JPH04272755A - 微細気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、浴用水等の液
体に空気や二酸化炭素等の気体を加圧溶解させ、その後
再び減圧することによって微細気泡を析出する微細気泡
発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水等の液体に空気または二酸化炭
素のような気体、あるいは空気及び二酸化炭素が混合さ
れた混合気体を加圧溶解させ、その後、減圧することに
よって微細気泡を析出させる微細気泡発生装置Ａとして
、例えば、特開昭６２−１９１０３１号公報にて示され
るようなものがある。このものは、図４に示されるよう
に液体が通過する液体供給管１と、液体供給管１に接続
されて液体供給管１中の液体に気体を供給する気体供給
管２と、液体を液体供給管１内に吸引すると共に気体を
液体中に溶解させる加圧ポンプ３と、液体中に溶解しき
れなかった余剰気体を液体から分離させるアキュムレー
タ４を具備したものとして構成されており、加圧ポンプ
３にて液槽１２の吸水口１０より槽内の浴用水が吸引さ
れると共に気体が加圧ポンプ３によって液体中に加圧溶
解させられ、この気体が加圧溶解させられた液体を吐水
口１１より再び浴槽内に吐出することで液体は減圧され
た状態となって微細気泡が析出し、浴槽内に微細気泡が
発生させられるものである。そして、液体中に気体を加
圧溶解させるにあたって、液体中に溶解せずにアキュム
レータ４にて分離される余剰気体はアキュムレータ４の
立ち上がり部４ａに設けられた絞り弁によって構成され
る排出部５より排出管７を通じて外部に排出されるよう
になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来例にあっては、アキュムレータ４で分離され
る気体は余剰気体として排出管より全て排出されるよう
になっているため、余剰気体として外部に排気される分
が無駄になるという問題があり、特に供給気体が二酸化
炭素のように高価なものである場合にはコストアップに
つながるという問題がある。このため、余剰気体を全て
回収して再び供給気体として再利用し供給気体を配管系
内で循環させるようにすれば、循環の過程においてより
多量の気体の溶解が期待できるものであるが、供給気体
が溶解度の差が大きい複数の気体の混合ガスで、その中
のものより溶解度の大きな方の成分を常に一定量液中に
溶かし込む場合、例えば、空気と二酸化炭素がある一定
の割合で混合しているような混合気体を供給気体とし、
二酸化炭素を常に一定量水に溶解させる場合、二酸化炭
素の水に対する溶解度は空気のそれよりはるかに大きい
ため、溶解できなかった余剰気体を回収して循環させる
と時間の経過と共に二酸化炭素は液体中に大量に溶け込
むこととなるが、循環気体では空気の割合が増大し、溶
解しにくい空気が大泡として液体中に混在するようにな
り、その結果、時間の経過と共に二酸化炭素を所定量溶
解できなくなり、水中への二酸化炭素の溶解量は低下し
ていくという問題があった。

【０００４】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、溶解度の差の異なる異種の気体にて構成され
ている混合気体を液体中に溶解させるにあたって、溶解
度の高い方の気体を無駄なく、一定量液体中に溶解させ
ることができる微細気泡発生装置を提供しようとするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、気体が加圧溶解された液体を再び減圧
することによって微細気泡を吐出する微細気泡発生装置
Ａであって、余剰気体を排出する排出管７を分岐し、分
岐された管路のうち一方を排気管７ｂとし、他方を気体
供給管２に接続して余剰気体を循環再利用する余剰気体
回収管７ａとし、アキュムレータ４にアキュムレータ４
内の水位を検知する水位検知手段６を設け、気体供給管
２、排気管７ｂ及び余剰気体回収管７ａの途中に上記水
位検知手段６に連動して開閉する開閉弁８ａ，８ｂ，８
ｃを備えたものである。

【０００６】

【作用】しかして、液体供給管１を介して加圧ポンプ３
にて吸入される浴用水のような液体は気体供給管２から
の気体が加圧溶解させられ、アキュムレータ４にて液体
中に溶解しきれなかった余剰気体が分離され、この気体
が溶解された液体を減圧することによって溶解している
気体が析出して微細気泡が生じることとなる。そして、
溶解度の差が大きい複数の気体が一定の混合比で混合し
ているような混合ガスが供給気体である場合、液体に溶
解させたい気体が余剰気体中に依然混在しており、液体
中に気体が十分に溶解されずにアキュムレータ４内の水
位が設定水位と異なる場合には水位検知手段６によって
各管２，７ａ，７ｂに設けられた開閉弁８ａ，８ｂ，８
ｃを制御して余剰気体を再び気体供給管２内に戻すよう
にして液体への再溶解を図り、気体が液体中に十分に溶
解されてアキュムレータ４内の水位が設定水位となると
水位検知手段６によって各開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃを制
御して余剰気体を排気管７ｂより排出するものであり、
余剰気体中に残っている溶解させたい気体を無駄なく液
体中に溶解させることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を図示された実施例に基づいて
詳述する。図１には本発明における微細気泡発生装置の
一実施例が示されており、液槽１２として浴槽に取り付
けられたものを示しており、気体として空気と二酸化炭
素の混合気体を供給し、浴槽内に炭酸ガスに富んだ微細
気泡を噴出させ、人工炭酸泉を製造する場合の実施例を
示している。

【０００８】微細気泡発生装置Ａは気体と液体とを混合
して加圧することにより液体中に気体を過剰溶解させ、
この液体を再び減圧することによって微細気泡を発生さ
せるものであり、その構成としては液槽１２の吸水口１
０側から順に液体供給管１内に気体を供給する気体供給
管２、液体を吸引すると共に液体中に気体を加圧溶解さ
せる加圧ポンプ３、未溶解の気体を分離するアキュムレ
ータ４、吸水口１０に近接して設けられた吐水口１１が
配置してあり、吸水口１０と加圧ポンプ３は液体供給管
１ａにより、また、加圧ポンプ３とアキュムレータ４は
液体供給管１ｂにより、また、アキュムレータ４と吐水
口１１とは液体供給管１ｃにより接続され、液体供給管
１ａの途中に気体供給管２が接続されている。液体供給
管１は一端を液槽１２の吸水口１０に接続してあり、他
端は液槽１２の吐水口１１に接続してあり、吸水口１０
より吸水された液槽１２内の水は液体供給管１を通って
再び吐水口１１より液槽１２内に吐水されるようにして
あり、加圧ポンプ３によって吸水口１０より吸水して吐
水口１１より吐水させることができるようにしてある。 液体供給管１に気体を供給する気体供給管２の途中には
開閉弁８ｃが設けられており、アキュムレータ４内部の
水位の変動によって開閉し、気体の供給をコントロール
している。また、アキュムレータ４の上部には分離され
た余剰気体が溜まる立ち上がり部４ａが設けてあり、立
ち上がり部４ａからは余剰気体を排出するための排出管
７を導出してある。この排出管７には絞り弁等の排出部
５を設けてあり、アキュムレータ４内の余剰気体は排出
部５によって調整されながら排出管７を介して排出され
るようにしてあり、排出管７はその途中で、気体供給管
２につながる余剰気体回収管７ａと、その先端が外部へ
開放されている排気管７ｂとに分岐している。さらに、
余剰気体回収管７ａ、排気管７ｂ各々の途中には開閉弁
８ａ，８ｂが設けられており、配管系内を循環する気体
の組成に応じて切り替わるようになっている。この開閉
弁８ａ，８ｂ，８ｃとしては例えば電磁弁である。さら
に、本実施例においてはアキュムレータ４内の水位の変
動を検知することにより開閉弁８ａ，８ｂ，８ｃの開閉
の切り換えを制御することを目的とした水位検知手段６
を立ち上がり部４ａに設けており、この水位検知手段６
は図２に示されるように水位検知用電極６ａ，６ｂ，６
ｃによって構成してあり、この水位検知用電極６ａ，６
ｂ，６ｃによってアキュムレータ４内の所定の水面位置
を検知して水位を検出することができるようになってい
る。ここで、アキュムレータ４内の水位が変化した場合
、つまり、図２中水位検知用電極６ａの検知水面位置イ
よりアキュムレータ４内の水位が下降すると余剰気体の
容量が多くなってアキュムレータ４で分離しきれず、未
溶解のまま直接浴槽内に大泡として吐出され微細気泡が
できなくなる。また、水位検知用電極６ｃの検知水面位
置ハより水位が上昇すると水面から水滴が飛散して排出
部５を一時的に閉塞して配管内の圧力を不必要に上昇さ
せたり、排出部５より排水が起こるものであり、このた
め、水位検知用電極６ａ，６ｂ，６ｃによってアキュム
レータ４内の水位を検知すると図３に示されるように制
御部９を介して各管に設けられた開閉弁８ａ，８ｂ，８
ｃを開閉制御して供給気体の量を調整することでアキュ
ムレータ４内の水位を調整するようになっている。この
とき、水位検知用電極６ａは水位イより上に、水位検知
用電極６ｃは水位ハより下に設けてあっても構わない。 さらに、水位検知用電極６ｂにより検知される水面位置
ロが水位イと水位ハとの間に設定されている。また、水
位検知用電極６としては上記したものの他にフロートス
イッチ方式や静電容量方式等であってもよい。

【０００９】しかして、加圧ポンプ３を駆動すると加圧
ポンプ３の作用により吸水口１０から液体である浴槽１
２内の水が吸水され、この水が液体供給管１ａを通過す
る際に気体供給管２から気体が吸入され、浴水と混合さ
れて加圧ポンプ３内で加圧溶解される。このとき、加圧
ポンプ３による気体の溶解効率を上げるためには実際に
溶解する気体量に対して気体を余剰に供給する必要があ
り、気体は加圧ポンプ３にて加圧されても多量の未溶解
気体が液体中に存在する。このため、アキュムレータ４
で余剰気体を分離し、余剰気体はアキュムレータ４より
導出された排出管７ｂの排出部５を介して排出される。 このとき、絞り弁によって構成された排出部５は排出量
を調整してアキュムレータ４内の圧力が著しく減圧され
た状態とならないようにしてある。すなわち、気体が溶
解された浴水は加圧された状態のままで液体供給管１を
通って吐水口１１へと送られるのであるが、この途中に
おいてアキュムレータ４内を通る際、アキュムレータ４
は浴水の脈動を吸収したり衝撃圧を吸収したりする一般
的な作用をする他に、加圧ポンプ３内での加圧で溶解し
きれなかった気体の溶解を促進すると共に、それでも溶
解せずに浴水中に混在する余剰気体をアキュムレータ４
内の上部に浮上させて浴水から未溶解の余剰気体を分離
する作用をするものである。そして、このアキュムレー
タ４を通った浴水は気体が高濃度に溶解された状態とな
り、液体供給管１ｃを通って吐水口１１に設けられたノ
ズルから浴槽１２内に吐出される。このとき、この浴水
は加圧状態から圧力が一気に開放された状態となり、こ
のため、浴水中に溶解していた気体は析出され、微細気
泡となって浴槽内に広がる。

【００１０】そして、アキュムレータ４では未溶解の余
剰気体が分離されるわけであるが、内部は加圧状態であ
るため、余剰気体は徐々に溶解されて水位は上昇してく
る。アキュムレータ４内の水位が上昇してきて水位ハに
達したら水位検知用電極６ｃによりそれを検知して開閉
弁８ａ，８ｃを開き、開閉弁８ｂを閉じる。すると新た
な気体が供給されると共にアキュムレータ４で分離され
た余剰気体が気体供給管に流れて新たな気体と共に液体
供給管１に供給されアキュムレータ４内の水位は徐々に
下降することとなり、水位が水位イまで下がると水位検
知用電極６ａによりそれを検知し、気体供給管２途中に
設けられた開閉弁８ｃが閉じて気体の供給が停止されア
キュムレータ４内の水位が再び上昇していく。この状態
においては余剰気体回収管７ａ途中に設けられた開閉弁
８ａは開いたままであり、二酸化炭素を含む余剰気体は
リサイクルされ二酸化炭素の再溶解が促進される。この
二酸化炭素は空気に比べて溶解度がはるかに大きいため
リサイクルの過程で二酸化炭素が選択的に溶解されアキ
ュムレータ４内の水位は徐々に上昇していくが、ある時
点で循環気体中の二酸化炭素がほとんど溶解して空気の
みがリサイクルされ始める。このときのアキュムレータ
４内の水面の位置ロを水位検知用電極６ｂによって検知
し、排気回収管７ａ途中に設けられた開閉弁８ａを閉じ
ると同時に、排出管７ｂ途中の開閉弁８ｂを開けて大部
分が空気である未溶解の余剰気体を外部に排気する。そ
して、アキュムレータ４内の水位が再び水位ハまで上昇
してきたら開閉弁８ａ，８ｃを開けて開閉弁８ｂを閉じ
る。この繰り返しにより余剰気体中に大量に二酸化炭素
が混在された状態で余剰気体を大気中に排出することな
く利用でき、循環中の余剰気体の混合比は変化しないの
で溶解度のより大きな二酸化炭素の溶解量も一定にでき
る。なお、本実施例では水位検知用電極を三本用いて三
箇所の水面の位置を検知しているが、例えば水位イから
水位ロまで上昇する時間をタイマーで設定しておけば水
位検知用電極６ｂは不要になり、水位イ到達から一定時
間後に開閉弁８ａが閉じ、開閉弁８ｂが開いて上述した
三位置制御と同様になる。さらに、水位ロから水位ハに
到達する時間もタイマーで設定すれば水位検知用電極６
ａも不要になるなどタイマーを組み合わせることにより
電極の数を減らすことが可能である。

【００１１】

【発明の効果】本発明は上述のように、余剰気体を排出
する排出管を分岐し、分岐された管路のうち一方を排気
管とし、他方を気体供給管に接続して余剰気体を循環再
利用する余剰気体回収管とし、アキュムレータにアキュ
ムレータ内の水位を検知する水位検知手段を設け、気体
供給管、排出管及び余剰気体回収管の途中に上記水位検
知手段に連動して開閉する開閉弁を備えているので、溶
解度の差の大きな異種の気体が混合された混合気体を液
体中に溶解させる場合において気体の混合比を変えたり
するようなことなくアキュムレータ内の水位の変化に応
じて余剰気体を再循環させることができ、余剰気体中に
残っている溶解させたい気体を無駄なく液体中に溶解さ
せることができ、気体の溶解効率を向上させることがで
きると共に余剰気体を無駄なく再利用することができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシステム図である。

【図２】同上の水位検知手段を示す部分拡大断面図であ
る。

【図３】各開閉弁の動作状態を説明する説明図である。

【図４】従来例のシステム図である。

【符号の説明】

４　　アキュムレータ ６　　水位検知手段 ７　　排出管 ７ａ　　余剰気体回収管 ７ｂ　　排気管 ８ａ　　開閉弁 ８ｂ　　開閉弁 ８ｃ　　開閉弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液体が通過する液体供給管と、液体供
   給管に接続されて液体供給管中に空気や二酸化炭素など
   の気体を供給する気体供給管と、液体供給管途中に設け
   られて液体を加圧状態にして気体を溶解させる加圧ポン
   プと、液体供給管に接続されて気体が加圧溶解された液
   体と未溶解の気体を分離する機能を有するアキュムレー
   タ、及びアキュムレータ内で液体から分離された余剰気
   体を排出する排出管を具備し、気体が加圧溶解された液
   体を再び減圧することによって微細気泡を吐出する微細
   気泡発生装置であって、余剰気体を排出する排出管を分
   岐し、この分岐された管路のうち一方を排気管とし、他
   方を気体供給管に接続して余剰気体を循環再利用する余
   剰気体回収管とし、アキュムレータにアキュムレータ内
   の水位を検知する水位検知手段を設け、気体供給管、排
   出管及び余剰気体回収管の途中に上記水位検知手段に連
   動して開閉する開閉弁を備えて成ることを特徴とする微
   細気泡発生装置。