JP2000015068A - 気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】タンク内に液中において高速回転される回転翼
(例えばファンやプロペラ)を設け、この回転翼の高速回
転による液流にて液中に負圧を形成し、微少クリアラン
スを介して引込んだ外部空気を液中放出して微細気泡を
発生すべく構成することにより、簡単な構造でありなが
ら、回転翼の回転時に１０ミクロン程度の多数の微細気
泡を液中に連続発生させることができる気泡発生装置の
提供を目的とする。 【解決手段】液中に微細気泡ａを発生させる気泡発生装
置であって、液体Ａを貯溜したタンク１を設ける一方、
駆動手段５により上記液中にて高速回転される回転翼３
を設け、上記回転翼３の高速回転による液流にて液中に
負圧を形成し、微少クリアランス８を介して引込んだ外
部空気を液中放出して微細気泡ａを発生すべく構成した
気泡発生装置であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば常温水そ
の他の液中に微細気泡を発生させるような気泡発生装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述の気泡発生装置としては、例
えば特開平３−２４４４６３号公報に記載の装置があ
る。すなわち、液槽(タンク)壁面に槽内の液体を吸込む
吸込み口と、加圧液体を槽外から槽内へ吐出する吐出ノ
ズルとを設ける一方、吸込み口の次段にエゼクタを設
け、エゼクタ下流の加圧ポンプで液槽内の液体（水）を
引込む時に上述のエゼクタを通過する液流速によって外
気（エア）を取入れ、加圧ポンプ吐出側にアキュムレー
タを介して、エアを含む加圧液体を上述の吐出ノズルか
ら液層内へ還流吐出し、この時の加圧状態から開放状態
への圧力変化により微細気泡を液中に発生させる装置で
ある。この従来装置によれば、上述のエゼクタ、加圧ポ
ンプ、吐出ノズル等の必須要素に加えて、複雑な配管構
成を必要とする関係上、装置全体が複雑化する問題点が
あった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項１記
載の発明は、タンク内に液中において高速回転される回
転翼(例えばファンやプロペラ)を設け、この回転翼の高
速回転による液流にて液中に負圧を形成し、微少クリア
ランスを介して引込んだ外部空気を液中放出して微細気
泡を発生すべく構成することにより、簡単な構造であり
ながら、回転翼の回転時に１０ミクロン程度の多数の微
細気泡を液中に連続発生させることができる気泡発生装
置の提供を目的とする。

【０００４】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、上述の回転翼と連動
して液中に回転する気泡粉砕手段を設けることにより、
微細気泡のさらなる微細化を達成することができる気泡
発生装置の提供を目的とする。

【０００５】この発明の請求項３記載の発明は、槽外か
ら槽内へ配設された回転軸の高速回転による液流にて液
中に負圧を形成し、軸と軸受（軸受メタル）との微少ク
リアランスを介して、外部空気を引込んで、回転軸を軸
支する軸受の端部または軸受に形成された開口部から液
中に微細気泡を発生すべく構成することにより、簡単な
構造でありながら、回転軸の回転時に１０ミクロン程度
の多数の微細気泡を液中に連続発生させることができる
気泡発生装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明は、液中に微細気泡を発生させる気泡発生装置で
あって、液体を貯溜したタンクを設ける一方、駆動手段
により上記液中にて高速回転される回転翼を設け、上記
回転翼の高速回転による液流にて液中に負圧を形成し、
微少クリアランスを介して引込んだ外部空気を液中放出
して微細気泡を発生すべく構成した気泡発生装置である
ことを特徴とする。

【０００７】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記回転翼と連動し
て液中にて回転する気泡粉砕手段が設けられた気泡発生
装置であることを特徴とする。

【０００８】この発明の請求項３記載の発明は、液中に
微細気泡を発生させる気泡発生装置であって、液体を貯
溜したタンクを設ける一方、駆動手段により高速回転さ
れる回転軸を槽外から槽内へ配設し、少なくとも槽内壁
部にて上記回転軸を軸支する軸受を設け、上記回転軸の
高速回転による液流にて液中に負圧を形成し、軸と軸受
との微少クリアランスを介して、外部空気を引込んで軸
受端部または軸受に形成された開口部から液中に微細気
泡を発生すべく構成した気泡発生装置であることを特徴
とする。

【０００９】

【発明の作用及び効果】この発明の請求項１記載の発明
によれば、上述の駆動手段によりタンクの液中で回転翼
を高速回転すると、この回転翼の高速回転で液中に高速
の液流が形成され、この液流によってタンク内周面付近
の液中に負圧が形成されて、大気圧と負圧との差圧によ
り、微少クリアランスを介してタンク内へ引込まれた外
部空気が液中放出される時に微細気泡が発生する。この
ように、簡単な構造でありながら、回転翼の回転時に１
０ミクロン程度の多数の微細気泡を液中に連続して発生
させることができる効果がある。

【００１０】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述の回転翼
と連動して液中にて回転する気泡粉砕手段を設けたの
で、この気泡粉砕手段により発生した気泡を粉砕して、
より一層微細化された微細気泡を得ることができる効果
がある。

【００１１】この発明の請求項３記載の発明によれば、
上述の駆動手段により回転軸を高速回転させると、この
回転軸の高速回転によって液中には高速の液流が形成さ
れ、この液流により負圧が形成されるので、回転軸とそ
の軸受との微少クリアランスを介して、外部空気が引込
まれ、この外部空気は軸受端部または軸受に形成された
開口部からタンク内の液中に放出されるが、この時、外
部空気流に作用する回転軸の遠心力と液抵抗とにより微
細気泡となって液中に放出されるため、この液中に微細
気泡を発生させることができる。

【００１２】したがって、簡単な構造でありながら、回
転軸の回転時に１０ミクロン程度の多数の微細気泡を液
中（例えば常温水中）に連続発生させることができる効
果がある。

【００１３】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。

【００１４】図面は気泡発生装置を示し、図１におい
て、液体Ａ(例えば常温水)を貯留した液槽としてのタン
ク１を設け、このタンク１の内底部にはタンク外からタ
ンク内に向けて配設された回転軸２を垂直状に位置させ
て、この回転軸２の上端部には回転翼としてのファン３
を取付けている。

【００１５】上述の回転軸２の導出部２ａにはカップリ
ング４(またはクラッチ)を介して駆動手段としてのモー
タ５の回転軸６を連結し、このモータ５により上述のフ
ァン３を高速回転すべく構成している。ここで、上述の
ファン３の回転速度は該ファン３の外周部の周速により
液中において負圧が形成できる程度の値に設定される。

【００１６】また上述のファン３に対応してタンク１の
下部にはタンク本体部よりも小形状かつ環状のファンケ
ーシング７が一体的に形成され、このファンケーシング
７には差圧発生時に外部空気をタンク１内へ導入する少
なくとも１つの微細孔もしくは微細スリットよりなる微
少クリアランス８が形成されている。

【００１７】上述の微少クリアランス８はファン３の高
速回転時に液体Ａに作用する遠心力を直接的に受けない
ように、オフセット位置にスラント形成されたものであ
る。さらに上述のファン３の上方部には必要に応じてバ
ッフルプレート９が離間配置される。

【００１８】而して、上述のファン３の高速回転による
液流にて液中に負圧を形成し、微少クリアランス８を介
して引込んだ外部空気をタンク１の液中に放出して、微
細気泡を発生すべく構成したものである。

【００１９】なお、上記各要素２，２ａ，３，４，５，
６をタンク１に対して横方向から取付けるように構成し
てもよい。

【００２０】図示実施例は上記の如く構成するものにし
て、以下作用を説明する。上述の駆動手段としてのモー
タ５によりタンク１の液体Ａ中でファン３を高速回転す
ると、このファン３の高速回転により液体Ａ中なかんず
つファンケーシング８内に高速の液流が形成され、この
液流によってファンケーシング８の内周面付近の液中に
負圧が形成される。この結果、大気圧と負圧との差圧に
より、微少クリアランス８を介してタンク１内へ引込ま
れた外部空気が液中放出される時に微細気泡ａが発生す
る。このように、簡単な構造でありながら、ファン３の
回転時に１０ミクロン程度の多数の微細気泡ａを液体Ａ
中に連続して発生させることができる効果がある。

【００２１】図２は気泡発生装置の他の実施例を示し、
この図２に示す実施例では先の図１の構成に加えて、回
転軸２の上部に液中にて回転する気泡粉砕手段の一例と
してピンミル１０を取付けたものである。

【００２２】このピンミル１０はファン３と連動して液
中に回転する回転要素１１と、この回転要素１１に対し
て離間配置された固定要素１２とを備え、発生した気泡
を粉砕して微細化するためのものである。このように構
成すると、気泡粉砕手段としてのピンミル１０で気泡を
粉砕することができるので、より一層微細化された微細
気泡ａを得ることができる効果がある。

【００２３】なお、その他の点については先の実施例と
ほぼ同様の作用、効果を奏するので、図２において前図
と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を
省略するが、上述のピンミル１０はタンク１における本
体部とファンケーシング７とを連通するネック部１３に
内設したものである。

【００２４】図３は気泡発生装置のさらに他の実施例を
示し、この図３に示す実施例では図２のピンミル１０に
代えて、気泡粉砕手段の他の例としてのベベルギヤ１４
を用いたものである。

【００２５】すなわち、回転軸２を上方に延出してスク
リュ２ｂを形成し、このスクリュ２ｂに対してキー１５
上下に位置するダブル構成のロックナット１６，１７を
用いてベベルギヤ１４を位置調整可能に取付けたもので
ある。

【００２６】また上述のベベルギヤ１４と対向してタン
ク１の一部にはテーパ部１８を形成し、このテーパ部１
８の内周面とベベルギヤ１４との間の隙間を可変するこ
とで、微細気泡ａの大きさをコントロールすべく構成し
たものである。

【００２７】このように構成しても、気泡粉砕手段とし
てのベベルギヤ１４で気泡を粉砕することができ、より
一層微細化された微細気泡ａを得ることができる効果が
ある。 なお、その他の点については先の実施例とほぼ
同様に作用、効果を奏するので、図３において前図と同
一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略
する。

【００２８】図４は気泡発生装置のさらに他の実施例を
示し、液体Ａ（例えば常温水）を貯溜した液槽としての
タンク１を設け、このタンク１の内底部にはタンク外か
らタンク内に向けて配設された回転軸２を水平状に位置
させて、この回転軸２をタンク内壁部に位置する２つの
軸受メタル１９，２０で回転自在に軸支している。

【００２９】上述の回転軸２の導出部２ａにはカップリ
ング４（またはクラッチ）を介して駆動手段としてのモ
ータ５の回転軸６を連結し、このモータ５により上述の
回転軸２を約７０００rpm 以上、望ましくは８０００〜
１００００rpm に高速回転すべく構成している。

【００３０】ここで、上述のモータ５としては一般的な
電動機を用いてもよく、或はブレーキ付きモータを用い
てもよい。

【００３１】上述の軸受メタル１９，２０は例えば軸受
用減摩合金としての高炭素クロム銅（ＳＵＪ）その他で
構成されるが、一方の軸受メタル１９における軸受面に
は、回転軸２の回転により外部空気をタンク１内方へ導
くスパイラル状（螺旋状）の溝部２１が形成され、この
スパイラル状の溝部２１の溝幅および溝深さは約１〜５
ミクロンの範囲内に設定されている。なお、上述の溝部
２１を軸受メタル１９側に形成する構成に代えて、回転
軸２の対応部に形成してもよく、この場合、溝幅および
溝深が極小であるから軸強度には何等影響がない。

【００３２】また上述の軸受メタル１９の一端側と回転
軸２との間には複数段構造のシールド部材２２を介設し
て、液体Ａの漏洩を防止すべく構成している。

【００３３】図示実施例は上記の如く構成するものにし
て、以下作用を説明する。

【００３４】上述のモータ５を駆動して回転軸２を約７
０００rpm 以上、望ましくは８０００〜１００００rpm
で高速回転させると、この高速回転による液流にて液中
に負圧が形成されて、この回転軸２と軸受メタル１９と
の間の微少クリアランス（図示せず）を介して、タンク
１外部の空気が引込まれ、この外部空気は軸受メタル１
９の端部（図４の右側の端部）からタンク１内の液体Ａ
中に放出されるが、この時、外部空気流に作用する回転
軸２の遠心力と液抵抗（液圧力）とにより、空気流が分
断されて、微細気泡ａ…となって液中に放出されるの
で、液体Ａ中に微細気泡ａ…を発生させることができ
る。

【００３５】したがって、複雑な外部配管や加圧手段を
一切必要としない簡単な構成でありながら、回転軸２の
回転時に１０ミクロン程度の多数の微細気泡ａ…を液中
に連続発生させることができる効果がある。

【００３６】また、上述の軸受メタル１９には回転軸２
の回転により外部空気をタンク１の内方へ導くスパイラ
ル状（螺旋状）の溝部２１が形成されているので、外気
の積極的な導入が可能となり、このため、より一層効率
的に微細気泡ａ…を液中発生させることができる効果が
ある。さらに、上述の回転軸２の回転速度を約７０００
rpm 以上に設定したので、より一層確実に微細気泡ａ…
を発生させることができる効果がある。

【００３７】しかも、上述のスパイラル状の溝部２１の
溝幅を約１〜５ミクロンの範囲に設定したので、微細気
泡ａ…が大きくなるのを防止することができる効果があ
る。

【００３８】加えて、上述の駆動手段を電動機（モータ
５参照）またはブレーキ付きモータに設定したので、回
転軸２の回転・停止つまり微細気泡ａの発生・停止を容
易にコントロールすることができる効果がある。

【００３９】なお、上記実施例においてはモータ５の回
転軸６と、上述の回転軸２とをカップリング４（または
クラッチ）を介して一直線状に連結したが、この構成に
代えてモータ５の回転軸６と、上述の回転軸２とをＶベ
ルト、タイミングベルト、チェーン等の動力伝達手段を
介して連結すべく構成してもよく、或はモータ５の回転
軸６と上述の回転軸２との間に必要に応じて増速機、減
速機、電磁クラッチまたは電磁ブレーキを介設してもよ
い。さらに、上述のモータ５としては交流モータ、直流
モータの何れを用いてもよい。

【００４０】図５は気泡発生装置のさらに他の実施例を
示し、タンク１の内底部に水平に横架した長尺かつ単一
の軸受メタル１９にて回転軸２を回転自在に軸支すると
共に、この軸受メタル１９の中間部には微細気泡ａを液
中に放出するための開口部２３を形成し、上述のスパイ
ラル状の溝部２１はシールド部材２２の配設部位から開
口部２３の開口部位にわたって軸受メタル１９の軸受面
に形成したものである。

【００４１】このように構成すると、開口部２３の開口
部位から微細気泡ａを発生させることができるので、開
口部２３の開口部位を任意に選定することで、微細気泡
ａの発生部位を予め任意位置に設定することができる。
なお、その他の点については先の実施例とほぼ同様の作
用、効果を奏するので、図５において図４と同一の部分
には同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。

【００４２】図６は気泡発生装置のさらに他の実施例を
示し、タンク１の内方側が閉塞された形状の短寸の軸受
メタル１９を設け、この軸受メタル１９に上述のスパイ
ラル状の溝部２１および開口部２３を形成する一方、各
要素２，２ａ，１９，４，５，６，２１，２２，２３か
ら成る気泡発生ユニット２４を１つのタンク１に対して
複数ユニット配設したものである。

【００４３】図６では相対向するタンク壁に気泡発生ユ
ニット２４をそれぞれ１ユニットずつ配設しているが、
有底角筒状のタンクにおける四壁にそれぞれ少なくとも
１ユニットの気泡発生ユニット２４…を配設すべく構成
してもよく、有底円筒状のタンクにおける周壁に気泡発
生ユニット２４を複数ユニット配設してもよい。

【００４４】このように構成すると微細気泡ａの発生量
倍化を達成することができる。なお、その他の点につい
ては先の実施例とほぼ同様の作用、効果を奏するので、
図６において前図と同一の部分には同一符号を付して、
その詳しい説明を省略する。この発明の構成と、上述の
実施例との対応において、この発明の駆動手段は、実施
例のモータ５に対応し、以下同様に、回転翼は、ファン
３に対応し、気泡粉砕手段は、ピンミル１０、ベベルギ
ヤ１４に対応し、軸受は、軸受メタル１９に対応する
も、この発明は、上述の実施例の構成のみに限定される
ものではない。

【００４５】例えば、上記軸受メタル１９はタンク１の
内壁側にフランジ部を有する鍔付きメタルと成してもよ
い。また上述の回転軸２は中実状、中空状の何れであっ
てもよい。さらに各実施例を適宜組合わせて気泡発生装
置を構成してもよく、本発明の気泡発生装置は微細気泡
の発生が要求される各種産業分野に有効に適用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の気泡発生装置を示す断面図。

【図２】 本発明の気泡発生装置の他の実施例を示す断
面図。

【図３】 本発明の気泡発生装置のさらに他の実施例を
示す断面図。

【図４】 本発明の気泡発生装置のさらに他の実施例を
示す断面図。

【図５】 本発明の気泡発生装置のさらに他の実施例を
示す断面図。

【図６】 本発明の気泡発生装置のさらに他の実施例を
示す断面図。

【符号の説明】

１…タンク ２…回転軸 ３…ファン（回転翼） ５…モータ（駆動手段） ８…微少クリアランス １０…ピンミル(気泡粉砕手段) １４…ベベルギヤ(気泡粉砕手段) １９…軸受メタル(軸受 ２３…開口部 ａ…微細気泡

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液中に微細気泡を発生させる気泡発生装置
   であって、液体を貯溜したタンクを設ける一方、駆動手
   段により上記液中にて高速回転される回転翼を設け、上
   記回転翼の高速回転による液流にて液中に負圧を形成
   し、微少クリアランスを介して引込んだ外部空気を液中
   放出して微細気泡を発生すべく構成した気泡発生装置。
2. 【請求項２】上記回転翼と連動して液中にて回転する気
   泡粉砕手段が設けられた請求項１記載の気泡発生装置。
3. 【請求項３】液中に微細気泡を発生させる気泡発生装置
   であって、液体を貯溜したタンクを設ける一方、駆動手
   段により高速回転される回転軸を槽外から槽内へ配設
   し、少なくとも槽内壁部にて上記回転軸を軸支する軸受
   を設け、上記回転軸の高速回転による液流にて液中に負
   圧を形成し、軸と軸受との微少クリアランスを介して、
   外部空気を引込んで軸受端部または軸受に形成された開
   口部から液中に微細気泡を発生すべく構成した気泡発生
   装置。