WO2010046993A1 - 気液混合用渦巻ポンプ及びこの気液混合用渦巻ポンプを使用したマイクロバブル発生装置 - Google Patents

気液混合用渦巻ポンプ及びこの気液混合用渦巻ポンプを使用したマイクロバブル発生装置 Download PDF

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centrifugal pump
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輝雄 岩橋
圭一 古巻
哲治 船井
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本多機工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a gas-liquid mixing centrifugal pump and a microbubble generator using the gas-liquid mixing centrifugal pump.
  • gas-liquid mixed fluids containing microbubbles have been used for environmental hygiene such as water purification, industrial applications such as solids removal by floating separation, improvement of dissolved oxygen content of water used for hydroponics, etc. It has come to be used in various industries for agricultural use, as well as for sterilization and deodorization.
  • microbubble generator for generating such microbubbles (see Patent Document 1).
  • This micro-bubble generator is formed so as to take in gas from the middle of the liquid supply pipe connected to the suction port of the gas-liquid mixing pump, and in the middle of the discharge pipe connected to the discharge port of the gas-liquid mixing pump.
  • a bubble generator is provided.
  • the gas-liquid mixed fluid obtained by taking the gas into the liquid supply pipe flows into the gas-liquid mixing pump from the liquid supply pipe, is pumped by the gas-liquid mixing pump, and is discharged to the discharge pipe. Then, it flows into a microbubble generator provided in the middle of the discharge pipe and generates microbubbles there.
  • a normal centrifugal pump has been used as the gas-liquid mixing pump.
  • This centrifugal pump is a centrifugal pump in which the gas-liquid mixed fluid sucked from the suction port is discharged from the discharge port by the rotation of the rotary impeller.
  • the rotary impeller has a plurality of main blades on a rotating substrate. The structure was arranged at equal intervals in a state extending from the rotation center side to the outer peripheral side (see Patent Document 2). Although it is possible to use such a normal swirl pump as a gas-liquid mixing pump, the rotary impeller is simply provided with a plurality of main blades. However, there is little ability to make the gas-liquid mixed fluid bubbles fine, leaving room for improvement in this regard.
  • a microbubble generator capable of efficiently generating microbubbles by making the bubbles of the gas-liquid mixed fluid preliminarily thin before the microbubble generator by using the gas-liquid mixing centrifugal pump It is the second problem to provide the above.
  • a centrifugal pump for gas-liquid mixing includes: A gas-liquid mixing swirl pump (P) configured to be discharged from a discharge port (13) by rotation of a rotary impeller (2) while sucking a gas-liquid mixed fluid from a suction port (14),
  • the rotary impeller (2) is disposed on the rotary substrate (21) at equal intervals in a state where a plurality of main blades (20) extend from the rotation center side to the outer peripheral side, and the rotary substrate (21).
  • a plurality of foaming protrusions (22) for shearing the bubbles of the gas-liquid mixed fluid are arranged at regular intervals between the main blades (20, 20).
  • the microbubble generator of the present invention includes: A microbubble generator (A1) using the gas-liquid mixing centrifugal pump (P) according to claim 1, A compressor (7) for injecting gas into the liquid supply pipe (8) is connected to the liquid supply pipe (8) connected to the suction port (14) of the gas-liquid mixing centrifugal pump (P). And It was set as the structure by which the microbubble generator (B) was arrange
  • the microbubble generator of the present invention (Claim 3) A microbubble generator (A2) using the gas-liquid mixing centrifugal pump (P) according to claim 1, An open / close valve (71) is provided in the middle of the liquid supply pipe (8) connected to the suction port (14) of the gas-liquid mixing centrifugal pump (P), and the open / close valve (71) and the suction port (14). And an intake port (72) for naturally sucking a gas between the intake port (72) and the suction valve (71) so as to be sucked into the liquid absorption supply pipe (8). Formed, It was set as the structure by which the microbubble generator (B) was arrange
  • the microbubble generator of the present invention (Claim 4) A microbubble generator (A3) using the gas-liquid mixing centrifugal pump (P) according to claim 1, A liquid supply pipe (8) for suction is connected to the suction port (14) of the gas-liquid mixing centrifugal pump (P), and an air inlet (for naturally sucking gas in the middle of the liquid supply pipe (8) ( 72), It was set as the structure by which the microbubble generator (B) was arrange
  • the microbubble generator of the present invention (Claim 5)
  • a number of small holes (44) to allow It is formed in the upper partition wall (62) that divides the middle chamber (41) and the upper chamber (42), and by passing the gas-liquid mixed fluid, the bubbles of the gas-liquid mixed fluid are sheared to generate microbubbles.
  • a number of small holes (45) for, It was set as the structure provided with the outflow port (46) of the microbubble liquid mixture formed in the said upper chamber (42).
  • the liquid can be water, chemicals, or the like
  • the gas can be air, oxygen, ozone, gas, or the like.
  • symbol in the said parenthesis shows the corresponding relationship with the specific means described in the Example mentioned later.
  • a plurality of foaming protrusions for shearing bubbles of the gas-liquid mixed fluid are arranged at equal intervals between the main blades on the outer periphery of the rotating substrate.
  • the gas-liquid mixed fluid sucked from the suction port flows in the radial direction from the rotation center side to the outer periphery side by using the centrifugal force generated by the rotation of the rotary impeller as a flow path between the main blades. It flows to the discharge port through the space between the plurality of foaming protrusions. At this time, since the foaming protrusions are rotating, the foaming protrusions collide with the gas-liquid mixed fluid flowing in the radial direction so that the bubbles of the gas-liquid mixed fluid are finely broken by shearing ( Fine bubbles can be generated.
  • the shear force against the bubbles of the gas-liquid mixed fluid is higher than the central portion of the rotating substrate. It is possible to efficiently generate fine bubbles.
  • gas-liquid mixing centrifugal pump of the present invention does not necessarily need to be used in combination with a microbubble generator as in a microbubble generator described later, and in the case where fine bubbles are required. Of course, it can be used alone for gas-liquid mixing.
  • the microbubble generator of the present invention (Claims 2, 3, and 4) is characterized in that the gas-liquid mixing centrifugal pump according to Claim 1 is used as the gas-liquid mixing pump.
  • the gas-liquid mixing centrifugal pump By using the gas-liquid mixing centrifugal pump, the gas-liquid mixed fluid that has been made fine can be introduced into the microbubble generator. That is, by using the gas-liquid mixing centrifugal pump, the bubbles of the gas-liquid mixed fluid can be preliminarily made fine before the microbubble generator, and the microbubbles are efficiently generated in the microbubble generator. Can be made.
  • the gas-liquid mixed fluid from the gas-liquid mixing centrifugal pump is agitated every time the microbubble generator flows into the lower chamber, the middle chamber, and the upper chamber. Therefore, the frequency of dissolving the gas in water can be increased, and the bubble can be ruptured at least three times.
  • the shear since the gas-liquid mixed fluid bubbles are sheared every time they pass through a large number of small holes formed in the lower partition wall and the upper partition wall, the shear can be generated at least twice. An amount of microbubbles can be generated efficiently.
  • FIG. 1 and 2 show an embodiment of a gas-liquid mixing centrifugal pump corresponding to claim 1 of the present invention
  • FIG. FIG. 2 and FIG. 2 are axial sectional views showing the gas-liquid mixing centrifugal pump.
  • This centrifugal pump P for gas-liquid mixing is formed in a self-priming pump in which a rotary impeller 2 (impeller) is accommodated in a casing 1, and pumps a gas-liquid mixed fluid in which water and air (gas) are mixed. It is targeted.
  • the casing 1 is formed with a large vortex chamber 10 and a small vortex chamber 11 around the rotary impeller 2, a discharge port 13 is formed at the tip of a main pipe 12 extending from the large vortex chamber 10, and A suction port 14 is formed on one side surface of the casing 1 at the axial center of the rotary impeller 2. Further, a sub pipe 15 extending from the small vortex chamber 11 is formed so as to communicate with the main pipe 12 via a side channel 16. A plate member 17 is provided in the main pipeline 12 so as to extend in the extending direction of the main pipeline 12, and the vortex generated in the main pipeline 12 is extinguished by the plate member 17.
  • the rotary impeller 2 rotates at regular intervals in a state where a plurality of (four in the embodiment) main blades 20 curved in a convex arc shape in the rotation direction (arrow M direction) extend from the rotation center side to the outer periphery side.
  • a plurality of bubble breaking protrusions 22 (six in the embodiment) disposed on the substrate 21 and for shearing air bubbles of the gas-liquid mixed fluid (air shear) on the outer peripheral portion of the rotating substrate 21 are the main blades. 20 and 20 are arranged at equal intervals.
  • the rotary impeller 2 is connected to a rotary shaft 23 pivotally supported at the center of the other side surface of the casing 1, and the rotary shaft 23 is connected to a drive motor (not shown).
  • the structure around the rotating shaft 23 (such as a shaft support structure) has various forms and is not limited to the illustrated structure.
  • the number of the main blades 20 and the bubble-breaking protrusions 22 is determined in consideration of the pump capacity and the like. Usually, the main blades 20 are 3 to 8 and the bubble-breaking protrusions 22 are adjacent to each other. About 3 to 10 sheets seems to be appropriate between the blades 20 and 20.
  • the main blades are not limited to those formed in a convex arc shape in the rotational direction, but those formed in a linear shape can be radially arranged at regular intervals in the radial direction of the rotary impeller 2.
  • crushed protrusions 22 are formed in a small blade shape in the embodiment, but may be formed in a blade shape (plate shape) or a pin shape (round cross-sectional pin, cross-sectional square pin, cross-sectional star pin, etc.) Good.
  • the self-priming liquid (water) merges from the small vortex chamber 11 to the main pipe 12 via the sub-pipe 15 and the side pipe 16.
  • a circulation flow is generated in which the main flow path 12 returns to the large vortex chamber 10 and flows into the small vortex chamber 11 again, and the gas-liquid mixed fluid is sucked from the suction port 14 by this circulation flow.
  • the gas-liquid mixed fluid sucked from the suction port 14 flows in the radial direction between the main blades 20, 20 by the centrifugal force generated by the rotation of the rotary impeller 2, and the bubble breaking protrusion 22. , 22 and flows from the main pipeline 12 to the discharge port 13.
  • the bubble breaking protrusion 22 collides so as to cross the gas-liquid mixed fluid. Therefore, the bubbles of the gas-liquid mixed fluid are finely crushed (smashed) by shearing, and fine bubbles can be generated.
  • the bubble breaking protrusion 22 is provided on the outer peripheral portion of the rotating substrate 21 and this outer peripheral portion is a portion where the peripheral speed of the rotating impeller 2 is the fastest, the gas-liquid is compared with the central portion of the rotating substrate 21.
  • the shear force with respect to the bubbles of the mixed fluid is high, and fine bubbles can be generated efficiently.
  • a self-priming pump is shown as an example of the gas-liquid mixing centrifugal pump P.
  • the self-priming pump is not limited to the self-priming pump, and can be applied to a push-in pump.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a first embodiment of a microbubble generator corresponding to claim 2 of the present invention.
  • 4 to 8 show a microbubble generator provided in a microbubble generator corresponding to claim 5 of the present invention.
  • FIG. 4 is an overall sectional view
  • FIG. 5 is a plan view showing a lower small hole group.
  • 6 is a cross-sectional view showing the small holes
  • FIG. 7 is a plan view showing the upper small hole group
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the small holes.
  • the microbubble generator A1 of the first embodiment uses the gas-liquid mixing centrifugal pump P, and a liquid supply pipe 8 is connected to the suction port 14 of the gas-liquid mixing centrifugal pump P.
  • a compressor 70 (air compressor) for injecting air into the liquid supply pipe 8 is connected in the middle of the supply pipe 8, and a microbubble generator B is connected in the middle of the discharge pipe 9 connected to the discharge port 13. It is arranged.
  • the gas-liquid mixed fluid obtained by injecting (taking in) air by the compressor 70 flows into the gas-liquid mixing centrifugal pump P from the liquid supply pipe 8, and this gas-liquid mixing centrifugal pump P And then flows into the upstream portion 91 of the discharge pipe 9 and flows into the microbubble generator B provided in the middle thereof to generate microbubbles, and then the microbubble mixed water is supplied to the microbubble generator. B is discharged to the downstream portion 92 of the discharge pipe 9.
  • the microbubble generator B has a box 5 as a casing formed by a circular trunk wall 50, a bottom wall 51, and a top wall 52. Is divided into three chambers of a lower chamber 40, a middle chamber 41, and an upper chamber 42 by the lower partition wall 61 and the upper partition wall 62. Needless to say, the interior of the box 5 can be divided into three or more rooms by two or more upper and lower partition walls.
  • the lower chamber 40 is formed with an inlet 43 for a gas-liquid mixed fluid.
  • the lower chamber 40 is formed so as to open to a bottom wall 51 near the circular body wall 50 that is offset from the box center C. ing.
  • the inlet 43 is connected to the upstream portion 91 of the discharge pipe 9 of the gas-liquid mixing centrifugal pump P.
  • the lower partition wall 61 divides the lower chamber 40 and the middle chamber 41.
  • the bubbles of the gas-liquid mixed fluid are sheared to generate microbubbles.
  • a large number of small holes 44 are formed.
  • a large number of small holes 44 gather to form a lower small hole group 44a, and this lower small hole group 44a is 180 ° opposite to the inlet 43 from the box center C. It is formed at a position near the circular body wall 50 that is offset in the direction.
  • the small holes 44 formed in the lower partition wall 61 are tapered on the lower surface side and the upper surface side so that the gas-liquid mixed fluid can pass smoothly. .
  • the upper partition wall 62 divides the middle chamber 41 and the upper chamber 42. By passing the gas-liquid mixed fluid in a pressurized state, the bubbles of the gas-liquid mixed fluid are sheared to generate microbubbles. For this purpose, a large number of small holes 45 are formed. In this case, as shown in FIG. 7, a large number of small holes 45 are gathered to form an upper small hole group 45a.
  • the upper small hole group 45a is 180 ° from the box center C with the lower small hole group 44a. It is formed at a position near the circular body wall 50 that is offset in the opposite direction.
  • the small hole 45 formed in this upper side partition wall 62 has a taper part in the upper surface side, and gas-liquid mixed fluid can pass smoothly. Further, the inner diameter D2 of the small holes 45 constituting the upper small hole group 45a is formed larger than the inner diameter D1 of the small holes 44 constituting the lower small hole group 44a (D1 ⁇ D2).
  • the upper chamber 42 is formed with an outlet 46 for a gas-liquid mixed fluid.
  • the upper chamber 42 has a circular body wall 50 that is offset from the box center C by 180 ° opposite to the upper small hole group 45a. It is formed to open.
  • the outlet 46 is connected to the downstream portion 92 of the discharge pipe 9 of the gas-liquid mixing centrifugal pump P.
  • the microbubble generator B is arranged in the middle of the discharge pipe 9 connected to the discharge port 13 of the gas-liquid mixing centrifugal pump P. As described above, bubbles are generated by the gas-liquid mixing centrifugal pump P.
  • the gas-liquid mixed fluid that has been made fine foam flows into the lower chamber 40 from the inlet 43. Since the gas-liquid mixed fluid flowing into the lower chamber 40 in a pressurized state is blocked by the lower partition wall 61, the fluid is mixed in the lower chamber 40 to dissolve the gas in the water and in the pressurized state. It passes through a large number of small holes 44 and flows into the middle chamber 41.
  • the flow path is throttled, so that the flow velocity is increased, and when the gas-liquid mixed fluid flows into the middle chamber 41 through the small hole 44, the flow path is rapidly expanded. Shearing (pulverization, crushed bubbles) occurs in the bubbles of the mixed fluid, and microbubbles are generated.
  • the gas-liquid mixed fluid that has flowed into the middle chamber 41 is blocked from flowing by the upper partition wall 62, it is stirred again in the middle chamber 41 and passes through many small holes 45 in a pressurized state. Into the upper chamber 42. At this time, similarly to the above, dissolution of the gas in water is promoted, and the bubbles of the gas-liquid mixed fluid are sheared by passing through the small holes 45 to generate microbubbles.
  • the gas-liquid mixed fluid that has flowed into the upper chamber 42 is also agitated here, causing bubbles to break up in the gas-liquid mixed fluid.
  • the microbubble mixed water in which the microbubbles are generated in this manner is finally discharged from the outlet 46 to the discharge pipe 9.
  • the frequency of dissolving the gas in water can be increased, and the bubbles can be broken up at least three times. Since the gas-liquid mixed fluid bubbles are sheared each time they pass through a large number of small holes 44 and 45 formed in the lower partition wall 61 and the upper partition wall 62, at least twice. Shear can be generated, and a sufficient amount of microbubbles can be efficiently generated.
  • the gas-liquid mixed fluid flows in a meandering manner. 40, the gas-liquid mixed fluid flowing into the middle chamber 41 and the upper chamber 42 can be sufficiently stirred.
  • the pressure of the gas-liquid mixed fluid decreases every time it passes through the small holes, the pressure when passing through the upper small hole group 45a is lower than the pressure when passing through the lower small hole group 44a. Yes.
  • the inner diameter D2 of the small holes 45 constituting the upper small hole group 45a is formed larger than the inner diameter D1 of the small holes 44 constituting the lower small hole group 44a. The smooth flow of the gas-liquid mixed fluid can be ensured while causing shearing by the hole group 45a.
  • the inner diameter of the small hole is determined in consideration of the discharge pressure and discharge amount of the pump, the number of small holes, the flow area of the lower chamber, the middle chamber, and the upper chamber.
  • the box is not limited to the circular body wall, but may be formed into a box with a rectangular body wall.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a second embodiment of the microbubble generator corresponding to claim 3 of the present invention.
  • the microbubble generator A2 of the second embodiment uses the gas-liquid mixing centrifugal pump P.
  • a liquid supply pipe 8 for pushing liquid is connected to the suction port 14 of the gas-liquid mixing centrifugal pump P, and an open / close valve 71 is provided in the middle of the liquid supply pipe 8, and the open / close valve 71 and the suction port 14.
  • An air inlet 72 is provided between the two.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a third embodiment of the microbubble generator corresponding to claim 4 of the present invention.
  • the microbubble generator A3 of the third embodiment uses the gas-liquid mixing centrifugal pump P.
  • a liquid supply pipe 8 for suction is connected to the suction port 14 of the gas-liquid mixing centrifugal pump P, and an air inlet 72 for naturally sucking gas is provided in the middle of the liquid supply pipe 8.
  • the gas is sucked (taken in) from the intake port 72 into the liquid suction supply pipe 8 by natural suction, and the gas-liquid mixed fluid From the liquid supply pipe 8 to the gas-liquid mixing centrifugal pump P.
  • Other configurations and operations are the same as those of the microbubble generator A1 of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view perpendicular to the axis showing an embodiment of the gas-liquid mixing centrifugal pump of the present invention. It is an axial sectional view showing this gas-liquid mixing centrifugal pump.
  • It is the schematic which shows 1st Example of the microbubble generator of this invention. It is whole sectional drawing of a microbubble generator. It is a top view which shows a lower side small hole group. It is sectional drawing which shows the small hole. It is a top view which shows an upper small hole group. It is sectional drawing which shows the small hole. It is the schematic which shows 2nd Example of the microbubble generator of this invention. It is the schematic which shows 3rd Example of the microbubble generator of this invention.

Abstract

【課題】　ポンプ内において気液混合流体を細泡化させることができる気液混合用渦巻ポンプの提供。 【解決手段】　吸入口１４から気液混合流体を吸い込みながら回転羽根車２の回転により吐出口１３から吐出させるようにした気液混合用渦巻ポンプＰであって、回転羽根車は、回転基板２１上に複数枚の主羽根２０が回転中心側から外周側に延長する状態で等間隔で配設され、かつ回転基板の外周部に気液混合流体の気泡をせん断させるための複数個の砕泡突起２２が前記主羽根間に等間隔で配設されている。  

Description

気液混合用渦巻ポンプ及びこの気液混合用渦巻ポンプを使用したマイクロバブル発生装置
　本発明は、気液混合用渦巻ポンプ及びこの気液混合用渦巻ポンプを使用したマイクロバブル発生装置に関する。
　近年、マイクロバブル（微細気泡）を含んだ気液混合流体は、水質浄化等の環境衛生面、浮上分離による固形物除去等の工業的用途、水耕栽培に使用する水の溶存酸素量向上等の農業的用途、そのほか殺菌用、脱臭用などとして、種々の産業において用いられるようになった。
　このようなマイクロバブルを発生させるためのマイクロバブル発生装置について、本出願人において既に提案している（特許文献１参照）。
　このマイクロバブル発生装置は、気液混合用ポンプの吸入口に接続した液体供給配管の途中から気体を取り込むように形成され、かつ気液混合用ポンプの吐出口に接続した吐出配管の途中にマイクロバブル発生器が配設されたものである。
　即ち、液体供給配管内に気体を取り込むことで得られた気液混合流体は、液体供給配管から気液混合用ポンプに流入し、この気液混合用ポンプにより圧送されて吐出配管へと吐出され、次にこの吐出配管の途中に設けたマイクロバブル発生器に流入して、ここでマイクロバブルを発生させるようになっている。
　前記気液混合用ポンプとしては通常の渦巻ポンプが用いられていた。
　この渦巻ポンプは、吸入口から吸い込んだ気液混合流体を回転羽根車の回転により吐出口から吐出させるようにした渦巻ポンプであり、その回転羽根車は、回転基板上に複数枚の主羽根が回転中心側から外周側に延長する状態で等間隔で配設された構造になっていた（特許文献２参照）。
　このような通常の渦巻ポンプを気液混合用ポンプとして利用することは可能ではあるが、回転羽根車が複数枚の主羽根を単に備えたものであるため、マイクロバブル発生器の手前で予備的に気液混合流体の気泡を細泡化させるための能力は少なく、この点において改良の余地を残していた。
特開２００６－３２６４８４号公報 特開２００２－２１７６１号公報
　本発明は、気液混合用ポンプとして利用する渦巻ポンプにおいて、そのポンプ内において気液混合流体の気泡を細泡化させることができる気液混合用渦巻ポンプを提供することを第１の課題としている。
　又、前記気液混合用渦巻ポンプを利用することによりマイクロバブル発生器の手前で予備的に気液混合流体の気泡を細泡化させ、効率よくマイクロバブルを発生させることができるマイクロバブル発生装置を提供することを第２の課題としている。
　上記第１の課題を解決するために、本発明（請求項１）の気液混合用渦巻ポンプは、
　吸入口（１４）から気液混合流体を吸い込みながら回転羽根車（２）の回転により吐出口（１３）から吐出させるようにした気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）であって、
　前記回転羽根車（２）は、回転基板（２１）上に複数枚の主羽根（２０）が回転中心側から外周側に延長する状態で等間隔で配設され、かつ前記回転基板（２１）の外周部に気液混合流体の気泡をせん断させるための複数個の砕泡突起（２２）が前記主羽根（２０，２０）間に等間隔で配設されている構成とした。
　上記第２の課題を解決するために、本発明（請求項２）のマイクロバブル発生装置は、
　請求項１記載の気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）を使用したマイクロバブル発生装置（Ａ１）であって、
　前記気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）の吸入口（１４）に接続した液体供給配管（８）の途中にこの液体供給配管（８）内に気体を注入させるための圧縮機（７）が接続され、
　前記気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）の吐出口（１３）に接続した吐出配管（９）の途中にマイクロバブル発生器（Ｂ）が配設されている構成とした。
　また、本発明（請求項３）のマイクロバブル発生装置は、
　請求項１記載の気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）を使用したマイクロバブル発生装置（Ａ２）であって、
　前記気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）の吸入口（１４）に接続した液体供給配管（８）の途中に開閉弁（７１）が設けられると共に、この開閉弁（７１）と前記吸入口（１４）との間に気体を自然吸引するための吸気口（７２）が設けられ、前記開閉弁（７１）の開閉制御により前記吸気口（７２）から吸液体供給配管（８）に吸気させるように形成され、
　前記気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）の吐出口（１３）に接続した吐出配管（９）の途中にマイクロバブル発生器（Ｂ）が配設されている構成とした。
　また、本発明（請求項４）のマイクロバブル発生装置は、
　請求項１記載の気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）を使用したマイクロバブル発生装置（Ａ３）であって、
　前記気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）の吸入口（１４）に吸い上げ用の液体供給配管（８）が接続され、この液体供給配管（８）の途中に気体を自然吸引するための吸気口（７２）が設けられ、
　前記気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）の吐出口（１３）に接続した吐出配管（９）の途中にマイクロバブル発生器（Ｂ）が配設されている構成とした。
　又、本発明（請求項５）のマイクロバブル発生装置は、
　請求項２又は３又は４記載のマイクロバブル発生装置において、前記マイクロバブル発生器（Ｂ）が、
　内部が少なくとも上下２段の仕切壁（６１，６２）によって下段室（４０）、中段室（４１）、上段室（４２）の３室に区画された函体（５０）と、
　前記下段室（４０）に形成された気液混合流体の流入口（４３）と、
　下段室（４０）と中段室（４１）とを区画する下側仕切壁（６１）に形成され、気液混合流体を通過させることでその気液混合流体の気泡をせん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔（４４）と、
　中段室（４１）と上段室（４２）とを区画する上側仕切壁（６２）に形成され、気液混合流体を通過させることでその気液混合流体の気泡をせん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔（４５）と、
　前記上段室（４２）に形成されたマイクロバブル混合液の流出口（４６）とを備えている構成とした。
　なお、本発明の気液混合用渦巻ポンプ及びマイクロバブル発生装置において、液体として水や薬液等を対象にすることができるし、気体として空気や酸素やオゾンやガス等を対象にすることができる。
　又、上記カッコ内の符号は、後述する実施例に記載した具体的手段との対応関係を示すものである。
　本発明（請求項１）の気液混合用渦巻ポンプは、回転基板の外周部に気液混合流体の気泡をせん断させるための複数個の砕泡突起が主羽根間に等間隔で配設された回転羽根車を備えている構成に特徴がある。
　即ち、吸入口から吸い込まれた気液混合流体は回転羽根車の回転による遠心力によって主羽根の間を流路として回転中心側から外周側に向けて半径方向に流動し、回転基板の外周部に設けた複数個の砕泡突起の間を通って吐出口へと流動していくことになる。
　この際、前記砕泡突起は回転しているため、半径方向に流動する気液混合流体に対して横切るように砕泡突起が衝突するため、気液混合流体の気泡がせん断によって細かく砕かれ（砕泡され）、細泡を発生させることができる。
　又、前記砕泡突起は回転羽根車の周速が最も速い部分、即ち回転基板の外周部に設けられているため、回転基板の中心部分に比べて気液混合流体の気泡に対するせん断力が高く、効率よく細泡を発生させることができる。
　なお、本発明（請求項１）の気液混合用渦巻ポンプは、後述のマイクロバブル発生装置のように、マイクロバブル発生器と組み合わせて使用する必要は必ずしもなく、細泡を必要とする場合の気液混合用として単独で使用できるのは当然である。
　本発明（請求項２、３、４）のマイクロバブル発生装置は、気液混合ポンプとして、前記請求項１記載の気液混合用渦巻ポンプを用いた構成に特徴がある。
　前記気液混合用渦巻ポンプを使用することにより、細泡化させた気液混合流体をマイクロバブル発生器に流入させることができる。
　即ち、前記気液混合用渦巻ポンプを利用することによりマイクロバブル発生器の手前で予備的に気液混合流体の気泡を細泡化させることができ、マイクロバブル発生器において効率よくマイクロバブルを発生させることができる。
　本発明（請求項５）のマイクロバブル発生装置は、気液混合用渦巻ポンプからの気液混合流体は、マイクロバブル発生器において、下段室、中段室、上段室に流入する度に攪拌されるため、水中に気体を溶解させる頻度を増加させることができ、気泡の分裂を少なくとも３回に亘って促すことができる。
　また、下側仕切壁及び上側仕切壁に形成した多数の小孔を通過する度に気液混合流体の気泡のせん断が生じるため、少なくとも２回に亘ってせん断を生じさせることができ、十分な量のマイクロバブルを効率よく発生させることができる。
　図１及び図２は本発明の請求項１に対応した気液混合用渦巻ポンプの実施例を示すもので、図１は本発明の気液混合用渦巻ポンプの実施例を示す軸直角方向断面図、図２はこの気液混合用渦巻ポンプを示す軸方向断面図である。
　この気液混合用渦巻ポンプＰは、ケーシング１の内部に回転羽根車２（インペラ）が収容された自吸式ポンプに形成され、水と空気（気体）が混合した気液混合流体を圧送の対象としている。
　前記ケーシング１は、回転羽根車２の周りに大渦形室１０と小渦形室１１が形成され、この大渦形室１０から延長した主管路１２の先端に吐出口１３が形成され、かつケーシング１の一側面には前記回転羽根車２の軸中心部に吸入口１４が形成されている。
　又、前記小渦形室１１から延長した副管路１５が脇流路１６を介して前記主管路１２に連通するように形成されている。
　なお、前記主管路１２内には、この主管路１２の延長方向に延長して板部材１７が設けられ、この板部材１７によって主管路１２内に発生する渦流を消滅させるようにしている。
　前記回転羽根車２は、回転方向（矢印Ｍ方向）に凸弧状に湾曲形成した複数枚（実施例では４枚）の主羽根２０が回転中心側から外周側に延長する状態で等間隔で回転基板２１上に配設され、かつ前記回転基板２１の外周部に気液混合流体の気泡をせん断（空気せん断）させるための複数個の砕泡突起２２（実施例では６個）が前記主羽根２０，２０間に等間隔で配設されている。
　前記回転羽根車２はケーシング１の他側面中央部に軸支された回転軸２３に連結され、この回転軸２３は図外の駆動モータに連結されている。なお、前記回転軸２３回りの構造（軸支構造等）は色々な形態があり、図示した構造に限定されることはない。
　なお、前記主羽根２０及び砕泡突起２２の枚数は、ポンプ容量等を勘案して決定されるもので、通常、主羽根２０については３枚～８枚、砕泡突起２２については隣り合う主羽根２０，２０間において３枚～１０枚程度が適当と思われる。
　主羽根としては、回転方向に凸弧状に形成したものに限らず、直線状に形成したものを回転羽根車２の半径方向に一定間隔で放射状に配設することができる。
　又、砕泡突起２２についても、実施例では小羽根状に形成したが、ブレード状（板状）やピン状（断面丸形ピン、断面角形ピン、断面星形ピン等）に形成してもよい。
　したがって、この気液混合用渦巻ポンプＰは、その自吸作動時において、自吸液（水）が小渦形室１１から副管路１５及び脇流路１６を経て主管路１２に合流し、この主管路１２から大渦形室１０に戻って再び小渦形室１１に流入するという循環流が生じ、この循環流によって吸入口１４から気液混合流体を吸入させる。
　その後の揚水作動時では、吸入口１４から吸い込まれた気液混合流体は回転羽根車２の回転による遠心力によって主羽根２０，２０の間を流路として半径方向に流動し、砕泡突起２２，２２の間を通り、主管路１２から吐出口１３へと流動していくことになる。
　このように気液混合流体が回転羽根車２の主羽根２０，２０の間を流路として半径方向に流動する際に、前記砕泡突起２２が気液混合流体に対して横切るように衝突するため、気液混合流体の気泡がせん断によって細かく砕かれ（砕泡され）、細泡を発生させることができる。
　又、前記砕泡突起２２が回転基板２１の外周部に設けられており、この外周部は回転羽根車２の周速が最も速い部分であるため、回転基板２１の中心部分に比べて気液混合流体の気泡に対するせん断力が高く、効率よく細泡を発生させることができる。
　なお、この実施例では、気液混合用渦巻ポンプＰの例として自吸式ポンプを示したが、自吸式ポンプに限らず、押し込み式ポンプに適用することができる。
　次に、図３は本発明の請求項２に対応したマイクロバブル発生装置の第１実施例を示す概略図である。
　図４～図８は本発明の請求項５に対応したマイクロバブル発生装置に設けたマイクロバブル発生器を示すもので、図４は全体断面図、図５は下側小孔群を示す平面図、図６はその小孔を示す断面図、図７は上側小孔群を示す平面図、図８はその小孔を示す断面図である。
　この第１実施例のマイクロバブル発生装置Ａ１は、前記気液混合用渦巻ポンプＰを使用したもので、この気液混合用渦巻ポンプＰの吸入口１４に液体供給配管８が接続され、この液体供給配管８の途中にこの液体供給配管８内に空気を注入させるための圧縮機７０（空気圧縮機）が接続され、前記吐出口１３に接続した吐出配管９の途中にマイクロバブル発生器Ｂが配設されている。
　即ち、圧縮機７０により空気が注入される（取り込まれる）ことで得られた気液混合流体は、液体供給配管８から気液混合用渦巻ポンプＰに流入し、この気液混合用渦巻ポンプＰにより圧送されて吐出配管９の上流部９１に流入し、その途中に設けたマイクロバブル発生器Ｂに流入して、ここでマイクロバブルを発生させたのち、そのマイクロバブル混合水をマイクロバブル発生器Ｂから吐出配管９の下流部９２に排出させるようになっている。
　前記マイクロバブル発生器Ｂは、図４に示すように、円形胴壁５０と、底壁５１と、天壁５２とで形成されたケーシングとしての函体５を有し、この函体５の内部が下側仕切壁６１と上側仕切壁６２によって下段室４０、中段室４１、上段室４２の３室に区画されたものになっている。
　なお、函体５の内部を上下２段以上の仕切壁によって３室以上に区画できるのは勿論である。
　前記下段室４０には、気液混合流体の流入口４３が形成されるもので、実施例では、函体中心Ｃからオフセットした円形胴壁５０寄り位置の底壁５１に開口するように形成されている。
　なお、この流入口４３は気液混合用渦巻ポンプＰの吐出配管９の上流部９１に接続される。
　前記下側仕切壁６１は、下段室４０と中段室４１とを区画するもので、気液混合流体を加圧状態で通過させることでその気液混合流体の気泡をせん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔４４が形成されている。
　この場合、図５に示すように、多数の小孔４４が集合して下側小孔群４４ａが形成され、この下側小孔群４４ａが函体中心Ｃから前記流入口４３と１８０°反対方向にオフセットした円形胴壁５０寄り位置に形成されている。
　なお、この下側仕切壁６１に形成された小孔４４は、図６に示すように、下面側及び上面側にテーパ部が形成され、気液混合流体がスムーズに通過できるようになっている。
　前記上側仕切壁６２は、中段室４１と上段室４２とを区画するもので、気液混合流体を加圧状態で通過させることでその気液混合流体の気泡をせん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔４５が形成されている。
　この場合、図７に示すように、多数の小孔４５が集合して上側小孔群４５ａが形成され、この上側小孔群４５ａが函体中心Ｃから前記下側小孔群４４ａと１８０°反対方向にオフセットした円形胴壁５０寄り位置に形成されている。
　なお、この上側仕切壁６２に形成された小孔４５は、図８に示すように、上面側にテーパ部が形成され、気液混合流体がスムーズに通過できるようになっている。
　又、上側小孔群４５ａを構成する小孔４５の内径Ｄ２が、下側小孔群４４ａを構成する小孔４４の内径Ｄ１よりも大きく（Ｄ１＜Ｄ２）形成されている。
　前記上段室４２には、気液混合流体の流出口４６が形成されるもので、実施例では、函体中心Ｃから前記上側小孔群４５ａと１８０°反対方向にオフセットした円形胴壁５０に開口するように形成されている。
　なお、この流出口４６は気液混合用渦巻ポンプＰの吐出配管９の下流部９２に接続される。
　前記マイクロバブル発生器Ｂは、気液混合用渦巻ポンプＰの吐出口１３に接続した吐出配管９の途中に配設されるもので、上述したように、気液混合用渦巻ポンプＰによって気泡が細泡化された気液混合流体は流入口４３から下段室４０に流入する。
　この下段室４０に加圧状態で流入した気液混合流体は下側仕切壁６１によって流動を阻止されるため、この下段室４０内で攪拌され、水中に気体を溶解させると共に、加圧状態で多数の小孔４４を通過して中段室４１に流入する。
　この小孔４４を通過する際に気液混合流体は流路が絞られるため流速が速くなり、そして小孔４４を通過して中段室４１に流入すると急激に流路が拡大するため、気液混合流体の気泡にせん断（粉砕、砕泡）が生じ、マイクロバブルが発生する。
　次に、中段室４１に流入した気液混合流体は上側仕切壁６２によって流動を阻止されるため、この中段室４１内で再び攪拌されると共に、加圧状態で多数の小孔４５を通過して上段室４２に流入する。
　この際にも前記と同様に、水中への気体の溶解が促進されると共に、小孔４５を通過することにより気液混合流体の気泡にせん断が生じ、マイクロバブルが発生する。
　そして、上段室４２に流入した気液混合流体は、ここでも攪拌されて気液混合流体の気泡の分裂が生じる。
　このようにしてマイクロバブルを発生させたマイクロバブル混合水は、最終的に流出口４６から吐出配管９に排出されるものである。
　従って、気液混合流体が下段室４０、中段室４１、上段室４２に流入する度に攪拌されるため、水中に気体を溶解させる頻度を増加させることができ、気泡の分裂を少なくとも３回に亘って促すことができるし、下側仕切壁６１及び上側仕切壁６２に形成した多数の小孔４４，４５を通過する度に気液混合流体の気泡にせん断が生じるため、少なくとも２回に亘ってせん断を生じさせることができ、十分な量のマイクロバブルを効率よく発生させることができる。
　又、流入口４３、下側小孔群４４ａ、上側小孔群４５ａ、流出口４６を函体中心Ｃから交互反対方向にオフセットさせたので、気液混合流体が蛇行状に流動し、下段室４０、中段室４１、上段室４２に流入した気液混合流体を十分に攪拌させることができる。
　気液混合流体の圧力は、小孔を通過する度に低下していくため、上側小孔群４５ａを通過するときの圧力は下側小孔群４４ａを通過するときの圧力よりも低下している。
　これに対応するため、上側小孔群４５ａを構成する小孔４５の内径Ｄ２を、下側小孔群４４ａを構成する小孔４４の内径Ｄ１よりも大きく形成させたもので、これにより上側小孔群４５ａによるせん断を生じさせながら気液混合流体のスムーズな流動を確保することができる。
　なお、前記小孔の内径は、ポンプの吐出圧及び吐出量、小孔の数、下段室、中段室、上段室の流路面積等を考慮して決定される。
　函体についても、円形胴壁に限らず、角形胴壁の函体に形成してもよい。
　次に、図９は本発明の請求項３に対応したマイクロバブル発生装置の第２実施例を示す概略図である。
　この第２実施例のマイクロバブル発生装置Ａ２は、前記気液混合用渦巻ポンプＰを使用したものである。
　前記気液混合用渦巻ポンプＰの吸入口１４に液体押し込み用の液体供給配管８が接続され、この液体供給配管８の途中に開閉弁７１が設けられると共に、この開閉弁７１と前記吸入口１４との間に吸気口７２が設けられている。
　そして、前記開閉弁７１の開閉制御により前記吸気口７２から吸液体供給配管８に気体を自然吸引によって吸気させ（取り込ませ）、気液混合流体を液体供給配管８から気液混合用渦巻ポンプＰに流入させるように形成されている。
　なお、その他の構成及び作用は前記第１実施例のマイクロバブル発生装置Ａ１と同様である。
　次に、図１０は本発明の請求項４に対応したマイクロバブル発生装置の第３実施例を示す概略図である。
　この第３実施例のマイクロバブル発生装置Ａ３は、前記気液混合用渦巻ポンプＰを使用したものである。
　前記気液混合用渦巻ポンプＰの吸入口１４に吸い上げ用の液体供給配管８が接続され、この液体供給配管８の途中に気体を自然吸引するための吸気口７２が設けられている。
　そして、前記液体供給配管８により液体が気液混合用渦巻ポンプＰに吸い上げられることに伴い前記吸気口７２から吸液体供給配管８に気体を自然吸引によって吸気させ（取り込ませ）、気液混合流体を液体供給配管８から気液混合用渦巻ポンプＰに流入させるように形成されている。
　なお、その他の構成及び作用は前記第１実施例のマイクロバブル発生装置Ａ１と同様である。
本発明の気液混合用渦巻ポンプの実施例を示す軸直角方向断面図である。 この気液混合用渦巻ポンプを示す軸方向断面図である。 本発明のマイクロバブル発生装置の第１実施例を示す概略図である。 マイクロバブル発生器の全体断面図である。 下側小孔群を示す平面図である。 その小孔を示す断面図である。 上側小孔群を示す平面図である。 その小孔を示す断面図である。 本発明のマイクロバブル発生装置の第２実施例を示す概略図である。 本発明のマイクロバブル発生装置の第３実施例を示す概略図である。
符号の説明
１　ケーシング
１３　吐出口
１４　吸入口
２　回転羽根車
２０　主羽根
２１　回転基板
２２　砕泡突起
２３　回転軸
４０　下段室
４１　中段室
４２　上段室
４３　流入口
４４　小孔
４４ａ　下側小孔群
４５　小孔
４５ａ　上側小孔群
４６　流出口
５　函体
５０　円形胴壁
６１　下側仕切壁
６２　上側仕切壁
７０　圧縮機
７１　開閉弁
７２　吸気口
８　液体供給配管
９　吐出配管
Ａ１　マイクロバブル発生装置
Ａ２　マイクロバブル発生装置
Ａ３　マイクロバブル発生装置
Ｂ　マイクロバブル発生器
Ｐ　気液混合用渦巻ポンプ

Claims (5)

  1. 　吸入口（１４）から気液混合流体を吸い込みながら回転羽根車（２）の回転により吐出口（１３）から吐出させるようにした気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）であって、
    　前記回転羽根車（２）は、回転基板（２１）上に複数枚の主羽根（２０）が回転中心側から外周側に延長する状態で等間隔で配設され、かつ前記回転基板（２１）の外周部に気液混合流体の気泡をせん断させるための複数個の砕泡突起（２２）が前記主羽根（２０，２０）間に等間隔で配設されていることを特徴とする気液混合用渦巻ポンプ。
  2. 　請求項１記載の気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）を使用したマイクロバブル発生装置（Ａ１）であって、
    　前記気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）の吸入口（１４）に接続した液体供給配管（８）の途中にこの液体供給配管（８）内に気体を注入させるための圧縮機（７）が接続され、
    　前記気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）の吐出口（１３）に接続した吐出配管（９）の途中にマイクロバブル発生器（Ｂ）が配設されていることを特徴とするマイクロバブル発生装置。
  3. 　請求項１記載の気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）を使用したマイクロバブル発生装置（Ａ２）であって、
    　前記気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）の吸入口（１４）に接続した液体供給配管（８）の途中に開閉弁（７１）が設けられると共に、この開閉弁（７１）と前記吸入口（１４）との間に気体を自然吸引するための吸気口（７２）が設けられ、前記開閉弁（７１）の開閉制御により前記吸気口（７２）から吸液体供給配管（８）に吸気させるように形成され、
    　前記気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）の吐出口（１３）に接続した吐出配管（９）の途中にマイクロバブル発生器（Ｂ）が配設されていることを特徴とするマイクロバブル発生装置。
  4. 　請求項１記載の気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）を使用したマイクロバブル発生装置（Ａ３）であって、
    　前記気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）の吸入口（１４）に吸い上げ用の液体供給配管（８）が接続され、この液体供給配管（８）の途中に気体を自然吸引するための吸気口（７２）が設けられ、
    　前記気液混合用渦巻ポンプ（Ｐ）の吐出口（１３）に接続した吐出配管（９）の途中にマイクロバブル発生器（Ｂ）が配設されていることを特徴とするマイクロバブル発生装置。
  5. 　請求項２又は３又は４記載のマイクロバブル発生装置において、前記マイクロバブル発生器（Ｂ）が、
    　内部が少なくとも上下２段の仕切壁（６１，６２）によって下段室（４０）、中段室（４１）、上段室（４２）の３室に区画された函体（５０）と、
    　前記下段室（４０）に形成された気液混合流体の流入口（４３）と、
    　下段室（４０）と中段室（４１）とを区画する下側仕切壁（６１）に形成され、気液混合流体を通過させることでその気液混合流体の気泡をせん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔（４４）と、
    　中段室（４１）と上段室（４２）とを区画する上側仕切壁（６２）に形成され、気液混合流体を通過させることでその気液混合流体の気泡をせん断させてマイクロバブルを発生させるための多数の小孔（４５）と、
    　前記上段室（４２）に形成されたマイクロバブル混合液の流出口（４６）とを備えているマイクロバブル発生装置。
     
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