JP2011011154A - Gas-liquid mixture force-feed system - Google Patents

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JP2011011154A JP2009158104A JP2009158104A JP2011011154A JP 2011011154 A JP2011011154 A JP 2011011154A JP 2009158104 A JP2009158104 A JP 2009158104A JP 2009158104 A JP2009158104 A JP 2009158104A JP 2011011154 A JP2011011154 A JP 2011011154A
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Yukio Honmo
行雄 本望
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GIJUTSU KAIHATSU SOGO KENKYUSHO KK
KAWAGUCHI HANBAI KK
LOHAS KK
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GIJUTSU KAIHATSU SOGO KENKYUSHO KK
KAWAGUCHI HANBAI KK
LOHAS KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas-liquid mixture force-feed system capable of precisely controlling the amount of gas to be mixed with liquid.SOLUTION: The gas-liquid mixture force-feed system includes a force-feed pump 10 for force-feeding gas-liquid mixture fluid and gas mixture means for mixing gas with liquid on the suction side of the force-feed pump 10. The gas mixture means includes a plurality of sonic nozzles 481-484 arranged in parallel, and the circulation of any of the sonic nozzles 481-484 is restricted to control the amount of gas mixture.

Description

本発明は、気液混合流体を圧送する気液混合圧送システムに関する。   The present invention relates to a gas-liquid mixed pumping system for pumping a gas-liquid mixed fluid.

従来、気体と液体とが混合した気液混合流体をポンプによって吸入し、吸入した気液混合流体を加圧、攪拌した上でポンプから吐出し、吐出した気液混合流体を抵抗器に流入させ、抵抗器にて気液混合流体に対しマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、マイクロバブル、さらには、マイクロバブルより微細なバブルである、マイクロナノバブル、ナノバブルについて説明する。
Conventionally, a gas-liquid mixed fluid in which gas and liquid are mixed is sucked by a pump, and the sucked gas-liquid mixed fluid is pressurized and stirred, then discharged from the pump, and the discharged gas-liquid mixed fluid flows into the resistor. A microbubble generator that generates microbubbles for a gas-liquid mixed fluid with a resistor is known (see, for example, Patent Document 1).
Here, microbubbles, and micronanobubbles and nanobubbles that are finer than microbubbles will be described.

マイクロバブルには、3種類のマイクロバブルが存在するものと考えられる。
1方の種類のマイクロバブルは、タービンや遠心式ポンプ、あるいは、水動力計等、ブレードやインペラが高速回転する機器において、液体が撹拌されるせん断領域で発生するもので、所謂、キャビテーションと呼ばれる。以下、このような状況下で発生するマイクロバブルを「マイクロ負圧バブル」と区分する。この「マイクロ負圧バブル」は、基本として、溶存気体や液体の気化成分から成るため、時間経過に伴って消滅するが、この時に、バブルが占めていた空間が急激に消滅するため、下記の如く、バブル領域は、高温高圧と成る可能性が有る。
It is considered that there are three types of microbubbles.
One type of microbubble is generated in a shear region where a liquid is agitated in a device such as a turbine, a centrifugal pump, or a hydrodynamic meter where blades and impellers rotate at high speed, and is called so-called cavitation. . Hereinafter, microbubbles generated under such circumstances are classified as “micro negative pressure bubbles”. This “micro negative pressure bubble” basically consists of dissolved gas and liquid vaporized components, so it disappears over time. At this time, the space occupied by the bubble disappears rapidly. As described above, the bubble region may become a high temperature and a high pressure.

すなわち、キャビテーション由来のマイクロバブルの場合は、「マイクロ負圧バブル」を発生させた時の容積をVf、その時の外周部圧力をPf、温度をTf、収縮した時の状態量を、Ve、Pe、Te、そしてその過程をポリトロープ変化(n=ポリトロープ指数)とすると、次式の関係が成り立つ。
Pe=(Vf/Ve)・Pf・・・・・・・・(A)
Te=(Vf/Ve)n−1・Tf・・・・・・・(B)
式中の「n」は、単純に言えば、極めて短時間で「Vf→Ve」の変化が起これば、「n=1.4」の断熱変化となり、長い時間での「Vf→Ve」の変化の場合は「n=1」の等温変化と成る。式(A)、(B)の中で、最も問題なのが「(Vf/Ve)」の値で、キャビテーションで生成された気泡{マイクロ負圧バブル}のように、これが消滅すると言う事は、「Vf」の大きさに関わらず、「(Vf/Ve)=(Vf/0)→∞」と、無限大と成る傾向に有る。この結果、収縮する「マイクロ(ナノ)バブル」領域は、超高圧・超高温と成る可能性が有る。
なお、このような、微細気泡である「マイクロバブル」や更に微細な「ナノバブル」は、表面が帯電しており、圧壊すると大量のフリーラジカルが発生すると言われているが、これは「マイクロ負圧バブル」の種別と考えられる。
That is, in the case of microbubbles derived from cavitation, the volume when the “micro negative pressure bubble” is generated is Vf, the outer peripheral pressure at that time is Pf, the temperature is Tf, and the contracted state quantities are Ve, Pe. , Te, and the process is assumed to be polytropic change (n = polytropic index), the following relationship is established.
Pe = (Vf / Ve) n · Pf (A)
Te = (Vf / Ve) n−1 · Tf (B)
In simple terms, “n” in the equation is an adiabatic change of “n = 1.4” if a change of “Vf → Ve” occurs in a very short time, and “Vf → Ve” in a long time. Is an isothermal change of “n = 1”. Among the formulas (A) and (B), the most problematic value is the value of “(Vf / Ve)”, and it is said that this disappears like a bubble {micro negative pressure bubble} generated by cavitation. Regardless of the size of “Vf”, “(Vf / Ve) = (Vf / 0) → ∞” tends to be infinite. As a result, the shrinking “micro (nano) bubble” region may have a very high pressure and a very high temperature.
It is said that such microbubbles, which are fine bubbles, and finer nanobubbles, are charged on the surface and generate a large amount of free radicals when crushed. It is considered a type of “pressure bubble”.

他方の種類のマイクロバブルは、大気圧近傍の圧力条件で、エジェクター(あるいは、アスピレーター)等を用いて気体を供給して発生させた「マイクロバブル」である。このマイクロバブルは、その内部に、正圧の当該気体を核としており、所謂、「マイクロ正圧バブル」と区分され、周囲液体への溶存を生じない限り、簡単に消滅する事は無いと同時に、寧ろ、気泡は緩やかに膨張して拡散すると考えられる。
更に高圧の液体中に分散した気泡は、周囲の高圧液体に圧縮されて存在しており、「マイクロ高圧バブル」と区分され、例えば、最新の自動車用ディーゼル・エンジンの燃料噴射圧力である、200(MPa)の高圧下で生成された気泡は、噴射環境との圧力差で、噴射と同時に、気泡は音速で膨張し、周囲の液体を急激に分散させると考えられる。
The other type of microbubble is a “microbubble” generated by supplying a gas using an ejector (or an aspirator) or the like under a pressure condition near atmospheric pressure. This microbubble has a positive-pressure gas inside as a nucleus, and is classified as a so-called “micro-positive pressure bubble” and does not easily disappear unless dissolved in the surrounding liquid. On the contrary, the bubbles are thought to expand and diffuse slowly.
Further, the bubbles dispersed in the high-pressure liquid are compressed into the surrounding high-pressure liquid and are classified as “micro high-pressure bubbles”, for example, the fuel injection pressure of the latest automobile diesel engine, 200 Bubbles generated under a high pressure of (MPa) are considered to expand at an acoustic velocity at the same time as jetting due to a pressure difference from the jetting environment, and rapidly disperse surrounding liquid.

次いで、マイクロバブルの効果について説明する。
地球環境には、微細物質として、例えば、家シロアリの腸内細菌=〜10(μm)、細菌=0.5〜(μm)程度、マイコプラズマ=0.125〜0.25(μm)、リケッチア=0.3〜0.5(μm))×0.3(μm)の小さな球桿菌、ウイルス=0.02〜0.3(μm)、サルモネラ=0.5〜2(μm)、ブドウ球菌=1(μm)、ピロリ菌=4(μm)、結核菌=2(μm)、クラジミア=0.8(μm)等の微細物質が存在する。これを踏まえ、マイクロバブルが「1(μm)〜20(nm)」の大きさに成ると、マイクロバブルは魚や植物等の生物に違和感無く体内に取り込まれる事となる。従って、マイクロバブルが酸素等の生態に有用な気体に由来する場合は、当該生態に有益な結果をもたらす。一方、エンジン等では、燃料中のスラッジ等の異物を除去するため、舶用ディーゼル・エンジンでは「≦50(μm)」フィルターが、自動車用ガソリン・エンジンでは、「≦0.5(μm)」フィルターが最終フィルターとして使用されている。すなわち、通常は、燃料中の「空気」の存在は、摺動部の磨耗を促進させるが、このレベル以下の大きさの「気体」は、エンジン寿命への影響を与えないばかりか、寧ろ摩擦損失を低減する事が予測される(例えば、特許文献2参照)。この2つの意味で、液中の“気体の大きさ”は重要な要素である。なお、従来、「マイクロバブル」とは、発生時に気泡の直径が10(μm)〜数十(μm)以下の微細な気泡の事を言い、発生後に、「マイクロバブル」は収縮して、「マイクロナノバブル」へと変化する事が有る、と考えられている。
Next, the effect of microbubbles will be described.
In the global environment, for example, enteric bacteria of house termites = -10 (μm), bacteria = about 0.5- (μm), mycoplasma = 0.125-0.25 (μm), rickettsia = 0.3-0.5 (μm)) × 0.3 (μm) small cocci, virus = 0.02-0.3 (μm), Salmonella = 0.5-2 (μm), staphylococci = There are fine substances such as 1 (μm), Helicobacter pylori = 4 (μm), Mycobacterium tuberculosis = 2 (μm), and Chlamydia = 0.8 (μm). Based on this, when the microbubble has a size of “1 (μm) to 20 (nm)”, the microbubble is taken into the body without a sense of incongruity in organisms such as fish and plants. Therefore, when the microbubbles are derived from a gas useful for ecology such as oxygen, a beneficial result is obtained for the ecology. On the other hand, in order to remove foreign matters such as sludge in the fuel in engines, the “≦ 50 (μm)” filter is used in marine diesel engines, and the “≦ 0.5 (μm)” filter is used in automobile gasoline engines. Is used as the final filter. In other words, the presence of “air” in the fuel usually promotes the wear of the sliding parts, but “gas” of a size below this level does not affect the engine life, but rather friction. It is predicted that the loss will be reduced (see, for example, Patent Document 2). In these two senses, the “gas size” in the liquid is an important factor. Conventionally, “microbubble” refers to a fine bubble having a diameter of 10 (μm) to several tens (μm) or less when it is generated. It is thought that it may change to “micro-nano bubbles”.

ここで、「マイクロナノバブル」とは、気泡の直径が数百(nm)〜10(μm)以下の微細な気泡の事を言う。「マイクロバブル」と「マイクロナノバブル」の相違は、その収縮速度に大きな違いが有るとされている。この原因は、上述したように、「マイクロバブル」の製造過程に起因し、「マイクロ負圧バブル」の場合は、作用時の圧力に関わらず消滅し、気体供給による「マイクロバブル」の場合は、基本的には、後述のように、生成時と作用時の圧力差が小さい場合は、「時間」には基本特性が影響されない事が特徴で、瞬間消滅する事はなく、寧ろ、膨張して拡散する。
なお、液中気泡を、細菌やウイルスの大きさと同じレベルの「〜≦1(μm)」の大きさに「マイクロ(ナノ)バブル」化する事は、当該物質を、生体に違和感無く、取り込ませ、有用気体の場合は、良い効果を与える。そして、この効果は、「ミリバブル」→「マイクロバブル」→「ナノバブル」に移行するにつれて、効果が大となると推測される。
Here, “micro / nano bubbles” refers to fine bubbles having a diameter of several hundreds (nm) to 10 (μm) or less. The difference between “microbubbles” and “micronanobubbles” is said to have a large difference in shrinkage speed. As described above, this cause is due to the manufacturing process of “micro bubbles”. In the case of “micro negative pressure bubbles”, it disappears regardless of the pressure at the time of action, and in the case of “micro bubbles” by gas supply, Basically, as described later, when the pressure difference between the time of generation and the time of action is small, the characteristic is that the basic characteristics are not affected by “time”. Spread.
In addition, when the bubbles in the liquid are converted into “micro (nano) bubbles” with a size of “˜ ≦ 1 (μm)” which is the same level as the size of bacteria or viruses, the substance is taken into the living body without feeling uncomfortable. In the case of a useful gas, it gives a good effect. This effect is presumed to increase as “millibubble” → “microbubble” → “nanobubble”.

さらに、マイクロバブルの他の効果について説明する。
例えば、浴槽内で、供給液体の効果によりエジェクターを用いて気泡発生する場合など、生成時圧力Pf(MPa(abs))と作用時圧力Pe(MPa(abs))の差が無い場合は、効果は限定的である。
しかし、通常、「マイクロ(ナノ)バブル」流体をポンプ圧送する関係から、「生成時圧力Pf(MPa(abs))≧作用時圧力Pe(MPa(abs))の関係に有る。すなわち、バブルの温度が同じ場合、生成時の容積をVf(m)、作用時の容積をVe(m)とすると、『(Ve/Vf)=(Pf/Pe)』の関係に有る。通常の遠心式ポンプ(渦流ポンプ、カスケード・ポンプ等)の場合は、「Pf≧0.2(MPa(abs))」程度で有るため、浴槽等の大気圧力下では、「Pe=0.1(MPa(abs))」のため、その膨張度は、『(Ve/Vf)=(Pf/Pe)≒0.2/0.1=2』程度に過ぎない。しかし、ディーゼル・エンジンやガソリン・エンジンの場合のように、燃料噴射圧力Pf(MPa(abs))が高い場合は、仮に、「Pf=20(MPa(abs))」とし、燃料噴射時の圧縮圧力を「Pf=3.5(MPa(abs))」とすると、『(Ve/Vf)=(Pf/Pe)≒20/3.5=5.7』に増加し、噴射後に、液中気泡が音速で膨張し、噴射燃料の微細化(内部爆発)に貢献し、更には、ディーゼル・エンジンでは、噴射雰囲気が高温のため、燃料内部空気(酸化剤)が任意の値に有る場合、気泡内で内部着火して爆発を起こし、燃料の拡散を更に促進させる。同時に、燃料中に酸素を含有する燃料(=ジメチルエーテル(慣用名:Dimethylether)等の含酸素燃料)と同じ効果により、燃料の完全燃焼に貢献し、排気煙の低減効果を招く。また、吸気管からの空気に対して、過給効果が期待されるため、燃焼改善により排気煙等の未燃成分の現象と燃焼温度の低下によるNOxの低減も期待される。
Furthermore, other effects of the microbubble will be described.
For example, when there is no difference between the generation pressure Pf (MPa (abs)) and the operation pressure Pe (MPa (abs)), such as when bubbles are generated using the ejector due to the effect of the supply liquid in the bathtub, the effect Is limited.
However, since the “micro (nano) bubble” fluid is usually pumped, the relationship is “the pressure Pf (MPa (abs)) during generation ≧ the pressure Pe (MPa (abs)) during operation. When the temperature is the same, assuming that the volume during generation is Vf (m 3 ) and the volume during operation is Ve (m 3 ), the relationship is “(Ve / Vf) = (Pf / Pe)”. In the case of a type pump (vortex pump, cascade pump, etc.), it is about “Pf ≧ 0.2 (MPa (abs))”, so that “Pe = 0.1 (MPa ( abs)) ”, the degree of expansion is only“ (Ve / Vf) = (Pf / Pe) ≈0.2 / 0.1 = 2 ”. However, if the fuel injection pressure Pf (MPa (abs)) is high as in the case of a diesel engine or a gasoline engine, it is assumed that “Pf = 20 (MPa (abs))” and compression at the time of fuel injection When the pressure is “Pf = 3.5 (MPa (abs))”, the pressure increases to “(Ve / Vf) = (Pf / Pe) ≈20 / 3.5 = 5.7”. Air bubbles expand at the speed of sound and contribute to the refinement of the injected fuel (internal explosion). In addition, in diesel engines, if the fuel internal air (oxidant) is at an arbitrary value because the injection atmosphere is high, Internal ignition in the bubble causes an explosion and further promotes fuel diffusion. At the same time, by the same effect as a fuel containing oxygen in the fuel (= oxygen-containing fuel such as dimethyl ether (common name: Dimethylether)), it contributes to the complete combustion of the fuel and the effect of reducing exhaust smoke. Further, since the supercharging effect is expected with respect to the air from the intake pipe, the phenomenon of unburned components such as exhaust smoke and the reduction of NOx due to the decrease in the combustion temperature are also expected by improving the combustion.

ここで、生成時圧力Pf(MPa(abs))と作用時圧力Pe(MPa(abs))との圧力差が大きい場合は、前述の急激な膨張により、バブルが周囲液体を慣性効果で拡大し過ぎた場合は、気泡は自己収縮を起こすと予測される。キャビテーションで発生した気泡の場合は、収縮する場合、収縮後の容積が“ゼロ”近くなるため、当該領域は、高温と成り、衝撃波を発する。
但し、潅水や養殖場等での場合は、膨張と共に、周囲の液体に、「マイクロ(ナノ)バブル」化した気体の一部は、液体に溶解するとすれば、キャビテーション由来の「マイクロバブル」程の大きな効果は不可能で有るが、逆収縮により、気泡部分の温度が上昇し、酸素のような気体の場合は、殺菌作用の機能増加を招く事が有ることが考えられる。
Here, when the pressure difference between the generation pressure Pf (MPa (abs)) and the operation pressure Pe (MPa (abs)) is large, the bubble expands the surrounding liquid due to the inertial effect due to the rapid expansion described above. If so, the bubbles are expected to self-contract. In the case of bubbles generated by cavitation, when shrinking, the volume after shrinkage becomes close to “zero”, so that the region becomes high temperature and generates a shock wave.
However, in the case of irrigation, farms, etc., if a part of the gas that has become `` micro (nano) bubbles '' in the surrounding liquid as it expands is dissolved in the liquid, it will be as much as `` micro bubbles '' derived from cavitation. However, in the case of a gas such as oxygen, the function of the bactericidal action may be increased due to reverse shrinkage.

特開2003−117365号公報JP 2003-117365 A 特開2007−009900号公報JP 2007-009900 A

特許文献1のように、ポンプによって気液混合流体を吸入した後、圧縮して吐出し、ポンプから吐出された気液混合流体に上述したマイクロバブルを発生させた上で、供給先に供給するマイクロバブル発生装置では、液体の量に対する気体の量を供給先に応じて簡単、適切、かつ、精密に調整した上で、マイクロバブルを発生し、供給先に供給したいとするニーズがある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、液体に混合する気体の量を、簡単且つ精密に制御可能な気液混合圧送システムを提供することを目的とする。
As in Patent Document 1, after the gas-liquid mixed fluid is sucked by the pump, it is compressed and discharged, and the above-described microbubbles are generated in the gas-liquid mixed fluid discharged from the pump, and then supplied to the supply destination. In the microbubble generator, there is a need to generate a microbubble and supply it to the supplier after adjusting the amount of gas with respect to the amount of liquid easily, appropriately and precisely according to the supplier.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a gas-liquid mixed pressure feeding system capable of easily and precisely controlling the amount of gas mixed into a liquid.

上記目的を達成するために、本発明は、気液混合流体を圧送する圧送ポンプと、この圧送ポンプの吸入側で液体に気体を混合する気体混合手段とを備え、前記気体混合手段は、複数のソニックノズルを並列に備え、いずれかのソニックノズルを流通制限し、気体混合量を制御可能としたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention comprises a pressure-feed pump that pumps a gas-liquid mixed fluid, and a gas mixing means that mixes a gas with a liquid on the suction side of the pressure-feed pump. These sonic nozzles are provided in parallel, and one of the sonic nozzles is restricted in flow so that the gas mixing amount can be controlled.

ここで、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記気体混合手段は、各ソニックノズルに対応して開閉弁を備え、いずれかの開閉弁を遮断して、対応するソニックノズルを流通制限し、気体混合量を制御するようにしてもよい。   Here, in the gas-liquid mixed pressure feeding system of the above invention, the gas mixing means includes an on-off valve corresponding to each sonic nozzle, shuts off any on-off valve, restricts the flow of the corresponding sonic nozzle, The amount of gas mixture may be controlled.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記圧送ポンプの駆動を開始してから所定の間は、各前記開閉弁を遮断して気体の混合を停止するようにしてもよい。   Further, in the gas-liquid mixed pressure feeding system of the above invention, the gas mixing may be stopped by shutting off the on-off valves for a predetermined period after the driving of the pressure pump is started.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記ソニックノズルに一定の圧力で気体を供給する一定圧力印加手段を備えるようにしてもよい。   In the gas-liquid mixed pressure feeding system of the above invention, a constant pressure applying means for supplying gas to the sonic nozzle at a constant pressure may be provided.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記一定圧力印加手段は、前記ソニックノズルの上流に設けられた圧縮機であるようにしてもよい。   In the gas-liquid mixed pressure feeding system according to the invention, the constant pressure applying means may be a compressor provided upstream of the sonic nozzle.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記圧送ポンプに対し、気体を供給する気体供給手段をさらに備え、前記圧送ポンプは、吸入した気液混合流体に、前記気体供給手段から供給された気体を混合した上で、気液混合流体を圧縮し、吐出するようにしてもよい。   The gas-liquid mixed pressure feeding system according to the invention further includes gas supply means for supplying gas to the pressure pump, and the pressure pump is supplied to the sucked gas-liquid mixed fluid from the gas supply means. After the gas is mixed, the gas-liquid mixed fluid may be compressed and discharged.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記圧送ポンプは、軸ケースにピストン軸を往復駆動自在に収納し、前記軸ケースを貫通した前記ピストン軸の一方の外端部にピストンを固着し、前記ピストンを前記軸ケースに連結したシリンダー内に収容し、前記シリンダー内で前記ピストンの外に向かう面側に第1ポンプ室を形成し、この第1ポンプ室に第1吸入口及び第1吐出口を設ける一方、前記ピストンの内に向かう面側に第2ポンプ室を形成し、この第2ポンプ室に第2吸入口及び第2吐出口を設け、前記ピストンの往復駆動に応じて、第1ポンプ室での吸入動作及び第2ポンプ室での吐出動作と、第1ポンプ室での吐出動作及び第2ポンプ室での吸入動作とを交互に行うポンプであるようにしてもよい。   Further, in the gas-liquid mixed pressure feeding system according to the invention, the pressure feeding pump houses a piston shaft in a shaft case so as to be capable of reciprocating, and a piston is fixed to one outer end portion of the piston shaft penetrating the shaft case. The piston is accommodated in a cylinder connected to the shaft case, and a first pump chamber is formed in the cylinder on the surface side facing the outside of the piston. The first pump chamber has a first suction port and a first pump. While providing a discharge port, a second pump chamber is formed on the surface facing the inside of the piston, a second suction port and a second discharge port are provided in the second pump chamber, and according to the reciprocating drive of the piston, The pump may alternately perform the suction operation in the first pump chamber and the discharge operation in the second pump chamber, and the discharge operation in the first pump chamber and the suction operation in the second pump chamber.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記圧送ポンプによって吸入される気液混合流体が流通する気液吸入管を2つに分岐し、一方の管を前記第1吸入口に接続すると共に、他方の管を前記第2吸入口に接続し、前記圧送ポンプから吐出される気液混合流体が流通する気液吐出管を2つに分岐し、一方の管を前記第1吐出口に接続すると共に、他方の管を前記第2吐出口に接続したようにしてもよい。   Further, in the gas-liquid mixed pressure feeding system according to the invention, the gas-liquid suction pipe through which the gas-liquid mixed fluid sucked by the pressure feed pump flows is divided into two, and one pipe is connected to the first suction port. The other pipe is connected to the second suction port, the gas-liquid discharge pipe through which the gas-liquid mixed fluid discharged from the pressure pump flows is divided into two, and one pipe is connected to the first discharge port In addition, the other pipe may be connected to the second discharge port.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記第1吸入口及び前記第2吸入口のうち、いずれか一方の吸入口に、前記圧送ポンプによって吸入される気液混合流体が流通する気液吸入管を接続し、前記一方の吸入口と対応する吐出口と他方の吸入口とを管接続し、前記他方の吸入口と対応する吐出口に、前記圧送ポンプから吐出される気液混合流体が流通する気液吐出管を接続したようにしてもよい。   Further, in the gas-liquid mixed pressure feeding system according to the invention, the gas-liquid mixed fluid in which the gas-liquid mixed fluid sucked by the pressure feeding pump flows through one of the first suction port and the second suction port. A gas-liquid mixed fluid connected to a suction pipe, connected to the discharge port corresponding to the one suction port, and the other suction port, and discharged from the pressure pump to the discharge port corresponding to the other suction port A gas-liquid discharge pipe through which the gas flows may be connected.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記一方の吸入口と対応する吐出口と前記他方の吸入口とを接続する管にバブル発生装置を設けたようにしてもよい。   Further, in the gas-liquid mixed pressure feeding system of the above invention, a bubble generating device may be provided in a pipe connecting the discharge port corresponding to the one suction port and the other suction port.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記ピストン軸が、前記ピストンから外側に向かって突出しないように、前記ピストン軸の外側の先端に前記ピストンを固着し、前記第1吸入口に、前記気液吸入管を接続し、前記第1吐出口と前記第2吸入口とを管接続し、前記第2吐出口に前記気液吐出管を接続したようにしてもよい。   Further, in the gas-liquid mixed pressure feeding system according to the above invention, the piston is fixed to an outer end of the piston shaft so that the piston shaft does not protrude outward from the piston, The gas-liquid suction pipe may be connected, the first discharge port and the second suction port may be connected, and the gas-liquid discharge tube may be connected to the second discharge port.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記第1ポンプ室及び前記第2ポンプ室のうち、いずれかの一方のポンプ室で気体を吸入して吐出する気体用ポンプ室として機能させ、他方のポンプ室を気液混合流体を吸入して吐出する気液用ポンプ室として機能させ、気体用ポンプ室として機能させたポンプ室から吐出された空気を、気液用ポンプ室として機能させたポンプ室に吸入された気液混合流体に混合可能に構成したようにしてもよい。   In the gas-liquid mixed pressure feeding system according to the invention, the gas pump chamber functions as a gas pump chamber that sucks and discharges gas in one of the first pump chamber and the second pump chamber, and the other. The pump chamber is made to function as a gas-liquid pump chamber that sucks and discharges the gas-liquid mixed fluid, and the air discharged from the pump chamber that functions as the gas pump chamber functions as the gas-liquid pump chamber You may make it comprise so that mixing with the gas-liquid mixed fluid suck | inhaled by the chamber was possible.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記ピストン軸が、前記ピストンから外側へ突出しないように、前記ピストン軸の外側の先端に前記ピストンを固着し、前記第2ポンプ室を気体用ポンプ室として機能させ、前記第1ポンプ室を気液用ポンプ室として機能させるようにしてもよい。   Further, in the gas-liquid mixed pressure feeding system according to the invention, the piston is fixed to an outer end of the piston shaft so that the piston shaft does not protrude outward from the piston, and the second pump chamber is configured as a gas pump. The first pump chamber may function as a gas-liquid pump chamber.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記圧送ポンプは、軸ケースにピストン軸を往復駆動自在に収納し、前記軸ケースを貫通した前記ピストン軸の両方の外端部のそれぞれにピストンを固着し、前記ピストンのそれぞれを前記軸ケースに連結したシリンダーのそれぞれの内部に収容し、前記シリンダーのそれぞれにおいて、それぞれの前記ピストンの外に向かう面側に第1ポンプ室を形成し、この第1ポンプ室に第1吸入口及び第1吐出口を設ける一方、前記ピストンの内に向かう面側に第2ポンプ室を形成し、この第2ポンプ室に第2吸入口及び第2吐出口を設け、前記ピストンの往復駆動に応じて、一方の前記シリンダーにおける第1ポンプ室での吸入動作及び第2ポンプ室での吐出動作、及び、他方の前記シリンダーにおける第1ポンプ室での吐出動作及び第2ポンプ室での吸入動作と、一方の前記シリンダーにおける第1ポンプ室での吐出動作及び第2ポンプ室での吸入動作、及び、他方の前記シリンダーにおける第1ポンプ室での吸入動作及び第2ポンプ室での吐出動作と、を交互に行うポンプであるようにしてもよい。   Further, in the gas-liquid mixed pressure feeding system according to the above invention, the pressure feeding pump accommodates a piston shaft in a shaft case so as to be capable of reciprocating, and a piston is disposed at each of the outer end portions of the piston shaft penetrating the shaft case. Each of the pistons is fixed and accommodated in each of the cylinders connected to the shaft case. In each of the cylinders, a first pump chamber is formed on the surface side facing the outside of the piston. The first suction port and the first discharge port are provided in one pump chamber, while the second pump chamber is formed on the surface side facing the inside of the piston, and the second suction port and the second discharge port are provided in the second pump chamber. In accordance with the reciprocating drive of the piston, the suction operation in the first pump chamber and the discharge operation in the second pump chamber in one of the cylinders, and the other cylinder Discharge operation in the first pump chamber and suction operation in the second pump chamber, discharge operation in the first pump chamber and suction operation in the second pump chamber in one of the cylinders, and in the other cylinder The pump may alternately perform the suction operation in the first pump chamber and the discharge operation in the second pump chamber.

また、上記発明の気液混合圧送システムにおいて、前記ピストン軸を等速動力伝達機構にて駆動するようにしてもよい。   In the gas-liquid mixed pressure feeding system of the above invention, the piston shaft may be driven by a constant speed power transmission mechanism.

本発明によれば、液体に混合する気体の量を精密に制御できるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that the amount of gas mixed into the liquid can be precisely controlled.

第1実施形態に係る気液混合圧送システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gas-liquid mixed pressure feeding system which concerns on 1st Embodiment. ソニックノズルの流量特性を示す図である。It is a figure which shows the flow volume characteristic of a sonic nozzle. ソニックノズルの流量特性を示す図である。It is a figure which shows the flow volume characteristic of a sonic nozzle. 気体流量調整部において、気体を流通させるソニックノズルの組み合わせの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the combination of the sonic nozzle which distribute | circulates gas in a gas flow volume adjustment part. バブル発生装置の断面図である。It is sectional drawing of a bubble generator. ミキシングエレメントの側面図である。It is a side view of a mixing element. (A)は、図3のA−A断面図であり、(B)は、図3のB−B断面図であり、(C)は、図3のC−C断面図である。(A) is AA sectional drawing of FIG. 3, (B) is BB sectional drawing of FIG. 3, (C) is CC sectional drawing of FIG. 第2実施形態に係る気液混合圧送システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gas-liquid mixed pressure feeding system which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る気液混合圧送システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gas-liquid mixed pressure feeding system which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る気液混合圧送システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gas-liquid mixed pressure feeding system which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る気液混合圧送システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gas-liquid mixed pressure feeding system which concerns on 5th Embodiment. 第6実施形態に係る気液混合圧送システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gas-liquid mixed pressure feeding system which concerns on 6th Embodiment. 第7実施形態に係る気液混合圧送システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gas-liquid mixed pressure feeding system which concerns on 7th Embodiment. 第8実施形態に係る気液混合圧送システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gas-liquid mixed pressure feeding system which concerns on 8th Embodiment. 第9実施形態に係る気液混合圧送システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gas-liquid mixed pressure feeding system which concerns on 9th Embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る気液混合圧送システム1の構成を示す図である。
図1に示すように、気液混合圧送システム1は、圧送ポンプ10を備え、この圧送ポンプ10の吸入口11には気液吸入系12が接続され、圧送ポンプ10の吐出口13には気液吐出系14が接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a gas-liquid mixed pressure feeding system 1 according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the gas-liquid mixed pumping system 1 includes a pumping pump 10, a gas-liquid suction system 12 is connected to the suction port 11 of the pumping pump 10, and a gas outlet is connected to the discharge port 13 of the pumping pump 10. A liquid discharge system 14 is connected.

気液吸入系12は、気体吸入管15と、液体吸入管16と、を備えている。
気体吸入管15には、フィルター部17が設けられている。本実施形態では、フィルター部17によって清浄化された外気が気体吸入管15に導入される。なお、気体吸入管15に、酸素、水素、メタン、CNG、LPG等、特定の気体を導入する場合は、気体吸入管15にこの特定の気体を貯留するボンベ等が設けられる。
気体吸入管15において、フィルター部17の下流側には、気体吸入管15を流通する気体の流量を調整するための気体流量調整部20(詳細は後述)が接続されている。この気体流量調整部20の下流側には、気体吸入管15を流通する気体の逆流を防止する逆止弁21が接続されている。
一方、液体吸入管16は、水やガソリン等の所定の液体の供給源たる液体供給源22に接続されている。
The gas / liquid suction system 12 includes a gas suction pipe 15 and a liquid suction pipe 16.
The gas suction pipe 15 is provided with a filter portion 17. In the present embodiment, the outside air cleaned by the filter unit 17 is introduced into the gas suction pipe 15. When a specific gas such as oxygen, hydrogen, methane, CNG, or LPG is introduced into the gas suction pipe 15, a cylinder or the like for storing the specific gas is provided in the gas suction pipe 15.
In the gas suction pipe 15, a gas flow rate adjustment unit 20 (details will be described later) for adjusting the flow rate of the gas flowing through the gas suction pipe 15 is connected to the downstream side of the filter unit 17. A check valve 21 that prevents the backflow of the gas flowing through the gas suction pipe 15 is connected to the downstream side of the gas flow rate adjusting unit 20.
On the other hand, the liquid suction pipe 16 is connected to a liquid supply source 22 which is a supply source of a predetermined liquid such as water or gasoline.

気体吸入管15と、液体吸入管16とは、連結部23において連結されており、この連結部23には、気液吸入管24の一端が接続されている。この気液吸入管24の他端は、圧送ポンプ10の吸入口11に接続されている。
圧送ポンプ10の駆動時は、圧送ポンプ10の負圧によって、フィルター部17を介して気体吸入管15に導入された空気が気体流量調整部20において流量調整された後、連結部23を介して気液吸入管24に流入すると共に、液体供給源22から液体吸入管16に導入された液体が連結部23を介して気液吸入管24に流入する。そして、気液吸入管24においてこれら気体と液体とが混合されて気液混合流体が生成され、生成された気液混合流体が吸入口11を介して圧送ポンプ10に吸入される。
The gas suction pipe 15 and the liquid suction pipe 16 are connected to each other at a connecting portion 23, and one end of a gas / liquid suction pipe 24 is connected to the connecting portion 23. The other end of the gas-liquid suction pipe 24 is connected to the suction port 11 of the pressure pump 10.
When the pressure pump 10 is driven, the air introduced into the gas suction pipe 15 through the filter unit 17 is adjusted in flow rate in the gas flow rate adjusting unit 20 by the negative pressure of the pressure pump 10, and then through the connecting unit 23. While flowing into the gas-liquid suction pipe 24, the liquid introduced from the liquid supply source 22 into the liquid suction pipe 16 flows into the gas-liquid suction pipe 24 through the connecting portion 23. The gas and liquid are mixed in the gas-liquid suction pipe 24 to generate a gas-liquid mixed fluid, and the generated gas-liquid mixed fluid is sucked into the pressure feed pump 10 through the suction port 11.

圧送ポンプ10は、ベーン式回転ポンプであり、吸入口11から吸入した気液混合流体を圧縮した上で、吐出口13から吐出する。なお、圧送ポンプ10は、容積型ポンプであればよく、ベーン式回転ポンプ以外のポンプを適用可能である。このように、本実施形態では、圧送ポンプ10が容積型ポンプであるため、圧送ポンプ10から非常に強い吐出圧力によって気液混合流体を吐出することができる。   The pressure pump 10 is a vane rotary pump, and compresses the gas-liquid mixed fluid sucked from the suction port 11 and then discharges it from the discharge port 13. In addition, the pumping pump 10 should just be a positive displacement pump, and pumps other than a vane-type rotary pump are applicable. Thus, in this embodiment, since the pressure pump 10 is a positive displacement pump, the gas-liquid mixed fluid can be discharged from the pressure pump 10 with a very strong discharge pressure.

圧送ポンプ10の吐出口13には、気液吐出管26の一端が接続されている。
気液吐出管26において、吐出口13の下流には、気液吐出管26を流通する気液の逆流を防止する逆止弁27が接続されている。なお、本実施形態に係る圧送ポンプ10のように、回転式の容積型ポンプは、吸入弁及び吐出弁を持たない構造のため、圧送ポンプ10停止時の逆流防止のために、逆止弁27が設けられるが、吸入弁及び吐出弁が装備された往復動ポンプの場合は、逆止弁27は必須ではない。
One end of a gas-liquid discharge pipe 26 is connected to the discharge port 13 of the pressure feed pump 10.
In the gas / liquid discharge pipe 26, a check valve 27 for preventing the backflow of the gas / liquid flowing through the gas / liquid discharge pipe 26 is connected downstream of the discharge port 13. In addition, since the rotary positive displacement pump does not have a suction valve and a discharge valve like the pressure feed pump 10 according to the present embodiment, the check valve 27 is used to prevent backflow when the pressure feed pump 10 is stopped. However, in the case of a reciprocating pump equipped with a suction valve and a discharge valve, the check valve 27 is not essential.

気液吐出管26において、逆止弁27の下流には、バブル発生装置28が接続されている。このバブル発生装置28は、気液混合流体内にマイクロバブルや、ナノバブルを発生する装置である。バブル発生装置28の下流には、圧力調整弁29が設けられている。
圧送ポンプ10の駆動時は、圧送ポンプ10の吐出口13から吐出された気液混合流体が、逆止弁27を介して、バブル発生装置28に流入する。そして、このバブル発生装置28によって気液混合流体中にマイクロバブルやナノバブルが発生された後、圧力調整弁29によって圧力が調整され、供給先へ供給される。
In the gas-liquid discharge pipe 26, a bubble generator 28 is connected downstream of the check valve 27. The bubble generator 28 is a device that generates microbubbles or nanobubbles in the gas-liquid mixed fluid. A pressure adjustment valve 29 is provided downstream of the bubble generator 28.
When the pressure pump 10 is driven, the gas-liquid mixed fluid discharged from the discharge port 13 of the pressure pump 10 flows into the bubble generator 28 via the check valve 27. Then, after the bubble generating device 28 generates micro bubbles and nano bubbles in the gas-liquid mixed fluid, the pressure is adjusted by the pressure adjusting valve 29 and supplied to the supply destination.

次いで、気体流量調整部20について説明する。
なお、本実施形態では、気体流量調整部20が、圧送ポンプ10と協働して、気体混合手段として機能する。
気体流量調整部20は、気体吸入管15を流通する気体の流量を調整する部位であり、気体吸入管15に対し複数(本実施形態では4個)のソニックノズル48(ソニックノズル481−484)が並列に接続されている。そして、これらソニックノズル481−484のそれぞれの下流には、電磁弁49(電磁弁491−電磁弁494)(開閉弁)がそれぞれ設けられている。各電磁弁49は、図示せぬ制御部によってその開閉が制御される。なお、電磁弁49の代わりに、マニュアル切替可能な、機械的な開閉弁を用いても良い。圧送ポンプ10の駆動時において、電磁弁49が開状態の場合、当該電磁弁49と対応するソニックノズル48を気体が流通する一方、電磁弁49が閉状態の場合、当該電磁弁49と対応するソニックノズル48における気体の流通が停止される。
Next, the gas flow rate adjusting unit 20 will be described.
In the present embodiment, the gas flow rate adjusting unit 20 functions as a gas mixing unit in cooperation with the pressure feed pump 10.
The gas flow rate adjusting unit 20 is a part that adjusts the flow rate of the gas flowing through the gas suction pipe 15, and a plurality of (four in this embodiment) sonic nozzles 48 (sonic nozzles 481-484) with respect to the gas suction pipe 15. Are connected in parallel. Further, an electromagnetic valve 49 (electromagnetic valve 491-electromagnetic valve 494) (open / close valve) is provided downstream of each of the sonic nozzles 481-484. The opening and closing of each solenoid valve 49 is controlled by a control unit (not shown). Instead of the electromagnetic valve 49, a mechanical switching valve that can be manually switched may be used. When the pressure feed pump 10 is driven, when the solenoid valve 49 is open, gas flows through the sonic nozzle 48 corresponding to the solenoid valve 49, while when the solenoid valve 49 is closed, the solenoid valve 49 corresponds to the solenoid valve 49. The gas flow in the sonic nozzle 48 is stopped.

ソニックノズル48は、ソニックノズル48から流出する気体の流量が一定となるように断面積が設定されたノズル本体50を備え、ソニックノズル48内を通る気体の流速を音速に制御することにより、当該気体の流量を一定の流量に制御する。ソニックノズル48として、例えば、特開平6−201417号公報に記載のものを用いることができる。ソニックノズル48は、「気体流量の二次較正原器」として知られており、下記の(式1)に示すように、ソニックノズル48を通る臨界流量Qcは、気体の種類とソニックノズル48の上流側の条件が同一ならば、「ノズル最小断面積Aとノズル部気体温度Tsの平方根」により、一義的に決定される。
(式1)・・・Qc=ψ・A・(ρ/ρ)・(k・g・R・Ts)0.5(ただし、ψ=流量係数、A=ノズル部の最小断面積、(ρ/ρ)=流量計測時/較正試験時気体の密度比、k=比熱比、g=重力加速度、R=一般ガス定数、Ts=スロート部流体温度(=ソニックノズル48の上流側の温度))。
The sonic nozzle 48 includes a nozzle body 50 having a cross-sectional area set so that the flow rate of the gas flowing out of the sonic nozzle 48 is constant, and the flow rate of the gas passing through the sonic nozzle 48 is controlled to the sonic speed. The gas flow rate is controlled to a constant flow rate. As the sonic nozzle 48, for example, those described in JP-A-6-201417 can be used. The sonic nozzle 48 is known as a “secondary calibration prototype of gas flow rate”, and the critical flow rate Qc passing through the sonic nozzle 48 depends on the type of gas and the sonic nozzle 48 as shown in (Equation 1) below. If the conditions on the upstream side are the same, it is uniquely determined by “the square root of the nozzle minimum sectional area A and the nozzle part gas temperature Ts”.
(Formula 1) ... Qc = ψ · A · (ρ S / ρ 0 ) · (k · g · R · Ts) 0.5 (where ψ = flow coefficient, A = minimum cross-sectional area of the nozzle portion, (Ρ S / ρ 0 ) = flow rate measurement / calibration test gas density ratio, k = specific heat ratio, g = gravity acceleration, R = general gas constant, Ts = throat fluid temperature (= upstream of sonic nozzle 48 Temperature)).

図2は、気体流量Qg=約1.7リットル/minを与えるソニックノズル48の流量特性を示す図であり、横軸にソニックノズル48の出口圧力と入口圧力との圧力比(入口圧力/出口圧力)、縦軸にソニックノズル48の気体流量をとっている。図3は、気体流量Qg=約2.7リットル/minを与えるソニックノズル48の流量特性を示す図である。
図2及び図3に示すように、1.7リットル/minと2.7リットル/minのいずれの気体流量Qgを与えるソニックノズル48であっても、「入口圧力/出口圧力≧2」付近から、ソニックノズル48の気体流量が一定となる。本実施形態では、「入口圧力/出口圧力≧2」を成立させる圧送ポンプ10の吸引圧力の条件は、「吸引圧力≦50(kPa)」であり、吸引圧力について当該条件が成立する場合、圧送ポンプ10の駆動条件にかかわらず、気体流量が略一定となる。特に、容積型ポンプたる圧送ポンプ10では、液体吸入管16において極端に液体の流量を絞ることが無ければ、液体吸入管16から気液吸入管24を経て圧送ポンプ10に至る液体の流量Qf(リットル/min)が一定となるため、圧送ポンプ10駆動時における「気液混合割合=Qg/Qf」もほぼ一定に制御可能となる。
FIG. 2 is a graph showing the flow rate characteristics of the sonic nozzle 48 that gives a gas flow rate Qg = about 1.7 liters / min, and the horizontal axis shows the pressure ratio between the outlet pressure and the inlet pressure of the sonic nozzle 48 (inlet pressure / outlet). Pressure), and the vertical axis represents the gas flow rate of the sonic nozzle 48. FIG. 3 is a graph showing the flow characteristics of the sonic nozzle 48 that gives a gas flow rate Qg = about 2.7 liters / min.
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, even if the sonic nozzle 48 gives a gas flow rate Qg of 1.7 liters / min or 2.7 liters / min, from the vicinity of “inlet pressure / outlet pressure ≧ 2”. The gas flow rate of the sonic nozzle 48 is constant. In the present embodiment, the suction pressure condition of the pumping pump 10 that satisfies “inlet pressure / outlet pressure ≧ 2” is “suction pressure ≦ 50 (kPa)”. Regardless of the driving conditions of the pump 10, the gas flow rate is substantially constant. In particular, in the pressure-feed pump 10 that is a positive displacement pump, unless the liquid flow rate is extremely reduced in the liquid suction pipe 16, the liquid flow rate Qf (from the liquid suction pipe 16 to the pressure feed pump 10 via the gas-liquid suction pipe 24). Liter / min) is constant, so that “gas-liquid mixing ratio = Qg / Qf” when the pump 10 is driven can be controlled to be substantially constant.

さらに、ソニックノズル48について、所望の気体流量を与えるような形状となるように精密加工すれば、圧送ポンプ10の駆動時の負圧を利用してソニックノズル48の気体流量を一定とすることができる。従って、気体の流量調整の部材として、ソニックノズル48を適用することにより、比較的高価な流量センサーや流量制御機器を用いることなく、気体流量を制御することができ、コストの削減、メンテナンス性の向上を図ることができる。
さらに、圧送ポンプ10の吸入動作に対応して、液体の吸入、及び、気体の吸入が行われる。このため、吸入速度が遅く、液体流量が少ない場合(往復動ポンプにおいては、ピストンの上下死点付近、回転式ポンプにおいては、吸入始め、吸入終わり時期)、圧送ポンプ10による負圧も小さいため、ソニックノズル48を介して流入する気体流量も小さくなる。これにより、液体流量に比して気体流量が過剰に供給されることがなく、液体流量に比例した「気体流量の自動制御」が可能である。
Further, if the sonic nozzle 48 is precisely processed so as to give a desired gas flow rate, the gas flow rate of the sonic nozzle 48 can be made constant by using the negative pressure when the pressure feed pump 10 is driven. it can. Therefore, by applying the sonic nozzle 48 as a gas flow rate adjustment member, the gas flow rate can be controlled without using a relatively expensive flow rate sensor or flow rate control device. Improvements can be made.
Further, in response to the suction operation of the pressure feed pump 10, liquid suction and gas suction are performed. For this reason, when the suction speed is slow and the liquid flow rate is small (in the case of a reciprocating pump, near the top and bottom dead centers of the piston, and in the rotary pump, the suction starts and ends), the negative pressure by the pressure pump 10 is also small. The gas flow rate flowing through the sonic nozzle 48 is also reduced. Thereby, the gas flow rate is not excessively supplied compared to the liquid flow rate, and “automatic control of the gas flow rate” proportional to the liquid flow rate is possible.

上述したように、ソニックノズル48単体では、非常に精密に気体流量を一定とすることができるものの、ソニックノズル48単体の気体流量自体は変更することができない。従って、従来は、例えば、気体吸入管15に流量調整弁を設け、当該流量調整弁によって気体流量を制御していた。
これを踏まえ、本実施形態では、気体流量調整部20の4つのソニックノズル481−484について、4つのソニックノズル481−484の中から気体を流通させるソニックノズル48を選択的に組み合わせることができるように構成した。これにより、気体を流通させるソニックノズル48を適切に組み合わせて、多数の気体流量の中から任意の気体流量に気体流量調整部20の気体流量を制御可能とした。
As described above, the gas flow rate of the sonic nozzle 48 itself cannot be changed although the gas flow rate of the sonic nozzle 48 itself can be made very precisely constant. Therefore, conventionally, for example, a flow rate adjustment valve is provided in the gas suction pipe 15, and the gas flow rate is controlled by the flow rate adjustment valve.
Based on this, in the present embodiment, the four sonic nozzles 481-484 of the gas flow rate adjustment unit 20 can be selectively combined with the sonic nozzles 48 that allow gas to flow from among the four sonic nozzles 481-484. Configured. Thereby, the sonic nozzle 48 which distribute | circulates gas was combined appropriately, and the gas flow rate of the gas flow rate adjustment part 20 was controllable to arbitrary gas flow rates from many gas flow rates.

具体的には、本実施形態では、ソニックノズル481−484の気体流量がそれぞれ異なっている。なお、「ソニックノズル48の気体流量」とは、上述した入口圧力/出口圧力が所定の値を上回り、気体流量が安定したときの気体流量のことである。
すなわち、ソニックノズル481の気体流量はaリットル/minであり、ソニックノズル482の気体流量はソニックノズル481の2倍の2aリットル/minであり、ソニックノズル483の気体流量はソニックノズル481の4倍の4aリットル/minであり、ソニックノズル484の気体流量はソニックノズル481の8倍の8aリットル/minである。
そして、電磁弁491−494の開閉を制御することにより、ソニックノズル481−484の中から気体を流通させるソニックノズル48を選択的に組み合わせ、気体流量調整部20によって所望の気体流量を実現する。
Specifically, in this embodiment, the gas flow rates of the sonic nozzles 481-484 are different from each other. The “gas flow rate of the sonic nozzle 48” is a gas flow rate when the above-described inlet pressure / outlet pressure exceeds a predetermined value and the gas flow rate is stabilized.
That is, the gas flow rate of the sonic nozzle 481 is a liter / min, the gas flow rate of the sonic nozzle 482 is 2 a liter / min, twice that of the sonic nozzle 481, and the gas flow rate of the sonic nozzle 483 is 4 times that of the sonic nozzle 481. The gas flow rate of the sonic nozzle 484 is 8a liter / min, which is eight times that of the sonic nozzle 481.
Then, by controlling the opening and closing of the electromagnetic valves 491 to 494, the sonic nozzles 48 that allow the gas to flow from the sonic nozzles 481 to 484 are selectively combined, and a desired gas flow rate is realized by the gas flow rate adjustment unit 20.

図4は、気体流量調整部20において、気体を流通させるソニックノズル48の組み合わせの一例を示す図である。
本実施形態では、気体を流通させるソニックノズル481−484を組み合わせることによって、気体流量調整部20によって、図4の「レコード4」に係るレコードの「設定可能ノズル流量」フィールドが示すように、以下の15種類の気体流量を実現可能である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a combination of sonic nozzles 48 that allow gas to flow in the gas flow rate adjustment unit 20.
In the present embodiment, by combining the sonic nozzles 481-484 through which the gas is circulated, the gas flow rate adjusting unit 20 performs the following as shown in the “settable nozzle flow rate” field of the record related to “record 4” in FIG. 15 types of gas flow rates can be realized.

1.aリットル/min。すなわち、ソニックノズル481のみについて気体が流通するようにすることにより、aリットル/minの気体流量を実現することができる。ソニックノズル481のみについて気体が流通するようにするためには、電磁弁491を開状態とする一方、電磁弁492−494を閉状態とする。以下も同様である。
2.2aリットル/min。ソニックノズル482のみについて気体が流通するようにすることにより実現される。
3.4aリットル/min。ソニックノズル483のみについて気体が流通するようにすることにより実現される。
4.8aリットル/min。ソニックノズル484のみについて気体が流通するようにすることにより実現される。
5.3aリットル/min。ソニックノズル481及びソニックノズル482について気体が流通するようにすることにより実現される。
6.5aリットル/min。ソニックノズル481及びソニックノズル483について気体が流通するようにすることにより実現される。
7.9aリットル/min。ソニックノズル481及びソニックノズル484について気体が流通するようにすることにより実現される。
8.6aリットル/min。ソニックノズル481及びソニックノズル483について気体が流通するようにすることにより実現される。
9.10aリットル/min。ソニックノズル482及びソニックノズル484について気体が流通するようにすることにより実現される。
10.12aリットル/min。ソニックノズル483及びソニックノズル484について気体が流通するようにすることにより実現される。
11.7aリットル/min。ソニックノズル481、ソニックノズル482及びソニックノズル483について気体が流通するようにすることにより実現される。
12.11aリットル/min。ソニックノズル481、ソニックノズル482及びソニックノズル484について気体が流通するようにすることにより実現される。
13.13aリットル/min。ソニックノズル481、ソニックノズル483及びソニックノズル484について気体が流通するようにすることにより実現される。
14.14aリットル/min。ソニックノズル482、ソニックノズル483及びソニックノズル484について気体が流通するようにすることにより実現される。
15.15aリットル/min。ソニックノズル481、ソニックノズル482、ソニックノズル483及びソニックノズル484について気体が流通するようにすることにより実現される。
1. a liter / min. That is, a gas flow rate of a liter / min can be realized by allowing gas to flow only through the sonic nozzle 481. In order to allow the gas to flow only through the sonic nozzle 481, the electromagnetic valve 491 is opened while the electromagnetic valves 492-494 are closed. The same applies to the following.
2.2 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow only for the sonic nozzle 482.
3.4 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow only for the sonic nozzle 483.
4.8 a liter / min. This is realized by allowing the gas to flow only for the sonic nozzle 484.
5.3 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow through the sonic nozzle 481 and the sonic nozzle 482.
6.5 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow through the sonic nozzle 481 and the sonic nozzle 483.
7.9 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow through the sonic nozzle 481 and the sonic nozzle 484.
8.6 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow through the sonic nozzle 481 and the sonic nozzle 483.
9.10 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow through the sonic nozzle 482 and the sonic nozzle 484.
10.12 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow through the sonic nozzle 483 and the sonic nozzle 484.
11.7 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow through the sonic nozzle 481, the sonic nozzle 482, and the sonic nozzle 483.
12.11 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow through the sonic nozzle 481, the sonic nozzle 482, and the sonic nozzle 484.
13.13 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow through the sonic nozzle 481, the sonic nozzle 483, and the sonic nozzle 484.
14.14 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow through the sonic nozzle 482, the sonic nozzle 483, and the sonic nozzle 484.
15.15 a liter / min. This is realized by allowing gas to flow through the sonic nozzle 481, the sonic nozzle 482, the sonic nozzle 483, and the sonic nozzle 484.

このように、本実施形態では、気体吸入管15に複数のソニックノズル481−484を並列に接続した上で、気体を流通させるソニックノズル48を選択可能に構成している。ここで、ソニックノズル48単体は、非常に精密に一定の気体流量を実現可能であるため、複数のソニックノズル481−484の中から気体を流通させるソニックノズル48を選択的に組み合わせることにより、幅広い範囲で、精密に気体流量を制御することができる。さらに、ソニックノズル48を用いた気体流量調整部20によって気体流量を調整しているため、簡単に、気体流量を調整することができる。
なお、図4に示すように、ソニックノズル48の台数は4台に限らない。例えば、2台のソニックノズル48の場合は、3種類の気体流量を実現可能であり、また、3台のソニックノズル48の場合は、7種類の気体流量を実現可能である。ただし、1台のソニックノズル48の場合は、その内径に対応した気体流量の発生のみとなるため、使用する圧送ポンプ10の容量に応じて、最適なソニックノズル48を選定することが重要である。
なお、圧送ポンプ10の種類によっては、気液混合流体を吸入するにあたり、気液混合流体における液体に対する気体の量がある一定の範囲にある場合に、気液混合流体を正常に吸入できる場合がある。これを踏まえ、本実施形態のように圧送ポンプ10の吸入側に気体流量調整部20を設けることにより、気液混合流体における液体に対する気体の量をある一定の範囲内にすることが確実に可能となり、圧送ポンプ10の正常な吸入を確実に実現できる。このことは、他の実施形態についても同様である。
As described above, in this embodiment, the plurality of sonic nozzles 481-484 are connected in parallel to the gas suction pipe 15, and the sonic nozzle 48 through which the gas flows is selectable. Here, since the sonic nozzle 48 alone can realize a constant gas flow rate very precisely, a wide range of sonic nozzles 48 can be obtained by selectively combining the sonic nozzles 48 through which gas is circulated from among a plurality of sonic nozzles 481-484. The gas flow rate can be precisely controlled within the range. Furthermore, since the gas flow rate is adjusted by the gas flow rate adjustment unit 20 using the sonic nozzle 48, the gas flow rate can be easily adjusted.
As shown in FIG. 4, the number of sonic nozzles 48 is not limited to four. For example, in the case of two sonic nozzles 48, three types of gas flow rates can be realized, and in the case of three sonic nozzles 48, seven types of gas flow rates can be realized. However, in the case of one sonic nozzle 48, only the gas flow rate corresponding to the inner diameter is generated, so it is important to select the optimum sonic nozzle 48 according to the capacity of the pressure feed pump 10 to be used. .
Depending on the type of the pressure pump 10, when the gas-liquid mixed fluid is sucked, the gas-liquid mixed fluid may be normally sucked when the amount of gas relative to the liquid in the gas-liquid mixed fluid is within a certain range. is there. Based on this, by providing the gas flow rate adjustment unit 20 on the suction side of the pressure pump 10 as in this embodiment, it is possible to ensure that the amount of gas relative to the liquid in the gas-liquid mixed fluid is within a certain range. Thus, normal suction of the pressure feed pump 10 can be reliably realized. The same applies to other embodiments.

なお、本実施形態では、圧送ポンプ10の駆動初期において、圧送ポンプ10内部に空気が充填されている状況下では、制御部の制御の下、全ての電磁弁491−494が閉状態とされ、圧送ポンプ10内に過剰に空気が吸入されることが防止される。そして、圧送ポンプ10が駆動してから所定の時間が経過し、圧送ポンプ10内部が液体で満たされて初めて、制御部の制御の下、適切な電磁弁49が開状態となり、液体と気体との混合が開始される。   In the present embodiment, in the initial driving of the pressure pump 10, all the solenoid valves 491 to 494 are closed under the control of the control unit under the condition that the inside of the pressure pump 10 is filled with air. Excessive air is prevented from being sucked into the pressure feed pump 10. Only after a predetermined time has elapsed after the pumping pump 10 is driven and the inside of the pumping pump 10 is filled with the liquid, the appropriate electromagnetic valve 49 is opened under the control of the control unit, so that the liquid, the gas, Mixing is started.

また、一般に、「バーナー」や「ガス・タービン」、あるいは、「ガソリン・エンジン」や「ディーゼル・エンジン」等の燃焼器に、気液混合圧送システム1を適用する場合は、液体(燃料)を完全燃焼するためには、液体流量Vfに対する気体流量Vgは、理論空燃比を15、空気の比重量を1.29×10−3(kg/m)とすると、「(Vg/Vf)=(15/1.29×10−3)/(1/0.9)≒10465(比重;ガソリン≒0.75、灯油≒0.79、重油≒0.86〜0.93)」が必要であり、「マイクロ(ナノ)バブル」空気による燃料の分散効果の観点からも、(Vg/Vf)が大きいほど、すなわち、上述した気液混合割合(Qg/Qf)が大で有るほど、優れる。このため、供給すべき気体の気体流量は大きい程よいが、この結果、圧送ポンプ10の液体吐出能力を低下させるため、実稼動時の(Qg/Qf)は、精々、「(Qg/Qf)≦0.5」程度とすることが望ましい。 In general, when the gas-liquid mixed pressure feeding system 1 is applied to a combustor such as “burner”, “gas turbine”, “gasoline engine”, “diesel engine”, etc., liquid (fuel) is used. to complete combustion, the gas flow rate Vg to liquid flow rate Vf is the stoichiometric air-fuel ratio 15, when the specific weight of air and 1.29 × 10-3 (kg / m 3 ), "(Vg / Vf) = (15 / 1.29 × 10−3) / (1 / 0.9) ≈10465 (specific gravity; gasoline≈0.75, kerosene≈0.79, fuel oil≈0.86 to 0.93) ” Also, from the viewpoint of the effect of fuel dispersion by “micro (nano) bubble” air, the larger the (Vg / Vf), that is, the greater the gas-liquid mixing ratio (Qg / Qf) described above, the better. Therefore, the larger the gas flow rate of the gas to be supplied, the better. As a result, in order to reduce the liquid discharge capability of the pressure pump 10, the (Qg / Qf) during actual operation is at most “(Qg / Qf) ≦ It is desirable to be about 0.5 ".

次いで、バブル発生装置28について説明する。
図5は、バブル発生装置28の縦断面図である。図6は、バブル発生装置28が備えるミキシングエレメント31の側面図である。図7(A)は、図6のA−A断面図であり、図7(B)は、図6のB−B断面図であり、図7(C)は、図6のC−C断面図である。
図5において、バブル発生装置28は、管体32を備え、この管体32の両端には気液吐出管26接続用に雌ネジ部33、33が形成されている。この管体32の内周には環状座部34が一体的に形成され、この環状座部34に位置決めされて、管体32の流路35内には3個のミキシングエレメント31が順に収納されている。
Next, the bubble generator 28 will be described.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the bubble generator 28. FIG. 6 is a side view of the mixing element 31 included in the bubble generator 28. 7A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 6, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6, and FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. FIG.
In FIG. 5, the bubble generating device 28 includes a tube body 32, and female screw portions 33 and 33 are formed at both ends of the tube body 32 for connecting the gas-liquid discharge tube 26. An annular seat 34 is integrally formed on the inner periphery of the tubular body 32, and is positioned on the annular seat 34, and three mixing elements 31 are sequentially accommodated in the flow path 35 of the tubular body 32. ing.

このミキシングエレメント31は、図6に示すように、鍔部37と筒部38とを一体的に有する部材であり、この鍔部37の外周部は管体32の内周部に嵌め合されている。また、ミキシングエレメント31の間には該エレメント2の間隔を規制するスリーブ39が介装されており、このスリーブ39の外周部は管体32の内周部に嵌め合されている。ミキシングエレメント31は、その外周部に、上流側に連通する入口室40を有している。この例では、管体32の内周部またはスリーブ39の内周部と、筒部38の外周部との間に環状の入口室40が形成されている。また、このミキシングエレメント31は、その内周部に、下流側に連通する出口室41を有している。この例では、筒部38の内側に断面円形の出口室41が穿設されている。   As shown in FIG. 6, the mixing element 31 is a member integrally including a flange portion 37 and a cylindrical portion 38, and the outer peripheral portion of the flange portion 37 is fitted to the inner peripheral portion of the tube body 32. Yes. A sleeve 39 that restricts the distance between the elements 2 is interposed between the mixing elements 31, and the outer peripheral portion of the sleeve 39 is fitted into the inner peripheral portion of the tube body 32. The mixing element 31 has an inlet chamber 40 communicating with the upstream side on the outer peripheral portion thereof. In this example, an annular inlet chamber 40 is formed between the inner periphery of the tube body 32 or the inner periphery of the sleeve 39 and the outer periphery of the tube portion 38. In addition, the mixing element 31 has an outlet chamber 41 communicating with the downstream side on the inner peripheral portion thereof. In this example, an outlet chamber 41 having a circular cross section is formed inside the cylindrical portion 38.

図6に示すように、ミキシングエレメント31の筒部38の周壁部には、軸方向に間隔をあけて、入口室40と出口室41とを連通する3列の第1連通孔43、第2連通孔44、第3連通孔45が穿設されている。
各列の第1連通孔43、第2連通孔44、第3連通孔45のうち最上流側の第1連通孔43は、図7(A)に示すように、内周円46のほぼ接線方向に沿って穿孔されている。一方、最下流側の第3連通孔45は、図7(C)に示すように、内周円46のほぼ接線方向に沿って、しかも第1連通孔43とほぼ逆向きに穿孔されている。また、第1連通孔43と、第3連通孔45との中間に位置する第2連通孔44は、図7(B)に示すように、内周円46のほぼ半径方向に沿って穿孔されている。
As shown in FIG. 6, the circumferential wall portion of the cylindrical portion 38 of the mixing element 31 has three rows of first communication holes 43 and second rows communicating with the inlet chamber 40 and the outlet chamber 41 with an interval in the axial direction. A communication hole 44 and a third communication hole 45 are formed.
Of the first communication hole 43, the second communication hole 44, and the third communication hole 45 in each row, the first communication hole 43 on the most upstream side is substantially tangent to the inner circumferential circle 46 as shown in FIG. Perforated along the direction. On the other hand, as shown in FIG. 7C, the third communication hole 45 on the most downstream side is drilled along the tangential direction of the inner circumferential circle 46 and in the direction almost opposite to the first communication hole 43. . Further, the second communication hole 44 located in the middle between the first communication hole 43 and the third communication hole 45 is drilled along substantially the radial direction of the inner circumferential circle 46 as shown in FIG. ing.

次いで、バブル発生装置28の動作について説明する。
バブル発生装置28には、圧送ポンプ10から吐出された気液混合流体が流入する。バブル発生装置28に流入した気液混合流体は、バブル発生装置28のミキシングエレメント31において、第1連通孔43、第2連通孔44、第3連通孔45を通って出口室41に排出されるが、その過程で気液混合流体の撹拌、拡散、混合がなされる。具体的には、最上流側の第1連通孔43を通して出口室41に排出される流体は、流路35内の流れに直交する垂直面内にて、図7(A)に示すように、図中で時計方向に第1方向旋回力を受け、先ずこの過程で充分に撹拌される。次に、第2連通孔44を通った流体は、第4(B)に示すように、内周円46の半径方向に噴出され、上流側で充分に撹拌されて流れてくる流体に衝突し、拡散混合される。最下流側の第3連通孔45を通った流体は、図7(C)に示すように、図中で反時計方向に第2方向旋回力を受け、この過程で充分に撹拌されるとともに、この流れは、出口室41内で上流側の第1方向旋回力を受けた流れに衝突して、この第1方向旋回力を打ち消すように作用する。このようにして、気液混合流体の撹拌、拡散、混合がなされる。
Next, the operation of the bubble generator 28 will be described.
The gas-liquid mixed fluid discharged from the pressure feed pump 10 flows into the bubble generator 28. The gas-liquid mixed fluid that has flowed into the bubble generator 28 is discharged into the outlet chamber 41 through the first communication hole 43, the second communication hole 44, and the third communication hole 45 in the mixing element 31 of the bubble generator 28. However, the gas-liquid mixed fluid is stirred, diffused, and mixed in the process. Specifically, the fluid discharged to the outlet chamber 41 through the first communication hole 43 on the most upstream side is within a vertical plane orthogonal to the flow in the flow path 35, as shown in FIG. In the figure, the first direction turning force is received in the clockwise direction, and the mixture is first sufficiently stirred in this process. Next, as shown in FIG. 4 (B), the fluid that has passed through the second communication hole 44 is ejected in the radial direction of the inner circumferential circle 46 and collides with the fluid that is sufficiently stirred on the upstream side and flowing. , Diffusion mixed. As shown in FIG. 7C, the fluid that has passed through the third communication hole 45 on the most downstream side receives the second direction turning force in the counterclockwise direction in the drawing, and is sufficiently stirred in this process. This flow collides with the flow that has received the upstream first direction turning force in the outlet chamber 41 and acts to cancel the first direction turning force. In this way, the gas-liquid mixed fluid is stirred, diffused, and mixed.

さらに、バブル発生装置28に流入した気液混合流体は、3列の第1連通孔43、第2連通孔44、第3連通孔45を通るように細かく、かつ、多数に、分割されるが、この分割されるときに働くせん断力に応じて、マイクロバブルやナノバブルが発生する。
本実施形態では、第1連通孔43、第2連通孔44、第3連通孔45によって気液混合流体が細かく、かつ、多数に分割されるため、確実、かつ、効率的に、マイクロバブルやナノバブルが発生される。
さらに、本実施形態では、圧送ポンプ10が容積型ポンプであり、非常に強い吐出圧力で圧送ポンプ10から気液混合流体が吐出される。このため、バブル発生装置28に対し、強い圧力で気液混合流体を流入させることが可能である。従って、各ミキシングエレメント31に形成された第1連通孔43、第2連通孔44、第3連通孔45に気液混合流体を通過させて、気液混合流体中にマイクロバブルやナノバブルを確実に発生することができる。つまり、本実施形態に係る気液混合圧送システム1では、圧送ポンプ10とバブル発生装置28との組み合わせによって、気液混合流体中にマイクロバブルやナノバブルを確実に発生することができる。このため、バブルを発生させる機能をポンプに持たせる必要が無い。
Furthermore, the gas-liquid mixed fluid that has flowed into the bubble generator 28 is finely divided into a large number so as to pass through the three rows of the first communication holes 43, the second communication holes 44, and the third communication holes 45. Microbubbles and nanobubbles are generated according to the shearing force that acts when this is divided.
In the present embodiment, the gas-liquid mixed fluid is finely divided into a large number by the first communication hole 43, the second communication hole 44, and the third communication hole 45. Nano bubbles are generated.
Furthermore, in this embodiment, the pressure feed pump 10 is a positive displacement pump, and the gas-liquid mixed fluid is discharged from the pressure feed pump 10 with a very strong discharge pressure. For this reason, it is possible to allow the gas-liquid mixed fluid to flow into the bubble generator 28 with a strong pressure. Therefore, the gas-liquid mixed fluid is allowed to pass through the first communication hole 43, the second communication hole 44, and the third communication hole 45 formed in each mixing element 31 so that microbubbles and nanobubbles are reliably contained in the gas-liquid mixed fluid. Can be generated. That is, in the gas-liquid mixed pressure feeding system 1 according to this embodiment, the combination of the pressure-feed pump 10 and the bubble generator 28 can reliably generate microbubbles and nanobubbles in the gas-liquid mixed fluid. For this reason, it is not necessary to give the pump the function of generating bubbles.

以上説明したように、本実施形態では、気液混合流体を圧送する圧送ポンプ10を備え、この圧送ポンプ10の吸入側で液体に気体が混合される。そして、気体流量調整部20において、気体吸入管15に対して複数のソニックノズル48が並列に設けられ、いずれかのソニックノズル48を流通制限することにより、液体に対する気体の混合量を制御する。
この構成によれば、いずれかのソニックノズル48を流通制限することにより、気体吸入管15を流通する空気の量を精密に制御可能となる。
As described above, in this embodiment, the pumping pump 10 that pumps the gas-liquid mixed fluid is provided, and gas is mixed with the liquid on the suction side of the pumping pump 10. In the gas flow rate adjusting unit 20, a plurality of sonic nozzles 48 are provided in parallel to the gas suction pipe 15, and the flow rate of any of the sonic nozzles 48 is restricted to control the amount of gas mixed with the liquid.
According to this configuration, by restricting the flow of any of the sonic nozzles 48, the amount of air flowing through the gas suction pipe 15 can be precisely controlled.

また、本実施形態では、各ソニックノズル48に対応して、電磁弁49が設けられている。そして、電磁弁49の開閉を制御することにより、ソニックノズル48の流通制限が行われる。
この構成によれば、電磁弁49を用いて、確実にソニックノズル48の流通制限が可能となる。マニュアル制御の場合は、電磁弁の代わりに、開閉弁であっても良い〔不図示〕。
In the present embodiment, an electromagnetic valve 49 is provided corresponding to each sonic nozzle 48. The flow of the sonic nozzle 48 is restricted by controlling the opening and closing of the electromagnetic valve 49.
According to this configuration, it is possible to reliably restrict the flow of the sonic nozzle 48 using the electromagnetic valve 49. In the case of manual control, an on-off valve may be used instead of the solenoid valve (not shown).

また、本実施形態では、圧送ポンプ10の駆動初期において、圧送ポンプ10内部に空気が充填されている状況下では、制御部の制御の下、全ての電磁弁491−494が閉状態とされ、圧送ポンプ10内に過剰に空気が吸入されることが防止される。そして、圧送ポンプ10が駆動してから所定の時間が経過し、圧送ポンプ10内部が液体で満たされて初めて、制御部の制御の下、適切な電磁弁49が開状態となり、液体と気体との混合が開始される。   Further, in the present embodiment, in the initial driving of the pressure pump 10, all the solenoid valves 491-494 are closed under the control of the control unit under the condition that the inside of the pressure pump 10 is filled with air. Excessive air is prevented from being sucked into the pressure feed pump 10. Only after a predetermined time has elapsed after the pumping pump 10 is driven and the inside of the pumping pump 10 is filled with the liquid, the appropriate electromagnetic valve 49 is opened under the control of the control unit, so that the liquid, the gas, Mixing is started.

<第2実施形態>
次いで、第2実施形態について説明する。
図8は、本実施形態に係る気液混合圧送システム1bの構成を示す図である。
なお、本実施形態において、上述した実施形態における構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態に係る気液混合圧送システム1bは、以下の点で第1実施形態に係る気液混合圧送システム1と異なっている。
すなわち、液体吸入管16において、液体供給源22の下流側には、液体吸入管16を流通する液体の流量を絞る絞り部52が設けられている。この絞り部52の下流には、絞り部52を通過した後における液体の圧力を検出する液体圧力センサー53と、この液体圧力センサー53によって検出された液体の圧力を明示的に表示する液体圧力表示計54とが設けられている。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the gas-liquid mixed pressure feeding system 1b according to the present embodiment.
In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The gas-liquid mixed pressure feeding system 1b according to this embodiment is different from the gas-liquid mixed pressure feeding system 1 according to the first embodiment in the following points.
That is, in the liquid suction pipe 16, a throttle portion 52 that restricts the flow rate of the liquid flowing through the liquid suction pipe 16 is provided on the downstream side of the liquid supply source 22. Downstream of the throttle unit 52, a liquid pressure sensor 53 that detects the pressure of the liquid after passing through the throttle unit 52, and a liquid pressure display that explicitly displays the pressure of the liquid detected by the liquid pressure sensor 53. A total of 54 is provided.

また、本実施形態に係る圧送ポンプ10bは、自吸性能を有するポンプ(いわゆる、容積型ポンプに区分される型式のポンプ)であり、具体的には、ルーツポンプである。なお、圧送ポンプ10bに、第1実施形態に係る圧送ポンプ10と同様のベーン式回転ポンプや、ルーツポンプ以外の回転式様式型ポンプ、ダイアフラム・ポンプ、プランジャー・ポンプ等の一般の「往復動ポンプ」、あるいは、後述する直動式ポンプ等を用いてもよい。これらのポンプを用いることにより、非常に高い吐出圧力で、圧送ポンプ10bから気液混合流体を吐出させることができると共に、バブル発生装置28と組み合わせることによってマイクロバブルやナノバブルを発生させることができる。   Moreover, the pump 10b according to the present embodiment is a pump having self-priming performance (a so-called pump of a type divided into a positive displacement pump), and specifically, a Roots pump. It should be noted that a general “reciprocating motion” such as a vane type rotary pump similar to the pressure pump 10 according to the first embodiment, a rotary type pump other than the roots pump, a diaphragm pump, a plunger pump, etc. A “pump” or a direct-acting pump described later may be used. By using these pumps, the gas-liquid mixed fluid can be discharged from the pressure pump 10b at a very high discharge pressure, and microbubbles and nanobubbles can be generated by combining with the bubble generator 28.

次いで、気液混合圧送システム1bの動作について説明する。
まず、液体圧力センサー53の検出値に基づいて、絞り部52を制御することによって、圧送ポンプ10の吸入終わり時における気液混合流体の内圧が、僅かに、大気圧(=液体の飽和蒸気圧力)以下となるようにして、上述した「マイクロ負圧バブル」を生成させる。この状態にした上で、圧送ポンプ10bによって、気液混合流体を圧縮し、吐出させ、吐出した気液混合流体をバブル発生装置28に流入させる。これにより、気液混合流体中に含まれる「気泡」を急激に、収縮・消滅させる。このような動作により、特に、マイクロバブルやナノバブルの消滅効果による殺菌効果の増大を図ることができる。
特に、気体流量調整部20によって液体の量に対する気体の量を精密に調整した上で、上述した動作を実行可能であるため、マイクロ負圧バブルの量、状態を調整した状態でマイクロ負圧バブルの生成が可能となる。
Next, the operation of the gas-liquid mixed pressure feeding system 1b will be described.
First, by controlling the throttle unit 52 based on the detection value of the liquid pressure sensor 53, the internal pressure of the gas-liquid mixed fluid at the end of the suction of the pressure pump 10 is slightly reduced to the atmospheric pressure (= saturated vapor pressure of the liquid). ) The above-mentioned “micro negative pressure bubble” is generated as follows. In this state, the gas-liquid mixed fluid is compressed and discharged by the pressure feed pump 10b, and the discharged gas-liquid mixed fluid is caused to flow into the bubble generator 28. As a result, the “bubbles” contained in the gas-liquid mixed fluid are rapidly contracted and eliminated. By such an operation, in particular, it is possible to increase the bactericidal effect due to the disappearance effect of microbubbles and nanobubbles.
In particular, since the above-described operation can be performed after the gas flow rate adjusting unit 20 precisely adjusts the amount of gas with respect to the amount of liquid, the micro negative pressure bubble is adjusted with the amount and state of the micro negative pressure bubble adjusted. Can be generated.

<第3実施形態>
次いで、第3実施形態について説明する。
図9は、本実施形態に係る気液混合圧送システム1cの構成を示す図である。
なお、本実施形態において、上述した実施形態における構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態に係る気液混合圧送システム1cは、以下の点で第1実施形態に係る気液混合圧送システム1と異なっている。
すなわち、液体吸入管16にフィードポンプ56が設けられている。このフィードポンプ56は、圧送ポンプ10cの吸入圧損を補うために設けられるポンプであり、例えば、タンク等の液体供給源22と、圧送ポンプ10cとの距離が遠い場合や、液体吸入管16を流通する液体の粘度が高い場合等に設けられる。フィードポンプ56の下流には、フィードポンプ56により吐出された後における液体の圧力を検出する液体圧力センサー53cと、この液体圧力センサー53cによって検出された液体の圧力を明示的に表示する液体圧力表示計54cとが設けられている。
また、気体吸入管15において、フィルター部17の上流側には、圧縮機57と、この圧縮機57を駆動するためのモーター58が設けられている。さらに、気体吸入管15において、フィルター部17の下流側には、気体流量調整部20の上流側の気体の圧力、すなわち、ソニックノズル48の入口圧力を検出するための気体圧力センサー59と、この気体圧力センサー59によって検出された気体の圧力を明示的に表示する気体圧力表示計69とが設けられている。
また、本実施形態に係る圧送ポンプ10cは、往復動ポンプである。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a gas-liquid mixed pressure feeding system 1c according to the present embodiment.
In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The gas-liquid mixed pressure feeding system 1c according to this embodiment is different from the gas-liquid mixed pressure feeding system 1 according to the first embodiment in the following points.
That is, a feed pump 56 is provided in the liquid suction pipe 16. The feed pump 56 is a pump provided to compensate for the suction pressure loss of the pressure pump 10c. For example, when the distance between the liquid supply source 22 such as a tank and the pressure pump 10c is long, the feed pump 56 circulates through the liquid suction pipe 16. It is provided when the viscosity of the liquid is high. Downstream of the feed pump 56, a liquid pressure sensor 53c that detects the pressure of the liquid after being discharged by the feed pump 56, and a liquid pressure display that explicitly displays the pressure of the liquid detected by the liquid pressure sensor 53c. A total 54c is provided.
In the gas suction pipe 15, a compressor 57 and a motor 58 for driving the compressor 57 are provided on the upstream side of the filter unit 17. Further, in the gas suction pipe 15, on the downstream side of the filter unit 17, a gas pressure sensor 59 for detecting the gas pressure upstream of the gas flow rate adjustment unit 20, that is, the inlet pressure of the sonic nozzle 48, A gas pressure indicator 69 that explicitly displays the gas pressure detected by the gas pressure sensor 59 is provided.
Moreover, the pumping pump 10c according to the present embodiment is a reciprocating pump.

次いで、本実施形態に係る気液混合圧送システム1cの動作について説明する。
本実施形態では、ソニックノズル48の上流側に圧縮機57を設け、この圧縮機57によってソニックノズル48に対して一定圧力Pを印加することにより、ソニックノズル48の入口圧力を、フィードポンプ56の圧送能力の圧力以上とする。
Next, the operation of the gas-liquid mixed pressure feeding system 1c according to this embodiment will be described.
In the present embodiment, the provided compressor 57 to the upstream side of the sonic nozzle 48, by applying a constant pressure P S against sonic nozzle 48 by the compressor 57, the inlet pressure of the sonic nozzle 48, a feed pump 56 More than the pressure of the pumping capacity.

ここで、「ρ/ρ=(P/P)・(T/T)」(ただし、P=圧縮機57が存在する場合における入口圧力、P=圧縮機57が存在しない場合における入口圧力、T=圧縮機57が存在しない場合におけるソニックノズル48の入口温度、T=圧縮機57が存在する場合におけるソニックノズル48の入口温度)であるため、これを上述した(式1)に代入して、下記の(式2)を得る。
(式1)・・・Qc=ψ・A・(ρ/ρ)・(k・g・R・Ts)0.5
(式2)・・・Qc=ψ・A・(P/P)・(T/T)・(k・g・R・Ts)0.5
すなわち、ソニックノズル48を流れる流量Qcは、入口温度T等の他の条件が固定ならば、「P」に一義的に比例するが、当該「P」で一定圧力制御を行なえば、「P」の増加により「Qc」が増加するものの、気体流量を一定とすることが可能であることが分かる。
すなわち、「P=P=大気圧」で、「P」の増加に関わらず、「T=T」の場合の「Qc」にサフィックス“0”を付けて、「Qc」とすると、「P」時の流量Qcは、
(式3)・・・Qc=Ps・Qc
で表され、基本のソニックノズル48の流量「Qc」と「P」の管理により、気体流量の制御を行なうことが可能である。
Here, “ρ S / ρ 0 = (P S / P 0 ) · (T 0 / T S )” (where P S = the inlet pressure when the compressor 57 exists, P 0 = the compressor 57 is This is because the inlet pressure in the absence, T 0 = the inlet temperature of the sonic nozzle 48 in the absence of the compressor 57, and T S = the inlet temperature of the sonic nozzle 48 in the presence of the compressor 57). Substituting into (Equation 1), the following (Equation 2) is obtained.
(Formula 1) ... Qc = ψ · A · (ρ S / ρ 0 ) · (k · g · R · Ts) 0.5
(Formula 2) ... Qc = ψ · A · (P S / P 0 ) · (T 0 / T S ) · (k · g · R · Ts) 0.5
That is, the flow rate Qc flowing through the sonic nozzle 48 is uniquely proportional to “P S ” if other conditions such as the inlet temperature T S are fixed, but if constant pressure control is performed with the “P S ”, It can be seen that the gas flow rate can be kept constant, although “Qc” increases as “P S ” increases.
That is, when “P S = P 0 = atmospheric pressure” and “P S ” increases, the suffix “0” is added to “Qc” in the case of “T S = T 0 ”, and “Qc 0 ” Then, the flow rate Qc at “P S ” is
(Formula 3) ... Qc = Ps · Qc 0
It is possible to control the gas flow rate by managing the flow rates “Qc 0 ” and “P S ” of the basic sonic nozzle 48.

これを踏まえ、本実施形態では、圧縮機57を駆動させることにより、ソニックノズル48に対し、フィードポンプ56の圧送能力の圧力以上の一定の圧力で気体を供給し、ソニックノズル48の気体流量を一定に維持する。これにより、より精密な気体流量の制御が可能となる。   Based on this, in the present embodiment, by driving the compressor 57, gas is supplied to the sonic nozzle 48 at a constant pressure equal to or higher than the pressure of the feed pump 56, and the gas flow rate of the sonic nozzle 48 is increased. Keep constant. This makes it possible to control the gas flow rate more precisely.

<第4実施形態>
次いで、第4実施形態について説明する。
図10は、本実施形態に係る気液混合圧送システム1dの構成を示す図である。
なお、本実施形態において、上述した実施形態における構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態に係る気液混合圧送システム1dは、以下の点で第1実施形態に係る気液混合圧送システム1と異なっている。
すなわち、液体吸入管16において、液体供給源22の下流には、第2実施形態と同様、絞り部52が設けられ、この絞り部52の下流には、液体圧力センサー53及び液体圧力表示計54が設けられている。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a gas-liquid mixed pressure feeding system 1d according to the present embodiment.
In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The gas-liquid mixed pressure feeding system 1d according to the present embodiment is different from the gas-liquid mixed pressure feeding system 1 according to the first embodiment in the following points.
That is, in the liquid suction pipe 16, a throttle unit 52 is provided downstream of the liquid supply source 22 as in the second embodiment, and a liquid pressure sensor 53 and a liquid pressure indicator 54 are provided downstream of the throttle unit 52. Is provided.

また、本実施形態に係る気液混合圧送システム1dは、圧送ポンプ10dに気体供給系60が接続されている。気体供給系60は、気体供給管61を備え、この気体供給管61には、圧縮機62が接続されており、この圧縮機62には、圧縮機62を駆動するためのモーター63が接続されている。気体供給管61において、圧縮機62の下流側には、フィルター部64が設けられ、このフィルター部64の下流には、気体圧力センサー65が設けられている。気体圧力センサー65には、気体圧力センサー65によって検出された気体の圧力を明示的に表示する気体圧力表示計66が接続されている。気体圧力センサー65の下流には、気体供給管61を流通する気体の流通を制御する電磁弁67が設けられている。
この気体供給系60は、圧縮機62の駆動によって、圧送ポンプ10dに対し気体を供給することにより、気液吸入管24から圧送ポンプ10dに吸入される気液混合流体に、さらに気体を混合する。この気体供給系60により、圧送ポンプ10dから吐出される気液混合流体について、液体の量に対する気体の量を確実、かつ、大幅に増大することができる。
In the gas-liquid mixed pressure feeding system 1d according to this embodiment, a gas supply system 60 is connected to the pressure feeding pump 10d. The gas supply system 60 includes a gas supply pipe 61, and a compressor 62 is connected to the gas supply pipe 61, and a motor 63 for driving the compressor 62 is connected to the compressor 62. ing. In the gas supply pipe 61, a filter portion 64 is provided on the downstream side of the compressor 62, and a gas pressure sensor 65 is provided on the downstream side of the filter portion 64. The gas pressure sensor 65 is connected to a gas pressure indicator 66 that explicitly displays the gas pressure detected by the gas pressure sensor 65. An electromagnetic valve 67 that controls the flow of the gas flowing through the gas supply pipe 61 is provided downstream of the gas pressure sensor 65.
The gas supply system 60 further mixes gas with the gas-liquid mixed fluid sucked into the pressure feed pump 10d from the gas-liquid suction pipe 24 by supplying gas to the pressure feed pump 10d by driving the compressor 62. . The gas supply system 60 can reliably and significantly increase the amount of gas with respect to the amount of liquid in the gas-liquid mixed fluid discharged from the pressure feed pump 10d.

次いで、本実施形態に係る気液混合圧送システム1dの動作について説明する。
圧送ポンプ10dの駆動に伴って、気液吸入管24から圧送ポンプ10dに気液混合流体が吸入される。これと同時に、モーター63によって圧縮機62が駆動し、気体供給管61から圧送ポンプ10dに対し気体が供給される。そして、圧送ポンプ10dにおいて、気液混合流体に対し気体供給管61からさらに気体が混合された上で、気液混合流体が圧縮され、吐出される。このように動作するため、圧送ポンプ10dから吐出される気液混合流体について、液体の量に対する気体の量を非常に高くすることが可能となる。これにより、バブル発生装置28によってバブルが発生された気液混合流体についても、気体混合量の多い気液混合流体となる。
液体の量に対する気体の量を非常に高く求められる場合において、本実施形態に係る気液混合圧送システム1dを用いれば、より好適に上記要求を実現することができる。
Next, the operation of the gas-liquid mixed pressure feeding system 1d according to this embodiment will be described.
As the pressure feed pump 10d is driven, the gas-liquid mixed fluid is sucked from the gas-liquid suction pipe 24 into the pressure feed pump 10d. At the same time, the compressor 62 is driven by the motor 63, and gas is supplied from the gas supply pipe 61 to the pressure pump 10d. In the pressure pump 10d, the gas-liquid mixed fluid is compressed and discharged after further gas is mixed with the gas-liquid mixed fluid from the gas supply pipe 61. Since it operates in this way, the amount of gas relative to the amount of liquid in the gas-liquid mixed fluid discharged from the pressure feed pump 10d can be made extremely high. Thereby, the gas-liquid mixed fluid in which bubbles are generated by the bubble generator 28 also becomes a gas-liquid mixed fluid with a large amount of gas mixture.
In the case where the amount of gas with respect to the amount of liquid is required to be very high, the above request can be realized more suitably by using the gas-liquid mixed pressure feeding system 1d according to the present embodiment.

<第5実施形態>
次いで、第5実施形態について説明する。
図11は、本実施形態に係る気液混合圧送システム1eの構成を示す図である。
なお、本実施形態において、上述した実施形態における構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態に係る圧送ポンプ10eは、ピストン軸70を収納した軸ケース71を備え、この軸ケース71は端壁72、73を備えている。軸ケース71の内部において端壁72、73によって囲まれた空間には気密室74が形成されている。
各端壁72、73には、各々ベアリング75、76が配置され、一対のベアリング75、76にはピストン軸70が回転自在、かつ軸ケース71内を往復動自在に支持されている。軸ケース71の端壁72を貫通したピストン軸70の外端部には、ピストン固定ネジ98によってピストン77が固着されており、このピストン77は、軸ケース71の端壁72側に連結されたシリンダー79内に摺動自在に収容されている。ピストン77の外周には、ピストンリング105が嵌め込まれており、このピストンリング105によって、ピストン77の外周と、シリンダー79の内周との間隙が閉塞されている。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment will be described.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a gas-liquid mixed pressure feeding system 1e according to the present embodiment.
In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The pumping pump 10e according to the present embodiment includes a shaft case 71 that houses a piston shaft 70, and the shaft case 71 includes end walls 72 and 73. An airtight chamber 74 is formed in the space surrounded by the end walls 72 and 73 inside the shaft case 71.
Bearings 75 and 76 are disposed on the end walls 72 and 73, respectively, and the piston shaft 70 is supported by the pair of bearings 75 and 76 so as to be rotatable and reciprocally movable in the shaft case 71. A piston 77 is fixed to the outer end portion of the piston shaft 70 penetrating the end wall 72 of the shaft case 71 by a piston fixing screw 98. The piston 77 is connected to the end wall 72 side of the shaft case 71. The cylinder 79 is slidably accommodated. A piston ring 105 is fitted on the outer periphery of the piston 77, and the gap between the outer periphery of the piston 77 and the inner periphery of the cylinder 79 is closed by the piston ring 105.

シリンダー79は、シリンダーヘッド80によって閉塞されており、このシリンダーヘッド80の頭頂部には、圧力連通孔87が形成されている。シリンダーヘッド80においてピストン軸70が貫通する貫通孔には、O−リング93が設けられ、同様に、シリンダー79のシリンダーヘッド80と逆側に設けられた端壁94においてピストン軸70が貫通する貫通孔には、O−リング95が設けられており、これらO−リング93、95によってシリンダー79の内部の気密性が確保されている。
また、軸ケース71の端壁73側には、ピストン軸カバー86が設けられている。このピストン軸カバー86の頭頂部には、圧力連通孔88が形成されている。
The cylinder 79 is closed by a cylinder head 80, and a pressure communication hole 87 is formed at the top of the cylinder head 80. An O-ring 93 is provided in a through hole through which the piston shaft 70 penetrates in the cylinder head 80. Similarly, a through hole through which the piston shaft 70 penetrates in an end wall 94 provided on the opposite side of the cylinder head 80 of the cylinder 79. An O-ring 95 is provided in the hole, and the O-rings 93 and 95 ensure airtightness inside the cylinder 79.
A piston shaft cover 86 is provided on the end wall 73 side of the shaft case 71. A pressure communication hole 88 is formed in the top of the piston shaft cover 86.

シリンダー79の外周のシリンダーヘッド80側(図11中左側)の端部には、第1吸入口81が設けられ、この第1吸入口81に対応して第1吐出口82が設けられている。これら第1吸入口81及び第1吐出口82には、各々ばねで付勢された第1吸入弁体83及び第1吐出弁体84が設けられている。第1吸入弁体83は、第1ポンプ室100が、後述する膨張・吸入工程にあり、所定の負圧が加わった場合に、ばねの付勢に抗して変動する。一方、第1吐出弁体84は、第1ポンプ室100が、後述する圧縮・吐出工程にあり、所定の圧が加わった場合に、ばねの付勢に抗して変動する。
一方、シリンダー79の外周のピストン軸カバー86側(図11中右側)の端部には、第2吸入口90が設けられ、この第2吸入口90に対応して第2吐出口91が設けられている。これら第2吸入口90及び第2吐出口91には、各々ばねで付勢された第2吸入弁体96及び第2吐出弁体97が設けられている。
また、シリンダー79において、ピストン77のシリンダーヘッド80側の面側(外に向かう面側)には第1ポンプ室100が形成され、ピストン77のピストン軸70側の面側(内に向かう面側)には第2ポンプ室101が形成されている。
A first suction port 81 is provided at an end of the outer periphery of the cylinder 79 on the cylinder head 80 side (left side in FIG. 11), and a first discharge port 82 is provided corresponding to the first suction port 81. . Each of the first suction port 81 and the first discharge port 82 is provided with a first suction valve body 83 and a first discharge valve body 84 biased by springs. The first suction valve body 83 fluctuates against the bias of the spring when the first pump chamber 100 is in an expansion / suction process described later and a predetermined negative pressure is applied. On the other hand, the first discharge valve body 84 fluctuates against the bias of the spring when the first pump chamber 100 is in a compression / discharge process to be described later and a predetermined pressure is applied.
On the other hand, a second suction port 90 is provided at the end of the outer periphery of the cylinder 79 on the piston shaft cover 86 side (right side in FIG. 11), and a second discharge port 91 is provided corresponding to the second suction port 90. It has been. The second suction port 90 and the second discharge port 91 are respectively provided with a second suction valve body 96 and a second discharge valve body 97 that are biased by a spring.
Further, in the cylinder 79, a first pump chamber 100 is formed on the surface of the piston 77 on the cylinder head 80 side (surface facing outward), and the surface of the piston 77 on the piston shaft 70 side (surface facing inward). ) Is formed with a second pump chamber 101.

軸ケース71の外側には正逆回転可能なモーター102が配置され、モーター102の出力軸103にはカップリング104を介して駆動軸107が連結されている。駆動軸107は封止部108、及びベアリング109を介して気密室74内に延出し、駆動軸107の先端にはピニオンギア110が固着されている。
ピニオンギア110は、ピストン軸70に固定されたラックギア111に噛み合い、モーター102の駆動によりピニオンギア110が回転すると、これに噛み合うラックギア111を介してピストン軸70が気密室74内を往復運動する。モーター102、ピニオンギア110、ラックギア111等は動力伝達機構を構成している。特に、本実施形態に係る動力伝達機構は、ピストン軸70が一定の速度で往復運動可能な、等速動力伝達機構である。
A motor 102 capable of rotating in the forward and reverse directions is disposed outside the shaft case 71, and a drive shaft 107 is coupled to an output shaft 103 of the motor 102 via a coupling 104. The drive shaft 107 extends into the hermetic chamber 74 through the sealing portion 108 and the bearing 109, and a pinion gear 110 is fixed to the tip of the drive shaft 107.
The pinion gear 110 meshes with a rack gear 111 fixed to the piston shaft 70, and when the pinion gear 110 rotates by driving the motor 102, the piston shaft 70 reciprocates in the hermetic chamber 74 via the rack gear 111 meshing with the pinion gear 110. The motor 102, pinion gear 110, rack gear 111 and the like constitute a power transmission mechanism. In particular, the power transmission mechanism according to the present embodiment is a constant speed power transmission mechanism in which the piston shaft 70 can reciprocate at a constant speed.

軸ケース71の外周のシリンダーヘッド80側(図11中左側)の端部には、近接センサー114が設けられ、ピストン軸カバー86側(図11中右側)の端部には、近接センサー115が設けられている。一方、ピストン軸70において、ピストン77が第1ポンプ室100における上死点(すなわち、第2ポンプ室101における下死点)に至ったときに、近接センサー114によって検出される位置に上死点マーカー112が形成されている。同様に、ピストン軸70において、ピストン77が第2ポンプ室101における上死点(すなわち、第1ポンプ室100における下死点)に至ったときに、近接センサー115によって検出される位置に上死点マーカー113が形成されている。   A proximity sensor 114 is provided at the end of the outer periphery of the shaft case 71 on the cylinder head 80 side (left side in FIG. 11), and a proximity sensor 115 is provided on the end on the piston shaft cover 86 side (right side in FIG. 11). Is provided. On the other hand, in the piston shaft 70, when the piston 77 reaches the top dead center in the first pump chamber 100 (that is, the bottom dead center in the second pump chamber 101), the top dead center is located at a position detected by the proximity sensor 114. A marker 112 is formed. Similarly, in the piston shaft 70, when the piston 77 reaches the top dead center in the second pump chamber 101 (that is, the bottom dead center in the first pump chamber 100), the top dead center is detected at the position detected by the proximity sensor 115. A point marker 113 is formed.

モーター102には、パルス・モーターやサーボ・モーター等の正逆回転モーターが使用され、制御部(不図示)の制御により、ピストン軸70は、一定の速度で往復運動するよう制御される。このため、ピストン軸70は、一定の速度で往復運動するように制御されるため、等しい吸気・吐出流速で流体の吐出が行われ、脈動のない吐出が確保される。   As the motor 102, a forward / reverse rotation motor such as a pulse motor or a servo motor is used, and the piston shaft 70 is controlled to reciprocate at a constant speed under the control of a control unit (not shown). For this reason, since the piston shaft 70 is controlled to reciprocate at a constant speed, fluid is discharged at the same intake / discharge flow velocity, and discharge without pulsation is ensured.

モーター102の駆動に伴うピストン軸70の動作について詳述すると、モーター102の駆動に伴い、ピストン軸70がシリンダーヘッド80側向かって等速で動いた場合、第1ポンプ室100では、圧縮・吐出工程が実行され、第2ポンプ室101では、膨張・吸入工程が実行される。すなわち、第1ポンプ室100では第1吸入口81が第1吸入弁体83によって閉塞されると共に、ピストン77によって圧縮された気液混合流体が圧縮された上で、第1吐出口82を介して第1気液吐出管121に吐出される。一方、第2ポンプ室101では第2吐出口91が第2吐出弁体97によって閉塞されると共に、第2吸入口90から気液混合流体が吸入される。
そして、ピストン77が第1ポンプ室100の上死点(すなわち、第2ポンプ室101の下死点)に達すると、ピストン軸70に設けた上死点マーカー112が、軸ケース71に取り付けた近接センサー114により検知され、その旨の信号が制御部に出力される。信号の入力を受けた制御部は、モーター102を制御して、モーター102を逆回転させることにより、ピストン軸70を逆方向(ピストン軸カバー86に向かう方向)に向かって等速運動させる。
The operation of the piston shaft 70 accompanying the drive of the motor 102 will be described in detail. When the piston shaft 70 moves at a constant speed toward the cylinder head 80 side as the motor 102 is driven, the first pump chamber 100 compresses and discharges. The process is executed, and the expansion / suction process is executed in the second pump chamber 101. That is, in the first pump chamber 100, the first suction port 81 is closed by the first suction valve body 83, and the gas-liquid mixed fluid compressed by the piston 77 is compressed and then passed through the first discharge port 82. Are discharged into the first gas-liquid discharge pipe 121. On the other hand, in the second pump chamber 101, the second discharge port 91 is closed by the second discharge valve body 97 and the gas-liquid mixed fluid is sucked from the second suction port 90.
When the piston 77 reaches the top dead center of the first pump chamber 100 (that is, the bottom dead center of the second pump chamber 101), the top dead center marker 112 provided on the piston shaft 70 is attached to the shaft case 71. Detected by the proximity sensor 114, a signal to that effect is output to the control unit. Upon receiving the signal input, the control unit controls the motor 102 to reversely rotate the motor 102, thereby causing the piston shaft 70 to move at a constant speed in the reverse direction (the direction toward the piston shaft cover 86).

ピストン軸70がピストン軸カバー86に向かって等速で動いた場合、第1ポンプ室100では、膨張・吸入工程が実行され、第2ポンプ室101では、圧縮・吐出工程が実行される。そして、ピストン77が第2ポンプ室101の上死点(すなわち、第1ポンプ室100の下死点)に達すると、ピストン軸70に設けた上死点マーカー113が、軸ケース71に取り付けた近接センサー115により検知され、その旨の信号が制御部に出力される。信号の入力を受けた制御部は、モーター102を制御して、モーター102を逆回転させ、ピストン軸70を逆方向(シリンダーヘッド80に向かう方向)に向かって等速運動させる。
このようにして、ピストン軸70は、往復運動する。
なお、上述した説明では、回転モーターとラック&ピニオン等の回転――直動変換システムを用いたが、電気により直接直動する――シャフト・モーター、電動シリンダー、あるいは電動アクチェーターを用いても良い(不図示)。
When the piston shaft 70 moves toward the piston shaft cover 86 at a constant speed, the first pump chamber 100 executes the expansion / suction process, and the second pump chamber 101 executes the compression / discharge process. When the piston 77 reaches the top dead center of the second pump chamber 101 (that is, the bottom dead center of the first pump chamber 100), the top dead center marker 113 provided on the piston shaft 70 is attached to the shaft case 71. Detected by the proximity sensor 115, a signal to that effect is output to the control unit. Upon receiving the signal input, the control unit controls the motor 102 to reversely rotate the motor 102 and move the piston shaft 70 at a constant speed in the reverse direction (the direction toward the cylinder head 80).
In this way, the piston shaft 70 reciprocates.
In the above description, the rotation motor and rack & pinion rotation-linear motion conversion system is used, but it is directly driven by electricity-shaft motor, electric cylinder, or electric actuator may be used. (Not shown).

本実施形態では、気液吸入管24が分岐部117において、第1気液吸入管118と、第2気液吸入管119の2つの管に分岐している。そして、一方の管である第1気液吸入管118の一端が、第1吸入口81に接続されると共に、他方の管である第2気液吸入管119の一端が、第2吸入口90に接続されている。気液混合流体は、分岐部117で分岐し、第1吸入口81又は第2吸入口90を介して圧送ポンプ10eに吸入される。
また、本実施形態では、気液吐出管26が分岐部120において、第1気液吐出管121と、第2気液吐出管122とに分岐されており、第1気液吐出管121の一端が、第1吐出口82に接続され、第2気液吐出管122の一端が、第2吐出口91に接続されている。圧送ポンプ10eから吐出された気液混合流体は、第1吐出口82又は第2吐出口91から吐出された後、バブル発生装置28に流入する。
In the present embodiment, the gas / liquid suction pipe 24 branches at the branching portion 117 into two pipes, a first gas / liquid suction pipe 118 and a second gas / liquid suction pipe 119. One end of the first gas-liquid suction pipe 118, which is one pipe, is connected to the first suction port 81, and one end of the second gas-liquid suction pipe 119, which is the other pipe, is connected to the second suction port 90. It is connected to the. The gas-liquid mixed fluid branches at the branching portion 117 and is sucked into the pressure feed pump 10e via the first suction port 81 or the second suction port 90.
In the present embodiment, the gas-liquid discharge pipe 26 is branched at the branch portion 120 into a first gas-liquid discharge pipe 121 and a second gas-liquid discharge pipe 122, and one end of the first gas-liquid discharge pipe 121. Is connected to the first discharge port 82, and one end of the second gas-liquid discharge tube 122 is connected to the second discharge port 91. The gas-liquid mixed fluid discharged from the pressure pump 10 e is discharged from the first discharge port 82 or the second discharge port 91 and then flows into the bubble generator 28.

本実施形態に係る圧送ポンプ10eでは、モーター102の回転を直線運動に変換させる手段を備えると共に、ピストン77に連接するピストン軸70をベアリング75,76で保持して軸方向に移動させているため、シリンダー79とピストン77の芯出し精度を高めることにより、シリンダー79とピストン77との直接摺動が零となり、従来問題となっていたピストン77とシリンダー79の磨耗から解消される。   The pressure feed pump 10e according to the present embodiment includes means for converting the rotation of the motor 102 into linear motion, and the piston shaft 70 connected to the piston 77 is held by the bearings 75 and 76 and moved in the axial direction. By increasing the centering accuracy of the cylinder 79 and the piston 77, the direct sliding between the cylinder 79 and the piston 77 becomes zero, and the conventional problem of wear of the piston 77 and the cylinder 79 is eliminated.

次いで、本実施形態に係る気液混合圧送システム1eの動作について説明する。
モーター102の駆動に伴い、ピストン軸70がシリンダーヘッド80側(図11中左側)に向かって等速直線運動すると、上述したように、第1ポンプ室100では、圧縮・吐出工程が行われる。この圧縮・吐出工程によって第1ポンプ室100から第1吐出口82を介して吐出された気液混合流体は、バブル発生装置28に流入し、このバブル発生装置28によってマイクロバブルや、ナノバブルが発生された後、供給先へ供給される。
同時に、第2ポンプ室101では、膨張・吸入工程が実行される。この膨張・吸入工程によって第2ポンプ室101には、第2吸入口90を介して、気液混合流体が吸入される。
Next, the operation of the gas-liquid mixed pressure feeding system 1e according to this embodiment will be described.
As the motor 102 is driven, when the piston shaft 70 linearly moves at a constant speed toward the cylinder head 80 side (left side in FIG. 11), the compression / discharge process is performed in the first pump chamber 100 as described above. The gas-liquid mixed fluid discharged from the first pump chamber 100 through the first discharge port 82 by this compression / discharge process flows into the bubble generator 28, and microbubbles and nanobubbles are generated by the bubble generator 28. Is supplied to the supplier.
At the same time, in the second pump chamber 101, the expansion / suction process is executed. Through this expansion / suction process, the gas-liquid mixed fluid is sucked into the second pump chamber 101 via the second suction port 90.

一方、ピストン軸70がピストン軸カバー86側(図11中右側)に向かって等速直線運動すると、上述したように、第1ポンプ室100では、膨張・吸入工程が行われる。この膨張・吸入工程によって第1ポンプ室100には、第1吸入口81を介して、気液混合流体が吸入される。
同時に、第2ポンプ室101では、圧縮・吐出工程が行われる。この圧縮・吐出工程によって第2ポンプ室101から第2吐出口91を介して吐出された気液混合流体は、バブル発生装置28に流入し、このバブル発生装置28によってマイクロバブルや、ナノバブルが発生された後、「マイクロ高圧バブル」が供給先へ供給される。
On the other hand, when the piston shaft 70 moves linearly at a constant speed toward the piston shaft cover 86 side (right side in FIG. 11), as described above, in the first pump chamber 100, the expansion / suction process is performed. Through this expansion / suction process, the gas-liquid mixed fluid is sucked into the first pump chamber 100 via the first suction port 81.
At the same time, a compression / discharge process is performed in the second pump chamber 101. The gas-liquid mixed fluid discharged from the second pump chamber 101 through the second discharge port 91 by this compression / discharge process flows into the bubble generator 28, and microbubbles and nanobubbles are generated by the bubble generator 28. After that, the “micro high pressure bubble” is supplied to the supplier.

このように、本実施形態では、シリンダー79において、ピストン77のシリンダーヘッド80側の面側の第1ポンプ室100には、第1吸入口81と、第1吐出口82とが設けられ、ピストン77のピストン軸カバー86側の面側には、第2吸入口90と、第2吐出口91とが設けられている。そして、第1ポンプ室100及び第2ポンプ室101のうち、一方のポンプ室が圧縮・吐出行程にある時、他方は、膨張・吸入行程にあり、これにより1サイクルで2回のポンプ作用が行われる。このため、ピストン軸70の移動速度が等速で、充分なストロークで稼働され、且つ、反転時間が短い場合は、脈動の少ない吐出作用が期待される。
また、シリンダー内径φDの中央に、ピストン軸70の内径φdを有するため、同じストロークの場合、行程容積が「(D−d)/D={1−(d/D)}」と小さくなる欠点を有する。しかし、「ピストンやシリンダー部品が少なくなること」、「運動部分として重要なピストンリングからの漏れは、完全ゼロは難しいのが現状で有るが、本方式の場合は、次の行程への漏洩であり、機能・性能上、駆動系への漏洩でないため、大きな問題を生じない」等の特徴も有する。
Thus, in the present embodiment, in the cylinder 79, the first pump chamber 100 on the surface side of the piston 77 on the cylinder head 80 side is provided with the first suction port 81 and the first discharge port 82, and the piston A second suction port 90 and a second discharge port 91 are provided on the surface of the 77 on the piston shaft cover 86 side. When one of the first pump chamber 100 and the second pump chamber 101 is in the compression / discharge stroke, the other is in the expansion / intake stroke, so that the pump action is performed twice in one cycle. Done. For this reason, when the moving speed of the piston shaft 70 is constant, the piston shaft 70 is operated with a sufficient stroke, and the reversing time is short, a discharge action with less pulsation is expected.
Further, since the inner diameter φd of the piston shaft 70 is provided at the center of the cylinder inner diameter φD, the stroke volume is “(D 2 −d 2 ) / D 2 = {1− (d 2 / D 2 )}” for the same stroke. ”Has the disadvantage of becoming smaller. However, “Peak and cylinder parts are reduced” and “Leakage from the piston ring, which is important as a moving part, is currently difficult to completely zero, but with this method, leakage to the next stroke There is also a feature such as “no major problem because it is not leaked to the drive system in terms of function and performance”.

以上説明したように、本実施の形態では、圧送ポンプ10eは、軸ケース71にピストン軸70を往復駆動自在に収納し、軸ケース71を貫通したピストン軸70の一方の外端部にピストン77を固着し、ピストン77を軸ケース71に連結したシリンダー79内に収容し、シリンダー79内でピストン77の外に向かう面側に第1ポンプ室100を形成し、この第1ポンプ室100に第1吸入口81及び第1吐出口82を設ける一方、ピストン77の内に向かう面側に第2ポンプ室101を形成し、この第2ポンプ室101に第2吸入口90及び第2吐出口91を設け、ピストン77の往復駆動に応じて、第1ポンプ室100での吸入動作及び第2ポンプ室101での吐出動作と、第1ポンプ室100での吐出動作及び第2ポンプ室101での吸入動作とを交互に行うポンプである。
このため、圧送ポンプ10eによって脈動の少ない吐出が確保される。
As described above, in the present embodiment, the pumping pump 10e accommodates the piston shaft 70 in the shaft case 71 so as to be capable of reciprocating, and the piston 77 is provided at one outer end of the piston shaft 70 that penetrates the shaft case 71. The piston 77 is accommodated in a cylinder 79 connected to the shaft case 71, and a first pump chamber 100 is formed in the cylinder 79 on the surface side facing the outside of the piston 77. While providing the 1 suction port 81 and the 1st discharge port 82, the 2nd pump chamber 101 is formed in the surface side which goes inside the piston 77, and the 2nd suction port 90 and the 2nd discharge port 91 are formed in this 2nd pump chamber 101. In accordance with the reciprocating drive of the piston 77, the suction operation in the first pump chamber 100 and the discharge operation in the second pump chamber 101, the discharge operation in the first pump chamber 100, and the second pump chamber 101 A pump for the the suction operation alternately.
For this reason, discharge with little pulsation is ensured by the pressure feed pump 10e.

また、本実施形態では、圧送ポンプ10eによって吸入される気液混合流体が流通する気液吸入管24を2つに分岐し、一方の第1気液吸入管118を第1吸入口81に接続すると共に、他方の第2気液吸入管119管を第2吸入口90に接続している。さらに、圧送ポンプ10eから吐出される気液混合流体が流通する気液吐出管26を2つに分岐し、一方の第1気液吐出管121を第1吐出口82に接続すると共に、他方の第2気液吐出管122を第2吐出口91に接続した。
このため、圧送ポンプ10eを用いて、確実に、気体と液体との混合、混合して生成された気液混合流体の圧送ポンプ10eによる吸入、圧縮、吐出、及び、圧送ポンプ10eが吐出した気液混合流体についてのバブルの発生を実現することができる。特に、圧送ポンプ10eから脈動の少ない吐出を確保した上で、これらを実現可能である。
In the present embodiment, the gas-liquid suction pipe 24 through which the gas-liquid mixed fluid sucked by the pressure pump 10 e flows is branched into two, and one first gas-liquid suction pipe 118 is connected to the first suction port 81. In addition, the other second gas-liquid suction pipe 119 is connected to the second suction port 90. Further, the gas-liquid discharge pipe 26 through which the gas-liquid mixed fluid discharged from the pressure feed pump 10e flows is branched into two, and one of the first gas-liquid discharge pipes 121 is connected to the first discharge port 82, and the other The second gas / liquid discharge pipe 122 was connected to the second discharge port 91.
For this reason, the gas-liquid mixed fluid generated by mixing and mixing the gas and the liquid is surely sucked, compressed and discharged by the pressure-feed pump 10e and the gas discharged by the pressure-feed pump 10e using the pressure-feed pump 10e. It is possible to realize generation of bubbles for the liquid mixed fluid. In particular, it is possible to realize these while ensuring discharge with less pulsation from the pressure feed pump 10e.

<第6実施形態>
次いで、第6実施形態について説明する。
図12は、本実施形態に係る気液混合圧送システム1fの構成を示す図である。
なお、本実施形態において、上述した実施形態における構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態に係る気液混合圧送システム1fでは、圧送ポンプ10fの構成が、第5実施形態に係る圧送ポンプ10eの構成と以下の点で異なっている。
すなわち、ピストン軸70のシリンダーヘッド80f側の一端の上面89を、ピストン77のシリンダーヘッド80f側(図12における左側)の面と一致させた状態で、ピストン軸70に対しピストン77を取り付けている。すなわち、ピストン軸70がシリンダーヘッド80f側(外側)に向かって突出しないように、ピストン軸70に対しピストン77を取り付けられている。
このため、シリンダー79の内径をφD、ピストン軸70の外径をφd、ストロークをSとした場合、第1ポンプ室100の行程容積が「π(D・S)/4」、第2ポンプ室101の行程容積が「(D−d)・S/4」と、第1ポンプ室100の行程容積が大きい。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment will be described.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a gas-liquid mixed pressure feeding system 1f according to the present embodiment.
In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
In the gas-liquid mixed pressure feeding system 1f according to the present embodiment, the configuration of the pressure feeding pump 10f is different from the configuration of the pressure feeding pump 10e according to the fifth embodiment in the following points.
That is, the piston 77 is attached to the piston shaft 70 with the upper surface 89 at one end of the piston shaft 70 on the cylinder head 80f side coincident with the surface of the piston 77 on the cylinder head 80f side (left side in FIG. 12). . That is, the piston 77 is attached to the piston shaft 70 so that the piston shaft 70 does not protrude toward the cylinder head 80f side (outside).
Therefore, when the inner diameter of the cylinder 79 is φD, the outer diameter of the piston shaft 70 is φd, and the stroke is S, the stroke volume of the first pump chamber 100 is “π (D 2 · S) / 4”, the second pump The stroke volume of the chamber 101 is “(D 2 −d 2 ) · S / 4”, and the stroke volume of the first pump chamber 100 is large.

また、本実施形態では、第1ポンプ室100の第1吸入口81には、第1実施形態と同様の気液吸入系12が接続されている。
さらに、第1ポンプ室100の第1吐出口82と、第2ポンプ室101の第2吸入口90とが、配管125によって接続されており、この配管125には、バブル発生装置281fが設けられている。
さらに、第2ポンプ室101の第2吐出口91には、第1実施形態と同様の気液吐出系14が接続されている。
In the present embodiment, the same gas-liquid suction system 12 as that in the first embodiment is connected to the first suction port 81 of the first pump chamber 100.
Further, the first discharge port 82 of the first pump chamber 100 and the second suction port 90 of the second pump chamber 101 are connected by a pipe 125, and a bubble generator 281 f is provided in the pipe 125. ing.
Further, a gas-liquid discharge system 14 similar to that of the first embodiment is connected to the second discharge port 91 of the second pump chamber 101.

次いで、本実施形態に係る気液混合圧送システム1fの動作について説明する。
モーター102の駆動に伴い、ピニオンギア110が一方向へ回転すると、ピストン軸70が、シリンダーヘッド80f側(図12中左側)に向かって直線運動する。このとき、第1ポンプ室100では圧縮・吐出工程が行われる一方、第2ポンプ室101では膨張・吸入工程が行われる。ここで、第1ポンプ室100の第1吐出口82を介して配管125に吐出された気液混合流体は、バブル発生装置281fにおいてマイクロバブルやナノバブルが発生された後、第2ポンプ室101の第2吸入口90を介して第2ポンプ室101に吸入される。
一方で、ピストン軸70がピストン軸カバー86側(図12中右側)に向かって直線運動する場合、第1ポンプ室100では、膨張・吸入工程が行われ、第2ポンプ室101では、圧縮・吐出工程が行われる。ここで、第2ポンプ室101では、バブル発生装置28によって既にマイクロバブルやナノバブルが発生した状態の気液混合流体が圧縮されることとなり、内包するマイクロバブルやナノバブルを含む気泡の液中への溶存と微小化が促進される。第2ポンプ室101における圧縮・吐出工程により、第2ポンプ室101から第2吐出口91を介して吐出された気液混合流体は、バブル発生装置28に流入し、バブル発生装置28によってさらにマイクロバブルやナノバブルの発生が行われる。
Next, the operation of the gas-liquid mixed pressure feeding system 1f according to this embodiment will be described.
When the pinion gear 110 rotates in one direction as the motor 102 is driven, the piston shaft 70 linearly moves toward the cylinder head 80f side (left side in FIG. 12). At this time, the compression / discharge process is performed in the first pump chamber 100, while the expansion / suction process is performed in the second pump chamber 101. Here, the gas-liquid mixed fluid discharged to the pipe 125 through the first discharge port 82 of the first pump chamber 100 is generated in the second pump chamber 101 after microbubbles and nanobubbles are generated in the bubble generator 281f. The air is sucked into the second pump chamber 101 through the second suction port 90.
On the other hand, when the piston shaft 70 linearly moves toward the piston shaft cover 86 side (right side in FIG. 12), the first pump chamber 100 performs the expansion / suction process, and the second pump chamber 101 compresses / A discharge process is performed. Here, in the second pump chamber 101, the gas-liquid mixed fluid in the state in which microbubbles and nanobubbles have already been generated is compressed by the bubble generator 28, and the bubbles containing the included microbubbles and nanobubbles into the liquid are compressed. Dissolution and miniaturization are promoted. The gas-liquid mixed fluid discharged from the second pump chamber 101 through the second discharge port 91 by the compression / discharge process in the second pump chamber 101 flows into the bubble generator 28, and is further reduced by the bubble generator 28. Bubbles and nanobubbles are generated.

ここで、上述したように、第1ポンプ室100の行程容積は、第2ポンプ室101の行程容積と比して大きい。本実施形態では、これを利用して、第1ポンプ室100に気液混合流体を吸入し、この気液混合流体が圧縮され、気体と液体との混在が促進されると、気体の圧縮性により、吐出圧力が低下する欠点を、第2ポンプ室101で再加圧することにより、高圧化を図っている点に特徴が有る。
また、第1ポンプ室100の第1吐出口82と、第2ポンプ室101の第2吸入口90とを接続する配管125に、バブル発生装置281fが接続され、気液混合流体の強制撹拌による混合により、マイクロバブルやナノバブルの発生と気液混合流体の均質化が図られる。この状態の気液混合流体が、第2ポンプ室101においてさらに圧縮され、高圧化されることにより、内包する気泡の、液中への溶存と微小化が図られる。
Here, as described above, the stroke volume of the first pump chamber 100 is larger than the stroke volume of the second pump chamber 101. In the present embodiment, the gas-liquid mixed fluid is sucked into the first pump chamber 100 by utilizing this, and when the gas-liquid mixed fluid is compressed and the mixture of the gas and the liquid is promoted, the gas compressibility is increased. Therefore, the disadvantage that the discharge pressure is reduced is characterized in that the pressure is increased by repressurization in the second pump chamber 101.
In addition, a bubble generator 281f is connected to a pipe 125 that connects the first discharge port 82 of the first pump chamber 100 and the second suction port 90 of the second pump chamber 101, thereby forcibly stirring the gas-liquid mixed fluid. By mixing, generation of microbubbles and nanobubbles and homogenization of the gas-liquid mixed fluid can be achieved. The gas-liquid mixed fluid in this state is further compressed and increased in pressure in the second pump chamber 101, so that bubbles contained therein are dissolved and miniaturized in the liquid.

そして、本実施形態では、さらに、第2ポンプ室101から吐出された気液混合流体が、バブル発生装置28に流入し、このバブル発生装置28によってマイクロバブルや、ナノバブルが発生される。このようなシステム構成のため、第1ポンプ室100及び第2ポンプ室101における2段階の気液混合流体の圧縮、及び、バブル発生装置281f及びバブル発生装置28による2段階のバブルの発生が行われることとなり、高圧な気液混合流体中に効率的にマイクロバブルや、ナノバブルを発生可能である。すなわち、上述した「マイクロ高圧バブル」が生成される。
特に、バブル発生装置281fにおいて、気体と液体との均質混合、及び、気液混合流体内にマイクロバブルやナノバブルの発生が行われる。これを踏まえ、本実施形態に係る圧送ポンプ10fを、第4実施形態に係る気液混合圧送システム1dに適用し、ピストン77が第1ポンプ室100における上死点に存在する場合に、シリンダーヘッド80fを介して、第4実施形態に係る気体供給系60から、第1ポンプ室100に、気体を供給するようにすれば、液体に混合する気体の量を大幅に増大することができ、燃焼に関わる酸素量の増加、噴射(供給)後の、「マイクロ高圧バブル」の音速での急激な膨張による燃料の微細化の結果、バーナーや、ガス・タービン、ガソリン・エンジン、ディーゼル・エンジン等の燃焼器においては、燃焼改善に大きく貢献出来る。
In the present embodiment, the gas-liquid mixed fluid discharged from the second pump chamber 101 flows into the bubble generator 28, and microbubbles and nanobubbles are generated by the bubble generator 28. Due to such a system configuration, the two-stage gas-liquid mixed fluid compression in the first pump chamber 100 and the second pump chamber 101 and the two-stage bubble generation by the bubble generator 281f and the bubble generator 28 are performed. Therefore, microbubbles and nanobubbles can be efficiently generated in the high-pressure gas-liquid mixed fluid. That is, the above-mentioned “micro high pressure bubble” is generated.
In particular, in the bubble generation device 281f, homogeneous mixing of gas and liquid, and generation of microbubbles and nanobubbles in the gas-liquid mixed fluid are performed. Based on this, when the pump 10f according to the present embodiment is applied to the gas-liquid mixed pumping system 1d according to the fourth embodiment and the piston 77 exists at the top dead center in the first pump chamber 100, the cylinder head If gas is supplied from the gas supply system 60 according to the fourth embodiment to the first pump chamber 100 via 80f, the amount of gas mixed into the liquid can be greatly increased, and combustion is performed. As a result of fuel refinement due to rapid expansion at the speed of sound of “micro high-pressure bubbles” after injection (supply), the amount of oxygen involved in burners, gas turbines, gasoline engines, diesel engines, etc. In a combustor, it can greatly contribute to combustion improvement.

<第7実施形態>
次いで、第7実施形態について説明する。
図13は、本実施形態に係る気液混合圧送システム1gの構成を示す図である。
なお、本実施形態において、上述した実施形態における構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態では、圧送ポンプ10gの構成は、第6実施形態の圧送ポンプ10fの構成と同様である。
<Seventh embodiment>
Next, a seventh embodiment will be described.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a gas-liquid mixed pressure feeding system 1g according to the present embodiment.
In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
In the present embodiment, the configuration of the pumping pump 10g is the same as the configuration of the pumping pump 10f of the sixth embodiment.

圧送ポンプ10gの第2ポンプ室101の第2吸入口90には、気体吸入管130が接続される。この気体吸入管130には、フィルター部171gが接続されており、第2ポンプ室101が膨張・吸入工程にある場合、フィルター部171gによって清浄化された空気が気体吸入管130及び第2吸入口90を介して第2ポンプ室101に吸入されることとなる。
また、第2ポンプ室101の第2吐出口91と、シリンダーヘッド80gに形成された気体加圧孔87gは、配管131を介して接続されている。この配管131には、電磁弁132が設けられている。第2ポンプ室101が圧縮・吐出工程にある場合、かつ、電磁弁132が開状態の場合、第2吐出口91を介して気体が配管131に吐出され、この配管131に吐出された気体が気体加圧孔87gを介して第1ポンプ室100に供給される。
また、第1ポンプ室100の第1吸入口81には、第1実施形態と同様の気液吸入系12が接続されており、第1ポンプ室100の第1吐出口82には、第1実施形態と同様の気液吐出系14が接続されている。
A gas suction pipe 130 is connected to the second suction port 90 of the second pump chamber 101 of the pressure pump 10g. A filter portion 171g is connected to the gas suction pipe 130, and when the second pump chamber 101 is in the expansion / suction process, the air purified by the filter portion 171g is supplied to the gas suction pipe 130 and the second suction port. The air is sucked into the second pump chamber 101 through 90.
The second discharge port 91 of the second pump chamber 101 and the gas pressurizing hole 87g formed in the cylinder head 80g are connected via a pipe 131. The pipe 131 is provided with an electromagnetic valve 132. When the second pump chamber 101 is in the compression / discharge process, and when the electromagnetic valve 132 is open, gas is discharged to the pipe 131 through the second discharge port 91, and the gas discharged to the pipe 131 is The gas is supplied to the first pump chamber 100 through the gas pressurizing hole 87g.
Further, the same gas-liquid suction system 12 as in the first embodiment is connected to the first suction port 81 of the first pump chamber 100, and the first discharge port 82 of the first pump chamber 100 is connected to the first discharge port 82. A gas-liquid discharge system 14 similar to that of the embodiment is connected.

次いで、本実施形態に係る気液混合圧送システム1gの動作について説明する。
第1ポンプ室100が膨張・吸入工程にあり、かつ、第2ポンプ室101が圧縮・吐出工程にある場合、第2ポンプ室101では、気体が圧縮された上で、第2吐出口91から吐出される。この場合、第2ポンプ室101は、気体を圧縮し、吐出する圧縮機として機能する。
同時に、第1ポンプ室100では、気液吸入系12から気液混合流体が第1吸入口81を介して吸入される。ここで吸入される気液混合流体は、ソニックノズル48によって気体の量が精密に制御された流体である。
そして、吸入終わり時期付近、すなわち、ピストン77が第1ポンプ室100における下死点近傍に至ったときに、電磁弁132が任意時間の間開状態となり、配管131及び気体加圧孔87gを介して、第2ポンプ室101によって圧縮された高圧の気体が第1ポンプ室100に噴出、供給される。これにより、第1ポンプ室100に吸入された気液混合流体に対し、多量の空気が混合される。
次いで、ピストン77が下死点に至った後、逆方向に向かって運動することにより、第1ポンプ室100において圧縮・吐出工程が開始されると、電磁弁132が閉状態とされる。この第1ポンプ室100における圧縮・吐出工程では、液体に対し多量の気体が混合された上で圧縮・吐出が行われる。このため、第1ポンプ室100から吐出される気液混合流体には、多量の気体が含まれることとなり、当該気液混合流体に対しバブル発生装置28によってマイクロバブルやナノバブルを発生させることにより、気体含有量の大きい「マイクロ(ナノ)バブル」流体を供給可能である。
なお、第1ポンプ室100が圧縮・吐出工程にある場合、第2ポンプ室101では、膨張・吸入工程が行われ、第2吸入口90を介して気体が吸入される。
Next, the operation of the gas-liquid mixed pressure feeding system 1g according to this embodiment will be described.
When the first pump chamber 100 is in the expansion / suction process and the second pump chamber 101 is in the compression / discharge process, the gas is compressed in the second pump chamber 101 from the second discharge port 91. Discharged. In this case, the second pump chamber 101 functions as a compressor that compresses and discharges gas.
At the same time, in the first pump chamber 100, the gas-liquid mixed fluid is sucked from the gas-liquid suction system 12 through the first suction port 81. The gas-liquid mixed fluid sucked here is a fluid in which the amount of gas is precisely controlled by the sonic nozzle 48.
Then, when the suction end timing is reached, that is, when the piston 77 reaches the bottom dead center in the first pump chamber 100, the electromagnetic valve 132 is opened for an arbitrary period of time, via the pipe 131 and the gas pressurizing hole 87g. Thus, the high-pressure gas compressed by the second pump chamber 101 is jetted and supplied to the first pump chamber 100. Thereby, a large amount of air is mixed with the gas-liquid mixed fluid sucked into the first pump chamber 100.
Next, after the piston 77 reaches the bottom dead center, the electromagnetic valve 132 is closed when the compression / discharge process is started in the first pump chamber 100 by moving in the reverse direction. In the compression / discharge process in the first pump chamber 100, compression / discharge is performed after a large amount of gas is mixed with the liquid. For this reason, the gas-liquid mixed fluid discharged from the first pump chamber 100 contains a large amount of gas. By generating microbubbles and nanobubbles by the bubble generator 28 with respect to the gas-liquid mixed fluid, “Micro (nano) bubble” fluids with high gas content can be supplied.
When the first pump chamber 100 is in the compression / discharge process, the expansion / suction process is performed in the second pump chamber 101, and gas is sucked through the second suction port 90.

ここで、大量の気体(例えば、空気)を混在させるには、通常、液体用ポンプの他に、圧縮機や高圧ガス・ボンベを別途用意する必要が有るが、本実施形態では、第2ポンプ室101が圧縮機として機能するため、これら装置を別途用意する必要が無く、コストの削減を実現することができる。
また、行程容積(=容量)が「π(D・S)/4」と大きい第1ポンプ室100を気液圧送ポンプとして用い、行程容積(=容量)が「π(D−d)・S/4」と小さい第2ポンプ室101を気体圧送ポンプ(=圧縮機)として用いて、第1ポンプ室100の吸入終わり時、圧縮された気体を噴射して、気体含有量の大きい「マイクロ(ナノ)バブル」流体を供給可能な特徴を有する。
さらに、第2ポンプ室101を気体用の圧縮機として活用する利点として、上述した利点の他にも、「仮に、ピストン77のピストンリング105から第1ポンプ室100側に些少の漏れが発生したとしても、気体に混在させて、再度、第2ポンプ室101に戻す事が可能」、「第1ポンプ室100では、空気等の気体が主で有るため、仮に、ピストン軸70を介して、直動部分に漏洩が有ったとしても、非腐食性流体のため、大きなトラブルを発生させない」等の優れた特徴を有する。
Here, in order to mix a large amount of gas (for example, air), it is usually necessary to separately prepare a compressor and a high-pressure gas cylinder in addition to the liquid pump. In this embodiment, the second pump Since the chamber 101 functions as a compressor, it is not necessary to prepare these devices separately, and cost reduction can be realized.
The first pump chamber 100 having a large stroke volume (= capacity) of “π (D 2 · S) / 4” is used as a gas-liquid pump, and the stroke volume (= capacity) is “π (D 2 -d 2). ) · S / 4 ”, which is a small second pump chamber 101, is used as a gas pump (= compressor), and at the end of the suction of the first pump chamber 100, the compressed gas is injected to increase the gas content. It has the feature of supplying “micro (nano) bubble” fluid.
Further, as an advantage of utilizing the second pump chamber 101 as a compressor for gas, in addition to the above-described advantages, “a slight leak occurred from the piston ring 105 of the piston 77 to the first pump chamber 100 side. However, it can be mixed with gas and returned to the second pump chamber 101 again. ”“ In the first pump chamber 100, since gas such as air is mainly used, temporarily, via the piston shaft 70, Even if there is a leak in the linear motion part, it is a non-corrosive fluid and does not cause major trouble.

<第8実施形態>
次いで、第8実施形態について説明する。
図14は、本実施形態に係る気液混合圧送システム1hの構成を示す図である。
なお、本実施形態において、上述した実施形態における構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態に係る圧送ポンプ10hは、ピストン軸160を収納した軸ケース161を備え、この軸ケース161は端壁162、163を備えている。各端壁162、163には各々ベアリング164、165が配置され、一対のベアリング164、165にはピストン軸160が回転自在、かつ軸ケース161内を往復動自在に支持されている。軸ケース161の端壁162、163を貫通したピストン軸160の両外端部には、各々ピストン166、167が固着されており、これらピストン166、167は、軸ケース161の両端に連結されたシリンダー168、169内に摺動自在に収容されている。ピストン166、167の外周には、ピストンリング175がそれぞれ取り付けられている。
<Eighth Embodiment>
Next, an eighth embodiment will be described.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a gas-liquid mixed pressure feeding system 1h according to the present embodiment.
In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The pump 10h according to this embodiment includes a shaft case 161 that houses a piston shaft 160, and the shaft case 161 includes end walls 162 and 163. Bearings 164 and 165 are disposed on the end walls 162 and 163, respectively, and the piston shaft 160 is supported by the pair of bearings 164 and 165 so as to be rotatable and reciprocally movable in the shaft case 161. Pistons 166 and 167 are fixed to both outer ends of the piston shaft 160 that penetrates the end walls 162 and 163 of the shaft case 161, respectively. These pistons 166 and 167 are connected to both ends of the shaft case 161. The cylinders 168 and 169 are slidably accommodated. Piston rings 175 are attached to the outer circumferences of the pistons 166 and 167, respectively.

シリンダー168、169にはバルブシート170が取り付けられ、バルブシート170には吸入口171及び吐出口172が設けられ、吸入口171及び吐出口172には、各々ばねで付勢された吸入弁体173及び吐出弁体174が設けられている。
ピストン166、167の押し退け側にはポンプ室176、177が形成され、ピストン166、167のピストン軸側には背圧室178、179が形成されている。各背圧室178、179は、軸ケース161の端壁162、163に形成された連通孔180を通じて軸ケース161の気密室181に連通している。軸ケース161の外側には正逆回転可能なモーター183が配置され、該モーター183の出力軸184にはカップリング185を介して駆動軸186が連結されている。駆動軸186は封止部187、及びベアリング188を介して気密室181内に延出し、該駆動軸186の先端にはピニオンギア190が固着されている。
ピニオンギア190は、ピストン軸160に固定されたラックギア191に噛み合い、モーター183の駆動によりピニオンギア190が回転すると、これに噛み合うラックギア191を介してピストン軸160が気密室181内を往復運動する。
A valve seat 170 is attached to the cylinders 168 and 169. The valve seat 170 is provided with a suction port 171 and a discharge port 172. The suction port 173 and the discharge port 172 are each provided with a suction valve body 173 biased by a spring. And a discharge valve body 174 is provided.
Pump chambers 176 and 177 are formed on the pushing side of the pistons 166 and 167, and back pressure chambers 178 and 179 are formed on the piston shaft side of the pistons 166 and 167, respectively. Each of the back pressure chambers 178 and 179 communicates with the airtight chamber 181 of the shaft case 161 through a communication hole 180 formed in the end walls 162 and 163 of the shaft case 161. A motor 183 that can rotate forward and backward is disposed outside the shaft case 161, and a drive shaft 186 is coupled to an output shaft 184 of the motor 183 via a coupling 185. The drive shaft 186 extends into the hermetic chamber 181 via a sealing portion 187 and a bearing 188, and a pinion gear 190 is fixed to the tip of the drive shaft 186.
The pinion gear 190 meshes with a rack gear 191 fixed to the piston shaft 160, and when the pinion gear 190 rotates by driving the motor 183, the piston shaft 160 reciprocates in the hermetic chamber 181 through the rack gear 191 meshing with the pinion gear 190.

モーター183には、「パルス・モーター」や「サーボ・モーター」等の正逆回転モーターが使用され、「制御装置(不図示)」により、任意の“一定の”「ピストン速度で制御」される。このため、前掲の例と同じく、等しい「吸気・吐出流速」で流体の吐出が行われ、脈動のない吐出が確保される。これらの作動行程は、前掲の場合と同じで、一方のポンプが「圧縮・吐出行程」に有る時、他方のポンプは「膨張・吸入行程」が行われる。そして、ピストン166が上死点に達すると、上死点マーカー193が、近接センサー194により検知されと共に、ピストン167が上死点に達すると、上死点マーカー195が、近接センサー196に検出される。   The motor 183 uses a forward / reverse rotating motor such as a “pulse motor” or a “servo motor”, and is controlled by an arbitrary “constant” “piston speed” by a “control device (not shown)”. . For this reason, as in the previous example, fluid is discharged at the same “intake / discharge flow velocity”, and discharge without pulsation is ensured. These operating strokes are the same as in the above case. When one pump is in the “compression / discharge stroke”, the other pump is in the “expansion / intake stroke”. When the piston 166 reaches the top dead center, the top dead center marker 193 is detected by the proximity sensor 194. When the piston 167 reaches the top dead center, the top dead center marker 195 is detected by the proximity sensor 196. The

本実施形態に係る圧送ポンプ10eでは、モーター183の回転を直線運動に変換させる手段を備えると共に、ピストン166、167に連接するピストン軸160をベアリング164、165で保持して軸方向に移動させているため、シリンダー168、169とピストン166、167の芯出し精度を高めることにより、シリンダー168、169とピストン166、167との直接摺動が零となり、従来問題となっていたピストンとシリンダーの磨耗から解消される。
つまり、本実施形態に係る圧送ポンプ10eでは、ベアリング164、165に保持されて、ピストン軸160が、シリンダー168、169の中心軸を水平に移動するため、クランク軸機構の往復動ポンプのような、シリンダー壁面への回転時の押し付け力発生が無い。この結果、ピストン166,167がシリンダー壁との摺動摩擦がゼロで、ピストンリン175グが摺動するのみで、滑り性能に優れるピストンリン175を使用する事で、気液流体に関わらず、磨耗の少ない稼働が可能となる。
The pressure feed pump 10e according to the present embodiment includes means for converting the rotation of the motor 183 into linear motion, and the piston shaft 160 connected to the pistons 166 and 167 is held by the bearings 164 and 165 and moved in the axial direction. Therefore, by increasing the centering accuracy of the cylinders 168, 169 and the pistons 166, 167, the direct sliding between the cylinders 168, 169 and the pistons 166, 167 becomes zero, and the piston and cylinder wear, which has been a problem in the past, has become a problem. Is eliminated.
That is, in the pumping pump 10e according to the present embodiment, the piston shaft 160 is held by the bearings 164 and 165 and the center shaft of the cylinders 168 and 169 moves horizontally. No pressing force is generated when rotating on the cylinder wall. As a result, the pistons 166 and 167 have zero sliding friction with the cylinder wall, and the piston ring 175 only slides. By using the piston ring 175 having excellent sliding performance, the wear is made regardless of the gas-liquid fluid. Less operation is possible.

また、気液吸入管24は、分岐部198で第1気液吸入管199と、第2気液吸入管200とに分岐しており、第1気液吸入管199が、シリンダー168側の吸入口171に接続され、第2気液吸入管200が、シリンダー169側の吸入口171に接続されている。
さらに、気液吐出管26は、分岐部201で第1気液吐出管202と、第2気液吐出管203とに分岐しており、第1気液吐出管202がシリンダー168側の吐出口172に接続され、第2気液吐出管203がシリンダー169側の吐出口172に接続されている。
The gas-liquid suction pipe 24 branches into a first gas-liquid suction pipe 199 and a second gas-liquid suction pipe 200 at a branching portion 198, and the first gas-liquid suction pipe 199 is sucked on the cylinder 168 side. The second gas-liquid suction pipe 200 is connected to the inlet 171 on the cylinder 169 side.
Furthermore, the gas-liquid discharge pipe 26 branches into a first gas-liquid discharge pipe 202 and a second gas-liquid discharge pipe 203 at the branching portion 201, and the first gas-liquid discharge pipe 202 is a discharge port on the cylinder 168 side. 172 and the second gas-liquid discharge pipe 203 is connected to the discharge port 172 on the cylinder 169 side.

次いで、本実施形態に係る気液混合圧送システム1hの動作について説明する。
モーター183の駆動に伴い、ピストン軸160がシリンダー168に向かう方向(図14中左方向)に等速運動すると、ポンプ室176で圧縮・吐出工程が実行されると共に、ポンプ室177で膨張・吸入工程が実行される。ポンプ室176における圧縮・吐出工程により、シリンダー168側の吐出口172から吐出された気液混合流体は、バブル発生装置28に流入し、バブル発生装置28においてナノバブルやマイクロバブルが発生された後、供給される。
一方、ピストン軸160がシリンダー169に向かう方向(図14中右方向)に等速運動すると、ポンプ室177で圧縮・吐出工程が実行されると共に、ポンプ室176で膨張・吸入工程が実行される。ポンプ室177における圧縮・吐出工程により、シリンダー169の吐出口172から吐出された気液混合流体は、バブル発生装置28に流入し、バブル発生装置28においてナノバブルやマイクロバブルが発生された後、供給される。
このように、ポンプ室176において圧縮・吐出工程が実行され、かつ、ポンプ室177において膨張・吸入工程が実行される状態と、ポンプ室176において膨張・吸入工程が実行され、かつ、ポンプ室177において圧縮・吐出工程が実行される状態とが交互に変位するため、圧送ポンプ10hから脈動の少ない状態で気液混合流体を吐出可能である。
Next, the operation of the gas-liquid mixed pressure feeding system 1h according to this embodiment will be described.
As the motor 183 is driven, when the piston shaft 160 moves at a constant speed in the direction toward the cylinder 168 (left direction in FIG. 14), the compression / discharge process is executed in the pump chamber 176 and the expansion / suction is performed in the pump chamber 177. The process is executed. The gas-liquid mixed fluid discharged from the discharge port 172 on the cylinder 168 side by the compression / discharge process in the pump chamber 176 flows into the bubble generator 28, and after nanobubbles and microbubbles are generated in the bubble generator 28, Supplied.
On the other hand, when the piston shaft 160 moves at a constant speed in the direction toward the cylinder 169 (right direction in FIG. 14), the compression / discharge process is executed in the pump chamber 177 and the expansion / suction process is executed in the pump chamber 176. . The gas-liquid mixed fluid discharged from the discharge port 172 of the cylinder 169 by the compression / discharge process in the pump chamber 177 flows into the bubble generating device 28 and is supplied after nano bubbles and micro bubbles are generated in the bubble generating device 28. Is done.
As described above, the compression / discharge process is performed in the pump chamber 176 and the expansion / suction process is performed in the pump chamber 177, and the expansion / suction process is performed in the pump chamber 176, and the pump chamber 177 is performed. Since the state in which the compression / discharge process is executed is alternately displaced, the gas-liquid mixed fluid can be discharged from the pressure feed pump 10h with little pulsation.

<第9実施形態>
次いで、第9実施形態について説明する。
図15は、本実施形態に係る気液混合圧送システム1iの構成を示す図である。
なお、本実施形態において、上述した実施形態における構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態に係る圧送ポンプ10iは、第6実施形態に係る圧送ポンプ10fと以下の点で異なっている。すなわち、軸ケース71についてシリンダー79が設けられている端と反対側の端には、シリンダー79iが設けられている。このシリンダー79i及びシリンダー79iに関連する部材の構造は、シリンダー79及びシリンダー79に関連する部材の構造と同一である。簡単に説明すると、シリンダー79iは、ピストン77iによって第1ポンプ室100iと、第2ポンプ室101iとに区分けされ、第1ポンプ室100iには、第1吸入口81iと、第1吐出口82iが設けられ、第2ポンプ室101iには、第2吸入口90iと、第2吐出口91iが設け設けられている。
<Ninth Embodiment>
Next, a ninth embodiment will be described.
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a gas-liquid mixed pressure feeding system 1 i according to the present embodiment.
In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The pumping pump 10i according to the present embodiment is different from the pumping pump 10f according to the sixth embodiment in the following points. In other words, a cylinder 79 i is provided at an end of the shaft case 71 opposite to the end where the cylinder 79 is provided. The structure of the cylinder 79i and the member related to the cylinder 79i is the same as the structure of the cylinder 79 and the member related to the cylinder 79. Briefly, the cylinder 79i is divided into a first pump chamber 100i and a second pump chamber 101i by a piston 77i. The first pump chamber 100i has a first suction port 81i and a first discharge port 82i. The second pump chamber 101i is provided with a second suction port 90i and a second discharge port 91i.

シリンダー79の第1ポンプ室100の第1吸入口81には、気液吸入系12が接続されている。また、第1吐出口82と、第2吸入口90とは、配管210で接続されており、この配管210には、バブル発生装置281が設けられている。また、第2ポンプ室101の第2吐出口91には、第1気液吐出管282が接続されている。
一方、シリンダー79iの第1ポンプ室100iの第1吸入口81iには、気液吸入系12iが接続されている。この気液吸入系12iの構成は、気液吸入系12の構成と同一であるため、その説明を省略する。また、第1吐出口82iと、第2吸入口90iとは、配管210iで接続されており、この配管210iには、バブル発生装置281iが設けられている。また、第2ポンプ室101iの第2吐出口91iには、第2気液吐出管282iが接続されている。
第1気液吐出管282と第2気液吐出管282iとは、分岐部285において連結しており、この分岐部285に気液吐出系14が接続されている。
A gas / liquid suction system 12 is connected to the first suction port 81 of the first pump chamber 100 of the cylinder 79. Further, the first discharge port 82 and the second suction port 90 are connected by a pipe 210, and a bubble generator 281 is provided in the pipe 210. A first gas / liquid discharge pipe 282 is connected to the second discharge port 91 of the second pump chamber 101.
On the other hand, a gas-liquid suction system 12i is connected to the first suction port 81i of the first pump chamber 100i of the cylinder 79i. Since the configuration of the gas-liquid suction system 12i is the same as that of the gas-liquid suction system 12, the description thereof is omitted. The first discharge port 82i and the second suction port 90i are connected by a pipe 210i, and a bubble generating device 281i is provided in the pipe 210i. A second gas / liquid discharge pipe 282i is connected to the second discharge port 91i of the second pump chamber 101i.
The first gas-liquid discharge pipe 282 and the second gas-liquid discharge pipe 282 i are connected at a branch portion 285, and the gas-liquid discharge system 14 is connected to the branch portion 285.

次いで、本実施形態に係る気液混合圧送システム1iの動作について説明する。
ピストン軸70がシリンダー79側(図15中左側)に向かって運動すると、シリンダー79の第1ポンプ室100では、圧縮・吐出工程が実行される。すなわち、ピストン77によって気液混合流体が圧縮され、第1吐出口82から吐出される。第1吐出口82から吐出された気液混合流体は、バブル発生装置281においてマイクロバブルやナノバブルが発生され、膨張・吸入工程を実行する第2ポンプ室101に吸入される。
さらに同時に、シリンダー79iの第1ポンプ室100iでは、膨張・吸入工程が実行される。すなわち、気液吸入系12iから気液混合流体が第1ポンプ室100iに吸入される。同時に、シリンダー79iの第2ポンプ室101iでは、圧縮・吐出工程が実行される。すなわち、第2ポンプ室101iにおいて、圧縮された気液混合流体が第2吐出口91iから吐出される。ここで第2吐出口91iから吐出された気液混合流体は、バブル発生装置28に流入し、このバブル発生装置28においてマイクロバブルや、ナノバブルが発生される。
Next, the operation of the gas-liquid mixed pressure feeding system 1i according to this embodiment will be described.
When the piston shaft 70 moves toward the cylinder 79 (left side in FIG. 15), the compression / discharge process is executed in the first pump chamber 100 of the cylinder 79. That is, the gas-liquid mixed fluid is compressed by the piston 77 and discharged from the first discharge port 82. The gas-liquid mixed fluid discharged from the first discharge port 82 generates microbubbles and nanobubbles in the bubble generator 281 and is sucked into the second pump chamber 101 that performs the expansion / suction process.
At the same time, the expansion / suction process is executed in the first pump chamber 100i of the cylinder 79i. That is, the gas-liquid mixed fluid is sucked into the first pump chamber 100i from the gas-liquid suction system 12i. At the same time, the compression / discharge process is executed in the second pump chamber 101i of the cylinder 79i. That is, in the second pump chamber 101i, the compressed gas-liquid mixed fluid is discharged from the second discharge port 91i. Here, the gas-liquid mixed fluid discharged from the second discharge port 91i flows into the bubble generator 28, and microbubbles and nanobubbles are generated in the bubble generator 28.

一方、ピストン軸70がシリンダー79i側(図15中右側)に向かって運動すると、シリンダー79の第1ポンプ室100では、膨張・吸入工程が実行される。すなわち、気液吸入系12から気液混合流体が第1ポンプ室100に吸入される。同時に、シリンダー79の第2ポンプ室101では、圧縮・吐出工程が実行される。すなわち、第2ポンプ室101において、圧縮された気液混合流体が第2吐出口91から吐出される。ここで第2吐出口91から吐出された気液混合流体は、バブル発生装置28に流入し、このバブル発生装置28においてマイクロバブルや、ナノバブルが発生される。
さらに同時に、シリンダー79iの第1ポンプ室100iでは、圧縮・吐出工程が実行される。すなわち、ピストン77iによって気液混合流体が圧縮され、第1吐出口82iから吐出される。第1吐出口82から吐出された気液混合流体は、バブル発生装置281iにおいてマイクロバブルやナノバブルが発生され、膨張・吸入工程を実行する第2ポンプ室101iに吸入される。
On the other hand, when the piston shaft 70 moves toward the cylinder 79i (the right side in FIG. 15), the expansion / suction process is executed in the first pump chamber 100 of the cylinder 79. That is, the gas-liquid mixed fluid is sucked into the first pump chamber 100 from the gas-liquid suction system 12. At the same time, the compression / discharge process is executed in the second pump chamber 101 of the cylinder 79. That is, in the second pump chamber 101, the compressed gas / liquid mixed fluid is discharged from the second discharge port 91. Here, the gas-liquid mixed fluid discharged from the second discharge port 91 flows into the bubble generator 28, and microbubbles and nanobubbles are generated in the bubble generator 28.
At the same time, the compression / discharge process is performed in the first pump chamber 100i of the cylinder 79i. That is, the gas-liquid mixed fluid is compressed by the piston 77i and discharged from the first discharge port 82i. The gas-liquid mixed fluid discharged from the first discharge port 82 generates micro bubbles and nano bubbles in the bubble generating device 281i, and is sucked into the second pump chamber 101i that executes the expansion / suction process.

本実施形態によれば、圧送ポンプ10iによって脈動の少ない吐出が確保される。さらに、第2ポンプ室101、101iが圧縮・吐出工程を実行する場合、バブル発生装置281、281iによって既にマイクロバブルやナノバブルが発生した状態の気液混合流体が圧縮されることとなり、内包するマイクロバブルやナノバブルを含む気泡の液中への溶存と微小化が促進される。また、第2ポンプ室101、101iにおける圧縮・吐出工程により、第2ポンプ室101、101iから第2吐出口91、90iを介して吐出された気液混合流体は、バブル発生装置28によってさらにマイクロバブルやナノバブルの発生が行われるため、効率的に、かつ、確実にマイクロバブルやナノバブルが発生される。   According to this embodiment, discharge with little pulsation is ensured by the pressure feed pump 10i. Furthermore, when the second pump chambers 101 and 101i perform the compression / discharge process, the gas-liquid mixed fluid in the state in which microbubbles and nanobubbles have already been generated is compressed by the bubble generators 281 and 281i, and the contained micro Dissolution and miniaturization of bubbles including bubbles and nanobubbles are promoted. Further, the gas-liquid mixed fluid discharged from the second pump chambers 101 and 101i through the second discharge ports 91 and 90i by the compression / discharge process in the second pump chambers 101 and 101i is further micronized by the bubble generator 28. Since bubbles and nanobubbles are generated, microbubbles and nanobubbles are generated efficiently and reliably.

なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、上述した実施形態では、気体流量調整部20におけるソニックノズル48の個数は、「4」であったが、ソニックノズル48の個数はこれに限らず、システムによって実現した期待流量に応じて適切な個数を設けることができる。
The above-described embodiment is merely an aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied within the scope of the present invention.
For example, in the embodiment described above, the number of sonic nozzles 48 in the gas flow rate adjustment unit 20 is “4”, but the number of sonic nozzles 48 is not limited to this, and is appropriate according to the expected flow rate realized by the system. A large number can be provided.

1、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i 気液混合圧送システム
10、10b、10、10d、10e、10f、10g、10h、10i 圧送ポンプ
11 吸入口
13 吐出口
20 気体流量調整部(気体混合手段)
28、281、281f、281i バブル発生装置
48、481、482、483、484 ソニックノズル
49、491、492、493、494 電磁弁(開閉弁)
57 圧縮機
70、160 ピストン軸
71、161 軸ケース
77、77i、166、167 ピストン
79、79i、168、169 シリンダー
81、81i 第1吸入口
82、82i 第1吐出口
90、90i 第2吸入口
91、92i 第2吐出口
100、100i 第1ポンプ室
101、101i 第2ポンプ室
171 吸入口
172 吐出口
176、177 ポンプ室
1, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i Gas-liquid mixed pumping system 10, 10b, 10, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h, 10i Pumping pump 11 Suction port 13 Discharge port 20 Gas flow rate Adjustment unit (gas mixing means)
28, 281, 281f, 281i Bubble generator 48, 481, 482, 483, 484 Sonic nozzle 49, 491, 492, 493, 494 Solenoid valve (open / close valve)
57 Compressor 70, 160 Piston shaft 71, 161 Shaft case 77, 77i, 166, 167 Piston 79, 79i, 168, 169 Cylinder 81, 81i First suction port 82, 82i First discharge port 90, 90i Second suction port 91, 92i Second discharge port 100, 100i First pump chamber 101, 101i Second pump chamber 171 Suction port 172 Discharge port 176, 177 Pump chamber

Claims (15)

気液混合流体を圧送する圧送ポンプと、
この圧送ポンプの吸入側で液体に気体を混合する気体混合手段とを備え、
前記気体混合手段は、複数のソニックノズルを並列に備え、いずれかのソニックノズルを流通制限し、気体混合量を制御可能としたことを特徴とする気液混合圧送システム。
A pump that pumps the gas-liquid mixed fluid;
Gas mixing means for mixing gas with liquid on the suction side of this pump,
The gas mixing means comprises a plurality of sonic nozzles arranged in parallel, the flow of any of the sonic nozzles is restricted, and the gas mixing amount can be controlled.
前記気体混合手段は、各ソニックノズルに対応して開閉弁を備え、いずれかの開閉弁を遮断して、対応するソニックノズルを流通制限し、気体混合量を制御することを特徴とする請求項1に記載の気液混合圧送システム。   The gas mixing means includes an on / off valve corresponding to each sonic nozzle, shuts off any of the on / off valves, restricts the flow of the corresponding sonic nozzle, and controls the gas mixing amount. The gas-liquid mixed pressure feeding system according to 1. 前記圧送ポンプの駆動を開始してから所定の間は、各前記開閉弁を遮断して気体の混合を停止することを特徴とする請求項2に記載の気液混合圧送システム。   3. The gas-liquid mixed pressure feeding system according to claim 2, wherein each of the on-off valves is shut off to stop gas mixing for a predetermined period after the driving of the pressure feeding pump is started. 前記ソニックノズルに一定の圧力で気体を供給する一定圧力印加手段を備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の気液混合圧送システム。   The gas-liquid mixed pressure feeding system according to any one of claims 1 to 3, further comprising constant pressure applying means for supplying gas to the sonic nozzle at a constant pressure. 前記一定圧力印加手段は、前記ソニックノズルの上流に設けられた圧縮機であることを特徴とする請求項4に記載の気液混合圧送システム。   5. The gas-liquid mixed pressure feeding system according to claim 4, wherein the constant pressure applying means is a compressor provided upstream of the sonic nozzle. 前記圧送ポンプに対し、気体を供給する気体供給手段をさらに備え、
前記圧送ポンプは、吸入した気液混合流体に、前記気体供給手段から供給された気体を混合した上で、気液混合流体を圧縮し、吐出することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の気液混合圧送システム。
Gas supply means for supplying gas to the pressure pump is further provided,
6. The pump according to claim 1, wherein the pressure-feed pump compresses and discharges the gas-liquid mixed fluid after mixing the gas supplied from the gas supply unit with the sucked gas-liquid mixed fluid. Gas-liquid mixed pressure feeding system according to the above.
前記圧送ポンプは、
軸ケースにピストン軸を往復駆動自在に収納し、
前記軸ケースを貫通した前記ピストン軸の一方の外端部にピストンを固着し、
前記ピストンを前記軸ケースに連結したシリンダー内に収容し、
前記シリンダー内で前記ピストンの外に向かう面側に第1ポンプ室を形成し、この第1ポンプ室に第1吸入口及び第1吐出口を設ける一方、前記ピストンの内に向かう面側に第2ポンプ室を形成し、この第2ポンプ室に第2吸入口及び第2吐出口を設け、
前記ピストンの往復駆動に応じて、第1ポンプ室での吸入動作及び第2ポンプ室での吐出動作と、第1ポンプ室での吐出動作及び第2ポンプ室での吸入動作とを交互に行うポンプであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の気液混合圧送システム。
The pressure pump is
The piston shaft is housed in the shaft case so that it can be driven back and forth.
A piston is fixed to one outer end of the piston shaft penetrating the shaft case,
The piston is accommodated in a cylinder connected to the shaft case,
A first pump chamber is formed on the surface side of the cylinder that faces the outside of the piston, and a first suction port and a first discharge port are provided in the first pump chamber, while a first pump chamber is formed on the surface side of the piston that faces the inside. 2 pump chambers are formed, and a second suction port and a second discharge port are provided in the second pump chamber,
The suction operation in the first pump chamber and the discharge operation in the second pump chamber, and the discharge operation in the first pump chamber and the suction operation in the second pump chamber are alternately performed according to the reciprocating drive of the piston. 4. The gas-liquid mixed pressure feeding system according to claim 1, wherein the gas-liquid mixed pressure feeding system is a pump.
前記圧送ポンプによって吸入される気液混合流体が流通する気液吸入管を2つに分岐し、一方の管を前記第1吸入口に接続すると共に、他方の管を前記第2吸入口に接続し、
前記圧送ポンプから吐出される気液混合流体が流通する気液吐出管を2つに分岐し、一方の管を前記第1吐出口に接続すると共に、他方の管を前記第2吐出口に接続したことを特徴とする請求項7に記載の気液混合圧送システム。
The gas-liquid suction pipe through which the gas-liquid mixed fluid sucked by the pressure pump flows is branched into two, and one pipe is connected to the first suction port and the other pipe is connected to the second suction port. And
The gas-liquid discharge pipe through which the gas-liquid mixed fluid discharged from the pressure pump flows is branched into two, and one pipe is connected to the first discharge port and the other pipe is connected to the second discharge port. 8. The gas-liquid mixed pressure feeding system according to claim 7, wherein
前記第1吸入口及び前記第2吸入口のうち、いずれか一方の吸入口に、前記圧送ポンプによって吸入される気液混合流体が流通する気液吸入管を接続し、前記一方の吸入口と対応する吐出口と他方の吸入口とを管接続し、前記他方の吸入口と対応する吐出口に、前記圧送ポンプから吐出される気液混合流体が流通する気液吐出管を接続したことを特徴とする請求項7に記載の気液混合圧送システム。   A gas-liquid suction pipe through which a gas-liquid mixed fluid sucked by the pump is circulated is connected to one of the first suction port and the second suction port, and the one suction port A corresponding discharge port and the other suction port are connected by a pipe, and a gas-liquid discharge pipe through which the gas-liquid mixed fluid discharged from the pressure pump is connected is connected to the discharge port corresponding to the other suction port. The gas-liquid mixed pressure feeding system according to claim 7, 前記一方の吸入口と対応する吐出口と前記他方の吸入口とを接続する管にバブル発生装置を設けたことを特徴とする請求項9に記載の気液混合圧送システム。   The gas-liquid mixed pressure feeding system according to claim 9, wherein a bubble generating device is provided in a pipe connecting the discharge port corresponding to the one suction port and the other suction port. 前記ピストン軸が、前記ピストンから外側に向かって突出しないように、前記ピストン軸の外側の先端に前記ピストンを固着し、
前記第1吸入口に、前記気液吸入管を接続し、前記第1吐出口と前記第2吸入口とを管接続し、前記第2吐出口に前記気液吐出管を接続したことを特徴とする請求項9又は10に記載の気液混合圧送システム。
The piston shaft is fixed to the outer tip of the piston shaft so that the piston shaft does not protrude outward from the piston,
The gas / liquid inlet pipe is connected to the first inlet, the first outlet and the second inlet are connected, and the gas / liquid outlet is connected to the second outlet. The gas-liquid mixed pressure feeding system according to claim 9 or 10.
前記第1ポンプ室及び前記第2ポンプ室のうち、いずれかの一方のポンプ室を気体を吸入して吐出する気体用ポンプ室として機能させ、他方のポンプ室を気液混合流体を吸入して吐出する気液用ポンプ室として機能させ、
気体用ポンプ室として機能させたポンプ室から吐出された空気を、気液用ポンプ室として機能させたポンプ室に吸入された気液混合流体に混合可能に構成したことを特徴とする請求項7に記載の気液混合圧送システム。
Either one of the first pump chamber and the second pump chamber functions as a gas pump chamber that sucks and discharges gas, and the other pump chamber sucks gas-liquid mixed fluid. It functions as a pump chamber for the gas-liquid to be discharged,
The air discharged from the pump chamber functioning as the gas pump chamber is configured to be mixed with the gas-liquid mixed fluid sucked into the pump chamber functioning as the gas-liquid pump chamber. The gas-liquid mixed pressure feeding system described in 1.
前記ピストン軸が、前記ピストンから外側へ突出しないように、前記ピストン軸の外側の先端に前記ピストンを固着し、
前記第2ポンプ室を気体用ポンプ室として機能させ、前記第1ポンプ室を気液用ポンプ室として機能させることを特徴とする請求項12に記載の気液混合圧送システム。
The piston is fixed to the outer tip of the piston shaft so that the piston shaft does not protrude outward from the piston,
13. The gas-liquid mixed pressure feeding system according to claim 12, wherein the second pump chamber functions as a gas pump chamber, and the first pump chamber functions as a gas-liquid pump chamber.
前記圧送ポンプは、
軸ケースにピストン軸を往復駆動自在に収納し、
前記軸ケースを貫通した前記ピストン軸の両方の外端部のそれぞれにピストンを固着し、
前記ピストンのそれぞれを前記軸ケースに連結したシリンダーのそれぞれの内部に収容し、
前記シリンダーのそれぞれにて、それぞれの前記ピストンの外に向かう面側に第1ポンプ室を形成し、この第1ポンプ室に第1吸入口及び第1吐出口を設ける一方、前記ピストンの内に向かう面側に第2ポンプ室を形成し、この第2ポンプ室に第2吸入口及び第2吐出口を設け、
前記ピストンの往復駆動に応じて、
一方の前記シリンダーにおける第1ポンプ室での吸入動作及び第2ポンプ室での吐出動作、及び、他方の前記シリンダーにおける第1ポンプ室での吐出動作及び第2ポンプ室での吸入動作と、
一方の前記シリンダーにおける第1ポンプ室での吐出動作及び第2ポンプ室での吸入動作、及び、他方の前記シリンダーにおける第1ポンプ室での吸入動作及び第2ポンプ室での吐出動作と、
を交互に行うポンプであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の気液混合圧送システム。
The pressure pump is
The piston shaft is housed in the shaft case so that it can be driven back and forth.
The piston is fixed to each of both outer ends of the piston shaft that penetrates the shaft case,
Each of the pistons is housed in each of the cylinders connected to the shaft case;
In each of the cylinders, a first pump chamber is formed on the surface side facing the outside of the piston, and a first suction port and a first discharge port are provided in the first pump chamber. A second pump chamber is formed on the facing surface side, and a second suction port and a second discharge port are provided in the second pump chamber,
Depending on the reciprocating drive of the piston,
A suction operation in the first pump chamber and a discharge operation in the second pump chamber in one of the cylinders; a discharge operation in the first pump chamber and a suction operation in the second pump chamber in the other cylinder;
A discharge operation in the first pump chamber and a suction operation in the second pump chamber in one of the cylinders; a suction operation in the first pump chamber and a discharge operation in the second pump chamber in the other cylinder;
The gas-liquid mixed pressure feeding system according to any one of claims 1 to 3, wherein the pump performs alternately.
前記ピストン軸を等速動力伝達機構にて駆動することを特徴とする請求項7ないし14のいずれかに記載の気液混合圧送システム。   15. The gas-liquid mixed pressure feeding system according to claim 7, wherein the piston shaft is driven by a constant speed power transmission mechanism.
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