JP7239590B2 - マイクロバブル発生器のキャビテーション部材、マイクロバブル発生器及び洗濯装置 - Google Patents

Description

本願は、出願番号が２０１８１１３９２４７１．６、出願日が２０１８年１１月２１日の中国特許出願、出願番号が２０１８２１９２６３５９．１、出願日が２０１８年１１月２１日の中国特許出願、出願番号が２０１９１００３６３０４．６、出願日が２０１９年１月１５日の中国特許出願及び出願番号が２０１９２００６９１０８．４、出願日２０１９年１月１５日の中国特許出願に基づいて提出され、上記中国特許出願の優先権を主張し、上記中国特許出願の全内容が引用により本願に組み込まれている。

本発明は洗濯処理分野に関し、特にマイクロバブル発生器のキャビテーション部材、マイクロバブル発生器及び洗濯装置に関する。

現在、マイクロバブル技術は、主に環境保全の分野に適用され、家庭用途としては、スキンケア、シャワーや衣類洗濯装置などの分野に適用される場合がある。現在、上記分野に適用されるマイクロバブル発生器のほとんどは、構造が複雑であり、水ポンプを増設する必要があり、場合によって複数のバルブで制御する必要があり、これに加えて、給水方式などについても制限が多く、その結果、コストの高騰を引き起こす。その中でも、マイクロバブル発生器のキャビテーション部材は、占有するスペースが大きく、構造が合理的ではなく、取り付けや製造が非常に困難である。

本発明は、従来技術に存在する技術課題の１つを少なくとも解決することを目的とする。そのため、本発明は、構造がシンプルで、バルブ発生効果が優れ、取り付けやすいマイクロバブル発生器のキャビテーション部材を提供する。

本発明は、さらに、上記キャビテーション部材を有するマイクロバブル発生器を提供することを目的とする。

本発明は、さらに、上記マイクロバブル発生器を有する洗濯装置ことを目的とする。

本発明の実施例によるマイクロバブル発生器のキャビテーション部材では、前記キャビテーション部材は、水流が出入りするキャビテーション入り口と、キャビテーション出口とを備え、前記キャビテーション部材の内部には、少なくとも１つのベンチュリチャネルが画定されており、前記ベンチュリチャネルは、前記キャビテーション入り口から前記キャビテーション出口に向かって延びており、各々の前記ベンチュリチャネルは、水流の流れ方向において、縮径部、スロート部及び拡径部を順次含み、前記縮径部は、前記キャビテーション入り口から前記スロート部に向かって流れ面積が減少し、前記拡径部は、前記スロート部から前記キャビテーション出口に向かって流れ面積が増大し、前記スロート部の直径が、０．２～２．０ｍｍである。

本発明の実施例によるマイクロバブル発生器のキャビテーション部材では、キャビテーション部材はベンチュリチャネルを有し、それによって、キャビテーション部材のバルブ発生能力を確保する一方、キャビテーション部材の構造が単純であるため、加工しやすくなり、コストを制御しやすい。スロート部の直径寸法を０．２～２．０ｍｍに制限することにより、該直径範囲内にキャビテーション部材のバルブ発生量が大きく、流れる水流の流速がより適切になり、該キャビテーション部材の実用性が高い。

いくつかの実施例では、前記スロート部の直径が、０．５～１．０ｍｍである。

いくつかの実施例では、前記キャビテーション部材の両端の端面には、それぞれ分流溝及び合流溝が形成されており、前記分流溝の開口が、前記キャビテーション入り口を構成し、前記合流溝の開口が、前記キャビテーション出口を構成し、前記分流溝の底壁と前記合流溝の底壁との間には、前記ベンチュリチャネルが形成されている。

いくつかの実施例では、前記キャビテーション部材の一端には、取り付けセクションが形成されている。

いくつかの実施例では、前記キャビテーション部材の外周壁において、当接凸型リングが前記取り付けセクションに隣接して設けられる。

いくつかの実施例では、前記キャビテーション部材の他端の外周縁には、ホースに接続されるための抜け止め凸型リングが設けられる。

いくつかの実施例では、前記キャビテーション出口の直径が、５～１５ｍｍである。

いくつかの実施例では、前記キャビテーション入り口に向かう前記縮径部の一端の端部の直径が、少なくとも前記スロート部の直径の１．０５倍である。

いくつかの実施例では、前記キャビテーション出口に向かう前記拡径部の一端の端部の直径が、少なくとも前記スロート部の直径の１．０５倍である。

いくつかの実施例では、前記縮径部の長さが前記拡径部の長さ未満である。

いくつかの実施例では、前記拡径部の長さが前記縮径部の長さの４倍以下である。

いくつかの実施例では、前記ベンチュリチャネルの数は、４～６個である。

本発明の実施例によるマイクロバブル発生器は、気体溶解タンクと、本発明の上記実施例によるマイクロバブル発生器のキャビテーション部材と、を備え、前記キャビテーション部材は、前記気体溶解タンク外に設けられ、且つ前記気体溶解タンクの排水口に連結され、又は、前記キャビテーション部材は、前記排水口に設けられる。

本発明の実施例によるマイクロバブル発生器は、バルブ発生効果が優れるだけではなく、キャビテーション部材の構造を用い、キャビテーション部材の一端を気体溶解タンクに非常に容易に取り付けることができ、キャビテーション部材の他端に管状材又はその他の部材も非常に容易に取り付けることができ、全体構造がコンパクトであり、占有空間が小さい。

具体的には、前記気体溶解タンクとキャビテーション部材との間には、フィルタリング装置が設けられ、 前記フィルタリング装置には、少なくとも１つのフィルタリング孔が設けられ、 前記フィルタリング孔の直径が、前記スロート部の最も狭い箇所の直径未満である。

本発明の実施例による洗濯装置は、本発明の上記実施例によるマイクロバブル発生器を備える。

本発明の実施例による洗濯装置は、マイクロバブル発生器の好適な設計により、キャビテーション部材の構造的特徴を利用して気体溶解タンクから出入りする水流に流速差を生じさせて、気体溶解タンク内を次第に昇圧して高圧室にすることによって、空気溶解量を向上させる。キャビテーション部材は、高濃度空気溶液を素早くマイクロバブルにすることができ、構造がシンプルであり、取り付けやすい。上記マイクロバブル発生器は、複数のバルブを取り付ける必要がなく、コストが低く、マイクロバブル発生効果が優れている。洗濯水に大量のマイクロバブルが含まれるため、粉末洗剤又は洗剤の使用量を減少させて、水や電気を節約し、衣類に残留される粉末洗剤又は洗剤を減少させる。

本発明の追加の態様及び利点は、以下の説明において部分的に説明され、その一部は、以下の説明から明らかなになるか、又は本発明を実施することによって把握できる。

本発明の上記及び／又は追加の態様及び利点は、以下の図面を参照しながら実施例を説明することによって明らかで容易に理解できるようになる。

本発明の一実施例のマイクロバブル発生器の構造模式図である。 本発明の一実施例のキャビテーション部材の斜視図である。 図２に示されるキャビテーション部材の他の斜視図である。 図３に示されるキャビテーション部材の断面模式図である。 図１中の気体溶解タンクの断面図である。 一実施例に係るキャビテーション部材のスロート部の各直径範囲での水発生効果の比較図である。 一実施例に係るキャビテーション部材の縮径部の端部の直径とスロート部の直径との比の各範囲での水発生効果の比較図である。 一実施例に係るキャビテーション部材の各範囲の拡径部の長さと縮径部の長さとの比の各範囲での水発生結果の比較図である。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。前記実施例における例が図面に示され、同一又は類似する符号は、常に同一又は類似する部品、或いは、同一又は類似する機能を有する部品を表す。図面を参照しながら以下に説明される実施例は例示的なものであり、本発明を解釈することを旨とし、本発明を限定するものと理解してはいけない。

なお、本発明の説明において、「中心」、「長さ」、「上」、「下」、「垂直」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などの用語が示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づき、本発明を便利に又は簡単に説明するためのものであり、指定された装置又は部品が特定の方位にあり、特定の方位において構造され操作されると指示又は暗示するものではないので、本発明を限定するものと理解してはいけない。

ただし、本発明の説明において、明確な規定と限定がない限り、「取り付ける」、「互いに接続する」、「接続する」、などの用語の意味は広義に理解されるべきである。例えば、固定接続や、着脱可能な接続や、或いは一体的な接続でも可能である。機械的な接続や、直接的に接続することや、その間に媒体を介して間接的に接続することや、二つの部品の内部が連通することも可能である。当業者であれば、具体的な場合に応じて上記用語の本発明においての具体的な意味を理解することができる。

以下、図１～図８を参照しながら、本発明の実施例によるマイクロバブル発生器のキャビテーション部材２を説明する。

高濃度の空気溶質を含む水がキャビテーション部材２に入ると、キャビテーション部材２は、キャビテーション効果を利用してマイクロバブルを発生させる。キャビテーション部材２から排出された水流は、大量のマイクロバブルを含むので、水の使用を必要とする場所にガイドされて洗濯、濯ぎの工程に用いたり、洗剤容器へガイドされて洗剤の急速な溶解の工程に用いたり、ほかの部品にガイドされて対応する工程に用いたりすることができる。キャビテーション部材２は、単独で使用してもよく、気体溶解タンク１とキャビテーション部材２とを備えるマイクロバブル発生器１００があり、マイクロバブル発生器１００が使用されるとき、水が気体溶解タンク１に入り気体を溶解し、高濃度の空気溶質を含む水溶液を形成し、キャビテーション部材２は、気体溶解タンク１から排出された水溶液においてマイクロバブルを発生させる。

図１～図４に示すように、キャビテーション部材２は、水流が出入りするキャビテーション入り口２１、キャビテーション出口２２を備え、キャビテーション部材２の内部には、キャビテーション入り口２１からキャビテーション出口２２に向かって延びているベンチュリチャネル２５が画定されており、ベンチュリチャネル２５は、少なくとも１つであり、各々のベンチュリチャネル２５は、水流の流れ方向において、縮径部２５１、スロート部２５２及び拡径部２５３を順次含み、縮径部２５１において、キャビテーション入り口２１からスロート部２５２に向かって流れ面積が減少し、拡径部２５３において、スロート部２５２からキャビテーション出口２２に向かって流れ面積が増大する。すなわち、各々のベンチュリチャネル２５では、スロート部２５２の流れ面積が最小である。ベンチュリチャネル２５の断面形状についてここで限定せず、ベンチュリチャネル２５の断面は、加工しやすさから円形としてもよいが、ほかの実施例では、ベンチュリチャネル２５の断面は、楕円などの形状としてもよい。

大量の供給水がキャビテーション入り口２１に流れると、ベンチュリチャネル２５を介して穏やかに流出することができず、ベンチュリチャネル２５の両端に極めて大きな圧力差が生じて、キャビテーション入り口２１での圧力が大きい一方、キャビテーション出口２２での圧力が小さい。

キャビテーション入り口２１から供給される水流が少なくとも１つのベンチュリチャネル２５に配分され、大断面の水流が小断面のベンチュリチャネル２５に押し込まれるようになり、高圧の駆動下でベンチュリチャネル２５内に入った水流の速度が急激に高まる。各々のベンチュリチャネル２５内では、水流は、まず流れ面積が減少していく縮径部２５１を流れて、次に流れ面積が増大していく拡径部２５３を流れることに応じて、水流の流動速度及び圧力が変化する。ベンチュリチャネル２５内では、水圧が変化する過程に、水中の空気溶解度が低下し、その結果、空気がマイクロバブルとして析出される。

キャビテーション作用に関連する原理は、以下のとおりである。

縮径部２５１の供給端での平均速度、平均圧力及び断面積がそれぞれＶ１、Ｐ１、Ｓ１、スロート部２５２での平均速度、平均圧力及び断面積がそれぞれＶ２、Ｐ２、Ｓ２、水の密度がρであると、作動状態では、水道水を作動媒体とすれば、関係式Ｓ１＊Ｖ１＝Ｓ２＊Ｖ２を満たす。

ベルヌーイの法則及び連続の方程式を利用して、以下の関係式が得られる。
Ｖ１^２／２＋Ｐ１／ρ＝Ｖ２^２／２＋Ｐ２／ρ。

この過程に、Ｓ１及びＳ２の変化を制御することにより、ベンチュリチャネル２５において、スロート部２５２での流速を増大させて、スロート部２５２での圧力を小さくし、それによって、水中に溶解した空気は、マイクロバブルとして放出される。

本発明の実施例では、ベンチュリチャネル２５においてスロート部２５２での寸法が最も小さく、この部位での寸法は、ベンチュリチャネル２５によるバルブ発生作用の発揮を決めるキーとである。

出願者は、スロート部２５２の直径ｄ１が０．２ｍｍ未満である場合、洗濯装置への給水に一般的に使用される水圧（約０．１５～０．３０ＭＰａ）では、キャビテーション部材２の排水流量が低すぎて、洗濯のニーズに応えられない。また、水道水に含まれる泥や砂、錆などの微小物により詰められるリスクがあり、また、スロート部２５２の直径ｄ１が小さすぎると、金型を用いたワークの射出成形において過度に小さな孔が成形されにくく、孔の詰まりが発生しやすいため、金型による量産に不利となることを見出した。

スロート部２５２の直径ｄ１が０．２～２．０ｍｍである場合、キャビテーション部材２は、加工されやすいだけでなく、洗濯設備に一般的に使用される水圧では、キャビテーション部材２により発生させるマイクロバブルの量が大きくなり、且つキャビテーション部材２を流れる水流の速度も適切であり、このため、スロート部２５２の直径ｄ１が０．２～２．０ｍｍに限定されたキャビテーション部材２は、作動が最も好適である。スロート部２５２での直径ｄ１が２．０ｍｍより大きい場合、キャビテーション部材２で発生させるマイクロバブルの量が少なくなる。このため、総合的に考慮すると、本発明のキャビテーション部材２では、スロート部２５２の直径ｄ１を０．２～２．０ｍｍとする。

好ましくは、スロート部２５２の直径ｄ１が０．５～１．０ｍｍであり、この範囲であると、キャビテーション部材２は、マイクロバブル発生量を増加できるだけでなく、キャビテーション部材２を流れる水流の流速がより適切になり、洗濯装置への実用化に極めて適している。

縮径部２５１からスロート部２５２への直径の変化は、水の流速及び圧力の変化に影響することを通じて、バルブ発生効果に影響を及ぼす。このため、好ましくは、キャビテーション入り口２１に向かう縮径部２５１の一端の端部の直径ｄ２は、少なくともスロート部２５２の直径ｄ１の１．０５倍であり、さらに好ましくは、縮径部２５１のキャビテーション入り口２１に向かう一端の端部の直径ｄ２は、少なくともスロート部２５２の直径ｄ１の１．３倍である。

同様に、スロート部２５２から拡径部２５３への直径の変化も、水の流速及び圧力の変化に影響することを通じて、バルブ発生効果に影響を及ぼす。このため、好ましくは、キャビテーション出口２２に向かう拡径部２５３の一端の端部の直径ｄ３は、少なくともスロート部２５２の直径ｄ１の１．０５倍である。さらに好ましくは、キャビテーション出口２２に向かう拡径部２５３の一端の端部の直径ｄ３は、少なくともスロート部２５２の直径ｄ１の１．３倍である。

好ましくは、キャビテーション部材２は、複数のベンチュリチャネル２５を有し、それによって、キャビテーション部材２のバルブ発生能力を確保する一方、キャビテーション部材２の構造が単純であるため、加工しやすくなり、コストを制御しやすい。

また、キャビテーション部材２は、円柱体であるため、極めて取り付けやすく、多くの嵌合構造、シール構造を必要とせずにキャビテーション部材２をマイクロバブル発生器１００に取り付けることができ、マイクロバブル発生器１００が占める体積の減少に寄与する。本発明の実施例によるキャビテーション部材２を用いると、付加的な水ポンプ、加熱装置又は制御バルブなどを設置する必要がなく、マイクロバブル発生器１００への給水方式に対しては、付加的な要件はない。

勿論、本発明の実施例におけるマイクロバブル発生器のキャビテーション部材２の形状は、円柱体に制限されず、たとえば、実際に取り付けるときのニーズに応じて、キャビテーション部材２は、Ｌ字形又はＳ字形などの形状としてもよい。

具体的には、ベンチュリチャネル２５の長さは、キャビテーション部材２の直径より大きく、ベンチュリチャネル２５の経路の長さを増大することは、ベンチュリ効果を発揮させるために十分な時間を提供することに寄与する。

いくつかの実施例では、図２～図４に示すように、キャビテーション部材２の両端の端面には、それぞれ分流溝２６１及び合流溝２６２が形成されており、分流溝２６１の開口が、キャビテーション入り口２１を構成し、合流溝２６２の開口が、キャビテーション出口２２を構成し、分流溝２６１の底壁と合流溝２６２の底壁との間には、少なくとも１つのベンチュリチャネル２５が形成されている。ここで、水流が分流溝２６１からベンチュリチャネル２５へ流れる過程において、ベンチュリチャネル２５内に入った水流が早めに加速し、それによりベンチュリチャネル２５に入った水流が好適な速度及び気圧になる。同様に、水流がベンチュリチャネル２５から合流溝２６２へ流れる過程において、水流の速度が低くなり、新しく形成されたマイクロバブルが一時的に安定状態にあり、バブルの崩壊が早すぎることを防止する。

ここで、キャビテーション部材２に分流溝２６１及び合流溝２６２がそれぞれ設置されることによって、加工及び製造を容易化することもできる。また、キャビテーション部材２の取り付け位置がさまざまであり、各種の取り付け構造に合わせるように、キャビテーション部材２に分流溝２６１及び合流溝２６２を設置することにより、キャビテーション部材２は、どのような取り付け条件であってもよく、事前加速及びマイクロバブル安定化のための流れ部分を有する。

具体的には、キャビテーション部材２の一端には、気体溶解タンク１に取り付けられる取り付けセクションが形成されている。例えば、図２に示すように、取り付けやすさから、取り付けセクションは、ネジ部２３１であり、ネジ部２３１は、雌ネジであってもよし、雄ネジであってもよい。図１の例では、キャビテーション部材２は、気体溶解タンク１に連結された一端のネジ部２３１が雄ネジであり、螺合により気体溶解タンク１に接続されるため、簡便に接続できる。

好ましくは、取り付けセクションは、キャビテーション部材２の内面又は外面に形成された複数の締め付けリングを有し、隣接する締め付けリングの間にシールリングを設置することができ、このようにして、キャビテーション部材２は、取り付けセクションを介して気体溶解タンク１に接続されたとき、確実にシールして接続される。

具体的には、図２～図３に示すように、ネジ部２３１は、キャビテーション部材２の外周壁に形成され、キャビテーション部材２の外周壁において、当接凸型リング２３２は、ネジ部２３１に隣接して設けられる。当接凸型リング２３２の設置は、位置を制限する一方、シールに役立つ。

好ましくは、図２～図３に示すように、キャビテーション部材２の外周壁には、六角凸型リング２３４が設けられ、六角凸型リング２３４の外輪郭が六角形であり、キャビテーション部材２を螺合するときに、レンチなどの工具を六角凸型リング２３４に当てて締め付けることができる。

好ましくは、図２～図３に示すように、キャビテーション部材２の他端の外周縁には、ホースに接続されるための抜け止め凸型リング２３３が設けられる。ホースを介して接続することは非常に簡便であり、抜け止め凸型リング２３３の設置は、ホースのキャビテーション部材２からの抜けを防止できる。接続信頼性をさらに高めるために、クランプリング、ワイヤーなどの構造をホースの外側に套設してもよい。締め付けられたクランプリング、ワイヤーなどの構造が抜け止め凸型リング２３３の一側にあり、それによって、ホースがより抜けにくくなる。さらに好ましくは、図３に示すように、ホースの取り付けやすさから、キャビテーション出口２２に向かう抜け止め凸型リング２３３の端面がテーパ面として形成される。

キャビテーション部材２は、通常、パイプ接続によってほかの部品の内部に挿入され、このため、キャビテーション部材２の出口端の内径は、５～１５ｍｍであってもよく、即ち、キャビテーション出口２２の直径は、５～１５ｍｍである。さらに好ましくは、キャビテーション出口２２の直径は、７～１０ｍｍに制御される。

好ましくは、ベンチュリチャネル２５の数は、１～３０個であり、さらに好ましくは、ベンチュリチャネル２５の数は、４～６個である。洗濯装置では、キャビテーション部材２は、重要な部品として、洗濯装置へ供給される水流を処理する役割を果たし、洗濯装置へ供給される水として生活用の水道水が使用されるのが一般的である。生活用の水道水は、一般的には、流量５～１２Ｌ／ｍｉｎ、水圧０．０２～１Ｍｐａである。より一般的には、流量８～１０Ｌ／ｍｉｎ、水圧０．１５～０．３Ｍｐａであり、したがって、キャビテーション部材２内におけるベンチュリチャネル２５の数は、４～６個としてもよい。それによって、各々のベンチュリチャネル２５へ配分する水流量は、最大のバルブ発生効果を実現できる。

拡径部２５３は、拡散部として、好適には流体を減速させていくような拡散を行い、このため、拡径部２５３には、一定の長さが求められる。

好ましくは、図４に示すように、拡径部２５３の長さＬ２は、縮径部２５１の長さＬ１より大きく、さらに好ましくは、拡径部２５３の長さＬ２は、縮径部２５１の長さＬ１の４倍以下であり、即ち、Ｌ２とＬ１との比は、１より大きく且つ４以下である。

前記のとおり、本発明の実施例のキャビテーション部材２は、小型化しており、構造がシンプルであり、加工しやすく、また簡便に取り付けられ、実用性が高い。

以下、特定の実施例を参照しながら、本発明を説明し、ただし、これら実施例は、説明するために過ぎず、本発明を何ら制限するものではない。

実施例１
図６に示すように、同じ構造では、キャビテーション部材２のスロート部２５２の直径ｄ１を変えると、各パラメータの範囲では、キャビテーション部材２により発生させるマイクロバブル入り水が異なる。スロート部２５２の直径ｄ１が０．２～０．５ｍｍである場合、水は、透明色から濃厚な浮白色になり、このことから、水中のマイクロバブル含有量が高いことを判定できる。スロート部２５２の直径ｄ１が０．５～２ｍｍである場合、水は、濃厚な浮白色を維持する。このことから、水中のマイクロバブル含有量が高いことを判定でき、この範囲では、キャビテーション部材２における水流の流速が適切である。スロート部２５２の直径ｄ１が０．２ｍｍ未満である場合、キャビテーション部材２を流れる水流の流速が小さすぎて、不適になる。スロート部２５２の直径ｄ１が２ｍｍを超える場合、水中のマイクロバブル含有量がほぼ無視でき、同様に不適になる。

実施例２
図７に示すように、同じ構造では、キャビテーション部材２においてスロート部２５２の直径ｄ１に対する縮径部２５１の端部の直径ｄ２の倍数を変えて、実験を行ったところ、倍数が異なる条件下で、キャビテーション部材２により発生させる水のマイクロバブル含有量が異なる。スロート部２５２の直径ｄ１に対する縮径部２５１の端部の直径ｄ２の倍数が１．０５である場合、澄んだ水を発生させることから、排水におけるマイクロバブル含有量が少なすぎることを判定できる。一方、直径の倍数が１．０５～１．３である場合、発生させる水の色から排水におけるマイクロバブル含有量が明らかに増えることを判定できる。特に直径の倍数が１．３を超える場合、発生させる水が濃厚な浮白色であり、このことから、水中のマイクロバブル含有量が非常に高いことを示している。

同じ構造では、キャビテーション部材２において、スロート部２５２の直径ｄ１に対する拡径部２５３の端部の直径ｄ３の倍数を変えても、類似した実験結果が得られるため、ここで詳しく説明しない。

実施例３
図８に示すように、同じ構造では、キャビテーション部材２を超えると、拡径部２５３の長さＬ２と縮径部２５１の長さＬ１との比が変化すると、バルブ発生効果が明らかに変化することが分かった。

スロート部２５２においてバルブが発生した後、拡径部２５３の勾配変化が大きくなると、発生させたバルブが非常に崩壊しやすくなり、このため、拡径部２５３と縮径部２５１の長さの比が１：１以下である場合、大量のバルブは、発生した直後に崩壊し、したがって、発生させる水のバルブ濃度が高くない。拡径部２５３と縮径部２５１の長さ比が１～４である場合、発生させる水は、濃厚な浮白色であり、水中のバルブ含有量が非常に高い。拡径部２５３と縮径部２５１の長さ比が４より大きい場合、キャビテーション部材２の全長さが限られるため、縮径部２５１の長さが不十分になり、その結果、バルブの濃度が低下する。したがって、拡径部２５３と縮径部２５１の最適な長さ比は、１～４である。

本発明の実施例によるマイクロバブル発生器は、図１、図５に示すように、気体溶解タンク１と、本発明の上記実施例によるマイクロバブル発生器のキャビテーション部材２と、を備え、気体溶解タンク１の内部には、空気溶解室１０が画定されており、気体溶解タンク１には、給水口１１及び排水口１２が設けられ、キャビテーション部材２は、気体溶解タンク１外に設けられ、且つ気体溶解タンク１の排水口１２に連結され、又はキャビテーション部材２は、排水口１２に設けられる。

キャビテーション部材２の構造的特徴の原因から、気体溶解タンク１の排水速度が給水速度より低く、空気溶解室１０の上部のキャビティが迅速に高圧室になり、空気の高圧状態での溶解度が低圧状態での溶解度より高いので、キャビテーション部材２へ流れる水中に大量の空気が溶解し、それにより、キャビテーション部材２は、大量のマイクロバブルを発生できる。

なお、空気は、水に対して難溶な気体である。水中に溶解した空気量と導入される空気量との百分率は、空気溶解効率と呼ばれ、空気溶解効率は、温度、空気溶解圧力及び気液二相の動的接触面積に関連する。水温又は空気温度を変える方法は、実現されにくい。空気溶解効率を向上させる常法は、ブースターポンプで空気溶解室の内部を増圧するものであるが、各種のバルブを配置する必要があるため、ブースターポンプの配置コストが高すぎる。

従来技術における別の技術案として、空気溶解装置に２つの入り口を設置し、一方の入り口を介して給水し、他方の入り口を介して給水するとともに給気する。この技術案では、空気を流動状態の水に注入するには、ブースターポンプで空気を水中に圧入する必要がある。この技術案は、空気入り口がキャビテーション部材の下方にあるので、入るバルブが迅速にキャビテーション部材へ流れて押し出されるため、気体溶解タンクにはバルブをゆっくり溶解するためのスペースがなく、空気溶解効果が好ましくない。増圧により空気を水中に注入する方式は、大きなバルブを直接水中に圧入することに相当する。このような大きなバルブの水中における滞在時間が短く、溶解時間が不十分である。キャビテーション部材を流れるときに、大きなバルブがキャビテーション部材により押されて多くの小バルブになる場合にも、小バルブの寸法がミリメートル以上であるので、迅速に崩壊して放出される。

なお、本発明の実施例に記載の気体溶解タンク１において空気を水中に溶解するとは、空気を溶質として水中に溶解し、即ち、空気を分子又は分子団の形態として水分子に分散させることを意味する。溶解状態で空気分子を分散させると、水分子における気体分子が均一になる。その後でキャビテーション効果により析出したバルブは、形成早期に大部分がナノスケールやミクロンスケールのサイズであり、それは、本発明のマイクロバブル発生器１００により得られるべきマイクロバブルである。マイクロバブルを含む水が最後の使用場所まで流れて、マイクロバブルが互いに結合しても、得られたマイクロバブルの大部分は、ミリメートル以下に保持され、最適な効果が得られ、その崩壊エネルギーがミリメートルやミクロンスケールの繊維間や洗剤の微粒子に効果的に伝達される。

さらに、強制的に水中に注入されるバルブの場合は、バルブの崩壊時間が短く、洗濯装置の洗濯過程全体に作用できない。一方、本発明の実施例では、空気が水中に溶解し、水中に溶解した空気が溶質となり、溶気が排水から析出するために時間がかかるため、気体溶解タンク１から排出された水がキャビテーション部材２に入ったとき、水中の空気が直ぐに全部析出されない。キャビテーション部材２により発生させるマイクロバブルは、すぐに衣類処理に作用し、処理中に水中の空気が持続的に析出し、それによってマイクロバブルを補充し、新しく補充されるマイクロバブルは、さらに衣類処理に作用し、このようにして、衣類処理過程に亘ってマイクロバブルの作用があり、洗濯装置の洗濯能力、濯ぎ能力を高める。

このようなマイクロバブル発生器１００は、複数のバルブを装着する必要がなく、簡単な構造でマイクロバブルを発生させることができる。

具体的には、気体溶解タンク１とキャビテーション部材２との間には、フィルタリング装置（未図示）が設けられ、フィルタリング装置には、少なくとも１つのフィルタリング孔が設けられ、フィルタリング孔の直径がスロート部２５２の最も狭い箇所の直径より小さい。このような構成によれば、キャビテーション部材２に入る対象となる水を予めフィルタリングし、微細な不純物によるベンチュリチャネル２５の詰まりを防止する。

本発明の実施例による洗濯装置は、本発明の上記実施例によるマイクロバブル発生器１００を備え、マイクロバブル発生器１００の構造については、ここで詳しく説明しない。

本発明の実施例による洗濯装置では、マイクロバブル発生器１００の好適な設計により、キャビテーション部材２の構造的特徴を利用して気体溶解タンク１から出入りする水流に流速差を生じさせて、気体溶解タンク１内を次第に昇圧して高圧室にすることによって、空気溶解量を向上させる。キャビテーション部材２は、高濃度空気溶液を素早くマイクロバブルにすることができ、構造がシンプルであり、取り付けやすい。上記マイクロバブル発生器１００は、複数のバルブを取り付ける必要がなく、コストが低く、マイクロバブル発生効果が優れている。洗濯水に大量のマイクロバブルが含まれるため、粉末洗剤又は洗剤の使用量を減少させて、水や電気を節約し、衣類に残留される粉末洗剤又は洗剤を減少させる。

本発明の実施例による洗濯装置のその他の構成、たとえばモータ及び減速器、ドレンポンプ等の構造及び操作は、当業者にとっては既知のものであり、ここでは詳細な説明が省略される。

本明細書の説明においては、「実施例」、「例」などの用語を参考した説明とは、当該実施例又は例に合わせて説明された具体的な特性、構造、材料又は特徴が、本発明の少なくとも一つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書においては、上記用語に対する例示的な説明は必ずしも同一の実施例又は例を示すことではない。また、説明された具体的な特性、構造、材料又は特徴は、いずれか一つ又は複数の実施例又は例において適切な形態で結合することができる。

本発明の実施例を示して説明したが、当業者であれば、本発明の原理や趣旨から逸脱することなく、これらの実施例に対して様々な変化、補正、置換や変形を行うことができ、本発明の範囲は特許請求の範囲及びその等価物で限定されることを理解できる。

２ キャビテーション部材
２１ キャビテーション入り口
２２ キャビテーション出口
２３１ ネジ部
２３２ 当接凸型リング
２３３ 抜け止め凸型リング
２３４ 六角凸型リング
２５ ベンチュリチャネル
２５１ 縮径部
２５２ スロート部
２５３ 拡径部
２６１ 分流溝
２６２ 合流溝

Claims (10)

1. 水流が出入りするキャビテーション入り口と、キャビテーション出口とを有する、マイクロバブル発生器のキャビテーション部材であって、
   前記キャビテーション部材の内部には、少なくとも１つのベンチュリチャネルが画定されており、
   前記ベンチュリチャネルは、前記キャビテーション入り口から前記キャビテーション出口に向かって延びており、
   各々の前記ベンチュリチャネルは、水流の流れ方向において、縮径部と、スロート部と、拡径部とを順次に含み、
   前記縮径部は、前記キャビテーション入り口から前記スロート部に向かって流れ面積が減少し、
   前記拡径部は、前記スロート部から前記キャビテーション出口に向かって流れ面積が増大し、
   前記スロート部の直径が、０．５～１．０ｍｍである、
   前記キャビテーション入り口に向かう前記縮径部の一端の端部の直径が、前記スロート部の直径の１．３倍超であり、
   前記キャビテーション出口に向かう前記拡径部の一端の端部の直径が、前記スロート部の直径の１．３倍超であり、
   各々の前記ベンチュリチャネルは、全長にわたって、流れ面積が連続的に変化し、
   前記縮径部の長さが前記拡径部の長さ未満であり、かつ前記拡径部の長さが前記縮径部の長さの４倍以下である、
   ことを特徴とするマイクロバブル発生器のキャビテーション部材。
2. 前記キャビテーション部材の両端の端面には、それぞれ分流溝及び合流溝が形成されており、
   前記分流溝の開口が、前記キャビテーション入り口を構成し、
   前記合流溝の開口が、前記キャビテーション出口を構成し、
   前記分流溝の底壁と前記合流溝の底壁との間には、前記ベンチュリチャネルが形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロバブル発生器のキャビテーション部材。
3. 前記キャビテーション部材の一端には、取り付けセクションが形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロバブル発生器のキャビテーション部材。
4. 前記キャビテーション部材の外周壁において、当接凸型リングが前記取り付けセクションに隣接して設けられる、
   ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロバブル発生器のキャビテーション部材。
5. 前記キャビテーション部材の他端の外周縁には、ホースに接続されるための抜け止め凸型リングが設けられる、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載のマイクロバブル発生器のキャビテーション部材。
6. 前記キャビテーション出口の直径が、５～１５ｍｍである、
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のマイクロバブル発生器のキャビテーション部材。
7. 前記ベンチュリチャネルの数は、４～６個である、
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載のマイクロバブル発生器のキャビテーション部材。
8. 気体溶解タンクと、請求項１～７のいずれかに記載のマイクロバブル発生器のキャビテーション部材と、を含み、
   前記キャビテーション部材は、前記気体溶解タンク外に設けられ、且つ前記気体溶解タンクの排水口に連結され、又は、前記キャビテーション部材は前記排水口に設けられる、
   ことを特徴とするマイクロバブル発生器。
9. 前記気体溶解タンクとキャビテーション部材との間には、フィルタリング装置が設けられ、
   前記フィルタリング装置には、少なくとも１つのフィルタリング孔が設けられ、
   前記フィルタリング孔の直径が、前記スロート部の最も狭い箇所の直径未満である、
   ことを特徴とする請求項８に記載のマイクロバブル発生器。
10. 請求項８又は９に記載のマイクロバブル発生器を含む、
    ことを特徴とする洗濯装置。

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