WO2022190571A1 - 気泡発生装置、および気泡発生システム - Google Patents

気泡発生装置、および気泡発生システム Download PDF

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bubble generator
tubular body
air bubble
piezoelectric element
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克己 藤本
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株式会社村田製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms

Definitions

  • the present disclosure relates to an air bubble generator and an air bubble generation system.
  • the bubble generator described in Patent Document 1 uses a piezoelectric element to generate fine bubbles.
  • the vertical vibration at the central portion of the vibration plate that vibrates in bending is used to tear off the bubbles generated in the pores formed in the vibration plate by vibration to make them finer.
  • An example of an application for an air bubble generator is an in-vehicle application that generates air bubbles in light oil to improve the combustion of a diesel engine.
  • an in-vehicle application high reliability is required, and measures must be taken to prevent the liquid (light oil) in the liquid tank from leaking from the connection between the liquid tank and the bubble generator.
  • an object of the present disclosure is to provide an air bubble generator and an air bubble generation system in which the liquid in the liquid tank is less likely to leak from the connecting portion between the liquid tank and the air bubble generator.
  • An air bubble generator is an air bubble generator that is attached to a liquid tank and generates fine air bubbles in the liquid in the liquid tank.
  • a diaphragm provided at a position where the other surface is in contact with the gas, a first tubular body supporting one end of the diaphragm, and a plate-shaped body supporting the other end of the first tubular body a second tubular body supporting one end of the spring part at a position outside the position supporting the first tubular body; supporting the other end of the second tubular body; a plate-shaped flange extending outward from the position of the second tubular body; a third tubular body supporting one end of the flange at a position outside the position supporting the second tubular body; a weight provided at the other end of the cylindrical body; and a piezoelectric element provided on a surface of the spring supported by the second cylindrical body and vibrating the spring.
  • the portion is provided at a position where the amount of displacement of the side surface of the second cylindrical body is within a predetermined range
  • a bubble generation system includes the above-described bubble generation device and a liquid tank.
  • the third cylindrical body and the weight are provided in the air bubble generator.
  • the liquid in the liquid tank can be prevented from leaking from the connecting portion with the air bubble generator.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an air bubble generation system in which an air bubble generator according to an embodiment is used;
  • FIG. 1 is a perspective view of an air bubble generator according to an embodiment;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an air bubble generator according to an embodiment;
  • FIG. 1 is a half cross-sectional view of a bubble generator according to this embodiment;
  • FIG. It is a half cross-sectional view of a type of air bubble generator in which the position of the weight provided at the other end of the third cylindrical body is different.
  • 4 is a graph showing the amount of displacement in the Z direction of the target side surface of type A among the air bubble generators according to the present embodiment.
  • 5 is a graph showing the amount of displacement in the X direction of the target side surface of type A among the air bubble generators according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an air bubble generation system 100 in which an air bubble generator 1 according to this embodiment is used.
  • the air bubble generator 1 shown in FIG. 1 is provided at the bottom of a liquid tank 10 that stores liquid such as water, gasoline, light oil, etc., and is used as an air bubble generation system 100 that generates fine air bubbles 200 in the liquid in the liquid tank 10. Used.
  • the air bubble generating system 100 can be applied to various systems such as a water purification device, a wastewater treatment device, a fish tank, and a fuel injection device.
  • the liquid introduced into the liquid tank 10 differs depending on the system to which it is applied. In the case of a water purification device, it is water, but in the case of a fuel injection device, it is liquid fuel. Further, the liquid tank 10 may be a tube into which the liquid is introduced and the liquid always flows through the tube.
  • the air bubble generator 1 includes a diaphragm 2, a cylindrical body 3, and a piezoelectric element 4.
  • the bubble generating device 1 is provided in a hole formed in a part of the bottom of the liquid tank 10, and vibrates the vibration plate 2 protruding from the hole toward the liquid side by a piezoelectric element 4, thereby forming a plurality of bubbles formed on the vibration plate 2. Fine bubbles 200 are generated from the pores (openings) of the film.
  • the diaphragm 2 is made of, for example, a resin plate, a metal plate, a Si or SOI (Silicon On Insulator) substrate, a porous ceramic plate, a glass plate, or the like.
  • the vibration plate 2 When the vibration plate 2 is made of a glass plate, it may be made of a glass plate that transmits ultraviolet light and deep ultraviolet light with wavelengths of 200 nm to 380 nm, for example.
  • a light source that emits ultraviolet light is provided from the other side of the diaphragm 2 to the liquid in the liquid tank 10, and sterilization by ozone generation and ultraviolet light irradiation. It can also be used as a sterilization by.
  • the vibration plate 2 has a plurality of pores, one surface is in contact with the liquid (eg water) of the liquid tank 10, and the other surface is in contact with gas (eg air). That is, in the bubble generator 1, the liquid and the air are separated by the vibration plate 2, and the back pressure is applied to the other surface (in the direction of the arrow shown in FIG. 1), so that the gas passes through the plurality of pores and becomes liquid.
  • the liquid in bath 10 is fed.
  • the air bubble generator 1 generates fine air bubbles 200 by tearing off the gas sent through a plurality of pores by vibration of the diaphragm 2 .
  • the surface tension of the liquid prevents the gas from entering the liquid side, while the buoyancy of the gas acts to cut off the surface tension.
  • the diameter of the air bubble 200 is determined by this balance, and the vibration of the diaphragm 2 produces the effect of peeling the air bubble 200 from the wall surface of the pore, as if the surface tension were reduced.
  • the gas is torn off due to the vibration of the diaphragm 2, and the diameter of the fine particles is reduced to about 1/10 compared to when the vibration of the diaphragm 2 is not applied. bubbles 200 can be generated.
  • a plurality of pores are formed in a 5 mm x 5 mm area provided in the central portion of the diaphragm 2 with a diameter of 14 mm.
  • the pore diameter is 1 ⁇ m and the pore interval is 0.25 mm, 441 pores can be formed in an area of 5 mm ⁇ 5 mm.
  • FIG. 2 is a perspective view of the bubble generator 1 according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the air bubble generator according to this embodiment.
  • the tubular body 3 shown in FIG. 1 includes a first tubular body 31, a spring portion 32, a second tubular body 33, a flange portion 34, a third tubular body 35, and a weight portion 36 as shown in FIG. contains.
  • 3 is a cross-sectional view cut at the center in the penetrating direction of the second cylindrical body 33 (vertical direction in the drawing).
  • the end of the diaphragm 2 is held by the end of the cylindrical first tubular body 31 .
  • Diaphragm 2 is supported by first tubular body 31 at a position where the penetrating direction of the plurality of pores formed in diaphragm 2 is parallel to the vibration direction of first tubular body 31 .
  • the first cylindrical body 31 is supported by the spring portion 32 at the end opposite to the diaphragm 2 side.
  • the spring portion 32 is an elastically deformable plate-like member, supports the bottom surface of the cylindrical first tubular body 31 , and extends outward from the first tubular body 31 .
  • the spring part 32 is not provided with a hole penetrating the first tubular body 31 and the second tubular body 33, and has at least one communication part 320 for allowing gas to flow into the first tubular body 31 from the side surface. is provided. Since the spring portion 32 is not provided with a hole penetrating the first tubular body 31 and the second tubular body 33 , the liquid leaking from the plurality of pores formed in the diaphragm 2 flows into the second tubular body 33 . The piezoelectric element 4 can be protected from the liquid without leakage to the lower side.
  • the spring portion 32 may be hollow circular and have a hole passing through the first tubular body 31 and the second tubular body 33 .
  • the communication portion 320 may not be provided in the spring portion 32 .
  • the spring part 32 is supported by the second tubular body 33 at a position outside the position where the first tubular body 31 is supported.
  • the second cylindrical body 33 has a cylindrical shape.
  • the second cylindrical body 33 supports the spring portion 32 with one end.
  • the second cylindrical body 33 is supported by the flange portion 34 at the end opposite to the spring portion 32 side.
  • the flange portion 34 is a plate-like member, supports the bottom surface of the cylindrical second tubular body 33 , and extends outward from the position where the second tubular body 33 is supported.
  • the flange portion 34 is supported by the third tubular body 35 at a position outside the position where the second tubular body 33 is supported.
  • the third tubular body 35 has a cylindrical shape.
  • the third tubular body 35 supports the flange portion 34 with one end.
  • the other end of the third cylindrical body 35 has a cylindrical weight portion 36 on the outside.
  • the third cylindrical body 35 and the weight section 36 are provided at positions where the amount of displacement of the side surface of the second cylindrical body 33 is within a predetermined range when the spring section 32 is vibrated by the piezoelectric element 4. .
  • a circular piezoelectric element 4 is provided on the lower surface of the spring portion 32 so as to match the shape of the spring portion 32 .
  • the piezoelectric element 4 vibrates in the penetrating direction of the first cylindrical body 31 (vertical direction in the figure). By vibrating the piezoelectric element 4 in the penetrating direction of the first cylindrical body 31, the spring portion 32 is vibrated in the penetrating direction of the first cylindrical body 31, and the first cylindrical body 31 is substantially uniformly displaced in the vertical direction.
  • the piezoelectric element 4 may have a hollow circular shape having a hole in the center instead of the circular shape covering the entire inner diameter of the second cylindrical body 33 .
  • the first tubular body 31, the spring part 32, the second tubular body 33, the flange part 34, the third tubular body 35, and the weight part 36 are integrally formed.
  • the first tubular body 31, the spring portion 32, the second tubular body 33, the flange portion 34, the third tubular body 35, and the weight portion 36 are made of, for example, metal such as stainless steel or synthetic resin. Preferably, a highly rigid metal such as stainless steel is desirable.
  • the first tubular body 31, the spring portion 32, the second tubular body 33, the flange portion 34, the third tubular body 35, and the weight portion 36 may be formed as separate members or may be formed as separate members. You may A method for joining the diaphragm 2 and the first cylindrical body 31 is not particularly limited. Diaphragm 2 and first cylindrical body 31 may be joined by adhesive, welding, fitting, press-fitting, or the like.
  • the air bubble generator 1 is connected to a hole formed in a part of the bottom of the liquid tank 10 at the outer end of the spring portion 32 or the outer surface of the second cylindrical body 33. .
  • the outer end of the spring portion 32 or the outer surface of the second cylindrical body 33 is provided with a third cylindrical body 35 and a weight 36 as will be described later, so that the piezoelectric element 4 vibrates the diaphragm 2 . is also almost vibration-free. Therefore, it is possible to substantially vibrate only the vibration plate 2 without transmitting the vibration of the piezoelectric element 4 to the liquid tank 10 .
  • the liquid in the liquid tank 10 can be prevented from leaking from the connecting portion between the air bubble generator 1 and the liquid tank 10 or the like.
  • the piezoelectric element 4 vibrates by being polarized in the thickness direction, for example.
  • the piezoelectric element 4 is made of lead zirconate titanate piezoelectric ceramics. However, other piezoelectric ceramics such as (K,Na)NbO3 may be used. Furthermore, a piezoelectric single crystal such as LiTaO3 may be used.
  • the piezoelectric element 4 vibrates in the penetrating direction of the first cylindrical body 31 based on a drive signal from the controller 20 (see FIG. 1).
  • the structure of the diaphragm 2 in contact with the liquid is, for example, a glass plate. and can be completely separated. By completely separating the space into which the gas is introduced from the liquid, it is possible to prevent the electrical wiring of the piezoelectric element 4 from being immersed in the liquid. Further, in the bubble generator 1, even when a light source that emits ultraviolet light is provided for the liquid in the liquid tank 10, the light source can be provided in the space into which the gas is introduced. It can also prevent drowning.
  • FIG. 4 is a half cross-sectional view of the air bubble generator according to this embodiment.
  • a dashed-dotted line shown in FIG. 4 is a portion passing through the central axis of the first tubular body 31 .
  • Position A is the inner position of the first cylindrical body 31
  • position B is the inner position of the second cylindrical body 33
  • position C is the outer position of the second cylindrical body 33
  • third cylindrical body 35 A position D is a position outside of .
  • the outer end of the spring portion 32 or the outer surface of the second tubular body 33 is a side surface that joins with the liquid tank 10 and is a target side surface for suppressing the amount of displacement within a predetermined range.
  • the penetrating direction of the second cylindrical body 33 (vertical direction in the drawing) is defined as the Z direction, and the horizontal direction in the drawing is defined as the X direction.
  • FIG. 5 is a half cross-sectional view of a bubble generator 1 of a type in which the position of the weight portion 36 provided at the other end of the third cylindrical body 35 is different.
  • FIG. 5(a) shows type A of the air bubble generator 1 in which the length from the central axis to the outside of the weight portion 36 is 7.0 mm.
  • FIG. 5(b) shows type B of the air bubble generator 1 in which the length from the central axis to the outside of the weight portion 36 is 7.5 mm.
  • 5(a) and 5(b) the length from the center axis to the inside of the weight portion 36 changes according to the length from the center axis to the inside of the third cylindrical body 35.
  • FIG. 5(c) shows type C of the air bubble generator 1 in which the length from the central axis to the outside of the weight 36 is 7.0 mm, and the inner position of the weight 36 is fixed at position B.
  • FIG. 6 is a graph showing the amount of displacement in the Z direction of the target side surface of type A of the air bubble generator 1 .
  • FIG. 7 is a graph showing the amount of displacement in the X direction of the target side surface of the type A air bubble generator 1.
  • the vertical axis represents the amount of displacement (unit: ⁇ m)
  • the horizontal axis represents the position on the side surface of the object (the position on the side surface of the second cylindrical body 33 from the spring portion 32 to the flange portion 34) (unit: mm). ).
  • the length from the central axis to the position D (hereinafter also simply referred to as the length of the position D) is 4.5 mm (D1), 5.25 mm (D2), 5.75 mm (D3 ), 6.0 mm (D4), 6.25 mm (D5), 6.5 mm (D6), 6.75 mm (D7), and 7.0 mm (D8). ing.
  • FIG. 8 is a graph showing changes in the average amount of displacement with respect to the length of position D.
  • the vertical axis is the average amount of displacement (unit: ⁇ m)
  • the horizontal axis is the length of the position D (unit: mm).
  • FIG. 8 is a graph obtained by plotting average values of the displacement amounts shown in FIGS. 6 and 7 for each length from the central axis to the position D.
  • FIG. 8 in the type A of the air bubble generator 1, when the length of the position D is 6.5 mm, the displacement amounts in the X and Z directions are almost 0 (zero).
  • FIG. 9 is a graph showing changes in the average displacement amount in the Z direction with respect to the length of position D for each type.
  • the vertical axis represents the average amount of displacement in the Z direction (unit: ⁇ m), and the horizontal axis represents the length of the position D (unit: mm).
  • a predetermined range S is illustrated.
  • the displacement amount of the displacement target range (the side surface of the second tubular body 33) being within the predetermined range S means, for example, that the average displacement amount falls within about half of the initial value. Specifically, in the example shown in FIG.
  • the range of absolute values (approximately ⁇ 0.03 ⁇ m range) obtained by halving the initial value (approximately +0.06 ⁇ m) of the average displacement amount in the Z direction is the predetermined range S. It is said that there is.
  • the predetermined range S is a range that is half the amount of displacement when the third cylindrical body 35 is not present, it is not limited to this, and the liquid tank 10 can be It is sufficient if the liquid is in a range where it is difficult for the liquid to leak.
  • the position where the third cylindrical body 35 and the weight portion 36 are provided can also be defined from the viewpoint of the moment of inertia.
  • Ma includes the masses of the diaphragm 2, the first cylindrical body 31, and the spring portion 32, and is an equivalent mass considering the surface density
  • a and B are the coordinates of the positions A and B. .
  • Mb is an equivalent mass including the masses of the third cylindrical body 35 and the weight 36 and considering surface density
  • C and D are the coordinates of the positions C and D.
  • the moment of inertia Ia between position A and position B does not depend on the type of air bubble generator 1, but the moment of inertia Ib between position C and position D depends on the type of air bubble generator 1.
  • 10 is a graph showing changes in moment of inertia with respect to length of D; In FIG. 10, the vertical axis is the moment of inertia (arbitrary unit ARB.), and the horizontal axis is the length of the position D (unit: mm).
  • the moment of inertia Ib depends on the type of air bubble generator 1, so the graph is shown for each type.
  • the length of the position D where the moment of inertia Ia coincides with the moment of inertia Ib of each type corresponds to the length of the position D where the amount of displacement in the Z direction shown in FIG. 9 is approximately 0 (zero). value close to Specifically, the length of the position D where the moment of inertia Ia and the moment of inertia Ib coincide is about 6.6 mm for the type A of the bubble generator 1, about 6.2 mm for the type B, and about 5.9 mm for the type C. becomes.
  • the displacement amount of the displacement target range (the side surface of the second cylindrical body 33) is within the predetermined range S as shown in FIG. Become.
  • FIG. 11 is a graph showing the amount of displacement in the Z direction with respect to the density of the weight portion 36.
  • the vertical axis is the displacement amount in the Z direction (unit: ⁇ m)
  • the horizontal axis is the position on the target side surface (the position on the side surface of the second cylindrical body 33 from the spring portion 32 to the flange portion 34) (unit: mm). ).
  • the weight 36 is made of Cu (density 8.93 g/cm 3 ), the weight 36 is made of SUS (Steel Use Stainless) (density 7.75 g/cm 3 ), and the weight 36 is made of duralumin (density 2.93 g/cm 3 ). 79 g/cm 3 ) is shown. It can be seen from FIG. 11 that even if the positions of the third cylindrical body 35 and the weight portion 36 are the same, the displacement amount of the target side surface increases if the density is low.
  • the bubble generator 1 is attached to the liquid tank 10 and generates fine bubbles in the liquid in the liquid tank 10 .
  • the bubble generator 1 includes a diaphragm 2, a first tubular body 31, a spring portion 32, a second tubular body 33, a flange portion 34, a third tubular body 35, a weight portion 36, and a piezoelectric element 4 .
  • the vibration plate 2 has a plurality of openings, and is provided at a position where one surface is in contact with the liquid in the liquid tank 10 and the other surface is in contact with the gas.
  • the first cylindrical body 31 supports the diaphragm 2 with one end.
  • the spring portion 32 is plate-shaped and supports the other end of the first tubular body 31 .
  • the second tubular body 33 supports the spring portion 32 at a position outside the position where the first tubular body 31 is supported.
  • the flange portion 34 has a plate shape, supports the other end of the second tubular body 33 , and extends outward from the position of the second tubular body 33 .
  • the third tubular body 35 supports one end of the flange portion 34 at a position outside the position where the second tubular body 33 is supported.
  • Weight 36 is provided at the other end of third tubular body 35 .
  • the piezoelectric element 4 vibrates the spring portion 32 .
  • the third cylindrical body 35 and the weight 36 are provided at positions where the amount of displacement of the side surface of the second cylindrical body 33 is within a predetermined range S when the spring portion 32 is vibrated by the piezoelectric element 4 .
  • the amount of displacement of the portion connected to the liquid tank 10 can be adjusted within a predetermined range S.
  • the liquid in the liquid tank 10 can be prevented from leaking from the connecting portion between the liquid tank 10 and the air bubble generator 1 or the like.
  • the spring portion 32 when light oil leaks into the first cylindrical body 31 from the pores of the diaphragm 2, the spring portion 32 is provided with a A hole penetrating from the first cylindrical body 31 to the second cylindrical body 33 is not provided. Instead, as shown in FIG. 3, the spring portion 32 is provided with a communicating portion 320 that allows gas to flow into the first cylindrical body 31 from the side surface. The amount of displacement of the second cylindrical body 33 including the spring portion 32 must be suppressed within a predetermined range S in order to allow the gas to flow in from the opening of the communicating portion 320 .
  • the third cylindrical body 35 and the weight 36 have a first moment of inertia (Ia) generated at one end of the second cylindrical body 33 when the spring portion 32 is vibrated by the piezoelectric element 4, and a second It is preferable to provide it at a position where the difference from the second moment of inertia (Ib) generated at the other end of the cylindrical body 33 is a predetermined difference.
  • the air bubble generator 1 can adjust the amount of displacement of the side surface of the second cylindrical body 33 to be within the predetermined range S when the spring portion 32 is vibrated by the piezoelectric element 4 .
  • the predetermined difference is preferably within ⁇ 3%.
  • the piezoelectric element 4 is preferably provided inside the position supported by the second tubular body 33 on the surface of the spring portion 32 on the side supported by the second tubular body 33 .
  • the bubble generator 1 can efficiently transmit the vibration of the piezoelectric element 4 to the first cylindrical body 31, and can vertically vibrate the first cylindrical body 31 and the vibration plate 2 in parallel. .
  • the piezoelectric element 4 is preferably provided over the entire inner diameter of the second cylindrical body 33 on the side of the spring portion 32 supported by the second cylindrical body 33 . Thereby, fine air bubbles can be generated more effectively.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example in which the end of the spring portion is tapered.
  • the same components as those of the air bubble generator 1 shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated.
  • the spring portion 32a has its end portion processed into a tapered shape 32b. As shown in FIG. 12, by processing the corners of the ends of the spring portion 32a closer to the diaphragm 2 into a tapered shape 32b, the vibration of the piezoelectric element 4 can be less damped by the spring portion 32a.
  • the second cylindrical body 33 may be provided with a flange portion 33a as shown in FIG. 1, and the liquid tank 10 may be connected via the flange portion 33a.
  • airtightness between the bubble generator 1 and the liquid tank 10 is improved in the bubble generation system 100 including the bubble generator 1 and the liquid tank 10 .

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Abstract

本開示は、液体槽（１０）に取り付け、液体槽（１０）の液体中に微細な気泡を発生させる気泡発生装置（１）に関する。気泡発生装置（１）は、振動板（２）と、第１筒状体（３１）と、バネ部（３２）と、第２筒状体（３３）と、つば部（３４）と、第３筒状体（３５）と、錘部（３６）と、圧電素子（４）と、を備える。第３筒状体（３５）および錘部（３６）は、圧電素子（４）によりバネ部（３２）を振動させた場合に第２筒状体（３３）の側面の変位量が所定の範囲内となる位置に設ける。

Description

気泡発生装置、および気泡発生システム
　本開示は、気泡発生装置、および気泡発生システムに関する。
　近年、微細な気泡を使って水質浄化、排水処理、魚の養殖などが行なわれており、微細な気泡が様々な分野で利用されている。そのため、微細な気泡を発生する気泡発生装置が開発されている（特許第６１０８５２６号公報：特許文献１）。
　特許文献１に記載の気泡発生装置では、圧電素子を利用して微細な気泡を発生させている。この気泡発生装置では、屈曲振動する振動板の中央部での上下振動を利用して、振動板に形成した細孔で発生した気泡を振動で引きちぎり微細化している。
特許第６１０８５２６号公報
　気泡発生装置の用途には、例えば、ディーゼルエンジンの燃焼を向上させるため軽油に気泡を発生させる車載用途がある。車載用途の場合、高い信頼性が求められ、気泡発生装置は、液体槽と気泡発生装置との結合部分などから液体槽の液体（軽油）が漏れないような対策を行う必要があった。
　そこで、本開示の目的は、液体槽と気泡発生装置との結合部分などから液体槽の液体が漏れにくい気泡発生装置、および気泡発生システムを提供することである。
　本開示の一形態に係る気泡発生装置は、液体槽に取り付け、液体槽の液体中に微細な気泡を発生させる気泡発生装置であって、複数の開口部が形成され、一方の面が液体槽の液体と接し、他方の面が気体と接する位置に設けられる振動板と、振動板の一方の端を支持する第１筒状体と、第１筒状体の他方の端を支持する板状のバネ部と、第１筒状体を支持する位置より外側にある位置においてバネ部の一方の端を支持する第２筒状体と、第２筒状体の他方の端を支持し、第２筒状体の位置より外側に伸びる板状のつば部と、第２筒状体を支持する位置より外側にある位置においてつば部を一方の端を支持する第３筒状体と、第３筒状体の他方の端に設けられる錘部と、第２筒状体により支持されるバネ部の面に設けられ、バネ部を振動させる圧電素子と、を備え、第３筒状体および錘部は、圧電素子によりバネ部を振動させた場合に第２筒状体の側面の変位量が所定の範囲内となる位置に設ける。
　本開示の別の一形態に係る気泡発生システムは、前述の気泡発生装置と、液体槽と、を備える。
　本開示によれば、気泡発生装置において、第３筒状体および錘部を設けるので、液体槽との結合部分の変位量を所定の範囲内となるように調整することができ、液体槽と気泡発生装置との結合部分などから液体槽の液体が漏れにくくできる。
本実施の形態に係る気泡発生装置が用いられる気泡発生システムの概略図である。 本実施の形態に係る気泡発生装置の斜視図である。 本実施の形態に係る気泡発生装置の断面図である。 本実施の形態に係る気泡発生装置の半断面図である。 第３筒状体の他方の端に設けられる錘部の位置が異なるタイプの気泡発生装置の半断面図である。 本実施の形態に係る気泡発生装置のうち、タイプＡの対象側面のＺ方向の変位量を示すグラフである。 本実施の形態に係る気泡発生装置うち、タイプＡの対象側面のＸ方向の変位量を示すグラフである。 位置Ｄの長さに対する平均変位量の変化を示すグラフである。 タイプごとの位置Ｄの長さに対するＺ方向の平均変位量の変化を示すグラフである。 位置Ｄの長さに対する慣性モーメントの変化を示すグラフである。 錘部の密度に対するＺ方向の変位量を示すグラフである。 バネ部の端部をテーパ形状に加工した例を示す図である。
　（実施の形態）
　以下に、本実施の形態に係る気泡発生装置、および気泡発生システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　まず、図１は、本実施の形態に係る気泡発生装置１が用いられる気泡発生システム１００の概略図である。図１に示す気泡発生装置１は、例えば、水，ガソリン，軽油などの液体を貯留する液体槽１０の底部に設けられ、液体槽１０の液体に微細な気泡２００を発生させる気泡発生システム１００に用いられる。なお、気泡発生システム１００は、例えば、水質浄化装置、排水処理装置、魚の養殖用水槽、燃料噴射装置などの様々なシステムに適用することができる。
　また、液体槽１０は、適用するシステムにより導入される液体が異なり、水質浄化装置であれば水になるが、燃料噴射装置であれば液体燃料になる。さらに、液体槽１０は、液体を一時的に貯留することができればよく、液体が導入される管において当該管の中を常に液体が流れるようなものも含む。
　気泡発生装置１は、振動板２と、筒状体３と、圧電素子４とを備えている。気泡発生装置１は、液体槽１０の底部の一部に開けた孔に設けられ、当該孔から液体側に突き出た振動板２を圧電素子４により振動させることにより、振動板２に形成した複数の細孔（開口部）から微細な気泡２００を発生させている。
　振動板２は、例えば、樹脂板、金属板、ＳｉもしくはＳＯＩ（Silicon　On　Insulator）基板、多孔質のセラミック板、ガラス板などで形成されている。振動板２をガラス板により形成する場合、例えば、波長が２００ｎｍ～３８０ｎｍの紫外光および深紫外光を透過させるガラス板により形成してもよい。紫外光および深紫外光を透過させるガラス板により形成することで、振動板２の他方の面側から液体槽１０の液体に対して紫外光を発する光源を設け、オゾン生成による殺菌と紫外光照射による殺菌とを兼用させることができる。
　振動板２は、複数の細孔が形成され、一方の面が液体槽１０の液体（例えば、水）と接し、他方の面が気体（例えば、空気）と接している。つまり、気泡発生装置１では、振動板２により液体と空気とを分離し、他方の面に背圧を加え（図１に示す矢印方向）ることで、複数の細孔を通って気体が液体槽１０の液体に送り込まれる。気泡発生装置１は、複数の細孔を通って送り込まれた気体を、振動板２の振動により引きちぎることで微細な気泡２００を発生させている。
　さらに詳しく説明すると、複数の細孔から気体が出ようとする際、液体の表面張力によって液体側へ気体が侵入するのを阻害する一方、気体の浮力によりその表面張力を断ち切る力が働くことになる。このバランスにより気泡２００の径が決まることになるが、振動板２の振動により細孔の壁面からの引きはがし効果が生じ、あたかも表面張力が小さくなったかのような状態となる。その結果、複数の細孔から気体が出ようとする初期の段階で、振動板２の振動により気体が引きちぎられ、振動板２の振動を加えない場合に比べて１／１０程度の径の微細な気泡２００を発生させることができる。
　図示していないが、たとえば、直径１４ｍｍの振動板２の中央部に設ける５ｍｍ×５ｍｍの領域に複数の細孔が形成されている。細孔の孔径を１μｍ、細孔の間隔を０．２５ｍｍにした場合、５ｍｍ×５ｍｍの領域に４４１個の細孔を形成することができる。
　気泡発生装置１では、筒状体３を介して圧電素子４により振動板２を振動させている。図２は、本実施の形態に係る気泡発生装置１の斜視図である。図３は、本実施の形態に係る気泡発生装置の断面図である。図１に示す筒状体３は、図３に示すように第１筒状体３１、バネ部３２、第２筒状体３３、つば部３４、第３筒状体３５、および錘部３６を含んでいる。なお、図３の気泡発生装置１は、第２筒状体３３の貫通方向（図中、上下方向）に中央で切断した断面図である。
　振動板２の端部は、円筒状の第１筒状体３１の端部により保持されている。振動板２に形成された複数の細孔の貫通方向が、第１筒状体３１の振動方向に対して平行となる位置において、振動板２が第１筒状体３１に支持されている。第１筒状体３１は、振動板２側とは反対側の端部がバネ部３２に支持されている。バネ部３２は、弾性変形可能な板状の部材であり、円筒状の第１筒状体３１の底面を支持し、第１筒状体３１の外側に向かって延伸している。バネ部３２には、第１筒状体３１と第２筒状体３３とを貫通する孔が設けられておらず、側面から第１筒状体３１に気体を流入させる少なくとも１つの連通部３２０を設けている。第１筒状体３１と第２筒状体３３とを貫通する孔をバネ部３２に設けないことで、振動板２に形成された複数の細孔から漏れた液体が第２筒状体３３より下側に漏れることがなく、圧電素子４を液体から保護することができる。もちろん、バネ部３２が中空円状で、第１筒状体３１と第２筒状体３３とを貫通する孔を有していてもよい。また、連通部３２０をバネ部３２に設けなくてもよい。
　バネ部３２は、第１筒状体３１を支持する位置の外側にある位置において第２筒状体３３により支持されている。第２筒状体３３は、円筒状の形態である。第２筒状体３３は、一方の端によりバネ部３２を支持する。第２筒状体３３は、バネ部３２側とは反対側の端部がつば部３４に支持されている。つば部３４は、板状の部材であり、円筒状の第２筒状体３３の底面を支持し、第２筒状体３３を支持した位置から外側に向かって延伸している。
　つば部３４は、第２筒状体３３を支持する位置の外側にある位置において第３筒状体３５により支持されている。第３筒状体３５は、円筒状の形態である。第３筒状体３５は、一方の端によりつば部３４を支持する。第３筒状体３５の他方の端には、外側に円筒状の錘部３６を有している。なお、第３筒状体３５および錘部３６は、圧電素子４によりバネ部３２を振動させた場合に第２筒状体３３の側面の変位量が所定の範囲内となる位置に設けてある。
　バネ部３２の下面には、バネ部３２の形状に合わせて円状の圧電素子４が設けられている。圧電素子４は、第１筒状体３１の貫通方向（図中、上下方向）に振動する。圧電素子４が第１筒状体３１の貫通方向に振動することにより、バネ部３２を第１筒状体３１の貫通方向に振動させて第１筒状体３１が略均一に上下方向に変位させる。なお、圧電素子４は、第２筒状体３３の内径の全面を覆う円状ではなく、中央部に孔を有する中空円状であってもよい。
　第１筒状体３１、バネ部３２、第２筒状体３３、つば部３４、第３筒状体３５、および錘部３６は、一体的に形成される。第１筒状体３１、バネ部３２、第２筒状体３３、つば部３４、第３筒状体３５、および錘部３６は、たとえば、ステンレスなどの金属や合成樹脂からなる。好ましくは、ステンレスなどの剛性の高い金属が望ましい。なお、第１筒状体３１、バネ部３２、第２筒状体３３、つば部３４、第３筒状体３５、および錘部３６を別体として形成してもよいし、別部材として形成してもよい。振動板２と第１筒状体３１との接合方法は、特に問わない。振動板２と第１筒状体３１とを、接着剤、溶着、嵌合、圧入、などで接合してもよい。
　気泡発生装置１は、図１に示すように、バネ部３２の外側の端部または第２筒状体３３の外側面において、液体槽１０の底部の一部に開けた孔と結合している。バネ部３２の外側の端部または第２筒状体３３の外側面は、後述するように第３筒状体３５および錘部３６を設けることで、圧電素子４により振動板２を振動させてもほぼ無振動である。そのため、圧電素子４の振動を液体槽１０に伝えずに、実質的に振動板２のみを振動させることが可能である。さらに、気泡発生装置１と液体槽１０との結合部分などから液体槽１０の液体が漏れにくくできる。
　圧電素子４は、例えば、厚み方向において分極することで振動する。圧電素子４は、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスからなる。もっとも、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３などの他の圧電セラミックスが用いられてもよい。さらにＬｉＴａＯ３などの圧電単結晶が用いられてもよい。圧電素子４は、コントローラ２０（図１参照）からの駆動信号に基づいて、第１筒状体３１の貫通方向に振動させる。
　気泡発生装置１では、液体に接する振動板２の構造を例えばガラス板とし、筒状体３を介して圧電素子４により振動板２を振動させる構成にすることで、気体を導入する空間と液体とを完全分離することができる。気体を導入する空間と液体とを完全分離することで、圧電素子４の電気配線等が液体に浸かることを防止できる。また、気泡発生装置１では、液体槽１０の液体に対して紫外光を発する光源を設ける場合でも、気体を導入する空間に当該光源を設けることができるので、当該光源の電気配線等が液体に浸かることも防止できる。
　次に、気泡発生装置１に第３筒状体３５および錘部３６を設けることで、第２筒状体３３の外側面（液体槽１０との結合部分）の変位量を調整することについて詳しく説明する。図４は、本実施の形態に係る気泡発生装置の半断面図である。図４に示す一点鎖線は、第１筒状体３１の中心軸を通る部分である。また、第１筒状体３１の内側の位置を位置Ａ、第２筒状体３３の内側の位置を位置Ｂ、第２筒状体３３の外側の位置を位置Ｃ、第３筒状体３５の外側の位置を位置Ｄとしている。また、バネ部３２の外側の端部または第２筒状体３３の外側面が、液体槽１０と接合する側面で、変位量を所定の範囲内に抑える対象側面である。第２筒状体３３の貫通方向（図中、上下方向）をＺ方向、図中、左右方向をＸ方向とする。
　図５は、第３筒状体３５の他方の端に設けられる錘部３６の位置が異なるタイプの気泡発生装置１の半断面図である。図５（ａ）は、中心軸から錘部３６の外側までの長さが７．０ｍｍとなる気泡発生装置１のタイプＡが図示されている。図５（ｂ）は、中心軸から錘部３６の外側までの長さが７．５ｍｍとなる気泡発生装置１のタイプＢが図示されている。図５（ａ）および図５（ｂ）では、中心軸から錘部３６の内側までの長さが、中心軸から第３筒状体３５の内側までの長さに合わせて変化する。図５（ｃ）は、中心軸から錘部３６の外側までの長さが７．０ｍｍで、錘部３６の内側の位置が位置Ｂに固定された気泡発生装置１のタイプＣが図示されている。
　図５（ａ）～図５（ｃ）に示す気泡発生装置１のタイプＡ～タイプＣのそれぞれに対して、圧電素子４により振動板２を振動させるシミュレーションを行い、対象側面の変位量の変化を求めた。図６は、気泡発生装置１のタイプＡの対象側面のＺ方向の変位量を示すグラフである。図７は、気泡発生装置１のタイプＡの対象側面のＸ方向の変位量を示すグラフである。図６および図７では、縦軸を変位量（単位μｍ）、横軸を対象側面での位置（バネ部３２～つば部３４までの第２筒状体３３の側面上の位置）（単位ｍｍ）としている。さらに、図６および図７では、中心軸から位置Ｄまでの長さ（以下、単に位置Ｄの長さともいう）を４．５ｍｍ（Ｄ１）、５．２５ｍｍ（Ｄ２）、５．７５ｍｍ（Ｄ３）、６．０ｍｍ（Ｄ４）、６．２５ｍｍ（Ｄ５）、６．５ｍｍ（Ｄ６）、６．７５ｍｍ（Ｄ７）、７．０ｍｍ（Ｄ８）に変化させた場合の対象側面の変位量が図示されている。
　図８は、位置Ｄの長さに対する平均変位量の変化を示すグラフである。図８では、縦軸を平均変位量（単位μｍ）、横軸を位置Ｄの長さ（単位ｍｍ）としている。図６および図７で示した変位量を中心軸から位置Ｄまでの長さごとに平均値を求めてプロットしたグラフが図８である。図８から分かるように気泡発生装置１のタイプＡでは、位置Ｄの長さが６．５ｍｍの時にＸ方向およびＺ方向の変位量がほぼ０（ゼロ）になる。
　気泡発生装置１のタイプＢおよびタイプＣについても同様にシミュレーションを行い、図６～図８で示した処理を行うことで、タイプＡと同様、Ｘ方向の変位量がＺ方向の変位量に比べて小さく、また位置Ｄの長さが長いほどＸ方向の変位量が小さくなる。気泡発生装置１のタイプＢでは、位置Ｄの長さが６．３ｍｍの時にＸ方向およびＺ方向の変位量がほぼ０（ゼロ）になる。気泡発生装置１のタイプＣでは、位置Ｄの長さが６．１ｍｍの時にＸ方向およびＺ方向の変位量がほぼ０（ゼロ）になる。
　図９は、タイプごとの位置Ｄの長さに対するＺ方向の平均変位量の変化を示すグラフである。図９では、縦軸をＺ方向の平均変位量（単位μｍ）、横軸を位置Ｄの長さ（単位ｍｍ）としている。さらに、図９には、所定の範囲Ｓが図示されている。変位対象範囲（第２筒状体３３の側面）の変位量が所定の範囲Ｓ内になるとは、例えば、初期値の半分程度に平均変位量が収まることである。具体的に、図９に示す例では、Ｚ方向の平均変位量において、初期値（約＋０．０６μｍ）を半分にした絶対値の範囲（約±０．０３μｍの範囲）が所定の範囲Ｓであるとしている。この所定の範囲Ｓを満たす位置Ｄの範囲は、一番厳しいタイプＣで約±０．４ｍｍ＝約±３％で、タイプＡで約±０．７ｍｍ＝約±５％となる。所定の範囲Ｓは、第３筒状体３５がない場合の変位量の半分になる範囲としたが、これに限定されず、液体槽１０と気泡発生装置１との結合部分などから液体槽１０の液体が漏れにくくできる範囲であればよい。
　第３筒状体３５および錘部３６を設ける位置を、慣性モーメントの観点から規定することもできる。位置Ａ－位置Ｂ間の慣性モーメントＩａは、第２筒状体３３の一方の端に生じる第１の慣性モーメントであり、Ｉａ＝Ｍａ（Ｂ２－Ａ２）×（１／２）と求めることができる。ここで、Ｍａは、振動板２、第１筒状体３１、およびバネ部３２の質量を含み、面密度を考慮した等価質量であり、ＡおよびＢは、位置Ａおよび位置Ｂの座標である。一方、位置Ｃ－位置Ｄ間の慣性モーメントＩｂは、第２筒状体３３の他方の端に生じる第２の慣性モーメントであり、Ｉｂ＝Ｍｂ（Ｄ２－Ｃ２）×（１／２）と求めることができる。ここで、Ｍｂは、第３筒状体３５、および錘部３６の質量を含み、面密度を考慮した等価質量であり、ＣおよびＤは、位置Ｃおよび位置Ｄの座標である。
　位置Ａ－位置Ｂ間の慣性モーメントＩａは、気泡発生装置１のタイプに依存しないが、位置Ｃ－位置Ｄ間の慣性モーメントＩｂは、気泡発生装置１のタイプに依存する、図１０は、位置Ｄの長さに対する慣性モーメントの変化を示すグラフである。図１０では、縦軸を慣性モーメント（任意単位ＡＲＢ．）、横軸を位置Ｄの長さ（単位ｍｍ）としている。慣性モーメントＩａは、気泡発生装置１のタイプに依存しないため一定値（＝８３５６５）となる。一方、慣性モーメントＩｂは、気泡発生装置１のタイプに依存するため、タイプごとにグラフが図示されている。
　図１０から分かるように、慣性モーメントＩａとそれぞれタイプの慣性モーメントＩｂとが一致する位置Ｄの長さは、図９で示したＺ方向の変位量がほぼ０（ゼロ）となる位置Ｄの長さに近い値となる。具体的に、慣性モーメントＩａと慣性モーメントＩｂとが一致する位置Ｄの長さは、気泡発生装置１のタイプＡでは約６．６ｍｍ、タイプＢでは約６．２ｍｍ、タイプＣでは約５．９ｍｍとなる。そのため、慣性モーメントＩａと慣性モーメントＩｂと差が±３％以内であれば、図９に示したように変位対象範囲（第２筒状体３３の側面）の変位量が所定の範囲Ｓ内となる。
　なお、タイプＡの慣性モーメントＩｂのグラフの変化がなだらかであることから、位置Ｄの範囲の許容度も広いことが分かり、この点からも図９に示したタイプＡの位置Ｄの範囲の傾向と同じである。
　錘部３６の密度によっても対象側面の変位量が変化することを説明する。図１１は、錘部３６の密度に対するＺ方向の変位量を示すグラフである。図１１では、縦軸をＺ方向の変位量（単位μｍ）、横軸を対象側面での位置（バネ部３２～つば部３４までの第２筒状体３３の側面上の位置）（単位ｍｍ）としている。さらに、図１１では、錘部３６がＣｕ（密度８．９３ｇ／ｃｍ３）、錘部３６がＳＵＳ（Steel　Use　Stainless）（密度７．７５ｇ／ｃｍ３）、錘部３６がジュラルミン（密度２．７９ｇ／ｃｍ３）とした場合の対象側面の変位量が図示されている。図１１から、第３筒状体３５および錘部３６の位置が同じであっても密度が小さければ対象側面の変位量が大きくなることが分かる。
　以上のように、本実施の形態に係る気泡発生装置１は、液体槽１０に取り付け、液体槽１０の液体中に微細な気泡を発生させる。気泡発生装置１は、振動板２と、第１筒状体３１と、バネ部３２と、第２筒状体３３と、つば部３４と、第３筒状体３５と、錘部３６と、圧電素子４と、を備える。振動板２は、複数の開口部が形成され、一方の面が液体槽１０の液体と接し、他方の面が気体と接する位置に設けられる。第１筒状体３１は、一方の端により振動板２を支持する。バネ部３２は、板状であり、第１筒状体３１の他方の端を支持する。第２筒状体３３は、第１筒状体３１を支持する位置より外側にある位置においてバネ部３２を一方の端により支持する。つば部３４は、板状であり、第２筒状体３３の他方の端を支持し、第２筒状体３３の位置より外側に伸びる。第３筒状体３５は、第２筒状体３３を支持する位置より外側にある位置においてつば部３４を一方の端を支持する。錘部３６は、第３筒状体３５の他方の端に設けられる。圧電素子４は、バネ部３２を振動させる。第３筒状体３５および錘部３６は、圧電素子４によりバネ部３２を振動させた場合に第２筒状体３３の側面の変位量が所定の範囲Ｓ内となる位置に設ける。
　これにより、気泡発生装置１では、第３筒状体３５および錘部３６を設けることで、液体槽１０との結合部分の変位量を所定の範囲Ｓ内となるように調整することができ、液体槽１０と気泡発生装置１との結合部分などから液体槽１０の液体が漏れにくくできる。
　また、気泡発生装置１では、振動板２の細孔から軽油が第１筒状体３１の内部に漏れ出た場合、漏れた軽油が圧電素子４にかかって腐食しないように、バネ部３２に第１筒状体３１から第２筒状体３３へ貫通する孔を設けていない。その代わりに、バネ部３２は、図３に示すように、側面から第１筒状体３１に気体を流入させる連通部３２０を設けている。この連通部３２０の開口から気体を流入させるためにも、バネ部３２を含む第２筒状体３３の変位量を所定の範囲Ｓ内に抑える必要がある。さらに、第１筒状体３１の底に溜まった軽油を連通部３２０を使って外部に逃がす構造を採用した場合、当該構造と連通部３２０の開口との結合部が圧電素子４の振動の影響を受けにくくするためにも、バネ部３２を含む第２筒状体３３の変位量を所定の範囲Ｓ内に抑える必要がある。
　第３筒状体３５および錘部３６は、圧電素子４によりバネ部３２を振動させた場合に、第２筒状体３３の一方の端に生じる第１の慣性モーメント（Ｉａ）と、第２筒状体３３の他方の端に生じる第２の慣性モーメント（Ｉｂ）との差が所定の差となる位置に設けることが好ましい。これにより、気泡発生装置１は、圧電素子４によりバネ部３２を振動させた場合に第２筒状体３３の側面の変位量が所定の範囲Ｓ内となる調整することができる。特に、所定の差は、±３％以内であることが好ましい。
　圧電素子４は、第２筒状体３３により支持される側のバネ部３２の面において、第２筒状体３３により支持される位置よりも内側に設けられることが好ましい。これにより、気泡発生装置１は、圧電素子４による振動を第１筒状体３１に対して効率よく伝えることができ、第１筒状体３１および振動板２を平行に上下振動させることができる。
　圧電素子４は、第２筒状体３３により支持される側のバネ部３２の面において、第２筒状体３３の内径の全面に設けられることが好ましい。これにより、微細な気泡をより効果的に発生させることができる。
　（変形例１）
　前述の実施の形態に係る気泡発生装置１では、バネ部３２は板状であると説明したが、バネ部３２の端部をテーパ形状に加工してもよい。エッジ部には変位の大きい傾斜が現れる場合が多く、テーパをつけることにより内部の変位量の傾斜が少ない部位への保持板形成が可能になるからである。側面部に２つの保持部を設けて保持強度を上げ、液漏れを二重に防いだり、空間部に気体を導入したりする場合に、１枚をこのテーパ部に設けることが可能になる。図１２は、バネ部の端部をテーパ形状に加工した例を示す図である。なお、図１２に示す気泡発生装置１ａのうち、図３に示す気泡発生装置１と同じ構成については同じ符号を付して詳しい説明は繰り返さない。
　図１２に示すように、バネ部３２ａは、端部をテーパ形状３２ｂに加工してある。図１２に示すように、バネ部３２ａの端部のうち振動板２に近い側の角をテーパ形状３２ｂに加工することで、圧電素子４の振動をバネ部３２ａでダンピングさせにくくできる。
　（変形例２）
　第２筒状体３３は、図１に示すようにフランジ部３３ａを設け、フランジ部３３ａを介して液体槽１０を結合させてもよい。これにより、気泡発生装置１と液体槽１０とを備える気泡発生システム１００において、気泡発生装置１と液体槽１０との気密性が高くなる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１，１ａ　気泡発生装置、２　振動板、３　筒状体、４　圧電素子、１０　液体槽、２０　コントローラ、３１　第１筒状体、３２　バネ部、３３　第２筒状体、３３ａ　フランジ部、３４　つば部、３５　第３筒状体、３６　錘部、１００　気泡発生システム、２００　気泡。

Claims (7)

  1. 　液体槽に取り付け、前記液体槽の液体中に微細な気泡を発生させる気泡発生装置であって、
    　複数の開口部が形成され、一方の面が前記液体槽の液体と接し、他方の面が気体と接する位置に設けられる振動板と、
    　前記振動板の一方の端を支持する第１筒状体と、
    　前記第１筒状体の他方の端を支持する板状のバネ部と、
    　前記第１筒状体を支持する位置より外側にある位置において前記バネ部の一方の端を支持する第２筒状体と、
    　前記第２筒状体の他方の端を支持し、前記第２筒状体の位置より外側に伸びる板状のつば部と、
    　前記第２筒状体を支持する位置より外側にある位置において前記つば部を一方の端を支持する第３筒状体と、
    　前記第３筒状体の他方の端に設けられる錘部と、
    　前記第２筒状体により支持される前記バネ部の面に設けられ、前記バネ部を振動させる圧電素子と、を備え、
    　前記第３筒状体および前記錘部は、前記圧電素子により前記バネ部を振動させた場合に前記第２筒状体の側面の変位量が所定の範囲内となる位置に設ける、気泡発生装置。
  2. 　前記第３筒状体および前記錘部は、前記圧電素子により前記バネ部を振動させた場合に、前記第２筒状体の一方の端に生じる第１の慣性モーメントと、前記第２筒状体の他方の端に生じる第２の慣性モーメントとの差が所定の差となる位置に設ける、請求項１に記載の気泡発生装置。
  3. 　前記所定の差は、±３％以内である、請求項２に記載の気泡発生装置。
  4. 　前記圧電素子は、前記第２筒状体により支持される側の前記バネ部の面において、前記第２筒状体により支持される位置よりも内側に設けられる、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の気泡発生装置。
  5. 　前記圧電素子は、前記第２筒状体により支持される側の前記バネ部の面において、前記第２筒状体の内径の全面に設けられる、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の気泡発生装置。
  6. 　請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の前記気泡発生装置と、
    　前記液体槽と、を備える、気泡発生システム。
  7. 　前記気泡発生装置は、前記第２筒状体の側面において前記液体槽と結合されている、請求項６に記載の気泡発生システム。
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