JP2016112477A - マイクロバブル発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、利用分野が広がっているマイクロバブルを簡易な構成で製造するマイクロバブル発生装置を提供する。【解決手段】貯留槽２の下部から液体１が循環チューブ１０により２流体ノズル１１へ送られる一方、戻りガスと新鮮ガスが合流してＹ継手８から第一バルブ９を介して２流体ノズル１１へ送られる。前記２流体ノズル１１では、液体と空気及びガス類が混じり合い気液混合流体を形成し、加圧液体ポンプ１２から押し出される気液混合流体は圧送チューブ１３に入り、定常状態に戻して過飽和状態になる時、強くキャビテーションを発生し、溶存空気及びガスが析出する。その時、気液混合流体は沸騰する。そのまま第二バルブ１４により適度なクリアランスに導かれて常圧に戻されるので、溶け込んでいた気体は気泡となって貯留槽２に出る。ポーラスフィルター１５に導くことでマイクロバブルが一定量放出される。【選択図】図１
Description
本発明は、利用分野が広がっているマイクロバブル（微細気泡）を簡易な構成で製造するマイクロバブル発生装置に関する。
マイクロバブルは、普通の泡よりもとても小さな微細気泡であるが、大きい泡にないような様々な特長の、浮上速度が極めて遅い、水に溶けやすい、水中の物質に吸着する、泡が壊れにくい等を備えていることが分かっている。
そのため、排水処理分野、洗浄分野、美容分野、養殖分野等の各方面にマイクロバブルの活用が広がっている。
マイクロバブル発生メカニズムについては、圧壊方式、キャビテーション方式、過飽和析出方式、乱流方式、微細孔方式、固定溶解方式、電解方式、化学方式、縮小方式の９通りが知られている。
そのため、排水処理分野、洗浄分野、美容分野、養殖分野等の各方面にマイクロバブルの活用が広がっている。
マイクロバブル発生メカニズムについては、圧壊方式、キャビテーション方式、過飽和析出方式、乱流方式、微細孔方式、固定溶解方式、電解方式、化学方式、縮小方式の９通りが知られている。
従来、マイクロバブル発生装置ではマイクロ化できない大きい気泡もマイクロバブルと一体に送出するため、突沸を起こしやすく、また炭酸ガスなどコストを要するガスのマイクロバブル化では、マイクロバブル化できなかったガスを無駄に大気に放出する欠点を備えており、これを解決した微細気泡形成装置が知られている（特許文献１を参照）。
この公知技術は、貯留槽、気泡微細化手段、加圧液体ポンプからなるマイクロバブル発生装置の循環路中に、マイクロバブル発生ノズルを上部に設置した圧力調整槽を設け、該圧力調整槽の上部空間に大サイズの気泡を浮上分離させ、この上部空間の気体を吸引して前記マイクロバブル発生ノズルからマイクロバブルとして前記圧力調整槽の液中に戻す微細気泡形成装置である。
この微細気泡形成装置では、マイクロバブル発生装置の循環路中に圧力調整槽を設けるので、装置の小型化ができなかった。そのため、より簡易な構成でマイクロバブルを製造するマイクロバブル発生装置の開発が望まれていた。
この微細気泡形成装置では、マイクロバブル発生装置の循環路中に圧力調整槽を設けるので、装置の小型化ができなかった。そのため、より簡易な構成でマイクロバブルを製造するマイクロバブル発生装置の開発が望まれていた。
本発明は、利用分野が広がっているマイクロバブルを簡易な構成で製造するマイクロバブル発生装置を提供することを目的とする。
本発明のマイクロバブル発生装置は、液体を満たした貯留槽と、ガス発生装置と、前記貯留槽内の保持具から回収した大きい気泡のガスと前記ガス発生装置からのガスを合流するＹ継手と、該Ｙ継手からの気体の供給量を調節する第一バルブと、該第一バルブからの気体と前記貯留槽からの戻り液体を混合して気液混合流体を形成する２流体ノズルと、前記２流体ノズルで形成された気液混合流体を吸引し押送する加圧液体ポンプと、該加圧液体ポンプからの気液混合流体を前記貯留槽へ圧送する圧送チューブと、該圧送チューブの気液混合流体を常圧に解放する第二バルブと、前記貯留槽中に微細孔を備えたポーラスフィルターを保持し、大きい気泡を回収する手段を備えた保持具と、から構成される。
前記保持具は、前記ポーラスフィルターを覆い、中心を空洞にしたケースとすることで大きな気泡を吸引し、ガス戻りチューブにて再度、前記Ｙ継手、前記第一バルブを介して前記２流体ノズルに吸引させる。
前記保持具は、前記ポーラスフィルターを覆い、中心を空洞にしたケースとすることで大きな気泡を吸引し、ガス戻りチューブにて再度、前記Ｙ継手、前記第一バルブを介して前記２流体ノズルに吸引させる。
本発明のマイクロバブル発生装置は、使用する装備が極めて少なく、ポンプと２流体ノズル、バルブ２個にポーラスフィルター及びチューブ類のみであり、製造コストも低く抑えられ、大量生産に向いていて、ポンプ以外に故障するところがないのが特徴であり、出来るマイクロバブルの量や質は産業界に寄与することができる効果がある。
本発明のマイクロバブル発生装置の一実施例を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１の概略構成図に示すように、本発明のマイクロバブル発生装置は、水やお湯などの液体１を満たした貯留槽２と、ＣＯ２などのガス発生装置３と、前記貯留槽２内の保持具１６から回収した大きい気泡のガスのガス戻りチューブ４からのガス戻り側５と前記ガス発生装置３からのガスを供給する給気チューブ６からのガスのガス注入側７を合流するＹ継手８と、該Ｙ継手８からの気体の供給量を調節する第一バルブ９と、該第一バルブ９からの気体と前記貯留槽２からの液体１を循環する循環チューブ１０の戻り液体１を混合して気液混合流体を形成する２流体ノズル１１と、前記２流体ノズル１１で形成された気液混合流体を吸引し押送する加圧液体ポンプ１２と、該加圧液体ポンプ１２からの気液混合流体を前記貯留槽２へ圧送する圧送チューブ１３と、該圧送チューブ１３の気液混合流体を常圧に解放する第二バルブ１４と、前記貯留槽２中に微細孔を備えたポーラスフィルター１５を保持し、大きい気泡を回収する手段を備えた保持具１６と、から構成される。
図１の概略構成図に示すように、本発明のマイクロバブル発生装置は、水やお湯などの液体１を満たした貯留槽２と、ＣＯ２などのガス発生装置３と、前記貯留槽２内の保持具１６から回収した大きい気泡のガスのガス戻りチューブ４からのガス戻り側５と前記ガス発生装置３からのガスを供給する給気チューブ６からのガスのガス注入側７を合流するＹ継手８と、該Ｙ継手８からの気体の供給量を調節する第一バルブ９と、該第一バルブ９からの気体と前記貯留槽２からの液体１を循環する循環チューブ１０の戻り液体１を混合して気液混合流体を形成する２流体ノズル１１と、前記２流体ノズル１１で形成された気液混合流体を吸引し押送する加圧液体ポンプ１２と、該加圧液体ポンプ１２からの気液混合流体を前記貯留槽２へ圧送する圧送チューブ１３と、該圧送チューブ１３の気液混合流体を常圧に解放する第二バルブ１４と、前記貯留槽２中に微細孔を備えたポーラスフィルター１５を保持し、大きい気泡を回収する手段を備えた保持具１６と、から構成される。
前記ガス発生装置３は、圧力容器に入ったガスのようなガスボンベも包含する。
前記Ｙ継手８は、空気（大きい気泡のガスを回収しない場合）や各種ガス類を吸引するために設置する。
前記第一バルブ９は、吸引される空気やガス類の量を決めるためのものである。
前記２流体ノズル１１は、図２に示すように、ノズル外筒１７にノズル嘴１８が嵌合し、ノズル外筒１７のノズル室１９のテーパー面にノズル嘴１８の先端が位置しており、循環チューブ１０からの戻り液体１が強く流れることで第一バルブ９への気体の吸引力が発生する。ノズル室１９内では、適度に液体と空気及びガス類が混じり合い、オリフィス効果もあって乱流や剪断も起きている。２流体ノズル１１内では、ガスと液体が共存する状態を乱流にして、ガスを千切るようにして気泡として分離する。
前記Ｙ継手８は、空気（大きい気泡のガスを回収しない場合）や各種ガス類を吸引するために設置する。
前記第一バルブ９は、吸引される空気やガス類の量を決めるためのものである。
前記２流体ノズル１１は、図２に示すように、ノズル外筒１７にノズル嘴１８が嵌合し、ノズル外筒１７のノズル室１９のテーパー面にノズル嘴１８の先端が位置しており、循環チューブ１０からの戻り液体１が強く流れることで第一バルブ９への気体の吸引力が発生する。ノズル室１９内では、適度に液体と空気及びガス類が混じり合い、オリフィス効果もあって乱流や剪断も起きている。２流体ノズル１１内では、ガスと液体が共存する状態を乱流にして、ガスを千切るようにして気泡として分離する。
前記加圧液体ポンプ１２は、トルクが必須なので、トルクに強い機種の選定が必要であって、加圧型が必須であり、自給式でなければならない。加圧液体ポンプ１２内に引き込まれた２流体ノズル１１からの気液混合流体は、加圧液体ポンプ１２の加圧により定常状態より空気及びガス類の溶解度が上がる。加圧液体ポンプ１２内では、剪断と加圧が繰り返され気泡核を中心にして気泡に成長する。
前記ポーラスフィルター１５は、ガラスや金属セラミックなどの微細粒子及び繊維を弱く結合したもので、元側では溶存できなかった空気及びガスは大きな気泡となり、先端でマイクロバブルが一定量放出される。
前記保持具１６は、図３に示すように、前記ポーラスフィルター１５を覆い、中心を空洞にしたケース２０とすることで大きな気泡を吸引し、取出口２１からガス戻りチューブ４にて再度、前記Ｙ継手８、前記第一バルブ９を介して前記２流体ノズル１１に吸引させることで、無駄なく空気及びガス類を使用できる。
前記保持具１６は、図３に示すように、前記ポーラスフィルター１５を覆い、中心を空洞にしたケース２０とすることで大きな気泡を吸引し、取出口２１からガス戻りチューブ４にて再度、前記Ｙ継手８、前記第一バルブ９を介して前記２流体ノズル１１に吸引させることで、無駄なく空気及びガス類を使用できる。
次に、本発明のマイクロバブル発生装置の操作動作を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１に示すように、貯留槽２の下部から液体１が循環チューブ１０により２流体ノズル１１へ送られると共に、保持具１６からの大きい気泡のガスがガス戻りチューブ４によりＹ継手８のガス戻り側５へ送られる一方、ガス発生装置３から新鮮ガスが給気チューブ６によりＹ継手８のガス注入側７へ送られ、戻りガスと新鮮ガスが合流してＹ継手８から第一バルブ９を介して２流体ノズル１１へ送られる。
前記２流体ノズル１１は、図２に示すように、ノズル外筒１７にノズル嘴１８が嵌合し、ノズル外筒１７のノズル室１９のテーパー面にノズル嘴１８の先端が位置しており、循環チューブ１０からの戻り液体１が強く流れることで第一バルブ９への気体の吸引力が発生する。ノズル室１９内では、適度に液体と空気及びガス類が混じり合い、気液混合流体が形成される。
図１に示すように、貯留槽２の下部から液体１が循環チューブ１０により２流体ノズル１１へ送られると共に、保持具１６からの大きい気泡のガスがガス戻りチューブ４によりＹ継手８のガス戻り側５へ送られる一方、ガス発生装置３から新鮮ガスが給気チューブ６によりＹ継手８のガス注入側７へ送られ、戻りガスと新鮮ガスが合流してＹ継手８から第一バルブ９を介して２流体ノズル１１へ送られる。
前記２流体ノズル１１は、図２に示すように、ノズル外筒１７にノズル嘴１８が嵌合し、ノズル外筒１７のノズル室１９のテーパー面にノズル嘴１８の先端が位置しており、循環チューブ１０からの戻り液体１が強く流れることで第一バルブ９への気体の吸引力が発生する。ノズル室１９内では、適度に液体と空気及びガス類が混じり合い、気液混合流体が形成される。
加圧液体ポンプ１２から押し出される気液混合流体は、圧送チューブ１３に入り、定常状態に戻して過飽和状態になる時、強くキャビテーションを発生し、溶存空気及びガスが析出する。その時、気液混合流体は沸騰する。
そのまま第二バルブ１４により適度なクリアランスに導かれて常圧に戻されるので、溶け込んでいた気体は気泡となって貯留槽２に出る。
この段階ではマイクロバブルになる気体は少ないので、ポーラスフィルター１５に導くことで元側では溶存できなかった空気及びガスは大きな気泡となり、先端ではマイクロバブルが一定量放出される。
そのまま第二バルブ１４により適度なクリアランスに導かれて常圧に戻されるので、溶け込んでいた気体は気泡となって貯留槽２に出る。
この段階ではマイクロバブルになる気体は少ないので、ポーラスフィルター１５に導くことで元側では溶存できなかった空気及びガスは大きな気泡となり、先端ではマイクロバブルが一定量放出される。
用途例
１．マイクロバブル風呂など温液中に放出することで発生する美容効果
２．洗浄液や消臭液をマイクロバブルで吹くことで得られる消臭効果と洗浄効果
３．航空機及び船舶の外板及び配管内洗浄効果（コロージョン対策を含む）
４．燃料などに水素や酸素をマイクロバブルにして合一させ、燃焼効果を上げる省エネ効果
５．液体を温ミストとして熱を加え、マイクロバブルにして強く吹くことの調湿効果
１．マイクロバブル風呂など温液中に放出することで発生する美容効果
２．洗浄液や消臭液をマイクロバブルで吹くことで得られる消臭効果と洗浄効果
３．航空機及び船舶の外板及び配管内洗浄効果（コロージョン対策を含む）
４．燃料などに水素や酸素をマイクロバブルにして合一させ、燃焼効果を上げる省エネ効果
５．液体を温ミストとして熱を加え、マイクロバブルにして強く吹くことの調湿効果
１ 液体
２ 貯留槽
３ ガス発生装置
４ ガス戻りチューブ
５ ガス戻り側
６ 給気チューブ
７ ガス注入側
８ Ｙ継手
９ 第一バルブ
１０ 循環チューブ
１１ ２流体ノズル
１２ 加圧液体ポンプ
１３ 圧送チューブ
１４ 第二バルブ
１５ ポーラスフィルター
１６ 保持具
１７ ノズル外筒
１８ ノズル嘴
１９ ノズル室
２０ ケース
２１ 取出口
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３ ガス発生装置
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８ Ｙ継手
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１１ ２流体ノズル
１２ 加圧液体ポンプ
１３ 圧送チューブ
１４ 第二バルブ
１５ ポーラスフィルター
１６ 保持具
１７ ノズル外筒
１８ ノズル嘴
１９ ノズル室
２０ ケース
２１ 取出口
Claims (2)
- 液体を満たした貯留槽と、ガス発生装置と、前記貯留槽内の保持具から回収した大きい気泡のガスと前記ガス発生装置からのガスを合流するＹ継手と、該Ｙ継手からの気体の供給量を調節する第一バルブと、該第一バルブからの気体と前記貯留槽からの戻り液体を混合して気液混合流体を形成する２流体ノズルと、前記２流体ノズルで形成された気液混合流体を吸引し押送する加圧液体ポンプと、該加圧液体ポンプからの気液混合流体を前記貯留槽へ圧送する圧送チューブと、該圧送チューブの気液混合流体を常圧に解放する第二バルブと、前記貯留槽中に微細孔を備えたポーラスフィルターを保持し、大きい気泡を回収する手段を備えた保持具と、から構成されることを特徴とするマイクロバブル発生装置。
- 前記保持具は、前記ポーラスフィルターを覆い、中心を空洞にしたケースとすることで大きな気泡を吸引し、ガス戻りチューブにて再度、前記Ｙ継手、前記第一バルブを介して前記２流体ノズルに吸引させることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル発生装置。
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- 2014-12-11 JP JP2014250489A patent/JP6338518B2/ja active Active
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