(57)【要約】【課題】  装置の小型化を図りながらも気液溶解タンクでの気体の液体への溶解効率を向上できる微細気泡発生装置を提供する。【解決手段】  液体が流れる流路２に、流路２を流れる液体に気体を混入させて気体混合液体を得る気体混入部３、気体混合液体を加圧して流路２に流すポンプ４、内部に液層１０と未溶解気体の気層１１とを有すると共に気体混合液体が供給されて気体を液体に溶解させて気体溶解液体を得る気液溶解タンク５、気体溶解液体中の気体を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生部６を設けてなる微細気泡発生装置１である。気液溶解タンク５内に気体と液体とから泡を生成させる泡生成手段を設ける。【選択図】        図１
2007000847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が流れる流路に、流路を流れる液体に気体を混入させて気体混合液体を得る気体混入部、気体混合液体を加圧して流路に流すポンプ、内部に液層と未溶解気体の気層とを有すると共に気体混合液体が供給されて気体を液体に溶解させて気体溶解液体を得る気液溶解タンク、気体溶解液体中の気体を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生部を設けてなる微細気泡発生装置であって、気液溶解タンク内に気体と液体とから泡を生成させる泡生成手段を設けたことを特徴とする微細気泡発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体に気体を一旦溶解させてその後液中から気体を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生装置には、たとえば特許文献１にあるように、液体が流れる流路に、流路を流れる液体に気体を混入させて気体混合液体を得る気体混入部、気体混合液体を加圧して流路に流すポンプ、内部に液層と気層とを有すると共に気体混合液体が供給されて気体を液体に溶解させて気体溶解液体を得る気液溶解タンク、気体溶解液体中の気体を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生部を設けたものがある。
【０００３】
ここで、微細気泡の効果を得るためには多量の微細気泡を発生させる必要があり、これは気体溶解液体における液体への気体の溶解量に負うところが大きく、つまり気液溶解タンクでの気体の液体への溶解効率が、微細気泡発生装置において重要な要素となっている。なお、気体の液体への溶解はたとえば高い圧力下で行われるほどより多量の気体を液体に溶解できることが知られており、しかして、気体混合液体を気液溶解タンクに送るポンプに高い出力のものを用いることで気液溶解タンクでの気体の液体への溶解効率を向上できるのではあるが、この場合、高い出力のポンプにて微細気泡発生装置が大型化してしまうという弊害を伴うものであった。
【特許文献１】特開平６−２０５８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて為したものであって、装置の小型化を図りながらも気液溶解タンクでの気体の液体への溶解効率を向上できる微細気泡発生装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に係る微細気泡発生装置は、液体が流れる流路２に、流路２を流れる液体に気体を混入させて気体混合液体を得る気体混入部３、気体混合液体を加圧して流路２に流すポンプ４、内部に液層１０と未溶解気体の気層１１とを有すると共に気体混合液体が供給されて気体を液体に溶解させて気体溶解液体を得る気液溶解タンク５、気体溶解液体中の気体を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生部６を設けてなる微細気泡発生装置１であって、気液溶解タンク５内に気体と液体とから泡を生成させる泡生成手段を設けたことを特徴とする。これによると、泡生成手段にて液膜で気体を包ませてなる泡が生成されることで、気液溶解タンク５内の気層１１と液層１０との気液界面１７の面積以上に気液の接触面積を増大させることができて、溶解効率の向上を図ることができるのであり、しかして、気体の液体への溶解効率を向上させるために高出力のポンプ４を用いる必要が無くて低出力のポンプ４を用いることができ、微細気泡発生装置１の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、気液溶解タンク内で液膜で気体を包ませてなる泡を生成することで、気液溶解タンク内の気層と液層との気液界面の面積以上に気液の接触面積を増大させて溶解効率の向上を図ることができたから、気体の液体への溶解効率を向上させるために高出力のポンプを用いる必要が無くて低出力のポンプを用いることができ、微細気泡発生装置の小型化を図り得る、といった利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。
【０００８】
本例の微細気泡発生装置１は、図２のように浴槽７に微細気泡を供給するようにした装置であって、具体的には、浴槽７に吸入口８と吐出口９とを設け、吸入口８から吐出口９に至る流路２である循環流路２ａを形成し、この循環流路２ａに吸入口８側から順に、液体である浴水に気体を混入させて気体混合液体を得る気体混入部３、吸入口８から循環流路２ａを介して吐出口９に浴水を搬送するポンプ４、ポンプ４にて気体混合液体が供給されて気体を浴水に溶解させて気体溶解液体を得る気液溶解タンク５、気体溶解液体中の気体を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生部６を設けたことで形成されている。ここで、気体混入部３は、本例では循環流路２ａを流れる浴水によるエゼクター効果によって空気が吸引されて浴水内に混入される構造とされているが、これに限らず強制的に空気を浴水内に混入させる構造でもよい。また、浴水内に混入される気体としては空気以外のもの、たとえば酸素成分が高い空気等を用いることもできる。微細気泡発生部６は循環流路２ａの径を絞った絞り部にて構成され、絞り部で気体溶解液体の圧力降下を行って気体を析出するようにしている。ところで、本発明は、高出力のポンプ４を用いて気液溶解タンク５の内圧を高めなくても気液溶解タンク５での気体の液体への溶解効率を向上できたことに特徴があり、以下に説明する。
【０００９】
本例の気液溶解タンク５は図１のように中空内部の下部が液層１０で上部が未溶解空気の気層１１となっており、ポンプ４から至る循環流路２ａが気液溶解タンク５の上面壁に接続されていて気液溶解タンク５内に気体混合液体が供給される入口１２が設けられており、気液溶解タンク５の側壁の下端部には微細気泡発生部６に至る循環流路２ａが接続されていて気体溶解液体が吐出される出口１３が設けられている。そして、この気液溶解タンク５内には泡生成手段によって泡が生成されるようにされている。
【００１０】
すなわち、気液溶解タンク５の入口１２に設けたノズル２２を介して気体混合液体の噴射流１４が末広がり状になるようにされ、この末広がり状の噴射流１４は気層１１を介してその広がった状態の末端部で気液界面１７に至るようにされている。ここで、噴射流１４が至る気液界面１７の部位を噴射域１５と称し、噴射流１４が至らない気液界面１７の部位を非噴射域１６と称する（図１（ｂ））。このように噴射流１４を末広がり状にしてその末端部で気液界面１７に至らしめたので、噴射流１４の気液界面１７に至る部分での外縁長さ２０を長く確保できるのであり、すなわち噴射流１４と気層１１及び液層１０との衝突長さを長くできて、噴射流１４、気層１１及び液層１０との衝突の衝撃によって気層１１の気体を液層１０や噴射流１４に巻き込み、泡を大量に生成させ得るようにされている。つまり、本例の泡生成手段は、末広がり状の噴射流１４を形成させるための、気液溶解タンク５の入口１２に設けたノズル２２によって構成されている。
【００１１】
また、この末広がり状の噴射流１４における外縁部分の噴射方向は、気液界面１７に直交する方向（下方）のみならず気液界面１７の面内方向（水平方向）にも向かっているため、この噴射流１４によると気液界面１７に衝突後すぐに隣接する非噴射域１６に向うような旋回流１８を生じさせることができる。特に本例の気液溶解タンク５の気液界面１７では、噴射域１５によって非噴射域１６を分断させてあり、旋回流１８を上記分断された非噴射域１６に向けてのロス無く安定した流れに形成することが図られている。しかして、上記生成された泡が噴射流１４の勢いで液層１０内に引き込まれても、上記旋回流１８によって非噴射域１６に浮かび上がらせるようにでき、つまり、生成後に液層１０内に引き込まれた泡もすぐに気液界面１７に出現させることができるのである。
【００１２】
このように、噴射流１４の気液界面１７への突入による泡の生成は、微細気泡発生装置１の作動中、継続して行われるのであり、しかも、噴射流１４は末広がり状にされて泡の発生効率が高められると共に、液層１０内に引き込まれた泡も旋回流１８にてすぐに気液界面１７に出現させられるから、気液溶解タンク５内では泡が効率良く多量に生成されるのである。ここで、この泡は液膜で気体が包まれたものであるから、泡を生成することで液体と気体との接触面積を増やすことができたものであり、したがって気体の液体への溶解効率を高めることができたものである。ここで、気液界面１７は噴射流１４が気液界面１７に突入した衝撃で波立つ状態になるであって、この波立つ状態の気液界面１７によると気液界面１７に接する泡を液層１０内に容易に取り込ませて溶解させることができるのであり、これによっても気体の液体への溶解効率の向上が図られているのである。また、上記生成された泡が液層１０内に引き込まれると液層１０の体積が増加するのであるが、この体積増加をした液層１０は気液界面１７の噴射流１４が至らない非噴射域１６から気層１１に向けて盛り上がるようになって気液界面１７自体の面積が増加するのであり（図中点線の気液界面１７）、これによっても気体の液体への溶解効率の向上が図られているのである。なお、そもそも噴射流１４は液体中に気体が気泡となって混合している気体混合液体が構成していることから、もともと噴射流１４中に含まれている気泡も気液溶解タンク５内での泡発生の効率向上に寄与しているのは言うまでもない。
【００１３】
更に言うと、上述のように効率良く生成された大量の泡を気層１１に充満させることも好ましい。つまり泡で形成された気泡層１９は層が厚いほど気液界面１７以外の気液の接触面積が大きくなるから溶解効率を向上できて好ましいのである。泡の生成効率を高めて気泡層１９を厚くするには、気体混合液体のボイド率（液体中に混合する気泡の気体混合液体に対する体積割合）を５０％以下にし、噴射流１４の気液界面１７への噴射圧、気液溶解タンク５内の気層１１の領域はそれぞれ大きいほど良好な実験結果を得ることができた。なお、本例では、気層１１に臨んで入口１２が設けられているから、気層１１に気泡層１９を充満させたものでは、入口１２からの末広がり状の噴射流１４が気泡層１９を貫いて気液界面１７に至らしめことができ、末広がり状にされて広く形成された噴射流１４の外縁面２１と気泡層１９の泡とが接触して噴射流１４内に気泡層１９の泡が取り込ませることができ、噴射流１４内の気液の接触面積を増やして気体の液体への溶解効率の向上を図ることができるのである。
【００１４】
また、図３には本発明の他の実施形態を示す。この例は、ポンプ４から至る循環流路２ａが気液溶解タンク５の底面壁に接続され、気体混合液体が気液溶解タンク５内に供給される入口１２を液層１０に臨むように設けると共に、泡生成手段を構成するノズル２２を上記入口１２に形成し、このノズル２２にて気体混合液体を末広がり状の噴射流１４に形成して液層１０を介して気液界面１７に向けて噴射させたものであり、その余の部分は先例と同様である。こ
の例においても、末広がり状の噴射流１４はその広がった状態の末端部で気液界面１７に至るようにされているから、噴射流１４の気液界面１７に至る部分での外縁長さ２０を長く確保でき、気層１１の気体を噴射流１４や液層１０に巻き込んで泡を大量に生成させ得るようにされ、気液の接触面積を増加させて気液溶解タンク５内での気体の液体への溶解効率の向上を図ることができたものである。
【００１５】
上記実施形態にある微細気泡発生装置１では、気液溶解タンク５において気体と液体との溶解効率が高められているために、従来一般に行われている気液溶解タンク５の溶解効率を高めるために高出力のポンプ４を用いるといったことを行わずに済むものとなっており、しかして、高出力のポンプ４を用いることに伴う微細気泡発生装置１の大型化を回避することができたものである。これは、浴槽７に微細気泡を供給する微細気泡発生装置１のように、浴室内といった限られた空間内に微細気泡発生装置１を設置せねばならない場合に特に有用である。無論、微細気泡発生装置１で発生される微細気泡は、浮上速度が低くて液体中に長く滞留でき、液体内に微細気泡が含有した状態ではあたかも温泉水のように白濁した外観を得られる効果に加えて、体積当たりの表面積が大きくて液体中の汚れを吸着して浮上させて水質浄化ができるなどの効果もあるから、浴槽７に限らず浄化槽やいけす等に微細気泡を供給するようにしてもよく、この場合も微細気泡発生装置１の小型化による設置スペースの省スペース化という恩恵を受け得るのは言うまでもない。
【００１６】
また、上記実施形態にある微細気泡発生装置１では、末広がり状の噴射流１４を形成するノズル２２にて泡生成手段を構成した例を例示したが、泡生成手段としてはたとえば
気層の気体を液層に攪拌させる手段でも、気体混合液体に泡生成に資する薬剤を添加する手段でも良く、要は、気液溶解タンク５内で泡を生成、促進させる手段であれば適宜用いることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態の例の微細気泡発生装置であり、（ａ）は要部の側断面図であり、（ｂ）は噴射域と非噴射域とを説明する気液溶解タンクの平面図である。
【図２】同上の微細気泡発生装置の全体概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態の他例の微細気泡発生装置の要部の側断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  微細気泡発生装置
２  流路
２ａ  循環流路
３  気体混入部
４  ポンプ
５  気液溶解タンク
６  微細気泡発生部
１０  液層
１１  気層
１４  噴射流
１５  噴射域
１６  非噴射域
１７  気液界面
１８  旋回流
１９  気泡層
２０  外縁長さ
２２  ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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