JPH0474056B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液体中に任意の径の微細気泡を高密
度に発生させる微細気泡発生装置に関する。

［従来の技術］ 従来、液体中に気泡を発生させる方法として、
液体中に気体を多孔板を介して注入して気泡を形
成する方法があるが、発生する気泡径が大きいと
いう欠点があつた。一方、液体中に気体を注入し
て気泡を形成し、該気泡を含む液体を加圧して気
泡内の気体を該液体に溶解せしめ、次いで該液体
を減圧して微細気泡を形成する方法は、古くから
知られている。

また同方式を用いて、気体を該液体に溶解さ
せ、次いで該液体を減圧・撹拌して微細気泡を形
成する方法が特開昭59−16527号公報に示されて
おり、この開示によれば、該加圧液体を減圧・撹
拌するための第３工程において、微細気泡を形成
させている。

更に、別の従来例として第９図に示すようなも
のがある。この第９図に示すものは、細径部３６
と太径部３７とを形成した減圧ノズル本体３８の
内部にオリフイス３９を形成したオリフイス板４
０を設けたものであり、オリフイス３９を通過さ
せることで微細気泡を析出させるようにしてい
る。

更にまた、第１０図に示すようにオリフイス３
９の先に金網４１を巻いて構成した障害物を配置
して加圧水を障害物に当てて刺激を与えて気泡生
成を促進させることも考えられる。

［発明が解決しようとする課題］ しかして、上記従来例において、液体中に気体
を注入して気泡を形成し、該気泡を含む液体を加
圧して気泡内の気体を該液体に溶解せしめ、次い
で該液体を減圧して微細気泡を形成する方法は、
単に減圧しただけでは微細な気泡の発生はするが
少量しか得られないことがわかつた。

更に、特開昭59−16527号公報に示された方式
においては、減圧・撹拌する減圧部に複雑なスタ
テイツクミキサーのような静的撹拌部を使つて撹
拌し、更に、いぼ状の突起物を減圧部配管内に施
しており、形状が複雑で、加工が困難であるばか
りか、コスト高にもなつている。更に、この減圧
部により生成された微細気泡の直径は、特開昭59
−16527号公報によると、10〜40μｍ（同明細書
には半径５〜20μｍとある）と微細気泡としては
比較的直径が大きいという欠点があつた。

更に、第９図に示す従来例にあつては、微細気
泡は析出するが、加圧水の流量が多すぎ、減圧が
急激すぎ、気泡の析出後急速に集合成長し、大き
い気泡となるため、微細気泡が少ないものとなつ
ていた。

更にまた、第１０図に示す従来例にあつては加
圧水を障害物に当てて刺激を与えることで気泡生
成の核を生ぜしめ、気泡生成を促進させるという
ことも考えられ、つまり障害物として、金網４１
を巻いたものをオリフイス３９の先に配し、オリ
フイス３９より吐出された加圧水を金網４１に激
突させることにより、気泡生成を促進しようとす
るものも考えられるが、このものにあつては第９
図のものに比べて大気泡となる量が減少し、微細
気泡の量が増加することが確認できるが、障害物
としての金網４１を巻いたものは製作が煩わし
く、種々の気泡条件に対応できないばかりか、一
度金網４１の内部にごみが入り込むとほとんど取
ることができず、又、１個のオリフイス３９から
吐出される加圧水は流量が多すぎ、微細気泡が集
合しやすく、大気泡の発生は避けられなかつた。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、微細気泡径を
更に微細化し、多量にかつ連続して安定した状態
で微細気泡を供給できる微細気泡発生ノズルを提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の微細気泡
発生ノズルは、液体に気体を加圧・溶解せしめ、
次いで気体が溶解した該液体を減圧することによ
り、溶解している気体が再度気体化し、液体中で
気泡化する加圧溶解による気泡発生装置における
ノズルであつて、気体が溶解した該液体を導入す
る部分に続いて、複数の孔１を貫通した減圧板２
を設けて、気体を溶解した液体を減圧して吐出す
るような構成としたものである。

そして、前記減圧板に続いて複数の網を重ねて
設置するとより効果的である。

また、微細気泡発生ノズルを、液体の槽の側壁
を貫通し液もれを防ぐようにパツキンを介して固
定され且つ加圧液体を導入する開口部が設けられ
た液体導入部と、該液体導入部に液体の槽の内部
から着脱自在に取り付けた微細気泡発生部とで構
成し、微細気泡発生部に網と減圧板とを着脱自在
に取り付け、該減圧板が網押さえに設けられると
共に網押さえにて網が押圧支持されて減圧板と網
とを一定間隔に保持する構成とすることも好まし
い。

［作用］ つまり複数の孔１を貫通した減圧板２を設け
て、気体を溶解した液体を減圧して吐出すること
によつて、孔１の数だけ吐出水が分散され、１個
の孔１当たりの液流量が減少し、孔から吐出され
た各々の液体が互いに干渉することなく、緩やか
に減圧され、また、吐出水が複数個の孔１により
分散されるため、気泡の集合も少なく大気泡の発
生も見られず、結果として微細気泡を発生させる
ようにしたものである。

そして、前記減圧板２に続いて複数の網３を重
ねて設置すると複数の孔１から分散されて吐出さ
れた直後に複数の網３に衝突して穏やかに減圧さ
れ、このとき気泡の核が形成され、微細気泡の生
成が促進されるものである。

また、微細気泡発生ノズル４を、液体の槽５の
側壁を貫通し液もれを防ぐようにパツキン６を介
して固定され且つ加圧液体を導入する開口部７が
設けられた液体導入部８と、該液体導入部８に液
体の槽５の内部から着脱自在に取り付けた微細気
泡発生部９とで構成することで、槽５の側壁への
取り付け後に槽５内から微細気泡発生部９を着脱
できるようになり、またこの微細気泡発生部９に
網３と減圧板２とを着脱自在に取り付け、該減圧
板２が網押さえ１０に設けられると共に網押さえ
１０にて網３が押圧支持されて減圧板２と網３と
を一定間隔に保持するようにすることで、微細気
泡発生部９を取り外した後、網押さえ１０を取り
外すことで網３の取り外しができ、網３の洗浄が
簡単におこなえるようになつたものであり、更に
減圧板２の複数の孔１の目詰まりの清掃も簡単に
おこなえるようになつたものである。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳述す
る。

第１図に示すように、微細気泡発生ノズル４
は、液体導入部８と微細気泡発生部９とで構成し
てある。液体導入部８は筒状をした本体１１の後
部に本体１１よりも小径の接続筒部１２が設けて
あり、接続筒部１２の後端が加圧液体が導入され
る開口部７となつている。本体１１の外周前部に
は雄ねじ１３が刻設してあり、本体１１の外周の
雄ねじ１３よりも後方位置に外鍔１４が突設して
ある。また本体１１の内周には内周溝１５が設け
てあつて、内周溝１５にＯリング２０がはめ込ん
である。本体１１内周の内周溝１５の前部には係
合溝１６が周設してあり、本体１１の前端部から
係合溝１６にかけて切り欠き部１７が設けてあ
る。本体１１は浴槽のような槽５の側壁に設けら
れた孔１８に外側から挿入し、槽５内側から本体
１１の雄ねじ１３にナツト１９を螺合して槽５の
側壁にパツキン６を介して取り付けてある。

微細気泡発生部９は前面板２１の中央孔２２に
連続するように後方に向けて内筒部２３を連設
し、更に前面板２１の外周に内筒部２３よりも突
出長さの短い外筒部２４が後方に向けて連設して
ある。内筒部２３の内周部の後部には雌ねじ２５
が刻設してあり、内筒部２３の内部の前端には段
部２６が設けてある。内筒部２３内には複数枚の
網３を外周枠２７により保持した網カーリツジ２
８がはめ込んであり、筒状をした網押さえ１０を
内筒部２３内に挿入して網押さえ１０の外周の雄
ねじ２９を雌ねじ２５に螺合することで網押さえ
１０の前端で網カーリツジ２８を段部２６に押さ
え付けて網カーリツジ２８を取り付けるようにな
つている。網押さえ１０には複数個の孔１を穿孔
した減圧板２があらかじめ取り付けてあり、この
ため網押さえ１０で網カーリツジ２８を押さえて
網カーリツジ２８を所定位置に取り付けること
で、減圧板２と網３との間に一定の間隔を保持す
るようになつている。内筒部２３の外面部には切
り欠き部１７に挿入できる大きさの係合突部２９
が突設してあり、内筒部２３を液体導入部８の本
体１１内に槽５内部から差し込み、係合突部２９
を切り欠き部１７から係合溝１６に挿入し、この
状態で微細気泡発生部９を回転して係合突部２９
を係合溝１６の切り欠き部１７の無い部分に係合
して微細気泡発生部９を槽５に取り付けた液体導
入部８に槽５内側から取り付けるのである。この
場合Ｏリング２０が内筒部２３の外面に圧接して
いる。ここで、切り欠き部１７や係合溝１６や係
合突起２９を設けることによる取り付けの他に、
例えば内筒部２３の外周部を本体１１の内周部に
ねじ式で螺合して着脱自在に取り付けるようにし
てもよいものである。上記のようにして取り付け
た微細気泡発生部９は槽５の内側から回転して係
合突部２９を切り欠き部１７に位置させた状態で
引き抜くことで取り外すことができ、取り外した
後で内筒部２３から網押さえ１０を取り外すこと
で網カーリツジ２８を取り外して清掃できるもの
である。

上記のようにして槽５の側壁に取り付けた微細
気泡発生ノズル４の液体導入部８の開口部７には
配管３０の一端部が接続される。この配管３０の
他端は槽５の側壁に取り付けた吸込口３１に接続
してあり、配管３０の途中に吸気管３２、ポンプ
３３、アキユムレータ３４が設けてある。そし
て、ポンプ３３を作動することで、槽５内の液体
が吸込口３１から吸引され、この液体が配管３０
を通過する際に吸気管３２から気体が巻き込まれ
て吸引され、気体が混ざつた液体がポンプ３３に
至つてポンプ３３内で加圧され、この加圧によつ
て液体内に気体が溶解されることとなり、気体が
溶解された液体は加圧された状態のままでアキユ
ムレータ３４を通つて微細気泡発生ノズル４の開
口部７から液体導入部８内に送られる。そして、
減圧板２で減圧され、減圧板２に設けた複数個の
孔１を通つて分散して吐出され、孔１から吐出さ
れた直後に複数枚の網３に衝突し、緩やかに減圧
され、ことき気泡の核が形成され微細気泡生成を
促進し、槽５内に吐出された状態では、加圧状態
から一気に圧力が解放された状態となるので液体
に溶解していた気体が放出され、放出された気体
が微細気泡となつて槽５内の液体中に生じること
となる。ここで、槽５が例えば浴槽の場合、微細
気泡が入浴者の身体の表面を包み込む作用をし
て、体感温度を実際よりも１〜３℃程度低下させ
ることができ、入浴時の急激な血圧上昇を小さく
できる効果があり、また入浴後の体温の低下が少
なく湯冷めをしにくいという効果があり、また浴
用水が微細気泡で白色に染まるため視覚的な効果
もあることになる。

ところで、前記減圧板２は例えば、厚さ１mmの
ステンレス鋼の板に複数の小さい孔１が穿孔され
たものであり、気体が溶解された液体が孔１の数
だけ分散され、孔１の１個当たりの液体流量が減
少し、緩やかに減圧され、析出した気泡の集合が
少なく、微細な気泡を発生することができるので
あるが、減圧板２に設ける複数の孔１は接近させ
すぎず隣り合う孔１との距離が５mm程度あけるの
が望ましい。また、減圧板２の厚さは加圧液体の
圧力に耐えるものであればよく、特に限定はな
い。そして材質はステンレス鋼以外の金属板、プ
ラスチツク板でも同様な結果が得られる。

しかして、気体が溶解した加圧液体から微細な
気泡を発生させるためには前述のように急激でな
い適当な減圧と、気泡同士が集合して大きな気泡
とならないこと、及び気泡生成の核が与えられる
ことが不可欠であるが、本発明にあつては、複数
枚の網３を重ねた網カーリツジ２８を第１図のよ
うに減圧板２の前方にある間隔を隔てて配置する
ことで、更に気泡径を小さくしているのである。
網カーリツジ２８の網３の枚数は気泡径の大きさ
にも関係しており、１〜３枚と少なすぎると気泡
径は大きくなる傾向があるが、11枚以上と多すぎ
てもかえつて重ねた網３の中で液体の澱みが発生
して気泡同士の集合で気泡径が大きくなる。した
がつて、網カーリツジ２８の網３の枚数は４〜10
枚が適切である。そして、最適枚数は上記の範囲
で求める気泡径及び加圧力、液体流量、ボイド率
等によつて決定すればよい。この関係を第７図に
示してある。かかる場合、この網３のメツシユ
（１インチ当たりの条数100）で、条の線径は0.1
mmにしてある。

また網３のメツシユも気泡径に関係しており、
メツシユを30，40，50，100として実験をおこな
つたが、この範囲ではメツシユが細かくなるほど
気泡径も小さくなる傾向がみられる（網枚数が６
枚の場合）。このため上記の最適網数は100メツシ
ユのもので出したものである。また、大きな気泡
の混入もメツシユが細かいほど減少する傾向がみ
られる。また、網を間隔なしに重ねる他、網３に
１mm程度の間隔を持たせて重ねることもできる。
この場合、例えば、第３図に示すようにスペーサ
３５を介在して間隔を保持するようにする。この
ように目的、用途に応じて網３のメツシユ、条の
線径、網同士の間隔、枚数を選択して気泡径を選
択できるものである。したがつて、本発明にあつ
ては、網３のメツシユを100、条の線径を0.1mmに
限定するものではない。

また、減圧板２と網カーリツジ２８との間隔に
よつても発生する気泡径に影響を与える。第６図
にこの関係を示している。これにより気泡を微細
化するためには間隔が0.5〜1.0mmの間が最適であ
ることがわかる。

ところで、微細気泡を発生させる実験を減圧板
２の条件（孔１の径、孔１の数等）を様々に変化
させることによりおこなつた結果、孔１の径は
0.7〜1.0mmで複数の孔の１個当たりの液体の平均
流速が20〜25ｍ／secであるという知見が得られ
た。この関係を第８図に示している。これによる
と孔１の１個当たりの平均流速ｖが20〜25ｍ／
secで気体が溶解した加圧液体の減圧が微細気泡
発生に対して気泡径を小さくすることができる。
またｖ＝10ｍ／secという流速が小さい場合、加
圧液体の減圧が緩やすぎて気泡径が大きくなる。
またこの場合微細気泡の噴出量も少なくなる。ま
たｖ＝40ｍ／secという流速が大きい場合、減圧
が急激すぎて気泡同士の集合が多く起こり気泡径
が大きくなる。

以上によると前述の孔１径0.7〜1.0mmと孔１の
１個当たりの液体の平均流速ｖ＝20〜25ｍ／sec
の範囲で液体流量によりその孔１の数を増やして
いけはよい。ただし隣り合う孔１との距離を５mm
程度にする必要がある。

なお、第１０図に示すような構成で、オリフイ
ス３９径が直径２mmで液体の平均流速が20〜25
ｍ／secに設定し、オリフイス３９の前方に更に
金網４１を巻いたものを配置した従来例のものを
実験したところ、気泡径は35〜45μｍの範囲であ
つたが、本発明において、厚さ１mmのステンレス
製の減圧板３に0.7〜1.0mmの範囲の径の孔１を５
mmの間隔で複数個穿孔し、この複数個の孔１の１
個当たりの液体の平均流速を20〜25ｍ／secの範
囲に設定したものにおいて、網カーリツジ２８を
設けない場合で実験したところ、気泡径は20〜
30μｍとなり、第１０図に示す従来例に比べて約
60％の気泡径となつた。また上記本発明の条件に
更に減圧板２の前方にメツシユ100程度で条の線
径が0.1mm程度の網３を４〜10枚重ねた網カーリ
ツジ２８を配置した場合で実験したところ気泡径
は８〜5μｍの微細気泡が多数発生した。

［発明の効果］ 以上要するに本発明は、気体が溶解した該液体
を導入する部分に続いて、複数の孔を貫通した減
圧板を設けて、気体を溶解した液体を減圧して吐
出するから、孔の数だけ吐出水が分散され、１個
の孔当たりのエネルギー（流量）が減少し、緩や
かに減圧され、又、吐出水が複数個の孔により分
散されるため、気泡の集合も少なく大気泡の発生
も見られず、結果として微細気泡を発生させるこ
とができるものである。

また、減圧板に続いて複数の網を重ねて設置す
ることで、複数の孔から分散されて吐出された直
後に複数の網に衝突して穏やかに減圧され、この
とき気泡の核が形成され、微細気泡の生成が促進
されるものである。

また、微細気泡発生ノズルを、液体の槽の側壁
を貫通し液もれを防ぐようにパツキンを介して固
定され且つ加圧液体を導入する開口部が設けられ
た液体導入部と、該液体導入部に液体の槽の内部
から着脱自在に取り付けた微細気泡発生部とで構
成してあるので、槽内から微細気泡発生部を着脱
できるものであつて、微細気泡発生部の着脱操作
が簡単にできるものである。また微細気泡発生部
に網と減圧板とを着脱自在に取り付け、該減圧板
が網押さえに設けられると共に網押さえにて網が
押圧支持されて減圧板と網とを一定間隔に保持す
るようにしてあるので、微細気泡発生部を取り外
した後、網押さえを取り外すことで網の取り外し
ができ、網の洗浄及び交換が簡単におこなえるよ
うになつたものであり、更に減圧板の複数の孔の
目詰まりの清掃も簡単にできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は
同上の一部破断した分解斜視図、第３図は同上の
網カーリツジの構成を示す分解斜視図、第４図は
本発明の係合突部部分を示す微細気泡発生部の一
部省略背面図、第５図は本発明の使用例を示す概
略断面図、第６図は本発明の減圧板と網との間の
間隔の違いによる平均気泡径を示すグラフ、第７
図は同上の網の枚数の違いによる平均気泡径を示
すグラフ、第８図は同上の減圧板の孔１個当たり
から吐出される流体の流速の違いによる気泡径の
分布を示すグラフ、第９図は従来例の断面図、第
１０図ａ，ｂは同上の比較例の断面図及び同上の
網の斜視図であつて、１は孔、２は減圧板、３は
網、４は微細気泡発生ノズルである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体に気体を加圧・溶解せしめ、次いで気体
   が溶解した該液体を減圧することにより、溶解し
   ている気体が再度気体化し、液体中で気泡化する
   加圧溶解による気泡発生装置におけるノズルであ
   つて、気体が溶解した該液体を導入する部分に続
   いて、複数の孔を貫通した減圧板を設けて、気体
   を溶解した液体を減圧して吐出することを特徴と
   する微細気泡発生ノズル。 ２ 前記減圧板に続いて複数の網を重ねて設置し
   たことを特徴とする請求項１項記載の微細気泡発
   生ノズル。 ３ 前記複数の網について、網をメツシユ100程
   度で線径が0.1mm程度とし、重ね合わせる網の枚
   数を４〜10枚としたことを特徴とする請求項２記
   載の微細気泡発生ノズル。 ４ 前記減圧板及び複数の網の間に一定の間隔を
   おいたことを特徴とする請求項２記載の微細気泡
   発生ノズル。 ５ 前記複数の網を１つのカートリジツジ化した
   ことを特徴とする請求項２記載の微細気泡発生ノ
   ズル。 ６ 前記減圧板に設ける孔の隣り合う孔間の距離
   が５mm程度であり、前記の網の面積が孔の中心に
   対して１個当たり0.9〜1.1cm²であることを特徴と
   する請求項２記載の微細気泡発生ノズル。 ７ 前記減圧板いおいて孔の径が0.7〜1.0mmであ
   つて、前記加圧液体の流量によつて孔の１個当た
   りの該液体の平均流速が20〜25ｍ／secであるよ
   うに孔の径及び個数を設定したことを特徴とする
   請求項１乃至請求項６いずれかに記載の微細気泡
   発生ノズル。 ８ 微細気泡発生ノズルを、液体の槽の側壁を貫
   通し液もれを防ぐようにパツキンを介して固定さ
   れ且つ加圧液体を導入する開口部が設けられた液
   体導入部と、該液体導入部に液体の槽の内部から
   着脱自在に取り付けた微細気泡発生部とで構成
   し、微細気泡発生部に網と減圧板とを着脱自在に
   取り付け、該減圧板が網押さえに設けられると共
   に網押さえにて網が押圧支持されて減圧板と網と
   を一定間隔に保持して成ることを特徴とする請求
   項２記載の微細気泡発生ノズル。 ９ 前記網と減圧板が微細気泡発生ノズルの吐出
   口に配置されたことを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載の微細気泡発生ノズル。