TW201943453A - 氣泡生成裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的氣泡產生裝置具備：生成裝置，其生成含有微小氣泡的氣體含有液；以及多個輸出流路，其使在生成裝置中生成的氣體含有液流通來向外部輸出。從而，上述多個輸出流路中至少除去一個輸出流路以外的其他輸出流路中具備為了在氣體含有液中產生奈米尺寸的氣泡而施加超聲波的超聲波振子。

Description

氣泡生成裝置

本發明涉及氣泡生成裝置，尤其涉及生成含有微米泡或奈米泡這樣微小氣泡的氣體含有液的氣泡生成裝置。

近年來，使水等液體中含有氫或臭氧、氧等氣體的微小氣泡的物質被利用於各種用途。在含有這樣微小氣泡的液體中，含有稱為微米泡的微米尺寸(例如，粒徑為1μm以上但小於1000μm)的微小氣泡的液體例如被利用於去除在物體上附著的髒物質的清洗液。另外，含有稱為奈米泡的奈米尺寸(例如，粒徑小於1000nm)的微小氣泡的液體具有與通常氣泡顯著不同的性質，期待促進成長效果、抗氧化作用或殺菌作用等，被利用於洗滌劑、化粒液、藥劑、飲料物或保存液等。

在此，在如專利文獻1所示那樣的氣泡產生裝置中，生成含有微米泡或奈米泡之類的微小氣泡的氣體含有液。在這樣的氣泡產生裝置中，使氣體氣泡混入到作為液體的溶劑中，將該氣泡進一步壓碎或壓縮，由此來產生微米泡或奈米泡。

【現有技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利第3762206號公報

【發明概要】

但是，在上述那樣的通過將液體中混入的氣泡壓碎或壓縮來產生微小氣泡的機構中，存在著直到產生奈米泡需要花費時間之類的問題。即，在氣泡產生裝置剛剛開始運轉後，液體中氣泡的壓碎或壓縮尚未進行，無法得到含有奈米尺寸微小氣泡的液體。另一方面，如果從運轉開始經過規定時間後生成奈米泡，則之後也總是生成奈米泡，即便在需要微米泡的情況下，也無法得到該尺寸的微小氣泡含有液。因此，產生了無法得到含有想要氣泡尺寸的氣泡的氣體含有液之類的問題。

因此，本發明的目的在於提供一種氣泡產生裝置，能夠解決上述課題，即能夠解決無法得到含有想要氣泡尺寸的微小氣泡的氣體含有液的課題。

作為本發明的一個方式的氣泡產生裝置構成為，具備：生成裝置，其生成含有微小氣泡的氣體含有液；以及多個輸出流路，其使由所述生成裝 置生成的氣體含有液流通並向外部輸出，其中，所述多個輸出流路中除了至少一個輸出流路之外的其他輸出流路具備為了使氣體含有液中產生奈米尺寸的氣泡而施加超聲波的超聲波振子。

另外，在上述氣泡產生裝置中構成為，在所述多個輸出流路中，在設置於所述其他輸出流路的前端的噴嘴，設置所述超聲波振子。

另外，在上述氣泡產生裝置中構成為，所述多個輸出流路中設置所述超聲波振子的輸出流路輸出含有奈米尺寸氣泡的氣體含有液，未設置所述超聲波振子的輸出流路輸出含有微米尺寸氣泡的氣體含有液。

另外，上述氣泡產生裝置中構成為，所述生成裝置具備：氣液混合部，其混合氣體和液體來生成氣體含有液；以及氣體含有液處理部，其使氣體含有液產生碰撞以及壓力變動來生成含有微小氣泡的氣體含有液，其中，所述多個輸出流路中設置所述超聲波振子的輸出流路通過該超聲波振子將由所述氣體含有液處理部生成的氣體含有液中的氣泡壓碎成奈米尺寸來輸出該氣體含有液，未設置所述超聲波振子的輸出流路將由所述氣體含有液處理部生成的氣體含有液保持原樣地輸出。

另外，上述氣泡產生裝置中構成為，所述超聲波振子對氣體含有液施加頻率為45kHz的超聲波。

另外，上述氣泡產生裝置構成為，具備可變地控制所述超聲波振子頻率的控制裝置。

尤其是，本發明的一個方式的氣泡產生裝置構成為，具備：氣液混合部，其混合氣體和液體來生成氣體含有液；氣體含有液處理部，其通過使氣體含有液產生碰撞以及壓力變動來生成含有微小氣泡的氣體含有液；以及多個輸出流路，其分別直接與一個所述氣體含有液處理部連結，使由該氣體含有液處理部生成的氣體含有液流通來向外部輸出，其中，所述多個輸出流路中除了至少一個輸出流路以外的其他輸出流路中具備為了使氣體含有液中產生奈米尺寸的氣泡而施加超聲波的超聲波振子，由此設置該超聲波振子的輸出流路輸出含有奈米尺寸的氣泡的氣體含有液，未設置所述超聲波振子的輸出流路輸出含有微米尺寸的氣泡的氣體含有液。

本發明通過以上構成，能夠從多個輸出流路向外部輸出含有不同氣泡尺寸的微小氣泡的氣體含有液。因此，能夠根據用途，得到含有想要的氣泡尺寸氣泡的氣體含有液。

1‧‧‧氣泡產生裝置

2‧‧‧氣液混合部

21‧‧‧流體流入口

22‧‧‧氣體流入口

23‧‧‧流路

3‧‧‧氣體含有液處理部

31‧‧‧氣泡生成模組

32‧‧‧螺旋流路

33‧‧‧突起部

34‧‧‧突起

4‧‧‧第一輸出流路

40‧‧‧節流部

41‧‧‧噴嘴

5‧‧‧第二輸出流路

50‧‧‧節流部

51‧‧‧噴嘴

52‧‧‧超聲波振子

6‧‧‧超聲波控制部

圖1是表示本發明氣泡產生裝置的構成的概要方塊圖。

圖2是表示圖1公開的氣體含有液處理部構成的一例的圖。

圖3是表示圖1公開的輸出流路構成的一例的圖。

圖4是表示圖1公開的輸出流路構成的一例的圖。

<實施方式1>

參照圖1至圖4，說明本發明的第一實施方式。在本實施方式中說明氣泡生成裝置1(生成裝置)，其混合空氣等氣體和水等液體，使其混合液中產生微小氣泡，由此來生成含有微小氣泡的氣體含有液。但是，使用於由本發明的氣泡生成裝置1生成的氣體含有液的液體可以是水以外的任何液體，也可以是凝膠狀等具有規定黏性的物體。另外，含在氣體含有液中並被微小氣泡化的氣體可以是空氣、氫、氮、氧、臭氧等任何氣體。

如圖1所示，本實施方式的氣泡產生裝置1(生成裝置)具備氣液混合部2和氣體含有液處理部3。另外，氣泡產生裝置1具備2個輸出流路4、5，從在該2個輸出流路4、5的前端分別設置的噴嘴41、51分別將氣體含有液排出到外部。以下，針對各個構成，進行詳細說明。

對上述氣液混合部2經由流體流入口21供給水等流體。另外，對氣液混合部2經由氣體流入口22供給空氣等氣體。從而，氣液混合部2混合供給的流體和氣體，來生成氣體含有液。另外，氣液混合部2經由流路23與氣體含有液處理部3連結，氣液混合部2生成的氣體含有液在該流路23中流通，並 供給氣體含有液處理部3。

在此，氣液混合部2構成為例如通過未圖示的泵從流體流入口21吸引液體，並且在液體流路中形成節流部位，對該節流部位供給氣體。由此，利用節流部位的文丘裏效應(venture effect)，來混合氣體和流體並生成氣體含有液。但是，氣液混合部2可以是任何構造，可以通過任何原理來混合氣體和流體。

上述氣體含有液處理部3如圖2的截面圖所示，例如形成具有內部空間的大致圓柱形狀，在其內部具備氣泡生成模組31。從而，在氣體含有液處理部3的內部空間，從與氣液混合部2連結的流路23流入氣體含有液，該氣體含有液流入氣泡生成模組31。

氣泡生成模組31形成在內部具有空間的圓筒形狀。從而，氣泡生成模組31如圖2所示，具備位於氣體含有液從氣液混合部2流入的流入側的螺旋流路32和與該螺旋流路32連結的突起部33。

上述螺旋流路32是形成螺旋狀的流路。另外，上述突起部33是從螺旋流路32連續的流路，在該流路內具備從內壁面突出的多個突起34。

根據如上述那樣構成的氣泡生成模組31，首先，從氣液混合部2流入氣體含有液處理部3的內部的氣體含有液，流入形成氣泡生成模組31的螺旋 流路32。由此，形成氣體含有液的螺旋流，之後流入突起部33。這樣，在突起部33內，該氣體含有液內的氣泡與突起34一邊碰撞一邊流通，成為螺旋流的氣體含有液從氣泡生成模組31向在與氣泡含有液處理部3的之間形成的空間流出。由此，在氣泡生成模組31內，對氣體含有液內的氣泡產生碰撞或壓力變動，該氣泡被壓碎或壓縮，由此來微小氣泡化。

此時，在本實施方式的氣體含有液處理部3中，主要生成含有所謂的微米泡以及奈米泡的微小氣泡的氣體含有液。尤其是，本實施方式中，從氣泡產生裝置1運轉開始到經過規定時間為止，生成含有大量微米泡的氣體含有液，當從運轉開始到經過規定時間進行氣泡的壓碎或壓縮時，生成含有大量奈米泡的氣體含有液。即，由氣體含有液處理部3生成的氣體含有液從運轉開始到規定時間為止含有大量微米泡，規定時間以後含有大量奈米泡。此外，在本實施方式中，微米泡例如是粒徑為1μm以上但小於1000μm的微米尺寸微小氣泡，奈米泡例如是粒徑小於1000nm的奈米尺寸微小氣泡。

但是，氣體含有液處理部3不限於一定要生成含有上述尺寸氣泡的氣體含有液。例如可以是，通過調整氣體含有液相對於氣體含有液處理部3的流入速度、螺旋流路32的螺旋程度、突起34的配置或數量等，僅生成微米泡的構成，另外也可以是生成更大尺寸氣泡的構成。

另外，如圖2所示，本實施方式的氣體含有液處理部3分別經由節流部 40、50，連結2個輸出流路4、5。節流部40、50構成為使得氣體含有液通過比輸出流路4、5窄的部位，來制限氣體含有液的流動。此外，節流部40、50也可以具有關閉輸出流路4、5的功能。

上述2個輸出流路4、5構成為如圖3所示，使由氣體含有液處理部3生成的氣體含有液流通來使該氣體含有液從設置於各個端部的噴嘴41、51向外部排出。即，本實施方式中，一個氣體含有液處理部3直接連結2個輸出流路4、5，由一個氣體含有處理部3生成的氣體含有液從各個輸出流路4、5輸出。此時，從第一輸出流路4的噴嘴41保持原樣地排出由氣體含有液處理部3生成的氣體含有液(參照圖3的符號F1)。因此，從氣泡產生裝置1剛剛開始運轉後到規定時間為止，主要排出含有大量微米尺寸微米泡的氣體含有液。

與此相對，在第二輸出流路5的噴嘴51中設置超聲波振子52。超聲波振子52在噴嘴51的外周或內部設置一個或多個。從而，超聲波振子52對即將從噴嘴51排出的氣體含有液施加超聲波，由此氣泡含有液內的氣泡被強制壓碎。這樣，氣體含有液內的氣泡由於超聲波的強制壓碎而成為更小尺寸，主要大量產生奈米尺寸的奈米泡。由此，從第二輸出流路5的噴嘴52排出含有大量的在即將排出之前生成的奈米泡的氣體含有液(參照圖3的符號F2)。

這樣，在氣泡產生裝置1剛剛開始運轉後，即便從氣體含有液處理部3僅僅生成含有微米尺寸氣泡的氣體含有液的情況下，也能夠從第二輸出流 路5排出含有大量奈米尺寸氣泡的氣體含有液。因此，在需要含有奈米泡的氣體含有液的情況下，利用從第二輸出流路5輸出的氣體含有液即可。

此外，如上述那樣，還能夠預先將在氣泡含有液處理部3中生成的氣泡含有液的氣泡尺寸設定為微米尺寸。由此，從第一輸出流路4的噴嘴41排出總是含有微米泡的氣泡含有液。從而，從第二輸出流路5的噴嘴51通過超聲波振子52，排出總是含有奈米泡的氣泡含有液。因此，能夠同時分別排出含有不同氣泡尺寸的氣泡含有液。此外，通過調節與各個輸出流路4、5連結的各節流部40、50的節流度，能夠調節從各輸出流路4、5排出的氣體含有液的量，另外還能夠僅從任一方輸出流路排出氣體含有液。

在此，優選上述超聲波振子52構成為對氣體含有液施加頻率為45kHz的超聲波。這樣，通過對氣體含有液施加頻率為45kHz的超聲波，能夠高效且大量地從氣體含有液中的微小氣泡產生羥基(OH自由基)。這樣，通過大量地產生OH自由基，能夠利用其反應性、氧化能力，例如能夠利用於污水中污染物質的分解去除等用途。尤其是，在本實施方式中，在第二輸出流路5的前端的噴嘴51中配置超聲波振子52，因此在即將排出之前產生OH自由基，能夠利用含有大量的OH自由基的氣體含有液。

此外，關於通過對氣體含有液施加頻率為45kHz的超聲波能夠增加OH自由基，這記載在了通過下述學術會議的演講而發表的論文之中。

(參考資料)

化學工學會第80年會2015年3月19日(星期四)~21日(星期日)

芝浦工業大學豐州校區

增田七惠，村上能規

“超聲波/微米泡兼用程序中生成的活性氧種的測定”

(参照http：//aura-tec.com/pdf/microbubble2015.pdf)

另外，本發明的氣泡產生裝置1如圖4所示，也可以具備超聲波控制部6(控制裝置)，其可變地控制設置於第二輸出流路5的噴嘴51的超聲波振子52的頻率，也就是說，使超聲波振子52產生施加給氣體含有液的超聲波的頻率。由此，能夠對在第二輸出流路5中流通並從噴嘴51排出的氣體含有液施加任意頻率的超聲波，通過施加特定頻率，能夠利用含有微小氣泡的氣體含有液所產生的特別性質和效果。

此外，在上述內容中例示了將超聲波振子52配置在位於第二輸出流路5的前端的噴嘴51的情況，但是也可以將超聲波振子52配置在第二輸出流路5的任意位置。例如，也可以在位於氣體含有液3與噴嘴51之間的第二輸出流路5的配管內部或外周，配置超聲波振子52。

另外，在上述內容中記載了僅裝配兩個從氣體含有液處理部3輸出氣體含有液的輸出流路4、5，但是也可以設置更多輸出流路。該情況下，在1個或多個輸出流路中未配置超聲波振子，而在其他1個或多個輸出流路配置超聲波振子。從而，在多個輸出流路中配置超聲波振子的情況下，也可以 從各個超聲波振子產生頻率分別不同的超聲波。由此，通過1台氣泡產生裝置1，能夠輸出含有多種氣泡尺寸或多種性質的氣體含有液。

以上，參照上述實施方式等說明了本申請的發明，但是本申請的發明不限於上述實施方式。本申請的發明的構成或細節能夠在本申請發明範圍之內進行本領域技術人員可以理解的各種變更。

Claims (5)

1. 一種氣泡產生裝置，具備：氣液混合部，其混合氣體和液體來生成氣體含有液；氣體含有液處理部，其使氣體含有液產生碰撞以及壓力變動，由此來生成含有微小氣泡的氣體含有液；以及多個輸出流路，其分別直接與一個所述氣體含有液處理部連結，使在該氣體含有液處理部中生成的氣體含有液流通來向外部輸出，其中，構成為在所述多個輸出流路中除去至少一個輸出流路以外的其他輸出流路具備為了在氣體含有液中產生奈米尺寸的氣泡而施加超聲波的超聲波振子，由此設置該超聲波振子的輸出流路輸出含有奈米尺寸氣泡的氣體含有液，未設置所述超聲波振子的輸出流路輸出含有微米尺寸氣泡的氣體含有液。
2. 根據請求項1所述的氣泡產生裝置，其中，構成為所述多個輸出流路中設置所述超聲波振子的輸出流路通過該超聲波振子將由所述氣體含有液處理部生成的氣體含有液中的氣泡壓碎到奈米尺寸來輸出該氣體含有液，未設置所述超聲波振子的輸出流路將由所述氣體含有液處理部生成的氣體含有液保持原樣地輸出。
3. 根據請求項1所述的氣泡產生裝置，其中，所述超聲波振子構成為對氣體含有液施加頻率45kHz的超聲波。
4. 根據請求項1所述的氣泡產生裝置，其中，具備可變地控制所述超聲波振子的頻率的控制裝置。
5. 根據請求項1所述的氣泡產生裝置，其中， 在所述多個輸出流路中，在設置於所述其他輸出流路的前端的噴嘴中，設置所述超聲波振子。