JP5413726B2 - Gas-liquid mixing device - Google Patents
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Description
本発明は、気体を液体中へ混入させるための技術に係り、詳しくは水や油等の液体中に空気等の気体を超微細な気泡の形態にて混気させるための気液混合装置に関するものである。 The present invention relates to a technique for mixing gas into a liquid, and more particularly to a gas-liquid mixing apparatus for mixing a gas such as air in the form of ultrafine bubbles in a liquid such as water or oil. Is.
気体を液体へ混入させ、気液混合液を得る装置としては、次に記載する装置等が知られている。 As an apparatus for mixing a gas into a liquid and obtaining a gas-liquid mixed liquid, apparatuses described below are known.
特許文献1に記載されている技術は、超微細気泡発生装置に設けられた気体溶解器に関するもので、上流側のスクリュー部と下流側のカッター部とで構成される筒状の本体を備えた静止形ミキサが開示されている。静止形ミキサのスクリュー部は、本体と仕切棒と螺旋羽根により構成されており、カッター部は、本体と本体の内周面に突設され複数の突起とにより構成されている。連絡管から流入した気液二相流体はスクリュー部で回転力と強い捻りを付与されて旋回状態となり、カッター部に流入して突起と接触することにより気液二相流体の流れが乱され、気体の溶解が促進されるというものである。
The technique described in
特許文献1で開示されているように、気体溶解器においては、筒状部材の内周面に設けられた突起部にスクリュー部で回転力と強い捻りを付与させた気液二相流体を接触させて溶解を促進させる等のように、筒状部材の内部にスクリュー部、多数の突起部を設ける等、製造コストが掛かるものとなっており、また、生成される気泡も超微細な気泡と特定されるに至ったものとはなっていない。
As disclosed in
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、水や油等の液体中に空気等の気体を超微細な気泡の形態にて混気させるための気液混合装置を、構造を簡素化すると共に多種多様の液体および混気可能な流動体に超微細な気泡が混入できる技術を携えて提供する。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide a gas-liquid mixing device for mixing a gas such as air in the form of ultrafine bubbles in a liquid such as water or oil. In addition to simplifying the structure, the present invention provides a technology capable of mixing ultrafine bubbles into a wide variety of liquids and fluids that can be mixed.
本発明の気液混合装置は、比較的短径な装置で超微細な気泡が豊富に混入された気泡含有液を生成する装置であり、構成を図に符号を付して示すが、これは一実施例であり特に限定されるものではない。 The gas-liquid mixing device of the present invention is a device that generates a bubble-containing liquid in which ultrafine bubbles are abundantly mixed with a relatively short diameter device. This is an example and is not particularly limited.
図1は、本発明の構成を説明する概略断面図であり、少なくとも円柱状の通液体7の一端に水や油等の流体(以下、総じて「液体」と記載する)が流入する流入口1が形成され、流入口1には液体が送液されてくる通液管12が勘合されている。
通液体7の他の一端には超微細な気泡が混入された気泡含有液が排出される流出口2が形成され、流出口2には出液管13が勘合されている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the present invention. An
The other end of the liquid flow 7 is formed with an
通液体7の外周面には、液体が流れる凹状流路3が螺旋状に数条形成され、該流路3の凸部全面は樹脂膜にクレーズを生成してなる気体透過性フィルム(以下、「クレーズフィルム」と記載する)6にて密着被覆される。
On the outer peripheral surface of the liquid flow 7, several
通液路4は、流入口1から流路3の一端(始点)に液体を導くため、通液体7内に設けられた貫通孔であり、通液路5は、流路3の他端(終点)から流出口2に超微細な気泡が混入された気泡含有液を導くため、通液体7内に設けられた貫通孔である。
The
ケーシング10は、両端が開放状態にある筒状の外郭構成体であり、外周面に通気口8を構成すると共に、内周内に通液体7を収納して、流路3の凸部全面を密着被覆するクレーズフィルムの外周面とケーシング10の内周との間に、加圧された気体を収容する中空間9を形成する。
The
本発明において流路を螺旋状に形成させた理由の一つは、液体の通過する面積を多く確保して超微細な気泡を液中に取り入れる領域を増大させることにある。 In the present invention, one of the reasons why the flow path is formed in a spiral shape is to secure a large area through which the liquid passes and to increase a region where ultrafine bubbles are taken into the liquid.
請求項2に記載の発明は、流入口1における流量に対して、螺旋状の流路3を狭間状に形成し液体の流入領域を制限することにより、流入口1より流入された液体が流路3を通過する際の流速を増速させるもので、加圧状態にある気体がクレーズフィルム6を透過して液中になす気泡発生過程の初期段階において、気体透過面に成長する気泡を前記流速が増速された液流によりせん断し、超微細な気泡の状態で液中に混入させることを要旨とする気液混合装置である。
According to the second aspect of the present invention, the
請求項3に記載の発明は、流量調節バルブ(図示しない)を用いて液体の流量を制御すると共に、レギュレータ(図示しない)を用いて、クレーズフィルム6を透過させる気体の加圧程度を制御することにより、液体の特質に適した気泡の混入条件を設定することを要旨とする気液混合装置である。
The invention according to
一例として、液体を重油、混入するガスを空気等の気体とした場合、重油は水と比較して粘度の高い流体であるが、流量調節バルブで流量を調整することで送圧を制御すると共に、レギュレータでクレーズフィルム6を透過させる気体の加圧程度を送圧に対して適宜高めに設定することで所望する超微細気泡含有液が精製される。
As an example, when the liquid is heavy oil and the gas to be mixed is a gas such as air, the heavy oil is a fluid having a higher viscosity than water, but the flow rate is adjusted by the flow control valve and the pressure feeding is controlled. The desired ultrafine bubble-containing liquid is purified by setting the degree of pressurization of the gas that permeates the
請求項4に記載の発明は、加圧状態の気体を液中に透過させる気体透過性フィルムが、加圧状態の気体を液中に透過させる条件下で気体の透過量を制限し得る機能をもつ微細な気孔を有してなる加圧気体透過性膜で構成されることを要旨とする請求項1に記載の気液混合装置であり、適用される気体透過性フィルムとして、微細な連通孔を有するポーラスフィルム、PTFE等の気体透過性多孔質膜を挙げることができる。
The invention according to
本発明は、大掛かりな装置を用いることなく、超微細な気泡を多種の液体中に混入することを容易なものとした気液混合装置であり、重油等の油類に混気を施すことにより燃焼効率が改善され、混気を施された水等は水質の浄化、洗浄水、飲料水等に広く活用されるばかりでなく、汚水や排水等の廃液処理においても微生物の活性化が図られることから必要な装置となる。 The present invention is a gas-liquid mixing device that makes it easy to mix ultrafine bubbles into various liquids without using a large-scale device, and by mixing air to oils such as heavy oil. Combustion efficiency is improved and mixed water is not only widely used for water purification, washing water, drinking water, etc., but also activates microorganisms in waste liquid treatment such as sewage and drainage. Therefore, it becomes a necessary device.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて更に詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[気液混合装置の構成]
本発明の気液混合装置は、図1の概略構成図に示すように少なくとも円柱状の通液体7の一端に液体が流入する流入口1が形成され、流入口1にはポンプ等で送液され、流量調節バルブを経て加圧状態を制御制御された液体を気液混合装置13に導く通液管12が勘合されている。通液体7の他の一端には、液体が流路3を通過する際に精製された超微細気泡含有液が排出される流出口2が形成され、流出口2には出液管13が勘合されている。図においては、出液管13が同径の円筒管として表現されているが、出液管13は、先端の径が狭まった状態のノズルであってもよい。
[Configuration of gas-liquid mixing device]
In the gas-liquid mixing apparatus of the present invention, as shown in the schematic configuration diagram of FIG. 1, an
通液体7の外周面には、液体が流れる凹状流路3が、該流路3を構成する隔壁14により螺旋状に数条形成され、該流路3の凸部全面はクレーズフィルム6にて密着被覆される。
On the outer peripheral surface of the liquid passage 7, a
通液路4は、流入口1から通液体7の外周面に形成された数条の流路3の一端(始点)にそれぞれ液体を導くため、通液体7内に設けられた貫通孔であり、通液路5は、流路3の他端(終点)から流出口2に微細な気泡が混入された気泡含有液を導くため、通液体7内に設けられた貫通孔である。
The
ケーシング10は、両端が開放状態にある筒状の外郭構成体であり、外周面に構成された通気口8には、レギュレータを用いて、クレーズフィルム6を透過させる気体の加圧程度を制御された気体を導く通気管11が勘合されている。ケーシング10内周は、内周内に通液体7を収納して、流路3の凸部全面を密着被覆するクレーズフィルム6の外周面とケーシング10の内周との間に、加圧された気体を収容する中空間9を形成するような構成となっている。
The
[超微細な気泡の生成]
中空間9に収容された加圧状態の気体は、通液体7の外周面に形成された凹状流路3の全面に密着被覆されているクレーズフィルム6を透過して流路3を流れる液体中に超微細な泡の常態で生成される。加圧された気体のクレーズフィルム6透過が、該加圧された気体がクレーズを構成する微細なボイド(微細な連通孔)を拡張して強制的に透過する一方、透過する気体がボイド(微細な連通孔)に透過量を制限されながら徐々に透過されるものであるため、これにより、超微細な気泡が液中に生成される。
[Generation of ultrafine bubbles]
The pressurized gas accommodated in the intermediate space 9 passes through the
[加圧された微細な気泡]
加圧された微細な気泡が容易に液中に融合されることは、次式により表される。
w = k P
この式においてwは液体に溶ける気体の質量、Pは気体の圧力であり、kは比例定数である。
このことから、溶ける気体の質量は気体の圧力に正比例することが解る。
つまり液体に気体が溶けるときには、その液体に接触している気体の圧力が高くなるほど多くの気体が液体に溶けることになるのである。
[Pressurized fine bubbles]
The fact that the pressurized fine bubbles are easily fused into the liquid is expressed by the following equation.
w = k P
In this equation, w is the mass of the gas dissolved in the liquid, P is the pressure of the gas, and k is a proportionality constant.
From this, it can be seen that the mass of the dissolved gas is directly proportional to the pressure of the gas.
That is, when a gas is dissolved in a liquid, the more the gas that is in contact with the liquid is, the more gas is dissolved in the liquid.
本発明の気液混合装置は、液体を水とし、気体を空気とした場合に、水中に200nm〜5μm程度の超微細な気泡が容易に生成される装置であって、水中に生成された微細な気泡は目視できるものでも、浮力が小さく、水中を漂い、一方視認できない超微細な気泡にあっては水に溶け込みあるいは混合されて水中に滞留することから、超微細気泡を豊富に含有する気液混合水を精製することができる。 The gas-liquid mixing apparatus of the present invention is an apparatus that easily generates ultrafine bubbles of about 200 nm to 5 μm in water when the liquid is water and the gas is air. Even if the bubbles are visible, they have low buoyancy and drift in the water. On the other hand, ultrafine bubbles that are not visible are dissolved or mixed in the water and stay in the water. Liquid mixture water can be purified.
[クレーズフィルム]
本発明に用いるクレーズフィルムは、樹脂膜にクレージング処理を施すことにより気体透過性を発現させたフィルムである。クレーズは、基本的に、特許第3156058号公報に開示されているものと同様なものであり、樹脂フィルムの分子配向の方向と略平行に、幅が一般に0.5〜100μm、好ましくは1〜50μmのものである。このクレーズが、フィルムの厚み方向に貫通しているクレーズの数の割合が全クレーズの数に対して10%以上、好ましくは20%以上、特に好ましくは40%以上必要であり、貫通している割合が上記範囲未満であると十分な通気性が得られ難くなる。
ここで言うクレーズとは、樹脂膜の表面に現れる表面クレーズと内部に発生する内部クレーズを含むものであって、微細なひび状の模様を有する領域を言う。
[Craze film]
The crazing film used in the present invention is a film in which gas permeability is expressed by performing a crazing treatment on a resin film. The craze is basically the same as that disclosed in Japanese Patent No. 315658, and generally has a width of 0.5 to 100 μm, preferably 1 to approximately parallel to the direction of molecular orientation of the resin film. 50 μm. The ratio of the number of crazes penetrating in the thickness direction of the film is 10% or more, preferably 20% or more, particularly preferably 40% or more, and penetrating with respect to the number of all crazes. When the ratio is less than the above range, it is difficult to obtain sufficient air permeability.
The craze mentioned here includes a surface craze appearing on the surface of the resin film and an internal craze generated inside, and refers to a region having a fine cracked pattern.
図1において、クレーズフィルム6の外周面に配置される不織布15は通気性と整形性を有する素材からなり、掛かる気圧並びに液圧より、クレーズフィルム6の変形及び通液体7の周面におけるフィルム剥離を防止するためのフィルム保護材であり、通気性と整形性を有する素材であれば不織布に特定されるものではない。
糸状線材16もフィルム保護材であり、通液体7の周面におけるフィルム剥離を防止する目的で不織布15の周面を任意の間隔で回巻き締結される。糸状線材の素材としは耐水性、耐油性等に優れていることからも、釣り糸が適した素材といえる。
In FIG. 1, the
The
中空間9の両端は、図1に示すようにパッキン17、Oリング18等を採用して、気体の漏れ、並びに漏液が防止される。気体の漏れ、並びに漏液を防止する方法、構造については、特定されるものではない。 As shown in FIG. 1, packing 17, O-ring 18, and the like are employed at both ends of the middle space 9 to prevent gas leakage and liquid leakage. There is no specific method and structure for preventing gas leakage and leakage.
1 流入口
2 流出口
3 流路
4 通液路
5 通液路
6 樹脂膜にクレーズを生成してなる気体透過性フィルム(クレーズフィルム)
7 通液体
8 通気口
9 中空間
10 ケーシング
12 通液管
13 気液混合装置
14 隔壁
15 不織布
16 糸状線材
17 パッキン
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7
Claims (4)
The gas permeable film which permeate | transmits the gas of a pressurization state in a liquid is comprised by the pressurization permeable film | membrane which has a fine pore with the function which can restrict | limit the permeation | transmission amount of gas. Gas-liquid mixing device.
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