TW201906665A - 氣泡產生裝置 - Google Patents

Abstract

提供一種能以簡單構造產生微細氣泡產生氣泡的氣泡產生裝置。產生直徑100μm以下氣泡的氣泡產生裝置(1)具備：第一噴嘴(16A)；及第一氣泡產生器(10)，其具備隔著間隔維持部(30)配置成與第一噴嘴(16A)重疊且可與該第一噴嘴(16A)分離的第二噴嘴(18A)。其中，該第一噴嘴(16A)具有板狀的第一本體(26)，以及設置於該第一本體(26)的一側表面上的複數個第一突起(28)，該第一本體(26)上形成有複數個貫穿厚度方向的第一噴嘴孔(32)，該第一突起(28)為自基部端往前端為漸細形狀，該第二噴嘴(18A)具有板狀的第二本體(34)，且該第二本體(34)上形成有貫穿厚度方向的第二噴嘴孔(40)，該第一突起(28)以該第一突起(28)的側面與該第二噴嘴孔(40)邊緣之間設有第一空隙(44)之狀態插入該第二噴嘴孔(40)。

Description

氣泡產生裝置

本發明係關於一種氣泡產生裝置，更特別的是關於一種產生直徑100μm以下的微細氣泡的氣泡產生裝置。

直徑100μm的微細之氣泡被稱作「微細氣泡(fine bubble)」。含有微細氣泡的液體，被指出具有各種功效，例如：用於冷卻水可得到高度冷卻效果；用於切割油、研磨油可得到提升刀片或鑽頭等的耐磨耗性效果。此外，亦可利用於水質淨化等水產養殖領域。

作為如上述的產生氣泡之氣泡產生裝置，已揭露的氣泡產生裝置具備減壓部，該減壓部係將兩片開孔板疊合，使其中一個開孔板旋轉，藉此使有效開口率變化(例如專利文獻1)。另外一個已揭露的噴吐管結構體具備軸體，該軸體於表面上形成有多個菱形凸部(例如專利文獻2)。

[先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1] 日本專利實開昭62-202828公報 [專利文獻2] 日本特開2004-33962號公報

[發明欲解決問題] 該專利文獻1當中，雖然可以變更圓周方向空隙的尺寸，卻無法變更半徑方向的尺寸。因此，為使流體的流速達到高速而使圓周方向的空隙變小時，有效開口面積小到極端程度，因而導致流量大幅降低之問題。於該專利文獻2當中，由於軸體的形狀複雜，因此存有難以製作的問題。

本發明之目的在於：以簡單的結構來提供產生細微氣泡的氣泡產生裝置。

[解決問題手段] 本發明之氣泡產生裝置係為產生直徑100μm以下氣泡的氣泡產生裝置，其具備：第一噴嘴；及第一氣泡產生器，其具備隔著間隔維持部配置成與第一噴嘴重疊且可與該第一噴嘴分離的第二噴嘴。其中，該第一噴嘴具有板狀的第一本體，以及設置於該第一本體的一側表面上的複數個第一突起；該第一本體上形成有複數個貫穿厚度方向的第一噴嘴孔；該第一突起為自基部端往前端為漸細形狀；該第二噴嘴具有板狀的第二本體，且該第二本體上形成有貫穿厚度方向的第二噴嘴孔；且該第一突起以該第一突起的側面與該第二噴嘴孔邊緣之間設有第一空隙之狀態插入該第二噴嘴孔。

[發明功效] 根據本發明，由於第一噴嘴與第二噴嘴係形成為可分離方式而重疊，因此相較於習知的氣泡產生裝置，能夠以簡單的構造來產生微細的氣泡。

以下參考圖面針對本發明的實施型態進行詳細說明。

(整體構成) 圖1所示的氣泡產生裝置1具備第一氣泡產生器10與第二氣泡產生器11。第一氣泡產生器10的一端隔著套管15連接至一次配管13的一端，另一端隔著套管15連接至二次配管17的一端。二次配管17的另一端連接至第二氣泡產生器11的一端。第二氣泡產生氣11的另一端連接至噴吐配管19的一端。氣泡產生裝置1將由一次配管13所供給的液體，經由第一氣泡產生器10、二次配管17、二次氣泡產生器11，然後由噴吐配管19的另一端噴吐出。

圖2所示的第一氣泡產生器10具備噴嘴組裝體12及產生器本體14。噴嘴組裝體12具有複數個第一噴嘴16A與第二噴嘴18A。形成噴嘴組裝體12的材料可使用硬質的樹脂或金屬。於本圖中，噴嘴組裝體12當中各10個的第一噴嘴16A及第二噴嘴18A以交互重疊的狀態裝填至產生器本體14內。

產生器本體14係為金屬製或是樹脂製的筒狀部件，於一端的入口處設置一次接頭20，另一端的出口處設置二次接頭22。當不特別區分一次接頭20與二次接頭22時，僅以接頭稱之。接頭設有固定套管15的內螺紋；以及將噴嘴組裝體12於軸方向上固定的擋件24。擋件24具有筒狀部21；以及形成於筒狀部21一端上的凸緣部23。擋件24當中，筒狀部21插入接頭，凸緣部23接觸接頭的前端。

如圖3A、3B所示，第一噴嘴16A具有：板狀(於本實施型態中為圓盤狀)的第一本體26；設於該第一本體26的一側表面的複數個的第一突起28；以及間隔維持部30。第一本體26上形成有複數個貫穿厚度方向的第一噴嘴孔32。於本圖中，第一噴嘴孔32係於第一本體26的表面上，配置於垂直相交的縱、橫直線上。第一噴嘴孔32的開口為四角形，由第一本體26的另一側表面往一側表面逐漸擴張。第一突起28係配置於相鄰的第一噴嘴孔32之間。第一突起28係由基部端往前端為漸細形狀。於本圖當中，第一突起28為四角錐台形狀。間隔維持部30為由第一本體26的一側表面突出的柱狀部件。

間隔維持部30係配置於第一本體26的外緣，且配置為於兩側上各具一個(合計兩個)間隔維持部30，並將第一本體26的中心夾在兩者中間。第一本體26的另一側表面上設置有定位孔27。定位孔27係為形成於與間隔維持部30相同厚度方向上的具有底部的孔。

如圖4A、4B所示，第二噴嘴18A具有：板狀(本實施型態當中)的第二本體34；設置於該第二本體34的一側表面的複數個第二突起36，以及間隔維持部38。第二本體34上形成有複數個貫穿厚度方向的第二噴嘴孔40。於本圖當中，第二噴嘴孔40係於第二本體34的表面上配置於垂直相交的縱、橫直線上。第二噴嘴18A的開口為四角形，由一次側往二次側表面逐漸擴張。第二突起36配置於相鄰的第二噴嘴孔40之間。第二突起36係由基部端往前端為漸細形狀。於本圖當中，第二突起36為四角錐台形狀。間隔維持部38為由第二本體34的一側表面突出的柱狀部件。

間隔維持部38係配置於第二本體34的外緣，且配置為於兩側上各具一個(合計兩個)間隔維持部38，並將第二本體34的中心夾在兩者中間。第二本體24的另一側表面上設置有定位孔29。定位孔29係為形成於與間隔維持部38具有相同厚度方向上的具有底部的孔。

於本實施型態當中，第一噴嘴孔32及第二噴嘴孔40；第一突起28與第二突起36的尺寸皆為相同。第二噴嘴孔40及第二突起36的位置，與第一噴嘴孔32及第一突起28的位置為相反。也就是說，第二突起36設置在對應第一噴嘴孔32的位置上；第二噴嘴孔40設置在對應第一突起28的位置上。

如圖5所示，第二噴嘴18A配置在相對於第一噴嘴16A的二次側，第一噴嘴16A的間隔維持部30係插入至第二本體34的定位孔29中，使得第二噴嘴18A與第一噴嘴16A重疊。第一突起28係以其側面與第二噴嘴孔40的邊緣之間設有空隙的狀態下插入第二噴嘴孔40。第一突起28將第二噴嘴孔40的中央部分塞住，藉此使得於第一突起28的周圍形成同樣的第一空隙44。藉著第一空隙44，使得第一噴嘴16A與第二噴嘴18A之間形成環狀的流路。

於該第二噴嘴18A的二次側上，間隔維持部38入至第一本體26的定位孔27，使得第二噴嘴18A與另一個第一噴嘴16A重疊。第二突起36係以其側面與第一噴嘴孔32的邊緣之間設有第一空隙44的狀態下插入第一噴嘴孔32。第二突起36將第一噴嘴孔32的中央部分塞住，藉此使得於第二突起36的周圍形成同樣的第一空隙44。藉著第一空隙44，使得第二噴嘴18A與第一噴嘴16A之間形成環狀的流路。

如上述般將第一噴嘴16A與第二噴嘴18A交替各重疊10個，藉此，獲得具有第一空隙44的噴嘴組裝體12(圖2)。

第二氣泡產生器11如圖6A-D所示，具有：一次接頭31；限流體33；減壓體35；二次接頭37。第二氣泡產生器11為金屬製或是樹脂製，具有長方體形的外型形狀。一次接頭31具有：公部39，其突出自一側表面；流路41，其貫穿中央；以及埋頭穴43，其設置於四個角落以圍繞流路41。一次接頭31的另一側表面透過密封件連接至限流體33的一側表面。

限流體33如圖7所示般，具有複數個(於本圖當中為4個)限流部45。限流部45具有從限流體33的一次側往二次側漸細的漏斗狀空間。從一次側流入至限流部45的液體，通過限流部45的前端的管嘴49而流出至二次側。限流體33於對應埋頭穴43的四個角落上具有貫穿孔47。

限流體33的另一側表面透過O形環而連接至減壓體35的一側表面(圖6B)。減壓體35具有對應該管嘴49的四個混和部55。混合部55的二次側為分別地連接至減壓流路51。混合部55具有與管嘴49大致相同的內徑。各個混和部55連接至導入部53。

導入部53的一端連接至混和部55，另一端具有透過減壓體35的側面開口至外部的孔。於導入部53設置有接頭25(如圖1所示)。接頭25連接至未圖示出的設有閥件的配管。該閥件調節從導入部53供給至混合部55的氣體流量。該氣體例如可為空氣、氧氣等。

減壓流路51由減壓體35的一次側往二次側逐漸地擴大內徑。減壓體35於對應埋頭穴的四角落上具有形成了內螺紋的緊固孔57。

減壓體35的另一側表面上，透過密封件連接至二次接頭37的一側表面。二次接頭37具有貫穿中央的流路59。流路59具有螺入噴吐配管19的內螺紋。二次接頭37於對應緊固孔57的四個角落具有埋頭穴61。

一次接頭31、限流體33、減壓體35以依序排成一列的狀態，藉著使螺絲從一次接頭31側螺入減壓體35的緊固孔57中而一體化。二次接頭37係使螺絲由二次接頭37側螺入減壓體35的緊固孔57中，而與減壓體35一體化。如上述般，藉著使一次接頭31、限流體33、減壓體35、二次接頭37作一體化而得到第二氣泡產生器11。

(作用及效果) 針對如上述般構成的氣泡產生裝置1的作用與效果進行說明。由未圖示出的泵，透過連接至一次接頭20的一次配管13，將液體供給至第一氣泡產生器10。液體並不特別限定，可使用水或是冷卻液等。亦可使用事先混和氧氣等氣體的液體。液體從一次接頭20流入至產生器本體14內。抵達了噴嘴組裝體12上游側的液體通過第一噴嘴孔32而抵達第二噴嘴18A。抵達了第二噴嘴18A的液體的一部分，通過第二噴嘴孔40與第一突起28之間所形成的第一空隙44而流動至下游。

通過第一空隙44時，液體的流速為高速而產生亂流。通過了第一空隙44之後，流體的壓力立即急遽降低。當流體的壓力下降，溶解於液體的氣體變成氣泡而析出於液體中。接著，抵達了下游側的第一噴嘴16A的液體，通過形成於第一噴嘴孔32與第二突起36之間的第一空隙44，並流動至下游。當通過該第一空隙44時，液體更加地產生亂流，於通過之後立刻使得液體壓力降低，且溶解於液體中的氣體變成氣泡而析出於液體中。

供給至第一氣泡產生氣10的液體，於噴嘴組裝體中往下游側流動的期間中，由於多次地通過第一空隙44，因而產生多重的亂流，進而產生無數的直徑100μm以下的微細氣泡。含有微細氣泡的液體從第一氣泡產生器10的二次接頭22噴吐出。

本實施型態中的噴嘴組裝體12當中，第一噴嘴16A與第二噴嘴18A係以可分離方式而重疊形成，因此相較於習知的於軸部表面具有多個菱形凸部的氣泡產生器，可用簡單的構造來獲得微細氣泡。由於第一噴嘴16A與第二噴嘴18A為可分離，因此可分解清洗、更換破損部分，容易地進行維護。

由於第一氣泡產生器10具備複數個第一噴嘴16A與第二噴嘴18A重疊而成的噴嘴組裝體，並使液體多次地通過第一空隙44，因而可噴吐出高密度含有微細氣泡的液體。由於第一噴嘴孔32及第二噴嘴孔40由一次側往二次側緩緩擴張，因此可抑制通過的液體之壓力損失。

噴嘴組裝體12藉著將形成於第一突起28與第二突起36的周圍之環狀流路的第一空隙44的尺寸減小，以使流體的流速成為高速，因而可更有效率地產生亂流及氣泡。並且可以在不改變流路的周長方向長度情況下只減小第一空隙44，因此可抑制有效開口面積降低以及流量降低。

第一突起28及第二突起36為漸細形狀，因此可藉著變更間隔維持部30、38的高度，以變更第一空隙44的尺寸。可藉著於第一氣泡產生器10中使第一空隙44的尺寸變得更小，以產生直徑1μm以下的超微細氣泡(ultra-fine bubble)。

由第一氣泡產生器噴吐出的液體，經由二次配管17而供給至第二氣泡產生器11。該液體在通過流路41、限流部45而抵達噴嘴49的期間壓力上升。從噴嘴49流出的液體，於混合部55中與從導入部53導入的氣體混合。混合了氣體的流體，於減壓流路51當中，由於急遽地壓力下降，使得流體於上升的狀態從第二氣泡產生器11噴吐出。於液體流速上升過程中導入至液體中的氣體，成為微氣泡(micro-bubble)。如上述般，第二氣泡產生器11可產生直徑100μm程度的微氣泡。

本實施型態中的氣泡產生裝置1具備第一氣泡產生器10與第二氣泡產生器11，藉此可產生包含直徑1μm以下的超微細氣泡及直徑100μm程度的微氣泡的液體。

第二氣泡產生器11具備四個限流部45，藉此可抑制流量降低。因此氣泡產生裝置1可獲得包含超微細氣泡及微氣泡的所需流量之液體。也就是說，氣泡產生裝置1相較於習知的抽氣器(aspirator)，具有較大的噴吐量，因此，當使用於加工機械時，可有效率地清除切割或研磨加工時的切屑。

本實施型態中，由氣泡產生裝置1噴吐出的包含氣泡的液體，可得到因界面活性作用或衝擊壓力作用而產生的清洗效果、觸媒效果、殺菌・消毒效果、脫臭效果、微粒子吸附效果、生物活性效果、降低摩擦力效果等。氣泡產生器可適用於清洗領域、食品領域、化妝品領域、養殖漁業領域、農業領域、醫療・藥品領域、水處理領域等。

(變形例) 本發明並不限定於上述實施型態，可在本發明主旨範圍內進行適當變更。

於前述實施型態中，說明了環狀的流路係以同樣的第一空隙44形成的情形。然而本發明並不限於此，流路的一部份亦可具有大於第一空隙44的第二空隙。

例如，圖8所示的第一噴嘴16B除了第一突起28之外還具有第三突起46。第三突起46於周長方向的一部分上形成有缺口部48。同樣地，第二噴嘴18B除了第二突起36之外，還具有第四突起50。第四突起50於周長方向的一部分上形成有缺口部52。缺口部48、52係使第三突起46及第四突起50的圓錐側面形成為鉛直的缺口。形成於缺口48與第二噴嘴40之間的第二空隙54大於第一空隙44。形成於缺口52及第一噴嘴孔32之間的第二空隙54大於第一空隙44。

通過第二空隙54的液體，由於其流速比通過第一空隙44的液體慢，因此所產生的氣泡也較大。如此，除了第一空隙44之外還具有第二空隙54，使得第一氣泡產生器可同時地產生直徑不同的氣泡。

於上述實施型態情形中以第一突起28與第二突起36為四角錐台形狀的情形下說明，但本發明並不限於此，其亦可為四角錐、圓錐、三角錐、圓錐台、三角錐台等。第一噴嘴孔32與第二噴嘴孔40的平面形狀並不限於四角形，以配合第一突起28及第二突起36的平面形狀之形狀為佳，例如可為圓形、三角形、多角形。

於上述實施型態當中，以間隔維持部30、38係設於第一本體26及第二本體34的一側表面的情形來進行說明，但本發明並不限於此。例如，亦可於第一本體及第二本體的另一側表面上設置間隔維持部。於此情形下，於第一本體及第二本體的一側表面設置定位孔。可將間隔維持部插入該定位孔，以可分離方式重疊配置第一噴嘴與第二噴嘴。

前文中說明第二氣泡產生器11具有一次接頭31、限流體33、減壓體35、二次接頭37的情況，然而：一次接頭31與限流體33；減壓體35與二次接頭37；或限流體33與減壓體35亦可為一體。前文說明第二氣泡產生器11的限流體33具有四個限流部45的情況，然而本發明並不限於此，其亦可為2個、3個、或5個以上。

1‧‧‧氣泡產生裝置

10‧‧‧第一氣泡產生器

11‧‧‧第二氣泡產生器

12‧‧‧噴嘴組裝體

13‧‧‧一次配管

14‧‧‧產生器本體

15‧‧‧套管

16A、16B‧‧‧第一噴嘴

17‧‧‧二次配管

18A‧‧‧第二噴嘴

19‧‧‧配管

20‧‧‧一次接頭

21‧‧‧筒狀部

22‧‧‧二次接頭

23‧‧‧凸緣部

24‧‧‧擋件

25‧‧‧接頭

26‧‧‧第一本體

27‧‧‧定位孔

28‧‧‧第一突起

29‧‧‧定位孔

30‧‧‧間隔維持部

31‧‧‧一次接頭

32‧‧‧第一噴嘴孔

33‧‧‧限流體

34‧‧‧第二本體

35‧‧‧減壓體

36‧‧‧第二突起

37‧‧‧二次接頭

38‧‧‧間隔維持部

39‧‧‧公部

40‧‧‧第二噴嘴孔

41‧‧‧流路

43‧‧‧埋頭穴

44‧‧‧第一空隙

45‧‧‧限流部

46‧‧‧第三突起

47‧‧‧貫穿孔

48‧‧‧缺口部

49‧‧‧噴嘴

50‧‧‧第四突起

51‧‧‧減壓流路

52‧‧‧缺口部

53‧‧‧導入部

54‧‧‧第二空隙

57‧‧‧緊固孔

59‧‧‧流路

61‧‧‧埋頭穴

A-A‧‧‧剖面線

［圖1］係為表示出氣泡產生裝置的示意圖。 ［圖2］係為表示本實施型態中第一氣泡產生器的縱向剖面圖。 ［圖3］係為表示第一噴嘴的示意圖，其中圖3A為縱向剖面圖，圖3B為俯視平面圖。 ［圖4］係為表示第二噴嘴的示意圖，其中圖4A為縱向剖面圖，圖4B為俯視平面圖。 ［圖5］係為噴嘴組裝體的部分擴大剖面圖。 ［圖6］係為表示本實施型態中第二氣泡產生器的示意圖，圖6A為正面圖；圖6B為圖6A當中A-A剖面圖；圖6C為左側面圖；圖6D為右側面圖。 ［圖7］係為表示限流體之斜視圖。 ［圖8］係為變形例中噴嘴組裝體的部分擴大剖面圖。

Claims (6)

1. 一種產生直徑100μm以下氣泡的氣泡產生裝置，其具備： 第一噴嘴；及 第一氣泡產生器，具備隔著間隔維持部配置成與該第一噴嘴重疊且可與該第一噴嘴分離的第二噴嘴， 其中，該第一噴嘴具有板狀的第一本體，以及設置於該第一本體的一側表面上的複數個第一突起； 該第一本體上形成有複數個貫穿厚度方向的第一噴嘴孔； 該第一突起為自基部端往前端為漸細形狀； 該第二噴嘴具有板狀的第二本體，且該第二本體上形成有貫穿厚度方向的第二噴嘴孔；且 該第一突起以該第一突起的側面與該第二噴嘴孔邊緣之間設有第一空隙之狀態插入該第二噴嘴孔。
2. 如請求項1所述之氣泡產生裝置，其中，該第一噴嘴具有第三突起，該第三突起於側面上形成有缺口部， 該第三突起與該第一噴嘴孔之間具有大於該第一空隙的第二空隙。
3. 如請求項1所述之氣泡產生裝置，其中，該第一噴嘴於一側表面上具有該間隔維持部， 該第二噴嘴具有供該間隔維持部插入的定位孔。
4. 如請求項1-3中任一項所述之氣泡產生裝置，其中，該第二噴嘴具有設置於該第二本體的一側表面的複數個第二突起； 該第二突起在該第二突起的側面與另一個第一噴嘴的第一噴嘴孔之邊緣之間設有空隙的狀態下插入該第一噴嘴孔；且 該第一噴嘴與該第二噴嘴為交互地複數個重疊配置。
5. 如請求項1-3中任一項所述之氣泡產生裝置，其中， 該第一氣泡產生器的二次側上具備第二氣泡產生器，該第二氣泡產生器具有依序連接的限流體與減壓體， 該限流體具有複數個自一次側往二次側為漸細形狀的漏斗狀的限流部。
6. 如請求項5所述之氣泡產生裝置，其中，該減壓體具有連接至該限流部的混合部， 該混合部與導入氣體的導入部連接。