(57)【要約】【課題】気泡量や気泡径を容易に可変できる微細気泡発生装置とそれを用いたシャワー装置を提供することを目的とする。【解決手段】調節機構１０を外部から回転させることにより、積層した整流板１２，１３，１４を周回方向に一定の偏角比率でずらせて、整流体９の通路２７のねじれ傾きを任意かつ連続的に変化させるようにした。これにより、気泡量と気泡径を容易に変えることができ、また、使用者自らが調節機構１０を調節することで、微細気泡の破裂で生ずる衝撃波とシャワー水流の相乗作用による皮膚面の洗浄効果や保温効果を容易にコントロールできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液混合流体の流れの下流側に設けた整流管と、この整流管に配設され、かつ旋回流生成用の複数の通路を設けた整流体と、この整流体の通路の開口状態を調節する調節機構と、前記整流体の下流側に設けられたベンチュリー管をもつ減圧機構とを備え、前記整流体は、それぞれ周方向に複数の開口部を有するとともに、周方向変位自在に設定した複数の円板状の整流板を積層して構成するとともに、前記調節機構により整流板を周方向に一定の偏角比率で任意にずらせて、最上流側の開口部から最下流側の開口部に至るまでを任意のねじれ傾きを持つ通路として連通させた微細気泡発生装置。
【請求項２】
調節機構は、各整流板と平行に複数の回転板を配置して構成し、前記各整流板の外周に各回転板の外周を当接させた請求項１に記載の微細気泡発生装置。
【請求項３】
調節機構は、各整流板と平行に複数の回転板を配置して構成し、前記各整流板の外周と各回転板の外周とには相噛合する歯車機構を設けた請求項１に記載の微細気泡発生装置。
【請求項４】
各整流板の外径と各回転板の外径とは、気液混合流体の流れ方向に対して相反するように変化させた請求項１〜４いずれか１項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項５】
請求項１から５のいずれか１項に記載の微細気泡発生装置をシャワーヘッドに至る温水系に接続したシャワー装置。
【請求項６】
微細気泡発生装置をシャワーヘッドと一体的に配置した請求項５に記載のシャワー装置。
【請求項７】
微細気泡発生装置の上流側に酸素富化装置を設け、気体として空気中の酸素濃度より高濃度の酸素を含有する空気を前記微細気泡発生装置に供給するようにした請求項６または７に記載のシャワー装置。
【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、およびそれを用いたシャワー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の気泡発生装置は、図８、図９に示されているように、ポンプ等で加圧溶解された気液混合流体１００を噴出口１０１から吐出させるもので、噴出口１０１の入口１０２と出口１０３との間に設けられた気体吸込口１０４と、気体吸込口１０４を開閉させる開閉弁１０５と、噴出口１０１の気体吸込口１０４と合流する位置よりも上流側に設けられ、噴出口１０１内に流入する液体に渦流１０６を発生させるひねり状の貫通孔１０７が形成された整流体１０８からなるものであった。
【０００３】
そして、開閉弁１０５を介して気泡１０９を微細気泡と大きな気泡との切替えるようにしていた。つまり、開閉弁１０５が閉状態の場合には微細気泡が、逆に開状態の場合は、大きな気泡がそれぞれ発生される。
【０００４】
さらに述べると、開閉弁１０５を開いた状態では、外気と噴出口１０１内との間が連通され、気液混合流体１００が整流体１０８のひねり状の貫通孔１０７から噴出口１０１内に流入した際に渦流１０６を発生させることにある。ただ、渦流１０６を発生させて気泡１０９を発生させることは公知の技術であるが、この渦流が第二の吸込口１１０との合流点を通過する際には、直流状態で合流点を通過する場合より強い負圧が発生し、外気からより大量の気体を吸引することになり、その結果、気泡１０９の気泡径や気泡量を増大させることが可能となるとしている。
【特許文献１】特許第３２６４７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来の気泡発生装置の場合、整流体の貫通孔のひねり傾きは単一の種類であり、外気からの気体の吸引量や気泡の気泡径を変更するためには、一旦、気泡発生装置を分解して、違ったひねり傾きの貫通孔を持つ別の整流体に交換する必要があり、気泡発生装置の外部から任意に変更することはできなかった。したがって、空気の吸引量、ひいては気泡の気泡径、量そのもの必要仕様に応じて整流体が一品一様となってしまい、気泡の状態を変える際には、整流体を多種類用意する必要があった。また、整流体のひねり状の貫通孔を成型する際には、単一工程でのプレス成型が困難であり、加工が複雑となるという課題もあった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、整流体の種類を増やすことなく、かつ容易な加工によって、整流体の通路のねじれ傾きを任意かつ連続的に形成でき、気泡量や気泡径を任意かつ連続的に外部から可変できる微細気泡発生装置を構成し、さらにそれを用いたシャワー装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の微細気泡発生装置は、気液混合流体の流れの下流側に設けた整流管と、この整流管に配設され、かつ旋回流生成用の複数の通路を設けた整流体と、この整流体の通路の開口状態を調節する調節機構と、前記整流体の下流側に設けられたベンチュリー管をもつ減圧機構とを備え、前記整流体は、それぞれ周方向に複数の開口部を有するとともに、周方向変位自在に設定した複数の円板状の整流板を積層して構成するとともに、前記調節機構により整流板を周方向に一定の偏角比率で任意にず
らせて、最上流側の開口部から最下流側の開口部に至るまでを任意のねじれ傾きを持つ通路として連通させたさせたものである。
【０００８】
このように、積層した整流板を周方向に任意にずらせることにより、最上流側の整流板の最上流開口部から最下流側の整流板の最下流開口部に至るまでを容易に任意のねじれ傾きを持つ通路として形成できる。また、ねじれ傾きを変更する場合には、整流管から整流体をはずして組替える必要がなく、調節機構を用いて各整流板を周回方向に一定の偏角比率でずらせることによって、連続的かつ任意に整流体のねじれ傾きを変えることができる。したがって、整流体の通路を通過することで発生する旋回流の状態を、調節機構によって任意に可変でき、整流体の下流側に設けたベンチュリー管で構成した減圧機構により、整流体を気液混合水流が旋回流として流出した後、ベンチュリー管の最狭小部を通過する際に急激に圧縮された後、テーパー部で急激に拡散することで発生する負圧によりキャビテーションを発生させ、その結果、微細気泡を含んだ液体流を生成することができる。このように、減圧機構で発生する負圧の強弱を可変でき、減圧機構の下流側で発生する気液混合流体のキャビテーションの状態を可変して、気泡量、および気泡径を容易に変化させ得る微細気泡発生装置を提供することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の微細気泡発生装置は、各整流板を周回方向に一定の偏角比率でずらせることによって、連続的かつ任意に整流体の通路のねじれ傾きを変えることが可能で、その結果整流体の下流側に設けた減圧機構で発生する負圧の強弱を可変できる。特に、微細気泡発生装置の外部から、気泡量と気泡径を対象物に合わせて、任意かつ容易に変化させることができる。また、気体を空気とし、液体を水または温水とした気液混合流体である場合、この微細気泡発生装置の下流側にシャワーヘッドを配設したことで、微細気泡が人体の皮膚面などで破裂する際に発生する衝撃波とシャワー水流の水勢の相乗作用により、皮膚面の洗浄効果や保温効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、気液混合流体の流れの下流側に設けた整流管と、この整流管に配設され、かつ旋回流生成用の複数の通路を設けた整流体と、この整流体の通路の開口状態を調節する調節機構と、前記整流体の下流側に設けられたベンチュリー管をもつ減圧機構とを備え、前記整流体は、それぞれ周方向に複数の開口部を有するとともに、周方向変位自在に設定した複数の円板状の整流板を積層して構成するとともに、前記調節機構により整流板を周方向に一定の偏角比率で任意にずらせて、最上流側の開口部から最下流側の開口部に至るまでを任意のねじれ傾きを持つ通路として連通させたものである。
【００１１】
したがって、最上流側の整流板の開口部から最下流側の整流板の開口部に至るまでを容易に任意のねじれ傾きを持つ通路として形成でき、そのねじれ傾きを変更する場合には、整流管から整流体をはずして組替える必要がなく、調節機構を用いて整流板を周方向にずらせる割合を変化させることによって、任意に整流体の通路のねじれ傾きを変えることができる。したがって、整流体の通路を通過することで発生する旋回流の状態を調節機構によって可変でき、結果として整流体の下流側に設けた減圧機構で発生する負圧の強弱を可変でき、減圧機構の下流側で発生する気液混合流体のキャビテーションの状態を可変して気泡量、およぴ気泡径を容易に変化させることができる。
【００１２】
第２の発明は、特に前記第１の発明における調節機構を、各整流板と平行に複数の回転板を配置して構成し、前記各整流板の外周に各回転板の外周を当接させたものである。
【００１３】
第３の発明は、特に前記第１の発明における調節機構を、各整流板と平行に複数の回転板を配置して構成し、前記各整流板の外周と各回転板の外周とには相噛合する歯車機構を
設けたもので、これら第２，３の発明によって各整流板の周方向変位調整、すなわち最上流側の整流板の開口部から最下流側の整流板の開口部に至るまでの通路のねじれ傾きを調節できる。
【００１４】
第４の発明は、特に前記第２，３の発明における各整流板の外径と各回転板の外径とは、気液混合流体の流れ方向に対して相反するように変化させて通路のねじれ傾きを合理的に調節するようにした。
【００１５】
第５の発明は、特に前記第１〜４のいずれか一つの発明の微細気泡発生装置をシャワーヘッドに至る温水系に接続したシャワー装置である。
【００１６】
このシャワー装置では、微細気泡が対象物の表面などで破裂する際に発生する衝撃波とシャワーの流勢の相乗作用により、対象物に対する高い洗浄効果が得られる。
【００１７】
第６の発明は、特に前記第５のシャワー装置において、微細気泡発生装置をシャワーヘッドと一体的に配置することで、発生した微細気泡の自然消滅を可及的に少なくしたものである。
【００１８】
第７の発明は、特に前記第５，６のシャワー装置において、微細気泡発生装置の上流側に酸素富化装置を設け、気体として空気中の酸素濃度より高濃度の酸素を含有する空気を前記微細気泡発生装置に供給するようにしたものである。
【００１９】
したがって、シャワー浴として使用する場合、人体の皮膚面の高い洗浄効果や保温効果が得られるだけでなく、浴室などでシャワーを使用する際に浴室内に比較的高濃度の酸素を放出できるため、浴室内に充満する水蒸気などによる不快感を緩和することができる。
【００２０】
（実施の形態１）
図１〜図３において、微細気泡発生装置１は、黄銅、ステンレスなどの金属、または硬質樹脂からなる減圧機構２と、この減圧機構２の上流側に接続した同様の材質からなる整流部３で構成している。
【００２１】
減圧機構２は、下流側方向に徐々に内径が狭小化するテーパー部４、中間部の最狭小部５、下流側方向に内径が徐々に拡大化するテーパー部６を有するベンチュリー管７から構成してある。
【００２２】
整流部３は、外郭を形成する整流管８と、この整流管８内に設けた整流体９と、同整流体９の開口状態を整流管８の外部から調節するための調節機構１０とから構成してある。
【００２３】
そして、整流体９は、それぞれ周方向に所定の角度（本実施の形態においては９０°）をおいて複数の円孔状開口部１１を形成した４枚の略円板状の整流板１２、１３、１４、１５を上流側から下流側へ積層するとともに、それらの中心に中心軸１６を貫通させて周方向へ摺動可能に構成したものとなっている。これら整流板１２〜１５は、黄銅、ステンレスなどの金属、または硬質樹脂からなる。
【００２４】
また、整流板１４，１５は同一外径であるが、それより上流側に位置する整流板１２，１３は上流側方向に次第に外径が小さくなるように設定してある。
【００２５】
一方、調節機構１０は、整流管８内に隔壁１７を介して区画形成した空間内に設置してあって、整流板１２、１３、１４の各外周縁部に接触する円盤状の回転板１８、１９、２０を有するものである。これら回転板１８、１９、２０は、整流体９の中心軸１６と平行
に配置した回転軸２１に連結されている。
【００２６】
また、回転軸２１は、その一端が減圧機構２の上流側のフランジ部に設けた軸穴２２に嵌合し、他端部が整流管８を貫通している。回転軸２１が貫通する整流管８の貫通部にはゴムなどの弾性を有する固定環２３を封止部２４を介して取付け、当該部分のシール性を保持するようにしてある。
【００２７】
なお、最下流側の整流板１５は、調節機構１０とは非接触の状態であり、回転しない構成である。
【００２８】
減圧機構２と整流管８とは、シール材２５を介在して４個所の固定ネジ２６によって結合してある。
【００２９】
以上のように構成された微細気泡発生装置について、以下動作、作用について説明する。
図２に示すように、調節機構１０の回転軸２１を反時計回り方向にある程度回転させると、回転板１８，１９，２０が同様に矢印の方向に回転する。
【００３０】
一方、回転板１８，１９，２０に接触している整流板１２，１３，１４は逆に時計回り方向に回転する。
【００３１】
ここで、整流板１２，１３，１４は順次その外径が漸増しているところから、回転により一定の偏角比率で回転する。したがって、前記偏角比率での回転によって各整流板の開口部１１は周方向に所定の角度Ｃ°ずれたような状態、すなわち、任意のねじれ傾きをもった４箇所の通路２７を形成することができる。
【００３２】
前記通路２７のねじれ傾きは、調節機構１０の回転板１８，１９，２０が一定の偏角比率で回転するため、いびつなものにならない。
【００３３】
本実施の形態では、整流板１２，１３，１４と調節機構１０の回転板１８，１９，２０を円板構成としているが、これらは歯車構成であっても同様の作用が得られる。
【００３４】
この状態で、気体として空気を、液体として水または温水を用い、水中に空気を加圧溶解した気液混合流体２８が整流管８の上流側から流入し、整流体９の４箇所の通路２７を通過することによって、そのねじれ傾きに沿って流出した気液混合流体２８はそれぞれ干渉しあうことによって旋回流状態を形成し、整流体９の下流側からベンチュリー管７の上流側に流出する。
【００３５】
さらに、旋回流状態の気液混合流体２８は、ベンチュリー管７の最狭小部５を通過する際に急激に圧縮された後、テーパー部６以降で急激に拡散することで発生する負圧により、気液混合流体２８に溶解していた空気の一部が過飽和となって大量の微細気泡２９に変化する。
【００３６】
したがって、気液混合流体２８は、ベンチュリー管７の下流側では、大量の微細気泡２９が混入して乳白色に白濁した状態で流出する。
【００３７】
一方、図３に示すように、調節機構１０の回転軸２１を図２の状態よりさらに反時計回り方向に回転Ｄ°させると、各整流板の開口部１１のずれがおおきくなり、さらに大きなねじれ傾きをもった通路３０に設定される。
【００３８】
結果として、気液混合流体２８の旋回の程度を強くすることができ、ベンチュリー管７のテーパー部６以降で発生する負圧を変化させて異なったキャビテーション状態を形成し、微細気泡２９の気泡径や気泡量を変化させることができる。
【００３９】
このように、整流体９の通路２７、３０のねじれ傾きを変更する場合に、整流管８から整流体９をはずして組替える必要がなく、整流管８の外部から調節機構１０を用いて連続的、かつ任意に整流板１２，１３，１４を一定の偏角比率で周方向にずらせるだけでよいものとなる。
【００４０】
以上のように、減圧機構２の下流側で発生するキャビテーションの状態を連続的に可変して、微細気泡２９の気泡径およぴ気泡量を、容易に変化させ得る微細気泡発生装置１を提供することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
図４は前記した微細気泡発生装置１を搭載した実施の形態２におけるシャワー装置４０を示すものである。
【００４２】
ガス給湯機４１は、ガスバーナ４２の上方に、多数の曲部４３を構成した給水管４４と多数の集熱フィン４５とを一体構成にした熱交換部４６を配置したもので、この熱交換部４６の下流側に気液混合装置４７と、微細気泡発生装置１とが接続されている。
【００４３】
気液混合装置４７に加圧空気を送入するエアポンプ４８は本体ケース４９内に内蔵してある。また、気液混合装置４７には水中に溶解しきれなかった過剰空気を本体ケース４９外へ排出する排気管５０が設けられている。
【００４４】
一方、微細気泡発生装置１の下流側に接続された給湯管５１の先端側には、台所または洗面台に設けられた複数の噴出孔５２を穿設したシャワーヘッド５３が構成されている。
【００４５】
本実施の形態においては、加熱源としてガスバーナ４２を用いたが、石油バーナであっても電気ヒータであっても差支えなく、加熱に使用するエネルギーの種類は多様に選択可能である。
【００４６】
以上のように構成されたシャワー装置４０について、以下その動作、作用について説明する。
【００４７】
図４に示すように、給水管４４内を流動する水などの液体流５４は熱交換部４６を介してガスバーナ４２の燃焼熱を吸収し、次いで、昇温された液体流５４が気液混合装置４７内に流入する。
【００４８】
一方、気液混合装置４７内にエアポプ４８を介して圧送された加圧空気は昇温された液体流５４内に強制溶解し、気液混合流体５５として微細気泡発生装置１内に至る。
【００４９】
このようにして微細気泡発生装置１内に流入した気液混合流体５５は、実施の形態１で説明した作用により、微細気泡（図示せず）を含んだものとなり、給湯管５１内を流通してその先端側に設けられたシャワーヘッド５３の噴出孔５２からシャワー水流５６として噴出される。
【００５０】
対象物が食器、鍋などの場合、シャワー水流５６中の微細気泡がその表面に衝突して破裂する際に発生する衝撃波とシャワーの流勢の相乗作用により、高い洗浄効果が得られる。また、対象物が人体の皮膚面である場合、高い洗浄効果だけでなく、比較的長時間の保
温効果が得られる。
【００５１】
このように、ガス給湯機４１に実施の形態１の微細気泡発生装置１を内蔵した場合、給湯能力に応じた気泡量、気泡径を設定する際には、調節機構１０の回転軸２１を調節するだけで容易に設定が可能である。
【００５２】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３におけるシャワー装置４０を示し、図４の実施の形態２と異なる点は、微細気泡発生装置１をシャワーヘッド５３の上流側に直結したものである。
【００５３】
なお、実施の形態２と同一作用の構成については同一符号を付し、具体的説明は実施の形態２のものを援用する。
【００５４】
本実施の形態３では、シャワーヘッド５３と微細気泡発生装置１との間の配管長が短く、必要な気泡量を合理的に維持できる。
【００５５】
（実施の形態４）
図６は実施の形態４におけるシャワー装置４０を示し、実施の形態２と異なる点は、気液混合装置４７に加圧空気を送入するエアポンプ４８の上流側に酸素富化装置５７を配設したところである。
【００５６】
なお、実施の形態２と同一作用の構成については同一符号を付し、具体的説明は実施の形態１のものを援用する。
【００５７】
本実施の形態４では、シャワーヘッド５３の噴出孔５２から微細気泡を含んだシャワー水流５６が噴出する。この時、シャワー水流５６には酸素富化装置５７の作用によって、空気中の酸素濃度よりも比較的高濃度（例えば２５〜３５％）の酸素濃度を有する空気が微細気泡となって含有されているため、シャワー浴に用いる場合、人体の皮膚面の高い洗浄効果や保温効果が得られるだけでなく、浴室内に比較的高濃度の酸素を放出することになり、浴室内に充満する水蒸気などによる不快感を緩和することができ、浴室内環境の快適化が向上する。
【００５８】
（実施の形態５）
図７は実施の形態５におけるシャワー装置４０を示し、図５の実施の形態３と異なる点は、気液混合装置４７に加圧空気を送入するエアポンプ４８の上流側に酸素富化装置５７を配設したところである。
【００５９】
なお、実施の形態３と同一作用の構成については同一符号を付し、具体的説明は実施の形態３のものを援用する。
【００６０】
本実施の形態５でも、シャワーヘッド５３の噴出孔５２から微細気泡を含んだシャワー水流５６が噴出する。この時、シャワー水流５６には酸素富化装置５７の作用によって、空気中の酸素濃度よりも比較的高濃度（例えば２５〜３５％）の酸素濃度を有する空気が微細気泡となって含有されているため、シャワー浴に用いる場合、人体の皮膚面の高い洗浄効果や保温効果が得られるだけでなく、浴室内に比較的高濃度の酸素を放出することになり、浴室内に充満する水蒸気などによる不快感を緩和することができ、浴室内環境の快適化が向上する。
【００６１】
そして、特に、調節機構１０の回転軸２１を使用者自らがコントロールでき、使いやすい多機能なシャワー装置４０が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明にかかる微細気泡発生装置およびそれを用いたシャワー装置は、対象物に合わせて気泡量と気泡径を容易に変化させることができるので、気体と液体の組合せを適正に選択することで、人体だけでなく多様な対象物の洗浄などに応用でき、給湯機だけでなく、食器洗浄機、洗濯機、工業用洗浄機など多くの用途に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１における微細気泡発生装置の要部縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１における整流体の整流板の積層状態の一例を正断面図
【図３】本発明の実施の形態１における整流体の整流板の積層状態の他の形態を示す正断面図
【図４】本発明の実施の形態２におけるシャワー装置の概念図
【図５】本発明の実施の形態３におけるシャワー装置の概念図
【図６】本発明の実施の形態４におけるシャワー装置の概念図
【図７】本発明の実施の形態５におけるシャワー装置の概念図
【図８】従来の気泡発生装置の要部縦断面図
【図９】同従来の気泡発生装置における整流体を上流側から見た正面図
【符号の説明】
【００６４】
１  微細気泡発生装置
２  減圧機構
７  ベンチュリー管
８  整流管
９  整流体
１０  調節機構
１１  開口部
１２，１３，１４，１５  整流板
１６  中心軸
１８，１９，２０  回転板
２１  回転軸
２７，３０  通路
２８  気液混合流体
２９  微細気泡
４０  シャワー装置
４７  気液混合装置
５２  噴出孔
５３  シャワーヘッド
５７  酸素富化装置
【図３】
2007209509.tif 000003
【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】
2007209509.tif 000009
【図１】
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【図２】
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