(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される液体と気体を混合・撹拌して液体に気体を溶解させる渦流ポンプと、渦流ポンプから排出される気体混合・溶解液をさらに気体を混合・溶解させるとともに含有される溶解されない気体を分離する気液混合分離手段と、気液混合分離手段から排出される気体溶解液を吐出・減圧して微細気泡を発生させる吐出手段とを備え、
前記吐出手段は、気液混合分離手段に連絡する吐出管と、吐出管の先端部を収容する吐出管カバーとを有し、
前記吐出管はその先端部分にメッシュ体を介して複数の加圧手段を配設し、
前記吐出管カバーは吐出管の混合液体の吐出口をカバーするように取り付けられ、吐出管から該カバー内に気液混合液を吐出させるとともに、吐出管カバー壁面に噴出孔を形成し、
前記気液混合分離手段で気体を溶解した液体は吐出管の先端部で加圧・減圧を複数回繰り返して気体溶解液に微細気泡を発生させ、さらに、吐出管カバー内に吐出された気液混合液の気泡は吐出管カバーの壁面に衝突して旋回流・乱流により、さらに微細気泡化され、吐出管カバー壁面の噴出孔から吐出されてなる微細気泡発生装置。
【請求項２】
請求項１において、吐出管カバーの噴出孔から吐出される微細気泡は平均約２μｍの気泡であることを特徴とする微細気泡発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体に気体を溶解させて気液混合体を生成し、超微細気泡を発生させる装置およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、気液混合タンクによって取り出された浴槽水に空気を溶解させた後、浴槽に還流させる構成が開示されている。
また、特許文献２には、液体の導入配管に気体を導入し、気液混合体を生成するポンプと、ポンプの下流側に静止型ミキサを設け、ポンプで生成した気液混合体を撹拌混合して超微細気泡を発生させる気泡発生装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１７９２４１号公報
【特許文献２】
特開２００２−８５９４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
また、本出願人は空気をコンプレッサで圧縮して液体と混合することにより、より微細な気泡を発生させる技術を開発した。
しかし、上記微細気泡発生装置は装置全体のボリュームが大きく、騒音レベルが高く、閉空間、特に浴室のように狭い空間に設置するには問題を残していた。
【０００５】
そこで、本発明は装置を浴室などの狭い空間に設置できる程度に小型化すると共に、より微細な気泡を安定して継続的に発生させる装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の微細気泡発生装置は、供給される液体と気体を混合・撹拌して液体に気体を溶解させる渦流ポンプと、渦流ポンプから排出される気体混合・溶解液をさらに気体を混合・溶解させるとともに含有される溶解されない気体を分離する気液混合分離手段と、気液混合分離手段から排出される気体溶解液を吐出・減圧して微細気泡を発生させる吐出手段とを備え、吐出手段は、気液混合分離手段に連絡する吐出管と、吐出管の先端部を収容する吐出管カバーとを有し、吐出管はその先端部分にメッシュ体を介して複数の加圧手段を配設し、吐出管カバーは吐出管の混合液体の吐出口をカバーするように取り付けられ、吐出管から該カバー内に気液混合液を吐出させるとともに、カバー壁面に噴出孔を形成している。
そして、気液混合分離手段で気体を溶解した液体は吐出管の先端部で加圧・減圧を複数回繰り返して気体溶解液に微細気泡を発生させ、さらに、カバー内に吐出された気液混合液の気泡はカバー内の壁面に衝突して旋回流・乱流により、さらに微細気泡化され、噴出面の噴出孔から吐出される構成を具備する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る微細気泡発生装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る微細気泡発生装置を、汲み上げた浴槽水に気体を混合溶解させて浴槽内に還流させ、微細気泡を発生させる装置に応用した例を示す。
微細気泡発生装置１０は筐体１１内に収める渦流ポンプ１３で液体に気体を混合撹拌して溶解させ、気液混合分離器１７により溶解されない気体を分離した後に、気体溶解液を筐体１１外に排出して超微細気泡を発生させる構成となっている。すなわち、浴槽１００に連結する供給管１から供給される浴槽１００内の液体（水）に気体（空気）を混合溶解させて、排出管７により浴槽に還流させることにより、浴槽１００内に微細気泡を発生させる構成となっている。
【０００９】
微細気泡発生装置１０の筐体１１は密封されており、供給管１、および排出管７と筐体とはシール機構により、機密状態となっており、防水・防音機構を備えている。
筐体１１内には電動機１４で駆動される渦流ポンプ１３、気液混合分離器１７等が湯送管２、５で連絡されている。湯送管２は供給管１に連結して浴槽１００から汲み上げた水を渦流ポンプ１３に導き、湯送管５は渦流ポンプ１３から排出される気体混合・溶解液を気液混合分離器１７に導く。
【００１０】
渦流ポンプ１３には湯送管２と、吸入空気調整弁１５を介して空気を渦流ポンプ１３に供給する空気供給管４とが連結されており、渦流ポンプ１３内には浴槽１００から吸入した水と、吸入空気調整弁１５で空気量が調節された空気が直接供給される構成となっている。空気供給管４は空気吸入部１６に連絡しており、吸入空気調整弁１５と空気吸入部１６との間には水逆流防止弁１９を配設する。吸入空気調整弁１５は排出管７から浴槽に排出される空気溶解液の吐出圧を３．５〜４気圧となるように弁を調整することにより渦流ポンプ１３に吸入される空気量を調節している。
【００１１】
浴槽１００と渦流ポンプ１３とを連絡する湯送管２は渦流ポンプ１３への流入口の上流側に、管表面を蛇腹形状にして表面積を大きく構成する蛇腹部分３を有している。渦流ポンプ１３の下流側には気液混合分離器１７への湯送管５が連結され、気液混合分離器１７に開口している。渦流ポンプ１３と気液混合分離器１７を連絡する湯送管５は気液混合分離器１７の上流側に、管表面を蛇腹形状にして表面積を大きく構成する蛇腹部分６を有している。
気液混合分離器１７は上部に空気排出弁１８への連絡口を配設し、下流側には浴槽への排出管７を連結している。
【００１２】
気液混合分離器１７内にはセラミクス粒を収容するケース１７０を配設する。ケース１７０にはセラミクス粒１７５が充填されており、セラミクス粒１７５はたとえば、直径１２０ｍｍ程度の粒状体をなす。ケース１７０は上部を湯送管５に連絡しており、下端は排出管７に連結開口されている。
排出管７は浴槽１００内に開口する吐出部２０に連絡する。
【００１３】
吐出部２０は吐出管２１と吐出管２１を収容する吐出カバー２３とを有する。
吐出管２１はその先端部分に加圧手段を配設している。加圧手段は第一のオリフイス２１０と第二のオリフイス２１２とよりなる。そして、第一のオリフイス２１０と第二のオリフイス２１２との間にはメッシュ体２１３を２枚張設する。さらに第二のオリフイス２１２の先端部にはメッシュ体２１７を３枚張設している。
吐出カバー２３は吐出管２１を被覆するとともに、水の吐出方向に平行する噴出面２３０を形成する。噴出面２３０はその全面、あるいはその一部に噴出孔２３１を穿孔する構成となっている。
【００１４】
図２は微細気泡発生装置１０の筐体内部機構を示している。
筐体１１は熱伝導率が高い金属薄板などよりなり放熱効率が良くできており、密封構造となっている。渦流ポンプ１３を駆動する電動機１４は約５００Ｗ程度の容量で渦流ポンプ１３の撹拌プロペラを約３０００回転させている。電動機１４は筐体１１の底板１１０上に防振ゴム１４１などを介して設置される。浴槽１００に連絡する湯送管２が連結する渦流ポンプ１３は内部に撹拌プロペラ（図示せず）が回転自在に配設されており、上部には空気供給管４を連結する。空気供給管４は筐体１１の天井板１１２に配設するポンプ呼び水注水口４１と水逆流防止弁１９に連結する。ポンプ呼び水注水口４１は装置１０の始動時ポンプ呼び水注水口４１から呼び水を注入することにより、浴槽からの水の吸出しがスムーズに開始される。また、水逆流防止弁１９は装置１０の停止時、ポンプ内の水が空気供給管４内に流入することの無いように、弁を開いて内圧を調整する。吸入空気調整弁１５は後述する吐出部（ノズル）からの水の吐出圧が３．５から４気圧となるように空気供給管４から渦流ポンプ１３への空気の流入量を調整している。
【００１５】
気液混合分離器１７は湯送管５を上部に連結し、下部には排出管７を連結する。また、気液混合分離器１７の天井には空気抜き弁１８を連結する。そして、気液混合分離器１７に流入する空気溶解液に含まれている余分な気泡が気液混合分離器１７の上部に溜まり、一定圧になると空気抜き弁１８が開き空気を排出する構成となっている。
気液混合分離機器１７は内部にセラミクス粒１７５が充填されているケース１７０を設置し、湯送管５からの水がケース１７０内に流入し、セラミクス粒１７５間を流下し、排出管７から吐出部を介して浴槽１００内に吐出される構成となっている。
【００１６】
このように構成されている微細気泡発生装置１０の作用を説明する。
始動前に、渦流ポンプ１３内に呼び水注入口４１から少量の水を注入する。次に、スイッチ９を入れて電動機１４、渦流ポンプ１３を起動させる。吸い込み管１から浴槽１００内の水がスムーズに吸入開始される。さらに、渦流ポンプ１３を起動するとき発生する負圧により、吸入空気調整弁１５が開き空気が渦流ポンプ１３内に取り入れられる。吸入空気調整弁１５は吐出圧が所定となるように調整されているので、適量の空気量が渦流ポンプ１３内に流入する。
【００１７】
浴槽１００からの水は湯送管２を通って渦流ポンプ１３に流入する。そして、表面積が大きい蛇腹部３を通過する間に熱交換する。すなわち、電動機１４の稼動により筐体１１内の温度が上昇するが、この熱は蛇腹部３、および蛇腹部６を通過する水により熱交換されて筐体内の温度はほぼ一定に保持される。たとえば、浴槽からの水が４０℃のとき、水は電動機１４からの熱を吸収して筐体１１内の室温を約５０℃に保持する。
【００１８】
湯送管２から渦流ポンプ１３内に流入した水は空気供給管４から流入する空気と混合されて約３０００回転のインペラに撹拌され、空気と水は気泡を含んだ気液混合体となる。このとき、空気供給管４の空気の吸入口１６にはフイルタを設置して吸入される空気に含まれるホコリ・塵を取り除き、浄化させている。また、水逆流防止弁１９は装置１０の停止時、電動機１４が停止しポンプ１３の回転が止まったとき、ポンプ１３内の水面が高い場合、空気供給管４内に水が逆流することがある。このとき、水逆流防止弁１９が通路を封止して水の逆流を防止する。渦流ポンプ１３内で混合・撹拌されて気液が混合し、さらに空気を溶解した水は湯送管５から気液混合分離器１７内に流入する。
【００１９】
気液混合分離器１７の内部の水圧は約３．５〜４．０ｋｇ／ｃｍ２に調整されている。流入した高圧水は気液混合分離器１７の内部を落下する。このとき、空気混合・空気溶解液はセラミクスケース１７０内のセラミクス粒１７５に衝突し、さらに混合撹拌される。さらに、水はケース１７０の壁面に衝突、ケース１７０内で旋回流、乱流となって水と空気は混合効率を高め、気体は水に限界まで溶解され効率よく飽和溶液となる。気液混合分離器１７内でセラミクス粒への衝突・旋回流・乱流により溶解される時間は約４〜６秒間程度で、この間に空気は水に限界まで溶解される。
【００２０】
また、流入水内に含有する溶解せずに気泡３０となっている空気は気液混合分離器１７の上部に浮上する。そして、器体上部に溜まり一定量になると、空気排出弁１８を押し上げて空気排出管８から機外に排出する。空気排出管８には排出空気消音器８１を配設し、弁１８の稼動音の機外への漏れを防止している。
【００２１】
排出管７は浴槽１００内に開口する吐出部２０に連結される。
排出管７から吐出部２０に流入する溶解液は吐出管２１の第一のオリフイス２１０の通過孔２５を通過するとき、加圧され、通過孔２５から放出されるとき、減圧されて微細気泡を発生する。さらに２枚のメッシュ体２１３を通過するとき、微細気泡はさらに微細化される。そして、第二の２のオリフイス２１２の通過孔２６を通過するとき、加圧され、通過孔２６から放出されるとき、減圧されて微細気泡を発生する。さらに３枚のメッシュ体２１７を通過するとき、微細気泡はさらに微細化され、吐出管カバー２３内に吐出される。吐出管カバー２３内において、水はカバー壁面に衝突・旋回流・乱流により微細気泡となり、噴出面２３０に穿孔される噴出孔２３１から浴槽１００に吐出される。このときの吐出圧力は約３．５から４気圧となっている。
【００２２】
また、筐体１１内には漏水検知器（安全装置）５０を配設しても良い。
図面に示す例では、漏水検知器５０は渦流ポンプ１３の下部の装置１０の底板１４１に設置されている。
漏水検知器５０はフロート５５の移動により作動する作動軸５３と作動軸５３を係合保持する作動軸保持部５２と、作動軸保持部５２の回動を規制するトリガー５４を有する。
トリガー５４は回転軸５４０を中心に回転可能となっている。トリガー５４にはフロート５５を取り付けたフロート支持棒５１が取り付けられている。
そして、微細気泡発生装置１０の筐体１１内が、何らかの不具合により水漏れがあったとき、底板１１０にたまった水はフロート５５を押し上げる。フロート５５の移動によりトリガー５１は回転軸５４０を回転軸として回転する。トリガー５１に規制されていた作動軸保持部５２は回動して作動軸５３との係合が外れる。作動軸５３は上昇してスイッチ６０を押圧してブレーカーを切断する。
【００２３】
このように、たとえ湯送管やポンプなどからの漏水があったとしても、漏水検知器（安全装置）５０によりブレーカーが落とされ、装置を停止させることができるので、過電流による過熱などの危惧がない。
【００２４】
以上説明した微細気泡発生装置１０は、コンプレッサ、ミキシングマシンなどの機器を配置していないので発電機も小さくてすみ、縦の幅寸法Ｗ＝４６ｃｍ、横の幅寸法＝２２ｃｍ、高さ寸法Ｈ＝３７ｃｍ、と小型化が可能となる。また、小型化された微細気泡発生装置１０は浴室などの狭い空間内に設置しても邪魔にならない。また、コンプレッサなどの電力消費の大きな機器を用いていないので、騒音レベルが低い。
【００２５】
さらに、気体溶解液の吐出圧の調整は、渦流ポンプへの空気の供給量で決まるが、この調整は吸入空気調整弁１５で調整することででき、吐出圧の調整が簡単となる。そして、吐出圧が一定となるので、平均約２μｍの気泡を安定して発生させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は装置を浴室などの狭い空間に設置できる程度の小型化が達成できる。また、液体の流路に複数箇所の気液混合撹拌機構が配設されているので、より微細な気泡を安定して継続的に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】微細気泡発生装置の構成説明図
【図２】微細気泡発生装置の筐体内の構成説明図
【図３】吐出部の構成説明図
【図４】漏水検知器の構成説明図
【符号の説明】
１  供給管
２，５  湯送管
３，６  蛇腹部
７  排出管
１０  微細気泡発生装置
１１  筐体
１３  渦流ポンプ
１４  発電機
１５  調整弁
１７  気液混合分離器
１７０  ケース
１７５  セラミクス粒
２０  吐出部
２１  吐出管
２１０，２１２  オリフイス
２１３，２１５  メッシュ体
２３  カバー
３０  気泡
５０  漏水検知器
５５  フロート
６０  スイッチ
１００  浴槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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