TWI615193B - 氣液混合裝置、氣液混合系統及氣體混合液的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明為在原液中混合氣體而製造氣體混合液的氣液混合裝置，且包括：供所述原液連續地流入的原液流入管，供所述氣體連續地流入的氣體流入管，以及分別與所述原液流入管、所述氣體流入管連通的混合液配管，所述原液流入管與所述氣體流入管以所述原液與所述氣體面對面地發生碰撞的方式加以連通，藉此，在該連通部位形成氣液碰撞部，使所述混合液配管與所述氣液碰撞部連通，並且將所述原液流入管的中心軸與所述氣體流入管的中心軸中的至少一者配置於與所述混合液配管的中心軸不同的方向上。

Description

氣液混合裝置、氣液混合系統及氣體混合液的製造方法
本發明是有關於一種氣液混合裝置及氣液混合系統。 本申請案基於2014年2月5日在日本申請的日本專利特願2014-20711號及2014年6月30日在日本申請的日本專利特願2014-134987號而主張優先權，此處引用其內容。
以前，作為氣液混合裝置，例如如專利文獻1中揭示般，已知有在供給水中混合氣體而製造氣體混合水的氣體混合水生成裝置。該專利文獻1的氣體混合水生成裝置中，主要揭示在水中混合二氧化碳而製造碳酸水。
碳酸水具有優異的保溫作用，因而自古以來被用於利用溫泉的浴池等中。基本上認為碳酸水的保溫作用是利用含有二氧化碳的末梢血管擴張作用來改善身體環境。而且，藉由二氧化碳的經皮浸入而引起毛細血管床（capillary bed）的增加及擴張，從而改善皮膚的血液循環。因此，對於退行性病變（degenerative lesion）及末梢循環障礙的治療有效。
[現有技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2010-264364號公報
[發明所欲解決之課題] 且說，所述專利文獻1的氣體混合水生成裝置中，能夠以簡單的構造來製造氣體混合水（尤其碳酸水）。然而，尤其在如將碳酸水用於洗髮般的理髮美容目的時，期望用以製造碳酸水的裝置小型化或低價格化。因此，就應用於洗髮等理髮美容的氣液混合裝置而言，亦強烈要求不僅能夠利用簡單的構造來製造碳酸水，而且能夠提高氣體在原液中的溶解度從而製造溶解度相對較高的碳酸水（氣體混合液），藉此實現裝置的小型化或低價格化。而且，亦期望容易進行維護，或藉由確保充分的流量而提高可用性。
作為用以溶解二氧化碳的構造，已知除專利文獻1的氣體混合水生成裝置以外，還有使用中空纖維膜的裝置。然而，使用中空纖維膜的裝置難以確保流量，且難以實現小型化、低價格化。 而且，亦已知使用了靜態混合器（static mixer）的構造的裝置，但在該構造的裝置中，若不充分提高壓力則無法提高氣體對原液的溶解度，因此通常需要泵等驅動源，因而裝置構成變得複雜從而小型化變得困難。
本發明鑒於所述情況而完成，因而其目的在於提供一種氣液混合裝置、及使用了該氣液混合裝置的氣液混合系統，所述氣液混合裝置能夠以簡單的構造來製造溶解度相對較高的氣體混合液，藉此能夠小型化或低價格化，並且容易進行維護，亦藉由確保充分的流量而提高可用性。
[解決課題之手段] 本發明的氣液混合裝置在原液中混合氣體而製造氣體混合液，且包括：原液流入管，供所述原液連續地流入；氣體流入管，供所述氣體連續地流入；以及混合液配管，分別與所述原液流入管、所述氣體流入管連通，所述原液流入管與所述氣體流入管以所述原液與所述氣體面對面地發生碰撞的方式加以連通，藉此，在該連通部位形成氣液碰撞部，使所述混合液配管與所述氣液碰撞部連通，並且將所述原液流入管的中心軸與所述氣體流入管的中心軸中的至少一者配置於與所述混合液配管的中心軸不同的方向上。
該氣液混合裝置中，將原液流入管與氣體流入管以所述原液與所述氣體面對面地發生碰撞的方式加以連通，藉此，在該連通部位形成氣液碰撞部，而且，使混合液配管與所述氣液碰撞部連通，並且將所述原液流入管的中心軸與所述氣體流入管的中心軸中的至少一者配置於與所述混合液配管的中心軸不同的方向上，因而，使從原液流入管流入的原液與從氣體流入管流入的氣體相互碰撞，且，可不偏向一方地將氣體混合液朝向與原液流入管的中心軸及氣體流入管的中心軸中的至少一者不同的方向導引，因此，能夠以簡單的構造使碰撞能量最大化，從而可提高氣體對原液的溶解度。
而且，所述氣液混合裝置中，較佳為所述原液流入管的中心軸與所述氣體流入管的中心軸所成的角度為20°～180°，更佳為95°～180°。此處，「所述原液流入管的中心軸與所述氣體流入管的中心軸所成的角度」是指在將所述原液流入管與所述氣體流入管加以連結而成者配置於平面上的情況下，所述2個中心軸之間所形成的角度。 根據該構成，能夠以簡單的構造來製造氣體的溶解度相對較高的氣體混合液。
而且，所述氣液混合裝置中，較佳為所述原液為水，所述氣體為二氧化碳。 根據該構成，能夠以簡單的構造來製造二氧化碳（carbon dioxide）的溶解度相對較高的碳酸水。
而且，所述氣液混合裝置中，較佳為在所述混合液配管設置著使所述氣體混合液中產生渦流的第1渦流生成機構。 根據該構成，在原液流入管與氣體流入管的連接部（所述氣液碰撞部）原液與氣體發生碰撞，使在原液中混合氣體且該氣體的大部分溶解後所得的氣體混合液中，產生渦流，藉此，使氣體混合液中的氣泡微細化，且藉由增大其比表面積而可促進相對於原液的溶解。
而且，所述氣液混合裝置中，較佳為所述第1渦流生成機構在設置於所述混合液配管內的環狀或筒狀的漩渦發生部的所述氣液碰撞部的端部、和與該端部相向的所述混合液配管的內壁面之間，具備在所述氣液碰撞部側開口而形成的槽部。 根據該構成，第1渦流生成機構包括在氣液碰撞部側開口而形成的槽部，因而氣體混合液與槽部的底面發生碰撞而所述氣體混合液的流動反轉，藉此形成微小的渦流，從而氣體混合液中的氣泡微細化。
而且，所述氣液混合裝置中，較佳為所述第1渦流生成機構包括：配設於所述混合液配管的上游側的上游側第1渦流生成機構，以及比該上游側第1渦流生成機構配設得靠下游側的下游側第1渦流生成機構。 根據該構成，比起設置一個第1渦流生成機構，而能夠使氣體混合液中的氣泡進一步微細化，且藉由增大其比表面積而可進一步促進相對於原液的溶解。
而且，較佳為在構成所述上游側第1渦流生成機構的所述漩渦發生部的內部孔中，設置著導引口，所述導引口將所述氣體混合液向所述下游側第1渦流生成機構的所述內壁面側導引。 根據該構成，因在構成上游側第1渦流生成機構的漩渦發生部的內部孔設置導引口，故通過了該導引口的氣體混合液被朝向下游側第1渦流生成機構的內壁面側導引，藉此，更多地與該下游側第1渦流生成機構的槽部的底面發生碰撞，流動反轉而形成渦流，由此氣體混合液中的氣泡微細化。
而且，所述氣液混合裝置中，較佳為在所述混合液配管設置著第2渦流生成機構，所述第2渦流生成機構使流經該混合液配管的氣體混合液的流路從上游朝向下游變窄，藉此使所述氣體混合液產生渦流。 根據該構成，在原液流入管與氣體流入管的連接部（所述氣液碰撞部）原液與氣體發生碰撞，使在原液中混合氣體且該氣體大部分溶解後所得的氣體混合液產生渦流，藉此，使氣體混合液中的氣泡微細化，且藉由增大其比表面積而可促進相對於原液的溶解。而且，因使流經混合液配管的氣體混合液的流路從上游朝向下游變窄，故藉由對氣體混合液進行加壓而可提高氣體在該氣體混合液中的溶解度。
而且，所述氣液混合裝置中，較佳為所述第2渦流生成機構包括如下而構成：狹窄部，使流經所述混合液配管的氣體混合液的流路從上游朝向下游變窄；以及流路變更部，藉由在該狹窄部的側方變更流路而使所述氣體混合液的流動反轉，從而產生渦流。 根據該構成，因流經狹窄部而氣體混合液受到加壓，該氣體混合液中的氣體的溶解度提高。而且，藉由流路變更部而氣體混合液的流動反轉，從而產生渦流，由此，氣體混合液中的氣泡微細化而促進了相對於原液的溶解。
而且，所述氣液混合裝置中，較佳為在所述原液流入管設置著壓力開關，所述壓力開關無須使該原液流入管的流路變窄便可偵測到流經該流路的原液的壓力為規定的壓力以上，在所述氣體流入管設置著控制閥，所述控制閥設置於該氣體流入管與氣體供給源之間且對從所述氣體供給源向所述氣體流入管的氣體的供給進行控制，所述壓力開關構成為在偵測到原液的壓力為規定的壓力以上後打開所述控制閥。 根據該構成，在原液流入管設置著壓力開關，該壓力開關無須使該流路變窄便可偵測流經該流路的原液的壓力，因而可防止因原液的流路變窄而受到加壓從而原液的流量減小而無法獲得所需流量的氣體混合液。
而且，所述氣液混合裝置中較佳為所述控制閥包含閂鎖式電磁閥（latching type solenoid valve）。 根據該構成，閂鎖式電磁閥與普通的電磁閥相比耗電特別少，藉此可減少具有控制閥的氣液混合裝置的耗電。
而且，所述氣液混合裝置中，所述閂鎖式電磁閥較佳為利用電池來運行，更佳為利用乾電池或充電電池來運行。 藉由使用乾電池或充電電池來代替商用電源而作為電源，從而提高氣液混合裝置的可用性，例如可使浴室中的使用變得容易。
而且，所述氣液混合裝置中，較佳為所述控制閥包含比例電磁閥，在該比例電磁閥設置著對從所述氣體供給源向所述氣體流入管的氣體的供給量進行調整的調整部。 根據該構成，因使用比例電磁閥來作為控制閥，故藉由調整部來切換該比例電磁閥的開度，由此，可調整從氣體供給源向氣體流入管的氣體的供給量。因此，藉由對從原液流入管流入的原水調整氣體的流量，而可將所獲得的氣液混合液的濃度調整為不同的多種濃度。
本發明的氣液混合系統包括：所述氣液混合裝置；原液供給源，向所述原液流入管供給原液；氣體供給源，向所述氣體流入管供給氣體；控制部，對從所述原液供給源向所述原液流入管的原液的供給、及從所述氣體供給源向所述氣體流入管的氣體的供給進行控制。 該氣液混合系統中，藉由具備所述氣液混合裝置，而能夠以簡單的構造來提高氣體對原液的溶解度。因此，能夠實現小型化或低價格化，並且能夠容易進行維護，且藉由確保充分的流量而提高可用性。
[發明的效果] 根據本發明的氣液混合裝置，能夠以簡單的構造使原液與氣體的碰撞能量最大化，且提高了氣體對原液的溶解度，因而能夠以簡單的構造來製造溶解度相對較高的氣體混合液，因此可實現小型化或低價格化，並且容易進行維護，藉由確保充分的流量而提高可用性。
以下，參照圖式對本發明的氣液混合裝置及氣液混合系統進行詳細說明。 圖1是表示本發明的氣液混合系統的第1實施形態的概略構成的示意圖，圖1中符號1為氣液混合系統，2為氣液混合裝置。
氣液混合系統1在本實施形態中，用以在原水、例如自來水中混合並溶解二氧化碳（carbon dioxide），並將所獲得的碳酸水用於各種目的。作為碳酸水的用途，與現有情況同樣地，例如用作洗髮等理髮美容目的或洗浴水、即碳酸泉。圖1表示在包括多個洗髮台的理髮美容店中，分別配設於各洗髮台的氣液混合系統1的概略構成。
氣液混合系統1包括如下而構成：氣液混合裝置2，向該氣液混合裝置2供給原水（原液）的原水供給源（原液供給源）3，向所述氣液混合裝置2供給二氧化碳（CO2 ：氣體）的氣體供給源4，以及對來自原水供給源3的原水的供給或來自氣體供給源4的二氧化碳的供給進行控制的控制部40等。
氣液混合裝置2為本發明的氣液混合裝置的第1實施形態，如作為氣液混合裝置2的外觀立體圖的圖2A及作為氣液混合裝置2的側剖面圖的圖2B所示，包括：經由配管（原水側配管30）而連接於所述原水供給源3的原水流入管（原液流入管）5，以及經由配管（氣體側配管31）而連接於所述氣體供給源4的氣體流入管6。
本實施形態中，該些原水流入管5與氣體流入管6由一個配管而形成，所述原水供給源3經由原水側配管而連接於原水流入管5側的開口5a，所述氣體供給源4經由氣體側配管而連接於氣體流入管6側的開口6a。因此，如圖2B所示，原水流入管5與氣體流入管6以原液與氣體面對面地發生碰撞的方式加以連通，且原水流入管5的中心軸（未圖示）與氣體流入管6的中心軸（未圖示）中的至少一者配置於與混合液配管8的中心軸（未圖示）不同的方向上。 關於原水流入管5及氣體流入管6的形狀及尺寸，只要不破壞所述本發明的效果則不作特別限制，較佳為圓筒形。 而且，原水流入管5的中心軸與氣體流入管6的中心軸中的任一者與混合液配管8的中心軸之間所形成的角度較佳為10°～90°，更佳為45°～90°。另外，在將以原水流入管5與氣體流入管6中的任一者與混合液配管8連結的狀態配置於平面上的情況下，所述角度是指於所述2個中心軸之間所形成的角度。例如，在為原水流入管5的中心軸與混合液配管8的中心軸之間形成的角度的情況下，圖13所示的角度為θ。藉由將該角度設為所述範圍，而能夠以簡單的構造來製造氣體的溶解度相對較高的氣體混合液。在圖2A及圖2B所示的形態中，以混合液配管8的中心軸與由原水流入管5及氣體流入管6形成的一個配管的中心軸正交的方式，來配置混合液配管8。 另外，在氣體流入管6，設置著在其開口6a側具有小孔的孔板（orifice plate）6b，藉此，從氣體供給源4供給的二氧化碳以規定的壓力被供給至氣體流入管6內。關於該小孔的大小與數量，可根據所需的氣體壓力來適當選擇。
而且，在原水流入管5與氣體流入管6的氣液碰撞部7，分別與原水流入管5、氣體流入管6連通而設置著混合液配管8。原水流入管5的中心軸與氣體流入管6的中心軸中的至少一者配置於與混合液配管8的中心軸不同的方向上，且包括與所述氣液碰撞部7一體連接的配管本體9、及可裝卸地連結於該配管本體9的殼體10。 本實施形態中，殼體10可裝卸地連結於配管本體9，但配管本體9與殼體10亦可一體形成。 而且，本實施形態中，如圖13所示，若將所述原液流入管的中心軸與所述氣體流入管的中心軸所成的角度設為θ'，則θ'較佳為20°～180°，更佳為95°～180°，尤佳為135°～180°。藉由如此構成，而能夠以簡單的構造來製造氣體的溶解度相對較高的氣體混合液。 而且，本發明的裝置中，原水流入管5、氣體流入管6及混合液配管8的各自的中心軸可構成為能夠將該些配置於同一平面上，亦可構成為該些形成三角錐。
配管本體9是一體地連結於原水流入管5與氣體流入管6之間的氣液碰撞部7的圓筒狀者。因此，在本實施形態中，形成該些原水流入管5、氣體流入管6、配管本體9的構件為樹脂製或金屬製的一體成形品。該一體成形品亦可在側面觀察時形成為T字狀。此處，配管本體9形成為包圍與所述氣液碰撞部7連通而形成的圓筒狀的導引管11的狀態，因此，與導引管11的內徑相比具有充分大的內徑。
殼體10為形成為大致圓筒狀即配管狀的樹脂製或金屬製者，一端側為內插於配管本體9的大致圓筒狀的內插部12，另一端側為從配管本體9抽出的大致圓筒狀的殼體本體13。而且，在該些內插部12與殼體本體13之間形成著圓環狀的凸緣部14。凸緣部14構成為在將內插部12內插至配管本體9時，抵接於設置在該配管本體9的端部的圓環狀的凸緣9a。
而且，如所述般在殼體10的凸緣部14抵接於配管本體9的凸緣9a的狀態下，如圖2A、圖2B所示，藉由在該些凸緣部14、凸緣9a安裝著接口夾（joint clip）15，而凸緣部14、凸緣9a保持並固定為相互抵接的狀態。
接口夾15是將金屬製的板彈簧形成為大致環狀而成者，沿著其圓周方向而具有卡合於凸緣部14、凸緣9a的細長開口15a。將所述接口夾15的一端側與另一端側之間擴展而使凸緣部14、凸緣9a進入其內部，然後將一端側與另一端側之間閉合而使凸緣部14、凸緣9a卡合並向開口15a內突出，由此可利用接口夾15來保持固定凸緣部14、凸緣9a。
而且，在殼體10的內插部12，如圖2B所示在其外周面捲繞著2個O形環16、O形環16。該些O形環16、O形環16的一部分向環繞內插部12的外周面而形成的槽（未圖示）內突出設置。基於所述構成，內插部12在內插至配管本體9時，藉由在與該配管本體9的內壁面之間介設O形環16、O形環16，而相對於配管本體9氣密地連接。
在所述內插部12的內部孔內收容著圓筒狀的漩渦發生構件（漩渦發生部）17。即，在內插部12的內部孔內，在與殼體本體13側的大致邊界部形成著階差部12a，且在該階差部12a載置著漩渦發生構件17。漩渦發生構件17如圖3A～圖3C所示，具有圓筒部18、及一體地形成於該圓筒部18內的偏流板19。此處，圖3A為漩渦發生構件17的立體圖，圖3B為漩渦發生構件17的平面圖，圖3C為漩渦發生構件17的側剖面圖。
在漩渦發生構件17，在其圓筒部18的上端部，即所述氣液碰撞部7側的端部，隨著從混合液配管8（殼體10）的中心軸的後側（氣液碰撞部7側）向前側（與氣液碰撞部7相反的一側）前進而從內側朝向外側的錐面18a，是遍及所述上端部的全周而形成。由此，在該錐面18a和與該錐面18a相向的面，即與圖2B所示的漩渦發生構件17的上端部相向的混合液配管8（殼體10的內插部12）的內壁面之間，形成著槽部20。
槽部20是遍及漩渦發生構件17的上端部的全周且在所述氣液碰撞部7側開口而形成，且構成本發明的第1渦流生成機構的一部分，即上游側第1渦流生成機構。利用所述槽部20，如後述般從所述氣液碰撞部7通過導引管11而流入至內插部12內的氣體混合液的一部分與槽部20的底面，即所述錐面18a發生碰撞而其流動反轉，從而形成微小的渦流。
在漩渦發生構件17的所述偏流板19，如圖3A、圖3B所示，在其外周部，即圓筒部18側形成著導引口19a。本實施形態中，如圖3B所示，導引口19a沿著圓筒部18的內周面而形成為圓弧狀，所述導引口19a沿著圓筒部18的圓周方向而等間隔地形成4個。如此，導引口19a形成於圓筒部18側，藉此通過了該些導引口19a的氣體混合液如後述般被朝向構成下游側第1渦流生成機構的混合液配管8的內壁面側導引。
此處，4個導引口19a的開口面積的合計形成為與所述導引管11的內部孔的開口面積大致相同。因此，在氣液碰撞部7原水與二氧化碳發生碰撞，混合而形成的氣體混合液在通過導引管11時與通過4個導引口19a時，以大致相同的流速通過。藉此，在通過4個導引口19a時，所述氣體混合液不會受到特別加壓從而其流量不會減小，能夠以與通過導引管11時相同的流量流動。
另外，關於導引口19a，其形狀或大小並不限定於圖3A、圖3B所示的形態，只要配置於偏流板19的外周部，即圓筒部18側，則可採用各種形態。例如，亦可各配置多個如圖4A所示直徑相對小的圓形的導引口19b或如圖4B所示直徑更小的圓形的導引口19c。然而，關於該些如圖4A所示的導引口19b或圖4B所示的導引口19c，亦與所述導引口19a同樣地，較佳為其開口面積的合計形成為與所述導引管11的內徑大致相同。另外，圖4A、圖4B中僅記載了偏流板19，該些偏流板19藉由設置於圖3A～圖3C所示的圓筒部18內，而構成漩渦發生構件17。
如圖2B所示，殼體本體13由成為內插部12側的大徑部21、及直徑小於該大徑部21的小徑部22而形成。在大徑部21內，形成著與形成於所述階差部12a側的內部孔連通，因此與漩渦發生構件17的導引口19a連通的內部孔21a。另一方面，在小徑部22內形成著與大徑部21的內部孔21a連通的內部孔22a。
大徑部21的內部孔21a形成為隨著向小徑部22側前進而直徑逐漸縮小的錐狀。尤其是其下端側，即與小徑部22的內部孔22a連通的一側成為內壁面所形成的傾斜角（錐角）大的錐面21b。即，錐面21b隨著向小徑部22側前進而從外側朝向內側相對於中心軸（未圖示）傾斜地形成。
在小徑部22的內部孔22a，可裝卸地插入嵌合並固定著混合管23。混合管23為包含樹脂或金屬的大致圓筒狀者，且為構成本發明的漩渦發生部者，其上端部向大徑部21的內部孔21a側突出而安裝並固定。即，混合管23以其上端與所述錐面21b的上端大致一致的方式配置。
利用所述構成，在混合管23的上端部和與該上端部相向的混合液配管8的內壁面（殼體10的殼體本體13），即錐面21b之間，形成著槽部24。槽部24跨及混合管23的上端部的全周而向所述氣液碰撞部7側，即構成上游側第1渦流生成機構的漩渦發生構件17側開口而形成，且構成為本發明的成為第1渦流生成機構的一部分的下游側第1渦流生成機構。
利用所述槽部24，如後述般通過漩渦發生構件17的導引口19a而流入至殼體本體13內的氣體混合液，大部分與槽部24的底面，即所述錐面21b發生碰撞而其流動反轉，從而形成微小的渦流。即，通過了漩渦發生構件17的導引口19a的氣體混合液藉由該些導引口19a而向大徑部21的內部孔21a的內壁面側導引，因而其大部分朝向槽部24流動。 本實施形態中，由以此種混合管23作為漩渦發生部的下游側第1渦流生成機構、及以漩渦發生構件17作為漩渦發生部的所述上游側第1渦流生成機構，來構成第1渦流生成機構。
混合管23的上端部構成下游側第1渦流生成機構，在本實施形態中，與所述下游側第1渦流生成機構分開地在混合管23的內部形成第2渦流生成機構。即，混合管23如圖5A～圖5C所示內部具有狹窄部25與流路變更部26。此處，圖5A為混合管23的立體圖，圖5B為混合管23的平面圖，圖5C為混合管23的側剖面圖。
如圖5B、圖5C所示，狹窄部25為如下的開口，即，藉由第1擋板27a從混合管23的內壁面的一部分朝向中心側而延伸設置，而形成於該第1擋板27a的前端與混合管23的內壁面之間。如此，因第1擋板27a而混合管23的內部孔的一部分閉合，藉此，剩餘的開口部分的開口面積必然地變窄，由此，成為使氣體混合液的流路從上游朝向下游變窄的部位，即狹窄部25。
而且，如圖5C所示，在該狹窄部25的下側（下游側），第2擋板27b從混合管23的內壁面的另一部分朝向中心側延伸設置。如此在狹窄部25的正下方配置著第2擋板27b，藉此流經狹窄部25的氣體混合液與第2擋板27b發生碰撞，然後流入至形成於第2擋板27b的前端與混合管23的內壁面之間的開口27c中。因此，利用所述第2擋板27b及形成於其前端側的開口27c，構成在狹窄部25的側方變更流路的流路變更部26。
包含所述構成的流路變更部26使氣體混合液的流動利用第2擋板27b而反轉，之後導引至第2擋板27b的側方的開口27c，所述氣體混合液藉由因狹窄部25而流路從上游朝向下游變窄而受到加壓。此時，如圖5C中箭頭所示，在狹窄部25中氣體混合液受到加壓，藉此二氧化碳的溶解度提高。而且，在流路變更部26中利用第2擋板27b而使氣體混合液的流動反轉，使氣體混合液在與混合液配管8（混合管23）的中心軸交叉的方向上流動，從而產生渦流。
另外，在此種混合管23，如圖5A、圖5C所示在其側壁部形成著兩個槽口28a、槽口28b。該些槽口28a、槽口28b主要為用以形成第1擋板27a或第2擋板27b等的加工用槽口。 而且，在混合管23的下端部，如圖2B所示，形成著與嵌合凹部（未圖示）嵌合的圓環狀的嵌合凸部29，所述嵌合凹部形成於殼體本體13的小徑部22的下端部。該嵌合凸部29可裝卸地嵌合於小徑部22的下端部的嵌合凹部，藉此，混合管23可裝卸地收容固定於殼體本體13內。
如此收容固定於殼體本體13的混合管23的下端側的開口成為氣液混合裝置2的氣體混合液的噴出口。因此，在殼體本體13，雖未圖示，但在其小徑部22安裝著軟管及淋浴頭。因此，在小徑部22，在其外周面形成著外螺紋部（未圖示），並在該外螺紋部可裝卸地安裝著軟管。
在包含所述構成的氣液混合裝置2，如圖6A、圖6B所示，在原水流入管5的開口5a連結著原水側配管30，在氣體流入管6的開口6a連結著氣體側配管31。該些原水側配管30或氣體側配管31的連結使用接口夾15。原水側配管30與圖1所示的原水供給源3連接，氣體側配管31與氣體供給源4連接。
此處，本實施形態中，原水供給源3為自來水管，因此，原水側配管30配設於自來水管與原水流入管5之間。然而，亦可在自來水管或原水流入管5，設置著將自來水加溫至規定的溫度，例如30℃～45℃左右的預先設定溫度的加熱裝置（未圖示）。在洗髮時，通常的自來水中會有冰冷的感覺，因而理想的是預先加溫至所述溫度範圍，較佳為35℃～40℃左右。
而且，亦可與如所述般進行的加溫分開地，在成為原水的自來水中例如預先溶解規定量的氯化鈉，而作為醫療用目的的生理鹽水。進而，亦可視需要添加香料。另外，作為原水供給源3，除自來水管以外亦可使用各種水源。 另一方面，作為氣體供給源4，本實施形態中使用以0.5 MPa左右的壓力（計示壓力）填充了二氧化碳的儲氣罐（gas canister）。
如圖6A、圖6B所示，在原水側配管30設置著成為本發明的壓力開關的第1壓力開關32。第1壓力開關32如圖6A所示，為無須使原水側配管30，即原水流入管5的流路變窄便可偵測流經原水側配管30內（原水流入管5內）的原水的壓力的感測器，且為如下公知構成者，即，若達到預先設定的規定的壓力以上則偵測到該情況而開關導通，若小於規定的壓力則開關斷開。
該第1壓力開關32具有與原水側配管30內連通的旁通管32a而構成，若原水側配管30內為規定的壓力以上則原水通過旁通管32a而對第1壓力開關32進行加壓，從而使開關導通。而且，在原水側配管30內小於規定的壓力時原水不對第1壓力開關32進行加壓，因此開關為斷開的狀態。
由此，該第1壓力開關32無須使原水側配管30，即與其連結的原水流入管5的流路變窄，便可偵測流經該流路的原水的壓力。一般所使用的流量感測器中，是在流路中配置葉輪等，並根據其轉數來檢測流量，因而結果會因葉輪等而使流路變窄。與此相對，第1壓力開關32因不使流路變窄，所以亦可不使流量減小地流動。
該第1壓力開關32如圖1所示與控制部40電性連接，將所偵測到的導通/斷開信號發送至控制部40。 在與圖6A、圖6B所示的氣液混合裝置2的氣體側供給管6連接的氣體側配管31，如圖1所示在與氣體供給源4之間的路徑中，設置著電磁閥33（控制閥）及第2壓力開關34。
第2壓力開關34配置於氣體供給源4側，對流經氣體側配管31的二氧化碳的壓力進行偵測，若為預先設定的壓力（例如0.3 MPa［計示壓力］）以上則使開關導通，若小於預先設定的壓力則使開關斷開。因此，該第2壓力開關34作為剩餘量錶而發揮功能，該剩餘量錶對構成氣體供給源4的儲氣罐內的剩餘壓力，即儲氣罐內的二氧化碳的剩餘量進行判定。
該第2壓力開關34亦與控制部40電性連接，將基於偵測結果的導通/斷開信號發送至控制部40。控制部40中，在未圖示的操作面板的顯示部，顯示第2壓力開關34的偵測結果，即氣體供給源4（儲氣罐）的剩餘量是否為預先設定的壓力（量）以上。
電磁閥33配置於第2壓力開關34的下游側，藉由其開閉而對來自氣體供給源4的二氧化碳的供給進行調整。即，藉由打開電磁閥33而自氣體供給源4向氣液混合裝置2的氣體流入管6供給二氧化碳，並藉由關閉電磁閥33而停止二氧化碳的供給。該電磁閥33藉由與控制部40電性連接而其開閉得到控制。
控制部40接收來自所述第1壓力開關32的導通/斷開信號，並基於該導通/斷開信號對電磁閥33的開閉進行控制。即，原水側配管30（原水流入管5）內的壓力為規定的壓力以上，因此第1壓力開關32偵測到原水以規定的流量以上流過，當將導通信號發送至控制部40時，控制部40為了打開電磁閥33，而向電磁閥33發送導通信號。於是，電磁閥33打開，二氧化碳被供給至氣液混合裝置2。
另一方面，原水側配管30（原水流入管5）內的壓力小於規定的壓力，因此在第1壓力開關32無法偵測到原水以規定的流量以上流過的情況下，不將導通信號發送至控制部40，因此控制部40並未將電磁閥33打開而使其為關閉狀態。於是，因電磁閥33關閉，故二氧化碳未被供給至氣液混合裝置2。
僅在如所述般原水以規定的流量以上流過並被供給至氣液混合裝置2的情況下，二氧化碳被供給至氣液混合裝置2，因而防止二氧化碳被過度地消耗，並且所製造的氣體混合液，即碳酸水中的二氧化碳濃度調整為預先設定的適當的範圍。
控制部40具有中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）或記憶體裝置等，並且具有作為顯示部發揮功能的操作面板，經由操作面板來進行氣液混合系統1整體的電源的導通斷開或各種資料的輸出等。即，該控制部40構成為基於來自所述第1壓力開關32或第2壓力開關34的信號，而算出原水的供給時間（供給量）或二氧化碳的供給時間（供給量），並進而算出氣體供給源4的二氧化碳的剩餘量等。
而且，如此算出的各種的資訊可經由控制部40內的輸出部35而輸出至iOS終端機或安卓（android）等外部終端機。作為輸出部35，包括利用未圖示的通信手段（例如藍牙（Bluetooth）等）進行輸出者。作為外部終端機，較佳地使用輸入板或智慧型電話等，可容易接收由所述控制部40算出的各種資訊。
在如本實施形態般具有多個洗髮台的理髮美容店中，在各洗髮台分別配設著氣液混合系統1的情況下，可從各洗髮台的氣液混合系統1分別輸出各種資訊，並向一個外部終端機輸入各種資訊。因此，理髮美容店的負責人等藉由查看輸入了各種資訊的外部終端機，而可容易確認各洗髮台的運轉狀況或過去的運轉歷程等。
接下來，對利用包含所述構成的氣液混合系統1（氣液混合裝置2）進行的作為氣體混合液的碳酸水的製造進行說明。 首先，使來自作為原水供給源3的自來水管的水（熱水），以預先設定的規定的壓力，例如0.10 MPa～0.20 MPa，較佳為0.10 MPa～0.15 MPa的壓力（計示壓力）流經原水側配管30。藉由以規定的壓力供給原水，而本實施形態中，其流量設定為例如6 l/min（升/分鐘）～15 l/min，較佳為6 l/min（升/分鐘）～10 l/min左右。
使原水如所述般流動，而當原水側配管30內達到規定的壓力時，第1壓力開關32偵測到該情況，並經由控制部40打開電磁閥33。 在氣體供給源4側，第2壓力開關34偵測氣體供給源（儲氣罐）4內的剩餘壓力（剩餘量），並使控制部40的操作面板顯示其結果。因此，只要氣體供給源4的剩餘壓力為預先設定的壓力以上，則操作者直接推進碳酸水的製造。而且，在氣體供給源4的剩餘壓力小於預先設定的壓力的情況下，視需要進行氣體供給源4的更換等。另外，氣體供給源（儲氣罐）4具備壓力調整器或壓力計，例如藉由對壓力計進行確認，而可決定氣體供給源4的更換時間。
通過了電磁閥33的二氧化碳利用設置於電磁閥33的上游側或下游側的未圖示的流量調整器，而將流量調整為例如4 l/min～12 l/min，較佳為5 l/min～11 l/min 左右。 若從原水供給源3經由原水側配管30向原水流入管5供給原水，並從氣體供給源4經由氣體側配管31向氣體流入管6供給二氧化碳，則如圖7中箭頭所示，原水與二氧化碳（氣體）在氣液碰撞部7發生碰撞並加以混合。而且，通過導引管11而流入至混合液配管8內。
此時，原水與二氧化碳在氣液碰撞部7相互碰撞，進而不偏向一方地將所獲得的氣體混合液朝向與原水及二氧化碳中的至少一者不同的方向導引，因而碰撞能量最大化，二氧化碳與原水充分混合，並且二氧化碳相對於原水的溶解度提高。二氧化碳相對於溫度40℃的水的飽和濃度約為1000 ppm。與此相對，本實施形態的氣液混合裝置2中，在氣液碰撞部7使二氧化碳與原水碰撞後，通過導引管11而流入至混合液配管8內，由此，可使通過了該導引管11的氣體混合液（碳酸水）中的二氧化碳濃度達到800 ppm～850 ppm左右的濃度。另外，未溶解於原水中的二氧化碳以成為氣泡而混合於氣體混合液中的狀態存在。
流入至混合液配管8內的氣體混合液（碳酸水）朝向設置於殼體10的內插部12內的漩渦發生構件17流動。此時，氣體混合液的一部分朝向設置於漩渦發生構件17的上端部與內插部12的內壁面之間的槽部20（上游側第1渦流生成機構）流動，藉此，如圖7中箭頭所示般產生微小的渦流。即，氣體混合液與槽部20的底面（錐面18a）發生碰撞而其流動反轉，朝向與混合液配管8的中心軸交叉的方向流動，由此產生微小的渦流。
因產生所述微小的渦流，而氣體混合液中的氣泡微細化，其比表面積增大。藉此，形成氣泡的二氧化碳與氣體混合液（原水）的接觸面積增加，促進二氧化碳氣體相對於氣體混合液（原水）的溶解。因此，已達到800 ppm～850 ppm左右的濃度的氣體混合液中的二氧化碳濃度提高至900 ppm左右為止。
經上游側第1渦流生成機構（槽部20）提高了二氧化碳濃度的氣體混合液如圖7中箭頭所示，藉由通過漩渦發生構件17的偏流板19的導引口19a而被導引，並沿殼體本體13的大徑部21的內部孔21a的內壁面側流動。藉此，氣體混合液的大部分朝向設置於大徑部21的內部孔21a的內壁面，即錐面21b與混合管23的上端部之間的槽部24（下游側第1渦流生成機構）流動，並如圖7中箭頭所示般產生微小的渦流。即，氣體混合液與槽部24的底面（錐面21b）發生碰撞而其流動反轉，並向與混合液配管8的中心軸交叉的方向流動，由此產生微小的渦流。
因產生此種微小的渦流，而與所述槽部20（上游側第1渦流生成機構）時同樣地促進二氧化碳相對於氣體混合液（原水）的溶解，氣體混合液的二氧化碳濃度進一步提高。 經下游側第1渦流生成機構（槽部24）而提高了二氧化碳濃度的氣體混合液如圖7中箭頭所示，流入至混合管23內。
而且，流入至混合管23內的氣體混合液如圖5C所示，藉由流經狹窄部25而受到加壓，由此該氣體混合液中的二氧化碳的溶解度得到提高。而且，利用第2擋板27b而使流動反轉，並向與混合液配管8的中心軸交叉的方向流動，由此產生渦流。進而，即便其後朝向開口27c來變更流路，亦會產生渦流。藉此，氣體混合液中的氣泡微細化，二氧化碳相對於氣體混合液（原水）的溶解得到促進。本實施形態中，氣體混合液中的二氧化碳濃度提高至飽和濃度即1000 ppm左右。
如此，使二氧化碳溶解至飽和濃度附近為止所得的氣液混合液（碳酸水）經由與殼體本體13的小徑部22連接的軟管、進而經由設置於該軟管的前端的淋浴頭而噴出，從而供洗髮使用。
如以上說明般，本實施形態的氣液混合裝置2使由原水流入管5供給的原水與由氣體流入管4供給的二氧化碳（氣體）彼此發生碰撞，且利用混合液配管8而不偏向一方地將氣體混合液朝向與原水及二氧化碳中的至少一者不同的方向導引，因而能夠以簡單的構造使碰撞能量最大化，從而可提高二氧化碳相對於原水的溶解度。因此，不需要泵等驅動源，從而能夠以簡單的構造來製造溶解度相對較高的碳酸水，由此，能夠實現氣液混合裝置的小型化或低價格化。而且，不會如現有的使用了中空纖維膜的裝置那樣發生堵塞，因此維護變得容易，進而幾乎不對氣體混合液（碳酸水）進行加壓，因而可確保充分的流量。由此，能夠使可用性比先前提高很多。
而且，在混合液配管8設置著第1渦流生成機構，該第1渦流生成機構使氣體混合液向與混合液配管8的中心軸交叉的方向流動而產生渦流，因而可藉由使氣體混合液產生渦流而將氣體混合液中的氣泡微細化，並藉由增大其比表面積而促進二氧化碳相對於原水的溶解。
而且，由槽部20、槽部24構成第1渦流生成機構，所述槽部20、槽部24形成於包含漩渦發生構件17或混合管23的漩渦發生部的上端部、和與該上端部相向的混合液配管8的內壁面之間，因而可藉由使氣體混合液與槽部20、槽部24的底面發生碰撞而其流動反轉，由此形成微小渦流並將氣體混合液中的氣泡微細化。由此，可促進二氧化碳相對於原水（氣體混合液）的溶解。
而且，因在偏流板19設置導引口19a，該偏流板19形成於構成上游側第1渦流生成機構的漩渦發生構件17的內部孔，故藉由將通過了該導引口19a的氣體混合液向大徑部21的內部孔21a的內壁面側導引，而更多地與下游側第1渦流生成機構的槽部24的底面發生碰撞，使流動反轉而形成渦流。因此，可將氣體混合液中的氣泡微細化，並促進二氧化碳相對於原水（氣體混合液）的溶解。
而且，在混合液配管8設置混合管23，在該混合管23內設置第2渦流生成機構而使氣體混合液的流路從上游朝向下游變窄，從而產生渦流，因而可藉由使氣體混合液產生渦流，而將氣體混合液中的氣泡微細化，並可藉由增大其比表面積而促進二氧化碳相對於原水的溶解。而且，因使氣體混合液的流路從上游朝向下游變窄，故可藉由對氣體混合液進行加壓而提高氣體在該氣體混合液中的溶解度。
而且，由狹窄部25與流路變更部26來構成第2渦流生成機構，所述狹窄部25使流經混合液配管8的氣體混合液的流路從上游朝向下游變窄，所述流路變更部26藉由在該狹窄部25的側方變更流路而使氣體混合液的流動反轉，從而產生渦流，因而，可藉由狹窄部25對氣體混合液進行加壓，而提高該氣體混合液中的二氧化碳的溶解度。而且，藉由流路變更部26使氣體混合液的流動反轉，從而產生渦流，因而可將氣體混合液中的氣泡微細化，並促進二氧化碳相對於原水的溶解。
而且，在與原水流入管5連接且因此實質包含於原水流入管5的原水側配管30設置第1壓力開關32，該第1壓力開關32無須使流路變窄便可偵測到流經該流路的原水的壓力，因而可防止因原水的流路變窄而受到加壓從而原水的流量減小而無法獲得所需流量的氣體混合液。而且，使第1壓力開關32構成為偵測到原水的壓力為規定的壓力以上後打開電磁閥33（控制閥），因而可防止二氧化碳被過度地消耗，進而，可將製造的碳酸水中的二氧化碳濃度調整為預先設定的適當的範圍。
而且，在包括所述氣液混合裝置2的氣液混合系統1中，因包括氣液混合裝置2而能夠以簡單的構造來提高二氧化碳相對於原水的溶解度，因此可實現小型化或低價格化，容易進行維護，且可藉由確保充分流量而提高可用性。
另外，所述第1實施形態中，作為用以在混合液配管8的流路中生成渦流的渦流生成機構，設置了上游側第1渦流生成機構（槽部20）、下游側第1渦流生成機構（槽部24）、第2渦流生成機構（狹窄部25及流路變更部26）這3個機構，但亦可變更該些機構的順序來設置，還可為設置該些3個機構中的1個機構、2個機構或至少設置4個機構的構成，而且，亦可將相同的機構至少設置2個，進而亦可為未設置該些渦流生成機構的構成。該情況下，亦可在氣液碰撞部7使原水（原液）與二氧化碳（氣體）發生碰撞，藉此使二氧化碳以高濃度溶解在氣體混合液中（原水中）。
而且，作為去除一部分渦流生成機構的構成，具體而言，可列舉去除第2渦流生成機構（狹窄部25及流路變更部26）的示例。圖8A～圖8C為代替圖5A～圖5C所示的混合管23而使用的管36，該管36與混合管23同樣地，構成為收容並固定於圖2B所示的殼體本體13的小徑部22的內部孔22a中。
該管36中，除未形成有形成於混合管23的狹窄部25或流路變更部26，即第1擋板27a或第2擋板27b、槽口28a、槽口28b的方面以外，形成為與混合管23相同的形狀，且除具有嵌合凸部29以外，僅形成為圓筒形狀。
因此，藉由代替混合管23而將所述管36收容固定於殼體本體13的小徑部22的內部孔22a中，可利用所述管36的上端部來形成下游側第1渦流生成機構，而且，可省略第2渦流生成機構。 藉由如所述般省略具有使氣體混合液的流路從上游朝向下游變窄的狹窄部25的第2渦流生成機構，所獲得的碳酸水（氣體混合液）中的二氧化碳（氣體）的溶解度雖然降低，但由於不進行狹窄部25對氣體混合液的加壓而可抑制流量減小，因此可使所獲得的碳酸水（氣體混合液）的流量增多。
接下來，對本發明的氣液混合裝置及氣液混合系統的第2實施形態進行說明。另外，以下的說明中，對與第1實施形態相同的構成要素附上相同的符號，並省略其說明。 圖9A～圖9C是表示本發明的氣液混合系統的第2實施形態的概略構成的圖，圖9A是表示外觀的前視圖，圖9B是表示內部構造的前視圖，圖9C是表示外觀的後視圖。而且，圖10是表示圖9A～圖9C所示的氣液混合系統的內部構造的立體圖。圖9A～圖9C中符號50為氣液混合系統，該氣液混合系統50在框體51內緊湊地收容著所述實施形態中所示的本發明的所述氣液混合裝置2、或隨附於該氣液混合裝置2的各種構成要素。
框體51例如具有一邊形成為100 mm～200 mm左右的大致正方形的正面板及背面板，且厚度形成為50 mm～100 mm左右，如圖9B所示，在其內部具有圖2A、圖2B所示的氣液混合裝置2與圖1所示的控制部40。而且，氣液混合裝置2與圖1、圖6A、圖6B所示的第1實施形態的氣液混合裝置2同樣地，具有原水側配管30、氣體側配管31（參照圖10）、第1壓力開關32、第2壓力開關34、及控制閥52。
原水側配管30如圖1所示，形成為經由連接配管等（未圖示）而連接於向氣液混合裝置2供給原水（原液）的原水供給源（原液供給源）3，且與第1實施形態同樣地設置著第1壓力開關32。該原水側配管30中，如圖9B所示，連接於連接配管等的外螺紋狀的連接部30a從框體51的側板向外方突出而配置。因此，原水側配管30可經由連接配管等而容易與原水供給源3連接。
氣體側配管31如圖1所示，形成為直接或經由連接配管等而連接於向氣液混合裝置2供給二氧化碳的氣體供給源4，且如圖10所示，設置著第2壓力開關34、控制閥52，進而設置著速度控制器53。該氣體側配管31中，連接於氣體供給源4側的連接部31a如圖9C所示從框體51的背面板向外方突出。因此，氣體側配管31可經由連接配管等而容易地與氣體供給源4連接。
速度控制器53如圖10所示，是對從氣體供給源4流入至氣體側配管31的二氧化碳的流量進行調整的流量調整閥，且被調整為預先設定的流量。
控制閥52在本實施形態中包含閂鎖式電磁閥。例如在NC（通常閉合）型電磁閥中，為了保持打開狀態（開狀態）而需要持續供給電力，於此相對，在閂鎖式電磁閥中，為了保持閉狀態、開狀態而使用永久磁鐵，藉此在保持所述狀態時不需要供給電力。即，僅在切換時通電，在保持切換後的狀態時不需要通電。藉此，閂鎖式電磁閥比起NC型等普通的電磁閥，耗電非常少。
因此，在包含所述閂鎖式電磁閥的控制閥52中，能夠利用直流電源而運行，且耗電少，因而可例如利用乾電池或充電電池（充電式電池）來運行。因此，本實施形態中，使用乾電池或充電電池來作為該閂鎖式電磁閥（控制閥52）的電源（未圖示）。包含該乾電池或充電電池的電源，即乾電池或充電電池，直接配置於框體51內，或者將收容乾電池或充電電池的電源盒（未圖示）與框體51連接而配置。而且，該電源在本實施形態中亦用作第1壓力感測器32、第2壓力感測器34、控制部40的電源。因此，本實施形態的氣液混合裝置52可單獨使用，而無須經由配線繩（wiring cord）連接於設置在家庭或店鋪的商用電源。
而且，本實施形態中，較佳地使用小型的氣筒（gas cartridge），例如74 g裝的市售的二氧化碳氣筒來作為氣體供給源4。該二氧化碳氣筒可利用一般的流通進行輸送，且操作性優異。而且，所述二氧化碳氣筒足夠輕，因而可直接或經由耦合器等間接地連結於圖9C所示的氣體側配管31的連接部31a。
因此，本實施形態的氣液混合系統50尤其適合用於家庭浴室中。這是因為，一般而言家庭浴室中無商用電源，而且，亦不直接配置二氧化碳氣罐，但當在浴室中使用例如大型氣液混合系統時，則需要將用以與電源連接的配線繩或來自二氧化碳氣罐的配管從浴室外走線。然而，所述配線繩或配管的走線需要將浴室改裝等，而且會擔心漏電或配管脫落所致的二氧化碳的洩露。
與此相對，圖9A～圖9C、圖10所示的氣液混合系統50中，因使用閂鎖式電磁閥來作為控制閥52，故耗電量少，因此，使用乾電池或充電電池來作為電源，從而不需要用以連接於商用電源的配線繩。而且，因可使用小型的二氧化碳氣筒，故不需要配管的走線。
由此，在本實施形態的氣液混合系統50中，不需要對浴室進行改裝等，而且，亦不用擔心漏電或配管脫落所致的二氧化碳的洩露，在家用浴室中可簡單地使用。例如，關於在前端部安裝淋浴頭的供給熱水用的軟管，可經由附件（attachment）來裝卸淋浴頭。然後，從該供給熱水用軟管卸下淋浴頭，並經由耦合器來將氣液混合系統50的原水側配管30的連接部30a連接於此。然後，將二氧化碳氣筒連接於氣體側配管31的連接部31a。
而且，淋浴頭連同軟管一併安裝於氣液混合系統50的氣液混合裝置2的小徑部22。藉此，與第1實施形態同樣地，藉由在向氣液混合系統50供給熱水的同時供給二氧化碳，而可從淋浴頭噴射碳酸水（氣液混合液）。由此，可在洗髮時供給碳酸水。而且，亦可代替淋浴頭而安裝軟管，並使軟管朝向浴缸，藉此可使碳酸泉流入浴缸內。
另外，可藉由如圖9A所示般設置於框體51的正面板的操作面板54來直接進行所述碳酸水供給的控制。操作面板54的顯示藉由圖1所示的控制部40而控制，有「水（WATER）」的顯示與「氣體（GAS）」的顯示、及用於ON/OFF的顯示54a。操作者為了使氣液混合系統50運行，首先按壓用於ON/OFF的顯示54a。
於是，氣液混合系統50運行，從原水供給源3供給原水。而且，若第1壓力開關32偵測到原水以規定的流量以上流動，則操作面板54接收來自控制部40的信號而將「WATER」的顯示點燈。而且，若如所述般第1壓力開關32偵測原水以規定的流量以上流動，且第2壓力開關34進行偵測並按壓用於ON/OFF的顯示54a而成為導通（ON），則控制部40打開控制閥52。藉此，二氧化碳被供給至氣液混合裝置2，因此從氣液混合裝置2的小徑部22噴出碳酸水。此時，第2壓力開關34偵測氣體供給源（儲氣罐）4內的剩餘壓力（剩餘量），若為預先設定的壓力以上，則控制部40在操作面板顯示其結果。即，將「GAS」的顯示點燈。
因此，操作者一併確認「WATER」、「GAS」的顯示，藉此可確認已從氣液混合裝置2的小徑部22噴出碳酸水。 而且，可藉由使用後再次按壓用於ON/OFF的顯示54a，而使氣液混合裝置2的作動停止。
在本實施形態的氣液混合系統50的氣液混合裝置2中，因使用閂鎖式電磁閥來作為控制閥52，故閂鎖式電磁閥比起普通的電磁閥而耗電特別少，由此可減少具有控制閥52的氣液混合裝置2、進而氣液混合系統50的耗電。因此，可代替商用電源而使用乾電池或充電電池（充電式電池）來作為電源。
而且，藉由如所述般使用乾電池或充電電池來作為控制閥52（閂鎖式電磁閥）的電源，而不需要從氣液混合裝置2或氣液混合系統50到商用電源的配線繩，因此可消除由配線繩引起的麻煩。而且，家庭浴室中的使用亦變得容易。尤其使用例如74 g裝的市售的二氧化碳氣筒來作為氣體供給源4，藉此可使家庭浴室中的使用變得更容易。
接下來，對本發明的氣液混合裝置及氣液混合系統的第3實施形態進行說明。 第3實施形態與第2實施形態的不同之處在於，代替閂鎖式電磁閥而使用比例電磁閥來作為圖9B、圖10所示的控制閥52。比例電磁閥並非如普通的電磁閥般其流路的開度僅設為「開/閉」兩個階段，而是構成為能夠將「開」的狀態進而在多個狀態之間進行切換。另外，比例電磁閥與閂鎖式電磁閥不同，為了保持該狀態而需要通電，因而基本上利用配線繩連接於商用電源。
本實施形態中，作為控制閥52的比例電磁閥，是將其開狀態在例如全開與半開的兩個階段之間進行切換。如作為表示氣液混合系統的概略構成的示意圖的圖11所示，藉由與控制閥52電性連接的控制部40來進行所述開度的切換。即，本實施形態的比例電磁閥（控制閥52）亦電性連接著控制部40，且在該控制部40設置著進行比例電磁閥（控制閥52）的導通/斷開及其開度的切換的調整部55。
調整部55藉由對比例電磁閥（控制閥52）的開度進行切換，而對從氣體供給源4向氣體流入管6的二氧化碳（氣體）的供給量進行調整。另外，向氣體流入管6的二氧化碳（氣體）的最大供給量藉由圖10所示的速度控制器53而規定，因此調整部55以該最大供給量及比該最大供給量少的供給量這兩個階段來進行切換。而且，調整部55構成為亦進行將比例電磁閥斷開的控制。因此，調整部55對比例電磁閥的導通/斷開進行調整，並對從原水流入管5供給的原水，以兩個階段來調整二氧化碳的流量。藉此，本實施形態的氣液混合裝置2中，可選擇並供給二氧化碳濃度為高濃度的碳酸水與低濃度的碳酸水中的任一個。
本實施形態中，如圖12所示，在操作面板56，除有用於圖9A所示的「WATER」、「GAS」、ON/OFF的顯示54a之外，亦加入了用於將碳酸水濃度選擇為高濃度的「H」及選擇為低濃度的「L」的顯示，且在各個顯示的旁邊配置著三角形57及倒三角形58的按壓部。而且，藉由按壓該些三角形57或倒三角形58中的一者，而在與操作面板56連接的控制部40中，該調整部55以與被按壓者的濃度相對應的方式切換比例電磁閥（控制閥52）的開度，並調整二氧化碳的流量。而且，使按壓部的旁邊的「H」或「L」點燈，以顯示成為操作者所選擇的設定濃度。
在本實施形態的氣液混合系統的氣液混合裝置2中，因使用比例電磁閥來作為控制閥52，故藉由調整部55來切換該比例電磁閥的開度，由此可對從氣體供給源4向氣體流入管6的氣體的供給量進行調整。因此，對從原水流入管5供給的原水，例如以兩個階段來調整二氧化碳的流量，由此可將所獲得的碳酸水的二氧化碳濃度調整為不同的多種濃度。而且，可藉由使用作為控制閥52的比例電磁閥來進行所述二氧化碳濃度的調整，因而不會使裝置變複雜便能夠簡單地進行二氧化碳濃度的調整，藉此可實現氣液混合裝置2或使用該氣液混合裝置2的氣液混合系統的小型化。
另外，在所述第3實施形態中，藉由調整部55以兩個階段來切換比例電磁閥（控制閥52）的開度，但亦可構成為以三個階段以上來進行切換。而且，基本上與從原水供給源3供給的原水的量無關地改變二氧化碳的流量，但亦可構成為根據從原水供給源3供給的原水的量來改變二氧化碳的流量。
具體而言，將調整部55構成為可經由操作面板56來輸入預先設定的不同的多種二氧化碳濃度。而且，構成為利用圖11所示的第1壓力開關32，檢測從原水供給源3供給的原水的流量，並將檢測值發送至控制部40。控制部40中，相對於所檢測到的原水的流量，算出用以成為由調整部55輸入的二氧化碳濃度的二氧化碳的流量。而且，基於該算出值求出比例電磁閥（控制閥52）的開度，並將所求出的開度發送至調整部55。
調整部55為了調整為所發送的開度，而對比例電磁閥（控制閥52）進行控制，並對其開度進行調整。藉此，藉由使用比例電磁閥來作為控制閥52，即便與從原水供給源3供給的原水的量無關地，即原水量為任意的量，亦可將所獲得的碳酸水的二氧化碳濃度調整為所需的濃度。
另外，本發明的技術範圍並不限定於所述實施形態，在不脫離本發明的主旨的範圍內可添加各種變更。 例如，所述實施形態中，已對如下示例進行了說明，即，將本發明的氣液混合裝置2及氣液混合系統1以理髮美容為目的而應用於設置在洗髮台的淋浴器或家用浴室的淋浴器等中，當然亦可應用於各種醫療設備的醫療用具等中。而且，亦可應用於家用洗浴或商用洗浴中，還可用於製造碳酸泉的裝置（系統）中。進而，亦可應用於需要碳酸水的各種裝置（系統）中。
而且，所述實施形態中，已說明了將本發明的氣液混合裝置應用於將水與二氧化碳加以混合而製造碳酸水的裝置（系統）的情況，但本發明並不限定於此，亦可應用於在水中混合、溶解二氧化碳以外的氣體的情況下、或在水以外的液體中混合、溶解二氧化碳或其他氣體的情況下。
此外，本發明中提供在原液中混合氣體而製造氣體混合液的方法。即，本發明的方法是在原液中混合氣體而製造氣體混合液的方法，且包括下述步驟： 提供所述氣液混合裝置， 將所述原液連續地供給至原液流入管，與此同時地將所述氣體連續地供給至氣體流入管，藉此，使所述原液與所述氣體面對面地發生碰撞，藉此進行混合， 使所獲得的原液與氣體的混合物流入至所述混合液配管。 關於本發明的方法中使用的氣液混合裝置、原液及氣體、以及將原液、氣體供給至裝置的順序及條件等，為如關於氣液混合裝置所述那樣。而且，本發明的方法亦可使用所述本發明的氣液混合系統來實施。
1、50‧‧‧氣液混合系統
2‧‧‧氣液混合裝置
3‧‧‧原水供給源（原液供給源）
4‧‧‧氣體供給源
5‧‧‧原水流入管（原液流入管）
5a‧‧‧原水流入管側的開口
6‧‧‧氣體流入管
6a‧‧‧氣體流入管側的開口
6b‧‧‧孔板
7‧‧‧氣液碰撞部
8‧‧‧混合液配管
9‧‧‧配管本體
9a‧‧‧凸緣
10‧‧‧殼體
11‧‧‧導引管
12‧‧‧內插部
12a‧‧‧階差部
13‧‧‧殼體本體
14‧‧‧凸緣部
15‧‧‧接口夾
15a‧‧‧細長開口
16‧‧‧O形環
17‧‧‧漩渦發生構件（漩渦發生部）
18‧‧‧圓筒部
18a、21b‧‧‧錐面
19‧‧‧偏流板
19a、19b、19c‧‧‧導引口
20、24‧‧‧槽部
21‧‧‧大徑部
21a、22a‧‧‧內部孔
22‧‧‧小徑部
23‧‧‧混合管
25‧‧‧狹窄部
26‧‧‧流路變更部
27a‧‧‧第1擋板
27b‧‧‧第2擋板
27c‧‧‧開口
28a、28b‧‧‧槽口
29‧‧‧嵌合凸部
30‧‧‧原水側配管
30a、31a‧‧‧連接部
31‧‧‧氣體側配管
32‧‧‧第1壓力開關
32a‧‧‧旁通管
33‧‧‧電磁閥（控制閥）
34‧‧‧第2壓力開關
35‧‧‧輸出部
36‧‧‧管
40‧‧‧控制部
51‧‧‧框體
52‧‧‧控制閥
53‧‧‧速度控制器
54、56‧‧‧操作面板
54a‧‧‧顯示
55‧‧‧調整部
57‧‧‧三角形
58‧‧‧倒三角形
θ、θ'‧‧‧角度
圖1是表示本發明的氣液混合系統的第1實施形態的概略構成的示意圖。 圖2A是表示氣液混合裝置的概略構成的外觀立體圖。 圖2B是表示氣液混合裝置的概略構成的側剖面圖。 圖3A是表示漩渦發生構件的立體圖。 圖3B是表示漩渦發生構件的平面圖。 圖3C是表示漩渦發生構件的側剖面圖。 圖4A是表示導引口的變形例的立體圖。 圖4B是表示導引口的另一變形例的立體圖。 圖5A是表示混合管的立體圖。 圖5B是表示混合管的平面圖。 圖5C是表示混合管的側剖面圖。 圖6A是用以說明第1壓力開關的立體圖。 圖6B是用以說明第1壓力開關的側剖面圖。 圖7是用以說明利用氣液混合裝置進行的氣體混合液的製造的側剖面圖。 圖8A是表示混合管的變形例的立體圖。 圖8B是表示混合管的變形例的平面圖。 圖8C是表示混合管的變形例的側剖面圖。 圖9A是表示本發明的氣液混合系統的第2實施形態的概略構成的圖，且是表示外觀的前視圖。 圖9B是表示本發明的氣液混合系統的第2實施形態的概略構成的圖，且是表示內部構造的前視圖。 圖9C是表示本發明的氣液混合系統的第2實施形態的概略構成的圖，且是表示外觀的後視圖。 圖10是表示圖9A～圖9C所示的氣液混合系統的內部構造的立體圖。 圖11是表示本發明的氣液混合系統的第3實施形態的概略構成的示意圖。 圖12是表示本發明的氣液混合系統的第3實施形態的外觀的前視圖。 圖13是表示原液流入管、氣體流入管、混合液配管的連通部的概略構成的前視圖。
2‧‧‧氣液混合裝置
5‧‧‧原水流入管(原液流入管)
5a‧‧‧原水流入管的開口
6‧‧‧氣體流入管
6a‧‧‧氣體流入管的開口
6b‧‧‧孔板
7‧‧‧氣液碰撞部
8‧‧‧混合液配管
9‧‧‧配管本體
9a‧‧‧凸緣
10‧‧‧殼體
11‧‧‧導引管
12‧‧‧內插部
12a‧‧‧階差部
13‧‧‧殼體本體
14‧‧‧凸緣部
15‧‧‧接口夾
15a‧‧‧細長開口
16‧‧‧O形環
17‧‧‧漩渦發生構件(漩渦發生部)
20、24‧‧‧槽部
21‧‧‧大徑部
21a、22a‧‧‧內部孔
21b‧‧‧錐面
22‧‧‧小徑部
23‧‧‧混合管
29‧‧‧嵌合凸部

Claims (11)

  1. 一種氣液混合裝置，在原液中混合氣體而製造氣體混合液，且包括：原液流入管，供所述原液連續地流入；氣體流入管，供所述氣體連續地流入；以及混合液配管，分別與所述原液流入管、所述氣體流入管連通，所述原液流入管與所述氣體流入管以所述原液與所述氣體面對面地發生碰撞的方式加以連通，藉此，在該連通的部位形成氣液碰撞部，使所述混合液配管與所述氣液碰撞部連通，並且將所述原液流入管的中心軸與所述氣體流入管的中心軸中的至少一者配置於與所述混合液配管的中心軸不同的方向上；在所述混合液配管中設置渦流生成機構，所述渦流生成機構包括：流路變更部，藉由變更流路而使所述氣體混合液的流動反轉，從而產生渦流；所述流路變更部包括：擋板，設置在插入嵌合到所述混合液配管的下端側的內部孔的混合管的內部；以及開口，形成在所述擋板的前端與所述混合管的內壁面之間，且在所述混合管的側壁部形成著槽口。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的氣液混合裝置，其中，所述原液流入管的中心軸與所述氣體流入管的中心軸所成的角度為20°~180°。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣液混合裝置，其中，所述原液為水，所述氣體為二氧化碳。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣液混合裝置，其中，所述渦流生成機構包括：狹窄部，位於所述混合液配管，使流經所述混合液配管的氣體混合液的流路從上游朝向下游變窄。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的氣液混合裝置，其中，在所述原液流入管設置著壓力開關，所述壓力開關偵測到流經所述原液流入管的流路的原液的壓力為規定的壓力以上，在所述氣體流入管設置著控制閥，所述控制閥設置於所述氣體流入管與氣體供給源之間且對從所述氣體供給源向所述氣體流入管的氣體的供給進行控制，所述壓力開關構成為：在偵測到原液的壓力為規定的壓力以上後，打開所述控制閥。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的氣液混合裝置，其中，所述控制閥包含閂鎖式電磁閥。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的氣液混合裝置，其中，所述閂鎖式電磁閥利用電池來運行。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的氣液混合裝置，其中，所述控制閥包含：比例電磁閥，在所述比例電磁閥設置著對從所述氣體供給源向所述氣體流入管的氣體的供給量進行調整的調整部。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的氣液混合裝置，其中，所述擋板從所述混合管的內壁面的一部分朝向中心側而延伸設置。
  10. 一種氣液混合系統，包括：如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的氣液混合裝置；原液供給源，向所述原液流入管供給原液；氣體供給源，向所述氣體流入管供給氣體；控制部，對從所述原液供給源向所述原液流入管的原液的供給、及從所述氣體供給源向所述氣體流入管的氣體的供給進行控制。
  11. 一種氣體混合液的製造方法，在原液中混合氣體而製造氣體混合液，且包括：提供如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的氣液混合裝置，將所述原液連續地供給至原液流入管，與此同時，將所述氣體連續地供給至氣體流入管，藉此，使所述原液與所述氣體面對面地發生碰撞，藉此進行混合，使所獲得的原液與氣體的混合物流入至所述混合液配管。
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