JP2008119623A - Loop flow type bubble generating nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バブル(マイクロバブルを含む)を発生させることが可能なループ流式バブル発生ノズルに関するものである。 The present invention relates to a loop flow type bubble generating nozzle capable of generating bubbles (including micro bubbles).
従来から、下記特許文献1、2で開示されているように、バブルを発生させることができるノズルとしてエジェクターノズルがある。なお、下記特許文献1のエジェクターノズルにおいては、気泡群の80%以上が直径10〜200μmで、全気泡群の平均直径が100〜150μm程度の気泡を供給できるものである(下記特許文献1の段落0053参照)。
Conventionally, as disclosed in
しかしながら、上記特許文献1に記載のエジェクターノズルにおいては、全気泡群の平均直径を100μm未満とすることができるものではない。また、上記特許文献2に記載のエジェクターノズルにおいても同様であると考えられる。
However, in the ejector nozzle described in
そこで、本発明の目的は、平均直径が100μm未満のバブル、特に、平均直径が20μm以下のマイクロバブルをも発生させることができるとともに、従来品より簡易な構成で且つ小型化も可能なループ流式バブル発生ノズルを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to generate a loop flow having an average diameter of less than 100 μm, in particular, a microbubble having an average diameter of 20 μm or less, and having a simpler structure and smaller size than conventional products. An expression bubble generating nozzle is provided.
(1) 本発明のループ流式バブル発生ノズルは、加圧された液体が供給される液体供給孔と、気体が流入する1つ以上の気体流入孔と、前記液体供給孔及び前記気体流入孔から流入した液体及び気体を、ループ状の流れによって撹拌混合する気液ループ流式攪拌混合室と、前記気液ループ流式攪拌混合室において混合された液体と気体との混合流体が噴出する噴出孔とを備え、前記気液ループ流式攪拌混合室が、前記液体供給孔、前記気体流入孔、及び、前記噴出孔のみと連通しており、前記噴出孔の径が前記液体供給孔の径よりも大きく形成されており、前記液体供給孔の中心軸と前記噴出孔の中心軸とが略一致している。 (1) The loop flow type bubble generating nozzle of the present invention includes a liquid supply hole to which a pressurized liquid is supplied, one or more gas inflow holes into which gas flows, the liquid supply hole and the gas inflow hole. A gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber that stirs and mixes liquid and gas flowing in through a loop flow, and a jet of a mixed fluid of liquid and gas mixed in the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber The gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber communicates only with the liquid supply hole, the gas inflow hole, and the ejection hole, and the diameter of the ejection hole is the diameter of the liquid supply hole. The central axis of the liquid supply hole and the central axis of the ejection hole substantially coincide with each other.
上記(1)の構成によれば、液体供給孔を介して液体を気液ループ流式攪拌混合室に供給し、噴出孔から混合流体を噴出させている際、気液ループ流式攪拌混合室内において、気体を含んだ液体のループ状の流れ(「ループ流れ」又は「ループ流」と表現することがある)を発生させることができる。ここで、ループ流れとは、液体供給孔から噴出孔へ向う液体の周囲に沿って流れた後、噴出孔付近で反転して気液ループ流式攪拌混合室の内壁に沿って流れ、再び、液体供給孔から供給された液体の周囲に沿って流れるという一連の流れのことをいう。なお、発生するループ流れの速度は、液体や気体の供給量によって、低速から高速まで、ある程度コントロールできる。したがって、液体や気体の供給量を調整し、さらにループ流れの速度を増加させることで、高速ループ流れを形成することもできる。また、気液ループ流式攪拌混合室内は負圧となっているので、気体流入孔から気体が流入してくるとともに、噴出孔の径が液体供給孔の径よりも大きく形成されていることから、噴出孔において、噴出孔の内壁と混合流体の周囲との間から、外部気体又は/及び外部液体が気液ループ流式攪拌混合室に流入してくる(外部環境によって、外部気体又は/及び外部液体が流入してくる。)。ここで、(a)気体流入孔から流入してきた気体は、気体流入孔の気液混合ループ流式攪拌室側端部で剪断されることによって細分化され、(b)ループ流れにおいて撹拌、剪断されながら、(c)一部が液体供給孔から供給された液体と衝突した際の乱流の発生によりさらに細分化され、噴出孔から噴出される。(d)なお、噴出孔から気液混合ループ流式攪拌室内に流入してくる外部気体又は外部液体によって、ループ流れ中の気体は、さらに細分化されることになる。これらの(a)〜(d)の工程で微細化される気泡発生のメカニズムが、ループ流式バブル発生ノズルの特徴であり、他のノズルにない優れた点である。したがって、上記(1)の構成によれば、簡易な構成でありながら、平均直径が100μm未満のバブル、特に、平均直径が20μm以下のマイクロバブルをも発生させることができるループ流式バブル発生ノズルを提供できる。また、簡易な構成であるので、小型化が可能なループ流式バブル発生ノズルを提供できる。 According to the configuration of (1) above, when the liquid is supplied to the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber through the liquid supply hole and the mixed fluid is ejected from the ejection hole, the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber is provided. , A liquid loop-like flow containing gas (may be expressed as “loop flow” or “loop flow”) can be generated. Here, the loop flow flows along the periphery of the liquid from the liquid supply hole to the ejection hole, then reverses in the vicinity of the ejection hole, flows along the inner wall of the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber, and again, A series of flows that flow along the periphery of the liquid supplied from the liquid supply hole. The speed of the generated loop flow can be controlled to some extent from low speed to high speed depending on the supply amount of liquid or gas. Therefore, a high-speed loop flow can also be formed by adjusting the supply amount of liquid or gas and further increasing the speed of the loop flow. In addition, since the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber has a negative pressure, the gas flows in from the gas inflow hole and the diameter of the ejection hole is formed larger than the diameter of the liquid supply hole. In the ejection hole, external gas or / and external liquid flows into the gas-liquid loop flow type stirring / mixing chamber from between the inner wall of the ejection hole and the periphery of the mixed fluid (depending on the external environment, external gas or / and External liquid flows in.) Here, (a) gas flowing in from the gas inflow hole is subdivided by being sheared at the gas-liquid mixing loop flow type stirring chamber side end of the gas inflow hole, and (b) stirring and shearing in the loop flow. However, (c) a part is further subdivided by generation | occurrence | production of the turbulent flow at the time of colliding with the liquid supplied from the liquid supply hole, and it ejects from an ejection hole. (D) The gas in the loop flow is further subdivided by the external gas or the external liquid flowing into the gas-liquid mixed loop flow type stirring chamber from the ejection hole. The bubble generation mechanism refined in the steps (a) to (d) is a feature of the loop flow type bubble generation nozzle, and is an excellent point not found in other nozzles. Therefore, according to the configuration of (1), a loop flow type bubble generating nozzle that can generate bubbles having an average diameter of less than 100 μm, in particular, microbubbles having an average diameter of 20 μm or less, with a simple configuration. Can provide. In addition, since the configuration is simple, it is possible to provide a loop flow type bubble generating nozzle that can be miniaturized.
(2) 上記(1)のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記気液ループ流式攪拌混合室が、略円柱型空間であることが好ましい。 (2) In the loop flow type bubble generating nozzle of the above (1), the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber is preferably a substantially cylindrical space.
(3) 別の観点として、上記(1)のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記気液ループ流式攪拌混合室が、前記噴出孔側から前記液体供給孔側にかけて拡径している略三角錐型空間であることが好ましい。 (3) As another aspect, in the loop flow type bubble generating nozzle of the above (1), the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber is substantially expanded in diameter from the ejection hole side to the liquid supply hole side. A triangular pyramid space is preferable.
上記(2)又は(3)の構成によれば、ループ流れを容易に形成することができ、確実に上記(1)の効果を奏することができる。特に、上記(3)の構成によれば、高速ループ流れをより速くすることができ、より気液ループ流式攪拌混合室内の気体を細分化できる。 According to the configuration of the above (2) or (3), the loop flow can be easily formed, and the effect (1) can be surely achieved. In particular, according to the configuration of (3) above, the high-speed loop flow can be made faster, and the gas in the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber can be further subdivided.
(4) 上記(1)〜(3)のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記気液ループ流式攪拌混合室の内壁の少なくとも一部に凹凸形状が形成されていることが好ましい。 (4) In the loop flow type bubble generating nozzles of the above (1) to (3), it is preferable that an uneven shape is formed on at least a part of the inner wall of the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber.
上記(4)の構成によれば、ループ流れをしている液体と気体との混合流体が凹凸形状に衝突し、局部的、部分的に多くの渦流や乱流が発生するので、さらに気液ループ流式攪拌混合室内の気体を剪断でき、微細化できる。 According to the configuration of (4) above, the mixed fluid of the liquid and gas in the loop flow collides with the concavo-convex shape, and many eddy currents and turbulences are generated locally and partially. The gas in the loop flow type stirring and mixing chamber can be sheared and refined.
(5) 上記(1)〜(4)のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記噴出孔の外側に設けられ、前記噴出孔から外側の方向へ拡径している略三角錐型の空間を内部に有する部材を備えていることが好ましい。 (5) In the loop flow type bubble generating nozzle of the above (1) to (4), a substantially triangular pyramid-shaped space that is provided outside the ejection hole and expands in the outward direction from the ejection hole. It is preferable to have the member which has inside.
上記(5)の構成によれば、さらに高速のループ流れを形成できるとともに、噴出孔からの噴出の勢いを向上させることができる。 According to the configuration of (5) above, it is possible to form a higher-speed loop flow and improve the ejection momentum from the ejection holes.
(6) 上記(1)〜(5)のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記噴出孔の径と前記液体供給孔の径との比が、2:1〜3:1の範囲内あることが好ましい。 (6) In the loop flow type bubble generating nozzle of the above (1) to (5), the ratio of the diameter of the ejection hole and the diameter of the liquid supply hole is in the range of 2: 1 to 3: 1. Is preferred.
上記(6)の構成によれば、噴出孔において、確実に、噴出孔の内壁と混合流体の周囲との間から、外部気体又は/及び外部液体を気液ループ流式攪拌混合室に流入させることができる。 According to the configuration of (6) above, in the ejection hole, the external gas or / and the external liquid are surely caused to flow into the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber from between the inner wall of the ejection hole and the periphery of the mixed fluid. be able to.
(7) 上記(1)〜(6)のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記液体供給孔から供給される液体の供給方向に対する、前記気液ループ流式攪拌混合室における断面が略円形であり、前記気液ループ流式攪拌混合室の周面に外部と連通する孔を有しており、前記孔が、前記周面の接線と平行な方向に開口されていることが好ましい。 (7) In the loop flow type bubble generating nozzles of the above (1) to (6), the cross section in the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber with respect to the supply direction of the liquid supplied from the liquid supply hole is substantially circular. It is preferable that a hole communicating with the outside is provided on a peripheral surface of the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber, and the hole is opened in a direction parallel to a tangent to the peripheral surface.
上記(7)の構成によれば、上記ループ流の他に、前記気液ループ流式攪拌混合室における周面に沿って流れる旋回流を発生させることができ、前記液体供給孔から供給される液体の供給方向に対して、ループ流の流れ方向を傾斜させることができる。その結果として、ループ流の一周当りの距離を長くすることができることから、ループ流における気体の剪断の機会が多くなるので、より気液ループ流式攪拌混合室内の気体を細分化できる。 According to the configuration of (7), in addition to the loop flow, a swirl flow that flows along the peripheral surface of the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber can be generated and supplied from the liquid supply hole. The flow direction of the loop flow can be inclined with respect to the liquid supply direction. As a result, since the distance per loop of the loop flow can be increased, the chance of gas shearing in the loop flow is increased, so that the gas in the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber can be further subdivided.
<第1実施形態>
以下、図面を参照しながら、本発明の第1実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図1は、(a)が本発明の第1実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図、(b)が(a)のI−I矢視断面図である。
<First Embodiment>
Hereinafter, a loop flow type bubble generating nozzle according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A is a schematic cross-sectional view showing a loop flow type bubble generating nozzle according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along arrows I-I in FIG.
図1(a)に示すように、ループ流式バブル発生ノズル10は、外部と内部とを連通させて、気体を流入させるための気体流入孔1aを側部に有する筒状部材1と、筒状部材1の一端を塞ぐように設けられ、中央に噴出孔2aを有する円盤部材2と、筒状部材1の内部途中を塞ぐように設けられ、中央に加圧された液体(圧力が少しでも加えられている状態の液体。以下では、「加圧液体」とすることがある。)を供給するための液体供給孔3aを有する円盤部材3とを備えている。そして、気液ループ流式攪拌混合室4は、筒状部材1、円盤部材2及び円盤部材3で囲まれてなる略円柱型の空間である。また、筒状部材1、円盤部材2及び円盤部材3には、SUS304、SUS316などの金属、樹脂、木、ガラス、セラミック、陶磁器などを用いることができるが、固体材料であればどのようなものを用いてもかまわない。また、部品毎に、適材適所の素材を選択してもよい。なお、樹脂、ガラス、セラミックスなどを選択すれば、腐食に強いので、ループ流式バブル発生ノズル60を長寿命化できる。
As shown in FIG. 1 (a), a loop flow type
液体供給孔3aの中心軸と噴出孔2aの中心軸とが略一致するとともに、気体流入孔1aの中心軸と液体供給孔3aの中心軸とが略交差するように、各孔は設けられている。なお、一変形例として、噴出孔2aには、内周にそって螺旋溝が形成されていてもよい。この螺旋溝は、噴出孔2aを穴開けした際の粗い螺旋加工痕でもよい。また、他の変形例として、気体流入孔は2つ以上あってもよい。また、気体流入孔1aの中心軸と液体供給孔3aの中心軸とは、必ずしも略交差していなくともよい。
Each hole is provided so that the central axis of the
また、液体供給孔3aは、噴出孔2aより径が小さくなるように形成されている。具体的には、噴出孔2aの径と液体供給孔3aの径との比が2:1〜3:1の範囲内となるように、液体供給孔3a及び噴出孔2aは形成されている。なお、噴出孔2aの径と液体供給孔3aの径との比は、液体の圧力、粘度、液体供給孔から噴出孔までの距離(攪拌部の容積)、または、噴出孔から噴出する液体の運動状態(直線運動と旋回運動)などを考慮して決定される。例えば、液体供給孔3aと水道管とを接続し、水道水(0.15MPa〜0.25MPa程度)を加圧された液体として用いる場合には、噴出孔2aの径と液体供給孔3aの径との比は、2.5:1程度とすればよい。
The
気液ループ流式攪拌混合室4は、液体供給孔3a及び気体流入孔1aから流入した液体及び気体を混合するための空間である。そして、気液ループ流式攪拌混合室4の内壁には、凹凸形状(例えば、いわゆる鮫肌又はセラミックの溶射肌と同様のものや、単なる突起形状など)が形成されているが、内壁全体に施されている必要はなく、一部に形成されているだけでもかまわない。
The gas-liquid loop flow type agitation / mixing chamber 4 is a space for mixing the liquid and gas flowing in from the
次に、図2及び図3を用いて、ループ流式バブル発生ノズル10の作用について説明する。図2は、図1のループ流式バブル発生ノズル10と、ループ流式バブル発生ノズル10の液体供給孔3aに接続された液体用供給管5と、ループ流式バブル発生ノズル10の気体流入孔1aに接続された気体用供給管6と、外部気体の流入量を調整するための絞り弁7とを示した図である。なお、簡便のため、ループ流式バブル発生ノズル10のみ、概略断面図で示している。また、気体用供給管6の一端は外気を取り込めるようになっており、気体用供給管6のループ流式バブル発生ノズル10側端部における内部には、バブルを安定して発生させることができるように、逆止弁6aが設けられている。図3は、図2において、液体用供給管から液体が供給された際のループ流式バブル発生ノズルにおけるバブルの発生模式図である。
Next, the operation of the loop flow type
まず、液体用供給管5から液体供給孔3aを介して、加圧液体を気液ループ流式攪拌混合室4に供給する。このとき、図2の液体供給孔3aと噴出孔2aとを結ぶ線上に沿って流れた後、加圧液体の一部が噴出孔2aからが拡がりながら噴出するとともに、加圧液体の残りが高速ループ流れ(図2の気液ループ流式攪拌混合室4内の略楕円状部分)を形成する。このとき、加圧液体の一部によりさらに高速ループ流れの速度が増加する。また、気液ループ流式攪拌混合室4内は負圧となっているので、気体用供給管6から気液ループ流式攪拌混合室4内に気体が流入してくる。気体流入孔1aから流入してきた気体は、(1)気体流入孔1aの気液ループ流式攪拌混合室4側端部で剪断され、(2)高速ループ流れにおいて撹拌、剪断され、(3)気液ループ流式攪拌混合室4内壁の凹凸形状と衝突し、(4)途中で一部が液体供給孔3aから供給された加圧液体と衝突した際に発生した乱流によりさらに細分化され、(5)噴出孔2aにおいて、流入してきた外部気体及び/又は外部液体と衝突し、さらに微細化され、バブル又は/及びマイクロバブルを含む混合流体として噴出孔2aから噴出される。これらのような一連の作用によって、図3の模式図に示すようなバブル又は/及びマイクロバブルが、次から次へと連続的に発生する。
First, the pressurized liquid is supplied from the
また、噴出孔2aの径が液体供給孔3aの径よりも大きく形成されていることから、噴出孔2aにおいて、噴出孔2aの内壁と混合流体の周囲との間から、外部気体又は/及び外部液体が気液ループ流式攪拌混合室4に流入してくる(外部環境によって、外部気体又は/及び外部液体が流入してくる。)。ここで、噴出孔2aから気液ループ流式攪拌混合室4内に流入してくる外部気体又は外部液体と衝突して、高速ループ流れにおける気体は、さらに細分化されることになる。
Moreover, since the diameter of the
このように、気液ループ流式攪拌混合室4内の混合流体における気体を細分化した上で、噴出孔2aからマイクロバブルを含んだ混合流体を噴出する。
Thus, after subdividing the gas in the mixed fluid in the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber 4, the mixed fluid containing microbubbles is ejected from the
なお、マイクロバブルの径及び発生量は、液体供給孔3aから供給される液体圧と、気体流入孔1aから流入する気体量で決まるが、20μm以下のマイクロバブルが必要な場合は、流入する気体量を極力少なくすればよい。このとき、噴出孔2aから噴出する混合流体の速度は遅くなる。これは、高速ループ流れにおける混合流体がほとんど液体となり、液体供給孔3aから供給される加圧液体の速度が、高速ループ流れにおける混合流体との衝突による抵抗及び乱流が原因で、遅くなってしまうからである。
The diameter and generation amount of the microbubbles are determined by the liquid pressure supplied from the
上記構成のループ流式バブル発生ノズル10によれば、上述のような作用を有しているので、簡易な構成でありながら、従来と同等以下(20μm以下)の径のマイクロバブルを発生させることができる。また、簡易な構成であるので、小型化が可能なループ流式バブル発生ノズルとすることができる。
According to the loop flow type
また、気液ループ流式攪拌混合室4が略円柱型空間であるので、高速ループ流れを容易に形成することができ、上述の作用を容易に得ることができる。 In addition, since the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber 4 is a substantially cylindrical space, a high-speed loop flow can be easily formed, and the above-described operation can be easily obtained.
また、気液ループ流式攪拌混合室4の内壁に凹凸形状が形成されているので、高速ループ流れをしている液体と気体との混合流体が凹凸形状に衝突するので、さらに気液ループ流式攪拌混合室4内の気体を細分化できる。 In addition, since the irregular shape is formed on the inner wall of the gas-liquid loop flow type agitation / mixing chamber 4, the mixed fluid of the liquid and the gas in the high-speed loop flow collides with the irregular shape. The gas in the mixing and mixing chamber 4 can be subdivided.
なお、上述したループ流式バブル発生ノズル10の作用では、加圧液体を液体供給口3aから気液ループ流式攪拌混合室4に供給した場合について説明したが、これに限られず、水道水を供給しても、マイクロバブルを発生できる。
In the above-described operation of the loop flow type
<第1実施形態の変形例>
次に、本発明の第1実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図4は、本発明の第1実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。図5は、図4のループ流式バブル発生ノズルと、このループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、ループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図である。なお、簡便のため、ループ流式バブル発生ノズルのみ、概略断面図で示している。また、第1実施形態の符号1〜7と同様の部分については、11〜17の符号をふり、その説明を省略することがある。
<Modification of First Embodiment>
Next, a loop flow type bubble generating nozzle according to a modification of the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a loop flow type bubble generating nozzle according to a modification of the first embodiment of the present invention. 5 is connected to the loop flow type bubble generation nozzle of FIG. 4, the liquid supply pipe connected to the liquid supply hole of the loop flow type bubble generation nozzle, and the gas inflow hole of the loop flow type bubble generation nozzle. FIG. 5 is a view showing a gas supply pipe and a view for use in explaining the flow of a loop flow. For simplicity, only the loop flow type bubble generating nozzle is shown in a schematic cross-sectional view. Moreover, about the part similar to the code | symbols 1-7 of 1st Embodiment, the code | symbol of 11-17 is attached and the description may be abbreviate | omitted.
本変形例のループ流式バブル発生ノズル20は、噴出孔12aの外側に、噴出孔12aから外側の方向へ拡径している略三角錐型の空間18を内部に有する部材17を備えている点で、第1実施形態と異なっている。
The loop flow type
ループ流式バブル発生ノズル20の作用は、ほぼ第1実施形態と同様であるが、部材17を設けているので、噴出孔12aの外部側周辺の流れ(噴出孔12aからの混合流体の噴出、並びに、外部気体又は/及び外部気体の流入)を安定させることができる。
The operation of the loop flow type
したがって、本変形例によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができると共に、さらに高速のループ流れを形成できる。また、噴出孔12aからの噴出の勢いを向上させることができる。
Therefore, according to this modification, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and a higher-speed loop flow can be formed. Moreover, the momentum of the ejection from the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図6は、本発明の第2実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。図7は、図6のループ流式バブル発生ノズルと、このループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、ループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図である。なお、簡便のため、ループ流式バブル発生ノズルのみ、概略断面図で示している。また、第1実施形態の符号1〜3、5〜7と同様の部分については、21〜23、25〜27の符号をふり、その説明を省略することがある。
<Second Embodiment>
Next, a loop flow type bubble generating nozzle according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic sectional view showing a loop flow type bubble generating nozzle according to a second embodiment of the present invention. 7 is connected to the loop flow type bubble generation nozzle of FIG. 6, the liquid supply pipe connected to the liquid supply hole of the loop flow type bubble generation nozzle, and the gas inflow hole of the loop flow type bubble generation nozzle. FIG. 5 is a view showing a gas supply pipe and a view for use in explaining the flow of a loop flow. For simplicity, only the loop flow type bubble generating nozzle is shown in a schematic cross-sectional view. Moreover, about the part similar to the codes | symbols 1-3 and 5-7 of 1st Embodiment, the code | symbol of 21-23, 25-27 is attached and the description may be abbreviate | omitted.
本実施形態のループ流式バブル発生ノズル30は、第1実施形態の気液ループ流式攪拌混合室4に代えて、噴出孔22a側から液体供給孔23a側にかけて拡径している略三角錐型空間である気液ループ流式攪拌混合室24としている点で、第1実施形態と異なっている。
The loop flow type
ループ流式バブル発生ノズル30の作用は、ほぼ第1実施形態と同様であるが、気液ループ流式攪拌混合室24を、噴出孔22a側から液体供給孔23a側にかけて拡径している略三角錐型空間としているので、高速ループ流れの形状が気液ループ流式攪拌混合室24の内壁に沿った形状となっており、第1実施形態の気液ループ流式攪拌混合室4の場合よりも、高速ループ流れをより速くすることができる。その結果として、より気液ループ流式攪拌混合室24内の気体を細分化することができる。
The action of the loop flow type
したがって、本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができると共に、より径の小さいマイクロバブルを発生することができるループ流式バブル発生ノズル30を提供できる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide the loop flow type
<第2実施形態の変形例>
次に、本発明の第2実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図8は、本発明の第2実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。図9は、図8のループ流式バブル発生ノズルと、このループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、ループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図である。なお、簡便のため、ループ流式バブル発生ノズルのみ、概略断面図で示している。また、第1実施形態の符号1〜3、5〜7と同様の部分については、31〜33、35〜37の符号をふり、その説明を省略することがある。
<Modification of Second Embodiment>
Next, a loop flow type bubble generating nozzle according to a modification of the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a loop flow type bubble generating nozzle according to a modification of the second embodiment of the present invention. 9 is connected to the loop flow type bubble generation nozzle of FIG. 8, the liquid supply pipe connected to the liquid supply hole of the loop flow type bubble generation nozzle, and the gas inflow hole of the loop flow type bubble generation nozzle. FIG. 5 is a view showing a gas supply pipe and a view for use in explaining the flow of a loop flow. For simplicity, only the loop flow type bubble generating nozzle is shown in a schematic cross-sectional view. Moreover, about the part similar to the codes | symbols 1-3 and 5-7 of 1st Embodiment, the code | symbol of 31-33, 35-37 is attached and the description may be abbreviate | omitted.
本実施形態のループ流式バブル発生ノズル40は、噴出孔32aの外側に、噴出孔32aから外側の方向へ拡径している略三角錐型の空間38を内部に有する部材37を備えている点で、第2実施形態と異なっている。
The loop flow type
ループ流式バブル発生ノズル40の作用は、ほぼ第2実施形態と同様であるが、部材37を設けているので、噴出孔32aの外部側周辺の流れ(噴出孔32aからの混合流体の噴出、並びに、外部気体又は/及び外部気体の流入)を安定させることができる。
The operation of the loop flow type
したがって、本変形例によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができると共に、さらに高速のループ流れを形成できる。また、噴出孔32aからの噴出の勢いを向上させることができる。
Therefore, according to this modification, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and a higher-speed loop flow can be formed. Moreover, the momentum of the ejection from the
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図10は、(a)が本発明の第3実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図、(b)が(a)のII−II矢視断面図である。図11(a)は、図10のループ流式バブル発生ノズルと、このループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、ループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図、図11(b)は図11(a)における外部連通孔における液体供給方向に対する断面図である。なお、簡便のため、ループ流式バブル発生ノズルのみ、概略断面図で示している。また、第1実施形態の符号1〜7と同様の部分については、41〜47の符号をふり、その説明を省略することがある。
<Third Embodiment>
Next, a loop flow type bubble generating nozzle according to a third embodiment of the present invention will be described. 10A is a schematic sectional view showing a loop flow type bubble generating nozzle according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a sectional view taken along the line II-II in FIG. FIG. 11A shows the loop flow type bubble generation nozzle of FIG. 10, the liquid supply pipe connected to the liquid supply hole of the loop flow type bubble generation nozzle, and the gas inflow hole of the loop flow type bubble generation nozzle. FIG. 11B is a diagram showing the connected gas supply pipes, and is a diagram for use in explaining the flow of the loop flow. FIG. 11B shows the liquid supply direction in the external communication hole in FIG. It is sectional drawing. For simplicity, only the loop flow type bubble generating nozzle is shown in a schematic cross-sectional view. Moreover, about the part similar to the code | symbols 1-7 of 1st Embodiment, the code | symbol of 41-47 is attached and the description may be abbreviate | omitted.
本実施形態のループ流式バブル発生ノズル50は、筒状部材41が気液ループ流式攪拌混合室44の周面に外部と連通する外部連通孔41bを有しており、この外部連通孔41bが、気液ループ流式攪拌混合室44の周面の接線と平行な方向に開口されている点で、第1実施形態と異なっている。
The loop flow type
上記構成によれば、第1実施形態と同様の作用効果の他に、以下の作用効果を奏する。即ち、第1実施形態と同様に、ループ流が発生する条件となっている際には、外部連通孔41bから外部液体及び/又は外部気体が流入してくるので、ループ流の他に、気液ループ流式攪拌混合室44における周面に沿って流れる旋回流を発生させることができ(図11(a)(b)参照)、液体供給孔43aから供給される液体の供給方向に対して、ループ流の流れ方向を傾斜させることができる。その結果として、ループ流の一周当りの距離を長くすることができることから、ループ流における気体の剪断の機会が多くなるので、より気液ループ流式攪拌混合室44内の気体を細分化できる。
According to the said structure, there exist the following effects other than the effect similar to 1st Embodiment. That is, as in the first embodiment, when the conditions are such that a loop flow is generated, the external liquid and / or the external gas flows in from the
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図12は、(a)が本発明の第4実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図、(b)が(a)のIII−III矢視断面図である。
<Fourth embodiment>
Next, a loop flow type bubble generating nozzle according to a fourth embodiment of the present invention will be described. 12A is a schematic sectional view showing a loop flow type bubble generating nozzle according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 12B is a sectional view taken along the line III-III in FIG.
図12(a)に示すように、ループ流式バブル発生ノズル60は、筒状部材51と、筒状部材51の一端を塞ぐと共に、筒状部材51の一端の側部周囲を覆うように形成された筒状の有底部材52とを備えている。筒状部材51は、外部と内部とを連通させて、気体を流入させるための気体流入孔51aを側部に複数有するとともに、内部途中を塞ぐように形成された円盤部の中央に液体供給孔51bを1つ有している。有底部材52は、底部中央に形成された噴出孔52aと、内周の壁面に沿って周方向に形成された溝部52bと、溝部52bの一部と外部とが連通するように形成され、気体用供給管(図示せず)の装着に使用される孔52cとを有している。また、筒状部材51における有底部材52と反対側の端部は、液体用供給管(図示せず)などを装着できるように大口となっている。そして、気体流路53は、溝部52bと筒状部材51外周壁とで形成される帯状空間であるとともに、気体流入孔51aの一端と接している。気液ループ流式攪拌混合室54は、筒状部材51及び有底部材52で囲まれてなる略円柱型の空間である。
As shown in FIG. 12A, the loop flow type
筒状部材51及び有底部材52には、SUS304、SUS316などの金属、樹脂、木、ガラス、セラミックス、陶磁器などを用いることができるが、固体材料であればどのようなものを用いてもかまわない。また、部品毎に、適材適所の素材を選択してもよい。なお、樹脂、ガラス、セラミックスなど選択すれば、腐食に強いので、ループ流式バブル発生ノズル60を長寿命化できる。
For the
液体供給孔51bの中心軸と噴出孔52aの中心軸とが略一致するとともに、気体流入孔1aの中心軸と液体供給孔3aの中心軸とが略交差するように、各孔は設けられている。なお、一変形例として、噴出孔52aには、内周にそって螺旋溝が形成されていてもよい。この螺旋溝は、噴出孔52aを穴開けした際の粗い螺旋加工痕でもよい。また、他の変形例として、気体流入孔は2つ以上あってもよい。また、気体流入孔51aの中心軸と液体供給孔51bの中心軸とは、必ずしも略交差していなくともよい。
Each hole is provided such that the central axis of the
また、液体供給孔51bは、噴出孔52aより径が小さくなるように形成されている。具体的には、噴出孔52aの径と液体供給孔51bの径との比が2:1〜3:1の範囲内となるように、液体供給孔51b及び噴出孔52aは形成されている。なお、噴出孔52aの径と液体供給孔51bの径との比は、液体の圧力、粘度、液体供給孔から噴出孔までの距離(攪拌部の容積)、または、噴出孔から噴出する液体の運動状態(直線運動と旋回運動)などを考慮して決定される。例えば、液体供給孔51bと水道管とを接続し、水道水(0.15MPa〜0.25MPa程度)を加圧された液体として用いる場合には、噴出孔52aの径と液体供給孔51bの径との比は、2.5:1程度とすればよい。
The
気液ループ流式攪拌混合室54は、液体供給孔51b及び気体流入孔51aから流入した液体及び気体を混合するための空間である。そして、気液ループ流式攪拌混合室54の内壁には、凹凸形状(例えば、いわゆる鮫肌又はセラミックの溶射肌と同様のものや、単なる突起形状など)が形成されているが、内壁全体に施されている必要はなく、一部に形成されているだけでもかまわない。
The gas-liquid loop flow type agitation / mixing
上記構成によれば、第1実施形態と同様の作用効果の他に、以下の作用効果を奏する。即ち、溝部52bと筒状部材51とにより気体流路53が形成されるとともに、この気体流路53に一端が接している気体流入孔51aが複数形成されているので、それぞれの気体流入孔51aに外部の気体を容易に流入させることができる。その結果として、それぞれの気体流入孔51a他端(気液ループ流式攪拌混合室54側の端部)において、ループ流による剪断が行われるので、第1実施形態のものに比べ、バブル発生効率を向上できる。
According to the said structure, there exist the following effects other than the effect similar to 1st Embodiment. That is, since the
<第4実施形態の変形例>
次に、本発明の第4実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図13は、本発明の第4実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。なお、第4実施形態における符号51、53、54と同様の部分については、61、63、64の符号をふり、その説明を省略することがある。
<Modification of Fourth Embodiment>
Next, a loop flow type bubble generating nozzle according to a modification of the fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 13: is a schematic sectional drawing which shows the loop flow type bubble generation nozzle which concerns on the modification of 4th Embodiment of this invention. In addition, about the part similar to the code |
本実施形態のループ流式バブル発生ノズル70は、有底部材62が、噴出孔62aの外部側に、噴出孔62aから外側の方向へ拡径している略三角錐型の空間65を内部に有する部分を有している点で、第4実施形態と異なっている。
In the loop flow type
ループ流式バブル発生ノズル70の作用は、ほぼ第4実施形態と同様であるが、略三角錐型の空間65を有しているので、噴出孔62aの外部側周辺の流れ(噴出孔62aからの混合流体の噴出、並びに、外部気体又は/及び外部気体の流入)を安定させることができる。
The operation of the loop flow type
したがって、本変形例によれば、第4実施形態と同様の効果を得ることができると共に、さらに高速のループ流れを形成できる。また、噴出孔62aからの噴出の勢いを向上させることができる。
Therefore, according to this modification, the same effects as those of the fourth embodiment can be obtained, and a higher-speed loop flow can be formed. Moreover, the momentum of the ejection from the
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図14は、(a)が本発明の第5実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図、(b)が(a)のループ流式バブル発生ノズルと、このループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、ループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図である。
<Fifth Embodiment>
Next, a loop flow type bubble generating nozzle according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14A is a schematic sectional view showing a loop flow type bubble generating nozzle according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 14B is a loop flow type bubble generating nozzle of FIG. It is the figure which showed the liquid supply pipe connected to the liquid supply hole of the generation nozzle, and the gas supply pipe connected to the gas inflow hole of the loop flow type bubble generation nozzle.
図14に示すように、ループ流式バブル発生ノズル80は、T字管71と、T字管71の直管部分の一端に固定される筒状部材72と、気液ループ流式攪拌混合室73とを備えている。
As shown in FIG. 14, the loop flow type
T字管71は、直管部分と垂直に延設された筒状部71cの内部空間からなる気体流入孔71aと、直管部分における筒状部材72が固定される側と反対側に形成された液体供給孔71bとを有している。筒状部71cの外部側端部の周囲には、気体用供給管76の端部を挟んで、ナット78aを用いて固定するための筒状部71dが形成されている。液体供給孔71bの外部には、液体用供給管75の端部を挟んで、ナット78bを用いて固定するため、筒状部71c及び筒状部71dと同形状の筒状部71e及び筒状部71fが形成されている。また、T字管71における筒状部材72が設けられる端部周囲には、ナット78cを用いて筒状部材72を固定するための筒状部71gが形成されている。なお、図示していないが、筒状部71d、71f、71gの外側周囲には、ネジ山が切られている。
The T-shaped
筒状部材72は、気液ループ流式攪拌混合室73側端部に形成された噴出孔72aと、噴出孔72aの外部側に、噴出孔72aから外側の方向へ拡径している略三角錐型の空間74を内部に有する部分とを有している。
The
気液ループ流式攪拌混合室73は、気体流入孔71aと噴出孔72aとの間におけるT字管71の内部からなる略円柱型の空間である。
The gas-liquid loop flow type agitation / mixing
気体用供給管76の内部には、バブルを安定して発生させることができるように、逆止弁6aが設けられている。また、気体用供給管76には、外部気体の流入量を調整するための絞り弁77が接続されている。
A
上記構成によれば、第1実施形態の変形例と同様の作用効果を奏することができる。また、T字管71を用いることで、より安価なループ流式バブル発生ノズルを提供できる。
According to the said structure, there can exist an effect similar to the modification of 1st Embodiment. Further, by using the T-shaped
なお、ここでは、筒状部材72は、ナット78cを用いてT字管71に固定したが、これに限られず、接着したり、圧入したりして、固定してもよい。
Here, the
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態や変形例に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態や各変形例において、ループ流式バブル発生ノズルは、表面が樹脂で被覆された部材からなるもの、若しくは、樹脂だけで成形されたものであってもよい。これにより、海水などの劣悪な環境中においても、部材表面が樹脂で被覆されている、若しくは、ループ流式バブル発生ノズル自体が樹脂で成形されているので、腐食を防止できる。その結果として、使用寿命が長く、安価なループ流式バブル発生ノズルを提供できる。 The present invention can be changed in design without departing from the scope of the claims, and is not limited to the above-described embodiments and modifications. For example, in each of the above-described embodiments and modifications, the loop flow type bubble generating nozzle may be formed of a member whose surface is coated with a resin, or may be formed of only a resin. Thereby, even in a poor environment such as seawater, the surface of the member is covered with the resin, or the loop flow type bubble generating nozzle itself is formed of the resin, so that corrosion can be prevented. As a result, it is possible to provide an inexpensive loop flow type bubble generating nozzle having a long service life.
また、第1実施形態において、筒状部材1と円盤部材2とが一体物であってもよいし、筒状部材1と円盤部材3とが一体物であってもよいし、筒状部材1と円盤部材2と円盤部材3とが一体物であってもよい。第2、第3実施形態においても同様である。
Further, in the first embodiment, the
さらに、第1実施形態の変形例において、筒状部材11と円盤部材12と部材17とが一体物であってもよいし、筒状部材11と円盤部材13とが一体物であってもよいし、筒状部材11と円盤部材12とが一体物であってもよいし、筒状部材11と円盤部材12と円盤部材13と部材17とが一体物であってもよい。第2実施形態の変形例においても同様である。
Furthermore, in the modified example of the first embodiment, the
加えて、気液ループ流式攪拌混合室の形状は、上記各実施形態や各変形例において示したものに限られず、略角筒型、略三角錐型、断面が五角形や六角形などの多角形のもの、又は、断面が星形などの複雑な形状(規則的でない形状のものを含む)のものであってもよい。 In addition, the shape of the gas-liquid loop flow type agitation / mixing chamber is not limited to those shown in the above embodiments and modifications, but may be a variety of shapes such as a substantially rectangular tube shape, a substantially triangular pyramid shape, a pentagonal shape and a hexagonal cross section. It may be of a rectangular shape or a complicated shape (including irregular shapes) such as a star shape in cross section.
また、上記各実施形態や各変形例において、気体流入孔は、噴出孔寄りに形成されていてもよい。 Moreover, in each said embodiment and each modification, the gas inflow hole may be formed near the ejection hole.
また、第3実施形態における外部連通孔41bを、他の実施形態やその変形例において備えていてもよい。
Moreover, you may provide the
本発明のループ流式バブル発生ノズルは、大型のものから小型のものまで製作できる。大型のループ流式バブル発生ノズルについては、工業的分野、下水道などの汚水処理、河川及び海水などの浄化、アオコなどの除去、魚介類の蘇生・繁殖・養殖、水田の稲育成用及び除草作用など、小型のループ流式バブル発生ノズルについては、水槽・イケスの浄化、水耕栽培の育成用、マイクロバブル風呂、洗浄機、携帯用超小型マイクロバブル発生器、温度上昇が望ましくない場合の小型の水槽内など、マイクロバブルを利用できるもの全てに適用できる。また、医療関係への利用も検討されている。 The loop flow type bubble generating nozzle of the present invention can be manufactured from a large size to a small size. For large loop flow type bubble generating nozzles, industrial fields, sewage treatment such as sewerage, purification of rivers and seawater, removal of sea cucumbers, resuscitation / breeding / culture of seafood, paddy rice cultivation and weeding For small loop flow type bubble generating nozzles, etc., for water tank / ikes purification, hydroponics cultivation, micro bubble bath, washing machine, portable micro micro bubble generator, small size when temperature rise is not desirable It can be applied to anything that can use microbubbles, such as in a water tank. In addition, use for medical purposes is also being considered.
1、11、21、31、41、51、61、72 筒状部材
1a、11a、21a、31a、41a、51a、61a、71a 気体流入孔
2、3、12、13、22、23、32、33、42、43 円盤部材
2a、12a、22a、32a、42a、52a、62a、72a 噴出孔
3a、13a、23a、33a、43a、51b、61b、71b 液体供給孔
4、14、24、34、44、54、64、73 気液ループ流式攪拌混合室
5、15、25、35、45、75 液体用供給管
6、16、26、36、46、76 気体用供給管
6a、16a、26a、36a、46a、76a 逆止弁
7、17、27、37、47 絞り弁
10、20、30、40、50、60、70、80 ループ流式バブル発生ノズル
17、37 部材
18、38、65、74 空間
71 T字管
78a、78b、78c ナット
1, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 72
Claims (7)
前記気液ループ流式攪拌混合室が、前記液体供給孔、前記気体流入孔、及び、前記噴出孔のみと連通しており、
前記噴出孔の径が前記液体供給孔の径よりも大きく形成されており、
前記液体供給孔の中心軸と前記噴出孔の中心軸とが略一致していることを特徴とするループ流式バブル発生ノズル。 A liquid supply hole to which a pressurized liquid is supplied, one or more gas inflow holes into which gas flows, and the liquid and gas that has flowed in from the liquid supply hole and the gas inflow hole are stirred by a loop-like flow. A gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber to be mixed, and an ejection hole through which a mixed fluid of liquid and gas mixed in the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber is jetted,
The gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber communicates only with the liquid supply hole, the gas inflow hole, and the ejection hole,
The diameter of the ejection hole is formed larger than the diameter of the liquid supply hole,
A loop flow type bubble generating nozzle, wherein a central axis of the liquid supply hole and a central axis of the ejection hole substantially coincide with each other.
前記気液ループ流式攪拌混合室の周面に外部と連通する孔を有しており、
前記孔が、前記周面の接線と平行な方向に開口されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のループ流式バブル発生ノズル。 The cross section of the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber with respect to the supply direction of the liquid supplied from the liquid supply hole is substantially circular,
It has a hole communicating with the outside on the circumferential surface of the gas-liquid loop flow type stirring and mixing chamber,
The loop flow type bubble generation nozzle according to any one of claims 1 to 6, wherein the hole is opened in a direction parallel to a tangent to the peripheral surface.
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