JP4915602B2

JP4915602B2 - 微細気泡発生装置

Info

Publication number: JP4915602B2
Application number: JP2010270142A
Authority: JP
Inventors: 康成前田; 良泰伊藤; 重行山口; 仁史北村; 尚紀柴田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2027-06-18
Also published as: JP2011083772A

Description

本発明は、水廻り設備に最適な微細気泡発生装置に関する。

従来、水に空気が加圧溶解された気水溶解流体を減圧手段で圧力開放して、微細気泡を発生させながら吐出ノズルから浴槽（水廻り設備の一例）内に吐出させるようにした微細気泡発生装置がある（特許文献１参照）。

特開平１１−３３０７１号公報

前記のような微細気泡発生装置を水廻り設備である浴槽に適用する場合、浴槽とエプロンとの隙間のような狭いスペースに微細気泡発生装置を設置する必要があるために、大掛かりな装置や長い経路を用いることなく、簡単な構成で微細気泡の発生量を大幅に増加させたいという要望がある。

本発明は、前記要望に応えるためになされたもので、簡単な構成で微細気泡の発生量を大幅に増加させることで、白濁性を向上させることができる微細気泡発生装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は、水に空気が加圧溶解された気水溶解流体を減圧手段で圧力開放して、微細気泡を発生させながら吐出ノズルから吐出させる微細気泡発生装置であって、前記吐出ノズルに前記減圧手段が設けられ、この減圧手段はベンチュリ管で構成され、このベンチュリ管の吐出側の端部に、側面視で略Ｖ字状断面の窪みおよびこの窪みの下流側に設けられ、流路内に突出する断面略直角の突出部よりなるエッジが形成されていることを特徴とする微細気泡発生装置を提供するものである。

請求項２のように、前記吐出ノズルに、前記減圧手段である複数個のベンチュリ管が形成されたノズル本体が設けられ、このノズル本体の吐出側の端部に、吐出方向に延在するホルダーが設けられ、このホルダーに、中央部分の複数個のベンチュリ管の内径部分の最外周囲を取り囲む筒状部が形成され、この筒状部のノズル本体側の端部がベンチュリ管の吐出側の端部に接近されるとともに、筒状部のノズル本体側の端部の口径が、中央部分の複数個のベンチュリ管の吐出側の端部の外接円よりも小径に設定されることで、中央部分の複数個のベンチュリ管の吐出側の端部にエッジが形成されるようにした構成とすることが好ましい。

本発明によれば、吐出ノズルのベンチュリ管の吐出側の端部に、側面視で略Ｖ字状断面の窪みおよびこの窪みの下流側に設けられ、流路内に突出する断面略直角の突出部よりなるエッジを形成することにより、エッジと、このエッジの下流側で発生する渦流とで微細気泡が強制的に分裂され、さらに微細化されることで、微細気泡の発生量が大幅に増加するようになる。このように、大掛かりな装置や長い経路を用いることなく、吐出ノズルのベンチュリ管の吐出側の端部にエッジを形成するだけの簡単な構成で、微細気泡の発生量を大幅に増加させることができ、白濁性を向上させることができる。

請求項２によれば、ベンチュリ管を形成したノズル本体と、筒状部を形成したホルダーとの２部品で構成して、ノズル本体とホルダーとを組み付けるだけで、複数個のベンチュリ管の吐出側の端部に微小なエッジを簡単に形成できるようになる。

本発明の実施形態に係る微細気泡発生装置を備えた浴槽装置の基本構成図である。図１の空気溶解装置の斜視図である。図１の空気溶解装置であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ―Ｉ線断面図である。図１のベンチュリ管の断面図である。本発明の実施形態に係る微細気泡発生装置を備えた浴槽装置を具体化した斜視図である。ベンチュリ管を有する吐出ノズルの断面図である。ノズル本体とホルダーとの組み立て体であり、（ａ）はホルダー側から見た斜視図、（ｂ）はノズル本体側から見た斜視図である。固定フランジであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。（ａ）は、ホルダーの筒状部とノズル本体の下流側ベンチュリ管との関係を示す拡大断面図、（ｂ）は変形例の拡大断面図である。変形例のノズル本体とホルダーとの組み立て体であり、（ａ）は（ｂ）のＩＩ―ＩＩ線断面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は要部拡大断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の微細気泡発生装置を備えた浴槽装置の基本構成図で、浴槽１に使用され浴槽１内の浴水中に微細気泡を発生させるように構成されており、浴槽１の内側面に吸込口２と吐出口３とが設けられ、浴槽１のフランジ部に空気吸込口４が設けられている。

吸込口２は、接続管５を介して電動ポンプ６の吸い込み側に接続され、電動ポンプ６の吐出側は流入管７を介して空気溶解装置８の吸込側の噴射口９に接続されている。空気溶解装置８の吐出側の流出口１０は、流出管１１を介して圧力開放部となるベンチュリ管１２の一端に接続され、ベンチュリ管１２の他端は接続管１３を介して浴槽１の側面に設置された吐出口３に接続されている。また、空気吸込口４は、電動ポンプ６の入口側近傍の接続管５に接続管１４を介して接続され、接続管１４には、逆止弁１５が設けられている。

そして、空気が溶解した湯水が吐出口３より浴槽１内の浴水中に吐出されると、浴水中で溶解空気が析出して微細気泡が発生するようになる。

前記空気溶解装置８は、図２および図３に詳細に示すように、断面円形の直筒状をした側壁部２１と、この側壁部２１の両側の端部を閉塞する端壁部２２とからなるタンク状の筒状体２３で構成されて、長手方向すなわち略円筒状をした側壁部２１の中心軸イ（図２の一点鎖線参照）が水平方向ロ（図２の矢印参照）に対して１０〜４５度の傾斜角度θで傾斜する姿勢で配置されている。

この傾斜姿勢の筒状体２３は、上方側の端部が上流側Ａの端部になるとともに、下方側の端部が下流側Ｂの端部となり、上流側Ａに気水混合流体を筒状体２３内に噴射するための噴射口９が形成されるとともに、下流側Ｂに水を筒状体２３内から流出する流出口１０が形成されている。

筒状体２３内には、溶質となる空気と、溶媒となる水とが貯留されるもので、略円筒状をした側壁部２１の上下方向の略中央付近には空気と水との界面２４が位置し、界面２４より上部の上流側Ａの部分は、空気が貯留される空気貯留部２５になるとともに、界面２４より下流側Ｂの部分は、水が貯留される水貯留部２６となる。

前記噴射口９は、空気貯留部２５の内壁面（界面２４より上流側Ａの側壁部２１または端壁部２２の内壁面）か、界面２４寄りの位置か、あるいは界面２４より若干下側の水貯留部２６の内壁面（界面２４より下流側Ｂの側壁部２１の内壁面）に形成され、流出口１０は、水貯留部２６の端部付近の内壁面（界面２４より下流側Ｂの側壁部２１または端壁部２２の内壁面）に形成される。

筒状体２３の側壁部２１には、弁（図示せず）を設けた空気抜き口２７が形成してあり、この空気抜き口２７の位置が空気貯留部２５に貯留される空気と水貯留部２６に貯留される水の界面２４のレベルとなる。

次に、空気溶解装置８の作用を説明する。噴射口９から筒状体２３内に貯留されているのと同じ水および空気が噴射されると、噴射口９と対向する側壁部２１の上側の内壁面に衝突し、この内壁面で跳ね返って界面２４にて水貯留部２６に貯留されている水に衝突して攪拌される。また、水貯留部２６に貯留されている水は、気水混合流体が界面２４に衝突して攪拌される他に、噴射口９から筒状体２３内に噴射される気水混合流体によっても攪拌される。

このように、気水混合流体の側壁部２１の内壁面との衝突や界面２４での衝突による攪拌、噴射される際の水の攪拌等により、筒状体２３内に貯留している空気および水、気水混合流体中の空気および水が混合され、空気の水への溶解が促進される。すなわち、混合攪拌によるせん断により、水に混合している気泡（空気）が細分化されて、水と接する総表面積が大きくなるのに加えて、水と空気との界面付近における空気の溶解濃度が混合攪拌による均一化により低減されて、空気の水への溶解速度が上昇するため、空気の水への溶解が促進される。

空気の溶解が進行した水は筒状体２３の水貯留部２６に貯留されるが、貯留されている水には未溶解の気泡も数多く混合し、このような気泡は上方に行くほど密に存在しており、水貯留部２６の下端部近傍では気泡はあまり存在せず、大きな気泡は殆ど存在しない。そして、空気の溶解が進行して大きな気泡が殆ど存在しない水貯留部２６の下端部の水が流出口１０から筒状体２３外に流出されるようになる。

図４は、前記ベンチュリ管１２の基本構成図である。前記流出管１１のベンチュリ管１２は、中央１個の上流側ベンチュリ管１２ａと複数個（図４の例では５個）の下流側ベンチュリ管１２ｂとの２段構成となっている。このように、下流側ベンチュリ管１２ｂを並列で複数個を設けることにより、上流側ベンチュリ管１２ａで気水混合液中の気泡を粉砕してある程度小さな微細気泡とした後に、下流側ベンチュリ管１２ｂでより小さな微細気泡化させることができるので、より小さい微細気泡を大量に発生させることができる。

図５および図６は、図１〜図４の基本構成を具体化した微細気泡発生装置であり、基本構成と同一構成は同一番号を付して詳細な説明は省略する。

浴槽１の側壁１ａに吐出ノズル３０が取付けられ、この吐出ノズル３０に、前述した吸込口２、吐出口３、ベンチュリ管１２（１２ａ，１２ｂ）等が組み込まれてユニット化されている。

吐出ノズル３０には、側面視でＬ字状のノズルケース３１が設けられ、ノズルケース３１の内部には、外形状に倣ったＬ字状の流路３１ａが形成されて、この流路３１ａの入口側（縦向き部分）には、前記流出管１１がＯリング３２を介して接続されるとともに、入口側の流路３１ａには、前記中央１個の上流側ベンチュリ管１２ａが嵌め込まれている。

出口側（横向き部分）の流路３１ａには、前記複数個の下流側ベンチュリ管１２ｂを形成したノズル本体２９がＯリング３３を介して嵌め込まれている。

ノズル本体２９には、ノズルケース３１の出口側（横向き部分）の流路３１ａにＯリング３３を介して嵌め込むための円筒状嵌め込み部２９ａと、この嵌め込み部２９ａから前方（吐出方向）に突出する円筒状突出部２９ｂと、この円筒状突出部２９ｂと嵌め込み部２９ａとの間に板状閉塞部２９ｃとが形成され、この閉塞部２９ｃに、内外２重の同心円が設定され、内側の小径円に沿って、円周上等角度間隔で複数個（本例では、６個）の下流側ベンチュリ管１２ｂが形成され、外側の大径円に沿って、円周上等角度間隔で複数個（本例では１０個）の下流側ベンチュリ管１２ｂが形成されている（本例では下流側ベンチュリ管１２ｂが合計１６個）。複数個のベンチュリ管１２ｂは、ベンチュリ管群と呼ぶことができる。

ノズル本体２９の吐出側の端部に、吐出方向に延在する円筒状のホルダー３７が設けられて、ノズル本体２９の突出部２９ｂの前端部の雄ねじ２９ｄに、ホルダー３７の雌ねじ３７ａをねじ込むことで、ノズル本体２９にホルダー３７が取付けられるようになる。なお、ノズル本体２９の下流側ベンチュリ管１２ｂの具体的な構造、ホルダー３７の具体的な構造、およびノズル本体２９とホルダー３７との組付け関係は、後で詳細に説明する。

浴槽１の側壁１ａの取付け穴１ｂには、側面視でＵ字状断面のパッキン４０が嵌め込まれ、浴槽１の外側からノズルケース３１の出口側（横向き部分）のフランジ部３１ｂをパッキン４０に当てがうとともに、浴槽１の内側から円筒状固定フランジ４１の後端部の雄ねじ４１ａをノズルケース３１のフランジ部３１ｂの雌ねじ３１ｃにねじ込むことで、固定フランジ４１の前端部のフランジ部４１ｂがパッキン４０に水密に密着し、ノズルケース３１のフランジ部３１ｂがパッキン４０に水密に密着するようになる。これにより、ノズルケース３１が固定フランジ４１で浴槽１の側壁１ａに固定状態で取付けられるようになる。

そして、浴槽１の内側から円筒状ノズルカバー４２の後端部の雌ねじ４２ａを固定フランジ４１のフランジ部４１ｂの雄ねじ４１ｃにねじ込むことで、ノズルカバー４２が固定フランジ４１のフランジ部４１ｂに取付けられるようになる。ノズルカバー４２には、前記吐出口３が形成されている。

固定フランジ４１には、図８に詳細に示すように、ホルダー３７の外周面との間を閉塞する板状閉塞部４１ｄが形成され、この閉塞部４１ｄに内外２重の同心円が設定され、内側の小径円に沿って、円周上等角度間隔で多数個の貫通孔４１ｅが形成され、外側の大径円に沿って、内側の小径円の貫通孔４１ｅと半ピッチずらせた状態で、円周上等角度間隔で多数個の貫通孔４１ｅが形成されている。この閉塞部４１ｄの内周面とホルダー３７の外周面との間にパッキン（図示せず）を介在させることで、水密性を向上させることができる。

ノズルカバー４２の外周面には、図５および図６に示したように、円周上等角度間隔で複数個の前記吸込口２が形成されている。

図９（ａ）に詳細に示すように、ノズル本体２９の各下流側ベンチュリ管１２ｂは、上流側の入口部分１２ｃが外向きラッパ状に形成され、その直ぐ下流側に短いストレート部１２ｄが形成され、その下流側に、上流側から下流側に向かって拡径した長いテーパー部１２ｅが形成されている。このテーパー部１２ｅの吐出側の端部（出口部分）１２ｆが外向きラッパ状に形成されている。

また、ホルダー３７には、図６および図７（ａ）に示したように、全てのベンチュリ管１２ｂの内径部分の周囲をそれぞれ取り囲む筒状部３７ｂが形成されている。この筒状部３７ｂは、上流側から下流側に向かって拡径するテーパー穴に形成されている。なお、ホルダー３７には、全てのベンチュリ管１２ｂの内径部分の周囲を取り囲む筒状部３７ｂを形成する必要は必ずしも無く、少なくとも１個のベンチュリ管１２ｂの内径部分の周囲を取り囲む筒状部３７ｂを形成すれば良い。

そして、ホルダー３７の筒状部３７ｂのノズル本体２９側の端部が下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部１２ｆに接触状態で接近されるとともに、筒状部３７ｂのノズル本体２９側の端部の口径Ｄ１が、下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部１２ｆの口径Ｄ２よりも小径（Ｄ１＜Ｄ２）に設定されることで、下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部１２ｆにエッジ（側面視で略Ｖ字状断面の窪みおよびこの窪みの下流側に設けられ、流路内に突出する断面略直角の突出部よりなる）１２ｇが形成されるようになる。

前記のように構成した吐出ノズル３０であれば、図６に示したように、空気が溶解した湯水は、矢印ａのように、流出管１１からノズルケース３１の流路３１ａの上流側ベンチュリ管１２ａと下流側ベンチュリ管１２ｂとを介してノズルカバー４２の吐出口３より浴槽１内の浴水中に吐出されることで、浴水中で溶解空気が析出して微細気泡が発生するようになる。

また、浴槽１内の浴水は、矢印ｂのように、ノズルカバー４２の吸込口２からノズルカバー４２内に吸い込まれ、固定フランジ４１の閉塞部４１ｄの貫通孔４１ｅを通って、図５のように、ノズルケース３１の外側部に接続された接続管５から電動ポンプ６に吸い込まれるようになる。

そして、吐出ノズル３０の下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部１２ｆにエッジ１２ｇを形成することにより、図９（ａ）のように、エッジ１２ｇと、このエッジ１２ｇの下流側で発生する渦流とで微細気泡が強制的に分裂され、さらに微細化されることで、微細気泡の発生量が大幅に増加するようになる。

このように、大掛かりな装置や長い経路を用いることなく、吐出ノズル３０の下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部１２ｆにエッジ１２ｇを形成するだけの簡単な構成で、微細気泡の発生量を大幅に増加させることができ、白濁性を向上させることができる。

また、下流側ベンチュリ管１２ｂを形成したノズル本体２９と、筒状部２７ｂを形成したホルダー２７との２部品で構成して、ノズル本体２９とホルダー２７とを組み付けるだけで、下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部１２ｆに微小なエッジ１２ｇを簡単に形成できるようになる。

さらに、ホルダー３７の各筒状部３７ｂで全ての下流側ベンチュリ管１２ｂの内径部分の周囲を取り囲むことにより、エッジ１２ｇの個数が増加するので、微細気泡の発生量がより増加するようになる。

また、ホルダー３７の筒状部３７ｂを上流側から下流側に向かって拡径するテーパー穴として徐々に減圧することで、さらに微細化された微細気泡を、白濁化のために要求される外径にまで徐々に成長（大きく）させることができる。

図９（ｂ）の実施形態は、筒状部３７ｂのノズル本体２９側の端部の口径Ｄ３を、図９（ａ）の実施形態の口径Ｄ１よりもさらに小径（Ｄ３＜Ｄ１＜Ｄ２）に設定したもので、これにより、下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部１２ｆのエッジ１２ｇがより深く形成されることで、微細気泡の発生量がさらに増加するようになる。

前記各実施形態は、全てのベンチュリ管１２ｂの内径部分の周囲をそれぞれ取り囲む筒状部３７ｂ（少なくとも１個のベンチュリ管１２ｂの内径部分の周囲を取り囲む筒状部３７ｂを形成することも可）をホルダー３７に形成したものであったが、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、ホルダー３７の板状閉塞部３７ｃに、中央部分の複数個（本例では６個）の下流側ベンチュリ管１２ｂの内径部分の最外周囲を取り囲む大径の筒状部３７ｂを形成することもできる。

この場合には、筒状部３７ｂのノズル本体２９側の端部の口径Ｄ４が、中央部分の複数個の下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部１２ｆの外接円Ｄ５よりも小径（Ｄ４＜Ｄ５）に設定されることで、中央部分の複数個の下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部１２ｆにエッジ１２ｇを形成することができる。また、筒状部３７ｂのノズル本体２９側の端部の外径Ｄ６が、外周部分の複数個の下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部１２ｆの内接円Ｄ７よりも大径（Ｄ７＜Ｄ６）に設定されることで、外周部分の複数個の下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部１２ｆにエッジ１２ｇを形成することができる。なお、外周部分の複数個（本例では１０個）の下流側ベンチュリ管１２ｂの流路を確保するために、ホルダー３７の板状閉塞部３７ｃに、複数個（本例では４個）の円弧状開口３７ｄが開けられている。

この構成であっても、下流側ベンチュリ管１２ｂを形成したノズル本体２９と、筒状部３７ｂを形成したホルダー３７との２部品で構成して、ノズル本体２９とホルダー３９とを組み付けるだけで、複数個の下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部１２ｆに微小なエッジ１２ｇを簡単に形成できるようになる。

前記実施形態は、水廻り設備として、白濁化のために微細気泡を吐出させる浴槽であったが、ボウル洗浄のために微細気泡を吐出させる水洗便器等にも本発明を適用できることは勿論である。

１浴槽
２吸込口
３吐出口
８空気溶解装置
１２ｂ下流側ベンチュリ管（減圧手段）
１２ｆ吐出側の端部
１２ｇエッジ
３０吐出ノズル
３７ホルダー
３７ｂ筒状部

Claims

水に空気が加圧溶解された気水溶解流体を減圧手段で圧力開放して、微細気泡を発生させながら吐出ノズルから吐出させる微細気泡発生装置であって、
前記吐出ノズルに前記減圧手段が設けられ、この減圧手段はベンチュリ管で構成され、このベンチュリ管の吐出側の端部に、側面視で略Ｖ字状断面の窪みおよびこの窪みの下流側に設けられ、流路内に突出する断面略直角の突出部よりなるエッジが形成されていることを特徴とする微細気泡発生装置。
前記吐出ノズルに、前記減圧手段である複数個のベンチュリ管が形成されたノズル本体が設けられ、このノズル本体の吐出側の端部に、吐出方向に延在するホルダーが設けられ、このホルダーに、中央部分の複数個のベンチュリ管の内径部分の最外周囲を取り囲む筒状部が形成され、この筒状部のノズル本体側の端部がベンチュリ管の吐出側の端部に接近されるとともに、筒状部のノズル本体側の端部の口径が、中央部分の複数個のベンチュリ管の吐出側の端部の外接円よりも小径に設定されることで、中央部分の複数個のベンチュリ管の吐出側の端部にエッジが形成されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生装置。