CN113396011A - 气泡产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气泡产生装置。本公开是通过振动使液体中产生微细的气泡的气泡产生装置(1)。气泡产生装置(1)具备：振动板(2)，形成有多个细孔(开口部)，一方的面与水槽(10)的水(液体)接触，另一方的面与气体接触；和压电元件(4)，使振动板(2)振动。使振动板(2)振动的振动方向至少包含与流过多个细孔(开口部)的气体的方向不同的方向。

Description

气泡产生装置

技术领域

本公开涉及气泡产生装置。

背景技术

近年来，使用微细的气泡进行水质净化、排水处理、鱼的养殖等，微细的气泡在各种领域中被利用。因此，开发了产生微细的气泡的气泡产生装置(专利文献1)。

在专利文献1所记载的气泡产生装置中，利用压电元件使微细的气泡产生。在该气泡产生装置中，利用弯曲振动的振动板的中央部处的上下振动，通过振动将在振动板形成的细孔处产生的气泡撕裂而进行微细化。因此，在该气泡产生装置中，流过在振动板形成的细孔的空气的方向与振动板的振动方向平行。

专利文献1：日本专利第6108526号公报

流过细孔的空气在振动板与液体的界面处成为气泡并在液体中上升。在流过细孔的空气的方向与振动板的振动方向平行的情况下，在振动板的表面产生的气泡随着从细孔挤出的直喷射流的流动而一下子上升，在水槽的水面向大气中扩散。因此，在专利文献1所记载的气泡产生装置中，存在无法使所产生的气泡在液体中长久地悬浮，导致残留在液体中的微细的气泡的量变少的问题。

发明内容

因此，本公开的目的在于提供一种能够使残留在液体中的微细的气泡的量增加的气泡产生装置。

本公开的一个方式所涉及的气泡产生装置是通过振动使液体中产生微细的气泡的气泡产生装置，具备：振动板，形成有多个开口部，一方的面与液体槽的液体接触，另一方的面与气体接触；和压电元件，使振动板振动，使振动板振动的振动方向至少包含与流过多个开口部的气体的方向不同的方向。

根据本公开，使振动板振动的振动方向至少包含与流过多个开口部的气体的方向不同的方向，因此能够使残留在液体中的微细的气泡的量增加。

附图说明

图1是使用本实施方式1所涉及的气泡产生装置的水质净化装置的示意图。

图2是本实施方式1所涉及的气泡产生装置的振动体的示意图。

图3是本实施方式1所涉及的气泡产生装置的振动体的局部剖视图。

图4是表示本实施方式1所涉及的气泡产生装置的振动体的振动状态的图。

图5是本实施方式1所涉及的振动板的俯视图。

图6是在本实施方式1所涉及的振动板形成的开口部的剖视图。

图7是使用本实施方式2所涉及的气泡产生装置的水质净化装置的示意图。

图8是本实施方式2所涉及的气泡产生装置的振动体的立体图。

图9是表示本实施方式2所涉及的气泡产生装置的振动体的振动状态的图。

图10是使用本实施方式3所涉及的气泡产生装置的水质净化装置的示意图。

图11是本实施方式3所涉及的气泡产生装置的振动体的示意图。

图12是表示本实施方式3所涉及的气泡产生装置的振动体的振动状态的图。

图13是使用本实施方式4所涉及的气泡产生装置的水质净化装置的示意图。

图14是本实施方式4所涉及的气泡产生装置的振动体等的分解立体图。

图15是表示本实施方式4所涉及的气泡产生装置的振动板的振动状态的图。

具体实施方式

(实施方式1)

以下，参照附图对本实施方式1所涉及的气泡产生装置详细地进行说明。此外，对图中的相同或相当部分标注相同附图标记，不重复其说明。

首先，图1是使用本实施方式1所涉及的气泡产生装置1的水质净化装置100的示意图。图1所示的气泡产生装置1例如设置于水槽(液体槽)10的底部，用于使水槽10的水产生微细的气泡的水质净化装置100。此外，气泡产生装置1的用途不限定于水质净化装置100，能够应用于排水处理装置、鱼的养殖用水槽等各种用途。

气泡产生装置1具备振动板2、振动体3、压电元件4、保持部5以及支承部6。气泡产生装置1在开设于水槽10的底部的一部分的孔设置被保持部5保持的振动体3。振动体3与保持部5的边界部分密封，使保持部5的内部空间与水槽10的水完全分离。在保持部5的内部空间中，在振动体3的侧面设置有压电元件4，由此能够防止压电元件4的电气布线等浸入液体。

在振动体3设置有用于供空气通过的导入孔3d，导入孔3d的一端设置于保持部5的内部空间侧。保持部5设置在支承部6上。在支承部6设置有导入孔6a，从导入孔6a向保持部5的内部空间送入空气。从导入孔6a送入到保持部5的内部空间的空气经过振动体3的导入孔3d而到达至设置于第一端部3a及第二端部3b的振动板2。

在气泡产生装置1中，通过设置于振动体3的侧面的压电元件4使振动板2及振动体3振动，由此使通过导入孔3d被送入的空气从在振动板2形成的多个细孔(开口部)产生为微细的气泡。在气泡产生装置1中，通过向图1所示的方向施加背压(例如，0.08atm～0.12atm(8～12kPa)左右)，从而经由导入孔3d向在振动板2形成的多个细孔供给空气。

振动板2由玻璃板形成。在由玻璃板形成振动板2的情况下，例如，也可以由供波长为200nm～380nm的紫外光及深紫外光透过的玻璃板形成。通过由供紫外光及深紫外光透过的玻璃板形成，从而设置从振动板2的另一方的面侧相对于水槽10的水发出紫外光的光源，能够兼作基于臭氧生成的杀菌和基于紫外光照射的杀菌。此外，玻璃板使用石英玻璃、组成被控制且使深紫外线的透过度提高的伪石英合成玻璃等。此外，振动板2也可以由金属板形成，也可以由玻璃以外的其他材质(例如，金属、树脂等)形成。

振动板2形成有多个细孔，一方的面与水槽10的水(液体)接触，另一方的面与振动体3的第一端部3a或第二端部3b接触。在气泡产生装置1中，将经过设置于振动体3的导入孔3d的空气从第一端部3a及第二端部3b经过振动板2的细孔而送入水槽10的水中，由此产生微细的气泡。

在气泡产生装置1中，通过压电元件4使振动板2及振动体3振动。图2是本实施方式1所涉及的气泡产生装置1的振动体3的示意图。图2的(a)是振动体3的立体图，图2的(b)是振动体3的侧视图，图2的(c)是振动体3的俯视图。图3是本实施方式1所涉及的气泡产生装置1的振动体3的局部剖视图。

振动体3具有第一端部3a和与第一端部3a相反侧的第二端部3b。振动体3是由圆板形状的第一端部3a、第二端部3b以及柱形状的部分3c连结而成的形状。第二端部3b位于在柱形状的部分3c的长度方向上与第一端部3a相反侧的位置。

第一端部3a及第二端部3b分别与振动板2连结。即，振动板2的细孔与第一端部3a侧的导入孔3d及第二端部3b侧的导入孔3d连结。第二端部3b侧的导入孔3d也设置于振动体3的柱形状的部分3c。

在本实施方式中，振动体3由铝合金构成。然而，也可以使用不锈钢等其他金属材料来代替铝合金。优选地，期望铝合金、不锈钢等刚性高的金属。

振动体3是留下圆柱的第一端部3a及第二端部3b，将中央部分削成柱形状而成的形状。因此，振动体3的第一端部3a、第二端部3b以及柱形状的部分3c由相同的材料一体地构成。此外，振动体3也可以在柱形状的部分3c接合作为分开的部件的第一端部3a及第二端部3b，柱形状的部分3c与第一端部3a及第二端部3b由分开的部件构成。

在振动体3的柱形状的部分3c固定有压电元件4。压电元件4具有压电体和设置于压电体的两面的电极。压电体在厚度方向上，即在与振动体3的第一端部3a及第二端部3b的平面平行的方向上被极化。压电体由压电陶瓷等压电体构成。

在压电元件4接合于振动体3的柱形状的部分3c的构造中，构成以弯曲振动模式驱动压电元件4，由此使振动板2及振动体3弯曲振动的振动体。此外，压电元件4例如宽度为8mm，长度为16mm，厚度为1mm。另外，压电元件4例如在电压为50Vpp～70Vpp、占空比为50％的矩形波形的动作条件下被驱动。

在气泡产生装置1中，该压电元件4的弯曲振动模式下的驱动使振动板2及振动体3振动而使微细的气泡产生。压电元件4的电极被未图示的控制器供给信号，基于该信号，压电元件4被驱动。

此外，对压电元件4在柱形状的部分3c的一面设置一个进行了说明，但不限定于此。压电元件4例如也可以是在柱形状的部分3c的一面设置多个的结构。

接下来，对气泡产生装置1中的振动板2及振动体3的振动详细地进行说明。图4是表示本实施方式1所涉及的气泡产生装置的振动体的振动状态的图。图4示出了针对气泡产生装置1的振动体3的振动模拟的结果的位移。

在图4所示的振动体3中，在柱形状的部分3c设置有压电元件4。通过对该压电元件4的电极间施加交流电场，从而以弯曲振动模式驱动压电元件4来使振动体3弯曲振动。通过该弯曲振动的位移，设置于振动体3的第一端部3a及第二端部3b的振动板2沿图中左右方向(振动方向)位移。另一方面，流过形成于振动板2的多个细孔的气体的方向是图中上下方向，与通过压电元件4的驱动而振动的振动板2的振动方向不同。

在气泡产生装置1中，如图4所示，使振动板2振动的振动方向包含相对于流过多个细孔的气体的方向为垂直方向的振动成分。因此，在气泡产生装置1中，在振动板2的表面产生的气泡相对于从细孔挤出的直喷射流的流动，不易受到影响，从而能够防止气泡一下子上升而在水槽10的水面向大气中扩散。另外，在气泡产生装置1中，能够使产生的气泡在水槽10的水中长久地悬浮，从而能够使残留在水中的微细的气泡的量增加。

特别是，如果使振动板2振动的振动方向相对于在多个细孔流动的气体的方向为垂直方向，则气泡能够更加不易受到从细孔挤出的直喷射流的流动的影响。此外，气泡产生装置1不限于如图4所示使振动板2振动的振动方向相对于流过多个细孔的气体的方向为垂直方向的情况，只要至少包含使振动板2的振动方向与流过多个细孔的气体的方向不同并成为垂直方向的振动成分，则能够使气泡不易受到从细孔挤出的直喷射流的流动的影响即可。

在振动板2形成有多个细孔。图5是本实施方式所涉及的振动板的俯视图。图5所示的振动板2在设置于直径14mm的玻璃板2a的中央部的5mm×5mm的区域形成有多个细孔2b。振动板2例如在将细孔2b的孔径设为10μm，将细孔2b的间隔设为0.25mm的情况下，能够在5mm×5mm的区域形成441个细孔2b。此外，在图5中，为了使在玻璃板2a形成有多个细孔2b容易成像，细孔2b的孔径及细孔2b的间隔与实际的尺度不同。

在振动板2设置的细孔2b在与液体接触的一侧的面上的孔径为1μm～20μm。通过从该细孔2b导入的空气，在水槽10的水中产生约10倍的直径的微细的气泡。由于细孔2b以孔径的10倍以上的间隔形成多个，因此能够防止从一个细孔2b产生的微细的气泡与从相邻的细孔2b产生的微细的气泡相连，从而使产生独立的微细的气泡的性能提高。

作为用于在玻璃板2a形成多个细孔2b的方法，例如具有组合了激光与液相蚀刻的方法。具体而言，在该方法中，通过对玻璃板2a照射激光，利用激光能使玻璃板2a发生组成变性，使其部分被液体氟化物系的蚀刻材料等侵蚀而形成多个细孔2b。

图6是在本实施方式所涉及的振动板形成的细孔(开口部)2b的剖视图。如图6所示，在玻璃板2a形成的细孔2b的形状是相较于图中下侧的面的孔径，上侧的面的孔径更大的锥形形状。通过将孔径小的面作为与水槽10的水接触的面，将孔径大的面作为与气体接触的面来配置振动板2，能够进一步减小在细孔2b产生的微细的气泡的直径。当然，也可以将孔径大的面作为与水槽10的水接触的面，将孔径小的面作为与气体接触的面来配置振动板2。

在振动板2使用玻璃板2a的情况下，与利用金属板的情况相比，具有能够防止由于金属离子向液体的溶析而导致的液体污染的优点。另外，在金属板形成了细孔的情况下，为了防止金属的腐蚀，需要进行镀覆。为了防止金属离子向液体的溶析，需要使用贵金属。因此，若利用贵金属对形成了细孔的金属板进行镀覆，则振动板的成本变得昂贵。

如以上那样，本实施方式1所涉及的气泡产生装置1是通过振动使液体中产生微细的气泡的气泡产生装置。气泡产生装置1具备：振动板2，形成有多个细孔2b(开口部)，一方的面与水槽10的水(液体)接触，另一方的面与气体接触；和压电元件4，使振动板2振动。使振动板2振动的振动方向至少包含与流过多个细孔2b的气体的方向不同的方向。

由此，在气泡产生装置1使振动板振动的振动方向至少包含与流过多个细孔2b的气体的方向不同的方向，因此气泡不易受到从细孔2b挤出的直喷射流的流动的影响，从而能够使残留在液体中的微细的气泡的量增加。

以弯曲振动模式驱动压电元件4，通过压电元件4的驱动而振动的振动板2的振动方向至少包含与流过多个细孔2b的气体的方向不同的方向。由此，气泡产生装置1能够以弯曲振动模式驱动压电元件4，使残留在液体中的微细的气泡的量增加。

使振动板2振动的振动方向只要至少包含相对于流过多个细孔2b的气体的方向为垂直方向的振动成分即可。由此，能够使气泡更加不易受到从细孔挤出的直喷射流的流动的影响，从而能够使残留在液体中的微细的气泡的量进一步增加。

另外，振动板2可以由玻璃板形成。由此，气泡产生装置1能够防止由于金属离子向水槽10的水(液体)的溶析而导致的液体污染。

另外，振动板2可以以孔径的10倍以上的间隔形成多个与液体接触的一侧的面上的孔径为1μm～20μm的细孔2b。由此，气泡产生装置1能够防止从一个细孔2b产生的微细的气泡200与从相邻的细孔2b产生的微细的气泡200相连，从而能够产生独立的微细的气泡200。

另外，细孔2b的形状可以是相较于与水槽10的水(液体)接触的一方的面的孔径，与气体接触的另一方的面的孔径更大的锥形形状。由此，气泡产生装置1能够进一步减小在细孔2b产生的微细的气泡200的直径。

(实施方式2)

在实施方式1中，对由设置在水槽10的水中的保持部5保持振动体3，以便使振动板2振动的振动方向至少包含与流过多个细孔2b的气体的方向不同的方向的结构进行了说明。在本实施方式2中，对不设置保持部，而使振动板振动的振动方向至少包含与流过多个细孔的气体的方向不同的方向的结构进行说明。

图7是使用本实施方式2所涉及的气泡产生装置1a的水质净化装置110的示意图。此外，本实施方式2所涉及的水质净化装置110与图1所示的实施方式1所涉及的水质净化装置100的结构相同，并对结构标注相同的附图标记，不重复进行详细的说明。

图7所示的气泡产生装置1a例如设置于水槽(液体槽)10的底部，用于使水槽10的水产生微细的气泡的水质净化装置110。此外，气泡产生装置1a的用途不限定于水质净化装置110，能够应用于排水处理装置、鱼的养殖用水槽等各种用途。

气泡产生装置1a具备振动板2、振动体30以及压电元件4。振动体30呈H字(音叉)的形状，保持于在水槽10的底部的一部分开设的孔，振动体30的一部分配置于水槽10的水侧(液体侧)。振动体30与水槽10的底部的边界部分密封，使位于水槽10的外侧(气体侧)的振动体30的部分与水槽10的水完全分离。在位于水槽10的外侧的振动体30的部分设置有压电元件4，由此能够防止压电元件4的电气布线等浸入液体。

在振动体30设置有用于供空气通过的导入孔30d，导入孔30d的一端设置于水槽10的水侧，导入孔30d的另一端设置于水槽10的外侧。从导入孔30d的另一端送入的空气经过导入孔30d而到达至设置于振动体30的一端(水槽10的水侧)的振动板2。

在气泡产生装置1a中，通过在位于水槽10的外侧的振动体30的侧面设置的压电元件4使振动板2及振动体30振动，由此使通过导入孔30d被送入的空气从在振动板2形成的多个细孔(开口部)产生为微细的气泡。在气泡产生装置1a中，通过向图7所示的方向施加背压(例如，0.08atm～0.12atm(8～12kPa)左右)，从而经过导入孔30d向在振动板2形成的多个细孔供给空气。

在气泡产生装置1a中，通过压电元件4使振动板2及振动体30振动。图8是本实施方式2所涉及的气泡产生装置1a的振动体30的立体图。

振动体30具有柱形状的部分30a和与柱形状的部分30a平行配置的柱形状的部分30b。振动体30是将柱形状的部分30a与柱形状的部分30b的中央部由连结部分30c连结而成的H字的形状。在柱形状的部分30a及柱形状的部分30b的一端(水槽10的水侧)分别设置有振动板2。此外，柱形状的部分30a及柱形状的部分30b的一端的形状为矩形，因此振动板2的外形也为矩形，但如图5所示，在玻璃板2a形成有多个细孔2b。

在本实施方式中，振动体30由铝合金构成。然而，也可以使用不锈钢等其他金属材料来代替铝合金。优选地，期望铝合金、不锈钢等刚性高的金属。

振动体30是将柱形状的部分30a与柱形状的部分30b的中央部由连结部分30c连结而成的H字(音叉)的形状。因此，振动体30的柱形状的部分30a、柱形状的部分30b以及连结部分30c由相同的材料一体地构成。此外，振动体30也可以在连结部分30c接合作为分开的部件的柱形状的部分30a及柱形状的部分30b，连结部分30c与柱形状的部分30a及柱形状的部分30b由分开的部件构成。

接下来，对气泡产生装置1a中的振动板2及振动体30的振动详细地进行说明。图9是表示本实施方式2所涉及的气泡产生装置1a的振动体30的振动状态的图。图9示出了针对气泡产生装置1a的振动体30的振动模拟的结果的位移。

在图9所示的振动体30中，在柱形状的部分30a及柱形状的部分30b设置有压电元件4。通过对该压电元件4的电极间施加交流电场，以弯曲振动模式驱动压电元件4而使振动体30弯曲振动。通过该弯曲振动的位移，设置于振动体30的第一端部3a及第二端部3b的振动板2向图中箭头方向(振动方向)位移。另一方面，流过形成在振动板2的多个细孔2b的气体的方向是图中上下方向，与通过压电元件4的驱动而振动的振动板2的振动方向不同。

在气泡产生装置1a中，如图9所示，使振动板2振动的振动方向相对于流过多个细孔2b的气体的方向为垂直方向。因此，在气泡产生装置1a中，在振动板2的表面产生的气泡相对于从细孔2b挤出的直喷射流的流动，气泡不易受到影响，能够防止气泡一下子上升而在水槽10的水面向大气中扩散。另外，在气泡产生装置1a中，能够使产生的气泡在水槽10的水中长久地悬浮，从而能够使残留在水中的微细的气泡的量增加。

特别是，如果使振动板2振动的振动方向相对于流过多个细孔2b的气体的方向为垂直方向，则气泡更加不易受到从细孔2b挤出的直喷射流的流动的影响。此外，气泡产生装置1a不限于如图9所示使振动板2振动的振动方向相对于在多个细孔2b流动的气体的方向为垂直方向的情况，只要至少包含使振动板2的振动方向与流过多个细孔2b的气体的方向不同并成为垂直方向的振动成分，则能够使气泡不易受到从细孔2b挤出的直喷射流的流动的影响即可。

如以上那样，本实施方式2所涉及的气泡产生装置1a以弯曲振动模式驱动压电元件4，通过压电元件4的驱动而振动的振动板2的振动方向至少包含与流过多个细孔2b的气体的方向不同的方向。由此，气泡产生装置1a能够使流过多个细孔2b的气体的方向与使振动板2振动的振动方向不同，从而能够使气泡不易受到从细孔2b挤出的直喷射流的流动的影响。

(实施方式3)

在实施方式1中，对以弯曲振动模式驱动压电元件4而使振动体3弯曲振动的结构进行了说明。在本实施方式3中，对以弯曲振动模式以外驱动压电元件而使振动体振动的结构进行说明。

图10是使用本实施方式3所涉及的气泡产生装置1b的水质净化装置120的示意图。此外，本实施方式3所涉及的水质净化装置120与图1所示的实施方式1所涉及的水质净化装置100的结构相同，对结构标注相同的附图标记，不重复进行详细的说明。

气泡产生装置1b具备振动板21、振动体31、压电元件41、保持部51以及支承部6。气泡产生装置1b在开设于水槽10的底部的一部分的孔设置被保持部51保持的振动板21。振动板21与保持部51的边界部分密封，使保持部51的内部空间与水槽10的水完全分离。在保持部51的内部空间，在振动板21的下表面设置有压电元件41，由此能够防止压电元件41的电气布线等浸入液体。

在振动板21的下表面隔着压电元件41设置有振动体31。在振动体31设置有用于供空气通过的导入孔31d，导入孔31d的一端设置于水槽10的外侧(气体侧)。保持部51设置在支承部6上。在支承部6设置有导入孔6a，从导入孔6a向导入孔31d送入空气。从导入孔6a送入的空气经过振动体31的导入孔31d而到达振动板21。

在气泡产生装置1b中，通过设置于振动体31的外周端的压电元件41使振动板21及振动体31振动，由此使经过导入孔31d被送入的空气从在振动板21形成的多个细孔(开口部)产生为微细的气泡。在气泡产生装置1b中，通过向图10所示的方向施加背压(例如，0.08atm～0.12atm(8～12kPa)程度)，从而经由导入孔31d向在振动板21形成的多个细孔供给空气。

振动板21在配置有压电元件41的位置附近形成有多个细孔，一方的面与水槽10的水(液体)接触，另一方的面与压电元件41接触。在气泡产生装置1b中，使经过在振动体31设置的导入孔31d的空气经过振动板21的细孔并送入水槽10的水中，由此使微细的气泡产生。

在气泡产生装置1b中，通过压电元件41使振动板21及振动体31振动。图11是本实施方式3所涉及的气泡产生装置1b的振动体31的示意图。图11的(a)是振动体31的局部剖视图，图11的(b)是振动体31的侧视图。

振动体31是在中心部设置有导入孔31d的圈状的板，使外周端部与环状的压电元件41连结。另外，压电元件41以与振动体31连结的相反侧的面与振动板21连结。

在本实施方式中，振动体31由铝合金构成。然而，也可以使用不锈钢等其他金属材料来代替铝合金。优选地，期望铝合金、不锈钢等刚性高的金属。

压电元件41具有压电体和设置于压电体的两面的电极。压电体在厚度方向上，即在将振动体31与振动板21重叠的方向上被极化。压电体由压电陶瓷等压电体构成。

在压电元件41与振动体31的外周端部连结的构造中，构成以扩散振动模式驱动压电元件41，由此使振动板21及振动体31扩散振动的振动体。在压电元件41中，能够利用压电陶瓷的机械共振，根据其共振频率(例如，100kHz～数MHz)，以在薄的方板或圆板的面方向上扩散的扩散振动模式进行驱动。

在气泡产生装置1b中，该压电元件41的扩散振动模式下的驱动使振动板21及振动体31振动而使微细的气泡产生。压电元件41的电极被未图示的控制器供给信号，基于该信号，压电元件41被驱动。

此外，说明了压电元件41在振动体31的一面设置一个环状的压电元件，但不限定于此。压电元件41例如也可以是在振动体31的一面呈环状排列设置多个压电元件的结构。

接下来，对气泡产生装置1b的振动板21及振动体31的振动详细地进行说明。图12是表示本实施方式3所涉及的气泡产生装置1b的振动体31的振动状态的图。图12示出了针对气泡产生装置1b的振动体31的振动模拟的结果的位移方向。

在图12所示的振动体31中，在振动体31的外周端部设置有压电元件41。此外，振动板21与图5所示的振动板2不同，不是在中央部而是在配置有压电元件41的位置附近形成多个细孔21b。通过不是在振动板21的中央部，而是在外周端部与中央部之间(从振动板21的周边部到中央部的范围)配置多个细孔21b，从而能够配置于由压电元件41引起的扩散振动大的位置。在振动板21形成的多个细孔21b也形成图6所示的细孔2b。

通过对该压电元件41的电极间施加交流电场，以扩散振动模式驱动压电元件41而使振动板21扩散振动。通过该扩散振动的位移，沿从振动板21的中心朝向外周的图中箭头方向(振动方向)位移。另一方面，在振动板21形成的多个细孔21b中流过的气体的方向为图中上下方向(相对于振动板21的面为垂直方向)，与通过压电元件41的驱动而振动的振动板21的振动方向不同。

在气泡产生装置1b中，如图12所示，使振动板21振动的振动方向相对于在多个细孔21b中流过的气体的方向为垂直方向。因此，在气泡产生装置1b中，在振动板21的表面产生的气泡相对于从细孔21b挤出的直喷射流的流动，气泡不易受到影响，能够防止气泡一下子上升而在水槽10的水面向大气中扩散。另外，在气泡产生装置1b中，能够使产生的气泡在水槽10的水中长久地悬浮，从而能够使残留在水中的微细的气泡的量增加。

特别是，如果使振动板21振动的振动方向相对于在多个细孔21b中流过的气体的方向为垂直方向，则能够使气泡更加不易受到从细孔21b挤出的直喷射流的流动的影响。此外，气泡产生装置1b不限于如图12所示使振动板21振动的振动方向相对于在多个细孔21b中流过的气体的方向为垂直方向的情况，只要至少包含使振动板21的振动方向与在多个细孔21b中流过的气体的方向不同并成为垂直方向的振动成分，则能够使气泡不易受到从细孔挤出的直喷射流的流动的影响即可。此外，在以扩散振动模式驱动压电元件41，使振动板21产生高次模的弯曲振动的情况下，使振动板21振动的振动方向的振动成分除垂直方向的扩散振动成分以外，往往还包含平行方向的弯曲振动成分。但是，如果平行方向的弯曲振动成分相对于垂直方向的扩散振动成分微小，则气泡相对于直喷射流的流动的影响小。

如以上那样，本实施方式3所涉及的气泡产生装置1b以扩散振动模式驱动压电元件41，在从振动板21的周边部到中央部的范围设置多个细孔21b，通过压电元件41的驱动而使振动板21的周边部振动。由此，气泡产生装置1b以扩散振动模式驱动压电元件41，使在多个细孔21b中流过的气体的方向与使振动板21振动的振动方向不同，从而能够使气泡不易受到从细孔21b挤出的直喷射流的流动的影响。

(实施方式4)

在实施方式1中，对以弯曲振动模式驱动压电元件4而使振动体3弯曲振动的结构进行了说明。在本实施方式4中，对使振动体以弯曲振动以外振动的结构进行说明。

图13是使用本实施方式4所涉及的气泡产生装置1c的水质净化装置130的示意图。此外，本实施方式4所涉及的水质净化装置130与图1所示的实施方式1所涉及的水质净化装置100的结构相同，对结构标注相同的附图标记，不重复进行详细的说明。

气泡产生装置1c具备振动板22、振动体32、压电元件42、保持部52a、52b以及支承部62。气泡产生装置1c在开设于水槽10的底部的一部分的孔设置被保持部52a保持的振动体32。振动体32与保持部52a的边界部分密封，使比保持部52a靠下侧的空间与水槽10的水完全分离。在比保持部52a靠下侧的空间设置有压电元件42，由此能够防止压电元件42的电气布线等浸入液体。

在保持部52a的上表面隔着振动体32设置有振动板22。振动体32为筒体且能够供空气通过。保持部52b设置在支承部62上，隔着压电元件42与保持部52a连结。保持部52a及保持部52b在中央部具有开口部。支承部62为筒体且能够供空气通过，经由保持部52a及保持部52b与振动体32连结，由此空气被送入振动板22。

在气泡产生装置1c中，通过设置于振动体32的外周端的压电元件42使振动板22及振动体32振动，由此使经过支承部62及振动体32而被送入的空气从在振动板22形成的多个细孔(开口部)产生为微细的气泡。在气泡产生装置1c中，通过向图13所示的方向施加背压(例如，0.08atm～0.12atm(8～12kPa)左右)，从而经由支承部62及振动体32向在振动板22形成的多个细孔供给空气。

振动板22在外周端部与中央部之间形成有多个细孔而不是在振动板22的中央部，一方的面与水槽10的水(液体)接触，另一方的面与振动体32接触。

图14是本实施方式4所涉及的气泡产生装置1c的振动体等的分解立体图。振动体32为筒体，是在两端设置有凸缘部的形状。振动体32经由保持部52a与压电元件42连结。压电元件42沿着保持部52a的开口部配置有多个压电元件。压电元件42经由保持部52b与支承部62连结。

在本实施方式中，振动体32由铝合金构成。然而，也可以使用不锈钢等其他金属材料来代替铝合金。优选地，期望铝合金、不锈钢等刚性高的金属。

压电元件42具有压电体和设置于压电体的两面的电极。压电体不使用厚度方向的极化，而是如图14所示的箭头方向那样相对于压电体的长度方向平行地被极化。压电体由压电陶瓷等压电体构成。

压电元件42在与振动板22的周边部对应的位置配置多个压电元件，使各压电元件在长度方向振动，由此使振动板22在面内扭转地振动。

在气泡产生装置1c中，通过该压电元件42的驱动，使振动板22在面内扭转地振动而使微细的气泡产生。压电元件42的电极被未图示的控制器供给信号，基于该信号，压电元件42被驱动。

接下来，对气泡产生装置1c的振动板22的振动详细地进行说明。图15是表示本实施方式4所涉及的气泡产生装置1c的振动板22的振动状态的图。图15示出了针对气泡产生装置1c的振动板22的振动模拟的结果的位移方向。

在图15所示的振动体32中，在与振动体32的外周端部对应的位置设置有压电元件42。此外，振动板22与图5所示的振动板2不同，不是在中央部而是在配置有压电元件42的位置附近形成多个细孔22b。通过不是在振动板22的中央部而是在外周端部与中央部之间(从振动板22的周边部到中央部的范围)配置多个细孔22b，从而能够配置于由压电元件42引起的扭转振动大的位置。在振动板22形成的多个细孔22b也形成图6所示的细孔2b。

通过对该压电元件42的电极间施加交流电场，从而通过压电元件42的驱动使振动板22扭转振动。通过该扭转振动的位移，成为振动板22的外周部比中央部大的图中箭头方向(振动方向)的位移。另一方面，在振动板22形成的多个细孔22b中流过的气体的方向为图中上下方向(相对于振动板22的面为垂直方向)，与通过压电元件42的驱动而振动的振动板22的振动方向不同。

在气泡产生装置1c中，如图15所示，使振动板22振动的振动方向相对于在多个细孔22b中流过的气体的方向为垂直方向。因此，在气泡产生装置1c中，在振动板22的表面产生的气泡相对于从细孔22b挤出的直喷射流的流动，气泡不易受到影响，能够防止气泡一下子上升而在水槽10的水面向大气中扩散。另外，在气泡产生装置1c中，能够使产生的气泡在水槽10的水中长久地悬浮，从而能够使残留在水中的微细的气泡的量增加。

特别是，如果使振动板22振动的振动方向相对于在多个细孔22b中流过的气体的方向为垂直方向，则能够使气泡更加不易受到从细孔22b挤出的直喷射流的流动的影响。此外，气泡产生装置1c不限于如图15所示使振动板22振动的振动方向相对于在多个细孔22b中流过的气体的方向为垂直方向的情况，只要至少包含使振动板22的振动方向与在多个细孔22b中流过的气体的方向不同并成为垂直方向的振动成分，则能够使气泡不易受到从细孔挤出的直喷射流的流动的影响。

如以上那样，本实施方式4所涉及的气泡产生装置1c在与振动板22的周边部对应的位置配置多个压电元件42，在从振动板22的周边部到中央部的范围设置多个细孔22b。气泡产生装置1c通过多个压电元件42的驱动而使振动板22振动，以便在形成有多个细孔22b的振动板22的面内扭转。由此，气泡产生装置1c使振动板22以扭转振动进行振动，使在多个细孔22b中流过的气体的方向与使振动板22振动的振动方向不同，从而能够使气泡不易受到从细孔22b挤出的直喷射流的流动的影响。

本次公开的实施方式的全部的点都只是例示，不应认为是对本发明进行的限制。本发明的范围由权利要求书表示而不是由上述的说明表示，是指包括与权利要求书等同的意思以及范围内的全部变更。

附图标记说明

1、1a～1c…气泡产生装置；2、21、22…振动板；2a…玻璃板；2b、21b、22b…细孔；3、30、31、32…振动体；4、41、42…压电元件；10…水槽；100、110、120、130…水质净化装置。

Claims (8)

1.一种气泡产生装置，是通过振动使液体中产生微细的气泡的气泡产生装置，其中，具备：

振动板，形成有多个开口部，一方的面与液体槽的液体接触，另一方的面与气体接触；和

压电元件，使所述振动板振动，

使所述振动板振动的振动方向至少包含与流过所述多个开口部的气体的方向不同的方向。

2.根据权利要求1所述的气泡产生装置，其中，

以弯曲振动模式驱动所述压电元件，

通过所述压电元件的驱动而振动的所述振动板的振动方向至少包含与流过所述多个开口部的气体的方向不同的方向。

3.根据权利要求1所述的气泡产生装置，其中，

以扩散振动模式驱动所述压电元件，

在从所述振动板的周边部到中央部的范围设置所述多个开口部，通过所述压电元件的驱动而使所述振动板的周边部振动。

4.根据权利要求1所述的气泡产生装置，其中，

在与所述振动板的周边部对应的位置配置多个所述压电元件，

在从所述振动板的周边部到中央部的范围设置所述多个开口部，通过多个所述压电元件的驱动而使所述振动板振动，以便在形成有所述多个开口部的所述振动板的面内扭转。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的气泡产生装置，其中，

使所述振动板振动的振动方向至少包含相对于流过所述多个开口部的气体的方向为垂直方向的振动成分。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的气泡产生装置，其中，

所述振动板由玻璃板形成。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的气泡产生装置，其中，

所述振动板以孔径的10倍以上的间隔形成多个孔径为1μm～20μm的所述开口部。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的气泡产生装置，其中，

所述开口部的形状是相较于与所述液体槽的液体接触的所述一方的面的孔径，与气体接触的所述另一方的面的孔径更大的锥形形状。

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