JP6310047B1 - Nano bubble generator - Google Patents
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Abstract
【課題】 効率良く微細気泡を生成できる【解決手段】本発明の第1及び第2の底面を有する円筒形状の外筒部と、前記外筒部より径の小さい内筒部と、前記第1の底面近傍において、前記外筒部及び前記内筒部間で媒体液の流れを作る空間である隙間部とを有し、前記第2の底面又は前記第2の底面近傍に形成された供給口から前記媒体液が供給される第1の円筒部と、第3の底面及び第4の底面を有する円筒形状でなり、前記第2の底面に対して前記第3の底面が対向した状態で接続され、前記第3の底面に前記供給口よりも面積の小さい中間孔が形成され、前記第4の底面又は前記第4の底面近傍に前記中間孔より面積の大きい排出口を有する第2の円筒部とを有することを特徴とする。【選択図】 図11PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently generate fine bubbles. A cylindrical outer cylinder having first and second bottom surfaces according to the present invention, an inner cylinder having a smaller diameter than the outer cylinder, and the first. A supply port formed in the vicinity of the second bottom surface or in the vicinity of the second bottom surface. A cylindrical portion having a first cylindrical portion to which the medium liquid is supplied, a third bottom surface and a fourth bottom surface, and the third bottom surface is opposed to the second bottom surface. An intermediate hole having a smaller area than the supply port is formed in the third bottom surface, and a second cylinder having a discharge port having a larger area than the intermediate hole in the fourth bottom surface or in the vicinity of the fourth bottom surface. Part. [Selection] FIG.
Description
従来、微細気泡生成装置としては、気体を混合した液体を高速旋回させることにより、液体に気泡を含有させるようになされた技術が広く知られている(例えば特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a fine bubble generating device, a technique in which bubbles are included in a liquid by rotating a liquid mixed with a gas at high speed is widely known (see, for example, Patent Document 1).
かかる構成の微細気泡生成装置では、より効率良く微細気泡を生成したいという要望があった。 In the fine bubble generating apparatus having such a configuration, there has been a demand for generating fine bubbles more efficiently.
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、効率良く微細気泡を生成できるナノバブル生成器を提供するものである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide a nanobubble generator capable of efficiently generating fine bubbles.
かかる課題を解決するため、本発明のナノバブル生成器は、
混合ガスを含む媒体液を旋回させる高速旋回方式により、微細気泡を発生させる旋回部と、
圧力を解放する圧力解放室と、
前記旋回部と前記圧力解放室とを隔てる中間フランジ部に設けられ、前記旋回部と前記圧力解放室とを接続する接続孔とを有し、
前記旋回部は、
第1及び第2の平面を有する円筒形状の外筒部と、前記外筒部より径の小さい内筒部と、前記第1の平面近傍において、前記外筒部及び前記内筒部間で媒体液の流れを作る空間である隙間部とを有し、前記第2の平面又は前記第2の平面近傍に形成された供給口から前記媒体液が供給される第1の円筒部であり、前記供給口から外筒部へ供給された媒体液は旋回しながら前記第1の平面へ向かって前記隙間部から内筒部へ進行し、前記内筒部を旋回しながら前記第2の平面へ向かって前記接続孔から前記圧力解放室へと進行し、
前記圧力解放室は、
第3の平面及び第4の平面を有する円筒形状でなり、前記第2の平面に対して前記第3の平面が対向した状態で接続され、前記第4の平面又は前記第4の平面近傍に排出口を有する第2の円筒部であり、
前記接続孔は、
前記第3の平面に形成された前記供給口よりも面積の小さい孔であり、
前記排出口は、
前記接続孔より面積が大きく、
前記中間フランジ部は、
前記第2の平面及び前記第3の平面を構成し、前記供給口及び前記接続孔が形成されると共に、前記第2の平面の中央にすり鉢状の凹部が形成されており、
前記接続孔は、
前記凹部の中心に設けられているようにした。
In order to solve such a problem, the nanobubble generator of the present invention,
A swirling unit that generates fine bubbles by a high-speed swirling method that swirls a medium liquid containing a mixed gas ;
A pressure release chamber to release pressure,
Provided in an intermediate flange part separating the swivel part and the pressure release chamber, and having a connection hole for connecting the swivel part and the pressure release chamber;
The swivel part is
A cylindrical outer cylinder having first and second planes , an inner cylinder having a smaller diameter than the outer cylinder, and a medium between the outer cylinder and the inner cylinder in the vicinity of the first plane and a space in which a gap portion to make the flow of liquid, a first cylindrical portion to which the liquid medium from the second plane or the second supply port formed in a plane near supplied, the The medium liquid supplied from the supply port to the outer cylinder part advances from the gap part toward the inner cylinder part toward the first plane while turning, and moves toward the second plane while turning the inner cylinder part. And proceed from the connection hole to the pressure release chamber,
The pressure release chamber is
Third becomes a cylindrical shape having a plane and a fourth plane, said relative second plane third plane are connected so as to face, in the fourth plane and the fourth plane near the A second cylindrical portion having a discharge port;
The connection hole is
A hole having a smaller area than the supply port formed in the third plane ;
The outlet is
The area is larger than the connection hole,
The intermediate flange portion is
The second plane and the third plane are configured, the supply port and the connection hole are formed, and a mortar-shaped recess is formed at the center of the second plane ,
The connection hole is
It was made to be provided at the center of the recess.
本発明は、効率良く微細気泡を生成できるナノバブル生成器を実現できる。 The present invention can realize a nanobubble generator that can efficiently generate fine bubbles.
次に本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。 Next, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
<電解気泡水生成装置の構成>
次に、図1〜図5を用いて実施の形態について説明する。図1において10は、全体として電解気泡水生成装置を示している。電解気泡水生成装置10では、電気分解により生成した電解水を媒体液とし、ナノバブルを含む電解水である電解気泡水を生成する。
<Configuration of electrolytic bubble water generator>
Next, an embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 1,
電解気泡水生成装置10では、電気分解によってアルカリ性電解水及び酸性電解水の双方を生成し、アルカリ性電解水を循環・濃縮する一方、酸性電解水にナノバブルを含有させ、電解気泡水として電解気泡水提供部18から供給するようになされている。
In the electrolyzed bubble
なお図示しないが、電解気泡水生成装置10は、図示しないMPU(Micro Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)から構成される制御部20(図示せず)が電解気泡水生成装置10の全体を統括的に制御するようになされている。
Although not shown, the electrolyzed bubble
電解気泡水生成装置10では、電気分解部13によって生成した発生ガス及び電解水をそのまま気液送出部15、ポンプ16、ナノバブル生成部17へ送出することにより、ナノバブルとして発生ガスを含有する気泡電解水を生成する。このとき、全体の系(電気分解部13〜ナノバブル生成部17)を密閉系とし、所定の圧力下において発生ガス及び電解水を分離することなくそのまま混合することにより、発生ガスの成分を効率良く溶解及びナノバブル化することが可能となる。
In the electrolyzed bubble
原水供給部11は、制御部20による開閉機構の開閉制御により、電解気泡水を生成するときにのみ原水を電気分解部13に供給する。原水供給部11は、圧力をかけた状態で電気分解部13に対して原水を供給する。また、接続された水道水などの水圧が高すぎる場合には、減圧バルブなどの減圧機構を構成しても良い。
The raw
原水としては、水道水や電解水、純水、精製水など種々のものを使用できる。また、前段に各種フィルターを設置することにより、不純物などの不要成分を除去した水を使用しても良い。 Various raw materials such as tap water, electrolytic water, pure water, and purified water can be used as raw water. Moreover, you may use the water which removed unnecessary components, such as an impurity, by installing various filters in the front | former stage.
ナノバブルとして含有させる気体(混合ガス)としては、特に制限されず、用途に応じて適宜選択される。例えば、空気、水素、酸素、二酸化炭素などが好ましい。 The gas (mixed gas) to be contained as nanobubbles is not particularly limited and is appropriately selected depending on the application. For example, air, hydrogen, oxygen, carbon dioxide and the like are preferable.
電解質供給部12は、制御部20による制御により、電解質水溶液を電気分解部13に供給する。電解質としては特に制限されず、塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、塩酸、塩化カリウム、塩化カルシウムなど、水に溶解して電解質としての特性を示す既知の化合物を適宜使用することができる。特に、電気分解によって強酸性(pH4.0以下)及び強アルカリ性(pH10.0以上)の電解水が生成される電解質が好適に用いられる。便宜上、電解質として塩化ナトリウムを使用した場合について説明するが、これに限られない。
The
電気分解部13は、原水を電気分解して電解水を生成できる構成であればよく、陽極を有するアノード室51と、陰極を有するカソード室52とを有する2槽型の電解槽が用いられる。電気分解部13では、酸性電解水を気液送出部15に供給する一方、アルカリ性電解水を電解質供給部12に戻して循環させる構成を有している。電気分解部13の詳細な構成については後述する。
The
気液送出部15は、発生ガス及び電解水を高速攪拌により混合したり、高速旋回させたりすることにより、一定時間に亘って発生ガスと電解水とを接触させつつ、発生ガスと電解水とを偏りがないようほぼ均等の割合でポンプ16に送出する。なお、この気液送出部15による混合では、ナノバブルの発生量は殆どない又は非常に少量である(ナノバブル生成部17と比較して個数比で10%未満)。
The gas-
気液送出部15の構成の一例を図2及び図3に示している。図2に示すように、気液送出部15は、円筒状の円筒部材70の上側の矩形状でなる板状部材71及び72と、下側の矩形状でなる板状部材73とで挟んだ形状を有している。
An example of the configuration of the gas-
板状部材71〜73は、円筒部材70の底面を構成すると共に、円筒部材70に対して電解水及び混合ガスを供給する供給経路を有している。図3に示すように、電解水(発生ガス含む)は、板状部材71に形成された供給経路71a〜71dを介して円筒部材70に供給される。また、板状部材72には供給経路72a及び72bが形成されており、ナノバブル生成部17によって生成された気泡電解水の一部がオーバーフローした場合に配管17Bを介して円筒部材70に供給される。
The plate-shaped
供給経路71a〜71d及び72〜72bは、円筒部材70に対して接線方向に略平行(±30°)に設けられており、流入した電解水(電解水及び気泡電解水)が円筒部材70の内面に沿って周回するように形成されている。
The
また、板状部材73の中心部分には、電解水及び混合ガス(発生ガス)が混合された混合水を排出する孔である排出経路73aが設けられており、配管15Aを介して混合水が排出される。この配管15Aの内部では、低速旋回流が発生し、ポンプ16までの間、電解水及び混合ガスを攪拌されると考えられ、大きなガス溜りが形成されることを抑制できる。
In addition, a
この結果、上側から供給され下側から排出される上下方向の力と、円筒部材70に沿って供給される電解水及び排出経路73aの位置関係により、電解水及び混合ガスは高速攪拌されながら円筒部材70内部を旋回し、混合ガスが小さな気泡となってよく混じり合った状態で配管15Aを介してポンプ16に供給される。
As a result, the electrolyzed water and the mixed gas are mixed while being stirred at a high speed by the vertical force supplied from the upper side and discharged from the lower side, and the positional relationship between the electrolyzed water supplied along the
この気液送出部15では、例えば高速旋回による遠心分離効果によって大きな圧力を発生させ、大きな圧力下において発生ガス及び電解水を気相及び液層の界面で接触させて特に塩素ガスなど水に対する溶解性の高い気体の溶解を促進するだけでなく、ポンプ16によって発生する圧力の影響を電気分解部13に伝わらないようにする役割も担う。言い換えると、気液送出部15は、高速旋回によって電気分解部13−気液送出部15−ポンプ16間の圧力の伝達を分断して断ち切ることが可能である。
In this gas-
なお、気液送出部15の前段(配管14A及び15A)における圧力は、例えば−15kpa〜+15kpa、より好ましくは−10kpa〜+10kpaになるように、制御されている。これにより、前段の電気分解部13に対して圧力が負荷されるのを抑制し、隔膜45の損傷などを未然に防止し得る。この制御は、配管17Bに設けられた電磁弁の調整によって行われる。調整の結果、上記圧力範囲に収まらない場合には、装置の保護のため緊急停止する。
In addition, the pressure in the front | former stage (piping 14A and 15A) of the gas-
ガス供給部14は、気液送出部15に対して供給する混合気体を供給する。例えば混合気体として空気を混合する場合、ガス供給部14としてエアーポンプや圧縮空気などが使用される。このガス供給部14は、発生ガスでは不足する気体量を補うためのものであり、必ずしも必須ではない。混合ガスとして発生ガスのみを使用することも可能である。なお、本実施形態では、発生ガスに含まれる塩素ガスを薄めることなく高割合で電解水へ溶解させるため、気液送出部15ではなくポンプ16に混合ガスを混合しているが、気液送出部15に混合ガスを供給しても良い。この場合、板状部材71及び72の上面、中央近傍から混合ガスを混合することにより、渦の中心に混合ガスが混合できるためが好ましい。
The
ポンプ16(図2)としては、特に限定されず、公知の種々のものを使用することができる。例えば、羽根で回転するバブリングポンプ(例えばSUS製汎用渦流タービンポンプ20NPD07Z(株式会社ニクニ製))を用いると、ナノバブル生成部17の前段において気液の混合が進むため好ましい。ポンプ16は、配管15Aを介して供給される混合水に圧力を印可し、例えば20L/minの定量で配管16Aを介して当該混合水をナノバブル生成部17へ供給する。このとき、気液送出部15の効果により混合水に大きなガス溜りが殆ど存在せず、ガス噛みなどによりポンプ16に不具合が生じにくく、安定した流量で混合水をナノバブル生成部17へ供給することができる。
The pump 16 (FIG. 2) is not particularly limited, and various known pumps can be used. For example, it is preferable to use a bubbling pump (for example, a SUS general-purpose vortex turbine pump 20NPD07Z (manufactured by Nikuni Co., Ltd.)) that rotates with blades because gas-liquid mixing proceeds before the
ナノバブル生成部17は、高速旋回によって媒体液(混合水)に気体からなるナノバブル(微細気泡)を含有させる高速旋回方式のナノバブル発生器でなり、その構成に制限はない。図示しないが、ナノバブル生成部17は、例えば複数の円筒部材内を旋回させながら衝突により角度を変化させる構成を有している。
The
ナノバブル生成部17は、気体と媒体液とを旋回させて速度を出した状態で、比重差による気液界面を作り出し、界面で生じる気液の摩擦によりナノバブルを生成する。さらに、ナノバブル生成部17は、媒体液を壁面に衝突させてその進行方向を変化させることにより、媒体液の流れを乱し、気体と媒体液とを激しく撹拌して混合する。この結果、気体と媒体液との物理的な衝突作用により気泡が細かくなり、さらに多くのナノバブルが形成される。
The nano-
ナノバブル生成部17は、媒体液を高速旋回させながら、当該媒体液の進行方向を急変化させる。これにより、ナノバブル生成部17は、媒体液に対してより大きな加速度を加えることができ、気体と媒体液との物理的な衝突作用により気泡を分散させて微細にすることができる。ナノバブル生成部17は、高速旋回する媒体液を壁面に衝突させることにより、当該媒体液の旋回方向を80°以上の急角度で変化させることが好ましい。
The
ナノバブル生成部17は、所定の圧力下において高速旋回によりナノバブルが発生した電解気泡水を電解気泡水提供部18に供給する。電解気泡水提供部18は、開閉機構を有しており、制御部20の制御により開閉機構を開閉する。
The
ヘンリーの法則により、液体に加わる圧力が大きいと気体の溶解度が向上する。したがって、気体の存在下で液体に圧力をかけ、急激に圧力を下げることにより、溶解していた気体が液体中で微細気泡となることが知られている。 According to Henry's Law, the solubility of a gas improves when the pressure applied to the liquid is large. Therefore, it is known that when a pressure is applied to a liquid in the presence of gas and the pressure is rapidly decreased, the dissolved gas becomes fine bubbles in the liquid.
電解気泡水提供部18が蛇口方式で気泡電解水をユーザに供給する場合、蛇口から排出された瞬間に圧力が解放される。また、後段に設置された洗浄装置などが接続された場合には、電解気泡水提供部18に配管(図示せず)が接続されることになり、後段の洗浄装置内部や貯留タンク内部で圧力が大気圧まで一気に解放されるよう、電解気泡水生成装置10の外部に圧力解放部(図示せず)が設けられている。このとき、電解気泡水中に溶解していた気体の一部がナノバブルとなり、電解気泡水中のナノバブルを増大させることができる。
When the electrolyzed bubble
このように、電解気泡水生成装置10では、ナノバブル生成部17よりも前段に気液送出部15を設け、ポンプ16の伝送経路を利用して混合ガスと電解水との接触時間を長く設けるようにした。これにより、電解水に対して混合ガスを馴染ませ、気泡が小さくなりやすい状態してナノバブル生成部17によるナノバブルの生成を増大できると共に、電解水に対する混合ガスの溶解度を向上させ、圧力解放時に生成されるナノバブルを増大させることができる。
As described above, in the electrolyzed bubble
また、発生ガスの一部として塩素ガスを発生させる(すなわち電解質に塩素を含む)場合、気体の溶解特性により水に対する溶解性の高い塩素が優先的に電解水に溶解する。この現象は、気体と液体との接触時間が長いほど顕著に表れる。従って、ナノバブル生成部17に供給される混合水において、混合気体及び酸素ガス(オゾンガスを含む)は気体として残るものの、塩素ガスの殆どは混合水中に溶解した状態となる。
Further, when chlorine gas is generated as a part of the generated gas (that is, chlorine is contained in the electrolyte), chlorine having high solubility in water is preferentially dissolved in the electrolyzed water due to the gas dissolution characteristics. This phenomenon becomes more prominent as the contact time between the gas and the liquid is longer. Therefore, in the mixed water supplied to the
この状態で混合水をナノバブル生成部17に供給すると、高速旋回方式によって生成されるナノバブルに塩素ガスは殆ど含まれないことになる。もちろん、圧力解放時に塩素の一部がナノバブル化すると考えられるが、溶解度が高いため優先的に他の気体がナノバブル化されるため、塩素の多くは電解気泡水中に溶解した状態で存在することができる。
When mixed water is supplied to the
電解気泡水を殺菌・除菌剤などとして使用する場合、溶解させた状態の塩素濃度が非常に重要となる。電解気泡水生成装置10では、発生ガスの一部として塩素ガスを発生させる場合、電気分解により発生した塩素成分の殆どを電解気泡水中に溶解させた状態で存在させることが可能となるため、有効塩素濃度を向上させることができ、殺菌・除菌の効果を高めることができる。
When electrolytic water is used as a sterilizing / disinfecting agent, the concentration of dissolved chlorine is very important. In the electrolytic bubble
すなわち、図4に示すように、本発明の気泡電解水生成処理RT1では、ステップSP101において原水を加圧供給し、ステップSP102において原水を電気分解することにより電解水を生成する。 That is, as shown in FIG. 4, in the bubble electrolyzed water generation process RT1 of the present invention, raw water is pressurized and supplied in step SP101, and electrolyzed water is generated by electrolyzing the raw water in step SP102.
ステップSP103において、電解水及び発生ガスが搬送され、ステップSP104において当該電解水及び発生ガスが高速攪拌により混合されて混合水が生成される。ステップSP105において、混合水はポンプを介して圧送され、ステップSP106において高速旋回方式によりナノバブルが生成される。 In step SP103, the electrolyzed water and the generated gas are conveyed, and in step SP104, the electrolyzed water and the generated gas are mixed by high-speed stirring to generate mixed water. In step SP105, the mixed water is pumped through a pump, and in step SP106, nanobubbles are generated by a high-speed swirling method.
そしてステップSP107において圧力が解放され、圧力解放方式によりナノバブルが生成される。 In step SP107, the pressure is released, and nanobubbles are generated by the pressure release method.
このように、ステップSP101〜ステップSP106までの間を密閉系として圧力下で高速旋回方式によりナノバブルを発生させた後、圧力解放方式によりナノバブルを発生させると共に、電解水と発生ガス(及び混合ガス)とを十分に馴染ませる時間を確保できるため、ナノバブルを一層増大させることが可能となる。 In this way, nano bubbles are generated by the high-speed swirling method under pressure using a sealed system between step SP101 and step SP106, and then the nano bubbles are generated by the pressure release method, and electrolyzed water and generated gas (and mixed gas). Therefore, it is possible to further increase the nanobubbles.
<電気分解部の構成>
次に、電気分解部13の構成について説明する。
<Configuration of electrolysis unit>
Next, the configuration of the
図5の断面図に示すように、透水性の陰極44及び陽極43の間に隔膜45を設けた2槽型の電解槽を用いることができる。電気分解部13では、アノード室51に原水を供給し、カソード室52に電解質水溶液を供給することにより、隔膜45を透過させて電解質(陰イオン)をカソード室52からアノード室51に移動させることにより電気分解を行う構成でなる。
As shown in the sectional view of FIG. 5, a two-cell type electrolytic cell in which a
ここで、電気分解部13では、電気分解効率が最高に近い状態になるよう陰極44、隔膜45及び陽極43の間隔が、調整されている。具体的には、陰極44と隔膜45との間が1.0〜3.0cm、より好ましくは1.5〜2.0cm、陽極43と隔膜45との間が0.01〜1.0cm、より好ましくは0.01〜0.5cm、に設定されることが好ましい。
Here, in the
陽極43と隔膜45との間隔が小さいと、隔膜45が陽極43に接触して隔膜45の損傷に繋がったり、電解効率が低下する可能性が有り、陽極43と隔膜45との間隔が大きいと、陽極43の電解質に対する引力が不足し、十分な電解質がアノード室51に供給されず、電解効率が低下する可能性がある。従って、電極(陽極43)と隔膜45との距離は、設計された一定範囲内を維持することが好ましい。
If the distance between the
また、カソード室52と比してアノード室51の圧力が高い場合、圧力差により電解質がアノード室51に移動しにくくなり、電解効率が低下する可能性もある。このことからも、電極(陽極43)と隔膜45との距離は、設計された一定範囲内を維持することが要求される。
Further, when the pressure in the
なお、電解槽の全面に電極(陽極43及び陰極44)を設ける場合には、電極に孔を設けて電極間を原水や電解質水溶液を通すことが好ましい。この孔のサイズや割合に制限はないが、圧力差によって隔膜が伸びてしまうことを防止するため、孔のサイズは極力小さく(例えば直径1cm以下、より好ましくは0.7cm以下)し、特定の箇所に応力のかからない円形とすることが好ましい。また、陰極44に厚みを利用して、孔の形状をアノード室51側へ行くに従って径が大きくなるすり鉢状にしたり、角を丸くして隔膜の特定箇所に応力がかかりにくいようにすることが好ましい。
In addition, when providing electrodes (
図5及び図6に示すように、この電気分解部13では、電解槽の底面近傍にアノード室51に対して原水が供給される第1の原水供給口41が設けられている。また、電解槽の天面に酸性電解水を排出する酸性電解水排出口48が設けられている。なお電解槽の天面とは、アノード室51の内面の天面を指す。以下、同様である。
As shown in FIGS. 5 and 6, in the
このため、原水は下から上へ向けて進行し、酸性電解水として上部の酸性電解水排出口48から排出される。このとき、電気分解によって発生する発生ガスは浮力により上部へ移動し、酸性電解水排出口48から効率良く排出される。
For this reason, raw | natural water advances toward the top from the bottom, and is discharged | emitted from the acidic electrolyzed
従って、電気分解部13から排出される酸性電解水は、発生ガス(塩素ガス及び酸素ガス)を含んだ状態となる。電気分解部13は、生成した発生ガス及び電解水を配管13Aを介して気液送出部15へ供給する。
Accordingly, the acidic electrolyzed water discharged from the
一方、電解槽の底面近傍にアノード室51に対して電解質(塩化ナトリウム)を溶解させた電解質水溶液が供給される電解質供給口42が設けらている。また、電解槽の天面にアルカリ性電解水を排出するアルカリ性電解水排出口49が設けられている。
On the other hand, an
このため、電解質水溶液は下から上へ向けて進行し、アルカリ性電解水排出口49から排出される。このとき、電気分解によって発生する発生ガスは浮力により上部へ移動し、アルカリ性電解水排出口49から効率良く排出される。
For this reason, the aqueous electrolyte solution proceeds from bottom to top and is discharged from the alkaline electrolyzed
図7に示すように、アルカリ性電解水排出口49及び電解質供給口42には、配管61及び62を介して循環タンク63が接続されている。循環タンク63には、配管64及び67を介して電解質供給タンク65及び原水供給部11にそれぞれ接続されている。また、循環タンク63は、排出用の配管66を有している。配管61、62、64、66及び67には、いずれも開閉機構が設けられており、制御部20の制御により開閉操作される。
As shown in FIG. 7, a
制御部20は、電解水の供給時において、原水供給部11からアノード室51に原水を供給させる一方、循環タンク63からカソード室52に電解質水溶液を供給させる。
The control unit 20 supplies the raw water from the raw
すなわち、電解気泡水生成装置10では、電解質水溶液を循環タンク63からカソード室52に供給して電気分解すると共に、当該電気分解によって生成したアルカリ性電解水を循環タンク63に戻し、電解質水溶液として再利用する。
That is, in the electrolytic
しかしながら、電解質水溶液の循環を長時間行うと、循環タンク63内の陰イオン(塩素イオン)濃度が低下する。
However, when the electrolyte aqueous solution is circulated for a long time, the anion (chlorine ion) concentration in the
そこで制御部20は、図8に示すように、所定の補充時間(例えば15〜120分稼働する)ごとに配管66を介して電解質水溶液を少量だけ(例えばタンク容量の1/20〜1/5程度)廃棄し、同量の電解質水溶液を循環タンク63に補充する。
Therefore, as shown in FIG. 8, the control unit 20 removes only a small amount of the aqueous electrolyte solution (for example, 1/20 to 1/5 of the tank capacity) through the
また、電解質水溶液の循環を長時間行うと、電解質水溶液のpHの値が大きくなってしまう。また、そこで制御部20は、所定の交換時間(例えば5〜25時間)ごとに配管66を介して循環タンク63内部の電解質水溶液を全量廃棄し、タンク容量分の電解質水溶液を循環タンク63に充填する。
In addition, when the electrolyte aqueous solution is circulated for a long time, the pH value of the electrolyte aqueous solution increases. In addition, the control unit 20 discards the entire electrolyte aqueous solution in the
さらに、制御部20は、図9に示すように、予め設定された洗浄時刻になると、循環タンク63及びカソード室52の洗浄処理を実行する。
Furthermore, as shown in FIG. 9, the control unit 20 executes a cleaning process for the
具体的に、制御部20は、配管66から循環タンク63内部の電解質水溶液を全量廃棄した後、原水供給部11から循環タンク63に原水を供給する。そして制御部20は、配管62及び61を介して循環タンク63及びカソード室52に原水を循環させる。この処理は、例えば1回当り10分〜1時間程度実行される。原水の供給を続け、随時一部の原水を廃棄しながら連続式に洗浄処理が行われても良く、一定量の原水が供給された後に循環し全量廃棄後に再度原水を供給するバッチ式に洗浄処理が行われても良い。また、洗浄処理は1回だけ行われても複数回行われても良い。
Specifically, the control unit 20 discards the entire electrolyte aqueous solution in the
なお、配管66に対し、アルカリを中和するための中和装置を設けることが好ましい。これにより、濃縮されたアルカリ性電解水のpHを適正値に調製してから廃棄することができる。
In addition, it is preferable to provide a neutralizing device for neutralizing the alkali on the
このように、電解気泡水生成装置10では、隔膜45で隔たれた2槽型の電解槽構成の電気分解部13によって、カソード室52に電解質水溶液を供給すると共によって生成したアルカリ電解水をそのまま電解質水溶液として循環タンク63を介して循環させる一方、酸性電解水のみを電解気泡水として電解気泡水提供部18から供給する。
As described above, in the electrolytic bubble
そして電解気泡水生成装置10は、循環タンク63内の電解質水溶液を排出するための排出機構(配管66)及び充填機構(配管64及び電解質供給タンク65)により、電解質水溶液を自動的に交換可能とした。さらに、電解気泡水生成装置10は、原水供給部11と循環タンク63とを接続することにより、循環タンク63を自動的に洗浄可能とした。
The electrolytic
これにより、使用しないアルカリ性電解水を再利用することができ、使用する水の量を節約できると共に、アルカリ性電解水が濃縮されるため、廃棄するアルカリ性電解水の量を大幅に低減できる。また、アルカリ性電解水の濃縮に伴って生じるカソード室52及び循環タンク63、配管61及び62を原水を用いて洗浄できるため、ミネラル成分の付着などを解消できる。
Thereby, the alkaline electrolyzed water that is not used can be reused, the amount of water used can be saved, and the alkaline electrolyzed water is concentrated, so that the amount of alkaline electrolyzed water to be discarded can be greatly reduced. In addition, since the
次に、圧力調整について説明する。従来の構成では、電解槽の損傷を防止するため、循環タンク63から排出ラインを設け、そこにリリーフ弁を設置することにより、圧力が高まるとアノード室51からの電解質溶液を排出してしまい、洗浄を行う構成であった。しかしながら、詰まりが早く、高頻度で洗浄を行う必要があり、作業が繁雑であるという問題があった。
Next, pressure adjustment will be described. In the conventional configuration, in order to prevent damage to the electrolytic cell, by providing a discharge line from the
上述したように電解気泡水生成装置10の電気分解部13では、アノード室51とカソード室52とを隔膜45によって隔てているカソード室に対して電解質水溶液を供給し、隔膜45を通過することにより塩素イオンがアノード室51に対して供給される。この隔膜45は、アノード室51に対して適切に塩素イオンが供給できるよう、陽極43との位置が決定されている。また、隔膜45は陰極44に近い位置に配置されているが、隔膜45が陰極44側に引っ張られると、隔膜45が陰極44に形成された孔に吸い込まれ、隔膜45が伸びて破損したり、陰極44の発熱により焦げてしまったりするなどの事態が生じる恐れがある。
As described above, in the
従って、アノード室51及びカソード室52の圧力をできる限り均等にすることにより、上述した問題を解決できないかと考えた。そこで本願発明では、循環タンク63から電解質供給室であるカソード室52までの間に、圧力を調整する圧力調整弁88を設けるようにした。
Therefore, it was considered that the above-described problems could be solved by making the pressures in the
図10に示すように、原水供給部11から延びる配管11A上には減圧バルブ81が設けられており、減圧バルブ81の後二股に分岐してアノード室51へと接続された配管11Aと、循環タンク63へと接続された配管67へと分岐する。配管11A及び65には、それぞれ開閉バルブ82及び85が設けられており、開閉バルブ82及び85の開閉に応じてアノード室51及び循環タンク63に原水が供給される。
As shown in FIG. 10, a
開閉バルブ82が開状態となると、原水供給部11から供給された原水は、配管11Aを通り、アノード室51へと供給される。このとき原水は、流量調整バルブ83によって流量が調整されると共に、逆止弁84によって逆流することを防止される。
When the open /
カソード室52から循環タンク63に接続された配管61上には、開閉バルブ87及び圧力調整弁88が設けられている。通常時において、開閉バルブ87は開状態となっている。
An open /
圧力調整弁88としては、バネやねじを用いて弾性のあるダイヤフラムを変形させることによって当該流路の一部又は全部を塞いで圧力を調整する、いわゆるダイヤフラム弁であることが好ましい。ダイヤフラム弁としては、リリーフ弁や背圧弁が好適に使用される。流体の入口である一次側又は二次側の圧力に応じて弁開及び弁閉を行ういわゆる一次圧力調整弁や二次圧力調整弁でも良いが、一次側流路及び二次流路の端部が一つの面上に位置して繋がる合流路部分を有し、ダイヤフラムによって当該一つの面上における一次側流路及び二次側流路の両方を塞ぐことが可能な構成を有することがさらに好ましい。これにより、一次側及び二次側の両方の圧力を適切に調整することが可能となる。かかる構成は、例えば以下のウェブサイト(http://www.iwakipumps.jp/blog/naruhodo/12)などに記載されている。
The
電解質水溶液は、電解質の濃度が比較的高いため、一定時間静置などされた場合、特に弁近傍に塩が析出し易く、詰まりの原因になってしまう。圧力調整弁88として弾性を有するダイヤフラム弁を用いると、変形しやすいその特性により常にダイヤフラムが揺動して変形を繰り返すため、析出によりダイヤフラムに付着した塩が稼働時の変形によって除去され易く、また、一時的なダイヤフラムの変形によって塩の塊などを通過させることが可能であり、長時間の稼働においても詰まってしまう可能性を極めて小さくすることができる。なお、弾性を有するとは、弾性率が105Pa〜108Pa、より好ましくは106Pa〜107Paであることをいう。ダイヤフラムの構成に制限はないが、十分な変形量を得るため、ダイアフラムの厚みが平均して1.0〜3.0mm(1.0mm以上、3.0mm以下)であることが好ましい。
Since the aqueous electrolyte solution has a relatively high electrolyte concentration, when it is left standing for a certain period of time, salt is likely to precipitate particularly in the vicinity of the valve, causing clogging. When a diaphragm valve having elasticity is used as the
本願発明人は、圧力調整弁88として、硬質プラスチック製の圧力調整弁を使用してみたが、、弁開するときの圧力が設定値よりも大きい値となってしまった。内部を確認すると、Oリング部分に電解質の塩が付着していることが確認された。流路を塞ぐ材料として硬質材料を使用すると、Oリングのように漏れを防止するいわゆるパッキンが必要となり、この部分に少しでも塩が付着すると漏れを生じさせ、圧力調整弁としての機能に狂いが生じてしまうためと考えられる。
The inventor of the present application tried to use a pressure regulating valve made of hard plastic as the
これに対して、ダイヤフラム弁は、上述した効果により、長時間の使用後であっても弁解するときの圧力が一定の範囲内に保たれた。そして内部を確認すると、電解質の付着が殆ど見られなかった。 On the other hand, due to the above-described effects, the diaphragm valve maintained the pressure when exchanging even after a long period of use within a certain range. And when the inside was confirmed, adhesion of electrolyte was hardly seen.
循環タンク63からカソード室52に接続された配管62上には、ポンプ89が設置されており、循環タンク63の電解質水溶液を汲み上げてカソード室52へ圧送する。ポンプ89の構成に特に制限はなく、流量などのスペックに応じて適宜選択されるが、チューブポンプを使用することにより、筐体を小さくすることができ、好ましい。ポンプ89は、配管61上ではなく、配管62上に設けられており、循環タンク63とカソード室52とを繋ぐ2つの配管に対して離れて分配されていることにより、流量調整を行う圧力調整弁88における汲み上げ時のポンプ89に起因する脈動の影響を小さくすることができる。特に、ポンプ89としてチューブポンプを使用した場合には、脈動を効果的に小さくすることができ、ダイアフラム弁を効果的に発揮させることが可能である。
A
なお、圧力調整弁88は、ねじによってダイヤフラムの位置を決定する固定式であってもよく、制御部20の制御によってカソード室52の圧力値や電気分解部13の電流値に応じて流量を調整する自動調整式であってもよい。
The
固定式の場合、例えば電解気泡水生成装置10が設置される際に、原水供給部11が供給する原水の供給量に応じて、適切な供給量の原水が供給されるように流量調整バルブ83が調整されると共に、電気分解部13における電流値やカソード室52内部の圧力値を測定することにより、電気分解部13の圧力が最適になるように調整されることが好ましい。
In the case of the fixed type, for example, when the electrolytic
カソード室52に適切な流量の電解質溶液が供給されることにより、カソード室52及びアノード室51の圧力を適正値に調整することができる。この結果、圧力差によって隔膜45が一方の電極側に寄り、電極との距離が変化して電解質の通過量が変わり、結果として電解効率が低下することを防止したり、電極に対する接触によって隔膜45が損傷したり、隔膜45が伸びてしまったりすることを防止することができる。
By supplying an electrolyte solution at an appropriate flow rate to the
このように、電解気泡水生成装置10では、流量調整バルブ83と圧力調整弁88とを設け、カソード室52及びアノード室51に供給される原水及び電解質水溶液の流量を調整することにより、電気分解部13の内部圧力を適正に保ち得るようになされている。
As described above, the electrolytic
<ナノバブル生成部の構成>
次に、ナノバブル生成部17の構成について説明する。
<Configuration of nanobubble generator>
Next, the configuration of the
図11に、本願発明のナノバブル生成部17の概念図を示している。ナノバブル生成部17は、第1底面103及び第2底面104を有する第1円筒部101と、第3底面105及び第4底面106を有する第2円筒部102とを有しており、第2底面104、第3底面105を対向させた状態で配置されている。第1円筒部101は、外筒部101Aと内筒部101Bとを有しており、第1底面103又はその近傍において外筒部101Aと内筒部101Bとの間に流体が往来可能な通路である隙間112が設けられている一方、第2底面104及びその近傍においては、かかる隙間は設けられておらず、外筒部101A及び内筒部101B間での流体の往来はできない。また、第2底面104及び第3底面105には、中間孔113が設けられており、第1円筒部101及び第2円筒部102間での流体の往来を可能にしている。
In FIG. 11, the conceptual diagram of the nano bubble production |
従って、第1円筒部101の第2底面104又はその近傍に設けられた供給口111から媒体液が供給されると、媒体液は旋回しながら第1底面103へと向かい、当該第1底面103に衝突して進行方向を変えると共に隙間112から内筒部101Bへと進行する。媒体液は、内筒部101Bを旋回しながら第2底面104へ向けて進行し、第2底面104に衝突すると共に中間孔113から第2円筒部102へと進む。媒体液は、第2円筒部102における第3底面105から第4底面106へ向かって進行し、第4底面106又はその近傍に設けられた排出口114から排出される。
Therefore, when the medium liquid is supplied from the second
ここで、中間孔113の断面積は、供給口111及び排出口114の断面積よりも小さく形成されている。このため、第1円筒部101の内部圧力は第2円筒部102の内部圧力よりも大きくなる。すなわち、ナノバブル生成部17では、高圧下で媒体液を旋回させて第1底面103及び第2底面104へ衝突させることにより高速旋回方式でナノバブルを発生させると共に、断面積の小さい中間孔113を介してより低圧な第2円筒部102に媒体液を移行させることにより圧力を開放し、圧力開放方式でナノバブルを生成させる2段階のナノバブル発生機構を有している。
Here, the cross-sectional area of the
具体的なナノバブル生成部17の構成を図12に、分解斜視図を図13に、中央近傍で切断した断面図を図14に、サイズの関係を図15に示している。なお、図11との対応箇所には図11において使用した符号も合わせて表示している。紙面における上下方向を上下方向、横方向を水平方向として説明する。
A specific configuration of the
ナノバブル生成部17は、第1円筒部121と、第2円筒部122と、これらを挟む3つのフランジ部123〜125から構成されている。いずれについても、材質に制限はなく、例えば硬質プラスチックや金属、ガラスなどの硬くて丈夫な材質で形成されている。
The
第1円筒部121は、径の大きい円筒部材である外筒部121Aと径の小さい円筒部材である内筒部121Bとからなり、外筒部121Aの内部に内筒部121Bが配置される。外筒部121A及び内筒部121Bは、上下方向の高さがほぼ同一であり、そのサイズに制限はないが、例えば外筒部121Aの外径が50〜100mm、内筒部121Bの外径が25〜50mm、高さが100〜175mmに形成されている。
The first
第1円筒部121の最上部に位置するフランジ部123は、全体として直方体形状を有し、上面を構成するフランジ面123Aと、下面を構成するフランジ面123Bとを有している。フランジ面123Bには、外筒部121Aが嵌まるように外筒部121Aの壁厚よりわずかに大きい幅で浅く(例えば5〜10mm)形成された円盤状の溝123Eと、内筒部121Bの外径よりも5〜30mm程度大きく、かつ溝123Eよりも深く形成された円形の凹部123Cとが形成されている。
The
また、第1円筒部121と第2円筒部122との間に位置するフランジ部124は、全体として直方体形状を有し、その上面であるフランジ面124Aには、外筒部121A及び内筒部121Bが嵌まるように外筒部121A及び内筒部121Bの壁厚よりわずかに大きい幅で浅く(例えば1〜10mm)かつほぼ同一の深さに形成された円盤状の溝124E及び124Fとが形成されている。
Further, the
従って図14に示すように、フランジ面124Aとフランジ面123Bとに挟まれた外筒部121A及び内筒部121Bは、上端がほぼ同一位置となり、凹部123Cと内筒部121Bとの間に隙間112が形成される。
Therefore, as shown in FIG. 14, the
フランジ部124は、側面124Cに設けられた導入入口131Aから上方向へ向けて折れ曲る導入孔131が形成されており、フランジ面124Aにおける外筒部121Aより内側かつ内筒部121Bより外側の領域に導入孔131の出口である導入出口131Bが設けられている。
The
また、フランジ部124の中央には、円形の凹部136が設けられており、当該凹部136の中心に、導入孔131よりも径(断面積)が小さく、フランジ部124の上下面を繋ぐ中間孔133が設けられている。なお、導入孔131と中間孔133との断面積比率は、1:0.1〜1:0.5、より好ましくは1:0.2〜1:0.3に設定されることが好ましい。この凹部136には、中間孔133と同一又はわずかに(1-3mm程度)大きい径の孔を有する金属製の補強部材137がはめ込まれる。補強部材137は、中間孔133よりも下面が平面であるのに対し、上面がすり鉢状に凹んでいる。中間孔133のサイズに制限はないが、例えば、中間孔が5mm程度、補強部材の孔が7mm程度に形成される。導入孔131と中間孔133との断面積比率は、第1円筒部121内部の圧力を設定する上で重要であり、ポンプ16から中間孔133までの圧力が、好ましくは200〜1000kPa、より好ましくは440〜700kPa程度に保持されることにより、高速旋回方式と圧力解放方式とを同時に進行させることが可能である。
In addition, a
また、フランジ部124の側面には、中間孔133に繋がる横孔135が設けられている。この横孔135のサイズに制限はないが、例えば中間孔133と同一径(例えば2〜8mm程度)に形成されることが好ましい。
A
第2円筒部122は、第1円筒部121の外筒部121Aとほぼ同一の円筒部材でなる。フランジ部124の下面であるフランジ面124B及びフランジ部125の上面であるフランジ面125Aには、第2円筒部122が嵌まるように外筒部121Aの壁厚よりわずかに大きい幅で浅く(例えば1〜10mm)形成された円盤状の溝124G及び125Eが形成されている。
The second
フランジ部125の中央近傍には、フランジ部125の上下面を繋ぐ4つの排出口134が形成されている。この排出口134は、接続される配管17Aの内径に収まるように形成されている(図15参照)。
Near the center of the
従って、導入孔131の入口に配管16Aが接続されることにより、外筒部121Aより内側かつ内筒部121Bに気液送出部15から混合ガス及び酸性電解水(以下、混合対象水と呼ぶ)が供給される。混合対象水は旋回しながら上方向へ向かい、隙間112を通って内筒部121Bへと進入し、旋回しながら下方向へと進行する。さらに混合対象水は、中間孔133を通って第2円筒部122へと進行する。
Therefore, by connecting the
このとき、補強部材137がすり鉢状に形成されているため、混合対象水は旋回しながらスムーズに中間孔133へと誘導され、中間孔133近傍にかかる応力を減少させることができる。
At this time, since the reinforcing
また、配管16A及び排出口134の断面積がほぼ同じであり、かつ配管16A及び排出口134よりも中間孔133の断面積が小さいため、第1円筒部121内の圧力が第2円筒部122と比して高い状態に保たれた状態で高速旋回方式によって微細気泡が発生すると共に、混合対象水の第2円筒部122への進入に伴って圧力が一気に解放されるため、圧力解放方式によって微細気泡が発生する。
Further, since the cross-sectional areas of the
さらに、横孔135から空気を取り込むことにより、ベンチュリー方式によって微細気泡を発生させ、微細気泡を追加で発生させ、混合対象水における微細気泡を増大させることができる。この横孔135の直径を変化させることにより、追加で発生させる微細気泡のサイズを調整することができる。例えば、横孔135の直径を4.5〜7mm程度にすると、マイクロオーダー(1〜1000μm)のマイクロ気泡を中心に気泡量を増大させることができる。また、横孔135の直径を2〜4.5mm程度にすると、ナノオーダー(1〜1000nm)の微細気泡を中心に増大させることができる。なお、横孔135にガスボンベを接続することにより、任意のガスを混合することも可能である。
Furthermore, by taking in air from the
第2円筒部122に進入した混合対象水は、旋回しながら排出口134から排出され、配管17Aへと進行する。ここで、排出口134を4つの貫通孔として形成したことにより、第2円筒部122における旋回のエネルギーを分散させ、配管17Aに加わる応力を分散させることが可能となる。
The mixing target water that has entered the second
このように、ナノバブル生成部17では、旋回方向を急激に変化させる二重円筒(第1円筒部121)と一重円筒(第2円筒部122)とを径の小さい中間孔133で繋げることにより、高圧力下で高速旋回を行った後に圧力を解放する。これにより、高速旋回方式と圧力解放方式の両方を用いて効率良く微細気泡を発生させることができる。また、中間孔133に対して横孔135を接続し、ベンチュリー方式によって微細気泡を発生させる。
As described above, in the
すなわち、円筒部材を上下に重ねると共に間に横孔を形成することにより、コンパクトな形状で3種類の方式を用いて微細気泡を発生させることができ、生成される微細気泡水中の微細気泡を増大させることができる。 In other words, by forming cylindrical holes on top of each other and forming a horizontal hole between them, it is possible to generate microbubbles using three types of systems in a compact shape, increasing the number of microbubbles in the generated microbubble water Can be made.
<動作及び効果>
以下、上記した実施形態から抽出される発明群の特徴について、必要に応じて課題及び効果等を示しつつ説明する。なお以下においては、理解の容易のため、上記各実施形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。また、各特徴に記載した用語の意味や例示等は、同一の文言にて記載した他の特徴に記載した用語の意味や例示として適用しても良い。
<Operation and effect>
Hereinafter, the characteristics of the invention group extracted from the above-described embodiment will be described while showing problems and effects as necessary. In the following, for easy understanding, the corresponding configuration in each of the above embodiments is appropriately shown in parentheses, but is not limited to the specific configuration shown in parentheses. In addition, the meanings and examples of terms described in each feature may be applied as the meanings and examples of terms described in other features described in the same wording.
以上の構成によれば、本発明のナノバブル生成器(ナノバブル生成部17)は、第1及び第2の底面(フランジ面123B及び124A)を有する円筒形状の外筒部(外筒部121A)と、前記外筒部より径の小さい内筒部(内筒部121B)と、前記第1の底面近傍において、前記外筒部及び前記内筒部間で媒体液(混合対象水)の流れを作る空間である隙間部(隙間112)とを有し、前記第2の底面又は前記第2の底面近傍に形成された供給口(導入出口131B)から前記媒体液が供給される第1の円筒部(第1円筒部121)と、
第3及び第4の底面(フランジ面124B及び125A)を有する円筒形状でなり、前記第2の底面に対して前記第3の底面が対向した状態で接続され、前記第3の底面に前記供給口よりも面積の小さい中間孔(中間孔133)が形成され、前記第4の底面又は前記第4の底面近傍に前記中間孔より面積の大きい排出口(排出口134)を有する第2の円筒部(第2円筒部122)とを有することを特徴とする。
According to the above configuration, the nanobubble generator (nanobubble generator 17) of the present invention includes a cylindrical outer cylinder (
It has a cylindrical shape having third and fourth bottom surfaces (flange surfaces 124B and 125A), is connected with the third bottom surface facing the second bottom surface, and is supplied to the third bottom surface. An intermediate hole (intermediate hole 133) having a smaller area than the mouth is formed, and a second cylinder having a discharge port (discharge port 134) having a larger area than the intermediate hole in the fourth bottom surface or in the vicinity of the fourth bottom surface. Part (2nd cylindrical part 122).
これにより、第1の円筒部を高圧状態にして高速旋回方式による微細気泡を発生させると共に、第2円筒部において圧力を解放して圧力解放方式によって微細気泡を発生させることができ、簡易な構成で2つの方式を用いて効率良く微細気泡を生成できる。 As a result, the first cylindrical part can be brought into a high pressure state to generate fine bubbles by the high-speed swirling method, and the pressure can be released from the second cylindrical part to generate the fine bubbles by the pressure releasing method. Thus, fine bubbles can be efficiently generated using the two methods.
前記外筒部及び前記内筒部間で媒体液の流れは、前記外筒部から前記内筒部へ向かう媒体液の流れであることを特徴とする。これにより、内筒部の中心に形成された中間孔133からの引き圧力を使って、均等な旋回流を形成することができる。
The medium liquid flow between the outer cylinder part and the inner cylinder part is a medium liquid flow from the outer cylinder part toward the inner cylinder part. Accordingly, an even swirl flow can be formed using the pulling pressure from the
前記供給孔には、混合ガスを含有する媒体液が供給されることを特徴とする。これにより、媒体液に予め混合ガスが混合されているため、混合ガスと媒体液との接触時間を長くでき、微細気泡を発生させやすくできる。 A medium liquid containing a mixed gas is supplied to the supply hole. Thereby, since the mixed gas is mixed with the medium liquid in advance, the contact time between the mixed gas and the medium liquid can be extended, and fine bubbles can be easily generated.
前記第3の底面近傍に、気体を取り入れるための吸気孔(横孔135)を有することを特徴とする。これにより、ベンチュリー方式によって微細気泡を生成することができ、微細気泡の全体量を増大させることができる。 In the vicinity of the third bottom surface, there is provided an intake hole (horizontal hole 135) for taking in gas. Thereby, a fine bubble can be produced | generated by a venturi system, and the whole quantity of a fine bubble can be increased.
前記第2の底面及び前記第3の底面を構成し、前記供給口及び前記中間孔を有する中間フランジ部を有することを特徴とする。これにより、1つのフランジ部で2つの底面、供給口、中間孔を形成できるため、部品点数を減少させ、構成を簡易にすることができる。 The second bottom surface and the third bottom surface are formed, and an intermediate flange portion having the supply port and the intermediate hole is provided. Thereby, since two bottom surfaces, a supply port, and an intermediate hole can be formed by one flange part, a number of parts can be reduced and a structure can be simplified.
前記第1の底面を構成し、前記隙間部として前記内筒部と対向する凹みを有する第1の底面板を有することを特徴とする。これにより、凹みを利用して媒体液を中心近傍に引き寄せることができるため、媒体液の流れをスムーズにすることができる。 It has the 1st bottom face plate which constitutes the 1st bottom face and has a dent facing the inner cylinder part as the gap part. Thereby, since the medium liquid can be drawn to the vicinity of the center using the dent, the flow of the medium liquid can be made smooth.
前記第4の底面を構成し、当該第4の底面の中心又は中心近傍に前記排出口を有する第2の底面板を有することを特徴とする。これにより、例えば中心近傍など、底面板の任意の位置に排出口の入口を設けることができ、設計の自由度が向上する。 It has the 2nd bottom face plate which constitutes the 4th bottom face and has the discharge mouth in the center of the 4th bottom face, or near the center. Thereby, for example, the entrance of the discharge port can be provided at an arbitrary position of the bottom plate such as the vicinity of the center, and the degree of freedom in design is improved.
前記排出口は、排出管に接続されており、前記排出管の断面の内部に収まる複数の孔として形成されていることを特徴とする。これにより、排出管手前で乱流を形成させることができるため、排出管の特定箇所に対する応力の集中を防ぐことができる。 The discharge port is connected to a discharge pipe, and is formed as a plurality of holes that fit inside a cross section of the discharge pipe. Thereby, since a turbulent flow can be formed in front of the discharge pipe, concentration of stress on a specific portion of the discharge pipe can be prevented.
本発明のナノバブル生成器は、第1及び第2の底面を有する円筒形状の外筒部と、前記外筒部より径の小さい内筒部と、前記第1の底面近傍において、前記外筒部及び前記内筒部間で媒体液の流れを作る空間である隙間部と、前記第2の底面から前記内筒部の中心へ突出する棒状部材(棒状部材141)とを有し、前記第2の底面又は前記第2の底面近傍に形成された供給口から前記媒体液が供給される第1の円筒部とを有することを特徴とする。 The nanobubble generator of the present invention includes a cylindrical outer cylinder portion having first and second bottom surfaces, an inner cylinder portion having a smaller diameter than the outer cylinder portion, and the outer cylinder portion in the vicinity of the first bottom surface. And a gap that is a space for creating a medium liquid flow between the inner cylindrical portions, and a rod-shaped member (bar-shaped member 141) that protrudes from the second bottom surface to the center of the inner cylindrical portion, and the second And a first cylindrical portion to which the medium liquid is supplied from a supply port formed in the vicinity of the second bottom surface or the second bottom surface.
これにより、内筒部の中心に存在する棒状部材を中心とした旋回流の流れを形成しやすくでき、微細気泡を増大させることができる。 Thereby, it is possible to easily form a swirling flow centering on the rod-shaped member existing at the center of the inner cylinder portion, and it is possible to increase fine bubbles.
前記棒状部材は、表面の少なくとも一部に、螺旋状の溝が形成されていることを特徴とする。これにより、旋回流の流れの中で第1の底面に衝突し進行方向を変える際に発生する乱流の発生を防止することができ、流れをスムーズにしつつ、棒状部材の周囲では乱流を発生させ、スムーズな流れの中で微細気泡を増大させることができる。 The rod-like member is characterized in that a spiral groove is formed on at least a part of the surface. As a result, it is possible to prevent the generation of turbulent flow that occurs when the traveling direction is changed by colliding with the first bottom surface in the flow of the swirling flow, and the turbulent flow is generated around the rod-shaped member while smoothing the flow. It is possible to generate fine bubbles in a smooth flow.
前記棒状部材は、前記第1の底面に固定されたネジであることを特徴とする。これにより、底面に雌ねじ(孔)を形成してネジを差し込むだけの簡易な構成で内筒部に棒状部材を固定することが可能となる。 The rod-shaped member is a screw fixed to the first bottom surface. Thereby, it becomes possible to fix a rod-shaped member to an inner cylinder part by the simple structure which forms a female screw (hole) in a bottom face, and inserts a screw | thread.
本発明のナノバブル生成方法では、200〜1000kPaの圧力下で複数の旋回方向に媒体液を旋回させ、旋回を続けたまま前記圧力が解放されることを特徴とする。なお、「旋回を続けたまま前記圧力が解放される」とは、例えば旋回を行う旋回部から近接する位置(例えば20cm〜10cm)未満の位置で圧力が解放されることにより実行される。 In the nanobubble generating method of the present invention, the medium liquid is swirled in a plurality of swirling directions under a pressure of 200 to 1000 kPa, and the pressure is released while continuing swirling. The phrase “the pressure is released while continuing the turning” is executed by releasing the pressure at a position less than a position (for example, 20 cm to 10 cm) close to the turning unit that performs the turning.
これにより、高速旋回方式によるナノバブルの生成の直後に圧力を解放することができ、短時間で2つの方式によるナノバブルの生成が可能となる。 As a result, the pressure can be released immediately after the generation of nanobubbles by the high-speed swirling method, and nanobubbles can be generated by the two methods in a short time.
複数の旋回方向に媒体液を旋回させる旋回部(第1円筒部121)と、
圧力を解放する圧力解放室(第2円筒部122)と、
前記旋回部と前記圧力解放室とを接続する接続孔(中間孔133)と
を有するナノバブル生成器であることを特徴とする。
A swivel portion (first cylindrical portion 121) for swirling the medium liquid in a plurality of swiveling directions;
A pressure release chamber (second cylindrical portion 122) for releasing pressure;
It is a nano bubble generator which has a connection hole (intermediate hole 133) which connects the revolving part and the pressure release chamber.
これにより、高速旋回方式によるナノバブルの生成の直後に圧力を解放することができ、短時間で2つの方式によるナノバブルの生成が可能となる。なお、接続孔は、例えば20cm未満、さらには10cm未満であることが好ましい。例えば実施の形態では、旋回部と圧力解放室とが厚さ10cm未満のフランジによって隔たれ、フランジに設けられた貫通孔を接続孔として接続されている。 As a result, the pressure can be released immediately after the generation of nanobubbles by the high-speed swirling method, and nanobubbles can be generated by the two methods in a short time. In addition, it is preferable that a connection hole is less than 20 cm, for example, and also less than 10 cm. For example, in the embodiment, the swivel unit and the pressure release chamber are separated by a flange having a thickness of less than 10 cm, and a through hole provided in the flange is connected as a connection hole.
前記接続孔には、
気体が供給される気体供給口(横孔135)が設けられている
ことを特徴とする。
In the connection hole,
A gas supply port (horizontal hole 135) through which gas is supplied is provided.
これにより、高速旋回方式によるナノバブルの生成の直後にベンチュリー方式によるナノバブルを発生させ、さらに直後に圧力を解放することができ、短時間で3つの方式によるナノバブルの生成が可能となる。 Thereby, it is possible to generate the nanobubbles by the venturi method immediately after the generation of the nanobubbles by the high-speed swirling method, and to release the pressure immediately after that, and to generate the nanobubbles by the three methods in a short time.
<他の実施の形態>
なお上述実施形態では、図14に示したナノバブル生成部17を用いて微細気泡を生成するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば図16〜図18に示す構成のナノバブル生成部17X〜17Zを用いることができる。図16〜図18では、図12〜図15に示した各部と同一箇所に同一符号を附している。以下、相違点のみ説明する。
<Other embodiments>
In the above-described embodiment, the fine bubbles are generated by using the
図16に示すナノバブル生成部17Xでは、フランジ部123の中心から第1円筒部121の内筒部121Bへ向けて突出する棒状部材141が設けられている。この棒状部材は、表面がなだらかであっても良く、表面の少なくとも一部にねじのように螺旋状の溝が形成されていても良い。
In the
図では、フランジ部123の中心に設けられた孔(又は雌ねじ)に対し、フランジ面123B面から長ネジを嵌合又は螺合させ、ワッシャとナットを用いて固定することにより、フランジ面123Bから棒状部材141を突出させた状態を示している。棒状部材141の長さに制限はないが、第1円筒部121の高さを1としたとき00.1〜0.9程度の長さであることが好ましい。棒状部材141の存在により、旋回が促進され、微細気泡を増大させることができる。
In the drawing, a long screw is fitted or screwed into the hole (or female screw) provided in the center of the
図17に示すナノバブル生成部17Yでは、二重円筒構成及び棒状部材141を有する2つの第1円筒部121が水平方向に並ぶと共に、中間孔133Yの径が導入孔131の径とほぼ同一に形成されている。従って、ナノバブル生成部17Yでは、高速旋回方式のみで微細気泡を発生させる構成でなる。すなわち、棒状部材141を用いる構成は、高速旋回方式だけのナノバブル生成部や、高速旋回方式とベンチュリー方式とを組み合わせた方式にも適用可能である。
In the
図18に示すナノバブル生成部17Zでは、二重円筒構成及び棒状部材141を有する第1円筒部121が上下方向に2つ並ぶと共に、下段の第1円筒部121Zにおいて混合対象水が内から外へ進行する点と、フランジ123Zに凹部123Cを有さず、内筒部121Bが外筒部121Aの高さよりわずかに小さいことにより、隙間112が形成されている。すなわち、高速旋回方式は、内から外の流れを作るようにすることができる。この構成は、棒状部材141がない第1円筒部に適用することも可能である。
In the
また上述実施形態では、フランジ部124の側面124Cからフランジ面124Aへ向けて導入孔131が折れ曲るようにしたが、これに限らず、例えばフランジ2枚を組み合わせ、上部フランジが外筒部121Aの内径と同じ径の孔(以下、これを外筒孔と呼ぶ)を有すると共に当該外筒孔へ向けて側面から貫通する直線的な導入孔を設けるようにしても良い。この場合、上部フランジが外筒部101Aの一部を構成することになり、外筒部101Aの底面近傍に導入出口が設けられる。
In the above-described embodiment, the
なお上述実施形態では、カソード室を電解質供給室としてアルカリ性電解水を循環させるようにしたが、本発明はこれに限らず、アノード室を電解質供給室として酸性電解水を循環させてもよい。 In the above-described embodiment, the alkaline electrolyzed water is circulated using the cathode chamber as the electrolyte supply chamber. However, the present invention is not limited to this, and the acidic electrolyzed water may be circulated using the anode chamber as the electrolyte supply chamber.
さらに上述実施形態では、電気分解部13として1つの電解槽を有するようにしたが、2つ以上の電解槽を有しても良い。この場合、混合液(発生ガス及び電解水)が、複数の経路(配管)を介して気液送出部15に供給される。このとき気液送出部15は、複数の電解槽で製造された混合液を均等に混合する役割をも担う。
Furthermore, in the above-described embodiment, one electrolytic cell is provided as the electrolyzing
また上述実施形態では、電解水に微細気泡を含有させるようにしたが、本発明はこれに限らず、生成した電解水をそのまま提供する電解水生成装置に本発明を適用できる。この場合、前記アノード室及び前記カソード室間で圧力差は発生しないため、前記アノード室及び前記カソード室間仕切るように電極を設ける必要はない。 In the above-described embodiment, the fine water bubbles are contained in the electrolyzed water. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to an electrolyzed water generating apparatus that provides generated electrolyzed water as it is. In this case, since a pressure difference does not occur between the anode chamber and the cathode chamber, it is not necessary to provide electrodes so as to partition the anode chamber and the cathode chamber.
さらに上述実施形態では、電解質供給タンク65から循環タンク63に対して電解質水溶液を供給したが、電解質と原水とを供給しても良い。この場合、循環タンク63内に攪拌羽根などの攪拌機構を有することが好ましい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the electrolyte aqueous solution is supplied from the
また、上述実施形態では、電解質供給タンク65に高濃度の電解質水溶液を供給することもできる。この場合、入替処理をなくして逐次(例えば15〜60分ごと)電解質水溶液の補充(又は循環タンク63内の電解質水溶液の一部交換)を行うと共に、例えば1日1回洗浄処理を実行する。これにより、電解質水溶液の補充(入替処理)に伴う処理時間を短縮できる。この場合、制御部20は、電解質供給タンク65から循環タンク63に電解質水溶液を供給させ、循環タンク63の容量を超えてオーバーフローした分を排出させる。電解質供給タンク65から供給される電解質水溶液の量は、循環タンク63から供給される電解質水溶液の量より少なく(例えば1/10〜1/30程度)に設定される。
In the above-described embodiment, a high concentration electrolyte aqueous solution can also be supplied to the
また上述の実施の形態においては、高速旋回によってナノバブルを生成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、必ずしも高速旋回させる必要はなく、例えば複数回に亘って媒体液を蛇行させるなどして物理的な衝突作用を生じさせることにより微細気泡を発生させても良い。 In the above-described embodiment, the case where nanobubbles are generated by high-speed turning has been described. The present invention is not limited to this, and it is not always necessary to rotate at high speed. For example, fine bubbles may be generated by causing a physical collision action by meandering the medium liquid a plurality of times.
さらに、上述の実施の形態においては、媒体液をナノバブル生成部17に供給し、そのまま電解気泡水提供部18から排出される、いわゆる連続式で微細気泡液を生成するようにしたが、貯液槽に媒体液及び微細気泡液を貯留し、一定時間に亘ってナノバブル生成部17を循環させる、いわゆるバッチ式方式で微細気泡液を生成しても良い。また、電解気泡水提供部18の後段に、微細気泡水を貯留する貯留タンクを設けるようにしても良い。
Furthermore, in the above-described embodiment, the medium liquid is supplied to the
また上述実施形態では、気液送出部15が一方向へ進行する高速旋回により、高速攪拌を行ったが、本発明はこれに限られない。例えば乱流を生じさせたり、羽根などを旋回させたりすることにより高速攪拌を行っても良い。
In the above-described embodiment, the high-speed stirring is performed by the high-speed turning in which the gas-
また、上述の実施の形態においては、ナノバブルの生成を常温で行い、水温についての調整を特に行わないようにした場合について述べた。気体の溶解度は、液温が低下すると高くなる。このため液温を低下させるための冷却機能を付加することができる。 Moreover, in the above-mentioned embodiment, the case where generation of nanobubbles was performed at room temperature and adjustment for water temperature was not performed was described. The solubility of gas increases as the liquid temperature decreases. For this reason, a cooling function for lowering the liquid temperature can be added.
また上述の実施の形態においては、2槽式の電気分解部13に循環タンク63を接続させたが、3槽式の電気分解部の中間室に循環タンク63を接続させても良い。また、循環タンク63ではなく、単に電解質水溶液を供給する(使用しなかったものは廃棄する構成の)電解質供給部を有することもできる。また、隔膜で隔たれ他2槽式の電気分解部13の各室に電解質水溶液を供給しても良い。
In the above-described embodiment, the
さらに上述の実施の形態においては、電解水生成装置としての電解気泡水生成装置10と、原水供給部としてのアノード室51と、循環タンクとしての循環タンク63と、電解質排出部としての配管66と、電解質供給部としての電解質供給タンク65と制御部としての制御部20を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、種々の構成による原水供給部と、循環タンクと、電解質排出部と、電解質供給部と制御部とによって本発明の電解水生成装置を構成するようにすしても良い。
Furthermore, in the above-described embodiment, the electrolyzed bubble
本発明は、例えばナノバブルを含有するナノバブル水を生成するナノバブル生成装置や電解気泡水を生成する電解気泡水生成装置などに使用することができる。 The present invention can be used for, for example, a nanobubble generating device that generates nanobubble water containing nanobubbles, an electrolytic bubble water generating device that generates electrolytic bubble water, and the like.
7 :ナノバブル生成部
10 :電解気泡水生成装置
101 :第1円筒部
101A :外筒部
101B :内筒部
102 :第2円筒部
103 :第1底面
104 :第2底面
105 :第3底面
106 :第4底面
111 :供給口
112 :隙間
113 :中間孔
114 :排出口
121 :第1円筒部
121A :外筒部
121B :内筒部
122 :第2円筒部
123、124、125 :フランジ部
123C、136 :凹部
123Z :フランジ
124C :側面
131 :導入孔
131B :導入出口
133 :中間孔
134 :排出口
135 :横孔
141 :棒状部材
7: Nanobubble generating unit 10: Electrolytic bubble water generating device 101: First
Claims (11)
圧力を解放する圧力解放室と、
前記旋回部と前記圧力解放室とを隔てる中間フランジ部に設けられ、前記旋回部と前記圧力解放室とを接続し、引き圧力を使って前記旋回部に旋回流を形成する接続孔とを有し、
前記旋回部は、
第1及び第2の平面を有する円筒形状の外筒部と、前記外筒部より径の小さい内筒部と、前記第1の平面近傍において、前記外筒部及び前記内筒部間で前記媒体液の流れを作る空間である隙間部とを有し、前記第2の平面又は前記第2の平面近傍に形成された供給口から前記媒体液が供給される第1の円筒部であり、前記供給口から外筒部へ供給された媒体液は旋回しながら前記第1の平面へ向かって前記隙間部から内筒部へ進行し、前記内筒部を旋回しながら前記第2の平面へ向かって前記接続孔から前記圧力解放室へと進行し、
前記圧力解放室は、
第3の平面及び第4の平面を有する円筒形状でなり、前記第2の平面に対して前記第3の平面が対向した状態で接続され、前記第4の平面又は前記第4の平面近傍に排出口を有する第2の円筒部であり、
前記接続孔は、
前記第3の平面に形成された前記供給口よりも面積の小さい孔であり、
前記排出口は、
前記接続孔より面積が大きく、
前記中間フランジ部は、
前記第2の平面及び前記第3の平面を構成し、前記供給口及び前記接続孔が形成されると共に、前記第2の平面の中央にすり鉢状の凹部が形成されており、
前記接続孔は、
前記凹部の中心に設けられている
ことを特徴とするナノバブル生成器。 A swirl unit that generates fine bubbles in the medium liquid by a high-speed swirling method that swirls the medium liquid containing the mixed gas ;
A pressure release chamber to release pressure,
Provided in an intermediate flange portion that separates the swirling portion and the pressure release chamber, and has a connection hole that connects the swirling portion and the pressure release chamber and forms a swirling flow in the swirling portion using a pulling pressure. And
The swivel part is
A cylindrical outer tube portion having first and second planes , an inner tube portion having a diameter smaller than that of the outer tube portion, and between the outer tube portion and the inner tube portion in the vicinity of the first plane. A first cylindrical portion to which the medium liquid is supplied from a supply port formed in the second plane or in the vicinity of the second plane . The medium liquid supplied from the supply port to the outer cylinder part advances from the gap part to the inner cylinder part toward the first plane while turning, and moves to the second plane while turning the inner cylinder part. Proceed from the connection hole toward the pressure release chamber,
The pressure release chamber is
Third becomes a cylindrical shape having a plane and a fourth plane, said relative second plane third plane are connected so as to face, in the fourth plane and the fourth plane near the A second cylindrical portion having a discharge port;
The connection hole is
A hole having a smaller area than the supply port formed in the third plane ;
The outlet is
The area is larger than the connection hole,
The intermediate flange portion is
The second plane and the third plane are configured, the supply port and the connection hole are formed, and a mortar-shaped recess is formed at the center of the second plane ,
The connection hole is
A nanobubble generator characterized by being provided at the center of the recess.
ことを特徴とする請求項1に記載のナノバブル生成器。 A metal reinforcing member formed in a mortar having a hole forming a part of the connection hole and recessed in the center is fitted in the center of the second plane of the intermediate flange portion. The nanobubble generator according to claim 1.
排出管に接続されており、前記排出管の断面の内部に収まる複数の孔として形成されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のナノバブル生成器。 The outlet is
The nanobubble generator according to claim 1 or 2, wherein the nanobubble generator is connected to a discharge pipe and is formed as a plurality of holes that fit inside a cross section of the discharge pipe.
前記第1の円筒部に繋がる供給口が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載のナノバブル生成器。 The intermediate flange portion is
The nanobubble generator according to claim 1 , wherein a supply port connected to the first cylindrical portion is provided .
を有することを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のナノバブル生成器。 The nanobubble generator according to any one of claims 2 to 4, further comprising: a first flat plate that constitutes the first flat surface and has a recess facing the inner tube portion as the gap portion.
を有することを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載のナノバブル生成器。 Constitute the fourth flat, nanobubbles produced according to any one of claims 2-5, characterized in that it comprises a second flat plate having said discharge port in the center or near the center of the fourth plane vessel.
4つの孔として形成されている
ことを特徴とする請求項1〜6に記載のナノバブル生成器。 The outlet is
The nanobubble generator according to claim 1, wherein the nanobubble generator is formed as four holes.
前記接続孔に対して横方向に接続されている吸気口が形成されている
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のナノバブル生成器。 The intermediate flange portion is
The nanobubble generator according to any one of claims 1 to 7, wherein an air inlet connected in a lateral direction with respect to the connection hole is formed.
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のナノバブル生成器。 The nanobubble generator according to any one of claims 1 to 8, wherein the first and second cylindrical portions have substantially the same volume.
を有することを特徴とする請求項2〜9のいずれかに記載のナノバブル生成器。 The nanobubble generator according to any one of claims 2 to 9, further comprising: a rod-like member protruding from the first plane to the center of the inner cylinder portion.
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のナノバブル生成器。 The nanobubble generator according to any one of claims 1 to 10, wherein the medium liquid is swirled in a plurality of swirling directions under a pressure of 200 to 1000 kPa, and the pressure is released while swirling is continued.
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