JP7018610B2

JP7018610B2 - Micro bubble generator and micro bubble generator

Info

Publication number: JP7018610B2
Application number: JP2018004138A
Authority: JP
Inventors: 晃宏柴田; 政司岩田; 秀一郎小栗; 富則北川; 幸一柳下
Original assignee: 株式会社三進製作所; 株式会社ヤギシタ
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2022-02-14
Anticipated expiration: 2038-01-15
Also published as: JP2019122904A

Description

本発明は、マイクロバブル発生具及びマイクロバブル発生装置に関するものである。 The present invention relates to a microbubble generator and a microbubble generator.

従来、マイクロバブルを発生させるための装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載のマイクロバブル発生装置は、複数の貫通小孔が設けられたノズルを有する２つの筒を、それぞれのノズルが対向するように配し、ノズルから気液混合液を噴射させて、気泡を含んだ水流同士を互いに衝突させることにより生じる水撃力を利用して、マイクロバブルを発生させるものである。 Conventionally, various devices for generating microbubbles have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the micro-bubble generator described in Patent Document 1, two cylinders having nozzles provided with a plurality of small through holes are arranged so that the nozzles face each other, and a gas-liquid mixture is injected from the nozzles. , Microbubbles are generated by utilizing the water hammer force generated by colliding water streams containing bubbles with each other.

特開２０１３－１６６１４３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-16143

しかしながら、従来のマイクロバブル発生装置は、構造が複雑であるという問題があった。 However, the conventional micro-bubble generator has a problem that the structure is complicated.

従って、本発明は、上記のような問題点に着目し、構造が単純でありながら、マイクロバブルを発生させることができるマイクロバブル発生具及びマイクロバブル発生装置を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to pay attention to the above-mentioned problems and to provide a microbubble generator and a microbubble generator capable of generating microbubbles while having a simple structure.

本発明のマイクロバブル発生具は、液体中にマイクロバブルを発生させるために、前記液体の流路に設けられるマイクロバブル発生具であって、前記流路を流れる前記液体が一端から流れ込む円筒形の管部と、該管部内に配され、前記液体の流れ方向に沿って拡径する中空円錐台状のテーパー部と、を備え、前記管部の内周面に前記テーパー部の大径側の端部が環状に固定されていることを特徴とする。 The microbubble generator of the present invention is a microbubble generator provided in the flow path of the liquid in order to generate microbubbles in the liquid, and has a cylindrical shape in which the liquid flowing through the flow path flows from one end. It is provided with a pipe portion and a hollow conical trapezoidal tapered portion arranged in the pipe portion and expanding in diameter along the flow direction of the liquid, and the inner peripheral surface of the pipe portion is on the large diameter side of the tapered portion. It is characterized in that the end portion is fixed in an annular shape.

本発明のマイクロバブル発生装置は、液体の流路と、ポンプと、本発明のマイクロバブル発生具と、を備えることを特徴とする。 The microbubble generator of the present invention is characterized by comprising a liquid flow path, a pump, and the microbubble generator of the present invention.

本発明のマイクロバブル発生具によれば、流路を流れる液体が一端から流れ込む円筒形の管部と、管部内に配され、液体の流れ方向に沿って拡径する中空円錐台状のテーパー部と、を備え、管部の内周面にテーパー部の大径側の端部が環状に固定されている。よって、本発明のマイクロバブル発生具を用いることにより、構造が単純でありながら、液体中にマイクロバブルを発生させることができる。 According to the micro-bubble generator of the present invention, a cylindrical tube portion through which the liquid flowing through the flow path flows from one end, and a hollow conical trapezoidal tapered portion arranged in the tube portion and expanding in diameter along the flow direction of the liquid. And, the end of the tapered portion on the large diameter side is fixed in an annular shape on the inner peripheral surface of the pipe portion. Therefore, by using the microbubble generator of the present invention, it is possible to generate microbubbles in the liquid while having a simple structure.

また、本発明のマイクロバブル発生装置によれば、本発明のマイクロバブル発生具を備えることから、構造が単純でありながら、液体中にマイクロバブルを発生させることができる。 Further, according to the microbubble generator of the present invention, since the microbubble generator of the present invention is provided, it is possible to generate microbubbles in a liquid while having a simple structure.

本発明の実施形態にかかるマイクロバブル発生具を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the microbubble generator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかるマイクロバブル発生装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the microbubble generator which concerns on embodiment of this invention.

［マイクロバブル発生具］
以下、本発明の一実施形態にかかるマイクロバブル発生具について、図１を参照して説明する。なお、図１に示す矢印Ｘは、マイクロバブル発生具を設ける流路における、液体が流れる方向を示している。 [Micro bubble generator]
Hereinafter, the microbubble generator according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The arrow X shown in FIG. 1 indicates the direction in which the liquid flows in the flow path provided with the microbubble generator.

ここで、マイクロバブルとは、直径が１ｍｍ以下の気泡を指すものである。また、マイクロバブルは、通常、分散媒中で発生させて、分散媒にマイクロバブルが分散された状態で供給される。マイクロバブル発生具１０は、液体中にマイクロバブルを発生させるために用いられ、マイクロバブルの分散媒である液体、及び、マイクロバブルを構成する気体は特に限定されない。分散媒としては、例えば、水等を用いることができ、マイクロバブルを構成する気体としては、例えば、空気、窒素、炭酸ガス、希ガス等のような不活性な気体や、酸素、オゾン等の酸化性ガスを用いることができる。 Here, the microbubbles refer to bubbles having a diameter of 1 mm or less. Further, the microbubbles are usually generated in a dispersion medium and supplied in a state where the microbubbles are dispersed in the dispersion medium. The microbubble generator 10 is used to generate microbubbles in a liquid, and the liquid which is a dispersion medium of the microbubbles and the gas constituting the microbubbles are not particularly limited. As the dispersion medium, for example, water or the like can be used, and as the gas constituting the microbubble, for example, an inert gas such as air, nitrogen, carbon dioxide gas, a rare gas or the like, oxygen, ozone or the like can be used. An oxidizing gas can be used.

本実施形態のマイクロバブル発生具１０は、液体中にマイクロバブルを発生させるために、液体の流路に設けられるものである。ここでいう「液体」とは、マイクロバブルを構成する気体が分散媒に混合して、溶解した溶液を指す。また、マイクロバブル発生具は、流路と接続される中空の管部１１と、管部１１内に配されるテーパー部１２と、を備える。 The microbubble generator 10 of the present embodiment is provided in the flow path of the liquid in order to generate the microbubbles in the liquid. The term "liquid" as used herein refers to a solution in which the gas constituting the microbubbles is mixed with the dispersion medium and dissolved. Further, the micro-bubble generator includes a hollow pipe portion 11 connected to the flow path and a tapered portion 12 arranged in the pipe portion 11.

本実施形態においては、管部１１とテーパー部１２とが別体に構成されている。すなわち、管部１１からテーパー部１２を取り外すことができるように構成されている。管部１１とテーパー部１２とが別体に構成されていることにより、テーパー部１２を交換することができる。すなわち、径寸法等の所望のマイクロバブルの条件や、水圧等の装置条件に合わせて、大きさ、材質等が異なるテーパー部１２を用いたり、テーパー部１２が劣化したときにメンテナンスを行ったりするときの作業性を向上させることができる。 In the present embodiment, the pipe portion 11 and the tapered portion 12 are configured as separate bodies. That is, the tapered portion 12 can be removed from the pipe portion 11. Since the pipe portion 11 and the tapered portion 12 are configured separately, the tapered portion 12 can be replaced. That is, the tapered portion 12 having a different size, material, etc. is used according to the desired microbubble conditions such as diameter and the device conditions such as water pressure, and maintenance is performed when the tapered portion 12 deteriorates. It is possible to improve the workability at the time.

管部１１は、上流側の一端部１１ａから、分散媒と気体が混合した液体が流れ込む部材であり、一端部１１ａから他端部１１ｂに亘って軸方向の径寸法が同じ円筒状である。管部１１の材質は液体（分散媒）に合わせて、一般的に配管に用いられる材料を用いることができ、特に限定されない。管部１１の材質として、例えば、ステンレス、アルミニウム等の金属；ガラス；ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等の樹脂；ゴム等を用いることができる。 The pipe portion 11 is a member through which a liquid in which a dispersion medium and a gas are mixed flows from one end portion 11a on the upstream side, and has a cylindrical shape having the same axial radial dimension from one end portion 11a to the other end portion 11b. The material of the pipe portion 11 can be a material generally used for piping according to the liquid (dispersion medium), and is not particularly limited. As the material of the tube portion 11, for example, a metal such as stainless steel or aluminum; glass; a resin such as polyvinyl chloride or polyethylene; rubber or the like can be used.

また、本実施形態においては、管部１１がゴム製であり、管部１１の内径は、テーパー部１２の下流側開口部１２ｂの外径よりも少し小さい。これにより、管部１１の復元力により管部１１の内部に設けたテーパー部１２が保持されている。本実施形態のように、管部とテーパー部とが別体に構成されているマイクロバブル発生具の場合には、樹脂やゴム等の弾性を有する材料を用いてテーパー部を形成してもよい。弾性を有する材料を用いて管部を形成することにより、管部とテーパー部とを別体に形成した場合においても、テーパー部の最大外径よりも少し小さい内径を有する管部を用いることにより、管部の復元力により管部の内部に設けたテーパー部をしっかり保持させることができる。 Further, in the present embodiment, the pipe portion 11 is made of rubber, and the inner diameter of the pipe portion 11 is slightly smaller than the outer diameter of the downstream opening portion 12b of the tapered portion 12. As a result, the tapered portion 12 provided inside the pipe portion 11 is held by the restoring force of the pipe portion 11. In the case of a microbubble generator in which the tube portion and the tapered portion are separately configured as in the present embodiment, the tapered portion may be formed by using an elastic material such as resin or rubber. .. By forming the pipe part using an elastic material, even when the pipe part and the tapered part are formed separately, by using the pipe part having an inner diameter slightly smaller than the maximum outer diameter of the tapered part. The restoring force of the pipe portion makes it possible to firmly hold the tapered portion provided inside the pipe portion.

テーパー部１２は、図１に示すように、液体の流れ方向に沿って拡径する、すなわち、上流側から下流側に向かって拡径する中空の略円錐台状に形成されている。すなわち、テーパー部１２の上流側開口部１２ａ（請求項における「小径側の端部」）の内径寸法よりも下流側開口部１２ｂ（請求項における「大径側の端部」）の内径寸法の方が大きくなるように形成されている。また、テーパー部１２は、管部１１の内周面に下流側開口部１２ｂが環状に固定されることにより、管部１１に固定されている。また、テーパー部１２が管部１１の内部に配された状態において、テーパー部１２の外径寸法は、管部１１の内径寸法と略同じである。なお、本実施形態においては、図１に示すように、テーパー部１２が拡径する角度が一定であるが、テーパー部１２において拡径する角度が途中で変わっていてもよい。 As shown in FIG. 1, the tapered portion 12 is formed in a hollow substantially truncated cone shape that expands in diameter along the flow direction of the liquid, that is, expands in diameter from the upstream side to the downstream side. That is, the inner diameter of the downstream opening 12b (“larger diameter end” in the claim) than the inner diameter of the upstream opening 12a (“small diameter side end” in the claim) of the tapered portion 12. It is formed so that it is larger. Further, the tapered portion 12 is fixed to the pipe portion 11 by fixing the downstream opening portion 12b to the inner peripheral surface of the pipe portion 11 in an annular shape. Further, in a state where the tapered portion 12 is arranged inside the pipe portion 11, the outer diameter dimension of the tapered portion 12 is substantially the same as the inner diameter dimension of the pipe portion 11. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the angle at which the tapered portion 12 expands is constant, but the angle at which the tapered portion 12 expands may change in the middle.

テーパー部１２における上流側開口部１２ａ（小径側の端部）の内径寸法（図１に示すｄ）と、管部１１の内径寸法（図１に示すＤ）との関係は、前者が後者よりも小さくなってテーパー状であれば、上流側開口部１２ａにおける流速次第でマイクロバブルを発生させることができる。マイクロバブルを発生させる上で、上流側開口部１２ａにおける流速をある程度以上に高めておくことが望まれる。この流速は、諸条件により変化するため一律には定められないが、低過ぎると十分なマイクロバブルが発生しない。 Regarding the relationship between the inner diameter dimension (d shown in FIG. 1) of the upstream opening 12a (small diameter side end) in the tapered portion 12 and the inner diameter dimension (D shown in FIG. 1) of the pipe portion 11, the former is more than the latter. If it is small and tapered, microbubbles can be generated depending on the flow velocity at the upstream opening 12a. In order to generate microbubbles, it is desirable to increase the flow velocity at the upstream opening 12a to a certain extent or more. This flow velocity cannot be set uniformly because it changes depending on various conditions, but if it is too low, sufficient microbubbles will not be generated.

内径寸法ｄと内径寸法Ｄとの比ｄ／Ｄが小さいと、元の流速が小さくても上流側開口部１２ａにおける流速を稼ぎやすいが、圧力損失が大きくなりやすい。一方、ｄ／Ｄが大きいと、元の流速を大きくしないと上流側開口部１２ａにおける流速を確保し辛いものの、圧力損失は小さい。 When the ratio d / D between the inner diameter dimension d and the inner diameter dimension D is small, it is easy to increase the flow velocity at the upstream opening 12a even if the original flow velocity is small, but the pressure loss tends to be large. On the other hand, when d / D is large, it is difficult to secure the flow velocity at the upstream opening 12a unless the original flow velocity is increased, but the pressure loss is small.

実際には、流路中を流れる液体の流量や流速等に応じて、最適の比ｄ／Ｄを求めてやればよい。圧力損失が大き過ぎず、かつ、マイクロバブルを効率的に発生しやすい内径寸法ｄと内径寸法Ｄとの比（ｄ／Ｄ×１００％）としては、１％～４０％であることが好ましく、３％～３０％であることがより好ましく、５％～２０％であることがさらに好ましい。 Actually, the optimum ratio d / D may be obtained according to the flow rate, the flow rate, and the like of the liquid flowing in the flow path. The ratio (d / D × 100%) of the inner diameter dimension d and the inner diameter dimension D (d / D × 100%), in which the pressure loss is not too large and microbubbles are likely to be generated efficiently, is preferably 1% to 40%. It is more preferably 3% to 30%, and even more preferably 5% to 20%.

また、上流側開口部１２ａの内径寸法も、同様に上流側開口部１２ａにおける流速次第でマイクロバブルを発生させ得るため、限定されないが、１ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であることが好ましく、１．５ｍｍ以上２．８ｍｍ以下であることがより好ましい。径寸法が小さすぎると通過する液体の量が減少し、マイクロバブルの発生量が少なくなる。径寸法が大きすぎると上流側開口部１２ａにおいて、十分な流速を得ることが難しくなり、マイクロバブルの発生量が少なくなる。上流側開口部１２ａの内径寸法を適切な数値範囲に設定することにより、気泡径寸法のより小さいマイクロバブルを発生させることができる。 Further, the inner diameter of the upstream opening 12a is also not limited, but is preferably 1 mm or more and 3.5 mm or less, preferably 1.5 mm, because microbubbles can be generated depending on the flow velocity in the upstream opening 12a. It is more preferably 2.8 mm or less. If the diameter is too small, the amount of liquid that passes through will decrease, and the amount of microbubbles generated will decrease. If the diameter is too large, it becomes difficult to obtain a sufficient flow velocity in the upstream opening 12a, and the amount of microbubbles generated is reduced. By setting the inner diameter dimension of the upstream opening 12a to an appropriate numerical range, microbubbles having a smaller bubble diameter dimension can be generated.

さらに、テーパー部１２の角度（管部１１の内周面とテーパー部１２との成す角）についても、各種条件により適切な範囲が変わってくるため一概には言えず、テーパーを形成し得る程度の角度であればマイクロバブルの発生を期待することができるが、ただし、あまりに角度が小さいと、装置が大型化してしまう上マイクロバブルの発生量が少なく、角度が大きいと、元の流速が小さくても上流側開口部１２ａにおける流速を稼ぎやすいが、圧力損失が大きくなりやすい。当該角度としては、具体的には、１°～２０°程度の範囲から選択され、３°～１０°程度の範囲から選択することがより好ましい。 Further, the angle of the tapered portion 12 (the angle formed by the inner peripheral surface of the pipe portion 11 and the tapered portion 12) cannot be unequivocally determined because an appropriate range changes depending on various conditions, and the taper can be formed. However, if the angle is too small, the size of the device will be large and the amount of microbubbles generated will be small. If the angle is large, the original flow velocity will be small. However, it is easy to increase the flow velocity at the upstream opening 12a, but the pressure loss tends to be large. Specifically, the angle is selected from a range of about 1 ° to 20 °, and more preferably selected from a range of about 3 ° to 10 °.

また、テーパー部１２の材質は、流路の部材として一般的に用いられる、ステンレス等の金属；ガラス；ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等の樹脂等を用いることができ、樹脂を用いてテーパー部１２を形成することにより、テーパー部１２をより安価に製造することができる。 Further, as the material of the tapered portion 12, a metal such as stainless steel, which is generally used as a member of the flow path; glass; a resin such as polyvinyl chloride or polyethylene can be used, and the tapered portion 12 is formed by using the resin. By forming the tapered portion 12, the tapered portion 12 can be manufactured at a lower cost.

また、テーパー部１２を樹脂製とする場合には、テーパー部１２の形状を有する市販の部材を用いてもよい。このような部材としては、例えば、マイクロピペット（ＪＩＳＫ０９７０、プッシュボタン式液体用微量体積計）用の樹脂製チップ等を用いることができる。これにより、市販の部材を用いて、安価にマイクロバブル発生具を製造することができる。 When the tapered portion 12 is made of resin, a commercially available member having the shape of the tapered portion 12 may be used. As such a member, for example, a resin tip for a micropipette (JIS K 0970, push-button liquid microvolume meter) or the like can be used. As a result, the microbubble generator can be manufactured at low cost by using a commercially available member.

本実施形態のマイクロバブル発生具１０においては、マイクロバブル発生具１０の上流から、気体が分散媒に混合して溶解した溶液を投入し、テーパー部１２における上流側開口部１２aを通過することにより、溶液中にマイクロバブルが発生する。また、このとき、上流側開口部１２ａにおける、気体が分散媒に混合して溶解した溶液の通過速度が５ｍ／ｓ～５０ｍ／ｓであることが好ましく、１５ｍ／ｓ～３５ｍ／ｓであることがより好ましい。上流側開口部１２ａにおける溶液の通過速度を適切な数値範囲にすることにより、十分にマイクロバブルを発生させることができる。 In the micro-bubble generator 10 of the present embodiment, a solution in which the gas is mixed with the dispersion medium and dissolved is charged from the upstream of the micro-bubble generator 10 and passes through the upstream opening 12a in the tapered portion 12. , Microbubbles are generated in the solution. At this time, the passing speed of the solution in which the gas is mixed with the dispersion medium and dissolved in the upstream opening 12a is preferably 5 m / s to 50 m / s, and is preferably 15 m / s to 35 m / s. Is more preferable. By setting the passing speed of the solution in the upstream opening 12a to an appropriate numerical range, microbubbles can be sufficiently generated.

本実施形態のマイクロバブル発生具１０によれば、流路を流れる液体が一端から流れ込む円筒形の管部１１と、管部１１内に配され、液体の流れ方向に沿って拡径する中空円錐台状のテーパー部１２と、を備え、管部１１の内周面にテーパー部１２の下流側開口部１２ｂが環状に固定されている。これにより、構造が単純でありながら、液体中にマイクロバブルを発生させることができる。 According to the micro bubble generator 10 of the present embodiment, a cylindrical tube portion 11 into which the liquid flowing through the flow path flows from one end and a hollow cone arranged in the tube portion 11 and expanding in diameter along the flow direction of the liquid. A trapezoidal tapered portion 12 is provided, and a downstream opening 12b of the tapered portion 12 is annularly fixed to the inner peripheral surface of the pipe portion 11. This makes it possible to generate microbubbles in the liquid while having a simple structure.

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes other configurations and the like that can achieve the object of the present invention, and the present invention also includes modifications and the like as shown below.

前述した実施形態においては、管部１１とテーパー部１２とが別体に形成されていたが、例えば溶接や接着等により、管部とテーパー部とが一体に形成されていてもよい。 In the above-described embodiment, the pipe portion 11 and the tapered portion 12 are formed separately, but the pipe portion and the tapered portion may be integrally formed by, for example, welding or adhesion.

［マイクロバブル発生装置］
次に、本発明の一実施形態にかかるマイクロバブル発生装置１００について、図１、図２を参照して説明する。なお、図２に示す矢印Ｘは、マイクロバブル発生具を設ける流路における、液体が流れる方向を示している。 [Micro bubble generator]
Next, the micro-bubble generator 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The arrow X shown in FIG. 2 indicates the direction in which the liquid flows in the flow path provided with the microbubble generator.

マイクロバブル発生装置１００は、前述した実施形態のマイクロバブル発生具１０を備えており、マイクロバブル発生具１０については説明を省略する。また、マイクロバブル発生装置１００は、液体中にマイクロバブルを発生させるために用いられる装置であり、マイクロバブルの分散媒である液体、及び、マイクロバブルを構成する気体は特に限定されない。分散媒としては、例えば、水等を用いることができ、マイクロバブルを構成する気体としては、例えば、空気、窒素、水素、炭酸ガス、希ガス等のより不活性な気体や、酸素、オゾン等の酸化性ガスを用いることができる。 The micro-bubble generator 100 includes the micro-bubble generator 10 of the above-described embodiment, and the description of the micro-bubble generator 10 will be omitted. Further, the microbubble generator 100 is a device used to generate microbubbles in a liquid, and the liquid as a dispersion medium of the microbubbles and the gas constituting the microbubbles are not particularly limited. As the dispersion medium, for example, water or the like can be used, and as the gas constituting the microbubble, for example, more inert gas such as air, nitrogen, hydrogen, carbon dioxide gas, noble gas, oxygen, ozone and the like can be used. Ozone gas can be used.

マイクロバブル発生装置１００は、マイクロバブル発生具１０と、液体の流路２０と、ポンプ３０と、気泡分離槽４０と、圧力計５０と、を備える。また、マイクロバブル発生装置１００を稼働させるときには、マイクロバブル発生具１０、及び、気泡分離槽４０の下流はそれぞれ不図示のタンクと接続し、ポンプ３０の上流は不図示のタンクと接続する。 The microbubble generator 100 includes a microbubble generator 10, a liquid flow path 20, a pump 30, a bubble separation tank 40, and a pressure gauge 50. When operating the micro-bubble generator 100, the downstream of the micro-bubble generator 10 and the bubble separation tank 40 are connected to a tank (not shown), and the upstream of the pump 30 is connected to a tank (not shown).

液体の流路２０は、各構成部材（マイクロバブル発生具１０、ポンプ３０、気泡分離槽４０、圧力計５０）を接続する配管である。また、流路２０は、液体（分散媒）に合わせて、一般的な配管材を用いることができる。流路２０の材質として、例えば、ステンレス、アルミニウム等の金属；ガラス；ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等の樹脂；ゴム等を用いることができる。 The liquid flow path 20 is a pipe connecting each component (micro bubble generator 10, pump 30, bubble separation tank 40, pressure gauge 50). Further, for the flow path 20, a general piping material can be used in accordance with the liquid (dispersion medium). As the material of the flow path 20, for example, a metal such as stainless steel or aluminum; glass; a resin such as polyvinyl chloride or polyethylene; rubber or the like can be used.

ポンプ３０は、マイクロバブルの気泡を構成する気体を吸引して、液体（分散媒）と気体とを撹拌して、混合する機能を有する、気液混合ポンプである。なお、気体を吸引する機能、液体と気体とを撹拌する機能を有しないポンプを用いて、コンプレッサーやラインミキサーをポンプとは別に設けてもよい。 The pump 30 is a gas-liquid mixing pump having a function of sucking a gas constituting microbubble bubbles, stirring the liquid (dispersion medium) and the gas, and mixing them. A compressor or a line mixer may be provided separately from the pump by using a pump that does not have a function of sucking gas and a function of stirring liquid and gas.

気泡分離槽４０は、ポンプ３０の下流側に流路２０を介して接続され、気体が分散媒に混合して溶解した溶液における、余剰の気体と分散媒とを排出して、溶液の圧力を調整する部材である。 The bubble separation tank 40 is connected to the downstream side of the pump 30 via the flow path 20, and discharges excess gas and the dispersion medium in the solution in which the gas is mixed and dissolved in the dispersion medium to reduce the pressure of the solution. It is a member to be adjusted.

圧力計５０は、気泡分離槽４０よりも下流で、マイクロバブル発生具１０の上流に設けられ、気泡分離槽４０からマイクロバブル発生具１０に投入される溶液の圧力を計測するものである。 The pressure gauge 50 is provided downstream from the bubble separation tank 40 and upstream of the microbubble generator 10, and measures the pressure of the solution charged from the bubble separation tank 40 into the microbubble generator 10.

本実施形態のマイクロバブル発生装置１００における、マイクロバブルの生成について説明する。マイクロバブル発生装置１００においては、まず、ポンプ３０により分散媒と気体が吸引され、ポンプ３０内部で分散媒と気体が撹拌され、気体が分散媒に混合して溶解した溶液Ａが調製される。さらに、この溶液Ａが気泡分離槽４０に投入され、余剰の気体と分散媒とを排出して、溶液Ａの圧力が調整された溶液Ｂが調製される。このとき、溶液Ｂの圧力を圧力計５０により計測して、気泡分離槽４０において排出する気体と分散媒とを調整する。次に、溶液Ｂがマイクロバブル発生具１０に投入され、マイクロバブル発生具１０のテーパー部１２の上流側開口部１２ａを通過し、テーパー部を移動する際に、分散媒中にマイクロバブルが発生する。さらに、マイクロバブル発生具１０の下流に接続されたタンク内に、分散媒にマイクロバブルが分散した状態で、マイクロバブルが供給される。 The generation of microbubbles in the microbubble generator 100 of the present embodiment will be described. In the micro bubble generator 100, first, the dispersion medium and the gas are sucked by the pump 30, the dispersion medium and the gas are stirred inside the pump 30, and the solution A in which the gas is mixed with the dispersion medium and dissolved is prepared. Further, this solution A is charged into the bubble separation tank 40, and the excess gas and the dispersion medium are discharged to prepare a solution B in which the pressure of the solution A is adjusted. At this time, the pressure of the solution B is measured by the pressure gauge 50 to adjust the gas discharged in the bubble separation tank 40 and the dispersion medium. Next, when the solution B is charged into the microbubble generator 10, passes through the upstream opening 12a of the tapered portion 12 of the microbubble generator 10, and moves through the tapered portion, microbubbles are generated in the dispersion medium. do. Further, the microbubbles are supplied in a state where the microbubbles are dispersed in the dispersion medium in the tank connected to the downstream of the microbubble generator 10.

本実施形態のマイクロバブル発生装置１００によれば、マイクロバブル発生具１０を備えることから、構造が単純でありながら、液体中にマイクロバブルを発生させることができる。 According to the micro-bubble generator 100 of the present embodiment, since the micro-bubble generator 10 is provided, it is possible to generate micro-bubbles in the liquid while having a simple structure.

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、例えば、マイクロバブル発生装置１００の装置構成は、適宜変更することができ、このような変形等も本発明に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes other configurations that can achieve the object of the present invention. For example, the apparatus configuration of the microbubble generator 100 can be appropriately changed. , Such modifications and the like are also included in the present invention.

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。 In addition, the best configuration, method, and the like for carrying out the present invention are disclosed in the above description, but the present invention is not limited thereto. That is, although the present invention has been particularly described mainly with respect to a specific embodiment, the shape, material, quantity, and the like, without departing from the scope of the technical idea and purpose of the present invention, as compared with the above-described embodiments. In other detailed configurations, those skilled in the art can make various modifications.

従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。 Therefore, the description limiting the shapes, materials, etc. disclosed above is merely an example for facilitating the understanding of the present invention, and does not limit the present invention. Therefore, those shapes, materials, etc. The description by the name of the member excluding a part or all of the limitation such as is included in the present invention.

以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は、以下の実施例により限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

（実施例１）
［マイクロバブルの生成］
本実施例においては、マイクロバブルを構成する気体を空気とし、分散媒を水として、水中に空気により構成されたマイクロバブルを発生させた。また、本実施例においては、前述したマイクロバブル発生装置１００と同じ構成のマイクロバブル発生装置を用いた。また、マイクロバブル発生装置に用いたマイクロバブル発生具は、管部が樹脂製で、内径寸法が１５ｍｍ、液体が流れる方向の長さ寸法が１５０ｍｍであり、テーパー部が樹脂製で、上流側開口部の内径寸法が１．４０ｍｍ、下流側開口部の内径寸法が１５ｍｍ、液体が流れる方向の長さ寸法が１３０ｍｍとした。 (Example 1)
[Generation of microbubbles]
In this embodiment, the gas constituting the microbubbles is air, the dispersion medium is water, and the microbubbles composed of air are generated in the water. Further, in this embodiment, a microbubble generator having the same configuration as the microbubble generator 100 described above was used. In addition, the micro-bubble generator used in the micro-bubble generator has a tube part made of resin, an inner diameter dimension of 15 mm, a length dimension in the direction in which the liquid flows is 150 mm, and a taper portion made of resin, and the opening on the upstream side. The inner diameter of the portion was 1.40 mm, the inner diameter of the downstream opening was 15 mm, and the length in the direction in which the liquid flowed was 130 mm.

まず、ポンプにより分散媒と気体を吸引させ、ポンプ内部で分散媒である水と空気とを撹拌させて、空気が水に混合して溶解した溶液Ａを調製した。このとき、ポンプにおける空気吸入量は０．４Ｌ／ｍｉｎとした。さらに、この溶液Ａを気泡分離槽に投入して、余剰の気体と分散媒とを排出して、溶液Ａの圧力が調整された溶液Ｂを調製した。このとき、溶液Ｂの圧力を圧力計により計測して、気泡分離槽において排出する気体と分散媒とを調整した。また、圧力計により計測した圧力を「発生圧力」とした。次に、溶液Ｂをマイクロバブル発生具に投入して、水中にマイクロバブルを生成させて、水中にマイクロバブルが分散した状態でマイクロバブルを得た。発生圧力は０．４ＭＰａであった。 First, a dispersion medium and a gas were sucked by a pump, and water and air, which are dispersion media, were agitated inside the pump to prepare a solution A in which air was mixed with water and dissolved. At this time, the air intake amount in the pump was set to 0.4 L / min. Further, this solution A was put into a bubble separation tank, and excess gas and a dispersion medium were discharged to prepare a solution B in which the pressure of the solution A was adjusted. At this time, the pressure of the solution B was measured with a pressure gauge to adjust the gas discharged in the bubble separation tank and the dispersion medium. The pressure measured by the pressure gauge was defined as the "generated pressure". Next, the solution B was put into a microbubble generator to generate microbubbles in water, and microbubbles were obtained in a state where the microbubbles were dispersed in water. The generated pressure was 0.4 MPa.

（実施例２～５）
実施例２～５において、テーパー部の上流側開口部の内径寸法を、１．５５ｍｍ、１．８５ｍｍ、２．５０ｍｍ、２．９０ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法でマイクロバブルを得た。実施例２～５において、発生圧力は、それぞれ、０．４ＭＰａ、０．４ＭＰａ、０．４ＭＰａ、０．３５ＭＰａであった。 (Examples 2 to 5)
In Examples 2 to 5, microbubbles are formed in the same manner as in Example 1 except that the inner diameter of the upstream opening of the tapered portion is 1.55 mm, 1.85 mm, 2.50 mm, and 2.90 mm. Got In Examples 2 to 5, the generated pressures were 0.4 MPa, 0.4 MPa, 0.4 MPa, and 0.35 MPa, respectively.

（比較例）
比較例として、マイクロバブル発生具を設けた流路を閉じ、マイクロバブル発生具を通さずに溶液Ｂを回収したこと以外は、実施例１と同様の操作を行った。すなわち、図２のマイクロバブル発生具１００における、気泡分離槽４０の上部の流路に圧力損失が０．４５ＭＰａとなる管（外径６ｍｍ、内径４ｍｍ、長さ１．６ｍ）を接続して、溶液Ｂを回収した。 (Comparative example)
As a comparative example, the same operation as in Example 1 was performed except that the flow path provided with the microbubble generator was closed and the solution B was recovered without passing through the microbubble generator. That is, in the microbubble generator 100 of FIG. 2, a pipe (outer diameter 6 mm, inner diameter 4 mm, length 1.6 m) having a pressure loss of 0.45 MPa is connected to the flow path in the upper part of the bubble separation tank 40. Solution B was recovered.

［生成したマイクロバブルの評価及び結果］
実施例１～５において生成したマイクロバブルについて、気泡粒径の分布を測定した。測定はレーザ回折式粒子径分布測定装置、ＳＡＬＤ－３１００（島津製作所製）を用いた。気泡粒径について、メディアン径、及び、平均値を算出した。メディアン径及び平均値は体積基準のものである。また、マイクロバブルを発生させた溶液Ｂの吸光度（６９０ｎｍ）を濁度の指標とし、吸光度が０．０２以上のとき、マイクロバブルが発生した、とみなした。結果を表１に示した。なお、比較例においては、吸光度の値は０．０１２であった。 [Evaluation and results of generated microbubbles]
The distribution of the bubble particle size was measured for the microbubbles generated in Examples 1 to 5. The measurement was performed using a laser diffraction type particle size distribution measuring device, SALD-3100 (manufactured by Shimadzu Corporation). For the bubble particle size, the median diameter and the average value were calculated. The median diameter and average value are based on volume. Further, the absorbance (690 nm) of the solution B in which the microbubbles were generated was used as an index of the turbidity, and when the absorbance was 0.02 or more, it was considered that the microbubbles were generated. The results are shown in Table 1. In the comparative example, the absorbance value was 0.012.

以上の結果により、実施例１～５においては、いずれもマイクロバブルを生成することができることが示された。また、上流側開口部の内径が２．９０ｍｍの実施例５においては、発生圧力が０．３５ＭＰａまでしか上がらず、上流側開口部の内径を大きくすると、マイクロバブルの生成能がやや低下することが示された。 From the above results, it was shown that in any of Examples 1 to 5, microbubbles can be generated. Further, in Example 5 in which the inner diameter of the upstream opening is 2.90 mm, the generated pressure rises only to 0.35 MPa, and if the inner diameter of the upstream opening is increased, the ability to generate microbubbles is slightly reduced. It has been shown.

［考察］
以上の評価結果より、本発明のマイクロバブル発生具、マイクロバブル発生装置の例示的態様である実施例においては、構造が単純でありながら、液体中にマイクロバブルを発生させることができることが示された。 [Discussion]
From the above evaluation results, it is shown that in the embodiment of the microbubble generator and the microbubble generator of the present invention, which is an exemplary embodiment, microbubbles can be generated in a liquid while having a simple structure. rice field.

１０マイクロバブル発生具
１１管部
１１ａ一端部
１１ｂ他端部
１２テーパー部
１２ａ上流側開口部（小径側の端部）
１２ｂ下流側開口部（大径側の端部）
２０流路
３０ポンプ
４０気泡分離槽
５０圧力計
１００マイクロバブル発生装置 10 Micro-bubble generator 11 Pipe 11a One end 11b The other end 12 Tapered 12a Upstream opening (small diameter end)
12b Downstream opening (large diameter end)
20 Flow path 30 Pump 40 Bubble separation tank 50 Pressure gauge 100 Micro bubble generator

Claims

A microbubble generator provided in the flow path of the liquid in order to generate microbubbles in the liquid.
The liquid flowing through the flow path is arranged in a cylindrical tube portion into which the liquid flows from one end portion and in the tube portion.
It is provided only with a hollow truncated cone-shaped taper that expands in diameter along the flow direction of the liquid.
The pipe portion has the same inner diameter dimension from one end portion to the other end portion.
The tapered portion has a truncated cone shape whose inner and outer diameters expand along the flow direction of the liquid.
The end of the tapered portion on the large diameter side is fixed in an annular shape on the inner peripheral surface of the pipe portion.
A space in which the liquid can exist is formed between the inner peripheral surface of the pipe portion and the outer peripheral surface of the tapered portion.
The micro-bubble generator is characterized in that a structure for reducing the diameter of the path through which the liquid flows is not provided on the upstream side of the tapered portion of the micro-bubble generator.

A microbubble generator comprising a liquid flow path, a pump, and the microbubble generator according to claim 1.