(57)【要約】【課題】キャビテーションによって、微細な泡を生成しないこと。【解決手段】複数の流体物質を混合する流体混合部４と、流体混合部４で混ぜ合わされた流体を、流体導入管５を介して導入し、複数の細長い導管１６を通して、流体に含まれる泡を破砕する第１の泡破砕手段７と、第１の泡破砕手段７により細分化された泡を含む流体を、泡破砕帯紐体１１を不規則に折り曲げ、折り返し、捻って、室内を充実させた泡破砕室８に導入して、流体に含まれる泡を破砕する第２の泡破砕手段と、第２の泡破砕手段における泡破砕室８に導入部を挿入し、その泡破砕室８において破砕された泡を含む流体を泡破砕室８の外に送出する泡包含流体導出管１２を備えること。【選択図】図２
2006326565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流体物質を混合する流体混合部と、
流体混合部で混ぜ合わされた流体を、流体導入管を介して導入し、複数の細長い導管を通して、流体に含まれる泡を破砕する第１の泡破砕手段と、
第１の泡破砕手段により細分化された泡を含む流体を、泡破砕帯紐体を不規則に折り曲げ、折り返し、捻って、室内を充実させた泡破砕室に導入して、流体に含まれる泡を破砕する第２の泡破砕手段と、
第２の泡破砕手段における泡破砕室に導入部を挿入し、その泡破砕室において破砕された泡を含む流体を泡破砕室の外に送出する泡包含流体導出管
を備えることを特徴とする微細な泡を含む流動体生成装置。
【請求項２】
第１の泡破砕手段における複数の細長い導管が、軸線方向中心に細長い通孔を備えた細長いパイプを、多数束ねてなる、請求項１に記載の微細な泡を含む流動体生成装置。
【請求項３】
第１の泡破砕手段における複数の細長い導管が、多数の細長い丸棒を、軸線方向断面形が最密構造になるように束ねて、各丸棒間の隙間を細長い導管とした、請求項１に記載の微細な泡を含む流動体生成装置。
【請求項４】
流体導入管と泡包含流体導出管を、第２の泡破砕手段の泡破砕室の蓋に、軸線を平行させて設けてなる、請求項１〜３いずれかに記載の微細な泡を含む流動体生成装置。
【請求項５】
泡包含流体導出管の流体吐出端に、１つないし複数のオリフィスを直列に設けてなる、請求項１〜４いずれかに記載の微細な泡を含む流動体生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、工業用品の洗浄用水、工業用及び民生用食品の洗浄用水、および毛髪、美顔、エステティック等の洗浄用液等に使用される、微細な泡を含む流動体生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  最近、微少な泡を多く含む流動体の各種の物性特性が注目されている。【０００３】  従来、液体中に気泡を発生させる装置として、液体に超音波を照射して、液体中にキャビテーションを起こし、液体中に微少な気泡を発生させるものが周知である。【０００４】  他に、液中に微細な泡を発生する装置として、高圧下において液体に気体を溶解した後、減圧して気体を泡状に気化させる装置が、特許文献１に提案されている。【０００５】また、機械式回転機構を伴ったキャビテーション発生による気泡の発生装置が、特許文献２に提案されている。【０００６】
【特許文献１】    特許公開２００３−２６５９３８号公報
【特許文献２】    特許公開２００４−２３０３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  超音波を使い、キャビテーションを起こして、泡を発生させる場合は、互いに溶解しない２種の気体または液体を混ぜて、一方が他方の微少な泡を包含する流動体を生成するには、不適当である。【０００８】  特許文献１による泡発生手段においては、十分な量の気泡を含む液体を生成しようとしても、気泡が液体に同化結合して、多くの気泡が液体中から消失してしまうといった欠点がある。【０００９】  特許文献２による泡発生手段においては、機械式回転機構によるキャビテーション発生による気泡発生時に、機械式回転機構の騒音発生や、振動の発生が伴うため、使用環境が制限されてしまうとともに、キャビテーションは、他の物質に金属疲労や、物質の変化等を生じると言った欠点がある。【００１０】  本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、キャビテーションを利用することなく、液体や流動体に対して、複数の液体や流動体及び気体を混入することが出来、安定して継続的に、均一で微細な泡を生成し、その泡生成時に、騒音や振動が少なく、動力も小さくて済み、泡発生手段部に消耗部分がほとんど無く、メンテナンス性にすぐれた、微細な泡を含む流動体の生成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。【００１２】（１）複数の流体物質を混合する流体混合部と、流体混合部で混ぜ合わされた流体を、流体導入管を介して導入し、複数の細長い導管を通して、流体に含まれる泡を破砕する第１の泡破砕手段と、第１の泡破砕手段により細分化された泡を含む流体を、泡破砕帯紐体を不規則に折り曲げ、折り返し、捻って、室内を充実させた泡破砕室に導入して、流体に含まれる泡を破砕する第２の泡破砕手段と、第２の泡破砕手段における泡破砕室に導入部を挿入し、その泡破砕室において破砕された泡を含む流体を泡破砕室の外に送出する泡包含流体導出管を備えることにより。【００１３】（２）上記（１）項において、第１の泡破砕手段における複数の細長い導管が、軸線方向中心に細長い通孔を備えた細長いパイプを、多数束ねてなる。【００１４】（３）上記（１）項において、第１の泡破砕手段における複数の細長い導管が、多数の細長い丸棒を、軸線方向断面形が最密構造になるように束ねて、各丸棒間の隙間を細長い導管としたことにより。【００１５】（４）上記（１）〜（３）項のいずれかにおいて、流体導入管と泡包含流体導出管を、第２の泡破砕手段の泡破砕室の蓋に、軸線を平行させて設けてなる。【００１６】（５）上記（１）〜（４）項のいずれかにおいて、泡包含流体導出管の流体吐出端に、１つないし複数のオリフィスを直列に設けてなる。
【発明の効果】
【００１７】  本発明によると、次のような効果が奏せられる。【００１８】（ａ）  請求項１の発明によれば、超音波を使って、キャビテーションを起こして、泡を発生させる必要が無いため、互いに溶解しない２種の気体または液体を混ぜて、一方が他方の微少な泡を包含する流動体を生成することができるとともに、機械式回転機構によって、キャビテーションを発生させないので、機械式回転機構の騒音発生や、振動の発生がなく、振動や騒音が少なく、使用環境を制限されてしまうことなく、もって、液体、流動体に対して、複数の液体、流動体、気体を混入することが出来、安定して継続的に、均一で微細な泡を生成し、その泡生成時に、騒音や振動が少なく、動力も小さくて済み、泡発生手段部に消耗部分がほとんど無く、メンテナンス性にすぐれた、微細な泡を含む流動体の生成装置を提供する。【００１９】（ｂ）  請求項２の発明によれば、流れの抵抗を少なくして、第１段階の泡破砕を容易に行うことができる。【００２０】（ｃ）  請求項３の発明によれば、通孔の径より大きな泡を細かくする、泡破砕処理において、通孔の有効径対応の大きさの泡より微細な泡を生成することができる。【００２１】（ｄ）  請求項４の発明によれば、流体の流入管と流出管を平行させて、泡発生部に送り込むことができるので、微細な泡を含む流動体を利用したシステム全体をコンパクトにすることができる。【００２２】（ｅ）  請求項５の発明によれば、上記１項〜４項の発明によって得られる微細な泡を含む流動体に含まれる泡を、さらに微細にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】  以下、本発明を添付図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２４】  図１〜図４は、本発明の一実施例を示すものである。【００２５】  図１は、本発明に係る微細な泡を多く含む流動体を生成する、泡包含流動体生成装置（１）の外観斜視図を示すものである。【００２６】  図２は、図１における泡包含流動体生成装置（１）の中央縦断面図を示すものである。【００２７】  泡包含流動体生成装置（１）は、泡を包含する流動体をなす流体物質、例えば水（２）と、泡を形成する流体物質、例えば空気（３）を、大まかに混ぜ合わせる混合部（４）を備えている。【００２８】  混合部（４）における流体導入管（５）には、水流ポンプ等で適度の流速に調速された水（２）が、上方から流入している。【００２９】  混合部（４）における流体導入管（５）の側方には、空気導入管（６）が連結され、水（２）と空気（３）の体積比が適度になるような流速で、空気（３）が側方から流入している。【００３０】  混合部（４）の直下には、第１の泡破砕手段たる泡破砕管（７）が設けられている。【００３１】  泡破砕管（７）を通過して、大まかに破砕された泡（Ｂ１）を含む水（２ａ）は、第２の泡破砕手段たる泡破砕室（８）の上部に流入する。【００３２】  泡破砕管（７）の下端（７ａ）は、泡破砕室（８）を形成するタンク（９）の蓋（１０）より少し下方に突出してあり、それよりも下方に、流体導入管（５）の下端（５ａ）を突出してある。【００３３】  タンク（９）内の泡破砕室（８）には、上方に少し空間を設けて、タンク内全体に、泡破砕帯紐体（１１）を、適度の隙間を形成しつつ全体に均一に充実（充満）させてある。【００３４】  泡破砕帯紐体（１１）は、図４に示す如く、極薄い帯紐状をなす、硬質の材料でなる。【００３５】  例えば、素材としては、厚さ０．１ｍｍで、幅０．８ｍｍの断面形を有する、ステンレス製の細長い紐状材料でなり、それを、不規則に、折り曲げ、折り返し、捩り、適度の空隙を呈する密度で、タンク（９）内の空間を埋めてある。【００３６】  この、泡破砕帯紐体（１１）で充実された空間を通り抜ける泡（Ｂ１）を含む水（２ａ）は、不規則に色々な方向を向く帯状の面（１１ａ）において、流れの方向が不規則に変えられるとともに、その際に、流速が加速されたり、減速されたりして、その水（２ａ）に含まれる泡（Ｂ１）を、さらに細かに破砕する。【００３７】  また、泡破砕帯紐体（１１）の幅方向両側における断面形四隅のエッジ（１１ｂ）の部分は、面（１１ａ）に沿って方向を変えられた水（２ａ）が、面（１１ａ）の側面のエッジ（１１ｂ）を通過する際に、そのエッジ（１１ｂ）が微細な鋭角をなしているため、微少な径のカルマン渦を発生して、泡（Ｂ１）を細かに破砕する。【００３８】  さらに、エッジ（１１ｂ）は、流れに乗って向かってくる泡（Ｂ１）を裁断して、小さな泡に破砕する。【００３９】  泡破砕管（７）の下方から泡破砕室（８）に送入された泡（Ｂ１）を含む水（２ａ）は、泡破砕帯紐体（１１）によって、水流の方向を不規則に変化しつつ下方に降下し、その降下に伴って泡（Ｂ１）が細分化され、タンク（９）の底の方は、泡破砕管（７）の下端（７ａ）の泡（Ｂ１）より、細かな泡（Ｂ２）になり、その泡（Ｂ２）の数も多くなっている。【００４０】  ��かな泡（Ｂ２）は、それより大きな泡（Ｂ１）より浮遊性が高くなり、かつ付着性が増して、水流の弱い底部においては、泡破砕帯紐体（１１）に付着するなどして、タンク（９）の底部に留まり易くなる。【００４１】  その結果、タンク（９）の底部においては、細かな泡（Ｂ２）の密度が増していく。【００４２】  底部における大きい泡（Ｂ１）は、下降する流速より浮力の方が増した所から、下降流をさけて上昇し、上方に移動し、上下に循環する水流に混じって、再下降を繰り返す。
この際に、上昇した泡がタンク（９）の上部で壊れて貯まった空気は、タンク（９）の上部に設けた、ドレインバルブ（１２）から排出される。【００４３】  泡破砕室（８）をなすタンク（９）の蓋（１０）には、流体導入管（５）と軸線を平行して、泡包含流体導出管（１２）が設けられている。【００４４】  泡包含流体導出管（１２）は、泡破砕室（８）の深さ方向の半分より少し深い所を、集水部の下端（１２ａ）としてある。【００４５】  泡包含流体導出管（１３）の上端には、第３と第４の泡破砕手段たる２つのオリフィス（１４）（１５）が設けられている。【００４６】  最上端のオリフィス（１５）より先には、泡包含流動体生成装置（１）により生成された泡包含流体（Ａ）を利用する図示を省略した洗浄漕等が設けられている。【００４７】  また、その洗浄漕に送り込まれた泡包含流体（Ａ）は、流体導入管（５）に連結されて、循環水として、泡の包含量を増大させることもある。【００４８】  オリフィス（１４）（１５）は、流速の加速と減速（加圧と減圧）を行って、泡を細分化する手段であることは、知られているが、オリフィスに流入する泡が細かな程、細分化が効果的に行われるため、オリフィス（１４）（１５）に入力する以前に、十分に細かな泡にしておく必要がある。【００４９】  本発明に係る泡破砕室（８）の底部で収集された細かな泡（Ｂ２）は、十分に細かな泡になっているので、２段のオリフィス（１４）（１５）の出力側においては、通称マイクロバブルと称される、泡の径をマイクロメータの単位で計られる程の細かな泡になっている。【００５０】  特に、マイクロバブルを得ようとするには、オリフィス（１４）（１５）の前段で、十分に細かな泡にしておかなければならず、逆にオリフィスの多段連結のみでは、十分な量のマイクロバブルを得ることができない。【００５１】  このように、泡破砕室（８）の底部で生成される細かな泡（Ｂ２）は、深さによって、収集される泡の大きさが異なるため、集水部の下端（１３ａ）の深さを変えるようにして、収集を要する細かな泡（Ｂ２）の大きさを選択することもできる。【００５２】  なお、泡の大きさは、泡を包含する流動体をなす流体物質と、泡を形成する流体物質の、比重や粘度などの物性により、相異を生じるので、両流体の材質に応じて、適宜に選択される。【００５３】  図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線横断面図を示すもので、第１の泡破砕手段たる泡破砕管（７）の横断面を示している。【００５４】  泡破砕管（７）は、細い通孔（１６）を備えた導管（１７）を、多数束ねてなり、混合部（４）で混ぜ合わされた、水（２）と空気（３）を、細い通孔（１６）を通して、細かに破砕する。
【実施例２】
【００５５】  図５は、第１の泡破砕手段たる泡粉砕管（７）の別の実施例を示すものである。【００５６】  この第２の実施例における泡粉砕管（７Ａ）は、図３における導管（１７）の通孔（１６）を塞いだ状態と同じ構造をなし、芯部を充実させた細長い丸棒（１８）を、多数束ねてなる。【００５７】  図６は、図５の要部断面を拡大して示すもので、各丸棒（１８）は、軸線と直交する断面方向に、各丸棒（１８）の円型断面を、最密構造に配置され、３本の丸棒（１８）が、互いに３方向に隣接する部分に生じた、軸線方向に沿った略三角形の隙間を、混合部（５）と泡粉砕室（８）を連通する細長い通孔（１６Ａ）としている。【００５８】  この通孔（１６Ａ）は、横断面形を、略正３角形の頂点を、鋭くくびれたくさび形となし、この通孔（１６Ａ）を、水と泡が通過するとき、断面円型の通孔を通過するときとは異なった作用を受けて、この通孔（１６Ａ）は、通孔（１６Ａ）の実効径より細かな泡を生成する。【００５９】  これにより、泡粉砕管（７Ａ）を通過した後の水（２ａ）に含まれる泡（Ｂ１）の径は、第１実施例の泡粉砕管（７）を通過したものより小さくなる。【００６０】  上述の如くして得られる微細な泡を包含した流体は、薬品及び食品の製造、工場排水の浄化及び殺菌、土壌浄化及び閉鎖水域の水質浄化、糞尿処理、有害物質の除去及び分離、物質の分離及び選別、微小径発泡ポリマーの開発及び繊維製造、等に係る処理流体として、多方面に利用できる。【００６１】  なお、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、上記実施形態に種々の変形や変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る微細な泡を多く含む流動体を生成する、泡包含流動体生成装置の外観斜視図である（実施例１）。
【図２】図１における泡包含流動体生成装置の中央縦断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線横断面図である。
【図４】図１及び図２に示す泡粉砕帯紐体の一部を拡大して示す斜視図である。
【図５】図２に示す泡粉砕管の別の実施例を示す図３同様の横断面図である（実施例２）。
【図６】図５の要部拡大面図である。
【符号の説明】
【００６３】（１）            泡包含流動体生成装置
（２）（２ａ）    水
（３）            空気
（４）            混合部
（５）            流体導入管
（６）            空気導入管
（７）（７Ａ）    泡破砕管（第１の泡破砕手段）
（７ａ）          下端
（８）            泡破砕室（第２の泡破砕手段）
（９）            タンク
（１０）          蓋
（１１）          泡破砕帯紐体
（１１ａ）        面
（１１ｂ）        エッジ
（１２）          ドレインバルブ
（１３）          泡包含流体導出管
（１３ａ）        集水部の下端
（１４）（１５）  オリフィス
（１６）          通孔
（１７）          導管
（１８）          丸棒
（Ａ）            泡包含流動体
（Ｂ１）（Ｂ２）  泡
【図１】
2006326565.tif 000003
【図２】
2006326565.tif 000004
【図３】
2006326565.tif 000005
【図４】
2006326565.tif 000006
【図５】
2006326565.tif 000007
【図６】
2006326565.tif 000008