JPWO2008143319A1 - 微小気泡発生装置および方法 - Google Patents

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Abstract

液体中で回転体２を回転させながら、回転体２に気体を供給し、回転体２の表面に形成した気泡注入孔から液体に気体を注入し、液体と該回転体の相対運動により発生するせん断力を該回転体の表面および表面近傍に存在する気泡に与えて微細な気泡を発生させる。これにより、流体に旋回流を強制的に与えることなく、容易に微小気泡を大量に発生させることができるようにする。

Description

本発明は、微小気泡発生装置および方法に係り、特に、数１０μ程度の気泡径をもつ微小気泡を大量に効率よく発生させることができる微小気泡発生装置および方法に関する。
気泡径が１００μｍ程度の微小気泡はマイクロバブルと呼ばれ、通常径の気泡に較べて体積表面積が大きく液体中の滞留時間が長いため、気液界面での物量輸送や化学反応、物理的・化学的特性を利用した様々な応用が期待されている。
一般に、マイクロバブルを発生させる微小気泡発生装置においては、多孔質体を通して液体に気体を吹き込む方法が用いられている。
このような微小気泡発生装置としては、コンプレッサなどの気体供給装置から水が流れる管に多孔質体を通して気体を供給することで、マイクロバブルを発生させるというものがある（例えば特開平８−２２５０９４号公報参照）。
また、近年開発された微小気泡発生装置においては、気泡表面にせん断力を加えて気泡を引きちぎる方法を用いることが多い。
このような微小気泡発生装置としては、円錐形のスペースを有する容器本体と、同スペースの内壁園周面の一部にその接線方向に開設された加圧液体導入口と、この円錐形のスペース底部に開設された気体導入孔と、前記円錐形スペースの頂部に開設された旋回気液導出孔とから構成された旋回式微細気泡発生装置がある（例えば、特開２００３−２０５２２８号公報参照）。
しかしながら、特許文献１に記載された多孔質体を用いた微小気泡発生装置においては、多孔質体から気泡が離脱しにくいため、発生する気泡が多孔質体の孔径より大きくなり、微小な気泡を発生させられないことが大きな問題とされてきた。また、多孔質対を回転させる手法では、回転の影響が小さい回転軸中心付近から粗大気泡が発生するため、最適な条件においても発生する気泡の径は０．４ｍｍ程度が限界であった。
この点、特許文献２の微小気泡発生装置では、気泡表面にせん断力を加えるため、微小な気泡を発生させることができる。しかし、流体に旋回流を強制的に与えるために、円錐形の容器本体に気体を加圧して供給するので、圧力損失が大きくなるとともに、液体中の気体の割合が、多孔質体を用いた場合と較べて低くなってしまうということが課題として残されていた。
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、流体に旋回流を強制的に与えることなく、微小気泡を大量に発生させることが容易にできるようにした微小気泡発生装置および方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、微小気泡を大量に発生されることが容易なだけでなく、微小粒子の粒径の均一化や、より微小な粒径をもつ気泡を発生させることができるようにした微小気泡発生装置および方法を提供することにある。
前記の目的を達成するために、本発明は、液体中で回転自在に支持された回転体を有し、前記回転体の表面から液体に気体を注入する気泡注入部と、気泡の原料となる気体を前記気泡注入部に供給する気体供給管と、前記気泡注入部を液体中で回転させる回転駆動装置と、を具備することを特徴とするものである。
また、本発明は、液体中で回転する回転体からなり、前記回転体の表面から液体に気体を注入するとともに、液体と該回転体の相対運動により発生するせん断力を該回転体の表面および表面近傍に存在する気泡に与えて微細な気泡を発生させる気泡注入部と、気泡の原料となる気体を前記気泡注入部に供給する気体供給管と、前記気泡注入部を液体中で回転させる回転駆動装置と、を具備することを特徴とするものである。
本発明では、前記気泡注入部は、ガスの通路となる微小径の孔をあけた回転体、または外縁部にガスを放出する微小径のノズルを備えた回転体からなり、前記回転体は、多孔質体から構成される。
また、本発明では、前記気泡注入部を回転させる回転駆動装置は、前記気泡注入部の回転速度を可変制御する制御手段を有することを特徴とする。
本発明では、前記気泡注入部の上部に、回転体と同期回転する衝突板を設けたり、さらにその上で、前記気泡注入部の回転体と前記衝突板との間の外縁部に気泡粉砕部を設けるようにしてもよい。
また、本発明では、前記気泡注入部の上部に邪魔板を設け、あるいは、前記邪魔板として振動式邪魔板を用いることができる。さらに、前記気泡注入部を覆う多孔質体カバーを設けるようにしてもよい。
さらに、本発明による微小気泡発生方法は、液体中で回転体を回転させながら、前記回転体に気体を供給し、前記回転体の表面に形成した気泡注入孔から液体に気体を注入し、液体と該回転体の相対運動により発生するせん断力を該回転体の表面および表面近傍に存在する気泡に与えて微細な気泡を発生させることを特徴とするものである。
この微小気泡発生方法では、前記回転体の気泡注入孔における周速度が６ｍ／ｓ以下の範囲内で、前記円板の回転速度を変化せれて、発生させる気泡の径の大きさを調整したり、あるいは、前記回転体の気泡注入孔における周速度が６ｍ／ｓ以上になるように、前記円板の回転速度を設定し、発生させる気泡の径を一定にするようにしてもよい。
本発明によれば、流体に旋回流を強制的に与えることなく、微小気泡を大量に発生させることが容易にできる。しかも、微小気泡を大量に発生されることが容易な上に、微小粒子の粒径の均一化や、より微小な粒径をもつ気泡を発生させることができる。本発明は、オゾンを微小気泡にして沸騰水型原子炉のシュラウド内の水に注入し、酸化物を溶解させて除去する除染装置に利用したり、上下水道処理施設で、浄化槽に微小気泡にしたオゾンを吹き込み、有機物の分解などに利用することができる。
は本発明の第１実施形態による微小気泡発生装置の構成説明図である。 は同微小気泡発生装置において気泡注入部の回転数と気泡径の関係を示すグラフである。 は本発明による微小気泡発生装置で用いられる気泡注入部の構成を示し、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は断面図である。 は本発明の第２実施形態による微小気泡発生装置の構成説明図である。 は本発明の第２実施形態による微小気泡発生装置で用いられる気泡注入部の構成を示し、図５（ａ）は平面図、図３（ｂ）は断面図である。 は本発明の第２実施形態において、気泡注入孔における周速度と、発生する気泡の平均径の関係を示すグラフである。 は本発明の第２実施形態において、気体流量を変化させたときの気泡注入孔における周速度と、発生する気泡の平均径の関係を示すグラフである。 は本発明の第２実施形態において、気泡注入穴の数を増やしたときの気泡注入孔における周速度と、発生する気泡の平均径の関係を示すグラフである。 は本発明の第２実施形態において、気泡注入孔のピッチと発生する気泡の平均径の関係を示すグラフである。 は本発明の第２実施形態による微小気泡発生装置で用いられる気泡注入部の他の例の構成を示す断面図である。 は本発明の第２実施形態による微小気泡発生装置の別の例を示す構成説明図である。 は本発明の第２実施形態による微小気泡発生装置のさらに別の例を示す構成説明図である。 は本発明の第３実施形態による微小気泡発生装置の構成説明図である。 は本発明の第４実施形態による微小気泡発生装置の構成説明図である。 は本発明の第５実施形態による微小気泡発生装置の構成説明図である。 は本発明の第６実施形態による微小気泡発生装置の構成説明図である。 は本発明の第７実施形態による微小気泡発生装置の構成説明図である。 は本発明の第８実施形態による微小気泡発生装置でも用いられる気泡注入部を示し、図１８（ａ）は平面図、図１８（ｂ）は断面図である。
以下、本発明による微小気泡発生装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態による微小気泡発生装置を示す。
図１において、参照番号１は、液体、例えば、水が満たされている水槽を示す。この水槽１の水中には、回転体からなる気泡注入部２が配置されている。この気泡注入部２には、図示しない軸受によって支持された回転軸３が連結されている。回転軸３の端部はスイベル継手４に接続されている。このスイベル継手４には、ガス供給チューブ５が接続されており、ガス供給チューブ５から送られてくる気体は、スイベル継手４、回転軸３を通って気泡注入部２に供給される。この場合、気泡注入部２には、無数の微細な孔があけられており、気体は微細な孔から水槽１の液体に注入される。
回転軸３には従動プーリ６が取り付けられている。駆動プーリ７は、モータ８の駆動軸に取り付けられ、駆動プーリ７と従動プーリ６には、タイミングベルト９が巻き掛けられている。
本実施形態による微小気泡発生装置は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
まず、ガス供給チューブ５から気泡注入部２に気体を供給すると、この気泡注入部２から気泡が発生する。気泡注入部２が水槽１の液体中で静止している状態では、発生する気泡の粒径は比較的大きい。
そこで、モータ８を駆動し、モータ８の回転をプーリ７、６を介して回転軸３に伝動させると、気泡注入部２を構成する回転体が所定の回転数で回転する。
このとき、気泡注入部２が回転することで、微細な孔から出て気泡注入部２の表面およびその近くに存在する気泡には液体との相対運動によりせん断力がかかり、気泡はせん断力によって引きちぎられ、微小な径の気泡に微細化される。
以上のように本実施形態によれば、気泡を微細化するために必要なせん断力を発生させるために、液体の方は静止させたままにして、気泡注入部２の方を回転させるようにしているので、従来のように液体に旋回流を与える必要なくなり、微細気泡をより大量に発生させることができる。
ここで、図２は、図１に示した微小気泡発生装置において、モータ８の回転数を図示しないインバータなどの制御装置で制御し、気泡注入部２の回転速度を変えた場合の気泡径の変化を示すグラフである。
気泡注入部２が回転していると、液体中に注入される気泡には、周囲にある液体からせん断力を受けて引きちぎられるが、このせん断力は、気泡注入部２の孔の径とは関係なく、回転速度が大きくほどせん断力は大きくなる。したがって、図２に示すように、モータ８の回転数を制御して、回転数を高くするほど、発生する気泡の径を小径化することを実現できる。しかも、図２のデータのように、モータの回転数と気泡径の関係が予め分かっていれば、発生させる気泡を所望の径のものにすることが容易である。
次に、図３は、本発明の第１実施形態による微小気泡発生装置で用いる気泡注入部２の例を示す。この図３において、図３（ａ）は、気泡注入部１０の平面図、図３（ｂ）は、断面図である。
この気泡注入部２には、中空の円板が用いられており、その内部は空洞１１が形成されている。円板の上面部には、微小な同一径の気泡注入孔１２が同一円周上に所定のピッチで多数開口するようになっている。
図１に示した微小気泡発生装置の気泡注入部２を以上のように構成することにより、次のような作用効果が得られる。
気泡注入部２の上面部に開口する微小径の気泡注入孔１２からは気泡が水槽１の液体中に連続的に注入される。このとき、気泡注入部２はモータ８により駆動されて所定の回転数で回転しているので、気泡には遠心力によって決まるせん断力が働き、気泡は微小化される。
本実施形態による微小気泡発生装置によれば、気泡注入孔１２は、気泡注入部２において同一円周上に位置しているので、気泡に働くせん断力は一定になるので、発生する気泡の径を均質にすることができる。また、同心円の半径を変えることにより、せん断力の設定も可能になる。
第２実施形態
次に、図４乃至図９を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
この第２実施形態では、図４に示すように、図１の微小気泡発生装置にモータ８の回転数を精密に制御する制御部１３を設けるとともに、図５に示すように、気泡注入孔１２の配列を変えた気泡注入部２を設けている。その他の構成要素は、図１の微小気泡発生装置と同一であり、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
図５に示すように、気泡注入部１は、第１実施形態と同様に、中空の円板が用いられており、その内部には空洞１１が形成されている。円板の上面部には、気泡注入孔１２が一定のピッチで配列して開口している。気泡注入孔１２が形成される領域は、気泡注入部１の外縁部に近い領域である。これに対して、中心付近の領域３０は気泡注入孔１２のない領域になっている。
次に、以上のように構成される微小気泡発生装置の作用及びこれにより実施する微小気泡発生方法について説明する。
気泡注入部２の気泡注入孔１２から気泡が流体中に注入されるとき、周りの流体から受けるせん断力によって、気泡の径は変化する。つまり、気泡注入部２の回転数が高くなり、気泡注入孔１２における周速度が大きくなるほどせん断力が大きくなるため、気泡径は小径化する。
この性質を小規模の試験装置（流量０．２リットル／分）を用いて実験的に検証した結果を図６に示す。この図６に示した結果によると、気泡注入孔１２における周速度が６ｍ／ｓを境にして、気泡の平均径に顕著な違いが生じる。
まず、気泡注入孔１２における周速度が６ｍ／ｓ以下の条件においては、周速度が大きくなるにしたがって、発生する気泡の平均径が小さくなることがわかる。この性質を利用することにより、制御部１３でモータ８の回転数を変えて気泡注入部２の回転速度を変えることにより、発生する気泡の径を変えることができる。すなわち、周速度が６ｍ／ｓ以下の条件の下で、発生されるべき気泡の径に対応した周速度になるように、モータ８の回転数を制御することにより、気泡の径を調整することができる。
これに対して、周速度が６ｍ／ｓ以上の条件においては、気泡注入部２の周速度が変化しても、発生する気泡の径は約０．２ｍｍの一定値となる。このことを利用すると、次のようにして、径のそろった気泡を発生させることができる。
気泡注入孔１２における周速度は気泡注入部２の回転の角速度と回転軸３と気泡注入孔１２の距離の積で表されるため、気泡注入孔１２における周速度が６ｍ／ｓ以上となるように、気泡注入部２の回転の角速度と、最も回転軸３との距離が小さい気泡注入孔１２の位置を設定すれば、全ての気泡注入孔１２における周速度が６ｍ／ｓ以上となる。したがって、この条件で気泡注入部２を回転させると、全ての気泡注入孔１２から発生する気泡の平均径が約０．２ｍｍとなり、気泡発生部２から発生する気泡の径の分布が小さく、径のそろった気泡を発生させることが可能となる。
さらに、図６に気泡注入孔１２の径と発生する気泡の平均径との関係を実験的に調べた結果を示す。この結果によると、周速度が６ｍ／ｓ以下の条件においては、気泡注入孔１２の径が小さくなるに従って、発生する気泡の平均径も小さくなるが、周速度が６ｍ／ｓ以上の条件においては、図６に示した試験で行った０．１ｍｍ から１．０ｍｍの気泡注入孔１２の径の範囲においては、気泡注入孔８の径が発生する気泡の平均径に与える影響が無くなり、約０．２ｍｍで一定となる。つまり、微小な気泡を生成するために気泡注入穴８の径は必ずしも小さくする必要はないことがわかる。この性質を利用することにより、気泡注入孔１２を微小気泡発生装置の気泡注入孔としては大きい１．０ｍｍとしても、周速度が６ｍ／ｓ以上の条件であれば、約０．２ｍｍの径の気泡を発生させることが可能になる。気泡注入孔１２を大きくすると、気泡注入孔における圧力損失を低減させる事が可能となり、気泡注入に用いるブロワ、コンプレッサの動力を削減することが可能となる。
次に、図７に口径１．０ｍｍの気泡注入孔１２が４ヵ所で、気体流量を変化させたときの気泡注入孔１２における周速度と発生する気泡の平均径の関係を示す。この結果より、気体流量が増えて、２リットル/分に達すると、回転数を上昇させても、微細な気泡を発生できないことが示されている。この傾向から、微細な気泡を発生させるためには、気体流量が制限値２リットル／分以下になっていることが必要であることがわかる。
図８は、口径１．０ｍｍの気泡注入孔１２を８ ヶ所に増やしたときの気体流量を変化させたときの気泡注入孔１２における周速度と発生する気泡の平均径の関係を示す。４ヵ所の条件では微細気泡を発生させることが出来なかった２リットル／分の流量においても、気泡注入孔１２が８ヶ所の条件では、微細気泡が発生できていることが示されている。これらの結果より、気泡注入孔１２の数を増やすことで、気泡径を小さく保ったまま、空気流量の制限値を増加できることがわかる。
図９には気泡注入孔のピッチと発生する気泡の平均気泡径との関係を示す。この関係から、気泡注入孔のピッチが１０ｍｍ以下の条件においては、発生する気泡の平均気泡径が著しく大きくなることがわかる。
以上のようにして効果的に微小気体を発生させることができる本発明は、様々な用途に利用することができる。
一例としては、オゾンを微小気泡にして沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）のシュラウド内の水に注入し酸化物を溶解させて除去する除染装置に利用することができる。この場合、シュラウドの水底に微小気泡発生装置を設置し、この微小気泡発生装置にオゾンを供給し、ジェットポンプで微小気泡をシュラウド内を送り込むことで、シュラウドの壁面に生成したクロム酸化物等の汚染物質を溶解させて効率良く除去することができる。微小気泡発生装置では、オゾンを微小気泡として効率良く水中に注入できるので、ジェットポンプの流れを利用して、大気泡では到達させることが困難な箇所の除洗も可能となる。なお、改良型沸騰軽水冷却水炉（ＡＢＷＲ）の場合には、インターナルポンプと組み合わせて微小気泡をシュラウド全体に送りこむようにすればよい。
また、本発明の用途の他の例としては、上水道の浄化槽に微小気泡発生装置を設置し、浄化槽の水にオゾンの微小気泡を吹き込むことにより、オゾンの微小気泡で有機物の分解を分解して水の浄化に利用したり、下水処理施設の処理槽に微小気泡発生装置を設置し、処理槽に空気の微小気泡を吹き込み、下水を浄化する微生物が繁殖するのに必要十分な酸素を供給することができる。
また、洗濯機に微小気泡発生装置を取り付け、洗うときに同時に微小気泡を吹き込みことにより、洗浄効果を高めるような利用の形態も可能である。
さらに、本発明では、人工的な構造物の槽に設置する場合だけに限られるものではない。例えば、海の入り江や、河川、湖沼などにある魚介類の養殖場において、海水や水に酸素を十分に供給するために微小気泡発生装置を用いる利用形態も考えられる。
次に、図１０を参照しながら、第２実施形態による図４の微小気泡発生装置で用いる気泡注入部２の他の例について説明する。
図１０は、気泡注入部２を構成する回転体を示す。図５に示した気泡注入部２とは異なり、この図１０に示す気泡注入部２では、上面部に注入孔が形成されていない替わりに、その外周部に半径方向を向いた複数の微小径ノズル１４を配置している。この場合、気泡注入部２は、上下２枚の円板１５ａ、１５ｂからなり、微小径ノズル１４は、円板１５ａ、１５ｂの間に挟む構造になっている。
このように微小径ノズル１４を設けた気泡注入部２によれば、微小径ノズル１４から出た気泡には遠心力によって決まるせん断力が働き、気泡は微小化される。微小径ノズル１４の出口は、気泡注入部２の同一円周上に位置しているので、気泡に働くせん断力は一定になるので、発生する気泡の径を均質にすることができる。
図１１は、図４の微小気泡発生装置で用いる気泡注入部２の他の例を示す。
この微小気泡発生装置における気泡注入部２は、円板形状の回転体に限られるものではなく、平面形状が矩形のもの、平面形状が三角形、六角形などの多角形の回転体でも円板の回転体と同等のものとして利用することができる。
さらに図１１に示すように、十字形の回転体３６のような異形の回転体でも円板の回転体と同等のものとして利用することができる。この場合、十字形の回転体３６の内部には、空洞１１が形成されており、十字に交差する４つの腕部３６ａ乃至３６ｄの末端部近くには、気泡注入穴１２が形成されている。この気泡注入穴１２は、各腕部３６ａ乃至３６ｄに複数個形成されていてもよい。
なお、図１１では、内部が空洞の矩形の部材を十字に組み合わせた形態であるが、管状の部材を十字に組み合わせるようにしてもよい。また、十字に限定されるものではなく、回転軸から、複数の腕が放射状に延びた構成でもよい。
次に、図１２は、図４の微小気泡発生装置で用いる気泡注入部２の他の例を示す。
この図１２に示す気泡注入部２の特徴は、気泡注入部２を構成する回転体に多孔質体１６を用いた点にある。
この気泡注入部２を構成する多孔質体１６は、微細な無数の孔がある多孔質の材料を用いて円板状に形成されている。
このような多孔質体１６により気泡注入部２を構成することにより、組織に存在する微細な孔が気体の通路となって、多孔質体１６の表面から気泡が液体中に注入される。
この実施形態のように、気泡注入部２を多孔質体１６で構成することにより、気体の通る孔が機械加工であけた孔に較べて遙かに微細な数μｍ程度の孔径のものになるので、微小径の気泡を発生させるのに効果がある。
第３実施形態
次に、図１３は、本発明の第３実施形態による微小気泡発生装置を示す。
この第３実施形態による微小気泡発生装置は、図４の微小気泡発生装置の気泡注入部２の上部に、衝突板１８を付加した実施形態である。
この衝突板１８は、気泡注入部２と同軸に連結されており、気泡注入部２と同期して回転する。この衝突板１８以外の構成は、図４と同一であり、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、気泡注入部２については、上述した図４、図１０、図１１、図１２のいずれの気泡注入部２に適用できる。この点は、後述する第４乃至８実施形態においても同様である。
この実施形態の微小気泡発生装置では、気泡注入部２で発生した気泡には液体との相対運動によりせん断力がかかり、気泡はせん断力によって引きちぎられ、微小な径の気泡に第１段階の微小化がなされる。
そして、気泡は、さらに上昇しながら、気泡注入部２と同期して回転する衝突板１８に衝突する。気泡が衝突板１８に衝突するときには、この衝突板１８の表面近くでせん断力が気泡に加わるので、第２段階の微小化が行われる。
このように、気泡注入部２で発生した気泡には、第１段階、第２段階とせん断力により微小化されるので、より微小な気泡を発生することができる。
第４実施形態
図１４は、本発明の第４実施形態による微小気泡発生装置を示す。
この第４実施形態は、図１３の衝突板１８の替わりに、邪魔板２０を設けた実施の形態である。この邪魔板２０は、気泡注入部２の上方に同軸的に配置されている。この場合、邪魔板２０の形状としては種々のものが考えられるが、この実施形態では、板を十字に交差させた形状になっている。
回転している気泡注入部２で発生した気泡は、気泡注入部２の中心に集まり合体し易いという性質があり、せん断力によりちぎれた気泡が集合して大きな気泡に戻ってしまうという傾向があったところ、邪魔板２０を気泡注入部２の上に設けた微小気泡発生装置によれば、邪魔板２０が気泡が中心に集合することの邪魔をするので、せん断力で微小化された気泡が再集合することを防止できる。
さらに、邪魔板２０があることによって、気泡注入部２の回転による循環流の流れが変わり、微小な気泡をさらに効率良く発生させることができる。
第５実施形態
次に、図１５は、本発明の第５実施形態による微小気泡発生装置を示す。
この第５実施形態では、図１４の邪魔板２０を設けるだけでなく、この邪魔板２０を振動される振動発生装置２２を設けた実施の形態である。この振動発生装置２２は、内蔵する振動子によって発生した振動を邪魔板２０に直接加えるようになっている。
本実施形態によれば、図１４の実施形態と同様に、邪魔板２０が中心に集合しようとする気泡の邪魔をするので、せん断力で微小化された気泡が再集合することを防止できる上に、邪魔板２０自体が振動しているので、邪魔板２０に気泡が付着するのを防ぐと同時に、合体した気泡を振動で再び分裂させることによって、効率良く微小気泡を発生させることができる。
第６実施形態
図１６は、本発明の第６実施形態による微小気泡発生装置を示す。
この図１６に示す微小気泡発生装置では、気泡注入部２を多孔質カバー２４で覆うようにしている。この多孔質カバー２４は、多孔質の材料を用いた円筒形のカバーであり、上端は閉じられている。
本実施形態によれば、回転する気泡注入部２で発生し、せん断力の働きにより微小化した気泡は、多孔質カバー２４の微細な孔を通じてカバーの外側に放出される。このように、多孔質カバー２４で気泡注入部２を覆うことにより、水槽１内に入った異物が気泡注入部２と接触するのを防止できる。
第７実施形態
次に、図１７は、本発明の第７実施形態による微小気泡発生装置を示す。
この図１７に示す微小気泡発生装置では、図１３に示した微小気泡発生装置の衝突板１８と気泡注入部２の間に気泡破砕部２６を設けるようにした実施形態である。
図１７において、気泡破砕部２６は、この実施形態では、細長い破砕板からなり、多数の気泡破砕部２６が気泡注入部２の外縁部にそって一定の間隔で配置されている。
気泡注入部２で発生した気泡には液体との相対運動によりせん断力がかかり、気泡はせん断力によって引きちぎられ、微小な径の気泡に第１段階の微小化がなされ、さらに、気泡が衝突板１８に衝突するときには、この衝突板１８の表面でせん断力が気泡に加わるので、第２段階の微小化が行われる。
以上の作用は第４実施形態と同様であるが、本実施形態では、さらに、衝突板１８に衝突した気泡が外縁部に向かって流れ、気泡破砕部２６でさらに細くされる第３段階の微小化が行われる。これにより、気泡をより一層微小なものとすることができる。
第８実施形態
次に、図１８は、本発明の第８実施形態による微小気泡発生装置を示す。
この図１８に示す気泡注入部２では、気泡注入孔２を設けない領域３０に、放射状に複数の翼３２が設けられている。
このように構成された気泡注入部２では、気泡注入部２の回転に伴って翼３２により、気泡注入部２の表面に中心から外側へ向かう流体の流れが誘起される。この流れにより、気泡注入孔１２からの気泡の離脱が促進される。
本実施形態によれば、翼３２により誘起された流れが気泡注入孔１２からの気泡の離脱を促進させることで、より微小な気泡を発生させることができる。
以上、本発明に係る微小気泡発生装置について、第１乃至第８実施形態を挙げて説明したが、本発明では、これらの第１乃至第８実施形態のなかの任意の実施形態を組み合わせた形のものとして構成するようにしてもよい。

Claims (18)

  1. 液体中で回転自在に支持された回転体を有し、前記回転体の表面から液体に気体を注入する気泡注入部と、
    気泡の原料となる気体を前記気泡注入部に供給する気体供給管と、
    前記気泡注入部を液体中で回転させる回転駆動装置と、
    を具備することを特徴とする微小気泡発生装置。
  2. 液体中で回転する回転体からなり、前記回転体の表面から液体に気体を注入するとともに、液体と該回転体の相対運動により発生するせん断力を該回転体の表面および表面近傍に存在する気泡に与えて微細な気泡を発生させる気泡注入部と、
    気泡の原料となる気体を前記気泡注入部に供給する気体供給管と、
    前記気泡注入部を液体中で回転させる回転駆動装置と、
    を具備することを特徴とする微小気泡発生装置。
  3. 前記気泡注入部は、気体の通路となる微小径の気泡注入孔を形成した回転体からなることを特徴とする請求項２に記載の微小気泡発生装置。
  4. 前記気泡注入孔は、最小１５ｍｍ以上のピッチ間隔で配列していることを特徴とする請求項３に記載の微小気泡発生装置。
  5. 前記回転駆動装置は、前記回転体の回転速度を可変制御する制御手段を有することを特徴とする請求項２に記載の微小気泡発生装置。
  6. 前記制御手段は、前記回転体の気泡注入孔における周速度が６ｍ／ｓ以下の範囲では、発生させる気泡の径の大きさに対応して前記回転駆動装置のモータの回転数を調整することを特徴とする請求項５に記載の微小気泡発生装置。
  7. 前記気泡注入部は、外縁部にガスを放出する微小径のノズルを備えた回転体からなることを特徴とする請求項３に記載の微小気泡発生装置。
  8. 前記気泡注入部の回転体は、多孔質体からなることを特徴とする請求項２に記載の微小気泡発生装置。
  9. 前記気泡注入部の上部に、回転体と同期回転する衝突板を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の微小気泡発生装置。
  10. 前記気泡注入部の回転体と前記衝突板との間の外縁部に気泡粉砕部を設けたことを特徴とする請求項９に記載の微小気泡発生装置。
  11. 前記気泡注入部の上部に邪魔板を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の微小気泡発生装置。
  12. 前記邪魔板として振動式邪魔板を用いることを特徴とする請求項１１に記載の微小気泡発生装置。
  13. 前記気泡注入部を覆う多孔質体カバーを設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の微小気泡発生装置。
  14. 前記気泡注入部の回転体には、中心から外側へ向かう気泡の流れを誘起する翼が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の微小気泡発生装置。
  15. 液体中で回転体を回転させながら、前記回転体に気体を供給し、
    前記回転体の表面に形成した気泡注入孔から液体に気体を注入し、
    液体と該回転体の相対運動により発生するせん断力を該回転体の表面および表面近傍に存在する気泡に与えて微細な気泡を発生させることを特徴とする微小気泡発生方法。
  16. 前記回転体の気泡注入孔における周速度が６ｍ／ｓ以下の範囲内で、前記円板の回転速度を変化させて、発生させる気泡の径の大きさを調整することを特徴とする請求項１５に記載の微小気泡発生方法。
  17. 前記回転体の気泡注入孔における周速度が６ｍ／ｓ以上になるように、前記円板の回転速度を設定し、発生させる気泡の径を一定にすることを特徴とする請求項１５に記載の微小気泡発生方法。
  18. 前記気泡注入孔の数を増やした回転体を用いることで、気泡径を小さく保ったまま、空気流量の制限値を増加させることを特徴とする請求項１６または１７に記載の微小気泡発生方法。
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