特開 2024-4376 微細気泡生成器

(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】P2024004376

(43)【公開日】2024-01-16

(54)【発明の名称】微細気泡生成器

(51)【国際特許分類】

   F04D 5/00 20060101AFI20240109BHJP

   F04B 19/06 20060101ALI20240109BHJP

   B01F 23/233 20220101ALI20240109BHJP

   B01F 25/64 20220101ALI20240109BHJP

   B01F 27/09 20220101ALI20240109BHJP

   B01F 27/111 20220101ALI20240109BHJP

   B01F 27/27 20220101ALI20240109BHJP

   B01F 35/30 20220101ALI20240109BHJP

   B01F 27/93 20220101ALI20240109BHJP

   B01F 23/2373 20220101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

F04D5/00 B

F04B19/06

B01F23/233

B01F25/64

B01F27/09

B01F27/111

B01F27/27

B01F35/30

B01F27/93

B01F23/2373

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022104013

(22)【出願日】2022-06-28

(71)【出願人】

【識別番号】390010168

【氏名又は名称】東芝ホームテクノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003063

【氏名又は名称】弁理士法人牛木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 知也

【テーマコード（参考）】

3H069

3H130

4G035

4G037

4G078

【Ｆターム（参考）】

3H069AA02

3H069AA05

3H069BB11

3H069CC03

3H069DD01

3H069DD42

3H069EE09

3H069EE47

3H130AA03

3H130AA13

3H130AA36

3H130AB22

3H130AB55

3H130AC30

3H130BA53A

3H130BA53C

3H130BA53E

3H130BA66A

3H130BA66C

3H130BA66E

3H130BA97A

3H130BA97C

3H130BA97E

3H130CA06

3H130CB00

3H130DA02Z

3H130DB02X

3H130DD01Z

3H130DG03X

3H130DG05Z

3H130EB01A

3H130EB01C

3H130EB03A

4G035AB04

4G035AC35

4G035AE13

4G037DA01

4G037EA04

4G078AB20

4G078BA05

4G078CA15

4G078DA21

4G078DA23

4G078EA10

(57)【要約】      （修正有）

【課題】簡素な構成の羽根車式のポンプで効率的に微細気泡を発生できる微細気泡生成器を提供する。
【解決手段】微細気泡生成器では、回転可能な羽根車３と、水を吸入する吸入口を有して羽根車３を収容する羽根車収容部上部およびカバーとを備え、羽根車３は、外周に溝部が放射状に形成され、羽根車収容部上部の仕切り板および／またはカバーの底部とで囲まれ、羽根車３の外周方向が開口している小部屋部が形成され、羽根車収容部上部は、羽根車収容部内から液体を排出する排出孔１３と、羽根車３に圧送された水を排出孔１３に導くガイド壁１５と、ガイド壁１５が延びている方向に設けられ、ガイド壁１５に対して所定の角度をつけて設けられる壁１４と、ガイド壁１５および壁１４と接続され、排出孔１３に沿って円弧状に設けられる曲面壁１６と、を有し、上記壁１５、壁１４、壁１６により羽根車３から排出孔１３への連絡流路１２が形成される構成としている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体に含まれている気体から微細気泡を生成する微細気泡生成器であって、
回転可能な羽根車と、前記液体を吸入する吸入口を有して前記羽根車を収容する羽根車収容部とを備え、
前記羽根車は、外周に溝部が放射状に形成され、
前記溝部と前記羽根車収容部とで囲まれ、前記羽根車の外周方向が開口している小部屋部が形成され、
前記羽根車収容部は、前記羽根車収容部内から液体を排出する排出孔と、前記羽根車に圧送された前記液体を前記排出孔の方向に導く第１の壁と、当該第１の壁が延びている方向に設けられ、前記第１の壁に対して所定の角度をつけて設けられる第２の壁と、前記第１の壁および前記第２の壁と接続され、前記排出孔に沿って円弧状に設けられる第３の壁と、を有し、前記第１の壁、前記第２の壁および前記第３の壁により、前記羽根車から前記排出孔への前記液体の流路が形成されることを特徴とする微細気泡生成器。

【請求項2】

前記羽根車を回転させるモータをさらに備え、
前記モータは、前記羽根車が取付可能な出力軸を有し、
前記羽根車収容部は前記出力軸を軸支する有底状の軸受部を有し、
前記出力軸の半球状の先端と前記軸受部の底との間隔が、前記羽根車と前記羽根車収容部における前記軸受部が設けられた面との間隔よりも狭い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】

前記羽根車収容部は、前記羽根車と点接触する突起部が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の微細気泡生成器。

【請求項4】

前記液体を吐出する吐出口をさらに備え、
前記排出孔と前記吐出口との間の流路が、前記羽根車を回転させるモータの出力軸に沿って形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の微細気泡生成器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体中に微細気泡を生成させる微細気泡生成器に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の微細気泡生成器として、例えば特許文献１では、液体を吸入して圧送するポンプで往復動ポンプ装置であるプランジャポンプ装置を加圧部として用いて、液体を加圧する加圧部と液体が中を通って吐出される吐出管との間に微細気泡発生器が設けられ、加圧された液体が微細気泡発生器を通過するとキャビテーション効果により液体中の気体が細分化して微細気泡が発生するものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１７８２６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ポンプは、構造が簡素である一方で、高圧で液体を圧送するために高い動力、すなわち高電力を必要とする羽根車を回転させることにより送液する種類のポンプ装置や、高圧で液体を圧送するために前述の羽根車を使用したポンプ装置ほど電力を必要としない一方で、構造が複雑化してしまう往復動ポンプ装置などがあるが、特許文献１の発明では、微細気泡を発生させるために微細気泡発生器に入る前に液体が高圧にされる必要があり、効率よく液体を加圧して圧送するために、往復動ポンプ装置であるプランジャポンプ装置を採用している。しかしながらポンプの構造が複雑化してしまい、また微細気泡生成器の設計が制限されてしまう懸念があった。

【0005】

そこで本発明は、簡素な構成の羽根車式のポンプで効率的に微細気泡を発生させることができる微細気泡生成器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】

【0006】

本発明の微細気泡生成器は、液体に含まれている気体から微細気泡を生成し、回転可能な羽根車と、前記液体を吸入する吸入口を有して前記羽根車を収容する羽根車収容部とを備え、前記羽根車は、外周に溝部が放射状に形成され、前記溝部と前記羽根車収容部とで囲まれ、前記羽根車の外周方向が開口している小部屋部が形成され、前記羽根車収容部は、前記羽根車収容部内から液体を排出する排出孔と、前記羽根車に圧送された前記液体を前記排出孔の方向に導く第１の壁と、当該第１の壁が延びている方向に設けられ、前記第１の壁に対して所定の角度をつけて設けられる第２の壁と、前記第１の壁および前記第２の壁と接続され、前記排出孔に沿って円弧状に設けられる第３の壁と、を有し、前記第１の壁、前記第２の壁および前記第３の壁により、前記羽根車から前記排出孔への前記液体の流路が形成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明の微細気泡生成器によれば、簡素な構成の羽根車式のポンプで、必要な電力をより抑制して効率的に微細気泡を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態を示す微細気泡生成器の分解斜視図である。

【図2】同上、羽根車の斜視図である。

【図3】同上、微細気泡生成器の下面図である。

【図4】同上、図３におけるＡ－Ａ断面図である。

【図5】同上、図３におけるＢ－Ｂ断面図である。

【図6】同上、カバーを取外した微細気泡生成器の下面図である。

【図7】同上、図１における枠Ｃの拡大図である。

【図8】同上、図４における枠Ｄの拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明における好ましい微細気泡生成器の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、これらの全図面にわたり、共通する部分には共通する符号を付すものとする。

【0010】

図１～図８は、本発明の一実施形態における微細気泡生成器の構成を示している。先ず図１に基づいて本実施形態の微細気泡生成器の全体構成を説明すると、１は、液体としての水を吸入して、水に含まれている気体としての空気から微細気泡を生成する微細気泡生成器であり、微細気泡生成器１は、モータ２と、羽根車３と、モータ２および羽根車３を収容するケーシングとしての本体４と、本体４の下面開口を覆うカバー５と、で主に構成されている。そのため微細気泡生成器１は羽根車３を有する渦流ポンプとしての機能を有している。

【0011】

なお一般的な気泡の直径による分類では、微細気泡の直径が１μｍ～１００μｍの微細気泡がマイクロバブルと称され、微細気泡の直径が数十ｎｍ～１μｍ未満の微細気泡がウルトラファインバブルと称されている。ここで気泡の直径が数十ｎｍになると、光の波長よりも小さくなるため視認することができなくなり、当該微細気泡を含んでいる液体が透明になる。また気泡の直径が数十ｎｍの微細気泡は、浮力よりも粘性力が大きいため水中に長期溶存し、気泡の内圧が大気圧の３０倍程度と高く、マイナスに帯電している。そのため、これらの微細気泡が圧壊する際に高温の熱と高い圧力が局所的に発生し、物体に付着したりしているプラスに帯電した異物に吸着して、当該異物を物体から引きはがして液体中に浮遊する、という特徴を有している。このような特徴から、微細気泡を含んでいる液体は、当該液体中の物体の洗浄能力に優れていることが周知となっている。

【0012】

モータ２は羽根車３を回転させる駆動源となるものであり、羽根車３が固定接続される、先端が半球状に形成された出力軸２ａを有している。そしてモータ２は、出力軸２ａを介して羽根車３を回転させている。また羽根車３は、回転することにより周囲の水を加圧して圧送するものである。

【0013】

図２は、羽根車３の下方からの斜視図を示している。羽根車３は、例えば樹脂製で一体成型されており、本体となる有天井の略円筒状のボス部３ａと、ボス部３ａの外周部から放射状に延びて形成される羽根３ｂと、ボス部３ａの中心に、ボス部３ａと同心円状に設けられる略円筒形状の筒状部３ｃと、ボス部３ａの内周部と筒状部３ｃの外周部との間に設けられる板状のリブ３ｄと、ボス部３ａの外周部から外周方向で羽根３ｂと垂直になるように延び、羽根３ｂ同士を接続するように設けられる略円環形状のリング部３ｅと、を主に有している。

【0014】

ボス部３ａの天面は平坦状に形成されており、後述する突起部１７の摺動を容易にしている。なお図２に示されているように、本実施形態の羽根３ｂは矩形板状に形成されて３６枚設けられているが、これは一例であり、吸入された液体に遠心力を与えて旋回流を生成できればよく、使用用途に応じて任意に羽根３ｂの形状や枚数を変更してもよい。

【0015】

貫通孔としての筒状部３ｃは、出力軸２ａを圧入して貫通させることで羽根車３をモータ２の出力軸２ａに固定するものである。本実施形態では略円筒形状に形成されているが、これは一例であり、例えば内面に滑り止め用の溝を形成してもよい。リブ３ｄは、ボス部３ａや筒状部３ｃを補強するものであり、外圧などでボス部３ａや筒状部３ｃが変形することを抑制している。本実施形態のリブ３ｄは矩形板状に形成されて４枚設けられているが、これは一例であり、使用用途に応じて任意に羽根リブ３ｄの形状や枚数を変更してもよい。リング部３ｅは羽根３ｂを補強するものであり、外圧などで羽根３ｂが変形することを抑制している。したがって本実施形態の羽根車３では、ボス部３ａの外周部と、羽根３ｂと、リング部３ｅとで溝Ｇが形成される構成となっている。なお本実施形態では、リング部３ｅは、すべての羽根３ｂの中央部近傍を接続するように設けられているが、これは一例であり、使用用途に応じて、例えばボス部３ａの天面に高さを合わせてリング部３ｅを設けてもよい。またリング部３ｅを設けない構成にしてもよく、この場合はボス部３ａの外周部と、羽根３ｂとで溝Ｇが形成される構成となる。そして微細気泡生成器１が組み立てられると、羽根車３の溝Ｇと後述する羽根車収容部上部４ｂの仕切り板７とにより、羽根車３の外周方向が開口している小部屋部が形成され、また羽根車３の溝Ｇと後述するカバー５の底部５ｂとにより、羽根車３の外周方向が開口している小部屋部が形成される。

【0016】

図１に戻って説明すると、本体４は、例えば樹脂製で一体成型されており、モータ収容部４ａと、羽根車収容部上部４ｂと、吐出流路部材４ｃと、により主に構成される。モータ収容部４ａと羽根車収容部上部４ｂとの間には、出力軸２ａを挿通させる挿通孔８を有する仕切り板７が設けられており、羽根車収容部上部４ｂが吐出流路部材４ｃの下部に接続されて、羽根車収容部上部４ｂと吐出流路部材４ｃとが空間的に連結した構成となっている。

【0017】

図３は微細気泡生成器１の下面図を示しており、図４は図３のＡ－Ａ断面図、図５は図３のＢ－Ｂ断面図を示している。これらの図を参照して本体４の説明をすると、モータ収容部４ａは、モータ２を所定の位置に固定して収容するものであり、モータ収容部４ａの側壁はモータ２の形状に沿って形成されている。なお本実施形態ではモータ収容部４ａの上面が開口しているが、例えばモータ収容部４ａの上面も塞いだ密閉状態にして、微細気泡生成器１を完全に水中に配置してもモータ収容部４ａに水が入ってこないように構成してもよい。またモータ収容部４ａでは、仕切り板７の挿通孔８の上に、羽根車収容部上部４ｂからの水漏れを防止するパッキン９が設けられており、出力軸２ａが回転しても羽根車収容部上部４ｂからモータ収容部４ａに水が入ってくることを防止している。なおパッキン９は、水漏れ防止用のシールリングを備えた軸受にしてもよい。

【0018】

図６は、カバー５を取外した微細気泡生成器１の下面図を示している。同図を参照して羽根車収容部上部４ｂを説明すると、羽根車収容部上部４ｂは後述するカバー５と組み合わせて羽根車３を収容する羽根車収容部を形成するものであり、本体４の下部に形成される。そして本体４にカバー５を取付け、羽根車収容部内で羽根車３が回転駆動することにより、後述する吸入口５ｃから水を吸入して吐出流路部材４ｃへと圧送している。羽根車収容部上部４ｂは、羽根車３の外形より僅かに大きい内径を有する有天井の略円筒状に形成されており、この天井部分が仕切り板７で形成され、吸入口５ｃに対応する部分には窪み部１１が設けられる。また羽根車収容部上部４ｂの外側方向に延びるように連絡流路１２が設けられており、連絡流路１２の端において、羽根車収容部の天井部に相当する仕切り板７の外周近傍に排出孔１３が穿設されて、羽根車収容部上部４ｂ内と当該羽根車収容部上部４ｂに接続される吐出流路部材４ｃの後述する中空部とが連通する構成となっている。

【0019】

図６に示されるように、窪み部１１と連絡流路１２とは近傍に配設されている一方で、間を壁１４で隔てられており、羽根車３の回転方向Ｒにおいて連絡流路１２、窪み部１１の順に並べて形成される。その結果、吸入口５ｃから吸入された水が、連絡流路１２を通って排出孔１３から排出されるまでに、より長い時間を羽根車３により加圧されるため、この水がより強く加圧され、また後述するように、より多くの微細気泡が生成される。また図６に示されるように、羽根車収容部上部４ｂでは羽根車３の接線方向に位置するように排出孔１３が配設され、連絡流路１２の側壁に、この接線方向、すなわち排出孔１３の方向に水の流れＦを導くように、当該接線方向に沿ってガイド壁１５が設けられている。またガイド壁１５に対向する連絡流路１２の側壁である壁１４は、ガイド壁１５の延伸方向や水の流れＦに対して、例えば４５°など所定の角度をつけて設けられ、排出孔１３の方向に水の流れＦを変更させて導いている。この所定の角度は鋭角であることが望ましく、水の流れＦの方向を滑らかに変更させることができる。そして排出孔１３に沿って断面Ｕ形状、すなわち円弧状に曲面壁１６が設けられており、当該曲面壁１６を介して壁１４とガイド壁１５が接続されて、連絡流路１２が形成される構成としている。

【0020】

図７は、図１の枠Ｃの拡大図である。羽根車収容部上部４ｂにおいて、仕切り板７は、挿通孔８の周囲に突起部１７を形成している。本実施形態の突起部１７は半球状に形成されて挿通孔８の周囲に３個設けられているが、これは一例であり、仕切り板７が羽根車３に面接触することを回避させ、羽根車３の回転時に仕切り板７と平行に回転する構成であればよく、例えば角錐状など他の形でもよく、また突起部１７の数も３個に限定されない。

【0021】

吐出流路部材４ｃは略筒状に形成されて水の流路となる中空部を内部に有しており、排出孔１３から排出された水を吐出口２１から機外に吐出するものである。吐出流路部材４ｃの中空部は、断面が排出孔１３と同形状である円筒筒状に形成された第１の中空部２２と、第１の中空部２２よりも断面の直径が小さく、断面が吐出口２１と同形状である円筒筒状に形成された第２の中空部２３と、からなり、第１の中空部２２と第２の中空部２３とは同心円状で一直線に並べて設けられている。そのため本実施形態では、第１の中空部２２と第２の中空部２３との移行部に段部２４が形成される構成となっている。なお本実施形態では、中空部が第１の中空部２２と第２の中空部２３の２つの円筒筒状部からなっているが、これは一例であり、中空部が構成される円筒筒状部は２つより多くても少なくてもよい。また第１の中空部２２と第２の中空部２３との移行部を、例えば漏斗状や曲面状に形成してもよい。しかしながら本願出願人は、第１の中空部２２と第２の中空部２３との移行部に段部２４が形成されることにより、移行部が漏斗状や曲面状のときよりも、微細気泡の平均気泡径がより微細化され、微細気泡の量がより多くなることを見出している。

【0022】

２５は取付部であり、吐出流路部材４ｃの端部に形成されて吐出口２１を有し、例えばホースなどの弾性管を微細気泡生成器１に取付け可能にするものである。取付部２５は筒状に形成され、先端部の角部がＲ加工されているが、これは一例である。なお取付部２５の外周面に弾性管の抜け止め用の鍔部が設けられてもよい。

【0023】

カバー５は、例えば樹脂製で一体成型されており、有底筒状で、断面が本体４の下面、すなわち羽根車収容部上部４ｂと略同形状に形成される。そしてカバー５の筒状の側壁５ａを羽根車収容部上部４ｂに挿入することにより、カバー５が本体４に取付けられ、カバー５の底部５ｂが羽根車収容部上部４ｂの下面全体を覆うように構成されている。したがって、羽根車収容部上部４ｂとカバー５とを組み合わせることにより羽根車収容部が構成される。

【0024】

図３を参照してカバー５について説明すると、カバー５は、前述した側壁５ａや底部５ｂに加えて、吸入口５ｃと、脚部５ｄと、軸受部５ｅと、スローブ５ｆとを主に有している。吸入口５ｃは、微細気泡生成器１の駆動時に水を吸入する孔であり、底部５ｂに設けられて、羽根車３が回転することにより吸入口５ｃを介して羽根車収容部内に水が吸入する。なお図３に示されるように、羽根車３の外周部の下方に対応する位置に吸入口５ｃが設けられることが好ましく、本実施形態では、吸入口５ｃから羽根車３の外周部および窪み部１１が視認可能な位置に吸入口５ｃが設けられており、より効率よく羽根車３の回転で羽根車収容部内に水を吸入できるようにしている。

【0025】

脚部５ｄは、平坦な場所などに微細気泡生成器１を載置するときに使用するものであり、側壁５ａの下端から下方に延びて形成されている。また本実施形態の脚部５ｄは、完全に繋がれた筒状ではなく、切欠部２６をいくつか有する構成としており、例えば水槽などで水の中に微細気泡生成器１を載置したときに、水槽の水が切欠部２６から吸入口５ｃへと流入している。ここで図３に示されるように、切欠部２６は吸入口５ｃの近傍に形成されるのが好ましい。なお本実施形態の脚部５ｄや切欠部２６の形状や数は一例であり、使用用途に応じて任意に脚部５ｄや切欠部２６の形状や数を変更してもよい。

【0026】

スローブ５ｆは、連絡流路１２から流れてきた水を、旋回流を保持しつつ上方向に導くものであり、連絡流路１２の端に対応する底部５ｂの箇所に形成される。なお本実施形態のスローブ５ｆは、上面が曲面状に形成されているが、これは一例であり、水を、旋回流を保持しつつ上方向に導く形状であればよい。

【0027】

軸受部５ｅは出力軸２ａの先端を軸支するものであり、出力軸２ａに対応する底部５ｂの箇所に形成される。ここで図８を参照して、モータ２と、羽根車３と、カバー５との位置関係を説明すると、モータ２は、出力軸２ａの先端と軸受部５ｅの内底部とが間隔Ｓ_１になるようにモータ収容部４ａに固定されており、このとき突起部１７が羽根車３のボス部３ａの天面に接触し、羽根車３の底面と底部５ｂとが間隔Ｓ_２になるように羽根車３が出力軸２ａに固定される。そして間隔Ｓ_１が間隔Ｓ_２よりも狭くなるようにモータ２、羽根車３およびカバー５を配設する構成としており、モータ２の駆動時に出力軸２ａが下方に移動することがあり、出力軸２ａの先端が軸受部５ｅの内底部に接触することがあっても、羽根車３が底部５ｂに接触せず、羽根車３の回転が底部５ｂにより妨げられないようにしている

【0028】

次に図５および図６を参照して、上記構成の微細気泡生成器１についてその作用を説明する。例えば水槽など、水が貯蔵されている場所に微細気泡生成器１を入れて、水槽の底などの平坦な場所に脚部５ｄを用いて微細気泡生成器１を載置すると、切欠部２６から脚部５ｄの内部に水が流入し、また吸入口５ｃを介して羽根車収容部上部４ｂ内に水が流入する。ここでモータ２を駆動すると、羽根車３が回転することにより水の流れＦが発生する。

【0029】

水の流れＦについて詳細に説明すると、羽根車３が回転駆動すると、吸入口５ｃから水が吸入され、吸入口５ｃや窪み部１１において、羽根車３の溝Ｇと羽根車収容部上部４ｂの仕切り板７とにより形成される小部屋や、溝Ｇとカバー５の底部５ｂとにより形成される小部屋部の中に水が流入し、また、これらの小部屋部内において羽根車３の回転の遠心力による渦流が発生する。そして、この渦流により小部屋部において圧力差が発生し、小部屋部内において羽根車３のボス部３ａ近傍が減圧されて負圧になると、小部屋部内の水に含まれている空気がキャビテーションにより微細化して微細気泡となることにより、小部屋部内の水に微細気泡が生成される。

【0030】

その後、図６の矢印Ｆに示されるように、微細気泡を含有した水が羽根車３により圧送され、前述の遠心力によりガイド壁１５に沿って小部屋部から連絡流路１２に流出する。そしてガイド壁１５の延伸方向に流れた水が、連絡流路１２を横断して壁１４に衝突するが、水の流れＦに対して所定の角度をつけて設けられるため、壁１４に衝突した水が当該壁１４に沿って排出孔１３の方に流れ、壁１４と接続されている曲面壁１６に沿って流れることで水の流れＦが旋回流となって水の流れＦの流速が増加し、図５の矢印Ｆに示されるように、スローブ５ｆに沿って上方向に導かれることで、旋回流を保持したまま、水が排出孔１３から吐出流路部材４ｃの第１の中空部２２へと流入する。このようにして、羽根車３の遠心方向であるラジアル方向に流出した、微細気泡を含有した水が、羽根車３の回転軸方向、すなわち出力軸２ａ方向であるスラスト方向に形成された第１の中空部２２へと流れている。

【0031】

図５の矢印Ｆに示されるように、第１の中空部２２へと流入した、微細気泡を含有した水は、旋回流を保持したまま出力軸２ａ方向へと流れ、本実施形態では、重力に抗して上方向へと流れていく。そして当該微細気泡を含有した水が第１の中空部２２から第２の中空部２３に流入すると、当該水の流れの速度が増加し、旋回流を保持したまま出力軸２ａ方向へと流れていく。なお、第１の中空部２２内面や第２の中空部２３内面に螺旋状の溝やリブを形成して、より確実に第１の中空部２２内や第２の中空部２３内で旋回流が発生するようにしてもよい。

【0032】

その後、微細気泡を含有した水が旋回流を保持したまま出力軸２ａ方向へと流れ、吐出口２１から微細気泡生成器１の機外へと吐出されると、吐出されるときの微細気泡を含有した水の流れにより、当該水の周囲が減圧されて負圧になり、この水に含まれている微細気泡などの空気がキャビテーションによりさらに微細化される。なお本願出願人は本実施形態において、旋回流発生前と発生後との気泡径の比較で平均気泡径が、例えば最大で約１／６に微細化されることを見出している。

【0033】

本願発明者らは、本実施形態の微細気泡生成器１と、モータ２および羽根車３のみで構成される微細気泡生成器と、往復動ポンプと微細気泡発生器を組み合わせた微細気泡生成ポンプとを用いて、必要となる電力の比較試験を行った。この比較試験では、それぞれの微細気泡生成器および微細気泡生成ポンプで、同一流量における微細気泡の生成に必要となる電力を測定し、これらの電力を比較した。その結果、本実施形態の微細気泡生成器１では、往復動ポンプと微細気泡発生器を組み合わせた微細気泡生成ポンプの略７０％の電力で、同一流量における微細気泡の生成を行なうことができ、またモータ２および羽根車３のみで構成される微細気泡生成器の略２５％の電力で、同一流量における微細気泡の生成を行なうことができるという結果となった。したがって本実施形態の微細気泡生成器１では、他の微細気泡生成器および微細気泡生成ポンプと比較して、液体に含有されている気体から、より効率的に微細気泡を生成することができるとの効果を確認できた。

【0034】

以上のように、本実施形態の微細気泡生成器１では、液体としての水に含まれている気体としての空気から微細気泡を生成し、回転可能な羽根車３と、水を吸入する吸入口５ｃを有して羽根車３を収容する羽根車収容部としての羽根車収容部上部４ｃおよびカバー５とを備え、羽根車３は、外周に溝部Ｇが放射状に形成され、溝部Ｇと、羽根車収容部上部４ｃの仕切り板７および／またはカバー５の底部５ｂとで囲まれ、羽根車３の外周方向が開口している小部屋部が形成され、羽根車収容部上部４ｃおよびカバー５は、羽根車収容部内から液体を排出する排出孔１３と、羽根車３に圧送された水を排出孔１３の方向に導く第１の壁としてのガイド壁１５と、ガイド壁１５が延びている方向に設けられ、ガイド壁１５に対して所定の角度をつけて設けられる第２の壁としての壁１４と、ガイド壁１５および壁１４と接続され、排出孔１３に沿って円弧状に設けられる第３の壁としての曲面壁１６と、を有し、ガイド壁１５、壁１４および曲面壁１６により、羽根車３から排出孔１３への水の流路としての連絡流路１２が形成される構成としている。

【0035】

このように構成することにより、小部屋部内の水に微細気泡が生成され、この微細気泡を含有した水の流れを旋回流にすることにより、さらに微細気泡を微細化することができ、羽根車式のポンプを使用した簡素な構成で、必要な電力をより抑制して効率的に微細気泡を発生させることができる。

【0036】

また本実施形態の微細気泡生成器１では、羽根車３を回転させるモータ２をさらに備え、モータ２は、羽根車３が取付可能な出力軸２ａを有し、羽根車収容部上部４ｃおよびカバー５は出力軸２ａを軸支する有底状の軸受部５ｅを有し、出力軸２ａの半球状の先端と軸受部５ｅの底との間隔Ｓ_１が、羽根車３とカバー５における軸受部５ｅが設けられた面としての底部５ｂとの間隔Ｓ_２よりも狭い構成としている。

【0037】

このように構成することにより、モータ２の駆動時に出力軸２ａが下方に移動することがあり、出力軸２ａの先端が軸受部５ｅの内底部に接触することがあっても、羽根車３が底部５ｂに接触せず、羽根車３の回転が底部５ｂにより妨げられないようにすることができる。

【0038】

また本実施形態の羽根車収容部上部４ｃおよびカバー５では、羽根車３のボス部３ａの天面と点接触する突起部１７が設けられる構成としており、仕切り板７が羽根車３に面接触することを回避させることができる。

【0039】

また本実施形態の微細気泡生成器１では、水を吐出する吐出口２１をさらに備え、排出孔１３と吐出口２１との間の流路としての第１の中空部２２および第２の中空部２３が、羽根車３を回転させるモータ２の出力軸２ａに沿って形成される構成としており、水に含まれている微細気泡などの空気をキャビテーションによりさらに微細化することができる。

【0040】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更可能である。例えば本実施形態の各部の構成や形状は、図示したものに限定されず、適宜変更が可能である。

【符号の説明】

【0041】

１ 微細気泡生成器
２ モータ
２ａ 出力軸
３ 羽根車
４ｃ 羽根車収容部上部（羽根車収容部）
５ カバー（羽根車収容部）
５ｃ 吸入口
５ｅ 軸受部
１２ 連絡流路（流路）
１３ 排出孔
１４ 壁（第２の壁）
１５ ガイド壁（第１の壁）
１６ 曲面壁（第３の壁）
１７ 突起部
２１ 吐出口
２２ 第１の中空部（流路）
２３ 第２の中空部（流路）
Ｇ 溝部
Ｓ_１ 間隔
Ｓ_２ 間隔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】