JP7362045B2 - 気泡発生器 - Google Patents
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- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Description
本発明の実施形態に係る気泡発生器1は、液体中(例えば、水中など)に沈められ、液体中に気泡を発生させるために使用される。気泡発生器1は、図1に示されるように、主に、本体部100、液体経路形成部200および衝突板300などから構成される。以下、これらの構成要素についてそれぞれ詳述する。なお、図1に示されるように、気泡発生器1の中心軸は中心軸AXとして示されている。中心軸AXは、平面視における本体部100の中心、液体経路形成部200の中心または衝突板300の中心から上下方向に延びる仮想線である。
本体部100は、略有蓋円筒形状を呈しており、図1に示されるように、主に、側壁部101、天壁部102および突起部103などから形成されている。側壁部101は、略円筒形状を呈している。なお、側壁部101の下端面は、図1に示されるように、面一であることが好ましい。また、図1に示されるように、側壁部101の内部には略円柱形状の内部空間SP1が形成され、側壁部101の下側には内部空間SP1の下端部に相当する開口OPが形成されている。天壁部102は、図1に示されるように、側壁部101の上端から内側に延びている。なお、天壁部102の中心部には略円形状の中心孔H1が形成されている(図1参照)。すなわち、中心孔H1は、本体部100のうち開口OP側(下側)とは反対側(上側)に形成されている。ここで、本体部100を下側から見た場合、中心孔H1の全領域は、開口OPの領域で覆われている。突起部103は、図1に示されるように側壁部101の下端部から外側に延びる部材であり、側壁部101の下端部のうち円周上に等間隔となる3箇所に形成されている。突起部103それぞれには、ビスSC(後述)を通すためのビス孔(図示せず)が形成されている。
液体経路形成部200は、略円筒形状を呈しており、図1に示されるように、本体部100の中心孔H1の縁から上側に延びている。すなわち、液体経路形成部200の内径は、本体部100の側壁部101の内径より小さくなる。そして、図1に示されるように、液体経路形成部200の内部には、本体部100の中心孔H1を介して本体部100の内部空間SP1と連通する略円柱形状の内部空間SP2が形成されている。なお、図示しないが、液体経路形成部200は、液体(例えば、水など)を加圧しながら供給可能である液体供給部(例えば、ポンプなど)と連結部材(例えば、パイプやチューブなど)を介して繋がっており、内部空間SP2は、液体供給部から供給された液体を本体部100の内部空間SP1に導く役目を担っている。
衝突板300は、上面が面一な略円盤形状を呈しており、図1に示されるように、本体部100の開口OPと対向するように本体部100の下側に配設されている。なお、このとき、図1に示されるように、衝突板300と本体部100との間に全周に亘って隙間G1が形成されている。また、本発明の実施形態に係る気泡発生器1を下側から見た場合、衝突板300は、本体部100の開口OPを覆い隠している。言い換えれば、本発明の実施形態に係る気泡発生器1を下側から見た場合、本体部100の開口OPを見ることができない。また、衝突板300のうち本体部100の突起部103のビス孔と対向する箇所(図1参照)には、ビスSC(後述)を通すためのビス孔が形成されている。
以下、本発明の実施形態に係る気泡発生器1による気泡の生成について説明する。まず、気泡発生器1は、液体中に沈められる。このとき、液体経路形成部200の上端部は、液面より上側に位置していてもよいし、液面より下側に位置していてもよい。なお、ここでは液体を仮に水として説明する。気泡発生器1が水中に沈められると、本体部100の内部空間SP1に水が溜まる。次に、液体供給部が、液体経路形成部200の内部空間SP2を通じて本体部100の内部空間SP1に水を加圧しながら供給する。なお、上述の通り、液体経路形成部200の内径は、本体部100の側壁部101の内径より小さい(すなわち、幅方向において、液体経路形成部200の内部空間SP2は、本体部100の内部空間SP1よりも狭い。)。このため、本体部100の内部空間SP1に供給された水の流速が低下して本体部100の内部空間SP1の圧力が上昇すると推測される。そして、本体部100の内部空間SP1に供給された水の大部分は、衝突板300と衝突して内部空間SP1を流動した後、隙間G1を通じて気泡発生器1の外側に吐出されると推測される。なお、隙間G1は狭いため水は流速を増して気泡発生器1の外側に吐出され、本体部100の内部空間SP1の圧力が低下すると推測される。そして、本体部100の内部空間SP1の圧力が低下することで、気泡発生器1の外側の水が隙間G1を介して本体部100の内部空間SP1に流入する現象が起きていると推測される。なお、隙間G1からの水の吐出および隙間G1からの水の流入は、同時に起きることもあれば、それぞれ間欠的に起きることもあると推測される。そして、本体部100の内部空間SP1において流動する水と本体部100の内部空間SP1に流入した水とにより、キャビテーションが起きていると推測される。このため、水中に溶解していた空気が気泡になって微細な気泡が発生すると推測される。このように、本発明の実施形態に係る気泡発生器1では、本体部100の内部空間SP1の水を攪拌する撹拌機などを用いずに微細な気泡を発生させることができる。そして、気泡は、隙間G1を介して気泡発生器1の外側に水が吐出する流れにのって、隙間G1を介して気泡発生器1の外側に吐出される。なお、上述したように、本発明の実施形態に係る気泡発生器1では、衝突板300は、ビスSCによって、隙間G1をもって本体部100に対して固定されている。すなわち、この気泡発生器1の使用時において、衝突板300が上下動せず、隙間G1の高さが変動しない。このため、この気泡発生器1では、隙間G1から吐出される気泡の粒径をできるだけ安定させることができる。
本体部100の側壁部101の内径:d(mm)
本体部100の側壁部101の内周:i(mm)
本体部100の内部空間SP1の広さ(高さ):b(mm)
液体経路形成部200の内径:a(mm)
液体供給部から供給される流量:Q(L/min)
隙間G1を介して気泡発生器1の外側に吐出される水(気泡を含む)の吐出速度:v(m/sec)
本発明の実施形態に係る気泡発生器1では、液体経路形成部200の内部空間SP2を通じて本体部100の内部空間SP1に水を加圧しながら供給することで、気泡を発生させることができる。このため、この気泡発生器1では、気泡を発生させる際のエネルギー消費量をできるだけ抑えることができる。
(A)
先の実施形態に係る気泡発生器1では、本体部100は略有蓋円筒形状を呈しており、本体部100の中心孔H1は略円形状を呈しており、液体経路形成部200は略円筒形状を呈しており、衝突板300は略円盤形状を呈していた。しかし、本体部100を下側から見た場合に、本体部100のうち開口OP側とは反対側に形成される中心孔H1の全領域が本体部100の開口OPで覆われ、気泡発生器1を下側から見た場合に、本体部100の開口OPの領域を衝突板300が覆い隠していれば、本体部100、本体部100の中心孔H1、液体経路形成部200および衝突板300の形状はこれらに限定されない。例えば、本体部100は、略有蓋角筒形状、略ドーム形状、有蓋の略円錐台筒形状または有蓋の略角錐台筒形状などを呈していてもよいし、本体部100の中心孔H1が略多角形状を呈していてもよいし、液体経路形成部200は略角筒形状などを呈していてもよいし、衝突板300は略角盤形状などを呈していてもよい。
先の実施形態に係る気泡発生器1は、使用時に図1に示される状態で液体中に沈められていた。しかし、この気泡発生器1は、横向き、逆さ向きまたは斜め向きで液体中に沈められてもよい。かかる場合、液体経路形成部200の先端部が液面より上側に位置することができるように液体経路形成部200の形状が決められるとよい。
先の実施形態に係る気泡発生器1では、本体部100の突起部103は、本体部100の側壁部101の下端部の3箇所からそれぞれ外側に延びていた。しかし、1つのビスSCによって隙間G1をもって本体部100に対して衝突板300を固定させることができるのであれば、本体部100の突起部103は、本体部100の側壁部101の下端部の1個所だけから外側に延びてもよい。また、本体部100の突起部103は、本体部100の側壁部101の下端部の2箇所からそれぞれ外側に延びてもよいし、本体部100の側壁部101の下端部の4箇所以上からそれぞれ外側に延びてもよい。または、本体部100の突起部103が、本体部100の側壁部101の下端部の全周に亘って形成されるように本体部100の側壁部101の下端部から外側に延びてもよい。かかる場合、本体部100の突起部103のビス孔は少なくとも1つ以上形成されるとよい。なお、ビスSCが一定数以上配設されることによって、気泡発生器1の使用時において隙間G1を介して気泡発生器1の外側に気泡が吐出されることが妨げられないことが好ましい。
先の実施形態に係る気泡発生器1では、隙間G1の広さはほぼ一定であった。しかし、内側から外側に向かうに従って隙間が広くなってもよい。例えば、図3に示される気泡発生器1Bのように、衝突板300Bが上側に湾曲していると、内側から外側に向かうに従って広くなる隙間G1Bを形成することができる。また、例えば、下側から見た場合に開口OPの領域が略円形状であれば衝突板が無底円錐形状を呈するようにし、下側から見た場合に開口OPの領域が略n角形状であれば衝突板が無底n角錐形状を呈するようにし、下側から見た場合に本体部100の側壁部101の下端面を衝突板が覆い隠すようにしても、内側から外側に向かうに従って広くなる隙間G1Bを形成することができる。
先の実施形態に係る気泡発生器1では言及しなかったが、図4に示される気泡発生器1Cのように、有孔板400がさらに備えられてもよい。有孔板400は、図4に示されるように、本体部100および衝突板300の間に配置される。なお、このとき、図4に示されるように、本体部100および有孔板400の間に全周に亘って隙間G2が形成され、衝突板300および有孔板400の間に全周に亘って隙間G3が形成されている。また、有孔板400の中心部には略円形状の中心孔H2が形成されている(図4参照)。本変形例に係る気泡発生器1Cを下側から見た場合、有孔板400の中心孔H2の領域は、本体部100の中心孔H1の領域の少なくとも一部と重なっており、有孔板400は、有孔板400の中心孔H2の領域と重なる領域を除いて本体部100の開口OPの領域を覆い隠している。なお、有孔板400のうち本体部100の突起部103のビス孔および衝突板300のビス孔と対向する箇所(図4参照)には、ビスSCを通すためのビス孔が形成されている。そして、有孔板400は、図4に示されるように、ビスSCによって、隙間G2をもって本体部100に対して固定され、隙間G3をもって衝突板300に対して固定されている。本変形例に係る気泡発生器1では、ビスSCは、本体部100の突起部103のビス孔、有孔板400のビス孔および衝突板300のビス孔に通される。
使用する寸法は以下の通りである。
隙間G3の広さ(高さ):y(mm)
本体部100の側壁部101の内径:d(mm)
本体部100の側壁部101の内周:i(mm)
本体部100の内部空間SP1の広さ(高さ):b(mm)
液体経路形成部200の内径:a(mm)
有孔板400の中心孔H2の内径:f(mm)
液体供給部から供給される流量:Q(L/min)
隙間G1を介して気泡発生器1の外側に吐出される水(気泡を含む)の吐出速度:v(m/sec)
1A 気泡発生器
1B 気泡発生器
1C 気泡発生器
100 本体部
200 液体経路形成部
300 衝突板(第1板部)
300B 衝突板(第1板部)
400 有孔板(第2板部)
G1 隙間(第1隙間)
G1B 隙間(第1隙間)
G2 隙間(第2隙間)
G3 隙間(第2隙間)
H1 中心孔(第1孔)
H2 中心孔(第2孔)
OP 開口
SP1 内部空間(第1内部空間)
SP2 内部空間(第2内部空間)
Claims (6)
- 第1内部空間と、第1側に開くと共に前記第1内部空間の前記第1側の端部に相当する開口と、前記第1側の反対側である第2側に形成される第1孔とを有し、前記第1側から前記第2側を見た場合に前記第1孔の全領域が前記開口の領域で覆われている本体部と、
前記第1孔を介して前記第1内部空間と連通している第2内部空間を有し、前記第1孔の縁から前記第2側に延びている液体経路形成部と、
前記本体部との間に全周に亘って第1隙間が形成されるように前記開口と対向して配置され、前記第1側から前記第2側を見た場合に前記開口の領域を覆い隠す第1板部と
を備える、気泡発生器。 - 前記第1内部空間のうち前記第2側の隅部の少なくとも一部は、外側に湾曲している
請求項1に記載の気泡発生器。 - 前記第1隙間は、内側から外側に向かうに従って広くなる
請求項1または2に記載の気泡発生器。 - 第2孔を有し、前記本体部との間および前記第1板部との間に全周に亘って第2隙間が形成されるように前記本体部と前記第1板部との間に配置される第2板部をさらに備え、
前記第2孔の領域は、前記第1側から前記第2側を見た場合に、前記第1孔の領域の少なくとも一部と重なっており、
前記第2板部は、前記第1側から前記第2側を見た場合に、前記第2孔の領域と重なっていない前記開口の領域を覆い隠す
請求項1から3のいずれか1項に記載の気泡発生器。 - 前記第1隙間は、前記第2内部空間から前記第1内部空間に向かって加圧液体を流したとき、キャビテーションを生じさせる隙間である
請求項1から4のいずれか1項に記載の気泡発生器。 - 前記第2内部空間を介して前記第1内部空間に向かって液体を加圧しながら供給する液体供給部をさらに備える、
請求項1から5のいずれか1項に記載の気泡発生器。
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JP2020195931A (ja) | 2019-05-30 | 2020-12-10 | リンナイ株式会社 | 微細気泡発生ノズル |
JP2021112719A (ja) | 2020-01-20 | 2021-08-05 | 株式会社ワカイダ・エンジニアリング | 水質改善装置及び水質改善方法 |
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