專(zhuān)利名稱(chēng)：微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使微細(xì)氣泡從河川、池塘、沼澤、海中的魚(yú)塘等對(duì)象水域的底 部擴(kuò)散的裝置以及方法。
背景技術(shù)：
公知微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置是使微細(xì)氣泡混入例如自來(lái)水中、河)ι丨水中而增加溶解氧 量從而凈化水的裝置。微細(xì)氣泡例如是直徑為Irnm以下的氣泡，微細(xì)氣泡的比表面積較大， 在水中的停留時(shí)間較長(zhǎng)，并且在水中的擴(kuò)散性?xún)?yōu)異。充分利用該微細(xì)氣泡的性質(zhì)能夠凈化 生活用水、河川水，并且能夠應(yīng)用在所有與漁業(yè)相關(guān)的領(lǐng)域等較寬的領(lǐng)域中。作為上述用于產(chǎn)生微細(xì)氣泡的裝置，本發(fā)明人提出了這樣的裝置使轉(zhuǎn)盤(pán)在液體 中高速旋轉(zhuǎn)而在液體中產(chǎn)生高速液流和負(fù)壓狀態(tài)，利用該負(fù)壓將氣體引入到液體中而形成 氣泡混合液流，再使該氣泡混合液流撞到網(wǎng)狀構(gòu)件上而將氣泡細(xì)分化，從而在液體中產(chǎn)生 微細(xì)氣泡(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。采用該裝置，能夠穩(wěn)定地產(chǎn)生在液體中的停留時(shí)間較長(zhǎng)的微 細(xì)氣泡。
作為用于使上述那樣產(chǎn)生的微細(xì)氣泡擴(kuò)散到河川、沼澤、池塘、海中的魚(yú)塘等比較 廣闊且水深在數(shù)m以上的對(duì)象水域的整個(gè)范圍內(nèi)的方法，可以采用下述方法。(1)在對(duì)象水域的底部附近設(shè)置專(zhuān)利文獻(xiàn)1的微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置的轉(zhuǎn)盤(pán)，使該轉(zhuǎn) 盤(pán)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生微細(xì)氣泡，使該微細(xì)氣泡混合在水中。(2)使設(shè)在陸地上的槽的內(nèi)部產(chǎn)生微細(xì)氣泡而制作微細(xì)氣泡混合液，利用泵等將 該微細(xì)氣泡混合液經(jīng)過(guò)延伸到對(duì)象水域的底部附近的送水管送入對(duì)象水域的底部。但是，在上述(1)的方法中，在對(duì)象水域的水深為數(shù)m以上的情況下，必須也相應(yīng) 地加長(zhǎng)轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度，但很難使那樣長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)。另外，在上述(2)的方法 中，在微細(xì)氣泡混合液通過(guò)泵的葉輪時(shí)，多個(gè)氣泡會(huì)合為一體，從而無(wú)法發(fā)揮微細(xì)氣泡的特 性。另一方面，也提出了將加壓后的氣體經(jīng)過(guò)陶瓷等多孔質(zhì)體送入到液體中從而產(chǎn)生 微細(xì)氣泡的裝置。但是，在使用該裝置的情況下，若將多孔質(zhì)體設(shè)在靠近水底的地方，則必 須以超過(guò)水壓的壓力輸送加壓氣體，從而必須設(shè)置高輸出的壓縮機(jī)等，能量消耗大且裝置 變得大型化。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特許第3958346號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題做成的，其目的在于提供一種能夠以比較小的動(dòng)力使微細(xì) 氣泡在整個(gè)對(duì)象水域中擴(kuò)散的裝置以及方法。本發(fā)明的微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置包括配置在要使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的對(duì)象水域的水面 上或其附近的氣泡混合槽、自該氣泡混合槽向上述對(duì)象水域的底部方向延伸的送水管、用 于向上述氣泡混合槽供給水的供水部件、使微細(xì)氣泡混合在上述氣泡混合槽內(nèi)的水中的部件，使上述氣泡混合槽的水位高于上述對(duì)象水域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽經(jīng)過(guò) 上述送水管流向上述對(duì)象水域的底部方向的水流，使氣泡混合水搭乘該水流向上述水域的 底部方向輸送而使微細(xì)氣泡擴(kuò)散。利用供水部件將水供給到氣泡混合槽中而使氣泡混合槽內(nèi)的水的水位高于對(duì)象 水域的水位從而施加勢(shì)能，由此能夠使氣泡混合槽內(nèi)的水經(jīng)過(guò)送水管向?qū)ο笏虻牡撞糠?向(下方)流動(dòng)。然后，使在氣泡混合槽內(nèi)混合在水中的微細(xì)氣泡搭乘該液流，從而使該微 細(xì)氣泡移動(dòng)至對(duì)象水域的底部附近，在對(duì)象水域的底部附近擴(kuò)散到對(duì)象水域內(nèi)。采用該裝 置，能夠以比較小的動(dòng)力形成自對(duì)象區(qū)域的上方流向下方的水流，從而能夠保持微細(xì)氣泡 的直徑較小地使該微細(xì)氣泡擴(kuò)散到對(duì)象區(qū)域的底部附近。特別是相比利用泵加壓輸送氣泡 混合水的情況，能夠以很小的動(dòng)力保持微細(xì)氣泡的直徑不變地使該微細(xì)氣泡擴(kuò)散到對(duì)象水 域內(nèi)。另外，這里所說(shuō)的微細(xì)氣泡是指直徑為數(shù)百或數(shù)十μ m數(shù)量級(jí)以下且在水中的上 升速度較慢的氣泡。另外，當(dāng)然這里所說(shuō)的“對(duì)象水域的底部附近”是指欲使氣泡擴(kuò)散的水 域的底部附近(例如在距離海底深度為50m的海水中欲使氣泡擴(kuò)散的區(qū)域深度為20m以上 的情況下為20m附近)，并非指該水域的物理定義上的底部(海底、湖底等地基)。另外，自 送水管的下端流出的水因慣性而在一定程度上下沉，因此有時(shí)也可以使送水管的長(zhǎng)度比對(duì) 象水域的底部深度小。在本發(fā)明中，上述供水部件包括自上述氣泡混合槽向下方突出的供水管和與該供 水管相連接的水中泵，能夠利用上述水中泵自上述供水管將上述對(duì)象水域內(nèi)的水汲取到上 述氣泡混合槽中。在該情況下，能夠?qū)馀莼旌喜?、送水管和供水管組裝成1個(gè)單元。在使該單元具 有移動(dòng)功能時(shí)，例如能夠一邊使單元移動(dòng)一邊使微細(xì)氣泡在河川、湖沼等廣闊的對(duì)象水域 內(nèi)自動(dòng)擴(kuò)散。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選相接近地并列設(shè)置上述送水管和供水管，上述氣泡混合槽 的水平截面形狀為將上述送水管和供水管的水平截面連接起來(lái)的形狀。在氣泡混合槽中有多余的水時(shí)，水有時(shí)會(huì)滯留在該氣泡混合槽中或引起湍流而不 能形成期望的水流，因此優(yōu)選在氣泡混合槽的截面上不存在除了連接送水管和供水管的截 面的部分以外的部分。優(yōu)選在送水管內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生湍流。這里，湍流是指流動(dòng)的紊亂、漩渦或 渦流等，是指沿流動(dòng)的宏觀(macro)前進(jìn)方向的平靜的流動(dòng)之外的流動(dòng)。之所以?xún)?yōu)選在送 水管中不會(huì)產(chǎn)生湍流，是因?yàn)樵诖嬖谕牧鲿r(shí)，好不容易混合而成的微細(xì)氣泡彼此碰撞而合 為一體，因合為一體而變大了的氣泡容易浮起。水的流動(dòng)方式優(yōu)選是不引發(fā)上述那樣的微 細(xì)氣泡的合體現(xiàn)象、如同使微細(xì)氣泡混合流在送水管內(nèi)平靜地下沉的方式。從該觀點(diǎn)出發(fā)， 優(yōu)選送水管內(nèi)的水流速度為0. lm/sec左右以下。在本發(fā)明中，能在上述供水管的側(cè)面開(kāi)設(shè)有多個(gè)供水口，且能在上述供水管的下 端部連接上述水中泵。并且，在使水中泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，自供水管側(cè)面的供水口將對(duì)象水域中的水 弓丨入到該供水管內(nèi)，從而使供水管內(nèi)的水位上升而將該水汲取到氣泡混合槽內(nèi)。也就是說(shuō)， 利用在供水管中形成的由水中泵驅(qū)動(dòng)形成的水流、利用伯努利定理效應(yīng)使供水管內(nèi)的靜壓 比周?chē)?，從而使水自供水管的外部?jīng)過(guò)供水口流入到該供水管內(nèi)(文丘里效應(yīng))。在該情 況下，能在供水管、氣泡混合槽、送水管內(nèi)形成湍流、渦旋較少的水流，使氣泡混合水搭乘該水流輸送到對(duì)象區(qū)域的底部附近而使微細(xì)氣泡擴(kuò)散，因此能夠保持微細(xì)氣泡的直徑較小地 使氣泡在對(duì)象水域的底部附近擴(kuò)散。另外，還能夠以比較小的動(dòng)力使大量的水流動(dòng)。另外， 通過(guò)使用水中泵，能夠縮短用于輸送水的流路從而能夠減小動(dòng)力。另外，供水管的供水口的位置只要是能產(chǎn)生上述文丘里效應(yīng)的位置即可，并不限 定于供水管側(cè)面。另外，供水口的數(shù)量也不限定于多個(gè)。本發(fā)明的另一微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置包括配置在要使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的對(duì)象水域的水 面上或其附近的氣泡混合槽、自該氣泡混合槽向上述對(duì)象水域的底部方向延伸的送水管、 用于向上述槽供給水的供水部件、使微細(xì)氣泡混合在上述氣泡混合槽內(nèi)的水中的部件，使 上述氣泡混合槽的水位高于上述對(duì)象水域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽經(jīng)過(guò)上述送 水管流向上述對(duì)象水域的底部方向的水流，使氣泡混合水搭乘該水流向上述水域的底部方 向輸送而使微細(xì)氣泡擴(kuò)散，上述供水部件包括自上述氣泡混合槽向下方突出且開(kāi)設(shè)有供水 口的供水管和用于在該供水管的中心部形成朝上的中心水流的部件，利用由該中心水流產(chǎn) 生的文丘里效應(yīng)將對(duì)象水域的水自上述供水管的供水口引入到該供水管內(nèi)，從而使該供水 管內(nèi)的水位上升而將水汲取到上述氣泡混合槽內(nèi)。采用本發(fā)明，由于利用文丘里效應(yīng)將對(duì)象水域中的水自供水管的供水口引入到該 供水管內(nèi)，因此能夠?qū)⑾喈?dāng)于水中泵的實(shí)際流量的數(shù)倍流量的水汲取到氣泡混合槽內(nèi)。另 外，在供水管中產(chǎn)生能夠維持管內(nèi)所有水的狀態(tài)不變地抽起這些水的那樣的流動(dòng)。在氣泡 混合槽內(nèi)的水位因供水管內(nèi)的水流增多而上升時(shí)，氣泡混合槽內(nèi)的水流向送水管，然后經(jīng) 過(guò)該送水管流向下方。通過(guò)使微細(xì)氣泡混入在該流動(dòng)中，能夠?qū)⒒旌嫌形⒓?xì)氣泡的水輸送 至對(duì)象水域的底部附近。在本發(fā)明的微細(xì)氣泡擴(kuò)散方法中，在要使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的對(duì)象水域的水面上或其 附近配置氣泡混合槽，向該氣泡混合槽中供水而使氣泡混合槽內(nèi)的水的水位高于上述對(duì)象 水域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽流向上述對(duì)象水域的底部附近的水流，使氣泡混 合水搭乘該水流向上述水域的底部附近輸送而使微細(xì)氣泡擴(kuò)散。在本發(fā)明的另一微細(xì)氣泡擴(kuò)散方法中，在要使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的對(duì)象水域的水面上 或其附近配置氣泡混合槽，在該氣泡混合槽內(nèi)使微細(xì)氣泡混合在水中，向該氣泡混合槽內(nèi) 供水而使氣泡混合槽內(nèi)的水位高于上述對(duì)象水域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽流向 上述對(duì)象水域的底部附近的水流，使氣泡混合水搭乘該水流向上述水域的底部附近輸送而 使微細(xì)氣泡擴(kuò)散，其中，預(yù)先設(shè)有自上述氣泡混合槽向下方突出且開(kāi)設(shè)有供水口的供水管 和用于在該供水管的中心部形成朝上的中心水流的部件，利用由該中心水流產(chǎn)生的文丘里 效應(yīng)自上述供水管的供水口將對(duì)象水域中的水引入到該供水管內(nèi)，從而使該供水管內(nèi)的水 的水位上升而將該水汲取到上述氣泡混合槽內(nèi)。根據(jù)上述說(shuō)明清楚可知，采用本發(fā)明，通過(guò)利用供水部件將水供給到氣泡混合槽 中而使氣泡混合槽內(nèi)的水位高于對(duì)象水域的水位從而施加勢(shì)能，能夠形成自氣泡混合槽經(jīng) 過(guò)送水管流向?qū)ο笏蛳路降乃?。由于能夠以比較小的動(dòng)力向氣泡混合槽內(nèi)供水，因此 能夠以很小的動(dòng)力使微細(xì)氣泡自對(duì)象水域的底部附近擴(kuò)散到對(duì)象水域中。


圖1是示意性地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置的圖。
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圖2是圖1的微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置的俯視圖。
圖3是表示微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置的試制品的照片。
圖4是用于說(shuō)明微細(xì)氣泡擴(kuò)散狀態(tài)的照片。
圖5是用于說(shuō)明微細(xì)氣泡擴(kuò)散狀態(tài)的照片。
圖6是用于說(shuō)明微細(xì)氣泡擴(kuò)散狀態(tài)的照片。
圖7是用于說(shuō)明微細(xì)氣泡擴(kuò)散狀態(tài)的照片。
圖8是用于說(shuō)明微細(xì)氣泡擴(kuò)散狀態(tài)的照片。
圖9是用于說(shuō)明微細(xì)氣泡擴(kuò)散狀態(tài)的照片。
圖10是表示供水管的供水口被封閉后的狀態(tài)的照片。
圖11是說(shuō)明封閉了供水管的供水口的情況下的微細(xì)氣泡擴(kuò)散狀態(tài)的照片。
圖12是說(shuō)明封閉了供水管的供水口的情況下的微細(xì)氣泡擴(kuò)散狀態(tài)的照片。
圖13是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置的另一例的圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是示意性地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置的圖。圖2是圖1的微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置的俯視圖。圖3是用于說(shuō)明圖1的微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置的送水管下端附近的構(gòu)造的圖。如圖1所示，微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置1具有用于貯存要使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的對(duì)象水域內(nèi) 的水的氣泡混合槽2。將該氣泡混合槽2配置在對(duì)象水域的水面上或其附近，俯視形狀為后 述的圖2所示的葫蘆形狀。在氣泡混合槽2的底面設(shè)有向下方延伸的送水管3。送水管3的長(zhǎng)度是從氣泡混 合槽2的底面到對(duì)象水域的底面附近的長(zhǎng)度。此外，在氣泡混合槽2的底面，與送水管3并 列地設(shè)有向下方延伸的供水管4。供水管4的長(zhǎng)度比送水管3短。如圖2所示，相接近地并 列設(shè)置送水管3和供水管4，氣泡混合槽2的水平截面形狀為將送水管3和供水管4的水平 截面連接起來(lái)而成的葫蘆形狀。另外，在圖1、圖2中，在送水管3與供水管4之間設(shè)有些許 空隙，但兩者也可以接觸。在供水管4的側(cè)面開(kāi)設(shè)有多個(gè)供水口 5。另外，如圖3所示，供水管4的下端被底 板4a封閉，且在該底板4a的中央開(kāi)設(shè)有開(kāi)口 4b。在底板4a上安裝有水中泵6 (水中泵的 詳細(xì)規(guī)格見(jiàn)后述的實(shí)施例)。水中泵6具有收容有電動(dòng)機(jī)的箱狀的外殼6a，在外殼6a的側(cè) 面形成有供水口 6b，在外殼6a的上表面形成有向上方突出的排出口 6c。水中泵6借助密 封件7安裝在供水管4的底板4a上，排出口 6c自底板4a的開(kāi)口 4b突出到供水管4內(nèi)。在使水中泵6運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如圖3所示，在供水管4的中央部產(chǎn)生自供水管4的下端向 上方流動(dòng)的水流。利用由該水流產(chǎn)生的伯努利定理效應(yīng)使供水管4內(nèi)的靜壓低于供水管4 周?chē)膲毫Γ瑥亩顾怨┧?的外部經(jīng)過(guò)供水口 5流入到供水管4的內(nèi)部(文丘里效 應(yīng))。利用上述作用將對(duì)象水域中的水自供水管4側(cè)面的供水口 5引入(吸入)到該供水 管內(nèi)，從而供水管4內(nèi)的水位上升而將對(duì)象水域中的水汲取到氣泡混合槽2內(nèi)。另外，需要 調(diào)整水中泵6的容量與供水管4的直徑以及長(zhǎng)度、供水口 5的大小、位置等的關(guān)系以能夠產(chǎn) 生上述引入動(dòng)作(吸入動(dòng)作)，在后述的實(shí)施例中將會(huì)說(shuō)明該關(guān)系的一例。
在氣泡混合槽2中設(shè)有微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置10，在氣泡混合槽2內(nèi)的液體中產(chǎn)生微 細(xì)氣泡從而形成氣泡混合水。另外，例如可以使用上述日本特許第3958346號(hào)公報(bào)所述的 裝置作為微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置。下面，說(shuō)明該微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置的具體例。微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置包括電動(dòng)機(jī)；被電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸；安裝在旋轉(zhuǎn)軸前 端的轉(zhuǎn)盤(pán)；留有空間地包圍旋轉(zhuǎn)軸外周且具有氣體導(dǎo)入口的筒體；安裝在筒體的前端部上 且隔開(kāi)間隙地包圍轉(zhuǎn)盤(pán)的外周緣的凸緣；自凸緣周?chē)蚯把由斓卦O(shè)置的筒狀的網(wǎng)狀構(gòu)件。通過(guò)使轉(zhuǎn)盤(pán)在液體中旋轉(zhuǎn)，利用離心力使轉(zhuǎn)盤(pán)下表面的液體向外方流動(dòng)，利用該 液體的流動(dòng)一邊自轉(zhuǎn)盤(pán)與凸緣之間的間隙吸出筒體內(nèi)的氣體一邊使該氣體與液體混合而 形成氣泡混合液流，使該氣泡混合液流撞到網(wǎng)狀構(gòu)件上而在通過(guò)該網(wǎng)狀構(gòu)件的同時(shí)將氣泡 細(xì)分化。另外，網(wǎng)狀構(gòu)件是篩眼網(wǎng)，其開(kāi)口尺寸為50 500目，優(yōu)選為100 400目。另外， 網(wǎng)狀構(gòu)件是重疊的多個(gè)篩眼網(wǎng)。參照

該微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置的詳細(xì)構(gòu)造。圖4是用于說(shuō)明微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的一例的圖，圖4(A)是剖視圖，圖4(B) 是局部剖視圖。微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置10包括電動(dòng)機(jī)12、被電動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸14、安裝 在旋轉(zhuǎn)軸14的前端的轉(zhuǎn)盤(pán)15。微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置10還包括留有空間地包圍旋轉(zhuǎn)軸14的 外周的筒體16、設(shè)于筒體16的前端且隔開(kāi)間隙地包圍轉(zhuǎn)盤(pán)15的外周緣的筒狀的網(wǎng)狀構(gòu)件 20。旋轉(zhuǎn)軸14借助聯(lián)軸器(coupling) 13與電動(dòng)機(jī)12的輸出軸12a相連結(jié)。在旋轉(zhuǎn) 軸14的前端安裝有轉(zhuǎn)盤(pán)15。轉(zhuǎn)盤(pán)15是越向前端越尖的較薄的圓錐狀構(gòu)件。該轉(zhuǎn)盤(pán)15的 朝向電動(dòng)機(jī)12的面為平面，周緣的邊緣被加工的很尖。利用螺紋接合、粘接劑等方式將轉(zhuǎn) 盤(pán)15安裝在旋轉(zhuǎn)軸14的前端上。在電動(dòng)機(jī)12與轉(zhuǎn)盤(pán)15之間安裝有留出空間地包圍旋轉(zhuǎn)軸14的筒體16。筒體16 是具有與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸14同軸的軸孔16a的構(gòu)件，筒體16包括覆蓋電動(dòng)機(jī)12的基部17、 沿旋轉(zhuǎn)軸14延伸的中央部18、向外方突出的前端凸緣部19?？梢苑謩e獨(dú)立地制作各部分 構(gòu)件而將它們組裝起來(lái)，也可以一體地制作各部分構(gòu)件。在中央部18的靠近基部(靠近電動(dòng)機(jī)12)的部分上開(kāi)設(shè)有氣體導(dǎo)入口 18a。借助 該氣體導(dǎo)入口 18a連通筒體16的外部和軸孔16a的內(nèi)部。前端凸緣部19為較短的圓柱狀 部分，嵌合固定在中央部18的前端。前端凸緣部19的前端面19a是中央凹陷地呈錐狀傾 斜的形狀。在該前端面19a與轉(zhuǎn)盤(pán)15之間形成有空間。另外，如圖4(B)所示，在前端凸緣 部19的前端的外周緣與轉(zhuǎn)盤(pán)15的外周緣之間空有間隙d。由于本發(fā)明的微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝 置是小型機(jī)器，所以?xún)?yōu)選間隙d的寬度為Imm以下。從減小混入氣泡的尺寸的觀點(diǎn)出發(fā)，也 優(yōu)選間隙d是較小的尺寸。另外，在大型的微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置中，優(yōu)選間隙d為5 IOmm 左右以下的盡量小的尺寸。另外，也可以在氣體導(dǎo)入口 18a連接各種氣體源。在前端凸緣部19的周?chē)匝由斓角岸送咕壊?9的前方的方式安裝有筒狀的網(wǎng) 狀構(gòu)件20。筒狀的網(wǎng)狀構(gòu)件20例如由重疊成3層的筒狀的篩眼網(wǎng)21a、21b、22c構(gòu)成。各篩眼網(wǎng)的優(yōu)選的開(kāi)口尺寸為50 500目，更優(yōu)選為100 400目。接下來(lái)，說(shuō)明該微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置的動(dòng)作。圖5是用于說(shuō)明微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置的使用狀態(tài)的圖。首先，將裝置10的轉(zhuǎn)盤(pán)15保持在下方，然后將轉(zhuǎn)盤(pán)15沉入水中。此時(shí)，筒體16的 空氣導(dǎo)入口 18a在水面上。由于在轉(zhuǎn)盤(pán)15與筒體1的前端凸緣部19之間空有較小的間隙 d，因此液體自該間隙d流入到筒體16的軸孔16a內(nèi)。然后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)12而使旋轉(zhuǎn)軸14 旋轉(zhuǎn)，從而使轉(zhuǎn)盤(pán)15旋轉(zhuǎn)。于是，利用轉(zhuǎn)盤(pán)15的離心力使位于該轉(zhuǎn)盤(pán)15附近的液體高速 流向外方。由此，轉(zhuǎn)盤(pán)15與凸緣前端面19a之間的空間成為負(fù)壓，若使轉(zhuǎn)盤(pán)15繼續(xù)旋轉(zhuǎn)， 則在軸孔16a內(nèi)將不會(huì)有水。結(jié)果，空氣被連續(xù)地自筒體16的空氣導(dǎo)入口 18a引入到筒體 的軸孔16a內(nèi)。被引入到軸孔16a內(nèi)的空氣自轉(zhuǎn)盤(pán)15與前端凸緣部19之間的間隙d向外方流出。 此時(shí)，空氣與高速流動(dòng)著的液流混合而形成氣泡混合液流。該氣泡混合液流撞到配置于前 端凸緣部19周?chē)木W(wǎng)狀構(gòu)件20并通過(guò)該構(gòu)件。此時(shí)，氣泡混合液流利用轉(zhuǎn)盤(pán)15的高速旋 轉(zhuǎn)而以相當(dāng)快的速度撞到網(wǎng)狀構(gòu)件20。網(wǎng)狀構(gòu)件20如上所述由3層篩眼網(wǎng)21制成，因此， 氣泡被所通過(guò)的內(nèi)側(cè)的篩眼網(wǎng)21a到外側(cè)的篩眼網(wǎng)21c的每層篩眼網(wǎng)21細(xì)分化，最終形成 為非常微細(xì)的氣泡。另外，由于轉(zhuǎn)盤(pán)15是以高速旋轉(zhuǎn)的，因此，利用離心力產(chǎn)生的氣泡混合 液流也以相當(dāng)快的速度呈螺旋狀旋轉(zhuǎn)，但每次撞到網(wǎng)狀構(gòu)件21時(shí)速度都會(huì)變慢。因此，不 會(huì)出現(xiàn)漩渦、液面涌起等液體的湍流現(xiàn)象，能夠持續(xù)使微細(xì)的氣泡自網(wǎng)狀構(gòu)件20均勻地向 所有方向擴(kuò)散。接下來(lái)，參照?qǐng)D1說(shuō)明該微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置1的作用。這里，說(shuō)明使氣泡混合槽2漂浮在對(duì)象水域中地使用的例子。當(dāng)使氣泡混合槽2漂 浮在對(duì)象水域中時(shí)，對(duì)象水域中的水自送水管3的下端、供水管4的供水口 5流入該管內(nèi)， 在氣泡混合槽2內(nèi)也積存有水。然后，在使安裝在供水管4上的水中泵6運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如上所述 對(duì)象水域中的水被自供水管4側(cè)面的供水口 5引入到該供水管內(nèi)，從而供水管內(nèi)的水位上 升而將對(duì)象水域中的水汲取到氣泡混合槽2內(nèi)。結(jié)果，氣泡混合槽2內(nèi)的水位H 1上升，高 于對(duì)象水域的水位H2。若使水中泵6繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，水被繼續(xù)汲取到氣泡混合槽2內(nèi)，但水不會(huì) 繼續(xù)積存在氣泡混合槽2內(nèi)，而是利用氣泡混合槽2內(nèi)的水的勢(shì)能使該水在槽內(nèi)流向送水 管3，經(jīng)過(guò)送水管3流向下方。此時(shí)，從氣泡混合槽2的平面形狀觀察，在氣泡混合槽2中除 了送水管3和供水管4之外基本沒(méi)有其他空間，所以槽內(nèi)的水不會(huì)停留或發(fā)生湍流。于是， 形成如圖1中的箭頭所示的自供水管4流向氣泡混合槽2、送水管3的水流。上述利用該水中泵和供水口引入水的操作在技術(shù)上的意義如下所述。第一，由于供給來(lái)的水的流動(dòng)幾乎不產(chǎn)生湍流、渦旋等(如同不產(chǎn)生湍流地直接 抽起供水管內(nèi)的水的感覺(jué))，因此，在氣泡混合槽內(nèi)也幾乎不會(huì)產(chǎn)生湍流，利用微細(xì)氣泡混 合部件混合微細(xì)氣泡而成的水被保持微細(xì)氣泡的直徑較小地經(jīng)過(guò)送水管輸送到水底。第二，由于能夠供給相當(dāng)于水中泵的送水量的數(shù)倍的水，因此能夠以小動(dòng)力、低設(shè) 備費(fèi)用處理比較大量的水(實(shí)施例及其數(shù)據(jù)見(jiàn)后述)。并且，當(dāng)在氣泡混合槽2內(nèi)的水中利用微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置10產(chǎn)生微細(xì)氣泡時(shí)，混 合有微細(xì)氣泡的水搭乘該水流經(jīng)過(guò)送水管3而被輸送到下方，然后自該管3的下方開(kāi)口擴(kuò) 散到對(duì)象水域的底面附近。
另外，也可以在氣泡混合槽2上設(shè)置漂浮部件而使氣泡混合槽2漂浮在對(duì)象水域 中。此外，若在上述那樣的氣泡混合槽2上設(shè)置移動(dòng)部件而使該氣泡混合槽2能夠在對(duì)象 水域中移動(dòng)，則能夠使微細(xì)氣泡在更廣闊的對(duì)象水域中自動(dòng)擴(kuò)散。另外，也可以在送水管3 的前端設(shè)置沿水底延伸的附屬送水管。若在該送水管的側(cè)面設(shè)置送水口，能夠自該送水口 產(chǎn)生微細(xì)氣泡。根據(jù)對(duì)象水域的規(guī)模適當(dāng)選擇氣泡混合槽2的容積、送水管3、供水管4的尺寸、水 中泵6的性能。實(shí)施例接下來(lái)，說(shuō)明利用圖1的微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置的試制品實(shí)際使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)。圖6是表示微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置的試制品的照片。該微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置的各部分尺寸、規(guī)格如下所述。氣泡混合槽2 (照片上部的不銹鋼制部分)長(zhǎng)350mm、深230mm、容積20升；送水管3 (照片右側(cè)的纏繞有紅帶的透明的丙烯制筒)直徑200mm、長(zhǎng)870mm ；供水管4 (照片左側(cè)的灰色的聚氯乙烯制筒)直徑120mm、長(zhǎng)500mm ；在該供水管4的側(cè)面開(kāi)設(shè)有多個(gè)供水口 5。水中泵6(安裝在供水管4下端的黑色泵)(RI0 · Powerhead, Rio3100(商品 名、KAMIHATA FISHINDUSTORY GROUP 制))規(guī)格是，最大流出量55 升 /min(50Hz)、 57 升 /min(60Hz)、最大揚(yáng)程:290cm(50Hz)、290cm(60Hz)、電壓100V、功耗55W(50Hz)、 64ff(60Hz)。排出口的直徑為22mm、長(zhǎng)度為22mm。使用上述的微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝氣泡擴(kuò)置作為微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置10。使用本實(shí)施例的裝置說(shuō)明使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的狀態(tài)。圖7 圖9是用于說(shuō)明微細(xì)散狀態(tài)的照片。作為要使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的對(duì)象水域，準(zhǔn)備直徑為400mm、高度為1000mm、容量為 115升的水槽(在各照片中是外側(cè)的透明的丙烯制槽)。首先，在水槽內(nèi)貯存115升的水，利用提升機(jī)(hoist)吊起微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置1而 將其自水槽上方放入水槽中。此時(shí)，如上所述，水自送水管3的開(kāi)口端部、供水管4的供水 口 5進(jìn)入而貯存在氣泡混合槽2內(nèi)。然后，使水中泵6運(yùn)轉(zhuǎn)。于是，如上所述，水自供水管4 的供水口 5被引入而被汲取到氣泡混合槽2內(nèi)，從而如圖7(A)所示，氣泡混合槽2內(nèi)的水 位比水槽外的水位高出約IOmm左右(圖1的d)。然后，將微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置10設(shè)置在氣泡混合槽2內(nèi)，產(chǎn)生微細(xì)氣泡。在剛產(chǎn)生 了微細(xì)氣泡后，如圖7(B)所示微細(xì)氣泡仍停留在氣泡混合槽2內(nèi)。之后，在一邊使水中泵 6運(yùn)轉(zhuǎn)一邊繼續(xù)產(chǎn)生微細(xì)氣泡時(shí)，如圖8(A)所示，微細(xì)氣泡開(kāi)始在送水管3內(nèi)下降。然后， 如圖8(B)所示，微細(xì)氣泡到達(dá)送水管3的下端，如圖9(A)所示，送水管3的下端部附近發(fā) 生渾濁而變白。之后，如圖9(B)所示，微細(xì)氣泡自送水管3的下端部流出到水槽內(nèi)而一邊 在水槽內(nèi)上升一邊擴(kuò)散。微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置的各部分的尺寸、性能的另一例如下所述。送水管3 直徑為200mm、長(zhǎng)度為1. 8m ；供水管4 直徑為120mm、長(zhǎng)度為0. 5m ；
供水口 5 直徑為15mm ；供水口 5的位置以及個(gè)數(shù)在距離供水管的上端0. 3m附近的位置設(shè)有22個(gè)；送水管3內(nèi)的氣泡混合水的沉降速度約為7cm/sec。作為比較例，封閉該例中的微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置的供水口 5而進(jìn)行了與上述實(shí)驗(yàn)相 同的實(shí)驗(yàn)。圖10是表示封閉了供水管的供水口的狀態(tài)的照片。圖11、圖12是用于說(shuō)明封閉了供水管的供水口的情況下的微細(xì)氣泡的擴(kuò)散狀態(tài) 的照片。如圖10的照片所示，用膠帶封閉供水管4(圖中右側(cè)的灰色的聚氯乙烯制筒)的 供水口 5。然后，與圖1同樣地將裝置1放在對(duì)象水域中而使水貯存在氣泡混合槽2、送水 管3、供水管4內(nèi)。之后，使安裝在供水管4上的水中泵6運(yùn)轉(zhuǎn)。然后，如圖IlA所示，將微 細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置10設(shè)置在氣泡混合槽2內(nèi)，使該微細(xì)氣泡產(chǎn)生裝置10運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)十秒而產(chǎn)生 微細(xì)氣泡。在圖IlA中，在氣泡混合槽2(照片上部的不銹鋼制部分)的下方出現(xiàn)白色渾濁 的地方就是所產(chǎn)生的微細(xì)氣泡。圖IlB是將微細(xì)氣泡產(chǎn)生約30秒后的狀態(tài)拍攝下來(lái)的照片。如照片所示，所產(chǎn)生 的微細(xì)氣泡在送水管3內(nèi)幾乎沒(méi)有下降而是停留在送水管3中。此外，圖12是將自圖IlB 的狀態(tài)經(jīng)過(guò)了 10秒后的狀態(tài)拍攝下來(lái)的照片。所產(chǎn)生的微細(xì)氣泡自圖IlA的狀態(tài)稍有下 降。通過(guò)目視以及卷尺測(cè)量因氣泡的存在而渾濁變白的水的移動(dòng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)移動(dòng)速度約為 0. 7cm/sec0另外，由于氣泡的上升速度很慢，因此可以忽略。該值是在封閉了供水管4的 供水口 5的情況下的移動(dòng)速度的1/10左右的值。也就是說(shuō)，通過(guò)在供水管4上設(shè)置供水口 5，相比沒(méi)有設(shè)置供水口 5的情況，能夠獲得大約10倍左右的流量。但是，在封閉了供水管4的供水口 5的情況下，在送水管3內(nèi)流動(dòng)的水的流量實(shí)質(zhì) 上僅取決于泵6的能力。在該情況下，由于送水管3內(nèi)的氣泡的沉降速度約為0. 7cm/sec, 因此將該速度換算成流量時(shí)約為13. 2升/min。該值是上述泵6的最大流量的指數(shù)值(5. 5 升/min)的約1/4左右。出現(xiàn)上述差的原因并不清楚。但是，即使與指數(shù)值的最大流量相 比，在具有文丘里效應(yīng)的情況下的流量為2. 5倍，也能確認(rèn)本發(fā)明的效果。圖13是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置的另一例的圖。該微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置將泵6A安裝在水面上的氣泡混合槽2上。在本例中，泵6A 的吸入管6b自泵6A的外殼6a延伸到水中。另外，排出管6c自外殼6a延伸到開(kāi)設(shè)在供水 管4的底板4a上的孔4b，且自該孔4b突出到供水管4內(nèi)?？?b的周?chē)幻芊饧?封閉。 在本例中，也通過(guò)使泵6A運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生沿供水管4的中心流動(dòng)的水流，從而利用該水流將水 自供水口 5引入到該管4內(nèi)，使供水管4內(nèi)的水位上升而汲取到氣泡混合槽3內(nèi)。但是，與 吸入管6b和排出管6c的流路阻力的增加相應(yīng)地會(huì)增加耗電量。
1權(quán)利要求
一種微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置，其包括配置在要使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的對(duì)象水域的水面上或其附近的氣泡混合槽；自該氣泡混合槽向上述對(duì)象水域的底部方向延伸的送水管；用于向上述氣泡混合槽供給水的供水部件；使微細(xì)氣泡混合在上述槽內(nèi)的水中的部件；使上述氣泡混合槽的水位高于上述對(duì)象水域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽經(jīng)過(guò)上述送水管流向上述對(duì)象水域的底部方向的水流，使氣泡混合水搭乘該水流向上述水域的底部方向輸送而使微細(xì)氣泡擴(kuò)散，其特征在于，上述供水部件包括自上述氣泡混合槽向下方突出且開(kāi)設(shè)有供水口的供水管；用于在該供水管的中心部形成向上的中心水流的部件；利用由該中心水流產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)將對(duì)象水域中的水自上述供水管的供水口引入到該供水管內(nèi)，從而使該供水管內(nèi)的水位上升而將水汲取到上述氣泡混合槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置，其特征在于， 用于形成上述中心水流的部件是設(shè)置在上述供水管的下部的水中泵。
3.一種微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置，其包括配置在要使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的對(duì)象水域的水面上或其附近的氣泡混合槽； 自該氣泡混合槽延伸到上述對(duì)象水域的底部附近的送水管； 用于向上述氣泡混合槽供給水的供水部件； 使微細(xì)氣泡混合在上述氣泡混合槽內(nèi)的水中的部件；使上述氣泡混合槽的水位高于上述對(duì)象水域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽經(jīng)過(guò) 上述送水管流向上述對(duì)象水域的底部附近的水流，使氣泡混合水搭乘該水流向上述水域的 底部附近輸送而使微細(xì)氣泡擴(kuò)散，其特征在于， 上述供水部件包括供水管，其自上述氣泡混合槽向下方突出且在側(cè)面開(kāi)設(shè)有多個(gè)供水口 ； 水中泵，其安裝在該供水管的下端部；使該水中泵運(yùn)轉(zhuǎn)，將對(duì)象水域中的水自上述供水管側(cè)面的供水口弓丨入到該供水管內(nèi)， 使該供水管內(nèi)的水位上升而將水汲取到上述氣泡混合槽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置，其特征在于， 上述水中泵具有供水口和排出口；上述排出口位于上述供水管的底部中央；使上述水中泵運(yùn)轉(zhuǎn)而在上述供水管的中心部形成向上的中心水流； 利用由該中心水流產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)將對(duì)象水域中的水自上述供水管的供水口引入 到該供水管內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置，其特征在于，上述送水管與供水管相接近地并列設(shè)置，上述氣泡混合槽的水平截面形狀為將上述送 水管和供水管的水平截面連接起來(lái)的形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任意一項(xiàng)所述的微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置，其特征在于，在上述氣泡混合槽內(nèi)的自上述供水管向上述送水管流動(dòng)的水流中，實(shí)際上不會(huì)產(chǎn)生湍流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任意一項(xiàng)所述的微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置，其特征在于，用于使微細(xì)氣泡混合在上述氣泡混合槽內(nèi)的水中的部件使轉(zhuǎn)盤(pán)在該氣泡混合槽內(nèi)的 水中高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生高速水流和負(fù)壓狀態(tài)，利用該負(fù)壓將氣體引入到液體中而形成氣泡混 合水流，使該氣泡混合水流撞到網(wǎng)狀構(gòu)件上而將氣泡細(xì)分化，然后使細(xì)分化后的氣泡擴(kuò)散 在上述氣泡混合槽內(nèi)的水中。
8.一種微細(xì)氣泡擴(kuò)散方法，在要使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的對(duì)象水域的水面上或其附近配置氣 泡混合槽，然后在該氣泡混合槽內(nèi)使微細(xì)氣泡混合在水中，之后向該氣泡混合槽中供水而 使該氣泡混合槽內(nèi)的水位高于上述對(duì)象區(qū)域的水位，從而形成自上述氣泡混合槽流向上述 對(duì)象水域的底部附近的水流，使氣泡混合水搭乘該水流向上述水域的底部附近輸送而使微 細(xì)氣泡擴(kuò)散，其特征在于，預(yù)先設(shè)置自上述氣泡混合槽向下方突出且開(kāi)設(shè)有供水口的供水管和用于在該供水管 的中心部形成向上的中心水流的部件；利用由該中心水流產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)將對(duì)象水域中的水自上述供水管的供水口引入 到該供水管內(nèi)，從而使該供水管內(nèi)的水位上升而將水汲取到上述氣泡混合槽內(nèi)。
9.一種微細(xì)氣泡擴(kuò)散方法，在要使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的對(duì)象水域的水面上或其附近配置氣 泡混合槽，然后向該氣泡混合槽中供水而使該氣泡混合槽內(nèi)的水位高于上述對(duì)象區(qū)域的水 位，從而形成自上述氣泡混合槽流向上述對(duì)象水域的底部附近的水流，使氣泡混合水搭乘 該水流向上述水域的底部附近輸送而使微細(xì)氣泡擴(kuò)散，其特征在于，預(yù)先設(shè)有自上述氣泡混合槽向下方突出且在側(cè)面開(kāi)設(shè)有多個(gè)供水口的供水管和安裝 在該供水管的下端部的水中泵；使該水中泵運(yùn)轉(zhuǎn)，將對(duì)象水域中的水自上述供水管側(cè)面的供水口引入到該供水管內(nèi)， 從而使該供水管內(nèi)的水位上升而將水汲取到上述氣泡混合槽內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的微細(xì)氣泡擴(kuò)散方法，其特征在于，在上述氣泡混合槽內(nèi)的自上述供水管流向上述送水管的水流中，實(shí)際上不會(huì)產(chǎn)生湍流。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置以及方法。本發(fā)明的微細(xì)氣泡擴(kuò)散裝置(1)包括配置在要使微細(xì)氣泡擴(kuò)散的對(duì)象水域的水面上或其附近的氣泡混合槽(2)；自該槽(2)向?qū)ο笏虻牡撞糠较蜓由斓乃退?3)；自槽(2)向下方突出且在側(cè)面開(kāi)設(shè)有多個(gè)供水口(5)的供水管(4)；與供水管(4)相連接的水中泵(6)；用于在槽(2)內(nèi)的水中產(chǎn)生微細(xì)氣泡的裝置(10)。在使泵(6)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在供水管(4)的中心部形成向上的中心水流，利用由該中心水流產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)將水自供水管(4)的供水口(5)引入到供水管(4)中，從而使供水管(4)內(nèi)的水位上升而將水汲取到槽(2)內(nèi)。結(jié)果，槽(2)的水位比對(duì)象水域的水位高，形成自槽(2)經(jīng)過(guò)送水管(3)流向?qū)ο笏虻牡撞康乃?，使氣泡混合水搭乘該水流而輸送到水域的底部后使微?xì)氣泡擴(kuò)散。這樣，能夠提供以比較小的動(dòng)力使微細(xì)氣泡擴(kuò)散在對(duì)象水域的整個(gè)區(qū)域的裝置以及方法。
文檔編號(hào)C02F3/22GK101918328SQ20088011561
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月12日
發(fā)明者南館誠(chéng)(死亡) 申請(qǐng)人:愛(ài)倍思科學(xué)株式會(huì)社;南館芳江