そのため、各入口側開口部２２３から導入された空気溶解加圧水の流れは、長手方向軸Ｃにおいて互いに衝突する。

また、本実施例でも、減圧管２２２は、下流側端部２２２ｂの流路面積が、上流側端部２２２ａの流路面積よりも大きくなるように形成されている。言い換えると、減圧管２２２は、上流側端部２２２ａから下流側端部２２２ｂに向かって拡径されている。

減圧管２２２の下流側端部２２２ｂには、出口側開口部２２７が開口されている。本実施例でも、下流側端部２２２ｂには、流路制御壁（図２の符号２９参照）は設けられていない。図１１に示すように、微細気泡発生ノズル２００の使用時には、下流側端部２２２ｂは、ホルダ部４０の円板部４６と対向して配置される。

（空気溶解加圧水の流れ）
図１１を参照して、本実施例の微細気泡発生ノズル２００内における空気溶解加圧水の流れ、及び、それに伴って微細気泡が形成される過程について説明する。図１１においても、実線矢印が空気溶解加圧水の流路を示している。

給水手段（図示しない）から供給される空気溶解加圧水は、側壁に設けられた３個の入口側開口部２２３を通って減圧管２２２内に導入される。本実施例でも、空気溶解加圧水が減圧管２２２内に導入される際に入口側開口部２２３を通過することにより、空気溶解加圧水の流速が上昇し、空気溶解加圧水が大気圧よりも低い圧力まで減圧される（即ちベンチュリー効果による減圧）。空気溶解加圧水が減圧されることにより、空気溶解加圧水に溶解していた空気が析出し、気泡が発生する。

上記の通り、３個の入口側開口部２２３は、それぞれ、減圧管２２２の側壁に開口されている。即ち、３個の入口側開口部２２３のそれぞれは、長手方向軸Ｃに対して所定の角度を形成するように（即ち長手方向軸Ｃと平行ではなく、長手方向軸Ｃの方に向かって）開口されている。さらに、３個の入口側開口部２２３は、それぞれ、減圧管２２２を長手方向軸Ｃに沿って（即ちＺ軸の負方向に向かって）見た場合、長手方向軸Ｃに向かう線に沿って形成されている（図１３参照）。これにより、本実施例では、入口側開口部２２３を介して減圧管２２２内に空気溶解加圧水が導入される場合、空気溶解加圧水は長手方向軸Ｃに向かう方向に流れる。そして、各入口側開口部２２３から導入された空気溶解加圧水は、長手方向軸Ｃにおいて互いに衝突する。これにより、減圧管２２２内に導入された空気溶解加圧水の流速を大幅に低下させ、減圧管２２２内を流通する間の空気溶解加圧水を大幅に増圧させることができる。その結果、空気溶解加圧水に含まれる気泡をより多く分裂させて多くの微細気泡を形成することができる。

長手方向軸Ｃで衝突した後の空気溶解加圧水は、下流側端部２２２ｂに向かって減圧管２２２内を流れる。そして、本実施例でも、減圧管２２２は、下流側端部２２２ｂの流路面積が、上流側端部２２２ａの流路面積よりも大きくなるように形成されている。即ち、上流側端部２２２ａから下流側端部２２２ｂに向かって拡径されている。そのため、長手方向軸Ｃで衝突した後の空気溶解加圧水が下流側端部２２２ｂに向かって減圧管２２２内を流れる間に、空気溶解加圧水の流速がさらに低下する。流速が低下する結果、空気溶解加圧水が増圧される。空気溶解加圧水が増圧されることにより、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部が分裂して微細気泡になる。

減圧管２２２内を下流側端部２２２ｂまで流れてきた空気溶解加圧水は、出口側開口部２２７を通って流路空間６０内へと排出される。本実施例でも、流路空間６０の流路面積は、減圧管２２２の下流側端部２２２ｂの流路面積より大きい。そのため、出口側開口部２２７から流路空間６０内へと排出された空気溶解加圧水の流速はさらに低下する。これにより、空気溶解加圧水はさらに増圧される。その結果、空気溶解加圧水に含まれる気泡の一部がさらに分裂して微細気泡になる。

以上、本実施例の微細気泡発生ノズル２００の構成及び作用について説明した。本実施例の微細気泡発生ノズル２００も、基本的には、第１実施例の微細気泡発生ノズル１０と同様の作用効果を発揮することができる。

以上、実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

（変形例１）第１、第２実施例において、入口側開口部２３、１２３は、１個のみ形成されていてもよい。この場合も、入口側開口部２３、１２３を介して減圧管２２、１２２内に導入された空気溶解加圧水によって旋回流が形成され得る。

（変形例２）上記の各実施例において、減圧管２２、１２２、２２２の下流側端部２２ｂ、１２２ｂ、２２２ｂの流路面積は、上流側端部２２ａ、１２２ａ、２２２ａの流路面積と同じであってもよい。この場合も、減圧管２２、１２２、２２２内の空気溶解加圧水の流速が、上流側端部２２ａ、１２２ａ、２２２ａから下流側端部２２ｂ、１２２ｂ、２２２ｂに向かう間に低下すればよい。

（変形例３）第１実施例において、減圧管２２内の水流制御部材２４を省略してもよい。反対に、第２、第３実施例において、減圧管１２２、２２２内に、空気溶解加圧水の流れを制御する水流制御部材を設けるようにしてもよい。

（変形例４）上記の各実施例では、微細気泡発生ノズルは、空気が水に溶解した空気溶解加圧水の供給を受け、空気溶解加圧水内の空気を析出させて微細気泡に変え、空気の微細気泡を含む水を流出箇所に供給する。これに限られず、微細気泡発生ノズルは、空気以外の他の気体（例えば、炭酸ガスや水素等）が水に溶解した気体溶解加圧水の供給を受け、当該気体溶解加圧水内の気体を析出させて微細気泡に変え、その期待の微細気泡を含む水を流出箇所に供給するようにしてもよい。即ち、「気体」は空気に限られず、炭酸ガスや水素等の任意の気体であってもよい。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：微細気泡発生ノズル
２０：ノズル本体
２２：減圧管
２２ａ：上流側端部
２２ｂ：下流側端部
２３：入口側開口部
２４：水流制御部材
２４ａ：リブ
２５：支柱
２６：通孔
２７：出口側開口部
２８：鍔部
２８ａ：前面
２９：流路制御壁
４０：ホルダ部
４２：外側円筒部
４３：段差
４４：内側円筒部
４６：円板部
４８：接続部
５０：流出口
５２：連結部
６０：流路空間
６４：通路
６６：流路空間
６８：通路
１００：微細気泡発生ノズル
１２０：ノズル本体
１２２：減圧管
１２２ａ：上流側端部
１２２ｂ：下流側端部
１２３：入口側開口部
１２７：出口側開口部
１３０：端部壁
２００：微細気泡発生ノズル
２２０：ノズル本体
２２２：減圧管
２２２ａ：上流側端部
２２２ｂ：下流側端部
２２３：入口側開口部
２２７：出口側開口部
２３０：端部壁
Ｂ：ネジ穴
Ｃ：長手方向軸

Claims

気体が水に溶解している気体溶解加圧水の圧力を減圧する減圧流通部であって、
断面円形の減圧管であって、上流側端部から下流側端部に向かって拡径されている前記減圧管と、
前記減圧管の前記上流側端部近傍の側壁に設けられ、前記気体溶解加圧水を前記減圧管内に導入する入口側開口部と、
前記減圧管の前記下流側端部に設けられ、前記減圧管を通過した前記気体溶解加圧水を排出する出口側開口部と、
を備える前記減圧流通部と、
前記減圧流通部の下流側に設けられる衝突室であって、
前記出口側開口部の開口面積よりも大きい流路面積を備え、前記出口側開口部から排出された前記気体溶解加圧水を通過させる流路空間と、
前記出口側開口部に対向する範囲に設けられ、前記出口側開口部から排出された前記気体溶解加圧水が衝突することによって前記気体溶解加圧水の流れる向きを変更させる衝突壁と、
を有する、前記衝突室と、
前記衝突室を通過した後の前記気体溶解加圧水を流出箇所に流出させる流出部と、
を備え、
前記減圧管の前記下流側端部近傍の流路面積は、前記減圧管の前記上流側端部近傍の流路面積以上であり、
前記入口側開口部は、前記減圧管の長手方向軸に対して所定の角度を形成するように開口されている、
微細気泡発生ノズル。
前記入口側開口部は、前記減圧管を前記長手方向軸に沿って見た場合において、前記入口側開口部と前記長手方向軸とを結ぶ垂直な線に対して傾斜するように形成されている、請求項１に記載の微細気泡発生ノズル。
前記減圧管は、前記上流側端部を閉塞する端部壁をさらに備えており、
前記入口側開口部は、前記側壁の外面から内面に向けて、前記下流側端部から前記上流側端部に向かう方向に沿って傾斜して形成されている、請求項２に記載の微細気泡発生ノズル。
前記減圧管は、複数個の前記入口側開口部を有しており、
複数個の前記入口側開口部のそれぞれは、前記減圧管を前記長手方向軸に沿って見た場合において、前記入口側開口部と前記長手方向軸とを結ぶ垂直な線に沿って形成されている、請求項１に記載の微細気泡発生ノズル。