CN102958589A - 微气泡产生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的微气泡产生装置（1）的结构简单，具有可搬性，与装置规模相比能够高效率地在液体中产生微气泡。微气泡产生装置（1）具有微气泡产生器（10），微气泡产生器（10）被导入液体和气体，在液体中使气体微气泡化并排出。微气泡产生器（10）具有气液产生槽（11）和外壳槽（12），它们之间的空间作为液体的流路而构成。在该流路的上部具有多个液体供给口（17），通过流路从液体供给口（17）向气液产生槽（11）的内部供给液体。在气液产生槽（11）的内部，利用供给的液体产生回旋流（C），由此，在圆筒轴（S）周围产生负压空洞部分（V）。从给气部（13），借助负压空洞部分（V）的作用或者进一步通过进行强制给气，气体从外部被供给。供给的气体通过液体的回旋流而被微气泡化，从气液排出口（16）作为气液被排出。
Description
技术领域
本发明涉及在液体中产生微气泡的微气泡产生装置。
背景技术
近年来，直径在数十μm至数μm以下的称为微气泡的微细气泡在工业领域中的应用技术受到注意。在液体中包含多个微细气泡的系统与具有相同体积的包含单一气泡的系统相比，具有大得多的气泡表面积，并且微细气泡在水中等的滞留时间也最长。因此，微细气泡的气体溶解特性、微细气泡对液体中不纯物的吸附特性等提高，能够提高物质输送效果。微气泡技术在例如鱼贝类养殖、废水处理、化学反应装置、医疗、植物栽培等各种工业领域得到应用。
作为产生微气泡的产生装置，已知使用液体的回旋流的产生装置。该装置将液体导入微气泡产生装置的槽的内部，并且在槽的内部利用液体产生回旋流。然后，利用该回旋流，在回旋的中心部产生负压空洞部分。然后，利用该负压空洞部分产生的压力差，向槽内导入气体，利用回旋流的剪切力将气体切断为微细气泡，生成微气泡。
图6是用于说明如上所述的利用回旋流的微气泡产生装置的一个例子的示意图。图6所示的微气泡产生装置具有圆筒形状的气液产生槽101，从液体供给部102供给液体。液体的供给中使用泵等。并且，通过供给至气液产生槽101的液体来产生回旋流C，在该回旋的中心部产生负压空洞部分V。
气体从与气液产生槽101连接的气体供给部103被供给。气体因负压空洞部分V产生的负压而从外部自然地供给。然后，利用回旋流C，气体被细分切断，成为微气泡，与液体一起从气液排出口104排出。
图7是用于说明利用回旋流的微气泡产生装置的另一个示例的示意图。图7所示的微气泡产生装置利用液体供给部102对气液产生槽101供给液体，从设置于气液产生槽101内部的多个喷嘴102a喷出液体。在液体的供给中使用泵等。然后，通过供给至气液产生槽11的液体产生回旋流C，在该回旋的中心部生成负压空洞部分V。
气体从与气液产生槽101连接的气体供给部103被供给。气体因负压空洞部分V产生的负压而从外部自然地供给。然后，利用回旋流C，气体被细分切断，成为微气泡，与液体一起从气液排出口104排出。
例如，在专利文献1中，公开了与图6的形式类似的微气泡（微细气泡）产生装置的结构。该装置具备：容器本体，该容器本体具有圆锥形、酒壶形状或酒瓶形状的空间；在空间的内壁圆周面的一部分上沿其接线方向开设的加压液体导入口；在空间底部开设的气体导入孔；在空间的顶部开设的回旋气液导出口。
将上述结构的装置本体埋设于液体中，将加压液体从加压液体导入口压送至空间中，则空间的内部生成回旋流，在圆锥管轴上形成负压部分。通过该负压，气体从气体导入孔被吸入，气体通过压力最低的管轴上，由此形成细的回旋气体空洞部分。此时，在空间中，从入口向着出口形成回旋流，气体成为线状，向着出口与液体一起被喷出。此时，线状的气体空洞部分连续稳定地被切断，结果，在出口附近产生微细气泡，例如直径10-20μm的微细气泡，向装置外放出。
专利文献1：日本专利特开2003-205228号公报。
发明内容
本发明要解决的问题
微气泡产生装置的应用在上述各种工业领域被讨论。例如，在鱼类养殖和污水处理等领域中，期望效率良好地稳定产生大量微气泡的装置。例如，在鱼类养殖的鱼塘等中，为了抑制溶存氧量的减少，需要供给氧。在这种情况下，在过去，使用借助一般的通气系统在水中产生气泡的手法，为了将对象水域的溶存氧量维持在必要的水平，需要大规模高成本的系统。另外，一旦系统的规模变大，则将系统移动至期望的场所变得不容易，机动性和运用性方面存在不足。
对于这样的小型化和低成本化的要求，尝试使用产生微气泡的装置使水中的氧浓度上升的系统，期望一种装置，与装置规模相比，其更能够改善微气泡的产生效率，能够以简单的装置稳定地产生大量的微气泡。
本发明是鉴于以上情况而做出的，其目的在于提供一种微气泡产生装置，其结构简单，具有可搬性，与装置规模相比，能够以高效率在液体中产生微气泡。
解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明的微气泡产生装置，具有圆筒形状的气液产生槽、对该气液产生槽供给液体的液体供给装置、对所述气液产生槽供给气体的气体供给装置，借助由所述液体供给装置供给的液体在所述气液产生槽中产生回旋流，该回旋流的液体沿着圆筒的内面回旋，借助所述回旋流的剪切力使通过所述气体供给装置供给的气体微气泡化，该微气泡化的气体和所述供给的液体混合，生成气液，将生成的气液排出，其特征在于，通过所述气体供给装置向所述气液产生槽供给气体的气体供给口设置在封闭所述气液产生槽的圆筒的两端部的圆形壁面中的一个上，具有至少部分地覆盖所述气液产生槽的外壳槽，在所述外壳槽中，在形成所述气液产生槽的圆筒的周向曲面的侧壁和所述外壳槽之间形成间隙，并且在设有所述气体供给口的所述气液产生槽的圆形壁面和所述外壳槽之间形成间隙，将由各个所述间隙所形成的空间作为所述液体的流路，所述液体对所述圆形壁面的外侧的流路供给，该供给的液体流入所述侧壁的外侧的流路，在所述气液产生槽中，所述侧壁的外侧的流路和所述气液产生槽的内部连通，具有液体供给口，将供给至所述流路的液体向所述气液产生槽的内部供给，该液体供给口至少沿所述侧壁的周向设有多个，液体的供给方向被设定为使得液体沿着绕所述气液产生槽的轴向的一定方向回旋，所述液体供给装置通过所述流路从所述液体供给口向所述气液产生槽的内部供给液体，由此产生所述回旋流。
另外，本发明的微气泡产生装置，其特征在于，借助所述气体供给装置向所述气液产生槽供给气体的气体供给口和将生成的气液从所述气液产生槽排出的气液排出口设置在所述气液产生槽的圆筒轴上，在封闭所述气液产生槽的圆筒的两端部的圆形壁面中，具备所述气体供给口的一侧的圆形壁面的中心和外周之间的壁面成为沿半径方向为凹形的曲线形状，所述凹形是在所述气液产生槽的外侧具有凹形底部的形状。
进一步地，本发明的微气泡产生装置，其特征在于，所述液体供给口在所述气液产生槽的圆筒轴方向的多个不同位置分别设置在多处。
进一步地，本发明的微气泡产生装置，其特征在于，构成所述液体供给装置的泵、用于驱动该泵的电动机、以及被所述外壳槽所覆盖的所述气液产生槽一体地构成。
进一步地，本发明的微气泡产生装置，其特征在于，所述气体供给装置具有给气管，使所述微气泡产生装置的所述气液产生槽的内部与外部气体连通。
进一步地，本发明的微气泡产生装置，其特征在于，所述微气泡产生装置具有与所述给气管的端部连接的压缩机，利用该压缩机的工作向所述气液产生槽内传送空气。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种微气泡产生装置，其结构简单，具有可搬性，与装置规模相比，能够高效率地在液体中产生微气泡。
附图说明
图1是用于说明应用了本发明的微气泡产生装置的系统的结构示例的图。
图2是图1所示的微气泡产生装置的上面概略图。
图3是用于说明应用了本发明的微气泡产生装置的系统的另一结构示例的图。
图4是用于说明本发明的微气泡产生装置所具备的微气泡产生器的结构的图。
图5是用于说明本发明的微气泡产生装置所具备的微气泡产生器的结构的另一个图。
图6是用于说明利用回旋流的传统的微气泡产生装置的一个示例的示意图。
图7是用于说明利用回旋流的传统的微气泡产生装置的另一个示例的示意图。
具体实施方式
图1和图2是用于说明应用了本发明的微气泡产生装置的系统结构示例的图。图1的系统显示了在例如海上鱼类养殖场等水深较深的场所（例如，水深5-12m左右）应用的系统的结构示例。图2是图1所示的微气泡产生装置1的上面概略图。
微气泡产生装置1具备：在液体中产生微气泡并向产生器外排出的微气泡产生器10；吸入周围存在的液体（海上养殖场等情况下是海水），送入微气泡产生器10的防水性的泵20；用于驱动泵20的电动机30，这些微气泡产生器10、泵20、以及电动机30一体地构成。
本发明的微气泡产生装置1在投入海中等液体中的状态下工作，利用泵20吸入周围的液体，送入微气泡产生器10。与此同时，在微气泡产生器10中，从外部吸入气体，在液体中产生微气泡，并且产生气液，将产生的气液从气液排出口16排出至周围的液体中。从微气泡产生器10排出的气液从设在微气泡产生器10的上部的气液排出口16排出。
电源线缆70连接到微气泡产生装置1，并且用于向微气泡产生器10供给气体的给气管60连接到微气泡产生装置1。电源线缆70连接到未图示的电源，供给用于驱动泵20的电源。
另外，给气管60连接到未图示的压缩机，从压缩机对微气泡产生器10供给压缩气体（例如空气）。在给气管60的中途，设有用于确认来自压缩机的气体流量的流量计40、以及防止来自微气泡产生器10的液体的倒流的逆止阀50。
本发明的实施方式的微气泡产生器10具有利用回旋流产生的负压空洞部分从外部供给气体的作用，在本示例的水比较深的场所使用的情况下，能够利用压缩机强制地给气，更有效率地产生微气泡。
图3是用于说明应用本发明的微气泡产生装置的系统的另一个结构示例的图，具有与图1相同功能的部分被赋予与图1相同的符号。
图3的系统显示了在例如种苗育成用等规模较小的容器等、水深较浅的场所利用的系统的结构示例。
与图1的系统不同，图3的系统应用于水深较浅的场所，因此不利用压缩机对微气泡产生器10进行强制给气，而是借助微气泡产生器10中的回旋流产生的负压空洞部分的作用自然地供给外部气体。
因此，在与微气泡产生器10相连的给气管60的端部设有操作盘80，该操作盘80具备空气过滤器81、用于调整外部气体的吸入量的空气控制栓82、以及负压计83。
此外，由于本示例的系统使用的水深比较浅，因此将流路构成为，从气液排出口16排出的气液不直接向装置上方排出，将从气液排出口16排出的气液的排出方向朝向装置下方或侧方，不使微气泡产生装置1的整体没入液面下，能够向液体中放出微气泡即可。
关于其它的结构，因为与图1的系统相同，因此省略其重复说明。
图4和图5是用于说明本发明的微气泡产生装置所具备的微气泡产生器的结构的图，图4（A）是从微气泡产生器的正面看到的截面概略结构图，图4（B）是从微气泡产生器的侧面看到的截面概略结构图。另外，图5（A）是显示了图4的A-A截面的概略结构的图，图5（B）是显示了图4的B-B截面的概略结构的图。
微气泡产生器10具有气液产生槽11和外壳槽12，气液产生槽11用于在液体中产生微气泡并产生气液，外壳槽12至少部分地覆盖气液产生槽11的外侧。在外壳槽12的下部设有液体供给部14。液体供给部14在其内部形成有液体流路W1，流路W1连接到上述泵20。然后，借助泵20的工作而吸入的装置周围的液体（例如海水）从泵20被供给。
在气液产生槽11和外壳槽12之间形成给定的空间，将该空间构成为液体流路W2。流路W1与流路W2连通，由此，从泵20送入的液体从流路W1进入流路W2。在流路W2的上部设有与气液产生槽11的内部连通的多个液体供给口17。从流路W1向W2供给的液体从这些多个液体供给口17向气液产生槽11的内部供给。
如图5（B）所示，液体供给口17的液体供给方向被设定为使得，液体沿围绕气液产生槽11的圆筒轴S的一定方向（此情况下为箭头M的方向）回旋。也就是说，液体供给口17形成为使得，向着相对于圆筒形状的气液产生槽11的圆筒轴S成弯曲位置的方向喷出液体。
另外，液体供给口17在气液产生槽11的圆筒轴S方向的不同的多个位置，在各位置分别设置在多处。在本示例的情况下，液体供给口17沿气液产生槽11的高度方向配置为三段，在各段沿气液产生槽11的周向以均等间隔设在四个位置。因此，在气液产生槽11上设有共12个液体供给口17。此外，液体供给口17的数目及其配置段数不限于上述示例，能够适当地设定。
给气管60连接到设在外壳槽12的内部的给气部13。给气部13与气液产生槽11的下部相连接，在气液产生槽11的内部设有气体供给口15。
气液产生槽11的内部空间通过给气部13的内部的流路A1与给气管60连通。由此，从给气管60供给的气体被供给到气液产生槽11的内部。该气体供给口15设在圆筒轴S上，即设在圆筒的中心位置上。
如果将微气泡产生装置1投入水中，使电动机30工作，通过泵20吸入的装置周围的液体（例如海水）从液体供给部14的流路W1送至外壳槽12和气液产生槽11之间的流路W2，从液体供给口17供给至气液产生槽11的内部。此时，来自液体供给口17的液体供给方向成为相对于气液产生槽11的圆筒轴S弯曲的方向，因此在气液产生槽11中产生围绕轴S的一定方向的回旋流C。然后，回旋流C的一部分从气液排出口16排出至周围的液体中。气液排出口16也设在圆筒轴S上，即设在圆筒的中心位置。
此时，在气液产生槽11的圆筒轴S附近因回旋流C的作用而产生负压空洞部分V。由于产生负压空洞部分V，外部气体通过给气部13从给气管60被吸入。此时，如果是使用了图1所示的压缩机的系统，则从给气管60强制地供给气体。另外，即使是使用了图3所示的压缩机的系统，由于负压空洞部分V的负压，从给气管60自然地给气。如上所述，在水深比较浅的液体中使用本装置的情况下等，即使不利用压缩机强制给气，也能够进行用于产生微气泡的气体的供给。另外，如果使用压缩机，则在负压空洞部分V所造成的效果之外，还能够供给更多的气体。
从给气部13经由气体供给口15而供给至气液产生槽11的内部的气体因喷出至气液产生槽11的液体所产生的回旋流C的剪切作用而被微细化，成为微气泡。然后，由产生了微气泡的液体组成的气液一边在气液产生槽11内回旋，一边从气液排出口16排出。
这样，在本发明的实施方式中，利用气液产生槽11和外壳槽12构成的两重构造的微气泡产生器10能够使在液体中产生大量微气泡的气液效率良好地排出。
这样，在本发明的实施方式中，是气液产生槽11和外壳槽12的两重构造，从气液产生槽11的外侧使用多个液体供给口17将液体供给至气液产生槽11的内部。到现在为止还没有这样的结构，与例如图7所示的从气液产生槽11的内侧向着其内壁喷出液体的结构相比，即使是同等程度的气液产生槽11，也能够使液体的供给量增大，由此产生强力的回旋流，能够有效率地产生微气泡。
即，在本发明的结构中，与图7所示的从内侧供给液体的结构相比，由于在气液产生槽11的外侧周围形成流路，必然地能够增大流路截面，即使是相同的泵送能力，也能够压出相对较多量的液体。由此，从液体供给口17向气液产生槽11的内部供给液体时的流速变快，能够提高回旋流C的旋转速度，因此，能够增大利用气体的切断进行微气泡化的效率。
另外，负压空洞部分V本来希望沿气液产生槽11的圆筒轴S稳定地产生，但由于回旋流的影响等，其形状会发生混乱，即产生所谓的腔蚀。如果发生腔蚀，则不但微气泡的产生效率下降，气液产生槽11内部的部件和壁部在短时间内也损伤或被破坏。尤其是，如果构成气体供给口15的部件因腔蚀而产生损伤，则对装置的稳定工作有很大影响。
在本发明的实施方式中，在封闭气液产生槽11的圆筒的两端部的圆形壁面（圆筒的底面）中，具备气体供给口15的一侧的圆形壁面18在其半径方向为凹形的曲线形状。该凹形是在气液产生槽11的外侧（图4的下方侧）具有凹形底部的形状。也就是说，是在圆筒底部的圆形壁面18中，以气体供给口15为中心，在周围形成圆形的槽形状的形状。
由此，在气液产生槽11的内壁面周围回旋的回旋流C通过气液产生槽11的最下部（圆形壁面18的上侧），沿着圆筒轴S与气体一起上升，能够使流体的流动稳定。由此，由回旋流产生的负压空洞部分V的位置不变动而稳定，能够抑制腔蚀的产生。借助上述圆形壁面18的形状，气液产生槽11的内部的损伤和破坏等难以发生，提高装置的耐久性，也能够使微气泡的产生效率稳定。尤其是，如本发明所述，在从液体供给口17供给的液体的流速变快、回旋流C变强力的结构中，腔蚀更为容易发生，但通过将底部的圆形壁面18形成为上述形状，能够稳定地工作。
另外，气液产生槽11的上部的顶板11a能够相对于气液产生槽11的圆筒部11b拆下。例如，通过使顶板11a成为螺纹旋入式的，能够相对于圆筒部11b安装及拆下地构成。由此，使气液产生槽11的内部的清扫及修缮、部件更换等的维护变得容易。
根据上述的结构，本发明的微气泡产生装置1借助两重构造的微气泡产生器10从气液产生槽11的外侧的流路向气液产生槽11的内部供给液体，因此，从液体供给口17供给至气液产生槽11的内部的液体的流速变快，能够提高回旋流C的旋转速度，从而能够增大微气泡化的效率。由此，能够成为结构简易，具备可搬性，与装置规模相比以高效率在液体中产生微气泡。
另外，根据本发明，通过将气液产生槽11的圆筒底部的圆形壁面18形成为凹部形状，能够抑制腔蚀的发生，使微气泡的产生稳定，并且提高装置的耐久性。
符号说明
1 微气泡产生装置；10 微气泡产生器；11 气液产生槽；11a 顶板；11b 圆筒部；12 外壳槽；13 给气部；14 液体供给部；15 气体供给口；16 气液排出口；17 液体供给口；18 圆形壁面；20 泵；30 电动机；40 流量计；50 逆止阀；60 给气管；70 电源线缆；80 操作盘；81 空气过滤器；82 空气控制栓；83 负压计；101 气液产生槽；102 液体供给部；102a 喷嘴；103 气体供给部；104 气液排出口。
Claims (6)
1.一种微气泡产生装置，具有圆筒形状的气液产生槽、对该气液产生槽供给液体的液体供给装置、对所述气液产生槽供给气体的气体供给装置，借助由所述液体供给装置供给的液体在所述气液产生槽中产生回旋流，该回旋流的液体沿着圆筒的内面回旋，借助所述回旋流的剪切力使通过所述气体供给装置供给的气体微气泡化，该微气泡化的气体和所述供给的液体混合，生成气液，将生成的气液排出，其特征在于，
通过所述气体供给装置向所述气液产生槽供给气体的气体供给口设置在封闭所述气液产生槽的圆筒的两端部的圆形壁面中的一个上，
具有至少部分地覆盖所述气液产生槽的外壳槽，
在所述外壳槽中，在形成所述气液产生槽的圆筒的周向曲面的侧壁和所述外壳槽之间形成间隙，并且在设有所述气体供给口的所述气液产生槽的圆形壁面和所述外壳槽之间形成间隙，将由各个所述间隙所形成的空间作为所述液体的流路，
所述液体对所述圆形壁面的外侧的流路供给，该供给的液体流入所述侧壁的外侧的流路，
在所述气液产生槽中，所述侧壁的外侧的流路和所述气液产生槽的内部连通，具有液体供给口，将供给至所述流路的液体向所述气液产生槽的内部供给，该液体供给口至少沿所述侧壁的周向设有多个，液体的供给方向被设定为使得液体沿着绕所述气液产生槽的轴向的一定方向回旋，
所述液体供给装置通过所述流路从所述液体供给口向所述气液产生槽的内部供给液体，由此产生所述回旋流。
2.如权利要求1所述的微气泡产生装置，其特征在于，
借助所述气体供给装置向所述气液产生槽供给气体的气体供给口和将生成的气液从所述气液产生槽排出的气液排出口设置在所述气液产生槽的圆筒轴上，
在封闭所述气液产生槽的圆筒的两端部的圆形壁面中，具备所述气体供给口的一侧的圆形壁面的中心和外周之间的壁面成为沿半径方向为凹形的曲线形状，所述凹形是在所述气液产生槽的外侧具有凹形底部的形状。
3.如权利要求1或2所述的微气泡产生装置，其特征在于，
所述液体供给口在所述气液产生槽的圆筒轴方向的多个不同位置分别设置在多处。
4.如权利要求1至3中任一项所述的微气泡产生装置，其特征在于，
构成所述液体供给装置的泵、用于驱动该泵的电动机、以及被所述外壳槽所覆盖的所述气液产生槽一体地构成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的微气泡产生装置，其特征在于，
所述气体供给装置具有给气管，使所述微气泡产生装置的所述气液产生槽的内部与外部气体连通。
6.如权利要求5所述的微气泡产生装置，其特征在于，
所述微气泡产生装置具有与所述给气管的端部连接的压缩机，利用该压缩机的工作向所述气液产生槽内传送气体。
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