气泡发生器技术领域
本发明涉及安装于压力液体供给构件与排出构件之间,使在从该排出
构件排出的液体中产生极小泡的气泡发生器。
背景技术
当使气泡混入通过例如水龙头或淋浴喷头排出的水中时,可获得提高
清洗效果,或给肌肤带来刺激,或者能够防止溅水等效果,在专利文献1
或专利文献2等中已被周知。
由于在这些专利文件1或2中所提出的气泡形成是在自来水的流动中
形成产生负压部分,而在该产生负压部分导入外部空气,因此,大小最多
也是毫米单位的气泡(以下称作毫米气泡、或者微小气泡)。如果使该微小
气泡形成大小为微米单位的气泡(以下称作微米气泡、或者极小气泡),清
洗效果等就更进一步提高,例如在专利文献3中所示。
一般地说,作为“微米气泡”的定义,根据领域不同作各种定义,但
是,由于在不包含直径1mm以上方面是一致的,并且直径不足1μm的气
泡称作毫微米,因此,将具有两者之间的直径的气泡定义为微米气泡。在
本发明中,将这样定义的微米气泡称作极小气泡,将直径1mm以上的气泡
称作微小气泡。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-7315号公报
专利文献2:日本特开2009-274026号公报
专利文献3:日本特开2009-78140号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献3中提出了以“更短时间高效洗发或按摩等身体各部位的护
理”为目的的“身体护理用清洗水供给装置”的方案,如图8所示,该“身
体护理用清洗水供给装置”具有如下构成,“作为使用将气泡混合于原水中
的清洗水而进行身体的护理的清洗水供给装置具备配水管12、微细气泡发
生装置以及清洗水生成部29、水栓以及身体清洗用水接受部而构成,所述
配水管12从原水的供给部直到清洗身体的清洗水的喷出部,所述微细气泡
发生装置为了使微细气泡混合、溶解于原水,设置于上述配水管,所述清
洗水生成部29将产生的微细气泡混合、溶解的原水从喷嘴加速喷射于原水
中,并且为了生成混合、溶解直径为约1~50μm的微米气泡的清洗水,设
置于配水管上,所述水栓用于设置于上述配水管的喷出部的清洗水喷出,
所述身体清洗用水接受部接住喷出的清洗水”。
并且,该专利文献3的“使直径为约1~50μm的微米气泡产生的微细
气泡发生装置”如该文献3的0018段落所示,“上述微细气泡产生装置15
……包括:涡流泵39,该涡流泵39用于吸引从流入口15a供给的清洗水以
及空气;电动机40,该电动机40驱动涡流泵39;剪切/搅拌部41,该剪切
/搅拌部41将从涡流泵39所排出的空气与原水混合、搅拌,并且使空气溶
解于原水中;气液混合分离机构42,该气液混合分离机构42分离包含于
空气混合溶解液中且未溶解的气体;将从上述机构42所排出的空气溶解液
排出、减压而使微细气泡产生的机构”,如该文献3的0010段落所示,“微
细气泡产生装置为将原水处于搅拌状态下产生涡流/剪切的装置,用于使成
为所谓微米气泡的微细气泡混合、溶解而准备的”。
即,该专利文献3中所提出的“微细气泡产生装置”不仅具有如上的
复杂的构成,而且,不好判断其是“将原水处于搅拌状态下产生涡流/剪切
的装置”还是“使成为微米气泡的微细气泡混合、溶解”的装置。
因此,本发明人等对如何获得构成简单,并且不仅能够生成或者产生
微米气泡,即极小气泡,而且适合于淋浴喷头200、用于自来水的水栓、
向浴室和水槽以及餐具洗涤机的配管、用于园艺的洒水喷淋的气泡发生器
进行了反复的各种研究的结果,完成了本发明。
即,作为本发明的目的在于通过简单的构成,提供一种能够生成极小
气泡,而适合于淋浴喷头200、用于自来水的水栓、向浴室和水槽以及餐
具洗涤机的配管、用于园艺的洒水喷淋的气泡发生器。
用于解决课题的方法
为了解决以上的课题,首先,对发明第一方面所涉及的发明采用的方
法,附加在后述的实施方式的说明中所使用的符号来加以说明。即,
“一种气泡发生器100,其被安装于压力液体供给构件210与将从该
压力液体供给构件210供给的液体排出的排出构件200之间,而在从该排
出构件200排出的所述液体中产生极小气泡,其特征在于,
由上流侧主体10、分流阀30、下流侧主体20构成,上流侧主体10
设置朝向下流侧而变窄的第一流路11,分流阀30被收纳于第一流路11内
而设置多个通液孔31,下流侧主体20安装于上流侧主体10上,设置朝向
下流侧而变宽的第二流路21,
并且,使第一流路11的下流侧端部与第二流路21的上流侧端部相对
向。”
即,如图1所示,该发明第一方面涉及的气泡发生器100安装于例如
供水栓的压力液体供给构件210与将通过例如第一流路11从该压力流体供
应构件210供给的液体排出的例如淋浴喷头的排出构件200之间。另外,
该气泡发生器100适用于各种设备,并不限定于图1例示的淋浴喷头200,
也可以适用于用于自来水的水栓、向浴室或水槽以及餐具洗涤机等的配管、
用于园艺的洒水喷淋等。
再者,该气泡发生器100应用或者适用于如下各个领域或者设备。
·理发和美容、宠物清洗领域(能够期待清洗效果、提高除臭性)
·澡堂领域(作为微米气泡浴室能够期待清洗效果、提高保温性)
·护理领域或护理设施(作为淋浴能够期待清洗效果、提高保温性)
·水产加工物清洗领域(能够期待清洗效果)
·洗衣机、投币洗衣机领域(能够期待向配管的安装、提高衣物的清
洗效果)
·农业、食品工厂领域(能够期待农产品促进培育、灭菌效果)
·作为微米气泡发生器提供于大学等研究机构
·加油站的清洗喷头领域(能够期待提高清洗效果)
·化妆品领域(能够期待清洗效果)
并且,该气泡发生器100使极小气泡产生于从排出构件200排出的自
来水或热水等液体中。因此,该气泡发生器100所适用的液体并不限定于
淋浴水或清洗水,优选产生极小气泡的其他液体,例如液肥或处理液等也
可以作为对象。
如图2至图7所示,气泡发生器100由上流侧主体10、分流阀30、以
及下流侧主体20构成,其中上流侧主体10设置朝向下流侧而变窄的第一
流路11,分流阀30收纳于第一流路11内而设置多个通液孔31,下流侧主
体20安装于上流侧主体10,设置朝向下流侧而变宽的第二流路21。此外,
该气泡发生器100为了将在上流侧主体10的第一流路11内流动的液体顺
利地供给下流侧主体20的第二流路21内,使第一流路11的下流侧端部与
第二流路21的上流侧端部相对向。
即,如图5中用箭头所示,该气泡发生器100在从位于图示下侧的下
流侧主体20供给第二流路21的期间,在内部使极小气泡产生于从压力液
体供给构件210供给上流侧主体10侧的液体中,并且,使极小气泡混入从
第二流路21排出的液体中。另外,图1所示的气泡发生器100与图5所示
的气泡发生器100上下颠倒。
在该气泡发生器100中,极小气泡如下产生。首先,供给上流侧主体
10内的液体,一边通过流入分流阀30的各通液孔31内而进行分流,一边
排出至第一流路11内。由于该第一流路11朝向下流侧变窄,因此,一边
将排出至第一流路11内的液体压缩,一边向下流侧送入。由于该第一流路
11的下流侧端部,与形成于下流侧主体20的第二流路21的上流侧端部相
对向,因此,液体从第一流路11流入第二流路21内。由于该第二流路21
朝向下流侧变宽,因此,在其下流侧端部中,液体的压力急剧下降。
在以上的各阶段,由于液体上不仅被施加各种剪切应力,而且被加压
且被开放,因此,液体中产生气蚀。并且,即使气泡发生器100内产生复
杂形状的流动,不仅这些各个力本身为比较大,而且,在第一流路11以及
第二流路21内这一极短行程,即,极短时间内,这些各个力被施加或被开
放,因此,溶入液体中的气体成分通过气蚀成为气泡而出现,极微小的气
泡,即为微米气泡。
根据发明人的实验,通过使用该气泡发生器100而在液体中产生气蚀
可考虑由于以下理由。当使用该气泡发生器100时,在液体通过上流侧主
体10的第一流路11的开口11a时,由于旋转流的作用,在液流的中心形
成气体轴(真空轴)。另一方面,可考虑在液体从下流侧主体20的开口21a
向第二流路21排出时,通过周围的液体的壁而使中央部流动。因此,可考
虑被引进气体轴侧的液体与从开口21a放射状喷出的液体发生冲突,并且,
气体轴的气体被剪切而产生极小气泡(微米气泡)。
一般地说,由于气蚀而产生的蒸汽或气泡在短时间内再被吸收至液体
中,但是,由于产生于本发明所涉及的气泡发生器100内的气泡为微米气
泡这一极小气泡,因此,由于表面张力等不会在短时间内再被吸收至液体
中。换言之,使微米气泡,即极小气泡残留于从第二流路21排出的液体中,
如果将该液体作为来自例如淋浴喷头200的淋浴水使用,能够以高清洗力
进行洗发或身体清洗。
因此,在该发明第一方面所涉及的气泡发生器100中,能够生成极小
气泡,而适合于淋浴喷头200、用于自来水的水栓、向浴室或水槽以及餐
具清洗机等的配管、用于园艺的洒水喷淋。
为了解决上述课题,发明第二方面所涉及的发明采取的方法是有关上
述发明第一方面所述的气泡发生器100,即:“将相互抵接的上流侧主体10
的抵接面15或者下流侧主体20的抵接面25的至少任一个的表面粗糙度
Ra设为0.2~6.3,并且从这些抵接面15/25间的微细的间隙可将外部空气
导入内部”。
该发明第二方面所涉及的气泡发生器100如上述发明第一方面的气
泡发生器100中所说明的,由上流侧主体10、分流阀30、以及下流侧主体
20构成,其中上流侧主体10设置朝向下流侧而变窄的第一流路11,分流
阀30收纳于第一流路11内而设置多个通液孔31,下流侧主体20安装于上
流侧主体10,设置朝向下流侧而变宽的第二流路21。并且为了将流动于上
流侧主体10的第一流路11内的液体顺利地供给下流侧主体20的第二流路
21内,使第一流路11的下流侧端部与第二流路21的上流侧端部相对向。
即,如图5中用箭头所示,该气泡发生器100中,从压力液体供给构
件210供给上流侧主体10侧的液体在供给位于图示下侧的下流侧主体20
的第二流路21的图示上端部时,在该供给液体中产生负压。
另一方面,如图5和图6所示,由于将相互抵接的上流侧主体10的抵
接面15或者下流侧主体20的抵接面25的至少任一个的表面粗糙度Ra设
为0.2~6.3,因此,在这些抵接面15/25间形成有微细的间隙。因此,在供
给上流侧主体10侧的液体供给下流侧主体20时,只要在该供给液体中产
生负压,通过该负压,外部空气从抵接面15/25间的微细的间隙导入该气
泡发生器100的内部。
在这里,必须将上流侧主体100的抵接面15或者下流侧主体20的抵
接面25的任一个的表面粗糙度Ra设为0.2~6.3,其理由如下。首先,当
上流侧主体10的抵接面15或者下流侧主体20的抵接面25的表面粗糙度
Ra小于0.2时,不仅因为抵接面15/25间的间隙较小而不能进行外部空气
的导入,而且,因为对这样的表面粗糙度的加工仅是花费成本并没有意义。
另一方面,当上流侧主体10的抵接面15或者下流侧主体20的抵接面25
的表面粗糙度Ra大于6.3时,抵接面15/25间的间隙变的过大而能够简单
地进行外部空气的导入,但是,成为这种气泡发生器100的“液体泄漏”
的原因。
此外,将表面粗糙度Ra必须设为0.2~6.3是上流侧主体10的抵接面
15或者下流侧主体20的抵接面25的至少任一个,并不是必须是上流侧主
体10的抵接面15以及下流侧主体20的抵接面25的两个。但是,当然如
果将上流侧主体10的抵接面15以及下流侧主体20的抵接面25的两个的
表面粗糙度Ra设为0.2~6.3,就容易进行后述的微小气泡产生的控制。
那么,由于从作为上述粗糙度的抵接面15/25间的间隙导入气泡发生
器100的内部的外部空气在上流侧主体10与下流侧主体20的边界部分上
分散于液体中,因此,成为直径为毫米单位的微小气泡,并且,该微小气
泡与极小气泡一起混入从下流侧主体20的第二流路21排出的液体中。该
微小气泡在例如上述专利文献1或2等中已知。
因此,在该发明第二方面所涉及的气泡发生器100中,能够同时生成
极小气泡以及微小气泡,适合于淋浴喷头200、用于自来水的水栓、向浴
室或水槽以及餐具清洗机等的配管、用于园艺的洒水喷淋。
为了解决上述课题,发明第三方面所涉及的发明采取的方法是有关上
述发明第一方面或者发明第二方面所述的气泡发生器100为,即:“使分流
阀30的各通液孔31的轴心相对于该分流阀30的轴心而倾斜”。
即,如图4(a)和图5所示,在该发明第三方面的气泡发生器100中,
使分流阀30的各通液孔31的轴心相对于该分流阀30的轴心而倾斜,由此,
更进一步将用于产生极小气泡的力施加于流动在各通液孔31中的液体中。
当各通液孔31相对于该分流阀30的轴心而倾斜时,使沿该分流阀30
的轴心方向流动的液体旋转,并且对于该液体的旋转力作为随着行进方向
改变的剪切应力而急剧地被施加,进一步促进由于气蚀所产生的气泡的细
分化,并进一步促进极小气泡的产生。
因此,该发明第三方面所涉及的气泡发生器100除了发挥与上述发明
第一方面或者发明第二方面同样的功能之外,还更进一步促进极小气泡的
产生。
再者,为了解决上述课题,发明第四方面所涉及的发明采取的方法是
有关上述发明第一方面至发明第三方面中任一方面所述的气泡发生器100
为,即:“在上流侧主体10与下流侧主体20之间形成空间40”。
如图5所示,该发明第四方面的气泡发生器100在上流侧主体10与下
流侧主体20之间形成空间40,并且相互相对向的第一流路11的下流侧端
部与第二流路21的上流侧端部暂且可以在该空间40开口。特别是,在该
空间40使第一流路11的下流侧端部开口是在从该第一流路11的下流侧端
部流出的液体中产生由文丘里效应所产生的负压。
如果这些第一流路11的下流侧端部与第二流路21的上流侧端部在该
空间40开口,液体在从第一流路11的下流侧端部流出至空间40时,或者
从该空间40向第二流路21的上流侧端部流动时,急剧地受到气泡发生器
100的构造性的阻力,以及压力变化,成为对于该液体的气蚀产生的原因,
以及更多地进行气泡的细分化。
因此,该发明第四方面所涉及的气泡发生器100除了发挥与上述发明
第一方面至发明第三方面中的任一方面同样的功能之外,还更进一步促进
极小气泡的产生。
此外,发明第五方面所涉及的发明采用的方法是有关上述发明第一方
面至发明第四方面的任一方面所述的气泡发生器100为,即:“使位于第一
流路11的下流侧端部的开口11a的大小小于位于第二流路21的上流侧端
部的开口21a”。
如图5所示,在该发明第五方面的气泡发生器100中,使位于第一流
路11的下流侧端部的开口11a的大小小于位于第二流路21的上流侧端部
的开口21a,由此,液体从第一流路11的下流侧端部流出至空间40时,或
者从该空间40向第二流路21的上流侧端部流动时,更急剧地对液体施予
气泡发生器100的构造性的阻力,以及压力变化,成为对于该液体的气蚀
产生的原因,以及更多地进行气泡的细分化。
因此,该发明第五方面所涉及的气泡发生器100除了发挥与上述发明
第一方面至发明第四方面中的任一方面同样的功能之外,还更进一步促进
极小气泡的产生。
并且,为了解决上述课题,发明第六方面所涉及的发明采取的方法是
有关上述发明第四方面或者发明第五方面所述的气泡发生器100为,即:
“在上流侧主体10或者下流侧主体20上安装具有连通于空间40的取入口
51的外部空气取入构件50,而使所述极小气泡和微小气泡可产生于所述液
体中”。
即,如图5所示,该发明第六方面的气泡发生器100安装具有连通空
间40的取入口51的外部空气取入构件50,该外部空气取入构件50中,
如果该取入口51连通于空间40,也可以安装于上流侧主体10或者下流侧
主体20的任一个。
由于外部空气取入构件50通过取入口51而连通于空间40,并且在液
体从第一流路11的下流侧端部流出至该空间40内时产生负压,因此,该
气泡发生器100在功能上空间40内的负压通过取入口51施加于该外部空
气取入构件50。当该负压施加于外部空气取入构件50时,外部空气取入
构件50通过取入口51将外部空气导入空间40内,并且该外部空气通过空
间40内的液流变成微小气泡。
由于该气泡发生器100自身本来生成极小气泡,因此,在从下流侧主
体20流出的液体中该极小气泡与由通过外部空气取入构件50导入的外部
空气而形成的微小气泡混在一起。
因此,该发明第六方面所涉及的气泡发生器100能够生成极小气泡和
微小气泡的两种气泡,适合于淋浴喷头200、用于自来水的水栓、向浴室
或水槽以及餐具清洗机等的配管、用于园艺的洒水喷淋。
发明效果
如上所说明,在本发明中,
具有如下构成上的主要特征:“一种气泡发生器100,其被安装于压力
液体供给构件210与将从该压力流体供应构件210供给的液体排出的排出
构件200之间,在从该排出构件200排出的所述液体中产生极小气泡。由
上流侧主体10、分流阀30、下流侧主体20构成,上流侧主体10设置朝向
下流侧而变窄的第一流路11,分流阀30设置被收纳于第一流路11内而设
置多个通液孔31,下流侧主体20安装于上流侧主体10上,而设置朝向下
流侧而变宽的第二流路21。并且,使第一流路11的下流侧端部与第二流路
21的上流侧端部相对向”。由此,由简单的构成提供一种能够生成极小气
泡,适合于淋浴喷头200、用于自来水的水栓、向浴室或水槽以及餐具清
洗机等的配管、用于园艺的洒水喷淋的气泡发生器100。
附图说明
图1为表示将本发明所涉及的气泡发生器100适用于淋浴喷头200与
供水栓210之间的状态的立体图。
图2为同上述的气泡发生器100的扩大立体图。
图3为同上述的气泡发生器100的主视图。
图4为表示同上述的气泡发生器100,(a)为俯视图、(b)为仰视图
(极小气泡)。
图5为同上述气泡发生器100的纵向剖视图。
图6为扩大表示图5所示的气泡发生器100的一部分的纵向剖视图。
图7为扩大表示构成同上述气泡发生器100的分流阀30,(a)为主视
图、(b)为从上所见的立体图(极小气泡),(c)为从下所见的立体图(微
小气泡)。
图8为表示专利文献3的技术的路径图。
附图标记说明
100气泡发生器
10上流侧主体
11第一流路
11a开口
12载置台阶部
13连接部
14安装螺丝
15抵接面
16密封件
20下流侧主体
21第二流路
21a开口
23安装部
24安装螺丝
25抵接面
30分流阀
31通液孔
32整流突起
40空间
50外部空气取入构件
51取入口
52阀体
53弹簧
54阀座
55调整螺丝
200排出构件(淋浴喷头)
210压力液体供给构件(供水栓)
220软管
具体实施方式
下面,就图示的作为实施方式的气泡发生器100对上述构成的发明各
方面所涉及的发明进行说明。该实施方式的气泡发生器100包括上述发明
各方面所涉及的全部发明。
图1中表示将本发明涉及的气泡发生器100通过其下流侧主体20而连
接于淋浴喷头200的下端,并且将该气泡发生器100的上流侧主体10连接
于软管220的一端的状态。当然,软管220的另一端连接于供水栓210。
该供水栓210对应于上述分流阀30,淋浴喷头200对应于上述的空间40。
在本实施例中,软管220被上流侧主体10的连接部13连接,淋浴喷头200
被下流侧主体20的连接部23连接。
如图2至图7所示,气泡发生器100由上流侧主体10、分流阀30、以
及下流侧主体20构成,其中上流侧主体10设置朝向下流侧而变窄的第一
流路11,分流阀30收纳于第一流路11内而设置多个通液孔31,下流侧主
体20安装于上流侧10,设置朝向下流侧而变宽的第二流路21。此外,如
图5所示,该气泡发生器100使该第一流路11的下流侧端部与第二流路21
的上流侧端部相对向。另外,该图5所示的气泡发生器100表现为与图1
所示的上下颠倒。
上流侧主体10与下流侧主体20通过其各第二流路21和24而相互连
接,在该连接部中安装有密封件16而防止液体泄漏。在本实施方式的气泡
发生器100中,如图5所示,在使这些上流侧主体10与下流侧主体20连
接时,在上流侧主体10与下流侧主体20之间形成空间40。并且,位于形
成于上流侧主体10的第一流路11的下流侧端部的开口11a的大小小于位
于形成于下流侧主体20的第二流路21的上流侧端部的开口21a。
在位于上流侧主体10的第一流路11的开口端部(图5中第一流路11
的上端侧)部分上形成有载置台阶部12,该载置台阶部12上收纳载置有
分流阀30。如图4(a)所示,该分流阀30形成有多个通液孔31,这些通
液孔31将其轴心相对于该气泡发生器100而倾斜。此外,在该分流阀30
的上下突出形成有整流突起32,并使这些整流突起32的侧面倾斜。该倾
斜状态为接近第一流路11的内面的倾斜状态,由此,在流动于第一流路11
的液流中不会较大地形成滞留部分。另外,该倾斜状态对于图5所示下侧
的整流突起32形成陡急,对于上侧的整流突起32形成缓慢。
在这里,如图5和图6所示,在本实施方式所涉及的气泡发生器100
中,将相互抵接的上流侧主体10的抵接面15或者下流侧主体20的抵接面
25的至少任一个的表面粗糙度Ra设为0.2~6.3。为此,在这些抵接面15/25
间形成微细的空间。因此,在供给于上流侧主体10侧的液体供给下流侧主
体20时,当该供给液体中产生负压时,由于该负压而外部空气从抵接面
15/25间的微细的间隙导入该气泡发生器100的内部。
如图5和图6所示,在本实施方式的气泡发生器100中,在比抵接面
15/25间的内部,设置有用于防止液体泄漏的密封件16,该密封件16将其
截面形成反U字形。该密封件16容易允许来自抵接面15/25间的间隙的外
部空气的导入,相反,容易防止由来自该气泡发生器100的内部的液压所
引起的液体泄漏。
如图1至图7所示,本实施方式的气泡发生器100具备外部空气取入
构件50。该外部空气取入构件50通过将其取入口51连接于下流侧主体20
侧而作为气体发生器100的一个部件,其内部可连通于上述的空间40内。
另外,如果该外部空气取入构件50的取入口51可连通于空间40,也可以
实施成连接于上流侧主体10侧。
如图5所示,外部空气取入构件50具备收纳于构成取入口51的外侧
的部分内的阀体52、以及该阀体52抵接的阀座54,在该阀体52的气体发
生器100侧上配置有弹簧53,该弹簧53将该阀体52总是施力于与气泡发
生器100的相反侧。此外,该弹簧53的施加力通过突出于外部而与阀体
52一体化的调整螺丝55进行调整。再者,该外部空气取入构件50中,在
阀体52与阀座54不抵接时,通过调整螺丝55的周围,而使外部与空间
40内连通。
那么,如果该外部空气取入构件50通过调整螺丝55的调整而减小弹
簧53施加的力,即使空间40内的负压不变大也形成可充分取入外部空气
的状态,相反,如果该弹簧53的施加力变大,并且如果空间40内的负压
不变大形成不可取入外部空气的状态。当然,即使在通过该外部空气取入
构件50不取入外部空气的情况下,即,微小气泡不产生的情况,当然也通
过气泡发生器100的基本构造,“极小气泡”自身也产生。
此外,该外部空气取入构件50也具备“止回阀”的功能。即,在第一
流路11或者第二流路21侧中产生异常压力的情况下,由于该压力通过取
入口51施加于阀体52,因此,该阀体52与阀座54抵接而防止液体泄漏。
另外,在将外部空气取入构件50安装于气泡发生器100上,或者组装
阀体52或阀座54时,当然根据需要而分别在适当的地方采用密封件。