JP5575092B2 - Micro bubble generator - Google Patents

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Description

本発明は、液状流体中に微細気泡(マイクロバブル)を生成するマイクロバブル発生装置に関するものである。   The present invention relates to a microbubble generator that generates microbubbles in a liquid fluid.

従来から、液状流体中に微細気泡(以下、マイクロバブルと称する)を生成するマイクロバブル発生装置が存在している。   Conventionally, there is a microbubble generator that generates fine bubbles (hereinafter referred to as microbubbles) in a liquid fluid.

そのようなものとして、「液状流体が一端から他端へ通過できる流路を有するケーシングと、前記液状流体を前記流路の他端へ向けて加速する加速手段と、前記ケーシングに気体を導入する気液混合手段とを備えるマイクロバブル発生器であって、前記加速手段は、前記ケーシングを前記液状流体が通過する軸流方向に交差する方向から、前記ケーシングの流路に前記液状流体を導入する導入口と、前記ケーシングの一端から他端へ向うに従い前記流路の断面積を絞るスロート部を形成したコーン形部と、前記スロート部に前記軸流方向に変位自在に設けられ、前記スロート部を通過する前記液状流体を規制する弁体と、前記コーン形部に接続され、前記ケーシングの他端に向うに従い前記流路の断面積が広がる末広ノズル部と、を備えるマイクロバブル発生器」が提案されている(特許文献1参照)。   As such, “a casing having a flow path through which liquid fluid can pass from one end to the other, acceleration means for accelerating the liquid fluid toward the other end of the flow path, and introducing gas into the casing A microbubble generator comprising gas-liquid mixing means, wherein the accelerating means introduces the liquid fluid into a flow path of the casing from a direction intersecting an axial flow direction through which the liquid fluid passes through the casing. An inlet, a cone-shaped portion formed with a throat portion that narrows the cross-sectional area of the flow path from one end to the other end of the casing; and the throat portion provided in the throat portion so as to be displaceable in the axial direction. A valve body that regulates the liquid fluid that passes through the nozzle, and a divergent nozzle portion that is connected to the cone-shaped portion and that increases in cross-sectional area of the flow path toward the other end of the casing. Kurobaburu generator "has been proposed (see Patent Document 1).

また、「バルブの端部にマイクロバブル発生部を設け、このバルブの弁体開度に応じて一次側流入量を変化させた液体を前記マイクロバブル発生部に流入させ、それによって生じるマイクロバブル発生部内の負圧の増減に対応させて空気の取入量を変えてバブル径とバブル量の双方或は一方を適宜に調整するようにしたマイクロバブル発生装置」が提案されている(特許文献2参照)。   In addition, “a micro bubble generating part is provided at the end of the valve, and a liquid whose primary inflow amount is changed in accordance with the valve opening degree of the valve is caused to flow into the micro bubble generating part, thereby generating micro bubbles. There has been proposed a “microbubble generator” in which the amount of air taken in is changed in accordance with the increase or decrease of the negative pressure in the section so that either or both the bubble diameter and the bubble amount are adjusted appropriately (Patent Document 2). reference).

これらのマイクロバブル発生装置は、液体に気体(空気)を取り入れて液状流体とし、マイクロバブルを生成する手段を有し、特に排出口近くに成形されている弁体の開閉によって、均一的なマイクロバブルを常時得るようにしたものである。特許文献1に記載の技術は、液状流体中に弁体を用いて、この弁体を開閉することで任意のマイクロバブルを得ているものである。特許文献2に記載の技術は、液状流体中に外部ポンプで強制的に空気を流入させてマイクロバブルを得ているものである。   These microbubble generators have means for generating a microbubble by taking a gas (air) into a liquid to form a liquid fluid, and in particular, by opening and closing a valve body molded near the discharge port, I always get bubbles. The technique described in Patent Document 1 uses a valve body in a liquid fluid to open and close the valve body to obtain arbitrary microbubbles. The technique described in Patent Document 2 obtains microbubbles by forcibly injecting air into a liquid fluid with an external pump.

特開2008−023435号公報(第1図等)Japanese Patent Laying-Open No. 2008-023435 (FIG. 1 etc.) 特開2010−000420号公報(弟1図等)JP 2010-000420 A (Brother 1 figure etc.)

特許文献1及び特許文献2に記載されているいずれの技術も、一定の径を有するマイクロバブルを常時得ようとするもので有り、手動で対応したものである。換言すれば、必要なバブル径を事前に得るための手動的なマイクロバブル発生装置と言える物である。つまりは、何らかの外乱によってマイクロバブルの径が変動したとしても、調整を行う意図が使用者にない限り、弁体の開閉度及びポンプ流量などを調整することはできないことになっている。   Each of the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 always attempts to obtain microbubbles having a certain diameter, and is a manual response. In other words, it can be said to be a manual microbubble generator for obtaining a necessary bubble diameter in advance. In other words, even if the diameter of the microbubble fluctuates due to some disturbance, the opening / closing degree of the valve element and the pump flow rate cannot be adjusted unless the user intends to make the adjustment.

このように、従来は、一定の径を有するマイクロバブルを常時得るための構造であり、接触及び非接触に関わらず、マイクロバブルの状態を物理的な数値として検知することは不可能であった。つまり、従来は、一定の径を有するマイクロバブルを得るための手段は、殆どが使用者の目視判断及び使用者の手動によってマイクロバブルの径の調整が行われていた。   Thus, conventionally, it is a structure for constantly obtaining microbubbles having a constant diameter, and it was impossible to detect the state of microbubbles as a physical numerical value regardless of contact or non-contact. . That is, conventionally, most of the means for obtaining microbubbles having a constant diameter have been adjusted by the visual judgment of the user and the manual operation of the user.

したがって、調整を行う意図が使用者にない限り、マイクロバブルの径を調整することはできない(実施しない)ことになり、マイクロバブルの状態が理想ではない状態でマイクロバブルの放射が行われていた。つまり、マイクロバブルの径の調整は、使用者に依存するようになっており、マイクロバブルの状態を理想の状態にしようとするのであれば、使用者が継続的に監視、調整しなければならず、使用者負担が非常に増加してしまっていた。また、弁体の開度によっては、水流に影響を与えてしまうことがあり、必要な水流が得られなかったり、逆に装置そのもののある部分を破砕してしまったりなど、品質的な問題が生じてしまうこともあった。   Therefore, unless the user intends to make adjustments, the diameter of the microbubbles cannot be adjusted (not implemented), and the microbubbles were emitted in a state where the microbubbles were not ideal. . In other words, the adjustment of the diameter of the microbubble is dependent on the user, and if the state of the microbubble is to be brought into an ideal state, the user must continuously monitor and adjust the diameter. Therefore, the burden on the user has increased greatly. In addition, depending on the opening of the valve body, the water flow may be affected, and there may be a quality problem such as the necessary water flow not being obtained or the part of the device itself being crushed. Sometimes it happened.

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、マイクロバブルの径を自動的に調整するようにしたマイクロバブル発生装置を提供するものである。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides a microbubble generator in which the diameter of microbubbles is automatically adjusted.

本発明に係るマイクロバブル発生装置は、液体及び気体を取り入れ、これらが混ぜ合わさった液状流体を内部で高速旋回させるバブル発生構造体を備え、前記バブル発生構造体の先端部分から微細気泡を放出するマイクロバブル発生装置において、前記バブル発生構造体の先端側外周部に設置され、微細気泡によって発生した振動を検出するセンサ部と、前記センサ部で検出された前記振動に応じて前記バブル発生構造体に供給する気体の量を調整し、発生させる微細気泡の径を変更する制御部と、を備え、前記バブル発生構造体は、流路断面が下流側に向けて縮径し、前記液状流体を高速旋回させる旋回室と、前記旋回室の上流側に位置し、任意の傾斜角度で傾斜している傾流面と、で構成されており、前記旋回室には外部から液体を取り入れるための水流取入口が連結されており、前記水流取入口は、前記傾流面を貫通するように設けられており、前記傾流面に対して水流を噴出するものである。 A microbubble generator according to the present invention includes a bubble generating structure that takes in a liquid and a gas and swirls a liquid fluid that mixes them, and discharges fine bubbles from a tip portion of the bubble generating structure. In the microbubble generating device, a sensor unit that is installed at the outer peripheral portion on the front end side of the bubble generating structure and detects vibration generated by the fine bubbles, and the bubble generating structure according to the vibration detected by the sensor unit A control unit that adjusts the amount of gas supplied to the gas and changes the diameter of the fine bubbles to be generated, and the bubble generating structure is configured such that the flow path cross-section is reduced in diameter toward the downstream side, The swirl chamber is configured to be swirled at high speed, and the inclined flow surface is located upstream of the swirl chamber and is inclined at an arbitrary inclination angle. And water inlet is connected to the said water inlet, said provided so as to penetrate the傾流surface is for ejecting a water jet to the傾流surface.

本発明に係るマイクロバブル発生装置によれば、マイクロバブルの径を自動的に調整することができる。したがって、本発明に係るマイクロバブル発生装置によれば、所望の径を有するマイクロバブルを発生させることができる。   According to the microbubble generator according to the present invention, the diameter of the microbubble can be automatically adjusted. Therefore, according to the microbubble generator according to the present invention, microbubbles having a desired diameter can be generated.

本発明の実施の形態1に係るマイクロバブル発生装置の構成を模式的に示す一部断面構造図である。It is a partial cross section figure which shows typically the structure of the microbubble generator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るマイクロバブル発生装置のセンサ部で検出した信号を制御部でFFT処理した周波数特性例を示す図である。It is a figure which shows the example of a frequency characteristic which performed the FFT process by the control part on the signal detected by the sensor part of the microbubble generator which concerns on Embodiment 1 of this invention.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るマイクロバブル発生装置100の構成を模式的に示す一部断面構造図である。図2は、マイクロバブル発生装置100のセンサ部7で検出した信号を制御部9でFFT処理した周波数特性例を示す図である。図1及び図2に基づいて、マイクロバブル発生装置100について説明する。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a partial cross-sectional structure diagram schematically showing a configuration of a microbubble generator 100 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of frequency characteristics in which a signal detected by the sensor unit 7 of the microbubble generator 100 is subjected to FFT processing by the control unit 9. Based on FIG.1 and FIG.2, the microbubble generator 100 is demonstrated. In addition, in the following drawings including FIG. 1, the relationship of the size of each component may be different from the actual one.

マイクロバブル発生装置100は、マイクロバブルの径を自動的に調整し、所望のバブル径を有するマイクロバブルを生成するものである。このマイクロバブル発生装置100は、バブル発生構造体1と、水流取入口5と、空気流入口6と、センサ部7と、外部弁部8と、制御部9と、スイッチ(選択手段)50と、を有している。   The microbubble generator 100 automatically adjusts the diameter of the microbubble to generate a microbubble having a desired bubble diameter. The microbubble generator 100 includes a bubble generating structure 1, a water inlet 5, an air inlet 6, a sensor part 7, an external valve part 8, a control part 9, and a switch (selection means) 50. ,have.

バブル発生構造体1は、内部に円筒形状の旋回室2が形成されている。旋回室2の上流側に位置する側面(紙面左側の側面)には、任意の傾斜角度で傾斜している傾流面3が設置されている。この傾流面3は、後述する水流放射口11から放射された水と空気が混ぜ合わさった状態の流体(以下、液状流体と称する)を衝突させ、液状流体を旋回室2の軸方向の流れに変更させるものである。なお、傾流面3は、バブル発生構造体1の内壁面を傾斜させて構成してもよく、バブル発生構造体1とは別部材を取り付けて構成してもよい。また、液体が水、気体が空気である場合を例に説明するが、液体及び気体を特に限定するものではない。   The bubble generating structure 1 has a cylindrical swirl chamber 2 formed therein. On the side surface (the side surface on the left side of the paper surface) located on the upstream side of the swirl chamber 2, the inclined flow surface 3 that is inclined at an arbitrary inclination angle is installed. The inclined flow surface 3 collides a fluid (hereinafter referred to as a liquid fluid) in a state where water and air radiated from a water flow radiation port 11 described later are mixed, and the liquid fluid flows in the axial direction of the swirl chamber 2. To change. The inclined flow surface 3 may be configured by inclining the inner wall surface of the bubble generating structure 1 or may be configured by attaching a member different from the bubble generating structure 1. Moreover, although the case where a liquid is water and a gas is air is demonstrated to an example, a liquid and gas are not specifically limited.

旋回室2は、流路断面が上流側(傾流面3側)から下流側に行くに従って徐々に縮径されるように傾斜され、最小開口部10で最も径が小さくなるように絞られている。つまり、旋回室2は、テーパー形状に形成されている。そして、旋回室2の最小開口部10よりも下流側には、せん断室4が形成されている。つまり、せん断室4の入口径と最小開口部10の開口径は、同等の径になっている。そして、せん断室4は、流路断面が下流側に行くに従って徐々に拡径するように形成されている。   The swirl chamber 2 is inclined so that the diameter of the flow passage cross section gradually decreases from the upstream side (tilting surface 3 side) to the downstream side, and is narrowed so that the diameter becomes the smallest at the minimum opening 10. Yes. That is, the swirl chamber 2 is formed in a tapered shape. A shear chamber 4 is formed on the downstream side of the minimum opening 10 of the swirl chamber 2. That is, the inlet diameter of the shear chamber 4 and the opening diameter of the minimum opening 10 are equivalent. And the shear chamber 4 is formed so that a diameter may be gradually expanded as the cross section of a flow path goes downstream.

バブル発生構造体1の最下流部分(せん断室4)は、その端部側の面(せん断室4の壁面)が下流側に行くに従って拡径していくようになっており、下流に向かって徐々に開口面積が広がっていく任意の開口面積Aを有した「すり鉢状」の形状を成している。なお、ここでは、バブル発生構造体1と、旋回室2と、せん断室4とが一体的に形成されている状態を例に示している。ただし、それぞれ別体のバブル発生構造体1と、旋回室2と、せん断室4とを組み合わせて形成してもよい。   The most downstream portion (shear chamber 4) of the bubble generating structure 1 is configured such that the diameter of the end side surface (the wall surface of the shear chamber 4) increases toward the downstream side. It has a “mortar shape” having an arbitrary opening area A in which the opening area gradually increases. Here, a state in which the bubble generating structure 1, the swirl chamber 2, and the shear chamber 4 are integrally formed is shown as an example. However, they may be formed by combining the bubble generating structure 1, the swirl chamber 2, and the shear chamber 4 as separate bodies.

水流取入口5は、バブル発生構造体1(傾流面3を含めたバブル発生構造体1)を貫通し、傾流面3の任意の位置に備えられている。この水流取入口5は、旋回室2に水等の液体を供給するものである。水流取入口5は、傾流面3に近づくに伴い細くなり、傾流面3に合体する部分で最も絞られた形状となっている。つまり、水流取入口5は、下流に向かって流路断面積が小さくなるようになっており、傾流面3と合体、つまり傾流面3を貫通する部分で流路断面積が最も小さくなっている。そして、この最も絞った部分が水流放射口11であり、傾流面3に対して水流を噴出するための噴射開口面12を有している。   The water flow inlet 5 passes through the bubble generating structure 1 (the bubble generating structure 1 including the inclined flow surface 3) and is provided at an arbitrary position on the inclined flow surface 3. The water inlet 5 supplies liquid such as water to the swirl chamber 2. The water flow inlet 5 becomes narrower as it approaches the inclined flow surface 3, and has a shape that is most narrowed down at the portion that merges with the inclined flow surface 3. That is, the water flow inlet 5 has a flow passage cross-sectional area that decreases toward the downstream, and the flow passage cross-sectional area becomes the smallest at the portion that merges with the inclined flow surface 3, that is, through the inclined flow surface 3. ing. The most narrowed portion is the water flow radiation port 11, and has an injection opening surface 12 for ejecting a water flow to the inclined flow surface 3.

また、バブル発生構造体1の外部であって水流取入口5の任意位置には、外部から自然又は強制的に空気を取り入れるための空気流入口6が接続されている。つまり、水流取入口5は、空気流入口6を介して流入された空気が混合された状態で液体を旋回室2に供給するようになっている。さらに、空気流入口6の上流側の任意位置には、空気の取入量を制御するための外部弁部8が設置されている。つまり、外部弁部8の開度(開閉も含む)が制御されることで、空気流入口6に取り入れる空気の量を調整するようになっている。   In addition, an air inlet 6 for taking air from the outside naturally or forcibly is connected to an arbitrary position of the water inlet 5 outside the bubble generating structure 1. That is, the water inlet 5 supplies the liquid to the swirl chamber 2 in a state where the air flowing in via the air inlet 6 is mixed. Furthermore, an external valve portion 8 for controlling the intake amount of air is installed at an arbitrary position upstream of the air inlet 6. That is, the amount of air taken into the air inlet 6 is adjusted by controlling the opening degree (including opening and closing) of the external valve portion 8.

なお、外部弁部8の弁開閉手段は特に限定しない。たとえば、ステッピングモーター駆動式で空気流入口6を流れる空気の流量を制御してもよく、開閉を含め、開度が調整できる二方弁や三方弁等で空気流入口6を流れる空気の流量を制御してもよい。   The valve opening / closing means of the external valve unit 8 is not particularly limited. For example, the flow rate of air flowing through the air inlet 6 may be controlled by a stepping motor drive type, and the flow rate of air flowing through the air inlet 6 with a two-way valve or a three-way valve whose opening degree can be adjusted including opening and closing. You may control.

次に、マイクロバブル発生装置100のマイクロバブルの発生動作について簡単に説明する。図示省略のポンプなどの回転力を利用して液体(水)を加圧して、水流取入口5に導き、液体を送り出すとき、水流取入口5の内部ではポンプの作用によって圧力が加わった水流が発生している。さらに、水流取入口5には空気流入口6から空気が取り込まれており、水流取入口5で水と空気が混ぜ合わされる。水と空気が混ぜ合わさった状態の液状流体は、水流取入口5の噴射開口面12から、高い圧力を維持したままの状態で傾流面3に対して放射される。   Next, the microbubble generation operation of the microbubble generator 100 will be briefly described. When the liquid (water) is pressurized using the rotational force of a pump (not shown), guided to the water inlet 5, and the liquid is sent out, the water flow with pressure applied by the action of the pump is generated inside the water inlet 5. It has occurred. Furthermore, air is taken into the water inlet 5 from the air inlet 6, and water and air are mixed at the water inlet 5. The liquid fluid in a state where water and air are mixed is radiated from the injection opening surface 12 of the water flow inlet 5 to the inclined flow surface 3 while maintaining a high pressure.

傾流面3に対して放射された液状流体は、傾流面3に衝突し、旋回室2の軸方向に向かった流れに変更される。そして、旋回室2に放射された液状流体は、旋回室2の中で回転しながら、最小開口部10に向かって進んでいく。最小開口部10では、液状流体が最も高速で回転しており、次のせん断室4に圧力を伴って一斉に放射される。このときに、空気が水から引きちぎられ、マイクロバブルが形成される。このマイクロバブルは、バブル発生構造体1の先端開口部(せん断室4の下流側開口部)から外部に向けて放射されることになる。   The liquid fluid radiated to the inclined surface 3 collides with the inclined surface 3 and is changed to a flow directed in the axial direction of the swirl chamber 2. The liquid fluid radiated to the swirl chamber 2 proceeds toward the minimum opening 10 while rotating in the swirl chamber 2. In the minimum opening 10, the liquid fluid rotates at the highest speed and is radiated simultaneously with pressure to the next shear chamber 4. At this time, air is torn off from the water and microbubbles are formed. The microbubbles are radiated outward from the opening at the tip of the bubble generating structure 1 (the opening on the downstream side of the shear chamber 4).

この時に発生するマイクロバブルのバブル径は、バブル発生構造体1よりも上流側に設置している空気流入口6から取り込む空気量と相まって決定される。そこで、空気流入口6から取り込む空気量を調整するために、マイクロバブル発生装置100には以下の構造体(センサ部7、振動導波部15)が装着されている。また、マイクロバブル発生装置100には、センサ部7を介して電送される信号に基づいて、外部弁部8の開度を制御する制御部9が設けられている。この制御部9には、図示省略の周波数解析部(FFT部:高速フーリエ変換部)が一構成要素として設けられている。   The bubble diameter of the microbubbles generated at this time is determined in combination with the amount of air taken in from the air inlet 6 installed on the upstream side of the bubble generating structure 1. Therefore, in order to adjust the amount of air taken in from the air inlet 6, the following structure (sensor unit 7, vibration waveguide unit 15) is attached to the microbubble generator 100. Further, the microbubble generator 100 is provided with a control unit 9 that controls the opening degree of the external valve unit 8 based on a signal transmitted via the sensor unit 7. The control unit 9 is provided with a frequency analysis unit (FFT unit: fast Fourier transform unit) (not shown) as one component.

バブル発生構造体1の外周面にはセンサ部7が設置されている。このセンサ部7は、たとえば速度、加速度、変位などのいずれか、又は3種の形態信号全てを取り扱えるものであればよい。センサ部7には振動導波部15が接続されている。振動導波部15は、センサ部7と対になるように設置されている。振動導波部15は、バブル発生構造体1の最小開口部10の略近傍に装着されている。たとえば、バブル発生構造体1の側壁内部に埋没するように振動導波部15を装着するとよい。この振動導波部15は、空気が水に引きちぎられてマイクロバブルが発生すると同時に、発生したマイクロバブルが最小開口部10とせん断室4の壁面にぶつかって発生する「バブルの振動」を検出するものである。   A sensor unit 7 is installed on the outer peripheral surface of the bubble generating structure 1. The sensor unit 7 may be any one that can handle any one of speed, acceleration, displacement, or all three types of form signals. A vibration waveguide unit 15 is connected to the sensor unit 7. The vibration waveguide unit 15 is installed so as to be paired with the sensor unit 7. The vibration waveguide unit 15 is mounted in the vicinity of the minimum opening 10 of the bubble generating structure 1. For example, the vibration waveguide 15 may be mounted so as to be buried inside the side wall of the bubble generating structure 1. The vibration waveguide unit 15 detects “bubble vibration” generated when the microbubbles are generated when the air is pulled by water and the generated microbubbles collide with the minimum opening 10 and the wall surface of the shear chamber 4. Is.

振動導波部15で検出された「バブルの振動」が、以下に説明する制御に必要な物理量として使用される。つまり、振動導波部15で検出された「バブルの振動」が、センサ部7によって信号(時間−電圧信号)に変換され、以下に説明する制御部9に送られ、制御に必要な物理量として使用されるのである。   “Bubble vibration” detected by the vibration waveguide unit 15 is used as a physical quantity necessary for the control described below. That is, “bubble vibration” detected by the vibration waveguide unit 15 is converted into a signal (time-voltage signal) by the sensor unit 7 and sent to the control unit 9 described below as a physical quantity necessary for control. It is used.

振動導波部15で検出された「バブルの振動」は、センサ部7を介して制御部9に時間−電圧信号として伝送される。制御部9は、受け取った時間−電圧信号を周波数解析部で周波数分析する。周波数分析した結果の一例を図2に示している。図2では、縦軸が振動レベルを、横軸が周波数(Hz)を、それぞれ示している。   The “bubble vibration” detected by the vibration waveguide unit 15 is transmitted as a time-voltage signal to the control unit 9 via the sensor unit 7. The control unit 9 performs frequency analysis on the received time-voltage signal by the frequency analysis unit. An example of the result of frequency analysis is shown in FIG. In FIG. 2, the vertical axis represents the vibration level and the horizontal axis represents the frequency (Hz).

バブル内に含まれる空気量が多い場合、バブル径は大きくなる。そのときに発生する「バブルの振動」は、低い周波数帯域にピーク性を有する周波数成分(F1)として検出される。逆に、バブル内に含まれる空気量が少ない場合又は空気が強力に圧縮された場合、バブル径は小さくなる。そのときに発生する「バブルの振動」は、前記F1よりも高い周波数帯域にピーク性を有する周波数成分(F2)として検出される。つまり、検出した周波数成分のピーク性を用いることで、マイクロバブル径の大きさを分析/確認することができる。なお、基準となる所定の周波数成分を予め設定しておき、この基準周波数成分との比較で周波数の高い、低いを分析するとよい。   When the amount of air contained in the bubble is large, the bubble diameter increases. “Bubble vibration” generated at that time is detected as a frequency component (F1) having a peak in a low frequency band. Conversely, when the amount of air contained in the bubble is small or when the air is strongly compressed, the bubble diameter becomes small. “Bubble vibration” generated at that time is detected as a frequency component (F2) having a peak in a frequency band higher than F1. That is, the size of the microbubble diameter can be analyzed / confirmed by using the peak nature of the detected frequency component. It should be noted that a predetermined frequency component serving as a reference is set in advance, and the high and low frequencies are analyzed by comparison with the reference frequency component.

そして、制御部9は、分析したピーク性の周波数をモニターし、得たいマイクロバブルを含むバブル径を、外部弁部8の開度を制御することで自在に変化させることが可能になっている。たとえば、次のような制御によって、得たいバブル径を有するマイクロバブルを創生することができる。   And the control part 9 can monitor the frequency of the analyzed peak property, and can change freely the bubble diameter containing the microbubble to obtain by controlling the opening degree of the external valve part 8. FIG. . For example, microbubbles having a desired bubble diameter can be created by the following control.

(1)バブル径一定制御
水流取入口5に導かれる水の量や外部環境(たとえば、水温など)で、バブル発生構造体1で発生するマイクロバブルを含むバブル径が変化してしまうことがある。外部環境の変動によっては、所望のマイクロバブルが得られないという事態の発生も考えられる。センサ部7で検出したバブル径に応じた「バブルの振動」を分析することによって、上述したようにバブル発生状態が確認できる。
(1) Bubble diameter constant control The bubble diameter including microbubbles generated in the bubble generating structure 1 may change depending on the amount of water introduced to the water inlet 5 and the external environment (for example, water temperature). . Depending on fluctuations in the external environment, it may be possible that a desired microbubble cannot be obtained. By analyzing “bubble vibration” corresponding to the bubble diameter detected by the sensor unit 7, the bubble generation state can be confirmed as described above.

事前に、任意の寸法に成形したバブル発生構造体1で発生するマイクロバブル又はバブルそのものの径に応じて発生する理想的な「バブル振動」のピーク性を有する周波数成分を「正」として記憶しておく。そうすれば、何らかの環境要因により、「正」とした「バブル振動」による周波数成分と異なる周波数成分が検出された場合、所望のバブル径が得られていないと分析することが可能になる。そして、制御部9は、「正」とした数値と異なると判断した場合、その比較判断した結果に基づいてフィードバック制御処理し、外部弁部8の開度を調整する。こうすることで、所望としているバブル径を有するマイクロバブルを得ることが可能となる。なお、外部弁部8は、必要に応じて、手動での制御も可能にしておいてもよい。   A frequency component having a peak characteristic of ideal “bubble vibration” generated according to the diameter of the microbubble generated in the bubble generating structure 1 molded in an arbitrary size or the bubble itself is stored as “positive” in advance. Keep it. Then, when a frequency component different from the frequency component caused by “bubble vibration” as “positive” is detected due to some environmental factor, it is possible to analyze that a desired bubble diameter is not obtained. If the control unit 9 determines that the numerical value is different from “positive”, the control unit 9 performs feedback control processing based on the comparison determination result, and adjusts the opening degree of the external valve unit 8. By doing so, it is possible to obtain microbubbles having a desired bubble diameter. The external valve unit 8 may be manually controlled as necessary.

(2)バブル径リアルタイム制御(ユーザーの所望に併せてバブル径をリアルタイムで変更できる制御)
マイクロバブルは、血流促進による温浴効果発現、たとえば浴槽タブや浴槽配管内の洗浄や殺菌などに効果を発揮する。また、マイクロバブルよりも大きなバブル径は、たとえば浴槽内を白濁化することができ、見た目から来る「癒し」などの効果を発揮する。さらに、たとえば、浴槽に浸かっている時に、更に大きな径を有するバブルを発生すると、泡による振動で体全体が「痩せる」などの生体活性効果が期待できる。そこで、マイクロバブル発生装置100では、ユーザーが所望するバブル径を、用途に合わせて選択することが可能になっている。
(2) Bubble diameter real-time control (control that can change the bubble diameter in real time according to the user's request)
Microbubbles are effective for the expression of a warm bath effect by promoting blood flow, for example, washing and sterilization of bathtub tabs and bathtub piping. In addition, a bubble diameter larger than that of the microbubble can make the inside of the bathtub cloudy, for example, and exhibits effects such as “healing” coming from the appearance. Furthermore, for example, when a bubble having a larger diameter is generated when immersed in a bathtub, a bioactive effect such as “skinning” the entire body due to vibration caused by the bubble can be expected. Therefore, in the microbubble generator 100, it is possible to select the bubble diameter desired by the user in accordance with the application.

マイクロバブル発生装置100には、ユーザーからの指示を受け付けるスイッチ50が設けられている。このスイッチ50は、制御部9に電気的に接続されている。つまり、ユーザーは、所望のバブル径をスイッチ50を介して任意に選択できる。所望のバブル径を発生させたい場合、またはバブル径を変更したい場合、ユーザーはスイッチ50を介して任意のバブル径を選択すればよい。そして、バブル径の発生状態はセンサ部7で検出されているので、制御部9で周波数分析しながら外部弁部8をリアルタイム制御することができる。   The microbubble generator 100 is provided with a switch 50 that receives an instruction from the user. The switch 50 is electrically connected to the control unit 9. That is, the user can arbitrarily select a desired bubble diameter via the switch 50. When it is desired to generate a desired bubble diameter or to change the bubble diameter, the user may select an arbitrary bubble diameter via the switch 50. Since the bubble diameter generation state is detected by the sensor unit 7, the external valve unit 8 can be controlled in real time while the control unit 9 performs frequency analysis.

このようにすることで、バブルの発生状態をリアルタイムで確認しつつ、ユーザーが選択した所望のバブル径が検出された時点での外部弁部8の開度の状態を常に維持するように制御動作させることができ、ユーザーが選択した所望のバブル径を確実に得ることができる。なお、スイッチ50は、ユーザーからの指示を受け付けることができるものであればよく、構成を特に限定するものではない。   In this way, the control operation is performed so that the state of the opening of the external valve portion 8 is always maintained at the time when the desired bubble diameter selected by the user is detected while checking the bubble generation state in real time. The desired bubble diameter selected by the user can be obtained with certainty. Note that the switch 50 is not particularly limited as long as it can receive an instruction from the user.

以上のようにマイクロバブル発生装置100によれば、バブル発生構造体1を流れる液状流体が水温変化などの外乱を受けてマイクロバブルのバブル径が変動したとしても、変動要因が振動周波数として検出され、その周波数が必要なバブル径を得られない周波数に変化したと分析した場合に、必要なバブル径が得られるように外部弁部8の開度を自動的に制御して、必要なバブル径を瞬時に得ることが可能になっている。   As described above, according to the microbubble generating device 100, even if the liquid fluid flowing through the bubble generating structure 1 is subjected to disturbance such as a change in water temperature and the bubble diameter of the microbubbles varies, the variation factor is detected as the vibration frequency. When it is analyzed that the frequency has changed to a frequency at which the required bubble diameter cannot be obtained, the opening degree of the external valve portion 8 is automatically controlled so that the required bubble diameter is obtained, and the required bubble diameter is obtained. Can be obtained instantly.

また、マイクロバブル発生装置100によれば、設置環境下においてユーザーが任意のバブル径を選択した際、その選択されたバブル径に応じて、発生させるバブル径を変化させる必要が生じた場合には、そのバブル径に応じて外部弁部8の開度を調整することで、ユーザーが選択したバブル径を瞬時に安定して自動的に得ることが可能になっている。つまり、必要な振動特性を有する周波数成分が検出されたところで外部弁部8の開度の状態を維持して、ユーザーが選択したバブル径を創生することが可能になっているのである。また、常に「バブル振動」を測定/分析処理(モニタリング)することで、外部弁部8の開度制御にフィードバックすることで安定したバブル径を常に得ることができるようになっている。   Also, according to the microbubble generating device 100, when the user selects an arbitrary bubble diameter in the installation environment, it is necessary to change the bubble diameter to be generated according to the selected bubble diameter. By adjusting the opening degree of the external valve portion 8 according to the bubble diameter, the bubble diameter selected by the user can be obtained instantaneously stably and automatically. That is, when the frequency component having the necessary vibration characteristics is detected, the state of the opening degree of the external valve portion 8 is maintained, and the bubble diameter selected by the user can be created. In addition, by always measuring / analyzing (monitoring) “bubble vibration”, it is possible to always obtain a stable bubble diameter by feeding back to the opening degree control of the external valve portion 8.

なお、実施の形態で示したセンサ部7については、「バブルの振動」の速度、加速度、変位等どの信号を検出してもよいし、それのうちのいくつかを検出してもよい。また、センサ部7の構成材料も、圧電材料やピエゾ材料など特別な材料選定の必要はない。また、実施の形態1では、接触式のセンサを例に説明したが、これに限定するものではなく、光や音を利用した非接触のセンサでも同等の効果を発揮できる。   For the sensor unit 7 shown in the embodiment, any signal such as the speed, acceleration, and displacement of “bubble vibration” may be detected, or some of them may be detected. In addition, the constituent material of the sensor unit 7 does not need to be specially selected such as a piezoelectric material or a piezoelectric material. In the first embodiment, the contact type sensor has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a non-contact sensor using light or sound can exhibit the same effect.

また、バブル発生構造体1の構成内容によっては、図2に示すバブル径に伴うピーク周波数の数値は変化する。ただし、バブル径の大小に伴うピーク周波数の値そのものが入れ替わることはなく、バブル径が小さい場合よりもバブル径が大きい場合の方がピーク周波数の値は低い周波数帯域に発生することに変化はない。   Moreover, the numerical value of the peak frequency accompanying the bubble diameter shown in FIG. However, the peak frequency value itself associated with the size of the bubble diameter is not interchanged, and there is no change in the peak frequency value occurring in the lower frequency band when the bubble diameter is larger than when the bubble diameter is small. .

1 バブル発生構造体、2 旋回室、3 傾流面、4 せん断室、4A せん断室、5 水流取入口、6 空気流入口(気体流入口)、7 センサ部、8 外部弁部、9 制御部、10 最小開口部、11 水流放射口、12 噴射開口面、15 振動導波部、
100 マイクロバブル発生装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bubble generating structure, 2 swirl chamber, 3 inclined surface, 4 shear chamber, 4A shear chamber, 5 water inlet, 6 air inlet (gas inlet), 7 sensor part, 8 external valve part, 9 control part 10 minimum opening, 11 water flow emission port, 12 jetting opening surface, 15 vibration waveguide,
100 Microbubble generator.

Claims (5)

液体及び気体を取り入れ、これらが混ぜ合わさった液状流体を内部で高速旋回させるバブル発生構造体を備え、前記バブル発生構造体の先端部分から微細気泡を放出するマイクロバブル発生装置において、
前記バブル発生構造体の先端側外周部に設置され、微細気泡によって発生した振動を検出するセンサ部と、
前記センサ部で検出された前記振動に応じて前記バブル発生構造体に供給する気体の量を調整し、発生させる微細気泡の径を変更する制御部と、を備え
前記バブル発生構造体は、
流路断面が下流側に向けて縮径し、前記液状流体を高速旋回させる旋回室と、
前記旋回室の上流側に位置し、任意の傾斜角度で傾斜している傾流面と、で構成されており、
前記旋回室には外部から液体を取り入れるための水流取入口が連結されており、
前記水流取入口は、
前記傾流面を貫通するように設けられており、
前記傾流面に対して水流を噴出する
ことを特徴とするマイクロバブル発生装置。
In a microbubble generator that includes a bubble generating structure that takes in liquid and gas and swirls a liquid fluid mixed with these at high speed inside, and discharges fine bubbles from the tip of the bubble generating structure.
A sensor unit that is installed on the outer peripheral portion on the front end side of the bubble generating structure and detects vibration generated by the fine bubbles;
A controller that adjusts the amount of gas supplied to the bubble generating structure in accordance with the vibration detected by the sensor unit and changes the diameter of the fine bubbles to be generated ;
The bubble generating structure is
A swirl chamber in which the cross section of the flow path is reduced in diameter toward the downstream side, and the liquid fluid is swirled at a high speed;
An inclined flow surface that is located upstream of the swirl chamber and is inclined at an arbitrary inclination angle;
The swirl chamber is connected to a water inlet for taking in liquid from the outside,
The water inlet is
Provided to penetrate the inclined surface,
A microbubble generator characterized by ejecting a water flow to the inclined flow surface .
前記バブル発生構造体は、
記旋回室の下流側に位置し、最も径が小さい最小開口部と、
前記最小開口部を介して前記旋回室と連通し、流路断面が下流に向けて拡径するせん断室と、を有しており、
記水流取入口には外部から気体を取り入れるための気体流入口が連結されており、
前記気体流入口には気体の取入量を制御するための外部弁部が設けられており、
前記制御部は、
前記外部弁部の開度を制御することにより、前記バブル発生構造体に供給する気体の量を調整している
ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロバブル発生装置。
The bubble generating structure is
Located downstream of the pre-Symbol swirl chamber, and the most minimum diameter is small opening,
Said minimum opening communicating with said swirl chamber through the flow path cross-section has a, a shearing chamber whose diameter increases toward the downstream,
The inlet before Symbol water is connected a gas inlet for introducing gas from outside,
The gas inlet is provided with an external valve for controlling the amount of gas taken in,
The controller is
The microbubble generator according to claim 1, wherein an amount of gas supplied to the bubble generating structure is adjusted by controlling an opening degree of the external valve portion.
前記センサ部は、
微細気泡によって発生した振動の、速度、加速度、及び変位の少なくとも1つを検出するものである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のマイクロバブル発生装置。
The sensor unit is
The microbubble generator according to claim 1 or 2 , wherein at least one of speed, acceleration, and displacement of vibration generated by the fine bubbles is detected.
微細気泡の径を選択できる選択手段を設け、
前記制御部は、
前記選択手段からの信号に応じて前記外部弁部の開度を制御するとともに、発生させた微細気泡が前記選択手段で選択された径になっているかどうかを確認し、その結果に基づいて前記外部弁部の開度を更に制御する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のマイクロバブル発生装置。
Provide a selection means that can select the diameter of the fine bubbles,
The controller is
While controlling the opening degree of the external valve portion according to the signal from the selection means, it is confirmed whether the generated fine bubbles have a diameter selected by the selection means, based on the result, The opening degree of an external valve part is further controlled. The microbubble generator as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、
前記センサ部で検出された信号をFFT分析する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のマイクロバブル発生装置。
The controller is
The signal detected by the said sensor part carries out an FFT analysis. The microbubble generator as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
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