JPH05505342A - 液体中に微小気泡を発生させるシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の目的 本発明は液体中に空気の気泡をインジェクトすることにより、液体を攪拌して液 体の均質化を達成するシステムに関する。このようなシステムは電気分解、ガス の搬送、水の純化、魚の養殖等に適用され得る。 発明の背景 電気分解方法においては、あまり高くないタンク（通常は２ないし３ｍ）を使用 しているので、被処理材を水平に配置して陽極酸化される。かくして、電解液中 へインジェクトされた気泡の上方への移動は、これら気泡が液面に到達するのに はあまり時間がかからない。このため、気泡をインジェクトする方法は、許容で きると考えられ得る。 陽極酸化方法で比較的高いタンク（６ないし７ｍ）を使用すると、この陽極酸化 は被処理材を垂直に配置して行われる。 このことは、電解液中に空気をインジェクトするのに通常使用されるシステムは 、発生された気泡が約６もしくは７ｍも上昇するのに従って互いに結合して大き くなってしまい、電解液の均質化並びに正しい陽極酸化を阻止するだけではなく 使用している電解液の導電性の正しい均質性も阻止してしまうので、有効ではな い。 即ち、気泡をインジェクトすることによる効果は、後者に対しては、可能な限り 小径を有し、かつ最小の運動エネルギー、即ち最低の可能な速度を有し、気泡が タンク内を上昇していくときに形状変化が生じず、これら気泡が互いに結合する のを可能な限り阻止するようにすることにより得られる。 一般的に気泡を発生するために使用されている手段は、１ないし３ｍｍと、不当 に大きい径のオリフィスがパイプに沿って多数形成されたマニホールドにより構 成されている。上記欠点を除去するために、たかだか２〜３ミクロンの径で気泡 を発生させることができる多孔性ディフュザーを使用することが試みられている 。即ち、動きがおそくかつ小さい気泡が液体中でのガスの均一化には好ましい。 上記目的のために、スペイン特許Ｎｏ、９００１０９３号には多孔性ディフュザ ーを使用した均質化装置がクレームされている。この装置は、中を高速のガスか 流れる種々のインジェクターが挿入されたガス分配部材を具備し、前記インジェ クターは多孔性部材、即ち、ディフュザーにより精度良く覆われている。このよ うな装置においては、ディフュザー中にガスがインジェクトされると、ガスは多 孔性の部分で拡散され、かつ小孔を通る適当な循環値に速度が低下される。そし て、ディフュザーを通過すると、ガスは、ディフュザーの全表面に均一に広がり 、かつ液体中で均一に動いてこれを均質化する気泡を発生する。 しかし、多孔性ディフュザーは、空気もしくは液体のディフュザーを介する吹込 みを停止すると、水がセラミックディフュザー中に入り、この中を満たし、小さ い空間内で前記多孔質部分は塞がれて気泡の発生ができなぐなってしまう欠点が ある。 また、一般的に使用されている設備において、複数の多孔性ディフュザーが配設 されたダクトにより構成されたブランチは、直列に接続されているので、圧力が 重要となり、圧力が充分で無いと、各ブランチの最後のディフュザー内の水をこ れを介して排出することができなくなる。このため、一方では、吹込みが停止さ れたときに、ダクト中へ水が入ることを防止するためにチェックバルブをもうけ る必要があり、また他方では、各ブランチの最後のディフュザーで所定の吹込み を果たさせるために、比較的多量の空気の吹込みが必要となり、かくしてブラン チの最初のディフュザーに必要以上の空気をインジェクトしなければならない。 最後に、複数の多孔性部材を用いた通常使用されている施設の他の欠点は、多孔 性部分の１つに欠陥が生じると、この多孔性部分を介して、全ての設備の吹込み 空気がリークするので、全ての工程が不均衡になることである。 米国特許Ｎｏ、４，１１８．４４７号並びに４，０４８゜０７２号にもまた同様 の開示がある。前者は、バラストを備えた下方中空チューブを有する液体中に空 気を供給する装置をクレームしている。このチューブは、一端側が空気入口に連 通され、他端側が、このチュブと外部多孔性チューブとの間に規定されたチャン バ中に延びており、この多孔性チューブを介して気泡か排出される。 この米国特許Ｎｏ、４，１１８，４４７号は、主として魚の養殖の水や貯水タン クの水に酸素を供給するために考えられている。この公知例では、小径の気泡を 達成することを意図しているが、発生される気泡の大小か問題でないような魚の 養殖水等に酸素を送り込むように明らかにデザインされている。 同じ目的でデザインされた米国特許Ｎｏ、４，０４８，０７２号では、外方格子 と内方集中チューブ室との間に位置し、砂利のような粒状物が満たされた包囲チ ャンバを介して気泡か排出される。 どちらの特許においても、空気もしくはガスが、装置もしくは、これに設けられ たディフュザー中にインジェクトされるときには、液体媒体中に自然に浸漬して いなければならないディフュザーが影響を受ける圧力は、インジェクトされる空 気の圧力が内部水圧と等しくなるまで、空気がディフュザーから溢れるであろう 水を動かすように通常の作動圧と空気入口近くの部分でなっていなければならな い。このことは、気泡は、ディフュザーの全体を介してではなく、入り口近くの 部分を介してのみディフュザーに排出されることを意味する。かくして、作動圧 の過度の送圧によって、ディフュザー内の液体を動かすことができ、しかし空気 入口近くの部分を介して出る気泡が大型になり、かつ大きい運動エネルギーを有 するようになるのを防止できるものではない。このような大きい運動エネルギー は、気泡を互いに結合させて大きくしてしまう。即ち、上記米国特許Ｎｏ、４， １１８，４４７号並びに４，０４８．０７２号のものでは、小さい運動エネルギ ーでミクロンサイズの気泡を供給することができず、かくして、気泡が互いに結 合するときに運動エネルギーが吸収されるのを阻止できず、大きな気泡が形成さ れるのを防止することができない。 即ち、上記両米国特許は、液体もしくは水中のガスもしくは空気を均質化するこ とができるが、電気分解のような充分な分散の要求される所定の方法に適用でき るような高品質の均質化を可能にするものではない。これら所定の方法は、異な る深さにおいて、可能な限り小さいサイズの気泡を必要とすると共に、同時に、 液体全体に渡ってミクロンサイズの気泡を完全に均一に分布させることが要求さ れる。これらの全ては、電流の均一な分布を達成するためであり、可能な限り電 解液の導電性の変動を小さくし、そして可能な限り電解液の温度の均一化を達成 するためである。これら特徴は、上記米国特許Ｎｏ、４，１１８，４４７号並び に４，０４８，０７２号でクレームされた装置もしくはディフュザーでは、実際 の液体中でミクロンサイズの気泡を発生させることができず気泡の上昇はゆっく りではなく、通常の形状のディフュザーを使用しているので、達成できない。 本発明の説明 本発明のシステムは、上記問題を充分に解決するためにデザインされ、簡単かつ 能率的な解決を果たすために、設備は、通常の設備のように直列に配設されたブ ランチではなく、格子で構成しることにより、最初に解決される。この格子構造 は、複数の多孔性ディフュザーを平行に配設して、上記直列配設により生じる問 題を回避するようにしている。 さらに、従来の場合のように、空気は多孔性ディフュザーを直接通って排出され るのではなく、多孔性ディフュザーに達する前に、空気は多孔性ディフュザーの 同心チューブに形成された複数のオリフィスを通る。このオリフィスは、圧力を 均衡化するために、現実の多孔性ディフュザーに達する前に、共通のダクトに連 通している。この間心チュブは、決して液体が満たされることがなく、空気圧を 均一にすることのできるチャンバを規定している。 一方、空気が多孔性ディフュザーに達する前に設けられた共通チャンバを有する チューブに規定されたチャンバと接続する同心チューブの複数のオリフィスは、 特に、下方扇形部に配設されており、この結果、多孔性ディフュザーの上半分に 位置する使用面から気泡は出る。これに反して、はぼ下半分は非使用面となり、 ここを介しては気泡は排出されず、この結果、気泡は互いに結合することなく、 格子の面から出て、液体中を上昇する。 各ブランチのオリフィスはの断面積は、前記所定口径の出口オリフィスの面の合 計よりも広く、この結果、導管内には大きな圧力が生じて、空気の正しい出口を 達成する。 設備の種々のブランチの格子状の配設により、１つのディフュザーに欠陥が生じ ても、他のディフュザーが空気の通路の抵抗とならない限り、他のディフュザー に影響を与えない。 かくして、出口での僅かの圧力ロスが、多孔性ディフュザー中に設けられた同心 チューブの口径が規定された下部オリフィスによってのみ影響される。このチュ ーブは合成樹脂もしくは同様の部材で形成され、破損が生じないであろう。 前記ディフュザーの詰まりは、水がディフュザーを介して、下部オリフィスに入 ってきたときに生じる。このため、下部オリフィスは非常に小さく設定され、こ こを通る流速は非常に遅いので、詰まった部分は、下方の扇形部分、即ち、気泡 の発生に使用しない部分、に生じる。 格子を構成するように多孔性ディフュザーを平行に配設ことは、抵抗がチャーシ ス近くになるような電気的レイアウトと似ている。かくして、総チャージロスは 素子の数に分けられた素子に均等となり、同じ空気路のための電圧と比較した設 備の吹込み圧力は低い吹込み圧力となる。 図面の説明 本発明の特徴の完全な理解に貢献し、より充分な記載をするために、純粋に示し 、完全に多くの場合を含んでいないが以下のことを示す図面を明細書に添付して いる。 図１は、液体を均質化するための通常のプラントに設けられた多孔性ディフュザ ーの格子配列の概略図である。 図２は、下部に口径が測定されたオリフィスを備え、共通チャンバに延びた同心 チューブを冑する多孔性ディフュザーの下半分を切断して示す斜視図である。　 図３は、気泡の出口のための多孔性ディフュザーの使用面と非使用面と称される アウトラインにおける他の断面図である。 本発明の好ましい実施例 上記図面は、最初に図１は、複数のブランチ１、即ち、流体分布導管と、互いに 平行に配設された複数の多孔性ディフュザー２と、主ブランチ１に形成され、関 連した複数の連通オリフィス３とを備えた格子を形成した全体の設備の一部を示 す。 図２は、多孔性の部材で形成され、内側にＰＶＣのような合成樹脂で好ましくは 形成されたチューブ５か同心的に設けられた、筒本体４を有する、前記多孔性デ ィフュザー２の断面を示す。前記チューブ５の下部には、共通で直線状のチャン バ７に、多孔性ディフュザー２の筒本体４に達する前に連通した所定口径のオリ フィス６が形成されている。各主ブランチ上のオリフィス３の断面積は、導管内 の圧力が高くなり空気の出を補償するために出口オリフィス６の面の合計よりも 大きくなければならない。 このような構造によれば、同心チューブ５により形成されたチャンバ中に入る空 気は、後者のオリフィス６に達し、そして、多孔性本体、即ちディフュザー４に 到達する前に、前述したように全てのオリフィス６が接続された直線状の共通チ ャンバ７中に入り、かくして圧力が等しくなる。 空気は、これが筒本体４を通って出るような小さい速度を有しているので、分布 は、図３に示す弓線８により囲まれた上面で生じる。一方、弓線９で囲まれた下 面は、気泡が出ない非使用面である。かくして、下方の扇形部分から出るかもし れない気泡が、現実のディフュザーの下方の扇形部部から出ることが防止され、 気泡が互いに結合して液体の均質化にトータル的に障害となるのを防止できる。 かくして、上記ディフュザーにもとずけば、これが液体中に浸漬されると、液体 は、オリフィス７が形成されている下方の扇形部分を介してチーブ５中に所定の 高さになるまで入る。そして、実際のチューブ５内の空気もしくはガスの圧力と 、ディフュザーに入った水もしくは液体の圧力とが均衡化され、か（して、後者 は、従来技術で説明した米国特許に述べられたディフュザーと比較して、これ以 上充分に入れなくなる。 本装置を、本発明の技術範囲並びにその効果を当業者が理解できるように充分に 、説明した。 部材の形状、サイズ並びにレイアウトは、本発明の基本思想を変更しなければ変 えられ得る。 ここで、発明を説明するために使用した用語は、限定された意味より広く解釈さ れるべきである。 要、均書 このシステムは、液体を均質化するための設備で、互いに平行で格子を形成する 多孔性ディフュザー（２）の使用に基礎をなす。各多孔性ディフュザー（２）は 、下部に所定口径の複数のオリフィス（６）が形成された同心チューブ（５）が 密に内側に設けられた、多孔性の筒本体（４）を有し、そして前記オリフィスは （６）は多孔性の筒本体（４）に達する前に直線状の共通チャンバ（７）と連通 し、各多孔性ディフュザーの上半分を介して液体にバブルが均一な圧力のもとで 、送られるようにしている。このシステムは、電気分解、ガスの搬送、水の純化 システム、魚の養殖ステーション等に適用され得る。 国際調査報告 国際調査報告 ＥＳ　９２００００８ Ｓ＾　５５Ｂ３７

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．主として電気分解、ガスの搬送、水の純化、魚の養殖等に適用され得、液体 中に空気の気泡をインジェクトすることにより、液体を均質化するのに使用され る設備で、ブランチに設けられた多孔性ディフユザー（２）の使用のもとで液体 中にミクロンサイズの気泡を発生するるシステムにおいて、関連した複数の多孔 性ディフユザー（２）が、関連した複数のブランチ（１）と設備内で格子を形成 するように、互いに平行に配設されており、また、各多孔性ディフユザー（２） は、内側に合成樹脂製チューブ（５）が同心的に設けられ、下部に所定口径の複 数のオリフィス（６）が形成され多孔性の筒本体（４）を有し、そして前記オリ フィスは（６）は多孔性の筒本体（４）に達する前に直線状の共通チヤンバ（７ ）と連通し、さらに前記チューブ（５）は前記多孔性の筒本体（４）の内部に蜜 に適合されていることを特徴とするシステム。
2. ２．前記設備の各ブランチ（１）のオリフィスは（３）の断面は、各多孔性ディ フユザー（２）の前記チューブ（５）に形成された所定口径の出口オリフィス（ ６）の面の合計よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 液体中に微小気泡を発生させるシステム