JP4069211B2 - Micro bubble production equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する分野】
本発明は、マイクロバブルの製造装置に関する。更に詳しくは、水中にマイクロバブルを発生させるための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
水槽で魚を飼うと水中の酸素が消費されて溶存酸素量が減少するため、消費された酸素を補給するためモーターで空気をバブルとして水中に吹き込むことが行われている。また、鮮魚店や魚料理店における生簀でも同様に空気を吹き込むことが行われている。
【0003】
また、池やプールでのうなぎ、かめ、ます等の川魚の養殖、あるいは湾内海水でのかき、真珠、各種海魚の養殖においても水中への酸素の供給の必要性、その効果が確認されている。
【0004】
上記した動物以外に水耕栽培や、井草の栽培においても溶存酸素量の多い水を用いた場合の効果が確認されている。
【0005】
このような空気を水中に吹き込んで水に酸素を供給する方法においては、空気はそのまま吹き込んでもよいが、吹き込む空気の気泡を細かく、例えば直径約1mm以下の気泡(以下「マイクロバブル」という。)として吹き込むと、大粒径の気泡と異なり水中を浮遊し、その結果同一空気吹き込み量における酸素の水への溶存率が上昇することが確認されている。
【0006】
【従来技術の問題点】
現在までに提案されているマイクロバブルの発生装置としては、例えば徳山高専の大成博文教授から旋回流による遠心力を利用して旋回中心部を負圧にして空気を自吸する方法が提案されている。この方法はマイクロバブルの製造の点は好ましい装置であるが、旋回流発生に大きなエネルギーを使うこと、旋回流を生じさせる部分の構造が複雑でかつ装置の製造コストが高くなるという欠点がある。
【0007】
特開2001−58142号には加圧液体と気体との導入部と円筒状の気泡発生空間を有し、前記導入部内に、前記気泡発生空間に開口する加圧液体導入孔と気体導入孔を形成し、前記加圧液体導入孔を前記導入部の端面に開口し、前記気体導入孔を前記導入部の側面に開口し、前記気体導入孔と連通する気体導入管に気体導入量を調整する調整弁を設けたマイクロバブル吐出ノズルが提案されている。
【0008】
ここで提案されているマイクロバブル製造方法では、気泡発生空間形性用筒体の下方位置に縮径部分を設ける方法であるため、加工が難しいという欠点がある。
【0009】
特開2000−236762号で提案されているマイクロバルブ製造装置は、略漏斗状を成す円錐容器の絞り側に吐出口を設け、かつ対向側には中央に空気吸収口を有する漏斗壁を形成してなる構造を有する。
【0010】
この構造の装置で製造されたマイクロバブルはその構造から水面近くにしか供給できないという問題がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、バブルの発生に要するエネルギーの低減されたマイクロバブル発生装置を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、製作のための加工が容易で安価に製造できるマイクロバブル発生装置を提供することを目的とする。本発明の更に他の目的はバブルの粒径の調整が容易なマイクロバブル発生装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、
加圧した水を供給し、自吸空気と共に排出させるためのパイプ(1)、パイプの
中間部に位置し、パイプの中に挿入された球、または楕円球のいずれかからなる
球状体(2)、挿入された該球状体の中心から下流のパイプの周上に穿設された小
孔(3)、小孔の外側に設けられた大気と連通している空気室(5)とからなるマ
イクロバブル製造装置である。
【0013】
加圧はポンプあるいは水道の水圧で行うことが好ましい。
【0014】
空気室は小パイプにより大気と連通していることが好ましい。
【0015】
上記小パイプには気体導入量を調整しうる調整弁が設けられていることが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明につき詳しく説明する。本発明のマイクロバブル製造装置の1例を図.1を用いて説明する。図.1は本発明のマイクロバブル発生装置の1例の要部を示した断面図である。
【0017】
図.1において、1は、円形パイプ、2は球状体、3はパイプに貫通した小孔、5は空気室、6は空気供給口、13は発生したマイクロバブルである。
【0018】
パイプ1はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール、ポリアミド等のプラスチックを溶融しパイプ状に押出すことにより成形したものを適当な大きさに切断したものか、射出成形により成形することが出来る。またステンレス等の金属管を用いることもできる。
【00192】
パイプ1内には図.1では右側から水道水やポンプで加圧された水が供給される。水はパイプ1内を右から左に流れる。水の圧力は、40kPaから200kPaの範囲であると装置を破損せずマイクロバブルが発生しうるため好ましい。パイプの左側は図示されていない水/マイクロバブル排出ノズルにつながっている。パイプの断面は円形であることが好ましい。
【0020】
パイプ1の中間部には球状体2が挿入されている。球状体2は水路の断面積を減少させ、水流を加速・加圧させるために設けられる。球状体の材質は特定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール、ポリアミド等プラスチック、セラミックあるいは金属であってもよい。
【0021】
図.2はパイプ1の球状体2挿入部の断面図である。球状体は水流を均一に加速・減圧させるため、その断面形状はパイプの断面の形状に相似していることが好ましい。パイプ断面が円形であれば球状体の断面も円形であることが好ましい。
【0022】
球状体2の上流部の形状は水流に乱れを生じさせない形状であることが必要である。また、球状体の下流部は加速された水流が乱れを起こさずスムーズに減速するような形状である必要がある。このような条件を満たす形状としては、具体的には球、または楕円球(ラグビーボール状)のいずれかを挙げうる。
【0023】
球状体2は支柱6によりパイプ1に固着される。固着は、接着剤を用いた接着、螺子を用いたら螺着等公知の任意の方法を採用できる。
【0024】
パイプ1に挿入された球状物体2の中心から下流の部分には、パイプ外壁を貫通する小孔3が穿設されている。小孔3が形成されている位置は上記球状物体2が挿入されている部分であって、中心より下流側の球状体で加速された水流が減速される位置に設けられている必要がある。この位置ではエネルギー保存の法則(ベルヌーイの式)を満たすように低圧になる。そして、その圧力は水流の流量が大きくなると大気圧以下(負圧)となる。
【0025】
小孔3は大気に連通されており、空気は上記原理から小孔3から自吸されパイプ内に導入される。球状体と、パイプとの間の水流は高速の高剪断流れであるので吸入された空気は微細に切断されて水中にマイクロバブルとして分散する。
【0026】
孔の径は0.1mmから1mm、特に0.2mmから0.8mmの範囲にあることがマイクロバルブ形成に好ましい。
【0027】
小孔3の外側は大気と連通している空気室4が設けられている。空気室4は小孔3からパイプ1内への空気の自吸をスムーズにする働きをする。空気室4を構成する壁の材質は特に限定されないが、パイプと同質であることが、接着、溶着等の加工が容易であるため好ましい。
【0028】
空気室4は好ましくはプラスチックを溶融し、中空の鍔状物を射出成形により成形し、それをパイプ1に接着または溶着する方法により形成することが好ましい。
【0029】
空気室4には自吸空気供給口5が開口されている。自吸空気供給口5は空気室内が減圧状態になりやすいように圧力損失のある吸気ノズルが設けられていてもよい。
【0030】
図.3は本発明のマイクロバブル発生装置の使用の態様を表した図である。図において、7がマイクロバブル発生装置で、水中に設置されている。発生装置にはポンプ、水道からライン8を経由して加圧された水が供給される。ライン8の中間には水の流量を調節するための調節弁9が設けられていてもよい。
【0031】
マイクロバブル発生装置7の空気室にはライン10を経由して大気に連結されている。ライン10の中間部には空気の流量を調節するための調節弁11が設けられていてもよい。調節弁11で空気の流量を絞り圧力損失を大きくすると、空気室内の減圧度が高まり、より微細なマイクロバブルが出来るため、より好ましい。
【0032】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限りこれらの実施例になんら限定されるものではない。
【0033】
【実施例1】
《装置の製作》 全て中密度ポリエチレン(密度0.940g/cm3)を用いて図.1の形状の装置を製作した。なお、装置の寸法は次の通りとした。パイプの内径:11mmパイプの肉厚:2.5mm球状体の形状:球球の直径:9.5mm小孔の径:0.5mm小孔の位置:球の中心断面より4mm下流小孔の数:6空気室の環状隙間:3mm空気室への自吸空気供給ノズルの内径:2mm
【0034】
《マイクロバブル発生実験》 つぎの条件で試験を行った。空気吸入口での弁の開度:約1/2水の加圧方法:ポンプで強制的に水を圧送することによりパイプ内部の水に47kPaの圧力を発生させた。水量:20l/分バブルを発生させる容器:150l容の水槽発生装置の位置:水面から20cmの深さ
【0035】
《試験結果》 次の結果を得た。モーターの負荷:400W発生したマイクロバブルの量:0.20l/分マイクロバブルの平均径:0.12mm(最頻値は0.02~0.03mm)装置始動時からの水中の溶存酸素量の時間変化を図.4に、同じく累積空気噴出量に対する溶存酸素量の変化を図.5に示す。両図には【実施例2】の結果も併記している。気泡径は【実施例1】のほうがより小さくなるが,吸入される空気流量が【実施例2】の約1/5となるため,一定時間後の溶存酸素量は【実施例2】よりも若干小さい。しかし,累積空気噴出体積一定で比較すると,図.5から分かるように【実施例1】のほうが溶存酸素量は大きくなる。
【0036】
【実施例2】
空気吸入弁の開度を「全開」とする以外は実施例1と同様に行った。
《試験結果》 次の結果を得た。モーターの負荷:400W発生したマイクロバブルの量:0.95l/分マイクロバブルの平均径:0.49mm(最頻値は0.05から0.15mm)
【0037】
【発明の効果】
本発明のマイクロバブル発生装置は従来公知のマイクロバブル発生装置に比べ、より低いエネルギーでマイクロバブルを発生させることが出来る。また、本発明のマイクロバブル発生装置は構造が簡単であるため、製作が容易である。また、空気量調節弁を使用することによりマイクロバブルの径を容易に調整することが出来る。
【0038】
本発明のマイクロバブル発生装置は金魚、熱帯魚等の飼育用水槽で、鮮魚店や魚料理店における生簀で、池やプールでのうなぎ、かめ、ます等の川魚の養殖、あるいは湾内海水でのかき、真珠、各種海魚の養殖において水中への酸素の補給、水質の浄化の目的で効果的に使用することが出来る。
【0039】
本発明のマイクロバブル発生装置は上記した動物以外に水耕栽培や、井草の栽培等農産物の育成においても収量増加、品質向上の目的で有効に使用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の1実施例を示した縦断面図である。
【図2】本発明の装置におけるパイプの内面の1実施例を示した横断面図である。
【図3】本発明の装置の使用態様を示した説明図である。
【図4】本発明の装置を用いてマイクロバブルを発生させた際の水中の溶存酸素濃度の変化を測定した結果を示したグラフである。
【図5】本発明の装置を用いてマイクロバブルを発生させた際の水中の溶存酸素濃度の変化を測定した結果を示したグラフである。
【符号の説明】
1 円形パイプ
2 球状体
3 パイプに貫通した小孔
5 空気室
6 空気供給口
13 発生したマイクロバブル[0001]
[Field of Invention]
The present invention relates to a microbubble manufacturing apparatus. More particularly, the present invention relates to an apparatus for generating microbubbles in water.
[0002]
[Prior art]
When a fish is kept in an aquarium, oxygen in the water is consumed and the amount of dissolved oxygen decreases. Therefore, in order to replenish the consumed oxygen, air is blown into the water as a bubble by a motor. In addition, air is also blown in the same manner in ginger at fresh fish restaurants and fish restaurants.
[0003]
In addition, the necessity and the effect of oxygen supply to the water have been confirmed in the cultivation of eels, turtles, and other river fish in ponds and pools, or in the oysters, pearls, and various sea fish in the bay seawater. .
[0004]
In addition to the above-described animals, the effects of using water with a large amount of dissolved oxygen have also been confirmed in hydroponics and Igusa cultivation.
[0005]
In such a method of blowing oxygen into water and supplying oxygen to water, the air may be blown as it is, but the bubbles of the blown air are fine, for example, bubbles having a diameter of about 1 mm or less (hereinafter referred to as “microbubbles”). When it is blown in, it floats in water unlike large-sized bubbles, and as a result, it has been confirmed that the dissolved rate of oxygen in water increases with the same amount of air blown.
[0006]
[Problems of the prior art]
As a microbubble generator proposed to date, Professor Hirofumi Taisei of Tokuyama National College of Technology, for example, proposed a method of self-priming air by using the centrifugal force due to the swirling flow to make the swirling center negative. Yes. Although this method is a preferable device in terms of manufacturing microbubbles, there are drawbacks in that a large amount of energy is used for generating swirling flow, the structure of the portion that generates swirling flow is complicated, and the manufacturing cost of the device increases.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-58142 has an introduction portion for pressurized liquid and gas and a cylindrical bubble generation space, and a pressure liquid introduction hole and a gas introduction hole that open to the bubble generation space are provided in the introduction portion. Forming the pressurized liquid introduction hole on the end surface of the introduction part, opening the gas introduction hole on the side surface of the introduction part, and adjusting the gas introduction amount to the gas introduction pipe communicating with the gas introduction hole A microbubble discharge nozzle provided with a regulating valve has been proposed.
[0008]
The microbubble manufacturing method proposed here has a drawback that it is difficult to process because it is a method of providing a reduced diameter portion at a lower position of the bubble generating space shape cylinder.
[0009]
In the microvalve manufacturing apparatus proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-236762, a funnel wall having a discharge port on the throttle side of a conical container having a substantially funnel shape and an air absorption port in the center on the opposite side is formed. It has the structure which becomes.
[0010]
There is a problem that the microbubbles manufactured by the apparatus of this structure can be supplied only near the water surface from the structure.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a microbubble generator with reduced energy required for generating bubbles. Another object of the present invention is to provide a microbubble generator that can be easily manufactured at low cost. Still another object of the present invention is to provide a microbubble generator in which the bubble particle size can be easily adjusted.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention
A pipe (1) for supplying pressurized water and discharging it together with self-priming air, a spherical body (2) located at an intermediate part of the pipe and consisting of either a sphere inserted into the pipe or an elliptic sphere ), A small hole (3) drilled on the circumference of the pipe downstream from the center of the inserted spherical body, and an air chamber (5) communicating with the atmosphere provided outside the small hole It is a microbubble manufacturing apparatus.
[0013]
The pressurization is preferably performed by a pump or water pressure of the water.
[0014]
The air chamber is preferably in communication with the atmosphere by a small pipe.
[0015]
The small pipe is preferably provided with an adjusting valve capable of adjusting the amount of gas introduced.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail. FIG. 1 shows an example of a microbubble production apparatus according to the present invention. 1 will be used for explanation. Fig. 1 is a cross-sectional view showing the main part of one example of the microbubble generator of the present invention.
[0017]
Fig. In FIG. 1, 1 is a circular pipe, 2 is a spherical body, 3 is a small hole penetrating the pipe, 5 is an air chamber, 6 is an air supply port, and 13 is a generated microbubble.
[0018]
The
[00192]
Inside the
[0020]
A
[0021]
Fig. 2 is a cross-sectional view of the
[0022]
The shape of the upstream portion of the
[0023]
The
[0024]
A small hole 3 penetrating the outer wall of the pipe is formed in a portion downstream from the center of the
[0025]
The small hole 3 communicates with the atmosphere, and air is self-primed from the small hole 3 and introduced into the pipe from the above principle. Since the water flow between the spherical body and the pipe is a high-speed high shear flow, the sucked air is finely cut and dispersed as microbubbles in the water.
[0026]
The diameter of the hole is preferably in the range of 0.1 mm to 1 mm, particularly 0.2 mm to 0.8 mm for microvalve formation.
[0027]
An
[0028]
The
[0029]
A self-priming
[0030]
Fig. 3 is a view showing a mode of use of the microbubble generator of the present invention. In the figure, 7 is a microbubble generator, which is installed in water. Pressurized water is supplied to the generator from a pump and water supply via a
[0031]
The air chamber of the microbubble generator 7 is connected to the atmosphere via a
[0032]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these Examples at all unless the summary is exceeded.
[0033]
[Example 1]
<< Manufacturing of apparatus >> All figures are shown using medium density polyethylene (density 0.940 g / cm 3 ). A device of
[0034]
<< Microbubble Generation Experiment >> The test was performed under the following conditions. Valve opening at the air inlet: Pressurization method of about 1/2 water: A pressure of 47 kPa was generated in the water inside the pipe by forcibly feeding water with a pump. Water volume: 20 l / min Bubble generating container: 150 l water tank generator position: 20 cm depth from the water surface
<< Test Results >> The following results were obtained. Motor load: 400 W Microbubbles generated: 0.20 l / min Average diameter of microbubbles: 0.12 mm (mode is 0.02 to 0.03 mm) The amount of dissolved oxygen in water since the start of the system Figure changes over time. Fig. 4 shows the change in dissolved oxygen amount with respect to the cumulative air ejection amount. Shown in 5. Both figures also show the results of [Example 2]. The bubble diameter is smaller in [Example 1], but the inhaled air flow rate is about 1/5 of [Example 2], so the dissolved oxygen amount after a certain time is less than in [Example 2]. Somewhat small. However, when compared with the cumulative air ejection volume, it is a figure. As can be seen from FIG. 5, the amount of dissolved oxygen is larger in [Example 1].
[0036]
[Example 2]
The same operation as in Example 1 was performed except that the opening of the air intake valve was set to “fully open”.
<< Test Results >> The following results were obtained. Motor load: 400 W Microbubbles generated: 0.95 l / min Average diameter of microbubbles: 0.49 mm (mode is 0.05 to 0.15 mm)
[0037]
【The invention's effect】
The microbubble generator of the present invention can generate microbubbles with lower energy than a conventionally known microbubble generator. Further, the microbubble generator of the present invention is easy to manufacture because of its simple structure. In addition, the diameter of the microbubbles can be easily adjusted by using the air amount adjusting valve.
[0038]
The microbubble generator of the present invention is a fish tank for breeding goldfish, tropical fish, etc., and is used for fish farming of fish such as eels, turtles, and fish in ponds and swimming pools, or oysters in bay seawater. It can be used effectively for the purpose of supplying oxygen to the water and purifying water in the cultivation of pearls and various sea fish.
[0039]
In addition to the above-described animals, the microbubble generator of the present invention can be used effectively for the purpose of increasing yield and improving quality in the cultivation of agricultural products such as hydroponics and cultivation of grass.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing one embodiment of the inner surface of a pipe in the apparatus of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing how the apparatus of the present invention is used.
FIG. 4 is a graph showing the results of measuring changes in dissolved oxygen concentration in water when microbubbles are generated using the apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the results of measuring changes in dissolved oxygen concentration in water when microbubbles are generated using the apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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