JPH0240225A - 液中に微細気泡を発生させる方法及び装置 - Google Patents
液中に微細気泡を発生させる方法及び装置Info
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
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- B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
- B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
- B01F23/2312—Diffusers
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- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、従来可能とされた以上に大きな気体と液体の
比率で、従来より、微細な気泡を発生させて液体中に気
体を導入する装置に関する。
比率で、従来より、微細な気泡を発生させて液体中に気
体を導入する装置に関する。
（従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕化学工
業においては、所望の化学反応を最適な状態で得るため
に必要となる、物理的に異なる物質相を密に接触させる
処理技術が数多く用いられている。−船釣には上記の化
学反応は液相中で生じるため、液中に気体を分散させる
様々な装置が開発されている。
業においては、所望の化学反応を最適な状態で得るため
に必要となる、物理的に異なる物質相を密に接触させる
処理技術が数多く用いられている。−船釣には上記の化
学反応は液相中で生じるため、液中に気体を分散させる
様々な装置が開発されている。
一般的な気−液反応装置では、気体は反応装置の底部に
、一端を開放した直立管や多孔水平配管多孔板、環状多
孔分散管を通じて導入される。通常の気体流量域では上
記手段により発生する気泡は比較的大きく、例えば約０
．６ ｍｍ（１／ ４インチ）から２５ｍｍ（１インチ
）の孔径を用いた場合、気泡の直径は約０．６ｍｍ（１
／４インチ）から２５ｍｍ（１インチ）程度になる。
、一端を開放した直立管や多孔水平配管多孔板、環状多
孔分散管を通じて導入される。通常の気体流量域では上
記手段により発生する気泡は比較的大きく、例えば約０
．６ ｍｍ（１／ ４インチ）から２５ｍｍ（１インチ
）の孔径を用いた場合、気泡の直径は約０．６ｍｍ（１
／４インチ）から２５ｍｍ（１インチ）程度になる。
液中に気体を分散させるためにはアスピレータも用いら
れており、このタイプの装置では液体をノズルを通して
大きな流速で圧送し、気体は、例えばベンチュリを通し
て吸引され液体流中に分散される。しかし、この型の装
置では気体と液体の比率は一般に小さく例えば概略１：
ｌ程度以下である。
れており、このタイプの装置では液体をノズルを通して
大きな流速で圧送し、気体は、例えばベンチュリを通し
て吸引され液体流中に分散される。しかし、この型の装
置では気体と液体の比率は一般に小さく例えば概略１：
ｌ程度以下である。
最も単純化して表現すれば、本発明により、気体と液体
をそれぞれ別の導管を通じて導入し、相互に対向したオ
リフィス（開口部）から同時に気体と液体上を噴出し、
液体の噴出速度を、気体用オリフィス部で局所的な剪断
場を生じさせるのに充分な大きさとすることにより液体
中に微細気泡を発生させる方法が提供される。上記方法
によって気体と液体の大きな体積流量比、すなわち気液
体積流量比で約１＝１から２０：１又はそれ以上の範囲
でも微細な気泡を発生させることが可能となる。
をそれぞれ別の導管を通じて導入し、相互に対向したオ
リフィス（開口部）から同時に気体と液体上を噴出し、
液体の噴出速度を、気体用オリフィス部で局所的な剪断
場を生じさせるのに充分な大きさとすることにより液体
中に微細気泡を発生させる方法が提供される。上記方法
によって気体と液体の大きな体積流量比、すなわち気液
体積流量比で約１＝１から２０：１又はそれ以上の範囲
でも微細な気泡を発生させることが可能となる。
本発明は、液相と気相とを密に折触させることが必要と
されるプロセスには当然広い範囲で応用可能であり、本
発明の特に好ましい実施例では混合槽中に円心円状に設
置した液体用と気体用の環状分散管により上記混合槽内
の液体中に液体と気体の噴流を別りに噴出する気液混合
装置が提供される。前記分散管それぞれに設けたオリフ
ィスは相互に対向しているため、該オリフィスから噴出
した液体と気体は気体用オリフィス部で大きな剪断場を
生成し、それにより剪断場が生じていない場合よりも微
細な気泡を発生することができる。
されるプロセスには当然広い範囲で応用可能であり、本
発明の特に好ましい実施例では混合槽中に円心円状に設
置した液体用と気体用の環状分散管により上記混合槽内
の液体中に液体と気体の噴流を別りに噴出する気液混合
装置が提供される。前記分散管それぞれに設けたオリフ
ィスは相互に対向しているため、該オリフィスから噴出
した液体と気体は気体用オリフィス部で大きな剪断場を
生成し、それにより剪断場が生じていない場合よりも微
細な気泡を発生することができる。
好ましくは、液体用分散管から噴出する液体は循環使用
される。
される。
以下に本発明の実施例を添付図面を用いて説明する。
添付図面は本発明の原理、すなわち一方が気体で他方が
液体である２種類の流体を、それ・ぞれ互いに対向した
オリフィスを備えた別々の導管を通し、液体用オリフィ
スから噴出した液体が気体用オリフィス部で局所的な剪
断場を生成し均一な大きさの気泡を周囲の液体中に発生
するという原理に基づいた気泡発生装置の種々の構成を
図示している。
液体である２種類の流体を、それ・ぞれ互いに対向した
オリフィスを備えた別々の導管を通し、液体用オリフィ
スから噴出した液体が気体用オリフィス部で局所的な剪
断場を生成し均一な大きさの気泡を周囲の液体中に発生
するという原理に基づいた気泡発生装置の種々の構成を
図示している。
第１図は、接触器若しくは反応器中に配設した、それぞ
れ開放端を有する導管１２と１４を示している。図示し
たように導管１２と１４のオリフィス１５と１６とは相
互に対向しておりオリフィス部で局所剪断場が発生する
ようにされている。従って、一般に上記オリフィスは互
いに概略２０゜から１６０°の角度を成すように対向さ
れている。
れ開放端を有する導管１２と１４を示している。図示し
たように導管１２と１４のオリフィス１５と１６とは相
互に対向しておりオリフィス部で局所剪断場が発生する
ようにされている。従って、一般に上記オリフィスは互
いに概略２０゜から１６０°の角度を成すように対向さ
れている。
好ましくは上記オリフィスは同一平面上に設けられ、互
いに９０°の角度で対向するようにされる。
いに９０°の角度で対向するようにされる。
上記導管は液相の底部付近に配置されているため導管１
２を通して液相中に導入された気体は液相中を上方に移
動する。また、図示していないが気体を導管１２を通じ
て圧送し、オリフィス１５から噴出する手段が設けられ
ており、同様に液体を導管１４を通してオリフィス１６
から噴出するように圧送する手段が設けられている。導
管１４を通して導入する液体は周囲の液体と同種のもの
でも、又異なる種類のものでも良い。通常、上記導管に
設けるオリフィスは、概略直径３ｍｎ（１／８インチ）
から１００ｍｍ （４インチ）程度の大きさである。
２を通して液相中に導入された気体は液相中を上方に移
動する。また、図示していないが気体を導管１２を通じ
て圧送し、オリフィス１５から噴出する手段が設けられ
ており、同様に液体を導管１４を通してオリフィス１６
から噴出するように圧送する手段が設けられている。導
管１４を通して導入する液体は周囲の液体と同種のもの
でも、又異なる種類のものでも良い。通常、上記導管に
設けるオリフィスは、概略直径３ｍｎ（１／８インチ）
から１００ｍｍ （４インチ）程度の大きさである。
導管中の気体と液体の流量はバルブ、ポンプ又は同様の
手段を用いて調節可能であるが、重要な点は、気体用の
オリフィス部で局所剪断場を生成するのに充分な速度で
液体が導管のオリフィスから噴出され、それによって気
体が導管のオリフィスから放出される際に、上記局所剪
断場が生成しない場合より微細な気泡を発生するように
することである。−船釣には液体は液体用オリフィスか
らの噴出速度が概略３ｍ／秒（１０フイ一ト／秒）から
９ｍ／秒（３０フイ一ト／秒）より大きい範囲となるよ
うにされ、気体は気体用オリフィスからの噴出速度が概
略１．５ ｍ ７秒（５フイ一ト／秒）から３０ｍ／秒
（１００フィート／秒）程度になるように流量が設定さ
れる。極めて標準的な処理操作では液体は液体用オリフ
ィスから約６ｍ／秒（２０フイ一ト／秒）の速度で噴出
され、気体は気体用オリフィスから約２３ｍ／秒（７５
フイ一ト／秒）の速度で噴出される。
手段を用いて調節可能であるが、重要な点は、気体用の
オリフィス部で局所剪断場を生成するのに充分な速度で
液体が導管のオリフィスから噴出され、それによって気
体が導管のオリフィスから放出される際に、上記局所剪
断場が生成しない場合より微細な気泡を発生するように
することである。−船釣には液体は液体用オリフィスか
らの噴出速度が概略３ｍ／秒（１０フイ一ト／秒）から
９ｍ／秒（３０フイ一ト／秒）より大きい範囲となるよ
うにされ、気体は気体用オリフィスからの噴出速度が概
略１．５ ｍ ７秒（５フイ一ト／秒）から３０ｍ／秒
（１００フィート／秒）程度になるように流量が設定さ
れる。極めて標準的な処理操作では液体は液体用オリフ
ィスから約６ｍ／秒（２０フイ一ト／秒）の速度で噴出
され、気体は気体用オリフィスから約２３ｍ／秒（７５
フイ一ト／秒）の速度で噴出される。
いくつかの例では、気体用オリフィスを液体用オリフィ
スよりはるかに大きくすることが好ましく、例えば気体
用オリフィス液体用オリフィスの開口面積の比は概略１
；１から５：１程度までの範囲に設定可能である。第２
図には特に上記のような場合を示しておりそれぞれ気体
用と液体用との導管２２と２４は長方形断面を有してい
る。第２図の実施例のオリフィスは同様に長方形の形状
で図示のように気体用オリフィスは液体用導管２４のオ
リフィスよりはるかに大きな開口面積を備えている。ま
た、両方の導管が同一平面上に直角を成すように配置さ
れるのはもちろんである。
スよりはるかに大きくすることが好ましく、例えば気体
用オリフィス液体用オリフィスの開口面積の比は概略１
；１から５：１程度までの範囲に設定可能である。第２
図には特に上記のような場合を示しておりそれぞれ気体
用と液体用との導管２２と２４は長方形断面を有してい
る。第２図の実施例のオリフィスは同様に長方形の形状
で図示のように気体用オリフィスは液体用導管２４のオ
リフィスよりはるかに大きな開口面積を備えている。ま
た、両方の導管が同一平面上に直角を成すように配置さ
れるのはもちろんである。
気体用オリフィスの開口面積を大きくすることにより、
液体中により低速度で気体を放出し、それにもかかわら
ず気体流量を導管２４から放出される液体の流量より大
きく設定することが可能となっている。
液体中により低速度で気体を放出し、それにもかかわら
ず気体流量を導管２４から放出される液体の流量より大
きく設定することが可能となっている。
第３図に示す実施例では、２つの同心環状に形成した配
管３２と３４とにそれぞれ複数のオリフィス３６と３８
とが設けられている。図に示すように上記オリフィスは
相互に整合した位置に互いに直角を成すように配置され
ており、図で環状配管３２は気体用、３４は液体用であ
る。
管３２と３４とにそれぞれ複数のオリフィス３６と３８
とが設けられている。図に示すように上記オリフィスは
相互に整合した位置に互いに直角を成すように配置され
ており、図で環状配管３２は気体用、３４は液体用であ
る。
第４図は、円筒状の側壁１０を有する接触装置若しくは
反応装置内の液柱底部に配設した環状分散管４２と４４
とを図示している。図においてオリフィス４６と分散管
４２とはオリフィス４８と分散管４４とに対し、オリフ
ィス４６と４８とが整合位置で互いに直角を成すように
配置されている。この場合液体は分散管４４内を圧送さ
れてオリフィス４８から、分散管４２から放出される気
体を剪断するのに充分な速度で噴出し、それにより均一
な微細気泡を発生する。
反応装置内の液柱底部に配設した環状分散管４２と４４
とを図示している。図においてオリフィス４６と分散管
４２とはオリフィス４８と分散管４４とに対し、オリフ
ィス４６と４８とが整合位置で互いに直角を成すように
配置されている。この場合液体は分散管４４内を圧送さ
れてオリフィス４８から、分散管４２から放出される気
体を剪断するのに充分な速度で噴出し、それにより均一
な微細気泡を発生する。
第４図に示すように導管４７と環状分散管４４とは、導
管４７から放射状に延設された分配管４５を介して連通
している。特に好ましい実施例では、前記オリフィス４
６から噴出する気体に剪断を与えるために、槽内の液体
が導管４７を通じて循環するようにされる。同様に、分
配管４９のように気体を環状分散管４２に分配する手段
が設けられている。
管４７から放射状に延設された分配管４５を介して連通
している。特に好ましい実施例では、前記オリフィス４
６から噴出する気体に剪断を与えるために、槽内の液体
が導管４７を通じて循環するようにされる。同様に、分
配管４９のように気体を環状分散管４２に分配する手段
が設けられている。
本発明の特に好ましい実施例では上記環状気泡分散管は
気泡塔等に配置される。
気泡塔等に配置される。
以下に本発明の優れた効果を実証する実験結果について
説明する。
説明する。
本実験においては水を満たした約９０Ｏｎ＋ｍ （３
フィート）の直径のタンクを使用した。このタンクには
水を循環させる装置が備えられ、更にタンク底部にはそ
れぞれ気体と液体とを導入するための２つの同心環状配
管が設けられている。上記環状配管のうち外側の環状配
管には、気体をタンク内に導入するための高さ約１３ｍ
ｍ（１／２インチ）幅約３１１Ｉｍ（ｌ／８インチ）の
スロットが内側に向けて設けられており、一方、内側の
環状配管には、剪断液体流を噴出するための、高さ約６
ｍｍ（１／４インチ）、幅約３ｍｍ（１／８インチ）の
スロットが上記気体用スロットに対して直角を成すよう
に配設されている。本実験では、気体は前記気体用環状
配管を通じて約４．ＯＮｎ＋”／分（１５０５ｃＦ／分
）の流量で、又、液体は前記液体用環状配管を通じて約
０．１９ｍ’／分（５０ガロン／分）から約０．３８ｍ
３／分（１００ガロン／分）の流量でそれぞれ供給し、
気体と液体とを導入後、定常状態に到達した後、気体と
液体の供給を停止した。上記供給停止と同時にタンク内
の水位の低下をビデオレコーダで記録し、この水位低下
を時間の関数として、標準的な方法で分析することによ
り気泡の大きさの分布を推定した。また上記定常状態に
おける水位からは実験中のタンク内の平均気体滞留量が
求められた。更に上記過程を剪断液体流を用いずに再現
することにより比較データを得た結果、本発明による気
泡発生装置を用いることにより、気泡の大きさは０．４
２ｍｍから０．３４ｍｍ小さくなり、平均気体滞留量は
２４．８％から２９，６％増加することが確認された。
フィート）の直径のタンクを使用した。このタンクには
水を循環させる装置が備えられ、更にタンク底部にはそ
れぞれ気体と液体とを導入するための２つの同心環状配
管が設けられている。上記環状配管のうち外側の環状配
管には、気体をタンク内に導入するための高さ約１３ｍ
ｍ（１／２インチ）幅約３１１Ｉｍ（ｌ／８インチ）の
スロットが内側に向けて設けられており、一方、内側の
環状配管には、剪断液体流を噴出するための、高さ約６
ｍｍ（１／４インチ）、幅約３ｍｍ（１／８インチ）の
スロットが上記気体用スロットに対して直角を成すよう
に配設されている。本実験では、気体は前記気体用環状
配管を通じて約４．ＯＮｎ＋”／分（１５０５ｃＦ／分
）の流量で、又、液体は前記液体用環状配管を通じて約
０．１９ｍ’／分（５０ガロン／分）から約０．３８ｍ
３／分（１００ガロン／分）の流量でそれぞれ供給し、
気体と液体とを導入後、定常状態に到達した後、気体と
液体の供給を停止した。上記供給停止と同時にタンク内
の水位の低下をビデオレコーダで記録し、この水位低下
を時間の関数として、標準的な方法で分析することによ
り気泡の大きさの分布を推定した。また上記定常状態に
おける水位からは実験中のタンク内の平均気体滞留量が
求められた。更に上記過程を剪断液体流を用いずに再現
することにより比較データを得た結果、本発明による気
泡発生装置を用いることにより、気泡の大きさは０．４
２ｍｍから０．３４ｍｍ小さくなり、平均気体滞留量は
２４．８％から２９，６％増加することが確認された。
第１図は本発明による気泡発生装置の略示図、第２図は
本発明による気泡発生装置の別の形態を示す略示図、第
３図は本発明による二重環分散器式気泡発生装置の断面
を略示する部分斜視図、第４図は液体用分散器の近傍の
液体を循環使用する手段を備えた二重環分散器を用いた
本発明の実施例の断面図である。 １４、２２．３２・・・気体用導管、 １２、２４．３４・・・液体用導管、 １５、３６．４６・・・気体用オリフィス、１６、３８
．４８・・・液体用オリフィス、４２・・・気体用環状
分散管、 ４４・・・液体用環状分散管、 ４５・・・液体用分配管、 ４９・・・気体用分配管。 ＦＩＧ、３
本発明による気泡発生装置の別の形態を示す略示図、第
３図は本発明による二重環分散器式気泡発生装置の断面
を略示する部分斜視図、第４図は液体用分散器の近傍の
液体を循環使用する手段を備えた二重環分散器を用いた
本発明の実施例の断面図である。 １４、２２．３２・・・気体用導管、 １２、２４．３４・・・液体用導管、 １５、３６．４６・・・気体用オリフィス、１６、３８
．４８・・・液体用オリフィス、４２・・・気体用環状
分散管、 ４４・・・液体用環状分散管、 ４５・・・液体用分配管、 ４９・・・気体用分配管。 ＦＩＧ、３
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、液中に設けたオリフィスから気体を噴出し、同時に
上記オリフィスに対向した別のオリフィスから局所的剪
断場を生成するのに充分な速度で液体を噴出することに
より微細気泡を発生することから成る液体中に微細気泡
を発生する方法。 ２、前記液体の噴出速度は約３ｍ／秒（約１０フィート
／秒）から約９ｍ／秒（約３０フィート／秒）より大き
い速度の範囲であり、前記気体の噴出速度は約１．５ｍ
／秒（約５フィート／秒）から約３０ｍ／秒（約１００
フィート／秒）である特許請求の範囲第１項に記載の方
法。 ３、前記それぞれのオリフィスから噴出する気体と液体
との体積流量比は約１：１から約２０：１より大きい体
積流量比の範囲である特許請求の範囲第１項に記載の方
法。 ４、気体分配器に設けたオリフィス気体を液中に噴出し
、気−液接触を促進する方法において、前記気体を噴出
するオリフィスと約２０°から１６０°の角度を成して
対向する別のオリフィスから、前記気体分配器からの噴
出気体を剪断するのに充分な速度で液体を噴出し、それ
により前記剪断が生じない場合よりも微細な気泡を生成
することから成る改良方法。 ５、前記液体の噴出速度は約３ｍ／秒（約１０フィート
／秒）から約９ｍ／秒（約３０フィート／秒）より大き
い速度の範囲である特許請求の範囲第４項に記載の改良
方法。 ６、前記気体の噴出速度は約１．５ｍ／秒（約５フィー
ト／秒）から約３０ｍ／秒（約１００フィート／秒）で
ある特許請求の範囲第５項に記載の改良方法。 ７、前記オリフィスから噴出する気体と液体との体積流
量比は約１：１から約２０：１までの範囲である特許請
求の範囲第４項に記載の改良方法。 ８、液体を入れた容器と； 気体用オリフィスを備え、該気体用オリフィスが、使用
条件下で液中に位置するように前記容器内に配設された
気体用導管と； 前記気体用オリフィス概略同一平面上に位置し、該気体
用オリフィスと約２０°から１６０°までの角度を成し
て対向するように配設した液体用オリフィスとを備える
液体用導管と； 前記気体用オリフィスを通して気体を噴出させる手段と
； 前記液体用オリフィスを通して、前記気体用オリフィス
から噴出する気体に剪断を与えるのに充分な速度で液体
を噴出し、それにより微細気泡を発生し、前記容器内の
液体と接触しながら浮上させる手段とを備えた気−液接
触装置。 ９、前記液体用のオリフィスは前記気体用オリフィスと
９０°の角度を成して対向している特許請求の範囲第８
項に記載の装置。 １０、前記気体用導管は環状分散管であり、前記液体用
導管は前記気体用環状分散管と同心に配置された環状分
散管である特許請求の範囲第９項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US21055088A | 1988-06-23 | 1988-06-23 | |
| US210550 | 1988-06-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0240225A true JPH0240225A (ja) | 1990-02-09 |
Family
ID=22783343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1150657A Pending JPH0240225A (ja) | 1988-06-23 | 1989-06-15 | 液中に微細気泡を発生させる方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0240225A (ja) |
| GB (1) | GB2221166B (ja) |
| SG (1) | SG95292G (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006212562A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Mie Univ | マイクロバブル発生ノズル |
| JP2010017655A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 曝気攪拌機 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9318241D0 (en) * | 1993-09-02 | 1993-10-20 | Univ Mcgill | Distribution of fine bubbles or droplets in a fluid |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE1557018B2 (de) * | 1966-04-09 | 1975-07-10 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen unter Vermischen von Gasen und Flüssigkeiten mit einem flüssigen Medium |
| DE2107960A1 (de) * | 1971-02-19 | 1972-08-24 | Badische Anilin- & Soda-Fabrik Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren und Vorrichtung zum Vermischen eines Gases und einer Flüssigkeit |
| CA1058158A (en) * | 1975-11-04 | 1979-07-10 | Mitsubishi Precision Co. | Gas sparger with axially adjustable elements |
| US4647212A (en) * | 1986-03-11 | 1987-03-03 | Act Laboratories, Inc. | Continuous, static mixing apparatus |
-
1989
- 1989-06-15 JP JP1150657A patent/JPH0240225A/ja active Pending
- 1989-06-15 GB GB8913729A patent/GB2221166B/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-09-21 SG SG952/92A patent/SG95292G/en unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006212562A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Mie Univ | マイクロバブル発生ノズル |
| JP2010017655A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 曝気攪拌機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2221166A (en) | 1990-01-31 |
| SG95292G (en) | 1992-12-04 |
| GB2221166B (en) | 1992-05-06 |
| GB8913729D0 (en) | 1989-08-02 |
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