含氣液體生成設備和含氣液體噴射模塊的制作方法
【專利摘要】【問題】在于提供一種含氣液體生成裝置和一種含氣液體噴射機構，該含氣液體生成裝置能夠生成含有高濃度的精細氣泡的含氣液體。【解決方案】一種含氣液體生成裝置，該含氣液體生成裝置設置有：氣體?液體混合單元(11)，氣體?液體混合單元用于使氣體和液體混合并且生成含氣液體；第一噴射單元(12)，第一噴射單元用于噴射從該氣體?液體混合單元進給的含氣液體；以及第二噴射單元(13)，第二噴射單元用于噴射從第一噴射單元進給的含氣液體并且在含氣液體中生成氣泡。第一噴射單元設置有：外殼部(31)，外殼部用于容置含氣液體；圓柱形部(32)，圓柱形部分具有用于將含氣液體噴射到外殼部中的通道；以及突出部(37、38)，突出部設置在圓柱形部分的內壁表面上以突出到通道中。
【專利說明】
含氣液體生成設備和含氣液體噴射模塊
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種含氣液體生成設備和一種含氣液體噴射模塊，并且例如應用于納米氣泡水的生成。
【背景技術】
[0002]最近，含有微氣泡的微氣泡水和含有比微氣泡更精細的納米氣泡的納米氣泡水已在各個技術領域受到人們的注意。對于微氣泡和納米氣泡沒有清楚的定義。然而，術語“微氣泡”總體指的是具有大約I至ΙΟΟμπι的顆粒大小(直徑)的氣泡，同時術語“納米氣泡”總體指的是具有小于Iym的顆粒大小(直徑)的氣泡(參見日本公開特許公報JP 2011-218308)。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻:
[0005]專利文獻1:
[0006]日本公開特許公報JP 2011-218308
【發明內容】
[0007]—般地，諸如微氣泡和納米氣泡之類的氣泡通過使氣體和液體混合以生成含氣液體并且通過將含氣液體噴射而生成。最近研究表明，氣泡通過在含氣液體中生成氣泡核并且隨后氣泡核彼此結合而生成。氣泡核是氣體分子的集合體，氣泡核通過變成氣泡之前的氣體分子與液體分子分開并聚集而生成。同樣已知的是，可以從含有大量氣泡核的含氣液體生成諸如納米氣泡之類的大量精細氣泡。
[0008]當在各種應用中使用含氣液體時，氣泡優選是精細的，并且含氣液體優選地含有大量精細氣泡(即，含有高濃度的精細氣泡)。這是由于精細氣泡在含氣液體中持續很長時期。如以上描述的，可以從含有高濃度的氣泡核的含氣液體生成含有高濃度的精細氣泡的含氣液體。因此，需要實現一種方法，該方法可以在含氣液體中生成大量氣泡核并且可以生成含有高濃度的精細氣泡的含氣液體。
[0009]本發明的目的是提供一種含氣液體生成設備和一種含氣液體噴射模塊，該含氣液體生成設備可以生成含有高濃度的精細氣泡的含氣液體。
[0010]根據本發明的一個方面的含氣液體生成設備包括:氣體/液體混合模塊，所述氣體/液體混合模塊構造成使氣體和液體混合以生成含氣液體;第一噴射模塊，所述第一噴射模塊構造成噴射從所述氣體/液體混合模塊供給的所述含氣液體；以及第二噴射模塊，所述第二噴射模塊構造成噴射從所述第一噴射模塊供給的所述含氣液體以在所述含氣液體中生成氣泡，其中，第一噴射模塊包括:容納部分，所述容納部分構造成容納所述含氣液體;圓柱形部分，所述圓柱形部分具有通道，所述通道構造成將所述含氣液體噴射到所述容納部分中；以及突出部分，所述突出部分設置在所述圓柱形部分的內壁表面上以突出到所述通道中。
[0011]本發明使得能夠提供含氣液體生成設備和含氣液體噴射模塊，該含氣液體生成設備可以生成含有高濃度的精細氣泡的含氣液體。
【附圖說明】
[0012]圖1是示出了第一實施例的含氣液體生成設備的構成的示意圖；
[0013]圖2A至圖2C是用于說明第一實施例的氣泡核的生成過程的視圖；
[0014]圖3是示出了圖1的預處理模塊的結構的示意圖；
[0015]圖4是示出了圖1的氣泡核生成模塊的結構的示意圖；
[0016]圖5是示出了圖1的氣泡核生成模塊的外部形狀的側視圖；
[0017]圖6A至圖6B是示出了圖4中的突起物的結構的截面圖；
[0018]圖7是示出了圖4的凹槽形成構件的結構的示意圖；
[0019]圖8是示意性示出了將第一實施例的預處理模塊和氣泡核生成模塊集成的設備的截面圖；
[0020]圖9是示出了圖1的激活模塊的結構的示意圖；
[0021]圖1OA至圖1OB是用于說明使用圖9的壓力控制蓋的方法的視圖；
[0022]圖11是示出了第一實施例的含氣液體生成設備的構成的示意圖；
[0023]圖12是示出了由圖1的含氣液體生成設備生成的氣泡的顆粒直徑分布的示例的圖表；
[0024]圖13是示出了第二實施例的氣泡核生成模塊的結構的截面圖；
[0025]圖14是示出了第三實施例的激活模塊的結構的截面圖；
[0026]圖15A至圖15B是示出了圖14中的噴嘴的結構的截面圖；
[0027]圖16是示出了圖14的激活模塊的結構的截面圖；
[0028]圖17是示出了第三實施例的含氣液體生成設備的構成的示意圖；以及
[0029]圖18是示出了第三實施例的改型的含氣液體生成設備的構成的示意圖。
具體實施例
[0030]以下將通過參照附圖描述本發明的實施例。
[0031](第一實施例)
[0032]圖1是示出了第一實施例的含氣液體生成設備的構成的示意圖。
[0033]圖1的含氣液體生成設備包括:預處理模塊11，預處理模塊11是氣體/液體混合模塊的示例；氣泡核生成模塊12，氣泡核生成模塊12是第一噴射模塊的示例;激活模塊13，激活模塊13是第二噴射模塊的示例；以及穩定槽14。氣泡核生成模塊12和激活模塊13也是含氣液體噴射模塊的示例。
[0034]預處理模塊11通過使氣體I與液體2混合而生成含氣液體3。氣體I的示例包括氧氣。標記字符Ia指示氣體分子(例如，氧氣分子)。液體2的示例包括水。標記字符2a指示液體分子(例如，水分子)。
[0035]氣泡核生成模塊12通過噴射從預處理模塊11供給的含氣液體3在含氣液體3中生成大量氣泡核3a。氣泡核3a是氣體分子Ia從液體分子2a分開且聚集的集合體。
[0036]激活模塊13通過噴射從氣泡核生成模塊12供給的含氣液體3在含氣液體3中生成大量氣泡3b。氣泡3b通過氣泡核3a結合至彼此生成。
[0037]在穩定槽14中，容納從激活模塊13供給的含氣液體3。該實施例的含氣液體生成設備可以在穩定槽14中供給含有高濃度的顆粒直徑均為50至500nm的納米氣泡的納米氣泡水作為含氣液體3。之后將描述該納米氣泡水的詳細內容。
[0038]圖2A至圖2C是用于說明第一實施例的氣泡核3a的生成過程的視圖。
[0039]圖2A示出由預處理模塊11生成的含氣液體3通過氣泡核生成模塊12處理的狀態。
[0040]一般地，在正常溫度/正常壓力下的條件下溶解到液體2中的氣體I的量具有被氣體I和液體2的類型確定的上限。為了使超過該上限的量的氣體I被溶解到液體2中，氣體I需要通過使用栗或類似物被機械地或強迫地溶解到液體2中。如以上獲得的含氣液體3稱為過飽和含氣液體。
[0041 ]據證明的是，當在含氣液體3中生成氣泡核3a時，可以通過使用過飽和含氣液體作為含氣液體3生成大量的氣泡核3a。該實施例中的預處理模塊11生成作為含氣液體3的過飽和含氣液體。之后將描述可以生成過飽和含氣液體的預處理模塊11的結構。
[0042]同樣證明，氣泡核3a通過向含氣液體3施加壓力波動或熱波動(溫度波動)被生成。該實施例的氣泡核生成模塊12通過向氣泡含有液3施加壓力波動生成氣泡核3a。之后將描述可以向氣泡含有液3施加壓力波動的氣泡核生成模塊12的結構。
[0043]圖2A示出壓力波動或熱波動施加至為過飽和含氣液體的含氣液體3的狀態。當壓力波動施加至含氣液體3時，在含氣液體3中生成高壓部分和低壓部分。當熱波動施加至含氣液體3時，在含氣液體3中生成高溫部分和低溫部分。
[0044]在該情況下，氣體分子Ia在低壓部分或高溫部分中聚集。圖2B示出氣體分子Ia在這些部分中聚集的狀態。
[0045]因此，如圖2C所示，生成了氣體分子Ia聚集的集合體的氣泡核3a。根據氣泡核3a的生成過程的模擬，證明了氣泡核3a的顆粒直徑是大約0.5至1.0nm。
[0046]以下將描述該實施例中的預處理模塊11、氣泡核生成模塊12以及激活模塊13的結構。
[0047](I)第一實施例的預處理模塊11
[0048]圖3是示出了圖1的預處理模塊11的結構的示意圖。
[0049]該實施例中的預處理模塊是齒輪傳動栗并且包括外殼21、外殼21的入口22、外殼21的出口23、主動齒輪24，主動齒輪24是第一齒輪的示例；以及從動齒輪25，從動齒輪25是第二齒輪的示例。
[0050]主動齒輪24和從動齒輪25彼此嚙合并容納在外殼21中。箭頭EjPE2分別指示主動齒輪24和從動齒輪25的旋轉方向。
[0051 ]在該實施例中，通過主動齒輪24和從動齒輪25的旋轉在入口 22生成負壓區域R!。氣體I和液體2通過負壓的作用被吸入并同時流動到外殼21中。
[0052]標記符號1?2指示外殼21與主動齒輪24之間的區域。區域1?2對應于主動齒輪24的齒之間的凹部。標記符號R3指示外殼21與從動齒輪25之間的區域。區域此對應于從動齒輪25的齒之間的凹部。
[0053]流動到外殼21中的氣體I和液體2分支為在主動齒輪24側的分流和在從動齒輪25側的分流，通過區域R2和區域R3,并且在出口 32處再次合并并且作為含氣液體3從外殼21排出。當通過區域R2和R3時，氣體I和液體2通過主動齒輪24和從動齒輪25的作用被混合、攪拌并被加壓。由于區域RdPR3內側具有高壓，因此氣體I可以容易地溶解到液體2中。
[0054]在該實施例中，驅動齒輪24側上的分流和從動齒輪25側上的分流在出口23的碰撞區域R4處彼此碰撞并且合并。該碰撞還用于促進氣體I溶解到液體2中。合并的含氣液體3從外殼21排出并壓送至氣泡核生成模塊12。
[0055]如以上描述的，由于該實施例的預處理模塊11是齒輪傳動栗，因此，可以機械地并強迫地使氣體I溶解到液體2中。因此，根據該實施例，可以生成過飽和的含氣液體作為含氣液體3。
[0056]由于該實施例的預處理模塊11是齒輪傳動栗并且主動齒輪24和從動齒輪25的齒和凹部交替地出現在出口 23處，因此含氣液體3可以間歇地壓送。因此，在壓送含氣液體3的流動中生成波狀波動，并且在含氣液體3中生成高壓部分和低壓部分。這具有以下的效果:可以在氣泡核生成模塊12中容易地生成氣泡核3a。
[0057]由于該實施例中的預處理模塊11是齒輪傳動栗，因此，如與正常栗比較時，不容易被氣體I或液體2的特性和圍繞栗的壓力所影響，并且預處理模塊11具有以下優點:可控性良好、部件的數目小并且可維護性良好。
[0058](2)第一實施例的氣泡核生成模塊12
[0059]圖4是示出了圖1的氣泡核生成模塊12的結構的示意圖。圖5是示出了圖1的氣泡核生成模塊12的外部形狀的側視圖。以下將通過參照圖4描述氣泡核生成模塊12的結構。
[0060]該實施例的氣泡核生成模塊12包括:容納殼體31、圓柱形部分32、入口33、出口34、軸構件35、螺旋通道36、一個或多個突起物37、和凹槽形成構件38。容納殼體31是容納部分的示例。突起物37和凹槽形成構件38是突出部分的示例。
[0061 ]容納殼體31是容納該含氣液體3并且具有下殼體31a和上殼體31b的構件，下殼體31a是第一構件的示例，上殼體31b是第二構件的示例。
[0062]下殼體31a安裝在圓柱形部分32上以包圍圓柱形部分32的外壁表面，并且圓柱形部分32穿透下殼體31a的底部部分。下殼體31a在底部部分附近包括將含氣液體3排出的出
□34。
[0063]上殼體31b在圓柱形部分32的頂端(tip)附近安裝在下殼體31a上并且可相對于下殼體31a拆卸。在該實施例中，通過移除上殼體31b，可以維護氣泡核生成模塊12的內部。圓柱形部分32是具有將含氣液體3噴射到容納殼體31中的通道的構件。該通道被圓柱形部分32的內壁表面包圍。標記字符A指示圓柱形部分32的中心軸線。圓柱形部分32具有入口 33，入口 33在終端部吸收從預處理模塊11排出的含氣液體3并且將吸收的含氣液體3從頂端噴射。
[0064]圓柱形部分32在頂端部分具有外傾部分32a。圓柱形部分32的內徑作為整體大致一致，但是外傾部分32a的內徑設定成使得其隨著行進至通道的下游而加寬。外傾部分32a具有以下的優點:可以將含氣液體3噴射至廣泛的范圍。在該實施例中，外傾部分32a的內壁表面相對于中心軸線的傾斜角Θ設定成30至60度。
[0065]圓柱形部分32在終端部分連接至多個螺旋通道36。螺旋通道36通過圍繞軸構件35纏繞而具有螺旋形狀。螺旋通道36通過將從預處理模塊11供給的含氣液體3噴射至圓柱形部分32中在圓柱形部分32中形成含氣液體3的回旋流。回旋流具有以下的效果:使得含氣液體3容易地碰撞突起物37或凹槽形成構件38及生成氣泡核3a。
[0066]突起物37或凹槽形成構件38設置在圓柱形部分32的內壁表面上并且突出到被圓柱形部分32的內壁表面包圍的通道。具體地，突起物37從圓柱形部分32的內壁表面朝向通道以桿狀突出。另一方面，在凹槽形成構件38中，設置了沿著圓柱形部分32的內壁表面線性延伸的凹槽，因此，凹槽形成構件38的凹槽之間的部分突出至通道。
[0067]在該實施例中，流經圓柱形部分32的含氣液體3碰撞突起物37或凹槽形成構件38，因而，在含氣液體3中生成壓力波動并且在含氣液體3中生成大量的氣泡核3a。即，該實施例中的突起物37和凹槽形成構件38具有向含氣液體3給予壓力波動的功能。
[0068]圖6A至圖6B是示出了圖4中的突起物37的結構的截面圖。
[0069]圖6A示出垂直于圓柱形部分32的軸向方向(與中心軸線A平行的方向)的截面以及具體地示出沿著圖4的Ι-Γ線截取的截面。該截面是第一截面的示例。圖6A示出與軸向方向平行的Z方向和與軸向方向垂直并且彼此垂直的X方向和Y方向。
[0070]在圖6A的截面中，多個突起物37等間隔地布置。這些突起物37是第一突起物的示例。突起物37中的每一個具有設置在圓柱形部分32的內壁表面上的桿形部段37a和設置在桿形部段37a的頂端處的球形部段37b。這些突起物37的球形部段37b布置在相同的圓上。圖6A中的突起物37的數目設定為奇數(或者具體地是5)。
[0071]圖6B示出垂直于圓柱形部分32的軸向方向的另一截面以及具體地示出沿著圖4的J-J’線截取的截面。該截面是與第一截面不同的第二截面的示例。
[0072]在圖6B的截面中，與圖6A的截面類似地，多個突起物37等間隔地布置。這些突起物37是第二突起物的示例。圖6B中的突起物37的結構和數目類似于圖6A中的突起物37的結構和數目。
[0073]然而，圖6A中的突起物37和圖6B中的突起物37沿圓柱形部分32的軸向方向布置在彼此不會重疊的位置處。具體地，在圖6A的截面中，突起物37的一者位于+Y方向上，然而在圖6B的截面中，突起物37的一者位于-Y方向上。這種布置具有以下的效果:通過轉移不同截面中的突起物37的位置，含氣液體3可以容易地碰撞突起物37并且氣泡核3a可以容易地生成。
[0074]該實施例中的圓柱形部分32具有如圖4所示的各具有5個突起物37的四個截面，或者總共具有20個突起物37。圖6A中的截面和圖6B中的截面在這四個截面中分別是第一截面和第二截面，并且是彼此相鄰的截面。在該實施例中，彼此相鄰的截面上的突起物37優選地沿圓柱形部分32的軸向方向布置在彼此不重疊的位置處。例如，圖6A中的布置可以應用于第一截面和第三截面，同時圖6B中的布置可以應用于第二截面和第四截面。
[0075]圖7是示出了圖4的凹槽形成構件38的結構的示意圖。圖7對應于圖4所示的箭頭K的部分的放大的截面圖。
[0076]在凹槽形成構件38中，設置了沿著圓柱形部分32的內壁表面線性延伸的一個或多個凹槽V。凹槽V的形狀是例如環形的或螺旋形的。凹槽形成構件38可以由與圓柱形部分32的材料相同的材料形成，或者可以由與圓柱形部分32的材料不同的材料形成。凹槽V可以穿透凹槽形成構件38或者不需要穿透凹槽形成構件38。在該實施例中，從圓柱形部分32的內壁表面到凹槽形成構件38的頂部部分的高度設定成低于從圓柱形部分32的內壁表面到突起物37的頂部部分的高度。
[0077]此處，將描述通過凹槽形成構件38的作用生成氣泡核3a的機構。在以高速流動的含氣液體3碰撞凹槽形成構件38時，液體分子(水分子)2a之間的氫鍵被切斷，因此釋放由氫鍵含有的氣體分子(氧氣分子)。因此，被釋放的氣體分子Ia聚集而生成氣泡核3a。在含氣液體3碰撞凹槽形成構件38時生成的碰撞熱(摩擦熱)有助于氣體分子Ia的運動以用于氣體分子Ia與彼此聚集。
[0078]接著，再次通過參照圖4，繼續對氣泡核生成模塊12的結構的描述。
[0079]標記字符S指示上殼體32b的內壁表面。在該實施例中，上外殼32b的在圓柱形部分32的頂端附近的內表面S的形狀是凹形彎曲表面。例如，彎曲表面的形狀是半球形的。上殼體32b的內壁表面S用作換向壁，從圓柱形部分32噴射的含氣液體3碰撞換向壁并被換向。
[0080]標記字符G指示在上殼體32b的內壁表面附近集合的過剩氣體。在該實施例中，由于內壁表面S的形狀是凹形彎曲表面，因此，過剩氣體G在內壁表面S的頂部部分附近，S卩，在中心軸線A附近集合。然而，在內壁表面S的頂部部分附近的區域是從圓柱形部分32噴射的含氣液體3撞擊最強烈的區域。因此，集合在內壁表面S附近的過剩氣體G被吸收在含氣液體3的換向流中并再次溶解到含氣液體3中。
[0081]因此，根據該實施例，由于可以消除過剩氣體G在上殼體32b在內壁表面S附近的長時間存留，因此不再需要在氣泡核生成模塊12上安裝用于排出過剩氣體G的閥。
[0082]根據該實施例，由于不再需要在上殼體32b的內壁表面S附近保留過剩氣體G以及不需要使其排出，因此，可以任意地設定氣泡核生成模塊12的安裝角度。例如，氣泡核生成模塊12可以橫向地安裝，使得上殼體31b和下殼體31a可以布置在相同的高度處。替代性地，可以導致氣泡核生成模塊12安裝成使得上殼體31b布置在下側以及下殼體31a布置在上側。
[0083]在圓柱形部分32的頂端部分處設置外傾部分32a還具有過剩氣體G可以被換向流更容易地吸收的優點。
[0084]在該實施例中，圓柱形部分32的外壁表面與下殼體3Ia的內壁表面之間的間隙用作從圓柱形部分32噴射的含氣液體3的通道。流經該通道的含氣液體3含有生成在圓柱形部分32中的高濃度的氣泡核3a和類似物。
[0085]在該實施例中，圓柱形部分32的外壁表面與下殼體31a的內壁表面之間的距離D設定成使得其隨著前進到通道的下游而變窄。這種設定具有以下效果:隨著含氣液體3流動至下游，高壓力施加至含氣液體3。這對保持氣泡核3a有效地工作。
[0086]流經該通道的含氣液體3作為高壓流從設置在下殼體31a的底部部分附近處的出口 34排出并且供給至激活模塊13。
[0087]圖8是示意性地示出了以下設備的截面圖，第一實施例的預處理模塊11和氣泡核生成模塊12在該設備中集成。
[0088]圖8中的設備包括:具有手柄41a和開口部段41b的外殼41、以及容納在外殼41中的驅動馬達42。預處理模塊11容納在外殼41中并且連接至驅動馬達42。另一方面，氣泡核生成模塊12通過外殼41的開口部段41b連接至外殼11中的預處理模塊。優選地，氣泡核生成模塊12可相對于預處理模塊11拆卸。
[0089]圖8的結構具有以下的優點:預處理模塊11和氣泡核生成模塊12可以短距離內布置。因此，可以在從預處理模塊11排出的含氣液體3中的氣體含有量或液體壓力降低之前由氣泡核生成模塊12施行處理以生成大量的氣泡核3a。
[0090](3)第一實施例的激活模塊13
[0091]圖9是示出了圖1的激活模塊13的結構的示意圖。
[0092]該實施例的激活模塊13包括:外殼體51、內殼體52、圓柱體部分53、入口54、噴射端口 55、泡沫噴嘴56、前表面壓力控制蓋57以及后表面壓力控制蓋58。
[0093]外殼體51和內殼體52是用于容納含氣液體3的構件。外殼體51和內殼體52中的每一者具有一個端部部分封閉而另一個端部部分打開的圓柱形形狀。內殼體52布置在外殼體51中，使得外殼體51的封閉端部鄰接于內殼體52的打開端部。
[0094]圓柱形部分53是具有將含氣液體3噴射到內殼體52中的通道的構件。圓柱形部分53穿透外殼體51的封閉端部，并且外殼體51中的圓柱形部分53被內殼體52包圍。圓柱形部分53具有入口 54，入口 54用于在其終端部吸收從氣泡核生成模塊12排出的含氣液體3并且將吸收的含氣液體3從遠端部噴射。標記字符α指示圓柱形部分53的中心軸線。
[0095]圓柱形部分53具有位于入口的下游上的噴射端口55和在終端部分處連接至噴射端口 55的下游側的一個或多個泡沫噴嘴56。噴射端口 55附近處的內徑設定成比圓柱形部分53的內徑窄。泡沫噴嘴56的內徑設定成比噴射端口 55的內徑窄。因此，從入口 54吸收的含氣液體3從噴射端口 55被噴射，并且隨后從泡沫噴嘴56排出到圓柱形部分53中。在排出時，在含氣液體3中生成氣泡3b。
[0096]從入口54吸收的含氣液體3從第一壓力室P1流動到第二壓力室P2，并且從第二壓力室P2進一步流動到第三壓力室p3。第一壓力室?!是被圓柱形部分53的內壁表面包圍的區域。第二壓力室P2是圓柱形部分53的外壁表面與內殼體52的內壁表面之間的區域。第三壓力室P3是內殼體5 2的外壁表面與外殼體51的內壁表面之間的區域。
[0097]含氣液體3的壓力在通過第二壓力室P2和第三壓力室P3的同時緩慢降低。因此，使得在通過第二壓力室P2和第三壓力室P3的期間，含氣液體3中的氣泡3b的濃度和顆粒大小穩定。如以上描述，含氣液體3中的氣泡3b主要生成在第一壓力室?!中并且在第二壓力室P2和第三壓力室P3中提純。
[0098]標記字符β指示內殼體52的在圓柱形部分53的頂端附近處的內壁表面。內壁表面β的形狀是凹形彎曲表面。從圓柱形部分53噴射的含氣液體3碰撞內壁表面β并且換向。碰撞內壁表面β之前的含氣液體3含有微氣泡和納米氣泡，但是微氣泡在該碰撞中被壓碎并變成納米氣泡。
[0099]如以上描述的，含氣液體3對內壁表面β的碰撞具有降低含氣液體3中的微氣泡的濃度的作用。已知的是，微氣泡的壓碎具有滅菌作用以及有機物質的分解作用。因此，這可以應用至該實施例的激活模塊13或滅菌和有機物質的分解。
[0100]標記字符51a指示設置在外殼體51的封閉端部上的內壁表面上的圓柱形壁。圓柱形壁51a布置在內殼體52與圓柱形部分53之間。
[0101]標記字符52a指示設置在內殼體52的打開端部附近處的缺口通道。第二壓力室P2和第三壓力室P3通過缺口通道52a連接。
[0102]標記字符53a指示在外殼體51的封閉端部附近設置在圓柱形部分53中的具有小直徑的通孔。通孔53a形成在噴射端口 55的頂端與泡沫噴嘴56的頂端之間。
[0103]圓柱形壁51a布置在缺口通道52a與通孔53a之間。
[0104]前表面壓力控制蓋57和后表面壓力控制蓋58以重疊的方式安裝在外殼體51的打開端部上。將參照圖1OA至圖1OB描述使用這些壓力控制蓋57和58的方法。
[0105]圖1OA至圖1OB是用于說明使用圖9的壓力控制蓋57和58的方法的視圖。圖1OA至圖1OB示出在γ -方向上觀看圖9的激活模塊13狀態。
[0106]圖1OA示出在完全關閉時的壓力控制蓋57和58。前表面壓力控制蓋57具有徑向延伸的多個(此處，或者四個)開口 57a。后表面壓力控制蓋58具有開口 58a，開口 58a各自具有與前表面壓力控制蓋57的那些相同的形狀和相同的數目。前表面壓力控制蓋57可相對于后表面壓力控制蓋58旋轉。當壓力控制蓋57和58完全關閉時，前表面壓力控制蓋57相對于后表面壓力控制蓋58旋轉，使得開口 57a和開口 58a彼此不重疊。
[0107]圖1OB示出在完全打開時的壓力控制蓋57和58。當壓力控制蓋57和58完全打開時，前表面壓力控制蓋57相對于后表面壓力控制蓋58旋轉，使得開口 57a和開口 58a完全彼此重疊。
[0108]當壓力控制蓋57和58部分打開時，前表面壓力控制蓋57相對于后表面壓力控制蓋58旋轉，使得開口 57a和開口 58a部分重疊。以此方式，使得激活模塊13中的壓力是可控制的，因而可以控制含氣液體3中的氣泡3b的濃度和顆粒大小。
[0109]從激活模塊13的壓力控制蓋57和58排出的含氣液體3存儲在穩定槽14中。
[0110]圖11是示出了第一實施例的含氣液體生成設備的構成的示意圖。
[0111]該實施例的含氣液體生成設備包括通道101、102和103，使得含氣液體3如圖11所示通過通道101、102和103流動。
[0112]通道101將預處理模塊11的出口 23和氣泡核生成模塊12的入口 33連接。通道102將氣泡核生成模塊12的出口 34和激活模塊13的入口 54連接。另一方面，由于該實施例中的激活模塊13布置在穩定槽14中，因此，未設置將激活模塊13和穩定槽14連接的通道。激活模塊13從其壓力控制蓋57和58將含氣液體3排出至穩定槽14中。
[0113]通道103是將從穩定槽14排出的含氣液體3供給至預處理模塊11的入口22的通道。通過使用通道103，可以將含氣液體3再供給至預處理模塊11，并且可以在預處理模塊11中混合新氣體I和含氣液體3。因此，根據該實施例，含氣液體3可以依次順序通過預處理模塊
11、氣泡核生成模塊12、激活模塊13和穩定槽14重復循環。根據該實施例，可以通過這種循環過程提高含氣液體3中的氣泡3b的濃度。
[0114](4)第一實施例的含氣液體3中的氣泡3b
[0115]圖12是示出了由圖1的含氣液體生成設備生成的氣泡3b的顆粒大小分布的示例的圖表。圖12示出存儲在穩定槽14的含氣液體3中的氣泡3b的顆粒大小分布。這里，氣體I和液體2是氧氣和水。
[0116]總之，納米氣泡指的是具有小于Ιμπι的顆粒大小的氣泡。然而，根據該實施例，如圖12所示，發現的是，可以生成具有50至500nm的顆粒大小并且比普通納米氣泡更精細的氣泡。根據該實施例，如圖12所示，發現的是，可以生成高濃度的顆粒大小為100至200nm的精細納米氣泡。被考慮因素中的一個是在氣泡核生成模塊12中生成高濃度的氣泡核3a。還發現的是，這些納米氣泡具有優選的特征:內壓高、ζ電荷的持有量大、熱波動很少發生等等。
[0117]如以上描述的，該實施例的含氣液體生成設備包括:預處理模塊11、氣泡核生成模塊12、和激活模塊13，并且氣泡核生成模塊12包括突出部分(突起物37和凹槽形成構件38)，突出部分從圓柱體部分32的內壁表面突出到通道。
[0118]因此，根據本實施例，可以在含氣液體3中生成大量的氣泡核3a，并且可以生成含有高濃度的精細氣泡3b的含氣液體3。
[0119](第二實施例)
[0120]圖13是示出了第二實施例中的氣泡核生成模塊12的結構的示意圖。
[0121]除了圖4中所示的構成元件以外，圖13中的氣泡核生成模塊12包括超聲振蕩器39。超聲振蕩器39在圓柱形部分32的頂端附近安裝在上殼體32b上。
[0122]超深振蕩器39使超聲波振動到含氣液體中。因此，集合在上殼體32b的內壁表面S附近的過剩氣體G使用超聲波被輻射，因而促進了過剩氣體G溶解到含氣液體3中。此外，通過超聲波的作用促進了氣體I和液體2的分離，因而可以生成更多的氣泡核3a。
[0123]如以上描述的，根據本實施例，通過在氣泡核生成模塊12中設置超聲振蕩器39，還可以進一步提高含氣液體生成設備生成氣泡核3a和氣泡3b的性能。
[0124](第三實施例)
[0125]圖14是示出了第三實施例的激活模塊13的結構的截面圖。
[0126]圖14中的激活模塊13包括:容納殼體61，容納殼體61是容納部分的示例;一個或多個噴嘴62、入口 63、出口64、過濾器65、和凹槽形成構件66，凹槽形成構件66是突出部分的示例。
[0127]容納殼體61是容納含氣液體3的構件。容納殼體61包括:圓柱形第一容納部分61a，其具有第一內徑；圓柱形第二容納部分61c，其位于第一容納部分61a的下游側上并且具有比第一內徑更小的第二內徑；以及漸錐連接部分61b，其將第一容納部分61a與第二容納部分61 c連接。標記字符σ指示容納殼體61的中心軸線。
[0128]容納殼體61在第一容納部分61a具有入口 63并且在第二容納部分61c具有出口 64，入口63吸收從氣泡核生成模塊12排出的含氣液體3，出口64將吸收的含氣液體3排出至穩定槽14。該實施例的入口 63構成為能夠直接或可拆卸地附接至氣泡核生成模塊12的出口 34。另一方面，該實施例的出口 63構成為使得管67可以可拆卸地附接，管67將含氣液體3進給至穩定槽14。管67可以被用于進給液體的另一構件(例如，管道)替換。
[0129]噴嘴62是具有將含氣液體3噴射到容納殼體61中的通道的構件。具體地，噴嘴62布置在第一容納部分61a中并且從入口 63吸收的含氣液體3噴射到出口 64側。噴嘴62的通道被噴嘴62的內壁表面包圍。過濾器(泡沫上漿網)65安裝在噴嘴62與入口 63之間。
[0130]激活模塊13的噴嘴62中的每一個是多級式噴嘴并且包括:圓柱形第一級62a，其具有第一內徑；圓柱形第二級62c，其位于第一級62a的下游側上并具有比第一內徑更大的第二內徑；以及圓柱形第三級62e，其位于第二級62c的下游側上并具有比第二內徑更大的第三內徑。即，激活模塊13的噴嘴62中的每一個從通道的上游依次包括第一級至第三級62a、62c和62e，并且第一級至第三級62a、62c和62e的第一內徑至第三內徑設定成使得內徑隨其前進到通道的下游上的段而變得更大。例如，第一內徑、第二內徑和第三內徑之間的比率設定為 7:10:15。
[0131 ]噴嘴62中的每一個還包括:第一外傾部分62b，其具有將第一段62a和第二段62c連接的漸錐形狀;第二外傾部分62d，其具有將第二段62c和第三段62e連接的漸錐形狀；以及第三外傾部分62f，其設置在第三段62e的下游側上。
[0132]凹槽形成構件66設置在噴嘴62的內壁表面上并且突出到被噴嘴62的內壁表面包圍的通道。具體地，在凹槽形成構件66中設置沿著噴嘴62的內壁表面線性延伸的一個或多個凹槽，因此，凹槽形成構件66的凹槽之間的部分突出至通道。例如，凹槽的形狀是例如環形的或螺旋形的。凹槽形成構件66可以由與噴嘴62的材料相同的材料形成，或者可以由與噴嘴62的材料不同的材料形成。凹槽可以穿透凹槽形成構件66或者不需要穿透凹槽形成構件66 ο
[0133]該實施例的噴嘴62包括在內壁表面上設置凹槽形成構件66的段，和在內壁表面上未設置凹槽形成構件66的段。具體地，該實施例的凹槽形成構件66僅設置在為最后段的第三段62e上，而沒有設置在不是最后段的段的第一段和第二段62a和62c上。因此，前述的凹槽僅設置在第一段至第三段62a、62c和62e中的第三段62e上。
[0134]標記字符P4指示容納殼體61中在噴嘴62與入口63之間的區域。從入口 63以高速流動到區域P4中的含氣液體3的壓力在區域P4中降低。因此，在區域P4的含氣液體3中生成空化氣泡。盡管前述的氣泡3b是由表面張力的作用維持的正常氣泡，而空化氣泡是中空氣泡，該中空氣泡由含氣液體3的壓力的降低生成并且不通過表面張力的作用被維持。
[0135]標記字符?5指示容納殼體61中在噴嘴62與出口64之間的區域。在該實施例中，含氣液體3從噴嘴62噴射到區域內中，因而，在區域內的含氣液體3中生成氣泡3b。
[0136]這里，將描述第一段至第三段62a、62c和62e的功能。
[0137]第一段62a是生成高速和低壓的含氣液體3流的部分。含氣液體3的加速由于第一直徑小的事實而實現，并且含氣液體3的降壓由于含氣液體3的壓力在區域P5降低而實現。含氣液體3的加速和降壓的理由在于，根據最近研究結果，認為是，含氣液體3速度越增加，壓力越降低，最后越可以生成大量的精細氣泡3b。
[0138]第二段62c是含氣液體3中的空化氣泡膨脹的部分。當含氣液體3通過第二段62c時，含氣液體3中的正常微氣泡和納米氣泡也膨脹。
[0139]第三段62e是空化氣泡通過由凹槽形成構件66中的凹槽引起的剪切力壓碎以使其為納米氣泡的部分。當含氣液體3通過第三段62e時，含氣液體3中的正常微氣泡也通過剪切力被壓碎并變成納米氣泡。
[0140]在該實施例中，在是第一段62a與第二段62c之間的邊界部分的第一外傾部分62b中并且在是第二段62c與第三段62e之間的邊界部分的第二外傾部分62d中，通道的內徑迅速地增大。通道的內徑的這種迅速增大具有以下作用:使空話氣泡的膨脹或壓碎和類似物更容易地發生。
[0141]激活模塊13的噴嘴62中的每一個可以從通道的上游依次包括第一段至第N段，第一段至第N段各自具有第一內徑至第N內徑(N是2或更大的整數)。即，噴嘴62中的每一個的段的數目可以是除了三以外的任何數目。在該情況下，第一段至第N段的第一內徑至第N內徑設定成在朝向通道的下游的段的方向上變得更寬。該情況中的噴嘴62中的每一個構造成包括凹槽形成構件66在內壁表面上設置的段，和凹槽形成構件66在內壁表面上未設置的段。例如，該情況下的凹槽形成構件66僅設置在第一段至第N段中的第N段上。
[0142]圖15A至圖15B是示出了圖14中的噴嘴62的結構的截面圖。
[0143]圖15A是從沿著圖14的M-M’線截取的截面向上觀看噴嘴62的截面圖并且示出每個噴嘴62的第一段的端部部分的形狀。另一方面，圖15B是從沿著圖14的N-N’線截取的截面向下觀看噴嘴62的截面圖并且示出每個噴嘴62的第三外傾部分62f的端部部分的形狀。
[0144]如圖15A和15B所示，該實施例的激活模塊13包括4個噴嘴62，這些噴嘴62布置成相對于容納殼體61的中心軸線0成點對稱。激活模塊13的噴嘴62的數目可以是除了四以外的任何數字。
[0145]圖16是示出了圖14的激活模塊62的結構的截面圖。圖16示出從與圖14的方向相同的方向觀察的激活模塊13的一個噴嘴62的截面。
[0146]標記字符τ指示噴嘴62的中心軸線。字符標記ΦI指示第一外傾部分62b的內壁表面相對于中心軸線τ的傾斜角。字符標記Φ 2指示第二外傾部分62d的內壁表面相對于中心軸線τ的傾斜角。字符標記Φ 3指示第三外傾部分62f的內壁表面相對于中心軸線τ的傾斜角。該實施例的角Φ 1、Φ 2和Φ 3分別地設定成30度、45度、和22度。
[0147]圖17是示出了第三實施例的含氣液體生成設備的構成的示意圖。
[0148]在該實施例中，激活模塊13的入口63直接附接至氣泡核生成模塊12的出口34。因此，該實施例的含氣液體生成設備不包括將氣泡核生成模塊12和激活模塊13連接的通道。
[0149]另一方面，該實施例的激活模塊13布置在穩定槽14的外側。因此，該實施例的含氣液體生成設備包括將從激活模塊13的出口 64排出的含氣液體進給至穩定槽14的通道104。前述的管67對應于通道104的示例。
[0150]在第一實施例的圖11的通道102中，含氣液體3在高壓力下進給，但是在第三實施例的圖17的通道104中，含氣液體3在低壓力下進給。
[0151]圖18是示出了第三實施例的改型的含氣液體生成設備的構成的示意圖。
[0152]該變型的含氣液體生成設備包括閥201，閥201通過繞過穩定槽14將流經通道104的含氣液體3供給至通道103。通過使用該閥201，含氣液體3可以依次順序通過預處理模塊U、氣泡核生成模塊12、和激活模塊14重復循環。在該情況下，與含氣液體3通過穩定槽14循環的情況相比，使得含氣液體3在更短時間內的重復循環是可能的。
[0153]該變型的含氣液體生成設備還包括閥202，閥202關閉從穩定槽14供給含氣液體3到預處理模塊11。在使含氣液體3通過閥201繞過穩定槽14的情況下，優選地，閥202關閉。
[0154]該變型的含氣液體生成設備還包括通道105和設置在通道105上的閥203，通道105在不從噴嘴62噴出含氣液體3的情況下從激活模塊13將激活模塊13中的含氣液體3抽出。通道105連接至激活模塊13的容納殼體61的區域Ρ4中。激活模塊13中的含氣液體3通過打開閥203從通道105被抽空。
[0155]如以上描述的，該實施例的含氣液體生成設備包括:預處理模塊11、氣泡核生成模塊12、和激活模塊13，并且氣泡核生成模塊62包括多段式噴嘴62，所述多段式噴嘴62具有通道和突出部分(凹槽形成構件66)，通道噴射含氣液體3，突出部分從圓柱體部分62的內壁表面突出到通道。
[0156]因此，根據該實施例，可以通過由激活模塊13對含氣液體3的加速或降壓、以及空化氣泡的膨脹、壓碎和類似物更容易地生成含有高濃度的精細氣泡3b的含氣液體3。
[0157]以上已通過使用本發明的第一實施例至第三實施例描述了本發明的具體實施例的示例，但是本發明不限于這些實施例。這些實施例可以在不偏離本發明的要旨的范圍內通過進行各種改變而實施。本發明的范圍包括加入了這些改變的形式。
[0158]標記列表:
[0159]1:氣體，la:氣體分子，
[0? 00 ] 2:液體，2a:液體分子，
[0161]3:含氣液體，
[0162]3a:氣泡核，3b:氣泡，
[0163]11:預處理模塊，
[0164]12:氣泡核生成模塊，
[0165]13:激活模塊，
[0166]14:穩定槽，
[0167]21:外殼，22:入口，23:出口，
[0168]24:主動齒輪，25:從動齒輪，
[0169]31:容納殼體，
[0170]32:圓柱形部分，
[0171]33:入口，34:出口，
[0172]35:軸構件，
[0173]36:螺旋通道，
[0174]37:突起物，
[0175]38:凹槽形成構件，
[0176]39:超聲振蕩器，
[0177]41:外殼，41a:手柄，
[0178]41b:開口，42:驅動馬達，
[0179]51:外殼體，52:內殼體，
[0180]53:圓柱形部分，
[0181]54:入口，55:噴射端口，
[0182]56:泡沫噴嘴，
[0183]57:前表面壓力控制蓋，
[0184]58:后表面壓力控制蓋，
[0185]61:容納殼體，
[0186]6la:第一容納部分，
[0187]61b:連接部分，
[0188]61c:第二容納部分，
[0189]62:噴嘴，62a:第一段，
[0190]62b:第一外傾部分，
[0191]62c:第二段，
[0192]62d:第二外傾部分，
[0193]62e:第三段，
[0194]62f:第三外傾部分，
[0195]63:入口，64:出口，65:過濾器，
[0196]66:凹槽形成構件，
[0197]67:管，
[0198]101、102、103、104、105:通道，
[0199]201、202、203:閥
【主權項】
1.一種含氣液體生成設備，包括: 氣體/液體混合模塊，所述氣體/液體混合模塊構造成使氣體和液體混合以生成含氣液體； 第一噴射模塊，所述第一噴射模塊構造成噴射從所述氣體/液體混合模塊供給的所述含氣液體;以及 第二噴射模塊，所述第二噴射模塊構造成噴射從所述第一噴射模塊供給的所述含氣液體以在所述含氣液體中生成氣泡， 其中，所述第一噴射模塊包括: 容納部分，所述容納部分構造成容納所述含氣液體； 圓柱形部分，所述圓柱形部分具有通道，所述通道構造成將所述含氣液體噴射到所述容納部分中；以及 突出部分，所述突出部分設置在所述圓柱形部分的內壁表面上以突出到所述通道中。2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述突出部分包括一個或多個突起物，所述一個或多個突起物從所述圓柱形部分的內壁表面朝向所述通道以桿狀突出。3.根據權利要求2所述的設備，其中，所述突起物包括多個第一突起物，所述多個第一突起物布置在與所述圓柱形部分的軸向方向垂直的第一截面中。4.根據權利要求3所述的設備，其中， 所述突起物包括多個第二突起物，所述多個第二突起物布置在與所述圓柱形部分的軸向方向垂直并且與所述第一截面不同的第二截面中；并且 所述第一突起物與所述第二突起物沿所述圓柱形部分的軸向方向布置在彼此不重疊的位置處。5.根據權利要求1所述的設備，其中，所述突出部分包括凹槽形成構件，所述凹槽形成構件具有沿著所述圓柱形部分的內壁表面線性延伸的凹槽。6.根據權利要求1所述的設備，其中，所述圓柱形部分的頂端部分的內徑設定成在朝向所述通道的下游的方向上變得更寬。7.根據權利要求1所述的設備，其中，所述容納部分在所述圓柱形部分的頂端附近處的內壁表面的形狀是凹形彎曲表面。8.根據權利要求1所述的設備，其中， 所述圓柱形部分的外壁表面與所述容納部分的內壁表面之間的間隙用作用于從所述圓柱形部分噴射的所述含氣液體的通道;并且 所述圓柱形部分的外壁表面與所述容納部分的內壁表面之間的距離設定成在朝向所述通道的下游的方向上變得更窄。9.根據權利要求1所述的設備，其中，所述容納部分包括: 第一構件，所述第一構件安裝在所述圓柱形部分上以包圍所述圓柱形部分的外壁表面；以及 第二構件，所述第二構件在所述圓柱形部分的頂端附近安裝在所述第一構件上并且能夠可拆卸地附接至所述第一構件。10.根據權利要求1所述的設備，其中，所述圓柱形部分連接至多個螺旋通道，所述多個螺旋通道構造成將所述含氣液體噴射到所述圓柱形部分中。11.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一噴射模塊包括超聲振蕩器，所述超聲振蕩器在所述圓柱形部分的頂端附近安裝在所述容納部分上。12.根據權利要求1所述的設備，其中，所述氣體/液體混合模塊包括: 第一齒輪和第二齒輪，所述第一齒輪和所述第二齒輪彼此嚙合；以及 外殼，所述外殼容納所述第一齒輪和所述第二齒輪， 其中，所述氣體/液體混合模塊使所述氣體和所述液體流動到所述外殼中，在所述外殼與所述第一齒輪和所述第二齒輪之間通過以被混合，并且所述氣體/液體混合模塊將所述含氣液體從所述外殼排出。13.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第二噴射模塊包括: 容納部分，所述容納部分構造成容納所述含氣液體； 一個或多個噴嘴，每個噴嘴均具有通道，所述通道構造成將所述含氣液體噴射到所述容納部分中；以及 突出部分，所述突出部分設置在每個噴嘴的內壁表面上以突出到所述通道， 其中， 所述噴嘴中的每一個從所述通道的上游依次包括第一段至第N段，其中，N是2或更大的整數，所述第一段至第N段分別具有第一內徑至第N內徑;并且 所述第一段至第N段的第一內徑至第N內徑設定成在朝向所述通道的下游段的方向上變得更寬。14.根據權利要求13所述的設備，其中，所述第一段至第N段包括所述突出部分設置在所述內壁表面上的段，以及所述突出部分不設置在所述內壁表面上的段。15.根據權利要求13所述的設備，其中，設置在所述第二噴射模塊中用于所述含氣液體的入口能夠直接地并可拆卸地附接至設置在所述第一噴射模塊中用于所述含氣液體的出□O16.根據權利要求1的設備，其中，所述第一噴射模塊噴射從所述氣體/液體混合模塊供給的所述含氣液體以在所述含氣液體中生成氣泡核。17.一種噴射含氣液體的含氣液體噴射模塊，包括: 容納部分，所述容納部分構造成容納所述含氣液體； 圓柱形部分，所述圓柱形部分具有通道，所述通道構造成將所述含氣液體噴射到所述容納部分中；以及 突出部分，所述突出部分設置在所述圓柱形部分的內壁表面上以突出至所述通道。18.—種含氣液體噴射模塊，所述含氣液體噴射模塊噴射含氣液體以在所述含氣液體中生成氣泡，包括: 容納部分，所述容納部分構造成容納所述含氣液體； 一個或多個噴嘴，每個噴嘴均具有通道，所述通道構造成將所述含氣液體噴射到所述容納部分中；以及 突出部分，所述突出部分設置在每個噴嘴的內壁表面上以突出到所述通道， 其中， 所述噴嘴中的每一個從所述通道的上游依次包括第一段至第N段，其中，N是2或更大的整數，所述第一段至第N段分別具有第一內徑至第N內徑;并且 所述第一段至第N段的第一內徑至第N內徑設定成在朝向所述通道的下游段的方向上變得更寬。
【文檔編號】B01F5/02GK105873669SQ201480057393
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年9月26日
【發明人】高橋賢, 高橋浩己, 高橋浩司
【申請人】阿思普株式會社