CN110891674A - 微气泡产生设备和微气泡产生方法，以及具有该微气泡产生设备的淋浴装置和油水分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了：微气泡产生设备，其利用通过注入加压液体产生的涡流，由于简化的配置和结构而具有优异的可处理性、可操作性性和耐久性；能够产生大量气泡的微气泡产生方法；以及具有该微气泡产生设备的淋浴装置和油水分离装置。该微气泡产生设备包括：圆柱形或圆锥形筒，其中具有气液涡旋腔室；气液排出口，其设置在该圆柱形或圆锥形筒的一端；以及供液筒和供气筒，用于将液体和气体引入气液涡旋腔室。对于该气液排出口，在圆柱形或圆锥形筒的一端的封闭端的壁上，或在其一端的开口端的内壁的圆周表面上，分别设置多个小的圆柱形通孔或多个具有圆形截面和至少半圆周长的小凹部。

Description

微气泡产生设备和微气泡产生方法，以及具有该微气泡产生 设备的淋浴装置和油水分离装置

技术领域

本发明涉及一种微气泡产生设备，其用于浴室、盥洗室等中使用的淋浴器、水生生物的运输和养殖、自来水、河水、池塘、湖泊、水库等的净化、水环境的恢复、油分离等。本发明还涉及一种微气泡产生方法，以及具有该微气泡产生设备的淋浴装置和油水分离装置。

背景技术

在沐浴过程中或在浴室里使用淋浴器，当排出热水或水时，具有小孔的淋浴喷头产生平缓的水流，从而清洗头发和身体。众所周知，含有气泡的水流清洁效果比不含气泡的水流清洁效果更佳。当用淋浴器产生的含有气泡的水流清洁时，将提高预期清洁效率，并且会提升皮肤按摩效果和增进血液循环。需要吸入空气和热水以产生气泡。已知的是：通过诸如文丘里管的方法产生气泡，并且现有具有从管道侧面吸入空气的文丘里喷嘴的淋浴器出售。使用由涡流孔形成的涡流来产生气泡的方法也应用于淋浴装置。

此外，使用微气泡产生设备的气浮作为运输和养殖水生生物、净化诸如自来水、河水、池塘、湖泊和水库的水质以及恢复水环境的方法是众所周知的。已经提出了与应用在淋浴装置中的方法不同的各种方法作为微气泡产生设备。例如，专利文献1至4公开了使用气液涡流的微气泡方法。

专利文献1公开的涡流微气泡产生设备包括：容器，其具有圆锥形或瓶形空间；液体入口，其在该空间的内壁圆周表面的一部分上沿切向方向开口；气体引入孔，其在该空间的底部开口；以及涡旋气液出口，其在该空间的顶部开口。在该微气泡产生设备中，在内部产生涡流，并且通过将加压流从液体入口泵送到锥形或瓶形空间中而在锥形管轴上形成负压部分。基于该原理获得微气泡。

专利文献2公开了一种微气泡产生设备，包括：容器，其具有能够产生涡旋的空间；加压液体入口；气体入口；液体入口；以及气液混合物出口。加压液体入口设置在容器的侧表面上，使得产生进入该空间的涡流的加压液体被引导至该容器中。

专利文献3提出了一种气液混合器，其中通过在混合筒的液体室的切向方向上从水管引入水而形成水的涡流，通过从设置在背面的空气供给管道抽吸气体并将气体与水的涡流混合来产生微气泡，利用设置在开口外部的过滤构件将微气泡变成超细气泡以进行气泡小型化。

专利文献4公开了一种涡旋微气泡产生设备，包括：预涡旋单元，其对由液体出口引入的液体加以涡旋的气液混合物进行整流，以便抑制气液涡旋腔室中严重气穴侵蚀的发生；以及主涡流部分，该主涡流部分使从气体入口引入的气体与在预涡流单元中整流的液体接触。

另一方面，研究了微气泡产生设备在浮动分离法油水分离装置中的应用。例如，专利文献5至7已经提出了各种构造和结构。在根据现有技术的这些油水分离装置中，与涡旋微气泡产生器不同，分别使用从具有叶轮或螺旋桨叶片的鼓风机中精制气泡的微气泡产生设备（专利文献5）、在大气泡去除器中减压处理溶解的空气以获得微气泡的微气泡产生设备（专利文献6），和通过加压和减压移动的微气泡产生设备（专利文献7）。

相关技术

专利文献

[专利文献1]日本特开2000-447号公报

[专利文献2]日本特开2007-111616号公报

[专利文献3]日本特开2004-195393号公报

[专利文献4]日本特开2006-142300号公报

[专利文献5]日本特开03-229696号公报

[专利文献6]日本特开2005-125167号公报

[专利文献7]日本特开2014-151318号公报。

发明内容

发明要解决的问题

作为可以用于例如浴室和盥洗室中的淋浴器、水生生物的运输和储存、水净化和水环境恢复，以及油水分离等用途的微气泡产生设备，传统上要求可以使气泡小型化、可以有效地产生大量微小气泡，并且即使在长时间操作期间也可以维持微小气泡的产生。此外，从可操作性、耐久性、可维护性和制造成本降低的角度来看，简单且紧凑的配置和结构是非常合乎期望的。

当将液体和气体混合时，气体从形成在管的侧面的孔进入文丘里系统，在手动操纵淋浴器时，文丘里系统会使水进入气体入口，以至于阻碍气体流入气体入口。因此，文丘里型淋浴器具有可操作性和处理能力较差的问题。

此外，在专利文献1至3中描述的涡旋型微细气泡产生器可以使用加压液体产生涡旋流这一简单原理来产生微细气泡。因为涡旋型微气泡产生器采用从形成在容器的切向或侧表面上的入口泵送加压液体的方法，所以需要增加在压力下引入的液体的压力以产生大量微气泡。然而，当要在压力下引入的液体的压力增加时，会存在发生气穴侵蚀、导致设备在短时间内磨损和破裂的问题。专利文献4也已经指出了这个问题。

此外，在专利文献1至3所述的微气泡产生设备中，为了产生小直径的微气泡，在气液混合物的排出口侧安装有各种设备。然而，这些微气泡产生设备几乎无法产生大量微细气泡，而在产生大量微细气泡的情况下，气液混合物的排出口侧的构造和结构复杂。例如，在专利文献1中描述的发明采用了减小从加压液体入口到涡旋气液出口的空间的截面的方法，以及分别将涡流从四个中心出口引导到四个侧出口的方法。然而，前者在产生大量细小气泡方面具有局限性，而后者由于其复杂的结构而需要相当大的装置。此外，在专利文献2中描述的本发明分别公开了一种提供多个气液混合物排出口的方法，或一种通过提供另一环形底面而从侧面通过间隙排出气液混合物的方法，所述另一环形底面从容器的侧面的端部设有间隙。然而，在具有仅从涡旋切向排出气液混合物的构造的前一方法中，排出的气液混合物的气泡往往具有较大的粒径。后一方法具有复杂的装置和结构。此外，在专利文献3中描述的本发明由于在排出气液混合物时容易从用作气泡精制装置的过滤构件接收到阻力而几乎无法产生大量细小气泡。因此，从安装和处理的角度来看，需要更简单且通用性优异的设备作为能够产生大量具有小粒径的微气泡的设备。

专利文献4提出了用于抑制气穴侵蚀的微气泡产生设备。然而，由于微气泡产生设备具有包括预涡旋单元和主涡旋单元的气液涡旋室，因此需要将壳体的长度增加对应于预涡旋单元的部分。此外，用于将气体引入气液涡旋腔室的气体入口设置成延伸到预涡流部分和主涡流部分之间的边界附近。这使得微气泡产生设备具有相当复杂的构造和结构。此外，微气泡产生设备包括作为气液排出口的具有小直径的通孔，该通孔被转移到壳体的边缘部分壁表面的中心，但是这种结构几乎无法产生大量的微小气泡，并且这一设置本身也受限制。

另一方面，专利文献5至7中描述的油水分离装置需要具有专门设计成用于产生大量微气泡并提高其耐久性的部件和设备，例如叶轮、大气泡去除器，以及压力和减压型微细气泡产生器。然而，由于其结构有些复杂，所以在处理和可操作性方面并不令人满意。因此，强烈需要具有高度通用性的微气泡产生设备的油水分离装置，所述微气泡产生设备处理起来能够更容易并且具有优异的可操作性和耐久性。

本发明是鉴于上述常见问题而提出的。本发明的目的是提供一种结构紧凑的微气泡产生设备，能够通过注入加压液体形成涡流这一简单原理来产生大量的微气泡，从而获得与传统设备相比，通过采用更简单的构造和结构，因而具有优异的操作性和耐久性的设备，以及通过这种微气泡产生设备产生大量微气泡的方法。本发明的另一个目的是提供一种淋浴装置和油水分离装置，该淋浴装置和油水分离装置通过使用具有这种特性的涡旋式微气泡产生设备而获得优异的操作性、耐久性和高通用性。

解决问题的方法

在使用气液涡流的微气泡产生设备中，通过实施本发明，发现可以通过在气液混合物的排出侧采用新结构以产生大量颗粒尺寸较小的微气泡而解决上述难题；还可以通过采用如下结构的内筒，所述结构包括：通缝或通孔，所述通缝或通孔形成为使得加压液体从所述内筒的外部注入到所述内筒的内部以产生气液涡流；入口，所述入口用于将气体引入所述内筒；以及开口端部，所述开口端部能够用作气液排出口，气液从气液涡旋腔室通过所述气液排出口排出；并且，还可以通过采用如下结构的所述内筒，所述结构包括：所述气液涡旋腔室；和外筒容器，与专利文献4所记载的旋涡式微气泡产生设备不同，该外筒容器通过将内筒插入其中而形成双筒结构。

即，本发明的结构如下。

[1] 本发明提供了一种微气泡产生设备，所述微气泡产生设备包括：圆柱形或圆锥形筒，所述圆柱形或圆锥形筒中具有气液涡旋腔室，用于产生气液能够涡旋的空间；

气液排出口，所述气液排出口形成在所述圆柱形或圆锥形筒的一侧，用于排出通过在所述气液涡旋腔室中混合气体和液体而获得的气液混合物；供液筒，所述供液筒具有用于将液体引入所述气液涡旋腔室的液体入口；以及供气筒，所述供气筒具有用于将气体引入所述气液涡旋腔室的气体入口，

其中，所述气液排出口具有多个通孔或小凹部，所述通孔或小凹部用于在其中具有所述气液旋流腔室的所述圆柱性或圆锥形筒的液体排出侧将由所述气液涡旋腔室形成的大涡流分支并改变为较小涡流，

其中所述通孔具有圆柱形形状和小截面圆直径，形成为端壁表面上的气液排出口，所述端壁表面在其中具有所述气液涡旋腔室的所述圆柱形或圆锥形筒的一侧上封闭，

其中所述小凹部具有圆形截面和大于等于半圆的周长，在具有所述气液涡旋腔室的所述圆柱形或圆锥形筒的一侧开口的端部内壁的圆周表面上，从所述气液排出口朝向所述圆柱形或圆锥形筒的内部，沿着所述圆柱形或圆锥形筒的内壁的纵向方向形成至中部。

[2] 本发明提供了根据前述[1]项所述的微气泡产生设备，

其中，所述圆柱形通孔或小凹部的圆形截面形状的圆形直径小于其中具有所述气液涡旋腔室的所述圆柱形或圆锥形筒的内壁截面直径的一半，并且具有10 mm或更小的绝对值。

[3] 本发明提供了根据前述[1]项或[2]项所述的微气泡产生设备，

其中所述多个圆柱形通孔中的每一个在所述圆形截面形状中具有相同的直径，并且形成为相对于端壁表面的中心点对称，所述端壁表面在其中具有所述气液涡旋腔室的所述圆柱形或圆锥形筒的一侧上封闭。

[4] 本发明提供了根据前述[1]项或[2]项所述的微气泡产生设备，

其中，所述多个小凹部中的每一个在圆形截面形状中具有相同的直径，并且以彼此相邻的状态连续地形成在其中具有所述气液涡旋腔室的所述圆柱形或圆锥形筒的一端的内壁的圆周表面上。

[5] 本发明提供了根据前述[1]项至[4]项中任一项所述的微气泡产生设备，所述设备包括：

内筒，所述内筒由所述圆柱形或圆锥形筒组成，所述圆柱形或圆锥形筒中具有用于形成所述气体-液体可以涡旋的所述空间的所述气液涡旋腔室；圆柱形或圆锥形外筒容器，所述圆柱形或圆锥形外筒容器与插入其中的所述内筒一起形成双筒结构；以及供液筒，所述供液筒具有用于将液体引入所述外筒容器的液体入口，

其中，所述内筒包括：在所述供液筒侧封闭的端部；与所述供液筒侧相对的端部，所述端部具有用于引入气体的开口，所述开口设置为用于将气体引入所述气液涡旋腔室中的气体入口，并且所述多个圆柱形通孔或多个小凹部设置为用于从所述气液涡旋腔室排出气液的气液排出口，所述多个圆柱形通孔或多个小凹部具有圆形截面和大于等于半圆的周长，其中，在与所述供液筒侧相对的一侧开口的端部内壁的圆周面上，从所述气液排出口朝向所述圆柱形或锥形筒的内部，所述小凹部沿着所述圆柱形或锥形筒的内壁的纵向方向形成至中部；以及一个或多个通缝或通孔，所述一个或多个通缝或通孔沿着所述内筒的纵向方向从所述供液筒侧的一端形成至中部；

其中，所述内筒与所述外筒容器一体形成，使得在形成有所述通缝或所述通孔的部分的内筒外壁与所述外筒容器的内壁之间形成用于引入液体的间隙；

其中使用气液涡流来产生微气泡，所述气液涡流是通过将从所述供液筒的所述液体引入入口供应的所述液体经由所述通缝或通孔注入并引入到装备在所述内筒内部的所述气液涡旋腔室中而产生的。

[6] 本发明提供了根据前述[1]项至[4]项中任一项所述的微气泡产生设备，所述设备包括：

内筒，所述内筒由所述圆柱形或圆锥形筒组成，所述圆柱形或圆锥形筒中具有用于形成所述气体-液体可以涡旋的所述空间的所述气液涡旋腔室；圆柱形或圆锥形外筒容器，所述圆柱形或圆锥形外筒容器与插入其中的所述内筒一起形成双筒结构；以及供液筒，所述供液筒具有用于将液体引入所述外筒容器的液体入口，

其中，所述内筒包括：开口端，所述开口端连接到所述供气筒，所述供气筒在所述供液筒侧上具有气体入口，所述气体入口设置为用于将气体引入到所述气液涡旋腔室中的所述气体入口；与所述供液筒侧相对的端部，所述端部在所述端部内壁的圆周表面上具有多个封闭在所述端部内壁的圆周表面上的圆柱形通孔，或者在所述端部内壁的圆周表面上具有多个在所述端部内壁的圆周表面上开口的具有圆形截面和大于等于半圆的周长的小凹部，所述小凹部设置为用于从所述气液涡旋腔室排出气液的气液排出口，其中，从所述气液排出口朝向所述圆柱形或圆锥形筒的内部，所述小凹部沿着所述筒的内壁的纵向方向形成至中部；以及一个或多个通缝或通孔，所述一个或多个通缝或通孔沿着所述内筒的纵向方向从所述供液筒侧的一端形成至中部，

其中，所述内筒与所述外筒容器一体形成，使得在形成所述通缝或通孔的部分的内筒外壁与所述外筒容器的内壁之间形成用于引入液体的间隙；

其中，使用气液涡流来产生微气泡，所述气液涡流是通过将从所述供液筒的所述液体引入入口供应的所述液体经由所述通缝或所述通孔注入并引入到装备在所述内筒内部的所述气液涡旋腔室中而产生的。

[7] 本发明提供了根据前述[1]项至[4]项中任一项所述的微气泡产生设备，所述设备包括：

内筒，所述内筒由所述圆柱形或圆锥形筒组成，所述圆柱形或圆锥形筒中具有用于形成所述气体-液体可以涡旋的所述空间的所述气液涡旋腔室；圆柱形或圆锥形外筒容器，所述圆柱形或圆锥形外筒容器与插入其中的所述内筒一起形成双筒结构；以及所述供液筒，所述供液筒具有用于将液体引入所述外筒容器中的所述液体入口，

其中，所述内筒包括：开口端，所述开口端连接到所述供气筒，所述供气筒在所述供液筒侧上具有气体入口，所述气体入口设置为用于将气体引入到所述气液涡旋腔室中的所述气体入口；与所述供液筒侧相对的端部，所述端部在所述端部内壁的圆周表面上具有多个封闭在所述端部内壁的圆周表面上的圆柱形通孔，或多个在所述端部内壁的圆周表面上开口的具有圆形截面和大于等于半圆的周长的小凹部，所述小凹部设置为用于从所述气液涡旋腔室排出气液的气液排出口，其中，从所述气液排出口朝向所述圆柱形或圆锥形筒的内部，所述小凹部沿着所述筒的内壁的纵向方向形成至中部；以及一个或多个通缝或通孔，所述一个或多个通缝或通孔沿着所述内筒的纵向方向从所述供液筒侧的一端形成至中部，

其中，所述内筒与所述外筒容器一体形成，使得在形成有所述通缝或所述通孔的部分的内筒外壁与所述外筒容器的内壁之间形成用于引入液体的间隙；

其中使用气液涡流来产生微气泡，所述气液涡流是通过将从所述供液筒的所述液体引入入口供应的所述液体经由所述通缝或通孔注入并引入到装备在所述内筒内部的所述气液涡旋腔室中而产生的。

[8] 本发明提供了根据前述[5]项至[7]项中任一项所述的微气泡产生设备，

其中，所述通缝或所述通孔具有开口通路，所述开口通路调节注入方向，使得当所述内筒截面的内壁圆弧半径时为r时，在从所述内筒部分的内壁朝向中心的垂直线上，P的位置被包含在r/2或更小的距离范围内，并且注入液体碰撞在所述内筒截面的内壁截面上的位置为P，其中，P是投影到相对于平行于液体注入方向的内壁圆的切线所画出的直线上的位置。

[9] 本发明提供了根据前述[5]项至[8]项中任一项所述的微气泡产生设备，

其中所述通孔布置在所述内筒的纵向方向上，并且

其中，当沿所述内筒的纵向方向布置的所述通缝的长度或位于两端的所述通孔的中心之间的距离为L，并且沿垂直于所述内筒的纵向方向的方向的所述通缝的宽度或所述通孔的直径或长度为W时，L大于W。

[10] 本发明提供了根据前述[5]至[9]项中任一项所述的微气泡产生设备，

其中，所述多个通缝或通孔沿所述内筒截面的周向等间隔地形成。

[11] 本发明提供了根据前述[5]至[7]项中任一项所述的微气泡产生设备，

其中所述微气泡产生设备具有圆柱形管，所述圆柱形管用于将所述气体引入具有所述气液涡旋腔室的所述内筒，所述圆柱形管的一端被配置为所述气体入口。

[12] 本发明提供了一种使用前述[5]至[11]项中任一项所限定的微气泡产生设备的微气泡产生方法，所述方法包括：

通过从所述供液筒的所述液体入口供应加压液体，将从所述供液筒的所述液体入口供应的加压液体通过形成在所述内筒中的所述通缝或通孔注入并引入到所述筒内的所述气液涡旋腔室中；

将从所述气体入口吸入的气体在负压下与从所述液体注入口处及其附近的所述通缝或所述通孔的液体注入口注入的液体混合，所述负压在所述液体射流被引入所述气液涡旋腔室时产生的离心力形成的所述液体的涡流的中心处产生；以及

通过所述内筒的所述内壁面从所述气液排出口排出由液体和气体混合得到的气液涡流。

[13] 本发明提供了在将前述[11]项中限定的微气泡产生设备浸入液体中的状态下的微气泡产生方法，所述方法包括：

将从所述供液筒的所述液体入口供应的加压液体通过形成在所述内筒中的所述通缝或所述通孔注入并引入到设置在所述内筒内部的所述气液涡旋腔室中；

将气体从外部通过圆柱形管引入到装备在所述内筒内部的所述气液涡旋腔室中；在液体射流被引入所述气液涡旋腔室时产生的离心力形成的液体的涡流的中心处产生的负压下，将从所述圆柱形管吸入的气体与从所述液体注入口处及其附近的所述通缝或通孔的液体注入口注入的液体混合；以及

通过所述内筒的内壁面从所述气液排出口排出混合所述液体得到的气液涡流。

[14] 本发明提供了在将前述[11]项中限定的微气泡产生设备浸入液体中的状态下的微气泡产生方法，所述方法包括：

将从所述供液筒的所述液体入口供应的加压液体通过形成在所述内筒中的所述通缝或通孔注入并引入到所述筒管内的所述气液涡旋腔室中；

将温度高于所述液体温度的热空气或温度低于所述液体温度的冷空气在微气泡产生设备浸没之前通过所述圆柱形管从外部引入到装备在所述内筒内部的气液涡旋腔室中；

在液体射流被引入气液涡旋腔室时产生的离心力形成的液体的涡流的中心处产生的负压下，将从圆柱形管吸入的气体与从液体注入口处及其附近的通缝或通孔的液体注入口注入的液体混合；以及

从所述气液排出口经由所述内筒的内壁面排出通过混合所述液体而获得的所述气液涡流，

其中，通过所述热空气或所述冷空气调节所述微气泡产生设备所浸入的液体中的温度。

[15] 本发明提供了一种淋浴装置，所述淋浴装置包括前述[1]至[14]项中任一项所限定的微气泡产生设备，

其中，从位于所述供液筒中的所述液体导入口的相反侧的开口供给水或热水，并且在含有微气泡的状态下从所述微气泡产生设备的所述气液排出口注入水或热水。

[16] 本发明提供一种油水分离装置，包括：

权利要求11所限定的微气泡产生设备，其设置在所述油水分离装置的底部；

油水混合物分离罐，用于注入油水混合物；以及

泵，所述泵用于将注入到所述油水混合物分离罐中的所述油水混合物的一部分供应至或循环至装备在所述微气泡产生设备中的所述供液筒。

本发明的有益效果

根据本发明的微气泡产生设备不仅通过注入加压液体产生涡流这一简单原理产生微气泡，从而够使气泡小型化、有效地产生大量的微气泡，以及即使在长时间操作期间也能够保持微气泡的产生，而且，还具有气液排出口，在该气液排出口中，具有小涡流分支功能的多个通孔或小凹部形成在内部具有气液涡旋腔室的圆柱形或圆锥形筒的气液排出侧上，用于将大涡流改变成小涡流。此外，该微气泡产生设备在处理、可操作性和耐久性方面性能优异，并且由于其比利用涡流的常规微气泡产生设备构造和结构更简单，因而装置构造紧凑。

与文丘里管系统不同，本发明的微气泡产生设备在外筒容器的侧表面上不具有气体注入管等，并且具有简单的结构，因而可操作性和处理性能极佳。此外，通过使用根据本发明的微气泡产生设备，可以建立微气泡产生方法，通过该方法可以在长时间内有效地产生大量稳定的微气泡。因此，当本发明的微气泡产生设备应用于淋浴装置时，不仅可以获得高清洁效率，而且可以获得改善皮肤按摩和血液循环的效果。此外，当应用于水生生物运输和养殖、水净化、自来水、河水、池塘、湖泊、水库等水质净化和水环境的恢复时，本发明的微气泡产生设备极大地有助于生物的维持和生长以及环境保护。

另一方面，当本发明的涡流微气泡产生设备用作油水分离装置的部件时，油水分离装置的构造和结构变得简单，形成优异的可操作性和耐久性以及高通用性。此外，与传统的油水分离装置相比，由于长时间保持了有效的油水分离性能，因此可以降低制造、安装和维护成本。

附图说明

图1示出了根据本发明的微气泡产生设备的示例的截面图和底视图，其中气液排出口具有基于传统微气泡产生器的新型构造和结构。

图2示出了根据本发明的微气泡产生设备的另一示例的截面图和底视图，其中气液排出口具有基于传统微气泡产生器的新型构造和结构。

图3示出了根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备的示例的平面图和正视图。

图4是示出图3所示微气泡产生设备的C-C位置的截面、液流和气流及其混合状态的图。

图5是沿图3所示微气泡产生设备的D-D线截取的截面图。

图6是示出图3所示微气泡产生设备的E-E位置的截面和具有旋转力的流体流的示意图。

图7是示出当液体和气体进入根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备时的通常状态的透视图。

图8是示出在根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备中出现的液流和涡流的通常产生状态的图。

图9示出了根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备的变型示例的截面图、俯视图和正视图。

图10示出了根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备的另一变型示例的俯视图、正视图和截面图。

图11示出了根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备的另一不同变型示例的俯视图、正视图和截面图。

图12示出了内筒的示例图，其中在根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备中，一个或多个通缝形成在不同于切向的位置。

图13是示出根据本发明的具有双圆柱结构的微气泡产生设备的内筒的另一示例的截面图，其中在切线方向和不同于切线方向的位置处同时形成通缝。

图14示出了根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备中形成有通孔的内筒的变型示例图。

图15示出了当在水中操作时使用的根据本发明的微气泡产生设备的俯视图和正视图。

图16是在水中操作图15所示的气泡产生设备时的截面图。

图17是表示在图16所示的微气泡产生设备中具有气体流量调节阀的变型示例的截面图。

图18示出了图15和图16所示的微气泡产生设备的另一变型示例图。

图19是示出具有根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备的油水分离装置的截面图。

图20示出了根据本发明的具有双筒结构的油水分离装置的变型示例的截面图。

附图标记说明：

1、12、14、30、46、62、93、105、107、122 ... 微气泡产生设备

2、15、34、49 ... 气体供应筒

3、26、39、54、65 ... 气体入口

4、22、40、55、70、99、114 ... 气液涡旋腔室

5 ... 圆柱形或圆锥形筒

6、31、47、94、117、124 ... 供液筒

7、19、38、53、63、118 ... 液体入口

8 ... 气液涡流

9、61 ... 圆柱形通孔

10、17、35、50、66、119 ... 气液排出口

11 ... 小涡旋旋涡

13、27、45、77、80 ... 凹部

16、32、48、64、95、108 ... 外筒容器

18、36、51、67、78、85、88、97、109 ... 内筒

20、83、90、100、110 ... 封闭端

21、69、82、89、98 ... 开口端

23、42、79、86、87、103 ... 通缝

24、43、57 ... 间隙

25、44、101、113 ... 气体

28、81、120 ... 小旋涡支壁

29、84、92 ... 涡旋

33 ... 空气保持器

37、52、68、102、116 ... 液体

41 ... 通风口

56、71、91、115 ... 通孔

58、59、74、75 ... 空气

60 ... 阀

72a、72b ... 通道

73 ... O形环

76 ... 小孔

96、111、130 ... 圆柱形管

104 ... 气泡

106 ... 气体流量调节阀

112 ... 气体引入通孔

121、132 ... 油水分离装置

123 ... 油水混合物分离罐

125、128 ... 泵

126、129、135 ... 调节阀

127 .... 储水箱

131 ... 油相

133 ... 排放出口

134 ... 储油罐。

具体实施方式

图2A至2C示出了使用涡流的传统微气泡产生器的示例，其中在圆柱形或圆锥形筒的一侧上开口的端部的内壁的圆周表面上，形成具有圆形截面和等于或大于半圆的周长的多个小凹部，该多个小凹部沿着圆柱形或圆锥形筒的内壁的纵向方向朝向其内部从气液排出口形成至中部。图2A、2B和2C示出了微气泡产生设备的B-B截面图、从气液排出口的方向观察时的仰视图，以及气液排出口的周边部分的放大图，图2A和2B所示的微气泡产生设备12基本上通过与图1所示的装置相同的原理产生气液涡流8。气液混合装置12具有多个凹部13作为用于将气液涡流8的大旋转涡流改变成小旋转涡流11的装置，凹部13具有小圆形截面和等于或大于半圆的周长，凹部13设置成在圆柱形或圆锥形筒的一侧开口的端部的内壁的圆周表面上，沿着圆柱形或圆锥形筒5的内壁的纵向方向朝向其内部从气液排出口10形成至中部，与图1所示的装置不同。凹部13例如具有小半圆形截面，该小圆形截面具有如图2C所示的相同直径d，并且以在圆柱形或圆锥形筒5的一侧上开口的端部内壁的圆周表面上彼此相邻的状态连续地形成。由此，形成用于将形成在气液涡旋腔室8中的大涡流改变成小涡流的小涡流分支壁。

因此，根据本发明的微气泡产生设备的特征在于具有气液排出口10，在该气液排出口10中形成有大量圆柱形通孔9或凹部13，以表现出小涡流分支功能，用于将形成在气液涡旋腔室4中的气液涡流8的大旋转涡流改变为小旋转涡流11，如图1或图2A至图2C所示。由此，在专利文献1至3中描述的传统微气泡产生设备还可以通过简单地在气液排放出口侧采用新型构造和结构来产生大量的具有小粒度的微气泡。本发明所采用的气液排出口侧的新型结构也能够应用于专利文献4所记载的微气泡产生设备所具备的气液排出口。由此，可以在不改变其他部件和结构的情况下获得相同的效果。

图1所示的通孔9或图2A至2C所示的凹部13的直径小于气液涡旋腔室4的截面直径。由于通孔9或凹部13的截面为圆形，因此气液涡流8的大涡流被送至通孔9或凹部13，以及在保持涡流的形式的同时，以由大涡流变为小涡流的状态穿过通孔9或凹部13。此时，根据伯努利定理，通过通孔9或凹部13的小涡流的压力降低，导致气液涡流的涡旋速度高于气液涡流8的大涡流的涡旋速度。当小涡流从气液排出口排出到外部时，发生压力的瞬时增加。结果就是，包含在气液涡流8中的气泡以非常小的粒径排出。

在此，通孔9或凹部13的截面直径越小，减小气泡直径的效果越好。通孔9或凹部13的截面是圆形的，使得通过这些部分的小涡流可以保持涡流。此外，凹部13需要具有等于或大于圆形截面的半圆的周长。在圆柱形通孔9或小凹部13的圆形截面形状中，优选地，圆形直径小于具有气液涡旋腔室4的圆柱形或圆锥形筒5的内壁截面直径的1/2，并且绝对值为10mm或更小，以抑制小涡流中湍流的发生并实现涡流的稳定形成。当通孔9或小凹部13的圆形截面的直径为筒5的内壁截面直径的1/2或更大时，从大涡流到小涡流的变化率变小，从而不能充分获得减小微气泡尺寸的效果。当通孔9或小凹部13的截面圆直径小于筒5的内壁截面直径的1/2，但其绝对值超过10mm时，小涡流从气液排出口向外部排出时压力变化变小，不能充分获得减小气泡尺寸的效果。在本发明中，从包括可加工性点的观点来看，合乎实际的是：通孔9或凹部13具有绝对值为1 mm至10 mm的圆形截面直径，更优选地具有3 mm至6 mm的圆形截面直径。

如上所述，重要的是，本发明具有通孔9或凹部13作为气液排出口，以减小包含在待排出的气液混合物中的微气泡的直径。即使从液体入口引入的液体的压力增加，也不能解决根本问题。相反地，设备得承受大负载，并且在设备操作期间可能产生异常噪声。此外，如专利文献2中描述的发明所公开的，在气液排出口侧上安装环形的另一底表面，或使用专利文献3中描述的过滤器的方法，不仅使得装置的结构复杂，而且还需要在将要产生大量微气泡时调节装置的技术技能和费力操作。此外，设备的寿命往往会缩短，需要频繁地维护设备。

另一方面，通过提供多个通孔9或小凹部13作为本发明的气液排出口，可以在不使装置的构造和结构复杂化的情况下减小细泡的粒径。此外，由于通过使用多个气液出口可以产生大量微气泡，因此可以获得协同效应。此外，由于可以简化设备的配置和结构，因此可以延长设备寿命而无需频繁维护。

在根据本发明的微气泡产生设备中，优选地，多个通孔9具有相同直径的圆形截面，并且相对于封闭在其中具有气液涡旋腔室的圆柱形或圆锥形筒的一侧上的端壁表面的中心点对称地设置（见图1）。当通孔9的数量为2个或更多时，可以获得本发明的效果，但是从可加工性的观点来看，合乎实际的是，该数量优选为4个或更多，并且为50个或更少。在设置小凹部13的情况下，优选地，所有小凹部13具有相同直径的截面圆形形状，并且以彼此相邻的状态连续地布置在其中具有气液涡旋腔室的圆柱形或圆锥形筒的一端的内壁的圆周表面上（见图2A至2C）。通过以这种布置形成多个通孔9或小凹部13，可以从气液排放出口侧均匀地产生大量具有较小粒径的微气泡。此外，能够抑制在气液排出出口侧排出的气液混合物的湍流，并且能够容易地控制排出方向。

在本发明中，例如，使用稍后将描述的具有双筒结构的微气泡产生设备，也可以通过采用下述结构来产生大量具有1 nm至30 nm范围的微气泡：该结构中，在圆柱形或圆锥形筒的一个开口端部的内壁圆周表面上以彼此相邻的状态连续地设有具有相同直径的半圆形截面地小凹部作为气液排出口，并通过从液体入口以10 MPa或更大的压力引入液体。在此，纳米气泡的平均粒径可以使用例如JP2016-095183A1中所述的嵌入冰的方法用低温透射电子显微镜测量。另外，可以通过动态光散射法（光子相关法）进行测量。

与传统的涡流微气泡产生器相比，本发明的微气泡产生设备不仅在气液混合物的排出口侧采用新型结构产生大量的直径较小的微气泡，而且采用双筒结构，该双筒结构包括：如上所述，内部具有气液涡旋腔室的内筒；以及内筒插入其中的外筒容器。此外，不仅可以在长时间操作期间维持微气泡的产生，而且设备紧凑，处理性能、可操作性和耐久性优异。

在下文中，将参照附图详细说明根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备的优选实施例。然而，本发明不限于以下实施例。

<第一实施例>

图3示出了根据本发明的微气泡产生设备的示例的平面图和正视图。在图3中，附图标记14表示微气泡产生设备的主体。细泡发生装置14包括：供液筒15；以及外筒容器16。通过从供液筒15的一端开口供给液体，在微气泡产生设备14内产生气液涡流，并且从在外筒容器16的尖端处开口的气液排出口17排出气液。将参照截面C-C、截面D-D和截面E-E的位置处的截面图来详细描述图3所示的微气泡产生设备14的内部结构。此外，参照这些截面图，将一起描述根据本发明的气液涡流产生机构及其产生的效果。

图4是示出在图3所示的微气泡产生设备14的C-C位置处的截面的图。如图4所示，微气泡产生设备14包括：作为内部结构的圆柱形内筒18；圆柱形外筒容器16，其通过将内筒18插入其中而形成双筒结构；以及供液筒15，其具有用于将液体引入外筒容器16的液体入口19。内筒18具有在供液筒15侧封闭的封闭端20和在与供液筒15侧相对的一侧开口的开口端21。内筒18中具有气液涡旋腔室22，用于产生气液能够涡旋的空间。此外，在内筒18中，沿内筒18的纵向方向，在供液筒15侧的一端与中部之间形成有通缝23（或通孔）。通缝23（或通孔）的数量是一个或多个，其形状和位置将在后面参照图6详细描述。此外，内筒18与外筒容器16成一体，其中用于引入加压液体的间隙24形成在具有通缝23（或通孔）的部分的外壁与外筒容器16的内壁之间。

从供液筒15的一端开口供应的加压液体15a从供液筒15的液体入口19引入外筒容器16。如液体流15b所示，该加压液体进入形成在内筒18的外壁和外筒容器16的内壁之间的间隙24，穿过通缝23（或是通孔）并被注入，以便围绕内筒18的内圆周旋转。由于从液体入口19引入的加压液体通过通缝23（或通孔）从内筒18的内周均匀地注入，因此间隙24需要至少形成至内筒18中形成通缝23（通孔）的部分。

这样注入的加压液体开始旋转，同时液体在内筒18内的气液涡旋腔室22中由于离心力而压靠内壁表面。由于已经开始旋转的液体在涡流的中心处具有较低的压力，所以存在于处于大气压力状态下的内筒18的开口端部21的端部的气体25被吸入。此时，气体25较轻，因此气体25被吸向气液涡旋腔室22的中心，向如25a所示的在供液筒15侧封闭的端部20移动，与内筒18的内壁表面中的加压液体混合，并且作为包含在加压液体内部的气泡以明显浑浊的状态混合，同时在气液涡旋腔室22中一起涡流。在气液涡旋腔室22中产生的气液涡流逐渐流向内筒18的开口端21，然后含有微气泡的液体通过从端部21的圆形外周排出而注入。因此，内筒18的开口端21用作用于将气体引入气液涡旋腔室22的气体入口26和从气液涡旋腔室22排出气液的气液排出口17。因此，这些不同的功能可以在同一开口中的不同位置处获得，即在中心部分（用作进气口26的部分）和外围部分（用作气液排出口17的部分）处获得。

图5是沿图3所示微气泡产生设备14的D-D位置截取的截面图，并且是从其开口端21看到的视图。如图5所示，在开口端21的内壁的圆周表面上，沿内筒18的纵向方向朝向供液筒15从气液注入口17形成至中部多个半圆形凹部27。通过该半圆形凹部27，由于离心力，与沿着气液涡旋腔室22的外壁流出的空气混合的液体在该部分分解，并以转换成小涡流的旋转涡流的形式排出。多个半圆形凹部27同样地形成在端部21的内壁的圆周表面上，以用作小涡流分支壁28。

如上所述，液体通过离心力压靠在微气泡产生设备14的内筒18的内壁表面上而旋转。通过在喷头表面形成与液体接触的小涡流分支壁，可以使液体和气体更平稳地混合。因此，不仅可以使气泡更细，而且可以产生大量的微气泡。

图6是示出在图3所示的微气泡产生设备14的E-E位置处的截面和具有旋转力的流体流的示意图。如图6所示，在根据本实施例的微气泡产生设备14中，通缝23在内筒18的切线方向上的四个位置处形成，并且在内筒18的圆周方向上以相等的间隔布置。通过通缝23注入到内筒18的内壁上的加压液体以涡流形式旋转，如29所示，由此涡流29的中心处的压力降低，并且产生压力低于大气压的状态。并且，气液混合液体通过与在内筒18的开口端21处从进气口26吸入的气体混合而形成。该状态如图7和8所示。图7是示出当液体和气体进入根据本发明的微气泡产生设备时的通常状态的透视图。图8是示出在根据本发明的微气泡产生设备中发生的液体流和涡流产生状态的示意图。

由于加压液体在如图7所示旋转时形成涡流，所以大气25被吸向旋转中心。由于在气体和液体的混合中液体比气体重，所以液体通过离心力压靠在内筒18中的气液涡旋腔室22的壁表面上。另一方面，气体较轻，因此气体被吸向气液涡旋腔室22的中心，然后被吸向气液涡旋腔室22的底部，如15a所示，即，封闭在内筒18中的供液筒15侧的端部20。之后，吸入的气体与液体混合。可以通过优化内筒和通缝的形状和结构来获得在这种气体和液体的复杂混合状态下充分混合的这种复杂条件。

从图8所示的液体流和涡流的产生状态可以看出，加压液体15a被有力地供给并分流成15b，然后执行由15c表示的涡流旋转。此后，通过图5所示的小涡流分支壁28改变成涡流15d，旋转的涡流分支成小涡流。在此，由于由15c表示的涡流的中心具有负压，所以气体被吸入到涡流中心处的负压部分中，由此气体与液体混合，导致产生气泡。

如上所述，使用根据本实施例的微气泡产生设备14的微气泡产生方法包括：从供液筒15的液体入口19供应加压液体15a，通过形成在内筒18中的通缝23（或通孔）将加压液体15a注入并引入到内筒18内的气液涡旋腔室22中；在负压下混合从气体入口26吸入的气体25，所述负压在液体的涡流的中心处产生，所述液体的涡流是液体射流被注入并引入气液涡旋腔室时产生的离心力形成的；液体从液体注入口处及其附近的通缝23（或通孔）的液体注入口注入；通过内筒18的内壁面从气液排出口17排出由液体和气体25a混合得到的气液涡流。

接下来，将说明在根据本实施例的微气泡产生设备14的内筒18中形成的通缝23的形状（长度和宽度）。

通缝23优选地使得L大于W，并且更优选地，L是W的两倍，其中L是其在内筒18的纵向方向上的长度，而W是垂直于纵向方向的方向上的宽度。形成为在内筒18的纵向方向上具有长边的矩形形状的通缝（或形成为具有长轴的椭圆形形状的通孔）对于产生高速气液涡流是有效的。另一方面，深度的长度由内筒18的厚度确定。

此外，图4和图6所示的通缝23的宽度（W）得是内筒18的内径的1/5或更小，优选地在1/8至1/20的范围内。通过在往1/5或更小缩窄方向上限定通缝23的宽度（W），当从通缝23注入液体时，液体的速度大大增加，从而与从液体入口19引入的加压液体相比，液体压力可以进一步增大。为了产生大量的微气泡，现有技术要求在压力下引入时增加液体压力。然而，根据本实施例的微气泡产生设备可以通过通缝23增加液体的压力，而不在如此大的压力下增加尚未引入的液体的压力，从而能够产生足以产生大量微气泡的气液涡流。由此，获得了抑制现有技术中存在的所述气蚀问题发生的效果。此外，通过将通缝23的宽度（W）设定为1/8或更小，可以产生更高速的气液涡流，从而增强产生大量微气泡的效果。然而，当通缝23的宽度（W）相反地太窄时，能够注入到气液涡旋腔室9中的液体的量倾向于变得更低，并且产生气液涡流的能力倾向于降低。因此，合乎实际的是，23的宽度是1/20或更大。

从通缝23注入的液体的速度不仅受到通缝23的宽度的绝对值的影响，而且由于压力差，还受到内筒18的内部容积的影响。因此，为了获得本发明的效果而设置的通缝23的宽度优选地由其与内筒18的内径的比例限定。

此外，如图6所示，优选地在内筒18的圆周方向上等间隔地具有多个通缝23。在这种情况下，可以以比只有一个通缝的装置更高的速度产生气液涡流的大涡流。此外，通过在内筒18的截面圆周方向上以相等间隔设置多个通缝23，可以抑制由于湍流而可能发生的气液涡流的速度降低。因此，在本实施例中，优选在内筒18的截面的圆周方向上设置多个通缝23。然而，即使仅在一个位置形成通孔，也可以获得本发明的效果。

如本实施例所示，当沿内筒18的切线方向设置通缝23时，有以下两种形成方法。一种方法是通过使用预先模制的内筒在封闭端侧上形成通缝，以使其一端封闭而另一端开口。另一种方法是在使用两端开口的筒沿任何一端的内壁圆周的切线方向形成通缝之后，通过覆盖形成通缝的一侧上的端部开口来集成。在此，作为安装盖的方法，可以采用压焊成型、填缝成型、粘接和接合中的任一种。另外，作为在两种形成方法中使用的内筒或筒，可以使用由半圆形凹部27制成的小涡流分支壁28，该半圆形凹部27形成在与形成通缝的端部相对的端部的内周表面上。

在本实施例中，两种形成方法中的后一种是优选的，因为容易形成通缝23，并且可以高精度地形成通缝23的宽度和长度。即，位于供液筒2侧面的封闭端部包括开口的圆柱形端部和封闭圆柱形端部的开口的盖。通过紧固、粘结和连接的任何方法用盖子封闭的部件用作内筒18。此外，如稍后将描述的，当没有在内筒18的切向方向上设置通缝23时，两种形成方法在优劣方面几乎没有差别。在这种情况下，根据简化制造工艺和降低成本等的情况，可以采用任何一种方法。

接下来，将说明形成在根据本实施例的微气泡产生设备中的双筒结构的内筒18和外筒容器16的形状。图3和图4所示的内筒18和外筒容器16的形状都是圆柱形的。在本实施例中，它们不必限于圆柱形，并且可以是圆锥形的。例如，无论是采用截面内径从液体入口19朝向也用作气体入口26的筒的开口端21逐渐增大的形状（圆锥形，其中开口端21侧面变成底面），还是采用截面内径从液体入口19朝向开口端21逐渐变窄的形状（圆锥形，液体入口19侧面是底面），都是可以的。前一种情况可以获得增加从进气口26引入的气体量的效果，而后一种情况可以获得逐渐增加朝向气液排出口17的气液涡流的速度的效果。然而，当使用锥形形状时，以下问题可能变得显著。随着底表面相对于脊线的倾斜角变小，由于气液排出口17变得太宽，气液涡流的速度在脊线中急剧降低。另一方面，在前者中要引入的气体量在后者中则减少，因为气体入口26太窄。因此，优选地，锥形脊线相对于底面的倾斜角设定在60度以上且小于90度的范围内，并且接近圆柱形。

如上所述，与文丘里系统不同，根据本实施例的微气泡产生设备不需要在外筒容器的侧表面上形成气体注入管等。此外，与专利文献4中描述的微气泡产生设备不同，不需要提供预涡流部分，并且不需要在供液筒的下端壁表面的中心处布置用于将气体引入气液涡旋腔室的供气筒。因此，根据本发明的微气泡产生设备具有优异的处理性能和可操作性，高可靠性和提升的耐久性，这是因为其在内筒18的构造和结构方面的优异特征不同于常规微气泡产生设备的特征。

根据本实施例的细泡产生设备14具有简单的设备构造，并且能够产生包含小气泡的液体的旋转涡流，因此能够应用于例如淋浴装置。具体地，微气泡产生设备14用作喷头，用于从供液筒15中的液体入口19的相对侧上的一个端部开口供应水或热水。该微气泡产生设备装配在淋浴装置中，该淋浴装置以气泡包含在水或热水中的状态从微气泡产生设备14的气液排出口17喷射到人体的期望部分（例如皮肤）。当使用热水作为加压液体时，与液体和空气混合的气液在边旋转边喷洒，同时撞击皮肤，因此增加由气泡破裂引起的刺激，旋转热水的按摩力和淋浴器的水压可以协同地促进血液循环。由此，可以获得高效清洁和按摩的效果。此外，这种淋浴装置可以产生新意义的清洁效果，这在过去是不存在的，因为这种淋浴装置从淋浴喷嘴的出口排出的水处于波尔卡点状态。

<第二实施例>

图9示出了根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备的变型示例的截面图、平面图和正视图。图9所示的截面图示出了沿着俯视图中的线F-F截取的截面。如图9的正视图所示，微气泡产生设备30包括：具有弯曲部（肘部）的供液筒31；外筒容器32；空气保持器33；以及供气筒34。通过从供液筒31的一端开口供给液体，在微细气泡产生设备30内产生气液涡流，并且从设置在外筒容器32的顶端侧面的空气保持器33周围的开口部分处的气液排出口排出气液。将参照截面图F-F解释图9所示的细泡产生设备30的内部结构。此外，将参照截面图F-F描述根据本发明的气液涡流产生原理及其产生的效果。

如图9的截面图F-F所示，微气泡产生设备30包括：作为内部结构的圆柱形内筒36；圆柱形，其通过将内筒36插入其中而形成双筒结构；以及具有用于将液体37引入外筒容器32的液体入口38的供液筒31。内筒36包括：与供气筒34的进气口39连接的开口端；气液排出口35，其中在与供气筒34相反的一侧包括空气保持器33，并且空气保持器33的外周呈开口状；气液涡旋腔室40，其是气液能够涡旋的空间。在此，除了在接触内筒36的部分中形成有排气孔41，空气保持器33具有气密容器的形状。此外，内筒36中的通缝42（或一个或多个垂直布置的通孔）沿内筒36的纵向方向从液体入口38侧面上的一端形成至内筒36的中部。通缝42（或垂直布置的一个或多个通孔）形成的数量可以是一个或多个。通缝42的形状和位置可以采用例如图6（或后面描述的图14A）所示的形状和位置。此外，内筒36与外筒容器32形成一体，外筒容器32在形成有通缝42（或通孔）的部分的外壁与外筒容器32的内壁之间具有间隙43，用于引入加压液体。

从供液筒31一端的开口供应的加压液体37从供液筒31的液体入口38引入外筒容器32。如液流37a所示，加压液体37进入设置在内筒36的外壁和外筒容器32的内壁之间的间隙43，并注入形成在内筒36中的通缝42（或者可以是以竖直阵列布置的一个或多个通孔），以便在内筒36的内周上旋转。间隙43需要至少形成至通缝42（或一个或多个垂直布置的通孔）形成在内筒36中的部分。这样，从液体入口38引入的加压液体从内筒36的内圆周通过通缝42（或一个或多个布置成垂直阵列的通孔）均匀地注入。

以这种方式注入的加压液体开始旋转，同时由于设置在内筒36内的气液涡旋腔室40中的离心力而压靠内壁表面。由于已经开始旋转的液体的压力在朝向涡流中心的方向上变低，所以大气状态下的气体44通过进气口39和空气保持器33的排气口41从供气筒34被吸入气液涡旋腔室40。在此，气体44不限于大气，并且可以以加压空气的形式发送。供给到供气筒34中的气体44作为加压液体中的气泡以明显浑浊的状态混合，同时通过与从液体入口38引入的加压液体37混合而在气液涡旋腔室40内一起涡旋。在气液涡旋腔室40中产生的气液涡流逐渐进入内筒36的内壁和空气保持器33之间的开口（气液排出口35）。之后，包含微气泡的液体以从气液排出口35排出的形式排出。

如图9的俯视图所示，微气泡产生设备30具有多个相同形状的半圆形凹部45，这些凹部45沿着内筒36的内壁的纵向方向朝向内筒36的内部从口35的一端形成至中部。通过离心力沿气液涡旋腔室40的外壁流出的与空气混合的液体在该半圆凹部45部分处由其分解，并通过将旋转涡流转换成小涡流而排出。多个半圆形凹部45形成小涡流分支壁，均匀地设置在气液注入出口35的内壁的圆周表面上，将形成在气液涡旋腔室40中的大涡流改变成小涡流。

如上所述，图9所示的微气泡产生设备30具有与第一实施例不同的构造，其中气液引入入口38设置在与气液排出口35相对的一侧上。然而，它们在功能上相同，从而可以以与第一实施例相同的方式获得产生大量具有较小粒径的气泡的效果。

<第三实施例>

图10示出了根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备的另一变型示例的平面图、正视图和截面图。图10示出了正视图中G-G位置处的截面和G-G截面图中H-H处的截面。如图10的俯视图和正视图所示，微气泡产生设备46包括：供液筒47；外筒容器48；以及供气筒49。在微气泡产生设备46中，通过从沿垂直于外筒的方向布置的供液筒47的一端开口供应液体，在微气泡产生设备46内部产生气液涡流，并且气液混合物从在外筒容器48的尖端处开口的气液排出口50排出。使用截面图G-G解释图10所示的微气泡产生器46的内部结构。还参照图10的截面图H-H解释根据本发明的气液涡流的产生原理和由此产生的效果。

如图10的截面图G-G所示，微气泡产生设备46具有内部结构，内部结构包括：圆柱形内筒51，具有台阶作为内部结构；外筒容器48，通过将内筒51插入其中而形成双筒结构；以及供液筒47，其设置有用于将液体52引入外筒容器48中的液体入口53。内筒51包括：与供气筒49的进气口54连接的开口端；在与供气筒49侧相对的一侧开口的气液排出口50。内筒51中还具有气液涡旋腔室55，以产生液体可以涡旋的空间。此外，内筒51具有沿着内筒51的纵向方向从液体入口53侧的一端形成至中部的通孔56（或通缝）。通孔56（或通缝）形成的数量是一个或多个。例如，如图10中的截面图H-H所示，可以在内筒51的内壁的圆形截面中沿切线方向形成三个通孔（或通缝）。此外，内筒51与外筒容器48一体地形成，在内筒51形成有通孔56（或通缝）的部分的外壁与外筒容器48的内壁之间形成间隙57，用于引入加压液体。

从供液筒47供给的加压液体52改变方向并被引入外筒容器48。加压液体52a进入形成在外筒容器48的内壁和内筒51的外壁之间的间隙57中，并且在穿过形成在内筒51中的通孔56（或通缝）之后被注入以围绕内筒51旋转。

以这种方式注入的加压液体开始旋转，同时由于形成在内筒51内部的气液涡旋腔室55中的离心力而压靠内壁表面。由于开始旋转的液体在涡流的中心处具有较低的压力，所以从两个方向吸入大气状态的气体。吸入的气体之一是通过气体引入口54从供气筒49引入的空气58，另一个是从在气液排出口50侧开口的内筒51的端部引入的空气59。在此，通过气体引入口54引入的空气58可以通过使用用于控制气体引入量的阀60来优化气体流速。这提高了设备的可用性。

如上所述，本实施例具有与第一和第二实施例不同的构造，其中气体从微气泡产生设备的前后两个方向引入。在此，空气58和59不限于大气状态的空气，而且可以以加压空气的形式发送。

进料气体58和59与从供液筒47引入的加压液体52混合，并在气液涡旋腔室55中一起涡旋。进料气体的混合以气泡形式发生，同时在加压液体中呈现浑浊。在气液涡旋腔室55中产生的气液涡流逐渐流向内筒51的开口端，并且包含微气泡的液体以从气液排出口50排出的形式排出。

如图10的俯视图所示，微气泡产生设备46具有多个圆柱形通孔61，在内筒51中，该多个圆柱形通孔61在气液排出口50侧开口的端部的圆周方向上形成。圆柱形通孔61用作气液排出口50。由于离心力，与沿着气液涡旋腔室55的外壁流出的空气混合的液体被排出，同时通过在圆柱形通孔61部分处分解而将旋转涡流变为小涡流。多个圆柱形通孔61均匀地形成在内筒51的开口端的圆周方向上，从而具有小涡流分支功能。

因此，图10所示的微气泡产生设备46是一种有效的装置，原因在于这种结构：当希望放入比液体更多的气体时，可以从装置的前部和后部同时引入气体。此外，通过提供具有小涡流分支功能的多个圆柱形通孔61作为气液排出口50，可以增强产生比第一和第二实施例中更大量的具有更小粒径的气泡的效果。

<第四实施例>

图11示出了根据本发明的具有双筒结构的微气泡产生设备的又一变型示例的俯视图、正视图和截面图。图11示出了正视图中在I-I位置和J-J位置处的截面图，以及截面图I-I中在K-K位置处的截面图。此外，图11中的方形虚线框以截面图J-J示意性地示出了当气流被引入气液涡旋腔室时的气流。

如图11的俯视图和正视图所示，微气泡产生设备62包括：液体入口63；外筒容器64；以及气体入口65。通过从连接到液体入口63的供液筒（图中未示出）供应液体，在微气泡产生设备62内产生气液涡流，并且从在外筒容器64的尖端处开口的气液排出口66排出气液。将参照截面图I-I解释图11所示的微气泡产生设备62的内部结构。此外，参照截面图K-K，将一起描述根据本发明的气液涡流产生机构及其产生的效果。

如图11的截面图I-I所示，微气泡产生设备62具有内部结构，该内部结构包括：圆柱形内筒67；圆柱形外筒容器64，其通过将内筒67插入其中而清楚地形成双筒结构；以及液体入口63，用于将液体68引入外筒容器64。内筒67包括：连接到进气口65的开口端69；在与气体入口65侧相反的一侧开口的气液排出口66；以及其中的气液涡旋腔室70，形成气液能够涡旋的空间。此外，内筒67具有通孔71（或通缝），所述通孔71沿内筒67的纵向方向从液体入口63侧的一端形成至中部。通孔71（或通缝）的数量是一个或多个。例如，如图11的截面图K-K所示，在内筒67的内壁的圆形截面中可以沿切向方向形成六个通孔71（或通缝）。

从液体入口63供应的加压液体68被引入形成在内筒67中的通道72a中，该通道72a与外筒容器64形成一体。通过通道72a的加压液体68a进入靠近形成在内筒67中的通孔71（或通缝）的通道72b，并通过通孔71（或通缝）注入以围绕内筒67的内周旋转。在此，在第一至第三实施例中，靠近通孔71（或通缝）的通道72b对应于在外筒容器的内壁与内筒的外壁之间形成的间隙。内筒67通过密封O形环73与外筒容器64形成一体，以便提高气密性，使得液体不会从通道72b泄漏。

由此注入的加压液体开始旋转，同时在内筒67内的气液涡旋腔室70中由于离心力而压靠内壁表面。由于开始旋转的液体在涡旋的中心处具有较低的压力，所以从两个方向吸入大气状态的气体。吸入气体之一是从垂直于微气泡产生设备62的纵向方向设置的气体入口65引入的空气75，另一者是在内筒67中的气液排出口66侧开口的端部的尖端处存在的空气74。在前一种情况下，即，从进气口65引入的空气75，被分成两个方向并且在内筒67的中心处开口，如截面图J-J所示，并且通过在内筒67的中心处开口的小孔76被引入气液涡旋腔室70中。在此，从气体入口65和气液排出口66引入的空气75和74中的至少一者不限于大气，并且可以以加压空气的形式发送。

引入的空气75和74与从液体入口63引入的加压液体68混合，并在气液涡旋腔室70中一起涡旋。进料气体的混合以气泡形式发生，同时在加压液体中呈现浑浊。在气液涡旋腔室70中产生的气液涡流逐渐流向内筒67的开口端，并且包含微气泡的液体以从气液排出口66排出的形式排出。

如图11的俯视图所示，微气泡产生设备62具有半圆形凹部77，其具有与图5所示相同的形状，该半圆形凹部77在内筒67的内壁的圆周表面上沿着内壁的纵向方向从内壁的一端朝向内筒67的内部形成至中部。由于离心力与沿着气液涡旋腔室70的外壁流出的空气混合的液体可以通过在半圆形凹部77处分解而排出，并且从旋转涡流变为小涡流。多个半圆形凹部77用作小涡流分支壁，均匀地设置在气液排出口66的一端的内壁圆周表面上，将形成在气液涡旋腔室70中的大涡流改变成小涡流。

图11所示的微气泡产生设备62具有间隙，该间隙由靠近形成在内筒67中的通孔71（或通缝）的通道72b代替，与第一至第三实施例中形成在外筒容器的内壁和内筒的外壁之间的间隙不同。此外，微气泡产生设备62具有与上述第三实施例相同的功能，即气体从微气泡产生设备的两个方向引入气液涡旋腔室，但是与第三实施例的不同之处在于气体75从设置为垂直于微气泡产生设备62的纵向方向的两个方向之一的气体入口65引入。

如上所述，图11所示的微气泡产生设备62具有与第一至第三实施例不同的构造和结构。然而，通过提供具有小涡流分支功能的多个圆柱形通孔77作为气液排出口以及能够从设备的两个方向同时引入气体的构造，微气泡产生设备62可以产生大量具有较小粒径的气泡。

图11所示的微气泡产生设备62设置在普通喷头中，通过从气体入口65引入气体可以产生气泡，并且从喷头出口处的小孔排出包含大量具有小粒径的气泡的液体。因此，不仅可以显著地改善清洁效果，而且还可以将其应用于还需要节水效果的装置，例如热水淋浴器。

<第五实施例>

在第一实施例中，已经描述了微气泡产生设备的示例，其中通缝23在内筒18的切向方向上形成。然而，在本发明中，设置通缝的位置限于内筒的切向。图12A至12D示出了在根据本发明的微气泡产生设备中在不同于切向的位置处形成通缝的内筒的示例。图12A、12B、12C和12D分别是内筒78的平面图和正视图、图12A所示的O-O位置处的截面图和图12B所示的Q-Q位置的截面图。

如图12A至12D所示，根据本实施例的内筒78仅在通缝79的形成位置上不同。半圆形凹部80沿着内壁的纵向方向从开口端82（对应于气液排出口）的开口部朝向内筒78的封闭端83形成至中部。如第一实施例所述，半圆形凹部80用作小涡流分支壁81，将旋转涡流转换成小涡流并排出小涡流。

如图12B和12D所示，本实施例的内筒78具有设置在靠近封闭端部83的两个位置处的通缝79。本实施例的内筒78的特征在于形成通缝79的位置。即，如图12B所示，优选地，通缝79形成为具有开口通道，在该开口通道中，当内筒78的截面的内壁圆半径为r时，调节注入方向，使得在从内筒78的截面的内壁朝向中心的垂直线N上，P的位置包括在r/2或更小的距离范围内，并且注射液体碰撞在内筒78的内壁部分上的位置对应于相对于平行于液体注入方向（由→表示的部分）的内壁圆的切线M绘制的垂直线N上的投影位置，定义投影位置为P。因此，由气液涡流产生的涡流84可以在内筒78内的气液涡旋腔室中产生。如果图12D中所示的位置P超过r/2，则从通缝79注入的液体在与内筒78的内壁表面碰撞之后被反射或散射，由此产生气液涡流的液体的量减小或者气液涡流的流动被极大地干扰，导致难以产生涡流84。

通过将设置有两个通缝79的内筒78结合到图3所示的微气泡产生设备中，从截面的内壁朝向中心，两个通缝79距离为r/4，对气泡形成的状态进行实际定性检查。作为对比例，还使用另一内筒来研究产生气泡的状态，该内筒设有距离为3r/4的两个通缝，两个通缝以类似方式结合到图3所示的微气泡产生设备中。比较两种气泡产生条件的结果是：据确认，根据本实施例的前者产生大量细小气泡，而在后者对比例中产生的气泡量小。因此，发现两者之间存在较大差异。

本实施例中的P的位置可以限定在与第一实施例中使用的内筒18中的范围相同的范围内，即使通缝23沿切线方向设置。即，在第一实施例中，在本实施例中限定的P的位置是内筒18从内筒18的截面的内壁到中心的位置为0（零）的位置，包括在r/2或更小的距离的范围内。因此，作为本实施例中使用的内筒的变型示例，如图13的截面图所示，也可以使用在切线方向的任意位置和与切线方向不同的任意位置同时具有通缝的内筒。图13所示的内筒85具有沿内壁的切向和不同于切向的方向形成的两个通缝86和87。当将图13所示的内筒85结合到图1所示的微气泡产生设备中并且观察到气泡产生状态时，与使用图12所示的内筒79的情况相比，观察到在数量上呈大量的微气泡。

在本实施例中，形成在图12和图13所示的内筒78和85中的通缝79、86和87可以限定在与第一实施例中限定的长度（L）和宽度（W）相同的范围内。这是因为只有通缝的形成位置不同，而通缝的形状没有显著差异。即，在图12B所示的通缝的长度（L）和宽度（W）中，L大于W，W优选为内筒17或24的内径的1/5或更小，更优选地，W在1/8至1/20的范围内。

<第六实施例>

图14A和14B示出了根据本发明的微气泡产生设备中的内部筒的另一变型示例，其中提供了通孔而不是通缝。图14A和14B分别是内筒88的正视图和沿图14A所示的线R-R截取的截面图。与图4所示的内筒18类似，图14所示的内筒88具有小涡流分支壁，该涡流分支壁包括内筒88的开口端89的内壁的圆周表面上的多个半圆形凹部。

如图14A所示，在本实施例中使用的内筒88具有在靠近封闭端90的两个位置处直线布置的多个通孔91。本实施例的内筒88的不同之处在于，形成多个通孔91而不是形成在图12A至12D所示的内筒78中的通缝79。然而，通孔91的形成位置基本上与图12A至12D所示的内筒78中的通孔79的形成位置相同（见图14B）。在沿内筒88的纵向方向布置的多个通孔91中，当两端处的通孔的中心之间的距离为L并且通孔91在垂直于内筒88的纵向方向的方向上的直径或长度为W时，L形成为大于W的形状。因此，展示了与第五实施例中描述的通孔狭缝的情况相同的功能，并且可以形成足以产生大量微气泡的气液涡流92。为了充分地获得该效果，优选地进一步满足L≥2×W的关系，并进一步调节和确定通孔91的数量以满足该关系。

图14A和14B示出了多个通孔91设置在内筒88中的示例。当通孔91为椭圆形时，通过将长轴（对应于L的轴线）设定为长于短轴（对应于W的轴线）并且将L设定为W的两倍或以上，可以采用具有单个单元的内筒结构。在此，具有矩形形状和大的L︰W比例的通孔91可以被认为是通缝。

通过将根据本实施例和第五实施例的内筒结合到微气泡产生设备中，可以以与根据第一实施例的微气泡产生设备相同的方式将其用作淋浴设备的喷嘴。因此，可以从淋浴装置获得有效的清洁和按摩效果。

<第七实施例>

根据第一至第六实施例的每个微气泡产生设备可以主要用作淋浴喷嘴。这些微气泡产生设备可以被修改或扩大以用于运输和养殖水生生物、净化水质、恢复水环境等。即，由气泡产生设备产生的大量气泡（例如空气）可被放入水箱、湖泊等容纳的污水中。

图15示出了当通过放入水中操作时根据本发明的微气泡产生设备的平面图和正视图。在图15中，93是微气泡产生设备的主体，包括：供液筒94；外筒容器95；从外筒容器95的顶端开口的端部插入以吸入外部气体的圆柱形管96。图16是在图15所示的微气泡产生设备93实际放入水中的状态下的S-S位置的截面图。

如图16所示，圆柱形管96用在具有与图4所示相同构造和结构的微气泡产生设备中。圆柱形管96从内管97中开口的开口端98穿过气液涡旋腔室99插入到气液涡旋腔室99的底部，即朝向封闭端100，并且从封闭端100设置成稍微漂浮的状态。圆柱形管96从水延伸到大气，并用于抽吸大气101和将气体101吹入位于内筒97内的气液涡旋腔室99。圆柱形管96具有与吸管相同的功能。在此，在内筒97的封闭端100附近，形成有用于将加压液体102注入到内筒94中的通缝103（或通孔），如第一、第五和第六实施例中所述。

下面将解释当图16所示的微气泡产生设备用作喷嘴时的操作。

如图16所示，在微气泡产生设备93作为气泡产生喷嘴浸没在水中之后，通过从外部引入具有经过调节的体积和水压的水来调节通过通缝103（通孔）注入到内筒97中的液体的旋转力。通过液体的旋转力产生液体涡流，并且从圆柱形管96吸入的气体101被有力地供应到涡流的中心以产生包含气体的气液涡流。通过从内筒97的开口端98排出由此产生的涡流旋转的涡流，可以在水中产生气泡104。此外，可以减小微气泡产生设备93的主体的下沉深度，并且可以设置圆柱形管96以便稍后插入微气泡产生设备93的主体中。即使在这种情况下，可以通过由涡流旋转产生的负压从圆柱形管96吸入气体101，从而可以在水中产生气泡。

此外，通过使用泵等从供液筒94的开口有力地推动液体102以产生如上所述的涡流，并且气体101在负压下从筒管96的尖端处的开口吸入。或者，在预先加压气体101的状态下，可以将微气泡产生设备93的喷嘴设定在深水深度。因此，可以产生气泡。可以通过使用相对大的气泡的作用而搅动水下环境，如水族馆或湖泊。这一作用可以通过例如图17所示的微气泡产生设备的构造来实现。

图17是表示在图16所示的微气泡产生设备中具有气体流量调节阀的微气泡产生设备的变形例的截面图。图17所示的微气泡产生设备105是具有与图16所示的微气泡产生器93相同的构造和结构的微气泡产生设备，其放置在水中，并且当引入气体101时，可以通过使用气体流速调节阀106来调节气泡的尺寸。气体流量调节阀106布置在圆柱形管96的入口处或其中间。如上所述，微气泡产生设备105可以通过气体流量调节阀106调节气体101的压力。因此，微气泡产生设备105通过大气泡的作用促进产生涡流，从而即使浸没在更深的水中也能够产生大量的微气泡104。

图15和16所示的微气泡产生设备93被构造为将圆柱形管96插入内管97的封闭端部100，并将其设置为从端部100略微提升的状态。本实施例不限该本结构。例如，包括将圆柱形管连接到开口边缘部分的部件。该示例在图18A至18D中示出。图18A至18D示出了图15和16所示的微气泡产生设备的另一变型示例，其中图18A、18B、18C和18D分别是平面图、透视图、透视图和图18A所示的T-T位置处的截面图。

在图18A至18D所示的微气泡产生设备107中，圆柱形管111连接或接合到插入外管容器108中的内管109的封闭端110，并且气体引入通孔112形成在圆柱形管111中的封闭端110附近。气体引入通孔112设置成将从圆柱形管111吸入的气体113引入内筒109内的气液涡旋腔室114。两个或多个气体引入通孔112优选地沿圆周方向等间隔布置。此外，通孔115代替图16所示的通缝形成在内筒109中。

如图18A至18D所示，加压液体116从供液筒117供应并从液体入口118引入外筒108。此后，穿过形成在内筒109中的通孔115的加压液体116被注入到气液涡旋腔室114中。在气液涡旋腔室114中，由于注入液体的涡旋，内筒109的中心变为负压。这使得从圆柱形管111吸入的气体113从气体引入通孔112进入气液涡旋腔室114。之后，通过混合注入气液涡旋腔室114的液体和吸入的气体形成包含小气泡的液体，并且从气液排出口119排出包含小气泡的液体。内筒109具有小涡流分支壁120，该涡流分支壁120具有多个半圆形凹部，该半圆形凹部形成在形成气液排出口119的开口端的内壁圆周表面上。因此，从气液排出口119排出的气液包含微气泡。所以，除了圆柱形管的结构之外，图18A至18D所示的微气泡产生设备基本上与图15和16所示的装置相同，并且可以产生大量的微气泡。

如上所述，使用根据本实施例的微气泡产生设备在浸没在液体中的状态下产生微气泡的方法基本上包括：例如，如图15和图16所示，通过从供液筒94的液体入口供应加压液体，将加压液体通过形成在内筒97中的通缝103（或通孔）注入并引入到内筒97内的气液涡旋腔室99中；通过圆柱形管96将气体101从外部引入内筒97内的气液涡旋腔室99；使用在由注入过程中产生的离心力形成的液体涡流的中心处产生的负压将从圆柱形管96引入的气体101与靠近通缝103（或通孔）的液体注入口的液体102混合；以及从用作气液排出口的开口端98通过内筒97的内壁表面排出通过液体102和气体101的混合获得的气液涡流。

另外，根据本实施例的微气泡产生设备可以通过以下方法调节微气泡产生设备所浸入的液体的温度。具体地，用于产生微气泡的方法主要包括：通过从图16中的供液筒94的液体入供应加压液体，将加压液体通过形成在内筒97中的通缝103（或通孔）注入并引入内筒97内的气液涡旋腔室99，将温度高于微气泡产生设备93浸入之前的液体温度的热空气或温度较低的冷空气从外部引入到内筒97内的气液涡旋腔室99中；使用在由注入过程中产生的离心力形成的液体涡流的中心处产生的负压，将从圆柱形管96引入的热空气或冷空气与靠近通缝103（或通孔）的液体注入口的液体102混合；以及从用作气液排出口的开口端98通过内筒97的内壁表面排出通过液体102和气体101的混合获得的气液涡流。

根据该方法，例如，通过将来自空调器的热空气或来自加热器的热空气通过圆柱形管引入，将热气体送入根据本发明的微气泡产生设备所浸入的液体中。因此，整个液体的温度可以在不使用用于加热的加热器的情况下升高。此外，当温度升高太多时，仅通过停止微气泡产生设备的操作即可容易地响应。当相反地希望降低液体的温度时，通过从空调器或外部空气引入冷空气，可以在不冷却整个房间的情况下降低整个液体的温度。当适当地调节储存在大容量容器（例如水产养殖水或食物液体）中的大量水或液体的温度时，该方法可以通过从内部产生气泡来容易地调节液体的温度。因此，可以获得前所未有的节能效果。

<第八实施例>

图19是示出具有根据本发明的微气泡产生设备的油水分离装置的截面图。图19所示的油水分离装置121基本上包括：微气泡产生设备122，其具有与第七实施例相同的构造和结构；油水混合物分离罐123，其底部具有微气泡产生设备122，用于注入和分离油水混合物；以及泵125，用于将注入到油水混合物分离罐123中的一部分油水混合物供应或循环到微气泡产生设备122具有的供液筒124。在油水混合物分离罐123和泵125之间以及泵125和供液筒124之间的管道中，用于调节液体体积的调节阀126分别设置为126a和126b。

此外，根据本实施例的油水分离装置121可以配备有用于将不含油的纯水与油水混合物液体分开存储的储水箱127。纯水从储水箱127供给到供液筒124，并且纯水与由微气泡产生设备122产生的气泡一起从油和水混合物分离箱123的底部引入，从而可以比仅循环油和水混合物的方法加快油水分离。这是因为纯水的引入增加了存在于油水混合物分离罐123底部及其下部的油水混合物中水的比例，从而促进了油相和水相的分离。当也装备了储水箱127时，用于供应纯水的泵128和调节阀129被分别设置为位于储水箱127和供液筒124之间的129a和129b。

下面将描述图19所示的油水分离装置的工作原理。气泡促进分散质（油胶体颗粒）在介质（水）中分离的原理归因于增加油胶体或杂质颗粒的浮力的主要效果，这一效果通过气泡在水中上升的过程中使分散在水中的颗粒接触并将其吸附而获得。在这种情况下，如果气泡的粒径大，则气泡的上升速度过大，使得油胶体颗粒或杂质颗粒不能充分吸附，因而分离不容易进行。因此，需要在油和水的混合物中产生具有小颗粒尺寸的微气泡。

在根据本实施例的油水分离装置121中使用的微气泡产生设备122具有能够产生大量微气泡的效果。因此，微气泡产生设备122对于高效进行油水分离是非常有效的。此外，细泡产生设备122基于简单的原理操作，根据该原理，利用涡旋形成的涡流产生气泡。另外，从外部引入气体只能通过附接圆柱形管130来进行，因此不需要使用高压气泵来输送产生气泡所需的气体。如果气体由高压气泵排出，则即使当设备停止时，高压气泵也必须总是工作以防止回流，从而导致处理和维护体验较差。

因此，由于本实施例的油水分离器121具有简单的结构，所以其处理性能和可操作性优异，从而提高了耐久性。此外，即使发生由于故障或自然灾害而更换设备的情况，更换工作也是容易的并且可维护性优异。

图19示出了处于仅通过操作油水分离装置121使油相从油水混合物中分离并漂浮在油水混合物的上表面上的状态下的油相131。由于浮动油相131需要单独回收并从油水混合物分离罐123中移出。因此，在本实施例中，优选地具有用于单独收集油相131的装置。

用于单独收集油相131的装置的实例包括真空车和用于抽吸和收集油相131的真空抽吸装置，或常规使用的油吸附材料。作为油吸附剂，可以使用具有已知片状或粒状形状的天然来源的油吸附剂。作为其他方法，例如，油相131可以通过如图20所示的方法单独收集。

图20A和20B是表示本发明的油水分离装置的变形例的截面图。图20A和20B所示的油水分离装置132在结构和构造上与图19所示的油水分离装置121基本相同。然而，油水分离装置132包括：仅取出漂浮在其顶部的油相131的排出口133、除去从排出口133流出的油相131的储油罐134；连接排出口133和储油罐134的管；以及调节阀135，添加在管的中部。这些部件不同于油水分离装置121。

将使用图20A和20B描述的单独收集油相131的方法。图20A和20B分别示出了漂浮油相131收集之前和收集过程中的状态。首先，通过继续操作微气泡产生设备132，从油水混合物中分离出的油逐渐漂浮在油水混合物分离罐123的上方，最后在顶部形成油相131（见图20A）。接着，关闭调节阀126b，然后将纯水从储水筒127供应到位于微气泡产生设备122底部的供液筒124的内部。然后，不仅通过引入纯水连续地产生气泡，而且油水混合物的液位（液位的位置）上升，然后油相131移动到排出口133的位置。此时开始排出油相131，油相131流入储油罐134（见图20B）。如果此时也排出存在于油相131下面的水，则可以几乎完全除去油相131。然后，在确认油相131已经完全从油水混合物分离罐123的顶部移除之后，停止从储水箱127供应纯水，或者通过使大部分组分通过分离处理转化成水的油水混合物的一部分通过泵128流回到储水箱127来降低液位。回流返回到储水箱127的水可以作为用于下一次油水分离处理的纯水的一部分重复使用。

如上所述，使用根据本实施例的油水分离装置132，通过上下移动在油水混合物分离罐123中分离的油水混合物的液位，可以容易地仅将油相131从筒123取出到外部。因此，与使用真空车、真空抽吸装置、油吸附材料等的情况相比，可以容易地收集油相131，从而降低加工成本。

如上所述，根据本发明的微气泡产生设备使用产生涡流这一简单原理，并且具有比传统涡流微气泡产生设备更简单的构造和结构。因此，可以在长时间内产生大量的微气泡，形成处理、可操作性和耐久性方面的优异性能。因此，当根据本发明的微气泡产生设备应用于淋浴装置时，不仅可以获得高清洁效率，而且可以获得改善皮肤按摩效果和血液循环的效果。此外，当应用于水生生物运输和养殖、水净化、自来水、河水、池塘、湖泊、水库等水质净化和水环境的恢复时，本发明的微气泡产生设备极大地有助于生物的维持和生长以及环境保护。此外，当将根据本发明的涡流微气泡产生设备用作油水分离装置的部件时，不仅长时间保持了高效的油水分离性能，而且由于结构和构造简单，可获得具有优异操作性和耐久性以及高通用性的油水分离装置。

工业实用性

根据本发明的微气泡产生器具有极高的有用性，因为该装置可以应用于各种用途，例如用于淋浴装置、用于水净化和水环境恢复的充气装置，以及油水分离装置。

Claims (16)

1.一种微气泡产生设备，所述微气泡产生设备包括：圆柱形或圆锥形筒，所述圆柱形或圆锥形筒中具有气液涡旋腔室，用于产生气液能够涡旋的空间；

气液排出口，所述气液排出口形成在所述圆柱形或圆锥形筒的一侧，用于排出通过在所述气液涡旋腔室中混合气体和液体而获得的气液混合物；供液筒，所述供液筒具有用于将液体引入所述气液涡旋腔室的液体入口；以及供气筒，所述供气筒具有用于将气体引入所述气液涡旋腔室的气体入口，

其中，所述气液排出口具有多个通孔或小凹部，所述通孔或小凹部用于在其中具有所述气液旋流腔室的所述圆柱性或圆锥形筒的液体排出侧将由所述气液涡旋腔室形成的大涡流分支并改变为较小涡流，

其中所述通孔具有圆柱形形状和小截面圆直径，形成为端壁表面上的气液排出口，所述端壁表面在其中具有所述气液涡旋腔室的所述圆柱形或圆锥形筒的一侧上封闭，

其中所述小凹部具有圆形截面和大于等于半圆的周长，在具有所述气液涡旋腔室的所述圆柱形或圆锥形筒的一侧开口的端部内壁的圆周表面上，朝向所述圆柱形或圆锥形筒的内部，沿着所述圆柱形或圆锥形筒的内壁的纵向方向从所述气液排出口形成至中部。

2.根据权利要求1所述的微气泡产生设备，

其中，所述圆柱形通孔或小凹部的圆形截面形状的圆形直径小于其中具有所述气液涡旋腔室的所述圆柱形或圆锥形筒的内壁截面直径的一半，并且具有10 mm或更小的绝对值。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的微气泡产生设备，

其中所述多个圆柱形通孔中的每一个在所述圆形截面形状中具有相同的直径，并且形成为相对于端壁表面的中心点对称，所述端壁表面在其中具有所述气液涡旋腔室的所述圆柱形或圆锥形筒的一侧上封闭。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的微气泡产生设备，

其中，所述多个小凹部中的每一个在圆形截面形状中具有相同的直径，并且以彼此相邻的状态连续地形成在其中具有所述气液涡旋腔室的所述圆柱形或圆锥形筒的一端的内壁的圆周表面上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的微气泡产生设备，所述设备包括：

内筒，所述内筒由所述圆柱形或圆锥形筒组成，所述圆柱形或圆锥形筒中具有用于形成所述气体-液体可以涡旋的所述空间的所述气液涡旋腔室；圆柱形或圆锥形外筒容器，所述圆柱形或圆锥形外筒容器与插入其中的所述内筒一起形成双筒结构；以及供液筒，所述供液筒具有用于将液体引入所述外筒容器的液体入口，

其中，所述内筒包括：在所述供液筒侧封闭的端部；与所述供液筒侧相对的端部，所述端部具有用于引入气体的开口，所述开口设置为用于将气体引入所述气液涡旋腔室中的气体入口，并且所述多个圆柱形通孔或多个小凹部设置为用于从所述气液涡旋腔室排出气液的气液排出口，所述多个圆柱形通孔或多个小凹部具有圆形截面和大于等于半圆的周长，其中，在与所述供液筒侧相对的一侧开口的端部内壁的圆周面上，从所述气液排出口朝向所述圆柱形或锥形筒的内部，所述小凹部沿着所述圆柱形或锥形筒的内壁的纵向方向形成至中部；以及一个或多个通缝或通孔，所述一个或多个通缝或通孔沿着所述内筒的纵向方向从所述供液筒侧的一端形成至中部；

其中，所述内筒与所述外筒容器一体形成，使得在形成有所述通缝或所述通孔的部分的内筒外壁与所述外筒容器的内壁之间形成用于引入液体的间隙；

其中使用气液涡流来产生微气泡，所述气液涡流是通过将从所述供液筒的所述液体引入入口供应的所述液体经由所述通缝或通孔注入并引入到装备在所述内筒内部的所述气液涡旋腔室中而产生的。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的微气泡产生设备，所述设备包括：

内筒，所述内筒由所述圆柱形或圆锥形筒组成，所述圆柱形或圆锥形筒中具有用于形成所述气体-液体可以涡旋的所述空间的所述气液涡旋腔室；圆柱形或圆锥形外筒容器，所述圆柱形或圆锥形外筒容器与插入其中的所述内筒一起形成双筒结构；以及供液筒，所述供液筒具有用于将液体引入所述外筒容器的液体入口，

其中，所述内筒包括：开口端，所述开口端连接到所述供气筒，所述供气筒在所述供液筒侧上具有气体入口，所述气体入口设置为用于将气体引入到所述气液涡旋腔室中的所述气体入口；与所述供液筒侧相对的端部，所述端部在所述端部内壁的圆周表面上具有多个封闭在所述端部内壁的圆周表面上的圆柱形通孔，或者在所述端部内壁的圆周表面上具有多个在所述端部内壁的圆周表面上开口的具有圆形截面和大于等于半圆的周长的小凹部，所述小凹部设置为用于从所述气液涡旋腔室排出气液的气液排出口，其中，从所述气液排出口朝向所述圆柱形或圆锥形筒的内部，所述小凹部沿着所述筒的内壁的纵向方向形成至中部；以及一个或多个通缝或通孔，所述一个或多个通缝或通孔沿着所述内筒的纵向方向从所述供液筒侧的一端形成至中部，

其中，所述内筒与所述外筒容器一体形成，使得在形成所述通缝或通孔的部分的内筒外壁与所述外筒容器的内壁之间形成用于引入液体的间隙；

其中，使用气液涡流来产生微气泡，所述气液涡流是通过将从所述供液筒的所述液体引入入口供应的所述液体经由所述通缝或所述通孔注入并引入到装备在所述内筒内部的所述气液涡旋腔室中而产生的。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的微气泡产生设备，所述设备包括：

内筒，所述内筒由所述圆柱形或圆锥形筒组成，所述圆柱形或圆锥形筒中具有用于形成所述气体-液体可以涡旋的所述空间的所述气液涡旋腔室；圆柱形或圆锥形外筒容器，所述圆柱形或圆锥形外筒容器与插入其中的所述内筒一起形成双筒结构；以及所述供液筒，所述供液筒具有用于将液体引入所述外筒容器中的所述液体入口，

其中，所述内筒包括：开口端，所述开口端连接到所述供气筒，所述供气筒在所述供液筒侧上具有气体入口，所述气体入口设置为用于将气体引入到所述气液涡旋腔室中的所述气体入口；与所述供液筒侧相对的端部，所述端部在所述端部内壁的圆周表面上具有多个封闭在所述端部内壁的圆周表面上的圆柱形通孔，或多个在所述端部内壁的圆周表面上开口的具有圆形截面和大于等于半圆的周长的小凹部，所述小凹部设置为用于从所述气液涡旋腔室排出气液的气液排出口，其中，从所述气液排出口朝向所述圆柱形或圆锥形筒的内部，所述小凹部沿着所述筒的内壁的纵向方向形成至中部；以及一个或多个通缝或通孔，所述一个或多个通缝或通孔沿着所述内筒的纵向方向从所述供液筒侧的一端形成至中部，

其中，所述内筒与所述外筒容器一体形成，使得在形成有所述通缝或所述通孔的部分的内筒外壁与所述外筒容器的内壁之间形成用于引入液体的间隙；

其中使用气液涡流来产生微气泡，所述气液涡流是通过将从所述供液筒的所述液体引入入口供应的所述液体经由所述通缝或通孔注入并引入到装备在所述内筒内部的所述气液涡旋腔室中而产生的。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的微气泡产生设备，

其中，所述通缝或所述通孔具有开口通路，所述开口通路调节注入方向，使得当所述内筒截面的内壁圆弧半径时为r时，在从所述内筒部分的内壁朝向中心的垂直线上，P的位置被包含在r/2或更小的距离范围内，并且注入液体碰撞在所述内筒截面的内壁截面上的位置为P，其中，P是投影到相对于平行于液体注入方向的内壁圆的切线所画出的直线上的位置。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的微气泡产生设备，

其中所述通孔布置在所述内筒的纵向方向上，并且

其中，当沿所述内筒的纵向方向布置的所述通缝的长度或位于两端的所述通孔的中心之间的距离为L，并且沿垂直于所述内筒的纵向方向的方向的所述通缝的宽度或所述通孔的直径或长度为W时，L大于W。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的微气泡产生设备，

其中，所述多个通缝或通孔沿所述内筒截面的周向等间隔地形成。

11.根据权利要求5至7中任一项所述的微气泡产生设备，

其中所述微气泡产生设备具有圆柱形管，所述圆柱形管用于将所述气体引入具有所述气液涡旋腔室的所述内筒，所述圆柱形管的一端被配置为所述气体入口。

12.一种使用根据权利要求5至11中任一项所述的微气泡产生设备的微气泡产生方法（细泡产生方法），所述方法包括：

通过从所述供液筒的所述液体入口供应加压液体，将从所述供液筒的所述液体入口供应的加压液体通过形成在所述内筒中的所述通缝或通孔注入并引入到所述筒内的所述气液涡旋腔室中；

将从所述气体入口吸入的气体在负压下与从所述液体注入口处及其附近的所述通缝或所述通孔的液体注入口注入的液体混合，所述负压在所述液体射流被引入所述气液涡旋腔室时产生的离心力形成的所述液体的涡流的中心处产生；以及

通过所述内筒的所述内壁面从所述气液排出口排出由液体和气体混合得到的气液涡流。

13.在将根据权利要求11所述的微气泡产生设备浸入液体中的状态下的所述微气泡产生方法，所述方法包括：

将从所述供液筒的所述液体入口供应的加压液体通过形成在所述内筒中的所述通缝或所述通孔注入并引入到设置在所述内筒内部的所述气液涡旋腔室中；

将气体从外部通过圆柱形管引入到装备在所述内筒内部的所述气液涡旋腔室中；在液体射流被引入所述气液涡旋腔室时产生的离心力形成的液体的涡流的中心处产生的负压下，将从所述圆柱形管吸入的气体与从所述液体注入口处及其附近的所述通缝或通孔的液体注入口注入的液体混合；以及

通过所述内筒的内壁面从所述气液排出口排出混合所述液体得到的气液涡流。

14.在将根据权利要求11所述的微气泡产生设备浸入液体中的状态下的所述微气泡产生方法，所述方法包括：

将从所述供液筒的所述液体入口供应的加压液体通过形成在所述内筒中的所述通缝或通孔注入并引入到所述筒管内的所述气液涡旋腔室中；

将温度高于所述液体温度的热空气或温度低于所述液体温度的冷空气在微气泡产生设备浸没之前通过所述圆柱形管从外部引入到装备在所述内筒内部的气液涡旋腔室中；

在液体射流被引入气液涡旋腔室时产生的离心力形成的液体的涡流的中心处产生的负压下，将从圆柱形管吸入的气体与从液体注入口处及其附近的通缝或通孔的液体注入口注入的液体混合；以及

从所述气液排出口经由所述内筒的内壁面排出通过混合所述液体而获得的所述气液涡流，

其中，通过所述热空气或所述冷空气调节所述微气泡产生设备所浸入的液体中的温度。

15.一种淋浴装置，所述淋浴装置包括根据权利要求1至14中的任一项所述的微气泡产生设备，

其中，从位于所述供液筒中的所述液体导入口的相反侧的开口供给水或热水，并且在含有微气泡的状态下从所述微气泡产生设备的所述气液排出口注入水或热水。

16.一种油水分离装置，包括：

根据权利要求11所述的微气泡产生设备，其设置在所述油水分离装置的底部；

油水混合物分离罐，用于注入油水混合物；以及

泵，所述泵用于将注入到所述油水混合物分离罐中的所述油水混合物的一部分供应至或循环至装备在所述微气泡产生设备中的所述供液筒。

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