CN1188208C - 旋转式细微气泡发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的旋转式细微气泡发生装置包括：具有底部直径大于顶部直径的圆锥形或酒壶形空间的容器本体；在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口；开设在上述空间的底部上的气体导入孔；开设在上述空间顶部上的旋转气液导出口，其特征在于，所述空间沿着它的中心轴线的长度是其底部直径的1.5-2.0倍。根据该装置，可容易地以工业规模生成细微气泡，而且能制作比较小型、简单的装置结构，能有效地用于池塘、湖泊、水库、河流等水域的水质净化、用于由微生物形成的污水处理、和鱼类、水栖动物等的养殖、并能有效地提高水耕栽培液中氧气和溶存氧气量从而提高收获率等。

Description

旋转式细微气泡发生装置
技术领域
本发明涉及细微气泡发生装置，它能把空气、氧气等气体有效地溶解到自来水里、河水或其它液体里，使污水的水质净化、使水的环境复苏。
背景技术
以前的充气、譬如由设置在水生生物培养装置上的细微气泡发生装置进行的充气基本上都是这样的方式，即从设置在培养槽内的管状或板状细微气泡发生装置细孔将空气加压后喷出到培养用水中，由此使气泡细分；或者将空气送入到已由回转叶片或气泡喷流等措施形成剪切力的培养用水流内，将其细分或者由加压的水急剧减压，使溶解于水中的空气气化而产生气泡。
在用具有这些功能的细微气泡发生装置进行的充气过程中，基本上都要根据空气的送给量或各种细微气泡发生装置的设备个数等参数进行必要的调节，使空气、二氧化碳等气体高效地溶解在水中，还必需促进水的循环。
但是，由以前的细微气泡发生装置进行的充气方式，譬如在用喷出进行的分散气体方式中，无论在其中设置怎样细微的细孔，气泡以加压状态从细孔喷出后总要体积膨胀，或者总要受这时的气泡表面张力作用，结果会发生直径有几mm左右的大气泡，很难产生比其小的气泡，而且，还有随着长时间运转而发生细孔堵塞和动力费用增大的问题。
在将空气送入到已用回转叶片或气泡喷流等措施形成剪切力的水流内而使其细分的方式中，为使其发生空穴，需要高速的转速，有动力费用昂贵的问题和随着空穴的发生使叶片急剧腐蚀和振动的问题，还有细微气泡生成率较少的问题。
而在其它的使气液二相流体与回转叶片或突起发生冲突的方式中，会破坏例如湖泊、鱼类水槽内的鱼类或水生小生物，对形成和保持水生生物培育所必要的环境会造成不良影响。
另外，加压方式会使装置变得庞大、高价，而且还需要巨额的运转费。
而且，即使使用上述任意一种现有技术都不能以工业规模产生直径为20μm以下的细微气泡。
发明的公开
本发明人进行了精心的研究后发现，用下述结构的本发明能以工业规模产生直径为20μm以下的细微气泡。
本发明的要点是如图12的本发明装置原理说明图所示，它是在装置容器内设置圆锥形空间100；在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设加压液体导入口500；在上述圆锥形空间的底部300的中央部开设气体导入孔80；在上述圆锥形空间顶部附近设置旋转气液导出口101，由此构成细微气泡发生装置。
其中，把上述整个装置或至少旋转气液导出口101埋入在液体中，通过从上述加压液体导入口500将加压液体压送到圆锥形空间100内，在其内部生成旋转流，在圆锥管轴上形成负压部分。通过这种负压从上述气体导入孔80吸入气体，使气体通过压力最低的管轴上，由此形成细的旋转气体空洞部60。
在这圆锥形空间100里，从入口(加压液体导入口)500向出口(旋转气液导出口)101形成旋转流，随着空间100的断面缩小、越朝向旋转气液导出部101，旋转流速和朝向出口的流速就越同时增加。
而且，随着这旋转，因为液体和气体的比重差，在液体上受离心力作用的同时，在气体上受向心力的作用，由此就能使液体和气体分离，使气体变成线状的细的气体旋转空洞部60，变尖细地持续到出口101，从那里喷出，而与此喷出的同时，由于受到周围的静止水的作用，这种旋转急剧地减弱，在其前后产生急剧的旋转速度差。由这旋转速度差的发生，将线状的气体空洞部60连续稳定地切断，结果在出口101附近产生譬如直径为10～20μm的微小气泡并被放出。
即，本发明的第1方案是旋转式细微气泡发生装置，包括：具有圆锥形空间的容器本体，所述圆锥形空间的底部直径大于顶部直径；在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口；在上述圆锥形空间的底部上开设的气体导入孔；开设在上述圆锥形空间顶部上的旋转气液导出口，其特征在于，所述圆锥形空间沿着它的中心轴线的长度是其底部直径的1.5-2.0倍。
第2方案是旋转式细微气泡发生装置，包括：具有圆锥台形空间的容器本体，所述圆锥台形空间的底部直径大于顶部直径；在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口；在上述圆锥台形空间的底部上开设的气体导入孔；开设在上述圆锥台形空间顶部上的旋转气液导出口，其特征在于，所述圆锥台形空间沿着它的中心轴线的长度是其底部直径的1.5-2.0倍。
第3方案是旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，包括：具有酒壶形状或酒瓶形状空间的容器本体，所述酒壶形状或酒瓶形状空间的底部直径大于顶部直径；在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口；在上述酒壶形状空间的底部上开设的气体导入孔；开设在上述酒壶形状空间顶部上的旋转气液导出口，其特征在于，所述酒壶形状或酒瓶形状空间沿着它的中心轴线的长度是其底部直径的1.5-2.0倍。
第4方案是如方案1～3中任一项所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口是在相同曲率的内壁圆周面上间隔地设置多个。
第5方案是如方案1～3中任一项所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口是在不同曲率的内壁圆周面上间隔地设置多个。
第6方案是如方案1～3中任一项所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，加压液体导入口是开设在上述空间的底部附近的内壁圆周面的一部分上。
第7方案是如方案1～3中任一项所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，加压液体导入口是开设在上述空间的中间腹部附近的内壁圆周面的一部分上。
第8方案是如方案1～3中任一项所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，在旋转气液导出口的正前部设有折流板。
在其它方式中，本发明的第9方案是旋转式细微气泡发生装置，由下述机构构成：下部流通台的圆形收容室的水液流旋转导入机构；装在圆形收容室的上部、在形状为朝向上方渐渐扩大的有盖圆筒体内部的周边部分上形成的旋转上升水液流形成机构；在上述周边部分的内侧部分上形成的旋转下降水液流形成机构；通过上述旋转上升水液流和旋转下降水液流的离心和向心的分离作用在有盖圆筒体的中心部分形成的负压旋转空洞部；在负压旋转空洞部上聚集从安装在上盖中心气体自吸管自吸的气体和从旋转水流中溶出的气体而形成的旋转下降的气体涡旋管、且伸长、尖细地形成的气体涡旋管形成机构；在伸长、尖细且下降的气体涡旋管旋转突入圆形收容室底部的中央回流口时，受到放出通路的阻力而使其旋转速度降低，产生旋转速度差、将气体涡旋管强制地切断，使其产生细微气泡的细微气泡发生机构；将上述发生的细微气泡包含在旋转下降的水液流内，作为旋转喷流从侧面放出口放出到机构外的旋转喷流放出机构。
第10方案是如方案9所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，在下部流通台的上部凹下地设有圆形收容室，在该圆形收容室里设有圆形收容室的水液流旋转导入机构，该机构是在圆形收容室里从侧方相对于内周面沿切线方向开设水液流导入口，在它的导入管上连接着泵、使水液流受力而旋转导入的。
第11方案是如方案9所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，设有形状为朝向上方渐渐扩大的有盖圆筒体内部的旋转上升和旋转下降水液流的二重旋转水液流形成机构，该机构是在上述圆形收容室的上部直立地装着形状为朝向上方渐渐扩大的有盖圆筒体，使下部的圆形收容室的旋转导入流送入，沿该有盖圆桶体内部的周边部分旋转上升而形成旋转上升水液流，使达到其上限的旋转上升水液流从其周边部分回流到内侧并使其旋转下降而形成旋转下降水液流。
第12方案是如方案11所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，设有气体涡旋管形成机构，该机构是由上述渐渐扩大状的有盖圆筒体内部的旋转上升和旋转下降水液流的二重旋转流的离心和向心的分离作用在其中心部分形成负压旋转空洞部，在负压旋转空洞部上聚集自吸气体和从旋转水流中溶出的气体，一边伸长、尖细一边旋转下降的气体的。
第13方案是如方案9所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，设有细微气泡发生机构；该机构是在上述圆形收容室的底部中心开设有中央回流口，而且从回流口向流通台的侧面放出口贯穿放出通路地开设孔，在沿着有盖圆筒体内部的中心部分一边伸长、尖细一边旋转下降的气体涡旋管突入和流出中央回流口时，受放出通路的阻力作用而使旋转速度降低，在涡旋管的上下产生旋转速度差，由该速度差将气体涡旋管强制地切断，使其产生细微气泡。
第14方案是如方案9所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，设有细微气泡发生机构；该机构是在上述中央回流口成放射状地设有多个部位的侧面放出口，使沿着上述有盖圆筒体的中心部分旋转下降的气体涡旋管按照旋转方向顺序从中央回流口向上述多个部位的侧面放出口送入，在其旋转时相互多次交替反复地发生由于向侧面放出口的送入而形成的通路阻力和与邻接的回流口侧壁的冲突而形成的通路阻力，每一次使涡旋管的上下产生旋转速度差并将气体涡旋管切断，使其产生细微气泡。
第15方案是如方案11或14所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，与上述流通台的侧面放出口相连接的放出用连接管是沿着上述有盖圆筒体内的旋转流形成方向，将其放出方向弯折而突出地设置。
第16方案是一种旋转式细微气泡发生方法，由具有底部直径大于顶部直径的圆锥形空间的容器本体；在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口；在上述圆锥形空间的底部上开设的气体导入孔；开设在上述圆锥形空间顶部上的旋转气液导出口构成细微气泡发生装置，并具第一过程和第二过程，上述第一过程是在上述圆锥形空间内形成边伸长、尖细边旋转导出的气体涡旋管，上述第二过程是在气体涡旋管的前后之间产生旋转速度差，通过将这气体涡旋管强制地切断而产生细微气泡的过程，其特征在于，所述圆锥形空间沿着它的中心轴线的长度是其底部直径的1.5-2.0倍。
附图的简要说明
图1是本发明实施例的旋转式细微气泡发生装置的正视图。
图2是图1的旋转式细微气泡发生装置的俯视图。
图3是上述旋转式细微气泡发生装置的中央纵剖面图(沿图2的B-B取得的剖面图)。
图4是上述旋转式细微气泡发生装置的下部流通台的横向剖面图(沿图1的A-A取得的剖面图)。
图5是上述旋转式细微气泡发生装置的有盖圆筒体内部中X-X剖面上的三重旋转流的说明图。
图6是上述旋转式细微气泡发生装置的有盖圆筒体内部中Y-Y剖面上的旋转升降流和气体涡旋管的说明图。
图7是气体涡旋管中的细微气泡发生的说明图。
图8是在中央回流口的4个部位上有侧面放出口时的细微气泡发生结构的说明图。
图9是图8的第1侧面放出口上的细微气泡发生结构说明图。
图10是与图8的第1侧面放出口邻接的侧壁上的细微气泡发生结构说明图。
图11是图8的第2侧面放出口上的细微气泡发生结构说明图。
图12是本发明的原理说明图及其它实施例装置的说明图。
图13是本发明的另一个改进过的实施例说明图。
图14是本发明的再一个改进过的实施例说明图。
图15是表示把本发明的中型装置埋入在水中、将空气用作气体，使其发生细微气泡的结果的气泡直径大小及其发生频率分布的图表。
图16是说明把本发明实施例的装置设置在水槽内的状态说明图。
实施发明的最佳方式
下面参照着附图来说明本发明的最佳实施例。
本发明的要点如图12的本发明装置的原理说明图所示，本发明的细微气泡发生装置的结构是在装置容器内设有圆锥形的空间100，在这空间内壁的一部分圆周面上、沿壁面的切线方向开设有加压液体导入口500，在上述圆锥形空间的底部300的中央部开设有气体导入孔80，还在上述圆锥形空间的顶部附近开设有旋转气液导出口101。
通过将加压液体从上述加压液体导入口500压送到圆锥形空间100内，在其内部生成旋转流，在圆锥管轴上形成负压部分。通过这种负压从上述气体导入孔80吸入气体，使气体通过压力最低的管轴上，由此形成细的旋转气体空洞部60。
在这圆锥形空间100内，从入口(加压液体导入口)500向出口(旋转气液导出口)101形成旋转流，随着空间100的断面缩小，越朝向旋转气液导出口101，旋转流速和朝向出口的流速就越同时增加。
随着这旋转，由于液体和气体的比重差，因而使液体和气体同时分别受到离心力和向心力的作用，由此能使液体和气体分离，使气体成为线状的细的旋转气体空洞部60，变尖细地持续到出口101，从那里喷出，但是在喷出的同时，由于受周围静止液体的作用，这种旋转急剧地减弱，在其前后产生急剧的旋转速度差。由这旋转速度差的发生，将线状的气体空洞部60连续稳定地切断，其结果在出口101附近产生大量微小的、譬如直径为10～20μm的气泡并被放出。
如果采用别的方式，则如图6所示，在逐渐放大的倒圆锥体(圆锥台)状的有盖圆筒体4的内部形成在其周边部分4a的旋转上升水流20、在其内侧部分的旋转下降水流22和在其中心部分的负压旋转空洞部23等三重旋转流，在上述的负压旋转空洞部23里聚集了自吸气体26和溶出气体成分27，形成一边伸长、变得尖细一边旋转下降的气体涡旋管24，在通过下方的中央回流口6放出时，受到放出通路的阻力作用，产生旋转速度差而强制地切断气体涡旋管，由此产生细微气泡。
图12是本发明装置的原理说明图，图12(a)是侧视图，图12(b)是图12(a)的A-A向剖面图。
本发明装置的结构是在装置容器本体内设有圆锥形的空间100，在这空间内壁的一部分圆周面上沿壁面的切线方向开设有加压液体导入口500，在上述圆锥形空间的底部300的中央部开设有气体导入孔80，还在上述圆锥形空间的顶部附近开设有旋转气液导出口101。
通常，本发明装置的本体是以埋入在水中的方式设置的。
本发明有将装置本体埋入在水中而设置的场合和外接在水槽上而设置的场合。
在本发明中，通常是把水用作液体，把空气用作气体，但也可把其它甲苯、丙酮、乙醇等溶剂、石油、汽油等燃料、食用油脂、黄油、冰激凌、啤酒等食品、保健饮料等药品、洗浴液等健康用品、湖泊水、净化槽里的污水等环境水用作液体，把其它氢气、氩气、氡气等惰性气体、氧气、臭氧等氧化剂、二氧化碳、氯化氢、二氧化硫、氧化氮、硫化氢气体等酸性气体、氨气等碱性气体用作气体。
图中，Pa是圆锥空间内的旋转液体部内的压力，Pb是旋转气体部内的压力，Pc是气体导入部附近的旋转气体部内的压力，Pd是出口附近的旋转气体部内的压力，Pe是出口部旋转液体部内的压力。
在圆锥形空间100内，从上述液体导入孔500将加压液体沿着切线方向压送到整个空间100内，由此形成从导入孔500向旋转气液导出口101的旋转流，随着断面积缩小，越是朝向出口101，旋转速度和向出口的流速越同时增加。
而且，随着上述的旋转，由于液体和气体的比重差，使液体和气体分别同时受到离心力和向心力的作用，由此能将液体部和气体部分离，负压气体呈线状连续到出口而排出。
于是，从上述气体导入孔80将气体自动地吸入(自吸)，在向旋转液流Pc流动过程中，将气体细细地切断、即形成气泡而放出。
这样，中心部的线状细的气体旋转空洞部60及其周边的液体旋转流体从出口101喷出，但与喷出的同时，由于受到周围的静止水的作用，旋转急剧地减弱，在其前后产生急剧的旋转速度差。由这旋转速度差的发生将旋转流中心部的线状空气空洞部60连续稳定地切断，其结果在上述出口101附近产生大量的微小气泡，譬如直径为10～20μm的细微气泡。
图中，旋转气液导出口101的口径d1、圆锥形空间底部300的口径d2、气体导入孔80的孔径d3、旋转气液导出口101～圆锥形空间底部300间的距离L之间的最佳相互关系式是，
d2/d1≈10～15，L≈1.5～2.0× d2
由装置种类的不同形成的数值范围如下。
                d1           d2          d3           L
大型装置    1.3～2.5cm     22～35cm     2.6～3.5mm    38～70cm
中型装置    5.5～1 2.0mm   10～21cm     1.3～2.5mm    15～36cm
小型装置    2.0～4.5mm     2.0～5.0cm   0.7～1.2mm    3.5～10.0cm
超小型装置  1.5mm以下      0.7～21.5mm  0.3～1.0mm    1.2～3.0cm
在中型场合下、譬如是2kw泵、200升/分钟、扬程40m的场合下，使用这装置就能发生大量细微气泡，在5m3容积的水槽的整个水面上，在运转中堆积约1cm厚的细微气泡。这个装置能适用于容积2000m3以上的池子的水质净化。
在小型场合、譬如是30w程度、20升/分钟的场合，能使用在1～30m3容积的水槽内。
在用于海水时，由于非常容易发生细微气泡(微小气泡)，因而更能扩大使用条件。
图15是将本发明的中型装置埋入在水中、把空气作为气体而发生细微气泡的结果，是表示气泡的直径大小及其发生的频率分布的图表。还表示对通过气体导入管80的空气吸入量进行调节后的结果。图中表示，即使把吸入量取为0cm3/s时也发生直径为10～20μm的气泡，推测为将溶存在水中的空气分离而发生的气泡。由此，本发明装置还能作为溶存气体的脱气装置而使用。
这样，只要把本发明装置设置在液体中，借助如扬水泵等机构、经过加压液体导入管50，从加压液体导入口500将加压液体(譬如压力水)供到圆锥形空间100内，并且从外部将气体导入管(譬如空气管)连接到气体导入口80上，就能容易地在液体(譬如水)中产生和提供直径为10～25μm程度的细微气泡。
上述空间也未必一定要圆锥形，也可以是直径渐渐扩大的(或渐渐缩小的)圆筒形，譬如图14所示的酒壶形或酒瓶形都可以。
气泡发生的状况可以通过与气体导入管80前端相连接的气体流量调节用阀(图中未表示)的调节，能简单地控制所要的最佳细微气泡的发生。而且通过这调节能简单地产生直径大于10～20μm的气泡。
对发生气泡的直径控制能做到在不极端地减少10～20μm的状态下产生几百μm程度大小的细微气泡。
图13是把加压液体导入管50、50’设置在空间的底部300侧附近和旋转气液导出口101跟前(即，在内壁圆周面的不同曲率的内壁圆周上沿切线方向间隔地设置多个)，由于使从左侧的加压液体导入口500’导入的液体导入压力比从右侧的加压液体导入口500导入的液体导入压力大得多地供给液体，因而使左侧的液体的旋转数大大地提高，其结果是能更进一步地促进细微气泡生成。
这样，通过调整从2个加压液体导入口500、500’导入的压力水的压力就能生成任意粒径的气泡。200是折流板(挡板)，起促进细微气泡的生成和扩散的作用。
下面，说明本发明其它方式中的细微气泡发生装置。
图1是本发明实施例的旋转式细微气泡发生装置的正视图。图2是图1的旋转式细微气泡发生装置的俯视图。图3是上述旋转式细微气泡发生装置的中央纵剖面图(沿图2的B-B取得的剖面图)。图4是上述旋转式细微气泡发生装置的下部流通台的横向剖面图(沿图1的A-A取得的剖面图)。图5是圆筒体内部中X-X剖面上的三重旋转流的说明图。图6是圆筒体内部中Y-Y剖面上的旋转升降流和气体涡旋管的说明图。图7是气体涡旋管中的细微气泡发生的说明图。图8是4个部位上有侧面放出口时的细微气泡发生结构的说明图。图9是图8的第1侧面放出口上的发生结构说明图。图10是与图8的第1侧面放出口邻接的侧壁上的发生结构说明图。图11是第2侧面放出口上的发生结构说明图。图15是表示把图12所示本发明的中型装置埋入在水中、将空气用作气体，使其发生细微气泡的结果的气泡直径大小及其发生频率的分布的图表。图16是说明把本发明实施例的装置设置在水槽内的状态说明图。
图中，1是旋转式细微气泡发生装置、2是下部流通台、3是圆形收容室、4是有盖圆筒体、5是水液流导入口、6是中央回流口、7是侧面放出口、8是气体自吸管、20是旋转上升水液流、22是旋转下降水液流、23是负压旋转空洞部、24是气体涡旋管、25是切断部。
如果将本发明的旋转式细微气泡发生装置1的结构大致区分，则如图所示，其由下述机构构成，即，使水液流受力而旋转导入下部流通台2的圆形收容室3的水液流旋转导入机构；装在圆形收容室3的上部、在向上方渐渐扩大的形状(倒圆锥体状)的有盖圆筒体4内部的周边部分4a上形成的旋转上升水液流形成机构；在上述周边部分4a的内侧部分4b上形成的旋转下降水液流形成机构；由上述旋转上升水液流20和旋转下降水液流22的2重旋转流的离心和向心的分离作用，在圆筒体的中心部分4c上形成的负压旋转空洞部23；在负压旋转空洞部23上聚集自吸气体6溶出气体27而形成的、一边伸长、变得尖细一边旋转下降的气体涡旋管24的形成机构；在气体涡旋管24突入中央回流口6时受到阻力、在气体涡旋管的上下24a、24b间产生旋转速度差，将这涡旋管24强制地切断，使其发生细微气泡的细微气泡发生机构；将上述发生的细微气泡包含在旋转下降水流中，作为旋转喷流从侧面放出口7放出到机构外的旋转喷流放出机构。
而且，在立方体形状的下部流通台2的上部中央凹下地设置圆形收容室3，在这圆形收容室3的内周面3a上、从侧方相对于内周面3a、沿切线方向开设着水液流导入口5。在导入口5的外侧取入口突出地设置导水管连接件5a，在这导水管连接件5a上连接着导水管10，在其中途装有水液供给用的泵11(图12)和流量调整阀12(也可以不配置在水中而配置在机构外)，在上述圆形收容室3的内周面3a上使水液流受力从反时针的切线方向导入，在图示的D方向(反时针的方向)上形成旋转导入流。
在上述圆形收容室3的开放的上段部嵌插着有盖圆筒体4的筒体下端部的直筒状部分42，其筒体为朝向上方逐渐扩大的倒圆锥体形状。41是平坦的上盖，在这上盖41的中心轴(C-C)上朝向下方地插设着气体吸入管8，在下述的中心部分4c形成负压旋转空洞部23，使气体自吸到这负压旋转空洞部23里。
如上所述，沿D箭头所示方向旋转导入到圆周收容室3里的气液混合流一边保持其旋转作用力一边被送入上述有盖圆筒体4内部，经过内部的周边部分4b而旋转上升，形成旋转上升水液流20。这旋转上升水液流还沿着逐渐扩大状筒体的内周面，使旋转速度逐渐增大的同时到达圆筒体4的上限，从其周边部分4a回流到内侧部分4b之后开始旋转下降，形成旋转下降水液流22。接着，由这旋转上升水液流20和旋转下降水液流22的双重旋转流的离心力和向心力的作用，在圆筒体4的中心部分4c形成负压的旋转空洞部23。
中心轴(c-c)上的旋转下降区域因圆筒体4的倒圆锥形状而变窄，由此使上述旋转下降的负压的旋转空洞部23和其周围旋转下降的旋转下降水液流22各自的旋转速度增加，同时使各自的内部压力相反地降低。因此，中心部分4c的旋转空洞部23的形状被伸长、变细，但在其伸长的同时，内部压力越发降低，从绕其周围而旋转的旋转下降水液流22中将含在这水液流中的空气溶出。
另一方面，借助气体自吸管8将空气自吸到上述进行旋转下降的负压空洞部23里。使这自吸气体26和上述的从旋转流溶出的溶出气体27聚集在负压的旋转空洞部23里，使其伸长、变细的同时形成旋转下降的气流涡旋管24。
在只形成经过中心轴(c-c)上的旋转下降的气体涡旋管24中不发生细微气泡。本发明的细微气泡发生装置1如图7所示，相对于它的气体涡旋管24，在通过中央回流口6而放出到机构外的过程中，利用这放出通路的阻力，使气体涡旋管24的上下24a、24b之间产生旋转速度差，将气体涡旋管24强制地扭拧切断，从而使其发生细微气泡。
而气体涡旋管24的断面直径越细，对形成细微气泡而言，就越能造成更好的条件。断面直径的控制可借助流量调整阀12操作从气体自吸管8的空气自吸量(参见图15)就能简单地进行。空气自吸量越多，气体涡旋管的断面直径就越大，当自吸量为0时直径最小。自吸气体为0时气体涡旋管24只是由上述旋转下降水液流22的溶出气体27形成。在溶存氧气较少的污水水质净化场合下，必需注意净化能力。
由上面说明可见，本发明装置1的细微气泡发生结构的特征是有第1过程和第2过程，第1过程是在有盖圆筒体4内形成旋转下降的气体涡旋管24，第2过程是一边使旋转下降的气体涡旋管24伸长、变细，一边利用其放出通路上的阻力，在涡旋管的上下24a、24b之间产生旋转速度差，强制地将其扭拧、切断，由此发生细微气泡。
在本装置1上，还在下方的圆形收容室3的底部3b的中心轴(c-c)上垂直地开设用作使圆筒体4内旋转下降的旋转下降水液流22放出到机构外的放出通路的中央回流口6，并且从这中央回流口6向下部流通台2的4个侧面上、呈放射状地贯穿设置4个部位的侧面放出口7。
由上述旋转下降的气体涡旋管24的切断所生成的细微气泡与旋转下降水液流22一起，从中央回流口6经4个部位的侧面放出口7放出到机构外。而且这时放出的水液流仍受旋转力作用而成为持续旋转的放出喷流28。
上述这些侧面放出口7也可以不是多个而只用1个，而且，即使不设置侧面放出口7也能以下述方式产生细微气泡，即把中央回流口6变细，并从其开始笔直向下方把由旋转下降的气体涡旋管24切断所产生的细微气泡和旋转下降的水液流22放出。
下面，参照图8～图11所示的说明图，说明在中央回流口6上有4个部位的侧面放出口71、72、73、74时的细微气泡发生结构。
沿上述有盖圆筒体4的中心部分4c旋转下降的气体涡旋管24与旋转下降的水液流22一起，按照其旋转方向(D箭头所指方向)的顺序，从中央回流口6，向4个部位的侧面放出口71、72、73、74送入。图9表示放入到其第1侧面放出口71里的状态。气体涡旋管的下部24b受到其送入的通路阻力，使其旋转速度降低，在与气体涡旋管的上部24a之间产生旋转速度差，将涡旋管扭拧切断而产生细微气泡。25表示切断部。
图10表示气体涡旋管24在向后一个第2侧面放出口72放入的途中，与邻接的回流口侧壁6a发生冲突而受到通路阻力的状态。由气体涡旋管的下部24b与侧壁6a冲突而使旋转速度发生变化，在切断部25上同样产生细微气泡。
图11表示气体涡旋管24放出到第2放出口72里的状态，形成与图10时不同的旋转速度，发生切断部25而产生细微气泡。
如上所述，当在转一周过程中向4个部位的侧面放出口71、72、73、74放出时，与各自邻接的侧壁6a发生4次交替反复的冲突，其中每次在涡旋管的上下24a、24b之间发生旋转速度差，将涡旋管切断而产生大量的细微气泡。
而且，侧面放出口7的个数与旋转流22、气体涡旋管24的转速和切断部25的个数有一定关系。为了能形成高的转速，必需用高压泵在初期使水液旋转导入。转速越增加，切断部(面)25就越小，由负压形成的气体溶出就越显著，能产生更小、更大量的细微气泡。也可通过增加侧面放出口7的个数使细微气泡数增加。实验结果表明，在一定转速的情况下，最合适的放出口个数还与水液导入量有关。在40升/分钟、扬程为15m程度情况下，最佳的放出口个数是4个。
在上述下部流通台2的侧面放出口7的出口7a上连接着放出用连接管9，但也可仿照上述有盖圆筒体4内的旋转流形成方向(D箭头所示方向)，将放出用连接管的放出方向沿箭头D所示方向弯折成45°并突出地设置，因此，在将本发明的旋转式细微气泡发生装置1设置在水槽13内的场合下(参照图15)，就生成旋转喷流从放出用连接管9放出到水槽13中的、在旋转式细微气泡发生装置1周围沿箭头D方向的循环流，使含有氧气的细微气泡均等地分布在水槽13内。
上述作为本发明结构实施例的装置1中，从放出口放出含有细微气泡的水流，其中90％以上的气泡直径为10～20μm。
在把本发明装置设置在水槽13内的场合下，下部流通台2最好是有一定重量的材料构成，但在用塑料制成的场合下，也可在其底部粘贴上有一定重量的不锈钢板。当用透明材料构成有盖圆筒体4时，还有能观察到内部旋转上升水液流的形成及其下降回流形成的优点。
本发明装置的结构材料可用塑料、金属、玻璃等，最好用粘接或螺纹连接等措施将各个结构零件构成一体。
工业上应用的可能性
从上述说明可见，若采用本发明的旋转式细微气泡发生装置，则能容易地以工业规模产成细微气泡，并且容易制作成较小型的简单装置结构，能对池塘、湖泊、水库、河流等水质净化；由微生物引起的污水处理；鱼类、水栖动物等养殖作出有效贡献。
用本发明装置所产生的细微气泡的用途领域可列举出如下几方面。
①保持水库、湖泊、池塘、河流、大海等水域的水质净化和由
培育生息生物的自然环境净化。
②人工自然水域中的净化和萤火虫或水草等生物培育。
③工业上的用途
炼钢中的高温扩散、
不锈钢板和不锈钢线材的酸洗清洁、
超纯水制作工厂中的有机物除去、
由臭氧的细微气泡引起的污水中有机物的除去、溶存氧量的增加、杀菌、合成设置泡沫体、譬如氨基甲酸乙酯发泡体的制造、
各种废液处理、
促进由乙烯氧化物形成的杀菌、灭菌装置中的乙烯氧化物与水的混合、
消泡剂的乳液化、
活性污泥处理法中的向污水充气。
④农业领域
提高水耕栽培中所使用的氧气量和溶存氧气量，以提高收获率。
⑤渔业领域
鳝鱼的养殖、
水槽中墨鱼生命的维持、
的养殖、
藻类的人工繁殖、
贝类的培育、
防止发生赤朝。
⑥医疗领域
改善浴盆洗澡水使其含有细微气泡，促进血液循环和浴盆洗澡水的保温。

Claims (16)

1.一种旋转式细微气泡发生装置，包括：具有圆锥形空间的容器本体，所述圆锥形空间的底部直径大于顶部直径；在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口；在上述圆锥形空间的底部上开设的气体导入孔；开设在上述圆锥形空间顶部上的旋转气液导出口，其特征在于，所述圆锥形空间沿着它的中心轴线的长度是其底部直径的1.5-2.0倍。
2.一种旋转式细微气泡发生装置，包括：具有圆锥台形空间的容器本体，所述圆锥台形空间的底部直径大于顶部直径；在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口；在上述圆锥台形空间的底部上开设的气体导入孔；开设在上述圆锥台形空间顶部上的旋转气液导出口，其特征在于，所述圆锥台形空间沿着它的中心轴线的长度是其底部直径的1.5-2.0倍。
3.一种旋转式细微气泡发生装置，包括：具有酒壶形状或酒瓶形状空间的容器本体，所述酒壶形状或酒瓶形状空间的底部直径大于顶部直径；在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口；在上述酒壶形状空间的底部上开设的气体导入孔；开设在上述酒壶形状空间顶部上的旋转气液导出口，其特征在于，所述酒壶形状或酒瓶形状空间沿着它的中心轴线的长度是其底部直径的1.5-2.0倍。
4.如权利要求1～3中任一项所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口是在相同曲率的内壁圆周面上间隔地设置多个。
5.如权利要求1～3中任一项所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口是在不同曲率的内壁圆周面上间隔地设置多个。
6.如权利要求1～3中任一项所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，加压液体导入口是开设在上述空间的底部附近的内壁圆周面的一部分上。
7.如权利要求1～3中任一项所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，加压液体导入口是开设在上述空间的中间腹部附近的内壁圆周面的一部分上。
8.如权利要求1～3中任一项所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，在旋转气液导出口的正前部设有折流板。
9.一种旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，由下述机构构成：下部流通台的圆形收容室的水液流旋转导入机构；装在圆形收容室的上部、在形状为朝向上方渐渐扩大的有盖圆筒体内部的周边部分上形成的旋转上升水液流形成机构；在上述周边部分的内侧部分上形成的旋转下降水液流形成机构；通过上述旋转上升水液流和旋转下降水液流的离心和向心的分离作用在有盖圆筒体的中心部分形成的负压旋转空洞部；在负压旋转空洞部上聚集从安装在上盖中心的气体自吸管自吸的气体和从旋转水流中溶出的气体而形成旋转下降的气体涡旋管、且伸长、尖细地形成的气体涡旋管形成机构；在伸长、尖细且下降的气体涡旋管旋转突入圆形收容室底部的中央回流口时，受到放出通路的阻力而使其旋转速度降低，产生旋转速度差，将气体涡旋管强制地切断，使其发生细微气泡的细微气泡发生机构；将上述发生的细微气泡包含在旋转下降的水液流内，作为旋转喷流从侧面放出口放出到机构外的旋转喷流放出机构。
10.如权利要求9所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，在下部流通台的上部凹下地设有圆形收容室，在该圆形收容室里设有圆形收容室的水液流旋转导入机构，该机构是在圆形收容室里从侧方相对于内周面沿切线方向开设水液流导入口，在它的导入管上连接着泵、使水液流受力而旋转导入。
11.如权利要求9所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，设有形状为朝向上方渐渐扩大的有盖圆筒体内部的旋转上升和旋转下降水液流的二重旋转水液流形成机构，该机构是在上述圆形收容室的上部直立地装着形状为朝向上方渐渐扩大的有盖圆筒体，使下部的圆形收容室的旋转导入流送入，沿该有盖圆桶体内部的周边部分旋转上升而形成旋转上升水液流，使达到其上限的旋转上升水液流从其周边部分回流到内侧并使其旋转下降而形成旋转下降水液流。
12.如权利要求11所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，设有气体涡旋管形成机构，该机构是由上述渐渐扩大状的有盖圆筒体内部的旋转上升和旋转下降水液流的二重旋转流的离心和向心的分离作用在其中心部分形成负压旋转空洞部，在负压旋转空洞部上聚集自吸气体和从旋转水流中溶出的气体，形成一边伸长、尖细一边旋转下降的气体。
13.如权利要求9所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，设有细微气泡发生机构，该机构是在上述圆形收容室的底部中心开设有中央回流口，而且从回流口向流通台的侧面放出口贯穿放出通路地开设孔，在沿着有盖圆筒体内部的中心部分一边伸长、尖细一边旋转下降的气体涡旋管突入和流出中央回流口时，受放出通路的阻力作用而使旋转速度降低，在涡旋管的上下产生旋转速度差，由该速度差将气体涡旋管强制地切断，使其产生细微气泡。
14.如权利要求9所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于，设有细微气泡发生机构，该机构是在上述中央回流口成放射状地设有多个部位的侧面放出口，使沿着上述有盖圆筒体的中心部分旋转下降的气体涡旋管按照旋转方向顺序从中央回流口向上述多个部位的侧面放出口送入，在其旋转时相互多次交替反复地发生由于向侧面放出口的送入而形成的通路阻力和与邻接的回流口侧壁的冲突而形成的通路阻力，每一次使涡旋管的上下产生旋转速度差并将气体涡旋管切断，使其产生细微气泡。
15.如权利要求11或14所述的旋转式细微气泡发生装置，其特征在于与上述流通台的侧面放出口相连接的放出用连接管是沿着上述有盖圆筒体内的旋转流形成方向，将其放出方向弯折而突出地设置。
16.一种旋转式细微气泡发生方法，由具有底部直径大于顶部直径的圆锥形空间的容器本体；在上述空间的内壁圆周面的一部分上、沿其切线方向开设的加压液体导入口；在上述圆锥形空间的底部上开设的气体导入孔；开设在上述圆锥形空间顶部上的旋转气液导出口构成细微气泡发生装置，并具有第一过程和第二过程，上述第一过程是在上述圆锥形空间内形成一边伸长、尖细边旋转导出的气体涡旋管，上述第二过程是在气体涡旋管的前后之间产生旋转速度差，通过将这气体涡旋管强制地切断而产生细微气泡，其特征在于，所述圆锥形空间沿着它的中心轴线的长度是其底部直径的1.5-2.0倍。
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