(57)【要約】【課題】微細気泡供給装置の気液分離器において、気液分離能力を低下させることなく小型化を図る。【解決手段】微細気泡供給装置の気液分離器は、下部に気体溶解器からの溶解液を導入する導入口（14）と溶解液を導出する導出口（15）とが形成される一方、上部に排気弁（18）が取り付けられた圧力容器（11）と、圧力容器（11）内に設けられ、圧力容器（11）の底面（11a）から圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、圧力容器（11）内を導入口（14）側の導入空間（S1）と導出口（15）側の導出空間（S2）とに仕切る仕切部材（17）とを備えている。仕切部材（17）は、圧力容器（11）の底面（11a）に垂直な平板状に形成され且つ導出空間（S2）の底面積が導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されている。【選択図】図２
2009240987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体溶解器（6）で気体が液体に加圧溶解された溶解液から気泡を分離して微細気泡発生器（7）に供給する微細気泡供給装置の気液分離器であって、
下部に前記気体溶解器（6）からの溶解液を導入する導入口（14）と溶解液を導出する導出口（15）とが形成される一方、上部に排気弁（18）が取り付けられた圧力容器（11）と、
前記圧力容器（11）内に設けられ、上記圧力容器（11）の底面（11a）から該圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、前記圧力容器（11）内を前記導入口（14）側の導入空間（S1）と前記導出口（15）側の導出空間（S2）とに仕切る仕切部材（17）とを備え、
前記仕切部材（17）は、前記圧力容器（11）の底面（11a）に垂直な平板状に形成され且つ前記導出空間（S2）の底面積が前記導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されている
ことを特徴とする微細気泡供給装置の気液分離器。
【請求項２】
請求項１において、
前記導入口（14）は、前記仕切部材（17）の下端部に向かって開口するように形成されている
ことを特徴とする微細気泡供給装置の気液分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽等に微細気泡を含んだ液体を供給する微細気泡供給装置の気液分離器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、浴槽等に微細な気泡を含んだ水を供給する微細気泡供給装置（所謂、マイクロバブル供給装置）が用いられている。該微細気泡供給装置は、入口と出口とがそれぞれ浴槽に接続された循環流路を備え、浴槽から循環流路に引き込んだ水に空気を導入して加圧し、空気を水に溶解させた後、減圧し微細気泡を発生させ、該微細気泡を含む水を浴槽内に返送するものである。
【０００３】
ところで、上記微細気泡供給装置では、例えば、空気が過剰に混入されていた等の事情により、加圧しても空気の一部が水に溶解できず、気泡として残存してしまう場合がある。このような気泡が微細気泡と共に浴槽内に返送されると、入浴者が不快に感じるという問題があった。
【０００４】
そこで、従来より、上記微細気泡供給装置に気液分離器を設け、気体溶解器において溶解しきれなかった余剰の気体（気泡）を除去していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記気液分離器としては、通常、下部に溶解液の導入口及び導出口が形成され、上部に排気弁が取り付けられた圧力容器と、圧力容器の底面から上方に向かって延び、圧力容器内を導入口側の導入空間と導出口側の導出空間とに仕切る仕切板とを備えたものが用いられている（例えば、特許文献２参照）。導入空間に導入された溶解液は仕切板に沿って上方へと流動し、仕切板を超えて導出空間へと流入し、仕切板に沿って下方へと流動した後、導出口から導出される。一方、溶解液中の気泡は溶解液に流されて又は浮力によって上昇し、圧力容器内の上部の気体層に到達し、溶解液から分離される。このようにして気液が分離される。
【特許文献１】特開２０００−１８５２７８号公報
【特許文献２】特開平１−１１１４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記除去すべき気泡のうち、比較的径が小さいものは浮力も小さい。そのため、溶解液の流れにのって溶解液から分離されずに導出口から導出される虞がある。そのため、溶解液の流速を緩めて気泡の上昇を促進するために、比較的大きな圧力容器を用いらなければならないという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、微細気泡供給装置の気液分離器において、気液分離能力を低下させることなく小型化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、気体溶解器（6）で気体が液体に加圧溶解された溶解液から気泡を分離して微細気泡発生器（7）に供給する微細気泡供給装置の気液分離器であって、下部に前記気体溶解器（6）からの溶解液を導入する導入口（14）と溶解液を導出する導出口（15）とが形成される一方、上部に排気弁（18）が取り付けられた圧力容器（11）と、前記圧力容器（11）内に設けられ、上記圧力容器（11）の底面（11a）から該圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、前記圧力容器（11）内を前記導入口（14）側の導入空間（S1）と前記導出口（15）側の導出空間（S2）とに仕切る仕切部材（17）とを備え、前記仕切部材（17）は、前記圧力容器（11）の底面（11a）に垂直な平板状に形成され且つ前記導出空間（S2）の底面積が前記導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されている。
【０００９】
本発明では、気体が溶解した溶解液は、圧力容器（11）の下部に設けられた導入口（14）から圧力容器（11）の導入空間（S1）に導入され、仕切部材（17）に沿って下方から上方へ流動し、仕切部材（17）の上端部を乗り越えて導出空間（S2）に流入する。ここで、本発明では、仕切部材（17）は、導入空間（S1）の底面積よりも導出空間（S2）の底面積の方が大きくなるように配置されている。そのため、圧力容器（11）内に形成される溶解液の流路の断面積は、導入空間（S1）側よりも導出空間（S2）側の方が大きくなり、溶解液の流れは導出空間（S2）において減速される。これにより、溶解液中に含まれる気泡が溶解液に流され難くなる。その結果、比較的径が小さく浮力の小さな気泡であっても溶解液に流され難くなり、精度良く気液分離が行われることとなる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記導入口（14）は、前記仕切部材（17）の下端部に向かって開口するように形成されている。
【００１１】
第２の発明では、導入口（14）から導入された溶解液は、仕切部材（17）の下端部に向かって側方に吹き出されて側方に流動した後、上方に向かって流動する。これにより、溶解液の導入時の流速が抑えられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、仕切部材（17）を、圧力容器（11）内に形成される溶解液の流路の断面積が、導入空間（S1）側よりも導出空間（S2）側の方が大きくなるように配置することで、溶解液の流れを導出空間（S2）において減速させることができる。溶解液は導出空間（S2）において気泡の上昇方向と逆方向に流動するため、導出空間（S2）での溶解液の流速を減じることによって気泡の上昇を促進することができる。従って、気液分離をより精度よく行うことができ、気泡が溶解液の流れにのって溶解液と共に導出口（15）から流出してしまうことを抑制することができる。その結果、圧力容器（11）として内容積の小さな容器を用いた場合であっても、仕切部材（17）の配置を工夫して圧力容器（11）内を有効利用することで高い気液分離能力を得ることができる。従って、気液分離能力を低下させることなく気液分離器の小型化を図ることができる。
【００１３】
また、第２の発明によれば、導入口（14）は、仕切部材（17）の下端部に向かって開口するように形成されている。そのため、導入口（14）から導入された溶解液は、まず仕切部材（17）の下端部に向かって側方に吹き出されて側方に流動した後、上方に向かって流動する。これにより、溶解液の導入時の流速を抑えることができる。従って、溶解液中に含まれる気泡が溶解液から分離されることなく導出口（15）から排出されてしまうことをより確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施形態に係る気液分離器（10）は、浴槽（2）に微細な気泡を含んだ水を供給する微細気泡供給装置（1）に設けられている。
【００１５】
−微細気泡供給装置の全体構成−
図１に示すように、本実施形態の微細気泡供給装置（1）は、入口と出口とがそれぞれ浴槽（2）に接続された循環流路（3）を備えている。この循環流路（3）には、空気導入器（4）とポンプ機構（5）と気体溶解器（6）と上記気液分離器（10）と微細気泡発生器（7）とが接続されている。
【００１６】
上記空気導入器（4）は、循環流路（3）内へ気泡源となる空気を外部から導入するものである。この空気導入器（4）は、その内部の水流によって発生する負圧を利用して空気を吸入する。つまり、空気導入器（4）では、その内部を通過する水流により負圧が生じ、この負圧によって外部の空気が空気導入管（4a）を介して循環流路（3）に導入される。
【００１７】
上記ポンプ機構（5）は、浴槽（2）の水を循環流路（3）内で循環させるためのものである。このポンプ機構（5）は、空気導入器（4）側から吸い込んだ水を気体溶解器（6）側へ吐出する。
【００１８】
上記気体溶解器（6）は、筒状の容器（6a）内において、水に対する空気の溶解を促進させるためのものである。この容器（6a）内には、空気と水との接触時間や接触面積を稼ぐための例えば充填材等が設けられている。
【００１９】
上記気液分離器（10）は、気体溶解器（6）において溶解しきれなかった余剰の気体（気泡）を循環流路（3）内から除去するためのものである。気液分離器（10）は筒状の圧力容器（11）を備え、該圧力容器（11）内において気液を分離し、気体は循環流路（3）外部へ排気して液体のみを微細気泡発生器（7）に向けて流出させる。該気液分離器（10）の詳細については後述する。
【００２０】
上記微細気泡発生器（7）は、空気が溶解した水（溶解液）を減圧して微細な気泡を発生させるためのものである。上記微細気泡発生器（7）は、内部に溶解液を流通させる流路が形成された流路形成部材（7a）を備え、該流路形成部材（7a）の中途部には、流路断面積を縮小する絞り部が形成されている。微細気泡発生器（7）は、浴槽（2）内に臨むように浴槽（2）の側壁面に取り付けられている。
【００２１】
循環流路（3）には、その入口と空気導入器（4）との間に流量計（9）が設けられている。流量計（9）は、循環流路（3）を循環する水の流量を計測する流量計測手段を構成している。また、循環流路（3）には、流量計（9）と吸入口（12）との間に流量調節バルブ（8）が設けられている。流量調節バルブ（8）は、その開度に応じて循環流路（3）の流量を調節する流量調節手段を構成している。
【００２２】
−気液分離器の構成−
図２に示す気液分離器（10）は、圧力容器（11）と、圧力容器（11）に接続された排気弁（18）とを備えている。
【００２３】
上記圧力容器（11）は、円盤状に形成された底部（11a）と、底部（11a）の外周縁から上方に向かって延びる筒形状の胴部（11b）と、胴部（11b）の上面開口を閉塞する蓋体（11c）とを備えている。
【００２４】
上記胴部（11b）は、円筒状の筒部と筒部の上端から径方向外側に向かって延びるフランジ部とから構成されている。筒部の下端部には、気体溶解器（6）（図１参照）からの溶解液を内部に導く導入口（14）が形成されている。また、筒部の下端部且つ圧力容器（11）の外部側には、円筒形状の導入部材（13）が上記導入口（14）を取り囲むように設けられている。導入部材（13）の内部には導入路が形成されている。
【００２５】
さらに、筒部の下端部の中心軸を挟んで導入口（14）の反対側には、溶解液を外部へ導出するための導出口（15）が形成されている。また、筒部の下端部且つ圧力容器（11）の外部側には、円筒形状の導出部材（16）が上記導出口（15）を取り囲むように設けられている。導出部材（16）の内部には導出路が形成されている。
【００２６】
上記蓋体（11c）は円盤状に形成され、胴部（11b）のフランジ部に固定されている。蓋体（11c）には開口が形成されている。該開口には排気弁（18）が挿入され、排気弁（18）は蓋体（11c）に固定されている。図２では外形のみを示しているが、排気弁（18）は、流入口と排気口とが形成された弁箱と、弁箱内に設けられ、排気口を開閉する弁体と、排気口が閉じるように弁体を付勢するバネとを有している。そして、圧力容器（11）内の気体の圧力が所定の圧力以上となると、該圧力がバネの付勢力に勝って弁体が排気口が開く方向に移動することにより、圧力容器（11）内の気体が排気される。
【００２７】
また、蓋体（11c）の内部側には、蓋体（11c）の上記開口を取り囲むように円筒形状の排気筒（11d）が取り付けられている。なお、排気筒（11d）は、排気弁（18）の流入口に向かって延びており、圧力容器（11）内の気体を排気弁（18）の流入口に導く。
【００２８】
圧力容器（11）内には、圧力容器（11）内を導入口（14）側の導入空間（S1）と導出口（15）側の導出空間（S2）とに仕切る仕切部材（17）が設けられている。仕切部材（17）は、圧力容器（11）の底面を形成する底部（11a）に垂直な平板によって構成されている。仕切部材（17）は、導出空間（S2）の底面積が導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されている。つまり、圧力容器（11）内は、仕切部材（17）によって導入空間（S1）よりも導出空間（S2）の方が容積が大きくなるように仕切られている。
【００２９】
仕切部材（17）は、圧力容器（11）の底部（11a）から該圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、その上端面が蓋体（11c）に取り付けられた排気筒（11d）の下端部よりも下方に位置する高さに形成されている。このように仕切部材（17）が配置されることにより、導入空間（S1）と導出空間（S2）とは、その上部で連通する一方、下部は仕切部材（17）によって溶解液も気体も流通しないように遮断される。
【００３０】
なお、本実施形態では、上記導入口（14）は仕切部材（17）の一方の面の下端部に向かって開口し、導出口（15）は仕切部材（17）の上記一方の面の裏面の下端部に向かって開口している。
【００３１】
−微細気泡供給装置の運転動作−
この微細気泡供給装置（1）では、ポンプ機構（5）を起動させると、浴槽（2）の水が循環流路（3）内に吸い込まれ、入口から出口へ向かって流通する。
【００３２】
なお、ポンプ機構（5）は、循環流路（3）の流量が例えば１０〜１５リットル／分になるように調節される。この状態では、気体溶解器（6）の容器（6a）内が、０．３ＭＰａ程度に加圧される。また、運転中は、循環流路（3）に設けられた流量調節バルブ（8）の開度が、流量計（9）によって計測された循環流路（3）の流量に基づいて調節される。
【００３３】
図１に示す循環流路（3）の入口から流入した浴槽（2）の水は、空気導入器（4）に流入する。空気導入器（4）では、空気導入管（4a）から吸い込まれた空気が水に混入される。水に混入される空気は、比較的小さな気泡になる。気泡を含む水は、空気導入器（4）から流出し、ポンプ機構（5）を経て気体溶解器（6）に流入する。気体溶解器（6）では、水に対する空気の溶解が促進される。空気を溶解した水（溶解液）は、気体溶解器（6）を流出して気液分離器（10）に流入する。
【００３４】
気液分離器（10）の圧力容器（11）内では、導入された溶解液が導入口（14）から導出口（15）に向かって流通する間に、気液が分離され、溶解せずに溶解液に混入していた気体は圧力容器（11）内の上部に一時的に貯留された後に排気弁（18）から排出され、溶解液は導出口（15）から導出される。
【００３５】
気液分離器（10）において混入されていた気泡が除去された溶解液は、微細気泡発生器（7）内に流入する。そして、微細気泡発生器（7）に流入した溶解液は、微細気泡発生器（7）内を流れ、絞り部を通過する際に減圧される。その結果、水中に溶解した空気が析出し、水中で微細気泡が発生する。そして、該微細気泡は、これを含む水と共に微細気泡発生器（7）から浴槽（2）内へ勢いよく噴射される。
【００３６】
−気液分離器における気液分離動作−
まず、導入口（14）から気液分離器（10）内に溶解液が導入される。なお、導入口（14）は、胴部（11b）の筒部の下端部に形成され、仕切部材（17）の下端部に向かって開口している。そのため、導入口（14）から導入空間（S1）に導入された溶解液は、すぐに上方に向かって流動するのではなく、まず仕切部材（17）の下端部に向かって側方に吹き出される。その後、溶解液は仕切部材（17）に沿って上方に導かれ、仕切部材（17）の上端面まで到達すると、仕切部材（17）を乗り越えて導出空間（S2）に流入する。
【００３７】
そして、導出空間（S2）に流入した溶解液は、仕切部材（17）に沿って下方に向かって流れ、導出口（15）から微細気泡発生器（7）に向かって導出される。
【００３８】
一方、溶解液中に含まれる気泡は、浮力を受けて溶解液中を上昇する。なお、導入空間（S1）では、溶解液の流動方向と気泡の上昇方向は一致するが、導出空間（S2）では溶解液の流動方向と気泡の上昇方向とは逆向きとなる。導入空間（S1）において溶解液と共に上昇し、又は導出空間（S2）において溶解液に逆流して上昇した気泡は、やがて圧力容器（11）内の上部の気体層に至る。このようにして気液が分離される。
【００３９】
なお、本実施形態では、仕切部材（17）は、導入空間（S1）の底面積よりも導出空間（S2）の底面積の方が大きくなるように配置されている。そのため、圧力容器（11）内に形成される溶解液の流路の断面積は、導入空間（S1）側よりも導出空間（S2）側の方が大きくなる。これにより、導出空間（S2）に流入した溶解液は減速し、溶解液中に含まれる気泡が溶解液に流され難くなる。その結果、比較的径が小さく浮力の小さな気泡であっても溶解液に流され難くなり、精度良く気液分離が行われることとなる。
【００４０】
−実施形態１の効果−
本実施形態によれば、仕切部材（17）を、圧力容器（11）内に形成される溶解液の流路の断面積が、導入空間（S1）側よりも導出空間（S2）側の方が大きくなるように配置することで、溶解液の流れを導出空間（S2）において減速させることができる。溶解液は導出空間（S2）において気泡の上昇方向と逆方向に流動するため、導出空間（S2）での溶解液の流速を減じることによって気泡の上昇を促進することができる。従って、気液分離をより精度よく行うことができ、気泡が溶解液の流れにのって溶解液と共に導出口（15）から流出してしまうことをより抑制することができる。その結果、圧力容器（11）として内容積の小さな容器を用いた場合であっても、仕切部材（17）の配置を工夫して圧力容器（11）内を有効利用することで高い気液分離能力を得ることができる。従って、気液分離能力を低下させることなく気液分離器の小型化を図ることができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、導入口（14）は、仕切部材（17）の下端部に向かって開口するように形成されている。そのため、導入口（14）から導入された溶解液は、まず仕切部材（17）の下端部に向かって側方に吹き出されて側方に流動した後、上方に向かって流動する。これにより、溶解液の導入時の流速を抑えることができる。従って、溶解液中に含まれる気泡が溶解液から分離されることなく導出口（15）から排出されてしまうことをより確実に抑制することができる。
【００４２】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００４３】
上記実施形態では、導入口（14）は、導入空間（S1）内において側方に向かって開口していたが、下方に向かって開口するように導入部材（13）を形成してもよい。このように形成することによっても導入時の溶解液の流速を減じることができ、気液分離能力を向上させることができる。また、導入口（14）の位置は、本実施形態のものに限られず、本実施形態のように仕切部材（17）に対峙するように形成されていなくてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、導出口（15）は、導出空間（S2）内において側方に向かって開口していたが、下方に向かって開口するように導出部材（16）を形成してもよい。このように形成すれば、溶解液中の気泡がより導出口（15）から導出され難くなり、気液分離能力を向上させることができる。さらに、導出口（15）の位置は、本実施形態のものに限られず、本実施形態のように仕切部材（17）に対峙するように形成されていなくてもよい。
【００４５】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明したように、本発明は、浴槽等に微細気泡を含んだ液体を供給する微細気泡供給装置の気液分離器について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施形態に係る微細気泡供給装置の概略構成図である。
【図２】実施形態に係る気液分離器の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      微細気泡供給装置
６      気体溶解器 
７      微細気泡発生器 
１０      気液分離器 
１１      圧力容器 
１１ａ    底部（底面）
１４      導入口 
１５      導出口 
１７      仕切部材 
１８      排気弁
Ｓ１      導入空間 
Ｓ２      導出空間
【図１】
2009240987.tif 000003
【図２】
2009240987.tif 000004