説明

気泡微細化器

【課題】微細な気泡を効率良く大量に生成することのできる気泡微細化器を提供する。
【解決手段】液体に気体を混合して生成した気泡液W1に含まれる気泡を微細化する気泡微細化器1にあって、上流側となる一端を閉塞し、下流側となる他端に放出口2を設けてなる発生筒体3には筒体外部から筒体の壁部4を通して内壁周面7に、この内壁周面7に対して描かれる仮想の接線Xに並行する仮想線Yに沿って斜めに気泡液W1を噴射させる主噴射口5と、該主噴射口5に対して発生筒体3の軸心Pに近く変位させて気泡液W1を噴射させる従噴射口6とを開設し、前記発生筒体3内部において、前記主噴射口5によって作られる主旋回流aに対して前記従噴射口6によって作られる従旋回流bを交錯交流させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば廃液中に含まれる油脂類の分離処理や余剰汚泥処理等を行う場合に、液体中に含まれる気泡を更に微細化するのに有利に利用することができる気泡微細化器に関する。
【背景技術】
【0002】
直径十〜数十μmの直径を有するマイクロバブルと呼ばれる微細化された気泡は、マイナスの電位を帯びていることから、汚れ等のプラス電位のものに付着しやすい性質を有し、水中をゆっくり浮上する。この性質を利用して、従来から微細化された気泡を含む微細気泡液は排水処理、魚介類養殖、機械部品の洗浄等、各種の産業分野で利用されている。このような微細な気泡を含む気泡液を生成するものとして、例えば以下の特許文献1又は2に記載のものがある。
【0003】
特許文献1は、気泡液中の気泡を更に微細化するための気泡微細化器に関するもので、本出願人の提案に係るものである。
この気泡微細化器は、圧力ポンプの吸圧力によって液体に気体を混合して発生させた気泡液を他の気泡微細化器によって微細化した後に、この気泡液中に含まれる気泡を更に微細化するためのものである。
この気泡微細化器は、送液方向上流側に複数の液流入孔を穿設した隔壁を形成し、送液方向下流側が開口した外筒体と、この外筒体内に同軸的に配置され、送液方向に沿う所定の範囲にわたり一定の断面積にした太径部と、上流側気泡液路の下流側に、上流側から下流側に向けて次第に断面積が縮小する縮径部とを有する軸体とを備え、外筒体と軸体の間に気泡液路を形成するものとなっている。
【0004】
この気泡微細化器によって気泡液中の気泡を微細化するには、圧力ポンプにより圧送される気泡液を、液流入孔から外筒内に流入させ、前記気泡液路を通過させることになり、このとき、外筒体の隔壁によって気泡液に対する圧力が上昇した状態で、液流入孔から気泡液を外筒体内部に流入させ、その後、送液方向上流側から下流側に向けて次第に間隔が広くなる気泡液路を通過させることによって気泡液に対する圧力が変化するのを利用して、気泡液中の気泡を破壊し、微細化するものとなっている。
【0005】
一方、特許文献2に記載の発明は、微細な気泡を含む気泡液を発生させるものとして旋回流を利用した微細気泡発生装置となっている。
この微細気泡発生装置は、一端が閉口された円筒形の容器の閉口側に気体導入孔を開設し、前記円筒形の内壁円周面の一部にその接線方向に加圧液体導入口を開設するものとなっている。
【0006】
この微細気泡発生装置は、使用時に加圧液体導入口から円筒内に加圧液体を圧送してその内部に旋回流を生成することによって、円筒の中心軸の近傍に負圧部分を形成し、この負圧によって気体導入孔から円筒内に気体を吸い込み、圧力が最も低い中心軸上を気体が通過することによって、細い旋回気体渦を形成するものとなっている。そして、この円筒内で旋回流が加圧液体導入口から開口側へ向かって形成され、この旋回に伴って、液体と気体の比重差から液体には遠心力、気体には向心力が同時に働くことにより、液体部と気体部の分離された状態で、気体が開口側で噴射され、その噴射と同時に周囲の静液によって旋回が急激に弱められることにより、急激な旋回速度差が発生し、この旋回速度差によって旋回気体渦が切断されて、その結果として大量の微細気泡が発生し、開口側から放出される、とされたものである。
【0007】
【特許文献1】特開2007−144421号公報
【特許文献2】特開2006−116365号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上述した特許文献1に記載の気泡微細化器は、圧力変化を生じさせるため、構造が複雑にならざるを得なかった。
また、特許文献2に記載の微細気泡発生装置は、液中に気体を混入することによって微細化するものであって、あらかじめ気泡液中に含まれる気泡を更に微細化をすることはできなかったのである。
【0009】
このような点に鑑み本発明はなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構造で、気泡液中に含まれる気泡を、気泡同士の衝突によって、或いは気泡と液体との衝突によって粉砕することにより、より微細な気泡を含む微細気泡液を容易に生成することのできる気泡微細化器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するため本発明は、液体に気体を混合して生成した気泡液に含まれる気泡を微細化する気泡微細化器にあって、上流側となる一端を閉塞し、下流側となる他端に放出口を設けてなる発生筒体には筒体外部から筒体の壁部を通して内壁周面に、この内壁周面に対して描かれる仮想の接線に並行する仮想線に沿って斜めに気泡液を噴射させる主噴射口と、該主噴射口からの噴射方向に対して発生筒体の軸心に近付くように変位させて気泡液を噴射させる従噴射口とを開設し、前記発生筒体の内部において、前記主噴射口から噴射される気泡液によって主旋回流を作る一方、該主旋回流に対して前記従噴射口から噴射される気泡液によって作られる従旋回流を交錯交流させることにより微細気泡を発生させることを特徴とした気泡微細化器を提供するものである。
【0011】
この発明によれば、気泡液を主噴射口から発生筒体の内部へ圧力をかけ噴射させ、発生筒体の内壁周面に沿って誘導することにより筒体の内部で旋回する気泡液の流れ、即ち主旋回流を生じさせる。また、これに併せて上記主噴射口に対して発生筒体の軸心に近い位置に開設された従噴射口から前記気泡液を発生筒体の内部に噴射させ、これにより、前記主旋回流とは異なる従旋回流を生じさせるものであり、このとき、筒体の内部で従旋回流が主旋回流の流れを阻害するように主旋回流に衝突することになり、気泡液と気泡液中の気泡、または気泡液中の気泡同士が衝突して、気泡が粉砕され、微細化されるのである。
【0012】
また、本発明は、発生筒体に対して主噴射口は従噴射口よりも上流側に開設することを特徴とした気泡微細化器を提供するものである。
【0013】
この発明によれば、上流側に主噴射口を位置させることによって、筒体の内壁周面に沿った規則的な流れである主旋回流を生じさせたところに、この主旋回流と従噴射口から噴出された従旋回流が衝突することになり、確実な気泡の破壊、粉砕が実現するのである。
【0014】
また、本発明は、主噴射口は、発生筒体の内壁周面に向けて周方向に斜めに臨ませると同時に、軸方向に対して直角となる向きに開設することを特徴とした気泡微細化器を提供するものである。
【0015】
この発明によれば、発生筒体内部で発生した主旋回流が自ら作る流れによって放出口側に流れ出すのを抑制し、従旋回流との交流が確実に実行されることになる。
【0016】
また、本発明は、主噴射口は、発生筒体の内壁周面に向けて周方向に沿って斜めに臨ませると同時に、上流側に向けて斜めに開設することを特徴とした気泡微細化器を提供するものである。
【0017】
この発明によれば、主噴射口からの気泡液を上流側に向けて噴出させることによって主旋回流の発生筒体内部における滞留状態をつくることができることから、後から噴射される主旋回流との交流も実現することになり、従旋回流との交流と併せて確実な気泡同士の衝突を期待することができる。
【0018】
また、本発明は、発生筒体は、断面が円筒形をなしていることを特徴とした気泡微細化器を提供するものである。
【0019】
この発明によれば、発生筒体の断面を円筒形としたことにより、主旋回流の流れが安定することになる。
【0020】
また、本発明は、発生筒体は、断面が非円筒形をなしていることを特徴とした気泡微細化器を提供するものである。
【0021】
この発明によれば、前記発生筒体の断面を非円形としたことにより、主、従旋回流がそれぞれ発生筒体の内壁面の隅角に衝突することによって分流を形成し、主、従旋回流と分流との交流、衝突、分流同士の衝突も期待することができる。
【0022】
また、本発明は、主噴射口及び従噴射口は、発生筒体に対して上流側から下流側に向けて適宜の間隔をおいて複数個開設することを特徴とした気泡微細化器を提供するものである。
【0023】
この発明によれば、主噴射口及び従噴射口を複数個開設することにより、それぞれの噴射口から噴射される複数の旋回流が衝突することになる。
【0024】
また、本発明は、主噴射口及び従噴射口は発生筒体の周方向に分散して開設することを特徴とした気泡微細化器を提供するものである。
【0025】
この発明によれば、様々な方向から発生筒体の内部に気泡液が噴射されることになる。
【0026】
また、本発明は、発生筒体の内部には、円柱状の細径部と該細径部よりも下流側に設けられ該細径部に連続する膨径部とからなる誘導軸が軸心に沿って設けられていることを特徴とした気泡微細化器を提供するものである。
【0027】
この発明によれば、細径部の周囲で主旋回流を安定させて旋回させた後に従旋回流と衝突させることができる。
【0028】
また、本発明は、誘導軸は、膨径部が下流側にむかって次第に縮径となる略円錐形状を呈していることを特徴とした気泡微細化器を提供するものである。
【0029】
この発明によれば、細径部の周囲で主旋回流を安定させて旋回させた後に従旋回流と衝突させるとともに、膨径部によって再度安定した旋回をさせることができる。
【発明の効果】
【0030】
したがって、上記説明から、本発明の気泡微細化器によれば、発生筒体内部において、異なる方向に流れる気泡液の流れである主旋回流と従旋回流とを交錯交流させて、気泡液と気泡液中の気泡、または気泡液中の気泡同士を衝突させることにより、気泡を粉砕して微細な気泡を多量に含む微細気泡液を容易に生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
以下、本発明に係る気泡微細化器につきその実施の形態を実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例1】
【0032】
図1は、本発明の実施例1による気泡微細化器1の斜視図、図2は(a)は、図1のA−A拡大断面における気泡液の流れを説明する図、図2(b)は、図1のB−B拡大断面における気泡液の流れを説明する図、図3は、図2のC−C断面図である。
【0033】
本実施例1に係る気泡微細化器1は、図示しない気泡液生成器により生成され圧送される気泡液W1に含まれる気泡を微細化するためのものであり、この気泡微細化器1によって微細化された気泡を含む微細気泡液W2は、例えば図示しない油脂類を含む廃液等の被処理液に送りだされることになる。
【0034】
気泡微細化器1は、図1及び図3に示すように、上流側(図の左側)となる一端を閉塞し、下流側(図の右側)となる他端に放出口2を設けてなる円筒形の発生筒体3であって、圧送される気泡液W1を発生筒体3の外部から壁部4を通して内部に噴射させるための主噴射口5と従噴射口6を開設している。
【0035】
主噴射口5は、発生筒体3の壁部4に開設され、後述する従噴射口6よりも上流側に位置している。そして、図2(a)に示すように、発生筒体3の軸心P方向に対して直角状に形成されており、発生筒体3の内壁周面7に対して描かれる仮想の接線Xに並行する仮想線Yに沿って、内壁周面7に斜めに気泡液W1を噴射させる位置に開設される。すなわち、主噴射口5は発生筒体3の内壁周面7に向けて且つ周方向に斜めに気泡液W1を噴射させるように開設されているのである。
発生筒体3の外部から圧送された気泡液W1は、主噴射口5を通って発生筒体3の内部へ侵入し、発生筒体3の内壁周面7に到達したのち、この内壁周面7に沿って旋回することによって主旋回流aとなる。
この主旋回流aは、上流側から下流側の放出口2に向かって旋回しながら流れていくことになる。
【0036】
従噴射口6は、主噴射口5よりも下流側に位置するように発生筒体3の壁部4に開設される。そして、この従噴射口6は、図2(b)に示すように、発生筒体3の軸心P方向に対して直角状に形成されており、主噴射口5からの噴射方向に対して発生筒体3の軸心Pに近づくように変位させて気泡液W1を噴射させる位置に開設されている。
発生筒体3の外部から圧送された気泡液W1は、主旋回流aと同様に、従噴射口6を通って発生筒体3の内部へ侵入し、発生筒体3の内壁周面7に到達した後、この内壁周面7に沿って旋回することによって従旋回流bとなる。このとき、発生筒体3の内部では、主旋回流aが下流に向かって流れているため、気泡液W1が発生筒体3の内部に侵入すると、従噴射口6の近傍の第1交流点8において、主旋回流aと従旋回流bが交差することになる。このように、従旋回流bが主旋回流aの流れを阻害するように衝突することにより、気泡液W1と気泡液W1中の気泡、または気泡液W1中の気泡同士が衝突し、気泡液W1中の気泡が粉砕されることになる。
【0037】
また、従旋回流bは、第1交流点8において主旋回流aと交差した後、そのまま直進し、発生筒体3の内壁周面7に到達する直前の第2交流点9において、再度主旋回流aと交差することになる。このとき、従旋回流bが再度主旋回流aの流れを阻害するように衝突することにより、気泡液W1と気泡液W1中の気泡、または気泡液W1中の気泡同士が衝突し、気泡液W1中の気泡が更に粉砕されることになる。
【0038】
従旋回流bは、上述したように第1交流点8及び第2交流点9において主旋回流aと交差することにより微細化された気泡を含む微細気泡液W2を生成した後、発生筒体3の内壁周面7に到達し、主旋回流aと混ざり合いながら内壁周面7に沿って旋回することにより、微細気泡液W2の流れである混合旋回流cとなって下流側に向かって旋回しながら流れ、放出口2から外部に放出されることになる。
【0039】
上述したように、本実施例に係る気泡微細化器1によれば、発生筒体3内部において、異なる方向に流れる気泡液W1の流れである主旋回流aと従旋回流bとを交錯交流させて、気泡液W1と気泡液W1中の気泡、または気泡液W1中の気泡同士を衝突させることにより気泡を粉砕して、微細な気泡を多量に含む微細気泡液W2を容易に生成し、図示しない被処理液等に送り出すことができる。
【実施例2】
【0040】
次に本発明の実施例2について説明する。図4は、本発明の実施例2による気泡微細化器を図2のC−C線に沿って断面とした図である。
なお、図中の符号において、実施例1と同一の符号は同一の部所を示すものであり、重複説明を省略する。
【0041】
実施例1においては、主噴射口5及び従噴射口6を発生筒体3の軸方向に対して直角に形成する例を示したが、主噴射口5は、図4に示すように閉口側(上流側)に向かって傾斜するように形成してもよい。
主噴射口5を閉口側に向かって傾斜するように形成した場合には、主旋回流aは旋回しながら一旦閉口側に流れ、壁面10に到達した後に下流の放出口2側に流れることになる。このように壁面10に到達してから下流側に戻ってきた主旋回流aは、主噴射口5の位置まできたときに、主噴射口5の近傍の第3交流点11において、主噴射口5から噴出された主旋回流aと交差することになる。この主旋回流a同士の衝突により、気泡液W1中の気泡が一旦微細化されたのち、主旋回流aは発生筒体3の内壁周面7に沿って旋回しながら下流の放出口2側に流れる。
この後、実施例1と同様に従噴射口6の近傍の第1交流点8及び第2交流点9において、主旋回流aと従旋回流bとが交差することにより、微細化された気泡を含む微細気泡液W2が生成された後、主旋回流aと従旋回流bとが混ざり合いながら内壁周面7に沿って旋回することにより、微細気泡液W2の流れである混合旋回流cとなって下流側に向かって旋回しながら流れ、放出口2から外部に放出されることになる。
【実施例3】
【0042】
次に本発明の実施例3について説明する。図5は、実施例3による気泡微細化器の斜視図、図6(a)は、図5のD−D拡大断面図、(b)は図5のE−E拡大断面図である。
なお、図中の符号において、実施例1及び2と同一の符号は同一の部所を示すものであり、重複説明を省略する。
【0043】
前述の実施例においては、主噴射口5と従噴射口6をそれぞれ1つずつ形成する例を示したが、主噴射口5及び従噴射口6の数はそれぞれ1つ以上、かつ主噴射口5のうちの1つが最上流側に形成されていればよく、図5及び図6に示すように発生筒体3の周方向に分散するように複数配置してもよい。
この場合にあっても、実施例1及び2と同様に、主噴射口5は、発生筒体3の外部から、発生筒体3の内壁周面7に対して描かれる仮想の接線Xに並行する仮想線Yに沿って、内壁周面7に斜めに気泡液W1を噴射させるように発生筒体3の壁部4に開設され、従噴射口6は、主噴射口5からの噴射方向に対して発生筒体3の軸心Pに近づくように変位させて気泡液W1を噴射させる位置に開設されている。
【0044】
このように、主噴射口5と従噴射口6を複数配置した場合は、主旋回流aと従旋回流bの交差交流が複数回行われるため、気泡液W1の中の気泡がさらに微細化されることになる。
【0045】
なお、各主噴射口5のうちの1つが発生筒体3の最上流側に形成されていればよく、他の噴射口の配置については任意に設定できる。また、本実施例においては、主噴射口5と従噴射口6を交互に配置する例を示したが、例えば従噴射口6を連続して形成してもよい。
【実施例4】
【0046】
次に本発明の実施例4について説明する。図7は、実施例4の気泡微細化器の図2におけるC−C線に沿って断面とした図である。
なお、図中の符号において、実施例1〜3と同一の符号は同一の部所を示すものであり、重複説明を省略する。
【0047】
本実施例においては、発生筒体3は壁面10に代えて蓋体12で閉塞し、この蓋体12に取り付けられた軸体13を発生筒体3の内部に軸心に沿って配置してある。
軸体13は、軸心に沿って所定の範囲にわたって一定の外径にした円柱状の細径部14と、この細径部14に連続して形成され、下流側の放出口に向かって次第に細径になる略円錐形の膨径部16とから構成される。
【0048】
このように発生筒体3の内部に軸体13を配置した場合には、主噴射口5は細径部14の周囲(本実施例においては細径部14の上部)に位置させ、従噴射口6は膨径部16の周囲(本実施例においては細径部14の上部)に位置させる。
【0049】
主噴射口5から発生筒体3の内部に噴出された気泡液W1は、発生筒体3の内壁周面7に沿って旋回することにより主旋回流aとなるが、このとき細径部14の周囲を旋回することにより、軸心近くで気泡液W1が停滞することなく円滑かつ安定的に旋回することになる。
主旋回流aは、細径部14の周囲を旋回したのち膨径部16の側面17に衝突し、膨径部16の周囲を旋回しながら下流方向へ流れる。この後、従噴射口6から噴出された気泡液W1が膨径部16の周囲を旋回することによって形成される従旋回流bが従噴射口6に近接した位置で主旋回流aに衝突することによって気泡液W1と気泡液W1中の気泡、または気泡液W1中の気泡同士が衝突し、気泡液W1中の気泡が粉砕されると共に、膨径部16の周囲での圧力変化によって更に気泡液W1中の気泡が粉砕されて微細気泡液W2が生成されて放出口2から放出されることになる。
【0050】
本実施例によれば、発生筒体3の内部に軸体13を配置したことにより、主旋回流aを細径部14の周囲で旋回させることができるため、主旋回流aの旋回が円滑かつ安定的に行われることになる。
また、従噴射口6を膨径部16の周囲に位置させたことにより、主旋回流aと従旋回流bとの衝突が従噴射口6に近接した位置で行われ、気泡の破壊が効果的に行われることになる。
【0051】
上記各実施例においては、発生筒体3の断面を円形に形成した例について説明したが、これに限られず、例えば四角形や六角形に形成してもよく、この場合には発生筒体内部の隅角に主、従旋回流が衝突することによって分流を形成し、主、従旋回流と分流との交流、衝突、分流同士の衝突も期待することができる。
また、主旋回流a、従旋回流bの流量や流速等は、圧送される気泡液W1の流圧、主噴射口5及び従噴射口6の径の大きさや数によって任意に変化するため、適宜設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本発明の実施例1による気泡微細化器1の斜視図である。
【図2】(a)は、図1のA−A拡大断面における気泡液の流れを説明する図、(b)は、図1のB−B拡大断面における気泡液の流れを説明する図である。
【図3】図2のC−C断面図である。
【図4】実施例2による気泡微細化器を図2のC−C線に沿って断面とした図である。
【図5】実施例3による気泡微細化器の斜視図である。
【図6】(a)は、図5のD−D拡大断面図、(b)は、E−E拡大断面図である。
【図7】実施例4による気泡微細化器を図2におけるC−C線に沿って断面とした図である。
【符号の説明】
【0053】
1 気泡微細化器
2 放出口
3 発生筒体
4 壁部
5 主噴射口
6 従噴射口
7 内壁周面
8 第1交流点
9 第2交流点
10 壁面
11 第3交流点
12 蓋体
13 軸体
14 細径部
16 膨径部
17 側面
X 仮想の接線
Y 仮想線
W1 気泡液
W2 微細気泡液
P 軸心
a 主旋回流
b 従旋回流
c 混合旋回流

【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体に気体を混合して生成した気泡液に含まれる気泡を微細化する気泡微細化器にあって、
上流側となる一端を閉塞し、下流側となる他端に放出口を設けてなる発生筒体には筒体外部から筒体の壁部を通して内壁周面に、この内壁周面に対して描かれる仮想の接線に並行する仮想線に沿って斜めに気泡液を噴射させる主噴射口と、該主噴射口からの噴射方向に対して発生筒体の軸心に近付くように変位させて気泡液を噴射させる従噴射口とを開設し、前記発生筒体の内部において、前記主噴射口から噴射される気泡液によって主旋回流を作る一方、該主旋回流に対して前記従噴射口から噴射される気泡液によって作られる従旋回流を交錯交流させることにより微細気泡を発生させることを特徴とした気泡微細化器。
【請求項2】
発生筒体に対して主噴射口は従噴射口よりも上流側に開設することを特徴とした請求項1記載の気泡微細化器。
【請求項3】
主噴射口は、発生筒体の内壁周面に向けて周方向に斜めに臨ませると同時に、軸方向に対して直角となる向きに開設することを特徴とした請求項1又は2記載の気泡微細化器。
【請求項4】
主噴射口は、発生筒体の内壁周面に向けて周方向に沿って斜めに臨ませると同時に、上流側に向けて斜めに開設することを特徴とした請求項1又は2記載の気泡微細化器。
【請求項5】
発生筒体は、断面が円筒形をなしていることを特徴とした請求項1乃至4のいずれかに記載の気泡微細化器。
【請求項6】
発生筒体は、断面が非円筒形をなしていることを特徴とした請求項1乃至4のいずれかに記載の気泡微細化器。
【請求項7】
主噴射口及び従噴射口は、発生筒体に対して上流側から下流側に向けて適宜の間隔をおいて複数個開設することを特徴とした請求項1乃至6のいずれかに記載の気泡微細化器。
【請求項8】
主噴射口及び従噴射口は発生筒体の周方向に分散して配置開設することを特徴とした請求項7に記載の気泡微細化器。
【請求項9】
発生筒体の内部には、円柱状の細径部と該細径部よりも下流側に設けられ該細径部に連続する膨径部とからなる誘導軸が軸心に沿って設けられていることを特徴とした請求項1乃至8のいずれかに記載の気泡微細化器。
【請求項10】
誘導軸は、膨径部が下流側にむかって次第に縮径となる略円錐形状を呈していることを特徴とした請求項9に記載の気泡微細化器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2009−142750(P2009−142750A)
【公開日】平成21年7月2日(2009.7.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−322623(P2007−322623)
【出願日】平成19年12月13日(2007.12.13)
【特許番号】特許第4142728号(P4142728)
【特許公報発行日】平成20年9月3日(2008.9.3)
【出願人】(306016523)株式会社菊池エコアース (11)
【Fターム(参考)】