微型泡沫形成方法以及微型泡沫形成裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[00011 本發(fā)明基于日本國專利申請(qǐng)：日本特愿2013-227636號(hào)（2013年10月31日申請(qǐng)）主 張優(yōu)先權(quán)，并通過引用將該申請(qǐng)的全部記載內(nèi)容插入記載于本說明書。
[0002] 本發(fā)明涉及用于在液狀體之中形成微小直徑的氣泡的微型泡沫形成方法以及裝 置，更詳細(xì)地說，涉及用于在液狀體之中形成穩(wěn)定的微小直徑的氣泡的微型泡沫形成方法 以及裝置。另外，在液狀體中，不僅包含（1)僅含有液體的液狀體，也包含(2)含有液體與不 溶解于所述液體的不溶物(更詳細(xì)地說，以液狀體不喪失流動(dòng)性的范圍的量含有所述不溶 物)的液狀體。
【背景技術(shù)】
[0003] 存在各種用于在液狀體中產(chǎn)生微型泡沫或納米泡沫那樣的具有微小直徑的微小 氣泡的方法，但是主要有：（1)使氣體通過具有微小的孔的部件(例如針、多孔材料、空氣擴(kuò) 撒膜等）的方法；（2)利用由剪切流引起的氣液界面的不穩(wěn)定化的方法(具體地說，文丘里 管、節(jié)流孔方式、高速回旋的回旋流方式等）；（3)在加壓下使氣體溶解并在低壓下釋放的加 壓溶解法；（4)對(duì)液體發(fā)出超音波而產(chǎn)生氣穴的方法;和(5)利用碳酸鹽與酸產(chǎn)生碳酸氣體 等的化學(xué)反應(yīng)法等。
[0004] -般地說，直徑比較小的區(qū)域的氣泡，根據(jù)氣泡的直徑尺寸而被稱為微型泡沫和/ 或納米泡沫，從概念上來說，將直徑為微米為單位的氣泡(具體地說，Iym~ΙΟΟΟμπι)稱為微 型泡沫，將以納米為單位的氣泡(具體地說，Inm~1000 nm)稱為納米泡沫，但這些呼稱并沒 有正確地區(qū)別開。在本申請(qǐng)說明書中，設(shè)為在"微型泡沫"中也包含"納米泡沫"。
[0005] 作為微型泡沫，例如有直徑為數(shù)十μπι左右的泡沫，可實(shí)務(wù)地利用。這樣的微型泡沫 用肉眼也能夠確認(rèn)，如果是直徑Iym~100μπι的微型泡沫，則在大量產(chǎn)生時(shí)能夠通過白濁而 予以確認(rèn)。
[0006] 這樣的微型泡沫，通過適當(dāng)選擇氣體(通常的情況下，在大氣壓下、室溫下為氣體） 的種類，另外通過適當(dāng)選擇形成泡沫并使其分散的液狀體的種類(例如，水（自來水、純水、 超純水等）、湖泊水、海水、污水處理水、洗衣水、浴池水、飲食物、血液等），在各種領(lǐng)域中利 用。例如，在污水處理的領(lǐng)域，通過利用氧氣或空氣的微型泡沫，能夠提高污水中的溶解氧 濃度。另外，在食品制造的領(lǐng)域，通過利用具有殺菌性的氣體(例如，臭氧氣體），能夠?qū)κ称?進(jìn)行殺菌。另外，通過利用二氧化碳或空氣，能夠得到浴池用的白濁溫水。另外，微型泡沫 和/或納米泡沫在醫(yī)療現(xiàn)場(chǎng)等也開始利用。
[0007] 產(chǎn)生微型泡沫的裝置有各種各樣的。例如，有下述專利文獻(xiàn)1所述的微型泡沫產(chǎn)生 裝置，在專利文獻(xiàn)1中記載了微型泡沫的產(chǎn)生原理(參照專利文獻(xiàn)1的段落(0003))。根據(jù)所 述微型泡沫的產(chǎn)生原理，可以如下考慮例如使用文丘里管產(chǎn)生微型泡沫的裝置的情況下的 原理。
[0008] 即，如果急速對(duì)液狀流體加速，則在液狀流體中存在無數(shù)其壓力變得比飽和蒸氣 壓低的部分，在這些部分液狀流體氣化而生成氣腔(微小氣泡）。生成的氣腔(微小氣泡)在 含有它的液狀流體的流速減小時(shí)破滅（認(rèn)為是因?yàn)樗鰤毫Ψ祷氐斤柡驼魵鈮阂陨系膲?力）。但是，在氣泡(例如，直徑為數(shù)毫米左右的氣泡)預(yù)先混入液狀流體中并對(duì)混入有氣泡 的液狀流體和氣泡一起進(jìn)行加速的情況下，混入于液狀流體的氣體充滿腔，該氣腔作為微 型泡沫而分散于液狀流體中。
[0009]作為產(chǎn)生微型泡沫的裝置，已知有專利文獻(xiàn)1所述的微型泡沫產(chǎn)生裝置和下述專 利文獻(xiàn)2所述的微型泡沫產(chǎn)生器。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-21343號(hào)公報(bào) [0013] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2012-176335號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明要解決的課題
[0015] 在本發(fā)明申請(qǐng)中進(jìn)行了以下的分析。
[0016] 通常認(rèn)為，專利文獻(xiàn)1所述的微型泡沫產(chǎn)生裝置具備:將一端開口 2以及另一端開 口 3分別在長(zhǎng)邊方向的兩端開放的殼體4;使氣體導(dǎo)入殼體4的氣液混合單元5;被內(nèi)裝于殼 體4的整流筒體6;固定于整流筒體6的外側(cè)的第1螺旋槳形翼列7;和固定于整流筒體6的內(nèi) 側(cè)的第2螺旋槳形翼列8(參照專利文獻(xiàn)1的附圖的圖2)，該微型泡沫產(chǎn)生裝置產(chǎn)生氣液混合 流體作為內(nèi)外反向旋轉(zhuǎn)的回旋流，并產(chǎn)生微型泡沫。
[0017] 但是，根據(jù)本發(fā)明者的見解，通常認(rèn)為:在使用所述微型泡沫產(chǎn)生裝置的情況下， 在所產(chǎn)生的微型泡沫中容易產(chǎn)生氣泡的再結(jié)合，難以得到充分穩(wěn)定(特別是經(jīng)時(shí)穩(wěn)定)的微 型泡沫(特別是更小的直徑的微型泡沫）。
[0018] 通常認(rèn)為，專利文獻(xiàn)2所述的微型泡沫產(chǎn)生器包含:使設(shè)置于一端側(cè)的液體L的流 入開口 IOa與設(shè)置于另一端側(cè)的液體的流出開口 IOb通過主通路10連通的殼體2;設(shè)置于主 通路10的中間的節(jié)流部3;和形成于節(jié)流部的氣體混合單元4，氣體混合單元具備:在壁厚方 向上貫通殼體2與主通路10連通的氣體導(dǎo)入孔6;配置于節(jié)流部3、連通于氣體導(dǎo)入孔6并且 向主通路10開放的環(huán)狀槽7;和連通于氣體導(dǎo)入孔6并且連通于環(huán)狀槽7的環(huán)狀空間8,氣體 混合單元設(shè)置有從環(huán)狀槽7傾斜地向主通路10的液體的流動(dòng)下游方向DW導(dǎo)入作為來自環(huán)狀 空間8的氣體的氣體G的傾斜導(dǎo)入單元5(參照專利文獻(xiàn)2的附圖），從連通于氣體導(dǎo)入孔6的 管狀槽7傾斜地向主流路的液體的流動(dòng)下游方向?qū)霘怏w，以圓滑的流動(dòng)將氣體向液體的 通路內(nèi)導(dǎo)入而產(chǎn)生微型泡沫(參照專利文獻(xiàn)2的附圖）。
[0019] 但是，根據(jù)本發(fā)明者的見解，通常認(rèn)為:在所產(chǎn)生的微型泡沫中容易產(chǎn)生氣泡的再 結(jié)合，難以得到充分穩(wěn)定(特別是經(jīng)時(shí)穩(wěn)定)的微型泡沫(特別是更小的直徑的微型泡沫）。
[0020] 另外，在作為液狀體使用純水和/或自來水那樣雜質(zhì)少的水的情況下，難以充分得 到穩(wěn)定(特別是經(jīng)時(shí)穩(wěn)定）的更小的直徑的微型泡沫。即，以往的微型泡沫等微小氣泡的產(chǎn) 生器，為了制作微小的氣泡而對(duì)裝置機(jī)構(gòu)下了各種功夫，但純水和/或自來水那樣雜質(zhì)少的 水，其表面張力強(qiáng)，所以即使在水中強(qiáng)力地剪切氣體或即使經(jīng)由濾清器等的微小的孔向水 中送入氣體，也會(huì)經(jīng)過氣球膨脹那樣的狀態(tài)而變?yōu)闅馀?，所以難以變?yōu)楸环Q為微型泡沫的 微小氣泡。
[0021] 為了超過上述那樣的微型泡沫的氣泡的直徑的界限而進(jìn)行了各種研究，也考慮過 例如將以往的氣泡產(chǎn)生器大型化、提高液狀流體的流量的增加和/或流速、使吸引氣體量增 大，但相應(yīng)地，氣體變得難以在液狀流體中分散，即使產(chǎn)生了氣穴，所有氣體也難以形成微 型泡沫。
[0022] 另外，即便使與液狀流體混合的氣體的混合機(jī)構(gòu)復(fù)雜，也沒有確認(rèn)到特別的效果。 其原因之一是，在流動(dòng)中的水中，一次出現(xiàn)的微小氣泡立即合體，不可避免地變化為較大的 氣泡，如果不解決則不能穩(wěn)定地維持微小的氣泡。
[0023] 因此，本發(fā)明申請(qǐng)的目的在于提供能夠得到穩(wěn)定(特別是經(jīng)時(shí)穩(wěn)定)的微型泡沫的 微型泡沫形成方法。另外，本發(fā)明申請(qǐng)的其他的目的在于提供能夠得到穩(wěn)定(特別是經(jīng)時(shí)穩(wěn) 定）的微型泡沫的微型泡沫形成裝置。
[0024] 用于解決課題的技術(shù)方案
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，在第1視角中，能夠通過包含在由于液狀體流而產(chǎn)生負(fù)壓的區(qū)域與氣 體導(dǎo)入一并導(dǎo)入氣泡穩(wěn)定劑的工序的微型泡沫形成方法，達(dá)成上述目的。在本發(fā)明的微型 泡沫形成方法中，能夠設(shè)為如下。
[0026] 所述由于液狀體流而產(chǎn)生負(fù)壓的區(qū)域可以設(shè)為如下三個(gè)區(qū)域中的任一區(qū)域：（1) 液狀體流動(dòng)的文丘里管(也包含節(jié)流管，以下同樣)系統(tǒng)的負(fù)壓形成區(qū)域、（2)由于吸引而在 管狀部產(chǎn)生負(fù)壓的區(qū)域、（3)向液狀體流施加剪切力的剪切區(qū)域或比所述剪切區(qū)域靠上游 側(cè)(液狀體流的流動(dòng)的上游側(cè))附近的區(qū)域。所述剪切區(qū)域可以設(shè)為向所述液狀體流施加通 過攪拌或回旋而產(chǎn)生的剪切力的剪切區(qū)域?？梢韵?qū)σ籂铙w流導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域或 比所述氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域靠下游側(cè)的區(qū)域，導(dǎo)入氣泡穩(wěn)定劑。作為所述氣泡穩(wěn)定劑，可以使用含 有表面活性物質(zhì)和/或氣泡保持物質(zhì)(表面活性物質(zhì)以及氣泡保持物質(zhì)的雙方或任一方)的 液體?？梢砸贿呎{(diào)節(jié)氣體的導(dǎo)入量以及氣泡穩(wěn)定劑的導(dǎo)入量的任一方或雙方，一邊與氣體 導(dǎo)入一并導(dǎo)入氣泡穩(wěn)定劑。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，在第2視角中，能夠通過在由于液狀體流而產(chǎn)生負(fù)壓的區(qū)域具備氣體 導(dǎo)入部以及氣泡穩(wěn)定劑導(dǎo)入部的微型泡沫形成裝置，達(dá)成上述目的。在本發(fā)明的微型泡沫 形成裝置中，能夠設(shè)為如下。
[0028] 所述氣體導(dǎo)入部可以兼作為氣泡穩(wěn)定劑導(dǎo)入部。所述由于液狀體流而產(chǎn)生負(fù)壓的 區(qū)域可以設(shè)為如下三個(gè)區(qū)域中的任一區(qū)域：（1)液狀體流動(dòng)的文丘里管系統(tǒng)的負(fù)壓形成區(qū) 域、（2)由于吸引而在管狀部產(chǎn)生負(fù)壓的區(qū)域、（3)向液狀體流施加剪切力的剪切區(qū)域或比 所述剪切區(qū)域靠上游側(cè)(液狀體流的流動(dòng)的上游側(cè))附近的區(qū)域。所述剪切區(qū)域可以設(shè)為向 所述液狀體流施加通過攪拌或回旋而產(chǎn)生的剪切力的剪切區(qū)域。所述氣泡穩(wěn)定劑導(dǎo)入部可 以設(shè)為向所述氣體導(dǎo)入部的氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域或比所述氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)域靠下游側(cè)的區(qū)域?qū)霘?泡穩(wěn)定劑的氣泡穩(wěn)定劑導(dǎo)入部。所述氣泡穩(wěn)定劑導(dǎo)入部可以設(shè)為導(dǎo)入含有表面活性物質(zhì)以 及/或氣泡保持物質(zhì)(表面活性物質(zhì)以及氣泡保持物質(zhì)的雙方或任一方)的液體的氣泡穩(wěn)定 劑導(dǎo)入部。可以具備如下兩個(gè)部件中的任一方或雙方:調(diào)節(jié)所述氣體導(dǎo)入部的氣體的導(dǎo)入 量的氣體導(dǎo)入量調(diào)節(jié)部；以及調(diào)節(jié)所述氣泡穩(wěn)定劑導(dǎo)入部的氣泡穩(wěn)定劑的導(dǎo)入量的氣泡穩(wěn) 定劑導(dǎo)入量調(diào)節(jié)部。
[0029] 發(fā)明的效果
[0030] 本發(fā)明的微型泡沫形成方法，具有上述構(gòu)成，能夠使多個(gè)氣泡的合一受阻或延遲 而得到穩(wěn)定(特別是經(jīng)時(shí)穩(wěn)定)的微型泡沫。
[0031 ]本發(fā)明的微型泡沫形成裝置，具有上述構(gòu)成，能夠使多個(gè)氣泡的合一受阻或延遲 而得到穩(wěn)定(特別是經(jīng)時(shí)穩(wěn)定)的微型泡沫。本發(fā)明效果的更詳細(xì)的說明將后述。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的大致圓筒管形狀的微型泡沫形成裝置1的大致剖視 圖（大致圓筒管形狀的微型泡沫形成裝置1的長(zhǎng)邊方向的大致剖視圖）。
[0033] 圖2是圖1的直徑縮小部4與開放前部5a以及它們附近的局部放大圖，是在氣體導(dǎo) 入管6與氣泡穩(wěn)定劑導(dǎo)入管7設(shè)置有流量調(diào)整部9、10的圖。
[0034] 圖3是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施例1-4的大致圓筒管形狀的微型泡沫形成 裝置的大致剖視圖（是大致圓筒管形狀的微型泡沫形成裝置1的徑向的大致剖視圖，表示與 圖1的III-III向視相當(dāng)?shù)慕孛妫?br>[0035] 圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的大致圓筒管形狀的微型泡沫形成裝置41的大致剖視 圖（大致圓筒管形狀的微型泡沫形成裝置41的長(zhǎng)邊方向的大致剖視圖）。
[0036] 圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微型泡沫形成裝置的框圖。
[0037] 圖6是用于說明本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)例的概念的框圖。
[0038] 圖7是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微型泡沫形成裝置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039][發(fā)明的效果的更詳細(xì)的說明]
[0040] 通過不導(dǎo)入氣泡穩(wěn)定劑的以往的微型泡沫產(chǎn)生裝置或產(chǎn)生方法產(chǎn)生的微型泡沫， 微型泡沫中的多個(gè)氣泡從形成微型泡沫的瞬間開始合一，所以微型泡沫中的氣泡具有隨著 時(shí)間經(jīng)過而逐漸地變大的傾向。另外，微型泡沫中的氣泡，一般而言從形成微型泡沫的瞬間 起向與重力方向相反的方向上升，氣泡的上升速度隨著微型泡沫中的氣泡的直徑變大而逐 漸變大。而且