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JP7655837B2 - Microbubble generator - Google Patents
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Description

本発明は微細気泡発生装置に関し,とくに液相中でディスクを回転させて微細気泡を発生させる装置に関する。 The present invention relates to a microbubble generating device, and in particular to a device that generates microbubbles by rotating a disk in a liquid phase.

微細気泡は,主な粒径が100μm以下(例えば数10μm~数μm)のファインバブル,マイクロバブル,ナノバブル等とも呼ばれる微細な気泡であり,例えば空気を閉じ込めた微細気泡を水中に供給して溶解させることにより水質を改善・改良することができる。また,微細気泡を含む水は微生物,植物,動物に対する活性効果があることが報告されており,例えば農作物の収穫量を高めるために微細気泡を利用できる。更に,医薬品や食品等の分野においても様々なガス(酸素,オゾン,窒素等)を閉じ込めた微細気泡が利用されており,例えばオゾンガスを閉じ込めた微細気泡は強力な殺菌効果を有することが報告されている(非特許文献1参照)。 Microbubbles are tiny bubbles with a diameter of 100 μm or less (e.g., several tens of μm to several μm), and are also called fine bubbles, microbubbles, nanobubbles, etc. For example, water quality can be improved by supplying microbubbles containing trapped air into water and dissolving them. It has also been reported that water containing microbubbles has an activating effect on microorganisms, plants, and animals, and microbubbles can be used to increase crop yields, for example. Furthermore, microbubbles containing various gases (oxygen, ozone, nitrogen, etc.) are also used in the fields of medicine and food, and it has been reported that microbubbles containing ozone gas, for example, have a strong bactericidal effect (see Non-Patent Document 1).

微細気泡を生成する方法の一例は,小径管路に高速で液体を通過させ,その液流により生じる負圧を利用して液中に気体(ガス)を吸引し,その下流で生じるキャビテーションによって吸引ガスを破砕して微細気泡をつくるエジェクタ式のものである(特許文献1~3,非特許文献2参照)。しかし,従来のエジェクタ式の微細気泡発生方法はポンプ等を用いて気体を加圧しなければならず,微細気泡の生成に比較的大きいエネルギーを必要とするので,動力源のない海洋上や養魚場等には適用が難しい。 One example of a method for generating micro-bubbles is the ejector method, in which a liquid is passed through a small-diameter pipe at high speed, and the negative pressure generated by the liquid flow is used to draw in gas into the liquid, and the cavitation generated downstream breaks up the gas, creating micro-bubbles (see Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Document 2). However, conventional ejector-type micro-bubble generation methods require the gas to be pressurized using a pump or the like, and require a relatively large amount of energy to generate the micro-bubbles, making them difficult to apply to the ocean or fish farms where there is no power source.

これに対し,図4に示すように比較的小さなエネルギーで微細気泡を生成できるディスク型の微細気泡発生装置50が提案されている(特許文献4参照)。図示例の微細気泡発生装置50は,片面側に複数の中空管路(中空パイプ)60を放射状に取り付けると共に反対側面に気密室55を設けたディスク51と,そのディスク51の中心に挿入して気密室55に一端を連通させた中空回転軸パイプ70と,そのパイプ70の周りにディスク51を回転させる駆動装置80とを備えている(図4(A)参照)。 In response to this, a disk-type microbubble generator 50 has been proposed that can generate microbubbles with relatively little energy, as shown in Figure 4 (see Patent Document 4). The illustrated example of the microbubble generator 50 includes a disk 51 with multiple hollow ducts (hollow pipes) 60 attached radially on one side and an airtight chamber 55 on the other side, a hollow rotating shaft pipe 70 inserted into the center of the disk 51 and one end of which is connected to the airtight chamber 55, and a drive unit 80 that rotates the disk 51 around the pipe 70 (see Figure 4 (A)).

図示例のディスク51は,所定径R0の円形基板52(図4(C)参照)と,その円形基板52の片面側(図示例では下面側)に芯合わせして対向させた同径の中央穴62付きドーナツ形基板61(図4(D)参照)と,円形基板52とドーナツ形基板61との対向間隙に所要角度間隔θで放射状に配置した長さL2の複数の中空管路60(図4(D)参照)と,円形基板52の反対面側(図示例では上面側)を気密に覆う気密室55(図4(A)参照)とにより構成されている。図4(D)に示すように,複数の中空管路20で囲まれたディスク51の中心部分には,ドーナツ形基板61の中央穴62に連なる所定径(=R0-L2)の中央空隙63が形成される。図4(C)に示すように,円形基板52には各中空管路60の中空部に通じる複数の微小貫通孔56を所要角度間隔θで穿設する。 The disk 51 in the illustrated example is composed of a circular substrate 52 of a predetermined diameter R0 (see FIG. 4C), a doughnut-shaped substrate 61 (see FIG. 4D) with a central hole 62 of the same diameter aligned and facing one side of the circular substrate 52 (the lower side in the illustrated example), a plurality of hollow ducts 60 (see FIG. 4D) of length L2 radially arranged at a required angular interval θ in the opposing gap between the circular substrate 52 and the doughnut-shaped substrate 61, and an airtight chamber 55 (see FIG. 4A) that airtightly covers the opposite side of the circular substrate 52 (the upper side in the illustrated example). As shown in FIG. 4D, in the central part of the disk 51 surrounded by the plurality of hollow ducts 20, a central gap 63 of a predetermined diameter (=R0-L2) is formed that is connected to the central hole 62 of the doughnut-shaped substrate 61. As shown in FIG. 4(C), multiple minute through holes 56 that connect to the hollow portions of each hollow pipe 60 are drilled in the circular substrate 52 at the required angular interval θ.

ディスク51の気密室55は,図4(A)の断面図である図4(E)に示すように,例えば円形基板52の反対面側(上側面)に同径の円形基板53(図4(B)参照)を芯合わせして対向させ,その一対の円形基板52,53の対向間隙の周縁部をシール材54で密封することにより形成することができる。図4(A)に示すように,中空回転軸パイプ70の一端及び他端にそれぞれ吸気孔71及び排気孔73を設け,その一端をディスク51の中心に挿入して固定することにより排気孔73を気密室55と連通させ,他端を液面上に露出させて吸気孔71を気相Paと連通させる。その液面上に露出させたパイプ70の他端に駆動装置80の駆動軸81を接続する。図中の符号82は,パイプ70の他端と駆動装置80の駆動軸81とを結合するカップリングを示す。 As shown in FIG. 4(E), which is a cross-sectional view of FIG. 4(A), the airtight chamber 55 of the disk 51 can be formed, for example, by aligning a circular substrate 53 (see FIG. 4(B)) of the same diameter with the opposite side (upper side) of the circular substrate 52 and sealing the peripheral portion of the opposing gap between the pair of circular substrates 52 and 53 with a sealant 54. As shown in FIG. 4(A), an intake hole 71 and an exhaust hole 73 are provided at one end and the other end of a hollow rotating shaft pipe 70, and one end of the pipe is inserted and fixed in the center of the disk 51 to connect the exhaust hole 73 to the airtight chamber 55, and the other end is exposed above the liquid surface to connect the intake hole 71 to the gas phase Pa. The drive shaft 81 of the drive unit 80 is connected to the other end of the pipe 70 exposed above the liquid surface. The reference numeral 82 in the figure indicates a coupling that connects the other end of the pipe 70 to the drive shaft 81 of the drive unit 80.

図4(A)に示すようにディスク51を液相に浸漬し,液面上の突出させた駆動装置80によりディスク51をパイプ70の周りに所要回転速度ωで回転させると,図4(E)に示すように回転時の遠心力Fによってディスク51の中央空隙63から各中空管路60に液体Qが流入し,各中空管路60の中空部にディスク51の中心から外周へ向けて流れる所要速度の液流が形成される。また,その液流によってディスク51の気密室53から微小貫通孔56を介して各中空管路60に気体Gが吸引され,液体Qに混合される。気体Gの吸引により気密室55の圧力は低下するが,パイプ70を介して気相Paから気密室55に気体Gが補充される。パイプ70の吸気孔71には吸気量調整栓72を設け,取り込む気体Gの流量を調整することができる。 When the disk 51 is immersed in the liquid phase as shown in FIG. 4(A) and rotated around the pipe 70 at the required rotational speed ω by the drive unit 80 protruding above the liquid surface, the liquid Q flows from the central gap 63 of the disk 51 into each hollow duct 60 due to the centrifugal force F generated during rotation as shown in FIG. 4(E), and a liquid flow at the required speed flowing from the center of the disk 51 to the outer periphery is formed in the hollow portion of each hollow duct 60. In addition, the liquid flow sucks gas G from the airtight chamber 53 of the disk 51 through the minute through holes 56 into each hollow duct 60 and mixes with the liquid Q. Although the pressure of the airtight chamber 55 decreases due to the sucking of gas G, gas G is replenished from the gas phase Pa to the airtight chamber 55 through the pipe 70. The intake hole 71 of the pipe 70 is provided with an intake amount adjustment plug 72, which allows the flow rate of the intake gas G to be adjusted.

図5(A)及び(B)に示すように,ディスク51の各中空管路60は従来のエジェクタと同様に機能する。すなわち,ディスク51の比較的広い中央空隙63から比較的狭い中空管路60を液流が通過することによって負圧が生じ,その負圧により気密室55から気体Gが各中空管路60に吸引されて液体Qに混合される。混合された気体Gは液体Qと共に管路出口60aに送られる過程でキャビテーションにより破砕され,微細気泡Sとなってディスク外周から液相Pbに放出される。このように図4の微細気泡発生装置50は,比較的小さなディスク51の回転の駆動エネルギーのみで微細気泡Sを効率的に生成することができ,ポンプ等の液体Qを加圧する装置を用いる必要がないので,動力源のない海洋上や養魚場等でも容易に適用できる。 As shown in Figures 5(A) and (B), each hollow pipe 60 of the disk 51 functions in the same way as a conventional ejector. That is, negative pressure is generated by the liquid flow passing through the relatively narrow hollow pipe 60 from the relatively wide central gap 63 of the disk 51, and the gas G is sucked from the airtight chamber 55 into each hollow pipe 60 by the negative pressure and mixed with the liquid Q. The mixed gas G is crushed by cavitation in the process of being sent to the pipe outlet 60a together with the liquid Q, and is released into the liquid phase Pb from the outer periphery of the disk into the liquid phase Pb. In this way, the fine bubble generator 50 of Figure 4 can efficiently generate fine bubbles S using only the driving energy of the rotation of the relatively small disk 51, and does not require the use of a device such as a pump to pressurize the liquid Q, so it can be easily applied on the ocean or in fish farms where there is no power source.

特開2005-334869号公報JP 2005-334869 A 特開2006-167612号公報JP 2006-167612 A 特開2019-147086号公報JP 2019-147086 A 特開2019-034292号公報JP 2019-034292 A

氷室昭三「ファインバブルの基礎とその応用について」理科資料80号,実教出版,2016年9月26日,インターネット<http://www.jikkyo.co.jp/download/detail/45/9992657592>Shozo Himuro, "Finance of Fine Bubbles and Their Applications," Science Materials No. 80, Jikkyo Publishing, September 26, 2016, Internet <http://www.jikkyo.co.jp/download/detail/45/9992657592> ファインバブル学会連合編,寺坂宏一ほか著「ファインバブル入門 第6章 ファインバブル発生技術」日刊工業新聞社,2016年11月28日発行,167~192頁"Introduction to Fine Bubbles, Chapter 6: Fine Bubble Generation Technology," edited by the Fine Bubble Society of Japan, written by Koichi Terasaka et al., Nikkan Kogyo Shimbun, published November 28, 2016, pp. 167-192

図4に示す従来の微細気泡発生装置50は,中空回転軸パイプ70の吸気孔71からの気体Gの取り込み量(吸気量調整栓72)等の調整によって生成する微細気泡Sの粒径や量(濃度)を調節することができる。しかし,中空回転軸パイプ70は気密室55に気体Gを取り込む流路としてだけでなくディスク51の回転軸としても機能しており,吸気孔71の位置がディスク51の回転に応じて変動するので,ディスク51の回転を停止しなければ吸気孔71の吸気量調整栓72を操作することが難しく,微細気泡Sを生成しながら気体Gの取り込み量を無段階に微調整することができない問題点がある。 The conventional micro-bubble generator 50 shown in Figure 4 can adjust the particle size and amount (concentration) of the generated micro-bubbles S by adjusting the amount of gas G taken in from the intake hole 71 of the hollow rotating shaft pipe 70 (intake amount adjustment plug 72). However, the hollow rotating shaft pipe 70 functions not only as a flow path for taking in gas G into the airtight chamber 55 but also as the rotation axis of the disk 51, and the position of the intake hole 71 varies according to the rotation of the disk 51. Therefore, it is difficult to operate the intake amount adjustment plug 72 of the intake hole 71 unless the rotation of the disk 51 is stopped, and there is a problem that the amount of gas G taken in cannot be finely adjusted steplessly while generating the micro-bubbles S.

また,従来の微細気泡発生装置50は,微細気泡を発生させる時に気体Gを取り込む吸気孔71の位置がディスク51の回転に応じて変動するので,吸気孔71を大気中に開放することは可能であるが,吸気孔71に様々なガス(酸素,オゾン,窒素等)の供給口を接続することが難しく,そのようなガスを閉じ込めた微細気泡を生成することができない問題点もある。上述したように様々なガスを閉じ込めた微細気泡の利用が進められており,そのような微細気泡を比較的小さなエネルギーで簡単に生成できる技術の開発が求められている。 In addition, in the conventional micro-bubble generator 50, the position of the intake hole 71 that takes in gas G when generating micro-bubbles varies according to the rotation of the disk 51. Although it is possible to open the intake hole 71 to the atmosphere, it is difficult to connect supply ports for various gases (oxygen, ozone, nitrogen, etc.) to the intake hole 71, and there is a problem that micro-bubbles containing such gases cannot be generated. As mentioned above, the use of micro-bubbles containing various gases is progressing, and there is a demand for the development of technology that can easily generate such micro-bubbles with relatively little energy.

そこで本発明の目的は,微細気泡を発生させる時に気体の取り込み位置を固定することができる微細気泡発生装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a microbubble generator that can fix the gas intake position when generating microbubbles.

図1及び図2の実施例を参照するに,本発明による微細気泡発生装置は,下面10uに中心部の中央溝11とその中央溝11から周縁に至る複数の放射状溝12とが穿たれ且つ液相Pbに浸漬させる円形ディスク10(図1(D)参照),円形ディスク10の下面10uの中央溝11以外の部分を覆うドーナツ状覆板14(図2(B)及び(E)参照),円形ディスク10を中心軸の周りに回転させる駆動装置25(図1(A)参照),及び円形ディスク10の下面10uの中央溝11に臨ませる一端32と気相Paに連通させる他端31とを有する吸気管30(図1(A)参照)を備え,駆動装置25による円形ディスク10の回転により中央溝11に負圧を発生させ,その負圧により吸気管30の一端32から吸引された気体Gを液体Qと混合してドーナツ状覆板14で覆われた各放射溝12に流入させ,各放射状溝12で粉砕された気泡Sを円形ディスク10の周縁から放出してなるものである(図1(E)参照)。 1 and 2, the microbubble generating device according to the present invention comprises a circular disk 10 (see FIG. 1D) having a central groove 11 at the center and a plurality of radial grooves 12 extending from the central groove 11 to the periphery on the lower surface 10u, which is immersed in liquid Pb , a doughnut-shaped cover plate 14 (see FIGS. 2B and 2E) which covers the part of the lower surface 10u of the circular disk 10 other than the central groove 11, a drive unit 25 (see FIG. 1A) which rotates the circular disk 10 around its central axis, and a drive unit 26 (see FIG. 1B) for driving the circular disk 10. The device is equipped with an intake pipe 30 (see FIG. 1(A)) having one end 32 facing the central groove 11 of the underside 10u and the other end 31 communicating with the gas phase Pa . Negative pressure is generated in the central groove 11 by rotating the circular disk 10 by the drive unit 25, and the gas G sucked in from the one end 32 of the intake pipe 30 by the negative pressure is mixed with the liquid Q and caused to flow into each radial groove 12 covered with a donut-shaped cover plate 14 , and the air bubbles S crushed in each radial groove 12 are released from the periphery of the circular disk 10 (see FIG. 1(E)).

好ましい実施例では,図2(D)に示すように,円形ディスク10の複数の放射状溝12をそれぞれ,中間部分が円形ディスク10の回転方向に湾曲した湾曲放射状溝12aとする。 In a preferred embodiment, as shown in FIG. 2(D), each of the multiple radial grooves 12 on the circular disk 10 is a curved radial groove 12a whose middle portion is curved in the direction of rotation of the circular disk 10.

更に望ましい実施例では,図1(A)及び図2(A)に示すように,吸気管30の他端31に吸気量調整バルブ34を設ける。望ましくは,円形ディスク10の上面10tの中心軸に沿って気相Paまで延びるシャフト20を設け,駆動装置25をシャフト20の他端に取り付ける。更に望ましくは,図2(A)及び図2(F)に示すように,円形ディスク10及びシャフト20を覆うと共に円形ディスク下面10uの中央溝11に臨ませる下面穴43と円形ディスク外周からの放出流を吐出する吐出口41とを有し且つ駆動装置25の回転から縁切りされた保護カバー40を設け,その保護カバー40の外面に沿って吸気管30を配置する。 In a more preferred embodiment, as shown in Figures 1(A) and 2(A), an intake amount adjustment valve 34 is provided at the other end 31 of the intake pipe 30. Preferably, a shaft 20 is provided that extends to the gas phase Pa along the central axis of the upper surface 10t of the circular disk 10, and a drive unit 25 is attached to the other end of the shaft 20. More preferably, as shown in Figures 2(A) and 2(F), a protective cover 40 is provided that covers the circular disk 10 and the shaft 20 and has a lower surface hole 43 facing the central groove 11 of the lower surface 10u of the circular disk and a discharge port 41 for discharging the discharge flow from the outer periphery of the circular disk, and is isolated from the rotation of the drive unit 25, and the intake pipe 30 is arranged along the outer surface of the protective cover 40.

本発明による微細気泡発生装置は,下面10uに中心部の中央溝11とその中央溝11から周縁に至る複数の放射状溝12とが穿たれた円形ディスク10を,その下面10uの中央溝11以外の部分をドーナツ状覆板14で覆ったうえで液相Pbに浸漬し,気相Paに他端31を連通させた吸気管30の一端32を円形ディスク10の下面10uの中央溝11に臨ませると共に,駆動装置25により円形ディスク10を中心軸の周りに回転させて下面10uの中央溝11に負圧を発生させることにより,その負圧により吸気管30の一端32から吸引された気体Gを液体Qと混合してドーナツ状覆板14で覆われた各放射溝12に流入させ,各放射状溝12で粉砕された気泡Sを円形ディスク10の周縁から放出するので,次の効果を奏する。 The fine bubble generating device according to the present invention comprises a circular disk 10 having a lower surface 10u with a central groove 11 at the center and a plurality of radial grooves 12 extending from the central groove 11 to the periphery, the lower surface 10u of the circular disk 10 being covered with a doughnut-shaped cover plate 14 except for the central groove 11 , and then immersed in liquid phase Pb. One end 32 of an intake pipe 30, the other end 31 of which is connected to gas phase Pa, is brought into contact with the central groove 11 of the lower surface 10u of the circular disk 10, and the circular disk 10 is rotated around the central axis by a drive unit 25 to generate negative pressure in the central groove 11 of the lower surface 10u . This negative pressure causes the gas G sucked in from the one end 32 of the intake pipe 30 to mix with the liquid Q and flow into each of the radial grooves 12 covered with the doughnut-shaped cover plate 14 , and the bubbles S crushed in each of the radial grooves 12 are released from the periphery of the circular disk 10, thereby achieving the following effects.

(イ)円形ディスク10を回転させる駆動装置25と,気相Pから気体Gを取り込む吸気管30とが分離されているので,駆動装置25により円形ディスク10を回転させたときにも気体Gを取り込む吸気管30の一端32を固定することができる。
(ロ)従って,駆動装置25の稼働時にも吸気管30の一端32に取り付けた吸気量調整バルブ34により気体Gの取り込み量を微調整することができ,微細気泡Sの発生状況を観察しながら気体Gの取り込み量を無段階に切り替えて微細気泡Sの粒径や量(濃度)を調整することができる。
(i) Since the drive device 25 that rotates the circular disk 10 and the intake pipe 30 that takes in gas G from the gas phase P are separated, one end 32 of the intake pipe 30 that takes in gas G can be fixed even when the circular disk 10 is rotated by the drive device 25.
(b) Therefore, even when the drive unit 25 is operating, the amount of gas G taken in can be finely adjusted by the intake amount adjustment valve 34 attached to one end 32 of the intake pipe 30, and the particle size and amount (concentration) of the fine bubbles S can be adjusted by continuously changing the amount of gas G taken in while observing the generation state of the fine bubbles S.

(ハ)また,様々なガス(酸素,オゾン,窒素等)の供給口を吸気管30の一端32に接続することが容易になり,そのようなガスを閉じ込めた微細気泡Sを円形ディスク10の回転によって生成することができ,そのようなガスを閉じ込めた微細気泡Sの粒径や量(濃度)を吸気量調整バルブ34によって調整することもできる。
(ニ)更に,円形ディスク10の中央溝11において液体Q及び気体Gを混合したうえで各放射状溝12に吸引し,各放射状溝12の全長にわたる流路で気泡Sをキャビテーションにより破砕するので,各放射状溝12の全長を気泡の微細化に利用することができ,ディスク10の周縁から放出される微細気泡Sの粒径の微細化及び均一化を図ることが期待できる。
(c) In addition, it has become easy to connect supply ports for various gases (oxygen, ozone, nitrogen, etc.) to one end 32 of the intake pipe 30, and fine bubbles S containing such gases can be generated by the rotation of the circular disk 10. The particle size and amount (concentration) of the fine bubbles S containing such gases can also be adjusted by the intake amount adjustment valve 34.
(ii) Furthermore, the liquid Q and gas G are mixed in the central groove 11 of the circular disk 10 and then sucked into each radial groove 12. The bubbles S are crushed by cavitation in the flow path extending over the entire length of each radial groove 12. Therefore, the entire length of each radial groove 12 can be utilized for the micro-refining of the bubbles, and it is expected that the particle size of the micro-bubbles S released from the periphery of the disk 10 can be made finer and more uniform.

以下,添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。
本発明による微細気泡発生装置の一実施例の説明図である。 本発明による微細気泡発生装置の他の実施例の説明図である。 本発明による微細気泡発生装置における微細気泡発生原理の説明図である。 従来の微細気泡発生装置の一例の説明図である。 従来の微細気泡発生装置における微細気泡発生原理の説明図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, modes and embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram of one embodiment of a microbubble generating device according to the present invention. FIG. 11 is an explanatory diagram of another embodiment of the micro-bubble generating device according to the present invention. 1 is an explanatory diagram of the principle of fine bubble generation in the fine bubble generating device according to the present invention. FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of a conventional microbubble generating device. FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of fine bubble generation in a conventional fine bubble generating device.

図1(A)は,養殖池や水耕栽培場等の対象水域に適用した本発明の微細気泡発生装置1の実施例を示す。図示例の発生装置1は,下面10uに溝11,12が穿たれた円形ディスク10と,その円形ディスク10を中心軸の周りに回転させる駆動装置25と,円形ディスク10の下面10uに臨ませる一端32と気相Paに連通させる他端31とを有する吸気管30とを備えている。 Figure 1 (A) shows an embodiment of the microbubble generator 1 of the present invention applied to target water areas such as aquaculture ponds and hydroponic cultivation fields. The generator 1 in the illustrated example comprises a circular disk 10 with grooves 11, 12 on the lower surface 10u, a drive unit 25 that rotates the circular disk 10 around its central axis, and an intake pipe 30 having one end 32 facing the lower surface 10u of the circular disk 10 and the other end 31 that communicates with the gas phase Pa.

図1(A)に示すように,円形ディスク10を対象水域の液相Pbにほぼ水平に浸漬し,駆動装置25により円形ディスク10を鉛直な中心軸の周りに所要回転速度ωで回転させることにより,吸気管30を介して気相Paから吸引した気体Gを粉砕して微細気泡Sを生成する。以下,図示例を参照して本発明を説明するが,本発明の適用対象は養殖池や水耕栽培場等に限定されるわけではなく,様々な気体Gを閉じ込めた微細気泡Sを液体Qに供給する場合にも広く適用可能である。 As shown in FIG. 1(A), a circular disk 10 is immersed almost horizontally in the liquid phase Pb of the target water area, and the circular disk 10 is rotated around a vertical central axis at a required rotational speed ω by a drive unit 25, thereby crushing gas G sucked from the gas phase Pa through an intake pipe 30 to generate fine bubbles S. The present invention will be described below with reference to the illustrated example, but the application of the present invention is not limited to aquaculture ponds and hydroponic cultivation fields, and can be widely applied to the supply of fine bubbles S containing various gases G to a liquid Q.

図1(B)は図1(A)の微細気泡発生装置1の二点鎖線Bで囲まれた円形ディスク10を含む部分の拡大断面図を表し,図1(C)及び(D)はその円形ディスク10の径R0の上面10t及び下面10uを示している。図1(D)に示すように,円形ディスク10の下面10uには,その 中心部に径R1で円形の中央溝11が穿たれ,その中央溝11から周縁に至る複数の放射状溝12が所要角度間隔θで穿たれている。図示例では複数の放射状溝12を等しい角度間隔θとしているが,各放射状溝12の角度間隔θはそれぞれ異なっていてもよい。円形ディスク10は対象水域の液相Pbに浸漬するので,円形ディスク10は液相Pb中に長期間浸漬しても腐食しにくい材質(例えば金属製又は合成樹脂製)とすることが望ましい。 Figure 1 (B) shows an enlarged cross-sectional view of the portion of the microbubble generator 1 in Figure 1 (A) including the circular disk 10 surrounded by the two-dot chain line B, and Figures 1 (C) and (D) show the upper surface 10t and the lower surface 10u of the circular disk 10 with a diameter R0. As shown in Figure 1 (D), the lower surface 10u of the circular disk 10 has a circular central groove 11 with a diameter R1 drilled in its center, and multiple radial grooves 12 are drilled from the central groove 11 to the periphery at a required angular interval θ. In the illustrated example, the multiple radial grooves 12 have the same angular interval θ, but the angular interval θ of each radial groove 12 may be different. Since the circular disk 10 is immersed in the liquid phase Pb of the target water area, it is desirable for the circular disk 10 to be made of a material (e.g., metal or synthetic resin) that is not easily corroded even when immersed in liquid phase Pb for a long period of time.

図示例の微細気泡発生装置1は,円形ディスク10の上面10tの中心部に一端が固定されて中心軸に沿って延びるシャフト20を有し,そのシャフト20の他端に駆動装置(例えばモータ)25を取り付けている。図1(B)に示すように,例えばシャフト20の一端を円形ディスク10の下面10uまで貫通させ,下面10uに設けた止め輪21により円形ディスク10をシャフト20に固定する。 The illustrated microbubble generator 1 has a shaft 20 with one end fixed to the center of the upper surface 10t of the circular disk 10 and extending along the central axis, and a drive unit (e.g., a motor) 25 is attached to the other end of the shaft 20. As shown in FIG. 1(B), for example, one end of the shaft 20 is passed through the lower surface 10u of the circular disk 10, and the circular disk 10 is fixed to the shaft 20 by a retaining ring 21 provided on the lower surface 10u.

図示例のようなシャフト20を微細気泡発生装置1に含めることにより,円形ディスク10を液相Pbに浸漬したときにシャフト20の他端を液面上に露出させ,シャフト20の他端に取り付ける駆動装置25と液相Pbとの接触をさけて液相Pbの温度上昇等を避けることができる。ただし,シャフト20は本発明に必須のものではなく,液相Pの温度上昇等を問題としない場合はシャフト20を省略し,液相Pbに浸漬する円形ディスク10と一体的に駆動装置25を取り付けてもよい。駆動装置25には回転速度調整手段26を含めることができ,微細気泡Sの粒径及び発生量を円形ディスク10の回転速度ωにより調節することができる。電力系統との接続が難しい海上等で使用する場合は,駆動装置25に蓄電池,太陽光発電機等を含めることができる。 By including the shaft 20 as shown in the example in the figure in the fine bubble generator 1, when the circular disk 10 is immersed in liquid Pb, the other end of the shaft 20 is exposed above the liquid surface, and the drive unit 25 attached to the other end of the shaft 20 is prevented from contacting the liquid Pb, thereby preventing the temperature rise of the liquid Pb. However, the shaft 20 is not essential to the present invention, and if the temperature rise of the liquid P is not an issue, the shaft 20 may be omitted and the drive unit 25 may be attached integrally to the circular disk 10 immersed in the liquid Pb. The drive unit 25 may include a rotation speed adjustment means 26, and the particle size and amount of the fine bubbles S can be adjusted by the rotation speed ω of the circular disk 10. When used at sea or other places where it is difficult to connect to a power grid, the drive unit 25 may include a storage battery, a solar power generator, etc.

また図示例の微細気泡発生装置1は,気相Paに支持された係止板22を有し,その係止板22上に駆動装置25を設置している。係止板22にシャフト20を回転自在に貫通させ,係止板22上の駆動装置25によりシャフト20を介して円形ディスク10を中心軸の周りに回転させるが,係止板22は静置させたままとすることができる。係止板22は液面上の適当な部材に係止することができるが,適当な部材等が存在しない場合は係止板22を液面上に浮かぶ浮き板としてもよい。ただし,係止板22も本発明に必須のものではなく省略可能である。 The illustrated example of the micro-bubble generator 1 also has a locking plate 22 supported by the gas phase Pa, and a drive unit 25 is installed on the locking plate 22. A shaft 20 is rotatably inserted through the locking plate 22, and the circular disk 10 is rotated around its central axis via the shaft 20 by the drive unit 25 on the locking plate 22, but the locking plate 22 can be left stationary. The locking plate 22 can be locked to a suitable member on the liquid surface, but if no suitable member exists, the locking plate 22 may be a floating plate that floats on the liquid surface. However, the locking plate 22 is not essential to the present invention and can be omitted.

図示例の吸気管30は,一端32を液相Pbに沈めて円形ディスク10の下面10uに臨ませ,他端31を係止板22に支持して気相Paに連通させている。吸気管30も液相Pb中で腐食しにくい材質(例えば金属製又は合成樹脂製)とすることが望ましく,例えば比較的硬いポリオレフィン樹脂製のチューブとすることができる。吸気管30は気体Gの吸引時に内側が負圧になるため,過度に柔らかいチューブを用いると負圧時に吸気管30が内径方向につぶれて閉塞するおそれがあるため,負圧時にも閉塞を生じないような材質製とすることが望ましい。吸気管30の他端31には吸気量調整バルブ34を設けることができ,微細気泡Sの粒径及び発生量を吸気管30の吸気量により調節することができる。 The intake pipe 30 in the illustrated example has one end 32 submerged in the liquid phase Pb and facing the lower surface 10u of the circular disk 10, and the other end 31 supported by the locking plate 22 and connected to the gas phase Pa. The intake pipe 30 is also preferably made of a material that is not easily corroded in the liquid phase Pb (e.g., made of metal or synthetic resin), and can be, for example, a tube made of a relatively hard polyolefin resin. Since the inside of the intake pipe 30 becomes negative pressure when gas G is sucked in, if an excessively soft tube is used, the intake pipe 30 may be crushed in the inner diameter direction and become blocked when negative pressure is applied, so it is preferable to use a material that does not cause blockage even when negative pressure is applied. The other end 31 of the intake pipe 30 can be provided with an intake amount adjustment valve 34, and the particle size and amount of the fine bubbles S can be adjusted by the intake amount of the intake pipe 30.

図1(E)は,微細気泡発生装置1を用いた微細気泡の発生原理を示している。円形ディスク10を対象水域の液相Pbに水平に浸漬し,駆動装置25により円形ディスク10を中心軸の周りに回転させると,回転の遠心力Fにより円形ディスク10の中央溝11から各放射状溝12に液体Qが流入し,各放射状溝12に中心部から外周へ向けて流れる液流が形成される。この液流により円形ディスク10の中央溝11に負圧が発生し,その負圧により液相Pbから中央溝11に液体Qが補充されると共に,吸気管30の一端32から気体Gが吸引されて液体Qと混合される。 Figure 1 (E) shows the principle of generating fine bubbles using the fine bubble generator 1. When the circular disk 10 is immersed horizontally in the liquid phase Pb of the target water area and rotated around its central axis by the drive unit 25, the centrifugal force F of the rotation causes liquid Q to flow from the central groove 11 of the circular disk 10 into each of the radial grooves 12, forming a liquid flow in each radial groove 12 that flows from the center to the periphery. This liquid flow generates negative pressure in the central groove 11 of the circular disk 10, and this negative pressure replenishes the central groove 11 with liquid Q from the liquid phase Pb, while gas G is sucked in from one end 32 of the intake pipe 30 and mixed with the liquid Q.

図1(E)において,円形ディスク10の中央溝11において混合された液体Q及び気体Gは,中央溝11においてキャビテーションにより気体Gが一定程度粉砕されたのち,遠心力Fで形成された液流に乗って中央溝11から各放射状溝12に流入する。各放射状溝12に流入した液体Q及び気体Gは,各放射状溝12の全長にわたる流路で更なるキャビテーションにより気体Gが細かく破砕され,ディスク10の周縁から微細気泡Sとして放出される。すなわち図1の微細気泡発生装置1は,図4及び図5を参照して上述した従来の微細気泡発生装置50と同様に,比較的小さいディスクの回転駆動エネルギーのみで微細気泡Sを効率的に生成することができる。 In FIG. 1(E), the liquid Q and gas G mixed in the central groove 11 of the circular disk 10 are crushed to a certain extent by cavitation in the central groove 11, and then flow from the central groove 11 into each radial groove 12 on the liquid flow formed by centrifugal force F. The liquid Q and gas G that flowed into each radial groove 12 are further crushed into small pieces by cavitation in the flow path over the entire length of each radial groove 12, and are released as fine bubbles S from the periphery of the disk 10. In other words, the fine bubble generator 1 in FIG. 1 can efficiently generate fine bubbles S using only the rotational drive energy of a relatively small disk, similar to the conventional fine bubble generator 50 described above with reference to FIGS. 4 and 5.

他方,従来の微細気泡発生装置50は,中空回転軸パイプ70をディスク51に気体Gを取り込む流路としてだけでなくディスク51の回転軸としていたので,パイプ70の吸気孔71の位置がディスク51の回転に応じて変動していた。これに対して図1の微細気泡発生装置1は,円形ディスク10を回転させる駆動装置25と,気相Pから気体Gを取り込む吸気管30とを分離しているので,駆動装置25により円形ディスク10を回転させたときにも気体Gを取り込む吸気孔(吸気管の一端)31を固定したままとすることができ,吸気孔に吸気量調整バルブ34を取り付けて,ディスク10の周縁からの微細気泡Sの発生状況を観察しながら吸気量調整バルブ34により気体Gの取り込み量を無段階に切り替えることができる。 On the other hand, in the conventional fine bubble generator 50, the hollow rotating shaft pipe 70 was used not only as a flow path for taking in gas G into the disk 51 but also as the rotating shaft of the disk 51, so the position of the intake hole 71 of the pipe 70 changed according to the rotation of the disk 51. In contrast, the fine bubble generator 1 in FIG. 1 separates the drive unit 25 that rotates the circular disk 10 from the intake pipe 30 that takes in gas G from the gas phase P, so that the intake hole (one end of the intake pipe) 31 that takes in gas G can remain fixed even when the circular disk 10 is rotated by the drive unit 25, and an intake amount adjustment valve 34 is attached to the intake hole, and the intake amount of gas G can be changed steplessly by the intake amount adjustment valve 34 while observing the generation of fine bubbles S from the periphery of the disk 10.

また,従来の微細気泡発生装置50は,ディスク51の回転時に中央空隙63の周囲に放射状に配置された各中空管路60に中心から外周へ向けて流れる液流を形成するが,気体Gは中央空隙63ではなく各中空管路60に微小貫通孔56を介して供給しているため,キャビテーションにより気体Gが粉砕される流路は微小貫通孔56より下流側の比較的短い部分のみであり(図5参照),ディスク周縁から放出される微細気泡Sに比較的大きな粒径のものが含まることも経験されていた。これに対して図1の微細気泡発生装置1は,円形ディスク10の中央溝11に気体Gを供給して液体Qと混合し,各放射状溝12の全長にわたる比較的長い流路でキャビテーションにより気体Gが破砕されるので,放出される微細気泡Sの粒径の微細化を図ると共に微細気泡Sの粒径の均一化を図ることができる。 In addition, the conventional micro-bubble generator 50 forms liquid flows from the center to the periphery in each of the hollow ducts 60 arranged radially around the central gap 63 when the disk 51 rotates. However, since the gas G is supplied to each of the hollow ducts 60 through the micro-through holes 56, rather than to the central gap 63, the flow path in which the gas G is crushed by cavitation is only a relatively short portion downstream of the micro-through holes 56 (see FIG. 5), and it has been experienced that the micro-bubbles S released from the edge of the disk contain ones with a relatively large diameter. In contrast, the micro-bubble generator 1 in FIG. 1 supplies gas G to the central groove 11 of the circular disk 10 to mix with the liquid Q, and the gas G is crushed by cavitation in a relatively long flow path that spans the entire length of each radial groove 12, so that the diameter of the released micro-bubbles S can be made finer and the diameter of the micro-bubbles S can be made uniform.

なお,図示例では液相Pb中の円形ディスク10をほぼ水平に配置しているが,円形ディスク10の配置は必ずしも水平でなくてよい。上述したように円形ディスク10の回転時に中央溝11から各放射状溝12に向かう液流が形成できれば微細気泡Sを生成できるので,円形ディスク10を必要に応じて傾斜させ,或いは円形ディスク10を垂直に近い状態で配置することも可能である。 In the illustrated example, the circular disk 10 in the liquid phase Pb is placed almost horizontally, but the placement of the circular disk 10 does not necessarily have to be horizontal. As described above, if a liquid flow can be formed from the central groove 11 toward each radial groove 12 when the circular disk 10 rotates, fine bubbles S can be generated, so the circular disk 10 can be tilted as necessary, or placed nearly vertically.

好ましくは,円形ディスク10の下面10uの放射状溝12を,図1(D)のような直線状のものに代えて,図2(D)のように中間部分が円形ディスク10の回転方向に湾曲した湾曲放射状溝12aとする。図2(A)は,本発明の微細気泡発生装置1の他の実施例を示す。図2の微細気泡発生装置1も,下面10uに溝11,12が穿たれた円形ディスク10と,その円形ディスク10を中心軸の周りに回転させる駆動装置25と,円形ディスク10の下面10uに臨ませる一端32と気相Paに連通させる他端31とを有する吸気管30とを備えている。 Preferably, the radial grooves 12 on the lower surface 10u of the circular disk 10 are curved radial grooves 12a with the middle portion curved in the direction of rotation of the circular disk 10 as shown in FIG. 2(D) instead of the straight ones as shown in FIG. 1(D). FIG. 2(A) shows another embodiment of the microbubble generator 1 of the present invention. The microbubble generator 1 of FIG. 2 also includes a circular disk 10 with grooves 11, 12 on the lower surface 10u, a drive unit 25 that rotates the circular disk 10 around its central axis, and an intake pipe 30 having one end 32 facing the lower surface 10u of the circular disk 10 and the other end 31 that communicates with the gas phase Pa.

図2(B)は図2(A)の微細気泡発生装置1の円形ディスク10を含む部分の拡大断面図を表し,図2(C)及び(D)は円形ディスク10の上面10t及び下面10uを示している。図2(D)に示す円形ディスク10の下面10uには,その 中心部に径R1の円形の中央溝11が穿たれ,その中央溝11から周縁に至る複数の湾曲放射状溝12aが所要角度間隔θで穿たれている。図2の図示例においても複数の湾曲放射状溝12aを等しい角度間隔θとしているが,各湾曲放射状溝12aの角度間隔θはそれぞれ異なっていてもよい。 Figure 2 (B) shows an enlarged cross-sectional view of a portion of the microbubble generator 1 in Figure 2 (A) including the circular disk 10, and Figures 2 (C) and (D) show the upper surface 10t and the lower surface 10u of the circular disk 10. The lower surface 10u of the circular disk 10 shown in Figure 2 (D) has a circular central groove 11 with a diameter R1 drilled in its center, and multiple curved radial grooves 12a drilled at a required angular interval θ from the central groove 11 to the periphery. In the example shown in Figure 2, the multiple curved radial grooves 12a are also spaced at equal angular intervals θ, but the angular intervals θ of each curved radial groove 12a may be different.

湾曲放射状溝12aは,中間部分が円形ディスク10の回転方向に湾曲したものであり,図1(D)の直線状の放射状溝12に比して中央溝11から周縁に至る流路を長くすることができる。その長い流路全体でキャビテーションにより気体Gが破砕することにより,ディスク周縁から放出される微細気泡Sの粒径の更なる微細化及び均一化を図ることが期待できる。図示例の湾曲放射状溝12aは円弧を描くように穿たれているが,湾曲放射状溝12aの形状は図示例に限定されるわけではなく,例えば図1(D)のような直線状の放射状溝12の中間部分を回転方向と逆方向に所要角度で1回以上折れ曲げて穿つことにより湾曲放射状溝12aとしてもよい。 The curved radial grooves 12a have an intermediate portion curved in the direction of rotation of the circular disk 10, and can extend the flow path from the central groove 11 to the periphery compared to the linear radial grooves 12 in FIG. 1(D). By crushing the gas G by cavitation throughout the entire long flow path, it is expected that the particle size of the fine bubbles S released from the periphery of the disk can be further refined and uniformed. The curved radial grooves 12a in the illustrated example are drilled to draw an arc, but the shape of the curved radial grooves 12a is not limited to the illustrated example. For example, the curved radial grooves 12a may be formed by drilling the intermediate portion of the linear radial grooves 12 as shown in FIG. 1(D) by bending it at a required angle once or more times in the opposite direction to the direction of rotation.

また,図1(D)の直線状の放射状溝12は円形ディスク10の周縁から放出される微細気泡Sを360度放射状の広い範囲に散逸させるのに対し,図2(D)のような湾曲放射状溝12aは円形ディスク10の周縁に沿った方向に微細気泡Sを放出することができ,放出された微細気泡Sの散逸を避けることができる(図3(B)も参照)。例えば水槽内に微細気泡発生装置1を設置する場合は,水槽の壁面のない方向に集中して微細気泡Sを放出することが求められる場合がある。円形ディスク10の周縁に沿った方向に微細気泡Sを放出することにより,例えば後述する保護カバー40(図2(F)参照)等を用いて微細気泡Sを特定の方向に簡単に案内することでき,必要とする方向に重点的に微細気泡Sを放出することが容易になる。 In addition, the linear radial grooves 12 in FIG. 1(D) disperse the fine bubbles S emitted from the periphery of the circular disk 10 over a wide 360-degree radial range, whereas the curved radial grooves 12a in FIG. 2(D) can emit the fine bubbles S in a direction along the periphery of the circular disk 10, preventing the emitted fine bubbles S from dispersing (see also FIG. 3(B)). For example, when installing the fine bubble generator 1 in a water tank, it may be necessary to concentrate the emission of the fine bubbles S in a direction where there is no wall of the water tank. By emitting the fine bubbles S in a direction along the periphery of the circular disk 10, the fine bubbles S can be easily guided in a specific direction using, for example, a protective cover 40 (see FIG. 2(F)) described later, and it becomes easy to focus the emission of the fine bubbles S in the required direction.

更に好ましくは,図2(B)に示すように,円形ディスク10の下面10uの中央溝11以外の部分を覆うドーナツ状覆板14を設ける。図2(E)は,下方から見たドーナツ状覆板14の正面図を示す。ドーナツ状覆板14によって下面10uの各湾曲放射状溝12aを覆うことにより,中央溝11から延びる各湾曲放射状溝12aを覆板14で囲われた筒状(暗渠状)の管路とすることができ,各湾曲放射状溝12aの流路の途中から微細気泡Sが液相Pb中に漏洩する無駄を避け,生成された微細気泡Sを全て円形ディスク10の周縁から放出することができる。図中の符号15は円形ディスク10とドーナツ状覆板14とを芯合わせして接合するネジを示すが,接着剤等で円形ディスク10とドーナツ状覆板14とを接合してもよい。なお,図1の微細気泡発生装置1においても,円形ディスク10の下面10uの中央溝11以外の部分を覆うドーナツ状覆板14を設けることは有効である。 More preferably, as shown in FIG. 2(B), a donut-shaped cover plate 14 is provided to cover the portion of the lower surface 10u of the circular disk 10 other than the central groove 11. FIG. 2(E) shows a front view of the donut-shaped cover plate 14 as seen from below. By covering each curved radial groove 12a of the lower surface 10u with the donut-shaped cover plate 14, each curved radial groove 12a extending from the central groove 11 can be made into a cylindrical (culvert-like) pipe surrounded by the cover plate 14, and all the generated fine bubbles S can be released from the periphery of the circular disk 10, avoiding the waste of microbubbles S leaking into the liquid phase Pb from the middle of the flow path of each curved radial groove 12a. The reference numeral 15 in the figure indicates a screw that aligns and joins the circular disk 10 and the donut-shaped cover plate 14, but the circular disk 10 and the donut-shaped cover plate 14 may be joined by an adhesive or the like. In addition, even in the microbubble generator 1 of FIG. 1, it is effective to provide a donut-shaped cover plate 14 that covers the part of the lower surface 10u of the circular disk 10 other than the central groove 11.

なお,図2の微細気泡発生装置1も気相Paに支持された係止板22を有し,その係止板22上に駆動装置25の設置台27を設け,その設置台27上に駆動装置25を設置している。また,吸気管30の一端32を液相Pbに沈めて円形ディスク10の下面10uに臨ませ,吸気管30の他端31を係止板22に支持すると共に駆動装置25の設置台27に取り付けている。このように吸気管30と駆動装置25の設置台25とを結合することにより,両者を含む微細気泡発生装置1の全体をコンパクトな形状にまとめることができる。 The micro-bubble generator 1 in Fig. 2 also has a locking plate 22 supported by the gas phase Pa, a mounting base 27 for the drive unit 25 is provided on the locking plate 22, and the drive unit 25 is mounted on the mounting base 27. One end 32 of the intake pipe 30 is submerged in the liquid phase Pb and faces the lower surface 10u of the circular disk 10, and the other end 31 of the intake pipe 30 is supported by the locking plate 22 and is attached to the mounting base 27 for the drive unit 25. By connecting the intake pipe 30 and the mounting base 25 for the drive unit 25 in this way, the entire micro-bubble generator 1 including both can be made compact.

図3は,図2の微細気泡発生装置1を用いた微細気泡の発生原理を示している。図3(A)に示すように円形ディスク10を対象水域の液相Pbに水平に浸漬し,駆動装置25により円形ディスク10を中心軸の周りに回転させると,回転の遠心力Fにより円形ディスク10の中央溝11からドーナツ状覆板14で覆われた各湾曲放射状溝12aに液体Qが流入し,各湾曲放射状溝12aに中心部から外周へ向けて流れる液流が形成される。この液流により円形ディスク10の中央溝11に負圧が発生し,その負圧により液相Pbから中央溝11に液体Qが補充されると共に,吸気管30の一端32から気体Gが吸引されて液体Qと混合される。 Figure 3 shows the principle of generating fine bubbles using the fine bubble generator 1 of Figure 2. As shown in Figure 3 (A), when the circular disk 10 is immersed horizontally in the liquid phase Pb of the target water area and rotated around the central axis by the drive unit 25, the centrifugal force F of the rotation causes liquid Q to flow from the central groove 11 of the circular disk 10 into each curved radial groove 12a covered with the doughnut-shaped cover plate 14, and a liquid flow is formed in each curved radial groove 12a flowing from the center to the periphery. This liquid flow generates negative pressure in the central groove 11 of the circular disk 10, and the liquid Q is replenished from the liquid phase Pb to the central groove 11 by this negative pressure, and gas G is sucked in from one end 32 of the intake pipe 30 and mixed with the liquid Q.

図3(B)に示すように,円形ディスク10の中央溝11において混合された液体Q及び気体Gは,中央溝11においてキャビテーションにより気体Gが一定程度粉砕されたのち,遠心力Fで形成された液流に乗って中央溝11からドーナツ状覆板14で覆われた各湾曲放射状溝12aに流入する。各湾曲放射状溝12aに流入した液体Q及び気体Gは,各放射状溝12の全長にわたる流路で更なるキャビテーションにより気体Gが細かく破砕されて微細気泡Sを生成し,生成された微細気泡Sは全てディスク10の周縁から微細気泡Sとして放出される。 As shown in FIG. 3B, the liquid Q and gas G mixed in the central groove 11 of the circular disk 10 are crushed to a certain extent by cavitation in the central groove 11, and then flow from the central groove 11 into each curved radial groove 12a covered by a doughnut-shaped cover plate 14 on the liquid flow formed by centrifugal force F. The liquid Q and gas G that flowed into each curved radial groove 12a are further crushed into fine bubbles S by further cavitation in the flow path over the entire length of each radial groove 12, and all of the generated fine bubbles S are released as fine bubbles S from the periphery of the disk 10.

また図3(B)に示すように,湾曲放射状溝12aは円形ディスク10の周縁に沿った方向に微細気泡Sを放出するので,放出された微細気泡Sを円形ディスク10の周縁に沿って流動させることができる。従って,円形ディスク10の外側を覆う保護カバー40を設けることにより,その保護カバー40に一部分に設けた吐出口41から微細気泡Sを特定の方向に案内して放出することができ,微細気泡Sの散逸を避けつつ必要とする方向に重点的に微細気泡Sを放出することができる。 As shown in FIG. 3B, the curved radial grooves 12a release the micro-bubbles S in a direction along the periphery of the circular disk 10, so the released micro-bubbles S can flow along the periphery of the circular disk 10. Therefore, by providing a protective cover 40 that covers the outside of the circular disk 10, the micro-bubbles S can be guided and released in a specific direction from an outlet 41 provided in a part of the protective cover 40, and the micro-bubbles S can be released in a focused direction while preventing the micro-bubbles S from dissipating.

こうして本発明の目的である「微細気泡を発生させる時に気体の取り込み位置を固定することができる微細気泡発生装置」の提供を達成することができる。 In this way, the objective of the present invention can be achieved by providing a "microbubble generating device that can fix the gas intake position when generating microbubbles."

なお,図1及び図2の実施例では,吸気量調整バルブ34を介して吸気管30の一端32を気相Paに連通させているが,吸気管30の一端32に様々なガス(酸素,オゾン,窒素等)の供給口に接続することができ,図3のような微細気泡Sの発生原理に基づいて,そのようなガスを閉じ込めた微細気泡Sを円形ディスク10の回転によって生成して供給することができる。 In the embodiment shown in Figs. 1 and 2, one end 32 of the intake pipe 30 is connected to the gas phase Pa via the intake amount adjustment valve 34, but one end 32 of the intake pipe 30 can be connected to a supply port for various gases (oxygen, ozone, nitrogen, etc.), and based on the principle of generating fine bubbles S as shown in Fig. 3, fine bubbles S containing such gases can be generated and supplied by the rotation of the circular disk 10.

図2(F)は,円形ディスク10及びシャフト20を覆う保護カバー40の実施例を示す。図示例の保護カバー40は,シャフト20の外側を覆う筒状保護カバーと円形ディスク10の外側を覆う円盤状保護カバーとを結合した形状であり,円形ディスク10の下面10uの中央溝11に臨ませる部分に下面穴43を設け,円形ディスク10の外周からの放出流を特定の方向に案内して吐出する吐出口41を設けている。 Figure 2 (F) shows an embodiment of a protective cover 40 that covers the circular disk 10 and the shaft 20. The protective cover 40 in the illustrated example is a combination of a cylindrical protective cover that covers the outside of the shaft 20 and a disk-shaped protective cover that covers the outside of the circular disk 10, and has a bottom hole 43 on the bottom surface 10u of the circular disk 10 facing the central groove 11, and a discharge port 41 that guides the discharge flow from the outer periphery of the circular disk 10 in a specific direction and discharges it.

また,図2(A)に示すように,図示例の保護カバー40の上端は係止板22に支持することができ,駆動装置25の回転とは縁切りされている。すなわち,駆動装置25によりシャフト20を介して円形ディスク10を中心軸の周りに回転させたときも,係止板22及び保護カバー40は静置したままとすることができる。 As shown in FIG. 2(A), the upper end of the protective cover 40 in the illustrated example can be supported by the locking plate 22 and is isolated from the rotation of the drive unit 25. In other words, even when the drive unit 25 rotates the circular disk 10 around its central axis via the shaft 20, the locking plate 22 and the protective cover 40 can remain stationary.

更に,図示例の保護カバー40は吸気管30を挿通させる一対の挿入口42a,42bを有し,係止板22に支持した吸気管30の一端32を保護カバー40の挿入口42a,42bに挿通させたうえで円形ディスク10の下面10uに臨ませている。このように吸気管30を保護カバー40に挿通させて配置することにより,保護カバー40の外面に沿って吸気管30を配置しやすくなると共に,円形ディスク10の下面10uに臨むような適正位置に臨吸気管30の一端32を位置決めしやすくなり,保護カバー40と吸気管30の両者を含む微細気泡発生装置1の全体をコンパクトな形状にまとめることができる。 Furthermore, the protective cover 40 in the illustrated example has a pair of insertion openings 42a, 42b through which the intake pipe 30 is inserted, and one end 32 of the intake pipe 30 supported on the locking plate 22 is inserted through the insertion openings 42a, 42b of the protective cover 40 and faces the underside 10u of the circular disk 10. By arranging the intake pipe 30 through the protective cover 40 in this manner, it becomes easier to arrange the intake pipe 30 along the outer surface of the protective cover 40, and it also becomes easier to position the one end 32 of the intake pipe 30 in an appropriate position facing the underside 10u of the circular disk 10, and the entire micro-bubble generator 1 including both the protective cover 40 and the intake pipe 30 can be made into a compact shape.

1…微細気泡発生装置
10…円形ディスク 10t…(円形ディスクの)上面
10u…(円形ディスクの)下面 11…中央溝
12…放射状溝 12a…湾曲放射状溝
14…ドーナツ状覆板 15…ネジ
20…シャフト 21…止め輪(キャップナット)
22…係止板(又は浮き板)
25…駆動装置 26…駆動速度調整手段
27…設置台
30…吸気管 31…(吸気管の他端の)吸気孔
32…(吸気管の一端の)排気孔 34…吸気量調整バブル
40…保護カバー 41…気泡放出口
42a,42b…管挿入口
50…微細気泡発生装置
51…ディスク 52…基板
53…基板 54…周囲シール材
55…気密室 56…微小貫通孔
60…中空管路(中空パイプ) 60a…管路出口
61…ドーナツ板 62…(ドーナツ板の)中央穴
63…中央空隙
70…中空回転軸パイプ 71…吸気孔
72…吸気量調整栓 73…排気孔
76,77…環状押え材(押え用ボス)
80…駆動装置 81…駆動軸
82…カップリング 83…回転速度調整手段
Pa…気相 Pb…液相
S…微細気泡 L…中空管路の長さ
G…気体 Q…液体
R0…ディスク径 R1…中央溝径(中央穴62の径)
θ…相互角度間隔
ω…回転速度
1...Microbubble generator
10...Circular disk 10t...Upper surface (of circular disk) 10u...Lower surface (of circular disk) 11...Central groove 12...Radial groove 12a...Curved radial groove 14...Donut-shaped cover plate 15...Screw 20...Shaft 21...Retaining ring (cap nut)
22... Locking plate (or floating plate)
25... Driving device 26... Driving speed adjustment means 27... Installation base 30... Intake pipe 31... Intake hole (at the other end of the intake pipe) 32... Exhaust hole (at one end of the intake pipe) 34... Intake amount adjustment valve 40... Protective cover 41... Bubble discharge ports 42a, 42b... Pipe insertion port 50... Fine bubble generating device
51...Disk 52...Substrate 53...Substrate 54...Peripheral seal material 55...Airtight chamber 56...Micro through hole 60...Hollow duct (hollow pipe) 60a...Drain outlet 61...Doughnut plate 62...Central hole (of doughnut plate) 63...Central gap 70...Hollow rotating shaft pipe 71...Intake hole 72...Intake amount adjustment plug 73...Exhaust hole 76, 77...Annular pressing material (pressing boss)
80: Drive device 81: Drive shaft 82: Coupling 83: Rotational speed adjustment means Pa: Gas phase Pb: Liquid phase S: Fine bubbles L: Length of hollow pipe G: Gas Q: Liquid R0: Disk diameter R1: Central groove diameter (diameter of central hole 62)
θ…Mutual angular spacing ω…Rotation speed

Claims (6)

下面に中心部の中央溝と当該中央溝から周縁に至る複数の放射状溝とが穿たれ且つ液相に浸漬させる円形ディスク,前記円形ディスクの下面の中央溝以外の部分を覆うドーナツ状覆板,前記円形ディスクを中心軸の周りに回転させる駆動装置,及び前記円形ディスク下面の中央溝に臨ませる一端と気相に連通させる他端とを有する吸気管を備え,前記駆動装置による円形ディスクの回転により中央溝に負圧を発生させ,その負圧により前記吸気管の一端から吸引された気体を液体と混合して前記ドーナツ状覆板で覆われた各放射溝に流入させ,各放射状溝で粉砕された気泡を円形ディスク周縁から放出してなる微細気泡発生装置。 A fine bubble generator comprising: a circular disk having a central groove in the center and a plurality of radial grooves extending from the central groove to the periphery on its underside and immersed in a liquid phase; a donut-shaped cover plate covering the entire underside of the circular disk except for the central groove; a drive unit for rotating the circular disk around its central axis; and an intake pipe having one end facing the central groove on the underside of the circular disk and the other end communicating with the gas phase, wherein negative pressure is generated in the central groove by the rotation of the circular disk by the drive unit, and the gas sucked in from one end of the intake pipe is mixed with the liquid by the negative pressure and flows into each of the radial grooves covered by the donut-shaped cover plate , and the air bubbles crushed in each radial groove are released from the periphery of the circular disk. 請求項1の装置において,前記円形ディスクの複数の放射状溝をそれぞれ,中間部分が前記円形ディスクの回転方向に湾曲した湾曲放射状溝としてなる微細気泡発生装置。 A microbubble generating device according to claim 1, in which each of the multiple radial grooves on the circular disk is a curved radial groove whose middle portion is curved in the direction of rotation of the circular disk. 請求項1又は2の装置において,前記吸気管の他端に吸気量調整バルブを設けてなる微細気泡発生装置。 3. The fine bubble generating device according to claim 1 , further comprising an intake amount adjusting valve provided at the other end of said intake pipe. 請求項1から3の何れかの装置において,前記円形ディスクの上面の中心軸に沿って気相まで延びるシャフトを設け,前記駆動装置をシャフトの他端に取り付けてなる微細気泡発生装置。 4. The fine bubble generating device according to claim 1 , further comprising a shaft extending along the central axis of the upper surface of the circular disk to the gas phase, and the driving device attached to the other end of the shaft. 請求項の装置において,前記円形ディスク及びシャフトを覆うと共に円形ディスク下面の中央溝に臨ませる下面穴と円形ディスク外周からの放出流を吐出する吐出口とを有し且つ前記駆動装置の回転から縁切りされた保護カバーを設け,前記保護カバーの外面に沿って吸気管を配置してなる微細気泡発生装置。 5. A micro-bubble generating device according to claim 4 , further comprising a protective cover which covers the circular disk and shaft, has a bottom hole facing a central groove on the bottom surface of the circular disk, and has an outlet port for discharging the discharge flow from the outer periphery of the circular disk, and is isolated from the rotation of the drive unit, and an intake pipe is arranged along the outer surface of the protective cover. 請求項1から5の何れかの装置において,前記吸気管の他端に酸素,オゾン,窒素その他のガス発生装置を接続してなる微細気泡発生装置。 6. The fine bubble generating device according to claim 1 , further comprising a gas generating device for generating oxygen, ozone, nitrogen or other gas, connected to the other end of said intake pipe.
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