JP2009028579A - Bubble generating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば淡水、海水、その他の用途に応じて使用される各種の液体中に気体を混在化させる技術に係り、特に、簡単な構造で装置から吐出される液体中に微小気泡や大きめの気泡などの大小の気泡を容易に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 technique for mixing gas in various liquids used according to, for example, fresh water, sea water, and the like, and in particular, microbubbles and large size in liquid discharged from an apparatus with a simple structure. The present invention relates to a bubble generating device that easily generates large and small bubbles such as bubbles.
従来、例えば淡水、海水、その他の用途に応じて使用される各種の液体中に気体を混在化させて、大小の気泡を液体中に発生させることができる気泡発生装置が種々開発され、実用に供されている。 Conventionally, for example, various types of bubble generators that can generate large and small bubbles in a liquid by mixing gas in various liquids used according to, for example, fresh water, seawater, and the like have been put to practical use. It is provided.
しかしながら、従来の気泡発生装置は、その構造が一般に複雑であり、その結果、部品数も多く、コストが高くなり、また、内部の清掃などの作業の際には簡単に分解して内部の清掃を容易に行うことも困難であった。 However, the conventional bubble generating device is generally complicated in structure, and as a result, has a large number of parts and is expensive. In addition, the internal bubble cleaning device can be easily disassembled to clean the inside. It was also difficult to carry out.
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、簡単な構造で装置から吐出される液体中に微小気泡や大きめの気泡などの大小の気泡を容易に発生させることのできる気泡発生装置を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the problems as described above to solve the problems. The object of the present invention is to form microbubbles or larger bubbles in the liquid discharged from the apparatus with a simple structure. An object of the present invention is to provide a bubble generating device capable of easily generating large and small bubbles such as bubbles.
以上の目的を達成するために、請求項1の発明は、導入側通路と吐出側通路とから構成される液体通路を内部に形成した外筒を設け、該外筒の内部の上記導入側通路に流速を高める送水通路が内部に形成された内筒を装着し、吐出側通路に向けて送水通路の内周面の内径がテーパー状に一旦縮小後に拡大し流速促進と水脈分離を促すエッジ部を上記内筒の内部の送水通路の下流端側に形成し、エッジ部直近下流側の導入側通路と吐出側通路との境界部分に所定の隙間を内周方向に形成し、上記隙間に連通する環状気室を上記内筒の外周と上記外筒の内周との間に環状に形成し、上記導入側通路の上流端をポンプを介して液体供給側に連通接続し、上流側が気体供給側に連通する気体供給ホースの下流端を上記環状気室の吸入口に連通接続した手段よりなるものである。
In order to achieve the above object, the invention of
また、請求項2の発明は、導入側通路と吐出側通路とから構成される液体通路を内部に形成した外筒を設け、該外筒の内部の上記導入側通路に流速を高める送水通路が内部に形成された内筒を装着し、吐出側通路に向けて送水通路の内周面の内径がテーパー状に一旦縮小後に拡大し流速促進と水脈分離を促すエッジ部を上記内筒の内部の送水通路の下流端側に形成し、エッジ部直近下流側の導入側通路と吐出側通路との境界部分に所定の隙間を内周方向に形成し、上記隙間に連通する環状気室を上記内筒の外周と上記外筒の内周との間に環状に形成し、上記導入側通路の上流端をポンプを介して液体供給側に連通接続し、上流側が気体供給側に連通する気体供給ホースの下流端を上記環状気室の吸入口に連通接続し、気体供給側から流入する気体の流量を制御する流量制御弁を気体供給ホースに設けた手段よりなるものである。 According to a second aspect of the present invention, an outer cylinder having a liquid passage formed of an introduction side passage and a discharge side passage formed therein is provided, and a water supply passage for increasing the flow velocity is provided in the introduction side passage inside the outer cylinder. An inner cylinder formed inside is mounted, and the inner diameter of the inner peripheral surface of the water supply passage is once reduced to a taper shape toward the discharge side passage, and then an edge portion that promotes flow velocity promotion and water vein separation is provided inside the inner cylinder. Formed on the downstream end side of the water supply passage, a predetermined gap is formed in the inner circumferential direction at the boundary portion between the introduction side passage and the discharge side passage immediately downstream of the edge portion, and the annular air chamber communicating with the gap is A gas supply hose formed annularly between the outer periphery of the cylinder and the inner periphery of the outer cylinder, wherein the upstream end of the introduction side passage is connected to the liquid supply side via a pump, and the upstream side is connected to the gas supply side Is connected to the suction port of the annular air chamber and flows from the gas supply side. A flow control valve for controlling the flow rate of the body is made from means provided on the gas supply hose.
以上の記載より明らかなように、この発明に係る気泡発生装置によれば、次のような効果を奏するものである。
(1)内部の送水通路の下流端側にエッジ部が形成された内筒を外筒に挿入して結合するのみの構造であり、その構造が簡単であるため安価になると共に分解清掃が容易に行える。しかも、微細な加工を必要としないため加工費の低減が可能となり製品価格を低減できる。
(2)発生させる気泡の大きさは空気弁の開度や液体通路途中に設ける隙間により行うので、気泡の大きさを調整する機能を持つ装置などを通路の内部に配置する必要がなく、異物通過の障害がないため、異物の通過が容易に出来る。また、異物径が特定できればそれに合わせた設計が可能である。
(3)気体の吸引は上記隙間部で発生する負圧により自給式となる。導入側通路に挿入した内筒のエッジ部は吐出側通路に向けて急縮小拡大しているので、通過する液体はエッジ部を持って飛び越え吐出側通路へ連続的に移行し導入側通路の下流面と吐出側通路の上流面に設けられている隙間は空洞化し負圧状態となることで吸引力が生じ、液体に気体を吸引させることができる。
(4)液体中に発生させる気泡は気泡発生装置で生じさせる負圧で自給させるためにコンプレッサ−等の送気装置が不要となる。
(5)ホ−ス端に取り付ければ気泡混じりの水などの液体を対象物に噴射できる。
(6)微小気泡を含んだ液体の例えば水を水中に吐出することにより、水中で発生する微小気泡に水中の細かな塵芥を付着させ水面まで運び浮遊させれば除去が容易となり水の浄化が可能となる。
(7)管路途中、管端部への設置が可能である。
(8)吸入口から通常、水中に空気を微小化した気泡として混在化させるが、これとは別に複数種類の気体を気泡化させ混合することも可能である。また、循環させる液体(通常は淡水、海水)へ別な液体、例えば消毒剤、液肥料、着色剤などを混合させる事ができる。
(9)発生させる気泡の大きさは気体供給ホースに設けた流量制御弁の制御により行う事が出来るため、気泡発生装置と市販の水中ポンプに接続するだけで微小気泡を含む各種の大きさの気泡を液体中に混入でき、これを液体中に吐出することで液体中に各種の大きさの気泡を発生させることができる。
As is clear from the above description, the bubble generating device according to the present invention has the following effects.
(1) A structure in which an inner cylinder having an edge portion formed on the downstream end side of the internal water supply passage is simply inserted into the outer cylinder and coupled, and the structure is simple, so it is inexpensive and easy to disassemble and clean. It can be done. Moreover, since fine processing is not required, the processing cost can be reduced, and the product price can be reduced.
(2) Since the size of the generated bubble is determined by the opening of the air valve or a gap provided in the middle of the liquid passage, there is no need to arrange a device having a function of adjusting the size of the bubble inside the passage, Since there is no obstacle for passage, foreign substances can be easily passed. Moreover, if the foreign substance diameter can be specified, the design according to it can be performed.
(3) Gas suction is self-contained by the negative pressure generated in the gap. Since the edge portion of the inner cylinder inserted into the introduction side passage is rapidly reduced and enlarged toward the discharge side passage, the passing liquid jumps over the edge portion and continuously moves to the discharge side passage, and downstream of the introduction side passage. The gap provided between the surface and the upstream surface of the discharge-side passage is hollowed and becomes a negative pressure state, so that a suction force is generated and gas can be sucked into the liquid.
(4) Since the air bubbles generated in the liquid are self-supplied by the negative pressure generated by the air bubble generating device, an air supply device such as a compressor becomes unnecessary.
(5) If it is attached to the hose end, liquid such as water mixed with bubbles can be jetted onto the object.
(6) By discharging, for example, water of a liquid containing microbubbles into the water, if fine dust in the water is attached to the microbubbles generated in the water and carried to the surface of the water, it can be easily removed and the water can be purified. It becomes possible.
(7) Installation at the end of the pipe is possible in the middle of the pipe.
(8) Normally, air is mixed into the water as micronized bubbles from the suction port. Alternatively, a plurality of types of gas can be bubbled and mixed. Moreover, another liquid, for example, a disinfectant, a liquid fertilizer, a coloring agent, etc. can be mixed with the liquid (usually fresh water, seawater) to circulate.
(9) Since the size of the generated bubbles can be controlled by the flow control valve provided in the gas supply hose, various sizes including microbubbles can be obtained simply by connecting to the bubble generator and a commercially available submersible pump. Bubbles can be mixed in the liquid, and bubbles of various sizes can be generated in the liquid by discharging the bubbles into the liquid.
また、請求項2の発明に係る気泡発生装置によれば、前記の効果に加えて、内筒の導水部がテ−パ状に縮小しているため液体がよりスム−ズに流下できる。
According to the bubble generating device of the second aspect of the invention, in addition to the above-described effect, since the water guide portion of the inner cylinder is reduced in a taper shape, the liquid can flow more smoothly.
以下、図面に記載の発明を実施するための最良の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
ここで、図1は気泡発生装置を液体中に配置した全体構成図、図2(A)は気泡発生装置の側断面図、図2(B)は内筒の下流端の端部正面図、図3(A)は気泡発生装置の他の側断面図、図3(B)は内筒の他の下流端の端部正面図、図4は気泡発生装置の更に他の側断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on the best mode for carrying out the invention described in the drawings.
Here, FIG. 1 is an overall configuration diagram in which the bubble generating device is disposed in the liquid, FIG. 2 (A) is a side sectional view of the bubble generating device, and FIG. 2 (B) is an end front view of the downstream end of the inner cylinder. 3A is another side cross-sectional view of the bubble generating device, FIG. 3B is an end front view of the other downstream end of the inner cylinder, and FIG. 4 is still another side cross-sectional view of the bubble generating device. .
図において、気泡発生装置1は、簡単な構造で例えば淡水、海水、その他の各種の液体中に微小気泡や大きめの気泡などの大小の気泡を容易に発生させる装置である。気泡発生装置1を構成する外筒3の内部には例えば円形断面の液体通路2が設けられている。液体通路2は導入側通路21と例えばこれより段差して内径が小なる吐出側通路22とから構成されている。導入側通路21の端部から導入された液体が液体通路2内を通過中に気体が液体中に吸引されて混入し、吐出側通路22の端部から吐出された液体中から気泡が発生する構造になっている。
In the figure, the
気泡発生装置1を構成する外筒3は、その内部の液体通路2を構成する導入側通路21に内筒4が前後方向に向けて装着されている。内筒4は導入側通路21の流入側端部から吐出側通路22に向けて挿入されている。つまり、気泡発生装置1を構成する外筒3の内部に設けられた液体通路2は、内筒4が挿入された導入側通路21と吐出側通路22とに分けられる。
The
外筒3の内部に形成された導入側通路21の円形の直径は、前記したように吐出側通路22の円形の直径より大きく、その境界部分は例えば直角に段差している。つまり導入側通路21の境界部分は円形になっていて、その円形の内部にこれより小さな同心円形の吐出側通路22の端部が形成されている。直径が大きな導入側通路21から挿入された内筒4の先端はこの境界部分の例えば直角な段差部分で隙間5をあけて止められる。
The circular diameter of the
そして、内筒4を導入側通路21の内部に挿入して装着したとき、導入側通路21に装着した内筒4と吐出側通路22との境界部分には通気溝として機能する所定の隙間5が常に形成される構造になっている。つまり、導入側通路21に挿入された内筒4と吐出側通路22とは所定の隙間5を形成して前後方向に連通接続されている。
When the
外筒3の導入側通路21内に挿入されて装着される内筒4は筒状になっていて、内部に断面円形の送水通路41が形成されている。送水通路41は、導入側通路21及び吐出側通路22と共に液体通路2の一部を構成する。送水通路41の内径は内筒4が挿入される導入側通路21の内径よりも小さい。
The
導入側通路21の上流端となる導入口21aから導入された液体は、導入側通路21を通過してこれよりも内径が小さな内筒4の送水通路41内に入ると、流体連続性の原理により流速が促進される。つまり、送水通路41は流速促進部として機能する。
When the liquid introduced from the
また、内筒4の内部に形成された流速促進部として機能する送水通路41には、その下流端側にエッジ部42がその内周面に形成されている。エッジ部42は吐出側通路22に向けて送水通路41の下流端内周面の内径がテーパー状に縮小した形状から形成されていて、流速促進と水脈分離を促す機能を果たす。
In addition, an
内筒4の送水通路41の下流端側にエッジ部42を設けたので、流速を有する液体はエッジ部42により内径がテーパー状に急激に縮小することで、流体の連続性により流速が促進されることになる。また、導入側通路21から吐出側通路22に流入する際に、エッジ部42により液体通路2の断面積が急縮急拡の状態になるので、エッジ部42を通過直後にその圧力が下がり、液体に吸引力が自然に生じる。
Since the
しかも、エッジ部42の直下流端から液体通路2が吐出側通路22に向けてテーパー状に拡大しているので、エッジ部42を通過する液体は傾斜を持って飛び越え吐出側通路22へ連続的に移行して水脈分離が促進されて、エッジ部42の直下流の隅部には空洞が形成される。この空洞部分は隙間5に連通している。
In addition, since the
そしてエッジ部42の直下流の隅部は空洞化し飛び越える液体で隅部の気体は連行され負圧状態となり吸引力が自然に生じるようになる。負圧状態となる隅部には隙間5が連通していて、吸引力が発生して境界部分に位置する隙間5から例えば空気などの気体を吐出側通路22を通過する液体中に吸引混入させて、吐出側通路22の吐出口22aから吐出された液体中に気泡を生成する構造になっている。
Then, the corner immediately downstream of the
ところで、内筒4の内部に形成された送水通路41及びこのエッジ部42は、図2〜図4に図示するような形状を有している。
図2に示す内筒4にあっては、送水通路41の内径はエッジ部42と送水流入口41aを除いて内径は同一の例えば円形になっている。送水流入口41aはその内周縁が丸みを帯びて流入する液体との抵抗が小さくなるように形成されている。
By the way, the
In the
図2に図示する内筒4のエッジ部42は側面から見ると、頂部42aを挟んで図の右側の内面上側は吐出側通路22に向けて斜め下向きに傾斜し、頂部42aを挟んで図の右側の内面下側は吐出側通路22に向けて斜め上向きに傾斜して、内径は急激に縮小している。また、頂部42aを挟んで図の左側の内面上側は吐出側通路22に向けて斜め上向きに傾斜し、頂部42aを挟んで図の左側の下側は吐出側通路22に向けて斜め下向きに傾斜して、内径は拡大している。
When viewed from the side, the
また、図2に図示する内筒4の下流端の端面には通気溝として機能する隙間5が確実に形成されるように、僅かな幅を有する端面凸面43又は端面凹面44が半径方向に少なくとも一つは形成されている。この端面凸面43が導入側通路21の下流端の段差面に当接することで、或いは端面凹面44が導入側通路21の下流端の段差面との間に隙間を形成することで、内筒4の下流端の端面と導入側通路21の下流端の段差面との間に通気溝として機能する隙間5が確実に形成されることになる。
Further, the end surface convex surface 43 or the end surface concave surface 44 having a slight width is at least in the radial direction so that the
一方、図3に図示する内筒4にあっては、送水通路41の断面が吐出側通路22に向けてテーパー状に縮小している。これにより、送水通路41内ではエッジ部42に近づくほどに流速が促進されることになる。これ以外は図2に図示する形状と同一になっている。
On the other hand, in the
また、図4に図示する内筒4にあっては、図2に図示するような端面凸面43或いは端面凹面44が内筒4の下流端の端面に形成されてなく、内筒4の送水通路41の送水流入口41aの外周側に環状突起面45が形成されている。また、導入側通路21はその内径が中間付近で導入口21a側が奥側より少し段差して大きくなっていて、その内径が大きくなった中間付近の段差面に内筒4の外周側の環状突起面45が当接して、内筒4の下流端の段差面が導入側通路21の下流端の段差面に当接せずに、通気溝として機能する一定の隙間5が形成される構造になっている。図4では送水通路41は図2と同じ断面形状であるが、図3の断面形状と同じであってもよい。
Further, in the
内部に内筒4が挿入された導入側通路21には、吐出側通路22との境界側の内周にこれに挿入される内筒4の外径より大きな内径の円形穴が形成されている。環状気室6は内筒4の外径とこれより大きな内径の円形穴との隙間部分となる環状の空洞部分に形成されている。
In the
導入側通路21の内周面には、シール溝21bがその円周方向に向けて形成されている。シール溝21bの断面は矩形状の形状をしている。シール溝21bには環状のシール材21cが取り付けられている。また、吐出側通路22の内周面には、必要に応じて撹拌溝22bがその円周方向に向けて形成されている。撹拌溝22bの断面は矩形状の形状をしている。吐出側通路22内を流れる液体はこの撹拌溝22bでさらに撹拌されることで、液体中に気体がさらに混入されることになる。
On the inner peripheral surface of the
気泡発生装置1を構成する外筒3は、例えば円筒形状に形成されていて、中央部位の外形の直径がその前後の直径より少し大きな環状厚盤31で形成されている。この環状厚盤31には外周から内側の円形穴に向かって環状気室6に連通する吸入口61が形成されている。また、導入側通路21に液体が流入する側となる上流端の導入口21aの外周には後述の水中ポンプ7の端部に接続し易いように例えば螺旋螺子山が形成されている。
The
液体通路2の外周の全周に形成される環状気室6の端部は通気溝として機能する上記隙間5に連通している。気体は吸入口61を通過して環状気室6に流入し、環状気室6の全周方向に行き渡った後に液体通路2の内周方向に形成された通気溝として機能する隙間5から吐出側通路22側でそこを通過する流速を有する液体中に吸引されて、吐出側通路22の吐出口22aから吐出された液体中に気泡を生じさせる。
An end portion of the
水中に設置されたポンプ7は液体供給側から上記液体通路2の導入側通路21に液体を送り込むもので、導入側通路21の導入口21aはこのポンプ7に接続されている。ポンプ7は、液体通路2の吐出側通路22で液体中に隙間5から気体を吸引混入させる力を生じる流速で液体を送り込んでいる。ポンプ7はポンプ電源71を通じて電力が供給される。図ではポンプ7は液体中に設置されて使用される水中ポンプであるが、液体の外に設置されて使用される自吸式ポンプなどでもよい。この場合には、ポンプ7と導入側通路21の導入口21aとの間は図示しない液体供給ホースで連通接続されることになる。
The
気体供給ホース8は、気泡発生装置1に例えば空気、オゾン、二酸化炭素或いはその他の用途に応じて使用される各種の気体を供給する際の気体の通路である。気体供給ホース8はその上流側が気体供給側、例えば大気中に開口されていたり、オゾン貯留タンク或いは二酸化炭素貯留タンク、その他の気体貯留タンクに接続される。
The
また、気体供給ホース8はその下流端が気泡発生装置1の一部を構成する上記環状気室6の吸入口61に連通接続されている。気体供給側の気体は気体供給ホース8を流れて環状気室6内に流入し、隙間5から吐出側通路22内の液体中に吸引されて溶解し、又気泡となる。
Further, the downstream end of the
気体供給ホース8の途中には、気体供給側から吸引される気体の流量を調整する流量制御弁81が設けられている。この流量制御弁81を調整することにより、例えば流量を少なくすると液体中の気泡の直径を小さくして微小気泡を生成し易くし、逆に流量を多くすると液体中の気泡の直径が大きいものを生成し易くすることができる。
In the middle of the
次に、上記発明を実施するための最良の形態の構成に基づく気泡発生装置の動作について以下説明する。 Next, the operation of the bubble generating device based on the configuration of the best mode for carrying out the invention will be described below.
気泡発生装置1を構成する外筒3の導入側通路21の導入口21aを、例えば水中に設置されるポンプ7に接続する。また流量制御弁81と気泡発生装置1の外筒3を気体供給ホース8で繋ぐが、この場合、気体供給ホース8の下流端を気泡発生装置1の外筒3の環状厚盤31に形成された吸入口61に接続して繋ぐ。そして、例えば気体が空気、液体が水の場合には、気体供給ホース8の上流端を大気中に置き、気泡発生装置1を水中に配置する。
The
この状態でポンプ7を駆動し送水すれば、その速度によって気泡発生装置1の導入側通路21と吐出側通路22との境界部分にできるエッジ部42を通過する水脈がエッジ部42の形状に追従せず傾斜を持って飛び越え、エッジ部42の直下流に渦と隅部に負圧発生部aを生じつつ連続的に導入側通路21に挿入された内筒4の内部を通過して吐出側通路22に移行する。
If the
この時、渦を生じた水脈が導入側通路21と吐出側通路22との境界部分の円周状の隅部の空気を連行し流下するのでこの部分は負圧発生部aとなる。円周状の隅部に発生した負圧は負圧発生部aに形成された隙間5を通じて環状気室6、環状気室6から流量制御弁81までの気体供給ホース8の管路を負圧とする。
At this time, the vortexed water vein entrains and flows down the air at the circumferential corner of the boundary portion between the
この場合において、流量制御弁81を全閉とすれば負圧区域に大気が供給されず、気泡発生装置1の液体通路2内の送水中の水には吸引されず、気泡発生装置1からは通常の送水が行われる。
In this case, if the
また、流量制御弁81を開放すれば導入側通路21と吐出側通路22との境界部分の円周状の隅部で発生する負圧によって運転前に環状気室6内に充満している水は、隙間5から液体通路2内を送水されている水脈中へ連行される。
Further, if the
環状気室6内の水が無くなれば、環状気室6に連通する隙間5から空気を吸入し始め、気泡発生装置1の液体通路2内を送水されている水脈中へと連行され、送水中の水に吸引されて気泡混じりの水として吐出側通路22の吐出口22aから水中に放出される。
When the water in the
環状気室6及び隙間5を通じて液体通路2内を送水されている水脈中へ供給される空気量を制御する流量制御弁81の開度により負圧の程度が変化する。全開にすれば環状気室6内の圧力が大気圧に近づき、空気が大量に液体通路2内を送水されている水脈中へ連行され、気泡発生装置1から水中に吐出される気泡径が大きくなる。
The degree of negative pressure varies depending on the opening degree of the
逆に空気量を制御する流量制御弁81の弁を絞っていけば環状気室6内の圧力が低下し、隙間5を通じて液体通路2内を送水されている水脈中への吸入量が減少し、混入する空気が微小化し水脈へ混入され、気泡発生装置1の外筒3から水中に吐出される気泡径が小さくなり、微小気泡を水中に発生させることが可能となる。
Conversely, if the valve of the
なお、この発明は上記発明を実施するための最良の形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。 Note that the present invention is not limited to the best mode for carrying out the invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
1 気泡発生装置
2 液体通路
21 導入側通路
21a 導入口
21b シール溝
21c シール材
22 吐出側通路
22a 吐出口
22b 撹拌溝
3 外筒
31 環状厚盤
4 内筒
41 送水通路
41a 送水流入口
42 エッジ部
42a 頂部
43 端面凸面
44 端面凹面
45 環状突起面
5 隙間
6 環状気室
61 吸入口
7 ポンプ
71 ポンプ電源
8 気体供給ホース
81 流量制御弁
a 負圧発生部
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