專利名稱：微氣泡產生裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及在液體中產生微氣泡的微氣泡產生裝置。
背景技術：
近年來，直徑在數十ym至數μ m以下的稱為微氣泡的微細氣泡在工業領域中的應用技術受到注意。在液體中包含多個微細氣泡的系統與具有相同體積的包含單一氣泡的系統相比，具有大得多的氣泡表面積，并且微細氣泡在水中等的滯留時間也最長。因此，微細氣泡的氣體溶解特性、微細氣泡對液體中不純物的吸附特性等提高，能夠提高物質輸送效果。微氣泡技術在例如魚貝類養殖、廢水處理、化學反應裝置、醫療、植物栽培等各種工業 領域得到應用。作為產生微氣泡的產生裝置，已知使用液體的回旋流的產生裝置。該裝置將液體導入微氣泡產生裝置的槽的內部，并且在槽的內部利用液體產生回旋流。然后，利用該回旋流，在回旋的中心部產生負壓空洞部分。然后，利用該負壓空洞部分產生的壓力差，向槽內導入氣體，利用回旋流的剪切力將氣體切斷為微細氣泡，生成微氣泡。圖6是用于說明如上所述的利用回旋流的微氣泡產生裝置的一個例子的示意圖。圖6所示的微氣泡產生裝置具有圓筒形狀的氣液產生槽101，從液體供給部102供給液體。液體的供給中使用泵等。并且，通過供給至氣液產生槽101的液體來產生回旋流C，在該回旋的中心部產生負壓空洞部分V。氣體從與氣液產生槽101連接的氣體供給部103被供給。氣體因負壓空洞部分V產生的負壓而從外部自然地供給。然后，利用回旋流C，氣體被細分切斷，成為微氣泡，與液體一起從氣液排出口 104排出。圖7是用于說明利用回旋流的微氣泡廣生裝置的另一個不例的不意圖。圖7所不的微氣泡產生裝置利用液體供給部102對氣液產生槽101供給液體，從設置于氣液產生槽101內部的多個噴嘴102a噴出液體。在液體的供給中使用泵等。然后，通過供給至氣液產生槽11的液體產生回旋流C，在該回旋的中心部生成負壓空洞部分V。氣體從與氣液產生槽101連接的氣體供給部103被供給。氣體因負壓空洞部分V產生的負壓而從外部自然地供給。然后，利用回旋流C，氣體被細分切斷，成為微氣泡，與液體一起從氣液排出口 104排出。例如，在專利文獻I中，公開了與圖6的形式類似的微氣泡(微細氣泡)產生裝置的結構。該裝置具備容器本體，該容器本體具有圓錐形、酒壺形狀或酒瓶形狀的空間；在空間的內壁圓周面的一部分上沿其接線方向開設的加壓液體導入口 ；在空間底部開設的氣體導入孔；在空間的頂部開設的回旋氣液導出口。將上述結構的裝置本體埋設于液體中，將加壓液體從加壓液體導入口壓送至空間中，則空間的內部生成回旋流，在圓錐管軸上形成負壓部分。通過該負壓，氣體從氣體導入孔被吸入，氣體通過壓力最低的管軸上，由此形成細的回旋氣體空洞部分。此時，在空間中，從入口向著出口形成回旋流，氣體成為線狀，向著出口與液體一起被噴出。此時，線狀的氣體空洞部分連續穩定地被切斷，結果，在出口附近產生微細氣泡，例如直徑10-20 μ m的微細氣泡，向裝置外放出。專利文獻I :日本專利特開2003-205228號公報。
發明內容
本發明要解決的問題
微氣泡產生裝置的應用在上述各種工業領域被討論。例如，在魚類養殖和污水處理等領域中，期望效率良好地穩定產生大量微氣泡的裝置。例如，在魚類養殖的魚塘等中，為了抑制溶存氧量的減少，需要供給氧。在這種情況下，在過去，使用借助一般的通氣系統在水中產生氣泡的手法，為了將對象水域的溶存氧量維持在必要的水平，需要大規模高成本的系統。另外，一旦系統的規模變大，則將系統移動至期望的場所 變得不容易，機動性和運用性方面存在不足。對于這樣的小型化和低成本化的要求，嘗試使用產生微氣泡的裝置使水中的氧濃度上升的系統，期望一種裝置，與裝置規模相比，其更能夠改善微氣泡的產生效率，能夠以簡單的裝置穩定地產生大量的微氣泡。本發明是鑒于以上情況而做出的，其目的在于提供一種微氣泡產生裝置，其結構簡單，具有可搬性，與裝置規模相比，能夠以高效率在液體中產生微氣泡。解決問題的手段
為了解決上述問題，本發明的微氣泡產生裝置，具有圓筒形狀的氣液產生槽、對該氣液產生槽供給液體的液體供給裝置、對所述氣液產生槽供給氣體的氣體供給裝置，借助由所述液體供給裝置供給的液體在所述氣液產生槽中產生回旋流，該回旋流的液體沿著圓筒的內面回旋，借助所述回旋流的剪切力使通過所述氣體供給裝置供給的氣體微氣泡化，該微氣泡化的氣體和所述供給的液體混合，生成氣液，將生成的氣液排出，其特征在于，通過所述氣體供給裝置向所述氣液產生槽供給氣體的氣體供給口設置在封閉所述氣液產生槽的圓筒的兩端部的圓形壁面中的一個上，具有至少部分地覆蓋所述氣液產生槽的外殼槽，在所述外殼槽中，在形成所述氣液產生槽的圓筒的周向曲面的側壁和所述外殼槽之間形成間隙，并且在設有所述氣體供給口的所述氣液產生槽的圓形壁面和所述外殼槽之間形成間隙，將由各個所述間隙所形成的空間作為所述液體的流路，所述液體對所述圓形壁面的外側的流路供給，該供給的液體流入所述側壁的外側的流路，在所述氣液產生槽中，所述側壁的外側的流路和所述氣液產生槽的內部連通，具有液體供給口，將供給至所述流路的液體向所述氣液產生槽的內部供給，該液體供給口至少沿所述側壁的周向設有多個，液體的供給方向被設定為使得液體沿著繞所述氣液產生槽的軸向的一定方向回旋，所述液體供給裝置通過所述流路從所述液體供給口向所述氣液產生槽的內部供給液體，由此產生所述回旋流。另外，本發明的微氣泡產生裝置，其特征在于，借助所述氣體供給裝置向所述氣液產生槽供給氣體的氣體供給口和將生成的氣液從所述氣液產生槽排出的氣液排出口設置在所述氣液產生槽的圓筒軸上，在封閉所述氣液產生槽的圓筒的兩端部的圓形壁面中，具備所述氣體供給口的一側的圓形壁面的中心和外周之間的壁面成為沿半徑方向為凹形的曲線形狀，所述凹形是在所述氣液產生槽的外側具有凹形底部的形狀。
進一步地，本發明的微氣泡產生裝置，其特征在于，所述液體供給口在所述氣液產生槽的圓筒軸方向的多個不同位置分別設置在多處。進一步地，本發明的微氣泡產生裝置，其特征在于，構成所述液體供給裝置的泵、用于驅動該泵的電動機、以及被所述外殼槽所覆蓋的所述氣液產生槽一體地構成。進一步地，本發明的微氣泡產生裝置，其特征在于，所述氣體供給裝置具有給氣管，使所述微氣泡產生裝置的所述氣液產生槽的內部與外部氣體連通。進一步地，本發明的微氣泡產生裝置，其特征在于，所述微氣泡產生裝置具有與所述給氣管的端部連接的壓縮機，利用該壓縮機的工作向所述氣液產生槽內傳送空氣。發明的效果
根據本發明，能夠提供一種微氣泡產生裝置，其結構簡單，具有可搬性，與裝置規模相 t匕，能夠高效率地在液體中產生微氣泡。
圖I是用于說明應用了本發明的微氣泡產生裝置的系統的結構示例的圖。圖2是圖I所示的微氣泡產生裝置的上面概略圖。圖3是用于說明應用了本發明的微氣泡產生裝置的系統的另一結構示例的圖。圖4是用于說明本發明的微氣泡產生裝置所具備的微氣泡產生器的結構的圖。圖5是用于說明本發明的微氣泡產生裝置所具備的微氣泡產生器的結構的另一個圖。圖6是用于說明利用回旋流的傳統的微氣泡產生裝置的一個示例的示意圖。圖7是用于說明利用回旋流的傳統的微氣泡產生裝置的另一個示例的示意圖。
具體實施例方式圖I和圖2是用于說明應用了本發明的微氣泡產生裝置的系統結構示例的圖。圖I的系統顯示了在例如海上魚類養殖場等水深較深的場所(例如，水深5-12m左右)應用的系統的結構示例。圖2是圖I所示的微氣泡產生裝置I的上面概略圖。微氣泡產生裝置I具備在液體中產生微氣泡并向產生器外排出的微氣泡產生器
10;吸入周圍存在的液體(海上養殖場等情況下是海水)，送入微氣泡產生器10的防水性的泵20 ;用于驅動泵20的電動機30，這些微氣泡產生器10、泵20、以及電動機30 —體地構成。本發明的微氣泡產生裝置I在投入海中等液體中的狀態下工作，利用泵20吸入周圍的液體，送入微氣泡產生器10。與此同時，在微氣泡產生器10中，從外部吸入氣體，在液體中產生微氣泡，并且產生氣液，將產生的氣液從氣液排出口 16排出至周圍的液體中。從微氣泡產生器10排出的氣液從設在微氣泡產生器10的上部的氣液排出口 16排出。電源線纜70連接到微氣泡產生裝置1，并且用于向微氣泡產生器10供給氣體的給氣管60連接到微氣泡產生裝置I。電源線纜70連接到未圖示的電源，供給用于驅動泵20的電源。另外，給氣管60連接到未圖示的壓縮機，從壓縮機對微氣泡產生器10供給壓縮氣體(例如空氣)。在給氣管60的中途，設有用于確認來自壓縮機的氣體流量的流量計40、以及防止來自微氣泡產生器10的液體的倒流的逆止閥50。本發明的實施方式的微氣泡產生器10具有利用回旋流產生的負壓空洞部分從外部供給氣體的作用，在本示例的水比較深的場所使用的情況下，能夠利用壓縮機強制地給氣，更有效率地產生微氣泡。圖3是用于說明應用本發明的微氣泡產生裝置的系統的另一個結構示例的圖，具有與圖I相同功能的部分被賦予與圖I相同的符號。圖3的系統顯示了在例如種苗育成用等規模較小的容器等、水深較淺的場所利用 的系統的結構示例。與圖I的系統不同，圖3的系統應用于水深較淺的場所，因此不利用壓縮機對微氣泡產生器10進行強制給氣，而是借助微氣泡產生器10中的回旋流產生的負壓空洞部分的作用自然地供給外部氣體。因此，在與微氣泡產生器10相連的給氣管60的端部設有操作盤80，該操作盤80具備空氣過濾器81、用于調整外部氣體的吸入量的空氣控制栓82、以及負壓計83。此外，由于本示例的系統使用的水深比較淺，因此將流路構成為，從氣液排出口 16排出的氣液不直接向裝置上方排出，將從氣液排出口 16排出的氣液的排出方向朝向裝置下方或側方，不使微氣泡產生裝置I的整體沒入液面下，能夠向液體中放出微氣泡即可。關于其它的結構，因為與圖I的系統相同，因此省略其重復說明。圖4和圖5是用于說明本發明的微氣泡產生裝置所具備的微氣泡產生器的結構的圖，圖4 (A)是從微氣泡產生器的正面看到的截面概略結構圖，圖4 (B)是從微氣泡產生器的側面看到的截面概略結構圖。另外，圖5 (A)是顯示了圖4的A-A截面的概略結構的圖，圖5 (B)是顯示了圖4的B-B截面的概略結構的圖。微氣泡產生器10具有氣液產生槽11和外殼槽12,氣液產生槽11用于在液體中產生微氣泡并產生氣液，外殼槽12至少部分地覆蓋氣液產生槽11的外側。在外殼槽12的下部設有液體供給部14。液體供給部14在其內部形成有液體流路W1，流路Wl連接到上述泵
20。然后，借助泵20的工作而吸入的裝置周圍的液體(例如海水)從泵20被供給。在氣液產生槽11和外殼槽12之間形成給定的空間，將該空間構成為液體流路W2。流路Wl與流路W2連通，由此，從泵20送入的液體從流路Wl進入流路W2。在流路W2的上部設有與氣液產生槽11的內部連通的多個液體供給口 17。從流路Wl向W2供給的液體從這些多個液體供給口 17向氣液產生槽11的內部供給。如圖5 (B)所示，液體供給口 17的液體供給方向被設定為使得，液體沿圍繞氣液產生槽11的圓筒軸S的一定方向(此情況下為箭頭M的方向)回旋。也就是說，液體供給口17形成為使得，向著相對于圓筒形狀的氣液產生槽11的圓筒軸S成彎曲位置的方向噴出液體。另外，液體供給口 17在氣液產生槽11的圓筒軸S方向的不同的多個位置，在各位置分別設置在多處。在本示例的情況下，液體供給口 17沿氣液產生槽11的高度方向配置為三段，在各段沿氣液產生槽11的周向以均等間隔設在四個位置。因此，在氣液產生槽11上設有共12個液體供給口 17。此外，液體供給口 17的數目及其配置段數不限于上述示例，能夠適當地設定。給氣管60連接到設在外殼槽12的內部的給氣部13。給氣部13與氣液產生槽11的下部相連接，在氣液產生槽11的內部設有氣體供給口 15。氣液產生槽11的內部空間通過給氣部13的內部的流路Al與給氣管60連通。由此，從給氣管60供給的氣體被供給到氣液產生槽11的內部。該氣體供給口 15設在圓筒軸S上，即設在圓筒的中心位置上。如果將微氣泡產生裝置I投入水中，使電動機30工作，通過泵20吸入的裝置周圍的液體(例如海水)從液體供給部14的流路Wl送至外殼槽12和氣液產生槽11之間的流路W2，從液體供給口 17供給至氣液產生槽11的內部。此時，來自液體供給口 17的液體供給方向成為相對于氣液產生槽11的圓筒軸S彎曲的方向，因此在氣液產生槽11中產生圍繞軸S的一定方向的回旋流C。然后，回旋流C的一部分從氣液排出口 16排出至周圍的液體中。氣液排出口 16也設在圓筒軸S上，即設在圓筒的中心位置。此時，在氣液產生槽11的圓筒軸S附近因回旋流C的作用而產生負壓空洞部分V。由于產生負壓空洞部分V，外部氣體通過給氣部13從給氣管60被吸入。此時，如果是使用了圖I所示的壓縮機的系統，則從給氣管60強制地供給氣體。另外，即使是使用了圖3所示·的壓縮機的系統，由于負壓空洞部分V的負壓，從給氣管60自然地給氣。如上所述，在水深比較淺的液體中使用本裝置的情況下等，即使不利用壓縮機強制給氣，也能夠進行用于產生微氣泡的氣體的供給。另外，如果使用壓縮機，則在負壓空洞部分V所造成的效果之外，還能夠供給更多的氣體。從給氣部13經由氣體供給口 15而供給至氣液產生槽11的內部的氣體因噴出至氣液產生槽11的液體所產生的回旋流C的剪切作用而被微細化，成為微氣泡。然后，由產生了微氣泡的液體組成的氣液一邊在氣液產生槽11內回旋，一邊從氣液排出口 16排出。這樣，在本發明的實施方式中，利用氣液產生槽11和外殼槽12構成的兩重構造的微氣泡產生器10能夠使在液體中產生大量微氣泡的氣液效率良好地排出。這樣，在本發明的實施方式中，是氣液產生槽11和外殼槽12的兩重構造，從氣液產生槽11的外側使用多個液體供給口 17將液體供給至氣液產生槽11的內部。到現在為止還沒有這樣的結構，與例如圖7所示的從氣液產生槽11的內側向著其內壁噴出液體的結構相比，即使是同等程度的氣液產生槽11，也能夠使液體的供給量增大，由此產生強力的回旋流，能夠有效率地產生微氣泡。即，在本發明的結構中，與圖7所示的從內側供給液體的結構相比，由于在氣液產生槽11的外側周圍形成流路，必然地能夠增大流路截面，即使是相同的泵送能力，也能夠壓出相對較多量的液體。由此，從液體供給口 17向氣液產生槽11的內部供給液體時的流速變快，能夠提高回旋流C的旋轉速度，因此，能夠增大利用氣體的切斷進行微氣泡化的效率。另外，負壓空洞部分V本來希望沿氣液產生槽11的圓筒軸S穩定地產生，但由于回旋流的影響等，其形狀會發生混亂，即產生所謂的腔蝕。如果發生腔蝕，則不但微氣泡的產生效率下降，氣液產生槽11內部的部件和壁部在短時間內也損傷或被破壞。尤其是，如果構成氣體供給口 15的部件因腔蝕而產生損傷，則對裝置的穩定工作有很大影響。在本發明的實施方式中，在封閉氣液產生槽11的圓筒的兩端部的圓形壁面(圓筒的底面)中，具備氣體供給口 15的一側的圓形壁面18在其半徑方向為凹形的曲線形狀。該凹形是在氣液產生槽11的外側(圖4的下方側)具有凹形底部的形狀。也就是說，是在圓筒底部的圓形壁面18中，以氣體供給口 15為中心，在周圍形成圓形的槽形狀的形狀。由此，在氣液產生槽11的內壁面周圍回旋的回旋流C通過氣液產生槽11的最下部(圓形壁面18的上側)，沿著圓筒軸S與氣體一起上升，能夠使流體的流動穩定。由此，由回旋流產生的負壓空洞部分V的位置不變動而穩定，能夠抑制腔蝕的產生。借助上述圓形壁面18的形狀，氣液產生槽11的內部的損傷和破壞等難以發生，提高裝置的耐久性，也能夠使微氣泡的產生效率穩定。尤其是，如本發明所述，在從液體供給口 17供給的液體的流速變快、回旋流C變強力的結構中，腔蝕更為容易發生，但通過將底部的圓形壁面18形成為上述形狀，能夠穩定地工作。另外，氣液產生槽11的上部的頂板Ila能夠相對于氣液產生槽11的圓筒部Ilb拆下。例如，通過使頂板Ila成為螺紋旋入式的，能夠相對于圓筒部Ilb安裝及拆下地構成。由此，使氣液產生槽11的內部的清掃及修繕、部件更換等的維護變得容易。根據上述的結構，本發明的微氣泡產生裝置I借助兩重構造的微氣泡產生器10從氣液產生槽11的外側的流路向氣液產生槽11的內部供給液體，因此，從液體供給口 17供給至氣液產生槽11的內部的液體的流速變快，能夠提高回旋流C的旋轉速度，從而能夠增大微氣泡化的效率。由此，能夠成為結構簡易，具備可搬性，與裝置規模相比以高效率在液體中產生微氣泡。另外，根據本發明，通過將氣液產生槽11的圓筒底部的圓形壁面18形成為凹部形狀，能夠抑制腔蝕的發生，使微氣泡的產生穩定，并且提高裝置的耐久性。符號說明
I微氣泡產生裝置；10微氣泡產生器；11氣液產生槽；Ila頂板；Ilb圓筒部；12外殼槽；13給氣部；14液體供給部；15氣體供給口；16氣液排出口；17液體供給口；18圓形壁面；20泵；30電動機；40流量計；50逆止閥；60給氣管；70電源線纜；80操作盤；81空氣過濾器；82空氣控制栓；83負壓計；101氣液產生槽；102液體供給部；102a噴嘴；103氣體供給部；104氣液排出口。
權利要求
1.一種微氣泡產生裝置，具有圓筒形狀的氣液產生槽、對該氣液產生槽供給液體的液體供給裝置、對所述氣液產生槽供給氣體的氣體供給裝置，借助由所述液體供給裝置供給的液體在所述氣液產生槽中產生回旋流，該回旋流的液體沿著圓筒的內面回旋，借助所述回旋流的剪切力使通過所述氣體供給裝置供給的氣體微氣泡化，該微氣泡化的氣體和所述供給的液體混合，生成氣液，將生成的氣液排出，其特征在于， 通過所述氣體供給裝置向所述氣液產生槽供給氣體的氣體供給口設置在封閉所述氣液產生槽的圓筒的兩端部的圓形壁面中的一個上， 具有至少部分地覆蓋所述氣液產生槽的外殼槽， 在所述外殼槽中，在形成所述氣液產生槽的圓筒的周向曲面的側壁和所述外殼槽之間形成間隙，并且在設有所述氣體供給口的所述氣液產生槽的圓形壁面和所述外殼槽之間形成間隙，將由各個所述間隙所形成的空間作為所述液體的流路， 所述液體對所述圓形壁面的外側的流路供給，該供給的液體流入所述側壁的外側的流路， 在所述氣液產生槽中，所述側壁的外側的流路和所述氣液產生槽的內部連通，具有液體供給口，將供給至所述流路的液體向所述氣液產生槽的內部供給，該液體供給口至少沿所述側壁的周向設有多個，液體的供給方向被設定為使得液體沿著繞所述氣液產生槽的軸向的一定方向回旋， 所述液體供給裝置通過所述流路從所述液體供給口向所述氣液產生槽的內部供給液體，由此產生所述回旋流。
2.如權利要求I所述的微氣泡產生裝置，其特征在于， 借助所述氣體供給裝置向所述氣液產生槽供給氣體的氣體供給口和將生成的氣液從所述氣液產生槽排出的氣液排出口設置在所述氣液產生槽的圓筒軸上， 在封閉所述氣液產生槽的圓筒的兩端部的圓形壁面中，具備所述氣體供給口的一側的圓形壁面的中心和外周之間的壁面成為沿半徑方向為凹形的曲線形狀，所述凹形是在所述氣液產生槽的外側具有凹形底部的形狀。
3.如權利要求I或2所述的微氣泡產生裝置，其特征在于， 所述液體供給口在所述氣液產生槽的圓筒軸方向的多個不同位置分別設置在多處。
4.如權利要求I至3中任一項所述的微氣泡產生裝置，其特征在于， 構成所述液體供給裝置的泵、用于驅動該泵的電動機、以及被所述外殼槽所覆蓋的所述氣液產生槽一體地構成。
5.如權利要求I至4中任一項所述的微氣泡產生裝置，其特征在于， 所述氣體供給裝置具有給氣管，使所述微氣泡產生裝置的所述氣液產生槽的內部與外部氣體連通。
6.如權利要求5所述的微氣泡產生裝置，其特征在于， 所述微氣泡產生裝置具有與所述給氣管的端部連接的壓縮機，利用該壓縮機的工作向所述氣液產生槽內傳送氣體。
全文摘要
本發明的微氣泡產生裝置(1)的結構簡單，具有可搬性，與裝置規模相比能夠高效率地在液體中產生微氣泡。微氣泡產生裝置(1)具有微氣泡產生器(10)，微氣泡產生器(10)被導入液體和氣體，在液體中使氣體微氣泡化并排出。微氣泡產生器(10)具有氣液產生槽(11)和外殼槽(12)，它們之間的空間作為液體的流路而構成。在該流路的上部具有多個液體供給口(17)，通過流路從液體供給口(17)向氣液產生槽(11)的內部供給液體。在氣液產生槽(11)的內部，利用供給的液體產生回旋流(C)，由此，在圓筒軸(S)周圍產生負壓空洞部分(V)。從給氣部(13)，借助負壓空洞部分(V)的作用或者進一步通過進行強制給氣，氣體從外部被供給。供給的氣體通過液體的回旋流而被微氣泡化，從氣液排出口(16)作為氣液被排出。
文檔編號B01F5/00GK102958589SQ201180033648
公開日2013年3月6日 申請日期2011年2月21日 優先權日2010年7月7日
發明者高瀬一郎, 堤裕昭 申請人:大巧技研有限會社