JP2002011335A

JP2002011335A - 微細気泡供給装置

Info

Publication number: JP2002011335A
Application number: JP2000198989A
Authority: JP
Inventors: Hisatsune Nashiki; 久恒梨子木; Ichiro Teshiba; 一郎手柴
Original assignee: TASHIZEN TECHNO WORKS KK
Current assignee: TASHIZEN TECHNO WORKS KK
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-01-15
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP4145000B2

Abstract

(57)【要約】【課題】故障しにくく耐久性に優れ、さらに、微細気
泡を確実に発生させ、しかも大きな吐出量を得て対象液
体中に微細気泡を供給する微細気泡供給装置を提供す
る。【解決手段】内部に気液旋回可能な柱状空間Ｓを有す
る周壁部１４と、周壁部の両端において内部を閉鎖する
ように固定された蓋部１６と、を有する旋回容器１２
は、微細気泡が供給される対象液体Ｌ中に配置される。
周壁部１４には気液旋回円周１００の接線方向に吹き出
すように柱状空間内に導入させる導入口１８を有すると
ともに、両方の蓋部１６には気液導出口２２がそれぞれ
設けられる。流体供給装置２４により導入口から少なく
とも液体を柱状空間内に接線方向に加圧導入しつつ旋回
流を生じさせて微細気泡を発生させ気液導出口２２から
同時に液体とともに微細気泡２１０を対象液体Ｌ中に導
出供給させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水質浄水、活性化
その他の目的で容存酸素量を増大させるべく液中に微細
な気泡を供給する微細気泡供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水耕栽培における肥培液や、魚介
類養殖のための淡水や海水中に空気を供給してこれらの
液体中の容存酸素濃度を増大させ、動植物の育成を促進
させるばかりでなく、下水道処理水中等にエアレーショ
ンを行なって水中に酸素を供給し、生物酸化を促進させ
て水質を浄化させる方法が公知である。さらに、水質処
理液中に空気を吹き込むことにより固形分を分離除去さ
せ、また、ダムの底層水部分にこれを供給することによ
りその水質向上に対しても有効であることが知られてい
る。一般に、水中に気泡化した空気を溶解させるために
は気泡径がより微細であるほど気泡全体の表面積が大き
くなり、そのぶん気液接触面積が増して水中での溶解効
率を向上させる。

【０００３】水中でのエアレーションを行なう方法とし
て、従来、散気管による方法、エジェクタにより水中に
空気を噴射させる方法、羽根付き回転体を回転させて水
中を攪拌させることにより気泡を発生させる攪拌混合方
法、空気溶解加圧水を減圧して気泡を生じさせる方法、
超音波による方法等がある。散気方式では微細な細孔か
らコンプレッサ等により加圧空気を圧送させるが加圧状
態からの空気放出の際に体積膨張を生じるため数十ミク
ロン単位の微細な気泡を発生させることは困難であり、
また、早期に細孔の目づまりを生じさせてメンテナンス
作業やコストが高いものとなる。また、攪拌混合方法で
は微細気泡を効果的に生じさせるものではなく、また、
回転羽根の動力費がかかる。また、空気溶解加圧方式の
減圧方式やエジェクタ方式や超音波方式については装置
設備が大掛かりとなりまた高価であって簡易に導入する
ことが困難であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、特開２０００−
４４７号において、図１３に示すように、円筒管の接線
方向から水液を導入し、円筒管の一端側となる上端の気
体自吸管から空気を負圧自吸させるとともに連通口を介
して円筒管の他端側に円筒管の軸方向と直交する方向に
導出口を設け、微細気泡を発生させる装置が提案されて
いる。しかしながら、この装置では、接線方向から液体
を注入させ渦流、あるいは回転流を生じさせて筒の中心
部分を負圧とし、気体自吸管としてのパイプにビニール
チューブ等を長く延長させて端部を大気側に配置させ、
これを介して気体自吸管から外気を細い柱状として導入
させながら、取り込まれる外気を捩じ切るように小さく
カット（剪断）しつつ微細気泡を発生させるものである
からこの空気の導入口部分の口径をできるだけ小さく構
成することにより微細気泡を発生させる。すなわち、例
えばこの気体自吸管部分の直径を１ミリメートル程度で
形成させる必要があり、このため、外部に配置したパイ
プの外気取り込み側に塵埃が詰まったり、海辺に近い場
所では塩分が固着して長いビニールチューブ管内が早期
に目詰まりして実用性に欠けるという問題があった。ま
た、回転流により生じる円筒体の中心部分の空気の空洞
の柱の両端が円筒体の両端側すなわち、気体自吸管の取
り付け用壁に到達してそのキャビテーションにより、小
径の気体自吸管の周囲を摩損させついには破損から破壊
させるに至る点問題であった。

【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、極めて簡単な構造で、製造
コスト及び運転稼働コスト、メンテナンスコストが安価
であり、故障しにくく耐久性に優れ、さらに、微細気泡
を確実に発生させ、しかも大きな吐出量を得て装置が配
置される対象液体中に微細気泡を供給し容存酸素量を増
大させ、しかも水流を生起させて効果的に水質浄化等を
実現させることのできる微細気泡供給装置を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、内部に気液旋回可能な柱状空間Ｓを有す
る周壁部１４と、周壁部の両端において内部を閉鎖する
ように固定された蓋部１６と、を有し微細気泡が供給さ
れる対象液体Ｌ中に配置される旋回容器１２を備え、周
壁部１４には気液旋回円周１００の接線方向に吹き出す
ように前記柱状空間Ｓに連通し少なくとも液体を柱状空
間内に導入させる導入口１８を有するとともに、両方の
蓋部１６には前記柱状空間の軸方向線上となる位置に気
液導出口２２がそれぞれ設けられ、導入口１８に接続さ
れて前記柱状空間内に少なくとも液体を加圧導入させる
流体供給装置２４を備え、流体供給装置により柱状空間
内に少なくとも液体を接線方向に加圧導入しつつ旋回流
を生じさせて微細気泡を発生させ気液導出口２２から同
時に液体とともに微細気泡２１０を対象液体Ｌ中に導出
してなる微細気泡供給装置１０から構成される。

【０００７】柱状空間Ｓの形状は円柱形であるようにし
てもよい。

【０００８】また、気液導出口２２の総面積が導入口の
総面積よりも大きく設定される。

【０００９】また、周壁部１４内にはその柱状空間Ｓの
軸方向と交差するように連通開口５０を有する整流板５
２が固定されてなることとしてもよい。

【００１０】また、旋回容器１２には気体の吸込口（５
４）が設けられ、この吸込口に気体取り込み開口を地上
側に配置させた気体供給チューブ５６が接続され、前記
導入口１８からは対象液体Ｌが柱状空間Ｓ内に供給され
てなることとしてもよい。

【００１１】また、整流板５２内を貫通する通路５８を
設け、同通路の一端外部側を気体供給チューブ５６に接
続させ、通路の他端側を連通開口５０に開口させた吸込
口としてなるようにしてもよい。

【００１２】また、流体供給装置２４は対象液体Ｌを引
き込む引き込み管２６と、引き込まれた対象液体を圧送
する圧送装置３０と、気体を引き込まれた対象液体に混
合させる混合部（３４）と、を備え、気体を混合させた
対象液体を導入口１８から加圧導入させてなることとし
てもよい。

【００１３】また、気体供給チューブ５６の一端開口５
６ａは気液導出口２２近縁に固定的に配置されてなるこ
ととしてもよい。

【００１４】また、柱状空間を円柱形状でその場合の直
径と高さを一定とした場合、導入口と気液導出口は、直
径比で１．５〜２．０（但し、導入口の直径＜柱状空間
の直径の３分の１）であることとしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の好適な実施の形態について説明する。微細気泡供給
装置は例えば動植物育成用液、水質浄化用処理水、ダム
湖水等の対象液体中に旋回容器を配置させ、いわゆるマ
イクロバブルと称される微細気泡を発生させ、かつ該対
象液体中に直接微細気泡を充填供給して容存酸素量を大
きくし、動植物育成、生物酸化等を促進させるばかりで
なく、処理水の浄化、ダム湖水の活性化を促す微細気泡
供給手段である。

【００１６】図１ないし図３は、本発明に係る微細気泡
供給装置の一構成要素である旋回容器１２を示してい
る。図において、旋回容器１２は、合成樹脂製等からな
る直方体状の容器体からなり、内部に気体と液体をとも
に旋回させ得る形状である円柱状の空間Ｓを有してある
程度の厚みを有する周壁部１４と、周壁部１４の両端に
おいて内部を閉鎖するように一体的に設けられた２個の
蓋部１６と、を備えている。旋回容器の内部空間は気液
旋回が可能な形状の空間であれば良く、四角形、五角
形、六角形、その他の多角形柱体形状でも良い。好まし
くは実施形態のように円柱形であるほうが良い。また、
容器体の形状は直方体でなくとも円筒形、多角筒形状そ
の他の任意の形状でもよい。材質は耐水性の金属、合
金、セラミック、その他の材質としてもよいが製造容易
性及び製造コストの点から合成樹脂成型体の一体ものあ
るいは加工したものを用いるほうが好ましい。

【００１７】図１、２、３において、周壁部１４には空
間Ｓの内部において気体とともに旋回する液体の旋回円
周１００の接線方向に吹き出すように柱状空間Ｓに連通
して少なくとも液体を柱状空間内に導入させる２個の導
入口１８が設けられている。実施形態において、導入口
１８は容器体の周壁部１４である一つの周壁平面から外
方に突設した中空筒体２０を接合させて設けられてお
り、その中空部が円柱体状の空間Ｓ内に円柱の周面の接
線方向となるように連通されている。導入口１８は、柱
状空間Ｓの軸方向長さの中心を含む縦断面を基準に対称
な離隔位置に設定されている。導入口１８は必ずしも２
個でなくとも良く、１個、３個あるいはそれ以上の複数
個設けてもよい。

【００１８】また、旋回容器１２の両方の四角形の蓋部
１６の中心部、すなわち、内部の柱上空間Ｓの軸方向線
上の延長線上には気液導出口２２がそれぞれ設けられて
いる。すなわち、これらの気液導出口２２は、円柱状空
間Ｓの中央縦断面に対して対称な位置に設けられ、か
つ、略同じ大きさの円形の開口面積で形成されている。
気液導出口２２は、旋回容器の内部で生成された微細気
泡とともに同旋回容器内部に導入され旋回回転する液体
を外部、すなわち対象液体中に導出し放出させる。蓋部
１６はそれぞれ単に板体であってその中心部に気液導出
口２２が内外を連通する孔として形成されているだけで
あり、旋回容器から導出口２２を介して出た流体はすぐ
に容器１２の外部に接するようになっている。

【００１９】本発明の微細気泡供給装置の旋回容器は、
柱状空間の接線側から液体及び気体ないしは気液混合流
体を圧送し、内部で高速旋回させることにより微細気泡
を発生させるものであるから導入口１８は生成させたい
微細気泡の径に一致、あるいは対応させて小さなものに
設定する必要はなく、例えば１センチメートル程度の大
きさに設定してもよい。発生させる微細気泡の大きさは
気液として導入口１８から圧送させる場合には、注入あ
るいは吸入させる空気量により、よって、これを調整し
て連続可変あるいは選択的に変化させ得る手段を設ける
ほうが好ましい。この実施形態においては導入口１８か
らは後述するように液体中に空気を混合させて気液とし
て旋回容器内に圧送するようにしている。

【００２０】この実施形態において、２個の蓋部１６に
設けられた２個の気液導出口２２の総面積は接線方向か
ら気液を導入させる導入口１８の総面積よりも大きく設
定されている。気液導出口２２側の総面積が導入口１８
側の総面積よりも小さい場合には旋回容器の中空筒体の
形状、体積条件を同じと考えると気液内の流体が高速回
転せず、よって旋回空洞部分２０８も十分に発達しない
細長い形状で小さな直径の空洞しか発生しない。したが
って、外部から導入される気液により負圧自体が発生し
にくく、その結果、微細気泡を安定的に発生させること
ができなくなる。導出口２２を大きく設定することによ
り導入口１８からスムーズに流体が導入され、旋回容器
内で高速回転を行ない、大径の空気の柱、すなわち旋回
空洞部分が生じ、負圧部分を大きく確保して確実にかつ
多量に微細気泡を発生させることとなる。

【００２１】実験によれば、柱状空間Ｓを円柱形状と
し、その場合の直径Ｐと高さＱを一定とした場合、導入
口１８の直径Ｒと気液導出口２２の直径Ｔは直径比で
１．５〜２．０（但し、導入口の直径＜柱状空間の直径
の３分の１）であるあるときに、多くのかつ大きさが微
細な気泡を発生させることが確認されている。例えば、
図３のように２個の導入口１８を有する旋回容器の場
合、上述の比率により定まる導入口と導出口の面積比を
構成し得るような各１個の導入口直径Ｒと、気液導出口
直径Ｔを定めればよい。すなわち、導入口１８は１個あ
るいは２個以上の複数個設けた場合でもその比率により
定まる導入口と導出口の面積比で構成することにより確
実に微細気泡を発生させる。また、その際、容器内部で
の流体の高速旋回運動を確保するために導入口の直径Ｒ
は柱状空間の直径Ｐの３分の１以下であることが必要で
ある。

【００２２】図４に示すように、微細気泡供給装置１０
は、さらに、旋回容器１２の導入口１８に接続される流
体供給装置２４を備えている。流体供給装置２４は対象
液体Ｌを引き込む引き込み管２６と、引き込まれた対象
液体を圧送管２８を介して再び対象液体Ｌ中に圧送する
ポンプ等の圧送装置３０と、大気空気等の気体を引き込
まれた対象液体に混合させる混合部としての気体混合装
置３２と、を備えている。この実施形態において、流体
供給装置２４は、負圧圧送装置としてのポンプにより引
き込み管２６を介して対象液体Ｌを地上側に引き込み、
気体混合装置３２により空気を混合させて再び対象液体
中の旋回容器１２に送給する気液循環供給手段を形成し
ている。引き込み管２６の一端には対象液体中に配置さ
れる例えばストレーナ等の吸込部３３が設けられてい
る。また、気体混合装置３２は、コンプレッサ３４、空
気圧調整弁３６及び圧力計３８を送気管４０で連通して
圧送管に接続させた構成であり、送気管４０の一端を圧
送管２８の中間位置に接続させて圧縮空気を圧送される
液体中に混合し、気液混合流体を対象液体中に浸漬され
た旋回容器１２内部に接線方向から加圧導入させるよう
になっている。送気管４０は圧送管２８に対して任意の
位置に接続させてもよい。このように予め地上側で気液
混合状態で対象液体中の旋回容器内に圧送するようにし
ているので圧送用のチューブ内が目詰まりすることが防
止される。なお、実施形態では気液混合流体を導入口１
８から導入させるようにしているが、液体と気体を別々
にそれぞれ旋回容器内に導入させるようにしてもよい。
液体は旋回容器内に接線方向に導入させるが気体は任意
の接続態様で任意の方向から旋回容器内に導入させるよ
うにしてもよい。

【００２３】空気圧調整弁３６は、コンプレッサ３４の
圧縮空気の供給量を調整する空気圧調整手段であり、旋
回容器１２内で生成させる微細気泡のサイズ調整手段と
して機能する。

【００２４】次に、図５ないし図９に基づいて実施形態
に係る微細気泡供給装置１０の旋回容器内の流体の作用
について説明する。図５において、導入口１８より、旋
回容器１２内部へ導入された気液は、両端の蓋部１６の
気液導出口２２の中心どうしを結ぶ線Ｘ−Ｘの線上また
はその近縁を旋回中心軸とし、高速旋回する気液の旋回
流を形成する。図５において、導入口から圧送された気
液の旋回流は、両端の気液導出口２２の中間部側に向け
て旋回しながら移動する中間側旋回流２００と、容器の
両端側に向けて旋回しながら移動する端側旋回流２０２
に分流される。２個の導入口１８から導入される中間側
旋回流２００はそれぞれ容器の中央部分に向けて旋回し
ながら移動し、それらがぶつかる容器の中央部分２０４
位置で移動方向を反転し、旋回流中心軸線Ｘ−Ｘ付近を
容器の気液導出口２２方向に向けて移動する。中間側旋
回流２００と端側旋回流２０２は、両端側の気液導出口
２２の直前付近で合流し、旋回流２０６となり気液導出
口２２から吐出される。

【００２５】より詳細には、図６、７において、導入口
１８から柱状空間Ｓの接線方向から旋回容器内に導入さ
れた高速旋回する中間側旋回流２００及び端側旋回流２
０２を含む気液は液体の粘性力に勝る遠心力により旋回
流中心軸Ｘ−Ｘより柱状空間を形成する容器の内壁寄り
側に圧縮され、旋回流中心軸付近には遠心力により負圧
となった柱状空間の軸方向に沿うように長く旋回空洞部
分２０８が生じる。さらに、旋回流２００、２０２の旋
回流中心軸付近には遠心力と吸引力が同時に働き、引張
力が生じて減圧状態となる。そして、減圧状態となった
旋回空洞部分２０８には、減圧沸騰、すなわち、減圧に
よる容存気体のガス化現象により、旋回流２００、２０
２中に溶解している容存気体が微細気泡２１０となり発
生する。微細気泡２１０は、旋回流２００、２０２の流
れに随伴しながら最終的には吐出旋回流２０６に伴って
両側の気液導出口２２から吐出される。

【００２６】旋回容器内の柱状空間Ｓから気液導出口２
２を通過して外部へ導出されるときには流体は複雑な作
用を生じさせる。柱状空間Ｓ側すなわち内面側の導出口
２２近縁には吐出旋回流２０６と旋回空洞部分２０８と
の相互作用により内部減圧部分２１２を形成させるとと
もに、導出口２２の外部直近縁にも外部減圧部分２１３
を生じさせ、これらの部分からも減圧沸騰作用により微
細気泡を発生させる。

【００２７】図８において、旋回容器１２内の旋回流中
の気液には気液の比重の違いにより気体には向心力が働
き、液体には遠心力が働き、液体は旋回流の外周側へ移
動するとともに気体は旋回流の中心側へ移動する。さら
に気体は旋回流旋回軸中心付近の旋回空洞部分２０８に
集積され、高速で旋回しながら気液導出口２２へ向かう
周囲の液体に随伴して旋回空洞部分の柱状空間の先端側
２２０に向かう。旋回空洞部分の先端側２２０では、旋
回容器１２内より吐出されようとする旋回流の旋回空洞
部分と境界を同じくする旋回空洞部分周囲の液体の液面
２２２と、旋回空洞部分の負圧によって旋回空洞内に引
き込まれようとする旋回容器外部液体の先端部分の円周
側液面２２４とが水の粘性力と旋回空洞部分の負圧によ
る吸引力の作用により旋回空洞部分に栓をする形で密着
している。気体はこの密着する部分を通過する際に両液
面２２２、２２４の圧縮力２２６により押しつぶされ
る。また、旋回流の旋回速度は旋回容器１２内壁より半
径の小さい気液導出口２２で速くなり、旋回容器１２と
気液導出口境界付近では旋回速度差による専断力が発生
する。このとき気体は前記両液体の圧縮力と専断力によ
り、小さく分断された気泡２１０ａとなる。したがっ
て、導入口１８の気液の気体混入量を高めてやれば旋回
空洞部分の負圧は弱まり、両液面２２２、２２４の密着
力は減少し気体に作用する圧縮力も小さくなり気泡径は
大きくなる。逆に気体混入量を減じてやれば気泡径は小
となる。これによって、加圧された気液の気体混入量を
増減調整することにより、所望のサイズの気泡を発生さ
せることが可能となる。具体的には前述した空気圧調整
手段としての空気圧調整弁３６を調整して圧送管２８に
供給する圧縮空気量を内圧が正圧とならない範囲で調整
することにより気泡サイズの微調整操作を行なうことと
なる。

【００２８】これにより、対象液体中に微細気泡を連続
的に安定して供給し、容存酸素量を増大させて水質浄
化、養殖動植物の育成促進、閉鎖水域の水の活性化等を
実現させるとともに、気液導出口から多量の流体を対象
液中に供給して循環流等も同時に生起させることができ
る。

【００２９】次に、本発明の第２の実施形態に係る微細
気泡供給装置について図９、図１０に基づいて説明する
が、第１実施形態と同一部材には同一符号を付し、その
詳細な説明を省略する。この実施形態では、周壁部１４
内にはその柱状空間Ｓの軸方向と交差するように連通開
口５０を有する整流板５２が固定されている。整流板５
２は、接線方向から導入された液体は旋回容器内で乱流
とならずに確実に高速旋回流を生じさせる旋回整流手段
である。これによって、微細気泡発生を確実に生じさせ
る。

【００３０】この実施形態において柱状空間Ｓの軸方向
の中央部において空間Ｓを軸方向と直交するように２分
割して、中心部に連通開口５０を有するドーナツ板状の
整流板５０を旋回容器１２の内壁に固定させている。整
流板５０の両側から接線方向に柱状空間に液体を導入さ
せる２個の導入口１８が整流板の取付位置から等間隔に
離隔して配置されている。

【００３１】この場合、２個の導入口１８とは別に旋回
容器に空気の導入口５４、あるいは気体の吸込口が設け
られる。空気導入口には気体供給チューブ５６からなる
空気供給管が接続され外気側に配置させた気体取り込み
開口から空気を負圧吸引させながら旋回容器内部に空気
を送り込み、液体の旋回流に混合させて微細気泡を発生
させる。このように、気体は負圧吸引することによりコ
ンプレッサや送気系の供給管を省略し、装置構成を簡略
化して製造コスト低減を実現する。本発明のように、旋
回容器内での流体の旋回運動のみによって微細気泡を発
生させるので、容器の両端側に設けた気液導出口２２の
開口面積を極めて小さなものとしなくともよく、したが
って、液体の導入口とともに、気体の導入口５４の口径
をある程度大きなものに設定できるから、簡単に目づま
りすることがないものである。

【００３２】さらに、この実施形態においては、整流板
５２の内部に通路５８を設け、その一端外部側を気体供
給チューブ５６に接続させるとともに、他端側を柱状空
間内部に開口させた吸込口としての空気導入口５４とし
ている。すなわち、空気の吸込口としての空気導入口５
４はドーナツ円盤状の整流板の連通開口５０内に向けて
空気を導入させる。したがって、この場合、整流板５２
の整流旋回作用とあいまって気体の導入位置を気液を無
駄なく混合させやすい位置で導入させるから微細気泡発
生の効率を向上させ得る。

【００３３】次に、本発明の第３の実施形態に係る微細
気泡供給装置について図１１、図１２に基づいて説明す
るが、前記した実施形態と同一部材には同一符号を付
し、その詳細な説明を省略する。この実施形態では、気
体供給チューブ５６の一端開口５６ａは気液導出口２２
近縁に固定的に配置されている。そして、導入口１８は
柱状空間に対して接線方向から流体を導入させるように
柱状空間の軸方向中央から対称離間位置に２個設けられ
ている。この実施形態では２個の導入口１８からは例え
ば対象液体Ｌのみが導入されるようになっている。そし
て、気体供給チューブ５６の一端開口を旋回空洞部分２
０８の気液導出口２２出口近縁、すなわち、旋回容器内
でちょうど気液の導出口２２の開口に臨ませるように図
示しない固定部材を旋回容器に支持させて固定させてい
る。この場合には、気液導出口２２の開口が柱状空間Ｓ
内のその中心軸部分に生じる図上横長の旋回空洞部分２
０８と外部減圧部分２１３とが連続する部分となるか
ら、負圧吸引力により気体供給チューブの一端開口５６
ａから外部の空気を吸引しながら旋回容器内部に取り込
み、気液混合しつつ旋回運動でさらに微細気泡を生じさ
せ、再び気液導出口２２から外部に微細気泡を含む流体
を導出、供給させることができる。

【００３４】上記した微細気泡供給装置は、例えば、水
耕栽培、動植物の養殖、生物浄化、水中浮遊物の浮上分
離、水生植物栽培、鑑賞魚水槽等にも適用できる。

【００３５】［実施例１］本発明の微細気泡供給装置を
魚類養殖場（面積１０，０００平方メートル、水深６
ｍ、水槽水深５．５ｍ）に適用した。水槽中の対象液体
中に旋回容器を配置し、流体供給装置２４の１００Ｖ、
２００Ｗポンプにより塩化ビニールパイプで構成した圧
送管をポンプに連接して旋回容器の導入口に接続した。
また、気体混合装置のコンプレッサとして１００Ｖ、７
５０Ｗ、吐出圧８ｋｇｆ／平方センチメートルの小型コ
ンプレッサを用いた。空気圧調整弁３６をコンプレッサ
に接続させ、加圧空気を調整して旋回容器内に圧送さ
せ、容器内で微細気泡を発生させて水槽内の液体内に供
給し、対象液内の容存酸素量を測定した。測定結果より
容存酸素量が大幅に増加し、かつ短時間で槽内の全体に
ついて容存酸素量が増加したことが確認された。

【００３６】［実施例２］止水域のビオトープ池（面積
２０平方メートル、水深０．６ｍ）内に旋回容器１０を
浸漬し、第２の実施形態として説明した旋回容器内に整
流板を設け、液体のみを導入口１８から圧送させるとと
もに空気を外部から負圧吸引させるタイプの微細気泡供
給装置を適用した。ビオトープ池には、ワサビ、水芭
蕉、クロモ、ヒラモ、ホザキノフサモ等の水生植物やヤ
マメ、いわな、フナ、ヤゴ、ホタル等の魚類あるいは水
生昆虫等の生息条件の異なる動植物を同時に観察した。
冷水域の動植物の容存酸素供給効率を高めることによ
り、生息限界温度を数度以上引き上げることができた。
また、同様に流水域、止水域の魚類も同時に飼育するこ
とが可能となった。さらに、実験開始後長期間を経過し
たが装置の目づまりが一切なく、メンテナンスなしで使
用継続し得ることが確認された。また、低電力のポンプ
のみで容存酸素供給効率を向上させ、メンテナンス作業
や設備コストの大幅な低減を図れるようになった。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の微細気泡
供給装置によれば、内部に気液旋回可能な柱状空間を有
する周壁部と、周壁部の両端において内部を閉鎖するよ
うに固定された蓋部と、を有し微細気泡が供給される対
象液体中に配置される旋回容器を備え、周壁部には気液
旋回円周の接線方向に吹き出すように前記柱状空間に連
通し少なくとも液体を柱状空間内に導入させる導入口を
有するとともに、両方の蓋部には前記柱状空間の軸方向
線上となる位置に気液導出口がそれぞれ設けられ、導入
口に接続されて前記柱状空間内に少なくとも液体を加圧
導入させる流体供給装置を備え、流体供給装置により柱
状空間内に少なくとも液体を接線方向に加圧導入しつつ
旋回流を生じさせて微細気泡を発生させ気液導出口から
同時に液体とともに微細気泡を対象液体中に導出した構
成であるから、旋回容器を筒体に導入口と導出口を設け
るだけの極めて簡単な構造で、低コストで製造でき、し
かも流体の高速旋回による減圧沸騰により微細気泡を発
生させるものであり、外部から導入される気体を微細に
分断しながら気泡を発生させるものではないので導入口
を小さく構成する必要がなく、流体供給用のパイプや導
入口の目づまりがなく、さらにメンテンスの負担がな
く、耐久性に優れた微細気泡供給装置を提供することが
できる。さらに、旋回容器の両端側から気液を導出させ
るから大きな吐出量を得て装置が配置される対象液体中
に微細気泡を供給し対象液体中の容存酸素量を増大さ
せ、しかも水流を生起させて効果的に水質浄化等を実現
させることが可能である。

【００３８】また、柱状空間の形状が円柱形であること
により、接線方向から旋回容器内に導入された流体の旋
回流動効率を向上させ、減圧沸騰作用により微細気泡を
確実にかつ高効率に生成させることができる。

【００３９】また、気液導出口の総面積が導入口の総面
積よりも大きく設定された構成とすることにより、旋回
容器内で発生させた微細気泡を容器外に確実に導出さ
せ、対象液体中への微細気泡供給を実効的に行なわせ、
液中の容存酸素供給効率を向上させる。

【００４０】また、周壁部内にはその柱状空間の軸方向
と交差するように連通開口を有する整流板が固定されて
なる構成とすることにより、接線方向から旋回容器内に
導入された流体が乱流を生じさせて旋回流動時の抵抗と
なることなく、導入された流体が旋回流を生じさせるよ
うに整流させ、確実に流体を高速旋回させて微細気泡発
生効率を向上させることができる。

【００４１】また、旋回容器には気体の吸込口が設けら
れ、この吸込口に気体取り込み開口を地上側に配置させ
た気体供給チューブが接続され、前記導入口からは対象
液体が柱状空間内に供給されてなる構成とすることによ
り、気体のみを別個に旋回容器内に負圧吸引させること
で気体圧送のためのコンプレッサ等圧縮装置や稼働用電
力コストが不要となる。また、気体の吸込導入口はそれ
ほど小さくなくとも良く、目づまりも発生しにくいもの
である。

【００４２】また、整流板内を貫通する通路を設け、同
通路の一端外部側を気体供給チューブに接続させ、通路
の他端側を連通開口に開口させた吸込口としてなる構成
とすることにより、流体の整流作用を行なう整流板か
ら、その連通開口内に向けて吸引気体を導入させるから
中央部分から気体を導入させながら効率よく液体の旋回
流全体に分布させて微細気泡を発生させることができ
る。

【００４３】また、流体供給装置は対象液体を引き込む
引き込み管と、引き込まれた対象液体を圧送する圧送装
置と、気体を引き込まれた対象液体に混合させる混合部
と、を備え、気体を混合させた対象液体を導入口から加
圧導入させてなる構成とすることにより、対象液体を引
き込んで気液混合状態で対象液体中の旋回容器内に循環
圧送させる構成を実現できる。また、混合部に空気圧調
整手段を設けて混合空気量を調整することにより、旋回
容器内に発生させる微細気泡サイズの調整をも行うこと
ができる。

【００４４】また、気体供給チューブの一端開口は気液
導出口近縁に固定的に配置されてなる構成とすることに
より、負圧吸引力により気体供給チューブの一端開口か
ら外部の空気を吸引しながら旋回容器内部に取り込み、
気液混合しつつ旋回運動でさらに微細気泡を生じさせ、
再び気液導出口から外部に微細気泡を含む流体を導出、
供給させ、微細気泡の対象液体内への導出供給の実効を
確保し得る。

【００４５】また、柱状空間を円柱形状でその場合の直
径と高さを一定とした場合、導入口と気液導出口は直径
比で１．５〜２．０（但し、導入口の直径＜柱状空間の
直径の３分の１）である構成とすることにより、旋回容
器に設けた導入口の数にかかわらず多くのかつ大きさが
微細な微細気泡を確実に発生させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る微細気泡供給装置
の旋回容器の側面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】第１実施形態の微細気泡供給装置の全体構成説
明図である。

【図５】旋回容器内部の旋回流作用説明図である。

【図６】同じく旋回容器内部の旋回流作用説明図であ
る。

【図７】図６の断面作用説明図である。

【図８】旋回容器導出口周縁での流体の作用説明図であ
る。

【図９】本発明の第２実施形態に係る微細気泡供給装置
の旋回容器の側面図である。

【図１０】その旋回容器の構成説明件容器内部の旋回流
作用説明図である。

【図１１】本発明の第３実施形態に係る微細気泡供給装
置の旋回容器の側面図である。

【図１２】その旋回容器の構成説明件容器内部の旋回流
作用説明図である。

【図１３】従来の気泡発生装置の説明図である。

【符号の説明】

１０微細気泡供給装置１２旋回容器１４周壁部１６蓋部１８導入口２２気液導出口２４流体供給装置２６引き込み管３２気体混合装置３６空気圧調整弁５０連通開口５２整流板５４空気導入口５６気体供給チューブ２１０微細気泡Ｌ対象液体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｊ 4/00 １０２Ｂ０１Ｊ 4/00 １０２Ｃ０２Ｆ 3/20 ＺＡＢＣ０２Ｆ 3/20 ＺＡＢＣＦターム(参考） 2B104 EB20 2B314 MA23 PA09 4D029 AA01 AB05 BB01 BB11 BB13 4G035 AB05 AB15 AC44 AE13 4G068 AA03 AB01 AB07 AD50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に気液旋回可能な柱状空間を有する
周壁部と、周壁部の両端において内部を閉鎖するように
固定された蓋部と、を有し微細気泡が供給される対象液
体中に配置される旋回容器を備え、周壁部には気液旋回円周の接線方向に吹き出すように前
記柱状空間に連通し少なくとも液体を柱状空間内に導入
させる導入口を有するとともに、両方の蓋部には前記柱
状空間の軸方向線上となる位置に気液導出口がそれぞれ
設けられ、導入口に接続されて前記柱状空間内に少なくとも液体を
加圧導入させる流体供給装置を備え、流体供給装置により柱状空間内に少なくとも液体を接線
方向に加圧導入しつつ旋回流を生じさせて微細気泡を発
生させ気液導出口から同時に液体とともに微細気泡を対
象液体中に導出してなる微細気泡供給装置。
【請求項２】柱状空間の形状が円柱形である請求項１
記載の微細気泡供給装置。
【請求項３】気液導出口の総面積が導入口の総面積よ
りも大きく設定されてなる請求項１または２記載の微細
気泡供給装置。
【請求項４】周壁部内にはその柱状空間の軸方向と交
差するように連通開口を有する整流板が固定されてなる
請求項１ないし３のいずれかに記載の微細気泡供給装
置。
【請求項５】旋回容器には気体の吸込口が設けられ、この吸込口に気体取り込み開口を地上側に配置させた気
体供給チューブが接続され、前記導入口からは対象液体が柱状空間内に供給されてな
る請求項１ないし４のいずれかに記載の微細気泡供給装
置。
【請求項６】整流板内を貫通する通路を設け、同通路
の一端外部側を気体供給チューブに接続させ、通路の他
端側を連通開口に開口させた吸込口としてなる請求項５
記載の微細気泡供給装置。
【請求項７】流体供給装置は対象液体を引き込む引き
込み管と、引き込まれた対象液体を圧送する圧送装置
と、気体を引き込まれた対象液体に混合させる混合部
と、を備え、気体を混合させた対象液体を導入口から加
圧導入させてなる請求項１ないし４のいずれかに記載の
微細気泡供給装置。
【請求項８】気体供給チューブの一端開口は気液導出
口近縁に固定的に配置されてなる請求項５記載の微細気
泡供給装置。
【請求項９】柱状空間を円柱形状でその場合の直径と
高さを一定とした場合、導入口と気液導出口は直径比で
１．５〜２．０（但し、導入口の直径＜柱状空間の直径
の３分の１）である請求項１ないし８のいずれかに記載
の微細気泡供給装置。