JPWO2019230787A1 - 微細気泡生成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上記の構成であれば、より確実に、気体を加圧して液体に混入させることが可能となる。
上記の構成であれば、より一層確実に、気体を加圧して液体に混入させることが可能となる。
上記の構成であれば、気体流量調整弁を操作することで気体の混入量を調整することができる。また、気体を加圧して液体に混入させる際には、気体流量調整弁の耐圧性能を超えない範囲で、気体を加圧することが可能となる。
上記の構成であれば、液体吐出機が流路から液体を直接取り込めるため、液体吐出機をより長時間運転し続けることができる。
上記の構成であれば、微細気泡生成器の先端部から噴出した微細気泡入りの液体を、流路を通じて送液することが可能となる。
上記の構成であれば、監視器を通じて、気体を混入させた液体の流れ状態を視認することが可能である。
上記の構成であれば、用水中に微細気泡を生成することができ、換言すれば、微細気泡入りの用水を供給することが可能となる。
上記の構成では、液体吐出機の下流側で液体に気体を混入させる構成が、より有意義なものとなる。
なお、本実施形態は、本発明について分かり易く説明するために挙げた具体的な一つの実施形態ではあるが、本発明は、本実施態様に限定されるものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
先ず、本実施形態に係る微細気泡生成装置(以下、微細気泡生成装置10)の概要について、図1を参照しながら説明する。図1は、微細気泡生成装置10を含む液体供給設備Sの構成を示す模式図である。
なお、利用先Wdでの用水の散水方式については、特に限定されるものではなく、農作物及び植物体に直接灌水してもよく、地表に散水してもよく、灌水チューブ又は点滴チューブから地表に注水してもよく、あるいは、土壌中に埋設したチューブから用水をしみ出させる点滴潅水を行ってもよい。
本実施形態では、第二流路22に液体流量調整弁としての水量調整弁22Vが設けられることとしたが、水量調整弁22Vに代えて、あるいは、水量調整弁22と共に減圧弁が設けられていてもよい。減圧弁は、第二流路22を流れる用水(液体)の圧力を減圧するものである。水量調整弁22V及び減圧弁のうちの少なくとも一方が設けられていれば、後述する液体吐出機30の吐出圧力、及び、液体吐出機30の取込み口31での用水の圧力を調整することができる。これにより、微細気泡生成装置10の下流側における用水(厳密には、ナノバブル入りの水)の圧力が流路20各所の圧力と好適にバランスするように調整される。
次に、微細気泡生成装置10の構成について図2を参照しながら説明する。図2は、微細気泡生成装置10の構成を示す模式図である。
微細気泡生成装置10は、上流側から液体吐出機30、気体混入機40、監視器としてのサイトグラス52、及び微細気泡生成器としての微細気泡生成ノズル60を有する。以下、これらの構成機器について個別に説明する。
液体吐出機30は、液体である用水を取り込み、且つ、取り込んだ用水を吐出する機器である。本実施形態に係る液体吐出機30は、ポンプによって構成されており、取り込んだ用水を加圧(昇圧)し、加圧された用水を規定範囲内の吐出流量にて吐出する。
気体混入機40は、液体吐出機30から吐出された用水に、気体を加圧して混入させる機器である。より詳しく説明すると、気体混入機40は、液体吐出機30と微細気泡生成ノズル60の間において、加圧された状態で微細気泡生成ノズル60に向かって流れる用水に、気体を加圧して混入させる。ここで、用水の加圧状態は、液体吐出機30から吐出される用水の流量と、微細気泡生成ノズル60から噴出される用水(厳密には、微細気泡入りの用水)の流量との差によって生じる。より具体的に説明すると、本実施形態では、液体吐出機30の吐出流量が、微細気泡生成ノズル60から噴出される用水の流量よりも大きくなっているため、必然的に、液体吐出機30と微細気泡生成ノズル60との間で用水の圧力が加圧状態となる。なお、加圧された状態で流れる用水の圧力については、液体吐出機30の能力及び微細気泡生成ノズル60の設計寸法等に応じて適宜定まるものであり、特に限定されるものではない。
ちなみに、用水を10l/minの流量にて流す場合には、第一同径部43a及び第二同径部43cの内径は、それぞれ約6mm及び約8mmであると好ましく、流量が変わる場合には、その流量に応じて、流量が10l/minであるときの第一同径部43a及び第二同径部43cの内径を適宜変更するとよい。
なお、混入圧力Pi、及び、第二同径部43cの上流側端部を通過する用水の圧力は、脈動するが、気体を用水に混入させる間には略一定値となり、例えば、注入部44c及び第二同径部43cのそれぞれにおいて公知の圧力計又は連成計を適切な位置に設置し、その計器が示す値を読み取ることで測定される。
また、混入圧力Piについては、用水の吐出圧力Pbよりも高くなっているケースに限定されず、第二同径部43cの上流側端部を通過する用水の圧力よりも高ければよく、用水の吐出圧力Pbよりも若干低くてもよい。
なお、本実施形態ではサイトグラス52を設けることとしたが、これに限定されず、サイトグラス52の代わりに、あるいはサイトグラス52と共に流量計(フローメータ)が設置されてもよい。流量計を設置した場合には、気体混入用水の流れ状態として、気体混入機40の下流側を流れる流量を視認することが可能となる。
微細気泡生成ノズル60は、気体混入用水を内部に通すことにより、気体混入用水中にナノバブルを生成する機器である。本実施形態で用いられる微細気泡生成ノズルは、1基のみで、気体混入用水1mlあたりに比較的多量のナノバブルを生成することが可能である。このような性能を有する微細気泡生成ノズル60としては、例えば、特許第6129390号に記載されたナノバブル生成ノズルが利用可能である。
なお、噴出口62の口径については、気体混入機本体42の液体通過部43各部(第一同径部43a、拡径部43b、及び第二同径部43c)の内径よりも小さい場合に限定されず、これらの内径以上であってもよい。
次に、前述した流路20の構成について改めて説明する。
本実施形態に係る流路20では、微細気泡生成ノズル60の先端部から噴射されたナノバブル入りの用水が、連絡部24内を流れ、微細気泡生成ノズル60の先端部と第一流路21との接続地点25にて、第一流路21内の用水(すなわち、ナノバブルを含まない用水)と合流する。すなわち、微細気泡生成装置10各部は、ナノバブル入りの用水を第一流路21内の用水と良好に合流させるように設計されている。
Pbn>Pa (1a)
Pbn=Pb−ΔPb (1b)
したがって、Pa、Pb及びΔPbについては、下記の関係式(1)を満たすことになる。
Pb−ΔPb>Pa (1)
流路20(厳密には、第一流路21)には、流路20と微細気泡生成ノズル60の先端部との間を連絡する連絡部24が取り付けられている。また、連絡部24の途中位置には、図10に示すように、連絡部24から用水を抜くための第一水抜きライン27が設けられている。
次に、以上までに説明してきた構成を有する微細気泡生成装置10の動作例について説明する。
微細気泡生成装置10の運転を開始するにあたり、先ず液体吐出機30を起動させる。液体吐出機30を起動させる時点では、用水が供給源Wsから供給されており流路20内を流れている。また、液体吐出機30を起動させる際には、その前段階で各切換え弁の操作を行う。
Pb<Pi<Pt (2)
上記の関係式(2)を満たせば、気体流量調整弁41bの耐圧限界(すなわち、最高許容圧力Pt)を超えない範囲で混入圧力Piを設定することができ、より詳しくは、最高許容圧力Ptを超えない範囲で混入圧力Piを極力高くすることが可能となる。さらに、混入圧力Piを高く設定できれば、その分、吐出圧力Pbの方も高く設定することができるため、ナノバブルを一層効率よく生成することが可能となる。
本実施形態では、微細気泡生成装置10が液体吐出機30、気体混入機40及び微細気泡生成ノズル60を有し、気体混入機40は、液体吐出機30と微細気泡生成ノズル60の間において、加圧された状態で微細気泡生成ノズル60に向かって流れる用水に、気体を加圧して混入させる。
以上までに、本発明の微細気泡生成装置について、具体的な一つの実施形態を挙げて説明したが、上記の実施形態は、あくまでも一例に過ぎず、他の例も考えられる。具体的に説明すると、上記の実施形態では、ナノバブル入りの用水がナノバブルを含まない用水と混合されて供給されることになっているが、ナノバブル入りの用水が、ナノバブルを含まない用水と混合されないままの状態で(希釈されないで)供給されてもよい。図11を参照しながら説明すると、同図に示す流路120では、供給源Wsから延びた部分(以下、上流側流路121)が一つのみ存在し、この上流側流路121が微細気泡生成装置10(厳密には、液体吐出機30の取込み口31)に接続されている。また、利用先Wdに向かって延びた部分(以下、下流側流路122)も一つのみ存在し、この下流側流路122が微細気泡生成装置10(厳密には、微細気泡生成ノズル60の先端部)に接続されている。このように図11に図示の流路120は、途中で分岐せず、同流路120を流れる用水の全量が微細気泡生成装置10を経由することになる。換言すると、図11に示す構成では、一つの流路120の途中位置に微細気泡生成装置10が直列配置されている。
なお、図11は、第一変形例に係る液体供給設備Sの構成を示す模式図である。
なお、図12は、第二変形例に係る液体供給設備Sの構成を示す模式図である。
なお、図13は、第三変形例に係る液体供給設備Sの構成を示す模式図である。
20 流路
21 第一流路
22 第二流路
22V 水量調整弁
23 分岐地点
24 連絡部
24V 連絡部側切換え弁
25 接続地点
26 第二水抜きライン
26V 第二水抜きライン側切換え弁
27 第一水抜きライン
27V 第一水抜きライン側切換え弁
28 ナノバブル入り用水送りライン
30 液体吐出機
31 取込み口
32 吐出口
40 気体混入機
41 加圧気体発生源
41a 送気ライン
41b 気体流量調整弁
42 気体混入機本体
43 液体通過部
43a 第一同径部
43b 拡径部
43c 第二同径部
44 気体通過部
44a 接続部
44b 絞り部
44c 注入部
50 加圧用水送りライン
51 気体混入用水送りライン
52 サイトグラス
60 微細気泡生成ノズル
61 導入口
62 噴出口
63 ホルダ
64,65,66 通水孔
67 ボルト
70 導入部
71 円筒突起部
72 導入部本体
73 小径部
74 大径部
75 テーパ状部分
76 嵌め込み部分
80 中間部
81,82 円錐突起部
83 リング状部
84 フランジ部
85 シール溝
86A,86B Oリング
90 噴出部
91 噴出部本体
92 フランジ部
93 嵌め込み部
94 テーパ状部分
120 流路
121 上流側流路
122 下流側流路
220 流路
221 上流側流路
222 下流側流路
223 別系流路
320 流路
321 第一流路
322 第二流路
323 第三流路
D 散水装置
P 圧送装置
S 液体供給設備
Wd 利用先
Ws 供給源
Claims (9)
- 液体中に微細気泡を生成する微細気泡生成装置であって、
液体を吐出する液体吐出機と、
前記液体吐出機から吐出された液体に、気体を加圧して混入させる気体混入機と、
気体を混入させた液体を内部に通すことにより、液体中に微細気泡を生成する微細気泡生成器と、を有し、
前記気体混入機は、前記液体吐出機と前記微細気泡生成器の間において、加圧された状態で前記微細気泡生成器に向かって流れる液体に、気体を加圧して混入させる微細気泡生成装置。 - 前記気体混入機が加圧して液体に混入させる気体の圧力が、前記気体混入機によって気体が混入される箇所を通過する液体の圧力よりも高い、請求項1に記載の微細気泡生成装置。
- 前記気体混入機は、加圧された気体の発生源である加圧気体発生源を備え、
前記液体吐出機が液体を吐出する際の吐出圧力よりも、前記加圧気体発生源が発する加圧された気体の圧力が高い、請求項2に記載の微細気泡生成装置。 - 前記気体混入機は、前記加圧気体発生源から延びた送気ラインと、加圧された気体が前記送気ラインを流れる際の流量を調整するために前記送気ライン中に設けられた気体流量調整弁と、を備え、
前記吐出圧力よりも、前記気体流量調整弁の最高許容圧力が高い、請求項3に記載の微細気泡生成装置。 - 前記液体吐出機は、液体の供給源から供給された液体が流れる流路に接続された取込み口を備え、前記取込み口に流れ込む液体の圧力が正圧となった状態で、前記取込み口から液体を取り込み、且つ、前記取込み口から取り込んだ液体を吐出する、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の微細気泡生成装置。
- 前記微細気泡生成器の先端部から、微細気泡入りの液体が噴出し、
前記微細気泡生成器の先端部は、前記取込み口よりも下流側で前記流路に接続されている、請求項5に記載の微細気泡生成装置。 - 前記気体混入機と前記微細気泡生成器との間に、気体を混入された液体の流れ状態を監視するための監視器が設置されている、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の微細気泡生成装置。
- 微細気泡が生成される液体は、用水である、請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の微細気泡生成装置。
- 液体の供給源から供給された液体が流れる流路を備えた液体供給設備において、前記液体供給設備が微細気泡入りの液体を供給するために用いられる微細気泡生成装置であり、
前記流路において前記液体吐出機の上流側から前記液体吐出機に流れ込む液体の圧力が正圧である、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の微細気泡生成装置。
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