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【発明の名称】 微細気泡高密度含有気液混合液空中噴出装置
【発明者】 【氏名】山田 中基

【要約】 【課題】微細気泡を媒質液体に高密度で発生させ、微細気泡高密度含有気液混合液を多量に生成でき、尚且、他の異なる任意の気体もしくは液体を気液混合液の中に取り込める事ができる装置を提供する。

【構成】自由渦の原理を使い、媒質液体の流速を加速させ、又は加圧し、ベンチュリ管の特質と渦の性質をそのうえ剥離作用の霧吹き作用を組合して利用する事により、求める微細気泡を多量に含む気液混合液を効率良く生成し、媒質液体の流体に圧力変化を繰り返し与え微細気泡を分断し粉砕して、より細かな微細気泡にした。強制渦の障碍を除き、流体の圧力を操り、圧力損失を極力排除して、微細気泡高密度含有気液混合液を空中にも液体中でも噴出させる事ができ、低出力で駆動でき、構造が簡単で障碍が少なく、簡便に使用できる装置とする事ができた。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ブラウン運動等の分子運動や温度変化又は流体の圧力変化以外の微細気泡を含む液体が流体としての運動作用の影響を受けない大きさの低レイノルズ数の微細気泡で、温度、圧力が一定という条件下で、収縮して圧壊に向かう性向の膨張しない、微細気泡を媒質液体に高密度で発生させ、微細気泡高密度含有気液混合液を多量に生成でき、尚且つ、生成した微細気泡高密度含有気液混合液を空中にも、液体中にも噴出させる事ができる装置として考案した。
装置を媒質となる液体が流体として順次通過して、装置の外部に噴出されるまでの過程において通過する装置の各部位の名称、形状、付属する部品の概説は。
まず、加圧された媒質となる液体を装置に導入する為の方法を細隙型と整流の為のリード弁型の2種類を使用目的によって選択できうるようにする。いずれの型式の導入管によっても流体流速加速器に乱れが起こり難い流体として送り込める事ができる。内室が筒型凹レンズ様の流体流速加速器で流体を適切な流速、圧力に整えて噴出孔となるベンチュリ管に送り込む。微細気泡となる気体の導入管は、使用目的により装置の大きさが異なる為にその装置の大きさに適応させるよう、細管を束にしたものと、太さの異なる細管に細管を差し込んで2重管にしたものの2種類の方式を用意した。気体導入用の細管の束もしくは2重の細管を、流体流速加速器とベンチュリ管の中心軸に設置し、微細気泡となる気体の気体導入用の細管の束もしくは2重管の細管の筒先をベンチュリ管の縮流部に置く。微細気泡となる気体以外の任意で取り込みたい気体、及び粘性が適性な液体を自吸で取り込む為の副次的な細管は中心軸の位置でベンチュリ管の喉部からディフューザー部に掛かる位置まで延ばして筒先の位置とする。ベンチュリ管の喉部で旋回流により惹起された強制渦の作用を制御する為の強制渦の境界板を副次的な細管に鍔状に取り付ける。噴出孔でもあるベンチュリ管から装置の外部へ、空中もしくは液体中に、微細気泡高密度含有気液混合液を噴出させる。尚、噴出された旋回流に惹起された強制渦の渦管の力により生じる噴出孔に引き付けられるように働く吸引力を利用した吸着面を装置外部の噴出孔廻りにドーナツ状に設ける。
以上のように部位を組み上げて、微細気泡高密度含有気液混合液空中噴出装置を構成した。
本装置の各部位の機能とそれによる流体の振る舞いは、
加圧した媒質液体の本装置への導入管の構造は、流体流速加速器の内室内部に媒質液体の乱れの少ない旋回流を形成するように、流体流速加速器の内室内部の筒型円周部の接線方向から円周部内壁に沿って媒質液体を乱れなく給入できるように、流体流速加速器の内室円周部内壁に平行で扁平な細隙を給入口として開けた構造、もしくは媒質液体導入管の内部形状まま、流体流速加速器の内室円周部内壁に円周の接線方向に給入口を開けて、その給入口を塞ぐような位置に整流リード弁を設けて、円周部内壁に沿って乱れなく媒質液体を給入できる構造とする。流体流速加速器の機能は、内室を筒型凹レンズ様とすることにより、筒型の内室の中心軸部分に設けた噴出口に流れ出る旋回流の流速と角速度を高め、流体流速加速器の外部へ噴出する噴出流の流速を高める構造とし、微細気泡にする為の気体を本装置に自吸で取り込む気体の導入管の構造は、微細気泡となる気体以外の任意で取り込む気体もしくは液体を本装置に自吸で取り込む為の副次的な細管の廻りに複数の細管を旋回流に沿うように、螺旋を描くように束ねる構造か、微細気泡となる気体の導入用の細管を外側で、副次的な細管を内側に配した2重管とし、管と管の間に狭い隙間を確保し、その隙間を微細気泡となる気体の導入路とした構造で、流体流速加速器、ベンチュリ管の中心軸部分を貫通するように配置する。微細気泡となる気体の自吸による気体導入用の細管の筒先をベンチュリ管の縮流部に設置する事により、ベンチュリ管の縮流部を螺旋状の速い流れで媒質液体が流れる事で、ベンチュリ管中心軸部分に強制渦による圧力の低下が生じる。
又、気体導入用の細管の筒先に速い流れで起こる剥離による大きな圧力の低下が生じ、霧吹き作用が起きる。渦による圧力の低下と剥離による圧力の低下により、気体導入用の細管の筒先から微細気泡となる気体を自吸により気泡として引き抜く事ができ、剥離点を特定している事により連続して粒のそろった気泡を引き抜く事ができる。尚、気体導入用の細管の筒先をベンチュリ管の縮流部に設置する事と速い流れに曝される事により、筒先より生じた気泡が大きく成長せずに筒先から離脱し、収縮性を持つ気泡となる。強制渦の渦管の境界板の機能は、空中に気液混合液を噴出させようとする時に、噴出孔を外部から進入してくる強制渦の中心軸部に発生する渦糸部分の気柱を境界板で受け止め、大気圧の気柱を気体導入管の筒先に達しないようにしなければならない。本装置において強制渦は流体流速加速器、ベンチュリ管の中心軸部分で本装置を貫通して装置の外部に発生する笠状の噴出流の中心軸をも貫いた形状となる。ベンチュリ管の縮流部に気体導入用の細管の筒先を微細気泡にするために適した性向の気泡を最も効率良く引き抜く事ができる位置に置き、気体導入用の細管の筒先まで外部から進入してくる気柱が達しないようにベンチュリ管の喉部に渦管の境界板を設置し、気柱の進入を妨げた。微細気泡となる気体以外の任意で本装置に取り込みたい気体及び粘性が適性な液体を自吸で取り込む為の副次的な細管の筒先をベンチュリ管の喉部からディフューザー部に掛かる位置に置く。ベンチュリ管を速く流れる旋回流に惹起された強制渦による圧力低下、速い流れによって筒先に起こる剥離による大きな圧力低下により霧吹き作用を起こし、ベンチュリ管の中で圧力が最も低くなる喉部からディフューザー部に筒先を置く事により、気体もしくは液体を筒先から自吸によっての吸引力が最も強くなり、効率良く微細気泡高密度含有気液混合液に微細な気泡もしくは微細な粒にして混合し拡散させる事ができる。
尚、本装置において微細気泡となる気体以外の任意で取り込みたい気体及び粘性が適性な液体を自吸で取り込む為の副次的な細管は液体中の外部へ噴出流を噴出させる場合のみ機能し、空中の外部へ噴出流を噴出させる場合は外部より気柱が進入し筒先に達する為に機能しない。但し、噴出孔に接するように物を当てた場合には、噴出孔直近の前面で、噴出流と強制渦の吸引力により吸引された外部からの流れとがぶつかり合い、液体中と同じ状態の場ができ、副次的な細管の筒先に外部よりの気柱が遮断され、液体中に噴出する時と同様に機能する。尚、気液混合液がベンチュリ管を通過するときに大きな圧力の変化が起こり、気泡がより微細な気泡に粉砕される。噴出孔から噴出する時の大きな圧力の変化と、噴出する流れと強制渦により吸引された流れがぶつかった時に起こる大きな剪断力によっても気泡が粉砕される。本装置の噴出孔の外部廻りに取り付けたドーナツ状の面は、噴出孔から噴出する旋回流により惹起された強制渦の作用による旋回流の中心軸部に強い圧力の低下した場ができ、噴出孔に向かう吸引力が生じ、ドーナツ状の吸着面に吸い寄せる作用が起きる。
以上の機能を伴う部位を、流体の圧力損失を極力抑えるように組み立て本装置の構造とし、媒質液体を主成分とした流体の流れを作り、その流れの作用により微細気泡を高密度に含んだ気液混合液を生じさせ、尚且つ、任意の気体及びに粘性が適性な液体をも微細な気泡もしくは微細な粒として取り込んだ混合液を空中もしくは液体中に噴出させる事が、簡便にできる簡素な装置であることを特徴とする、微細気泡高密度含有気液混合液空中噴出装置。
【請求項2】
ブラウン運動等の分子運動や温度変化又は流体の圧力変化以外の微細気泡を含む液体が流体としての運動作用の影響を受けない大きさの低レイノルズ数の微細気泡で、温度、圧力が一定という条件下で、収縮して圧壊に向かう性向の膨張しない、微細気泡を媒質液体により高密度で発生させ、微細気泡高密度含有気液混合液を安定して多量に生成でき、尚且つ、生成した微細気泡高密度含有気液混合液を空中にも、液体中にも噴出させる事ができる装置として考案した。
請求項1,の装置を基本型として、請求項1,の装置の強制渦の境界板と、微細気泡となる気体以外の任意の気体もしくは粘性が適性な液体を自吸で取り込む為の副次的な細管の筒先の位置を変更したものに機能を付加してより安定した機構のものにした。
その概説は、
まず、加圧された媒質となる液体を装置に導入する為の方法を細隙型と整流の為のリード弁型の2種類を使用目的によって選択できうるようにする。いずれの型式の導入管によっても流体流速加速器に乱れが起こり難い流体として送り込める。内室が筒型凹レンズ様の流体流速加速器で流体を適切な流速、圧力に整えて気液攪拌室への噴出孔となるベンチュリ管に送り込む。微細気泡となる気体の導入管は、使用目的により装置の大きさが異なる為にその装置の大きさに適応させるよう、細管を束にしたものと、太さの異なる細管に細管を差し込んで2重管にしたものの2種類の方式を用意した。気体導入用の細管の束もしくは2重の細管を、流体流速加速器と気液攪拌室への噴出孔となるベンチュリ管の中心軸部に設置し、微細気泡となる気体の気体導入用の細管の束もしくは2重管の細管の筒先を気液攪拌室への噴出孔となるベンチュリ管の縮流部に置く。微細気泡となる気体以外の任意で取り込みたい気体、及び粘性が適性な液体を自吸で取り込む為の副次的な細管は中心軸部の位置で外部への噴出孔となるベンチュリ管の縮流部まで延ばして筒先の位置とする。流体流速加速器から気液攪拌室への噴出孔でもあるベンチュリ管から気液攪拌室へ微細気泡含有気液混合液を噴出させ、気液攪拌室の中に強制渦境界板ともなる噴出流調整円板を副次的な細管に鍔状に取り付けて気液攪拌室で流体の圧力損失を抑えて微細気泡を粉砕し、外部への噴出孔でもあるベンチュリ管から装置の外部へ、空中もしくは液体中に、微細気泡高密度含有気液混合液を噴出させる。
尚、噴出された旋回流に惹起された強制渦の渦管の力により生じる噴出孔に引き付けられるように働く吸引力を利用した吸着面を装置外部の噴出孔廻りにドーナツ状に設ける。
以上のように部位を組み上げて、微細気泡高密度含有気液混合液空中噴出装置を構成した。
請求項1,の装置の構造を変更し機能を付加して構築した装置の、請求項1,の装置と異なる部位の機能と、それによる流体の振る舞いは、
流体流速加速器からベンチュリ管で噴出させた微細気泡含有気液混合液の噴出流を、一端、気液攪拌室で留め、低レイノルズ数の微細気泡と媒質液体を混ぜ合わせて気液混合液の微細気泡の密度を均質化すると伴に、微細気泡含有気液混合液の微細気泡の含有量を増し、媒質液体を微細気泡となる気体で過飽和状態にする。気液攪拌室の内型は流体の圧力損失を極力避けるために短躯の椎の実型とし、気液攪拌室の中に強制渦の渦管の境界となる境界板としても、噴出流が滞らずに流れるように促がし、流れを整える噴出流調整板ともなる円板を設置した。円板は渦管の境界板としてベンチュリ管から噴出した噴出流を受け止める。噴出流が円板で止められた事により、噴出孔と境界板との間で、噴出された旋回流によって惹起された強制渦の作用による噴出孔に向かう吸い込まれる流れが発生する。噴出孔に向かう流れと噴出流がぶつかったときに、気液混合液を主体とした螺旋状に巻いた渦輪が発生し、螺旋状の流れを持った渦輪の境界で大きな剪断力が働く、それにより気泡が粉砕され、より微細な気泡となる。但し、渦輪の渦糸ができる為に微細気泡が合一及び凝集して気柱ができ大きい泡の原因となるが、装置としての影響は少ない。気液攪拌室の中では流れが常に旋回している為に旋回流の中心軸部分に気泡が合一し、凝集して気柱が発生する。そのため気柱の発生を妨げる為に整流板としての円板を設置する。気液攪拌室から流体は噴出孔ともなるベンチュリ管を通過して外部に笠状の噴出流として噴出される。微細気泡高密度含有気液混合液を外部の空中もしくは液体中に噴出させるときに、微細気泡となる気体以外の任意で取り込みたい気体もしくは液体を自吸で取り込むには、外部に噴出させるベンチュリ管の縮流部に任意で取り込みたい気体もしくは液体の導入用の副次的な細管の筒先を置いて、喉部に渦管の境界板を設置する事で、任意で取り込みたい気体もしくは液体をも微細気泡高密度含有気液混合液中に微細な気泡もしくは微細な粒にして、混合させ拡散させる事ができる。
以上の請求項1、の装置の機能に付加したものの機能を伴う部位を、流体の圧力損失を極力抑えるように組み立て、本装置の構造とし、媒質液体を主成分とした流体の流れを作り、その流れの作用により微細気泡を高密度に含んだ気液混合液を生じさせ、尚且つ、任意の気体及びに粘性が適性な液体をも微細な気泡もしくは微細な粒として取り込んだ混合液を空中もしくは液体中に噴出させる事が、簡便にできる簡素な装置であることを特徴とする、
微細気泡高密度含有気液混合液空中噴出装置。
【請求項3】
請求項1、請求項2、の装置から外部へ笠状に噴出された旋回噴出流を円錐、楕円等の回転体状の内型を持った攪拌筒の円周内壁が受け止め、促がされて外部に噴出形状を調整され噴出される。外部に噴出された旋回噴出流の形は攪拌筒の内型の形状と、円周内壁の外側端部の形状を選定することにより、任意の旋回噴出流の形を得る事ができる。又、噴出孔から噴出された笠状の旋回噴出流と旋回噴出流に惹起された強制渦の渦管による吸引された外部からの流れがぶつかり攪拌筒の中で螺旋状に巻いた流れで渦輪が形成される。噴出流を空中に噴出させた時に、渦輪は吸い込んだ大気を主体として形成されており、渦輪により噴出流の気液混合液に微細気泡が取り込まれ、微細気泡含有気液混合液の微細気泡の密度がより高くなる。噴出流を空中に噴出させる時、攪拌筒の放出口に接するように物を当てた場合、放出口直近の前面で、噴出流と強制渦の吸引力により吸引された外部からの流れとがぶつかり合う、攪拌筒の中で渦輪は外部から吸引した大気を取り込み、攪拌筒に噴出された気液混合液はさらに攪拌、混合され噴出流の気液混合液の気泡はより細かく粉砕され、且、大気を取り込んだ為に微細気泡の密度は高くなる。噴出流を液体中に噴出させた時は、渦輪による剪断力の働きで攪拌筒に噴出された気液混合液の気泡はより細かく粉砕される。
以上の請求項1、請求項2、の装置の機能に付加したものの機能を伴う部位を、流体の圧力損失を極力抑えるように組み立て、本装置の構造とし、媒質液体を主成分とした流体の流れを作り、その流れの作用により微細気泡を高密度に含んだ気液混合液を生じさせ、尚且つ、任意の気体及び粘性が適性な液体をも微細な気泡もしくは微細な粒として取り込み微細気泡含有気液混合液を空中もしくは液体中に噴出させる事が、簡便にできる簡素な装置であることを特徴とする、微細気泡高密度含有気液混合液空中噴出装置。
【請求項4】
請求項3、の渦輪による攪拌筒及びに噴出流整流筒の機能を持つ攪拌筒の中に強制渦境界板及び噴出流調整円板の機能を持った円板を設ける。円板は渦管の境界板としてベンチュリ管から噴出した噴出流を受け止める。噴出流が円板で止められた事により、噴出孔と境界板との間で、噴出された旋回流によって惹起された強制渦の作用による噴出孔に向かう吸い込まれる流れが発生する。噴出孔に向かう流れと噴出流がぶつかつたときに、気液混合液を主体とした螺旋状に巻いた渦輪が発生し、螺旋状の流れを持った渦輪の境界で大きな剪断力が働く、それにより気泡が粉砕され、より微細な気泡となる。但し、渦輪の渦糸ができる為に微細気泡が合一及び凝集して気柱ができ大きい泡の原因となるが、措置としての影響は少ない。又、請求項1、での外部から進入してくる気柱を妨げる為にベンチュリ管の喉部に取り付けた渦管の境界板の機能は攪拌筒の中の強制渦境界板が機能を果たすために削除する。
請求項1、請求項2、の装置から外部へ笠状に噴出された旋回噴出流を円錐、楕円等の回転体状の内型を持った攪拌筒の円周内壁で受け止め、促がされて外部に噴出形状を調整すると伴に攪拌筒の中の噴出流調整円板の機能を持った円板でも笠状の噴出流の形の制御をする事により外部に噴出された旋回噴出流の形は攪拌筒の内型の形状と、円周内壁の外側端部の形状を選定し、噴出流調整円板の形状を選定することにより、任意の2つの旋回噴出流を組合した形を得る事ができる。
以上の請求項1、請求項2、の装置の機能に付加したものの機能を伴う部位を、流体の圧力損失を極力抑えるように組み立て、本装置の構造とし、媒質液体を主成分とした流体の流れを作り、その流れの作用により微細気泡を高密度に含んだ気液混合液を生じさせ、尚且つ、任意の気体及び粘性が適性な液体をも微細な気泡もしくは微細な粒として取り込み微細気泡含有気液混合液を空中もしくは液体中に噴出させる事が、簡便にできる簡素な装置であることを特徴とする、微細気泡高密度含有気液混合液空中噴出装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、任意の気体を、温度、圧力が一定という条件で、収縮する性向を持つ微細気泡にする為に、自吸で装置に取り込み、千切り、粉砕し、その微細気泡を媒質液体に高密度で含有させ気液混合液にして、大気中又は気体中にはシャワー状にして、液体中には旋回流にして噴出させる事ができ、尚且、任意の気体が任意の液体に変えても粘性が適性であれば、微粒状にして、同様に噴出させる事ができる装置である。
前記の機能の上に本装置は気体、液体中のいずれに噴出させる際にも、微細気泡となっている気体、微粒となっている液体、媒質の液体、噴出される側の気体、液体とも異なる気体、適性な粘性の液体を細かな気泡又は微粒にして、前記の噴出流に混入させて噴出させる事ができる。装置の構造は流体の圧力損失を小さくし、流体の流路でのゴミや析出物による閉塞が起こり難い、障碍の少ない、単純な構造で、装置を稼動させるのにも小さなエネルギーで稼動することができ、簡素な装置で簡便に使用できる、微細気泡高密度含有気液混合液空中噴出装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の微細気泡発生装置の大半は、水中もしくは液体中に発生させる事を想定しており、微細な気泡を高密度で含んだ気液混合液を空中に撒布、もしくは吐出させようとする場合は、一端気液混合液を水槽などに溜めて、それを圧送して撒布もしくは吐出させているので、装置一式が過大となっているのが現状である。
上記以外に旋回流境界剪断方式や、螺旋状に気液混合液を流し、螺旋の流れの剪断力で気泡を粉砕して、微細気泡を含んだ気液混合液を空中に吐出する装置等が見受けられるが、含まれる微細気泡を高密度で生成するに至っていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
従来、微細気泡発生装置は水中、又は液体中に気体を20μm程度の径の細かい泡を、より高密度で発生させるかが課題であったので、微細気泡含有気液混合液を大気中に撒布したり、大気中に吐出させてから回転している洗濯槽等に供給したり、直接洗浄する対象物に吹き掛けるというような作業を想定していなかった。
又液体中に微細気泡を発生させる事において、気体導入は加圧した気体を装置に送り込む事が一般的だったので、発生した微細気泡は加圧状態の泡で、気泡が膨張し、液体中で収縮して圧壊に向かう気泡を発生させる事が難しかった。
又、従来の装置は構造が複雑であったり、附帯する多くの設備機器が必要であったり、高出力の動力が必要であったりして、簡便に利用する事が困難であった。
しかるに装置一式を簡単な構造で構成し、どのような状況においても簡便に利用できうるようにしなければならない。
又、大気中に直接、微細気泡高密度含有気液混合液を撒布したり、吐出させる事ができ、液体中にも微細気泡高密度含有気液混合液を容易に噴出させることができる、装置でなければならない。
又、汚水等の水中で微細浮遊物質の多い、懸濁している水に対しても使用できうるように、水中の微細浮遊物質や、懸濁した水による析出物による閉塞が装置内部で起こり難い構造としなければならない。
【0004】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を踏まえ考案されたものである。
その目的とするところは、温度、圧力が一定という条件で収縮し圧壊するような性向を持ち、ブラウン運動等の分子運動、温度変化、流体の圧力変化、以外の微細気泡を含む媒質液体の流体としての運動作用の影響を受けない、低レイノルズ数の大きさの微細気泡を高密度で含有した、気液混合液を、障碍が発生しにくい単純な構造、機構で効率良く、大量に生成する事ができる、微細気泡高密度含有気液混合液発生器であり、尚且つ、どにような状況においても、微細気泡高密度含有気液混合液を大気中に撒布又は吐出でき、液体中にも噴出させる事ができ、利用するにあたっては、簡単な操作で、多くの用途に使用できる、微細気泡高密度含有気液混合液空中噴出装置を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
以上の目的を達成するために、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、記載の発明は、低出力の動力、又は小さな位置エネルギーによって駆動する事ができる。圧送する為に使用するポンプ等に支障がでない程度の懸濁、汚れがあっても差し障りが出ない媒質の液体に任意の気体もしくは粘性が適性な液体を自吸により取り込み、微細な気泡または微細な粒にして高密度に含ませて混合液にし、尚且つ、媒質となる液体及びに微細気泡となる気体もしくは微細な粒となる液体以外の任意の気体もしくは液体を自吸で取り込み微細な気泡もしくは粒にして混合液の中に拡散したものを空中もしくは液体中に噴出させる事ができる装置である。
請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、記載のいずれの装置も、加圧した媒質液体の導入管、微細気泡となる気体の導入管、任意で取り込みたい気体もしくは液体の導入管を取り付けた自由渦の原理を利用した内室が筒型凹レンズ様の流体流速加速器、流体の圧力変化を利用する為のベンチュリ管、微細気泡になる気体の導入用細管、任意の気体もしくは液体の導入用細管、旋回流に惹起された強制渦を制御する為の強制渦境界板、内型を短躯の椎の実型とした気液攪拌室、強制渦の渦管の境界となる境界板とともに噴出流の形を整える噴出流調整板ともなる円板、渦輪による攪拌機能と噴出流の整流機能をもった攪拌筒、ドーナツ状の吸着面等の部位を組み上げて構成した。
ブラウン運動等の分子運動や温度変化又は流体の圧力変化以外の微細気泡を含んだ液体が流体としての運動作用の影響を受けない大きさの低レイノルズ数の微細気泡で、温度、圧力が一定という条件下で、収縮して圧壊に向かう性向の膨張しない、微細気泡を媒質液体に高密度で発生させ、微細気泡高密度含有気液混合液を多量に生成でき、尚且つ、生成した微細気泡高密度含有気液混合液を空中にも、液体中にも噴出させる事ができる装置として考案した。
求める性向の微細気泡を安定した方法で効率良く生成させるには、気泡は生れ始めから収縮傾向の内圧を持つ必要がある、その考案は、微細気泡となる気体の自吸による気体導入用の細管の筒先をベンチュリ管の縮流部に設置する事により、ベンチュリ管の縮流部を螺旋状に媒質液体が速く流れベンチュリ管中心軸部分に強制渦による圧力の低下が生じ、又、気体導入用の細管の筒先に速い流れで起こる剥離による大きな圧力の低下が霧吹き作用を起こし、渦による圧力の低下と剥離による圧力の低下により、気体導入用の細管の筒先から微細気泡になる気体を自吸により気泡にして引き抜く事ができ、剥離点を特定する事により連続して粒のそろった気泡を引き抜く事ができ、尚且つ、気体導入用の細管の筒先がベンチュリ管の縮流部に設置する事と速い流れに曝される事により、筒先より生じた気泡が大きく成長せずに筒先から離脱し収縮性を持つ気泡となるようにした。
気泡をより微細にする為の考案は、大きさが低レイノルズ数の微細気泡は媒質液体の流体としての運動作用の影響を受けない事と、分子程度の大きさになった気泡は媒質液体の分子運動に惹起されて気泡の界面に電荷を帯びるようになり、凝集しなくなる事を利用して、微細な気泡を多量に含んだ気液混合液に繰り返し圧力変化と剪断を与え、気泡を繰り返し粉砕してより細かい微細気泡にする。
微細気泡高密度含有気液混合液を空中に噴出もしくは撒布させるには、微細気泡を媒質液体に取り込む為に、微細気泡になる気体の導入管の筒先を媒質液体に差し込んで、一端、媒質液体の中に微細気泡を発生させなければ、空中に噴出もしくは撒布させる液体中に微細気泡を含ませる事ができない。請求項1、の場合は、強制渦よって外部から進入してくる機柱をベンチュリ管の喉部に強制渦の渦管の境界板で止めて、微細気泡となる気体の導入管の筒先が媒質液体の中で機能する状態にし、請求項2、の場合は、ベンチュリ管から気液混合液を噴出させる為に微細気泡となる気体の導入管の筒先は媒質液体の中で機能する事により、空中に微細気泡高密度含有気液混合液を噴出もしくは撒布させる事ができる。請求項3、請求項4、では空中に微細気泡高密度含有気液混合液を撒布させるシャワーの形状を用途により選択できるようにした。
尚且つ、空中、液体中のいずれに微細気泡高密度含有気液混合液を噴出させる際に、微細気泡となっている気体、微粒となっている液体、媒質の液体、噴出される側の気体、液体とも異なる気体、液体を細かな気泡又は微粒にして、噴出流に混入させて噴出させる事ができる。
装置の構造は流体の圧力損失を小さくし、流体の流路でのゴミや析出物による閉塞が起こりにくい、障碍の少ない、単純な構造で、装置を稼動させるのにも小さなエネルギーで稼動することができ、簡素な装置で簡便に使用できる、微細気泡高密度含有気液混合液空中噴出装置を作り出した。
【発明の効果】
【0006】
以上に記載した、この発明による微細気泡高密度含有気液混合液空中噴出装置の効果は、
(1)微細気泡を簡易に、簡潔な構造で効率良く生成することができる。
(2)微細気泡を、細管の径、導入気体の圧調整により、気泡の大きさの調整ができ、安定した生成を可能にした。
(3)駆動するエネルギーがある程度大きくても、小さくても対応できるために、経済的で、なおかつ簡易に使用することができる。
(4)装置の構造が簡潔なので、操作が簡単で、なおかつ障碍が少ない。
(5)装置の大きい物も小さい物も製作することができるために多くの利用範囲で使用することができる。
(6)対象とする、液体、気体の種類はさまざまな物に使用することができるため、さまざまな分野で利用することができる。但し、使用するにあたり、毒性のあるものの場合は、適切な環境を整備する必要がある。
(7)液体と気体の関係での使用以外に、異なる種類の液体と液体でも使用することができ、液体どうしの相性で、簡易に拡散し、混合、融合したり、コロイド状にして拡散することができる。但し、使用するにあたり、適切な環境を整備する必要がある。
(8)空中に微細気泡高密度含有気液混合液を噴出もしくは撒布できる為に接触できない物に供給することができる。
上記した8項目に示すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
この発明を実施するための最良の形態を、以下に具体的に説明する。
本発明の装置が適用できうる範囲とは、媒質液体の粘性が、水程度の粘性率で、かつ本装置で微細気泡高密度含有気液混合液を空中でも液体中でも噴出させる事ができるが、液体中に噴出させるときは、外部の液体の圧力は水を対象とした場合水位2m以下の水圧において、作動する装置として発明した。
【0008】
以下、図によって説明するにあたって、図1は本発明の器具の縦断面と構成の説明図で、液体導入口(2)から、細隙型と整流のためのリード弁型の2種類を使用目的により選択できうるようにする、いずれの形式の導入管によっても、流体流速加速器に乱れが起こり難い流体として送り込む事ができ、媒質液体を内室が筒型凹レンズ様の流体流速加速器(5)に圧入させ、流体流速加速器で流体を適切な流速、圧力に整えて気液攪拌室への噴出孔となるベンチュリ管(6)に送り込む。微細気泡となる気体の導入管は使用目的に適応させるように、細管を束にした物と、太さの異なる細管に細管を差し込み2重管にしたものの2種類の方式とする、気体導入管を流体流速加速器とベンチュリ管の中心軸に設置し筒先(9)をベンチュリ管の縮流部に置き気体を微細気泡にして引き抜く。ベンチュリ管から気液攪拌室へ微細気泡高密度含有気液混合液を噴出させる。気液攪拌室(7)の中に強制渦境界板とともに噴出流板ともなる円板(11)を設置し微細気泡をより粉砕し流体の圧力損失を抑えて外部への噴出孔となるベンチュリ管(8)へ微細気泡高密度含有気液混合液を送り込む。任意で取り込みたい気体もしくは液体の導入用の細管の筒先をベンチュリ管(8)の縮流部に置き微細な気泡もしくは微細な粒にして微細気泡高密度含有気液混合液に混合、拡散する。ベンチュリ管(8)から外部の空中もしくは液体中に微細気泡高密度含有気液混合液を噴出あるいは撒布させる。尚且、噴出された旋回流に惹起された強制渦の渦管の吸引力を利用した吸着面(12)を装置外部の噴出孔廻りにドーナツ状に設ける。
【0009】
図2は、加圧した媒質液体の細隙型導入管と流体流速加速器の横断面で、矢印で媒質液体の加圧された流れ(A)を現わし、液体導入口(2)から媒質液体の流れを変形させながら導く液体導入路(3)を通過させて流体流速加速器の円周部内壁に平行で扁平な細隙の給入口(4)から流体流速加速器の円周部内壁に沿って乱れなく給入する。流体流速加速器(5)では筒型の内室の中心軸部分に設けた噴出口(6)に流れ出る旋回流の流速と角速度を高め、流体流速加速器の外部へ噴出する噴出流の流速を高める。
【0010】
図3は、加圧した媒質液体の細隙型導入管と流体流速加速器の横断面で、矢印で媒質液体の加圧された流れ(A)を現わし、液体導入口(2)から導入管の内部形状のままで流体流速加速器の円周部内壁に円周の接線方向に給入口を開けて、給入口を塞ぐような位置に整流リード弁(18)を設けて媒質液体を流体流速加速器の円周部内壁に沿って乱れなく給入する。流体流速加速器(5)では筒型の内室の中心軸部分に設けた噴出口(6)に流れ出る旋回流の流速と角速度を高め、流体流速加速器は筒型レンズ様の内室を持つ為に、外部へ噴出する噴出流の流速を高める。
【0011】
図4は、請求項1、の器具の噴出孔廻りの断面詳細図で、流体流速加速器(5)の内室を筒型凹レンズ様にする事で、媒質液体の旋回流を流速、角速度を高めてから、装置外部への噴出孔となるベンチュリ管(6)へ送り込む、ベンチュリ管の縮流部に微細気泡となる気体の導入管の筒先(9)を置き、強制渦の圧力低下と剥離による圧力低下で気体を微細な気泡にして引き抜き安定して微細気泡を多量に生成できる、ベンチュリ管の喉部に置いた強制渦の渦管の境界板(20)は空中に微細気泡高密度含有気液混合液を噴出させる時に、外部より大気圧の気柱が進入してくるのを止めて、微細気泡の生成の妨げを取り除く。ベンチュリ管の喉部からディフュザー部に掛けて任意で取り込みたい気体もしくは液体の導入用の細管の筒先(10)を置き、強制渦の圧力低下と剥離による圧力低下そしてベンチュリ管による圧力低下で効率良く気体もしくは液体を微細な気泡もしくは微細な粒にして、微細気泡高密度含有気液混合液の中に混合拡散させる事ができる。但し空中に噴出させる場合は機能しない。装置外部の液体中に微細気泡高密度含有気液混合液を噴出させる時旋回噴出流(F)に惹起された強制渦(E)ができ噴出流と強制渦による吸引された流れがぶつかり大きな剪断力が働き、気泡がより細かに粉砕される。微細気泡高密度含有気液混合液を空中もしくは液体中に噴出させた時、吸着面(12)を物に接するように近ずけると強制渦によって吸い付けられる、この時には任意で取り込みたい気体もしくは液体を導入用の細管は機能する。
【0012】
図5は、請求項1、の器具に請求項3、の攪拌筒を付加した物の噴出孔廻りの断面詳細図で、空中に微細気泡高密度含有気液混合液を噴出させる時に噴出孔直近で噴出流(F)が攪拌筒(19)の円周面に当たった時噴出流の後流と強制渦による吸引された流れがぶつかり大気に噴出流の気液混合液が混じった渦輪が発生し噴出流の中により微細気泡が取り込まれる。攪拌筒の円周面の形を選定することにより噴出流のシャワーの形を任意にできる。
【0013】
図6は、請求項1、の器具に請求項4、の攪拌筒と強制渦境界板とも噴出流調整円板ともなる円板(11)を付加した物の噴出孔廻りの断面詳細図で、円板を取り付けることで、ベンチュリ管の喉部に設置した強制渦境界板は必要が無くなり削除する、攪拌筒と円板の形を選定する事でシャワーの形状は2つの笠状の噴流を組合してシャワーの形を得る事ができる。
【0014】
図7は、請求項2、の器具の噴出孔廻りの断面詳細図で、請求項1、の器具に気液攪拌室(7)と強制渦境界板とも噴出流調整板ともなる円板(11)と外部への噴出孔ともなるベンチュリ管(8)を付加し、任意の気体もしくは液体を取り込む為の細管の筒先(10)の位置をベンチュリ管(6)の喉部からディフューザー部に掛かるところからベンチュリ管(8)の縮流部へうつし、強制渦の境界板(20)の位置もベンチュリ管(6)の喉部からベンチュリ管(8)の喉部へ変更した。気液攪拌室(7)を設ける事により微細気泡を安定してより多くの微細気泡を取り込む事ができ、又、より細かい微細気泡を得る事ができる。
【0015】
図8、図9、は、請求項2、の器具に請求項3、と請求項4、の攪拌筒(19)と強制渦の境界板とも噴出流調整板ともなる円板(11)を取り付けた噴出孔廻りの断面詳細図
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の器具の縦断面と構成の説明図
【図2】本発明の器具の細隙型流速加速器の横断面図
【図3】本発明の器具のリード弁型流速加速器の横断面図
【図4】本発明の請求項1の器具の噴出孔廻りの断面詳細図
【図5】本発明の請求項1と請求項3を合わせた器具の噴出孔廻りの断面詳細図
【図6】本発明の請求項1と請求項4を合わせた器具の噴出孔廻りの断面詳細図
【図7】本発明の請求項2の器具の噴出孔廻りの断面詳細図
【図8】本発明の請求項2と請求項3を合わせた器具の噴出孔廻りの断面詳細図
【図9】本発明の請求項2と請求項4を合わせた器具の噴出孔廻りの断面詳細図
【符号の説明】
【0017】
1 本発明の器具の胴の本体
2 液体導入口
3 細隙型流速加速器への液体導入路
4 流体流速加速器への細隙による給入口
5 流体流速加速器の筒型凹レンズ様の内室
6 ベンチュリ管、噴出孔01
7 気液攪拌室
8 ベンチュリ管、噴出孔02
9 微細気泡になる気体導入用細管もしくは細管の束
10 任意で取り込みたい気体、液体を取り込むための細管
11 強制渦境界板及び噴出流調整円板
12 吸着版
13 気体溜り
14 微細気泡になる気体の調整バルブ
15 微細気泡になる気体の導入管
16 任意で取り込みたい気体、液体の調整バルブ
17 任意で取り込みたい気体、液体の導入管
18 媒質液体を流体流速加速器に給入する流れを整える整流リード弁
19 渦輪による攪拌筒及び噴流整流筒
20 強制渦境界板
A 媒質液体を圧入させた流れ
B 微細気泡になる気体の吸引された流れ
C 任意で取り込みたい気体、液体の吸引された流れ
D 旋回噴出流により惹起された強制渦の中心部へ吸引された流れ
E 外部より強制渦の中心部へ吸引された流れ
F 噴出孔より外部に噴出した噴出流
G 噴出流整流筒により制御された筒状のシャワーもしくは噴流
【出願人】 【識別番号】506112041
【氏名又は名称】山田 中基
【識別番号】506295160
【氏名又は名称】山田 米子
【出願日】 平成18年8月4日(2006.8.4)
【代理人】
【公開番号】 特開2008−36612(P2008−36612A)
【公開日】 平成20年2月21日(2008.2.21)
【出願番号】 特願2006−234545(P2006−234545)