微細気泡供給装置の気液分離器
【課題】微細気泡供給装置の気液分離器において、気液分離能力を低下させることなく小型化を図る。
【解決手段】微細気泡供給装置の気液分離器は、下部に気体溶解器からの溶解液を導入する導入口（14）と溶解液を導出する導出口（15）とが形成される一方、上部に排気弁（18）が取り付けられた圧力容器（11）と、圧力容器（11）内に設けられ、圧力容器（11）の底面から該圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、圧力容器（11）内を導入口（14）側の導入空間（S1）と導出口（15）側の導出空間（S2）とに仕切る仕切部材（17）とを備えている。仕切部材（17）は、上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している。
【解決手段】微細気泡供給装置の気液分離器は、下部に気体溶解器からの溶解液を導入する導入口（14）と溶解液を導出する導出口（15）とが形成される一方、上部に排気弁（18）が取り付けられた圧力容器（11）と、圧力容器（11）内に設けられ、圧力容器（11）の底面から該圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、圧力容器（11）内を導入口（14）側の導入空間（S1）と導出口（15）側の導出空間（S2）とに仕切る仕切部材（17）とを備えている。仕切部材（17）は、上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽等に微細気泡を含んだ液体を供給する微細気泡供給装置の気液分離器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、浴槽等に微細な気泡を含んだ水を供給する微細気泡供給装置（所謂、マイクロバブル供給装置）が用いられている。該微細気泡供給装置は、入口と出口とがそれぞれ浴槽に接続された循環流路を備え、浴槽から循環流路に引き込んだ水に空気を導入して加圧し、空気を水に溶解させた後、減圧し微細気泡を発生させ、該微細気泡を含む水を浴槽内に返送するものである。
【０００３】
ところで、上記微細気泡供給装置では、例えば、空気が過剰に混入されていた等の事情により、加圧しても空気の一部が水に溶解できず、気泡として残存してしまう場合がある。このような気泡が微細気泡と共に浴槽内に返送されると、入浴者が不快に感じるという問題があった。
【０００４】
そこで、従来より、上記微細気泡供給装置に気液分離器を設け、気体溶解器において溶解しきれなかった余剰の気体（気泡）を除去していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記気液分離器としては、通常、下部に溶解液の導入口及び導出口が形成され、上部に排気弁が取り付けられた圧力容器と、圧力容器の底面から上方に向かって延び、圧力容器内を導入口側の導入空間と導出口側の導出空間とに仕切る仕切板とを備えたものが用いられている（例えば、特許文献２参照）。導入空間に導入された溶解液は仕切板に沿って上方へと流動し、仕切板を超えて導出空間へと流入し、仕切板に沿って下方へと流動した後、導出口から導出される。一方、溶解液中の気泡は溶解液に流されて又は浮力によって上昇し、圧力容器内の上部の気体層に到達し、溶解液から分離される。このようにして気液が分離される。
【特許文献１】特開２０００−１８５２７８号公報
【特許文献２】特開平１−１１１４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、導入空間を上昇した溶解液は、仕切板側では仕切板を乗り越えて勢いよく導出空間に流れ込むが、圧力容器の内壁面側では該内壁面よりも外側には流出できないためにその勢いが減じられる。つまり、導入空間の圧力容器の内壁面付近では、溶解液の流速は遅く、導入空間の仕切板側では溶解液の流速は速くなる。また、導入空間の横断面積が小さいと、仕切板に沿って上昇する溶解液の流速はさらに増大し、勢いよく仕切板を乗り越える。そして、仕切板を乗り越えた溶解液はその流速が速いために、導出空間において拡がらないまま仕切板に沿って流れてしまう。そのため、導出空間の圧力容器の内壁面側では溶解液の流速が遅い領域（以下、死水域と称する。）が生じる一方、該死水域が発生することによって仕切板側を流れる溶解液の流速はさらに増大する。このように、導入空間の横断面積が小さいと、導入空間の出口付近及び導出空間の入口付近での溶解液の流速分布が不均一となり、仕切板に沿って流れる溶解液の流速が増大してしまう。その結果、上記除去されるべき気泡が仕切板側の流速の速い溶解液の流れにのって分離されないまま導出口から導出されてしまう虞があった。
【０００７】
一方、導入空間での溶解液の流速を減じて導入空間での流速分布を均一化するために単に導入空間の横断面積を拡大すると、圧力容器を大きく形成しなければならず、気液分離器が大型化してしまう。また、圧力容器の大きさを変えずに、仕切板の位置をずらして導入空間の横断面積を拡大すると、導出空間の横断面積が小さくなってしまう。その結果、導出空間での溶解液の流速が増大し、気泡が溶解液に流されて導出口から導出される可能性が高まるという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、微細気泡供給装置の気液分離器において、大型化することなく気液分離能力を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、気体溶解器（6）で気体が液体に加圧溶解された溶解液から気泡を分離して微細気泡発生器（7）に供給する微細気泡供給装置の気液分離器であって、下部に前記気体溶解器（6）からの溶解液を導入する導入口（14）と溶解液を導出する導出口（15）とが形成される一方、上部に排気弁（18）が取り付けられた圧力容器（11）と、前記圧力容器（11）内に設けられ、上記圧力容器（11）の底面から該圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、前記圧力容器（11）内を前記導入口（14）側の導入空間（S1）と前記導出口（15）側の導出空間（S2）とに仕切る仕切部材（17）とを備え、前記仕切部材（17）は、上方に向かうにしたがって、前記導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している。
【００１０】
本発明では、仕切部材（17）は上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している。これにより、導入空間（S1）において溶解液の流速は徐々に減じられ、溶解液に含まれる気泡の多くが導出空間（S2）に流入する前に液面まで浮上する。
【００１１】
また、本発明では、導入空間（S1）において溶解液の流速が徐々に減じられるために、導入空間（S1）の出口付近では溶解液の流速分布が略均一になる。そのため、仕切部材（17）によって折り返されて導出空間（S2）に流入した溶解液の流速分布も略均一になる。また、導出空間（S2）は上方ほど横断面の面積が小さくなるように形成されているため、折り返された溶解液が導出空間（S2）の隅々まで行き亘る。これにより、導出空間（S2）の死水域が縮小又は排除され、導出空間（S2）での溶解液の流速分布がより均一になる。その結果、死水域が生じることにより、導出空間（S2）の仕切部材（17）側の溶解液の流速が増大されることが抑制される。
【００１２】
また、仕切部材（17）を上述のように形成することで、導出空間（S2）の横断面積は下方に向かうにしたがって大きくなる。つまり、導出空間（S2）の横断面積は導出口（15）に近づくにしたがって大きくなり、導出空間（S2）において溶解液の流れはより減速される。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記仕切部材（17）は、前記導出空間（S2）の底面積が前記導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されている。
【００１４】
第２の発明では、導出空間（S2）が比較的大きく確保される。これにより、導出空間（S2）を流れる溶解液の流れは減速されて緩やかになり、溶解液に含まれる気泡が浮上し易くなる。
【００１５】
第３の発明は、第２の発明において、前記仕切部材（17）は、該仕切部材（17）の上端面（17a）を含む横断面において、前記導出空間（S2）の横断面積（A2）が前記導入空間（S1）の横断面積（A1）よりも大きくなるように配置されている。
【００１６】
第３の発明では、導出空間（S2）がより大きく確保される。これにより、溶解液の流速は、導出空間（S2）においてより減じられることとなる。
【００１７】
第４の発明は、第１の発明において、前記仕切部材（17）は、円筒形状の筒状体によって形成されている。
【００１８】
第４の発明では、仕切部材（17）が円筒形状の筒状体によって形成されている。そのため、例えば、仕切部材として同寸法の圧力容器（11）内に設置可能な扁平な板状体を用いた場合に比べて、仕切部材（17）の上端面（17a）と圧力容器（11）の内壁面とによって形成され、導入空間（S1）と導出空間（S2）とを連通する連通路の幅（水平方向の長さ）が長くなる。その結果、扁平な板状体からなる仕切部材を用いた場合に比べて、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際の溶解液の嵩（乗り上げ高さ）は低くなる。これにより、溶解液と圧力容器（11）内の気体層との気液接触効率が向上し、溶解液中に含まれる気泡が該溶解液から分離され易くなる。具体的には、溶解液の乗り上げ高さが低くなることで、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際に、溶解液と共に流されやすい下層（仕切部材（17）の上端面（17a）付近）にある気泡が液面まで到達し易くなり、気泡が溶解液から分離され易くなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、仕切部材（17）を上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜させることにより、導入空間（S1）において溶解液の流速を減じることができる。これにより、溶解液に含まれる気泡の多くを導出空間（S2）に流入する前に液面まで浮上させることができる。その結果、溶解液に含まれる気泡の多くを導入空間（S1）において溶解液から分離させることができ、気液分離能力を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明によれば、導入空間（S1）での溶解液の流速を減じて導入空間（S1）の出口付近の溶解液の流速分布を均一化することにより、導出空間（S2）の入口付近の溶解液の流速分布を均一化すると共に、導出空間（S2）に生じる死水域を縮小又は排除することができる。これにより、死水域が生じることにより、導出空間（S2）の仕切部材（17）側の溶解液の流速が増大してしまうことを抑制することができる。よって、溶解液に含まれる気泡が導出口（15）から溶解液と共に導出されることを抑制することができる。従って、導出空間（S2）においても気液分離能力を向上させることができる。
【００２１】
さらに、本発明によれば、仕切部材（17）を上述のように設けることにより、導出空間（S2）の横断面積を導出口（15）に近づくにしたがって大きく形成することができる。従って、導出空間（S2）において溶解液の流れをより減速することができ、気液分離能力をより向上させることができる。
【００２２】
以上のように、本発明によれば、仕切部材（17）を上述のように配置することで、圧力容器（11）を大型化することなく無駄なスペースを縮小又は削除すると共に気液分離効率を上げることができる。そのため、本発明によれば、気液分離能力を低下させることなく小型化を図ることができる。
【００２３】
また、第２の発明によれば、導出空間（S2）を比較的大きく確保することができ、導出空間（S2）を流れる溶解液の流速を減じることができる。なお、溶解液は導出空間（S2）において気泡の上昇方向と逆方向に流動する。そのため、特に、導出空間（S2）での溶解液の流速を減じることで気泡の上昇が促進され、気液分離効率を飛躍的に向上させることができる。
【００２４】
また、第３の発明によれば、導出空間（S2）をより大きく確保することができる。これにより、導出空間（S2）において溶解液に含まれる気泡がより浮上し易くなり、該気泡が導出口（15）から溶解液と共に導出されてしまうことをより抑制することができる。
【００２５】
また、第４の発明によれば、仕切部材（17）を筒状体によって構成することで、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際の溶解液の嵩を低くすることができる。これにより、溶解液の嵩が高い場合に比べ、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際に、溶解液の下層（仕切部材（17）の上端面（17a）付近）にある気泡が溶解液の液面まで到達し易くなり、気液分離能力をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施形態に係る気液分離器（10）は、浴槽（2）に微細な気泡を含んだ水を供給する微細気泡供給装置（1）に設けられている。
【００２７】
《発明の実施形態１》
−微細気泡供給装置の全体構成−
図１に示すように、本実施形態の微細気泡供給装置（1）は、入口と出口とがそれぞれ浴槽（2）に接続された循環流路（3）を備えている。この循環流路（3）には、空気導入器（4）とポンプ機構（5）と気体溶解器（6）と上記気液分離器（10）と微細気泡発生器（7）とが接続されている。
【００２８】
上記空気導入器（4）は、循環流路（3）内へ気泡源となる空気を外部から導入するものである。この空気導入器（4）は、その内部の水流によって発生する負圧を利用して空気を吸入する。つまり、空気導入器（4）では、その内部を通過する水流により負圧が生じ、この負圧によって外部の空気が空気導入管（4a）を介して循環流路（3）に導入される。
【００２９】
上記ポンプ機構（5）は、浴槽（2）の水を循環流路（3）内で循環させるためのものである。このポンプ機構（5）は、空気導入器（4）側から吸い込んだ水を気体溶解器（6）側へ吐出する。
【００３０】
上記気体溶解器（6）は、筒状の容器（6a）内において、水に対する空気の溶解を促進させるためのものである。この容器（6a）内には、空気と水との接触時間や接触面積を稼ぐための例えば充填材等が設けられている。
【００３１】
上記気液分離器（10）は、気体溶解器（6）において溶解しきれなかった余剰の気体（気泡）を循環流路（3）内から除去するためのものである。気液分離器（10）は筒状の圧力容器（11）を備え、該圧力容器（11）内において気液を分離し、気体は循環流路（3）外部へ排気して液体のみを微細気泡発生器（7）に向けて流出させる。該気液分離器（10）の詳細については後述する。
【００３２】
上記微細気泡発生器（7）は、空気が溶解した水（溶解液）を減圧して微細な気泡を発生させるためのものである。上記微細気泡発生器（7）は、内部に溶解液を流通させる流路が形成された流路形成部材（7a）を備え、該流路形成部材（7a）の中途部には、流路断面積を縮小する絞り部が形成されている。微細気泡発生器（7）は、浴槽（2）内に臨むように浴槽（2）の側壁面に取り付けられている。
【００３３】
循環流路（3）には、その入口と空気導入器（4）との間に流量計（9）が設けられている。流量計（9）は、循環流路（3）を循環する水の流量を計測する流量計測手段を構成している。また、循環流路（3）には、流量計（9）と吸入口（12）との間に流量調節バルブ（8）が設けられている。流量調節バルブ（8）は、その開度に応じて循環流路（3）の流量を調節する流量調節手段を構成している。
【００３４】
−気液分離器の構成−
図２に示す気液分離器（10）は、圧力容器（11）と、圧力容器（11）に接続された排気弁（18）とを備えている。
【００３５】
上記圧力容器（11）は、円盤状に形成された底部（11a）と、底部（11a）の外周縁から上方に向かって延びる筒形状の胴部（11b）と、胴部（11b）の上面開口を閉塞する蓋体（11c）とを備えている。
【００３６】
上記胴部（11b）は、円筒状の筒部と筒部の上端から径方向外側に向かって延びるフランジ部とから構成されている。筒部の下端部には、気体溶解器（6）（図１参照）からの溶解液を内部に導く導入口（14）が形成されている。また、筒部の下端部且つ圧力容器（11）の外部側には、円筒形状の導入部材（13）が上記導入口（14）を取り囲むように設けられている。導入部材（13）の内部には導入路が形成されている。
【００３７】
さらに、筒部の下端部の中心軸を挟んで導入口（14）の反対側には、溶解液を外部へ導出するための導出口（15）が形成されている。また、筒部の下端部且つ圧力容器（11）の外部側には、円筒形状の導出部材（16）が上記導出口（15）を取り囲むように設けられている。導出部材（16）の内部には導出路が形成されている。
【００３８】
上記蓋体（11c）は円盤状に形成され、胴部（11b）のフランジ部に固定されている。蓋体（11c）には開口が形成されている。該開口には排気弁（18）が挿入され、排気弁（18）は蓋体（11c）に固定されている。図２では外形のみを示しているが、排気弁（18）は、流入口と排気口とが形成された弁箱と、弁箱内に設けられ、排気口を開閉する弁体と、排気口が閉じるように弁体を付勢するバネとを有している。そして、圧力容器（11）内の気体の圧力が所定の圧力以上となると、該圧力がバネの付勢力に勝って弁体が排気口が開く方向に移動することにより、圧力容器（11）内の気体が排気される。
【００３９】
また、蓋体（11c）の内部側には、蓋体（11c）の上記開口を取り囲むように円筒形状の排気筒（11d）が取り付けられている。なお、排気筒（11d）は、排気弁（18）の流入口に向かって延びており、圧力容器（11）内の気体を排気弁（18）の流入口に導く。
【００４０】
圧力容器（11）内には、圧力容器（11）内を導入口（14）側の導入空間（S1）と導出口（15）側の導出空間（S2）とに仕切る仕切部材（17）が設けられている。仕切部材（17）は、上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している。具体的には、仕切部材（17）は、底部（11a）に鉛直な方向からその上端部が導出口（15）に近づく方向に傾斜している。また、仕切部材（17）は、導出空間（S2）の底面積が導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されている。
【００４１】
仕切部材（17）は、圧力容器（11）の底部（11a）から該圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、その上端面が蓋体（11c）に取り付けられた排気筒（11d）の下端部よりも下方に位置する高さに形成されている。このように仕切部材（17）が配置されることにより、導入空間（S1）と導出空間（S2）とは、その上部で連通する一方、下部は仕切部材（17）によって溶解液も気体も流通しないように遮断される。
【００４２】
なお、本実施形態では、上記導入口（14）は仕切部材（17）の一方の面の下端部に向かって開口し、導出口（15）は仕切部材（17）の上記一方の面の裏面の下端部に向かって開口している。
【００４３】
−微細気泡供給装置の運転動作−
この微細気泡供給装置（1）では、ポンプ機構（5）を起動させると、浴槽（2）の水が循環流路（3）内に吸い込まれ、入口から出口へ向かって流通する。
【００４４】
なお、ポンプ機構（5）は、循環流路（3）の流量が例えば１０〜１５リットル／分になるように調節される。この状態では、気体溶解器（6）の容器（6a）内が、０．３ＭＰａ程度に加圧される。また、運転中は、循環流路（3）に設けられた流量調節バルブ（8）の開度が、流量計（9）によって計測された循環流路（3）の流量に基づいて調節される。
【００４５】
図１に示す循環流路（3）の入口から流入した浴槽（2）の水は、空気導入器（4）に流入する。空気導入器（4）では、空気導入管（4a）から吸い込まれた空気が水に混入される。水に混入される空気は、比較的小さな気泡になる。気泡を含む水は、空気導入器（4）から流出し、ポンプ機構（5）を経て気体溶解器（6）に流入する。気体溶解器（6）では、水に対する空気の溶解が促進される。空気を溶解した水（溶解液）は、気体溶解器（6）を流出して気液分離器（10）に流入する。
【００４６】
気液分離器（10）の圧力容器（11）内では、導入された溶解液が導入口（14）から導出口（15）に向かって流通する間に、気液が分離され、溶解せずに溶解液に混入していた気体は圧力容器（11）内の上部に一時的に貯留された後に排気弁（18）から排出され、溶解液は導出口（15）から導出される。
【００４７】
気液分離器（10）において混入されていた気泡が除去された溶解液は、微細気泡発生器（7）内に流入する。そして、微細気泡発生器（7）に流入した溶解液は、微細気泡発生器（7）内を流れ、絞り部を通過する際に減圧される。その結果、水中に溶解した空気が析出し、水中で微細気泡が発生する。そして、該微細気泡は、これを含む水と共に微細気泡発生器（7）から浴槽（2）内へ勢いよく噴射される。
【００４８】
−気液分離器における気液分離動作−
まず、導入口（14）から気液分離器（10）内に溶解液が導入される。なお、導入口（14）は、胴部（11b）の筒部の下端部に形成され、仕切部材（17）の下端部に向かって側方向きに開口している。そのため、導入口（14）から導入空間（S1）に導入された溶解液は、すぐに上方に向かって流動するのではなく、まず仕切部材（17）の下端部に向かって側方に吹き出される。その後、溶解液は仕切部材（17）に沿って上方に導かれ、仕切部材（17）の上端面（17a）まで到達すると、仕切部材（17）を乗り越えて導出空間（S2）に流入する。
【００４９】
そして、導出空間（S2）に流入した溶解液は、仕切部材（17）に沿って下方に向かって流れ、導出口（15）から微細気泡発生器（7）に向かって導出される。
【００５０】
なお、ここで、仕切部材（17）は、上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している。そのため、導入空間（S1）において、溶解液の流れは徐々に減速する。よって、導入空間（S1）の仕切部材（17）側の速い流れと、圧力容器（11）の内壁面側の遅い流れとの流速の差が縮まり、導入空間（S1）の出口付近での流速分布は略均一となる。そのため、仕切部材（17）の上端面（17a）を乗り越えた溶解液の流速分布は、導出空間（S2）においても略均一となる。また、導出空間（S2）は上方ほど横断面の面積が小さくなるように形成されているため、折り返された溶解液は導出空間（S2）の隅々まで行き亘る。これにより、導出空間（S2）において流速が他の部分よりも遅くなる領域（死水域）が縮小又は排除され、導出空間（S2）での溶解液の流速分布がより均一になる。その結果、死水域が生じることにより、導出空間（S2）の仕切部材（17）側の溶解液の流速が増大されることが抑制される。
【００５１】
一方、溶解液中に含まれる気泡は、浮力を受けて溶解液中を上昇する。なお、導入空間（S1）では、溶解液の流動方向と気泡の上昇方向は一致するが、導出空間（S2）では溶解液の流動方向と気泡の上昇方向とは逆向きとなる。導入空間（S1）において溶解液と共に上昇し、又は導出空間（S2）において溶解液に逆流して上昇した気泡は、やがて圧力容器（11）内の上部の気体層に至る。このようにして気液が分離される。
【００５２】
なお、仕切部材（17）は、導入空間（S1）の底面積よりも導出空間（S2）の底面積の方が大きくなるように配置されている。これにより、導出空間（S2）内を流れる溶解液の流速は減じられる。そのため、溶解液中に含まれる気泡は溶解液に流され難くなり、精度良く気液分離が行われることとなる。
【００５３】
−実施形態１の効果−
本実施形態によれば、仕切部材（17）を上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜させることにより、導入空間（S1）において溶解液の流速を減じることができる。これにより、溶解液に含まれる気泡の多くを導出空間（S2）に流入する前に液面まで浮上させることができる。その結果、溶解液に含まれる気泡の多くを導入空間（S1）において溶解液から分離させることができ、気液分離能力を向上させることができる。
【００５４】
また、本発明によれば、導入空間（S1）での溶解液の流速を減じて導入空間（S1）の出口付近の溶解液の流速分布を均一化することにより、導出空間（S2）の入口付近の溶解液の流速分布を均一化すると共に、導出空間（S2）に生じる死水域を縮小又は排除することができる。これにより、死水域が生じることにより、導出空間（S2）の仕切部材（17）側の溶解液の流速が増大してしまうことを抑制することができる。よって、溶解液に含まれる気泡が導出口（15）から溶解液と共に導出されることを抑制することができる。従って、導出空間（S2）においても気液分離能力を向上させることができる。
【００５５】
さらに、本発明によれば、仕切部材（17）を上述のように設けることにより、導出空間（S2）の横断面積を導出口（15）に近づくにしたがって大きく形成することができる。従って、導出空間（S2）において溶解液の流れをより減速することができ、気液分離能力をより向上させることができる。
【００５６】
以上のように、仕切部材（17）を上述のように配置することで、圧力容器（11）を大型化することなく無駄なスペースを縮小又は削除すると共に気液分離効率を上げることができる。そのため、本実施形態によれば、気液分離能力を低下させることなく気液分離器の小型化を図ることができる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、仕切部材（17）は、導出空間（S2）の底面積が導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されている。そのため、導出空間（S2）を比較的大きく確保することができ、導出空間（S2）を流れる溶解液の速度を減じることができる。なお、溶解液は導出空間（S2）において気泡の上昇方向と逆方向に流動する。そのため、特に、導出空間（S2）での溶解液の流速を減じることで気泡の上昇が促進され、気液分離効率を飛躍的に向上させることができる。
【００５８】
−変形例−
図３に示すように、変形例に係る気液分離器（10）は、上記実施形態１の気液分離器（10）の仕切部材（17）の配置の仕方を変更したものである。具体的には、本変形例では、仕切部材（17）は、仕切部材（17）の上端面（17a）を含む横断面において、導出空間（S2）の横断面積（A2）が導入空間（S1）の横断面積（A1）よりも大きくなるように配置されている。これにより、導出空間（S2）がより大きく確保されることとなる。
【００５９】
従って、本変形例によれば、導出空間（S2）での溶解液の流速をより減じることができる。これにより、導出空間（S2）において溶解液に含まれる気泡がより浮上し易くなり、該気泡が導出口（15）から溶解液と共に導出されてしまうことをより抑制することができる。従って、本変形例によれば、仕切部材（17）の配置の仕方を変更することにより、気液分離能力をさらに向上させることができる。
【００６０】
《発明の実施形態２》
図４に示すように、実施形態２に係る気液分離器（10）は、実施形態１における仕切部材（17）を筒状体によって形成したものである。
【００６１】
具体的には、仕切部材（17）は円筒形状に形成され、圧力容器（11）の胴部（11b）の筒部と同心状に配置されている。なお、実施形態２では、導入空間（S1）は仕切部材（17）の内側に形成される一方、導出空間（S2）は仕切部材（17）の外側に形成されている。
【００６２】
また、実施形態２においても、仕切部材（17）は、圧力容器（11）の底面を形成する底部（11a）から圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している。つまり、円筒形状の仕切部材（17）は、上方に向かうにしたがって拡径するテーパ形状に形成され、これにより、上方に向かうにしたがって胴部（11b）の筒部に近づいて導入空間（S1）の横断面積を大きくしている。
【００６３】
実施形態２では、上記導入部材（13）は、仕切部材（17）の内側に形成された導入空間（S1）の下端部且つ平面視において中心部に配置されている。具体的には、円盤状に形成された底部（11a）の中心部に開口が形成され、該開口に気体溶解器（6）（図１参照）からの溶解液を内部に導く導入部材（13）が設けられている。
【００６４】
導入部材（13）は、圧力容器（11）外部側に設けられた筒状の第１導入部材（13a）と第１導入部材（13a）に連続し、底部（11a）の開口に挿入された第２導入部材（13b）とから構成されている。第１導入部材（13a）内部には導入路が形成されている。一方、第２導入部材（13b）は、上端が閉塞された円筒形状に形成され、下端は第１導入部材（13a）内の導入路に向かって開口している。また、第２導入部材（13b）の側面には、溶解液を気液分離器（10）内に導入する複数の導入口（14）が形成されている。複数の導入口（14）は、仕切部材（17）の下端部に向かって側方向きに開口している。
【００６５】
以上が実施形態１と異なる構成についての説明である。その他の構成については実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００６６】
次に、実施形態２の動作について説明する。なお、微細気泡供給装置（1）の運転動作については実施形態１と同様であるため説明を省略する。以下、気液分離器（10）における気液分離動作について説明する。
【００６７】
まず、導入口（14）から気液分離器（10）内に溶解液が導入される。なお、導入口（14）は、導入空間（S1）の中心部に設けられた導入部材（13）に形成され、円筒状の仕切部材（17）の下端部に向かって開口している。そのため、導入口（14）から導入空間（S1）に導入された溶解液は、すぐに上方に向かって流動するのではなく、まず仕切部材（17）の下端部に向かって側方に吹き出される。その後、溶解液は仕切部材（17）に沿って上方に導かれ、仕切部材（17）の上端面（17a）まで到達すると、仕切部材（17）を乗り越えて導出空間（S2）に流入する。
【００６８】
なお、導入空間（S1）は仕切部材（17）の内側に形成され、導出空間（S2）は仕切部材（17）の外側に形成されているため、溶解液は、仕切部材（17）を乗り越える際、平面視において拡径方向（仕切部材（17）の内側から外側方向）に流動する。そのため、導入空間（S1）と導出空間（S2）とを逆に配置した場合のように、導入空間（S1）において圧力容器（11）の内壁面によって溶解液が流動を阻害されて該内壁面側に流速の遅い死水域が生じるために、導入空間（S1）の仕切部材（17）側の溶解液の流速が増大してしまうようなことがない。つまり、導入空間（S1）の出口での流速分布が略均一になる。これにより、導出空間（S2）の入口での流速分布も略均一となり、流速の速い領域が形成されないため、導出空間（S2）において局部的に溶解液の流速が増大してしまうことが抑制される。
【００６９】
そして、導出空間（S2）に流入した溶解液は、仕切部材（17）に沿って下方に向かって流れ、導出口（15）から微細気泡発生器（7）に向かって導出される。
【００７０】
一方、溶解液中に含まれる気泡は、浮力を受けて溶解液中を上昇する。なお、導入空間（S1）では、溶解液の流動方向と気泡の上昇方向は一致するが、導出空間（S2）では溶解液の流動方向と気泡の上昇方向とは逆向きとなる。導入空間（S1）において溶解液と共に上昇し、又は導出空間（S2）において溶解液に逆流して上昇した気泡は、やがて圧力容器（11）内の上部の気体層に至る。なお、溶解液に含まれる気泡の多くは、溶解液が仕切部材（17）の上端面（17a）においてその流れが折り返される際に、気体層と接触することによって溶解液から離れて気体層に至る。このようにして気液が分離される。
【００７１】
なお、実施形態２では、仕切部材（17）は、筒状体によって形成されている。そのため、例えば、仕切部材として同寸法の圧力容器（11）内に設置可能な扁平な板状体を用いた場合に比べて、仕切部材（17）の上端面（17a）と圧力容器（11）の内壁面とによって形成され、導入空間（S1）と導出空間（S2）とを連通する連通路の幅は長く形成される。よって、扁平な板状体からなる仕切部材を用いた場合に比べて、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際の溶解液の嵩（乗り上げ高さ）は低くなる。その結果、溶解液と圧力容器（11）内の気体層との気液接触効率が向上し、溶解液中に含まれる気泡が該溶解液から分離され易くなる。具体的には、溶解液の乗り上げ高さが低くなることで、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際に、溶解液と共に流されやすい下層（仕切部材（17）の上端面（17a）付近）にある気泡が液面まで到達し易くなり、気泡が溶解液から分離され易くなる。
【００７２】
以上のように、実施形態２によれば、仕切部材（17）を筒状体によって構成することで、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際の溶解液の嵩を低くすることができる。これにより、溶解液の嵩が高い場合に比べ、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際に、溶解液の下層（仕切部材（17）の上端面（17a）付近）にある気泡が溶解液の液面まで到達し易くなり、気液分離能力をさらに向上させることができる。
【００７３】
また、実施形態２によれば、実施形態１と同様に、仕切部材（17）を上方に向かうにしたがって拡径するテーパ形状に形成することで、無駄なスペースを縮小又は削除すると共に気液分離効率を上げることができる。
【００７４】
以上より、実施形態２によれば、気液分離能力を低下させることなく気液分離器のさらなる小型化を図ることができる。
【００７５】
また、実施形態２によれば、導入口（14）は、仕切部材（17）の下端部に向かって開口するように形成されている。そのため、導入口（14）から導入された溶解液は、まず仕切部材（17）の下端部に向かって側方に吹き出されて側方に流動した後、上方に向かって流動する。これにより、溶解液の導入時の流速を抑えることができる。従って、溶解液中に含まれる気泡が溶解液から分離されることなく導出口（15）から排出されてしまうことをより確実に抑制することができる。
【００７６】
なお、上記実施形態２では、仕切部材（17）は円筒形状に形成されていたが、仕切部材（17）は筒状体によって形成されていればいかなる形状であってもよい。例えば、横断面が楕円形状の筒状体でもよく、多角形状の筒状体であってもよい。
【００７７】
《その他の実施形態》
上記各実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００７８】
上記実施形態では、仕切部材（17）は、導出空間（S2）の底面積が導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されていた。しかし、仕切部材（17）は、導出空間（S2）の底面積が導入空間（S1）の底面積以下となるように配置されていてもよい。
【００７９】
上記実施形態では、導入口（14）及び導出口（15）は、側方に向かって開口していたが、下方に向かって開口するように形成されていてもよい。このような形態によれば、溶解液の勢いを減じることができ、気液分離能力を向上させることができる。
【００８０】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上説明したように、本発明は、浴槽等に微細気泡を含んだ液体を供給する微細気泡供給装置の気液分離器について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施形態１に係る微細気泡供給装置の概略構成図である。
【図２】実施形態１に係る気液分離器の縦断面図である。
【図３】実施形態１の変形例に係る気液分離器の縦断面図である。
【図４】実施形態２に係る気液分離器の縦断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 微細気泡供給装置
６ 気体溶解器
７ 微細気泡発生器
１０ 気液分離器
１１ 圧力容器
１１ａ 底部（底面）
１４ 導入口
１５ 導出口
１７ 仕切部材
１７ａ 上端面
１８ 排気弁
Ｓ１ 導入空間
Ｓ２ 導出空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴槽等に微細気泡を含んだ液体を供給する微細気泡供給装置の気液分離器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、浴槽等に微細な気泡を含んだ水を供給する微細気泡供給装置（所謂、マイクロバブル供給装置）が用いられている。該微細気泡供給装置は、入口と出口とがそれぞれ浴槽に接続された循環流路を備え、浴槽から循環流路に引き込んだ水に空気を導入して加圧し、空気を水に溶解させた後、減圧し微細気泡を発生させ、該微細気泡を含む水を浴槽内に返送するものである。
【０００３】
ところで、上記微細気泡供給装置では、例えば、空気が過剰に混入されていた等の事情により、加圧しても空気の一部が水に溶解できず、気泡として残存してしまう場合がある。このような気泡が微細気泡と共に浴槽内に返送されると、入浴者が不快に感じるという問題があった。
【０００４】
そこで、従来より、上記微細気泡供給装置に気液分離器を設け、気体溶解器において溶解しきれなかった余剰の気体（気泡）を除去していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記気液分離器としては、通常、下部に溶解液の導入口及び導出口が形成され、上部に排気弁が取り付けられた圧力容器と、圧力容器の底面から上方に向かって延び、圧力容器内を導入口側の導入空間と導出口側の導出空間とに仕切る仕切板とを備えたものが用いられている（例えば、特許文献２参照）。導入空間に導入された溶解液は仕切板に沿って上方へと流動し、仕切板を超えて導出空間へと流入し、仕切板に沿って下方へと流動した後、導出口から導出される。一方、溶解液中の気泡は溶解液に流されて又は浮力によって上昇し、圧力容器内の上部の気体層に到達し、溶解液から分離される。このようにして気液が分離される。
【特許文献１】特開２０００−１８５２７８号公報
【特許文献２】特開平１−１１１４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、導入空間を上昇した溶解液は、仕切板側では仕切板を乗り越えて勢いよく導出空間に流れ込むが、圧力容器の内壁面側では該内壁面よりも外側には流出できないためにその勢いが減じられる。つまり、導入空間の圧力容器の内壁面付近では、溶解液の流速は遅く、導入空間の仕切板側では溶解液の流速は速くなる。また、導入空間の横断面積が小さいと、仕切板に沿って上昇する溶解液の流速はさらに増大し、勢いよく仕切板を乗り越える。そして、仕切板を乗り越えた溶解液はその流速が速いために、導出空間において拡がらないまま仕切板に沿って流れてしまう。そのため、導出空間の圧力容器の内壁面側では溶解液の流速が遅い領域（以下、死水域と称する。）が生じる一方、該死水域が発生することによって仕切板側を流れる溶解液の流速はさらに増大する。このように、導入空間の横断面積が小さいと、導入空間の出口付近及び導出空間の入口付近での溶解液の流速分布が不均一となり、仕切板に沿って流れる溶解液の流速が増大してしまう。その結果、上記除去されるべき気泡が仕切板側の流速の速い溶解液の流れにのって分離されないまま導出口から導出されてしまう虞があった。
【０００７】
一方、導入空間での溶解液の流速を減じて導入空間での流速分布を均一化するために単に導入空間の横断面積を拡大すると、圧力容器を大きく形成しなければならず、気液分離器が大型化してしまう。また、圧力容器の大きさを変えずに、仕切板の位置をずらして導入空間の横断面積を拡大すると、導出空間の横断面積が小さくなってしまう。その結果、導出空間での溶解液の流速が増大し、気泡が溶解液に流されて導出口から導出される可能性が高まるという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、微細気泡供給装置の気液分離器において、大型化することなく気液分離能力を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、気体溶解器（6）で気体が液体に加圧溶解された溶解液から気泡を分離して微細気泡発生器（7）に供給する微細気泡供給装置の気液分離器であって、下部に前記気体溶解器（6）からの溶解液を導入する導入口（14）と溶解液を導出する導出口（15）とが形成される一方、上部に排気弁（18）が取り付けられた圧力容器（11）と、前記圧力容器（11）内に設けられ、上記圧力容器（11）の底面から該圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、前記圧力容器（11）内を前記導入口（14）側の導入空間（S1）と前記導出口（15）側の導出空間（S2）とに仕切る仕切部材（17）とを備え、前記仕切部材（17）は、上方に向かうにしたがって、前記導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している。
【００１０】
本発明では、仕切部材（17）は上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している。これにより、導入空間（S1）において溶解液の流速は徐々に減じられ、溶解液に含まれる気泡の多くが導出空間（S2）に流入する前に液面まで浮上する。
【００１１】
また、本発明では、導入空間（S1）において溶解液の流速が徐々に減じられるために、導入空間（S1）の出口付近では溶解液の流速分布が略均一になる。そのため、仕切部材（17）によって折り返されて導出空間（S2）に流入した溶解液の流速分布も略均一になる。また、導出空間（S2）は上方ほど横断面の面積が小さくなるように形成されているため、折り返された溶解液が導出空間（S2）の隅々まで行き亘る。これにより、導出空間（S2）の死水域が縮小又は排除され、導出空間（S2）での溶解液の流速分布がより均一になる。その結果、死水域が生じることにより、導出空間（S2）の仕切部材（17）側の溶解液の流速が増大されることが抑制される。
【００１２】
また、仕切部材（17）を上述のように形成することで、導出空間（S2）の横断面積は下方に向かうにしたがって大きくなる。つまり、導出空間（S2）の横断面積は導出口（15）に近づくにしたがって大きくなり、導出空間（S2）において溶解液の流れはより減速される。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記仕切部材（17）は、前記導出空間（S2）の底面積が前記導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されている。
【００１４】
第２の発明では、導出空間（S2）が比較的大きく確保される。これにより、導出空間（S2）を流れる溶解液の流れは減速されて緩やかになり、溶解液に含まれる気泡が浮上し易くなる。
【００１５】
第３の発明は、第２の発明において、前記仕切部材（17）は、該仕切部材（17）の上端面（17a）を含む横断面において、前記導出空間（S2）の横断面積（A2）が前記導入空間（S1）の横断面積（A1）よりも大きくなるように配置されている。
【００１６】
第３の発明では、導出空間（S2）がより大きく確保される。これにより、溶解液の流速は、導出空間（S2）においてより減じられることとなる。
【００１７】
第４の発明は、第１の発明において、前記仕切部材（17）は、円筒形状の筒状体によって形成されている。
【００１８】
第４の発明では、仕切部材（17）が円筒形状の筒状体によって形成されている。そのため、例えば、仕切部材として同寸法の圧力容器（11）内に設置可能な扁平な板状体を用いた場合に比べて、仕切部材（17）の上端面（17a）と圧力容器（11）の内壁面とによって形成され、導入空間（S1）と導出空間（S2）とを連通する連通路の幅（水平方向の長さ）が長くなる。その結果、扁平な板状体からなる仕切部材を用いた場合に比べて、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際の溶解液の嵩（乗り上げ高さ）は低くなる。これにより、溶解液と圧力容器（11）内の気体層との気液接触効率が向上し、溶解液中に含まれる気泡が該溶解液から分離され易くなる。具体的には、溶解液の乗り上げ高さが低くなることで、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際に、溶解液と共に流されやすい下層（仕切部材（17）の上端面（17a）付近）にある気泡が液面まで到達し易くなり、気泡が溶解液から分離され易くなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、仕切部材（17）を上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜させることにより、導入空間（S1）において溶解液の流速を減じることができる。これにより、溶解液に含まれる気泡の多くを導出空間（S2）に流入する前に液面まで浮上させることができる。その結果、溶解液に含まれる気泡の多くを導入空間（S1）において溶解液から分離させることができ、気液分離能力を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明によれば、導入空間（S1）での溶解液の流速を減じて導入空間（S1）の出口付近の溶解液の流速分布を均一化することにより、導出空間（S2）の入口付近の溶解液の流速分布を均一化すると共に、導出空間（S2）に生じる死水域を縮小又は排除することができる。これにより、死水域が生じることにより、導出空間（S2）の仕切部材（17）側の溶解液の流速が増大してしまうことを抑制することができる。よって、溶解液に含まれる気泡が導出口（15）から溶解液と共に導出されることを抑制することができる。従って、導出空間（S2）においても気液分離能力を向上させることができる。
【００２１】
さらに、本発明によれば、仕切部材（17）を上述のように設けることにより、導出空間（S2）の横断面積を導出口（15）に近づくにしたがって大きく形成することができる。従って、導出空間（S2）において溶解液の流れをより減速することができ、気液分離能力をより向上させることができる。
【００２２】
以上のように、本発明によれば、仕切部材（17）を上述のように配置することで、圧力容器（11）を大型化することなく無駄なスペースを縮小又は削除すると共に気液分離効率を上げることができる。そのため、本発明によれば、気液分離能力を低下させることなく小型化を図ることができる。
【００２３】
また、第２の発明によれば、導出空間（S2）を比較的大きく確保することができ、導出空間（S2）を流れる溶解液の流速を減じることができる。なお、溶解液は導出空間（S2）において気泡の上昇方向と逆方向に流動する。そのため、特に、導出空間（S2）での溶解液の流速を減じることで気泡の上昇が促進され、気液分離効率を飛躍的に向上させることができる。
【００２４】
また、第３の発明によれば、導出空間（S2）をより大きく確保することができる。これにより、導出空間（S2）において溶解液に含まれる気泡がより浮上し易くなり、該気泡が導出口（15）から溶解液と共に導出されてしまうことをより抑制することができる。
【００２５】
また、第４の発明によれば、仕切部材（17）を筒状体によって構成することで、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際の溶解液の嵩を低くすることができる。これにより、溶解液の嵩が高い場合に比べ、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際に、溶解液の下層（仕切部材（17）の上端面（17a）付近）にある気泡が溶解液の液面まで到達し易くなり、気液分離能力をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施形態に係る気液分離器（10）は、浴槽（2）に微細な気泡を含んだ水を供給する微細気泡供給装置（1）に設けられている。
【００２７】
《発明の実施形態１》
−微細気泡供給装置の全体構成−
図１に示すように、本実施形態の微細気泡供給装置（1）は、入口と出口とがそれぞれ浴槽（2）に接続された循環流路（3）を備えている。この循環流路（3）には、空気導入器（4）とポンプ機構（5）と気体溶解器（6）と上記気液分離器（10）と微細気泡発生器（7）とが接続されている。
【００２８】
上記空気導入器（4）は、循環流路（3）内へ気泡源となる空気を外部から導入するものである。この空気導入器（4）は、その内部の水流によって発生する負圧を利用して空気を吸入する。つまり、空気導入器（4）では、その内部を通過する水流により負圧が生じ、この負圧によって外部の空気が空気導入管（4a）を介して循環流路（3）に導入される。
【００２９】
上記ポンプ機構（5）は、浴槽（2）の水を循環流路（3）内で循環させるためのものである。このポンプ機構（5）は、空気導入器（4）側から吸い込んだ水を気体溶解器（6）側へ吐出する。
【００３０】
上記気体溶解器（6）は、筒状の容器（6a）内において、水に対する空気の溶解を促進させるためのものである。この容器（6a）内には、空気と水との接触時間や接触面積を稼ぐための例えば充填材等が設けられている。
【００３１】
上記気液分離器（10）は、気体溶解器（6）において溶解しきれなかった余剰の気体（気泡）を循環流路（3）内から除去するためのものである。気液分離器（10）は筒状の圧力容器（11）を備え、該圧力容器（11）内において気液を分離し、気体は循環流路（3）外部へ排気して液体のみを微細気泡発生器（7）に向けて流出させる。該気液分離器（10）の詳細については後述する。
【００３２】
上記微細気泡発生器（7）は、空気が溶解した水（溶解液）を減圧して微細な気泡を発生させるためのものである。上記微細気泡発生器（7）は、内部に溶解液を流通させる流路が形成された流路形成部材（7a）を備え、該流路形成部材（7a）の中途部には、流路断面積を縮小する絞り部が形成されている。微細気泡発生器（7）は、浴槽（2）内に臨むように浴槽（2）の側壁面に取り付けられている。
【００３３】
循環流路（3）には、その入口と空気導入器（4）との間に流量計（9）が設けられている。流量計（9）は、循環流路（3）を循環する水の流量を計測する流量計測手段を構成している。また、循環流路（3）には、流量計（9）と吸入口（12）との間に流量調節バルブ（8）が設けられている。流量調節バルブ（8）は、その開度に応じて循環流路（3）の流量を調節する流量調節手段を構成している。
【００３４】
−気液分離器の構成−
図２に示す気液分離器（10）は、圧力容器（11）と、圧力容器（11）に接続された排気弁（18）とを備えている。
【００３５】
上記圧力容器（11）は、円盤状に形成された底部（11a）と、底部（11a）の外周縁から上方に向かって延びる筒形状の胴部（11b）と、胴部（11b）の上面開口を閉塞する蓋体（11c）とを備えている。
【００３６】
上記胴部（11b）は、円筒状の筒部と筒部の上端から径方向外側に向かって延びるフランジ部とから構成されている。筒部の下端部には、気体溶解器（6）（図１参照）からの溶解液を内部に導く導入口（14）が形成されている。また、筒部の下端部且つ圧力容器（11）の外部側には、円筒形状の導入部材（13）が上記導入口（14）を取り囲むように設けられている。導入部材（13）の内部には導入路が形成されている。
【００３７】
さらに、筒部の下端部の中心軸を挟んで導入口（14）の反対側には、溶解液を外部へ導出するための導出口（15）が形成されている。また、筒部の下端部且つ圧力容器（11）の外部側には、円筒形状の導出部材（16）が上記導出口（15）を取り囲むように設けられている。導出部材（16）の内部には導出路が形成されている。
【００３８】
上記蓋体（11c）は円盤状に形成され、胴部（11b）のフランジ部に固定されている。蓋体（11c）には開口が形成されている。該開口には排気弁（18）が挿入され、排気弁（18）は蓋体（11c）に固定されている。図２では外形のみを示しているが、排気弁（18）は、流入口と排気口とが形成された弁箱と、弁箱内に設けられ、排気口を開閉する弁体と、排気口が閉じるように弁体を付勢するバネとを有している。そして、圧力容器（11）内の気体の圧力が所定の圧力以上となると、該圧力がバネの付勢力に勝って弁体が排気口が開く方向に移動することにより、圧力容器（11）内の気体が排気される。
【００３９】
また、蓋体（11c）の内部側には、蓋体（11c）の上記開口を取り囲むように円筒形状の排気筒（11d）が取り付けられている。なお、排気筒（11d）は、排気弁（18）の流入口に向かって延びており、圧力容器（11）内の気体を排気弁（18）の流入口に導く。
【００４０】
圧力容器（11）内には、圧力容器（11）内を導入口（14）側の導入空間（S1）と導出口（15）側の導出空間（S2）とに仕切る仕切部材（17）が設けられている。仕切部材（17）は、上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している。具体的には、仕切部材（17）は、底部（11a）に鉛直な方向からその上端部が導出口（15）に近づく方向に傾斜している。また、仕切部材（17）は、導出空間（S2）の底面積が導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されている。
【００４１】
仕切部材（17）は、圧力容器（11）の底部（11a）から該圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、その上端面が蓋体（11c）に取り付けられた排気筒（11d）の下端部よりも下方に位置する高さに形成されている。このように仕切部材（17）が配置されることにより、導入空間（S1）と導出空間（S2）とは、その上部で連通する一方、下部は仕切部材（17）によって溶解液も気体も流通しないように遮断される。
【００４２】
なお、本実施形態では、上記導入口（14）は仕切部材（17）の一方の面の下端部に向かって開口し、導出口（15）は仕切部材（17）の上記一方の面の裏面の下端部に向かって開口している。
【００４３】
−微細気泡供給装置の運転動作−
この微細気泡供給装置（1）では、ポンプ機構（5）を起動させると、浴槽（2）の水が循環流路（3）内に吸い込まれ、入口から出口へ向かって流通する。
【００４４】
なお、ポンプ機構（5）は、循環流路（3）の流量が例えば１０〜１５リットル／分になるように調節される。この状態では、気体溶解器（6）の容器（6a）内が、０．３ＭＰａ程度に加圧される。また、運転中は、循環流路（3）に設けられた流量調節バルブ（8）の開度が、流量計（9）によって計測された循環流路（3）の流量に基づいて調節される。
【００４５】
図１に示す循環流路（3）の入口から流入した浴槽（2）の水は、空気導入器（4）に流入する。空気導入器（4）では、空気導入管（4a）から吸い込まれた空気が水に混入される。水に混入される空気は、比較的小さな気泡になる。気泡を含む水は、空気導入器（4）から流出し、ポンプ機構（5）を経て気体溶解器（6）に流入する。気体溶解器（6）では、水に対する空気の溶解が促進される。空気を溶解した水（溶解液）は、気体溶解器（6）を流出して気液分離器（10）に流入する。
【００４６】
気液分離器（10）の圧力容器（11）内では、導入された溶解液が導入口（14）から導出口（15）に向かって流通する間に、気液が分離され、溶解せずに溶解液に混入していた気体は圧力容器（11）内の上部に一時的に貯留された後に排気弁（18）から排出され、溶解液は導出口（15）から導出される。
【００４７】
気液分離器（10）において混入されていた気泡が除去された溶解液は、微細気泡発生器（7）内に流入する。そして、微細気泡発生器（7）に流入した溶解液は、微細気泡発生器（7）内を流れ、絞り部を通過する際に減圧される。その結果、水中に溶解した空気が析出し、水中で微細気泡が発生する。そして、該微細気泡は、これを含む水と共に微細気泡発生器（7）から浴槽（2）内へ勢いよく噴射される。
【００４８】
−気液分離器における気液分離動作−
まず、導入口（14）から気液分離器（10）内に溶解液が導入される。なお、導入口（14）は、胴部（11b）の筒部の下端部に形成され、仕切部材（17）の下端部に向かって側方向きに開口している。そのため、導入口（14）から導入空間（S1）に導入された溶解液は、すぐに上方に向かって流動するのではなく、まず仕切部材（17）の下端部に向かって側方に吹き出される。その後、溶解液は仕切部材（17）に沿って上方に導かれ、仕切部材（17）の上端面（17a）まで到達すると、仕切部材（17）を乗り越えて導出空間（S2）に流入する。
【００４９】
そして、導出空間（S2）に流入した溶解液は、仕切部材（17）に沿って下方に向かって流れ、導出口（15）から微細気泡発生器（7）に向かって導出される。
【００５０】
なお、ここで、仕切部材（17）は、上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している。そのため、導入空間（S1）において、溶解液の流れは徐々に減速する。よって、導入空間（S1）の仕切部材（17）側の速い流れと、圧力容器（11）の内壁面側の遅い流れとの流速の差が縮まり、導入空間（S1）の出口付近での流速分布は略均一となる。そのため、仕切部材（17）の上端面（17a）を乗り越えた溶解液の流速分布は、導出空間（S2）においても略均一となる。また、導出空間（S2）は上方ほど横断面の面積が小さくなるように形成されているため、折り返された溶解液は導出空間（S2）の隅々まで行き亘る。これにより、導出空間（S2）において流速が他の部分よりも遅くなる領域（死水域）が縮小又は排除され、導出空間（S2）での溶解液の流速分布がより均一になる。その結果、死水域が生じることにより、導出空間（S2）の仕切部材（17）側の溶解液の流速が増大されることが抑制される。
【００５１】
一方、溶解液中に含まれる気泡は、浮力を受けて溶解液中を上昇する。なお、導入空間（S1）では、溶解液の流動方向と気泡の上昇方向は一致するが、導出空間（S2）では溶解液の流動方向と気泡の上昇方向とは逆向きとなる。導入空間（S1）において溶解液と共に上昇し、又は導出空間（S2）において溶解液に逆流して上昇した気泡は、やがて圧力容器（11）内の上部の気体層に至る。このようにして気液が分離される。
【００５２】
なお、仕切部材（17）は、導入空間（S1）の底面積よりも導出空間（S2）の底面積の方が大きくなるように配置されている。これにより、導出空間（S2）内を流れる溶解液の流速は減じられる。そのため、溶解液中に含まれる気泡は溶解液に流され難くなり、精度良く気液分離が行われることとなる。
【００５３】
−実施形態１の効果−
本実施形態によれば、仕切部材（17）を上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜させることにより、導入空間（S1）において溶解液の流速を減じることができる。これにより、溶解液に含まれる気泡の多くを導出空間（S2）に流入する前に液面まで浮上させることができる。その結果、溶解液に含まれる気泡の多くを導入空間（S1）において溶解液から分離させることができ、気液分離能力を向上させることができる。
【００５４】
また、本発明によれば、導入空間（S1）での溶解液の流速を減じて導入空間（S1）の出口付近の溶解液の流速分布を均一化することにより、導出空間（S2）の入口付近の溶解液の流速分布を均一化すると共に、導出空間（S2）に生じる死水域を縮小又は排除することができる。これにより、死水域が生じることにより、導出空間（S2）の仕切部材（17）側の溶解液の流速が増大してしまうことを抑制することができる。よって、溶解液に含まれる気泡が導出口（15）から溶解液と共に導出されることを抑制することができる。従って、導出空間（S2）においても気液分離能力を向上させることができる。
【００５５】
さらに、本発明によれば、仕切部材（17）を上述のように設けることにより、導出空間（S2）の横断面積を導出口（15）に近づくにしたがって大きく形成することができる。従って、導出空間（S2）において溶解液の流れをより減速することができ、気液分離能力をより向上させることができる。
【００５６】
以上のように、仕切部材（17）を上述のように配置することで、圧力容器（11）を大型化することなく無駄なスペースを縮小又は削除すると共に気液分離効率を上げることができる。そのため、本実施形態によれば、気液分離能力を低下させることなく気液分離器の小型化を図ることができる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、仕切部材（17）は、導出空間（S2）の底面積が導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されている。そのため、導出空間（S2）を比較的大きく確保することができ、導出空間（S2）を流れる溶解液の速度を減じることができる。なお、溶解液は導出空間（S2）において気泡の上昇方向と逆方向に流動する。そのため、特に、導出空間（S2）での溶解液の流速を減じることで気泡の上昇が促進され、気液分離効率を飛躍的に向上させることができる。
【００５８】
−変形例−
図３に示すように、変形例に係る気液分離器（10）は、上記実施形態１の気液分離器（10）の仕切部材（17）の配置の仕方を変更したものである。具体的には、本変形例では、仕切部材（17）は、仕切部材（17）の上端面（17a）を含む横断面において、導出空間（S2）の横断面積（A2）が導入空間（S1）の横断面積（A1）よりも大きくなるように配置されている。これにより、導出空間（S2）がより大きく確保されることとなる。
【００５９】
従って、本変形例によれば、導出空間（S2）での溶解液の流速をより減じることができる。これにより、導出空間（S2）において溶解液に含まれる気泡がより浮上し易くなり、該気泡が導出口（15）から溶解液と共に導出されてしまうことをより抑制することができる。従って、本変形例によれば、仕切部材（17）の配置の仕方を変更することにより、気液分離能力をさらに向上させることができる。
【００６０】
《発明の実施形態２》
図４に示すように、実施形態２に係る気液分離器（10）は、実施形態１における仕切部材（17）を筒状体によって形成したものである。
【００６１】
具体的には、仕切部材（17）は円筒形状に形成され、圧力容器（11）の胴部（11b）の筒部と同心状に配置されている。なお、実施形態２では、導入空間（S1）は仕切部材（17）の内側に形成される一方、導出空間（S2）は仕切部材（17）の外側に形成されている。
【００６２】
また、実施形態２においても、仕切部材（17）は、圧力容器（11）の底面を形成する底部（11a）から圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、上方に向かうにしたがって、導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している。つまり、円筒形状の仕切部材（17）は、上方に向かうにしたがって拡径するテーパ形状に形成され、これにより、上方に向かうにしたがって胴部（11b）の筒部に近づいて導入空間（S1）の横断面積を大きくしている。
【００６３】
実施形態２では、上記導入部材（13）は、仕切部材（17）の内側に形成された導入空間（S1）の下端部且つ平面視において中心部に配置されている。具体的には、円盤状に形成された底部（11a）の中心部に開口が形成され、該開口に気体溶解器（6）（図１参照）からの溶解液を内部に導く導入部材（13）が設けられている。
【００６４】
導入部材（13）は、圧力容器（11）外部側に設けられた筒状の第１導入部材（13a）と第１導入部材（13a）に連続し、底部（11a）の開口に挿入された第２導入部材（13b）とから構成されている。第１導入部材（13a）内部には導入路が形成されている。一方、第２導入部材（13b）は、上端が閉塞された円筒形状に形成され、下端は第１導入部材（13a）内の導入路に向かって開口している。また、第２導入部材（13b）の側面には、溶解液を気液分離器（10）内に導入する複数の導入口（14）が形成されている。複数の導入口（14）は、仕切部材（17）の下端部に向かって側方向きに開口している。
【００６５】
以上が実施形態１と異なる構成についての説明である。その他の構成については実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００６６】
次に、実施形態２の動作について説明する。なお、微細気泡供給装置（1）の運転動作については実施形態１と同様であるため説明を省略する。以下、気液分離器（10）における気液分離動作について説明する。
【００６７】
まず、導入口（14）から気液分離器（10）内に溶解液が導入される。なお、導入口（14）は、導入空間（S1）の中心部に設けられた導入部材（13）に形成され、円筒状の仕切部材（17）の下端部に向かって開口している。そのため、導入口（14）から導入空間（S1）に導入された溶解液は、すぐに上方に向かって流動するのではなく、まず仕切部材（17）の下端部に向かって側方に吹き出される。その後、溶解液は仕切部材（17）に沿って上方に導かれ、仕切部材（17）の上端面（17a）まで到達すると、仕切部材（17）を乗り越えて導出空間（S2）に流入する。
【００６８】
なお、導入空間（S1）は仕切部材（17）の内側に形成され、導出空間（S2）は仕切部材（17）の外側に形成されているため、溶解液は、仕切部材（17）を乗り越える際、平面視において拡径方向（仕切部材（17）の内側から外側方向）に流動する。そのため、導入空間（S1）と導出空間（S2）とを逆に配置した場合のように、導入空間（S1）において圧力容器（11）の内壁面によって溶解液が流動を阻害されて該内壁面側に流速の遅い死水域が生じるために、導入空間（S1）の仕切部材（17）側の溶解液の流速が増大してしまうようなことがない。つまり、導入空間（S1）の出口での流速分布が略均一になる。これにより、導出空間（S2）の入口での流速分布も略均一となり、流速の速い領域が形成されないため、導出空間（S2）において局部的に溶解液の流速が増大してしまうことが抑制される。
【００６９】
そして、導出空間（S2）に流入した溶解液は、仕切部材（17）に沿って下方に向かって流れ、導出口（15）から微細気泡発生器（7）に向かって導出される。
【００７０】
一方、溶解液中に含まれる気泡は、浮力を受けて溶解液中を上昇する。なお、導入空間（S1）では、溶解液の流動方向と気泡の上昇方向は一致するが、導出空間（S2）では溶解液の流動方向と気泡の上昇方向とは逆向きとなる。導入空間（S1）において溶解液と共に上昇し、又は導出空間（S2）において溶解液に逆流して上昇した気泡は、やがて圧力容器（11）内の上部の気体層に至る。なお、溶解液に含まれる気泡の多くは、溶解液が仕切部材（17）の上端面（17a）においてその流れが折り返される際に、気体層と接触することによって溶解液から離れて気体層に至る。このようにして気液が分離される。
【００７１】
なお、実施形態２では、仕切部材（17）は、筒状体によって形成されている。そのため、例えば、仕切部材として同寸法の圧力容器（11）内に設置可能な扁平な板状体を用いた場合に比べて、仕切部材（17）の上端面（17a）と圧力容器（11）の内壁面とによって形成され、導入空間（S1）と導出空間（S2）とを連通する連通路の幅は長く形成される。よって、扁平な板状体からなる仕切部材を用いた場合に比べて、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際の溶解液の嵩（乗り上げ高さ）は低くなる。その結果、溶解液と圧力容器（11）内の気体層との気液接触効率が向上し、溶解液中に含まれる気泡が該溶解液から分離され易くなる。具体的には、溶解液の乗り上げ高さが低くなることで、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際に、溶解液と共に流されやすい下層（仕切部材（17）の上端面（17a）付近）にある気泡が液面まで到達し易くなり、気泡が溶解液から分離され易くなる。
【００７２】
以上のように、実施形態２によれば、仕切部材（17）を筒状体によって構成することで、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際の溶解液の嵩を低くすることができる。これにより、溶解液の嵩が高い場合に比べ、溶解液が仕切部材（17）を乗り越える際に、溶解液の下層（仕切部材（17）の上端面（17a）付近）にある気泡が溶解液の液面まで到達し易くなり、気液分離能力をさらに向上させることができる。
【００７３】
また、実施形態２によれば、実施形態１と同様に、仕切部材（17）を上方に向かうにしたがって拡径するテーパ形状に形成することで、無駄なスペースを縮小又は削除すると共に気液分離効率を上げることができる。
【００７４】
以上より、実施形態２によれば、気液分離能力を低下させることなく気液分離器のさらなる小型化を図ることができる。
【００７５】
また、実施形態２によれば、導入口（14）は、仕切部材（17）の下端部に向かって開口するように形成されている。そのため、導入口（14）から導入された溶解液は、まず仕切部材（17）の下端部に向かって側方に吹き出されて側方に流動した後、上方に向かって流動する。これにより、溶解液の導入時の流速を抑えることができる。従って、溶解液中に含まれる気泡が溶解液から分離されることなく導出口（15）から排出されてしまうことをより確実に抑制することができる。
【００７６】
なお、上記実施形態２では、仕切部材（17）は円筒形状に形成されていたが、仕切部材（17）は筒状体によって形成されていればいかなる形状であってもよい。例えば、横断面が楕円形状の筒状体でもよく、多角形状の筒状体であってもよい。
【００７７】
《その他の実施形態》
上記各実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００７８】
上記実施形態では、仕切部材（17）は、導出空間（S2）の底面積が導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されていた。しかし、仕切部材（17）は、導出空間（S2）の底面積が導入空間（S1）の底面積以下となるように配置されていてもよい。
【００７９】
上記実施形態では、導入口（14）及び導出口（15）は、側方に向かって開口していたが、下方に向かって開口するように形成されていてもよい。このような形態によれば、溶解液の勢いを減じることができ、気液分離能力を向上させることができる。
【００８０】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上説明したように、本発明は、浴槽等に微細気泡を含んだ液体を供給する微細気泡供給装置の気液分離器について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施形態１に係る微細気泡供給装置の概略構成図である。
【図２】実施形態１に係る気液分離器の縦断面図である。
【図３】実施形態１の変形例に係る気液分離器の縦断面図である。
【図４】実施形態２に係る気液分離器の縦断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 微細気泡供給装置
６ 気体溶解器
７ 微細気泡発生器
１０ 気液分離器
１１ 圧力容器
１１ａ 底部（底面）
１４ 導入口
１５ 導出口
１７ 仕切部材
１７ａ 上端面
１８ 排気弁
Ｓ１ 導入空間
Ｓ２ 導出空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体溶解器（6）で気体が液体に加圧溶解された溶解液から気泡を分離して微細気泡発生器（7）に供給する微細気泡供給装置の気液分離器であって、
下部に前記気体溶解器（6）からの溶解液を導入する導入口（14）と溶解液を導出する導出口（15）とが形成される一方、上部に排気弁（18）が取り付けられた圧力容器（11）と、
前記圧力容器（11）内に設けられ、上記圧力容器（11）の底面（11a）から該圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、前記圧力容器（11）内を前記導入口（14）側の導入空間（S1）と前記導出口（15）側の導出空間（S2）とに仕切る仕切部材（17）とを備え、
前記仕切部材（17）は、上方に向かうにしたがって、前記導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している
ことを特徴とする微細気泡供給装置の気液分離器。
【請求項２】
請求項１において、
前記仕切部材（17）は、前記導出空間（S2）の底面積が前記導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されている
ことを特徴とする微細気泡供給装置の気液分離器。
【請求項３】
請求項２において、
前記仕切部材（17）は、該仕切部材（17）の上端面（17a）を含む横断面において、前記導出空間（S2）の横断面積（A2）が前記導入空間（S1）の横断面積（A1）よりも大きくなるように配置されている
ことを特徴とする微細気泡供給装置の気液分離器。
【請求項４】
請求項１において、
前記仕切部材（17）は、円筒形状の筒状体によって形成されている
ことを特徴とする微細気泡供給装置の気液分離器。
【請求項１】
気体溶解器（6）で気体が液体に加圧溶解された溶解液から気泡を分離して微細気泡発生器（7）に供給する微細気泡供給装置の気液分離器であって、
下部に前記気体溶解器（6）からの溶解液を導入する導入口（14）と溶解液を導出する導出口（15）とが形成される一方、上部に排気弁（18）が取り付けられた圧力容器（11）と、
前記圧力容器（11）内に設けられ、上記圧力容器（11）の底面（11a）から該圧力容器（11）内の上部に亘って形成され、前記圧力容器（11）内を前記導入口（14）側の導入空間（S1）と前記導出口（15）側の導出空間（S2）とに仕切る仕切部材（17）とを備え、
前記仕切部材（17）は、上方に向かうにしたがって、前記導入空間（S1）の横断面積が大きくなるように傾斜している
ことを特徴とする微細気泡供給装置の気液分離器。
【請求項２】
請求項１において、
前記仕切部材（17）は、前記導出空間（S2）の底面積が前記導入空間（S1）の底面積よりも大きくなるように配置されている
ことを特徴とする微細気泡供給装置の気液分離器。
【請求項３】
請求項２において、
前記仕切部材（17）は、該仕切部材（17）の上端面（17a）を含む横断面において、前記導出空間（S2）の横断面積（A2）が前記導入空間（S1）の横断面積（A1）よりも大きくなるように配置されている
ことを特徴とする微細気泡供給装置の気液分離器。
【請求項４】
請求項１において、
前記仕切部材（17）は、円筒形状の筒状体によって形成されている
ことを特徴とする微細気泡供給装置の気液分離器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２４０９８８（Ｐ２００９−２４０９８８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９２７２１（Ｐ２００８−９２７２１）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
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