JP4566669B2 - Bubble jet device - Google Patents
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Description
本発明は、微小な気泡を液体中に噴射する気泡噴射装置に関する。 The present invention relates to a bubble ejection device that ejects minute bubbles into a liquid.
従来から、液体中に微小な気泡を発生させるための種々の装置が提案されている。このような装置のうちの一つは、液体(例えば、水)の一部を分解(例えば、電気分解や光分解)してガス(例えば、酸素)を発生させ、このガスに超音波を照射することにより微小な気泡を発生させるようになっている。(例えば、特許文献1を参照。)
しかしながら、気泡を発生させる環境(例えば、液体の温度や圧力等)は変化するので、超音波振動を常に適切に付与することが困難であり、微小気泡を安定して発生できないという問題がある。また、液体を分解する装置が必要であり、且つ、液体を分解することにより発生できる気泡(ガス)の種類が限定されてしまうという問題もある。従って、本発明の目的は、種々のガスの微小気泡を安定的に生成することができる気泡噴射装置を提供することにある。 However, since the environment in which bubbles are generated (for example, the temperature and pressure of the liquid) changes, it is difficult to always apply ultrasonic vibration appropriately, and there is a problem that microbubbles cannot be stably generated. In addition, there is a problem that a device for decomposing the liquid is necessary and the types of bubbles (gas) that can be generated by decomposing the liquid are limited. Accordingly, an object of the present invention is to provide a bubble jetting device that can stably generate microbubbles of various gases.
上記目的を達成するための本発明の気泡噴射装置は、
一端が気体噴射口を構成する気体噴射孔としての貫通孔を備えてなり少なくとも同気体噴射口が液槽内の液体中に露呈される板体と、同板体に連続する壁と、を含み同板体と同壁とにより同気体が供給される気体供給空間を形成する噴射部と、
駆動信号に応答して前記板体を振動させる圧電/電歪素子と、
前記駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記気体噴射口近傍に前記気体と前記液体との気液界面が形成されるように前記気体供給空間内の気体の圧力を調整する圧力調整手段と、
を備え、
前記圧電/電歪素子によって前記板体を振動させることにより前記液槽内の液体中に前記気体を前記気体噴射孔から微細気泡として噴射するように構成されている。
In order to achieve the above object, the bubble jet device of the present invention is:
A plate having one end provided with a through-hole as a gas injection hole constituting the gas injection port, and at least the gas injection port being exposed to the liquid in the liquid tank, and a wall continuous to the plate body An injection part that forms a gas supply space to which the same gas is supplied by the same plate body and the same wall;
A piezoelectric / electrostrictive element that vibrates the plate in response to a drive signal;
Drive signal generating means for generating the drive signal;
Pressure adjusting means for adjusting the gas pressure in the gas supply space so that a gas-liquid interface between the gas and the liquid is formed in the vicinity of the gas injection port;
With
The plate is vibrated by the piezoelectric / electrostrictive element, so that the gas is injected into the liquid in the liquid tank as fine bubbles from the gas injection hole.
これによれば、圧力調整手段により気体供給空間内の気体の圧力が調整され、気体噴射口近傍に気液界面が形成される。更に、その気体噴射口が形成されている板体は、圧電/電歪素子の作動により振動させられる。従って、本装置は、気液界面を確実に振動させることができるので、微小気泡を安定的に噴射することができる。加えて、板体の振動により液体中に粗密波が発生し、噴射された微小気泡をその粗密波により更に小さく分裂させることができる。従って、本装置は、微細気泡(例えば、μmのオーダーの直径を有する気泡)と超微細気泡(例えば、nmのオーダーの直径を有する気泡)とを同時に発生することもできる。 According to this, the pressure of the gas in the gas supply space is adjusted by the pressure adjusting means, and a gas-liquid interface is formed in the vicinity of the gas injection port. Further, the plate body in which the gas injection port is formed is vibrated by the operation of the piezoelectric / electrostrictive element. Therefore, since this apparatus can vibrate the gas-liquid interface reliably, it is possible to stably eject microbubbles. In addition, a close-packed wave is generated in the liquid due to the vibration of the plate, and the injected microbubbles can be further broken down by the close-packed wave. Therefore, the apparatus can simultaneously generate fine bubbles (for example, bubbles having a diameter on the order of μm) and ultrafine bubbles (for example, bubbles having a diameter on the order of nm).
この場合、
前記噴射部は、少なくとも前記壁の外面の一部が外気に露呈されるように配置され、
前記圧電/電歪素子は、前記外気中に露呈された前記壁の外面の一部に固定されていることが好適である。
in this case,
The injection unit is arranged such that at least a part of the outer surface of the wall is exposed to the outside air,
The piezoelectric / electrostrictive element is preferably fixed to a part of the outer surface of the wall exposed in the outside air.
これによれば、液体が気体噴射孔内及び気体供給空間内に進入した場合であっても、圧電/電歪素子が液体に接しない。この結果、圧電/電歪素子と液体との相互作用による圧電/電歪素子の劣化を考慮する必要がないので、より多くの種類の液体に対して気泡を発生することができるとともに耐久性が優れた気泡噴射装置が提供される。 According to this, even when the liquid enters the gas injection hole and the gas supply space, the piezoelectric / electrostrictive element does not contact the liquid. As a result, since there is no need to consider deterioration of the piezoelectric / electrostrictive element due to the interaction between the piezoelectric / electrostrictive element and the liquid, bubbles can be generated for more types of liquids and durability can be improved. An excellent bubble jetting device is provided.
更に、前記噴射部は、前記板体が弾性変形可能な部材を介して前記液槽に支持されるように構成されている。 Further, the jetting portion, the plate member has been configured so as to be supported by the tank via an elastically deformable member.
これによれば、板体の振動の変位(振幅)を大きくすることができるので、圧電/電歪素子による消費電力を低減することができる。 According to this, since the displacement (amplitude) of the vibration of the plate can be increased, the power consumption by the piezoelectric / electrostrictive element can be reduced.
この場合、前記圧電/電歪素子は、前記弾性変形可能な部材又は部分を振動させる位置に固定されていることが好適である。 In this case, it is preferable that the piezoelectric / electrostrictive element is fixed at a position where the elastically deformable member or part vibrates.
これによれば、より一層効率的に板体を振動させることができるので、より消費電力を低減することができる。 According to this, since the plate can be vibrated more efficiently, the power consumption can be further reduced.
また、上記何れかの気泡噴射装置の圧力調整手段は、
前記板体の気体噴射口近傍における前記液槽内の液体の圧力に基づいて前記気体の圧力を調整するように構成されることが好適である。
Further, the pressure adjusting means of any of the above-described bubble injection devices is
It is preferable that the pressure of the gas is adjusted based on the pressure of the liquid in the liquid tank in the vicinity of the gas injection port of the plate body.
これによれば、気体噴射口近傍の適切な位置に気液界面をより確実に形成することができるので、より安定して微小気泡を発生させることができる。 According to this, the gas-liquid interface can be more reliably formed at an appropriate position in the vicinity of the gas injection port, so that microbubbles can be generated more stably.
また、前記噴射部の板体は前記圧電/電歪素子により構成されることができる。つまり、圧電/電歪素子自体に気体噴射孔を形成し、その気体噴射口を液体中に露呈させてもよい。 Further, the plate of the ejection unit can be constituted by the piezoelectric / electrostrictive element. That is, a gas injection hole may be formed in the piezoelectric / electrostrictive element itself, and the gas injection hole may be exposed in the liquid.
これによれば、板体と圧電/電歪素子とが一つの部材により構成されることになるので、部品点数を削減することができる。 According to this, since the plate body and the piezoelectric / electrostrictive element are constituted by one member, the number of parts can be reduced.
一方、前記噴射部の板体はセラミックスから構成することができる。この場合、前記板体と前記圧電/電歪素子とを一体焼成により形成することもできる。 On the other hand, the plate of the injection unit can be made of ceramics. In this case, the plate body and the piezoelectric / electrostrictive element can be formed by integral firing.
セラミックスは、例えば、酸などにより腐食されないので、より多くの種類の液体及び気体に対して使用することができる気泡噴射装置が提供される。 Since ceramics are not corroded by, for example, acid, a bubble jet device that can be used for more types of liquids and gases is provided.
他方、前記噴射部の板体は金属から構成することもできる。 On the other hand, the plate of the injection unit can be made of metal.
金属は容易に加工することができる特性を有するので、例えば、気体噴射口が形成された噴射面を曲面等にすることにより気泡の噴射方向を自由に設定することができる。これにより、一つの気体噴射孔から噴射された気泡が液体中を進行するほど他の気体噴射孔から噴射された気泡から離れるように一つの気体噴射孔から噴射される気泡の噴射方向と他の気体噴射孔から噴射される気泡の噴射方向を設定できるので、噴射された気泡が液体中で再結合する可能性を低減した気泡噴射装置を提供することができる。 Since metal has a characteristic that it can be easily processed, for example, the injection direction of bubbles can be freely set by making the injection surface on which the gas injection port is formed a curved surface or the like. As a result, the direction of bubbles injected from one gas injection hole and the other direction so that the bubbles injected from one gas injection hole move away from the bubbles injected from the other gas injection holes as the gas advances in the liquid. Since the injection direction of the bubbles injected from the gas injection holes can be set, it is possible to provide a bubble injection device that reduces the possibility that the injected bubbles are recombined in the liquid.
また、上記何れかの気泡噴射装置は、少なくとも前記気体噴射口の周囲の前記板体の面上に前記液体と濡れ性が良好な親液層が形成されていることが好適である。 In any one of the above-described bubble injection devices, it is preferable that a lyophilic layer having good wettability with the liquid is formed on at least the surface of the plate around the gas injection port.
これによれば、板体が振動するとき、液体が気体噴射孔内に入り易くなるとともに、気泡が気体噴射口の周囲から離れ易くなる。この結果、より小さな気泡が噴射され得る。 According to this, when a plate body vibrates, while becoming easy for a liquid to enter into a gas injection hole, a bubble becomes easy to leave | separate from the circumference | surroundings of a gas injection port. As a result, smaller bubbles can be ejected.
前記圧電/電歪素子は、層状の圧電/電歪素子部と層状の電極とが交互に多層にわたり積層された素子であることが好適である。 The piezoelectric / electrostrictive element is preferably an element in which layered piezoelectric / electrostrictive element portions and layered electrodes are alternately stacked in multiple layers.
このような圧電/電歪素子は、大きな駆動力(板体を変形させる力)を発生できるので、板体をより一層確実に振動させることができる。 Such a piezoelectric / electrostrictive element can generate a large driving force (a force for deforming the plate), and therefore can vibrate the plate more reliably.
更に、前記気体噴射孔を構成する前記板体の貫通孔の側壁面に気体噴射方向に延びる溝が複数形成されていることが好適である。 Furthermore, it is preferable that a plurality of grooves extending in the gas injection direction are formed on the side wall surface of the through hole of the plate body constituting the gas injection hole.
これによれば、噴射される直前の気泡の気液界面(メニスカス)に細かな凹凸部を形成することができる。この結果、気泡は、形成された凹凸部の大きさの気泡となって離脱するから、より微小な気泡を発生させることができる。 According to this, a fine uneven part can be formed in the gas-liquid interface (meniscus) of the bubble immediately before jetting. As a result, since the bubbles are separated as bubbles having the size of the formed uneven portion, finer bubbles can be generated.
また、上記何れかの気泡噴射装置において、
前記駆動信号発生手段は、
前記板体が前記液体に向けて変位した後に反対方向に変位する噴射動作を行うように前記駆動信号を発生することが好適である。
Also, in any of the above bubble jetting devices,
The drive signal generating means includes
It is preferable that the drive signal is generated so as to perform an ejection operation in which the plate body is displaced in the opposite direction after being displaced toward the liquid.
これによれば、板体が前記液体に向けて変位したときに気液界面が気体噴射孔内に一旦入り込み、その後、板体が反対向きに変位したとき気液界面は気体噴射孔を形成している板体の側壁に沿って移動して液体中に膨出する。このとき、気体噴射孔を形成している板体の側壁の近傍の気体は同側壁により移動が規制される。一方、気体噴射孔の中央に存在する気体は液体に向けて容易に移動する。この結果、液中に気体噴射孔中央部に存在する気体による微小気泡が形成される。従って、一回の噴射動作により一つの微小気泡を確実に噴射することができる。 According to this, when the plate body is displaced toward the liquid, the gas-liquid interface once enters the gas injection hole, and when the plate body is displaced in the opposite direction, the gas-liquid interface forms the gas injection hole. It moves along the side wall of the plate body and swells in the liquid. At this time, the movement of the gas in the vicinity of the side wall of the plate forming the gas injection hole is restricted by the side wall. On the other hand, the gas present at the center of the gas injection hole easily moves toward the liquid. As a result, microbubbles are formed in the liquid due to the gas present at the center of the gas injection hole. Therefore, one micro bubble can be reliably ejected by one ejection operation.
この場合、前記駆動信号発生手段は、前記噴射動作を間欠的に行うように前記駆動信号を発生するように構成されている。
In this case, the drive signal generating means is configured to generate the drive signal so as to intermittently perform the ejection operation .
これによれば、一つの気体噴射口から時間的に連続して噴射される気泡間の距離を大きくすることができるので、これらの気泡が液体中において再結合して大きな気泡となってしまうことを回避することができる。 According to this, since it is possible to increase the distance between the bubbles ejected in time from one gas ejection port, these bubbles recombine in the liquid and become large bubbles. Can be avoided.
また、
前記駆動信号発生手段は、
前記圧電/電歪素子が圧縮及び伸長を複数回行うことにより前記気体噴射孔の一つから一つの気泡が噴射される噴射動作を間欠的に行うように前記駆動信号を発生することが好適である。
Also,
The drive signal generating means includes
It is preferable that the drive signal is generated so that the piezoelectric / electrostrictive element performs compression and extension a plurality of times to intermittently perform an injection operation in which one bubble is injected from one of the gas injection holes. is there.
これによれば、圧電/電歪素子の一回の圧縮及び伸長動作により気体噴射孔内において気液界面に小さなくびれ部が発生し、引き続く圧電/電歪素子の圧縮及び伸長動作によってそのくびれ部がより大きくなる(より大きくくびれる)。この結果、その成長したくびれ部から気体の一部が離脱し、微小気泡が発生する。このように、上記構成は、くびれ部を成長させることにより気泡を発生させるから、気体噴射孔の直径よりも相当に小さい直径を有する気泡を発生させることができる。また、このように発生させられる気泡は小さいので、液体中での上昇速度が小さい。従って、上記構成のように、噴射動作を間欠的に行うことによって一つの気体噴射孔から時間的に前後して噴射される微小気泡間の距離を大きくとることにより、これらの気泡が液体中で結合してしまうことを回避することができる。 According to this, a small constriction portion is generated at the gas-liquid interface in the gas injection hole by a single compression / extension operation of the piezoelectric / electrostrictive element, and the constriction portion is generated by the subsequent compression / extension operation of the piezoelectric / electrostrictive element. Becomes larger (narrower). As a result, a part of the gas is detached from the grown constricted portion, and microbubbles are generated. Thus, since the said structure generates a bubble by growing a constriction part, the bubble which has a diameter considerably smaller than the diameter of a gas injection hole can be generated. Further, since the bubbles generated in this way are small, the rising speed in the liquid is small. Therefore, as described above, by intermittently performing the ejection operation, the distance between the microbubbles ejected in time from one gas ejection hole is increased so that these bubbles are in the liquid. It is possible to avoid joining.
更に、前記駆動信号発生手段は、
前記板体が、前記噴射動作における振動よりも短い周期且つ小さい振幅の微小振動を同噴射動作における振動に重畳して行うように前記駆動信号を発生することが好適である。
Further, the drive signal generating means includes
It is preferable that the drive signal is generated so that the plate body performs a minute vibration having a cycle shorter and smaller in amplitude than the vibration in the ejection operation and superimposed on the vibration in the ejection operation.
これによれば、噴射動作により発生した気泡を、微小振動によって更に細かく分断することができる。更に、板体の表面によって同板体表面近傍に存在する液体を微小振動させることができるから液体が気体噴射孔内に容易に進入することができる。また、板体の微小振動によって気泡を気体噴射孔から離脱させ易くすることができる。この結果、より微小な気泡を噴射することができる。 According to this, bubbles generated by the jetting operation can be further finely divided by minute vibration. Further, since the liquid existing in the vicinity of the plate body surface can be minutely vibrated by the surface of the plate body, the liquid can easily enter the gas injection hole. Further, the bubbles can be easily separated from the gas injection holes by the minute vibration of the plate. As a result, more fine bubbles can be ejected.
また、前記駆動信号発生手段は、
前記板体の気体噴射口近傍における前記液槽内の液体の圧力に基づいて前記噴射動作における前記板体の振幅を変更する駆動信号を発生するように構成されることが好適である。
The drive signal generating means includes
It is preferable that the drive signal for changing the amplitude of the plate body in the ejection operation is generated based on the pressure of the liquid in the liquid tank in the vicinity of the gas ejection port of the plate body.
これによれば、気液界面の位置を気体噴射口に対して適切に移動させることができるので、液体圧力が変化しても微小気泡を確実に噴射することができる。 According to this, since the position of the gas-liquid interface can be appropriately moved with respect to the gas injection port, even if the liquid pressure changes, the microbubbles can be reliably injected.
以下、本発明による気泡噴射装置の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
<第1実施形態>
本発明の一実施形態に係る気泡噴射装置10は、その縦断面図である図1に示したように、液体(ここでは水)Wを貯留する液槽ESの底に配置され、液体Wの中に微小な気泡を発生させる装置である。気泡噴射装置10は、噴射部11と、圧電/電歪素子12と、圧力調整手段13と、圧力検出手段14と、電気制御装置15とを備えている。
Hereinafter, each embodiment of a bubble jetting device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, which is a longitudinal sectional view, the
噴射部11は、板体(噴射板)11aと壁11bとからなっている。
板体11aは、セラミックスからなる薄い板であって液槽ESの底の一部をなすように配置されている。図1の1−1線に沿った平面にて液槽ESを切断した断面図である図2に示したように、板体11aの平面視における形状は互いに直交するX軸及びY軸方向に沿った辺を有する長方形である。板体11aには気体噴射孔11a1として機能する貫通孔が複数の箇所(ここでは、四箇所)に形成されている。気体噴射孔11a1の一端は気体噴射口11a2を構成している。気体噴射口11a2は、液槽ES内の液体W中に露呈されるように配置されている。
The
The
壁11bは、図1に示したように、側壁11b1と対向壁11b2とからなっている。側壁11b1は、板体11aの周辺部から立設している。対向壁11b2は、側壁11b1に連接され、板体11aと対向している。これにより、板体11a及び壁11b(側壁11b1及び対向壁11b2)は、略直方体形状の気体供給空間11cを形成している。対向壁11b2の中央部には気体供給穴Hが形成されている。気体供給穴Hは、パイプPに接続されている。気体供給空間11cには、このパイプP及び気体供給穴Hを介して噴射すべき気体(ここでは、酸素O2)GSが供給される。このように構成された噴射部11は、少なくとも壁(側壁11b1及び対向壁11b2)の外面の一部が外気に露呈されるように配置されていると言うことができる。
As shown in FIG. 1, the
圧電/電歪素子(ここでは、分極方向を有する圧電素子)12は、板体11aを振動させるためのアクチュエータとして機能する。圧電/電歪素子12は、板状であって、その平面視における形状は、図2に示したように、略長方形である。圧電/電歪素子12は、板体11aの気体供給空間11c側の面に板体11aと一体焼成されることにより板体11aに固着されている。圧電/電歪素子12には複数の箇所(ここでは、四箇所)に貫通孔12aが形成されている。貫通孔12aの中心軸は板体11aの気体噴射孔11a1の中心軸と一致している。また、貫通孔12aの直径は気体噴射孔11a1の直径より大きくなっている。これにより、気体供給空間11cの気体GSは貫通孔12aを介して気体噴射孔11a1に供給される。
The piezoelectric / electrostrictive element (here, a piezoelectric element having a polarization direction) 12 functions as an actuator for vibrating the
圧電/電歪素子12の図示しない電極には、図示しない導線を介して電気制御装置15から圧電素子駆動電圧信号(単に、「駆動信号」とも言う。)が供給されるようになっている。圧電/電歪素子12は、圧電素子駆動電圧信号に応答して収縮又は伸長し、板体11aを液体W内に向う方向(X軸及びY軸に直交するZ軸の正方向)に変位させるとともに、同方向とは反対方向(Z軸の負方向)に板体11aを変位させるようになっている。
A piezoelectric element drive voltage signal (also simply referred to as “drive signal”) is supplied from an
圧力調整手段13は、周知の調整圧可変型プレッシャレギュレータである。圧力調整手段13には、図示しない気体供給手段(例えば、ボンベ及びポンプ、又は、高圧ボンベ等)から加圧された気体GSが供給されている。圧力調整手段13は、電気制御装置15からの指示信号に基づいて気体供給空間11c内の気体GSの圧力が目標圧力となるように、パイプPの通路断面積を変更するようになっている。
The pressure adjusting means 13 is a well-known adjustable pressure variable pressure regulator. The
圧力検出手段14は、圧力センサである。圧力検出手段14は、液槽ESの底に配置され、液槽ESの底における液体Wの圧力Pwを検出し、同検出した圧力Pwに応じた信号を電気制御装置15に送出するようになっている。なお、圧力検出手段14と気体噴射口11a2とには同一の液体圧力が加わるので、圧力検出手段14は気体噴射口11a2近傍の液体の圧力Pwを検出していることになる。
The pressure detection means 14 is a pressure sensor. The pressure detection means 14 is disposed at the bottom of the liquid tank ES, detects the pressure Pw of the liquid W at the bottom of the liquid tank ES, and sends a signal corresponding to the detected pressure Pw to the
電気制御装置15は、周知のマイクロコンピュータを含んでいる。電気制御装置15は、圧力検出手段14から得られる液体Wの圧力Pwに基づいて、気体供給空間11c内の気体の圧力が所定の目標圧力となるように、圧力調整手段13に指示信号を送出するようになっている。所定の目標圧力とは、気体噴射口11a2の近傍に噴射しようとする気体GSと液体Wとの気液界面が形成されるような圧力である。また、電気制御装置15は、圧電/電歪素子12の図示しない電極に圧電素子駆動電圧信号を送出する駆動信号発生手段を構成している。
The
次に、上記のように構成された気泡噴射装置の作動について説明する。図3のタイムチャートに示したように、電気制御装置15は時刻t1以前において圧電素子駆動電圧信号を0(ゼロ)Vに維持している。このとき、気液界面(気体GSと液体Wとの境界面)Mは、図4の(A)に示したように、板体11aの気体噴射口11a2の近傍に存在している。
Next, the operation of the bubble ejection device configured as described above will be described. As shown in the time chart of FIG. 3, the
次いで、時刻t1になると、電気制御装置15は時刻t2までの間、圧電素子駆動電圧信号を0Vから正の電圧V1に向けて増大して行く。これにより、圧電/電歪素子12が板体11aの平面に沿う方向に収縮するので、板体11aは液中に(Z軸正方向に)膨出する。即ち、図3に示したように、板体11aは液中に向けて変位する。この結果、図4の(B)に示したように、気液界面Mは気体噴射孔11a1内に進入する。
Next, at time t1, the
そして、時刻t2になると、電気制御装置15は時刻t3までの間、圧電素子駆動電圧信号を負の電圧(−V1)に向けて減少して行く。これにより、圧電/電歪素子12が板体11aの平面に沿う方向に伸長するので、板体11aはそれ以前(時刻t1〜t2)とは反対向き(Z軸負方向、即ち、液体Wから遠ざかる方向)に変位する。この結果、図4の(C)に示したように、気液界面Mは気体噴射孔11a1から液体中に大きく膨出し、微細気泡となって噴射される。
At time t2, the
その後、時刻t3になると、電気制御装置15は時刻t4までの間、圧電素子駆動電圧信号を0Vに向けて増大する。これにより、圧電/電歪素子12は時刻t1以前の初期状態へと復帰し、板体11aの変位も時刻t1以前の初期状態へと復帰する。時刻t4以降、電気制御装置15は圧電素子駆動電圧信号を0Vに維持する。以上の時刻t1〜t4(圧電駆動周期Ts)の作動が、一回の噴射動作である。
Thereafter, at time t3, the
電気制御装置15は、その後、時刻t1から間欠駆動周期Tintが経過した時刻t5になると、再び、時刻t1〜t4までと同じ圧電素子駆動電圧信号を発生し、次の一回の噴射動作を圧電/電歪素子12及び板体11aに実行させる。この結果、微小気泡FGは間欠駆動周期Tint毎に気体噴射口11a2から一つずつ噴射される。
Thereafter, at time t5 when the intermittent drive cycle Tint has elapsed from time t1, the
これにより、一つの気体噴射口11a2(一つの気体噴射孔11a1)から時間的に連続して噴射される二つの気泡間の距離を大きくすることができるので、これらの気泡が液体W中において再結合して大きな気泡となってしまうことを回避することができる。 As a result, the distance between two bubbles ejected from the one gas ejection port 11a2 (one gas ejection hole 11a1) in succession in time can be increased. It is possible to avoid joining and forming large bubbles.
以上、説明したように、第1実施形態に係る気泡噴射装置10においては、圧力調整手段13により気体供給空間11c内の気体GSの圧力が調整され、気体噴射口11a2近傍に気液界面Mが形成される。更に、その気体噴射口11a2が形成されている板体11aは、圧電/電歪素子12の作動により振動させられる。
As described above, in the
従って、本装置10は、気液界面Mを確実に振動させることができるので、微小気泡FGを安定的に噴射することができる。加えて、板体11aの振動により液体W中に粗密波が発生し、噴射された微小気泡FGをその粗密波により更に小さく分裂させることができる。従って、本装置10は、微細気泡(例えば、μmのオーダーの直径を有する気泡)と超微細気泡(例えば、nmのオーダーの直径を有する気泡)とを同時に発生することもできる。
Therefore, since this
また、気泡噴射装置10は、板体11aの気体噴射口11a2近傍における液槽ES内の液体Wの圧力Pwを検出し、その検出した圧力Pwに基づいて気体供給空間11c内の気体GSの圧力を調整するように構成されている。従って、例えば、液槽ES内の液体Wの量が変化することにより気体噴射口11a2近傍の液体Wの圧力が変化した場合であっても、気体噴射口11a2近傍の適切な位置に気液界面Mをより確実に形成することができる。この結果、気泡噴射装置10は、より安定して微小気泡を発生させることができる。
Further, the
更に、気泡噴射装置10においては、板体11aが液体Wに向けて変位した後に反対方向に変位する噴射動作を行うように圧電/電歪素子12に駆動電圧信号が供給される。
Further, in the
これにより、板体11aが液体Wに向けて変位したときに気液界面Mが気体噴射孔11a1内に一旦入り込み、その後、気液界面Mは気体噴射孔11a1を形成している板体11aの側壁に沿って移動して液体W中に膨出する。このとき、気体噴射孔11a1を形成している板体の側壁の近傍の気体GSは同側壁により移動が規制される。一方、気体噴射孔11a1の中央に存在する気体GSは液体Wに向けて容易に移動する。この結果、液体Wの中に気体噴射孔11a1の中央部に存在する気体GSによる微小気泡FGが形成される。従って、一回の噴射動作により一つの微小気泡を確実に噴射することができる。
Thereby, when the
更に、噴射部11の板体11aはセラミックスから構成され、板体11aと圧電/電歪素子12とが一体焼成により形成されている。セラミックスは、例えば、酸などにより腐食されない。従って、気泡噴射装置10は、より多くの種類の液体及び気体に対して使用することができる気泡噴射装置となっている。
Further, the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る気泡噴射装置20について図5及び図6を参照しながら説明する。この気泡噴射装置20は、第1実施形態の圧電/電歪素子12を圧電/電歪素子21に置換した点のみにおいて同第1実施形態の気泡噴射装置10と相違している。従って、以下、この相違点を中心に説明する。なお、図5及び図6において、気泡噴射装置10が備える構成部材と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a
圧電/電歪素子(ここでは、分極方向を有する圧電素子)21は、圧電素子駆動電圧信号に応答して前記板体を振動させるためのアクチュエータとして機能する。圧電/電歪素子21は、板状であって、噴射部11の対向壁11b2の外側面(気体供給空間11cの反対側の面)に固定されている。即ち、圧電/電歪素子21は、外気中に露呈された壁(対向壁11b2)の外面の一部に固定されている。圧電/電歪素子21の電極に電気制御装置から前述した圧電素子駆動電圧信号が印加されると、圧電/電歪素子21は対向壁11b2を変形させ、これにより板体11aを気泡噴射装置10の場合と同様に変位させる。
A piezoelectric / electrostrictive element (here, a piezoelectric element having a polarization direction) 21 functions as an actuator for vibrating the plate in response to a piezoelectric element drive voltage signal. The piezoelectric /
圧電/電歪素子21の平面視における形状は、図5の2−2線に沿った平面にて気泡噴射装置20を切断した図6に示したように、略長方形である。圧電/電歪素子21の中央には貫通孔21aが形成されている。この貫通孔21aの中心軸はパイプPの中心軸と一致している。また、貫通孔21aの直径はパイプPの外径より大きくなっている。
The shape of the piezoelectric /
このように構成された気泡噴射装置20は、気泡噴射装置10と同様に微小気泡を確実に噴射することができる。更に、気泡噴射装置20によれば、液体Wが気体噴射孔11a1内及び気体供給空間11c内に進入した場合であっても、圧電/電歪素子21が液体Wに接しない。この結果、圧電/電歪素子21と液体Wとの相互作用による圧電/電歪素子21の劣化を考慮する必要がない。従って、気泡噴射装置20は、より多くの種類の液体に対して気泡を発生することができるとともに耐久性に優れた装置となっている。
The
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る気泡噴射装置30について図7及び図8を参照しながら説明する。この気泡噴射装置30は、噴射部31が液槽ESに対して弾性変形可能な部材33a(又は弾性変形可能な部分33a1)を介して支持されるとともに、その弾性部材又は弾性部分を振動させるように圧電/電歪素子32が固定されている点において第1実施形態の気泡噴射装置10と相違している。従って、以下、この相違点を中心に説明する。なお、図7及び図8において、気泡噴射装置10が備える構成部材と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a
気泡噴射装置30は、液槽ESの底に配置され、噴射部31と、圧電/電歪素子32と、支持部33とを備えている。更に、気泡噴射装置30は、気泡噴射装置10と同様、圧力調整手段13と、圧力検出手段14と、電気制御装置15とを備えている。
The
噴射部31は、板体(噴射板)31a、側壁31b及び対向壁31cからなっている。
The
板体31aは、液槽ESの底の一部をなすように配置されている。図7の3−3線に沿った平面にて液槽ES及び気泡噴射装置30を切断した断面図である図8に示したように、板体31aの平面視における形状はX軸及びY軸方向に沿った辺を有する長方形である。
The
板体31aには、板体11aと同様に、気体噴射孔31a1として機能する貫通孔が複数(ここでは四個)形成されている。気体噴射孔31a1の一端は気体噴射口31a2を構成している。気体噴射口31a2は、液槽ES内の液体W中に露呈されるように配置されている。
A plurality of (four in this case) through-holes functioning as the gas injection holes 31a1 are formed in the
側壁31bは、板体31aの周辺部から立設している。対向壁31cは、側壁31bに連接され、板体31aと対向している。これにより、板体31a、側壁31b及び対向壁31cは、略直方体形状の気体供給空間を形成している。対向壁31cの中央部には気体供給穴Hが形成されている。気体供給穴Hは、パイプPに接続されている。気体供給空間には、このパイプP及び気体供給穴Hを介して噴射すべき気体GSが供給される。
The
支持部33は、支持板33aと外周壁33bとからなっている。
支持板33aは板体であり、その外形は平面視において長方形であり、中央に略正方形の穴を有している。支持板33aの内周部は(側壁31bを介して)板体31aの外周部と連接されている。支持板33aの上面は板体31aの上面と同一面上に存在し、液槽ESの底の一部をなすように配置されている。支持板33aの厚みは、板体31aの外周部との接続部において他の部分より小さくなっている。この厚みが小さい部分は、弾性変形可能な薄肉部33a1となっている。支持板33aの外周部(側壁31b)は外周壁33bと連接している。外周壁33bは支持板33aの外周から立設されている。外周壁33bの外周部は液槽ESの底壁に固定されている。
The
The
以上の構成により、板体31aは弾性変形可能な部材である支持板33a(又は弾性変形可能な部分である薄肉部33a1)を介して液槽ESに支持されている。
With the above configuration, the
圧電/電歪素子(ここでは、分極方向を有する圧電素子)32は、板体31aを振動させるためのアクチュエータとして機能する。圧電/電歪素子32は板状である。圧電/電歪素子32の平面視における外形は、図8に示したように、外周壁33bの内周よりも僅かに小さい略長方形である。圧電/電歪素子32は、中央部に支持板33aの薄肉部33a1の外形より僅かに大きい貫通穴を有する形状となっている。圧電/電歪素子32は、支持板33aの薄肉部33a1を除く部分であって液体Wが存在しない側の面に固着されている。
The piezoelectric / electrostrictive element (here, a piezoelectric element having a polarization direction) 32 functions as an actuator for vibrating the
圧電/電歪素子32の図示しない電極には、図示しない導線を介して電気制御装置15から圧電素子駆動電圧信号が供給されるようになっている。圧電/電歪素子32は、圧電素子駆動電圧信号に応答して収縮又は伸長し、支持板33aの薄肉部33a1を変形せしめ、これにより、板体31aを液体W内に向う方向及び同方向とは反対方向に変位させるようになっている。
A piezoelectric element driving voltage signal is supplied from an
以上のように構成された気泡噴射装置30は、気泡噴射装置10と同様に微小気泡を確実に噴射することができる。更に、気泡噴射装置30によれば、噴射部31の板体(噴射板)31aが弾性変形可能な部材又は部分(支持板33a)を介して液槽ESに支持されているので、圧電/電歪素子32の消費電力を小さくしても板体31aの振動の変位(振幅)を大きくすることができる。
The
また、圧電/電歪素子32は、弾性変形可能な部材である支持板33aに固定されている。従って、圧電/電歪素子32は、より一層効率的に板体31aを振動させることができるので、気泡噴射装置30の消費電力をより低減することができる。
The piezoelectric /
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る気泡噴射装置40について図9を参照しながら説明する。この気泡噴射装置40は、気泡噴射装置10の板体11aと圧電/電歪素子12とを一体化させた点のみにおいて、気泡噴射装置10と相違している。即ち、気泡噴射装置40においては、噴射板として機能する気体噴射孔41aを備えた板体が圧電/電歪素子41により構成され、その気体噴射孔41aの一端である気体噴射口41bが液体W中に露呈されている。
<Fourth embodiment>
Next, a
これによれば、板体と圧電/電歪素子とが一つの部材(圧電/電歪素子41)により構成されることになるので、部品点数を削減することができる。 According to this, since the plate body and the piezoelectric / electrostrictive element are constituted by one member (piezoelectric / electrostrictive element 41), the number of parts can be reduced.
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る気泡噴射装置50について図10を参照しながら説明する。この気泡噴射装置50は、気泡噴射装置10の板体11aに代わる板体51を備えている。この板体51は、気体噴射孔11a1と同様の気体噴射孔51aを複数個備えている。そして、その気体噴射孔51aの一端に形成される気体噴射口51bの周囲であって板体51の面上(液体Wに露呈する側の面上)に液体Wと濡れ性が良好な親液層52が形成されている。
<Fifth Embodiment>
Next, a
これによれば、板体51が振動するとき、液体Wが気体噴射孔51a内に入り易くなるとともに、気泡が気体噴射口51bの周囲から離れ易くなる。この結果、より小さな気泡が噴射され得る。なお、気泡噴射装置50においては、親液層52が板体51の全面に形成されていたが、親液層52は少なくとも気体噴射口51bを囲むように形成されていればよい。
According to this, when the
<第6実施形態>
ところで、気泡噴射装置10の圧電/電歪素子12は、実際には図11に示したように、素子の上面及び下面に一対の対向する上部電極12U及び下部電極12Lが形成され、これらの電極間に圧電素子駆動電圧信号が付与されることにより収縮及び伸長する素子であった。これに対し、本発明の第6実施形態に係る気泡噴射装置60は、図12に示したように、このような圧電/電歪素子12に代えて圧電/電歪素子62を採用した装置である。
<Sixth Embodiment>
Incidentally, as shown in FIG. 11, the piezoelectric /
圧電/電歪素子62は、層状の圧電/電歪素子部62sと層状の電極62mとが交互に多層にわたり積層された「積層ピエゾアクチュエータ」である。この積層型の圧電/電歪素子62は、大きな駆動力(板体11aを変形させる力)を発生できる。従って、板体11aをより一層確実に振動させることができる。
The piezoelectric /
<気体噴射孔の変形例>
次に、上述した各板体に形成される各気体噴射孔の変形例について図13及び図14を参照しながら説明する。この変形例に係る気体噴射孔11a1’は、その中心軸(気体噴射方向、Z軸正方向)に直交する平面にて切断した断面である図13に示したように、周部に複数の溝mzを有している。即ち、この変形例は、気体噴射孔11a1’を構成する板体11aの貫通孔の側壁面に気体噴射方向に延びる溝mzが複数形成されたものである。
<Modified example of gas injection hole>
Next, a modified example of each gas injection hole formed in each plate described above will be described with reference to FIGS. The gas injection hole 11a1 ′ according to this modification has a plurality of grooves in the peripheral portion as shown in FIG. 13 which is a cross section cut by a plane orthogonal to the central axis (gas injection direction, Z-axis positive direction). mz. That is, in this modification, a plurality of grooves mz extending in the gas injection direction are formed on the side wall surface of the through hole of the
これによれば、図14に示したように、噴射される直前の気泡の気液界面M(メニスカス)に細かな凹凸部を形成することができる。この結果、気泡FGは、形成された凹凸部の大きさの気泡となって離脱するから、より微小な気泡を発生させることができる。 According to this, as shown in FIG. 14, a fine uneven part can be formed in the gas-liquid interface M (meniscus) of the bubble just before being injected. As a result, since the bubbles FG are separated as bubbles having the size of the formed uneven portion, finer bubbles can be generated.
<圧電/電歪素子駆動方法の第1変形例>
次に、上述した圧電/電歪素子の駆動方法(圧電素子駆動電圧信号)の第1変形例について図15を参照しながら説明する。なお、以下の圧電/電歪素子駆動方法は、上述した各実施形態に適用可能であるが、ここでは、便宜上、第1実施形態を例にとって説明する。
<First Modification of Piezoelectric / Electrostrictive Element Driving Method>
Next, a first modification of the above-described piezoelectric / electrostrictive element driving method (piezoelectric element driving voltage signal) will be described with reference to FIG. The following piezoelectric / electrostrictive element driving method can be applied to each of the above-described embodiments, but here, for convenience, the first embodiment will be described as an example.
この第1変形例において、電気制御装置15は、時刻t1から時刻t2までの間に圧電素子駆動電圧信号を基準電圧V0(例えば、0V)から負の電圧−V2に向けて減少させた後、時刻t2から時刻t3までの間に素子駆動電圧信号を電圧−V2から基準電圧V0に向けて増大させる。これにより、圧電/電歪素子12は一度だけ圧縮及び伸長動作を行う。この時刻t1から時刻t3までが圧電駆動周期Tsである。
In the first modification, the
そして、電気制御装置15は、圧電駆動時間Tsに比べて十分に長い間欠駆動周期Tintが経過した時刻t4になると、時刻t6までの間に時刻t1から時刻t3までの間と同じように圧電素子駆動電圧信号を変化させる。
Then, at time t4 when the intermittent drive cycle Tint that is sufficiently longer than the piezoelectric drive time Ts has elapsed, the
この第1変形例によれば、圧電/電歪素子12は、間欠駆動周期Tintが経過する毎に、一回の圧縮動作及び一回の伸長動作からなる圧電動作を一回行う。従って、板体11aは最初に液体Wから遠ざかる方向(Z軸負方向)に移動する。このとき、気体噴射孔11a1近傍に存在していた気液界面が液体W中に膨出し、微小気泡が形成される。また、このように発生させられる気泡は小さいので、液体中での上昇速度が小さい。これに対し、第1変形例は、噴射動作を間欠的(周期Tint毎)に行うことによって一つの気体噴射孔11a1から時間的に前後して噴射される微小気泡間の距離を大きくとることができるので、これらの気泡が液体W中で結合してしまうことを回避することができる。
According to the first modification, the piezoelectric /
<圧電/電歪素子駆動方法の第2変形例>
次に、上述した圧電/電歪素子の駆動方法(圧電素子駆動電圧信号)の第2変形例について図16を参照しながら説明する。
<Second Modification of Piezoelectric / Electrostrictive Element Driving Method>
Next, a second modification of the above-described piezoelectric / electrostrictive element driving method (piezoelectric element driving voltage signal) will be described with reference to FIG.
この第2変形例は、間欠駆動周期Tint毎に複数回連続的に圧電/電歪素子12の圧縮・伸長動作を発生させる圧電素子駆動電圧信号を同圧電/電歪素子12に供給するものである。第2変形例は、時刻t1から時刻t2までの間に圧電素子駆動電圧信号を基準電圧V0から電圧V2だけ増大した後に直ちに基準電圧V0まで減少させ、その圧電素子駆動電圧信号を連続的に繰り返し発生する(図16の例では2回)。換言すると、時刻t1から時刻t2までが一回の圧電駆動の周期Tsであるから、第2変形例は一回の噴射動作において複数数周期(n・Ts,nは2以上の整数)連続して圧電駆動を繰り返す。
In the second modification, a piezoelectric element driving voltage signal for generating a compression / expansion operation of the piezoelectric /
この第2変形例によれば、圧電/電歪素子12は、間欠駆動周期Tintが経過する毎に、一回の圧縮動作及び一回の伸長動作からなる一回の圧電動作を連続して複数回行う。従って、圧電/電歪素子12の一回の圧縮及び伸長動作により気体噴射孔11a1内において気液界面に小さなくびれ部が発生し、引き続く圧電/電歪素子12の圧縮及び伸長動作によってそのくびれ部が次第に大きくなり、その結果、その成長したくびれ部から気体の一部が離脱して微小気泡となる。従って、第2変形例は、気体噴射孔11a1の直径よりも相当に小さい直径を有する気泡を発生させることができる。また、第2変形例も、噴射動作を間欠的(周期Tint毎)に行う。従って、気泡が液体中で結合してしまうことを回避することができる。
According to the second modified example, the piezoelectric /
<圧電/電歪素子駆動方法の第3変形例>
次に、上述した圧電/電歪素子の駆動方法(圧電素子駆動電圧信号)の第3変形例について図17を参照しながら説明する。
<Third Modification of Piezoelectric / Electrostrictive Element Driving Method>
Next, a third modification of the above-described piezoelectric / electrostrictive element driving method (piezoelectric element driving voltage signal) will be described with reference to FIG.
この第3変形例の電気制御装置15は、基準電圧V0から所定電圧V3だけ増大し、次いで、基準電圧V0から所定電圧V3だけ小さい電圧まで減少し、その後、基準電圧V0に戻る基準噴射信号(図17の時刻t1〜t2、t3〜t4を参照。)に、微小振動する電圧信号(微小電圧信号)を重畳させた圧電素子駆動電圧信号を発生するようになっている。この場合、基準噴射信号が間欠駆動周期Tint毎に大きく変化することにより、一回の噴射動作が行われて気泡の噴射が行われる。微小電圧信号は、基準噴射信号の振幅より極めて小さい振幅を有し、基準噴射信号の周期よりも極めて短い周期(高い周波数)をもって変化する信号である。微小電圧信号は噴射動作に拘わらず常に発生している。
The
この駆動電圧信号により、気体噴射孔を備える板体11aが、噴射動作における振動よりも短い周期且つ小さい振幅の微小振動を同噴射動作における振動に重畳して行う。
By this drive voltage signal, the
これによれば、噴射動作により発生した気泡を、微小振動によって更に細かく分断することができる。更に、板体11aの表面によって板体11a表面近傍に存在する液体Wを微小振動させることができるから、液体Wが気体噴射孔11a1内に容易に進入することができる。更に、板体11aの微小振動によって気泡を気体噴射孔11a1から離脱させ易くすることができる。この結果、より微小な気泡を噴射することができる。
According to this, bubbles generated by the jetting operation can be further finely divided by minute vibration. Furthermore, since the liquid W existing in the vicinity of the surface of the
<圧電/電歪素子駆動方法の第4変形例>
圧電/電歪素子の駆動方法(圧電素子駆動電圧信号)の第4変形例は、上述した各圧電素子駆動電圧信号(第3変形例においては基本噴射信号)の振幅を、圧力センサ14が検出する液槽ESの底における液体Wの圧力Pw(従って、気体噴射口11a2近傍の液体圧力)に基づいて変化させ、これにより、噴射動作における板体11aの振幅を変更する方法である。この場合、例えば、圧力Pwが大きいほど、板体11aの振幅を大きくするとよい。
<Fourth Modification of Piezoelectric / Electrostrictive Element Driving Method>
In the fourth modified example of the piezoelectric / electrostrictive element driving method (piezoelectric element driving voltage signal), the
これによれば、気液界面の位置を気体噴射口11a2に対して適切に移動させることができるので、液体圧力Pwが変化しても微小気泡を確実に噴射することができる。 According to this, since the position of the gas-liquid interface can be appropriately moved with respect to the gas injection port 11a2, even if the liquid pressure Pw changes, it is possible to reliably inject microbubbles.
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る気泡噴射装置によれば、気体噴射孔を備えた板体を振動させるので、微小気泡を確実に発生させることができる。なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。 As described above, according to the bubble ejection device according to each embodiment of the present invention, the plate body provided with the gas ejection holes is vibrated, so that microbubbles can be reliably generated. In addition, this invention is not limited to said each embodiment, A various modification can be employ | adopted within the scope of the present invention.
例えば、上記各実施形態の板体(噴射板)はセラミックスにより形成されていたが、金属から構成することもできる。 For example, although the plate body (injection plate) of each of the above embodiments is made of ceramics, it can be made of metal.
金属は容易に加工することができる特性を有するので、例えば、気体噴射口11a2が形成された板体11aの噴射面を曲面等にすることにより、気泡の噴射方向(気体噴射孔の中心軸の軸線方向)を自由に設定することができる。これにより、一つの気体噴射孔11a1から噴射された気泡が液体中を進行するほど他の気体噴射孔11a1から噴射された気泡から離れるように、一つの気体噴射孔11a1から噴射される気泡の噴射方向と他の気体噴射孔11a1から噴射される気泡の噴射方向を設定できる。その結果、噴射された気泡が液体中で再結合する可能性を低減した気泡噴射装置を提供することができる。
Since metal has a characteristic that it can be easily processed, for example, by making the injection surface of the
10…気泡噴射装置、11…噴射部、11a…板体、11a1…気体噴射孔、11a2…気体噴射口、11b…壁、11b1…側壁、11b2…対向壁、11c…気体供給空間、12…圧電/電歪素子、12a…貫通孔、13…圧力調整手段、14…圧力センサ(圧力検出手段)、15…電気制御装置、20…気泡噴射装置、21…圧電/電歪素子、21a…貫通孔、30…気泡噴射装置、31…噴射部、31a…板体、31a1…気体噴射孔、31a2…気体噴射口、31b…側壁、31c…対向壁、32…圧電/電歪素子、33…支持部、33a…支持板(支持部材)、33a1…薄肉部、33b…外周壁、40…気泡噴射装置、41…圧電/電歪素子、41a…気体噴射孔、41b…気体噴射口、50…気泡噴射装置、51…板体、51a…気体噴射孔、51b…気体噴射口、52…親液層、60…気泡噴射装置、62…電歪素子、62m…電極、62s…電歪素子部、ES…液槽、FG…微小気泡、GS…気体、M…気液界面、W…液体、H…気体供給穴、mz…溝。
DESCRIPTION OF
Claims (17)
駆動信号に応答して前記板体を振動させる圧電/電歪素子と、
前記駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記気体噴射口近傍に前記気体と前記液体との気液界面が形成されるように前記気体供給空間内の気体の圧力を調整する圧力調整手段と、
を備え、
前記圧電/電歪素子によって前記板体を振動させることにより前記液槽内の液体中に前記気体を前記気体噴射孔から微細気泡として噴射する気泡噴射装置において、
前記噴射部は、
前記板体が弾性変形可能な部材又は部分を介して前記液槽に支持されるように構成された気泡噴射装置。 A plate having one end provided with a through-hole as a gas injection hole constituting the gas injection port, and at least the gas injection port being exposed to the liquid in the liquid tank, and a wall continuous to the plate body an injection unit to form a gas supply space Riki body by the same plate body and the walls are provided,
A piezoelectric / electrostrictive element that vibrates the plate in response to a drive signal;
Drive signal generating means for generating the drive signal;
Pressure adjusting means for adjusting the gas pressure in the gas supply space so that a gas-liquid interface between the gas and the liquid is formed in the vicinity of the gas injection port;
With
In the bubble ejecting apparatus that ejects the gas as fine bubbles from the gas ejection hole into the liquid in the liquid tank by vibrating the plate body by the piezoelectric / electrostrictive element ,
The injection unit is
A bubble jetting device configured to be supported by the liquid tank via a member or a portion that is elastically deformable.
駆動信号に応答して前記板体を振動させる圧電/電歪素子と、
前記駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記気体噴射口近傍に前記気体と前記液体との気液界面が形成されるように前記気体供給空間内の気体の圧力を調整する圧力調整手段と、
を備え、
前記圧電/電歪素子によって前記板体を振動させることにより前記液槽内の液体中に前記気体を前記気体噴射孔から微細気泡として噴射する気泡噴射装置において、
前記噴射部は、
少なくとも前記壁の外面の一部が外気に露呈されるように配置され、
前記圧電/電歪素子は、
前記外気中に露呈された前記壁の外面の一部に固定され、
前記噴射部は、
前記板体が弾性変形可能な部材又は部分を介して前記液槽に支持されるように構成された気泡噴射装置。 A plate having one end provided with a through-hole as a gas injection hole constituting the gas injection port, and at least the gas injection port being exposed to the liquid in the liquid tank, and a wall continuous to the plate body An injection part that forms a gas supply space to which gas is supplied by the same plate body and the same wall;
A piezoelectric / electrostrictive element that vibrates the plate in response to a drive signal;
Drive signal generating means for generating the drive signal;
Pressure adjusting means for adjusting the gas pressure in the gas supply space so that a gas-liquid interface between the gas and the liquid is formed in the vicinity of the gas injection port;
With
In the bubble ejecting apparatus that ejects the gas as fine bubbles from the gas ejection hole into the liquid in the liquid tank by vibrating the plate body by the piezoelectric / electrostrictive element,
The injection unit is
Arranged such that at least a part of the outer surface of the wall is exposed to the outside air,
The piezoelectric / electrostrictive element is
It is fixed to a part of the outer surface of the wall exposed in the outside air ,
The injection unit is
A bubble jetting device configured to be supported by the liquid tank via a member or a portion that is elastically deformable.
前記圧電/電歪素子は、 The piezoelectric / electrostrictive element is
前記弾性変形可能な部材又は部分を振動させる位置に固定されている気泡噴射装置。 A bubble jetting device fixed at a position to vibrate the elastically deformable member or part.
前記圧力調整手段は、 The pressure adjusting means is
前記板体の気体噴射口近傍における前記液槽内の液体の圧力に基づいて前記気体の圧力を調整するように構成された気泡噴射装置。 A bubble jetting device configured to adjust the pressure of the gas based on the pressure of the liquid in the liquid tank in the vicinity of the gas jetting port of the plate body.
前記噴射部の板体がセラミックスからなる気泡噴射装置。 A bubble jetting device in which the plate of the jetting unit is made of ceramics.
前記噴射部の板体が金属からなる気泡噴射装置。 A bubble jetting device in which the plate of the jetting unit is made of metal.
少なくとも前記気体噴射口の周囲の前記板体の面上に前記液体と濡れ性が良好な親液層が形成された気泡噴射装置。 A bubble jet device in which a lyophilic layer having good wettability with the liquid is formed on at least the surface of the plate around the gas jet port.
前記圧電/電歪素子は、 The piezoelectric / electrostrictive element is
層状の圧電/電歪素子部と層状の電極とが交互に多層にわたり積層された素子である気泡噴射装置。 A bubble jetting device which is an element in which layered piezoelectric / electrostrictive element portions and layered electrodes are alternately stacked in multiple layers.
前記気体噴射孔を構成する前記板体の貫通孔の側壁面に気体噴射方向に延びる溝が複数形成された気泡噴射装置。 A bubble ejecting device in which a plurality of grooves extending in a gas ejecting direction are formed on a side wall surface of a through-hole of the plate body constituting the gas ejecting hole.
駆動信号に応答して前記板体を振動させる圧電/電歪素子と、 A piezoelectric / electrostrictive element that vibrates the plate in response to a drive signal;
前記駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、 Drive signal generating means for generating the drive signal;
前記気体噴射口近傍に前記気体と前記液体との気液界面が形成されるように前記気体供給空間内の気体の圧力を調整する圧力調整手段と、 Pressure adjusting means for adjusting the gas pressure in the gas supply space so that a gas-liquid interface between the gas and the liquid is formed in the vicinity of the gas injection port;
を備え、 With
前記圧電/電歪素子によって前記板体を振動させることにより前記液槽内の液体中に前記気体を前記気体噴射孔から微細気泡として噴射する気泡噴射装置において、 In the bubble jetting device that jets the gas into the liquid in the liquid tank as fine bubbles from the gas jetting hole by vibrating the plate body by the piezoelectric / electrostrictive element,
前記気体噴射孔を構成する前記板体の貫通孔の側壁面に気体噴射方向に延びる溝が複数形成された気泡噴射装置。 A bubble ejecting device in which a plurality of grooves extending in a gas ejecting direction are formed on a side wall surface of a through-hole of the plate body constituting the gas ejecting hole.
駆動信号に応答して前記板体を振動させる圧電/電歪素子と、 A piezoelectric / electrostrictive element that vibrates the plate in response to a drive signal;
前記駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、 Drive signal generating means for generating the drive signal;
前記気体噴射口近傍に前記気体と前記液体との気液界面が形成されるように前記気体供給空間内の気体の圧力を調整する圧力調整手段と、 Pressure adjusting means for adjusting the gas pressure in the gas supply space so that a gas-liquid interface between the gas and the liquid is formed in the vicinity of the gas injection port;
を備え、 With
前記圧電/電歪素子によって前記板体を振動させることにより前記液槽内の液体中に前記気体を前記気体噴射孔から微細気泡として噴射する気泡噴射装置において、 In the bubble jetting device that jets the gas into the liquid in the liquid tank as fine bubbles from the gas jetting hole by vibrating the plate body by the piezoelectric / electrostrictive element,
前記噴射部は、 The injection unit is
少なくとも前記壁の外面の一部が外気に露呈されるように配置され、 Arranged so that at least a part of the outer surface of the wall is exposed to the outside air,
前記圧電/電歪素子は、 The piezoelectric / electrostrictive element is
前記外気中に露呈された前記壁の外面の一部に固定され、 Fixed to a part of the outer surface of the wall exposed in the outside air;
前記気体噴射孔を構成する前記板体の貫通孔の側壁面に気体噴射方向に延びる溝が複数形成された気泡噴射装置。 A bubble ejecting device in which a plurality of grooves extending in a gas ejecting direction are formed on a side wall surface of a through-hole of the plate body constituting the gas ejecting hole.
前記駆動信号発生手段は、 The drive signal generating means includes
前記板体が前記液体に向けて変位した後に反対方向に変位する噴射動作を行うように前記駆動信号を発生する気泡噴射装置。 A bubble ejecting device that generates the drive signal so as to perform an ejection operation in which the plate body is displaced in the opposite direction after being displaced toward the liquid.
駆動信号に応答して前記板体を振動させる圧電/電歪素子と、 A piezoelectric / electrostrictive element that vibrates the plate in response to a drive signal;
前記駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、 Drive signal generating means for generating the drive signal;
前記気体噴射口近傍に前記気体と前記液体との気液界面が形成されるように前記気体供給空間内の気体の圧力を調整する圧力調整手段と、 Pressure adjusting means for adjusting the gas pressure in the gas supply space so that a gas-liquid interface between the gas and the liquid is formed in the vicinity of the gas injection port;
を備え、 With
前記圧電/電歪素子によって前記板体を振動させることにより前記液槽内の液体中に前記気体を前記気体噴射孔から微細気泡として噴射する気泡噴射装置において、 In the bubble jetting device that jets the gas into the liquid in the liquid tank as fine bubbles from the gas jetting hole by vibrating the plate body by the piezoelectric / electrostrictive element,
前記駆動信号発生手段は、 The drive signal generating means includes
前記板体が前記液体に向けて変位した後に反対方向に変位する噴射動作を間欠的に行うように前記駆動信号を発生する気泡噴射装置。 A bubble ejecting device that generates the drive signal so as to intermittently perform an ejecting operation of displacing in the opposite direction after the plate body is displaced toward the liquid.
前記駆動信号発生手段は、 The drive signal generating means includes
前記圧電/電歪素子が圧縮及び伸長を複数回行うことにより前記気体噴射孔の一つから一つの気泡が噴射される噴射動作を間欠的に行うように前記駆動信号を発生する気泡噴射装置。 A bubble ejecting device that generates the drive signal so as to intermittently perform an ejection operation in which one bubble is ejected from one of the gas ejection holes by the piezoelectric / electrostrictive element performing compression and expansion a plurality of times.
駆動信号に応答して前記板体を振動させる圧電/電歪素子と、
前記駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記気体噴射口近傍に前記気体と前記液体との気液界面が形成されるように前記気体供給空間内の気体の圧力を調整する圧力調整手段と、
を備え、
前記圧電/電歪素子によって前記板体を振動させることにより前記液槽内の液体中に前記気体を前記気体噴射孔から微細気泡として噴射する気泡噴射装置において、
前記駆動信号発生手段は、
前記圧電/電歪素子が圧縮及び伸長を複数回行うことにより前記気体噴射孔の一つから一つの気泡が噴射される噴射動作を間欠的に行うように前記駆動信号を発生する気泡噴射装置。 A plate having one end provided with a through-hole as a gas injection hole constituting the gas injection port, and at least the gas injection port being exposed to the liquid in the liquid tank, and a wall continuous to the plate body An injection part that forms a gas supply space to which gas is supplied by the same plate body and the same wall;
A piezoelectric / electrostrictive element that vibrates the plate in response to a drive signal;
Drive signal generating means for generating the drive signal;
Pressure adjusting means for adjusting the gas pressure in the gas supply space so that a gas-liquid interface between the gas and the liquid is formed in the vicinity of the gas injection port;
With
In the bubble ejecting apparatus that ejects the gas as fine bubbles from the gas ejection hole into the liquid in the liquid tank by vibrating the plate body by the piezoelectric / electrostrictive element,
The drive signal generating means includes
A bubble ejecting device that generates the drive signal so as to intermittently perform an ejection operation in which one bubble is ejected from one of the gas ejection holes by the piezoelectric / electrostrictive element performing compression and expansion a plurality of times.
駆動信号に応答して前記板体を振動させる圧電/電歪素子と、
前記駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記気体噴射口近傍に前記気体と前記液体との気液界面が形成されるように前記気体供給空間内の気体の圧力を調整する圧力調整手段と、
を備え、
前記圧電/電歪素子によって前記板体を振動させることにより前記液槽内の液体中に前記気体を前記気体噴射孔から微細気泡として噴射する気泡噴射装置において、
前記駆動信号発生手段は、
前記板体が前記液体に向けて変位した後に反対方向に変位する噴射動作を行うように前記駆動信号を発生し、
更に、前記駆動信号発生手段は、
前記板体が、前記噴射動作における振動よりも短い周期且つ小さい振幅の微小振動を同噴射動作における振動に重畳して行うように前記駆動信号を発生する気泡噴射装置。 A plate having one end provided with a through-hole as a gas injection hole constituting the gas injection port, and at least the gas injection port being exposed to the liquid in the liquid tank, and a wall continuous to the plate body An injection part that forms a gas supply space to which gas is supplied by the same plate body and the same wall;
A piezoelectric / electrostrictive element that vibrates the plate in response to a drive signal;
Drive signal generating means for generating the drive signal;
Pressure adjusting means for adjusting the gas pressure in the gas supply space so that a gas-liquid interface between the gas and the liquid is formed in the vicinity of the gas injection port;
With
In the bubble ejecting apparatus that ejects the gas as fine bubbles from the gas ejection hole into the liquid in the liquid tank by vibrating the plate body by the piezoelectric / electrostrictive element,
The drive signal generating means includes
The drive signal is generated so as to perform an ejection operation that is displaced in the opposite direction after the plate body is displaced toward the liquid,
Further, the drive signal generating means includes
A bubble jetting apparatus that generates the drive signal so that the plate body performs a micro-vibration having a shorter period and smaller amplitude than the vibration in the ejection operation and superimposing the vibration on the vibration in the ejection operation.
駆動信号に応答して前記板体を振動させる圧電/電歪素子と、
前記駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記気体噴射口近傍に前記気体と前記液体との気液界面が形成されるように前記気体供給空間内の気体の圧力を調整する圧力調整手段と、
を備え、
前記圧電/電歪素子によって前記板体を振動させることにより前記液槽内の液体中に前記気体を前記気体噴射孔から微細気泡として噴射する気泡噴射装置において、
前記駆動信号発生手段は、
前記板体が前記液体に向けて変位した後に反対方向に変位する噴射動作を行うように前記駆動信号を発生するように構成され、
更に、前記駆動信号発生手段は、
前記板体の気体噴射口近傍における前記液槽内の液体の圧力に基づいて前記噴射動作における前記板体の振幅を変更する駆動信号を発生するように構成された気泡噴射装置。 A plate having one end provided with a through-hole as a gas injection hole constituting the gas injection port, and at least the gas injection port being exposed to the liquid in the liquid tank, and a wall continuous to the plate body An injection part that forms a gas supply space to which gas is supplied by the same plate body and the same wall;
A piezoelectric / electrostrictive element that vibrates the plate in response to a drive signal;
Drive signal generating means for generating the drive signal;
Pressure adjusting means for adjusting the gas pressure in the gas supply space so that a gas-liquid interface between the gas and the liquid is formed in the vicinity of the gas injection port;
With
In the bubble ejecting apparatus that ejects the gas as fine bubbles from the gas ejection hole into the liquid in the liquid tank by vibrating the plate body by the piezoelectric / electrostrictive element,
The drive signal generating means includes
The plate body is configured to generate the drive signal so as to perform an ejection operation that is displaced in the opposite direction after being displaced toward the liquid,
Further, the drive signal generating means includes
A bubble jetting device configured to generate a drive signal for changing the amplitude of the plate in the jetting operation based on the pressure of the liquid in the liquid tank in the vicinity of the gas jetting port of the plate.
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