CN104039432A

CN104039432A - 微气泡发生装置

Info

Publication number: CN104039432A
Application number: CN201280065910.7A
Authority: CN
Inventors: 岛田晴示; 浅里信之; 森崎亘
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: TWI579039B; CN104039432B; TW201345606A; JP5801210B2; JP2013146683A; WO2013108548A1; KR20140112469A

Abstract

本发明涉及一种微气泡发生装置，向液体供给部(12)的液体通路(17)供给加压流体。从液体通路(17)沿设于螺旋通路形成体(19)的外侧圆筒部的内侧的螺旋状的叶片向缩径部(21)导入液体，并将其向周方向下方喷出。将喷出的液体沿缩径部(21)的圆锥面螺旋状地导向气液混合部(22)并进行増速，在气液混合部(22)生成朝向喷嘴前端部的高速回旋流。利用通过高速回旋流在气液混合部(22)的中心产生的负压将气体从气体导入管(24)吸引到气液混合部(22)，生成气液二相回旋流体。将气液二相回旋流体从缩径的气液混合部(22)的前端开口部向喷嘴外部喷出/散开，将气液二相流体剪断，产生微气泡。

Description

微气泡发生装置

技术领域

本发明涉及微气泡发生装置，利用回旋流进行气液混合，使液体中产生微气泡。

背景技术

作为使液体中产生微小气泡等微气泡的方式，已知有气液二相高速回旋方式。在气液二相高速回旋方式中，使液体沿喷嘴内的圆筒面高速回旋，在喷嘴中心(沿轴心)产生负压。而且，利用该负压向喷嘴内导入气体，形成高速回旋的气液二相回旋流。将该回旋流沿轴心缩流，通过从喷嘴出口散开，将气液二相流体剪断，产生微气泡(例如参照专利文献1、2)。

在专利文献1的微气泡发生装置中，将高压的液体通过螺旋流路导入喷嘴内的气液混合空间，由此形成沿着气液混合空间的圆筒内周面的螺旋状的高速回旋流。螺旋流路通过将其外周设有螺旋状叶片的圆柱部嵌合于具有与叶片的外径大致相等的内径的喷嘴主体上设置的圆筒内而形成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－142251号公报

专利文献2：日本特许第4376888号公报

发明内容

(发明要解决的问题)

但是，由于螺旋状的叶片暴露于液体中极高的压力下，所以专利文献1、2的结构中，在耐久性上有问题。

本发明的课题在于，在采用了气液二相高速回旋方式的微气泡发生装置中，提高螺旋流路相对于高压流体的耐久性。

(解决技术问题的技术方案)

本发明的回旋通路形成体，安装于微气泡发生装置，该微气泡发生装置，将通过螺旋通路加压的液体向喷嘴内供给，使喷嘴内产生回旋流，使用利用回旋流产生的负压将气体导入喷嘴内，形成气液二相回旋流，通过从喷嘴出口喷出气液二相回旋流，将气液二相流体剪断，产生微气泡，所述回旋通路形成体的特征在于，具备：主体，其由圆柱部和圆锥梯形部构成，沿中心轴形成用于导入气体的气体导入孔；螺旋状的叶片，其沿圆柱部的外周面形成；外侧圆筒部，其形成于叶片的外周缘。

优选使叶片的入口部立起。由此，降低所供给的液体的压力损失，提高喷出的液体的流速，从而可以产生强的回旋流。优选的是，叶片设有多个，多个叶片彼此在中心轴向上不重合。由此，可以通过铸模一体成形螺旋通路形成体。另外，优选多个叶片由错开180°配置的两个叶片构成，各叶片遍及外周面的半周形成。更优选的是，主体、叶片、外侧圆筒部通过铸模成形而一体形成。例如，回旋通路形成体由聚苯硫醚(PPS)树脂形成。

本发明的微气泡发生装置，为使用上述螺旋通路形成体的上述任一个微气泡发生装置，其特征在于，还具备安装于喷嘴的液体供给部和设于液体供给部的气体供给部，螺旋通路形成体嵌插于喷嘴内所形成的圆筒形的收容部，在收容部上设置承受螺旋通路形成体的外侧圆筒部的台阶部。

液体供给部嵌插于喷嘴并固定于喷嘴，嵌插于喷嘴的液体供给部的前端部与螺旋通路形成体的外侧圆筒部抵接，螺旋通路形成体被保持在台阶部和前端部之间。沿液体供给部的液体通路内配置来自气体供给部的气体导入管，气体导入管与螺旋通路形成体的气体导入孔连结。

(发明的效果)

根据本发明，在采用了气液二相高速回旋方式的微气泡发生装置中，能够提高螺旋流路相对于高压流体的耐久性。

附图说明

图1是本实施方式的微气泡发生装置的侧截面图。

图2是螺旋通路形成体的俯视图、侧视图、仰视图。

图3是螺旋通路形成体的截面图、向视图。

图4是螺旋通路形成体的变形例的截面图。

符号说明

10 微气泡发生装置

11 喷嘴

12 液体供给部

13 气体供给部

14 容器壁面

19 螺旋通路形成体

20 收容部

20A 台阶部

22 气液混合部

29 螺旋通路形成体主体

29A 圆柱部

29B 圆锥梯形部

30A、30B 螺旋状的叶片

31 外侧圆筒部

32A、32B 螺旋通路入口部。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明一实施方式的微气泡发生装置的结构的截面图。

微气泡发生装置10具备：使液体中产生微小气泡等微气泡的喷嘴11、向喷嘴11供给进行了加压的液体的液体供给部12、向喷嘴11供给气体的气体供给部13。喷嘴11例如被固定于贮存液体L的容器的壁面14，且其前端配置于液体L内。

在本实施方式中，喷嘴11具备肩部15，喷嘴11其前端被插入形成于壁面14的孔，在喷嘴11的前端螺装螺母16，且在肩部15和螺母16之间把持壁面14，由此将喷嘴11固定于容器壁面14。

在喷嘴11的基部侧气密地嵌插液体供给部12的一端(前端部12A)。另外，在液体供给部12的另一端设置气体供给部13。液体供给部12具备例如L字形的液体通路17，其外形也呈沿着L字形的外形。图1中，在向侧方延伸的开口端设置管接头部18，在管接头部18上连接与加压泵等连接的管(未图示)。即，将由加压泵加压的液体向液体通路17供给。

另外，液体通路17的另一开口端连接到形成于喷嘴11内的旋转对称的空间。在该旋转对称的空间设置收容后述的螺旋通路形成体19的大径的圆筒空间(收容部)20，且在其前端设置圆锥状缩径的缩径部21。另外，在缩径部21的前端设置生成气液二相回旋流的小径的圆筒空间(气液混合部)22。气液混合部22，在其前端进行一端缩径后，向喷嘴外部开口。

在与喷嘴11连接的液体通路17的开口的相反侧(L字状弯曲的根部)形成小孔23，与来自气体供给部13的气体导入管24气密地相通。延伸到液体通路17内的气体导入管24沿液体通路17的大致中央延伸，其前端部被安装于在收容部20上装备的螺旋通路形成体19的气体导入孔25。

在气体供给部13上形成有流通气体的L字形的气体通路26，在向侧方延伸的开口端设置管接头27。即，从与管接头27连接的管(未图示)向气体通路26供给所希望的气体。另外，在气体通路26的例如L字形弯曲部设置针型丝杆等流量调整阀28，进行向气体导入管24供给的气体流量的调整。

其次，参照图2、图3说明本实施方式的螺旋通路形成体19的构造。此外，图2(a)～图2(c)是本实施方式的螺旋通路形成体19的俯视图、侧视图、仰视图，图3(a)是图2(b)中A－A’截面图，图3(b)、(c)是从图2(c)的B方向、C方向观察的向视图(除去外周圆筒部)。

如图2、3所示，螺旋通路形成体19的主体29由圆柱状的圆柱部29A和从圆柱部29A的下端圆锥梯形状突出的圆锥梯形部29B构成，在圆柱部29A的外周面设置一对螺旋状的叶片30A、30B。另外，在螺旋状叶片30A、30B的外周缘设置圆筒状的外侧圆筒部31。在本实施方式中，外侧圆筒部31的高度例如与圆柱部29A的高度相等，圆锥梯形部29B的底面的外径与圆柱部29A的外径相等。此外，在主体29的中心，沿圆柱轴(圆锥轴)形成气体导入孔25。

在本实施方式中，螺旋状的叶片30A、30B从以主体29的中心轴为中心隔开180°的位置起，分别沿圆柱部29A的外周面遍及半周(180°)设置。即，在本实施方式中，如2重螺旋那样，叶片彼此在轴向上不重合。

另外，形成螺旋通路的叶片30A、30B在顶面附近立起，形成螺旋通路入口部32A、32B(特别是参照图3(c))。如图2(a)所示，螺旋通路入口部32A、32B设于以主体29的轴为中心的角θ1的范围，剩余的角θ2的范围作为导程角一定的叶片30A、30B的主体部形成。角度θ1、θ2按例如公差±10°计，分别设定为约30°、150°，叶片30A、30B的主体部分(角度θ2的范围)的导程角例如设定为5°～10°。另外，螺旋通路入口部32A、32B的立起部分的最端部(上游侧)为大致90°。

其次，参照图1、图3说明螺旋通路形成体19向收容部20的固定方法。

在喷嘴11的收容部20和缩径部21的连接部形成具有与外侧圆筒部31的厚度大致同一尺寸宽度的台阶部20A。如果将螺旋通路形成体19安装于收容部20的话，则外侧圆筒部31的外周面与收容部20的内周面密接，外侧圆筒部31的下端部与台阶部20A抵接。

另一方面，液体供给部12的前端部12A呈与外侧圆筒部31大致同一直径、大致同一厚度的圆筒形状，在将螺旋通路形成体19安装于收容部20之后，在喷嘴11上安装液体供给部12时，前端部12A与外侧圆筒部31的上端部抵接。由此，螺旋通路形成体19的位置在收容部20内被固定。此外，在本实施方式中，此时，螺旋通路形成体19的圆锥部29B的前端位于气液混合部22的入口高度位置。

其次，参照图1对使用以上结构的气液二相回旋流体生成过程和微气泡生成过程的概略进行说明。

向液体通路17供给的加压流体从螺旋通路形成体19的入口部(32A、32B)沿着螺旋状的叶片(30A、30B)被导入缩径部21，且向周方向下方喷出。液体沿缩径部21的圆锥面螺旋状地被导入气液混合部22，进一步被增速，一边沿气液混合部22的圆筒内周面进行高速回旋一边向喷嘴前端部的开口流动。由此，在气液混合部22的中心产生负压，从气体导入管24沿圆筒轴向气液混合部22吸引气体，形成气液二相回旋流体。该气液二相回旋流体从缩径的气液混合部22的前端开口部向喷嘴外部喷出/散开，在该过程中将气液二相流体剪断，产生气泡。

如上，根据本实施方式，由于用于微气泡发生装置的螺旋通路形成体上设置的螺旋状的叶片的周缘通过圆筒部增强，因此，对于压力高的液体，也能够对叶片赋予足够的强度。

另外，在本实施方式中，设置多个螺旋状的叶片，并且使它们在轴向上不重合，因此，可以通过铸造成形而一体成形螺旋通路形成体。但是，当这样在轴向上不重合时，则如现有例那样不能采用二重螺旋構造，螺旋通路的长度缩短。因此，螺旋流的助起动(助走)距离缩短，回旋流的效率降低。虽然考虑通过增大供给的流体压力对其补偿，但当提高压力且增大螺旋通路的流速时，在螺旋通路入口部分的压力损失增大。

因此，在本实施方式中，通过立起螺旋通路的入口部分，防止流动方向急剧变化，降低损失的发生。由此，在本实施方式中，由于使用铸造成形，所以不仅能够缩短螺旋通路的长度，而且还能够产生强的回旋流。

此外，在本实施方式中，螺旋间距在入口部不连续地变更，但也可以设为在整个螺旋通路或入口部，朝向入口连续增大间距的结构。

例如，螺旋通路形成体由聚苯硫醚(PPS)树脂形成。

此外，图4表示螺旋通路形成体的变形例。在图4所示的变形例中，将外侧侧壁31和叶片30A、30B、圆柱部29A连接的角部设为R(形成圆弧等弯曲的形状)，抑制在由这些壁面形成的通路内流通的流体在角部产生涡流，降低阻力。

Claims

1.一种回旋通路形成体，安装于微气泡发生装置，该微气泡发生装置，将通过螺旋通路加压的液体向喷嘴内供给，使所述喷嘴内产生回旋流，使用利用所述回旋流产生的负压将气体导入所述喷嘴内，形成气液二相回旋流，通过从喷嘴出口喷出所述气液二相回旋流，将气液二相流体剪断，产生微气泡，所述回旋通路形成体的特征在于，具备：

主体，其由圆柱部和圆锥梯形部构成，沿中心轴形成有用于导入所述气体的气体导入孔；

螺旋状的叶片，其沿所述圆柱部的外周面形成；

外侧圆筒部，其形成于所述叶片的外周缘。

2.根据权利要求1所述的回旋通路形成体，其特征在于，

所述叶片的入口部立起。

3.根据权利要求2所述的回旋通路形成体，其特征在于，

所述叶片设有多个，所述多个叶片彼此在所述中心轴向上不重合。

4.根据权利要求3所述的回旋通路形成体，其特征在于，

所述多个叶片由错开180°配置的两个叶片构成，各叶片遍及所述外周面的半周形成。

5.根据权利要求3或4所述的回旋通路形成体，其特征在于，

所述主体、叶片、外侧圆筒部通过射出成形而一体形成。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的回旋通路形成体，其特征在于，

该回旋通路形成体由聚苯硫醚(PPS)树脂形成。

7.一种微气泡发生装置，为权利要求1～6中任一项所述的微气泡发生装置，其特征在于，还具备安装于所述喷嘴的液体供给部和设于所述液体供给部的气体供给部，所述螺旋通路形成体嵌插于在所述喷嘴内所形成的圆筒形的收容部，在所述收容部上设置承受所述螺旋通路形成体的外侧圆筒部的台阶部。

8.根据权利要求7所述的微气泡发生装置，其特征在于，所述液体供给部嵌插于所述喷嘴并固定于所述喷嘴，嵌插于所述喷嘴的所述液体供给部的前端部与所述螺旋通路形成体的外侧圆筒部抵接，所述螺旋通路形成体被保持在所述台阶部和所述前端部之间。

9.根据权利要求8所述的微气泡发生装置，其特征在于，沿所述液体供给部的液体通路内配置来自所述气体供给部的气体导入管，所述气体导入管与所述螺旋通路形成体的气体导入孔连结。