JP2021192902A - 気液混合装置 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、拡径部の外周側に環形状の衝突室と、拡径部の下流側に攪拌室と、が設けられており、拡径部の下流側の流路は、衝突室に繋がり気液を衝突室の外周壁に衝突させる衝突流路と、攪拌室に繋がり拡径部の中心部を通過する気液が直進する直進流路と、衝突室から攪拌室に気液が流れる外環流路と、に形成されており、外環流路からの気液と直進流路からの気液とを前記攪拌室で攪拌させる。これにより、拡径部を通過した液体は、衝突室に連通した衝突流路と、攪拌室に連通した直進流路と、に分断され、衝突流路を通過した衝突気液は、衝突室の外周壁に衝突され、気泡は破砕される。また、直進流路からの直進気液は、攪拌室で外環流路を通過した外環気液と攪拌されることで、気泡は細分化される。
さらに、気液混合装置は、給水配管にねじにより接続可能であり、ねじのねじ山に該ねじの差し込み方向を軸にした切り欠きが形成されており、外部気体を内部に供給するために切り欠きと絞り部、または拡径部とが連通している。これにより、ねじを締めつけた場合でも、ねじの差し込み方向を軸とした断面において、外部気体流路を形成させることができ、ねじの差し込み方向で外気からねじ部通過気体を供給することができる。そのため、雌ねじと雄ねじのそれぞれのねじの有効径、谷の径、面相度などの加工精度による吸気量のばらつきを抑えることができる。
本実施形態に係る気液混合装置は、例えば、図1等に示すように、液体が通過する主通路(31)に、絞り部(32)と、絞り部(32)の下流側に連なり下流側に向かって拡径する拡径部(33)と、を設けたベンチュリ構造を備える気液混合装置(A)である。そのため、主通路(31)を流れる液体は、流れる通路の断面積を縮小させた絞り部(32)により減圧され、下流に設けた断面積を増加させる拡径部(33)により、液体に圧力変化によるせん断応力を発生させることで、通過した液体の中の気体は細分化される。
さらに、拡径部(33)の外周側に環形状の衝突室(25)と、拡径部(33)の下流側に攪拌室(41)と、が設けられており、拡径部(33)の下流側の流路は、衝突室(25)に繋がり気液を衝突室(25)の外周壁(25a)に衝突させる衝突流路(35)と、攪拌室(41)に繋がり拡径部(33)の中心部を通過する気液が直進する直進流路(51)と、衝突室(25)から攪拌室(41)に気液が流れる外環流路(52)と、に形成されており、外環流路(52)からの気液(52b)と直進流路(51)からの気液(51b)とを攪拌室(41)で攪拌させる。これにより、拡径部(33)を通過した液体は、衝突室(25)に連通した衝突流路(35)と、攪拌室(41)に連通した直進流路(51)と、に分断され、衝突流路(35)を通過した衝突気液(35b)は、衝突室(25)の外周壁(25a)に衝突され、気泡は破砕される。また、直進流路(51)からの直進気液(51b)は、攪拌室(41)で外環流路(52)を通過した外環気液(52b)と攪拌されることで、気泡は細分化される。
衝突室(25)の形状、大きさ等は液体の流量等に応じて適宜選択される。この衝突室(25)は、例えば、拡径部(33)の断面外環に設けられていることができる。さらに、衝突室(25)は、例えば、拡径部(33)の外周を囲むような円環形状に形成されていることができる。
攪拌室(41)の形状、大きさ等は液体の流量等に応じて適宜選択される。この攪拌室(41)は、例えば、絞り部(32)及び衝突室(25)の下流側に設けられていることができる。
直進流路(51)の形状、大きさ等は液体の流量等に応じて適宜選択される。
外環流路(52)の形状、大きさ、配置場所、個数等は液体の流量等に応じて適宜選択される。この外環流路(52)は、例えば、拡径部(33)の中心軸を中心とした円弧孔状に形成されていることができる。
なお、給水配管(1)とハウジング(2)は、どちらが雌ねじと雄ねじでもよく、切り欠き(22)も雌ねじと雄ねじのどちらに形成してもよい。
また、切り欠き(22)の形状、大きさ、配置箇所、個数は、気体の流量等に応じて適時選択される。
なお、金網フィルター(6)の小孔サイズは、液体の流量等に応じて適時選択される。
本実施形態に係る他の気液混合装置は、例えば、図1等に示すように、液体が通過する主通路(31)に、絞り部(32)と、絞り部(32)の下流側に連なり下流側に向かって拡径する拡径部(33)と、を設けたベンチュリ構造を備える気液混合装置(A)である。そのため、主通路(1)を流れる液体は、流れる通路の断面積を縮小させた絞り部(32)により減圧され、下流に設けた断面積を増加させる拡径部(33)により、液体に圧力変化によるせん断応力を発生させることで、通過した液体の中の気体は細分化される。
さらに、例えば、図1〜図3等に示すように、気液混合装置(A)は、給水配管(1)にねじ(11、21)により接続可能であり、ねじ(11、21)のねじ山に該ねじの差し込み方向を軸にした切り欠き(22)が形成されており、外部気体を内部に供給するために切り欠き(22)と絞り部(32)、または拡径部(33)とが連通している形態が挙げられる。これにより、ねじ(11、21)を締めつけた場合でも、ねじの差し込み方向を軸とした断面(例えば、図3参照)において、外部気体流路(23)を形成させることができ、ねじの差し込み方向で外気からねじ部通過気体(2a)を供給することができる。そのため、雌ねじ(21)と雄ねじ(11)のそれぞれのねじの有効径、谷の径、面相度などの加工精度による吸気量のばらつきを抑えることができる(例えば、図2参照)。
なお、給水配管(1)とハウジング(2)は、どちらが雌ねじと雄ねじでもよく、切り欠き(22)も雌ねじと雄ねじのどちらに形成してもよい。
また、切り欠き(22)の形状、大きさ、配置箇所、個数は、気体の流量等に応じて適時選択される。
さらに、本実施形態に係る他の気液混合装置としては、例えば、上述の実施形態に係る気液混合装置で説明した各構成のうちの1種又は2種以上の組み合わせを適用することができる。
実験例の気液混合試験では、実施例に係る気液混合装置Aを採用し、吐出される吐出気液を観察した。一方、比較例の気液混合試験では、実施例に係る気液混合装置Aにおいて、衝突室25と、仕切り板5と攪拌室41を備えないベンチュリ構造を採用し、吐出される吐出気液を観察した。その結果、実験例の気液混合試験では、図7に示すように、吐出気液には0.1mm以下の微細気泡の発生量は多いことを確認した。これに対し、比較例の気液混合試験では、図8に示すように、0.1mm以下の微細気泡の発生量は少ないことを確認した。
Claims (6)
- 液体が通過する主通路に、絞り部と、該絞り部の下流側に連なり下流側に向かって拡径する拡径部と、を設けたベンチュリ構造を備える気液混合装置において、
前記拡径部の外周側に環形状の衝突室と、前記拡径部の下流側に攪拌室と、が設けられており、
前記拡径部の下流側の流路は、前記衝突室に繋がり気液を該衝突室の外周壁に衝突させる衝突流路と、前記攪拌室に繋がり前記拡径部の中心部を通過する気液が直進する直進流路と、前記衝突室から前記攪拌室に気液が流れる外環流路と、に形成されており、前記外環流路からの気液と前記直進流路からの気液とを前記攪拌室で攪拌させることを特徴とする気液混合装置。 - 前記衝突流路は、前記拡径部の中心軸を中心にして同角度間隔で複数配置され、複数が同形状で形成されており、
前記外環流路は、前記拡径部の中心軸を中心にして同角度間隔で複数配置され、複数が同形状で形成されている請求項1に記載の気液混合装置。 - 前記直進流路は、前記絞り部と同一軸に形成されており、前記直進流路の断面は、前記絞り部の断面より大きく形成されている請求項1又は2に記載の気液混合装置。
- 前記気液混合装置は、給水配管にねじにより接続可能であり、前記ねじのねじ山に該ねじの差し込み方向を軸にした切り欠きが形成されており、外部気体を内部に供給するために前記切り欠きと前記絞り部、または前記拡径部とが連通している請求項1乃至3のいずれか一項に記載の気液混合装置。
- 前記攪拌室の出口に気泡を細分化する金網フィルターを設けている請求項1乃至4のいずれか一項に記載の気液混合装置。
- 液体が通過する主通路に、絞り部と、該絞り部の下流側に連なり下流側に向かって拡径する拡径部と、を設けたベンチュリ構造を備える気液混合装置において、
前記気液混合装置は、給水配管にねじにより接続可能であり、前記ねじのねじ山に該ねじの差し込み方向を軸にした切り欠きが形成されており、外部気体を内部に供給するために前記切り欠きと前記絞り部、または前記拡径部とが連通していることを特徴とする気液混合装置。
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