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微細気泡の生成方法及び微細気泡生成装置

国内特許コード P08A013615
整理番号 QP060056
掲載日 2008年8月22日
出願番号 特願2006-212624
公開番号 特開2008-036502
登録番号 特許第4324677号
出願日 平成18年8月3日(2006.8.3)
公開日 平成20年2月21日(2008.2.21)
登録日 平成21年6月19日(2009.6.19)
発明者
  • 城田 農
  • 真田 俊之
  • 渡部 正夫
出願人
  • 九州大学
発明の名称 微細気泡の生成方法及び微細気泡生成装置
発明の概要 【課題】微細な微細気泡を精度よく生成可能とした微細気泡の生成方法及び微細気泡生成装置を提供する。
【解決手段】液体を貯留した容器と、気体を案内して、所定位置に設けた放出口から気体を放出する導管と、この導管内の気体を加圧して放出口から気体を放出させる加圧手段とを備え、放出口を容器内の液体中に浸漬させて、微少量の気体を液体中に放出させて微細気泡を生成する微細気泡生成装置及び微細気泡の生成方法において、加圧手段では、導管内の気体を加圧した後に減圧することにより放出口から放出中の気体に付加質量力を作用させて、この付加質量力で放出口からの離脱を促して微細気泡を生成する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】昨今、船舶、医療、食品、農業、化学工業などの多岐にわたる分野において、微細気泡の利用が検討され、一部では実用化されている。微細気泡とは、現在のところ一般的な定義はないが、通常は直径が数mmよりも小さいサイズの気泡であって、直径が小さければ小さいほど望ましいと考えられている。なお、微細気泡はマイクロバブルと呼ばれることもある。このような微細気泡の生成方法としては様々な方法が提案されている。例えば、液体を移送する移送管と、この移送管内の液体に加圧気体を送り込んで気泡を生成する加圧気体供給手段と、この加圧気体供給手段で生成された気泡混じりの液体に超音波を印加する超音波印加手段を設けて、超音波によって気泡を微細化して微細気泡を生成する微細気泡の生成装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。このような微細気泡の生成方法では、微細な気泡を大量に生成することはできるが、少量の微細気泡の生成や、均一な大きさとなった微細気泡の生成を制御することは極めて困難であった。特に、微細気泡の振る舞いや特性などを理解するためには、所定の大きさの微細気泡を高い均一性をもって生成することが必要であった。そこで、所望の大きさの微細気泡を精度良く生成する方法として、スピーカのコーンの振動で生成した空気の圧力変動を利用して微細気泡を生成する方法が提案されている(例えば、非特許文献1参照。)。すなわち、この微細気泡の生成方法では、空気を案内する導管の一方の端部をスピーカのコーンの前方に配置して、コーンの振動で生成した空気の圧力変動を導管で導くとともに、導管の他方の端部近傍に設けた微小径の開口で構成した放出口から空気を圧力変動にともなって押し出させている。つまり、この微細気泡の生成方法では、空気を圧送するピストンとしてスピーカのコーンを用いているものである。なお、放出口が設けられた導管の端部は、放出口以外から空気が漏出しないように閉塞している。そして、導管は、放出口の部分を水などの液体中に浸漬させることにより、放出口から放出されて離脱した空気から単一の微細気泡を生成している。生成された微細気泡は、微細気泡自体の浮力によって水中を浮上する。ここで、スピーカには前側面に平板状の板体を装着して、スピーカの前側面部分に閉塞空間を形成しており、スピーカ側の導管の端部はこの板体に装着して、コーンで生成した圧力変動のエネルギーの散逸を抑制しながら導管内に効率よく導いている。このとき、閉塞空間には空気を適宜供給して、導管の放出口から放出された分の空気を閉塞空間内に供給している。このように、スピーカで生成した圧力変動を利用して導管から空気を押し出すことにより放出し、離脱させて微細気泡を形成することにより、コーンの振動制御が容易なことから、単一の微細気泡を発生させることができる。
【特許文献1】特開平08-230763号公報
【非特許文献1】仮屋崎 侃、逢坂 昭治,「発生気泡の制御(付加された気流速度の変動が気泡発生に与える影響)」,日本機械学会論文集,社団法人日本機械学会,2002年10月,68巻,674号,B編,p.2712-2718
産業上の利用分野 本発明は、直径が1mmよりも小さいサイズの気泡である微細気泡を液体中に生成する微細気泡の生成方法及び微細気泡生成装置に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】 液体を貯留した容器と、 気体を案内して、所定位置に設けた放出口から前記気体を放出する導管と、 この導管内の前記気体を加圧して前記放出口から前記気体を放出させる圧力変動手段を備え、前記放出口を前記容器内の前記液体中に浸漬させて、前記放出口から前記気体を前記液体中に放出させて、前記放出口から離脱させることにより微細気泡を生成する微細気泡生成装置において、 前記圧力変動手段では、気泡の発生に必要となる臨界圧力より低い所定圧力の状態とした前記導管内の前記気体を加圧して前記臨界圧力以上の高い圧力とした後に、当該導管内の気体の圧力を前記所定圧力よりも低い圧力に減圧することにより前記放出口から放出中の気体に付加質量力を作用させて、この付加質量力で前記放出口から前記微細気泡を離脱させていることを特徴とする微細気泡生成装置。
【請求項2】 前記圧力変動手段は、振動体と、この振動体の振動状態を制御する振動制御部とで構成し、 前記振動制御部は、前記振動体を振動させることにより前記導管内の気体を前記臨界圧力以上の高い圧力に加圧した後に、当該導管内の気体の圧力を前記所定圧力よりも低い圧力に減圧していることを特徴とする請求項1記載の微細気泡生成装置。
【請求項3】 前記振動体はスピーカのコーンとし、前記振動制御部は、所定波形の信号を生成する信号発生器と、この信号発生器で生成された信号に基づいて前記スピーカを駆動させる駆動振動を生成するアンプとしたことを特徴とする請求項1または2に記載の微細気泡生成装置。
【請求項4】 前記信号発生器では、前記導管内の気体を前記臨界圧力以上の高い圧力に加圧する加圧領域と、この加圧領域の後に前記導管内の気体を前記所定圧力よりも低い圧力に減圧する減圧領域と、この減圧領域の後に前記導管内の気体を再度前記所定圧力よりも低い圧力に減圧する再減圧領域を有する波形の信号を生成していることを特徴とする請求項1~3いずれか1項に記載の微細気泡生成装置。
産業区分
  • 混合分離
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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