微細気泡の製造方法およびその装置
【課題】生産工場は勿論一般家庭でも容易に設置でき、使用が簡単で効率よくマイクロバブルを含む水が得られる手段を提供する。
【解決手段】管の入口部内面にスパイラル条11を設け下流側に向けた流路を細くなるなどの付勢手段を備えた流体を送入するための流体送入管１と、該送入管の下流側に順に配置されるシラスバルーンの焼結体などからなる多孔質管２と流体放出管３とからなる微細気泡発生装置。
【解決手段】管の入口部内面にスパイラル条11を設け下流側に向けた流路を細くなるなどの付勢手段を備えた流体を送入するための流体送入管１と、該送入管の下流側に順に配置されるシラスバルーンの焼結体などからなる多孔質管２と流体放出管３とからなる微細気泡発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブル（微細気泡）を含む水を容易に作成する方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水は生活用水、工業用水、農業用水および養殖用水などとして多方面に利用されている自然から得られる貴重な資源であるため、近年その有効利用が重要視されている。汚染された水の浄化・再生や水棲生物への酸素の供給などの目的で空気を水中に送入することが行なわれている。
水への溶存酸素の供給のためには、空気をマイクロバブルとして送り込むことが有効であることから、種々のマイクロバブルの発生方法が提案されている。
簡易な方法としては、ＳＰＧ（シラス・ポーラス・ガラス）製容器のような多孔質容器内から器壁を通して水槽内に空気を放出させる方法があるが、微細気泡を含む水を洗浄水等として使用するためには、水槽から汲み出すための手段を準備しなければならなず、また、取り出すまでに気泡が消えるなどの問題があった。
【０００３】
上記とは別に、水道の蛇口に接続して微細空気を含む水（バブル水）を得る方法として、例えば、アスピレータの構造を利用したもので、水道水の流れる流路の中に空気を吸い込む空気導入路を設け、水流によって生じる負圧（減圧）で空気を水流内に引き込み、水流路の下流に設けた多数の回転羽根でマイクロバブルを生じさせる装置（特許文献１）や、浴槽の湯を循環させる循環路の途中に水流の流れる方向に管径が縮小され内面をスパイラル状にしたアスピレータ管を設け、該アスピレータ管に空気を供給するためのボールバルブを設けたものなどがある（特許文献２）。
これらはいずれも、アスピレータの水流路の側面に空気導入孔を設け、この空気導入孔から流路内に空気を吸い込ませて微細気泡をつくる方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―３０５２１９号公報
【特許文献２】特開平６−３１９７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のマイクロバブルの発生装置は、アスピレータの水流路の側面に空気導入孔を設け、この空気導入孔から流路内に空気を引き込んで微細気泡をつくる方法で、空気の送入量の調整によって気泡の微細度を調整するため目的とする微細な気泡が得にくいなどの問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、構造が簡単で容易に所望の微細気泡を含む流水を連続して作成・供給できる手段を提供するものである。
本発明の微細気泡発生装置は、水流路（流水管）の間にＳＰＧ製などの多孔質管を配置して、この多孔質管から水流路内に空気を吸入叉は圧入して、微細気泡を含む水流を得る方法からなるものである。
多孔質管から空気を吸入する方法による装置は、アスピレータの原理を利用するもので、管内に付勢手段を備えた流水を送入するための流水送入管と、該送入管の下流側に順に配置される多孔質管と流体放出管とからなるものである。この方法による本発明では、流水送入管からの水流によって生じる流路内の負圧で、多孔質管から空気を気泡発生装置内を通過する流水に微細気泡として取り込まれる。
もうひとつの本発明は、多孔質管を通して気泡発生装置内の水流に空気を圧入することによって微細空気を含む水流を得る方法によるもので、流水送入管と、該送入管の下流側に順に配置される多孔質管と流体放出管に加えて、多孔質管に加圧空気を供給するための空気供給装置からなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の微細気泡発生装置では、多孔質管から微細な気泡として空気が水の中に取り込まれるので、目的とする微細度の気泡を含む水流が容易に得られる。
本発明の第一の装置は、付勢手段を備えた流体送入管と多孔質管を備えるだけでよいため、工場などの生産設備などのほかに一般家庭でも容易に利用できる。
また、本発明の第二の装置は、多孔質管を通して流路内に空気を圧入するための加圧手段を備えるだけでよく、装置内を流れる水を加速する必要がないため、所望の速度の流水中に所要の微細空気を含ませることができる利点を有する。
本明細書では、水と空気について述べているが、水の代わりに他の液体を用いてもよく、空気に代えて酸素などの他の気体を用いて実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明装置の基本構成を示す断面図。
【図２】本発明装置の他の例を示す断面図。
【図３】本発明装置の別の例を示す断面図。
【図４】本発明装置の使用の一例を示す斜視図。
【図５】本発明装置の使用の一例を示す分解斜視図。
【図６】もう一つの本発明の装置を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第一の発明に用いる流水送入管は多孔質管に水流が勢い良く流れ込むような形状のものであればよい。流水送入管に備える流体付勢手段としては、単に流水送入管の流路を下流側に向けて細くする、すなわち管の内径を次第に小さくした先端部がカットされた円錐形（以下単に円錐形という）とするだけでも良く、また更に、流路の入口部内に水流に旋転性（旋回力）を付けるためのスパイラル状の溝（スパイラル条）などを設けるとよい。また、スパイラル条の代わりにスクリューなどを設けてもよい。
流水送入管は、通常、金属製が好ましいが、プラスチック製、ガラス製などとしてもよい。
【００１０】
多孔質管は、特に限定されることなく、適当な微細孔を多数有する管が使用される。例えば、適当な粒径の粒子からなる焼結体や成形体などの管が使用できる。素材としては、ガラス、セラミック、金属などが挙げられ、シラスバルーン、ステンレス粒子などの焼結体などがある。このほか、カーボンパイプ、炭素繊維製パイプなどを用いることもできる。安価であることと、錆びないことや、溶出する成分が無いなどの点でシラスバルーンによる多孔質管（ＳＰＧ）が好ましい。
多孔質管の多孔質の程度は素材によって選択しても良く、また、多孔質管の長さによって調整してもよい。炭素繊維管の場合には、炭素繊維の太さと巻付け方などによって調整される。
多孔質管に接続される液体放出管は、特に限定されないが、ゴム管、プラスチック管などが好ましい。
【実施例】
【００１１】
以下に本発明のいくつかの例を図面によって示すが、本発明はこれらの例に限られるものではない。なお、以下の説明では、液体を水、気体を空気として説明する。
図１は、本発明の基本的な構造を示す断面図で、１は水送入管、２は多孔質管、３は水放出管、４は接続用ゴム管を示す。水道水を水送入管１に送入すると、送入管１内のスクリュー部11で旋転力が与えられ、この水が内面形状が円錐形管路12の管１内を通過することによって更に旋転性が強化されて多孔質管２内に放出される。送入管１の円錐形管路12の先端の細い径の出口13から大きい径の多孔質管２内に水が放出されると、ベンチュリ効果等によって多孔質管２内の圧力が低下する。この多孔質管２内の圧力の低下によって、多孔質管２の側壁の多数の孔から空気が微細な泡となって管２内に引き込まれ、管２内を流れる水に取り込まれ、バブル水として水放出管３から放出される。
多孔質管２内を流れる水は、旋転しながら急速に流れる水であるため、管２の壁を通過してきた気泡は成長することなく、マイクロバブル化され、水流に含有される。
【００１２】
図２は本発明の他の実施例を示す図で、多孔質管２における減圧効果がより確実に得られるように、水送入管１の円錐形管路12の先端の出口13が多孔質管２の中にあるようにした例である。
本発明はアスピレータ内部で起きている現象そのものであるため、水送入管１の先端の出口13が多孔質管２の内側にあることによってより強い気泡吸入効果が得られ、均質な気泡を多量に含む良好なバブル水が得られる。
アスピレータの減圧効果は、旋転流となって流れる水の遠心力による水流中心部に発生する圧力低下によって生じるものと思われるので、本例の如く構成することによってより多量気泡を含ませることができ。
【００１３】
図３は、本発明の装置の多孔質管２を含む部分の外面に適当な覆い（区画部材）５を付けた例を示す。この覆い５内に空気以外の気体、例えば酸素、窒素、炭酸ガスなどを供給することによって、これらの気体を含むバブル水を得ることができる。
水中に含ませる気泡の量は、多孔質管の種類を変えることによって変えることもできるが、図示するように、水放出管３の装着位置を変えて多孔質管２の露出長さを変えることによって行なってもよい。３‘は移動した多孔質管を示す。
本実施例は、水送入管１の先端部外形を円錐形として多孔質管２の内面との間に隙間があるようにした例を示す。隙間の幅（厚み）と長さを調整することによって気泡の量と大きさを調整することもできる。
【００１４】
図４は、本発明装置を使用した状態の一例を示す図である。
家庭の水道の蛇口に装着した例で、蛇口６に接続管８を介して接合部材７、９によって、水送入管１、多孔質管２、水放出管３、接続用ゴム管４からなる本発明の装置Ａを装着する。図５は、装着状態を示す分解斜視図である。
【００１５】
図６は、本発明の第二の装置の一実施例を示す。図に示すように、多孔質管２にその外周を囲む函体51を設け、この函体51にパイプ52を介して加圧ポンプ53によって加圧空気を送入する。図中、54は送入する加圧空気を調整するためのバルブ、55は圧力計を示す。本実施例の場合には、水流を加速する必要がないので、水送入管１の管路12は円錐形としても、しなくてもよい。
本装置の場合には、多孔質管２から圧入する空気によって水流の速さを調節することもできる。空気の代わりに、酸素等の他の気体を用いてもよい。
多孔質管２に送る空気の圧力、量等を調整することによって、水流中に含まれる気泡の大きさ、量を任意に調整できる。
【符号の説明】
【００１６】
１・・水送入管
２・・多孔質管
３・・水放出管
４・・接続用ゴム管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブル（微細気泡）を含む水を容易に作成する方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水は生活用水、工業用水、農業用水および養殖用水などとして多方面に利用されている自然から得られる貴重な資源であるため、近年その有効利用が重要視されている。汚染された水の浄化・再生や水棲生物への酸素の供給などの目的で空気を水中に送入することが行なわれている。
水への溶存酸素の供給のためには、空気をマイクロバブルとして送り込むことが有効であることから、種々のマイクロバブルの発生方法が提案されている。
簡易な方法としては、ＳＰＧ（シラス・ポーラス・ガラス）製容器のような多孔質容器内から器壁を通して水槽内に空気を放出させる方法があるが、微細気泡を含む水を洗浄水等として使用するためには、水槽から汲み出すための手段を準備しなければならなず、また、取り出すまでに気泡が消えるなどの問題があった。
【０００３】
上記とは別に、水道の蛇口に接続して微細空気を含む水（バブル水）を得る方法として、例えば、アスピレータの構造を利用したもので、水道水の流れる流路の中に空気を吸い込む空気導入路を設け、水流によって生じる負圧（減圧）で空気を水流内に引き込み、水流路の下流に設けた多数の回転羽根でマイクロバブルを生じさせる装置（特許文献１）や、浴槽の湯を循環させる循環路の途中に水流の流れる方向に管径が縮小され内面をスパイラル状にしたアスピレータ管を設け、該アスピレータ管に空気を供給するためのボールバルブを設けたものなどがある（特許文献２）。
これらはいずれも、アスピレータの水流路の側面に空気導入孔を設け、この空気導入孔から流路内に空気を吸い込ませて微細気泡をつくる方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―３０５２１９号公報
【特許文献２】特開平６−３１９７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のマイクロバブルの発生装置は、アスピレータの水流路の側面に空気導入孔を設け、この空気導入孔から流路内に空気を引き込んで微細気泡をつくる方法で、空気の送入量の調整によって気泡の微細度を調整するため目的とする微細な気泡が得にくいなどの問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、構造が簡単で容易に所望の微細気泡を含む流水を連続して作成・供給できる手段を提供するものである。
本発明の微細気泡発生装置は、水流路（流水管）の間にＳＰＧ製などの多孔質管を配置して、この多孔質管から水流路内に空気を吸入叉は圧入して、微細気泡を含む水流を得る方法からなるものである。
多孔質管から空気を吸入する方法による装置は、アスピレータの原理を利用するもので、管内に付勢手段を備えた流水を送入するための流水送入管と、該送入管の下流側に順に配置される多孔質管と流体放出管とからなるものである。この方法による本発明では、流水送入管からの水流によって生じる流路内の負圧で、多孔質管から空気を気泡発生装置内を通過する流水に微細気泡として取り込まれる。
もうひとつの本発明は、多孔質管を通して気泡発生装置内の水流に空気を圧入することによって微細空気を含む水流を得る方法によるもので、流水送入管と、該送入管の下流側に順に配置される多孔質管と流体放出管に加えて、多孔質管に加圧空気を供給するための空気供給装置からなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の微細気泡発生装置では、多孔質管から微細な気泡として空気が水の中に取り込まれるので、目的とする微細度の気泡を含む水流が容易に得られる。
本発明の第一の装置は、付勢手段を備えた流体送入管と多孔質管を備えるだけでよいため、工場などの生産設備などのほかに一般家庭でも容易に利用できる。
また、本発明の第二の装置は、多孔質管を通して流路内に空気を圧入するための加圧手段を備えるだけでよく、装置内を流れる水を加速する必要がないため、所望の速度の流水中に所要の微細空気を含ませることができる利点を有する。
本明細書では、水と空気について述べているが、水の代わりに他の液体を用いてもよく、空気に代えて酸素などの他の気体を用いて実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明装置の基本構成を示す断面図。
【図２】本発明装置の他の例を示す断面図。
【図３】本発明装置の別の例を示す断面図。
【図４】本発明装置の使用の一例を示す斜視図。
【図５】本発明装置の使用の一例を示す分解斜視図。
【図６】もう一つの本発明の装置を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第一の発明に用いる流水送入管は多孔質管に水流が勢い良く流れ込むような形状のものであればよい。流水送入管に備える流体付勢手段としては、単に流水送入管の流路を下流側に向けて細くする、すなわち管の内径を次第に小さくした先端部がカットされた円錐形（以下単に円錐形という）とするだけでも良く、また更に、流路の入口部内に水流に旋転性（旋回力）を付けるためのスパイラル状の溝（スパイラル条）などを設けるとよい。また、スパイラル条の代わりにスクリューなどを設けてもよい。
流水送入管は、通常、金属製が好ましいが、プラスチック製、ガラス製などとしてもよい。
【００１０】
多孔質管は、特に限定されることなく、適当な微細孔を多数有する管が使用される。例えば、適当な粒径の粒子からなる焼結体や成形体などの管が使用できる。素材としては、ガラス、セラミック、金属などが挙げられ、シラスバルーン、ステンレス粒子などの焼結体などがある。このほか、カーボンパイプ、炭素繊維製パイプなどを用いることもできる。安価であることと、錆びないことや、溶出する成分が無いなどの点でシラスバルーンによる多孔質管（ＳＰＧ）が好ましい。
多孔質管の多孔質の程度は素材によって選択しても良く、また、多孔質管の長さによって調整してもよい。炭素繊維管の場合には、炭素繊維の太さと巻付け方などによって調整される。
多孔質管に接続される液体放出管は、特に限定されないが、ゴム管、プラスチック管などが好ましい。
【実施例】
【００１１】
以下に本発明のいくつかの例を図面によって示すが、本発明はこれらの例に限られるものではない。なお、以下の説明では、液体を水、気体を空気として説明する。
図１は、本発明の基本的な構造を示す断面図で、１は水送入管、２は多孔質管、３は水放出管、４は接続用ゴム管を示す。水道水を水送入管１に送入すると、送入管１内のスクリュー部11で旋転力が与えられ、この水が内面形状が円錐形管路12の管１内を通過することによって更に旋転性が強化されて多孔質管２内に放出される。送入管１の円錐形管路12の先端の細い径の出口13から大きい径の多孔質管２内に水が放出されると、ベンチュリ効果等によって多孔質管２内の圧力が低下する。この多孔質管２内の圧力の低下によって、多孔質管２の側壁の多数の孔から空気が微細な泡となって管２内に引き込まれ、管２内を流れる水に取り込まれ、バブル水として水放出管３から放出される。
多孔質管２内を流れる水は、旋転しながら急速に流れる水であるため、管２の壁を通過してきた気泡は成長することなく、マイクロバブル化され、水流に含有される。
【００１２】
図２は本発明の他の実施例を示す図で、多孔質管２における減圧効果がより確実に得られるように、水送入管１の円錐形管路12の先端の出口13が多孔質管２の中にあるようにした例である。
本発明はアスピレータ内部で起きている現象そのものであるため、水送入管１の先端の出口13が多孔質管２の内側にあることによってより強い気泡吸入効果が得られ、均質な気泡を多量に含む良好なバブル水が得られる。
アスピレータの減圧効果は、旋転流となって流れる水の遠心力による水流中心部に発生する圧力低下によって生じるものと思われるので、本例の如く構成することによってより多量気泡を含ませることができ。
【００１３】
図３は、本発明の装置の多孔質管２を含む部分の外面に適当な覆い（区画部材）５を付けた例を示す。この覆い５内に空気以外の気体、例えば酸素、窒素、炭酸ガスなどを供給することによって、これらの気体を含むバブル水を得ることができる。
水中に含ませる気泡の量は、多孔質管の種類を変えることによって変えることもできるが、図示するように、水放出管３の装着位置を変えて多孔質管２の露出長さを変えることによって行なってもよい。３‘は移動した多孔質管を示す。
本実施例は、水送入管１の先端部外形を円錐形として多孔質管２の内面との間に隙間があるようにした例を示す。隙間の幅（厚み）と長さを調整することによって気泡の量と大きさを調整することもできる。
【００１４】
図４は、本発明装置を使用した状態の一例を示す図である。
家庭の水道の蛇口に装着した例で、蛇口６に接続管８を介して接合部材７、９によって、水送入管１、多孔質管２、水放出管３、接続用ゴム管４からなる本発明の装置Ａを装着する。図５は、装着状態を示す分解斜視図である。
【００１５】
図６は、本発明の第二の装置の一実施例を示す。図に示すように、多孔質管２にその外周を囲む函体51を設け、この函体51にパイプ52を介して加圧ポンプ53によって加圧空気を送入する。図中、54は送入する加圧空気を調整するためのバルブ、55は圧力計を示す。本実施例の場合には、水流を加速する必要がないので、水送入管１の管路12は円錐形としても、しなくてもよい。
本装置の場合には、多孔質管２から圧入する空気によって水流の速さを調節することもできる。空気の代わりに、酸素等の他の気体を用いてもよい。
多孔質管２に送る空気の圧力、量等を調整することによって、水流中に含まれる気泡の大きさ、量を任意に調整できる。
【符号の説明】
【００１６】
１・・水送入管
２・・多孔質管
３・・水放出管
４・・接続用ゴム管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流水送入管と、該送入管の下流側に順に配置された多孔質管と流体放出管とからなり、多孔質管から気体を吸入または圧入することによって微細気泡を含む水流を得るための微細気泡発生装置。
【請求項２】
管内に付勢手段を備えた流体を送入するための流体送入管と、該送入管の下流側に順に配置された多孔質管と流体放出管とからなる微細気泡発生装置。
【請求項３】
流水送入管と、該送入管の下流側に順に配置された多孔質管と流体放出管とからなり、多孔質管にその外周を囲む函体を設け、該函体に加圧気体を送入して、多孔質管を通して流水に微細気泡を挿入するようにしてなる微細気泡発生装置。
【請求項４】
気体が、空気のほかに、酸素、窒素、炭酸ガスである請求項1ないし３のいずれか1項記載の微細気泡発生装置。
【請求項５】
多孔質管がＳＰＧ（シラス・ポーラス・ガラス）製管である請求項１ないし３のいずれか1項記載の微細気泡発生装置。
【請求項１】
流水送入管と、該送入管の下流側に順に配置された多孔質管と流体放出管とからなり、多孔質管から気体を吸入または圧入することによって微細気泡を含む水流を得るための微細気泡発生装置。
【請求項２】
管内に付勢手段を備えた流体を送入するための流体送入管と、該送入管の下流側に順に配置された多孔質管と流体放出管とからなる微細気泡発生装置。
【請求項３】
流水送入管と、該送入管の下流側に順に配置された多孔質管と流体放出管とからなり、多孔質管にその外周を囲む函体を設け、該函体に加圧気体を送入して、多孔質管を通して流水に微細気泡を挿入するようにしてなる微細気泡発生装置。
【請求項４】
気体が、空気のほかに、酸素、窒素、炭酸ガスである請求項1ないし３のいずれか1項記載の微細気泡発生装置。
【請求項５】
多孔質管がＳＰＧ（シラス・ポーラス・ガラス）製管である請求項１ないし３のいずれか1項記載の微細気泡発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１２０９９７（Ｐ２０１２−１２０９９７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７４９３９（Ｐ２０１０−２７４９３９）
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（５１０３２５７８７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（５１０３２５７８７）
【Ｆターム（参考）】
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