JPWO2018008050A1 - Microbubble generator - Google Patents
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Abstract
従来の微細気泡発生装置は、微細気泡の発生量が不十分である問題がある。本発明にかかる微細気泡発生装置の一態様は、液体が供給される供給口20と、供給口20から供給される液体が排出される排出口21と、供給口20と排出口21との間に液体が流れるように形成された流路と、流路の側壁に設けられる連通孔13cと、流路と壁を介して隣接し、連通孔を介して流路と繋がる負圧発生室22と、一端に供給口20が設けられ、他端に排出口21が設けられ、流路に液体が流れている状態で負圧発生室22を密閉状態とする外装ケースと、を有し、流路は、供給口20の径よりも流路の径が小さくなる流速加速部と、流速加速部よりも排出口21側において流速加速部よりも径が大きくなる流速減速部と、を有し、連通孔13cは、流速加速部の側壁に設けられる。Conventional microbubble generators have a problem that the amount of microbubbles generated is insufficient. One aspect of the microbubble generator according to the present invention includes a supply port 20 through which liquid is supplied, a discharge port 21 through which liquid supplied from the supply port 20 is discharged, and between the supply port 20 and the discharge port 21. A flow path formed to allow liquid to flow through, a communication hole 13c provided in the side wall of the flow path, a negative pressure generating chamber 22 adjacent to the flow path through the wall and connected to the flow path through the communication hole. An exterior case in which a supply port 20 is provided at one end, a discharge port 21 is provided at the other end, and the negative pressure generation chamber 22 is hermetically sealed in a state where liquid is flowing through the flow channel. Has a flow velocity accelerating portion in which the diameter of the flow path is smaller than the diameter of the supply port 20 and a flow velocity decelerating portion in which the diameter is larger than that of the flow velocity accelerating portion on the discharge port 21 side of the flow velocity accelerating portion. The hole 13c is provided in the side wall of the flow velocity acceleration unit.
Description
本発明は微細気泡発生装置に関し、特に入口から導入された液体の中に無数の微小気泡を発生させることにより気液混合物を生成する微細気泡発生装置に関する。 The present invention relates to a microbubble generator, and more particularly to a microbubble generator that generates a gas-liquid mixture by generating countless microbubbles in a liquid introduced from an inlet.
近年、液体による洗浄力を高める装置として微細気泡(以下、マイクロバブルと称す)を液体に混合する微細気泡発生装置(以下、マイクロバブル発生装置と称す)が注目されている。このマイクロバブル発生装置の一例が特許文献1に開示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been drawn to a fine bubble generator (hereinafter referred to as a microbubble generator) that mixes fine bubbles (hereinafter referred to as microbubbles) with a liquid as a device that enhances the cleaning power of the liquid. An example of the microbubble generator is disclosed in
特許文献1に記載のマイクロバブル発生装置は、入口側の流路よりも小さく絞られたジェット噴出孔を通ってキャビテーション発生室に液体を流入させ、入口側よりも速い速度でキャビテーション発生室内を液体が流動するようにする。これにより、特許文献1に記載のマイクロバブル発生装置では、キャビテーション発生室の内部で静圧が低くなった液体がキャビテーションを発生し、微細気泡を多量に生じるようにする。ここで、微細気泡の発生量は、液体の流量や流速を増すことにより、容易に増大できる。また、微細気泡の発生に微細な気体流入口が不要となるので、微細加工も不要となり、製造が容易になる。
The microbubble generator disclosed in
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、キャビテーション室において一度流路が途切れてしまうため、キャビテーション室を通過する際に流路の径が一旦大きくなるため、液体の流速が低下して液体の静圧を十分に低下させることができず、マイクロバブルの発生量が十分でない問題がある。
However, in the technique described in
本発明にかかる微細気泡発生装置の一態様は、液体が供給される供給口と、前記供給口から供給される液体が排出される排出口と、前記供給口と前記排出口との間に前記液体が流れるように形成された流路と、前記流路の側壁に設けられる連通孔と、前記流路と壁を介して隣接し、前記連通孔を介して前記流路と繋がる負圧発生室と、一端に前記供給口が設けられ、他端に前記排出口が設けられ、前記流路に前記液体が流れている状態で前記負圧発生室を密閉状態とする外装ケースと、を有し、前記流路は、前記供給口の径よりも前記流路の径が小さくなる流速加速部と、前記流速加速部よりも前記排出口側において前記流速加速部よりも径が大きくなる流速減速部と、を有し、前記連通孔は、前記流速加速部の側壁に設けられる。 One aspect of the fine bubble generating apparatus according to the present invention includes a supply port to which a liquid is supplied, a discharge port from which the liquid supplied from the supply port is discharged, and the gap between the supply port and the discharge port. A flow path formed to allow liquid to flow, a communication hole provided in a side wall of the flow path, a negative pressure generating chamber adjacent to the flow path through the wall and connected to the flow path through the communication hole And an exterior case in which the supply port is provided at one end, the discharge port is provided at the other end, and the negative pressure generating chamber is sealed in a state where the liquid is flowing through the flow path. The flow path includes a flow velocity accelerating portion in which the diameter of the flow passage is smaller than the diameter of the supply port, and a flow velocity decelerating portion in which the diameter is larger than the flow velocity accelerating portion on the discharge port side than the flow velocity accelerating portion. The communication hole is provided on a side wall of the flow velocity acceleration unit.
本発明にかかる微細気泡発生装置は、液体に対するマイクロバブルの含有量を高めることが出来る。 The microbubble generator according to the present invention can increase the content of microbubbles relative to the liquid.
実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、図1に実施の形態1にかかる微細気泡発生装置1(以下、マイクロバブル発生装置1と称す)の組み立て図及び部品構成図を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows an assembly diagram and a component configuration diagram of a fine bubble generator 1 (hereinafter referred to as a microbubble generator 1) according to the first embodiment.
図1に示すように、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1は、本体ケース11、下蓋12により外装ケースを構成する。また、本体ケース11には、接続部11aが設けられる。接続部11aは、例えば、水道の蛇口、或いは、ホースが接続される部分であり、接続形態に応じて形状の仕様が決定される。また、接続部11aには供給口が設けられており、この穴を介して液体(例えば、水道水)が供給される。下蓋12には図面上見えないが、接続部11aと対向する位置に排出口が設けられる。排出口からは、供給口から供給された水道水にマイクロバブルが混入した微細気泡混合液が出てくる。
As shown in FIG. 1, in the
実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、外装ケース及び外装ケース内に設けられるマイクロバブル発生体によりマイクロバブルを発生する。そこで、図1の右図に実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1の部品構成図を示す。
In the
図1の右図に示すように、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、本体ケース11、下蓋12により構成される外装ケース内に、マイクロバブル発生体13、フィルタ14、フィルタカバー15が納められている。また、下蓋12には接続ねじ12aが設けられている。下蓋12に設けられた接続ねじ12aは、本体ケース11において接続ねじ12aに対応して設けられるねじとの組み合わせにより、本体ケース11に下蓋12を固定する。
As shown in the right diagram of FIG. 1, in the
マイクロバブル発生体13には、供給口側の大径部にシールリング13aが設けられ、排出口側の大径部にシールリング13bが設けられる。シールリング13a、13bは、マイクロバブル発生体13と本体ケース11とを密着させるために設けられる。また、マイクロバブル発生体13は、供給口側の大径部と、排出口側の大径部と、に対して中央部に径が小さな括れ部が設けられている。そして、この括れ部に連通孔13cが設けられている。また、マイクロバブル発生体13は、内部に供給口から排出口まで貫通し、流路を形成する貫通孔が設けられている。
The
実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、マイクロバブル発生体13をこのような構成とすることでマイクロバブルを発生する流路と、マイクロバブルの発生量を増加させる負圧発生室とが壁の一部でのみ繋がる構成を実現する。
In the
フィルタ14は、例えば、スポンジ状のフィルタである。フィルタカバー15は、フィルタ14を外装ケース内にとどめておくカバーであって、所定の堅さを有する網目状の部材である。フィルタ14及びフィルタカバー15は、排出口を覆うように設けられる。
The
続いて、マイクロバブル発生装置1の内部構造についてより詳細に説明する。そこで、図2に、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1の構造を説明する断面図を示す。
Next, the internal structure of the
図2に示すように、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、本体ケース11内にマイクロバブル発生体13、フィルタ14、フィルタカバー15を納め、これらの物を下蓋12を閉めることにより固定する。
As shown in FIG. 2, in the
そして、マイクロバブル発生装置1では、本体ケース11の接続部11aに設けられた孔が供給口20となり、下蓋12に設けられた孔が排出口21となる。供給口20からはマイクロバブル発生装置1内の流れる液体が供給される。また、排出口21からは、マイクロバブル発生装置1内の流れた液体が排出される。
And in the
そして、マイクロバブル発生体13には供給口20と排出口21との間に液体が流れるように形成された流路が設けられる。この流路は、少なくとも供給口20の径以上の径d1を有する入り口を有し、第1のテーパー面23により流路の径が連続的にd1からd2まで狭められ、径がd2となる部分が流速加速部となる。また、流路には、流速加速部から排出口にいたる部分に第2のテーパー面24により流路の径が連続的にd2からd3以上まで広げられた流速減速部が設けられる。さらに、流路中に設けられる流速加速部の側壁には連通孔13cが設けられる。そして、マイクロバブル発生装置1内には、流路と壁を介して隣接し、連通孔13cを介して流路と繋がる負圧発生室22が設けられる。ここで、径d1、d2、d3は、d2<d1<d3となる関係を有していることが好ましい。
The
つまり、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、流路は、流路の壁全体が途切れることなく、常に一定以上の面積の壁で覆われる状態となる。また、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、負圧発生室22が、流路中に設けられる流速加速部の壁の一部に設けられた連通孔13cにおいてのみ接続される。これにより、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、流路に流れる液体が負圧発生室22で滞ることなく流路内を流れる。
That is, in the
また、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、本体ケース11に外気を取り込むための孔等は設けられない。実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、負圧発生室22は、マイクロバブル発生体13、シールリング13a、13b及び本体ケース11により囲まれており、連通孔13cを介してのみ外気に接する。
Further, in the
続いて、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1の動作について説明する。そこで、図3に実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1における微細気泡の発生過程を説明するマイクロバブル発生装置1の断面図を示す。
Next, the operation of the
図3に示すように、マイクロバブル発生装置1では、供給口20から供給された液体の流速が流路中において径が狭められる流速加速部において増される。このとき、流路を流れる液体は水圧が低下するキャビテーションが発生する。このキャビテーションにより、流れる液体中に気泡が発生する。また、流体の水圧が低下するため、流速加速部に設けられる連通孔13cにより流速加速部と接続される負圧発生室22の静圧が低下する。これにより、流体に対して負圧がかかるため、流体の水圧がさらに低下する。つまり、マイクロバブル発生装置1では、流路中の流速加速部の周囲に負圧を発生させることで、流体の水圧をさらに低下させて、キャビテーションの効果を更に高めることで流体中に発生させる気泡量を更に増加させる。ここで、負圧とは大気圧よりも低い気圧のことである。また、マイクロバブル発生装置1では、流路を流れる流体が負圧発生室22から気体を引き抜く方向の力を発生させるため、流路中の液体は、負圧発生室22に滞ることなく流路中をスムーズに流れる。つまり、マイクロバブル発生装置1では、流路に液体が流れている状態で負圧発生室22が密閉状態となる。
As shown in FIG. 3, in the
そして、流速加速部を通過した流体は、流路の径が流速加速部よりも大きくなる流速減速部に至る。このとき、流体の水圧は流速加速部よりも高くなる。これにより、流体中の気泡が破壊され、マイクロバブルが発生する。このマイクロバブルは、流速加速部で発生した気泡よりも直径が小さく、視認できない程度の直径である。このとき、流速減速部の径d3を供給口20の径d1よりも大きくすることで、水圧の増加量を大きくして気泡の破壊が進むため、流速減速部の径d3は、供給口20の径d1より大きな方がよい。
The fluid that has passed through the flow velocity accelerating portion reaches the flow velocity decelerating portion where the diameter of the flow path is larger than that of the flow velocity accelerating portion. At this time, the water pressure of the fluid is higher than that of the flow velocity acceleration unit. As a result, bubbles in the fluid are destroyed and microbubbles are generated. The microbubble has a diameter smaller than that of the bubble generated in the flow velocity accelerating portion and has a diameter that cannot be visually recognized. At this time, since the diameter d3 of the flow velocity reduction unit is larger than the diameter d1 of the
上記説明より、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、流速加速部の側壁に連通孔13cを設け、この連通孔13cを介して負圧発生室22と流路とを接続する。これにより、マイクロバブル発生装置1では流路の壁全体を途切れさせることなく流路を形成する。また、マイクロバブル発生装置1では、流路に流れる流体が流速加速部で発生させる水圧低下により、流体が流路を流れているときに負圧発生室22から気体を引き抜き、負圧発生室22の気圧を低下させることで、流速加速部に流れる流体の水圧を連通孔13cが無い状態よりも低下させる。これにより、マイクロバブル発生装置1では、流速加速部におけるキャビテーションの効果を高め、流体中に発生する気泡量を増加させることができる。そして、マイクロバブル発生装置1では、多くの気泡を含む流体を流速減速部に流すことで、マイクロバブルの含有量の大きな液体を生成することができる。
From the above description, in the
また、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、外部から気体を加圧して供給することなくマイクロバブルの含有量を増加させることができるため、装置の大きさを小さくすることができる。また、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1は、電気等を用いることなく、構造的な特徴によりマイクロバブルを生成するため、装置の体積を小さくすることができる。また、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1を導入するに当たり、特別な配線、加工等が必要ないため、マイクロバブル発生装置1は、装置の取り付け施行等が簡単である。
Moreover, in the
また、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、排出口21側にフィルタ14を設けられる。フィルタ14は、流体の流れを整える。これにより、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1では、マイクロバブルが互いの衝突により消滅する量を削減し、マイクロバブルの含有量及び残存時間を大きくすることができる。
Moreover, in the
実施の形態2
実施の形態2では、実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1の別の形態となるマイクロバブル発生装置2について説明する。そこで、図4に実施の形態2にかかるマイクロバブル発生装置2の組み立て図及び部品構成図を示す。なお、実施の形態2の説明では、実施の形態1で説明した構成要素と同じ構成要素については、実施の形態1にかかる構成要素と同じ符号を付して説明を省略する。
In the second embodiment, a
図4に示すように、実施の形態2にかかるマイクロバブル発生装置2においても組み立て後の外観は実施の形態1にかかるマイクロバブル発生装置1と同じである。一方、実施の形態2にかかるマイクロバブル発生装置2では、マイクロバブル発生体33の形状が実施の形態1にかかるマイクロバブル発生体13とは異なる。実施の形態2にかかるマイクロバブル発生装置2のマイクロバブル発生体33では、流速加速部の供給口側に小径連通孔33cが複数設けられる。このマイクロバブル発生体33は、連通孔13cに対して並列になる位置に設けられる。また、小径連通孔33cは、連通孔13cよりも径が小さな連通孔である。
As shown in FIG. 4, the appearance after assembly of the
続いて、図5に実施の形態2にかかるマイクロバブル発生装置2の構造を説明する断面図を示す。図5に示すように、実施の形態2にかかるマイクロバブル発生装置2は、マイクロバブル発生体33において流路の径がd2に狭められる流速加速部の壁面のうち連通孔13cよりも供給口20側に位置する部分に小径連通孔33cが設けられる。
5 is a cross-sectional view for explaining the structure of the
実施の形態2にかかるマイクロバブル発生装置2では、連通孔13cに加えて小径連通孔33cを設けることで、負圧発生の効率が高まるため、負圧発生室22で発生する負圧を高めることができる。そして、高い負圧を受けた流体では、発生する気泡の大きさを安定させることができる。なお、上記説明では小径連通孔33cを連通孔13cよりも供給口20側の流速加速部の壁面に設けたが、小径連通孔33cは、連通孔13cよりも排出口21の流速加速部の壁面に設けることもできる。
In the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、連通孔13cを設ける位置は、流体の水圧が低下する部分であればよく、最も水圧が低下する位置を特定して設ける必要はない。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, the position where the
1、2 マイクロバブル発生装置
11 本体ケース
11a 接続部
12 下蓋
12a 接続ねじ
13、33 マイクロバブル発生体
13a シールリング
13b シールリング
13c 連通孔
14 フィルタ
15 フィルタカバー
20 供給口
21 排出口
22 負圧発生室
23 第1のテーパー面
24 第2のテーパー面
33c 小径連通孔DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記供給口から供給される液体が排出される排出口と、
前記供給口と前記排出口との間に前記液体が流れるように形成された流路と、
前記流路の側壁に設けられる連通孔と、
前記流路と壁を介して隣接し、前記連通孔を介して前記流路と繋がる負圧発生室と、
一端に前記供給口が設けられ、他端に前記排出口が設けられ、前記流路に前記液体が流れている状態で前記負圧発生室を密閉状態とする外装ケースと、を有し、
前記流路は、
前記供給口の径よりも前記流路の径が小さくなる流速加速部と、
前記流速加速部よりも前記排出口側において前記流速加速部よりも径が大きくなる流速減速部と、を有し、
前記連通孔は、前記流速加速部の側壁に設けられる微細気泡発生装置。A supply port through which liquid is supplied;
A discharge port through which liquid supplied from the supply port is discharged;
A flow path formed so that the liquid flows between the supply port and the discharge port;
A communication hole provided in a side wall of the flow path;
A negative pressure generating chamber that is adjacent to the flow path via a wall and connected to the flow path via the communication hole;
An external case in which the supply port is provided at one end, the discharge port is provided at the other end, and the negative pressure generation chamber is sealed in a state where the liquid is flowing through the flow path;
The flow path is
A flow velocity accelerating unit in which the diameter of the flow path is smaller than the diameter of the supply port;
A flow velocity reduction portion having a diameter larger than that of the flow velocity acceleration portion on the outlet side of the flow velocity acceleration portion,
The communication hole is a fine bubble generator provided on a side wall of the flow velocity acceleration unit.
前記供給口から前記流速加速部に至る経路において流路径を連続的に小さくする第1のテーパー面と、
径が前記排出口側に向かって大きくなるように形成され、前記流速減速部を形成する第2のテーパー面と、を有する請求項1又は2に記載の微細気泡発生装置。The flow path is
A first tapered surface that continuously reduces the flow path diameter in the path from the supply port to the flow velocity acceleration unit;
The fine bubble generating device according to claim 1, further comprising: a second tapered surface that is formed so that a diameter thereof increases toward the discharge port side and forms the flow velocity reduction unit.
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