JP2009202068A - 微細気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、均一な微細気泡を発生させられる微細気泡発生装置を提供する。
【解決手段】マイクロバブル発生装置１は、取水管１０３と接続管１０４と吐出管１０５と、取水管１０３に水を取り込むための取水口１０１と、水を加圧して取水管１０３内に送水するための加圧ポンプ１１０と、取水管１０３において取水口１０１と加圧ポンプ１１０との間に配置され、取水管１０３内に空気を供給するための空気取り込み量調節弁１２０と、接続管１０４と吐出管１０５の間に配置され、加圧ポンプ１１０において加圧された水と空気を減圧するための気泡水加圧タンク１３０と、加圧ポンプ１１０と気泡水加圧タンク１３０との間に配置されて、空気を水中に分散させるための気泡分散メッシュ１５０と、吐出管１０５に配置され、気泡水加圧タンク１３０において減圧された水と空気をさらに減圧するための減圧調整コック１４０とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、微細気泡発生装置に関する。

従来、水中に３〜３０μｍ径の微細気泡、すなわち、マイクロバブルを発生させることによって水を浄化したり、マイクロバブルを含む水を用いて野菜や牡蠣等の物体や動物を洗浄したりすることが知られている。マイクロバブルを含む水を発生させる装置としては、コンプレッサーを用いて高圧状態の加圧タンク内で水中に空気を溶解させ、その後減圧して気泡を発生させる装置がある。

また、例えば、特開２００５−８８２号公報（特許文献１）に記載のマイクロバブル発生装置では、コンプレッサーを使用せずにマイクロバブルを発生させている。このマイクロバブル発生装置では、ポンプの吸込管と吐出管の両方にマイクロバブル発生ノズルを取り付けて、加圧タンク内に微細な気泡を供給して、加圧タンク内で加圧して気泡を水中に溶解させる。その後、空気が溶解した水が加圧タンクから吐出管を通って蛇口等で大気開放された時点で、水中にマイクロバブルが発生する。
特開２００５−８８２号公報

しかしながら、特開２００５−８８２号公報（特許文献１）に記載のマイクロバブル発生装置では、水中に溶解しない余剰空気が水と分離して水の上方に集まり、加圧タンク内に余剰空気が溜まる。そのため、加圧タンクに定水位弁を配置して、この余剰空気を加圧タンクから排気している。また、タンク内に通じる通気管をマイクロバブル発生ノズルに接続して、余剰空気を再利用している。このように、マイクロバブル発生装置の加圧タンクから余剰空気を排気するために、マイクロバブル発生装置の構成が複雑になっている。

また、特開２００５−８８２号公報（特許文献１）に記載のマイクロバブル発生装置では、加圧タンク内に気泡を大量に供給しているので、水中に大きな気泡が混じり、均一なマイクロバブルが発生しないことがある。また、加圧タンク内に空気が供給されるので、マイクロバブルの発生が不安定になる。

そこで、この発明の目的は、簡単な構成で、均一な微細気泡を発生させることが可能な微細気泡発生装置を提供することである。

この発明に従った微細気泡発生装置は、水と空気とが流通するための流路と、流路に水を取り込むための取水口と、流路に配置され、取水口から取り込まれた水を加圧して流路内に送水するための加圧部と、流路において取水口と加圧部との間に配置され、流路内に空気を供給するための空気供給部と、流路に配置され、加圧部において加圧された水と空気を減圧するための第１の減圧部と、流路において加圧部と第１の減圧部との間に配置されて、空気を水中に分散させるための気泡分散部と、流路に配置され、第１の減圧部において減圧された水と空気をさらに減圧するための第２の減圧部とを備える。

空気供給部から流路内に供給された空気は、加圧部で加圧されることによって、水と混合されて、ある程度、水中に溶け込む。加圧部で加圧された水は、次に、気泡分散部を通過する。このとき、気泡が水中に分散されて、気泡は小さくなり、水と気泡とが混合されて、分離しにくくなる。水と気泡とが混合された状態で第１の減圧部に流入すると、より細かい気泡が発生し、また、水と気泡とがより均一に混合されて、気泡が水中に均等に分散する。このように、あらかじめ、気泡分散部において気泡を細かくして気泡と水を均一に混合させておくことによって、第１の減圧部の内部に気泡を含んだ水を供給しても、空気が水から分離しにくいので余剰空気が溜まりにくくなる。余剰空気が溜まりにくいので、余剰空気を排気する必要がなくなる。また、余剰空気が溜まりにくいので、第１の減圧部を小型化することが可能となり、余剰空気を排気するための部材も必要なくなるので、微細気泡発生装置全体を小さくすることができる。また、あらかじめ、気泡分散部において気泡を細かくして気泡と水を均一に混合させておくことによって、比較的低い圧力で空気を水に溶解させることができる。

その後、気泡と均一に混合されて気泡を溶解した水が第２の減圧部に流入することによって、さらに減圧されて、水中に溶け込んでいた空気が微細気泡となる。このように、二段階の減圧を行なうことによって、より微細な気泡を均一に、安定して発生させることができる。

このようにすることにより、簡単な構成で、均一な微細気泡を発生させることが可能な微細気泡発生装置を提供することができる。

この発明に従った微細気泡発生装置は、第２の減圧部において減圧された水と空気を流路から吐出するための吐出口と、取水口が配置された貯水部とを備え、吐出口から吐出された水を貯水部に供給することが好ましい。

このようにすることにより、微細気泡を含む水を循環させて、無駄なく利用することができる。

この発明に従った微細気泡発生装置においては、気泡分散部は、メッシュ状に形成された構造体を含むことが好ましい。

このようにすることにより、簡単に気泡を細かくして水中に均一に分散させることができる。

以上のように、この発明によれば、簡単な構成で、均一な微細気泡を発生させることが可能な微細気泡発生装置を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態として、マイクロバブル発生装置の全体を模式的に示す図である。

図１に示すように、微細気泡発生装置としてマイクロバブル発生装置１は、水２００を貯める貯水部として貯水槽１６０と、加圧部として加圧ポンプ１１０と、空気供給部として空気取り込み量調節弁１２０と、第１の減圧部として気泡水加圧タンク１３０と、第２の減圧部として減圧調整コック１４０と、洗浄槽１７０とを備える。加圧ポンプ１１０の内部には、撹拌部材として撹拌羽根１１１が配置されている。

加圧ポンプ１１０には、取水口１０１を有する取水管１０３が接続されている。取水管１０３の取水口１０１は、貯水槽１６０に貯められる水２００中に配置されている。空気取り込み量調節弁１２０は、取水口１０１と加圧ポンプ１１０との間において、取水管１０３に配置されている。加圧ポンプ１１０と気泡水加圧タンク１３０は、接続管１０４によって接続されている。接続管１０４の内部には、気泡分散部としてメッシュ状の構造体から構成されている気泡分散メッシュ１５０が配置されている。気泡分散メッシュ１５０は、金属のメッシュの塊によって形成されている。接続管１０４は、逆止弁１３２を介して気泡水加圧タンク１３０と接続されている。気泡水加圧タンク１３０内においては、接続管１０４の開口部に減圧弁１３１が配置されている。気泡水加圧タンク１３０は、吐出管１０５に接続されている。吐出管１０５には、減圧調整コック１４０が配置されている。吐出管１０５において気泡水加圧タンク１３０と反対側の端部には吐出口１０２が形成されている。吐出口１０２は洗浄槽１７０の上方に配置されている。取水管１０３と、接続管１０４と、吐出管１０５は、流路の一例である。

マイクロバブル発生装置１の加圧ポンプ１１０が駆動されると、貯水槽１６０内に貯められている水２００が取水口１０１から取水管１０３内に流入する。取水管１０３内を流通する水２００には、空気取り込み量調節弁１２０において、取水管１０３の外部から空気が供給される。空気取り込み量調節弁１２０は、吸水負圧で空気を取り込む。空気取り込み量調節弁１２０は、加圧ポンプ１１０の揚水量と空気取り込み量とのバランスをとるように、コックで微調整される。取水管１０３内に取り込まれた空気は、比較的大きな大気泡２１０となって、取水管１０３内を水２００とともに加圧ポンプ１１０に向かって流通する。

空気取り込み量調節弁１２０で取水管１０３内に取り込まれた大気泡２１０と水２００は、加圧ポンプ１１０で加圧され、混合される。加圧ポンプ１１０は、この実施の形態においては、水２００を６気圧程度に加圧する。このとき、大気泡２１０が水２００中にある程度溶け込む。また、加圧ポンプ１１０内においては、撹拌羽根１１１によって、水２００と大気泡２１０が撹拌される。このように、水２００と空気とが撹拌されることによって、空気が水２００中に溶け込みやすくなる。加圧ポンプ１１０で加圧された水２００と空気は、接続管１０４内に流入する。

接続管１０４内に流入した水２００は、気泡分散メッシュ１５０を通過する。気泡分散メッシュ１５０は、金属としてステンレス鋼製のメッシュ状の塊であり、水２００と空気が通り抜けることができる孔が多数、形成されている。このように、気泡分散メッシュ１５０がステンレス鋼で形成されていることによって、気泡分散メッシュ１５０が劣化しにくくなる。気泡分散メッシュ１５０を通過するときに、水２００中の気泡は細かく分散されて、小気泡２２０になり、水２００と混合される。小気泡２２０を含む水２００は、逆流を防ぐための逆止弁１３２と、減圧弁１３１を通って、気泡水加圧タンク１３０内に流入する。減圧弁１３１を通って気泡水加圧タンク１３０に流入することによって、水２００は、急速に減圧される。

気泡水加圧タンク１３０内は、この実施の形態においては、５気圧程度に加圧されている。６気圧程度に加圧されている加圧ポンプ１１０と比較すると、気泡水加圧タンク１３０内では１気圧程度減圧される。このように、気泡水加圧タンク１３０内で一旦、減圧することによって、気泡を水２００中に発生させ、また、発生した気泡と、気泡水加圧タンク１３０内に供給された水２００中に含まれていた小気泡２２０を水２００中に均等に分散させる。気泡水加圧タンク１３０内では、小気泡２２０と新たに発生した気泡は、より細かい細気泡２３０となって、水２００中に均一に分散する。細気泡２３０が水２００に均一に分散することによって、空気と水２００が分離しにくくなる。また、気泡水加圧タンク１３０内には、気泡分散メッシュ１５０を通過して気泡が分散された水２００が供給されるので、大きな気泡が発生しにくい。

気泡水加圧タンク１３０内の水２００は、吐出管１０５内に流出する。気泡水加圧タンク１３０から吐出管１０５に流出した水２００は、減圧調整コック１４０を通過する。減圧調整コック１４０では、細気泡２３０を含む水２００を、５気圧から、一気に大気圧まで減圧して、減圧吐出する。このようにすることにより、水２００中に３〜３０μｍ径の微細気泡２４０が発生する。

吐出管１０５内の水２００は、吐出口１０２から洗浄槽１７０に吐出される。洗浄槽１７０内に吐出された水２００には微細気泡２４０（マイクロバブル）が多数含まれており、ミルク色に白濁して見える。

洗浄槽１７０内には、被洗浄対象物として、布や野菜、動物を収容してもよい。また、吐出口１０２から吐出される水２００は、シャワーのようにして洗浄槽１７０内に吐出されてもよい。

なお、この実施の形態においては、加圧ポンプ１１０で水２００を６気圧程度に加圧し、気泡水加圧タンク１３０では５気圧程度に加圧して、加圧ポンプ１１０で加圧された水２００を気泡水加圧タンク１３０で１気圧程度減圧することとしているが、加圧と減圧の程度は、異なっていてもよい。例えば、加圧ポンプ１１０で水２００を６気圧程度に加圧し、気泡水加圧タンク１３０においては３気圧程度まで、３気圧、減圧してもよいし、加圧ポンプ１１０で水２００を５気圧程度に加圧し、気泡水加圧タンク１３０においては２気圧程度まで、３気圧、減圧してもよい。

以上のように、マイクロバブル発生装置１は、水２００と空気とが流通するための取水管１０３と接続管１０４と吐出管１０５と、取水管１０３に水２００を取り込むための取水口１０１と、取水管１０３と接続管１０４の間に配置され、取水口１０１から取り込まれた水２００を加圧して取水管１０３内に送水するための加圧ポンプ１１０と、取水管１０３において取水口１０１と加圧ポンプ１１０との間に配置され、取水管１０３内に空気を供給するための空気取り込み量調節弁１２０と、接続管１０４と吐出管１０５の間に配置され、加圧ポンプ１１０において加圧された水２００と空気を減圧するための気泡水加圧タンク１３０と、接続管１０４において加圧ポンプ１１０と気泡水加圧タンク１３０との間に配置されて、空気を水２００中に分散させるための気泡分散メッシュ１５０と、吐出管１０５に配置され、気泡水加圧タンク１３０において減圧された水２００と空気をさらに減圧するための減圧調整コック１４０とを備える。

空気取り込み量調節弁１２０から取水管１０３内に供給された大気泡２１０は、加圧ポンプ１１０で加圧されることによって、水２００と混合されて、ある程度、水２００中に溶け込む。加圧ポンプ１１０で加圧された水２００は、次に、気泡分散メッシュ１５０を通過する。このとき、大気泡２１０が水２００中に分散されて、大気泡２１０は小さい小気泡２２０となり、水２００と小気泡２２０とが混合されて、分離しにくくなる。水２００と小気泡２２０とが、混合された状態で気泡水加圧タンク１３０に流入すると、より細かい細気泡２３０が発生し、また、水２００と細気泡２３０とがより均一に混合されて、細気泡２３０が水２００中に均等に分散する。このように、あらかじめ、気泡分散メッシュ１５０において大気泡２１０を細かくして、小気泡２２０と水２００を均一に混合させておくことによって、気泡水加圧タンク１３０の内部に小気泡２２０を含んだ水２００を供給しても、空気が水２００から分離しにくいので余剰空気が溜まりにくくなる。余剰空気が溜まりにくいので、余剰空気を排気する必要がなくなる。また、余剰空気が溜まりにくいので、気泡水加圧タンク１３０を小型化することが可能となり、余剰空気を排気するための部材も必要なくなるので、マイクロバブル発生装置１全体を小さくすることができる。また、あらかじめ、気泡分散メッシュ１５０において大気泡２１０を細かくして小気泡２２０と水２００を均一に混合させておくことによって、比較的低い圧力で空気を水２００に溶解させることができる。

その後、細気泡２３０と均一に混合されて細気泡２３０を溶解した水２００が減圧調整コック１４０に流入することによって、さらに減圧されて、水２００中に溶け込んでいた空気が微細気泡２４０となる。このように、二段階の減圧を行なうことによって、より微細な微細気泡２４０を均一に、安定して発生させることができる。

このようにすることにより、簡単な構成で、均一な微細気泡２４０を発生させることが可能なマイクロバブル発生装置１を提供することができる。

また、マイクロバブル発生装置１においては、気泡分散メッシュ１５０は、メッシュ状に形成された構造体である。

このようにすることにより、簡単に大気泡２１０を細かくして水２００中に均一に分散させることができる。

（第２実施形態）
図２は、この発明の第２実施形態として、マイクロバブル発生装置の全体を模式的に示す図である。

図２に示すように、第２実施形態のマイクロバブル発生装置２が図１に示す第１実施形態のマイクロバブル発生装置１と異なる点としては、吐出口１０２から吐出された水２００が貯水槽１６０に供給される。

第２実施形態のマイクロバブル発生装置２のその他の構成は、第１実施形態のマイクロバブル発生装置１と同様である。

吐出口１０２から貯水槽１６０に吐出された、微細気泡（マイクロバブル）２４０を含む水２００は、再び、取水口１０１から取水管１０３内に取り込まれて、マイクロバブル発生装置２内を循環する。

貯水槽１６０内に、被洗浄対象物として、例えば布３００を収容しておけば、微細気泡２４０を含む水で簡単に布３００を洗浄することができる。被洗浄対象物として、布３００の他に、茶漉しや野菜、牡蠣、動物などを洗浄してもよい。被洗浄対象物は、その他のものであってもよい。また、水２００をマイクロバブル発生装置２内で循環させることによって、水２００中のごみを除去したり、水２００の臭いを除去したり、水２００中のウイルスを死滅させたりして、水２００自体を浄化することができる。

以上のように、マイクロバブル発生装置２は、減圧調整コック１４０において減圧された水２００と微細気泡２４０を流路から吐出するための吐出口１０２と、取水口１０１が配置された貯水槽１６０とを備え、吐出口１０２から吐出された水２００を貯水槽１６０に供給する。

このようにすることにより、微細気泡２４０を含む水２００を循環させて、無駄なく利用することができる。

第２実施形態のマイクロバブル発生装置２のその他の構成と効果は、第１実施形態のマイクロバブル発生装置１と同様である。

以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。

この発明の第１実施形態として、マイクロバブル発生装置の全体を模式的に示す図である。 この発明の第２実施形態として、マイクロバブル発生装置の全体を模式的に示す図である。

符号の説明

１，２：マイクロバブル発生装置、１０１：取水口、１０２：吐出口、１１０：加圧ポンプ、１２０：空気取り込み量調節弁、１３０：気泡水加圧タンク、１４０：減圧調整コック、１５０：気泡分散メッシュ、１６０：貯水槽。

Claims (3)

1. 水と空気とが流通するための流路と、
   前記流路に水を取り込むための取水口と、
   前記流路に配置され、前記取水口から取り込まれた水を加圧して前記流路内に送水するための加圧部と、
   前記流路において前記取水口と前記加圧部との間に配置され、前記流路内に空気を供給するための空気供給部と、
   前記流路に配置され、前記加圧部において加圧された水と空気を減圧するための第１の減圧部と、
   前記流路において前記加圧部と前記第１の減圧部との間に配置されて、空気を水中に分散させるための気泡分散部と、
   前記流路に配置され、前記第１の減圧部において減圧された水と空気をさらに減圧するための第２の減圧部とを備える、微細気泡発生装置。
2. 前記第２の減圧部において減圧された水と空気を前記流路から吐出するための吐出口と、
   前記取水口が配置された貯水部とを備え、
   前記吐出口から吐出された水を前記貯水部に供給する、請求項１に記載の微細気泡発生装置。
3. 前記気泡分散部は、メッシュ状に形成された構造体を含む、請求項１または請求項２に記載の微細気泡発生装置。
   

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