JP2019010608A - Micro bubble generating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液中において微細な気泡を発生させる超微細気泡発生装置の技術に関する。 The present invention relates to a technique of an ultrafine bubble generating device that generates fine bubbles in a liquid.
近年、水道水や湖沼・河川、海水等の液中において気泡のサイズ(直径)が数百nm〜数十μmの超微細気泡を使用する技術が注目されている。前記超微細気泡は、表面積が非常に大きい特性及び自己加圧効果などの物理化学的な特性を有しており、その特性を生かして、排水浄化、洗浄、浴槽内での身体ケア及び魚介類の養殖等に使用する技術が開発されている。特に排水浄化及び魚介類の養殖等の分野においては、空気を効率よく水中に溶存させる技術が求められており、その解決策として超微細気泡を使用する技術が注目されている。 2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to a technique using ultrafine bubbles having a bubble size (diameter) of several hundred nm to several tens of μm in liquids such as tap water, lakes, rivers, and seawater. The ultrafine bubbles have characteristics such as a very large surface area and physicochemical characteristics such as a self-pressurizing effect. By utilizing these characteristics, drainage purification, washing, body care in a bathtub, and seafood Technology for use in aquaculture has been developed. In particular, in fields such as drainage purification and fish and shellfish culture, a technique for efficiently dissolving air in water is required, and a technique using ultrafine bubbles is attracting attention as a solution.
前記特性を持った超微細気泡の発生方法として、従来から、コンプレッサにより圧送された空気を放出する空気ノズルの周囲に液体ジェットノズルを配置し、液体ジェットノズルの噴流の力で空気ノズルより放出する気泡を引きちぎって微細化する方法は公知となっている。また、攪拌してできた気泡をメッシュ部材に当てて通しながら気泡を細分化する方法も公知となっている(例えば、特許文献1参照)。 As a method for generating ultrafine bubbles having the above-mentioned characteristics, a liquid jet nozzle has been conventionally arranged around an air nozzle that discharges air pumped by a compressor, and is discharged from the air nozzle by the force of the jet of the liquid jet nozzle. A method of tearing bubbles to make them fine is known. In addition, a method of subdividing the bubbles while applying the aerated bubbles to the mesh member is also known (see, for example, Patent Document 1).
しかし、空気ノズルの周囲に液体ジェットノズルを配置し、液体ジェットノズルの噴流の力で空気ノズルより噴出する気泡を引きちぎって微細化する方法は、ノズルの孔径に限界があり粒径を安定させることは困難である。また、液体ジェットノズルを使用する場合には、ポンプなどにより水圧を高める必要があった。ポンプなどは、電力により駆動することが多く、これらの電力は、産業用の電力を用いることにより供給されていた。産業用の電力を用いる場合には、送電のための電線や変圧器等が必要となりコストがかかっていた。また、海上や湖上などの自然環境の下では、産業用の電力を送電する電線等を設置することが困難であった。 However, the method of disposing the liquid jet nozzle around the air nozzle and tearing down the bubbles ejected from the air nozzle by the force of the jet of the liquid jet nozzle has a limit on the hole diameter of the nozzle and stabilizes the particle diameter. It is difficult. Further, when a liquid jet nozzle is used, it is necessary to increase the water pressure by a pump or the like. Pumps and the like are often driven by electric power, and these electric power is supplied by using industrial electric power. When industrial power is used, electric wires for transmission, transformers, and the like are required, which is costly. In addition, it has been difficult to install electric wires for transmitting industrial power under natural environments such as at sea or lake.
そこで、本発明はかかる課題に鑑み、簡易な方法で粒径の小さな超微細気泡を発生させることができ、再生可能エネルギーを用いることで、外部から電力の供給を受けることなく超微細気泡発生装置を作動させることができ、外部から電力を供給する電線などのコストを省くことができる超微細気泡発生装置を提供する。 Therefore, in view of such problems, the present invention can generate ultrafine bubbles having a small particle size by a simple method, and can use a renewable energy to generate an ultrafine bubble generator without receiving power supply from the outside. It is possible to provide an ultrafine bubble generating device that can operate the device and save the cost of an electric wire for supplying electric power from the outside.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、本発明においては、液体を流す通路と、液体を汲み上げるためのポンプと、前記通路へ気体を圧送するための圧縮装置と、前記圧縮装置により圧送された気体を超微細気泡として前記通路内の液体へ放出する気泡発生媒体とを備える超微細気泡発生装置であって、
前記気泡発生媒体は、炭素系の多孔質素材で形成されており、
前記ポンプと、前記圧縮装置とを駆動させる動力を供給する風車を備え、
前記風車は、回転体と、支持体と、を備え、
前記回転体は、円筒部と、風を受けるための翼と、前記翼を支持して円筒部に固定する翼支持腕とを有し、
前記支持体は、前記円筒部と所定間隔をおいて同軸状に連結された断面円形の支柱であるものである。
That is, in the present invention, a passage for flowing a liquid, a pump for pumping the liquid, a compression device for pumping gas to the passage, and the gas pumped by the compression device as ultrafine bubbles in the passage An ultrafine bubble generating device comprising a bubble generating medium that is discharged into a liquid,
The bubble generating medium is formed of a carbon-based porous material,
A windmill that supplies power for driving the pump and the compression device;
The windmill includes a rotating body and a support body,
The rotating body has a cylindrical portion, a wing for receiving wind, and a wing support arm that supports the wing and fixes the wing to the cylindrical portion,
The support is a column having a circular cross section connected coaxially with the cylindrical portion at a predetermined interval.
また、本発明においては、好ましくは、無風時において、前記風車を補助的に駆動させるモータを設けるものであってもよい。 In the present invention, it is preferable that a motor for assisting driving of the windmill may be provided when there is no wind.
また、本発明においては、より好ましくは、前記風車の回転速度を検知する回転センサを備え、前記回転センサと、前記モータは、制御装置に接続され、前記制御装置は、前記回転速度が一定の値以下となる場合、前記モータを駆動するように制御するものであってもよい。 In the present invention, more preferably, a rotation sensor that detects a rotation speed of the windmill is provided, the rotation sensor and the motor are connected to a control device, and the control device has a constant rotation speed. When the value is less than or equal to the value, the motor may be controlled to be driven.
また、本発明においては、より好ましくは、前記ポンプは、吸入口を有し、前記吸入口は、前記風車を設置する設置台の下面から0.5m〜2mに設置されるものであってもよい。 In the present invention, more preferably, the pump has a suction port, and the suction port may be installed at a height of 0.5 m to 2 m from a lower surface of an installation base on which the windmill is installed. Good.
また、本発明においては、より好ましくは、超微細気泡を含む液体を吐出する吐出口を有し、前記吐出口は、前記吸入口よりも低い位置に配置されるものであってもよい。 In the present invention, more preferably, it may have a discharge port for discharging a liquid containing ultrafine bubbles, and the discharge port may be arranged at a position lower than the suction port.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
本発明においては、風力を用いて粒径の小さな超微細気泡を発生させることができる。再生可能エネルギーである風力を用いることで、外部から電力の供給を受けることなく超微細気泡発生装置を運転することができ、外部から電力を供給する電線などのコストを省くことができる。 In the present invention, ultrafine bubbles having a small particle size can be generated using wind power. By using wind power, which is a renewable energy, it is possible to operate the ultrafine bubble generating device without receiving power supply from the outside, and it is possible to save the cost of an electric wire for supplying power from the outside.
また、本発明においては、無風時においても、モータを駆動させることで、超微細気泡発生装置を運転することができる。 Further, in the present invention, the ultrafine bubble generator can be operated by driving the motor even when there is no wind.
また、本発明においては、無風時若しくは風量が少ない場合であっても、モータを駆動させることで、超微細気泡発生装置を定常的に運転することが可能となり、気体が溶存、もしくは超微細気泡として共存する液体を常に一定量供給することができる。 Further, in the present invention, even when there is no wind or when the air volume is small, by driving the motor, it becomes possible to operate the ultrafine bubble generating device steadily, and the gas is dissolved or the ultrafine bubble is generated. As a result, it is possible to always supply a certain amount of coexisting liquid.
また、本発明においては、吸入口が水面に近い位置にあることにより、揚程圧が少なくても、液体を圧送することができる。 In the present invention, since the suction port is located near the water surface, the liquid can be pumped even if the lift pressure is small.
また、本発明においては、吐出口が吸入口よりも低い位置にあるため、気体が溶存、もしくは超微細気泡として共存する液体が再び吸入口に入ることを防止し易くなり、気体が溶存、もしくは超微細気泡として共存する液体を効率よく生産することができる。 In the present invention, since the discharge port is located at a position lower than the suction port, it is easy to prevent the gas from being dissolved, or liquid coexisting as ultrafine bubbles from entering the suction port again, and the gas is dissolved, or Liquids that coexist as ultrafine bubbles can be produced efficiently.
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の一実施形態にかかる超微細気泡発生装置1の全体構成について図1を用いて説明する。
超微細気泡発生装置1は、再生可能エネルギーである風力を用いて超微細気泡を発生させる超微細気泡発生装置である。ここで超微細気泡とは、常温常圧化においてサイズ(直径)が100μm未満の気泡を意味する。超微細気泡発生装置1は、図1に示すように、気体を溶存または共存させた液体を液中へ供給する装置である。本実施形態において、液体は、海水や、河川や湖沼などの淡水である。以下では、液体として河川や湖沼などの水を採用して説明する。また、気体は、空気、酸素、窒素、オゾンまたは過酸化水素である。風力として用いられる風は、自然風の他、風洞などによって起こされる人口風を含むものである。超微細気泡として発生した気体は、水中に溶存もしくは共存する。ここで、溶存とは、水中に気体が溶解して存在する状態を意味する。また、共存とは、気体が水中に超微細気泡として存在する状態を意味する。
Next, embodiments of the invention will be described.
First, the overall configuration of an ultrafine bubble generating device 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The ultrafine bubble generator 1 is an ultrafine bubble generator that generates ultrafine bubbles using wind power, which is renewable energy. Here, the ultrafine bubbles mean bubbles having a size (diameter) of less than 100 μm at normal temperature and normal pressure. As shown in FIG. 1, the ultrafine bubble generating device 1 is a device that supplies a liquid in which a gas is dissolved or coexists into a liquid. In the present embodiment, the liquid is seawater or fresh water such as a river or a lake. In the following description, water such as rivers and lakes is adopted as the liquid. The gas is air, oxygen, nitrogen, ozone or hydrogen peroxide. Wind used as wind power includes natural wind and artificial wind caused by wind tunnels. The gas generated as ultrafine bubbles is dissolved or coexists in water. Here, “dissolved” means a state in which a gas is dissolved in water. Moreover, coexistence means the state in which gas exists as ultrafine bubbles in water.
超微細気泡発生装置1は、設置台に設置されている。本実施形態においては、設置台は、フロート2で構成されている。フロート2は浮力を有する土台であり、水面上に浮遊している。フロート2は、上部が水面上に浮いており、下部が水面下に沈んでいる。またフロート2には、錨3が接続されており、所定の範囲外へ移動するのを防止している。
The ultrafine bubble generator 1 is installed on an installation table. In the present embodiment, the installation base is composed of a float 2. The float 2 is a base having buoyancy and floats on the water surface. The float 2 has an upper part floating above the water surface and a lower part sinking below the water surface. A
超微細気泡発生装置1は、水を流す通路21と、水を汲み上げるためのポンプである揚水ポンプ22と、通路21へ気体を圧送するための圧縮装置23と、圧縮装置23により圧送された気体を超微細気泡として通路21内の水へ放出する気泡発生媒体24と、を備える。また、超微細気泡発生装置1は、揚水ポンプ22と、圧縮装置23とを駆動させる動力を供給する風車25とを備える。
The ultrafine bubble generating device 1 includes a
通路21は、水を通すための部材である。通路21は、水の流れにおける上流側端部が吸入側配管31に連結されている。また、通路21の中途部は、管26で構成されている。また、通路21は、水の流れにおける下流側端部が吐出側配管32に連結されている。通路21は、フロート2の上面より上方に配置されている。言い換えれば、通路21は、水面より上方に配置されている。
The
吸入側配管31の上流側端部は、吸入口31Aが設けられている。吸入口31Aは、フロート2の直下であって、比較的空気を含んだ浅い水中に配置されている。空気を含んだ浅い水中とは、具体的には、水面下0.5m〜2mである。これにより、吸入口31Aが深い位置にある場合と比較して、揚水に必要な圧力を低減することができる。
A
また、吐出側配管32の下流側端部には、吐出口32Aが設けられている。吐出口32Aは、吸入口31Aよりも深い位置に設けられている。なお、吐出側配管32は、超微細気泡を発生させたい位置まで任意に延伸させることができる。これにより、水深の深い位置に超微細気泡を含む水を吐出することができる。また、吐出側配管32の中途部には通気孔32Bが設けられている。通気孔32Bは、開閉可能に構成されており、開放されることにより、空気を通路21、吸入側配管31、及び吐出側配管32からなる閉鎖系に供給することができる。
A
揚水ポンプ22は、通路21内へ水を汲み上げる装置である。揚水ポンプ22は、高圧をかけることで水を上方へ汲み上げる。揚水ポンプ22は、風車25の回転力を用いて揚水を行うポンプであり、例えば、プロペラポンプで構成される。風車25の回転力を、揚水ポンプ22内のプロペラの回転力として使用することにより、プロペラの入口および出口において水が回転軸方向に流れ、揚水が行われる。
The pumping
圧縮装置23は、気泡発生媒体24へ気体を圧送するための装置である。圧縮装置23は、風車25の回転力を用いて機体の圧縮を行う装置であり、例えば、ロータリー圧縮機で構成される。風車25の回転力を、ロータリー圧縮機内の回転体の回転力として使用することにより、気体の圧縮が行われる。
The
気泡発生媒体24は、図1及び図2に示すように、通路21の中途部を構成する管26の内部に配置されている。気泡発生媒体24は、管26の水が流れる方向(図2の黒塗り矢印方向)に対して平行となるように配置されている。なお、本実施形態においては、気泡発生媒体24は、管26の水が流れる方向に対して平行となるように配置されているが、これに限定するものではなく、気泡発生媒体は、管26の長手方向に対して下流側が下方へ傾くように配置されてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、気泡発生媒体24は、炭素系の多孔質素材で構成されており、図3に示すように、直径数μm〜数十μmの細かな孔24Aを多数有している。また、気泡発生媒体24は導電体であり、気泡発生媒体24から発生する気泡は負の電荷が帯電される。言い換えれば、導電体である気泡発生媒体24を通過する際に超微細気泡に自由電子が付加されることにより、負の電荷が帯電するものである。この負の電荷により、気泡同士が互いに反発し、合体して大きな気泡になることを防ぐことができる。
炭素系の多孔質素材とは、炭素のみ若しくは炭素及びセラミックを含む複合素材であり、無機質の素材である。また、炭素系の多孔質素材の表面には、厚さ数nmの膜が形成されている。前記膜はケイ素を含む無機質の膜で形成されている。
The
The carbon-based porous material is a composite material containing only carbon or carbon and ceramic, and is an inorganic material. A film having a thickness of several nm is formed on the surface of the carbon-based porous material. The film is formed of an inorganic film containing silicon.
また、気泡発生媒体24は、図3及び図4に示すように、多角柱状に形成されており、その内部に内部空間として気泡発生媒体内通路41が形成されている。気泡発生媒体内通路41は、気泡発生媒体24の内部に設けられ、気泡発生媒体24の一面から、正面視において短手方向の辺と平行に設けられた断面径の異なる二種類の平行通路41A・41Bと、前記平行通路41A・41B同士をつなぐ傾斜通路41Cとを有する。平行通路41A・41Bは、大きな断面径を有する第一の平行通路41Aと、小さな断面径を有する第二の平行通路41Bとで構成される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
第一の平行通路41Aは、気泡発生媒体24内を貫通して形成されており、第二の平行通路41Bは、一端が気泡発生媒体24の表面(上面)に連通しており、他端が気泡発生媒体24内に配置される。第一の平行通路41Aと、第二の平行通路41Bとは交互に配列されている。傾斜通路41Cは、第一の平行通路41Aと、第二の平行通路41Bとを連結する通路であり、第一の平行通路41Aの上端と、第二の平行通路41Bの下端(閉塞端)とを連結する通路である。第一の平行通路41Aのうち一つの上端には、圧縮装置23から気体が供給される。
The first
また、気泡発生媒体24の気泡が発生する面の全表面積は2000cm2以下となるように形成されている。本実施形態においては、気泡発生媒体24の気泡が発生する面は、多角柱の上下面を除く側面であり、全表面積は、略1600cm2である。
The total surface area of the surface of the
管26及び気泡発生媒体24は、図5に示すように、ユニット45として設けることもできる。管26の内部に気泡発生媒体24を配置したユニット45を、管26内を流れる液体の方向と平行な方向(図2の黒塗り矢印方向)に直列に連結可能に構成する。すなわち、管26の上流側端部及び下流側端部に、円筒状の連結部46を設け、連結部46を介して、ユニット45同士を直列的に連結するものである。このように構成することにより、既に超微細気泡を共存させた水に対して、更に超微細気泡発生装置1によって超微細気泡を供給することができる。例えば、せん断力を用いて超微細気泡を発生させる方式では、せん断力を連続的にかけると超微細気泡が再結合してしまうため、共存する超微細気泡の量はかえって少なくなる。これに対し、気泡発生媒体24を液体の流れ方向に直列に配置することによって、液体が気泡発生媒体24に接触する時間を長くなり、液体流を有効に利用して少ない動力で高濃度の超微細気泡を共存させることができるのである。また、気泡発生媒体24は、直列に配置されているため超微細気泡を再結合させることなく共存させることができる。このように構成することにより、液体に共存する超微細気泡の量を増加させることができる。
The
風車25は、再生可能エネルギーである風力を動力源として、翼62を回転させることで風力エネルギーを力学エネルギーへ変換する装置である。風車25は、フロート2に設置されている。風車25は、回転体51と、支持体52とを有する。
The
回転体51は、円筒部61と、風を受けるための翼62と、この翼62を支持して円筒部61に固定する翼支持腕63とを備える。円筒部61、翼62、および翼支持腕63はアルミニウム等の金属やカーボンファイバー、プラスチック樹脂などの軽量かつ強度および耐久性が高い素材により製造されることが好ましい。
支持体52は、円筒部61と所定間隔をおいて同軸状に連結された断面円形の支柱である。支持体52は、円筒状の柱で構成されており、その内部には、シャフト64が回動可能に設けられる。また支持体52の上部において、回転体51を回動可能に支持する。
The rotating
The
円筒部61は、支持体52より大径の中空円筒状部であり、円筒状の支持体52と同軸に配置され、回転可能に支持体52に連結されている。また、円筒部61と同軸上に、シャフト64が固定されており、円筒部61の回動に伴って、シャフト64が回動する。
翼62は、風車25に向かって横方向に吹く風を受けて、揚力を発生させる機能を有しており、この揚力によって回転体51の回転方向にトルクを発生させる。翼62の形状は、一方の面が前縁から後縁にかけて緩やかに湾曲し、もう一方の面が前縁から後縁にかけて略平面的になっている。また、翼62の前縁部分は丸みを帯びており、後縁部分はとがった形状となっている。本実施形態の風車25は、このような形状を有する翼62を三枚備えており、この三枚の翼62を円筒部61の周囲に等間隔に配置することで、360度どちらの方向から吹く風についても、これを的確にとらえて回転体51を回転駆動することが可能となっている。翼62の素材として、繊維強化プラスチック、カーボンファイバー等の軽量かつ強度の高い素材を用いることが好ましい。
The
The
翼支持腕63は、上述した翼62を円筒部61に接続し固定する。本実施形態においては、一枚の翼62を二本の翼支持腕により上下二箇所で支持している。
翼支持腕63の素材として、アルミニウム、カーボンファイバー等の軽量かつ耐久性の高い素材を用いることが好ましい。
The
As a material of the
また、風車25のシャフト64には、風車25を補助的に駆動させるためのモータ65が取り付けられている。モータ65は、フロート2に取り付けられた本体部65Aと、本体部65Aから上方に突出した回転軸65Bと、回転軸65Bに取り付けられ、シャフト64に取り付けられたプーリ64Aとベルト68を介して接続されるプーリ65Cとを有する。モータ65を駆動させることにより、プーリ65C、ベルト68及びプーリ64Aを介して、シャフト64を回転させることができる。
また、シャフト64に設けられたプーリ64Aには、図示せぬワンウェイクラッチが設けられており、モータ65側の回転速度を超えてシャフト64が回転している場合には、プーリ64Aは空転するように構成されている。
図6に示すように、モータ65は、制御装置70と接続されている。モータ65への電力の供給は、フロート2に設置された図示せぬ電力源により行われるのが好ましい。なお、超微細気泡発生装置1の外部に設置された電力源から導線を用いて電力を供給する構成であってもよい。
なお、プーリ64Aとプーリ65Cとの直径比は変更可能である。
A
The
As shown in FIG. 6, the
The diameter ratio between the
図1に示すように、風車25のシャフト64には、回転センサ67が取り付けられている。図6に示すように、回転センサ67は制御装置70と接続されている。
また、図6に示すように、入力手段69が制御装置70と接続されている。入力手段69は、作業者が制御装置70へ情報を入力するための手段であり、本実施形態においては、作業者が、補助駆動を行うか否かの入力を行う手段である。入力手段6は、例えば切り替えスイッチやキーボード等で構成されている。
制御装置70は、入力側に回転センサ67、入力手段69が接続されており、出力側にモータ65が接続されている。制御装置70は、補助駆動が行われる際には、モータ65の回転速度をシャフト64の回転に基づいて制御する。
As shown in FIG. 1, a
Further, as shown in FIG. 6, the input means 69 is connected to the
In the
次に、風力を用いた超微細気泡発生装置1による超微細気泡の発生方法について説明する。
まず、風が吹いているときには、風車25が風力によって回動する。風力エネルギーは風車25によって力学的エネルギーになり、シャフト64を回転させる。シャフト64を回転させる力は、圧縮装置23に伝達され、圧縮装置23は、気体を圧送する。圧縮装置23から圧送された気体は、気泡発生媒体内通路41へ送られる。気泡発生媒体内通路41へ送られた気体は、気泡発生媒体24に設けられた直径数μm〜数十μmの細かな孔24Aを通って、超微細気泡となり液体中へ放出される。
一方、シャフト64を回転させる力は、揚水ポンプ22に伝達され、揚水ポンプ22は、水を吸入側配管31から超微細気泡発生装置1内へ汲み上げる。このとき吸入口31Aが水面から0.5〜2mの深さに配置されているため、揚水ポンプ22には、低揚程で大容量のポンプを採用することができる。
Next, a method for generating ultrafine bubbles by the ultrafine bubble generator 1 using wind power will be described.
First, when wind is blowing, the
On the other hand, the force for rotating the
吸入側配管31へと導入された水は、通路21内へ導入される。通路21内の水には、気泡発生媒体24に設けられた直径数μm〜数十μmの細かな孔24Aを通って空気が放出される。放出された空気は溶存もしくは、超微細気泡として水中に共存する。通路21内の水には、揚程圧がかかっているが、揚程圧が低いため、気泡発生媒体24表面の気泡を引きちぎって微細化することはできない。しかし、空気は、直径数μm〜数十μmの細かな孔24Aを通って放出されるため、溶存もしくは、超微細気泡として水中に共存する。
水中へ放出される超微細気泡は、気泡発生媒体24表面に放出された瞬間に、周りの液体の流れ(図2の矢印方向の流れ)によって、表面から離間される。超微細気泡は、直径が小さく体積に比較して表面積が小さいため、浮力が働かず下方へと移動しやすい。このため、通路21内の水面から放出される割合が少なく、高濃度のまま、吐出側配管32へと送られる。気体が溶存した水、もしくは気体を超微細気泡として共存させた水は、吐出側配管32を通って吐出口32Aから水中へと放出される。吐出側配管32の吐出口32Aは吸入口31Aよりも深い位置にあるため、吸入側配管31、通路21及び吐出側配管32が液体で満たされた場合は、サイフォンの原理が働き、揚水ポンプ22による揚程圧のみで気体が溶存した水、もしくは気体を超微細気泡として共存させた水を吐出口32Aから水中へと放出することができる。
The water introduced into the
The ultrafine bubbles released into the water are separated from the surface by the flow of the surrounding liquid (flow in the direction of the arrow in FIG. 2) at the moment when they are released onto the surface of the
風が吹いていないときには、制御装置70によってモータ65の駆動が制御され、風車25がモータ65によって回動する。
次に制御装置70による、モータ65の駆動制御について、図7を用いて説明する。
制御装置70は、まず、補助駆動を行うか否かについて入力がされているかを判断する(ステップS5)。ステップS5において、補助駆動を行う入力がされていない場合には、当該制御を終了する。ステップS5において、補助駆動を行う入力がされている場合には、回転センサ67の検出した回転速度が所定値以下であるか否かを判断する(ステップS10)。回転センサ67の検出した回転速度が所定値以下である場合には、風が吹いていないと判断し、風車25の回転速度が所定回転速度となるようにモータ65の回転速度を算出する(ステップS20)。そして、モータ65をステップS20で算出した回転速度で駆動し(ステップS30)、ステップS5へと移行する。
回転センサ67の検出した回転速度が所定値より大きい場合には、モータ65の駆動を停止し(ステップS40)、ステップS5へ移行する。
When the wind is not blowing, the drive of the
Next, drive control of the
First, the
When the rotation speed detected by the
このように構成することにより、風が吹いていない場合であっても、モータ65によってシャフト64の回転速度が一定となる。これにより、揚水ポンプ22及び圧縮装置23を駆動する力がほぼ一定となり、定常的に超微細気泡を共存させたもしくは気体を溶存した水を吐出することができる。
With this configuration, the rotational speed of the
また、超微細気泡発生装置1を使用しない場合、吐出側配管32の通気孔32Bを開放することにより、空気を通路21、吸入側配管31、及び吐出側配管32からなる閉鎖系に供給することができる。これにより、図8に示すように、通路21、吸入側配管31、及び吐出側配管32に満たされていた水は大気圧によって、周囲の水面の高さまで下がる。通路21は、水面より上方に配置されているため、通路21内に水が残らない。このため、通路21のメンテナンスが容易となる。
When the ultrafine bubble generating device 1 is not used, air is supplied to the closed system including the
以上のように、液体である水を流す通路21と、水を汲み上げるための揚水ポンプ22と、通路21へ気体を圧送するための圧縮装置23と、圧縮装置23により圧送された気体を超微細気泡として通路21内の液体へ放出する気泡発生媒体24とを備える超微細気泡発生装置1であって、気泡発生媒体24は、炭素系の多孔質素材で形成されており、揚水ポンプ22と、圧縮装置23とを駆動させる動力を供給する風車25を備え、風車25は、回転体51と、支持体52と、を備え、回転体51は、円筒部61と、風を受けるための翼62と、翼62を支持して円筒部61に固定する翼支持腕63とを有し、支持体52は、円筒部61と所定間隔をおいて同軸状に連結された断面円形の支柱である。
このように構成することにより、風力を用いて粒径の小さな超微細気泡を発生させることができる。再生可能エネルギーである風力を用いることで、風が吹いている場合には、外部から電力の供給を受けることなく超微細気泡発生装置1を運転することができ、外部から電力を供給する電線などのコストを省くことができる。
As described above, the
By comprising in this way, an ultrafine bubble with a small particle size can be generated using wind force. By using wind power that is renewable energy, when the wind is blowing, the ultrafine bubble generator 1 can be operated without receiving external power supply, such as an electric wire that supplies power from the outside. The cost can be saved.
また、無風時において、風車25を補助的に駆動させるモータ65を設けるものである。
このように構成することにより、無風時においても、モータ65を駆動させることで、超微細気泡発生装置1を運転することができる。
In addition, a
With this configuration, the ultrafine bubble generating device 1 can be operated by driving the
また、風車25の回転速度を検知する回転センサ67を備え、回転センサ67と、モータ65とは、制御装置70に接続され、制御装置70は、前記回転速度が一定の値以下となる場合、モータ65を駆動するように制御するものである。
このように構成することにより、無風時若しくは風量が少ない場合であっても、モータ65を駆動させることで、超微細気泡発生装置1を定常的に運転することが可能となり、気体が溶存、もしくは超微細気泡として共存する液体を常に一定量供給することができる。
In addition, a
By configuring in this way, even when there is no wind or when the air volume is small, it is possible to drive the ultrafine bubble generating device 1 steadily by driving the
また、通路21より液体の流れの上流側に吸入口31Aを有し、吸入口31Aは、風車25を設置するフロート2の下面から0.5m〜2m以内に設置されるものである。
このように構成することにより、吸入口31Aが水面に近い位置にあることにより、揚程圧が少なくても、液体を圧送することができる。
In addition, a
With this configuration, the
また、超微細気泡を含む液体を吐出する吐出口32Aを有し、吐出口32Aは、吸入口31Aよりも低い位置に配置されるものである。
このように構成することにより、吐出口32Aが吸入口31Aよりも低い位置にあるため、気体が溶存、もしくは超微細気泡として共存する液体が再び吸入口31Aに入ることを防止し易くなり、気体が溶存、もしくは超微細気泡として共存する液体を効率よく生産することができる。
Moreover, it has the
With this configuration, since the
1 超微細気泡発生装置
21 通路
22 揚水ポンプ(ポンプ)
23 圧縮装置
24 気泡発生媒体
25 風車
26 管
41 気泡発生媒体内通路
1 Ultra
23
Claims (5)
前記気泡発生媒体は、炭素系の多孔質素材で形成されており、
前記ポンプと、前記圧縮装置とを駆動させる動力を供給する風車を備え、
前記風車は、回転体と、支持体と、を備え、
前記回転体は、円筒部と、風を受けるための翼と、前記翼を支持して円筒部に固定する翼支持腕とを有し、
前記支持体は、前記円筒部と所定間隔をおいて同軸状に連結された断面円形の支柱である、
ことを特徴とする超微細気泡発生装置。 A passage for flowing liquid, a pump for pumping liquid, a compression device for pumping gas to the passage, and bubble generation for discharging the gas pumped by the compression device to the liquid in the passage as ultrafine bubbles An ultrafine bubble generator comprising a medium,
The bubble generating medium is formed of a carbon-based porous material,
A windmill that supplies power for driving the pump and the compression device;
The windmill includes a rotating body and a support body,
The rotating body has a cylindrical portion, a wing for receiving wind, and a wing support arm that supports the wing and fixes the wing to the cylindrical portion,
The support is a column having a circular cross section connected coaxially with the cylindrical portion at a predetermined interval.
An ultrafine bubble generator characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の超微細気泡発生装置。 When no wind is provided, a motor for assisting driving the windmill is provided.
The ultrafine bubble generating apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の超微細気泡発生装置。 A rotation sensor for detecting a rotation speed of the windmill is provided, and the rotation sensor and the motor are connected to a control device, and the control device drives the motor when the rotation speed is a predetermined value or less. To control,
The ultrafine bubble generating device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の超微細気泡発生装置。 A suction port is provided on the upstream side of the liquid flow from the passage, and the suction port is installed within 0.5 m to 2 m from the lower surface of the installation base on which the windmill is installed.
The ultrafine bubble generating device according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項4に記載の超微細気泡発生装置。 A discharge port for discharging a liquid containing ultrafine bubbles is provided on the downstream side of the flow of liquid from the passage, and the discharge port is disposed at a position lower than the suction port.
The ultrafine bubble generating device according to claim 4.
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