JP7511232B2 - 気液撹拌装置 - Google Patents

Description

本発明は、微細気泡を液体中に撹拌させる気液撹拌装置に関する。

水等の液体中に空気等から成る気体を効率よく撹拌混合させるために、液体中に微細な気泡を多数生成する撹拌混合装置（気液撹拌装置）が知られている（例えば特許文献１）。
この装置は、空気中に開口した上端開口部４を液面上に突出位置させて配置した直線円筒状の外殻体２と、この外殻体２の全長にわたり同軸心上に挿入組み付けされ、高速で回転駆動される直線円柱形状又は直線円筒形状の駆動体１とを有して構成されている。水中で外殻体２内の駆動体１を高速回転させると、渦流運動により水中に引き込まれた空気は、水と激しく攪拌されて細分化され、極めて細かい微細気泡に形成され、水と一緒に外殻体２の下端開口部５から下方に勢い良く放出される。駆動体１の高速回転動作により、微細気泡が撹拌混合した水が外殻体２の下端開口部５から外部に放出されると、外殻体２と駆動体１との間に形成された間隙７内の液面は低下することになるが、液面真下の外殻体２の筒壁３には窓孔６が開口されているので、間隙７内にはこの窓孔６を通して常に水が供給されるようになっている。

特開平５－７７５２号公報

しかしながら、特許文献１の記載の発明では、間隙７内の液面の位置は、外殻体２外の液面の位置に追従して変位する構成である。このため、水位が大きく変位し、例えば外殻体２外の液面の位置が窓孔６よりも低下する位置に変位した場合には、それに伴って間隙７内の液面の位置も低下するため、窓孔６から水が供給されなくなる。このため、下端開口部５から外部に放出される水量が不安定になるという問題がある。

本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく、液面変位による影響を抑え、液体中に微細気泡が撹拌混合された気液を安定的に供給できるようにした気液撹拌装置を創出することを課題とする。

上記課題を解決するための手段のうち、本発明の主たる手段は、
撹拌される液体中に一部が沈設される直線円筒形状の二重筒体と、外部から所定の気体を二重筒体の内部に供給する気体供給管と、二重筒体の内部に配置され、気体を高速でせん断して微細気泡を生成し、液体中に撹拌混合させる羽根部と、羽根部を高速回転させる駆動部と、撹拌混合された気液を前記液体中に放出する放出部と、を備えた気液撹拌装置であって、
二重筒体が、同心軸状に配置された内筒部と外筒部とを有して形成され、内筒部と外筒部との間に毛管現象を利用して前記液体を上昇させる隙間が形成されると共に、内筒部の所定の高さ位置に隙間と内筒部の内部とを径方向に連通し、上昇した前記液体を前記内筒部内に供給する窓孔が形成されていることを特徴とする、とい云うものである。
本発明の主たる手段では、液体の内筒部への供給が、内筒部と外筒部との間の隙間に起こる毛管現象を利用して行われるようにしたことから、常に一定の量の液体を安定的に内筒部に供給することを達成し得る。

また本発明の他の手段は、上記主たる手段に、外筒部の下端と放出部との間に吸水口が形成されている、との手段を加えたものである。
上記手段では、吸水口を、ファインバブル発生部を構成する直線円筒形状からなる二重筒体２０Ａの下端の位置に設けることができることから、液面変位による影響を受け難くすることができる。

本発明では、外部の液面の変位による影響を抑え、液体中に微細気泡が撹拌混合された気液を常に安定して提供することができる。

本発明の実施例を示す気液撹拌装置の部分断面図である。 図１のＡ－Ａ線における断面図である。 気液撹拌装置の使用例を示す部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、本発明の気液撹拌装置１は、取付けのベースとなる平板状のフランジ２を基準として、フランジ２の上部側に駆動部１０が設けられ、フランジ２の下側にファインバブル発生部２０が設けられて構成されている。

駆動部１０は、直流式又は交流式のモーター（図示せず）と、このモーターを収容する筐体１１とを有して構成され、モーターの回転軸１２がフランジ２に穿設された貫通孔２ａを通じて下方のファインバブル発生部２０側に延出する状態でフランジ２上に組み付けられている。尚、筐体１１にはモーターに電力等を供給すると共にモーターの回転制御を行う信号を送るための電気ケーブル１３が接続されている。

ファインバブル発生部２０は、同心軸状に配置された内筒部２１と外筒部２２からなる直線円筒形状からなる二重筒体２０Ａと、二重筒体２０Ａを構成する内筒部２１の内側に設けられた撹拌機構３０と、二重筒体２０Ａの下端に設けられた放出部４０と、外部から二重筒体２０Ａを構成する内筒部２１内に気体を供給する気体供給管５０とを有して構成されている。尚、フランジ２の下面と放出部４０の上面との間は、二重筒体２０Ａの外部に配置された補強用の複数（本実施例では３本）の支柱２５を介して連結されている。

二重筒体２０Ａを構成する内筒部２１及び外筒部２２の上端はフランジ２の下面に連結固定されており、内筒部２１と外筒部２２はその間に設けられた直線円筒状の空間から成る隙間２３を介して径方向に対向配置されている。
また内筒部２１の所定の高さ位置には隙間２３と内筒部２１の内部とを径方向に連通する液注入用の窓孔２２Ａが形成されている。

撹拌機構３０は、回転軸１２の下端に連結されたシャフト３１と、このシャフト３１の複数の高さ位置に設けられた複数の羽根部３２とを有して形成されている。モーターが駆動されて回転軸１２に連結されているシャフト３１が羽根部３２と共に内筒部２１内で高速で回転すると、気体７０と液体６１とが撹拌混合された気液８０が生成される。
内筒部２１の下端には放出部４０に連結固定されており、撹拌混合された気液８０は放出部４０に設けられた放出口４１から放出できるように構成されている。
また外筒部２２の下端は放出部４０に連結されずに環状に開放され、外部の液体６１を隙間２３内に取り込む吸水口２２ａとされており、この吸水口２２ａと内筒部２１の内部とは隙間２３及び窓孔２２Ａを介して連通している。

次に、上記構成からなる気液撹拌装置の動作について説明する。
以下においては、処理槽６０に貯めた水等の液体６１中に、空気等から成る気体７０をマイクロバブル、ナノバブル、あるいはファインバブル等と称される微細気泡７１にして撹拌混合させる場合について説明する。
図３に示すように、気液撹拌装置１は、フランジ２より下側のファインバブル発生部２０を処理槽６０内の液体６１中に沈設させる。この際、気体供給管５０の上端は液面６２よりも上に配設されており、空気等から成る気体７０はこの気体供給管５０を通じて二重筒体２０Ａを構成する内筒部２１内に取り込まれる。

また液体６１は、外筒部２２の下端に設けられた吸水口２２ａから内筒部２１と外筒部２２との間の隙間２３に浸入する。浸入した液体６１は毛管現象により隙間２３内を上昇移動することができ、上昇した液体６１は窓孔２２Ａを通じて内筒部２１の内部に供給されるようになっている。
そして、駆動部１０を駆動させてモーターを回転させると、シャフト３１に設けられた複数の羽根部３２が高速回転して渦流運動を引き起こし、気体７０を液体６１中に引き込みながら高速でせん断し、液体６１と激しく攪拌させて細分化し、液体６１中に極めて細かい微細気泡７１が撹拌混合された気液８０を生成する。
そして、このような気液８０は、旋回流となって、下方の放出部４０に設けられた放出口４１から処理槽６０の液体６１中に向けて放出されることになる。

ここで、本願発明では、吸水口２２ａから浸入した液体６１が、隙間２３に生じる毛管現象によって内筒部２１の内部に供給される構成である。このため、処理槽６０内の液体６１の液面６２が上下に大きく変位した場合であっても、その影響を受け難く常に一定の液体６１を内筒部２１の内部に供給することが可能である。このため、本発明の気液撹拌装置１では、液面の変位による影響を抑え、常に安定して微細気泡７１が撹拌混合された気液８０を放出することができる。

以上、実施例に沿って本発明の構成とその作用効果について説明したが、本発明の実施の形態は上記実施例に限定されるものではない。
例えば、上記実施例では、窓孔２２Ａを内筒部２１に１つに設けた場合を示して説明したが、本発明は上記実施例に限られるものではなく、２つ以上設けた構成であってもよい。
また上記実地例では、液体６１として水の場合を例示し、気体７０として空気の場合を例示して説明したが、本発明は上記実施例に限られるものではなく、その他の種類の液体及び気体であっても良い。

本発明は、微細気泡を液体中に撹拌混合させる気液撹拌装置の分野における用途展開をさらに広い領域で図ることができる。

１ ： 気液撹拌装置
２ ； フランジ
１０ ： 駆動部
１１ ： 筐体
１２ ： 回転軸
１３ ： 電源ケーブル
２０ ： ファインバブル発生部
２０Ａ： 二重筒体
２１ ： 内筒部
２２ ： 外筒部
２２Ａ： 窓孔
２２ａ： 吸水口
２３ ： 隙間
２５ ： 支柱
３０ ： 撹拌機構
３１ ： シャフト
３２ ： 羽根部
４０ ： 放出部
４１ ： 放出口
５０ ： 気体供給管
６０ ： 処理槽
６１ ： 液体
７０ ： 気体
７１ ： 微細気泡
８０ ： 気液（液体と微細気泡との撹拌混合物）

Claims (2)

1. 撹拌される液体（６１）中に一部が沈設される直線円筒形状の二重筒体（２０Ａ）と、外部から所定の気体（７０）を前記二重筒体（２０Ａ）の内部に供給する気体供給管（５０）と、前記二重筒体（２０Ａ）の内部に配置され、前記気体（７０）を高速でせん断して微細気泡（７１）を生成し、前記液体（６１）中に撹拌混合させる羽根部（３２）と、該羽根部（３２）を高速回転させる駆動部（１０）と、前記撹拌混合された気液（８０）を前記液体（６１）中に放出する放出部（４０）と、を備えた気液撹拌装置であって、
   前記二重筒体（２０Ａ）が、同心軸状に配置された内筒部（２１）と外筒部（２２）とを有して形成され、前記内筒部（２１）と前記外筒部（２２）との間に毛管現象を利用して前記液体（６１）を上昇させる隙間（２３）が形成されると共に、前記内筒部（２１）の所定の高さ位置に前記隙間（２３）と前記内筒部（２１）の内部とを径方向に連通し、上昇した前記液体（６１）を前記内筒部（２１）内に供給する窓孔（２２Ａ）が形成されていることを特徴とする気液攪拌装置。
2. 外筒部（２２）の下端と放出部（４０）との間に吸水口（２２ａ）が形成されている請求項１記載の気液攪拌装置。

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