JPH04295361A - 微細気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、浴用水等の液
体に空気や炭酸ガス、オゾン等の気体を加圧溶解させ、
その後再び減圧することによって微細気泡を析出する微
細気泡発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水等の液体に空気等の気体を加圧
溶解させ、その後、減圧することによって微細気泡を析
出させる微細気泡発生装置Ａとして、例えば、特開昭６
２−１９１０３１号公報にて示されるようなものがある
。このものは、図７に示されるように液体が通過する液
体供給管１（１ａ，１ｂ，１ｃ）と、液体供給管１に接
続されて液体供給管１中の液体に気体を供給する気体供
給管２と、液体供給管１に設けられ、液体を液体供給管
１内に吸引すると共に気体を液体中に溶解させる加圧ポ
ンプ３と、液体中に溶解しきれなかった余剰気体を液体
から分離させるアキュムレータ４を具備したものとして
構成されており、アキュムレータ４の立ち上がり部４ａ
に設けられた絞り弁によって構成される排出部５よアキ
ュムレータ４で分離された余剰気体が排出管７ａを通じ
て外部に排出されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に構成された微細気泡発生装置Ａにあっては、供給気体
量と溶解量とのバランスが崩れ、溶解量が供給量を上回
るとアキュムレータ４内の水位が上昇し、排出部５より
排水が起こるため排出管７ａの他に排水管７ｂが必要で
ある。

【０００４】また、供給気体が複数の気体の混合気体で
あって、その中にある特定の気体αを選択的に溶解させ
、気体αに富んだ微細気泡を生成させる場合、気体αが
炭酸ガスのように水への溶解度が大きい気体の場合はそ
れ単独では微細気泡としては存在せず、速く溶解するた
め溶解度の比較的小さい気体βを核にする必要があり、
従って、微細気泡を生成するためには気体αと気体βと
がある特定の割合で溶解していなければならない。 供給気体中の混合気体の割合が所定の割合に制御されて
いる場合、従来の技術では未溶解の余剰気体は系外へ排
出されるため溶解度の大きい気体αのみが選択的に溶解
され、溶解度の小さい気体βは系外へ排出され所定の割
合での溶解を維持する事が困難になる。

【０００５】また、各気体の割合が所定の値とは異なる
場合、溶解度の大きい気体αの割合が過剰であれは溶解
度の小さい気体βが選択的に排出されると共に過剰に存
在する気体αも排出され、混合気体のそれぞれの成分の
溶解量の割合も所定の値に近づくが気体αが炭酸ガスな
どの高価な気体の場合は経済的に無駄であり、溶解効率
（＝溶解量／供給量）も悪くなる。逆に溶解度の小さい
気体βの割合が過剰の場合は気体βが選択的に排出され
るが気体βが十分に排出された後は気体αが排出される
ことになり無駄となる。

【０００６】いずれの場合においても供給気体として炭
酸ガスやオゾンといった高価な気体を用いる場合は未溶
解分を余剰気体としてそのまま外部に排出すれば無駄と
なる。このため、それらをすべて回収し、再び供給気体
として再利用し、供給気体を配管系内で循環するように
すれば単一或いはそれに近い組成の気体であって、それ
のみを溶解させればよい場合には、循環の過程において
、より多量の気体の溶解が期待できることとなるもので
あるが、供給気体が溶解度の差が大きい複数の期待の混
合ガスで、その中のより溶解度の大きな方の気体αを常
に一定量液中に溶かし込む場合、例えば、空気と炭酸ガ
スがある一定の割合で混合しているような混合ガスを供
給気体とし、炭酸ガスを常に一定量水に溶解させる場合
、炭酸ガスの水に対する溶解度は空気のそれよりはるか
に大きいため、溶解できなかった余剰気体を回収して循
環させると時間の経過と共に炭酸ガスは大量に水に溶け
込むこととなり循環気体では空気の割合が増大し、その
結果、時間の経過と共に炭酸ガスを所定量溶解できなく
なり、水中への炭酸ガスの溶解量は低下していくことと
なり、微細気泡の製造効率が低下するという問題がある
。

【０００７】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、溶解度の差の異なる異種の気体にて構成され
ている混合気体を液体中に溶解させるにあたって、供給
気体を無駄にすることなく、高い溶解効率にて液体中に
所望の気体を溶解させることができる微細気泡発生装置
を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、気体と液体とを混合して加圧すること
により、液体中に気体を溶解させ、この液体を再び減圧
することによって微細気を析出する微細気泡発生装置で
あって、気体を供給する気体供給管２途中に開閉弁８ｃ
・・を設けると共に、未溶解の余剰気体を排出する排出
管７を途中で分岐させ、この分岐された管路のうち一方
を外部に延出する排気管７ｂとし、他方を気体供給管２
に接続して余剰気体を循環再利用する余剰気体回収管７
ａとし、排出管７ｂ及び余剰気体回収管７ａの途中に開
閉弁８ｂ，８ａを備えたものである。

【０００９】

【作用】しかして、液体供給管１を介して加圧ポンプ３
にて吸入される浴用水のような液体は気体供給管２から
の気体が加圧溶解させられ、アキュムレータ４にて液体
中に溶解しきれなかった余剰気体が分離され、この気体
が溶解された液体を減圧することによって溶解している
気体が析出して微細気泡が生じることとなる。そして、
空気（主成分は窒素）等の溶解度の小さく高価ではない
気体の微細気泡を生成する場合は気体を間欠的に供給し
、加圧溶解の過程で溶解しきれなかった余剰気体を再循
環させることにより外部への排水を防止し、溶解度の差
が大きい複数の気体が一定の混合比で混合しているよう
な混合ガスが供給気体で、その中のより溶解度の大きい
気体αに富んだ微細気泡を常に一定量溶解させねばなら
ず、さらにその気体αが高価な場合、配管系内に導入さ
れた気体ではαが選択的に溶解されるため、配管系内に
気体αが十分に存在している間は排気回収管７ａを通じ
て余剰気体を回収し、配管系内を循環させて再溶解を図
り、気体αが十分に溶解されたところで各開閉弁８ａ，
８ｂ，８ｃ・・を切り替えることによって排出管７ｂを
介して余剰気体を外部に排気するようにすれば余剰気体
中の気体α以外の成分を排出することが可能であり、供
給気体中の気体αを無駄なく利用でき、気体αの液体中
への溶解効率を向上させることができる。

【００１０】また、余剰気体をすべて配管系内で再循環
するのではないため、溶解度のより大きい気体が液体に
多量に溶け込み供給気体の混合比が変化して、特定成分
の液体への溶解量が変化することもなくなる。この成分
がさほど高価ではないか、或いは排出量が少ない場合は
再循環せずに間欠的に排気を行うことにより溶解度の大
きい気体αに富んだ微細気泡が得られる。さらに、溶解
度の大きい気体αに富んだ微細気泡を生成する際の核と
なる気体βの注入量を最適に制御して余剰の気体βなく
微細気泡を生成することも可能である。この場合は外部
へ余剰気体を排出する必要がなく、気体αと気体βを間
欠的に交互に注入し、気体の供給を停止している間は未
溶解の気体は再循環させ再度溶解させることになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図示された実施例に基づいて
詳述する。図１乃至図６には本発明における微細気泡発
生装置の一実施例が示されており、液槽１２として浴槽
に取り付けられたものを示しており、供給気体として空
気と二酸化炭素を供給し、浴槽内に炭酸ガスに富んだ微
細気泡を噴出させ、人工炭酸泉を製造する場合の実施例
を示している。ここで、炭酸ガスの微細気泡の核となる
のは空気（主に窒素）であり、安定した微細気泡を生成
するためには炭酸ガスと空気とがある割合で液中に溶解
しなければならないが、本発明においては炭酸ガスと空
気の供給方法に対応した４つの運転モードを可能にして
いる。

【００１２】微細気泡発生装置Ａは気体と液体とを混合
して加圧することにより液体中に気体を過剰溶解させ、
この液体を再び減圧することによって微細気泡を発生さ
せるものであり、その構成としては液槽１２の吸水口１
０側から順に液体供給管１内に気体を供給する気体供給
管２、液体を吸引すると共に液体中に気体を加圧溶解さ
せる加圧ポンプ３、未溶解の気体を分離するアキュムレ
ータ４、吐水口１１がが配置してあり、吸水口１０と加
圧ポンプ３は液体供給管１ａにより、また、加圧ポンプ
３とアキュムレータ４は液体供給管１ｂにより、また、
アキュムレータ４と吐水口１１とは液体供給管１ｃによ
り接続され、液体供給管１ａの途中に気体供給管２が接
続されている。液体供給管１は一端を液槽１２の吸水口
１０に接続してあり、他端は液槽１２の吐水口１１に接
続してあり、吸水口１０より吸水された液槽１２内の水
は液体供給管１を通って再び吐水口１１より液槽１２内
に吐水されるようにしてあり、加圧ポンプ３によって吸
水口１０より吸水して吐水口１１より吐水させることが
できるようにしてある。液体供給管１に気体を供給する
気体供給管２の途中には開閉弁８ｃが設けられており、
間欠的に開閉して供給気体の供給をコントロールしてい
る。アキュムレータ４の上部には分離された余剰気体が
溜まる立ち上がり部４ａが設けてあり、立ち上がり部４
ａからは余剰気体を排出するための排出管７を導出して
ある。この排出管７には絞り弁等の排出部５を設けてあ
り、アキュムレータ４内の余剰気体は排出部５によって
調整されながら排出管７を介して排出されるようにして
あり、排出管７はその途中で、気体供給管２につながる
余剰気体回収管７ａと、その先端が外部へ開放されてい
る排気管７ｂとに分岐している。さらに、余剰気体回収
管７ａ、排気管７ｂ各々の途中には開閉弁８ａ，８ｂが
設けられており、配管系内を循環する気体の組成に応じ
て切り替わるようになっている。この開閉弁８ａ，８ｂ
，８ｃとしては例えば電磁弁がある。勿論、電磁弁以外
の他の開閉弁を用いるようにしてもよい。さらに、本実
施例においてはアキュムレータ４内の水位の変動を検知
することにより開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃの開閉の切り換
えを制御することを目的とした水位検知手段６を立ち上
がり部４ａに設けてあり、この水位検知手段６は図２に
示されるように水位検知用電極６ａ，６ｂ，６ｃによっ
て構成してあり、この水位検知用電極６ａ，６ｂ，６ｃ
によってアキュムレータ４内の所定の水面位置を検知し
て水位を検出することができるようになっている。ここ
で、アキュムレータ４内の水位が変化した場合、つまり
、図２中水位検知用電極６ａの検知水面位置イよりアキ
ュムレータ４内の水位が下降すると余剰気体の容量が多
くなってアキュムレータ４で分離しきれず、未溶解のま
ま直接浴槽内に大泡として吐出され微細気泡ができなく
なる。また、水位検知用電極６ｃの検知水面位置ハより
水位が上昇すると水面から水滴が飛散して排出部５を一
時的に閉塞して配管内の圧力を不必要に上昇させたり、
排出部５より排水が起こる。ここで、水位検知用電極６
ａは水位イより上に、水位検知用電極６ｃは水位ハより
下に設けてあってもよい。さらに、水位検知用電極６ｂ
により検知される水位ロが水位イと水位ハとの間に設定
されている。尚、水位検知手段６としては上記したもの
の他にフロートスイッチ方式や静電容量方式等であって
もよい。９は制御部である。

【００１３】しかして、加圧ポンプ３を駆動すると加圧
ポンプ３の作用により吸水口１０から液体である浴槽内
の水が吸水され、この水が液体供給管１ａを通過する際
に気体供給管２から気体が吸入され、浴水と混合されて
加圧ポンプ３内で加圧溶解される。ここで、気体の供給
源としては特に限定するものではなく、供給気体として
は例えば、燃焼排ガス等のように炭酸ガスが適当な割合
で混合されたものである。また、気体の供給としては炭
酸ガスが供給される供給管２ｃと空気が供給される供給
管２ｄからの気体が混合されて気体供給管２より液体供
給管１ａに供給されるようになっている。そして、加圧
ポンプ３による気体の溶解効率を上げるためには実際に
溶解する気体量に対して気体を余剰に供給する必要があ
り、気体は加圧ポンプ３にて加圧されても多量の未溶解
気体が液体中に存在する。このため、アキュムレータ４
で余剰気体を分離し、余剰気体はアキュムレータ４より
導出された排出管７ｂの排出部５を介して排出される。 このとき、絞り弁によって構成された排出部５は排出量
を調整してアキュムレータ４内の圧力が著しく減圧され
た状態とならないようにしてある。すなわち、気体が溶
解された浴水は加圧された状態のままで液体供給管１を
通って吐水口１１へと送られる。そして、このアキュム
レータ４を通った浴水は気体が高濃度に溶解された状態
となり、液体供給管１ｃを通って吐水口１１に設けられ
たノズルから浴槽１２内に吐出される。このとき、この
浴水は加圧状態から圧力が一気に開放された状態となり
、このため、浴水中に溶解していた気体は析出され、微
細気泡となって浴槽内に広がる。

【００１４】そして、アキュムレータ４では未溶解の余
剰気体が分離されるわけであるが、内部は加圧状態であ
るため、余剰気体は徐々に溶解されて水位は上昇してく
る。アキュムレータ４内の水位が上昇してきて水位ハに
達したら水位検知用電極６ｃによりそれを検知して開閉
弁８ａ，８ｃを開き、開閉弁８ｂを閉じる。すると新た
な気体が供給され水位が下がり余剰気体は排気回収管７
ａを通ってリサイクルする。アキュムレータ４内の水位
が水位イまで下がると水位検知用電極６ａによりそれを
検知し、気体供給管２途中に設けられた開閉弁８ｃが閉
じて気体の供給が停止されアキュムレータ４内の水位が
再び上昇していく。この状態においては余剰気体回収管
７ａ途中に設けられた開閉弁８ａは開いたままであり、
炭酸ガスを含む余剰気体はリサイクルされ炭酸ガスの再
溶解が促進される。この炭酸ガスは空気に比べて液体中
への溶解度がはるかに大きいためリサイクルの過程で炭
酸ガスが選択的に溶解されアキュムレータ４内の水位は
徐々に上昇していくが、ある時点で循環気体中の炭酸ガ
スがほとんど溶解して空気のみがリサイクルされ始める
。このときのアキュムレータ４内の水面の位置ロを水位
検知用電極６ｂによって検知し、排気回収管７ａ途中に
設けられた開閉弁８ａを閉じると同時に、排出管７ｂ途
中の開閉弁８ｂを開けて大部分が空気である未溶解の余
剰気体を外部に排気する。そして、アキュムレータ４内
の水位が再び水位ハまで上昇してきたら開閉弁８ａ，８
ｃを開けて開閉弁８ｂを閉じる。８ｄは気体供給管２と
しての供給管２ｄに設けられた開閉弁である。

【００１５】各開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの開閉状
態を表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】この繰り返しにより炭酸ガスを大気中に排
出することなく利用でき、循環中の余剰気体の混合比は
変化しないので溶解度のより大きな炭酸ガスの溶解量も
一定にできる。尚、本実施例では水位検知用電極を三本
用いて三箇所の水面の位置を検知しているが、例えば水
位イから水位ロまで上昇する時間をタイマーで設定して
おけば水位検知用電極６ｂは不要になり、水位イ到達か
ら一定時間後に開閉弁８ａが閉じ、開閉弁８ｂが開いて
上述した三位置制御と同様になる。さらに、水位ロから
水位ハに到達する時間もソフトウェアタイマーで設定す
れば水位検知用電極６ａも不要になるなどタイマーを組
み合わせることにより電極の数を減らすことが可能であ
る。

【００１８】図３は本発明の運転モードの第２実施例を
示すものであり、供給気体としては上記した実施例と同
じ場合である。ここでは、多少の炭酸ガスが外部に排出
されることとなるが、この場合は真ん中の水位検知が不
要となるという利点がある。ここでは、アキュムレータ
４内の水位が水位イまで下がったところで開閉弁８ｂが
開いて排気が開始され、それにつれて水位が上昇し、水
位ハに達すると開閉弁８ｂが閉じて水位が下降していく
。この間、開閉弁８ａは閉じたまであり、余剰気体が再
循環されないので供給気体を連続注入しないとアキュム
レータ４内に水が充満して必要以上に圧力が上昇したり
、排出部５から排水が起こる。従って、この場合は気体
供給用の開閉弁８ｃは常に開いた状態である。

【００１９】各開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの開閉状
態を表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】この実施例と同じシステムを用いて例えば
、空気を供給気体とした場合（この場合は供給気体が少
々無駄になっても問題はない。）空気の主成分は窒素と
酸素であるが、酸素の液体中への溶解度は窒素の液体中
への溶解度と比べて大きいため未溶解の余剰窒素は系外
へ排出され生成される微細気泡は酸素リッチなものとな
り微細酸素気泡浴が楽しめる。

【００２２】図４は本発明の運転モードの第３実施例を
示すものであり、ここでは純粋な炭酸ガスと空気とを交
互に注入することにより、それぞれの気体の注入量を制
御して炭酸ガスの微細気泡を生成するのに最適な混合比
率を維持している。この制御方法としては例えば、ソフ
トウェアタイマーによりそれぞれの注入時間を最適に設
定するなどの方法がある。尚、純粋な炭酸ガスの供給源
としては例えば、ボンベ２０である。２１は減圧弁であ
る。本実施例ではアキュムレータ４内の水位が水位ハに
達したら開閉弁８ｃ，開閉弁８ｄを交互に開き、気体が
供給されて水位が水位イまで下降すると開閉弁８ｃ，８
ｄがそれぞれ閉じて配管系内を未溶解の余剰気体が再循
環し、その過程で再溶解が促進されてアキュムレータ４
内の水位が再び上昇していく。この場合、供給気体中の
混合比率は過不足無く制御されているので、外部へ排出
する必要はなく排気回収用の開閉弁８ａは常に開いた状
態であり、排気用の開閉弁８ｂは常に閉じている。

【００２３】各開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの開閉状
態を表３に示す。

【００２４】

【表３】

【００２５】図５は本発明の運転モードの第４実施例を
示すものであり、上述した運転モードの第３実施例と同
様のシステムで開閉弁８ｄのみを用いて空気を供給気体
とすれば通常の空気微細気泡が生成される。この場合、
排気用の開閉弁８ｂは常に閉じているので排出部５から
の排水はない。各開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの開閉
状態を表４に示す。

【００２６】

【表４】

【００２７】図１乃至図５にて示される各実施例にあっ
ては、気体供給管は二本に分岐されたものである場合を
示してあるが、図６に示されるように二本以上の複数本
に分岐されたものであってもよいものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明の微細気泡発生装置にあっては、
従来のような排水管が不要であり、気体の種類や組成、
気体の供給法或いは目的とする微細気泡の成分によって
開閉弁を切り替え、装置全体のシステムをそれに応じた
ものに切り替え、溶解度の小さい気体の微細気泡はもと
より、混合ガス中の溶解度の大きい気体の微細気泡をも
同一の装置で供給することが可能であり、例えば、炭酸
ガスの微細気泡を製造する場合、供給気体が純粋な炭酸
ガスであっても、炭酸ガスに多量の空気が混入している
場合においても同一の装置で微細気泡炭酸泉を製造する
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシステム図である。

【図２】同上の水位検知手段を示す部分拡大断面図であ
る。

【図３】同上の他の実施例を示すシステム図である。

【図４】同上のさらに他の実施例をシステム図である。

【図５】同上のさらに他の実施例をシステム図である。

【図６】同上のさらに他の実施例をシステム図である。

【図７】従来例のシステム図である。

【符号の説明】

Ａ　　微細気泡発生装置 ２　　気体供給管 ７　　排出管 ７ａ　　余剰気体回収管 ７ｂ　　排気管 ８ａ　　開閉弁 ８ｂ　　開閉弁 ８ｃ　　開閉弁 ８ｄ　　開閉弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　気体と液体とを混合して加圧すること
   により、液体中に気体を溶解させ、この液体を再び減圧
   することによって微細気を析出する微細気泡発生装置で
   あって、気体を供給する気体供給管途中に開閉弁を設け
   ると共に、未溶解の余剰気体を排出する排出管を途中で
   分岐させ、この分岐された管路のうち一方を外部に延出
   する排気管とし、他方を気体供給管に接続して余剰気体
   を循環再利用する余剰気体回収管とし、排出管及び余剰
   気体回収管の途中に開閉弁を備えて成ることを特徴とす
   る微細気泡発生装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の微細気泡発生装置にお
   いて、気体として空気と炭酸ガスを加圧溶解により液体
   中に溶解することを特徴とする微細気泡発生装置。