JP6887757B2 - Nozzle and fine bubble generator - Google Patents
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Description
本発明は、気液溶解液体中に微細気泡を発生させ、発生した微細気泡を外部に吐出するノズル及びノズルが設けられた微細気泡発生装置に関する。 The present invention relates to a fine bubble generator provided with a nozzle for generating fine bubbles in a gas-liquid dissolved liquid and discharging the generated fine bubbles to the outside.
微細気泡(マイクロバブルやナノバブルなど)を発生させる微細気泡発生方法として、加圧減圧法が知られている。この加圧減圧法では、液体に気体を高圧下で加圧溶解させて気液溶解液体を生成し、加圧溶解させた気液溶解液体を減圧沸騰させることで再気泡化を行い、気液溶解液体中に微細気泡を発生させる。 The pressurization / depressurization method is known as a method for generating fine bubbles (microbubbles, nanobubbles, etc.). In this pressurized and depressurized method, a gas is pressure-dissolved in a liquid under high pressure to generate a gas-liquid dissolved liquid, and the gas-liquid-dissolved liquid that has been pressure-dissolved is boiled under reduced pressure to rebubble the liquid. Generates fine bubbles in the dissolved liquid.
この加圧減圧法を用いた装置として、溶解タンクにて液体に気体を加圧溶解させた後に、ノズルにて減圧沸騰を行って微細気泡を発生させ、外部の液槽(浴槽など)内の液体中に微細気泡を噴出する微細気泡発生装置が知られている(たとえば、特許文献1)。 As a device using this pressurization / depressurization method, after a gas is pressurized and dissolved in a liquid in a dissolution tank, it is boiled under reduced pressure with a nozzle to generate fine bubbles in an external liquid tank (such as a bathtub). A fine bubble generator that ejects fine bubbles into a liquid is known (for example, Patent Document 1).
この特許文献1の微細気泡発生装置では、ノズルの減圧機構により微細気泡を発生させながら、微細気泡の発生を長時間にわたって安定化させることを目的としている。特に、ノズルには、微細気泡を発生させるための発生部の下流側に、微細気泡を含有する気液溶解液体の流れを整えるための整流路(特許文献1では、流れ整理空間)が設けられている。整流路を設けることで、整流路を流れる気液溶融液体中の微細気泡の流れを一方向に整えることができ、その結果、発生部で発生させた気液溶解液体中の微細気泡同士が結合して気泡が大径化するのを防ぐ。また、この整流路の長さ(整流路長)を長く設定することで、微細気泡の流れを一方向に整え易くなり、微細気泡の流れを一方向に安定させた状態で微細気泡を外部に吐出させることができる。 The purpose of the fine bubble generator of Patent Document 1 is to stabilize the generation of fine bubbles for a long period of time while generating fine bubbles by the decompression mechanism of the nozzle. In particular, the nozzle is provided with a rectifying path (in Patent Document 1, a flow control space) for adjusting the flow of the gas-liquid dissolved liquid containing fine bubbles on the downstream side of the generation portion for generating fine bubbles. ing. By providing the rectifying path, the flow of fine bubbles in the gas-liquid molten liquid flowing through the rectifying path can be adjusted in one direction, and as a result, the fine bubbles in the gas-liquid dissolved liquid generated at the generating part are combined. This prevents the bubbles from increasing in diameter. Further, by setting the length of this rectifying path (rectifying path length) to be long, it becomes easy to arrange the flow of fine bubbles in one direction, and the fine bubbles are sent to the outside in a state where the flow of fine bubbles is stabilized in one direction. It can be discharged.
ところで、現在、例えば浴槽などに設置する微細気泡発生装置では、装置のコンパクト化が進められている。特に、浴槽に直接付けるノズルのコンパクト化が進められている。 By the way, at present, in the fine bubble generator installed in a bathtub or the like, the device is being made more compact. In particular, the nozzles that are directly attached to the bathtub are being made more compact.
これに対して、上記の通り、例えば、特許文献1に示すようなノズルでは、微細気泡同士の結合による大径化を防ぐために、微細気泡の流れを整える整流路を設けているが、この場合、ノズル(特にノズルの奥行寸法となるノズル長)は長くなり、ノズルのコンパクト化が難しい。一方、ノズルのコンパクト化を図るために、整流路を無くしたり、整流路長を短く設定した場合、微細気泡の流れが悪くなり、気泡の大径化に繋がる。 On the other hand, as described above, for example, in the nozzle as shown in Patent Document 1, a rectifying path for adjusting the flow of fine bubbles is provided in order to prevent the diameter from being increased due to the coupling of fine bubbles. , The nozzle (especially the nozzle length, which is the depth dimension of the nozzle) becomes long, and it is difficult to make the nozzle compact. On the other hand, if the rectifying path is eliminated or the rectifying path length is set short in order to make the nozzle compact, the flow of fine bubbles becomes poor, leading to an increase in the diameter of the bubbles.
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、短いノズル長であっても微細気泡の流れを整えて微細気泡の大径化を防ぐノズル及び微細気泡発生装置を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a nozzle and a fine bubble generator that regulate the flow of fine bubbles to prevent the diameter of the fine bubbles from increasing even if the nozzle length is short. ..
上記の目的を達成するため、本発明にかかるノズルは、気液溶解液体中に微細気泡を発生させ、発生した微細気泡を外部に吐出するノズルにおいて、気液溶解液体中に微細気泡を発生させる発生部と、前記発生部の下流側に配され、微細気泡の流れを整える整流部と、前記整流部の下流側に配され、微細気泡を外部に吐出する吐出部と、が設けられ、前記整流部では、微細気泡を流す整流路の長さ(整流路長)が、前記整流部の全長に対して長いことを特徴とする。また、上記の目的を達成するため、本発明にかかる、微細気泡を発生させる微細気泡発生装置は、本発明にかかるノズルが設けられたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the nozzle according to the present invention generates fine bubbles in the gas-liquid dissolved liquid, and the nozzle that discharges the generated fine bubbles to the outside generates fine bubbles in the gas-liquid dissolved liquid. A generating unit, a rectifying unit arranged on the downstream side of the generating unit to regulate the flow of fine bubbles, and a discharging unit arranged on the downstream side of the rectifying unit to discharge fine bubbles to the outside are provided. The rectifying section is characterized in that the length of the rectifying path through which fine bubbles flow (rectifying path length) is longer than the total length of the rectifying section. Further, in order to achieve the above object, the fine bubble generator according to the present invention for generating fine bubbles is characterized in that the nozzle according to the present invention is provided.
本発明によれば、前記整流部では、前記整流路長が、前記整流部の全長に対して長いので、微細気泡同士の結合を防止するように微細気泡の流れを整える一方で、前記整流部の全長を短くすることができる。このように、本発明によれば、前記整流部の全長を短くすることができるので、ノズル長(ノズルの奥行)を短くすることができ、ノズルのコンパクト化を図ることができる。すなわち、本発明によれば、前記ノズル長を短くしても長い前記整流路長を確保でき、その結果、ノズル長を短くコンパクト化したノズルであっても、微細気泡の流れを整えて微細気泡の大径化を防ぐことができる。 According to the present invention, in the rectifying unit, the length of the rectifying path is longer than the total length of the rectifying unit, so that the flow of the fine bubbles is adjusted so as to prevent the fine bubbles from being bonded to each other, while the rectifying unit is used. The total length of the can be shortened. As described above, according to the present invention, since the total length of the rectifying unit can be shortened, the nozzle length (nozzle depth) can be shortened, and the nozzle can be made compact. That is, according to the present invention, the long rectifying path length can be secured even if the nozzle length is shortened, and as a result, even if the nozzle length is short and compact, the flow of fine bubbles is adjusted and the fine bubbles are arranged. It is possible to prevent the increase in diameter.
前記構成において、前記整流部には、上流から来る微細気泡の流れ方向に対して角度を有して配され、微細気泡の流れ方向を変更する変更壁が設けられてもよい。 In the above configuration, the rectifying unit may be provided with a changing wall which is arranged at an angle with respect to the flow direction of the fine bubbles coming from the upstream and changes the flow direction of the fine bubbles.
この場合、前記変更壁が設けられるので、微細気泡の流れ方向を変えることができ、その結果、前記整流路を折曲形成することができる。そのため、整流路が直線の一方向のみに限定された従来の整流路に対して前記整流路長を長くすることができる。 In this case, since the changing wall is provided, the flow direction of the fine bubbles can be changed, and as a result, the rectifying path can be bent and formed. Therefore, the length of the rectifying path can be made longer than that of the conventional rectifying path in which the rectifying path is limited to only one direction of a straight line.
前記構成において、前記整流部には、微細気泡の整流を行う整流板が設けられ、前記整流板の両面(一面、他面)が前記整流路の壁面とされ、前記整流板の両面夫々に沿って流れる微細気泡の流れ方向は逆方向となってもよい。 In the above configuration, the rectifying unit is provided with a rectifying plate for rectifying fine bubbles, and both sides (one side and the other side) of the rectifying plate are used as wall surfaces of the rectifying path, and the rectifying plate is along both sides. The flow direction of the fine bubbles may be opposite.
この場合、前記整流部に前記整流板が設けられるので、前記整流板の一面に沿って流れた微細気泡を、前記変更壁によって微細気泡の流れ方向を変更し、その後に前記整流板の他面に沿って微細気泡を流すことができる。すなわち、前記変更壁と前記整流板とにより、前記整流路を折り返し経路とすることができ、前記整流路長を長くするのに寄与する。 In this case, since the straightening vane is provided in the straightening vane, the fine bubbles flowing along one surface of the straightening vane are changed in the flow direction of the fine bubbles by the changing wall, and then the other surface of the straightening vane is changed. Fine bubbles can flow along the. That is, the changing wall and the rectifying plate can make the rectifying path a folded path, which contributes to lengthening the rectifying path length.
以上のように、本発明のノズル及び微細気泡発生装置によれば、短いノズル長であっても微細気泡の流れを良くして微細気泡の大径化を防ぐことができる。 As described above, according to the nozzle and the fine bubble generator of the present invention, it is possible to improve the flow of fine bubbles and prevent the diameter of the fine bubbles from increasing even if the nozzle length is short.
以下、本発明の実施の形態(本実施の形態)について図面を参照して説明する。なお、以下に示す本実施の形態では、液槽として家庭用の浴槽に本発明を適用した場合を示す。しかしながら、液槽は、家庭用の浴槽に限定されるものではなく、業務用の浴槽やプール、養殖に用い海川湖などに設置する養殖場などであってもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention (the present embodiments) will be described with reference to the drawings. In the present embodiment shown below, the case where the present invention is applied to a household bathtub as a liquid tank is shown. However, the liquid tank is not limited to the bathtub for home use, and may be a bathtub or pool for business use, a farm used for aquaculture and installed in Lake Kaikawa, or the like.
本実施の形態1の微細気泡発生装置2の概略構成について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1における微細気泡発生装置2の構成を示した概略構成図である。
The schematic configuration of the
図1に示すように、液槽1の槽壁11に、液槽1に貯まった液体(水)の吸込/吐出を行うノズル3が取り付けられる(設置される)。このノズル3の吸込部31(図2,3参照)に、吸込管21及び気体導入部22を介して加圧ポンプ23が連結されている。
As shown in FIG. 1, a
ノズル3の吸込部31から吸い込んだ液体は、吸込管21を通り、気体導入部22に流れる。この気体導入部22は、空気などの雰囲気の気体を吸い込む気体導入口24を有し、気体導入部22から気体を吸込管21に導入する。なお、気体導入部22は、エジェクター機構となっており、特別な動力を必要としない自然吸気方式となっている。
The liquid sucked from the
気体導入部22は、その下流側に加圧ポンプ23が接続され、加圧ポンプ23のポンプ作用により気体導入部22から気体を吸込み、吸い込んだ気体を液体に混合する(気液混合)。加圧ポンプ23と溶解タンク25との間は、気液混合状態の液体(気液混合液体)を溶解タンク25に送る流入管26によって連結されている。ここでいう気液混合液体は、加圧ポンプ23により加圧され、高圧状態となっている。
A
上記の気液混合を詳説すると、本実施の形態1では、加圧ポンプ23を駆動すると、液槽1内の液体が、吸込部31から吸込管21を通って加圧ポンプ23の吸入ポートへと吸入される。その時、吸込管21の途中に設置された気体導入部22の気体導入口24から気体を吸入しているため、加圧ポンプ23へと吸入された液体は、気液混合状態となる。
To elaborate on the above gas-liquid mixing, in the first embodiment, when the pressurizing
溶解タンク25に流れた気液混合液体は、溶解タンク25内で気体が液体内に加圧溶解され(例えば0.2MPaのゲージ圧で加圧溶解)、気液溶解状態の液体(気液溶解液体)となる。
In the gas-liquid mixed liquid that has flowed into the
溶解タンク25の下流側にノズル3が配され、溶解タンク25とノズル3との間は、ノズル3に気液溶解液体を送る吐出管27によって連結されている。ノズル3に流れた気液溶解液体はノズル3において減圧沸騰されて、気液溶解液体に微細気泡が発生する。ノズル3で発生した微細気泡は、ノズル3から液槽1(外部)に吐出される。
A
以上の通り、微細気泡発生装置2では、ノズル3が気体導入部22及び加圧ポンプ23に吸込管21によって連結され、加圧ポンプ23が溶解タンク25に流入管26によって連結され、溶解タンク25がノズル3に吐出管27によって連結された循環システムによって構築されている。そして、この循環システムでは、加圧ポンプ23を用いて、ノズル3から液槽1内の液体を吸込み、気体導入口24から気体を吸込んで、気液混合液体を生成し、気液混合液体を溶解タンク25に送る。溶解タンク25では、液体に気体を加圧溶解させて気液溶解液体を生成し、生成した気液溶解液体を、ノズル3で減圧沸騰させて、気液溶解液体中に微細気泡を発生させ、微細気泡をノズル3から液槽1に吐出する。
As described above, in the
次に、本実施の形態1にかかるノズル3について図面を用いて説明する。図3は、本実施の形態1におけるノズル3の構成を示した概略構成図である。
Next, the
ノズル3は、図1,3に示すように、液槽1の槽壁11に緩衝材91(環状パッキンなど)を介して取り付けられる(設置される)。液槽1に設置されたノズル3では、吸込部31から液槽1の液体を吸込み、吸込んだ液体を吸込導流路32を通って吸込管取付口33に送り、吸込管取付口33から吸込管21に吐出する。吸込管21は、Oリング92を介してノズル3(吸込管取付口33)に取付けられている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
一方、溶解タンク25で気液溶解された液体(気液溶解液体)は、図1,3に示すように、吐出管27を通ってノズル3に流れる。吐出管27は、図3に示すように、Oリング92を介してノズル3(吐出管取付口34)に取付けられている。ノズル3では、吐出管取付口34からノズル3に導流した気液溶解液体を、吐出管取付口34の下流に配された発生部35に送り、発生部35にて気液溶解液体中に微細気泡を発生させる。発生部35で発生した微細気泡を含む気液溶解液体を、発生部35の下流に配された整流部4に流し、整流部4にて微細気泡の流れを整える。整流部4で微細気泡の流れを整えた後に、微細気泡を含む気液溶解液体を、整流部4の下流に配された吐出部38に送り、吐出部38から液槽1(外部)に微細気泡(具体的には微細気泡を含む気液溶解液体)を吐出する。なお、吐出部38における微細気泡の吐出方向と、発生部35から整流部4に流れる微細気泡の流れ方向とが、同一方向であり、吐出部38は整流路41の下流側に、整流部4に連続して設けられている。
On the other hand, the liquid gas-liquid dissolved in the dissolution tank 25 (gas-liquid dissolution liquid) flows to the
発生部35には、減圧旋回部30と減圧導流路36と旋回空間部37とが設けられている。この発生部35では、吐出管取付口34から導流した気液溶解液体を、減圧導流路36に流し、高圧化された気液溶解液体の減圧を行う。
The
減圧導流路36では、口径を漸次狭くなるテーパー形状(所謂ベンチュリ管の形状)の流路361が形成され、テーパー形状の流路の下流側に、口径を変化させずに圧を一定にする流路362が形成されている。この減圧導流路36では、テーパー形状の流路361において、口径を漸次小さく変化させることで減圧導流路36を通る際に圧力損失の抑制を行う。なお、減圧導流路36における口径の縮小度合いをある程度以上にし、減圧導流路36でも減圧沸騰を行って微細気泡を発生させるようにしてもよい。テーパー形状の流路361を通った後、気液溶解液体は流路362を通ることで、気液溶解液体の圧力を安定させる。そして、減圧導流路36を通過した気液溶解液体は、減圧導流路36の下流に配された減圧旋回部30に流れ、減圧旋回部30を流れることによって気液溶解液体の減圧を行い、気液溶解液体に微細気泡を発生させる。この時、気液溶解液体には減圧旋回部30での旋回によって旋回力が加わる。減圧旋回部30で気液溶解液体に微細気泡を発生させた後に、気液溶解液体は減圧旋回部30の下流に配された旋回空間部37に流れ、旋回空間部37で微細気泡をせん断して、微細気泡の更なる微細化を行う。その後、微細気泡を含む気液溶解液体は、整流部4(整流路41)に流れる。なお、減圧導流路36を設けずに、吐出管取付口34から導流した気液溶解液体を直接、旋回空間部37に流した場合、流れが乱雑になり、所望量の微細気泡を発生させることが難しい。
In the decompression
旋回空間部37には、図3〜5に示すように、略円錐形に形成された円錐形状部371が配されている。円錐形状部371の平面視円形中央部分(円形中央部分)が減圧導流路36との接続部分となり、この部分の下流側に減圧旋回部30が設けられる。減圧旋回部30は、平面視円形中央部から外方に向かって一方向(本実施形態では時計回り)に回転しながら放射される複数(本実施形態では3つ)の切り欠き溝72からなる。減圧旋回部30では、円形中央部分が上流となり、円形の外縁部分が下流となり、中央部分の上流から3つの切り欠き溝72を沿って外縁部分の下流へ流れる流路が3つ形成されている。このように、これら3つの切り欠き溝72からなる流路は、それぞれ平面視円形中央部分から時計回りに渦を巻くように成形され、漸次溝幅が広がっている(もしくは溝幅を一定にしている)。ここで、渦を巻くように切り欠き溝72が旋回空間部37に夫々接続されることで、微細気泡を含む気液溶解液体の流れ方向に、旋回方向が加わる。なお、各切り欠き溝72では、遠心力による影響が及ぶ外側の壁74に対して、内側の壁75では、その半径が小さい円弧となっている。また、切り欠き溝72では、外側の壁74の半径が上流から下流にかけて漸次大きくなる、もしくは、内側の壁75の半径が上流から下流にかけて漸次小さくなる。
As shown in FIGS. 3 to 5, a
そして、旋回空間部37では、円形の外縁部分まで流れた微細気泡を含む気液溶解液体が、円錐形状部371の外周面に沿って旋回しながら流れ、整流部4への繋がる導流孔73に流れる。なお、導流孔73は、円錐形状部371と同心円上に間隔をおいて複数形成されている(本実施の形態1では、6つ)。
Then, in the swirling
また、旋回している微細気泡を含む気液溶解液体では、旋回流の半径方向へ発生する速度勾配によりせん断力が作用するため、上記の減圧沸騰から発生した微細気泡が、この旋回により微細気泡をせん断してさらに微細化される。このように、発生部35において気液溶解液体に発生した微細気泡が、発生部35の下流に配された整流部4に流れ、整流部4において旋回流を減衰ないし消滅させて微細気泡の流れを整える。なお、整流部4は、微細気泡の流れを整えることで、微細気泡同士の結合(気泡の大型化)を防止するとともに、旋回空間部37に対して流出抵抗を付与するために設けられている。つまり、旋回空間部37と吐出部38との間に整流部4が存在することにより、これらの間に旋回空間部37を設けない場合と比較して気液溶解液体の流れ抵抗を大きくすることができ、旋回空間部37における気泡の滞在時間を長くすることができる。その結果、気泡の更なる微細化が図られる。
Further, in a gas-liquid dissolved liquid containing swirling fine bubbles, a shearing force acts due to a velocity gradient generated in the radial direction of the swirling flow, so that the fine bubbles generated from the above-mentioned decompression boiling become fine bubbles due to this swirling. Is sheared to be further refined. In this way, the fine bubbles generated in the gas-liquid dissolved liquid in the generating
整流部4には、図3に示すように、変更壁42と整流板43とが設けられ、これら変更壁42と整流板43とにより、折曲された整流路41が形成される。整流路41の長さ(整流路長)は、当該整流路41が折曲されたものであることから整流部4の全長Lに対して長い。
As shown in FIG. 3, the rectifying
変更壁42は、整流路41の空間において、上流から来る微細気泡の流れ方向に対して角度(例えば90°)を有して配され、変更壁42を整流部4に設けることで、微細気泡の流れ方向を変更する。変更壁42を設けることで微細気泡の流れ方向が変わるため、整流路41の空間において複数の微細気泡の流れ方向ができる。本実施の形態1では、変更壁42が、吐出部38における微細気泡の吐出方向や、発生部35から整流部4に流れる微細気泡の流れ方向に対して垂直になるように配されている。
The changing
ところで、整流部4では、複数の微細気泡の流れ方向が存在することで、微細気泡同士の衝突が生じる可能性もある。そこで、この微細気泡同士の衝突を防ぎ、さらに微細気泡の流れを一方向に整えて、微細気泡の流れを安定させるために、整流部4に円筒状の整流板43が微細気泡の流れ方向に沿って配されている。この整流板43では、その両面(一面44、他面45)が整流路41の壁面とされる。整流板43を整流部4に設けることで、整流板43の両面44,45夫々に沿って微細気泡が流れる。本実施の形態1では、整流板43の両面44,45夫々に沿って流れる微細気泡の流れ方向は、逆方向となる。具体的には、整流板43の一面44に沿って流れる微細気泡の流れ方向は、発生部35から整流部4に流れる微細気泡の流れ方向となる。一方、整流板43の他面45に沿って流れる微細気泡の流れ方向は、発生部35から整流部4に流れる微細気泡の流れ方向に対して逆方向となる。この整流板43を整流部4に設けることで、微細気泡同士の衝突を防ぎ、さらに微細気泡の流れを整えて流れを安定させることができる。
By the way, in the rectifying
上記の通り、本実施の形態1では、変更壁42と整流板43とを整流部4に設けることで、整流部4の全長Lに対して整流路長を長くすることができる。具体的には、本実施の形態1にかかる整流路41を流れる微細気泡は、整流板43の一面44に沿って流れる。そして、整流板43の一面44に沿って流れた微細気泡は、変更壁42によって微細気泡の流れ方向を変更する。その後に流れ方向を変更した微細気泡は、整流板43の他面45に沿って流れる。このように、変更壁42及び整流板43により整流路41を折り返し経路とすることができ、その結果、整流路長が長くなる。そのため、整流部4において整流路長を、整流部4の全長に対して長くする一方で、ノズル長の短長に寄与することができる。
As described above, in the first embodiment, by providing the changing
吐出部38には、図2,3に示すように、吐出孔53が設けられ、吐出孔53は、整流部4の下流側に、整流部4に連続して設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
次に、ノズル3の構造について、図面を用いて説明する。ノズル3では、図3に示すように、第1ノズル構成部5、第2ノズル構成部6、第3ノズル構成部7及び第4ノズル構成部8の4つのノズル構成部が設けられている。第1ノズル構成部5は、液槽1に露出し、液槽1に貯まった液体(水)の吸込/吐出を行う吸込部31と吐出部38とを一体成型したものであり、ノズル3のカバーとなる。第2ノズル構成部6は、液槽1側から槽壁11にノズル3を固定するものである。第3ノズル構成部7は、気液溶解液体から微細気泡を発生させ、さらに微細気泡の安定生成を図るものである。第4ノズル構成部8は、液槽1の外面から槽壁11にノズル3を固定するものであり、ノズル3に吸込管21や吐出管27を取り付けるものである。
Next, the structure of the
第1ノズル構成部5は、液槽1内に配する平面視円形のカップ部材(カバー部材)であり、液体の吐出/吸込を行う露出面51の外周縁から外周壁52が立ち上がり成形されている。
The
露出面51では、図2,3に示すように、平面視において、液槽1に微細気泡を吐出する吐出部38が中央に配され、吐出部38の平面視外方に(外縁に沿って)液槽1の液体を吸込む吸込部31が配されている。
On the exposed
吐出部38は、露出面51の中央部分に配され、その中心に平面視円形の変更壁42(上記参照)が配され、変更壁42の平面視外方に(外縁に沿って)6つの扇形の吐出孔53が等間隔に並んで成形されている。なお、本実施の形態1では、吐出部38に、吐出孔53と変更壁42とが設けられている。
The
吸込部31は、吐出部38の平面視外方に(外縁に沿って)16つの吸込孔54が等間隔に並んで形成されたものである。全ての吸込孔54は、貫通孔55に切り欠き溝56が連続して一体形成されたものであり、切り欠き溝56は、貫通孔55を始点として、図2に示す露出面51の中心に対して放射状に延びた形状となっている。切り欠き溝56を形成することで、広い範囲から液体の吸込み誘導を行うことができ、吸込部31からの吸込量を増やすことができる。
The
第1ノズル構成部5では、図3に示すように、外周壁52の自由端57の一部が折曲成形され、折曲形成された自由端57が第2ノズル構成部6の周壁に成形されたフランジ61に係合される構造となっている。
In the
また、図3に示すように、露出面51の内側では、吐出部38と吸込部31の間の位置から外周壁52の突出方向と同じ方向に、第1ノズル構成部5を第3ノズル構成部7及び第4ノズル構成部8に係合するための係合片58が突出され、これら係合片58は、整流路41の外周の一部や、吸込導流路32の内周の一部となる。
Further, as shown in FIG. 3, inside the exposed
第2ノズル構成部6は、図3に示すように、液槽1側から槽壁11に緩衝材91(環状パッキンなど)を介してノズル3を固定するものである。第2ノズル構成部6は、中空を有するリング形状の部材であり、リングの外周縁となる周壁の一部に、第1ノズル構成部5の外周壁52の自由端57を係合するフランジ61が成形されている。また、リングの内周縁から内周壁62が立ち上がり形成され、内周壁62が吸込導流路32の外周となる。また、内周壁62が立ち上がり成形された面の外周側には、液槽1に取付けるための挟持部63が設けられ、第2ノズル構成部6の挟持部63と第4ノズル構成部8の挟持部81(下記参照)とにより緩衝材91(環状パッキンなど)を介してノズル3を液槽1の槽壁11に挟持して設置する。
As shown in FIG. 3, the
第3ノズル構成部7は、図3に示すように、気液溶解液体から微細気泡を発生させ、さらに微細気泡の安定生成を図るものであり、円柱空間に嵌め込まれた円錐形状部371と、円錐形状部371の先端方向に突出して同心上に形成された円柱状の突起片71と、突起片71と同心上に配された円筒状の整流板43と、旋回空間部37と整流部4とを隔てる隔壁と、この隔壁に形成された導流孔73と、隔壁の外周部に形成された雄ねじが一体に形成されたものである。前記雄ねじは、第4ノズル構成部8(雌ねじ)に形成された雌ねじに螺合され、固定されている。
As shown in FIG. 3, the
本実施の形態1では、突起片71の先端が第1ノズル構成部5の変更壁42に接しており、当該突起片71の長さが整流部4の全長Lに対応している。但し、突起片71の先端は、変更壁42から少し離れていてもよく、この場合、上記全長Lは、突起片71の基端部から変更壁42までの距離に相当する。
In the first embodiment, the tip of the
また、整流部4では、突起片71と同じ突起方向に沿って、突起片71から一定の距離を保った外方に整流板43が突出している。また、突起片71の基端部と整流板43の基端部との間に、導流孔73が形成されている。この整流板43と変更壁42とが整流部4に設けられることにより、整流部4の空間における微細気泡を流す整流路41の長さが、整流部4の全長に対して長くなる。
Further, in the rectifying
第4ノズル構成部8は、図3に示すように、液槽1の外面から槽壁11にノズル3を固定するものであり、ノズル3に吸込管21や吐出管27を取り付けるものである。第4ノズル構成部8では、中央部分に、減圧導流路36が設けられ、その周囲に、吸込導流路32が設けられている。
As shown in FIG. 3, the
吸込導流路32の下流端に、吸込管21を取り付ける吸込管取付口33が設けられ、全ての吸込部31から吸い込んだ液体を吸込導流路32を介して吸込管21に流す。吸込管取付口33には、吸込管21がOリング92でシールして嵌合されている。
A suction
また、吸込導流路32の下流端の外周には、液槽に取付けるための挟持部81が設けられ、第2ノズル構成部6の挟持部81(上記参照)と第4ノズル構成部8の挟持部81とにより緩衝材91(環状パッキンなど)を介してノズル3を液槽1の槽壁11に挟持して設置する。
Further, a holding
また、減圧導流路36の上流端に、吐出管27を取り付ける吐出管取付口34が設けられ、吐出管27から流れてきた気液溶解液体を、発生部35(減圧導流路36及び旋回空間部37)に送る。吐出管取付口34には、吐出管27がOリング92でシールして嵌合されている。なお、吸込管取付口33及び吐出管取付口34の口径は、同一となっており、汎用品の吸込管21及び吐出管27を取り付け容易としている。
Further, a discharge
この第4ノズル構成部8は、吸込導流路32の全周(外周と内周)と、旋回空間部37の外周に用いられる。また、第3ノズル構成部7の円筒状体の外周壁に形成された螺旋状の溝に螺合するための雌ねじ(図示省略)が、旋回空間部37の下流側に形成されている。
The
本実施の形態1によれば、整流部4では、整流路長が、整流部4の全長Lに対して長いので、微細気泡同士の結合を防止するように微細気泡の流れを整える一方で、整流部4の全長を短くすることができる。このように、本実施の形態1によれば、整流部4の全長を短くすることができるので、ノズル長(ノズルの奥行)を短くすることができ、ノズル3のコンパクト化を図ることができる。すなわち、本実施の形態1によれば、短いノズル長であっても長い整流路長を確保でき、その結果、ノズル長を短くコンパクト化したノズル3であっても、微細気泡の流れを一方向に整えて(微細気泡の流れを良くして)微細気泡の大径化を防ぐことができる。
According to the first embodiment, in the rectifying
また、本実施の形態1によれば、変更壁42が設けられるので、微細気泡の流れ方向を変えることができ、その結果、整流路41を折曲形成することができる。そのため、整流路が直線の一方向のみに限定された従来の整流路に対して整流路長を長くすることができる。
Further, according to the first embodiment, since the changing
また、本実施の形態1によれば、整流部4に整流板43と変更壁42とが設けられるので、整流板43の一面44に沿って流れた微細気泡を、変更壁42によって微細気泡の流れ方向を変更し、その後に整流板43の他面45に沿って微細気泡を流すことができる。すなわち、本実施の形態1によれば、変更壁42と整流板43とにより、整流路41を折り返し経路とすることができ、整流路長を長くするのに寄与する。また、変更壁42により折曲形成した整流路41であっても整流板42により微細気泡の整流を図ることができる。
Further, according to the first embodiment, since the straightening
なお、本実施の形態1では、吐出孔53の形状を扇形としているが、これに限定されるものではなく、任意の形状としてもよい。
In the first embodiment, the shape of the
また、本実施の形態1では、変更壁42が第1ノズル構成部5に設けられているが、これに限定されるものではなく、整流路41の空間において、上流から来る微細気泡の流れ方向に対して角度を有して配され、微細気泡の流れ方向を変更するものであれば、第3ノズル構成部7のみに変更壁42が形成され、第3ノズル構成部7の変更壁42を覆うように第1ノズル構成部5が配されてもよい。
Further, in the first embodiment, the changing
また、本実施の形態1では、変更壁42が、吐出部38における微細気泡の吐出方向や、発生部35から整流部4に流れる微細気泡の流れ方向に対して垂直になるように配されているが、これに限定されるものではなく、これらの吐出方向や流れ方向に対して角度を有し、整流部4において微細気泡の流れ方向を変更するものであれば、垂直に限定されなくてもよい。
Further, in the first embodiment, the changing
また、本実施の形態1では、第1ノズル構成部5の外周壁52の自由端57の折曲成形された一部が、第2ノズル構成部6の周壁に成形されたフランジ61に係合されているが、ここでの折曲成形された自由端57の一部の形状は、限定されるものではなく、第2ノズル構成部6の周壁に成形されたフランジ61に係合することができれば、任意の形状でよい。同様に、第2ノズル構成部6の周壁に成形されたフランジ61も、第1ノズル構成部5の折曲成形された自由端に係合することができれば、任意の形状でよい。
Further, in the first embodiment, a part of the
また、本実施の形態1では、吸込孔54は、貫通孔55に切り欠き溝56が連続して一体成型されているが、これは好適な例であり、これに限定されるものではなく、貫通孔55だけで吸込孔54を構成してもよい。また、吸込孔54の貫通孔55は、平面視円形の形状となっているが、これに限定されるものはなく、任意の形状でよい。また、吸込孔54の切り欠き溝56は、貫通孔55を始点として露出面51の中心に対して放射状に延びた直方体の形状となっているが、これは好適な例であり、これに限定されるものではなく、例えば、貫通孔55を始点として露出面51の中心に対して放射状に延びた扇形状であってもよい。もしくは、図6,7に示すように、切り欠き溝56の幅が、吸込孔54の直径と同じであってもよい。
Further, in the first embodiment, the
図6,7に示す実施の形態2にかかるノズル3は、上記の実施の形態1にかかるノズル3と、第1ノズル構成部5の形状が異なるだけで、他の構成や形状は同じものとなっている。そこで、以下に、実施の形態1にかかるノズル3と異なる構成についてのみ説明し、同一構成および同一作用効果についての説明は省略する。
The
本実施の形態2にかかるノズル3では、図6,7に示すように。実施の形態1にかかるノズル3に比べて、第1ノズル構成部5の吸込部31が突出成形されている。そのため、切り欠き溝56の長さが、短く設定されている。
In the
なお、上記の実施の形態1,2では、旋回空間部37の外周壁39が、円筒状に成形されている(筒状体)。しかしながら、旋回空間部37の外周壁39は、これに限定されるものではなく、図9に示す実施の形態3にかかるノズル3のように、上流から下流にかけてテーパー状に漸次広がる形状であってもよい。このように、旋回空間部37の外周壁39を上流から下流にかけてテーパー状に漸次広がる形状とすることで、旋回空間部37において液体に対する抵抗が低減され、さらに旋回流が発生し易くなり、微細気泡が効率よく微細化される。
In the first and second embodiments described above, the outer
また、上記の実施の形態1〜実施の形態3では、整流路41の空間内に整流板43を設けているが、これは好適な例である。しかしながら、整流部4において微細気泡を流す整流路41の長さを整流部4の全長に対して長くするためには、例えば、図10,11に示す実施の形態4にかかるノズル3や、図12,13に示す実施の形態5にかかるノズル3のように、整流板43を設けずに、発生部35(具体的には導流孔73)から整流部4に流れる微細気泡の流れ方向の延長線上に、吐出孔53を配置しない構成であってもよい。このような図10〜13に示すノズル3によれば、変更壁42に微細気泡が当たり、微細気泡の流れ方向が変わって吐出孔53に流れる。もしくは、微細気泡は、整流路41の空間内を循環して吐出孔53に流れる。もしくは、微細気泡は、図11,13の矢印に示すように導流孔73から吐出孔53に向かって斜め方向に流れるので、発生部35(具体的には導流孔73)から整流部4に流れる微細気泡の流れ方向の延長線上に吐出孔53を配置したノズルに対して、整流路長を整流部4の全長に対して長くして整流部4の全長を短くすることができる。その結果、ノズル長(ノズルの奥行)を短くすることができ、ノズル3のコンパクト化を図ることができる。
Further, in the above-described first to third embodiments, the straightening
また、例えば、図14に示す実施の形態5にかかるノズル3のように、整流板43を縦断面L字形状などにして整流部4の全長方向に対して直交する方向に微細気泡を流してもよい。この場合も変更壁42に微細気泡が当たり、微細気泡の流れ方向が変わって吐出孔53に流れるので、発生部35(具体的には導流孔73)から整流部4に流れる微細気泡の流れ方向の延長線上に吐出孔53を配置したノズルに対して、整流路長を整流部4の全長に対して長くして整流部4の全長を短くすることができる。なお、実施の形態5にかかるノズル3の第1ノズル構成部の露出面側から視た図は、図2と同様であるため、省略する。
Further, for example, as in the
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。 It should be noted that the present invention can be implemented in various other forms without departing from its spirit, gist or main features. Therefore, the above embodiments are merely exemplary in all respects and should not be construed in a limited way.
本発明は、微細気泡発生装置に適用できる。 The present invention can be applied to a fine bubble generator.
2 微細気泡発生装置
3 ノズル
30 減圧旋回部
35 発生部
36 減圧導流路
361 テーパー形状の流路
37 旋回空間部
38 吐出部
4 整流部
41 整流路
42 変更壁
43 整流板
44 整流板の一面
45 整流板の他面
71 突起片
73 導流孔
2
71
Claims (3)
気液溶解液体中に微細気泡を発生させる発生部と、
前記発生部の下流側に配され、前記発生部から導流孔を通じて流出する微細気泡の流れを整える整流部と、
前記整流部の下流側に配され、微細気泡を外部に吐出する吐出部と、が設けられ、
前記整流部では、微細気泡を流す整流路の長さが、前記整流部の全長に対して長く、
前記整流部には、上流から来る微細気泡の流れ方向に対して角度を有して配され、微細気泡の流れ方向を変更する変更壁と、微細気泡の整流を行う円筒状の整流板と、前記整流板の内方で前記整流板と同心位置に配された円柱状の突起片と、が設けられ、
前記整流板の両面が前記整流路の壁面とされ、前記導流孔から流出する微細気泡は、前記整流板の内面と前記突起片の外周面に沿って流れた後、前記変更壁によって流れ方向を逆方向に変更されて前記整流板の外面に沿って流れ、
前記吐出部における微細気泡の吐出方向と、前記発生部から前記整流部に流れる微細気泡の流れ方向とが、同一方向である
ことを特徴とするノズル。 In a nozzle that generates fine bubbles in a gas-liquid dissolved liquid and discharges the generated fine bubbles to the outside.
A generator that generates fine bubbles in the gas-liquid dissolved liquid,
A rectifying section that is arranged on the downstream side of the generating section and regulates the flow of fine bubbles flowing out from the generating section through the flow hole.
A discharge unit, which is arranged on the downstream side of the rectifying unit and discharges fine bubbles to the outside, is provided.
In the rectifying section, the length of the rectifying path through which fine bubbles flow is longer than the total length of the rectifying section.
The rectifying unit includes a changing wall that is arranged at an angle with respect to the flow direction of the fine bubbles coming from the upstream to change the flow direction of the fine bubbles, and a cylindrical rectifying plate that rectifies the fine bubbles. Cylindrical protrusions arranged concentrically with the straightening vane are provided inside the straightening vane .
Both sides of the straightening vane are the wall surfaces of the straightening path, and the fine bubbles flowing out from the flow hole flow along the inner surface of the straightening vane and the outer peripheral surface of the protrusions, and then flow in the flow direction by the changing wall. Is changed in the opposite direction and flows along the outer surface of the current plate,
A nozzle characterized in that the discharge direction of fine bubbles in the discharge section and the flow direction of fine bubbles flowing from the generation section to the rectifying section are the same direction.
前記発生部は、
口径が上流側から下流側にかけて漸次狭くなるテーパー形状の流路を有することにより、気液溶解液体の圧力損失の抑制を行う減圧導流路と、
前記減圧導流路の下流に配された気液溶解液体に旋回力を加える減圧旋回部と、
前記減圧旋回部によって旋回力を加えられた気液溶解液体が旋回しながら流れる空間である旋回空間部と、を有する
ことを特徴とするノズル。 In the nozzle according to claim 1,
The generating part is
A decompression guiding flow path that suppresses the pressure loss of the gas-liquid dissolved liquid by having a tapered flow path whose diameter gradually narrows from the upstream side to the downstream side.
A decompression swirl unit that applies a swirling force to the gas-liquid dissolved liquid arranged downstream of the decompression guide flow path,
A nozzle characterized by having a swirling space portion, which is a space in which a gas-liquid dissolved liquid to which a swirling force is applied by the decompression swirling portion flows while swirling.
請求項1又は2に記載のノズルが、設けられた
ことを特徴とする微細気泡発生装置。 In a fine bubble generator that generates fine bubbles,
A fine bubble generator according to claim 1 or 2, wherein the nozzle is provided.
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