JPWO2019026195A1 - 微細気泡発生装置及び微細気泡発生方法並びに前記微細気泡発生装置を有するシャワー装置及び油水分離装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]本発明は、気液の旋回可能な空間である気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒と、前記気液旋回室内で気体と液体とが混合された気液混合体を吐出するために前記円柱形又は円錐形の筒の片側に設けられた気液吐出口と、前記気液旋回室内へ液体を導入する液体導入口を備える液体供給円筒と、前記気液旋回室内へ気体を導入する気体導入口を備える気体供給円筒とを有する微細気泡発生装置であって、前記気液吐出口として、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で閉口した端部壁面に、小さな断面円直径を有する円筒状の貫通穴の複数個を設けるか、又は前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内部に向けて前記筒の内壁の長手方向の途中まで設けることにより、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の気液吐出側に、前記気液旋回室で形成された大きな旋回渦流を小さな旋回渦流に変化するための小渦分岐機能を有する前記貫通穴又は前記凹部が複数個で形成された前記気液吐出口を備えることを特徴とする微細気泡発生装置を提供する。
[2]本発明は、前記円筒状の貫通穴又は前記小さな凹部が有する円形の断面形状において、前記円形の直径は、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の内壁断面直径の1/2未満で、かつ、絶対値が10mm以下であることを特徴とする前記[1]に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[3]本発明は、前記円筒状の貫通穴の複数個が、どれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で閉口する端部壁面の中心に対して点対称に設けられていることを特徴とする前記[1]又は[2]に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[4]本発明は、前記小さな凹部の複数個が、どれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側端部内壁の円周面に、お互いに隣接した状態で連続的に設けられていることを特徴とする前記[1]又は[2]に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[5]本発明は、気液の旋回可能な空間である気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒を内筒として備え、該内筒を内部に挿入して二重円筒構造を形成する円柱形又は円錐形の外筒容器と、該外筒容器に液体を導入する液体導入口を備えた液体供給円筒とを有し、前記内筒は、前記液体供給円筒の側で閉口した端部と、前記気液旋回室に気体を導入する気体導入口及び前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対の片側端部に気体導入用の開口部及び複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液突出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した貫通スリット又は貫通孔とを備え、かつ、前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[6]本発明は、気液の旋回可能な空間である気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒を内筒として備え、該内筒を内部に挿入して二重円筒構造を形成する円柱形又は円錐形の外筒容器と、該外筒容器に液体を導入する液体導入口を備えた液体供給円筒とを有し、前記内筒は、前記液体供給円筒の側で気体導入口を備えた気体供給円筒と連結した開口端部と、前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対側の片側で閉口した端部壁面に複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液突出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した貫通スリット又は貫通孔とを備え、かつ、前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする前記[1]〜[4]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[7]本発明は、気液の旋回可能な空間である気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒を内筒として備え、該内筒を内部に挿入して二重円筒構造を形成する円柱形又は円錐形の外筒容器と、該外筒容器に液体を導入する液体導入口を備えた液体供給円筒とを有し、前記内筒は、前記液体供給円筒の側で気体導入口を備えた気体供給円筒と連結した開口端部と、前記気液旋回室に気体を導入する気体導入口及び前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対の片側端部に気体導入用の開口部及び複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液突出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した貫通スリット又は貫通孔とを備え、かつ、前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする前記[1]〜[4]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[8]本発明は、前記貫通スリット又は貫通孔が、前記内筒断面の内壁円半径をrとし、噴射された液体が衝突する前記内筒断面の内壁部分の位置を、液体の噴射方向と平行関係にある前記内壁円の接線に対して引いた垂線上に投影したときの位置をPとしたとき、前記Pの位置が前記垂線上で前記内筒断面の内壁から中心部に向けてr/2以下の距離範囲に含まれるように噴射方向を調製した開口通路を有することを特徴とする前記[5]〜[7]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[9]本発明は、前記貫通孔が前記内筒の長手方向に複数で配列されて設けられ、前記貫通スリットの長さ又は前記内筒の長手方向に複数で配列された貫通孔において両端の貫通孔の中心間距離をLとし、前記内筒の長手方向に対して垂直方向の前記貫通スリットの幅又は前記貫通孔の径もしくは長さをWとしたときに、LがWより大きいことを特徴とする請求項5〜8のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[10]本発明は、前記貫通スリット又は貫通孔を、前記内筒断面の円周方向に等間隔で複数有することを特徴とする前記[5]〜[9]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[11]本発明は、前記気液旋回室を有する前記内筒の内部に気体を導入するための円筒管を備え、該円筒管の一端部を前記気体導入口として使用することを特徴とする前記[5]又は[7]に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[12]本発明は、前記[5]〜[11]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を用いて、加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記気体導入口から吸い込まれる気体を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体噴射口から噴射される液体と混合するステップと、前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記気液突出口から前記内筒の内壁面を通して突出するステップ、とを有する微細気泡発生方法を提供する。
[13]本発明は、前記[11]に記載の微細気泡発生装置を液体中に浸漬した状態で微細気泡を発生させる方法であって、加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、前記円筒管を通して気体を外部から前記内筒内部の気液旋回室に導入するステップと、該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記円筒管から導入される気体を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体と混合するステップと、前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記内筒の内壁面を通して前記気液突出口から突出するステップ、とを有する微細気泡発生方法を提供する。
[14]本発明は、前記[11]に記載の微細気泡発生装置を液体中に浸漬した状態で微細気泡を発生させる方法であって、加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、前記円筒管を通して、前記微細気泡発生装置が浸漬される前の液体よりも温度が高い暖気又は温度が低い冷気を外部から前記内筒内部の気液旋回室に導入するステップと、該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記円筒管から導入される前記暖気又は冷気を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体と混合するステップと、前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記内筒の内壁面を通して前記気液突出口から突出するステップ、とを有し、前記暖気又は冷気によって前記微細気泡発生装置を浸漬した液体中の温度を調製することを特徴とする微細気泡発生方法を提供する。
[15]前記[1]〜[14]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置をシャワーノズルとして有し、前記液体供給円筒において前記液体導入口と反対側に位置する開口部から水又は湯水を供給し、該水又は湯水を微細気泡が含まれる状態で前記微細気泡発生装置の気液突出口から噴射して使用することを特徴とするシャワー装置。
[16]前記[11]に記載の微細気泡発生装置と、前記微細気泡発生装置を底部に有し、油水混合液を注入するために使用する油水混合液分離槽と、前記油水混合液分離槽に注入される油水混合液の一部を前記微細気泡発生装置に備わる前記液体供給円筒に供給又は循環するためのポンプと、を有することを特徴とする油水分離装置を提供する。
図3は、本発明の微細気泡発生装置の一例を示す平面図及び正面図である。図3において、14は微細気泡発生装置の本体である。微細気泡発生装置14は、液体供給円筒15及び外筒容器16から構成されており、液体供給円筒15の一端開口部から液体を供給することにより、微細気泡発生装置14の内部で気液旋回流が生成され、外筒容器16の先端で開口している気液突出口17から気液が突出する。図3に示す微細気泡発生装置14の内部構造を、断面C−C、断面D−D及び断面E−Eの各位置の断面図を用いて詳細に説明する。また、これらの断面図を参照して、本発明による気液旋回流の生成機構及びそれによって奏する効果を合わせて説明する。
図9に、本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置の変形例を断面図、平面図及び正面図で示す。図9に示す断面図は、上面図のF−F位置における断面を示している。図9の正面図に示すように、微細気泡発生装置30は、屈曲部(エルボ部)を有する液体供給円筒31、外筒容器32、エアホルダー33、及び気体供給円筒34から構成されており、液体供給円筒31の一端開口部から液体を供給することにより、微細気泡発生装置30の内部で気液旋回流が生成され、外筒容器32の先端でエアホルダー33周辺の開口部分に設ける気液突出口35から気液が突出する。図9に示す微細気泡発生装置30の内部構造を、断面図F−Fを用いて説明する。また、断面図F−Fを参照して、本発明による気液旋回流の生成機構及びそれによって奏する効果を合わせて説明する。
図10に、本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置の別の変形例を平面図、正面図及び断面図で示す。図10には断面図として、正面図のG−G位置及びG−G断面図のH−H位置における断面がそれぞれ示されている。図10の平面図及び正面図に示すように、微細気泡発生装置46は、液体供給円筒47、外筒容器48、及び気体供給円筒49から構成されており、外筒容器48に対して垂直方向に配置する液体供給円筒47の一端開口部から液体を供給することにより、微細気泡発生装置46の内部で気液旋回流が生成され、外筒容器48の先端で開口している気液突出口50から気液が突出する。図10に示す微細気泡発生装置46の内部構造を、断面図G−Gを用いて説明する。また、断面図H−Hを参照して、本発明による気液旋回流の生成機構及びそれによって奏する効果を合わせて説明する。
図11に、本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置のさらに別の変形例を、平面図、正面図及び断面図で示す。図11には断面図として、正面図のI−I位置とJ−J位置及び断面図I−IのK−K位置における断面をそれぞれ示す、また、図11において四角の点線枠内には、断面図J−Jにおいて気液旋回室に導入するときの気体の流れを模式的に示している。
前記第1の実施形態においては、貫通スリット23を内筒18の接線方向に設けた微細気泡発生装置の例を示したが、本発明は、貫通スリットを設ける位置は内筒の接線方向に限定されない。図12に、本発明の微細発生装置において、貫通スリットを接線方向と異なる位置に設けた内筒の例を示す。図12において、(a)、(b)、(c)及び(d)は、それぞれ内筒18の平面図、正面図、(a)に示すO−O位置の断面図及び(b)に示すQ−Q位置の断面図である。
図14は、本発明の微細発生装置において、貫通スリットに代えて貫通孔を設けた内筒の別の変形例を示す図である。図14において、(a)及び(b)は、内筒88において、それぞれ正面図及び(a)に示すR−R位置の断面図である。図14に示す内筒88は、図4に示す内筒18と同じように、内筒88の開口した端部89の内壁の円周面に複数の半円形状の凹部からなる小渦分岐壁を有する。
前記第1〜第6の実施形態による微細気泡発生装置は、主にシャワーノズルとして使用できるものであるが、これらの微細気泡発生装置を変形又は大型化して水生物の輸送・蓄養、水質浄化と水環境の蘇生等に使用することも可能である。つまり、気泡発生装置で発生させた空気等の気体の泡を、水槽や湖沼等の汚れた水の中に大量に入れることが可能となる。
図19は、本発明の微細気泡発生装置を有する油水分離装置を示す断面図である。図19に示す油水分離装置121は、前記第7の実施形態と同じ構成と構造を有する微細気泡発生装置122と、微細気泡発生装置122を底部に有し、油水混合液を注入して分離するために使用する油水混合液分離槽123と、油水混合液分離槽123に注入される油水混合液の一部を微細気泡発生装置122に備わる液体供給円筒124に供給又は循環するためのポンプ125を基本的に有する。油水混合液分離槽123とポンプ125との間、及びポンプ125と液体供給円筒124との間の配管には、液量を調整するための調整弁126が126a及び126bとしてそれぞれ設けられる。
2,15,34,49・・・気体供給円筒
3,26,39,54,65・・・気体導入口
4,22,40,55,70,99,114・・・気液旋回室
5・・・円柱形又は円錐形の筒
6,31,47,94,117,124・・・液体供給円筒
7,19,38,53,63,118・・・液体導入口
8・・・気液旋回流
9,61・・・円筒状貫通穴
10,17,35,50,66,119・・・気液吐出口
11・・・小さな旋回渦流
13,27,45,77,80・・・凹部
16,32,48,64,95,108・・・外筒容器
18,36,51,67,78,85,88,97,109・・・内筒
20,69,83,90,100,110・・・閉口した端部
21,82,89,98・・・開口した端部
23,42,79,86,87,103・・・貫通スリット
24,43,57・・・隙間
25,44,101,113・・・気体
28,81,120・・・小渦分岐壁
29,84,92・・・渦
33・・・エアホルダー
37,52,68,102,116・・・液体
41・・・通気口
56,71,91,115・・・貫通孔
58,59,74,75・・・空気
60・・・バルブ
72a,72b・・・通路
73・・・オーリング
76・・・小穴
96,111,130・・・円筒管
104・・・気泡
106・・・気体流量調整弁
112・・・気体導入用貫通孔
121,132・・・油水分離装置
123・・・油水混合液分離槽
125,128・・・ポンプ
126,129,135・・・調整弁
127・・・貯水槽
131・・・油相
133・・・排出口
134・・・油貯蔵槽
すなわち、本発明の構成は以下の通りである。
[1]本発明は、気液の旋回可能な空間である気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒を内筒として備え、該内筒を内部に挿入して二重円筒構造を形成する円柱形又は円錐形の外筒容器と、該外筒容器に液体を導入する液体導入口を備える液体供給円筒と、前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入するため、前記内筒に形成された貫通スリット又は貫通孔と、前記気液旋回室内へ気体を導入する気体導入口と、前記気液旋回室内で発生する気液旋回流の形で気体と液体とが混合された気液混合体を吐出するために前記円柱形又は円錐形の筒の片側に設けられた気液吐出口と、を有し、前記気液吐出口として、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で閉口した端部壁面に、小さな断面円直径を有する円筒状の貫通穴の複数個を設けるか、又は前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内部に向けて前記筒の内壁の長手方向の途中まで設けることにより、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の気液吐出側に、前記気液旋回室で形成された大きな旋回渦流を小さな旋回渦流に変化するための小渦分岐機能を有する前記貫通穴又は前記凹部が複数個で形成された前記気液吐出口を備えることを特徴とする微細気泡発生装置を提供する。
[2]本発明は、前記円筒状の貫通穴又は前記小さな凹部が有する円形の断面形状において、前記円形の直径は、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の内壁断面直径の1/2未満で、かつ、絶対値が10mm以下であることを特徴とする前記[1]に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[3]本発明は、前記貫通穴が複数個形成された前記気液吐出口を備え、前記円筒状の貫通穴の複数個が、どれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で閉口する端部壁面の中心に対して点対称に設けられていることを特徴とする前記[1]又は[2]に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[4]本発明は、前記小さな凹部が複数個形成された前記気液吐出口を備え、前記小さな凹部の複数個が、どれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側端部内壁の円周面に、お互いに隣接した状態で連続的に設けられていることを特徴とする前記[1]又は[2]に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[5]本発明は、前記内筒が、前記液体供給円筒の側で閉口した端部と、前記気液旋回室に気体を導入する気体導入口及び前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対の片側端部に気体導入用の開口部及び複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した前記貫通スリット又は貫通孔と、を備え、かつ、前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[6]本発明は、前記内筒が、前記液体供給円筒の側で気体導入口を備えた気体供給円筒と連結した開口端部と、前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対側の片側で閉口した端部壁面に複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した前記貫通スリット又は貫通孔と、を備え、かつ、前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする前記[1]〜[4]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[7]本発明は、前記内筒が、前記液体供給円筒の側で気体導入口を備えた気体供給円筒と連結した開口端部と、前記気液旋回室に気体を導入する気体導入口及び前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対の片側端部に気体導入用の開口部及び複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した前記貫通スリット又は貫通孔と、を備え、かつ、前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする前記[1]〜[4]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[8]本発明は、前記貫通スリット又は貫通孔が、前記内筒断面の内壁円半径をrとし、噴射された液体が衝突する前記内筒断面の内壁部分の位置を、液体の噴射方向と平行関係にある前記内壁円の接線に対して引いた垂線上に投影したときの位置をPとしたとき、前記Pの位置が前記垂線上で前記内筒断面の内壁から中心部に向けてr/2以下の距離範囲に含まれるように噴射方向を調製した開口通路を有することを特徴とする前記[5]〜[7]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[9]本発明は、前記貫通孔が前記内筒の長手方向に複数で配列されて設けられ、前記貫通スリットの長さ又は前記内筒の長手方向に複数で配列された貫通孔において両端の貫通孔の中心間距離をLとし、前記内筒の長手方向に対して垂直方向の前記貫通スリットの幅又は前記貫通孔の径もしくは長さをWとしたときに、LがWより大きいことを特徴とする前記[5]〜[8]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[10]本発明は、前記貫通スリット又は貫通孔を、前記内筒断面の円周方向に等間隔で複数有することを特徴とする前記[5]〜[9]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[11]本発明は、前記気液旋回室を有する前記内筒の内部に気体を導入するための円筒管を備え、該円筒管の一端部を前記気体導入口として使用することを特徴とする前記[5]又は[7]に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[12]本発明は、前記[5]〜[11]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を用いて、
加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記気体導入口から吸い込まれる気体を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体噴射口から噴射される液体と混合するステップと、前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記気液吐出口から前記内筒の内壁面を通して吐出するステップ、とを有する微細気泡発生方法を提供する。
[13]本発明は、前記[11]に記載の微細気泡発生装置を液体中に浸漬した状態で微細気泡を発生させる方法であって、加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、前記円筒管を通して気体を外部から前記内筒内部の気液旋回室に導入するステップと、該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記円筒管から導入される気体を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体と混合するステップと、前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記内筒の内壁面を通して前記気液吐出口から吐出するステップ、とを有する微細気泡発生方法を提供する。
[14]本発明は、前記[11]に記載の微細気泡発生装置を液体中に浸漬した状態で微細気泡を発生させる方法であって、加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、前記円筒管を通して、前記微細気泡発生装置が浸漬される前の液体よりも温度が高い暖気又は温度が低い冷気を外部から前記内筒内部の気液旋回室に導入するステップと、該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記円筒管から導入される前記暖気又は冷気を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体と混合するステップと、前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記内筒の内壁面を通して前記気液吐出口から吐出するステップ、とを有し、前記暖気又は冷気によって前記微細気泡発生装置を浸漬した液体中の温度を調製することを特徴とする微細気泡発生方法を提供する。
[15]前記[1]〜[11]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置をシャワーノズルとして有し、前記液体供給円筒において前記液体導入口と反対側に位置する開口部から水又は湯水を供給し、該水又は湯水を微細気泡が含まれる状態で前記微細気泡発生装置の気液吐出口から噴射して使用することを特徴とするシャワー装置。
[16]前記[11]に記載の微細気泡発生装置と、前記微細気泡発生装置を底部に有し、油水混合液を注入するために使用する油水混合液分離槽と、前記油水混合液分離槽に注入される油水混合液の一部を前記微細気泡発生装置に備わる前記液体供給円筒に供給又は循環するためのポンプと、を有することを特徴とする油水分離装置を提供する。
[発明の効果]
図3は、本発明の微細気泡発生装置の一例を示す平面図及び正面図である。図3において、14は微細気泡発生装置の本体である。微細気泡発生装置14は、液体供給円筒15及び外筒容器16から構成されており、液体供給円筒15の一端開口部から液体を供給することにより、微細気泡発生装置14の内部で気液旋回流が生成され、外筒容器16の先端で開口している気液吐出口17から気液が突出する。図3に示す微細気泡発生装置14の内部構造を、断面C−C、断面D−D及び断面E−Eの各位置の断面図を用いて詳細に説明する。また、これらの断面図を参照して、本発明による気液旋回流の生成機構及びそれによって奏する効果を合わせて説明する。
図9に、本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置の変形例を断面図、平面図及び正面図で示す。図9に示す断面図は、上面図のF−F位置における断面を示している。図9の正面図に示すように、微細気泡発生装置30は、屈曲部(エルボ部)を有する液体供給円筒31、外筒容器32、エアホルダー33、及び気体供給円筒34から構成されており、液体供給円筒31の一端開口部から液体を供給することにより、微細気泡発生装置30の内部で気液旋回流が生成され、外筒容器32の先端でエアホルダー33周辺の開口部分に設ける気液吐出口35から気液が突出する。図9に示す微細気泡発生装置30の内部構造を、断面図F−Fを用いて説明する。また、断面図F−Fを参照して、本発明による気液旋回流の生成機構及びそれによって奏する効果を合わせて説明する。
図10に、本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置の別の変形例を平面図、正面図及び断面図で示す。図10には断面図として、正面図のG−G位置及びG−G断面図のH−H位置における断面がそれぞれ示されている。図10の平面図及び正面図に示すように、微細気泡発生装置46は、液体供給円筒47、外筒容器48、及び気体供給円筒49から構成されており、外筒容器48に対して垂直方向に配置する液体供給円筒47の一端開口部から液体を供給することにより、微細気泡発生装置46の内部で気液旋回流が生成され、外筒容器48の先端で開口している気液吐出口50から気液が突出する。図10に示す微細気泡発生装置46の内部構造を、断面図G−Gを用いて説明する。また、断面図H−Hを参照して、本発明による気液旋回流の生成機構及びそれによって奏する効果を合わせて説明する。
Claims (16)
- 気液の旋回可能な空間である気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒と、前記気液旋回室内で気体と液体とが混合された気液混合体を吐出するために前記円柱形又は円錐形の筒の片側に設けられた気液吐出口と、前記気液旋回室内へ液体を導入する液体導入口を備える液体供給円筒と、前記気液旋回室内へ気体を導入する気体導入口を備える気体供給円筒とを有する微細気泡発生装置であって、
前記気液吐出口として、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で閉口した端部壁面に、小さな断面円直径を有する円筒状の貫通穴の複数個を設けるか、又は前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内部に向けて前記筒の内壁の長手方向の途中まで設けることにより、
前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の気液突出側に、前記気液旋回室で形成された大きな旋回渦流を小さな旋回渦流に変化するための小渦分岐機能を有する前記貫通穴又は前記凹部が複数個で形成された前記気液突出口を備えることを特徴とする微細気泡発生装置。 - 前記円筒状の貫通穴又は前記小さな凹部が有する円形の断面形状において、前記円形の直径は、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の内壁断面直径の1/2未満で、かつ、絶対値が10mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の微細気泡発生装置。
- 前記円筒状の貫通穴の複数個は、どれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で閉口する端部壁面の中心に対して点対称に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の微細気泡発生装置。
- 前記小さな凹部の複数個は、どれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側端部内壁の円周面に、お互いに隣接した状態で連続的に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の微細気泡発生装置。
- 気液の旋回可能な空間である気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒を内筒として備え、該内筒を内部に挿入して二重円筒構造を形成する円柱形又は円錐形の外筒容器と、該外筒容器に液体を導入する液体導入口を備えた液体供給円筒とを有し、
前記内筒は、
前記液体供給円筒の側で閉口した端部と、
前記気液旋回室に気体を導入する気体導入口及び前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対の片側端に気体導入用の開口部及び複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液突出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、
前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した貫通スリット又は貫通孔とを備え、かつ、
前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、
前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。 - 気液の旋回可能な空間である気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒を内筒として備え、該内筒を内部に挿入して二重円筒構造を形成する円柱形又は円錐形の外筒容器と、該外筒容器に液体を導入する液体導入口を備えた液体供給円筒とを有し、
前記内筒は、
前記液体供給円筒の側で気体導入口を備えた気体供給円筒と連結した開口端部と、
前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対側の片側で閉口した端部壁面に複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液突出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、
前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した貫通スリット又は貫通孔とを備え、かつ、
前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、
前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。 - 気液の旋回可能な空間である気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒を内筒として備え、該内筒を内部に挿入して二重円筒構造を形成する円柱形又は円錐形の外筒容器と、該外筒容器に液体を導入する液体導入口を備えた液体供給円筒とを有し、
前記内筒は、
前記液体供給円筒の側で気体導入口を備えた気体供給円筒と連結した開口端部と、
前記気液旋回室に気体を導入する気体導入口及び前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対の片側端部に複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液突出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、
前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した貫通スリット又は貫通孔とを備え、かつ、
前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、
前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。 - 前記貫通スリット又は貫通孔は、前記内筒断面の内壁円半径をrとし、噴射された液体が衝突する前記内筒断面の内壁部分の位置を、液体の噴射方向と平行関係にある前記内壁円の接線に対して引いた垂線上に投影したときの位置をPとしたとき、前記Pの位置が前記垂線上で前記内筒断面の内壁から中心部に向けてr/2以下の距離範囲に含まれるように噴射方向を調製した開口通路を有することを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
- 前記貫通孔が前記内筒の長手方向に複数で配列されて設けられ、前記貫通スリットの長さ又は前記内筒の長手方向に複数で配列された貫通孔において両端の貫通孔の中心間距離をLとし、前記内筒の長手方向に対して垂直方向の前記貫通スリットの幅又は前記貫通孔の径もしくは長さをWとしたときに、LがWより大きいことを特徴とする請求項5〜8のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
- 前記貫通スリット又は貫通孔を、前記内筒断面の円周方向に等間隔で複数有することを特徴とする請求項5〜9のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
- 前記気液旋回室を有する前記内筒の内部に気体を導入するための円筒管を備え、該円筒管の一端部を前記気体導入口として使用することを特徴とする請求項5又は7に記載の微細気泡発生装置。
- 請求項5〜11のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を用いて、
加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、
該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記気体導入口から吸い込まれる気体を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体噴射口から噴射される液体と混合するステップと、
前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記気液突出口から前記内筒の内壁面を通して突出するステップ、とを有する微細気泡発生方法。 - 請求項11に記載の微細気泡発生装置を液体中に浸漬した状態で微細気泡を発生させる方法であって、
加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、
前記円筒管を通して気体を外部から前記内筒内部の気液旋回室に導入するステップと、
該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記円筒管から導入される気体を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体と混合するステップと、
前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記内筒の内壁面を通して前記気液突出口から突出するステップ、とを有する微細気泡発生方法。 - 請求項11に記載の微細気泡発生装置を液体中に浸漬した状態で微細気泡を発生させる方法であって、
加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、
前記円筒管を通して、前記微細気泡発生装置が浸漬される前の液体よりも温度が高い暖気又は温度が低い冷気を外部から前記内筒内部の気液旋回室に導入するステップと、
該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記円筒管から導入される前記暖気又は冷気を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体と混合するステップと、
前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記内筒の内壁面を通して前記気液突出口から突出するステップ、とを有し、
前記暖気又は冷気によって前記微細気泡発生装置を浸漬した液体中の温度を調製することを特徴とする微細気泡発生方法。 - 請求項1〜14のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置をシャワーノズルとして有し、前記液体供給円筒において前記液体導入口と反対側に位置する開口部から水又は湯水を供給し、該水又は湯水を微細気泡が含まれる状態で前記微細気泡発生装置の気液突出口から噴射して使用することを特徴とするシャワー装置。
- 請求項11に記載の微細気泡発生装置と、
前記微細気泡発生装置を底部に有し、油水混合液を注入するために使用する油水混合液分離槽と、
前記油水混合液分離槽に注入される油水混合液の一部を前記微細気泡発生装置に備わる前記液体供給円筒に供給又は循環するためのポンプと、を有することを特徴とする油水分離装置。
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