(57)【要約】【課題】  気泡発生装置の運転制御を簡素化できる気泡発生用ノズル及び気泡発生装置を提供する。【解決手段】  気体が混入された液体が通流する管路に連結され、内部が、気体が混入された液体の流路３となる筒状の連結部５、連結部５の流路３に連続し、内部の気体が混入された液体の流路３が出口側で細くなる筒状の流路縮小部７、内部が流路縮小部７の出口に連続して気体が混入された液体の流路３となり、側壁に貫通孔９ｃが形成された筒状の気泡発生部９、気泡発生部９と同軸に気泡発生部９を覆い、流路縮小部７側と反対側の端面が開口した筒状の外筒部１１を備え、気泡発生部９は、気泡発生部９の流路３内の気体が混入された液体の通流方向に交わる方向に設置された少なくとも１つの梁状部材９ｂを有し、気泡発生部９の側壁に形成された貫通孔９ｃは、少なくとも梁状部材９ｂよりも気体が混入された液体の流れに対して下流側に設けられている構成とする。【選択図】図１
2008093649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が混入された液体が通流する管路に連結され、内部が、気体が混入された液体の流路となる筒状の連結部と、該連結部の流路に連続し、内部の気体が混入された液体の流路が出口側で細くなる筒状の流路縮小部と、内部が該流路縮小部の出口に連続して気体が混入された液体の流路となり、側壁に貫通孔が形成された筒状の気泡発生部と、該気泡発生部と同軸に該気泡発生部を覆い、前記流路縮小部側と反対側の端面が開口した筒状の外筒部とを備え、
前記気泡発生部は、該気泡発生部の流路内の気体が混入された液体の通流方向に交わる方向に設置された少なくとも１つの梁状部材を有し、前記気泡発生部の側壁に形成された貫通孔は、少なくとも前記梁状部材よりも気体が混入された液体の流れに対して下流側に設けられている気泡発生用ノズル。
【請求項２】
前記気泡発生部に設けられた梁状部材は、直径が７ｍｍ以上９ｍｍ以下の円柱状の部材であることを特徴とする請求項１に記載の気泡発生用ノズル。
【請求項３】
前記気泡発生部に梁状部材が２以上設けられており、該２以上の梁状部材は互いの延在方向が交わる状態で設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の気泡発生用ノズル。
【請求項４】
前記気泡発生部は、前記流路縮小部側と反対側の端面が開口しており、長さが９０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、前記気泡発生部の側壁に形成された貫通孔の直径が１．４ｍｍ以上１．６ｍｍ以下であるであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の気泡発生用ノズル。
【請求項５】
前記気泡発生部は、前記流路縮小部側と反対側の端面が閉塞されており、長さが７０ｍｍ以上９０ｍｍ以下、前記気泡発生部の側壁に形成された貫通孔の直径が１．１ｍｍ以上１．３ｍｍ以下であるであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の気泡発生用ノズル。
【請求項６】
液体が通流する液体流路と、該液体流路に設けられた前記液体の送液手段と、前記液体流路に連通して前記液体中に気体を供給する気体流路と、前記液体流路の出口側端部に設けられたノズルとを備えてなり、
前記ノズルが請求項１乃至５のいずれか１項に記載の気泡発生用ノズルであることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項７】
前記送液手段は、０．６ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下の圧力で送液することを特徴とする請求項６に記載の気泡発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、気泡発生用ノズル、及びそのノズルを備えた気泡発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  気泡発生装置では、一般に、加圧手段により高圧に加圧されて空気が溶解した液体をオリフィス状に形成された流路を通過させた後、液体を収容した槽などに吐出させるか、またはベンチュリ状の噴出口などを有する吐出部から液体を収容した槽などに噴出させるなどの方法により、オリフィス状に形成された流路やベンチュリ状の噴出口などを有する吐出部を通過することによって液体が急激に減圧されることで気泡を形成している。【０００３】  ところで、気泡発生装置は、浴槽、曝気槽、水処理装置など気泡の作用を利用する様々な装置類に組み込まれて用いられるが、効率よく気泡の作用を得るためには、気泡が槽内に収容された液体中に十分に行き渡った状態になる必要がある。気泡が槽内に収容された液体中に十分に行き渡った状態にするためには、液体中での滞留時間を長くする必要があり、液体中での滞留時間を長くするためには、できるだけ微細な気泡を生成すること、また、より多量の気泡を生成することなどが必要となる。【０００４】  しかし、オリフィス状に形成された流路やベンチュリ状の噴出口などを有するノズルなどの減圧作用だけでは、例えば数μｍから数十μｍといったような微細な気泡を生成することは難しく、また、気泡の生成量を増大させることも難しい。したがって、より微細な気泡を発生させ、また、気泡の生成量を増大させるために、機械的な減圧手段を備える構成や複数の減圧室とオリフィスを備える構成など複雑な構成の気泡発生装置となっている。したがって、簡単な構成で、気泡が槽内に収容された液体中に十分に行き渡った状態にできる気泡発生装置が望まれていた。【０００５】  これに対して、液体が通流する液体流路に送液手段、液体流路内の液体中に気体を供給する気体流路、この気体流路に設けられて気体の通流を制御する弁、液体流路の送液手段よりも液体の流れに対して下流側の部分内の圧力を検出する圧力検出手段、そして、液体流路の出口側端部に設けられたノズルなどを備え、圧力検出手段で検出した圧力に応して弁を開閉する構成の気泡発生装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】  特開２００３−２１０９５８号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  ところで、特許文献１に提案されている気泡発生装置は、簡単な構成で、気泡が槽内に収容された液体中に十分に行き渡った状態にできる反面、気体の通流を制御する弁を、圧力検出手段で検出した圧力に応じて開閉するため、気泡発生装置の運転制御が複雑になってしまうという問題がある。このため、気泡発生装置の運転制御も簡素化できることが望まれている。【０００７】  本発明の課題は、気泡発生装置の運転制御を簡素化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明の気泡発生用ノズルは、気体が混入された液体が通流する管路に連結され、内部が、気体が混入された液体の流路となる筒状の連結部と、この連結部の流路に連続し、内部の気体が混入された液体の流路が出口側で細くなる筒状の流路縮小部と、内部がこの流路縮小部の出口に連続して気体が混入された液体の流路となり、側壁に貫通孔が形成された筒状の気泡発生部と、この気泡発生部と同軸に該気泡発生部を覆い、流路縮小部側と反対側の端面が開口した筒状の外筒部とを備え、気泡発生部は、この気泡発生部の流路内の気体が混入された液体の通流方向に交わる方向に設置された少なくとも１つの梁状部材を有し、気泡発生部の側壁に形成された貫通孔は、少なくとも梁状部材よりも気体が混入された液体の流れに対して下流側に設けられている構成とすることにより上記課題を解決する。【０００９】  このような構成とすれば、連結部に流入した気体が混入された液体は、流路縮小部を通過することで流速や圧力が高められた後、気泡発生部に流入し、気泡発生部に設けられた梁状部材に衝突することになる。このような過程で、気体と液体とが混合されると共に、液体中の比較的大きな気泡が梁状部材への衝突で破砕される。そして、比較的大きな気泡が破砕され、気体と液体との混合が促進された状態で、気泡発生部の側壁に形成された貫通孔から噴出されることで、加圧及び減圧が行われて減圧作用が生じ、さらに、貫通孔から噴出された気泡を含む液体が外筒部の内面に衝突することで、必要な程度に微細な気泡を発生でき、また、必要な量の気泡を発生できる。したがって、従来のように圧力検出手段で検出した圧力に応じて気体の通流を制御する弁を開閉しなくても、常に気体が供給され続ける状態で送液手段による送液を行うだけで、必要な程度に微細な気泡を必要な量発生させることができるため、気泡発生装置の運転制御を簡素化できる。【００１０】  また、気泡発生部に設けられた梁状部材は、直径が７ｍｍ以上９ｍｍ以下の円柱状の部材である構成とすれば、混合能力や、液体中の比較的大きな気泡の破砕能力などを向上でき、気泡発生用ノズルの気泡発生能力をより向上できる。【００１１】  さらに、気泡発生部に梁状部材が２以上設けられており、これら２以上の梁状部材は互いの延在方向が交わる状態で設けられている構成とする。このような構成とすれば、混合能力や、液体中の比較的大きな気泡の破砕能力などをより向上でき、気泡発生用ノズルの気泡発生能力をさらに向上できる。このとき、気泡発生部には、梁状部材がこの気泡発生部の流路の異なる位置に複数設けられており、この複数の梁状部材は、互いの延在方向が６０度の角度をなした状態で設けられている構成とすれば、気泡発生用ノズルの気泡発生能力を一層向上できるので好ましい。【００１２】  また、気泡発生部には、流路の側壁に形成された貫通孔が複数設けられており、この複数の貫通孔のうち筒状の気泡発生部の同じ円周位置に形成された複数の貫通孔は、６０度または１２０度の角度毎に設けられている構成とする。このような構成とすれば、気泡発生用ノズルの気泡発生能力をさらに向上できる。【００１３】  さらに、気泡発生部は、流路縮小部側と反対側の端面が開口しており、長さが９０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、気泡発生部の側壁に形成された貫通孔の直径が１．４ｍｍ以上１．６ｍｍ以下であるである構成とする。このような構成とすれば、気泡発生装置が１本の気泡発生用ノズルを備えた構成である場合、圧力検出手段で検出した圧力に応じて気体の通流を制御する弁を開閉しなくても必要な気泡発生能力を確実に得ることができ、気泡発生装置の運転制御をより確実に簡素化できる。【００１４】  また、気泡発生部は、流路縮小部側と反対側の端面が閉塞されており、長さが７０ｍｍ以上９０ｍｍ以下、気泡発生部の側壁に形成された貫通孔の直径が１．１ｍｍ以上１．３ｍｍ以下であるである構成とする。このような構成とすれば、気泡発生装置が複数本の気泡発生用ノズルを備えた構成である場合、圧力検出手段で検出した圧力に応じて気体の通流を制御する弁を開閉しなくても必要な気泡発生能力を確実に得ることができ、気泡発生装置の運転制御をより確実に簡素化できる。【００１５】  また、本発明の気泡発生装置は、液体が通流する液体流路と、この液体流路に設けられた液体の送液手段と、液体流路に連通して液体中に気体を供給する気体流路と、液体流路の出口側端部に設けられたノズルとを備えてなり、ノズルが上記いずれかに記載の気泡発生用ノズルである構成とする。【００１６】  さらに、送液手段は、０．６ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下の圧力で送液する構成とすれば、必要な気泡発生能力をより確実に得られる。
【発明の効果】
【００１７】  本発明によれば、気泡発生装置の運転制御を簡素化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  （第１の実施形態）
以下、本発明を適用してなる気泡発生用ノズル及び気泡発生装置の第１の実施形態について図１乃至図７を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる気泡発生用ノズルの概略構成を示す側面図である。図２は、連結部の概略構成を示す図である。図３は、流路縮小部の概略構成を示す図である。図４は、気泡発生部の概略構成を示す図である。図５は、外筒部の概略構成を示す図である。図６は、本発明を適用してなる気泡発生装置の概略構成を示すブロック図である。図７は、本発明を適用してなる気泡発生装置の液体管路のポンプよりも下流側の部分内の圧力変動を示す図である。【００１９】  なお、図１では、構成を理解しやすくするため、外筒部を除いた状態を示しており、外筒部は、この外筒部が本来取り付けられる部分に破線で示している。また、本実施形態では気泡発生装置を浴槽に取り付けた例で説明を行っているが、本発明の気泡発生装置は、活魚槽や養殖場、水耕栽培、淡水や海水の浄化処理、ヘドロの浮上処理や好気性菌による処理、洗浄用途など微細気泡を利用する様々な用途に用いることができる。また、本発明の気泡発生装置は、既存の浴槽や処理槽、水槽などに取り付ける気泡発生装置、専用の槽を含む気泡発生装置など様々な構成にできる。【００２０】  本実施形態の気泡発生用ノズル１は、図１に示すように、内部が断面円形状の流路３となる筒状の連結部５、流路３の一部が漸次縮径して狭くなるテーパ状に形成されたことで流路３が出口側で細くなる筒状の流路縮小部７、流路縮小部７の縮径した出口側に設けられた円筒状の気泡発生部９、そして、気泡発生部９と同軸に設けられて気泡発生部９を覆う円筒状の外筒部１１などで構成されている。【００２１】  本実施形態の連結部５では、図１及び図２に示すように、気泡発生用ノズル１を連結する図示していない管路に切られたねじと螺合可能なねじ５ａが一方の端部の外面に切られている。さらに、連結部５の他方の端部の外面には、流路縮小部７が連結されるねじ５ｂが切られている。また、本実施形態の連結部５の流路３は、流路縮小部７が連結される側の端部の方の径が大きくなっている。【００２２】  本実施形態の流路縮小部７は、図１及び図３に示すように、比較的径が大きい円筒状の部分７ａと比較的径が小さい円筒状の部分７ｂとをテーパ状の部分７ｃで連結した外形となっている。流路縮小部７内の流路３は、比較的径が大きい円筒状の部分７ａでは、連結部５の流路縮小部７が連結される側の端部の流路３の内径と同じ内径に形成され、テーパ状の部分７ｃでは、漸次縮径するテーパ状に形成され、これにより、出口となる比較的径が小さい円筒状の部分７ｂでは、比較的径が大きい円筒状の部分７ａよりも細い内径になっている。また、比較的径が大きい円筒状の部分７ａの端部内面には、連結部５のねじ５ｂに対応するねじ７ｄが切られている。一方、比較的径が小さい円筒状の部分７ｂの端部外面には、外筒部１１を連結するためのねじ７ｅが切られている。さらに、比較的径が小さい円筒状の部分７ｂの内面には、気泡発生部９を連結するためのねじ７ｆが切られている。【００２３】  本実施形態の気泡発生部９は、図１及び図４に示すように、連結部５や流路縮小部７と同軸で、外径が連��部５や流路縮小部７よりも細く形成されている。気泡発生部９は、流路縮小部７に連結される側の端部が開口していると共に、他方の端部つまり先端部にも開口９ａを形成した円筒状になっている。気泡発生部９内の流路３は、流路縮小部７の流路の最も径が小さい部分と同じ径で形成されている。また、気泡発生部９には、円柱状の梁状部材９ｂと、気泡発生部９の側壁を貫通する貫通孔９ｃとが設けられている。【００２４】  本実施形態では、気泡発生部９に設けられた梁状部材９ｂは、図４（ｂ）に示すように、気泡発生部９の側壁の対向する位置に形成された、円柱状の梁状部材９ｂの直径と同じ内径の２つの孔間に挿通することで気泡発生部９に取り付けられている。したがって、梁状部材９ｂの延在方向は、気泡発生部９内の流路３の延在方向と直角に交わる状態となっている。なお、梁状部材は、気泡発生部内の流路の延在方向と交わる状態で設けられていればよく、様々な方法で設けることができる。また、本実施形態では、図１及び図４に示すように、梁状部材９ｂは、気泡発生部９の流路３の延在方向に対して異なる位置２箇所に設けられており、２つの梁状部材９ｂの延在方向のなす角度θは、図４（ｂ）に示すように、６０度になっている。【００２５】  本実施形態では、気泡発生部９に設けられた貫通孔９ｃは、図１及び図４に示すように、梁状部材９ｂよりも流路３内を通流する液体の流れに対して下流側及び上流側の円周位置、さらに、梁状部材９ｂが設けられた円周位置に設けられている。したがって、本実施形態では、貫通孔９ｃは、気泡発生部９の異なる位置に４段に設けられている。すなわち、本実施形態では、貫通孔９ｃは、梁状部材９ｂよりも上流側に設けられたもの、より上流側に位置する梁状部材９ｂと同じ円周位置に設けられたもの、より下流側に位置する梁状部材９ｂと同じ円周位置に設けられたもの、そして、より下流側に位置する梁状部材９ｂよりも下流側に設けられたものの４段となっている。【００２６】  そして、梁状部材９ｂが設けられた円周位置以外の部分の同じ円周位置に設けられた貫通孔９ｃは、６０度毎の角度で穿設されている。また、梁状部材９ｂが設けられた円周位置に設けられた貫通孔９ｃは、直接隣り合う貫通孔９ｃが６０度毎の角度で、梁状部材９ｂを挟んで隣り合う貫通孔９ｃが１２０度の角度をおいて穿設されている。したがって、本実施形態の貫通孔９ｃは、梁状部材９ｂが設けられた円周位置以外の部分の段に６つずつ、梁状部材９ｂが設けられた段に４つずつ、全部で２０設けられている。また、円筒状の気泡発生部９の流路縮小部７に連結される側の端部の外面には、流路縮小部７の内面に切られたねじ７ｆに対応するねじ９ｄが切られている。【００２７】  本実施形態の外筒部１１は、図１及び図５に示すように、流路縮小部７に連結される側の端部が開口していると共に、他方の端部つまり先端部にも開口１１ａを形成した円筒状になっており、内径が、気泡発生部９の外径よりも大きく形成されている。外筒部１１の一方の端部内面には、流路縮小部７の外面に切られたねじ７ｅに対応するねじ１１ｂが切られている。そして、外筒部１１の内面のねじ１１ｂと流路縮小部７の外面のねじ７ｅとを螺合させることにより、���筒部１１は、気泡発生部９と同軸に気泡発生部９を覆った状態に取り付けられる。また、外筒部１１は、先端部の端面に形成された開口つまり気泡発生用ノズル１の吐出口１１ａが気泡発生部９の先端部の端面に形成された開口９ａよりも張り出す長さになっており、気泡発生部９の先端部の開口９ａは、外筒部１１内に位置している。【００２８】  ここで、本実施形態の気泡発生用ノズル１の各部の寸法について説明する。  本実施形態では、気泡発生用ノズル１は、例えば内径が約２５ｍｍといったような比較的太い径の配管に取り付けられる。したがって、気泡発生用ノズル１も、内径が約２５ｍｍといったような比較的太い径の配管に対応する寸法になっている。本実施形態の気泡発生用ノズル１の連結部５は、図１及び図２に示すように、内径が２５ｍｍ前後の配管に対応する径に形成されており、連結部５の外面に形成されたねじ３ａは、内径が２５ｍｍ前後の配管の端部内面に形成されたねじに対応するものとなっている。気泡発生用ノズル１の流路縮小部７の比較的径が大きい円筒状の部分７ａにおける流路３の内径は、図１及び図３に示すように、内径が２５ｍｍ前後の配管に対し、例えば内径約３４ｍｍ、比較的径が小さい円筒状の部分７ｂは、例えば内径約１２ｍｍとなっている。【００２９】  本実施形態の気泡発生用ノズル１の気泡発生部９は、内径が約２５ｍｍといったような比較的太い径の配管に対し、図４に示すように、例えば両端面間の長さＬ１が約９５ｍｍ、流路３内を通流する液体の流れに対して最下流側に形成された貫通孔９ｃの中心から開口９ａが形成された先端部の端面までの長さＬ２が約４８ｍｍ、隣り合う段の貫通孔９ｃの中心間及び隣り合う段の梁状部材９ｂの中心間の長さＬ３が各々約１１ｍｍとなっている。【００３０】  さらに、本実施形態の気泡発生用ノズル１の気泡発生部９の外径Ｄ１は約１７ｍｍ、内径つまり流路３の直径Ｄ２は約１３ｍｍ、先端部の端面に形成された開口９ａの直径Ｄ３は、約１１ｍｍとなっている。このように、気泡発生部９の開口９ａの直径Ｄ３は、気泡発生部９の他の部分の流路３の直径Ｄ２よりも小さくなっている。また、このような大きさの本実施形態の気泡発生用ノズル１の気泡発生部９において、梁状部材９ｂの直径ｄ１は約８ｍｍ、貫通孔９ｃの直径ｄ２は約１．５ｍｍとなっている。【００３１】  本実施形態の気泡発生用ノズル１の外筒部１１は、図１及び図５に示すように、例えば両端面間の長さが約１９０ｍｍ、外形が約３２ｍｍ、内径が約２５ｍｍになっている。【００３２】  本実施形態の気泡発生用ノズル１は、１台のポンプに対して１つの気泡発生用ノズルを取り付けて用いるものである。このとき、気泡発生用ノズル１の気泡発生部９の長さＬ１や貫通孔９ｃの直径ｄ２が気泡の発生能力に影響を与える。必要な気泡発生能力を確実に得るためには、気泡発生部９の長さＬ１を９０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、貫通孔の直径を１．４ｍｍ以上１．６ｍｍ以下とすることが望ましい。さらに、混合能力や、液体中の比較的大きな気泡の破砕能力などを向上し、気泡発生用ノズルの気泡発生能力をより向上するためには、気泡発生部９に設けられた梁状部材９ｂの直径を７ｍｍ以上９ｍｍ以下とすることが望ましい���なお、連結部５、流路縮小部７、外筒部１１などの大きさは、このような気泡発生部９の大きさや液体の流量などに対応できれば、適宜選択できる。【００３３】  このような構成の気泡発生用ノズル１（以下、ノズル１と称する）を取り付ける気泡発生装置１３は、図６に示すように、液体流路となる循環管路１５、この循環管路１５の一端に設けられた流入部１７、この循環管路１５の流入部１７とは他端側に設けられたノズル１、流入部１７とノズル１との間の循環管路１５の部分に循環管路１５内の湯の流れに対して上流側から順次設けられた、逆止弁１９、流入流量調整弁２１、送液手段となるポンプ２３、圧力計２５、圧力センサ２７、吐出流量調整弁２９、循環管路１５の流入流量調整弁２１とポンプ２３との間の部分に連通する気体流路となる気体管路３１、気体管路３１に設けられた気体流量調整弁３３、そして気泡発生装置の操作と動作の制御を行う制御手段となる操作盤３５などで構成されている。【００３４】  流入部１７は、例えば浴槽３７の底に取り付けられ、ノズル１は、浴槽３７の側壁内面に浴槽３７内の底面に向けて湯を吐出する状態で取り付けられる。したがって、循環管路１５の入口側端部に設けられた流入部１７から流入した湯３９は、循環流路１５の出口側端部に設けられたノズル１から浴槽３７内に吐出される。このように循環管路１５は、浴槽３７内に収容された湯３９を循環させる流路となる。【００３５】  流入流量調整弁２１は、ポンプ２３に流入する湯３７の流量を調整するための弁である。ポンプ２３は、必要とされる吐出流量、圧力、そして揚程などが確保でき、気体が混入した状態でも送液できるものであれば様々な構成のポンプを用いることができる。なお、本実施形態のポンプ２３としては、循環管路１５内に湯３７を所望の流量、例えば６Ｌ／ｍｉｎ．以上程度の流量で通流させることができ、また、循環管路１５のポンプ２３よりも下流側の部分内を所望の圧力以上の圧力、例えば０．８ＭＰａ以上程度に加圧できる能力を有するポンプを用いている。このようなポンプ２３は、配線４１を介して操作盤３５内の制御手段となる回路などに電気的に接続されている。なお、ポンプ２３などの送液手段としては、０．６ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下の圧力で送液するものを用いることが、必要な気泡発生能力をより確実に得るうえで望ましい。【００３６】  圧力計２５は、循環管路１５のポンプ２３よりも下流側の部分内の圧力を目視確認するためのものである。圧力センサ２７は、異常などにより循環管路１５のポンプ２３よりも下流側の部分内の圧力が予め設定した異常判定圧力以上の上昇した場合に、操作盤３５内の制御手段によりポンプ２３を停止するためのものである。このような圧力センサ２７は、配線４１を介して操作盤３５内の制御手段となる回路などに電気的に接続されている。吐出流量調整弁２９は、湯３９のノズル１からの吐出流量を調整するための弁で、また、循環管路１５のポンプ２３よりも下流側の部分内の最大圧力を調整するものであり、例えば最大圧力を約０．８ＭＰａに調整している。【００３７】  気体管路３１は、一端が空気中に開放され、他端が循環管路１５の流入流量調整弁２１とポンプ２３との間の部分に連結されている。気体管路３１に設けられた気体流量調整弁３３は、循環管路１５内を通流する湯３７内に混入させる気体の量を調整するものであり、操作盤３５からの信号に応じて弁を予め設定した開度に開く動作と弁を閉じる動作つまり開閉２動作を行う電磁弁である。このような気体流量調整弁３３は、配線４１を介して操作盤３５内の制御手段となる回路などに電気的に接続されている。操作盤３５は、操作スイッチ類と共に制御手段となる回路などが納められており、ポンプ２３の発停、圧力センサ２７からの信号による異常圧力の判定、気体流量調整弁３３の開閉などを制御している。【００３８】  このような構成の気泡発生装置の動作と本発明の特徴部について説明する。本実施形態の気泡発生装置１３では、図６に示すように、操作盤３５内の運転開始指令スイッチがオンされるとポンプ２３が駆動を始めると共に、気体流量調整弁３３を設定した開度に開く。これにより、浴槽３７内の湯３９が流入部１７から循環管路１５に流入し、ノズル１から浴槽３７内に湯３９が吐出して湯３９の循環が始まると共に、気体管路３１の開口端から気体管路３１を介して循環管路１５内に空気が吸引され、循環管路１５内を通流する湯３９に空気が混入される。【００３９】  空気が混入された湯３９は、図１に示すように、連結部５からノズル１に流入すると、ポンプ２３の駆動により流路縮小部７で昇厚された後、気泡発生部９に流れ込む。気泡発生部９の流路３内に流入した空気が混入された湯３９は、気泡発生部９に設けられた梁状部材９ｂに衝突する。この、空気が混入された湯３９が昇圧されて梁状部材９ｂに衝突する過程で、空気と湯３９が混合されると共に、湯３９中の比較的大きな気泡が破砕される。【００４０】  気泡発生部９に設けられた梁状部材９ｂに衝突した空気が混入された湯３９は、気泡発生部９の側壁に設けられた貫通孔９ｃを通過し外筒部１１内に噴出される際に、加圧及び減圧が行われることとなり、このときの減圧作用、さらに、気泡発生部９の側壁に設けられた貫通孔９ｃから噴出された気泡を含む湯３９が外筒部１１の内面に衝突することにより、より微細な気泡が生成される。また、本実施形態では、気泡発生部９の先端部の開口９ａからも、気泡を含む湯３９が外筒部１１内に噴出される。これにより、外筒部１１の先端部の吐出口１１ａから例えば数μｍから数十μｍといったような微細気泡を多量に含む湯３９が、浴槽３７内の湯３９中に排出される。ノズル１から浴槽３７内の湯３９中に排出された微細気泡を含む湯３９は、浴槽３７の底面に衝突するため、微細気泡が浴槽３７の底面に沿って広がった後上方に浮上し、浴槽３７内の湯３９全体が、微細気泡により乳化したかのように白濁した状態となる。【００４１】  このとき、例えば数μｍから数十μｍといったような微細気泡は、浮上速度が遅く、湯３９中に滞留し易い。したがって、浴槽３７内の湯３９中に十分な量の微細気泡が滞留している状態を維持でき易いことから、ノズル１を備えた気泡発生装置１３は、浴槽３７内の湯３９を微細気泡により乳化したかのように白濁させた状態にできる。なお、このような本実施形態の気泡発生装置１３では、循環管路１５のポンプ２３よりも下流側の部分内の圧力は、��７に示すように、運転開始からある時間が経過すると、予め設定した圧力Ｐ１前後、例えば約０．８ＭＰａ前後で降圧と昇圧を繰り返すようにほぼ一定の変動を自然に繰り返す。【００４２】  このように本実施形態の気泡発生用ノズル１では、流路縮小部７、気泡発生部９、そして外筒部１１を備えていることで、数μｍから数十μｍといったような微細な気泡を生成できる。このとき、従来のように、圧力センサ２７で検出した圧力に応じて気体流量調整弁３３を開閉しなくても、常に気体が供給され続ける状態でポンプ２３による送液を行うだけで、必要とされる程度に微細な気泡を、必要とされる量発生することができるため、気泡発生装置の運転制御を簡素化できる。【００４３】  さらに、このような気泡発生用ノズル１を設けた本実施形態の気泡発生装置１３は、運転制御を簡素化できる。加えて、運転制御を簡素化できることにより、制御手段のコストの低減や、製造の簡素化などが可能となる。さらに、運転中に、気体流量調整弁３３の開閉を行わないため、気体流量調整弁３３を長寿命化できる。【００４４】  加えて、本実施形態の気泡発生用ノズル１の気泡発生部９に設けられた梁状部材９ｂは、直径ｄ１が７ｍｍ以上９ｍｍ以下の円柱状の部材である。このため、混合能力や、液体中の比較的大きな気泡の破砕能力などを向上でき、気泡発生用ノズルの気泡発生能力をより向上できる。ただし、気泡発生部に設けられた梁状部材は、円柱状以外の形状や、本実施形態と異なる大きさにすることもできる。しかし、本実施形態のように、気泡発生部に円柱状の梁状部材を設け、その直径を７ｍｍ以上９ｍｍ以下にした方が、気泡発生用ノズルの気泡発生能力が向上する。【００４５】  さらに、本実施形態の気泡発生用ノズル１では、気泡発生部９に梁状部材９ｂが２つ設けられており、これら２つの梁状部材は互いの延在方向が交わる状態で設けられている。このため、混合能力や、液体中の比較的大きな気泡の破砕能力などをより向上でき、気泡発生用ノズルの気泡発生能力をさらに向上できる。加えて、本実施形態では、気泡発生部９には、２つの梁状部材９ｂがこの気泡発生部９の流路３の異なる位置に、互いの延在方向が６０度の角度をなした状態で設けられている。これにより、混合能力や、液体中の比較的大きな気泡の破砕能力などをさらに向上でき、気泡発生用ノズルの気泡発生能力を一層向上できる。ただし、気泡発生部に設けられた梁状部材は、一つでもよく、また、複数設ける場合には、それらの延在方向がなす角度は適宜設定できる。しかし、本実施形態のように、気泡発生部に梁状部材を２以上設け、さらに、２以上設けた梁状部材のなす角度を６０度にした方が、気泡発生用ノズルの気泡発生能力が向上する。【００４６】  加えて、本実施形態の気泡発生用ノズル１では、気泡発生部９には、流路３の側壁に形成された貫通孔９ｃが複数設けられており、この複数の貫通孔９ｃのうち筒状の気泡発生部９の同じ円周位置に形成された複数の貫通孔９ｃは、６０度または１２０度の角度毎に設けられている。これにより、数μｍから数十μｍといったような微細な気泡が、また、より多量の気泡が発生し易くなり、ノズルにより気泡発生装置の性能をさらに向上できる。ただし、気��発生部の流路の側壁に形成された貫通孔は、一つでもよく、また、複数設ける場合には、それらを設ける角度は適宜設定できる。しかし、本実施形態のように、気泡発生部の流路の側壁に貫通孔を同じ円周位置に２以上設け、さらに、２以上設けた貫通孔のなす角度を６０度または１２０度にした方が、気泡発生用ノズルの気泡発生能力が向上する。【００４７】  さらに、本実施形態の気泡発生用ノズル１では、気泡発生部９は、流路縮小部７側と反対側の端面つまり先端部の端面に開口９ａが形成され、長さＬ１が９０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、気泡発生部の側壁に形成された貫通孔の直径ｄ２が１．４ｍｍ以上１．６ｍｍ以下になっている。これにより、気泡発生用ノズル１を備えた気泡発生装置が、本実施形態の気泡発生装置１３のように１本の気泡発生用ノズルを備えた構成である場合、圧力センサ２７で検出した圧力に応じて気体流量調整弁３３を開閉しなくても、常に気体が供給され続ける状態でポンプ２３による送液を行うだけで必要な気泡発生能力を確実に得ることができ、気泡発生装置の運転制御をより確実に簡素化できる。ただし、気泡発生用ノズルを用いる気泡発生装置の構成などによっては、気泡発生部９の先端部の端面が閉塞された構成にしたり、気泡発生部の長さや貫通孔の直径を適宜選択したりすることもできる。しかし、１本の気泡発生用ノズルを備えた構成気泡発生装置の場合には、本実施形態のような気泡発生部を有する気泡発生用ノズルを用いた方が、気泡発生用ノズルの気泡発生能力が向上する。【００４８】  また、本実施形態の気泡発生用ノズル１では、連結部として、ねじ５ａで循環管路１５の端部に連結する連結部５を示したが、連結部は、気泡発生装置の循環管路に連結できれば、ねじに限らず様々な連結方法に対応する構造にできる。【００４９】  また、本実施形態の気泡発生用ノズル１では、気泡発生部９に、梁状部材９ｂを設けた円周位置と、梁状部材９ｂを設けた位置よりも上流側と下流側の円周位置との４段に貫通孔９ｃを設けた構成をしましている。しかし、気泡発生部の貫通孔は、少なくとも梁状部材よりも下流側に設けられていれば、他の様々な位置に設けることができる。ただし、本実施形態の気泡発生用ノズル１の気泡発生部９のように貫通孔９ｃを設けることが、必要な程度に微細な気泡を必要な量得るうえで望ましい。【００５０】  また、本実施形態の気泡発生装置１３では、１台のポンプ２３に対して１つの気泡発生用ノズル１を接続した構成としたが、本発明を適用した気泡発生装置では、１台のポンプなどの送液手段に対して複数のノズルを接続して用いることができる。【００５１】  また、本実施形態の気泡発生装置１３では、圧力検出手段となる圧力センサ２７を設けている。しかし、異常が発生したときに自動的にポンプなどの送液手段を停止する必要がない場合には、圧力センサ２７を設けていない構成にすることができる。このように、本実施形態の気泡発生用ノズル１を用いることによって圧力センサを不要にすることもできる。【００５２】  （第２の実施形態）
以下、本発明を適用してなる気泡発生用ノズル及び気泡発生装置の第２の実施形態について図８及び図９を参照して説明する。図８は、本発明を適用してなる気泡発生用ノズルの気泡発生部の概略構成を示す図である。図９は、本発明を適用してなる気泡発生装置の概略構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態と同一の構成部分などには同じ符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と相違する構成や特徴部などについて説明する。【００５３】  本実施形態の気泡発生用ノズルが第１の実施形態と異なる点は、気泡発生部の構成にあり、また、本実施形態の気泡発生装置が第１の実施形態と異なる点は、１つのポンプに対して２本の気泡発生用ノズルを備えていることにある。すなわち、本実施形態の気泡発生用ノズルでは、連結部、流路縮小部、気泡発生部、そして、外筒部を備えた構成は、第１の実施形態と同じであり、また、連結部、流路縮小部、そして、外筒部の構造や形状、大きさなども第１の実施形態とほぼ同じである。しかし、本実施形態の気泡発生用ノズルが有する気泡発生部４３は、図８に示すように、先端部が閉塞されている点や長さ、貫通孔の直径などが第１の実施形態の気泡発生部とは異なっている。【００５４】  本実施形態の気泡発生用ノズルが有する気泡発生部４３は、第１の実施形態の気泡発生部と同様、連結部や流路縮小部と同軸で、外径が連結部や流路縮小部７よりも細く形成されている。しかし、本実施形態の気泡発生部４３は、流路縮小部に連結される側の端部は開口しているが、他方の端部つまり先端部４３ａが閉塞された円筒状になっている。気泡発生部４３内の流路３は、第１の実施形態の気泡発生部と同様、流路縮小部の流路の最も径が小さい部分と同じ径で形成されている。また、気泡発生部４３には、円柱状の梁状部材４３ｂと、気泡発生部４３の側壁を貫通する貫通孔４３ｃとが設けられている構造も第１の実施形態の気泡発生部と同様である。【００５５】  気泡発生部４３に設けられた梁状部材４３ｂは、図８（ｂ）に示すように、第１の実施形態の気泡発生部と同様、気泡発生部４３の側壁の対向する位置に形成された、円柱状の梁状部材４３ｂの直径と同じ内径の２つの孔間に挿通することで気泡発生部４３に取り付けられている。したがって、梁状部材４３ｂの延在方向は、気泡発生部４３内の流路３の延在方向と直角に交わる状態となっている。なお、梁状部材は、気泡発生部内の流路の延在方向と交わる状態で設けられていればよく、様々な方法で設けることができる。また、本実施形態では、図８に示すように、第１の実施形態の気泡発生部と同様、梁状部材４３ｂは、気泡発生部４３の流路３の延在方向に対して異なる位置２箇所に設けられており、２つの梁状部材４３ｂの延在方向のなす角度θは６０度になっている。【００５６】  気泡発生部４３に設けられた貫通孔４３ｃは、図８に示すように、第１の実施形態の気泡発生部と同様、梁状部材９ｂよりも流路３内を通流する液体の流れに対して下流側及び上流側の円周位置、さらに、梁状部材４３ｂが設けられた円周位置に設けられている。したがって、本実施形態でも、貫通孔４３ｃは、気泡発生部４３の異なる位置に４段に設けられている。そして、梁状部材��３ｂが設けられた円周位置以外の部分の同じ円周位置に設けられた貫通孔４３ｃは、６０度毎の角度で穿設されている。【００５７】  また、梁状部材４３ｂが設けられた円周位置に設けられた貫通孔９ｃは、直接隣り合う貫通孔９ｃが６０度毎の角度で、梁状部材９ｂを挟んで隣り合う貫通孔９ｃが１２０度の角度をおいて穿設されている。したがって、本実施形態の貫通孔４３ｃも、梁状部材４３ｂが設けられた円周位置以外の部分の段に６つずつ、梁状部材４３ｂが設けられた段に４つずつ、全部で２０設けられている。また、円筒状の気泡発生部４３の流路縮小部に連結される側の端部の外面には、第１の実施形態の気泡発生部と同様、流路縮小部の内面に切られたねじに対応するねじ４３ｄが切られている。【００５８】  ここで、本実施形態の気泡発生用ノズルの気泡発生部４３の寸法について説明する。本実施形態でも、気泡発生用ノズルは、例えば内径が約２５ｍｍといったような比較的太い径の配管に取り付けられる。気泡発生部４３は、内径が約２５ｍｍといったような比較的太い径の配管に対し、図８に示すように、例えば両端面間の長さＬ４が約８０ｍｍ、流路３内を通流する液体の流れに対して最下流側に形成された貫通孔４３ｃの中心から先端部４３ａの端面までの長さＬ５が約３３ｍｍとなっている。このように、本実施形態の気泡発生用ノズルの気泡発生部４３は、気泡発生部４３全体の長さＬ４、最下流側に形成された貫通孔４３ｃの中心から先端部４３ａの端面までの長さＬ５が、各々、第１の実施形態よりも短くなっている。【００５９】  なお、気泡発生部４３の隣り合う段の貫通孔４３ｃの中心間及び隣り合う段の梁状部材４３ｂの中心間の長さＬ６は、第１の実施形態とほぼ同じであり各々約１１ｍｍとなっている。また、本実施形態の気泡発生用ノズル１の気泡発生部９の外径Ｄ４は約１７ｍｍ、内径つまり流路３の直径Ｄ５は約１３ｍｍで第１の実施形態とほぼ同じ径となっている。一方、本実施形態の気泡発生用ノズルの気泡発生部４３において、梁状部材９ｂの直径ｄ１は、例えば約８ｍｍで、第１の実施形態とほぼ同じである。しかし、本実施形態の気泡発生部４３の貫通孔９ｃの直径ｄ３は、約１．２ｍｍとなっている。このように、本実施形態の気泡発生用ノズルの気泡発生部４３は、貫通孔４３ｃの直径ｄ３が、第１の実施形態よりも小さくなっている。【００６０】  このような気泡発生部４３を備えた本実施形態の気泡発生用ノズルは、２台のポンプに対して２つの気泡発生用ノズルを取り付けて用いるものである。このとき、気泡発生部４３の先端部を閉塞することに加え、長さＬ４や貫通孔４３ｃの直径ｄ３が気泡の発生能力に影響を与える。本実施形態の気泡発生用ノズルにおいて必要な気泡発生能力を確実に得るためには、気泡発生部４３の長さＬ４を７０ｍｍ以上９０ｍｍ以下、貫通孔の直径を１．１ｍｍ以上１．３ｍｍ以下とすることが望ましい。【００６１】  また、第１の実施形態と同様に、混合能力や、液体中の比較的大きな気泡の破砕能力などを向上し、気泡発生用ノズルの気泡発生能力をより向上するためには、気泡発生部４３に設けられた梁状部材４３ｂの直径を７ｍｍ以上９ｍｍ以下とすることが望ましい。【００６２】  このような構��の気泡発生部４３を備えた２つの気泡発生用ノズル４５ａ、４５ｂ（以下、ノズル４５ａ、４５ｂと称する）を取り付けた気泡発生装置４７は、図９に示すように、液体流路となる２系統の循環管路１５ａ、１５ｂ、これらの循環管路１５ａ、１５ｂの各々の一端に設けられた２つの流入部１７ａ、１７ｂ、これらの循環管路１５ａ、１５ｂの流入部１７ａ、１７ｂとは他端側に設けられたノズル４５ａ、４５ｂ、流入部１７ａ、１７ｂとノズル４５ａ、４５ｂとの間の循環管路１５ａと循環管路１５ｂが１本の管路に合流している部分に循環管路１５ａ、１５ｂ内の湯の流れに対して上流側から順次設けられた送液手段となるポンプ２３、圧力計２５、圧力センサ２７、そして、気泡発生装置の操作と動作の制御を行う制御手段となる操作盤３５などを備えている。【００６３】  また、循環管路１５ａ、１５ｂのポンプ２３よりも上流側で、循環管路１５ａと循環管路１５ｂが１本の管路に合流している部分よりも上流側の部分には、各々、流入流量調整弁２１ａ、２１ｂが設けられている。循環管路１５ａ、１５ｂのポンプ２３よりも下流側で、循環管路１５ａと循環管路１５ｂが２本の管路に分岐している部分よりも下流側の部分には、各々、吐出流量調整弁２９ａ、２９ｂが設けられている。ポンプ２３よりも上流側の循環管路１５ａと循環管路１５ｂの合流部には、気体流路となる気体管路３１が連通している。気体管路３１には、気体流量調整弁３３が設けられている。これらの気泡発生装置４７を構成する各構成要素は、一部のものが２つずつ設けられていることを除き、構造、動作や役割などは第１の実施形態の場合と同じである。【００６４】  流入部１７ａ、１７ｂは、第１の実施形態と同様に、例えば浴槽３７ａ、３７ｂの底に取り付けられ、ノズル４５ａ、４５ｂは、各々、浴槽３７ａ、３７ｂの側壁内面に浴槽３７ａ、３７ｂ内の底面に向けて湯を吐出する状態で取り付けられる。したがって、循環管路１５ａ、１５ｂの入口側端部に設けられた流入部１７ａ、１７ｂから流入した湯３９は、各々、循環流路１５ａ、１５ｂの出口側端部に設けられたノズル４５ａ、４５ｂから浴槽３７ａ、３７ｂ内に吐出される。なお、ポンプ２３、圧力センサ２７、気体流量調整弁３３などは、配線４１を介して操作盤３５内の制御手段となる回路などに電気的に接続されている。【００６５】  このような構成の気泡発生用ノズル４５ａ、４５ｂを備えた気泡発生装置４７でも、空気が混入された湯３９は、連結部から気泡発生用ノズル４５ａ、４５ｂに流入すると、ポンプ２３の駆動により流路縮小部で昇厚された後、気泡発生部４３に流れ込む。気泡発生部４３の流路３内に流入した空気が混入された湯３９は、図７に示すように、気泡発生部４３に設けられた梁状部材４３ｂに衝突する。この、空気が混入された湯３９が昇圧されて梁状部材４３ｂに衝突する過程で、空気と湯３９が混合されると共に、湯３９中の比較的大きな気泡が破砕される。【００６６】  気泡発生部４３に設けられた梁状部材４３ｂに衝突した空気が混入された湯３９は、気泡発生部４３の側壁に設けられた貫通孔４３ｃを通過し外筒部内に噴出される際に、加圧及び減圧が行われることとなり、このときの減圧作用、さらに、気泡発生部４３の側壁に設けられた貫通孔４３ｃから噴出された気泡を含む湯３９が外筒部の内面に衝突することにより、より微細な気泡が生成される。【００６７】  これにより、気泡発生部４３を備えた気泡発生用ノズル４５ａ、４５ｂの外筒部の先端部の吐出口から例えば数μｍから数十μｍといったような微細気泡を多量に含む湯３９が、各々の浴槽３７ａ、３７ｂ内の湯３９中に排出される。気泡発生用ノズル４５ａ、４５ｂから各浴槽３７ａ、３７ｂ内の湯３９中に排出された微細気泡を含む湯３９は、浴槽３７ａ、３７ｂ内の底面に衝突するため、微細気泡が浴槽３７ａ、３７ｂ内の底面に沿って広がった後上方に浮上し、浴槽３７ａ、３７ｂ内内の湯３９全体が、微細気泡により乳化したかのように白濁した状態となる。【００６８】  このように、本実施形態の気泡発生部４３を備えた気泡発生用ノズル４５ａ、４５ｂでも、数μｍから数十μｍといったような微細な気泡を生成できる。このとき、従来のように、圧力センサ２７で検出した圧力に応じて気体流量調整弁３３を開閉しなくても、常に気体が供給され続ける状態でポンプ２３による送液を行うだけで、必要とされる程度に微細な気泡を、必要とされる量発生することができるため、気泡発生装置の運転制御を簡素化でき、第１の実施形態の気泡発生用ノズルと同様の効果を得ることができる。【００６９】  さらに、本実施形態の気泡発生部４３は、先端部の端面が閉塞されており、長さＬ４が７０ｍｍ以上９０ｍｍ以下、気泡発生部４３の側壁に形成された貫通孔４３ｃの直径ｄ３が１．１ｍｍ以上１．３ｍｍ以下となっている。これにより、本実施形態の気泡発生装置４７のように２本の気泡発生用ノズル４５ａ、４５ｂを備えた構成である場合、圧力センサ２７で検出した圧力に応じて気体流量調整弁３３を開閉しなくても、常に気体が供給され続ける状態でポンプ２３による送液を行うだけで必要な気泡発生能力を確実に得ることができ、気泡発生装置の運転制御をより確実に簡素化できる。【００７０】  また、本発明の気泡発生用ノズル及び気泡発生装置は、第１及び第２の実施形態に示した気泡発生用ノズルや気泡発生装置に限らず、気泡発生用ノズルが連結部、流路縮小部、気泡発生部、そして、外筒部を備えていれば、様々な構成の気泡発生用ノズル及び気泡発生装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】  本発明を適用してなる気泡発生用ノズルの第１の実施形態の概略構成を、外筒部を外した状態で示す側面図である。
【図２】  本発明を適用してなる気泡発生用ノズルの第１の実施形態における連結部の概略構成を示す図であり、（ａ）は流路縮小部を連結する側から見た図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は循環管路を連結する側から見た図である。
【図３】  本発明を適用してなる気泡発生用ノズルの第１の実施形態における流路縮小部の概略構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は連結部側から見た図である。
【図４】  本発明を適用してなる気泡発生用ノズルの第１の実施形態における気泡発生部の概略構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線での断面図である。
【図５】  本発明を適用してなる気泡発生用ノズルの第１の実施形態における外筒部の概略構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は吐出口側から見た図である。
【図６】  本発明を適用してなる気泡発生装置の第１の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図７】  本発明を適用してなる気泡発生装置の第１の実施形態における液体管路のポンプよりも下流側の部分内の圧力変動を示す図である。
【図８】  本発明を適用してなる気泡発生用ノズルの第２の実施形態における気泡発生部の概略構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線での断面図である。
【図９】  本発明を適用してなる気泡発生装置の第２の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７２】  １  気泡発生用ノズル
３  流路
５  連結部
７  流路縮小部
９  気泡発生部
９ｂ  梁状部材
９ｃ  貫通孔
１１  外筒部
【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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