WO2005115596A1 - 微細気泡含有液生成方法及び装置並びにこれに組み込まれる微細気泡発生器 - Google Patents

微細気泡含有液生成方法及び装置並びにこれに組み込まれる微細気泡発生器 Download PDF

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microbubble
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Yukihiro Noguchi
Shuowei Chuang
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Sanyo Facilities Industry Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for producing a liquid containing fine bubbles and a fine bubble generator incorporated therein.
  • Gas supersaturated solutions containing fine bubbles are attracting attention as being applicable to a wide range of fields, such as cleaning of precision equipment, agriculture, oil and liquid separation, water purification, and hot springs.
  • the apparatus for generating fine bubble-containing liquid is of a filter type.
  • the filter type apparatus has a problem that it is difficult to maintain the initial performance for a long term due to clogging of the filter.
  • US Pat. No. 6,293,529 forms a throttle passage with a partition wall having a liquid passage hole at the upstream end of a cylindrical body and a circular disk arranged facing the partition wall, and allows the liquid containing dissolved gas to pass through the throttle passage. In this way, a device that generates a large amount of fine bubbles is disclosed.
  • the smaller the diameter of the microbubbles the stronger the (1) the ability to adsorb suspended substances (waterborne substances); (2) the larger the contact area between water and air and the higher the density of the bubbles. It is known that the organic substance is easily decomposed by floating in water for a long time under the condition of (3);
  • An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing a microbubble-containing liquid capable of generating a microbubble-containing liquid containing bubbles having a smaller diameter than before, and to assemble the same. It is an object to provide a microbubble generator to be inserted.
  • Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing a fine bubble-containing liquid capable of producing a stable fine bubble-containing liquid in which bubbles continue to exist for a long period of time, and to provide a fine bubble generator incorporated therein. It is in.
  • Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing a microbubble-containing liquid capable of reducing the variation in the diameter of bubbles contained in the microbubble-containing liquid, and a microbubble generator incorporated therein. is there.
  • fine bubbles are generated by the cavitation phenomenon by passing through the throttle passage.
  • the wall surface of the throttle passage is formed.
  • a vortex is generated in the recess formed in the recess to generate fine bubbles, and the diameter of the bubble can be reduced and / or uniformized by the vortex generated in the recess. If the diameter of the microbubbles becomes smaller, the bubbles in the liquid containing the microbubbles will continue to exist for a long period of time. Maintenance is also easy because no filters are used to generate microbubbles.
  • a liquid containing a large amount of fine bubbles can be generated by passing the dissolved gas-containing liquid pumped from the pump through the throttle passage having the recess on the wall surface.
  • the liquid containing fine bubbles coming out of the throttle passage collide with the fixed surface to further reduce the size of the bubbles.
  • the microbubble generator comprises:
  • a main pipe through which a dissolved gas-containing liquid supplied under pressure passes, and an intermediate wall partitioning the main pipe, the intermediate wall having an opening in a central portion;
  • a small-diameter pipe fixed to the wall surface on the downstream side of the intermediate wall facing the opening; a flange provided at a downstream end of the small-diameter pipe and extending radially outward;
  • a throttle passage is formed by the disk and the flange, and a recess is formed in the flange and / or the disk.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a microbubble-containing liquid generating apparatus of an embodiment.
  • FIG. 2 is a view for explaining a connection structure of each element of the microbubble-containing liquid generating apparatus illustrated in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the outline of a bench lily pipe for taking in air.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a microbubble generator incorporated in the microbubble-containing liquid generating apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view showing a portion indicated by an arrow V in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a microbubble generator according to a modification.
  • FIG. 7 is a sectional view of a fine bubble generator according to another modification.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a microbubble-containing liquid generating apparatus that generates microbubbles in water.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a microbubble generator incorporated in a microbubble-containing liquid generating apparatus equipped with a submersible pump.
  • FIG. 1 is a perspective view of a microbubble-containing water generating apparatus of an embodiment
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of a circuit of the microbubble-containing water generating apparatus of FIG.
  • the microbubble-containing water generator 1 of the embodiment has a circulation pump 2 and a pressure tank 3.
  • Reference numeral PG in FIG. 2 indicates a pressure gauge of the pressure tank 3.
  • Water in the water tank 4 is supplied to the suction port of the circulation pump 2 from the water tank 4 through a raw water introduction pipe 5 as an example.
  • the discharge port of the circulation pump 2 and the bottom of the pressure tank 3 are connected via a pressure feed pipe 6.
  • the lower end of the pressure tank 3 is connected to an upstream end of a reflux pipe 7, and the downstream end of the reflux pipe 7 is connected to an intermediate portion of the introduction pipe 5.
  • the return pipe 7 is provided with a bench lily pipe 8 (FIG. 3).
  • an intake port 9 is opened in the throttle portion 8 a of the bench lily tube 8, and outside air is sucked into the venturi tube 8 through the intake port 9.
  • reference numeral 10 is a check valve. It is preferable to provide a manual adjustment valve (not shown) capable of adjusting the amount of air passing through the intake port 9 or an air guide pipe (not shown) communicating therewith.
  • the reflux pipe 7 preferably has a first flow control valve 12 located upstream of the bench lily pipe 8 and a second flow control valve 13 located downstream.
  • the pressure in the pressure tank 3 can be substantially adjusted by the first flow control valve 12, and the amount of air taken in through the intake port 9 can be substantially adjusted by the second flow control valve 13. can do.
  • the first and second flow control pulps 12 and 13 are preferably manually operated so that an operator can adjust the pressure while watching the pressure gauge PG of the pressure tank 3.
  • the fine bubble generator 20 includes an outer shell or outer cylinder 201 having substantially the same diameter as the discharge pipe 16 described above, and an intermediate portion in the longitudinal direction of the outer cylinder 201.
  • the inner cylinder 203 extending from the bulkhead 202 to the downstream side, that is, the inner cylinder 203, and the inner cylinder 203 has a smaller diameter than the outer cylinder 201. It has.
  • a plurality of liquid passage holes 202a are formed in the center of the partition wall 202, and the liquid passage holes 202a are preferably arranged at equal intervals on the same circumference.
  • the microbubble generator 20 is, but is not limited to, a metal or plastic molding.
  • the inner cylinder 203 is disposed on the same axis as the outer cylinder 201, and a ring-shaped circumferential flange 203a extending radially outward is formed at the downstream end of the cylinder 203. ing. More specifically, the circumferential flange 203 a extends in a direction orthogonal to the downstream end of the inner cylinder 203, and the outer peripheral edge of the circumferential flange 203 a is formed on the inner peripheral surface of the outer cylinder 201. They are located next to each other.
  • the microbubble generator 20 includes a disk 204 located adjacent to the trailing edge of the inner cylinder 203 and extending in a direction transverse to the outer cylinder 201, wherein the disk 204 has a circumferential shape.
  • a throttle passage 17 is formed in cooperation with the flange 203a. It is preferable that the disk 204 be provided with a stepped portion 204a in which the outer peripheral edge of the plate surface on the downstream side is cut off.
  • the disk 204 is attached to a support pin 205 extending from the center of the partition wall 202 to the downstream side along the axis.
  • the gap between the circumferential flange 203 and the disk 204 is fixed after welding after adjusting the distance between the circumferential flange 203 and the disk 2 so that the distance between the circumferential flange 203 and the disk 204 can be adjusted.
  • 04 may be displaceable with respect to the support pin 205.
  • At least one of the recesses 206 is formed in a portion of the throttle passage 17 facing the circumferential flange 203 a constituting the wall surface of the throttle passage 17 and the circumferential flange 203 a of the disk 204.
  • the recess 206 is formed in the circumferential flange 203a as shown in FIG.
  • the recesses 206 are Preferably, it is provided adjacent to the outer peripheral edge of the circumferential flange 203 a and has a ring-shaped continuous shape.
  • the recesses 206 formed on the wall surface of the throttle passage 17 may be discontinuous, or a plurality of recesses may be provided in the length direction of the throttle passage 17.
  • the water in the water tank 4 is taken into the microbubble-containing liquid generating device 1 by the circulation pump 2, sent to the pressure tank 3 under pressure, and stored in the pressure tank 3 under pressure. Part of the water in the pressure tank 3 is returned to the water tank 4 via the discharge pipe 16 and the fine bubble generator 20, and part of the water flows into the reflux pipe 7.
  • the water flowing into the return pipe 7 takes in air from the intake port 9 while passing through the bench lily pipe 8. Next, the water mixed with the air merges with the raw water in the raw water introduction pipe 5 and is sucked into the circulation pump 2, and the air in the water is sheared by the circulation pump 2 into relatively small bubbles, and the dissolution of the air is promoted. You.
  • the water in the pressure tank 3 becomes dissolved water containing bubbles and fills the pressure tank 3.
  • the water in the pressure tank 3 passes through the throttle passage 17 of the fine bubble generator 20 in the process of being discharged to the water tank 4 through the discharge pipe 16, and the throttle passage 17
  • the water squirted from the water is discharged to the water tank 4 through the outer cylinder 102 while colliding with the inner wall surface of the outer cylinder 201.
  • the fine bubble generator 20 has a pressure chamber 210 constituted by a partition wall 202 and an inner cylinder 203, and a throttle passage 17 communicates with the pressure chamber 210. That is, the inner cylinder 203 constitutes the side wall of the pressure chamber 210, and the pressure chamber 210 has a depth due to the longitudinal length of the inner cylinder 203. The deep part of the pressure chamber 210 communicates with the throttle passage 17.
  • the microbubble generator 20 also has a low-pressure chamber 211 formed by a downstream portion of the outer cylinder 201. In addition, it is preferable to provide a sub chamber 212 connected to the low pressure chamber 211 between the outer cylinder 201 and the inner cylinder 203.
  • the water containing dissolved air in the pressure tank 3 In the process of passing through the throttle passage 17, the water containing dissolved air in the pressure tank 3 generates a vortex in the recess 206 on the wall surface of the throttle passage 17, and the vortex generates fine bubbles. . Then, immediately after being discharged from the throttle passage 17, the fine bubbles collide with the inner surface of the outer cylinder 201 and are further miniaturized.
  • the time-dependent change in the amount of dissolved oxygen in the water tank 4 was as follows.
  • the distribution of the diameters of the fine bubbles generated by the fine bubble-containing liquid generating apparatus 1 has peaks at 20 / zm and 0.1 to 0.05111.
  • the diameter of the generated microbubbles can be changed by adjusting the separation distance between the circumferential flange 203 a and the disk 204 and by adjusting the pressure of the pressure tank 3.
  • there is a peak in the distribution of the diameter of the fine bubbles which means that the dispersion of the diameter of the bubbles contained in the water containing fine bubbles is small. .
  • the microbubble-containing water which has peaks at 20 / zm and 0:! ⁇ 0.05 xm, obtained from the above experiment, also has the function of floating suspended matter on the water surface, It can be seen that it has a function of holding bubbles. The latter function is consistent with the fact that a high dissolved oxygen concentration is maintained even after 24 hours have elapsed since the operation of the microbubble-containing liquid generating apparatus 1 was stopped.
  • the diameter of the bubbles generated by the conventional microbubble-containing liquid generating device was several m / m, but the microbubble-containing liquid generating device 1 of the embodiment generates bubbles having a diameter one order of magnitude smaller than the conventional one. It can be understood from the above experimental results that they have the ability to do so. Therefore, the microbubbles of the microbubble-containing water generated by the microbubble-containing liquid generating apparatus 1 of the embodiment continue to exist for a long time.
  • FIG. 1 and FIG. 2 illustrate a microbubble-containing water generator 1 applied to water quality improvement. That is, the microbubble-containing water generator 1 takes in water in the water tank 4 containing the water to be treated, generates microbubbles, and returns the water containing the microbubbles to the water tank 4. As a result, the water in the water tank 4 becomes water containing a large amount of fine bubbles, the suspended matter in the water tank 4 floats on the water surface by the bubbles, and relatively heavy underwater substances precipitate at the bottom of the water tank 4. By removing suspended matter floated by bubbles and sediment at the bottom of the water tank 4, the water located in the middle layer in the water tank 4 activates the activity of aerobic microorganisms containing a large amount of fine bubbles. It becomes purified water with high transparency.
  • FIG. 6 shows a modification 30 of the fine bubble generator 20.
  • the microbubble generator 30 of the modified example is different from the microbubble generator of the first embodiment in that the circumferential flange 203 a extends obliquely. It is different from the bubble generator 20.
  • the circumferential flange 203 a extends obliquely from the downstream end of the inner cylinder 203 to the downstream side.
  • the disk 204 also has a shape that is inclined toward the downstream side by bending its outer peripheral portion downstream from the inner peripheral portion.
  • FIG. 7 shows another modification 40 of the microbubble generator 20.
  • the downstream end of the outer cylinder 201 is closed by a wall 201a.
  • a discharge port 201 b is formed on the side wall of the downstream portion of the outer cylinder 201.
  • the support pin 205 has a downstream end extending to the outside through the downstream closing wall 201 a of the outer cylinder 201 and an upstream end integrated with the disk 204. .
  • the clearance between the circumferential flange 203a and the disk 204 is increased. The distance can be adjusted.
  • the microbubble-containing liquid generating device 1 may employ, for example, a nozzle that jets air instead of the bench lily tube 8. That is, the tip of the nozzle is arranged in the return pipe 7 (FIGS. 1 and 2), and pressurized air is jetted from this nozzle to supply air to the water passing through the flow pipe 7. Good.
  • the microbubble-containing liquid generating device 1 described with reference to Fig. 1 and Fig. 2 is installed and used on the ground, but it can also generate microbubbles in water by integrating it with a submersible pump. It is possible.
  • Figs. 8 and 9 show examples in which the microbubble generator 40 is incorporated in the submersible pump.However, the microbubble generators 20 and 30 described with reference to Figs. 4 and 7 may be incorporated. Needless to say.
  • the fine bubble generator 40 has a female screw 41 formed on the inner surface on the upstream side of the outer cylinder 201 (FIG. 9).
  • a male screw (not shown in the drawing) is formed at the end on the discharge side, whereby the submersible pump 50 generates fine bubbles at the end on the discharge side.
  • a vessel 40 is screwed on, thereby forming an underwater microbubble-containing liquid generating apparatus 51.
  • the narrow passage 17 included in the microbubble generator 20 is composed of a thin tube.
  • a stationary, that is, immobile, collision surface against which the fine bubble-containing liquid ejected from the throttle passage 17 can collide is provided. You may.
  • the pressure chamber 210 is provided in the microbubble generator 20 or the like, but can be omitted by increasing the pressure in the pressure tank 3.
  • the pressure in the pressure tank 3 can be made relatively low, so that a relatively small pump is used as the circulation pump 2.
  • the cost of the microbubble-containing liquid generating apparatus 1 can be reduced.
  • a pressure chamber 210 is provided in the microbubble generator 20 or the like, and the gas solution is fed into the restrictor passage 17 at a relatively high pressure. Since the number of contained bubbles can be increased or reduced, if the diameter of the bubbles to be generated is equal to or slightly smaller than the conventional one, the recess 206 is omitted from the throttle passage 17. It may be.
  • Fine-bubble-containing liquid generating device of the present invention air, carbon dioxide (C 0 2), nitrogen gas (N 2), ozone ( ⁇ 3), chlorine gas (C 1 2), various such inert gases
  • C 0 2 carbon dioxide
  • N 2 nitrogen gas
  • ozone ⁇ 3
  • chlorine gas C 1 2
  • a liquid containing gas microbubbles is generated, and the liquid containing microbubbles can be applied to various uses. Examples of applications include household baths, beauty baths, essences, hot springs, pools, water purification of rivers and lakes, water and sewage water treatment, washing and disinfection of agricultural products such as vegetables, drinking water for livestock, etc.
  • Oxygen water washing and sterilization of eggs, filtration of beads, water for fish culture, medical water such as skin infections, treatment of industrial effluent, cleaning of semiconductor chips and precision equipment, cleaning of piping, tanker Water treatment, oil separation, flotation removal of dissolved substances, etc.

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Abstract

微細気泡発生器20は、外筒201と、隔壁202と、隔壁202から下流側に向けて延びる内筒203とを有し、隔壁202の中心部分には、複数の通液孔202aが形成され、円筒203の下流端には円周フランジ203aが形成されている。内筒203の後端縁に隣接してディスク204が配置され、ディスク204と円周フランジ203aとで絞り通路17が形成されている。絞り通路17の一方の壁面を構成する円周フランジ203aには凹所206が形成されている。

Description

明 細 書 微細気泡含有液生成方法及び装置並びにこれに組み込まれる微細気泡発生器 技術分野
本発明は微細気泡含有液生成方法及び装置並びにこれに組み込まれる微細 気泡発生器に関する。 背景技術
微細気泡を含有するガス過飽和溶解液は、 精密機器の洗浄、 農業、 油液分 離、 水質浄化、 温泉など広範囲の分野に適用できるものとして注目されてい る。 現在、 一般的に設置されている微細気泡含有液生成装置はフィルタ式で あるが、 フィルタ式の装置は、 フィルタの目詰まりにより初期性能を長期的 に維持するのが難しいという問題がある。
U S P 6,293，529 号は、 円筒体の上流端に通液孔を備えた隔壁とこれに対 面して配置された円形ディスクとによって絞り通路を形成し、 溶存ガス含有 液体を絞り通路を通過させることにより多量の微細気泡を生成する装置を開 示している。
ところで、 微細気泡は、 その直径が小さくなるほど、 （1)懸濁物質 （水中浮 遊物質） を吸着する力が強力になる ；（2)水と空気の接触面積が大きくなり気 泡が高密度の状態で水中に長く漂うことにより有機物の分解が促進される ； (3)洗浄物の内部まで侵入し易くなるため洗浄効果を高める、 ことが知られて いる。
U S P 6,293,529 号に記載の装置は、 ガス過飽和溶解液に含まれる微細気 泡の直径が比較的大きく、 このため、 生成した微細気泡含有液の適用できる 範囲が制限的である。 発明の開示
本発明の目的は、 従来よりも直径の小さな気泡を含有する微細気泡含有液 を生成することのできる微細気泡含有液生成方法及び装置並びにこれに組み 込まれる微細気泡発生器を提供することにある。
本発明の他の目的は、 気泡が長期亘つて存在し続ける安定した微細気泡含 有液を生成することのできる微細気泡含有液生成方法及び装置並びにこれに 組み込まれる微細気泡発生器を提供することにある。
本発明の他の目的は、 微細気泡含有液に含まれる気泡の直径のバラツキを 低減することのできる微細気泡含有液生成方法及び装置並びにこれに組み込 まれる微細気泡発生器を提供することにある。
上記の技術的課題は、 本発明の一つの観点によれば、
壁面に凹所を備えた絞り通路を用意し、
ポンプにより圧送される溶存ガス含有液体を前記絞り通路を通過させるこ とにより液体中に大量の微細な気泡を生成することを特徴とする微細気泡含 有液生成方法を提供することにより達成される。
この第 1の観点による発明によれば、 絞り通路を通過させてキヤビティー ション現象により微細気泡を生成するものであるが、 溶存ガス含有液体が絞 り通路を通過する過程で、 この絞り通路の壁面に形成された凹所で渦流が発 生して微細な気泡を生成し、 凹所で発生する渦流によって気泡の直径を小さ くすることができ及び/又は直径を均一化することができる。 微細気泡の直 径が小さくなれば、 これを含む微細気泡含有液中の気泡は長期に亘つて存在 し続ける。 また、 微細気泡を生成するためにフィルタを使っていないためメ ンテナンスも容易である。
上記の技術的課題は、 本発明の第 2の観点によれば、
液体源から供給される液体にガスを混入させるガス混入工程と、 ガス混入工程により生成された溶存ガス含有液体をポンプで吸い込んで、 これを圧送する溶存ガス含有液体圧送工程と、
前記ポンプから圧送される溶存ガス含有液体を、 壁面に凹所を備えた絞り ¾路を通過させて微細気泡を生成する微細気泡生成工程とを有する微細気泡 含有液生成方法を提供することにより達成される。
この第 2の観点による発明によれば、 ポンプから圧送される溶存ガス含有 液体を、 壁面に凹所を備えた絞り通路を通過させることで微細気泡を大量に 含む液体を生成することができる。 微細気泡の直径を更に小さくするのであ れば、 絞り通路から出た微細気泡含有液を、 定置した面に衝突させて気泡を 更に微細化するのがよい。
本発明の好ましい実施の形態では、 微細気泡発生器は、
圧力下で供給される溶存ガス含有液体を通過させるメインパイプと、 該メインパイプを仕切る中間壁であって、 中心部分に開口を備えた中間壁 と、
該中間壁の下流側の壁面に、 前記開口を臨んで固定された小径パイプと、 前記小径パイプの下流端に設けられ、 径方向外方に向けて延びるフランジ と、
前記小径パイプの下流端を閉塞するように配置されたディスクとを有し、 該ディスクと前記フランジとで絞り通路が形成されると共に、 前記フラン ジ及び/又は前記ディスクに凹所が形成されている。 前記フランジと、 この フランジと協働して絞り通路を形成するディスクとの間の離間距離を変化さ せることにより、 微細気泡発生器が生成する微細気泡の直径を変化させるこ とができる。 ディスクをフランジに接近させれば、 気泡の直径が小さくなる 傾向になり、 逆に、 ディスクをフランジから遠ざければ、 気泡の直径が大き くなる傾向になる。
本発明の上述した目的及び効果は、 添付の図面を参照した本発明の好まし い実施例の詳細な説明から明らかになろう。 図面の簡単な説明
図 1は、 実施例の微細気泡含有液生成装置の概要を示す斜視図である。 図 2は、 図 1に例示の微細気泡含有液生成装置の各要素の接続構造を説明 するための図である。
図 3は、 エアを取り込むためのベンチユリ一管の概要を説明するための断 面図である。
図 4は、 図 1の微細気泡含有液生成装置に組み込まれた微細気泡発生器の 断面図である。
図 5は、 図 4の矢印 Vで示す部分を抽出した部分拡大断面図である。 図 6は、 変形例の微細気泡発生器の断面図である。 図 7は、 他の変形例の微細気泡発生器の断面図である。
図 8は、 水中で微細気泡を発生させる微細気泡含有液生成装置の部分断面 図である。
図 9は、 水中ポンプを備えた微細気泡含有液生成装置に組み込まれる微細 気泡発生器の断面図である。 発明を実施するための最良の形態
図 1は、 実施例の微細気泡含有水生成装置の斜視図であり、 図 2は、 図 1 の微細気泡含有水生成装置の回路の概要を示す図である。 実施例の微細気泡 含有水生成装置 1は、 循環ポンプ 2と圧力タンク 3と有する。 図 2の参照符 号 P Gは、 圧力タンク 3の圧力計を示す。 循環ポンプ 2の吸い込み口には、 例示として水槽 4から原水導入管 5を通じて水槽 4内の水が供給される。 循環ポンプ 2の吐出口と圧力タンク 3の底部とは圧送管 6を介して接続さ れている。 圧力タンク 3の下部には還流管 7の上流端が接続されており、 こ の還流管 7の下流端は、 導入管 5の中間部分に接続されている。 還流管 7に は、 ベンチユリ一管 8 (図 3 ) が設けられている。
図 3を参照して、 ベンチユリ一管 8の絞り部分 8 aには吸気ポート 9が開 口し、この吸気ポート 9を通じて外気がベンチュリ一管 8の中に吸引される。 図中、 参照符号 1 0は逆止弁である。 なお、 吸気ポート 9又はこれに通じる 導気管（図示せず）にエアの通過量を調整することのできる手動の調整弁（図 示せず） を設けるのが好ましい。
還流管 7には、 好ましくは、 ベンチユリ一管 8を挟んでその上流側に位置 する第 1の流量制御バルブ 1 2と、 下流側に位置する第 2の流量制御バルブ 1 3とを有し、 第 1の流量制御バルブ 1 2によって圧力タンク 3内の圧力を 実質的に調整することができ、 第 2の流量制御バルブ 1 3によって吸気ポー ト 9を通じたエアの取込量を実質的に調整することができる。 この第 1、 第 2の流量制御パルプ 1 2、 1 3は、 作業員が圧力タンク 3の圧力計 P Gを見 ながら調整できるように手動であるのが好ましい。
圧力タンク 3の頂部には、 圧力タンク 3内の余剰のエアを放出するための リリーフパルプ 1 5が設けられ、 このリリーフバルブ 1 5を通じて内部エア が排気され、 圧力タンク 3は、 ほぼ満水状態が維持される。 また、 圧力タン ク 3には、 好ましくは上記還流管 7よりも上位に放流管 1 6の上流端が接続 されている。放流管 1 6は、 その下流部分に微細気泡発生器 2 0が設けられ、 この微細気泡発生器 2 0で生成された微細気泡含有水が水槽 4に排出される。 図 4を参照して、 微細気泡発生器 2 0は、 上述の放流管 1 6の直径と実質 的に同一径の外側シェルつまり外筒 2 0 1 と、 外筒 2 0 1の長手方向中間部 分を横断する隔壁 2 0 2と、 隔壁 2 0 2から下流側に向けて延びる内側シェ ルつまり内筒 2 0 3とを有し、 内筒 2 0 3は外筒 2 0 1よりも小さな直径を 有する。 隔壁 2 0 2の中心部分には、 複数の通液孔 2 0 2 aが形成され、 こ の通液孔 2 0 2 aは、 同一円周上に等間隔に配設されるのが好ましい。 微細 気泡発生器 2 0は、 限定するものではないが、 金属又はプラスチックの成型 品である。
内筒 2 0 3は外筒 2 0 1 と同一の軸線上に配設され、 円筒 2 0 3の下流端 には、 径方向外方に延びるリング状の円周フランジ 2 0 3 aが形成されてい る。 より詳しくは、 円周フランジ 2 0 3 aは、 内筒 2 0 3の下流端と直交す る方向に延び且つ円周フランジ 2 0 3 aの外周縁は外筒 2 0 1の内周面に隣 接して位置している。
微細気泡発生器 2 0は、 内筒 2 0 3の後端縁に隣接して位置し且つ外筒 2 0 1を横断する方向に延びるディスク 2 0 4を含み、 ディスク 2 0 4は、 円 周フランジ 2 0 3 aと協同して絞り通路 1 7を作る。 ディスク 2 0 4には、 その下流側の板面の外周縁を切り欠いた形状の段部 2 0 4 aを設けるのが好 ましい。 ディスク 2 0 4は、 隔壁 2 0 2の中心部分から軸線に沿って下流側 に向けて延びる支持ピン 2 0 5に取り付けられている。 この実施例では、 円 周フランジ 2 0 3 との離間距離を調整した後に溶接により固定されているが、 円周フランジ 2 0 3とディスク 2 0 4との間隔を調整できるように、 デイス ク 2 0 4を支持ピン 2 0 5に対して変位可能であってもよい。
絞り通路 1 7の壁面を構成する円周フランジ 2 0 3 a及びディスク 2 0 4 の円周フランジ 2 0 3 aと対面する部分には、 少なくともいずれか一方に凹 所 2 0 6が形成されている。 具体的には、 実施例では、 凹所 2 0 6は、 図 5 にも示すように、 円周フランジ 2 0 3 aに形成されている。 凹所 2 0 6は、 好ましくは、 円周フランジ 2 0 3 aの外周縁に隣接して設けられ、 また、 リ ング状に連続した形状を有する。 変形例として、 絞り通路 1 7の壁面に形成 される凹所 2 0 6は、 不連続であってもよく、 また、 絞り通路 1 7の通路長 さ方向に複数設けてもよい。
水槽 4の水は循環ポンプ 2によって微細気泡含有液生成装置 1内に取り込 まれて圧力タンク 3に圧送され、 圧力タンク 3内に圧力下で収容される。 圧 力タンク 3内の水は、 一部が放流管 1 6及び微細気泡発生器 2 0を介して水 槽 4に戻され、 また、 一部が還流管 7に流入する。 還流管 7を流入した水は、 ベンチユリ一管 8を通過する過程で、 吸気ポート 9からのエアを取込む。 次 いで、 エア混じりの水は原水導入管 5の原水と合流して循環ポンプ 2に吸い 込まれ、 水中のエアは循環ポンプ 2で剪断されて比較的小さな気泡になると 共にエアの溶解が促進される。
微細気泡含有液生成装置 1の運転を開始してから一定時間が経過すると、 圧力タンク 3内の水は気泡混じりの溶存エア含有水となって圧力タンク 3内 を満たす。 この状態で安定した後は、 圧力タンク 3内の水が放流管 1 6を通 じて水槽 4に放流される過程で微細気泡発生器 2 0の絞り通路 1 7を通過し、 絞り通路 1 7から噴出した水は外筒 2 0 1の内壁面と衝突しながら外筒 1 0 2を通じて水槽 4に排出される。
微細気泡発生器 2 0は、 隔壁 2 0 2と内筒 2 0 3とで構成された圧力室 2 1 0を有し、 この圧力室 2 1 0に絞り通路 1 7が連通している。 すなわち、 内筒 2 0 3は圧力室 2 1 0の側壁を構成し、 内筒 2 0 3の長手方向長さによ つて圧力室 2 1 0は奥行きを有する。 圧力室 2 1 0は、 その深部が絞り通路 1 7に連通している。 微細気泡発生器 2 0は、 また、 外筒 2 0 1の下流側部 分によって構成される低圧室 2 1 1を有する。 なお、 外筒 2 0 1 と内筒 2 0 3との間に、 低圧室 2 1 1に連なる副室 2 1 2を設けるのが好ましい。
圧力タンク 3から放流管 1 6に流入した気泡混じりの溶存エア含有水は微 細気泡発生器 2 0の隔壁 2 0 2の通液孔 2 0 2 aを通じて圧力室 2 1 0に入 り、 この圧力室 2 1 0から、 内筒 2 0 3の円周フランジ 2 0 3 aとディスク 2 0 4との隙間つまり絞り通路 1 7を通り、 絞り通路 1 7から勢いよく吐出 されてキヤビティーション現象を伴いながら外筒 2 0 1の内面に衝突しなが ら外筒 2 0 1の低圧側 2 1 1に入る。
圧力タンク 3内の溶存エア含有水は、 絞り通路 1 7を通過する過程で、 こ の絞り通路 1 7の壁面の凹所 2 0 6で渦流を生成し、 この渦流によって微細 気泡が生成される。 そして、 この微細気泡は絞り通路 1 7から吐出された直 後に外筒 2 0 1 の内面に衝突して更に微細化される。
水槽 4内の溶存酸素量の経時的変化は実験によれば次の通りであった。
溶存酸素量（ppm)
装置 1 の運転開始時 4.28
装置 1 の運転開始 1 5分後 3 3
装置 1 の運転停止後 1時間経過 3 1
装置 1 の運転停止後 2時間経過 3 0
装置 1 の運転停止後 3時間経過 2 9
装置 1 の運転停止後 4時間経過 2 8
装置 1 の運転停止後 5時間経過 2 6
装 g 1の運転停止後 6時間経過 2 2
装置 1の運転停止後 24時間経過 1 7 上記実験の条件は次のとおりであった。
(1)水槽 4の容量： 300 リッ トル
(2)循環ポンプ 2 ： 1.5Kwモ一夕
(3)吸気ポート 9のエアの流量： 1.5 リッ トル/ min また、 微細気泡含有液生成装置 1により生成された微細気泡含有水に含ま れる気泡の直径及び数（水 1 ml中）は次の通りであつた。
気泡の直径 20 m 50 ^ m 100 M m 0.1~ 0.05 ^ m 気泡の数 1,250,000 100,000 14, 000 17, 500,000 水質改善には、 浮遊物を水面まで浮上させる浮力を得るのに、 直径約 5〜 5 0 mの気泡が好ましいことが知られている。 また、 気泡は、 その直径が 1 0ミクロン以上であると気泡同士が合体して大きな気泡に変わり易い傾向 があり、 直径がそれよりも小さくなるほど、気泡同士が反発する傾向になり、 気泡の合体が発生し難くなることが知られている。
叙上の実験結果から理解できるように、 微細気泡含有液生成装置 1が生成 する微細気泡の直径の分布は 2 0 /z mと 0.1〜0.05 111とでピークを作って いる。 勿論、 生成した微細気泡の直径は、 円周フランジ 2 0 3 aとディスク 2 0 4との間の離間距離を調整することにより、 また、 圧力タンク 3の圧力 を調整することにより変化させることができるが、 微細気泡の直径の分布に ピークが存在している点は注目すべきことであり、 このことは、 微細気泡含 有水に含まれる気泡の直径のパラツキが小さいことを意味している。
上述の実験により得た、 2 0 /z mと 0.：!〜 0.05 x mとでピークを作ってい る微細気泡含有水は、 また、 浮遊物を水面に浮上させる機能と、 水中に多量 の微細な気泡を保持する機能とを併せ持つていることが分かる。 後者の機能 は、 前述した微細気泡含有液生成装置 1の運転停止後 2 4時間経過した後で あっても高い溶存酸素濃度を維持していることと符合している。 ちなみに、 従来の微細気泡含有液生成装置が生成する気泡の直径は数 / mであったが、 実施例の微細気泡含有液生成装置 1は、 従来よりも一桁以上小さな直径の気 泡を生成できる能力を有していることが、 上記の実験結果によって理解でき るであろう。 したがって、 実施例の微細気泡含有液生成装置 1が生成した微 細気泡含有水の微細気泡は長期に亘つて存在し続ける。
図 1、 図 2は、 水質改善に適用した微細気泡含有水生成装置 1を例示して いる。 すなわち、 微細気泡含有水生成装置 1は、 処理対象の水を収容した水 槽 4内の水を取り込んで微細気泡を生成し、 この微細気泡を含有する水を水 槽 4に戻す。 これにより水槽 4内の水は微細気泡を大量に含む水になり、 水 槽 4内に浮遊物は気泡により水面に浮上し、 また、 比較的重い水中物質は水 槽 4の底部に沈殿する。 気泡により浮上した浮遊物及び水槽 4の底部の沈殿 物を除去することにより、 水槽 4内の中間層に位置する水は、 微細な気泡を 多量に含む、 好気性微生物の活動を活性化することのできる透明度の高い浄 化水となる。
図 6は、 微細気泡発生器 2 0の変形例 3 0を示す。 変形例の微細気泡発生 器 3 0は、 円周フランジ 2 0 3 aが斜めに延びている点で第 1実施例の微細 気泡発生器 2 0とは異なっている。 すなわち、 変形例の微細気泡発生器 3 0 にあっては、 円周フランジ 2 0 3 aは、 内筒 2 0 3の下流端から下流側に向 けて傾斜して延びており、 これに対応してディスク 2 0 4もその外周部分が 内周部分から下流側に屈曲することにより下流側に向けて傾斜した形状を有 する。
図 7は、 微細気泡発生器 2 0の他の変形例 4 0を示す、 この変形例の微細 気泡発生器 4 0は、 外筒 2 0 1の下流端が壁 2 0 1 aによって閉塞されてお り、 外筒 2 0 1の下流部分の側壁に放出口 2 0 1 bが形成されている。 また、 支持ピン 2 0 5は、 その下流端部は、 外筒 2 0 1の下流閉塞壁 2 0 1 aを貫 通して外部に延出し、 上流端はディスク 2 0 4に一体化されている。 この変 形例の微細気泡発生器 4 0にあっては、 締め付け具 2 0 7を緩めて支持ピン 2 0 5を移動させることにより、 円周フランジ 2 0 3 aとディスク 2 0 4と の離間距離を調整することができる。
微細気泡含有液生成装置 1は、変形例として、 ベンチユリ一管 8に代えて、 例えば、 エアを噴出するノズルを採用してもよい。 すなわち、 還流管 7 (図 1、 図 2 ) の中にノズルの先端を配置し、 このノズルから加圧エアを噴出さ せることにより 流管 7内を通る水にエアを供給するようにしてもよい。 図 1、 図 2を参照して説明した微細気泡含有液生成装置 1は地上に設置されて 使用されるものであるが、 水中ポンプと一体化することにより、 水中で微細 気泡を生成することも可能である。 図 8、 図 9は水中ポンプに微細気泡発生 器 4 0を組み込んだ例を示すが、 図 4や図 7を参照して説明した微細気泡発 生器 2 0 , 3 0を組み込んでもよいことは言うまでもない。
図 8、 図 9を参照して、 微細気泡発生器 4 0には、 外筒 2 0 1の上流側の 内面に雌ネジ 4 1が形成されており （図 9 )。 他方、 図 8に示す水中ポンプ 5 0には、 その吐出側端部に雄ネジ （図面には現れていない） が形成され、 こ れにより、水中ポンプ 5 0はその吐出側端に微細気泡発生器 4 0が螺着され、 これにより水中微細気泡含有液生成装置 5 1が構成されている。
以上、 図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明したが、 本発明は以 下の変形例を包含する。
( 1 ) 微細気泡発生器 2 0などに含まれる絞り通路 1 7を細い管体で構成 してもよく、 また、 外筒 2 0 1の内壁面に代えて、 絞り通路 1 7から噴出す る微細気泡含有液が衝突することができる、 定置した、 つまり不動の衝突面 を設けるようにしてもよい。
( 2 ) 微細気泡発生器 2 0などに圧力室 2 1 0を設けてあるが、 圧力タン ク 3内の圧力を高めることにより省くことができる。 換言すれば、 微細気泡 発生器 2 0などに圧力室 2 1 0を設けることにより圧力タンク 3内の圧力を 比較的低圧にすることができ、 これにより循環ポンプ 2として比較的小型の ポンプを採用することができ、 微細気泡含有液生成装置 1のコストを下げる ことができる。
( 3 ) 微細気泡発生器 2 0などに圧力室 2 1 0を設けて比較的高い圧力で ガス溶解液を絞り通路 1 7の中に送り込むことにより絞り通路 1 7から出た 微細気泡含有液に含まれる気泡の数を多く又は微細化することができること から、 生成したい気泡の直径が従来と同等又はそれよりも若干小さい程度で よいのであれば、 絞り通路 1 7から凹所 2 0 6を省いてもよい。
本発明の微細気泡含有液生成装置は、 エア、 二酸化炭素 （C 0 2 )、 窒素ガ ス （N 2 )、 オゾン （〇3 )、 塩素ガス （C 1 2 )、 不活性ガスなどの種々の気体 の微細気泡を含有する液体を生成し、 この微細気泡を含有する液体を様々な 用途に適用することができる。 適用例を列挙すれば、 家庭用風呂、 美容用風 呂、 美容液、 温泉、 プール、 河川や湖沼の水質浄化、 上下水の水処理、 野菜 などの農作物の洗浄や殺菌、 家畜などの飲用高酸素水、 卵の洗浄や殺菌、 ビ —ルなどのろ過、 魚の養殖用の水、 皮膚感染症など医療用の水、 工業排液の 処理、 半導体チップや精密機器の洗浄、 配管の洗浄、 タンカーのパラスト水 処理、 油分離、 溶存物質の浮揚除去などを挙げることができる。

Claims

請 求 の 範 囲 1 . 壁面に凹所を備えた絞り通路を用意し、
ポンプにより圧送される溶存ガス含有液体を前記絞り通路を通過させるこ とにより液体中に大量の微細な気泡を生成することを特徴とする微細気泡含 有液生成方法。
2 . 前記ポンプにより圧送される溶存ガス含有液体を受け入れる圧力室を 用意し、
前記ポンプにより圧送される溶存ガス含有液体を前記圧力室を介して前記 絞り通路を通過させることにより液体中に大量の微細な気泡を生成する、 請 求の範囲第 1項に記載の微細気泡含有液生成方法。
3 . 前記絞り通路から出た液体を、 定置した面に衝突させる工程を更に有 する、 請求の範囲第 2項に記載の微細気泡含有液生成方法。
4 . 前記ポンプに供給される液体にガスを混入させる工程を更に有する、 請求の範囲第 3項に記載の微細気泡含有液生成方法。
5 . 液体源から供給される液体にガスを混入させるガス混入工程と、 ガス混入工程により生成された溶存ガス含有液体をポンプで吸い込んで、 これを圧送する溶存ガス含有液体圧送工程と、
前記ポンプから圧送される溶存ガス含有液体を、 壁面に凹所を備えた絞り 通路を通過させて微細気泡を生成する微細気泡生成工程とを有する微細気泡 含有液生成方法。
6 . 前記絞り通路から出た液体を壁面に衝突させて前記微細気泡を粉砕す る工程を更に含む、 請求の範囲第 5項に記載の微細気泡含有液生成方法。
7 . 液体源から液体の供給を受ける圧力タンクと、
該圧力タンク内の液体を吸引して、 吸引した液体を前記圧力タンクに戻す 循環ポンプを備えた還流管と、
前記循環ポンプの上流側に設けられ、 前記還流管内を流れる液体にガスを 供給するガス供給手段と、
前記圧力タンクに接続され、 該圧力タンク内の微細気泡含有液を外部に放 出する放流管と、 該放流管に設けられ、 前記圧力タンクから供給された溶存ガス含有液体が 通過することのできる、 壁面に凹所を具備した絞り通路を有する微細気泡発 生器とを含む微細気泡含有液生成装置。
8 . 液体源から液体の供給を受ける圧力タンクと、
該圧力タンク内の液体を吸引して、 吸引した液体を前記圧力タンクに戻す 循環ポンプを備えた還流管と、
前記循環ポンプの上流側に設けられ、 前記還流管内を流れる液体にガスを 供給するガス供給手段と、
前記圧力タンクに接続された放流管と、
該放流管に設けられ、 該放流管の側壁から離間した内側壁を備えた圧力室 と、
該圧力室に連通した絞り通路とを有し、
該絞り通路には、 該絞り通路の壁面に形成された凹所が設けられているこ とを特徴とする微細気泡含有液生成装置。
9 . 前記放流管は、 前記絞り通路から出た微細気泡含有液が衝突する衝突 面を有する、 請求の範囲第 8項に記載の微細気泡含有液生成装置。
1 0 . 圧力下で供給される溶存ガス含有液体を絞り通路を通過させ、 該絞 り通路を出た前記溶存ガス含有液体を壁面に衝突させることにより微細気泡 を生成する微細気泡発生器であって、
前記絞り通路の壁面に凹所が設けられていることを特徴とする微細気泡発 生器。
1 1 . 圧力下で供給される溶存ガス含有液体を通過させるメインパイプと、 該メインパイプを仕切る中間壁であって、 中心部分に開口を備えた中間壁 と、
該中間壁の下流側の壁面に、前記開口を臨んで一体化された小径パイプと、 前記小径パイプの下流端に設けられ、 径方向外方に向けて延びるフランジ と、
前記小径パイプの下流端を閉塞するように配置されたディスクとを有し、 該ディスクと前記フランジとで絞り通路が形成されると共に、 前記フラン ジ及びノ又は前記ディスクに凹所が形成されていることを特徴とする微細気 泡発生器。
1 2 . 前記フランジが前記小径パイプの軸線と直交する方向に延びている、 請求の範囲第 1 1項に記載の微細気泡発生器。
1 3 . 前記フランジが前記小径パイプの下流端から下流側に向けて傾斜し て延びている、 請求の範囲第 1 1項に記載の微細気泡発生器。
1 4 . 前記凹所が、 前記フランジ及ぴ 又は前記ディスクに形成された円 周溝から作られている、 請求の範囲第 1 1項に記載の微細気泡発生器。
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