JP2007144394A - Bubble-generating device - Google Patents
Bubble-generating device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007144394A JP2007144394A JP2006226627A JP2006226627A JP2007144394A JP 2007144394 A JP2007144394 A JP 2007144394A JP 2006226627 A JP2006226627 A JP 2006226627A JP 2006226627 A JP2006226627 A JP 2006226627A JP 2007144394 A JP2007144394 A JP 2007144394A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- bubble
- wake
- generating
- bubble generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、液体中に気泡を発生させる気泡発生装置に関するものである。 The present invention relates to a bubble generating device that generates bubbles in a liquid.
従来から、ベンチュリ管の細管部内で生じるキャビテーションを利用して液体中に気泡を発生させる気泡発生装置の開発が行われている。たとえば、特開2003−230824号公報においては、気泡発生装置内に界面活性剤が添加され、細管路内面の摩擦係数を減少させて、液体の圧力損失の低下を図る技術が開示されている。また、特開2005−28305号公報においては、キャビテーションが発生する細管部内の液体の静圧を低減する技術が開示されている。
一般に、液体の圧力損失は、液体の流速の二乗に比例して大きくなる。したがって、細管部での液体の流速を大きくすると、液体の静圧は低下するが、液体の圧力損失が増大するという問題が生じる。 In general, the pressure loss of a liquid increases in proportion to the square of the liquid flow velocity. Therefore, when the flow rate of the liquid in the narrow tube portion is increased, the static pressure of the liquid is lowered, but there is a problem that the pressure loss of the liquid is increased.
一方、気泡を効率的に発生させるためには、ベンチュリ管の細管部にキャビテーションを発生させる必要がある。キャビテーションは、流体の静圧が飽和蒸気圧以下の圧力に達したことに起因して液体中に溶解しているガスが析出する現象である。 On the other hand, in order to generate bubbles efficiently, it is necessary to generate cavitation in the narrow tube portion of the venturi tube. Cavitation is a phenomenon in which a gas dissolved in a liquid is precipitated due to the static pressure of the fluid reaching a pressure equal to or lower than the saturated vapor pressure.
上記の特開2003−230824号公報に記載の技術によれば、液体の圧力損失の低下が抑制される。しかしながら、特開2003−230824号公報に記載の技術は、界面活性剤を添加することができない機器、たとえば、塩分を用いて食器を洗浄する食器洗浄器等には適用され得ない。 According to the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-230824, a decrease in pressure loss of the liquid is suppressed. However, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-230824 cannot be applied to a device to which a surfactant cannot be added, for example, a dishwasher that cleans tableware using salt.
また、特開2005−28305号公報に記載の技術においては、キャビテーションが発生する細管部における液体の静圧を低下させて効率的に気泡を発生させることは可能であるが、細管部での液体の圧力損失の低減のための対策が何らなされていない。 In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-28305, it is possible to reduce the static pressure of the liquid in the narrow tube portion where cavitation occurs and efficiently generate bubbles, but the liquid in the narrow tube portion No measures have been taken to reduce the pressure loss.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、いかなる機器にも適用することが可能であって、気泡の発生の効率を向上させながら、液体の圧力損失を低減させることができる気泡発生装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof can be applied to any device, and reduces the pressure loss of liquid while improving the efficiency of bubble generation. It is an object of the present invention to provide a bubble generating device capable of
本発明の気泡発生装置は、ベンチュリ管を備えている。ベンチュリ管は、液体中において気泡を発生させる気泡発生部と、気泡発生部へ液体を導く液体導入部と、気泡発生部を通過した液体が流れる液体導出部と、気泡発生部またはその近傍の液体導入部に設けられ、液体中に後流を生じさせる後流生成部材とを含んでいる。 The bubble generator of the present invention includes a venturi tube. The venturi tube includes a bubble generation unit that generates bubbles in the liquid, a liquid introduction unit that guides the liquid to the bubble generation unit, a liquid outlet unit through which the liquid that has passed through the bubble generation unit flows, and a liquid in or near the bubble generation unit. And a wake generating member that is provided in the introduction portion and generates a wake in the liquid.
上記の構成によれば、気泡を効率的に発生させながら、気泡を内包する液体の圧力損失を低下させることができる。また、本発明の気泡発生装置は、圧力損失の低下させるために液体中に界面活性剤を添加する必要がないため、いかなる機器にも適用され得るものである。 According to said structure, the pressure loss of the liquid which contains a bubble can be reduced, generating a bubble efficiently. In addition, the bubble generating apparatus of the present invention can be applied to any device because it is not necessary to add a surfactant to the liquid in order to reduce the pressure loss.
また、後流生成部材の形状が、気泡発生部において液体が流れる方向に対してほぼ垂直に延びる円柱形であれば、後流生成部材の下流において、レイノルズ数がRe=10から100000までの範囲内にあるカルマン渦を発生させることができる。 Further, if the shape of the wake generating member is a cylindrical shape extending substantially perpendicular to the direction of liquid flow in the bubble generating portion, the Reynolds number is in the range from Re = 10 to 100,000 downstream of the wake generating member. The Karman vortex inside can be generated.
また、後流生成部材の形状が液体を流線に沿って流れさせる流線形であれば、後流生成部材の下流に渦を発生させながら、後流生成部材の周囲において流線に沿った液体の流れを生じさせることができる。そのため、気泡を効率的に発生させながら、液体の流れをスムーズにすることができる。 In addition, if the shape of the wake generating member is a streamline that causes the liquid to flow along the stream line, the liquid along the stream line around the wake generating member while generating a vortex downstream of the wake generating member. Can be generated. Therefore, the flow of the liquid can be made smooth while efficiently generating bubbles.
また、後流生成部材の形状が下流側から上流側へ向かって細くなる角部を有していれば、角部の最も上流の端部では速度境界層の厚みが無い、いわゆるよどみ点が形成される。このよどみ点から新たに速度境界層が成長していく。この速度境界層は、成長途中の境界層であるため、不安定なものである。そのため、液体の流れに剥離が生じ易く、渦が発生し易い。その結果、キャビテーションが発生し易い。また、角部が鋭角な断面形状を有していれば、キャビテーションの発生効率が高くなる。 Also, if the shape of the wake generating member has a corner that becomes narrower from the downstream side toward the upstream side, a so-called stagnation point is formed in which there is no velocity boundary layer thickness at the most upstream end of the corner portion. Is done. A new velocity boundary layer grows from this stagnation point. This velocity boundary layer is an unstable boundary layer and is unstable. Therefore, the liquid flow is likely to be peeled off, and vortices are likely to be generated. As a result, cavitation is likely to occur. Further, if the corner portion has a sharp cross-sectional shape, the generation efficiency of cavitation increases.
また、後流生成部材が液体の流れる方向に沿った所定の面に対して鏡面対称の形状を有していれば、後流生成部材の近傍を流れる液体に生じる抵抗が低減される。 Further, if the wake generating member has a mirror-symmetric shape with respect to a predetermined plane along the liquid flow direction, the resistance generated in the liquid flowing in the vicinity of the wake generating member is reduced.
また、後流生成部材の断面形状は多角形であってもよい。ただし、キャビテーションを発生させるために重要であるのは、最も上流側に位置する角部およびその次に位置する角部、すなわち2番目の角部であり、それらの角部の下流に位置する角部は、キャビテーションの発生位置よりも下流にあるため、キャビテーションの発生にはあまり寄与しない。むしろ、2番目の角部よりも下流に位置する角部は、液体の流れを複雑化させる要因となる。その結果、圧力損失が増加する。したがって、最も上流側に位置する角部およびその次に位置する角部以外の角部は無いほうが望ましい。故に、後流生成部材の液体の流れる方向に沿った所定の断面における形状は三角形以外の多角形よりも三角形であることが望ましい。 The cross-sectional shape of the wake generating member may be a polygon. However, what is important for generating cavitation is the corner located most upstream and the corner located next, that is, the second corner, and the corner located downstream of these corners. Since the portion is downstream of the position where cavitation occurs, it does not contribute much to the occurrence of cavitation. Rather, the corner located downstream of the second corner is a factor that complicates the liquid flow. As a result, pressure loss increases. Therefore, it is desirable that there is no corner other than the corner located on the most upstream side and the corner located next. Therefore, it is desirable that the shape of the wake generating member in the predetermined cross section along the liquid flowing direction is a triangle rather than a polygon other than the triangle.
また、後流生成部材がドリルの刃のような螺旋状の溝を有すると、後流生成部材が軸まわりに回転しても、螺旋状の溝のいずれかの部分は、必ず、液体の流れを受け入れる。そのため、その部分の下流で渦が必ず発生する。つまり、後流生成部材の軸まわりの回転に起因してキャビテーションが生じないという不具合が発生しない。その結果、後流生成部材の軸まわりの回転を防止するための構造が不要になる。 In addition, when the wake generating member has a spiral groove like a drill blade, even if the wake generating member rotates around the axis, any part of the spiral groove always causes a liquid flow. Accept. Therefore, a vortex is always generated downstream of that part. That is, there is no problem that cavitation does not occur due to the rotation of the wake generating member around the axis. As a result, a structure for preventing the wake generating member from rotating about the axis becomes unnecessary.
また、本発明の気泡発生装置は、気泡発生部またはその近傍の液体導入部に気体を導くように、気泡発生部またはその近傍の液体導入部に接続された気体導入部をさらに備えていることが望ましい。これによれば、気泡発生部においてより多くの気泡を発生させることが可能になる。 The bubble generating device of the present invention further includes a gas introducing unit connected to the bubble generating unit or the liquid introducing unit in the vicinity thereof so as to guide the gas to the bubble generating unit or the liquid introducing unit in the vicinity thereof. Is desirable. According to this, it becomes possible to generate more bubbles in the bubble generation unit.
また、気体が後流生成部材の上流に位置する気泡発生部またはその近傍の液体導入部に向かって流れるように、気体導入部と気泡発生部またはその近傍の液体導入部とが接続されていることが望ましい。上記の気泡発生装置においては、後流生成部材の上流の気泡発生部またはその近傍の液体導入部においても負圧部が形成される。そのため、後流生成部材の上流に気体が導かれてもよい。この場合には、気体は、後流生成部材の下流の渦の発生している部分を通過する。その結果、渦に起因するせん断力によって、気体を分裂させることができる。したがって、気泡を微細化することが可能になる。 Further, the gas introduction part and the bubble generation part or the liquid introduction part in the vicinity thereof are connected so that the gas flows toward the bubble generation part located upstream of the wake generation member or the liquid introduction part in the vicinity thereof. It is desirable. In the above bubble generating device, the negative pressure portion is also formed in the bubble generating portion upstream of the wake generating member or the liquid introducing portion in the vicinity thereof. Therefore, the gas may be guided upstream of the wake generating member. In this case, the gas passes through the portion where the vortex is generated downstream of the wake generating member. As a result, the gas can be split by the shearing force caused by the vortex. Therefore, the bubbles can be made finer.
また、気体が気泡発生部またはその近傍の液体導入部において後流生成部材に向かって流れるように、気体導入部と気泡発生部またはその近傍の液体導入部とが接続されていることが望ましい。この構成によれば、後流生成部材の近傍の圧力は特に低いため、より多くの気体を気泡発生部に導き易くなる。その結果、多量の気泡を微細化することができる。 Further, it is desirable that the gas introduction part and the bubble generation part or the liquid introduction part in the vicinity thereof are connected so that the gas flows toward the wake generation member in the bubble generation part or the liquid introduction part in the vicinity thereof. According to this configuration, since the pressure in the vicinity of the wake generating member is particularly low, it becomes easier to guide more gas to the bubble generating unit. As a result, a large amount of bubbles can be miniaturized.
また、気泡発生部において液体が流れる方向に対して垂直な面に投影される気泡発生部の面積に対する前述の垂直な面に投影される後流生成部材の面積の比が0より大きくかつ0.4以下であることが望ましい。この構成によれば、従来の気泡発生装置の圧力損失よりも小さな圧力損失を有する気泡発生装置を得ることができる。 In addition, the ratio of the area of the wake generating member projected onto the above-described vertical surface to the area of the bubble generating portion projected onto the surface perpendicular to the liquid flow direction in the bubble generating portion is greater than 0 and It is desirable that it is 4 or less. According to this configuration, it is possible to obtain a bubble generating device having a pressure loss smaller than the pressure loss of the conventional bubble generating device.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の気泡発生装置を説明する。
(実施の形態1)
まず、図1〜図9を用いて、実施の形態1の気泡発生装置を説明する。
Hereinafter, a bubble generating device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
First, the bubble generator of
本実施の形態の気泡発生装置は、図1および図2に示すように、ベンチュリ管100を備えている。ベンチュリ管100内には、液体中において気泡を発生させる気泡発生部4、気泡発生部4へ液体を導く液体導入部3、および気泡発生部4を通過した液体が流れる液体導出部6が形成されている。気泡発生部4の流路の断面積、すなわち、液体が流れる方向に対して垂直な面における気泡発生部4の投影面積は、液体導入部3および液体導出部6の流路の断面積よりも小さくなっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the bubble generation device of the present embodiment includes a
より具体的には、液体導入部3の断面積は、気泡発生部4に向かうにしたがって除々に小さくなっている。つまり、液体導入部3は、円錐状の空間である。また、液体導出部6の断面積は、気泡発生部4から離れるにしたがって除々に大きくなっている。つまり、液体導出部6も、円錐状の空間である。また、気泡発生部4は、液体導入部3および液体導出部6の最も小さい断面に連続する円柱状の空間である。また、本実施の形態の気泡発生装置においては、図2に示すように、気泡発生部4に液体中に後流を生じさせる後流生成部材5が設けられている。
More specifically, the cross-sectional area of the
上記の構成によれば、後流生成部材5の上流の所定位置に液体のよどみ点が形成される。そのよどみ点から境界層が液体の流れに沿って延びる。ただし、後流生成部材5の下流の所定位置では境界層が後流生成部材5から剥離する。境界層の剥離が生じると、境界層の下流において、流れの遅い部分と流れが速い部分とが形成される。そのため、逆流が生じる。この逆流は、いわゆる渦である。つまり、後流生成部材5が気泡発生部4に設けられると、図3に示すように、その後流において渦10が発生する。この渦10の中心部の圧力は、後流生成部材5の上流の圧力よりも低い。そのため、後流生成部材5の下流に局所的に周囲液体の圧力よりも低い圧力を有する部分が形成される。
According to the above configuration, the stagnation point of the liquid is formed at a predetermined position upstream of the
一方、キャビテーションは、液体の静圧が飽和蒸気圧以下の圧力に達したときに、液体の沸騰現象によって気泡が発生する現象である。また、静圧が最も低い部分は流路の断面積が最も小さい部分である。そのため、気泡発生装置の流路の断面積が小さな気泡発生部4においては、かなり圧力が低くなり、キャビテーションが発生し易くなっている。その結果、気泡発生部4においては、気泡が発生し易くなっている。したがって、後流生成部材5が液体の流速を大きく低下させるような大きさでなければ、液体の圧力損失の原因となる液体の流速の低下をほとんど引き起こすことなしに、飽和蒸気圧以下の部分が形成され、キャビテーションが効率的に発生する。逆に言うと、後流生成部材5が気泡発生部4に設けられているため、気泡を効率的に発生させながら、気泡を内包する液体の圧力損失を低下させることができる。また、本実施の形態の気泡発生装置は、圧力損失の低下を抑制するために液体中に界面活性剤を添加する必要がないため、いかなる機器にも適用され得るものである。
On the other hand, cavitation is a phenomenon in which bubbles are generated due to a boiling phenomenon of a liquid when the static pressure of the liquid reaches a pressure equal to or lower than a saturated vapor pressure. The portion with the lowest static pressure is the portion with the smallest cross-sectional area of the flow path. For this reason, in the
また、本実施の形態においては、図1および図2から分かるように、後流生成部材5の形状が、気泡発生部4において液体が流れる方向に対してほぼ垂直に延びる円柱形である。そのため、図3に示すように、後流生成部材5の下流において、レイノルズ数がRe=10から100000までの範囲内にあるカルマン渦を発生させることができる。
Further, in the present embodiment, as can be seen from FIGS. 1 and 2, the shape of the
なお、本実施の形態においては、図4に示すように、後流生成部材5は、気泡発生部4の近傍の液体導入部3に設けられていても、図2に示す構造によって得られる効果とほぼ同様の効果が得られる。なお、図4に示す構造において、気泡発生部4の近傍とは、図2に示す構造の気泡発生装置によって得られる前述の効果と同様の効果を得ることができる位置を意味する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, even if the
また、本実施の形態の気泡発生装置は、気泡発生部4に気体を導くように、気泡発生部4に気体導入部7が接続されていれば、気泡発生部4により多くの気体が効率的に導入されるため、気泡発生部4においてより多くの気泡を発生させることが可能になる。ただし、実施の形態の気泡発生装置は、気泡発生部4において発生するキャビテーションを利用して気泡を発生させる機能を有するため、気体導入部7の構成は、本実施の形態の気泡発生装置の必須の構成要素ではない。なお、図5に示すように、本実施の形態の気泡発生装置は、気泡発生部4の近傍の液体導入部3に気体を導くように、気泡発生部4の近傍の液体導入部3に気体導入部7が接続されていても、図2に示す構造によって得られる前述の効果と同様の効果が得られる。なお、図5に示す構造において、気泡発生部4の近傍とは、図2に示す構造の気泡発生装置によって得られる前述の効果と実質的に同様の効果を得ることができる位置を意味する。さらに、図6に示す構造によっても、図2、図4、および図5に示す構造によって得られる効果と実質的に同様の効果が得られる。図6に示す気泡発生装置の後流生成部材5および気体導入部7が設けられている位置は、図2に示す気泡発生装置の後流生成部材5および気体導入部7によって得られる前述の効果と同様の効果を得ることができる位置であれば、気泡発生部4から多少離れていてもよい。
Further, in the bubble generation device of the present embodiment, if the
また、本実施の形態の気泡発生装置は、図5または図6に示すように、気体が後流生成部材5の上流に位置する気泡発生部4またはその近傍の液体導入部3に向かって流れるように、気体導入部7と気泡発生部4またはその近傍の液体導入部3とが接続されているため、次のような効果が得られる。
In the bubble generating device of the present embodiment, as shown in FIG. 5 or FIG. 6, the gas flows toward the
本実施の形態の気泡発生装置においては、気泡発生部4またはその近傍の液体導入部3の後流生成部材5の上流においても負圧部が形成される。そのため、後流生成部材5の上流に気体が導かれてもよい。この場合には、図3に示すように、気体は、後流生成部材5の下流の渦10の発生している部分を通過する。その結果、渦10に起因するせん断力によって、気泡を分裂させることができる。したがって、気泡を微細化することが可能になる。
In the bubble generating device of the present embodiment, a negative pressure portion is also formed upstream of the
また、本実施の形態の気泡発生装置においては、前述のように、図2に示すように、気体が気泡発生部4において後流生成部材5に向かって流れるように、気体導入部7と気泡発生部4とが接続されている。これによれば、後流生成部材5の近傍の圧力は特に低いため、より多くの気体を気泡発生部4に導き易くなる。その結果、多量の微細気泡が発生する。ただし、この効果を得るためには、図6に示すように、気体が気泡発生部4の近傍の液体導入部3において後流生成部材5に向かって流れるように、気体導入部7と気泡発生部4の近傍の液体導入部3とが接続されていてもよい。
Further, in the bubble generating device of the present embodiment, as described above, as shown in FIG. 2, the
次に、本実施の形態の気泡発生装置において生じる作用を説明する。まず、気体導入部7が設けられていない気泡発生装置内において生じる作用を説明する。
Next, the effect | action which arises in the bubble generator of this Embodiment is demonstrated. First, the effect | action which arises in the bubble generator in which the
図1および図2に示す気泡発生装置(気体導入部7が設けられていないものとして考える)において、図示しないポンプなどの加圧機器等によって加圧された液体が、矢印1で示すように、液体導入口2から液体導入部3内へ導かれる。その後、液体の流れは、液体導入部3内で縮流となる。この過程において、液体の流速が上昇し、その静圧が低下する。
In the bubble generator shown in FIGS. 1 and 2 (considered that the
液体導入部3に至った液体は、次に最も断面積が小さい細管部としての気泡発生部4に至る。気泡発生部4に至る過程において、液体の流速はさらに上昇し、その静圧はさらに低下する。
The liquid that reaches the
気泡発生部4に至った液体は、後流生成部材5に衝突する。その後、後流が発生し、後流生成部材5の下流の液体中には、図3に示す渦10が形成される。渦10が形成されている部分においては、液体の静圧が周囲の液体よりも低下している。そのため、渦10が発生している部分の液体の圧力は、飽和蒸気圧以下の圧力になる。したがって、キャビテーションが生じる。キャビテーションによって気泡が発生する。この気泡は、気泡発生部4内の乱流によって分断され、液体とともに液体導出部6に至る。
The liquid reaching the
液体導出部6に至った液体は、流路の断面積が急激に拡大するため、静圧が急激に上昇するとともに、流速が急激に低下する。このとき、液体導出部6において乱流が発生し、分断された気泡が乱流のせん断力によってさらに細分化される。その結果、微細気泡が形成される。液体導出部6に至った微細気泡と液体とは、矢印8で示すように、液体導出口9から、気液混合体として、気泡発生装置の外部の配管または周囲流体中に吐出される。
The liquid that has reached the
次に、気体導入部7が設けられている気泡発生装置内で生じる作用を説明する。この場合においても、気体導入部7が設けられていない気泡発生装置内で生じる作用と同様の作用が生じる。ただし、気体導入部7が設けられている気泡発生装置は、液体の負圧を利用して周囲の気体を気泡発生部4またはその近傍の液体導入部3に吸入することできる点が、気体導入部7が設けられていない気泡発生装置と異なっている。気体導入部7から気泡発生部4またはその近傍の液体導入部3に吸入された気体は、気体導入部7がない場合と同様に、気泡発生部4内に生じている乱流によって分裂されて気泡となり、その気泡が急拡大している液体導出部6において微細化される。このときに、気体導入部7が設けられていない気泡発生装置との比較において、より多量の微細気泡が発生する。
Next, the effect | action which arises in the bubble generator provided with the
また、一般に、キャビテーションの発生の有無は、キャビテーション係数K=0.5×(P1−P0)/(ρ×V2)を用いて判別される。さらに、キャビテーション係数K=1〜0.7程度でキャビテーションが発生すると考えられている。 In general, the presence / absence of cavitation is determined using a cavitation coefficient K = 0.5 × (P1−P0) / (ρ × V 2 ). Further, it is considered that cavitation occurs when the cavitation coefficient K is about 1 to 0.7.
ここで、P1は気泡発生部4における液体の静圧、P0は飽和蒸気圧、Vは気泡発生部4の流体速度、ρは流体の密度である。
Here, P1 is the static pressure of the liquid in the
図7は、後流生成部材5が気泡発生部4に設けられていないときの圧力損失とキャビテーション係数Kとの関係を示す。図7から、キャビテーション係数K=1のときの圧力損失は8MPaもあることが分かる。一方、図8は、後流生成部材5が設けられているときの圧力損失とキャビテーション係数Kとの関係を示す。図8から、キャビテーション係数K=1のときの圧力損失はわずか1MPa程度であることが分かる。
FIG. 7 shows the relationship between the pressure loss and the cavitation coefficient K when the
図7に示すグラフと図8に示すグラフとの対比から、後流生成部材5が気泡発生部4に設けられた場合の圧力損失が、後流生成部材5が気泡発生部4に設けられていない場合の圧力損失よりもかなり低いことは明らかである。
From the comparison between the graph shown in FIG. 7 and the graph shown in FIG. 8, the pressure loss in the case where the
しかしながら、後流生成部材5が大きくなり過ぎると、後流生成部材5に起因する流路抵抗の増加が大きくなり過ぎるために、後流生成部材5が気泡発生部4に設けられた場合の圧力損失が、後流生成部材5が気泡発生部4に設けられていない場合の圧力損失よりも大きくなってしまう。
However, if the
この観点から、後流生成部材5の大きさに関しては、図7に示すグラフと図9に示すグラフとを対比すれば分かるように、気泡発生部4において液体が流れる方向に対して垂直な面に投影される抵抗物の面積が、気泡発生部4において液体が流れる方向に対して垂直な面に投影される気泡発生部4の面積の0.4倍以下(ゼロを除く)であることが望ましい。なお、図9において、mは、気泡発生部4において液体が流れる方向に対して垂直な面に投影される気泡発生部4の面積に対する、気泡発生部4において液体が流れる方向に対して垂直な面に投影される後流生成部材5の面積の比である。また、図9に示すように、mが0.1以上かつ0.4以下であれば、後流生成部材5が気泡発生部4に設けられたことによって、圧力損失を低減しながら、キャビテーションによる気泡の発生を促進させることができることが、シミュレーションによって確かめられている。
From this point of view, the size of the
(実施の形態2)
本実施の形態の気泡発生装置は、実施の形態1の気泡発生装置とほぼ同様である。ただし、本実施の形態の気泡発生装置は、図10に示すように、気泡発生部4を液体の流れに対して垂直方向に横切るように延びている後流生成部材5の形状が、液体を流線に沿って流れさせる流線形、たとえば、翼形状であることが、実施の形態1の気泡発生装置と異なっている。本実施の形態の気泡発生装置は、前述の相異点以外には、実施の形態1の気泡発生装置の構成と全く同様の構成を有し、実施の形態1の気泡発生装によって得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
(Embodiment 2)
The bubble generation device of the present embodiment is almost the same as the bubble generation device of the first embodiment. However, in the bubble generating device of the present embodiment, as shown in FIG. 10, the shape of the
本実施の形態の気泡発生装置によれば、後流生成部材5の下流に渦10を発生させながら、後流生成部材5の周囲において流線に沿った液体の流れを生じさせることができる。そのため、気泡を効率的に発生させながら、液体の流れをスムーズにすることができる。したがって、実施の形態1の円柱形の後流生成部材よりも圧力損失を低減させることができる。なお、流線形は、一般的に言われている、流体に与える抵抗が小さく、乱流が発生し難い形状であれば、いかなる形状であってもよい。
According to the bubble generating device of the present embodiment, it is possible to generate a liquid flow along the streamline around the
また、本実施の形態の気泡発生装置の変形例として、図11〜図13に示すように、後流生成部材5は、流線形の翼形状部分が支柱5aによって気泡発生部4の内面に取り付けられていてもよい。このような変形例においても、支柱5aに起因する抵抗が小さければ、実質的に図10に示す構造の後流生成部材5によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
As a modification of the bubble generating device of the present embodiment, as shown in FIGS. 11 to 13, the
(実施の形態3)
本実施の形態の気泡発生装置を図14および図15を用いて説明する。
(Embodiment 3)
The bubble generator of this embodiment will be described with reference to FIGS.
前述の実施の形態1および2においては、後流生成部材5の形状として、円柱形および流線形が示されているが、本実施の形態の気泡発生装置においては、図14および図15に示すように、後流生成部材5の形状が、気泡発生部4を囲む管路の内周面から突出する突起部のような形状である。このような突起状の後流生成部材5によっても、キャビテーションによる気泡の発生を促進させることができる。
In the above-described first and second embodiments, the shape of the
つまり、後流生成部材5の形状は、後流を生成することができ、前述のようなキャビテーションによる気泡の発生を促進させることができる形状であれば、いかなる形状であってもよい。
That is, the shape of the
たとえば、後流生成部材5が、図16に示すように、角部20を有していれば、キャビテーションによる気泡の発生をさらに促進することができる。以下、そのことを詳細に説明する。
For example, if the
上述の円柱および流線形の後流生成部材5によれば、理論上において粘性を有しない完全流体が微細気泡発生装置内を流れるのであれば、よどみ点が形成され得る。
According to the above-described cylindrical and streamlined
しかしながら、実際の流体は、粘性を有する流体であるため、微細気泡発生装置内を流れる液体の流速が小さければ、角部を有しない後流生成部材が設けられている微細気泡発生装置においては、角部を有する後流生成部材が設けられている微細気泡発生装置に比較して、完全なよどみ点を形成することが困難である。そのため、よどみ点となるべき位置においても、ある程度の境界層が形成される。したがって、角部を有していない後流生成部材が用いられれば、図16〜図21に示す後流生成部材5が用いられる場合に比較して、安定した速度境界層が形成されてしまう。つまり、液体中での剥離および乱流が生じ難くなる。
However, since the actual fluid is a fluid having viscosity, if the flow velocity of the liquid flowing in the microbubble generator is small, in the microbubble generator provided with the wake generating member having no corners, It is difficult to form a complete stagnation point as compared to a fine bubble generator provided with a wake generating member having a corner. Therefore, a certain amount of boundary layer is formed even at the position where the stagnation point is to be formed. Therefore, if the wake generating member having no corner is used, a stable velocity boundary layer is formed as compared with the case where the
これに対して、たとえば、図16に示すように、後流生成部材5の形状が、角部20を有する形状であると、角部20の近傍では、粘性流体が流れていても、速度境界層の厚みは、上記のような後流生成部材5の形状が円柱および流線型である場合に比較して、小さくなる。したがって、速度境界層は、薄い速度境界層から厚い速度境界層へ成長する。そのため、速度境界層の状態は、不安定なものである。したがって、液体の流れに剥離および乱流が生じ易くなる。その結果、渦およびキャビテーションが発生し易くなる。
On the other hand, for example, as shown in FIG. 16, when the shape of the
さらに、角部20が液体の流れ方向を含む断面において鋭角な角部を有している場合には、角部20の先端部で速度境界層の厚みがゼロになり易い。この場合、速度境界層は厚みがゼロから徐々に大きくなる。そのため、速度境界層の状態はより不安定になる。それにより、液体の流れに剥離および乱流がさらに生じ易くなる。したがって、キャビテーションに起因する気泡の発生がさらに促進される。
Furthermore, when the
なお、図17は、図16のXVII−XVII線断面図である。図16および図17から、後流生成部材5は、液体が流れる方向に対して鏡面対称(上下対称または左右対称)な形状を有することが分かる。
FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG. 16 and 17, it can be seen that the
また、後流生成部材5の断面形状は、図18に示すように、角部20、21および22を有する多角形であってもよい。また、後流生成部材5の断面形状は、図19に示すように、角部20および21を有する二等辺三角形であってもよい。さらに、後流生成部材5の断面形状は、図20および図21に示すように、角部20を有するドリルのような螺旋状の溝5aを有していてもよい。
Further, the cross-sectional shape of the
なお、図17〜図21においては、液体の流れ1は点線矢印で示されており、よどみ点としての角部20の先端は黒丸印によって示されている。また、渦10は実線の矢印で示されている。また、速度境界層50の界面は一点鎖線で示されている。
In FIG. 17 to FIG. 21, the
図16および図17に示すように、後流生成部材5が液体が流れる方向1に沿った所定の面に対して鏡面対称(この場合、上下対称または左右対称)に配置されると、後流生成部材5の近傍で鏡面対称(この場合、上下対称または左右対称)な流れが形成され、偏った流れが生じない。そのため、流体抵抗が低減される。その結果、後流生成部材5に起因して生じる流体の圧力損失が低減される。
As shown in FIGS. 16 and 17, when the
しかしながら、後流生成部材5によるキャビテーションの発生のために重要であることは、液体が流れる方向において最も上流側に位置する角部20および液体が流れる方向において最も上流側に位置する角部20の次の角部(2番面の角部)21である。つまり、3番面の角部22は、キャビテーションの発生位置よりも下流側にある角部であるため、キャビテーション発生にはあまり寄与しない。それどころか、3番面の角部22は、液体の流れを複雑化させ、液体の圧力損失の増加を招く要因になる。そのため、3番面の角部22が設けられていない後流生成部材5が用いられることが望ましい。したがって、図19に示すように、3番面の角部を有しない三角形(図では、二等辺三角形)の断面形状を有する後流生成部材5が用いられることが望ましい。
However, what is important for the occurrence of cavitation by the
また、後流生成部材5の形状が、図20に示すように、ドリルまたはネジのように、螺旋形状を有していてもよい。つまり、後流生成部材5は螺旋状の溝5aを有している。これによっても、後流生成部材5が角部20を有するため、液体の流れに剥離が生じないという効果を得ることができる。
Moreover, as shown in FIG. 20, the shape of the
また、図20および図21に示すように、ドリルまたはネジの形状を有する後流生成部材5が用いられると、後流生成部材5は、液体の流れに起因して、軸まわりに回転しても、螺旋状の溝5aのいずれかの部分が常に液体を受け入れる。そのため、溝5aが液体を受け入れないために角部20が設けられていることに起因する効果が得られないという不具合の発生を防止すべく、後流生成部材5の軸まわりの回転を防止する構造を設ける必要がない。したがって、気泡発生装置の製造が容易になる。
20 and 21, when the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
2 液体導入口、3 液体導入部、4 気泡発生部、5 後流生成部材、5a 支柱、6 液体導出部、7 気体導入部、9 液体導出口、10 渦、100 ベンチュリ管。 2 liquid inlet, 3 liquid inlet, 4 bubble generator, 5 wake generating member, 5a strut, 6 liquid outlet, 7 gas inlet, 9 liquid outlet, 10 vortex, 100 venturi.
Claims (12)
前記気泡発生部へ液体を導く液体導入部と、
前記気泡発生部を通過した液体が流れる液体導出部と、
前記気体発生部またはその近傍の前記液体導入部に設けられ、前記液体中に後流を生じさせる後流生成部材とを含む、
ベンチュリ管を備えた、気泡発生装置。 A bubble generating section for generating bubbles in the liquid;
A liquid introduction part for guiding liquid to the bubble generation part;
A liquid outlet part through which the liquid that has passed through the bubble generating part flows;
A wake generating member provided in the gas generating part or the liquid introducing part in the vicinity thereof, and generating a wake in the liquid,
A bubble generating device equipped with a venturi tube.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006226627A JP2007144394A (en) | 2005-10-26 | 2006-08-23 | Bubble-generating device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005311317 | 2005-10-26 | ||
JP2006226627A JP2007144394A (en) | 2005-10-26 | 2006-08-23 | Bubble-generating device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007144394A true JP2007144394A (en) | 2007-06-14 |
Family
ID=38206430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006226627A Pending JP2007144394A (en) | 2005-10-26 | 2006-08-23 | Bubble-generating device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007144394A (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101006058B1 (en) | 2010-05-17 | 2011-01-06 | 태형산전 주식회사 | Power free micro bubble generator |
JP2012187505A (en) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Koei Service:Kk | Microbubble generating mechanism and washing gun |
WO2013136467A1 (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-19 | シャープ株式会社 | Ozone liquid generator, water purifier and method for cleaning ozone liquid generator |
WO2016059716A1 (en) * | 2014-10-17 | 2016-04-21 | 株式会社エコプラナ | Cavitation generation device, and petroleum processing device using same |
JPWO2015145563A1 (en) * | 2014-03-25 | 2017-04-13 | 株式会社エコプラナ | Water treatment method, water treatment apparatus, and cavitation generating ring |
CN107198999A (en) * | 2017-07-14 | 2017-09-26 | 核工业理化工程研究院 | A kind of Hydrodynamic cavitation generating means and Hydrodynamic cavitation method for generation |
JP2019162605A (en) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 株式会社ナノテック | Ultra fine bubble generator |
WO2020262523A1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-12-30 | 株式会社ナノテック | Liquid reforming device |
JP2021118994A (en) * | 2020-01-30 | 2021-08-12 | 日本タングステン株式会社 | Microbubble generator |
DE112014001694B4 (en) | 2013-03-27 | 2021-12-30 | Denso Corporation | Ejector |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5391458A (en) * | 1977-01-21 | 1978-08-11 | Babcock Hitachi Kk | Fluid mixer |
JPS5486777U (en) * | 1977-12-02 | 1979-06-19 | ||
JPS54147766U (en) * | 1978-04-07 | 1979-10-15 | ||
JPS56130213A (en) * | 1980-03-17 | 1981-10-13 | Shinryo Air Conditioning Co Ltd | Fine bubble generator |
JPS59230627A (en) * | 1983-06-15 | 1984-12-25 | Taisei Corp | Mixing method of fluid |
JPH04260431A (en) * | 1990-09-25 | 1992-09-16 | Union Carbide Ind Gases Technol Corp | Improvement of gas-liquid dispersion in pipe |
JP2000229229A (en) * | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Masaru Tsukada | Gas liquid mixing device |
JP2001200800A (en) * | 2000-11-22 | 2001-07-27 | Denso Corp | Ejector |
JP2002085949A (en) * | 2000-09-13 | 2002-03-26 | Asupu:Kk | Device for generating superfine air bubble |
JP2006167612A (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Sanyo Electric Co Ltd | Apparatus for generating micro bubble |
-
2006
- 2006-08-23 JP JP2006226627A patent/JP2007144394A/en active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5391458A (en) * | 1977-01-21 | 1978-08-11 | Babcock Hitachi Kk | Fluid mixer |
JPS5486777U (en) * | 1977-12-02 | 1979-06-19 | ||
JPS54147766U (en) * | 1978-04-07 | 1979-10-15 | ||
JPS56130213A (en) * | 1980-03-17 | 1981-10-13 | Shinryo Air Conditioning Co Ltd | Fine bubble generator |
JPS59230627A (en) * | 1983-06-15 | 1984-12-25 | Taisei Corp | Mixing method of fluid |
JPH04260431A (en) * | 1990-09-25 | 1992-09-16 | Union Carbide Ind Gases Technol Corp | Improvement of gas-liquid dispersion in pipe |
JP2000229229A (en) * | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Masaru Tsukada | Gas liquid mixing device |
JP2002085949A (en) * | 2000-09-13 | 2002-03-26 | Asupu:Kk | Device for generating superfine air bubble |
JP2001200800A (en) * | 2000-11-22 | 2001-07-27 | Denso Corp | Ejector |
JP2006167612A (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Sanyo Electric Co Ltd | Apparatus for generating micro bubble |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101006058B1 (en) | 2010-05-17 | 2011-01-06 | 태형산전 주식회사 | Power free micro bubble generator |
JP2012187505A (en) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Koei Service:Kk | Microbubble generating mechanism and washing gun |
WO2013136467A1 (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-19 | シャープ株式会社 | Ozone liquid generator, water purifier and method for cleaning ozone liquid generator |
DE112014001694B4 (en) | 2013-03-27 | 2021-12-30 | Denso Corporation | Ejector |
JPWO2015145563A1 (en) * | 2014-03-25 | 2017-04-13 | 株式会社エコプラナ | Water treatment method, water treatment apparatus, and cavitation generating ring |
WO2016059716A1 (en) * | 2014-10-17 | 2016-04-21 | 株式会社エコプラナ | Cavitation generation device, and petroleum processing device using same |
JPWO2016059716A1 (en) * | 2014-10-17 | 2017-08-03 | 株式会社エコプラナ | Cavitation generator and oil processing apparatus using the same |
CN107198999A (en) * | 2017-07-14 | 2017-09-26 | 核工业理化工程研究院 | A kind of Hydrodynamic cavitation generating means and Hydrodynamic cavitation method for generation |
CN107198999B (en) * | 2017-07-14 | 2023-10-13 | 核工业理化工程研究院 | Hydrodynamic cavitation generation device and hydrodynamic cavitation generation method |
JP2019162605A (en) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 株式会社ナノテック | Ultra fine bubble generator |
WO2020262523A1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-12-30 | 株式会社ナノテック | Liquid reforming device |
CN114401784A (en) * | 2019-06-26 | 2022-04-26 | 株式会社纳米科技 | Liquid modifying device |
JP2021118994A (en) * | 2020-01-30 | 2021-08-12 | 日本タングステン株式会社 | Microbubble generator |
JP7133575B2 (en) | 2020-01-30 | 2022-09-08 | 日本タングステン株式会社 | microbubble generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007144394A (en) | Bubble-generating device | |
JP5712292B2 (en) | Bubble generation mechanism and shower head with bubble generation mechanism | |
JP4884693B2 (en) | Micro bubble generator | |
JP5935969B2 (en) | Static mixer | |
JP2007069071A (en) | Minute bubble generator and minute bubble circulation system incorporated with it | |
JP2007209953A (en) | Microbubble generating system | |
JPH0443712B2 (en) | ||
ES2222386T3 (en) | METHOD AND APPLIANCE TO INCREASE THE EFFECTIVENESS AND PERFORMANCE OF MULTIPLE LAYER CONTROL TECHNIQUES. | |
JP2014083477A (en) | Gas-liquid mixing device | |
JP4942434B2 (en) | Fine bubble generator | |
JP2009082841A (en) | Microbubble generation nozzle | |
JP2007111616A (en) | Fine air-bubble generating device | |
KR20170096674A (en) | micro-bubble generator | |
US8701314B2 (en) | Fluid jets | |
KR101406268B1 (en) | Tiny bubble generator | |
JP6151555B2 (en) | Fluid suction mixing device | |
JP2016073939A (en) | Fine bubble generator | |
JP5324491B2 (en) | Liquid pump vortex prevention device | |
JP2010029774A (en) | Fine bubble generating apparatus | |
JP2011251202A (en) | Stirring mixer | |
KR102305212B1 (en) | Bubble generator | |
JPH1085575A (en) | Mixer | |
US6435214B2 (en) | Apparatus for reducing dissipation rate of fluid ejected into boundary layer | |
JP4852934B2 (en) | Microbubble generator | |
US6349734B1 (en) | Method for reducing dissipation rate of fluid ejected into boundary layer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080806 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20101007 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101019 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20101209 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110705 |