特開 2022-14020 気泡発生器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022014020

(43)【公開日】2022-01-19

(54)【発明の名称】気泡発生器

(51)【国際特許分類】

   B01F 23/20 20220101AFI20220112BHJP

   B01F 25/40 20220101ALI20220112BHJP

   B01F 35/71 20220101ALI20220112BHJP

   E03D 9/08 20060101ALI20220112BHJP

   E03C 1/084 20060101ALI20220112BHJP

   A01G 25/02 20060101ALI20220112BHJP

【ＦＩ】

B01F3/04 Z

B01F5/06

B01F15/02 A

E03D9/08 D

E03C1/084

A01G25/02 601Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020116135

(22)【出願日】2020-07-06

(71)【出願人】

【識別番号】513298239

【氏名又は名称】株式会社ドリームバンク

(74)【代理人】

【識別番号】100167276

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】才藤 清司

【テーマコード（参考）】

2D038

2D060

4G035

4G037

【Ｆターム（参考）】

2D038JA00

2D038JF00

2D060CB03

2D060CC03

2D060CD06

4G035AB15

4G035AC26

4G035AC27

4G037AA02

4G037EA01

(57)【要約】

【課題】気泡発生器の流路内に雑菌や異物が進入することを抑制できる技術を提供する。
【解決手段】供給された水の中に気泡を発生させる気泡発生器であって、上流側から下流側に向かって流路断面積が小さくなる前記水の流路と、前記流路の出口が開口しており、前記出口よりも大きい流路断面積を有する弁室と、前記弁室において前記出口を封止するように配置され、前記流路から前記弁室に向かう前記水の圧力により前記出口を開放する弁体と、を備える、気泡発生器。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給された水の中に気泡を発生させる気泡発生器であって、
上流側から下流側に向かって流路断面積が小さくなる前記水の流路と、
前記流路の出口が開口しており、前記出口よりも大きい流路断面積を有する弁室と、
前記弁室において前記出口を封止するように配置され、前記流路から前記弁室に向かう前記水の圧力により前記出口を開放する弁体と、
を備える、気泡発生器。

【請求項2】

請求項１記載の気泡発生器であって、さらに、
前記弁室に配置され、前記弁体を前記流路の前記出口に向かって下流側から付勢する付勢部材を備え、
前記弁体は、前記水の圧力を受けたときに、前記付勢部材から付勢力を受けた状態で下流側へと移動して前記出口を開放する、気泡発生器。

【請求項3】

請求項１または請求項２記載の気泡発生器であって、
上流側端部に、前記水の給水栓の吐水口に取り付けられる取付部が設けられている、気泡発生器。

【請求項4】

請求項３に記載の気泡発生器であって、
透水性を有する多孔質部材を備え、前記多孔質部材を通過する前記水に泡沫を発生させる泡沫器具が、前記弁室より下流に配置されている、気泡発生器。

【請求項5】

請求項３または請求項４記載の気泡発生器であって、
ホースが接続されるホース接続部を下流側端部に備える、気泡発生器。

【請求項6】

請求項１または請求項２記載の気泡発生器であって、
トイレの便座に着座している人の局部に洗浄水を噴射する噴射ノズルに組み込まれており、前記洗浄水の中に気泡を発生させる、気泡発生器。

【請求項7】

請求項１または請求項２記載の気泡発生器であって、
洗濯機が有する前記水の供給を受け入れる給水受入部に接続される洗濯機接続部を備え、前記洗濯機に供給される前記水に気泡を発生させる、気泡発生器。

【請求項8】

請求項１または請求項２記載の気泡発生器であって、
シャワーヘッドに前記水を供給するシャワー用ホースに接続されるホース側接続部が上流側端部に設けられ、前記シャワーヘッドが接続されるヘッド側接続部が下流側端部に設けられており、前記シャワーヘッドに供給される前記水に気泡を発生させる、気泡発生器。

【請求項9】

請求項１または請求項２記載の気泡発生器であって、
農作物に供給される用水を送り出すポンプに接続されるポンプ側接続部が上流側端部に設けられ、前記ポンプから送り出された前記用水を前記農作物に供給するための供給路に接続される供給路側接続部が下流側端部に設けられており、前記農作物に供給される前記用水に気泡を発生させる、気泡発生器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、供給された水に気泡を発生させる気泡発生器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、微細なサイズの気泡を高濃度で含む水は、生活用水として利用されているほか、工業や、農業、水産業、医療分野等で利用されている。ＩＳＯ規格（ＩＳＯ ２０４８０－１：２０１７）によれば、そうした微細なサイズの気泡のうち、粒径が１００μｍ以下のものは「ファインバブル」と定義される。また、ファインバブルのうち、粒径が１μｍ以上のものは「マイクロバブル」と定義され、粒径が１μｍ未満のものは「ウルトラファインバブル」と定義される。ファインバブルは、一般に、発生後、例えば数ヶ月以上の長期間にわたって水の中に存在し続けることができるという特性を有している。

【0003】

ファインバブルの発生方法の一例としては、キャビテーション方式が知られている。キャビテーション方式では、流路断面積が上流から下流に向かって一時的に縮小した後、再び拡大する流路を用いて、水流の速度を一時的に増減させて水の静圧を変化させることにより水中に気泡を発生させる。例えば、下記の特許文献１には、そうしたキャビテーション方式によって、水道水にファインバブルを発生さる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１３４５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

水にファインバブルを発生させる気泡発生器は、例えばシンクや浴室など、種々の雑菌が繁殖しているような場所で用いられる場合がある。そうした雑菌が、跳ね水などによって気泡発生器付近に付着し、気泡発生器の流路内に入り込むと、気泡発生器から流出する水の水質を低下させる原因となり得る。また、そうした雑菌に限らず、気泡発生器内の流路には、水の逆流などにより、微小な異物が入り込む可能性もある。そうした異物の進入は、雑菌の進入と同様に、気泡発生器から流出する水の水質を低下させる原因になり得るし、気泡発生器におけるファインバブルの発生性能を低下させる原因ともなり得る。しかしながら、これまで、気泡発生器の流路内に雑菌や異物が進入することを抑制することについては十分な対策が施されていなかった。また、気泡発生器の技術分野においては、従来から、より簡素な構成でファインバブルの発生性能を高めたいとの要望があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の技術は、以下の形態として実現することが可能である。

【0007】

（１）本開示の一形態は、供給された水の中に気泡を発生させる気泡発生器であって、上流側から下流側に向かって流路断面積が小さくなる前記水の流路と、前記流路の出口が開口しており、前記出口よりも大きい流路断面積を有する弁室と、前記弁室において前記出口を封止するように配置され、前記流路から前記弁室に向かう前記水の圧力により前記出口を開放する弁体と、を備える、気泡発生器として提供される。
この形態の気泡発生器によれば、流路に所定の圧力の水が流入するまでは、弁体によって流路の出口が封止された状態となっている。そのため、気泡発生器の出口側から流路内へと雑菌や異物などが入り込むことを抑制できる。また、気泡発生器に水が供給されて、弁体が流路の出口を開放し、流路の出口から弁室へと水が流出する際には、流路と弁室における流路断面積の変化によってキャビテーションが生じ、水にファインバブルを含む気泡を発生させることができる。加えて、弁室での弁体による流路断面積の縮小に伴うキャビテーションの発生や、水の弁体への衝突によって発生する乱流によって、ファインバブルの発生が促進されるため、気泡発生器のファインバブルの発生性能を高めることができる。
（２）上記形態の気泡発生器は、さらに、前記弁室に配置され、前記弁体を前記流路の前記出口に向かって下流側から付勢する付勢部材を備え、前記弁体は、前記水の圧力を受けたときに、前記付勢部材から付勢力を受けた状態で下流側へと移動して前記出口を開放してよい。
この形態の気泡発生器によれば、付勢部材を用いて、流路の出口の弁体による開閉機構を簡易に構成することができる。また、この形態の気泡発生器によれば、流路から弁室へと水が流入する際に、付勢部材の弾性力によって弁体を水流の中で振動させることができる。よって、この弁体の振動によって生じる乱流により、ファインバブルの発生がさらに促進されるため、気泡発生器のファインバブルの発生性能を、より一層、高めることができる。
（３）上記形態の気泡発生器において、上流側端部に、前記水の給水栓の吐水口に取り付けられる取付部が設けられてよい。
この形態の気泡発生器によれば、水の給水栓への取り付けを容易化することができる。
（４）上記形態の気泡発生器において、透水性を有する多孔質部材を備え、前記多孔質部材を通過する前記水に泡沫を発生させる泡沫器具が、前記弁室より下流に配置されてよい。
この形態の気泡発生器によれば、流路および弁室においてファインバルブを発生させた水に、泡沫器具によって、さらに泡沫を発生させることができる。これにより、気泡発生器から吐出される水の体積を泡沫の分だけ増大させることができる。よって、給水栓から吐出される水の量を低減させることができ、節水効果を得ることができる。また、泡沫によって気泡発生器から吐出される水の勢いが和らぐため、気泡発生器から吐出された水の飛び跳ねを抑制することができる。よって、そうした水の飛び跳ねによる水の浪費が抑制され、節水効果を得ることができる。さらに、泡沫器具によって、気泡発生器から吐出される水に、様々な粒径を有するファインバブルを発生させることができる。
（５）上記形態の気泡発生器は、ホースが接続されるホース接続部を下流側端部に備えてよい。
この形態の気泡発生器によれば、気泡発生器へのホースの接続が容易化される。よって、ファインバブルを発生させた水をホースによって離れた場所へと導くことが容易になる。また、この形態の気泡発生器によれば、ホース内の雑菌や藻類などの異物が、ホース内に残っている水の逆流などにより、気泡発生器の流路内へと入り込むことを、弁体による流路の出口の封止によって抑制することができる。
（６）上記形態の気泡発生器は、トイレの便座に着座している人の局部に洗浄水を噴射する噴射ノズルに組み込まれており、前記洗浄水の中に気泡を発生させてよい。
この形態の気泡発生器によれば、洗浄水にファインバブルを発生させることができるため、洗浄水による洗浄効果を高めることができる。また、弁体による流路の出口の封止によって、便器内の雑菌や異物が気泡発生器の流路内に入り込むことを抑制できる。
（７）上記形態の気泡発生器は、洗濯機が有する前記水の供給を受け入れる給水受入部に接続される洗濯機用接続部を下流側端部に備え、前記洗濯機に供給される前記水に気泡を発生させてよい。
この形態の気泡発生器によれば、洗濯機の給水経路への取り付けを容易化することができる。よって、洗濯機で用いられる水にファインバブルを発生させることが容易になり、洗濯機による衣類等の洗浄性能を高めることができる。また、弁体による流路の出口の封止によって、洗濯機に水が供給されていない間に、洗濯機の雑菌や異物が気泡発生器の流路内に入り込むことを抑制できる。
（８）上記形態の気泡発生器は、シャワーヘッドに前記水を供給するシャワー用ホースに接続されるホース側接続部が上流側端部に設けられ、前記シャワーヘッドが接続されるヘッド側接続部が下流側端部に設けられており、前記シャワーヘッドに供給される前記水に気泡を発生させてよい。
この形態の気泡発生器によれば、シャワーヘッドへの取り付けを容易化できる。よって、シャワーヘッドから流出する水にファインバブルを発生させることが容易になる。また、弁体による流路の出口の封止によって、シャワーヘッドを通じて雑菌や異物が気泡発生器の流路内に入り込むことを抑制できる。
（９）上記形態の気泡発生器は、農作物に供給される用水を送り出すポンプに接続されるポンプ側接続部が上流側端部に設けられ、前記ポンプから送り出された前記用水を前記農作物に供給するための供給路に接続される供給路側接続部が下流側端部に設けられており、前記農作物に供給される前記用水に気泡を発生させてよい。
この形態の気泡発生器によれば、農作物に供給される用水の供給経路への取り付けを容易化できる。よって、農作物に供給される用水にファインバブルを発生させることが容易になる。また、弁体による流路の出口の封止によって、用水の供給経路の雑菌や異物が気泡発生器の流路内に入り込むことを抑制できる。

【0008】

本開示の技術は、気泡発生器以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、気泡発生方法や、気泡発生器を備えるトイレ用の洗浄ノズル、ホースおよびホースリール、洗濯機、シャワーヘッド、農業用水の供給システム、気泡発生器を備えるその他の水処理システム、水に気泡を発生させる流路構造等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態の気泡発生器の概略側面図。

【図2】第１実施形態の気泡発生器の概略分解斜視図。

【図3】第１実施形態の弁ユニットの概略分解斜視図。

【図4】第１実施形態の気泡発生器の概略断面図。

【図5】第１実施形態の気泡発生器におけるファインバブルの発生メカニズムを説明するための概略図。

【図6】気泡のサイズごとの濃度分布を調べた実験結果を示す説明図。

【図7】第２実施形態の気泡発生器の概略側面図。

【図8】第２実施形態の気泡発生器の概略分解斜視図。

【図9】第２実施形態の気泡発生器の概略断面図。

【図10】気泡のサイズごとの濃度分布を調べた実験結果を示す説明図。

【図11】第３実施形態の気泡発生器およびそれが接続されるホースリールを示す概略図。

【図12】第４実施形態の気泡発生器が用いられているトイレを示す概略斜視図。

【図13】第５実施形態の気泡発生器およびそれが接続される洗濯機を示す概略図。

【図14】第６実施形態の気泡発生器が用いられているシャワーの概略分解図。

【図15】第７実施形態の気泡発生器を備える農業用水の供給システムの構成を示す概略図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

１．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における気泡発生器１０Ａを示す概略側面図である。図２は、気泡発生器１０Ａの概略分解斜視図である。図３は、気泡発生器１０Ａが備える弁ユニット１５の概略分解斜視図である。図４は、図１に示す４－４切断における気泡発生器１０Ａの概略断面図である。図１～図４にはそれぞれ、気泡発生器１０Ａの中心軸ＣＸが一点鎖線によって図示されている。

【0011】

第１実施形態の気泡発生器１０Ａは、図１に示すように、給水栓１００の吐水口１０１に取り付けられ、吐水口１０１から吐出される水にファインバブルを発生させる。第１実施形態では、給水栓１００は上水道に接続されており、吐水口１０１から吐出される水は水道水である。なお、給水栓１００は上水道に接続されていなくてもよく、例えば井戸などの上水道以外の水源に接続され、水道水以外の水を吐出してもよい。

【0012】

気泡発生器１０Ａは、円筒状の形状を有しており、一端が給水栓１００における吐水口１０１に接続され、他端からファインバブルを発生させた水を流出する。以下では、気泡発生器１０Ａにおいて、水の供給源に接続されている一端側を「上流」と呼び、ファインバブルを発生させた水を流出する他端側を「下流」と呼ぶ。

【0013】

図２に示すように、気泡発生器１０Ａは、本体筒部１１と、弁ユニット１５と、パッキン１７と、弁ユニット保持部材１８と、を備える。本体筒部１１は、円筒状の部材によって構成され、気泡発生器１０Ａの本体部を構成する。本体筒部１１は、例えば、快削黄銅などの金属材料によって構成される。本体筒部１１は、他の金属材料や樹脂材料によって構成されてもよい。なお、本体筒部１１の下流端には、他の給水用の器具を取り付けるためのネジ部１２が設けられている。ネジ部１２は省略されてもよい。

【0014】

図４に示すように、本体筒部１１の筒内には、取付部２０と、流路２１と、弁ユニット配置部２５とが中心軸ＣＸ上に上流から下流へと順に設けられている。なお、取付部２０と流路２１と弁ユニット配置部２５のそれぞれの中心軸は、気泡発生器１０Ａの中心軸ＣＸと一致する。

【0015】

取付部２０は、本体筒部１１の上流側の端部に設けられ、給水栓１００の吐水口１０１に取り付けられる部位であり、給水栓１００から供給される水を受け入れる入口として機能する。図２および図４に示すように、取付部２０の内周面には、吐水口１０１の外周に設けられている、図示しないネジ部に螺号するネジ溝２７が設けられている。吐水口１０１は、取付部２０に挿入されてネジ締めにより固定される。

【0016】

図１および図２に示すように、取付部２０の外周を囲む側面には、縦に並列に延びる複数の縦溝２８が全周にわたって配列されている。縦溝２８は、気泡発生器１０Ａを吐水口１０１に取り付ける際に滑り止めとして機能する。縦溝２８は省略されてもよい。

【0017】

図４に示すように、流路２１は、取付部２０の下流側に設けられている。流路２１の入口２２は、取付部２０の底部において開口しており、出口２３は、弁ユニット配置部２５において開口している。流路２１は、上流から下流に向かって流路断面積が小さくなる構成を有している。第１実施形態では、流路２１は、円形断面形状を有しており、上流から下流に向かって開口径が縮小するテーパ状の流路として構成されている。

【0018】

流路２１は、所定の圧力で流路２１に流れる水に、キャビテーションによりファインバブルが発生する寸法で構成されている。所定の圧力は、例えば、０．１～０．６ＭＰａ程度としてよい。また、流路２１の寸法としては、例えば、流路２１の入口２２の開口径を５～２０ｍｍ程度とし、出口２３の開口径を１～８ｍｍ程度とし、流路２１の中心軸ＣＸに沿った方向における長さを８～１８ｍｍ程度としてもよい。また、流路２１は、その入口２２と出口２３の開口径の差と流路２１の長さとの比の値が、０．５～１．０程度となるように構成されてもよい。

【0019】

弁ユニット配置部２５は、流路２１の下流端に接続された円柱状の空間によって構成されている。流路２１の出口２３は、弁ユニット配置部２５の上流端に位置する上面における中央において開口している。弁ユニット配置部２５の下流端は全体的に開口している。弁ユニット配置部２５には、その下流端における開口から後述する弁ユニット１５が収容される。

【0020】

図２および図４を参照して、パッキン１７および弁ユニット保持部材１８について説明する。図２に示すように、パッキン１７は、円環状のゴム部材によって構成される。気泡発生器１０Ａが給水栓１００に取り付けられるときに、パッキン１７は、図４に示すように、取付部２０内における流路２１手前の底部において流路２１の入口２２を囲むように配置される。パッキン１７は、給水栓１００の吐水口１０１の先端面に当接して圧縮され、吐水口１０１と流路２１との間を水密かつ気密にシールする。パッキン１７は、吐水口１０１から吐出された水が気泡発生器１０Ａの外部へと漏洩することを抑制する。また、吐水口１０１から流路２１へと流入する水に外気が混入することを抑制する。

【0021】

弁ユニット保持部材１８は、図２に示すように、円環の一部を欠いたＣ字状の形状を有しており、その径方向への弾性変形が可能である。弁ユニット保持部材１８は、例えば、ステンレス（登録商標）によって構成される。図４に示すように、弁ユニット保持部材１８は、弁ユニット配置部２５に弁ユニット１５が収容された後、弁ユニット配置部２５における下流側端部の内周面に設けられた円環状の溝部２９に嵌めこまれる。弁ユニット保持部材１８は、弁ユニット１５の下流側端部の周縁部を支持し、弁ユニット１５が弁ユニット配置部２５から脱落することを抑制する。

【0022】

気泡発生器１０Ａによれば、弁ユニット配置部２５への弁ユニット１５の取り付けにより、以下に説明する弁体３５によって実現される逆止弁機構を流路２１の下流に簡易に設けることができる。これにより、気泡発生器１０Ａの製造効率が高められている。

【0023】

図３および図４を参照して、弁ユニット１５の構成を説明する。弁ユニット１５は、上述したように、円柱形状を有している。弁ユニット１５の内部には、以下に説明するリフト式の逆止弁機構が構成されている。弁ユニット１５は、ケーシング３０と、弁体３５と、付勢部材３６と、支持部材３８と、を備えている。

【0024】

ケーシング３０は、中空円筒状の部材であり、例えばポリアセタールなどの樹脂材料によって構成される。ケーシング３０は、図４に示すように、弁ユニット配置部２５の内壁面に密着する寸法を有している。ケーシング３０の内部空間は、円柱形状を有しており、弁体３５が収容される弁室３１を構成する。

【0025】

ケーシング３０の上流側端部に位置する上面中央には、弁室３１に連通する円形状の導入口３２が開口している。気泡発生器１０Ａの流路２１の出口２３は、導入口３２の中央に位置しており、導入口３２を介して弁室３１において開口している。導入口３２の開口面積は、流路２１の出口２３より大きい。また、中心軸ＣＸに垂直な断面における弁室３１の断面積は、流路２１の出口２３の開口面積より大きい。つまり、流路２１から弁室３１へと水が流れるときの流路２１の出口２３における流路断面積は、弁室３１における流路断面積よりも大きい。

【0026】

ケーシング３０の外周側面には、上流側端部に寄った位置に、弁室３１の外周を囲む円環状の溝が設けられており、その溝内に、円環状のゴム部材によって構成された内部パッキン３３が配置されている。内部パッキン３３は、弁ユニット１５が弁ユニット配置部２５内に取り付けられたときに、圧縮された状態で本体筒部１１の内壁面に密着する。内部パッキン３３は、本体筒部１１と弁ユニット１５との間の隙間から水が漏洩することを抑制する。また、内部パッキン３３は、本体筒部１１と弁ユニット１５との間の隙間から外気が流路２１および弁室３１へと進入することを抑制する。

【0027】

ケーシング３０の下流端は全体的に開口している。弁体３５は、ケーシング３０の下流端におけるその開口部を通じて弁室３１に収容される。弁体３５は、弁室３１において、中心軸ＣＸに沿って移動することにより導入口３２を開閉する。弁体３５は、例えばポリアセタールなどの樹脂材料によって構成される。第１実施形態では、弁体３５は、弁部４０と、弁軸４３と、を備える。

【0028】

弁部４０は、弁体３５の上流側端部に設けられた傘状に広がる円柱形状を有する部位である。弁部４０の直径は、ケーシング３０の導入口３２の開口径より大きい。弁部４０の上面部における周縁端部には、径方向外方に向かって下降傾斜する傾斜面４４が設けられている。また、傾斜面４４より下流の外周側面には、シール部材４５が取り付けられている。シール部材４５は、円環状のゴム部材によって構成され、弁部４０の外周側面に設けられた周状の括れ部に嵌め込まれている。

【0029】

弁部４０の下流端部における外周側面には、複数の側方突起部４６が設けられている。複数の側方突起部４６は、弁部４０の周方向に配列されている構造物であり、シール部材４５より下流に設けられている。各側方突起部４６は、弁部４０の外周側面から径方向に突起している。第１実施形態では、弁部４０には、４つの側方突起部４６が設けられており、互いに直交する４方向に突起している。各側方突起部４６の先端は、弁室３１の側壁面の手前まで延び出ている。各側方突起部４６によって、弁室３１内での弁部４０の中心軸ＣＸに沿った方向への移動がガイドされる。

【0030】

弁軸４３は、円柱軸状の部位であり、弁部４０の下面中央から中心軸ＣＸに沿って延び出ている。弁軸４３は、弁部４０を支持する支持軸として機能する。弁軸４３の周りには付勢部材３６が配置される。

【0031】

支持部材３８は、弁ユニット１５の下流側端部を構成する部材であり、例えばポリアセタールなどの樹脂材料によって構成される。支持部材３８は、ケーシング３０の弁室３１に収容されている弁体３５および付勢部材３６を支持する。

【0032】

支持部材３８は、ケーシング３０の下流側端部の開口部に嵌めこまれる環状部４７と、環状部４７の中央に設けられている円筒状の筒状部４８と、環状部４７と筒状部４８とを連結する複数の連結軸４９と、を備える。環状部４７は、その上流側端部がケーシング３０の下流側端部の開口部内に嵌め込まれることにより、ケーシング３０の下流側端部に固定される。

【0033】

筒状部４８は、その中央に中心軸ＣＸに沿った貫通孔を有している。弁体３５の弁軸４３は、筒状部４８におけるその貫通孔内に挿通される。弁軸４３と筒状部４８との間には、わずかな隙間が形成されている。これにより、中心軸ＣＸに沿った弁軸４３の移動が許容される。また、弁軸４３を中心とする弁体３５の回転が許容される。筒状部４８は弁軸４３の中心軸ＣＸに沿った方向における往復移動をガイドする。

【0034】

複数の連結軸４９は、筒状部４８の周囲に放射状に配列されている。弁室３１に流入した水は、連結軸４９同士の間の空間を通じて、弁室３１の下流端から流出する。上述したように、弁軸４３の周囲には付勢部材３６が配置される。付勢部材３６は、コイルスプリングによって構成される。付勢部材３６は、複数の連結軸４９の上に配置され、連結軸４９に支持された状態で弁部４０の下面に当接し、弁体３５に、下流側から上流側へと向かう付勢力を付与する。

【0035】

図４に示すように、弁ユニット１５では、弁体３５は、付勢部材３６から付与される付勢力によって、弁部４０がケーシング３０の上流側端部へと押し付けられた状態で保持される。この状態では、弁部４０の傾斜面４４が導入口３２の内周縁部に当接し、シール部材４５が、導入口３２の内周縁部より下流に設けられている傾斜内壁面５０に当接することによって導入口３２が閉塞される。傾斜内壁面５０は、弁室３１の内壁面の一部であり、中心軸ＣＸを囲むように周状に形成され、中心軸ＣＸの方に向き、かつ、下流を向くように傾斜している。弁体３５の弁部４０は、導入口３２を通じて水の圧力を受けると、導入口３２から離れるように下流側へと移動し、導入口３２を開放する。

【0036】

気泡発生器１０Ａによれば、弁体３５が逆止弁として機能する弁ユニット１５を備えていることにより、流路２１に水が流入していない状態では、弁ユニット１５の弁体３５によって流路２１の出口２３が封止された状態となる。また、給水栓１００が開かれ、流路２１に水が流入したときには、その水の圧力により、弁体３５が流路２１の出口２３から離れるように移動し、流路２１の出口２３が開放される。

【0037】

シンクや浴室などの給水栓１００が設置されているような場所には、多くの場合、種々の雑菌が存在する。そうした雑菌は、跳ね水などにより、給水栓１００の吐水口１０１付近に付着する可能性がある。気泡発生器１０Ａによれば、上記のように給水栓１００が閉じられている不使用時には、弁体３５によって流路２１が封止されるため、そうした雑菌が、気泡発生器１０Ａの下流端から流路２１へと進入することが抑制される。よって、気泡発生器１０Ａから吐出される水の水質が雑菌によって低下することが抑制され、水の衛生面を保つことができる。また、給水栓１００が閉じられている不使用時に弁体３５によって流路２１が封止されていれば、気泡発生器１０Ａの下流端から微細な異物が気泡発生器１０Ａの流路２１に進入することが抑制される。そのため、流路２１にそうした異物が進入することによって、気泡発生器１０Ａから吐出される水の水質が低下することや、後述する気泡発生器１０Ａにおけるファインバブルの発生性能が低下することが抑制される。気泡発生器１０Ａによれば、弁体３５は、弁部４０の傾斜面４４とその下流のシール部材４５とによって、流路２１の出口２３は二重に封止される。これにより、流路２１への雑菌や異物の進入がさらに抑制される。

【0038】

以下に説明するように、気泡発生器１０Ａにおいて流路２１の下流に設けられている弁体３５は、ファインバブルの発生性能の向上にも寄与する。

【0039】

図５を参照して、気泡発生器１０Ａにおけるファインバブルの発生メカニズムを説明する。図５は、図４と同様な概略断面図であり、流路２１に水が流れ、弁体３５が流路２１の出口２３を開放した状態にある気泡発生器１０Ａを示している。なお、図５には、便宜上、弁体３５が流路２１の出口２３を閉塞しているときの弁体３５の位置が破線で図示されている。

【0040】

上述したように、給水栓１００が開かれ、吐水口１０１から流路２１に水が流入すると弁体３５が下流に移動し、流路２１の出口２３が開放される。流路２１は上流から下流に向かって流路断面積が小さくなる構成を有しているため、流路２１内では、ベルヌーイの定理に従って、下流ほど水の流速が増大して水の静圧が急激に低下する。この静圧の急激な低下により、キャビテーションが発生する。流路断面積が最小に絞られた流路２１の出口２３を通じて流路断面積がその出口２３よりも大きい弁室３１へと水が流出するときには、水の流速が低下して水の静圧が急激に増大し気泡が収縮する。これによって、水中にファインバブルが発生する。

【0041】

気泡発生器１０Ａでは、弁室３１において水が弁室３１の内壁面と弁体３５の弁部４０との間の隙間を通過する際にもキャビテーションが発生する。また、気泡発生器１０Ａでは、水が弁体３５へ衝突することにより、流路２１および弁室３１内に激しい乱流が発生する。この乱流の発生によってもファインバブルの発生が促進されるため、気泡発生器１０Ａにおけるファインバブルの発生性能が高められる。

【0042】

さらに、気泡発生器１０Ａでは、弁体３５は、水の圧力により流路２１の出口２３を開放した後に、付勢部材３６の弾性力により水流の中で微振動する。この弁体３５の微振動によっても流路２１および弁室３１内で乱流が引き起こされるため、流路２１および弁室３１内でのファインバブルの発生がさらに促進される。

【0043】

また、気泡発生器１０Ａでは、弁室３１内において水は、弁部４０の側方突起部４６同士の間の隙間を通って下流へと流れる。このとき、側方突起部４６がプロペラとして機能することにより、弁体３５は弁軸４３を中心として回転する。これにより、弁室３１内に水の旋回流が生じ、ファインバブルの発生がさらに促進される。

【0044】

気泡発生器１０Ａでは、弁体３５の弁部４０の上端周縁部には傾斜面４４が形成されている。この傾斜面４４によって水が円滑に誘導されて流れるため、弁室３１内での流路抵抗の増大が抑制される。よって、気泡発生器１０Ａにおける圧力損失の増大が抑制される。

【0045】

図６は、気泡発生器１０Ａから吐出された水に含有される気泡のサイズごとの濃度分布を調べた実験結果を示す説明図である。図６には、気泡のサイズを横軸とし、水１ｍＬ当たりに含まれる気泡の個数濃度を縦軸とするグラフが示されている。気泡のサイズは、気泡の粒子径に相当する。実線グラフは、給水栓１００に接続された気泡発生器１０Ａから吐出された水における気泡の濃度分布を示している。破線グラフは、気泡発生器１０Ａを通過させることなく、給水栓１００から吐出させた原水における気泡の濃度分布を示している。ここでの「原水」とは、ファインバブルを発生さていない水を意味しており、水道水の原材料となる水を意味する「原水」とは異なる概念を示している。この実験結果が示すように、気泡発生器１０Ａによれば、原水に対して、０．２μｍ以下の粒径を有するウルトラファインバブルを高濃度で発生させることができる。また、０．１μｍ前後の粒径を有するウルトラファインバブルをきわめて高い濃度で発生させることができる。

【0046】

以上のように、第１実施形態の気泡発生器１０Ａによれば、給水栓１００の吐水口１０１への取り付けが容易であり、給水栓１００から吐出される水にファインバブルを容易に発生させることができる。また、給水栓１００が閉じられて水が吐出されていないときには弁体３５が流路２１を閉塞するため、給水栓１００が閉じられている間に、流路２１に雑菌や異物が進入することを抑制できる。また、第１実施形態の気泡発生器１０Ａによれば、流路２１の下流に弁体３５を設ける簡素な構成により、ファインバブルの発生性能が高められる。

【0047】

２．第２実施形態：
図７は、第２実施形態における気泡発生器１０Ｂを示す概略側面図である。図８は、気泡発生器１０Ｂの概略分解斜視図である。図９は、図７に示す９－９切断における気泡発生器１０Ｂの概略断面図である。なお。図９では、便宜上、泡沫発生部材５６の断面構造については図示せず、泡沫発生部材５６の配置領域にクロスハッチングを付して表示してある。

【0048】

第２実施形態の気泡発生器１０Ｂの構成は、本体筒部１１の下流端に泡沫器具５５が追加されている点以外は、第１実施形態の気泡発生器１０Ａとほぼ同じである。泡沫器具５５は、通過する水に泡沫（ｆｏａｍ）を発生させる。本明細書において「泡沫」とは、ファインバブルよりも大きく、視認が可能なサイズの気泡の集まりを意味する。気泡発生器１０Ｂによれば、ファインバブルを発生させる機構と泡沫を発生させる機構とを給水栓￥に簡易かつコンパクトに一体的に取り付けることができる。

【0049】

図８および図９に示すように、泡沫器具５５は、泡沫発生部材５６と、保持部材５９と、を備える。図８に示すように、泡沫発生部材５６は、透水性を有する多孔質部材５７と、多孔質部材５７の側面を覆う外装部材５８と、を備える。多孔質部材５７は、直径よりも高さが小さい円柱形状を有しており、その内部に、多数の細孔５７ｐが全体にわたって形成されている。細孔５７ｐは、多孔質部材５７を通過する水に気体を混合させて泡沫を発生させる微細な流路を構成している。外装部材５８は、円筒状の樹脂部材によって構成され、筒内に多孔質部材５７を保持する。外装部材５８の外周側面には、外気を泡沫器具５５内に導入するための隙間を形成する凹部が設けられている。なお、図９に示すように、多孔質部材５７は、その上面の中央がなだらか隆起して外装部材５８から突出している。これにより、多孔質部材５７の上方から流れてくる水を、外装部材５８に接する多孔質部材５７の外周縁部にまで行きわたらせることができる。

【0050】

保持部材５９は、図８に示すように、円筒状の部材によって構成されており、図９に示すように、その筒内に泡沫発生部材５６を保持する。保持部材５９は、本体筒部１１と同様に、快削黄銅などの金属材料によって構成される。図８に示すように、保持部材５９の上流側端部の内周面には、本体筒部１１の下流端に設けられているネジ部１２に螺号するネジ溝５９ｓが切られている。また、図９に示すように、保持部材５９の上流側端部の内周面には、本体筒部１１との境界をシールする円環状のパッキン部材５９ｐが配置されている。

【0051】

気泡発生器１０Ｂによれば、本体筒部１１に設けられている弁室３１の下流に泡沫器具５５が配置されている。本体筒部１１内で発生したファインバブルを含有する水は、泡沫器具５５の多孔質部材５７を通過して、泡沫器具５５の下流端の開口から吐出される。泡沫器具５５から吐出される水には、ファインバブルに加えて、泡沫器具５５の多孔質部材５７の内部を通過する際に外気と混合されて発生した泡沫が含有される。

【0052】

図１０は、気泡発生器１０Ｂから吐出された水に含有される気泡のサイズごとの濃度分布を調べた実験結果を図６と同様なグラフによって示す説明図である。実線グラフは、気泡発生器１０Ｂから吐出させた水における気泡の濃度分布を示している。破線グラフは、第１実施形態の気泡発生器１０Ａから吐出させた水における気泡の濃度分布を示している。この実験結果が示すように、気泡発生器１０Ｂによれば、泡沫器具５５によって泡沫を発生させることにより、水に、０．２μｍ以下の粒径を有するファインバブルに加えて、０．３μｍや０．４μｍの粒径を有するファインバブルも多数発生させることができる。

【0053】

以上のように、第２実施形態の気泡発生器１０Ｂによれば、泡沫器具５５を備えていることにより、ファインバブルを含む水に泡沫を発生させることができる。これにより、気泡発生器１０Ｂから吐出される水の体積を、泡沫の分だけ増大させることができる。よって、給水栓１００から吐出される水の量を低減させることができ、節水効果を得ることができる。また、泡沫器具５５によって発生する泡沫によって、気泡発生器１０Ｂから吐出される水の水流が和らぐため、気泡発生器１０Ｂから吐出される水の飛び跳ねを抑制することができる。よって、そうした水の飛び跳ねによる水の浪費が抑制され、節水効果を得ることができる。さらに、泡沫器具５５によって、気泡発生器１０Ｂから吐出される水に、様々な粒径を有するファインバブルを発生させることができる。その他に、第２実施形態の気泡発生器１０Ｂによれば、第１実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。

【0054】

３．第３実施形態：
図１１は、第３実施形態における気泡発生器１０Ｃおよびそれが接続されるホースリール１１０を示す概略図である。第３実施形態の気泡発生器１０Ｃの構成は、ネジ部１２の代わりに、ホース１１１が接続されるホース接続部６０が、下流側端部に設けられている点以外は、第１実施形態の気泡発生器１０Ａとほぼ同じである。

【0055】

気泡発生器１０Ｃは、ホース接続部６０がホース１１１内に挿入されることによってホース１１１に接続される。ホース接続部６０は、下流端に半球状の先端部６１を備えている。ホース接続部６０は、先端部６１を有することにより、ホース１１１内への挿入が容易化されている。また、ホース接続部６０の外周側面には、ホース１１１の脱落を抑制するための滑り止めとして機能する周状の溝部６２や、径が局所的に大きくなっている鍔部６３が形成されている。

【0056】

第３実施形態の気泡発生器１０Ｃによれば、ホース１１１およびホース１１１が巻き取られているホースリール１１０への接続が容易化される。よって、気泡発生器１０Ｃにおいてファインバブルを発生させた水をホース１１１によって離れた場所へと導くことが容易になり、ファインバブルを含有する水を用いた散水や、洗車を含む洗浄作業が容易化される。また、気泡発生器１０Ｃによれば、弁体３５による流路２１の出口２３の封止によって、給水栓１００が閉じられている不使用時に、ホース１１１内の雑菌や藻類などの異物が、ホース１１１内に残っている水の逆流により、気泡発生器１０Ｃの流路２１内へと入り込むことが抑制される。その他に、第３実施形態の気泡発生器１０Ｃによれば、上記実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。

【0057】

４．第４実施形態：
図１２は、第４実施形態における気泡発生器１０Ｄが用いられているトイレ１２０を示す概略斜視図である。第４実施形態の気泡発生器１０Ｄは、トイレ１２０の便座１２１に着座している人の局部に洗浄水を噴射する噴射ノズル１２２に組み込まれている。噴射ノズル１２２は、柱状の形状を有しており、便座１２１より下方の便器１２４内の空間に延び出るように構成されている。噴射ノズル１２２の先端部には、洗浄水を噴射する噴射孔１２３が設けられている。気泡発生器１０Ｄは、噴射ノズル１２２において、噴射孔１２３の上流側に位置する洗浄水の供給配管の一部を構成している。

【0058】

第４実施形態の気泡発生器１０Ｄによれば、トイレ１２０の噴射ノズル１２２から噴射される洗浄水にファインバブルを発生させることができるため、洗浄水による洗浄効果を高めることができる。また、弁体３５による流路２１の出口２３の封止によって、便器１２４内の雑菌や異物が気泡発生器１０Ｄの流路２１内に入り込むことを抑制できる。その他に、第４実施形態の気泡発生器１０Ｄによれば、上記実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。

【0059】

５．第５実施形態：
図１３は、第５実施形態における気泡発生器１０Ｅおよびそれが接続される洗濯機１３０を示す概略図である。第５実施形態の気泡発生器１０Ｅは、洗濯機１３０に接続され、洗濯機１３０での洗濯に用いられる水にファインバブルを発生させる。気泡発生器１０Ｅの上流側端部には、洗濯機１３０の給水ホース１３１の先端部が挿入されて接続される給水ホース取付部６５が設けられている。気泡発生器１０Ｅの下流側端部には、洗濯機１３０が有する水の供給を受け入れる給水受入部１３２に接続される洗濯機用接続部６６が設けられている。給水受入部１３２は、洗濯機１３０から突出している円筒状のパイプによって構成される。給水受入部１３２の外周にはネジ溝が設けられている。また、洗濯機用接続部６６の内周壁面には、給水受入部１３２の外周のネジ溝に螺号するネジ溝が設けられている。洗濯機用接続部６６は、給水受入部１３２の挿入を受け入れ、螺号により、給水受入部１３２に固定される。

【0060】

なお、洗濯機１３０の給水受入部１３２は給水ホースに直接的に接続されてもよく、洗濯機用接続部６６は、その給水ホースに接続されるように構成されていてもよい。この場合、気泡発生器１０Ｅの上流側端部には、給水ホース取付部６５の代わりに給水栓に接続される給水栓取付部が設けられていてもよい。

【0061】

第５実施形態の気泡発生器１０Ｅによれば、洗濯機１３０の給水経路への取り付けが容易化される。よって、洗濯機１３０で用いられる水にファインバブルを発生させることが容易にでき、洗濯機１３０による衣類等の洗浄性能を高めることができる。また、弁体３５による流路２１の出口２３の封止によって、洗濯機１３０への水の供給が停止されている間に、洗濯機１３０の雑菌や異物が気泡発生器１０Ｅの流路２１内に入り込むことが抑制される。その他に、第５実施形態の気泡発生器１０Ｅによれば、上記実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。

【0062】

６．第６実施形態：
図１４は、第６実施形態における気泡発生器１０Ｆが用いられているシャワー１４０の概略分解図である。第６実施形態の気泡発生器１０Ｆは、シャワーヘッド１４１とシャワー用ホース１４３との間に取り付けられ、シャワーヘッド１４１から吐出される水にファインバブルを発生させる。気泡発生器１０Ｆの構成は、シャワーヘッド１４１およびシャワー用ホース１４３への接続が可能に構成されている点以外は、第１実施形態の気泡発生器１０Ａとほぼ同じである。

【0063】

気泡発生器１０Ｆの下流側端部には、シャワーヘッド１４１の基端部１４２に接続されるヘッド側接続部６８が設けられている。ヘッド側接続部６８は、シャワーヘッド１４１の基端部１４２が挿入される筒孔によって構成され、その内周面には、シャワーヘッド１４１の基端部１４２に設けられたネジ部に螺号するネジ溝が切られている。また、気泡発生器１０Ｆの上流側端部には、シャワー用ホース１４３に接続されるホース側接続部６９が設けられている。ホース側接続部６９は、シャワー用ホース１４３の先端に設けられたシャワーヘッド１４１を接続するため円筒状の接続金具１４４に接続される。ホース側接続部６９は、接続金具１４４内に挿入され、接続金具１４４内に切られているネジ溝に螺号するネジ部によって構成される。

【0064】

第６実施形態の気泡発生器１０Ｆによれば、シャワー１４０への取り付けが容易化される。よって、シャワーヘッド１４１から流出する水にファインバブルを発生させることが容易になる。また、弁体３５による流路２１の出口２３の封止によって、シャワーヘッド１４１を通じて雑菌や異物が気泡発生器１０Ｆの流路２１内に入り込むことを抑制できる。その他に、第６実施形態の気泡発生器１０Ｆによれば、上記実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。

【0065】

７．第７実施形態：
図１５は、第７実施形態における気泡発生器１０Ｇを備える農業用水の供給システム１５０の構成を示す概略図である。供給システム１５０は、農作物の育成に用いられる用水を、温室や田畑などの農作物に供給する。供給システム１５０は、第７実施形態の気泡発生器１０Ｇに加えて、上流側配管１５１と、下流側配管１５２と、ポンプ１５５と、を備える。

【0066】

上流側配管１５１は、用水の水源とポンプ１５５とを接続する配管である。下流側配管１５２は、農作物の育成場所まで配設されている配管であり、用水を農作物に供給するための供給路に相当する。下流側配管１５２は、気泡発生器１０Ｇを介してポンプ１５５に接続されている。ポンプ１５５によって上流側配管１５１を通じて水源から汲み上げられた用水は、気泡発生器１０Ｇを通じて下流側配管１５２へと流入し、下流側配管１５２によって農作物の育成場所へと導かれて、農作物に供給される。

【0067】

気泡発生器１０Ｇは、ポンプ１５５から送り出される用水にファインバブルを発生させる。気泡発生器１０Ｇの構成は、ポンプ１５５の出力ポート１５６に接続されるポンプ側接続部７０が上流側端部に設けられ、下流側配管１５２に接続される供給路側接続部７１が下流側端部に設けられている点以外は、第１実施形態の気泡発生器１０Ａとほぼ同じである。なお、他の実施形態では、気泡発生器１０Ｇは、下流側配管１５２の途中に組み込まれるように構成されていてもよい。

【0068】

第７実施形態の気泡発生器１０Ｇによれば、農作物に供給される用水の供給経路への取り付けが容易である。よって、農作物に供給される用水にファインバブルを発生させることが容易になる。また、弁体３５による流路２１の出口２３の封止によって、用水の供給経路の雑菌や異物が気泡発生器１０Ｇの流路２１内に入り込むことを抑制できる。さらに、第７実施形態の気泡発生器１０Ｇによれば、用水にファインバブルを発生させるためのガスを混合させる機構を省略できる。その他に、第７実施形態の気泡発生器１０Ｇによれば、第１実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。

【0069】

８．他の実施形態：
本開示の技術は、上述した構成に限定されることはない。例えば、以下のように改変することが可能である。
（１）上記の各実施形態において、弁体３５の弁部４０における傾斜面４４や側方突起部４６、弁軸４３は省略されてもよい。弁体３５による流路２１の出口２３の開閉機構は、弁軸４３を有していない弁部４０が付勢部材３６によって支持されているのみの構成によって実現されてもよい。
（２）上記の各実施形態において、流路２１の出口２３を開閉する弁体３５は、リフト式逆止弁によって構成されていなくてもよい。弁体３５は、例えば、スイング式逆止弁によって構成されてもよい。また、上記の各実施形態において、付勢部材３６は省略されてもよく、弁体３５は電磁的に駆動することにより流路２１の出口２３を開閉するように構成されていてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ…気泡発生器、１１…本体筒部、１２…ネジ部、１５…弁ユニット、１７…パッキン、１８…弁ユニット保持部材、２０…取付部、２１…流路、２２…入口、２３…出口、２５…弁ユニット配置部、２７…ネジ溝、２８…縦溝、２９…溝部、３０…ケーシング、３１…弁室、３２…導入口、３３…内部パッキン、３５…弁体、３６…付勢部材、３８…支持部材、４０…弁部、４３…弁軸、４４…傾斜面、４５…シール部材、４６…側方突起部、４７…環状部、４８…筒状部、４９…連結軸、５０…傾斜内壁面、５５…泡沫器具、５６…泡沫発生部、５７…多孔質部材、５７ｐ…細孔、５８…外装部材、５９…保持部材、５９ｐ…パッキン部材、５９ｓ…ネジ溝、６０…ホース接続部、６１…先端部、６２…溝部、６３…鍔部、６５…給水ホース取付部、６６…洗濯機用接続部、６８…ヘッド側接続部、６９…ホース側接続部、７０…ポンプ側接続部、７１…供給路側接続部、１００…給水栓、１０１…吐水口、１１０…ホースリール、１１１…ホース、１２０…トイレ、１２１…弁座、１２２…噴射ノズル、１２３…噴射孔、１２４…便器、１３０…洗濯機、１３１…給水ホース、１３２…給水受入部、１４０…シャワー、１４１…シャワーヘッド、１４２…基端部、１４３…シャワー用ホース、１４４…接続金具、１５０…農業用水の供給システム、１５１…上流側配管、１５２…下流側配管、１５５…ポンプ、１５６…出力ポート、ＣＸ…中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】