JP2010155243A - Swirling type fine-bubble generating system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気、酸素ガス等の気体を水道水、河川水、その他液体等に効率的に溶解して、例えば水質を浄化し、水環境を蘇生するための微細気泡発生装置の技術分野に属する。 The present invention relates to a technical field of a fine bubble generator for efficiently dissolving a gas such as air or oxygen gas in tap water, river water, or other liquids, for example, purifying water quality and reviving a water environment. Belongs.
従来のエアレーション、例えば水生生物成育装置に設置された微細気泡発生装置によるエアレーションのほとんどは、成育槽内に設置された管状や板状の微細気泡発生装置細孔から空気を成育用水中に加圧して噴き出すことによって気泡を細分化する方式であるか、又は回転羽根や気泡噴流などにより、せん断力が形成された成育用水流内に空気を入れて、それを細分化するかあるいは加圧された水の急減圧によって水中に溶解していた空気を気化させて気泡を発生させる方式である。そして、それらの機能を有する微細気泡発生装置によるエアレーションでは、基本的には空気の送給量やそれぞれの微細気泡発生装置の設備個数等によって必要な調節が行われているが、空気、炭酸ガス等の気体を水中に高効率で溶解させ、さらには水の循環を促進する必要がある。 Most of the conventional aeration, for example, aeration using a microbubble generator installed in an aquatic organism growth device, pressurizes air into the growth water from the pores of a tubular or plate-like microbubble generator installed in the growth tank. The air bubbles are subdivided by blowing them out, or air is put into the growth water flow in which shearing force is formed by rotating blades or bubble jets, etc., and the air is subdivided or pressurized. This is a method of generating bubbles by evaporating air dissolved in water by rapid decompression of water. In aeration using a fine bubble generator having these functions, basically, necessary adjustments are made according to the amount of air supplied, the number of facilities of each fine bubble generator, etc. It is necessary to dissolve a gas such as water with high efficiency in water and further promote the circulation of water.
しかしながら、従来の微細気泡発生装置によるエアレーション方式は、例えば噴き出しによる散気方式では、そこにいかに微細な細孔を設けても、気泡が細孔から加圧状態で噴出されて体積膨張し、またその際の気泡の表面張力によって、結果的に数mm程度の径を有する大きな気泡が発生してしまい、それよりも小さな気泡を発生させることが困難であり、そして、その長時間運転に伴って発生する目詰まりと動力費の増大の問題が存在した。また、回転羽根や気泡噴流などにより、せん断力が形成された水流内に、空気を入れてそれを細分化する方式では、キャビテーションを発生させるのに高速の回転数が要求され、その動力費の問題やキャビテーション発生に伴って急激に進行する羽根の腐食や振動問題があり、さらに、微細気泡の生成率が少ないという問題もあった。
そしてまた、その他の回転羽根や突起に気液二相流が衝突する方式においては、例えば湖沼、魚類水槽内等においては魚類や水生小生物が破壊されてしまい、水生生物の成育に必要な環境の形成、維持に支障を来した。さらに、加圧方式では、装置が大型でかつ高価、さらには運転費も多額を必要としていた。 そして、上記いずれの従来技術によっても、例えば直径20μm以下といった微細気泡を工業規模で発生させることは不可能であった。
However, the conventional aeration method using a fine bubble generator is, for example, an air diffusion method using a jet, and no matter how fine pores are provided, bubbles are ejected from the pores in a pressurized state and volume-expanded. Due to the surface tension of the bubbles at that time, as a result, large bubbles having a diameter of several millimeters are generated, and it is difficult to generate bubbles smaller than that, and with the operation for a long time. There were problems of clogging occurring and increasing power costs. In addition, in a method in which air is put into a water flow in which shear force is formed by rotating blades or bubble jets, etc., and the air is subdivided, a high rotational speed is required to generate cavitation, and the power cost is reduced. There are problems such as blade corrosion and vibration that rapidly progress with the occurrence of problems and cavitation, and there is also a problem that the generation rate of fine bubbles is small.
In addition, in the method in which the gas-liquid two-phase flow collides with other rotating blades and protrusions, for example, in a lake, a fish tank, etc., fish and aquatic small organisms are destroyed, and the environment necessary for the growth of aquatic organisms. This hindered the formation and maintenance of Further, in the pressurization method, the apparatus is large and expensive, and the operation cost is also large. And by any of the above prior arts, it has been impossible to generate fine bubbles having a diameter of, for example, 20 μm or less on an industrial scale.
本発明者は鋭意研究の結果、下記構成の発明によって、直径20μm以下の微細気泡を工業規模で発生させることを可能とした。本発明の要点は、図1に本発明装置の原理説明図を示すごとく、まず装置容器内に円錐形のスペース100を設け、また同スペースの内壁円周面の一部にその接線方向に加圧液体導入口500を開設し、また前記円錐形のスペース底部300の中央部に気体導入孔80を開設し、さらに前記円錐形スペースの頂部付近には旋回気液導出口101を設けて微細気泡発生装置を構成する。そこで、前記装置本体を又は少なくとも旋回気液導出口101を液体中に埋設させ、前記加圧液体導入口500から円錐形スペース100内に加圧液体を圧送することにより、その内部に旋回流が生成し、円錐管軸上に負圧部分が形成される。この負圧によって、前記気体導入孔80から気体が吸い込まれ、圧力が最も低い管軸上を気体が通過することによって、細い旋回気体空洞部60が形成される。この円錐形スペース100では旋回流が入り口(加圧液体導入口)500から出口(旋回気液導出口)101へ向かって形成され、スペース100の断面縮小にしたがって、旋回気液導出口101に向かうほど、旋回流速と出口に向かう流速とが同時に増加する。また、この旋回に伴って、液体と気体の比重差から、液体には遠心力、気体には向心力が同時に働き、そのために液体部と気体部の分離が可能となり、気体が糸状で出口101まで続き、そこから噴出されるが、その噴出と同時に周囲の静液(水)によって、その旋回が急激に弱められ、その前後で、急激な旋回速度差が発生する。この旋回速度差の発生によって、糸状の気体空洞部60が連続的に安定して切断され、その結果として大量の微細気泡、例えば直径10〜20μmの微細気泡が同出口101付近で発生し、器外の液体中へ放出されるのである。
As a result of earnest research, the present inventor has made it possible to generate fine bubbles having a diameter of 20 μm or less on an industrial scale by the invention having the following constitution. The essential point of the present invention is that, as shown in FIG. 1 showing the principle of the apparatus of the present invention, a
すなわち、本発明の構成は以下の通りである。
(1)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。
(2)円錐形のスペースを有する容器本体と、同スペースの底部付近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、旋回気液導出口の口径(d1)と円錐形のスペース底部の口径(d2)と旋回気液導出口から円錐形のスペース底部までの距離(L)の相関関係が、d2/d1=10〜15、でかつL=1.5d2〜2.0d2であることを特徴とする旋回式微細気泡発生装置。
(3)円錐台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、前記円錐台形のスペース底部に開設された気体導入孔と、前記円錐台形スペースの上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。
(4)徳利形状又はワインボトル形状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、前記徳利形状又はワインボトル形状のスペース底部に開設された気体導入孔と、前記徳利形状又はワインボトル形状の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。
(5)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が、同一曲率の内壁円周上に間隔を置いて複数個設けられてなることを特徴とする前項(1)〜(4)のいずれか1項に記載の旋回式微細気泡発生装置。
(6)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が、異なる曲率の内壁円周上に間隔を置いて複数個設けられてなることを特徴とする前項(1)〜(5)のいずれか1項に記載の旋回式微細気泡発生装置。
(7)加圧液体導入口が、前記スペースの底部付近の内壁円周面の一部に開設されてなることを特徴とする前項(1)〜(6)のいずれか1項に記載の旋回式微細気泡発生装置。
(8)加圧液体導入口が、前記スペースの中腹部付近の内壁円周面の一部に開設されてなることを特徴とする前項(1)〜(7)のいずれか1項に記載の旋回式微細気泡発生装置。
(9)旋回気液導出口の直前部にバッフルを配設してなることを特徴とする前項(1)〜(8)のいずれか1項に記載の旋回式微細気泡発生装置。
(10)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微細気泡発生装置を構成し、前記円錐形スペース内で伸長、先細りさせながら旋回導出する気体渦管の形成を第1過程とし、その気体渦管の前後の間で旋回速度差を発生させ、強制的に気体渦管を切断させることによる微細気泡の発生を第2過程とすることを特徴とする旋回式微細気泡発生方法。
(11)円錐形のスペースを有する容器本体と、同スペースの底部付近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微細気泡発生装置を構成し、前記円錐形スペース内で伸長、先細りさせながら旋回導出する気体渦管の形成を第1過程とし、その気体渦管の前後の間で旋回速度差を発生させ、強制的に気体渦管を切断させることによる微細気泡の発生を第2過程とすることを特徴とする旋回式微細気泡発生方法。
That is, the configuration of the present invention is as follows.
(1) A container body having a conical space, a pressurized liquid inlet opening in a tangential direction on a part of the circumferential surface of the inner wall of the space, and a gas introduction opening at the bottom of the conical space A swirl type fine bubble generator comprising a hole and a swirl gas-liquid outlet opening formed at the top of the conical space.
(2) A container body having a conical space, a pressurized liquid inlet opening in a tangential direction in a part of the inner wall circumferential surface near the bottom of the space, and a conical space bottom. Gas inlet hole and a swirling gas / liquid outlet opening formed at the top of the conical space, the diameter (d 1 ) of the swirling gas / liquid outlet and the diameter (d 2 ) of the bottom of the conical space, The correlation of the distance (L) from the swirling gas-liquid outlet to the conical space bottom is d 2 / d 1 = 10 to 15 and L = 1.5d 2 to 2.0d 2 A swirling microbubble generator.
(3) A container body having a frustoconical space, a pressurized liquid inlet opening in a tangential direction on a part of the inner wall circumferential surface of the space, and a gas introduction opening at the bottom of the frustoconical space A swirl type fine bubble generating device comprising a hole and a swirl gas-liquid outlet opening formed in an upper part of the frustoconical space.
(4) A container body having a bottle-shaped or wine bottle-shaped space, a pressurized liquid inlet opening in a tangential direction in a part of the inner wall circumferential surface of the space, and the bottle-shaped or wine bottle-shaped A swirl type fine bubble generator comprising a gas introduction hole opened at the bottom of a space and a swirl gas-liquid outlet opened at the top of the bottle-shaped or wine bottle shaped space.
(5) A plurality of pressurized liquid inlets opened in a tangential direction in a part of the inner wall circumferential surface of the space are provided at intervals on the inner wall circumference of the same curvature. The swirling fine bubble generator according to any one of (1) to (4) above.
(6) A plurality of pressurized liquid inlets opened in a tangential direction in a part of the inner wall circumferential surface of the space are provided at intervals on the inner wall circumference of different curvatures. The swirling fine bubble generator according to any one of (1) to (5) above.
(7) The swivel according to any one of (1) to (6) above, wherein the pressurized liquid inlet is formed in a part of the circumferential surface of the inner wall near the bottom of the space. Type microbubble generator.
(8) The pressurized liquid introduction port is formed in a part of the inner wall circumferential surface in the vicinity of the middle part of the space, according to any one of (1) to (7) above, Swivel type micro bubble generator.
(9) The swirling fine bubble generator according to any one of (1) to (8) above, wherein a baffle is disposed immediately before the swirling gas-liquid outlet.
(10) A container body having a conical space, a pressurized liquid inlet opening in a tangential direction on a part of the circumferential surface of the inner wall of the space, and a gas introduction opening in the bottom of the conical space A fine bubble generator is constituted by a hole and a swirling gas-liquid outlet opening formed at the top of the conical space, and a first gas vortex tube is formed to swirl out while extending and tapering in the conical space. A swirl type microbubble generation characterized in that the second process is the generation of microbubbles by generating a swirl speed difference between before and after the gas vortex tube and forcibly cutting the gas vortex tube Method.
(11) A container body having a conical space, a pressurized liquid inlet opening in a tangential direction on a part of the inner wall circumferential surface near the bottom of the space, and a conical space bottom. A gas vortex tube that forms a fine bubble generating device from the gas introduction hole and the swirling gas-liquid outlet opening formed at the top of the conical space, and that swirls out while being elongated and tapered in the conical space. Is a first process, a swirling type is characterized in that a swirl speed difference is generated between before and after the gas vortex tube, and the generation of fine bubbles by forcibly cutting the gas vortex tube is defined as a second process. Microbubble generation method.
本発明の旋回式微細気泡発生装置によれば、微細気泡を工業規模で容易に生成することができ、かつ比較的小型で簡単な装置構造のための製作が容易であり、池、湖沼、ダム、河川等の水質浄化、微生物による汚水処理、魚類、水棲動物等の養殖等に有効に貢献するところ大である。 According to the swirling microbubble generator of the present invention, microbubbles can be easily generated on an industrial scale, and can be manufactured for a relatively small and simple device structure, such as a pond, a lake, a dam, It contributes effectively to water purification of rivers, sewage treatment with microorganisms, fish and aquaculture, etc.
本発明の実施の形態を、以下に図面に基づいて説明する。本発明では、図1に本発明装置の原理説明図を示すごとく、まず装置容器内に円錐形のスペース100を設け、また同スペースの内壁円周面の一部にその接線方向に加圧液体導入口500を開設し、また前記円錐形のスペース底部300の中央部に気体導入孔80を開設し、さらに前記円錐形スペースの頂部付近には旋回気液導出口101を設けて微細気泡発生装置を構成する。そこで、前記装置本体を又は少なくとも旋回気液導出口101を液体中に埋設させ、前記加圧液体導入口500から円錐形スペース100内に加圧液体を圧送することにより、その内部に旋回流が生成し、円錐管軸上に負圧部分が形成される。この負圧によって、前記気体導入孔80から気体が吸い込まれ、圧力が最も低い管軸上を気体が通過することによって、細い旋回気体空洞部60が形成される。この円錐形スペース100では旋回流が入り口(加圧液体導入口)500から出口(旋回気液導出口)101へ向かって形成され、スペース100の断面縮小にしたがって、旋回気液導出口101に向かうほど、旋回流速と出口に向かう流速とが同時に増加する。また、この旋回に伴って、液体と気体の比重差から、液体には遠心力、気体には向心力が同時に働き、そのために液体部と気体部の分離が可能となり、気体が糸状で出口101まで続き、そこから噴出されるが、その噴出と同時に周囲の静液体(例えば水)によって、その旋回が急激に弱められ、その前後で、急激な旋回速度差が発生する。この旋回速度差の発生によって、糸状の気体空洞部60が連続的に安定して切断され、その結果として大量の微細気泡、例えば直径10〜20μmの微細気泡が同出口101付近で発生し、器外へ液体中へ放出されるのである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present invention, as shown in FIG. 1 illustrating the principle of the apparatus of the present invention, first, a
図1は、本発明装置の原理的説明図であり、(a)図は側面図、(b)図は(a)図のA−A視断面図である。本発明装置の構成は、装置の本体容器内に円錐形のスペース100を設け、また同スペースの内壁円周面の一部にその接線方向に加圧液体導入口500を開設し、そして前記円錐形のスペース底部300の中央部に気体導入孔80を開設し、さらに前記円錐形スペースの頂部付近には旋回気液導出口101を設けてある。なお、通常、本発明装置本体又は少なくとも旋回気液導出口101は液体中に埋没して設置される。本発明は装置本体は、液体中に埋没して設置される場合と、水槽に外接して設置される場合がある。本発明においては、通常、液体としては水が、気体としては空気が採用されるが、液体としてはその他トルエン、アセトン、アルコール等の溶剤、石油、ガソリン等の燃料、食用油脂、バター、アイスクリーム、ビール等の食品・飲料、ドリンク剤等の薬品、浴水等の健康用品、湖沼水、浄化槽汚染水等の環境水等が採用でき、気体としてはその他水素、アルゴン、ラドン等の不活性気体、酸素、オゾン等の酸化剤、炭酸ガス、塩化水素、亜硫酸ガス、酸化窒素、硫化水素ガス等の酸性ガス、アンモニア等アルカリ性ガス等が採用できる。
また、図において、Paは円錐スペース内の旋回液体部内の圧力、Pbは旋回気体部内の圧力、Pcは気体導入部付近の旋回気体部内の圧力、Pdは出口付近の旋回気体部内の圧力、Peは出口部旋回液体部内の圧力である。
1A and 1B are explanatory views of the principle of the device of the present invention, in which FIG. 1A is a side view and FIG. The apparatus of the present invention has a
In the figure, Pa is the pressure in the swirling liquid part in the conical space, Pb is the pressure in the swirling gas part, Pc is the pressure in the swirling gas part near the gas introduction part, Pd is the pressure in the swirling gas part near the outlet, Pe Is the pressure in the outlet swirling liquid part.
そこで、前記加圧液体導入口500から円錐形スペース100内へ、加圧液体を接線方向に圧送することにより、旋回流が入り口500から旋回気液導出口101に向かって形成され、断面積縮小にしたがって、出口101に向かうほど、旋回流速と出口に向かう流速とが同時に増加する。また、この旋回に伴って、液体と気体の比重差から、液体には遠心力が、気体には向心力が同時に働き、そのために液体部と気体部の分離が可能となり、負圧気体が糸状で出口101まで連続して出ることとなる。すると、前記気体導入孔80から気体が自動的に吸い込まれ(自吸)、気体は旋回気液流中に細い旋回空洞部60となって取り込まれる。こうして、中心部の糸状の細い気体旋回空洞部60とその周辺の液体旋回流体が出口101から噴出されるが、その噴出と同時に周囲の静液体によって、その旋回が急激に弱められ、その前後で、急激な旋回速度差が発生する。この旋回速度差の発生によって、旋回流中心部の糸状の気体空洞部60が連続的に安定して切断され、その結果として大量の微小気泡、例えば直径10〜20μmの微細気泡が同出口101付近で発生する。
Therefore, by feeding the pressurized liquid tangentially from the pressurized
図1において、旋回気液導出口101の口径d1、円錐形スペース底部300の口径d2、気体導入孔80の孔径d3、旋回気液導出口101〜円錐形スペース底部300間の距離Lの好ましい相関関係式は、d2/d1≒10〜15,L≒1.5〜2.0×d2であり、機種の違いによる数値範囲は以下の通りである。
In Figure 1, the distance between the pivot diameter d 1 of the gas-
なお、中型の場合、例えばポンプはモータ2kw,吐出量200リットル/分,揚程40mのものであり、これを使用して、大量に微細気泡を発生させることができ、5m3容積の水槽の水面全体に約1cmの厚さの微細泡が運転中堆積した。この装置は容積2000m3以上の池の水質浄化に適用できた。また、小型の場合、例えばポンプはモータ30w程度,吐出量20リットル/分のものであり、これを使用して容積1〜30m3程度の水槽内で使用できた。なお、海水に適用した場合は、微細気泡(マイクロバブル)が非常に発生し易いので更に使用条件を拡大することが可能である。図15は、図1の本発明の中型装置を水中に埋没させ、気体として空気を採用して微細気泡を発生させた結果の、気泡の直径とそれらの発生頻度分布を示したグラフ図である。なお、気体導入管80からの空気吸込量を調節して行った場合の結果も示した。図中、空気の吸込量を0cm3/sとした場合でも、直径10〜20μmの気泡が発生しているのは、水中に溶存していた空気が分離して発生したものと推測される。よって本発明装置は溶存気体の脱気装置としても使用できるものである。
In the case of the medium size, for example, the pump has a motor of 2 kW, a discharge rate of 200 liters / minute, and a lifting height of 40 m. By using this, a large amount of fine bubbles can be generated, and the surface of a 5 m 3 volume water tank A total of about 1 cm thick fine bubbles were deposited during operation. This device was applicable to water purification of a pond having a capacity of 2000 m 3 or more. In the case of a small size, for example, the pump has a motor of about 30 w and a discharge amount of 20 liters / minute, and can be used in a water tank having a volume of about 1 to 30 m 3 . When applied to seawater, microbubbles are very likely to be generated, so that the use conditions can be further expanded. FIG. 15 is a graph showing the bubble diameters and the frequency distribution of the bubbles as a result of submerging the medium-sized device of the present invention of FIG. 1 in water and using air as the gas to generate fine bubbles. . In addition, the result at the time of performing by adjusting the air suction amount from the gas introduction pipe |
こうして、本発明装置を液体中に設置し、例えば揚水ポンプを介して加圧液体導入管50を経て、加圧液体導入口500から円錐形スペース100内に加圧液体(例えば圧力水)を供給し、かつ外部から気体導入管(例えば空気管)を気体導入口80に接続しておくだけで、液体(例えば水)中において直径10〜25μm程度の微細気泡を容易に発生・供給することができる。なお、前記スペースは、必ずしも円錐形状のものでなくてもよく、直径が徐々に大きくなる(あるいは小さくなる)円筒形状のもの、例えば図3に示すごとき徳利形状又はワインボトル形状のものであってもよい。また、気泡の発生状況は、気体導入管80の先端に接続した気体流量調節用の弁(図示せず)の調節で制御でき、所望する最適の微細気泡の発生を簡単に制御することができる。さらに直径10〜20μmより大きい気泡も、この調節によって簡単に生成させることができる。発生気泡径の制御は、数百μm程度の大きさの微細気泡を、10〜20μmのマイクロバブルを極端に減らさない状態で発生させることが可能である。
Thus, the apparatus of the present invention is installed in the liquid, and the pressurized liquid (for example, pressurized water) is supplied into the
また、図2は、加圧液体導入管50、50’をスペースの底部300側付近と旋回気液導出口101の手前に設け(すなわち、内壁円周面の異なる曲率の内壁円周上に間隔を置いて接線方向に複数個設け)たもので、左側の加圧液体導入口500’からの液体導入圧力を右側の加圧液体導入口500からの導入圧力よりも大幅に大きくして液体を供給することにより、左側の液体の旋回数を大いに高め、その結果より一層微細な気泡生成を促進しようとするもものである。こうして、両加圧液体導入口500、500’からの圧力水の圧力を調整することにより、任意の粒径の気泡を生成することができる。なお、200はバッフル板(邪魔板)であり、微細気泡の生成及び拡散を促進するのに役立つ。
FIG. 2 also shows that the pressurized
次に本発明の別の態様における微細気泡発生装置を説明する。別の態様によれば、例えば図9に示すごとく、漸拡逆円錐体(円錐台)形状の有蓋円筒体4の内部には、その周辺部分4aの旋回上昇水液流20と、その内側の部分の旋回下降水液流22と、その中心部分の負圧の旋回空洞部23、の三重の旋回流を形成し、その負圧の旋回空洞部23には、自吸気体26と溶出気体成分27を集積させて、伸長、先細りさせながら旋回下降する気体渦管24を形成し、下方の中央還流口6を介して放出するとき、放出通路の抵抗を受け、旋回速度差を発生して気体渦管自体が強制的に切断され、微細気泡を発生する。図4はその実施例の旋回式微細気泡の発生装置の正面図、図5はその平面図、図6はその中央縦断面図(図5のB〜B断面図)、図7はその下部流通台の横断面図(図4のA〜A断面図)であり、図8は円筒体内部のX−X断面における三重の旋回流の説明図、図9は同じくY−Y断面における旋回昇降流と気体渦管の説明図、図10は気体渦管における微細気泡発生の説明図、図11は4箇所の側面放出口を有するときの微細気泡発生構造の説明図、図12は図11の第1側面放出口における発生構造の説明図、図13は図11の第1側面放出口に隣接する側壁における発生構造の説明図、図14は第2側面放出口における発生構造の説明図であり、図16は本装置の水槽内の設置状態説明図である。図中、1は旋回式微細気泡発生装置、2は下部流通台、3は円形収容室、4は有蓋円筒体、5は水液流導入口、6は中央還流口、7は側面放出口、8は気体自吸管、20は旋回上昇水液流、22は旋回下降水液流、23は負圧の旋回空洞部、24は気体渦管、25は切断部である。
Next, a microbubble generator according to another aspect of the present invention will be described. According to another aspect, for example, as shown in FIG. 9, inside the covered
この旋回式微細気泡発生装置1の構造は大別すると、図示のごとく、下部流通台2の円形収容室3に水液流を付勢旋回導入させる水液流旋回導入構造と、該円形収容室3の上部に被着した、上方へ漸拡形状(逆円錐体形状)の有蓋円筒体4の内部の周辺部分4aに形成される旋回上昇水液流形成構造と、該周辺部分4aの内側の部分4bに形成される旋回下降水液流形成構造と、その該旋回上昇水液流20及び旋回下降水液流22の二重の旋回流の遠向心分離作用により、その中心部分4cに形成される負圧の旋回空洞部23と、該負圧の旋回空洞部23に自吸気体26と溶出気体27を集積して形成され、伸長、先細りさせながら旋回下降する気体渦管24の形成構造と、その気体渦管24が中央還流口6に突入するとき抵抗を受け、その渦管の上下24a,bの間で旋回速度差を発生し、その渦管24が強制的に切断され、微細気泡を発生するごとくなる微細気泡発生構造と、その発生した微細気泡を旋回下降水流に含め、旋回噴流として側面放出口7から器外に放出させるごとくした旋回噴流放出構造とから構成されている。
The structure of the swirling fine
また立方体状の下部流通台2の上部中央には、円形収容室3が凹設され、該円形収容室3の内周面3aには、側方から水液流導入口5が該内周面3aに対して接線方向に開口されている。また該導入口5の外側取入口に突設された導水管接続具5aには、水液供給用のポンプ11(図16)及び流量調整弁12(水中でなく器外に配置してもよい)を途中に取付けた導水管10が接続され、該円形収容室3の内周面3aに反時計方向の接線方向から水液流が付勢導入され、図示のD方向(反時計方向)に旋回導入流を形成するごとくなっている。
In addition, a
また前記円形収容室3の解放された上方段部には、その筒体下端部の直筒形状部分42を嵌挿し、その筒体を上に向かって上方へ漸拡逆円錐体形状に形成した有蓋円筒体4が直立して被着されている。41はその平坦な上蓋であり、その上蓋41の中心軸(C〜C)上には下方に向けて気体吸入管8が挿設され、後述する中心部分4cに形成される負圧の旋回空洞部23に気体を自吸させている。また上述のごとく、円形収容室3にD矢示の方向に旋回導入された気液混合流は該有蓋円筒体4の内部にその旋回付勢力を維持しながら送入され、内部の周辺部分4bを旋回上昇し、旋回上昇水液流20を形成する。また該旋回上昇水液流は漸拡形状の筒体の内周面に沿って、次第に旋回速度を増大しながら円筒体4の上限に到達し、その周辺部分4aより内側の部分4bに還流21してから旋回下降を始め、旋回下降水液流22を形成する。次にその旋回上昇水液流20及び旋回下降水液流22の二重の旋回流の遠向心分離作用により、円筒体4の中心部分4cに負圧の旋回空洞部23を形成する。
Also, the open upper step portion of the
この旋回下降する負圧の旋回空洞部23とその周囲を旋回下降する旋回下降水液流22は、中心軸(C〜C)上の旋回下降領域が円筒体4の逆円錐体形状のため狭まることによって、それぞれの旋回速度を増速すると共に、それぞれの内部圧力を逆に低下させるごとくなる。従って、中心部分4cの旋回空洞部23の形状は伸長され、先細り化されるが、その伸長と共に内部圧力はますます低下し、周りを旋回する旋回下降水液流22から、その水流中に含有した空気が溶出されてくるようになる。また一方、前記の旋回下降する負圧の旋回空洞部23には、気体自吸管8を介して空気が自吸される。この自吸気体26と前記の旋回流からの溶出気体27が負圧の旋回空洞部23に集積して、伸長、先細りさせながら旋回下降する気体渦管24が形成される。
The swirling descending
中心軸(C〜C)上を旋回下降する気体渦管24の形成のみでは微細気泡は発生しない。この発明の微細気泡発生装置1は、図10に示すごとく、その気体渦管24に対して、中央還流口6を通り器外に放出される過程で、その放出通路の抵抗を利用し、その気体渦管24の上下24a、24bの間で旋回速度差を発生させ、その気体渦管24を強制的に捩り切断させ、微細気泡を発生させるように構成している。また気体渦管24は、その断面の直径が細いほど、微細気泡の形成にとって好条件となり得る。またこの断面直径の制御は、気体自吸管8からの空気の自吸量を流量調整弁12で操作することによって(図16)、簡単に制御できる。空気の自吸量の多いほど、気体渦管の断面直径は大きくなり、自吸量がゼロのときに最小となる。なお自吸気体ゼロのときは、気体渦管24は前記の旋回下降水液流22からの溶出気体27だけで形成されるが、溶存酸素の少ない汚水の水質浄化の場合は浄化能力についての注意が必要である。以上により、本発明装置1における微細気泡の発生構造は、有蓋円筒体4内で、旋回下降する気体渦管24の形成をその第1過程とし、その伸長、先細りさせながら旋回下降する気体渦管24を、その放出通路の抵抗により渦管の上下24a、24bの間で旋回速度差を発生させ、強制的に捩り切断させることによる微細気泡の発生をその第2過程として構成されることを特徴とするものである。
Microbubbles are not generated only by forming the
また本装置1では、円筒体4内を旋回下降する旋回下降水液流22を器外に放出するための放出通路として、下方の円形収容室3の底部3bの中心軸(c−c)上に、中央還流口6が鉛直に掘孔され、さらに該中央還流口6から下部流通台2の4側面に向けて、放射状に4箇所の側面放出口7が貫孔されている。前記の旋回下降する気体渦管24の切断により生成される微細気泡は、旋回下降水液流22と共に中央還流口6から4箇所の側面放出口7を介して、器外に放出されるようになっている。また、そのとき放出される水流は、旋回力を付勢されたまま旋回する放出噴流28となって放出される。これら側面放出口7は、複数個でなく1個であっても良く、また側面放出口7を設けずに、中央還流口6を先細りにしてそこから真直下方へ、旋回下降する気体渦管24の切断により生成される微細気泡と旋回下降水液流22を放出する方式としても、微細気泡は生成される。
Further, in the
図11〜図14に示す説明図に基づき、中央還流口6に4箇所の側面放出口71、72、73、74を有するときの微細気泡の発生構造を以下に説明する。前記の有蓋円筒体4の中心部分4cを旋回下降する気体渦管24は、旋回下降水液流22と共に、その旋回方向(D矢視)の順序で、中央還流口6から4箇所の側面放出口71、72、73、74に向けて送り込まれる。図12はその第1側面放出口71に放出されている状態を示す。気体渦管の下部24bはその送り込みによる通路抵抗を受けてその旋回速度を低下させ、気体渦管の上部24aとの間で旋回速度差を発生し、渦管は捩り切断され、微細気泡を発生する。25は切断部を示す。図13は、気体渦管24が次の第2側面放出口72に向う途中で、隣接する還流口側壁6aに衝突する通路抵抗を受けた状態を示す。気体渦管の下部24bは側壁6aに衝突することによって旋回速度を変化させ、切断部25において同様に微細気泡を発生させる。図14は、気体渦管24が第2放出口72に放出されている状態を示し、図13のときとは異なる旋回速度となり切断部25を発生し、微細気泡を発生する。以上のごとく1旋回の間に4箇所の側面放出口71、72、73、74への放出と、それぞれの隣接する側壁6aへの衝突を4回交互に繰り返し、その都度、渦管の上下24a、24bの間に旋回速度差を発生し、渦管を切断して大量の微細気泡を発生する。
Based on the explanatory views shown in FIG. 11 to FIG. 14, the generation structure of fine bubbles when the
また、側面放出口7の個数は、旋回流22と気体渦管24の旋回数と切断部25の数に関係する。高い旋回数を可能とするためには、高圧力のポンプで、初期に水液を旋回導入させる必要がある。旋回数を増せば増すほど、切断部(面)25は小さくなり、負圧による気体の溶出が顕著となり、より小さくより大量の微細気泡を発生させることが可能となる。また側面放出口7の個数を増やすことによっても微細気泡の数は増加する。実験結果からは、一定の回転数のもとでは、最適な放出口数が水液導入量とも関係していることが判ったが、40リットル/分、揚程15m程度では放出口数は4個が最適である。
Further, the number of
また前記下部流通台2の側面放出口7の出口7aには、放出用接続管9が連接されているが、前記有蓋円筒体4内の旋回流形成方形(D矢視方向)に倣って、その放出方向をD矢示方向に45゜曲折して突設しているから、この旋回式微細気泡発生装置1を水槽13内に設置した場合(図16)、放出用接続管9から水槽13中に旋回噴流として放出される、該旋回式発生装置1の周りにD矢示方向の循環流が生成されて、酸素を含んだ微細気泡が水槽13内に均等に配分されるごとくなる。上記本発明構成例装置1では、放出口から気泡径10〜20μmが90%以上を占める微細気泡を含む水流が放出された。なお、水槽13内に設置する場合、下部流通台2は重量のある材料が望ましいが、プラスチック製の場合には、さらにその底部に重量のあるステンレス鋼板を張り付けてもよい。また有蓋円筒体4を透明材料で構成すると、内部の旋回上昇水液流等の形成、及びそれらの下降還流の形成が観察される利点を有する。
Further, a
また本発明装置の構成材料は、プラスチック、金属、ガラス等であってよく、各構成部品を接着や螺着等により一体化することが好ましい。本発明装置により発生される微細気泡の用途分野としては、以下のようなものが挙げられる。
[1].ダム湖、湖沼、池、河川、海等の水域の水質浄化と生息生物育成による自然環境浄化維持。
[2].ビオトープ等の人工自然水域における浄化と蛍や水草等の生物育成。
[3].工業的用途
製鉄の製鋼における高温拡散化、ステンレス板及びステンレス線の酸洗浄の促進超純水製造工場における有機物除去、オゾンの微細気泡化による汚染水中の有機物除去、溶存酸素量増加、殺菌,合成樹脂発泡体、例えばウレタン発泡体製造、各種廃液処理、エチレンオキサイドによる殺菌・滅菌装置におけるエチレンオキサイドの水への混合促進、消泡剤のエマルジョン化、活性汚泥処理法における汚染水へのエアレーション。
[4].農業分野
水耕栽培に使用する酸素及び溶存酸素量の向上・収穫率向上。
[5].漁業分野
鰻の養殖、イカ水槽生命維持、ブリの養殖、藻場の人工生成、魚介類の育成、赤潮発生防止。
[6].医療分野
浴槽水に適用して微細泡風呂を構成、血流促進、浴槽水の保温。
The constituent material of the device of the present invention may be plastic, metal, glass or the like, and it is preferable to integrate the constituent parts by bonding or screwing. Examples of the application fields of the fine bubbles generated by the apparatus of the present invention include the following.
[1]. Purify the natural environment by purifying the water quality of dam lakes, lakes, ponds, rivers, seas, etc.
[2]. Purification of artificial natural waters such as biotopes and breeding of organisms such as fireflies and aquatic plants.
[3]. Industrial use High-temperature diffusion in steelmaking, promotion of acid cleaning of stainless steel plates and wires Removal of organic substances in ultrapure water production plant, removal of organic substances in contaminated water by microbubbles of ozone, increase of dissolved oxygen, sterilization, synthesis Production of resin foam such as urethane foam, various waste liquid treatment, promotion of mixing ethylene oxide into water in sterilization / sterilization equipment using ethylene oxide, emulsification of antifoaming agent, aeration of contaminated water in activated sludge treatment method.
[4]. Agricultural field Increase the amount of oxygen and dissolved oxygen used for hydroponics and increase the harvest rate.
[5]. Fishery Field Carp culture, squid aquarium life maintenance, yellowtail culture, artificial generation of seaweed beds, seafood cultivation, prevention of red tide.
[6]. Medical field Applies to bath water to form a fine bubble bath, promote blood flow, and keep bath water warm.
1 旋回式微細気泡発生装置
2 下部流通台
3 円形収容室
3a 内周面
3b 底部
4 有蓋円筒体
4a 周辺部分
4b 周辺部分の内側の部分
4c 中心部分
5 水液流導入口
5a 導水管接続具
6 中央還流口
6a 側壁
7 側面放出口
7a 放出口出口
8 気体自吸管
9 放出用接続管
10 導水管
11 ポンプ
12 流量調整弁
13 水槽
14 ストレーナ
15 水液
16 ブローワ
17 給気管
19 砂利
20 旋回上昇水液流
21 内側への還流
22 旋回下降水液流
23 負圧の旋回空洞部
24 気体渦管
24a 気体渦管の上部
24b 気体渦管の下部
25 切断部
26 自吸気体
27 溶出気体
28 放出噴流
41 上蓋
42 直筒形状部分
50,50’ 加圧液体導入管
60 旋回気体空洞部
71 第1側面放出口
72 第2側面放出口
73 第3側面放出口
74 第4側面放出口
80 気体導入孔
100 円錐形のスペース
101 旋回気液導出口
200 バッフル
300 円錐形スペース底部
500,500’ 加圧液体導入口
C〜C 中心軸
D 旋回流形成方向
Pa 円錐スペース内の旋回液体部内の圧力
Pb 旋回気体部内の圧力
Pc 気体導入部付近の旋回気体部内の圧力
Pd 出口付近の旋回気体部内の圧力
Pe 出口部旋回液体部内の圧力
d1 旋回気液導出口101の口径
d2 円錐形スペース底部300の口径
d3 気体導入孔80の孔径
L 旋回気液導出口101〜円錐形スペース底部300間の距離
DESCRIPTION OF
8 Gas self-priming
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 19
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101609772B1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-04-06 | (주)고성에코비젼 | Multiple function water of Micro Bubble Type Manufacturing Equipment and Multiple function water of Micro Bubble Type Manufacturing method |
KR101814630B1 (en) | 2016-11-21 | 2018-01-04 | 조기원 | The device for gas dissolution |
KR101847924B1 (en) * | 2015-11-30 | 2018-04-11 | 대구대학교 산학협력단 | Apparatus for manufacturing sterilized water |
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Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10711807B2 (en) * | 2010-06-29 | 2020-07-14 | Coldharbour Marine Limited | Gas lift pump apparatus with ultrasonic energy generator and method |
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CN114870768B (en) * | 2022-04-01 | 2023-06-27 | 北京化工大学 | Molecular sieve synthesis system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS486211B1 (en) * | 1969-07-12 | 1973-02-23 | ||
JPS5128865U (en) * | 1974-08-27 | 1976-03-02 | ||
JPS5182451A (en) * | 1974-12-27 | 1976-07-20 | Mitsubishi Precision Co Ltd | Ryutaibunsanhoho |
JPS5924199U (en) * | 1982-08-01 | 1984-02-15 | 株式会社富士電機総合研究所 | air diffuser |
JPH04126542A (en) * | 1990-09-17 | 1992-04-27 | Nomura Denshi Kogyo Kk | Bubbler |
-
1999
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2010
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS486211B1 (en) * | 1969-07-12 | 1973-02-23 | ||
JPS5128865U (en) * | 1974-08-27 | 1976-03-02 | ||
JPS5182451A (en) * | 1974-12-27 | 1976-07-20 | Mitsubishi Precision Co Ltd | Ryutaibunsanhoho |
JPS5924199U (en) * | 1982-08-01 | 1984-02-15 | 株式会社富士電機総合研究所 | air diffuser |
JPH04126542A (en) * | 1990-09-17 | 1992-04-27 | Nomura Denshi Kogyo Kk | Bubbler |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101609772B1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-04-06 | (주)고성에코비젼 | Multiple function water of Micro Bubble Type Manufacturing Equipment and Multiple function water of Micro Bubble Type Manufacturing method |
KR101847924B1 (en) * | 2015-11-30 | 2018-04-11 | 대구대학교 산학협력단 | Apparatus for manufacturing sterilized water |
KR101814630B1 (en) | 2016-11-21 | 2018-01-04 | 조기원 | The device for gas dissolution |
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Also Published As
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