JP2006272094A - 微細気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の簡略化、小型化により省スペース化が図れると共に省エネ化が図れる微細気泡発生装置を提供する。
【解決手段】 液体が流れる流路１に、上流側から順に液体中に気体を取込んで気体を液体に混入するための気体取込み部２と、液体に混入された気体からなる気泡を粉砕して細小化すると共に気体を液体に溶解させるための気泡粉砕溶解部３と、気泡を粉砕して更に細小化すると共に溶解した気体を析出析出させて微細気泡を生成する気泡粉砕析出部４と、粉砕されて細小化された気泡および溶解した気体が析出して生成した微細気泡を吐出するノズル５を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体中に気体を溶解させた後に液体から気体を分離析出して微細気泡を発生させる微細気泡発生装置に関するものである。

従来から微細気泡発生装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

この特許文献１に示された微細気泡発生装置は、一端の吸込み口と他端のノズルとがそれぞれ浴槽のような水槽に開口して連通した流路に、上流側（吸込み口側）から下流側（ノズル）にかけて、順に液体中に気体を取込んで気体を液体に混入するための気体取込み部と、気体を混入した液体を加圧するためのポンプと、液体に混入された気体を液体に溶解させるための気液溶解タンクと、液体に溶解した気体を分離析出させて微細気泡を発生させ液体と共に微細気泡を吐出するノズルを設けて微細気泡発生装置を構成してある。

上記従来例は、流路に設けたエゼクター機構を有する気体取込み部において、流路を流体が流れることによって生じる負圧を利用して、気体が液体中に取込まれて気体が液体中に混入し、この気体が混入した液体をポンプで加圧し、加圧された気体を混合した液体は気液溶解タンクに送られ、当該気液溶解タンクにおいて気体を混合した液体が加圧混合作用を受けて気体が液体中に溶解して気液溶解液となり、この気液溶解液はノズルにおいて急激な減圧作用を受けて、液体中に溶解していた気体を分離して微細気泡として析出し水槽の水中に放出するようになっている。

上記従来の微細気泡発生装置は、流路の途中に気液溶解タンクを設けて、気液溶解タンクで気液を混合した液体を加圧混合して気体を液体に溶解させるようにしていた。しかしながらこのように気液溶解タンクを設けるため装置の簡略化の妨げとなると共に、大型化してコンパクト化できないという問題がある。また、気液溶解タンクを設けないとすると通常は気体を液体に溶解させるための動力が必要となり省エネ化が図れないものであった。
特開平２−２６６５８号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、装置の簡略化、小型化により省スペース化が図れると共に省エネ化が図れる微細気泡発生装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明の微細気泡発生装置付き浴槽は、液体が流れる流路１に、上流側から順に液体中に気体を取込んで気体を液体に混入するための気体取込み部２と、液体に混入された気体からなる気泡を粉砕して細小化すると共に気体を液体に溶解させるための気泡粉砕溶解部３と、気泡を粉砕して更に細小化すると共に溶解した気体を析出析出させて微細気泡を生成する気泡粉砕析出部４と、粉砕されて細小化された気泡および溶解した気体が析出して生成した微細気泡を吐出するノズル５を設けて成ることを特徴とするものである。

このように、気泡粉砕溶解部３と気泡粉砕析出部４を設けてあるので、気体が気泡として混入された液体（気液混合液体）が気泡粉砕溶解部３を通過する際、気泡が粉砕して細小化されると共に気泡の一部が液体に溶解し、気泡粉砕析出部４を通過する際に気泡が更に細小化されると共に溶解していた気体が減圧によって析出して微細気泡が発生し、この結果気泡粉砕溶解部３と気泡粉砕析出部４を通過するだけで効率よく攪拌混合されて気体が液体に効果的に溶解して気泡の細小化及び気体の析出による微細気泡の発生が効率よく行われ、従来のように流路１の途中に気液溶解タンクを設けるものに比べて装置が簡略化し、小型化が図れると共に特に動力源を必要としないため省エネ化が図られる。

また、気泡粉砕溶解部３がベンチュリ管にて構成されると共に、気泡粉砕析出部４が前記気泡粉砕溶解部３からの流れ方向に対して交差する減圧細管部４１を有することが好ましい。このような構成とすることで、ベンチュリ管にて気泡を粉砕して細小化すると共に気泡の一部を液体に溶解させるための減圧・加圧させる気泡粉砕溶解部３を容易に構成することができると共に、減圧細管部４１を前記気泡粉砕溶解部３からの流れ方向に対して交差する方向に設けることで放射状に複数の減圧細管部４１を設けることが可能となり、十分な量の細小化された気泡および微細気泡を生成することができる。

また、気泡粉砕析出部４の減圧細管部４１の下流側に渦流室４２を設けることが好ましい。このような構成とすることで、渦流室４２において渦流が発生して一定の大きさ以上の気泡は渦中心に集まってノズル５より吐出されず、平均気泡径が１０μｍ〜２０μｍの均質な気泡に分級して吐出することができる。

本発明は、気泡粉砕溶解部および気泡粉砕析出部を気体が混入された液体が通過するだけで気体を液体に効果的に溶解させることができ、従来のように流路の途中に気液溶解タンクを設けるものに比べて装置が簡略化し、小型化が図れると共に特に動力源を必要としないため省エネ化が図られる、という利点がある。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

微細気泡発生装置は、図３に示すように一端の吸込み口と他端のノズル５とがそれぞれ浴槽のような水槽に開口して連通した流路１に、上流側（吸込み口側）から下流側（ノズル５側）にかけて、順に液体中に気体を取込んで気体を液体に混入するための気体取込み部２と、気体を混入した液体を加圧するためのポンプと、液体に混入された気体からなる気泡を粉砕して細小化すると共に気体を液体に溶解させるための気泡粉砕溶解部３と、気泡を粉砕して更に細小化すると共に溶解した気体を析出して微細気泡を生成する気泡粉砕析出部４と、粉砕された気泡および気体が析出して生成した微細気泡を吐出するノズル５を設けて構成してある。

気体取込み部２はエゼクタ機構を有する吸気弁を備え、ポンプを駆動することで液体が流路１を流れる際、気体をエゼクター効果により吸気弁を通じて液体に取込んで気体を混入しすると共に、後述する気泡粉砕析出部４に至る流路１の内圧を高く維持するようになっている。気体取込み部２はエアポンプにより気体を圧送するもの等、特に限定されない。気体としては、酸素、オゾン、空気が挙げられるが特に限定されない。

この気体が混入した液体（気液混合液体）はポンプを通過した後（これにより配管内は加圧（正圧）が生じる）下流側の気泡粉砕溶解部３に送られる。

気泡粉砕溶解部３は図１に示すようにポンプとノズル５との間の流路１の一部に設けられており、本発明においては流路１の一部を構成するベンチュリ管により気泡粉砕溶解部３を構成している。このベンチュリ管からなる気泡粉砕溶解部３は、縊れ部までの径が小さくなる減圧部３１と、縊れ部からの径が大きくなる加圧部３２とからなる。気体が混入した液体は、減圧部３１を通過する際に気泡が膨張し、その後加圧部３２を通過する際に気泡が急激に加圧されることで粉砕して径が１００μｍ〜５００μｍの気泡に細小化されて気液の接触面積が広くなり、気泡の一部が気泡粉砕析出部４に至るまでの流路１で高圧により液体に溶解する。そして、気泡粉砕溶解部３を通過した後、気体が溶解すると共に残りの余剰気体が最小化された気泡となって混入した液体は気泡粉砕析出部４へと流れる。

気泡粉砕析出部４は、減圧細管部４１と渦流室４２とからなり、渦流室４２の下流端がノズル５となっている。減圧細管部４１は、気泡粉砕溶解部３からの流れ方向に対して交差する方向（本実施形態では略直交する方向）に流れる流路１からなる径の細い管路で、本実施形態では気泡粉砕溶解部３の流れ方向から見て気泡粉砕溶解部３を中心に外側に向けて放射状に複数の減圧細管部４１が設けてある。減圧細管部４１は図４に示すように一つのみ設けてあってもよい。そして、減圧細管部４１の下流側には渦流室４２が設けてある。渦流室４２は、減圧細管部４１の方向に対して略直交して再び気泡粉砕溶解部３からの流れ方向を向くもので、減圧細管部４１からの出口よりも上流側の空洞および下流側の空洞からなる。この渦流室４２の空洞は減圧細管部４１の径よりも大きい。

この気泡粉砕析出部４においては、流路１を流れてきた液体が減圧細管部４１を通過する際に溶解していた気体が減圧によって析出して微細気泡が発生し、また、液体に混入されていた細小化された気泡が減圧細管部４１を通過する際に気泡が膨張し、その後渦流室４２にて気泡が急激に加圧されることで粉砕して更に細小化される。そして、渦流室４２において渦流が発生し、この渦流の角速度によって一定の大きさ以上の気泡は渦中心に集まってノズル５より吐出されず、また、渦中心に集まった気泡は攪拌されて一定の大きさ以下の細小化された気泡となって下流端のノズル５より吐出される。このようにして、溶解していた気体が析出して生成した微細気泡と、液体に混入されていて更に細小化された気泡とがノズル５から吐出され、この時の気泡の径は５〜４０μｍとなる。

以上のような構成とすることで、気体が気泡として混入された液体（気液混合液体）が気泡粉砕溶解部３を通過する際、気泡が粉砕して細小化されると共に気泡の一部が液体に溶解し、気泡粉砕析出部４を通過する際に更に細小化されると共に溶解していた気体が減圧によって析出して微細気泡が発生し、この結果気泡粉砕溶解部３と気泡粉砕析出部４を通過するだけで効率よく攪拌混合されて気体が液体に効果的に溶解すると共に、気泡の細小化及び気体の析出による微細気泡の発生が効率よく行われ、従来のように流路１の途中に気液溶解タンクを設けるものに比べて装置が簡略化し、小型化が図れると共に特に動力源を必要としないため省エネ化が図られるものである。

（ａ）は本発明の一実施形態の要部断面図であり、（ｂ）は同上の気泡粉砕析出部の拡大断面図である。 同上の要部斜視図である。 概略全体説明図である。 同上の他例を示し、（ａ）は要部断面図であり、（ｂ）は要部斜視図である。

符号の説明

１ 流路
２ 気体取込み部
３ 気泡粉砕溶解部
４ 気泡粉砕析出部
５ ノズル

Claims (3)

1. 液体が流れる流路に、上流側から順に液体中に気体を取込んで気体を液体に混入するための気体取込み部と、液体に混入された気体からなる気泡を粉砕して細小化すると共に気体を液体に溶解させるための気泡粉砕溶解部と、気泡を粉砕して更に細小化すると共に溶解した気体を析出させて微細気泡を生成する気泡粉砕析出部と、粉砕されて細小化された気泡および溶解した気体が析出して生成した微細気泡を吐出するノズルを設けて成ることを特徴とする微細気泡発生装置。
2. 気泡粉砕溶解部がベンチュリ管にて構成されると共に、気泡粉砕析出部が前記気泡粉砕溶解部からの流れ方向に対して交差する減圧細管部を有して成ることを特徴とする請求項１記載の微細気泡発生装置。
3. 気泡粉砕析出部の減圧細管部の下流側に渦流室を設けて成ることを特徴とする請求項２記載の微細気泡発生装置。

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