JP2006314972A

JP2006314972A - Bubbles generating apparatus

Info

Publication number: JP2006314972A
Application number: JP2005143059A
Authority: JP
Inventors: Toshiichi Tomioka; 冨岡　　敏一; Shuzo Tokumitsu; 修三徳満
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2006-11-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine-bubbles generating apparatus which can cheaply produce a liquid containing a few of fine bubbles using a simple apparatus. <P>SOLUTION: The bubbles generating apparatus has an airtight vessel 1 for receiving the liquid 4, a gas introducer 2 for introducing a gas 3 into the airtight vessel 1 and dissolving the gas 3 in the liquid 4 by compressing the liquid 4, a discharging part 6 which is arranged in the airtight vessel 1 and has an outlet 7 for discharging the liquid 4 from the airtight vessel 1 outside, and a conduit pipe 60 which has the larger inner diameter than the opening diameter of the outlet 7 and is connected to the outlet 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は気泡を発生させる気泡発生装置に関し、特に、微細気泡を発生させる気泡発生装置に関する。 The present invention relates to a bubble generating device that generates bubbles, and more particularly to a bubble generating device that generates fine bubbles.

微細気泡あるいは微細気泡を含む液体には様々な効果のあることが発表されており、幅広い分野において、微細気泡の応用研究がながされている。微細気泡の効果としては、（１）水中浮遊物の分散性を向上させる働き、（２）液体の気体吸収効率を向上させる働き、（３）微細気泡を含む液体の酸化分解作用、（４）微細気泡を含む液体のウイルスの不活性化作用などが報告されている。 It has been announced that fine bubbles or liquids containing fine bubbles have various effects, and application studies of fine bubbles have been conducted in a wide range of fields. The effects of the fine bubbles are: (1) the action of improving the dispersibility of suspended matters in water, (2) the action of improving the gas absorption efficiency of the liquid, (3) the oxidative decomposition action of the liquid containing the fine bubbles, (4) Inactivation of liquid viruses containing fine bubbles has been reported.

これらの効果は、微細気泡が液体中の分散物の表面と接触したり、微細気泡となった気体が液体中の分散物の表面と反応したりすることによって得られる。このため、微細気泡が急激に浮上して消失することなく、長時間液体中に分散していることが重要である。 These effects are obtained when the fine bubbles come into contact with the surface of the dispersion in the liquid, or the gas that has become fine bubbles reacts with the surface of the dispersion in the liquid. For this reason, it is important that the fine bubbles are dispersed in the liquid for a long time without suddenly rising and disappearing.

微細気泡の生成には種々の方法が従来より提案されている。たとえば、特許文献１は、超音波を利用した微細気泡発生装置を開示している。また、特許文献２は、アスピレータの原理を利用した微細気泡発生装置を開示している。特許文献３および４は、旋回する液体流を利用した微細気泡発生装置を開示している。
特開２００３−３３４５４８号公報特開２００２−１９１９５０号公報特開２０００−４４７号公報特開２００４−２６３１５２号公報 Various methods have been proposed for the production of fine bubbles. For example, Patent Document 1 discloses a microbubble generator using ultrasonic waves. Patent Document 2 discloses a fine bubble generator utilizing the principle of an aspirator. Patent Documents 3 and 4 disclose a microbubble generator using a swirling liquid flow.
JP 2003-334548 A JP 2002-191950 A JP 2000-447 A JP 2004-263152 A

従来の微細気泡発生装置は、工業的な利用や魚類の養殖など大規模な産業分野への利用を目的としているものが多い。このため、微細気泡発生装置は一般に大型であり、微細気泡を生成するために大量の液体を移動させる必要がある。 Many conventional microbubble generators are intended for industrial use and large-scale industrial fields such as fish farming. For this reason, the microbubble generator is generally large, and it is necessary to move a large amount of liquid in order to generate microbubbles.

しかしながら、上述した微細気泡の効果は産業分野のみならず、洗濯機や浴室のカビの抑制など一般家庭における利用や家庭用機器に利用する場合にも有用であると考えられる。こうした一般家庭における利用や家庭用機器において微細気泡の効果を得るためには、数ミリリットルから数十ミリリットル程度の微細気泡を含む液体があれば十分であると考えられる。 However, the effect of the fine bubbles described above is considered to be useful not only in the industrial field but also in use in general households and household appliances such as suppression of mold in washing machines and bathrooms. In order to obtain the effect of fine bubbles in such general household use and household equipment, it is considered sufficient to have a liquid containing fine bubbles of about several milliliters to several tens of milliliters.

しかし、上述したように従来の微細気泡発生装置は大型であるものが多い。このため、少量の微細気泡を発生させるためであっても、大量のエネルギーを利用して大掛かりな装置を移動させる必要がある。このことは、一般家庭用における利用としては初期投資のコストおよび運転コストが大きくなりすぎるという問題を引き起こす。 However, as described above, many conventional fine bubble generating devices are large. For this reason, even in order to generate a small amount of fine bubbles, it is necessary to move a large apparatus using a large amount of energy. This causes a problem that the initial investment cost and the operation cost become too large for use in general households.

本発明は、このような従来の課題を解決し、少量の微細気泡を含む液体を簡単な装置を用いて安価に製造することのできる微細気泡発生装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and to provide a microbubble generator that can produce a liquid containing a small amount of microbubbles at low cost using a simple apparatus.

本発明の気泡発生装置は、液体を収納する気密性容器と、前記気密性容器内に気体を導入し、前記液体を加圧することにより前記液体に前記気体を溶解させる気体導入器と、前記気密性容器に設けられており、前記液体を前記気密性容器から外部へ吐出する吐出口を有する吐出部と、前記吐出口の開口径よりも大きい内径を有し、前記吐出口に接続された導管とを備える。 The bubble generating device of the present invention includes an airtight container that stores a liquid, a gas introduction device that introduces gas into the airtight container and pressurizes the liquid to dissolve the gas in the liquid, and the airtight container. A discharge part having a discharge port for discharging the liquid from the hermetic container to the outside, and a conduit connected to the discharge port and having an inner diameter larger than the opening diameter of the discharge port With.

ある好ましい実施形態において、前記導管は、前記吐出口から吐出される前記液体が、所定の流速で０．５秒以上前記導管内に滞留する長さを有している。 In a preferred embodiment, the conduit has such a length that the liquid discharged from the discharge port stays in the conduit at a predetermined flow rate for 0.5 seconds or more.

ある好ましい実施形態において、前記導管の長さは、５０ｍｍ以上である。 In a preferred embodiment, the length of the conduit is 50 mm or more.

ある好ましい実施形態において、前記吐出口の開口径は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、前記導管の内径は０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。 In a preferred embodiment, the discharge port has an opening diameter of 0.1 mm to 5 mm, and the conduit has an inner diameter of 0.5 mm to 10 mm.

本発明の気泡発生装置は、液体を収納する気密性容器と、前記気密性容器内に気体を導入し、前記液体を加圧することにより前記液体に前記気体を溶解させる気体導入器と、前記気密性容器に設けられており、前記液体を前記気密性容器から外部へ吐出する吐出口を有する吐出部と、前記吐出口から吐出した前記液体から、前記液体中に含まれており所定の値より大きい直径を有する気泡を分離する気泡分離器とを備える。 The bubble generating device of the present invention includes an airtight container that stores a liquid, a gas introduction device that introduces gas into the airtight container and pressurizes the liquid to dissolve the gas in the liquid, and the airtight container. From the discharge unit having a discharge port for discharging the liquid from the hermetic container to the outside, and the liquid discharged from the discharge port. A bubble separator for separating bubbles having a large diameter.

ある好ましい実施形態において、前記気泡分離器は、所定の目開きを有する網を含み、前記吐出口から吐出した前記液体が前記網を通過することにより、前記所定の値より大きい直径を有する気泡を除去する。 In a preferred embodiment, the bubble separator includes a mesh having a predetermined opening, and bubbles having a diameter larger than the predetermined value are obtained when the liquid discharged from the discharge port passes through the mesh. Remove.

ある好ましい実施形態において、前記網は１００メッシュ以上の細かさの目開きを有する。 In a preferred embodiment, the net has an opening having a fineness of 100 mesh or more.

ある好ましい実施形態において、前記気泡分離器は、導入口、排出口および気泡放出口を有する管路を含み、前記網は、前記管路の前記導入口と排出口との間において前記液体の流路を遮るように設けられており、前記気泡放出口は、前記網により分離された気泡が浮上し前記気泡放出口に達するように前記管路に設けられている。 In a preferred embodiment, the bubble separator includes a conduit having an inlet, an outlet, and a bubble outlet, and the network is configured to flow the liquid between the inlet and the outlet of the conduit. The bubble discharge port is provided in the pipe line so that the bubbles separated by the net rise and reach the bubble discharge port.

ある好ましい実施形態において、前記吐出部の吐出口と前記気泡分離器の導入口との間に前記吐出口の内径よりも大きい内径を有し、前記吐出口に接続された導管をさらに備える。 In a preferred embodiment, the apparatus further includes a conduit having an inner diameter larger than an inner diameter of the discharge port between the discharge port of the discharge unit and the introduction port of the bubble separator and connected to the discharge port.

ある好ましい実施形態において、前記導管は、前記吐出口から吐出される前記液体が所定の流速で０．５秒以上前記導管内に滞留する長さを有している。 In a preferred embodiment, the conduit has such a length that the liquid discharged from the discharge port stays in the conduit at a predetermined flow rate for 0.5 seconds or more.

ある好ましい実施形態において、前記吐出口の内径は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、前記導管の内径は０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。 In a preferred embodiment, the discharge port has an inner diameter of 0.1 mm to 5 mm, and the conduit has an inner diameter of 0.5 mm to 10 mm.

ある好ましい実施形態において、前記液体は、水または親水性溶媒である。 In a preferred embodiment, the liquid is water or a hydrophilic solvent.

ある好ましい実施形態において、前記気体は、酸素ガス、オゾンガス、窒素ガス、炭素ガス、水素ガス、マイナスイオンを含む空気および１８族元素ガスのうち少なくとも１つを含む。 In a preferred embodiment, the gas includes at least one of oxygen gas, ozone gas, nitrogen gas, carbon gas, hydrogen gas, air containing negative ions, and group 18 element gas.

ある好ましい実施形態において、前記導管は可撓性を有する。 In certain preferred embodiments, the conduit is flexible.

ある好ましい実施形態において、前記吐出部の吐出口と前記気密性容器との間に設けられた開閉弁をさらに備え、前記開閉弁の操作によって前記吐出口から気泡を含む前記液体を断続的に生成する。 In a preferred embodiment, the apparatus further comprises an on-off valve provided between the discharge port of the discharge unit and the airtight container, and intermittently generates the liquid containing bubbles from the discharge port by operating the on-off valve. To do.

ある好ましい実施形態において、気泡発生装置は、前記気密性容器内の圧力を検出する圧力計と、前記圧力計が検知した値に基づき、前記気体導入器の動作を制御する制御部とをさらに備える。 In a preferred embodiment, the bubble generating device further includes a pressure gauge that detects a pressure in the hermetic container, and a control unit that controls the operation of the gas introduction device based on a value detected by the pressure gauge. .

本発明の気泡発生方法は、液体を収納した気密性容器内に気体を導入し、前記液体を加圧することにより前記液体に前記気体を溶解させるステップと、前記液体を前記気密性容器に設けられた吐出口から外部へ吐出させるステップと、前記吐出口の開口径よりも大きい内径を有し、前記吐出口に接続された導管内に前記液体が所定の時間滞留するように、前記導管に前記液体を通過させるステップとを包含する。 The bubble generation method of the present invention includes a step of introducing a gas into an airtight container containing a liquid and pressurizing the liquid to dissolve the gas in the liquid; and the liquid is provided in the airtight container. A step of discharging from the discharge port to the outside; and an inner diameter larger than an opening diameter of the discharge port, and the liquid is retained in the conduit so that the liquid stays in the conduit connected to the discharge port for a predetermined time. Passing the liquid through.

ある好ましい実施形態において、前記導管に前記液体を通過させるステップは、所定の流速で０．５秒以上前記導管内に前記液体を滞留させる。 In a preferred embodiment, the step of passing the liquid through the conduit causes the liquid to stay in the conduit at a predetermined flow rate for 0.5 seconds or more.

本発明の気泡発生方法は、液体を収納した気密性容器内に気体を導入し、前記液体を加圧することにより前記液体に前記気体を溶解させるステップと、前記液体を前記気密性容器に設けられた吐出口から外部へ吐出させるステップと、前記吐出口から吐出した前記液体から、前記液体中に含まれており所定の値より大きい直径を有する気泡を分離するステップとを包含する。 The bubble generation method of the present invention includes a step of introducing a gas into an airtight container containing a liquid and pressurizing the liquid to dissolve the gas in the liquid; and the liquid is provided in the airtight container. And a step of separating the bubbles contained in the liquid and having a diameter larger than a predetermined value from the liquid discharged from the discharge port.

ある好ましい実施形態において、前記気泡を分離するステップは、所定の目開きを有する網に前記液体を通過させる。 In a preferred embodiment, the step of separating the bubbles allows the liquid to pass through a mesh having a predetermined opening.

本発明の気泡発生装置によれば、液体に圧力をかけて気体を溶解させ、気体が溶解した液体の圧力を低下させることにより液体中に気泡を発生させる。このため、簡単な構造により微細気泡を発生させることができる。また、大掛かりな装置を必要とせず、微細気泡を含む少量の液体を簡単に製造することができる。 According to the bubble generating device of the present invention, pressure is applied to the liquid to dissolve the gas, and bubbles are generated in the liquid by reducing the pressure of the liquid in which the gas is dissolved. For this reason, fine bubbles can be generated with a simple structure. Further, a small amount of liquid containing fine bubbles can be easily manufactured without requiring a large-scale apparatus.

さらに、気泡の発生を促進し、微細の気泡が多く生成するための導管および生成した気泡から直径の大きい気泡を除去するための気泡分離器の少なくとも一方を備えるため、直径の小さい微細気泡を選択的に生成することができる。 In addition, it has at least one of a conduit for promoting the generation of bubbles and generating a large number of fine bubbles, and a bubble separator for removing large-diameter bubbles from the generated bubbles. Can be generated automatically.

まず、図１を参照して、本発明による気泡発生装置の構成を概略的に説明する。本発明の気泡発生装置１００は、気密性容器１と気体導入器２と吐出部６とを備える。気密性容器１は気密性を備え、液体４を収納する。気体導入器２は、コンプレッサなど高圧でガスを導入することのできる機器である。気体導入器２は配管５によって気密性容器１と接続されており、気体３を大気圧以上の圧力で気密性容器１内へ導入する。気体３が液体４中へバブリングされるように、配管５が気密性容器１に接続されていることが好ましい。配管５には開閉弁５ａが設けられている。 First, with reference to FIG. 1, the structure of the bubble generator by this invention is demonstrated roughly. The bubble generating device 100 of the present invention includes an airtight container 1, a gas introduction device 2, and a discharge unit 6. The airtight container 1 is airtight and stores the liquid 4. The gas introduction device 2 is a device that can introduce gas at a high pressure, such as a compressor. The gas introducing device 2 is connected to the airtight container 1 by a pipe 5 and introduces the gas 3 into the airtight container 1 at a pressure equal to or higher than atmospheric pressure. The pipe 5 is preferably connected to the airtight container 1 so that the gas 3 is bubbled into the liquid 4. The pipe 5 is provided with an on-off valve 5a.

吐出部６は吐出口７を有し、気密性容器１に設けられている。吐出部６は、気密性容器1内の液体４を吐出口７から外部へ吐出する。吐出部６には開閉弁６ａが設けられている。 The discharge unit 6 has a discharge port 7 and is provided in the airtight container 1. The discharge unit 6 discharges the liquid 4 in the airtight container 1 from the discharge port 7 to the outside. The discharge unit 6 is provided with an on-off valve 6a.

配管５の開閉弁５ａを操作することにより、気密性容器１に気体３が大気圧以上の圧力で導入されると、気体３の一部は液体４に溶解する。しかし、大部分は気密性容器１内の液体４が満たされていない空間１ａを満たし、気密性容器１内の圧力を高める。このため、液体４の圧力も高められる。ヘンリーの法則にしたがい、液体４に溶解する気体の質量は気密性容器１内の圧力に比例する。たとえば、液体４として水を用い、気体として５気圧の酸素ガスを気密性容器１内へ導入する場合を考える。酸素は常温常圧において水に対し、３１ｍｌ／Ｌの溶解度を有するので、５気圧下では約５倍の酸素が気密性容器１内の液体４に溶解する。 When the gas 3 is introduced into the airtight container 1 at a pressure equal to or higher than the atmospheric pressure by operating the on-off valve 5 a of the pipe 5, a part of the gas 3 is dissolved in the liquid 4. However, most of the air fills the space 1a that is not filled with the liquid 4 in the airtight container 1, and increases the pressure in the airtight container 1. For this reason, the pressure of the liquid 4 is also increased. According to Henry's law, the mass of the gas dissolved in the liquid 4 is proportional to the pressure in the hermetic container 1. For example, consider a case where water is used as the liquid 4 and oxygen gas at 5 atm is introduced into the gastight container 1 as a gas. Since oxygen has a solubility of 31 ml / L with respect to water at room temperature and normal pressure, about 5 times as much oxygen is dissolved in the liquid 4 in the airtight container 1 at 5 atmospheres.

次に、開閉弁５ａを閉じ、開閉弁６ａを開放すると、気密性容器１内の液体４は、吐出部６の吐出口７から外部へ排出される。たとえば、大気圧下にある水５２を保持した容器５１内に液体４を排出する。吐出口７の周囲である液体５２の圧力が気密性容器１内の圧力より低い場合、吐出された液体４の圧力は急激に低下し、圧力の低下にともなって液体４に溶存できる酸素の量も減少する。このため、吐出口７から吐出される液体４中に溶存できない酸素が微細気泡となって現れる。このようにして本発明の気泡発生装置は液体５２中に微細気泡５３を発生させる。 Next, when the on-off valve 5a is closed and the on-off valve 6a is opened, the liquid 4 in the airtight container 1 is discharged from the discharge port 7 of the discharge unit 6 to the outside. For example, the liquid 4 is discharged into the container 51 holding the water 52 under atmospheric pressure. When the pressure of the liquid 52 around the discharge port 7 is lower than the pressure in the airtight container 1, the pressure of the discharged liquid 4 rapidly decreases, and the amount of oxygen that can be dissolved in the liquid 4 as the pressure decreases. Also decreases. For this reason, oxygen that cannot be dissolved in the liquid 4 discharged from the discharge port 7 appears as fine bubbles. In this way, the bubble generating device of the present invention generates the fine bubbles 53 in the liquid 52.

生成した微細気泡５３が前述した分散性の向上などの効果を十分に発揮するためには、微細気泡５３が長時間、液体４中に分散している必要がある。液体中の気泡が浮上して消失するまでの時間は、気泡の大きさと密接な関係があり、大きな気泡ほど早く浮上し、消失してしまうことが知られている。また、気泡が大きいと、気泡同士が凝集してさらに大きな気泡を生成しやすくなり、気泡がより早く消失する原因ともなる。 In order for the generated fine bubbles 53 to sufficiently exhibit the above-described effects such as improvement in dispersibility, the fine bubbles 53 need to be dispersed in the liquid 4 for a long time. It is known that the time until the bubbles in the liquid rise and disappear is closely related to the size of the bubbles, and larger bubbles rise and disappear earlier. In addition, if the bubbles are large, the bubbles are likely to aggregate to easily generate larger bubbles, which causes the bubbles to disappear earlier.

本願発明者が気泡の大きさと液体中での気泡の滞留時間との関係を詳細に検討したところ、直径がおおよそ１００μｍ以上の気泡は比較的短時間で液体中を浮上し、消失することが分かった。つまり、滞在時間の長い気泡を生成するためには生成する気泡の直径は１００μｍより小さいことが好ましい。気泡の直径は、より好ましくは６０μｍ以下である。 The inventor of the present application examined in detail the relationship between the size of bubbles and the residence time of bubbles in the liquid, and found that bubbles with a diameter of approximately 100 μm or more floated and disappeared in the liquid in a relatively short time. It was. That is, in order to generate bubbles having a long residence time, the diameter of the generated bubbles is preferably smaller than 100 μm. The diameter of the bubbles is more preferably 60 μm or less.

以下の実施形態において詳細に説明するように、本発明の気泡発生装置では、発生する気泡が直径の小さい微細気泡となるような機構をさらに備えている。具体的には、本発明の気泡発生装置は、上述の構成に加え、吐出部６の吐出口７に気泡の発生を促進し、微細気泡が多く生成するための導管６０、または、生成した気泡から直径の大きい気泡を除去するための気泡分離器７０を備える。導管６０は、吐出部６の吐出口７から排出された液体を層流の状態で所定の時間維持することにより、気泡生成のための核を多く生成し、発生した気泡が凝縮して大きな気泡となるのを抑制する。また、気泡分離器７０は、直径の大きな気泡を分離、除去することによって、本発明の気泡発生装置から発生する気泡に直径の小さな気泡のみが含まれるようにする。 As will be described in detail in the following embodiments, the bubble generating device of the present invention further includes a mechanism in which generated bubbles become fine bubbles having a small diameter. Specifically, in addition to the above-described configuration, the bubble generating device of the present invention promotes the generation of bubbles at the discharge port 7 of the discharge unit 6 and the conduit 60 for generating many fine bubbles, or the generated bubbles. A bubble separator 70 for removing bubbles having a large diameter is provided. The conduit 60 maintains a liquid discharged from the discharge port 7 of the discharge unit 6 in a laminar flow state for a predetermined time, thereby generating a large number of nuclei for generating bubbles, and the generated bubbles are condensed and large bubbles are generated. Is suppressed. The bubble separator 70 separates and removes bubbles having a large diameter so that bubbles generated from the bubble generating device of the present invention include only bubbles having a small diameter.

図２は、以下で説明する本発明の気泡発生装置により生成した気泡の粒径分布の時間経過の一例を示している。図２に示すように、本発明の気泡発生装置により生成する気泡の直径は、おおよそサブミクロンから数十ミクロンの範囲にある。図２に示すように、気泡の発生後、時間が経過するにつれて、直径の大きな気泡は減少するが、おおよそ２０μｍ以下の直径の気泡はほとんど消失することなく液体中に滞留している。図２に示す例では、気泡発生の３時間後においても、おおよそ２０μｍ以下の気泡はほとんど消失することなく液体中に分散している。 FIG. 2 shows an example of the time lapse of the particle size distribution of bubbles generated by the bubble generator of the present invention described below. As shown in FIG. 2, the diameter of the bubbles generated by the bubble generating apparatus of the present invention is approximately in the range of submicron to several tens of microns. As shown in FIG. 2, the bubbles having a large diameter decrease as time passes after the bubbles are generated, but the bubbles having a diameter of approximately 20 μm or less remain in the liquid with almost no disappearance. In the example shown in FIG. 2, even after 3 hours from the generation of bubbles, bubbles of approximately 20 μm or less are dispersed in the liquid with almost no disappearance.

本発明の気泡発生装置により生成した気泡は、おおよそサブミクロンから数十ミクロンの範囲にあり、気泡の大きさは肉眼による識別限界かそれ以下である。このため本発明の気泡発生装置により生成した気泡を肉眼で確認することは困難であり、また、液体中で気泡が白濁して見えることもない。たとえば本発明の気泡発生装置により生成した気泡を含む水は、無色透明である。 The bubbles generated by the bubble generator of the present invention are approximately in the range of submicron to several tens of microns, and the size of the bubbles is at or below the identification limit by the naked eye. For this reason, it is difficult to visually confirm the bubbles generated by the bubble generator of the present invention, and the bubbles do not appear to be clouded in the liquid. For example, water containing bubbles generated by the bubble generator of the present invention is colorless and transparent.

一方、浴槽などで用いられるジェットバスの気泡は肉眼で十分確認できる程度の大きさであり、また、数百ミクロンから数ミリ程度の気泡を含む液体では気泡は白濁して見える。このため数百ミクロン以上の大きさの気泡を含む液体と、本発明の気泡発生装置により生成した気泡を含む液体とは、容易に識別することができる。 On the other hand, bubbles in a jet bath used in a bathtub or the like are of a size that can be sufficiently confirmed with the naked eye. In a liquid containing bubbles of several hundred microns to several millimeters, the bubbles appear cloudy. For this reason, a liquid containing bubbles having a size of several hundred microns or more and a liquid containing bubbles generated by the bubble generating apparatus of the present invention can be easily distinguished.

このような大きさの微細気泡は液体中で浮上しにくいため、前述した（１）水中浮遊物の分散性を向上させる働き、（２）液体の気体吸収効率を向上させる働き、（３）微細気泡を含む液体の酸化分解作用、（４）微細気泡を含む液体のウイルスの不活性化作用をよりいっそう高めることができる。 Since microbubbles of such a size are difficult to float in the liquid, (1) the function of improving the dispersibility of suspended matters in water, (2) the function of improving the gas absorption efficiency of the liquid, and (3) the fineness The oxidative degradation action of the liquid containing bubbles and (4) the inactivation action of the virus of the liquid containing fine bubbles can be further enhanced.

また、本発明の気泡発生装置によれば、液体に圧力をかけて気体を溶解させ、気体の溶解した液体の圧力を低下させることにより液体中に気泡を発生させる。このため、気密性容器および気体を高圧で気密性容器に導入する気体導入器を主要な構成要素とした簡単な構成により、微細気泡を発生させることができる。また、大掛かりな装置を必要とせず、微細気泡を含む少量の液体を簡単に製造することができるため、家庭用機器あるいは医療福祉機器などに本発明の気泡発生装置を好適に用いることができる。以下、本発明の気泡発生装置の実施形態をより詳細に説明する。 Moreover, according to the bubble generating apparatus of the present invention, pressure is applied to the liquid to dissolve the gas, and bubbles are generated in the liquid by reducing the pressure of the dissolved liquid. For this reason, it is possible to generate fine bubbles with a simple configuration in which an airtight container and a gas introducer that introduces gas into the airtight container at a high pressure are main components. In addition, since a small amount of liquid containing fine bubbles can be easily produced without requiring a large-scale device, the bubble generating device of the present invention can be suitably used for household equipment or medical welfare equipment. Hereinafter, embodiments of the bubble generating apparatus of the present invention will be described in more detail.

（第１の実施形態）
図３は、本発明による気泡発生装置の第１の実施形態を示す模式図である。気泡発生装置１０１は、気密性容器１と、気体導入器２と、吐出部６と、導管６０とを備える。気密性容器１は気密性を備え、液体４を収納する。気密性容器１は、気泡発生装置１０１の用途および必要とされる生成能力に応じた適当な内容積を備えている。気泡発生装置１０１の構造上、気密性容器１の内容積に特に制限はなく、数十ｍｌ程度の大きさであってもよいし、数十ｌ程度であってもよい。しかし、本発明は特に家庭用機器へ好適に用いることが可能であり、家庭用機器へ本発明を適用する場合には、気密性容器１の内容積は、５０ｍｌから１０，０００ｍｌ程度であることが好ましい。本実施形態では、気密容器１の内容積は１５０ｍｌである。 (First embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a first embodiment of a bubble generating device according to the present invention. The bubble generating device 101 includes an airtight container 1, a gas introducing device 2, a discharge unit 6, and a conduit 60. The airtight container 1 is airtight and stores the liquid 4. The airtight container 1 has an appropriate internal volume according to the use of the bubble generating device 101 and the required generation capacity. The internal volume of the airtight container 1 is not particularly limited due to the structure of the bubble generating device 101, and may be about several tens of ml or about several tens of liters. However, the present invention can be suitably used particularly for household appliances. When the present invention is applied to household appliances, the inner volume of the airtight container 1 is about 50 ml to 10,000 ml. Is preferred. In this embodiment, the internal volume of the airtight container 1 is 150 ml.

気密性容器１は、１０気圧程度の耐圧を備えている。また、図３には示していないが、液体４を気密容器１内へ導入するための開閉口を気密性容器１は備えている。開閉口に換えて、液体４を導入する配管および配管に設けた開閉弁を気密性容器１に設けてもよい。 The airtight container 1 has a pressure resistance of about 10 atmospheres. Although not shown in FIG. 3, the airtight container 1 includes an opening / closing port for introducing the liquid 4 into the airtight container 1. Instead of the opening / closing port, a pipe for introducing the liquid 4 and an opening / closing valve provided in the pipe may be provided in the airtight container 1.

気泡を生成するための液体４は、水、親水性溶媒またはこれらの混合物であることが好ましい。親水性溶媒としては、エタノール、多価アルコール類、アセトン、酢酸エチル等のエステル類などを用いることができる。本実施形態では、１００ｍｌの純水を液体４として気密容器１内へ導入した。 The liquid 4 for generating bubbles is preferably water, a hydrophilic solvent, or a mixture thereof. Examples of hydrophilic solvents that can be used include esters such as ethanol, polyhydric alcohols, acetone, and ethyl acetate. In this embodiment, 100 ml of pure water was introduced into the airtight container 1 as the liquid 4.

気体導入器２は、大気圧以上の圧力で気体を気密容器１へ導入する。気体導入器２には、たとえば、種々の機構のコンプレッサやポンプ、ボンベ類などを用いることができる。また、気体導入器２は気体を圧縮あるいは液化して収納しているガスボンベであってもよい。気体導入器２が気体３を加圧する圧力は、気密性容器１の耐圧以下であって、２気圧から３０気圧の範囲であることが好ましい。高圧のガスボンベを気体導入器２として用いる場合には、必要に応じてレギュレータなど適切な減圧装置を設けることが好ましい。 The gas introducer 2 introduces gas into the airtight container 1 at a pressure equal to or higher than atmospheric pressure. For example, compressors, pumps, cylinders, and the like having various mechanisms can be used for the gas introduction device 2. Further, the gas introducing device 2 may be a gas cylinder that stores a compressed or liquefied gas. The pressure at which the gas introducing device 2 pressurizes the gas 3 is equal to or lower than the pressure resistance of the airtight container 1 and is preferably in the range of 2 to 30 atmospheres. When a high-pressure gas cylinder is used as the gas introducing device 2, it is preferable to provide an appropriate pressure reducing device such as a regulator as necessary.

気体導入器２は配管５によって気密性容器１と接続されており、大気圧以上の圧力で気体３を気密性容器１内へ導入する。液体４中に気体３がバブリングされ、導入される気体３が液体４と十分に接触するよう、気密性容器１の底部から気密性容器１の内部へ気体３を導入することが好ましい。配管５には開閉弁５ａが設けられている。 The gas introducing device 2 is connected to the airtight container 1 by a pipe 5 and introduces the gas 3 into the airtight container 1 at a pressure equal to or higher than atmospheric pressure. It is preferable to introduce the gas 3 from the bottom of the airtight container 1 to the inside of the airtight container 1 so that the gas 3 is bubbled into the liquid 4 and the introduced gas 3 is in sufficient contact with the liquid 4. The pipe 5 is provided with an on-off valve 5a.

前述したように、気体導入器２から所定の圧力で気体３を液体４中へバブリングすることにより、導入された気体３の一部は液体４に溶解し、残りは気密性容器１内の液体４が満たされていない空間１ａを満たし、気密性容器１内の圧力を高める。これにより、気体３および液体４の圧力も高まる。 As described above, by bubbling the gas 3 from the gas introducer 2 into the liquid 4 at a predetermined pressure, a part of the introduced gas 3 is dissolved in the liquid 4 and the rest is the liquid in the airtight container 1. 4 fills the unfilled space 1 a and increases the pressure in the airtight container 1. Thereby, the pressure of the gas 3 and the liquid 4 also increases.

気体３には、酸素ガス、オゾンガス、窒素ガス、炭素ガス、水素ガス、マイナスイオンを含む空気および１８族元素ガスのうち少なくとも１つを含むガスを用いることが可能であり、これらのガスまたはこれらの混合ガスを用途に応じて選択することができる。窒素ガスおよび酸素ガスを主として含む空気は気体発生装置１０１において簡便に利用できるガスの１つである。表１に、これらのガスの１気圧２０℃における水に対する溶解度を示す。 As the gas 3, oxygen gas, ozone gas, nitrogen gas, carbon gas, hydrogen gas, air containing negative ions, and gas containing at least one of group 18 element gas can be used. The mixed gas can be selected according to the application. Air mainly containing nitrogen gas and oxygen gas is one of the gases that can be easily used in the gas generator 101. Table 1 shows the solubility of these gases in water at 1 atm and 20 ° C.

気体３として混合ガスを用いる場合、各ガスの液体４中でのモル分率ｘ_iとガスの分圧ｐ_iとの間にはヘンリー定数Ｋ_iを用いてＫ_i＝ｐ_i／ｘ_iの関係が成り立つ。つまり、各ガスの溶解度は分圧に比例する。本実施形態では、酸素ボンベを気体導入器２として用い、レギュレータによって５気圧で約２０分かけて酸素を気密性容器１内に導入した。 When a mixed gas is used as the gas 3, the Henry constant K _i is used between the molar fraction x _{i of} each gas in the liquid 4 and the partial pressure p _{i of the} gas, so that K _i = p _i / x _i A relationship is established. That is, the solubility of each gas is proportional to the partial pressure. In this embodiment, an oxygen cylinder was used as the gas introducing device 2, and oxygen was introduced into the airtight container 1 by a regulator at 5 atm for about 20 minutes.

吐出部６は配管８および吐出口７を有し、気密性容器１に設けられている。具体的には配管８の一端が気密性容器１に接続され、他端に吐出口７が設けられている。吐出口７は、たとえば、オリフィスである。吐出部６は、気密性容器1内の液体４を吐出口７から外部へ吐出する。吐出部６には開閉弁６ａが設けられている。配管８は、加圧された液体４によって変形しない限り、直線的な形状を有してもよいし、緩やかな曲率で曲げることが可能なフレキシブルチューブであってもよい。吐出口７の開口径（直径）は、必要とされる気泡の生成能力および気密性容器１の容量に依存する。家庭用機器へ本発明を適用する場合には、吐出口７の開口径ｒ１は０．１ｍｍから５ｍｍの範囲にあることが好ましい。本実施形態では、開口径ｒ１が０．５ｍｍであり、奥行き（長さ）２ｍｍのオリフィスを吐出部６として用いた。 The discharge unit 6 has a pipe 8 and a discharge port 7 and is provided in the airtight container 1. Specifically, one end of the pipe 8 is connected to the airtight container 1 and the discharge port 7 is provided at the other end. The discharge port 7 is, for example, an orifice. The discharge unit 6 discharges the liquid 4 in the airtight container 1 from the discharge port 7 to the outside. The discharge unit 6 is provided with an on-off valve 6a. The pipe 8 may have a linear shape as long as it is not deformed by the pressurized liquid 4, or may be a flexible tube that can be bent with a gentle curvature. The opening diameter (diameter) of the discharge port 7 depends on the required bubble generation capability and the capacity of the airtight container 1. When the present invention is applied to household equipment, the opening diameter r1 of the discharge port 7 is preferably in the range of 0.1 mm to 5 mm. In the present embodiment, an orifice having an opening diameter r1 of 0.5 mm and a depth (length) of 2 mm is used as the discharge unit 6.

開閉弁６ａの操作によって、吐出口７から吐出された液体４は、外部の圧力へ開放される。このとき、液体４の圧力が低下し、溶存していた気体３が気泡となってガス化する。前述したように、この際、気泡の発生を促進し、微細の気泡が多く生成させるため、導管６０が吐出部６の吐出口７に接続されている。導管６０は、吐出口７の開口径よりも大きい内径を有し、吐出口７に接続されている。導管６０の他端は、水５２が満たされた容器５１に接続されている。 By operating the on-off valve 6a, the liquid 4 discharged from the discharge port 7 is released to an external pressure. At this time, the pressure of the liquid 4 is reduced, and the dissolved gas 3 becomes bubbles and gasifies. As described above, at this time, the conduit 60 is connected to the discharge port 7 of the discharge unit 6 in order to promote the generation of bubbles and generate many fine bubbles. The conduit 60 has an inner diameter larger than the opening diameter of the discharge port 7 and is connected to the discharge port 7. The other end of the conduit 60 is connected to a container 51 filled with water 52.

導管６０は、外部の圧力に開放された液体４を一定の時間整った流れとなるように維持する。これにより、気泡が発生するための核の生成を促し、微細気泡をより多く発生させることができる。このためには、図４に示すように導管６０を流れる液体４は、層流となっていることが好ましい。矢印４ａで示すように液体４が導管６０の中心から導管６０の壁面に向かって減少するような速度分布をもった層流となっている場合、隣接する速度の層との間でストレスが生じ、気泡が発生するための核が生成する。このため、層流を長く保つことによって液体４中に微細気泡がより多く発生する。導管６０も配管８と直線的な形状を有してもよいし、緩やかな曲率で曲げることが可能なフレキシブルチューブであってもよい。これにより微細気泡を多く含む液体４が、容器５１に保持された水５２内に導入され、水５２に微細気泡５３が分散される。 The conduit 60 maintains the liquid 4 released to external pressure in a regular flow for a certain period of time. Thereby, the production | generation of the nucleus for a bubble to generate | occur | produce can be promoted, and more fine bubbles can be generated. For this purpose, as shown in FIG. 4, the liquid 4 flowing through the conduit 60 is preferably laminar. When the liquid 4 has a laminar flow with a velocity distribution such that the liquid 4 decreases from the center of the conduit 60 toward the wall surface of the conduit 60 as indicated by an arrow 4a, stress is generated between adjacent velocity layers. , Nuclei for generating bubbles are generated. For this reason, more fine bubbles are generated in the liquid 4 by keeping the laminar flow long. The conduit 60 may also have a linear shape with the pipe 8 or may be a flexible tube that can be bent with a gentle curvature. Thereby, the liquid 4 containing a lot of fine bubbles is introduced into the water 52 held in the container 51, and the fine bubbles 53 are dispersed in the water 52.

図５は、気泡発生装置１０１によって生成した気泡の粒径分布を示すグラフである。横軸は気泡の粒径を示し、縦軸は頻度を示している。測定にはＭＩＣＲＯＴＥＣ社の粒度分布計を用い、測定が安定するよう、導管６０から吐出後５分経過した液体４に対して測定を行った。図５において曲線４２で示すように、気泡発生装置１０１により生成した気泡の粒径は、約０．５μｍから約６０μｍの範囲内で分布しており、６０μｍより大きい粒径の気泡はほとんど生成していない。 FIG. 5 is a graph showing the particle size distribution of bubbles generated by the bubble generator 101. The horizontal axis indicates the bubble particle size, and the vertical axis indicates the frequency. For the measurement, a particle size distribution meter manufactured by MICROTEC was used, and the measurement was performed on the liquid 4 after 5 minutes passed from the conduit 60 so that the measurement was stabilized. As shown by a curve 42 in FIG. 5, the particle diameters of the bubbles generated by the bubble generator 101 are distributed within the range of about 0.5 μm to about 60 μm, and almost all the bubbles having a particle diameter larger than 60 μm are generated. Not.

比較のために、気泡発生装置１０１から導管６０を除き、気泡を発生させた場合の粒径分布および気泡発生に用いた純水の粒径分布を調べた。曲線４１で示すように、導管６０を用いずに気泡を発生させた場合、生成する気泡は１０μｍ以上の粒径を有し、特に２００μｍ程度の粒径の気泡が多く発生する。また、曲線４４で示すように気泡発生装置１０１に導入した純水には、およそ５００μｍ以下の気泡は含んでいないことが分かる。 For comparison, the conduit 60 was removed from the bubble generating device 101, and the particle size distribution when bubbles were generated and the particle size distribution of pure water used for generating bubbles were examined. As shown by the curve 41, when bubbles are generated without using the conduit 60, the generated bubbles have a particle size of 10 μm or more, and many bubbles having a particle size of about 200 μm are generated. Further, as shown by the curve 44, it is understood that the pure water introduced into the bubble generating device 101 does not contain bubbles of about 500 μm or less.

図５から明らかなように導管６０を備えた気泡発生装置１０１によって６０μｍ以下の粒径を有する微細気泡を発生させることができる。また、単に微細気泡を含んでいるだけでなく、６０μｍ以上の粒径を有する気泡はほとんど発生しない。粒径が大きく液体中ですぐ浮上するような気泡は含んでいないため、６０μｍ以下の粒径を有する微細気泡が、浮上性の気泡にともなわれて浮上することなく、液体中に長時間分散あるいは滞留することができる。 As is clear from FIG. 5, fine bubbles having a particle size of 60 μm or less can be generated by the bubble generator 101 provided with the conduit 60. Moreover, it not only contains fine bubbles, but bubbles having a particle size of 60 μm or more are hardly generated. Because it does not contain bubbles that have a large particle size and immediately float in the liquid, fine bubbles having a particle size of 60 μm or less are dispersed in the liquid for a long time without floating along with the floating bubbles. Alternatively, it can stay.

次に、導管６０の最適な形状について説明する。前述したように導管６０は、気泡が発生するための核を多く生成する働きを備える。このために、大気圧に開放された液体４は一定の時間整った流れを維持することが好ましい。図６は、導管６０内に滞在する時間と、生成する気泡の平均粒径との関係を示すグラフである。図６から明らかなように、導管６０での滞留時間が０．５秒より短い場合、生成する気泡の平均粒径は著しく増大する。これに対して、滞留時間が０．５秒以上である場合、気泡の平均粒径は約１０μｍ以下であり、滞留時間が長くなるにつれて平均粒径は小さくなっている。このことから吐出口７から排出された液体４が導管６０内で０．５秒以上滞留することが好ましいことが分かる。 Next, the optimum shape of the conduit 60 will be described. As described above, the conduit 60 has a function of generating many nuclei for generating bubbles. For this reason, it is preferable that the liquid 4 opened to atmospheric pressure maintains a flow in which the liquid 4 is arranged for a certain period of time. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the time spent in the conduit 60 and the average particle size of the generated bubbles. As is apparent from FIG. 6, when the residence time in the conduit 60 is shorter than 0.5 seconds, the average particle diameter of the generated bubbles is remarkably increased. On the other hand, when the residence time is 0.5 seconds or more, the average particle size of the bubbles is about 10 μm or less, and the average particle size becomes smaller as the residence time becomes longer. From this, it can be seen that the liquid 4 discharged from the discharge port 7 preferably stays in the conduit 60 for 0.5 seconds or more.

導管６０の滞留時間は液体４の流速である吐出速度に依存する。また、導管６０の内径および吐出口７にも依存する。詳細な実験の結果、図3に示すように、吐出口７の開口径ｒ１が０．１ｍｍから５ｍｍの範囲内であれば、導管６０の内径は、０．５ｍｍから１０ｍｍの範囲内であり、長さｌは、５０ｍｍ以上であることが好ましい。 The residence time of the conduit 60 depends on the discharge speed, which is the flow rate of the liquid 4. It also depends on the inner diameter of the conduit 60 and the discharge port 7. As a result of the detailed experiment, as shown in FIG. 3, if the opening diameter r1 of the discharge port 7 is in the range of 0.1 mm to 5 mm, the inner diameter of the conduit 60 is in the range of 0.5 mm to 10 mm, The length l is preferably 50 mm or more.

また、導管６０を流れる液体４が層流状態を維持しやすいよう、導管６０は、内径変化のない平行管であり、平行な流路を形成していることが好ましい。流路が拡大するようなベンチュリー管を用いることは好ましくない。また、ベンチュリー管を導管６０として用いた場合、流路の拡大にともなって、液体４の圧力が急激に低下し、負圧になったりする。急激な圧力低下によって液体４に溶解していた気体が突沸し、大きな気泡が生成してしまうという問題も生じる。 Moreover, it is preferable that the conduit | pipe 60 is a parallel pipe | tube without an internal diameter change, and forms the parallel flow path so that the liquid 4 which flows through the conduit | pipe 60 may maintain a laminar flow state easily. It is not preferable to use a Venturi tube whose channel is enlarged. Further, when the venturi tube is used as the conduit 60, the pressure of the liquid 4 rapidly decreases and becomes a negative pressure as the flow path is enlarged. There is also a problem that the gas dissolved in the liquid 4 is suddenly boiled due to a rapid pressure drop and large bubbles are generated.

このように本実施形態によれば、液体を収納した気密容器内に気体を加圧しながら導入することによって加圧状態で気体を液体に溶解させ、加圧された液体の圧力を低下させることにより、溶解していた気体を気泡として発生させる。このため、主要な構成要素として気密容器および気体を加圧して気密容器へ導入することのできる気体導入器があればよく、構造が簡単であり、大掛かりな構造を要しない気泡発生装置を実現することができる。また、加圧された液体を吐出口から吐出する際、液体の流れを整えながら所定の時間導管を通過させることによって、気泡が発生するための核生成を促し、多くの微小な気泡を生成することができる。このため、浮上性を有する粒径の大きな気泡が成長するのを抑制し、微細気泡を多く生成することができる。 As described above, according to the present embodiment, by introducing the gas into the airtight container containing the liquid while being pressurized, the gas is dissolved in the liquid in a pressurized state, and the pressure of the pressurized liquid is reduced. The dissolved gas is generated as bubbles. For this reason, an airtight container and a gas introducing device capable of pressurizing and introducing a gas into the airtight container need only be provided as main components, and a bubble generating device that has a simple structure and does not require a large structure is realized. be able to. In addition, when discharging pressurized liquid from the discharge port, it passes through the conduit for a predetermined time while adjusting the flow of the liquid, thereby promoting nucleation for generating bubbles and generating many minute bubbles. be able to. For this reason, it is possible to suppress the growth of bubbles having a large particle size having buoyancy and to generate many fine bubbles.

（第２の実施形態）
図７は、本発明による気泡発生装置の第２の実施形態を示す模式図である。図７に示す気泡発生装置１０２は、気密性容器１と、気体導入器２と、吐出部６と、導管６０と、気泡分離器７０とを備える。気泡発生装置１０２は、気泡分離器７０をさらに備えている点で第１の実施形態の気泡発生装置１０１と異なっている。気泡発生装置１０２の気密性容器１、気体導入器２、吐出部６および導管６０は第１の実施形態で説明したように機能し、導管６０から微細気泡を含む液体が吐出される。 (Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic diagram showing a second embodiment of the bubble generating device according to the present invention. A bubble generating device 102 shown in FIG. 7 includes an airtight container 1, a gas introducing device 2, a discharge unit 6, a conduit 60, and a bubble separator 70. The bubble generation device 102 is different from the bubble generation device 101 of the first embodiment in that it further includes a bubble separator 70. The airtight container 1, the gas introduction device 2, the discharge unit 6 and the conduit 60 of the bubble generating device 102 function as described in the first embodiment, and a liquid containing fine bubbles is discharged from the conduit 60.

気泡分離器７０は、導管６０に接続されており、導管６０から吐出する微細気泡を含む液体から、液体中に含まれており所定の値より大きい直径を有する気泡を分離する。このために気泡分離器７０は、一対の主面を有し、主面に所定の大きさの貫通開口が複数設けられた篩６２を備えている。篩６２は、具体的には、所定の目開きを有する網や、所定の大きさの貫通孔が複数設けられた分離膜またはセラミックス板などである。貫通開口は円形や矩形に限られず、たとえばスリットであってもよい。 The bubble separator 70 is connected to the conduit 60, and separates bubbles contained in the liquid and having a diameter larger than a predetermined value from the liquid containing fine bubbles discharged from the conduit 60. For this purpose, the bubble separator 70 includes a sieve 62 having a pair of main surfaces and a plurality of through-openings of a predetermined size provided on the main surfaces. Specifically, the sieve 62 is a net having a predetermined mesh, a separation membrane provided with a plurality of through holes of a predetermined size, or a ceramic plate. The through opening is not limited to a circle or a rectangle, and may be a slit, for example.

篩６２を導管６０から吐出する液体４の流路を遮るようにして配置することにより、液体４に含まれ、貫通開口より大きな直径を有する気泡は、篩６２によって遮断され、液体４および貫通開口より小さな直径を有する気泡のみが篩６２を通過する。このようにして液体４中の微細気泡のうち、直径の大きなものを分離することができる。 By disposing the sieve 62 so as to block the flow path of the liquid 4 discharged from the conduit 60, the bubbles contained in the liquid 4 and having a diameter larger than the through opening are blocked by the sieve 62, and the liquid 4 and the through opening. Only bubbles having a smaller diameter pass through the sieve 62. In this way, large bubbles of the fine bubbles in the liquid 4 can be separated.

所定の値より大きい直径を有する気泡を効率よく分離するためには、開口率の大きな篩６２を用いることが好ましく、網を篩６２として用いることがより好ましい。また、篩６２により分離された直径の大きな気泡が篩６２を通過した液体４と接触しないように気泡分離器７０が構成されていることが好ましい。このために、気泡分離器７０は、液体４を導入するための導入口６１ａ、大きな気泡が分離された液体を排出するための排出口６１ｂおよび大きな気泡を放出するための気泡放出口６３ｃを有する管路６１を含む。篩６２は、導入口６１ａと排出口６１ｂとの間において、管路６１が規定する液体４の流路を遮るように配置されている。また、気泡放出口６３ｃは、管路６１において篩６２を通過することを遮られた気泡が浮上する位置に設けられている。より好ましくは、篩６２に遮られた気泡が浮上しやすいよう、篩６２の導入口６１ａ側の主面が気泡放出口６１ｃへ向くよう、液体４の流路の延びる方向に対して１度から９０度の角度θをなし、かつ流れの全てについて篩以外のパスがないように設置されている。また、篩６２を液体４の流路を遮るように配置するため、篩６２が液体４の流れに対して抵抗となり、液体４は気泡排出口６１ｃ側へ溢れる。気泡排出口６１ｃから液体４が溢れないよう、気泡排出口６１ｃは液体４の流路から高さｌ２を有していることが好ましい。高さｌ２は２ｃｍ以上であることが好ましい。 In order to efficiently separate bubbles having a diameter larger than a predetermined value, it is preferable to use a sieve 62 having a large aperture ratio, and it is more preferable to use a mesh as the sieve 62. Further, it is preferable that the bubble separator 70 is configured so that bubbles having a large diameter separated by the sieve 62 do not come into contact with the liquid 4 that has passed through the sieve 62. For this purpose, the bubble separator 70 has an introduction port 61a for introducing the liquid 4, a discharge port 61b for discharging the liquid from which large bubbles are separated, and a bubble discharge port 63c for discharging large bubbles. A conduit 61 is included. The sieve 62 is disposed between the inlet 61a and the outlet 61b so as to block the flow path of the liquid 4 defined by the pipe 61. In addition, the bubble discharge port 63c is provided at a position where the bubble blocked from passing through the sieve 62 in the pipeline 61 rises. More preferably, from the 1 degree with respect to the direction in which the flow path of the liquid 4 extends, the main surface of the sieve 62 on the side of the inlet 61a faces the bubble outlet 61c so that the bubbles blocked by the sieve 62 are likely to rise. It is installed so that there is no path other than a sieve for the entire flow with an angle θ of 90 degrees. Further, since the sieve 62 is disposed so as to block the flow path of the liquid 4, the sieve 62 becomes resistant to the flow of the liquid 4, and the liquid 4 overflows toward the bubble discharge port 61c. It is preferable that the bubble outlet 61c has a height 12 from the flow path of the liquid 4 so that the liquid 4 does not overflow from the bubble outlet 61c. The height l2 is preferably 2 cm or more.

前述したように生成する微細気泡は直径６０μｍ以下のものを含むことが好ましい。このためには、概ね直径の２倍程度の開口径、つまり、約１２０μｍ程度の貫通開口を有する篩６２を用いればよいことが分かった。貫通開口が直径６０μｍより大きくても貫通開口の周囲に接触するなどして篩６２を通過することができないからである。たとえば、線形０．１ｍｍの網を用いる場合、１００メッシュであればおおよそこの大きさの貫通開口を有する。 As described above, the generated fine bubbles preferably include those having a diameter of 60 μm or less. For this purpose, it has been found that a sieve 62 having an opening diameter of about twice the diameter, that is, a through opening of about 120 μm may be used. This is because even if the through-opening is larger than 60 μm in diameter, it cannot pass through the sieve 62 due to contact with the periphery of the through-opening. For example, when a linear 0.1 mm net is used, a 100-mesh opening has a through opening of approximately this size.

図４の曲線４３は、気泡発生装置１０２により生成された気泡の粒径分布を示している。図４から明らかなように、４０μｍより直径が大きい気泡はほとんど含まれていない。また、曲線４３と曲線４２とを比較すれば明らかなように、気泡分離器７０を設けることによって、所定の粒径以上の気泡が除去されるだけでなく、数μｍ程度の直径の気泡が増大していることが分かる。 A curve 43 in FIG. 4 shows the particle size distribution of the bubbles generated by the bubble generator 102. As is apparent from FIG. 4, bubbles having a diameter larger than 40 μm are hardly included. Further, as is clear from the comparison between the curve 43 and the curve 42, the provision of the bubble separator 70 not only removes bubbles having a predetermined particle diameter but also increases bubbles having a diameter of about several μm. You can see that

本実施形態によれば、気泡分離器７０によって粒径の大きい気泡を分離することができるため、微細気泡のみを得ることができる。このため、液体中において長時間滞留する気泡を得ることができ、微細気泡による上述した種々の効果をより高めることが可能となる。 According to the present embodiment, bubbles having a large particle size can be separated by the bubble separator 70, so that only fine bubbles can be obtained. For this reason, it is possible to obtain bubbles that stay in the liquid for a long time, and it is possible to further enhance the various effects described above due to the fine bubbles.

なお、本実施形態では、導管６０に気泡分離器７０を接続しているが、導管６０を省略し、吐出部６の吐出口７に直接気泡分離器７０を接続してもよい。導管６０を用いないことによって、微細気泡の生成効率は多少低下するが、気泡分離器７０によって、粒径の大きな気泡は確実に除去できる。このため、多少生成効率は低下するものの直径６０μｍ以下粒径を有する微細気泡のみを生成することができ、上述したような効果を得ることができる。 In the present embodiment, the bubble separator 70 is connected to the conduit 60, but the conduit 60 may be omitted and the bubble separator 70 may be directly connected to the discharge port 7 of the discharge unit 6. By not using the conduit 60, the generation efficiency of fine bubbles is somewhat lowered, but the bubble separator 70 can reliably remove bubbles having a large particle size. For this reason, although the production efficiency is somewhat reduced, only fine bubbles having a diameter of 60 μm or less can be produced, and the above-described effects can be obtained.

（第３の実施形態）
図８は、本発明による気泡発生装置の第３の実施形態を示す模式図である。気泡発生装置１０３は、第１の実施形態の気泡発生装置１０１の構造に加えて、自動制御のための構造を備え、気泡の発生を自動的に行うことができる。図８に示すように、気泡発生装置１０３は、気密容器１と、気体導入器２と、吐出部６と、導管６０と、圧力計７１と液面計７２と、圧力逃がし弁７３と、制御装置７４と、開閉弁５ａ、６ａ、および９ａを備える。 (Third embodiment)
FIG. 8 is a schematic view showing a third embodiment of the bubble generating device according to the present invention. The bubble generation device 103 includes a structure for automatic control in addition to the structure of the bubble generation device 101 of the first embodiment, and can automatically generate bubbles. As shown in FIG. 8, the bubble generating device 103 includes an airtight container 1, a gas introducing device 2, a discharge unit 6, a conduit 60, a pressure gauge 71, a liquid level gauge 72, a pressure relief valve 73, and a control. The apparatus 74 and the on-off valves 5a, 6a, and 9a are provided.

気密容器１には、液体４を気密容器１へ導入するための配管９が接続されており、配管９を流れる液体４の流量を制御するための開閉弁９ａが配管９に設けられている。また気体導入器２と気密性容器１とは配管５により接続されており、配管５には開閉弁５ａが設けられている。吐出部６の配管８には開閉弁６ａが設けられている。 A pipe 9 for introducing the liquid 4 into the airtight container 1 is connected to the airtight container 1, and an opening / closing valve 9 a for controlling the flow rate of the liquid 4 flowing through the pipe 9 is provided in the pipe 9. The gas introducing device 2 and the airtight container 1 are connected by a pipe 5, and the pipe 5 is provided with an on-off valve 5 a. The piping 8 of the discharge unit 6 is provided with an on-off valve 6a.

気密容器１には、液体４の液面の高さを検出するための液面計７２と気密容器１内の圧力を検出するための圧力計７１とがさらに設けられている。圧力計７１には圧力逃がし弁７３が設けられている。 The hermetic container 1 is further provided with a liquid level gauge 72 for detecting the height of the liquid 4 and a pressure gauge 71 for detecting the pressure in the hermetic container 1. The pressure gauge 71 is provided with a pressure relief valve 73.

制御装置７４は、液面計７２および圧力計７１で検出した値に基づき、開閉弁５ａ、６ａ、および９ａを制御し、気体３および液体４を気密容器１へ導入し、また、吐出部６の吐出口７から気泡を含む液体４を吐出させる。より具体的には、制御装置７４は、液面計７２による検出結果に基づき、開閉弁９ａを制御し、気密容器１内の液体４の量が所定の範囲内になるように制御する。また、圧力計７１による検出結果に基づいて、気密容器１内の圧力が所定の範囲内になるように制御する。何らかの原因によって圧力が所定の範囲を超えて高まった場合には、圧力逃がし弁７３を開放し、圧力を低下させる。 The control device 74 controls the on-off valves 5a, 6a, and 9a based on the values detected by the liquid level gauge 72 and the pressure gauge 71, introduces the gas 3 and the liquid 4 into the airtight container 1, and the discharge unit 6 The liquid 4 containing bubbles is discharged from the discharge port 7. More specifically, the control device 74 controls the on-off valve 9a based on the detection result by the liquid level gauge 72 so that the amount of the liquid 4 in the hermetic container 1 is within a predetermined range. Moreover, based on the detection result by the pressure gauge 71, it controls so that the pressure in the airtight container 1 may become in a predetermined range. When the pressure increases beyond a predetermined range for some reason, the pressure relief valve 73 is opened to lower the pressure.

気密容器１内に導入された気体３が液体４に溶解し、平衡状態に達するまで所定の時間を要するため、たとえば、圧力計７１によって検出した圧力が所定の時間維持された場合に、気体３が十分液体４に溶解したと判断し、開閉弁６ａを制御して、吐出口７から気泡を含む液体４を吐出する。このような構成によって、気泡発生装置１０３を自動的に制御することが可能となる。 Since the gas 3 introduced into the hermetic container 1 is dissolved in the liquid 4 and takes a predetermined time to reach an equilibrium state, for example, when the pressure detected by the pressure gauge 71 is maintained for a predetermined time, the gas 3 Is sufficiently dissolved in the liquid 4, and the on-off valve 6a is controlled to discharge the liquid 4 containing bubbles from the discharge port 7. With such a configuration, the bubble generating device 103 can be automatically controlled.

また、この構造を備えた気泡発生装置１０３を２台用意することによって、一方の気泡発生装置１０３において、気体３や液体４を気密容器１内に導入し、気体３を液体４に溶解させている間、他方の気泡発生装置１０３から気泡を含む液体４を吐出させることができる。これにより、気泡の発生を連続的に行うことが可能となる。 In addition, by preparing two bubble generation devices 103 having this structure, in one bubble generation device 103, the gas 3 or the liquid 4 is introduced into the airtight container 1, and the gas 3 is dissolved in the liquid 4. While there is, the liquid 4 containing bubbles can be discharged from the other bubble generation device 103. Thereby, it becomes possible to generate bubbles continuously.

なお、本実施形態は、第１の実施形態の気泡発生装置１０１に自動制御を行うための構造を設けているが、第２の実施形態の気泡発生装置１０２に自動制御を行うための構造を設けてもよい。 In this embodiment, the bubble generating device 101 of the first embodiment is provided with a structure for performing automatic control. However, the bubble generating device 102 of the second embodiment has a structure for performing automatic control. It may be provided.

これまで説明したように、本発明の気泡発生装置は簡単な構造を備え、必要とされる気泡の生成能力に応じて、気密性容器の容量や気体導入器の性能を自由に調節できる。このため、特に、従来の気泡発生装置では困難であった微細気泡を含む少量液体を生成するこが可能であり、家庭用機器や医療福祉機器に本発明の気泡発生装置を好適に用いることができる。しかし、気密性容器の容量を大きくし、大量の気体を高い圧力で圧縮できる気体導入器を用いることによって、本発明の気泡発生装置を産業用機器へ応用することも可能である。具体的には、養魚施設などの漁業分野、農業分野、水質浄化分野へも好適に本発明を用いることができる。 As described above, the bubble generating apparatus of the present invention has a simple structure, and can freely adjust the capacity of the airtight container and the performance of the gas introducing device according to the required bubble generation capability. For this reason, in particular, it is possible to generate a small amount of liquid containing fine bubbles, which has been difficult with conventional bubble generating devices, and the bubble generating device of the present invention can be suitably used for household devices and medical welfare devices. it can. However, it is possible to apply the bubble generating device of the present invention to industrial equipment by increasing the capacity of the airtight container and using a gas introducing device capable of compressing a large amount of gas at a high pressure. Specifically, the present invention can be suitably used in the fishery field such as fish farms, the agricultural field, and the water purification field.

本発明の気泡発生装置は、民生用家庭機器、医療福祉機器など、微細気泡を含む少量の液体を利用する機器や、微細気泡を含む大量の液体を利用する漁業分野、農業分野、水質浄化分野などの産業機器へ好適に用いることができる。 The bubble generating device of the present invention is a device that uses a small amount of liquid containing fine bubbles, such as consumer household equipment and medical welfare equipment, a fishery field that uses a large amount of liquid containing fine bubbles, an agricultural field, and a water purification field. It can use suitably for industrial equipment, such as.

本発明の気泡発生装置の構成を概括的に示す図である。It is a figure which shows generally the structure of the bubble generator of this invention. 本発明の気泡発生装置により生成した気泡の粒径分布の時間経過の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the time passage of the particle size distribution of the bubble produced | generated by the bubble generator of this invention. 本発明による気泡発生装置の第１の実施形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 1st Embodiment of the bubble generator by this invention. 図３に示す気泡発生装置の導管を流れる液体の状態を説明する図である。It is a figure explaining the state of the liquid which flows through the conduit | pipe of the bubble generator shown in FIG. 第１の実施形態および第２の実施形態の気泡発生装置により生成する気泡の粒径分布を示すグラフである。It is a graph which shows the particle size distribution of the bubble produced | generated by the bubble generator of 1st Embodiment and 2nd Embodiment. 図３に示す気泡発生装置において、導管での液体の滞留時間In the bubble generator shown in FIG. 3, the residence time of the liquid in the conduit 本発明による気泡発生装置の第２の実施形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 2nd Embodiment of the bubble generator by this invention. 本発明による気泡発生装置の第３の実施形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 3rd Embodiment of the bubble generator by this invention.

Explanation of symbols

１気密性容器
２気体導入器
３気体
４、５２液体
５、８、９配管
６吐出部
７吐出口
５１容器
５３微細気泡
６０導管
６１管路
６２篩
７０気泡分離器
１００、１０１、１０２、１０３気泡発生装置

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container 2 Gas introducing device 3 Gas 4, 52 Liquid 5, 8, 9 Pipe 6 Discharge part 7 Discharge port 51 Container 53 Fine bubble 60 Conduit 61 Pipe line 62 Sieve 70 Bubble separator 100, 101, 102, 103 Bubble Generator

Claims

An airtight container for storing liquid;
A gas introducer that introduces gas into the hermetic container and pressurizes the liquid to dissolve the gas in the liquid;
A discharge part provided in the airtight container, and having a discharge port for discharging the liquid from the airtight container to the outside;
A conduit having an inner diameter that is larger than the opening diameter of the outlet, and connected to the outlet;
A bubble generating device comprising:

The bubble generating device according to claim 1, wherein the conduit has a length in which the liquid discharged from the discharge port stays in the conduit at a predetermined flow rate for 0.5 seconds or more.

The bubble generating apparatus according to claim 2, wherein a length of the conduit is 50 mm or more.

The bubble generating device according to claim 1, wherein an opening diameter of the discharge port is 0.1 mm or more and 5 mm or less, and an inner diameter of the conduit is 0.5 mm or more and 10 mm or less.

An airtight container for storing liquid;
A gas introducer that introduces gas into the hermetic container and pressurizes the liquid to dissolve the gas in the liquid;
A discharge part provided in the airtight container, and having a discharge port for discharging the liquid from the airtight container to the outside;
A bubble separator for separating bubbles contained in the liquid and having a diameter larger than a predetermined value from the liquid discharged from the discharge port;
A bubble generating device comprising:

The bubble separator includes a mesh having a predetermined opening, and the liquid having a diameter larger than the predetermined value is removed by passing the liquid discharged from the discharge port through the mesh. The bubble generating apparatus as described.

The bubble generating apparatus according to claim 6, wherein the net has an opening having a fineness of 100 mesh or more.

The bubble separator includes a conduit having an introduction port, a discharge port, and a bubble discharge port, and the mesh is provided to block the liquid flow path between the introduction port and the discharge port of the pipeline. The bubble generating device according to claim 7, wherein the bubble discharge port is provided in the pipe line so that the bubbles separated by the net rise and reach the bubble discharge port.

9. The apparatus according to claim 5, further comprising a conduit having an inner diameter larger than an inner diameter of the discharge port between the discharge port of the discharge unit and the introduction port of the bubble separator, and connected to the discharge port. The bubble generator described in 1.

The bubble generating device according to claim 9, wherein the conduit has a length in which the liquid discharged from the discharge port stays in the conduit at a predetermined flow rate for 0.5 seconds or more.

The bubble generating apparatus according to claim 10, wherein a length of the conduit is 50 mm or more.

The bubble generating apparatus according to claim 11, wherein an inner diameter of the discharge port is 0.1 mm or more and 5 mm or less, and an inner diameter of the conduit is 0.5 mm or more and 10 mm or less.

The bubble generating device according to claim 1, wherein the liquid is water or a hydrophilic solvent.

The bubble generating apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein the gas includes at least one of oxygen gas, ozone gas, nitrogen gas, carbon gas, hydrogen gas, air containing negative ions, and group 18 element gas.

The bubble generating apparatus according to claim 1, wherein the conduit has flexibility.

An on-off valve provided between the discharge port of the discharge unit and the airtight container is further provided, and the liquid containing bubbles is intermittently generated from the discharge port by operation of the on-off valve. The bubble generating device according to any one of the above.

A pressure gauge for detecting the pressure in the airtight container;
Based on the value detected by the pressure gauge, a control unit for controlling the operation of the gas introducer;
The bubble generating device according to any one of claims 1 to 12, further comprising:

Introducing a gas into an airtight container containing a liquid and dissolving the gas in the liquid by pressurizing the liquid; and
Discharging the liquid from an outlet provided in the airtight container to the outside;
Passing the liquid through the conduit so that the liquid stays in the conduit connected to the discharge port for a predetermined period of time, having an inner diameter larger than the opening diameter of the discharge port;
A method for generating bubbles.

The bubble generating device according to claim 18, wherein in the step of passing the liquid through the conduit, the liquid is retained in the conduit at a predetermined flow rate for 0.5 second or more.

Introducing a gas into an airtight container containing a liquid and dissolving the gas in the liquid by pressurizing the liquid; and
Discharging the liquid from an outlet provided in the airtight container to the outside;
Separating air bubbles contained in the liquid and having a diameter larger than a predetermined value from the liquid discharged from the discharge port;
A method for generating bubbles.

21. The bubble generation method according to claim 20, wherein in the step of separating the bubbles, the liquid is passed through a mesh having a predetermined opening.