JP2014226568A - Gas-liquid mixer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気体をナノレベルに微細化するとともに、液体と混合してナノバブル含有液を生成する気液混合装置に関する。 The present invention relates to a gas-liquid mixing apparatus that refines a gas to a nano level and mixes it with a liquid to generate a nanobubble-containing liquid.
従来、気液混合装置の一形態として、特許文献1に開示されたものがある。すなわち、特許文献1には、液体中に浸漬した水中ポンプの吐出口部に、気泡を微細化するとともに液体と均一に混合する気液混合手段を接続して構成した気液混合装置が開示されている。
Conventionally, there exists a thing disclosed by
そして、かかる気液混合装置では、水中ポンプの吸入口部から気体と液体を吸入して、水中ポンプの吐出口部から気体と液体を気液混合手段に圧送することで、気液混合手段により微細(数μ〜数十μ)な気泡を含む液体(気液混合液)を生成するようにしており、ダム底へ気液混合液を放出して曝気処理を可能としている。 In such a gas-liquid mixing device, gas and liquid are sucked from the suction port of the submersible pump, and gas and liquid are pumped from the discharge port of the submersible pump to the gas-liquid mixing unit. A liquid (gas-liquid mixture) containing fine bubbles (several μ to several tens μ) is generated, and the gas-liquid mixture is discharged to the bottom of the dam to enable aeration processing.
ところが、特許文献1に開示された気液混合装置では、気液混合手段により生成される気泡が微細(数μ〜数十μ)といってもマイクロレベル程度であり、ナノレベルではないために、用途がダム底への曝気処理に限定されていた。つまり、産業上の利用範囲が制限されていた。また、水中ポンプの吸入口部から大きな気泡が吸入されると、水中ポンプがエア噛みを起こし易いという不具合がある。つまり、水中ポンプがエア噛みを起こすと、水中ポンプが空回りに近い状態となってポンプ効率の大幅な低下や、キャビテーション発生の主因となる。
However, in the gas-liquid mixing apparatus disclosed in
そこで、本発明は、産業上の利用範囲を拡大することができるナノレベルの気泡混じりの液体を生成することができるとともに、エア噛みを防止することができる気液混合装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has an object to provide a gas-liquid mixing device that can generate a nano-level bubble-mixed liquid that can expand the industrial application range and can prevent air entrainment. And
請求項1記載の発明に係る気液混合装置は、液体中に浸漬した水中ポンプの吸入口部の近傍に、供給された気体を微細気泡となして液体中に散気する微細気泡生成手段を配設する一方、水中ポンプの吐出口部に、微細気泡をさらに微細化するとともに液体と均一に混合する気液混合手段を接続して構成し、気液混合手段は、水中ポンプの吐出口部と連通する気液供給路と、気液供給路に連通して気泡と液体を蛇行させながら流動させるとともに、液体中に気泡を微細化して分散・混合する分散・混合流路とを具備し、分散・混合流路は、気液供給路の軸線方向と周方向に間隔をあけて多数連通して、各分散・混合流路の終端部から気泡混じりの液体を流出させるようにしたことを特徴とする。 In the gas-liquid mixing apparatus according to the first aspect of the present invention, the fine bubble generating means for forming the supplied gas into fine bubbles and diffusing in the liquid is provided in the vicinity of the suction port of the submersible pump immersed in the liquid. On the other hand, the discharge port of the submersible pump is connected to a gas-liquid mixing means that further refines the fine bubbles and uniformly mixes with the liquid. The gas-liquid mixing means is connected to the discharge port of the submersible pump. A gas-liquid supply path that communicates with the gas-liquid supply path, and a dispersion / mixing flow path that communicates with the gas-liquid supply path while causing the bubbles and the liquid to meander while flowing, and finely disperses and mixes the bubbles in the liquid. A large number of dispersion / mixing channels are communicated at intervals in the axial direction and circumferential direction of the gas-liquid supply channel, and the liquid mixed with bubbles is allowed to flow out from the terminal portion of each dispersion / mixing channel. And
かかる気液混合装置では、混合処理対象である液体中に水中ポンプを浸漬して、外部から供給された気体を微細気泡生成手段によりマクロレベルの微細気泡となして液体中に散気する。そして、水中ポンプの吸入口部から気泡混じりの液体を吸入するとともに、水中ポンプの吐出口部から気液混合手段に気泡混じりの液体を圧送することで、気液混合手段により微細気泡をさらにナノレベルに微細化するとともに液体と均一に混合することができる。 In such a gas-liquid mixing apparatus, a submersible pump is immersed in a liquid to be mixed, and gas supplied from the outside is converted into macro-level fine bubbles by the fine bubble generating means and diffused into the liquid. Then, the liquid mixed with bubbles is sucked from the suction port of the submersible pump, and the liquid mixed with bubbles is pumped from the discharge port of the submersible pump to the gas-liquid mixing unit. It can be finely divided to a level and uniformly mixed with a liquid.
つまり、水中ポンプ内に吸入する前に予め気体を微細化してマクロレベルの微細な気泡となすことで、水中ポンプのエア噛みを防止するとともに、水中ポンプから吐出した後にマクロレベルの微細な気泡を気液混合手段によりさらに微細化することができるため、段階的にかつ堅実に大部分の気泡をナノレベルに微細化することができる。 In other words, the gas is made fine in advance before being sucked into the submersible pump to form macro-level fine bubbles, thereby preventing air biting of the submersible pump and removing macro-level fine bubbles after discharging from the submersible pump. Since it can be further refined by the gas-liquid mixing means, most of the bubbles can be refined to the nano level in a stepwise and steady manner.
そして、気液混合手段は、水中ポンプの吐出口部と連通する気液供給路に、気泡と液体を蛇行させながら流動させるとともに、液体中に気泡を微細化して分散・混合する分散・混合流路を、気液供給路の軸線方向と周方向に間隔をあけて多数連通して、各分散・混合流路の終端部から気泡混じりの液体を流出させるようにしているため、気液混合手段における圧力損失を低減させることができるとともに、ナノレベルの気泡が均一に混じった液体の流出量の増大化(効率化)を図ることができる。 The gas-liquid mixing means disperses and mixes the gas and liquid in a gas-liquid supply path communicating with the discharge port of the submersible pump while causing the bubbles and liquid to meander and finely disperse and mix the bubbles in the liquid. Gas-liquid mixing means because a large number of passages communicate with each other at intervals in the axial direction and the circumferential direction of the gas-liquid supply path so that the liquid mixed with bubbles flows out from the terminal end of each dispersion / mixing flow path. Can be reduced, and the flow rate (efficiency) of the liquid in which nano-level bubbles are uniformly mixed can be increased.
ここで、気体としては、例えば、酸素ガス、窒素ガス、オゾンガス、炭酸ガス、又は空気を採択することができ、液体としては、例えば、水を採択することができる。そして、水と、酸素ガス、窒素ガス、オゾンガス、炭酸ガス、又は空気を混合した場合には、これらの気体を成分とするナノバブルを含むナノバブル含有水を生成することができる。 Here, for example, oxygen gas, nitrogen gas, ozone gas, carbon dioxide gas, or air can be adopted as the gas, and for example, water can be adopted as the liquid. And when water and oxygen gas, nitrogen gas, ozone gas, carbon dioxide gas, or air are mixed, the nanobubble containing water containing the nanobubble which uses these gases as a component can be produced | generated.
このように、ナノレベルの所望の気泡混じりの液体を生成することができる気液混合装置は、好適な産業分野に採用可能であるため、産業上の利用範囲を拡大することができる。 Thus, since the gas-liquid mixing apparatus which can produce | generate the liquid of the nano level desired bubble mixing can be employ | adopted for a suitable industrial field | area, it can expand the industrial utilization range.
請求項2記載の発明に係る気液混合装置は、請求項1記載の発明に係る気液混合装置であって、分散・混合流路は、対向状に配置した板状の第1エレメントと第2エレメントの対面同士間に形成するとともに、分散・混合流路は、両エレメントの始端縁部間を流入口となす一方、両エレメントの終端縁部間を流出口となし、両エレメントの各対向面には同一の深さと大きさを有する複数の凹部群を流入口側から流出口側に向けて形成するとともに、対向する凹部同士は相互に連通するように位置を違えて配置して、各凹部群の対向する凹部間には気泡と液体が蛇行しながら合流と分流を繰り返しながら流入口側から流出口側に向けて流動するように形成したことを特徴とする。 A gas-liquid mixing apparatus according to a second aspect of the present invention is the gas-liquid mixing apparatus according to the first aspect of the present invention, wherein the dispersion / mixing flow path includes a plate-shaped first element and a first element arranged in an opposing manner. While forming between the two elements facing each other, the dispersion / mixing flow path serves as an inflow port between the start edge of both elements, and serves as an outflow port between the end edges of both elements. A plurality of concave portions having the same depth and size are formed on the surface from the inlet side toward the outlet side, and the opposing concave portions are arranged at different positions so as to communicate with each other. Between the recesses facing each other in the recess group, the bubble and the liquid are formed so as to flow from the inlet side toward the outlet side while repeating merging and splitting while meandering.
かかる気液混合装置では、圧力損失を低減させることができる分散・混合流路をコンパクトに形成することができるとともに、コンパクトに形成された分散・混合流路を多数形成することができるため、ナノレベルの気泡が均一に混じった液体の流出量の増大化(効率化)を図ることができる。 In such a gas-liquid mixing apparatus, a dispersion / mixing flow path that can reduce pressure loss can be formed compactly, and a large number of compactly formed dispersion / mixing flow paths can be formed. It is possible to increase (efficiency) the outflow amount of the liquid in which the level bubbles are uniformly mixed.
請求項3記載の発明に係る気液混合装置は、請求項1又は2記載の発明に係る気液混合装置であって、収容ケース内に、水中ポンプと微細気泡生成手段と気液混合手段を収容し、収容ケースには、液体が流入する液体流入孔と、送電用ケーブルを挿通するためのケーブル挿通部と、気体供給パイプを接続するためのパイプ接続部とを設け、ケーブル挿通部を通して収容ケース内の水中ポンプに収容ケース外から送電用ケーブルを接続し、パイプ接続部を通して収容ケース内の微細気泡生成手段に収容ケース外から気体供給パイプを接続したことを特徴とする。 A gas-liquid mixing apparatus according to a third aspect of the invention is the gas-liquid mixing apparatus according to the first or second aspect of the invention, wherein the submersible pump, the fine bubble generating means, and the gas-liquid mixing means are provided in the housing case. The housing case is provided with a liquid inflow hole through which liquid flows, a cable insertion portion for inserting a power transmission cable, and a pipe connection portion for connecting a gas supply pipe, and is accommodated through the cable insertion portion. A power transmission cable is connected to the submersible pump in the case from outside the housing case, and a gas supply pipe is connected to the fine bubble generating means in the housing case from the outside of the housing case through a pipe connection portion.
かかる気液混合装置では、水中ポンプと微細気泡生成手段と気液混合手段を収容した収容ケースを水槽等の液中に浸漬することで、液中にナノレベルの気泡混合液体を吐出させることができる。この際、収容ケースに形成したケーブル挿通部を通して収容ケース内の水中ポンプに収容ケース外から送電用ケーブルを接続し、また、収容ケースに形成したパイプ接続部を通して収容ケース内の微細気泡生成手段に収容ケース外から気体供給パイプを接続しておくことで、電源と気体供給源から水中ポンプへの電気と気体の供給を確保することができる。 In such a gas-liquid mixing apparatus, a nano-level bubble mixed liquid can be discharged into the liquid by immersing the storage case containing the submersible pump, the fine bubble generating means, and the gas-liquid mixing means in a liquid such as a water tank. it can. At this time, the power transmission cable is connected from the outside of the housing case to the submersible pump in the housing case through the cable insertion portion formed in the housing case, and to the fine bubble generating means in the housing case through the pipe connection portion formed in the housing case. By connecting the gas supply pipe from the outside of the housing case, it is possible to ensure the supply of electricity and gas from the power source and the gas supply source to the submersible pump.
したがって、電源と気体供給源が確保できる場所であれば、気液混合装置を手軽に搬入することで混合処理対象を気液混合処理することができる。そのため、移動する乗り物であっても、その乗り物に電源としてのバッテリーと気体供給源が載置されていれば、例えば、活魚車の蓄養用水槽や漁船の漁獲物収容水槽にも気液混合装置を手軽に搬入・浸漬することができるとともに、気液混合液体を生成することができる。 Therefore, if it is a place where a power source and a gas supply source can be ensured, the gas-liquid mixing process can be performed on the mixing target by easily carrying in the gas-liquid mixing device. Therefore, even if it is a moving vehicle, if the battery and the gas supply source are mounted on the vehicle, for example, the gas-liquid mixing device can also be used for a fish tank for a live fish car or a fish tank for a fishing boat. Can be easily carried in and immersed, and a gas-liquid mixed liquid can be generated.
本発明によれば、次のような効果が生起される。すなわち、本発明では、産業上の利用範囲を拡大することができるナノレベルの気泡が混じった液体を生成することができるとともに、水中ポンプのエア噛みを防止することができる。気液混合手段は気液混合手段における圧力損失を低減させることができるため、気液混合手段に液体を圧送する水中ポンプの電力消費量の低減を図ることができるとともに、ナノレベルの気泡が均一に混じった液体の流出量の増大化(効率化)を図ることができる。 According to the present invention, the following effects are produced. That is, according to the present invention, it is possible to generate a liquid mixed with nano-level bubbles that can expand the industrial application range, and it is possible to prevent air biting of the submersible pump. Since the gas-liquid mixing means can reduce the pressure loss in the gas-liquid mixing means, the power consumption of the submersible pump that pumps the liquid to the gas-liquid mixing means can be reduced, and the nano-level bubbles are uniform. It is possible to increase (efficiency) the outflow amount of the liquid mixed with.
以下に、本発明係る第1実施形態と第2実施形態と第2実施形態の変形例を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a first embodiment, a second embodiment, and a modification of the second embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態に係る気液混合装置の説明]
(気液混合装置全体の概略的説明)
図1〜図4に示すMは、第1実施形態に係る気液混合装置であり、気液混合装置Mは、図1〜図4に示すように、収容ケース10内に、液体中に浸漬して使用する水中ポンプPと、供給された気体を微細気泡となして液体中に散気する微細気泡生成手段20と、微細気泡をさらに微細化するとともに液体と均一に混合する気液混合手段30を収容して構成している。
[Description of Gas-Liquid Mixing Device According to First Embodiment]
(Schematic description of the entire gas-liquid mixing device)
1-4 is the gas-liquid mixing apparatus which concerns on 1st Embodiment, and the gas-liquid mixing apparatus M is immersed in the liquid in the
混合処理対象は気体と液体であり、気体としては、例えば、酸素ガス、窒素ガス、オゾンガス、炭酸ガス、又は空気を採択することができ、液体としては、例えば、水や海水を採択することができる。そして、水と、酸素ガス、窒素ガス、オゾンガス、炭酸ガス、又は空気を混合した場合には、これらの気体を成分とするナノバブルを含むナノバブル含有水を生成することができる。これらの気体の採択形態を具体的に説明すると下記の通りである。 The mixing target is a gas and a liquid. As the gas, for example, oxygen gas, nitrogen gas, ozone gas, carbon dioxide gas, or air can be adopted, and as the liquid, for example, water or seawater can be adopted. it can. And when water and oxygen gas, nitrogen gas, ozone gas, carbon dioxide gas, or air are mixed, the nanobubble containing water containing the nanobubble which uses these gases as a component can be produced | generated. The manner in which these gases are adopted will be specifically described as follows.
(1)酸素ガスを成分とするナノバブルを含むナノバブル含有水は、水中の溶存酸素を高めることができるので、酸素ガスを用いた水産養殖、活魚の蓄養、活魚の輸送、排水処理に活用することができる。この際、水産養殖用の水槽内、活魚の蓄養用の水槽内、活魚の輸送用の水槽内、排水処理用の水槽内に気液混合装置を浸漬することで、各水槽内の水を、迅速かつ簡単に酸素ガスを成分とするナノバブルを含むナノバブル含有水となすことができる。 (1) Since nanobubble-containing water containing nanobubbles containing oxygen gas as a component can increase dissolved oxygen in the water, it should be used for aquaculture using oxygen gas, live fish farming, live fish transport, and wastewater treatment. Can do. At this time, by immersing the gas-liquid mixing device in the tank for aquaculture, in the tank for live fish farming, in the tank for transporting live fish, in the tank for wastewater treatment, the water in each tank It is possible to quickly and easily form nanobubble-containing water containing nanobubbles containing oxygen gas as a component.
(2)窒素ガスを成分とするナノバブルを含むナノバブル含有水は、酸化防止作用があるので、酸化に弱い対象物(例えば、生鮮魚介類)および製品の酸化を防止することができる。この際、例えば、生鮮魚介類を収容した水槽内に気液混合装置を浸漬することで、各水槽内の水を、迅速かつ簡単に窒素ガスを成分とするナノバブルを含むナノバブル含有水となすことができる。 (2) Since the nanobubble-containing water containing nanobubbles containing nitrogen gas as an ingredient has an antioxidant action, it is possible to prevent oxidation of objects (eg, fresh seafood) and products that are vulnerable to oxidation. At this time, for example, by immersing the gas-liquid mixing device in the aquarium containing fresh fish and shellfish, the water in each aquarium is quickly and easily made into nanobubble-containing water containing nanobubbles containing nitrogen gas as a component. Can do.
(3)オゾンガスは強い酸化力を有するので、強い酸化力を有するナノバブル含有水を生成することができ、オゾンガスを成分とするナノバブルは、ナノバブル含有水中に長時間滞留するので、所望の物質を完全に酸化することができる。 (3) Since ozone gas has strong oxidizing power, nanobubble-containing water having strong oxidizing power can be generated, and nanobubbles containing ozone gas as a component stay in nanobubble-containing water for a long time, so that the desired substance is completely removed. Can be oxidized to.
(4)炭酸ガスを成分とするナノバブルを含むナノバブル含有水は、洗浄作用、血流量およびインスリン様成長因子の増加作用などを有するので、このナノバブル含有水は浴槽水として用いるのが好適である。また、空気は大量に存在するので、ナノバブルの材料費を低コストに抑制できる。 (4) Since the nanobubble-containing water containing nanobubbles containing carbon dioxide as a component has a cleaning action, an increase in blood flow, and an insulin-like growth factor, this nanobubble-containing water is preferably used as bath water. Moreover, since air exists in large quantities, the material cost of nanobubbles can be suppressed at a low cost.
上記したように、ナノレベルの所望の気泡混じりの液体を生成することができる気液混合装置Mは、好適な産業分野に採用可能であるため、産業上の利用範囲を拡大することができる。 As described above, since the gas-liquid mixing apparatus M that can generate a liquid with a desired level of bubbles in the nano level can be used in a suitable industrial field, the industrial application range can be expanded.
(収容ケースの説明)
収容ケース10は、図1〜図4に示すように、上面開口の四角形扁平箱型に形成した底部ケース形成体11に、下面開口の四角形箱型に形成した被覆ケース形成体12を連結して形成している。被覆ケース形成体12の周壁を形成する前・後端壁12a,12bと左・右側壁12c,12dには、それぞれ液体が流入する液体流入孔13を多数形成している。被覆ケース形成体12の天井部12eには、筒状のケーブル挿通部14とパイプ接続部15をそれぞれ上下方向に貫通状に設けている。ケーブル挿通部14は送電用ケーブル6を挿通するためのケーブル挿通孔を有している。また、パイプ接続部15は外部気体供給パイプ7と内部気体供給パイプ22を連通連結するためのパイプ連通路を有している。
(Description of the storage case)
As shown in FIGS. 1 to 4, the
水中ポンプPは、図示しないモータを収容したモータ収容部1の下方に、図示しないインペラを収容したインペラ収容部2を連設し、インペラ収容部2の下端に脚部3を垂設して構成している。インペラ収容部2は扁平容器状に形成して、底部に流体(本実施形態では気泡混じりの液体)を吸入する吸入口部4を下方へ向けて円形開口状に形成する一方、モータ収容部1よりも前方へ膨出状に形成した膨出部2aの上面部に流体を吐出する吐出口部5を上方へ向けて円形開口状に形成している。収容ケース10内の水中ポンプPのモータには、収容ケース10外からケーブル挿通部14に挿通した送電用ケーブル6を接続している。水中ポンプPの脚部3は、固定ブラケット8を介して底部ケース形成体11に立設状に固定している。9は角部保護体、12fは把手であり、把手12fを把持することで気液混合装置Mの搬入・搬出等の移動作業が楽に行える。Esは送電用ケーブル6を通して水中ポンプPに電気を供給する電源である。そして、水中ポンプPは、モータによりインペラを回転させることで、吸入口部4から流体を吸入するとともに、吐出口部5から流体を吐出可能としている。
The submersible pump P is configured such that an impeller
(微細気泡生成手段の説明)
微細気泡生成手段20は、図2〜図4に示すように、散気部21と、散気部21に連通連結した内部気体供給パイプ22とを具備している。散気部21は、セラミックス等により多孔質状となした散気体21aを筒状に形成して、散気体21aの両端部に支持片21b,21bを設けている。一方の支持片21bの中央部には筒状の接続部21cを突設しており、接続部21cの内側端部は散気体21aの内部空間と連通させるとともに、接続部21cの外側端部に内部気体供給パイプ22の一端を外嵌して連通連結している。
(Explanation of fine bubble generation means)
As shown in FIGS. 2 to 4, the fine bubble generating means 20 includes an
本実施形態では、底部ケース形成体11上に、水中ポンプPの脚部3の左右側方に位置させて、左右一対の散気部21、21を配設している。両散気部21、21の接続部21c,21cは、前方へ向けて突出させている。内部気体供給パイプ22は、被覆ケース形成体12の天井部12eに設けたパイプ接続部15の下端部に基端部を接続しており、先端部には二叉状に分岐させた二叉分岐部22a,22aを形成して、接続部21c,21cに各二叉分岐部22a,22aを外嵌して連通連結している。パイプ接続部15の上端部には外部気体供給パイプ7の先端部を接続し、外部気体供給パイプ7の基端部は気体供給源Asに接続している。そして、気体供給源Asから気体を外部気体供給パイプ7→パイプ接続部15→内部気体供給パイプ22→二叉分岐部22a,22a→接続部21c,21c→散気体21a,21aに供給し、多孔質性の散気体21a,21aの表面を通して液体中に散気させるようにしている。この際、各散気体21a,21aから散気される気泡はマイクロレベルに微細化されるようにしている。なお、散気部21としては、例えば、(有)ニューマリンズ製の「エアーストン」(商品名)を使用することができる。
In the present embodiment, a pair of left and
(気液混合手段の説明)
気液混合手段30は、図2〜図4に示すように、水中ポンプPの吐出口部5に起立状に連通連結しており、図6に示すように、吐出口部5と連通する気液供給路31と、気液供給路31に連通して気泡と液体を蛇行させながら流動させるとともに、液体中に気泡を微細化して分散・混合する分散・混合流路32とを具備している。分散・混合流路32は、気液供給路31の軸線方向と周方向に間隔をあけて多数連通して、各分散・混合流路32の終端部から気泡混じりの液体を流出させるようにしている。
(Explanation of gas-liquid mixing means)
The gas-liquid mixing means 30 is connected in an upright manner to the
すなわち、気液供給路31は気液供給路形成ケース33内に形成されるようにしており、気液供給路形成ケース33は、図5〜図7に示すように、正八角形筒状に形成した周壁34と、周壁34の上端面に張設して形成した上端面部35と、周壁34の下端面に張設して形成した下端面部36とから形成している。下端面部36は周壁34よりも外方へ張り出した円板状に形成している。下端面部36の後部には周壁34内に位置させて導入口37を形成するとともに、導入口37の周縁部に位置する下端面部36の下面には導入口37よりも大径で円筒状の導入案内体38を垂設して、導入案内体38内と導入口37を上下方向に連通させている。導入案内体38は吐出口部5に嵌入させて、インペラ収容部2に気液供給路形成ケース33を連通連結することができる。この際、インペラ収容部2の吐出口部5には、導入案内体38及び導入口37を介して気液供給路形成ケース33内の気液供給路31が連通している。
That is, the gas-
気液供給路形成ケース33には、図5及び図6に示すように、多数個の混合ユニット40を取り付けている。すなわち、気液供給路形成ケース33の周壁34は前記したように正八角形筒状に形成しており、周壁34の八つの各平面には上下方向に間隔をあけて複数(本実施形態では4個)の流路連通孔39を円形開口状に形成している。周壁34の八つの各平面には、各流路連通孔39を閉蓋するように混合ユニット40を取り付けている。
As shown in FIGS. 5 and 6, a large number of mixing
混合ユニット40は、図9〜図11に示すように、略同形の円板状に形成した第1エレメント41と第2エレメント42を対向状に配置して、両エレメント41,42の対面同士間に分散・混合流路32を形成している。
As shown in FIGS. 9 to 11, the mixing
分散・混合流路32は、両エレメント41,42の始端縁部である中央部間を、第1エレメント41の中央部に形成した流入口43を介して前記流路連通孔39と連通させる一方、両エレメント41,42の終端縁部である外周縁部間を半径方向に開口する流出口44となしている。両エレメント41,42の各対向面には同一の深さと大きさを有する多数の凹部45,46の群を流入口43側から流出口44側に向けて整然と隙間無く形成している。そして、対向する凹部45,46同士は相互に連通するように位置を違えて配置して、対向する各凹部45,46間には気泡混じりの液体が蛇行しながら合流と分流を繰り返しながら流入口43側から流出口44側に向けて流動するように形成している。
The dispersion /
気液供給路形成ケース33の下端面部36上には、図5及び図8に示すように、周壁34と上端面部35を被覆する混合気液導出路形成ケース50を載置・連結して、気液供給路形成ケース33の外表面と混合気液導出路形成ケース50の内表面との間に混合気液導出路51を形成している。混合気液導出路形成ケース50は、円筒状の周壁形成片52と、周壁形成片52の上端縁部に連設した天井形成片53と、周壁形成片52の前上部に開口した円形状の導出口54の周縁部から前方へ向けて突設した円筒状の導出案内体55とを具備している。導出案内体55は、図1〜図4に示すように、収容ケース10の前端壁12aの上部に開口した円形状の開口部12gから前方へ突出させている。周壁形成片52の下端内周縁部には、その周縁に沿わせて内方へ膨出する膨出部56を形成し、膨出部56に上下方向に軸線を向けた多数の雌ねじ穴56aを周方向に間隔をあけて形成している。36aは下端面部36の外周部に雌ねじ穴56aに整合させて形成した多数のビス孔であり、雌ねじ穴56aにビス孔36aに通したビス57を螺着することで、下端面部36に混合気液導出路形成ケース50を連結している。
On the lower
第1実施形態に係る気液混合装置Mは、上記のように構成しているものであり、かかる気液混合装置Mによれば、下記のような作用効果が生起される。すなわち、混合処理対象である液体中に収容ケース10を浸漬することで、液体中に水中ポンプPを浸漬して、気体供給源Asから気体供給パイプ22を通して散気体21a,21aに気体を供給し、散気体21a,21aを通してマイクロレベルに微細化された気泡を液体中に散気させる。そして、水中ポンプPを駆動させて、その吸入口部4から気泡混じりの液体(初期気泡混合液体)Rを吸入するとともに、水中ポンプPの吐出口部5から導入口37を通して気液供給路形成ケース33内に圧送する。気液供給路形成ケース33内に圧送された初期気泡混合液体Rは、流路連通孔39→流入口43→混合ユニット40の分散・混合流路32内に流入し、蛇行しながら合流と分流を繰り返しながら流出口44側に向けて流動する。この際、マイクロレベルに微細化された気泡はナノレベルに微細されるとともに液体と均一に混合される。また、水中ポンプP内に吸入する前に予め気体を微細化してマクロレベルの微細な気泡となすことで、水中ポンプPのエア噛みを防止するとともに、水中ポンプPから吐出した後にマクロレベルの微細な気泡を混合ユニット40によりさらに微細化することができるため、堅実に大部分の気泡をナノレベルにすることができる。
The gas-liquid mixing apparatus M according to the first embodiment is configured as described above. According to the gas-liquid mixing apparatus M, the following operational effects are produced. That is, by immersing the
そして、液体中に気泡を微細化して分散・混合する分散・混合流路32は、気液供給路31の軸線方向と周方向に間隔をあけて多数連通して、各分散・混合流路32の終端部から気泡混じりの液体(図5及び図6に示す終期気泡混合液体Rm)を流出させるようにしているため、混合ユニット40における圧力損失を低減させることができるとともに、ナノレベルの終期気泡混合液体Rmの流出量の増大化(効率化)を図ることができる。また、圧力損失を低減させることができる分散・混合流路32をコンパクトに形成することができるとともに、コンパクトに形成された分散・混合流路32を多数形成することができるため、ナノレベルの終期気泡混合液体Rmの流出量の増大化(効率化)を図ることができる。
A large number of dispersion /
混合ユニット40の流出口44から流出された終期気泡混合液体Rmは、混合気液導出路51→導出口54→導出案内体55から混合処理対象である液体中に吐出される。
The final bubble mixed liquid Rm flowing out from the
(混合ユニット40の構成の具体的な説明)
次に、混合ユニット40の構成をより具体的に説明する。すなわち、混合ユニット40は、図6,図9〜図11に示すように、中央部に初期気泡混合液体Rの流入口43を形成した円板状の第1エレメント41に、円板状の第2エレメント42を対面させて配置して、両エレメント41,42の対面間に中央部側の流入口43から流入した初期気泡混合液体Rを周縁部側に向けて半径方向に流動させて分散・混合する分散・混合流路32を形成して構成している。第1エレメント41の中央部、つまり、流入口43の中心部に支持片60を介してビス孔部61を設ける一方、第2エレメント42の中央部にビス孔62を形成して、符合させたビス孔部61とビス孔62中にビス63を螺着することで、両エレメント41,42を対面状態に連結して混合ユニット40を形成している。両エレメント41,42の上下部にはそれぞれ符合する第1・第2取付孔64,64,65,65を中心軸と平行させて貫通状に形成するとともに、気液供給路形成ケース33の周壁34に第1・第2取付孔64,64,65,65と符合する第3取付孔66,66を形成して、これら第1〜第3取付孔64〜66中に取付ボルト67を螺着することで、周壁34に混合ユニット40を取り付けている。
(Specific description of the configuration of the mixing unit 40)
Next, the configuration of the mixing
分散・混合流路32は、図9〜図11に示すように、第1・第2エレメント41,42の対向面にそれぞれ開口形状が正六角形(ハニカム状)である同形・同大の多数の凹部45,46を隙間のない状態で整然と配列して形成している。各エレメント41,42の凹部45,46の開口面は突き合わせ状に面接触させるとともに、相互に連通するように位置を違えて配置している。初期気泡混合液体Rの流入口43を中心とする同一円周上に配置した各エレメント41,42の凹部45,46の数は、中心部側から周縁部側に向けて漸次増大させて、流動方向である半径方向に分流数(分散数)を増大させている。両エレメント41,42の間の周縁部側に流出口44を形成している。
As shown in FIGS. 9 to 11, the dispersion /
両エレメント41,42の当接面は、図11に示すように、第1エレメント41の凹部45の中心位置に、第2エレメント42の3つの凹部46が集まっている角部48が位置する状態で当接している。
As shown in FIG. 11, the contact surface of both
このような状態で第1エレメント41と第2エレメント42を当接させると、第1エレメント41の凹部45と第2エレメント42の凹部46との間で初期気泡混合液体Rを流動させることができる。
When the
したがって、例えば、第1エレメント41の凹部45側から第2エレメント42の凹部46側に初期気泡混合液体Rが流れる場合を考えると、初期気泡混合液体Rは、2つの流路に分流(分散)されることになる。
Therefore, for example, considering the case where the initial bubble mixed liquid R flows from the
つまり、第1エレメント41の凹部45の中央位置に配置された第2エレメント42の角部48は、初期気泡混合液体Rを分流する分流部として機能する。逆に、第2エレメント42側から第1エレメント41側に初期気泡混合液体Rが流れる場合を考えると、2方から流れてきた初期気泡混合液体Rが1つの凹部45に流れ込むことで合流することになる。この場合、第2エレメント42の角部48は、合流部として機能する。
That is, the
また、第2エレメント42の凹部46の中心位置にも、第1エレメント41の3つの凹部45が集まっている角部47が位置する。この場合は、第1エレメント41の角部47が上述した分流部や合流部として機能する。
Further, the
このように、相互に対向状態に対面配置された両エレメント41,42の間には、中央の流入口43から両エレメント41,42の軸線方向に供給された初期気泡混合液体Rが、分流と合流(分散と混合)を繰り返しながら両エレメント41,42の放射線方向(軸線方向と直交する半径方向)に蛇行状態にて流動する分散・混合流路32(図6参照)が形成されている。この分散・混合流路32において初期気泡混合液体Rが流動する過程で、初期気泡混合液体Rに分散・混合処理が施されて終期気泡混合液体Rmが生成される。
As described above, the initial bubble mixed liquid R supplied in the axial direction of the
このように構成した混合ユニット40では、第1・第2エレメント41,42の凹部45,46の数は、中心部側から周縁部側に向けて漸次増大しているため、初期気泡混合液体Rが合流する凹部45,46の数は周縁部側ほど増大するとともに、それに比例して数多く分流(分散)される。そのため、分散・混合流路32においては、初期気泡混合液体Rにせん断力が作用して微細化される回数が、初期気泡混合液体Rの流動方向(周縁部側に向かう半径方向)に沿って漸次増大する。その結果、マイクロレベルの気泡を含有する初期気泡混合液体Rが、分散・混合流路32を通して堅実にナノレベルの気泡を含有する終期気泡混合液体Rmとなって大量に流出される。
In the mixing
[第2実施形態に係る気液混合装置の説明]
図12〜図14に示すMは、第2実施形態に係る気液混合手段30であり、気液混合手段30は、図12〜図14に示すように、四角形箱型に形成した混合ケース110内に一方向(本実施形態では左右方向)に伸延する四角形板状に形成した混合ユニット120を多数層状に配設して構成している。混合ケース110は左右方向に伸延する四角形板状の天井部115及び底部116と、天井部115及び底部116の前後左右側縁部間に介設した四角形板状の前・後・左・右側壁部117,117,118,118とにより形成している。底部116の中央部には円形の導入口111を設けて、水中ポンプPの吐出口部5に導入口111を連通連結することで、導入口111から気液混合手段30内に初期気泡混合液体Rを加圧状態にて導入するようにしている。混合ケース110内には混合ユニット120を配設して、導入口111から導入された初期気泡混合液体R中の気泡を混合ユニット120によりさらに微細化して終期気泡混合液体Rmを生成するようにしている。混合ケース110の天井部115には導入口111よりも小径で円形の導出口112を設けて、導出口112から混合ユニット120により混合された終期気泡混合液体Rmを導出するようにしている。そして、導入口111には導入案内体154を連通連結するとともに、導出口112には導出案内体155を連通連結している。本実施形態では混合ケース110の上下中央部に導入口111と導出口112を形成し、混合ケース110内の左右側部に一対の混合ユニット120,120をそれぞれ左右対称に配設している。
[Description of Gas-Liquid Mixing Device According to Second Embodiment]
M shown in FIGS. 12-14 is the gas-liquid mixing means 30 which concerns on 2nd Embodiment, and as shown in FIGS. 12-14, the gas-liquid mixing means 30 is the mixing
混合ケース110内には混合ユニット支持体170を介して多数の混合ユニット120を整然と配設している。混合ユニット支持体170は一方向(本実施形態では左右方向)に伸延する四角形板状に形成した上・下板171,172と、上・下板171,172の前後側縁部間に介設した前・後側壁173,174とから、左右側方が開口された四角形筒状に形成している。175は左側開口部、176は右側開口部である。177は下板の中央部に形成した連通口部であり、連通口部177は導入口111と整合させて形成して、導入口111から連通口部177を通して混合ケース110内に初期気泡混合液体Rが流入するようにしている。
A large number of mixing
混合ユニット120は、左右横長の四角形板状に形成した第1エレメント130の下面131と第2エレメント140の上面141である面同士を対向状に配置している。両エレメント130,140の始端縁部(本実施形態では内側端縁部)は導入口111の内径と略同一幅に形成した流入口150となす一方、両エレメント130,140の終端縁部(本実施形態では外側端縁部)は流入口150と略同一幅に形成した流出口151となしている。対向面である各上・下面131,141にはそれぞれ同一の深さと大きさを有する複数(本実施形態では2つ)の凹部群132,133,142,143を流入口側から流出口側に向けて間隔をあけて区分して形成している。
In the
すなわち、凹部群132は、第1エレメント130の下面131の流入口150側に開口形状が(底面視)正六角形で有底筒状の凹部134を幅方向(本実施形態では前後方向)にわたって隙間のない状態で伸延方向(本実施形態では左右方向)に複数列(本実施形態では4列)隣接させて垂設し、凹部134を下方に向けて開口させている。いわゆるハニカム状に多数の凹部134が形成されている。凹部群133は、第1エレメント130の下面131の流出口151側に開口形状が(底面視)正六角形で有底筒状の凹部135を幅方向(本実施形態では前後方向)にわたって隙間のない状態で伸延方向(本実施形態では左右方向)に複数列(本実施形態では5列)隣接させて垂設し、凹部135を下方に向けて開口させている。いわゆるハニカム状に多数の凹部135が形成されている。凹部135の開口面の径は、凹部134の開口面の径の二分の一以下の小径に形成している。そして、凹部135の筒長は凹部134の筒長の二分の一以下の短幅に形成している。
That is, the
また、凹部群142は、第2エレメント140の上面141の流入口150側に底面視正六角形で有底筒状の凹部144を幅方向(本実施形態では前後方向)にわたって隙間のない状態で伸延方向(本実施形態では左右方向)に複数列(本実施形態では4列)隣接させて突設し、凹部144を上方に向けて開口させている。いわゆるハニカム状に多数の凹部144が形成されている。凹部群143は、第2エレメント140の上面141の流出口151側に底面視正六角形で筒状の凹部145を幅方向(本実施形態では前後方向)にわたって隙間のない状態で伸延方向(本実施形態では左右方向)に複数列(本実施形態では5列)隣接させて突設し、凹部145を上方に向けて開口させている。いわゆるハニカム状に多数の凹部145が形成されている。凹部144は凹部134と上下線対称で同一の有底筒状形状となす一方、凹部145は凹部135と上下線対称で同一の有底筒状形状となしている。
Further, the
そして、第1・第2エレメント130,140間の流出口151側には複数層(本実施形態では2層)の蛇行流路を形成している。すなわち、凹部群133,143同士の間に四角形板状に形成した分割エレメント180を配設している。そして、分割エレメント180の上・下面にはそれぞれ凹部群181,182を形成している。凹部群181は分割エレメント180の上面に凹部135と同一の有底筒状形状に形成した凹部183を幅方向(本実施形態では前後方向)にわたって隙間のない状態で伸延方向(本実施形態では左右方向)に複数列(本実施形態では5列)隣接させて上方へ向けて突設して、上方に向けて開口させている。また、分割エレメント180の下面には凹部145と同一の有底筒状形状に形成した凹部184を幅方向(本実施形態では前後方向)にわたって隙間のない状態で伸延方向(本実施形態では左右方向)に複数列(本実施形態では5列)下方へ向けて突設して、下方に向けて開口させている。
A plurality of layers (two layers in this embodiment) meandering channels are formed on the
凹部群132を形成する凹部134と凹部群142を形成する凹部144同士は、対向させて配置するとともに相互に連通するように位置を違えて配置している。つまり、凹部134(144)の中心位置に、凹部144(134)の角部146(136)が位置する状態で当接している。したがって、例えば、第1エレメント130の凹部134側から第2エレメント140の凹部144側に初期気泡混合液体Rが流れる場合を考えると、初期気泡混合液体Rは、2つの流路に分流(分散)されることになる。すなわち、第1エレメント130の凹部134の中央位置に位置された第2エレメント140の角部146は、初期気泡混合液体Rを分流する分流部として機能する。逆に、第2エレメント140側から第1エレメント130側に初期気泡混合液体Rが流れる場合を考えると、2方から流れてきた初期気泡混合液体Rが1つの凹部134に流れ込むことで合流することになる。この場合、第2エレメント140の凹部144の中央位置に位置された第1エレメント130の角部136は、合流部として機能する。
The
凹部群133を形成する凹部135と凹部群181を形成する凹部183同士及び凹部群182を形成する凹部184と凹部群143を形成する凹部145同士は、それぞれ上記した対向する凹部134,144同士と同様に相互に連通するように対向させて配置するとともに位置を違えて配置している。つまり、本実施形態では凹部135と凹部145の開口面を相互に整合させて配置し、整合させて配置した凹部135,145とは位置を違えて凹部183,184を配置している。137,147,185,186はそれぞれ凹部135,145,183,184の角部である。このように、第1・第2エレメント130,140の流出口151側には凹部群133,181間及び凹部群182,143間にそれぞれ蛇行流路が形成されて、上下に二層の蛇行流路が形成されるようにしている。なお、第1・第2エレメント130,140の流出口151側の蛇行流路は、分割エレメント180を設けることなく凹部群133,143間に単一の蛇行流路が形成されるようにすることもできる。
The
各凹部群132,142、凹部群133,181及び凹部群182,143の間には、第1エレメント130の下面131と第2エレメント140の上面141とにより幅方向(本実施形態では左右方向)に伸延する扁平な中継流路160が形成されている。中継流路160は凹部134,144の約3列分の幅を有している。
Between each of the
このように構成して、初期気泡混合液体Rが各凹部群132,142の対向する凹部134,144間を合流と分流を繰り返しながら流入口150側から流出口151側に向けて蛇行しながら流動して終期気泡混合液体Rmとなる。そして、各凹部群132,142、凹部群133,181及び凹部群182,143の間における第1エレメント130の下面131と第2エレメント140の上面141との間に形成された扁平な中継流路160では終期気泡混合液体Rmが整流化される。そして、整流化された終期気泡混合液体Rmが凹部群133,181及び凹部群182,143の対向する凹部135,183間及び凹部184,145間に円滑に分岐・流入されるとともに、合流と分流を繰り返しながら流入口150側から流出口151側に向けて蛇行しながら流動する。この際、凹部135,183,184,145の開口面の径が凹部134,144の開口面の径の二分の一以下の小径に形成されているため、凹部135,183間及び凹部184,145間で受けるせん断力により終期気泡混合液体Rm中の気泡がさらに微細化される。その結果、終期気泡混合液体Rm中の気泡は堅実にナノレベルに微細化される。
With such a configuration, the initial bubble mixed liquid R flows while meandering from the
混合ユニット支持体170内には導入口111と連通する連通口部177を中心に、その左右側方にそれぞれ多数(本実施形態では10個)の混合ユニット120を線対称となるように多層に段積み状に配設して、左右側の多層の混合ユニット120間の空間に連通口部177から混合ユニット支持体170の上板171の下面まで直状に伸延する導入路113が形成されるようにしている。そして、導入路113には複数の混合ユニット120の各流入口150を連通させている。また、混合ケース110内には左右の流出口151,151と対面する左・右側壁部118,118の内面及び天井部115の内面に沿って導出路114が形成されるようにしている。そして、導出路114の始端側には左右側開口部175,176を介して複数の混合ユニット120の各流出口151を連通させる一方、導出路114の終端側には導出口112を連通させている。
In the
複数(多数)の混合ユニット120は多層に重合させて配置し、上下方向に伸延する仮想同一直線に沿わせて各流入口150を配置して、各流入口150と直交状態に導入路113を連通させることで導入路113が上下方向に直状に形成されるようにしている。また、上下方向に伸延する仮想同一直線に沿わせて各流出口151を配置して、各流出口151と直交状態に導出路114の始端部を連通させることで導出路114の始端部、つまり、左右側開口部175,176に連通する部分が上下方向に直状に形成されるようにしている。
A plurality of (many) mixing
導入路113の軸線と直交する半径方向(本実施形態では水平方向)に伸延する複数(本実施形態では左右に2つ)の混合ユニット120を同一平面上に、かつ、導入路113の軸線に沿って複数段(本実施形態では左右に10段ずつの多数段)に形成している。
A plurality of (two in the left and right in this embodiment) mixing
混合ユニット120はアクリル樹脂等の合成樹脂により各パーツ(構成部材)を形成して、これらを接着剤により一体的に接着することで一体的に構成することも、また、ステンレス鋼等の合金により各パーツを形成して、これらをビス止めにより一体的に組み付けることで一体的に構成するもできる。
The
上記のように構成した第2実施形態としての気液混合手段30では、例えば水中ポンプPにより導入口111を通して混合ケース110に初期気泡混合液体Rを導入し、混合ケース110内に配設した混合ユニット120により導入された複数の異なる初期気泡混合液体Rを混合して、混合された終期気泡混合液体Rmを導出口112から混合ケース110外に導出することができる。
In the gas-liquid mixing means 30 as the second embodiment configured as described above, for example, the initial bubble mixed liquid R is introduced into the mixing
そして、混合ユニット120では、面同士を対向状に配置した板状の第1エレメント130と第2エレメント140の始端縁部間である流入口150から複数の異なる初期気泡混合液体Rを流入させて、両エレメント130,140の終端縁部間である流出口151から流出させるまでの間に、かかる初期気泡混合液体Rを各凹部群132,133,142,143の対向する凹部134,144間,凹部135,183間及び凹部184,145間にて合流と分流を繰り返しながら蛇行させて流動させることにより、堅実に終期気泡混合液体Rmを生成することができる。その結果、終期気泡混合液体Rmの生成効率を向上させることができる。
In the
この際、間隔をあけて区分して形成した複数(本実施形態では2組)の凹部群132,133,142,143同士の凹部134,144,凹部135,183及び凹部184,145の開口面の径は、相互に流入口側の凹部134,144に比して流出口側の凹部135,183及び凹部184,145を小径に形成している。そのため、初期気泡混合液体Rが流入口側(上流側)の凹部群間を蛇行しながら流動する際に受けるせん断力により、含有する気泡がナノレベルに微細化されて終期気泡混合液体Rmが生成される。そして、流出口側(下流側)の凹部群133,143に至るまでの間隔を中継流路160として、生成された混合流体の流動が中継流路160を流動する間に整流化される。続いて、整流化された混合流体が凹部の開口面の径が小径に形成された流出口側(下流側)の凹部135,183及び凹部184,145間を蛇行しながら流動する。この時に受けるせん断力により初期気泡混合液体Rが含有する気泡がさらに微細化される。
At this time, a plurality of (two sets in the present embodiment)
このように、気液混合手段30では、初期気泡混合液体Rの流動が整流化される中継流路160介して凹部群132,142と凹部群133,143とに区分けして形成しているため、圧力損失を低減させることができる。そのため、気液混合手段30に初期気泡混合液体Rを圧送して供給する水中ポンプPの電力消費量の低減を図ることができるとともに、処理済みの終期気泡混合液体Rmの流出量(導出量)の増大化(効率化)を図ることができる。そして、導入口111から導出口112に至る連続的な流路において、凹部の開口面の径が異なる凹部135,183及び凹部184,145間にて、気泡が異なるせん断力を段階的に受けながら複数回にわたって微細化されるため、ナノレベルへの微細化生成も堅実にかつ効率良く行うことができる。
As described above, the gas-liquid mixing means 30 is formed by dividing into the
また、導入口111と連通する導入路113に複数の混合ユニット120の各流入口150を連通させるとともに、導出口112と連通する導出路114に複数の混合ユニット120の各流出口151を連通させているため、複数の混合ユニット120により同時に複数の流体混合処理が効率良くなされる。この際、混合ユニット120の個数は、導入路113と導出路114の伸延長等を適宜設定することにより、その導出・入路114,113に所望の数だけ適宜連通させることができる。したがって、混合ユニット120の個数を増減させることで、混合処理済み流体の流出量(導出量)を適宜設定することができる。
Further, the
複数の混合ユニット120を多層に重合させて配置するとともに、導入路113と導出路114の始端部が直状に形成されるようにしているため、混合ケース110内に所要個数の混合ユニット120をコンパクトに配設することができて、各混合ユニット120による流体混合処理を同時に平行して効率良く行うことができる。したがって、混合ケース110内にコンパクトに配設された適当な個数の混合ユニット120により適量な処理済み終期気泡混合液体Rmを生成するとともに、混合ケース110から導出させることができる。
Since the plurality of mixing
そして、混合ケース110内には多数の混合ユニット120をコンパクトに配設することができて、各混合ユニット120により同時に混合流体を生成することができる。そのため、多量の終期気泡混合液体Rmを効率良く生成することができる。
A large number of mixing
また、流出口151側(下流側)の凹部群133,143を二層に形成しているため、二層に形成された流出口151側(下流側)の凹部135,183及び凹部184,145間をそれぞれ蛇行しながら流動する際に受けるせん断力により初期気泡混合液体Rが含有する気泡が多量に微細化される。そのため、ナノレベルへの微細化生成が効率良くなされる。
Further, since the
[第2実施形態の変形例に係る気液混合手段の説明]
第2実施形態の変形例としての気液混合手段30について、図16〜図18を参照しながら説明する。かかる気液混合手段30は、図16〜図18に示すように、円筒箱型に形成した混合ケース210内に円盤状に形成した混合ユニット220を多数層状に配設して構成している。混合ケース210は円板状に形成した天井部215と底部216との間に円筒状の周壁部217を介設して形成している。底部216の中央部には円形の導入口211を設けて、水中ポンプPの吐出口部5に導入口211を連通連結することで、導入口211から気液混合手段30内に初期気泡混合液体Rを加圧状態にて導入するようにしている。導入口211から導入された初期気泡混合液体Rは、混合ケース210内に配設した混合ユニット220により初期気泡混合液体R中の気泡を微細化して終期気泡混合液体Rmを生成するようにしている。天井部215の中央部には導入口211よりも小径で円形の導出口212を設けて、導出口212から混合ユニット220により混合された終期気泡混合液体Rmを導出するようにしている。そして、導入口211には導入案内体254を連通連結するとともに、導出口212には導出案内体255を連通連結している。本実施形態では混合ケース210の上下中央部に導入口211と導出口212を形成し、混合ケース210内の中央部に混合ユニット220を配設している。
[Description of Gas-Liquid Mixing Unit According to Modification of Second Embodiment]
A gas-
混合ケース210内には混合ユニット支持体270を介して多数の混合ユニット220を整然と配設している。混合ユニット支持体270は円形板状で上下一対の支持板271,272で形成して、両支持板271,272間を周方向に開口させている。273は周端開口部、274は下側の支持板272の中央部に形成した連通口部であり、連通口部274は導入口211と整合させて形成して、導入口211から連通口部274を通して混合ケース210内に初期気泡混合液体Rが流入するようにしている。
A number of mixing
混合ユニット220は、リング板状に形成した第1エレメント230と第2エレメント240の面同士を対向状に配置して、両エレメント230,240の内周縁部間を流入口250となす一方、両エレメント230,240の外周縁部間を流出口251となしている。両エレメント230,240の各対向面には同一の深さと大きさを有する複数(本実施形態では2つ)の凹部群232,233,242,243を、流入口250を中心とするリング帯状に流入口250側から流出口251側に向けて間隔をあけて区分して形成している。
In the
すなわち、凹部群232は、第1エレメント230の下面231の中心側である流入口250側に開口形状が(底面視)正六角形で有底筒状の凹部234を周方向に隙間のない状態で半径方向に複数列(本実施形態では3列)隣接させて垂設し、凹部234を下方に向けて開口させている。いわゆるハニカム状に多数の凹部234が形成されている。凹部群233は、第1エレメント230の下面231の周縁側である流出口251側にリング板状に形成した第3エレメント237の上面を重合状態に接続し、第3エレメント237の下面に開口形状が(底面視)正六角形で有底筒状の凹部235を周方向に隙間のない状態で半径方向に複数列(本実施形態では4列)隣接させて垂設し、凹部235を下方に向けて開口させている。いわゆるハニカム状に多数の凹部235が形成されている。凹部235の開口面の径は、凹部234の開口面の径の二分の一以下の小径に形成している。そして、凹部235の筒長と第3エレメント237の肉厚との和が凹部234の筒長と同一となるように形成している。
That is, the
また、凹部群242は、第2エレメント240の上面241の中心側である流入口250側に底面視正六角形で有底筒状の凹部244を周方向に隙間のない状態で半径方向に複数列(本実施形態では3列)隣接させて突設し、凹部244を上方に向けて開口させている。いわゆるハニカム状に多数の凹部244が形成されている。凹部群243は、第2エレメント240の上面241の周縁側である流出口251側にリング板状に形成した第4エレメント238の下面を重合状態に接続し、第4エレメント238の上面に開口形状が(底面視)正六角形で有底筒状の凹部245を周方向に隙間のない状態で半径方向に複数列(本実施形態では4列)隣接させて突設し、凹部245を上方に向けて開口させている。いわゆるハニカム状に多数の凹部245が形成されている。凹部245の開口面の径は、凹部244の開口面の径の二分の一以下の小径に形成している。そして、凹部235の筒長と第4エレメント238の肉厚との和が凹部244の筒長と同一となるように形成している。
The
対向する凹部234,244同士は、相互に連通するように位置を違えて配置している。つまり、凹部234(244)の中心位置に、凹部244(234)の角部246(236)が位置する状態で当接している。したがって、例えば、第1エレメント230の凹部234側から第2エレメント240の凹部244側に初期気泡混合液体Rが流れる場合を考えると、初期気泡混合液体Rは、2つの流路に分流(分散)されることになる。すなわち、第1エレメント230の凹部234の中央位置に位置された第2エレメント240の角部246は、初期気泡混合液体Rを分流する分流部として機能する。逆に、第2エレメント240側から第1エレメント230側に初期気泡混合液体Rが流れる場合を考えると、2方から流れてきた初期気泡混合液体Rが1つの凹部234に流れ込むことで合流することになる。この場合、第2エレメント240の凹部244の中央位置に位置された第1エレメント230の角部236は、合流部として機能する。
The opposing recesses 234 and 244 are arranged at different positions so as to communicate with each other. That is, the corner 246 (236) of the recess 244 (234) is in contact with the center position of the recess 234 (244). Therefore, for example, when considering the case where the initial bubble mixed liquid R flows from the
また、対向する凹部235,245同士は、それぞれ上記した対向する凹部234,244同士と同様に相互に連通するように位置を違えて配置している。このように、第1・第2エレメント230,240の流出口251側には凹部群233,243間に単一の蛇行流路が形成されている。なお、第3(第4)エレメント230(240)は、第1(第2)エレメント230(240)と一体成形することもできる。また、第1(第2)エレメント230(240)に凹部群232(242)を一体成形することもできる。第1・第2エレメント230,240の流出口251側には、第1実施形態と同様に上下面に凹部群を形成した分割エレメントを配設して、上下に二層の蛇行流路が形成されるようにすることもできる。
Further, the opposing
このように構成して、各凹部群232,242と凹部群233,243の対向する凹部234,244間と凹部235,245間を初期気泡混合液体Rが合流と分流を繰り返しながら流入口250側から流出口251側に向けて蛇行しながら流動するようにしている。また、各凹部群232,242及び凹部群233,243の間には、第1エレメント230の下面231と第2エレメント240の上面241とによりリング帯状で扁平な中継流路260が形成されている。中継流路260は凹部234,244の約3列分の幅を有している。
With this configuration, the initial bubble mixed liquid R repeatedly joins and splits between the
混合ユニット支持体270の支持板271,272間には導入口211と連通する連通口部274を中心に、多数(本実施形態では10個)の混合ユニット220を多層に段積み状に配設して、多層の混合ユニット220の中央部には連通口部274から上側の支持板271の下面まで直状に伸延する導入路213が形成されるようにしている。そして、導入路213には複数の混合ユニット220の各流入口250を連通させている。また、混合ケース210内には流出口251と対面する周壁部217の内周面及び天井部215の内面に沿って導出路214が形成されるようにしている。そして、導出路214の始端側には周端開口部273を介して複数の混合ユニット220の各流出口251を連通させる一方、導出路214の終端側には導出口212を連通させている。
Between the
導入路213の軸線と直交する半径方向(本実施形態では水平方向)に伸延する円盤状の混合ユニット220を導入路213の軸線に沿って複数段(本実施形態では左右に10段ずつの多数段)に形成している。
A disk-shaped
混合ユニット220は、アクリル樹脂等の合成樹脂により各パーツ(構成部材)を形成して、これらを接着剤により一体的に接着することで一体的に構成することも、また、ステンレス鋼等の合金により各パーツを形成して、これらをビス止めにより一体的に組み付けることで一体的に構成するもできる。
The
上記のように構成した気液混合手段30では、リング板状に形成して面同士を対向状に配置した第1エレメント230と第2エレメント240の内周縁部間である流入口250から流入した初期気泡混合液体Rが、両エレメント230,240間でその半径方向に放射状に蛇行しながら流動して外周縁部間である流出口251から流出される。この際、両エレメント230,240間には流入口250を中心とするリング状に複数の凹部群232,233,242,243が流入口250側から流出口251側に向けて間隔をあけて区分されて形成されているため、各凹部群232,233,242,243には多数の凹部234,235,244,245を配置することができて、各凹部群232,233,242,243において初期気泡混合液体R中の気泡が堅実にナノレベルに微細化される。また、混合ユニット220を多層に配置することで、ナノレベルに微細化された終期気泡混合液体Rmを多量に生成することができる。
In the gas-liquid mixing means 30 configured as described above, the gas flows from the
また、混合ユニット220では、第1・第2エレメント230,240の凹部群233,243において、凹部235,245の数が中心部側から周縁部側に向けて漸次増大させているため、初期気泡混合液体Rが合流する凹部235,245の数は周縁部側ほど増大するとともに、それに比例して数多く分流(分散)される。そのため、蛇行流路においては初期気泡混合液体Rにせん断力が作用して微細化される回数が初期気泡混合液体Rの流動方向(周縁部側に向かう半径方向)に沿って漸次増大される。
In the
M 気液混合装置
10 収容ケース
11 底部ケース形成体
12 被覆ケース形成体
20 微細気泡生成手段
30 気液混合手段
31 気液供給路
32 分散・混合流路
40 混合ユニット
50 混合気液導出路形成ケース
M gas-
Claims (3)
水中ポンプの吐出口部に、微細気泡をさらに微細化するとともに液体と均一に混合する気液混合手段を接続して構成し、
気液混合手段は、水中ポンプの吐出口部と連通する気液供給路と、気液供給路に連通して気泡と液体を蛇行させながら流動させるとともに、液体中に気泡を微細化して分散・混合する分散・混合流路とを具備し、
分散・混合流路は、気液供給路の軸線方向と周方向に間隔をあけて多数連通して、各分散・混合流路の終端部から気泡混じりの液体を流出させるようにした
ことを特徴とする気液混合装置。 In the vicinity of the suction port portion of the submersible pump immersed in the liquid, the fine gas bubble generating means for turning the supplied gas into fine bubbles and diffusing in the liquid is disposed,
A gas-liquid mixing means that further refines the fine bubbles and uniformly mixes with the liquid is connected to the discharge port of the submersible pump.
The gas-liquid mixing means includes a gas-liquid supply path that communicates with the discharge port of the submersible pump, a gas-liquid supply path that allows the bubbles and liquid to flow while meandering, and the bubbles are finely dispersed in the liquid. A dispersion / mixing channel for mixing,
A large number of dispersion / mixing channels are communicated at intervals in the axial direction and circumferential direction of the gas-liquid supply channel, and the liquid mixed with bubbles is allowed to flow out from the terminal portion of each dispersion / mixing channel. Gas-liquid mixing device.
分散・混合流路は、両エレメントの始端縁部間を流入口となす一方、両エレメントの終端縁部間を流出口となし、両エレメントの各対向面には同一の深さと大きさを有する複数の凹部群を流入口側から流出口側に向けて形成するとともに、対向する凹部同士は相互に連通するように位置を違えて配置して、各凹部群の対向する凹部間には気泡と液体が蛇行しながら合流と分流を繰り返しながら流入口側から流出口側に向けて流動するように形成した
ことを特徴とする請求項1記載の気液混合装置。 The dispersion / mixing flow path is formed between the opposing faces of the plate-like first element and the second element arranged in an opposing manner,
The dispersion / mixing flow path has an inlet between the start edges of both elements, and an outlet between the end edges of both elements, and the opposing surfaces of both elements have the same depth and size. A plurality of concave portions are formed from the inlet side toward the outlet side, and the opposite concave portions are arranged in different positions so as to communicate with each other, and there are bubbles between the concave portions facing each other. 2. The gas-liquid mixing device according to claim 1, wherein the liquid is formed so as to flow from the inlet side toward the outlet side while repeating joining and splitting while meandering.
収容ケースには、液体が流入する液体流入孔と、送電用ケーブルを挿通するためのケーブル挿通部と、気体供給パイプを接続するためのパイプ接続部とを設け、
ケーブル挿通部を通して収容ケース内の水中ポンプに収容ケース外から送電用ケーブルを接続し、
パイプ接続部を通して収容ケース内の微細気泡生成手段に収容ケース外から気体供給パイプを接続した
ことを特徴とする請求項1又は2記載の気液混合装置。 In the storage case, the submersible pump, the fine bubble generating means and the gas-liquid mixing means are stored,
The storage case is provided with a liquid inflow hole through which liquid flows, a cable insertion part for inserting a power transmission cable, and a pipe connection part for connecting a gas supply pipe,
Connect the power transmission cable from the outside of the storage case to the submersible pump in the storage case through the cable insertion part,
The gas-liquid mixing apparatus according to claim 1 or 2, wherein a gas supply pipe is connected from the outside of the housing case to the fine bubble generating means in the housing case through the pipe connecting portion.
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Cited By (1)
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CN104549075A (en) * | 2015-02-11 | 2015-04-29 | 邦达诚科技(常州)有限公司 | Gas-liquid mixer and mixing chamber thereof |
-
2013
- 2013-05-17 JP JP2013105320A patent/JP2014226568A/en active Pending
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