(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主液及び副剤を供給する放出空間と、前記主液及び副剤を混合して得られる気泡を噴射する混合空間とからなり、
放出空間は、主液を放出する主液放出口と、混合空間に発生する負圧により吸引される副剤を放出する副剤吸引口と、気体取込口とを混合空間に向けて設けられ、
混合空間は、前記放出空間と、主液を衝突させて撹乱する周壁面と、噴射口とに囲まれてなり、
噴射口は、主液及び気泡が通過する網目状又は多孔性面材から構成し、
副剤吸引口に接近する拡散部を立設してなる主液及び副剤の混合装置。
【請求項２】
拡散部は、噴射口を支持基礎とする鍋ビスである請求項１記載の主液及び副材の混合装置。
【請求項３】
拡散部は、噴射口を支持基礎とする三角コーンである請求項１記載の主液及び副材の混合装置。
【請求項４】
拡散部は、噴射口を支持基礎とする球頭突起である請求項１記載の主液及び副材の混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主液及び副剤を混合して得られる気泡を噴射する主液及び副剤の混合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主液（液体）に副剤として気体を混合する装置は、一般に気液混合装置として既に多くの提案が見られる。具体的には、エンジンへ供給する混合気の生成を担う気液混合装置（主液が燃料、気体が空気）や、浄化槽や水槽等に対して空気を送り込む曝気装置（主液が水、気体が空気）を例示できる。これらの先行技術としては、特開平06-226145号「気液混合装置」及び特開平11-276935号「気液混合装置」等がある。
【０００３】
特開平06-226145号は、ノズル体に対して同心、対向位置に錐状の衝突体を配設した構造で、排出口と衝突体との小隙で生起するエジェクタ（エゼクタ又はイジェクタ）作用により気体を吸い込むことでノズル体から放出する液体と気体との混合を図る。また、特開平11-276935号も、前記同様な構成である。このように、従来の気液混合装置は、主液の流れを利用したエジェクタ作用により副剤である空気を吸引する混合形態を利用している。また、こうした気液混合装置が実現する気液混合状態は、気体に対して主液が霧状態になっているか、主液が気体を包含した発泡状態にある。
【０００４】
ここで、副剤である気体に代えて、又は気体と同時に液体や固体（粉粒体等、流動性のあるもの）を用いること、例えば混合気に燃焼効率を改善する添加剤を混ぜたり、曝気した水に水質改善剤を混ぜる場合が考えられる。こうした気液混合装置の例としては、特開2000-237266「浴槽用気泡発生装置」を挙げることができる。この先行技術は、発泡状態で噴射する水（湯）流に対して芳香剤を添加するものであるが、主液である水（湯）に対して混合する気体（空気）と並列に副剤としての芳香剤を混合するのではなく、空気と共に同一経路から芳香剤を供給する手段を採用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
エジェクタ作用を利用した吸引では、主液の経路又は管路の構造特定が必要で、この主液の経路又は管路に対して気体の供給口を決定しなければならず、こうした位置関係の設定が難しいという問題がある。特に、気体に追加して副剤として薬液等を主液に混合したい場合、気体と薬剤との吸引量に差が生じやすく、良好な主液と薬剤との混合を図りにくい欠点がある。この点、上記特開2000-237266は、気体と共に芳香剤を供給することで問題を解決しているが、混合する主液や副剤によっては、同一経路又は管路からの供給が難しかったり、好ましくなかったりする。
【０００６】
例えば、二液混合の消毒液の散布にあっては、使用前に必要な二液を混合して消毒液を作り、これを適宜発泡状態で混合しながら散布する。二液に分離しているのは、保管時の取扱性や混合状態における経時的な品質の劣化等を防ぐためである。しかし、上述のような同一経路又は管路からの二液同時供給では、目的である消毒作用が発揮できない程度に十分な混合は難しい。そこで、主液に対して、気体、液体又は固体を問わず、また数を問わずに副剤を混合できる混合装置を開発するため、検討した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
検討の結果開発したものが、主液及び副剤を供給する放出空間と、前記主液及び副剤を混合して得られる気泡を噴射する混合空間とからなり、放出空間は、主液を放出する主液放出口と、混合空間に発生する負圧により吸引される副剤を放出する副剤吸引口と、気体取込口とを混合空間に向けて設けられ、混合空間は、前記放出空間と、主液を衝突させて撹乱する周壁面と、噴射口とに囲まれてなり、噴射口は、主液及び気泡が通過する網目状又は多孔性面材から構成し、副剤吸引口に接近する拡散部を立設した主液及び副剤の混合装置である。拡散部は、噴射口を支持基礎とする鍋ビス、三角コーン又は球頭突起を挙げることができる。主液は液体であるが、副剤は気体、液体又は固体でも構わない。また、主液、気体又は副剤の数は単数又は複数いずれでもよい。以下では、単数の主液、気体及び副剤（液体）の場合を例に挙げ、説明する。
【０００８】
本発明は、混合空間の気泡の移動により、副剤吸引口に対する負圧を発生させ、この負圧によって副剤を確実に吸引して主液との混合を図る。まず、主液放出口から混合空間へ向けて放出した主液は、周壁面に衝突、撹乱する。このとき、撹乱した主液は気体取込口から気体を取り込み、気泡を発生させる。混合空間は放出空間、周壁面及び噴射口で囲まれているため、やがて気泡が充満するが、気泡は主液の流れに押されて噴射口から排出されると、排出された気泡分だけ混合空間に間隙が生じる。この間隙が負圧を引き起こし、副剤や気体の吸引力を発生する。ここで、気泡は最終的に混合空間の噴射口から排出するが、気泡を混合空間に充満させるために、気泡の排出に対して一定の抵抗があることが好ましい。本発明では、前記要求に該当する噴射口として、主液及び気泡が通過する網目状又は多孔性面材（金網やパンチングメタル等）を挙げている。これら網目状又は多孔性面材は、噴射口を通過する気泡を分断して微細化する働きも有している。
【０００９】
これから、特に副剤吸引口を塞ぐまでには至らないが極力近接するほどに気泡を生成するほか、この副剤吸引口近傍の気泡を移動させて噴射口から排出すると、副剤吸引口に対する負圧の働きが確実になり、副剤が十分に吸引されるようになる。気体取込口についても、前記副剤吸引口と同様に気泡の移動に伴う負圧により、より多くの気体を取り込み、気泡の発生を促進できる。負圧を形成する間隙に対しては、こうした気体の取り込みを増加させることで気泡を逐次補給できる。また、副剤に界面活性剤等、形成した気泡の維持を助ける働きを有するものを用いれば、気泡が移動する間の消滅を防止しやすくなり、本発明の吸引作用を発揮しやすくできる。ここで、主液の放出経路又は管路と副剤吸引口との位置関係によっては、エジェクタ作用によっても副剤は吸引されるが、この場合でも前記気泡の移動に伴う負圧の発生が副剤又は気体吸引の主たる作用となる。
【００１０】
具体的には、（ａ）放出空間は放出方向を規制する断面錐台の中実な方向規制部を中心として内周側に主液放出口、外周側に副剤吸引口を設け、混合空間は前記方向規制部の錐台表面接線方向を包含し、この混合空間の放出空間対面位置に外界への噴射口を設けた構成を例示できる。また、（ｂ）放出空間は放出方向を規制する断面錐台の中空な方向規制部のこの錐台表面に沿った外周側に主液放出口、この主液放出口に囲まれた内側に副剤吸引口を設け、混合空間は前記方向規制部の錐台表面接線方向を包含し、この混合空間の放出空間対面位置に外界への噴射口を設けた構成でもよい。これらの構成では、方向規制部の錐台表面に沿って主液が錐台状に放出するので、この主液放出口に近接して副剤吸引口を設ければ、主液の放出によるエジェクタ作用でも副剤を吸引させることができる。
【００１１】
気泡は、副剤吸引口を塞ぐまでには至らないが極力近接するほどに気泡を生成することが望ましい。このとき、混合空間は主液を錐台状のカーテンとして内外に区画されるため、気泡の主たる生成範囲と副剤吸引口との位置関係が前記錐台状のカーテンの内外に区画されると、気泡が副剤吸引口に及びにくくなり、吸引力が向上しにくい。そこで、主液放出口は主液の放出方向に沿った仕切を主液放出口を塞いで錐台表面に取り付けるとよい。主液放出口を塞いで錐台表面に取り付けた仕切は、前記錐台状のカーテンを分断してカーテン内外の連通領域を形成することにより、仮に気泡の主たる生成範囲と副剤吸引口との位置関係がカーテンの内外に区画されていても、気泡が副剤吸引口に及ぶようにできる。
【００１２】
また、本発明では混合空間に程の気泡を発生させることが重要であるから、特に主液と気体又は副剤とを混合、撹拌して気泡を生成する混合空間に、気泡生成を助ける構造的な補助があると好ましい。この気泡生成の補助としては、副剤吸引口に接近する拡散部を噴射口に立設する例を示すことができる。拡散部の例としては、噴射口に別途取り付けた障害物がある。これら拡散部は、あくまで主液の撹乱又は散乱して気泡の取込みを促進する働きを発揮するほか、気泡が副剤吸引口に接触する可能性を低減する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１は断面錐台の中実な方向規制部１を放出空間２に設けた本発明の混合装置の参考例を示す断面図、図２は図１中Ａ矢視部拡大断面図、図３は錐台表面に仕切３を取り付けた例の図２相当断面図であり、図４は仕切３を設けた方向規制部１の底面図である。各例に示す混合装置では、主液として水、副剤として洗浄液を想定し、空気を取り込みながら気泡を噴射口から排出（噴射）する場合について説明する。
【００１４】
参考例の混合装置は、図１及び図２に見られるように、水（主液）及び洗浄液（副剤）を供給する放出空間２と、前記水及び洗浄液を混合して得られる気泡を噴射する混合空間４とからなる。放出空間２は、放出方向を規制する断面錐台の方向規制部１を中心として、水を放出する主液放出口５を内周側に、混合空間４に発生する負圧により吸引される洗浄液を放出する副剤吸引口６を外周側に、それぞれ混合空間４に向けて開口して設けている。水は図１又は図２中右方向に延びる主液供給路７から、洗浄液は放出空間２上部に備え付けた副剤タンク８より延びる副剤供給路９からそれぞれ供給される。
【００１５】
ここで、副剤吸引口６は、方向規制部１の錐台表面に沿って放出される水により塞がれないように、錐台表面接線に主液放出口５の幅を足した範囲より外側に開口することが望ましい。気体取込口10も前記同様の理由により、錐台表面接線に主液放出口５の幅を足した範囲より外側に開口している。ここで、主液放出口５がエジェクタ作用を発揮する構造であれば、この水の放出により、少なからず洗浄液及び空気が混合空間４へと引込まれることになり、これが後述の気泡の生成を増長することになる。
【００１６】
混合空間４は、前記方向規制部１の錐台表面接線方向を包含する椀型断面形状である。この混合空間４は、上記放出空間２と、放出された水を衝突させて撹乱する周壁面12と、放出空間２対面位置に設けた噴射口13とに囲まれた領域である。周壁面12は、密な素材（参考例では合成樹脂製の筒体）で構成し、噴射口13は水及び気泡が通過する網目状面材である金属メッシュから構成している。これから、混合空間４から移動する気泡は逐次噴射口13から排出（噴射）されることになる。
【００１７】
水（主液）は、主液放出口５から放出された後、方向規制部１の錐台表面に沿って進み、混合空間４を形成する周壁面12に衝突し、散乱する。参考例では、前記水の散乱を促すため、水の放出方向延長線にあたる周壁面12及び噴射口13の境界に段差14を設けている。この水の散乱により、気体取込口10から導かれる空気が水と混合され、気泡が生成される。
【００１８】
上記水の放出、散乱による気泡の生成は、水が放出される限り続けられるので、結果として混合空間４は気泡で満たされる。参考例の場合、副剤として用いた洗浄液（主として界面活性剤）が前記気泡の生成にも寄与し、生成された気泡の消滅時間（気泡が消滅するまでの時間）が長いので、混合空間４を気泡で満たすことは比較的容易である。こうして、混合空間４を満たした気泡は、副剤吸引口６及び気体取込口10に近接する。
【００１９】
水は、混合空間４の周壁面12や段差14に衝突し、散乱するが、放出方向の流れを失わず、大部分を噴射口13から排出（噴射）する。このとき、水の残余は混合空間４内の対流を形成して気泡を循環させ、前記大部分の水の流れに気泡を乗せ、噴射口13から気泡を逐次排出する。こうして、混合空間４を満たしていた気泡の一部が排出されることで、排出された気泡が占めていた空間には、周囲との相対的な関係で負圧を発生させる。気泡の排出が噴射口13付近でなされても、発生した負圧が周囲の気泡を引き込むことで、負圧の発生は混合空間４の周辺（発生した気泡領域の外縁）に及ぶ。こうして、混合空間４の周辺にある副剤吸引口６及び気体取込口10に対して負圧が発生し、この負圧が副剤吸引口６から洗浄液（副剤）を吸引し、また気体取込口10から空気を取り込むことになる。
【００２０】
上記気泡の移動に伴う負圧の発生は、混合空間４が空気や水で満たされている場合にも起こりうる。ところが、混合空間４が空気で満たされている場合、水の放出による空気の移動は少なく、当然発生する負圧も小さくなる。対して、混合空間４が水で満たされている場合、水の放出による混合空間４内の水の移動も多く、発生する負圧は大きくなる。しかし、本発明のような混合装置を空気中で使用する限り、混合空間４を水で満たすことは難しく、実際には混合装置を水中で使用する場合のほかは考えにくい。そこで、本発明は、混合空間４を満たす空気を気泡に置き換えて水の放出による移動を容易にし、水中に準じた大きな負圧の発生を可能にするわけである。
【００２１】
こうして、混合空間４に発生した負圧を利用して洗浄液（副剤）を吸引し、水（主液）と混合する。この際、気泡を生成するための水の散乱がより混合を促進し、参考例の場合副剤が洗浄液であることから、効率のよい気泡の生成を実現する。しかし、上述の説明から分かるように、負圧は気泡の移動によって発生するため、副剤吸引口６に対して気泡が近接していなければ、副剤吸引口６に負圧が働きにくく、洗浄液を十分に吸引し得ない。
【００２２】
参考例のように、放出方向を規制する断面錐台の中実な方向規制部１を中心として内周側に主液放出口５、外周側に副剤吸引口６を設けた場合、放出された水が形成する傘（以下水の傘Ｗと呼ぶ）の中に気泡の多くは生成され、副剤吸引口６近傍にまで気泡が達しない虞れがある。そこで、図３及び図４に見られるように、水の放出方向に沿った仕切３を主液放出口５を塞いで錐台表面に取り付けるとよい。主液放出口５から放出される水は仕切３で区画され、放出した水の傘Ｗに隙間を形成することになる。水の傘Ｗ内に生成された気泡は、前記隙間を通じて副剤吸引口６又は気体取込口10に及ぶことができる。
【００２３】
図５は断面錐台の中空な方向規制部15を放出空間に設けた本発明の混合装置の一例を示す断面図、図６は図５中Ｂ矢視部拡大断面図であり、図７〜９は噴射口13から拡散部となる鍋ビス16（図７）、三角コーン17（図８）又は球頭突起18（図９）を立設した例を示す部分断面図である。本発明は、主液放出口５から放出した水（主液）を散乱させて取り込む空気を核とした気泡を生成し、この気泡の移動に伴う負圧を混合空間４に発生させて副剤を混合空間４へ吸引する混合装置である。よって、前記原理を達成する構造であれば、上記例示の構成に限らず、例えば図５に示すように、主液放出口５と副剤吸引口６との位置関係を逆にすることもできる。
【００２４】
更に別の参考例では、図５及び図６に見られるように、副剤吸引口６は副剤タンク８から真直ぐ放出空間２へと垂下する副剤供給路９端として設けてある。主液放出口５は、前記副剤吸引口６を囲むように配してあり、断面錐台の中空な方向規制部15の錐台表面に沿って混合空間４に向けて傘状に水を放出する。そして、水は金属メッシュを張設した噴射口13に衝突し、散乱されることで気泡を生成する。気体取込口10は方向規制部15の錐台表面に開口しており、放出された水が空気を直接取り込むようにしている。
【００２５】
気泡は、水の傘Ｗの内外に生成され、混合空間４を満たすように増殖し、特に水の傘Ｗ内に生成された気泡が副剤吸引口６近傍にまで達する。こうして混合空間４を満たす程に生成された気泡は、上述同様、順次噴射口13から排出されるので、副剤吸引口６近傍にまで達した気泡の移動により、副剤吸引口６に対して負圧が発生することになる。そして、この負圧により洗浄液（副剤）を混合空間４へ吸引し、水との混合を図る。このように、更に別の参考例では、副剤吸引口６を含む水の傘Ｗ内で気泡が発生するため、上記例示のように水の傘Ｗに隙間を形成するような仕切を錐台表面に設けなくてもよい利点がある。
【００２６】
更に別の参考例の場合、副剤吸引口６に至る気泡は、水の傘Ｗ内で上方に向かって伸びるため、上記参考例（図１以下参照）に比べて急速に副剤吸引口６に接近する。本発明では、混合空間４を満たす気泡の移動により発生する負圧を利用して洗浄液（副剤）を吸引するわけであるが、気泡が副剤吸引口６を塞ぐような事態に陥ると、かえって気泡が副剤吸引口６に吸着して移動を妨げられ、副剤吸引口６近傍での負圧の発生を妨げることになりかねない。そこで、例えば図７〜図９に見られるように、副剤吸引口６に接近する拡散部として鍋ビス16（図７）、三角コーン17（図８）又は球頭突起18（図９）を噴射口13から立設するとよい。各例（図７〜図９）における噴射口13は、各拡散部の支持基礎としてパンチングメタルを利用している。このパンチングメタル自体も、放水を跳ね返し、拡散部として機能する。
【００２７】
鍋ビス16（図７）、三角コーン17（図８）又は球頭突起18（図９）は、放出された水を衝突させて散乱させる働きを有するほか、水の傘Ｗ内で上方、すなわち副剤吸引口６へ向けて気泡が成長することを妨げ、気泡が副剤吸引口６に接触する可能性を低減する。また、副剤吸引口６近傍で水を散乱させることで気泡を散らしたり、消滅させることで、副剤吸引口６近傍への気泡の接近を抑制する働きもある。このような拡散部である鍋ビス16、三角コーン17又は球頭突起18は、本例のように噴射口13から立設するほか、混合空間４の周壁面12から突設してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、エジェクタ作用のみでは十分に吸引力を発揮して混合できない主液と副剤との混合を効率よく実現できる混合装置を提供する。基本的に、生成する気泡の移動に基づく負圧を利用した吸引力を利用し、副剤として気体、液体又は固体（流動性のある粉流体等）の種類及び数を問わずに主液と混合することができる。従来も、多数の薬剤等を混合する装置はあったが、本発明の混合装置は、主液の供給以外に動力を要せずに、また主液と異なる経路から副剤を主液に供給して混合する点に特徴がある。
【００２９】
また、各例示の図示から分かるように、本発明の混合装置は、主液供給路端に取り付けるノズルとして装置構成ができるほど、構造が簡素かつ小型であり、適用範囲が広くなる利点がある。構造が簡素であるということは、軽量化も可能であり、例えば二液混合の消毒液の散布装置のノズル端に本発明の混合装置を利用することも可能である。この場合、本発明の混合装置では、混合物を気泡として噴射するため、二液混合後、改めて発泡機構又は発泡装置を用いる必要がない利点もある。このように、本発明は単なる主液と副剤との混合を図るだけでなく、混合物を気泡（発泡状態）として噴射できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】断面錐台の中実な方向規制部を放出空間に設けた本発明の混合装置の一例を示す断面図である。
【図２】図１中Ａ矢視部拡大断面図である。
【図３】錐台表面に仕切を取り付けた例の図２相当断面図である。
【図４】仕切を設けた方向規制部の底面図である。
【図５】断面錐台の中空な方向規制部を放出空間に設けた本発明の混合装置の一例を示す断面図である。
【図６】図５中Ｂ矢視部拡大断面図である。
【図７】噴射口から拡散部となる鍋ビスを立設した例を示す部分断面図である。
【図８】噴射口から拡散部となる三角コーンを立設した例を示す部分断面図である。
【図９】噴射口から拡散部となる球頭突起を立設した例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１  断面錐台の中実な方向規制部
２  放出空間
３  仕切
４  混合空間
５  主液放出口
６  副剤吸引口
７  主液供給路
８  副剤タンク
９  副剤供給路
10  気体取込口
12  周壁面
13  噴射口
14  段差（拡散部）
15  断面錐台の中空な方向規制部
16  拡散部となる鍋ビス
17  拡散部となる三角コーン
18  拡散部となる球頭突起
Ｗ  水の傘
【図１】
0004171235.tif 000002
【図２】
0004171235.tif 000003
【図３】
0004171235.tif 000004
【図４】
0004171235.tif 000005
【図５】
0004171235.tif 000006
【図６】
0004171235.tif 000007
【図７】
0004171235.tif 000008
【図８】
0004171235.tif 000009
【図９】
0004171235.tif 000010