專利名稱：超微細(xì)氣泡的生成方法、生成裝置、及利用其的殺菌·消毒設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自來水、下水、河川水、湖泊水、工業(yè)廢水等的凈化、殺菌、消毒的裝置和殺菌、消毒設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為示出凈化、殺菌、消毒的微細(xì)氣泡的利用和效果的文獻(xiàn)，具有非專利文獻(xiàn)1。另外，作為示出用臭氧水殺菌的效果的文獻(xiàn)，具有非專利文獻(xiàn)2。
首先，根據(jù)非專利文獻(xiàn)1的記載，示出本說明書中說明的微細(xì)氣泡和超微細(xì)氣泡的定義。微細(xì)氣泡為被稱為微泡(マイクロバブル)的直徑約50微米以下的氣泡。一般該尺寸的氣泡通過氣泡內(nèi)氣體溶入到周圍流體而在液體中縮小，最終在約2分鐘完全溶解。另一方面，超微細(xì)氣泡為被稱為納米泡的、直徑100納米～200納米的氣泡。納米泡在微泡縮小、完全溶解的過程中存在，但通常繼續(xù)縮小、完全溶解。
如在非專利文獻(xiàn)1中示出的那樣，通過對(duì)微細(xì)氣泡(微泡)施加流體力學(xué)的刺激，使氣泡直徑急速縮小，從而可生成不溶解地長(zhǎng)期穩(wěn)定存在的氣泡，即具有長(zhǎng)期保持性的超微細(xì)氣泡(納米泡)。對(duì)微細(xì)氣泡(微泡)施加物理刺激、使氣泡直徑急速縮小的過程被稱為壓壞。
另外，按照非專利文獻(xiàn)1，隨著微細(xì)氣泡溶入到周圍液體，直徑減小，所以，由表面張力的效果使內(nèi)部成為高壓、高溫，消滅時(shí)產(chǎn)生壓力波。由該壓力波可分解細(xì)菌、有機(jī)物，所以，可獲得凈化、殺菌、消毒效果。另外，在氣泡的溶解中，相對(duì)體積的表面積比較大，所以，微細(xì)氣泡具有提高在液體的溶解速度的效果。
按照非專利文獻(xiàn)2，溶入了臭氧氣體的臭氧水的氧化還原電位高，具有強(qiáng)力殺菌效果。如在臭氧水的制造中使用微細(xì)氣泡，則溶解速度高，所以，不溶解地從液面跑掉的氣泡減少，臭氧的利用效率提高。然而，液體中的臭氧容易分解，所以，存在短時(shí)間濃度下降的問題。
非專利文獻(xiàn)1所示的超微細(xì)氣泡(納米泡直徑約1微米以下)由于浮力小，所以，不易從液面跑掉。另外，通常的微細(xì)氣泡在比較平衡的狀態(tài)下逐漸溶入到液體而消滅，但壓壞的超微細(xì)氣泡具有長(zhǎng)期保持性。通過在液體中大量地壓壞生成超微細(xì)氣泡，從而例如可長(zhǎng)期保持較高的臭氧水的濃度。另外，由于直徑小，所以，消滅時(shí)的壓力波大，凈化、殺菌、消毒效果也高。這樣，可獲得能夠長(zhǎng)期維持殺菌、消毒功能的效果。
如非專利文獻(xiàn)1所示那樣，為了生成可長(zhǎng)期保存的超微細(xì)氣泡，需要在微細(xì)氣泡溶入到液體的過程中施加被稱為壓壞的液體力學(xué)的刺激。
“水的特性和新利用技術(shù)”，株式會(huì)社L·T·S(エヌ·テイ一·エス)，142-146頁(yè)，2004年。
“新版臭氧利用的新技術(shù)”，三優(yōu)(サンユ一)書房，74-83頁(yè)，1988年。
在非專利文獻(xiàn)1的已有技術(shù)中，雖然記述了超微細(xì)氣泡的效果和長(zhǎng)期保存的可能性，但未示出施加用于生成可長(zhǎng)期保存的超微細(xì)氣泡的壓壞即流體力學(xué)的刺激的方法。
在非專利文獻(xiàn)2記載的已有技術(shù)中，考慮到臭氧的分解，需要增加設(shè)備容量，設(shè)備建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性下降。另外，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，下水處理水的殺菌消毒使用生成成本高的臭氧，而且，液體中的臭氧容易分解，濃度在短時(shí)間下降。為此，為了殺菌、消毒，需要長(zhǎng)期供給大量的臭氧，存在經(jīng)濟(jì)性降低的問題。
另外，在使用微細(xì)氣泡、超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備中，當(dāng)不適當(dāng)?shù)乜刂屏魅氲奶幚硭髁亢蜌馀莨┙o量時(shí)，根據(jù)氣泡供給的過或不足的情況，在過剩的場(chǎng)合，經(jīng)濟(jì)性下降，在不足的場(chǎng)合，殺菌性能下降，存在殺菌消毒設(shè)備的可靠性下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明在壓力比氣氛壓力低的容器內(nèi)液體，即減壓環(huán)境下，生成微細(xì)氣泡，對(duì)上述低壓的容器內(nèi)液體加壓，壓縮微細(xì)氣泡，生成超微細(xì)氣泡。另外，具有這樣的特征將具有上述超微細(xì)氣泡的液體加壓到氣氛壓力，排出到氣氛中。
按照本發(fā)明，具有使利用可長(zhǎng)期保存的超微細(xì)氣泡的殺菌·消毒設(shè)備的功能擴(kuò)大的效果。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的利用超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備的構(gòu)成圖。
圖2為殺菌消毒回路的壓力分布圖。
圖3為在實(shí)施例1的殺菌消毒設(shè)備使用臭氧的場(chǎng)合的構(gòu)成圖。
圖4為示出實(shí)施例1的變形例的殺菌消毒設(shè)備的構(gòu)成圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的利用超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備的構(gòu)成圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的殺菌消毒設(shè)備的流量控制流程圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例3的利用超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備的構(gòu)成圖。
圖8為本發(fā)明實(shí)施例4的利用超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備的構(gòu)成圖。
圖9為本發(fā)明實(shí)施例4的超微細(xì)氣泡吹入的過程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的目的在于提供一種在氣泡溶入到液體中時(shí)施加超過其溶解速度的非平衡的壓力刺激、生成可長(zhǎng)期保存的超微細(xì)氣泡的方法和裝置。
本發(fā)明在壓力比氣氛壓力低的容器內(nèi)液體，即減壓環(huán)境下，生成微細(xì)氣泡，對(duì)上述低壓的容器內(nèi)液體加壓，壓縮微細(xì)氣泡，生成超微細(xì)氣泡。另外，具有這樣的特征將具有上述超微細(xì)氣泡的液體加壓到氣氛壓力，排出到氣氛中。
具體地說，低壓的容器由泵或吸引裝置保持低壓狀態(tài)，從微細(xì)氣泡生成裝置將氣體注入到壓力比氣氛壓力低的容器內(nèi)液體，生成微細(xì)氣泡，由泵對(duì)該容器內(nèi)液體進(jìn)行加壓，壓縮微細(xì)氣泡，生成超微細(xì)氣泡，在由泵進(jìn)行壓縮的過程中，從低壓力容器將具有超微細(xì)氣泡的液體排出到氣氛中。作為對(duì)上述減壓環(huán)境下的流體進(jìn)行加壓、排出到氣氛中的泵，使用升壓泵有效，特別是最好使用渦流型泵、渦卷型泵、高壓柱塞型泵等。
在本發(fā)明中，與微細(xì)氣泡溶入到液體時(shí)的平衡的縮小舉動(dòng)相比，可急劇而且非平衡地壓縮氣泡，所以，可施加用于形成可長(zhǎng)期保存的超微細(xì)氣泡的流體力學(xué)的刺激即壓壞刺激。
這樣，可生成能夠長(zhǎng)期保存的超微細(xì)氣泡，可持續(xù)保持殺菌、消毒功能的效果。例如，通過使用本方法和裝置生成臭氧超微細(xì)氣泡，適用于自來水、下水、河川水、湖泊水、工業(yè)廢水的水處理，從而可長(zhǎng)期抑制細(xì)菌的繁殖，供給高水質(zhì)的水。
特別是關(guān)于下水處理水的殺菌、消毒，設(shè)置投入處理水的處理水槽，在處理水中注入超微細(xì)氣泡。與超微細(xì)氣泡的上升速度平衡地調(diào)整處理水的流量，在水槽內(nèi)形成超微細(xì)氣泡的帶狀區(qū)域。
處理水在通過超微細(xì)氣泡的帶狀區(qū)域時(shí)，通過上述作用進(jìn)行殺菌、消毒。為了維持殺菌、消毒作用，根據(jù)使用光學(xué)的或水力的差壓測(cè)量等進(jìn)行測(cè)量獲得的上述帶狀區(qū)域的位置，防止從上述帶狀區(qū)域的液面的脫離或與處理水一同的排出等，控制處理水的流量有效。
按照本發(fā)明，具有擴(kuò)大可長(zhǎng)期保存超微細(xì)氣泡的殺菌·消毒設(shè)備的功能的效果。
另外，由于在利用了超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備中不利用氣泡即可進(jìn)行下水處理水的殺菌·消毒，所以，可使設(shè)備容量最佳化，具有提高關(guān)于下水處理設(shè)備的制作的經(jīng)濟(jì)性的效果。
另外，由于在利用超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備中可減少氣泡使用量，所以，具有提高關(guān)于下水處理設(shè)備的運(yùn)行經(jīng)費(fèi)的經(jīng)濟(jì)性的效果。
另外，由于可按良好的精度控制超微細(xì)氣泡的生成量，所以，具有提高下水處理設(shè)備的可靠性和經(jīng)濟(jì)性的效果。
下面，根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施形式。圖1為實(shí)施例1的利用超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備的構(gòu)成圖，圖2為壓力分布的示意圖，圖3為利用臭氧超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備的構(gòu)成圖。
在圖1中，設(shè)有下水處理水的殺菌消毒槽1、低壓容器2、微細(xì)氣泡生成裝置3。在殺菌消毒槽1中，從下水處理水注入管21注入下水處理水，將處理后的水從下水再生水排出管22排出。
從微細(xì)氣泡裝置循環(huán)流路8取出低壓容器2的水，在氣相混合器12中與從氣相管17通過流量調(diào)整閥13流入的氣相進(jìn)行混合，送到微細(xì)氣泡生成裝置3。在由本實(shí)施例示出的微細(xì)氣泡生成裝置3中，按照通過高壓泵11的氣液二相剪切方式生成微細(xì)氣泡，從噴嘴19注入到低壓容器2。微細(xì)氣泡的產(chǎn)生量由流量調(diào)整閥17和流量調(diào)整閥18進(jìn)行調(diào)整。
注入到低壓容器2的微細(xì)氣泡由升壓泵4加壓、壓縮，通過急劇的體積縮小，形成可長(zhǎng)期保存的超微細(xì)氣泡。該超微細(xì)氣泡被注入到接近氣氛壓力的殺菌消毒水槽1。加壓不使所有的微細(xì)氣泡變化成超微細(xì)氣泡，有時(shí)以與一部分微細(xì)氣泡混合的狀態(tài)從低壓容器2通過氣相管14排出到氣氛中。
注入的超微細(xì)氣泡15，通過其破壞產(chǎn)生的壓力波和氫氧自由基產(chǎn)生的氧化反應(yīng)進(jìn)行殺菌處理，一部分長(zhǎng)期保持而逐漸地破壞，從而具有消毒效果。受到殺菌消毒處理的水(再生水)從下水再生水排出管22取出。
從低壓容器2注入到殺菌消毒槽1的超微細(xì)氣泡的流量由流量調(diào)整閥9進(jìn)行調(diào)整。由于泵4的吸引壓力為負(fù)壓，所以，低壓容器2的壓力比氣氛壓力低，當(dāng)要成為更低的壓力時(shí)，使用真空泵5，廢棄低壓容器氣相部16的氣相。另外，低壓容器2的壓力由流量調(diào)整閥6也可調(diào)整。
圖2示出從低壓容器2沿殺菌消毒槽1、處理水循環(huán)流路7的回路的系統(tǒng)的壓力分布的一例。在被調(diào)整為0.4個(gè)大氣壓的低壓容器2內(nèi)，由微細(xì)氣泡生成裝置3生成微細(xì)氣泡。低壓容器2內(nèi)的微細(xì)氣泡由升壓泵4吸引，排出到殺菌消毒槽1。此時(shí)，流量調(diào)整閥9的壓力損失使壓力稍下降。升壓泵4的出口的壓力比與大氣壓高出與流動(dòng)的動(dòng)壓量相當(dāng)?shù)牧?，但放出到大氣開放的殺菌消毒槽1，靜定為大氣壓。此后，包含超微細(xì)氣泡的處理水通過處理水循環(huán)流路7，按從大氣壓與水頭的和減去管路的壓力損失量后的壓力，通過流量調(diào)整閥6，返回到低壓容器2。在流量調(diào)整閥6中，產(chǎn)生與閥的開度對(duì)應(yīng)的壓力損失。
在該處理水回路中，由于從升壓泵4按較低的壓力損失連接到殺菌消毒槽1，所以，加壓壓縮后的超微細(xì)氣泡基本上沒有減壓、膨脹地送到殺菌消毒槽1。
升壓泵4在其吸入部具有流量調(diào)整閥9，由于產(chǎn)生壓力損失，所以，容易產(chǎn)生空化作用。為此，使用耐空化(キヤビテ一シヨン)性能高的渦流型泵、渦卷型泵、高壓柱塞型泵等。另外，不產(chǎn)生空化地調(diào)整流量調(diào)整閥9的開度。
圖3示出使用臭氧的殺菌消毒設(shè)備。在使用臭氧作為在本實(shí)施例的殺菌消毒設(shè)備中使用的氣相的場(chǎng)合，需要臭氧產(chǎn)生裝置23和廢臭氧處理裝置24，殺菌消毒槽1也需要密閉。然而，臭氧根據(jù)其強(qiáng)力的氧化作用和微細(xì)氣泡化的溶解效率具有獲得高殺菌力的效果。
在使用氧作為在本實(shí)施例的殺菌消毒設(shè)備中使用的氣相的場(chǎng)合，雖然氧化力比臭氧低，但可獲得足夠的殺菌力。另外，不需要設(shè)置殺菌消毒槽1的密閉、臭氧產(chǎn)生裝置23、及廢臭氧處理裝置24。另外，即使在使用空氣的場(chǎng)合，也可通過超微細(xì)氣泡破壞時(shí)的壓力波和氫氧游離基的氧化反應(yīng)，獲得殺菌作用。
按照本實(shí)施例的利用超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備，不多用氯即可對(duì)下水處理水進(jìn)行殺菌消毒，所以，具有提高下水處理設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性的效果和提高殺菌消毒性能的效果。
下面說明本實(shí)施例的變型例。圖4為實(shí)施例1的變型例的殺菌消毒設(shè)備的構(gòu)成圖。相對(duì)圖1所示殺菌消毒設(shè)備，取消了基于離心分離法和加壓溶解法的微細(xì)氣泡生成裝置，設(shè)置利用超聲波空化的微細(xì)氣泡生成裝置。
利用超聲波空化的裝置由超聲波振子31、電纜32、及超聲波送信機(jī)33構(gòu)成。通過使用超聲波振子31，從而可產(chǎn)生均勻直徑的氣泡。另外，通過向超聲波振子31的電輸出，可控制微細(xì)氣泡的產(chǎn)生，容易調(diào)整氣泡量。
按照本實(shí)施例的變形例的殺菌消毒設(shè)備，可按良好的精度控制超微細(xì)氣泡的生成量，所以，具有提高下水處理設(shè)備的可靠性的效果。
下面，說明本發(fā)明的實(shí)施例2。圖5為實(shí)施例2的利用超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備的構(gòu)成圖，圖6為實(shí)施例2的基于空隙率檢測(cè)的殺菌消毒設(shè)備的流量控制流程圖。
在由實(shí)施例1示出的殺菌消毒設(shè)備中，設(shè)置控制器44，在下水處理水注入管21安裝流量調(diào)整閥42和流量計(jì)47，在下水再生水排出管22安裝流量調(diào)整閥43和流量計(jì)48。另外，在殺菌消毒槽1的中央部安裝空隙率計(jì)35，在上方安裝空隙率計(jì)73，在空隙率計(jì)35的下方安裝空隙率計(jì)74，將這些空隙率計(jì)的檢測(cè)用線連接到控制器44。另外，將流量計(jì)47和流量計(jì)48的檢測(cè)用線連接到控制器44。在控制器44用控制線連接流量調(diào)整閥42、流量調(diào)整閥43，根據(jù)控制信號(hào)進(jìn)行閥的遙控操作。
在控制器44中，用空隙率計(jì)35測(cè)量殺菌消毒槽1的空隙率，將超微細(xì)氣泡存在的區(qū)域作為輸入信號(hào)，在超微細(xì)氣泡朝上方移動(dòng)的場(chǎng)合，一邊監(jiān)視流量計(jì)47的測(cè)量信號(hào)，一邊增加流量調(diào)整閥42的開度，進(jìn)行使處理水流入量增加的控制。同樣，一邊監(jiān)視流量計(jì)48的測(cè)量信號(hào)，一邊增加流量調(diào)整閥43的開度，進(jìn)行使再生水排出量增加的控制。另一方面，在超微細(xì)氣泡與處理水一起朝下方移動(dòng)的場(chǎng)合，減小流量調(diào)整閥42和流量調(diào)整閥43的開度，進(jìn)行減少處理水流入量和再生水排出量的控制。
下面，根據(jù)圖6說明相對(duì)空隙率計(jì)的測(cè)量值的流量控制的流程圖。在微細(xì)氣泡集中帶狀區(qū)域41處于通常水深的場(chǎng)合，空隙率計(jì)35檢測(cè)到氣泡的存在。
在空隙率計(jì)35、空隙率計(jì)73、及空隙率計(jì)74全部檢測(cè)到氣泡的場(chǎng)合，氣泡為以通常水深為中心存在于從上方到下方的狀態(tài)。因此，從控制器44送出流量調(diào)整閥42、流量調(diào)整閥43都保持現(xiàn)在的開度的信號(hào)。
在空隙率計(jì)35和空隙率計(jì)73檢測(cè)到、空隙率計(jì)74未檢測(cè)到的場(chǎng)合，氣泡以通常水深為中心處于上方。因此，從控制器44送出流量調(diào)整閥42、流量調(diào)整閥43都微增開度的信號(hào)。這樣，處理水的下降流速稍增加，微細(xì)氣泡集中帶狀區(qū)域41逐漸下降，在通常水深附近停滯。
在空隙率計(jì)35和空隙率計(jì)74檢測(cè)到、空隙率計(jì)73未檢測(cè)到的場(chǎng)合，氣泡以通常水深為中心處于下方。因此，從控制器44送出流量調(diào)整閥42、流量調(diào)整閥43都微減開度的信號(hào)。這樣，處理水的上升流速稍增加，微細(xì)氣泡集中帶狀區(qū)域41逐漸上升，在通常水深附近停滯。
在空隙率計(jì)35檢測(cè)到、空隙率計(jì)73和空隙率計(jì)74未檢測(cè)到的場(chǎng)合，氣泡存在于通常水深。因此，從控制器44送出流量調(diào)整閥42、流量調(diào)整閥43都保持現(xiàn)在的開度的信號(hào)。
在空隙率計(jì)35未檢測(cè)到、空隙率計(jì)73和空隙率計(jì)74檢測(cè)到的場(chǎng)合，氣泡夾住通常水深存在于上方和下方2個(gè)部位。在該場(chǎng)合，要將下方的微細(xì)氣泡集中帶狀區(qū)域41轉(zhuǎn)移到通常水深進(jìn)行殺菌消毒。因此，從控制器44送出流量調(diào)整閥42、流量調(diào)整閥43都減小開度的信號(hào)。這樣，處理水的下降流速減小，微細(xì)氣泡集中帶狀區(qū)域41上升，在通常水深附近停滯。
在空隙率計(jì)73檢測(cè)到、空隙率計(jì)35和空隙率計(jì)74未檢測(cè)到的場(chǎng)合，氣泡存在于通常水深的上方。因此，從控制器44送出流量調(diào)整閥42、流量調(diào)整閥43都增加開度的信號(hào)。這樣，處理水的下降流速增加，微細(xì)氣泡集中帶狀區(qū)域41下降，在通常水深附近停滯。
在空隙率計(jì)74檢測(cè)到、空隙率計(jì)35和空隙率計(jì)73未檢測(cè)到的場(chǎng)合，氣泡存在于通常水深的下方。因此，從控制器44送出流量調(diào)整閥42、流量調(diào)整閥43都減小開度的信號(hào)。這樣，處理水的下降流速減小，微細(xì)氣泡集中帶狀區(qū)域41上升，在通常水深附近停滯。
在空隙率計(jì)35、空隙率計(jì)73、及空隙率計(jì)74全部未檢測(cè)到氣泡的場(chǎng)合，氣泡不存在于空隙率計(jì)的測(cè)量范圍。因此，為了使氣泡積蓄到通常水深，從控制器44發(fā)送流量調(diào)整閥42、流量調(diào)整閥43都保持現(xiàn)在的開度的信號(hào)。
以上的控制通過組合在水位下降的場(chǎng)合增加流量調(diào)整閥42的開度的操作和在水位上升的場(chǎng)合增加流量調(diào)整閥43的開度的操作加以實(shí)施。
通過以上的控制，可將超微細(xì)氣泡集中到殺菌消毒槽1的中央部，集中成帶狀進(jìn)行配置。在該微細(xì)氣泡集中帶狀區(qū)域41中，超微細(xì)氣泡的間隔縮小，基本上超微細(xì)氣泡不會(huì)從上方跑出，而是在微細(xì)氣泡集中帶狀區(qū)域41破壞。這樣，可增加微細(xì)氣泡破壞時(shí)的壓力波和氫氧游離基產(chǎn)生的氧化反應(yīng)的密度，所以，殺菌消毒性能提高，同時(shí)，氣泡的利用效率提高，可減小產(chǎn)生氣泡量。
按照利用本實(shí)施例的超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備，除了實(shí)施例1的效果外，還具有可提高下水處理設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和殺菌消毒性能的效果。
下面，說明本發(fā)明的實(shí)施例3。圖7為實(shí)施例3的利用超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備的構(gòu)成圖。
在實(shí)施例2所示殺菌消毒設(shè)備中，將板狀超聲波振子45設(shè)于殺菌消毒槽1中，由超聲波發(fā)信機(jī)46驅(qū)動(dòng)振子45。超聲波發(fā)信機(jī)46用控制線連接到控制器44，根據(jù)控制器44的控制信號(hào)使超聲波振子45按低頻振動(dòng)。在這里，以超聲波振子45對(duì)氣泡施加振動(dòng)、使氣泡破壞和溶解為目的。超聲波發(fā)信機(jī)46的頻率使用20kHz～100kHz左右。
在控制器44中，用空隙率計(jì)35測(cè)量殺菌消毒槽1的空隙率，在空隙率達(dá)到預(yù)定值的時(shí)刻，對(duì)微細(xì)氣泡集中帶狀區(qū)域41施加超聲波振動(dòng)。由低頻的超聲波的作用在短時(shí)間使超微細(xì)氣泡破壞，可對(duì)處理水施加大量的壓力波和由氫氧游離基產(chǎn)生的氧化反應(yīng)。在本實(shí)施例中，集中壓力波和氧化反應(yīng)作用于菌，所以，可殺滅耐性更高的菌。一旦氣泡消滅后，通過第2實(shí)施例所示的控制，形成下一微細(xì)氣泡集中帶狀區(qū)域41。
按照本實(shí)施例的利用超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備，除了第2實(shí)施例的效果外，還具有可提高殺菌消毒性能的效果。
下面，說明本發(fā)明的實(shí)施例4。圖8為實(shí)施例4的超微細(xì)氣泡生成裝置的示意圖。
由柱塞型的升壓泵51代替圖1、圖3～圖7所示殺菌消毒設(shè)備的低壓容器，生成超微細(xì)氣泡。在殺菌消毒水槽51由下水處理水注入管61流入處理水，通過下水再生水排出管62流出再生水。殺菌消毒水槽51的處理水從處理水循環(huán)流路57通過流量調(diào)整閥56、單向閥58，進(jìn)入到升壓泵52的缸53。
在升壓泵52內(nèi)，由活塞驅(qū)動(dòng)桿66、活塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)67使活塞65往復(fù)運(yùn)動(dòng)，控制缸53內(nèi)的壓力。當(dāng)缸53內(nèi)為負(fù)壓時(shí)，從微細(xì)氣泡生成裝置63將微細(xì)氣泡吹入到缸53內(nèi)。通過根據(jù)壓力計(jì)74的測(cè)量信號(hào)由控制器73驅(qū)動(dòng)流量調(diào)整閥56、流量調(diào)整閥59、流量調(diào)整閥64，從而控制升壓泵52的缸53內(nèi)的壓力。
在本實(shí)施例中，按噴嘴的氣相吹入形式表現(xiàn)微細(xì)氣泡生成裝置63，但也可使用氣液二相剪切方式或加壓溶解液體的減壓方式等其它微細(xì)氣泡產(chǎn)生方式。
下面，根據(jù)圖9說明超微細(xì)氣泡吹入的過程。在圖9(a)中，由活塞驅(qū)動(dòng)桿66朝圖中的箭頭方向拉活塞65，缸53內(nèi)由流量調(diào)整閥56的壓力損失而成為負(fù)壓。此時(shí)，減壓使溶入水中的氣相的一部分氣化，在缸53內(nèi)的上部形成氣相部。
在活塞到達(dá)最低點(diǎn)(完全拉出)的時(shí)刻，開放流量調(diào)整閥64地進(jìn)行控制，從微細(xì)氣泡生成裝置63將微細(xì)氣泡吹入到負(fù)壓的缸53內(nèi)。
預(yù)定的微小時(shí)間經(jīng)過后，或?qū)⒒钊?5壓入預(yù)定的微小行程量后，如圖9(b)所示那樣，進(jìn)行關(guān)閉流量調(diào)整閥64的控制。由活塞驅(qū)動(dòng)桿66繼續(xù)朝圖中箭頭方向壓入活塞65，對(duì)缸53內(nèi)的微細(xì)氣泡加壓，通過單向閥60送到殺菌消毒水槽。由此時(shí)的加壓作用非平衡地壓縮微細(xì)氣泡，生成超微細(xì)氣泡。
圖9(c)示出活塞65完全壓入的狀態(tài)。此后，由活塞驅(qū)動(dòng)桿66朝圖9(a)中的箭頭方向拉活塞65，返回到圖9(a)的狀態(tài)，反復(fù)一連串的動(dòng)作。在本實(shí)施例中，可將升壓泵自身用作超微細(xì)氣泡生成的低壓容器，所以，具有可簡(jiǎn)化設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。
按照本實(shí)施例的利用超微細(xì)氣泡的殺菌消毒設(shè)備，除了第1～第3實(shí)施例的效果外，還具有提高設(shè)備制作的經(jīng)濟(jì)性的效果。
按照以上說明的本實(shí)施例的生成方法的超微細(xì)氣泡不僅可用于下水處理，而且也可用于上水殺菌消毒、上下水膜處理、健康·醫(yī)療器械領(lǐng)域、湖泊或養(yǎng)殖場(chǎng)的水質(zhì)凈化，工廠·畜產(chǎn)等的各種廢水處理，及功能水制造等。
權(quán)利要求
1.一種超微細(xì)氣泡的生成方法，其特征在于在壓力比外部壓力低的低壓容器內(nèi)的液體中產(chǎn)生微細(xì)氣泡，對(duì)上述液體加壓，壓縮微細(xì)氣泡，生成超微細(xì)氣泡，將上述被加壓的具有超微細(xì)氣泡的液體排出到上述低壓容器外的空間。
2.一種超微細(xì)氣泡的生成裝置，其特征在于設(shè)置用于充填壓力比外部壓力低的液體的低壓容器、將微細(xì)氣泡注入到上述低壓容器的微細(xì)氣泡供給裝置、及連通上述低壓容器與外部空間的泵，構(gòu)成為上述微細(xì)氣泡供給裝置在上述低壓容器的液體中產(chǎn)生微細(xì)氣泡，上述泵對(duì)上述低壓的液體加壓，壓縮上述微細(xì)氣泡，生成超微細(xì)氣泡，將上述受到加壓的具有超微細(xì)氣泡的液體從上述泵的排出側(cè)排出到外部空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超微細(xì)氣泡的生成裝置，其特征在于設(shè)有用于由負(fù)壓將上述低壓容器內(nèi)保持為低壓狀態(tài)的吸引裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超微細(xì)氣泡的生成裝置，其特征在于上述吸引裝置，第1利用上述泵的吸入壓力，第2在上述低壓容器連接真空泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超微細(xì)氣泡的生成裝置，其特征在于上述微細(xì)氣泡供給裝置對(duì)氣體加壓，溶解到液體中，然后對(duì)該液體進(jìn)行減壓，產(chǎn)生微細(xì)氣泡。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超微細(xì)氣泡的生成裝置，其特征在于上述微細(xì)氣泡供給裝置為剪切氣液二相流方式的。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超微細(xì)氣泡的生成裝置，其特征在于上述微細(xì)氣泡供給裝置為利用高頻超聲波方式的。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超微細(xì)氣泡的生成裝置，其特征在于上述微細(xì)氣泡的原氣體為臭氧、氧或空氣。
9.一種下水處理水的殺菌·消毒設(shè)備，具有取入下水處理水進(jìn)行殺菌·消毒的殺菌·消毒水槽；其特征在于具有低壓容器和微細(xì)氣泡生成裝置；該低壓容器通過升壓泵與上述殺菌·消毒水槽連通，收容壓力比氣氛壓力低的液體；該微細(xì)氣泡生成裝置將微細(xì)氣泡注入到上述低壓容器的液體；注入到上述低壓容器的微細(xì)氣泡由上述升壓泵加壓、壓縮，形成超微細(xì)氣泡，注入到上述殺菌·消毒水槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的下水處理水的殺菌·消毒設(shè)備，其特征在于在上述殺菌·消毒水槽內(nèi)形成下水處理水的下降流，通過與上述超微細(xì)氣泡的上升速度平衡，從而設(shè)置超微細(xì)氣泡集中了的帶狀區(qū)域，在該帶狀區(qū)域?qū)νㄟ^帶狀區(qū)域的處理水實(shí)施殺菌、消毒作用。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的下水處理水的殺菌·消毒設(shè)備，其特征在于在上述殺菌·消毒水槽的上述帶狀區(qū)域的中央部、上部、及下部設(shè)置空隙率計(jì)，在上述殺菌·消毒水槽的取入下水處理水的入口部和排出再生下水處理水的出口部分別設(shè)置流量調(diào)整閥，設(shè)置根據(jù)這些空隙率計(jì)的指示控制上述流量調(diào)整閥的控制裝置。
12.一種下水處理水的殺菌·消毒設(shè)備，具有取入下水處理水進(jìn)行殺菌·消毒的殺菌·消毒水槽；其特征在于設(shè)置柱塞型的升壓泵、使上述殺菌·消毒水槽的處理水回流到上述升壓泵的缸的具有第1單向閥的第1處理水循環(huán)流路、使上述升壓泵的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、在拉出上述活塞時(shí)將微細(xì)氣泡注入負(fù)壓的缸的微細(xì)氣泡生成裝置，及在上述活塞壓入時(shí)對(duì)上述微細(xì)氣泡加壓而生成的超微細(xì)氣泡通過第2單向閥被壓出到上述殺菌·消毒水槽的第2處理水循環(huán)流路。
全文摘要
提供生成可長(zhǎng)期保存的超微細(xì)氣泡的方法和裝置以及將其適用于下水處理水的殺菌、消毒設(shè)備的水處理裝置。設(shè)置殺菌消毒槽(1)、低壓容器(2)、微細(xì)氣泡生成裝置(3)。在殺菌消毒槽(1)注入下水處理水，將受到處理的水從下水再生水排出管排出。由微細(xì)氣泡生成裝置(3)生成微細(xì)氣泡，注入到低壓容器(2)。注入到低壓容器(2)的微細(xì)氣泡由升壓泵(4)加壓、壓縮，通過急劇的體積縮小，形成可長(zhǎng)期保存的超微細(xì)氣泡。將該超微細(xì)氣泡注入到殺菌消毒槽(1)，通過超微細(xì)氣泡(15)的破壞所產(chǎn)生的壓力波和由氫氧游離基產(chǎn)生的氧化反應(yīng)進(jìn)行殺菌處理。超微細(xì)氣泡的一部分長(zhǎng)期保持，逐漸破壞，從而提高消毒效果。
文檔編號(hào)B01F5/00GK1840231SQ20061000865
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者日高政隆, 隅倉(cāng)岬, 陰山晃治, 橫井浩人, 武本剛, 渡邊昭二, 圓佛伊智朗, 原直樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所