(57)【要約】【課題】必要な微細気泡濃度を確保しつつ、供給水の水圧低減を防止して十分な量の水量を確保可能な微細気泡液生成器を提供する。【解決手段】水道配管１２に接続される通水管２は一部に拡径された膨出部４を有する。膨出部４には、ノズル５をその内周で保持する内環部６ａと、膨出部４に固定される外環部６ｂと、内環部６ａと外環部６ｂとを繋ぐ複数の輻部６ｃとを備える支持部材６が設けられている。ノズル５は、入口側の取水プレート７に中心軸が水道の給水管２の軸に対し傾斜している取水孔８を複数具備して、各取水孔８から斜めに放出される水道水は、第１通水路８ａの内壁を螺旋状に旋回しながら速度を上げて第２通水路８ｂへ噴出される。このときの急激な圧力低下により無数の極微細なキャビテーション気泡を含む微細気泡液が増成される。そして、微細気泡液は、ノズル５を通過せずに支持部６に開口された輻部６ｃの間を通過する水道水と合流して下流へ放出される。【選択図】図２
2019042700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道配管に配設される微細気泡液生成器であって、
両端で前記水道配管に接続されて一部に拡径された膨出部を有する通水管と、
前記膨出部に配置されるノズルと、
前記膨出部内において前記ノズルを水道水が流れる方向に沿って保持する支持部材と、
前記ノズルを通過しない水道水の流路を前記膨出部内に形成するよう前記支持部材に設けられる通水部と、
を備えて、
前記ノズルは、
水道水の流れる方向に沿って径が漸次縮小する第１通水路と、
前記第１通水路の出口側に連通して設けられ水道水の流れる方向に沿って径が漸次増大する第２通水路と、
前記第１通水路と前記第２通水路とを繋ぐ絞り部と、
前記第１通水路の入口部に設けられる複数の取水孔が設けられる取水プレートと、
を有して、
前記取水孔は、その入口側から出口側に向けての中心軸が前記取水プレートの中心軸に対し傾斜させていることを特徴とする微細気泡液生成器。
【請求項２】
前記通水管は、対峙する端部にそれぞれ拡径部を有する第１管体と第２管体とを接続して成り、前記膨出部は、前記第１及び第２管体の前記拡径部どうしの接合により形成される請求項１に記載の微細気泡液生成器。
【請求項３】
前記第１管体の前記拡径部の内径は、前記第２管体の前記拡径部の外径より大きく、前記第１管体の前記拡径部内に前記支持部材と前記第２管体の前記拡径部を挿入して接合される請求項２に記載の微細気泡液生成器。
【請求項４】
前記第１管体と前記第２管体とは、それぞれの前記拡径部の端面どうしで前記支持部材を挟持している状態で管継手によって接合される請求項２に記載の微細気泡液生成器。
【請求項５】
前記支持部材は、
前記ノズルをその内周で保持する内環部と、
前記膨出部に固定される外環部と、
前記内環部と前記外環部とを繋ぐ複数の輻部と、
を備える請求項１に記載の微細気泡液生成器。
【請求項６】
前記通水管は、対峙する端部にそれぞれ拡径部を有する第１管体と第２管体とを接続して成り、
前記第１管体又は前記第２管体の前記拡径部の内径は、前記第２管体又は前記第１管体の前記拡径部の外径より大きく、前記第１管体又は前記第２管体の前記拡径部内に前記第２管体又は前記第１管体の前記拡径部を挿入して接合されて、
前記支持部材は、前記外環部の外周が前記第２管体又は前記第１管体の外周と共に前記第１管体又は前記第２管体の内周に固定されることを特徴とする請求項５に記載の微細気泡液生成器。
【請求項７】
前記第１管体又は前記第２管体は、前記第２管体又は前記第１管体とで前記外環部を挟持する押え部材を備える請求項６に記載の微細気泡液生成器。
【請求項８】
前記通水管は、対峙する端部にそれぞれ拡径部を有する第１管体と第２管体とを接続して成り、
前記第１管体と前記第２管体とは、それぞれの前記拡径部の端面どうしで前記外環部の両側の面の周縁部を挟持している状態で管継手によって接合される請求項５に記載の微細気泡液生成器。
【請求項９】
前記支持部材は、
前記膨出部に固定される外環部と、
前記外環部の内側に等間隔で円状に並べて配置されると共に前記外環部の内周壁とに連結されて、それぞれが前記ノズルを内周で保持する複数のノズル支持部と、
を備える請求項１に記載の微細気泡液生成器。
【請求項１０】
前記取水孔は、円状に等間隔で複数設けられた請求項１に記載の微細気泡液生成器。
【請求項１１】
前記取水孔の内面には乱流を発生するための凹凸面を形成した請求項１に記載の微細気泡液生成器。
【請求項１２】
前記第２通水路の内面には乱流を発生するための凹凸面を形成した請求項１に記載の微細気泡液生成器。
【請求項１３】
前記取水孔を水道水の入口側から出口側に向けて屈曲形成された請求項１に記載の微細気泡液生成器。
【請求項１４】
前記取水孔ごとに開口面積を可変する開口調節機構を備える請求項１に記載の微細気泡液生成器。
【請求項１５】
前記開口調節機構は、複数枚の絞り羽根を重ね合わせて形成される虹彩絞り機構であることを特徴とする請求項１４に記載の微細気泡液生成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に含まれる気体を微細化させて微細気泡を増加させる微細気泡液生成器に関する。
【０００２】
尚、本願において「気体」とは、空気のみならず、酸素、水素、炭酸ガス等を意味し、また、「液」又は「液体」とは、水道水、地下水、農業用水、下水、排水等を意味するが、本願発明を実施する形態においては、「気体」を空気、「液」又は「液体」を水道水の例として説明する。
【背景技術】
【０００３】
微細気泡とは、気泡の直径がおよそ１００μｍ以下のマイクロバブルやナノバブル（直径５０〜５００ｎｍ程度）のことであり、毛穴よりも微小な小さな泡が毛穴や汗腺の汚れを効果的に除去することができ、特に美容や健康での様々な分野で利用されている。そして、微細気泡は、これらの用途以外でも植物の成長を促進させるなどの目的でも利用されている。
【０００４】
また、微細気泡の電気的作用による洗浄効果も注目されている。微細気泡の表面はマイナスの電荷を有しており、気泡どうしが合体することなく、微細気泡は、水中に拡散・浮遊している。これに対し、油や皮脂、細かい異物等による汚れは通常プラスに帯電して、マイナスの電荷を帯びた被洗浄物と電気的に結合している。よって、マイナスの電荷を帯びている微細気泡がプラス電荷の汚れに吸着すると電気的に中和されて、汚れを被洗浄物から分離しやすい状態となる。そして、電気的に中和されて被洗浄物から分離した汚れは、微細気泡の気液界面に吸着したまま気泡の浮力によって水面に浮上することで、被洗浄物から除去された汚れが微細気泡液中で再び被洗浄物に付着されることなく洗浄されていく。
【０００５】
このような微細気泡を含有する液体を生成するには、高速せん断方式、加圧圧壊方式、キャビテーション方式などが知られているが、その多くが、アスピレータ方式などで、外部から空気を吸引している。或いは、強制注入している。例えば、特許文献１には、加速手段にて加速される液体、及び気液混合手段によりケーシングに導入される気体（直径が数ミリ程度の気泡）から成る混合流体をケーシング内にキャビテーションを起こさせて、マイクロバブルを発生するマイクロバブル発生装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、入口から出口に向かってその中心軸に直交する断面積を漸減する通水用入口側の第１ノズルと、入口側の第１ノズルの出口から連通して設けられた連通路を介して連続して配設され、入口から出口に向かってその中心軸に直交する断面積を漸増する通水用出口側の第２ノズルと、前記連通路にのみ開口した隙間又は側室とを有するマイクロバブル発生装置が開示されている。この特許文献２のマイクロバブル発生装置は、外部から空気を吸入することなしに、水の中の溶存空気からキャビテーション方式によってマイクロバブルを発生させている。
【０００７】
そして、水の中の溶存空気からキャビテーション方式によってマイクロバブルを発生させる方式のマイクロバブル発生器を備えるシャワーヘッドが知られている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００８】
また、溶存空気からキャビテーション方式によって発生させたマイクロバブルを流体噴射装置から洗濯槽内の洗濯物に対して噴射して洗濯を行う洗濯機も知られている（例えば、特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２１３４３号公報
【特許文献２】特開２００９−１３６８６４号公報
【特許文献３】特開２０１６−２１９６号公報
【特許文献４】特開２０１６−２０９３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１によるマイクロバブル発生装置は、タンクに貯留した水を加速して行う気液混合方式であり、この方式は、装置が大型化し、水道管直結型の簡易なタイプが要求される家庭用には不向きである。
【００１１】
特許文献２によるマイクロバブル発生装置は、水道圧の状況に応じて側室の軸流方向での幅サイズを調整しているが、第1ノズルと第２ノズルとの間に、調整機構によってサイズが変更する側室を設けるためにノズル全体の構成が複雑となっている。
【００１２】
また、特許文献３及び特許文献４においては、水道水の流路に絞りを設けて、キャビテーションにより微細気泡を発生させているが、水道水が絞りを通過することで必要な水量を確保できないことがある。
【００１３】
上記点より本発明は、必要な微細気泡濃度を確保しつつ、供給時には十分な水量を下流へ供給することができる微細気泡液生成器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、水道配管に配設される微細気泡液生成器であって、両端で前記水道配管に接続されて一部に拡径された膨出部を有する通水管と、前記膨出部に配置されるノズルと、前記膨出部内において前記ノズルを水道水が流れる方向に沿って保持する支持部材と、前記ノズルを通過しない水道水の流路を前記膨出部内に形成するよう前記支持部材に設けられる通水部と、を備えて、前記ノズルは、水道水の流れる方向に沿って径が漸次縮小する第１通水路と、前記第１通水路の出口側に連通して設けられ水道水の流れる方向に沿って径が漸次増大する第２通水路と、前記第１通水路と前記第２通水路とを繋ぐ絞り部と、前記第１通水路の入口部に設けられる複数の取水孔が設けられる取水プレートと、を有して、前記取水孔は、その入口側から出口側に向けての中心軸が前記取水プレートの中心軸に対し傾斜させている。
【００１５】
前記通水管は、対峙する端部にそれぞれ拡径部を有する第１管体と第２管体とを接続して成り、前記膨出部は、前記第１及び第２管体の前記拡径部どうしの接合により形成するとよい。このときの、ある実施形態では、前記第１管体の前記拡径部の内径は、前記第２管体の前記拡径部の外径より大きく、前記第１管体の前記拡径部内に前記支持部材と前記第２管体の前記拡径部を挿入して接合して形成する。又は、前記第２管体の前記拡径部の内径は、前記第１管体の前記拡径部の外径より大きく、前記第２管体の前記拡径部内に前記支持部材と前記第１管体の前記拡径部を挿入して接合して形成する。そして、前記第１管体は、前記第２管体とで前記外環部を挟持する押え部材を備えるとよい。
【００１６】
また、他の実施形態では、前記第１管体と前記第２管体とは、それぞれの前記拡径部の端面どうしで前記支持部材を挟持している状態で管継手によって接合して形成する。
【００１７】
そして、前記支持部材は、前記ノズルをその内周で保持する内環部と、前記膨出部に固定される外環部と、前記内環と前記外環とを繋ぐ複数の輻部とで構成する。よって、輻部どうしの間が通水部となり、前記ノズルを通過しない水道水の流路を形成する。
【００１８】
前記支持部材の別の実施例は、前記膨出部に固定される外環部と、前記外環部の内側に等間隔で円状に並べて配置されると共に前記外環部の内周壁とに連結されて、それぞれが前記ノズルを内周で保持する複数のノズル支持部とを備える。この場合、複数のノズルを膨出部に配置して、外環部とノズル支持部との間の隙間が、膨出部内でノズルを通過しない水道水が流れる通水部となり、前記ノズルを通過しない水道水の流路を形成する。
【００１９】
前記取水孔を入口側から出口側に向けて屈曲形成することで、取水孔には捻じれが生じるため、水道水はより回転率の高い旋回流となって第1通水路へ導入される。
【００２０】
そして、前記取水孔の内面には乱流を発生するための凹凸面を形成すれば、水道水が取水孔を通過するときの乱流度が高まり、水道水中の溶存空気が取り出しやすくなるため、キャビテーション気泡が効果的に発生させることができる。同様に、前記第２通水路の内面に乱流を発生するための凹凸面を形成するとよい。
【００２１】
また、前記取水孔ごとに開口面積を可変する開口調節機構を設けて、ノズルへ送り込む水道水を適切な送給圧に調整可能にするとよい。最適な開口調節機構の例として、複数枚の絞り羽根を重ね合わせて形成される虹彩絞り機構がある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による微細気泡液生成器は、通水管の一部が拡径された膨出部でノズルを保持すると共に通水部を形成する支持部材を配置する構成としたことで、ノズルで生成される微細気泡液は通水部を通過した水と再度合流するために、下流へは単位時間あたりで十分な水量を供給することが可能であり、微細気泡液生成器を経由した供給水の水圧低減と単位時間当たりの供給水量の低下を有効に防止することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る微細気泡液生成器を適用した住宅の水道水供給系統の概略図を示す。
【図２】微細気泡液生成器の側断面図を示す。
【図３】微細気泡液生成器のノズルを一部側断面図で示す。
【図４】（ａ）は取水プレートの平面図を示し、（ｂ）は取水プレートの側面図をそれぞれ示す。
【図５】支持部材を外観斜視図で示す。
【図６】管継手を用いて管体を接続する他の実施例を一部側面図で示す。
【図７】ノズル内でのキャビテーション発生作用の模式的な説明図を示す。
【図８】取水プレートの取水孔の変形例をそれぞれ示す。
【図９】開口調節機構を用いて取水孔の開口面積を調整可能にしたノズルを斜視図で示す。
【図１０】開口調節機構によって調整される取水孔の取込口の開口面積の変化を説明する模式図を示す。
【図１１】膨出部に複数のノズルを配置する実施形態の微細気泡液生成器の側面図を示す。
【図１２】図１１に示す微細気泡液生成器に用いられる支持部材の平面図を示す。
【図１３】図１１に示す微細気泡液生成器に用いられる支持部材の他の実施例を平面図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施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液生成器１を適用した戸別住宅及び集合住宅（オフィスビルも含む）の水道水供給系統を概略図で示している。
【００２５】
戸別住宅１０における微細気泡液生成器１は、水道水の量水器（メーター）１１と共に給水管３の途中に挿入されて、量水器（メーター）１１の下流に配置されている。給水管３は、水道本管１４から戸別住宅１０に向けて分岐された水道配管１２に止水栓１３を介して接続されている。したがって、微細気泡液生成器１は、量水器１１を通って流れてきた水道水中において多くの微細気泡を生成し、生成された微細気泡液は、給水管３の下流側から分岐形成された分岐給水管１４から戸別住宅１０内の各水道栓１５から供給される。
【００２６】
図示の集合住宅２０では、水道水は、上記したのと同じ水道配管１２，止水栓１３，量水器１１の下流に受水槽１５を設け、受水槽１５の貯留水をポンプ１６により高置水槽１７に持ち上げられて貯蔵されてから、重量により各戸に供給される。この場合の微細気泡液生成器１は、各住居の給水管３の途中に子量水器１１ａと共に挿入されて、微細気泡液は各水道栓１５から供給される。
【００２７】
尚、集合住宅やオフィスビルにおいては、水道配管１２から下流の水道水供給系統には、その建物の規模に応じて種々のタイプがある。例えば、（１）受水槽１５を設けずに量水器１１の先のポンプ１６で高置水槽１７へ直接揚水するタイプ、（２）受水槽１５のみで各戸に設けるポンプで戸別に揚水するタイプ、（３）戸別住宅と同じく単なる水道直結タイプ、（４）受水槽１５とポンプ１６と高置水槽１７とを備えるタイプがある。（４）のタイプでも、上記の集合住宅２０のように高置水槽１７から自然落下で供給するタイプと、各戸に設けるポンプで供給するタイプとがある。しかし、何れのタイプであっても、量水器を通った後に微細気泡液生成器１を設置することになる。
【００２８】
図２は、微細気泡液生成器１の構成を、一部が断面の側面図で示している。微細気泡液生成器１は、水道水が矢印で示す方向で流れていく通水管２と、通水管２の中央部に形成されている膨出部４に配置されているノズル５と、ノズル５を膨出部４内に保持する支持部材６とで構成されている。
【００２９】
通水管２は、管体２Ａと管体２Ｂとを接続して形成され、管体２Ａと管体２Ｂとは、互いに対峙している端部がそれぞれ拡径されている。管体２Ｂの拡径部の径は、管体２Ａの拡径部の径よりも大きく、管体２Ａの拡径部が管体２Ｂの拡径部に挿入されて、それぞれの内周及び外周に形成されたネジを螺合させて接続している。よって、管体２Ａ，２Ｂが互いの拡径部で接続されたとき、その接続箇所が通水管２の膨出部４を形成する。
【００３０】
管体２Ａ，２Ｂの拡径部を備える端部と反対側の端部は、それぞれ配管接続装置１８によって給水管３に接続されて、給水管３を通る水道水は矢印方向に流れていく。配管接続装置１８としては、例えば、接続すべき管体の端部外周に亘って嵌合されたリング状のガスケットと、このガスケットを抱持するようにして両端部が固着具により連結された一対のハウジングとで構成されるハウジング型管継手が用いられる場合もある。
【００３１】
図３は、ノズル５を側断面図で示し、第１円筒部５ａと第２円筒部５ｂとから成り、第１円筒部５ａは有底円筒体で構成されて、底面には第２円筒部５ｂと連通する孔部が設けられている。第１円筒部５ａには、円形の取水プレート７が外周の側部がその内周と螺合して嵌め込まれて、このとき取水プレート７は、その面側の周縁が第１円筒部５ａの前記孔部を囲む底面で係止される。第１円筒部５ａの取水側の端部には、水道水を取り込みやすいようテーパ３９が環状に形成されている。
【００３２】
本例では、取水プレート７は、例えば、直径寸法ｄが１３．５ｍｍに対して、厚さ寸法ｔを５ｍｍとしている。取水プレート７には、平面上に等間隔で軸方向に貫通する例えば４個の丸孔の取水孔８が円状に穿設されている。尚、この取水孔８の数は、複数（例えば、２乃至８程度）とすることができる。そして、この取水プレート７は、図４（ａ）に示すように、平面上に等間隔で軸方向に貫通する４個の丸孔の取水孔８が円状に穿設されている。取水孔８は、図４（ｂ）の側面図で示すように、水道水の入口側から出口側に向けての中心軸線Ｌが取水プレート７の中心軸線Ｈに対して、所定の角度αで、例えば１５度で傾斜させた斜円柱の形状で取水プレート７に穿設されている。
【００３３】
このときの各取水孔８の傾斜方向は、矢印で示すように同図で左回りの方向に向いて形成されている。これにより、水平方向に送られてくる水道水は、各取水孔８を通過することで傾斜した方向に放出されるため、水道水流にひねりが加えられることになる。よって、取水プレート７は、放出する水流と同じ回転方向の左ネジで第１円筒部５ａと螺合させることで、ネジの締め付け方向と放出する水流の回転方向とが一致して緩むことがない。尚、図４（ｂ）では、取水孔８の１つだけを代表して示している。
【００３４】
ノズル５の第２円筒部５ｂには、第１円筒部５ａから中心部にいくにしたがい内径が徐々に狭まる第１通水路２１と、第１通水路２１に接続する絞り部２２と、絞り部２２に接続し出口側に向け内径が徐々に広がる第２通水路２３とが形成されている。
【００３５】
本例においては、ノズル５の第１通水路２１の入口側の口径は、第２通水路２３の出口側の口径より大きく設定されており、第１通水路２１と第２通水路２３との軸方向の寸法は第２通水路８ｂより長く設定されている。尚、この第１通水路２１の入り口の口径と長さは、水圧や微細気泡の発生量をコントロールするため、状況に応じて種々のサイズが考えられる。
【００３６】
そして、絞り部２２は、第１及び第２通水路２１，２３の径の小さい側の端部どうしを連通するよう設けられている。
【００３７】
支持部材６は、図５で示すように、内径寸法がノズル５の第２円筒部５ｂの外周の径と等しい内環部６ａと、外径寸法が管体２Ｂの拡径部の内径と等しい外環部６ｂと、内環部６ａと外環部６ｂとを中心角が均等となるよう放射状に接続する３本の輻部６ｃとから構成されている。この輻部６ｃどうしの間が通水管２を流れる水道水の通水部１１となる。
【００３８】
そして、支持部材６の外環部６ｂの外周には、管体２Ｂの拡径部の内周に形成されたメネジ２ａと螺合するオネジ６１が形成されて、内環部６ａの内周には、ノズル５の第２円筒部５ｂの外周に設けられているオネジ５１と螺合するメネジ６２が形成されている。よって、支持部材６は、内環部６ａに挿入されるノズル５と螺合して固定すると共に、外環部６ｂを管体２Ａ内にネジ止めすることで、ノズル５を膨出部４内に保持する。
【００３９】
管体２Ｂには、支持部材６を保持するための押え部材２９が、その内周に沿って連続又は間欠して固定で取り付けられている。押え部材２９は、水道水圧を受けて、支持部材６が図では左方向となる下流側へ移動したとき、クッションの作用を果たすことでウオーターハンマーを防止している。このような押え部材２９は、バネ材又は可撓性を有する部材等による弾性部材で構成される。
【００４０】
そして、円板９の外周には、管体２Ａの拡径部の内周に設けられたメネジ２ａと螺合するオネジ９ｂが形成されて、中心孔９ａの内周には、ノズル５の第２円筒部５ｂの外周に設けられているオネジ５ｃと螺合するメネジ９ｃが形成されている。よって、この例での支持部材６は、中心孔９ａに挿入されるノズル５を螺合して固定すると共に、円板９をその外周で管体２Ａ内にネジ止めすることによりノズル５を膨出部４内に保持する。
【００４１】
図６は、管体２Ａ，２Ｂの接続についての他の実施例を側面図で示し、この実施例では、管継手１９を用いて管体２Ａ，２Ｂを接続している。ここでは管体２Ａ，２Ｂの各拡径部の径は等しく、それと共に支持部材６の外径もこの管体２Ａ，２Ｂの各拡径部の径と等しくしている。そして、管体２Ａ，２Ｂと支持部材６のそれぞれの外周にはオネジが設けられており、管体２Ａ，２Ｂで支持部材６を挟持して接合したとき、これらオネジは連続して管継手１９の内周に設けられたメネジと螺合するネジ部を形成する。これにより、管体２Ａ，２Ｂの互いの拡径部の端部で支持部材６を挟み込んだ状態を管継手１９によって固定される。この場合、図２で示す支持部材６であれば、外環部６ｂの両側面を管体２Ａ，２Ｂで挟み込んで管継手１９により固定し、また、図３に示す支持部材６であれば、円板９の両側の周縁を管体２Ａ，２Ｂで挟み込んで管継手１９により固定する。
【００４２】
上記構成において、給水管３から水道水が通水管２の膨出部４へ到達すると、水道水は、ノズル５を通過する流路と、支持部材６ｂの通水部１１を通過する流路とに分岐される。そして、ノズル５を通過する水道水からは微細気泡液が生成され、生成された微細気泡液は通水部１１を通過する水道水と混合されて、下流の通水管２へと送られる。よって、通水管２内に膨出部４を設けて水道水の流れを分岐させたことで、水量を減少させることなく、微細気泡液を含む水道水を下流へ送ることができる。
【００４３】
この場合、ノズル４の流路は絞られているために、膨出部４を流れる水道水は高圧となって流速が上昇することから、通水管２を流れる水道水の多くは通水部１１を通過することになる。しかし、通水部１１を通過する水量が多いと、ノズル５で生成された微細気泡液と下流で混合されたとき微細気泡の十分な濃度を維持できなくなる。よって、膨出部４において通水部１１を通過する水量は、全体の８０％前後として残りがノズル５へ流れるよう構成するのが好ましい。さらに、給水管３から通水管２の膨出部４への通水率は少なくとも８０％以上を確保するのがよい。
【００４４】
ここで、ノズル５での微細気泡液生成作用について説明する。取水プレート７の各取水孔８を通過する水道水は、斜円柱の形状の取水孔８を通過することで、取水プレート７の中心軸線Ｈの方向からは外れて斜めの取水孔８の中心軸線Ｌの方向へ放出されていく。したがって、図４で述べたように、各取水孔８を通過する水道水は、矢印で示すように同一方向にひねられた旋回流となって、ノズル５の第１通水路２１へと導入される。
【００４５】
これにより、取水孔８を通過した水道水は、第１通水路２１の内壁に斜めから突き当たるため、図７で模式的に示すように螺旋状に旋回しながら絞り部２２へ進む。そして、第１通水路２１は、流れる方向に沿って内径を狭めた形状であるため、絞り部２２に向けて近づくほど旋回の速度を上げながら絞り部２２へ流れ、絞り部２２を通過すると、第２通水路２３へ高圧で噴出されて、第２通水路２３内で拡散される。
【００４６】
よって、水道水には急激な圧力低下が生じて、沸騰現象により無数の微細なキャビテーション気泡が第２通水路２３内に発生し管体２Ｂへと放出される。このとき、ノズル５の第１通水路２１の入口側の口径が第２通水路２３の出口側の口径より大きくなる。
【００４７】
そして、管体２Ｂでは、ノズル５を通過する水道水から生成された微細気泡液と、ノズル５を通過せずに支持部材６の通水部１１を通過して水道水とが混合された後、管体２Ｂへ放出される。このとき、水道水は、管体２Ｂの拡径部を通過すると再び管口径が細くなるために、速度を速めて管体２Ｂから下流の水道配管へ流れる。
【００４８】
このように、キャビテーション気泡を発生させるのに、水道水の流路を絞ると絞り部での圧力損失が大きくなって、単位時間あたりで十分な量の水道水を下流へ供給できなくなる虞がある。そのため、本発明に係る微細気泡液生成器１においては、通水管２に膨出部４を設けて、膨出部４にノズル５を配置することで、水道水の流れる速度を膨出部４で高めて通過する圧力を増大させて、通水部１１を通過する流路とノズル５を通過する流路とに分岐させている。そして、分岐後は、管体２Ｂにおいて、ノズル５で生成された微細気泡液と、通水部１１を通過した水道水とを合流させることで、単位時間あたりで十分な量の水道水を下流へ供給できるようにしている。
【００４９】
一方で、膨出部４を設けることで水道水の流れる速度を加速させることになる。一般的に、水道水は、１．５ｋｇｆ／ｃｍ２（０．１５ＭＰａ）を下限水圧とし、理想的には２．０乃至４．０ｋｇｆ／ｃｍ２（０．２乃至０．３９ＭＰａ）で供給されるが、膨出部４の形状次第でこの下限水圧を下回ると、ノズル５内でのキャビテーションが有効に行われないことがある。
【００５０】
そのため、本発明に係る微細気泡液生成器１でのノズル５は、取水孔８が設けられている取水プレート７を入口側に配置して、取水孔８を通して水道水を取り込むことで水道水の流速を高めている。しかも、取水孔８の形状を斜円柱にして、取水孔８を通過する水道水に回転を加え旋回流とすることで、さらに流速を上げている。これにより、膨出部４の外径が大きくても、取水口８にガイドを設けることによりノズル５に取り込む際には流速が再び速まるために効果的にキャビテーションが行われる。
【００５１】
取水孔８を図８（ａ）に示すように孔の内壁表面を凹凸面８ａとすることで、水道水は乱流度を上げながら取水孔８から放出される。本例では多数の突起を設けて凹凸面８ａを形成している。このように乱流度を向上させると水道水中の溶存空気が取り出しやすくなり、ノズル５内でキャビテーション気泡が効果的に発生させることができる。
【００５２】
さらに、取水孔８の形状を図８（ｂ）に示すように、入口側から出口側に向けての斜円柱に屈曲部を設けて捻じれを加えた形状とするとよい。これにより、取水孔８の中を通過した時点で水道水の流れには捻りが加わり、第１通水路８ａではより回転率の高い旋回流を発生させることができる。この場合も、取水孔８の内壁を凹凸面８ａとすれば乱流度の向上と相俟って、ノズル５内でのキャビテーション気泡の発生効果がいっそう高まる。
【００５３】
また、ノズル５の第２通水路２３の内壁の表面も凹凸加工すれば、負圧が発生する際に、拡散した微細気泡がさらにこの内壁面と当たると、気泡の微細化が促進されて、微細気泡を高濃度に含む水道水を生成できる。
【００５４】
また、地域又は場所による水道事情、或いは高架水槽を使用する集合住宅等では適切な供給圧が得られない場合には、取水孔７の開口面積を設置時に調整できるようにするとよい。図９は、開口調節機構２４を用いて、取水孔７の開口面積を調整可能にした取水プレート７を備えるノズル５を斜視図で示している。開口調節機構２４は、虹彩絞り機構を備えて、取水孔７の開口面積を変化させることができるように構成されたオリフィスである。虹彩絞り機構は、カメラレンズの絞り等で一般に知られているもので、図１０の（ａ）から（ｄ）までに示すように、例えば中央の開口２５（取水孔７）が略円形となるように重ね合わされた複数の絞り片３０をギア（図示せず）の駆動で回動させることにより、取水孔７の面積を４通りに変化させる。この場合、各開口調節機構２４のギアは、ノズル５の第１円筒部５ａの外周に設けた孔径調節ダイアル３７を回転することにより同時に駆動されて、各取水孔８の開口面積は一斉に同じ大きさに調整可能なよう構成している。
【００５５】
このような開口調節機構２４を設けることで、水道水の送給圧が低い場合には、取水孔８の開口面積を小さくすることで送給圧を高めてノズル５へ導入することができ、ノズル５への水道水の送給圧を一定に調節することができる。
【００５６】
上記実施形態の微細気泡液生成器１は１個のノズル５で構成しているが、膨出部４を設けることで口径の小さいノズルを複数配置してもよい。
【００５７】
図１１は、３個のノズル３１を備える実施形態の微細気泡液生成器１Ａを一部側面図で示す。同図において、上述の図２（第１実施形態）にそれぞれ示した構成要素と同様の構成要素については、同一の符号が付されている。すなわち、通水管２は、対峙する端部にそれぞれ拡径部を有する第１管体２Ａと第２管体２Ｂとを接続して成り、それぞれの拡径部どうしの接合により膨出部４が形成される。また、ノズル３１は、上記したノズル５と同様な構造を有するが、複数使用することから径を小さくしている。
【００５８】
そして、図２で説明した構成と同様に、第１管体２Ａを第２管体２Ｂに挿入して螺合させて互いの拡径部の接合による膨出部４を形成しているが、この場合、第２管体２Ｂには受部３８が形成されており、支持部材３２はこの受部３８と第１管体２Ａの拡径部の端面とで挟持されて、膨出部４内に保持される。さらに、受部３８には、支持部材６が水道水圧を受けて下流側へ移動したとき、クッションの作用を果たすことで、ウオーターハンマーを防止するための弾性部材である前述の押え部材２９が装着されている。
【００５９】
この実施形態での支持部材３２は、図１２で示すように、膨出部４にその周縁部で螺合により固定される外環部３３と、外環部３３の内側に等間隔で円状に並べて配置されると共に外環部３３の内周壁と連結部３４で連結されて、それぞれがノズル３１を内周で螺合により保持する３通りのノズル支持部３５とを備える。各ノズル支持部３５は一体で構成されて、外環部３３の中心からそれぞれが放射状に延出する形状となっており、外環部３３とノズル支持部３５との間の隙間が、膨出部４内でノズル３１を通過しない水道水が流れる通水部３６となる。また、支持部材３２の中心と重なる支持部材３２の中心部は刳り抜かれて、通水部３６の一部を構成する中心孔３６ａが形成される。これにより、膨出部４での上記の通水率８０％以上を確保している。
【００６０】
口径の大きい通水管２の場合には、図１３に示すように、支持部材３２Ａは４通りのノズル支持部３５を備えて４個のノズル３１を保持するようにしてもよい。また、中心孔３６Ａを基準に２通りのノズル支持部３５を対称に配置して、２個のノズル３１を備える構成であってもよい。
【００６１】
このように、複数のノズル３１を支持可能な支持部材３２，３２Ａを備える微細気泡液生成器は、ノズル３１からの微細気泡液の噴出力、微細気泡量及び通水部３６を通過する水道水の量等の各条件に応じて、微細気泡液生成器１から最適な水道水量と微細気泡液濃度が確保できるように、ノズル３１の数を調整することができる。尚、ノズル３１の数ではなく、ノズル３１の形状を拡大又は縮小することで調整しても良い。
【００６２】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能である。例えば、取水孔８は、設置される水道水の配管等の流量に応じて、多数の取水孔８を設ける必要があるときには、円状に等間隔で配置するよりも、取水プレート７の平面に一様に配置するのが好ましい。
【００６３】
そして、ノズル５においても、上記実施形態は、第１通水路２１の入口側の口径を第２通水路２３の出口側の口径より大きくして、中心軸方向での距離は第２通水路２３の方を長く構成しているが、逆でもよく、或いは同一口径として絞り部２２を中心に対称となる形状で構成してもよい。要は、第１通水路２１から噴出される水道水の圧力と、第２通水路２３内での拡散による低下する圧力との関係で、適切な量と微細気泡としての高品質のキャビテーション気泡が生成できるように設定するものである。
【００６４】
そして、さらに効率良く微細気泡を生成するには、ノズル５をある程度の間隔を空けて直列に配置してもよい。
【００６５】
以上詳しく説明したように、本微細気泡液生成器は、通水管の一部が拡径された膨出部でノズルを保持すると共に通水部を形成する支持部材を配置した構成により、ノズルで生成される微細気泡液は通水部を通過した水と再度合流するために、下流へは単位時間あたりで十分な水量を供給することが可能であり、微細気泡液生成器を経由した供給水の水圧低減と単位時間当たりの供給水量の低下を有効に防止することを可能とした。
【符号の説明】
【００６６】
１      微細気泡液生成器
１Ａ    微細気泡液生成器
２      通水管
２Ａ    第１管体
２Ｂ    第２管体
４      膨出部
５      ノズル
６      支持部材
６ａ    内環部
６ｂ    外環部
６ｃ    輻部
７      取水プレート
８      取水孔
１２    水道配管
２１    第１通水路
２２    絞り部
２３    第２通水路
２４    開口調節機構
２９    押え部材
３２    支持部材
３３    外環部
３５    ノズル支持部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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