JP2013000626A - Fine air bubble generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体中にマイクロバブルやマイクロ・ナノバブル或いはナノバブル級の微細気泡を発生させるための非常に簡単な構造の微細気泡発生装置に関するものであり、特に、湖水、海水、沼水、風呂水などの水質浄化に適したものに関する。 The present invention relates to a microbubble generator having a very simple structure for generating microbubbles, micro / nanobubbles or nanobubble-class microbubbles in a liquid, and in particular, lake water, seawater, swamp water, bath water, etc. It is related to things suitable for water purification.
従来から、マイクロバブル発生装置とか微小気泡発生装置などと言う水中に微細な気泡を発生される装置が多数出願されている。これらの多くは、筒の中で水流に回転を起こさせ、そこに吸い込ませた空気を巻き込んで微細気泡として水流中に発生させるものである。この場合、水の回転に余分なエネルギーを消耗したり流れを阻害したりする可能性がある。 Conventionally, many devices for generating fine bubbles in water, such as microbubble generators and microbubble generators, have been filed. Many of these are those that cause rotation of the water flow in the cylinder and entrain the air sucked into the water flow to generate fine bubbles in the water flow. In this case, there is a possibility that excessive energy is consumed or the flow is obstructed by the rotation of water.
一方、水流が直進するタイプの微小気泡発生装置も提案されている(特許文献1、特許文献2)。しかし、特許文献1の場合、空気はリングスリットから放出されるようになっており、十分に水と気泡の混合がなされるかは疑問である。また、特許文献2の場合、空気吸込用の溝はノズル部材内の流水通路に対して接戦方向に形成されているが、溝孔が1〜1.5mmと小さいため一寸したゴミでも詰まりやすく、また全体が溶接されているため分解し辛く、1年もすると殆ど目詰まりで微細気泡を出さなくなる欠点がある。
On the other hand, a microbubble generator of a type in which the water stream goes straight has also been proposed (Patent Document 1, Patent Document 2). However, in the case of Patent Document 1, air is discharged from the ring slit, and it is doubtful whether water and bubbles are sufficiently mixed. In addition, in the case of
即ち、筒の中を流れる水流中に微細な気泡を発生して含有させるためには、一般的に、水の回転流(渦流)の中に気体を巻き込み、その渦流を止める、そのときに巻き込まれた気体が拡散される、と言うことが必要であると言われている。この渦流への気体の巻き込み方が重要なポイントになる。これが、従来殆どの微小気泡発生装置が採用する方式である。 That is, in order to generate and contain fine bubbles in the water flow flowing in the cylinder, in general, gas is entrained in the rotating flow (vortex) of water, and the vortex is stopped. It is said that it is necessary to say that the generated gas is diffused. An important point is how to entrain gas in the vortex. This is the method employed by most conventional microbubble generators.
本発明は、上記とは逆に、水流は直進させ、これに巻き込む空気の流れを回転させて水流中に微細な気泡を発生させるものある。液体の回転よりも、気体のスピンの方が小さいエネルギーですみ、微細気泡の発生が高効率にできる利点がある。 In the present invention, contrary to the above, the water flow advances straight, and the flow of air entrained in the water flow is rotated to generate fine bubbles in the water flow. Gas spin requires less energy than liquid rotation, and has the advantage of generating fine bubbles more efficiently.
本発明はこのような観点からなされたもので、筒中を流れる液体(直流)の吸引力を利用して気体を吸引し、狭い摺鉢状の隙間を気体が通過する間に旋回させ、或いは旋回板や螺旋状の溝や突条を利用して気体流の回転を積極的に起こし、液体と混合して微細気泡を発生させるものである。そして、隙間は孔ではなくスリット状であるためゴミによる目詰まりも生じにくい。また、特許文献2と異なり水に混入される気体量も多く、大量の微細気泡が発生する利点がある。また、例え目詰まりしても簡単に分解できるので修復し易い。
The present invention has been made from such a point of view. The gas is sucked by using the suction force of the liquid (direct current) flowing through the cylinder, and swirled while the gas passes through the narrow mortar-shaped gap, or swirled. The rotation of the gas flow is actively caused by using a plate, a spiral groove or a ridge, and mixed with the liquid to generate fine bubbles. Since the gap is not a hole but a slit, clogging due to dust is less likely to occur. Further, unlike
尚、液体は主として水であり、気体は主として空気であるので、以下、液体を水、気体を空気として説明することもある。尚、気体は、殺菌などのためにオゾンや一酸化炭素を使用することも多い。水は、清浄な水、河川水や港湾の解放された水域、養殖池、溜め池、庭園の池、湖沼等の閉鎖された水域の水、或いは風呂や温泉などどのような水でもかまわない。ただ、ゴミなどは吸引前に除去しておく必要がある。 Since the liquid is mainly water and the gas is mainly air, hereinafter, the liquid may be described as water and the gas may be described as air. The gas often uses ozone or carbon monoxide for sterilization. The water may be clean water, river water, free water in a port, aquaculture pond, reservoir, garden pond, water in a closed water area such as a lake, or any water such as a bath or hot spring. However, it is necessary to remove dust before suction.
本発明の微細気泡発生装置は、原理的に騒音発生部位がなく、機械的稼働部は陸上ポンプ或いは水中ポンプのみで、水量・水位の変動に左右されず、空気から水への酸素の移動効率が高く、空気量が少なくて済む利点がある。ポンプは揚程が25m程度、圧力は0.15〜0.3Mpa程度のもので十分である。 The microbubble generator of the present invention has no noise generating part in principle, and the mechanical operating part is only a land pump or a submersible pump, and is not affected by fluctuations in the amount of water or water level, and the efficiency of oxygen transfer from air to water There is an advantage that the amount of air is small and high. A pump having a lift of about 25 m and a pressure of about 0.15 to 0.3 Mpa is sufficient.
本発明の微細気泡発生装置の基本構造は、加圧した液体が通過する流入路と、気体を高速吸引するための気体流入路と、微細気泡を含有する液体を高速で放出させる吐出路を備えるとともに、流入路の途中を摺鉢状に窄め、該摺鉢部に挿入部材を挿入したものである。そして、挿入部材の外壁は摺鉢部の内壁と同じテーパで該内壁とは所定距離を離れた寸法を持っており、挿入部材の内面は摺鉢状をしていて液体の流路となるとともに、挿入部材のテーパ部外壁と上記摺鉢部内壁との間の間隙は、上記気体流入路から吸引される気体の流通路になる。気体は該気体流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の突出部からスロートの周囲或いは突出部の前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出される。吐出路は、ディフューザーやノズルで構成される。 The basic structure of the fine bubble generating device of the present invention includes an inflow path through which pressurized liquid passes, a gas inflow path for high-speed suction of gas, and a discharge path for discharging liquid containing fine bubbles at high speed. At the same time, the middle of the inflow path is narrowed into a bowl shape, and an insertion member is inserted into the bowl portion. The outer wall of the insertion member has the same taper as the inner wall of the mortar part, and has a dimension away from the inner wall by a predetermined distance. The inner surface of the insertion member is shaped like a mortar and serves as a liquid flow path. The gap between the outer wall of the tapered portion of the insertion member and the inner wall of the scallop portion serves as a flow path for the gas sucked from the gas inflow path. The gas is mixed with the high-speed liquid around the throat or in front of the protrusion from the protrusion of the insertion member while swirling while passing through the gas flow passage to form fine bubbles, and is discharged from the discharge path at high speed. The discharge path is composed of a diffuser and a nozzle.
このように簡単な構造のため保守・点検が容易であり、また安価で小型化できる利点がある。また、加圧水は内径3.3cmのパイプ或いはもう一回り太い内径のパイプで大量に送り込まれ、しかも直線状に送出されるので、吐出路から7m乃至10m以上も遠くへ噴出させることができ、空気中の酸素を十分に水中に拡散させることができる。 Such a simple structure is easy to maintain and inspect, and has the advantage of being inexpensive and miniaturized. In addition, pressurized water is fed in a large amount by a pipe with an inner diameter of 3.3 cm or another pipe with a larger inner diameter, and is sent in a straight line, so that it can be ejected 7 m to 10 m or more away from the discharge path. The oxygen inside can be sufficiently diffused in water.
この摺鉢部や挿入部材の窄み部の角度(図1(a)のθ)は、60°から120°であり、より好ましくは、70°〜100°である。 The angle (θ in FIG. 1A) of the scalloped portion or the constricted portion of the insertion member is 60 ° to 120 °, and more preferably 70 ° to 100 °.
この微細気泡発生装置の本体部分(流入路、気体流入路、吐出路を含む本体部分)は、プラスチックの押出成形や金属の削り出し、或いはプラスチックの削り出しなどで形成できる。但し、押出成形は型代がかるしそう大量に作るものではないため不向きである。また、気体がオゾンの場合、チタン以外の金属だと腐食するので、最も好ましいのは、プラスチックの削り出し、中でも、テフロン樹脂(ポリテトラフルオロエチレン樹脂、デュポンの登録商標)の削り出しである。ただ、プラスチックでは使用により磨耗の心配がある。この場合には、チタンの削り出しを使用するとよい。削り出しの場合、流入路の直径や長さなども自在にできる利点がある。 The main body portion (main body portion including the inflow path, the gas inflow path, and the discharge path) of the fine bubble generator can be formed by plastic extrusion, metal cutting, or plastic cutting. However, extrusion molding is not suitable because the mold cost is not so large. In addition, when the gas is ozone, it corrodes if it is a metal other than titanium, so that most preferable is cutting out plastic, and in particular cutting out Teflon resin (polytetrafluoroethylene resin, registered trademark of DuPont). However, there is a concern about wear due to the use of plastic. In this case, it is preferable to use titanium cutting. In the case of cutting, there is an advantage that the diameter and length of the inflow channel can be freely adjusted.
本体部分の両側はフランジを取り付け、一方のフランジで挿入部材の鍔を押さえ、他方のフランジでディフューザーの鍔を押さえる。各フランジの内側にはパッキングを装着する。各フランジは、4本のボルトとナットで締めつけて本体を組み立てる。流入路は一方のフランジの孔にパイプを挿入して形成し、該パイプには水中ポンプ或いは陸上ポンプから液体を圧入する。吐出路4はディフューザーで構成されるが、ディフューザーの外側にノズルを取り付け、該ノズルから、微細気泡を含有する液体を高速で放出させる。尚、ディフューザーの内面は前方に向かって緩い拡がり傾斜を有する。
A flange is attached to both sides of the main body, and the flange of the insertion member is pressed with one flange, and the flange of the diffuser is pressed with the other flange. A packing is attached inside each flange. Each flange is assembled with four bolts and nuts to assemble the main body. The inflow path is formed by inserting a pipe into the hole of one flange, and liquid is pressed into the pipe from a submersible pump or a land pump. The
このディフューザーの内径は、前方(液体の流れる方向)に向かって平行ないし3°度程度の拡がりであれば、液体R2の放出はあまりうまくいかない。ましてや窄まったりすれば、詰まりが生じて放出はうまくできない。この拡がり角度(図4(a)、図5(a)のα)は、本発明者らの実験によれば、6°前後、即ち6°±0.1〜0.2°のとき放出がもっとも巧くできる。10°以上もすと、逆にうまく放出されない。 If the inner diameter of the diffuser is parallel or expands about 3 ° toward the front (the direction in which the liquid flows), the discharge of the liquid R2 is not very successful. If it is even more constricted, clogging will occur and release will not be successful. According to the experiments by the present inventors, the spread angle (α in FIGS. 4 (a) and 5 (a)) is about 6 °, that is, the emission is 6 ° ± 0.1 to 0.2 °. Can do the most skillful. If the angle is more than 10 °, it is not released well.
挿入部材のテーパ部外壁に、旋回板或いは螺旋状の溝や突条を設けておくと、気体流入路3ら吸引される気体に積極的に旋回流を起こさせることができ、高速液体と微細気泡との混合がより強力に行われる。気体流通路7の寸法、即ち挿入部材のテーパ部外壁と摺鉢部内壁との間の間隙の寸法は、1.0〜1.5mm程度とするのが好ましいが、旋回板16を設ける場合は、その間隙の寸法は1.0〜2.5mm程度にするとよい。旋回板や螺旋状の突条の厚みも1.0〜2.5mm程度である。螺旋状の溝を設ける場合は間隙の寸法は1.0〜1.5mm程度とし、溝の深さは0.5mm程度とするとよい。尚、旋回板や螺旋状の突条や溝を設けたものにあっては、より細かな微細気泡(ナノバブル、マイクロ・ナノバブル)が発生する可能性が大きい。旋回板などが無い場合にはマイクロバブル級の微細気泡が発生すると思われる。
If a swirl plate or a spiral groove or protrusion is provided on the outer wall of the taper portion of the insertion member, the swirling flow can be positively caused in the gas sucked from the
吐出路をスロートとし、該スロートの前方にディフューザーを設けて該ディフューザーから微細気泡を含有した液体を高速放出したり、ディフューザーの前方にバッファタンク部を設けて、該バッファタンク部で気液混合物を減速して気体(微細気泡)の加圧溶解を行った後、微細気泡を含有した液体を高速放出したりすることもできる。或いは、吐出路をスロートとし、該スロートの前方に径を大きくしたリークションタンクを設けると、リークションタンク内で液体と微細気泡の混合物の流速を落として気体(微細気泡)の加圧溶解ができるので微細気泡の混合がより良好に行われる。そして、この場合、リークションタンクからより径を小さくしたディフューザーに連結し、ここから微細気泡を含有した液体を高速放出するようにする。リークションタンクとディフューザーの間にディフューザーの径よりも小さい孔径のオリフィスを設けると、気泡の更なる微細化が行える。リークションタンクのスロートからの拡がり角度(図5(b)のβ)は、図1(a)のθと同じか或いは幾分広い角度にするとよい。即ち、60°から120°であり、より好ましくは、80°〜100°である。 A discharge passage is used as a throat, and a diffuser is provided in front of the throat to discharge liquid containing fine bubbles from the diffuser at a high speed, or a buffer tank is provided in front of the diffuser, and a gas-liquid mixture is supplied in the buffer tank. After the pressure is reduced and the gas (fine bubbles) is pressurized and dissolved, the liquid containing the fine bubbles can be discharged at high speed. Alternatively, if a discharge tank having a discharge passage as a throat and having a large diameter in front of the throat is provided, the flow rate of the mixture of liquid and fine bubbles is reduced in the reaction tank, and the gas (fine bubbles) is dissolved under pressure. As a result, the fine bubbles can be mixed better. In this case, the diffusion tank is connected to a diffuser having a smaller diameter, and a liquid containing fine bubbles is discharged at high speed therefrom. If an orifice having a hole diameter smaller than that of the diffuser is provided between the reaction tank and the diffuser, the bubbles can be further refined. The spreading angle from the throat of the reaction tank (β in FIG. 5B) may be the same as or somewhat wider than θ in FIG. That is, it is 60 ° to 120 °, and more preferably 80 ° to 100 °.
上記いずれのタイプの微細気泡発生装置においても、気体流入路は、液体流入路に設けた摺鉢部の根元付近から中程位の間の位置に開口している。そして、気体は液体流入路を流れる加圧液体の吸引力で気体流入路から吸引され挿入部材のテーパ部外壁と摺鉢部内壁との間に形成された気体の流通路を通って旋回しながら挿入部材の突出部前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出される。 In any type of fine bubble generating device described above, the gas inflow path opens at a position between the vicinity of the root of the scalloped portion provided in the liquid inflow path and the middle position. The gas is sucked from the gas inflow path by the suction force of the pressurized liquid flowing through the liquid inflow path, and swirls through the gas flow path formed between the outer wall of the tapered portion of the insertion member and the inner wall of the mortar. It is mixed with the high-speed liquid in front of the protruding portion of the insertion member to form fine bubbles, which are discharged at high speed from the discharge path.
この気体流入路には、ニードルバルブやボールバルブなどのバルブを設けておけば、流入路を通過する気体量を調整して発生する気泡の直径や濃度(気泡の数)を可変にすることができる。また、気体流入路に逆止弁を組み込んでおけば、加圧液体の流入が停止した時に、気体流入路内にゴミなどの異物を含む液体が混入して、加圧液体の流入が開始されたときに気体通過を阻害することを防止することができる。 If a valve such as a needle valve or a ball valve is provided in this gas inflow path, the diameter and concentration (number of bubbles) of bubbles generated by adjusting the amount of gas passing through the inflow path can be made variable. it can. In addition, if a check valve is incorporated in the gas inflow path, when the inflow of pressurized liquid stops, liquid containing foreign substances such as dust enters the gas inflow path, and the inflow of pressurized liquid is started. It is possible to prevent the gas passage from being obstructed.
以上説明したように、本発明微細気泡発生装置は装置内で水流を直進させ、これに巻き込む空気の流れを回転させて水流中に微細な気泡を発生させるものある。従って、水流よりも空気流の方が回転させるエネルギーが少なくて済む利点がある。また、構造が非常にシンプルで製造も簡単にできて安価に得られ、故障も少ないなどの特徴がある。 As described above, the fine bubble generating apparatus of the present invention is configured to cause a water stream to travel straight in the apparatus and rotate the flow of air entrained in the apparatus to generate fine bubbles in the water stream. Therefore, there is an advantage that the air stream requires less energy to rotate than the water stream. In addition, the structure is very simple, can be manufactured easily, can be obtained at low cost, and there are few failures.
加圧した液体が通過する流入路と、気体を高速吸引するための気体流入路と、微細気泡を含有する液体を高速で放出させる吐出路を備えるとともに、流入路の途中を摺鉢状に窄め、該摺鉢部に挿入部材を挿入する。挿入部材のテーパ部外壁と摺鉢部内壁との間の間隙は、上記気体流入路から吸引される気体の流通路になり、気体は該気体流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の突出部前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出される。 It has an inflow path through which pressurized liquid passes, a gas inflow path for high-speed suction of gas, and a discharge path for discharging liquid containing fine bubbles at high speed, and the middle of the inflow path is constricted in a slab shape. Therefore, an insertion member is inserted into the mortar. The gap between the outer wall of the tapered portion of the insertion member and the inner wall of the slab portion becomes a flow path for the gas sucked from the gas inflow path, and the gas swirls while passing through the gas flow path while the insertion member It is mixed with a high-speed liquid in front of the protruding portion to form fine bubbles, which are discharged from the discharge path at high speed.
図1は、本発明の請求項1に示す基本的な微細気泡発生装置の一例を示すもので、図1(a)は微細気泡発生装置の縦断面図、(b)は挿入部材の正面図である。この微細気泡発生装置1は、加圧した液体R1が通過する流入路2と、気体Kを高速吸引するための気体流入路3と、微細気泡MBを含有する液体R2を高速で放出させる吐出路4を備えている。そして、流入路2の途中を摺鉢状に窄めるとともに、該摺鉢部5には、該摺鉢部の内壁5aと同じテーパで該内壁5aとは所定距離を離れた寸法の外壁部6bをもつ挿入部材(ノズル)6を嵌挿する。該挿入部材の内面6aは摺鉢状をして液体R1の流路となるとともに、挿入部材6のテーパ部外壁6bと上記摺鉢部内壁5aとの間の間隙は、上記気体流入路3から吸引される気体Kの流通路7になる。気体Kは該気体流通路7を通過する間に旋回しながら挿入部材6の突出部6c前方で高速液体と混合されて微細気泡MBとなり、吐出路4から高速放出される。この吐出路4はディフューザー8、で構成される。
FIG. 1 shows an example of a basic fine bubble generating apparatus according to claim 1 of the present invention. FIG. 1 (a) is a longitudinal sectional view of the fine bubble generating apparatus, and FIG. 1 (b) is a front view of an insertion member. It is. This fine bubble generating device 1 includes an
この摺鉢部や挿入部材の窄み部の角度θは、60°から120°であり、より好ましくは、70°〜90°である。図1(a)のものは、θが80°である。また、突出部6cの内径は6〜8mm、ディフューザー8の始めの内径は10mm程度である。気体流入路の入り口は内径10mm、挿入部材6に接する部分の内径は6mm程度である。
The angle θ of the scalloped portion or the constricted portion of the insertion member is 60 ° to 120 °, and more preferably 70 ° to 90 °. In the case of FIG. 1A, θ is 80 °. Moreover, the internal diameter of the
尚、この微細気泡発生装置1の本体部分は、プラスチックの押出成形や金属の削り出し、或いはプラスチックの削り出しなどで形成できる。但し、押出成形は型代がかるしそう大量に作るものではないため不向きである。また、気体Kがオゾンの場合、金属だと腐食するので、最も好ましいのは、プラスチックの削り出し、中でも、テフロン樹脂(登録商標)の削り出し或いはチタンの削り出しである。削り出しの場合、流入路2の直径や長さなども自在にできる利点がある。
The main body portion of the microbubble generator 1 can be formed by plastic extrusion, metal cutting, or plastic cutting. However, extrusion molding is not suitable because the mold cost is not so large. In addition, when the gas K is ozone, it corrodes if it is a metal, so that the most preferable is the cutting of plastic, particularly the cutting of Teflon resin (registered trademark) or the cutting of titanium. In the case of cutting out, there is an advantage that the diameter and length of the
本体部分の両側はフランジ9、10を取り付け、フランジ9で挿入部材6の鍔6dを押さえ、フランジ10でディフューザー8の鍔8aを押さえる。符号11、12はパッキングである。各フランジ9、10は、4本のボルト13とナット13′で締めつけて本体を組み立てる。流入路2はフランジ9の孔9aにパイプ14を挿入して形成し、該パイプ14には水中ポンプ或いは陸上ポンプPから液体R1を圧入する。吐出路4はディフューザー8で構成されるが、ディフューザー8の外側にノズル15を取り付け、該ノズル15から、微細気泡MBを含有する液体R2を高速で放出させる。尚、ディフューザー8の内面8bは前方(液体R1の流れる方向、図で右向き)に向かって緩い拡がり傾斜(α)を有する。
The
図1(b)は、挿入部材6の正面図である。符号6bは挿入部材6のテーパ部外壁、符号6cは突出部、符号6dは鍔である。
FIG. 1B is a front view of the
次に、図2は本発明の請求項2に示す微細気泡発生装置の一例を示すもので、(a)は微細気泡発生装置の縦断面図、(b)は挿入部材の正面図である。この微小気泡発生装置1′は、挿入部材6′のテーパ部外壁6′bに、気体流入路3から吸引される気体Kに積極的に旋回流を起こさせる旋回板16を設け(図2(b)では4枚)たものであり、それ以外の形状・寸法は、気体流通路7の寸法以外は図1の挿入部材6と同じである。また、挿入部材6′以外の構成も図1の場合と同じである。気体流通路7の寸法は、図1の場合が1〜1.5mm程度であり、図2の場合1.0〜2.5mm程度である。旋回板16の厚みも 1.0〜2.5mm程度である。
Next, FIG. 2 shows an example of the fine bubble generator shown in
図2(b)の挿入部材6′の場合、旋回板16により気体Kは気体流通路7を通過する間に強制的に旋回させられて、挿入部材6′の突出部6′c前方で高速液体と混合されて微細気泡MBとなり、吐出路4から高速放出される。また、図2(c)に示す挿入部材6′′の場合、テーパ部外壁6点′′bに螺旋条の溝16′或いは突条を設けたもので突出部6′′c前方で高速液体と混合されて微細気泡MBとなり、吐出路4から高速放出される。従って、図2(b)、(c)の装置では、気体の流れが右向きとなり、高速液体と微細気泡MBとの混合がより強力に行われる。ただ、混合に対する抵抗は図1の場合よりも大きくなる。図2(b)、(c)のように、テーパ部外壁6′bや6′′bに旋回板や螺旋状の突条や溝を設けたものの場合、発生する微細気泡は、より細かい(ナノバブル、マイクロ・ナノバブル)ものがが発生する可能性が大きい。
In the case of the
図3(a)に示す微細気泡発生装置1′′は、図1或いは図2の挿入部材の突出部6c、6′c、6′′cの先に細長いスロート17を組み込んだ変形例を示す。そして、この長いスロート17において加圧が行われて微細気泡MBの溶解度が増し、次のオリフィス18で微細気泡MBの剪断が行われ、ディフューザー8部分で微細気泡MBが飽和になり、放出される。図3(a)の下部に示すものは、は微細気泡発生装置1′′内部の液体R1に加わる圧力の変動を示す図である。即ち、摺鉢部5まで送り込まれた液体R1の圧力が次第に低下して挿入部材突出部6cの近傍で真空状態となり、スロート17部分で加圧され、オリフィス18部分で剪断され、ディフューザー8で微細気泡MBは飽和となり、大気圧となる。
A microbubble generator 1 ″ shown in FIG. 3 (a) shows a modification in which an
図3(b)は、流通路7(挿入部材のテーパ部外壁6bと摺鉢部内壁5aの間の隙間)にある気体Kの流れと吐出部先端6cにおける微細気泡MBの動きを模式的に示す説明図である。ここで、流通路7において、気体K(右向き)は次第に回転を早め、吐出部先端6c近傍で液体R1に巻き込まれて微細気泡MBになり、吐出路4から放出される。
FIG. 3B schematically shows the flow of the gas K in the flow passage 7 (the gap between the tapered
図4に示す微細気泡発生装置30は、スロート17にディフューザー8を直結し、ディフューザー8の前方にバッファタンク19を設け、バッファタンク19から微細気泡MBを多量に含んだ液体R2を高速で放出するものである。図4の下部に示すものは、微細気泡発生装置30内部の液体R1に加わる圧力の変動を示す図である。即ち、摺鉢部5(ノズル部)まで送り込まれた液体R1の圧力が次第に低下し、スロート17部で負圧(真空吸引)となり、ディフューザー8部分で加圧され、パッファタンク19で静圧剪断される。
4 directly connects the
次に、図5(a)は本発明の請求項5に示すの微細気泡発生装置の縦断面図の一例を示すものである。この微細気泡発生装置40は、図1に示す微細気泡発生装置1の吐出路4をスロート17とし、該スロート17の前方に径を大きくしたリークションタンク20を設けたものである。そして、このリークションタンク20内で液体と微細気泡MBの混合物(液体R2)の流速を落として気体の加圧溶解を行い、次いで径を小さくしたディフューザー8から微細気泡を含有した液体R2を高速放出するものである。
Next, FIG. 5 (a) shows an example of a longitudinal sectional view of the fine bubble generating apparatus according to
この微細気泡発生装置40では、リークションタンク20で微細気泡MBの混合物(液体R2)の流速を落として気体の加圧溶解を行うため、微細気泡MBの溶解度がより向上して、より濃度の高い微細気泡が発生する。
In this fine
尚、図5(a)において、リークションタンク18とディフューザー8の間にディフューザー8の径よりも小さい孔径のオリフィス18を設けておくと、気泡MBの更なる微細化ができる(本発明請求項6)。オリフィス18は、ディフューザー8の根元を小さく抉ったものでもよいし、オリフィス板を嵌めるようにしてもよい。
In FIG. 5A, if an
図5(b)は、同図(a )における微細気泡発生装置40内の液体R1に加わる圧力の変動を示す図である。即ち、摺鉢部5まで送り込まれた液体R1の圧力が次第に低下して挿入部材突出部6cの近傍で真空状態となり、リークションタンク20部分で加圧され、オリフィス18部分で剪断されてクラスターが小さくなり、ディフューザー8で微細気泡MBは飽和となり、大気圧となる。リークションタンクのスロートからの拡がり角度(図5(b)のβ)は、図1(a)のθよりは幾分広い角度にするとよい。即ち、60°から120°であり、より好ましくは、80°〜100°である。図5(b)の場合、αは90°である。
FIG. 5B is a diagram showing fluctuations in pressure applied to the liquid R1 in the fine
図5(c)は、流通路7(挿入部材のテーパ部外壁6bと摺鉢部内壁5aの間の隙間)にある気体Kの流れと吐出部先端6cにおける微細気泡MBの動きを模式的に示す説明図である。ここで、流通路7において、気体Kは次第に回転(右向き)を早め、吐出部先端6c近傍で液体R1に巻き込まれて微細気泡MBになり、吐出路4から放出される。
FIG. 5C schematically shows the flow of the gas K in the flow passage 7 (the gap between the tapered
また、前記各実施例において、ディフューザー8の内径は、前方(液体R1の流れる方向、図で右向き)に向かって平行ないし3度程度の拡がりであれば、液体R2の放出はあまりうまくいかない。ましてや窄まったりすれば、詰まりが生じて放出はうまくできない。この拡がり角度は本発明者らの実験の結果、6°前後、即ち6°±0.1〜0.2°のとき放出がもっとも巧くできることが判明した。10°以上もすると、逆にうまく放出されないものである(本発明請求項7)。
Further, in each of the above embodiments, if the inner diameter of the
次に、気体流入路3は、流入路2に設けたの摺鉢部5の根元付近から中程位の間の位置に開口している。そして、気体Kは流入路2を流れる加圧液体R1の吸引力で気体流入路3から吸引され挿入部材6のテーパ部外壁6bと上記摺鉢部内壁5aとの間に形成された気体Kの流通路7を通って旋回しながら挿入部材6の突出部6c前方で高速液体と混合されて微細気泡MBとなり、吐出路4から高速放出される。
Next, the
この気体流入路3には、ニードルバルブやボールバルブなどのバルブ31を設けておけば、流入路を通過する気体量を調整して発生する気泡の直径や濃度(気泡の数)を可変にすることができる。また、気体流入路3に逆止弁32を組み込んでおけば、加圧液体の流入が停止した時に、気体流入路内にゴミなどの異物を含む液体が混入して、加圧液体の流入が開始されたときに気体通過を阻害することを防止することができる(本発明請求項8、請求項9)。
If a
加圧した液体が通過する流入路の途中を摺鉢状に窄めて該部分に挿入部材を嵌め込み、挿入部材のテーパ部外壁と上記摺鉢状部分の内壁との間の間隙を気体流入路から吸引される気体の流通路とし、気体は該流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出されるので、液体の旋回が不要となりエネルギーのロスが少ない微細気泡発生装置を提供する。 In the middle of the inflow path through which the pressurized liquid passes, the insertion member is fitted into the portion, and the gap between the outer wall of the tapered portion of the insertion member and the inner wall of the scallop-shaped portion is inserted into the gas inflow path. Since the gas is swirled while passing through the flow passage, the gas is mixed with the high-speed liquid in the front of the insertion member to form fine bubbles and discharged from the discharge passage at high speed. Is provided, and a fine bubble generating device with less energy loss is provided.
1・1′・1′′・30・40 微細気泡発生装置
2 流入路
R1 加圧液体
3 気体流入路
31 バブル
32 逆止弁
K 気体
4 吐出路
R2 微細気泡を含有する液体
MB 微細気泡
5 摺鉢部
5a 摺鉢部の内壁
6・6′・6′′ 挿入部材
6a・6′a・6′′a 内面
6b・6′b・6′′b テーパ部外壁
6c・6′c・6′′c 突出部
6d・6′d・6′′d 鍔
7 気体Kの流通路
8 ディフューザー
θ 摺鉢部や挿入部材の窄み部の角度
α ディフューザーの拡がり角度
β リークションタンクのスロートからの拡がり角度
8a 鍔
8b 内面
9 フランジ
9a 孔
10 フランジ
11 パッキング
12 パッキング
13 ボルト
13′ ナット
14 パイプ
P 水中ポンプ或いは陸上ポンプ
15 ノズル
16 旋回板
17 スロート
18 オリフィス
19 バッファタンク
20 リークションタンク
1, 1 ′, 1 ″, 30, 40
Claims (9)
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- 2011-06-14 JP JP2011131811A patent/JP2013000626A/en not_active Withdrawn
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