JP3233628U - マイクロバブル生成装置 - Google Patents

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【課題】水の流動に対する邪魔を低減させるとともに、マイクロバブル生成装置の体積増大を回避するマイクロバブル生成装置を提供する。【解決手段】マイクロバブル生成装置は、第一本体１を備え、第一本体には、給水路２、排水路、給水路と排水路を連通させる渦室３、渦室に連通している吸気路１１が設けられ、渦室の軸線及び給水路の軸線は、ずれて設けられ、渦室には、給水路に連通している給水口１２が設けられ、給水口は、渦室の軸線に反対する給水路の軸線の一側に設けられる。【選択図】図１

Description

本考案は、流体装置に関し、マイクロバブル生成装置に関する。
従来技術では、水産養殖、排水処理、化学反応、医療衛生、植物栽培や工業用洗浄・汚れ除去などの分野において、空気と水の接触面積を増大して、さまざまな処理の効果を高めるために、気体を水媒体に混入してバブル含有の水作動媒体を製造する場合が多く、それにより、洗浄・汚れ除去の能力が明らかに高まる。
近年、バブル含有の水作動媒体は、日常生活の分野にも使用されており、野菜、果物、食器の浸しや濯ぎ、又はバスやシャワーに用いられる。
水にバブルを含有させるために、コンプレッサやエアポンプなどの外部の動力を利用して空気を圧入することができ、又は、たとえばベンチュリ管構造又は渦構造のバブル生成装置のように、水の流動による負圧を利用して空気を吸入してもよい。
ベンチュリ管構造のバブル生成装置は、主に水流速度が増加すると水圧が低下するという原理を利用する。ベンチュリ管構造のバブル生成装置は、縮径する配管を設けることにより、水流の速度を高めるとともに配管の絞り部で外部大気より気圧が低い真空領域を形成し、この真空領域を利用して外部の空気を配管に吸入する。
渦構造のバブル生成装置は、主に遠心運動をするときに中心圧力が低いという原理を利用する。渦構造のバブル生成装置は、水流を回転させて遠心作用を発生させ、さらに回転中心で外部の大気よりも気圧が低い真空領域を形成し、真空領域により外部の空気を配管に吸入する。
ベンチュリ管構造は、具体的には、台湾特許ＴＷ２０１７０２１２４００Ｕに記載のマイクロバブルジェネレータを参照することができ、渦構造は、具体的には、中国特許ＣＮ１０２９５８５８９Ｂに記載のマイクロバブル発生装置及びＣＮ２０３９１６４７７Ｕに記載のマイクロバブル発生装置を参照することができる。マイクロバブルジェネレータ、マイクロバブル発生装置は、マイクロバブル生成装置と総称できる。
上記マイクロバブル生成装置は、水に直径数十μｍ〜数μｍ以下のマイクロバブルを含有させることができ、それにより、バブルの水での滞在時間を延ばし、また、バブルの表面積と体積との比を増大し、バブルに高い吸着性を付与し、このため、洗浄・汚れ除去の能力が高まる。
ベンチュリ管構造に比べて、渦構造には、バブル生成装置の長さを減少させ、且つ、水流量の変化に対する感度を低減させるという利点がある。したがって、現在のマイクロバブル生成装置のほとんどは渦構造を用いる。
しかしながら、従来の設計では、渦構造の中心及び配管の中心は、重なっており、つまり、渦室は、アラインメント式であり、それにより、マイクロバブル生成装置は、渦構造に連通している狭い環状給水口を有し、水の流動が妨げられて、吸気が困難になり、これに加えて、環状給水口のサイズを増大すると、マイクロバブル生成装置の直径が大きくなり、一般的な水管の規格に適用できなくなる。
本考案は、上記した技術的課題を解決し、水の流動に対する邪魔を減少させるとともに、マイクロバブル生成装置の体積増大を回避するマイクロバブル生成装置を提供することを目的とする。
本考案は、以下の技術案によって実現される。
マイクロバブル生成装置であって、第一本体を備え、第一本体には、給水路、排水路、給水路と排水路を連通させる渦室、渦室に連通している吸気路が設けられ、排水路には、バブルを細断化するための多段噴射孔式粉砕微細化構造が設けられ、渦室の軸線及び給水路の軸線は、ずれて設けられ、渦室には、給水路に連通している給水口が設けられ、給水口は、渦室の軸線に反対する給水路の軸線の一側に設けられる。
好ましくは、第一本体には、渦室を形成するための第１側壁及び第１底壁が設けられ、第１側壁には、渦室に連通している給水孔が設けられる。
さらに、第一本体には、渦室をカバーする拘束部材が設けられ、拘束部材には、渦室と排水路を連通させる排水孔が設けられ、排水孔の横断面積が水流方向に従って減少する。
さらに、拘束部材の外輪郭が排水路にマッチングして設けられる。
さらに、拘束部材は、第１側壁と一体に製造されている。
さらに、給水孔は、向きが渦室の切線方向に沿うように設けられている。
さらに、給水孔の数が２つである。
さらに、吸気路は、渦室の軸線方向に設けられた第１ダクト、渦室の径方向に設けられた第２ダクトを備え、第１ダクト及び第２ダクトは、連通し、第１ダクトは、外界に連通し、第２ダクトは、渦室に連通している。
好ましくは、渦室は、複数あり、給水口の数は、渦室の数に対応して設定される。
好ましくは、排水路には、バブルを細断化するための噴射孔粉砕微細化構造が設けられる。
有益な効果は、以下のとおりである。従来技術に比べて、本考案のマイクロバブル生成装置では、渦室の軸線と給水路の軸線をずらして設けることにより、給水口が渦室の軸線に反対する給水路の軸線の一側に設けられ、渦室に連通している給水口は、狭い環状から三日月状又は柱状になり、水流が狭い隙間を通過することを回避し、このため、水流の径方向のサイズを増大して、水流の抵抗を減少させ、水流が渦室に流れることを容易にし、それによって、マイクロバブル生成装置の直径を増加するどころか、それを減少させることも可能になり、このため、マイクロバブル生成装置は、小型化されており、水管に容易に接続したり水管の内部に配置したりすることができ、優れている汎用性を有する。
本考案の実施例における技術案をより明瞭に説明するために、以下、実施例の説明に必要な図面を簡単に説明する。勿論、説明する図面は、本考案の実施例の一部に過ぎず、すべての実施例ではなく、当業者であれば、創造的な努力を必要とせずに、これら図面に基づいてほかの設計案及び図面を取得できる。
図１は、本考案に係るマイクロバブル生成装置の断面模式図である。 図２は、図１のマイクロバブル生成装置の渦室の横断面模式図である。 図３は、図１のマイクロバブル生成装置の別の実施例の構造模式図である。 図４は、図１のマイクロバブル生成装置の解体模式図である。 図５は、図１のマイクロバブル生成装置の多段噴射孔式粉砕微細化構造の模式図である。
構成要素の符号は、以下のとおりである。１−第一本体、２−給水路、３−渦室、４−一段粉砕微細化部材、５−二段粉砕微細化部材、６−マイクロチャンネル、７−フロント空間、８−緩衝空間、９−最終段粉砕微細化部材、１０−移行空間、１１−吸気路、１２−給水口、１２ａ−給水孔、１２ｂ−副吸気孔、１３−排水孔、１４−拘束部材、３ａ−第１底壁、３ｂ−第１側壁、４１−第一リング、５１−位置決めフランジ。
本考案の目的、特徴及び効果を十分に理解できるように、以下、実施例及び図面を参照しながら本考案の構想、具体的な構造及び技術的効果を明瞭で完全に説明する。
明らかなように、説明する実施例は、本考案の実施例の一部に過ぎず、すべての実施例ではなく、当業者が本考案の実施例に基づいて創造的な努力を必要とせずに取得できるほかの実施例は、すべて本考案の保護範囲に属する。
また、明細書に記載の接続関係は、部品が単に直接接続されるのではなく、具体的な実施状況に応じて、接続付属品を増減することにより好適な接続構造を実現してもよい。互いに矛盾しない限り、本考案における各構成要素は、互いに組み合わせることができる。
図１、図４に示されるように、マイクロバブル生成装置は、第一本体１を備え、第一本体１には、給水路２、排水路、給水路２と排水路を連通させる渦室３、渦室３に連通している吸気路１１を備え、排水路には、マイクロバブルを発生させる構造が設けられる。図１には、中心線は、それぞれ給水路２の軸線及び渦室３の軸線である。
吸気路１１は、コンプレッサやエアポンプなどに接続されて、外部動力を使用して空気を渦室３に圧入することができる。勿論、吸気路１１は、水の流動による負圧を利用して空気を吸入してもよい。
渦室３に関しては、第一本体１には、渦室３を形成するための第１側壁３ｂ及び第１底壁３ａが設けられ、第１側壁３ｂには、渦室３に連通している給水孔１２ａが設けられ、水流が給水孔１２ａを経たときに渦流動を発生させるように、給水孔１２ａの向きが渦室３の中心からずれている。
給水路２は、通常、第１底壁３ａに設けられ、吸気路１１は、渦室３の軸線方向に設けられた第１ダクト、渦室３の軸線方向に垂直に設けられた第２ダクトを備え、第１ダクト及び第２ダクトは、連通し、第１ダクトは、外界に連通し、第２ダクトは、渦室３に連通しており、このようにすると、簡便に製造できるとともに、マイクロバブル生成装置の取り付けや使用に影響を与えない。
第一本体１に関しては、マイクロバブル生成装置を蛇口に固定できるように、給水路２に近い第一本体１の一端には、コネクタが取り付けられ又は一体成形されているようにしてもよい。
勿論、第一本体１は、水管の内部に取り付けられてもよく、第一本体１及び水管は、シールリングを介してシールされ、それにより、水が給水路２に流れ込み、次に渦室３及び排水路を介して流出する。この場合、給水路２を第一本体１に近い水管の水路部分とし、第一本体１における給水路２を省略するようにしてもよい。
一般的には、渦室３の軸線及び給水路２の軸線は、重なっており、以降、アラインメント型渦室３又はアラインメント型渦構造と呼ばれ、それにより、マイクロバブル生成装置は、狭い環状給水口１２を有し、水の流動が妨げられて、吸気が困難になり、これに加えて、環状給水口１２のサイズを増大することによりマイクロバブル生成装置の直径を大きくし、一般的な水管の規格に適用できなくなる。
勿論、ここで記載のアラインメント及びオフセット型渦構造の有益な効果と欠点は、アラインメント又はオフセット型渦構造と後述する多段噴射孔式粉砕微細化構造との組み合わせに影響を与えず、つまり、アラインメント又はオフセット型渦構造は、ともに後述する多段噴射孔式粉砕微細化構造と組み合わせてマイクロバブル生成装置を構成することができる。
アラインメント型渦室３による問題を解決するために、図１、図２に示されるように、渦室３の軸線と給水路２の軸線をずらして配置することができ、渦室３には、給水路２に連通している給水口１２が設けられ、給水口１２は、渦室３の軸線に反対する給水路２の軸線の一側に設けられ、つまり、オフセット渦構造が使用されている。
本実施例のマイクロバブル生成装置では、渦室３の軸線と給水路２の軸線をずらして設けることにより、給水口１２が渦室３の軸線に反対する給水路２の軸線の一側に設けられ、渦室３に連通している給水口１２は、狭い環状から三日月状又は柱状になり、水流が狭い隙間を通過することを回避し、このため、水流の径方向のサイズを増大して、水流の抵抗を減少させ、水流が渦室３に流れることを容易にし、それによって、マイクロバブル生成装置の直径を増加するどころか、それを減少させることも可能になり、このため、マイクロバブル生成装置は、小型化されており、水管に容易に接続したり水管の内部に設置したりすることができ、優れている汎用性を有する。
本実施例による良好で有益な効果をさらに説明するために、以下、詳細に説明する。
現在、家庭用水の配管の主な管径には、主に外径２８ｍｍ及び外径２２ｍｍの２種のモデルがあり、外径２８ｍｍの配管を例にすると、バブル生成装置を内蔵式のものにすれば、その外径を２４．５ｍｍ以下にする必要がある。つまり、給水口１２は幅２．５ｍｍ以下の環状領域にしか配置できず、その結果、給水口１２の面積が小さくなり、又は、一般的な円孔状の給水口１２に比べて、給水口１２の外輪郭の長さが増大し、水流の流動に対する邪魔となり、したがって、背圧が急激に増加して渦による吸気効果を損ない、さらに配管流量の大幅な低下をもたらす。
このため、従来のアラインメント式渦室３の構造は、管径２８ｍｍの配管の内部に配置するのが困難である。
従来の設計に比べて、本考案では、オフセット渦室３が使用される点で明らかに異なる。渦室３のオフセットのため、渦室３の軸線と給水路２の軸線が所定の距離だけずれており、この距離のため、給水口１２が三日月状の領域に配置され、３ｍｍ〜４ｍｍの半径差が得られ、給水口１２が狭い長尺状から略楕円状又は略円状になり、給水口１２の外輪郭の長さが小さくなり、第一本体１の外径を増加せずに、水流が容易に給水口１２を流れることができ、言い換えれば、オフセット型渦室３は、マイクロバブル生成装置の体積及び占有空間を減少させ、家庭用水管への内蔵を容易にする。
図３に示されるように、図１のマイクロバブル生成装置の代替形態として、渦室３を複数にし、渦室３の数に対応して給水口１２の数を設定するようにしてもよい。つまり、大渦室３を複数の小渦室３に変更することで、複数の円孔状の給水口１２を形成することによっても、給水口１２が狭くなるという状況を解決できる。
マイクロバブル生成装置のさらなる構成として、第一本体１には、渦室３をカバーする拘束部材１４が設けられ、拘束部材１４には、渦室３と排水路を連通させる排水孔１３が設けられ、排水孔１３の横断面積は、水流方向に従って減少し、それにより、空気と水が十分に混ぜられてバブルを発生させる。また、排水孔１３の横断面積の変化は、水流に対する加速、バブルの圧縮及びバブル破砕促進の作用を果たす。
製造を簡素化させるために、拘束部材１４の外輪郭を排水路にマッチングして設けることもでき、つまり、拘束部材１４は、個別に製造されるものであり、渦流室の製造し難さを向上させることがない。
勿論、拘束部材１４と第１側壁３ｂを一体に製造してもよいが、製造するときに改良が必要であり、第１底壁３ａ及び第１側壁３ｂを分割式に製造する必要がある。
水が順調に旋回して流れるように、給水孔１２ａは、向きが渦室３の接線方向に沿うように設定されてもよい。
給水孔１２ａの孔径が限られるため水流の流量が減少することを回避するために、給水孔１２ａを２つにし、つまり二段給水孔１２ｂを設けることができ、それにより、給水孔１２ａの総面積を減少又は増大することがない。
ろ過網に詰まりが発生しやすいこと、及びテーパ状網の場合マイクロバブルのレベルが不十分である従来技術の問題を解決するために、図１、図４、図５に示されるように、マイクロバブル生成装置は、また、多段噴射孔式粉砕微細化構造を用い、勿論、多段噴射孔式粉砕微細化構造は、アラインメント渦構造のマイクロバブル生成装置だけでなく、オフセット渦構造のマイクロバブル生成装置に適用できる。
具体的には、多段噴射孔式粉砕微細化構造は、薄肉状の一段粉砕微細化部材４及び二段粉砕微細化部材５を備え、一段粉砕微細化部材４及び二段粉砕微細化部材５のいずれにも、流体におけるバブルを粉砕して微細化するための複数のマイクロチャンネル６が設けられ、一段粉砕微細化部材４及び二段粉砕微細化部材５は、嵌合して緩衝空間８を構成し、一段粉砕微細化部材４及び二段粉砕微細化部材５のマイクロチャンネル６の少なくとも四分の一が流体流動方向に沿って重なり又は結合して設けられることを特徴とし、前記マイクロバブル生成装置によれば、流体流動方向は、流体が位置する通路の軸線方向である。
本実施例における多段噴射孔式粉砕微細化構造は、高メッシュ数のろ過網の代わりに薄肉の一段粉砕微細化部材４を設けることにより、孔の数を減少させて、顆粒が沈殿することを可能にして、詰まりの発生を遅延させ、さらにマイクロバブル生成装置のメンテナンス周期を延ばし、一方、マイクロチャンネル６による絞り及び拘束の作用により、水流がマイクロチャンネル６を流れた後噴射状の乱流になり、衝突、乱れ及び振動励起が発生し、それにより粗大なバブルを破砕して微細なバブルにし、さらに、二段粉砕微細化部材５を設けることにより、バブルをさらにマイクロナノレベルに微細化して、ニーズを満たす。また、一段粉砕微細化部材４と二段粉砕微細化部材５の間に緩衝空間８を形成することによって、バブルが一段粉砕微細化部材４を経た後に衝突、乱れ及び振動を繰り返すことができ、また、一段粉砕微細化部材４及び二段粉砕微細化部材５のマイクロチャンネルの少なくとも四分の一が流体流動方向に沿って重なり又は結合して設けられることで、バブルが順調に一段粉砕微細化部材４のマイクロチャンネル６を通って二段粉砕微細化部材５のマイクロチャンネル６へ流れることができ、水流の流動抵抗を減少させ、多段噴射孔式粉砕微細化構造での大きな背圧抵抗の発生を回避し、マイクロバブル生成装置の給気量への影響を解消する。
具体的には、多段噴射孔式粉砕微細化構造は、一段粉砕微細化部材４及び二段粉砕微細化部材５が設けられた形態とし、開けられたマイクロチャンネル６を流体作動媒体が流出する通路とし、それにより、二段多段噴射孔を特徴とする粉砕微細化構造が構成される。
一段粉砕微細化部材４のマイクロチャンネル６は、第一段噴射孔、二段粉砕微細化部材５のマイクロチャンネル６は、第二段噴射孔となり、バブルが混入された流体作動媒体がこの第一段噴射孔を流れるとき、マイクロチャンネル６による絞り効果及び拘束作用により、その流動に噴射流の特徴を付与し、このとき、流体は、流速を高めて、乱流の流動特徴を有する。
乱流流動による衝突、乱れ及び振動励起により、粗大なバブルは、破砕されて、微細なバブル含有水が得られ、次に、微細なバブルは、第二段噴射孔によりさらに粉砕して微細化され、最終的にマイクロバブルになる。
勿論、マイクロバブル生成装置が蛇口の末端に適用できるように、最終段粉砕微細化部材９がさらに設けられてもよく、それによって、バブルをさらに微細化できることに加えて、水を安定的に流出させ、排水効果へ影響を及ぼさない。
マイクロチャンネル６のバブル破砕能力を高めるために、マイクロチャンネル６の直径又は／及びこれらの等価直径が、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍであってもよく、そうではない場合、発生させるバブルが大きすぎ、又は水流量の不足が発生する。等価直径は、Ｓ＝πｄ２／４により算出でき、Ｓは、マイクロチャンネル６の横断面積であり、つまり、マイクロチャンネル６は、非円形構造、たとえば三角形、楕円形、多角形とほかの各種異型としてもよい。
一段粉砕微細化部材４の強度を高め、水流が一段粉砕微細化部材４の表面に沿って流動することができ、さらに、バブルがマイクロチャンネル６で切断される方式により粉砕されるために、一段粉砕微細化部材４は、テーパ状に設けられ、テーパ形状の先細部が、二段粉砕微細化部材５に反対する方向に向かって設けられるようにしてもよい。
部品の数及びマイクロバブル生成装置の長さを増加せずに緩衝空間８を形成するために、二段粉砕微細化部材５は、テーパ状に設けられ、テーパ形状の先細部が、一段粉砕微細化部材４に反対する方向に向かって設けられるようにしてもよい。
水流が一段粉砕微細化部材４又は二段粉砕微細化部材５の表面に平行に流動できるように、一段粉砕微細化部材４又は二段粉砕微細化部材５は、ピラミッド状に設けられるようにしてもよい。また、一段粉砕微細化部材４又は二段粉砕微細化部材５がピラミッド状に設けられることは、両方のマイクロチャンネル６の結合又は重なりにも寄与する。
一段粉砕微細化部材４及び二段粉砕微細化部材５のマイクロチャンネル６の相対位置がニーズを満たすように、一段粉砕微細化部材４の外縁部には、一段粉砕微細化部材４を収納する第一リング４１が形成されてもよい。
二段粉砕微細化部材５の第一リング４１での偏向を回避するために、つまり、二段粉砕微細化部材５が第一リング４１の内部に正確に取り付けられるように、二段粉砕微細化部材５の外縁部には、位置決めフランジ５１が設けられてもよい。
最終段粉砕微細化部材９に関しては、最終段粉砕微細化部材９と二段粉砕微細化部材５の間には、水流を安定化させるために、移行空間１０が形成されている。
さらにコストを低下させ、部品の数を減少させるために、一段粉砕微細化部材４は、最終段粉砕微細化部材９に接続され、且つ前記二段粉砕微細化部材５をクランプして固定する。
以上の実施例は、この実施例自体の技術案に制限されず、実施例を互いに組み合わせて新しい実施例を構成してもよい。以上の実施例は、本考案の技術案を説明するために過ぎず、本考案を制限するものではなく、本考案の趣旨及び範囲から逸脱しない限り、すべての修正又は同等置換は、本考案の技術案の範囲に属する。

Claims (9)

  1. 第一本体（１）を備え、第一本体（１）には、給水路（２）、排水路、給水路（２）と排水路を連通させる渦室（３）、渦室（３）に連通している吸気路（１１）が設けられ、排水路には、バブルを細断化するための多段噴射孔式粉砕微細化構造が設けられるマイクロバブル生成装置であって、
    渦室（３）の軸線及び給水路（２）の軸線は、ずれて設けられ、渦室（３）には、給水路（２）に連通している給水口（１２）が設けられ、給水口（１２）は、渦室（３）の軸線に反対する給水路（２）の軸線の一側に設けられる、
    ことを特徴とするマイクロバブル生成装置。
  2. 前記第一本体（１）には、渦室（３）を形成するための第１側壁（３ｂ）及び第１底壁（３ａ）が設けられ、第１側壁（３ｂ）には、渦室（３）に連通している給水孔（１２ａ）が設けられることを特徴とする請求項１に記載のマイクロバブル生成装置。
  3. 前記第一本体（１）には、渦室（３）をカバーする拘束部材（１４）が設けられ、拘束部材（１４）には、渦室（３）と排水路を連通させる排水孔（１３）が設けられ、排水孔（１３）の横断面積が水流方向に従って減少することを特徴とする請求項２に記載のマイクロバブル生成装置。
  4. 前記拘束部材（１４）の外輪郭が排水路にマッチングして設けられることを特徴とする請求項３に記載のマイクロバブル生成装置。
  5. 前記拘束部材（１４）は、第１側壁（３ｂ）と一体に製造されていることを特徴とする請求項３に記載のマイクロバブル生成装置。
  6. 前記給水孔（１２ａ）は、向きが渦室（３）の接線方向に沿うように設けられていることを特徴とする請求項２に記載のマイクロバブル生成装置。
  7. 前記給水孔（１２ａ）の数が２つであることを特徴とする請求項２に記載のマイクロバブル生成装置。
  8. 前記吸気路（１１）は、渦室（３）の軸線方向に設けられた第１ダクト、渦室（３）の径方向に設けられた第２ダクトを備え、第１ダクト及び第２ダクトは、連通し、第１ダクトは、外界に連通し、第２ダクトは、渦室（３）に連通していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロバブル生成装置。
  9. 前記渦室（３）は、複数あり、給水口（１２）の数は、渦室（３）の数に対応して設定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロバブル生成装置。
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