WO2002002216A1 - Method and device for feeding fine bubbles - Google Patents

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Hisatsune Nashiki
Ichiro Teshiba
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Tashizen Techno Works Co., Ltd.
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Abstract

A fine bubble feeding technique which is capable of efficiently feeding a large amount of fine bubbles to an object liquid. The fine bubble feeding device (10) comprises a fluid feeder (11), a bubble generator (12) and a sucking section (13) which are immersed in object liquid (L), a pressure pipe (15) which connects the fluid feeder (11) and the bubble generator (12), and a suction pipe (17) which connects the fluid feeder (11) and the sucking section (13). The fluid feeder (11) comprises a liquid pump (21) for feeding the object liquid (L) drawn from the suction section (13) to the bubble generator (12) via the pressure pipe (15), and a gas mixer (32) for mixing air into the object liquid (L) being pumped to the bubble generator (12).

Description

明 細 書 微細気泡供給方法および微細気泡供給装置 技術分野  Description Fine bubble supply method and fine bubble supply device
本発明は、水またはその他の液体の清浄化、活性化をはじめ、種々の分野に利用 可能な液体中への微細気泡供給技術に関する。 背景技術  The present invention relates to a technique for supplying microbubbles into a liquid that can be used in various fields including cleaning and activating water or other liquids. Background art
従来、気泡化させた気体を液体中に溶け込ませることによって様々な効能が生じ ることは知られており、植物栽培、魚介類養殖、排水処理など各種産業分野で応用 されている。 この場合、気泡化させた気体を液体中により多く溶解させる手段とし て、気泡径をより小さくして気泡全体の表面積を増大させ、気液接触面積を増大さ せることが有効であることがわかっている。  Conventionally, it has been known that various effects are produced by dissolving a bubbled gas in a liquid, and it has been applied in various industrial fields such as plant cultivation, seafood cultivation, and wastewater treatment. In this case, as a means of dissolving more of the bubbled gas in the liquid, it has been found effective to increase the gas-liquid contact area by reducing the bubble diameter and increasing the surface area of the entire bubble as a means for dissolving the gas in the liquid more. ing.
気泡化させた気体を液体中に溶解させる技術としては、散気管を用いる方式、ェ ジヱクタにより水中に空気を嘖射させる方式、羽根付き回転体を水面付近で回転さ せ水を撹拌することで気泡を発生させる撹拌混合方式、空気溶解加圧水を減圧して 水中に気泡を発生させる方式、超音波を用レ、て気泡を発生させる方式など多種多様 な方式がある。  Techniques for dissolving gas bubbles into a liquid include a method using a diffuser tube, a method in which air is blown into water by an injector, and a method in which a rotating body with blades is rotated near the water surface to stir the water. There are various methods such as a stirring and mixing method for generating bubbles, a method for generating bubbles in water by depressurizing air-dissolved pressurized water, and a method for generating bubbles by using ultrasonic waves.
散気管方式では、コンプレッサなどから圧送される加圧空気を微細孔から液体中 へ放出することで気泡を発生させるが、加圧状態にあった空気が放出の際に体積膨 張するため、^ Sが数十ミクロンレベルの微細な気泡を発生させることは困難であ る。 また、実際に使用した場合、比較的短期間で微細孔の目詰まりが生じやすいの で、 メンテナンスを頻繁に行う必要があり、 作業コストがかかる。  In the diffuser method, air bubbles are generated by discharging compressed air, which is sent from a compressor, etc., into the liquid through the micropores.However, since the compressed air expands in volume when released, ^ It is difficult for S to generate fine bubbles on the order of tens of microns. In addition, when actually used, clogging of micropores is apt to occur in a relatively short period of time, so that frequent maintenance is required, and the operation cost is high.
撹拌混合方式の場合、微細気泡を効果的に発生させることが原理的に困難であり、 負荷の大きな羽根付き回転体を常時回転させるための動力費が大である。 また、空 気溶解加圧水の減圧方式、ェジェクタ方式、超音波方式については、装置や設備が 大掛かりとなり、 高コストとなるため、 導入に困難が伴う。 In the case of the stirring and mixing method, it is basically difficult to generate fine bubbles effectively, and the power cost for constantly rotating the rotating body with a large load on the blade is large. In addition, for the decompression method, ejector method, and ultrasonic method for air-dissolved pressurized water, Large scale and high cost make introduction difficult.
ところで、特開 2 0 0 0— 4 4 7号公報には、図 1 5に示すような旋回式微細気 泡発生装置 9 0が開示されている。 この旋回式微細気泡発生装置 9 0は、倒立円錐 形のスペース 9 2を有する容器本体 9 1と、容器本体 9 1の内壁円周面 9 1 aの一 部にその接線方向に開設された液体導入口 9 3と、容器本体 9 1の上端に開設され た気体導入孔 9 4と、容器本体 9 1の下部に開設された旋回流体導出口 9 5とから 構成されている。  Incidentally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-4747 discloses a revolving microbubble generator 90 as shown in FIG. The revolving microbubble generator 90 comprises a container body 91 having an inverted conical space 92 and a liquid tangentially formed on a part of the inner wall circumferential surface 91a of the container body 91. It comprises an inlet 93, a gas inlet 94 provided at the upper end of the container body 91, and a swirling fluid outlet 95 provided at the lower part of the container 91.
容器本体 9 1の内壁円周面 9 1 aの接線方向から容器本体 9 1内へ液体を注入 することでスペース 9 2内に渦流あるレヽは回転流を発生させ、その中心部分を負圧 とすることにより、気体導入口 9 4に連結されたビエルチューブ 9 6などの端部 9 6 aから大気中の空気を容器本体 9 1内に導入して、微細気泡を発生させる。すな わち、液体導入口 9 3から液体を導入するとともに、気体導入口 9 4から空気を負 圧自吸させ、 旋回流体導出口 9 5から微細気泡を発生させるものである。  By injecting liquid into the container body 91 from the tangential direction of the inner wall circumferential surface 91a of the container body 91, the vortex flow in the space 92 generates a rotating flow, and the center of the rotor is negative pressure. By doing so, air in the atmosphere is introduced into the container body 91 from the end 96 a of the beer tube 96 connected to the gas inlet 94 to generate fine bubbles. That is, the liquid is introduced from the liquid introduction port 93, the air is self-primed at a negative pressure from the gas introduction port 94, and fine bubbles are generated from the swirling fluid outlet 95.
特開 2 0 0 0— 4 4 7号公報に開示されている旋回式微細気泡発生装置 9 0は、 気体導入口 9 4から容器本体 9 1内に導入した空気を、液体の回転流による剪断力 で捩じ切るように小さくカットすることによつて微細気泡を発生させるものであ る。 したがって、発生する気泡径を微細化するには、回転流の中心部分に形成され る気体渦管 9 7の をなるベく小さくする必要があり、それを実現するには、気 体導入管 9 4の内径を極力小さくしなければならない。 このため、実際の気体導入 口 9 4の内径は 1 mm程度であり、この気体導入口 9 4に連結されるビュルチュー ブ 9 6の内径も同程度となっている。 したがって、気体導入口 9 4から容器本体 9 1内に導入される気体量は少量とならざるを得ず、液体中に大量の微細気泡を供給 することが困難である。  The revolving microbubble generator 90 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-4447 is capable of shearing air introduced into a container body 91 from a gas introduction port 94 by a rotational flow of a liquid. Fine bubbles are generated by making small cuts such as twisting with force. Therefore, it is necessary to reduce the diameter of the gas vortex tube 97 formed at the center of the rotating flow to minimize the diameter of the generated bubble. The inner diameter of 4 must be as small as possible. For this reason, the inner diameter of the actual gas inlet 94 is about 1 mm, and the inner diameter of the valve tube 96 connected to the gas inlet 94 is also about the same. Therefore, the amount of gas introduced into the container body 91 from the gas inlet 94 must be small, and it is difficult to supply a large amount of fine bubbles into the liquid.
また、気体導入口 9 4に連結された小径のビニルチューブ 9 6は、外気中に露出 しているその開口端 9 6 a付近に塵埃が詰まりやすく、 特に、 海に近い場所では、 ビエルチューブ 9 6内に吸込まれた空気中の塩分がビニルチューブ 9 6の内壁に 固着して比較的短期間で目詰まりを起こすので、実際に使用する場合、不都合であ る。 In addition, the small-diameter vinyl tube 96 connected to the gas inlet 94 is likely to be clogged with dust near its open end 96a exposed to the outside air. Salts in the air sucked into the tube 6 stick to the inner wall of the vinyl tube 96 and cause clogging in a relatively short period of time, which is inconvenient for actual use. You.
ビュルチューブ 9 6や気体導入口 9 4が塵埃や塩分などによって目詰まりする と、容器本体 9 1内に発生する回転流に伴ってその中心付近にキヤビテーションが 発生し、 このキヤビテーション端部が、容器本体 9 1内壁の気体導入口 9 4や旋回 流体導出口 9 5の開口部分などに接することによって、いわゆるキヤビテーション エロージョンが発生し、前記開口部分の周辺などを抉るように損傷して、装置 9 0 を使用不能に至らしめることがある。  If the bullet tube 96 or the gas inlet 94 is clogged with dust or salt, cavitation occurs near the center of the bulge due to the rotating flow generated in the container body 91, and this cavitation edge Contact with the gas inlet 94 on the inner wall of the container body 91 and the opening of the swirling fluid outlet 95, so-called cavitation erosion occurs, causing damage to the surroundings of the opening. This can render the device 90 unusable.
また、容器本体 9 1内に発生する回転流による剪断力は、同じく容器本体 9 1内 に発生する気体渦管 9 7の側面方向から作用するので、エネルギロスが大きく、効 率性に欠け、旋回式微細気泡発生装置 9 0を液体 9 8の深い位置に配置して加圧気 体を供給するような使い方をした場合、気体供給量が多くなると、回転流の剪断力 より気体の膨張圧力が強くなって微細気泡が発生しなくなり、大径の気体塊となつ て吐出される現象が生じる。 これを防ぐには、容器本体 9 1を大型ィヒして大量の液 体を送り込むことによって、その内部に発生する回転流量を増大させる必要がある ため、 装置や液体ポンプなどが大型ィ匕して、 実用性に乏しいものとなる。  In addition, since the shearing force due to the rotating flow generated in the container body 91 also acts from the side of the gas vortex tube 97 generated in the container body 91, the energy loss is large and the efficiency is low. When the swirling microbubble generator 90 is placed in a deep position of the liquid 98 to supply pressurized gas, when the gas supply amount increases, the gas expansion pressure increases due to the shear force of the rotating flow. It becomes strong and no fine bubbles are generated, and a phenomenon occurs in which the gas is discharged as a large diameter gas mass. In order to prevent this, it is necessary to increase the rotational flow rate generated inside the container body 91 by feeding a large amount of liquid through the container body 91. Therefore, it becomes less practical.
本発明が解決しようとする課題は、対象液体中に大量の微細気泡を効率的に供給 することのできる微細気泡供給方法と、 この方法を容易に実施することが可能で、 作業性、耐久性およびメンテナンス性に優れ、広い分野で使用できる微細気泡供給 方法および装置を提供することにある。 発明の開示  The problem to be solved by the present invention is to provide a fine bubble supply method capable of efficiently supplying a large amount of fine bubbles into a target liquid, and to be able to easily carry out this method, thereby improving workability and durability. Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for supplying fine air bubbles which are excellent in maintainability and can be used in a wide range of fields. Disclosure of the invention
本発明に係る微細気泡供給方法の第 1の方法は、 流体が旋回可能な筒状空間と、 筒状空間内に流体を送給するため筒状空間の周面の接線方向に配置された流体導 入口と、筒状空間から流体を流出させるため筒状空間の中心軸の延長線上に配置さ れた流体導出口とを備えた微細気泡発生器を液体中に浸漬し、流体導入口から筒状 空間内へ液体および気体を送給し筒状空間内に旋回流を起こして微細気泡を発生 させ、流体導出口から液体中へ微細気泡混じりの流体を放出することを特徴とする。 この方法によれば、 筒状空間内を旋回する気体と液体はその比重の違いにより、 液体には遠心力が作用して外周方向へと移動し、気体には向心力が作用して回転流 中心軸方向へと移動する。このとき気体は対向方向へ移動する液体によって剪断微 細化され、気液混合されながら旋回流中心部分付近に集積され、 流体導出口から微 細気泡混じりの流体となって放出される。すなわち、気体に対して縦横方向から液 体の回転流の剪断力が強力に作用し、大量の微細気泡を対象液体中に効率的に供給 することができる。 A first method of the microbubble supply method according to the present invention comprises: a cylindrical space in which a fluid can swirl; and a fluid arranged in a tangential direction of a peripheral surface of the cylindrical space to supply the fluid into the cylindrical space. A microbubble generator having an inlet and a fluid outlet arranged on an extension of the central axis of the cylindrical space for allowing the fluid to flow out of the cylindrical space is immersed in the liquid, and the tube is introduced from the fluid inlet into the cylinder. It is characterized in that liquid and gas are fed into the space, a swirling flow is generated in the cylindrical space to generate fine bubbles, and a fluid containing fine bubbles is discharged from the fluid outlet into the liquid. According to this method, the gas and liquid swirling in the cylindrical space move due to the difference in their specific gravities due to the centrifugal force acting on the liquid and moving toward the outer periphery, and the centrifugal force acting on the gas causing the center of the rotational flow. Move in the axial direction. At this time, the gas is sheared and finely divided by the liquid moving in the opposite direction, is accumulated near the center of the swirling flow while being mixed with gas and liquid, and is discharged from the fluid outlet as a fluid containing fine bubbles. That is, the shearing force of the rotating flow of the liquid acts strongly on the gas from the vertical and horizontal directions, and a large amount of fine bubbles can be efficiently supplied into the target liquid.
ここで、流体導入口から筒状空間内へ気液混合流体を送給する際、液体ポンプお よび気体ポンプより別々に送給されてきた液体と気体とを混合して流体導入口か ら筒状空間内へ送給する方式、 あるいは、液体ポンプより送給されてくる液体の流 路に設けた気体混入手段を介して当該液体に気体を混入させて流体導入口から筒 状空間内へ送給する方式などを採用することができる。 この場合、気体混入手段と しては、ァスピレータと呼称される減圧器具などを用いることができ、液体ポンプ と流体導入口とを連結する液体送給管の途中にァスピレータを取り付ければ、ァス ピレータを介して大気中から自吸した空気を、液体送給管内を移動する液体に混入 させて流体導入口へ送給することができる。  Here, when the gas-liquid mixed fluid is fed from the fluid inlet into the cylindrical space, the liquid and the gas separately fed from the liquid pump and the gas pump are mixed, and the cylinder is fed from the fluid inlet. The liquid is supplied into the cylindrical space, or a gas is mixed into the liquid via gas mixing means provided in the flow path of the liquid supplied from the liquid pump, and the liquid is supplied from the fluid inlet to the cylindrical space. For example, a feeding method can be adopted. In this case, a decompression device called an aspirator can be used as the gas mixing means. If the aspirator is installed in the middle of a liquid supply pipe connecting the liquid pump and the fluid inlet, the aspirator can be used. The air self-sucked from the atmosphere through the liquid can be mixed with the liquid moving in the liquid supply pipe and supplied to the fluid inlet.
また、本発明に係る微細気泡供給方法の第 2の方法は、流体が旋回可能な筒状空 間と、筒状空間内に液体を送給するため筒状空間の周面の接線方向に配置された液 体導入口と、筒状空間内へ気体を供給するため筒状空間に連通して設けられた気体 導入口と、筒状空間から流体を流出させるため筒状空間の中心軸の延長線上に配置 された流体導出口とを備えた微細気泡発生器を液体中に浸漬し、液体導入口から筒 状空間内へ液体を送給するととも気体導入口から筒状空間内へ気体を送給して筒 状空間内に旋回流を起こして微細気泡を発生させ、流体導出口から液体中へ微細気 泡混じりの流体を放出することを特徴とする。  Further, the second method of the microbubble supply method according to the present invention is characterized in that the liquid is disposed in a tangential direction of a cylindrical space in which a fluid can be swirled and a peripheral surface of the cylindrical space for supplying the liquid into the cylindrical space. Liquid inlet, a gas inlet provided to communicate with the cylindrical space to supply gas into the cylindrical space, and an extension of the central axis of the cylindrical space to allow fluid to flow out of the cylindrical space. A microbubble generator equipped with a fluid outlet arranged on a line is immersed in the liquid, and the liquid is fed from the liquid inlet into the cylindrical space and the gas is sent from the gas inlet into the cylindrical space. It is characterized in that it supplies a swirling flow in the cylindrical space to generate fine bubbles, and discharges a fluid mixed with fine bubbles into the liquid from the fluid outlet.
この第 2の方法も前記第 1の方法と同様、筒状空間内を旋回する気体および液体 はその比重の違いにより、液体には遠心力が作用して外周方向へと移動し、気体に は向心力が作用して回転流中心軸方向へと移動し、気体は対向方向へ移動する液体 によつて剪断微細化されて気液混合されながら旋回流中心部分付近に集積され、流 体導出口から微細気泡混じりの流体となって放出されるので、大量の微細気泡を対 象液体中に効率的に供給することができる。 In the second method, similarly to the first method, the gas and the liquid swirling in the cylindrical space are moved in the outer peripheral direction by the centrifugal force acting on the liquid due to the difference in specific gravity, and the gas and the liquid are not swirled. The centrifugal force acts and moves toward the center axis of the rotating flow, and the gas moves in the opposite direction. The liquid is collected near the center of the swirling flow while being gas-liquid mixed, and is released as a fluid containing fine bubbles from the fluid outlet, so that a large amount of fine bubbles are contained in the target liquid. It can be supplied efficiently.
本発明に係る微細気泡発生装置の第 1の装置は、 流体が旋回可能な筒状空間と、 筒状空間内に流体を送給するため筒状空間の周面の接線方向に配置された流体導 入口と、筒状空間から流体を流出させるため筒状空間の中心軸の延長上に配置され た流体導出口とを備えた微細気泡発生器と、流体導入口を経由して筒状空間内に液 体および気体を送給する液体送給手段および気体送給手段とで構成されたことを 特徴とする。  A first device of the microbubble generating device according to the present invention comprises a cylindrical space in which a fluid can be swirled, and a fluid arranged in a tangential direction of a peripheral surface of the cylindrical space to supply the fluid into the cylindrical space. A microbubble generator having an inlet and a fluid outlet arranged on an extension of the central axis of the cylindrical space for allowing fluid to flow out of the cylindrical space; And a liquid supply means and a gas supply means for supplying a liquid and a gas.
このような構成において、液体送給手段おょぴ気体送給手段から流体導入口を経 由して微細気泡発生器内へ液体と気体とを混合して送給すると、筒状空間内に気液 の旋回流が発生し、筒状空間内を旋回する気液はその比重差により、液体には遠心 力が作用して外周方向へ移動し、気体には向心力が作用して回転流中心軸方向へ移 動する。 このとき、液体中を回転流中心軸方向へと移動する気体には互いに対向す る遠心力、向心力により剪断力が作用して分断微細ィ匕され、気体の進行方向に対し て直角方向からは液体の回転流の動圧エネルギーによりせん断が作用してさらに 微細化されつつ回転流中心部分に集積されながら流体導出口から微細気泡混じり の流体となって放出される。すなわち、気体には気体の移動方向に対し縦横方向か ら液体の回転流のせん断力が作用するので、大量の微細気泡を対象液体中に効率的 に供給することができる。  In such a configuration, when a liquid and a gas are mixed and supplied from the liquid supply means or the gas supply means to the fine bubble generator via the fluid inlet, the gas is introduced into the cylindrical space. A swirling flow of liquid is generated, and the gas-liquid swirling in the cylindrical space moves in the outer circumferential direction due to the centrifugal force acting on the liquid due to the difference in specific gravity. Move in the direction. At this time, the gas moving in the liquid in the direction of the central axis of the rotational flow is sheared by the opposing centrifugal force and centripetal force to be divided and finely divided. The fluid acts as a shear due to the dynamic pressure energy of the rotating flow, and is further miniaturized and accumulated at the center of the rotating flow, and is discharged as a fluid containing fine bubbles from the fluid outlet. That is, since the shearing force of the rotational flow of the liquid acts on the gas in the vertical and horizontal directions with respect to the moving direction of the gas, a large amount of fine bubbles can be efficiently supplied into the target liquid.
このように、対象液体中に浸漬した微細気泡発生器に対し、液体送給手段および 気体送給手段で液体と気体を混合して送給するだけで大量の微細気泡を供給する ことができ、旋回流の遠心力、向心力およびせん断作用を利用して微細気泡を発生 させて放出するので、作業性、耐久性およびメンテナンス性に優れ、広い分野で使 用できる。また、予め気体と液体とを混合させた気液混合流体を微細気泡発生器へ 送給することにより、 気体と液体との接触時間を長くすることができるとともに、 送給中の液体が送給圧力で加圧された状態にあることで当該液体に対する気体溶 解度が高まるので、 送給過程においても液体中に気体を溶解させることができる。 ここで、流体導入口から筒状空間内へ気液混合流体を送給する場合、前述したよ うに、液体ポンプぉよぴ気体ポンプから別々に送給されてきた液体と気体とを混合 させて流体導入口から筒状空間内へ送給する方式、あるいは、液体ポンプで送給さ れてくる液体の流路に連通した気体混入手段を介して当該液体に気体を混入させ て流体導入口から筒状空間内へ送給する方式などを採用することができる。この場 合、気体混入手段としては、ァスピレータと呼称される減圧器具などを好適に用い ることができる。 Thus, a large amount of fine bubbles can be supplied to the fine bubble generator immersed in the target liquid simply by mixing and feeding the liquid and gas by the liquid supply means and the gas supply means, It generates and discharges fine bubbles using the centrifugal force, centripetal force and shearing action of the swirling flow, so it is excellent in workability, durability and maintenance, and can be used in a wide range of fields. In addition, by sending a gas-liquid mixture in which a gas and a liquid are mixed in advance to the fine bubble generator, the contact time between the gas and the liquid can be lengthened, and the liquid being sent can be supplied. Being pressurized, the gas dissolves in the liquid. Since the degree of resolution increases, the gas can be dissolved in the liquid even during the feeding process. Here, when the gas-liquid mixed fluid is fed from the fluid inlet into the cylindrical space, as described above, the liquid and the gas separately fed from the liquid pump and the gas pump are mixed. The liquid is fed into the cylindrical space from the fluid inlet, or the gas is mixed into the liquid through a gas mixing means connected to the flow path of the liquid fed by the liquid pump, and the liquid is introduced from the fluid inlet. It is possible to adopt a method of feeding into a cylindrical space. In this case, as the gas mixing means, a decompression device called an aspirator can be suitably used.
本発明に係る微細気泡供給装置の第 2の装置は、 流体が旋回可能な筒状空間と、 筒状空間内に液体を送給するため筒状空間の周面の接線方向に配置された液体導 入口と、筒状空間内へ気体を供給するため筒状空間に連通して設けられた気体導入 口と、筒状空間から流体を流出させるため筒状空間の中心軸の延長上に配置された 流体導出口とを備えた微細気泡発生器と、液体導入口を経由して筒状空間内へ液体 を送給する液体送給手段と、気体導入口を経由して筒状空間内へ気体を送給する気 体送給手段とで構成されたことを特徴とする。  A second device of the microbubble supply device according to the present invention includes a cylindrical space in which a fluid can be swirled, and a liquid arranged in a tangential direction of a peripheral surface of the cylindrical space to supply the liquid into the cylindrical space. An inlet, a gas inlet provided in communication with the cylindrical space for supplying gas into the cylindrical space, and an extension of the central axis of the cylindrical space for discharging fluid from the cylindrical space. A microbubble generator having a fluid outlet, liquid supply means for supplying liquid into the cylindrical space via the liquid inlet, and gas into the cylindrical space via the gas inlet. And a body feeding means for feeding air.
このような構成とすることにより、液体送給手段およぴ気体送給手段からそれぞ れ液体導入口およぴ気体導入口を経由して微細気泡発生器内へ液体および気体を 送給すると、前述した第 1の微細気泡発生装置と同様に、流体導出口から微細気泡 混じりの流体が放出される。  With such a configuration, when liquid and gas are supplied from the liquid supply means and the gas supply means into the fine bubble generator via the liquid inlet and the gas inlet, respectively. As in the first microbubble generator described above, a fluid containing microbubbles is discharged from the fluid outlet.
また、気体と液体とをそれぞれ別々に微細気泡発生器へ送給することにより、微 細気泡発生器が比較的高い液圧を受ける位置、例えば、水深 1 0 mより深い位置な どに配置された場合でも、気体をそのままの状態で気泡発生器まで送給することが できるため、液圧の高低に左右されず安定的に微細気泡を発生させることができる。 ここで、流体導入口、液体導入口、気体導入口を筒状空間の中心軸方向の中央縦 断面を中心に対称をなす位置に複数配置することにより、気液混合流体、液体ある いは気体を、複数箇所から筒状空間内に向かって大量に送給し筒状空間内に安定し た旋回流を発生させることが可能となるので、微細気泡をさらに効率的かつ安定的 に供給することができるようになる。また、筒状空間を軸方向にサイズアップした 場合も旋回流の安定性を確保できるため、微細気泡発生器の大型化による微細気泡 供給効率のさらなる向上を図ることが可能となる。 In addition, by separately supplying gas and liquid to the microbubble generator, the microbubble generator is disposed at a position where relatively high hydraulic pressure is applied, for example, at a position deeper than a water depth of 10 m. Even in such a case, since the gas can be sent to the bubble generator as it is, fine bubbles can be stably generated regardless of the level of the liquid pressure. Here, by arranging a plurality of fluid inlets, liquid inlets, and gas inlets at positions symmetrical with respect to the central longitudinal section in the central axis direction of the cylindrical space, a gas-liquid mixed fluid, liquid or gas From a plurality of locations into the cylindrical space and generate a stable swirling flow in the cylindrical space, so that fine bubbles can be generated more efficiently and stably. Can be supplied. In addition, since the stability of the swirling flow can be ensured even when the cylindrical space is increased in the axial direction, it is possible to further improve the efficiency of supplying fine bubbles by increasing the size of the fine bubble generator.
また、微細気泡発生器の流体導出口を、筒状空間の中心軸方向の両端面にそれぞ れ配置することにより、特開 2 0 0 0— 4 4 7号公報に開示されている旋回式微細 気泡発生装置などの片側開口方式と比較して、筒状空間内の旋回流と筒状空間端部 内壁面との摩擦によるエネルギ口スが減少するとともに、複数の流体導出口から微 細気泡混じりの流体を放出することができるようになるため、微細気泡の供給効率 がさらに向上する。また、旋回流に起因して筒状空間の中心軸に沿って生ずるキヤ ビテーションが筒状空間内壁面に接触することがなくなるので、キヤビテーション エロージョンが発生せず、装置全体の耐久性が向上し、メンテナンスの簡略化を図 ることもできる。  Further, by disposing the fluid outlets of the microbubble generator at both end faces in the direction of the central axis of the cylindrical space, the rotary type disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-4747 is disclosed. Compared to a one-sided opening method such as a microbubble generator, the energy flow due to the friction between the swirling flow in the cylindrical space and the inner wall surface at the end of the cylindrical space is reduced, and the microbubbles from multiple fluid outlets Since the mixed fluid can be discharged, the supply efficiency of the fine bubbles is further improved. In addition, since cavitation generated along the central axis of the cylindrical space due to the swirling flow does not contact the inner wall surface of the cylindrical space, no cavitation erosion occurs and the durability of the entire apparatus is reduced. It can be improved and maintenance can be simplified.
前記筒状空間に臨む流体導入口、液体導入口の開口端に、流体導入口、液体導入 口より小径の 部を設けることにより、筒状空間に向かって送給されてきた流体、 液体が ϋ 部で絞られ高速化、高圧化して筒状空間内へ噴出されるので、筒状空間 内に高速の旋回流が形成され、 さらに効率的に微細気泡を供給することができる。 また、流体導入口、液体導入口に流体、液体を送給する手段として比較的內径の大 きな流体送給管、液体送給管を用いることが可能となるため、送'給過程でのェネル ギロスが低減され、 微細気泡供給効率をさらに向上させることができる。 図面の簡単な説明  By providing a portion having a smaller diameter than the fluid introduction port and the liquid introduction port at the opening end of the fluid introduction port and the liquid introduction port facing the cylindrical space, the fluid and the liquid fed toward the cylindrical space can be reduced. Since the pressure is reduced at the section and the pressure is increased and the pressure is increased, and is jetted into the cylindrical space, a high-speed swirling flow is formed in the cylindrical space, and fine bubbles can be supplied more efficiently. In addition, a relatively large diameter fluid supply pipe or liquid supply pipe can be used as a means for supplying a fluid or liquid to the fluid introduction port or the liquid introduction port. The energy loss can be reduced, and the efficiency of supplying fine bubbles can be further improved. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 第 1実施形態の微細気泡供給装置を示す全体構成図である。  FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a fine bubble supply device of the first embodiment.
図 2は、 図 1の微細気泡供給装置を構成する気泡発生器の正面図である。  FIG. 2 is a front view of a bubble generator included in the fine bubble supply device of FIG.
図 3は、 図 2の気泡発生器の側面図である。  FIG. 3 is a side view of the bubble generator of FIG.
図 4は、 図 3における Α— Α線断面図である。  FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line に お け る in FIG.
図 5は、 図 3における B— B線断面図である。  FIG. 5 is a sectional view taken along line BB in FIG.
図 6は、 気泡発生器における旋回流発生状況を示す図である。 図 7は、 気泡発生器における微細気泡発生状況を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a state of generation of a swirling flow in the bubble generator. FIG. 7 is a diagram showing a state of generation of fine bubbles in the bubble generator.
図 8は、 気泡発生器における微細気泡発生状況を示す図である。  FIG. 8 is a diagram showing a state of generation of fine bubbles in the bubble generator.
図 9は、 図 6における流体導出口付近の部分拡大図である。  FIG. 9 is a partially enlarged view of the vicinity of the fluid outlet in FIG.
図 1 0は、 気泡発生器の別の実施態様を示す断面図である。  FIG. 10 is a sectional view showing another embodiment of the bubble generator.
図 1 1は、 第 2実施形態の微細気泡供給装置を示す全体構成図である。  FIG. 11 is an overall configuration diagram showing the fine bubble supply device of the second embodiment.
図 1 2は、第 3実施形態の微細気泡発生装置を構成する気泡発生器を示す斜視図 である。  FIG. 12 is a perspective view showing a bubble generator constituting the microbubble generator of the third embodiment.
図 1 3は、 図 1 2における C一 C線断面図である。  FIG. 13 is a sectional view taken along line C-C in FIG.
図 1 4は、 図 1 2における D— D線断面図である。  FIG. 14 is a sectional view taken along line DD in FIG.
図 1 5は、 従来の気泡供給装置の構造を示す図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 15 is a diagram showing the structure of a conventional bubble supply device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
図 1は本発明の第 1実施形態である微細気泡供給装置を示す全体構成図、図 2は 図 1に示す微細気泡供給装置を構成する気泡発生器の正面図、図 3は前記気泡発生 器の側面図、図 4は図 3における A— A線断面図、図 5は図 3における B— B線断 面図である。  FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a fine bubble supply device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of a bubble generator constituting the fine bubble supply device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is the bubble generator. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view taken along line BB in FIG.
図 1に示すように、本実施形態の微細気泡供給装置 1 0は、地上に配置された流 体供給装置 1 1と、対象液体 L中に投入される気泡発生器 1 2およぴ吸込み部 1 3 と、流体供給装置 1 1と気泡発生器 1 2とを連結する圧送管 1 5と、流体供給装置 1 1と吸込み部 1 3とを連結する吸込み管 1 7などによって構成されている。流体 供給装置 1 1は、吸込み部 1 3およぴ吸込み管 1 7を介して吸込んだ対象液体 Lを 圧送管 1 5を介して気泡発生器 1 2へ圧送する液体ポンプ 2 1と、大気中から吸込 んだ空気を、気泡発生器 1 2に圧送される対象液体 L中へ混合する気体混合装置 2 3とで構成されている。  As shown in FIG. 1, the microbubble supply device 10 of the present embodiment includes a fluid supply device 11 disposed on the ground, a bubble generator 12 to be injected into the target liquid L, and a suction unit. 13, a pressure feed pipe 15 connecting the fluid supply device 11 and the bubble generator 12, a suction pipe 17 connecting the fluid supply device 11 and the suction part 13, and the like. The fluid supply device 11 includes a liquid pump 21 for pumping the target liquid L sucked through the suction part 13 and the suction pipe 17 to the bubble generator 12 via the pressure feeding pipe 15, And a gas mixing device 23 that mixes the air sucked from the liquid into the target liquid L to be sent to the bubble generator 12 under pressure.
気体混合装置 2 3は、エアコンプレッサ 2 4、空気圧調整弁 2 5および圧力計 2 6を送気管 2 7で連通した構成であり、送気管 2 7は、圧送管 1 5に連結されてい る。空気圧調整弁 2 5は、エアコンプレッサ 2 4で発生する圧縮空気の供給量を調 整する空気圧調整手段であり、気泡発生器 1 2内で生成する微細気泡の を変え る気泡サイズ調整手段として機能する。 The gas mixing device 23 has a configuration in which an air compressor 24, an air pressure adjusting valve 25, and a pressure gauge 26 are communicated with an air supply pipe 27, and the air supply pipe 27 is connected to the pressure supply pipe 15. The air pressure regulating valve 25 regulates the supply amount of compressed air generated by the air compressor 24. It is an air pressure adjusting means for adjusting the air pressure and functions as a bubble size adjusting means for changing the size of fine bubbles generated in the bubble generator 12.
液体ポンプ 2 1およびエアコンプレッサ 2 4を作動させると、液体ポンプ 2 1は 対象液体 Lを吸込み部 1 3およぴ吸込み管 1 7を介して吸い込み、吸い込んだ対象 液体 Lを圧送管 1 5へ送り込み、同時に、エアコンプレッサ 2 4は大気中から吸込 んだ空気を、送気管 2 7を介して、圧送管 1 5内を移動する対象液体 L中へ送り込 むので、対象液体 Lと空気との混合流体が圧送管 1 5を経由して気泡発生器 1 2へ 送り込まれる。 気泡発生器 1 2へ送り込まれた対象液体 Lと空気との混合流体は、 気泡発生器 1 2内において、後述する旋回過程を経ることによって微細気泡と対象 液体 Lとの混合流体となつて気泡発生器 1 2の外へ放出され、対象液体 L中へ拡散 していくため、 これによつて、 微細気泡が対象液体 L中へ連続的に供給される。 微細気泡供給装置 1 0を構成する気泡発生器 1 2は、 図 2〜図 4に示すように、 合成樹脂などで形成され、その外形は直方体形状であり、周壁部 1 4とこの周壁部 1 4の両端に一体的に形成された蓋部 1 6とで構成され、その内部に液体と気体と が共に旋回可能な円筒状の空間 Sを有している。  When the liquid pump 21 and the air compressor 24 are operated, the liquid pump 21 sucks the target liquid L through the suction part 13 and the suction pipe 17 and sends the sucked target liquid L to the pressure feeding pipe 15. At the same time, the air compressor 24 sends air sucked from the atmosphere into the target liquid L moving through the pressure feed pipe 15 through the air supply pipe 27, so that the target liquid L and air are The mixed fluid is sent to the bubble generator 12 via the pressure feed pipe 15. The mixed fluid of the target liquid L and air sent to the bubble generator 12 is converted into a mixed fluid of the fine bubbles and the target liquid L in the bubble generator 12 through a swirling process described later. Since the gas is discharged out of the generator 12 and diffuses into the target liquid L, fine bubbles are continuously supplied into the target liquid L. As shown in FIGS. 2 to 4, the bubble generator 12 constituting the fine bubble supply device 10 is formed of a synthetic resin or the like, has an outer shape of a rectangular parallelepiped, and has a peripheral wall portion 14 and the peripheral wall portion 1. 4 and a lid 16 integrally formed at both ends, and has a cylindrical space S in which liquid and gas can both swirl.
周壁部 1 4には、液体と空気との混合流体を空間 S内に導入させる 2つの流体導 入口 1 8が円筒状の空間 Sに連通して設けられている。これらの流体導入口 1 8は、 周壁部 1 4から外方へ突設した中空筒体 2 0を接合することによって形成され、流 体導入口 1 8は円筒状の空間 Sの円周面の接線方向と同方向に連通されている。ま た、 2つの流体導入口 1 8は、円筒状の空間 Sの軸方向長さの中央縦断面 1 9を中 心として対称な位置に設けられている。  In the peripheral wall portion 14, two fluid inlets 18 for introducing a mixed fluid of liquid and air into the space S are provided in communication with the cylindrical space S. These fluid inlets 18 are formed by joining hollow cylinders 20 projecting outward from the peripheral wall portion 14, and the fluid inlets 18 are formed on the circumferential surface of the cylindrical space S. They are communicated in the same direction as the tangential direction. Further, the two fluid introduction ports 18 are provided at symmetrical positions with respect to the central longitudinal section 19 of the axial length of the cylindrical space S.
気泡発生器 1 2の両端の蓋部 1 6の中心部分、すなわち、 円筒状空間 Sの中心軸 X— Xの延長線上に、それぞれ流体導出口 2 2が設けられている。 これらの流体導 出口 2 2はいずれも円形で、開口面積も等しく、空間 Sの中央縦断面 1 9を中心に 対称位置に設けられている。流体導出口 2 2は、気泡発生器 1 2内で旋回する気液 混合流体を、そこで生成された微細気泡と共に、外部の対象液体 L中へ放出させる 経路となる。そして、気泡発生器 1 2から流体導出口 2 2を経由して放出された微 細気泡混じりの対象液体 Lは、直ちに、気泡発生器 1 2の周囲の対象液体 L中へ拡 散していく。 Fluid outlets 22 are provided at the center of the lids 16 at both ends of the bubble generator 12, that is, on the extension of the center axis X—X of the cylindrical space S. These fluid outlets 22 are all circular, have the same opening area, and are provided symmetrically with respect to the center longitudinal section 19 of the space S. The fluid outlet 22 serves as a path for discharging the gas-liquid mixed fluid swirling in the bubble generator 12 together with the fine bubbles generated therein into the target liquid L outside. The fine particles released from the bubble generator 12 via the fluid outlet 22 The target liquid L containing fine bubbles is immediately diffused into the target liquid L around the bubble generator 12.
気泡発生器 1 2では、円筒状空間 Sの周面の接線方向から気液混合流体を注入し、 その内部で高速旋回させることによつて微細気泡を発生させるため、生成させたい 微細気泡の径に対応させて流体導入口 1 8を小径にする必要はなく、例えば、 1 c m程度の内径に設定してもよい。気泡発生器 1 2内で発生する微細気泡のサイズは、 流体導入口 1 8から気液混合流体を注入する場合、エアコンプレッサ 2 4から圧送 管 1 5へ送り込まれる空気量で変ィ匕するので、空気量の増減を連続的または選択的 に変化させる手段として空気圧調整弁 2 5を設けている。  In the bubble generator 12, the gas-liquid mixed fluid is injected from the tangential direction of the peripheral surface of the cylindrical space S, and the high-speed swirl inside the bubble generator generates fine bubbles. It is not necessary to reduce the diameter of the fluid introduction port 18 in correspondence with the above. For example, the diameter may be set to about 1 cm. When the gas-liquid mixture is injected from the fluid inlet 18, the size of the microbubbles generated in the bubble generator 12 varies depending on the amount of air sent from the air compressor 24 to the pressure pipe 15. In addition, an air pressure adjusting valve 25 is provided as a means for continuously or selectively changing the increase and decrease of the air amount.
ここで、図 6〜図 9を参照して、気泡発生器 1 2内における気泡発生機構につい て詳しく説明する。図 5に示すように、流体導入口 1 8から気泡発生器 1 2内へ圧 送された気液混合流体は、両端の蓋部 1 6の流体導出口 2 2の中心同士を結ぶ中心 軸、すなわち円筒状空間 Sの中心軸 X— Xまたはその近傍を中心として高速旋回す る気液旋回流 2 9を形成するとともに、気液旋回流 2 9は、気泡発生器 1 2の中間 部分に向かつて旋回しながら移動する中間側旋回流 3 0と、気泡発生器 1 2の両端 に向かって旋回しながら移動する端側旋回流 3 1とに分流される。  Here, the bubble generating mechanism in the bubble generator 12 will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 5, the gas-liquid mixed fluid pumped from the fluid inlet 18 into the bubble generator 12 has a central axis connecting the centers of the fluid outlets 22 of the lids 16 at both ends, That is, a gas-liquid swirl flow 29 that rotates at high speed around the central axis X—X of the cylindrical space S or in the vicinity thereof is formed, and the gas-liquid swirl flow 29 is directed toward the middle part of the bubble generator 12. It is divided into an intermediate swirling flow 30 that moves once while swirling, and an end swirling flow 31 that moves while swirling toward both ends of the bubble generator 12.
中間側旋回流 3 0は、それぞれ気泡発生器 1 2の中央縦断面 1 9に向かって旋回 しながら移動し、 これらがぶっかり合う中央縦断面 1 9で移動方向を反転し、中心 軸 X— X付近を流体導出口 2 2方向に向かって移動する。反転後、中心軸 X— X付 近を移動する中間側旋回流 3 0は、流体導出口 2 2の直前付近で端側旋回流 3 1と 合流して旋回流 3 2となり、 流体導出口 2 2から外へ放出される。  The intermediate swirling flow 30 moves while swirling toward the central longitudinal section 19 of the bubble generator 12, and the direction of movement is reversed at the central longitudinal section 19 where these collide, and the central axis X— It moves in the vicinity of X toward the fluid outlet 22 direction. After the reversal, the intermediate swirling flow 30 moving around the central axis X—X merges with the end swirling flow 3 1 immediately before the fluid outlet 22 to become a swirling flow 32 and the fluid outlet 2 Released from 2 out.
また図 6, 図 7に示すように、気泡発生器 1 2内で高速旋回する中間側旋回流 3 0および端側旋回流 3 1を含む気液混合流体は、遠心力によって中心軸線 X— : Xよ り気泡発生器 1 2の内壁側へ圧縮され、遠心力の作用で負圧となつた旋回空洞部 2 8が中心軸線 X— X付近に沿って発生する。そして、負圧状態の旋回空洞部 2 8に は、減圧沸騰、すなわち、減圧による溶存気体のガス化現象により、 中間側旋回流 3 0およぴ端側旋回流 3 1中の 気体が微細気泡 3 3となって現れる。微細気泡 3 3は、中間側旋回流 3 0および端側旋回流 3 1の流れに随伴しながら、最終的に は旋回流 3 2に伴つて、気泡発生器 1 2の両側の流体導出口 2 2から対象液体 L中 へ放出される。 As shown in FIGS. 6 and 7, the gas-liquid mixed fluid including the intermediate swirling flow 30 and the end swirling flow 31 that swirl at high speed in the bubble generator 12 is subjected to the central axis X— by centrifugal force. The swirling cavity 28 compressed by X toward the inner wall side of the bubble generator 12 and having a negative pressure by the action of centrifugal force is generated along the vicinity of the central axis XX. Then, the gas in the intermediate swirling flow 30 and the end swirling flow 31 is filled with fine bubbles in the swirling cavity 28 in the negative pressure state by boiling under reduced pressure, that is, the gasification phenomenon of the dissolved gas due to the reduced pressure. Appears as 3 3. Fine bubbles 3 3 is accompanied by the flow of the intermediate swirling flow 30 and the end swirling flow 31, and finally, along with the swirling flow 32, from the fluid outlets 22 on both sides of the bubble generator 12. Released into target liquid L.
気泡発生器 1 2内の気液混合流体が円筒状空間 Sから流体導出口 2 2を通じて 外部へ放出されるとき複雑な作用が生じる。 流体導出口 2 2近傍の空間 S内には、 旋回流 3 2と旋回空洞部分 2 8との相互作用により、内部減圧部 3 4が生じるとと もに、空間 S外の流体導出口 2 2近傍にも、外部減圧部 3 5が生じて、 これらの部 分からも減圧沸騰作用によって微細気泡が発生する。  When the gas-liquid mixed fluid in the bubble generator 12 is discharged from the cylindrical space S to the outside through the fluid outlet 22, a complicated action occurs. In the space S near the fluid outlet 22, an internal pressure reducing portion 34 is generated due to the interaction between the swirling flow 32 and the swirling cavity portion 28, and the fluid outlet 22 outside the space S is generated. External pressure reducing portions 35 are also generated in the vicinity, and fine bubbles are also generated from these portions by the action of boiling under reduced pressure.
また図 8, 図 9に示すように、気泡発生器 1 2内で高速旋回している気液混合流 体には、 気液の比重差により気体には向心力が働き、 液体には遠心力が働くため、 液体は旋回流 3 2の外側へ移動し、気体は旋回流 3 2の中心側へ移動する。 このと き、流体導入口 1 8から気泡発生器 1 2内へ流入する気液混合流体に含まれる気体 は、旋回流の作用で剪断されながら微細気泡となって旋回流 3 2の中心軸線 X— X 付近の旋回空洞部 2 8に集積され、高速で旋回しながら流体導出口 2 2へ向かって 移動する周囲の流体に随伴して、旋回空洞部 2 8の先端側 3 6に向かって移動する。 旋回空洞部分 2 8の先端側 3 6では、気泡発生器 1 2から放出されようとする旋 回空洞部分 2 8と境界を同じくする旋回空洞部分 2 8周囲の液面 3 7と、旋回空洞 部分 2 8の負圧によって旋回空洞部分 2 8内へ引き込まれようとする気泡発生器 1 2外の液体 Lの先端部分の液面 3 8とが、水の粘性力と旋回空洞部分 2 8の負圧 による吸引力の作用により、旋回空洞部分 2 8に恰も栓をするような状態で密着し ている。 したがって、 この密着する部分を気泡が通過するときに、液面 3 7と液面 3 8の圧縮力によって押し潰されることとなる。  As shown in Figs. 8 and 9, a gas-liquid mixture flowing at high speed in the bubble generator 12 has a centripetal force on the gas due to the difference in specific gravity of the gas and liquid, and a centrifugal force on the liquid. As a result, the liquid moves outside the swirl flow 32 and the gas moves toward the center of the swirl flow 32. At this time, the gas contained in the gas-liquid mixed fluid flowing into the bubble generator 12 from the fluid inlet 18 becomes small bubbles while being sheared by the action of the swirling flow, and becomes the central axis X of the swirling flow 32 — Accumulates in the swirling cavity 28 near X and moves toward the fluid outlet 22 while swirling at high speed. It moves toward the distal end 36 of the swirling cavity 28 along with the surrounding fluid. I do. On the tip side 36 of the swirling cavity 28, the liquid surface 37 around the swirling cavity 28, which has the same boundary as the swirling cavity 28 to be released from the bubble generator 12, and the swirling cavity 2 The bubble generator that is about to be drawn into the swirling cavity portion 2 by the negative pressure of 8 1 2 The liquid level 38 at the tip of the liquid L outside the device 2 Due to the action of the suction force due to the pressure, the swirling cavity portion 28 is in close contact with the swirling cavity portion 28 as if it were plugged. Therefore, when the air bubbles pass through the contact portion, they are crushed by the compressive force of the liquid surface 37 and the liquid surface 38.
また、旋回流 3 2の旋回速度は、気泡発生器 1 2内の空間 Sより内径の小さな流 体導出口 2 2で速くなり、気泡発生器 1 2と流体導出口 2 2の境界付近では、旋回 速度差による剪断力が発生する。このとき気泡は、前述した圧縮力と剪断力により、 さらに小さく分断された微細気泡 3 3となる。 なお、微細気泡供給装置 1 0の使用 中に気泡発生器 1 2内に発生する旋回空洞部 2 8は、気泡発生器 1 2の内壁面や流 体導出口 2 2の内周面などに接することがないので、キヤビテーションエロージョ ンが発生せず、装置全体の耐久性も優れ、メンテナンスを簡略化することができる。 このとき、流体導入口 1 8から流入する気液混合流体中の気体混入率を増大させ れば旋回空洞部 2 8の負圧は弱まり、液面 3 7と液面 3 8の密着力が減少して気泡 に対する圧縮力も小さくなるので、気泡発生器 1 2から放出される微細気泡の外径 は大きくなり、逆に前記気体混入率を減少させれば、微細気泡の^^は小さくなる。 このように、気泡発生器 1 2内へ流入する気液混合流体中の気体混入率を増減さ せることにより、発生する微細気泡の^を増減させることができる。具体的には、 前述した空気圧調整弁 2 5を調整して、圧送管 1 5に供給される圧縮空気量を気泡 発生器 1 2内の圧力が正圧とならない範囲内で変ィヒさせることによって、発生する 微細気泡の サイズを微調整することができる。なお、微細気泡供給装置 1 0の 場合、 1本の圧送管 1 5を経由して気液混合流体を気泡発生器 1 2に送給する構成 であるため、長尺のエア送給管などが不要で、配管や取り扱いが容易であり、エア 送給管が目詰まりするおそれもない。 In addition, the swirling speed of the swirling flow 32 becomes faster at the fluid outlet 22 having a smaller inner diameter than the space S in the bubble generator 12, and near the boundary between the bubble generator 12 and the fluid outlet 22, A shear force is generated due to the difference in turning speed. At this time, the bubbles become finely divided micro bubbles 33 by the above-described compressive force and shear force. The swirling cavity 28 generated in the bubble generator 12 during use of the fine bubble supply device 10 is caused by the inner wall surface of the bubble generator 12 and the flow. Since there is no contact with the inner peripheral surface of the body outlet 22, no cavitation erosion occurs, the durability of the entire apparatus is excellent, and maintenance can be simplified. At this time, if the gas mixture rate of the gas-liquid mixture flowing from the fluid inlet 18 increases, the negative pressure in the swirling cavity 28 decreases, and the adhesion between the liquid level 37 and the liquid level 38 decreases. As a result, the compressive force against the bubbles also decreases, so that the outer diameter of the fine bubbles released from the bubble generator 12 increases, and conversely, if the gas mixing rate is reduced, the ^^ of the fine bubbles decreases. As described above, by increasing / decreasing the gas mixing ratio in the gas-liquid mixed fluid flowing into the bubble generator 12, ^ of the generated fine bubbles can be increased / decreased. Specifically, the above-mentioned air pressure adjusting valve 25 is adjusted to change the amount of compressed air supplied to the pressure feed pipe 15 within a range where the pressure in the bubble generator 12 does not become a positive pressure. Thereby, the size of the generated fine bubbles can be finely adjusted. In the case of the fine bubble supply device 10, since the gas-liquid mixed fluid is supplied to the bubble generator 12 via one pressure supply tube 15, a long air supply tube or the like is required. It is unnecessary, piping and handling are easy, and there is no risk of clogging the air supply pipe.
微細気泡供給装置 1 0を使用することにより、対象液体 L中に微細気泡を連続的 かつ安定的に供給して、溶存酸素量を増大させ、水質浄化、養殖動植物の生育促進、 水の活性化などを実現するとともに、流体導出口 2 2から多量の気液混合流体を対 象液体 L中へ供給することで、 閉鎖水域内に循環流を発生させることができる。 本実施形態の微細気泡供給装置 1 0の用途は特に限定するものではないので、例 えば、動植物育成用液体、水質浄化前の被処理水、ダム湖水などの対象液体中に微 細気泡を供給するなど、 様々な分野に使用することができる。  By using the microbubble supply device 10, microbubbles can be continuously and stably supplied into the target liquid L to increase the amount of dissolved oxygen, purify water, promote the growth of cultured animals and plants, and activate water. By supplying a large amount of gas-liquid mixed fluid from the fluid outlet 22 into the target liquid L, a circulating flow can be generated in the closed water area. The application of the microbubble supply device 10 of the present embodiment is not particularly limited. For example, microbubbles are supplied into a target liquid such as a liquid for growing animals and plants, water to be treated before water purification, and dam lake water. It can be used in various fields.
なお、気泡発生部 1 2内の空間 Sは、液体と気体とが旋回可能な形状であればよ いので、 円筒形状に限らず、 四角筒形、 五角筒形、 六角筒形などの多角筒形でもよ い。多角筒形の場合、液体と気体との混合流体が空間内で高速旋回するときに壁面 との衝突で生じる振動によつて周波数の高い音波あるいは超音波が発生し、微細気 泡を供給する液体中の含有物を^?する作用も生じるので、有害物質の無害化にも 有効である。 図 1 0は気泡発生器の別の実施態様を示す図である。図 1 0において図 3の気泡 発生器 1 2と同一の機能を有する部材には同一符号を付して、その説明を省略する。 図 1 0に示す気泡発生器 1 2 aでは、円筒状の空間 Sに臨む流体導入口 1 8の開 口端に、流体導入口 1 8より小径の縮径部 1 8 aを設けている。空間 Sに向かって 送給されてきた気液混合流体は縮径部 1 8 aで絞られることによつて高速化、高圧 化して空間 S内へ噴出され、 空間 S内に高速の気液旋回流 2 9が形成されるので、 さらに効率的に微細気泡を生成することができる。 また、流体導入口 1 8に気液混 合流体を送給する手段として比較的内径の大きな圧送管 1 5を用いることができ るので、送給過程でのエネルギロスが小さく、微細気泡供給効率が大幅に向上する。 図 1 1は本発明の第 2実施形態である微細気泡供給装置を示す全体構成図であ る。同図において図 1の微細気泡供給装置と同一の機能を有する部材には同一符号 を付して、その説明を省略する。本実施形態では、液体ポンプ 2 1と気泡発生器 1 2とを連結する圧送管 1 5の途中に、減圧器具の一つであるァスピレータ 3 9が取 り付けられている。液体ポンプ 2 1から圧送管 1 5を通って送給されてくる液体 L がァスピレータ 3 9を通過する際、大気中からァスピレータ 3 9を介して自吸され た空気が液体 Lに混入された後、気液混合流体となつて気泡発生器 1 2の流体導入 口 1 8へ送給される。 ァスピレータ 3 9の吸気口には、吸気量調整弁 4 0が取り付 けられているため、液体 Lに混入させる空気量を調節することができる。 ァスピレ ータ 3 9を用いているため、エアコンプレッサや送気管などが不要であり、装置構 成の簡略化、 製造コストの低減を図ることができる。 The space S in the bubble generating section 12 may be any shape as long as the liquid and the gas can be swirled, and is not limited to a cylindrical shape, but may be a polygonal cylinder such as a square cylinder, a pentagonal cylinder, or a hexagonal cylinder. It can be in shape. In the case of a polygonal cylinder, a liquid that supplies fine bubbles by generating high-frequency sound waves or ultrasonic waves due to the vibration generated by collision with the wall surface when a mixed fluid of liquid and gas turns at high speed in space It also has the effect of removing the contents contained in it, so it is also effective in detoxifying harmful substances. FIG. 10 shows another embodiment of the bubble generator. In FIG. 10, members having the same functions as those of the bubble generator 12 of FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the bubble generator 12a shown in FIG. 10, a reduced diameter portion 18a smaller in diameter than the fluid introduction port 18 is provided at the open end of the fluid introduction port 18 facing the cylindrical space S. The gas-liquid mixed fluid sent toward the space S is accelerated and increased in pressure by being constricted by the reduced diameter portion 18a, and is ejected into the space S, and high-speed gas-liquid swirl into the space S Since the stream 29 is formed, fine bubbles can be generated more efficiently. In addition, as a means for feeding the gas-liquid mixed fluid to the fluid inlet 18, a pressure feeding pipe 15 having a relatively large inner diameter can be used, so that energy loss in the feeding process is small, and the efficiency of supplying fine bubbles is reduced. Is greatly improved. FIG. 11 is an overall configuration diagram showing a fine bubble supply device according to a second embodiment of the present invention. In the figure, members having the same functions as those of the microbubble supply device of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the present embodiment, an aspirator 39, which is one of the decompression devices, is attached in the middle of a pressure feed pipe 15 connecting the liquid pump 21 and the bubble generator 12. When the liquid L sent from the liquid pump 21 through the pressure pipe 15 passes through the aspirator 39, after the air self-absorbed from the atmosphere via the aspirator 39 is mixed into the liquid L , And is supplied to the fluid inlet 18 of the bubble generator 12 as a gas-liquid mixed fluid. Since the intake port of the aspirator 39 is provided with the intake air amount adjusting valve 40, the amount of air mixed into the liquid L can be adjusted. Since the aspirator 39 is used, an air compressor and an air supply pipe are not required, so that the configuration of the apparatus can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
図 1 2は本発明の第 3実施形態である微細気泡供給装置を構成する気泡発生器 を示す斜視図、図 1 3は図 1 2における C— C線断面図、図 1 4は図 1 2における D— D線断面図である。これらの図において第 1実施形態の気泡発生器と同一の機 能を有する部材には同一符号を付して、 その説明を省略する。  FIG. 12 is a perspective view showing a bubble generator constituting a fine bubble supply device according to a third embodiment of the present invention, FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 12, and FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line D-D in FIG. In these figures, members having the same functions as those of the bubble generator of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
本実施形態の微細気泡供給装置を構成する気泡発生器 5 0は、第 1実施形態の気 泡発生器 1 2と同様、その外形は直方体形状で、周壁部 1 4とこの周壁部 1 4の両 端に一体的に形成された蓋部 1 6とで構成され、その内部に、液体と気体とが共に 旋回可能な円筒状の空間 Sを有している。 The bubble generator 50 constituting the fine bubble supply device of the present embodiment has a rectangular parallelepiped outer shape similar to the bubble generator 12 of the first embodiment, and has a peripheral wall portion 14 and a peripheral wall portion 14. It consists of a lid 16 integrally formed at both ends, inside which both liquid and gas are present. It has a revolvable cylindrical space S.
周壁部 1 4には、液体を空間 S内に導入するための 2つの液体導入口 5 1と気体 を空間 S内に導入するための 2つの気体導入口 5 2とが、それぞれ空間 Sに連通し て設けられている。液体導入口 5 1は周壁部 1 4に中空筒体 5 3を接合し、気体導 入口 5 2は周壁部 1 4に中空筒体 5 4を接合することによって形成されている。液 体導入口 5 1は円筒状の空間 Sの円周面の接線方向と同方向に設けられ、気体導入 口 5 2は空間 Sの中心軸 X— Xと直交する方向に設けられている。また、 2つの液 体導入口 5 1、気体導入口 5 2はそれぞれ、 円筒状の空間 Sの軸方向長さの中央縦 断面 1 9を中心として対称な位置に設けられている。  The peripheral wall 14 has two liquid inlets 51 for introducing liquid into the space S and two gas inlets 52 for introducing gas into the space S, each of which communicates with the space S. It is provided. The liquid inlet 51 is formed by joining the hollow cylinder 53 to the peripheral wall portion 14, and the gas inlet 52 is formed by joining the hollow cylinder 54 to the peripheral wall 14. The liquid inlet 51 is provided in the same direction as the tangential direction of the circumferential surface of the cylindrical space S, and the gas inlet 52 is provided in a direction orthogonal to the central axis XX of the space S. The two liquid introduction ports 51 and the gas introduction ports 52 are provided at symmetrical positions with respect to the central longitudinal section 19 of the axial length of the cylindrical space S.
液体導入口 5 1から空間 S内に液体を送り込んで空間 S内に高速旋回流を起こ すと、空間 S内に生ずる負圧吸引力により気体導入口 5 2を経由して空間 S内に空 気が流入して高速の気液旋回流が発生するので、 前述した気泡発生器 1 2と同様、 空間 S内に大量の微細気泡が発生し、微細気泡混じりの流体が流体導出口 2 2から 液体中へ拡散していく。  When a liquid is sent into the space S from the liquid inlet 51 and a high-speed swirling flow is generated in the space S, the space S is emptied into the space S via the gas inlet 52 by a negative pressure suction force generated in the space S. Since air flows in and a high-speed gas-liquid swirling flow is generated, a large amount of fine bubbles are generated in the space S, and the fluid containing the fine bubbles is discharged from the fluid outlet 22 as in the bubble generator 12 described above. Diffusion into the liquid.
このように、液体導入口 5 1から空間 S内へ液体を送給するだけで、気体は気体 導入口 5 2を経由して空間 S内へ自動的に負圧吸引されるので、エアコンプレッサ や送気系の圧送管などが不要であり、装置構成の簡略化、製造コストの低減を図る ことができる。 また、気泡発生器 1 2と同様、空間 S内における気液混合流体の旋 回運動のみで微細気泡を発生させるので、流体導出口 2 2の開口面積や気体導入口 5 2の内径を小さくする必要がなく、 塵埃などによる目詰まりも発生しにくい。  In this way, simply by feeding the liquid from the liquid inlet 51 to the space S, the gas is automatically sucked into the space S via the gas inlet 52 by negative pressure. The need for a pressure feed pipe or the like in the air supply system is eliminated, so that the device configuration can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. Also, similar to the bubble generator 12, fine bubbles are generated only by the swirling motion of the gas-liquid mixed fluid in the space S, so the opening area of the fluid outlet 22 and the inner diameter of the gas inlet 52 are reduced. It is not necessary, and clogging due to dust is unlikely to occur.
〔実施例 1〕  (Example 1)
第 1実施形態として説明した微細気泡供給装置 1 0を、 魚類養殖場 (面積 1 0 , O O O m2, 水溧 6 m、 水槽水深 5 . 5 m) において使用した。 7_槽内の水中に気 泡発生器 1 2を配置し、流体供給装置 1 1の液体ポンプ 2 1 (A C 1 0 0 V, 2 0 0 W) と気泡発生器 1 2とを塩ィ匕ビニル製の圧送管 1 5で連結し、液体ポンプ 2 1 と吸込み管 1 7を介して連結された吸込み部 1 3を水中に配置する。 The microbubble supply device 10 described as the first embodiment was used in a fish farm (area 10, OOO m 2 , water depth 6 m, water depth 5.5 m). 7_ A bubble generator 12 is placed in the water in the tank, and the liquid pump 21 (AC 100 V, 200 W) of the fluid supply device 11 and the bubble generator 12 are salted. The suction part 13 connected with the pressure pipe 15 made of vinyl and connected via the suction pipe 17 with the liquid pump 21 is placed in water.
液体ポンプ 2 1を作動させ、吸込み部 1 3から吸込んだ水を気泡発生器 1 2へ送 り込むと同時に、 コンプレッサ 2 4 (AC 1 0 0、 7 5 0 W、 吐出圧 8 k g f / c m2) 力 ら圧送される加圧空気を空気調整弁 2 5で調整し、 送気管 2 7を介して圧 送管 1 5内へ送り込むことによって、気泡発生器 1 2で微細気泡を発生させる。所 定時間経過後、水中の溶存酸素量を測定したところ、その値が大幅に増加しており、 比較的短時間で水槽内全体の溶存酸素量が増カ卩したことを確認することができた。 Activate the liquid pump 21 and send the water sucked from the suction part 13 to the bubble generator 12 At the same time, the compressed air supplied from the compressor 24 (AC 100, 750 W, discharge pressure 8 kgf / cm 2 ) is adjusted by the air regulating valve 25, and the air supply pipe 27 is Microbubbles are generated by the bubble generator 12 by being fed into the pumping tube 15 through the airbag. When the amount of dissolved oxygen in the water was measured after the lapse of the specified time, the value increased significantly, and it was confirmed that the amount of dissolved oxygen in the entire water tank increased in a relatively short time. Was.
〔実施例 2〕  (Example 2)
止水域のビオトープ池 (面積 2 0 m2、 水深 6 m) 内に、 第 3実施形態として 説明した気泡発生器 5 0を浸漬し、液体ポンプを用いて液体のみを液体導入口 5 1 から空間 S内へ送り込むとともに、気体供給チューブを介して大気を気体導入口 5 2から空間 S内へ吸引させることによって気泡発生器 5 0で微細気泡を発生させ た。 The bubble generator 50 described as the third embodiment is immersed in a biotope pond (area 20 m 2 , water depth 6 m) in a still water area, and only liquid is supplied from the liquid inlet 51 using a liquid pump. The air was sent into the space S, and the air was sucked into the space S from the gas inlet 52 through the gas supply tube to generate fine bubbles in the bubble generator 50.
ビォトープ池において、 ヮサビ、 水芭蕉、 クロモ、 ヒラモ、 ホザキノフサモなど の水生植物ゃャマメ、 イワナ、 フナ、 ャゴ、 ホタルなどの魚類、水生昆虫などの生 息条件の異なる動植物を同時に観察したところ、冷水域の動植物に対する溶存酸素 供給効率を高めることにより生息限界温度を数度以上引き上げることができた。同 様に、 流水域、 止水域の魚類も同時に飼育することが可能となった。  In the biotope pond, aquatic plants such as rust, aquatic basin, chromo, hiramo, and Hozakinovosamo were observed at the same time. By increasing the efficiency of supplying dissolved oxygen to animals and plants in the water area, it was possible to raise the inhabitable temperature limit by several degrees. Similarly, it has become possible to breed fish in the watershed and still waters at the same time.
また、気泡発生器 5 0による微細気泡供給を開始した後、長期間経過しても装置 の目詰まりなどが一切なく、メンテナンスなしで継続使用できることが確認できた。 さらに、消費電力が比較的小さな液体ポンプのみで溶存酸素供給効率を向上させる ことができるので、メンテナンス作業の簡略化、設備コストの低減を図ることがで きた。 産業上の利用可能性  In addition, it was confirmed that even after a long period of time after the supply of fine bubbles by the bubble generator 50 was started, there was no clogging of the device at all, and the device could be used continuously without maintenance. Furthermore, since the dissolved oxygen supply efficiency can be improved only by a liquid pump having relatively low power consumption, maintenance work can be simplified and equipment costs can be reduced. Industrial applicability
本発明は水や他の液体の清浄化、活性化をはじめ、種々の分野に利用可能である。  INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in various fields including cleaning and activating water and other liquids.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . 流体が旋回可能な筒状空間と、前記筒状空間内に流体を送給するため前記筒 状空間の周面の接線方向に配置された流体導入口と、前記筒状空間から流体を流出 させるため前記筒状空間の中心軸の延長線上に配置された流体導出口とを備えた 微細気泡発生器を液体中に浸漬し、前記流体導入口から前記筒状空間内へ液体およ び気体を送給し前記筒状空間内に旋回流を起こして微細気泡を発生させ、前記流体 導出口から前記液体中へ前記微細気泡混じりの流体を放出することを特徴とする 微細気泡供給方法。 1. A cylindrical space in which a fluid can swirl, a fluid inlet arranged in a tangential direction of a peripheral surface of the cylindrical space for feeding the fluid into the cylindrical space, and a fluid from the cylindrical space. A microbubble generator having a fluid outlet disposed on an extension of the central axis of the cylindrical space for flowing out is immersed in the liquid, and the liquid and the liquid are introduced into the cylindrical space from the fluid inlet. A method for supplying fine bubbles, wherein a gas is supplied to generate a swirling flow in the cylindrical space to generate fine bubbles, and the fluid containing the fine bubbles is discharged from the fluid outlet into the liquid.
2 . 流体が旋回可能な筒状空間と、前記筒状空間内に液体を送給するため前記筒 状空間の周面の接線方向に配置された液体導入口と、前記筒状空間内へ気体を供給 するため前記筒状空間に連通して設けられた気体導入口と、前記筒状空間から流体 を流出させるため前記筒状空間の中心軸の延長線上に配置された流体導出口とを 備えた微細気泡発生器を液体中に浸漬し、前記液体導入口から前記筒状空間内へ液 体を送給するとともに前記気体導入口から前記筒状空間内へ気体を送給して前記 筒状空間内に旋回流を起こして微細気泡を発生させ、前記流体導出口から前記液体 中へ微細気泡混じりの流体を放出することを特徴とする微細気泡供給方法。 2. A cylindrical space in which a fluid can be swirled, a liquid inlet arranged in a tangential direction of a peripheral surface of the cylindrical space to supply the liquid into the cylindrical space, and a gas into the cylindrical space. A gas inlet provided in communication with the cylindrical space to supply the fluid, and a fluid outlet arranged on an extension of the central axis of the cylindrical space to allow the fluid to flow out of the cylindrical space. The microbubble generator is immersed in a liquid, the liquid is supplied from the liquid inlet into the cylindrical space, and the gas is supplied from the gas inlet into the cylindrical space to form the cylindrical member. A method for supplying fine bubbles, wherein a swirling flow is generated in a space to generate fine bubbles, and a fluid containing fine bubbles is discharged from the fluid outlet into the liquid.
3 . 流体が旋回可能な筒状空間と、前記筒状空間内に流体を送給するため前記筒 状空間の周面の接線方向に配置された流体導入口と、前記筒状空間から流体を流出 させるため前記筒状空間の中心軸の延長上に配置された流体導出口とを備えた微 細気泡発生器と、前記流体導入口を経由して前記筒状空間内に液体おょぴ気体を送 給する液体送給手段および気体送給手段とで構成されたことを特徴とする微細気 泡供給装置。  3. A cylindrical space in which the fluid can swirl, a fluid inlet arranged in a tangential direction of a peripheral surface of the cylindrical space for feeding the fluid into the cylindrical space, and a fluid from the cylindrical space. A microbubble generator having a fluid outlet provided on the extension of the central axis of the cylindrical space to cause the liquid to flow out, and a liquid or gas flowing into the cylindrical space via the fluid inlet. A micro-bubble supply device comprising a liquid supply means and a gas supply means for supplying liquid.
4. 流体が旋回可能な筒状空間と、前記筒状空間内に液体を送給するため前記筒 状空間の周面の接線方向に配置された液体導入口と、前記筒状空間内へ気体を供給 するため前記筒状空間に連通して設けられた気体導入口と、前記筒状空間から流体 を流出させるため前記筒状空間の中心軸の延長上に配置された流体導出口とを備 えた微細気泡発生器と、前記液体導入口を経由して前記筒状空間内へ液体を送給す る液体送給手段と、前記気体導入口を経由して前記筒状空間内へ気体を送給する気 体送給手段とで構成されたことを特徴とする微細気泡供給装置。 4. A cylindrical space in which a fluid can be swirled, a liquid inlet arranged in a tangential direction of a peripheral surface of the cylindrical space for feeding the liquid into the cylindrical space, and a gas flowing into the cylindrical space. A gas inlet provided in communication with the cylindrical space for supplying air, and a fluid outlet provided on the extension of the central axis of the cylindrical space for allowing fluid to flow out of the cylindrical space. A microbubble generator, liquid supply means for supplying liquid into the cylindrical space via the liquid inlet, and gas to the cylindrical space via the gas inlet. And a gas supply means for supplying the air.
5 . 前記流体導入口を前記筒状空間の中心軸方向の中央縦断面を中心に対称をな す位置に複数配置した請求項 3記載の微細気泡供給装置。 5. The microbubble supply device according to claim 3, wherein a plurality of the fluid introduction ports are arranged at positions symmetrical with respect to a central longitudinal section in a central axis direction of the cylindrical space.
6 . 前記液体導入口と前記気体導入口を前記筒状空間の中心軸方向の中央縦断面 を中心に対称をなす位置に複数配置した請求項 4記載の微細気泡供給装置。  6. The microbubble supply device according to claim 4, wherein a plurality of the liquid inlets and the gas inlets are arranged at positions symmetrical with respect to a center longitudinal section in a central axis direction of the cylindrical space.
7 . 前記流体導出口を、前記筒状空間の中心軸方向の両端面にそれぞれ配置した 請求項 3または 4記載の微細気泡発生装置。  7. The microbubble generator according to claim 3 or 4, wherein the fluid outlets are arranged on both end faces in the central axis direction of the cylindrical space.
8 . 前記筒状空間に臨む前記流体導入口の開口端に前記流体導入口より小径の縮 径部を設けた請求項 3記載の微細気泡発生装置。 8. The microbubble generator according to claim 3, wherein a reduced diameter portion having a smaller diameter than the fluid introduction port is provided at an opening end of the fluid introduction port facing the cylindrical space.
9 . 前記筒状空間に臨む前記液体導入口の開口端に前記液体導入口より小径の縮 径部を設けた請求項 4記載の微細気泡発生装置。  9. The microbubble generator according to claim 4, wherein a reduced diameter portion having a diameter smaller than that of the liquid inlet is provided at an opening end of the liquid inlet facing the cylindrical space.
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