JPS6054725A - マイクロバブル噴射器 - 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】 本発明はマイクロバブル噴射器に係る。この場合の「マ
イクロバゾル」なる用語は約５０乃至１００μｍの直径
をもつ液体中の気泡を意味し、例えば水中の空気泡など
であ）得る。

この種の気泡は同相及び液相間の分離を促進する機能を
果たし得る。

例えば、第１液体で形成されたマイクロバゾルを第２液
体内に・射」出５士る−と、これら気泡が該液体の固体
粒子に付着してこれを液面まで浮上させるため、機械的
手段などによりこれら浮上粒子を捕捉すれば前記第２液
体から固体粒子が除去されることになる。

マイクロバブルの液中への射出はよシ一般的には該液体
の物理的及び化学的性質を変える働きを有し得る。

最も良く知られたマイクロバブル発生法は液体中の２つ
の電極間で電解を行う方法である。この場合のマイクロ
バブルは電解によシ放出されて一方の電極部分に出現す
る気体で形成される。

この方法は多数のマイクロバゾルを発生させたい時はコ
スト高になる。

別の方法として、加圧液体源を備えたマイクロバブル噴
射器の実現も提案された。この場合に使用される液体は
室温で蒸発し得且つ中に気体が溶解されている。この液
体は噴射壁に設けられた噴射口を介して、第２液体の入
った容器方向へ高速度で流出する。その結果この液体の
流れには先ず該液体の圧力降下が生じ、それに伴って前
記気体の混合蒸気が形成され、次いで、この流れの減速
によシ下流で圧力が再上昇し、その結果前記蒸気が急激
に凝縮して前記気体のマイクロバブルが形成される。

このような公知の噴射器では問題の液体の流れは勿論噴
射口から直線状に噴出し、該液体が流入する第２液体内
での制動現象によシその速度が低下する。

この種の噴射器では噴流が細くないと十分なエネルギ効
率が得られない。このエネルギ効率は形成された気泡の
個数対噴流形成に使用されたエネルギの比で表わされる
。よシ詳細には前述の如き公知装置では噴射口の直径を
好ましくは０．５　ｍｙｎより小さくしなければならな
い。従って形成すべき気泡の数が多ければ噴射口の数も
多くしなければならず、その結果噴射器全体の大きさが
増大する。

更に、これらの小さな噴射口に固体不純物が詰まる危険
性も大であるため、極めて効果的ながら高価なフィルタ
を使用しないと機能停止する虞れがある。

本発明の目的は製造が簡単で比較的小屋であり、エネル
ギ効率が高く、保守が容易で信頼性があシ、且つほぼ均
一の直径をもつマイクロバブルを高収率で発生せしめる
マイクロ・々プル噴射器を提供することにある。

本発明のマイクロバブル噴射器は液体源と噴射口の設け
られた噴射壁とを有し、前記液体源は室温低圧下で蒸発
し得ると共に少なくとも１棟の気体が溶解されている液
体を噴出圧力下で供給し、前記噴射口は該液体の高速流
を形成して前記噴出圧力と低圧力との中間の第３圧力下
にある別の液体の入った容器内へこれを導入せしめ、月
つこの流れに先ず該液体の圧力降下が生じ、それに伴っ
て前記気体の混合蒸気が形成され、次いで、この流れの
減速により下流で圧力が再上昇し、その結果前記蒸気が
急激に凝縮して前記気体のマイクロバゾルが形成される
よう構成される。本発明噴射器の特徴は径方向流を形成
すべく前記噴射口の前で前記容器内に配置された転向壁
をも備えていることにおる。この壁面は噴射壁とはｔヨ
平行に噴射口から種々の方向へ伸長し、これら両壁面間
には射出された液体の通路となる間隙が残される。この
間隙は噴射口のほぼ先端から始まるキャビテーションポ
ケット内に蒸気を発生せしめ、且つ該間隙の液体通過断
面の急増によシ該ポケットの下流で前記液体の圧力を急
増させるよう形成される。

液体通過断面の漸増は、少なくとも部分的には、噴射口
の軸線を同心軸とする種々の円の円周がこの噴射口の先
端よシ出発して前記軸から遠去かるにつれ増大していく
という事実に起因する。

以下、添付図面に基づき非限定的具体例を挙げて本発明
をより＃細に説明する。同、ここに記載及び図示する機
素は同一の機能をもつ別の機素に換えることもでき、そ
の場合の装置も本発明の範囲に含まれる。また図面中同
−機素には同一符号を付した。

第１図のマイクロノ々ゾル噴射器は少なくとも１種の気
体が溶解された加圧液体源を有している。

この源から供給される液体には前記溶解気体が該源の圧
力下における該気体飽和濃度と殆んど同じ濃度で含まれ
る。

該液体源は例えば入口６がら空気を受給し入口８から普
通の水を受給する公知タイプの気体混入デノ署イス４と
ポンプ２とで構成し得る。

前記の水に加えられる圧力は約６ノ々−ルである。

該液体源の圧力は一般的には前記容器内圧力の関数とし
て規定され、好ましくは該容器内圧力の３倍より大きい
。

第１図の噴射器は更に噴射壁１０を有しており、該壁面
には前記液体を高速流として液体五６の入った容器１４
方向へ流出させるための噴射口１２が設けられている。

この噴射口の直径は例えば２間であり、前記容器内の液
体は水である。

本発明では該噴射器が更に転向壁１８をも有する。該壁
面は噴射口の前で容器１４内に配置され、径方向流を形
成せしめる。第１因では畝傍面が噴射口から全ての方向
へ噴射壁とほぼ平行に伸長しており、これら両壁面間に
は射出された液体の通路２２と斤る小間隙が残されてい
る。

このような構造にすると、液体の流れの加速に伴う圧力
低下によって噴射口Ｏはぼ先端から始まるキャビテーシ
ョンポケット内に蒸気が発生する。

該液体の圧力は間隙２２内の液体通過断面の増大に起因
して前記ポケットの下流で急激に上昇する。

この断面増加は１つには噴射口の軸線２０を同心軸とす
る種々の円の円周が該軸線から遠去かるにつれて増大す
るという理由に基づく。

好ましくは噴射口がほぼ円形であり且つ該噴射口先端に
おける噴射壁及び転向壁間間隙の幅が該噴射口の直径の
４分の１より小さい。このようにすると射出された液体
の流速が噴射口先端近傍で径方向流になる時に最大値に
達する。この噴射口先端部の液体通過用間隙の幅は例え
ば−Ｘ数ｍｍ０ である。

転向壁１８は前記液体通過断面が軸線２０から遠去かる
方向へ更に増大するよう噴射壁１ｏに対しやや傾斜して
いる。該噴射器アセンブリは、液。

体温を除いて、この軸線２０を中心に回転対称をなす。

Ｍ２図及び第３図に示されている本発明の第２具体例に
よる噴射器は前記第１具体例と同一の液体源を使用する
が、秒当り噴出マイクロノ々ゾル数を増加すべく噴射口
ＴＩの数が例えば３６と多い。

より詳細には該噴射器は前記液体源から加圧液体を受給
する液体導入管Ｔｌと、環状通路間隙ＩＰを残して該導
入管を同軸的に包囲する転向管ＴＤとを備えている。

前記液体導入管ＴＩは中実軸線ＡＣを中心とする回転円
筒体の形状を有し、円筒状側面が前記噴射なを構成して
おり、その表面に多数の噴射口ＴＩが配分されている。

前記転向管ＴＤは各噴射口ＴＩの前で前記転向壁を構成
する。肢管の表面には前記通路間隙内に射出された液体
を排出させるための複数の排出口ＴＳが分散して設けら
れている。これら排出口と噴射口との間には距離がおか
れている。

該排出ロアセンブリの合計排液断面は噴出ロアセンブリ
周囲の通路間隙による液体通過断面の数倍（少なくとも
２倍）である。１つ１つの排出口の断面は勿論該排出口
の先端の通路間隙の断面よシ小さい。このような配置構
成の目的は射出される液体の流量を制限する通過断面を
排出口の近傍ではなく噴射口の周囲で限定することにあ
る。

前記通路間隙の幅は噴射口ＴＩの直径の１０分の１よシ
小さく、排出口ＴＳアセンブリの合計通過断面は噴射ロ
アセンブリの合計通過断面より大きいことが好ましい。

また、噴射口ＴＩは個々に２乃至１０關、例えば３隨の
直径を有し且つ液体導入管ＴＥの側面の少なくとも一部
、例えば該側面全体に亘って規則的に配分されるのが好
ましい。

液体導入管ＴＥと転向管ＴＤとの間の通路間隙は０．１
乃至０．５１１１％例えば、０．１５［のほぼ一定した
幅を有する。

このような値を選択するのは、）々プルの総体積対液体
の総体積の比で示される空乏率は前記間隙ＩＰが狭くな
り且つ噴射口ＴＩの直径が小さくなる程大きくなるが、
間隙又は噴射口が小さすぎると閉塞の危険が犬きくなる
という理由によるものでおる。

排出口ＴＳは噴射口と対向する転向管ＴＤ全全域亘勺規
則的に配分され、例えば管ＴＥ及びＴＤの全側面面積に
亘って噴射口相互間に配置される。

噴射口は例えば中実軸線ＡＣの長さに清って規則的間隔
をおきながら一連の段を構成するよう配分され、且つ各
段では該軸線の周囲に規則的角距離をおいて配置される
。また、排出口も段状に配分され、各段では噴射口から
半ピツチずらした状態でこれら噴射口と同一の角距離を
おいて前記軸線周囲に配置される。これら２種の段の軸
方向間隔は互に等しく、排出口の段は図に示されている
ように噴射口の段と合致するか又は軸方向に半ピツチず
れる。排出口の直径は約１０間でちる。

転向管ＴＩ）には排出口ＴＳから流出するマイクロバゾ
ル含有液の流れを中実軸線ＡＣの方向に近い方向へ誘導
すべく、ガイドＧＳを各排出口と向かい合わせに具備す
るのが好ましい。

より１１”１定的には、該ガイドＧＳを各排出口段毎に
前記軸線を中心とする回転円錐台状の隔壁で構成し、該
隔壁の小さい方の円形底辺を当該段の排出口から距離を
おいて転向管ＴＤ上に固定する。

これら一連の段の円錐台状ガイドは全てほぼ同郷の１頂
角を有し、この角は４５°　よシ小さい。

該去頂角は例えば約２０°である。

第３図には噴流分離部材ＳＪも示されている。

これら部材は各ガイドＧＳ及び管ＴＤ間の径方向連結手
段の役割を果たし、互に角距離をおいて排出口相互間に
配置されている。

該噴射器は更に円錐状受容部材ＣＲも備えている。該部
材は中実軸線ＡＣを中心とする回転体からなシ、出ロ側
ガイドＧＳアセンブリを包囲し、これらガイドの頂角と
同一方向で核内の値以下の頂角を有し、排出口から流出
する流れ全体ｋｇ器ＥＣに向けて中実軸線ＡＣと平行な
平均方向へ誘導する。

該噴射器はまた円錐台状デフレクタＩ）Ｇも備えている
。該デフレクタは中実軸線ＡＣ全中心とする回転体から
なシ、小さい方の底辺がガイドＧＳの下流で、転向管Ｔ
Ｄの側面に固定され、これらガイドの一頂角と同一方向
で核内の１直以下のＴ項角を有し、円錐状受答部＠ＣＲ
から流出する流れｔ’ｄ器ＥＣ内に配分する機能を果た
す。

転向管ＴＤは噴射口ＴＩと肢管ＴＤ及び導入管ＴＥ間の
通路間隙との洗浄を可能にすべく、中央軸線ＡＣを中心
に導入管ＴＥに対して回転し得るよう装着される。噴射
口及び排出口の上流には、転向管ＴＤ及び固定支持フレ
ームＢＳ間と転向管ＴＤ及び導入管間とに２つの環状パ
ツキンＪＥ及びＪＦが夫々具備されているため、前記回
転運動は密封性を損うことな〈実施される。

転向管ＴＤの回転はまたデフレクタＤＧの存在によって
容易になる。

この第２具体例の噴射器では１％の空乏率が得られ、直
径約０．１朋のバブルが発生する。

、以上説すｊしてきた具体例は本発明を明確に理解せし
める一手段にすぎず、特許請求の範囲に明示されている
本発明の原理と範囲とを逸脱することなく当業者によシ
種々の変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の噴射器の第１具体例をその軸線を通る
平面で切断した断面図、第２図は本発明の噴射器の第２
具体例をその中実軸線を通る２つの平面により第３図の
線■−Ｈに沿って切断した断面図、第３図は第２図の噴
射器を中実軸線と直交する平面によす線ｌｌｌ−１［Ｉ
Ｋ沿って切断した断面図である。 ２・・・・・・ポンプ、４・・・・・・気体液体混合デ
ノ々イス、１２％ＴＩ・・・・・・噴射口、１４、ＥＣ
・・・・・・答器、１６・・・・・・水、１８・・・・
・・転向壁、ＴＢ・・・・・・液体導入管、ＴＤ・・・
・・・転向管、Ｔ８・・・・・・排出口、ＧＳ・・・・
・・ガイド、ＣＲ・・・・・・円錐状受容部材、ＤＧ・
・・・・・円錐台状デフレクタ、ＪＥ、ＪＦ″・・・・
・・環状Ａツキ７、ＳＪ・・・・・・噴流分離部材。 代ｒ１人弁理士今　村　元

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体源と噴射口の設けられた噴射壁とを有するマ
   イクロバブル噴射器であって、前記液体源は室温低圧下
   で蒸発し得ると共に気体が溶解されている液体を噴出圧
   力下で供給し、前記噴射口は該液体の貢速流を形成して
   前記噴出圧力と低圧力との中間の第３圧力下にある第２
   液体の入った容器内へこれを導入せしめ、その結果この
   流れに先ず該液体の圧力降下が生じ、それに伴って前記
   気体の混合蒸気が発生し、次いでこの流れの減速により
   下流で圧力が再上昇し、そのため前記蒸′Ａが急派に凝
   縮して前記気体のノ々プルが形成されるように構成され
   、該噴射器は更に径方向流を形成すべく前記噴射口の前
   で前記容器内に配置された転向壁をも有し、該壁面は噴
   射口から前記噴射壁とほぼ平行に種々や方向へ伸長し、
   これら両壁面間には射出された液体の通路となる間隙が
   残され、その結果噴射口のほぼ先端から始まるキャビテ
   ーションポケット内に蒸気が発生し、次いで前記間隙内
   の液体通過断面の漸増に起因して該ポケットの下流で該
   液体の圧力が急上昇し、この圧力上昇は少なくとも１つ
   には噴射口の軸線を同心軸とする種々の円の円周がこの
   噴射口の先端より出発して該軸線から遠去かるにつれ増
   大するという理由によシ誘起されることを特徴とする噴
   射器。
2. （２）前記液体源より供給される液体が水であって前記
   溶解気体を噴出圧力下の飽和濃度に近い濃度で含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の噴射器。
3. （３）前記噴射口がほぼ円形であシ、該噴射口先端での
   噴射壁及び転向壁間通路間隙の幅が該噴射口の直径の４
   分の１よシ小さく、そのため射出された液体の流速が該
   噴射口先端で径方向流になる時に最大に達することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の噴射器。
4. （４）前記液体源よシ加圧液体を受給する液体導入管と
   、肢管を環状通路間隙を残して同軸的に包囲する転向管
   とを含み、前記導入管は中実軸線を中心とする回転円筒
   体の形状を有し、その円節状側面が前記噴射壁を構成し
   、複数の噴射口が該側面上に配分して設けられ、前記転
   向管は各噴射口の前で前記転向壁を構成し〜表面には前
   記通路間隙内に射出された液体を排出させるための複数
   の排出口が配分され、これら排出口が前記嘘射口から距
   離をおいて位置し、全排出口の合計液体流出断面が噴射
   口周囲の通路間隙の合計液体通過断面の数倍であること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の噴射器。
5. （５）前記通路間隙の幅が噴射口の直径の１ｏ分の１よ
   り小さいことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   の噴射器。
6. （６）前記液体源より供給される液体が水であり、−噴
   出圧力が前記容器内圧力の３倍より大きく、 一噴射口が個々に２乃至１０目の直径を有し、−これら
   噴射口が前記液体導入管の側面上の少なくとも一部分に
   配分され、 一前記液体導入管と前記転向管との間の通路間隙が０．
   １乃至０．５朋のほぼ一定した幅を有し、 一前記排出口が噴射口と対向する前記転向管の全域に亘
   って規則的に配分されることを特徴とする特許請求の範
   囲第５項に記載の噴射器。
7. （７）噴射口と転向管及び液体導入管間通路間隙との洗
   浄を可能にすべく、該転向管が＃導入管に対して前記中
   実軸線を中心に回転し得るよう装着されることを特徴と
   する特許請求の範囲第４項に記載の噴射器。
8. （８）排出口から流出するマイクロノ々ゾル含有液の流
   れを前記中実軸線の方向に近い方向へ誘導すべく各排出
   口と対向して転向管上に配置された出口側ガイドをも有
   することを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の噴
   射器。
9. （９）排出口が前記中実軸線の長さに沿って規則的１１
   ５隙をおきながら一連の段の形状に配分されると共に各
   段では前記軸線の周りに一定の角距離をもって規則的に
   配置され、 一出口側ガイドが各排出口段毎に前記中実軸線を中心と
   する回転円錐台状の壁面で構成され、小さい方の円形底
   辺が当該段の排出口から距離をおいて該排出管上に固定
   され、一連の排出口段のガイドは全てほぼ同一の■頂角
   を有し、この角が４５°よシ小さく、 一各ガイドと排出管との間の径方向連結を行う噴流分離
   部材が当該ガイドに対応する排出口段の排出口相互間に
   １つずつ配置され、これら排出口からの流れが互いに遭
   遇する前にこれらの流れを共通同一円錐体の母線に治っ
   て誘導し、 一前記中実軸線を中心とする回転体からなる円錐状受容
   部材が前記ガイドアセンブリを包囲し、これらガイドの
   頂角と同一方向で該角板下の値をもつ頂角を有し、排出
   口から流出する全ての流れを前記答器へ向けて中実軸線
   と平行な平均方向へ誘導する ことを特徴とする特許請求の範囲第８珀に記載の噴射器
   。 （１０１前記中実軸線を中心とする回転体からなる円錐
   台状主デフレクタをも有し、該デフレクタは小さい方の
   底辺が前記ガイドアセンブリの下流で転向管の側面に接
   続され、これらガイドの１ ■頂角と同一方向で該角板下の値をもっｉ頂角を有し、
   前記円錐状受容部材から流出する流れを前記容器内に分
   配する機能を果たすことを特徴とする特許請求の範囲第
   ９項に記載の噴射器。