JP2007253000A - マイクロバブル発生装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大量の微小気泡を提供できるようにする。
【解決手段】マイクロバブル発生装置に、マイクロバブル６の径よりも小さい出口開口２５を備えた管状体８と、管状体８を液体２４に対して相対的に移動させるように振動させる振動発生機２を備える。管状体８には、ガス供給配管３を介してガス供給源３から気体が供給される。振動発生機２は、ケーブル２１を介して接続された振動制御器で制御される。出口開口２５から液体２４に注入された気体は、振動によってせん断力を受けて、大きく成長する前に引きちぎられてマイクロバブル６となり、出口開口２５から離れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば除染に用いる、マイクロバブル発生装置およびその方法に関する。

マイクロバブルとは、液体中の、たとえば径が０．６ｍｍ以下の気泡である。

マイクロバブルを発生させる方法として、多孔質体を通して液体に気体を吹き込む方法がある。この方法を用いるマイクロバブル発生装置としては、コンプレッサなどの気体供給装置から、水が流れる管に多孔質体を通して気体を供給することでマイクロバブルを発生させるものがある（たとえば特許文献１参照）。

また、マイクロバブルを発生させる他の方法として、気泡表面にせん断力を加えて気泡を引きちぎる方法がある。この方法を用いるマイクロバブル発生装置としては、円錐形のスペースを有する容器本体と、同スペースの内壁円周面の一部にその接線方向に開設された加圧液体導入口と、前記円錐形のスペース底部に開設された気体導入孔と、前記円錐形スペースの頂部に開設された旋回気液導出口とから構成されてなることを特徴とする旋回式微細気泡発生装置がある（たとえば特許文献２参照）。
特開平８−２２５０９４号公報 特開２００３−２０５２２８号公報

多孔質体を用いたマイクロバブル発生装置では、多孔質体から気泡が離脱しにくいため、発生する気泡が多孔質体の孔径より大きくなり、微小な気泡が発生させられないことが課題であった。また、気泡表面のせん断力を用いる方法では、液体に旋回流を与えたりすることにより、圧力損失が大きくなるとともに、液体中の気体の割合が、多孔質体を用いた場合と比べて低くなってしまうことが課題であった。

そこで、本発明は、液体中に大量の微小気泡を提供できるようにすることを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置において、前記液体に気体を注入する、前記マイクロバブルの径よりも小さい出口開口を備えた管状体と、前記管状体を前記液体に対して相対的に移動させる移動手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置において、前記マイクロバブルの径よりも大きい気泡が前記液体とともに流れる混相流を発生させる混相流発生手段と、前記混相流が内部を流れ、一部に他の部分よりも面積が小さい狭小流路が形成されている配管と、前記狭小流路に伝達される振動を発生する、前記配管に取り付けられた振動発生機と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置において、前記マイクロバブルの径よりも大きい気泡が前記液体とともに流れる混相流を発生させる混相流発生手段と、前記混相流が流れる水平に配置された配管と、前記配管の内部の上側に配置された、入口開口から前記マイクロバブルの径よりも小さい出口開口に延びる流体の流路が形成されている複数の管状体が前記配管の断面よりも小さく束ねられた管状体集合体と、前記管状体集合体に伝達される振動を発生する、前記配管に取り付けられた振動発生機と、前記配管の内部であって、前記管状体集合体よりも前記混相流の上流側に定在波を発生させる定在波発生手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生方法において、前記マイクロバブルの径よりも小さい出口開口から前記液体に気体を注入する工程と、前記出口開口を前記液体に対して相対的に移動させる工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生方法において、前記マイクロバブルの径よりも大きい気泡が前記液体とともに流れる混相流を発生させる工程と、前記混相流の流路面積を小さくする工程と、前記流路面積が小さくなった前記混相流に振動を伝達する工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生方法において、前記マイクロバブルの径よりも大きい気泡が前記液体とともに水平に流れる混相流を発生させる工程と、前記混相流の断面の上側に配置された、入口開口から前記マイクロバブルの径よりも小さい出口開口に延びる流体の流路が形成されている複数の管状体が前記混相流の断面よりも小さく束ねられた管状体集合体を振動させる工程と、前記混相流の流れの途中であって、前記管状体集合体よりも上流側に定在波を発生させる工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、液体中に大量の微小気泡を提供できる。

本発明に係るマイクロバブル発生装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る第１の実施の形態のマイクロバブル発生装置の縦断面図である。

マイクロバブル発生装置は、水槽４に貯えられた液体２４に気体を注入する出口開口２５を備えた管状体８を有している。管状体８は、ガス供給配管３を介してガス供給源２３に接続されている。ガス供給源２３が供給するガスの種類は、たとえば空気であるが、マイクロバブルを含んだ液体の利用先に応じて適宜変更してもよい。

管状体８には、振動発生機２が取り付けられている。振動発生機２の振動の強さ、周波数などは、ケーブル２１で接続された振動制御器２２で制御されている。振動発生機２としては、たとえば超音波発生機を用いることができる。

図２は、第１の実施の形態のマイクロバブル発生装置に用いる管状体８の斜視図である。

管状体８は、たとえば円筒状であって、出口開口２５の反対側の端部には、入口開口２６が形成されている。なお、管状体８は、円筒状に限定されるものではなく、マイクロバブルの径よりも小さい出口開口を備えるものであれば、角筒状など他の形状でもよい。

図３は、第１の実施の形態のマイクロバブル発生装置によって、マイクロバブルが発生する状況を模式的に示した縦断面図である。

管状体８の出口開口２５から液体２４中に注入された気体は、出口開口２５に接する気泡５１として成長する。振動発生機２によって、管状体８は図３中の矢印で示した振動方向５に振動しているため、出口開口２５に接する気泡５１は成長して大きくなりすぎる前に、引きちぎられてマイクロバブル６となり、出口開口２５を離れる。したがって、マイクロバブル６を一つ生成するために要する時間は短くて済み、振動を加えない場合に比べてより多くのマイクロバブル６を生成することができる。

また、振動を加えない場合に比べて小さなマイクロバブル６が得られる。つまり、所定の小ささのマイクロバブル６を得るために、振動を加えない場合に比べて気体を注入する開口が大きくてもよく、マイクロバブル発生装置の製造が容易である。

また、このマイクロバブル発生装置では、振動発生機２によって発生される振動の強度によって、出口開口２５に接する気泡５１に加えられるせん断力が変化するため、この振動の強度によって、発生するマイクロバブル６の径を制御することもできる。なお、振動の強度が大きいほどマイクロバブル６の径は小さくなる。また、気泡の径によって、気泡の共振周波数が異なるため、振動の周波数によって発生するマイクロバブル６の径を制御することも可能である。

このように、本実施の形態のマイクロバブル発生装置によって、マイクロバブル６の径よりも小さな出口開口２５を有する管状体８に、気体を供給しながら振動を加えることにより、大量のマイクロバブル６を発生させることができ、その径を制御することもできる。

このマイクロバブル発生装置によって生成したマイクロバブル６を含有した液体２４は、たとえば除染装置に用いることができる。マイクロバブル発生装置を除染装置に適用した場合には、たとえば液体中に注入する気体をオゾンとすることによって、除染性能を高めることもできる。

［第２の実施の形態］
図４は、本発明に係る第２の実施の形態のマイクロバブル発生装置の縦断面図である。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置では、管状体８は、ガスバッファ室２７を介してガス供給配管３およびガス供給源２３に接続されている。また、振動発生機２は、ガスバッファ室２７に取り付けられている。

振動発生機２で発生した振動は、ガスバッファ室２７を介して管状体８に伝えられる。

図５は、第２の実施の形態のマイクロバブル発生装置によって、マイクロバブルが発生する状況を模式的に示した縦断面図である。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置では、管状体８は、図５中の矢印で示した振動方向５に振動していて、出口開口２５に接する気泡５１は成長して大きくなりすぎる前に、引きちぎられてマイクロバブル６となり、出口開口を離れる。また、振動発生機２で発生した振動によって、ガスバッファ室２７および管状体８の内部の気体の圧力および速度に変動が生じる。この圧力および速度の変動も、出口開口２５に接する気泡５１を管状体８から引き離すことに寄与する。

第１の実施の形態のマイクロバブル発生装置は、気体の注入方向に垂直な方向の振動によって、マイクロバブルを発生させているのに対して、本実施の形態では、気体の注入方向の振動によって、マイクロバブルを発生させている。このように、振動の方向は、気体の注入方向に対して垂直でも平行でもよい。さらに、垂直方向および平行方向の振動を組み合わせてもよいし、垂直または平行ではない方向の振動であってもマイクロバブルを発生させることは可能である。

［第３の実施の形態］
図６は、本発明に係る第３の実施の形態のマイクロバブル発生装置の縦断面図である。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置では、第１の実施の形態の管状体の代わりに、管状体集合体１を用いている。

図７は、第３の実施形態のマイクロバブル発生装置に用いる管状体集合体１の斜視図である。図８は、第３の実施形態のマイクロバブル発生装置に用いる管状体集合体１の縦断面図である。

この管状体集合体１は、直方体の１つの面に複数の長方形の出口開口２５が正方格子状に配列されていて、これらの出口開口２５のそれぞれと連絡する入口開口２６が直方体の反対面に配列されている。この出口開口２５は、径が小さく、均一であるほうが好ましい。

このような管状体集合体１を用いたマイクロバブル発生装置では、出口開口２５が１つの場合に比べて、より多くのマイクロバブル６を発生させることができる。

［第４の実施の形態］
図９は、本発明に係る第４の実施形態のマイクロバブル発生装置に用いる管状体集合体１の平面図である。

第４の実施の形態のマイクロバブル発生装置は、第３の実施の形態の管状体集合体の出口開口２５の形状および配列を変えたものである。

本実施の形態の管状体集合体１は、円形の出口開口２５が三角格子状に配列されている。出口開口２５に対応して、入口開口も同様に三角格子状に配列されている。このような管状体集合体１は、第３の実施の形態の管状体集合体に比べて、単位面積当たりにより多くの出口開口２５を形成することができるため、より多くのマイクロバブルを発生させることができる。

なお、この管状体集合体１は、直方体の内部に円柱形状をした気体の流路が形成された形状をしているが、複数の針状の円柱を束ねたものであってもよい。また、管状体集合体１の全体の形状は直方体でなく、円盤状など他の形状であってもよい。出口開口２５および入口開口２６の形状も、本実施の形態で示した円形や、第３の実施の形態で示した四角形に限定されない。たとえば、開口の形状を六角形としてハニカム状に配列したものでもよい。

［第５の実施の形態］
図１０は、本発明に係る第５の実施の形態のマイクロバブル発生装置の縦断面図である。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置では、第２の実施の形態の管状体８の代わりに、管状体集合体１を用いている。この管状体集合体１は、第３または第４の実施の形態の管状体集合体である。

このようなマイクロバブル発生装置では、出口開口２５が１つの場合に比べて、より多くのマイクロバブル６を発生させることができる。また、振動発生機２で発生した振動によって、ガスバッファ室２７および管状体集合体１の内部の気体の圧力および速度に変動が生じる。この圧力および速度の変動も、出口開口２５に接する気泡５１を管状体８から引き離すことに寄与する。

［第６の実施の形態］
図１１は、本発明に係る第６の実施の形態のマイクロバブル発生装置の図１２におけるXI−XI矢視縦断面図である。図１２は、第６の実施の形態のマイクロバブル発生装置の図１１におけるXII−XII矢視横断面図である。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置では、回転式気泡注入管５９が液体２４の中に配置されている。回転式気泡注入管５９は液体２４に気体を注入する出口開口２５を有していて、出口開口２５の反対側の端部は回転ガス供給配管６３に接続されている。

回転ガス供給配管６３は、回転手段６０によって、その軸を中心に回転されるようになっている。回転ガス供給配管６３の回転に伴って、出口開口２５は円６４を描くように回転する。回転ガス供給配管６３および出口開口２５の回転速度は、回転手段６０にケーブル５８を介して接続された回転手段制御器６１によって制御される。

回転ガス供給配管６３は、連結部６２およびガス供給配管３を介してガス供給源２３に接続されている。回転ガス供給配管６３と連結部６２は、回転自在に接続されている。

このようなマイクロバブル発生装置では、出口開口２５から液体２４に向かって注入される気体が出口開口２５の回転によって引きちぎられ、マイクロバブル６が発生する。

回転速度の変化に伴って、出口開口２５に接する気泡に加わるせん断力は変化するため、回転速度を制御することにより、マイクロバブル６の径などを制御することも可能である。また、回転しない場合に比べて大量のマイクロバブルを発生できる。

なお、出口開口２５は円周全体に回転する必要はなく、円弧に沿った往復運動（回動）をするものであってもよい。

［第７の実施の形態］
図１３は、本発明に係る第７の実施の形態のマイクロバブル発生装置の横断面図である。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置は、第６の実施の形態のマイクロバブル発生装置の回転式気体注入管を変形したものである。本実施の形態の回転式気体注入管５９は、回転の方向に垂直な方向に開いた複数の出口開口２５を有している。

このようなマイクロバブル発生装置でも、出口開口２５は液体２４に対して移動するため、出口開口２５から液体２４に向かって注入される気体が引きちぎられ、マイクロバブル６が発生する。また、第６の実施の形態のマイクロバブル発生装置よりも多くの出口開口２５を形成することが可能であり、大量のマイクロバブルを発生させることができる。

［第８の実施の形態］
図１４は、本発明に係る第８の実施の形態のマイクロバブル発生装置の縦断面図である。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置は、第６の実施の形態のマイクロバブル発生装置の回転式気体注入管の代わりに管状体集合体１を用いたものである。本実施の形態では、管状体集合体１は、ガスバッファ室２７を介して回転ガス供給配管６３に接続されている。

管状体集合体１は、第６の実施の形態の回転式気泡注入管と同様に回転運動をするようになっているため、管状体集合体１の出口開口２５も回転運動をする。したがって、このようなマイクロバブル発生装置でも、出口開口２５から液体２４に向かって注入される気体は引きちぎられて、マイクロバブル６が発生する。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置では、多数の出口開口２５を有する管状体集合体１を用いるため、より多くのマイクロバブル６を発生させることができる。

［第９の実施の形態］
図１５は、本発明に係る第９の実施の形態のマイクロバブル発生装置の図１６におけるXV−XV矢視縦断面図である。図１６は、第９の実施の形態のマイクロバブル発生装置の図１５におけるXVI−XVI矢視横断面図である。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置は、第６の実施の形態のマイクロバブル発生装置に邪魔板６５を追加したものである。

邪魔板６５は、回転式気泡注入管５９の回転軸を軸とする円筒面に沿った４枚の板であって、所定の間隔を有し、回転式気泡注入管５９の回転を妨げないように配置されている。

回転式気泡注入管５９の回転によってマイクロバブル６を発生させる場合、水槽４の内部でマイクロバブル６を含んだ液体２４は回転するように流れるため、液体２４は遠心力によって外側に向かい、軽いマイクロバブル６は中心に集まる傾向がある。本実施の形態では、邪魔板６５によって、マイクロバブル６が中心に集まることを防ぐことができるため、効率よくマイクロバブル６を発生させることができる。

また、液体２４の流れによって、邪魔板６５は液体２４に対して相対的に動いていることになり、邪魔板６５に接触した気泡にせん断力が加えられる。このため、複数のマイクロバブル６が合体して大きくなった気泡が邪魔板６５に接触すると再び分裂させることもでき、マイクロバブル６の発生効率を高めることができる。

さらに、邪魔板６５の表面に凹凸を形成させておくことにより、気泡が引きちぎられやすくなり、マイクロバブル６の発生効率を高めることも可能である。邪魔板６５の表面に凹凸を形成しておく代わりに、邪魔板６５として第３の実施の形態の管状体集合体を用いてもよい。

なお、ここでは、邪魔板６５は４枚としたが、この枚数に限定されるものではない。

［第１０の実施の形態］
図１７は、本発明に係る第１０の実施の形態のマイクロバブル発生装置の縦断面図である。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置は、第９のマイクロバブル発生装置の邪魔板６５に、邪魔板振動源６６を取り付けたものである。邪魔板振動源６６は、ケーブル５７を介して接続された邪魔板振動制御器６７で制御される。

本実施の形態では、邪魔板６５に振動を与えることにより、邪魔板６５に接触した気泡に加えられるせん断力を大きくすることができるため、マイクロバブル６の発生効率を高めることができる。

［第１１の実施の形態］
図１８は、本発明に係る第１１の実施の形態のマイクロバブル発生装置の系統図である。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置は、貯液槽３０から、ポンプ２８を介して放出口３１まで延びた配管９を有している。配管９の途中には、管状体集合体１と振動発生機２を備えたマイクロバブル生成部３２が配置されている。配管９の管状体集合体１とポンプ２８の間には、ガス供給配管３を介してガス供給源２３が接続されている。振動発生機２には、ケーブル２１を介して振動制御器２２が接続されている。

貯液槽３０に貯えられた液体２４は、ポンプ２８によって配管９の内部を放出口３１に向かって流れる。また、ガス供給源２３から、配管９の内部を流れる液体２４に気体が注入されて、混相流となる。

図１９は、第１１の実施の形態のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル生成部近傍を拡大した縦断面図である。なお、図１９中の破線の矢印は、液体の主たる流れを示すものである。

配管９の途中には配管９の内面全体に接触するように管状体集合体１が配置されていて、管状体集合体１に振動を与えられる位置に振動発生機２が取り付けられている。管状体集合体１の入口開口２６は、配管９の内部を流れる液体２４の流れの上流側に位置していて、出口開口２５は、下流側に位置している。ガス供給源２３から注入された気体は、マイクロバブル６よりも大きな気泡１０として、管状体集合体１のところまで流れてくる。

この気泡１０は、振動発生機２によって振動を加えられた管状体集合体１の内部を通ることによって、引きちぎられて多くのマイクロバブル６になる。

このように、本実施の形態のマイクロバブル発生装置によって、マイクロバブルよりも大きな気泡を含んだ混相流から、大量のマイクロバブル６を発生させることができる。

このマイクロバブル発生装置では、振動発生機２によって発生される振動の強度によって、気泡１０に加えられるせん断力が変化するため、この振動の強度によって、発生するマイクロバブル６の径を制御することもできる。なお、振動の強度が大きいほどマイクロバブル６の径は小さくなる。また、気泡の径によって、気泡の共振周波数が異なるため、振動の周波数によって発生するマイクロバブル６の径を制御することも可能である。

また、配管９の管状体集合体１よりも下流側から上流側に戻るループ配管（図示せず）を取り付けて、マイクロバブル６を含んだ液体２４にガス供給源２３から気体を注入しながら、複数回、管状体集合体１を通るようにしてもよい。これにより、液体２４に含まれるマイクロバブル６の密度を高めるようにできる。

［第１２の実施の形態］
図２０は、本発明に係る第１２の実施の形態のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル生成部近傍を拡大した縦断面図である。なお、図２０中の破線の矢印は、液体の主たる流れを示すものである。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置は、第１１の実施の形態のマイクロバブル発生装置とマイクロバブル生成部３２が異なっている。

本実施の形態におけるマイクロバブル生成部３２は、配管９の一部に、その内部の流路面積が減少している流路面積減少部１１と、配管９の流路面積減少部１１の外側に取り付けられた振動発生機２を有している。

振動発生機２によって配管９の軸に垂直な方向の振動を与えられた流路面積減少部１１を、気泡１０を含んだ混相流が通る際に、気泡１０は、振動によってせん断力を受けて、多くのマイクロバブル６になる。また、流路面積減少部１１の壁面に接触した気泡10は、より大きなせん断力を受けるため、マイクロバブル６となりやすい。

このように、本実施の形態のマイクロバブル発生装置によって、大量のマイクロバブルを発生させることができる。

［第１３の実施の形態］
図２１は、本発明に係る第１３の実施の形態のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル生成部近傍を拡大した縦断面図である。なお、図２１中の破線の矢印は、液体の主たる流れを示すものである。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置は、第１１の実施の形態のマイクロバブル発生装置とマイクロバブル生成部３２が異なっている。

本実施の形態におけるマイクロバブル生成部３２は、配管９の内部に、配管９の断面の一部を遮る２枚の誘導流路形成板３４を有している。配管９の内部には、この２枚の誘導流路形成板３４によって、配管９の軸に垂直な方向に液体２４が流れる誘導流路１２が形成されている。配管９の誘導流路１２の外側には振動発生機２が取り付けられている。

振動発生機２によって発生された配管９の軸に垂直な方向の振動は、液体２４および誘導流路形成板３４によって誘導流路１２に伝達され、この流路を流れる流体に圧力および速度の変動を生じさせる。このため、誘導流路１２に流れ込んだ気泡１０は、引きちぎられ多くのマイクロバブル６になる。

このように、本実施の形態のマイクロバブル発生装置によって、大量のマイクロバブルを発生させることができる。

なお、第１２の実施の形態のマイクロバブル発生装置は、液体の流れに垂直な方向の振動によって、マイクロバブルを発生させているのに対して、本実施の形態では、液体の流れの方向の振動によって、マイクロバブルを発生させている。このように、振動の方向は、流体の流れに対して垂直でも平行でもよい。さらに、垂直方向および平行方向の振動を組み合わせてもよいし、垂直または平行ではない方向の振動であってもマイクロバブルを発生させることは可能である。

［第１４の実施の形態］
図２２は、本発明に係る第１４の実施の形態のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル生成部近傍を拡大した縦断面図である。図２３は、第１４の実施の形態のマイクロバブル発生装置の図２２におけるXXIII−XXIII矢視断面図である。なお、図２２中の破線の矢印は、液体の主たる流れを示すものである。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置は、第１３の実施の形態のマイクロバブル発生装置の誘導流路に管状体集合体１を配置したものである。本実施の形態における誘導流路１２には、液体２４の流れの上流側に入口開口２６が位置し、下流側に出口開口２５が位置するように管状体集合体１が配置されている。

振動発生機２によって配管９の軸に垂直な方向の振動は、液体２４および誘導流路形成板３４によって管状体集合体１の内部の入口開口２６から出口開口２５に向かう流路に伝達され、この流路を流れる流体に圧力および速度の変動を生じさせる。このため、管状体集合体１の内部に流れ込んだ気泡１０は、引きちぎられ多くのマイクロバブル６になる。

このように、本実施の形態のマイクロバブル発生装置によって、大量のマイクロバブルを発生させることができる。

［第１５の実施の形態］
図２４は、本発明に係る第１５の実施の形態のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル生成部近傍を拡大した縦断面図である。なお、図２４中の破線の矢印は、液体の主たる流れを示すものである。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置は、第１３の実施の形態のマイクロバブル発生装置の下流側に位置する誘導流路形成板を削除し、配管の内部に振動発生機を配置したものである。

本実施の形態におけるマイクロバブル生成部３２は、配管９の内部に、配管９の断面の一部を遮って、誘導流路１２を形成する１枚の誘導流路形成板３４を有している。また、配管９の内部であって、誘導流路形成板３４に振動を伝達できる位置に振動発生機２が配置されている。振動発生機２は、たとえば誘導流路形成板３４に対して配管９の下流側に位置していて、配管９の軸方向の振動を発生させる。

振動発生機２によって発生した振動は、誘導流路１２および誘導流路形成板３４に伝達される。誘導流路１２に流れ込んだ混相流に含まれる気泡１０に振動が伝達されることにより、気泡１０は引きちぎられ、多くのマイクロバブル６が発生する。また、誘導流路形成板３４に接触した気泡１０にも、せん断力が加えられるため、マイクロバブル６が発生する。さらに、振動発生機２に接触した気泡２にも、せん断力が加えられマイクロバブル６が発生する。

このように、本実施の形態のマイクロバブル発生装置によって、大量のマイクロバブルを発生させることができる。

［第１６の実施の形態］
図２５は、本発明に係る第１６の実施の形態のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル生成部近傍を拡大した縦断面図である。なお、図２５中の破線の矢印は、液体の主たる流れを示すものである。

本実施の形態のマイクロバブル発生装置は、第１１の実施の形態のマイクロバブル発生装置とマイクロバブル生成部３２が異なっている。

本実施の形態におけるマイクロバブル生成部３２は、水平に延びる配管９の内部の上側に配置された管状体集合体１と、配管９の管状体集合体１の外側に取り付けられた振動発生機２を有している。管状体集合体１の入口開口２６は、配管９の内部を流れる液体２４の流れの上流側に位置していて、出口開口２５は、下流側に位置している。また、配管９の内部を流れる流体の管状体集合体１よりも上流に定在波４０を発生させる定在波発生装置４１が、配管９の外部に取り付けられている。

このようなマイクロバブル発生装置では、混相流に含まれる微小な気泡のみが重力に逆らって配管９の下側を流れる。一方、大きな気泡１０は、上側を流れて管状体集合体１の内部を通ることによって、引きちぎられてマイクロバブル６となる。

本実施の形態では、第１１の実施の形態で説明したような配管９の下流側から上流側に戻るループ配管（図示せず）を取り付けた場合に、特に有効である。つまり、マイクロバブル６を含んだ液体２４にガス供給源２３から気体を注入しながら、複数回、マイクロバブル生成部３２を通るようにすることにより、大きな気泡１０のみが管状体集合体１の内部を通るようになるため、効率的にマイクロバブル６の密度を高めることができる。

なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。

本発明に係る第１の実施の形態のマイクロバブル発生装置の縦断面図である。 本発明に係る第１の実施の形態のマイクロバブル発生装置に用いる管状体の斜視図である。 本発明に係る第１の実施の形態のマイクロバブル発生装置によって、マイクロバブルが発生する状況を模式的に示した縦断面図である。 本発明に係る第２の実施の形態のマイクロバブル発生装置の縦断面図である。 本発明に係る第２の実施の形態のマイクロバブル発生装置によって、マイクロバブルが発生する状況を模式的に示した縦断面図である。 本発明に係る第３の実施の形態のマイクロバブル発生装置の縦断面図である。 本発明に係る第３の実施形態のマイクロバブル発生装置に用いる管状体集合体の斜視図である。 本発明に係る第３の実施形態のマイクロバブル発生装置に用いる管状体集合体の縦断面図である。 本発明に係る第４の実施形態のマイクロバブル発生装置に用いる管状体集合体の平面図である。 本発明に係る第５の実施の形態のマイクロバブル発生装置の縦断面図である。 本発明に係る第６の実施の形態のマイクロバブル発生装置の図１２におけるXI−XI矢視縦断面図である。 本発明に係る第６の実施の形態のマイクロバブル発生装置の図１１におけるXII−XII矢視横断面図である。 本発明に係る第７の実施の形態のマイクロバブル発生装置の横断面図である。 本発明に係る第８の実施の形態のマイクロバブル発生装置の縦断面図である。 本発明に係る第９の実施の形態のマイクロバブル発生装置の図１６におけるXV−XV矢視縦断面図である。 本発明に係る第９の実施の形態のマイクロバブル発生装置の図１５におけるXVI−XVI矢視横断面図である。 本発明に係る第１０の実施の形態のマイクロバブル発生装置の縦断面図である。 本発明に係る第１１の実施の形態のマイクロバブル発生装置の系統図である。 本発明に係る第１１の実施の形態のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル生成部近傍を拡大した縦断面図である。 本発明に係る第１２の実施の形態のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル生成部近傍を拡大した縦断面図である。 本発明に係る第１３の実施の形態のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル生成部近傍を拡大した縦断面図である。 本発明に係る第１４の実施の形態のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル生成部近傍を拡大した縦断面図である。 本発明に係る第１４の実施の形態のマイクロバブル発生装置の図２２におけるXXIII−XXIII矢視断面図である。 本発明に係る第１５の実施の形態のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル生成部近傍を拡大した縦断面図である。 本発明に係る第１６の実施の形態のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル生成部近傍を拡大した縦断面図である。

符号の説明

１…管状体集合体、２…振動発生機、３…ガス供給配管、４…水槽、６…マイクロバブル、８…管状体、９…配管、１０…気泡、１１…流路面積減少部、１２…誘導流路、１３…定在波発生装置、２１…ケーブル、２２…振動制御器、２３…ガス供給源、２４…液体、２５…出口開口、２６…入口開口、２７…ガスバッファ室、２８…ポンプ、３０…貯液槽、３１…放出口、３２…マイクロバブル生成部、３４，３５・・・誘導流路形成板、４０…定在波、４１…定在波制御器、４２，５７，５８…ケーブル、５９…回転式気泡注入管、６０…回転手段、６１…回転手段制御器、６２…連結部、６３…回転ガス供給配管、６５…邪魔板、６６…邪魔板振動源、６７…邪魔板振動制御器

Claims (21)

1. 液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置において、
   前記液体に気体を注入する、前記マイクロバブルの径よりも小さい出口開口を備えた管状体と、
   前記管状体を前記液体に対して相対的に移動させる移動手段と、
   を有することを特徴とするマイクロバブル発生装置。
2. 前記移動手段は、前記管状体から注入される気体の注入方向に対して垂直な方向に、前記管状体を振動させる振動発生機であることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル発生装置。
3. 前記移動手段は、前記管状体から注入される気体の注入方向に対して平行な方向に、前記管状体を振動させる振動発生機であることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル発生装置。
4. 前記振動発生機は、超音波を発生するものであることを特徴とする請求項２または請求項３記載のマイクロバブル発生装置。
5. 前記移動手段は、前記管状体の軸を半径方向として、前記管状体を回転または回動させるものであることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル発生装置。
6. 前記管状体は、前記管状体の回転軸方向に気体を吹き出す、複数の前記出口開口を備えていることを特徴とする請求項５記載のマイクロバブル発生装置。
7. 前記移動手段の回転の中心を軸とする円筒面の少なくとも一部を覆う邪魔板を有することを特徴とする請求項５または請求項６記載のマイクロバブル発生装置。
8. 前記邪魔板を振動させる邪魔板振動手段を有することを特徴とする請求項７記載のマイクロバブル発生装置。
9. 前記管状体は複数であって、複数の前記管状体は、一体となった管状体集合体を形成していることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載のマイクロバブル発生装置。
10. 前記管状体に気体を供給するガス供給手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載のマイクロバブル発生装置。
11. 液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置において、
    前記マイクロバブルの径よりも大きい気泡が前記液体とともに流れる混相流を発生させる混相流発生手段と、
    前記混相流が内部を流れ、一部に他の部分よりも面積が小さい狭小流路が形成されている配管と、
    前記狭小流路に伝達される振動を発生する、前記配管に取り付けられた振動発生機と、
    を有することを特徴とするマイクロバブル発生装置。
12. 前記狭小流路は、前記狭小流路での前記液体の主たる流れの方向が前記配管の軸方向と平行になるように形成されていることを特徴とする請求項１１記載のマイクロバブル発生装置。
13. 前記狭小流路は、前記狭小流路での前記液体の主たる流れの方向が前記配管の軸方向と垂直になるように形成されていることを特徴とする請求項１１記載のマイクロバブル発生装置。
14. 前記振動発生機は、前記配管の軸方向に対して垂直な方向の振動を発生するものであることを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれか１記載のマイクロバブル発生装置。
15. 前記振動発生機は、前記配管の軸方向に対して平行な方向の振動を発生するものであることを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれか１記載のマイクロバブル発生装置。
16. 前記狭小流路に配置された、入口開口から前記マイクロバブルの径よりも小さい出口開口に延びる流体の流路が形成されている複数の管状体が一体となった管状体集合体、
    を有することを特徴とする請求項１１ないし請求項１５のいずれか１項記載のマイクロバブル発生装置。
17. 前記振動発生機の一部は、前記配管の内部に位置していることを特徴とする請求項１１ないし請求項１６のいずれか１項記載のマイクロバブル発生装置。
18. 液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置において、
    前記マイクロバブルの径よりも大きい気泡が前記液体とともに流れる混相流を発生させる混相流発生手段と、
    前記混相流が流れる水平に配置された配管と、
    前記配管の内部の上側に配置された、入口開口から前記マイクロバブルの径よりも小さい出口開口に延びる流体の流路が形成されている複数の管状体が前記配管の断面よりも小さく束ねられた管状体集合体と、
    前記管状体集合体に伝達される振動を発生する、前記配管に取り付けられた振動発生機と、
    前記配管の内部であって、前記管状体集合体よりも前記混相流の上流側に定在波を発生させる定在波発生手段と、
    を有することを特徴とするマイクロバブル発生装置。
19. 液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生方法において、
    前記マイクロバブルの径よりも小さい出口開口から前記液体に気体を注入する工程と、
    前記出口開口を前記液体に対して相対的に移動させる工程と、
    を有することを特徴とするマイクロバブル発生方法。
20. 液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生方法において、
    前記マイクロバブルの径よりも大きい気泡が前記液体とともに流れる混相流を発生させる工程と、
    前記混相流の流路面積を小さくする工程と、
    前記流路面積が小さくなった前記混相流に振動を伝達する工程と、
    を有することを特徴とするマイクロバブル発生方法。
21. 液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生方法において、
    前記マイクロバブルの径よりも大きい気泡が前記液体とともに水平に流れる混相流を発生させる工程と、
    前記混相流の断面の上側に配置された、入口開口から前記マイクロバブルの径よりも小さい出口開口に延びる流体の流路が形成されている複数の管状体が前記混相流の断面よりも小さく束ねられた管状体集合体を振動させる工程と、
    前記混相流の流れの途中であって、前記管状体集合体よりも上流側に定在波を発生させる工程と、
    を有することを特徴とするマイクロバブル発生方法。

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