特許 7350564 気液混合装置

(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】

(24)【登録日】2023-09-15

(45)【発行日】2023-09-26

(54)【発明の名称】気液混合装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 25/40 20220101AFI20230919BHJP

   B01F 21/00 20220101ALI20230919BHJP

   B01F 23/23 20220101ALI20230919BHJP

   B01F 35/71 20220101ALI20230919BHJP

【ＦＩ】

B01F25/40

B01F21/00

B01F23/23

B01F35/71

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019149849

(22)【出願日】2019-08-19

(65)【公開番号】P2021030112

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-07-25

(73)【特許権者】

【識別番号】506018547

【氏名又は名称】宮下 敏夫

(74)【代理人】

【識別番号】110000512

【氏名又は名称】弁理士法人山田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮下 敏夫

【審査官】太田 一平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０９７４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８６１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５１２０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５２３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１０３２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０９１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２７２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２９０７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２００８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０５６４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２１４１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ２１／００ － ２５／９０

Ｂ０１Ｆ ３５／００ － ３５／９５

Ａ６１Ｈ ３３／０２

Ａ４７Ｋ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体が流通する流路の途中に気液混合部を備え、
該気液混合部は、
入側の流路および出側の流路より流路径を小さく設定され、前記入側の流路と前記出側の流路を結ぶ細径部と、
液体が流通する流路の外側に一端が開口し、前記入側の流路に面するように他端が開口する気体導入路とを備え、
該気体導入路は、
一端に気体を供給する気体引込管が接続され、
他端に放散部が接続され、
該放散部は、
液体が流通する流路内に設置され、前記気体引込管から引き込まれた気体を気泡として液体中に放出する多孔質体を備え、
前記気液混合部における湯水Ｗの入側部および出側部の流路径は、それぞれ５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、
前記入側部における流路断面積は、前記細径部における流路断面積に対して１．５倍以上５倍以下であること
を特徴とする気液混合装置。

【請求項2】

前記気体導入路の一端は、前記気液混合部の側面に開口すること
を特徴とする請求項１に記載の気液混合装置。

【請求項3】

前記気液混合部は、入側の流路を形成する入側部を備え、
前記気体導入路の他端は、前記入側部の軸方向から見た正面の中央部に開口し、
前記細径部は、前記気体導入路の他端を取り囲み、且つ前記気体導入路の位置を避けるように設けられること
を特徴とする請求項２に記載の気液混合装置。

【請求項4】

前記気体引込管に、
液体が流通する流路内の圧力を導く導圧流路と、
該導圧流路の圧力に応じて動作する検圧部と、
該検圧部の動作に応じ、前記気体引込管により形成される流路を開閉する弁体と
を備えた気体流路開閉弁を設けたこと
を特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項5】

前記気液混合部は、
液体が流通する流路の外側に一端が開口し、前記出側の流路に面するように他端が開口する液圧出力路を備え、
該液圧出力路の一端は、前記導圧流路に接続されること
を特徴とする請求項４に記載の気液混合装置。

【請求項6】

前記気液混合部は、出側の流路を形成する出側部を備え、
前記液圧出力路の他端は、前記出側部の軸方向から見た正面の中央部に開口すること
を特徴とする請求項５に記載の気液混合装置。

【請求項7】

前記気体引込管の途中に、
気体の流量を調整する気体流量調整部と、
該気体流量調整部の下流側に設けられ、気体引込管を流通する気体の圧力を検出する圧力計と
を備えたことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項8】

液体は湯水であることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項9】

気体は炭酸ガスであることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体に対し気体を混合する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、美容や健康の増進等を目的として、液体である湯水に炭酸ガス等の気体を混合し、放出する装置が利用されている。この種の気液混合装置に関連する先行技術文献としては、例えば下記の特許文献１等がある。特許文献１には、気液混合装置の具体例として、湯水に炭酸ガスを溶解させて放出する炭酸泉生成装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１０９１８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に記載の炭酸泉生成装置を含め、従来の気液混合装置では、気液を混合する部分に大きな容積が必要であった。例えば特許文献１に記載の炭酸泉生成装置の場合、複数の感圧室を備えた第１開閉弁や第２開閉弁、炭酸ガス溶解部といった各部に、それぞれ相当の容積が要求される。このため、装置全体が大型化してしまい、これが気液混合装置を店舗や一般家庭に設置するにあたっての妨げとなっていた。

【0005】

本発明は、斯かる実情に鑑み、コンパクトな構成で液体に対し気体を効率よく混合し得る気液混合装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、液体が流通する流路の途中に気液混合部を備え、該気液混合部は、入側の流路および出側の流路より流路径を小さく設定され、前記入側の流路と前記出側の流路を結ぶ細径部と、液体が流通する流路の外側に一端が開口し、前記入側の流路に面するように他端が開口する気体導入路とを備え、該気体導入路は、一端に気体を供給する気体引込管が接続され、他端に放散部が接続され、該放散部は、液体が流通する流路内に設置され、前記気体引込管から引き込まれた気体を気泡として液体中に放出する多孔質体を備え、前記気液混合部における湯水Ｗの入側部および出側部の流路径は、それぞれ５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、前記入側部における流路断面積は、前記細径部における流路断面積に対して１．５倍以上５倍以下であることを特徴とする気液混合装置にかかるものである。

【0007】

本発明の気液混合装置は、前記気体導入路の一端が、前記気液混合部の側面に開口した構成とすることができる。

【0008】

本発明の気液混合装置において、前記気液混合部は、入側の流路を形成する入側部を備え、前記気体導入路の他端は、前記入側部の軸方向から見た正面の中央部に開口し、前記細径部は、前記気体導入路の他端を取り囲み、且つ前記気体導入路の位置を避けるように設けることができる。

【0009】

本発明の気液混合装置においては、前記気体引込管に、液体が流通する流路内の圧力を導く導圧流路と、該導圧流路の圧力に応じて動作する検圧部と、該検圧部の動作に応じ、前記気体引込管により形成される流路を開閉する弁体とを備えた気体流路開閉弁を設けることができる。

【0010】

本発明の気液混合装置において、前記気液混合部は、液体が流通する流路の外側に一端が開口し、前記出側の流路に面するように他端が開口する液圧出力路を備え、該液圧出力路の一端は、前記導圧流路に接続される構成とすることができる。

【0011】

本発明の気液混合装置において、前記気液混合部は、出側の流路を形成する出側部を備え、前記液圧出力路の他端は、前記出側部の軸方向から見た正面の中央部に開口する構成とすることができる。

【0012】

本発明の気液混合装置においては、前記気体引込管の途中に、気体の流量を調整する気体流量調整部と、該気体流量調整部の下流側に設けられ、気体引込管を流通する気体の圧力を検出する圧力計とを備えることができる。

【0013】

本発明の気液混合装置において、液体は湯水とすることができる。

【0014】

本発明の気液混合装置において、気体は炭酸ガスとすることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明の気液混合装置によれば、コンパクトな構成で液体に対し気体を効率よく混合し得るという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施による気液混合装置の形態の一例を示す全体構成図である。

【図2】図１の要部である気液混合部を拡大して示す図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視相当図である。

【図4】気液混合装置の断面図であり、図３のＩＶ－ＩＶ矢視相当図である。

【図5】気液混合装置の別の断面による断面図であり、図３のＶ－Ｖ矢視相当図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

【0018】

図１は本発明の実施による気液混合装置の形態の一例を示している。本実施例の気液混合装置１は、液体入口２ａから液体出口２ｂまで延び、液体である湯水Ｗが流通する流路を構成する液体流通管２と、該液体流通管２に対し気体Ｇを導く気体引込管３とを備えている。

【0019】

液体入口２ａには、図示しない配管が接続され、ここから液体流通管２に湯水Ｗが供給される。また、液体出口２ｂには、図示しないホースやシャワーヘッド等が接続され、液体流通管２を通った湯水Ｗがここから放出されるようになっている。

【0020】

液体流通管２は、液体入口２ａから液体出口２ｂに至る途中で枝管（第一の枝管４および第二の枝管５）に分岐し、該枝管４，５は、液体出口２ｂの手前で再び合流している。液体流通管２における枝管４，５への分岐箇所には流路切換部としての三方弁６が設けられており、液体入口２ａから下流へ流れる湯水Ｗの流路を、第一の枝管４と第二の枝管５との間で切り替えられるようになっている。

【0021】

第一の枝管４には、液体流通管２以外の配管は接続されないが、第二の枝管５には気体引込管３が接続され、ここで気体引込管３から供給される気体Ｇが湯水Ｗに混合されるようになっている。すなわち、流路切換部（三方弁）６は、湯水Ｗをそのまま液体出口２ｂから放出するか、湯水Ｗに気体Ｇを混合して放出するかを切り替える操作を行う部分である。

【0022】

気体引込管３は、入側の端部を気体供給部であるガスボンベ７に接続され、出側の端部を液体流通管２の第二の枝管５に接続されている。ガスボンベ７には、例えば炭酸ガスが封入されており、気体引込管３は、気体である炭酸ガスＧを液体流通管２へ導くようになっている。

【0023】

気体引込管３の出側端部と、第二の枝管５との接続部は、気液混合部８として構成されている。気液混合部８は、図２～図５に示す如き構造を有する部品であり、液体流通管２の途中に取り付けられて湯水Ｗの流路の一部を構成すると共に、気体引込管３から引き込まれる炭酸ガスＧを湯水Ｗに混合する機能を備えており、コンパクトな構成で湯水Ｗに対し炭酸ガスＧを効率よく混合できるようになっている。

【0024】

気液混合部８は、全体として略円筒状の形状をなしており、内部には湯水Ｗを軸方向に流す流路と、炭酸ガスＧを引き込む流路が形成されている。湯水Ｗの流路としては、入側の入側部８ａと、出側の出側部８ｂと、入側部８ａと出側部８ｂの間を結ぶ細径部８ｃとが設けられている。入側部８ａは、気液混合部８における入側の流路を形成する部分であり、入側の端面から軸方向内側に向けて窪むように設けられた円筒型の穴である。出側部８ｂは、気液混合部８における出側の流路を形成する部分であり、出側の端面から軸方向内側に向けて窪むように設けられた円筒型の穴である。入側部８ａおよび出側部８ｂの中心軸は、気液混合部８自体の中心軸と一致している。

【0025】

細径部８ｃは、気液混合部８の入口側から軸方向に見た入側部８ａの正面（奥側の面）と、出口側から軸方向に見た出側部８ｂの正面（奥側の面）との間を繋ぐように設けられた流路であり、本実施例では、気液混合部８の中心軸を囲むように６本の細径部８ｃが設けられている。

【0026】

ここで、細径部８ｃによって形成される湯水Ｗの流路の流路断面積（ここに示した例では、６本の細径部８ｃの断面積の合計）は、入側部８ａの流路断面積より小さく設定すると良い。このようにすると、湯水Ｗが入側部８ａから細径部８ｃへ流れ込もうとする際、流路が狭められることで細径部８ｃの手前で圧力が上昇する。そして、この細径部８ｃの手前の位置に後述する放散部９を配置することにより、高圧の湯水Ｗに対して炭酸ガスＧが供給され、効率の良い炭酸ガスＧの溶解が図られる。

【0027】

具体的には、入側部８ａにおける流路断面積が、細径部８ｃにおける流路断面積に対して１．５倍以上５倍以下、より好ましくは２倍以上４倍以下となるよう設計すると良い。細径部８ｃに対する入側部８ａの比が小さいと、十分な炭酸ガスＧの溶解効率が得られない可能性がある一方、細径部８ｃに対する入側部８ａの比があまり大きいと、細径部８ｃの前後における圧損が大きすぎて液体出口２ｂからの湯水Ｗの供給に支障を来す可能性がある。また、炭酸ガスＧの溶解量には上限があるので、細径部８ｃの手前側における圧力をあまり高めても、それに応じた分だけ炭酸ガスＧの溶解効率が上がるわけではないからである。

【0028】

また、上述の如く炭酸ガスＧの溶解効率や湯水Ｗの供給量を確保しつつ、気液混合部８の全体をコンパクトにするためには、気液混合部８における湯水Ｗの入側および出側の流路径（入側部８ａおよび出側部８ｂの内径）は、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下、より好ましくは７ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることが好適である。

【0029】

気体導入路８ｄは、湯水Ｗが流通する流路の外側に一端が開口し、且つ前記流路に面するように他端が開口する流路である。本実施例の場合、気体導入路８ｄの一端は気液混合部８の側面に、他端は入側部８ａに、それぞれ位置しており、気体導入路８ｄは、これらの両端を繋ぐよう、気液混合部８の内部にＬ字型に設けられている。尚、ここで気液混合部８の側面とは、湯水Ｗの流通方向を軸として、それを取り囲む面を指す。本実施例の場合、気体導入路８ｄの一端は、図２～図５における気液混合部８の上側の面に位置している。

【0030】

気液混合部８の側面に開口した気体導入路８ｄの一端には、気体引込管３の出側が接続される（図１参照）。入側部８ａに開口した気体導入路８ｄの他端は、気液混合部８の軸方向から見た正面の中央部に設けられており、ここには、気体引込管３から引き込まれた炭酸ガスＧを気泡として湯水Ｗ中に放散するための放散部９が取り付けられる。

【0031】

放散部９は、図２に示す如く、一端側を気体導入路８ｄの端部に取り付けられる取付管９ａと、該取付管９ａの他端側の開口部を覆うように取り付けられる多孔質体９ｂを備えている（尚、図３～図５では説明の都合上、放散部９の図示を省略している）。放散部９は、取付管９ａの他端側に取り付けられた多孔質体９ｂを、気体導入路８ｄから見て上流側に突出させるようにして、気液混合部８に対し配置される。こうして、多孔質体９ｂは、全体が湯水Ｗの流路内に位置するように配置される。

【0032】

多孔質体９ｂは、内外を連通する径３μｍ以上１０μｍ以下程度の微細な孔を無数に備えたセラミック等の固体である。多孔質体９ｂの内側に配置された取付管９ａの端部からは、炭酸ガスＧが引き込まれ、多孔質体９ｂ内の無数の孔を通って細かい気泡となって湯水Ｗ中に放散される。

【0033】

こうして、気体導入路８ｄは、気液混合部８の外部に面する一端を入口、湯水Ｗの流路に面する他端を出口とし、気体引込管３から導かれる炭酸ガスＧを湯水Ｗに対し導入するようになっている。ここで、本実施例では、気体引込管３との接続部を形成する気体導入路８ｄの一端の位置を気液混合部８の側面に設定することにより、気液混合部８のさらなるコンパクト化を図っている。そして、気体導入路８ｄから湯水Ｗの流路内に引き込まれた炭酸ガスＧは、放散部９の多孔質体９ｂを通ることで細かい気泡となって湯水Ｗと接触し、湯水Ｗに対し効率よく混合し、溶解される。

【0034】

液圧出力路８ｅは、湯水Ｗが流通する流路の外側に一端が開口し、且つ前記流路に面するように他端が開口する流路である。本実施例の場合、液圧出力路８ｅの一端は気液混合部８の側面に、他端は出側部８ｂに、それぞれ位置しており、液圧出力路８ｅは、これらの両端を繋ぐよう、気液混合部８の内部にＬ字型に設けられている。液圧出力路８ｅの一端は、図２～図５における気液混合部８の上側の面に位置しており、出側部８ｂに開口した他端は、気液混合部８の軸方向から見た正面の中央部に設けられている。気液混合部８の側面に開口した液圧出力路８ｅの一端には、後述する導圧流路１２ｃの端部が接続され（図１参照）、流路内を流れる湯水Ｗの圧力を、出側部８ｂから導圧流路１２ｃを介して気体流路開閉弁１２へ伝達するようになっている。

【0035】

尚、本実施例では、導圧流路１２ｃとの接続部を形成する液圧出力路８ｅを気液混合部８に設けることにより、湯水Ｗの圧力を気体流路開閉弁１２に伝達するための構成をコンパクトなものとしている。すなわち、湯水Ｗの圧力を気体流路開閉弁１２に伝達するには、湯水Ｗを流路の別の位置（例えば、第二の枝管５における気液混合部８の上流または下流側）から気体流路開閉弁１２へ導くようにしてもよいが、このようにした場合、湯水
Ｗの流路と導圧流路１２ｃとの接続部にさらに別の部品が必要となり、部品点数が増えてレイアウト性やコンパクト性が損なわれてしまう。そこで、本実施例では、導圧流路１２ｃとの接続部としての機能をも気液混合部８に持たせることにより、構造全体のコンパクト化を図っているのである。

【0036】

また、本実施例では上述のように、気液混合部８に６本の細径部８ｃを備えているが、これらは、流路の中心軸の周囲に均等に設けられてはおらず、一方向（下方向）にやや偏った配置となっており、周方向の一部（図３における０度の位置周辺）には細径部８ｃを設けない部分が設定されている。これは、細径部８ｃが気体導入路８ｄおよび液圧出力路８ｅと交差しないための配置である。すなわち、上に説明したように、気体導入路８ｄおよび液圧出力路８ｅは、いずれも一端が気液混合部８の側の側面に開口し、且つ他端が入側部８ａまたは出側部８ｂの軸方向から見た正面の中央部に設けられたＬ字型の流路であり、図３に示すように、これらは気液混合部８の内部構造のうち、中心軸周辺から上方にかけての部分を占めている。そこで、入側部８ａと出側部８ｂとを結ぶ細径部８ｃを、入側部８ａおよび出側部８ｂの中央部に開口した気体導入路８ｄおよび液圧出力路８ｅの他端を取り囲むように配置し、且つ気体導入路８ｄおよび液圧出力路８ｅの位置を避けるよう、図３における０度の位置周辺には設けないようにする。こうすることにより、気体導入路８ｄと細径部８ｃとを一個の部品（気液混合部８）内に配置し、気液を混合するための構成をいっそうコンパクトなものとすることができる。さらに、液圧出力路８ｅも同じ気液混合部８内に配置することにより、流路内を流通する湯水Ｗの圧力を気体流路開閉弁１２に伝達するための構成をも、同様にコンパクトに収めることができるのである。また、後述するように、細径部８ｃを通った湯水Ｗが出側部８ｂにおいて不均等な位置から噴出することにより、気液混合部８の出側で乱流が生じ、気泡が発生しやすくなるという効果も期待できる。

【0037】

図１に示す如く、気体引込管３の途中には、内部を流通する炭酸ガスＧの流量を一定量に調整する気体流量調整部としての定流量弁１０が設けられている。一方、第二の枝管５の途中には、内部を流通する温水Ｗの流量を一定量に調整する液体流量調整部としての定流量弁１３が設けられている。すなわち、第二の枝管５に設けられた定流量弁１３により、第二の枝管５内を一定の流量の温水Ｗが流れるようになっていると同時に、気体引込管３に設けられた定流量弁１０により、第二の枝管５に対して一定の流量の炭酸ガスＧが供給されるようになっている。これにより、第二の枝管５に湯水Ｗを通す場合に、液体出口２ｂから供給される湯水Ｗ中の炭酸ガスＧの濃度を自動的に規定値に保つことができる。

【0038】

尚、ここに示した例では、液体流量調整部（定流量弁）１３の位置を第二の枝管５における気液混合部８の下流側に設定している。これは、気液混合部８の細径部８ｃの手前側における圧力を確保するためである。すなわち、仮に気液混合部８より上流側に定流量弁１３を設けてしまうと、該定流量弁１３を通過して一定の流量となった湯水Ｗが気液混合部８に流れることになり、細径部８ｃの手前側の放散部９を設けた部分において、炭酸ガスＧの溶解に十分な圧力が確保されない可能性がある。また、後述する気体流路開閉弁１２の動作には気液混合部８の出側部８ｂにおける湯水Ｗの圧力を利用するので、気液混合部８の上流に定流量弁１３を配置してしまうと、気体流路開閉弁１２の開閉にも支障を来すことが考えられる。

【0039】

尚、定流量弁１３の設置位置は第二の枝管５における気液混合部８の下流側としても良いが、その位置に定流量弁を設けた場合は、第一の枝管２ａを通して（炭酸ガスＧを混合せずに）湯水Ｗを放出する際にも、湯水Ｗの流量が一定に調整されてしまうことに留意すべきである。

【0040】

また、定流量弁１０の下流側には圧力計１１が設けられており、定流量弁１０の下流側を流通する炭酸ガスＧの圧力を検出できるようになっている。この圧力計１１では、後述するように炭酸ガスＧの使用状況や残量を把握できるようになっている。

【0041】

さらに、圧力計１１の下流には、第二の枝管５における湯水Ｗの流通の有無に応じて炭酸ガスＧの供給の有無を切り替えるための気体流路開閉弁１２が設けられている。気体流路開閉弁１２は、外部から加えられる圧力に応じて動作する検圧部１２ａと、気体引込管３によって形成される炭酸ガスＧの流路を開閉する弁体１２ｂと、第二の枝管５を流れる湯水Ｗの圧力を検圧部１２ａに導く導圧流路１２ｃとを備えている。

【0042】

検圧部１２ａは、例えば、外部からの圧力をばね等の弾発体により検知し、動きとして出力する機構を備えており、一側の入力部に対し入力される圧力が閾値以上となった場合に、該圧力によって前記弾発体が押されて変形し、これにより、他側の出力部が外側へ突出するようになっている。検圧部１２ａは、導圧流路１２ｃを介し、気液混合部８の液圧出力路８ｅに接続されている。第二の枝管５に湯水Ｗが流通すると、気液混合部８の出側部８ｂを流れる湯水Ｗの圧力が、導圧流路１２ｃから検圧部１２ａの前記入力部に伝達される。湯水Ｗの圧力が閾値以上に達すると、検圧部１２ａの前記出力部が動作する。

【0043】

検圧部１２ａの前記出力部側には、弁体１２ｂが隣接している。弁体１２ｂは、検圧部１２ａの前記出力部の動作に応じて動作し、前記出力部が突出していない場合は炭酸ガスＧの流路を塞ぐ一方、前記出力部が突出すると該出力部に押されて動き、炭酸ガスＧの流路を開放するようになっている。

【0044】

つまり、気体流路開閉弁１２は、第二の枝管５を湯水Ｗが流れていない間は弁体１２ｂにより炭酸ガスＧの流路を閉塞し、第二の枝管５を流れる湯水Ｗの圧力が閾値以上に達した場合に炭酸ガスＧの流路を開放する。これにより、第二の枝管５および気液混合部８内を湯水Ｗが流れている間に限って、気液混合部８へ炭酸ガスＧが供給されるようになっている。

【0045】

次に、上記した本実施例の作動を説明する。

【0046】

液体入口２ａへ湯水Ｗを供給すると、湯水Ｗは液体流通管２を通って液体出口２ｂから放出される。この際、三方弁６を操作することにより、湯水Ｗの流路を第一の枝管４と第二の枝管５との間で切り替えることができる。湯水Ｗを第一の枝管４に通す場合には、湯水Ｗはそのまま液体出口２ｂから放出されるが、第二の枝管５に通す場合は、気体引込管３から供給される炭酸ガスＧが気液混合部８において混合されたうえで液体出口２ｂから放出される。

【0047】

すなわち、第二の枝管５に湯水Ｗを通すと、気液混合部８内の流路に湯水Ｗの圧力が発生し、出側部８ｂの圧力が導圧流路１２ｃを通じて気体流路開閉弁１２の検圧部１２ａに伝達される。圧力が閾値以上に達すると、弁体１２ｂが動作して炭酸ガスＧの流路が開放され、気体引込管３から気液混合部８へ炭酸ガスＧが供給されることになる。

【0048】

気液混合部８では、気体導入路８ｄから入側部８ａへ炭酸ガスＧが引き込まれ、放散部９の多孔質体９ｂから湯水Ｗ中に放散される（図２参照）。気液混合部８では、湯水Ｗが細径部８ｃへ流れ込もうとする際、流路断面積の差により、細径部８ｃの手前側で湯水Ｗの圧力が高まる。ここに放散部９から炭酸ガスＧが供給されることで、湯水Ｗに対し炭酸ガスＧが効率よく溶解される。

【0049】

ここで、湯水Ｗに対して炭酸ガスＧが供給されるためには、当然ながら湯水Ｗの圧力に抗する程度に炭酸ガスＧの圧力が高くなくてはならない。また、溶解効率を得るためにも、炭酸ガスＧの圧力は十分に高い必要がある。一方、湯水Ｗに溶解する炭酸ガスＧの量には上限があるので、圧力をある程度以上に高くしても、炭酸ガスＧの溶解効率がその分に応じて上がるわけではない。具体的には、気液混合部８へ送り込む炭酸ガスＧの圧力としては、０．３ｍＰａ以上０．５ｍＰａ以下程度が好ましい。

【0050】

こうして、気液混合部８の上流側において、湯水Ｗに対し炭酸ガスＧが混合され、溶解される。炭酸ガスＧの混合された湯水Ｗは、入側部８ａから細径部８ｃへ流れ込み、出側部８ｂへ抜ける。ここで、細径部８ｃは上述の通り、流路の周方向に関して不均等に設けられ、中心軸に対して偏心している。このように配置された細径部８ｃから、出側部８ｂへ湯水Ｗが放出されると、出側部８ｂにおいては、偏った湯水Ｗの流れにより乱流が発生する。その結果、上流側で溶かし込まされた炭酸ガスＧの一部が気化し、細かい気泡（マイクロバブル）が無数に発生する。第二の枝管５を通った湯水Ｗは、炭酸ガスＧのマイクロバブルを多量に含んだ状態で、液体出口２ｂから放出される。

【0051】

マイクロバブルを含む湯水Ｗは、人体の洗浄や洗髪に使用した場合、高い洗浄効果を発揮する。すなわち、マイクロバブルが皮膚の毛穴等の凹凸に侵入すると、マイクロバブルを含む湯水Ｗの撹拌力により、皮脂等の汚れや薬剤等の付着物が細かく分解され、さらに静電気等の作用によりそれらがマイクロバブルに吸着され、湯水Ｗと共に洗い流される。こうして、石鹸やシャンプーのような洗剤を用いなくとも汚れを除去できるのである。

【0052】

また、人体表面に付着したマイクロバブルが破裂する際、皮膚に物理的な刺激が加えられることにより、皮膚や筋肉に対するマッサージ効果も得ることができる。

【0053】

さらに、本実施例のように気体Ｇとして炭酸ガスを用いると、血管の拡張によるデトックス効果や温熱効果も生じる。すなわち、炭酸ガスＧを含む湯水Ｗを皮膚に接触させると、炭酸ガスが血管内へ吸収されて運動の直後と似た血液状態が生じ、これにより毛細血管が拡張されて、血管内の老廃物の排出が促進されるほか、血流の増加により体温も上昇する。

【0054】

また、炭酸ガスＧの溶け込んだ湯水Ｗ（炭酸水）は酸性であるため、パーマネントやヘアカラー等に使用されるアルカリ性の薬剤を中和し、毛髪のクチクラを引き締めてごわつきを改善するといった作用もある。美容院等でパーマネントやヘアカラー等の施術を行う場合には、施術後の洗浄に炭酸水を用いると、薬剤を中和して毛髪の傷みを補修するほか、施術者の手等に付着した薬剤を中和して手荒れ等を防ぐこともできる。

【0055】

尚、本実施例の場合、気体引込管３の途中に定流量弁１０を備えている一方、第二の枝管５の途中に定流量弁１３を備えているので、第二の枝管５に湯水Ｗを通す際、液体出口２ｂから供給される湯水Ｗ中の炭酸ガスＧの濃度が自動的に規定値に保たれる。液体入口２ａからは、設置環境によって様々な水圧で湯水Ｗが供給されることが想定されるが、上述のように気体流量調整部および液体流量調整部としての定流量弁１０，１３を備えておけば、設置環境の水圧によらず、規定濃度の炭酸水を得ることができる。例えば気液混合装置１を家庭等に設置しようとする場合であっても、水圧を調整する必要がなく、誰でも簡単に設置をすることができる。

【0056】

また、本実施例の気液混合装置１は、気体引込管３の途中に気体流量調整部としての定流量弁１０を備え、その下流側に圧力計１１を備えているので、該圧力計１１の示す値を参照することで、炭酸ガスＧの使用状況や残量を把握することができるようになっている。すなわち、ガスボンベ７に炭酸ガスＧの残量があり、且つガスボンベ７から湯水Ｗに対し炭酸ガスＧが供給されない場合、圧力計１１は一定の値を示すが、炭酸ガスＧの供給が開始されると、その分だけ圧力計１１の示す圧力値が低下するので、これにより、炭酸ガスＧが供給されていることを確認することができる。シャワーヘッド等から湯水Ｗを供給する場合、該湯水Ｗに気体Ｇが混合されているかどうか、また、湯水Ｗに気体Ｇが混ざっているとして、その気体Ｇが炭酸ガスであるかどうかは、通常、湯水Ｗの状態から確認することは困難である。しかしながら、本実施例のように定流量弁１０と圧力計１１を気体引込管３に備えれば、湯水Ｗに炭酸ガスＧが混合されていることを容易に確認することができるのである。

【0057】

また、ガスボンベ７は不透明な金属製であり、外から残量を確認することはできない。炭酸ガスＧの残量がなくなれば、当然、湯水Ｗへの炭酸ガスＧの供給は停止してしまうが、湯水Ｗの状態からは、炭酸ガスＧが混合されているかどうかを確認することは上に述べたように困難である。これでは、ガスボンベ７の交換時期を簡単に把握することはできない。勿論、ガスボンベ７の重量を計測すれば可能ではあるが、確認のためにガスボンベ７を都度取り外す必要があり、面倒である。ところが、本実施例のように気体引込管３の途中に圧力計１１が設けられていれば、炭酸ガスＧの供給の停止を、圧力計１１の示す圧力値がゼロになったことにより確認できる。こうして、炭酸ガスＧの残量の有無、およびガスボンベ７の交換時期を簡便且つ適切に把握することができる。

【0058】

以上のように、上記本実施例の気液混合装置１は、液体Ｗが流通する流路の途中に気液混合部８を備え、該気液混合部８は、入側の流路および出側の流路より流路径を小さく設定され、前記入側の流路と前記出側の流路を結ぶ細径部８ｃと、液体Ｗが流通する流路の外側に一端が開口し、前記入側の流路に面するように他端が開口する気体導入路８ｄとを備え、該気体導入路８ｄは、一端に気体を供給する気体引込管３が接続され、他端に放散部９が接続され、該放散部９は、液体Ｗが流通する流路内に設置され、気体引込管３から引き込まれた気体Ｇを気泡として液体Ｗ中に放出する多孔質体９ｂを備えている。このようにすれば、コンパクトな構成の気液混合部８により、液体Ｗに対し気体Ｇを効率よく混合することができる。

【0059】

また、本実施例の気液混合装置１においては、気体導入路８ｄの一端が、気液混合部８の側面に開口している。このようにすれば、気液を混合するための構成をさらにコンパクトなものとすることができる。

【0060】

また、本実施例の気液混合装置１において、気液混合部８は、入側の流路を形成する入側部８ａを備え、気体導入路８ｄの他端は、入側部８ａの軸方向から見た正面の中央部に開口し、細径部８ｃは、気体導入路８ｄの他端を取り囲み、且つ気体導入路８ｄの位置を避けるように設けられている。このようにすれば、気液を混合するための構成をいっそうコンパクトなものとすることができる。

【0061】

また、本実施例の気液混合装置１においては、気体引込管３に、液体Ｗが流通する流路内の圧力を導く導圧流路１２ｃと、該導圧流路１２ｃの圧力に応じて動作する検圧部１２ａと、該検圧部１２ａの動作に応じ、気体引込管３により形成される流路を開閉する弁体１２ｂとを備えた気体流路開閉弁１２が設けられている。このようにすれば、気液混合部８内を液体Ｗが流れている間に限って、気液混合部８へ気体Ｇが供給される。

【0062】

また、本実施例の気液混合装置１において、気液混合部８は、液体Ｗが流通する流路の外側に一端が開口し、前記出側の流路に面するように他端が開口する液圧出力路８ｅを備え、該液圧出力路８ｅの一端は、導圧流路１２ｃに接続されている。このようにすれば、液体Ｗの流通する流路に導圧流路１２ｃを接続する液圧出力路８ｅを気液混合部８に設けることにより、圧力を気体流路開閉弁１２に伝達するための構成をコンパクトなものとすることができる。

【0063】

また、本実施例の気液混合装置１において、気液混合部８は、出側の流路を形成する出側部８ｂを備え、液圧出力路８ｅの他端は、出側部８ｂの軸方向から見た正面の中央部に開口している。このようにすれば、圧力を気体流路開閉弁１２に伝達するための構成をさらにコンパクトなものとすることができる。

【0064】

また、本実施例の気液混合装置１は、気体引込管３の途中に、気体Ｇの流量を調整する気体流量調整部１０と、該気体流量調整部１０の下流側に設けられ、気体引込管３を流通する気体Ｇの圧力を検出する圧力計１１とを備えている。このようにすれば、圧力計１１の示す値を参照することで、気体Ｇの使用状況や残量を把握することができる。

【0065】

また、本実施例の気液混合装置１において、液体Ｗは湯水としている。

【0066】

また、本実施例の気液混合装置１において、気体Ｇは炭酸ガスとしている。

【0067】

したがって、上記本実施例によれば、コンパクトな構成で液体に対し気体を効率よく混合し得る。

【0068】

尚、本発明の気液混合装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0069】

１ 気液混合装置
３ 気体引込管
８ 気液混合部
８ａ 入側部
８ｂ 出側部
８ｃ 細径部
８ｄ 気体導入路
８ｅ 液圧出力路
９ 放散部
９ｂ 多孔質体
１０ 気体流量調整部（定流量弁）
１１ 圧力計
１２ 気体流路開閉弁
１２ａ 検圧部
１２ｂ 弁体
１２ｃ 導圧流路
１３ 液体流量調整部（定流量弁）
Ｇ 気体（炭酸ガス）
Ｗ 液体（湯水）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】