(57)【要約】【課題】  装置停止時に膨張気体のポンプ側への逆流を防止し、排気音を低減する。【解決手段】  混気ポンプ２から吐出された水および気体の混合流が導入され、加圧下で気液溶解を行って加圧水を生成する気液加圧溶解混合器３と、気液加圧溶解混合器３からの加圧水を減圧することにより微細気泡を発生させる固定絞り（減圧器）４ａと、気液加圧溶解混合器３に接続された排気用配管３３に設けられた電磁弁３３ｂとを設ける。ポンプ２への電流供給の停止後、気液加圧溶解混合器３への液体の流れが停止するまでの間に、電磁弁３３ｂを開いて、排気用配管３３を開放する。これにより、ポンプ２への電流供給の停止後、気液加圧溶解混合器３内で気体が膨張することなく、気液加圧溶解混合器３内部の気体を外部に排出できるので、膨張気体のポンプ２側への逆流を防止でき、排気音を低減できる。【選択図】  図１
2009072667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプから気液加圧溶解混合器に液体を導入して加圧下で気液溶解を行うとともに、前記気液加圧溶解混合器から加圧液を取り出して減圧することにより微細気泡を生成する微細気泡製造方法において、
前記気液加圧溶解混合器に排気バルブが接続されており、前記ポンプへの電流供給を停止してから、当該ポンプから前記気液加圧溶解混合器への液体の流れが停止するまでの間に、前記排気バルブを開放するようにした、
ことを特徴とする微細気泡製造方法。
【請求項２】
ポンプと、
前記ポンプから配管を介して液体が導入され加圧下で気液溶解を行って加圧液を生成する気液加圧溶解混合器と、
前記気液加圧溶解混合器から加圧液を取り出して減圧することにより微細気泡を含む気泡液を生成する減圧器と、
前記気液加圧溶解混合器に接続された排気用配管に設けられた電磁弁とを備え、
前記ポンプへの電流供給を停止してから、当該ポンプから前記気液加圧溶解混合器への液体の流れが停止するまでの間に、前記電磁弁を開くことで、前記排気用配管を開放するようにした、
ことを特徴とする微細気泡製造装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記ポンプのＯＦＦ動作と前記電磁弁のＯＮ動作とが同時に行われている、
ことを特徴とする微細気泡製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡製造方法または微細気泡製造装置に関し、詳細には、装置の停止時に膨張気体のポンプ側への逆流を確実に防止できるとともに排気音を低減できる微細気泡製造方法または微細気泡製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、気体を液体に加圧溶解させる気液加圧混合装置が用いられている。たとえば特許第２５７４７３４号公報に示す気液加圧混合装置は、同公報の図５および図８に示すように、加圧された気液混合流が導入される管路入口部と、気液溶解が行われる管路と、管路出口部に設けられた絞りと、システムの停止時に管路内で膨張した気体の排気を行うための排気通路およびこれに設けられたバルブとを備えている。
【０００３】
このような従来の気液加圧混合装置において、運転時には、管路入口部に気液混合流が導入されて、管路内で気液溶解が行われ、気液溶解された液体は、管路出口部の絞りを通って外部に取り出される。また、装置の運転中には、常時、気液混合流が加圧状態下で管路入口部に供給されているので、管路内の加圧気体が管路入口部から外側に逆流することはない。
【０００４】
その一方、装置の停止時には、管路入口部に供給される圧力がなくなることにより、管路内の加圧気体が管路内部で膨張して、管路入口部から外側に逆流しようとする。そこで、前記従来の装置においては、装置を停止させる際にバルブを開くことにより、管路内で膨張した気体が排気通路から外部に排気されるようになっている。（同公報の段落［００１６］参照）。
【特許文献１】特許第２５７４７３４号公報（図５および図８参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来の装置では、バルブの開放が、気液混合流を導入するポンプへの電流供給の停止直後に行われるようには構成されていない。一般に、ポンプへの電流供給を停止しても、ポンプの回転部分はすぐには停止せず、慣性で暫くの間回転しているので、ポンプの回転が完全に停止してからバルブを開いていたのでは、ポンプの回転部分が停止するまでの間に管路内で気体が膨張し、その結果、ポンプ側に膨張気体が逆流したり、またバルブの開放時に管路内の気体が一気に排気通路から排出されて、排出口から大きな排気音が発生したりする恐れがある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、装置の停止時に膨張気体がポンプ側に逆流するのを確実に防止できるとともに、排気音を低減できる微細気泡製造方法および微細気泡製造装置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の発明に係る微細気泡製造方法は、ポンプから気液加圧溶解混合器に液体を導入して加圧下で気液溶解を行うとともに、気液加圧溶解混合器から加圧液を取り出して減圧することにより微細気泡を生成する微細気泡製造方法において、気液加圧溶解混合器に排気バルブが接続されており、ポンプへの電流供給を停止してから、当該ポンプから気液加圧溶解混合器への液体の流れが停止するまでの間に、排気バルブを開放するようにしている。
【０００８】
請求項１の発明によれば、ポンプへの電流供給の停止後、ポンプから気液加圧溶解混合器への液体の流れが停止するまでの間に、排気バルブが開放するので、ポンプへの電流供給の停止後、気液加圧溶解混合器内で気体が膨張することなく、気液加圧溶解混合器内部の気体を外部に排出できる。言い換えれば、気液加圧溶解混合器内で気体の膨張が始まる前に気液加圧溶解混合器内部の気体を外部に排出できる。
【０００９】
これにより、装置停止時に膨張気体のポンプ側への逆流を確実に防止できるとともに、排気時に大きな排気音が発生するのを防止でき、装置停止時の排気音を低減できる。
【００１０】
請求項２の発明に係る微細気泡製造装置は、ポンプと、ポンプから配管を介して液体が導入され加圧下で気液溶解を行って加圧液を生成する気液加圧溶解混合器と、気液加圧溶解混合器から加圧液を取り出して減圧することにより微細気泡を含む気泡液を生成する減圧器と、気液加圧溶解混合器に接続された排気用配管に設けられた電磁弁とを備えている。そして、ポンプへの電流供給を停止してから、当該ポンプから気液加圧溶解混合器への液体の流れが停止するまでの間に、電磁弁を開くことで、排気用配管を開放するようにしている。
【００１１】
請求項２の発明によれば、ポンプへの電流供給の停止後、電磁弁が開いて排気用配管が開放するので、ポンプへの電流供給の停止後、気液加圧溶解混合器内で気体が膨張することなく、気液加圧溶解混合器内部の気体を外部に排出できる。言い換えれば、気液加圧溶解混合器内で気体の膨張が始まる前に気液加圧溶解混合器内部の気体を外部に排出できる。
【００１２】
これにより、膨張気体のポンプ側への逆流を確実に防止できるとともに、排気時に大きな排気音が発生するのを防止でき、装置停止時の排気音を低減できる。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項２において、ポンプのＯＦＦ動作と電磁弁のＯＮ動作とが同時に行われている。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によれば、ポンプへの電流供給を停止してから気液加圧溶解混合器への液体の流れが停止するまでの間に、排気バルブが開放しまたは電磁弁が開いて排気用配管が開放するので、ポンプへの電流供給の停止後、気液加圧溶解混合器内で気体が膨張することなく、気液加圧溶解混合器内部の気体を外部に排出できる。言い換えれば、気液加圧溶解混合器内で気体の膨張が始まる前に気液加圧溶解混合器内部の気体を外部に排出できる。これにより、装置停止時に膨張気体のポンプ側への逆流を確実に防止できるとともに、排気時に大きな排気音が発生するのを防止でき、装置停止時の排気音を低減できる。
【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および図２は、本発明の一実施例による微細気泡製造方法または微細気泡製造装置を説明するための図であって、図１は微細気泡製造装置の概略構成図、図２は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。
【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（または混気ジェットポンプ）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、減圧器としての固定絞りを有するシャワーヘッド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のように、配管を分解することなく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ことにより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の内部で膨張しようとする空気を装置外部に排出するためのものであり、配管３３の先端にはサイレンサー３３ａが接続されている。
【００２４】
配管３３には、電磁弁３３ｂが設けられており、排気バルブとして機能している。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、電源を投入（ＯＮ）したときに、管路が開いてサイレンサー３３ａ側への排気が行われるようになっている。電磁弁３３ｂの電源のＯＮは、混気ポンプ２の電源の切断（ＯＦＦ）と連動している。
【００２５】
混気ポンプ２の電源をＯＦＦにして混気ポンプ２への電流供給を停止しても、混気ポンプ２の回転部分はすぐには停止せずに暫くの間慣性で回転しているので、混気ポンプ２から配管２３およびノズル２３ａを介して、気液加圧溶解混合器３へ混合流が暫くの間流れる。本実施例では、この混気ポンプ２への電源供給を停止してから、気液加圧溶解混合器３への混合流の流れが停止するまでの間、電磁弁３３ｂが開くように設計されている。
【００２６】
このような設計は、たとえば、電磁弁３３ｂとして、電源をＯＮすると瞬時に開く電磁弁を採用するとともに、混気ポンプ２の電源をＯＦＦすると同時に電磁弁３３ｂをＯＮするように制御することによって、実現可能である。この場合には、電磁弁３３ｂおよび混気ポンプ２の制御が簡単になる。
【００２７】
なお、これとは逆に、混気ポンプ２への電流供給が行われている間は、電磁弁３３ｂは閉となっており、管路が閉じた状態になっている（図１参照）。
【００２８】
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。
【００２９】
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
【００３０】
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
【００３１】
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。
【００３２】
図１および図２に示すように、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には、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。
【００３３】
シャワーヘッド４は、配管３０の先端の接続金具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４の端部と接続金具との間には、減圧器としての固定絞り（図示せず）が介装されている。
【００３４】
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。
【００３５】
混気ポンプ２を駆動すると、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。
【００３６】
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内に流入する。
【００３７】
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。
【００３８】
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４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４の多数のノズル孔から噴出する。
【００３９】
このようにしてシャワーヘッド４から放出された多量の微細気泡を含む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。
【００４０】
なお、装置の運転中には、混気ポンプ２から常時、水および空気の混合流が加圧状態下でノズル２３ａに供給されているので、気液加圧溶解混合器３のノズル２３ａからポンプ側に加圧空気が逆流することはない。
【００４１】
次に、装置を停止する際には、混気ポンプ２への電流供給を停止させると同時に電磁弁３３ｂを駆動する。電磁弁３３ｂの駆動により、配管３３がサイレンサー３３ａの側に開放される。つまり、気液加圧溶解混合器３の内部空間が配管３３を介してサイレンサー３３ａに連通した状態になる。
【００４２】
一方、気液加圧溶解混合器３内部の空気は加圧状態にあるため、気液加圧溶解混合器３内部の空気は、混気ポンプ２への電流供給の停止後すぐに配管３３を通って装置外部に排出される。これにより、混気ポンプ２への電流供給の停止後、気液加圧溶解混合器３内で空気が膨張することなく、言い換えれば、気液加圧溶解混合器３内で空気の膨張が始まる前に気液加圧溶解混合器３内部の空気を外部に排出できるので、膨張気体の混気ポンプ２側への逆流を確実に防止できるとともに、排気時に大きな排気音が発生するのを防止でき、装置停止時の排気音を低減できる。しかも、この場合には、排気用の配管３３の先端にサイレンサー３３ａが設けられており、サイレンサー３３ａを通して気液加圧溶解混合器３内部の空気が排出されるので、排気音を一層低減できる。
【００４３】
このように本実施例によれば、装置停止時に気液加圧溶解混合器３内部で空気が膨張しこれが配管３０を通ってシャワーヘッド４のノズル孔から噴出したり、配管２３、混気ポンプ２、配管２０を通ってストレーナ２０ａから噴出したりするのを防止できる。これにより、当該微細気泡製造装置１をたとえばドッグバス（犬や猫などを洗浄するための洗浄槽）に適用した場合に、ドッグバス内に貯留された湯の中に浸漬されたストレーナ２０ａから空気（または巨大な気泡）が噴出したり、またシャワーヘッド４のノズル孔から空気が噴出したりして、これらの噴出音で洗浄中の犬を驚かせるのを防止できる。
【００４４】
また、装置停止時に配管２３を通って混気ポンプ２に膨張した空気が送り込まれることで混気ポンプ２内の水分が無くなること（ポンプ呼水の喪失）により、混気ポンプ２の次回の始動時間が長くかかってしまうのを防止できる。
【００４５】
なお、電磁弁３３ｂを駆動して配管３３をサイレンサー３３ａの側に開放し、気液加圧溶解混合器３内部の空気を配管３３から装置外部に排出した後は、電磁弁３３ｂを閉として、配管３３を閉塞するようにする。これは、配管３３がいつまでも開放されていると、加圧溶解混合器３内部の水までもが配管３３を通って外部に排出されてしまうからであり、これを防止するためである。
【００４６】
前記実施例では、混気ポンプを用いて水および空気の双方を吸引するようにした例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。水を吸引するポンプと、空気を吸引するコンプレッサ（または空気吸引器）との双方を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例による微細気泡製造方法または制御方法を採用した微細気泡製造装置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。
【符号の説明】
【００４８】
１：  微細気泡製造装置
２：  混気ポンプ
３：  気液加圧溶解混合器
３３：  排気用の配管
３３ａ：  サイレンサー（消音器）
３３ｂ：  電磁弁（排気バルブ）
４：  シャワーヘッド
４ａ：  固定絞り（減圧器）
【図１】
2009072667.tif 000003
【図２】
2009072667.tif 000004