TWI583440B - A fine air bubble generating device and a cyclone flow forming body - Google Patents

A fine air bubble generating device and a cyclone flow forming body Download PDF

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TWI583440B
TWI583440B TW101150435A TW101150435A TWI583440B TW I583440 B TWI583440 B TW I583440B TW 101150435 A TW101150435 A TW 101150435A TW 101150435 A TW101150435 A TW 101150435A TW I583440 B TWI583440 B TW I583440B
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Shuichi Saga
Nobuyuki Asari
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    • B01F2025/913—Vortex flow, i.e. flow spiraling in a tangential direction and moving in an axial direction

Description

微細氣泡產生裝置及旋回流形成體
本發明係關於一種利用旋回流進行氣液混合，而在液體中產生微細氣泡之微細氣泡產生裝置。
在液體中產生微型氣泡等微細氣泡之方式，習知有氣液二態高速旋回方式。氣液二態高速旋回方式係沿著噴嘴內之圓筒面使液體高速旋回，而在噴嘴中心(沿著軸心)產生負壓。而後，藉由該負壓於噴嘴內導入氣體，而形成高速旋回之氣液二態旋回流。將該旋回流沿著軸心縮流，藉由從噴嘴出口開放，剪切氣液二態流體而產生微細氣泡(例如參照專利文獻1)。
專利文獻1之微細氣泡產生裝置，係將高壓液體通過螺旋狀液體導入路而引導至噴嘴內之氣液混合空間，藉此形成沿著氣液混合空間之圓筒內周面的螺旋狀高速旋回流。螺旋狀液體導入路係藉由使在外周設有螺旋狀葉片之圓柱狀的中央固體部嵌合於噴嘴本體之圓筒部而形成。
液體通過設於中央固體部上方之液體導入路而導向螺旋狀液體導入路。另外，因為氣體係通過連接於沿著中央固體部之中心軸所形成的通氣孔之管路而供給，所以管路配置於液體導入路內。雖然液體導入路與氣體導入路需要分離，不過，由於這是管路安裝等之問題，因此藉由使管路直進，將液體導入路概略彎曲成直角而達成。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開2008-114205號公報
但是，專利文獻1之構成，因為液體導入路概略彎曲成直角，所以在該部分產生壓力損失，不利於高壓供給液體。又，需要設置防止高壓液體洩漏至直進之管路穿越液體導入路之壁面的部分之密封構造，因而需要相關之加工及零件。再者，由於液體導入路彎曲時，無法通過液體導入路安裝中央固體部，因此，需要將噴嘴本體分離成嵌裝中央固體部之前端部與形成彎曲之液體導入路的基端部。
本發明之問題為提供一種可減低液體之壓力損失並且零件數量少的氣液二態高速旋回方式之微細氣泡產生裝置。
本發明之旋回通路形成體係裝設於微細氣泡產生裝置中，該微細氣泡產生裝置是將通過螺旋通路而加壓之液體供給至噴嘴內的氣液混合空間，而產生旋回流，使用藉由旋回流產生之負壓將氣體導入氣液混合空間，形成氣液二態旋回流，藉由從噴嘴噴出氣液二態旋回流，剪切氣液二態流體而產生微細氣泡，其特徵為具備：本體，其係具有圓筒部；外周部，其係具有與圓筒部同軸性之圓筒內周面；螺旋斜坡，其係形成於本體與外周部之間；厚壁部，其係在螺旋斜坡之起端部連絡圓筒部與外周部之間；第一氣體通路，其係沿著圓筒部之中心軸而形成；及第二氣體通路，其係通過厚壁部內，將第一氣體通路向外周部之外側連絡。
外周部宜具有圓筒狀之外周面，沿著外周面之周方向形成一對圓環狀突起部，第二氣體通路之開口部宜形成於一對圓環狀突起部之間。為了形成穩定之旋回流，宜設置複數個螺旋斜坡，從射出成形上之觀點而言，複數個螺旋斜坡之各個宜在中心軸方向不重疊。又，在外周部之圓筒內周面的螺旋斜坡之起端部豎起至軸方向，在對應於該起端部之位置，例如形成沿著圓筒軸而延伸之用於軟管定位的梁部。
本發明之微細氣泡產生裝置係裝設上述旋回流形成體，其特徵為：在嵌插旋回流形成體之旋回流形成體收容空間設置橫孔，旋回流形成體裝設時，橫孔向第二氣體通路連接。
旋回流形成體之外周部宜具有圓筒狀的外周面，沿著外周面之周方向形成一對圓環狀突起部，第二氣體通路之開口部宜形成於一對圓環狀突起部之間，橫孔配置於一對圓環狀突起部之間。藉此，可在環狀突起部之間形成氣體通路，任意設定旋回流形成體旋轉方向之位置與橫孔之位置。又，在被一對圓環狀突起部夾著而形成之環狀空間的外側，鄰接於圓環狀突起部分別配置O形環。
本發明可提供一種減低液體之壓力損失並且零件數量少的使用氣液二態高速旋回方式之微細氣泡產生裝置。
10‧‧‧微細氣泡產生裝置
11‧‧‧微細氣泡產生裝置本體
12‧‧‧孔
13‧‧‧橫孔
14‧‧‧孔
15‧‧‧噴嘴
16‧‧‧氣液混合空間
17‧‧‧液體供給部
18‧‧‧旋回流形成體
19‧‧‧旋回流形成體收容空間
20‧‧‧圓錐台形空間
21‧‧‧階部
22‧‧‧圓環狀空間
23‧‧‧流量調整機構
24‧‧‧氣體供給部
25、26‧‧‧O形環
27‧‧‧針型螺桿
180‧‧‧旋回流形成體本體
181‧‧‧外周部
182‧‧‧圓筒部
183‧‧‧台形部
184、185‧‧‧突起部
186、187‧‧‧螺旋斜坡
186A、187A‧‧‧起端部(上游側)
188‧‧‧第一氣體通路
189‧‧‧第二氣體通路
190、191‧‧‧梁
192‧‧‧倒角部
第一圖係本實施形態之微細氣泡產生裝置的部分剖面圖。
第二圖係本實施形態之旋回流形成體的側視圖。
第三圖係旋回流形成體之平面圖。
第四圖係沿著第三圖之IV-IV線的旋回流形成體之剖面圖。
第五圖係沿著第三圖之V-V線的旋回流形成體之部分剖面圖。
第六圖係沿著第三圖之VI-VI線的旋回流形成體之剖面圖。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態。第一圖係顯示本發明一種實施形態之微細氣泡產生裝置的構成之部分剖面圖。
微細氣泡產生裝置10之本體11中，例如設置沿著第一圖之X1軸縱向通過的孔12。孔12中例如設置沿著與X1軸正交之Y軸，向本體11之外部連通的橫孔13。又，在橫孔13中例如設置沿著與Y軸正交之X2軸，向本體11之外部連通的孔14。另外，本實施形態中，X1、X2軸係平行地配置，不過並非限定於此者，X1、X2軸亦可為扭轉之關係。
孔12之一方端部(第一圖左側)構成微細氣泡產生裝置10之噴嘴15的氣液混合空間16。氣液混合空間16例如構成圓筒空間，其前端開口部呈現先縮徑後再擴徑之形狀。在氣液混合空間16內，如後述沿著 其內周面噴出高壓液體，液體以高速旋回並朝向噴嘴前端。在氣液混合空間16之中心，藉由該高速旋回流產生沿著X1軸之負壓，藉由該負壓誘導之氣體供給至氣液混合空間16，而形成氣液二態旋回流。氣液二態旋回流從噴嘴15之前端噴出，此時剪切氣液二態流體而產生微細氣泡。
另外，在孔12之另一端(與噴嘴15相反側)設置液體供給部17。液體供給部17係將上述之液體從外部供給至孔12內的部分。本實施形態例如使用撓曲軟管(無圖示)供給液體，液體供給部17中例如採用推入接頭等軟管接頭。另外，液體亦可通過管路供給，接頭可依目的及使用條件使用先前習知之各種流體接頭。
孔12中，於噴嘴15與液體供給部17之間設置用於收容旋回流形成體18之例如圓筒形的旋回流形成體收容空間19。旋回流形成體收容空間19之內徑比氣液混合空間16之內徑大，兩空間藉由呈圓錐台形之圓錐台形空間20連接。
旋回流形成體18係用於將從液體供給部17供給之高壓液體沿著氣液混合空間16之內周噴出，並且將氣體導向氣液混合空間16之中心的部材，且具備配置於中央之本體180，及包圍其周圍之例如概略圓筒形的外周部181。本體180由圓筒部182與同軸性伸出之切頭圓錐台形狀的台形部183構成。亦即，當旋回流形成體18配置於旋回流形成體收容空間19時，台形部183伸出至圓錐台形空間20內，而在台形部183之外周面與圓錐台形空間20的內周面之間形成間隙。
旋回流形成體收容空間19之內徑比圓錐台形空間20之台形底面的內徑大，在兩空間19、20之連接部形成階部21。亦即，組合時，將旋回流形成體18從液體供給部17側嵌插於孔12內時，當旋回流形成體18到達適當位置時，外周部181之前端抵接於階部21，管制旋回流形成體18向X1軸方向移動。其後，在液體供給部17中安裝流體接頭時，在外周部181之另一端抵接流體接頭之零件(例如墊環(Back ring))。亦即，旋回流形成體18夾在階部21與液體供給部17之間，固定其X1軸方向之位置。
在外周部181之外周面設置一對沿著周方向延伸之突起部184、185。突起部184、185之外徑設定為與旋回流形成體收容空間19之 內徑概等。亦即，在外周部181與旋回流形成體收容空間19的內周面之間形成藉由突起184、185夾著的圓環狀之空間22。又，在突起184、185之外側(圓環狀空間22之外側)，與各個突起密接而配置O形環25、26，以維持圓環狀空間22之氣密性。另外，為了防止O形環25、26之位置偏差，亦可將配置O形環之位置的外周面形成溝狀。
橫孔13形成於與該圓環狀空間22對應之位置，圓環狀空間22與橫孔13一起構成氣體通路。在橫孔13中，為了控制供給之氣體流量，例如設置使用針型螺桿27等之流量調整機構23。又，本實施形態在沿著X2軸之孔14中設置氣體供給部24。氣體供給部24中例如設置推入接頭等流體接頭，連接撓曲軟管(無圖示)而將氣體供給至微細氣泡產生裝置10。亦即，可通過孔14、橫孔13而供給氣體至圓環狀空間22，且藉由調整針型螺桿之位置控制流路面積，調整氣體流量。
在旋回流形成體18中，如後面詳述，設置從突起184、185間之外周面連通至台形部183之頂面中央部的氣體通路。亦即，氣液混合空間16通過設於台形部183之頂面中央的氣體通路，向圓環狀空間22連通，圓環狀空間22經由橫孔13、孔14向氣體供給部24連通。
其次，參照第二圖至第五圖，說明本實施形態之旋回流形成體18的更詳細構造。第二圖係旋回流形成體18之側視圖，第三圖係從第二圖之III方向的平面圖。又，第四圖係沿著第三圖之IV-IV線的剖面圖，第五圖、第六圖係從第四圖之V方向、VI方向的本體180之箭視圖。另外，第五圖、第六圖中以剖面圖顯示外周部181。
如第三圖至第六圖所示，在旋回流形成體18之圓筒部182與外周部181之間設置複數個螺旋斜坡，圓筒部182與外周部181藉由螺旋斜坡而連絡。本實施形態係設置一對螺旋斜坡186、187，螺旋斜坡186、187例如以5°~45°之傾斜角包含各個圓筒部182之周圍概略180°而設置。從液體供給部17供給之高壓液體通過外周部181之內側到達該螺旋斜坡186、187，並沿著螺旋斜坡186、187向圓錐台形空間20噴出。另外，螺旋斜坡186、187之起端部(上游側)186A、187A豎起至概略軸方向。
本實施形態係利用複數個螺旋斜坡中之至少1個起端部，將 氣體通路從本體180向外周部181側連通。例如，本實施形態將起端部186A形成厚壁部，並在其內部形成氣體通路。如第三圖至第五圖所示，氣體通路例如由沿著旋回流形成體18之本體180(圓筒部182、台形部183)的中心軸之第一氣體通路188；及通過厚壁部(起端部186A)內，將第一氣體通路188連通至外周部181之外周面的第二氣體通路189而構成。
又，在外周部181之內周面形成分別從起端部186A、187A沿著圓筒軸方向而延伸的梁190、191。梁190、191沿著外周部181之內周面伸出至指定高度，其前端抵接於裝設於液體供給部17之撓曲軟管(無圖示)的前端，進行軟管之定位。又，如第三圖所示，亦可在外周部181之外周面的一部分設置倒角部(192)，將旋回流形成體18向旋回流形成體收容空間19裝設時，用於旋轉方向之定位。
如以上所述，採用本實施形態時，由於可將高壓液體從液體供給部筆直地向旋回流形成體供給，因此可減低液體之壓力損失。又，藉由從設於旋回流形成體收容空間之橫孔供給氣體，因為可將氣體供給路與液體供給路在旋回流形成體之位置分歧，所以其構成極為簡化，且可大幅減低零件數量。
又，向微細氣泡產生裝置內安裝旋回流形成體時，由於可從液體供給部側嵌插旋回流形成體，因此無須如先前噴嘴前端作為個別體，而從噴嘴側裝設旋回流形成體，可更簡化構造。
再者，因為本實施形態係在旋回流形成體之外周部設置一對圓環狀之突起部，將旋回流形成體之氣體通路(第二氣體通路)的開口部設於此等突起部之間，並且沿著兩突起部配置O形環，藉由與旋回流形成體收容空間之內周面壓接，維持形成於突起部之間的空間之氣密性，所以可以極簡化之構成維持氣密性。又，由於藉此從氣體供給部延續之橫孔只須設置在對應於突起部之間所形成的圓環狀空間內的位置即可，因此擴大加工時的容許誤差，安裝時旋回流形成體之旋轉方向的定位亦容易。
另外，本實施形態之螺旋斜坡為一對，斜坡範圍概略180°(實際上厚壁部及梁的部分窄)，由於這是為了使螺旋斜坡在軸方向不重疊，因此，當螺旋斜坡數量為n時，螺旋斜坡之範圍只須比360°/n窄即 可。
又，本實施形態中，係藉由射出成形而一體地形成旋回流形成體之本體(圓筒部、台形部)、螺旋斜坡、厚壁部、梁、外周部、突起部、第一氣體通路、第二氣體通路。
10‧‧‧微細氣泡產生裝置
11‧‧‧微細氣泡產生裝置本體
12‧‧‧孔
13‧‧‧橫孔
14‧‧‧孔
15‧‧‧噴嘴
16‧‧‧氣液混合空間
17‧‧‧液體供給部
18‧‧‧旋回流形成體
19‧‧‧旋回流形成體收容空間
20‧‧‧圓錐台形空間
21‧‧‧階部
22‧‧‧圓環狀空間
23‧‧‧流量調整機構
24‧‧‧氣體供給部
25、26‧‧‧O形環
27‧‧‧針型螺桿
180‧‧‧旋回流形成體本體
181‧‧‧外周部
182‧‧‧圓筒部
183‧‧‧台形部
184、185‧‧‧突起部
186、187‧‧‧螺旋斜坡

Claims (7)

  1. 一種旋回流形成體，係嵌裝在設於微細氣泡產生裝置之收容空間中，以形成螺旋通路，該微細氣泡產生裝置是將通過前述螺旋通路而加壓之液體供給至噴嘴內的氣液混合空間，而產生旋回流，使用藉由前述旋回流產生之負壓將氣體導入前述氣液混合空間，形成氣液二態旋回流，藉由從前述噴嘴噴出前述氣液二態旋回流，剪切氣液二態流體而產生微細氣泡，其特徵為具備：本體，其係具有圓筒部；外周部，其係具有與圓筒部同軸性之圓筒內周面；螺旋斜坡，其係形成於前述本體與前述外周部之間；厚壁部，其係在前述螺旋斜坡之起端部，連通於前述圓筒部與前述外周部之間；第一氣體通路，其係沿著前述圓筒部之中心軸而形成；及第二氣體通路，其係通過前述厚壁部內，將前述第一氣體通路連通至前述外周部之外側。
  2. 如申請專利範圍第1項之旋回流形成體，其中前述外周部具有圓筒狀之外周面，沿著前述外周面之周方向形成一對圓環狀突起部，前述第二氣體通路之開口部形成於前述一對圓環狀突起部之間。
  3. 如申請專利範圍第1項之旋回流形成體，其中設置複數個螺旋斜坡，前述複數個螺旋斜坡之各個在前述中心軸方向不重疊。
  4. 如申請專利範圍第1項之旋回流形成體，其中在前述外周部之圓筒內周面的前述螺旋斜坡之起端部豎起至軸方向，在對應於前述起端部之位置，形成沿著圓筒軸而延伸之用於軟管定位的梁部。
  5. 一種微細氣泡產生裝置，係裝設申請專利範圍第1項之旋回流形成體，其特徵為：在嵌插前述旋回流形成體之旋回流形成體收容空間設置橫孔，前述旋回流形成體裝設時，前述橫孔向前述第二氣體通路連接。
  6. 如申請專利範圍第5項之微細氣泡產生裝置，其中旋回流形成體之前述外周部具有圓筒狀的外周面，沿著前述外周面之周方向形成一對圓環狀突起部，前述第二氣體通路之開口部形成於前述一對圓環狀突起部之間，前述橫孔配置於前述一對圓環狀突起部之間。
  7. 如申請專利範圍第6項之微細氣泡產生裝置，其中在被前述一對圓環狀突起部夾著而形成之環狀空間的外側，鄰接於前述圓環狀突起部分別配置O形環。
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