特許 5794245 微細気泡発生装置および風呂給湯装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5794245

(24)【登録日】2015年8月21日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】微細気泡発生装置および風呂給湯装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 5/04 20060101AFI20150928BHJP

   B01F 5/00 20060101ALI20150928BHJP

   B01F 3/04 20060101ALI20150928BHJP

   A47K 3/00 20060101ALI20150928BHJP

【ＦＩ】

   B01F5/04

   B01F5/00 G

   B01F3/04 C

   A47K3/00 F

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-42682(P2013-42682)

(22)【出願日】2013年3月5日

(65)【公開番号】特開2014-168759(P2014-168759A)

(43)【公開日】2014年9月18日

【審査請求日】2013年11月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504237050

【氏名又は名称】独立行政法人国立高等専門学校機構

(74)【代理人】

【識別番号】100082175

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 守

(74)【代理人】

【識別番号】100106150

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100115543

【弁理士】

【氏名又は名称】小泉 康男

(72)【発明者】

【氏名】逸見 憲一

(72)【発明者】

【氏名】竹内 史朗

(72)【発明者】

【氏名】星崎 潤一郎

(72)【発明者】

【氏名】秦 隆志

(72)【発明者】

【氏名】西内 悠祐

【審査官】 関口 勇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２２９５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１３１８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０１３５２８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０３−００７９３２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｆ ５／０４

Ａ４７Ｋ ３／００

Ｂ０１Ｆ ３／０４

Ｂ０１Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体の流路内に旋回液流を生成する旋回液流生成部と、
前記旋回液流の旋回径を縮径させる縮径部と、
前記旋回液流の負圧によって外部から気体を取り込む気体導入部と、
前記旋回液流と、前記気体導入部から取り込まれた気体とにより、微細気泡を発生させる気泡生成部と、
前記液体の流量に応じて前記気体導入部の気体通路の流路断面積を可変にする流路断面積可変手段と、
を備え、
前記流路断面積可変手段は、前記液体の流量が大きい場合には、前記液体の流量が小さい場合に比して、自動的に、前記気体通路の流路断面積を小さくする微細気泡発生装置。

【請求項2】

前記流路断面積可変手段が前記気体通路の流路断面積を最小にしたときにも前記気体通路を気体が通過可能である請求項１記載の微細気泡発生装置。

【請求項3】

前記流路断面積可変手段は、前記気体通路内に発生する吸引力を受けることで動作する請求項１または２記載の微細気泡発生装置。

【請求項4】

前記流路断面積可変手段のほぼ全体が前記気体導入部内に配置されている請求項１乃至３の何れか１項記載の微細気泡発生装置。

【請求項5】

前記流路断面積可変手段は、前記気体通路内に設けられた可動部材を有し、
前記可動部材は、前記気体通路の流路断面積を最大にする第１の位置と、前記気体通路の流路断面積を最小にする第２の位置との間を移動可能である請求項１乃至４の何れか１項記載の微細気泡発生装置。

【請求項6】

前記可動部材は、前記気体通路内に発生する吸引力を受けることで前記第１の位置から前記第２の位置に向かう方向に移動する請求項５記載の微細気泡発生装置。

【請求項7】

前記流路断面積可変手段は、前記可動部材を前記第２の位置から前記第１の位置に向かう方向に付勢する付勢手段を備える請求項５または６記載の微細気泡発生装置。

【請求項8】

前記可動部材は、前記第１の位置と前記第２の位置との間を回転移動可能である請求項５乃至７の何れか１項記載の微細気泡発生装置。

【請求項9】

前記可動部材は、前記第１の位置と前記第２の位置との間を前記気体通路の長手方向に沿って移動可能である請求項５乃至７の何れか１項記載の微細気泡発生装置。

【請求項10】

請求項１乃至９の何れか１項記載の微細気泡発生装置を備える風呂給湯装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導入気体を微細化して液体に混合することにより微細気泡を発生させる微細気泡発生装置およびこれを備えた風呂給湯装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液中に気体を均一に混合したり、微細気泡を発生したりする手段として、ベンチュリー式、キャビテーション式、加圧溶解式、旋回液流式などの微細気泡発生装置が知られている。ベンチュリー式は、流路にくびれ部分を設け、該くびれ部分で流速が上がり負圧が形成されることで外部より吸気し、くびれが広がる部分で圧力が上昇するために気泡が微細化される発生原理である。キャビテーション式は、ポンプ内に気液混合体を送り、例えば超音波振動を与えることでキャビテーションを利用して気泡を発生させる。また、加圧溶解式は、液体を流れる配管外から導入した外気をコンプレッサ等で加圧して液中に溶解し、減圧開放時に気泡が再析出する方式であり、装置が大型化するが、大量の気体を溶解させることが可能である。また、旋回液流式では、液体の旋回液流を形成し、気体と合一させることで、旋回液流により気体がせん断破砕されて微細化される。旋回液流式の例として、有機廃液等を旋回させることで有機物分解をする装置や、旋回した液流で空気を破砕した気泡を用いた水浄化装置が知られている。

【0003】

有機物分解や水浄化を目的とする装置においても、微細かつ多量の気泡を発生することが効果発現のための重要な要素となる。多量かつ微細な気泡を低流量で発生させる場合、旋回液流式が好ましく用いられる。旋回液流式には、液流を円錐形状からなる旋回液流生成部底面の接線方向から導入して、円錐形状の壁面に向かって旋回させる方式、液流を翼によって旋回させ旋回液流を生成する旋回翼方式などがある（例えば、特許文献１乃至３参照）。その中でも、旋回翼方式を用いることで、多量かつ微細な気泡の生成をより低圧損で実現できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２５４９５１号公報

【特許文献2】特開２０１０−１６２１４９号公報

【特許文献3】特開２００８−２２９５１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

旋回液流式の微細気泡発生装置において、液体の流量（単位時間当たりの流量。以下同じ。）が増加し、形成される負圧が大きくなることで外部から吸気される気体の量が多くなると、液体による気体のせん断が不十分になる結果、径の大きい気泡が生成されてしまい、径が十分に小さい微細気泡を安定的に生成できないという課題がある。

【0006】

特許文献１に記載された微細気泡発生装置では、雌ねじ部に螺合する雄ねじが形成されたエアー調整ロッドの締め込み位置を変更することにより吸気量を手動で調整可能な構成を設けている。しかしながら、この構成では、吸気量を手動で調整する必要があり、液体流量の変化に自動で対応することはできない。

【0007】

特許文献２に記載された微細気泡発生装置では、吸気用管路内に配置された球体が吸気用管路内を移動することで、空気を流入させたり、空気の流入を止めたりする。しかしながら、この構成では、空気の流入と停止を繰り返すことでしか空気の導入量を調整することができないため、吸気が断続的になる結果、液体と気体との混合状態が不均一となり、微細気泡を安定的に生成することは困難である。

【0008】

特許文献３に記載された微細気泡発生装置では、シリンダ、通気孔の開閉を行う杭状の前半部を有するピストン、高圧力部と低圧力部とを分けるダイアフラム、ばね、渦崩壊部の入口の圧力を高圧力部に導く圧力検出器、渦崩壊部の出口の圧力を低圧力部に導く圧力検出器などの多数の部材から構成される給気装置を備え、渦崩壊部の入口の圧力と出口の圧力との差を利用してピストンを動かすことにより、気体の供給を制御する構成としている。この微細気泡発生装置では、渦崩壊部内に圧力差があれば、正常に渦崩壊（マイクロバブルの発生）が起きているとし、通気孔が開くようにピストンが移動し、給気を行う。一方、渦崩壊部内に圧力差がない場合には、渦崩壊が起きていないとし、通気孔を閉じるようにピストンが移動し、給気を抑制する。しかしながら、特許文献３の装置では、マイクロバブルが発生していない場合に給気を抑制するのみであるので、液体流量の増加時に径の大きい気泡が生成されることを抑制することはできない。また、特許文献３の装置では、給気装置の構造が極めて複雑であり、かつ給気装置が微細気泡発生装置とは別体であり、両者を３本の管を介して接続する必要がある。このため、装置が大型化し、コストが増大する。また、複雑な構造のため、圧力検出器等の不良による誤動作の懸念がある。

【0009】

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置の大型化および誤動作を抑制することのできる簡易的な構造で、液体の流量増加に伴う過剰吸気を抑制し、吸気量を自動的かつ液体流量に対し適切な精度で制御し、微細気泡を安定的に生成することのできる微細気泡発生装置、および当該微細気泡発生装置を備えた風呂給湯装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る微細気泡発生装置は、液体の流路内に旋回液流を生成する旋回液流生成部と、旋回液流の旋回径を縮径させる縮径部と、旋回液流の負圧によって外部から気体を取り込む気体導入部と、旋回液流と、気体導入部から取り込まれた気体とにより、微細気泡を発生させる気泡生成部と、液体の流量に応じて気体導入部の気体通路の流路断面積を可変にする流路断面積可変手段と、を備え、流路断面積可変手段は、液体の流量が大きい場合には、液体の流量が小さい場合に比して、自動的に、気体通路の流路断面積を小さくするものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、装置の大型化および誤動作を抑制することのできる簡易的な構造で、液体の流量増加に伴う過剰吸気を抑制し、吸気量を自動的かつ液体流量に対し適切な精度で制御することができ、径が十分に小さい微細気泡を安定的に生成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態１の微細気泡発生装置を示す断面図である。

【図2】図１に示す微細気泡発生装置が備える旋回翼を示す斜視図である。

【図3】図１に示す微細気泡発生装置１が備える流路断面積可変手段を説明するための図である。

【図4】図１に示す微細気泡発生装置１が備える流路断面積可変手段を説明するための図である。

【図5】本発明の実施の形態１の微細気泡発生装置における流路断面積可変手段の第１変形例を示す図である。

【図6】本発明の実施の形態１の微細気泡発生装置における流路断面積可変手段の第２変形例を示す図である。

【図7】本発明の実施の形態２の微細気泡発生装置が備える気体導入部および流路断面積可変手段の断面図である。

【図8】本発明の実施の形態２の微細気泡発生装置が備える気体導入部および流路断面積可変手段の断面図である。

【図9】本発明の風呂給湯装置の実施の形態を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0014】

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の微細気泡発生装置を示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態１の微細気泡発生装置１は、旋回翼２と、縮径部３と、気体導入部４と、気泡生成部５とを備えている。水などの液体は、図１中の左側から微細気泡発生装置１に流入する。

【0015】

図２は、旋回翼２を示す斜視図である。旋回翼２は、液体の流路内に旋回液流を生成する旋回液流生成部として機能する。図２に示すように、旋回翼２は、水流などの液流に旋回力を付加する翼６と、翼６を固定する円筒管部７とを備える。本実施形態では、旋回翼２は２枚の翼６を有している。各翼６は、その上流部は液流と平行な方向に配置され、その下流部は液流と垂直方向に立ち上がるような円弧形状をなす湾曲した構造になっている。

【0016】

縮径部３は、旋回翼２により発生させた旋回液流の半径を縮小して旋回液流を高速化する。図１に示すように、縮径部３は、旋回翼２の円筒管部７の下流側に同軸的に設けられている。縮径部３の内部は、下流側に向かって略円錐状に縮径している。気体導入部４は、縮径部３の下流側の位置に径方向外側から空気などの気体を導入する。気体導入部４には、導入する気体の通路となる気体通路４１が形成されている。本実施形態では、気体導入部４は、縮径部３の流出端付近の、最縮径部に接続されている。気泡生成部５は、縮径部３の下流側に同軸的に設けられている。本実施形態では、気泡生成部５の内部は、下流側に向かって略円錐状に拡径している。気泡生成部５は、旋回翼２により発生した旋回液流と、気体導入部４から取り込まれた気体とを利用して、液体中に微細気泡を発生させる。

【0017】

次に、微細気泡発生装置１の基本的な動作について説明する。まず、流路内を軸方向に流れる液体が旋回翼２の円筒管部７に流入すると、旋回翼２の作用により、旋回液流が発生する。円筒管部７から流出した旋回液流は、縮径部３を通過することにより旋回半径が縮小しつつ、旋回方向の流速が上昇する。この結果、縮径部３と気体導入部４との間には圧力差（負圧）が生じるので、縮径部３の流出端側には、この圧力差により気体導入部４から気体が吸い込まれる。吸い込まれた気体は、旋回液流と合一する位置で旋回液流によりせん断され、気泡生成部５内に微細気泡を発生させる。

【0018】

このような微細気泡発生装置１において、液体の流量が大きくなる、すなわち微細気泡発生装置１に流入する液体の流速が速くなると、ベルヌーイの定理より、縮径部３と気体導入部４との間に生じる負圧が大きくなる。その結果、気体導入部４から導入される気体の流量が大きくなる、すなわち気体通路４１の気体の流速が速くなる。逆に、液体の流量が小さいと、形成される負圧が小さくなることにより、気体導入部４から導入される気体の流量は小さくなる。

【0019】

微細気泡発生装置１に流入する液体の流量が大きくなると、負圧の増大によって増加する吸気量に対して、旋回液流の、気体をせん断する能力が追いつかなくなる場合がある。そのような場合には、生成する気泡の径が大きくなってしまい、十分に径の小さい微細気泡を安定的に生成することが困難になる。

【0020】

このような点を改善するため、本実施形態の微細気泡発生装置１では、液体の流量に応じて気体導入部４の気体通路４１の流路断面積を可変にする流路断面積可変手段８を設け、液体の流量が大きい場合には、液体の流量が小さい場合に比して、気体通路４１の流路断面積を小さくすることにより、吸気量を抑制する。

【0021】

図３および図４は、図１に示す微細気泡発生装置１が備える流路断面積可変手段８を説明するための図である。図３および図４は、気体導入部４を透視した状態を示す。これらの図に示すように、本実施形態の流路断面積可変手段８は、その全体が、気体導入部４内（気体通路４１内）に配置されている。流路断面積可変手段８は、支持部９と、可動部材としての板状の弁１０および遮蔽板１１とを有している。支持部９は、気体通路４１の内壁に固定されている。支持部９は、弁１０および遮蔽板１１を連結するとともに、弁１０および遮蔽板１１を回転可能に支持する。弁１０と遮蔽板１１とは、一定の角度を成している。弁１０および遮蔽板１１は、図３に示す第１の位置と、図４に示す第２の位置との間で、回転移動可能になっている。

【0022】

図３に示すように、弁１０および遮蔽板１１が第１の位置にあるとき、弁１０は、気体通路４１の内壁面から直径方向に向かって突出するように位置し、遮蔽板１１は、気体通路４１の内壁面に沿って位置する。このようにして弁１０および遮蔽板１１が第１の位置にあるときには、気体通路４１の流路断面積が最大になる。微細気泡発生装置１に流入する液体の流量が小さく、気体通路４１を通る気体の流速が遅い場合には、弁１０および遮蔽板１１が第１の位置になり、気体通路４１の流路断面積が最大になる。

【0023】

弁１０および遮蔽板１１は、気体通路４１内に発生する気体の吸引力が弁１０または遮蔽板１１に加わることにより、第１の位置から第２の位置に向かって回転する。気体通路４１の気体の流速が速くなるほど、すなわち気体通路４１の気体の流量が大きくなるほど、気体の吸引力が大きくなることにより、弁１０および遮蔽板１１が回転し、第２の位置に近づく。弁１０および遮蔽板１１の回転位置が第２の位置に近づくほど、遮蔽板１１が傾斜し、その結果、気体通路４１の流路断面積が縮小する。支持部９は、図４に示す第２の位置で弁１０および遮蔽板１１の回転が止まるように構成されている。あるいは、弁１０または遮蔽板１１が気体通路４１の内壁面に接触することで弁１０および遮蔽板１１の回転が止まるように構成されていてもよい。弁１０および遮蔽板１１の回転角度が最大になったとき、すなわち弁１０および遮蔽板１１が第２の位置にあるときに、気体通路４１の流路断面積が最小になる。

【0024】

気体通路４１の気体の流速が遅くなる、すなわち気体通路４１の気体の流量が小さくなると、気体通路４１内に発生する気体の吸引力が小さくなる。これにより、弁１０および遮蔽板１１は、支持部９が発生させる回転力により、第２の位置から第１の位置に戻る。なお、弁１０および遮蔽板１１を第２の位置から第１の位置に向かって回転させるように付勢する、例えばばねのような付勢手段が支持部９に設けられていてもよい。

【0025】

本実施形態によれば、微細気泡発生装置１に流入する液体の流量が大きくなった際に、形成される負圧が大きくなることで、気体導入部４から導入される気体の流速が高くなるほど、流路断面積可変手段８によって気体通路４１の流路断面積を小さくすることができる。このため、微細気泡発生装置１に流入する液体の流量が大きくなり、形成される負圧が大きくなった場合に、気体導入部４からの吸気量の増加を自動的に抑制することができる。その結果、旋回液流による気体のせん断が不十分になることを回避することができるので、径の大きい気泡の生成を抑制し、十分に径の小さい微細気泡を安定的に生成することができる。また、本実施形態によれば、旋回液流と大気圧との圧力差によって吸引される気体量に応じて、気体通路４１の流路断面積を自動的に可変できるため、液体の流量が大きくなることで生じる過剰吸気を、自動的かつ適切な精度で抑制可能になる。

【0026】

また、本実施形態では、気体導入部４内（気体通路４１内）に配置可能な小型かつ簡単な構造の流路断面積可変手段８によって上記効果を奏することができる。このため、装置の大型化および誤動作を抑制することができる。更に、本実施形態の流路断面積可変手段８は、気体通路４１内に発生する吸引力を可動部材（弁１０および遮蔽板１１）が直接受けることで動作するので、誤動作、故障などを確実に抑制することができる。

【0027】

また、本実施形態では、流路断面積可変手段８が気体通路４１の流路断面積を最小にしたとき（図４に示す状態）にも、気体通路４１が完全に塞がることがなく、気体通路４１を気体が通過可能である。このため、液体の流量が大きくなったときにも気体の流入が停止することがないので、微細気泡の発生が停止することを防止でき、微細気泡をより安定的に生成することができる。

【0028】

また、本実施形態の流路断面積可変手段８では、流入する気体の吸引力に応じて、弁１０および遮蔽板１１の面積、支持部９の回転力などを調節することにより、液体流量の増減に対する吸気量の調整精度を適切に設定することができる。

【0029】

次に、本実施形態の微細気泡発生装置１が備える流路断面積可変手段８の変形例について説明するが、上述した流路断面積可変手段８との相違点のみを説明し、同様の事項は省略する。図５は、本発明の実施の形態１の微細気泡発生装置１における流路断面積可変手段の第１変形例を示す図である。図５は、気体導入部４をその長手方向に垂直な平面で切断した断面を図１中の上側から見た図に相当する。図５に示す第１変形例の流路断面積可変手段８Ａは、遮蔽板１１Ａを有している。遮蔽板１１Ａは、気体通路４１の円形断面に比べて径の小さい円形をなしている。図５は、流路断面積可変手段８Ａが気体通路４１の流路断面積を最小にした状態を示している。この状態では、気体通路４１の内周面と遮蔽板１１Ａの外縁との間を、気体が通過可能である。

【0030】

図６は、本発明の実施の形態１の微細気泡発生装置１における流路断面積可変手段の第２変形例を示す図である。図６は、気体導入部４を透視した状態を示す。図５に示す第２変形例の流路断面積可変手段８Ｂは、支持部９と遮蔽板１１Ｂとで構成されている。遮蔽板１１Ｂの、支持部９側と反対側の端部には、気体の吸引力を受けるための被吸引部１５が設けられている。被吸引部１５は、例えば円形の板状をなしている。被吸引部１５には、気流を受けるための凹部１５１が形成されていてもよい。

【0031】

実施の形態２．
次に、図７および図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図７および図８は、本発明の実施の形態２の微細気泡発生装置１が備える気体導入部４Ｃおよび流路断面積可変手段８Ｃの断面図である。これらの図に示すように、本実施の形態２における流路断面積可変手段８Ｃは、その全体が、気体導入部４Ｃの気体通路４１内に配置されている。流路断面積可変手段８Ｃは、可動部材としての遮蔽板１１Ｃと、付勢手段としてのばね１２と、ばね固定部１３と、突出部１４とを有している。

【0032】

気体導入部４Ｃの気体通路４１は、その内径が下流側に向かって連続的に縮小するテーパー部４１１を有している。遮蔽板１１Ｃは、このテーパー部４１１内に配置されている。遮蔽板１１Ｃの形状は、気体通路４１の断面形状と相似形であることが好ましく、例えば円形であることが好ましい。遮蔽板１１Ｃの外縁と、テーパー部４１１の内周面との間には、隙間があり、この隙間を気体が通過可能である。ばね１２は、コイルばねで構成されている。突出部１４は、遮蔽板１１Ｃの一方の面から突出している。突出部１４は、ばね１２の一方の端部からばね１２の内側に挿入されている。突出部１４は、図示しない係止部がばね１２に係止することにより、ばね１２から抜け出ないように固定されている。ばね１２の他方の端部は、ばね固定部１３に固定されている。ばね固定部１３は、気体通路４１の内壁に連結されている。ばね固定部１３から流出端部までの気体通路４１は、内径がほぼ一定の円柱状の通路になっている。

【0033】

遮蔽板１１Ｃは、ばね１２が伸縮することにより、気体通路４１の長手方向に移動可能になっている。図７は、ばね１２が最も伸びている状態を示している。図７における遮蔽板１１Ｃの位置を「第１の位置」と称する。遮蔽板１１Ｃがこの第１の位置にあるときには、遮蔽板１１Ｃの外縁とテーパー部４１１の内周面との間隔が最大になる、すなわち、気体通路４１の流路断面積が最大になる。図８は、ばね１２が図７の状態に比べて縮んだ状態を示している。ばね１２が縮むほど、すなわち遮蔽板１１Ｃが図８中の下方向に移動するほど、遮蔽板１１Ｃの外縁とテーパー部４１１の内周面との間隔が縮小する、すなわち、気体通路４１の流路断面積が縮小する。図示を省略するが、ばね１２が縮み切った位置、または突出部１４がばね固定部１３に当接する位置で、遮蔽板１１Ｃの外縁とテーパー部４１１の内周面との間隔が最小になる、すなわち、気体通路４１の流路断面積が最小になる。このときの遮蔽板１１Ｃの位置を「第２の位置」と称する。遮蔽板１１Ｃが第２の位置にあるときにも、遮蔽板１１Ｃの外縁とテーパー部４１１の内周面との間に隙間が確保され、気体通路４１を気体が通過可能である。

【0034】

遮蔽板１１Ｃは、気体通路４１内に発生する気体の吸引力を受けて、第１の位置から第２の位置に向かって移動する。気体通路４１の気体の流速が速くなるほど、すなわち気体通路４１の気体の流量が大きくなるほど、気体の吸引力が大きくなることにより、ばね１２が圧縮されて遮蔽板１１Ｃが移動し、第２の位置に近づく。遮蔽板１１Ｃの移動位置が第２の位置に近づくほど、気体通路４１の流路断面積が縮小する。

【0035】

気体通路４１の気体の流速が遅くなる、すなわち気体通路４１の気体の流量が小さくなると、気体通路４１内に発生する気体の吸引力が小さくなる。気体通路４１内に発生する気体の吸引力が小さくなると、遮蔽板１１Ｃは、ばね１２が伸張する復元力により、第２の位置から第１の位置に戻る。

【0036】

本実施の形態２によれば、微細気泡発生装置１に流入する液体の流量が大きくなった際に、形成される負圧が大きくなることで、気体導入部４Ｃから導入される気体の流速が高くなるほど、流路断面積可変手段８Ｃによって気体通路４１の流路断面積を小さくすることができる。このため、微細気泡発生装置１に流入する液体の流量が大きくなり、形成される負圧が大きくなった場合に、気体導入部４Ｃからの吸気量の増加を自動的に抑制することができる。その結果、旋回液流による気体のせん断が不十分になることを回避することができるので、径の大きい気泡の生成を抑制し、十分に径の小さい微細気泡を安定的に生成することができる。また、本実施の形態２によれば、旋回液流と大気圧との圧力差によって吸引される気体量に応じて、気体通路４１の流路断面積を自動的に可変できるため、液体の流量が大きくなることで生じる過剰吸気を、自動的かつ適切な精度で抑制可能になる。

【0037】

また、本実施の形態２では、気体導入部４Ｃ内（気体通路４１内）に配置可能な小型かつ簡単な構造の流路断面積可変手段８Ｃによって上記効果を奏することができる。このため、装置の大型化および誤動作を抑制することができる。更に、本実施の形態２の流路断面積可変手段８Ｃは、気体通路４１内に発生する吸引力を可動部材（遮蔽板１１Ｃ）が直接受けることで動作するので、誤動作、故障などを確実に抑制することができる。

【0038】

また、本実施の形態２では、流路断面積可変手段８Ｃが気体通路４１の流路断面積を最小にしたときにも、気体通路４１が完全に塞がることがなく、気体通路４１を気体が通過可能である。このため、液体の流量が大きくなったときにも気体の流入が停止することがないので、微細気泡の発生が停止することを防止でき、微細気泡をより安定的に生成することができる。

【0039】

また、本実施の形態２の流路断面積可変手段８Ｃでは、流入する気体の吸引力に応じて、遮蔽板１１Ｃの面積、ばね１２のばね定数などを調節することにより、液体流量の増減に対する吸気量の調整精度を適切に設定することができる。特に、本実施の形態２の流路断面積可変手段８Ｃの構造によれば、気体の吸引力の増大に伴う気体通路４１の流路断面積の縮小の割合を実施の形態１に比べて大きくすることが可能である。このため、液体の流量の増減が多い場合にも、自動的かつ適切な吸気量の制御が可能になる。

【0040】

実施の形態３．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図９は、本発明の風呂給湯装置の実施の形態を示す構成図である。

【0041】

図９に示すように、本実施形態の風呂給湯装置１５０は、熱源機としてのヒートポンプユニット１１０と、タンクユニット１２０とを備えている。ヒートポンプユニット１１０は、圧縮機１１１と、沸き上げ用熱交換器１１２と、膨張弁１１３と、蒸発器１１４と、これらを環状に接続する循環配管１１５とによって構成された冷凍サイクル部１１７を有している。冷凍サイクル部１１７では、二酸化炭素等の冷媒が圧縮機１１１で圧縮されて高温、高圧となった後に沸き上げ用熱交換器１１２で放熱し、膨張弁１１３で減圧され、蒸発器１１４で吸熱してガス状態となって圧縮機１１１に吸入される。

【0042】

一方、タンクユニット１２０は、貯湯タンク２０、給水管路３０、貯湯用循環管路４０、タンク側循環管路５０、風呂側循環管路６０、追焚き用熱交換器７０、第１給湯管路７５、風呂側湯水混合弁８０ａ、一般側湯水混合弁８０ｂ、第２給湯管路９０、第３給湯管路９５等を有している。

【0043】

貯湯タンク２０は、給水管路３０から供給される水を貯留すると共にヒートポンプユニット１１０で沸き上げられた湯を貯留する積層式のタンクである。この貯湯タンク２０の下部には、給水管路３０が接続される水導入口２０ａと、貯湯用循環管路４０の往き管４０ａが接続される水導出口２０ｂとが設けられている。貯湯タンク２０の上部には、貯湯用循環管路４０の戻り管４０ｂが接続される温水導入口２０ｃと、第１給湯管路７５が接続される温水導出口２０ｄとが設けられている。貯湯タンク２０は、給水管路３０からの給水により常に満水状態に保たれる。

【0044】

給水管路３０は、市水等の水を貯湯タンク２０、風呂側湯水混合弁８０ａ、一般側湯水混合弁８０ｂ、および一般給湯先１８０に供給する管路であり、減圧弁２５と第１〜第３給水管部３０ａ〜３０ｃとを有している。減圧弁２５は、第１給水管部３０ａの途中に設けられて、水道等の水源からの水圧を所定値に減じる。第１給水管部３０ａは、水源と貯湯タンク２０の水導入口２０ａとを繋ぎ、第２給水管部３０ｂは、減圧弁２５で第１給水管部３０ａから分岐して該第１給水管部３０ａと風呂側湯水混合弁８０ａ、一般側湯水混合弁８０ｂとを繋ぎ、第３給水管部３０ｃは、減圧弁２５の上流側で第１給水管部３０ａから分岐して該第１給水管部３０ａと一般給湯先１８０とを繋ぐ。一般給湯先１８０とは、使用者が手で直接操作して開栓する（センサを感応させて開栓する場合を含む）給湯先であり、例えば、洗面台や流し台の蛇口、浴室のシャワー等である。

【0045】

貯湯用循環管路４０は、貯湯タンク２０下部の水導出口２０ｂからヒートポンプユニット１１０の沸き上げ用熱交換器１１２を経由して貯湯タンク２０上部の温水導入口２０ｃに達する管路であり、貯湯用送水ポンプ３３および電動式の三方弁３５が設けられた往き管４０ａと、戻り管４０ｂと、三方弁３５で往き管４０ａから分岐したバイパス管４０ｃとを有している。上記の往き管４０ａは水導出口２０ｂと沸き上げ用熱交換器１１２とを繋ぎ、戻り管４０ｂは沸き上げ用熱交換器１１２と温水導入口２０ｃとを繋ぎ、バイパス管４０ｃは三方弁３５と戻り管４０ｂとを繋ぐ。

【0046】

タンク側循環管路５０は、貯湯タンク２０上部の温水導出口２０ｄから追焚き用熱交換器７０を経由して貯湯タンク２０下部に達する管路であり、往き管５０ａと、タンク側送水ポンプ４５が設けられた戻り管５０ｂとを有している。往き管５０ａは温水導出口２０ｄと追焚き用熱交換器７０上部の温水導入口７０ａとを繋ぎ、戻り管５０ｂは追焚き用熱交換器７０下部の温水導出口７０ｂと貯湯タンク２０の下部とを繋ぐ。

【0047】

風呂側循環管路６０は、浴槽１７０から追焚き用熱交換器７０を経由して浴槽１７０に戻る管路であり、往き管６０ａおよび戻り管６０ｂを有している。往き管６０ａは浴槽１７０と追焚き用熱交換器７０下部の浴水導入口７０ｃとを繋ぎ、戻り管６０ｂは追焚き用熱交換器７０上部の浴水導出口７０ｄと浴槽１７０とを繋ぐ。往き管６０ａには、追焚き用熱交換器７０側から上流側（浴槽１７０側）に向かって、フロースイッチ５３、水位センサ５５、および風呂側送水ポンプ５７（循環ポンプ）がこの順番で設けられている。風呂側送水ポンプ５７は、浴槽１７０内から浴水を導出して風呂側循環管路６０に循環させ、浴槽１７０内に戻す。往き管６０ａおよび戻り管６０ｂと、浴槽１７０との連結部には、浴槽アダプタ１６５が設けられている。

【0048】

浴槽アダプタ１６５内には、往き管６０ａと戻り管６０ｂとが接続できるように２つの配管接続部が備えられている。浴槽アダプタ１６５と戻り管６０ｂとの接続部付近の戻り管６０ｂの途中には、本発明の微細気泡発生装置１が配置されている。微細気泡発生装置１の構成は、前述した実施の形態１または２で説明したものと同様である。微細気泡発生装置１が備える気体導入部に連通する吸気部には、開閉可能な電磁弁６１が設けられている。

【0049】

風呂給湯装置１５０は、制御部１００と、浴室や台所の壁等に設置されるリモコン装置１０１とを更に備えている。使用者は、リモコン装置１０１にて、給湯温度の設定や各種運転モードの設定等を行うことができる。制御部１００は、上述した各センサで検出された情報、および、リモコン装置１０１から送信された情報に基づいて、ヒートポンプユニット１１０、貯湯用送水ポンプ３３、三方弁３５、タンク側送水ポンプ４５、風呂側送水ポンプ５７、風呂側湯水混合弁８０ａ、一般側湯水混合弁８０ｂ、電磁弁６１，５６，５９を制御することにより、風呂給湯装置１５０の各種の動作制御を行う。

【0050】

浴槽１７０に給湯する場合には、貯湯タンク２０から供給される高温の湯と給水管路３０から供給される水とが風呂側湯水混合弁８０ａにて設定温度となるように混合され、その混合された湯が第２給湯管路９０、風呂側循環管路６０を通って送られ、浴槽アダプタ１６５を介して浴槽１７０内に供給される。

【0051】

一般給湯先１８０に給湯する場合には、貯湯タンク２０から供給される高温の湯と給水管路３０から供給される水とが一般側湯水混合弁８０ｂにて設定温度となるように混合され、その混合された湯が第３給湯管路９５を通って送られて一般給湯先１８０に供給される。

【0052】

浴槽１７０内の浴水を保温または昇温する追焚き運転時には、タンク側送水ポンプ４５および風呂側送水ポンプ５７が駆動される。これにより、浴槽１７０から浴槽アダプタ１６５を通って往き管６０ａに吸入された浴水が追焚き用熱交換器７０に送られ、貯湯タンク２０からはタンク側循環管路５０により高温の湯が追焚き用熱交換器７０に供給され、追焚き用熱交換器７０にて浴水が加熱される。この加熱された浴水は、戻り管６０ｂを通って浴槽１７０へ戻り、浴槽アダプタ１６５から浴槽１７０内に流入する。この際、微細気泡発生装置１の気体導入部に連通する吸気部に設けられた電磁弁６１を開くことにより、微細気泡発生装置１にて空気を浴水中に混合し、大量の微細気泡を発生させて浴槽１７０内に供給することができる。風呂側送水ポンプ５７を継続して駆動することにより、微細気泡発生装置１にて連続して微細気泡を発生することができるため、浴槽１７０内の微細気泡濃度を増大化することができる。この際、タンク側送水ポンプ４５を駆動せずに風呂側送水ポンプ５７のみを駆動し、追焚き運転を伴わずに微細気泡発生装置１から浴槽１７０内に微細気泡を供給する運転のみを行っても良い。

【0053】

上述した実施の形態３では、本発明の微細気泡発生装置を風呂給湯装置に設けた実施の形態について説明したが、本発明の微細気泡発生装置は、このような用途に限らず、例えば、工場の製造工程における部品洗浄装置や、生体活性化を目的とした溶存酸素富化装置などとしても好ましく用いることができる。

【符号の説明】

【0054】

１ 微細気泡発生装置、２ 旋回翼、３ 縮径部、４，４Ｃ 気体導入部、６ 翼、７ 円筒管部、８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 流路断面積可変手段、９ 支持部、１０ 弁、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 遮蔽板、１２ ばね、１３ ばね固定部、１４ 突出部、１５ 被吸引部、２０ 貯湯タンク、２０ａ 水導入口、２０ｂ 水導出口、２０ｃ 温水導入口、２０ｄ 温水導出口、２５ 減圧弁、３０ 給水管路、３０ａ 第１給水管部、３０ｂ 第２給水管部、３０ｃ 第３給水管部、３３ 貯湯用送水ポンプ、３５ 三方弁、４０ 貯湯用循環管路、４０ａ 往き管、４０ｂ 戻り管、４０ｃ バイパス管、４１ 気体通路、４５ タンク側送水ポンプ、５０ タンク側循環管路、５０ａ 往き管、５０ｂ 戻り管、５３ フロースイッチ、５５ 水位センサ、５７ 風呂側送水ポンプ、６０ 風呂側循環管路、６０ａ 往き管、６０ｂ 戻り管、６１ 電磁弁、７０ 追焚き用熱交換器、７０ａ 温水導入口、７０ｂ 温水導出口、７０ｃ 浴水導入口、７０ｄ 浴水導出口、７５ 第１給湯管路、８０ａ 風呂側湯水混合弁、８０ｂ 一般側湯水混合弁、９０ 第２給湯管路、９５ 第３給湯管路、１００ 制御部、１０１ リモコン装置、１１０ ヒートポンプユニット、１１１ 圧縮機、１１２ 沸き上げ用熱交換器、１１３ 膨張弁、１１４ 蒸発器、１１５ 循環配管、１１７ 冷凍サイクル部、１２０ タンクユニット、１５０ 風呂給湯装置、１５１ 凹部、１６５ 浴槽アダプタ、１７０ 浴槽、１８０ 一般給湯先、４１１ テーパー部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】