JPH0737702Y2 - 微細気泡発生装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、液体と気体を分散性よく混合する気液混合装
置を用いた微細気泡発生装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、液体と気体を共存させた容器内でインペラーを回
転させて混合攪拌し又はエジェクタ及びインジェクタを
組み合わせて原液に気体を吸い込ませた後、加圧して液
体中に気体を溶解させ、そして貯留タンクに導いて溶解
し得なかった気体と気体を溶解した溶解液を分離し、溶
解液を減圧しながら気泡槽に流入させて該溶解液中の気
体を開放し、気泡槽内で微細な気泡を発生させる微細気
泡発生装置は提供されているが、インペラーで単に混合
攪拌した状態又はエジェクタで気体を吸い込んだ状態で
は、液体中の気泡は比較的大きいため、加圧してもその
圧力での理論的な溶解限界である溶解度にまで気体の溶
解量を増加させることはできず、従って気泡槽内での気
泡の発生量は比較的少なかった。

〔考案が解決しようとする課題〕

本考案が前述の状況に鑑み、解決しようとするところ
は、液体と気体を混合する際に、液体中に気体を微小な
気泡となして均一に分散混合させ、液体と気体の接触面
積を増大させることが可能な気液混合装置を用いて微細
な気泡を大量に発生することのでる微細気泡発生装置を
提供する点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、前述の課題解決の為に、エジェクタにより気
体を吸い込んだ原液を加圧ポンプにより加圧し、コンプ
レッサーにより発生された圧縮気体とともに、筒状容器
の両端に流入口と流出口を設け、内部に螺線状の右回り
スクリューと左回りスクリューをそれぞれ少なくとも１
つ以上交互に所定間隔を隔てて同軸となして固定し且つ
両スクリューの外縁を該容器の内壁に密接してなる気液
混合装置の前記流入口に供給し、該気液混合装置内で気
体を混合溶解した溶解液を作り、前記流出口から流出す
る溶解液を該溶解液中に含まれる余剰気体を開放し得る
タンクに導いて貯留し、該タンクに形成した供給口から
溶解液を減圧して適宜取り出せるようになした微細気泡
発生装置を構成した。

更に、加圧ポンプとしてインペラーを内装した渦流式加
圧ポンプを用いて、エジェクタで吸い込んだ気体をポン
プ内でも混合攪拌できるようになした。

〔作用〕

本考案の微細気泡発生装置に用いられる気液混合装置
は、流入口から供給した液体と気体は左回りスクリュー
で左回り回転を与えられながら前方へ導かれた後右回り
スクリューで急激に回転方向を右回りに位相変換して乱
流状態を作り液体と気体を混合し、更に右回り回転を与
えられながら前方へ導かれた後左回りスクリューで再度
急激に回転方向を左回りに位相転換して乱流状態を作り
液体と気体を混合し、適宜これを繰り返して気体を微小
な気泡となして液体中に一様に分散混合するものであ
る。

そして、本考案の微細気泡発生装置は、エジェクタに供
給された原液はその中に気体を吸い込んだ状態で加圧ポ
ンプにより加圧され、気体の一部を液体に溶解し、特に
加圧ポンプとしてインペラーを内装した渦流式加圧ポン
プを用いた場合には該インペラーで攪拌混合されてより
多く溶解し、更に気体を予備溶解したこの液体とコンプ
レッサーにより発生された圧縮気体とともに気液混合装
置に送り、該気液混合装置内の右回りスクリュー及び左
回りスクリューにより一様に攪拌混合されながら前記加
圧ポンプ及びコンプレッサーによる圧力に応じた理論的
な溶解限界である溶解度に近い量の気体が溶解した溶解
液が作られ、そしてその溶解液をタンクに貯留して溶解
し得なかった余剰気体を開放し、該タンクの供給口から
前記溶解液を減圧しながら気泡槽に流入させることによ
り、溶解液に溶解された気体が一気に飽和状態となり、
微細な気泡として気泡槽内に開放されるのである。

〔実施例〕

次に添付図面に示した実施例に基づき更に本考案の詳細
を説明する。

第１図は本考案の微細気泡発生装置の全体配置図を示
し、図中Ａは気液混合装置、Ｂはエジェクタ、Ｃは加圧
ポンプ、Ｄはコンプレッサー、Ｅは貯留タンクをそれぞ
れ示している。本考案の微細気泡発生装置は、エジェク
タＢに供給された原液が気体を吸い込んだ後加圧ポンプ
Ｃにて加圧され、更にコンプレッサーＤで発生した圧縮
気体とともに気液混合装置Ａに送り、液体と気体を一様
に混合分散させ液体に気体を溶解させた後、該溶解液を
貯留タンクＥに送って貯留するとともに、溶解されなか
った余剰気体を開放し、そして該タンクＥから溶解液を
減圧しながら別途設けた気泡槽に送って、溶解していた
気体を微細な気泡として開放するのである。更に、本考
案を以下に具体的に述べる。

前記気液混合装置Ａは、第２図に示す如く円筒状容器本
体１の両開放端にフランジ2,3を固着するとともに、該
フランジ２及び３にはそれぞれ内部と連通する流入口４
及び流出口５を開設して容器を形成し、該容器本体１の
中心に同軸となして配した支持杆６の両端を前記両フラ
ンジ2,3の中心に固定し、そして該支持杆６と容器本体
１の内壁７間にそれぞれ密接状態となして帯状板体８を
螺線状に巻回固定して左回りスクリュー９と右回りスク
リュー10を形成し且つそれぞれを所定間隔を隔てて交互
に複数設けたものである。本実施例では両側に左回りス
クリュー9,9を配し、その中間に右回りスクリュー10を
配した構造となし、それぞれのスクリューの巻数を１タ
ーン以上好ましくは数ターンに設定して前記支持杆６と
一体となして形成し、前記容器本体１に嵌挿している。
尚、左回りスクリュー９と右回りスクリュー10をそれぞ
れ分離形成し、容器本体１内に交互に嵌挿して固定する
ことも可能である。また、前記フランジ２及び３には連
結用のボルト11を挿通するための孔12,…を形成してい
る。そして、前記流入口４から導入された液体と気体を
左回りスクリュー９又は右回りスクリュー10の隣接した
帯状板体８間及び支持杆６と容器本体１の内壁７間で囲
まれた螺線状空間に沿って回転流動させ、左回りスクリ
ュー９と右回りスクリュー10の間の空間13で急激にその
回転方向を変えて分散混合するようになしたもので、こ
の空間13で一層の圧入圧の増強がなされ溶解を促進する
のである。更に、図示しないが前記支持杆６を回転さ
せ、即ち左回りスクリュー９と右回りスクリュー10を同
一方向に回転させて、容器本体１内を通過する流体に部
分的に圧力差を生じさせて、その分散混合をより促進す
るようになすことも可能である。

前記エジェクタＢは、第３図に示す如く流入口14に連続
したノズル15を筒状容器16内の中央部に形成した縮径部
17へ向けて軸方向に突設するとともに、該ノズル15の近
傍に外部から気体を導入する流入管18を前記筒状容器16
に連結し、更に筒状容器16の両端には連結用のフランジ
19,19を固着したものである。該エジェクタＢは、流入
口14から供給された液体をノズル15から勢いよく筒状容
器16内の縮径部17に向けて噴射させ、その際の噴射流に
よる負圧及び噴射流の拡散によって前記流入管18から気
体を吸い込む作用をするものであり、該エジェクタＢを
通過した液体中には気体が比較的大きな気泡として取り
込まれる。尚、前記流入管18は他端を開放して空気を取
り入れるようになすことも、また空気以外の気泡を発生
させる場合には、所望の気体を詰めたボンベに連通連結
するようになすことも可能である。

前記加圧ポンプＣは、前記エジェクタＢで気体を吸い込
んだ液体を加圧し、液体への気体の溶解量を増加させる
とともに、本装置により処理した液体を別途設ける気泡
槽の底部に供給するためのものであるが、インペラーを
内装した渦流式のものを用いることにより、前記エジェ
クタＢからの気体が粗く混合した状態の液体を撹拌する
ことができ、気体の溶解をより促進させることができる
のである。尚、該加圧ポンプＣは、その到達圧力が５〜
10kg/cm²の性能のものを用いている。

前記コンプレッサーＤは、気体を圧縮して前記加圧ポン
プＣにより加圧された気体を含む液体内に合流させるも
ので、該加圧ポンプＣによって加圧された液体の圧力に
応じてその圧縮気体の圧力を適宜設定できるものであ
る。尚、空気以外の気体を用いる場合には、所望の気体
を詰めたボンベから吸入して圧縮するようになすことも
可能で、この場合前記エジェクタＢに供給するボンベと
共用するのである。

前記貯留タンクＥは、前記気液混合装置Ａにより気体を
溶解した液体を加圧状態で貯留するとともに、上端に設
けたエアーアウトサイレンサー20から溶解しなかった余
剰気体を外部へ開放するものである。尚、気体として空
気や安価で且つ無害の気体を用いた場合には、直接大気
中に放出することができるが、その他の気体を用いた場
合には、前記エアーアウトサイレンサー20の放出口21を
図示しない回収タンクに連結して回収するものとする。

次に、本考案の微細気泡発生装置の全体構成を第１図に
基づき説明すれば、気泡槽に満たされた液体と同一液体
を供給又は該気泡槽から回収する給液パイプ22を前記エ
ジェクタＢの流入側のフランジ19に連結し、該エジェク
タＢの流出側のフランジ19を前記加圧ポンプＣの吸入側
に連結し、そして該加圧ポンプＣの排出側には前記コン
プレッサーＤからの圧縮気体を供給する給気パイプ23を
合流連結する分岐管24を設けた連結管25を連結し、更に
該連結管25を前記気液混合装置Ａの流入口４側にフラン
ジ２を用いてボルト11で連結するとともに、流出口５側
にフランジ３を用い、両端に寸法の異なる変換フランジ
を設けた連結管26を介して前記貯留タンクＥに連結し、
そして該貯留タンクＥに設けた減圧バルブ27を有する供
給口28には気泡を発生させる気泡槽に気体を溶解した液
体を供給する供給パイプ29を連結したものである。尚、
前記連結管25は特に設ける必要はなく、前記加圧ポンプ
Ｃを直接気液混合装置Ａに連結し、そしてコンプレッサ
ーＤからの給気パイプ23を該気液混合装置Ａの流入口４
の近傍に形成した分岐管に連結することも可能で、更に
前記連結管26も省略することが可能である。

しかして、本考案の微細気泡発生装置は、エジェクタＢ
に供給された原液はその中に流入管18より気体を吸い込
んだ状態で加圧ポンプＣにより加圧され、気体の一部を
液体に溶解し、特に加圧ポンプＣとしてインペラーを内
装した渦流式加圧ポンプを用いた場合には該インペラー
で撹拌混合されてより多く溶解し、更に気体を予備溶解
したこの液体とコンプレッサーＤにより発生された圧縮
気体とともに気液混合装置Ａに送る。そして、該気液混
合装置Ａ内では、流入口４から圧入された液体と気体は
左回りスクリュー９で左回り回転を与えられながら前方
へ導かれた後、空間13を通って右回りスクリュー10で急
激に回転方向を右回りに位相変換して乱流状態を作り液
体と気体を混合し、更に右回り回転を与えられながら前
方へ導かれた後、空間13を通って左回りスクリュー９で
再度急激に回転方向を左回りに位相転換して乱流状態を
作り液体と気体を混合し、適宜これを繰り返して気体を
微小な気泡となして液体中に一様に分散混合し、前記加
圧ポンプＣ及びコンプレッサーＤによる圧力に応じた理
論的な溶解限界である溶解度に近い量の気体が溶解した
溶解液が作られる。それから、その溶解液を貯留タンク
Ｅに貯留するとともに、溶解し得なかった余剰気体をエ
アーアウトサイレンサー20より開放し、該貯留タンクＥ
の減圧バルブ27で前記溶解液を減圧しながら供給口28か
ら気泡槽に流入させることにより、供給パイプ29及び気
泡槽内で溶解液に溶解された気体が一気に飽和状態とな
り、微細な気泡として気泡槽内に開放されるのである。
その結果、本考案の微細気泡発生装置により発生した気
泡の直径は、流体におけるストークスの式を用いた計算
によれば、水中における空気の気泡の場合２〜５μｍの
微細なものが得られていることが判明し、しかもその発
生量は従来のものと比較して格段に多いものであった。

本考案の微細気泡発生装置は、各種の用途に供される
が、活魚を捕獲地から料理店へ輸送する水槽又は料理店
で一時養殖する水槽に適用した一例を第４図に示す。図
中Ｐは微細気泡発生装置を示し、減圧バルブ27から供給
パイプ29にて水槽30の底部に空気を溶解した溶解液を供
給するようになしたもので、急速に減圧された溶解液中
に溶解した空気は水槽30内の養殖水31の中で飽和状態と
なって微細な気泡32,…として開放される。この気泡32
は非常に微細なので、上昇速度が遅く養殖水31の中に長
時間滞留して水平方向にも拡散し、養殖水31の酸素濃度
を魚類に最適に設定できるのである。尚、前記水槽30内
の周囲には、側壁33と所定間隔を隔てて網34を吊り下げ
て活魚が該側壁33に衝突して傷付くことを防止してい
る。そして、この水槽30をトラックに搭載したり、また
料理店に設置するのである。

一般的に、微細な気泡は物質を吸着する特性を有すると
ともに、気泡が破裂する際に圧力変化を生じさせる特性
を有し、更にその圧力変化は気泡が小さい程大きい特性
を有する。これらの特性を利用した他の用途としては、
浮遊不純物を吸着浮上して分離除去する水の浄化、洗浄
及び洗濯、泡風呂等があり、更にオゾンの気泡による貯
蔵水の滅菌及び脱臭、そして醗酵槽内に空気の気泡を送
り込むことによる醗酵の促進等があげられ、その用途は
枚挙にいとまないものである。

〔考案の効果〕

本考案の微細気泡発生装置に用いられる気液混合装置に
よれば、流入口から供給した液体と気体を筒状容器内で
左回りスクリューで左回り回転を与えながら前方へ導い
た後右回りスクリューで急激に回転方向を右回りに位相
変換して乱流状態を作り液体と気体を混合し、更に右回
り回転を与えながら前方へ導いた後左回りスクリューで
再度急激に回転方向を左回りに位相転換して乱流状態を
作り液体と気体を混合することができ、適宜これを繰り
返して気体を極めて微小な気泡となして液体中に一様に
分散混合して流出口から連続的に取り出すことができ、
しかもその構造は簡単でコンパクトに且つ安価に製造で
き、また供給する液体と気体の圧力によらず常に作動す
るのである。

そして、本考案の微細気泡発生装置によれば、エジェク
タによりそれに供給した原液中に気体を吸い込ませ、そ
の状態で加圧ポンプにより加圧して気体の一部を液体に
溶解させる予備溶解を行った後に、この気体を含む液体
とコンプレッサーにより発生された圧縮気体とともに気
液混合装置に送って、左回りスクリューと右回りスクリ
ューで一様に撹拌混合して気体を溶解させるので、前記
加圧ポンプ及びコンプレッサーによる圧力に応じた理論
的な溶解限界である溶解度に近い量の気体を液体に溶解
させることができ、その結果その溶解液を減圧しながら
気泡槽に流入させることにより、微細な気泡を大量に効
率よく発生させることができるのである。

更に、加圧ポンプとしてインペラーを内装した渦流式加
圧ポンプを用いた場合には、該インペラーで撹拌混合さ
れてより多くの気体を液体中に溶解させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の微細気泡発生装置の全体配置図、第２
図は微細気泡発生装置に用いた気液混合装置の断面図、
第３図は同じくエジェクタの断面図、第４図は本考案の
微細気泡発生装置を用いて構成した活魚の水槽の簡略断
面図である。 A:気液混合装置、B:エジェクタ、C:加圧ポンプ、D:コン
プレッサー、E:貯留タンク、1:容器本体、2:フランジ、
3:フランジ、4:流入口、5:流出口、6:支持杆、7:内壁、
8:帯状板体、9:左回りスクリュー、10:右回りスクリュ
ー、11:ボルト、12:孔、13:空間、14:流入口、15:ノズ
ル、16:筒状容器、17:縮径部、18:流入管、19:フラン
ジ、20:エアーアウトサイレンサー、21:放出口、22:給
液パイプ、23:給気パイプ、24:分岐管、25:連結管、26:
連結管、27:減圧バルブ、28:供給口、29:供給パイプ、3
0:水槽、31:養殖水、32:気泡、33:側壁、34:網。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エジェクタにより気体を吸い込んだ原液を
   加圧ポンプにより加圧し、コンプレッサーにより発生さ
   れた圧縮気体とともに、筒状容器の両端に流入口と流出
   口を設け、内部に螺線状の右回りスクリューと左回りス
   クリューをそれぞれ少なくとも１つ以上交互に所定間隔
   を隔てて同軸となして固定し且つ両スクリューの外縁を
   該容器の内壁に密接してなる気液混合装置の前記流入口
   に供給し、該気液混合装置内で気体を混合溶解した溶解
   液を作り、前記流出口から流出する溶解液を該溶解液中
   に含まれる余剰気体を開放し得るタンクに導いて貯留
   し、該タンクに形成した供給口から溶解液を減圧して適
   宜取り出せるようになしたことを特徴とする微細気泡発
   生装置。
2. 【請求項２】前記加圧ポンプとして、インペラーを内装
   した渦流式加圧ポンプを用いてなる実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の微細気泡発生装置。