微細氣泡擴散裝置以及方法

專利名稱：微細氣泡擴散裝置以及方法
技術領域：
本發明涉及一種用于使微細氣泡從河川、池塘、沼澤、海中的魚塘等對象水域的底 部擴散的裝置以及方法。
背景技術：
公知微細氣泡產生裝置是使微細氣泡混入例如自來水中、河)ι丨水中而增加溶解氧 量從而凈化水的裝置。微細氣泡例如是直徑為Irnm以下的氣泡，微細氣泡的比表面積較大， 在水中的停留時間較長，并且在水中的擴散性優異。充分利用該微細氣泡的性質能夠凈化 生活用水、河川水，并且能夠應用在所有與漁業相關的領域等較寬的領域中。作為上述用于產生微細氣泡的裝置，本發明人提出了這樣的裝置使轉盤在液體 中高速旋轉而在液體中產生高速液流和負壓狀態，利用該負壓將氣體引入到液體中而形成 氣泡混合液流，再使該氣泡混合液流撞到網狀構件上而將氣泡細分化，從而在液體中產生 微細氣泡(參照專利文獻1)。采用該裝置，能夠穩定地產生在液體中的停留時間較長的微 細氣泡。
作為用于使上述那樣產生的微細氣泡擴散到河川、沼澤、池塘、海中的魚塘等比較 廣闊且水深在數m以上的對象水域的整個范圍內的方法，可以采用下述方法。(1)在對象水域的底部附近設置專利文獻1的微細氣泡產生裝置的轉盤，使該轉 盤旋轉而產生微細氣泡，使該微細氣泡混合在水中。(2)使設在陸地上的槽的內部產生微細氣泡而制作微細氣泡混合液，利用泵等將 該微細氣泡混合液經過延伸到對象水域的底部附近的送水管送入對象水域的底部。但是，在上述(1)的方法中，在對象水域的水深為數m以上的情況下，必須也相應 地加長轉盤的旋轉軸的長度，但很難使那樣長的旋轉軸高速旋轉。另外，在上述(2)的方法 中，在微細氣泡混合液通過泵的葉輪時，多個氣泡會合為一體，從而無法發揮微細氣泡的特 性。另一方面，也提出了將加壓后的氣體經過陶瓷等多孔質體送入到液體中從而產生 微細氣泡的裝置。但是，在使用該裝置的情況下，若將多孔質體設在靠近水底的地方，則必 須以超過水壓的壓力輸送加壓氣體，從而必須設置高輸出的壓縮機等，能量消耗大且裝置 變得大型化。專利文獻1 日本特許第3958346號公報

發明內容
本發明是鑒于上述問題做成的，其目的在于提供一種能夠以比較小的動力使微細 氣泡在整個對象水域中擴散的裝置以及方法。本發明的微細氣泡擴散裝置包括配置在要使微細氣泡擴散的對象水域的水面 上或其附近的氣泡混合槽、自該氣泡混合槽向上述對象水域的底部方向延伸的送水管、用 于向上述氣泡混合槽供給水的供水部件、使微細氣泡混合在上述氣泡混合槽內的水中的部件，使上述氣泡混合槽的水位高于上述對象水域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽經過 上述送水管流向上述對象水域的底部方向的水流，使氣泡混合水搭乘該水流向上述水域的 底部方向輸送而使微細氣泡擴散。利用供水部件將水供給到氣泡混合槽中而使氣泡混合槽內的水的水位高于對象 水域的水位從而施加勢能，由此能夠使氣泡混合槽內的水經過送水管向對象水域的底部方 向(下方)流動。然后，使在氣泡混合槽內混合在水中的微細氣泡搭乘該液流，從而使該微 細氣泡移動至對象水域的底部附近，在對象水域的底部附近擴散到對象水域內。采用該裝 置，能夠以比較小的動力形成自對象區域的上方流向下方的水流，從而能夠保持微細氣泡 的直徑較小地使該微細氣泡擴散到對象區域的底部附近。特別是相比利用泵加壓輸送氣泡 混合水的情況，能夠以很小的動力保持微細氣泡的直徑不變地使該微細氣泡擴散到對象水 域內。另外，這里所說的微細氣泡是指直徑為數百或數十μ m數量級以下且在水中的上 升速度較慢的氣泡。另外，當然這里所說的“對象水域的底部附近”是指欲使氣泡擴散的水 域的底部附近(例如在距離海底深度為50m的海水中欲使氣泡擴散的區域深度為20m以上 的情況下為20m附近)，并非指該水域的物理定義上的底部(海底、湖底等地基)。另外，自 送水管的下端流出的水因慣性而在一定程度上下沉，因此有時也可以使送水管的長度比對 象水域的底部深度小。在本發明中，上述供水部件包括自上述氣泡混合槽向下方突出的供水管和與該供 水管相連接的水中泵，能夠利用上述水中泵自上述供水管將上述對象水域內的水汲取到上 述氣泡混合槽中。在該情況下，能夠將氣泡混合槽、送水管和供水管組裝成1個單元。在使該單元具 有移動功能時，例如能夠一邊使單元移動一邊使微細氣泡在河川、湖沼等廣闊的對象水域 內自動擴散。此外，在本發明中，優選相接近地并列設置上述送水管和供水管，上述氣泡混合槽 的水平截面形狀為將上述送水管和供水管的水平截面連接起來的形狀。在氣泡混合槽中有多余的水時，水有時會滯留在該氣泡混合槽中或引起湍流而不 能形成期望的水流，因此優選在氣泡混合槽的截面上不存在除了連接送水管和供水管的截 面的部分以外的部分。優選在送水管內不會產生湍流。這里，湍流是指流動的紊亂、漩渦或 渦流等，是指沿流動的宏觀(macro)前進方向的平靜的流動之外的流動。之所以優選在送 水管中不會產生湍流，是因為在存在湍流時，好不容易混合而成的微細氣泡彼此碰撞而合 為一體，因合為一體而變大了的氣泡容易浮起。水的流動方式優選是不引發上述那樣的微 細氣泡的合體現象、如同使微細氣泡混合流在送水管內平靜地下沉的方式。從該觀點出發， 優選送水管內的水流速度為0. lm/sec左右以下。在本發明中，能在上述供水管的側面開設有多個供水口，且能在上述供水管的下 端部連接上述水中泵。并且，在使水中泵運轉時，自供水管側面的供水口將對象水域中的水 弓丨入到該供水管內，從而使供水管內的水位上升而將該水汲取到氣泡混合槽內。也就是說， 利用在供水管中形成的由水中泵驅動形成的水流、利用伯努利定理效應使供水管內的靜壓 比周圍低，從而使水自供水管的外部經過供水口流入到該供水管內(文丘里效應)。在該情 況下，能在供水管、氣泡混合槽、送水管內形成湍流、渦旋較少的水流，使氣泡混合水搭乘該水流輸送到對象區域的底部附近而使微細氣泡擴散，因此能夠保持微細氣泡的直徑較小地 使氣泡在對象水域的底部附近擴散。另外，還能夠以比較小的動力使大量的水流動。另外， 通過使用水中泵，能夠縮短用于輸送水的流路從而能夠減小動力。另外，供水管的供水口的位置只要是能產生上述文丘里效應的位置即可，并不限 定于供水管側面。另外，供水口的數量也不限定于多個。本發明的另一微細氣泡擴散裝置包括配置在要使微細氣泡擴散的對象水域的水 面上或其附近的氣泡混合槽、自該氣泡混合槽向上述對象水域的底部方向延伸的送水管、 用于向上述槽供給水的供水部件、使微細氣泡混合在上述氣泡混合槽內的水中的部件，使 上述氣泡混合槽的水位高于上述對象水域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽經過上述送 水管流向上述對象水域的底部方向的水流，使氣泡混合水搭乘該水流向上述水域的底部方 向輸送而使微細氣泡擴散，上述供水部件包括自上述氣泡混合槽向下方突出且開設有供水 口的供水管和用于在該供水管的中心部形成朝上的中心水流的部件，利用由該中心水流產 生的文丘里效應將對象水域的水自上述供水管的供水口引入到該供水管內，從而使該供水 管內的水位上升而將水汲取到上述氣泡混合槽內。采用本發明，由于利用文丘里效應將對象水域中的水自供水管的供水口引入到該 供水管內，因此能夠將相當于水中泵的實際流量的數倍流量的水汲取到氣泡混合槽內。另 外，在供水管中產生能夠維持管內所有水的狀態不變地抽起這些水的那樣的流動。在氣泡 混合槽內的水位因供水管內的水流增多而上升時，氣泡混合槽內的水流向送水管，然后經 過該送水管流向下方。通過使微細氣泡混入在該流動中，能夠將混合有微細氣泡的水輸送 至對象水域的底部附近。在本發明的微細氣泡擴散方法中，在要使微細氣泡擴散的對象水域的水面上或其 附近配置氣泡混合槽，向該氣泡混合槽中供水而使氣泡混合槽內的水的水位高于上述對象 水域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽流向上述對象水域的底部附近的水流，使氣泡混 合水搭乘該水流向上述水域的底部附近輸送而使微細氣泡擴散。在本發明的另一微細氣泡擴散方法中，在要使微細氣泡擴散的對象水域的水面上 或其附近配置氣泡混合槽，在該氣泡混合槽內使微細氣泡混合在水中，向該氣泡混合槽內 供水而使氣泡混合槽內的水位高于上述對象水域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽流向 上述對象水域的底部附近的水流，使氣泡混合水搭乘該水流向上述水域的底部附近輸送而 使微細氣泡擴散，其中，預先設有自上述氣泡混合槽向下方突出且開設有供水口的供水管 和用于在該供水管的中心部形成朝上的中心水流的部件，利用由該中心水流產生的文丘里 效應自上述供水管的供水口將對象水域中的水引入到該供水管內，從而使該供水管內的水 的水位上升而將該水汲取到上述氣泡混合槽內。根據上述說明清楚可知，采用本發明，通過利用供水部件將水供給到氣泡混合槽 中而使氣泡混合槽內的水位高于對象水域的水位從而施加勢能，能夠形成自氣泡混合槽經 過送水管流向對象水域下方的水流。由于能夠以比較小的動力向氣泡混合槽內供水，因此 能夠以很小的動力使微細氣泡自對象水域的底部附近擴散到對象水域中。


圖1是示意性地說明本發明的實施方式的微細氣泡產生裝置的圖。
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圖2是圖1的微細氣泡產生裝置的俯視圖。
圖3是表示微細氣泡擴散裝置的試制品的照片。
圖4是用于說明微細氣泡擴散狀態的照片。
圖5是用于說明微細氣泡擴散狀態的照片。
圖6是用于說明微細氣泡擴散狀態的照片。
圖7是用于說明微細氣泡擴散狀態的照片。
圖8是用于說明微細氣泡擴散狀態的照片。
圖9是用于說明微細氣泡擴散狀態的照片。
圖10是表示供水管的供水口被封閉后的狀態的照片。
圖11是說明封閉了供水管的供水口的情況下的微細氣泡擴散狀態的照片。
圖12是說明封閉了供水管的供水口的情況下的微細氣泡擴散狀態的照片。
圖13是說明本發明的實施方式的微細氣泡擴散裝置的另一例的圖。
具體實施例方式下面，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。圖1是示意性地說明本發明的實施方式的微細氣泡產生裝置的圖。圖2是圖1的微細氣泡產生裝置的俯視圖。圖3是用于說明圖1的微細氣泡產生裝置的送水管下端附近的構造的圖。如圖1所示，微細氣泡產生裝置1具有用于貯存要使微細氣泡擴散的對象水域內 的水的氣泡混合槽2。將該氣泡混合槽2配置在對象水域的水面上或其附近，俯視形狀為后 述的圖2所示的葫蘆形狀。在氣泡混合槽2的底面設有向下方延伸的送水管3。送水管3的長度是從氣泡混 合槽2的底面到對象水域的底面附近的長度。此外，在氣泡混合槽2的底面，與送水管3并 列地設有向下方延伸的供水管4。供水管4的長度比送水管3短。如圖2所示，相接近地并 列設置送水管3和供水管4，氣泡混合槽2的水平截面形狀為將送水管3和供水管4的水平 截面連接起來而成的葫蘆形狀。另外，在圖1、圖2中，在送水管3與供水管4之間設有些許 空隙，但兩者也可以接觸。在供水管4的側面開設有多個供水口 5。另外，如圖3所示，供水管4的下端被底 板4a封閉，且在該底板4a的中央開設有開口 4b。在底板4a上安裝有水中泵6 (水中泵的 詳細規格見后述的實施例)。水中泵6具有收容有電動機的箱狀的外殼6a，在外殼6a的側 面形成有供水口 6b，在外殼6a的上表面形成有向上方突出的排出口 6c。水中泵6借助密 封件7安裝在供水管4的底板4a上，排出口 6c自底板4a的開口 4b突出到供水管4內。在使水中泵6運轉時，如圖3所示，在供水管4的中央部產生自供水管4的下端向 上方流動的水流。利用由該水流產生的伯努利定理效應使供水管4內的靜壓低于供水管4 周圍的壓力，從而使水自供水管4的外部經過供水口 5流入到供水管4的內部(文丘里效 應)。利用上述作用將對象水域中的水自供水管4側面的供水口 5引入(吸入)到該供水 管內，從而供水管4內的水位上升而將對象水域中的水汲取到氣泡混合槽2內。另外，需要 調整水中泵6的容量與供水管4的直徑以及長度、供水口 5的大小、位置等的關系以能夠產 生上述引入動作(吸入動作)，在后述的實施例中將會說明該關系的一例。
在氣泡混合槽2中設有微細氣泡產生裝置10，在氣泡混合槽2內的液體中產生微 細氣泡從而形成氣泡混合水。另外，例如可以使用上述日本特許第3958346號公報所述的 裝置作為微細氣泡產生裝置。下面，說明該微細氣泡產生裝置的具體例。微細氣泡產生裝置包括電動機；被電動機驅動而旋轉的旋轉軸；安裝在旋轉軸前 端的轉盤；留有空間地包圍旋轉軸外周且具有氣體導入口的筒體；安裝在筒體的前端部上 且隔開間隙地包圍轉盤的外周緣的凸緣；自凸緣周圍向前延伸地設置的筒狀的網狀構件。通過使轉盤在液體中旋轉，利用離心力使轉盤下表面的液體向外方流動，利用該 液體的流動一邊自轉盤與凸緣之間的間隙吸出筒體內的氣體一邊使該氣體與液體混合而 形成氣泡混合液流，使該氣泡混合液流撞到網狀構件上而在通過該網狀構件的同時將氣泡 細分化。另外，網狀構件是篩眼網，其開口尺寸為50 500目，優選為100 400目。另外， 網狀構件是重疊的多個篩眼網。參照

該微細氣泡產生裝置的詳細構造。圖4是用于說明微細氣泡產生裝置的結構的一例的圖，圖4(A)是剖視圖，圖4(B) 是局部剖視圖。微細氣泡產生裝置10包括電動機12、被電動機12驅動而旋轉的旋轉軸14、安裝 在旋轉軸14的前端的轉盤15。微細氣泡產生裝置10還包括留有空間地包圍旋轉軸14的 外周的筒體16、設于筒體16的前端且隔開間隙地包圍轉盤15的外周緣的筒狀的網狀構件 20。旋轉軸14借助聯軸器(coupling) 13與電動機12的輸出軸12a相連結。在旋轉 軸14的前端安裝有轉盤15。轉盤15是越向前端越尖的較薄的圓錐狀構件。該轉盤15的 朝向電動機12的面為平面，周緣的邊緣被加工的很尖。利用螺紋接合、粘接劑等方式將轉 盤15安裝在旋轉軸14的前端上。在電動機12與轉盤15之間安裝有留出空間地包圍旋轉軸14的筒體16。筒體16 是具有與電動機旋轉軸14同軸的軸孔16a的構件，筒體16包括覆蓋電動機12的基部17、 沿旋轉軸14延伸的中央部18、向外方突出的前端凸緣部19。可以分別獨立地制作各部分 構件而將它們組裝起來，也可以一體地制作各部分構件。在中央部18的靠近基部(靠近電動機12)的部分上開設有氣體導入口 18a。借助 該氣體導入口 18a連通筒體16的外部和軸孔16a的內部。前端凸緣部19為較短的圓柱狀 部分，嵌合固定在中央部18的前端。前端凸緣部19的前端面19a是中央凹陷地呈錐狀傾 斜的形狀。在該前端面19a與轉盤15之間形成有空間。另外，如圖4(B)所示，在前端凸緣 部19的前端的外周緣與轉盤15的外周緣之間空有間隙d。由于本發明的微細氣泡產生裝 置是小型機器，所以優選間隙d的寬度為Imm以下。從減小混入氣泡的尺寸的觀點出發，也 優選間隙d是較小的尺寸。另外，在大型的微細氣泡產生裝置中，優選間隙d為5 IOmm 左右以下的盡量小的尺寸。另外，也可以在氣體導入口 18a連接各種氣體源。在前端凸緣部19的周圍，以延伸到前端凸緣部19的前方的方式安裝有筒狀的網 狀構件20。筒狀的網狀構件20例如由重疊成3層的筒狀的篩眼網21a、21b、22c構成。各篩眼網的優選的開口尺寸為50 500目，更優選為100 400目。接下來，說明該微細氣泡產生裝置的動作。圖5是用于說明微細氣泡產生裝置的使用狀態的圖。首先，將裝置10的轉盤15保持在下方，然后將轉盤15沉入水中。此時，筒體16的 空氣導入口 18a在水面上。由于在轉盤15與筒體1的前端凸緣部19之間空有較小的間隙 d，因此液體自該間隙d流入到筒體16的軸孔16a內。然后，驅動電動機12而使旋轉軸14 旋轉，從而使轉盤15旋轉。于是，利用轉盤15的離心力使位于該轉盤15附近的液體高速 流向外方。由此，轉盤15與凸緣前端面19a之間的空間成為負壓，若使轉盤15繼續旋轉， 則在軸孔16a內將不會有水。結果，空氣被連續地自筒體16的空氣導入口 18a引入到筒體 的軸孔16a內。被引入到軸孔16a內的空氣自轉盤15與前端凸緣部19之間的間隙d向外方流出。 此時，空氣與高速流動著的液流混合而形成氣泡混合液流。該氣泡混合液流撞到配置于前 端凸緣部19周圍的網狀構件20并通過該構件。此時，氣泡混合液流利用轉盤15的高速旋 轉而以相當快的速度撞到網狀構件20。網狀構件20如上所述由3層篩眼網21制成，因此， 氣泡被所通過的內側的篩眼網21a到外側的篩眼網21c的每層篩眼網21細分化，最終形成 為非常微細的氣泡。另外，由于轉盤15是以高速旋轉的，因此，利用離心力產生的氣泡混合 液流也以相當快的速度呈螺旋狀旋轉，但每次撞到網狀構件21時速度都會變慢。因此，不 會出現漩渦、液面涌起等液體的湍流現象，能夠持續使微細的氣泡自網狀構件20均勻地向 所有方向擴散。接下來，參照圖1說明該微細氣泡擴散裝置1的作用。這里，說明使氣泡混合槽2漂浮在對象水域中地使用的例子。當使氣泡混合槽2漂 浮在對象水域中時，對象水域中的水自送水管3的下端、供水管4的供水口 5流入該管內， 在氣泡混合槽2內也積存有水。然后，在使安裝在供水管4上的水中泵6運轉時，如上所述 對象水域中的水被自供水管4側面的供水口 5引入到該供水管內，從而供水管內的水位上 升而將對象水域中的水汲取到氣泡混合槽2內。結果，氣泡混合槽2內的水位H 1上升，高 于對象水域的水位H2。若使水中泵6繼續運轉，水被繼續汲取到氣泡混合槽2內，但水不會 繼續積存在氣泡混合槽2內，而是利用氣泡混合槽2內的水的勢能使該水在槽內流向送水 管3，經過送水管3流向下方。此時，從氣泡混合槽2的平面形狀觀察，在氣泡混合槽2中除 了送水管3和供水管4之外基本沒有其他空間，所以槽內的水不會停留或發生湍流。于是， 形成如圖1中的箭頭所示的自供水管4流向氣泡混合槽2、送水管3的水流。上述利用該水中泵和供水口引入水的操作在技術上的意義如下所述。第一，由于供給來的水的流動幾乎不產生湍流、渦旋等(如同不產生湍流地直接 抽起供水管內的水的感覺)，因此，在氣泡混合槽內也幾乎不會產生湍流，利用微細氣泡混 合部件混合微細氣泡而成的水被保持微細氣泡的直徑較小地經過送水管輸送到水底。第二，由于能夠供給相當于水中泵的送水量的數倍的水，因此能夠以小動力、低設 備費用處理比較大量的水(實施例及其數據見后述)。并且，當在氣泡混合槽2內的水中利用微細氣泡產生裝置10產生微細氣泡時，混 合有微細氣泡的水搭乘該水流經過送水管3而被輸送到下方，然后自該管3的下方開口擴 散到對象水域的底面附近。
另外，也可以在氣泡混合槽2上設置漂浮部件而使氣泡混合槽2漂浮在對象水域 中。此外，若在上述那樣的氣泡混合槽2上設置移動部件而使該氣泡混合槽2能夠在對象 水域中移動，則能夠使微細氣泡在更廣闊的對象水域中自動擴散。另外，也可以在送水管3 的前端設置沿水底延伸的附屬送水管。若在該送水管的側面設置送水口，能夠自該送水口 產生微細氣泡。根據對象水域的規模適當選擇氣泡混合槽2的容積、送水管3、供水管4的尺寸、水 中泵6的性能。實施例接下來，說明利用圖1的微細氣泡擴散裝置的試制品實際使微細氣泡擴散的實驗。圖6是表示微細氣泡擴散裝置的試制品的照片。該微細氣泡擴散裝置的各部分尺寸、規格如下所述。氣泡混合槽2 (照片上部的不銹鋼制部分)長350mm、深230mm、容積20升；送水管3 (照片右側的纏繞有紅帶的透明的丙烯制筒)直徑200mm、長870mm ；供水管4 (照片左側的灰色的聚氯乙烯制筒)直徑120mm、長500mm ；在該供水管4的側面開設有多個供水口 5。水中泵6(安裝在供水管4下端的黑色泵)(RI0 · Powerhead, Rio3100(商品 名、KAMIHATA FISHINDUSTORY GROUP 制))規格是，最大流出量55 升 /min(50Hz)、 57 升 /min(60Hz)、最大揚程:290cm(50Hz)、290cm(60Hz)、電壓100V、功耗55W(50Hz)、 64ff(60Hz)。排出口的直徑為22mm、長度為22mm。使用上述的微細氣泡產生裝氣泡擴置作為微細氣泡產生裝置10。使用本實施例的裝置說明使微細氣泡擴散的狀態。圖7 圖9是用于說明微細散狀態的照片。作為要使微細氣泡擴散的對象水域，準備直徑為400mm、高度為1000mm、容量為 115升的水槽(在各照片中是外側的透明的丙烯制槽)。首先，在水槽內貯存115升的水，利用提升機(hoist)吊起微細氣泡擴散裝置1而 將其自水槽上方放入水槽中。此時，如上所述，水自送水管3的開口端部、供水管4的供水 口 5進入而貯存在氣泡混合槽2內。然后，使水中泵6運轉。于是，如上所述，水自供水管4 的供水口 5被引入而被汲取到氣泡混合槽2內，從而如圖7(A)所示，氣泡混合槽2內的水 位比水槽外的水位高出約IOmm左右(圖1的d)。然后，將微細氣泡產生裝置10設置在氣泡混合槽2內，產生微細氣泡。在剛產生 了微細氣泡后，如圖7(B)所示微細氣泡仍停留在氣泡混合槽2內。之后，在一邊使水中泵 6運轉一邊繼續產生微細氣泡時，如圖8(A)所示，微細氣泡開始在送水管3內下降。然后， 如圖8(B)所示，微細氣泡到達送水管3的下端，如圖9(A)所示，送水管3的下端部附近發 生渾濁而變白。之后，如圖9(B)所示，微細氣泡自送水管3的下端部流出到水槽內而一邊 在水槽內上升一邊擴散。微細氣泡擴散裝置的各部分的尺寸、性能的另一例如下所述。送水管3 直徑為200mm、長度為1. 8m ；供水管4 直徑為120mm、長度為0. 5m ；
供水口 5 直徑為15mm ；供水口 5的位置以及個數在距離供水管的上端0. 3m附近的位置設有22個；送水管3內的氣泡混合水的沉降速度約為7cm/sec。作為比較例，封閉該例中的微細氣泡擴散裝置的供水口 5而進行了與上述實驗相 同的實驗。圖10是表示封閉了供水管的供水口的狀態的照片。圖11、圖12是用于說明封閉了供水管的供水口的情況下的微細氣泡的擴散狀態 的照片。如圖10的照片所示，用膠帶封閉供水管4(圖中右側的灰色的聚氯乙烯制筒)的 供水口 5。然后，與圖1同樣地將裝置1放在對象水域中而使水貯存在氣泡混合槽2、送水 管3、供水管4內。之后，使安裝在供水管4上的水中泵6運轉。然后，如圖IlA所示，將微 細氣泡產生裝置10設置在氣泡混合槽2內，使該微細氣泡產生裝置10運轉數十秒而產生 微細氣泡。在圖IlA中，在氣泡混合槽2(照片上部的不銹鋼制部分)的下方出現白色渾濁 的地方就是所產生的微細氣泡。圖IlB是將微細氣泡產生約30秒后的狀態拍攝下來的照片。如照片所示，所產生 的微細氣泡在送水管3內幾乎沒有下降而是停留在送水管3中。此外，圖12是將自圖IlB 的狀態經過了 10秒后的狀態拍攝下來的照片。所產生的微細氣泡自圖IlA的狀態稍有下 降。通過目視以及卷尺測量因氣泡的存在而渾濁變白的水的移動，結果發現移動速度約為 0. 7cm/sec0另外，由于氣泡的上升速度很慢，因此可以忽略。該值是在封閉了供水管4的 供水口 5的情況下的移動速度的1/10左右的值。也就是說，通過在供水管4上設置供水口 5，相比沒有設置供水口 5的情況，能夠獲得大約10倍左右的流量。但是，在封閉了供水管4的供水口 5的情況下，在送水管3內流動的水的流量實質 上僅取決于泵6的能力。在該情況下，由于送水管3內的氣泡的沉降速度約為0. 7cm/sec, 因此將該速度換算成流量時約為13. 2升/min。該值是上述泵6的最大流量的指數值(5. 5 升/min)的約1/4左右。出現上述差的原因并不清楚。但是，即使與指數值的最大流量相 比，在具有文丘里效應的情況下的流量為2. 5倍，也能確認本發明的效果。圖13是說明本發明的實施方式的微細氣泡擴散裝置的另一例的圖。該微細氣泡擴散裝置將泵6A安裝在水面上的氣泡混合槽2上。在本例中，泵6A 的吸入管6b自泵6A的外殼6a延伸到水中。另外，排出管6c自外殼6a延伸到開設在供水 管4的底板4a上的孔4b，且自該孔4b突出到供水管4內。孔4b的周圍被密封件8封閉。 在本例中，也通過使泵6A運轉而產生沿供水管4的中心流動的水流，從而利用該水流將水 自供水口 5引入到該管4內，使供水管4內的水位上升而汲取到氣泡混合槽3內。但是，與 吸入管6b和排出管6c的流路阻力的增加相應地會增加耗電量。
1權利要求
一種微細氣泡擴散裝置，其包括配置在要使微細氣泡擴散的對象水域的水面上或其附近的氣泡混合槽；自該氣泡混合槽向上述對象水域的底部方向延伸的送水管；用于向上述氣泡混合槽供給水的供水部件；使微細氣泡混合在上述槽內的水中的部件；使上述氣泡混合槽的水位高于上述對象水域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽經過上述送水管流向上述對象水域的底部方向的水流，使氣泡混合水搭乘該水流向上述水域的底部方向輸送而使微細氣泡擴散，其特征在于，上述供水部件包括自上述氣泡混合槽向下方突出且開設有供水口的供水管；用于在該供水管的中心部形成向上的中心水流的部件；利用由該中心水流產生的文丘里效應將對象水域中的水自上述供水管的供水口引入到該供水管內，從而使該供水管內的水位上升而將水汲取到上述氣泡混合槽內。
2.根據權利要求1所述的微細氣泡擴散裝置，其特征在于， 用于形成上述中心水流的部件是設置在上述供水管的下部的水中泵。
3.一種微細氣泡擴散裝置，其包括配置在要使微細氣泡擴散的對象水域的水面上或其附近的氣泡混合槽； 自該氣泡混合槽延伸到上述對象水域的底部附近的送水管； 用于向上述氣泡混合槽供給水的供水部件； 使微細氣泡混合在上述氣泡混合槽內的水中的部件；使上述氣泡混合槽的水位高于上述對象水域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽經過 上述送水管流向上述對象水域的底部附近的水流，使氣泡混合水搭乘該水流向上述水域的 底部附近輸送而使微細氣泡擴散，其特征在于， 上述供水部件包括供水管，其自上述氣泡混合槽向下方突出且在側面開設有多個供水口 ； 水中泵，其安裝在該供水管的下端部；使該水中泵運轉，將對象水域中的水自上述供水管側面的供水口弓丨入到該供水管內， 使該供水管內的水位上升而將水汲取到上述氣泡混合槽內。
4.根據權利要求2或3所述的微細氣泡擴散裝置，其特征在于， 上述水中泵具有供水口和排出口；上述排出口位于上述供水管的底部中央；使上述水中泵運轉而在上述供水管的中心部形成向上的中心水流； 利用由該中心水流產生的文丘里效應將對象水域中的水自上述供水管的供水口引入 到該供水管內。
5.根據權利要求1 4中任意一項所述的微細氣泡擴散裝置，其特征在于，上述送水管與供水管相接近地并列設置，上述氣泡混合槽的水平截面形狀為將上述送 水管和供水管的水平截面連接起來的形狀。
6.根據權利要求1 5中任意一項所述的微細氣泡擴散裝置，其特征在于，在上述氣泡混合槽內的自上述供水管向上述送水管流動的水流中，實際上不會產生湍流。
7.根據權利要求1 6中任意一項所述的微細氣泡擴散裝置，其特征在于，用于使微細氣泡混合在上述氣泡混合槽內的水中的部件使轉盤在該氣泡混合槽內的 水中高速旋轉而產生高速水流和負壓狀態，利用該負壓將氣體引入到液體中而形成氣泡混 合水流，使該氣泡混合水流撞到網狀構件上而將氣泡細分化，然后使細分化后的氣泡擴散 在上述氣泡混合槽內的水中。
8.一種微細氣泡擴散方法，在要使微細氣泡擴散的對象水域的水面上或其附近配置氣 泡混合槽，然后在該氣泡混合槽內使微細氣泡混合在水中，之后向該氣泡混合槽中供水而 使該氣泡混合槽內的水位高于上述對象區域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽流向上述 對象水域的底部附近的水流，使氣泡混合水搭乘該水流向上述水域的底部附近輸送而使微 細氣泡擴散，其特征在于，預先設置自上述氣泡混合槽向下方突出且開設有供水口的供水管和用于在該供水管 的中心部形成向上的中心水流的部件；利用由該中心水流產生的文丘里效應將對象水域中的水自上述供水管的供水口引入 到該供水管內，從而使該供水管內的水位上升而將水汲取到上述氣泡混合槽內。
9.一種微細氣泡擴散方法，在要使微細氣泡擴散的對象水域的水面上或其附近配置氣 泡混合槽，然后向該氣泡混合槽中供水而使該氣泡混合槽內的水位高于上述對象區域的水 位，從而形成自上述氣泡混合槽流向上述對象水域的底部附近的水流，使氣泡混合水搭乘 該水流向上述水域的底部附近輸送而使微細氣泡擴散，其特征在于，預先設有自上述氣泡混合槽向下方突出且在側面開設有多個供水口的供水管和安裝 在該供水管的下端部的水中泵；使該水中泵運轉，將對象水域中的水自上述供水管側面的供水口引入到該供水管內， 從而使該供水管內的水位上升而將水汲取到上述氣泡混合槽內。
10.根據權利要求8或9所述的微細氣泡擴散方法，其特征在于，在上述氣泡混合槽內的自上述供水管流向上述送水管的水流中，實際上不會產生湍流。
全文摘要
本發明提供一種微細氣泡擴散裝置以及方法。本發明的微細氣泡擴散裝置(1)包括配置在要使微細氣泡擴散的對象水域的水面上或其附近的氣泡混合槽(2)；自該槽(2)向對象水域的底部方向延伸的送水管(3)；自槽(2)向下方突出且在側面開設有多個供水口(5)的供水管(4)；與供水管(4)相連接的水中泵(6)；用于在槽(2)內的水中產生微細氣泡的裝置(10)。在使泵(6)運轉時，在供水管(4)的中心部形成向上的中心水流，利用由該中心水流產生的文丘里效應將水自供水管(4)的供水口(5)引入到供水管(4)中，從而使供水管(4)內的水位上升而將水汲取到槽(2)內。結果，槽(2)的水位比對象水域的水位高，形成自槽(2)經過送水管(3)流向對象水域的底部的水流，使氣泡混合水搭乘該水流而輸送到水域的底部后使微細氣泡擴散。這樣，能夠提供以比較小的動力使微細氣泡擴散在對象水域的整個區域的裝置以及方法。
文檔編號C02F3/22GK101918328SQ20088011561
公開日2010年12月15日 申請日期2008年11月7日 優先權日2007年11月12日
發明者南館誠(死亡) 申請人:愛倍思科學株式會社;南館芳江