JP7050304B2 - Equipment and systems for producing gas and liquid containing fine bubbles - Google Patents

Equipment and systems for producing gas and liquid containing fine bubbles Download PDF

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Description

本発明は、微細気泡を含む気液体を生成するための気液混合装置、ポンプ装置、気泡微細化装置、およびシステムに関し、特に、気液中の気泡の微細化に関するものである。 The present invention relates to a gas-liquid mixing device, a pump device, a bubble miniaturization device, and a system for generating a gas-liquid containing fine bubbles, and more particularly to a miniaturization of bubbles in the gas-liquid.

従来から、空気、ガスなどの気体を水、その他の液体などに効率的に溶解して、たとえば水質を浄化して水環境を蘇生するための微細気泡発生装置が知られている。微細気泡発生装置は、湖沼や池、河川などの大規模な水環境の他、最近では浴槽や水道などの小規模な水環境にも適用することが求められている。たとえば、特許文献1には、旋回方式の微細気泡発生装置が開示されている。特許文献1に記載の微細気泡発生装置では、気液二相の気液中に高速旋回流を発生させ、気液の遠心分離作用により旋回流中心部に負圧の気体からなる旋回空洞部を形成し、気液の高速旋回流と負圧空洞部との旋回速度差によって気体をせん断して微細気泡化するものである。そのため、微細気泡を発生させるために気液を高速に旋回させる必要があるため、液体を高い圧力で容器内に圧送するための大きなポンプや旋回半径を大きくするために大きな容器などが必要であった。そのため、特許文献1に記載の微細気泡発生装置は、大規模な水環境に用いることは可能であったが、家庭用の浄水器やシャワーヘッド、浴槽などへの組み込みなど、小規模な水環境への適用が難しいという問題があった。 Conventionally, a fine bubble generator for efficiently dissolving a gas such as air or gas in water or other liquid to purify water quality and revive the water environment has been known. The fine bubble generator is required to be applied not only to large-scale water environments such as lakes, ponds and rivers, but also to small-scale water environments such as bathtubs and water services. For example, Patent Document 1 discloses a swirling type fine bubble generator. In the fine bubble generator described in Patent Document 1, a high-speed swirling flow is generated in the gas-liquid two-phase gas-liquid, and a swirling cavity portion made of a negative pressure gas is formed in the center of the swirling flow by the centrifugal separation action of the gas-liquid. It is formed and the gas is sheared into fine bubbles by the difference in swirling speed between the high-speed swirling flow of gas and liquid and the negative pressure cavity. Therefore, it is necessary to swirl the gas and liquid at high speed in order to generate fine bubbles, so a large pump for pumping the liquid into the container at high pressure and a large container for increasing the swirling radius are required. rice field. Therefore, although the fine bubble generator described in Patent Document 1 can be used in a large-scale water environment, it can be used in a small-scale water environment such as a household water purifier, a shower head, or a bathtub. There was a problem that it was difficult to apply to.

特開2012-239953号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-23953

本発明は、気泡の発生から気泡の微細化までを液体の圧送により行うことができる微細気泡を含む気液を効率よく生成するためのコンパクトなシステムを得ることを課題とする。 An object of the present invention is to obtain a compact system for efficiently generating gas and liquid containing fine bubbles, which can perform from the generation of bubbles to the miniaturization of bubbles by pumping the liquid.

本発明者らは、研究開発の結果、微細気泡を含む気液を効率よく生成することができるコンパクトな構成の気液混合装置と、気液に含まれる気泡を微細化しつつ気液を圧送することができるポンプ装置と、気泡を含む気液を通過させるだけで気液に含まれる気泡を微細化することができる気泡微細化装置とを完成させた。これらの装置の1つまたは複数を用いることによって、微細気泡を含む気液を効率よく生成するためのコンパクトなシステムを実現することができる。本発明のシステムでは、気体の取り込み、気泡の発生から気泡の微細化までを液体の圧送により行うことができる。 As a result of research and development, the present inventors have a compact gas-liquid mixing device capable of efficiently generating a gas-liquid containing fine bubbles, and pumping the gas-liquid while refining the bubbles contained in the gas-liquid. We have completed a pump device that can be used and a bubble miniaturization device that can miniaturize the bubbles contained in the gas and liquid simply by passing the air and liquid containing the bubbles. By using one or more of these devices, it is possible to realize a compact system for efficiently generating gas and liquid containing fine bubbles. In the system of the present invention, gas uptake, bubble generation, and bubble miniaturization can be performed by pumping a liquid.

本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目1)
微細気泡を含む気液を生成するための気液混合装置であって、
外壁および内壁を有する容器本体と、
液体を前記容器本体内に導入するための液体導入部と、
気体を前記容器本体内に導入するための気体導入部と、
前記液体と前記気体とを旋回させて前記気液を生成するための、前記容器本体内の旋回部と、
前記気液を吐出する気液吐出部と
を備える、気液混合装置。
(項目2)
前記旋回部は略円柱体であり、前記旋回部の表面の少なくとも一部は、前記旋回部の円周方向に沿った凹部を略軸方向に沿って少なくとも1つ有する、項目1に記載の気液混合装置。
(項目3)
前記少なくも1つの凹部は、前記旋回部の軸周りに内壁に向かって突出する少なくとも1つの突出部を有する、項目2に記載の気液混合装置。
(項目4)
前記少なくとも1つの突出部は、前記旋回部の径方向に対して傾斜している、項目3に記載の気液混合装置。
(項目5)
前記内壁が、少なくとも部分的に、前記気液吐出部に向かって縮径する形状を有する、項目1~4のいずれか1項に記載の気液混合装置。
(項目6)
前記液体導入部は前記内壁に対して接線方向に接続されている、項目1~5のいずれか1項に記載の気液混合装置。
(項目7)
微細気泡を含む気液を生成するためのポンプ装置であって、
外壁および内壁を有するポンプ本体と、
前記気液を吸入するポンプ吸入部と、
吸入された前記気液が旋回するように回転する回転部と、
前記回転部を回転させる駆動部と、
前記旋回された気液を吐出する気液吐出部と
を備える、ポンプ装置。
(項目8)
前記回転部は、少なくとも1つの遠心フィンを有する、項目7に記載のポンプ装置。
(項目9)
前記内壁は、前記内壁の円周方向に配置された少なくとも1つの突出部を有する、項目7または8に記載のポンプ装置。
(項目10)
前記遠心フィンの配向と前記突出部の配向とが異なる、項目8に従属する項目9に記載のポンプ装置。
(項目11)
微細気泡を含む気液を生成するための気泡微細化装置であって、
外壁および内壁を有する気泡微細化装置本体と、
前記気液を導入する気液導入部と、
導入された前記気液を旋回させる旋回部と、
前記気液を吐出する気液吐出部と
を備える、気泡微細化装置。
(項目12)
前記旋回部は、略円柱体であり、表面の少なくとも一部に略軸方向に沿って配列された凹凸を有する、項目11に記載の気泡微細化装置。
(項目13)
前記内壁が、少なくとも一部に前記内壁の略軸方向に沿って配列された凹凸を有する、項目11または12に記載の気泡微細化装置。
(項目14)
前記旋回部の凹凸と、前記内壁の凹凸とが、互いに入れ子状である、項目12に従属する項目13に記載の気泡微細化装置。
(項目15)
前記旋回部の凹凸と、前記内壁の凹凸とが、らせん状に設けられている、項目14に記載の気泡微細化装置。
(項目16)
項目1~6のいずれか1項に記載の気液混合装置と、
項目7~10のいずれか1項に記載のポンプ装置と、
項目11~15のいずれか1項に記載の気泡微細化装置と
を備える、微細気泡を含む気液を生成するためのシステム。
(項目17)
項目1に記載の微細混合装置を用いて微細気泡を含む気液を生成するための気液混合方法であって、
液体を液体導入部から容器本体内に導入する液体導入工程と、
気体を気体導入部から前記容器本体内に導入する気体導入工程と、
前記容器本体内に導入された前記液体と前記気体とを前記容器本体内の旋回部によって旋回させて気液を生成する工程と、
気液吐出部によって前記気液を吐出する工程と
を含む、気液混合方法。
(項目18)
項目7記載のポンプ装置を用いて微細気泡を含む気液を生成するための方法であって、
気液をポンプ吸入部に吸入する工程と、
回転部によって前記ポンプ吸入部に吸入された前記気液を旋回するように回転させる工程と、
旋回するように回転させた前記気液を気液吐出部によって吐出する工程と
を含む、方法。
(項目19)
項目11記載の気泡微細化装置を持ちいて微細気泡を含む気液を生成するための気泡微細化方法であって、
気液を気液導入部に導入する工程と、
導入された前記気液を旋回部によって旋回させる工程と、
旋回された前記気液を気液吐出部によって吐出する工程と
を含む、気泡微細化方法。
(項目20)
項目17記載の気液混合方法における各工程と、
項目18記載の方法における各工程と、
項目19記載の気泡微細化方法における各工程と
を含む、微細気泡を含む気液を生成する方法。
The present invention provides, for example, the following items.
(Item 1)
A gas-liquid mixing device for generating gas and liquid containing fine bubbles.
The container body with outer and inner walls,
A liquid introduction unit for introducing the liquid into the container body,
A gas introduction unit for introducing gas into the container body,
A swirling portion in the container body for swirling the liquid and the gas to generate the gas-liquid,
A gas-liquid mixing device including a gas-liquid discharge unit that discharges the gas-liquid.
(Item 2)
Item 2. The air according to item 1, wherein the swivel portion is a substantially cylindrical body, and at least a part of the surface of the swivel portion has at least one recess along the circumferential direction of the swivel portion along the substantially axial direction. Liquid mixer.
(Item 3)
The gas-liquid mixing device according to item 2, wherein the at least one recess has at least one protrusion that projects toward the inner wall around the axis of the swivel portion.
(Item 4)
Item 3. The gas-liquid mixing device according to item 3, wherein the at least one protruding portion is inclined with respect to the radial direction of the swivel portion.
(Item 5)
The gas-liquid mixing device according to any one of items 1 to 4, wherein the inner wall has a shape that at least partially shrinks in diameter toward the gas-liquid discharge portion.
(Item 6)
Item 2. The gas-liquid mixing device according to any one of items 1 to 5, wherein the liquid introduction portion is connected in a tangential direction to the inner wall.
(Item 7)
A pump device for generating gas and liquid containing fine bubbles.
A pump body with outer and inner walls,
The pump suction unit that sucks the gas and liquid, and
A rotating part that rotates so that the inhaled gas and liquid swirls,
The drive unit that rotates the rotating unit and
A pump device including a gas / liquid discharge unit that discharges the swirled air / liquid.
(Item 8)
Item 7. The pump device according to item 7, wherein the rotating portion has at least one centrifugal fin.
(Item 9)
Item 7. The pump device according to item 7 or 8, wherein the inner wall has at least one protrusion arranged in the circumferential direction of the inner wall.
(Item 10)
Item 9. The pump device according to item 9, wherein the orientation of the centrifugal fin and the orientation of the protrusion are different.
(Item 11)
A bubble miniaturization device for generating gas and liquid containing fine bubbles.
The main body of the bubble miniaturization device having an outer wall and an inner wall,
The gas-liquid introduction unit that introduces the gas-liquid and
The swirling part that swirls the introduced gas and liquid, and
A bubble miniaturization device including a gas / liquid discharge unit for discharging the gas / liquid.
(Item 12)
Item 12. The bubble miniaturization device according to item 11, wherein the swivel portion is a substantially cylindrical body and has irregularities arranged along a substantially axial direction on at least a part of the surface thereof.
(Item 13)
Item 12. The bubble miniaturization apparatus according to item 11 or 12, wherein the inner wall has unevenness arranged at least partially along the substantially axial direction of the inner wall.
(Item 14)
Item 3. The bubble miniaturization device according to item 13, wherein the unevenness of the swivel portion and the unevenness of the inner wall are nested with each other.
(Item 15)
Item 14. The bubble miniaturization device according to item 14, wherein the unevenness of the swivel portion and the unevenness of the inner wall are spirally provided.
(Item 16)
The gas-liquid mixing device according to any one of items 1 to 6 and the gas-liquid mixing device.
The pump device according to any one of items 7 to 10 and
A system for generating a gas or liquid containing fine bubbles, comprising the bubble micronization device according to any one of items 11 to 15.
(Item 17)
A gas-liquid mixing method for generating a gas-liquid containing fine bubbles using the fine mixing device according to item 1.
The liquid introduction process that introduces the liquid from the liquid introduction part into the container body,
The gas introduction process of introducing gas from the gas introduction part into the container body,
A step of swirling the liquid and the gas introduced into the container body by a swirling portion in the container body to generate gas and liquid.
A gas-liquid mixing method comprising a step of discharging the gas-liquid by a gas-liquid discharge unit.
(Item 18)
A method for generating a gas or liquid containing fine bubbles using the pump device according to item 7.
The process of sucking air and liquid into the pump suction part and
The step of rotating the gas and liquid sucked into the pump suction part by the rotating part so as to swirl,
A method comprising a step of discharging the gas or liquid rotated so as to be swirled by a gas or liquid discharge unit.
(Item 19)
It is a bubble miniaturization method for generating a gas-liquid containing fine bubbles by having the bubble miniaturization device according to item 11.
The process of introducing gas and liquid into the gas and liquid introduction part,
The process of swirling the introduced gas and liquid by the swirling part, and
A bubble miniaturization method including a step of discharging the swirled air / liquid by a gas / liquid discharge unit.
(Item 20)
Each step in the gas-liquid mixing method according to item 17 and
Each step in the method described in item 18 and
A method for generating a gas or liquid containing fine bubbles, which comprises each step in the bubble miniaturization method according to item 19.

本発明によれば、微細気泡を含む気液を効率よく生成することができる構成の気液混合装置、気液に含まれる気泡を微細化しつつ気液を圧送することができるポンプ装置、気泡を含む気液を通過させるだけで気液に含まれる気泡を微細化することができる気泡微細化装置、またはこれらの組み合わせが提供される。さらに、これらの装置を用いることによって、微細気泡を含む気液を効率よく生成するためのコンパクトなシステムを実現することができる。 According to the present invention, a gas-liquid mixing device having a configuration capable of efficiently generating a gas-liquid containing fine bubbles, a pump device capable of pumping the gas-liquid while making the bubbles contained in the gas-liquid finer, and a bubble. Provided is a bubble micronizing device capable of micronizing bubbles contained in the gas and liquid only by passing the contained gas and liquid, or a combination thereof. Furthermore, by using these devices, it is possible to realize a compact system for efficiently generating gas and liquid containing fine bubbles.

図1は、本発明の実施形態1によるサイクロン方式の気液混合装置を説明するための図であり、図1(a)は、気液混合装置100の外観を示し、図1(b)は、図1(a)のIb-Ib線断面の構造を示し、図1(c)は、図1(b)のIc-Ic断面の構造を示す。FIG. 1 is a diagram for explaining a cyclone-type gas-liquid mixing device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1A shows an appearance of the gas-liquid mixing device 100, and FIG. 1B shows an appearance. 1 (a) shows the structure of the Ib-Ib line cross section, and FIG. 1 (c) shows the structure of the Ic-Ic cross section of FIG. 1 (b). 図2は、本発明の実施形態2によるポンプ装置を説明するための図であり、図2(a)は、ポンプ装置200の外観を示し、図2(b)は、図2(a)のIIb-IIb線断面の構造を示し、図2(c)は、図2(b)のIIc-IIc線断面の構造を示す。FIG. 2 is a diagram for explaining the pump device according to the second embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) shows the appearance of the pump device 200, and FIG. 2 (b) shows FIG. 2 (a). The structure of the IIb-IIb line cross section is shown, and FIG. 2 (c) shows the structure of the IIc-IIc line cross section of FIG. 2 (b). 図3は、本発明の実施形態3による気泡微細化装置300を説明するための図であり、図3(a)は、気泡微細化装置300の外観を示し、図3(b)は、図3(a)のIIIb-IIIb線断面の構造を示し、図3(c)は、図3(b)のIIIc部分を拡大して示す。FIG. 3 is a diagram for explaining the bubble miniaturization device 300 according to the third embodiment of the present invention, FIG. 3A shows the appearance of the bubble miniaturization device 300, and FIG. 3B is a diagram. The structure of the line cross section IIIb-IIIb of 3 (a) is shown, and FIG. 3 (c) shows an enlarged part IIIc of FIG. 3 (b). 図4は、図3(b)に示す気泡微細化装置300の部品を説明するための図であり、図4(a)は、気泡微細化装置300の外側筒状体310を示し、図4(b)は、気泡微細化装置300を構成する内側柱状体320を示す。FIG. 4 is a diagram for explaining the parts of the bubble miniaturization device 300 shown in FIG. 3 (b), and FIG. 4 (a) shows the outer tubular body 310 of the bubble miniaturization device 300, which is shown in FIG. (B) shows the inner columnar body 320 constituting the bubble miniaturization device 300. 図5は、本発明の実施形態4による微細気泡発生システム1000を説明するための図であり、この微細気泡発生システム1000の構成を模式的に示している。FIG. 5 is a diagram for explaining the fine bubble generation system 1000 according to the fourth embodiment of the present invention, and schematically shows the configuration of the fine bubble generation system 1000. 図6は、図5に示す微細気泡発生システム1000の使用例を説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view for explaining a usage example of the fine bubble generation system 1000 shown in FIG.

本明細書において、「微細気泡」とは、一般に呼称されるマイクロバブルおよびナノバブルを総称したものであり、概ね直径50μm以下の気泡を意味する。 As used herein, the term "microbubbles" is a general term for microbubbles and nanobubbles that are generally called, and means bubbles having a diameter of about 50 μm or less.

本発明における「約」とは、後に続く数字のプラスマイナス10%の範囲内をいう。 The term "about" in the present invention means within the range of plus or minus 10% of the following numbers.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1-気液混合装置)
図1は、本発明の実施形態1による旋回方式の気液混合装置を説明するための図であり、図1(a)は、気液混合装置100の外観を示し、図1(b)は、図1(a)のIb-Ib線断面の構造を示し、図1(c)は、図1(b)のIc-Ic断面の構造を示す。
(Embodiment 1-Air-liquid mixing device)
FIG. 1 is a diagram for explaining a swirling type gas-liquid mixing device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1A shows an appearance of the gas-liquid mixing device 100, and FIG. 1B shows an appearance. 1 (a) shows the structure of the Ib-Ib line cross section, and FIG. 1 (c) shows the structure of the Ic-Ic cross section of FIG. 1 (b).

この気液混合装置100は、内壁と外壁とを有する液体と気体との混合を行うための混合容器(容器本体)101と、液体と気体とを旋回させるための略円柱体である旋回部(流路形成体)110と、気体を混合容器に導入するための気体導入部102と、液体を混合容器に導入するための液体導入部103と、混合容器101の内部から気液を排出するための気液吐出部104とを有する。 The gas-liquid mixing device 100 includes a mixing container (container body) 101 for mixing a liquid and a gas having an inner wall and an outer wall, and a swirling portion (a substantially cylindrical body for swirling the liquid and the gas). Channel forming body) 110, a gas introduction unit 102 for introducing gas into the mixing container, a liquid introduction unit 103 for introducing liquid into the mixing container, and a gas / liquid discharged from the inside of the mixing container 101. It has a gas / liquid discharge unit 104 of the above.

気体を気体導入部102に導入する手段は自給式であっても、強制式であってもよい。好ましい実施形態においては、気体は混合容器101の内部に自給式で気体導入部102から導入される。自給式の場合には、気体の供給動作に別途駆動源を持たせる必要がなく、装置の小型化が可能である。さらに、自給式の場合では、液体導入部103に導入される供給液体量に応じた気体量が供給液体量の変動に追従して可変しながら、常に適量に調整されて安定供給することができる。さらに、気体導入量を調整する制御弁を設けてもよい。 The means for introducing the gas into the gas introduction unit 102 may be a self-sufficient type or a forced type. In a preferred embodiment, the gas is self-sufficiently introduced into the mixing vessel 101 from the gas introduction section 102. In the case of the self-sufficient type, it is not necessary to have a separate drive source for the gas supply operation, and the device can be miniaturized. Further, in the case of the self-sufficient type, the amount of gas according to the amount of the supplied liquid introduced into the liquid introduction unit 103 can be changed according to the fluctuation of the amount of the supplied liquid, and can be constantly adjusted to an appropriate amount for stable supply. .. Further, a control valve for adjusting the amount of gas introduced may be provided.

気体を導入する手段を強制式とする場合には、気体の導入部を図1に示す気体導入部102から導入してもよいし、後述するポンプ200と気泡微細化装置300との間の管路から導入してもよいし、その両方から導入してもよい。大量の気体を強制式で導入する場合には、ポンプ200と気泡微細化装置300との間の管路から導入するのが好ましい。 When the means for introducing the gas is a compulsory type, the gas introduction section may be introduced from the gas introduction section 102 shown in FIG. 1, or the pipe between the pump 200 and the bubble miniaturization device 300, which will be described later. It may be introduced from the road or both. When a large amount of gas is forcibly introduced, it is preferably introduced from the conduit between the pump 200 and the bubble miniaturizing device 300.

代表的な実施形態において、液体導入部103に導入される液体は水道水または加圧水であり得るが、これらに限定されない。本発明の気液混合装置100は、液体の供給圧力の変動に対応するための減圧弁をさらに備えてもよい。 In a typical embodiment, the liquid introduced into the liquid introduction unit 103 may be tap water or pressurized water, but is not limited thereto. The gas-liquid mixing device 100 of the present invention may further include a pressure reducing valve for responding to fluctuations in the supply pressure of the liquid.

本発明の気液混合装置100の液体導入部103には、複数の異なる液体が導入されてもよい。ここで、「異なる液体」とは、液体の種類が異なることだけでなく、供給圧力や供給源が異なることを意味する。第1の液体と第2の液体とが液体導入部103に導入される実施形態において、本発明の気液混合装置100は、第1の液体を導入するための第1の管路と、第2の液体を導入するための第2の管路とを備えてもよい。このように別々の管路を設け、さらに減圧弁で個々の圧力を調整することによって、効率的に微細気泡を発生させることができる。例えば、第1の液体は水道水であり、第2の液体は加圧水であるが、これに限定されない。 A plurality of different liquids may be introduced into the liquid introduction unit 103 of the gas-liquid mixing device 100 of the present invention. Here, the "different liquid" means not only that the type of liquid is different, but also that the supply pressure and the supply source are different. In the embodiment in which the first liquid and the second liquid are introduced into the liquid introduction unit 103, the gas-liquid mixing device 100 of the present invention has a first pipeline for introducing the first liquid and a first liquid. It may be provided with a second conduit for introducing the liquid of 2. By providing separate pipelines in this way and further adjusting the individual pressures with a pressure reducing valve, fine bubbles can be efficiently generated. For example, the first liquid is tap water and the second liquid is pressurized water, but is not limited thereto.

混合容器101の形状は、液体導入部103によって導入された液体が旋回部によって旋回流となるのを妨げない範囲で任意の形状を取り得る。例えば、略円筒体であってもよいし、略楕円体であってもよいし、略球体であってもよい。すなわち、混合容器の形状は、その内壁が、旋回流の旋回中心軸に直交する断面(図1(b)のIc-Ic断面)が略円形状であるものであればよい。また、混合容器101は一部に気液吐出部104に向けて内壁が縮径する縮径部101bを有していてもよいし、有さなくてもよい。好ましい実施形態において、図1(a)に示すように、混合容器101は、円筒部101aと縮径部101bとを有する。こうすることによって、縮径部101bにおいて旋回の角速度が増大され、それによって吐出部から吐出される気液のせん断力が大きくなるため、気泡の分割が達成されるからである。1つの実施形態において、縮径部101bの形状は、円錐状であってもよいし、半球状であってもよい。好ましい実施形態において、図1(a)に示すように、縮径部101bは円錐状であるが、本発明はこれに限定されない。 The shape of the mixing container 101 can take any shape as long as it does not prevent the liquid introduced by the liquid introduction unit 103 from becoming a swirling flow by the swirling unit. For example, it may be a substantially cylindrical body, a substantially ellipsoidal body, or a substantially spherical body. That is, the shape of the mixing container may be such that the inner wall thereof has a substantially circular cross section (Ic-Ic cross section in FIG. 1B) orthogonal to the swirling center axis of the swirling flow. Further, the mixing container 101 may or may not have a diameter-reduced portion 101b whose inner wall is reduced in diameter toward the gas-liquid discharge portion 104. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 1A, the mixing vessel 101 has a cylindrical portion 101a and a reduced diameter portion 101b. By doing so, the angular velocity of the swirl in the reduced diameter portion 101b is increased, and the shearing force of the gas and liquid discharged from the discharge portion is increased, so that the bubble division is achieved. In one embodiment, the shape of the reduced diameter portion 101b may be conical or hemispherical. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 1 (a), the reduced diameter portion 101b has a conical shape, but the present invention is not limited thereto.

円筒部101aには旋回部110が収容されており、混合容器101の内壁面と旋回部110の外周面との間には、液体および気体を旋回させながら流すための旋回流路Rpが形成されている。旋回部110の上面上には気体導入部102が形成されており、旋回部110の上部には液体を気体導入部102から旋回通路Rpに導くための気体通路111が形成されている。円筒部101aの上部には液体を旋回通路Rpに導入するための液体導入部103が形成されている。旋回部110の形状は、本実施形態における略円柱体に限定されるものではなく、液体導入部103によって導入された液体が旋回部によって旋回流となる形状であれば、例えば、略楕円柱体であってもよいし、略球体であってもよい。すなわち、旋回部110の形状は、旋回流の旋回中心軸に直交する断面(図1(b)のIc-Ic断面)が略円形状に形成された形状であればよい。 A swirling portion 110 is housed in the cylindrical portion 101a, and a swirling flow path Rp for swirling and flowing a liquid and a gas is formed between the inner wall surface of the mixing container 101 and the outer peripheral surface of the swirling portion 110. ing. A gas introduction section 102 is formed on the upper surface of the swirl section 110, and a gas passage 111 for guiding the liquid from the gas introduction section 102 to the swirl passage Rp is formed on the upper portion of the swirl section 110. A liquid introduction portion 103 for introducing the liquid into the swirling passage Rp is formed on the upper portion of the cylindrical portion 101a. The shape of the swivel portion 110 is not limited to the substantially cylindrical body in the present embodiment, and if the liquid introduced by the liquid introduction portion 103 has a swirling flow by the swivel portion, for example, a substantially elliptical pillar body. It may be a substantially sphere. That is, the shape of the swirling portion 110 may be any shape in which the cross section orthogonal to the swirling center axis of the swirling flow (Ic-Ic cross section in FIG. 1B) is formed in a substantially circular shape.

旋回部110の表面には、円周方向に沿った凹部である溝121を軸方向に少なくとも1つ備える。溝121を複数備える際の溝121と溝121との間隔や溝121の数は任意であってよい。例示的な実施形態において、図1(b)に示すように、溝121が軸方向に一定間隔で3つ形成されているが、本発明はこれに限定されない。なお、溝121は、旋回部110の外周面に沿ってらせん状に形成されていてもよい。1つの実施形態において、溝121の形状は、任意の形状を取り得る。例えば、旋回中心軸を含む断面において、例えば、四角状であってもよいし、三角状であってもよいし、半円状であってもよい。好ましい実施形態において、図1(b)に示すように、溝121は旋回中心軸を含む断面において、三角状であるが、本発明はこれに限定されない。 The surface of the swivel portion 110 is provided with at least one groove 121, which is a recess along the circumferential direction, in the axial direction. When a plurality of grooves 121 are provided, the distance between the grooves 121 and the grooves 121 and the number of grooves 121 may be arbitrary. In an exemplary embodiment, as shown in FIG. 1 (b), three grooves 121 are formed at regular intervals in the axial direction, but the present invention is not limited thereto. The groove 121 may be formed in a spiral shape along the outer peripheral surface of the swivel portion 110. In one embodiment, the shape of the groove 121 can be any shape. For example, in the cross section including the turning center axis, for example, it may be square, triangular, or semicircular. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 1 (b), the groove 121 is triangular in cross section including the swivel center axis, but the present invention is not limited thereto.

溝121内には旋回部110、すなわち旋回部本体110aの軸周りに少なくとも1つの突出部であるバッフル110bを備える。旋回部本体110aの軸周りに複数のバッフル110bを備える際のバッフル110bとバッフル110bとの間隔やバッフル110bの枚数は任意であってよい。複数のバッフル110bを設ける実施形態において、バッフル間の間隔やバッフルの枚数は、旋回部の径に基づいて当業者は適切に決定することができる。供給する液体の水圧が一定の場合、旋回部の径は小さすぎると周速が速くなりすぎ、遠心力の作用によりバッフルに衝突する液体の流れが多く旋回流が起こりにくくなる。また、気体は軽いため、旋回部の中心部に集まりやすく気泡を微細泡にする攪拌能力が低下してしまう。逆に、旋回部の径が大きくなりすぎると周速が遅くなり、旋回流は起きやすくなるが、バッフルに衝突する流れが弱くなり、旋回流との圧力差が小さいため、気体と液体との混合能力が低下しやすい。旋回部の径の大きさは、求められる水圧や気液の流量に基づいて当業者が適切に選択することができる。好ましい実施形態において、バッフル110bとバッフル110bとの間隔は、バッフル110bの先端と旋回部本体110aの内壁との間の距離にほぼ等しい(プラスマイナス10%)。 The groove 121 is provided with a swivel portion 110, that is, a baffle 110b which is at least one protruding portion around the axis of the swivel portion main body 110a. When a plurality of baffles 110b are provided around the axis of the swivel portion main body 110a, the distance between the baffles 110b and the baffles 110b and the number of baffles 110b may be arbitrary. In the embodiment in which the plurality of baffles 110b are provided, those skilled in the art can appropriately determine the distance between the baffles and the number of baffles based on the diameter of the swivel portion. When the water pressure of the liquid to be supplied is constant, if the diameter of the swirl portion is too small, the peripheral speed becomes too fast, and the liquid that collides with the baffle due to the action of centrifugal force increases and the swirl flow is less likely to occur. In addition, since the gas is light, it tends to collect in the center of the swirling portion, and the stirring ability to make bubbles into fine bubbles is reduced. On the contrary, if the diameter of the swirl part becomes too large, the peripheral speed becomes slow and the swirling flow is likely to occur, but the flow colliding with the baffle becomes weak and the pressure difference with the swirling flow is small, so that the gas and the liquid Mixing capacity tends to decrease. The size of the diameter of the swivel portion can be appropriately selected by those skilled in the art based on the required water pressure and the flow rate of gas and liquid. In a preferred embodiment, the distance between the baffle 110b and the baffle 110b is approximately equal to the distance between the tip of the baffle 110b and the inner wall of the swivel body 110a (plus or minus 10%).

1つの実施形態において、バッフル110bとバッフル110bとの間隔は、約10mm~約50mm、約15mm~約40mm、または、約20mm~約30mmであり得る。 In one embodiment, the distance between the baffle 110b and the baffle 110b can be from about 10 mm to about 50 mm, from about 15 mm to about 40 mm, or from about 20 mm to about 30 mm.

1つの実施形態において、バッフル110bの枚数は、1枚~20枚、4枚~16枚、6枚~14枚、または10枚~12枚であり得る。 In one embodiment, the number of baffles 110b can be 1 to 20, 4 to 16, 6 to 14, or 10 to 12.

好ましい実施形態において、図1(c)に示すように、バッフル110bは旋回部本体110aの軸周りに一定の間隔で12枚配置されているが、本発明はこれに限定されない。 In a preferred embodiment, as shown in FIG. 1 (c), twelve baffles 110b are arranged around the axis of the swivel portion main body 110a at regular intervals, but the present invention is not limited thereto.

1つの実施形態において、バッフル110bの形状は、旋回部によって旋回された旋回流と衝突して気泡が分解される形状であれば任意の形状を取り得る。例えば、旋回部本体110aの軸に垂直な断面形状において、平板状であってもよいし、湾曲していてもよい。好ましい実施形態において、図1(c)に示すように、旋回部本体110aの軸に垂直な断面形状として平板である。バッフル110bは、様々な方法で成形可能であって、例えば鋳型に材料を流し込んで成形してもよいし、材料を機械加工して成形してもよい。 In one embodiment, the shape of the baffle 110b can take any shape as long as it collides with the swirling flow swirled by the swirling portion and the bubbles are decomposed. For example, the cross-sectional shape perpendicular to the axis of the swivel portion main body 110a may be flat or curved. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 1 (c), the cross-sectional shape is a flat plate perpendicular to the axis of the swivel portion main body 110a. The baffle 110b can be molded by various methods, for example, the material may be poured into a mold and molded, or the material may be machined and molded.

また、バッフル110bの配向(図1(c)で示す傾斜角度A)は、液体導入部103によって導入された液体が旋回部によって旋回流となる形状であれば任意の配向を取り得る。例えば、傾斜角度Aを約90°としてもよいし、0°~90°未満(旋回方向Sに沿った向きに傾斜する)としてもよいし、90°超~180°未満(旋回方向Sとは逆の向きに傾斜する)としてもよい。1つの実施形態において、傾斜角度Aは約30°~約80°、約40°~約80°、約50°~約80°、約30°~約70°、約40°~約70°、または約45°~約65°であり得、気泡の発生および微細化のためには約45°~約65°が好ましい。傾斜角度Aは、バッフルごとに同一であってもよいし、異なっていてもよい。好ましい実施形態において、図1(c)に示すように、旋回方向Sに沿った向きで傾斜角度Aを約60°としているが、本発明はこれに限定されない。 Further, the orientation of the baffle 110b (inclination angle A shown in FIG. 1C) can be any orientation as long as the liquid introduced by the liquid introduction portion 103 has a shape of swirling by the swirling portion. For example, the inclination angle A may be about 90 °, 0 ° to less than 90 ° (inclined in the direction along the turning direction S), or more than 90 ° to less than 180 ° (what is the turning direction S). It may be inclined in the opposite direction). In one embodiment, the tilt angles A are about 30 ° to about 80 °, about 40 ° to about 80 °, about 50 ° to about 80 °, about 30 ° to about 70 °, about 40 ° to about 70 °, Alternatively, it can be from about 45 ° to about 65 °, preferably from about 45 ° to about 65 ° for bubble generation and miniaturization. The tilt angle A may be the same for each baffle or may be different. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 1 (c), the inclination angle A is set to about 60 ° in the direction along the turning direction S, but the present invention is not limited thereto.

縮径部101bの内部は中空領域であり、縮径部101bは気液吐出部104に向かうほど直径が小さくなる円錐台形状の筒状体であり、縮径部101bに流れ込んだ気液は、縮径部101b内でその旋回の角速度を増大させていく。縮径部101bの下端部には、混合容器101の内部から気液を排出するための気液吐出部104が形成されている。 The inside of the reduced diameter portion 101b is a hollow region, and the reduced diameter portion 101b is a truncated cone-shaped cylindrical body whose diameter becomes smaller toward the gas / liquid discharge portion 104, and the air / liquid flowing into the reduced diameter portion 101b is The angular velocity of the turning is increased in the reduced diameter portion 101b. At the lower end of the reduced diameter portion 101b, a gas / liquid discharge portion 104 for discharging air / liquid from the inside of the mixing container 101 is formed.

次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.

気液混合装置100に供給された気体Arは気体導入部102から液体通路111を介して旋回通路Rpに導入される。また、気液混合装置100に供給された液体Waは、液体導入部103を介して旋回部本体110aの外周面の接線方向から旋回通路Rpに供給される。旋回通路Rpに供給された液体Waは、筐体円筒部101aの上部で液体通路111から吹き出される気体Arと混合され、気体Arを含む液体Wa(気液M1)として旋回部本体110aの外周面に沿って旋回しながら、気液吐出部104に向かって流れていく。 The gas Ar supplied to the gas-liquid mixing device 100 is introduced from the gas introduction unit 102 into the swirling passage Rp via the liquid passage 111. Further, the liquid Wa supplied to the gas-liquid mixing device 100 is supplied to the swivel passage Rp from the tangential direction of the outer peripheral surface of the swivel portion main body 110a via the liquid introduction portion 103. The liquid Wa supplied to the swirling passage Rp is mixed with the gas Ar blown out from the liquid passage 111 at the upper part of the housing cylindrical portion 101a, and is formed as a liquid Wa (gas-liquid M1) containing the gas Ar on the outer periphery of the swirling portion main body 110a. While swirling along the surface, it flows toward the gas-liquid discharge portion 104.

このように気液M1が旋回部本体110aの外周面に沿って旋回しながら気液吐出部104に向かって流れていく途中で、旋回部本体110aの溝121に設けられているバッフル110bに衝突することとなり、気液M1に含まれる気泡はより細かく分解されることとなる。 While the gas-liquid M1 is swirling along the outer peripheral surface of the swirl portion main body 110a and flowing toward the gas-liquid discharge portion 104 in this way, it collides with the baffle 110b provided in the groove 121 of the swivel portion main body 110a. Therefore, the bubbles contained in the gas-liquid M1 will be decomposed more finely.

筐体円筒部101aの旋回通路Rpを通過した気液M1は筐体円錐台部(縮径部)101bに至ると、筐体円錐台部101bでは、内径が気液吐出部104に向かって小さくなっていることから、旋回角速度が増大し、気液M1は縮径部101bの内周面に引き寄せられ、縮径101bの中央部分に負圧が発生する。気液M1が気液吐出部104から吐出される際に、縮径部101bによって旋回角速度が増大された気液M1の流れによって大きなせん断力が発生するため、そのせん断力によって気液M1に含まれる気泡は、より細かく分解される。 When the gas-liquid M1 that has passed through the swirling passage Rp of the housing cylindrical portion 101a reaches the chassis cone base portion (diameter-reduced portion) 101b, the inner diameter of the housing cone base portion 101b decreases toward the gas-liquid discharge portion 104. Therefore, the turning angle speed increases, the gas-liquid M1 is attracted to the inner peripheral surface of the reduced diameter portion 101b, and a negative pressure is generated in the central portion of the reduced diameter portion 101b. When the gas-liquid M1 is discharged from the gas-liquid discharge unit 104, a large shearing force is generated by the flow of the gas-liquid M1 whose turning angle speed is increased by the diameter-reduced portion 101b. The bubbles are broken down more finely.

本実施形態1によれば、気液混合装置100は、気体Arと液体Waとの混合を行うための混合容器(容器本体)101と、気体Arと液体Waとを含む気液M1を旋回させるための旋回部(流路形成体)110とを備え、混合容器101の内壁面と旋回部110の外周面との間には、液体および気体を旋回させながら流すための旋回流路Rpを形成し、旋回部110の表面には、円周方向に沿った溝121を軸方向に一定間隔で形成し、溝121内に旋回部本体110aの軸周りに一定の間隔でバッフル110bを配置したので、気液M1が旋回部本体110aの外周面に沿って旋回しながら気液吐出部104に向かって流れていく途中で、旋回部本体110aの溝121に設けられているバッフル110bに衝突することとなり、気液M1に含まれる気泡はより細かく分割されることとなる。このように、本発明の気液混合装置100は、旋回部110に突出部(バッフル110b)を備えることにより、突出部(バッフル110b)を備えない場合に比べて微細な気泡を効率的に生成することができるため、気液混合装置および微細気泡発生システムの小型化を図ることが可能となる。また、本発明の気液混合装置は気体と液体とを混合し気液を生成するという気液混合装置本来の機能に加えて、混合された気液に含まれる気泡を微細化するという新たな機能を有することができる。 According to the first embodiment, the gas-liquid mixing device 100 swirls the mixing container (container body) 101 for mixing the gas Ar and the liquid Wa, and the gas-liquid M1 containing the gas Ar and the liquid Wa. A swirling flow path Rp for swirling and flowing a liquid and a gas is formed between the inner wall surface of the mixing container 101 and the outer peripheral surface of the swirling portion 110. On the surface of the swivel portion 110, grooves 121 along the circumferential direction are formed at regular intervals in the axial direction, and baffles 110b are arranged in the grooves 121 around the axis of the swivel portion main body 110a at regular intervals. While the gas / liquid M1 is swirling along the outer peripheral surface of the swirling portion main body 110a and flowing toward the gas / liquid discharging portion 104, it collides with the baffle 110b provided in the groove 121 of the swirling portion main body 110a. Therefore, the bubbles contained in the gas-liquid M1 are further divided. As described above, the gas-liquid mixing device 100 of the present invention is provided with the protruding portion (baffle 110b) in the swirling portion 110, so that fine bubbles are efficiently generated as compared with the case where the protruding portion (baffle 110b) is not provided. Therefore, it is possible to reduce the size of the gas-liquid mixing device and the fine bubble generation system. Further, in addition to the original function of the gas-liquid mixing device of mixing gas and liquid to generate gas and liquid, the gas-liquid mixing device of the present invention has a new function of refining bubbles contained in the mixed gas and liquid. Can have a function.

(実施形態2-ポンプ装置)
図2は、本発明の実施形態2によるポンプ装置を説明するための図であり、図2(a)は、ポンプ装置200の外観を示し、図2(b)は、図2(a)のIIb-IIb線断面の構造を示し、図2(c)は、図2(b)のIIc-IIc線断面の構造を示す。
(Embodiment 2-Pump device)
FIG. 2 is a diagram for explaining the pump device according to the second embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) shows the appearance of the pump device 200, and FIG. 2 (b) shows FIG. 2 (a). The structure of the IIb-IIb line cross section is shown, and FIG. 2 (c) shows the structure of the IIc-IIc line cross section of FIG. 2 (b).

この実施形態2によるポンプ装置200は、図2(a)に示すように、ポンプ本体200aと、ポンプ本体200aを駆動するポンプ駆動部201aとを有する。ポンプ本体200aは円筒状の筐体(ポンプ筐体)201を有し、ポンプ筐体201には気液をポンプ筐体201内に吸入するためのポンプ吸入部202およびポンプ筐体201内から外部に気液を吐出するポンプ吐出部203が設けられている。 As shown in FIG. 2A, the pump device 200 according to the second embodiment has a pump main body 200a and a pump drive unit 201a for driving the pump main body 200a. The pump main body 200a has a cylindrical housing (pump housing) 201, and the pump housing 201 has a pump suction unit 202 for sucking gas and liquid into the pump housing 201 and external from the inside of the pump housing 201. Is provided with a pump discharge unit 203 for discharging air and liquid.

図2(b)および図2(c)に示すように、ポンプ筐体201内には、吸入された気液が旋回するように回転する回転部であるフィン回転体(羽根車)211が設けられており、フィン回転体211は、フィン回転部211を回転させる駆動部であるポンプ駆動部201aに回転体駆動軸201bを介して取り付けられている。 As shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), a fin rotating body (impeller) 211, which is a rotating portion that rotates so that the sucked air and liquid swirls, is provided in the pump housing 201. The fin rotating body 211 is attached to the pump driving unit 201a, which is a driving unit for rotating the fin rotating unit 211, via the rotating body drive shaft 201b.

フィン回転体211は、回転体駆動軸201bに固定された軸側回転板211aと、軸側回転板211aに対向するように配置された対向回転板211bと、軸側回転板211aと対向回転板211bとの間に取り付けられた少なくとも1つの遠心フィン211cとを有する。 The fin rotating body 211 includes a shaft-side rotating plate 211a fixed to the rotating body drive shaft 201b, an opposed rotating plate 211b arranged so as to face the shaft-side rotating plate 211a, and a shaft-side rotating plate 211a and an opposed rotating plate 211a. It has at least one centrifugal fin 211c attached between it and 211b.

1つの実施形態において、遠心フィン211cの形状は、ポンプ吸入部202から吸入された気液に遠心力を与えて旋回流を生成できる範囲で任意の形状を取り得る。例えば、回転体駆動軸201bに垂直な断面形状において、平板状であってもよいし、所定の曲率半径を有する湾曲板状であってもよい。好ましい実施形態において、遠心フィン211cは、図2(c)に示すように、回転体駆動軸201bに垂直な断面形状として円弧状である湾曲板であるが、本発明はこれに限定されない。また、1つの実施形態において、遠心フィン211cの形状は、回転体駆動軸201bの軸方向に沿ってフラットであってもよいし、捻じれたらせん状であってもよい。好ましい実施形態において、遠心フィン211cの形状は、回転体駆動軸201bの軸方向に沿ってらせん状である。このようにすることで、ポンプ装置100による気液の吸引力をさらに向上させることができる。 In one embodiment, the shape of the centrifugal fins 211c can be any shape as long as centrifugal force can be applied to the gas and liquid sucked from the pump suction unit 202 to generate a swirling flow. For example, the cross-sectional shape perpendicular to the rotating body drive shaft 201b may be a flat plate shape or a curved plate shape having a predetermined radius of curvature. In a preferred embodiment, the centrifugal fin 211c is a curved plate having an arcuate cross-sectional shape perpendicular to the rotating body drive shaft 201b, as shown in FIG. 2 (c), but the present invention is not limited thereto. Further, in one embodiment, the shape of the centrifugal fins 211c may be flat along the axial direction of the rotating body drive shaft 201b, or may be a twisted spiral shape. In a preferred embodiment, the shape of the centrifugal fins 211c is spiral along the axial direction of the rotating body drive shaft 201b. By doing so, the suction force of the gas and liquid by the pump device 100 can be further improved.

複数の遠心フィン211cを設ける実施形態において、遠心フィン211cと遠心フィン211cとの間隔は、約10mm~約50mm、約15mm~約40mm、または、約20mm~約30mmであるが、本発明はこれに限定されない。当業者は、ポンプ装置100の大きさ、ポンプ装置100の出力などにより適切な間隔を選択することができる。 In the embodiment in which the plurality of centrifugal fins 211c are provided, the distance between the centrifugal fins 211c and the centrifugal fins 211c is about 10 mm to about 50 mm, about 15 mm to about 40 mm, or about 20 mm to about 30 mm. Not limited to. Those skilled in the art can select an appropriate interval depending on the size of the pump device 100, the output of the pump device 100, and the like.

1つの実施形態において、遠心フィン211cの枚数は、1枚~20枚、4枚~16枚、6枚~14枚、または10枚~12枚であり得る。遠心フィン211cを回転体駆動軸201bの軸周りに一定の間隔で10~12枚(図2(c)の例では12枚)配置すると、効果的に気泡の微細化が達成できた。 In one embodiment, the number of centrifugal fins 211c can be 1 to 20, 4 to 16, 6 to 14, or 10 to 12. By arranging 10 to 12 centrifugal fins 211c around the axis of the rotating body drive shaft 201b at regular intervals (12 in the example of FIG. 2C), finer bubbles could be effectively achieved.

また、遠心フィン211cの配向(図2(c)で示す傾斜角度B)はポンプ吸入部202から吸入された気液に遠心力を与えることができる範囲で任意の配向を取り得る。例えば、回転体駆動軸201bの回転方向と垂直(傾斜角度Bが約90°)の向きであってもよいし、回転方向に沿った向きに傾斜(傾斜角度Bが0°超~90°未満)させてもよいし、回転方向とは逆の向きに傾斜(傾斜角度Bを90°超~180°未満)させてもよい。1つの実施形態において、傾斜角度Bは約120°~約170°、約130°~約170°、約130°~約160°、約120°~約150°、約120°~約140、または約130°~約140°であり得る。傾斜角度Bは、遠心フィンごとに同一であってもよいし、異なっていてもよい。好ましい実施形態において、図2(c)に示すように、回転体駆動軸201bの回転方向Xとは逆方向に沿った向きで傾斜角度Bを約135°としているが、本発明はこれに限定されない。 Further, the orientation of the centrifugal fins 211c (inclination angle B shown in FIG. 2C) can take any orientation within a range in which centrifugal force can be applied to the gas and liquid sucked from the pump suction unit 202. For example, the orientation may be perpendicular to the rotation direction of the rotating body drive shaft 201b (inclination angle B is about 90 °), or the orientation along the rotation direction (inclination angle B is more than 0 ° to less than 90 °). ), Or it may be tilted in the direction opposite to the rotation direction (tilt angle B is more than 90 ° to less than 180 °). In one embodiment, the tilt angle B is about 120 ° to about 170 °, about 130 ° to about 170 °, about 130 ° to about 160 °, about 120 ° to about 150 °, about 120 ° to about 140, or It can be from about 130 ° to about 140 °. The inclination angle B may be the same or different for each centrifugal fin. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 2C, the tilt angle B is set to about 135 ° in a direction opposite to the rotation direction X of the rotating body drive shaft 201b, but the present invention is limited to this. Not done.

遠心フィン211cの配向(傾斜角度B)は、遠心フィン211cが所定の曲率半径を有する湾曲板状であった場合、その曲率半径によって決まる。曲率半径(傾斜角度B)を大きくしすぎると流体圧力が上がり旋回流速は早くなるため効率的に気泡の微細化は図れるが、キャビテーションの発生を誘因し、安定した気液供給の妨げになることもある。また曲率半径(傾斜角度B)を小さくしすぎると逆に流体圧力は下がって旋回流速が遅くなるため気泡の微細化が非効率となることがあるが、キャビテーションの発生は抑制され、安定した気液供給を行うことができる。当業者は、求められる微細気泡の効率性および気液供給の安定性に基づいて、遠心フィン211cの配向(傾斜角度B)を適切に選択することができる。例えば、遠心フィン211cの曲率半径の大きさは、インペラ212の外形の大きさの約1/4~約1/1、約1/3~約3/4、または約1/2~約2/3であり得る。 The orientation (inclination angle B) of the centrifugal fins 211c is determined by the radius of curvature of the centrifugal fins 211c when it has a curved plate shape having a predetermined radius of curvature. If the radius of curvature (inclination angle B) is made too large, the fluid pressure rises and the swirling flow velocity becomes faster, so bubbles can be efficiently miniaturized, but it induces cavitation and hinders stable air and liquid supply. There is also. If the radius of curvature (inclination angle B) is made too small, the fluid pressure will decrease and the swirling flow velocity will slow down, which may result in inefficiency in the miniaturization of bubbles. Liquid supply can be performed. Those skilled in the art can appropriately select the orientation (inclination angle B) of the centrifugal fins 211c based on the required efficiency of fine bubbles and the stability of air-liquid supply. For example, the size of the radius of curvature of the centrifugal fin 211c is about 1/4 to about 1/1, about 1/3 to about 3/4, or about 1/2 to about 2 / of the size of the outer shape of the impeller 212. It can be 3.

遠心フィン211cの配置は、ポンプ吸入部202から吸入された気液に遠心力を与えて旋回流を生成することができる範囲で任意の位置に任意の数を配置することが可能である。たとえば、1つの遠心フィン211cを配置してもよいし、複数の遠心フィン211cを回転体駆動軸201bの円周方向に一定間隔で配置してもよいし、複数の遠心フィン211cを回転体駆動軸201bの円周方向にそれぞれ異なる間隔で配置してもよい。好ましい実施形態において、図2(c)に示すように、回転体駆動軸201bの円周方向に沿って4つの遠心フィン211cを一定間隔で配置しているが、本発明はこれに限定されない。遠心フィン211cは、回転体駆動軸201bが矢印Xの方向に回転したとき、ポンプ吸入部202からフィン回転体211内に流れ込んだ気液を、ポンプ筐体201内を円弧状の遠心フィン211cに沿ってポンプ筐体201の外側に向かって移動させる。 As for the arrangement of the centrifugal fins 211c, an arbitrary number can be arranged at an arbitrary position within a range in which a centrifugal force can be applied to the gas and liquid sucked from the pump suction unit 202 to generate a swirling flow. For example, one centrifugal fin 211c may be arranged, a plurality of centrifugal fins 211c may be arranged at regular intervals in the circumferential direction of the rotating body drive shaft 201b, or a plurality of centrifugal fins 211c may be driven by the rotating body. They may be arranged at different intervals in the circumferential direction of the shaft 201b. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 2C, four centrifugal fins 211c are arranged at regular intervals along the circumferential direction of the rotating body drive shaft 201b, but the present invention is not limited thereto. When the rotating body drive shaft 201b rotates in the direction of the arrow X, the centrifugal fins 211c transfer the gas and liquid flowing into the fin rotating body 211 from the pump suction unit 202 into the arcuate centrifugal fins 211c in the pump housing 201. It is moved toward the outside of the pump housing 201 along the line.

さらに、ポンプ筐体201の内壁にはその内周面に沿って少なくとも1つの突出部であるインペラ(バッフル)212が配置されている。インペラ212の形状は、遠心フィン211cによる遠心力によってポンプ筐体201の外側に向かって旋回された気液と衝突することができる範囲で任意の形状を取り得る。インペラ212の形状は、例えば、ポンプ筐体201の軸に垂直な断面形状として、平板状であってもよいし、所定の曲率半径を有する湾曲板状であってもよい。好ましい実施形態において、図2(c)に示すように、ポンプ筐体201の軸に垂直な断面形状として平板状であるが、本発明はこれに限定されない。また、1つの実施形態において、遠心フィン211cの形状は、回転体駆動軸201bの軸方向に沿ってフラットであってもよいし、捻じれたらせん状であってもよい。好ましい実施形態において、遠心フィン211cの形状は、回転体駆動軸201bの軸方向に沿ってらせん状である。このようにすることで、ポンプ装置100による気液の吸引力をさらに向上させることができる。 Further, an impeller (baffle) 212, which is at least one protrusion, is arranged on the inner wall of the pump housing 201 along the inner peripheral surface thereof. The shape of the impeller 212 can be any shape as long as it can collide with the gas and liquid swirled toward the outside of the pump housing 201 by the centrifugal force of the centrifugal fins 211c. The shape of the impeller 212 may be, for example, a flat plate shape or a curved plate shape having a predetermined radius of curvature as a cross-sectional shape perpendicular to the axis of the pump housing 201. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 2C, the pump housing 201 has a flat cross-sectional shape perpendicular to the axis, but the present invention is not limited thereto. Further, in one embodiment, the shape of the centrifugal fins 211c may be flat along the axial direction of the rotating body drive shaft 201b, or may be a twisted spiral shape. In a preferred embodiment, the shape of the centrifugal fins 211c is spiral along the axial direction of the rotating body drive shaft 201b. By doing so, the suction force of the gas and liquid by the pump device 100 can be further improved.

また、インペラ212の配向(図2(c)に示す傾斜角度C)は、遠心フィン211cによる遠心力によってポンプ筐体201の外側に向かって旋回された気液と衝突することができる範囲で任意の配向を取り得る。例えば、回転方向Xと垂直(傾斜角度Cが約90°)の向きであってもよいし、回転方向Xに沿った向きに傾斜(傾斜角度Cが0°超~90°未満)させてもよいし、回転方向Xとは逆の向きに傾斜(傾斜角度Cを90°超~180°未満)させてもよい。1つの実施形態において、傾斜角度Cは約30°~約80°、約40°~約80°、約50°~約80°、約30°~約70°、約40°~約70°、または約45°~約60°であり得る。傾斜角度Cは、インペラ212ごとに同一であってもよいし、異なっていてもよい。好ましい実施形態において、図2(c)に示すように、インペラ212は回転方向Xに沿った向きで傾斜角度Cを約60°としているが、本発明はこれに限定されない。傾斜角度Cが約30°以下になると、ポンプ筐体201とインペラ212により形成されるスペースが小さくなりすぎて、遠心フィン211cにより旋回された旋回流が良好にスペースに入り込むことが困難となり所望の乱流の発生が行えなくなる。 Further, the orientation of the impeller 212 (inclination angle C shown in FIG. 2C) is arbitrary as long as it can collide with the gas and liquid swirled toward the outside of the pump housing 201 by the centrifugal force of the centrifugal fins 211c. Can be oriented. For example, it may be oriented perpendicular to the rotation direction X (inclination angle C is about 90 °), or may be inclined in a direction along the rotation direction X (inclination angle C is more than 0 ° to less than 90 °). Alternatively, it may be tilted in the direction opposite to the rotation direction X (the tilt angle C is more than 90 ° and less than 180 °). In one embodiment, the tilt angles C are about 30 ° to about 80 °, about 40 ° to about 80 °, about 50 ° to about 80 °, about 30 ° to about 70 °, about 40 ° to about 70 °, Or it can be from about 45 ° to about 60 °. The inclination angle C may be the same or different for each impeller 212. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 2 (c), the impeller 212 is oriented along the rotation direction X and has an inclination angle C of about 60 °, but the present invention is not limited thereto. When the inclination angle C is about 30 ° or less, the space formed by the pump housing 201 and the impeller 212 becomes too small, and it becomes difficult for the swirling flow swirled by the centrifugal fins 211c to enter the space well, which is desired. Turbulence cannot be generated.

インペラ212の配向(傾斜角度C)は、インペラ212が所定の曲率半径を有する湾曲板状であった場合、その曲率半径によって決まる。曲率半径(傾斜角度C)を大きくしすぎると流体圧力が上がり旋回流速は早くなるため効率的に気泡の微細化は図れるが、キャビテーションの発生を誘因し、安定した気液供給の妨げになることがある。また曲率半径(傾斜角度C)小さくしすぎると逆に流体圧力は下がって旋回流速が遅くなるため気泡の微細化が非効率となることもあるが、キャビテーションの発生は抑制され、安定した気液供給を行うことができる。求められる微細気泡の効率性および気液供給の安定性に基づいて、当業者は、インペラ212の配向(傾斜角度C)を適切に選択することができる。例えば、インペラ212の曲率半径の大きさは、インペラ212の外形の大きさの約1/
4~約1/1、約1/3~約3/4、または約1/2~約2/3でありえる。
The orientation (inclination angle C) of the impeller 212 is determined by the radius of curvature of the impeller 212 when it has a curved plate shape having a predetermined radius of curvature. If the radius of curvature (inclination angle C) is made too large, the fluid pressure rises and the swirling flow velocity becomes faster, so bubbles can be efficiently miniaturized, but it induces cavitation and hinders stable air and liquid supply. There is. If the radius of curvature (inclination angle C) is too small, the fluid pressure will decrease and the swirling flow velocity will slow down, which may result in inefficiency in the miniaturization of bubbles. Can supply. Those skilled in the art can appropriately select the orientation (inclination angle C) of the impeller 212 based on the required efficiency of fine bubbles and the stability of gas and liquid supply. For example, the size of the radius of curvature of the impeller 212 is about 1 / of the size of the outer shape of the impeller 212.
It can be 4 to about 1/1, about 1/3 to about 3/4, or about 1/2 to about 2/3.

1つの実施形態において、遠心フィン211cの配向とインペラ212の配向との関係は任意の関係を取り得る。たとえば、遠心フィン211cとインペラ212との配向が同じであってもよいし、遠心フィン211cとインペラ212との配向が異なっていてもよい。好ましい実施形態において、遠心フィン211cが回転し、遠心フィン211cの先端とインペラ212の先端とが向かい合ったときに、遠心フィン211cとインペラ212が略直線となる。このように直線とすることにより、ポンプ筐体201の内壁とインペラ212のスペースに円滑に旋回流が流れ込むことができる。 In one embodiment, the relationship between the orientation of the centrifugal fins 211c and the orientation of the impeller 212 can be arbitrary. For example, the orientations of the centrifugal fins 211c and the impeller 212 may be the same, or the orientations of the centrifugal fins 211c and the impeller 212 may be different. In a preferred embodiment, when the centrifugal fin 211c rotates and the tip of the centrifugal fin 211c and the tip of the impeller 212 face each other, the centrifugal fin 211c and the impeller 212 become a substantially straight line. By making the straight line in this way, the swirling flow can smoothly flow into the space between the inner wall of the pump housing 201 and the impeller 212.

インペラ212の配置は、遠心フィン211cによる遠心力によってポンプ筐体201の外側に向かって旋回された気液と衝突することができる範囲で任意の位置に任意の数を配置することが可能である。たとえば、1つのインペラ212を配置してもよいし、複数のインペラ212をポンプ筐体201の円周方向に沿って一定間隔で配置してもよいし、複数のインペラ212をポンプ筐体201の円周方向に沿ってそれぞれ異なる間隔で配置してもよい。好ましい実施形態において、図2(c)に示すように、ポンプ筐体201の円周方向に沿って10枚のインペラ212を一定間隔で配置しているが、本発明はこれに限定されない。 As for the arrangement of the impeller 212, it is possible to arrange an arbitrary number at an arbitrary position within a range that can collide with the gas and liquid swirled toward the outside of the pump housing 201 by the centrifugal force of the centrifugal fins 211c. .. For example, one impeller 212 may be arranged, a plurality of impellers 212 may be arranged at regular intervals along the circumferential direction of the pump housing 201, and a plurality of impellers 212 may be arranged in the pump housing 201. They may be arranged at different intervals along the circumferential direction. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 2C, 10 impellers 212 are arranged at regular intervals along the circumferential direction of the pump housing 201, but the present invention is not limited thereto.

1つの実施形態において、遠心フィン211cとインペラ212との間の小さな隙間(クリアランス)は、任意の値を取り得る。隙間を小さくしすぎると旋回流速は上がるが吐出水量が低下し、所望の気液吐出量を確保できなくなる。逆に隙間を大きくしすぎると所望の気液吐出量を確保することはできるが、旋回流速が下がり遠心フィン211cとインペラ212との間で所望の乱流が得られず気泡の微細化が困難となる。求められる気液吐出量および微細気泡径などの条件に基づいて、遠心フィン211cとインペラ212との間の隙間を選択する。たとえば、隙間の距離は約0.5mm~約5mm、約0.7mm~約3mm、または約1mm~約2mmである。 In one embodiment, the small clearance between the centrifugal fin 211c and the impeller 212 can take any value. If the gap is made too small, the swirling flow velocity will increase, but the amount of discharged water will decrease, and it will not be possible to secure the desired amount of gas and liquid discharged. On the contrary, if the gap is made too large, the desired gas-liquid discharge amount can be secured, but the swirling flow velocity decreases and the desired turbulence cannot be obtained between the centrifugal fin 211c and the impeller 212, making it difficult to miniaturize the bubbles. Will be. The gap between the centrifugal fin 211c and the impeller 212 is selected based on the required air-liquid discharge amount and the fine bubble diameter. For example, the gap distance is about 0.5 mm to about 5 mm, about 0.7 mm to about 3 mm, or about 1 mm to about 2 mm.

このような構造のポンプ装置200では、ポンプ駆動部201aによりポンプ本体200aの回転部であるフィン回転体211が駆動され、気泡を含む気液M1がポンプ吸入部202からポンプ筐体201内に供給されている状態では、フィン回転体211の回転によりポンプ筐体201内の気液M1は、ポンプ筐体201内で旋回する。このように気液M1がポンプ筐体201内で旋回すると、遠心力によりポンプ筐体201内の気液M1は、ポンプ筐体201内を旋回しながら、ポンプ筐体201の中心からポンプ筐体201の内壁面側に引き寄せられ、ポンプ筐体201の内壁に設けられているインペラ212に衝突することとなる。このように気液M1がインペラ212に衝突することで、気液M1に含まれる気泡はより細かく分割されることとなる。また、遠心フィン211cとインペラ212との間の小さな隙間に存在する気液は遠心フィン211cによる遠心力をせん断力として受けることにより、気泡がより細かく分解されることとなる。このように、本発明のポンプ装置200は、ポンプ本体200aの内壁に突出部(インペラ212)を設けることにより、突出部(インペラ212)を設けない場合に比べて微細な気泡を効率的に生成することができるため、ポンプ装置および微細気泡発生システムの小型化を図ることが可能となる。また、本発明のポンプ装置200は、気液を吸入し、外部に気液を吐出するポンプ本来の機能に加えて、気液に含まれる気泡を微細化するという新たな機能を有する。 In the pump device 200 having such a structure, the fin rotating body 211, which is a rotating part of the pump body 200a, is driven by the pump driving part 201a, and the gas-liquid M1 containing air bubbles is supplied from the pump suction part 202 into the pump housing 201. In this state, the gas-liquid M1 in the pump housing 201 is swirled in the pump housing 201 due to the rotation of the fin rotating body 211. When the gas-liquid M1 swirls in the pump housing 201 in this way, the gas-liquid M1 in the pump housing 201 swirls in the pump housing 201 due to centrifugal force, and the pump housing starts from the center of the pump housing 201. It is attracted to the inner wall surface side of the 201 and collides with the impeller 212 provided on the inner wall surface of the pump housing 201. When the gas-liquid M1 collides with the impeller 212 in this way, the bubbles contained in the gas-liquid M1 are further divided. Further, the gas and liquid existing in the small gap between the centrifugal fins 211c and the impeller 212 receive the centrifugal force of the centrifugal fins 211c as a shearing force, so that the bubbles are decomposed more finely. As described above, in the pump device 200 of the present invention, by providing the protruding portion (impeller 212) on the inner wall of the pump main body 200a, fine bubbles are efficiently generated as compared with the case where the protruding portion (impeller 212) is not provided. Therefore, it is possible to reduce the size of the pump device and the fine bubble generation system. Further, the pump device 200 of the present invention has a new function of miniaturizing air bubbles contained in the gas and liquid in addition to the original function of the pump that sucks the air and liquid and discharges the gas and liquid to the outside.

(実施形態3-気泡微細化装置)
図3は、本発明の実施形態3による気泡微細化装置300を説明するための図であり、図3(a)は、気泡微細化装置300の外観を示し、図3(b)は、図3(a)のIIIb-IIIb線断面の構造を示し、図3(c)は、図3(b)のIIIc部分を拡大して示す。
(Embodiment 3-Bubble Miniaturization Device)
FIG. 3 is a diagram for explaining the bubble miniaturization device 300 according to the third embodiment of the present invention, FIG. 3A shows the appearance of the bubble miniaturization device 300, and FIG. 3B is a diagram. The structure of the line cross section IIIb-IIIb of 3 (a) is shown, and FIG. 3 (c) shows an enlarged part IIIc of FIG. 3 (b).

この実施形態3による気泡微細化装置300は、図3(a)および図3(b)に示すように、気泡微細化装置本体であり内壁と外壁を有する外側筒状体310と気液を旋回させる旋回部である内側柱状体320と気液を外側筒状体310内部に導入するための気液導入部301と外側筒状体310内部から気液を外部に吐出するための気液吐出部302とを有する。ここで、気液導入部301は、外側筒状体310の一端に設けられており、気液吐出部302は、外側筒状体310の他端に設けられている。 As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the bubble miniaturization device 300 according to the third embodiment swirls gas and liquid with the outer tubular body 310 which is the main body of the bubble miniaturization device and has an inner wall and an outer wall. An inner columnar body 320, which is a swirling part, a gas / liquid introduction part 301 for introducing air / liquid into the outer tubular body 310, and a gas / liquid discharge part for discharging air / liquid from the inside of the outer tubular body 310 to the outside. It has 302. Here, the gas / liquid introduction portion 301 is provided at one end of the outer tubular body 310, and the gas / liquid discharge portion 302 is provided at the other end of the outer tubular body 310.

外側筒状体310と内側柱状体320とは、図3(b)に示すように、外側筒状体310内に内側柱状体320が嵌合することにより、気液M2を旋回させながら外側筒状体310の一端側から他端側へ流すための旋回通路Rp2を形成している。 As shown in FIG. 3B, the outer tubular body 310 and the inner columnar body 320 are formed by fitting the inner columnar body 320 into the outer tubular body 310 so that the gas-liquid M2 is swirled and the outer cylinder is swirled. A swivel passage Rp2 for flowing from one end side to the other end side of the shape 310 is formed.

図4は、図3(b)に示す気泡微細化装置300の部品を説明するための図であり、図4(a)は、気泡微細化装置300の外側筒状体310を示し、図4(b)は、気泡微細化装置300を構成する内側柱状体320を示す。 FIG. 4 is a diagram for explaining the parts of the bubble miniaturization device 300 shown in FIG. 3 (b), and FIG. 4 (a) shows the outer tubular body 310 of the bubble miniaturization device 300, which is shown in FIG. (B) shows the inner columnar body 320 constituting the bubble miniaturization device 300.

外側筒状体310は、気液導入部301を有する導入側周壁部311と、気液吐出部302を有する吐出側周壁部313と、導入側周壁部311と吐出側周壁部313との間に位置する外側筒状体310の略軸方向に沿って配列された筒状体凹凸部312とを有する。1つの実施形態において、筒状体凹凸部312に設けられる凹凸の形状は、任意の形状を取り得る。例えば、外側筒状体310の軸方向の断面(図4(a)に示す断面)において、例えば、四角状であってもよいし、三角状であってもよいし、半円状であってもよい。1つの実施形態において、筒状体凹凸部312に設けられる凹凸の外側筒状体310の軸方向の配置間隔は任意であり得る。例えば、一定間隔であってもよいし、配置する場所によって凹凸の間隔を異ならせてもよいし、らせん状であってもよい。例えば、筒状体凹凸部312に設けられる凹凸の外側筒状体310の軸方向の配置間隔は、一定間隔であって、約0.5~約7mm、約1~約5mm、約2~約3mmである。好ましい実施形態において、図3(c)に示すように、筒状体凹凸部312に設けられる凹凸は、らせん状であるねじ溝312aであって、後述される柱状体凹凸部に設けられる凹凸と入れ子状態となるように配置されているが、本発明はこれに限定されない。 The outer cylindrical body 310 is between the introduction side peripheral wall portion 311 having the gas / liquid introduction portion 301, the discharge side peripheral wall portion 313 having the gas / liquid discharge portion 302, and the introduction side peripheral wall portion 311 and the discharge side peripheral wall portion 313. It has a cylindrical body uneven portion 312 arranged along a substantially axial direction of the outer tubular body 310 to be located. In one embodiment, the shape of the concavo-convex provided on the cylindrical concavo-convex portion 312 can be any shape. For example, in the axial cross section (cross section shown in FIG. 4A) of the outer cylindrical body 310, for example, it may be square, triangular, or semicircular. May be good. In one embodiment, the axial arrangement interval of the outer cylindrical body 310 of the unevenness provided on the cylindrical body uneven portion 312 may be arbitrary. For example, the intervals may be constant, the intervals between the irregularities may be different depending on the place where they are arranged, or they may be spiral. For example, the arrangement interval in the axial direction of the outer tubular body 310 of the unevenness provided on the cylindrical body uneven portion 312 is about 0.5 to about 7 mm, about 1 to about 5 mm, and about 2 to about 2 to about. It is 3 mm. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 3C, the unevenness provided on the tubular body uneven portion 312 is a spiral thread groove 312a, and the unevenness provided on the columnar body uneven portion described later. Although arranged to be nested, the invention is not limited to this.

内側柱状体320は、外側筒状体310の導入側周壁部311に嵌合する導入側端部321と、外側筒状体310の吐出側周壁部313に嵌合する吐出側端部325と、外側筒状体310の筒状体凹凸部312に対向する柱状体凹凸部323とを有する。 The inner columnar body 320 has an introduction side end portion 321 that fits into the introduction side peripheral wall portion 311 of the outer tubular body 310, and a discharge side end portion 325 that fits into the discharge side peripheral wall portion 313 of the outer tubular body 310. It has a columnar body concavo-convex portion 323 facing the tubular body concavo-convex portion 312 of the outer tubular body 310.

1つの実施形態において、柱状体凹凸部323に設けられる凹凸の形状は、任意の形状を取り得る。例えば、内側柱状体320の軸方向の断面(図4(b)に示す断面)において、例えば、四角状であってもよいし、三角状であってもよいし、半円状であってもよい。1つの実施形態において、柱状体凹凸部323に設けられる凹凸の内側柱状体320の軸方向の配置間隔は任意であり得る。例えば、一定間隔であってもよいし、配置する場所によって凹凸の間隔を異ならせてもよいし、らせん状であってもよい。 In one embodiment, the shape of the unevenness provided on the columnar body uneven portion 323 can be any shape. For example, in the axial cross section (cross section shown in FIG. 4B) of the inner columnar body 320, for example, it may be square, triangular, or semicircular. good. In one embodiment, the axial arrangement interval of the inner columnar body 320 of the unevenness provided on the columnar body uneven portion 323 may be arbitrary. For example, the intervals may be constant, the intervals between the irregularities may be different depending on the place where they are arranged, or they may be spiral.

例えば、筒状体凹凸部312に設けられる凹凸の外側筒状体310の軸方向の配置間隔は、一定間隔であって、約0.5~約7mm、約1~約5mm、約2~約3mmである。好ましい実施形態において、図3(c)に示すように、柱状体凹凸部323に設けられる凹凸は、らせん状であるねじ山323aであって、筒状体凹凸部312に設けられるねじ溝312aと入れ子状態となるように配置されているが、本発明はこれに限定されない。 For example, the arrangement interval in the axial direction of the outer tubular body 310 of the unevenness provided on the cylindrical body uneven portion 312 is about 0.5 to about 7 mm, about 1 to about 5 mm, and about 2 to about 2 to about. It is 3 mm. In a preferred embodiment, as shown in FIG. 3C, the concavo-convex portion provided on the columnar concavo-convex portion 323 is a spiral thread 323a with a thread groove 312a provided on the tubular concavo-convex portion 312. Although arranged to be nested, the invention is not limited to this.

1つの実施形態において、柱状体凹凸部323に設けられるねじ山323aと筒状体凹凸部312に設けられるねじ溝312aとの隙間の距離は任意であり得る。例えば、一定間隔であってもよいし、配置する場所によって凹凸の間隔を異ならせてもよい。例えば、柱状体凹凸部323に設けられるねじ山323aと筒状体凹凸部312に設けられるねじ溝312aとの隙間の距離は、約0.5~約7mm、約1~約5mm、約1.5~約3mmである。 In one embodiment, the distance between the thread 323a provided on the columnar concavo-convex portion 323 and the thread groove 312a provided on the tubular concavo-convex portion 312 may be arbitrary. For example, the intervals may be constant, or the intervals between the irregularities may be different depending on the place where they are arranged. For example, the distances between the thread 323a provided in the columnar concavo-convex portion 323 and the thread groove 312a provided in the tubular concavo-convex portion 312 are about 0.5 to about 7 mm, about 1 to about 5 mm, and about 1. It is 5 to about 3 mm.

内側柱状体320の導入側端部321と柱状体凹凸部323との間の部分は、導入された気液M2に旋回力を与える導入側旋回部322となっており、内側柱状体320の吐出側端部325と柱状体凹凸部323との間の部分は、吐出する気液M3に旋回力を与える吐出側旋回部324となっている。 The portion between the introduction-side end portion 321 of the inner columnar body 320 and the columnar body uneven portion 323 is an introduction-side swivel portion 322 that gives a swirling force to the introduced gas-liquid M2, and discharges the inner columnar body 320. The portion between the side end portion 325 and the columnar body uneven portion 323 is a discharge side swivel portion 324 that gives a swirling force to the discharged gas / liquid M3.

ここで、図3(c)、図4(a)、図4(b)に示すように、柱状体凹凸部323の外周面には、筒状体凹凸部312の内周面に形成されたねじ溝312aとは、入れ子状態となるようにねじの進む方向が逆の関係にねじ山323aが形成されている。外側筒状体310の筒状体凹凸部312の内周面と内側柱状体320の柱状体凹凸部323の外周面とが対向する部分では、外側筒状体310の筒状体凹凸部312のねじ溝312aに沿って旋回しながら外側筒状体310の一端側から他端側に流れる気液M2が、内側柱状体320の柱状体凹凸部323のねじ山323aに衝突するようになっている。 Here, as shown in FIGS. 3 (c), 4 (a), and 4 (b), the outer peripheral surface of the columnar concavo-convex portion 323 is formed on the inner peripheral surface of the tubular concavo-convex portion 312. A thread 323a is formed in a relationship with the thread groove 312a so that the screw advances in the opposite direction so as to be in a nested state. At the portion where the inner peripheral surface of the tubular body uneven portion 312 of the outer tubular body 310 and the outer peripheral surface of the columnar body uneven portion 323 of the inner columnar body 320 face each other, the tubular body uneven portion 312 of the outer tubular body 310 The gas-liquid M2 flowing from one end side to the other end side of the outer cylindrical body 310 while swirling along the thread groove 312a collides with the thread 323a of the columnar body uneven portion 323 of the inner columnar body 320. ..

このような構成の実施形態3による気泡微細化装置300では、気泡微細化装置300に供給された気液M2が、気液導入部301から旋回通路Rp2に導入される。旋回通路Rp2に導入された気液M2は、気液導入部301から導入された勢いによって、外側筒状体310の導入側周壁部311と内側柱状体320の導入側旋回部322との間で旋回力が与えられる。旋回力が与えられた気液M2は、外側筒状体310の筒状体凹凸部312の内周面と内側柱状体320の柱状体凹凸部323の外周面とが対向する部分を通過して、外側筒状体310の吐出側周壁部313と内側柱状体320の吐出側旋回部324との間の部分へ流れ込む。気液M2が、外側筒状体310の筒状体凹凸部312の内周面と内側柱状体320の柱状体凹凸部323の外周面とが対向する部分を通過する際、外側筒状体310の筒状体凹凸部312のねじ溝312aに沿って旋回しながら外側筒状体310の一端側から他端側に流れるので、気液M2は、内側柱状体320の柱状体凹凸部323のねじ山323aに衝突する。この衝突により、気液M2に含まれる気泡はより細かく分割されることとなる。その後、気泡が微細化された気液M3は、外側筒状体310の吐出側周壁部313と内側柱状体320の吐出側旋回部324との間の部分で旋回力が与えられ、気液吐出部302から気泡微細化装置300の外部に排出される。このように、本発明の気泡微細化装置300は、外側筒状体310に凹凸(ねじ溝312a)および/または内側柱状体320に凹凸(ねじ山323a)を備えることにより、外側筒状体310および/または内側柱状体320に凹凸を備えない場合に比べて微細な気泡を効率的に生成することができるため、気泡微細化装置および微細気泡発生システムの小型化を図ることが可能となる。 In the bubble miniaturization device 300 according to the third embodiment having such a configuration, the gas-liquid M2 supplied to the bubble miniaturization device 300 is introduced from the gas-liquid introduction unit 301 into the swirling passage Rp2. The gas-liquid M2 introduced into the swirl passage Rp2 is between the introduction-side peripheral wall portion 311 of the outer tubular body 310 and the introduction-side swivel portion 322 of the inner columnar body 320 due to the momentum introduced from the gas-liquid introduction portion 301. Turning force is given. The gas-liquid M2 to which the swirling force is applied passes through a portion where the inner peripheral surface of the tubular body uneven portion 312 of the outer tubular body 310 and the outer peripheral surface of the columnar body uneven portion 323 of the inner columnar body 320 face each other. , It flows into the portion between the discharge side peripheral wall portion 313 of the outer tubular body 310 and the discharge side swivel portion 324 of the inner columnar body 320. When the gas-liquid M2 passes through a portion where the inner peripheral surface of the tubular body uneven portion 312 of the outer tubular body 310 and the outer peripheral surface of the columnar body uneven portion 323 of the inner columnar body 320 face each other, the outer tubular body 310 Since the gas-liquid M2 flows from one end side to the other end side of the outer tubular body 310 while swirling along the thread groove 312a of the tubular body uneven portion 312, the gas-liquid M2 is the screw of the columnar body uneven portion 323 of the inner columnar body 320. It collides with the mountain 323a. Due to this collision, the bubbles contained in the gas-liquid M2 are further divided. After that, the gas-liquid M3 in which the bubbles are made finer is given a swirling force at the portion between the discharge-side peripheral wall portion 313 of the outer tubular body 310 and the discharge-side swivel portion 324 of the inner columnar body 320, and the gas-liquid discharge is performed. It is discharged from the unit 302 to the outside of the bubble miniaturization device 300. As described above, the bubble micronizing device 300 of the present invention is provided with an unevenness (thread groove 312a) on the outer tubular body 310 and / or an unevenness (thread thread 323a) on the inner columnar body 320, whereby the outer tubular body 310 is provided. And / or since it is possible to efficiently generate fine bubbles as compared with the case where the inner columnar body 320 is not provided with irregularities, it is possible to reduce the size of the bubble miniaturization device and the fine bubble generation system.

気泡微細化装置300は、求められる微細気泡の大きさや量に基づき、必要に応じて複数個(例えば、3個以上)を直列的に連結して用いてもよい。特に、気体の導入を強制式とし、気体導入部102および/またはポンプ装置200と微細気泡化装置300との間の管路から導入する場合には、有効であって多量の微細気泡を発生することが可能となる。 The bubble miniaturization device 300 may be used by connecting a plurality (for example, three or more) in series, if necessary, based on the required size and amount of fine bubbles. In particular, when the gas is introduced by a compulsory type and introduced from the pipeline between the gas introduction unit 102 and / or the pump device 200 and the fine bubble forming device 300, it is effective and a large amount of fine bubbles are generated. Is possible.

(実施形態4-微細気泡発生システム)
本実施形態4による微細気泡発生システム1000は、実施形態1による気液混合装置100と、実施形態2によるポンプ装置200と、実施形態3による気泡微細化装置300とのいずれか1つ以上を備える。1つの実施形態において、本発明の微細気泡発生システムは、実施形態1による気液混合装置100と、実施形態2によるポンプ装置200とを備える。別の実施形態において、本発明の微細気泡発生システムは、実施形態2によるポンプ装置200と、実施形態3による気泡微細化装置300とを備える。別の実施形態において、本発明の微細気泡発生システムは、実施形態1による気液混合装置100と実施形態3による気泡微細化装置300とを備える。
(Embodiment 4-fine bubble generation system)
The fine bubble generation system 1000 according to the fourth embodiment includes one or more of the gas-liquid mixing device 100 according to the first embodiment, the pump device 200 according to the second embodiment, and the bubble miniaturization device 300 according to the third embodiment. .. In one embodiment, the fine bubble generation system of the present invention includes a gas-liquid mixing device 100 according to the first embodiment and a pump device 200 according to the second embodiment. In another embodiment, the fine bubble generation system of the present invention includes a pump device 200 according to the second embodiment and a bubble miniaturization device 300 according to the third embodiment. In another embodiment, the fine bubble generation system of the present invention includes a gas-liquid mixing device 100 according to the first embodiment and a bubble miniaturization device 300 according to the third embodiment.

図5は、本発明の実施形態4による微細気泡発生システム1000を説明するための図であり、この微細気泡発生システム1000の構成を模式的に示している。本実施形態4による微細気泡発生システム1000は、実施形態1による気液混合装置100と、実施形態2によるポンプ装置200と、実施形態3による気泡微細化装置300とを備えている。ここで、気液混合装置100の気液吐出部104は、ポンプ装置200のポンプ筐体201に配管(図示せず)により接続されており、ポンプ装置200のポンプ吐出部203は気泡微細化装置300の気液導入部301に配管(図示せず)により接続されている。これにより、この微細気泡発生システム1000では、供給された気体Arと液体Waとはポンプ装置200の圧送力により気液混合装置100に導入され、気液混合装置100に導入された気体Arと液体Waとは、ポンプ装置200の圧送力により気液混合装置100で混合されて気液M1としてポンプ装置200に供給される。さらに、ポンプ装置200では、ポンプ装置200の圧送力によりポンプ装置200内部でさらに気泡の微細化がなされ、さらに微細化された気泡を含む気液M2がポンプ装置200から気泡微細化装置300に供給される。気泡微細化装置300では、供給された気液M2がポンプ装置200の圧送力により旋回しながら、気泡微細化装置300の気液導入部301から気液吐出部302へ送られ、その際に、気液M2に含まれる気泡がさらに微細化された気液M3が生成される。 FIG. 5 is a diagram for explaining the fine bubble generation system 1000 according to the fourth embodiment of the present invention, and schematically shows the configuration of the fine bubble generation system 1000. The fine bubble generation system 1000 according to the fourth embodiment includes a gas-liquid mixing device 100 according to the first embodiment, a pump device 200 according to the second embodiment, and a bubble miniaturization device 300 according to the third embodiment. Here, the gas-liquid discharge unit 104 of the gas-liquid mixing device 100 is connected to the pump housing 201 of the pump device 200 by a pipe (not shown), and the pump discharge unit 203 of the pump device 200 is a bubble miniaturization device. It is connected to the gas / liquid introduction unit 301 of the 300 by a pipe (not shown). As a result, in the fine bubble generation system 1000, the supplied gas Ar and liquid Wa are introduced into the gas-liquid mixing device 100 by the pumping force of the pump device 200, and the gas Ar and the liquid introduced into the gas-liquid mixing device 100. Wa is mixed by the gas-liquid mixing device 100 by the pressure feeding force of the pump device 200 and supplied to the pump device 200 as the gas-liquid M1. Further, in the pump device 200, bubbles are further refined inside the pump device 200 by the pumping force of the pump device 200, and the gas-liquid M2 containing the finer bubbles is supplied from the pump device 200 to the bubble miniaturization device 300. Will be done. In the bubble miniaturization device 300, the supplied gas-liquid M2 is swirled by the pressure feeding force of the pump device 200, and is sent from the gas-liquid introduction section 301 of the bubble miniaturization device 300 to the gas-liquid discharge section 302. The gas-liquid M3 in which the bubbles contained in the gas-liquid M2 are further refined is generated.

このように、本発明の微細気泡発生システム1000は、気液混合装置100にバッフル110b、ポンプ装置200にインペラ212および気泡微細化装置300にねじ溝312a、ねじ山323aを備えることにより、気液混合装置100、ポンプ装置200ならびに気泡微細化装置300をそれぞれ単体で用いるよりも、さらに微細な気泡を効率的に生成することができるため、微細気泡発生システムの小型化を図ることが可能となる。また、本発明の微細気泡発生システム1000は、送水と微細気泡生成とを同時に効率的に行うことができる点にも留意されたい。 As described above, the fine bubble generation system 1000 of the present invention is provided with the baffle 110b in the gas-liquid mixing device 100, the impeller 212 in the pump device 200, and the thread groove 312a and the thread 323a in the bubble micronizing device 300. Since it is possible to efficiently generate finer bubbles than when the mixing device 100, the pump device 200, and the bubble micronizing device 300 are used alone, it is possible to reduce the size of the fine bubble generation system. .. It should also be noted that the fine bubble generation system 1000 of the present invention can efficiently perform water supply and fine bubble generation at the same time.

本発明の微細気泡発生システム1000で生成された気液M3は、気泡微細化装置300から排出されて種々の用途、例えば、浴槽への給水、シャワーヘッドへの給水、あるいは洗濯機への給水など小規模の水環境に有用である他、大規模の水環境にも利用可能であることはいうまでもない。 The gas-liquid M3 generated by the fine bubble generation system 1000 of the present invention is discharged from the bubble micronization device 300 and has various uses such as water supply to a bathtub, water supply to a shower head, water supply to a washing machine, and the like. Needless to say, it is useful for small-scale water environments and can also be used for large-scale water environments.

図6は、図5に示す微細気泡発生システム1000の使用例を説明するための斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view for explaining a usage example of the fine bubble generation system 1000 shown in FIG.

図6に示す微細気泡発生システム1000の使用例では、微細気泡発生システム1000で発生した気液M3は浴槽50へ供給される。ここで、浴槽本体51には浴槽給水口52と浴槽排水口53とが設けられている。浴槽給水口52は、微細気泡発生システム1000の気液吐出部302に接続され、浴槽排水口53は、微細気泡発生システム1000の液体導入部103に接続されている。 In the usage example of the fine bubble generation system 1000 shown in FIG. 6, the gas-liquid M3 generated by the fine bubble generation system 1000 is supplied to the bathtub 50. Here, the bathtub main body 51 is provided with a bathtub water supply port 52 and a bathtub drainage port 53. The bathtub water supply port 52 is connected to the air-liquid discharge unit 302 of the fine bubble generation system 1000, and the bathtub drainage port 53 is connected to the liquid introduction unit 103 of the fine bubble generation system 1000.

このような構成では、微細気泡発生システム1000と浴槽50との間で気液M3が循環されることとなり、浴槽50では、気泡が微細化された気液M3が常に微細気泡発生システム1000から供給されることとなる。 In such a configuration, the gas-liquid M3 is circulated between the fine bubble generation system 1000 and the bathtub 50, and in the bathtub 50, the gas-liquid M3 with fine bubbles is always supplied from the fine bubble generation system 1000. Will be done.

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。 As described above, the present invention has been exemplified by using the preferred embodiment of the present invention, but the present invention should not be construed as being limited to this embodiment. It is understood that the invention should be construed only by the claims. It will be understood by those skilled in the art that from the description of the specific preferred embodiments of the present invention, the equivalent scope can be carried out based on the description of the present invention and common general technical knowledge. It is understood that the references cited herein should be incorporated by reference in their content as they are specifically described herein.

本発明は、微細気泡を含む気液生成の分野において有用である。 The present invention is useful in the field of gas-liquid generation containing fine bubbles.

50 浴槽
51 浴槽本体
52 浴槽入口
53 浴槽出口
100 気液混合装置
101 混合容器(容器本体)
101a 円筒部
101b 縮径部
102 気体導入部
103 液体導入部
104 気液吐出部
110 旋回部
110a 旋回部本体
110b バッフル
111 気体通路
200 ポンプ装置
200a ポンプ本体
201 ポンプ筐体
201a ポンプ駆動部
201b 回転体駆動軸
202 ポンプ吸入部
203 ポンプ吐出部
211 フィン回転体
211a 軸側回転板
211b 対向回転板
211c 遠心フィン
212 インペラ
300 気泡微細化装置
301 気液導入部
302 気液吐出部
310 外側筒状体
311 導入側周壁部
312 筒状体凹凸部
313 吐出側周壁部
320 内側柱状体
321 導入側端部
322 導入側旋回部
323 柱状体凹凸部
324 吐出側旋回部
325 吐出側端部
Ba 気泡
Wb 液体
50 Bathtub 51 Bathtub body 52 Bathtub entrance 53 Bathtub exit 100 Gas-liquid mixer 101 Mixing container (container body)
101a Cylindrical part 101b Reduced diameter part 102 Gas introduction part 103 Liquid introduction part 104 Air liquid discharge part 110 Swirling part 110a Swirling part body 110b Baffle 111 Gas passage 200 Pump device 200a Pump body 201 Pump housing 201a Pump drive part 201b Rotating body drive Shaft 202 Pump suction part 203 Pump discharge part 211 Fin rotating body 211a Shaft side rotating plate 211b Opposing rotating plate 211c Centrifugal fin 212 Impeller 300 Bubble miniaturization device 301 Gas liquid introduction part 302 Gas liquid discharge part 310 Outer tubular body 311 Introducing side Peripheral wall part 312 Cylindrical body Concavo-convex part 313 Discharge side peripheral wall part 320 Inner columnar body 321 Introduction side end part 322 Introducing side swivel part 323 Columnar body uneven part 324 Discharge side swivel part 325 Discharge side end part Ba Bubble Wb Liquid

Claims (4)

微細気泡を含む気液を生成するための気液混合装置であって、
外壁および内壁を有する容器本体と、
液体を前記容器本体内に導入するための液体導入部と、
気体を前記容器本体内に導入するための気体導入部と、
前記液体と前記気体とを旋回させて前記気液を生成するための、前記容器本体内の旋回部と、
前記気液を吐出する気液吐出部と
を備え
前記液体導入部は前記内壁に対して接線方向に接続されており、
前記容器本体は略円筒体とその下部に円錐状体とを備え、
前記旋回部は略円柱体であり、前記前記容器本体の前記略円筒体の内部に配置され、
前記旋回部の表面の少なくとも一部は、前記旋回部の円周方向に沿った凹部を略軸方向に沿って複数有し、
前記複数の凹部内には、前記旋回部の軸周りに内壁に向かって突出する複数のバッフルを有し、前記バッフルは、前記旋回部の径方向に対して傾斜している、気液混合装置。
A gas-liquid mixing device for generating gas and liquid containing fine bubbles.
The container body with outer and inner walls,
A liquid introduction unit for introducing the liquid into the container body,
A gas introduction unit for introducing gas into the container body,
A swirling portion in the container body for swirling the liquid and the gas to generate the gas-liquid,
A gas / liquid discharge unit for discharging the gas / liquid is provided .
The liquid introduction portion is connected in the tangential direction to the inner wall and is connected to the inner wall.
The container body is provided with a substantially cylindrical body and a conical body under the cylindrical body.
The swivel portion is a substantially cylindrical body, and is arranged inside the substantially cylindrical body of the container body.
At least a part of the surface of the swivel portion has a plurality of recesses along the circumferential direction of the swivel portion along the substantially axial direction.
The gas-liquid mixing device has a plurality of baffles protruding toward the inner wall around the axis of the swivel portion in the plurality of recesses, and the baffles are inclined with respect to the radial direction of the swivel portion. ..
微細気泡を含む気液を生成するための気泡微細化装置であって、
外壁および内壁を有する気泡微細化装置本体と、
前記気液を導入する気液導入部と、
導入された前記気液を旋回させる旋回部と、
前記気液を吐出する気液吐出部と
を備え
前記旋回部は、略円柱体であり、表面の少なくとも一部に略軸方向に沿って配列された複数の凹凸からなるねじ溝を有し、
前記内壁が、少なくとも一部に前記内壁の略軸方向に沿って配列された複数の凹凸からなるねじ山を有し、
前記旋回部の前記ねじ溝と、前記内壁のねじ山とが、互いに入れ子状で、かつらせん状に設けられており、
前記ねじ山は前記ねじ溝の進む方向とは逆の方向に形成されている、気泡微細化装置。
A bubble miniaturization device for generating gas and liquid containing fine bubbles.
The main body of the bubble miniaturization device having an outer wall and an inner wall,
The gas-liquid introduction unit that introduces the gas-liquid and
The swirling part that swirls the introduced gas and liquid, and
A gas / liquid discharge unit for discharging the gas / liquid is provided .
The swivel portion is a substantially cylindrical body, and has a thread groove composed of a plurality of irregularities arranged along the substantially axial direction on at least a part of the surface thereof.
The inner wall has at least a part of threads having a plurality of irregularities arranged along the substantially axial direction of the inner wall.
The thread groove of the swivel portion and the thread of the inner wall are provided in a nested shape and a spiral shape with each other.
A bubble miniaturization device in which the thread is formed in a direction opposite to the direction in which the thread groove advances .
請求項1記載の気液混合装置を用いて微細気泡を含む気液を生成するための気液混合方法であって、
液体を液体導入部から容器本体内に導入する液体導入工程と、
気体を気体導入部から前記容器本体内に導入する気体導入工程と、
前記容器本体内に導入された前記液体と前記気体とを前記容器本体内の旋回部によって旋回させて気液を生成する工程と、
気液吐出部によって前記気液を吐出する工程と
を含む、気液混合方法。
A gas-liquid mixing method for generating a gas-liquid containing fine bubbles using the gas-liquid mixing device according to claim 1.
The liquid introduction process that introduces the liquid from the liquid introduction part into the container body,
The gas introduction process of introducing gas from the gas introduction part into the container body,
A step of swirling the liquid and the gas introduced into the container body by a swirling portion in the container body to generate gas and liquid.
A gas-liquid mixing method comprising a step of discharging the gas-liquid by a gas-liquid discharge unit.
請求項記載の気泡微細化装置を用いて微細気泡を含む気液を生成するための気泡微細化方法であって、
気液を気液導入部に導入する工程と、
導入された前記気液を旋回部によって旋回させる工程と、
旋回された前記気液を気液吐出部によって吐出する工程と
を含む、気泡微細化方法。
A bubble miniaturization method for generating a gas or liquid containing fine bubbles using the bubble miniaturization apparatus according to claim 2 .
The process of introducing gas and liquid into the gas and liquid introduction part,
The process of swirling the introduced gas and liquid by the swirling part, and
A bubble miniaturization method including a step of discharging the swirled air / liquid by a gas / liquid discharge unit.
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