JP2008149209A - Fine air bubble producer and fine air bubble supply system - Google Patents

Fine air bubble producer and fine air bubble supply system Download PDF

Info

Publication number
JP2008149209A
JP2008149209A JP2006336790A JP2006336790A JP2008149209A JP 2008149209 A JP2008149209 A JP 2008149209A JP 2006336790 A JP2006336790 A JP 2006336790A JP 2006336790 A JP2006336790 A JP 2006336790A JP 2008149209 A JP2008149209 A JP 2008149209A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plate
gas
shock wave
fine
fine bubble
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
Application number
JP2006336790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manabu Harada
学 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MARCOM KK
Malcom Co Ltd
Original Assignee
MARCOM KK
Malcom Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MARCOM KK, Malcom Co Ltd filed Critical MARCOM KK
Priority to JP2006336790A priority Critical patent/JP2008149209A/en
Publication of JP2008149209A publication Critical patent/JP2008149209A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10Measures concerning design or construction of watercraft hulls

Landscapes

  • Percussion Or Vibration Massage (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine air bubble producer having a novel structure capable of stably forming fine air bubbles, and a fine air bubble supply system capable of stably supplying a sufficiently large amount of fine air bubbles. <P>SOLUTION: The fine air bubble producer has a pressure reducing plate, which has a large number of pores permitting a supplied air dissolved liquid to flow, provided to the other opening part of a cylindrical casing of which one opening is set to a fine air bubble discharge port and the air dissolved liquid is allowed to flow through the pores of the pressure reducing plate at a speed exceeding the speed of the sonic wave in an air bubble fluid formed by the flow of the air dissolved liquid through the pressure reducing plate. A regulating plate for shock wave propagation direction, which demarcates a semi-hermetically closed region preventing the energy of the shock wave formed by the flow of air dissolved liquid through the pressure reducing plate from diffusing in the outflow direction of the air dissolved liquid, is provided in parallel to the pressure reducing plate at the place speed apart from the pressure reducing plate in the casing. The fine air bobble supply system is equipped with the fine air bubble producer. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば加圧された気体溶解液が供給されることにより、直径が数μm程度の微細気泡(「マイクロバブル」と称される。)を生成する微細気泡発生器およびこの微細気泡発生器を具えた微細気泡供給システムに関する。   The present invention relates to a fine bubble generator that generates fine bubbles (referred to as “microbubbles”) having a diameter of about several μm by supplying a pressurized gas solution, for example, and the generation of the fine bubbles. The present invention relates to a fine bubble supply system having a container.

現在、水中(常圧下)での直径が数μmから50μm程度の範囲内の大きさである、いわゆる「マイクロバブル」と称される微細気泡、あるいは0.1μm以下である、いわゆる「ナノバブル」と称される微細気泡は、直径が1mm以上である通常気泡に比して、以下の(1)〜(4)などの優れた特質を有することから、例えばマイクロバブル風呂、半導体の洗浄処理、医用応用として血管造影、船舶の摩擦抵抗の低減、天然ガスハイドレート製造等ですでに実用化されていると共に、水浄化処理や、例えば牡蠣や貝の養殖等で有用であると考えられている。   At present, the diameter in water (under normal pressure) is in the range of several μm to 50 μm, so-called “microbubbles”, or so-called “nanobubbles” that are 0.1 μm or less. The microbubbles referred to have superior characteristics such as the following (1) to (4) as compared with the normal bubbles having a diameter of 1 mm or more. For example, microbubble baths, semiconductor cleaning treatments, and medical use As an application, it has already been put to practical use in angiography, reduction of ship frictional resistance, production of natural gas hydrate, etc., and it is considered useful in water purification treatment, for example, oyster and shellfish culture.

(1)気泡界面表面積が著しく大きいこと。
例えば直径10μmのマイクロバブルの気泡界面表面積は、気相体積比(ボイド率)が同一の気泡であれば、直径1mmの気泡(通常気泡)の100倍の大きさとなり、気泡界面表面積が大きいことにより、気泡表面の界面活性の違いによる物質伝達や物質吸着が著しく大きくなるため、強い洗浄力を有するものとなる。
(2)気泡泡内圧力が大きいこと。
直径10μmのマイクロバブルの気泡泡内圧力は、直径1mmの気泡(通常気泡)の100倍の大きさとなり、例えば3気圧程度にもなる。マイクロバブルは、気泡泡内圧力が高いことにより、気体溶解効率が高くなると共に、自己加圧効果によってその径を縮小させることとなり、さらに気泡に圧力振動が加わることによって、体積振動を起こして急激に収縮し、これに伴って、断熱圧縮状態となって気泡内が超高圧、超高温の極限状態となる結果、気泡は強い酸化力を持つOHフリーラジカル等を生成し、有害化学物質を分解する化学活性能力を有するものとなる。
(3)気体溶解効率が高いこと。
上記(1)、(2)で述べたように、気泡泡内圧力の大きいマイクロバブルは、その界面表面積の著しく大きいことによる理由と、ヘンリーの法則による理由とによって、効率よく気体を溶解させる性質を有する。例えば酸素やオゾンガスによってマイクロバブルを形成すると、水浄化処理を高い効率で行うことができるので、例えば牡蠣や貝の養殖等の水産業に利用した場合に有用なものとなる。
(4)気泡上昇速度が遅いこと。
一般に、気泡径が小さくなると上昇速度は小さくなる。具体的には、例えば直径1mmの気泡(通常気泡)の上昇速度が100mm/secであるのに対し、直径10μmのマイクロバブルは、30μm/secである。気泡の、水中における滞留時間が長いことにより、洗浄効果や有害物質の浄化効果、酸素富化等の多くの利点が得られる。
(1) The bubble interface surface area is remarkably large.
For example, if the bubbles have the same gas phase volume ratio (void ratio), the bubble interfacial surface area of microbubbles with a diameter of 10 μm will be 100 times larger than bubbles with a diameter of 1 mm (normal bubbles), and the bubble interfacial surface area should be large. As a result, the substance transfer and the substance adsorption due to the difference in the surface activity of the bubble surface are remarkably increased, so that it has a strong detergency.
(2) The bubble bubble pressure is large.
The pressure inside the bubble of a microbubble having a diameter of 10 μm is 100 times as large as that of a bubble having a diameter of 1 mm (usually a bubble), for example, about 3 atm. Microbubbles increase the gas dissolution efficiency due to the high pressure inside the bubble and reduce the diameter due to the self-pressurizing effect. As a result, the bubbles become adiabatic and compressed, and the inside of the bubbles is in an extreme state of ultra-high pressure and ultra-high temperature. As a result, the bubbles generate OH free radicals with strong oxidizing power and decompose harmful chemical substances. It has the chemical activity ability.
(3) Gas dissolution efficiency is high.
As described in the above (1) and (2), microbubbles with a large bubble bubble pressure have the property of efficiently dissolving gas depending on the reason that the interfacial surface area is extremely large and the reason based on Henry's law. Have For example, when microbubbles are formed with oxygen or ozone gas, water purification treatment can be performed with high efficiency. Therefore, the microbubbles are useful when used in the fishery industry such as oyster and shellfish farming.
(4) The bubble rising speed is slow.
Generally, as the bubble diameter decreases, the ascending speed decreases. Specifically, for example, the rising speed of bubbles with a diameter of 1 mm (normal bubbles) is 100 mm / sec, whereas microbubbles with a diameter of 10 μm are 30 μm / sec. Since the residence time of bubbles in water is long, many advantages such as a cleaning effect, a purification effect of harmful substances, and oxygen enrichment can be obtained.

このようなマイクロバブルの生成方法としては、これまでに種々の方法が提案されていると共に実施もされている。例えば、加圧ポンプによって導入した水と空気とをよく撹拌しながら気液混合タンクに送り、気体を水に溶解させた後、吐出ノズルによって、気液混合水に減圧作用を加えて初期気泡を発生させ、その後、加圧作用およびせん断作用を加えることにより初期気泡の微細化を図り、マイクロバブルを生成する方法(加圧溶解法)が知られている(非特許文献1および特許文献1参照)。   Various methods have been proposed and implemented as methods for generating such microbubbles. For example, water and air introduced by a pressure pump are sent to a gas-liquid mixing tank with good stirring, and after the gas is dissolved in water, a pressure reducing action is applied to the gas-liquid mixed water by a discharge nozzle to remove initial bubbles A method of generating microbubbles (pressure dissolution method) is known (see Non-Patent Document 1 and Patent Document 1). ).

非特許文献1に示された微細気泡吐出ノズルは、複数の細孔が形成された減圧プレートと、その直後に設けられた複数の金網(メッシュ体)とからなるネットカートリッジを具えている。このような構成によれば、細孔より吐出された気液混合液が高速でこの金網にぶつかって衝突減速されることにより気泡の核ができ、微細気泡が析出される、と記載されている。
また、特許文献1に示された微細気泡を生成するノズルは、複数のオリフィスと複数のメッシュ体とを具えてなるものであり、気液混合液がオリフィスを通過するときに加圧されると共にオリフィスから放出されるときに減圧され、これにより、微細気泡を生成し、この微細気泡をメッシュ体を通過させることによりさらに微細化させる気液混合撹拌機構が複数段設けられていることにより、さらに気泡径の小さい微細気泡を生成することができる、と記載されている。
The fine bubble discharge nozzle shown in Non-Patent Document 1 includes a net cartridge composed of a decompression plate in which a plurality of pores are formed and a plurality of metal meshes (mesh bodies) provided immediately thereafter. According to such a configuration, it is described that the gas-liquid mixed liquid discharged from the pores collides and decelerates by colliding with the wire mesh at high speed, thereby forming a bubble nucleus and depositing fine bubbles. .
In addition, the nozzle for generating fine bubbles disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of orifices and a plurality of mesh bodies, and is pressurized when the gas-liquid mixture passes through the orifices. The pressure is reduced when discharged from the orifice, thereby generating fine bubbles, and by providing a plurality of gas-liquid mixing and stirring mechanisms that further refine the fine bubbles by passing through the mesh body, It is described that fine bubbles having a small bubble diameter can be generated.

「松下電工技報」,No41,Jul,1990"Matsushita Electric Works Technical Report", No41, Jul, 1990 特許第3620797号公報Japanese Patent No. 3620797

一般に、上記のような加圧溶解法による微細気泡の生成方法おいては、気液混合水が細孔あるいはオリフィスを通過するときに、減圧されて初期気泡を発生し、その後、初期気泡は急激に膨張するもすぐに、金網またはメッシュ体による加圧作用、せん断作用を受けて圧壊、分裂して微細気泡を大量に生成する。
ところで、どの程度の減圧作用を気液混合水に与えることにより初期気泡が発生し、どの程度の加圧作用およびせん断作用を与えることによって微細気泡を生成するのかについての数式的な(理論的な)解明はなされておらず、非特許文献1および特許文献1のいずれのものにも、微細気泡の生成メカニズムについての具体的な説明はなされていない。
従って、非特許文献1に開示されている微細気泡吐出ノズルおよび特許文献1に開示されているノズルにおける、細孔あるいはオリフィスの大きさや、メッシュ体あるいは金網の開口径の大きさなどの具体的構成は、実験的に試行錯誤して決められたものと推察され、例えばポンプによる流量、圧力等の条件によって、ノズルの構成についての、微細気泡を安定して得るための最適条件はその都度別個に実験的に求めなければならない。
また、上記のようなノズルを構成する金網およびメッシュ体は、実際上、その目の寸法が数百μmと小さいものであるので、目詰まりを起こしやすく、実用性に問題がある。
In general, in the method of generating fine bubbles by the pressure dissolution method as described above, when the gas-liquid mixed water passes through the pores or orifices, the pressure is reduced to generate initial bubbles, and then the initial bubbles rapidly Immediately after expansion, it receives crushing action and shearing action by a wire mesh or mesh body, and crushes and breaks up to produce a large amount of fine bubbles.
By the way, it is mathematical (theoretical) about how much pressure reduction action is given to gas-liquid mixed water to generate initial bubbles and how much pressure action and shear action are given to generate fine bubbles. ) No elucidation has been made, and neither the non-patent document 1 nor the patent document 1 has been described in detail regarding the mechanism of generating fine bubbles.
Therefore, in the fine bubble discharge nozzle disclosed in Non-Patent Document 1 and the nozzle disclosed in Patent Document 1, specific configurations such as the size of the pores or orifices, the size of the opening diameter of the mesh body or the wire mesh, and the like. It is inferred that this was determined experimentally through trial and error. For example, the optimum conditions for stably obtaining fine bubbles in the nozzle configuration are individually determined depending on conditions such as flow rate and pressure by the pump. Must be determined experimentally.
In addition, the metal mesh and the mesh body constituting the nozzle as described above are actually small in size of several hundreds μm, so that clogging is likely to occur and there is a problem in practicality.

以上のように、加圧溶解法による微細気泡の生成方法においては、加圧作用による気体の液体中への溶解と、減圧作用による気泡の発生、という単純なメカニズムで発現するものではない。非特許文献1にも記載されているように、単に、加圧された気液混合液を高速でノズルを通過させることにより減圧しても、少量のしかも直径の大きな気泡は得られるものの、すぐに消滅してしまい、大量の微細気泡を得ることができない。   As described above, the method of generating fine bubbles by the pressure dissolution method does not manifest by a simple mechanism of dissolving the gas in the liquid by the pressurizing action and generating bubbles by the pressure reducing action. As described in Non-Patent Document 1, even if a pressurized gas-liquid mixture is depressurized by passing it through a nozzle at a high speed, a small amount of bubbles with a large diameter can be obtained. Disappears and a large amount of fine bubbles cannot be obtained.

以上のような事情に基づいて、本発明者が鋭意研究を重ねた結果、加圧溶解法による微細気泡の生成方法において、細孔を通過させる流速の大きさの適正化を図ると共に、減圧作用を受けて発生する初期気泡を圧壊、分裂させるエネルギーを受けるための、半密閉領域を形成することにより、多量の微細気泡を確実に得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明の目的は、気泡径が50μm以下である微細気泡を安定して生成することのできる、新規な構造を有する微細気泡発生器を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、十分に多量の微細気泡を安定して供給することのできる微細気泡供給システムを提供することにある。
Based on the above circumstances, the present inventors have conducted extensive research. As a result, in the method of generating fine bubbles by the pressure dissolution method, the flow velocity passing through the pores is optimized and the pressure reducing action is achieved. The present inventors have found that a large amount of fine bubbles can be reliably obtained by forming a semi-sealed region for receiving energy for crushing and splitting the initial bubbles generated upon receiving, and have completed the present invention.
An object of the present invention is to provide a microbubble generator having a novel structure capable of stably generating microbubbles having a bubble diameter of 50 μm or less.
Another object of the present invention is to provide a fine bubble supply system capable of stably supplying a sufficiently large amount of fine bubbles.

本発明の微細気泡発生器は、加圧された気体溶解液が供給されることにより微細気泡が生成される微細気泡発生器において、
一方の開口が微細気泡吐出口とされた筒状のケーシングと、当該ケーシングの他方の開口部に設けられた、供給される気体溶解液が流過される複数の細孔が形成された減圧プレートとを具えており、前記気体溶解液が、当該気体溶解液が減圧プレートを流過されることにより発生する気泡流体中の音波の速度を超える速度で、減圧プレートの細孔を流過されると共に、これにより生ずる衝撃波のエネルギーが気体溶解液の流出方向に拡散することを禁止する半密閉領域を区画する衝撃波伝播方向規制プレートが、ケーシングの内部における減圧プレートと離間した位置において当該減圧プレートと平行に設けられていることを特徴とする。
The fine bubble generator of the present invention is a fine bubble generator in which fine bubbles are generated by supplying a pressurized gas solution.
A cylindrical casing in which one opening is a fine bubble discharge port, and a decompression plate provided with a plurality of pores formed in the other opening of the casing through which a gas solution to be supplied flows. The gas solution is passed through the pores of the decompression plate at a speed exceeding the speed of the sound wave in the bubble fluid generated by the gas solution being passed through the decompression plate. In addition, the shock wave propagation direction regulating plate that divides the semi-sealed region that prohibits the energy of the shock wave generated thereby from diffusing in the outflow direction of the gas solution is separated from the decompression plate inside the casing at a position separated from the decompression plate. It is provided in parallel.

本発明の微細気泡発生器においては、減圧プレートにおける細孔が、下記式(1)および式(2)の関係を満足するよう、孔径の大きさおよび数が設定された構成とされていることにより、気体溶解液を、当該気体溶解液が減圧プレートを流過されることにより発生する気泡流体中の音速を超える速度で、減圧プレートの細孔を通過させることができる。   In the fine bubble generator of the present invention, the size and number of pore diameters are set so that the pores in the decompression plate satisfy the relationship of the following formulas (1) and (2). Thus, the gas solution can be passed through the pores of the decompression plate at a speed exceeding the speed of sound in the bubble fluid generated when the gas solution flows through the decompression plate.

Figure 2008149209
Figure 2008149209

上記式(1)および式(2)において、Vaは気泡流体中の音波の速度〔m/sec〕、P0 は気体溶解液の加圧圧力〔Pa〕、Qは気体溶解液の流量〔m3 /sec〕、dは細孔の孔径〔mm〕、nは細孔の数〔個〕である。 In the above formulas (1) and (2), Va is the speed of sound waves in the bubble fluid [m / sec], P 0 is the pressure of the gas solution [Pa], and Q is the flow rate of the gas solution [m. 3 / sec], d is the pore diameter [mm], and n is the number of pores [pieces].

また、本発明の微細気泡発生器においては、減圧プレートと衝撃波伝播方向規制プレートとの間の間隙の大きさが1.5mmより小さい構成とされていることが好ましい。   In the fine bubble generator of the present invention, it is preferable that the size of the gap between the decompression plate and the shock wave propagation direction regulating plate is smaller than 1.5 mm.

さらにまた、本発明の微細気泡発生器においては、ケーシングが円筒状であり、
衝撃波伝播方向規制プレートは、ケーシングの内径寸法より小さい外径寸法を有し、当該衝撃波伝播方向規制プレートの外周面とケーシングの内周面との間に環状空隙を形成する円板状のものであって、
前記環状空隙を介して吐出口方向に流過される、半密閉領域において生成された微細気泡液をケーシングの径方向内方に向かって流れるよう転向させ、撹拌しながら中央部に形成された開口を介して流出させる撹拌プレートが、衝撃波伝播方向規制プレートと離間した位置において減圧プレートおよび衝撃波伝播方向規制プレートと平行に設けられた構成とされていることが好ましい。
Furthermore, in the fine bubble generator of the present invention, the casing is cylindrical,
The shock wave propagation direction restricting plate is a disc-shaped member having an outer diameter smaller than the inner diameter of the casing and forming an annular gap between the outer peripheral surface of the shock wave propagation direction restricting plate and the inner peripheral surface of the casing. There,
An opening formed in the central portion while turning and stirring the fine bubble liquid generated in the semi-sealed region, which flows through the annular gap toward the discharge port, and flows inward in the radial direction of the casing. It is preferable that the stirring plate that flows out through the pressure plate is provided in parallel to the decompression plate and the shock wave propagation direction restriction plate at a position separated from the shock wave propagation direction restriction plate.

本発明の微細気泡供給システムは、液体に気体を混合して気液混合液として吐出する渦流ポンプと、この渦流ポンプから供給される気液混合液を加圧することにより気体を液体に溶解して気体溶解液を生成する加圧溶解手段と、この加圧溶解手段から気体溶解液が供給されることにより微細気泡を生成する上記微細気泡発生器とを具えてなる。   The fine bubble supply system of the present invention includes a vortex pump that mixes a gas with a liquid and discharges it as a gas-liquid mixture, and pressurizes the gas-liquid mixture supplied from the vortex pump to dissolve the gas in the liquid. A pressure dissolution means for generating a gas solution and the fine bubble generator for generating fine bubbles by supplying the gas solution from the pressure dissolution means are provided.

本発明の微細気泡発生器によれば、加圧された気体溶解液を、当該気体溶解液が減圧プレートを流過されることにより発生する気泡流体中の音波の速度以上の流速で、減圧プレートの細孔を流過させると共に、減圧プレートと離間した位置においてこれと平行に衝撃波伝播方向規制プレートが設けられて衝撃波のエネルギーの伝播方向を規制する半密閉領域が形成されていることにより、気体溶解液に対する十分な減圧作用を得ることができると共に半密閉領域で生ずる衝撃波のエネルギーの作用を確実に得ることができるので、減圧作用によって初期気泡を確実に発生させることができると共に当該初期気泡を衝撃波のエネルギーによって圧壊、分裂させて微細化することができる結果、十分に多量の微細気泡を確実に生成することができる。   According to the fine bubble generator of the present invention, the pressurized gas solution is discharged at a flow rate equal to or higher than the speed of the sound wave in the bubble fluid generated when the gas solution flows through the pressure reduction plate. And a shock wave propagation direction restricting plate is provided in parallel with the pressure reducing plate at a position spaced from the decompression plate to form a semi-sealed region for restricting the propagation direction of the shock wave energy. A sufficient decompression action on the dissolved solution can be obtained, and the action of the energy of the shock wave generated in the semi-enclosed region can be obtained with certainty. As a result of being able to be crushed and broken down by the energy of shock waves, it is possible to reliably generate a sufficiently large amount of fine bubbles. .

また、撹拌プレートが設けられていることにより、半密閉領域において生成された微細気泡液の流れ方向が転向されることによって撹拌作用が得られるので、当該微細気泡の更なる微細化を図ることができる。   Further, since the stirring plate is provided, the stirring action is obtained by turning the flow direction of the fine bubble liquid generated in the semi-sealed region, so that the fine bubbles can be further miniaturized. it can.

上記のような微細気泡発生器を具えてなる本発明の微細気泡供給システムによれば、気泡径が50μmである微細気泡、いわゆるマイクロバブルを十分に多量に安定して供給することができる。   According to the fine bubble supply system of the present invention including the fine bubble generator as described above, fine bubbles having a bubble diameter of 50 μm, so-called microbubbles, can be stably supplied in a sufficiently large amount.

以下、本発明について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の微細気泡供給システムの一例における構成の概略を示す説明図、図2は、本発明の微細気泡発生器の一構成例における概略を、ケーシングの一部を破断した状態で示す分解斜視図、図3は、図2に示す微細気泡発生器の軸方向断面図である。
この微細気泡供給システム10は、例えば浴槽11内の液体例えば水Wを渦流ポンプ15によって汲み上げ、これに気体例えば空気Aを混合し、加圧溶解手段である加圧溶解タンク(気液混合タンク)18に供給し、加圧溶解タンク18において空気を水に溶解させて生成した気体溶解水WAを微細気泡発生器20に供給し、これにより、微細気泡を生成して浴槽11内に還流させる循環システムとして構成されている。図1において、12は浴槽11内の水W中のごみを除去するための吸引フィルターであり、16は導入される空気Aを水Wの流量に応じた適正な量に調整して所期の吐出圧力を得るための流量調整バルブである。
The present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of the configuration of an example of the fine bubble supply system of the present invention, and FIG. 2 shows an outline of an example of the configuration of the fine bubble generator of the present invention with a part of the casing broken. FIG. 3 is an exploded perspective view, and FIG. 3 is an axial sectional view of the microbubble generator shown in FIG.
The fine bubble supply system 10, for example, pumps a liquid such as water W in a bathtub 11 by a vortex pump 15, mixes a gas such as air A with this, and a pressurized dissolution tank (gas-liquid mixing tank) which is a pressure dissolution means. The gas dissolved water WA produced by dissolving air in water in the pressurized dissolution tank 18 is supplied to the fine bubble generator 20, thereby generating fine bubbles and circulating them into the bathtub 11. It is configured as a system. In FIG. 1, 12 is a suction filter for removing the dust in the water W in the bathtub 11, and 16 is adjusting the air A to be introduced into an appropriate amount according to the flow rate of the water W and achieving the expected value. This is a flow rate adjusting valve for obtaining the discharge pressure.

加圧溶解タンク18は、渦流ポンプ15から供給される気液混合水を加圧することにより空気を水中に溶解させると共に、水中に溶解せずに気泡(通常気泡)となっている空気を排除する機能を有する。
加圧溶解タンク18内の圧力、すなわち供給される気液混合水に対する加圧圧力は、例えば2〜4気圧(2×105 〜4×105 Pa程度)であり、空気を水中に溶解させるのに要する時間は、例えば5〜6secである。
The pressure dissolution tank 18 pressurizes the gas-liquid mixed water supplied from the vortex pump 15 to dissolve the air in the water, and excludes air that is not dissolved in the water but is in the form of bubbles (usually bubbles). It has a function.
The pressure in the pressurized dissolution tank 18, that is, the pressure applied to the supplied gas-liquid mixed water is, for example, 2 to 4 atmospheres (about 2 × 10 5 to 4 × 10 5 Pa), and the air is dissolved in water. The time required for this is, for example, 5 to 6 seconds.

微細気泡発生器20は、加圧溶解タンク18から供給される加圧された状態の気体溶解水WAに対して減圧作用を付加することによって初期気泡を発生させ、この初期気泡を圧壊、分裂させることにより微細気泡を生成するものである。
微細気泡発生器20の構成について具体的に説明すると、図2および図3に示すように、一端に微細気泡吐出口22を有する、例えばプラスチックス製の円筒状のケーシング21と、このケーシング21の他端側の開口部23に設けられた、ケーシング21の内径と同等の外径を有する円板状の減圧プレート25とを具えており、減圧プレート25には、その中央部に、複数の細孔26が同心円上の位置に等角度間隔毎に離間して形成されている。27は、加圧溶解タンク18に連結される気体溶解水供給管である。
The fine bubble generator 20 generates an initial bubble by adding a pressure reducing action to the pressurized gas dissolved water WA supplied from the pressurized dissolution tank 18, and crushes and splits the initial bubble. In this way, fine bubbles are generated.
The configuration of the fine bubble generator 20 will be described in detail. As shown in FIGS. 2 and 3, for example, a cylindrical casing 21 made of plastics having a fine bubble discharge port 22 at one end, and the casing 21. A disc-shaped decompression plate 25 having an outer diameter equivalent to the inner diameter of the casing 21 provided in the opening 23 on the other end side is provided. The holes 26 are formed at concentric positions so as to be spaced apart at equal angular intervals. Reference numeral 27 denotes a gas-dissolved water supply pipe connected to the pressurized dissolution tank 18.

この微細気泡発生器20は、気泡流体中で衝撃波を発生させ、この衝撃波のエネルギーの作用によって初期気泡を圧壊して微細気泡を生成するものである。
例えばジェット機が空気の音速を超える速度で飛行するとき、ジェット機の先端から強い衝撃波(圧力波)がでることが知られているが、この微細気泡発生器20においては、気泡流体中で衝撃波を発生させるために、気体溶解水WAを、当該気体溶解水WAが減圧プレート25の細孔26を流過されることにより発生する気泡流体中の音波の速度を超える速度で、減圧プレート25の細孔26内を流通される。
The fine bubble generator 20 generates a shock wave in a bubble fluid and collapses the initial bubble by the action of the energy of the shock wave to generate a fine bubble.
For example, when a jet plane flies at a speed exceeding the sound speed of air, it is known that a strong shock wave (pressure wave) is generated from the tip of the jet plane. In the fine bubble generator 20, a shock wave is generated in a bubble fluid. In order to cause the gas dissolved water WA to pass through the pores of the decompression plate 25 at a speed exceeding the speed of the sound wave in the bubble fluid generated when the gas dissolved water WA flows through the pores 26 of the decompression plate 25. 26 is distributed.

そして、この微細気泡発生器20においては、気体溶解水WAが、減圧プレート25の細孔26を流過されることにより発生する気泡流体中の音波の速度を超える速度で、減圧プレート25の細孔26を流過されることにより生ずる衝撃波のエネルギーがケーシング21の軸方向に拡散することを禁止して当該エネルギーを径方向に伝播させるための半密閉領域を区画すると共に、気体溶解水WAの微細気泡吐出口22方向への直接的な流出を禁止する邪魔板としての機能を有する衝撃波伝播方向規制プレートが、ケーシング21の内部における、減圧プレート25とケーシング21の軸方向に離間した位置において、減圧プレート25と平行に設けられている。   In the fine bubble generator 20, the gas dissolved water WA is passed through the pores 26 of the decompression plate 25 at a speed exceeding the speed of sound waves in the bubble fluid generated by the fine bubbles 26. The energy of the shock wave generated by flowing through the hole 26 is prohibited from diffusing in the axial direction of the casing 21, and a semi-sealed region for propagating the energy in the radial direction is defined, and the gas dissolved water WA The shock wave propagation direction regulating plate having a function as a baffle plate that prohibits direct outflow in the direction of the fine bubble discharge port 22 is located in the casing 21 at a position spaced apart in the axial direction of the decompression plate 25 and the casing 21. It is provided in parallel with the decompression plate 25.

この衝撃波伝播方向規制プレート30は、ケーシング21の内径より小さい直径を有する円板状のものであって、衝撃波伝播方向規制プレート30の外周面とケーシング21の内周面との間に環状空隙31が形成されている。
衝撃波伝播方向規制プレート30は、衝撃波のエネルギーの伝播方向を規制するものであるので、減圧プレート25における複数の細孔26の形成領域すなわち気体溶解水WAが吐出される領域に対向する円領域のみに設けられていればよいという性質のものではなく、当該円領域の直径の大きさより少なくとも150%以上大きい直径を有するものとされる。
また、衝撃波伝播方向規制プレート30と減圧プレート25との間の間隙(離間距離)の大きさgは、例えば0.2〜1.5mmであることが好ましい。これにより、半密閉領域Sにおいて発生する衝撃波のエネルギーによる作用を確実に得ることができる。
The shock wave propagation direction restricting plate 30 is a disc having a diameter smaller than the inner diameter of the casing 21, and an annular gap 31 is provided between the outer peripheral surface of the shock wave propagation direction restricting plate 30 and the inner peripheral surface of the casing 21. Is formed.
Since the shock wave propagation direction regulating plate 30 regulates the propagation direction of the energy of the shock wave, only the circular region facing the formation region of the plurality of pores 26 in the decompression plate 25, that is, the region where the gas dissolved water WA is discharged. However, the diameter of the circular region is at least 150% larger than that of the circular region.
Moreover, it is preferable that the magnitude | size g of the clearance gap (separation distance) between the shock wave propagation direction control plate 30 and the decompression plate 25 is 0.2-1.5 mm, for example. Thereby, the effect | action by the energy of the shock wave which generate | occur | produces in the semi-sealed area | region S can be acquired reliably.

また、この微細気泡発生器20においては、衝撃波伝播方向規制プレート30の外周面とケーシング21の内周面との間に形成された環状空隙31を介して微細気泡吐出口22方向に流過される、半密閉空間Sにおいて生成された微細気泡水MBの流れを転向させ、これにより微細気泡水MBを撹拌する撹拌プレート35が設けられている。
撹拌プレート35は、ケーシング21の内径寸法と同一の大きさの直径を有する円板状であって、その中央部に、微細気泡水MBを微細気泡吐出口22方向に流出させる開口36が形成されており、従って、半密閉領域Sから流出される微細気泡水MBは、ケーシング21の内壁に沿って軸方向外方に流れることが禁止されてケーシング21の径方向内方側に向かって流れるよう転向される。
撹拌プレート35と衝撃波伝播方向規制プレート30との離間距離の大きさhは、例えば3〜10mmであることが好ましい。これにより、半密閉領域Sにおいて生成された微細気泡水MBに対する十分な撹拌作用を得ることができる。
Further, in the fine bubble generator 20, the fine bubble generator 20 flows through the annular bubble 31 formed between the outer peripheral surface of the shock wave propagation direction regulating plate 30 and the inner peripheral surface of the casing 21 in the direction of the fine bubble discharge port 22. A stirring plate 35 for turning the flow of the fine bubble water MB generated in the semi-enclosed space S and stirring the fine bubble water MB by this is provided.
The stirring plate 35 has a disk shape having the same diameter as the inner diameter of the casing 21, and an opening 36 through which the fine bubble water MB flows out in the direction of the fine bubble discharge port 22 is formed at the center. Therefore, the fine bubble water MB flowing out from the semi-sealed region S is prohibited from flowing axially outward along the inner wall of the casing 21 and flows toward the radially inner side of the casing 21. Turned around.
The size h of the separation distance between the stirring plate 35 and the shock wave propagation direction regulating plate 30 is preferably 3 to 10 mm, for example. Thereby, sufficient stirring action with respect to the fine bubble water MB produced | generated in the semi-sealed area | region S can be acquired.

以上のように、この微細気泡発生器20においては、減圧プレート25の細孔26から流出される気体溶解水WAが衝撃波伝播方向規制プレート30によって径方向外方に向かって流れるよう転向され、衝撃波伝播方向規制プレート30の外周面とケーシング21の内周面との間に形成される環状空隙31を介して半密閉領域Sから軸方向外方に向かって流出され、その後、撹拌プレート35によって径方向内方に向かって流れるよう転向されて開口36を介して微細気泡吐出口22から吐出される、蛇行する流路が形成されている。このような流路を備えていることにより、半密閉領域Sにおいて生成された微細気泡水MBに対する十分な撹拌作用が得られ、更なる気泡の微細化を図ることができる。   As described above, in the fine bubble generator 20, the gas dissolved water WA flowing out from the pores 26 of the decompression plate 25 is turned by the shock wave propagation direction regulating plate 30 so as to flow outward in the radial direction. It flows out from the semi-sealed region S through the annular gap 31 formed between the outer peripheral surface of the propagation direction restricting plate 30 and the inner peripheral surface of the casing 21, and thereafter the diameter is decreased by the stirring plate 35. A meandering flow path that is turned so as to flow inward in the direction and is discharged from the fine bubble discharge port 22 through the opening 36 is formed. By providing such a flow path, sufficient stirring action for the fine bubble water MB generated in the semi-sealed region S can be obtained, and further bubble refinement can be achieved.

上述したように、本発明に係る微細気泡発生器は、加圧溶解タンク18から供給される加圧状態にある気体溶解水WAを、当該気体溶解水WAが減圧プレート25を流過されることにより発生する気泡流体中の音波の速度を超える速度で、減圧プレート25の細孔26内を流通させ、気泡流体中で衝撃波を発生させるものである。
上記微細気泡発生器20においては、減圧プレート25に形成される細孔26の孔径および数が、上記式(1)および式(2)を満足するよう設定されており、これにより、気体溶解水WAを当該気体溶解水WA中の音速を超える速度で減圧プレート25の細孔26内を流過させることができる。
As described above, in the fine bubble generator according to the present invention, the gas dissolved water WA in a pressurized state supplied from the pressurized dissolution tank 18 is passed through the decompression plate 25. Is caused to flow through the pores 26 of the decompression plate 25 at a speed exceeding the speed of the sound wave in the bubble fluid generated by the above, and a shock wave is generated in the bubble fluid.
In the fine bubble generator 20, the pore diameter and the number of the pores 26 formed in the decompression plate 25 are set so as to satisfy the above formulas (1) and (2). The WA can flow through the pores 26 of the decompression plate 25 at a speed exceeding the speed of sound in the gas dissolved water WA.

上記式(1)は、細孔26内を流通される気体溶解水WAの流量をQ〔m3 /min〕、流速をV〔m/sec〕、総面積をA〔m2 〕とすると、流量Qは流速Vと総面積Aとの積で示されることから、流速Vを気泡流体中の音波の速度Va以上とすることにより、得られる。 The above formula (1) is defined as follows: Q (m 3 / min) is the flow rate of the dissolved gas WA flowing through the pores 26, V (m / sec) is the flow velocity, and A (m 2 ) is the total area. Since the flow rate Q is indicated by the product of the flow velocity V and the total area A, it can be obtained by setting the flow velocity V to be equal to or higher than the velocity Va of the sound wave in the bubble fluid.

上記式(2)は、次のように導かれたものである。すなわち、一般に、気泡流体中の音波の速度(音速)Vaは非常に小さく、圧力をP〔Pa〕、ボイド率(気泡体積/総体積)をα、液体の密度をρ〔kg/m3 〕とすると、下記式(イ)により示される。
また、ベルヌーイの定理から、流速Vが気泡流体中の音速Vaに等しくなるとき、音速Vaは下記式(ロ)により示され、さらに、加圧溶解タンク18の圧力(気体溶解液に対する加圧圧力)をP0 とすると、この値はV=0のときの圧力であるから、下記式(ロ)におけるKは下記式(ハ)により示される。ここに、本実施例のように液体が水である場合には、密度ρは103 〔kg/m3 〕であり、半閉鎖領域Sにおけるボイド率αを0.1とすると、下記式(ロ)および式(ハ)より上記式(2)が得られる。
The above formula (2) is derived as follows. That is, generally, the velocity (sound velocity) Va of the sound wave in the bubble fluid is very small, the pressure is P [Pa], the void ratio (bubble volume / total volume) is α, and the density of the liquid is ρ [kg / m 3 ]. Then, it is shown by the following formula (A).
Further, from Bernoulli's theorem, when the flow velocity V becomes equal to the sonic velocity Va in the bubble fluid, the sonic velocity Va is expressed by the following equation (b), and the pressure of the pressurized dissolution tank 18 (pressurized pressure against the gas solution) ) Is P 0 , this value is the pressure when V = 0, and therefore K in the following formula (B) is represented by the following formula (C). Here, when the liquid is water as in this embodiment, the density ρ is 10 3 [kg / m 3 ], and the void ratio α in the semi-closed region S is 0.1. The above formula (2) is obtained from (b) and formula (c).

Figure 2008149209
Figure 2008149209

例えば、加圧溶解タンク18内の圧力(供給される気体溶解水WAの加圧圧力)P0 を3気圧(3×105 Pa)に設定した場合には、気体溶解水WAが減圧プレート25を流過されることにより発生する気泡流体中の音速Vaは上記式(2)より22.6m/secとなり、この演算結果から、上記式(1)に基づいて、細孔26の孔径dおよび細孔26の数nが設定される。
そして、気泡流体中の音速Va以上の速度が得られる構成とされていることにより、基本的には半密閉領域Sにおいて衝撃波を確実に発生させることができ、しかも、細孔26を通過させることによる気体溶解水WAに対する十分な減圧作用を得ることができて初期気泡を確実に発生させることができる。
For example, when the pressure in the pressurized dissolution tank 18 (the pressurized pressure of the gas dissolved water WA to be supplied) P 0 is set to 3 atmospheres (3 × 10 5 Pa), the gas dissolved water WA is reduced to the decompression plate 25. The velocity of sound Va in the bubble fluid generated by flowing through the gas is 22.6 m / sec from the above equation (2). From this calculation result, the pore diameter d of the pores 26 and The number n of the pores 26 is set.
And, by being configured so as to obtain a velocity equal to or higher than the sound velocity Va in the bubble fluid, basically, a shock wave can be reliably generated in the semi-sealed region S, and the pore 26 can be passed. Thus, a sufficient pressure reducing action on the gas-dissolved water WA can be obtained, and initial bubbles can be generated reliably.

以下、上記微細気泡供給システム10の動作について説明する。
まず、渦流ポンプ15が作動されると、浴槽11内の水Wが吸引フィルター12を介して汲み上げられると共に流量調整バルブ16によって適正量に調整された空気(外気)Aが吸入されて、水Wと空気Aが混合されて気液混合水として加圧溶解タンク18に吐出される。
そして、加圧溶解タンク18内において、供給された気液混合水が加圧されることにより空気Aが水W中に溶解されると共に、溶解せずに気泡となっている空気が排除され、これにより、空気が限界まで水に溶解されて飽和状態とされた気体溶解水WAが生成される。
その後、加圧された状態にある気体溶解水WAが微細気泡発生器20に供給され、当該気体溶解水WAが、減圧プレート25を流過されることにより発生する気泡流体中の音波の速度Vaを超える速度で、減圧プレート25の細孔26内を流通されることにより、減圧作用を受けて半密閉領域Sにおいて初期気泡が発生されると共に発生した初期気泡が半密閉領域Sにおいて生ずる衝撃波のエネルギーによって圧壊、分裂されて微細化され、これにより微細気泡が生成される。ここに、衝撃波は、衝撃波伝播方向規制プレート30が設けられていることにより、ケーシング11の軸方向に対して拡散することが禁止されて、例えば気体溶解水WAの流出方向(軸方向)に対して垂直な方向(衝撃波伝播方向規制プレート30の面方向)に沿って伝播され、径方向外方に向かって流れる初期気泡混合水に作用されることとなる。
そして、半密閉領域Sにおいて生成された微細気泡水MBは、環状空隙31を介して軸方向外方に向かって流出され、その後、撹拌プレート35によってそのまま直接的に微細気泡吐出口22に向かって流れることが禁止されることによって径方向内方に向かって転向され、これにより、撹拌されて更に微細気泡が微細化されながら、撹拌プレート35の開口36を介して微細気泡吐出口22から浴槽11内に還流されて、微細気泡水MBが供給される。
Hereinafter, the operation of the fine bubble supply system 10 will be described.
First, when the vortex pump 15 is actuated, the water W in the bathtub 11 is pumped up through the suction filter 12 and the air (outside air) A adjusted to an appropriate amount by the flow rate adjusting valve 16 is sucked into the water W And air A are mixed and discharged into the pressurized dissolution tank 18 as gas-liquid mixed water.
Then, in the pressurized dissolution tank 18, air A is dissolved in the water W by pressurizing the supplied gas-liquid mixed water, and air that is in the form of bubbles without being dissolved is excluded. As a result, the gas-dissolved water WA in which air is dissolved in water to the limit and saturated is generated.
Thereafter, the gas dissolved water WA in a pressurized state is supplied to the fine bubble generator 20, and the velocity Va of sound waves in the bubble fluid generated when the gas dissolved water WA flows through the decompression plate 25. By passing through the pores 26 of the decompression plate 25 at a speed exceeding 1, initial bubbles are generated in the semi-sealed region S due to the decompression action, and the generated initial bubbles are generated in the semi-sealed region S. It is crushed, broken up by energy, and refined, thereby producing fine bubbles. Here, the shock wave is prohibited from diffusing with respect to the axial direction of the casing 11 by providing the shock wave propagation direction regulating plate 30, for example, with respect to the outflow direction (axial direction) of the gas dissolved water WA. Are propagated along the vertical direction (the surface direction of the shock wave propagation direction regulating plate 30) and act on the initial bubble mixed water flowing outward in the radial direction.
And the fine bubble water MB produced | generated in the semi-sealed area | region S flows out toward an axial direction outward via the cyclic | annular space | gap 31, and directs toward the fine bubble discharge port 22 as it is by the stirring plate 35 after that. By being prohibited from flowing, the liquid is turned inward in the radial direction, whereby the fine bubbles are further refined while being agitated and further from the fine bubble discharge port 22 through the opening 36 of the stirring plate 35. The fine bubble water MB is supplied by being refluxed.

而して、上記構成の微細気泡発生器20によれば、加圧された気体溶解水WAを、当該気体溶解水WAが減圧プレート25を流過されることにより発生する気泡流体中の音波の速度Va以上の流速で、減圧プレート25の細孔26を流過させると共に、減圧プレート25と離間した位置においてこれと平行に衝撃波伝播方向規制プレート30が配設されて衝撃波のエネルギーの伝播方向を規制する半密閉領域Sが形成されていることにより、気体溶解水WAに対する十分な減圧作用を得ることができると共に半密閉領域Sで生ずる衝撃波のエネルギーの作用を確実に得ることができるので、減圧作用によって初期気泡を確実に発生させることができると共に発生した初期気泡を衝撃波のエネルギーによって圧壊、分裂させて微細化することができる結果、十分に多量の微細気泡を確実に生成することができる。
また、撹拌プレート35がさらに設けられていることにより、半密閉領域Sにおいて生成された微細気泡水MBの流れ方向が転向されることによって撹拌作用が得られるので、当該微細気泡の更なる微細化を図ることができる。
従って、このような微細気泡発生器20を具えてなる微細気泡供給システム10によれば、気泡径が50μmである微細気泡、いわゆるマイクロバブルを十分に多量に安定して供給することができる。
Thus, according to the fine bubble generator 20 having the above-described configuration, the pressurized gas-dissolved water WA is converted into the sound wave in the bubble fluid generated when the gas-dissolved water WA flows through the decompression plate 25. The pore 26 of the decompression plate 25 is allowed to flow at a flow velocity equal to or higher than the velocity Va, and a shock wave propagation direction restricting plate 30 is disposed in parallel to the pressure plate 25 at a position away from the decompression plate 25 to change the propagation direction of the energy of the shock wave. By forming the semi-sealed region S to be regulated, it is possible to obtain a sufficient pressure reducing action on the gas dissolved water WA and to surely obtain the action of the energy of the shock wave generated in the semi-sealed region S. The initial bubble can be generated reliably by the action, and the generated initial bubble can be crushed by the energy of the shock wave, broken down and refined Kill result, it is possible to sufficiently ensure produce large quantities of fine bubbles.
In addition, since the stirring plate 35 is further provided, the flow direction of the fine bubble water MB generated in the semi-sealed region S is changed, so that the stirring action is obtained, so that the fine bubbles are further refined. Can be achieved.
Therefore, according to the fine bubble supply system 10 including such a fine bubble generator 20, fine bubbles having a bubble diameter of 50 μm, so-called microbubbles, can be stably supplied in a sufficiently large amount.

以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
図2および図3に示す構成を参照して、本発明に係る微細気泡発生器(20)を作製した。各構成部材の具体的な構成は以下に示すとおりである。
〔ケーシング(21)〕
材質;プラスチックス、内径;φ46mm、長さ;50mm
〔減圧プレート(25)〕
材質;ステンレス鋼、直径;φ46mm、厚み;2mm、細孔の孔径(d);φ1.1mm、数(n)8個、形成位置;形状中心を中心とした半径6mmの同心円上における等角度間隔毎に離間した位置
〔衝撃波伝播方向規制プレート(30)〕
材質;プラスチックス、直径;φ40mm、厚み;5mm、減圧プレートとの離間距離(g);1.0mm
〔撹拌プレート(35)〕
材質;プラスチックス、直径;φ46mm、厚み;5mm、開口の開口径;φ26mm、衝撃波伝播方向規制プレートとの離間距離(h);1mm
Hereinafter, experimental examples performed for confirming the effects of the present invention will be described.
With reference to the structure shown in FIG. 2 and FIG. 3, the fine bubble generator (20) based on this invention was produced. The specific configuration of each component is as follows.
[Case (21)]
Material: Plastics, Inner Diameter: φ46mm, Length: 50mm
[Decompression plate (25)]
Material: stainless steel, diameter: φ46 mm, thickness: 2 mm, pore diameter (d): φ1.1 mm, number (n) 8 pieces, forming position: equiangular spacing on a concentric circle with a radius of 6 mm centering on the shape center Separated positions [Shock wave propagation direction regulating plate (30)]
Material: Plastics, Diameter: φ40mm, Thickness: 5mm, Separation distance (g) from decompression plate: 1.0mm
[Stirring plate (35)]
Material: Plastics, Diameter: φ46 mm, Thickness: 5 mm, Opening diameter of opening: φ26 mm, Separation distance from shock wave propagation direction regulating plate (h): 1 mm

上記微細気泡発生器を用いて図1に示す構成に従って微細気泡供給システム(10)を構成し、液体として温度が20℃の水、気体として空気を用い、水10リットル/min(流量(Q):0.17×10-33 /sec)に対して空気300cc/minの割合で両者を混合すると共に、加圧溶解タンク内の圧力(加圧圧力)P0 を3気圧(3×105 Pa程度)に設定して作動させた。
この微細気泡発生器により得られる気泡は、気泡径が平均で32μm程度である、いわゆる「マイクロバブル」と称される微細気泡であることが確認されると共に、微細気泡水を10リットル/minの流量で安定して得られることが確認された。ここに、気泡径の測定は、細管を上昇してくる気泡を4.5倍のズームレンズをつけたCCDカメラによって観察することにより、行った。
A fine bubble supply system (10) is constructed according to the configuration shown in FIG. 1 using the fine bubble generator, water having a temperature of 20 ° C. as liquid and air as gas, and water 10 liter / min (flow rate (Q)). : 0.17 × 10 −3 m 3 / sec), the air is mixed at a rate of 300 cc / min, and the pressure (pressurized pressure) P 0 in the pressurized dissolution tank is set to 3 atm (3 × 10 5 Pa) was set and operated.
The bubbles obtained by this fine bubble generator are confirmed to be so-called “microbubbles” having an average bubble diameter of about 32 μm, and fine bubble water is supplied at 10 liters / min. It was confirmed that the flow rate can be obtained stably. Here, the bubble diameter was measured by observing bubbles rising up the thin tube with a CCD camera equipped with a 4.5 × zoom lens.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、微細気泡発生器に供給される気体溶解液を構成する液体およびこれに溶解される気体の種類(組み合わせ)は、水と空気に限定されるものではなく、液体としては、例えば海水、シリコーン油等を例示することができ、気体としては、例えば酸素、オゾン、炭酸ガス等を例示することができる。
また、微細気泡発生器を構成する各プレートの材質、厚みおよびその他の具体的構成は、特に制限されるものではなく、また、撹拌プレートを有さない構成であってもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
For example, the liquid constituting the gas solution supplied to the fine bubble generator and the type (combination) of the gas dissolved therein are not limited to water and air. Examples of the liquid include seawater and silicone. Examples of the gas include oil, and examples of the gas include oxygen, ozone, and carbon dioxide gas.
Further, the material, thickness, and other specific configurations of each plate constituting the fine bubble generator are not particularly limited, and may be a configuration without a stirring plate.

本発明の微細気泡発生器により得られる微細気泡(マイクロバブル)は、例えば真白な牛乳の様を呈したミルキー状であり、更に、上述したような特質を有することから、マイクロバブル風呂や洗浄器などに適用した場合には、美容効果、温熱効果、洗浄効果等を得ることができ、極めて有用なものとなることが期待される。
また、マイクロバブルそれ自体が洗浄効果、有害物質の浄化効果等を有するものであるので、例えば半導体の洗浄処理、医用応用として血管造影、船舶の摩擦抵抗の低減、天然ガスハイドレート製造等に適用した場合には、液体に溶解させる気体として酸素やオゾン等を利用することにより一層高い洗浄効果、有害物質の浄化効果を得ることができ、極めて有用なものとなる。
さらに、水浄化(水質改善)処理や、例えば牡蠣や貝の養殖等の水産業に利用した場合においても有用なものとなることが期待される。
The microbubbles (microbubbles) obtained by the microbubble generator of the present invention are, for example, a milky shape that looks like pure white milk, and further has the characteristics as described above. When applied to the above, a beauty effect, a thermal effect, a cleaning effect, etc. can be obtained, and it is expected to be extremely useful.
Also, since the microbubbles themselves have a cleaning effect, a purification effect of harmful substances, etc., for example, semiconductor cleaning treatment, applied to medical applications such as angiography, reduction of ship frictional resistance, natural gas hydrate production, etc. In this case, by using oxygen, ozone, or the like as a gas to be dissolved in the liquid, it is possible to obtain a higher cleaning effect and a harmful substance purification effect, which is extremely useful.
Furthermore, it is expected to be useful when used in water purification (water quality improvement) treatment and fisheries industries such as oyster and shellfish culture.

本発明の微細気泡供給システムの一例における構成の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of a structure in an example of the fine bubble supply system of this invention. 本発明の微細気泡発生器の一構成例における概略を、ケーシングの一部を破断した状態で示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the outline in one structural example of the microbubble generator of this invention in the state which fractured | ruptured a part of casing. 図2に示す微細気泡発生器の軸方向断面図である。It is an axial sectional view of the fine bubble generator shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 微細気泡供給システム
11 浴槽
12 吸引フィルター
15 渦流ポンプ
16 流量調整バルブ
18 加圧溶解タンク
20 微細気泡発生器
21 ケーシング
22 微細気泡吐出口
23 開口部
25 減圧プレート
26 細孔
27 気体溶解水供給管
30 衝撃波伝播方向規制プレート
31 環状空隙
35 撹拌プレート
36 開口
S 半密閉領域
W 水
A 空気
WA 気体溶解水
MB 微細気泡水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fine bubble supply system 11 Bathtub 12 Suction filter 15 Eddy current pump 16 Flow rate adjustment valve 18 Pressurization dissolution tank 20 Fine bubble generator 21 Casing 22 Fine bubble discharge port 23 Opening part 25 Depressurization plate 26 Pore 27 Gas dissolution water supply pipe 30 Shock wave propagation direction regulating plate 31 Annular gap 35 Stirring plate 36 Opening S Semi-enclosed region W Water A Air WA Gas dissolved water MB Fine bubble water

Claims (5)

加圧された気体溶解液が供給されることにより微細気泡が生成される微細気泡発生器において、
一方の開口が微細気泡吐出口とされた筒状のケーシングと、当該ケーシングの他方の開口部に設けられた、供給される気体溶解液が流過される複数の細孔が形成された減圧プレートとを具えており、前記気体溶解液が、当該気体溶解液が減圧プレートを流過されることにより発生する気泡流体中の音波の速度を超える速度で、減圧プレートの細孔を流過されると共に、これにより生ずる衝撃波のエネルギーが気体溶解液の流出方向に拡散することを禁止する半密閉領域を区画する衝撃波伝播方向規制プレートが、ケーシングの内部における減圧プレートと離間した位置において当該減圧プレートと平行に設けられていることを特徴とする微細気泡発生器。
In a fine bubble generator in which fine bubbles are generated by supplying a pressurized gas solution,
A cylindrical casing in which one opening is a fine bubble discharge port, and a decompression plate provided with a plurality of pores formed in the other opening of the casing through which a gas solution to be supplied flows. The gas solution is passed through the pores of the decompression plate at a speed exceeding the speed of the sound wave in the bubble fluid generated by the gas solution being passed through the decompression plate. In addition, the shock wave propagation direction regulating plate that divides the semi-sealed region that prohibits the energy of the shock wave generated thereby from diffusing in the outflow direction of the gas solution is separated from the decompression plate inside the casing at a position separated from the decompression plate. A microbubble generator characterized by being provided in parallel.
減圧プレートにおける細孔は、下記式(1)および式(2)の関係を満足するよう、孔径の大きさおよび数が設定されていることを特徴とする請求項1に記載の微細気泡発生器。
Figure 2008149209
2. The fine bubble generator according to claim 1, wherein the pores in the decompression plate have a pore size and number set so as to satisfy the relationship of the following formulas (1) and (2): .
Figure 2008149209
減圧プレートと衝撃波伝播方向規制プレートとの間の間隙の大きさが1.5mmより小さいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の微細気泡発生器。   The fine bubble generator according to claim 1 or 2, wherein the size of the gap between the decompression plate and the shock wave propagation direction regulating plate is smaller than 1.5 mm. ケーシングが円筒状であり、
衝撃波伝播方向規制プレートは、ケーシングの内径寸法より小さい外径寸法を有し、当該衝撃波伝播方向規制プレートの外周面とケーシングの内周面との間に環状空隙を形成する円板状のものであって、
前記環状空隙を介して吐出口方向に流過される、半密閉領域において生成された微細気泡液をケーシングの径方向内方に向かって流れるよう転向させ、撹拌しながら中央部に形成された開口を介して流出させる撹拌プレートが、衝撃波伝播方向規制プレートと離間した位置において減圧プレートおよび衝撃波伝播方向規制プレートと平行に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の微細気泡発生器。
The casing is cylindrical,
The shock wave propagation direction restricting plate is a disc-shaped member having an outer diameter smaller than the inner diameter of the casing and forming an annular gap between the outer peripheral surface of the shock wave propagation direction restricting plate and the inner peripheral surface of the casing. There,
An opening formed in the central portion while turning and stirring the fine bubble liquid generated in the semi-sealed region, which flows through the annular gap toward the discharge port, and flows inward in the radial direction of the casing. The agitating plate that flows out through the shock wave is provided in parallel with the decompression plate and the shock wave propagation direction restriction plate at a position separated from the shock wave propagation direction restriction plate. The described fine bubble generator.
液体に気体を混合して気液混合液として吐出する渦流ポンプと、この渦流ポンプから供給される気液混合液を加圧することにより気体を液体に溶解して気体溶解液を生成する加圧溶解手段と、この加圧溶解手段から気体溶解液が供給されることにより微細気泡を生成する請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の微細気泡発生器とを具えてなる微細気泡供給システム。   A vortex pump that mixes a gas with a liquid and discharges it as a gas-liquid mixture, and a pressurized solution that generates a gas solution by dissolving the gas into the liquid by pressurizing the gas-liquid mixture supplied from the vortex pump A fine bubble supply system comprising: a means and a fine bubble generator according to any one of claims 1 to 4 which generates fine bubbles by supplying a gas solution from the pressure dissolution means.
JP2006336790A 2006-12-14 2006-12-14 Fine air bubble producer and fine air bubble supply system Pending JP2008149209A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006336790A JP2008149209A (en) 2006-12-14 2006-12-14 Fine air bubble producer and fine air bubble supply system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006336790A JP2008149209A (en) 2006-12-14 2006-12-14 Fine air bubble producer and fine air bubble supply system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008149209A true JP2008149209A (en) 2008-07-03

Family

ID=39652002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006336790A Pending JP2008149209A (en) 2006-12-14 2006-12-14 Fine air bubble producer and fine air bubble supply system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008149209A (en)

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008237996A (en) * 2007-03-26 2008-10-09 Nakata Coating Co Ltd Fine air bubble producer, and washing device, showering device, and fish preserve using the same
WO2010058613A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 三菱重工業株式会社 Device for reducing frictional resistance of ship body
JP2010120612A (en) * 2008-11-21 2010-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Hull friction resistance reduction device
JP2010155191A (en) * 2008-12-26 2010-07-15 Daikin Ind Ltd Device for generating microbubble
JP2010214222A (en) * 2009-03-13 2010-09-30 Tashizen Techno Works:Kk Liquid treatment apparatus
WO2010134551A1 (en) * 2009-05-19 2010-11-25 パナソニック電工株式会社 Gas-liquid mixture
JP2011025198A (en) * 2009-07-28 2011-02-10 Panasonic Electric Works Co Ltd Fine air bubble generator
CN102224064A (en) * 2008-11-21 2011-10-19 三菱重工业株式会社 Hull frictional resistance reducing device
US8408221B2 (en) * 2008-12-25 2013-04-02 Siltronic Ag Micro bubble generating device and silicon wafer cleaning apparatus
JP2013146714A (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Idec Corp Microscopic bubble generation device
CN103826967A (en) * 2011-12-21 2014-05-28 三菱重工业株式会社 Method for manufacturing gas-lubricated ship, and method for manufacturing gas-discharging chamber
KR20140065973A (en) * 2012-11-22 2014-05-30 대우조선해양 주식회사 High drain pressure release damper for ship
JP2016047517A (en) * 2014-08-27 2016-04-07 有限会社 開商 Gas mixing device
CN108177724A (en) * 2018-01-12 2018-06-19 中船重工船舶设计研究中心有限公司 A kind of voltage stabilizing cavity configuration and installation method for resistance reduction by air cavity technology
JP2018099687A (en) * 2018-02-05 2018-06-28 東芝ライフスタイル株式会社 Fine bubble generator, water filling case and home electrical appliance including fine bubble generator
CN109475828A (en) * 2016-07-28 2019-03-15 株式会社水改质 Nano bubble generates nozzle and nano bubble generating means
WO2019172140A1 (en) 2018-03-05 2019-09-12 キリンほーる株式会社 Ultrafine-bubble generation agent including high-co2-content ice
JP2020054987A (en) * 2018-09-26 2020-04-09 リンナイ株式会社 Fine bubble generation nozzle
KR102097337B1 (en) * 2019-10-10 2020-05-29 아너팜 주식회사 Ultra fine bubble generator
JP2020103484A (en) * 2018-12-27 2020-07-09 株式会社アンレット Air-bubble generating device for bathtub
JP2020195931A (en) * 2019-05-30 2020-12-10 リンナイ株式会社 Fine bubble generation nozzle
JP2020195930A (en) * 2019-05-30 2020-12-10 リンナイ株式会社 Fine bubble generation nozzle
CN112426990A (en) * 2020-10-23 2021-03-02 大连理工大学 Device and method for promoting hydrate generation by nano bubbles
CN113753192A (en) * 2021-09-17 2021-12-07 沪东中华造船(集团)有限公司 Real ship test evaluation method for energy-saving effect of marine bubble drag reduction system
JP2022092055A (en) * 2017-08-30 2022-06-21 学校法人 工学院大学 Gas-liquid mixer
JP7449792B2 (en) 2020-07-03 2024-03-14 株式会社Lixil Bubble generator and bathtub

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5049769A (en) * 1973-07-09 1975-05-02
JPH03125083U (en) * 1990-02-05 1991-12-18
JPH06233989A (en) * 1993-01-08 1994-08-23 Yoshihiko Terasawa Ozonized water preparation and device therefor
JPH07328402A (en) * 1994-05-31 1995-12-19 Idec Izumi Corp Method for dissolving and mixing gas and liquid
JP2000153142A (en) * 1998-11-24 2000-06-06 Hikoroku Sugiura Apparatus for mixing a plurality of fluids
JP2006167175A (en) * 2004-12-16 2006-06-29 Fukushima Mitsuo Air bubble generator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5049769A (en) * 1973-07-09 1975-05-02
JPH03125083U (en) * 1990-02-05 1991-12-18
JPH06233989A (en) * 1993-01-08 1994-08-23 Yoshihiko Terasawa Ozonized water preparation and device therefor
JPH07328402A (en) * 1994-05-31 1995-12-19 Idec Izumi Corp Method for dissolving and mixing gas and liquid
JP2000153142A (en) * 1998-11-24 2000-06-06 Hikoroku Sugiura Apparatus for mixing a plurality of fluids
JP2006167175A (en) * 2004-12-16 2006-06-29 Fukushima Mitsuo Air bubble generator

Cited By (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008237996A (en) * 2007-03-26 2008-10-09 Nakata Coating Co Ltd Fine air bubble producer, and washing device, showering device, and fish preserve using the same
US8402906B2 (en) 2008-11-21 2013-03-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Device for reducing frictional resistance of ship body
WO2010058613A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 三菱重工業株式会社 Device for reducing frictional resistance of ship body
JP2010120609A (en) * 2008-11-21 2010-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Hull frictional resistance reduction device
JP2010120612A (en) * 2008-11-21 2010-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Hull friction resistance reduction device
CN102224064B (en) * 2008-11-21 2014-08-13 三菱重工业株式会社 Hull frictional resistance reducing device
US8516970B2 (en) 2008-11-21 2013-08-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Device for reducing frictional resistance of ship body
CN102224064A (en) * 2008-11-21 2011-10-19 三菱重工业株式会社 Hull frictional resistance reducing device
US8408221B2 (en) * 2008-12-25 2013-04-02 Siltronic Ag Micro bubble generating device and silicon wafer cleaning apparatus
JP2010155191A (en) * 2008-12-26 2010-07-15 Daikin Ind Ltd Device for generating microbubble
JP2010214222A (en) * 2009-03-13 2010-09-30 Tashizen Techno Works:Kk Liquid treatment apparatus
JPWO2010134551A1 (en) * 2009-05-19 2012-11-12 パナソニック株式会社 Gas-liquid mixture
WO2010134551A1 (en) * 2009-05-19 2010-11-25 パナソニック電工株式会社 Gas-liquid mixture
JP2011025198A (en) * 2009-07-28 2011-02-10 Panasonic Electric Works Co Ltd Fine air bubble generator
CN103826967A (en) * 2011-12-21 2014-05-28 三菱重工业株式会社 Method for manufacturing gas-lubricated ship, and method for manufacturing gas-discharging chamber
JP2013146714A (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Idec Corp Microscopic bubble generation device
KR20140065973A (en) * 2012-11-22 2014-05-30 대우조선해양 주식회사 High drain pressure release damper for ship
KR102004284B1 (en) * 2012-11-22 2019-10-01 대우조선해양 주식회사 high drain pressure release damper for ship
JP2016047517A (en) * 2014-08-27 2016-04-07 有限会社 開商 Gas mixing device
EP3482820A4 (en) * 2016-07-28 2019-11-13 Aqua Solution Co., Ltd. Nanobubble-generating nozzle and nanobubble-generating device
CN109475828A (en) * 2016-07-28 2019-03-15 株式会社水改质 Nano bubble generates nozzle and nano bubble generating means
JP7441538B2 (en) 2017-08-30 2024-03-01 学校法人 工学院大学 Gas-liquid mixing device
JP2022092055A (en) * 2017-08-30 2022-06-21 学校法人 工学院大学 Gas-liquid mixer
CN108177724A (en) * 2018-01-12 2018-06-19 中船重工船舶设计研究中心有限公司 A kind of voltage stabilizing cavity configuration and installation method for resistance reduction by air cavity technology
JP2018099687A (en) * 2018-02-05 2018-06-28 東芝ライフスタイル株式会社 Fine bubble generator, water filling case and home electrical appliance including fine bubble generator
WO2019172140A1 (en) 2018-03-05 2019-09-12 キリンほーる株式会社 Ultrafine-bubble generation agent including high-co2-content ice
US11434137B2 (en) 2018-03-05 2022-09-06 Nippon Ekitan Corporation Ultrafine-bubble generation agent including high-CO2-content ice
JP7281307B2 (en) 2018-09-26 2023-05-25 リンナイ株式会社 Fine bubble generation nozzle
JP2020054987A (en) * 2018-09-26 2020-04-09 リンナイ株式会社 Fine bubble generation nozzle
JP2020103484A (en) * 2018-12-27 2020-07-09 株式会社アンレット Air-bubble generating device for bathtub
JP7232713B2 (en) 2019-05-30 2023-03-03 リンナイ株式会社 Fine bubble generation nozzle
JP2020195930A (en) * 2019-05-30 2020-12-10 リンナイ株式会社 Fine bubble generation nozzle
JP7265934B2 (en) 2019-05-30 2023-04-27 リンナイ株式会社 Fine bubble generation nozzle
JP2020195931A (en) * 2019-05-30 2020-12-10 リンナイ株式会社 Fine bubble generation nozzle
KR102097337B1 (en) * 2019-10-10 2020-05-29 아너팜 주식회사 Ultra fine bubble generator
JP7449792B2 (en) 2020-07-03 2024-03-14 株式会社Lixil Bubble generator and bathtub
CN112426990A (en) * 2020-10-23 2021-03-02 大连理工大学 Device and method for promoting hydrate generation by nano bubbles
CN113753192A (en) * 2021-09-17 2021-12-07 沪东中华造船(集团)有限公司 Real ship test evaluation method for energy-saving effect of marine bubble drag reduction system
CN113753192B (en) * 2021-09-17 2024-03-26 沪东中华造船(集团)有限公司 Ship air bubble drag reduction system energy-saving effect real ship test evaluation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008149209A (en) Fine air bubble producer and fine air bubble supply system
US8186653B2 (en) Fine bubble generating apparatus
JP4869922B2 (en) Fine bubble generator
JP2003205228A (en) Turning type fine bubbles production apparatus
JPWO2015064159A1 (en) Microbubble forming method and microbubble forming apparatus
JP2015186781A (en) Nano-bubble manufacturing apparatus
KR20100006586A (en) Device and method for producing micro gas bubbles
JP2006334556A (en) Fine bubble generation nozzle and fine bubble generation bath
JP2009136864A (en) Microbubble generator
JP2006159187A (en) Superfine bubble generating device
JP2010155243A (en) Swirling type fine-bubble generating system
JP2011104534A (en) Microbubble generator, bubble micronizing material used for the generator, and gas/liquid reaction apparatus
JP6157688B1 (en) Fine bubble liquid production equipment
JP2008161822A (en) Gas dissolving device and microbubble feeding device
JP2006272147A (en) Ballast water treatment apparatus
JP5839771B2 (en) Microbubble generator and generation method
JP2007185576A (en) Apparatus for dissolving gas and apparatus for preparing water wherein gas is dissolved
JP5936168B1 (en) Underwater oxygen dissolution apparatus and underwater oxygen dissolution method using the same
US8936392B2 (en) Hydrodynamic cavitation device
JPH11333491A (en) Microbubble jet water purifying apparatus
US20180326368A1 (en) System and method for stably infusing gas into liquid, and for delivering the stabilized gas-infused liquid into another liquid
JP6968405B2 (en) Gas-liquid mixing nozzle
CN104221989A (en) High-speed water body oxygenation device
JP3782090B2 (en) Cleaning device and bubble generating nozzle used in the same
JP5291312B2 (en) Pickling apparatus and method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090709

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20111025