JP2722373B2 - 微細泡沫製造方法及び製造装置 - Google Patents
微細泡沫製造方法及び製造装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/235—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids for making foam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/311—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows for mixing more than two components; Devices specially adapted for generating foam
- B01F25/3111—Devices specially adapted for generating foam, e.g. air foam
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、発泡食品の製造や細
かい気泡を大量に含む軽量材料の製造に用いる微細泡沫
製造方法及び製造装置に関する。
かい気泡を大量に含む軽量材料の製造に用いる微細泡沫
製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、微細泡沫の製造には、細かい穴が
沢山開いた散気板から気体を液体中に吹き出させること
により微細泡沫を製造する方法と、液体中で化学変化を
起こし化学的に気泡が発生する化学物質を液体中に混合
し微細泡沫を発生させる方法とがあった。
沢山開いた散気板から気体を液体中に吹き出させること
により微細泡沫を製造する方法と、液体中で化学変化を
起こし化学的に気泡が発生する化学物質を液体中に混合
し微細泡沫を発生させる方法とがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の、散
気板を用いたものの場合、散気板の穴が数μｍときわめ
て小さいものであり、この穴が目づまりし易く、目づま
りを解消するには、セラミックス製の散気板を、一旦焼
成することにより穴内のごみを燃やして、目づまりを解
消しなければならず、維持管理に工数及びコストがかか
るものであった。しかも、形成される気泡径が比較的大
きいという欠点もあった。一方、化学変化を用いた場合
は、気泡を形成する気体は、化学変化によって生じる気
体に限定されて使用範囲が制限され、しかも、本来必要
とする物質以外に化学変化に使用した物質が気泡中に混
合することになるという問題もあった。
気板を用いたものの場合、散気板の穴が数μｍときわめ
て小さいものであり、この穴が目づまりし易く、目づま
りを解消するには、セラミックス製の散気板を、一旦焼
成することにより穴内のごみを燃やして、目づまりを解
消しなければならず、維持管理に工数及びコストがかか
るものであった。しかも、形成される気泡径が比較的大
きいという欠点もあった。一方、化学変化を用いた場合
は、気泡を形成する気体は、化学変化によって生じる気
体に限定されて使用範囲が制限され、しかも、本来必要
とする物質以外に化学変化に使用した物質が気泡中に混
合することになるという問題もあった。
【０００４】この発明は、上記従来技術の問題点に鑑み
て成されたもので、気泡内の気体の種類を自由に選択で
き、微細な径の気泡による微細泡沫を化学変化を用いる
ことなく簡単に製造することができる微細泡沫製造方法
及び製造装置を提供することを目的とする。
て成されたもので、気泡内の気体の種類を自由に選択で
き、微細な径の気泡による微細泡沫を化学変化を用いる
ことなく簡単に製造することができる微細泡沫製造方法
及び製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、界面活性剤
を含有した液体を流す流路に設けられたベンチュリ管や
オリフィス等の絞り部により流路の一部を絞り、この絞
り部の下流側で徐々に流路を広げるとともに、上記絞り
部のわずかに下流側で気体を流入させ気液混合流を形成
し、この流路の下流にノズルを設け、このノズルに上記
気液混合流を導き、このノズルの上流側の流路内の圧力
を上昇させ、この流路内部で上記液体に上記気体を溶解
させ、気体が溶解した気液混合流を上記ノズルの通過に
より減圧して、この気液混合流を液体収容部材内の界面
活性剤を含有した液体中に放出し、加圧溶解した気体を
微細気泡の形で析出させるとともに、溶解しきらなかっ
た気体を上記ノズルでの流れの乱れによって微細な気泡
にせん断し、この液体収容部材内で上記微細気泡を上昇
させることによって液体収容部材内の液面上部に微細泡
沫の層を形成する微細泡沫製造方法である。
を含有した液体を流す流路に設けられたベンチュリ管や
オリフィス等の絞り部により流路の一部を絞り、この絞
り部の下流側で徐々に流路を広げるとともに、上記絞り
部のわずかに下流側で気体を流入させ気液混合流を形成
し、この流路の下流にノズルを設け、このノズルに上記
気液混合流を導き、このノズルの上流側の流路内の圧力
を上昇させ、この流路内部で上記液体に上記気体を溶解
させ、気体が溶解した気液混合流を上記ノズルの通過に
より減圧して、この気液混合流を液体収容部材内の界面
活性剤を含有した液体中に放出し、加圧溶解した気体を
微細気泡の形で析出させるとともに、溶解しきらなかっ
た気体を上記ノズルでの流れの乱れによって微細な気泡
にせん断し、この液体収容部材内で上記微細気泡を上昇
させることによって液体収容部材内の液面上部に微細泡
沫の層を形成する微細泡沫製造方法である。
【０００６】またこの発明は、界面活性剤を含有した液
体を流す流路に設けられたベンチュリ管やオリフィス等
の絞り部と、この絞り部につづいて流路を徐々に広げた
広がり部と、上記絞り部のわずかに下流側の広がり部に
設けられた気体流入口と、上記広がり部の下流に設けら
れ流路中の上記液体と上記気体流入口から流入した気体
とを混合する混合部と、この混合部の出口側に設けられ
たノズルと、上記液体を収容し上記ノズルがその液体中
に開口して上記気体と液体の混合流がその液体中に噴射
される液体収容部材とを備えた微細泡沫製造装置であ
る。
体を流す流路に設けられたベンチュリ管やオリフィス等
の絞り部と、この絞り部につづいて流路を徐々に広げた
広がり部と、上記絞り部のわずかに下流側の広がり部に
設けられた気体流入口と、上記広がり部の下流に設けら
れ流路中の上記液体と上記気体流入口から流入した気体
とを混合する混合部と、この混合部の出口側に設けられ
たノズルと、上記液体を収容し上記ノズルがその液体中
に開口して上記気体と液体の混合流がその液体中に噴射
される液体収容部材とを備えた微細泡沫製造装置であ
る。
【０００７】さらにこの発明は、上記気体流入口が形成
された部分の上記流路の断面積ＳＡと、上記ノズルの断
面積ＳＢとの関係は、ＰＡは流体力学上の連続の式及び
ベルヌーイの定理と連続の式によって与えられる気体流
入口の接続部位の上記流路での静圧、ＰＧは気体流入口
から流入する気体の圧力、ＳＡは気体流入口が形成され
た上記流路の断面積、ＳＢはノズルの断面積、Ｐ１は気
体流入口での流路の総圧、δＰは気体流入口からノズル
までの圧力損失、ＰＢはノズルの出口の静圧であるとす
ると、 ＰＡ＜ＰＧ ＰＡ＝（１−Ｓ／Ｓ）Ｐ１＋（δＰ＋ＰＢ）Ｓ／Ｓ を満たす微細泡沫製造装置である。
された部分の上記流路の断面積ＳＡと、上記ノズルの断
面積ＳＢとの関係は、ＰＡは流体力学上の連続の式及び
ベルヌーイの定理と連続の式によって与えられる気体流
入口の接続部位の上記流路での静圧、ＰＧは気体流入口
から流入する気体の圧力、ＳＡは気体流入口が形成され
た上記流路の断面積、ＳＢはノズルの断面積、Ｐ１は気
体流入口での流路の総圧、δＰは気体流入口からノズル
までの圧力損失、ＰＢはノズルの出口の静圧であるとす
ると、 ＰＡ＜ＰＧ ＰＡ＝（１−Ｓ／Ｓ）Ｐ１＋（δＰ＋ＰＢ）Ｓ／Ｓ を満たす微細泡沫製造装置である。
【０００８】
【作用】この発明の微細泡沫製造方法及び微細泡沫製造
装置は、ベンチュリ管ののど部等の絞り部のわずか下流
側の負圧部から、界面活性剤を含有した液体の流れの中
に気体を流入させ、流れが遅くなり静圧が増大する混合
部で流入した気体を加圧溶解させ、上記絞り部と上記ノ
ズル部との間の気液混合流の流路に液体の圧送手段を設
けることなく上記ノズルに上記気液混合流を導き、その
後の出口のノズルによって、上記気液混合流を加速させ
て液体中から溶解した気体を微小気泡として析出させ、
さらに流れの乱れにより、混合した気泡をせん断し細分
化して気泡を発生させるようにしたものである。そし
て、液体収容部材内で気泡は気泡自身の浮力によって上
昇し液面に集結し、微細泡沫の層を形成するものであ
る。
装置は、ベンチュリ管ののど部等の絞り部のわずか下流
側の負圧部から、界面活性剤を含有した液体の流れの中
に気体を流入させ、流れが遅くなり静圧が増大する混合
部で流入した気体を加圧溶解させ、上記絞り部と上記ノ
ズル部との間の気液混合流の流路に液体の圧送手段を設
けることなく上記ノズルに上記気液混合流を導き、その
後の出口のノズルによって、上記気液混合流を加速させ
て液体中から溶解した気体を微小気泡として析出させ、
さらに流れの乱れにより、混合した気泡をせん断し細分
化して気泡を発生させるようにしたものである。そし
て、液体収容部材内で気泡は気泡自身の浮力によって上
昇し液面に集結し、微細泡沫の層を形成するものであ
る。
【０００９】
【実施例】以下この発明の微細泡沫製造方法及び微細泡
沫製造装置の実施例について図面に基づいて説明する。
図１、図２はこの発明の第一実施例を示すもので、図１
に示すように、この実施例の微細泡沫製造装置は、界面
活性剤を含有した液体中に気体を混合する混合器１０を
有し、この混合器１０の流入口１３に液体管路１１の先
端部が取り付けられている。混合器１０内には、図２に
示すように、絞り部であるのど部１２が中央部に設けら
れたベンチュリ管状の流路１４が形成されている。この
ベンチュリ管状の流路１４の下流側には、広がり部１６
が形成され、のど部１２と広がり部１６との間には、の
ど部１２よりわずかに内径が大きく円筒状の気体流入部
１７が形成され、この気体流入部１７に、気体を流路１
４中に混合させるための気体流入口１８が形成されてい
る。気体流入口１８には、所定の気体を導く気体流入管
路１９の先端部が接続されている。
沫製造装置の実施例について図面に基づいて説明する。
図１、図２はこの発明の第一実施例を示すもので、図１
に示すように、この実施例の微細泡沫製造装置は、界面
活性剤を含有した液体中に気体を混合する混合器１０を
有し、この混合器１０の流入口１３に液体管路１１の先
端部が取り付けられている。混合器１０内には、図２に
示すように、絞り部であるのど部１２が中央部に設けら
れたベンチュリ管状の流路１４が形成されている。この
ベンチュリ管状の流路１４の下流側には、広がり部１６
が形成され、のど部１２と広がり部１６との間には、の
ど部１２よりわずかに内径が大きく円筒状の気体流入部
１７が形成され、この気体流入部１７に、気体を流路１
４中に混合させるための気体流入口１８が形成されてい
る。気体流入口１８には、所定の気体を導く気体流入管
路１９の先端部が接続されている。
【００１０】広がり部１６の下流側には、気体流入口１
８から流入した気体と流路中の液体とを混合する混合部
２０が設けられている。混合部２０は、その外径を加圧
の程度に合わせて任意に設定し得るものであり、ここで
は広がり部１６の最大径よりわずかに広い内径の円筒状
に形成されている。この混合部２０の先端には、複数の
ノズル口２２が形成されたノズル２４が取り付けられて
いる。そして、ノズル２４は、所定の液体２６が収容さ
れた液体収容部材である水槽２８の底部に接続され、ノ
ズル口２２が液体２６内で開口している。この実施例で
は、絞り部であるのど部１２とノズル２４との間には、
気液混合流を圧送するポンプ等の圧送手段がなく、のど
部１２からノズル２４へ混合部２０を経て直接気液混合
流が導かれる。
８から流入した気体と流路中の液体とを混合する混合部
２０が設けられている。混合部２０は、その外径を加圧
の程度に合わせて任意に設定し得るものであり、ここで
は広がり部１６の最大径よりわずかに広い内径の円筒状
に形成されている。この混合部２０の先端には、複数の
ノズル口２２が形成されたノズル２４が取り付けられて
いる。そして、ノズル２４は、所定の液体２６が収容さ
れた液体収容部材である水槽２８の底部に接続され、ノ
ズル口２２が液体２６内で開口している。この実施例で
は、絞り部であるのど部１２とノズル２４との間には、
気液混合流を圧送するポンプ等の圧送手段がなく、のど
部１２からノズル２４へ混合部２０を経て直接気液混合
流が導かれる。
【００１１】この実施例の微細泡沫製造方法及び微細泡
沫製造装置の作用について以下に説明する。先ず、液体
管路１１から混合器１０の流入口１３に流入した液体
は、流路１４ののど部１２で加速されて、一旦静圧が低
下し、広がり部１６を経て流速が遅くなり再び静圧が増
大する。ここで、気体流入口１８から気体が流路１４の
気体流入部１７に吸い込まれる。この気体流入口１８が
形成された気体流入部１７は、のど部１２より下流側で
わずかに内径がのど部１２より大きいが、この部分での
流体の静圧は相対的に混合部２０より小さく負圧になっ
ているため、気体が流路１４中に流入する。この気体流
入口１８を、静圧が最低となるのど部１２に開口させな
いのは、のど部１２が最も静圧が低くなる部分ではある
が、のど部１２に気体流入口１８を開口させると、気体
の流入が良くなく、流路が若干広がり始めた個所の方が
気体が流入しやすいためである。
沫製造装置の作用について以下に説明する。先ず、液体
管路１１から混合器１０の流入口１３に流入した液体
は、流路１４ののど部１２で加速されて、一旦静圧が低
下し、広がり部１６を経て流速が遅くなり再び静圧が増
大する。ここで、気体流入口１８から気体が流路１４の
気体流入部１７に吸い込まれる。この気体流入口１８が
形成された気体流入部１７は、のど部１２より下流側で
わずかに内径がのど部１２より大きいが、この部分での
流体の静圧は相対的に混合部２０より小さく負圧になっ
ているため、気体が流路１４中に流入する。この気体流
入口１８を、静圧が最低となるのど部１２に開口させな
いのは、のど部１２が最も静圧が低くなる部分ではある
が、のど部１２に気体流入口１８を開口させると、気体
の流入が良くなく、流路が若干広がり始めた個所の方が
気体が流入しやすいためである。
【００１２】気体流入口１８から流入した気体は、気泡
となって流路１４中の液体とともに混合部２０に流れ、
気泡となった気体は、混合部２０の静圧がのど部１２よ
り高いので液体中に溶解していく。そして、混合部２０
からノズル口２２を経て気泡とともに気体が溶解した液
体が水槽２８の液体２６中に噴射される。この気液混合
流がノズル口２２を通過する際には、液体は再び加速さ
れるので、その静圧は低くなり、液体中に溶解していた
気体が微小気泡として析出する。さらに、溶解しきらな
い気泡も、ノズル口２２で加速される際に流れの乱れ等
により、細分化され、微細な気泡となって液体とともに
噴射される。水槽２８内の液体２６中では、これらの微
細な気泡は、自身の浮力により液体２６中を水面３０に
向かって上昇し、水面３０に微細泡沫３２の層を形成す
る。
となって流路１４中の液体とともに混合部２０に流れ、
気泡となった気体は、混合部２０の静圧がのど部１２よ
り高いので液体中に溶解していく。そして、混合部２０
からノズル口２２を経て気泡とともに気体が溶解した液
体が水槽２８の液体２６中に噴射される。この気液混合
流がノズル口２２を通過する際には、液体は再び加速さ
れるので、その静圧は低くなり、液体中に溶解していた
気体が微小気泡として析出する。さらに、溶解しきらな
い気泡も、ノズル口２２で加速される際に流れの乱れ等
により、細分化され、微細な気泡となって液体とともに
噴射される。水槽２８内の液体２６中では、これらの微
細な気泡は、自身の浮力により液体２６中を水面３０に
向かって上昇し、水面３０に微細泡沫３２の層を形成す
る。
【００１３】ここで、この実施例の微細泡沫製造装置の
気体流入部１７の断面積と、ノズル口２２の断面積の総
和との関係は、以下の式を満たすものであれば良い。 ＰＡ＜ＰＧ …（１） ＰＧは気体流入口１８から流入する気体の圧力。ＰＡは
流体力学上の連続の式及びベルヌーイの定理と連続の式
による以下の式によって与えられる気体流入部１７での
静圧である。 ＰＡ＝（１−Ｓ／Ｓ）Ｐ１＋（δＰ＋ＰＢ）Ｓ／Ｓ …（２） ここで、ＳＡは気体流入部１７の断面積、ＳＢはノズル
口２２の断面積の総和、Ｐ１は気体流入部１７の総圧、
δＰは気体流入部１７からノズル口２２までの圧力損
失、ＰＢはノズル口２２の出口の静圧である。
気体流入部１７の断面積と、ノズル口２２の断面積の総
和との関係は、以下の式を満たすものであれば良い。 ＰＡ＜ＰＧ …（１） ＰＧは気体流入口１８から流入する気体の圧力。ＰＡは
流体力学上の連続の式及びベルヌーイの定理と連続の式
による以下の式によって与えられる気体流入部１７での
静圧である。 ＰＡ＝（１−Ｓ／Ｓ）Ｐ１＋（δＰ＋ＰＢ）Ｓ／Ｓ …（２） ここで、ＳＡは気体流入部１７の断面積、ＳＢはノズル
口２２の断面積の総和、Ｐ１は気体流入部１７の総圧、
δＰは気体流入部１７からノズル口２２までの圧力損
失、ＰＢはノズル口２２の出口の静圧である。
【００１４】従って、上記式（１）、（２）を満たす様
に気体流入部１７及びノズル口２２の大きさを設定する
ことにより、液体中に気体を効率的に混合し溶解させる
最適な条件が得られるものである。また、混合部２０
は、加圧下での液体に気体が溶解し飽和するまでの気液
の接触時間が得られるものであればより好ましく、気液
の接触時間は混合部の体積に依存するので、混合部の長
さがある程度長い方が気体が飽和点にまで溶解する。例
えば、牛乳のように、界面活性剤を含有しているような
液体を発泡させる場合にこの微細泡沫製造装置を用いる
ことができ、牛乳を用いてこの微細泡沫製造装置による
発泡実験をしたところ、牛乳の表面に数センチの微細泡
沫の層が形成された。また、被発泡液が気泡を保持しに
くい性質である場合には、適宜の界面活性剤を被発泡液
に添加しても良い。例えば、水に界面活性材として市販
の洗剤を少量加えて実験したところ、水の表面に約２ｃ
ｍ強の微細泡沫の層を形成することができた。さらに、
洗剤の種類を変えると、数十ｃｍ以上の微細泡沫の層が
できるものもあり、用途に合わせて界面活性剤の種類を
選択すれば良いものである。
に気体流入部１７及びノズル口２２の大きさを設定する
ことにより、液体中に気体を効率的に混合し溶解させる
最適な条件が得られるものである。また、混合部２０
は、加圧下での液体に気体が溶解し飽和するまでの気液
の接触時間が得られるものであればより好ましく、気液
の接触時間は混合部の体積に依存するので、混合部の長
さがある程度長い方が気体が飽和点にまで溶解する。例
えば、牛乳のように、界面活性剤を含有しているような
液体を発泡させる場合にこの微細泡沫製造装置を用いる
ことができ、牛乳を用いてこの微細泡沫製造装置による
発泡実験をしたところ、牛乳の表面に数センチの微細泡
沫の層が形成された。また、被発泡液が気泡を保持しに
くい性質である場合には、適宜の界面活性剤を被発泡液
に添加しても良い。例えば、水に界面活性材として市販
の洗剤を少量加えて実験したところ、水の表面に約２ｃ
ｍ強の微細泡沫の層を形成することができた。さらに、
洗剤の種類を変えると、数十ｃｍ以上の微細泡沫の層が
できるものもあり、用途に合わせて界面活性剤の種類を
選択すれば良いものである。
【００１５】この実施例の微細泡沫製造方法と装置によ
れば、任意の気体による微細泡沫を連続的に効率よく形
成することができ、混合器１０の維持管理も容易なもの
である。特に、この実施例の混合器１０は、円筒状の流
れに平行な気体流入部１７が形成されているので、気体
の流入が安定して行われ、より効率良く気体の溶解混合
が行われる。
れば、任意の気体による微細泡沫を連続的に効率よく形
成することができ、混合器１０の維持管理も容易なもの
である。特に、この実施例の混合器１０は、円筒状の流
れに平行な気体流入部１７が形成されているので、気体
の流入が安定して行われ、より効率良く気体の溶解混合
が行われる。
【００１６】次にこの発明の第二実施例について図３を
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の混合
器４０は、気体流入部２７が、広がり部１６の上流側の
一部分に形成されたものである。従って、のど部１２の
わずかに下流側の広がり部１６にこの気体流入部２７が
形成されているものである。そして、この気体流入部２
７に、気体を流路１４中に混合させるための気体流入口
１８が開口しているものである。この実施例の微細泡沫
製造装置によっても、任意の気体による微細泡沫を連続
的に効率よく形成することができ、混合器１０の維持管
理も容易なものである。
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の混合
器４０は、気体流入部２７が、広がり部１６の上流側の
一部分に形成されたものである。従って、のど部１２の
わずかに下流側の広がり部１６にこの気体流入部２７が
形成されているものである。そして、この気体流入部２
７に、気体を流路１４中に混合させるための気体流入口
１８が開口しているものである。この実施例の微細泡沫
製造装置によっても、任意の気体による微細泡沫を連続
的に効率よく形成することができ、混合器１０の維持管
理も容易なものである。
【００１７】次にこの発明の第三実施例について図４を
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の混合
器５０は、より微細な泡沫を得るために、混合部２０で
溶解しきらなかった気泡をノズル２４のノズル口２２で
せん断するのではなくて、余剰気体としてノズル２４の
手前に設けた分岐流路である余剰気体放出口５２から放
出するものである。余剰気体放出口５２は、気体が混合
部２０内で上部に位置することから、混合部２０の上部
に形成されている。これにより、より微細な泡沫のみを
製造することができる。
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の混合
器５０は、より微細な泡沫を得るために、混合部２０で
溶解しきらなかった気泡をノズル２４のノズル口２２で
せん断するのではなくて、余剰気体としてノズル２４の
手前に設けた分岐流路である余剰気体放出口５２から放
出するものである。余剰気体放出口５２は、気体が混合
部２０内で上部に位置することから、混合部２０の上部
に形成されている。これにより、より微細な泡沫のみを
製造することができる。
【００１８】次にこの発明の第四実施例について図５を
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の混合
器６０は、一つの混合器１０に管路６２を介して複数の
ノズル２４を設け、この複数のノズル２４を水槽２８の
側面下方に開口させたものである。管路６２は、気液の
混合部を兼ねるものであり、鋼管やフレキシブルな管路
でもよく、流れが乱流になる方がより効率良く気体と液
体が混合されるので、管路６２を螺旋状に設定したり、
管路６２のレイノルズ数を乱流になる値以上の条件に設
定しても良い。
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の混合
器６０は、一つの混合器１０に管路６２を介して複数の
ノズル２４を設け、この複数のノズル２４を水槽２８の
側面下方に開口させたものである。管路６２は、気液の
混合部を兼ねるものであり、鋼管やフレキシブルな管路
でもよく、流れが乱流になる方がより効率良く気体と液
体が混合されるので、管路６２を螺旋状に設定したり、
管路６２のレイノルズ数を乱流になる値以上の条件に設
定しても良い。
【００１９】次にこの発明の第五実施例について図６を
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の微細
泡沫製造装置は、上記第一実施例の混合部として、図６
に示すように、上から下に液体が流れ落ちる流路７２を
形成した気液混合槽７０を設けたものである。従って、
流路７２の入口の流入管路７６には図示しない絞り部が
設けられた流路及びその流路の絞り部の直後に接続され
た気体流入口が形成され、流路７２の出口の流出管路７
４の先端部には、図示しないノズルが設けられているも
のである。
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の微細
泡沫製造装置は、上記第一実施例の混合部として、図６
に示すように、上から下に液体が流れ落ちる流路７２を
形成した気液混合槽７０を設けたものである。従って、
流路７２の入口の流入管路７６には図示しない絞り部が
設けられた流路及びその流路の絞り部の直後に接続され
た気体流入口が形成され、流路７２の出口の流出管路７
４の先端部には、図示しないノズルが設けられているも
のである。
【００２０】この実施例の気液混合槽７０は、緩急を繰
り返しながら段階的に液体が上から下に向う流路７２を
有し、この流路７２に気液混合流を流すことにより、流
路７２内では、流路７２の上部に気体、下部に液体が流
れる状態になり、気液の接触面積が広い流れが得られる
ものである。そして、緩急を繰り返しながら段階的に上
から下に流れ落ちる流路７２の出口の流出管路７４に絞
りとしてのノズルを設けることによって、この流路内部
の静圧を高め、気液の反応、溶解効率を高めるものであ
る。また、気液混合流の流入管路７６の入り口より出口
の流出管路７４の位置が低いため、流路７２内に気液混
合流が滞る形になり、さらに、流路７２において、密度
の大きい液体の方が気体よりも流出が容易になるため、
気体が液体よりも流路７２内により多く滞り、流入管路
７６の段階では比較的気体の比率が低い場合であって
も、流路７２内では気体の比率が高いものとなる。この
ため、気液混合槽７０内部で、高効率な気体溶解が行わ
れる。
り返しながら段階的に液体が上から下に向う流路７２を
有し、この流路７２に気液混合流を流すことにより、流
路７２内では、流路７２の上部に気体、下部に液体が流
れる状態になり、気液の接触面積が広い流れが得られる
ものである。そして、緩急を繰り返しながら段階的に上
から下に流れ落ちる流路７２の出口の流出管路７４に絞
りとしてのノズルを設けることによって、この流路内部
の静圧を高め、気液の反応、溶解効率を高めるものであ
る。また、気液混合流の流入管路７６の入り口より出口
の流出管路７４の位置が低いため、流路７２内に気液混
合流が滞る形になり、さらに、流路７２において、密度
の大きい液体の方が気体よりも流出が容易になるため、
気体が液体よりも流路７２内により多く滞り、流入管路
７６の段階では比較的気体の比率が低い場合であって
も、流路７２内では気体の比率が高いものとなる。この
ため、気液混合槽７０内部で、高効率な気体溶解が行わ
れる。
【００２１】尚、この発明の微細泡沫製造装置の混合器
の絞り部は、ベンチュリ管により形成したものや、オリ
フィス状に急激に絞ったものでも良く、その形状は問わ
ないものである。さらに、ノズルの形状やノズル口の数
も所定の条件に一致させて適宜設定できるものである。
また、混合部の形状は問わないものである。さらに、こ
の発明により製造された微細泡沫は、そのまま利用する
場合の他、乾燥、凍結または焼結させて固体化して利用
しても良いものであり、凝固剤を入れて固化させて使用
するものでも良い。
の絞り部は、ベンチュリ管により形成したものや、オリ
フィス状に急激に絞ったものでも良く、その形状は問わ
ないものである。さらに、ノズルの形状やノズル口の数
も所定の条件に一致させて適宜設定できるものである。
また、混合部の形状は問わないものである。さらに、こ
の発明により製造された微細泡沫は、そのまま利用する
場合の他、乾燥、凍結または焼結させて固体化して利用
しても良いものであり、凝固剤を入れて固化させて使用
するものでも良い。
【００２２】
【発明の効果】この発明の微細泡沫製造方法及び微細泡
沫製造装置は、簡単な装置で微細な泡沫を連続的に効率
よく形成することができ、発泡用の気体成分も自由に選
択することができ、利用範囲の広いものである。さら
に、気体の吸引は流路内の流れの負圧で気体を液体中に
吸引しており、気体の吸引効率が良く、しかも液体の圧
送手段であるポンプ等に対して気液混合流によるキャビ
テーションが生じることがない。
沫製造装置は、簡単な装置で微細な泡沫を連続的に効率
よく形成することができ、発泡用の気体成分も自由に選
択することができ、利用範囲の広いものである。さら
に、気体の吸引は流路内の流れの負圧で気体を液体中に
吸引しており、気体の吸引効率が良く、しかも液体の圧
送手段であるポンプ等に対して気液混合流によるキャビ
テーションが生じることがない。
【図１】この発明の微細泡沫製造装置の第一実施例を示
す概略図である。
す概略図である。
【図２】この発明の第一実施例の微細泡沫製造装置の混
合器の縦断面図である。
合器の縦断面図である。
【図３】この発明の第二実施例の微細泡沫製造装置の混
合器の縦断面図である。
合器の縦断面図である。
【図４】この発明の第三実施例の微細泡沫製造装置の混
合器の部分縦断面図である。
合器の部分縦断面図である。
【図５】この発明の微細泡沫製造装置の第四実施例を示
す概略図である。
す概略図である。
【図６】この発明の第五実施例の微細泡沫製造装置の気
液混合槽の縦断面図である。
液混合槽の縦断面図である。
１０ 混合器 １２ のど部 １４ 流路 １６ 広がり部 １８ 気体流入口 ２０ 混合部 ２２ ノズル口 ２４ ノズル ２８ 水槽（液体収容部材） ３２ 微細泡沫
フロントページの続き (72)発明者 柏 雅一 大阪府大阪市淀川区三国本町１丁目10番 40号 和泉電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−211232（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−70730（ＪＰ，Ｕ) 特許2554608（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (4)
- 【請求項１】 界面活性剤を含有した液体を流す流路の
一部を絞り、この絞り部の下流側で徐々に流路を広げる
とともに、上記絞り部のわずかに下流側で上記液体中に
気体を流入させ気液混合流を形成し、この流路の下流に
ノズルを設け、このノズルに上記気液混合流を導き、上
記ノズルによりその上流側の流路内の圧力を上昇させ、
上記流路内部で上記液体中に上記気体を溶解させ、上記
気体が溶解した気液混合流を上記ノズルを通過させて減
圧し、この気液混合流を液体収容部材内の界面活性剤を
含有した液体中に放出し、加圧溶解した上記気体を微細
気泡の形で析出させ、この液体収容部材の上記液体内で
上記微細気泡を上昇させることによって上記液体収容部
材内の液面上部に微細泡沫の層を形成することを特徴と
する微細泡沫製造方法。 - 【請求項２】 界面活性剤を含有した液体を流す流路に
設けられた絞り部と、この絞り部につづいて流路を徐々
に広げた広がり部と、上記絞り部のわずかに下流側に設
けられた気体流入口と、上記広がり部の下流に設けられ
流路中の上記液体と上記気体流入口から流入した気体と
を混合する混合部と、この混合部の出口側に設けられた
ノズルと、上記液体を収容し上記ノズルが開口して上記
気体と上記液体の混合流が内部に噴射される液体収容部
材とを備えたことを特徴とする微細泡沫製造装置。 - 【請求項３】 界面活性剤を含有した液体を流す流路に
設けられた絞り部と、この絞り部につづいて流路を徐々
に広げた広がり部と、上記絞り部のわずかに下流側に設
けられた気体流入口と、上記広がり部の下流に設けられ
流路中の上記液体と上記気体流入口から流入した気体と
を混合する混合部と、この混合部の出口側に設けられた
ノズルと、上記液体を収容し上記ノズルが開口して上記
気体と上記液体の混合流が内部に噴射される液体収容部
材とを備え、上記気体流入口が形成された部分の上記流
路の断面積ＳＡと、上記ノズルの断面積ＳＢとの関係
は、ＰＡは流体力学上の連続の式及びベルヌーイの定理
と連続の式によって与えられる気体流入口の接続部位の
上記流路での静圧、ＰＧは気体流入口から流入する気体
の圧力、ＳＡは気体流入口が形成された上記流路の断面
積、ＳＢはノズルの断面積、Ｐ１は気体流入口での流路
の総圧、δＰは気体流入口からノズルまでの圧力損失、
ＰＢはノズルの出口の静圧であるとすると、 ＰＡ＜ＰＧ ＰＡ＝（１−Ｓ／Ｓ）Ｐ１＋（δＰ＋ＰＢ）Ｓ／Ｓ を満たすことを特徴とする微細泡沫製造装置。 - 【請求項４】 上記混合部は、その流路が段階的に緩急
を繰り返す形状に形成されていることを特徴とする請求
項２または３記載の微細泡沫製造装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5215040A JP2722373B2 (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | 微細泡沫製造方法及び製造装置 |
| CN93114861A CN1049845C (zh) | 1993-01-22 | 1993-11-10 | 气液溶解混合装置 |
| KR1019930024053A KR0173996B1 (ko) | 1993-01-22 | 1993-11-12 | 기액용해 혼합방법 및 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5215040A JP2722373B2 (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | 微細泡沫製造方法及び製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0747264A JPH0747264A (ja) | 1995-02-21 |
| JP2722373B2 true JP2722373B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=16665765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5215040A Expired - Fee Related JP2722373B2 (ja) | 1993-01-22 | 1993-08-05 | 微細泡沫製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2722373B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001000890A (ja) * | 1999-06-21 | 2001-01-09 | Fukuoka Prefecture | 高効率ガス溶解装置 |
| JP2006136777A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Maruwa Biochemical Co Ltd | 微細気泡の混合装置 |
| JP4151681B2 (ja) * | 2005-07-19 | 2008-09-17 | 株式会社日立製作所 | 微細気泡生成装置及びその方法 |
| JP4099200B2 (ja) * | 2006-10-17 | 2008-06-11 | 東フロコーポレーション株式会社 | 気液混合装置 |
| JP2008178779A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 微細気泡発生装置 |
| JP2008178780A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 微細気泡発生装置 |
| JP4830867B2 (ja) * | 2007-01-25 | 2011-12-07 | パナソニック電工株式会社 | 微細気泡発生装置 |
| US8771520B2 (en) | 2008-05-31 | 2014-07-08 | Vws Westgarth Limited | Fluid treatment apparatus |
| JP2013220383A (ja) * | 2012-04-17 | 2013-10-28 | Sharp Corp | 気液混合装置 |
| JP6210846B2 (ja) * | 2013-11-11 | 2017-10-11 | スプレーイングシステムスジャパン合同会社 | マイクロバブルスプレー装置 |
| JP6210857B2 (ja) * | 2013-11-21 | 2017-10-11 | スプレーイングシステムスジャパン合同会社 | 空中噴霧用マイクロバブルノズル |
| JP6378157B2 (ja) * | 2015-11-06 | 2018-08-22 | トヨタ自動車株式会社 | 発泡砂の製造方法およびその製造装置 |
| WO2021009830A1 (ja) * | 2019-07-16 | 2021-01-21 | 株式会社ＫＢ．ｃｕｅｎｔｏ | マイクロバブル生成ユニット及び水浄化システム |
| CN115475545A (zh) * | 2021-06-16 | 2022-12-16 | 苏玟足 | 气泡产生装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2554608B2 (ja) | 1992-05-14 | 1996-11-13 | 和泉電気株式会社 | 気液溶解混合方法及び気液溶解混合装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02211232A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Family Kk | 微細気泡発生装置用気体吸入装置及び気体吸入装置付きポンプ |
| JP3070730U (ja) * | 2000-02-03 | 2000-08-15 | 株式会社アーテックスズキ | 収納ケ―ス |
-
1993
- 1993-08-05 JP JP5215040A patent/JP2722373B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2554608B2 (ja) | 1992-05-14 | 1996-11-13 | 和泉電気株式会社 | 気液溶解混合方法及び気液溶解混合装置 |
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| JPH0747264A (ja) | 1995-02-21 |
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