JP2007000847A - Apparatus for generating fine bubble - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細気泡発生装置に関するものである。 The present invention relates to a microbubble generator.
従来から、液体に気体を一旦溶解させてその後液中から気体を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生装置には、たとえば特許文献1にあるように、液体が流れる流路に、流路を流れる液体に気体を混入させて気体混合液体を得る気体混入部、気体混合液体を加圧して流路に流すポンプ、内部に液層と気層とを有すると共に気体混合液体が供給されて気体を液体に溶解させて気体溶解液体を得る気液溶解タンク、気体溶解液体中の気体を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生部を設けたものがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-133707, a microbubble generating device that generates a fine bubble by once dissolving a gas in a liquid and then precipitating the gas from the liquid is generated. A gas mixing part for obtaining a gas mixed liquid by mixing the gas flowing into the liquid, a pump for pressurizing the gas mixed liquid and flowing it to the flow path, and having a liquid layer and a gas layer inside and supplying the gas mixed liquid to the gas There are provided a gas-liquid dissolution tank for dissolving a gas in a liquid to obtain a gas-dissolved liquid, and a fine bubble generating part for generating a fine bubble by depositing a gas in the gas-dissolved liquid.
ここで、微細気泡の効果を得るためには多量の微細気泡を発生させる必要があり、これは気体溶解液体における液体への気体の溶解量に負うところが大きく、つまり気液溶解タンクでの気体の液体への溶解効率が、微細気泡発生装置において重要な要素となっている。なお、気体の液体への溶解はたとえば高い圧力下で行われるほどより多量の気体を液体に溶解できることが知られており、しかして、気体混合液体を気液溶解タンクに送るポンプに高い出力のものを用いることで気液溶解タンクでの気体の液体への溶解効率を向上できるのではあるが、この場合、高い出力のポンプにて微細気泡発生装置が大型化してしまうという弊害を伴うものであった。
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて為したものであって、装置の小型化を図りながらも気液溶解タンクでの気体の液体への溶解効率を向上できる微細気泡発生装置を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and provides a microbubble generator capable of improving the efficiency of gas dissolution in a gas-liquid dissolution tank while reducing the size of the apparatus. This is a problem.
上記課題を解決するために本発明の請求項1に係る微細気泡発生装置は、液体が流れる流路2に、流路2を流れる液体に気体を混入させて気体混合液体を得る気体混入部3、気体混合液体を加圧して流路2に流すポンプ4、内部に液層10と未溶解気体の気層11とを有すると共に気体混合液体が供給されて気体を液体に溶解させて気体溶解液体を得る気液溶解タンク5、気体溶解液体中の気体を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生部6を設けてなる微細気泡発生装置1であって、気液溶解タンク5内に気体と液体とから泡を生成させる泡生成手段を設けたことを特徴とする。これによると、泡生成手段にて液膜で気体を包ませてなる泡が生成されることで、気液溶解タンク5内の気層11と液層10との気液界面17の面積以上に気液の接触面積を増大させることができて、溶解効率の向上を図ることができるのであり、しかして、気体の液体への溶解効率を向上させるために高出力のポンプ4を用いる必要が無くて低出力のポンプ4を用いることができ、微細気泡発生装置1の小型化を図ることができる。
In order to solve the above-mentioned problem, the fine bubble generating apparatus according to claim 1 of the present invention includes a
本発明は、気液溶解タンク内で液膜で気体を包ませてなる泡を生成することで、気液溶解タンク内の気層と液層との気液界面の面積以上に気液の接触面積を増大させて溶解効率の向上を図ることができたから、気体の液体への溶解効率を向上させるために高出力のポンプを用いる必要が無くて低出力のポンプを用いることができ、微細気泡発生装置の小型化を図り得る、といった利点を有する。 The present invention generates bubbles by enclosing gas with a liquid film in a gas-liquid dissolution tank, so that the gas-liquid contact exceeds the area of the gas-liquid interface between the gas layer and the liquid layer in the gas-liquid dissolution tank. Since it was possible to improve the dissolution efficiency by increasing the area, it is not necessary to use a high-power pump to improve the dissolution efficiency of gas into the liquid, and a low-power pump can be used. There is an advantage that the generator can be miniaturized.
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings.
本例の微細気泡発生装置1は、図2のように浴槽7に微細気泡を供給するようにした装置であって、具体的には、浴槽7に吸入口8と吐出口9とを設け、吸入口8から吐出口9に至る流路2である循環流路2aを形成し、この循環流路2aに吸入口8側から順に、液体である浴水に気体を混入させて気体混合液体を得る気体混入部3、吸入口8から循環流路2aを介して吐出口9に浴水を搬送するポンプ4、ポンプ4にて気体混合液体が供給されて気体を浴水に溶解させて気体溶解液体を得る気液溶解タンク5、気体溶解液体中の気体を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生部6を設けたことで形成されている。ここで、気体混入部3は、本例では循環流路2aを流れる浴水によるエゼクター効果によって空気が吸引されて浴水内に混入される構造とされているが、これに限らず強制的に空気を浴水内に混入させる構造でもよい。また、浴水内に混入される気体としては空気以外のもの、たとえば酸素成分が高い空気等を用いることもできる。微細気泡発生部6は循環流路2aの径を絞った絞り部にて構成され、絞り部で気体溶解液体の圧力降下を行って気体を析出するようにしている。ところで、本発明は、高出力のポンプ4を用いて気液溶解タンク5の内圧を高めなくても気液溶解タンク5での気体の液体への溶解効率を向上できたことに特徴があり、以下に説明する。
The fine bubble generating device 1 of this example is a device that supplies fine bubbles to the
本例の気液溶解タンク5は図1のように中空内部の下部が液層10で上部が未溶解空気の気層11となっており、ポンプ4から至る循環流路2aが気液溶解タンク5の上面壁に接続されていて気液溶解タンク5内に気体混合液体が供給される入口12が設けられており、気液溶解タンク5の側壁の下端部には微細気泡発生部6に至る循環流路2aが接続されていて気体溶解液体が吐出される出口13が設けられている。そして、この気液溶解タンク5内には泡生成手段によって泡が生成されるようにされている。
As shown in FIG. 1, the gas-
すなわち、気液溶解タンク5の入口12に設けたノズル22を介して気体混合液体の噴射流14が末広がり状になるようにされ、この末広がり状の噴射流14は気層11を介してその広がった状態の末端部で気液界面17に至るようにされている。ここで、噴射流14が至る気液界面17の部位を噴射域15と称し、噴射流14が至らない気液界面17の部位を非噴射域16と称する(図1(b))。このように噴射流14を末広がり状にしてその末端部で気液界面17に至らしめたので、噴射流14の気液界面17に至る部分での外縁長さ20を長く確保できるのであり、すなわち噴射流14と気層11及び液層10との衝突長さを長くできて、噴射流14、気層11及び液層10との衝突の衝撃によって気層11の気体を液層10や噴射流14に巻き込み、泡を大量に生成させ得るようにされている。つまり、本例の泡生成手段は、末広がり状の噴射流14を形成させるための、気液溶解タンク5の入口12に設けたノズル22によって構成されている。
In other words, the
また、この末広がり状の噴射流14における外縁部分の噴射方向は、気液界面17に直交する方向(下方)のみならず気液界面17の面内方向(水平方向)にも向かっているため、この噴射流14によると気液界面17に衝突後すぐに隣接する非噴射域16に向うような旋回流18を生じさせることができる。特に本例の気液溶解タンク5の気液界面17では、噴射域15によって非噴射域16を分断させてあり、旋回流18を上記分断された非噴射域16に向けてのロス無く安定した流れに形成することが図られている。しかして、上記生成された泡が噴射流14の勢いで液層10内に引き込まれても、上記旋回流18によって非噴射域16に浮かび上がらせるようにでき、つまり、生成後に液層10内に引き込まれた泡もすぐに気液界面17に出現させることができるのである。
In addition, since the jet direction of the outer edge portion in the
このように、噴射流14の気液界面17への突入による泡の生成は、微細気泡発生装置1の作動中、継続して行われるのであり、しかも、噴射流14は末広がり状にされて泡の発生効率が高められると共に、液層10内に引き込まれた泡も旋回流18にてすぐに気液界面17に出現させられるから、気液溶解タンク5内では泡が効率良く多量に生成されるのである。ここで、この泡は液膜で気体が包まれたものであるから、泡を生成することで液体と気体との接触面積を増やすことができたものであり、したがって気体の液体への溶解効率を高めることができたものである。ここで、気液界面17は噴射流14が気液界面17に突入した衝撃で波立つ状態になるであって、この波立つ状態の気液界面17によると気液界面17に接する泡を液層10内に容易に取り込ませて溶解させることができるのであり、これによっても気体の液体への溶解効率の向上が図られているのである。また、上記生成された泡が液層10内に引き込まれると液層10の体積が増加するのであるが、この体積増加をした液層10は気液界面17の噴射流14が至らない非噴射域16から気層11に向けて盛り上がるようになって気液界面17自体の面積が増加するのであり(図中点線の気液界面17)、これによっても気体の液体への溶解効率の向上が図られているのである。なお、そもそも噴射流14は液体中に気体が気泡となって混合している気体混合液体が構成していることから、もともと噴射流14中に含まれている気泡も気液溶解タンク5内での泡発生の効率向上に寄与しているのは言うまでもない。
As described above, the generation of bubbles due to the rush of the
更に言うと、上述のように効率良く生成された大量の泡を気層11に充満させることも好ましい。つまり泡で形成された気泡層19は層が厚いほど気液界面17以外の気液の接触面積が大きくなるから溶解効率を向上できて好ましいのである。泡の生成効率を高めて気泡層19を厚くするには、気体混合液体のボイド率(液体中に混合する気泡の気体混合液体に対する体積割合)を50%以下にし、噴射流14の気液界面17への噴射圧、気液溶解タンク5内の気層11の領域はそれぞれ大きいほど良好な実験結果を得ることができた。なお、本例では、気層11に臨んで入口12が設けられているから、気層11に気泡層19を充満させたものでは、入口12からの末広がり状の噴射流14が気泡層19を貫いて気液界面17に至らしめことができ、末広がり状にされて広く形成された噴射流14の外縁面21と気泡層19の泡とが接触して噴射流14内に気泡層19の泡が取り込ませることができ、噴射流14内の気液の接触面積を増やして気体の液体への溶解効率の向上を図ることができるのである。
Furthermore, it is also preferable to fill the
また、図3には本発明の他の実施形態を示す。この例は、ポンプ4から至る循環流路2aが気液溶解タンク5の底面壁に接続され、気体混合液体が気液溶解タンク5内に供給される入口12を液層10に臨むように設けると共に、泡生成手段を構成するノズル22を上記入口12に形成し、このノズル22にて気体混合液体を末広がり状の噴射流14に形成して液層10を介して気液界面17に向けて噴射させたものであり、その余の部分は先例と同様である。こ
の例においても、末広がり状の噴射流14はその広がった状態の末端部で気液界面17に至るようにされているから、噴射流14の気液界面17に至る部分での外縁長さ20を長く確保でき、気層11の気体を噴射流14や液層10に巻き込んで泡を大量に生成させ得るようにされ、気液の接触面積を増加させて気液溶解タンク5内での気体の液体への溶解効率の向上を図ることができたものである。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In this example, the circulation flow path 2 a extending from the pump 4 is connected to the bottom wall of the gas-
上記実施形態にある微細気泡発生装置1では、気液溶解タンク5において気体と液体との溶解効率が高められているために、従来一般に行われている気液溶解タンク5の溶解効率を高めるために高出力のポンプ4を用いるといったことを行わずに済むものとなっており、しかして、高出力のポンプ4を用いることに伴う微細気泡発生装置1の大型化を回避することができたものである。これは、浴槽7に微細気泡を供給する微細気泡発生装置1のように、浴室内といった限られた空間内に微細気泡発生装置1を設置せねばならない場合に特に有用である。無論、微細気泡発生装置1で発生される微細気泡は、浮上速度が低くて液体中に長く滞留でき、液体内に微細気泡が含有した状態ではあたかも温泉水のように白濁した外観を得られる効果に加えて、体積当たりの表面積が大きくて液体中の汚れを吸着して浮上させて水質浄化ができるなどの効果もあるから、浴槽7に限らず浄化槽やいけす等に微細気泡を供給するようにしてもよく、この場合も微細気泡発生装置1の小型化による設置スペースの省スペース化という恩恵を受け得るのは言うまでもない。
In the fine bubble generating apparatus 1 in the above embodiment, the gas-
また、上記実施形態にある微細気泡発生装置1では、末広がり状の噴射流14を形成するノズル22にて泡生成手段を構成した例を例示したが、泡生成手段としてはたとえば
気層の気体を液層に攪拌させる手段でも、気体混合液体に泡生成に資する薬剤を添加する手段でも良く、要は、気液溶解タンク5内で泡を生成、促進させる手段であれば適宜用いることができるのである。
Moreover, in the fine bubble generator 1 in the above embodiment, the example in which the bubble generating means is configured by the
1 微細気泡発生装置
2 流路
2a 循環流路
3 気体混入部
4 ポンプ
5 気液溶解タンク
6 微細気泡発生部
10 液層
11 気層
14 噴射流
15 噴射域
16 非噴射域
17 気液界面
18 旋回流
19 気泡層
20 外縁長さ
22 ノズル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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JP2005187272A JP2007000847A (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Apparatus for generating fine bubble |
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