JP6490317B1 - ウルトラファインバブル発生装置 - Google Patents
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Description
図1に、本発明の第1の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置100の側面図を示す。図1に示すように、ウルトラファインバブル発生装置100は、ウルトラファインバブル発生装置100の外部から収容管200の内部に供給された液体中にウルトラファインバブルを生成した後、ウルトラファインバブルが生成された当該液体をウルトラファインバブル発生装置100の外部へ排出するように構成される。
収容管200は液体が流通可能な管状の部材であり、内部にブレード体300を収容することができる。図1に示すように、収容管200はブレード体300を収容する収容空間201と、収容空間201と連通し液体が供給される流入口202および液体が排出される排出口203とを備える。流入口202および排出口203は、例えば収容管200の両端に形成することができる。また、収容空間201はブレード体300を収容することが可能なように、例えば、略円筒形状に形成することができる。なお、以下の説明では便宜上、図1に示すように、収容管200の流入口202側を上流側、排出口203側を下流側と呼ぶ。流入口202および排出口203の内周の直径は8mm程度とすることができる。
ブレード体300は、収容管200の内部において旋回するように液体の流れを所定の方向に誘導するとともに液体の少なくとも一部に乱流を発生させることにより、液体中にウルトラファインバブルを生成する部材である。図1に示すように、ブレード体300は円筒状のシャフト部301の外周面に、円周方向およびシャフト部301の軸方向のそれぞれにおいて所定の隙間を空けて配置された略板状の部材であるブレード302を複数備える。ブレード体300は収容空間201内での、円周方向の回転および軸方向への動きが規制されるように形成されていてもよい。具体的には、例えば収容空間201において、ブレード302の先端が収容管200の内周面に当接するように形成することにより、ブレード体300を固定することができる。また、図示しないが収容管200から収容空間201に向かって突出する突起等を設けてブレード体300の動きを規制するようにしてもよい。また、収容管200の内周面とブレード302の先端とに当接して、ブレード302の補強およびブレード体300の動きの規制をすることができるリング状の部材を収容管200とブレード体300との間に嵌入してもよい。
図1に示すように、ブレード体300の上流側および下流側の端部のそれぞれに、上流側整流部材303aおよび下流側整流部材303bを設けてもよい。上流側整流部材303aは収容空間201に流入する液体がブレード体300に向かって滑らかに流れるように整流する部材である。また、下流側整流部材303bはシャフト部301の下流側の端部から流出する液体が排出口203に向かって滑らかに流れるように整流する部材である。
次に、図1〜図3を用いてウルトラファインバブル発生装置100によるウルトラファインバブルの生成について説明する。図3は、シャフト部301の半径方向から見た複数のブレード302およびその間を流れる液体の様子を模式的に示した図である。なお、図中の矢印は液体の流れを示す。
乱流の発生を促進するために、複数のブレード302は液体がシャフト部301の周りを滑らかに旋回しながら螺旋状に通過するように配置されるのが好適である。そのため、複数のブレード302は、主面部302aのシャフト部301側の端縁が、シャフト部301の外周面における仮想的な螺旋状の線に沿うように配置されている。また、図3に示すように、仮想的な螺旋状の線に沿って、上流側の円周方向に隣接する2つのブレード302の下流側端部の間に、下流側に隣接する他のブレード302の先端が位置するように複数のブレード302を配置してもよい。複数のブレード302をこのように配置することにより、上流側のブレード302によっておこされた乱流が、下流側のブレード302の先端によって分割されさらに複雑な乱流が発生し、より効率的にウルトラファインバブルが発生する可能性が高い。
次に、第2の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置110について説明する。ウルトラファインバブル発生装置100とウルトラファインバブル発生装置110との相違は、ブレード体の構造であるため、以下ではウルトラファインバブル発生装置110に用いられるブレード体310を中心に説明する。図4に、ブレード体310の分解図(図4の(a))およびブレード体310を構成するブレード体エレメント311およびスペーサー312の正面図および側面図を示す(図4の(b))。
次に、第3の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置120ついて説明する。ウルトラファインバブル発生装置100とウルトラファインバブル発生装置120との相違は、ブレード体の構造であるため、以下ではウルトラファインバブル発生装置120に用いるブレード体320を中心に説明する。図6に、ブレード体320の分解図(図6の(a))およびブレード体320を構成するブレード体エレメント321およびスペーサー322の正面図および側面図を示す(図6の(b))。
次に、第4の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置130について説明する。ウルトラファインバブル発生装置100とウルトラファインバブル発生装置130との相違は、整流部材の構造であるため、以下ではウルトラファインバブル発生装置130に用いる整流部材333を中心に説明する。図7に、ウルトラファインバブル発生装置130の部分的な側面図(図7の(a))および整流部材333の平面図および正面図を示す(図7の(b))。
以上の説明では、ブレード体を固定して、液体の供給のみによってウルトラファインバブルを生成する方法を説明したが、次に、ウルトラファインバブル発生装置に外部から気体を供給する変形例1について説明する。図8の(a)〜図8の(d)には、それぞれ変形例1に係るウルトラファインバブル発生装置140a〜140dの側面図を示す。
次に、ウルトラファインバブル発生装置の外部から、ブレード体300を回転させる変形例2について説明する。図9の(a)、図9の(b)には、それぞれ変形例2に係るウルトラファインバブル発生装置150a、150bを示す。
次に、ウルトラファインバブル発生装置の生成するウルトラファインバブルの濃度を高める循環装置について説明する。図10には、一例としてウルトラファインバブル発生装置100を用いて、生成するウルトラファインバブルの濃度を高めることができる循環装置400の模式図を示す。
141 外気供給手段
200 収容管
201 収容空間
202 流入口
203 排出口
300、310、320 ブレード体
301 シャフト部
302 ブレード
302a 主面部
302b 屈曲部
303a 上流側整流部材
303b 下流側整流部材
311、321 ブレード体エレメント
312、322 スペーサー
333 整流部材
333a 整流部材のブレード
400 循環装置
Claims (5)
- 円柱状のシャフト部と、前記シャフト部の外周面に周方向に沿って所定の隙間を隔てて、前記シャフト部の半径方向に向かって延在する矩形状の複数のブレードとを含むブレード体と、
前記ブレード体を収容する収容空間と、前記ブレード体の一端に対向するように形成され前記収容空間へ液体を流入させることが可能な流入口と、前記ブレード体の他端に対向するように形成され前記収容空間の液体を排出することが可能な排出口とを備える収容管とを備え、
前記ブレードの各々は、孔が形成されておらず、
前記ブレードの各々は、前記シャフト部の中心軸に対して一定の傾斜角をなす複数の平面のいずれか1つに沿って形成された板状の主面部と、前記主面部の前記排出口側の端縁に形成された屈曲部とを備え、
前記周方向に沿って隣接する2つの前記ブレード間に流路が形成され、
前記ブレードの各々は、前記屈曲部のみが、前記主面部の表面に対して屈曲して、かつ、前記流路内に突出する表面形状を有し、
2つの前記ブレードの前記主面部は、前記流路内に突出する前記屈曲部に向かって前記液体を誘導し、前記流路に突出する前記屈曲部は、誘導された前記液体の流れる向きを変えて乱流を発生させて、直径1μm以下の微細な構造を含むウルトラファインバブルを発生させる、
ウルトラファインバブル発生装置。 - 複数の前記ブレードは、
前記主面部の前記シャフト部側の端縁が、前記シャフト部の外周面における螺旋状の線に沿うように配置されている、
請求項1に記載のウルトラファインバブル発生装置。 - 前記シャフト部は複数の円柱状部材、または円盤状部材を積層し形成された請求項1又は2に記載のウルトラファインバブル発生装置。
- 前記ブレード体と前記収容管との隙間に、外気を供給できる外気供給手段をさらに備える請求項1〜請求項3のいずれかに記載のウルトラファインバブル発生装置。
- 前記ブレード体を、前記シャフト部の中心軸の周りに回転させることができる回転手段をさらに備える請求項1〜請求項4のいずれかに記載のウルトラファインバブル発生装置。
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