JP5936168B1 - Underwater oxygen dissolution apparatus and underwater oxygen dissolution method using the same - Google Patents

Underwater oxygen dissolution apparatus and underwater oxygen dissolution method using the same Download PDF

Info

Publication number
JP5936168B1
JP5936168B1 JP2015551923A JP2015551923A JP5936168B1 JP 5936168 B1 JP5936168 B1 JP 5936168B1 JP 2015551923 A JP2015551923 A JP 2015551923A JP 2015551923 A JP2015551923 A JP 2015551923A JP 5936168 B1 JP5936168 B1 JP 5936168B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
bubbles
storage tank
oxygen
ultrasonic oscillator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015551923A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2017056323A1 (en
Inventor
隆浩 安原
隆浩 安原
大内 光徳
光徳 大内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YASUHARA SETSUBI KOUGYOU LTD.
Original Assignee
YASUHARA SETSUBI KOUGYOU LTD.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by YASUHARA SETSUBI KOUGYOU LTD. filed Critical YASUHARA SETSUBI KOUGYOU LTD.
Application granted granted Critical
Publication of JP5936168B1 publication Critical patent/JP5936168B1/en
Publication of JPWO2017056323A1 publication Critical patent/JPWO2017056323A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

簡易な構成で消費電力量等を抑制可能でありながら、気泡を効率良く発生させるとともにこの気泡に含まれる酸素の流体中への移動を促進させることが可能な水中酸素溶解装置およびこれを用いた水中酸素溶解方法を提供する。内部に注入される流体が渦となって形成される円筒タンクと、側壁に複数の吸気孔が穿設される内管と、この内管の周囲に設けられ内管との間で閉鎖空間を形成するとともにこの閉鎖空間へ空気を流入する空気流入手段が設けられる外管と、からなる円筒型の下降管と、気泡が形成された流体が落下し貯留される箱型の貯留槽と、貯留槽に貯留された流体へ向かって超音波を発射することで気泡が圧壊される超音波発振器と、を備える。Using an underwater oxygen dissolving device capable of efficiently generating bubbles and promoting the movement of oxygen contained in the bubbles into a fluid while using a simple configuration to reduce power consumption and the like A method for dissolving oxygen in water is provided. A closed space is formed between the cylindrical tank formed as a vortex of the fluid injected into the inside, an inner pipe having a plurality of intake holes formed in the side wall, and the inner pipe provided around the inner pipe. An outer pipe provided with an air inflow means for forming and flowing air into the closed space; a cylindrical downcomer pipe; a box-type storage tank in which a fluid in which bubbles are formed is dropped and stored; An ultrasonic oscillator in which bubbles are crushed by emitting ultrasonic waves toward the fluid stored in the tank.

Description

本発明は、水質改善のための水中酸素溶解装置およびこれを用いた水中酸素溶解方法に係り、特に、自然流下によって形成される渦に空気が吸引されて気泡が発生し、超音波発振器でこの気泡を圧壊させることにより、水中に溶解する酸素濃度を増大させる水中酸素溶解装置およびこれを用いた水中酸素溶解方法に関する。   The present invention relates to an underwater oxygen dissolving apparatus for improving water quality and an underwater oxygen dissolving method using the same, and more particularly, air is sucked into a vortex formed by natural flow to generate bubbles, which are generated by an ultrasonic oscillator. The present invention relates to an underwater oxygen dissolving apparatus that increases the concentration of oxygen dissolved in water by crushing bubbles and an underwater oxygen dissolving method using the same.

従来、浄化設備や湖沼、ため池、ダム等の閉塞域における水質改善を目的に、水中に溶解する酸素の濃度を増加させる技術が利用されている。このような技術としては、「気泡」を利用したものが代表的である。これは、気体と液体の接触面積を増加させることで気体側から液体側への酸素移動量を増加させるという作用を有し、例えば、多孔質の散気管に圧縮空気を送気する方法や、回転羽根や気体噴流の回転によるせん断流を形成しその中に空気を送気する方法、あるいはマイクロバブルやナノバブルを発生させる方法が実施されている。
しかし、上記のような技術では、例えば、気体圧縮用の大型コンプレッサー等を必要とするため、装置が大掛かりになる。その結果、消費電力量やメンテナンスの手間が膨大なものになるという課題があった。
また、特に多孔質の散気管を利用する場合では、その細孔が水中の微粒子や不純物によって閉塞され気泡の発生効率が低下するという課題もあった。
さらに、回転羽根を利用する場合では、回転羽根を高速回転させるための消費電力の増大や、このときに起こるキャビテーションにより回転羽根の損傷と腐食が発生するという課題もあった。
そこで、このような課題を解決する目的で、近年、簡易な構成でありながら消費電力量等を抑制でき、気泡を効率良く発生させることが可能な気泡発生装置に関する技術が開発されており、それに関して既にいくつかの発明が開示されている。
Conventionally, techniques for increasing the concentration of oxygen dissolved in water have been used for the purpose of improving water quality in closed areas such as purification facilities, lakes, ponds, and dams. A typical example of such a technique is the use of “bubbles”. This has the effect of increasing the amount of oxygen transfer from the gas side to the liquid side by increasing the contact area between the gas and the liquid, for example, a method of sending compressed air to a porous air diffuser, A method of forming a shear flow by rotating a rotating blade or a gas jet and feeding air into the shear flow, or a method of generating microbubbles or nanobubbles has been implemented.
However, the above-described technology requires, for example, a large compressor for gas compression and the like, and the apparatus becomes large. As a result, there has been a problem that the amount of power consumption and maintenance is enormous.
In particular, when a porous air diffuser is used, there is a problem in that the pores are blocked by fine particles or impurities in water and the generation efficiency of bubbles is reduced.
Furthermore, in the case of using the rotating blades, there are problems that the power consumption for rotating the rotating blades at a high speed is increased and that the rotating blades are damaged and corroded due to cavitation occurring at this time.
Therefore, in order to solve such problems, in recent years, a technology related to a bubble generating device that can suppress power consumption and the like and can efficiently generate bubbles has been developed with a simple configuration. Several inventions have already been disclosed.

まず、特許文献1には、「排水処理装置」という名称で、気泡を効率良く発生可能な排水処理装置に関する発明が開示されている。
以下、特許文献1に開示された発明について説明する。特許文献1に開示された排水処理装置に関する発明は、多孔質の流動排水移送管を大気内に露出して設けてなる吸込式エアレータを備えたことを特徴とする。
このような特徴を有する排水処理装置によれば、発生する気泡の平均径を数100μmないし数10μmに微細化することができる。よって、排水と酸化ガス気泡との接触面積を従来方式の10〜100倍程度に高めることができ、さらに気泡の滞留時間を10〜100倍に増長することができる。したがって、溶解酸素量を飛躍的に増量することができる。
First, Patent Document 1 discloses an invention relating to a wastewater treatment device that can efficiently generate bubbles under the name of “wastewater treatment device”.
Hereinafter, the invention disclosed in Patent Document 1 will be described. The invention relating to the wastewater treatment device disclosed in Patent Document 1 includes a suction aerator formed by exposing a porous fluid wastewater transfer pipe to the atmosphere.
According to the wastewater treatment apparatus having such characteristics, the average diameter of the generated bubbles can be reduced to several hundreds μm to several tens μm. Therefore, the contact area between the waste water and the oxidizing gas bubbles can be increased to about 10 to 100 times that of the conventional method, and the residence time of the bubbles can be increased to 10 to 100 times. Therefore, the amount of dissolved oxygen can be dramatically increased.

次に、特許文献2には、「微小気泡発生装置」という名称で、簡便な構造の微小気泡発生装置に関する発明が開示されている。 特許文献2に開示された発明は、液体中に気体を導入し液体中に微小気泡を発生させる微小気泡発生装置であって、液体を収容するための液体収容部と、液体収容部の液体中に配置され、液体出口部を有する液体噴出ノズルと、液体出口部の外縁部に配置され、気体出口部を有する気体吸引ノズルと、気体出口部から流出する気体の流量を制御する流量制御装置と、を備え、気体出口部を液体出口部より噴出される液体の流路内に配置し、気体出口部の下流縁部に負圧発生部を生じさせ、液体中に気体を自動吸引することを特徴とする。 このような特徴を有する微小気泡発生装置によれば、液体流路中に配置される物体の下流縁部にて生じる負圧発生現象を利用することによって、液体中に気体を自動吸引させ、コンプレッサーや圧縮ボンベなどの送気装置を設置する必要がなく、液体中に気体を導入することができる。すなわち、より簡便な装置構造で液体中に微小気泡を効率よく発生させることができる。   Next, Patent Document 2 discloses an invention relating to a microbubble generator having a simple structure under the name “microbubble generator”. The invention disclosed in Patent Document 2 is a microbubble generator that introduces gas into a liquid and generates microbubbles in the liquid, and includes a liquid storage section for storing the liquid, and the liquid in the liquid storage section. A liquid ejection nozzle having a liquid outlet part, a gas suction nozzle having a gas outlet part arranged at an outer edge part of the liquid outlet part, and a flow rate control device for controlling the flow rate of the gas flowing out from the gas outlet part The gas outlet portion is disposed in the flow path of the liquid ejected from the liquid outlet portion, a negative pressure generating portion is generated at the downstream edge of the gas outlet portion, and the gas is automatically sucked into the liquid. Features. According to the microbubble generator having such a feature, the gas is automatically sucked into the liquid by utilizing the negative pressure generation phenomenon that occurs at the downstream edge of the object disposed in the liquid flow path, and the compressor It is not necessary to install an air supply device such as a gas cylinder or a compression cylinder, and gas can be introduced into the liquid. That is, microbubbles can be efficiently generated in the liquid with a simpler device structure.

次に、特許文献3には、「廃水処理装置」という名称で、下水や工場排水等の、活性汚泥を用いた生物学的処理を行う廃水処理装置に関する発明が開示されている。
特許文献3に開示された発明は、活性汚泥を用いた廃水処理装置において、散気装置を備えた反応タンク内に超音波発生手段を設置し、この超音波発生手段が、超音波振動体と超音波振動子ユニットを有し、かつ超音波振動体が気泡存在部に設置されていることを特徴とする。
このような特徴を有する廃水処理装置によれば、発生汚泥量の低減効果と、酸素溶解効率の向上を、反応タンク外部に大きな設備設置スペースを設けることなく同時に達成できる。
Next, Patent Document 3 discloses an invention relating to a wastewater treatment apparatus that performs biological treatment using activated sludge, such as sewage and factory wastewater, under the name of “wastewater treatment apparatus”.
In the waste water treatment apparatus using activated sludge, the invention disclosed in Patent Document 3 is provided with ultrasonic generating means in a reaction tank provided with an air diffuser, and the ultrasonic generating means is connected to an ultrasonic vibrator. It has an ultrasonic transducer unit, and the ultrasonic vibrator is installed in the bubble existing portion.
According to the wastewater treatment apparatus having such characteristics, the effect of reducing the amount of generated sludge and the improvement of the oxygen dissolution efficiency can be achieved simultaneously without providing a large facility installation space outside the reaction tank.

特開平5−64795号公報JP-A-5-64795 特開2012−120988号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-120988 特開2007−111598号公報JP 2007-111598 A

しかしながら、特許文献1に開示された発明においては、極めて微小直径の気泡を発生させるために、多孔質管内部を流れる水の速度を速くすると同時に水量を多くする必要がある。また、多孔質管内部を流れる水に微粒子等が含まれていると、平均径が数100μmないし数10μmの気泡を発生させる場合、やはり細孔の閉塞が生じるものと考えられる。したがって、特許文献1に開示された発明では、装置が大掛かりになるという課題や気泡の発生効率が低下するという課題を十分に解決できていないおそれがある。   However, in the invention disclosed in Patent Document 1, it is necessary to increase the amount of water at the same time as increasing the speed of water flowing inside the porous tube in order to generate extremely small diameter bubbles. In addition, if the water flowing inside the porous tube contains fine particles or the like, it is considered that when the bubbles having an average diameter of several hundreds μm to several tens μm are generated, the pores are blocked. Therefore, in the invention disclosed in Patent Document 1, there is a possibility that the problem that the apparatus becomes large and the problem that the generation efficiency of bubbles is lowered cannot be sufficiently solved.

次に、特許文献2に開示された発明においては、液体噴出ノズルから液体が噴出される際に形成される負圧発生部により、微細気泡(マイクロバブル)が形成される。しかし、液体収容部には初期状態として静止状態の液体が満たされており、このような液体と形成された微細気泡を混合するには、液体噴出ノズルからの噴出速度の大きい、例えば高圧水を使用する必要がある。したがって、この場合には、高圧水生成装置が必要となることから、装置が大掛かりになるという課題や消費電力量の増大という課題を十分に解決できていないおそれがある。   Next, in the invention disclosed in Patent Document 2, fine bubbles (microbubbles) are formed by the negative pressure generating portion formed when the liquid is ejected from the liquid ejection nozzle. However, the liquid container is filled with a stationary liquid as an initial state, and in order to mix such liquid and the formed fine bubbles, a high ejection speed from the liquid ejection nozzle, for example, high-pressure water is used. Need to use. Therefore, in this case, since a high-pressure water generator is required, there is a possibility that the problem that the apparatus becomes large and the problem that the power consumption is increased cannot be sufficiently solved.

さらに、特許文献3に開示された発明においては、超音波発生手段が備えられるが、微細気泡を発生させる散気装置は従来技術がそのまま利用されている。このため、水質によっては微細気泡の発生効率が低下するという課題を解決できていないおそれがある。   Furthermore, in the invention disclosed in Patent Document 3, ultrasonic generation means is provided, but the conventional technology is used as it is for the air diffuser for generating fine bubbles. For this reason, there exists a possibility that the subject that the generation | occurrence | production efficiency of a fine bubble falls may not be solved depending on water quality.

本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、簡易な構成であるために消費電力量等を抑制可能でありながら、気泡を効率良く発生させるとともにこの気泡に含まれる酸素の流体中への移動を促進させることが可能な水中酸素溶解装置およびこれを用いた水中酸素溶解方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in response to such a conventional situation, and since it has a simple configuration, it is possible to suppress power consumption and the like, while efficiently generating bubbles and being included in the bubbles. It is an object of the present invention to provide an underwater oxygen dissolving apparatus capable of promoting the movement of oxygen into a fluid and an underwater oxygen dissolving method using the same.

上記目的を達成するため、第1の発明に係る水中酸素溶解装置は、底部に落下孔が設けられることで、その内部に自然落下によって注入される流体が、落下孔の上方で周回しつつこの落下孔に流入し、渦となって形成される円筒タンクと、その上端が落下孔に連通するとともにその側壁に複数の吸気孔が穿設される直管型の内管と、この内管の周囲に設けられ内管との間で閉鎖空間を形成するとともにこの閉鎖空間へ空気を流入する空気流入手段が設けられる外管と、からなり、内管を通過する際に空気流入手段及び複数の吸気孔を介し、空気が渦の周囲から流体へ吸引され、この流体に気泡が形成される円筒型の下降管と、この下降管の鉛直下方に配置され、気泡が形成された流体が落下し貯留される箱型の貯留槽と、貯留槽の内部に浸漬され、貯留槽に貯留された流体へ向かって超音波を発射することで気泡が圧壊される超音波発振器と、を備え、複数の吸気孔は、円筒タンクと下降管の中心を中心として、第1の間隔を空けて穿設されるとともに、内管の長手方向に沿って、第2の間隔を空けながら複数段設けられ、貯留槽に落下した流体は、その水面が、下降管から鉛直下方に第3の間隔を空けるように貯留槽に貯留されることで、水面に流体の落下によって乱れが発生し、貯留槽に貯留された流体中にその周囲の空気から酸素が溶解されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the underwater oxygen dissolving apparatus according to the first aspect of the present invention is provided with a drop hole at the bottom, so that a fluid injected by natural fall into the inside of the oxygen dissolver circulates above the drop hole. A cylindrical tank that flows into the fall hole and forms a vortex, a straight pipe type inner pipe whose upper end communicates with the drop hole and a plurality of intake holes are formed in the side wall, and And an outer pipe provided with an air inflow means for forming a closed space between the inner pipe and the inner pipe and for introducing air into the closed space, and when passing through the inner pipe, Air is sucked into the fluid from the periphery of the vortex through the air intake hole, and a cylindrical downcomer pipe in which bubbles are formed in this fluid, and the fluid in which the air bubbles are formed fall below the downcomer pipe. Box-type storage tank to be stored and immersed in the storage tank Is, and an ultrasonic oscillator bubbles are crushed by firing the ultrasound toward stored in the storage tank fluid, a plurality of suction holes around the center of the cylinder tank and downcomer, the A plurality of stages are provided along the longitudinal direction of the inner tube while being spaced apart by a second interval, and the fluid that has fallen into the storage tank has a water surface vertically below the downcomer. Is stored in the storage tank so as to have a third interval, and the water is disturbed by the fall of the fluid, and oxygen is dissolved from the surrounding air in the fluid stored in the storage tank. Features.

このような構成の発明においては、例えば、円筒タンクは上部開口部を備え、この上部開口部から流体が自然落下によって注入される。円筒タンクの底部に落下孔が設けられることから、注入された流体は、落下孔の上方で周回しつつ落下孔に流入し、渦が形成される。この渦のくぼんだ内表面から流体中へ空気が取り込まれる。   In the invention having such a configuration, for example, the cylindrical tank includes an upper opening, and fluid is injected from the upper opening by natural dropping. Since the drop hole is provided at the bottom of the cylindrical tank, the injected fluid flows into the drop hole while circulating around the drop hole, and a vortex is formed. Air is taken into the fluid from the concave inner surface of the vortex.

次に、落下孔に流入した流体は、下降管を構成する内管を通過する。この場合、渦の内表面から取り込まれた空気が、渦の先端から離脱することで流体中に気泡が形成される。また、下降管は、空気流入手段及び複数の吸気孔を介し、空気を外管から内管内へ導入可能に構成されている。一方、渦はその半径方向に沿って中心部に近づくほど負圧が増大する。そのため、流体が内管を下方へ向かって通過する際に、渦の内部へ空気が吸引されてさらに気泡が形成される。   Next, the fluid that has flowed into the drop hole passes through the inner pipe constituting the downcomer pipe. In this case, air taken in from the inner surface of the vortex is released from the tip of the vortex, so that bubbles are formed in the fluid. The downcomer is configured to be able to introduce air from the outer tube into the inner tube through the air inflow means and the plurality of intake holes. On the other hand, the negative pressure increases as the vortex approaches the center along the radial direction. Therefore, when the fluid passes downward through the inner tube, air is sucked into the vortex and further bubbles are formed.

そして、気泡が形成された流体は、内管を通過した後、貯留槽に落下し貯留される。このとき、気泡は、貯留槽の内部へ拡散するように移動する。   The fluid in which bubbles are formed passes through the inner tube, and then falls and stored in the storage tank. At this time, the bubbles move so as to diffuse into the storage tank.

続いて、貯留槽に拡散する途中の気泡に対し、超音波発振器の発射面から発射された超音波が照射されると、キャビテーションが発生する。このキャビテーションにおいては、発射された超音波の音圧(振幅)が周期的に変化する場合に、流体中において気泡の発生と消滅が繰り返される。したがって、キャビテーションによって発生した気泡と、内管を通過した流体中に形成された気泡と、のいずれもが圧壊されるため、貯留槽に貯留された流体に酸素が溶解する。   Subsequently, cavitation occurs when ultrasonic waves emitted from the emission surface of the ultrasonic oscillator are irradiated to bubbles that are in the process of diffusing into the storage tank. In this cavitation, when the sound pressure (amplitude) of the emitted ultrasonic waves changes periodically, generation and disappearance of bubbles are repeated in the fluid. Therefore, since both the bubbles generated by cavitation and the bubbles formed in the fluid that has passed through the inner tube are crushed, oxygen is dissolved in the fluid stored in the storage tank.

次に、第2の発明は、第1の発明において、超音波発振器は、その長軸が水平方向に沿って配置され、貯留槽は、その壁面又はその内部に、超音波発振器の第1の発射面から発射される第1の超音波(以下、第1の入射波という。)を反射して第1の反射波を形成する反射体が備えられ、この反射体は、第1の入射波と第1の反射波が合成されて第1の定在波が形成されるように、第1の発射面との間隔を空けて配置されることを特徴とする。
このような構成の発明においては、反射体は、平面を有する構造である。超音波発振器の長軸が水平方向に沿って配置されるため、反射体の平面は水平方向に直交する鉛直方向に沿って設置される。
また、第1の定在波に形成される「節」と「腹」は、それぞれ超音波の音圧が最大と最小となることから、この「節」と流体が落下する位置が一致するように、下降管と反射体と超音波発振器を水平方向において配置することで、最も効率的に気泡が圧壊される。
Next, according to a second aspect, in the first aspect, the ultrasonic oscillator has a long axis arranged along the horizontal direction, and the storage tank is disposed on the wall surface or inside thereof. A reflector that reflects a first ultrasonic wave (hereinafter referred to as a first incident wave) emitted from a launch surface to form a first reflected wave is provided, and the reflector includes the first incident wave. And the first reflected wave are combined to form a first standing wave, and the first launching surface is spaced apart from each other.
In the invention with such a configuration, the reflector has a structure having a flat surface. Since the major axis of the ultrasonic oscillator is arranged along the horizontal direction, the plane of the reflector is installed along the vertical direction orthogonal to the horizontal direction.
In addition, the “node” and the “antinode” formed in the first standing wave have the maximum and minimum ultrasonic sound pressures, respectively, so that the “node” and the position where the fluid falls coincide with each other. In addition, by arranging the downcomer, the reflector, and the ultrasonic oscillator in the horizontal direction, the bubbles are crushed most efficiently.

さらに、第3の発明は、第1の発明において、超音波発振器は、その第2の発射面が鉛直上方に向かって配置され、貯留槽は、第2の発射面から発射される第2の超音波(以下、第2の入射波という。)を反射して第2の反射波を形成する反射面が形成され、第2の発射面は、第2の入射波と第2の反射波が合成されて第2の定在波が形成されるように、反射面との間隔を空けて配置されることを特徴とする。
このような構成の発明においては、反射面とは、例えば貯留槽に貯留された流体の水面が考えられる。水面では、第2の入射波が反射して第2の定在波が形成されるからである。なお、反射面の貯留槽の底部からの高さ位置は、超音波の波長と、貯留槽に貯留される流体の水位と、を調整することで決定される。
上記構成の発明においては、第2の定在波においても、「節」と「腹」形成されるため、気泡が含まれる流体が「節」に到達するとき、最も効率的に気泡が圧壊される。
Further, according to a third aspect, in the first aspect, the ultrasonic oscillator has a second launch surface arranged vertically upward, and the storage tank is launched from the second launch surface. A reflection surface that reflects ultrasonic waves (hereinafter referred to as a second incident wave) to form a second reflected wave is formed, and the second emission surface has a second incident wave and a second reflected wave. The second standing wave is synthesized so as to form a second standing wave, and is arranged with a space from the reflecting surface.
In the invention with such a configuration, the reflection surface may be, for example, the water surface of the fluid stored in the storage tank. This is because the second incident wave is reflected on the water surface to form a second standing wave. In addition, the height position from the bottom part of the storage tank of a reflective surface is determined by adjusting the wavelength of an ultrasonic wave, and the water level of the fluid stored in a storage tank.
In the invention of the above configuration, even in the second standing wave, “nodes” and “antinodes” are formed, so when the fluid containing the bubbles reaches the “nodes”, the bubbles are most efficiently crushed. The

そして、第4の発明は、第1乃至第3のいずれかの発明において、超音波発振器は、少なくとも一端面に開口部を備える収容体に収容されることを特徴とする。
このような構成の発明においては、第1乃至第3のいずれかの発明の作用に加えて、超音波発振器の前方に集中して伝播する以外の超音波が、収容体によって球面波として流体中に伝播することが抑制される。すなわち、伝播を抑制された超音波は、収容体や水面によって反射し、収容体内で水流を発生させる。この水流は開口部を介して貯留槽内に緩やかに拡散する。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the ultrasonic oscillator is housed in a housing body having an opening on at least one end surface.
In the invention with such a configuration, in addition to the action of any one of the first to third inventions, ultrasonic waves other than those that propagate in a concentrated manner in front of the ultrasonic oscillator are caused to enter the fluid as spherical waves by the container. Propagation is suppressed. That is, the ultrasonic wave whose propagation is suppressed is reflected by the container and the water surface and generates a water flow in the container. This water flow diffuses slowly into the storage tank through the opening.

そして、第5の発明は、第1乃至第4のいずれかの発明において、超音波発振器は、その発射面に振動体が設けられることを特徴とする。
このような構成の発明においては、超音波発振器の発射面から発射された超音波の周波数に振動体が共振する場合に、超音波の振幅が増大してその圧力が増大する。したがって、少ない投入エネルギーで、より多くの気泡を確実に圧壊する。
The fifth invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the ultrasonic oscillator is provided with a vibrating body on a launch surface thereof.
In the invention having such a configuration, when the vibrating body resonates at the frequency of the ultrasonic wave emitted from the emission surface of the ultrasonic oscillator, the amplitude of the ultrasonic wave increases and the pressure increases. Therefore, more bubbles are reliably crushed with less input energy.

そして、第6の発明に係る水中酸素溶解方法は、円筒タンクの底部に落下孔が設けられることで、その内部に自然落下によって注入される流体が、落下孔の上方で周回しつつこの落下孔に流入し、渦となって形成される渦形成工程(S1)と、その上端が落下孔に連通するとともにその側壁に複数の吸気孔が穿設される直管型の内管と、この内管の周囲に設けられ内管との間で閉鎖空間を形成するとともにこの閉鎖空間へ空気を流入する空気流入手段が設けられる外管と、からなる円筒型の下降管において、内管を通過する際に空気流入手段及び複数の吸気孔を介し、空気が渦の周囲から流体へ吸引され、この流体に気泡が形成される気泡形成工程(S2)と、気泡が形成された流体が落下し貯留槽に貯留される貯留工程(S3)と、貯留槽の内部に浸漬される超音波発振器から、貯留槽に貯留された気泡が形成された流体へ向かって超音波が発射されることで、気泡が圧壊される気泡圧壊工程(S4)と、を備え、複数の吸気孔は、円筒タンクと下降管の中心を中心として、第1の間隔を空けて穿設されるとともに、内管の長手方向に沿って、第2の間隔を空けながら複数段設けられ、貯留槽に落下した流体は、その水面が、下降管から鉛直下方に第3の間隔を空けるように貯留槽に貯留されることで、水面に流体の落下によって乱れが発生し、貯留槽に貯留された流体中にその周囲の空気から酸素が溶解されることを特徴とする。
このような構成の発明においては、第1の発明と同様の作用を有する。
And the underwater oxygen dissolution method which concerns on 6th invention is provided with the fall hole in the bottom part of a cylindrical tank, The fluid inject | poured by the natural fall into the inside is circulating this fall hole above this fall hole. flows into a vortex forming step is formed by a swirl (S1), the inner tube of the straight tube having a plurality of suction holes are formed in the side wall with its upper end communicates with the drop hole, among the A cylindrical downcomer pipe comprising an outer pipe provided around the pipe and forming an enclosed space with the inner pipe and having air inflow means for flowing air into the enclosed space, and passes through the inner pipe. At the same time, air is sucked into the fluid from the periphery of the vortex through the air inflow means and the plurality of intake holes, and a bubble forming step (S2) in which bubbles are formed in the fluid, and the fluid in which the bubbles are formed falls and is stored. Storage step (S3) stored in the tank, and storage tank From the ultrasonic oscillator is immersed therein, toward the fluid bubbles stored in the storage tank is formed by the ultrasonic wave is emitted, with the bubble collapse step (S4) in which bubbles are crushed, and The plurality of intake holes are formed with a first interval around the center of the cylindrical tank and the downcomer pipe, and are provided in a plurality of stages along the longitudinal direction of the inner tube with a second interval. The fluid that has fallen into the storage tank is stored in the storage tank so that the water surface has a third interval vertically downward from the downcomer, so that the turbulence occurs due to the fall of the fluid on the water surface. It is characterized in that oxygen is dissolved in the stored fluid from the surrounding air .
The invention having such a configuration has the same function as the first invention.

第1の発明によれば、円筒タンクと下降管により、流体の自然流下によって、流体の内部に多くの気泡を形成することができる。すなわち、従来技術のような多孔質管やコンプレッサー等が不要であることから、簡易な構成を実現しており、装置が大掛かりになることを防止可能である。そのため、安価に製造可能であるとともに、消費電力量等を抑制可能である。
また、多孔質管が不要であることは、細孔の目詰まりによって気泡の発生効率が低下することを防止可能である。したがって、気泡を効率良く発生させることが可能となる。
さらに、貯留槽に貯留された流体中の気泡を、超音波発振器によって圧壊することにより、この気泡に含まれる酸素の流体中への移動を促進させることが可能となる。なお、貯留槽に貯留された流体中の気泡には、キャビテーションによって発生した気泡と、内管を通過した流体中に形成された気泡と、が含まれることから、超音波発振器と、円筒タンクと、下降管と、が備えられることにより、酸素の溶解効率を増大させることができる。
According to 1st invention, many bubbles can be formed in the inside of a fluid by the natural flow of a fluid by a cylindrical tank and a downcomer. That is, since a porous tube, a compressor, and the like as in the prior art are unnecessary, a simple configuration is realized, and it is possible to prevent the apparatus from becoming large. Therefore, it can be manufactured at a low cost and the power consumption and the like can be suppressed.
In addition, the fact that the porous tube is unnecessary can prevent the bubble generation efficiency from being reduced due to clogging of the pores. Therefore, it is possible to generate bubbles efficiently.
Furthermore, it is possible to promote the movement of oxygen contained in the bubbles into the fluid by crushing the bubbles in the fluid stored in the storage tank with an ultrasonic oscillator. Since the bubbles in the fluid stored in the storage tank include bubbles generated by cavitation and bubbles formed in the fluid that has passed through the inner tube, the ultrasonic oscillator, the cylindrical tank, By providing the downcomer, the oxygen dissolution efficiency can be increased.

第2の発明によれば、第1の発明の効果に加えて、第1の定在波に形成される「節」と流体が落下する位置を一致させることで、最も効率的に気泡が圧壊されるため、流体への酸素の溶解濃度をより一層高めることができる。   According to the second invention, in addition to the effects of the first invention, the bubbles are crushed most efficiently by matching the “node” formed in the first standing wave with the position where the fluid falls. Therefore, the dissolved concentration of oxygen in the fluid can be further increased.

第3の発明によれば、第2の発明の効果と同様の効果を発揮できる。   According to the third aspect, the same effect as that of the second aspect can be exhibited.

第4の発明によれば、第1乃至第3のいずれかの発明の効果に加えて、収容体内で発生した水流が開口部を介して貯留槽内に拡散するため、貯留槽に貯留された流体が撹拌されて、貯留槽の内部における酸素の溶解濃度を均一にすることが可能である。   According to the fourth invention, in addition to the effects of any one of the first to third inventions, the water flow generated in the container diffuses into the storage tank through the opening, and thus is stored in the storage tank. The fluid can be agitated to uniform the dissolved concentration of oxygen inside the reservoir.

第5の発明によれば、第1乃至第4のいずれかの発明の効果に加えて、超音波発振器の消費電力量を軽減できるとともに、流体中への酸素の溶解濃度をより向上させることができる。   According to the fifth aspect, in addition to the effects of any one of the first to fourth aspects, the power consumption of the ultrasonic oscillator can be reduced, and the dissolved concentration of oxygen in the fluid can be further improved. it can.

第6の発明によれば、第1の発明と同様の効果を有する。   According to the sixth aspect, the same effect as in the first aspect is obtained.

実施例1に係る水中酸素溶解装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an underwater oxygen dissolving device according to Embodiment 1. FIG. (a)及び(b)は、それぞれ図1におけるA−A線矢視断面図及びB−B線矢視断面図である。(A) And (b) is the AA arrow directional cross-sectional view and BB line arrow directional cross-sectional view in FIG. 1, respectively. 実施例1に係る水中酸素溶解装置を構成する円筒タンクと下降管の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the cylindrical tank and downcomer which comprise the underwater oxygen dissolving apparatus which concerns on Example 1. FIG. (a)及び(b)は、それぞれ実施例1に係る水中酸素溶解装置の溶解酸素濃度及び消費電力量を従来技術と比較した結果である。(A) And (b) is the result of having compared the dissolved oxygen concentration and electric power consumption of the oxygen submerged apparatus which concerns on Example 1 with a prior art, respectively. (a)は実施例1の第1の変形例に係る水中酸素溶解装置の構成図であり、(b)はこれを構成する超音波発振器の作用を説明するための説明図である。(A) is a block diagram of the underwater oxygen dissolution apparatus which concerns on the 1st modification of Example 1, (b) is explanatory drawing for demonstrating the effect | action of the ultrasonic oscillator which comprises this. 実施例1の第2の変形例に係る水中酸素溶解装置を構成する円筒タンクと下降管の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the cylindrical tank and downcomer which comprise the underwater oxygen dissolving apparatus which concerns on the 2nd modification of Example 1. FIG. (a)は実施例1の第3の変形例に係る水中酸素溶解装置の構成図であり、(b)はこれを構成する超音波発振器の作用を説明するための説明図である。 (A) is a block diagram of the underwater oxygen dissolving apparatus which concerns on the 3rd modification of Example 1, (b) is explanatory drawing for demonstrating the effect | action of the ultrasonic oscillator which comprises this. 実施例1の第4の変形例に係る水中酸素溶解装置を構成する超音波発振器を上方から視た場合の側面図である。It is a side view at the time of seeing the ultrasonic oscillator which constitutes the underwater oxygen dissolving device concerning the 4th modification of Example 1 from the upper part. (a)は実施例2に係る水中酸素溶解装置の構成図であり、(b)はこれを構成する超音波発振器の作用を説明するための説明図である。(A) is a block diagram of the underwater oxygen dissolution apparatus which concerns on Example 2, (b) is explanatory drawing for demonstrating the effect | action of the ultrasonic oscillator which comprises this. 実施例2の変形例に係る水中酸素溶解装置を構成する超音波発振器の側面図である。6 is a side view of an ultrasonic oscillator that constitutes an underwater oxygen dissolving device according to a modification of Example 2. FIG. 実施例3に係る水中酸素溶解方法の工程図である。6 is a process diagram of an underwater oxygen dissolving method according to Example 3. FIG.

本発明の実施の形態に係る実施例1の水中酸素溶解装置について、図1乃至図8を用いて詳細に説明する。図1は、実施例1に係る水中酸素溶解装置の構成図である。
図1に示すように、本実施例に係る水中酸素溶解装置1は、底部2bに落下孔2aが設けられることで、その内部に注入される流体10が渦11(図3を参照)となって形成される円筒タンク2と、その上端3aが落下孔2aに連通するとともにその側壁3bに複数の吸気孔6(図3を参照)が穿設される内管3と、この内管3の周囲に設けられ内管3との間で閉鎖空間13を形成するとともにこの閉鎖空間13へ空気を流入する空気流入手段7が設けられる外管4と、からなり、内管3を通過する際に空気流入手段7及び複数の吸気孔6を介し、空気が渦11の周囲から流体10へ吸引され、この流体10に気泡12が形成される円筒型の下降管5と、この下降管5の鉛直下方に配置され、気泡12が形成された流体10が落下し貯留される箱型の貯留槽8と、貯留槽8の内部に浸漬され、貯留槽8に貯留された流体10へ向かって超音波を発射することで気泡12が圧壊される(図中星印、以下本願において同じ)超音波発振器9と、を備える。
このうち、底部2bの反対側(図1における上方)の端面は、上方開口部2dを形成する。また、貯留槽8は、その面が鉛直方向Vに沿って配置される側壁8a,8bを備える。そして、超音波発振器9は、超音波振動子9aと、ホーン9bと、からなり、フランジ14aを備える格納容器14に格納された状態で、その長軸Xが水平方向Hに沿って、側壁8bと間隔Lを空けて配置される。より詳細には、ホーン9bとフランジ14aは互いに固定されているため、超音波発振器9は、フランジ14aを介して貯留槽8の側壁8aによって支持される構造となっている。
また、空気流入手段7としては、例えば、空気流入量調整バルブが用いられ、閉鎖空間13への空気の流入量を自在に調節可能である。
The underwater oxygen dissolving apparatus of Example 1 according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of an underwater oxygen dissolving device according to a first embodiment.
As shown in FIG. 1, the underwater oxygen dissolving apparatus 1 according to the present embodiment is provided with a drop hole 2a in the bottom 2b, so that the fluid 10 injected into the inside becomes a vortex 11 (see FIG. 3). A cylindrical tank 2 that is formed in this manner, an inner pipe 3 whose upper end 3a communicates with the drop hole 2a, and a plurality of intake holes 6 (see FIG. 3) are formed in the side wall 3b, and the inner pipe 3 When it passes through the inner tube 3, the outer tube 4 is provided with an air inflow means 7 that forms a closed space 13 with the inner tube 3 and is provided with air inflow means 7 for flowing air into the closed space 13. A cylindrical downcomer pipe 5 in which air is sucked into the fluid 10 from the periphery of the vortex 11 through the air inflow means 7 and the plurality of intake holes 6, and the vertical direction of the downcomer pipe 5 is formed. The fluid 10 arranged below and in which the bubbles 12 are formed falls and is stored. The bubble 12 is crushed by emitting ultrasonic waves toward the fluid 10 stored in the storage tank 8 and the box-type storage tank 8 and the storage tank 8 (stars in the figure, hereinafter referred to as the present application). The same) and an ultrasonic oscillator 9.
Among these, the end surface on the opposite side (upper side in FIG. 1) of the bottom 2b forms an upper opening 2d. The storage tank 8 includes side walls 8a and 8b whose surfaces are arranged along the vertical direction V. The ultrasonic oscillator 9 is composed of an ultrasonic transducer 9a and a horn 9b, and is stored in a storage container 14 having a flange 14a. The long axis X extends along the horizontal direction H along the side wall 8b. And an interval L. More specifically, since the horn 9b and the flange 14a are fixed to each other, the ultrasonic oscillator 9 is supported by the side wall 8a of the storage tank 8 via the flange 14a.
Moreover, as the air inflow means 7, for example, an air inflow amount adjusting valve is used, and the inflow amount of air into the closed space 13 can be freely adjusted.

次に、実施例1に係る水中酸素溶解装置を構成する円筒タンクと下降管について、図2を用いてさらに説明する。図2(a)及び図2(b)は、それぞれ図1におけるA−A線矢視断面図及びB−B線矢視断面図である。なお、図1で示した構成要素については、図2においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図2(a)に示すように、本実施例に係る水中酸素溶解装置1を構成する円筒タンク2は、底部2bと、その周縁に設けられる側壁2cと、底部2bの略中央に開口する落下孔2aと、からなる。なお、落下孔2aは、底部2bの略中央以外にも、底部2bのいずれの位置に設けられても良い。
また、図2(b)に示すように、本実施例に係る水中酸素溶解装置1を構成する下降管5は、内管3と外管4の間に閉鎖空間13が形成される。そして、内管3には、円筒タンク2(図2(a)を参照)と下降管5の中心Cを中心として90度の間隔を空けて複数の吸気孔6が穿設される。なお、複数の吸気孔6は、マイクロバブルやナノバブルを発生させるような微細孔ではなく、例えば、直径1mm程度の気泡を発生可能なサイズを有していれば良い。また、複数の吸気孔6は、内管3の長手方向に沿って、一定間隔を空けながら複数段設けられる。ただし、この段数については、特に具体的な制限はない。
Next, the cylindrical tank and downcomer constituting the underwater oxygen dissolving apparatus according to Example 1 will be further described with reference to FIG. 2A and 2B are a cross-sectional view taken along line AA and a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1, respectively. In addition, about the component shown in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected also in FIG. 2, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 2 (a), the cylindrical tank 2 constituting the underwater oxygen dissolving device 1 according to the present embodiment has a bottom 2b, a side wall 2c provided at the periphery thereof, and a drop that opens to the approximate center of the bottom 2b. Hole 2a. The drop hole 2a may be provided at any position on the bottom 2b other than the approximate center of the bottom 2b.
In addition, as shown in FIG. 2 (b), in the downcomer pipe 5 constituting the underwater oxygen dissolving apparatus 1 according to this embodiment, a closed space 13 is formed between the inner pipe 3 and the outer pipe 4. A plurality of intake holes 6 are formed in the inner pipe 3 at intervals of 90 degrees around the center C of the cylindrical tank 2 (see FIG. 2A) and the downcomer pipe 5. The plurality of intake holes 6 need not be microscopic holes that generate microbubbles or nanobubbles, but may have a size capable of generating bubbles having a diameter of about 1 mm, for example. The plurality of intake holes 6 are provided in a plurality of stages along the longitudinal direction of the inner tube 3 with a predetermined interval. However, there are no specific restrictions on the number of stages.

続いて、実施例1に係る水中酸素溶解装置を構成する円筒タンクと下降管の作用について、図3を用いながら詳細に説明する。図3は、実施例に係る水中酸素溶解装置を構成する円筒タンクと下降管の縦断面図である。なお、図1及び図2で示した構成要素については、図3においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図3に示すように、円筒タンク2の上方開口部2dから流体10が自然落下によって注入されると、底部2bに落下孔2aが設けられることから、注入された流体10は、落下孔2aの上方で周回しつつ落下孔2aに流入し始め、この落下孔2a付近で下降流11aが発生する。さらに、流体10の落下孔2aへの流入が進むと周回する流体10の中心にくぼみ10aができて回転流11bが形成され、この下降流11aと回転流11bの相互作用による渦11が形成される。このように、流体10が円筒タンク2に注水されることによって形成される渦11は、流体10が高所から低所へ自然流下することで形成されるいわゆるバスタブ渦である。なお、くぼみ10aからは流体10中へ空気が取り込まれる。
Subsequently, the action of the cylindrical tank and the downcomer constituting the underwater oxygen dissolving apparatus according to Embodiment 1 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of a cylindrical tank and a downcomer that constitute the underwater oxygen dissolving device according to the embodiment. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals in FIG. 3 and description thereof is omitted.
As shown in FIG. 3, when the fluid 10 is injected from the upper opening 2d of the cylindrical tank 2 by natural fall, a drop hole 2a is provided in the bottom 2b, so that the injected fluid 10 is in the drop hole 2a. It starts to flow into the drop hole 2a while circling upward, and a downward flow 11a is generated in the vicinity of the drop hole 2a. Further, as the inflow of the fluid 10 into the drop hole 2a proceeds, a hollow 10a is formed at the center of the circulating fluid 10 to form a rotating flow 11b, and a vortex 11 is formed by the interaction of the descending flow 11a and the rotating flow 11b. The Thus, the vortex 11 formed when the fluid 10 is poured into the cylindrical tank 2 is a so-called bathtub vortex formed by the natural flow of the fluid 10 from a high place to a low place. Air is taken into the fluid 10 from the recess 10a.

次に、落下孔2aに流入した流体10は、下降管5を構成する内管3を通過する。この場合、くぼみ10aから取り込まれた空気が、渦11の先端から離脱することで流体10中に気泡12aが形成される。
また、下降管5は、空気流入手段7及び複数の吸気孔6を介し、空気を外管4から内管3内へ導入可能に構成されている。一方、渦11はその半径方向に沿って中心部に近づくほど負圧が増大する。そのため、流体10が内管3を下方へ向かって通過する際に、渦11の回転流11bと前述した負圧によって、渦11の内部へ空気が吸引され気泡12bが形成される。より詳細には、渦11の底部において直径が1(mm)程度の気泡12bが形成される。なお、気泡12bの直径は、空気流入手段7の空気流入量や複数の吸気孔6のサイズ等に依存するものである。また、渦11の内表面が回転することと、この内表面の気層と液層の境界において乱れが生じることにより、この液層において気層の酸素が渦11に溶解される。
さらに、気泡12a,12bが形成された流体10は、内管3を通過した後、貯留槽8(図1参照)に落下し貯留される。なお、図1における気泡12は、図2における気泡12aと、気泡12bと、からなるものである。流体10が落下すると、気泡12a,12bは、貯留槽8の内部へ拡散するように移動する。さらに、貯留された流体10の水面10bに流体10の落下によって乱れが発生することで、流体10中に周囲の空気から酸素が溶解される。
Next, the fluid 10 that has flowed into the drop hole 2 a passes through the inner pipe 3 that constitutes the downcomer pipe 5. In this case, air taken in from the recess 10 a is released from the tip of the vortex 11, so that bubbles 12 a are formed in the fluid 10.
The downcomer 5 is configured to be able to introduce air from the outer tube 4 into the inner tube 3 through the air inflow means 7 and the plurality of intake holes 6. On the other hand, the negative pressure increases as the vortex 11 approaches the center along the radial direction. Therefore, when the fluid 10 passes through the inner tube 3 downward, air is sucked into the vortex 11 by the rotating flow 11b of the vortex 11 and the negative pressure described above, thereby forming bubbles 12b. More specifically, a bubble 12b having a diameter of about 1 (mm) is formed at the bottom of the vortex 11. The diameter of the bubble 12b depends on the air inflow amount of the air inflow means 7, the sizes of the plurality of intake holes 6, and the like. In addition, when the inner surface of the vortex 11 rotates and turbulence occurs at the boundary between the gas layer and the liquid layer on the inner surface, the oxygen in the gas layer is dissolved in the vortex 11 in this liquid layer.
Furthermore, the fluid 10 in which the bubbles 12a and 12b are formed passes through the inner tube 3 and then falls and is stored in the storage tank 8 (see FIG. 1). The bubble 12 in FIG. 1 includes the bubble 12a and the bubble 12b in FIG. When the fluid 10 falls, the bubbles 12 a and 12 b move so as to diffuse into the storage tank 8. Furthermore, when the turbulence occurs due to the drop of the fluid 10 on the water surface 10 b of the stored fluid 10, oxygen is dissolved in the fluid 10 from the surrounding air.

続いて、貯留槽8に貯留された流体10に対し、超音波発振器9(図1参照)から発射された超音波が照射されると、キャビテーションが発生する。このキャビテーションにおいては、発射された超音波の音圧(振幅)が周期的に変化する場合に、流体10中において気泡の発生と消滅が繰り返される。したがって、キャビテーションによって発生した気泡(図示せず)と、内管3を通過した流体10中に形成された気泡12a,12bと、のいずれもが圧壊される。したがって、貯留槽8に貯留された流体10に、キャビテーションによって発生した気泡から供給される酸素と、気泡12a,12bから供給された酸素と、が溶解する。すなわち、気泡12a,12bから供給された分だけ、より多くの酸素が流体10中へ溶解することになる。
なお、貯留槽8の側壁8b(図1参照)は、超音波発振器9から発射された第1の入射波と側壁8bによって反射される第1の反射波が合成されて第1の定在波が形成されるように、超音波発振器9との間隔L(図1参照)を空けて配置される。そのため、この定在波の「節」に下降管5の中心Cを一致させることで気泡12a,12b等の圧壊の効率を最大とすることができる。ただし、第1の定在波が形成されなければ、気泡12a,12b等を圧壊できないということではなく、第1の定在波の形成によって圧壊の効率を向上させることが可能となるということである。そのため、間隔Lによっては、第1の定在波が形成されなくても、気泡12a,12b等が十分に圧壊される。このような圧壊の効率を最大とする効果については、後述する。
Subsequently, when the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic oscillator 9 (see FIG. 1) is irradiated to the fluid 10 stored in the storage tank 8, cavitation occurs. In this cavitation, generation and disappearance of bubbles are repeated in the fluid 10 when the sound pressure (amplitude) of the emitted ultrasonic waves periodically changes. Therefore, both the bubbles (not shown) generated by cavitation and the bubbles 12a and 12b formed in the fluid 10 that has passed through the inner tube 3 are crushed. Therefore, the oxygen supplied from the bubbles generated by cavitation and the oxygen supplied from the bubbles 12a and 12b are dissolved in the fluid 10 stored in the storage tank 8. That is, more oxygen is dissolved into the fluid 10 by the amount supplied from the bubbles 12a and 12b.
The side wall 8b (see FIG. 1) of the storage tank 8 is a first standing wave obtained by combining the first incident wave emitted from the ultrasonic oscillator 9 and the first reflected wave reflected by the side wall 8b. Is formed with an interval L (see FIG. 1) from the ultrasonic oscillator 9. Therefore, collapsing efficiency of the bubbles 12a, 12b, etc. can be maximized by making the center C of the downcomer pipe 5 coincide with the “node” of the standing wave. However, if the first standing wave is not formed, it does not mean that the bubbles 12a, 12b and the like cannot be collapsed, but that the efficiency of the collapse can be improved by forming the first standing wave. is there. Therefore, depending on the interval L, even if the first standing wave is not formed, the bubbles 12a, 12b and the like are sufficiently crushed. The effect of maximizing such crushing efficiency will be described later.

次に、実施例1に係る水中酸素溶解装置と従来技術との効果を比較した実験結果について、図4を用いて詳細に説明する。図4(a)及び図4(b)は、それぞれ実施例1に係る水中酸素溶解装置の溶解酸素濃度及び消費電力量を従来技術と比較した結果である。
図4(a)は、水中に溶解する酸素の増加量(溶存酸素増加量Δ)をプロットしたグラフであって、横軸が経過時間(分)、縦軸が溶存酸素増加量(mg/L)である。グラフ中の白黒丸印が実施例1に係る水中酸素溶解装置1、四角印が従来技術に係るばっき装置(以下、装置αという。)、白丸印が従来技術に係るばっきと超音波照射を組み合わせた装置(以下、装置βという。)、の結果をそれぞれ示している。なお、このとき使用された水の量は、いずれも4(L)である。
図4(a)において、経過時間30(分)における溶存酸素増加量Δ(mg/L)に注目すると、実施例1に係る水中酸素溶解装置1は、装置α,βと比較して、それぞれ2.4倍(≒5.3/2.2)、1.8倍(≒5.3/3.0)となった。
さらに、経過時間30(分)における装置αの溶存酸素増加量Δである2.2(mg/L)と等しい溶存酸素増加量Δとなるために必要な経過時間(分)は、装置βではおよそ16.4(分)、実施例1に係る水中酸素溶解装置1ではおよそ3.1(分)であった。すなわち、実施例1に係る水中酸素溶解装置1では、装置α,βと比較して、それぞれ1/10(≒3.1/30)、1/5倍(≒3.1/16.4)に経過時間が短縮された。
Next, the experimental results comparing the effects of the underwater oxygen dissolving apparatus according to Example 1 and the prior art will be described in detail with reference to FIG. 4 (a) and 4 (b) show the results of comparing the dissolved oxygen concentration and power consumption of the underwater oxygen dissolving apparatus according to Example 1 with those of the prior art.
FIG. 4A is a graph in which the amount of increase in dissolved oxygen (dissolved oxygen increase Δ) is plotted, where the horizontal axis represents elapsed time (minutes) and the vertical axis represents dissolved oxygen increase (mg / L). ). In the graph, the black and white circles indicate the underwater oxygen dissolution apparatus 1 according to the first embodiment, the square marks indicate the conventional apparatus (hereinafter referred to as apparatus α), and the white circles indicate the conventional technique and the ultrasonic irradiation. , The results of the devices (hereinafter referred to as device β) combined. The amount of water used at this time is 4 (L).
In FIG. 4 (a), paying attention to the dissolved oxygen increase amount Δ (mg / L) at the elapsed time 30 (min), the underwater oxygen dissolving apparatus 1 according to Example 1 is compared with the apparatuses α and β, respectively. They were 2.4 times (≈5.3 / 2.2) and 1.8 times (≈5.3 / 3.0).
Furthermore, the elapsed time (minutes) required for the dissolved oxygen increase amount Δ equal to 2.2 (mg / L), which is the dissolved oxygen increase amount Δ of the device α at the elapsed time 30 (minutes), is About 16.4 (minutes), in the underwater oxygen dissolving apparatus 1 according to Example 1, it was about 3.1 (minutes). That is, in the underwater oxygen dissolving apparatus 1 according to the first embodiment, 1/10 (≈3.1 / 30) and 1/5 times (≈3.1 / 16.4), respectively, compared with the apparatuses α and β. The elapsed time was shortened.

また、図4(b)は、実施例1に係る水中酸素溶解装置1、装置α、装置βについて、溶存酸素増加量Δが2.2(mg/L)となるまでに必要な経過時間(分)と、消費電力量(Wh)と、消費電力量比を示した表である。
図4(b)の消費電力量比に示すように、実施例1に係る水中酸素溶解装置1では、装置αと比較して、約0.26倍に消費電力量が軽減された。
このように、実施例1に係る水中酸素溶解装置1によれば、従来技術と比較して溶存酸素増加量Δの増加と消費電力量の軽減という点において、顕著な優位性を発揮する結果となった。
FIG. 4B shows the elapsed time (until the dissolved oxygen increase amount Δ becomes 2.2 (mg / L) for the underwater oxygen dissolving apparatus 1, the apparatus α, and the apparatus β according to Example 1. Minute), power consumption (Wh), and power consumption ratio.
As shown in the power consumption amount ratio of FIG. 4B, in the underwater oxygen dissolving device 1 according to Example 1, the power consumption was reduced by about 0.26 times compared to the device α.
Thus, according to the underwater oxygen dissolving apparatus 1 according to Example 1, as a result of exerting a significant advantage in terms of an increase in the dissolved oxygen increase amount Δ and a reduction in the power consumption amount as compared with the prior art. became.

以上説明したように、本実施例の水中酸素溶解装置1によれば、円筒タンク2と下降管5により、流体10の自然流下によって、流体10の内部に多くの気泡12a,12bを形成することができる。すなわち、気泡を形成するために、従来技術で必要とされたコンプレッサーや散気管、あるいは回転羽根といった動的機器が不要である。また、このとき、空気流入手段7の空気流入量の調節や複数の吸気孔6のサイズによって、閉鎖空間13への空気の流入量を自在に調節可能であることから、気泡12bのサイズを増減させることができる。また、円筒タンク2に注入する流体10の速度や、複数の吸気孔6の個数を増加させることによって、気泡12a,12bの数をそれぞれ増加させることができる。なお、複数の吸気孔6は、マイクロバブル等を発生させる微細孔ではないことから、流体10中の微粒子や不純物が複数の吸気孔6に詰まって、気泡12bの発生効率が低下するおそれがない。
また、水中酸素溶解装置1によれば、キャビテーションによって発生した気泡と、気泡12a,12bを、超音波発振器9によって圧壊することにより、多くの酸素を流体10中へ溶解させることが可能となる。そして、流体10へ移動した酸素は、流体10中に含まれる有害物質や細菌を分解し、水質浄化が可能となる。
このように、水中酸素溶解装置1によれば、簡易な構成でありながら、図4に示したように、従来技術と比較して、酸素の溶解効率を顕著に向上させると同時に消費電力量を著しく軽減することが可能である。そのため、容易な導入が可能であり、水中における酸素の溶解量が増大することで、好気性微生物による汚染物質の生分解作用が促進される等して、水環境の水質改善に大きく寄与し得るものである。
As described above, according to the underwater oxygen dissolving device 1 of the present embodiment, a large number of bubbles 12a and 12b are formed in the fluid 10 by the natural flow of the fluid 10 by the cylindrical tank 2 and the downcomer 5. Can do. That is, in order to form bubbles, a dynamic device such as a compressor, a diffuser tube, or a rotary blade required in the prior art is unnecessary. At this time, the amount of air flowing into the closed space 13 can be freely adjusted by adjusting the air inflow amount of the air inflow means 7 and the size of the plurality of intake holes 6, so the size of the bubble 12b is increased or decreased. Can be made. Further, the number of bubbles 12a and 12b can be increased by increasing the speed of the fluid 10 injected into the cylindrical tank 2 and the number of the plurality of intake holes 6, respectively. In addition, since the plurality of intake holes 6 are not micro holes for generating microbubbles or the like, there is no possibility that the fine particles and impurities in the fluid 10 are clogged in the plurality of intake holes 6 and the generation efficiency of the bubbles 12b is reduced. .
Further, according to the underwater oxygen dissolving apparatus 1, a large amount of oxygen can be dissolved in the fluid 10 by crushing the bubbles generated by cavitation and the bubbles 12 a and 12 b with the ultrasonic oscillator 9. Then, the oxygen that has moved to the fluid 10 decomposes harmful substances and bacteria contained in the fluid 10 and enables water purification.
As described above, according to the underwater oxygen dissolving apparatus 1, as shown in FIG. 4, the oxygen dissolution efficiency is remarkably improved and the power consumption is reduced as compared with the conventional technique, as shown in FIG. It can be significantly reduced. Therefore, easy introduction is possible, and by increasing the amount of dissolved oxygen in water, the biodegradation action of pollutants by aerobic microorganisms can be promoted, which can greatly contribute to improving the water quality of the aquatic environment. Is.

次に、実施例1の第1の変形例に係る水中酸素溶解装置について、図5を用いて説明する。図5(a)は実施例1の第1の変形例に係る水中酸素溶解装置の構成図であり、図5(b)はこれを構成する超音波発振器の作用を説明するための説明図である。なお、図1乃至図3で示した構成要素については、図5においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図5(a)に示すように、実施例1の第1の変形例に係る水中酸素溶解装置1aにおいては、超音波発振器9は、その長軸Xが水平方向Hに沿って配置され、貯留槽8(図1を参照)は、その内部に、超音波発振器9の第1の発射面15から発射される第1の入射波を反射して第1の反射波を形成する反射体16を備えている。なお、第1の発射面15とは、ホーン9bの先端面である。
図5(b)に示すように、反射体16は、第1の入射波と第1の反射波が合成されて第1の定在波17が形成されるように、第1の発射面15との間隔Lを空けて配置される。なお、反射体16は、平面を有する剛壁であって、図示しない支持部材によって貯留槽8(図1を参照)に固定される。また、超音波発振器9の長軸Xが水平方向Hに沿って配置されるため、反射体16の平面は鉛直方向Vに沿って設置される。
水中酸素溶解装置1aにおけるこの他の構成は、実施例1の水中酸素溶解装置1と同様である。
Next, an underwater oxygen dissolving apparatus according to a first modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a configuration diagram of an underwater oxygen dissolving device according to a first modification of the first embodiment, and FIG. 5B is an explanatory diagram for explaining the operation of the ultrasonic oscillator that constitutes the device. is there. Note that the components shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals in FIG. 5 and description thereof is omitted.
As shown in FIG. 5 (a), in the underwater oxygen dissolving device 1a according to the first modification of the first embodiment, the ultrasonic oscillator 9 has a long axis X arranged along the horizontal direction H and is stored. The tank 8 (see FIG. 1) includes a reflector 16 that reflects the first incident wave emitted from the first emission surface 15 of the ultrasonic oscillator 9 to form a first reflected wave. I have. The first launch surface 15 is the tip surface of the horn 9b.
As shown in FIG. 5B, the reflector 16 has a first launch surface 15 so that the first standing wave 17 is formed by combining the first incident wave and the first reflected wave. are spaced L 1 between. The reflector 16 is a rigid wall having a flat surface, and is fixed to the storage tank 8 (see FIG. 1) by a support member (not shown). In addition, since the major axis X of the ultrasonic oscillator 9 is disposed along the horizontal direction H, the plane of the reflector 16 is disposed along the vertical direction V.
Other configurations of the underwater oxygen dissolving apparatus 1a are the same as those of the underwater oxygen dissolving apparatus 1 of the first embodiment.

このような構成の水中酸素溶解装置1aにおいては、第1の定在波17は、λ/4(λは超音波発振器9から発射される超音波が貯留槽8内部に貯留された流体10中を伝播する場合の波長である。)ごとに、振幅がゼロとなる節17aと、振幅が最大となる腹17bが繰り返して形成される。この節17aと腹17bでは、それぞれ超音波の音圧が最大と最小となることから、節17aと下降管5から流体10が落下する位置が一致するように、水平方向Hにおいて、下降管5と反射体16と超音波発振器9を配置することで、最も効率的に気泡12a,12b等を圧壊することができる。なお、貯留槽8に貯留された流体10の深さ方向(鉛直方向V)については、超音波発振器9の高さ位置が、落下した流体10が到達可能な最大深度と水面10bの間であれば、特に制限されない。
水中酸素溶解装置1aにおけるこの他の作用及び効果は、実施例1の水中酸素溶解装置1と同様である。
Fluid In such a configuration of the underwater oxygen dissolving device 1a, the first standing wave 17, λ 1/4 1 is the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic generator 9 is stored inside the reservoir 8 10), a node 17a having an amplitude of zero and an antinode 17b having a maximum amplitude are repeatedly formed. At the nodes 17a and 17b, the sound pressures of the ultrasonic waves are the maximum and minimum, respectively, so that the position where the fluid 10 falls from the nodes 17a and the downcomer 5 coincides with the downcomer 5 in the horizontal direction H. By arranging the body 16 and the ultrasonic oscillator 9, the bubbles 12a, 12b and the like can be crushed most efficiently. Regarding the depth direction (vertical direction V) of the fluid 10 stored in the storage tank 8, the height position of the ultrasonic oscillator 9 is between the maximum depth at which the dropped fluid 10 can reach and the water surface 10b. There is no particular limitation.
Other functions and effects of the underwater oxygen dissolving apparatus 1a are the same as those of the underwater oxygen dissolving apparatus 1 of the first embodiment.

さらに、実施例1の第2の変形例に係る水中酸素溶解装置について、図6を用いて説明する。図6は、実施例1の第2の変形例に係る水中酸素溶解装置を構成する円筒タンクと下降管の縦断面図である。なお、図1乃至図5で示した構成要素については、図6においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図6に示すように、実施例1の第2の変形例に係る水中酸素溶解装置1bでは、水中酸素溶解装置1において、円筒タンク2の落下孔2aに沿って環状の突起18が周設される。突起18は、縦断面が略三角形状をなし、中心Cへ向かって突出して設けられる。
水中酸素溶解装置1bにおけるこの他の作用及び効果は、実施例1の水中酸素溶解装置1と同様である。
Furthermore, the underwater oxygen dissolving apparatus which concerns on the 2nd modification of Example 1 is demonstrated using FIG. FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of a cylindrical tank and a downcomer pipe constituting an underwater oxygen dissolving device according to a second modification of the first embodiment. The components shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals in FIG. 6 and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 6, in the underwater oxygen dissolving device 1 b according to the second modification of the first embodiment, in the underwater oxygen dissolving device 1, an annular protrusion 18 is provided around the drop hole 2 a of the cylindrical tank 2. The The protrusions 18 are provided so as to protrude toward the center C, with a vertical cross section having a substantially triangular shape.
Other functions and effects of the underwater oxygen dissolving device 1b are the same as those of the underwater oxygen dissolving device 1 of the first embodiment.

このような構成の水中酸素溶解装置1bにおいては、突起18が設けられることで落下孔2aの直径が狭められるため、突起18の直下で小渦11cが発生する。この小渦11cによって、気泡12aのうち、一部の気泡12c(黒丸印)が撹拌されて消滅し、その際に気泡12cに含まれる酸素が流体10に溶解する。したがって、水中酸素溶解装置1bによれば、水中酸素溶解装置1よりも酸素の溶解効率を向上させることができる。
水中酸素溶解装置1bにおけるこの他の作用及び効果は、実施例1の水中酸素溶解装置1と同様である。
In the underwater oxygen dissolving apparatus 1b having such a configuration, since the diameter of the drop hole 2a is narrowed by providing the protrusion 18, a small vortex 11c is generated immediately below the protrusion 18. Due to the small vortex 11c, some of the bubbles 12c (black circles) in the bubbles 12a are agitated and disappear, and oxygen contained in the bubbles 12c is dissolved in the fluid 10 at that time. Therefore, according to the underwater oxygen dissolving apparatus 1b, the oxygen dissolution efficiency can be improved as compared with the underwater oxygen dissolving apparatus 1.
Other functions and effects of the underwater oxygen dissolving device 1b are the same as those of the underwater oxygen dissolving device 1 of the first embodiment.

次に、実施例1の第3の変形例に係る水中酸素溶解装置について、図7を用いて説明する。図7(a)は、実施例1の第3の変形例に係る水中酸素溶解装置の構成図であり、図7(b)はこれを構成する超音波発振器の作用を説明するための説明図である。なお、図1乃至図6で示した構成要素については、図7においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図7(a)に示すように、実施例1の第3の変形例に係る水中酸素溶解装置1cは、実施例1に係る水中酸素溶解装置1に対して円筒タンク2と下降管5等を増設するとともに、超音波発振器9の代わりに超音波発振器19を備える。超音波発振器19は、超音波発振器9のホーン9bよりも長いホーン19aを備えるが、これ以外は超音波発振器9と同様の構造である。
図7(b)に示すように、節17aを少なくとも2個備える第1の定在波17が形成されるように、反射体16は第1の発射面15(ホーン19aの先端面)との間隔L2を空けて配置される。そして、2個の節17aの直上には、それぞれ円筒タンク2と下降管5等が配置される。なお、λ1は超音波発振器9から発射される超音波が貯留槽8内部に貯留された流体10中を伝播する場合の波長であり、λ2は上記超音波がホーン19aを伝播する場合の波長である。
水中酸素溶解装置1cにおけるこの他の構成は、実施例1の水中酸素溶解装置1と同様である。
Next, an underwater oxygen dissolving device according to a third modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. Fig.7 (a) is a block diagram of the underwater oxygen dissolution apparatus which concerns on the 3rd modification of Example 1, FIG.7 (b) is explanatory drawing for demonstrating the effect | action of the ultrasonic oscillator which comprises this. It is. The components shown in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals in FIG. 7 and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 7 (a), an underwater oxygen dissolving apparatus 1c according to a third modification of the first embodiment includes a cylindrical tank 2, a downcomer pipe 5 and the like with respect to the underwater oxygen dissolving apparatus 1 according to the first embodiment. In addition to the expansion, an ultrasonic oscillator 19 is provided instead of the ultrasonic oscillator 9. The ultrasonic oscillator 19 includes a horn 19 a longer than the horn 9 b of the ultrasonic oscillator 9, but has the same structure as the ultrasonic oscillator 9 except for this.
As shown in FIG. 7B, the reflector 16 is in contact with the first launch surface 15 (the tip surface of the horn 19a) so that the first standing wave 17 having at least two nodes 17a is formed. It arrange | positions at intervals L2. The cylindrical tank 2 and the downcomer pipe 5 are disposed immediately above the two nodes 17a. Note that λ1 is a wavelength when the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic oscillator 9 propagates in the fluid 10 stored in the storage tank 8, and λ2 is a wavelength when the ultrasonic wave propagates through the horn 19a. is there.
Other configurations of the underwater oxygen dissolving device 1c are the same as those of the underwater oxygen dissolving device 1 of the first embodiment.

このような構成の水中酸素溶解装置1cにおいては、円筒タンク2と下降管5等を増設されるとともに、これらが2個の節17aの直上に配置されるため、実施例1に係る水中酸素溶解装置1と比較して、円筒タンク2に注入される流体10の量が増加し気泡12の発生量も増加する。したがって、水中酸素溶解装置1cによれば、単位時間当たりの酸素の溶解濃度を増加させることができる。
水中酸素溶解装置1におけるこの他の作用及び効果は、実施例1の水中酸素溶解装置1と同様である。
In the underwater oxygen dissolving apparatus 1c having such a configuration, the cylindrical tank 2, the downcomer pipe 5 and the like are added, and these are arranged immediately above the two nodes 17a. Compared with the apparatus 1, the amount of fluid 10 injected into the cylindrical tank 2 increases and the amount of bubbles 12 generated also increases. Therefore, according to the underwater oxygen dissolving apparatus 1c, the dissolved concentration of oxygen per unit time can be increased.
Other actions and effects in water dissolved oxygen apparatus 1 c is similar to the underwater oxygen dissolution apparatus 1 of the first embodiment.

次に、実施例1の第4の変形例に係る水中酸素溶解装置について、図8を用いて説明する。図8は、実施例1の第4の変形例に係る水中酸素溶解装置を構成する超音波発振器を上方から視た場合の側面図である。なお、図1乃至図7で示した構成要素については、図8においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図8に示すように、実施例1の第4の変形例に係る水中酸素溶解装置1dにおいては、その長軸Xが水平方向Hに沿って配置される超音波発振器9は、一端面に開口部20aを備える収容体20に収容される。この収容体20は、開口部20a以外は、閉鎖面からなる箱状体であって、図示しない支持部材によって貯留槽8(図1参照)に固定される。
水中酸素溶解装置1dにおけるこの他の構成は、実施例1の水中酸素溶解装置1と同様である。
Next, an underwater oxygen dissolving device according to a fourth modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a side view of the ultrasonic oscillator constituting the underwater oxygen dissolving device according to the fourth modification of the first embodiment when viewed from above. The components shown in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals in FIG. 8 and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 8, in the underwater oxygen dissolving device 1d according to the fourth modification of the first embodiment, the ultrasonic oscillator 9 whose long axis X is arranged along the horizontal direction H has an opening at one end surface. It accommodates in the container 20 provided with the part 20a. The container 20 is a box-shaped body having a closed surface except for the opening 20a, and is fixed to the storage tank 8 (see FIG. 1) by a support member (not shown).
Other configurations of the underwater oxygen dissolving apparatus 1d are the same as those of the underwater oxygen dissolving apparatus 1 according to the first embodiment.

このような構成の水中酸素溶解装置1dにおいては、超音波発振器9の前方に集中して伝播する以外の超音波が、球面波として流体10(図1を参照)中に伝播することが抑制される。すなわち、超音波発振器9の前方に伝播する超音波は収容体20内で直進する水流21aを発生させるとともに気泡12a,12b(図3を参照)等を圧壊し、これにより酸素が流体10に溶解する。
一方、伝播を抑制された超音波は、球面波として伝播した後収容体20や水面10b(図中手前側に存在する)によって反射し、収容体20内で水流21bを発生させる。次に、水流21bと、水流21aが収容体20等によって反射した水流(図示せず)が合流した水流21cが、開口部20aを介して貯留槽8内に緩やかに拡散する。そのため、専ら前方に伝播する超音波に起因して形成された溶解酸素を含む流体10が超音波発振器9の周辺に留まることが防止される。
したがって、水中酸素溶解装置1dによれば、収容体20内で発生した水流21cが開口部20aを介して貯留槽8内に拡散するため、貯留槽8に貯留された流体10が撹拌されて、貯留槽8の内部における酸素の溶解濃度を均一にすることが可能である。
水中酸素溶解装置1dにおけるこの他の作用及び効果は、実施例1の水中酸素溶解装置1と同様である。
In the underwater oxygen dissolving apparatus 1d having such a configuration, it is possible to suppress the propagation of ultrasonic waves in the fluid 10 (see FIG. 1) as spherical waves other than the concentrated propagation in front of the ultrasonic oscillator 9. The That is, the ultrasonic wave propagating in front of the ultrasonic oscillator 9 generates a water flow 21 a that travels straight in the container 20, and crushes the bubbles 12 a and 12 b (see FIG. 3), thereby dissolving oxygen in the fluid 10. To do.
On the other hand, the ultrasonic wave whose propagation is suppressed is reflected by the container 20 and the water surface 10b (present on the front side in the figure) after propagating as a spherical wave, and generates a water flow 21b in the container 20. Next, a water flow 21c obtained by joining a water flow 21b and a water flow (not shown) reflected by the container 20 or the like is gently diffused into the storage tank 8 through the opening 20a. Therefore, the fluid 10 containing dissolved oxygen formed due to the ultrasonic wave propagating forward is prevented from staying around the ultrasonic oscillator 9.
Therefore, according to the underwater oxygen dissolving device 1d, since the water flow 21c generated in the container 20 diffuses into the storage tank 8 through the opening 20a, the fluid 10 stored in the storage tank 8 is stirred, It is possible to make the dissolved concentration of oxygen inside the storage tank 8 uniform.
Other operations and effects of the underwater oxygen dissolving apparatus 1d are the same as those of the underwater oxygen dissolving apparatus 1 of the first embodiment.

本発明の実施の形態に係る実施例2の水中酸素溶解装置について、図9及び図10を用いて詳細に説明する。図9(a)は実施例2に係る水中酸素溶解装置の構成図であり、図9(b)はこれを構成する超音波発振器の作用を説明するための説明図である。なお、図1乃至図8で示した構成要素については、図9においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図9(a)に示すように、実施例2に係る水中酸素溶解装置22は、実施例1に係る水中酸素溶解装置1において、超音波発振器9の代わりに超音波発振器23を備える。超音波発振器23は、超音波振動子23aと、ホーン23bと、からなり、その第2の発射面24(ホーン23aの先端面)が鉛直上方に向かって配置される。また、貯留槽8は、第2の発射面24から発射される第2の入射波を反射して第2の反射波を形成する反射面が形成される。なお、この反射面とは、水面10bである。
また、図9(b)に示すとおり、第2の発射面24は、第2の入射波と第2の反射波が合成されて第2の定在波25が形成されるように、水面10bとの間隔Lを空けて配置される。この第2の定在波25も、第1の定在波17と同様に、λ/4(λは超音波発振器23から発射される超音波が貯留槽8内部に貯留された流体中を伝播する場合の波長である。)ごとに、節25aと腹25bが繰り返して形成される。ただし、水中酸素溶解装置1と同様に、間隔Lによっては、第2の定在波が形成されなくても、気泡12a,12b等が十分に圧壊される。
さらに、超音波発振器23は、格納容器14bに収容され、その第2の発射面24に板状の振動体26が覆設される。振動体26は、格納容器14bの上面を形成するものであって、第2の発射面24に対して平行に設置される。
振動体26を効率良く共振させるために、第2の発射面24と板状の振動体26とは面接触していることが望ましい。
水中酸素溶解装置22におけるこの他の構成は、実施例1の水中酸素溶解装置1と同様である。
The in-water oxygen dissolving apparatus of Example 2 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated in detail using FIG.9 and FIG.10. FIG. 9A is a configuration diagram of the underwater oxygen dissolving apparatus according to the second embodiment, and FIG. 9B is an explanatory diagram for explaining the operation of the ultrasonic oscillator constituting the apparatus. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals in FIG. 9 and description thereof is omitted.
As illustrated in FIG. 9A, the underwater oxygen dissolving device 22 according to the second embodiment includes an ultrasonic oscillator 23 instead of the ultrasonic oscillator 9 in the underwater oxygen dissolving device 1 according to the first embodiment. The ultrasonic oscillator 23 includes an ultrasonic transducer 23a and a horn 23b, and a second launch surface 24 (a tip surface of the horn 23a) is arranged vertically upward. The storage tank 8 is formed with a reflection surface that reflects the second incident wave emitted from the second emission surface 24 to form a second reflected wave. In addition, this reflective surface is the water surface 10b.
Further, as shown in FIG. 9B, the second launch surface 24 is formed on the water surface 10b so that the second incident wave and the second reflected wave are combined to form the second standing wave 25. are spaced L 3 between. The second standing wave 25, like the first standing wave 17, λ 1/4 (λ 1 is in a fluid ultrasound emitted from the ultrasonic generator 23 is stored inside the reservoir 8 Each time, the node 25a and the antinode 25b are repeatedly formed. However, like the water dissolved oxygen apparatus 1, depending on the spacing L 3, without the second standing wave is formed, the bubbles 12a, 12b, etc. are fully collapsed.
Further, the ultrasonic oscillator 23 is accommodated in the storage container 14 b, and a plate-like vibrating body 26 is covered on the second launch surface 24. The vibrating body 26 forms the upper surface of the storage container 14 b and is installed in parallel to the second launching surface 24.
In order to resonate the vibrating body 26 efficiently, it is desirable that the second launch surface 24 and the plate-like vibrating body 26 are in surface contact.
Other configurations of the underwater oxygen dissolving device 22 are the same as those of the underwater oxygen dissolving device 1 of the first embodiment.

このような構成の水中酸素溶解装置22においては、下降管5から落下した流体10を、節25aの位置に投入すると、キャビテーションによって発生した気泡と気泡12a,12bが効率良く圧壊される。さらに、超音波発振器23の第2の発射面24から発射された超音波の周波数に振動体26が共振する場合に、超音波の振幅が増大してその圧力が増大する。
したがって、水中酸素溶解装置22によれば、少ない投入エネルギーで、より多くの気泡12a,12b等を確実に圧壊することが可能となる。すなわち、超音波発振器23の消費電力量を軽減できるとともに、流体10中への酸素の溶解濃度をより向上させることができる。
水中酸素溶解装置22におけるこの他の作用及び効果は、実施例1の水中酸素溶解装置1と同様である。
In the underwater oxygen dissolving device 22 having such a configuration, when the fluid 10 dropped from the downcomer pipe 5 is introduced into the position of the node 25a, the bubbles generated by the cavitation and the bubbles 12a and 12b are efficiently crushed. Furthermore, when the vibrating body 26 resonates at the frequency of the ultrasonic wave emitted from the second emission surface 24 of the ultrasonic oscillator 23, the amplitude of the ultrasonic wave increases and the pressure increases.
Therefore, according to the underwater oxygen dissolving device 22, more bubbles 12a, 12b, etc. can be reliably crushed with less input energy. That is, the power consumption of the ultrasonic oscillator 23 can be reduced, and the dissolved concentration of oxygen in the fluid 10 can be further improved.
Other operations and effects of the underwater oxygen dissolving device 22 are the same as those of the underwater oxygen dissolving device 1 of the first embodiment.

続いて、実施例2の変形例に係る水中酸素溶解装置について、図10を用いて詳細に説明する。図10は、実施例2の変形例に係る水中酸素溶解装置を構成する超音波発振器の側面図である。なお、図1乃至図9で示した構成要素については、図10においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図10に示すように、実施例2の変形例に係る水中酸素溶解装置22aは、実施例2の水中酸素溶解装置22において、振動体26が省略されるとともに、超音波発振器23は、両端面にそれぞれ開口部27a,27bを備える筒状の収容体27に収容される。この収容体27は、図示しない支持部材によって貯留槽8(図1参照)に固定される。
水中酸素溶解装置22aにおけるこの他の構成は、実施例1の水中酸素溶解装置1と同様である。
Subsequently, an underwater oxygen dissolving apparatus according to a modification of the second embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 is a side view of an ultrasonic oscillator constituting an underwater oxygen dissolving device according to a modification of the second embodiment. In addition, about the component shown in FIG. 1 thru | or FIG. 9, the same code | symbol is attached | subjected also in FIG. 10, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 10, the underwater oxygen dissolving device 22a according to the modification of the second embodiment is the same as the underwater oxygen dissolving device 22 of the second embodiment, in which the vibrating body 26 is omitted and the ultrasonic oscillator 23 has both end surfaces. Are accommodated in a cylindrical container 27 having openings 27a and 27b, respectively. The container 27 is fixed to the storage tank 8 (see FIG. 1) by a support member (not shown).
Other configurations of the underwater oxygen dissolving device 22a are the same as those of the underwater oxygen dissolving device 1 of the first embodiment.

このような構成の水中酸素溶解装置22aにおいては、水流21bと、水流21aが収容体27と水面10bによって反射した水流(図示せず)が合流した水流21cが、開口部27bを介して貯留槽8内に緩やかに拡散する。
したがって、水中酸素溶解装置22aによれば、貯留槽8に貯留された流体10が撹拌されて、貯留槽8の内部における酸素の溶解濃度を均一にすることが可能である。
水中酸素溶解装置22aにおけるこの他の作用及び効果は、実施例1の水中酸素溶解装置1と同様である。
In the underwater oxygen dissolving device 22a having such a configuration, the water flow 21b and the water flow 21c obtained by joining the water flow 21a (not shown) reflected by the container 27 and the water surface 10b are combined into the storage tank via the opening 27b. Slowly diffuses into 8.
Therefore, according to the underwater oxygen dissolving device 22a, the fluid 10 stored in the storage tank 8 is agitated, and the dissolved concentration of oxygen inside the storage tank 8 can be made uniform.
Other operations and effects of the underwater oxygen dissolving device 22a are the same as those of the underwater oxygen dissolving device 1 of the first embodiment.

続いて、本発明の実施の形態に係る実施例3の水中酸素溶解方法について、図11を用いて詳細に説明する。図11は、実施例3に係る水中酸素溶解方法の工程図である。なお、図1乃至図10で示した構成要素については、図11においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図11に示すように、実施例3に係る水中酸素溶解方法28は、ステップS1の渦形成工程、ステップS2の気泡形成工程、ステップS3の貯留工程、ステップS4の気泡圧壊工程、から構成される。なお、本実施例中で示される符号は、それぞれ図1乃至図10で示した符号を意味するものである。
ステップS1の渦形成工程は、円筒タンク2の底部2bに落下孔2aが設けられることで、その内部に注入される流体10が渦11となって形成される工程である。
本工程では、円筒タンク2の内部において渦11が形成されることにより、気泡12aが形成される。さらに、本工程は、ステップS2の気泡形成工程において流体10に空気を吸引するための準備工程として作用する。
したがって、本工程によれば、回転羽根等の動力機器を用いることなく、気泡12aを形成できるため、省力化が可能である。
Then, the oxygen dissolution method in water of Example 3 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated in detail using FIG. FIG. 11 is a process diagram of the underwater oxygen dissolving method according to the third embodiment. In addition, about the component shown in FIG. 1 thru | or FIG. 10, the same code | symbol is attached | subjected also in FIG. 11, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 11, the underwater oxygen dissolution method 28 according to the third embodiment includes a vortex formation process in step S1, a bubble formation process in step S2, a storage process in step S3, and a bubble collapse process in step S4. . In addition, the code | symbol shown in a present Example means the code | symbol shown in FIG. 1 thru | or FIG. 10, respectively.
The vortex forming process of step S1 is a process in which the falling hole 2a is provided in the bottom 2b of the cylindrical tank 2 so that the fluid 10 injected into the inside is formed as a vortex 11.
In this step, the vortex 11 is formed inside the cylindrical tank 2 to form the bubbles 12a. Furthermore, this process acts as a preparation process for sucking air into the fluid 10 in the bubble forming process of step S2.
Therefore, according to this process, since the bubble 12a can be formed without using power equipment such as rotating blades, labor saving can be achieved.

ステップS2の気泡形成工程は、その上端3aが落下孔2aに連通するとともにその側壁2cに複数の吸気孔6が穿設される内管3と、この内管3の周囲に設けられ内管3との間で閉鎖空間13を形成するとともにこの閉鎖空間13へ空気を流入する空気流入手段7が設けられる外管4と、からなる円筒型の下降管5において、内管3を通過する際に空気流入手段7及び複数の吸気孔6を介し、空気が渦11の周囲から流体10へ吸引され、この流体10に気泡12bが形成される工程である。
本工程では、流体10が内管3を下方へ向かって通過する際に、渦11の内部へ空気が吸引され気泡12bが形成されるとともに、酸素が渦11の内表面に溶解される。
したがって、本工程によれば、流体10中に効率良く気泡12bを形成することができる。
In the bubble forming process of step S2, the upper end 3a communicates with the drop hole 2a and the side wall 2c has a plurality of intake holes 6 formed therein, and the inner tube 3 provided around the inner tube 3 When passing through the inner tube 3 in a cylindrical downcomer pipe 5 comprising an outer tube 4 provided with an air inflow means 7 for forming a closed space 13 therebetween and air flowing into the closed space 13. In this process, air is sucked into the fluid 10 from the periphery of the vortex 11 through the air inflow means 7 and the plurality of intake holes 6, and bubbles 12 b are formed in the fluid 10.
In this step, when the fluid 10 passes downward through the inner tube 3, air is sucked into the vortex 11 to form bubbles 12 b and oxygen is dissolved on the inner surface of the vortex 11.
Therefore, according to this step, the bubbles 12b can be efficiently formed in the fluid 10.

ステップS3の貯留工程は、気泡12a,12bが形成された流体10が落下し貯留槽8に貯留される工程である。
本工程では、気泡12a,12bは、貯留槽8の内部へ移動するとともに、貯留された流体10の水面10bが乱れることで、流体10に酸素が溶解される。
したがって、本工程によれば、流体10中でキャビテーションによって形成された気泡や気泡12a,12bに超音波発振器9からの超音波を照射可能となるとともに、超音波発振器9から超音波を照射する前においても酸素の溶解濃度を増加させることができる。
The storage step in step S3 is a step in which the fluid 10 in which the bubbles 12a and 12b are formed falls and is stored in the storage tank 8.
In this step, the bubbles 12 a and 12 b move to the inside of the storage tank 8, and oxygen is dissolved in the fluid 10 by disturbing the water surface 10 b of the stored fluid 10.
Therefore, according to this step, it is possible to irradiate the bubbles formed by cavitation in the fluid 10 and the bubbles 12 a and 12 b with the ultrasonic waves from the ultrasonic oscillator 9 and before irradiating the ultrasonic waves from the ultrasonic oscillator 9. Also in this case, the dissolved concentration of oxygen can be increased.

ステップS4の気泡圧壊工程は、貯留槽8の内部に浸漬される超音波発振器9から、貯留槽8に貯留され気泡12a,12b等が形成された流体10へ向かって超音波が発射されることで、気泡12a,12b等が圧壊される工程である。
本工程では、超音波によるキャビテーションによって、気泡12a,12b等が効率的に圧壊されるため、貯留槽8に貯留された流体10に酸素が溶解する。
したがって、本工程によれば、酸素の溶解濃度を飛躍的に増加させることができることから、流体10中の有害物質等を確実に分解できる。
In the bubble crushing step in step S4, ultrasonic waves are emitted from the ultrasonic oscillator 9 immersed in the storage tank 8 toward the fluid 10 stored in the storage tank 8 and formed with bubbles 12a, 12b and the like. In this step, the bubbles 12a, 12b and the like are crushed.
In this step, the bubbles 12a, 12b and the like are efficiently crushed by cavitation using ultrasonic waves, so that oxygen is dissolved in the fluid 10 stored in the storage tank 8.
Therefore, according to this process, since the dissolved concentration of oxygen can be dramatically increased, harmful substances and the like in the fluid 10 can be reliably decomposed.

以上説明したように、実施例3に係る水中酸素溶解方法28によれば、実施例1に係る水中酸素溶解装置1と同様の効果を発揮できる。   As described above, according to the underwater oxygen dissolving method 28 according to the third embodiment, the same effects as those of the underwater oxygen dissolving device 1 according to the first embodiment can be exhibited.

なお、本発明の水中酸素溶解装置1〜1dの構造は実施例に示すものに限定されない。例えば、水中酸素溶解装置1において、第1の定在波17が発生しないように、超音波発振器9と貯留槽8の側壁8bが配置されても良い。また、水中酸素溶解装置1cにおいて、さらに円筒タンク2と下降管5等が増設されても良い。さらに、超音波発振器9,19の第1の発射面15に振動体26が設けられても良い。
また、水中酸素溶解装置22において、超音波発振器23が増設され、また振動体26が省略されても良い。さらに、第2の定在波25が発生しないように、超音波発振器23と水面10bとの間隔Lが調整されても良い。そして、水中酸素溶解方法28のステップS4の気泡圧壊工程において、超音波発振器9から発射される超音波は、連続的に発射又は所望のタイミングでパルス状に発射されても良い。
In addition, the structure of the underwater oxygen dissolution apparatus 1-1d of this invention is not limited to what is shown in an Example. For example, in the underwater oxygen dissolving apparatus 1, the ultrasonic oscillator 9 and the side wall 8 b of the storage tank 8 may be arranged so that the first standing wave 17 is not generated. Further, in the underwater oxygen dissolving apparatus 1c, a cylindrical tank 2, a downcomer pipe 5 and the like may be further added. Furthermore, a vibrating body 26 may be provided on the first launch surface 15 of the ultrasonic oscillators 9 and 19.
Further, in the underwater oxygen dissolving apparatus 22, the ultrasonic oscillator 23 may be added and the vibrator 26 may be omitted. Further, as a second standing wave 25 does not occur, the interval L 3 between the ultrasonic oscillator 23 and the water surface 10b may be adjusted. Then, in the bubble crushing step in step S4 of the underwater oxygen dissolution method 28, the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic oscillator 9 may be continuously emitted or emitted in a pulse shape at a desired timing.

本発明は、観賞用水中生物の飼育や研究・商業用生物の養殖を目的に、又は浄化設備や湖沼等の閉塞域における水質改善を目的に、水中に溶解する酸素の濃度を増加させるための水中酸素溶解装置およびこれに用いる水中酸素溶解方法としても利用可能である。   The present invention is intended to increase the concentration of oxygen dissolved in water for the purpose of breeding ornamental aquatic organisms, aquaculture of research / commercial organisms, or for the purpose of improving water quality in closed areas such as purification facilities and lakes. It can also be used as an underwater oxygen dissolving apparatus and an underwater oxygen dissolving method used therefor.

1,1a〜1d…水中酸素溶解装置
2…円筒タンク
2a…落下孔
2b…底部
2c…側壁
2d…上方開口部
3…内管
3a…上端
3b…側壁
4…外管
5…下降管
6…吸気孔
7…空気流入手段
8…貯留槽
8a,8b…側壁
9…超音波発振器
9a…超音波振動子
9b…ホーン
10…流体
10a…くぼみ
10b…水面
11…渦
11a…下降流
11b…回転流
11c…小渦
12〜12c…気泡
13…閉鎖空間
14,14b…格納容器
14a…フランジ
15…第1の発射面
16…反射体
17…第1の定在波
17a…節
17b…腹
18…突起
19…超音波発振器
19a…ホーン
20…収容体
20a…開口部
21a〜21c…水流
22,22a…水中酸素溶解装置
23…超音波発振器
23a…超音波振動子
23b…ホーン
24…第2の発射面
25…第2の定在波
25a…節
25b…腹
26…振動体
27…収容体
27a,27b…開口部
28…水中酸素溶解方法
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a-1d ... Underwater oxygen dissolution apparatus 2 ... Cylindrical tank 2a ... Falling hole 2b ... Bottom part 2c ... Side wall 2d ... Upper opening part 3 ... Inner pipe 3a ... Upper end 3b ... Side wall 4 ... Outer pipe 5 ... Downcomer pipe 6 ... Intake Hole 7 ... Air inflow means 8 ... Storage tanks 8a, 8b ... Side wall 9 ... Ultrasonic oscillator 9a ... Ultrasonic vibrator 9b ... Horn 10 ... Fluid 10a ... Indent 10b ... Water surface 11 ... Vortex 11a ... Downflow 11b ... Rotating flow 11c ... small vortex 12 to 12c ... bubble 13 ... enclosed space 14 and 14b ... containment container 14a ... flange 15 ... first launch surface 16 ... reflector 17 ... first standing wave 17a ... node 17b ... belly 18 ... projection 19 ... ultrasonic oscillator 19a ... horn 20 ... container 20a ... openings 21a to 21c ... water flow 22, 22a ... underwater oxygen dissolving device 23 ... ultrasonic oscillator 23a ... ultrasonic transducer 23b ... horn 24 ... second launch surface 25 ... second standing wave 5a ... section 25b ... antinode 26 ... vibrating body 27 ... container 27a, 27b ... opening 28 ... water oxygen dissolution method

Claims (6)

底部(2b)に落下孔(2a)が設けられることで、その内部に自然落下によって注入される流体(10)が、前記落下孔(2a)の上方で周回しつつこの落下孔(2a)に流入し、渦(11)となって形成される円筒タンク(2)と、
その上端(3a)が前記落下孔(2a)に連通するとともにその側壁(3b)に複数の吸気孔(6)が穿設される直管型の内管(3)と、この内管(3)の周囲に設けられ前記内管(3)との間で閉鎖空間(13)を形成するとともにこの閉鎖空間(13)へ空気を流入する空気流入手段(7)が設けられる外管(4)と、からなり、前記内管(3)を通過する際に前記空気流入手段(7)及び前記複数の吸気孔(6)を介し、空気が前記渦(11)の周囲から前記流体(10)へ吸引され、この流体(10)に気泡(12)が形成される円筒型の下降管(5)と、
この下降管(5)の鉛直下方に配置され、前記気泡(12)が形成された前記流体(10)が落下し貯留される箱型の貯留槽(8)と、
前記貯留槽(8)の内部に浸漬され、前記貯留槽(8)に貯留された前記流体(10)へ向かって前記超音波を発射することで前記気泡(12)が圧壊される超音波発振器(9)と、を備え
前記複数の吸気孔(6)は、前記円筒タンク(2)と前記下降管(5)の中心を中心として、第1の間隔を空けて穿設されるとともに、前記内管(3)の長手方向に沿って、第2の間隔を空けながら複数段設けられ、
前記貯留槽(8)に落下した前記流体(10)は、その水面(10b)が、前記下降管(5)から鉛直下方に第3の間隔を空けるように前記貯留槽(8)に貯留されることで、前記水面(10b)に前記流体(10)の落下によって乱れが発生し、前記貯留槽(8)に貯留された前記流体(10)中にその周囲の前記空気から酸素が溶解されることを特徴とする水中酸素溶解装置(1)。
The drop hole (2a) is provided in the bottom (2b), so that the fluid (10) injected by natural fall into the inside of the drop hole (2a) circulates above the drop hole (2a). A cylindrical tank (2) that flows into and forms a vortex (11);
A straight pipe type inner pipe (3) having an upper end (3a) communicating with the drop hole (2a) and a plurality of intake holes (6) formed in the side wall (3b), and the inner pipe (3 ) And an outer pipe (4) provided with an air inflow means (7) for forming a closed space (13) with the inner pipe (3) and flowing air into the closed space (13). When the air passes through the inner pipe (3), air flows from the periphery of the vortex (11) to the fluid (10) via the air inflow means (7) and the plurality of intake holes (6). A cylindrical downcomer pipe (5) in which bubbles (12) are formed in the fluid (10),
A box-shaped storage tank (8) that is disposed vertically below the downcomer pipe (5) and in which the fluid (10) in which the bubbles (12) are formed is dropped and stored;
An ultrasonic oscillator in which the bubbles (12) are crushed by being immersed in the storage tank (8) and firing the ultrasonic waves toward the fluid (10) stored in the storage tank (8). and (9), with a,
The plurality of intake holes (6) are drilled at a first interval around the center of the cylindrical tank (2) and the downcomer pipe (5), and the length of the inner pipe (3) A plurality of stages are provided along the direction with a second interval,
The fluid (10) that has fallen into the storage tank (8) is stored in the storage tank (8) such that the water surface (10b) has a third interval vertically downward from the downcomer pipe (5). As a result, turbulence occurs due to the drop of the fluid (10) on the water surface (10b), and oxygen is dissolved from the surrounding air in the fluid (10) stored in the storage tank (8). water dissolved oxygen and wherein the that (1).
前記超音波発振器(9)は、その長軸が水平方向に沿って配置され、
前記貯留槽(8)は、その壁面(8b)又はその内部に、前記超音波発振器(9)の第1の発射面(15)から発射される第1の超音波(以下、第1の入射波という。)を反射して第1の反射波を形成する反射体(16)が備えられ、
この反射体(16)は、前記第1の入射波と前記第1の反射波が合成されて第1の定在波(17)が形成されるように、前記第1の発射面(15)との間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項1記載の水中酸素溶解装置(1a)。
The ultrasonic oscillator (9) has its long axis arranged along the horizontal direction,
The storage tank (8) has a first ultrasonic wave (hereinafter referred to as a first incident) emitted from a first emission surface (15) of the ultrasonic oscillator (9) on the wall surface (8b) or inside thereof. And a reflector (16) that reflects a wave to form a first reflected wave,
The reflector (16) has the first launch surface (15) such that the first incident wave and the first reflected wave are combined to form a first standing wave (17). The oxygen-dissolving device (1a) in water according to claim 1, wherein the oxygen-dissolving device (1a) is arranged with a space between the water-dissolving device and the water-dissolving device.
前記超音波発振器(19)は、その第2の発射面(24)が鉛直上方に向かって配置され、
前記貯留槽(8)は、前記第2の発射面(24)から発射される第2の超音波(以下、第2の入射波という。)を反射して第2の反射波を形成する反射面が形成され、
前記第2の発射面(24)は、前記第2の入射波と前記第2の反射波が合成されて第2の定在波(25)が形成されるように、前記反射面との間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項1記載の水中酸素溶解装置(22)。
The ultrasonic oscillator (19) has a second launch surface (24) arranged vertically upward,
The storage tank (8) reflects a second ultrasonic wave (hereinafter referred to as a second incident wave) emitted from the second emission surface (24) to form a second reflected wave. A surface is formed,
The second launch surface (24) is spaced from the reflective surface so that the second incident wave and the second reflected wave are combined to form a second standing wave (25). The apparatus for dissolving oxygen in water (22) according to claim 1, wherein the oxygen dissolving apparatus (22) is arranged with a gap in between.
前記超音波発振器(9,23)は、少なくとも一端面に開口部を備える収容体(20,27)に収容されることを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のいずれか1項に記載の水中酸素溶解装置(1d,22a)。   The said ultrasonic oscillator (9, 23) is accommodated in the accommodating body (20, 27) provided with an opening part in at least one end surface, The any one of Claims 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. In-water oxygen dissolution apparatus (1d, 22a). 前記超音波発振器(9,23)は、その発射面に振動体(26)が設けられることを特徴とする請求項1乃至請求項4記載のいずれか1項に記載の水中酸素溶解装置(1,22)。   The underwater oxygen dissolving device (1) according to any one of claims 1 to 4, wherein the ultrasonic oscillator (9, 23) is provided with a vibrating body (26) on a launch surface thereof. , 22). 円筒タンクの底部に落下孔が設けられることで、その内部に自然落下によって注入される流体が、前記落下孔の上方で周回しつつこの落下孔に流入し、渦となって形成される渦形成工程(S1)と、
その上端が前記落下孔に連通するとともにその側壁に複数の吸気孔が穿設される直管型の内管と、この内管の周囲に設けられ前記内管との間で閉鎖空間を形成するとともにこの閉鎖空間へ空気を流入する空気流入手段が設けられる外管と、からなる円筒型の下降管において、前記内管を通過する際に前記空気流入手段及び前記複数の吸気孔を介し、空気が前記渦の周囲から前記流体へ吸引され、この流体に気泡が形成される気泡形成工程(S2)と、
前記気泡が形成された前記流体が落下し貯留槽に貯留される貯留工程(S3)と、
前記貯留槽の内部に浸漬される超音波発振器から、前記貯留槽に貯留された前記気泡が形成された前記流体へ向かって前記超音波が発射されることで、前記気泡が圧壊される気泡圧壊工程(S4)と、を備え
前記複数の吸気孔は、前記円筒タンクと前記下降管の中心を中心として、第1の間隔を空けて穿設されるとともに、前記内管の長手方向に沿って、第2の間隔を空けながら複数段設けられ、
前記貯留槽に落下した前記流体は、その水面が、前記下降管から鉛直下方に第3の間隔を空けるように前記貯留槽に貯留されることで、前記水面に前記流体の落下によって乱れが発生し、前記貯留槽に貯留された前記流体中にその周囲の前記空気から酸素が溶解されることを特徴とする水中酸素溶解方法。
A drop hole is provided at the bottom of the cylindrical tank, so that the fluid injected by natural fall flows into the drop hole while circulating around the drop hole, and forms a vortex. Step (S1);
A closed space is formed between a straight pipe-type inner pipe whose upper end communicates with the drop hole and a plurality of intake holes are formed in the side wall, and the inner pipe provided around the inner pipe. And a cylindrical downcomer pipe having an air inflow means for injecting air into the closed space, and when passing through the inner pipe, the air inflow through the air inflow means and the plurality of intake holes. Is bubbled into the fluid from the periphery of the vortex and bubbles are formed in the fluid (S2),
A storage step (S3) in which the fluid in which the bubbles are formed falls and is stored in a storage tank;
Bubble destruction by which the bubbles are crushed by the ultrasonic wave being emitted from the ultrasonic oscillator immersed in the storage tank toward the fluid in which the bubbles stored in the storage tank are formed. A step (S4) ,
The plurality of intake holes are formed with a first interval around the center of the cylindrical tank and the downcomer pipe, and with a second interval along the longitudinal direction of the inner tube. Multiple stages are provided,
The fluid that has fallen into the storage tank is stored in the storage tank so that the water surface thereof is spaced apart from the downcomer pipe vertically downward by a third distance, so that the fluid is disturbed by the drop of the fluid. And oxygen is melt | dissolved in the said fluid stored in the said storage tank from the said surrounding air, The oxygen dissolution method in water characterized by the above-mentioned .
JP2015551923A 2015-10-02 2015-10-02 Underwater oxygen dissolution apparatus and underwater oxygen dissolution method using the same Active JP5936168B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/078101 WO2017056323A1 (en) 2015-10-02 2015-10-02 Device for dissolving oxygen in water and method for dissolving oxygen in water using same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5936168B1 true JP5936168B1 (en) 2016-06-15
JPWO2017056323A1 JPWO2017056323A1 (en) 2017-10-05

Family

ID=56120534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015551923A Active JP5936168B1 (en) 2015-10-02 2015-10-02 Underwater oxygen dissolution apparatus and underwater oxygen dissolution method using the same

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5936168B1 (en)
SG (1) SG11201600345PA (en)
WO (1) WO2017056323A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6281927B1 (en) * 2017-08-31 2018-02-21 株式会社安原設備工業 Underwater oxygen dissolution apparatus and underwater oxygen dissolution method using the same
CN112218707A (en) * 2018-05-30 2021-01-12 株式会社水改质 Liquid supply apparatus
KR102596647B1 (en) * 2021-11-10 2023-11-01 주식회사 영원코퍼레이션 Soda water maker and method for producing soda water

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113526693B (en) * 2021-08-12 2022-11-18 中国科学院上海应用物理研究所 Method for generating nano bubbles in water

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000000447A (en) * 1997-12-30 2000-01-07 Hirobumi Onari Swirling type fine bubble generator
WO2007034912A1 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 Sadatoshi Watanabe Nanofluid production apparatus and method
JP2009131827A (en) * 2007-11-08 2009-06-18 Idemitsu Eng Co Ltd Method for treating sewage
JP2010234242A (en) * 2009-03-31 2010-10-21 Mitsubishi Materials Corp Fine bubble generator
JP2011025223A (en) * 2009-06-24 2011-02-10 Kawako Sangyo Kk Gas-liquid separator and gas-liquid separation method
JP2011218308A (en) * 2010-04-12 2011-11-04 Asupu:Kk Gas-dissolved liquid generating apparatus and method for generation
JP2013006146A (en) * 2011-06-24 2013-01-10 Mitsubishi Electric Corp Active oxygen species generator, water heater and air conditioner
JP2014198327A (en) * 2013-03-30 2014-10-23 株式会社トーア Method and apparatus for producing fine bubble

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000000447A (en) * 1997-12-30 2000-01-07 Hirobumi Onari Swirling type fine bubble generator
WO2007034912A1 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 Sadatoshi Watanabe Nanofluid production apparatus and method
JP2009131827A (en) * 2007-11-08 2009-06-18 Idemitsu Eng Co Ltd Method for treating sewage
JP2010234242A (en) * 2009-03-31 2010-10-21 Mitsubishi Materials Corp Fine bubble generator
JP2011025223A (en) * 2009-06-24 2011-02-10 Kawako Sangyo Kk Gas-liquid separator and gas-liquid separation method
JP2011218308A (en) * 2010-04-12 2011-11-04 Asupu:Kk Gas-dissolved liquid generating apparatus and method for generation
JP2013006146A (en) * 2011-06-24 2013-01-10 Mitsubishi Electric Corp Active oxygen species generator, water heater and air conditioner
JP2014198327A (en) * 2013-03-30 2014-10-23 株式会社トーア Method and apparatus for producing fine bubble

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6281927B1 (en) * 2017-08-31 2018-02-21 株式会社安原設備工業 Underwater oxygen dissolution apparatus and underwater oxygen dissolution method using the same
WO2019043970A1 (en) * 2017-08-31 2019-03-07 安原環境テクノロジー株式会社 Device for dissolving oxygen in water and method for dissolving oxygen in water using same
JP2019042663A (en) * 2017-08-31 2019-03-22 安原環境テクノロジー株式会社 Underwater oxygen dissolution apparatus and underwater oxygen dissolution method using the same
CN112218707A (en) * 2018-05-30 2021-01-12 株式会社水改质 Liquid supply apparatus
KR102596647B1 (en) * 2021-11-10 2023-11-01 주식회사 영원코퍼레이션 Soda water maker and method for producing soda water

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2017056323A1 (en) 2017-10-05
WO2017056323A1 (en) 2017-04-06
SG11201600345PA (en) 2017-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5936168B1 (en) Underwater oxygen dissolution apparatus and underwater oxygen dissolution method using the same
EP0959046B1 (en) Apparatus for purification of water area
KR101157719B1 (en) Device and method for producing micro gas bubbles
JP2006289183A (en) Nano-bubble forming method and apparatus
KR20100107450A (en) Liquid treatment system
JP2008272719A (en) Fine bubble generating apparatus
JP2011218308A (en) Gas-dissolved liquid generating apparatus and method for generation
JP2009131827A (en) Method for treating sewage
JP2008149209A (en) Fine air bubble producer and fine air bubble supply system
JP2010172800A (en) Apparatus and method for generating fine air bubbles
JP2003205228A (en) Turning type fine bubbles production apparatus
WO2000069550A1 (en) Swing type fine air bubble generating device
JP2003145190A (en) Aerator
JP2010155243A (en) Swirling type fine-bubble generating system
JP2002059186A (en) Water-jet type fine bubble generator
JPWO2007125996A1 (en) Water quality improvement device and water quality improvement device
JP4124956B2 (en) Fine bubble supply method and fine bubble supply device
JP2009022941A (en) Air-blowing-type ultrasonic irradiation apparatus and system for treating liquid material
JP4085121B1 (en) Dental gargle water supply device
JP2008168293A (en) Microbubble generator
JP6345545B2 (en) Aeration stirrer
JP2007330894A (en) Activated sludge treatment apparatus
KR101424949B1 (en) Membrane diffuser
JP6345546B2 (en) Power-saving aeration stirrer
JP2008149270A (en) Ozone reaction apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20151023

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151023

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20151214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151218

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160212

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160408

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160428

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5936168

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250