(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯溜槽内の液体を取り出して、この液体中に空気を溶解させてから、貯溜槽内に戻すことにより貯溜槽内で微細気泡を発生させる微細気泡発生装置であって、
貯溜槽に設けた液体の取り出し口と戻し口とに接続される循環通路と、
循環通路の途中に配設されて貯溜槽内の液体を取り出して戻すよう循環させる循環ポンプと、
循環通路において、循環ポンプの下流に介装され、液体を上方から導入して下方から貯溜槽側へ流出させるよう循環通路に接続され、かつ、循環ポンプで加圧導入される液体中に内部の貯溜空気を巻き込んで溶解させてから一部を貯溜しながら通過させる気液混合タンクと、
気液混合タンクに接続される液体導入部に設けられる噴射ノズルと、
前記戻し口に配置され、気液混合タンクに接続される液体導入部に設けられた噴射ノズルの通水抵抗よりも大きい通水抵抗に設定された噴出ノズルとを含む、ことを特徴とする微細気泡発生装置。
【請求項２】
請求項１の微細気泡発生装置において、
前記気液混合タンクに、その内部空間を上下で分離する多孔質部材が設けられている、ことを特徴とする微細気泡発生装置。
【請求項３】
請求項１の微細気泡発生装置において、
前記気液混合タンクに、その内部空間を液体導入側と液体流出側との２つに仕切る仕切り板が設けられているとともに、この仕切り板において液体導入側の面上に導入される液体を受け入れる筒体が設けられ、さらに前記仕切り板において前記筒体の外周領域に前記２つに仕切った空間相互を連通させて異物流出を可能とする通孔が設けられている、ことを特徴とする微細気泡発生装置。
【請求項４】
請求項３の微細気泡発生装置において、
前記筒体に、その内部に受け入れた液体を運転停止時に通孔側へ流出させるための水抜き部が設けられている、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、貯溜槽内の液体を取り出して、この液体中に空気を溶解させてから、貯溜槽内に戻すことにより貯溜槽内で微細気泡を発生させる微細気泡発生装置に関する。前述の貯溜槽としては、例えば浴槽、プールの他、池などの貯水槽などが挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
上記微細気泡発生装置は、従来から、水中の浮遊物を微細気泡による付着浮上作用で除去することや、浴槽水を微細気泡で乳白色化させて入浴感を高めることなどに利用されている。
【０００３】
従来の微細気泡発生装置の構成を図９に示す。図中、８０は微細気泡発生装置、９０は浴槽である。微細気泡発生装置８０は、浴槽９０に設けた浴槽水の取り出し口９１と戻し口９２とに循環通路８１を接続し、この循環通路８１の途中に循環ポンプ８２を配設し、循環通路８１において循環ポンプ８２の位置よりも上流にベンチュリ８３を配設し、循環通路８１において戻し口９２との接続部位に噴出ノズル８４を配設した構成である。
【０００４】
なお、ベンチュリ８３は、一般的に周知のものであるが、浴槽水の通過に伴いベンチュリ８３内部を負圧状態として、大気圧である外気を空気導入管８５から吸入するようになったものである。このベンチュリ８３による空気の吸入量は、浴槽水の通過速度や空気導入管８５の端部に設けられる電動弁８６の開度により調節される。
【０００５】
ここで、上記微細気泡発生装置８０の動作を説明する。すなわち、循環ポンプ８２により浴槽９０内の浴槽水を取り出して、この浴槽水中にベンチュリ８３により外部の空気を混入させて、循環ポンプ８２の加圧力により浴槽水中に空気を溶解させてから、噴出ノズル８４を通じて浴槽９０内に勢いよく噴出させて戻すようになっており、浴槽９０内で微細気泡１００が発生する。つまり、ベンチュリ８３により空気を混入させた浴槽水を循環ポンプ８２により加圧して空気を溶解させ、しかる後に浴槽９０内に戻したときに、浴槽水に印加されてある圧力が浴槽９０内で一気に解放されることになり、浴槽水中に溶解された空気が析出して微細気泡１００になるのである。
【０００６】
ここで、浴槽９０内の浴槽水中に浮遊物１０１が存在する場合には、この浮遊物１０１が、前述したようにして浴槽９０内で発生される微細気泡１００に付着して、浴槽水の表面に浮上させられることになり、浴槽９０に設けてあるオーバーフロー排水口９３および排水管９４を介して排出されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、循環ポンプ８２の上流に配設したベンチュリ８３で浴槽水に対して空気を吸入させるようにしているために、浴槽水中に比較的大きな気泡が混入しやすくなるとともに、気泡それぞれが結合して大きく成長するおそれがあって、循環ポンプ８２がエアーロックしやすくなることが懸念される。このようなことから、従来では、循環ポンプ８２として耐エアーロック性に優れた高価なものを用いる必要があった。
【０００８】
このような事情に鑑み、本発明は、微細気泡発生装置において、高価な循環ポンプを用いることなく、液体に対する空気溶解を効率よく行えるようにし、微細気泡を効率よく発生させることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明第１の微細気泡発生装置は、貯溜槽内の液体を取り出して、この液体中に空気を溶解させてから、貯溜槽内に戻すことにより貯溜槽内で微細気泡を発生させるもので、貯溜槽に設けた液体の取り出し口と戻し口とに接続される循環通路と、循環通路の途中に配設されて貯溜槽内の液体を取り出して戻すよう循環させる循環ポンプと、循環通路において、循環ポンプの下流に介装され、液体を上方から導入して下方から貯溜槽側へ流出させるよう循環通路に接続され、かつ、循環ポンプで加圧導入される液体中に内部の貯溜空気を巻き込んで溶解させてから一部を貯溜しながら通過させる気液混合タンクと、気液混合タンクに接続される液体導入部に設けられる噴射ノズルと、前記戻し口に配置され、気液混合タンクに接続される液体導入部に設けられた噴射ノズルの通水抵抗よりも大きい通水抵抗に設定された噴出ノズルとを含む、ことを特徴としている。
【００１１】
本発明第２の微細気泡発生装置は、上記第１の気液混合タンクに、その内部空間を上下で分離する多孔質部材が設けられている、ことを特徴としている。
【００１２】
本発明第３の微細気泡発生装置は、上記第１の気液混合タンクに、その内部空間を液体導入側と液体流出側との２つに仕切る仕切り板が設けられているとともに、この仕切り板において液体導入側の面上に導入される液体を受け入れる筒体が設けられ、さらに前記仕切り板において前記筒体の外周領域に前記２つに仕切った空間相互を連通させて異物流出を可能とする通孔が設けられている、ことを特徴としている。
【００１３】
本発明第４の微細気泡発生装置は、上記第３の筒体に、その内部に受け入れた液体を運転停止時に通孔側へ流出させるための水抜き部が設けられている、ことを特徴としている。
【００１４】
要するに、本発明では、循環ポンプの下流に気液混合タンクを配置し、循環ポンプで加圧した液体を気液混合タンク内に勢いよく供給させて内部貯溜空気を巻き込ませて溶解させるような形態にしている。これにより、従来のように循環ポンプに対して気泡を含む液体が流入しなくなるから、耐エアーロック性に優れた高価な循環ポンプを用いる必要がなくなる。
【００１５】
また、上記本発明の微細気泡発生装置を用いると、低コストでありながら、大量の微細気泡を発生させることができるので、浄化を効率よく行え、また貯溜槽を浴槽とする場合であれば入浴感を高めることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細について図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１７】
図１ないし図３は本発明の実施形態１を示している。図１は、浴槽システムの回路図、図２は、図１中の気液混合タンクの縦断面図、図３は、運転中における気液混合タンクの縦断面図である。
【００１８】
図中、１０は浴槽、２０は微細気泡発生装置である。
【００１９】
浴槽１０には、浴槽水の取り出し口１１と戻し口１２とが設けられており、また、浴槽１０の一側壁において所要高さ位置には、オーバーフロー排水口１３が設けられている。このオーバーフロー排水口１３には、排水管１４が接続されており、排水管１４の端部には、電動弁１５が設けられている。
【００２０】
微細気泡発生装置２０は、浴槽１０内の浴槽水を一旦取り出して、この浴槽水中に空気を溶解させてから、浴槽１０内に戻すことにより浴槽１０内で微細気泡を発生させるものであり、循環通路２１、循環ポンプ２２、気液混合タンク２３、コントローラ２４を備えている。
【００２１】
循環通路２１は、浴槽１０の取り出し口１１と戻し口１２とに接続されており、浴槽１０内から浴槽水を取り出してから戻せるようになっている。この循環通路２１において浴槽１０の戻し口１２には、循環通路２１を通ってきた浴槽水を浴槽１０内へ勢いよく噴出させる噴出ノズル２５が取り付けられている。
【００２２】
循環ポンプ２２は、循環通路２１の途中に配設されており、浴槽１０と循環通路２１との間で浴槽水を循環させるものである。
【００２３】
気液混合タンク２３は、循環通路２１において循環ポンプ２２の下流に介装されており、循環ポンプ２２で加圧導入される浴槽水中に内部の貯溜空気を巻き込んで溶解させてから一部を貯溜しながら通過させるものである。
【００２４】
この気液混合タンク２３は、図２に示すように、天井面から浴槽水を導入して底面から浴槽１０側へ浴槽水を流出するように循環通路２１に接続されている。なお、循環通路２１において気液混合タンク２３に接続される浴槽水導入部には、口径を絞った噴射ノズル２６が取り付けられている。
【００２５】
また、気液混合タンク２３の天井面には、気液混合タンク２３を大気開放可能とする空気弁２７が設けられている。この空気弁２７は、ノーマリクローズタイプであり、気液混合タンク２３を大気開放させる必要がある場合に、通電されて開放される。
【００２６】
コントローラ２４は、微細気泡発生装置２０の各構成要素の動作を制御して下記する動作を実行するものである。
【００２７】
なお、循環ポンプ２２と気液混合タンク２３は、浴槽１０における浴槽水の上限水位Ｌ（一点鎖線）よりも高い位置に設置される。このような設置は、後で説明するが、気液混合タンク２３に対する空気導入動作を円滑とするために行っている。
【００２８】
また、上記浴槽１０に接続する噴出ノズル２５は、その通水抵抗を、気液混合タンク２３内の噴射ノズル２６の通水抵抗よりも大きく設定されており、そのために、この噴出ノズル２５には、通水路の径を噴射ノズル２６の通水路の径よりも小径とした減圧体を設ける他、通水抵抗となる邪魔体を設けてもよい。このように噴出ノズル２５の通水抵抗を噴射ノズル２６の通水抵抗よりも大きく設定することにより、気液混合タンク２３内を加圧状態に保つことができる。
【００２９】
次に、上記微細気泡発生装置２０の動作を説明する。つまり、図示しない運転スイッチをオン操作すると、循環ポンプ２２が駆動されることになり、浴槽１０内から浴槽水が循環通路２１内に引き出されて、気液混合タンク２３内に導入される。
【００３０】
このとき、気液混合タンク２３内に対して、浴槽水は、循環ポンプ２２により加圧されるとともに噴射ノズル２６により勢いよく導入されるから、初期段階において、気液混合タンク２３内の底面に対して激しく衝突させられて、気液混合タンク２３内の貯溜空気を巻き込む。所要時間の経過に伴い、気液混合タンク２３の底面から循環通路２１側へ流出されるものの、浴槽水の導入量と流出量とのバランスにより徐々に気液混合タンク２３内に貯溜されることになる。このようにして浴槽水が貯溜されてくると、今度は、貯溜される浴槽水に対して噴射ノズル２６から導入される浴槽水が衝突して、気液混合タンク２３内の空気を巻き込んだ状態で広範囲に撹拌されるので、貯溜される浴槽水に多量の空気が溶解されることになる。
【００３１】
このようにして、気液混合タンク２３内で浴槽水に多量の空気が溶解させられることになるが、気液混合タンク２３から流出された浴槽水は、噴出ノズル２５から浴槽１０内に噴出されて減圧される。こうして浴槽水を浴槽１０内に戻すと、浴槽水に印加されてある圧力が浴槽１０内で一気に解放されることになるために、浴槽水中に溶解させた空気が析出されて大量の微細気泡１６を発生することになる。
【００３２】
ところで、上述した運転の時間経過に伴い、気液混合タンク２３内の空気が徐々に浴槽水に溶解させられるので、気液混合タンク２３内の貯溜空気がいずれは無くなる。そこで、この実施形態では、気液混合タンク２３内が浴槽水でほぼ一杯になったときあるいは浴槽水の貯溜量が所要以上になったときに、気液混合タンク２３内に空気を供給する空気導入処理を実行するようにしている。
【００３３】
この空気導入処理について説明する。例えば気液混合タンク２３内の浴槽水貯溜量が所要量以上になったことを、図示しない水位センサで直接的に検出するか、あるいは運転継続時間の計測により間接的に検出すると、循環ポンプ２２の駆動を停止させて、空気弁２７を所要時間だけ開放する。このように循環ポンプ２２の駆動を停止させて空気弁２７を開放すると、上述しているように気液混合タンク２３を浴槽１０の浴槽水の上限水位Ｌよりも高い位置に設置しているので、気液混合タンク２３内に貯溜されてある浴槽水が循環通路２１から浴槽１０側へ自然流出されることになって、その水位低下に伴い気液混合タンク２３内に空気弁２７から空気が効率よく吸入されることになる。この後、気液混合タンク２３内の浴槽水貯溜量が所要レベル以下になったことを、図示しないが各種の水位センサで直接的に検出するか、あるいは空気弁２７の開放時間の計測により間接的に検出すると、空気弁２７を閉塞して、循環ポンプ２２を再駆動させる。
【００３４】
以上説明したように、上記実施形態１での微細気泡発生装置２０では、循環ポンプ２２の下流に気液混合タンク２３を配置し、循環ポンプ２２で加圧した浴槽水を気液混合タンク２３内に勢いよく噴射させて内部貯溜空気を巻き込ませて溶解させるような形態にしている。これにより、従来のように循環ポンプ２２に対して気泡を含む浴槽水が流入することを回避できるから、従来のように循環ポンプ２２を耐エアーロック性に優れた高価なものとする必要がなくなるなど、装置コストの低減に貢献できる。しかも、気液混合タンク２３内で浴槽水に対して空気を効率よく溶解させる形態としているから、浴槽１０内で多量の微細気泡１６の発生させることができる。
【００３５】
ちなみに、上記微細気泡発生装置２０の気液混合タンク２３において浴槽水に対する空気溶解能力を実験により調べたので、説明する。まず、実験条件については、噴射ノズル２６の口径を６ｍｍφとし、気液混合タンク２３を円筒形容器として、その直径を７５ｍｍφ、高さ７００ｍｍ、通過流量を８．０Ｌ／ｍｉｎとした。水温は３７℃、水質はイオン交換水である。結果は、図４に示すように、運転開始から３０秒を過ぎたあたりから、イオン交換水における溶存酸素量が１４．３ｍｇ／Ｌとなり、一定時間（約５分から７分間）ほぼ一定値を維持し、その後は気液混合タンク２３内の空気量の減少により低下する。したがって、上記一定時間は連続した微細気泡発生のための空気溶解運転が可能であり、一定時間経過後に気液混合タンク２３内に空気を吸入させることで、再度一定時間、同運転が行えることになる。
【００３６】
図５は本発明の実施形態２にかかる浴槽システムの回路図である。
【００３７】
この実施形態２において、上記実施形態１と異なる構成は、運転終了後などにおいて気液混合タンク２３を大気開放して気液混合タンク２３内の浴槽水を浴槽１０側ではなく外部に排水させるための構成を付加していることである。
【００３８】
具体的に、循環通路２１において循環ポンプ２２と気液混合タンク２３との間に二方弁２８を、また、気液混合タンク２３の下流位置に三方弁２９をそれぞれ介装し、三方弁２９に排水管３０を接続している。そして、コントローラ２４は、運転終了後において、二方弁２８を閉じる一方で空気弁２７を開放して、さらに三方弁２９を排水管３０側に切り替えることにより、気液混合タンク２３内に残留する浴槽水を外部へ排水する処理を実行する。
【００３９】
この実施形態２では、運転終了後に気液混合タンク２３内を空にさせるから、長期的に運転を再開せずに放置する場合において、気液混合タンク２３内に浴槽水が残留して腐敗するといった現象を確実に回避できるようになる他、運転を再開させれば運転開始から空気導入処理を行うまでの時間を長くできる点で有利となる。但し、このような排水処理を行わなくても、運転を再開すれば、気液混合タンク２３内に残留していた浴槽水が新たな浴槽水の導入によって浴槽１０側に流出させられるから、短期間の運転停止であれば何ら問題ない。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００４１】
上記実施形態１，２で説明した気液混合タンク２３では、浴槽水に対して空気を溶解させている過程において比較的大きな気泡が混入して、この気泡混じりの浴槽水が気液混合タンク２３の底面流出口から流出することがある。
【００４２】
このような事象を考慮して、例えば図６ないし図８に示すような構成とすることにより、比較的大きな気泡の流出を避けるようにすることが望ましい。
【００４３】
図６には、気液混合タンク２３の底側に、内部空間を上下で浴槽水導入空間と浴槽水流出空間との２つに分離する多孔質板４０を取り付けた構成が開示されている。ここでの多孔質板４０は、気液混合タンク２３の上部空間から下部空間に対して空気が溶解した浴槽水だけを通過させて比較的大きな気泡の通過を阻止する複数の微小孔（符号省略）が設けられたものであり、例えばセラミックスや焼結金属などとされる。
【００４４】
図７には、気液混合タンク２３の底側に、内部空間を上下２つに分離する仕切り板４１を取り付けるとともに、その上面に円筒形あるいは角筒形の筒体４２を取り付けた構成が開示されている。ここでの仕切り板４１としては、非多孔質な合成樹脂製板体や金属製板体の他、上述した多孔質な板体を用いることができるが、いずれにしても、その外周少なくとも１カ所に上下に貫通して異物流出を可能とする大きさの通孔４１ａが設けられている。この場合、気液混合タンク２３内に導入される浴槽水は、一旦、筒体４２の内部において空気が溶解されるよう撹拌されることになり、この筒体４２の上方開口から外周空間に迂回流出した浴槽水が仕切り板４１の通孔４１ａから気液混合タンク２３の流出口を通じて外部に流出されることになる。
【００４５】
図８には、図７の構成のうち、筒体４２の周壁下端における円周少なくとも１カ所に水抜き用切欠き４２ａを設ける構成が開示されている。この場合、運転停止後において筒体４２内の浴槽水が水抜き用切欠き４２ａを介して仕切り板４１の通孔４１ａへと徐々に流出されるので、筒体４２内を空にできる。
【００４６】
なお、上記図６に示した例では、浴槽水中に混入してある人毛や垢などの異物でもって多孔質板４０が経時的に目詰まりする心配があり、気液混合タンク２３を定期的に洗浄する必要があると考えられるが、図７に示した例では、仕切り板４１に比較的大きな通孔４１ａを設けてあるから、前述した人毛や垢などの異物を流出させやすくなっており、メンテナンスフリーとなる点で有利である。
【００４７】
但し、図７に示した例では、微細気泡発生装置２０の運転停止後において、気液混合タンク２３内の浴槽水が自然排水あるいは強制排水されるときに、筒体４２内部に浴槽水が残留することになる。これは、運転再開に伴い、新たな浴槽水の導入によって浴槽１０側に流出させられるから何ら問題ないのであるが、長期的に運転を再開せずに放置する場合において、筒体４２内に残留する浴槽水が腐敗するおそれがある。これに対しては、図８に示した例のように、筒体４２に水抜き用切欠き４２ａを設けていれば、運転停止後などにおいて筒体４２内の浴槽水を排水できるので、上述した不具合は回避される。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の微細気泡発生装置では、循環ポンプの下流に気液混合タンクを配置し、循環ポンプで加圧した液体を気液混合タンク内に勢いよく供給させて内部貯溜空気を巻き込ませて溶解させるような形態にしているから、従来のように循環ポンプに対して気泡を含む液体が流入せずに済んで、耐エアーロック性に優れた高価な循環ポンプを用いる必要がなくなるなど、十分なる空気溶解能力を備えたうえで、装置コストの低減に貢献できる。
【００４９】
また、本発明の微細気泡発生装置を用いると、低コストでありながら、大量の微細気泡を発生させることができるので、浄化を効率よく行え、また貯溜槽を浴槽とする場合であれば入浴感を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の浴槽システムを示す構成図
【図２】図１中の気液混合タンクの縦断面図
【図３】運転中における気液混合タンクの縦断面図
【図４】図２の気液混合タンクによる空気溶解能力を調べた結果を示す図表
【図５】本発明の実施形態２の浴槽システムを示す構成図
【図６】上記実施形態１，２の気液混合タンクの変形例で、図２に対応する図
【図７】上記実施形態１，２の気液混合タンクの変形例で、図３に対応する図
【図８】上記実施形態１，２の気液混合タンクの変形例で、図３に対応する図
【図９】従来例の浴槽システムを示す構成図
【符号の説明】
１０      浴槽
２０      微細気泡発生装置
２１      循環通路
２２      循環ポンプ
２３      気液混合タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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