特開 2022-63993 水道管用ユニオン式微細気泡水生成器

(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】P2022063993

(43)【公開日】2022-04-25

(54)【発明の名称】水道管用ユニオン式微細気泡水生成器

(51)【国際特許分類】

   B01F 25/40 20220101AFI20220418BHJP

   B01F 23/20 20220101ALI20220418BHJP

   E03B 7/00 20060101ALI20220418BHJP

【ＦＩ】

B01F5/06

B01F3/04 Z

E03B7/00 B

【審査請求】有

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020172452

(22)【出願日】2020-10-13

(71)【出願人】

【識別番号】000154233

【氏名又は名称】株式会社富士計器

(74)【代理人】

【識別番号】100098589

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 善章

(74)【代理人】

【識別番号】100098062

【弁理士】

【氏名又は名称】梅田 明彦

(74)【代理人】

【識別番号】100147599

【弁理士】

【氏名又は名称】丹羽 匡孝

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 正志

【テーマコード（参考）】

4G035

【Ｆターム（参考）】

4G035AB04

4G035AC26

4G035AE13

(57)【要約】

【課題】給水管に容易に取り付けできると共に、一定の水量を確保して供給可能な水道管用ユニオン式微細気泡水生成器を提供する。
【解決手段】水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１は、一端が上流側の給水管３の下流側端に接合される第１アダプタ４０と、一端が下流側の給水管３の上流側端に接合される第２アダプタ４１と、第１アダプタ４０の他端に形成されて第２アダプタ４１の他端と円環状のパッキン４４を介して継ぎ合わさる円筒状の継合部４６と、第２アダプタ４１に係止されて継合部４６の外周面との螺着で前記第１及び第２アダプタ４０、との継ぎ合わせを固定する結合ナット４３と、から成る。微細気泡水生成ノズル５は、給水管３からの一部の水道水を透過させる通水部１１が設けられる支持部材６によって、継合部４６の内部に支持される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

給水管の途中に配設される微細気泡水生成器であって、
一端が上流側の前記給水管の下流側端に接合される中空の円筒状の第１アダプタと、
一端が下流側の前記給水管の上流側端に接合される中空の円筒状の第２アダプタと、
前記第１アダプタの他端に形成されて前記第２アダプタの他端と円環状のパッキンを介して継ぎ合わさる中空の円筒状の継合部と、
前記第２アダプタに係止されて前記継合部の外周面との螺着で前記第１及び第２アダプタとの継ぎ合わせを固定する結合ナットと、
前記継合部の内部に配置される微細気泡水生成ノズルと、
前記ノズルを前記継合部内に支持すると共に、前記給水管からの一部の水道水を透過させる通水部が設けられる支持部と、
を備え、
前記微細気泡水生成ノズルは、
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通水路と前記第２通水路とを繋ぐ絞り部と、
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プレートと、
を有する水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項2】

前記第１アダプタ及び前記結合ナットの少なくとも一方は六角ナットで構成される請求項１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項3】

前記第２アダプタの前記第１アダプタと継ぎ合わさる端部には前記パッキンの受部が設けられ、該受部の外径が当該第２アダプタの外径より大である請求項１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項4】

前記結合ナットの前記第２アダプタ側の端部には係止部が形成され、前記係止部の内径は前記受部の外径より小で且つ前記第２アダプタの外径と略合致する請求項３に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項5】

前記支持部材は、
前記微細気泡水生成ノズルをその内周で保持する内環部と、
前記継合部の内壁に固定される外環部と、
前記内環部と前記外環部とを繋ぐ複数の輻部と、
を備える請求項１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項6】

前記支持部材は、
前記膨出部に固定される外環部と、
前記外環部の内側に等間隔で円状に並べて配置されると共に前記外環部の内周壁とに連結されて、それぞれが前記微細気泡水生成ノズルを内周で保持する複数のノズル支持部と、
を備える請求項１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項7】

前記取水孔は、その入口側から出口側に向けての中心軸が前記取水プレートの中心軸に対し傾斜させている請求項１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項8】

前記取水孔は、円状に等間隔で複数設けられた請求項１又は７に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項9】

前記取水孔の内面には乱流を発生するための凹凸面を形成した請求項１又は７に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項10】

前記取水孔を水道水の入口側から出口側に向けて屈曲形成された請求項１又は７に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項11】

前記取水孔に開口面積を可変する開口調節機構を備える請求項１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡生成器。

【請求項12】

前記開口調節機構は、複数枚の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１１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水道水中に含まれる空気を微細化させて微細気泡を増加させる水道管用ユニオン式微細気泡水生成器に関する。

【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やナノバブル（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の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】

そして、微細気泡の電気的作用による洗浄効果も注目されている。微細気泡は、微細気泡の表面はマイナスの電荷を有しており、気泡どうしが合体することなく、水中に拡散・浮遊している。これに対し、油や皮脂、細かい異物等による汚れは通常プラスに帯電して、マイナスの電荷を帯びた被洗浄物と電気的に結合している。よって、マイナスの電荷を帯びている微細気泡がプラス電荷の汚れに吸着すると電気的に中和されて、汚れを被洗浄物から分離しやすい状態となる。そして、電気的に中和されて被洗浄物から分離した汚れは、微細気泡の気液界面に吸着したまま気泡の浮力によって水面に浮上することで、被洗浄物から除去された汚れが微細気泡水中で再び被洗浄物に付着されることなく洗浄されていく。

【0004】

このような微細気泡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。

【0005】

外部から空気を導入するものでは、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、マイクロバブルを発生するマイクロバブル発生装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【0006】

また、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マイクロバブル発生装置が知られている（例えば、特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７－２１３４３号公報

【特許文献2】特開２００９－１３６８６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１によるマイクロバブル発生装置は、タンクに貯留した水を加速して行う気液混合方式であり、この方式は、装置が大型化し、水道管直結型の簡易なタイプが要求される一般住居には不向きである。

【0009】

特許文献２によるマイクロバブル発生装置は、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マイクロバブルを発生させているため水道に直結でき、一般の住居用に向いている。しかしながら、設置場所の水道圧の状況に応じて一定の水量を確保する必要から、特許文献２では第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される側室を設けるため、ノズル全体の構成が複雑であり住居の給水管には取り付けるには作業が煩雑となる。尚、ここでの給水管はいわゆる完全埋設配管や密閉配管ではなく、敷設後に工事が可能に設置された配管である。

【0010】

上記点より本発明は、給水管に簡単に取り付けできると共に、一定の水量を確保して供給可能な水道管用ユニオン式微細気泡水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】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明は、給水管の途中に配設される水道管用ユニオン式微細気泡水生成器であって、一端が上流側の前記給水管の下流側端に接合される中空の円筒状の第１アダプタと、一端が下流側の前記給水管の上流側端に接合される中空の円筒状の第２アダプタと、前記第１アダプタの他端に形成されて前記第２アダプタの他端と円環状のパッキンを介して継ぎ合わさる中空の円筒状の継合部と、前記第２アダプタに係止されて前記継合部の外周面との螺着で前記第１及び第２アダプタとの継ぎ合わせを固定する結合ナットと、前記継合部の内部に配置される微細気泡水生成ノズルと、前記微細気泡水生成ノズルを前記継合部内に支持すると共に、前記給水管からの一部の水道水を透過させる通水部が設けられる支持部と、を備え、前記微細気泡水生成ノズルは、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通水路と前記第２通水路とを繋ぐ絞り部と、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プレートと、を有する。

【0012】

ここで、前記第１アダプタ及び前記結合ナットの少なくとも一方は六角ナットで構成するとよい。

【0013】

また、前記第２アダプタの前記第１アダプタと継ぎ合わさる端部には前記パッキンの受部が設けられ、該受部の外径を当該第２アダプタの外径より大とすることにより、受部が第２アダプタと結合ナットとを係止する突設部となる。

【0014】

この場合、前記結合ナットの前記第２アダプタ側の端部には係止部が形成され、前記係止部の内径は前記受部の外径より小で且つ前記第２アダプタの外径と略合致させることで、結合ナットに第２アダプタを挿入したとき係止部の突設部との引っ掛かりで、第２アダプタと結合ナットとが係止される。

【0015】

そして、前記支持部材は、前記微細気泡水生成ノズルをその内周で保持する内環部と、前記継合部に固定される外環部と、前記内環と前記外環とを繋ぐ複数の輻部とで構成する。よって、輻部どうしの間が通水部となり、前記微細気泡水生成ノズルを通過しない水道水の流路を形成する。

【0016】

前記継合部に複数の微細気泡水生成ノズルを配置する場合には、前記支持部材を前記継合部に固定される外環部と、前記外環部の内側に等間隔で円状に並べて配置されると共に前記外環部の内周壁とに連結されて、それぞれが前記微細気泡水生成ノズルを内周で保持する複数のノズル支持部とを備える構成とするとよい。

【0017】

前記取水孔は、その入口側から出口側に向けての中心軸が前記取水プレートの中心軸に対し傾斜させることで、水道水流にひねりが加えられ渦流となって微細気泡水生成ノズルへ導入される。

【0018】

また、前記取水孔を水道水の入口側から出口側に向けて屈曲形成することで、取水孔には捻じれが生じるため、水道水はより回転率の高い旋回流となって第1通水路へ導入される。

【0019】

そして、前記取水孔の内面には乱流を発生するための凹凸面を形成すれば、水道水が取水孔を通過するときの乱流度が高まり、水道水中の溶存空気が取り出しやすくなるため、キャビテーション気泡が効果的に発生させることができる。同様に、前記第２通水路の内面に乱流を発生するための凹凸面を形成するとよい。

【0020】

また、前記取水孔には開口面積を可変する開口調節機構を設けて、微細気泡水生成ノズルへ送り込む水道水を適切な送給圧に調整可能にするとよい。最適な開口調節機構の例として、複数枚の絞り羽根を重ね合わせて形成される虹彩絞り機構がある。

【発明の効果】

【0021】

本発明による水道管用ユニオン式微細気泡水生成器によれば、第１アダプタと第２アダプタとを結合ナットで締結して組み立てるユニオンタイプの継手内に微細気泡水生成ノズルを配置する構成であるから、給水管の途中に容易に配設することができる。そして、微細気泡水生成ノズルを支持する支持部材には、給水管からの一部の水道水を透過させる通水部を設けたことにより、供給する水道水の量も確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明に係る水道管用ユニオン式微細気泡水生成器を適用する住宅の水道水供給系統の概略図を示す。

【図2】水道管用ユニオン式微細気泡水生成器の側面図を示す。

【図3】水道管用ユニオン式微細気泡水生成器の側断面図を示す。

【図4】図３のＡ－Ａ断面図を示す。

【図5】水道管用ユニオン式微細気泡水生成器のノズルを一部側断面図で示す。

【図6】（ａ）は取水プレートの平面図、（ｂ）は取水プレートの側面図をそれぞれ示す。

【図7】支持部材を外観斜視図で示す。

【図8】水道管用ユニオン式微細気泡水生成器の第１及び第２アダプタを分離した状態を斜視図で示す。

【図9】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。

【図10】取水プレートの取水孔の変形例をそれぞれ示す。

【図11】開口調節機構を用いて取水孔の開口面積を調整可能にしたノズルを斜視図で示す。

【図12】開口調節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。

【図13】複数のノズルを配置する実施形態の支持部材の平面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１を適用した戸別住宅及び集合住宅（オフィスビルも含む）の水道水供給系統を概略図で示している。

【0024】

戸別住宅１０における水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１は、水道水の量水器（メーター）１８と共に給水管３の途中に挿入されて、量水器（メーター）１８の下流に配置されている。給水管３は、水道本管１４から戸別住宅１０に向けて分岐された水道配管１２に止水栓１３を介して接続されている。したがって、水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１は、量水器１８を通って流れてきた水道水中において多くの微細気泡を生成し、生成された微細気泡水は、給水管３の下流側から分岐形成された分岐給水管１４から戸別住宅１０内の各水道栓１５から供給される。

【0025】

図示の集合住宅２０では、水道水は、上記したのと同じ水道配管１２，止水栓１３，量水器１８の下流に受水槽１５を設け、受水槽１５の貯留水をポンプ１６により高置水槽１７に持ち上げられて貯蔵されてから、重量により各戸に供給される。この場合の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１は、各住居の給水管３の途中に子量水器１８ａと共に挿入されて、微細気泡水は各水道栓１５から供給される。

【0026】

尚、集合住宅やオフィスビルにおいては、水道配管１２から下流の水道水供給系統には、その建物の規模に応じて種々のタイプがある。例えば、（１）受水槽１５を設けずに量水器１８の先のポンプ１６で高置水槽１７へ直接揚水するタイプ、（２）受水槽１５のみで各戸に設けるポンプで戸別に揚水するタイプ、（３）戸別住宅と同じく単なる水道直結タイプ、（４）受水槽１５とポンプ１６と高置水槽１７とを備えるタイプがある。（４）のタイプでも、上記の集合住宅２０のように高置水槽１７から自然落下で供給するタイプと、各戸に設けるポンプで供給するタイプとがある。しかし、何れのタイプであっても、量水器を通った後の下流側に水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１が設置されることになる。

【0027】

図２及び図３は、それぞれ水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１の側面図と側断面図で示すもので、図２は給水管３に接続した状態を示している。また、図４は、図３のＡ－Ａ断面図を示している。水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１は、一端が上流側の給水管３（３Ａ）の下流側端に接合される中空の円筒状の第１アダプタ４０と、一端が下流側の給水管３（３Ｂ）の上流側端に接合される中空の円筒状の第２アダプタ４１と、第２アダプタ４１に係止されて継合部４６の外周面との螺着で第１アダプタ４０と第２アダプタ４１との継ぎ合わせを固定する結合ナット４３と、第１アダプタ４０内に支持されて一部を第２アダプタ４１内に突出させている微細気泡水生成ノズル５（以下、単に「ノズル」という）とから構成される。

【0028】

第１アダプタ４０は、給水管３Ａと第２アダプタ４１とを結合する管継手として使用される六角ニップルであり、両端のそれぞれを給水管継合部４５と継合部４６としている。給水管結合部４５と継合部４６のそれぞれの外周にはオネジが切られている。給水管結合部４５の下流側端は下流へ進むにしたがい拡径することで形成されるテーパ４７を通じて継合部４６に連続している。

【0029】

第２アダプタ４１は、外周にオネジが切られた給水管結合部４８と、給水管結合部４８より拡径されて円環状のパッキン４４を介して第１アダプタ４０の継合部４６と接する接続部４９とで構成されている。継合部４６と接続されたとき、接続部４９内には継合部４６内で支持部材６にて支持されたノズル５の下流側端が収容される。給水管結合部４５の下流側端は下流へ進むにしたがい縮径することで形成されるテーパ５０を通じて給水管結合部４５に連続している。そして、第２アダプタ４１の接続部４９にはパッキン４４の受部が設けられ、この受部の外径は継合部４６の外径より大きくすることで、結合ナット４３を係止するための突設部５１となっている。

【0030】

第１及び第２アダプタ４０，４１のそれぞれの給水管結合部４５，４８の外周にはオネジが切られている。給水管３Ａ，３Ｂは、敷設後に工事が可能に設置された連続した給水管３を分離することで形成されたものであり、給水管３の切断時には、水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１における水道水の流れ方向での長さ分が除去されている。そして、分離された給水管３Ａ，３Ｂにはメネジが切られて、水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１は、各給水管結合部４５，４８が給水管３Ａ，３Ｂとの螺合することで給水管３に挿入される。

【0031】

このとき、給水管３Ａ，３Ｂにそれぞれ切られるメネジの一方は、図２に示すように他方より長く切られている（Ｌ１＞Ｌ２）。これにより、短い方のメネジＬ２は、給水管結合部４８と長さいっぱいに螺合させるが、長い方のメネジＬ１が給水管結合部４５と螺合する長さを加減することで、水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１が給水管３Ａ，３Ｂの間に適切に収まるよう調節することができる。本例では、下流側のメネジを短くしているが、逆であってもよい。

【0032】

結合ナット４３は、中央が開口された底部を有する有底円筒体で構成されて、この開口の径は第１アダプタ４０の継合部４６の外径と略合致する一方、第２アダプタ４１の突設部５１の外径より小さくすることにより、この開口の周縁部は突設部５１に係止する係止部５２となる。結合ナット４３には、第２アダプタ４１が給水管結合部４５から嵌め込まれるが、係止部５２が継合部４６に設けた突設部５１に引っ掛かり結合ナット４３は第２アダプタ４１に係止される。

【0033】

微細気泡水生成ノズル５（以下、単に「ノズル」という）は、図５の側断面図で示すように、第１円筒部５ａと第２円筒部５ｂとから成り、第１円筒部５ａは中央が開口された底板を有する有底円筒体で構成される。この開口は第２円筒部５ｂと連通している。

【0034】

第１円筒部５ａには、円形の取水プレート７が外周の側部がその内周と螺合して嵌め込まれて、このとき取水プレート７は、その面側の周縁が第１円筒部５ａの前記孔部を囲む底面で係止される。第１円筒部５ａの取水側の端部には、水道水を取り込みやすいようテーパ３９が環状に形成されている。

【0035】

本例では、取水プレート７は、例えば、直径寸法ｄが１３．５ｍｍに対して、厚さ寸法ｔを５ｍｍとしている。取水プレート７には、平面上に等間隔で軸方向に貫通する例えば４個の丸孔の取水孔８が円状に穿設されている。尚、この取水孔８の数は、複数（例えば、２乃至８程度）とすることができる。そして、この取水プレート７は、図６（ａ）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８が円状に穿設されている。取水孔８は、図６（ｂ）の側面図で示すように、水道水の入口側から出口側に向けての中心軸線Ｌが取水プレート７の中心軸線Ｈに対して、所定の角度αで、例えば１５度で傾斜させた斜円柱の形状で取水プレート７に穿設されている。

【0036】

このときの各取水孔８の傾斜方向は、矢印で示すように同図で左回りの方向に向いて形成されている。これにより、水平方向に送られてくる水道水は、各取水孔８を通過することで傾斜した方向に放出されるため、水道水流にひねりが加えられることになる。よって、取水プレート７は、放出する水流と同じ回転方向の左ネジで第１円筒部５ａと螺合させることで、ネジの締め付け方向と放出する水流の回転方向とが一致して緩むことがない。尚、図６（ｂ）では、取水孔８の１つだけを代表して示している。

【0037】

ノズル５の第２円筒部５ｂには、第１円筒部５ａから中心部にいくにしたがい内径が徐々に狭まる第１通水路２１と、第１通水路２１に接続する絞り部２２と、絞り部２２に接続し出口側に向け内径が徐々に広がる第２通水路２３とが形成されている。

【0038】

本例においては、ノズル５の第１通水路２１の入口側の口径は、第２通水路２３の出口側の口径より大きく設定されており、第１通水路２１と第２通水路２３との軸方向の寸法は第２通水路８ｂより長く設定されている。尚、この第１通水路２１の入り口の口径と長さは、水圧や微細気泡の発生量をコントロールするため、状況に応じて種々のサイズが考えられる。そして、絞り部２２は、第１及び第２通水路２１，２３の径の小さい側の端部どうしを連通するよう設けられている。

【0039】

支持部材６は、図７で示すように、内径寸法がノズル５の第２円筒部５ｂの外周の径と等しい内環部６ａと、外径寸法が管体２Ｂの拡径部の内径と等しい外環部６ｂと、内環部６ａと外環部６ｂとを中心角が均等となるよう放射状に接続する３本の輻部６ｃとから構成されている。この輻部６ｃどうしの間がノズル５を通過しない水道水の通水部１１となる。

【0040】

そして、支持部材６の外環部６ｂの外周には、第１アダプタ４０の継合部４６の内周に形成されたメネジ２ａと螺合するオネジ６１が形成されて、内環部６ａの内周には、ノズル５の第２円筒部５ｂの外周に設けられているオネジ５１と螺合するメネジ６２が形成されている。よって、支持部材６は、内環部６ａに挿入されるノズル５と螺合して固定すると共に、外環部６ｂを管体２Ａ内にネジ止めすることで、ノズル５を継合部４６内に保持する。

【0041】

上記構成による水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１は、結合ナット４３に第２アダプタ４１を給水管結合部４５から嵌め込み、突設部５１により結合ナット４３と第２アダプタ４１とを係合させる。図８は、係合させた結合ナット４３と第２アダプタ４１に第１アダプタ４０を組み込む状態の説明図を示しており、第１アダプタ４０は継合部４６が結合ナット４３へ挿入される。

【0042】

そして、結合ナット４３を回して継合部４６との螺合を締め付けることで、ノズル５の継合部４６から外方へ一部露出している部分が第２アダプタ４１の接続部４９内に進出すると共に継合部４６の先端がパッキン４４を介して接続部４９と当接した状態で、第１アダプタ４０と第２アダプタ４１とが締結される。

【0043】

水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１は、第１アダプタ４０及び第２アダプタ４１のこうした組み立ての前に、前述したように、それぞれの給水管結合部４５，４８は、切断により分離された給水管３Ａ，３Ｂのそれぞれに結合されて、給水管３Ａ，３Ｂの間に適切に収まるよう調整されている。そして、第１アダプタ４０と第２アダプタ４１とを結合ナット４３で締結して組み立てることで、水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１を給水管３の途中に配設される。第１及び第２アダプタ４１と結合ナット４３とはユニオンタイプの継手を構成しており、給水管３に継手を取り付ける簡単な作業でノズル５を給水管３に取り付けることができる。このようにユニオンタイプの継手で接続した場合、長期間の使用で継手が緩む事態も想定されるため、第１アダプタ４０とナット４３との間を溶接して固定しておくのが好ましい。

【0044】

次に、水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１による微細気泡水生成について説明する。給水管３から水道水が第１アダプタ４０へ到達すると、給水管結合部４５から継合部４６に流れ込むにしたがいテーパ４７によって管が拡径されているために流量が増大される。このとき、水道水は、ノズル５を通過する流路と、支持部材６の通水部１１を通過する流路とに分岐される。そして、ノズル５を通過する水道水からは微細気泡水が生成され、生成された微細気泡水は通水部１１を通過する水道水と混合されて下流に送られる。よって、水道水の流れを分岐させたことで、水量を減少させることなく、微細気泡水を含む十分な量の水道水を下流へ送ることができる。

【0045】

この場合、ノズル４の流路は絞り部２２で絞られているために、水道水は高圧となって流速が上昇することから、流れる水道水の多くは支持部材６の通水部１１を通過することになる。しかし、通水部１１を通過する水量が多いと、ノズル５で生成された微細気泡水と下流で混合されたとき微細気泡の十分な濃度を維持できなくなる。よって、通水部１１を通過する水量は、全体の８０％前後として残りがノズル５へ流れるよう構成するのが好ましい。

【0046】

ここで、ノズル５での微細気泡水生成作用について説明する。取水プレート７の各取水孔８を通過する水道水は、斜円柱の形状の取水孔８を通過することで、取水プレート７の中心軸線Ｈの方向からは外れて斜めの取水孔８の中心軸線Ｌの方向へ放出されていく。したがって、図６で述べたように、各取水孔８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５の第１通水路２１へと導入される。

【0047】

これにより、取水孔８を通過した水道水は、第１通水路２１の内壁に斜めから突き当たるため、図９で模式的に示すように螺旋状に旋回しながら絞り部２２へ進む。そして、第１通水路２１は、流れる方向に沿って内径を狭めた形状であるため、絞り部２２に向けて近づくほど旋回の速度を上げながら絞り部２２へ流れ、絞り部２２を通過すると、第２通水路２３へ高圧で噴出されて、第２通水路２３内で拡散される。

【0048】

よって、水道水には急激な圧力低下が生じて、沸騰現象により無数の微細なキャビテーション気泡が第２通水路２３内に発生し第２アダプタ４１の継合部４６へと放出される。このとき、ノズル５の第１通水路２１の入口側の口径が第２通水路２３の出口側の口径より大きくなる。

【0049】

そして、継合部４６では、ノズル５を通過する水道水から生成された微細気泡水と、ノズル５を通過せずに支持部材６の通水部１１を通過して水道水とが混合された後、水道管結合部を通って給水管３へ放出される。このとき、水道水が継合部４６を通過するとき、給水管結合部４５に流れ込むにしたがいテーパ５０によって管が縮径されているために、速度を速めて管体２Ｂから下流の給水管へ流れる。

【0050】

一般的に、水道水は１．５ｋｇｆ／ｃｍ²（０．１５ＭＰａ）を下限水圧とし、理想的には２．０乃至４．０ｋｇｆ／ｃｍ²（０．２乃至０．３９ＭＰａ）で供給されるが、水道事情によっては、ノズル５内でのキャビテーションが有効に行われないことがある。

【0051】

そのため、ノズル５は、取水孔８が設けられている取水プレート７を入口側に配置して、取水孔８を通して水道水を取り込むことで水道水の流速を高めている。しかも、取水孔８の形状を斜円柱にして、取水孔８を通過する水道水に回転を加え旋回流とすることで、さらに流速を上げている。これにより、膨出部４の外径が大きくても、取水口８にガイドを設けることによりノズル５に取り込む際には流速が再び速まるために効果的にキャビテーションが行われる。

【0052】

取水孔８を図１０（ａ）に示すように孔の内壁表面を凹凸面８ａとすることで、水道水は乱流度を上げながら取水孔８から放出される。本例では多数の突起を設けて凹凸面８ａを形成している。このように乱流度を向上させると水道水中の溶存空気が取り出しやすくなり、ノズル５内でキャビテーション気泡が効果的に発生させることができる。

【0053】

さらに、取水孔８の形状を図１０（ｂ）に示すように、入口側から出口側に向けての斜円柱に屈曲部を設けて捻じれを加えた形状とするとよい。これにより、取水孔８の中を通過した時点で水道水の流れには捻りが加わり、第１通水路８ａではより回転率の高い旋回流を発生させることができる。この場合も、取水孔８の内壁を凹凸面８ａとすれば乱流度の向上と相俟って、ノズル５内でのキャビテーション気泡の発生効果がいっそう高まる。

【0054】

また、ノズル５の第２通水路２３の内壁の表面も凹凸加工すれば、負圧が発生する際に、拡散した微細気泡がさらにこの内壁面と当たると、気泡の微細化が促進されて、微細気泡を高濃度に含む水道水を生成できる。

【0055】

また、地域又は場所による水道事情、或いは高架水槽を使用する集合住宅等では適切な供給圧が得られない場合には、取水孔８の開口面積を設置時に調整できるようにするとよい。図１１は、開口調節機構２４を用いて、取水孔８の開口面積を調整可能にした取水プレート７を備えるノズル５を斜視図で示している。開口調節機構２４は、虹彩絞り機構を備えて、取水孔８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１２の（ａ）から（ｄ）までに示すように、例えば中央の開口２５（取水孔８）が略円形となるように重ね合わされた複数の絞り片３０をギア（図示せず）の駆動で回動させることにより、取水孔８の面積を４通りに変化させる。この場合、各開口調節機構２４のギアは、ノズル５の第１円筒部５ａの外周に設けた孔径調節ダイアル３７を回転することにより同時に駆動されて、各取水孔８の開口面積は一斉に同じ大きさに調整可能なよう構成している。

【0056】

このような開口調節機構２４を設けることで、水道水の送給圧が低い場合には、取水孔８の開口面積を小さくすることで送給圧を高めてノズル５へ導入することができ、ノズル５への水道水の送給圧を一定に調節することができる。

【0057】

上記実施形態の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１は１個のノズル５で構成しているが、口径の小さいノズルを複数配置することができる。

【0058】

図１３は複数のノズル５を支持する支持部材３２の構成を示しており、継合部４６の周縁部で螺合により固定される外環部３３と、外環部３３の内側に等間隔で円状に並べて配置されると共に外環部３３の内周壁と連結部３４で連結されて、それぞれがノズル５を内周で螺合により保持する３通りのノズル支持部３５とを備える。各ノズル支持部３５は一体で構成されて、外環部３３の中心からそれぞれが放射状に延出する形状となっており、外環部３３とノズル支持部３５との間の隙間が、膨出部４内でノズル５を通過しない水道水が流れる通水部３６となる。また、支持部材３２の中心と重なる支持部材３２の中心部は刳り抜かれて、通水部３６の一部を構成する中心孔３６ａが形成される。これにより、膨出部４での上記の通水率８０％以上を確保している。

【0059】

このように、複数のノズル５備えると、ノズル５からの微細気泡水の噴出力、微細気泡量及び通水部３６を通過する水道水の量等の各条件に応じて、水道管用ユニオン式微細気泡水生成器１から最適な水道水量と微細気泡水濃度が確保できるように、ノズル５の数を調整することができる。尚、ノズル５１の数ではなく、ノズル３１の形状を拡大又は縮小することで調整しても良い。

【0060】

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能である。例えば、取水孔８は、設置される水道水の配管等の流量に応じて、多数の取水孔８を設ける必要があるときには、円状に等間隔で配置するよりも、取水プレート７の平面に一様に配置するのが好ましい。

【0061】

そして、ノズル５においても、上記実施形態は、第１通水路２１の入口側の口径を第２通水路２３の出口側の口径より大きくして、中心軸方向での距離は第２通水路２３の方を長く構成しているが、逆でもよく、或いは同一口径として絞り部２２を中心に対称となる形状で構成してもよい。要は、第１通水路２１から噴出される水道水の圧力と、第２通水路２３内での拡散による低下する圧力との関係で、適切な量と微細気泡としての高品質のキャビテーション気泡が生成できるように設定するものである。

【0062】

そして、さらに効率良く微細気泡を生成するには、ノズル５をある程度の間隔を空けて直列に配置してもよい。

【符号の説明】

【0063】

１ 水道管用ユニオン式微細気泡水生成器
３（３Ａ，３Ｂ） 給水管
５ 微細気泡水生成ノズル
６ 支持部材
６ａ 内環部
６ｂ 外環部
６ｃ 輻部
７ 取水プレート
８ 取水孔
１１ 通水部
２１ 第１通水路
２２ 絞り部
２３ 第２通水路
２４ 開口調節機構
３２ 支持部材
３３ 外環部
３５ ノズル支持部
５２ 係止部

【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】

【手続補正書】

【提出日】2022-04-14

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水道管を切断し分離した水道管の間に接続される水道管接続ユニットと、前記水道管接続ユニット内に配置される微細気泡水生成ユニットと、から成る水道管用ユニオン式微細気泡水生成器であって、
前記水道管接続ユニットは、
水道水供給側の前記水道管の下流側端に接合される一端を有する中空の円筒状の第１アダプタと、
前記第１アダプタの下流側に配置され、水道水需要側の前記水道管に接合される一端を有する中空の円筒状の第２アダプタと、
前記第１アダプタの他端に形成されて前記第２アダプタの他端と円環状のパッキンを介して継ぎ合わさる中空の水道管結合部と、
前記第２アダプタに係止されて前記水道管結合部の外周面との螺着で前記第１アダプタ及び前記第２アダプタとの継ぎ合わせを固定する結合ナットと、を有し、
前記切断された水道管の両端にはそれぞれ、前記第１アダプタと前記第２アダプタと螺合するためのメネジが形成され、メネジの一方は他方の雌ネジより長く切られ、短い方のメネジは前記水道管結合部と長さいっぱいに螺合され、長い方のメネジの長さを水道管結合部と螺合する長さに調整加減することにより、前記水道管接続ユニットが前記切断された水道管の間に収まるよう調節される、ことを特徴とし、
前記微細気泡水生成ユニットは、
前記水道管結合部の内部に配置される微細気泡水生成ノズルと、
前記微細気泡水生成ノズルを前記水道管結合部内に支持すると共に、前記水道管からの一部の水道水を透過させる通水部が設けられる支持部材と、
を備え、
前記微細気泡水生成ノズルは、
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通水路と前記第２通水路とを繋ぐ絞り部と、
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プレートと、を有することを特徴とする、
水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項2】

前記第１アダプタ及び前記結合ナットの少なくとも一方は六角ナットで構成される請求項１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項3】

前記第２アダプタの前記第１アダプタと継ぎ合わさる端部には前記パッキンの受部が設けられ、該受部の外径が当該第２アダプタの外径より大である請求項１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項4】

前記結合ナットの前記第２アダプタ側の端部には係止部が形成され、前記係止部の内径は前記受部の外径より小で且つ前記第２アダプタの外径と略合致する請求項３に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項5】

前記支持部材は、
前記微細気泡水生成ノズルをその内周で保持する内環部と、
前記水道管結合部の内壁に固定される外環部と、
前記内環部と前記外環部とを繋ぐ複数の輻部と、
を備える請求項１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項6】

前記支持部材は、
前記水道管結合部の内壁に固定される外環部と、
前記外環部の内側に等間隔で円状に並べて配置されると共に前記外環部の内周壁とに連結されて、それぞれが前記微細気泡水生成ノズルを内周で保持する複数のノズル支持部と、
を備える請求項１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項7】

前記取水孔は、その入口側から出口側に向けての中心軸が前記取水プレートの中心軸に対し傾斜させている請求項１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項8】

前記取水孔は、円状に等間隔で複数設けられた請求項１又は７に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項9】

前記取水孔の内面には乱流を発生するための凹凸面を形成した請求項１又は７に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項10】

前記取水孔を水道水の入口側から出口側に向けて屈曲形成された請求項１又は７に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【請求項11】

前記取水孔に開口面積を可変する開口調節機構を備える請求項１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡生成器。

【請求項12】

前記開口調節機構は、複数枚の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１１に記載の水道管用ユニオン式微細気泡水生成器。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明は、水道管を切断し分離した水道管の間に接続される水道管接続ユニットと、前記水道管接続ユニット内に配置される微細気泡水生成ユニットと、から成る水道管用ユニオン式微細気泡水生成器であって、前記水道管接続ユニットは、水道水供給側の前記水道管の下流側端に接合される一端を有する中空の円筒状の第１アダプタと、前記第１アダプタの下流側に配置され、水道水需要側の前記水道管に接合される一端を有する中空の円筒状の第２アダプタと、前記第１アダプタの他端に形成されて前記第２アダプタの他端と円環状のパッキンを介して継ぎ合わさる中空の水道管結合部と、前記第２アダプタに係止されて前記水道管結合部の外周面との螺着で前記第１アダプタ及び前記第２アダプタとの継ぎ合わせを固定する結合ナットと、を有し、前記切断された水道管の両端にはそれぞれ、前記第１アダプタと前記第２アダプタと螺合するためのメネジが形成され、メネジの一方は他方の雌ネジより長く切られ、短い方のメネジは前記水道管結合部と長さいっぱいに螺合され、長い方のメネジの長さを水道管結合部と螺合する長さに調整加減することにより、前記水道管接続ユニットが前記切断された水道管の間に収まるよう調節される、ことを特徴とし、前記微細気泡水生成ユニットは、前記水道管結合部の内部に配置される微細気泡水生成ノズルと、前記微細気泡水生成ノズルを前記水道管結合部内に支持すると共に、前記水道管からの一部の水道水を透過させる通水部が設けられる支持部材と、を備え、前記微細気泡水生成ノズルは、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通水路と前記第２通水路とを繋ぐ絞り部と、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プレートと、を有することを特徴とする。