(57)【要約】【課題】  従来のマイクロバブル発生装置のマイクロバブル出口形状は真円である。マイクロバブルの出口形状が真円であると、出口付近で大きな剪断力が発生せず、マイクロバブルの効率的な発生が期待できない。  そこで本発明は、より効率的にマイクロバブルを発生させることができるマイクロバブル発生装置を提供することを目的とする。【解決手段】  筒体と、外部から前記筒体の内部に液体を供給する液体供給口と、前記筒体に外部から気体を供給する気体供給口と、前記液体と気体とを前記筒体内部で高速旋回流とする手段と、前記高速旋回流を外部に導く通路と、この通路の先端部分に設けられた出口とを備え、この先端部分に前記出口に向かって来る高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段を設けることを特徴とする。【選択図】図１
2015223585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体と、外部から前記筒体の内部に液体を供給する液体供給口と、前記筒体に外部から気体を供給する気体供給口と、前記液体と気体とを前記筒体内部で高速旋回流とする手段と、前記高速旋回流を外部に導く通路と、この通路の先端部分に設けられた出口とを備え、この先端部分に前記出口に向かって来る高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段を設けることを特徴とするマイクロバブル発生装置。
【請求項２】
前記高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段として、前記筒体の先端部分内壁に前記高速旋回流が通って来た通路の径を部分的に拡大した径拡大部を設けたことを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項３】
前記高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段として、前記出口を中央の開口と、この中央の開口に連通し、かつ一部が重なる複数の開口により構成し、前記中央の開口を前記筒体の先端部分の通路の先端形状とし、前記複数の開口を前記筒体の先端部分の通路の径を拡げた径拡大部の先端形状としたことを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項４】
前記筒体の先端部分の通路の径を拡げた径拡大部の前記中央の開口に向かう方向を前記筒体の中心軸に対し傾斜させたことを特徴とする請求項３記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項５】
前記傾斜の方向は、前記高速旋回流が来る方向と同方向ではなく角度を持たせた方向に設定することを特徴とする請求項４記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項６】
前記高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段として、前記筒体の先端部分に前記出口に向かって来る高速旋回流を受けて、これを渦巻流とする複数枚の羽根を設けたことを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項７】
前記複数枚の羽根を前記筒体の先端部分の内壁に取付け、前記複数の羽根の間を出口としたことを特徴とする請求項６記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項８】
前記筒体の先端部分を前記筒体と別体で構成し、この別体を前記筒体の先端に着脱自在としたことを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項９】
槽と、この槽内に設置されたマイクロバブル発生装置と、外部に存在する油と洗浄液とによるエマルジョンを含む廃液又は前記槽内の液或いはその両方を前記マイクロバブル発生装置に供給する液体供給装置と、前記マイクロバブル発生装置に気体を供給する気体供給装置とを備え、前記マイクロバブル発生装置の先端部分に前記マイクロバブル発生装置の出口に向かって来る高速旋回流の速度を急速に減衰させる手段を設けて前記マイクロバブル発生装置を旋回剪断型とし、前記マイクロバブル発生装置からマイクロバブルが発生するときの剪断力によって前記出口の付近で前記液中のエマルジョンを解乳化することを特徴とするエマルジョン解乳化装置。
【請求項１０】
前記筒体の先端部分に前記高速旋回流が通って来た通路の径を部分的に拡大した径拡大部を設けたことを特徴とする請求項９記載のエマルジョン解乳化装置。
【請求項１１】
前記高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段として、前記筒体の先端部分に前記出口に向かって来る高速旋回流を受けて、これを渦巻流とする複数枚の羽根を設けたことを特徴とする請求項９記載のエマルジョンの解乳化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、マイクロバブルを効率的に発生させることができるマイクロバブル発生装置及びこれを用いたエマルジョン解乳化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  マイクロバブルは種々の用途に用いられており、マイクロバブルを効率的に発生するマイクロバブル発生装置が期待されている。現在知られているマイクロバブル発生装置は例えば特開２０１０−４２０号公報（特許文献１）に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】  特開２０１０−４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】  上記特許文献１に記載のものは、マイクロバブル発生装置のマイクロバブル出口形状が真円である。マイクロバブルの出口形状が真円であると、出口付近で大きな剪断力が発生せず、マイクロバブルの効率的な発生が期待できない。
本発明は、より効率的にマイクロバブルを発生させることができるマイクロバブル発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明のマイクロバブル発生装置は、筒体と、外部から前記筒体の内部に液体を供給する液体供給口と、前記筒体に外部から気体を供給する気体供給口と、前記液体と気体とを前記筒体内部で高速旋回流とする手段と、前記高速旋回流を外部に導く通路と、この通路の先端部分に設けられた出口とを備え、この先端部分に前記出口に向かって来る高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段を設けることを特徴とする。
また、前記高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段として、前記筒体の先端部分内壁に前記高速旋回流が通って来た通路の径を部分的に拡大した径拡大部を設けたことを特徴とする。【０００５】  前記高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段として、前記出口を中央の開口と、この中央の開口に連通し、かつ一部が重なる複数の開口により構成し、前記中央の開口を前記筒体の先端部分の通路の先端形状とし、前記複数の開口を前記筒体の先端部分の通路の径を拡げた径拡大部の先端形状としたことを特徴とする。
また、前記筒体の先端部分の通路の径を拡げた径拡大部の前記中央の開口に向かう方向を前記筒体の中心軸に対し傾斜させたことを特徴とする。【０００６】  また、前記傾斜の方向は、前記高速旋回流が来る方向と同方向ではなく角度を持たせた方向に設定することを特徴とする。
また、前記高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段として、前記筒体の先端部分に前記出口に向かって来る高速旋回流を受けて、これを渦巻流とする複数枚の羽根を設けたことを特徴とする。
また、前記複数枚の羽根を前記筒体の先端部分の内壁に取付け、前記複数の羽根の間を出口としたことを特徴とする。
さらに、前記筒体の先端部分を前記筒体と別体で構成し、この別体を前記筒体の先端に着脱自在としたことを特徴とする。【０００７】  また、本発明のマイクロバブル発生装置を用いたエマルジョン解乳化装置は、槽と、この槽内に設置されたマイクロバブル発生装置と、外部に存在する油と洗浄液とによるエマルジョンを含む廃液又は前記槽内の液或いはその両方を前記マイクロバブル発生装置に供給する液体供給装置と、前記マイクロバブル発生装置に気体を供給する気体供給装置とを備え、前記マイクロバブル発生装置の先端部分に前記マイクロバブル発生装置の出口に向かって来る高速旋回流の速度を急速に減衰させる手段を設けて前記マイクロバブル発生装置を旋回剪断型とし、前記マイクロバブル発生装置からマイクロバブルが発生するときの剪断力によって前記出口の付近で前記液中のエマルジョンを解乳化することを特徴とする。
また、前記筒体の先端部分に前記高速旋回流が通って来た通路の径を部分的に拡大した径拡大部を設けたことを特徴とする。
さらに、前記高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段として、前記筒体の先端部分に前記出口に向かって来る高速旋回流を受けて、これを渦巻流とする複数枚の羽根を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】  以上のように、本発明のマイクロバブル発生装置は、筒体の先端部分に出口に向かって来る高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段を設けることにより大きな剪断力を発生させることができ、マイクロバブルを効率的に発生させることができる。具体的手段として、筒体の先端部分の通路に径拡大部を設けたり、同先端部分に複数枚の羽根を設けるといった構造を取ることにより、マイクロバブル発生の効率化は大きくなる。
また、本発明のマイクロバブル発生装置は、エマルジョンの解乳化装置等に利用でき、有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】  本発明の実施の形態に係るマイクロバブル発生装置の断側面図である。
【図２】  同マイクロバブル発生装置の先端部分の正面図である。
【図３】  同マイクロバブル発生装置説明のための原理図である。
【図４】  同マイクロバブル発生装置説明のための図である。
【図５】  同マイクロバブル発生装置の他の実施の形態の先端部分の正面図である。
【図６】  同マイクロバブル発生装置のさらに他の実施の形態の正面図である。
【図７】  図６に示すマイクロバブル発生装置の一部を断面にして示す斜視図である。
【図８】  図６に示すマイクロバブル発生装置の断平面図である。
【図９】  図６、図７、図８に示すマイクロバブル発生装置説明のための図である。
【図１０】  同マイクロバブル発生装置のさらに他の実施の形態の断側面図である。
【図１１】  図１０のＣ−Ｃ’断面図である。
【図１２】  同マイクロバブル発生装置のさらに他の実施の形態の断側面図である。
【図１３】  図１２のマイクロバブル発生装置の一部分の正面図である。
【図１４】  同マイクロバブル発生装置を用いたエマルジョン解乳化装置の実施形態の原理図である。
【図１５】  図１４の装置の一部分の断側面図である。
【図１６】  図１４の装置の一部分の断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１０】  以下、本発明の実施の形態について図面とともに説明する。
マイクロバブルを発生させる手段として一般的に知られている方式として加圧圧縮方式と旋回剪断方式がある。本発明はマイクロバブル発生装置は旋回剪断方式を用いている。
この実施例では気液二相流旋回剪断方式を用いている。図１にマイクロバブル発生体装置の構造を示す。先端に開口を有する先端部分４を持つ先細りの円筒体１が設けられ、その内壁面に沿うように水等の液体２が液体供給口３より供給される。円筒体１は途中から先端に行くほど径が小さくなっている。そして、先端部分４は通路の径が大きくなっている部分（径拡大部）を含む複雑な形状になっている。例えば図２に示すように中央の円状の開口４ａに連通し、かつ一部が重なるように３個の円状の開口５ａ、５ｂ、５ｃが一定間隔で設けられている。【００１１】  開口５ａ、５ｂ、５ｃは円筒体１の先端部内壁に食い込んでおり、径拡大部が構成されている。図１の８はこの径拡大部の一部を示している。
つまり、前記出口を中央の開口４ａと、この中央の開口４ａに連通し、かつ一部が重なる複数の開口５ａ、５ｂ、５ｃにより構成し、中央の開口４ａを円筒体１の先端部分４の通路の先端形状とし、前記複数の開口５ａ、５ｂ、５ｃを円筒体１の先端部分４の通路の径を拡げた径拡大部の先端形状としている。径拡大部の前記出口に向かう方向は円筒体１の中心軸と平行である。
円筒体１の後端部には空気等の気体６の気体供給口７が設けられている。１は円筒体でなくてもよく筒体であればよい。また、開口５ａ、５ｂ、５ｃは円状でなくてもよく、中央開口４ａに連通しているものであればよい。個数も３個である必要はなく４個等複数個であれば良い。【００１２】  液体供給口３は円筒体１の中心軸から外れて設けられており、液体２は円筒体１の内壁に沿って流れ込むよう構成されている。液体供給口３より入った液体２は円筒体１の内壁面に沿って旋回し、図３に示すように高速の旋回流９となる。円筒体１の内径は途中から先端に行くほど径が小さくなっているので、旋回流９は円筒体１の先端に行くほど高速になる。そして遠心力により、円筒体１の円筒中心部に負圧が発生する。図４に示すように気体供給口７から供給された気体６は主にこの円筒中心部を通過する。【００１３】  液体２を水と油とのエマルジョンと仮定すると、円筒体１の内壁近くは、液体２の中の主に水２ａが通過し、この水２ａと円筒中心部を通過する気体６の間を水と油とのエマルジョン２ｂが通過する。
旋回流９を作る手段は、上述のように液体２を円筒体１の内壁面に沿って供給する手段の他に、円筒体１の後部（液体２を供給する方）に捩じれた仕切板を設けて、この仕切板で旋回流を作る手段を用いてもよい。【００１４】  つまり、比重の軽いものが、円筒中心部に集まり、竜巻状の旋回流９が形成される。旋回流は円筒体１の先端部分４に移動する。この先端部分４は内径が大きくなっている部分（径拡大部）を含んでいるため、ここで旋回流９の旋回速度が急速に低下する。
マイクロバブル発生装置が液体の入った容器に入れられているとすると、この状態で旋回流９は円筒体１の先端から噴出される。このとき円筒体１の先端の外の液体により、回転速度はさらに減衰する。このため、円筒体１内部の旋回流９の高速回転数と円筒体１の先端の外の液体に出るときときの回転数に大きな回転速度差が発生する。この回転速度差により、剪断力が発生し、渦流が連続的に剪断され、マイクロバブルが大量に効率的に発生する。【００１５】  マイクロバブル発生装置の他の実施例を図５を用いて説明する。マイクロバブル発生装置の構造は図１とほぼ同じであり、先端の構造が異なる。図５は先端部のみの正面図であり、図２と同じ名称のものは同じ番号を付しておく。
先端部分４の中央開口４ａに連通し、かつ重なるように開口５ａ、５ｂ、５ｃが設けられている。これらの開口５ａ、５ｂ、５ｃに連通する内部の通路は図２の実施例では円筒体１の中心軸に平行になっているが、図５の実施例では、前記中心軸に対し傾いており、旋回流９が入りにくい方向に傾斜している。【００１６】  円筒体１の先端部分４の通路の径を拡げた径拡大部の前記中央開口４ａに向かう方向を円筒体１の中心軸に対し傾斜させている。そして、この傾斜方向は旋回流が来る方向と同方向に設定せず、かなりの角度を持たせて旋回流が入りにくくしている。旋回流はこの部分に入ると逆回転になるので、旋回流の流速は急激に減衰することになる。
従って、開口５ａ、５ｂ、５ｃは楕円形状をしている。この実施例も径拡大部（図１の径拡大部の一部８）と同等のものが設けられる。そして、このような複雑な形状にすることにより、図１，２の実施例と同様、大きな剪断力が得られる。【００１７】  次に、マイクロバブル発生装置のさらに他の実施例に付いて、図６、７，８を用いて説明する。図１，図２のものと同じ名称のものについては同一番号を付しておく。
図６，７，８に示すように、この実施例の特徴は、先端の開口部分４に３枚の羽根１０ａ、１０ｂ、１０ｃを設けたことにある。この羽根１０ａ、１０ｂ、１０ｃは船舶に用いられているスクリューの羽根に類似した形状をしており、それぞれ独立して円筒体１にの先端部分４の内壁に取付けられている。そして、図６に示すように羽根１０ａ、１０ｂ、１０ｃの間に開口１１が形成されている。【００１８】  図７は羽根１０ａ、１０ｂ、１０ｃの斜視図を示している。図９に示すように、羽根１０ａを例にとり説明すると、円筒体１の中で作られた高速の旋回流９は羽根１０ａに当たり、この羽根１０ａの部分で渦巻流１２となり流速は急激に小さくなる。従って、このマイクロバブル発生装置が液体の入った容器に入れられているとすると、液体に出るときの流速と円筒体１内部の高速の旋回流の流速とに大きな差ができ、この結果大きな剪断力が生じて、マイクロバブルが効率う的に発生する。そして、スクリュー状の羽根１０ａ、１０ｂ、１０ｃを用いているので高速旋回流の流速を急激に落とすことができる。羽根１０ａ、１０ｂ、１０ｃは複数枚例えば４枚、５枚でも良い。【００１９】  マイクロバブル発生装置の他の実施例を図１０，図１１により説明する。図１、図２と同一名称については同一番号を付して説明する。円筒体１に液体供給口３と気体供給口７が設けられている。円筒体１の中間に中央孔１３を持つ仕切壁１４が設けられ、中央孔１３と円筒体１の出口孔１５との間に円筒体１の中央孔１３を通ってきた高速の旋回流を急速減衰させる複数の減衰板１６が設けられている。この減衰板１６により旋回流の速度は減衰し、図１、図２の場合と同様の状態が起こる。【００２０】  マイクロバブル発生装置のさらに他の実施例を図１２，図１３により説明する。この実施例は円筒体１の先端部分４を複雑な形状に加工する替わりに先端にリング１７を設けたものである。このリング１７の形状は図１３に示すように中央に出口孔１８とその周囲に複数の連通孔１９を設けたものであり、この特殊な形状により、この部分で旋回流の速度は減衰し、図１、図２の場合と同様の状態が起こる。このリング１７は円筒体１に着脱自在とする。
図１、図２、図５、図６、図７、図８の実施例の場合でも、図１２、図１３の場合と同様、円筒体１の先端部分４を円筒体１とは別体にして、この別体を円筒体の先端に着脱自在としてもよい。【００２１】  以上のように、種々の実施例を示したが、要は円筒体１の先端部分４に高速旋回流の流速を急激に減衰させる手段を設けることにより、従来の単に円形の出口から高速旋回流が出るものと比較し、大きな剪断力を発生させることができる。この結果、より効率的にマイクロバブルを大量に発生させることができる。【００２２】  次に、本発明のマイクロバブル発生装置を用いたエマルジョンの解乳化装置について説明する。
洗浄液で加工された製品を洗浄した液は、基本的には水と油できたエマルジョンを含んでおり、このエマルジョンが増加してくると洗浄液としての効果が劣化する。【００２３】  図１４に於いて、２０はエマルジョン解乳化装置の槽である。この槽は仕切り壁２１ａ，２１ｂにより三個の部屋２２ａ，２２ｂ，２２ｃに分離されている。部屋２２ａ，２２ｂ，２２ｃは完全に分離されておらず、部屋２２ａと２２ｂは上方で，部屋２２ｂと２２ｃは下方で繋がっている。部屋２２ａの下方にはマイクロバブル発生装置２３が設置されている。このマイクロバブル発生装置２３にはエアーポンプ２４から空気２４ａが供給されている。実施例では空気を用いたが窒素ガスなどの気体を用いてもよい。【００２４】  マイクロバブル発生装置２３にはさらに、槽２５に貯められた廃液２６がポンプ２７を介して供給されている。廃液２６は洗浄液で加工された製品を洗浄した液であり基本的には洗浄液（水と界面活性剤を含む）と油できたエマルジョンを含んでおり、このエマルジョンが増加してくると洗浄液としての効果が劣化する。
同時に部屋２２ｃに設置された取出口２８から槽２０の液２９がポンプ３０で吸い出されマイクロバブル発生装置２３に供給されている。この液３１の供給は廃液２６と液２９の両方、廃液２６のみ、液２９のみの三通りが考えられる。図１４はエマルジョンを解乳化し、相互に親和性のない少なくとも２種類の液Ａ，Ｂに分離した状態を示している。例えば液Ａは油、液Ｂは洗浄液であるが、液Ｂは完全に洗浄液だけではなく、油を含んだエマルジョンを含んでいる。【００２５】  液Ａは液Ｂよりも比重が軽いので上方に位置する。この液Ａは壁２１ａの上を越えて部屋２２ａから部屋２２ｂに入る。そして、取出口３２ａから外部に取出される。取出された液Ａは槽３３に貯められる。また、部屋２２ｃにも取出口３２ｂが設けられ、ここから取出された液Ｂは槽３４に貯められる。取出口３２ａ，３２ｂは図１５、図１６に示すように取出口３２ａ，３２ｂは液Ａ，液Ｂがオーバーフローするように構成されている。液の取出手段は他の手段でも良い。槽２０で減少した液は廃液２６が供給されていることで補われる。
エマルジョン中の油に界面活性剤が吸着し水と新和する状態になっている。この状態で上記の剪断力がエマルジョンに働くと、油から界面活性剤が離された状態になり、同時に微小な気泡つまりマイクロバブル３５が発生する。つまりマイクロバブル３５が発生するときに大きな剪断力が発生する。分離した油はこのマイクロバブル３５の表面に吸着してマイクロバブル３５とともに浮上し図１４の状態になる。マイクロバブル３５は外気と混じり合って消滅する。
【産業上の利用可能性】
【００２６】  本発明のマイクロバブル発生装置は、エマルジョン解乳化装置、廃液となった洗浄液を再生させる再生装置等に用いて有用である。
【符号の説明】
【００２７】１：円筒体
２：液体
２ａ：水
２ｂ：エマルジョン
３：液体供給口
４：先端部分
４ａ：開口
５ａ、５ｂ、５ｃ：開口
６：気体
７：気体供給口
８：径拡大部の一部
９：旋回流
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：羽根
１１：開口
１２：渦巻流
１３：中央孔
１４：仕切壁
１５：出口孔
１６：減衰板
１７：リング
１８：出口孔
１９：連通孔
２０、２５、３３，３４：槽
２１ａ，２１ｂ：仕切り壁
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ：部屋
２３：マイクロバブル発生装置
２４：エアーポンプ
２４ａ：空気
２６：廃液
２７，３０：ポンプ
２８：取出口
２９：液
３１：液
３２ａ，３２ｂ：取出口
【図１】
2015223585.tif 000003
【図２】
2015223585.tif 000004
【図３】
2015223585.tif 000005
【図４】
2015223585.tif 000006
【図５】
2015223585.tif 000007
【図６】
2015223585.tif 000008
【図７】
2015223585.tif 000009
【図８】
2015223585.tif 000010
【図９】
2015223585.tif 000011
【図１０】
2015223585.tif 000012
【図１１】
2015223585.tif 000013
【図１２】
2015223585.tif 000014
【図１３】
2015223585.tif 000015
【図１４】
2015223585.tif 000016
【図１５】
2015223585.tif 000017
【図１６】
2015223585.tif 000018