TW201536169A - 細化裝置及其產生微細氣泡的方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種細化裝置及其產生微細氣泡的方法。其中，此細化裝置可包含氣體供應器、氣槽及微細孔薄膜。氣槽可透過氣體輸送管與氣體供應器連結。微細孔薄膜具備複數個微細孔洞，並設置於該氣槽之一出氣口。氣體供應器透過氣體輸送管將加壓氣體輸送至氣槽，使加壓氣體透過微細孔薄膜噴出，使水中產生大量微細氣泡。

Description

細化裝置及其產生微細氣泡的方法

本發明係有關於一種細化裝置，特別是有關於一種能夠產生大量易溶解於水的微細氣泡的細化裝置。本發明還涉及此細化裝置產生微細氣泡的方法及此細化裝置之氣閥轉接座。

養殖漁業、農業或一般室內設置之水族箱常常會因為水槽容室容積上的限制，導致水中之存氧量、存二氧化碳量或其它氣體含量不足，因此難以供給所有水中之動植物使用。因此，養殖業者經常會利用高壓氣體鋼瓶或其它氣體供應裝置透過氣體細化裝置氣體打入水中，來增加水槽、水池或水族箱中水的含氧量或二氧化碳含量，以供水中之動植物使用，例如，從事水草或藻類養殖時，常常需要利用CO2細化器將CO2打入水族箱之水中，使CO2溶解於水而被水吸收中，以供植物使用。

然而，習知技藝之細化裝置使用上卻有著諸多的限制。請參閱第1A及1B圖，係為習知技藝之細化裝置之示意圖。習知技藝之細化裝置1通常利用高壓氣體鋼瓶將氣體通過多孔陶瓷、透氣木及氣泡石等等細化介質以在水中產生氣泡，這些細化介質通常為粗糙多孔隙的陶瓷材質製成，然而，由於陶瓷材質製品之孔洞是亂數分配的，如第1B圖所示，因此多孔陶瓷10內形成的路徑是由多個孔洞隨機疊合而成，是彎彎曲曲的不規則狀，每一的路徑上只要有一孔阻塞，透氣效果便會大幅降低甚至完全無法出氣。 且藻類植物及水中汙染源是非常容易阻塞或著床於粗糙、多孔隙且平均孔徑>10μm的細化介質上，因此多孔陶瓷10在使用數天後很容易堵塞，且一旦著床，幾乎無法清除，常常在使用後約一個星期後即完全阻塞，需要直接更換新品，使用上成本較高。

此外，如同上述，多孔陶瓷10很容易被藻類植物及水中汙染源所阻塞，故需要將其工作面積加大，以減少阻塞的機會，故也增加了它體積的大小。因此，使用於水族箱中容易影響水族箱造景的配置，影響其美觀性。

另外，多孔陶瓷10是沒有彈性的易碎物質，其耐壓較低(約為30PSI)，通常超過25PSI即有可能會因壓力過大而破裂，這大幅地增加了養殖業者的使用成本。又，如同上述，多孔陶瓷10內形成的路徑多個大小不均的孔洞無規則疊合而成，故孔洞大小不均且孔徑較大，孔徑大小不均造成其透氣效率難以維持一致，且由於氣體溶解不易，因此高壓氣體鋼瓶之氣體流量需要加強以維持氣體於水中的濃度，故不易控制水中氣體的濃度，常因氣體濃度過高而導致水中動物或植物死亡。而孔徑較大其所能產生的氣泡也較大，如圖中所示，較大的氣泡由於水中浮力較大，因為其在水中上升的也更快，故會很快的到達水面，故還來不及溶解於水就散失於空氣中，較大的氣泡與水的總接觸面積也較小，故其在水中溶解較為不易，效能上有著很大的限制。

而由於透過多孔陶瓷10產生的氣泡溶解效率不佳，因此供氣的高壓氣體鋼瓶需要供給更多的氣體，故耗費的也快，故也經常的需要更換。

因此，如何提出一種細化裝置，能夠改善習知技藝之細化裝置容易阻塞、效能不佳、成本居高不下、易破裂、使用壽命短及透氣效率不穩定難以一致等缺點已經成為了一個刻不容緩的問題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種細化裝置，以解決習知技藝之細化裝置易阻塞、效能不彰、成本高、易破裂、使用壽命短及透氣效率不穩定等問題。

根據本發明之其中一目的，提出一種細化供應裝置。細化裝置可包含氣體供應器、氣槽及微細孔薄膜。氣槽可透過氣體輸送管與氣體供應器連結。微細孔薄膜具備複數個微細孔洞，並設置於氣槽之出氣口。氣體供應器透過氣體輸送管將加壓氣體輸送至氣槽，使加壓氣體透過微細孔薄膜噴出，使水中產生大量微細氣泡。

根據本發明之另一目的，又提出一種產生微細氣泡的方法，係用於一細化裝置，此方法包含下列步驟：提供氣體供應器；利用氣體供應器透過氣體輸送管將加壓氣體輸送至氣槽；以及使加壓氣體透過氣槽出氣口之微細孔薄膜之複數個微細孔洞噴出，使水中產生大量微細氣泡。

根據本發明之又一目的，提出一種細化裝置之氣閥轉接座，係包含氣槽及微細孔薄膜。氣槽可透過氣體輸送管與氣體供應器連結。微細孔薄膜可具備複數個微細孔洞，微細孔薄膜可設置於氣槽之出氣口；其中，氣體供應器透過氣體輸送管將加壓氣體輸送至氣槽，使加壓氣體透過微細孔薄膜噴出，使水中產生大量微細氣泡。

在一實施例中，該些微細孔洞之孔徑可小於30μm。

在一實施例中，各個微細孔洞可呈上窄下寬之圓錐狀。

在一實施例中，各個微細孔洞靠近氣槽之一側可具備較大之孔徑。

在一實施例中，微細孔薄膜可為塑膠薄膜。

在一實施例中，微細孔薄膜可為金屬薄膜。

本發明之細化裝置，其可具有一或多個下述優點：

(1)本發明之細化裝置具備微細孔薄膜，因此能產生大量的微細氣泡，微細氣泡極易溶解於水中，故能有效提升水中之含氧量、含二氧化碳量或其它氣體含量，具有極高的效能。

(2)本發明之細化裝置具備微細孔薄膜，效能較高，故供氣的高壓氣體鋼瓶或空氣幫浦的耗費較低，能有效地降低用成本。

(3)本發明之細化裝置採用微細孔薄膜，微細孔之孔徑極小，不易被藻類著床或被砂土及排泄物阻塞，且耐壓較高，因此使用壽命較長，不易損壞。

(4)本發明之細化裝置產生之微細氣泡細小且均勻，容易穩定地控制氣體於水中的濃度，使其不至於過高或過低，使用上較為穩定。

(5)本發明之細化裝置使用的微細孔薄膜具備彈性，因此不但可用於高壓氣體鋼瓶，也可用於空氣幫浦，使用上更具彈性。

(6)本發明之細化裝置採用微細孔薄膜，薄膜式的設計使裝置的體積遠比習知技藝之多孔陶瓷小，因此設置於水族箱中不會影響水族箱中的配置及美觀，甚至可以整個埋入沙中，微細氣泡仍可由砂中噴出，使用上更為方便。

1‧‧‧習知技藝之細化裝置

10‧‧‧多孔陶瓷

2‧‧‧本發明之細化裝置

21‧‧‧氣槽

22‧‧‧微細孔薄膜

221‧‧‧微細孔洞

23‧‧‧氣體供應器

24‧‧‧氣體輸送管

25‧‧‧水槽

S71~S73‧‧‧步驟流程

第1A~1B圖 係為習知技藝之細化裝置之示意圖。

第2圖 係為本發明之細化裝置之第一實施例之第一示意圖。

第3圖 係為本發明之細化裝置之第一實施例之第二示意圖。

第4圖 係為本發明之細化裝置之第一實施例之第三示意圖。

第5圖 係為本發明之細化裝置之第一實施例之第四示意圖

第6圖 係為本發明之細化裝置之第二實施例之示意圖。

第7圖 係為本發明之產生微細氣泡的方法之流程圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之細化裝置之實施例，為了清楚與方便圖式說明之故，圖式中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第2圖，係為本發明之細化裝置之第一實施例之第一示意圖。細化裝置2可包含氣槽21、微細孔薄膜22、氣體供應器23及氣體輸送管24。

氣槽21可透過氣體輸送管24與氣體供應器23連結，使氣體供應器23能透過氣體輸送管24輸送氣體至氣槽21，氣體供應器23可為例如空氣幫浦或是高壓氣體鋼瓶等等多種裝置。而微細孔薄膜22則可以設置於氣槽21之出氣口上。

如圖中所示，氣體供應器23能透過氣體輸送管24輸送加壓氣體至氣槽21，並使加壓氣體透過氣槽21上出氣口之微細孔薄膜22噴出，使水槽2中之水中產生大量微細氣泡。其中，微細孔薄膜22可透過多種方式製成，例如雷射加工，其孔徑大約可以在30μm以下，較佳的可在3-20μm，因此能產生習知技藝之細化裝置無法產生的微細氣泡。然而，本發明主要是提出以薄膜式的設計，在細化裝置中使用微細孔薄膜來產生微細氣泡，上述之加工方式及孔徑大小僅為舉例說明而已，本發明有多種實施態漾，並不受到上述加工方式及孔徑大小的限制。微細孔薄膜22的在材質上也沒有特殊的限制，其可以為塑膠或金屬等材質製成。

值得一提的是，養殖業通常需要將氣體強制溶於水中，這些氣體通常主要包含有空氣、氧氣及二氧化碳，這些氣體都屬於略溶於水的特性，而習知技藝之細化裝置通常利用多孔陶瓷、透氣木及氣泡石等等將上述氣體 強制溶於水中，以在水中產生氣泡，這些元件大都以陶瓷材質製成，由於陶瓷材質本身的限制，其所產生的氣泡較大，氣泡之粒徑大約為20~500μm，顆粒較大且不一致，而較大的氣泡於水中浮力愈大，上升愈快，在水中停留時間愈短，故很難在水中溶解，因此很難增加水中的含氧量、含二氧化碳量或其它氣體含量，效能較為低落。

相反的，本發明之細化裝置能夠透過孔徑在30μm以下之微細孔薄膜產生大量均勻的微細氣泡於水中，較小的氣泡於水中浮力小，上升較慢，在水中停留時間愈長，易於水中溶解，且由於相同總體積的氣泡群，若顆粒越細則與水接觸的表面積總和越大，愈容易地溶解進入水中，有效增加水中的含氧量、含二氧化碳量或其它氣體含量，因此也具備較高的效能。另外，由於本發明之細化裝置所產生的微細氣泡極易溶解於水中，因此不需要注入太多氣體於水中，故相對於習知技藝，本發明之細化裝置同樣容積的加壓氣體鋼瓶的使用時間更長，經測試鋼瓶使用時間為習知技藝多孔陶瓷的三倍，有效地降低其使用上的成本。

又，由上述可知，多孔陶瓷內形成的路徑是由多個大小不同的孔洞隨機疊合而成，是彎彎曲曲的不規則狀，故產生之氣泡大小不均勻，且每片多孔陶瓷的品質等也不相同，造成其透氣效率難以掌握，氣體於水中的濃度不易控制，且由於氣體在水中溶解不易，故加壓氣體鋼瓶需要放出更多的氣體，以維持水中氣體濃度。因此，常因為意外注入水中的二氧化碳濃度過高而使水槽中之魚類等等動物死亡的情況。相反的，本發明之細化裝置使用之微細孔薄膜是利用特殊工法製成，孔徑大小容易控制，產生氣泡大小均勻，每片薄膜的品質相同，透氣效率容易掌握，且氣體溶解率高，故加壓氣體鋼瓶僅需要放出少量氣體即可輕易控制氣體於水中的濃度，使用上有更高的精確度，安全性更高。

請參閱第3圖，係為本發明之細化裝置之第一實施例之第二示意圖。如同前述，微細孔薄膜22上可以利用多種方式，如雷射加工等等方法來製造出孔徑極小的微細孔洞221，例如30μm以下，其它的應用甚至可以達到±5μm左右，產生極為細小的微細氣泡，故彈性很大，除此之外，各個微細孔洞221還可以是上窄下寬之圓錐狀，愈靠近氣槽的那一側具有愈大的孔徑，而接觸水的那一側則具有愈小的孔徑。如此的設計能夠使氣泡不易堆積，使產生氣泡的體積可以一直維持的很小，另外，微細孔薄膜22的耐壓較高不易損壞，而藻類也不易著床阻塞，也不易因為砂土及排泄物堆積而阻塞，使用壽命較長。需注意的是，本發明之微細孔薄膜22如同其名稱，是一片極薄的薄片，然而本圖由於要完整表達本發明之技術特徵，因此在本圖中已將其誇大，但本發明並不以此為限。

請參閱第4圖，係為本發明之細化裝置之第一實施例之第三示意圖。如圖所示，本發明主要是提出將微細孔薄膜22固定於氣槽21之出氣口上(氣閥轉接座)，使得加壓氣體鋼瓶注入氣槽21之氣體能透過微細孔薄膜22進入水中而產生多個微細氣泡。而微細孔薄膜22可利用具有一定彈性的材質所製成，例如塑膠或金屬，因此耐壓較高，連接加壓氣體鋼瓶不易損壞，使用壽命較長，且也可用於空氣幫浦，使用上更具彈性及多樣化。相反的，由於多孔陶瓷材質上缺乏彈性，故極容易破碎，且其耐壓約僅有30PSI，而加壓氣體鋼瓶之壓力則高達2000PSI，故只要使用上稍有不甚，多孔陶瓷即會破裂，也因為多孔陶瓷缺乏彈性，(故只能用於加壓氣體鋼瓶，無法使用於空氣幫浦)所以當使用不同的加壓源時(如空氣幫浦)需外接穩壓或降壓裝置，或需依不同的加壓源，改變不同配方的陶瓷組成來因應。相較之外，本發明使用上更為方便。

值得一提的是，習知技藝之細化裝置通常利用多孔陶瓷、透氣木及氣 泡石等等來在水中產生氣泡，而這些元件常使用陶瓷材質製成，由於陶瓷材質之孔洞之孔徑較大，故藻類容易著床於其上而產生阻塞，而砂土及排泄物也容易堆積於其中而阻塞，一但阻塞了清理上也極為困難，這對其使用壽命有很大的影響，通常使用數天至一星期後即無法繼續使用，需要更換新品，又容易因壓力過高而破裂，對養殖業者而言是很大的成本負擔。相反的，本發明之細化裝置使用微細孔薄膜，微小的孔徑及特殊的孔洞設計使藻類不易著床阻塞，也不易因為砂土及排泄物堆積而阻塞，不容易因壓力而破裂，因此使用壽命長及成本也較低。由上述可知，本發明實具進步性之專利要件。

請參閱第5圖，係為本發明之細化裝置之第一實施例之第四示意圖。如圖所示，當本發明之細化裝置2實際使用時，能在水中產生大量的微細氣泡，此微細氣泡由於體積較小，浮力小，在水中上升較慢，且與水接觸總面積較大，故極易容於水，通常未達到水面即能全面溶解完畢。相反的，如第1A圖所示，習知技藝之細化裝置1產生的大氣泡浮力大，故會快速升至水面，與水接觸總面積也較小，氣體的溶解率遠低於本發明之細化裝置2。

請參閱第6圖，係為本發明之細化裝置之第二實施例之示意圖。本發明之細化裝置2可以廣泛使用於各種不同的應用。例如，用於水族箱中培養水草、各種藻類(提升水中之二氧化碳含量)或魚蝦(提升水中之氧氣含量)，或用於養殖各類魚蝦貝類等等之養殖漁業(提升水中之氧氣含量)及養殖蔬菜或藻類之水耕農業(提升水中之二氧化碳含量)，也可以用於臭氧消毒。如圖所示，本發明之細化裝置2應用於水族箱中養殖魚類，設置多個細化裝置2於水槽25中，由於本發明之細化裝置2具備較高的效能，因此所需要的數量也比習知技藝之細化裝置少，成本也較低。

值得一提的是，習知技藝之多孔陶瓷很容易被藻類植物及水中汙染源 所阻塞，故需要將其工作面積加大，以減少阻塞的機會，一般而言，多孔陶瓷所需要的工作面積大約為Φ30~Φ50mm，單體體積大約為Φ45~Φ60*h：50~150mm，較大的體積會影響水族箱造景的配置，影響其美觀性。相反的，本發明之細化裝置由於是用薄膜式的設計，不易阻塞，故工作面積不必太大，在一實施例中，工作面積可為Φ6mm，單體體積可為Φ30mm*L30mm，並且可依需求來訂製調整，其體積可遠小於習知技藝之多孔陶瓷，因此，本發明之細化裝置使用於水族箱中可以隱藏於水草中，或直接埋入沙中，微細氣泡仍可以由砂中散佈出來，不會影響到水族箱之造景配置及美觀性，使細化裝置能具備更高的實用性。

儘管前述在說明本發明之細化裝置的過程中，亦已同時說明本發明之產生微細氣泡的方法的概念，但為求清楚起見，以下仍然列出本發明之產生微細氣泡的方法之流程。

請參閱第7圖，係為本發明之產生微細氣泡的方法之流程圖。

本發明之產生微細氣泡的方法可包含下列步驟：

在步驟S71中，提供一氣體供應器。

在步驟S72中，利用氣體供應器透過氣體輸送管將加壓氣體輸送至氣槽。

在步驟S73中，使加壓氣體透過氣槽之出氣口之一微細孔薄膜之複數個微細孔洞噴出，使水中產生大量微細氣泡。

本發明之產生微細氣泡的方法的詳細說明以及實施方式已經於前面敘述本發明之細化裝置時描述過，在此為了簡略說明便不再重覆敘述。

綜上所述，本發明之細化裝置使用微細孔薄膜，因此能於水中產生數量極多的微細氣泡，而微細氣泡極易於水，故較習知技藝之細化裝置更能有效提升水中之含氧量、含二氧化碳量或其它氣體含量，因此具有較高的 效能。而由於本發明之細化裝置效能較高，故供氣的高壓氣體鋼瓶或空氣幫浦電力上的耗費也能降低，能有效地減少使用者之成本。本發明之細化裝置之微細孔薄膜之孔徑極小，使藻類不易著床阻塞，也不易因為砂土及排泄物堆積而阻塞，使用上的壽命也較長。本發明之細化裝置產生之微細氣泡細小且均勻，因此很容易就能控制氣體於水中的濃度，使其不至於過高或過低，使用上較為穩定及安全。在者，本發明之細化裝置產生之微細氣泡較習知技藝之細化裝置小，且效率較高，氣體的耗費量來的較低，所需要設置之數量也較少，能夠節省大量的成本，且不但能用於高壓氣體鋼瓶，也可用於空氣幫浦，使用彈性更大。而又因本發明之細化裝置採用微細孔薄膜，薄膜式的設計使裝置的體積遠比習知技藝之多孔陶瓷小，因此不會影響水族箱或水槽之整體配置及美觀，使用上極具方便性。

可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

2‧‧‧本發明之細化裝置

21‧‧‧氣槽

22‧‧‧微細孔薄膜

23‧‧‧氣體供應器

24‧‧‧氣體輸送管

25‧‧‧水槽

Claims (13)

1. 一種細化裝置，係包含：一氣體供應器；一氣槽，係透過一氣體輸送管與該氣體供應器連結；以及一微細孔薄膜，係具備複數個微細孔洞，該微細孔薄膜係設置於該氣槽之一出氣口；其中，該氣體供應器透過該氣體輸送管將加壓氣體輸送至該氣槽，使加壓氣體透過該微細孔薄膜噴出，使水中產生大量微細氣泡。
2. 如申請專利範圍第1項所述之細化裝置，其中該些微細孔洞之孔徑係小於30μm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之細化裝置，其中各個該微細孔洞係呈上窄下寬之圓錐狀。
4. 如申請專利範圍第3項所述之細化裝置，其中該各個該微細孔洞靠近該氣槽之一側有較大之孔徑。
5. 如申請專利範圍第1項所述之細化裝置，其中該微細孔薄膜係為塑膠薄膜。
6. 如申請專利範圍第1項所述之細化裝置，其中該微細孔薄膜係為金屬薄膜。
7. 一種產生微細氣泡的方法，係用於一細化裝置，此方法包含下列步驟：提供一氣體供應器；利用該氣體供應器透過一氣體輸送管將加壓氣體輸送至一氣槽；以及使加壓氣體透過該氣槽出氣口之一微細孔薄膜之複數個微 細孔洞噴出，使水中產生大量微細氣泡。
8. 如申請專利範圍第7項所述之產生微細氣泡的方法，其中該些微細孔洞之孔徑係小於30μm。
9. 如申請專利範圍第7項所述之產生微細氣泡的方法，其中各個該微細孔洞係呈上窄下寬之圓錐狀。
10. 如申請專利範圍第9項所述之產生微細氣泡的方法，其中該各個該微細孔洞靠近該氣槽之一側有較大之孔徑。
11. 如申請專利範圍第7項所述之產生微細氣泡的方法，其中該微細孔薄膜係為塑膠薄膜。
12. 如申請專利範圍第7項所述之產生微細氣泡的方法，其中該微細孔薄膜係為金屬薄膜。
13. 一種細化裝置之氣閥轉接座，係包含：一氣槽，係透過一氣體輸送管與一氣體供應器連結；以及一微細孔薄膜，係具備複數個微細孔洞，該微細孔薄膜係設置於該氣槽之一出氣口；其中，該微細孔薄膜係如申請專利範圍第1項至第6項中之任一項之所述。