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技術 微細気泡生成器

出願人 株式会社富士計器
発明者 伊藤正志市澤順一
出願日 2017年2月21日 (4年0ヶ月経過) 出願番号 2017-030362
公開日 2018年8月30日 (2年5ヶ月経過) 公開番号 2018-134588
状態 未査定
技術分野 溶解、混合、フローミキサー 混合機の付属装置
主要キーワード 強制注入 水道直結型 下流管 上流管 取水孔 配管距離 レーザーポインター キャビテーション作用
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年8月30日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

簡単な構造により水道圧の状況に係らず適切な圧力で水道水ノズルに送給可能とすることで、効果的にファインバブルを生成可能な微細気泡生成器を提供する

解決手段

微細気泡生成器1は、水道圧で給送される水道水の流れる方向に沿って径が漸次縮小する第1通水路8aと、第1通水路8aの出口側に連通して設けられ、水道水の流れる方向に沿って径が漸次増大する第2通水路8bとから成るノズル6を備える。第1通水路8aの入口側には、中心軸が水道の給水管2の軸に対し傾斜している取水孔11が設けられ、取水孔11の開口面積可変オリフィス12によって調整可能にしている。よって、適切な圧力の水道水がノズル6へ送給されるよう可変オリフィス12を調節することにより、効果的にキャビテーション気泡が生成される。

概要

背景

微細気泡とは、気泡の直径がおよそ100μm以下のマイクロバブルナノバブル(直径50〜500nm程度)のことであり、毛穴よりも微小な小さな泡が毛穴や汗腺汚れを効果的に除去することができ、特に美容や健康での様々な分野で利用されている。そして、微細気泡は、これらの用途以外でも植物の成長を促進させるなどの目的でも利用されている。

このような微細気泡(以下、「ファインバブル」と称す)を含有する液体を生成するには、高速せん断方式、加圧圧壊方式、キャビテーション方式などが知られているが、その多くが、アスピレータ方式などで、外部から空気を吸引している。或いは、強制注入している。例えば、特許文献1には、加速手段にて加速される液体、及び気液混合手段によりケーシングに導入される気体(直径が数ミリ程度の気泡)から成る混合流体をケーシング内にキャビテーションを起こさせて、ファインバブルを発生するファインバブル発生装置が開示されている。

また、特許文献2には、入口から出口に向かってその中心軸に直交する断面積漸減する通水用入口側の第1ノズルと、入口側の第1ノズルの出口から連通して設けられた連通路を介して連続して配設され、入口から出口に向かってその中心軸に直交する断面積を漸増する通水用出口側の第2ノズルと、前記連通路にのみ開口した隙間又は側室とを有するファインバブル発生装置が開示されている。この特許文献2のファインバブル発生装置は、外部から空気を吸入することなしに、水の中の溶存空気からキャビテーション方式によってファインバブルを発生させている。

概要

簡単な構造により水道圧の状況に係らず適切な圧力で水道水をノズルに送給可能とすることで、効果的にファインバブルを生成可能な微細気泡生成器を提供する微細気泡生成器1は、水道圧で給送される水道水の流れる方向に沿って径が漸次縮小する第1通水路8aと、第1通水路8aの出口側に連通して設けられ、水道水の流れる方向に沿って径が漸次増大する第2通水路8bとから成るノズル6を備える。第1通水路8aの入口側には、中心軸が水道の給水管2の軸に対し傾斜している取水孔11が設けられ、取水孔11の開口面積可変オリフィス12によって調整可能にしている。よって、適切な圧力の水道水がノズル6へ送給されるよう可変オリフィス12を調節することにより、効果的にキャビテーション気泡が生成される。

目的

本発明は、簡単な構造により水道圧の状況に係らずノズルに適切な圧力で水道水を送給可能とすることで、効果的にファインバブルを発生する微細気泡生成器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

家庭用へ送られる水道水給水管に取り付けられる微細気泡生成器であって、水道圧給送される水道水の流れる方向に沿って径が漸次縮小する第1通水路と、前記第1通水路の出口側に連通して設けられ水道水の流れる方向に沿って径が漸次増大する第2通水路と、前記第1通水路の入口部に設けられる複数の取水孔が設けられる取水部と、前記取水孔の開口面積可変する開口調節機構と、を備える微細気泡生成器。

請求項2

前記開口調節機構は、複数枚絞り羽根を重ね合わせて形成される虹彩絞り機構であることを特徴とする請求項1に記載の微細気泡生成器。

請求項3

前記取水孔は、取水部に円状に等間隔で複数設けられていると共に、同じ方向で隣の取水孔の向きに水道水を放出するよう、入口側から出口側に向けての中心軸が前記給水管の軸に対し傾斜させたことを特徴とする請求項1に記載の微細気泡生成器。

請求項4

一組の前記第1通水路と前記第2通水路とを複数直列に配置したことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の微細気泡生成器。

技術分野

0001

本発明は、水に微細気泡を含ませる微細気泡生成器に関する。

背景技術

0002

微細気泡とは、気泡の直径がおよそ100μm以下のマイクロバブルナノバブル(直径50〜500nm程度)のことであり、毛穴よりも微小な小さな泡が毛穴や汗腺汚れを効果的に除去することができ、特に美容や健康での様々な分野で利用されている。そして、微細気泡は、これらの用途以外でも植物の成長を促進させるなどの目的でも利用されている。

0003

このような微細気泡(以下、「ファインバブル」と称す)を含有する液体を生成するには、高速せん断方式、加圧圧壊方式、キャビテーション方式などが知られているが、その多くが、アスピレータ方式などで、外部から空気を吸引している。或いは、強制注入している。例えば、特許文献1には、加速手段にて加速される液体、及び気液混合手段によりケーシングに導入される気体(直径が数ミリ程度の気泡)から成る混合流体をケーシング内にキャビテーションを起こさせて、ファインバブルを発生するファインバブル発生装置が開示されている。

0004

また、特許文献2には、入口から出口に向かってその中心軸に直交する断面積漸減する通水用入口側の第1ノズルと、入口側の第1ノズルの出口から連通して設けられた連通路を介して連続して配設され、入口から出口に向かってその中心軸に直交する断面積を漸増する通水用出口側の第2ノズルと、前記連通路にのみ開口した隙間又は側室とを有するファインバブル発生装置が開示されている。この特許文献2のファインバブル発生装置は、外部から空気を吸入することなしに、水の中の溶存空気からキャビテーション方式によってファインバブルを発生させている。

先行技術

0005

特開2007−21343号公報
特開2009−136864号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、特許文献1によるファインバブル発生装置は、タンク貯留した水を加速して行う気液混合は装置が大型化し、水道直結型簡易なタイプが望まれる家庭用には不向きである。

0007

また、特許文献2によるファインバブル発生装置は、水道圧の状況に応じて側室の軸流方向での幅サイズを調整しているが、第1ノズルと第2ノズルとの間に、調整機構によってサイズが変更する側室を設けるためにノズル全体の構成が複雑となっている。

0008

上記点より本発明は、簡単な構造により水道圧の状況に係らずノズルに適切な圧力で水道水を送給可能とすることで、効果的にファインバブルを発生する微細気泡生成器を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するために、本発明は、家庭用へ送られる水道水の給水管に取り付けられる微細気泡生成器であって、水道圧で給送される水道水の流れる方向に沿って径が漸次縮小する第1通水路と、前記第1通水路の出口側に連通して設けられ水道水の流れる方向に沿って径が漸次増大する第2通水路と、前記第1通水路の入口部に設けられる複数の取水孔が設けられる取水部と、前記取水孔の開口面積可変する開口調節機構と、を備える。

0010

ここで、前記開口調節機構の実施の形態としては、複数枚絞り羽根を重ね合わせて形成される虹彩絞り機構である。

0011

また、前記取水孔は、取水部に円状に等間隔で複数設けるとよい。この場合、同じ方向で隣の取水孔の向きに水道水を放出するよう、入口側から出口側に向けての中心軸が前記給水管の軸に対し傾斜させて設けるのが好適である。これにより、取水部を通過した水道水は旋回流となってノズルへ導入されるため、効果的にファインバブルが生成される。

0012

そして、一組の前記第1通水路と前記第2通水路とを複数直列に配置することで、各ノズルでのキャビテーション発生が繰り返され、ファインバブルの含有率が高まる。

発明の効果

0013

本発明によれば、ノズルの前段に配置する取水部の取水孔の開口面積を調整することで、適切な送給圧でノズルへ水道水を送り込むことができる。よって、ノズルの構成を複雑にせずとも、水道圧の状況に係らず効果的にキャビテーション気泡が生成可能な微細気泡生成器が実現できる。

図面の簡単な説明

0014

本発明に係る微細気泡生成器の側面断面図を示す。
微細気泡生成器における取水部の外観斜視図を示す。
開口面積調整機構によって調整される取水孔の取込口の開口面積の変化を説明する模式図を示す。
(a)は取水部の側面図を示し、(b)は下流側からの外観斜視図を示す。
ノズル内でのキャビテーション発生作用の模式的な説明図を示す。

実施例

0015

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は本発明に係る微細気泡生成器1の構成を側断面図で示し、水道の配水管高架水槽等からの水を蛇口へと導く給水管2の途中に配置される。

0016

微細気泡生成器1は、筒体3の中に円柱形状のノズル6を配置して構成される。筒体3は、挿入された給水管2の上流管部2Aと螺合により接続される入口側接続部3Aと、挿入された給水管2の下流管部2Bと螺合により接続される出口側接続部3Bを両端に備える。

0017

ノズル6は、その外径が筒体3の内径と略等しく、筒体3の中に固定して取り付けられている。ノズル6の内部は、左右の両端から中央部に向けてそれぞれ絞り込まれた形状の通水部8が設けられている。すなわち、通水部8は、その中央部に断面の径が最小となる頸部9が形成されて、頸部9からそれぞれ左右に延びるにしたがい径が大きくなるよう略円錐状に刳り抜かれた構造となっている。よって、通水部8は、水道水の流れる方向に沿って径が漸次縮小する第1通水路8aと、第1通水路8aの出口側に連通して設けられ水道水の流れる方向に沿って径が漸次増大する第2通水路8bとで構成されている。

0018

取水部10は円形厚板で構成されて、筒体3の中にあってノズル6の第1通水路8aの入口側に配置される。本例の取水部10には図2に示すように、平面上に等間隔で軸方向に貫通する4個の丸孔の取水孔11を円状に穿設している。そして、取水部10は水道水の圧力や流量に応じて取水能力を変更するための開口調節機構である可変オリフィス12を各取水孔11に備えている。取水部10に設ける取水孔11は、設置される水道水の配管等の流量に応じて最大でも20個程度まで設けることができる。したがって、取水孔11の数が多くなるときには、円状に等間隔で配置する以外に、取水部10の平面に一様に均しく配置しても良い。

0019

可変オリフィス12は、虹彩絞り機構を備え、取水孔11の開口面積を変化させることができるように構成されたオリフィスである。虹彩絞り機構は、カメラレンズの絞り等で一般に知られているもので、図3に示すように、例えば中央の開口14が略円形となるように重ね合わされた複数の金属片12aをギア(図示せず)の駆動で回動させることにより、開口14の面積を4通りに変化させる。この場合、各可変オリフィス12のギアは、取水部10の外環に設けた孔径調節ダイアル13を回転することにより同時に駆動されて、各取水孔11の開口面積は一斉に同じ大きさに調整されるよう構成している。

0020

このような可変オリフィス12によって、水道水の送給圧が低い場合には、取水孔11の開口面積を小さくすることで送給圧を高めてノズル6へ導入することができ、ノズル6への水道水の送給圧を一定に調節することができる。

0021

そして、取水部10から放出される水道水は、第1通水路8aを通過することで絞られて、頸部9に向けて近づくほど速度を上げ、頸部9から第2通水路8bへと放出される。こうして速度を増した水道水は、頸部9から高圧で吹き出されて、第2通水路8b内で拡散される。これにより急激な圧力低下が生じて、沸騰現象により水道水中には無数微細なキャビテーション気泡が発生し、下流管部2Bへと放出される。一般的な水道水圧は1.5kgf/cm2から3kgf/cm2(0.15MPa0.3)が下限とされており、ノズル6は、一般家庭に供給されている水道水の中に含まれている空気をこの水道水圧だけで、キャビテーションにより微細化された気泡を含む水にする。この場合の理想的な水道水圧は、2.0乃至4.0kgf/cm2(0.2乃至0.39MPa)である。

0022

上記の実施形態では、取水孔11をその奥行き方向が円形の取水部10の径とは直交する方向、すなわち水道水が流れる方向と一致するように設けているが、図4は取水部10の他の実施形態を示している。この実施形態では、取水孔11は、図4(a)に示すように、奥行き方向の中心軸が水道水の流れ方向に対し傾斜するよう設けられている。よって、取水孔11は斜円柱の形状となるため、取水孔11を通過する水道水は取水部10の軸より傾斜した方向に放出されて、水平方向に送られてくる水道水流にひねりが加えられることになる。

0023

そして、図4(b)に示すように、各取水孔11は、同図では反時計回りにて旋回させながら隣の取水孔11の方向へと水道水を放出するように、それぞれの傾斜が設けられている。したがって、各取水部10を通過する水道水は、矢印で示すように同一方向にひねられた旋回流となって、ノズル6の第1通水路8aへと導入する。

0024

各取水孔11から旋回流となって放出される水道水は、第1通水路8aの内壁に斜めから突き当たるため、図5に示すように螺旋状に旋回しながら頸部9へと進む。第1通水路8aは絞られた構造であるから、水道水は頸部9に向けて近づくほど速度を上げ、頸部9から第2通水路8bへと放出される。

0025

こうして速度を増した水道水は、頸部9から高圧で吹き出されて、第2通水路8b内で拡散される。これにより急激な圧力低下が生じて、沸騰現象により水道水中には無数の微細なキャビテーション気泡が発生し、下流管部2Bへと放出される。このように、ノズル6に水道水を旋回流で導くことで、第1通水路8aでの旋回による滞留時間が長くなるため、より高圧で頸部9から拡散することで、キャビテーションが効果的に行われる。

0026

以上、本発明による微細気泡生成器1は、ファインバブルを生成するノズル6の前段に取水孔11を備える取水部10を設けて、取水孔11の水道水の入口側には開口面積を調節する開口調節機構を設けたことを特徴としている。

0027

よって、水道水の送給圧が低い場合には、取水孔11の開口面積を小さくし送給圧を高めてノズル6へ導入することで、ノズル6では水道水の送給圧に係らずファインバブルを安定して生成できる。そして、設置配管等による水道水の流量が多く圧損がある場合には、取水孔11の開口面積を拡げて圧損を回避することで、ノズル6でのファインバブルの生成が効率的となる。

0028

また、取水孔11の開口面積を調節することで、ファインバブルの利用目的に応じてファインバブルの発生量コントロールすることができる。

0029

このように、本発明に係わる微細気泡生成器1は、一般家庭に供給されている水道に直結されて、水道水の中に含まれている空気を水道水の圧力だけで、キャビテーション作用でファインバブル化している。そして、水道水の水流が弱い場所では、孔径調節ダイアル13を回転させて各取水孔11の開口面積を調整して圧損を回避することで、キャビテーション気泡が発生しやすい条件を作ることができる。

0030

微細気泡生成器1は、水道メーターの下流側に配置されるが、水道メーターから蛇口までの配管距離は平均で15メートル程度とされている。この場合、ファインバブルの目視は不可能であるが、暗所におけるレーザーポインターによって被処理水レーザーを当てて気泡からの反射光を検出することで、15メートルの配管の末端でもファインバブルが形成されていることが確認される。

0031

さらに効率良くファインバブルを生成するには、前段のノズル6の第2通水路8bに後段のノズル6の第1通水路8aを接続する関係で、複数のノズル6を直列に筒体3の内部に配置して、キャビテーション発生を繰り返す構成にするとよい。

0032

1微細気泡生成器
2給水管
8a 第1通水路
8b 第2通水路
10取水部
11取水孔
12可変オリフィス(開口調節機構)

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