JP2022023974A - Bubble-containing liquid manufacturing apparatus and bubble-containing liquid manufacturing method - Google Patents

Bubble-containing liquid manufacturing apparatus and bubble-containing liquid manufacturing method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bubble-containing liquid manufacturing apparatus, for efficiently manufacturing ultra-fine bubble-containing liquid which contains bubbles having fine and uniform particle diameters at high concentration.
SOLUTION: A bubble-containing liquid manufacturing apparatus comprises: a bubble generating unit which generates a first bubble in liquid, and supplies first bubble-containing liquid which contains the first bubble; a bubble collapsing unit which is connected to the bubble generating unit, passes the first bubble-containing liquid supplied from the bubble generating unit, irradiates the passing first bubble-containing liquid with ultrasonic wave, collapses the bubble in the first bubble-containing liquid, generates a second bubble, and supplies second bubble-containing liquid which contains the second bubble; and a storage unit which is connected to the bubble collapsing unit, and stores the second bubble-containing liquid supplied from the bubble collapsing unit. The bubble collapsing unit comprises: a passage in which the bubble-containing liquid passes; and a plurality of ultrasonic vibrators which radiate ultrasonic waves toward the inside from the outside of the passage from different directions.
SELECTED DRAWING: Figure 2
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Description

本発明は超微細気泡含有液を製造するバブル含有液製造装置およびバブル含有液製造方法に関し、詳細には、微細気泡を超音波により圧壊することで生成される超微細気泡を含有する超微細気泡含有液を製造するバブル含有液製造装置およびバブル含有液製造方法に関する。 The present invention relates to a bubble-containing liquid manufacturing apparatus for manufacturing an ultrafine bubble-containing liquid and a bubble-containing liquid manufacturing method. The present invention relates to a bubble-containing liquid manufacturing apparatus for manufacturing a contained liquid and a bubble-containing liquid manufacturing method.

近年、液中にマイクロオーダーの粒径を有する気泡(マイクロバブル)やナノオーダーの粒径を有する気泡(ナノバブル)を含有させたバブル含有液が注目されており、医療、農業、水産業、飲食、養殖等の各分野への応用が図られている。このような微細気泡の中には、ファインバブルとも称され、気泡が可視光を散乱することで、バブル含有液が白濁するという特徴を有するものもある。 In recent years, bubble-containing liquids containing bubbles having a micro-order particle size (micro bubbles) and bubbles having a nano-order particle size (nano bubbles) have been attracting attention, and medical, agriculture, fisheries, and food and drink have been attracting attention. , It is being applied to various fields such as agriculture. Some of these fine bubbles, also called fine bubbles, have the characteristic that the bubble-containing liquid becomes cloudy when the bubbles scatter visible light.

そのように可視光を散乱する気泡は数十ミクロンの粒径を有するが、粒径がさらに微細になり、200ナノメートル以下の気泡になると、気泡の粒径が可視光の波長よりも小さくなるため、バブル含有液が透明になるという特徴がある。このような200ナノメートル以下の粒径を有するバブルはウルトラファインバブルとも称される。このウルトラファインバブルは、液中に数ヶ月にわたり留まることや気泡が電荷を帯びることが知られている。 Bubbles that scatter visible light have a particle size of several tens of microns, but when the particle size becomes finer and becomes 200 nanometers or less, the particle size of the bubbles becomes smaller than the wavelength of visible light. Therefore, there is a feature that the bubble-containing liquid becomes transparent. Such a bubble having a particle size of 200 nanometers or less is also called an ultrafine bubble. It is known that this ultrafine bubble stays in the liquid for several months and the bubble becomes charged.

これらのようなウルトラファインバブルを含有する超微細気泡含有液の製造手法の1つとして、微細気泡含有液に超音波を照射することにより、微細気泡を圧壊し、より微細な粒径の超微細気泡を生成する手法がある。例えば、特許文献1に記載されたナノバブル含有水の製造方法では、バブル発生部でマイクロバブル含有水が製造され、該マイクロバブル含有水が貯留部に一旦貯留され、所望の粒径のバブルのみを含有するマイクロバブル含有液が貯留部から取り出され、取り出されたマイクロバブル含有液に超音波を照射することでマイクロバブルを圧壊してナノバブルが生成され、これによりナノバブル含有液が製造される。 As one of the methods for producing an ultrafine bubble-containing liquid containing ultrafine bubbles such as these, by irradiating the fine bubble-containing liquid with ultrasonic waves, the fine bubbles are crushed and ultrafine particles having a finer particle size are obtained. There is a method to generate bubbles. For example, in the method for producing nanobubble-containing water described in Patent Document 1, microbubble-containing water is produced in the bubble generation portion, the microbubble-containing water is temporarily stored in the storage portion, and only bubbles having a desired particle size are produced. The contained microbubble-containing liquid is taken out from the reservoir, and the taken-out microbubble-containing liquid is irradiated with ultrasonic waves to crush the microbubbles to generate nanobubbles, whereby the nanobubble-containing liquid is produced.

ところで、超微細気泡含有液内では、通常、様々な粒径のバブルが混在してしまう。しかし、粒径が均一(ホモジニアス)でない場合は、各バブルにおいて保有電荷量やゼータ電位が異なり、バブル相互間に凝集作用が生じてしまうことが知られている。したがって、バブルを高濃度化させようとすると、粒径が均一でないバブル含有液では、バブルが凝集してしまうという問題があり、高濃度の超微細気泡を含有する含有液の製造は非常に困難であった。 By the way, bubbles having various particle sizes are usually mixed in the ultrafine bubble-containing liquid. However, it is known that when the particle size is not uniform (homogeneous), the amount of charge held and the zeta potential are different in each bubble, and agglutination action occurs between the bubbles. Therefore, when trying to increase the concentration of bubbles, there is a problem that bubbles aggregate in a bubble-containing liquid having a non-uniform particle size, and it is very difficult to produce a containing liquid containing high-concentration ultrafine bubbles. Met.

そのような高濃度の超微細気泡含有液を製造するべく、引用文献2に記載のナノバブル製造装置が開発されている。このナノバブル製造装置では、マイクロバブル含有液が液槽に供給され、供給されたバブル含有液に超音波が照射され、マイクロバブルを圧壊してナノバブルが生成されることによりナノバブル含有液が製造される。このナノバブル製造装置では、特に、液槽中においてナノバブルが下方へ集中する特徴を利用し、その途中に超音波圧壊場を形成することにより、粒径が均一な高濃度の超微細気泡含有液が製造される。 In order to produce such a high-concentration ultrafine bubble-containing liquid, the nanobubble manufacturing apparatus described in Cited Document 2 has been developed. In this nanobubble manufacturing apparatus, the microbubble-containing liquid is supplied to the liquid tank, the supplied bubble-containing liquid is irradiated with ultrasonic waves, and the microbubbles are crushed to generate nanobubbles, whereby the nanobubble-containing liquid is manufactured. .. In this nanobubble manufacturing device, in particular, by utilizing the feature that nanobubbles are concentrated downward in the liquid tank and forming an ultrasonic crushing field in the middle, a high-concentration ultrafine bubble-containing liquid having a uniform particle size can be obtained. Manufactured.

特開2014-200762号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-200762 特開2015-186781号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-186781

しかしながら、引用文献1に記載のナノバブル含有水の製造方法は、通路内に設けた超音波発生部により、単に、マイクロバブルを超音波圧壊することで連続的にナノバブルを生成しようとするもので、粒径が均一なナノバブルを生成しようとするものではない。すなわち、特許文献1のナノバブル含有液の製造方法は、通路に流れるバブル含有液に対して一方向から超音波を照射するもので、超音波の集中する超音波圧壊場を形成しようとするものではなく、均一な粒径のバブルを生成できないという問題点があった。また、超音波を一方向から照射することにより一部のバブル含有液が滞留してバブル含有液の流れが阻害さてしまうことにより、微細気泡を含有するバブル含有液を効率よく供給することができないという問題点もあった。 However, the method for producing nanobubble-containing water described in Cited Document 1 is simply an attempt to continuously generate nanobubbles by ultrasonically crushing the microbubbles by an ultrasonic generation unit provided in the passage. It does not try to generate nanobubbles with uniform particle size. That is, the method for producing a nanobubble-containing liquid in Patent Document 1 is to irradiate a bubble-containing liquid flowing in a passage with ultrasonic waves from one direction, and is not intended to form an ultrasonic crushing field in which ultrasonic waves are concentrated. There was a problem that bubbles with uniform particle size could not be generated. Further, by irradiating ultrasonic waves from one direction, a part of the bubble-containing liquid stays and the flow of the bubble-containing liquid is obstructed, so that the bubble-containing liquid containing fine bubbles cannot be efficiently supplied. There was also a problem.

一方で、引用文献2に記載のナノバブル製造装置では、超音波圧壊場を形成することで均一な粒径の超微細気泡含有液を製造することはできるが、タンクの容量が増加すると超音波圧壊場を形成するために複数の超音波振動子の制御が困難になるという問題点があった。また、バブルの集中により高濃度のバブル含有液が製造されるため、必要数量のバブルがタンク内で生成されるまでに一定の時間を要し、所望の濃度のバブル含有液が供給されるまでに時間遅延が生じるという問題点もあった。 On the other hand, in the nanobubble manufacturing apparatus described in Cited Document 2, it is possible to manufacture an ultrafine bubble-containing liquid having a uniform particle size by forming an ultrasonic crushing field, but ultrasonic crushing occurs when the capacity of the tank increases. There is a problem that it becomes difficult to control a plurality of ultrasonic transducers in order to form a field. In addition, since a high-concentration bubble-containing liquid is produced by the concentration of bubbles, it takes a certain amount of time for the required quantity of bubbles to be generated in the tank until the bubble-containing liquid having a desired concentration is supplied. There was also a problem that a time delay occurred.

本発明は、これらのような問題を解決し、粒径が微細で均一なバブルを高濃度に含有する超微細気泡含有液を効率よく製造することを目的とする。 An object of the present invention is to solve these problems and efficiently produce an ultrafine bubble-containing liquid containing bubbles having a fine particle size and a uniform particle size at a high concentration.

本発明に係るバブル含有液製造装置は、液中に第1のバブルを生成し、該第1のバブルを含有する第1のバブル含有液を供給するバブル生成部と、前記バブル生成部に接続され、前記バブル生成部から供給される前記第1のバブル含有液を通過させ、通過する前記第1のバブル含有液に超音波を照射し、前記第1のバブル含有液のバブルを圧壊して第2のバブルを生成し、該第2のバブルを含有する第2のバブル含有液を供給するバブル圧壊部と、前記バブル圧壊部に接続され、前記バブル圧壊部から供給される第2のバブル含有液を貯留する貯留部とを備える。前記バブル圧壊部は、バブル含有液が通過する通路と、前記通路の外側から径方向内側に向けて、それぞれ異なる方向から超音波を照射する複数の超音波振動子とを備える。 The bubble-containing liquid manufacturing apparatus according to the present invention is connected to a bubble generation unit that generates a first bubble in the liquid and supplies the first bubble-containing liquid containing the first bubble, and the bubble generation unit. Then, the first bubble-containing liquid supplied from the bubble generation unit is passed through, and the passing first bubble-containing liquid is irradiated with ultrasonic waves to crush the bubbles of the first bubble-containing liquid. A bubble crushing portion that generates a second bubble and supplies a second bubble-containing liquid containing the second bubble, and a second bubble that is connected to the bubble crushing portion and is supplied from the bubble crushing portion. It is provided with a storage unit for storing the contained liquid. The bubble crushing portion includes a passage through which the bubble-containing liquid passes, and a plurality of ultrasonic vibrators that irradiate ultrasonic waves from different directions from the outside of the passage to the inside in the radial direction.

このバブル含有液製造装置では、バブル生成部から供給された第1のバブル含有液がバブル圧壊部を通過する際に、超音波を照射されることにより、第1のバブルが圧壊されて、粒径がより微細な第2のバブルが生成される。このバブル圧壊部において、バブル含有液が流れる通路に対して、複数の超音波振動子から超音波が照射されるため、通路内に超音波の集中する超音波圧壊場が形成され、粒径が均一な超微細気泡が生成される。また、このとき、異なる方向から超音波が照射されるため、一方向から超音波が照射される場合に比較して、バブル含有液の滞留が抑止される。そして、超微細気泡を含有したバブル含有液が連続して貯留部に貯留され、超微細気泡のバブルが拡散により下方に集中して高濃度化する。 In this bubble-containing liquid manufacturing apparatus, when the first bubble-containing liquid supplied from the bubble generation portion passes through the bubble crushing portion, the first bubble is crushed by irradiation with ultrasonic waves, and the particles are crushed. A second bubble with a finer diameter is generated. In this bubble crushing portion, ultrasonic waves are applied from a plurality of ultrasonic vibrators to the passage through which the bubble-containing liquid flows, so that an ultrasonic crushing field where ultrasonic waves are concentrated is formed in the passage and the particle size is increased. Uniform ultrafine bubbles are generated. Further, at this time, since the ultrasonic waves are irradiated from different directions, the retention of the bubble-containing liquid is suppressed as compared with the case where the ultrasonic waves are irradiated from one direction. Then, the bubble-containing liquid containing the ultrafine bubbles is continuously stored in the storage portion, and the bubbles of the ultrafine bubbles are concentrated downward by diffusion to increase the concentration.

(請求項1の効果)
したがって、バブル圧壊部において、超音波圧壊場がバブル含有液の通路内に形成され、均一な超微細気泡が生成され、超微細気泡が凝集等することなくバブル含有液が連続して貯留部に効率よく供給されるため、バブル含有液は貯留部において短時間で高濃度化される。
(Effect of claim 1)
Therefore, in the bubble crushing portion, an ultrasonic crushing field is formed in the passage of the bubble-containing liquid, uniform ultrafine bubbles are generated, and the bubble-containing liquid is continuously stored in the storage portion without agglomeration of the ultrafine bubbles. Since the bubble-containing liquid is efficiently supplied, the concentration of the bubble-containing liquid is increased in a short time in the storage portion.

すなわち、本発明によれば、バブル圧壊部と貯留部が分離されることにより、通路で超音波圧壊場による均一な微細気泡が生成され連続して貯留部に供給され、貯留部で超微細気泡が高濃度化される。特に、圧壊部は異なる方向から超音波を生成することにより、バブル含有液の流れを阻害せず粒径の均一な超微細気泡を貯留部に効率よく供給することができる。また、貯留部では効率よく連続して超微細気泡が供給されるため、バブル含有液を短時間で高濃度化することができる。 That is, according to the present invention, by separating the bubble crushing portion and the storage portion, uniform fine bubbles are generated by the ultrasonic crushing field in the passage and continuously supplied to the storage portion, and the ultrafine bubbles are generated in the storage portion. Is increased in concentration. In particular, by generating ultrasonic waves from different directions in the crushed portion, it is possible to efficiently supply ultrafine bubbles having a uniform particle size to the reservoir without obstructing the flow of the bubble-containing liquid. Further, since the ultrafine bubbles are efficiently and continuously supplied to the storage portion, the concentration of the bubble-containing liquid can be increased in a short time.

また、前記複数の超音波振動子は少なくとも1つの振動子群を形成し、各振動子群の超音波振動子は前記通路の中央に向けて超音波を照射してもよい。そのようにすることにより、通路の中央に向けて超音波が照射されるため、超音波圧壊場を形成しながらもバブル含有液の流れを阻害することを確実に抑止できる。これにより、超微細気泡が、通路で滞留することがなく、効率よく供給される。 Further, the plurality of ultrasonic oscillators may form at least one oscillator group, and the ultrasonic oscillators of each oscillator group may irradiate ultrasonic waves toward the center of the passage. By doing so, since the ultrasonic waves are irradiated toward the center of the passage, it is possible to surely suppress the obstruction of the flow of the bubble-containing liquid while forming the ultrasonic crushing field. As a result, the ultrafine bubbles do not stay in the passage and are efficiently supplied.

また、前記複数の超音波振動子は、対抗する方向から前記複数の振動子対は前記通路の中央に向けて超音波を照射するようにしてもよい。そのようにすることで、通路の全域にわたって均等な圧壊場を形成し、粒径が均一なバブルを確実に生成できる。 Further, the plurality of ultrasonic transducers may irradiate ultrasonic waves from the opposite direction toward the center of the passage. By doing so, a uniform crushing field can be formed over the entire passage, and bubbles having a uniform particle size can be reliably generated.

各超音波振動子は、発振周波数を調整可能とされていてもよい。そのようにすれば、所望バブル含有液を容易に生成することができる。すなわち、バブルの粒径や数量は超音波振動子の発振周波数に影響を受けるので、これを調整可能とすることにより、バブル生成の制御を容易にできる。超音波振動子は、バブル含有液の流れる通路に超音波を照射するため、タンクのような容量の大きいものに超音波を照射する場合に比較して、所望のバブルを含有するバブル含有液を容易に製造することができる。特に、通路を流れるバブル含有液の流量に応じて超音波振動子を調整することによる効果は大きい。 The oscillation frequency of each ultrasonic oscillator may be adjustable. By doing so, the desired bubble-containing liquid can be easily produced. That is, since the particle size and quantity of bubbles are affected by the oscillation frequency of the ultrasonic vibrator, it is possible to easily control the bubble generation by making this adjustable. Since the ultrasonic vibrator irradiates the passage through which the bubble-containing liquid flows with ultrasonic waves, the bubble-containing liquid containing a desired bubble can be obtained as compared with the case of irradiating a large-capacity object such as a tank with ultrasonic waves. It can be easily manufactured. In particular, the effect of adjusting the ultrasonic vibrator according to the flow rate of the bubble-containing liquid flowing through the passage is great.

各超音波振動子は、出力を調整可能とされていてもよい。出力を調整することにより、超音波圧壊場を均等に形成しつつ、かつ流れを最大限阻害しない出力でバブルを圧壊することができる。これにより、バブル含有液を安定的に製造することができる。 The output of each ultrasonic transducer may be adjustable. By adjusting the output, the bubble can be crushed with an output that evenly forms the ultrasonic crushing field and does not obstruct the flow as much as possible. As a result, the bubble-containing liquid can be stably produced.

前記圧壊部は、前記通路の周囲を覆う外装体を備え、前記通路と前記外装体との間に超音波を伝搬可能な伝搬液が充填され、前記超音波振動子は前記外装体の外側に取り付けられていてもよい。そのようにすれば、超音波振動子の取り付けが容易になるにもかかわらず、伝搬液が確実に超音波を通路に伝搬して、バブル含有液を安定的に製造することができる。 The crushed portion includes an exterior body that covers the periphery of the passage, and a propagating liquid capable of propagating ultrasonic waves is filled between the passage and the exterior body, and the ultrasonic vibrator is placed outside the exterior body. It may be attached. By doing so, although the ultrasonic vibrator can be easily attached, the propagating liquid can surely propagate the ultrasonic waves to the passage, and the bubble-containing liquid can be stably produced.

前記通路は樹脂材料により形成され、前記外装体は金属材料により形成されている。そのようにすれば、通路内を流れるバブル含有液として、飲料などに利用することができるにもかかわらず、超音波振動子を外装体に容易に取り付けることができるため、バブル圧壊部の製造が容易になる。 The passage is made of a resin material, and the exterior body is made of a metal material. By doing so, the ultrasonic vibrator can be easily attached to the exterior body even though it can be used for beverages as a bubble-containing liquid flowing in the passage, so that the bubble crushing portion can be manufactured. It will be easier.

前記バブル圧壊部は、前記通路が水平方向となるように配置され、前記伝搬液は、前記外装体の下側から導入され、かつ上側から導出され、定常的に導出入されていてもよい。そのようにすれば、伝搬液の流路に空気が入り込むことがなく、伝搬液が確実に超音波を伝搬できることに加え、伝搬液は冷却水の効果を発揮して超音波圧壊による発熱を抑止し、熱によるバブル圧壊部の能力低下を防止できる。 The bubble crushing portion may be arranged so that the passage is in the horizontal direction, and the propagating liquid may be introduced from the lower side of the exterior body and led out from the upper side, and may be constantly led out and taken in. By doing so, air does not enter the flow path of the propagating liquid, the propagating liquid can reliably propagate ultrasonic waves, and the propagating liquid exerts the effect of cooling water to suppress heat generation due to ultrasonic crushing. However, it is possible to prevent the capacity of the bubble crushed part from being reduced due to heat.

前記貯留部は、前記バブル生成部に接続され、前記貯留部に貯留されたバブル含有液の底側の一部は外部に供給され、前記貯留部に貯留されたバブル含有液の中央の一部は前記バブル生成部に供給されてもよい。そのようにすれば、粒径が比較的大きいバブルを含有するバブル含有液は、バブル生成部、バブル圧壊部、貯留部を循環することになり、効率よく粒径が均一で高濃度なバブル含有液が製造される。 The storage unit is connected to the bubble generation unit, a part of the bottom side of the bubble-containing liquid stored in the storage unit is supplied to the outside, and a central part of the bubble-containing liquid stored in the storage unit. May be supplied to the bubble generation unit. By doing so, the bubble-containing liquid containing bubbles having a relatively large particle size circulates in the bubble generation part, the bubble crushing part, and the storage part, and efficiently contains bubbles having a uniform particle size and a high concentration. The liquid is produced.

前記バブル生成部と前記バブル圧壊部と前記貯留部とから形成されるループが大気から遮断された密閉構造とされ、前記貯留部は内部の圧力を調整可能とされていてもよい。そのようにすれば、大気との気体接触のない完全密閉構造バブル発生システムが構築できるため、バブル化対象気体の種類および原液の種類に関係なく安全なバブル含有液製造装置となる。 The loop formed from the bubble generation portion, the bubble crushing portion, and the storage portion may have a closed structure in which the loop is shielded from the atmosphere, and the internal pressure of the storage portion may be adjustable. By doing so, a completely sealed structure bubble generation system without gas contact with the atmosphere can be constructed, so that a safe bubble-containing liquid manufacturing apparatus can be obtained regardless of the type of the gas to be bubbled and the type of the undiluted solution.

前記バブル生成部は交換可能にモジュール化されていてもよい。そのようにすれば、時間あたりに生成される第1のバブル含有液の量を調整することができるため、バブル圧壊部の超音波振動子の出力制御と相まって、所望のバブル含有液を容易に製造することができる。 The bubble generator may be interchangeably modularized. By doing so, the amount of the first bubble-containing liquid generated per hour can be adjusted, so that the desired bubble-containing liquid can be easily obtained in combination with the output control of the ultrasonic oscillator of the bubble crushing portion. Can be manufactured.

本発明に係る他のバブル含有液製造装置は、液中に第1のバブルが含有した第1のバブル含有液を通過させ、通過する第1のバブル含有液に超音波を照射し、前記第1のバブル含有液のバブルを圧壊して第2のバブルを生成し、該第2のバブルを含有する第2のバブル含有液を供給するバブル圧壊部を備える。前記バブル圧壊部は、バブル含有液が通過する通路と、前記通路の外側から径方向内側に向けて、それぞれ異なる方向から超音波を照射する複数の超音波振動子とを備える。 In another bubble-containing liquid manufacturing apparatus according to the present invention, the first bubble-containing liquid contained in the liquid is passed through, and the passing first bubble-containing liquid is irradiated with ultrasonic waves to obtain the first bubble-containing liquid. It is provided with a bubble crushing portion that crushes the bubble of the bubble-containing liquid 1 to generate a second bubble and supplies the second bubble-containing liquid containing the second bubble. The bubble crushing portion includes a passage through which the bubble-containing liquid passes, and a plurality of ultrasonic vibrators that irradiate ultrasonic waves from different directions from the outside of the passage to the inside in the radial direction.

このバブル含有液製造装置では、第1のバブル含有液がバブル圧壊部を通過する際に、超音波を照射されることにより、第1のバブルが圧壊されて、粒径がより微細な第2のバブルが生成される。このバブル圧壊部において、バブル含有液が流れる通路に対して、複数の超音波振動子から超音波が照射されるため、通路内に超音波の集中する超音波圧壊場が形成され、粒径が均一な超微細気泡が生成される。このとき、異なる方向から超音波が照射されるため、一方向から超音波が照射される場合に比較して、バブル含有液の滞留が抑止される。 In this bubble-containing liquid manufacturing apparatus, when the first bubble-containing liquid passes through the bubble crushing portion, the first bubble is crushed by irradiation with ultrasonic waves, and the second bubble has a finer particle size. Bubble is generated. In this bubble crushing portion, ultrasonic waves are applied from a plurality of ultrasonic vibrators to the passage through which the bubble-containing liquid flows, so that an ultrasonic crushing field where ultrasonic waves are concentrated is formed in the passage and the particle size is increased. Uniform ultrafine bubbles are generated. At this time, since the ultrasonic waves are irradiated from different directions, the retention of the bubble-containing liquid is suppressed as compared with the case where the ultrasonic waves are irradiated from one direction.

したがって、バブル圧壊部では、超音波圧壊場がバブル含有液の通路に形成され、粒径の均一な超微細気泡が生成され、超微細気泡が凝集等することなく、バブル含有液が連続して供給される。すなわち、本発明によれば、バブル圧壊部は異なる方向から超音波を生成することにより、含有液の流れを阻害せず粒径の均一な微細気泡を効率よく供給することができる。 Therefore, in the bubble crushing portion, an ultrasonic crushing field is formed in the passage of the bubble-containing liquid, ultrafine bubbles having a uniform particle size are generated, and the bubble-containing liquid is continuously formed without agglomeration of the ultrafine bubbles. Will be supplied. That is, according to the present invention, the bubble crushing portion generates ultrasonic waves from different directions, so that fine bubbles having a uniform particle size can be efficiently supplied without obstructing the flow of the contained liquid.

本発明に係るバブル含有液製造方法は、バブル含有液を生成するバブル生成部と、前記バブル生成部に接続され、前記バブル生成部から供給されるバブル含有液を通過させ、通過するバブル含有液に超音波を照射し、バブル含有液のバブルを圧壊するバブル圧壊部と、前記バブル圧壊部に接続され、前記バブル圧壊部から供給されるバブル含有液を貯留する貯留部とを備えるバブル含有液製造装置を用いる。このバブル含有液製造方法は、前記バブル生成部が、液中に第1のバブルを含有する第1のバブル含有液を生成すること、前記バブル圧壊部が、前記第1のバブル含有液に超音波を照射し、前記第1のバブルを圧壊して第2のバブルを含有する第2のバブル含有液を生成すること、前記貯留部が、第2のバブル含有液を貯留することを含む。 In the bubble-containing liquid manufacturing method according to the present invention, a bubble-containing liquid that is connected to a bubble-generating unit that generates a bubble-containing liquid and a bubble-containing liquid that is connected to the bubble-generating unit and is supplied from the bubble-containing unit is passed through the bubble-containing liquid. A bubble-containing liquid including a bubble crushing portion that crushes a bubble of the bubble-containing liquid by irradiating the bubble crushing portion and a storage portion that is connected to the bubble crushing portion and stores the bubble-containing liquid supplied from the bubble crushing portion. Use manufacturing equipment. In this bubble-containing liquid manufacturing method, the bubble generating portion generates a first bubble-containing liquid containing the first bubble in the liquid, and the bubble crushing portion is superposed on the first bubble-containing liquid. It includes irradiating a sound wave to crush the first bubble to generate a second bubble-containing liquid containing the second bubble, and the storage portion storing the second bubble-containing liquid.

このバブル含有液製造方法では、バブル生成部から供給された第1のバブル含有液がバブル圧壊部を通過する際に、超音波を照射されることにより、第1のバブルが圧壊されて、より微細な第2のバブルが生成される。このバブル圧壊部において、バブル含有液が流れる通路に対して、複数の超音波振動子から超音波が照射されるため、通路内に超音波の集中する超音波圧壊場が形成され、均一な超微細気泡が生成される。このとき、異なる方向から超音波が照射されるため、一方向から超音波が照射される場合に比較して、バブル含有液の滞留が抑止される。そして、超微細気泡を含有したバブル含有液が貯留部に貯留され、下方に集中して高濃度化する。 In this bubble-containing liquid manufacturing method, when the first bubble-containing liquid supplied from the bubble generation portion passes through the bubble crushing portion, the first bubble is crushed by being irradiated with ultrasonic waves, and the first bubble is crushed. A fine second bubble is generated. In this bubble crushing portion, ultrasonic waves are applied from a plurality of ultrasonic vibrators to the passage through which the bubble-containing liquid flows, so that an ultrasonic crushing field where ultrasonic waves are concentrated is formed in the passage, and a uniform ultrasonic wave is formed. Fine bubbles are generated. At this time, since the ultrasonic waves are irradiated from different directions, the retention of the bubble-containing liquid is suppressed as compared with the case where the ultrasonic waves are irradiated from one direction. Then, the bubble-containing liquid containing the ultrafine bubbles is stored in the storage portion, and is concentrated downward to increase the concentration.

したがって、バブル圧壊部において、超音波圧壊場がバブル含有液の通路に形成され、粒径が均一な超微細気泡が生成され、超微細気泡は凝集等することなくバブル含有液が連続して貯留部に効率よく供給されるため、バブル含有液は貯留部において短時間で高濃度化される。 Therefore, in the bubble crushing portion, an ultrasonic crushing field is formed in the passage of the bubble-containing liquid, ultrafine bubbles having a uniform particle size are generated, and the bubble-containing liquid is continuously stored without agglomeration of the ultrafine bubbles. Since the bubble-containing liquid is efficiently supplied to the portion, the concentration of the bubble-containing liquid is increased in a short time in the reservoir.

すなわち、本発明に係るバブル含有液の製造方法によれば、圧壊と貯留が別々にされることにより、超音波圧壊場による均一な微細気泡が圧壊により生成され、超微細気泡が貯留により高濃度化される。特に、圧壊は異なる方向から超音波を生成することにより、含有液の流れを阻害せず均一な微細気泡を貯留部に効率よく供給することができる。また、貯留では効率よく連続して超微細気泡が供給されるため、バブル含有液は短時間で高濃度化される。 That is, according to the method for producing a bubble-containing liquid according to the present invention, by separating crushing and storage, uniform fine bubbles are generated by crushing due to the ultrasonic crushing field, and the ultrafine bubbles have a high concentration due to storage. Is made. In particular, crushing generates ultrasonic waves from different directions, so that uniform fine bubbles can be efficiently supplied to the reservoir without obstructing the flow of the contained liquid. Further, since the ultrafine bubbles are efficiently and continuously supplied in the storage, the concentration of the bubble-containing liquid is increased in a short time.

本発明によれば、粒径が微細で均一なバブルを高濃度に含有する超微細気泡含有液を効率よく製造することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently produce an ultrafine bubble-containing liquid containing bubbles having a fine and uniform particle size at a high concentration.

本発明のバブル含有液製造装置の外観を示す図である。It is a figure which shows the appearance of the bubble containing liquid production apparatus of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバブル含有液製造装置の機能ブロックを示す図である。It is a figure which shows the functional block of the bubble containing liquid manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバブル含有液製造装置のバブル生成器を示す図である。It is a figure which shows the bubble generator of the bubble containing liquid manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図3に示すバブル生成器の発泡部を示す図である。It is a figure which shows the foaming part of the bubble generator shown in FIG. 本発明の第1の実施の形態に係るバブル含有液製造装置のバブル圧壊部を示す図である。It is a figure which shows the bubble crushing part of the bubble containing liquid manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図5に示すバブル圧壊部の側断面を示す図である。It is a figure which shows the side cross section of the bubble crushing part shown in FIG. 本発明の第1の実施の形態に係るバブル含有液製造装置の貯留部を示す図である。It is a figure which shows the storage part of the bubble containing liquid manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバブル含有液製造装置を用いたバブル含有液製造方法のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the bubble-containing liquid manufacturing method using the bubble-containing liquid manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るバブル含有液製造装置の機能ブロックを示す図である。It is a figure which shows the functional block of the bubble containing liquid manufacturing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバブル含有液製造装置の機能ブロックを示す図である。It is a figure which shows the functional block of the bubble containing liquid manufacturing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明のバブル含有液製造装置のバブル圧壊部の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the bubble crushing part of the bubble containing liquid manufacturing apparatus of this invention.

<第1の実施の形態> <First embodiment>

本発明の第1の実施の形態に係るバブル含有液製造装置100について、図1~図7を参照しつつ説明する。バブル含有液製造装置100は、液体中にバブルを含有するバブル含有液を製造する。液体は、飲料水、牛乳、果汁、酒等の飲料を含み、飲料の他にも純水、蒸留水、工業用水等も含む。また、バブル化対象気体は、オゾン、酸素、窒素、水素、二酸化炭素等の種々の気体を含む。すなわち、これら液体とバブル化対象気体とは、バブル含有液製造装置100の用途に応じて適宜選択される。本実施の形態において、バブル含有液製造装置100は、液体に純水を適応し、バブル化対象気体にオゾンを適応したオゾンバブル含有液を製造する。 The bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7. The bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 manufactures a bubble-containing liquid containing bubbles in the liquid. The liquid includes beverages such as drinking water, milk, fruit juice, and liquor, and also includes pure water, distilled water, industrial water, and the like in addition to beverages. Further, the gas to be bubbled includes various gases such as ozone, oxygen, nitrogen, hydrogen and carbon dioxide. That is, these liquids and the gas to be bubbled are appropriately selected according to the use of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100. In the present embodiment, the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 manufactures an ozone bubble-containing liquid in which pure water is applied to the liquid and ozone is applied to the gas to be bubbled.

図1は、バブル含有液製造装置100の外観を示す。(A)はバブル含有液製造装置100の正面図を示し、(B)はバブル含有液製造装置100の側面図を示す。図1に示すように、バブル含有液製造装置100は、立方体の箱状に形成された筐体に後述する構成を備える。また、バブル含有液製造装置100は、操作パネル101を備え、当該操作パネル101を介してユーザがこのバブル含有液製造装置100を任意に操作できる。さらに、バブル含有液製造装置100は、車輪102が設けられており、移動可能とされている。 FIG. 1 shows the appearance of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100. (A) shows the front view of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100, and (B) shows the side view of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100. As shown in FIG. 1, the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 includes a cubic box-shaped housing having a configuration described later. Further, the bubble-containing liquid manufacturing device 100 includes an operation panel 101, and the user can arbitrarily operate the bubble-containing liquid manufacturing device 100 via the operation panel 101. Further, the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 is provided with wheels 102 and is movable.

本実施の形態において、バブル含有液製造装置100は、1つの筐体に各構成を納められており、筐体のまま他のシステムに取り込まれる。しかし、バブル含有液製造装置100は、各構成ごとに他のシステムに取り込まれ、システムの中でバブル含有液製造装置として機能するものであってもよい。例えば、飲料の製造システムの中にバブル含有液製造装置100の各構成が取り込まれ、飲料を製造する中で飲料がバブル含有液とされることで、飲料の殺菌が行われるような利用方法により、バブル含有液製造装置100がシステムの一部を構成してもよい。 In the present embodiment, each configuration of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 is housed in one housing, and the housing is incorporated into another system as it is. However, the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 may be incorporated into another system for each configuration and function as a bubble-containing liquid manufacturing apparatus in the system. For example, by incorporating each configuration of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 into the beverage manufacturing system and using the beverage as a bubble-containing liquid during the manufacturing of the beverage, the beverage is sterilized. , The bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 may form a part of the system.

図2は、バブル含有液製造装置100の機能ブロック図の概略を示す。図2に示すように、本実施の形態に係るバブル含有液製造装置100は、主に、液中に第1のバブルを生成し、該第1のバブルを含有する第1のバブル含有液を供給する第1のバブル生成部110と、バブル生成部110に接続され、バブル生成部110から供給される第1のバブル含有液を通過させ、通過する第1のバブル含有液に超音波を照射し、第1のバブル含有液のバブルを圧壊して第2のバブルを生成し、該第2のバブルを含有する第2のバブル含有液を供給するバブル圧壊部120と、バブル圧壊部120に接続され、バブル圧壊部120から供給される第2のバブル含有液を貯留する貯留部130とを備える。バブル生成部110と、バブル圧壊部120と、貯留部130とは、相互に接続されており、バブル含有液を循環させる循環サイクル(ループ)を形成している。 FIG. 2 shows an outline of a functional block diagram of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100. As shown in FIG. 2, the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment mainly generates a first bubble in the liquid and uses the first bubble-containing liquid containing the first bubble. The first bubble-containing liquid to be supplied is connected to the bubble generation unit 110 and the first bubble-containing liquid supplied from the bubble generation unit 110 is passed, and the passing first bubble-containing liquid is irradiated with ultrasonic waves. Then, the bubbles of the first bubble-containing liquid are crushed to generate a second bubble, and the bubble crushing portion 120 and the bubble crushing portion 120 for supplying the second bubble-containing liquid containing the second bubble are used. It is provided with a storage unit 130 which is connected and stores a second bubble-containing liquid supplied from the bubble crushing unit 120. The bubble generation unit 110, the bubble crushing unit 120, and the storage unit 130 are interconnected to form a circulation cycle (loop) for circulating the bubble-containing liquid.

また、バブル含有液製造装置100は、上記の構成の他に、貯留部130に接続され、液体を導入する原液導入部140と、バブル生成部110に接続され、気体を導入する気体導入部150と、各部を接続する流路と、流路の各所に設けられたバルブと、バブル含有液製造装置100の一連の動作を制御する制御部160とを備える。 In addition to the above configuration, the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 is connected to the stock solution introduction unit 140, which is connected to the storage unit 130 and introduces the liquid, and the gas introduction unit 150, which is connected to the bubble generation unit 110 and introduces the gas. A flow path connecting the respective parts, valves provided at various parts of the flow path, and a control unit 160 for controlling a series of operations of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 are provided.

さらに、バブル含有液製造装置100では、製造されたバブル含有液を装置の外部に取り出す取出部170と、不要となった液体を外部に排出する排出部180とが貯留部130に接続されており、また、気体導入部150、バブル圧壊部120、貯留部130に冷却水を供給する冷却部190が接続されている。 Further, in the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100, an extraction unit 170 for taking out the produced bubble-containing liquid to the outside of the apparatus and a discharge unit 180 for discharging unnecessary liquid to the outside are connected to the storage unit 130. Further, a cooling unit 190 that supplies cooling water to the gas introduction unit 150, the bubble crushing unit 120, and the storage unit 130 is connected.

制御部160は、制御パネルに電気的に接続されており、作業者により操作される。また、制御部160は、バブル含有液製造装置100内の各所に設けられた水域センサ、温度センサ等のセンサの検知情報等に基づいて、各所に設けられた各バルブ及びスイッチ等を制御する。 The control unit 160 is electrically connected to the control panel and is operated by an operator. Further, the control unit 160 controls each valve and switch provided in each place based on the detection information of sensors such as water area sensors and temperature sensors provided in various places in the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100.

原液導入部140は、本実施の形態において、液体の一例として純水をバブル含有液製造装置100に導入するためのものである。原液導入部140は、純水供給源(図示しない)にバルブを介して接続されている。原液導入部140から導入された液体は、液体を一度貯留部130に導入し、後述する再帰流路103を介してバブル生成部110の気液混合器111に供給される。しかし、原液導入部140は、バブル含有液製造装置100の製造するバブル含有液の種類により、純粋以外の飲料水、牛乳、果汁、酒等の飲料、または、飲料の他にも蒸留水、工業用水等の他の液体を導入してもよい。 In the present embodiment, the stock solution introducing unit 140 is for introducing pure water into the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 as an example of the liquid. The stock solution introduction unit 140 is connected to a pure water supply source (not shown) via a valve. The liquid introduced from the stock solution introduction unit 140 once introduces the liquid into the storage unit 130 and is supplied to the gas-liquid mixer 111 of the bubble generation unit 110 via the recursive flow path 103 described later. However, depending on the type of bubble-containing liquid produced by the bubble-containing liquid producing apparatus 100, the undiluted solution introduction unit 140 may be used for non-pure drinking water, beverages such as milk, fruit juice, and liquor, or distilled water, industry in addition to beverages. Other liquids such as irrigation water may be introduced.

気体導入部150は、本実施の形態において、バブル化対象の気体の一例としてオゾンをバブル生成部110に導入するためのものである。気体導入部150は、従来よく知られるオゾンを供給するオゾン発生装置であり、圧力計、流量計、逆止弁を介してバブル化ガス供給源に接続されている。しかし、気体導入部150は、バブル含有液製造装置100の製造するバブル含有液の種類により、オゾン以外の酸素、窒素、水素、アンモニア、二酸化炭素等の他の気体を導入してもよい。気体導入部150は、例えば窒素をバブル化する場合にはオゾン発生装置に代えて、窒素を導入するために、窒素タンク131に接続されていてもよい。 In the present embodiment, the gas introduction unit 150 is for introducing ozone into the bubble generation unit 110 as an example of the gas to be bubbled. The gas introduction unit 150 is an ozone generator that supplies ozone, which is well known in the past, and is connected to a bubbled gas supply source via a pressure gauge, a flow meter, and a check valve. However, the gas introducing unit 150 may introduce other gases such as oxygen, nitrogen, hydrogen, ammonia, and carbon dioxide other than ozone, depending on the type of the bubble-containing liquid produced by the bubble-containing liquid producing apparatus 100. For example, when nitrogen is bubbled, the gas introduction unit 150 may be connected to the nitrogen tank 131 in order to introduce nitrogen instead of the ozone generator.

バブル生成部110は、液体および気体を混合させる気液混合器111と、気液混合器111により気体が混合された気泡含有液を供給され、第1のバブル含有液を生成するバブル生成器112と、気液混合器111から気泡含有液をバブル生成器112に供給するための気液ポンプ113とを備える。 The bubble generator 110 is supplied with a gas-liquid mixer 111 that mixes a liquid and a gas, and a bubble-containing liquid in which the gas is mixed by the gas-liquid mixer 111, and generates a first bubble-containing liquid. And a gas-liquid pump 113 for supplying the bubble-containing liquid from the gas-liquid mixer 111 to the bubble generator 112.

気液ポンプ113は、従来よく知られたエア駆動型容積式ポンプが適用されているが、マグネットポンプや軸流ポンプ等の非容積式ポンプが適用されてもよく、その他のポンプが適用されてもよい。 A well-known air-driven positive displacement pump is applied to the gas-liquid pump 113, but a non-positive displacement pump such as a magnet pump or an axial flow pump may be applied, and other pumps may be applied. May be good.

気液混合器111は、気液ポンプ113の上流側に設けられており、後述する貯留部130の再帰導出口134に接続された液体取入口(図示しない)と、気体供給路に接続された気体取入口(図示しない)とを備える。気液混合器111は、再帰流路103を介して、原液導入部140から一旦貯留部130に供給された原液、または貯留部130に貯留されたバブル含有液を供給される。 The gas-liquid mixer 111 is provided on the upstream side of the gas-liquid pump 113, and is connected to a liquid intake (not shown) connected to the recursive outlet 134 of the storage unit 130 described later and a gas supply path. It is equipped with a gas intake (not shown). The gas-liquid mixer 111 is supplied with the stock solution once supplied to the storage unit 130 from the stock solution introduction unit 140 or the bubble-containing liquid stored in the storage unit 130 via the recursive flow path 103.

気液混合器111では、液体の流れに沿って気体が取り込まれるように、液体取入口に接続した液体流路(図示しない)と気体取入口に接続した気体流路(図示しない)が形成されており、気液ポンプ113の吸引力を利用して液体と同時に気体が吸引される。これにより、液体と気体とが円滑に気液ポンプ113に供給され、気液ポンプ113内で液体と気体とが混合し気泡含有液が生じる。このような気液混合器113によれば、多量の気体が導入され気液ポンプ113が空運転することや、気体がほとんど入らず気泡発生が定量化しないといった問題を生じることがない。この気泡混合液は、バブル生成器112に供給される。 In the gas-liquid mixer 111, a liquid flow path (not shown) connected to the liquid intake and a gas flow path (not shown) connected to the gas intake are formed so that the gas is taken in along the flow of the liquid. The gas is sucked at the same time as the liquid by using the suction force of the gas-liquid pump 113. As a result, the liquid and the gas are smoothly supplied to the gas-liquid pump 113, and the liquid and the gas are mixed in the gas-liquid pump 113 to generate a bubble-containing liquid. According to such a gas-liquid mixer 113, there is no problem that a large amount of gas is introduced and the gas-liquid pump 113 runs idle, or that almost no gas enters and bubble generation is not quantified. This bubble mixture is supplied to the bubble generator 112.

バブル発生器は、気液混合器111から供給される気泡含有液を螺旋状に旋回させて旋回流を形成する旋回部114と、旋回流を形成された気泡含有液の気泡を突起115aに衝突させて圧壊させる突起圧壊部115と、圧壊された気泡を含有するバブル含有液を一定時間滞留させる畜養部116と、一定時間滞留された後のバブル含有液を高濃度に発泡させる発泡部117とを備える。 The bubble generator collides with the swirling portion 114, which spirally swirls the bubble-containing liquid supplied from the gas-liquid mixer 111 to form a swirling flow, and the bubbles of the bubble-containing liquid formed with the swirling flow, against the protrusion 115a. A protrusion crushing portion 115 that is crushed to cause crushing, a livestock section 116 that retains a bubble-containing liquid containing crushed bubbles for a certain period of time, and a foaming portion 117 that foams the bubble-containing liquid after being retained for a certain period of time to a high concentration. To prepare for.

図3は、バブル生成器112を示し、(A)はバブル生成器112の斜視図を示し、(B)はバブル生成器112の側断面図を示す。バブル生成器112は、図3(A)に示すように、第1の円筒部112aと、第1の円筒部112aに接続され、第1の円筒部112aと同一方向に延び第1の円筒部112aより径の大きい第2の円筒部112bと、第2の円筒部112bに接続され、第2の円筒部112bと同一方向に延び、第2の円筒部112bより径の小さい第3の円筒部112cを備える。バブル生成器112は、第1~第3の円筒部112cにより、概略上下方向に延在し、第1の円筒部112aが下方に、第3の円筒部112cが上方に位置するように配置される。 3A and 3B show a bubble generator 112, FIG. 3A shows a perspective view of the bubble generator 112, and FIG. 3B shows a side sectional view of the bubble generator 112. As shown in FIG. 3A, the bubble generator 112 is connected to the first cylindrical portion 112a and the first cylindrical portion 112a, extends in the same direction as the first cylindrical portion 112a, and is the first cylindrical portion. A third cylindrical portion connected to a second cylindrical portion 112b having a diameter larger than 112a, extending in the same direction as the second cylindrical portion 112b, and having a diameter smaller than that of the second cylindrical portion 112b. It is equipped with 112c. The bubble generator 112 is arranged so as to extend substantially in the vertical direction by the first to third cylindrical portions 112c so that the first cylindrical portion 112a is located below and the third cylindrical portion 112c is located above. To.

旋回部114は、図3(B)に示すように、第1の円筒部112a内に設けられており、円筒の内部に螺旋状に形成された旋回面114aを有する。旋回面114aは、第1の円筒部112aの周方向に回転し円柱の軸方向に進む旋回流れが得られるように螺旋状に円柱の軸方向に延びる。したがって、旋回部114は、気液混合器111から供給される気泡含有液を螺旋状に旋回させて旋回流を形成し、突起圧壊部115に気泡含有液を供給する。旋回部114は、気液ポンプ113の供給圧力を利用して旋回流を形成することにより流速を加速することができる。 As shown in FIG. 3B, the swivel portion 114 is provided in the first cylindrical portion 112a, and has a swivel surface 114a formed in a spiral shape inside the cylinder. The swirling surface 114a spirally extends in the axial direction of the cylinder so as to obtain a swirling flow that rotates in the circumferential direction of the first cylindrical portion 112a and advances in the axial direction of the cylinder. Therefore, the swirling section 114 spirally swirls the bubble-containing liquid supplied from the gas-liquid mixer 111 to form a swirling flow, and supplies the bubble-containing liquid to the protrusion crushing section 115. The swirling portion 114 can accelerate the flow velocity by forming a swirling flow using the supply pressure of the gas-liquid pump 113.

旋回部114は、少なくとも1.5回転以上の回転が得られる旋回面114aを有することが望ましい。しかし、旋回部114では旋回流の回転数を上げることにより、流速が増大するが、圧力損失も増大するため、気液ポンプ113の揚程能力と、必要とされるバブル濃度とから旋回面114aの最適回転数は決定される。 It is desirable that the swivel portion 114 has a swivel surface 114a capable of obtaining at least 1.5 rotations or more. However, in the swirling portion 114, the flow velocity increases by increasing the rotation speed of the swirling flow, but the pressure loss also increases. Therefore, the lifting capacity of the gas-liquid pump 113 and the required bubble concentration indicate that the swirling surface 114a The optimum rotation speed is determined.

突起圧壊部115は、第2の円筒部内に設けられており、円柱の筒状に形成され、円筒の内周面に軸方向に沿って多段の突起115aを備える。突起115aは、その先端がそれぞれ対向するように配置されている。これにより、突起圧壊部115は、円形の断面を備える流路を形成され、該円形の内側に向けて複数の突起115aが突出し、中心部分に突起115aが存在しない空洞空間を形成している。したがって、突起圧壊部115は、旋回部114の下流に設けられ、旋回部114を通過した気泡含有液を突起115aにより剪断圧壊する。これにより、気泡含有液の気泡は突起115aに当たって粉砕され、微細化されたバブルとなり、気泡含有液は、バブルが微細化し、バブル濃度を向上させられる。 The protrusion crushing portion 115 is provided in the second cylindrical portion, is formed in the shape of a cylinder of a cylinder, and has a multi-stage protrusion 115a on the inner peripheral surface of the cylinder along the axial direction. The protrusions 115a are arranged so that their tips thereof face each other. As a result, the protrusion crushed portion 115 forms a flow path having a circular cross section, and a plurality of protrusions 115a project toward the inside of the circle, forming a hollow space in which the protrusions 115a do not exist in the central portion. Therefore, the protrusion crushing portion 115 is provided downstream of the swirling portion 114, and the bubble-containing liquid that has passed through the swirling portion 114 is sheared and crushed by the protrusion 115a. As a result, the bubbles of the bubble-containing liquid hit the protrusion 115a and are crushed into fine bubbles, and in the bubble-containing liquid, the bubbles are made fine and the bubble concentration is improved.

また突起115aは少なくとも6段以上の段数になっており、長手方向に36度以上の角度で交互に配置される。旋回部114材によって加速された気泡含有液はこの突起115aに当たりながら粉砕され気体がさらに微細化する。突起115aの数が増加すると圧損が増加するため、気液ポンプ113の揚程能力と、必要とされるバブル濃度とから突起115aの数は決定される。 Further, the protrusions 115a have at least 6 steps or more, and are alternately arranged at an angle of 36 degrees or more in the longitudinal direction. The bubble-containing liquid accelerated by the swirling portion 114 material is pulverized while hitting the protrusion 115a, and the gas is further refined. Since the pressure loss increases as the number of protrusions 115a increases, the number of protrusions 115a is determined from the lifting capacity of the gas-liquid pump 113 and the required bubble concentration.

畜養部116は、第2の円筒部112b内に設けられており、第2の円筒部112b内の空間である。畜養部116は、突起圧壊部115を通過することにより気泡濃度の向上したバブル含有液を一定時間滞留させる。これにより、突起圧壊部115で剪断圧壊されて生成されたバブル内の保有電荷量、ゼータ電位を均一とすることができる。したがって、畜養部116では、バブル含有液のバブルの粒径を揃えることができる。また、畜養部116は、畜養加圧器(図示しない)に接続されており、畜養部116内を所定の圧力(0.8MPa~2.0MPa)に加圧することができる。これにより、余剰気体による加圧圧縮効果を活用して、畜養部116内の圧力を一定圧力に高めることで、バブル濃度を向上させる機能を有する。 The livestock section 116 is provided in the second cylindrical section 112b, and is a space in the second cylindrical section 112b. The livestock section 116 allows the bubble-containing liquid having an improved bubble concentration to stay for a certain period of time by passing through the protrusion crushing section 115. As a result, the amount of charge held in the bubble generated by shear crushing at the protrusion crushing portion 115 and the zeta potential can be made uniform. Therefore, in the livestock unit 116, the particle size of the bubbles in the bubble-containing liquid can be made uniform. Further, the livestock section 116 is connected to a livestock pressurizer (not shown), and the inside of the livestock section 116 can be pressurized to a predetermined pressure (0.8 MPa to 2.0 MPa). As a result, it has a function of improving the bubble concentration by increasing the pressure in the livestock section 116 to a constant pressure by utilizing the pressurizing and compressing effect of the surplus gas.

畜養部116の容積は、気液ポンプ113の種類と供給流量によりその最適値が決定される。通常は、供給流量の1/20~1/5の範囲が最適値となる。なお、畜養部116の供給流用がバブル生成部110の供給流量となり、その流量のバブル含有液が下流に設けられたバブル圧壊部120に供給される。 The optimum volume of the livestock unit 116 is determined by the type of the gas-liquid pump 113 and the supply flow rate. Normally, the optimum value is in the range of 1/20 to 1/5 of the supply flow rate. The supply diversion of the livestock unit 116 becomes the supply flow rate of the bubble generation unit 110, and the bubble-containing liquid at that flow rate is supplied to the bubble crushing unit 120 provided downstream.

発泡部117は、図3(B)および図4に示すように、第3の円筒部112c内に設けられ、概略、円柱状に形成されている。該円柱の下面には、円形の断面中央に設けられたスリット孔117aが設けられ、さらに、スリット孔117aに連続する円柱内の再加圧空間117bと、再加圧空間117bに連続し、テーパ円錐形状のテーパ空間117cとが形成されている。 As shown in FIGS. 3B and 4, the foamed portion 117 is provided in the third cylindrical portion 112c, and is substantially formed in a cylindrical shape. On the lower surface of the cylinder, a slit hole 117a provided in the center of a circular cross section is provided, and further, the repressurization space 117b in the cylinder continuous with the slit hole 117a and the repressurization space 117b continuous with the taper. A conical tapered space 117c is formed.

スリット孔117aは、畜養部116で一時的に滞留されたバブル含有液を流入される。再加圧空間117bは、スリット孔117aを通過したバブル含有液を内部で加圧するためにスリット孔117aの開口面積よりも小さい開口面積で液体を流出させる流出口117dと、この流出口117dの周囲並びにスリット板の裏面側に位置する衝突壁117eとを有している。再加圧空間117bでは、スリット孔117aを通過して流入したバブル含有液が、衝突壁に衝突しバブルが圧壊されながら、空間内に乱流を生じさせ、バブル含有液の一部が流出口からテーパ空間117cに流れ出る。これにより、再加圧空間117bでバブル含有液は再度加圧されることになる。 The bubble-containing liquid temporarily retained in the livestock section 116 flows into the slit hole 117a. The repressurized space 117b has an outlet 117d that allows the liquid to flow out with an opening area smaller than the opening area of the slit hole 117a in order to internally pressurize the bubble-containing liquid that has passed through the slit hole 117a, and the periphery of the outlet 117d. In addition, it has a collision wall 117e located on the back surface side of the slit plate. In the repressurized space 117b, the bubble-containing liquid that has flowed through the slit hole 117a collides with the collision wall and causes turbulence in the space while the bubble is crushed, and a part of the bubble-containing liquid is discharged. Flows out from the tapered space 117c. As a result, the bubble-containing liquid is pressurized again in the repressurization space 117b.

テーパ空間117cは、流出口117dから例えば15度よりも小さい角度で円錐状に拡散するテーパ面117fを有している。これにより、スリット孔117aを通過した液体は加圧されながらテーパ面117fの傾斜方向に流れて減圧される。具体的に説明すると、再加圧空間117b内の圧力は3MPa前後となっているがテーパ空間117cでは1MPaまで減圧され、バブル含有液の濃度が向上する。 The tapered space 117c has a tapered surface 117f that diffuses conically from the outlet 117d at an angle smaller than, for example, 15 degrees. As a result, the liquid that has passed through the slit hole 117a flows in the inclined direction of the tapered surface 117f while being pressurized, and is depressurized. Specifically, the pressure in the repressurized space 117b is around 3 MPa, but in the tapered space 117c, the pressure is reduced to 1 MPa, and the concentration of the bubble-containing liquid is improved.

バブル生成部110では、気液混合器111から供給された気泡含有液がバブル生成器112の旋回部114、突起圧壊部115、畜養部116、発泡部117を経ることで、気泡含有液の気泡から第1のバブルが生成される。これにより、バブル生成部110は、第1のバブルを含有する第1のバブル含有液をバブル圧壊部120に供給することができる。本実施の形態において、バブル生成部110は、第1のバブルとして、マイクロオーダーの均一な粒径を有するマイクロバブルを生成する(特開2015-186781号公報を参照)。 In the bubble generator 110, the bubble-containing liquid supplied from the gas-liquid mixer 111 passes through the swirling portion 114 of the bubble generator 112, the protrusion crushing portion 115, the livestock portion 116, and the foaming portion 117, so that the bubbles in the bubble-containing liquid are bubble-containing. The first bubble is generated from. As a result, the bubble generation unit 110 can supply the first bubble-containing liquid containing the first bubble to the bubble crushing unit 120. In the present embodiment, the bubble generation unit 110 generates microbubbles having a uniform particle size of microorder as the first bubble (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-186781).

本実施の形態に係るバブル含有液製造装置100のバブル生成部110は、旋回、圧壊、畜養、発泡(加圧減圧)の機能を有し、低揚程能力のポンプであるエア式ベローズポンプや同式ダイヤフラムポンプでも微細均一化高濃度マイクロバブルを生成することが可能となり、しかも、マグネットポンプや軸流ポンプでも更なる濃度向上が可能となる。このため、これらの機能により、気液ポンプ113の種類を選ばないバブル発生装置が可能となる。 The bubble generation unit 110 of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment has functions of swirling, crushing, feeding, and foaming (pressurization and depressurization), and is an air type bellows pump which is a pump having a low head capacity. It is possible to generate finely uniform high-concentration microbubbles even with a type diaphragm pump, and it is also possible to further improve the concentration with a magnet pump or an axial flow pump. Therefore, these functions enable a bubble generator regardless of the type of the gas-liquid pump 113.

バブル生成部110は、バブル圧壊部120で圧壊される第1のバブルを生成できれば、他の構成であってもよい。例えば、従来よく知られる旋回流方式のバブル生成装置(特開2006-116365号公報を参照)、加圧剪断方式のバブル生成装置(特開2006-272232号公報を参照)等をバブル生成器112として利用することができる。しかし、均一な粒径を有するバブルをバブル圧壊部120に供給するためには、本実施の形態に係るバブル生成器112を用いることが望ましい。 The bubble generation unit 110 may have another configuration as long as it can generate the first bubble to be crushed by the bubble crushing unit 120. For example, a conventionally well-known swirl flow type bubble generator (see JP-A-2006-116365), a pressure shearing-type bubble generator (see JP-A-2006-272232), and the like can be used as a bubble generator 112. Can be used as. However, in order to supply bubbles having a uniform particle size to the bubble crushing portion 120, it is desirable to use the bubble generator 112 according to the present embodiment.

また、バブル生成部110のバブル生成器112は、旋回部114、突起圧壊部115、畜養部116および発泡部117がモジュール化されており、時間あたりに通過させる通過液量が異なるように複数のモジュールが準備されていてもよい。それら複数のモジュールから任意の一のモジュールを選択して取り付け得るように構成していてもよい。また、モジュールごとに交換可能とされていてもよい。 Further, in the bubble generator 112 of the bubble generator 110, the swivel portion 114, the protrusion crushing portion 115, the livestock portion 116 and the foaming portion 117 are modularized, and a plurality of liquid passage portions are different so that the amount of liquid passing through them per hour is different. Modules may be prepared. It may be configured so that any one module can be selected and attached from the plurality of modules. Moreover, it may be exchangeable for each module.

図5は、バブル圧壊部120を示し、(A)はバブル圧壊部120の側面図を示し、(B)はバブル圧壊部120の正面図を示す。バブル圧壊部120は、バブル生成部110のバブル生成器112に接続され、バブル生成部110で製造された第1のバブル含有液を通過させる通路121と、通路121の周囲を覆う外装体122とを備え、通路121と外装体122とから中間空間123を有する二層構造とされている。バブル圧壊部120は、通路121が水平方向に延びるように配置されている。 5A and 5B show a bubble crushing portion 120, FIG. 5A shows a side view of the bubble crushing portion 120, and FIG. 5B shows a front view of the bubble crushing portion 120. The bubble crushing section 120 is connected to the bubble generator 112 of the bubble generating section 110, and has a passage 121 through which the first bubble-containing liquid manufactured by the bubble generating section 110 passes, and an exterior body 122 that covers the periphery of the passage 121. It has a two-layer structure having an intermediate space 123 from the passage 121 and the exterior body 122. The bubble crushing portion 120 is arranged so that the passage 121 extends in the horizontal direction.

外装体122には、超音波振動子124が設けられており、各超音波振動子124は、通路121に向けて超音波を照射する。通路121と外装体122の間には伝搬液が充填され、超音波振動子124から照射された超音波は、伝搬液を介して通路121の内部に伝搬され、通路121の内側を流れる第1のバブル含有液を超音波圧壊する。 The exterior body 122 is provided with an ultrasonic vibrator 124, and each ultrasonic vibrator 124 irradiates an ultrasonic wave toward a passage 121. A propagating liquid is filled between the passage 121 and the exterior body 122, and the ultrasonic waves radiated from the ultrasonic transducer 124 are propagated to the inside of the passage 121 via the propagating liquid and flow inside the passage 121. The bubble-containing liquid is ultrasonically crushed.

通路121は、PVC(ポリ塩化ビニル)を材料としたパイプから形成されている。これにより、通路121は、円形の断面を有し同一径で円柱状に延び、均一な流路を形成している。通路121はバブル生成部110と貯留部130とに介在するように接続されており、バブル生成部110から供給された第1のバブル含有液は、通路121の内側に充満した状態で貯留部130まで流される。 The passage 121 is formed of a pipe made of PVC (polyvinyl chloride). As a result, the passage 121 has a circular cross section and extends in a columnar shape with the same diameter to form a uniform flow path. The passage 121 is connected so as to intervene between the bubble generation unit 110 and the storage unit 130, and the first bubble-containing liquid supplied from the bubble generation unit 110 fills the inside of the passage 121 with the storage unit 130. Is swept away.

外装体122は、ステンレスを材料とし、正六角形の断面を有する六角柱状に延びる側周部材122aと、側周部材122aを延在方向の両側から挟む円板状の一対の平面部材122bとからなる。両平面部材122bは、中央に通路121をはめ込まれて、側周部材122aの六角形の中央に通路121が延びるように通路121を固定している。これにより、通路121の外側と外装体122の側周部材122aには中間空間123が形成され、通路121の外周と、六角形の側周部材122aの各面は、それぞれ同様の中間空間123を形成している。 The exterior body 122 is made of stainless steel and is composed of a side peripheral member 122a having a regular hexagonal cross section and extending in a hexagonal columnar shape, and a pair of disk-shaped flat members 122b that sandwich the side peripheral member 122a from both sides in the extending direction. .. Both plane members 122b are fitted with a passage 121 in the center, and the passage 121 is fixed so that the passage 121 extends to the center of the hexagon of the side peripheral member 122a. As a result, an intermediate space 123 is formed on the outer side of the passage 121 and the side peripheral member 122a of the exterior body 122, and the outer periphery of the passage 121 and each surface of the hexagonal side peripheral member 122a form the same intermediate space 123. Is forming.

図6はバブル圧壊部120を図5の矢印a-a’で切断した側断面図を示す。図6に示すように、バブル圧壊部120は、通路121と外装体122から形成される中間空間123に超音波を伝搬可能な伝搬液を充填される。本実施の形態において、伝搬液として冷却部190から供給される冷却水が充填される。伝搬液は、通路121が水平方向に向く状態に配置されたバブル圧壊部120において、外装体122の平面部材122bの下側に設けられた伝搬液導入口122cから導入され、外装体122の平面部材122bの上側に設けられた伝搬液導出口122dから導出される。これにより、中間空間123では、伝搬液は、図面の左側から供給され、下側から上側に充填されていき、上側から排出される。したがって、伝搬液は、中間空間123内に空気を残さず充填される。 FIG. 6 shows a side sectional view of the bubble crushing portion 120 cut along the arrow aa'in FIG. As shown in FIG. 6, the bubble crushing portion 120 is filled with a propagating liquid capable of propagating ultrasonic waves in the intermediate space 123 formed from the passage 121 and the exterior body 122. In the present embodiment, the cooling water supplied from the cooling unit 190 is filled as the propagating liquid. The propagating liquid is introduced from the propagating liquid introduction port 122c provided under the flat surface member 122b of the exterior body 122 in the bubble crushing portion 120 in which the passage 121 is arranged so as to face the horizontal direction, and the propagating liquid is introduced from the plane of the exterior body 122. It is derived from the propagating liquid outlet 122d provided on the upper side of the member 122b. As a result, in the intermediate space 123, the propagating liquid is supplied from the left side of the drawing, is filled from the lower side to the upper side, and is discharged from the upper side. Therefore, the propagating liquid is filled in the intermediate space 123 without leaving any air.

外装体122に取り付けられた超音波振動子124から照射される超音波は、伝搬液を介して通路121に伝搬される。このとき、中間空間123に空気が残ると、伝搬液と空気の伝搬率が異なるため、超音波が均等に伝搬しない。したがって、中間空間123内に空気を残さないことにより、効率的かつ均一に超音波を通路121の内部に伝搬できる。 The ultrasonic wave emitted from the ultrasonic vibrator 124 attached to the exterior body 122 is propagated to the passage 121 via the propagating liquid. At this time, if air remains in the intermediate space 123, the ultrasonic waves do not propagate evenly because the propagation ratios of the propagating liquid and the air are different. Therefore, by leaving no air in the intermediate space 123, ultrasonic waves can be efficiently and uniformly propagated inside the passage 121.

伝搬液は、中間空間123を定常的に流されている。これにより、超音波圧壊によるバブル圧壊部120の熱を排出することができる。伝搬液は、通路121を流れるバブル含有液と同一方向に流されている。これにより、効率的に熱を排出することができる。また、伝搬液の流速を上げることにより、より熱の排出効率を高めることができる。伝搬液の流速は、例えば伝搬液をバブル圧壊部120に送るポンプを制御することで達成できる。外装体122は、熱センサ(図示しない)が設けられており、バブル圧壊部120の発熱状態を見ながら伝搬液の流速を制御することができる。 The propagating liquid is constantly flowing in the intermediate space 123. As a result, the heat of the bubble crushing portion 120 due to the ultrasonic crushing can be discharged. The propagating liquid is flowing in the same direction as the bubble-containing liquid flowing through the passage 121. As a result, heat can be efficiently discharged. Further, by increasing the flow velocity of the propagating liquid, the heat discharge efficiency can be further increased. The flow velocity of the propagating liquid can be achieved, for example, by controlling a pump that sends the propagating liquid to the bubble crushing portion 120. The exterior body 122 is provided with a heat sensor (not shown), and the flow velocity of the propagating liquid can be controlled while observing the heat generation state of the bubble crushing portion 120.

本発明に係る実施の形態において、伝搬液は、定常的に流されているが、中間空間に一度充満させておいて伝搬液の供給を止め、バブル圧壊部120の温度が上昇したときだけ伝搬液を再度流すようにしてもよい。伝搬液は、超音波を伝搬するが、それでも伝搬による損失が生じるため、中間空間123は狭い方が望ましい。しかし、伝搬空間が狭すぎると冷却水(伝搬液)の量が減り、熱の排出効率が低下する。しかし、伝搬液を定常的に流すようにすることで、熱の排出効率が低下することを抑止し、中間空間123を狭くすることができ、バブル圧壊部120の設計自由度を高めることができる。 In the embodiment of the present invention, the propagating liquid is constantly flowing, but the propagating liquid is once filled in the intermediate space to stop the supply of the propagating liquid, and propagates only when the temperature of the bubble crushing portion 120 rises. The liquid may be flushed again. Although the propagating liquid propagates ultrasonic waves, it is desirable that the intermediate space 123 is narrow because there is still a loss due to propagation. However, if the propagation space is too narrow, the amount of cooling water (propagation liquid) decreases, and the heat discharge efficiency decreases. However, by allowing the propagating liquid to flow constantly, it is possible to suppress a decrease in heat discharge efficiency, narrow the intermediate space 123, and increase the degree of freedom in designing the bubble crushing portion 120. ..

再び図5を参照するに、外装体122は、六角柱の各面に超音波振動子124を取り付けられている。超音波振動子124は、通路121の延在方向に2段に分けて設けられており、バブル生成部110側を前段の超音波振動子群、貯留部130側を後段の超音波振動子群としている。各段の超音波振動子群は、通路121の中心軸から放射状に設けられた6つの超音波振動子124からなる。対向する2つの超音波振動子124が一対の発振子対となり、6つの超音波振動子124は3対の発振子対となっている。各超音波振動子は、周波数および出力を制御部160により調整可能とされている。本実施の形態において、12個の超音波振動子124は、それぞれ、同一周波数、同一出力で超音波を照射している。 Referring to FIG. 5 again, the exterior body 122 has an ultrasonic vibrator 124 attached to each surface of a hexagonal column. The ultrasonic vibrator 124 is provided in two stages in the extending direction of the passage 121, the bubble generating portion 110 side is the ultrasonic vibrator group in the front stage, and the storage portion 130 side is the ultrasonic vibrator group in the rear stage. It is supposed to be. The ultrasonic oscillator group of each stage is composed of six ultrasonic oscillators 124 provided radially from the central axis of the passage 121. The two opposed ultrasonic oscillators 124 form a pair of oscillator pairs, and the six ultrasonic oscillators 124 form a pair of oscillator pairs. The frequency and output of each ultrasonic transducer can be adjusted by the control unit 160. In the present embodiment, the twelve ultrasonic transducers 124 irradiate ultrasonic waves at the same frequency and the same output, respectively.

各発振子対は、通路121の延在方向の同一の位置であって外装体122の六角柱の一対の対向する側面に設けられている。ここで、外装体122は、ステンレスを材料に形成されているため、超音波を反射する。したがって、側周部材122aの一の面に設けられた超音波振動子124から発振された超音波は、側周部材122aの対向する他の一の面で反射する。この反射した超音波は、他の一の面(その反射面)に設けられた超音波振動子124から照射された超音波と重ね合わされる。 Each oscillator pair is provided at the same position in the extending direction of the passage 121 on the pair of opposite side surfaces of the hexagonal column of the exterior body 122. Here, since the exterior body 122 is made of stainless steel, it reflects ultrasonic waves. Therefore, the ultrasonic wave oscillated from the ultrasonic vibrator 124 provided on one surface of the side peripheral member 122a is reflected by the other opposite surface of the side peripheral member 122a. This reflected ultrasonic wave is superposed on the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic vibrator 124 provided on the other surface (the reflecting surface).

これら6つの超音波振動子124は、それぞれが、通路121の中央の一点に向けて超音波を照射している。したがって、各超音波振動子124は、それぞれ異なる位置から径方向の異なる方向に向けて、かつ通路の中心に向かうように径方向の内側に向けて超音波を照射する。これにより、通路121を流れるバブル含有液が超音波により流れを阻害されることが抑止される。特に各一対の発振子対は、対向する位置から対向する方向に向けて超音波を発振している。これにより、通路121の中央から超音波圧壊場が形成され、通路121を通過する第1のバブル含有液が圧壊されて、粒径の均一な第2のバブルが生成される。 Each of these six ultrasonic transducers 124 irradiates ultrasonic waves toward a point in the center of the passage 121. Therefore, each ultrasonic transducer 124 irradiates ultrasonic waves from different positions toward different directions in the radial direction and toward the inside in the radial direction so as to be toward the center of the passage. As a result, it is possible to prevent the bubble-containing liquid flowing through the passage 121 from being obstructed by ultrasonic waves. In particular, each pair of oscillators oscillates ultrasonic waves from opposite positions toward opposite directions. As a result, an ultrasonic crushing field is formed from the center of the passage 121, the first bubble-containing liquid passing through the passage 121 is crushed, and a second bubble having a uniform particle size is generated.

バブル圧壊部120では、複数の方向から超音波が照射され、超音波の集中する場所に超音波圧壊場が形成される。したがって、本実施の形態において、各超音波振動子群が、それぞれ、通路121内に超音波圧壊場を形成する。前段の超音波振動子群により形成された超音波圧壊場で第1のバブルの全てが圧壊されなかったとしても、後段の超音波振動子群により形成された超音波圧壊場が残りの第1のバブルを圧壊するため、本実施の形態に係るバブル圧壊部120では、確実に第1のバブルを圧壊し、均一な第2のバブルを生成できる。本実施の形態において、バブル圧壊部120は、第2のバブルとして、ナノオーダーの均一な粒径を有するナノバブルを生成する。 In the bubble crushing portion 120, ultrasonic waves are irradiated from a plurality of directions, and an ultrasonic crushing field is formed at a place where the ultrasonic waves are concentrated. Therefore, in the present embodiment, each ultrasonic vibrator group forms an ultrasonic crushing field in the passage 121, respectively. Even if all of the first bubbles are not crushed by the ultrasonic crushing field formed by the ultrasonic transducer group in the first stage, the ultrasonic crushing field formed by the ultrasonic transducer group in the latter stage remains the first first. In order to crush the bubble, the bubble crushing portion 120 according to the present embodiment can surely crush the first bubble and generate a uniform second bubble. In the present embodiment, the bubble crushing portion 120 produces nanobubbles having a nano-order uniform particle size as a second bubble.

本実施の形態において、各超音波振動子群に6つ、すなわち偶数の超音波振動子124がバブル圧壊部120の外装体122に設けられている。しかし、超音波振動子124は、奇数の超音波振動子124が設けられていてもよく、その場合は、複数対の発振子対と、1の超音波振動子124となる。 In the present embodiment, six ultrasonic vibrators 124, that is, an even number of ultrasonic vibrators 124, are provided on the exterior body 122 of the bubble crushing portion 120 in each ultrasonic vibrator group. However, the ultrasonic oscillator 124 may be provided with an odd number of ultrasonic oscillators 124, and in that case, there are a plurality of pairs of oscillator pairs and one ultrasonic oscillator 124.

図7は、貯留部130の外観図を示し、(A)は貯留部130の平面図を示し、(B)は貯留部130の正面図を示し、(C)は貯留部130の側面図を示し、(D)は貯留部130の底面図を示す。貯留部130は、図7に示すように、主に円柱状のタンク131からなり、原液導入部140に接続される原液導入口132と、バブル圧壊部120に接続されるバブル含有液導入口133と、再帰流路103に接続される再帰導出口134と、取出部170に接続されるバブル含有液導出口135と、排出部180に接続される排出口136とを備える。 7A and 7B show an external view of the storage unit 130, FIG. 7A shows a plan view of the storage unit 130, FIG. 7B shows a front view of the storage unit 130, and FIG. 7C shows a side view of the storage unit 130. (D) shows the bottom view of the reservoir 130. As shown in FIG. 7, the storage unit 130 is mainly composed of a columnar tank 131, and has a stock solution introduction port 132 connected to the stock solution introduction unit 140 and a bubble-containing liquid introduction port 133 connected to the bubble crushing unit 120. A recursive outlet 134 connected to the recursive flow path 103, a bubble-containing liquid outlet 135 connected to the take-out unit 170, and a discharge port 136 connected to the discharge unit 180.

原液導入口132は、主に、円柱のパイプからなり、タンク131の上面からタンク131内の頂面まで延在し、原液導入部140から原液をタンク131の頂面位置に供給する。バブル含有液導入口133は、主に、円柱のパイプからなり、タンク131の上面からタンク131内の中段位置まで延在し、第2のバブル含有液をタンク131の中段位置に供給する。 The undiluted solution introduction port 132 is mainly composed of a cylindrical pipe, extends from the upper surface of the tank 131 to the top surface in the tank 131, and supplies the undiluted solution from the undiluted solution introduction unit 140 to the top surface position of the tank 131. The bubble-containing liquid introduction port 133 is mainly composed of a cylindrical pipe, extends from the upper surface of the tank 131 to the middle stage position in the tank 131, and supplies the second bubble-containing liquid to the middle stage position in the tank 131.

再帰導出口134は、主に、円柱のパイプからなり、タンク131の下面からタンク131内の下側1/4の位置付近まで延在し、タンク131の下側1/4の位置のバブル含有液を再帰流路103に導出し、バブル含有液を気液混合器111に再帰させる。バブル含有液導出口135は、主に、円柱のパイプからなり、タンク131の底面からタンク131内の下段まで延在し、バブル含有液をタンク131の底から取り出す。排出口136は、主に、円柱のパイプからなり、タンク131の底面からタンク131内の下段まで延在し、バブル含有液をタンク131の底から排出する。 The recursive outlet 134 is mainly composed of a cylindrical pipe, extends from the lower surface of the tank 131 to the vicinity of the lower 1/4 position in the tank 131, and contains a bubble at the lower 1/4 position of the tank 131. The liquid is led out to the recursive flow path 103, and the bubble-containing liquid is recurred to the gas-liquid mixer 111. The bubble-containing liquid outlet 135 mainly consists of a cylindrical pipe, extends from the bottom surface of the tank 131 to the lower stage in the tank 131, and takes out the bubble-containing liquid from the bottom of the tank 131. The discharge port 136 is mainly composed of a cylindrical pipe, extends from the bottom surface of the tank 131 to the lower stage in the tank 131, and discharges the bubble-containing liquid from the bottom of the tank 131.

また、タンク131は、PVCを材料に形成され、完全密閉構造にされている。これにより、バブル圧壊部120の超音波圧壊時に発生する微量ガスは、貯留部130に流されてきても大気と接触することない。したがって、本実施の形態において、オゾンナノバブル含有液を生成する場合であっても、オゾンリークによる人体危険を防止することができる。また、タンク131が密閉構造とされているため、これにより、貯留部130内の圧力制御が可能となる。また、バブル含有液導出口135には、減圧バブル(図示しない)が設けられている。 Further, the tank 131 is made of PVC and has a completely sealed structure. As a result, the trace gas generated at the time of ultrasonic crushing of the bubble crushing portion 120 does not come into contact with the atmosphere even if it is flown into the storage portion 130. Therefore, in the present embodiment, even when the ozone nanobubble-containing liquid is generated, it is possible to prevent the danger to the human body due to ozone leakage. Further, since the tank 131 has a closed structure, it is possible to control the pressure in the storage unit 130. Further, a decompression bubble (not shown) is provided in the bubble-containing liquid outlet 135.

本実施の形態において、タンク131は、PVCを材料に形成されている。しかしタンク131は、PVDF等のフッ素系樹脂などの樹脂材料又は、石英を材料としてもよい。タンク131は、樹脂材料の場合には上部を樹脂溶接や接着などで完全密閉構造とされ、石英の場合には、PTFE、バイトン等のシール材を介して密閉構造とされる。 In this embodiment, the tank 131 is made of PVC as a material. However, the tank 131 may be made of a resin material such as a fluororesin such as PVDF or quartz. In the case of a resin material, the upper portion of the tank 131 is completely sealed by resin welding or adhesion, and in the case of quartz, the tank 131 is sealed via a sealing material such as PTFE or byton.

貯留部130が密閉構造となることにより、オゾンナノバブル発生時にはオゾンリークによる人体危険を防止でき、水素ナノバブルでは、水素と酸素の接触による爆発危険を防止でき、さらに、バブルによる有機合成反応対応でも、気中ガス成分の混入がないため、安定した有機合成反応を得ることが可能となる。 Since the storage unit 130 has a closed structure, it is possible to prevent the danger to the human body due to ozone leakage when ozone nanobubbles are generated, and the hydrogen nanobubbles can prevent the danger of explosion due to the contact between hydrogen and oxygen. Since no air gas component is mixed in, a stable organic synthesis reaction can be obtained.

本実施の形態に係るバブル含有液製造装置100は、バブル圧壊部120と貯留部130が分離されている。これにより、貯留部130の容量に影響を受けずに、粒径の均一なバブル含有液を一定量連続して供給できる。また、バブル圧壊部120で超音波圧壊場により粒径が均一で超微細な第2のバブルが生成され、貯留部130において貯留されるので、貯留部130でバブルが凝集することも抑止される。すなわち、粒径が異なる超微細なバブルは、貯留することにより凝集してしまうため、従来の超音波圧壊により生成された超微細な粒径を有するバブルは、粒径が均一とならず、貯留することが困難であったが、本実施の形態によるバブル含有液製造装置100によれば、粒径の均一なバブルが生成され、凝集することなく貯留できる。 In the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment, the bubble crushing portion 120 and the storage portion 130 are separated. As a result, a certain amount of bubble-containing liquid having a uniform particle size can be continuously supplied without being affected by the capacity of the storage unit 130. Further, since the second bubble having a uniform particle size and being ultrafine is generated in the bubble crushing portion 120 by the ultrasonic crushing field and stored in the storage portion 130, the bubbles are suppressed from aggregating in the storage portion 130. .. That is, since ultrafine bubbles having different particle sizes are aggregated by accumulating, bubbles having ultrafine particle sizes generated by conventional ultrasonic crushing do not have uniform particle sizes and are accumulated. However, according to the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment, bubbles having a uniform particle size are generated and can be stored without agglomeration.

タンク131に設けられた原液導入口132、バブル含有液導入口133、再帰導出口134、およいバブル含有液導出口135のタンク内の位置は、適宜変更できる。また、他の導入口、導出口をタンク131に設けてもよい。 The positions of the stock solution introduction port 132, the bubble-containing liquid introduction port 133, the recursive outlet port 134, and the good bubble-containing liquid outlet port 135 provided in the tank 131 in the tank can be appropriately changed. Further, another inlet and outlet may be provided in the tank 131.

次に、バブル含有液製造装置100を用いたバブル含有液の製造方法について図8を参照して説明する。 Next, a method of manufacturing the bubble-containing liquid using the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 will be described with reference to FIG.

本発明に係るバブル含有液製造方法は、バブル含有液製造装置100に液体を供給すること(ステップ1)、バブル含有液製造装置100に気体を供給すること(ステップ2)、液体と気体とを混合して気泡含有液を生成すること(ステップ3)、気泡含有液から第1のバブル含有液を製造すること(ステップ4)、第1のバブル含有液に超音波を照射し、第1のバブルを圧壊して第2のバブルを生成すること(ステップ5)、第2のバブル含有液を貯留すること(ステップ6)、貯留されたバブル含有液をバブル生成部110に再帰させること(ステップ7)、貯留されたバブル含有液を外部に取り出すこと(ステップ8)を含む。 The bubble-containing liquid manufacturing method according to the present invention comprises supplying a liquid to the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 (step 1), supplying a gas to the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 (step 2), and supplying the liquid and the gas. Mixing to generate a bubble-containing liquid (step 3), producing a first bubble-containing liquid from the bubble-containing liquid (step 4), irradiating the first bubble-containing liquid with ultrasonic waves, and first. Crushing the bubbles to generate a second bubble (step 5), storing the second bubble-containing liquid (step 6), and retreating the stored bubble-containing liquid to the bubble generation unit 110 (step). 7), including taking out the stored bubble-containing liquid to the outside (step 8).

ステップ1では、先ず、原液導入部140から液体を貯留部130に供給する。具体的には、原液導入部140に設けられたバルブを開状態として原液を貯留部130に供給する。このとき、貯留部130のタンク131に所定量の液体が満たされるまで継続して原液が供給される。次に、再帰流路103を介して気液混合器111に原液を供給する。具体的には、再帰流路103に設けられた再帰バルブを開状態として、気液ポンプ113の吸引により、タンク131内の下側1/4の位置まで貯まった原液が気液混合器111の液体取入口に導入される。 In step 1, first, the liquid is supplied from the stock solution introduction unit 140 to the storage unit 130. Specifically, the stock solution is supplied to the storage unit 130 with the valve provided in the stock solution introduction unit 140 in an open state. At this time, the undiluted solution is continuously supplied until the tank 131 of the storage unit 130 is filled with a predetermined amount of liquid. Next, the stock solution is supplied to the gas-liquid mixer 111 via the recursive flow path 103. Specifically, with the recursive valve provided in the recursive flow path 103 in an open state, the undiluted solution accumulated to the lower 1/4 position in the tank 131 by suction of the gas / liquid pump 113 is collected in the gas / liquid mixer 111. Introduced to the liquid intake.

ステップ2では、先ず、気体供給部から気体を気液混合器111に供給する。このステップは、先のステップ1に並行して行われる。具体的には、気体導入部150に設けられたバルブを開状態とし気体を気液混合器111に供給する。 In step 2, first, the gas is supplied to the gas-liquid mixer 111 from the gas supply unit. This step is performed in parallel with the previous step 1. Specifically, the valve provided in the gas introduction unit 150 is opened and the gas is supplied to the gas-liquid mixer 111.

ステップ3では、先ず、気泡含有液が製造される。具体的には、気液ポンプ113を動作させ気液混合器111に原液と気体とを吸入させる。このとき、ステップ1により原液が気液混合器111に供給されており、これに並行してステップ2により気体が気液混合気に供給されており、気泡含有液が生成される。次に、製造された気泡含有液がバブル生成器112に供給される。具体的には気液ポンプ113が気泡混合液を吐出する。 In step 3, first, the bubble-containing liquid is produced. Specifically, the gas-liquid pump 113 is operated to cause the gas-liquid mixer 111 to inhale the undiluted solution and the gas. At this time, the undiluted solution is supplied to the gas-liquid mixer 111 by step 1, and the gas is supplied to the gas-liquid mixture by step 2 in parallel with this, and a bubble-containing liquid is generated. Next, the produced bubble-containing liquid is supplied to the bubble generator 112. Specifically, the gas-liquid pump 113 discharges the bubble mixture.

ステップ4では、先ず、気泡含有液から第1のバブル含有液が製造される。具体的には、気泡含有液が、旋回部114に導入され旋回流が形成され、突起圧壊部115で圧壊され、畜養部116で一時滞留され、発泡部117で減圧される。次に、発泡部117を通過したバブル含有液がバブル圧壊部120に供給される。具体的には、畜養部116は畜養加圧部により加圧されており、所定圧力で発泡部117を介してバブル圧壊部120にバブル含有液が供給される。 In step 4, first, the first bubble-containing liquid is produced from the bubble-containing liquid. Specifically, the bubble-containing liquid is introduced into the swirling section 114 to form a swirling flow, is crushed by the protrusion crushing section 115, temporarily stays in the livestock section 116, and is depressurized by the foaming section 117. Next, the bubble-containing liquid that has passed through the foaming portion 117 is supplied to the bubble crushing portion 120. Specifically, the livestock section 116 is pressurized by the livestock pressurizing section, and the bubble-containing liquid is supplied to the bubble crushing section 120 via the foaming section 117 at a predetermined pressure.

ステップ5では、先ず、中間空間123に伝搬液が流される。具体的には、伝搬液は、中間空間に充満した状態で定常的に流される。伝搬液の供給は、バブル含有液の流れとは関係なく、行うことができる。すなわち、バブル含有液が通路121を通過する前でも、通過している途中でも、伝搬液を流したり、止めたりすることができる。 In step 5, first, the propagating liquid is flowed into the intermediate space 123. Specifically, the propagating liquid is constantly flowed in a state of being filled in the intermediate space. The propagating liquid can be supplied regardless of the flow of the bubble-containing liquid. That is, the propagating liquid can be flowed or stopped before or during the passage of the bubble-containing liquid through the passage 121.

次に、第1のバブル含有液が通路121を通過する。具体的には、第1のバブル含有液は、通路121を充満した状態で通過する。これと同時に、第1のバブル含有液に超音波が照射される。具体的には、通路121の内部に超音波が集中する超音波圧壊場が形成され、第1のバブルが圧壊されて第2のバブルが生成される。次に、通路121を通過したバブル含有液が貯留部130に供給される。 Next, the first bubble-containing liquid passes through the passage 121. Specifically, the first bubble-containing liquid passes through the passage 121 in a filled state. At the same time, the first bubble-containing liquid is irradiated with ultrasonic waves. Specifically, an ultrasonic crushing field where ultrasonic waves are concentrated is formed inside the passage 121, and the first bubble is crushed to generate a second bubble. Next, the bubble-containing liquid that has passed through the passage 121 is supplied to the storage unit 130.

ステップ6では、先ず、バブル含有液導入口133を介して貯留部130に第2のバブル含有液が導入される。バブル含有液導入口は、タンク131の中段位置まで伸びており、第2のバブル含有液は、タンク131の中段位置に導入される。導入されたバブル含有液は、既に貯留されている液体と混ざり合い、バブルが液内を拡散していく。 In step 6, first, the second bubble-containing liquid is introduced into the storage unit 130 via the bubble-containing liquid introduction port 133. The bubble-containing liquid introduction port extends to the middle position of the tank 131, and the second bubble-containing liquid is introduced to the middle position of the tank 131. The introduced bubble-containing liquid mixes with the liquid already stored, and the bubbles diffuse in the liquid.

バブルの拡散により、タンク131の底部には、ナノオーダーの粒径を有する、いわゆるナノバブルの存在が支配的なNB領域が形成され、その上側には、ナノバブルとマイクロバブルが混在するMN領域が形成され、さらにその上側にはマイクロバブルの存在が支配的なMB領域が形成される。各領域は、液体の貯留量によりタンク131内の位置が変動する。 Due to the diffusion of bubbles, an NB region having nano-order particle size, which is dominated by the presence of so-called nanobubbles, is formed at the bottom of the tank 131, and an MN region where nanobubbles and microbubbles coexist is formed above the NB region. Then, an MB region dominated by the presence of microbubbles is formed on the upper side thereof. The position of each region in the tank 131 changes depending on the amount of liquid stored.

ステップ7では、先ず、貯留部に貯留されたバブル含有液を気液混合器111に再帰させる。具体的には、再帰流路に設けられたバルブが開状態とされ、気液ポンプ113の吸引により、貯留されたバブル含有液がバブル生成部110の液体取入口に導入される。再帰導出口134が、タンク131内の下側1/4の位置付近まで延在しているため、MN領域またはMB領域のバブル含有液が再帰される。 In step 7, first, the bubble-containing liquid stored in the storage unit is recurred to the gas-liquid mixer 111. Specifically, the valve provided in the recursive flow path is opened, and the stored bubble-containing liquid is introduced into the liquid intake of the bubble generation unit 110 by suction of the gas-liquid pump 113. Since the recursive outlet 134 extends to the vicinity of the lower 1/4 position in the tank 131, the bubble-containing liquid in the MN region or the MB region is recursed.

ステップ8では、貯留部130に貯留されたバブル含有液を取り出す。具体的には、取出部180に設けられたバルブが開状態とされ、タンク131の底側のバブル含有液が外部に取り出される。タンク131の底部にはNB領域が形成されているため、NB領域のバブル含有液が取り出される。最後に、バブル含有液製造装置100は、排出口136からバブル含有液を排出して稼働を終了する。 In step 8, the bubble-containing liquid stored in the storage unit 130 is taken out. Specifically, the valve provided in the take-out portion 180 is opened, and the bubble-containing liquid on the bottom side of the tank 131 is taken out to the outside. Since the NB region is formed at the bottom of the tank 131, the bubble-containing liquid in the NB region is taken out. Finally, the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 discharges the bubble-containing liquid from the discharge port 136 and ends the operation.

本実施の形態において、超音波圧壊部120の超音波振動子124は、それぞれ、常時一定の出力で稼働している例を示したが、例えば、貯留部に貯留されたバブル含有液のバブル濃度に応じて周波数および出力を調整するようにしてもよい。 In the present embodiment, each of the ultrasonic transducers 124 of the ultrasonic crushing unit 120 is always operating at a constant output. For example, the bubble concentration of the bubble-containing liquid stored in the storage unit is shown. The frequency and output may be adjusted accordingly.

<第2の実施の形態> <Second embodiment>

次に、本発明の第2の実施の形態に係るバブル含有液製造装置200について、図9を参照して説明する。本実施の形態に係るバブル含有液製造装置200は、主に、2つのバブル圧壊部220を備えることを特徴とし、他の構成は、第1の実施の形態に係るバブル含有液製造装置100と同様である。したがって、以下の説明では、第2の実施の形態に係るバブル含有液製造装置200の特徴的部分にのみについて説明し、第1の実施の形態に係るバブル含有液製造装置100と同様の構成については説明を省略する。 Next, the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The bubble-containing liquid manufacturing apparatus 200 according to the present embodiment is mainly provided with two bubble crushing portions 220, and other configurations are the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment. The same is true. Therefore, in the following description, only the characteristic portion of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 200 according to the second embodiment will be described, and the same configuration as the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment will be described. Omits the explanation.

バブル含有液製造装置200は、2つのバブル圧壊部220を備える。バブル圧壊部220は、貯留部230およびバブル生成部210に対して並列に接続されている。2つのバブル圧壊部220は、それぞれ、第1の実施の形態に係るバブル含有液製造装置100のバブル圧壊部120と同等の能力を有する。 The bubble-containing liquid manufacturing apparatus 200 includes two bubble crushing portions 220. The bubble crushing section 220 is connected in parallel to the storage section 230 and the bubble generating section 210. Each of the two bubble crushing portions 220 has the same ability as the bubble crushing portion 120 of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment.

したがって、バブル生成部210は、バブル生成部110に比較して、第1のバブル含有液を2倍の量供給可能とされており、2つのバブル圧壊部220に第1のバブル含有液を等分して供給する。これにより、バブル含有液製造装置200の2つのバブル圧壊部220は、2倍の量の第2のバブル含有液を貯留部230に供給する。 Therefore, the bubble generation unit 210 can supply twice the amount of the first bubble-containing liquid as compared with the bubble generation unit 110, and the first bubble-containing liquid is supplied to the two bubble crushing units 220. Separate and supply. As a result, the two bubble crushing portions 220 of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 200 supply twice the amount of the second bubble-containing liquid to the storage portion 230.

このように、バブル圧壊部220を複数設けることにより、単位時間当たりのバブル含有液の製造量を増加させることができる。または、複数のバブル圧壊部220を設けることで、各バブル圧壊部220の通路を小さくすることができる。通路が小さいと超音波圧壊場を的確に形成することができ、粒径が均一な超微細気泡の含有液を効率よく製造することができる。 By providing a plurality of bubble crushing portions 220 in this way, it is possible to increase the production amount of the bubble-containing liquid per unit time. Alternatively, by providing a plurality of bubble crushing portions 220, the passage of each bubble crushing portion 220 can be reduced. If the passage is small, an ultrasonic crushing field can be accurately formed, and a liquid containing ultrafine bubbles having a uniform particle size can be efficiently produced.

本実施の形態において、2つのバブル圧壊部に対して1つのバブル生成部210を接続しているが、複数のバブル圧壊部220のそれぞれに対してバブル生成部を設け、各バブル生成部を1対1の関係でバブル圧壊部に接続してもよい。 In the present embodiment, one bubble generating section 210 is connected to the two bubble crushing sections, but a bubble generating section is provided for each of the plurality of bubble crushing sections 220, and each bubble generating section is set to 1. It may be connected to the bubble crushing portion in a one-to-one relationship.

<第3の実施の形態> <Third embodiment>

次に、本発明の第3の実施の形態に係るバブル含有液製造装置300について、図10を参照して説明する。本実施の形態に係るバブル含有液製造装置300は、主に、貯留部を備えず、直接外部にバブル含有液を供給することを特徴とし、他の構成は、第1の実施の形態に係るバブル含有液製造装置100と同様である。したがって、以下の説明では、第3の実施の形態に係るバブル含有液製造装置300の特徴的部分についてのみ説明し、第1の実施の形態に係るバブル含有液製造装置100と同様の構成については説明を省略する。 Next, the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The bubble-containing liquid manufacturing apparatus 300 according to the present embodiment is mainly characterized in that it does not have a storage unit and directly supplies the bubble-containing liquid to the outside, and another configuration is according to the first embodiment. This is the same as the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100. Therefore, in the following description, only the characteristic portion of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 300 according to the third embodiment will be described, and the same configuration as the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment will be described. The explanation is omitted.

バブル含有液製造装置100は貯留部を備えず、バブル圧壊部320が直接取出部370に接続されている。また、原液導入部340がバブル生成部310の気液混合器311に直接接続されている。これにより、バブル含有液の循環サイクルを形成することなく、バブル生成部310で製造された第1のバブル含有液は、バブル圧壊部320で超音波圧壊され、第2のバブル含有液はバブル圧壊部320から直接外部に取り出される。 The bubble-containing liquid manufacturing apparatus 100 does not have a storage unit, and the bubble crushing unit 320 is directly connected to the extraction unit 370. Further, the stock solution introduction unit 340 is directly connected to the gas-liquid mixer 311 of the bubble generation unit 310. As a result, the first bubble-containing liquid produced by the bubble generation unit 310 is ultrasonically crushed by the bubble crushing unit 320 without forming a circulation cycle of the bubble-containing liquid, and the second bubble-containing liquid is bubble-crushed. It is taken out directly from the unit 320 to the outside.

<変形例> <Transformation example>

本発明のバブル圧壊部120の変形例について図11を参照して説明する。 A modified example of the bubble crushing portion 120 of the present invention will be described with reference to FIG.

図11(A)は、バブル圧壊部120の第1の変形例を示す。第1の変形例に係るバブル圧壊部120Aでは、外装体122Aの側周部材が正八角形の柱状に形成され、各面に超音波振動子124が設けられてる(変形例1)。本変形例1において、8つの超音波振動子124は、軸方向の同じ位置(同一断面上)に設けられており1つの超音波振動子群を形成している。各超音波振動子124は同一出力、同一周波数で超音波を照射し、通路121の中央に超音波圧壊場が形成される。 FIG. 11A shows a first modification of the bubble crushing portion 120. In the bubble crushing portion 120A according to the first modification, the side peripheral member of the exterior body 122A is formed in a regular octagonal columnar shape, and an ultrasonic vibrator 124 is provided on each surface (modification example 1). In the present modification 1, the eight ultrasonic vibrators 124 are provided at the same position (on the same cross section) in the axial direction to form one ultrasonic vibrator group. Each ultrasonic transducer 124 irradiates ultrasonic waves with the same output and the same frequency, and an ultrasonic crushing field is formed in the center of the passage 121.

図11(B)は、バブル圧壊部120の第2の変形例を示す。第2の変形例に係るバブル圧壊部120Bでは、外装体122Bの側周部材が正三角形の柱状に形成され、各面に超音波振動子124が設けられてる(変形例2)。本変形例2において、3つの超音波振動子124は、軸方向の同じ位置(同一断面上)に設けられており1つの超音波振動子群を形成している。各超音波振動子124は同一出力、同一周波数で超音波を照射し、通路121の中央に超音波圧壊場が形成される。 FIG. 11B shows a second modification of the bubble crushing portion 120. In the bubble crushing portion 120B according to the second modification, the side peripheral member of the exterior body 122B is formed in a columnar shape of an equilateral triangle, and an ultrasonic vibrator 124 is provided on each surface (modification example 2). In the second modification, the three ultrasonic vibrators 124 are provided at the same position (on the same cross section) in the axial direction to form one ultrasonic vibrator group. Each ultrasonic transducer 124 irradiates ultrasonic waves with the same output and the same frequency, and an ultrasonic crushing field is formed in the center of the passage 121.

図11(C)は、バブル圧壊部120の第3の変形例を示す。第3の変形例に係るバブル圧壊部120Cでは、外装体122の側周部材が正六角形に形成され、六角形の6つの面の1つおきに超音波振動子124が設けられている(変形例3)。本変形例3において、3つの超音波振動子124は、軸方向の同じ位置(同一断面上)に設けられており1つの超音波振動子群を形成している。各超音波振動子124は同一出力、同一周波数で超音波を照射し、通路121の中央に超音波圧壊場が形成される。 FIG. 11C shows a third modification of the bubble crushing portion 120. In the bubble crushing portion 120C according to the third modification, the side peripheral members of the exterior body 122 are formed in a regular hexagonal shape, and ultrasonic oscillators 124 are provided on every other of the six hexagonal surfaces (deformation). Example 3). In the third modification, the three ultrasonic vibrators 124 are provided at the same position (on the same cross section) in the axial direction to form one ultrasonic vibrator group. Each ultrasonic transducer 124 irradiates ultrasonic waves with the same output and the same frequency, and an ultrasonic crushing field is formed in the center of the passage 121.

これらの変形例のように、バブル圧壊部120の外装体122は、正多角形であれば、通路121の中央に超音波圧壊場を形成することができる。超音波振動子124の数は、適宜選択できる。しかし、外装体は正多角形でなくてもよく、通路内に超音波圧壊場を形成できれば、超音波振動子は、他の配置であってもよい。 If the exterior body 122 of the bubble crushing portion 120 is a regular polygon as in these modified examples, an ultrasonic crushing field can be formed in the center of the passage 121. The number of ultrasonic transducers 124 can be appropriately selected. However, the exterior body does not have to be a regular polygon, and the ultrasonic transducer may have another arrangement as long as an ultrasonic crushing field can be formed in the passage.

以上、本発明の具体的な態様の例を、本発明の実施形態により説明したが、本発明は、当該実施形態に限定されるものではない。 Although examples of specific embodiments of the present invention have been described above with reference to the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the embodiments.

本発明は、バブル含有液の製造に利用することができる。 The present invention can be used for producing a bubble-containing liquid.

100,200,300 バブル含有液製造装置
110,210,310 バブル生成部
120,220,320 バブル圧壊部
121 通路
122 外装体
124 超音波振動子
130,230 貯留部
100,200,300 Bubble-containing liquid manufacturing equipment 110,210,310 Bubble generator 120,220,320 Bubble crushing part 121 Passage 122 Exterior body 124 Ultrasonic oscillator 130,230 Storage part

Claims (10)

液中に第1のバブルを生成し、該第1のバブルを含有する第1のバブル含有液を供給するバブル生成部と、
前記バブル生成部に接続され、前記バブル生成部から供給される前記第1のバブル含有液を通過させ、通過する前記第1のバブル含有液に超音波を照射し、前記第1のバブル含有液のバブルを圧壊して第2のバブルを生成し、該第2のバブルを含有する第2のバブル含有液を供給するバブル圧壊部と、
前記バブル圧壊部に接続され、前記バブル圧壊部から供給される第2のバブル含有液を貯留する貯留部とを備え、
前記バブル圧壊部は、バブル含有液が充満した状態で通過する円形の断面を有する通路と、前記通路の周囲を覆う外装体と、前記外装体の外側に取り付けられている複数の超音波振動子とを備え、
前記通路と前記外装体との間に超音波を伝搬可能な伝搬液が充填されており、
前記複数の超音波振動子は、前記通路の外側から内側に向けて、それぞれ異なる方向から超音波を照射し、
前記複数の超音波振動子は複数対の振動子対を形成し、
前記複数の振動子対は、対抗する方向から前記通路の中央に向けて超音波を照射することを特徴とする、バブル含有液製造装置。
A bubble generation unit that generates a first bubble in the liquid and supplies the first bubble-containing liquid containing the first bubble, and a bubble generation unit.
The first bubble-containing liquid connected to the bubble generation unit and supplied from the bubble generation unit is passed through, and the first bubble-containing liquid passing through is irradiated with ultrasonic waves to cause the first bubble-containing liquid. A bubble crushing portion that crushes the bubbles to generate a second bubble and supplies the second bubble-containing liquid containing the second bubble.
It is provided with a storage portion connected to the bubble crushing portion and for storing a second bubble-containing liquid supplied from the bubble crushing portion.
The bubble crushing portion includes a passage having a circular cross section through which the bubble-containing liquid is filled, an exterior body covering the periphery of the passage, and a plurality of ultrasonic vibrators attached to the outside of the exterior body. And with
A propagating liquid capable of propagating ultrasonic waves is filled between the passage and the exterior body.
The plurality of ultrasonic transducers irradiate ultrasonic waves from different directions from the outside to the inside of the passage.
The plurality of ultrasonic oscillators form a plurality of pairs of oscillators, and the plurality of ultrasonic oscillators form a pair of oscillators.
The bubble-containing liquid manufacturing apparatus, wherein the plurality of oscillator pairs irradiate ultrasonic waves from opposite directions toward the center of the passage.
各超音波振動子は、発振周波数を調整可能とされている、請求項1に記載のバブル含有液製造装置。 The bubble-containing liquid manufacturing apparatus according to claim 1, wherein each ultrasonic vibrator has an adjustable oscillation frequency. 各超音波振動子は、出力を調整可能とされている、請求項2に記載のバブル含有液製造装置。 The bubble-containing liquid manufacturing apparatus according to claim 2, wherein each ultrasonic vibrator has an adjustable output. 前記通路は樹脂材料により形成され、
前記外装体は金属材料により形成されている、請求項3に記載のバブル含有液製造装置。
The passage is formed of a resin material and is
The bubble-containing liquid manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the exterior body is made of a metal material.
前記バブル圧壊部は、前記通路が水平方向となるように配置され、
前記伝搬液は、前記外装体の下側から導入され、かつ上側から導出され、定常的に導出入される、請求項1に記載のバブル含有液製造装置。
The bubble crushing portion is arranged so that the passage is in the horizontal direction.
The bubble-containing liquid manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the propagating liquid is introduced from the lower side of the exterior body, is led out from the upper side, and is constantly led out and taken in.
前記貯留部は、前記バブル生成部に接続され、
前記貯留部に貯留されたバブル含有液の底側の一部は外部に供給され、
前記貯留部に貯留されたバブル含有液の中央の一部は前記バブル生成部に供給される、請求項1~5のいずれか一項に記載のバブル含有液製造装置。
The storage unit is connected to the bubble generation unit and is connected to the bubble generation unit.
A part of the bottom side of the bubble-containing liquid stored in the storage portion is supplied to the outside.
The bubble-containing liquid manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a part of the center of the bubble-containing liquid stored in the storage unit is supplied to the bubble generation unit.
前記バブル生成部と前記バブル圧壊部と前記貯留部とから形成されるループが大気から遮断された密閉構造とされ、
前記貯留部は、内部の圧力を調整可能とされている、請求項6に記載のバブル含有液製造装置。
The loop formed from the bubble generation portion, the bubble crushing portion, and the storage portion has a closed structure in which the loop is shielded from the atmosphere.
The bubble-containing liquid manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the internal pressure of the storage unit can be adjusted.
前記バブル生成部は交換可能にモジュール化されている、請求項1~7のいずれか一項に記載のバブル含有液製造装置。 The bubble-containing liquid manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the bubble generation unit is interchangeably modularized. 液中に第1のバブルが含有した第1のバブル含有液を通過させ、通過する第1のバブル含有液に超音波を照射し、前記第1のバブル含有液のバブルを圧壊して第2のバブルを生成し、該第2のバブルを含有する第2のバブル含有液を供給するバブル圧壊部を備え、
前記バブル圧壊部は、バブル含有液が充満した状態で通過する円形の断面を有する通路と、前記通路の外側から内側に向けて、それぞれ異なる方向から超音波を照射する複数の超音波振動子とを備え、
前記通路と前記通路の周囲を覆う外装体との間に超音波を伝搬可能な伝搬液が充填されており、
前記複数の超音波振動子は、前記通路の外側から内側に向けて、それぞれ異なる方向から超音波を照射し、
前記複数の超音波振動子は複数対の振動子対を形成し、
前記複数の振動子対は、対抗する方向から前記通路の中央に向けて超音波を照射することを特徴とする、バブル含有液製造装置。
The first bubble-containing liquid contained in the liquid is passed through, the passing first bubble-containing liquid is irradiated with ultrasonic waves, and the bubbles of the first bubble-containing liquid are crushed to obtain a second bubble. It is provided with a bubble crushing portion for generating a bubble of the above and supplying a second bubble-containing liquid containing the second bubble.
The bubble crushing portion includes a passage having a circular cross section through which the bubble-containing liquid is filled, and a plurality of ultrasonic transducers that irradiate ultrasonic waves from different directions from the outside to the inside of the passage. Equipped with
A propagating liquid capable of propagating ultrasonic waves is filled between the passage and the exterior body surrounding the passage.
The plurality of ultrasonic transducers irradiate ultrasonic waves from different directions from the outside to the inside of the passage.
The plurality of ultrasonic oscillators form a plurality of pairs of oscillators, and the plurality of ultrasonic oscillators form a pair of oscillators.
The bubble-containing liquid manufacturing apparatus, wherein the plurality of oscillator pairs irradiate ultrasonic waves from opposite directions toward the center of the passage.
バブル含有液を生成するバブル生成部と、前記バブル生成部に接続され、前記バブル生成部から供給されるバブル含有液を通過させ、通過するバブル含有液に超音波を照射し、
バブル含有液のバブルを圧壊するバブル圧壊部と、前記バブル圧壊部に接続され、前記バブル圧壊部から供給されるバブル含有液を貯留する貯留部とを備え、
前記バブル圧壊部は、バブル含有液が充満した状態で通過する円形の断面を有する通路と、前記通路の外側から内側に向けて、それぞれ異なる方向から超音波を照射する複数の超音波振動子とを備え、
前記複数の超音波振動子は複数対の振動子対を形成し、
前記複数の振動子対は、対抗する方向から前記通路の中央に向けて超音波を照射することを特徴とし、
前記通路と前記通路の周囲を覆う外装体との間に超音波を伝搬可能な伝搬液が充填されており、
前記複数の超音波振動子は、前記通路の外側から内側に向けて、それぞれ異なる方向から超音波を照射する、バブル含有液製造装置を用いたバブル含有液の製造方法であって、
前記バブル生成部が、液中に第1のバブルを含有する第1のバブル含有液を生成すること、
前記バブル圧壊部が、前記第1のバブル含有液に超音波を照射し、前記第1のバブルを圧壊して第2のバブルを含有する第2のバブル含有液を生成すること、
前記貯留部が、第2のバブル含有液を貯留することを含むバブル含有液の製造方法。

A bubble-containing liquid that generates a bubble-containing liquid and a bubble-containing liquid that is connected to the bubble-generating unit and is supplied from the bubble-containing unit are passed through, and the passing bubble-containing liquid is irradiated with ultrasonic waves.
A bubble crushing portion that crushes the bubble of the bubble-containing liquid and a storage portion that is connected to the bubble crushing portion and stores the bubble-containing liquid supplied from the bubble crushing portion are provided.
The bubble crushing portion includes a passage having a circular cross section through which the bubble-containing liquid is filled, and a plurality of ultrasonic transducers that irradiate ultrasonic waves from different directions from the outside to the inside of the passage. Equipped with
The plurality of ultrasonic oscillators form a plurality of pairs of oscillators, and the plurality of ultrasonic oscillators form a pair of oscillators.
The plurality of oscillator pairs are characterized by irradiating ultrasonic waves from opposite directions toward the center of the passage.
A propagating liquid capable of propagating ultrasonic waves is filled between the passage and the exterior body surrounding the passage.
The plurality of ultrasonic transducers are a method for manufacturing a bubble-containing liquid using a bubble-containing liquid manufacturing apparatus, which irradiates ultrasonic waves from different directions from the outside to the inside of the passage.
The bubble generation unit generates a first bubble-containing liquid containing the first bubble in the liquid.
The bubble crushing portion irradiates the first bubble-containing liquid with ultrasonic waves to crush the first bubble to generate a second bubble-containing liquid containing the second bubble.
A method for producing a bubble-containing liquid, which comprises storing the second bubble-containing liquid in the storage unit.

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