特許 7449029 微細気泡発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-05

(45)【発行日】2024-03-13

(54)【発明の名称】微細気泡発生装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 23/2373 20220101AFI20240306BHJP

   B01F 25/312 20220101ALI20240306BHJP

   B01F 23/2326 20220101ALI20240306BHJP

   C02F 1/68 20230101ALI20240306BHJP

   B01F 35/71 20220101ALI20240306BHJP

   A47K 3/28 20060101ALI20240306BHJP

   E03C 1/084 20060101ALI20240306BHJP

   D06F 39/08 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

B01F23/2373

B01F25/312

B01F23/2326

C02F1/68 510A

C02F1/68 520B

C02F1/68 530C

B01F35/71

A47K3/28

E03C1/084

D06F39/08 301Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023514434

(86)(22)【出願日】2023-01-12

(86)【国際出願番号】 JP2023000549

【審査請求日】2023-03-03

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】523070908

【氏名又は名称】有限会社岡本製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100127166

【弁理士】

【氏名又は名称】本間 政憲

(74)【代理人】

【識別番号】100187399

【弁理士】

【氏名又は名称】上西 敏文

(72)【発明者】

【氏名】岡本 譲

(72)【発明者】

【氏名】岡本 雄大

【審査官】横山 敏志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１１６５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４７０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１２６６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１５９７７５９４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ２１／００ － ２５／９０

Ｂ０１Ｆ ３５／００ － ３５／９５

Ｂ０１Ｂ １／００ － １／０８

Ｂ０１Ｄ １／００ － ８／００

Ｃ０２Ｆ １／６８

Ａ４７Ｋ ３／２８

Ｅ０３Ｃ １／０８４

Ｄ０６Ｆ ３９／０８

Ｊａｐｉｏ－ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体送入路と、
微細気泡発生部と、
液体送出路と、
気体流入路と、
気体分配部と、
を備え、
前記微細気泡発生部が、
液体流路縮小部と、
気液混合部と、
を備え、
該気液混合部が、
階段状に流路径が拡大する階段流路に形成され、
各々の前記階段流路において壁面に気体導入口が備えられ、
前記液体送入路から前記液体流路縮小部に流入した水流が、縮径された流路により流速が増大し、水中に溶存した空気が気泡化し、
前記水流で生じる負圧によって前記気体導入口から吸引された空気の気泡化が促進され、
前記階段流路の段差後ろ側で生じる乱水流によって、前記気泡が分裂し細分化され、
前記気液混合部の拡径が前記水流を低速にし水圧を高め、前記気泡の内破を発生させ該気泡の微細化が促進されること、
を特徴とする微細気泡発生装置。

【請求項2】

前記気体分配部が、
前記液体流路縮小部と前記階段流路との間において、前記気液混合部の外側に配置された気体一時貯蔵部と、
該気体一時貯蔵部から各々の前記気体導入口に対応して最短距離に設けられた気体導入路と、
を備えたこと、
を特徴とする請求項１に記載する微細気泡発生装置。

【請求項3】

前記気体一時貯蔵部が、
前記気液混合部の外周を囲んで配置され、
前記気体混合部が、
前記階段流路壁面周方向の等間隔に前記気体導入口を複数配置したこと、
前記気体導入路が、
前記気体一時貯蔵部から各々の前記気体導入口に対応して最短距離に設けられたこと、
を特徴とする請求項２に記載する微細気泡発生装置。

【請求項4】

前記気体流入路が、
逆止弁を備えていること、
を特徴とする請求項１に記載する微細気泡発生装置。

【請求項5】

請求項１又は請求項２に記載する微細気泡発生装置を備えたこと、
を特徴とするシャワーヘッド。

【請求項6】

請求項１又は請求項２に記載する微細気泡発生装置を備えたこと、
を特徴とする洗濯機。

【請求項7】

請求項１又は請求項２に記載する微細気泡発生装置を備えたこと、
を特徴とする水栓。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主に洗浄に使用される微細気泡発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

「ファインバブル」は、気泡の大きさにより「マイクロバブル」と「ウルトラファインバブル」に大別される。ＩＳＯ２０４８０－１では、直径が１００μｍ未満の気泡を総称して「ファインバブル」と定義され、さらに詳細に１００μｍ未満１μｍ以上の気泡を「マイクロバブル」、直径１μｍ未満の気泡を「ウルトラファインバブル」と呼ぶように定義されている。

【0003】

気泡を形成する気体は、空気、酸素、窒素、又はオゾンなど用途によって様々な気体が選択して使用される。気泡が含まれる液体は、主として水が使用される。使用する気体又は液体によってバブルの発生装置の材質及び流路の断面積を変更する必要がある。以下では、気体を空気、液体を水の組み合わせを例示して説明を行う。

【0004】

「マイクロバブル」は、肉眼でも確認することができ、「マイクロバブル」が多く含まれる水は、白濁して見える。「マイクロバブル」は、時間経過とともにゆっくりと水中を浮上して行き、水は時間を掛けて透明になっていく。

【0005】

一方、「ウルトラファインバブル」は、さらに気泡が小さいため、肉眼では確認することができず、「ウルトラファインバブル」が多く含まれる水は、透明である。また、「ウルトラファインバブル」は、微粒子の特徴的な性質であるブラウン運動を行うため、水中から浮上することが少なく長期間留まることができる。

【0006】

「マイクロバブル」の生成方法は、気泡を液体の強い流れによってせん断する方法、気体を含む液体に急激な圧力変化を与えて気泡を粉砕する方法、気体を含む液体に急激な温度変化を加えて気泡を析出させる方法がある。しかし、これらに限らず多くの「マイクロバブル」の生成方法が存在する。「マイクロバブル」を生成させた際には、「ウルトラファインバブル」も混在する場合が多い。

【0007】

「ウルトラファインバブル」を多量に得るための方法は、気泡を粉砕して「マイクロバブル」と「ウルトラファインバブル」とを発生させた後、「マイクロバブル」のみを浮上させて「ウルトラファインバブル」を残留させる方法、界面活性剤によって、気液の界面張力を低下させた後に微細孔を通過させる方法がある。しかし、これらに限らず他の「ウルトラファインバブル」の生成方法が存在する。

【0008】

上記のように、「マイクロバブル」と「ウルトラファインバブル」とは、生成方法が異なる。

【0009】

「ファインバブル」は、共通の性質である界面活性作用をはじめとして、「マイクロバブル」、「ウルトラファインバブル」の各々が、多くの有用な性質を有している。

【0010】

「マイクロバブル」は、ガス溶解促進作用、衝撃作用、及び反応促進作用を有し、多くは洗浄に活用される。

【0011】

「ウルトラファインバブル」は、ガス封入作用、生理活性作用、及び高洗浄性などを有し、精密部品の洗浄に加え、農水産業における成長促進などにも活用される。

【0012】

一般生活分野においては、比較的容易に生成できる「マイクロバブル」がシャワーなどの美容や洗濯、食器などの洗浄に活用されている。

【0013】

簡易にバブルを発生させる装置としては、以下の先行技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【文献】特許第５５５６２２０号公報

【文献】特許第５７９０１３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

特許文献１では、シャワー装置において、給水部と、通過する水を下流側に噴射するための絞り部と、絞り部を通って噴射される水に空気を混入させて気泡混入水と成す空気混入部と、気泡混入水を吐出するための複数の散水孔が形成されている散水部とを備え、空気混入部には開口が形成されているので、噴射水仮想直線に沿って噴射された水が気液界面から溜まった水に対して突入し、空気混入部に存在する空気を巻き込んで気泡混入水として散水孔から吐出するシャワー装置が開示されている。大きく開いた開口から空気が取り込まれるため、生成される気泡の量は多くなるが、気泡の生成は、開口から負圧で取り入れた空気を、複数の水流同士が及ぼす影響によって水流に混入させ、溜まった水に突入させて気泡に引きちぎるのみであるため、微細な気泡を生成することが難しい課題があった。

【0016】

特許文献２では、噴出ノズルの下流端に設けられた噴出水流が噴出されるオリフィスを、上流側の第１オリフィス部と、この第１オリフィス部よりも断面積が大きい下流側の第２オリフィス部とにより構成し、第２オリフィス部を、第１オリフィス部の下流端に少なくとも周方向一部に断面積を拡大する段差部を有して連設し、吸気孔が段差部を跨ぐように開口形成されてこの段差部の背面に生じる負圧を利用して吸気孔から空気を取り入れオリフィスを通過する比較的低速の水流に気泡を吸引するように構成する気泡発生装置が開示されている。いったん断面積が縮小した第１オリフィスから断面積が大きい第２オリフィスに水流が移動した際に吸気孔から空気を取り入れ水流に混入させて気泡を生成するので気泡の発生量は多いが、比較的低速の水流を用いているので、さほど圧力が上がらないため気泡の内破が行われず、微細な気泡を得ることが難しい課題があった。

【0017】

また、上記の先行技術では、大きな気泡は多量に発生するが、マイクロバブルの発生量が多くないため、高い洗浄力が期待できない問題があった。また、大きな気泡は瞬時に浮上し消滅してしまい、マイクロバブルも水中における残存時間は短く、マイクロバブルの発生量が少ないと、短時間でマイクロバブルの大半の量が消滅するため、容器にマイクロバブルを含有する水を溜めて行う洗浄には適していない問題もあった。

【0018】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で多量のマイクロバブルを含有するファインバブルを得ることができる微細気泡発生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】

【0019】

上記課題を解決するため、本発明の微細気泡発生装置は、液体送入路と、微細気泡発生部と、液体送出路と、気体流入路と、気体分配部と、を備え、前記微細気泡発生部が、液体流路縮小部と、気液混合部と、を備え、該気液混合部が、階段状に流路径が拡大する階段流路に形成され、各々の前記階段流路において壁面に気体導入口が備えられ、前記液体送入路から前記液体流路縮小部に流入した水流が、縮径された流路により流速が増大し、水中に溶存した空気が気泡化し、前記水流で生じる負圧によって前記気体導入口から吸引された空気の気泡化が促進され、前記階段流路の段差後ろ側で生じる乱水流によって、前記気泡が分裂し細分化され、前記気液混合部の拡径が前記水流を低速にし水圧を高め、前記気泡の内破を発生させ該気泡の微細化が促進されること、を特徴とする。

【0021】

また、本発明の微細気泡発生装置は、前記気体分配部が、前記液体流路縮小部と前記階段流路との間において、前記気液混合部の外側に配置された気体一時貯蔵部と、該気体一時貯蔵部から各々の前記気体導入口に対応して最短距離に設けられた気体導入路と、を備えたこと、を特徴とする。

【0022】

また、本発明の微細気泡発生装置は、前記気体一時貯蔵部が、前記気液混合部の外周を囲んで配置され、前記気体混合部が、前記階段流路壁面周方向の等間隔に前記気体導入口を複数配置したこと、前記気体導入路が、前記気体一時貯蔵部から各々の前記気体導入口に対応して最短距離に設けられたこと、を特徴とする。

【0023】

また、本発明の微細気泡発生装置は、前記気体流入路が、逆止弁を備えていること、を特徴とする。

【0024】

本発明のシャワーヘッドは、請求項１又は請求項２に記載する微細気泡発生装置を備えたこと、を特徴とする。

【0025】

本発明の洗濯機は、請求項１又は請求項２に記載する微細気泡発生装置を備えたこと、を特徴とする。

【0026】

本発明の水栓は、請求項１又は請求項２に記載する微細気泡発生装置を備えたこと、を特徴とする。

【発明の効果】

【0027】

本発明による微細気泡発生装置によれば、水流に含まれた空気に加えて、外部の空気を気液混合部の階段状に形成された部分の各々に負圧で吸引させることで、第１階段流路では、キャビテーションが生じ気泡が生成される。第２階段流路では、新たに取り込まれた空気がキャビテーションにより気泡となり、階段段差後ろ側の乱水流が生じている箇所においては、気泡がぶつかり合って小さな気泡に分裂する。第３階段流路では、さらに取り込まれた空気により生じた気泡がぶつかり合って細分化するとともに、水流の速度が遅くなることにより、圧力が高まり気泡の内破が発生し、気泡が微細化されて、多量のマイクロバブルを含むファインバブルが発生する効果を奏する。また、機械装置に必要なメンテナンス作業も必要としない。

【0028】

本発明による微細気泡発生装置によれば、気体分配部に気体一時貯蔵部を備えるため、水流に空気を間断なく供給することができる。

【0029】

本発明による微細気泡発生装置によれば、気液混合部に各々の階段流路側壁周方向の複数の気体導入口から空気を流入させることにより、気泡の発生量を増加させることができるとともに、水中に気泡が散乱し密度が均一になる効果を得られる。

【0030】

本発明による微細気泡発生装置によれば、空気は、水流によって生じる負圧で流路に吸引させるが、気体流入路に逆止弁を設けることによって、水圧の変化に伴って、気体流入路に水流が逆流することを防止する効果を奏する。

【0031】

また、本発明による微細気泡発生装置を備えたシャワーヘッドによれば、多量のファインバブルが皮膚の汚れを吸着して取り除くことができるので、洗浄力が向上する。さらに、ファインバブルを含む水を皮膚に当てることによる保温効果を得ることができる。

【0032】

また、本発明による微細気泡発生装置を備えた洗濯機によれば、ファインバブルを多量に含む水を洗濯槽に溜めて洗濯を行うことにより、洗濯物の汚れをファインバブルが吸着して取り除くことができるので、洗濯能力が向上する。それに伴い、洗剤の使用量を減少させることができるので環境保全に資することになる。

【0033】

また、本発明による微細気泡発生装置を備えた水栓によれば、ファインバブルを多量に含む水を使用して食器を洗浄することにより、食器の汚れをファインバブルが吸着して取り除くことができるので、洗浄力が向上する。それに伴い、洗剤の使用量を減少させることができ、環境保全に資することになる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明に係る微細気泡発生装置１の外観を示す斜視図である。

【図2】本発明に係る微細気泡発生装置１の構造を示す図である。

【図3】本発明に係る微細気泡発生装置１の流路断面図である。

【図4】本発明に係る微細気泡発生装置１のファインバブル発生イメージを示す図である。

【図5A】気体を気液混合部２４に導入する気体分配部５０の拡大図である。

【図5B】本発明に係る微細気泡発生装置１において、気液混合部２４外周を囲んで気体一時貯蔵部５２を配置した構造を示す図３におけるＡ－Ａ断面図である。

【図6A】本発明に係る微細気泡発生装置１を用いて発生させたファインバブルの状態写真である。

【図6B】本発明に係る微細気泡発生装置１と同じ気液混合流路を構成して、気体導入口２４８を第１階段流路２４２の１箇所に限定して発生させたファインバブルの状態写真である。

【図7A】本発明に係る微細気泡発生装置１において、気体導入口２４８を周方向に複数配置した実施例を示す側面断面図である。

【図7B】本発明に係る微細気泡発生装置１において、気体導入口２４８を周方向に複数配置した実施例を示す図７ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。

【図8】本発明に係る微細気泡発生装置１の気体流入路４０に逆止弁４４を備えた実施例を示す側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

本発明に係る微細気泡発生装置１を実施するための形態について、図を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る微細気泡発生装置１の外観を示す斜視図である。図２は、本発明に係る微細気泡発生装置１の構造を示す図である。図３は、本発明に係る微細気泡発生装置１の流路断面図である。

【0036】

本発明に係る微細気泡発生装置１の外観は、シャワーや洗濯機、水道などの水路の途中に容易に挿入することができるように流路管の円柱に近い形状に設計される。微細気泡発生装置１には、液体送入口１２、液体送出口３２及び気体流入口４２を備える。液体（以下、水を例示する）は、液体送入口１２から液体送出口３２に向かって流れ、水路途中で、気体流入口４２から取り込まれた気体（以下、空気を例示する）を混合してファイバブル化された状態で送出される。

【0037】

本発明に係る微細気泡発生装置１の構造は、液体送入路１０、微細気泡発生部２０、液体送出路３０、気体流入路４０、及び気体分配部５０を備え、微細気泡発生部２０において複数の気体導入口２４８を備える。

【0038】

液体送入路１０は、液体送入口１２から導入された水を微細気泡発生部２０に送り込む。

【0039】

微細気泡発生部２０は、液体流路縮小部２２、気液混合部２４、及び気体導入口２４８から構成され、水中に空気のファインバブルを生成する。液体送入路１０に接続された液体流路縮小部２２は、テーパ状に縮径される。液体流路縮小部２２の後段である気液混合部２４では、液体送出路３０に向かって徐々に拡径される。ここでは、液体流路縮小部２２におけるテーパの長さより長い距離の間で徐々に拡径させた形状のペンチュリ管を構成する。

【0040】

気液混合部２４においては、複数の階段を形成して徐々に拡径させる。図２及び図３では、２箇所の段差を設け、第１階段流路２４２から、第２階段流路２４４、第３階段流路２４６に向かって３種類の直径を有する流路が形成される。例えば、シャワーヘッドに使用される微細気泡発生装置１では、第１階段流路２４２を３．８ｍｍ、第２階段流路２４４を４．５ｍｍ、第３階段流路２４６を５．５ｍｍに構成した。

【0041】

気液混合部２４の後段は、液体送出路３０に接続され、ファインバブルを含んだ水が液体送出口３２から送出される。

【0042】

本発明に係る微細気泡発生装置１では、空気をペンチュリ管の流路途中で混合して多量のファインバブルを発生させて水に含有するために、気体流入路４０及び気体分配部５０を備える。これにより、空気を含んだ水流に外部から取り込んだ空気を混合して多量に生成させた気泡を微細化してファインバブルを生成する微細気泡発生装置１を得ることができる。

【0043】

気体流入路４０は、気体流入口４２から気体分配部５０へと接続するための流路である。気体流入路４０と気体分配部５０との流路の接続は、バルブクッション４３を介して行われる。バルブクッション４３は、中心空間部４３２と外周空間部４３４と連通する貫通穴４３６が直径方向に二箇所設けられた流路接続のためのジョイントである。図３では、貫通穴４３６は、気体流入路４０から気体分配部５０への気流をスムーズにするために気体分配部５０の方向に向けて配置した。

【0044】

気体分配部５０は、気体一時貯蔵部５２及び気体導入路５４から構成される。気体導入路５４は、気体一時貯蔵部５２から気液混合部２４の第１階段流路２４２、第２階段流路２４４及び第３階段流路２４６の側壁面に備えられた複数の気体導入口２４８を介して空気の供給を行う機能を備える。気体一時貯蔵部５２は、複数の気体導入路５４において空気が欠乏することなく配分できるように設けた空間である。気体導入路５４は、気体一時貯蔵部５２から気体導入口２４８に向かい最短距離で連通される。気体導入口２４８は、気液混合部２４に生じる負圧を効率よく利用するために小径に設けられる。例えば、シャワーに使用される微細気泡発生装置１では１ｍｍに構成した。気体導入路５４は、気体導入口２４８に十分な空気を供給できるように気体導入口２４８より大きな径に設定されることが好ましい。本発明を実施するための形態では、気体導入路５４は、スムーズな気流が生じるように流路途中から気体導入口２４８に向かって縮径するテーパ形状とした。

【0045】

気液混合部２４を流れる水流によって生じる負圧で、気体流入口４２から空気が吸引され気体流入路４０及び気体分配部５０を介して気液混合部２４に導入される。

【0046】

図４は、本発明に係る微細気泡発生装置１のファインバブル発生イメージを示した図である。液体流入路から流入する水には元々多少の空気が含まれ、水中に溶存しているか、気泡の状態で存在しているが、気泡は、通常はマイクロバブルより大きいので、容器に溜めた際には、直ちに浮上して消滅する。液体送入路１０から液体流路縮小部２２に流入した水流は、流路が縮径されることにより、流速が増大していく。その際に、水中に溶存した空気はキャビテーションにより気泡化して顕在化し始める（図４中ａゾーン前半）。

【0047】

第１階段流路２４２に到達した気泡を含む水流は、高速化した流速により負圧が生じる。その際、側壁面に配置された気体導入口２４８から空気を吸引する。吸引された空気は負圧であることから、キャビテーションによる気泡化が促進され多量の気泡が発生する（図４中ａゾーン後半）。

【0048】

第２階段流路２４４では、新たに取り込まれた空気が、第１階段流路２４２と同様にキャビテーションにより多量の気泡となって水中に混合される。さらに、階段の段差後ろ側では、矢印で示したように乱水流が生じ気泡がぶつかり合って、気泡が分裂して細分化する（図４中ｂゾーン）。

【0049】

第３階段流路２４６では、さらに取り込まれた空気と水流に含まれる気泡とがぶつかり合って気泡化が促進されるとともに、階段の段差後ろ側の乱水流箇所でも気泡がぶつかり合って、気泡が分裂して細分化する。また、第３階段流路２４６においては、気液混合部２４が拡径することによって、水流が低速に移行していき水圧が高まるので、気泡の内破が発生し、気泡の微細化を促進し、多量のファインバブルを水中に存在させることができる（図４中ｃゾーン）。

【0050】

本発明を実施するための形態では、階段流路の段数を２段としたが、これに限定するものではなく、さらに多くの段数を備えてもよい。また、段数に応じて気体導入口２４８を増加させてもよい。

【0051】

本発明に係る微細気泡発生装置１では、第３階段流路２４６の後段にメッシュ３４を備え、第３階段流路２４６の水圧を高めるとともに、残存した大きな気泡を粉砕してファインバブル化する構造としている。用途によって、有用な気泡の大きさが異なるため、メッシュ３４は、用途に応じて交換することが好ましい。本発明を実施するための形態では、特に微細なマイクロバブルを生成するために、メッシュ３４は、水流の上流から１００番（目開き０．１ｍｍ）を１枚、４００番（目開き０．０３ｍｍ）を２枚重ね、３００番（目開き０．０４ｍｍ）を２枚重ねにして、合計５枚を配設した。

【0052】

試験機関において、本発明に係る微細気泡発生装置１を用いて水中に発生させた空気の気泡の直径及び数量を計測したところ、１０μｍ～２０μｍの気泡が８０％、３０μｍ近傍の気泡が２０％の割合で含まれている結果となり、ＩＳＯ２０４８０－１で定義される「マイクロバブル」（１００μｍ未満１μｍ以上）の中でも、微細な気泡が得られていることが判明した。また、気泡発生状況を撮影した画像を処理することによって、１０ｃｃ当たり約１０，０００個の気泡が発生しているとの結果を得られた。水道の水栓に換算すると、約３００，０００個／毎秒の気泡を含む水が放出されていることになる。

【0053】

さらに、メッシュ３４の目開きが細かい６００番（目開き０．０１ｍｍ）に交換することにより直径５μｍの気泡を生成することが可能となる。１μｍ未満のウルトラファインバブルを生成させるためには、「背景技術」において説明したように、マイクロバブルを発生させる場合と比較して大掛かりな装置が必要となるが、本発明に係る微細気泡発生装置１では、非常に簡便な装置構成によって、ウルトラファインバブルに近い大きさの気泡を生成することができる。

【0054】

図５Ａは、気体を気液分配部に導入する気体分配部５０の拡大図である。気体分配部５０では、前述したように、気体一時貯蔵部５２を設けた。気液混合部２４に複数設けた気体導入口２４８に間断なく空気を供給するためには、気体導入路５４を分岐しただけでは一番手前に配置された気体導入路５４から大半の空気が吸引されてしまい、その後段の気体導入路５４は真空に近い状態となり、水流が流れ込むか、空気が存在しない状態となる。そのため、本発明に係る微細気泡発生装置１では、気液混合部２４の外周を囲むように気体一時貯蔵部５２を配置して、各々の気体導入路５４に供給できるだけの十分な空気を貯蔵できる構造とした（図５Ｂ参照）。

【0055】

従来の特許文献１又は特許文献２の気泡発生装置では、空気の供給は１箇所から行われるため、本発明に係る微細気泡発生装置１のように多くの気泡を水中に含むことはできない課題があった。本発明に係る微細気泡発生装置１において、空気の供給箇所が３箇所の場合と、１箇所の場合において、気泡発生量の違いについて実験を行った。図６Ａは、本発明に係る微細気泡発生装置１を用いて発生させたファインバブルの状態写真である。図６Ｂは、本発明に係る微細気泡発生装置１と同じ気液混合部２４を構成して、気体導入口２４８を第１階段流路２４２の１箇所に限定して発生させたファインバブルの状態写真である。容器底の裏側から光を照射して両者を比較すると、本発明に係る微細気泡発生装置１を用いて発生させたファインバブルを含む水を溜めた容器（図６Ａ）の底部では白く光っている部分の範囲が拡がって明るいことが視認できる。一方で、本発明に係る微細気泡発生装置１と同じ気液混合部２４を構成して、気体導入口２４８を第１階段流路２４２の１箇所に限定して発生させた気泡を含む水を溜めた容器（図６Ｂ）の底部では、白く光っている部分の範囲は図６Ａと比較すると狭く、暗くなっている。これは、本発明に係る微細気泡発生装置１（図６Ａ）を通過させた水では、マイクロバブルを多く含むため、光の乱反射量が増大することによるものであり、気体導入口２４８を複数備えることによりマイクロバブルの発生量が増大する結果が示された。

【実施例1】

【0056】

図７Ａは、本発明に係る微細気泡発生装置１において、気体導入口２４８を周方向に複数配置した実施例を示す側面断面図である。図７Ｂは、本発明に係る微細気泡発生装置１において、気体導入口２４８を周方向に複数配置した実施例を示す図７ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。各階段流路に対して、側壁面の１箇所から空気を供給する場合には、発生する気泡は、気体導入口２４８側に偏ることになり、対面側の壁面近くは気泡が少なくなる。そのため、気体導入口２４８を周方向に複数備えることにより、階段流路内で気泡の密度を均一に近づけることができる。気体導入口２４８は、対面の２箇所備えることが好ましい。さらに、気体導入口２４８は、９０度ごとの４箇所備える方がなお好ましい。気体導入口２４８を複数備える場合には、気体導入口２４８を１箇所備える場合と比較して、口径を小さくすることが好ましい。単位体積当たりの水中に含むことができる空気量は限界があるため、多量に空気を供給することは必要がなく、口径を小さくして気泡を効率よく発生させることが優先されるためである。

【実施例2】

【0057】

図８は、本発明に係る微細気泡発生装置１の気体流入路４０に逆止弁４４を備えた実施例を示した側面断面図である。水路の液体送出口３２側で水流を停止させる場合には、気液混合部２４の内圧が上昇し、水は、気体分配部５０から気体流入路４０を通り、気体流入口４２へと逆流することになる。その際、気体流入口４２から水が垂れ落ちることを防止するために、気体流入路４０に逆止弁４４を備えることが好ましい。逆止弁４４は、気体流入口４２から入った空気のみを通過させ、気液混合部２４から気体流入路４０へと逆流する水を停止する方向に設置される。

【実施例3】

【0058】

本発明に係る微細気泡発生装置１は、シャワーヘッドのホース側、すなわち、水の供給側に取り付けられて、マイクロバブルを含む水は、シャワーヘッドから送出される。シャワーヘッドに使用される微細気泡発生装置１では、第１階段流路２４２を３．８ｍｍ、第２階段流路２４４を４．５ｍｍ、第３階段流路２４６を５．５ｍｍに構成した。当該流路径に設定することにより、従来のシャワーヘッドを使用する場合と比較して５０％の節水効果があることを、同じ水圧で一定時間容器に水を溜める比較実験を行って確認した。また、シャワーでの使用に関して１００名による官能試験を行い、水圧についての試験項目では、全員から「シャワーとして十分な水圧であると感じる。」との評価を得た。

【0059】

多量のマイクロバブルは、界面活性作用を有するため、皮膚の汚れを吸着して取り除くことができるので、石鹸を使用しなくとも高い洗浄力を有する。洗浄力についての試験項目では、女性全員から「化粧落としに使用するための十分な洗浄力を有していると実感した。」との評価を得た。石鹸を使用することによっては、一層洗浄力が向上する。さらに、ファインバブルを含む水を皮膚に強く当てることによって保温効果を有する。

【実施例4】

【0060】

本発明に係る微細気泡発生装置１は、洗濯機に水を供給する流路に取り付けて、洗濯槽に多量のマイクロバブルを含む水を溜めることができる。マイクロバブルは、大きな気泡と比較すると長時間水中に留まることができるため、マイクロバブルを多量に含む水を洗濯槽に溜めて洗濯を行うことで、界面活性作用により洗濯物の汚れをマイクロバブルが吸着して取り除くことができるので、洗濯能力が向上する。洗浄力の向上に伴い、洗剤の使用量を減少させることができるので環境保全に資することになる。

【実施例5】

【0061】

本発明に係る微細気泡発生装置１は、流し台の水栓に取り付けて、洗い桶にマイクロバブルを含む水を溜めて食器を洗うことができる。界面活性作用により食器の汚れをファインバブルが吸着して取り除くことができるので、洗浄力が向上する。それに伴い、洗剤の使用量を減少させることができ、環境保全に資することになる。また、野菜や果物を洗うことによって、ファインバブルによって残留農薬を吸着して除去することができる。さらには、洗い桶やシンク内面、シンクの排水流路に付着した汚れも洗い流すことができ、流し台の衛生を保つことができる。

【0062】

以上、液体は水を例示して、気体は空気を例示して説明を進めてきたが、これに限定されるものではない。特に、気体は、酸素、窒素、又はオゾンなど用途によって様々な気体が選択して使用される。使用する気体又は液体によってバブルの発生装置の材質及び流路の断面積の設計を変更することによって対応が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本発明に係る微細気泡発生装置によって生成することができる「ファインバブル」は、界面活性作用をはじめとして、多くの有用な性質を有しているので、一般生活分野におけるシャワーなどの美容や洗濯、食器などの洗浄に活用することも加えて、ガス溶解促進作用、衝撃作用、又は反応促進作用を利用して、工業用の洗浄に活用することも可能である。

【符号の説明】

【0064】

１ 微細気泡発生装置
１０ 液体送入路
１２ 液体送入口
２０ 微細気泡発生部
２２ 液体流路縮小部
２４ 気液混合部
２４２ 第１階段流路
２４４ 第２階段流路
２４６ 第３階段流路
２４８ 気体導入口
３０ 液体送出路
３２ 液体送出口
３４ メッシュ
４０ 気体流入路
４２ 気体流入口
４３ バルブクッション
４３２ 中心空間部
４３４ 外周空間部
４３６ 貫通穴
４４ 逆止弁
５０ 気体分配部
５２ 気体一時貯蔵部
５４ 気体導入路

ＡＦ 気流
ＷＦ 水流

【要約】

【課題】「ファインバブル」は、共通の性質である界面活性作用をはじめとして、「マイクロバブル」、「ウルトラファインバブル」の各々が、多くの有用な性質を有している。本発明は、簡単な構造で多量の「マイクロバブル」を含有する「ファインバブル」を得ることができる微細気泡発生装置を提供することを目的とする。
【解決手段】上記課題を解決するため、本発明の微細気泡発生装置は、液体送入路と、微細気泡発生部と、液体送出路と、気体流入路と、気体分配部と、を備え、微細気泡発生部が、複数の気体導入口を備えたこと、を特徴とする。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】