JP6231507B2 - 微小気泡発生具及び微小気泡含有液体の生成装置 - Google Patents
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Description
また、第1多孔質層をなす多孔質セラミックスの材質としては、例えば、アルミナ、チタニア、シリカ、ムライト、ジルコニアなどの酸化物セラミックスや、窒化ケイ素などの窒化物セラミックス、炭化ケイ素などの炭化物セラミックスが挙げられる。
さらに、第2多孔質層としては、第1多孔質層と同じく、互いに三次元網目状に連結した多数の第1通気路を構成する多孔質セラミックスからなるものが挙げられる。
この第2多孔質層をなす多孔質セラミックスの材質としては、第1多孔質層と同じく、アルミナ、チタニア、シリカ、ムライト、ジルコニアなどの酸化物セラミックスや、窒化ケイ素などの窒化物セラミックス、炭化ケイ素などの炭化物セラミックスが挙げられる。
これに対し、上述の微小気泡発生具では、平均孔径D2を、D1/60〜D1/2としている。このため、第2多孔質層に亀裂などが生じにくく、しかも、第1多孔質層の存在による圧力損失も抑制することができる。
具体的には、第1多孔質層と第2多孔質層を、いずれもアルミナやチタニアとするものが挙げられる。
なお、外側面が液体接触面である管状多孔質部材としては、多孔質材で構成され1本の穴が穿孔された単管状としても、多孔質材からなり互いに離間した複数の穴が穿孔された多穴管状としても良い。この管状多孔質部材の一方端は閉塞されてなるが、別途形成した閉塞部材で、管状多孔質部材の一方端部を閉塞しても良いし、管状多孔質部材自身を、一方端を自身で閉塞する有底筒状の形態に構成することもできる。さらには、第2多孔質層が、管状の管状多孔質部材の外周面に沿って形成された構成とするとよい。第2多孔質層を形成しやすい上、第2多孔質層の厚みを揃えやすい。
あるいは、気体接触面及び液体接触面を有し、気体を上記気体接触面から上記液体接触面に向けて送気可能な多孔質の多孔質部材、を備え、上記多孔質部材の上記気体接触面側から供給された上記気体を、上記液体接触面から微小気泡化して、上記液体接触面に接する液体内に吹き込む微小気泡発生具であって、上記多孔質部材は、互いに三次元網目状に連結した多数の第1通気路を構成する多孔質セラミックスからなる第1多孔質層と、上記第1多孔質層よりも上記液体接触面側に一体に形成され、上記第1多孔質層よりも薄く、上記第1通気路に連通し、かつ、上記第1通気路よりも細径の多数の第2通気路を構成する第2多孔質層と、を有し、前記多孔質部材は、前記気体接触面である外側面と、前記液体接触面である内側面と、を含み、多穴管状の管状多孔質部材である微小気泡発生具としても良い。
これに対し、この微小気泡発生具では、液体に触れる部位を、いずれも非金属で構成しているので、液体中に金属イオンが溶出する不具合を生じることがない。
また、液流通部材は、液体が多孔質部材の液体接触面に接するように供給するほか、生成された微小気泡含有液体が排出されるように、微小気泡発生具の多孔質部材の形態に応じて、流路を構成する液流通部材の形状を選択すると良く、多孔質部材を内側に収容して覆う形態や、多孔質部材に接続する管状の形態などが挙げられる。
これに対し、この生成装置では、液体に触れる部位を、いずれも非金属で構成しているので、液体中に金属イオンが溶出する不具合を生じることがない。
第1の実施形態を、図1〜図3を参照して説明する。図1,図3は、実施形態に係る微小気泡含有液体の生成装置1の縦断面図及び横断面図である。また、図2は、管状多孔質部材21の部分拡大断面図である。
微小気泡含有液体の生成装置1は、円管状で塩化ビニル樹脂からなる外側チューブ(液流通部材)30と、その内側に同心状に配置された微小気泡発生具10(具体的には管状多孔質部材21)と、管状多孔質部材21を外側チューブ30内に保持する塩化ビニル樹脂からなる保持スペーサ50とからなる。なお、微小気泡発生具10は、単独で液中に投入して空気を供給することで、液中に微小気泡BBを発生させることもできる。
このうち、空気導入部材40は、管状多孔質部材21の他端部(図1の右端部)21Hに接続する接続コラム41と、外側チューブ30の継ぎ手挿通孔30hに挿通され、空気配管HAが接続する継ぎ手43と、接続コラム41と継ぎ手43との間を結ぶL字状のエルボ42とからなる。空気導入部材40をなす、接続コラム41、継ぎ手43、エルボ42は、いずれも塩化ビニル樹脂からなる。
なお、平均孔径の測定は、水銀圧入法により行った。
また、第1多孔質層22の厚みT1は1.6mmである。一方、第2多孔質層23の厚みT2は、厚みT1の1/3以下、さらには、1/10以下の、T2=0.07mm(70μm)である。
具体的には、上述の管状多孔質部材21を用いて、気圧0.3MPaの空気ARを空気配管HAから供給して、純水WT中にメディアン径0.56μmφの微小気泡BBを、発生させることができた。
なお、微小気泡BBの大きさは、採取した微小気泡含有液体BWTをレーザ回折・散乱法を用いた粒度分布測定により得た。具体的には、SALD-7500nano(島津製作所製)を用いて測定した。
次いで、前述した実施形態1の変形形態に係る微小気泡発生具110、及び微小気泡含有液体BWTの生成装置101について、図4を参照して説明する。図4は、本変形形態に係る微小気泡発生具110を含む生成装置101の縦断面図である。
これに対し、本変形形態では、図4において、左方端である一方端121EがU字状に閉じた有底孔121Mを含む、有底円筒形状の管状多孔質部材121を有する微小気泡発生具110を用いる点、及びこれに伴い、キャップ44及びキャップ44と本体部30Mとの間に配置する保持スペーサ50が存在しない点で異なる。一方、実施形態1と同様の構成を有する部位については、同じ番号を付し、説明を省略する。
また、キャップ44及び保持スペーサ50が不要になり、部品点数を減らせる利点もある。
次いで、第2の実施形態(実施形態2)に係る微小気泡発生具210、及び微小気泡含有液体BWTの生成装置201について、図5,図6を参照して説明する。
前述した実施形態1及びその変形形態に係る微小気泡発生具10,110、及び微小気泡含有液体BWTの生成装置1,101では、管状多孔質部材21,121の内側面21U,121Uを気体接触面として、空気導入部材40により、管状多孔質部材21,121の内部空間ISに空気ARを供給した(図1,図4参照)。その一方、外側チューブ30により、管状多孔質部材21,121の径方向外側DR1に、純水WTが流れる流路FLを形成し、管状多孔質部材21,121の外側面21S,121Sを液体接触面として、微小気泡BBを純水WTに吹き込む形態とした。
なお、液供給路部材231及び液排出路部材232は、いずれも塩化ビニル樹脂から構成されている。
しかも、図6からも容易に理解できるように、第2多孔質層223の厚みT2は、第1多孔質層222の厚みT1よりも薄くされており、第1多孔質層222の存在によって、管状多孔質部材221の強度を高くできる。その一方、第2多孔質層223により、第1通気路222Rよりも細径の第2通気路223Rの径に対応する、微小気泡BBを純水WT中に吹き込むことができる点は、実施形態1及び変形形態と同様である。
実施形態等では、多孔質部材の形状を管状の管状多孔質部材21,121,221としたが、多孔質部材の形状を板状、ドーム状など他の形態とした微小気泡発生具、及びこれを用いた微小気泡含有液体の生成装置として実現することもできる。
また、実施形態等では、厚みT2の第2多孔質層23,123,223を、1層で構成した例を示したが、第2多孔質層を、2層以上の多層で構成することもできる。具体的には、多層の第2多孔質層について、第1多孔質層側の層に比して、液体接触面側の層ほど、通気路が細径な形態とすると、通気路の孔径が急変し難く、より好ましい。
また、実施形態等では、第1多孔質層及び第2多孔質層のいずれもアルミナとした例を示したが、例えば、チタニアなど他のセラミックスで構成することもできる。また、第1多孔質層をアルミナとする一方、第2多孔質層をチタニアとするなど異なるセラミックスを重ねる構成とすることできる。
10,110,210 微小気泡発生具
21,121,221 管状多孔質部材(多孔質部材)
21S,121S (管状多孔質部材の)外側面(液体接触面)
21U,121U (管状多孔質部材の)内側面(気体接触面)
221S (管状多孔質部材の)外側面(気体接触面)
221U (管状多孔質部材の)内側面(液体接触面)
21E,121E (管状多孔質部材の)一方端
21F,121F (管状多孔質部材の)他方端
21H,121H (管状多孔質部材の)他方端部
221E (管状多孔質部材の)一方端
221F (管状多孔質部材の)他方端
221H (管状多孔質部材の)他方端部
22,122,222 第1多孔質層
22R,122R,222R 第1通気路
23,123,223 第2多孔質層
23R,123R,223R 第2通気路
30 外側チューブ(液流通部材)
30M 本体部(包囲流路構成部)
230 液流通部材
231 液供給路部材
232 液排出路部材
40,240 空気導入部材(気体供給路部材)
241 気体管(気体供給路部材)
241W 壁部
241H 通気孔
242 キャップ(気体供給路部材)
AR 空気(気体)
AL 空気供給路(気体供給路)
BB 微小気泡
WT 純水(液体)
BWT 微小気泡含有純水(微小気泡含有液体)
FL 流路
FIL 液供給路
FOL 液排出路
D1 (第1通気路の)径
D2 (第2通気路の)径
T1 (第1通気路の)厚さ
T2 (第2通気路の)厚さ
HA 空気配管(気体配管)
DR1 径方向外側
Claims (13)
- 気体接触面及び液体接触面を有し、気体を上記気体接触面から上記液体接触面に向けて送気可能な多孔質の多孔質部材、
を備え、
上記多孔質部材の上記気体接触面側から供給された上記気体を、上記液体接触面から微小気泡化して、上記液体接触面に接する液体内に吹き込む
微小気泡発生具であって、
上記多孔質部材は、
互いに三次元網目状に連結した多数の第1通気路を構成する多孔質セラミックスからなる第1多孔質層と、
上記第1多孔質層よりも上記液体接触面側に一体に形成され、上記第1多孔質層よりも薄く、上記第1通気路に連通し、かつ、上記第1通気路よりも細径の多数の第2通気路を構成する第2多孔質層と、を有し、
上記第1多孔質層の厚みT1は、上記第2多孔質層の厚みT2の10倍以上である
微小気泡発生具。 - 請求項1に記載の微小気泡発生具であって、
前記第1通気路の平均孔径D1に対して、
前記第2通気路の平均孔径D2が、D1/60〜D1/2である
微小気泡発生具。 - 請求項1または請求項2に記載の微小気泡発生具であって、
前記多孔質部材の前記第2多孔質層は、
前記第1多孔質層と同材質で、互いに三次元網目状に連結した多数の前記第2通気路を構成する多孔質セラミックスからなる
微小気泡発生具。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の微小気泡発生具であって、
前記多孔質部材は、
前記気体接触面である内側面と、前記液体接触面である外側面と、を含み、
管状の管状多孔質部材であり、
上記管状多孔質部材は、一方端が閉塞されてなる
微小気泡発生具。 - 請求項4に記載の微小気泡発生具であって、
前記管状多孔質部材は、
自身の一方端が閉じた有底筒状である
微小気泡発生具。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の微小気泡発生具であって、
前記多孔質部材は、
前記気体接触面である外側面と、前記液体接触面である内側面と、を含み、
単管状または多穴管状の管状多孔質部材である
微小気泡発生具。 - 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の微小気泡発生具であって、
前記液体に触れる部位を、いずれも非金属で構成してなる
微小気泡発生具。 - 気体接触面及び液体接触面を有し、気体を上記気体接触面から上記液体接触面に向けて送気可能な多孔質の多孔質部材、
を備え、
上記多孔質部材の上記気体接触面側から供給された上記気体を、上記液体接触面から微小気泡化して、上記液体接触面に接する液体内に吹き込む
微小気泡発生具であって、
上記多孔質部材は、
互いに三次元網目状に連結した多数の第1通気路を構成する多孔質セラミックスからなる第1多孔質層と、
上記第1多孔質層よりも上記液体接触面側に一体に形成され、上記第1多孔質層よりも薄く、上記第1通気路に連通し、かつ、上記第1通気路よりも細径の多数の第2通気路を構成する第2多孔質層と、を有し、
前記多孔質部材は、
前記気体接触面である外側面と、前記液体接触面である内側面と、を含み、
多穴管状の管状多孔質部材である
微小気泡発生具。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の微小気泡発生具と、
外部から供給された前記気体を、前記多孔質部材の前記気体接触面に供給する気体供給路を構成する気体供給路部材と、
外部から供給された前記液体を上記多孔質部材の上記液体接触面に接するように供給し、微小気泡を含む微小気泡含有液体が排出されるように上記液体が流れる流路を構成する液流通部材と、を備える
微小気泡含有液体の生成装置。 - 請求項4または請求項5に記載の微小気泡発生具と、
前記管状多孔質部材の他方端部に接続して、上記管状多孔質部材の前記内側面に、外部から供給された前記気体を供給する気体供給路を構成する気体供給路部材と、
外部から供給された前記液体を上記管状多孔質部材の前記外側面に接するように供給し、微小気泡を含む微小気泡含有液体が排出されるように上記液体が流れる流路を構成してなり、
上記管状多孔質部材を、径方向外側から離間しつつ取り囲み、上記管状多孔質部材の全周にわたり、上記管状多孔質部材の上記外側面との間にも、上記流路を構成する包囲流路構成部を含む
液流通部材と、を備える
微小気泡含有液体の生成装置。 - 請求項10に記載の微小気泡含有液体の生成装置であって、
前記管状多孔質部材は、
円管状であり、
前記液流通部材の前記包囲流路構成部が、
円管状で、上記管状多孔質部材と同芯に配置されてなる
微小気泡含有液体の生成装置。 - 請求項6または請求項8に記載の微小気泡発生具と、
前記管状多孔質部材を、径方向外側から離間しつつ取り囲み、上記管状多孔質部材の前記外側面との間に包囲空間を構成して、外部から供給された上記気体を前記外側面に供給する気体供給路を構成する気体供給路部材と、
上記管状多孔質部材の他方端側から、外部から供給された前記液体を、上記管状多孔質部材の上記内側面内に供給する液供給路を構成する液供給路部材と、
上記管状多孔質部材内を通って一方端から排出される、微小気泡を含む微小気泡含有液体を排出する液排出路を構成する液排出路部材と、を備える
微小気泡含有液体の生成装置。 - 請求項9〜請求項12のいずれか1項に記載の微小気泡含有液体の生成装置であって、
前記液体に触れる部位を、いずれも非金属で構成してなる
微小気泡含有液体の生成装置。
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