一种用于产生气泡的方法及装置，其能够在液体中产生大量直径小于１５μｍ特别是小于１０μｍ的微气泡。该装置包括在一端具有封闭端１４在另一端具有开口端１５的管２、以及安装在管２内并与管２同轴或基本同轴旋转的旋转叶轮３。旋转叶轮３具有一个或多个叶片４。叶片４的表面基本平行于旋转叶轮的转轴５的轴线。管２的在靠近封闭端１４侧的内部与外部气体之间的通风阻力等于或大于通风口７的通风阻力，通风口７的内径是叶片平均宽度ｄ的０．３６倍，长度是３ｍｍ。至少将管２的开口端１５和旋转叶轮３浸入液体２０中，并且旋转叶轮３以５．８米／秒或更高的周向速度旋转。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在液体中产生微气泡的方法及气泡产生装置。更具体地，本专利技术涉及产生大量直径小于15μm的微气泡的方法以及气泡产生装置。
技术介绍
已知一种在液体中产生大量微气泡的方法，以在液体如水中有效地溶解气体如空气。通过在液体中产生直径为10-50μm的气泡，气泡因浮力而上升的速度大大地降低。所以，气泡在液体中保留更长的时间，气体以更高的效率溶解在液体中。专利文献1公开了一种液-气搅拌混合装置，其包括具有线性圆筒形的外壳件以及具有线性柱形的驱动件，该驱动件同轴插入该外壳件内并高速旋转，其中，外壳件和驱动件之间的间隙设置为，当驱动件高速旋转时，使液体进入该间隙的范围内的可能的最小值。更具体为，液体和气体进入外壳件和驱动件之间的间隙，驱动件高速旋转引起液体强烈的涡流运动，因此它们被彼此搅拌并混合。含有大量因搅拌和混合产生的微气泡的液体通过外壳件底端的开口被强力释放，因此使大量非常细小的气泡在液体中悬浮很长时间。在专利文献1公开的装置中，需要将驱动件外周面的圆周速度设置为大约12米/秒，并且驱动件需以该高速旋转。而且，因为需要将液体和气体搅拌与混合不短于一定的时间，外壳件和驱动件的长度必须不短于一定值，并且它们需要具有高尺寸精度，以防止高速旋转的驱动件振动。专利文献2和3均公开了一种液-气搅拌混合装置，其包括具有线性圆筒形的外管，同轴插入该外管内并高速旋转的转轴，以及带有正叶片及反叶片的搅拌叶轮，正叶片及反叶片沿轴向以一定间隔固定到转轴上。转轴与装在外管内的液体一起旋转，因液体的涡流产生的抽吸动作使气体沿转轴被抽吸。通过搅拌叶轮的各个叶片对液体和气体混合物施加的强烈的切断动作，以及通过在正叶片提供的正向流动和反叶片提供的反向流动之间的碰撞产生的混合动作，实现了液体和气体的搅拌及混合动作。在专利文献2和3公开的装置中，液体和气体之间的搅拌和混合不仅通过因转轴的旋转动作引起的涡流运动实现，而且还通过安装到转轴的搅拌叶轮的切断动作以及在正向气泡涡流和反向气泡涡流之间的碰撞动作实现。所以，可以强力有效地实现气泡的细分，由此可获得充分细分的气泡。与专利文献1公开的装置相比，转速值低，并且充分减小旋转部分的总重，由此，形成这些部件所需的尺寸精度级别不会非常高。专利文献2和3公开的液-气搅拌混合装置在商业上制造，并能够在液体中产生直径为10-50μm的微气泡。因此，气体可以有效地溶解在液体中。在专利文献4公开的涡流微气泡产生装置中，在构成该装置的容器内形成圆锥形空间，通过在与该空间的内壁限定的内周面相切的方向上提供加压液体，在该空间内产生涡流。另一方面，气体通过形成在圆锥形空间底部中央部分的气体入口被抽吸，并沿压力最小处的空间轴线穿过，由此产生薄的涡流气体空腔。该空间的截面区域逐渐变小，并且随着涡流从入口前行到出口，涡流的速度增大。气体以条的形式连续流向出口。在与气体通过出口排出的同时，涡流运动因周围的静止液体而突然减弱，并且条状气腔被稳定地连续切断。因此，大量直径例如为10-20μm的微气泡在出口附近产生，并释放到容器外的液体。非专利文献1描述了测量通过使用气泡产生装置所产生的气泡数量的结果，该气泡产生装置基于与专利文献4公开的装置相同的原理而工作。在该气泡产生装置中，通过泵供给容器的水沿容器的壁上升，并且在撞击顶壁之后，水沿涡流的中心流向低处的出口。由于水的涡流产生的负压，气体被自动通过气体入口抽吸，并且沿涡流轴线形成的气柱与水涡流一起被强力通过出口释放，由此产生微气泡。水箱的容量是35公升。将作为产生水合物的催化剂的1％-TFH(四氢呋喃)加入水箱内的蒸馏水。利用水的光学粒度分布仪(LiQuilaz-E20，美国制造)不断测量气泡的直径分布。该测量基于光学-动力散射测量方法，并在气泡直径为2μm-125μm的范围内进行。参照非专利文献1的图2，以5μm气泡直径的间距测量液体中的气泡数量。在40μm的气泡直径附近气泡数量最大，并且以大约60个气泡/mL的密度产生气泡直径范围在5μm内的气泡。另一方面，在气泡直径小于15μm的区域内，以大约20个气泡/mL的密度产生气泡直径范围在5μm内的气泡。应注意到，与使用不含有任何添加剂的蒸馏水(作为液体)的情况相比，在使用添加有TFH或其它类似物质的蒸馏水的情况下，所产生的气泡数量增大。专利文献1特公昭61-36448号公报专利文献2特开平5-220364号公报专利文献3特开平6-91146号公报专利文献4特开平2000-447号公报非专利文献1“Effect of Shrinking Microbubble on Gas HydrateFormation”，The Journal of Physical Chemistry，Vol.107，No.10,2003，pp 2171-217
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题利用在上面引用的专利文献中所述的专利技术，可在液体中产生直径为10-20μm或10-50μm的微气泡，并且气体能够充分溶解在液体中。然而，利用这些已知方法仍不能实现在液体中产生大量直径小于15μm特别是小于10μm的微气泡。例如，在气泡直径小于15μm的区域，以大约20个气泡/mL的密度在5μm的气泡直径范围内产生气泡，并且已知方法仍未能成功地以40个气泡/mL或更大的高密度产生微气泡。液体中气泡的直径越小，作用于气-液界面上的表面张力越大，并且气泡内压力上升的效果越强。所以，当微气泡的直径小于15μm时，例如，气体可在非常高的压力下溶解在液体中。而且，气泡的直径越小，每单位体积气体的气-液界面的表面积越大，并且气泡能够停留在液体中而不上浮脱离液面的时间越长。因此，若除了细小气泡能在产生大量直径小于15μm特别是小于10μm的微气泡，这将可能在各种领域实现许多优点，包括过去不可能获得的产生气体水合物。本专利技术的目的是提供气泡产生方法及气泡产生装置，能在液体中产生大量直径小于15μm特别是小于10μm的微气泡。本专利技术的技术方案本专利技术的要点如下(1)在液体中产生微气泡的方法，其中，该方法包括步骤准备在一端具有封闭端14在另一端具有开口端15的管2、以及安装在管2内并与管2同轴或基本同轴旋转的旋转叶轮3，旋转叶轮3具有一个或多个叶片4，叶片4的表面基本平行于旋转叶轮的转轴5的轴线，至少将管2的开口端15和旋转叶轮3浸入液体20中，并且以5.8米/秒或更高的周向速度使旋转叶轮3旋转。(2)根据上述(1)在液体中产生微气泡的方法，其中，当叶片4的平均宽度d被限定为是从转轴5的中心沿旋转的径向方向到每个叶片4的外围的宽度的两倍时，管的在靠近管2封闭端14侧的内部与外部气体之间的通风阻力等于或大于通风口7的通风阻力，通风口7的内径是叶片平均宽度d的0.36倍，长度是3mm。(3)根据上述(1)或(2)在液体中产生微气泡的方法，其中，当将蒸馏水用作液体20时，从管2的开口端15排出的液体中含有的直径不小于10μm并小于15μm的气泡的数量是40个气泡/mL或更大。(4)用于在液体中产生微气泡的气泡产生装置，其中，该装置包括在一端具有封闭端14在另一端具有开口端15的管2、以及安装在管2内并与管2同轴或基本同轴旋转的旋转叶轮3，旋转叶轮3具有一个或多个叶片4，叶片4的表本文档来自技高网...
【技术保护点】
在液体中产生微气泡的方法，该方法包括下列步骤：准备在一端具有封闭端在另一端具有开口端的管、以及安装在所述管内并与所述管同轴或基本同轴旋转的旋转叶轮，所述旋转叶轮具有一个或多个叶片，所述叶片的表面基本平行于旋转叶轮的转轴的轴线；至少将所述管的开口端和所述旋转叶轮浸入液体中；并且以５．８米／秒或更高的周向速度旋转所述旋转叶轮。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：松本忠夫，
申请(专利权)人：株式会社富喜制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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