JP7475708B2 - 微細気泡発生器用ハウジングおよび微細気泡水供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、微細気泡発生器を内蔵して、微細気泡を含有した微細気泡水を送水する微細気泡発生器用ハウジングおよび微細気泡発生器を内蔵した微細気泡水供給装置に関するものである。

微細気泡を含有した微細気泡水を、例えば、シャワー水や洗濯水にすれば汚れを落としやすくすることができ、浴槽水とすれば入浴後の保温効果を発揮させることができる。
シャワー水を微細気泡水とするときには、微細気泡発生器をシャワーヘッドに内蔵させることができる。浴槽水を微細気泡水とするときには、微細気泡発生器を給湯器への配管の上流に配置したり給湯器に内蔵させたりすることができる。また、洗濯水を微細気泡水とするときには、微細気泡発生器を洗濯機への配管の上流に配置したり洗濯機に内蔵させたりすることができる。

しかし、これでは、微細気泡水を使用する各所に配置する必要がある。そこで、１つの微細気泡発生器によって家全体或いはビル全体に微細気泡水を供給する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に記載の微細気泡液供給システムは、戸建て住宅内へ引き込まれる配管に設置された量水器（水道メータ）と最初の分岐部との間で、バイパス流路が設けられ、切替弁により本管かバイパス流路かが選択でき、バイパス流路に微細気泡液発生装置が設けたものである。

特開２０２０－１１１６１号公報

しかし、特許文献１に記載の微細気泡液供給システムでは、戸建て住宅で使用される全部の水に微細気泡を含有させるものではあるが、住宅で使用される水量が増減することにより、微細気泡器が発生可能な微細気泡水が安定的に供給されない。従って、住宅の各所に設置された吐出口の一か所で開栓されると微細気泡数を安定供給できない。

そこで本発明は、建物全体に安定して微細気泡を含有した微細気泡水を供給することが可能な微細気泡発生器用ハウジングを提供することを目的とする。

本発明の微細気泡発生器用ハウジングは、水が流入する流入口が設けられた流入部と、前記流入口からの水から微細気泡を含有させた微細気泡水を発生する微細気泡発生器が配置される保持部と、前記微細気泡発生器からの微細気泡水が流出する流出口が設けられた流出部とを備え、前記流入部から前記流出部へ流れる流路に、前記微細気泡発生器を並列的に接続させることを特徴としたものである。

また、本発明の微細気泡水供給装置は、本発明の微細気泡発生器用ハウジングに前記微細気泡発生器を内蔵させたことを特徴としたものである。

本発明によれば、流入口から流入した水が流入部から保持部に配置された微細気泡発生器に流れる。微細気泡発生器により発生した微細気泡を含有させた微細気泡水は、流出口が設けられた流出部へ流れる。そして、微細気泡水は、流出口から吐出させる。保持部には、流入部から流出部へ流れる流路に、微細気泡発生器が並列的に接続されている。従って、流量が増加しても並列接続された微細気泡発生器に水を流すことができ、通水量を増加させることができるので、複数箇所で消費されても微細気泡水を賄うことが可能である。

前記並列接続された微細気泡発生器への流量の増減に応じて、通水する前記微細気泡発生器の数を増減させるバルブを備えたものとすることができる。微細気泡発生器は流量によって発生する微細気泡の数も変化するため、流量が少ないときに、並列接続された微細気泡発生器へ均等に通水すると、１つの微細気泡発生器へ通水した場合と比較して、微細気泡の数が減少する。従って、バルブが流量の増減に応じて通水する微細気泡発生器の数を増減させることにより、微細気泡発生器が発生する微細気泡の数を安定させることができる。

前記バルブは、流量の増減に応じて通水量が増減する機能を備えたものとすることができる。バルブが流量の増減に応じて通水量が増減することで、１つの微細気泡発生器の通水量より多い流量があるときに少しずつ次の微細気泡発生器へ通水させることができる。

前記バルブは、順方向への水流にばね力により抵抗して開度が調整される逆止弁により形成されたものとすることができる。バルブを逆止弁とすることで容易に並列接続された微細気泡発生器への流量を調整することができる。

前記並列接続された微細気泡発生器は、バルブ無しとした第１微細気泡発生器と、所定のばね定数を有するバルブが装着された第２微細気泡発生器と、前記第２微細気泡発生器に装着されたバルブよりばね定数が大きいバルブが装着された第３微細気泡発生器とにより形成されたものとすることができる。

前記流入部と前記保持部とを区画して、前記保持部に通水する貫通孔が形成された区画壁が設けられ、前記保持部は、前記微細気泡発生器の周囲を囲い、前記流入部からの水を保水するケーシングを備えたものとすることができる。流入部から保持部に区画壁の貫通孔を介して通水して、微細気泡発生器の周囲を囲うケーシングにより保水される。そうすると、微細気泡発生器の内部を通過する水の内圧が、周囲の水による外圧と、バランスが取れる。従って、耐久性が低い、例えば、樹脂製の微細気泡発生器でも長期間使用することができる。

前記流出部は、前記並列接続された微細気泡発生器からの水流を収束する先細り形状に形成されたものとすることができる。
流出部が先細り形状に形成されているため、並列接続された微細気泡発生器からの水流が収束することにより、流速を維持した状態で流出口から微細気泡水を供給することができる。

本発明の微細気泡発生器用ハウジングは、流量が増加しても並列接続された微細気泡発生器に水を流すことができ、通水量を増加させることができるので、複数箇所で消費されても微細気泡水を賄うことが可能である。よって、本発明は、建物全体に安定して微細気泡を含有した微細気泡水を供給することができる。

本発明の実施の形態に係る微細気泡発生器を内蔵した微細気泡発生器用ハウジングが配置された建物の配管の状態を説明するための配管図である。 図１に示す微細気泡発生器用ハウジングを説明するための図であり、（Ａ）は外観図、（Ｂ）は内部を説明するための図である。 図１に示す微細気泡発生器用ハウジングの内部を透視した斜視図である。 図２（Ｂ）に示す微細気泡発生器の入水部に設けられるバルブの構成を説明するための図であり、（Ａ）はばね部が弁体を付勢して閉鎖した作動前の図、（Ｂ）はばね部が縮小して弁体が開放した作動後の図である。 微細気泡水供給装置への水量と微細気泡発生器の流量との関係を説明するためのグラフである。

本発明の実施の形態に係る微細気泡発生器用ハウジングを図面に基づいて説明する。
図１に示す微細気泡発生器用ハウジング１０は、複数の微細気泡発生器（図３参照）を内蔵することで、建物全体に微細気泡水を供給する微細気泡水供給装置１００として機能するものである。
微細気泡水は、ファインバブル、ウルトラファインバブルやマイクロバブルの他、ナノバブルとも称されるものである。ファインバブルとは、直径１００μｍ未満の微細気泡であり、そのうち、１μｍ以上１００μｍ未満をマイクロバブル、１μｍ未満をウルトラファインバブルと定義されている。

例えば、図１に示すように建物Ｈには、道路下の配水管（図示せず）から引き込まれた給水管Ｐに量水器Ｍが設置されている。量水器Ｍからの配管は、まず、微細気泡水供給装置１００に接続されている。従って、微細気泡水供給装置１００は、量水器Ｍの下流側であり、最初に配管が分岐Ｒする位置より上流側に配置されている。

微細気泡水供給装置１００からの配管は、それぞれ、台所（キッチン）の蛇口Ｃ、給湯器Ｂ、洗濯機Ｗ１、洗面台Ｗ２や便所の水栓トイレＴなどに分岐している。また、給湯器Ｂからの温水が流れる配管は、浴槽、洗面台Ｗ２、台所の蛇口Ｃなどに分岐している。

図２（Ａ）および同図（Ｂ）に示す微細気泡発生器用ハウジング１０は、水が流入する流入口２１が設けられた流入部２０と、流入口２１からの水から微細気泡を含有させた微細気泡水を発生する微細気泡発生器Ｅが配置される保持部３０と、微細気泡発生器Ｅからの微細気泡水が流出する流出口４１が設けられた流出部４０とを備えている。

図２（Ｂ）および図３に示すように、流入部２０と保持部３０と流出部４０とは、円筒状のケーシング５０の内部空間が、区画壁６１，６２により区画され、流入側の第１蓋部２２と流出側の第２蓋部４２とによりケーシング５０の両端が閉鎖されている。
第１蓋部２２には、量水器Ｍ（図１参照）からの配管に連結される筒状の流入口２１が設けられている。また、第２蓋部４２には、分岐配管からの配管が連結される筒状の流出口４１が設けられている。
流入口２１の外周壁２１ａには、接続継手（図示せず）により、量水器Ｍからの配管に連結するためのねじ溝が形成されている。また、流出口４１の外周壁４１ａにも、接続継手（図示せず）により分岐配管からの配管と連結するためのねじ溝が形成されている。

区画壁６１，６２は、円盤状に形成されている。区画壁６１には、微細気泡発生器Ｅの入水部Ｅ１が配置される貫通孔である流入孔６１ａと、流入部２０に流入した水を保持部３０へ通水して保持部３０を水で満たすための貫通孔である通水孔６１ｂとが形成されている。
区画壁６２には、微細気泡発生器Ｅの出水部Ｅ２が配置される貫通孔である流出孔６２ａが形成されていると共に、微細気泡発生器Ｅの出水部Ｅ２がねじ込まれる筒部６２ｔが形成されている。

本実施の形態では、３本の微細気泡発生器Ｅを取り付けるために、区画壁６１の通水孔６１ｂは軸線を中心に１２０°ごとに３つ形成されている。また、区画壁６２の流出孔６２ａも、通水孔６１ｂに対応させて３つ形成されている。区画壁６１の通水孔６１ｂは、３つずつが軸線を中心に１２０°ごとに形成されている。

流出部４０は、区画壁６２の外周縁部６２ｂから流出口４１へ向かって半径が徐々に小さくなる漏斗状の導出部４３を備えている。

微細気泡発生器Ｅは、通水することで微細気泡を発生する機能を有する。例えば、微細気泡発生器Ｅは、キャビテーション効果によりウルトラファインバブルを発生させるものとすることができる。本実施の形態では、微細気泡発生器Ｅとして樹脂製のものを使用している。

３本の微細気泡発生器Ｅは、流入部２０の内部空間に入水部Ｅ１が位置し、流出部４０の内部空間に出水部Ｅ２が位置することで、微細気泡発生器Ｅは並列的に接続している。
また、微細気泡発生器用ハウジング１０は、並列接続された微細気泡発生器Ｅへの流量の増減に応じて、通水する微細気泡発生器の数を増減させるバルブを備えている。

本実施の形態では、微細気泡発生器Ｅは、３本（第１微細気泡発生器１Ｅ，第２微細気泡発生器２Ｅ，第３微細気泡発生器３Ｅ）が保持部３０に配置されている。
第１微細気泡発生器１Ｅは、バルブが無い状態である。第２微細気泡発生器２Ｅは、所定のばね定数を有するバルブが装着されている。第３微細気泡発生器３Ｅは、第２微細気泡発生器２Ｅに装着されたバルブよりばね定数が大きいバルブが装着されている。

ここで、通水する微細気泡発生器の数を増減させるバルブについて、図面に基づいて説明する。
図４（Ａ）および同図（Ｂ）に示すバルブ７０は、図２（Ｂ）に示す微細気泡発生器Ｅ（第２微細気泡発生器２Ｅ，第３微細気泡発生器３Ｅ）の入水部Ｅ１に配置されている。
バルブ７０は、ケーシングである筒部７１と、筒部７１の前部の開口を塞ぐ弁体７２と、弁体７２を閉鎖方向に付勢するばね部７３とを備えている。

筒部７１は、水流が流入する開口部である流入口７１ｉと、流出する開口部である流出口７１ｏとを有する円筒状に形成されている。流入口７１ｉの縁部には、環状で板状の弁座７１ａが形成されている。流出口７１ｏには、流出口７１ｏの縁部の３箇所から軸線の中心位置まで延び、中心位置に貫通孔である案内孔７１ｂが形成されたハブ７１ｃが形成されている。

弁体７２は、筒部７１の流入口７１ｉを塞ぐ蓋部７２ａと、蓋部７２ａの後部から下流に向かって延びて、ハブ７１ｃの案内孔７１ｂを挿通する軸部７２ｂと、蓋部７２ａの後部から筒部７１の内周面に向かって突出して蓋部７２ａの移動を案内する脚部７２ｃとを備えている。
ばね部７３は、圧縮コイルばねにより形成されている。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る微細気泡発生器用ハウジングに微細気泡発生器が内蔵された微細気泡水供給装置の動作および使用状態を図面に基づいて説明する。
なお、微細気泡発生器Ｅは、例えば、水圧が０．３ＭＰａのときに、８．３Ｌの微細気泡水を発生させることができるものを使用しているとする。また、バルブ７０は、第２微細気泡発生器２Ｅに装着されたバルブ７０のばね部７３が、第１微細気泡発生器１Ｅの最大流水量から開栓し始めるようなばね定数を有しており、また、第３微細気泡発生器３Ｅに装着されたバルブ７０のばね部７３が、第２微細気泡発生器２Ｅの最大流水量から開栓し始めるようなばね定数を有しているものを使用してものとする。

図１に示す建物Ｈにて、洗面台Ｗ２が使用されたり、または、台所の蛇口Ｃが使用されたりして、まず、建物Ｈ内で１つ開栓されることで、建物Ｈの配管に給水管Ｐから水が供給される。
微細気泡水供給装置１００に水が供給されると、図３に示すように、流入口２１から流入部２０に水が流入する。

流入部２０から、まずバブル無しの第１微細気泡発生器１Ｅへ流入する。また、建物Ｈ内で１つ開栓された程度の水量では、第２微細気泡発生器２Ｅの図４（Ａ）に示すバルブ７０は、ばね部７３により弁体７２が閉鎖状態のままである。
更に、第３微細気泡発生器３Ｅのバルブ７０は、第２微細気泡発生器２Ｅに装着されたバルブよりばね定数が大きいため、図４（Ａ）に示す弁体７２が閉鎖状態のままである。微細気泡発生器Ｅ（第１微細気泡発生器１Ｅ～第３微細気泡発生器３Ｅ）がこのような状態であることから、図５に示すグラフに示すように、まず、第１微細気泡発生器１Ｅに通水する流量が徐々に増加する。

消費箇所が少なく、配管を流れる流量が少ない場合に、並列接続された微細気泡発生器Ｅへ水を流すと分散してしまい、それぞれの微細気泡発生器Ｅにて十分な水量が確保できるため、十分な微細気泡を発生できず、微細気泡が少ない量の水を建物Ｈ内へ供給することになる。

しかし、本実施の形態に係る微細気泡発生器用ハウジング１０では、消費箇所が少なく、配管を流れる流量が少なくても、並列的に接続された微細気泡発生器のうち、まずは、バブル無しの第１微細気泡発生器１Ｅへ水量の大部分を通水させることができるので、第１微細気泡発生器１Ｅへの水量を確保することで、第１微細気泡発生器１Ｅによる微細気泡を含む水を供給することができるため、建物Ｈ内での各消費箇所で、微細気泡を含む水の効果を享受することができる。

次に、洗面台Ｗ２が使用されているところに、料理のために台所の蛇口Ｃが開栓されたとする。つまり、建物Ｈ内で２つ同時に開栓されることで、建物Ｈの配管への水の供給が増加する。
そうすると、第２微細気泡発生器２Ｅに装着された、図４（Ｂ）に示すばね部７３が縮小することで、バルブ７０の弁体７２が水流に押され、開栓し始める。しかし、第２微細気泡発生器２Ｅに装着されたバルブ７０よりばね定数が大きいバルブ７０が装着された第３微細気泡発生器３Ｅでは、まだ、通水できない状態である。

そのため、図５に示すグラフに示すように、第１微細気泡発生器１Ｅは最大流水量を維持したまま、第２微細気泡発生器２Ｅが開栓し始め、流量が徐々に増加することで、全体の流量を増加させることができる。
従って、第１微細気泡発生器１Ｅと第２微細気泡発生器２Ｅとの２本により、十分な微細気泡を含む水を建物Ｈ内に供給することができる。

次に、洗面台Ｗ２が使用されているところに、料理のために台所の蛇口Ｃが開栓され、更に、洗濯機Ｗ１が使用されたとする。つまり、建物Ｈ内で３つ同時に開栓されることで、建物Ｈの配管への水の供給が更に増加する。
そうすると、第３微細気泡発生器３Ｅに装着された、図４（Ｂ）に示すバルブ７０のばね部７３が縮小することで、弁体７２が水流に押され、開栓し始める。

図５に示すグラフに示すように、第１微細気泡発生器１Ｅおよび第２微細気泡発生器２Ｅは最大流水量を維持したまま、第３微細気泡発生器３Ｅが開栓し始め、流量が徐々に増加することで、全体の流量を増加させることができる。
従って、第１微細気泡発生器１Ｅから第３微細気泡発生器３Ｅの３本により、十分な微細気泡を含む水を建物Ｈ内に供給することができる。

このように、建物Ｈで消費される流量が増加しても、流入部２０から流出部４０への流路に微細気泡発生器が並列的に接続されていることで、複数本の微細気泡発生器に水を流すことができ、流量を増加させることができるので、複数箇所で消費されても微細気泡水を賄うことが可能である
また、バルブ７０を逆止弁とすることで容易に並列接続された微細気泡発生器Ｅへの流量を調整することができる。また、バルブ７０が流量の増減に応じて、ばね部７３の伸縮により、弁体７２が少しずつ開閉して通水量が増減することで、１つの微細気泡発生器の通水量より多い流量があるときに少しずつ次の微細気泡発生器へ通水させることができる。

並列接続された第１微細気泡発生器１Ｅ～第３微細気泡発生器３Ｅから流出した微細気泡を含む水は、先細り形状の流出部４０により水流が収束することにより、流速を維持した状態で流出口４１から建物Ｈ内の配管に微細気泡水を供給することができる。

また、区画壁６１に通水孔６１ｂが形成され、流入部２０から通水孔６１ｂを介して微細気泡発生器Ｅの周囲を囲う保持部３０内に流入して、ケーシング５０により保水される。従って、微細気泡発生器Ｅの内部を通過する水の内圧が、周囲の水による外圧と、バランスが取れるので、ステンレスなどの金属製と比較して耐久性が低く、高い内圧に弱い、樹脂製の微細気泡発生器Ｅでも長期間使用することができる。

なお、図３に示す本実施の形態に係る微細気泡発生器用ハウジング１０では、３本の微細気泡発生器Ｅを内蔵しているが、流水量に応じて２本であっても４本以上とすることができる。また、微細気泡発生器を４本以上としたときでも、３本としたときと同様に、逆止弁のばね部のばね定数を微細気泡発生器ごとに対応させて順番に増加させたものとすることで、本実施の形態に係る微細気泡水供給装置１００と同様の作用効果を得ることができる。

本発明は、家庭用として住宅だけでなく、微細気泡発生器を内蔵した本発明の微細気泡発生器用ハウジングを、建物の規模に応じて並列接続することで、集合住宅や施設など業務用としても設置することが可能である。

１０ 微細気泡発生器用ハウジング
１００ 微細気泡水供給装置
２０ 流入部
２１ 流入口
２１ａ 外周壁
２２ 第１蓋部
３０ 保持部
４０ 流出部
４１ 流出口
４１ａ 外周壁
４２ 第２蓋部
４３ 導出部
５０ ケーシング
６１，６２ 区画壁
６１ａ 流入孔
６１ｂ 通水孔
６２ａ 流出孔
６２ｂ 外周縁部
６２ｔ 筒部
７０ バルブ
７１ 筒部
７１ａ 弁座
７１ｂ 案内孔
７１ｃ ハブ
７１ｉ 流入口
７１ｏ 流出口
７２ 弁体
７２ａ 蓋部
７２ｂ 軸部
７２ｃ 脚部
７３ ばね部
Ｅ，１Ｅ，２Ｅ，３Ｅ 微細気泡発生器
Ｅ１ 入水部
Ｅ２ 出水部
Ｈ 建物
Ｐ 給水管
Ｍ 量水器
Ｃ 台所の蛇口
Ｂ 給湯器
Ｗ１ 洗濯機
Ｗ２ 洗面台
Ｔ 水栓トイレ
Ｒ 分岐

Claims (5)

1. 水が流入する流入口が設けられた流入部と、
   前記流入口からの水から微細気泡を含有させた微細気泡水を発生する微細気泡発生器が配置される保持部と、
   前記微細気泡発生器からの微細気泡水が流出する流出口が設けられた流出部とを備え、
   前記流入部から前記流出部へ流れる流路に、前記微細気泡発生器を並列的に接続させる微細気泡発生器用ハウジングにおいて、
   前記並列接続された微細気泡発生器への流量の増減に応じて、通水する前記微細気泡発生器の数を増減させるバルブを備え、
   前記バルブは、流量の増減に応じて通水量が増減する機能を備え、順方向への水流にばね力により抵抗して開度が調整される逆止弁により形成されている微細気泡発生器用ハウジング。
2. 前記並列接続された微細気泡発生器は、バルブ無しとした第１微細気泡発生器と、所定のばね定数を有するバルブが装着された第２微細気泡発生器と、前記第２微細気泡発生器に装着されたバルブよりばね定数が大きいバルブが装着された第３微細気泡発生器とにより形成された請求項１記載の微細気泡発生器用ハウジング。
3. 前記流入部と前記保持部とを区画して、前記保持部に通水する貫通孔が形成された区画壁が設けられ、
   前記保持部は、前記微細気泡発生器の周囲を囲い、前記流入部からの水を保水するケーシングを備えた請求項１または請求項２に記載の微細気泡発生器用ハウジング。
4. 前記流出部は、前記並列接続された微細気泡発生器からの水流を収束する先細り形状に形成された請求項１から３のいずれかの項に記載の微細気泡発生器用ハウジング。
5. 前記請求項１から４のいずれかの項に記載の微細気泡発生器用ハウジングに前記微細気泡発生器を内蔵させた微細気泡水供給装置。

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