(57)【要約】【課題】  微細気泡噴射器において、各ノズル孔から均等に微細気泡を噴出させる。【解決手段】  気体が加圧溶解された加圧液が導入されるシャワーヘッド本体部４Ａと、シャワーヘッド本体部４Ａのホース接続部分に設けられ、導入された加圧液を減圧することにより気体を析出させて微細気泡を発生させるための固定絞り（第１の絞り）４ａと、シャワーヘッド先端のヘッド部４Ｂに設けられ、固定絞り４ａから導入された微細気泡を含む液体をシャワーヘッド外部に噴出させるための複数のノズル孔（第２の絞り）４２とからシャワーヘッド４を構成する。固定絞り４ａの有効断面積ｓ１は、各噴出孔４２の総有効断面積ｓ２よりも小さくなっている。【選択図】  図３
2009072664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細気泡を含有する液体を噴射する微細気泡噴射器であって、
気体が加圧溶解された加圧液が導入される噴射器本体と、
前記噴射器本体の上流端側に設けられ、導入された加圧液を減圧することにより気体を析出させて微細気泡を発生させるための第１の絞りと、
前記噴射器本体の下流端側に設けられ、前記第１の絞りから導入された微細気泡を含む液体を前記噴射器本体の外部に噴出させるための複数のノズル孔からなる第２の絞りとを備え、
前記第１の絞りの有効断面積が、前記第２の絞りの有効断面積よりも小さくなっている、
ことを特徴とする微細気泡噴射器。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の絞りの有効断面積をｓ１とし、前記第２の絞りの有効断面積をｓ２とするとき、有効断面積の比であるｓ１/ｓ２ が、
ｓ１/ｓ２≦１/２
を満足している、
ことを特徴とする微細気泡噴射器。
【請求項３】
請求項１または２において、
当該微細気泡噴射器がシャワーヘッドであって、前記第１の絞りが、当該シャワーヘッドとこれに接続されるホースの接続部分との間に設けられており、前記第２の絞りが、当該シャワーヘッドのヘッド部に形成された複数の噴出孔により構成されている、
ことを特徴とする微細気泡噴射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡を含有する液体を噴射する微細気泡噴射器に関し、詳細には、各ノズル孔から均等に微細気泡を噴出させることができる微細気泡噴射器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液体中に微細気泡を噴射する微細気泡噴射器が用いられている。たとえば、特公平６−９３９９１号公報に示す微細気泡噴射器（再分配装置）は、同公報の図１および図３に示すように、気泡が混合しまたは溶解した液体が供給される管路と、管路に接続されたベンチュリ管と、ベンチュリ管の下流側に設けられ、ダクトを有するノズル部と、ノズル部端面に形成された複数のノズル孔とを備えている。
【０００３】
前記従来の装置においては、気泡が混合しまたは溶解した液体が管路を通ってベンチュリ管に供給されると、液体はベンチュリ管ののど部で加速されてダクトに流入し、ダクト内で気泡が液体に混合されて、各ノズル孔から噴射される。液体が各ノズル孔を通過する際には、液体が再び加速されることで減圧されるので、液体中に溶解していた気体が微細気泡として液体中に析出するとともに、ダクト内で液体に溶解していなかった気泡がノズル孔を通過する際に細分化され、小さな気泡となって噴出する。
【特許文献１】特公平６−９３９９１号公報（図１および図３参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の装置では、同公報の段落［００１０］に記載されているように、ベンチュリ管ののど部の断面積がノズル孔の総断面積の約１．５倍の大きさになっている。
【０００５】
このように、ノズル孔の上流側におけるのど部の断面積をノズル孔の総断面積よりも大きくした場合、ベンチュリ管に供給される液体は、ベンチュリ管ののど部よりもその下流側の各ノズル孔で大きく減圧されることになる。この場合、それぞれ形成位置が異なる各ノズル孔で均等に減圧を行って、各ノズル孔から均等に気体を析出させるようにするのは容易ではない。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、各ノズル孔から均等に微細気泡を噴出させることができる微細気泡噴射器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、微細気泡を含有する液体を噴射する微細気泡噴射器であって、気体が加圧溶解された加圧液が導入される噴射器本体と、噴射器本体の上流端側に設けられ、導入された加圧液を減圧することにより気体を析出させて微細気泡を発生させるための第１の絞りと、噴射器本体の下流端側に設けられ、第１の絞りから導入された微細気泡を含む液体を噴射器本体の外部に噴出するための複数のノズル孔からなる第２の絞りとを備えており、第１の絞りの有効断面積が第２の絞りの有効断面積よりも小さくなっている。
【０００８】
請求項１の発明においては、噴射器本体の上流端側の第１の絞りの有効断面積を、下流端側の第２の絞りの有効断面積よりも小さくしたので、噴射器本体に導入された加圧液は、第１の絞りで大きく減圧され、その結果、噴射器本体内部に気体が析出して微細気泡が発生し、噴射器本体内部に微細気泡が均一に分散する。これらの微細気泡を含む気泡水は噴射器本体内部を下流側に移動する。
【０００９】
これにより、噴射器本体の下流端側の各ノズル孔からは、この微細気泡を均等に含む液体が噴出されることになる。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１において、第１の絞りの有効断面積をｓ１とし、前記第２の絞りの有効断面積をｓ２とするとき、有効断面積の比であるｓ１/ｓ２ が、ｓ１/ｓ２≦１/２を満足している。
【００１１】
これにより、第１の絞りで急激な減圧を行うことができ、その結果、噴射器本体内部に多量の微細気泡を均一に発生できる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１または２において、微細気泡噴射器がシャワーヘッドであって、第１の絞りが、シャワーヘッドとこれに接続されるホースの接続部分との間に設けられており、第２の絞りが、シャワーヘッドのヘッド部に形成された複数の噴出孔により構成されている。
【００１３】
この場合には、第１の絞りをシャワーヘッドのホース接続部分に設けるだけでよいので、微細気泡噴射器を簡単に実現できるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明に係る微細気泡噴射器によれば、噴射器本体の上流端側に第１の絞りを設けるとともに、噴射器本体の下流端側に複数のノズル孔からなる第２の絞りを設け、第１の絞りの有効断面積を第２の絞りの有効断面積よりも小さくしたので、液体が第１の絞りを通過した後、噴射器本体の内部に微細気泡を発生させて、噴射器本体の内部に均一に微細気泡を分散させることができ、これにより、噴射器本体の各ノズル孔から均等に微細気泡を噴出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１ないし図３は、本発明の一実施例による微細気泡噴射器を説明するための図であって、図１は本実施例による微細気泡噴射器としてのシャワーヘッドを有する微細気泡製造装置全体の概略構成図、図２は微細気泡製造装置を構成する気液加圧溶解混合器の作動を説明するための内部構造図、図３はシャワーヘッドの断面構造図である。
【００１７】
図１に示すように、この微細気泡製造装置１は、液体（ここでは水）および気体（ここでは空気）を吸引してこれらの混合流を吐出する混気ポンプ２と、混気ポンプ２から吐出された水および空気の混合流が導入されるとともに、水中に微細気泡（マイクロバブル）の気泡核を発生させることにより、空気を水中に溶解・混合させる気液加圧溶解混合器（ミキシングボックス）３と、気液加圧溶解混合器３に接続されたシャワーヘッド（微細気泡噴射器）４とを備えている。
【００１８】
混気ポンプ２の吸入側には、水を吸入するための配管２０と、空気を吸入するための配管２１とがコネクタ２２を介して接続されている。配管２０の先端には、ストレーナ２０ａが接続されている。ストレーナ２０ａとしては、メンテナンス性の観点から、たとえば円盤ストレーナなどのように、配管を分解せずに外部から容易に清掃できるものが好ましい。ストレーナ２０ａは、たとえばドッグバス等のペット用洗浄槽や浴槽などに浸漬されている。配管２１には、先端側から順に、フィルタ２１ａ、逆止弁２１ｂ、絞り２１ｃが接続されている。ここで、逆止弁２１ｂは、混気ポンプ２の停止時に、フィルタ２１ａ側に流体が逆流するのを防止するために設けられている。また、絞り２１ｃは、流入する空気量を制限するために設けられている。
【００１９】
気液加圧溶解混合器３は、各々水平方向に配設されかつ上下方向の間隔を隔てて対向配置された上部通路３Ａおよび下部通路３Ｂと、上部通路３Ａの後端から下方に立ち下るとともに、上下部通路３Ａ、３Ｂを連結する立下り通路３Ｃと、下部通路３Ｂの先端において上方に短く延びる通路３Ｄとを有しており、全体が正面視略コ字状に形成されている。
【００２０】
気液加圧溶解混合器３が略コ字状に形成されるので、気液加圧溶解混合器３の側方のスペースに混気ポンプ２を配置することで、装置全体を小型化できる。また、このとき、気液加圧溶解混合器３の上部通路３Ａ、下部通路３Ｂおよび立下り通路３Ｃ間に形成される空間３Ｓを配管のためのスペースとして有効利用することにより、装置全体をさらに小型化できる。
【００２１】
上部通路３Ａの先端と混気ポンプ２の吐出側との間には、混気ポンプ２から吐出された水および空気の混合流を上部通路３Ａに導くための配管２３が配設されており、上部通路３Ａの先端には、ノズル２３ａが接続されている。ノズル２３ａは、水および空気の混合流を所定の流速（好ましくは５〜１５ｍ/ｓ）の噴流（ジェット水流）ＷＡとして上部通路３Ａ内に流入させるために設けられている（図２参照）。
【００２２】
気液加圧溶解混合器３の下部通路３Ｂの先端には、当該気液加圧溶解混合器３内で処理されて、空気が加圧溶解された加圧水を流出させるための配管３０がコネクタ３０ａを介して接続されている（図２参照）。配管３０には、シャワーヘッド４が接続されている。下部通路３Ｂの下部には、ドレン用の配管３１がコネクタ３１ａを介して接続されている。配管３１は、装置の未使用時に気液加圧溶解混合器３内部に残った水を抜くためのものである。下部通路３Ｂの上部には、気液加圧溶解混合器３内の余剰気体（余気）を排出するための空気抜き弁３２ａを介して配管３２が接続されている。
【００２３】
気液加圧溶解混合器３の上部通路３Ａの上部には、排気用の配管３３がコネクタ３３ｃを介して接続されている（図２参照）。この配管３３は、当該微細気泡製造装置１の停止時に、気液加圧溶解混合器３の内部で膨張した気体を抜くためのものであり、配管３３の先端にはサイレンサ３３ａが接続されている。また、配管３３の途中には、電磁弁３３ｂが設けられている。電磁弁３３ｂは、図示するように、たとえば２ポート２位置切換弁であって、この場合、電源をＯＮしたときに、管路が開いてサイレンサ３３ａ側への排気が行われるようになっている。また、電磁弁３３ｂの「開」動作は、好ましくは、混気ポンプ２のＯＦＦ動作と連動するようになっている。逆に言うと、混気ポンプ２のＯＮ動作時には、電磁弁３３ｂが「閉」となって、管路が閉じた状態になっている。
【００２４】
図２に示すように、気液加圧溶解混合器３の上部通路３Ａに対するノズル２３ａの取付位置は、ノズル２３ａから噴出するジェット水流ＷＡが上部通路３Ａ内の水面ＷＬに干渉する位置が好ましい。これにより、気液溶解および気泡核の生成が効率的に行われる。
【００２５】
上部通路３Ａの水平方向長さＬは、ノズル２３ａからのジェット水流ＷＡが失速しない長さにするのが好ましい。この長さＬは、ジェット水流ＷＡの流速をｕとし、ノズル２３ａの取付高さをｈとするとき、次式により求まる。
Ｌ＜０．４５ｕ√ｈ
【００２６】
下部通路３Ｂの水平方向長さＬ’は、下部通路３Ｂの入口（図２右端）で底に沈んだ大きめの気泡が下部通路３Ｂを左方に移動する間に上昇し得る十分な長さを有していればよい。この長さＬ’は、下部通路３Ｂ内の流速をｗ、気泡の上昇速度をｖ、下部通路３Ｂの高さをｋとするとき、次式により求まる。
Ｌ’＞ｋｗ/ｖ
【００２７】
立下り通路３Ｃの鉛直方向長さは、気泡の生成にほとんど影響を与えないことが実験的に確認されているため、任意の長さでよい。ただ、立下り通路３Ｃを設けることで、気液加圧溶解混合器３を製作する際の溶接長さを短くすることができる。すなわち、気液加圧溶解混合器３は、たとえば角パイプを溶接で繋ぎ合わせることにより構成されるが、このとき、立下り通路３Ｃを設けた場合には、各通路を構成する各角パイプの端部のみを溶接するだけでよいが、立下り通路３Ｃを設けない場合には、上部通路の下面および下部通路の上面を長手方向にわたって溶接する必要が生じ、溶接長さが非常に長くなる。
【００２８】
図１および図２に示ように、排気用の配管３３を気液加圧溶解混合器３の最も高い位置に接続したのは、第１に、空気が上方から抜きやすいためであり、第２に、仮に配管３３を低い位置に接続した場合、装置の設置状態によっては装置停止後にサイホンの原理で気液加圧溶解混合器３内部の水が外部に流れ続けることになるので、これを防止するためである。
【００２９】
シャワーヘッド４は、図３に示すように、シャワーヘッド本体部４Ａと、その先端に設けられたヘッド部４Ｂとを有している。シャワーヘッド本体部４Ａは、配管３０の先端に固定された接続金具４１にネジ止め固定されるようになっている。シャワーヘッド本体部４Ａの端部と接続金具４１との間には、固定絞り（第１の絞り）４ａが介装されている。固定絞り４ａは、円板の中央に小孔４０を貫通形成したオリフィスにより構成されている。なお、小孔４０は、複数個形成するようにしてもよい。また、ヘッド部４Ｂには、多数のノズル孔４２が貫通形成されており、これらのノズル孔４２により第２の絞りが構成されている。各ノズル孔４２は、好ましくは、小孔４０よりも小径となっている。
【００３０】
ここで、小孔４０の有効断面積をｓ１とし、各ノズル孔４２の総有効断面積をｓ２とするとき、有効断面積の比であるｓ１/ｓ２については
ｓ１/ｓ２＜１  （つまり ｓ１＜ｓ２）
を満足しており、さらには
ｓ１/ｓ２≦１/２
を満足しているのが好ましい。これは、固定絞り４ａで急激な減圧が行われるようにするためである。
【００３１】
次に、上述のように構成された微細気泡製造装置１の作動について説明する。
【００３２】
配管２０、２１から吸引された水および空気は、コネクタ２２で合流して、混気ポンプ２内に流入する。混気ポンプ２内に流入した水および空気は、混気ポンプ２で加圧され、配管２３およびノズル２３ａを通って気液加圧溶解混合器３内に噴出される。このとき、噴出される水および空気の混合流の流速は、好ましくは、５〜１５ｍ/ｓに設定される。
【００３３】
気液加圧溶解混合器３の上部通路３Ａの内部では、加圧状態下で空気が水に徐々に溶解して気液溶解が起こる。このとき、析出気泡の元となる気泡核（粒径１μｍ以下の微小気泡）が形成される。気泡核を含む水は、立下り通路３Ｃを通って下方に落下し、下部通路３Ｂに流入する。
【００３４】
下部通路３Ｂ内では、水に溶解できなかった余剰気体３５が、通路３Ｄを通って上方に移動することにより、空気が加圧溶解した、気泡核を含む加圧水が余剰気体から分離される。
【００３５】
加圧水は、コネクタ３０ａから配管３０を通って気液加圧溶解混合器３の外部に取り出され、シャワーヘッド４に導入される。加圧水は、シャワーヘッド４の固定絞り４ａを通るときに急激に減圧され、その結果、過飽和状態となっていた気体が析出することで、シャワーヘッド本体部４Ａ内に、粒径が数μから数十μの微細気泡（マイクロバブル）が発生して、これらの微細気泡が水中に均一に分散した気泡水が生成される。気泡水は、シャワーヘッド本体部４Ａ内を下流側に向かって流れ、シャワーヘッド４のヘッド部４Ｂの多数のノズル孔４２から噴出する。
【００３６】
このとき、ヘッド部４Ｂの各ノズル孔４２が固定絞り４ａの小孔４０よりも小径となっているので、シャワーヘッド４内部で成長した気泡は、ヘッド部４Ｂの各ノズル孔４２を通るときに乱流で粉砕され、これにより、微細気泡を含む気泡水がヘッド部４Ｂから噴出する。なお、シャワーヘッド４内に固定絞り４ａが組み込まれていることで、固定絞り４ａの上流側、したがって気液加圧溶解混合器３内の加圧状態が維持されている。
【００３７】
一方、気液加圧溶解混合器３の通路３Ｄを通って上方に移動した余剰気体３５は、空気抜き弁３２ａを通って外部に排出される。
【００３８】
この場合には、シャワーヘッド４から多量の微細気泡を含む気泡水が放出されるので、このような気泡水を体に浴びることで、体表面の汚れが微細気泡とともに除去される。また、このとき、微細気泡の粒径が毛穴よりも小さいため、微細気泡が毛穴の奥まで入り込んで、毛穴内部の洗浄も行える。
【００３９】
また、シャワーヘッド４を浴槽の湯の中に沈めて用いるようにすれば、微細気泡が浴槽内に充満して、浴槽の湯が白濁するので、このような湯につかることで、シャワーを浴びる場合と同様の効果を得ることができる。この場合、ドッグバス（犬や猫などを洗浄するための洗浄槽）の湯の中にシャワーヘッド４を沈めて用いるようにすれば、多量の微細気泡が犬の体に付着して毛を浮き立たせ、これにより、皮膚表面まで微細気泡が浸透するとともに、微細気泡がはじけることにより、体の油脂分を除去する。また、犬の毛に付着した微細気泡がはじけることにより、毛に付着していた汚れを除去する。
【００４０】
このように、多量の微細気泡のみで洗浄を行うことができるので、シャンプーなどの洗剤の使用量を減らすことができ、あるいはシャンプーなどの洗剤を全く使わないようにすることができる。これにより、排水による環境汚染を防止でき、その結果、環境にやさしい（つまりエコフレンドリーな）装置を実現できる。また、洗剤を使わないことにより、犬の皮膚病の治療に役立てることも可能である。
【００４１】
さらに、気泡水をたとえば菜園や農園に散布するようにすれば、気泡水中の微細気泡がはじけるときのエネルギを利用して、受粉作業を行うようにすることも可能である。
【００４２】
また、シャワーヘッド４の各ノズル孔４２をさらに小径の孔にすることにより、微細気泡を有する気泡水をさらに細かく分離し、分離された気泡水のそれぞれにおいて微細気泡がはじけることで、非常に細かな霧を発生させることができるようになる。
【００４３】
さらに、微細気泡噴射器としてのシャワーヘッド４を構成する際に、シャワーヘッド本体部４Ａと接続金具４１との間に固定絞り４ａを設けるだけでよいので、微細気泡噴射器としてのシャワーヘッドを簡単に実現できる。
【００４４】
このように本実施例によれば、シャワーヘッド４の上流端側に固定絞り（第１の絞り）４ａを設けるとともに、シャワーヘッド４の下流端側に複数のノズル孔（第２の絞り）４２を設け、固定絞り４ａの有効断面積を各ノズル孔の総有効断面積よりも小さくしたので、加圧水が固定絞り４ａを通過した後、シャワーヘッド本体部４Ａの内部に微細気泡を均一に発生させることができ、これにより、シャワーヘッド４の各ノズル孔４２から均等に微細気泡を噴出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例による微細気泡噴射器としてのシャワーヘッドを有する微細気泡製造装置全体の概略構成図である。
【図２】前記微細気泡製造装置（図１）を構成する気液加圧溶解混合器の作動を説明するための内部構造図である。
【図３】前記シャワーヘッド（図１）の断面構造図である。
【符号の説明】
【００４６】
１：  微細気泡製造装置
３：  気液加圧溶解混合器
４：  シャワーヘッド（微細気泡噴射器）
４ａ：  固定絞り（第１の絞り）
４２：  ノズル孔（第２の絞り）
【図１】
2009072664.tif 000003
【図２】
2009072664.tif 000004
【図３】
2009072664.tif 000005