JP2006326484A - マイクロバブル発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】 十分な量のマイクロバブルを効率よく発生させることができるようにしたマイクロバブル発生器の提供。
【解決手段】 函体２の内部が下側仕切壁３１と上側仕切壁３２によって下段室４０、中段室４１、上段室４２の３室に区画され、下段室に気液混合水の流入口５０が形成され、下側仕切壁及び上側仕切壁に、気液混合水を通過させることでその気液混合水を空気せん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔５１、５２が形成され、上段室にマイクロバブル混合水の流出口５３が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロバブル（微細気泡）を発生させるための装置に関するものである。

従来、水と気体とを混合させた気液混合水（２層旋回流）を小孔に通過させ、そのときの空気せん断（粉砕）によってマイクロバブルを発生させるようにしたマイクロバブル発生装置が知られている（特許文献１参照）。

このマイクロバブル発生装置は、気液混合ポンプの吐出配管の途中に抵抗器を設け、この抵抗器の内部に障壁板を設け、その障壁板に１個又は２個のオリフィスを形成させ、前記気液混合ポンプの気液混合比を制御させると共に、オリフィスに気液混合ポンプからの気液混合水を加圧状態で通過させることでその気液混合水を空気せん断させてマイクロバブルを発生させるように構成されている。

しかしながら、この従来技術では、抵抗器の障壁板に形成した１個又は２個のオリフィスに気液混合水を１回通過させるだけのものであるため、マイクロバブルの発生効率が非常に低く、この抵抗器だけでは十分な量のマイクロバブルを発生させることができないという問題があった。
そのため従来技術では、ポンプ自体に気液混合比の制御機能を持たせ、最適なポンプと抵抗器との両方でマイクロバブルを発生させるようにしていた。
特開２００３−１１７３６５号公報

本発明は、気液混合水を少なくとも３回攪拌させて気泡の分裂を促し、かつ多数の小孔に少なくとも２回に亘って気液混合水を通過させることで、十分な量のマイクロバブルを効率よく発生させることができるようにしたマイクロバブル発生器を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために、本発明（請求項１）のマイクロバブル発生器は、
函体の内部が少なくとも上下２段の仕切壁によって下段室、中段室、上段室の３室に区画され、
前記下段室に気液混合水の流入口が形成され、
下段室と中段室とを区画する下側仕切壁に、気液混合水を加圧状態で通過させることでその気液混合水を空気せん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔が形成され、
中段室と上段室とを区画する上側仕切壁に、気液混合水を通過させることでその気液混合水を空気せん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔が形成され、
前記上段室にマイクロバブル混合水の流出口が形成されている構成とした。

なお、本発明において、函体の内部を上下２段以上の仕切壁によって３室以上に区画できるのは勿論である。

又、本発明（請求項２）のマイクロバブル発生器は、
前記請求項１記載のマイクロバブル発生器において、
下側仕切壁に形成すべき多数の小孔が集合して下側小孔群が形成されると共に、上側仕切壁に形成すべき多数の小孔が集合して上側小孔群が形成され、
前記流入口が函体中心からオフセットした位置で前記下段室に形成され、
前記下側小孔群が函体中心から前記流入口と反対方向にオフセットした位置で前記下側仕切壁に配設され、
前記上側小孔群が函体中心から前記下側小孔群と反対方向にオフセットした位置で前記上側仕切壁に配設され、
前記流出口が函体中心から前記上側小孔群と反対方向にオフセットした位置で前記上段室に形成されている態様とした。

又、本発明（請求項３）のマイクロバブル発生器は、
前記請求項１又は２記載のマイクロバブル発生器において、
上側小孔群を構成する小孔の内径が、下側小孔群を構成する小孔の内径よりも大きく形成されている態様とした。

本発明のマイクロバブル発生器では、ポンプからの気液混合水は、下段室、中段室、上段室に流入する度に攪拌されるため、水中に気体を溶解させる頻度を増加させることができ、気泡の分裂を少なくとも３回に亘って促すことができる。
また、下側仕切壁及び上側仕切壁に形成した多数の小孔を通過する度に空気せん断が生じるため、少なくとも２回に亘って空気せん断を生じさせることができ、十分な量のマイクロバブルを効率よく発生させることができる。

又、流入口、下側小孔群、上側小孔群、流出口を函体中心から交互反対方向にオフセットさせると（請求項２）、函体内において気液混合水を蛇行状に流動させることができ、下段室、中段室、上段室に流入した気液混合水を十分に攪拌させることができる。

気液混合水の圧力は、小孔を通過する度に低下していくため、上側小孔群を通過するときの圧力は下側小孔群を通過するときの圧力よりも低下している。
そこで、上側小孔群を構成するの小孔の内径を、下側小孔群を構成するの小孔の内径よりも大きく形成させると（請求項３）、上側小孔群による空気せん断を生じさせながら気液混合水のスムーズな流動を確保することができる。

図１は本発明のマイクロバブル発生器の実施例を示す全体断面図、図２は下側小孔群を示す平面図、図３はその小孔を示す断面図、図４は上側小孔群を示す平面図、図５はその小孔を示す断面図、図６はマイクロバブル発生器を装備したマイクロバブル発生装置の概略説明図である。

図６に示すように、本実施例のマイクロバブル発生器１はマイクロバブル発生装置Ａの構成部材となるもので、ポンプＰの吐出配管９の途中に配設されることになる。

前記ポンプＰの吸入配管８にはコンプレッサ等の空気圧縮機７が接続され、この空気圧縮機７から吸入配管８に所定圧力（例えば、０．３ＭＰａ）の空気を注入させるようになっている。
このようにして空気が注入されることで得られた気液混合水は、吸入配管８からポンプＰに流入し、このポンプＰにより圧送されて吐出配管９の上流部９１に流入し、その途中に設けたマイクロバブル発生器１に流入して、ここでマイクロバブルを発生させたのち、そのマイクロバブル混合水をマイクロバブル発生器１から吐出配管９の下流部９２に排出させるようになっている。

次に、マイクロバブル発生器１の構成を図１〜図５により説明する。
このマイクロバブル発生器１は、図１に示すように、円形胴壁２０と、底壁２１と、天壁２２とで形成されたケーシングとしての函体２を有し、この函体２の内部が下側仕切壁３１と上側仕切壁３２によって下段室４０、中段室４１、上段室４２の３室に区画されたものになっている。

前記下段室４０には、気液混合水の流入口５０が形成されるもので、実施例では、函体中心Ｃからオフセットした円形胴壁２０寄り位置の底壁２１に開口するように形成されている。
なお、この流入口５０はポンプＰの吐出配管９の上流部９１に接続される。

前記下側仕切壁３１は、下段室４０と中段室４１とを区画するもので、気液混合水を加圧状態で通過させることでその気液混合水を空気せん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔５１が形成されている。
この場合、図２に示すように、多数の小孔５１が集合して下側小孔群５１ａが形成され、この下側小孔群５１ａが函体中心Ｃから前記流入口５０と１８０°反対方向にオフセットした円形胴壁２０寄り位置に形成されている。
なお、この下側仕切壁３１に形成された小孔５１は、図３に示すように、下面側及び上面側にテーパ部が形成され、気液混合水がスムーズに通過できるようになっている。

前記上側仕切壁３２は、中段室４１と上段室４２とを区画するもので、気液混合水を加圧状態で通過させることでその気液混合水を空気せん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔５２が形成されている。
この場合、図４に示すように、多数の小孔５２が集合して上側小孔群５２ａが形成され、この上側小孔群５２ａが函体中心Ｃから前記下側小孔群５１ａと１８０°反対方向にオフセットした円形胴壁２０寄り位置に形成されている。
なお、この上側仕切壁３２に形成された小孔５２は、図５に示すように、上面側にテーパ部が形成され、気液混合水がスムーズに通過できるようになっている。
又、上側小孔群５２ａを構成する小孔５２の内径Ｄ２が、下側小孔群を構成する小孔の内径Ｄ１よりも大きく（Ｄ１＜Ｄ２）形成されている。

前記上段室４２には、気液混合水の流出口５３が形成されるもので、実施例では、函体中心Ｃから前記上側小孔群５２ａと１８０°反対方向にオフセットした円形胴壁２０に開口するように形成されている。
なお、この流出口５３はポンプＰの吐出配管９の下流部９２に接続される。

本実施例のマイクロバブル発生器１は、気液混合水を圧送させるポンプＰの吐出配管９の途中に配設されるもので、ポンプＰからの気液混合水は流入口５０から下段室４０に流入する。
この下段室４０に加圧状態で流入した気液混合水は下側仕切壁３１によって流動を阻止されるため、この下段室４０内で攪拌され、水中に気体を溶解させると共に、加圧状態で多数の小孔５１を通過して中段室４１に流入する。
この小孔５１を通過する際に気液混合水は流路が絞られるため流速が速くなり、そして小孔５１を通過して中段室４１に流入すると急激に流路が拡大するため、空気せん断（粉砕）が生じ、マイクロバブルが発生する。

次に、中段室４１に流入した気液混合水は上側仕切壁３２によって流動を阻止されるため、この中段室４１内で再び攪拌されると共に、加圧状態で多数の小孔５２を通過して上段室４２に流入する。
この際にも前記と同様に、水中への気体の溶解が促進されると共に、小孔５２を通過することにより空気せん断が生じ、マイクロバブルが発生する。

そして、上段室４２に流入した気液混合水は、ここでも攪拌されて気泡の分裂が生じる。
このようにしてマイクロバブルを発生させたマイクロバブル混合水は、最終的に流出口５３からポンプＰの吐出配管９に排出されるものである。

従って、気液混合水が下段室４０、中段室４１、上段室４２に流入する度に攪拌されるため、水中に気体を溶解させる頻度を増加させることができ、気泡の分裂を少なくとも３回に亘って促すことができるし、下側仕切壁３１及び上側仕切壁３２に形成した多数の小孔５１，５２を通過する度に空気せん断が生じるため、少なくとも２回に亘って空気せん断を生じさせることができ、十分な量のマイクロバブルを効率よく発生させることができる。

又、流入口５０、下側小孔群５１ａ、上側小孔群５２ａ、流出口５３を函体中心Ｃから交互反対方向にオフセットさせたので、気液混合水が蛇行状に流動し、下段室４０、中段室４１、上段室４２に流入した気液混合水を十分に攪拌させることができる。

また、上側小孔群５２ａを構成する小孔５２の内径Ｄ２を、下側小孔群５１ａを構成する小孔５１の内径Ｄ１よりも大きく形成させたので、上側小孔群５２ａによる空気せん断を生じさせながら気液混合水のスムーズな流動を確保することができる。

本発明において、小孔の内径は、ポンプの吐出圧及び吐出量、小孔の数、下段室、中段室、上段室の流路面積等を考慮して決定される。
函体についても、円形胴壁に限らず、角形胴壁の函体に形成してもよい。
ポンプについても、気液混合水を圧送できるものであれば、カスケードポンプ、渦巻ポンプ、自吸式ポンプ等を使用できるもので、気液混合水を効率よく圧送できる構造のものがより好ましい。

本発明のマイクロバブル発生器の実施例を示す全体断面図である。 下側小孔群を示す平面図である。 その小孔を示す断面図である。 上側小孔群を示す平面図である。 その小孔を示す断面図である。 マイクロバブル発生器を装備したマイクロバブル発生装置の概略説明図である。

符号の説明

１ マイクロバブル発生器
２ 函体
２０ 円形胴壁
２１ 底壁
２２ 天壁
３１ 下側仕切壁
３２ 上側仕切壁
４０ 下段室
４１ 中段室
４２ 上段室
５０ 流入口
５１ａ 下側小孔群
５１ 小孔
５２ 小孔
５２ａ 上側小孔群
５３ 流出口
７ 空気圧縮機
８ 吸入配管
９ 吐出配管
９１ 上流部
９２ 下流部
Ａ マイクロバブル発生装置
Ｃ 函体中心
Ｐ ポンプ

Claims (3)

1. 函体の内部が少なくとも上下２段の仕切壁によって下段室、中段室、上段室の３室に区画され、
   前記下段室に気液混合水の流入口が形成され、
   下段室と中段室とを区画する下側仕切壁に、気液混合水を加圧状態で通過させることでその気液混合水を空気せん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔が形成され、
   中段室と上段室とを区画する上側仕切壁に、気液混合水を通過させることでその気液混合水を空気せん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔が形成され、
   前記上段室にマイクロバブル混合水の流出口が形成されていることを特徴とするマイクロバブル発生器。
2. 下側仕切壁に形成すべき多数の小孔が集合して下側小孔群が形成されると共に、上側仕切壁に形成すべき多数の小孔が集合して上側小孔群が形成され、
   前記流入口が函体中心からオフセットした位置で前記下段室に形成され、
   前記下側小孔群が函体中心から前記流入口と反対方向にオフセットした位置で前記下側仕切壁に配設され、
   前記上側小孔群が函体中心から前記下側小孔群と反対方向にオフセットした位置で前記上側仕切壁に配設され、
   前記流出口が函体中心から前記上側小孔群と反対方向にオフセットした位置で前記上段室に形成されている請求項１記載のマイクロバブル発生器。
3. 上側小孔群を構成する小孔の内径が、下側小孔群を構成する小孔の内径よりも大きく形成されている請求項１又は２記載のマイクロバブル発生器。
   

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