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JP7622818B2 - Air bubble generating device and air bubble generating system - Google Patents

Air bubble generating device and air bubble generating system Download PDF

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JP7622818B2
JP7622818B2 JP2023505125A JP2023505125A JP7622818B2 JP 7622818 B2 JP7622818 B2 JP 7622818B2 JP 2023505125 A JP2023505125 A JP 2023505125A JP 2023505125 A JP2023505125 A JP 2023505125A JP 7622818 B2 JP7622818 B2 JP 7622818B2
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Description

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。 The present disclosure relates to a bubble generating device and a bubble generating system.

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)。In recent years, microscopic bubbles have been used in a variety of fields, including water purification, wastewater treatment, and fish farming. For this reason, a bubble generator that generates microscopic bubbles has been developed (Patent Publication No. 6108526: Patent Document 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。The bubble generator described in Patent Document 1 uses a piezoelectric element to generate fine bubbles. In this bubble generator, the up and down vibrations at the center of a flexurally vibrating vibration plate are used to break up and miniaturize bubbles generated in pores formed in the vibration plate.

特許第6108526号公報Patent No. 6108526

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。One application of the bubble generator is, for example, in an on-board vehicle where it generates bubbles in diesel fuel to improve combustion in diesel engines. For on-board applications, high reliability is required, and the bubble generator needs to take measures to prevent the liquid (diesel) in the liquid tank from leaking from the joint between the liquid tank and the bubble generator.

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。Therefore, the object of the present disclosure is to provide a bubble generating device and a bubble generating system in which liquid in the liquid tank is less likely to leak from the connecting parts between the liquid tank and the bubble generating device.

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1筒状体の中心軸から第3筒状体の外側の位置までの長さは、第3筒状体を設けない構成と比べて第2筒状体の貫通方向の変位量が半分になる範囲の長さである A bubble generating device according to one aspect of the present disclosure is a bubble generating device that is attached to a liquid tank and generates fine bubbles in the liquid in the liquid tank, and includes a vibration plate having a plurality of openings formed therein and disposed at a position where one surface is in contact with the liquid in the liquid tank and the other surface is in contact with gas, a first cylindrical body that supports one end of the vibration plate, a plate-shaped spring portion that supports the other end of the first cylindrical body, a second cylindrical body that supports one end of the spring portion at a position outside the position that supports the first cylindrical body, and a spring portion that supports the other end of the second cylindrical body. The spring portion has a plate-shaped flange portion that supports the second cylindrical body and extends outward from the position of the second cylindrical body, a third cylindrical body that supports one end of the flange portion at a position outer than the position supporting the second cylindrical body, a weight portion provided at the other end of the third cylindrical body, and a piezoelectric element provided on the surface of the spring portion supported by the second cylindrical body and vibrating the spring portion, and the length from the central axis of the first cylindrical body to a position outside the third cylindrical body is within a range in which the amount of displacement of the second cylindrical body in the penetration direction is half compared to a configuration in which the third cylindrical body is not provided .

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。 A bubble generating system according to another embodiment of the present disclosure comprises the aforementioned bubble generating device and a liquid tank.

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。According to the present disclosure, the bubble generating device is provided with a third cylindrical body and a weight portion, so that the amount of displacement of the joint with the liquid tank can be adjusted to be within a predetermined range, making it less likely for liquid in the liquid tank to leak from the joint between the liquid tank and the bubble generating device.

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。1 is a schematic diagram of an air bubble generating system in which an air bubble generating device according to an embodiment of the present invention is used. 本実施の形態に係る気泡発生装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an air bubble generation device according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態に係る気泡発生装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of an air bubble generating device according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態に係る気泡発生装置の半断面図である。FIG. 2 is a half cross-sectional view of the air bubble generation device according to the present embodiment. 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。11 is a half cross-sectional view of a type of air bubble generation device in which the position of the weight portion provided at the other end of the third cylindrical body is different. FIG. 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。13 is a graph showing the displacement in the Z direction of a target side surface of type A of the air bubble generation device according to the present embodiment. 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。13 is a graph showing the displacement in the X direction of a target side surface of type A of the air bubble generation device according to the present embodiment. 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。13 is a graph showing the change in average displacement amount with respect to the length of position D. 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。13 is a graph showing the change in the average displacement amount in the Z direction relative to the length of the position D for each type. 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。13 is a graph showing the change in moment of inertia with respect to the length of position D. 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。13 is a graph showing the displacement in the Z direction versus the density of the weight portion. 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。13A and 13B are diagrams showing an example in which the end of a spring portion is processed into a tapered shape.

(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。
(Embodiment)
Hereinafter, an air bubble generating device and an air bubble generating system according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the drawings are given the same reference characters and the description thereof will not be repeated.

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。 First, Fig. 1 is a schematic diagram of a bubble generation system 100 in which the bubble generation device 1 according to the present embodiment is used. The bubble generation device 1 shown in Fig. 1 is provided at the bottom of a liquid tank 10 that stores liquid such as water, gasoline, or diesel, and is used in the bubble generation system 100 that generates fine bubbles 200 in the liquid in the liquid tank 10. The bubble generation system 100 can be applied to various systems, such as water purification devices, wastewater treatment devices, fish farming tanks, and fuel injection devices.

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。The liquid introduced into the liquid tank 10 varies depending on the system to which it is applied: for example, if it is a water purification device, the liquid will be water, but if it is a fuel injection device, the liquid will be liquid fuel. Furthermore, the liquid tank 10 only needs to be able to temporarily store liquid, and it also includes a pipe through which the liquid is introduced and through which the liquid always flows.

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。The bubble generating device 1 comprises a vibration plate 2, a cylindrical body 3, and a piezoelectric element 4. The bubble generating device 1 is provided in a hole opened in a part of the bottom of the liquid tank 10, and generates fine bubbles 200 from a plurality of pores (openings) formed in the vibration plate 2 by vibrating the vibration plate 2 protruding from the hole into the liquid side using the piezoelectric element 4.

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。The vibration plate 2 is formed, for example, from a resin plate, a metal plate, a Si or SOI (Silicon On Insulator) substrate, a porous ceramic plate, a glass plate, or the like. When the vibration plate 2 is formed from a glass plate, it may be formed, for example, from a glass plate that transmits ultraviolet light and deep ultraviolet light with a wavelength of 200 nm to 380 nm. By forming the vibration plate 2 from a glass plate that transmits ultraviolet light and deep ultraviolet light, a light source that emits ultraviolet light from the other side of the vibration plate 2 toward the liquid in the liquid tank 10 can be provided, and sterilization by ozone generation and sterilization by ultraviolet light irradiation can be performed simultaneously.

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。The vibration plate 2 has multiple pores formed, one side of which is in contact with the liquid (e.g., water) in the liquid tank 10, and the other side of which is in contact with the gas (e.g., air). In other words, in the bubble generator 1, the vibration plate 2 separates the liquid from the air, and by applying back pressure to the other side (in the direction of the arrow shown in Figure 1), the gas is sent through the multiple pores into the liquid in the liquid tank 10. The bubble generator 1 generates fine bubbles 200 by tearing off the gas sent through the multiple pores using the vibration of the vibration plate 2.

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。 To explain in more detail, when gas tries to escape from the multiple pores, the surface tension of the liquid prevents the gas from entering the liquid, while the buoyancy of the gas acts to break that surface tension. The diameter of the bubbles 200 is determined by this balance, but the vibration of the diaphragm 2 creates a pulling effect from the walls of the pores, creating a state as if the surface tension had become smaller. As a result, in the early stage when the gas tries to escape from the multiple pores, the vibration of the diaphragm 2 tears the gas apart, and it is possible to generate fine bubbles 200 with a diameter that is about 1/10 of that when the vibration of the diaphragm 2 is not applied.

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。Although not shown, for example, multiple pores are formed in a 5 mm x 5 mm area provided in the center of a diaphragm 2 with a diameter of 14 mm. If the pore diameter is 1 μm and the spacing between pores is 0.25 mm, 441 pores can be formed in a 5 mm x 5 mm area.

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。In the bubble generating device 1, the vibration plate 2 is vibrated by the piezoelectric element 4 via the cylindrical body 3. FIG. 2 is an oblique view of the bubble generating device 1 according to this embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the bubble generating device according to this embodiment. The cylindrical body 3 shown in FIG. 1 includes a first cylindrical body 31, a spring portion 32, a second cylindrical body 33, a flange portion 34, a third cylindrical body 35, and a weight portion 36 as shown in FIG. 3. The bubble generating device 1 in FIG. 3 is a cross-sectional view cut at the center in the penetration direction of the second cylindrical body 33 (the vertical direction in the figure).

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。The end of the vibration plate 2 is held by the end of the cylindrical first cylindrical body 31. The vibration plate 2 is supported by the first cylindrical body 31 at a position where the penetration direction of the multiple pores formed in the vibration plate 2 is parallel to the vibration direction of the first cylindrical body 31. The end of the first cylindrical body 31 opposite the vibration plate 2 side is supported by the spring part 32. The spring part 32 is an elastically deformable plate-like member that supports the bottom surface of the cylindrical first cylindrical body 31 and extends toward the outside of the first cylindrical body 31. The spring part 32 does not have a hole penetrating the first cylindrical body 31 and the second cylindrical body 33, and has at least one communication part 320 that allows gas to flow into the first cylindrical body 31 from the side. By not providing a hole penetrating the first cylindrical body 31 and the second cylindrical body 33 in the spring portion 32, liquid leaking from the multiple pores formed in the vibration plate 2 does not leak below the second cylindrical body 33, and the piezoelectric element 4 can be protected from the liquid. Of course, the spring portion 32 may be hollow and circular and have a hole penetrating the first cylindrical body 31 and the second cylindrical body 33. Also, the communicating portion 320 does not have to be provided in the spring portion 32.

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。The spring portion 32 is supported by the second cylindrical body 33 at a position outside the position where the first cylindrical body 31 is supported. The second cylindrical body 33 has a cylindrical shape. The second cylindrical body 33 supports the spring portion 32 at one end. The end of the second cylindrical body 33 opposite the spring portion 32 side is supported by the flange portion 34. The flange portion 34 is a plate-shaped member that supports the bottom surface of the cylindrical second cylindrical body 33 and extends outward from the position where the second cylindrical body 33 is supported.

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。The flange portion 34 is supported by the third cylindrical body 35 at a position outside the position where the second cylindrical body 33 is supported. The third cylindrical body 35 has a cylindrical shape. The third cylindrical body 35 supports the flange portion 34 at 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 portion 36 are provided at a position where the displacement of the side surface of the second cylindrical body 33 is within a predetermined range when the spring portion 32 is vibrated by the piezoelectric element 4.

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。A circular piezoelectric element 4 is provided on the underside of the spring portion 32 to match the shape of the spring portion 32. The piezoelectric element 4 vibrates in the penetration direction of the first cylindrical body 31 (up and down direction in the figure). When the piezoelectric element 4 vibrates in the penetration direction of the first cylindrical body 31, the spring portion 32 is vibrated in the penetration direction of the first cylindrical body 31, causing the first cylindrical body 31 to be displaced in the up and down direction approximately uniformly. Note that the piezoelectric element 4 may be a hollow circle with a hole in the center, rather than a circle that covers the entire inner diameter of the second cylindrical body 33.

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。The first cylindrical body 31, the spring portion 32, the second cylindrical body 33, the flange portion 34, the third cylindrical body 35, and the weight portion 36 are integrally formed. The first cylindrical body 31, the spring portion 32, the second cylindrical body 33, the flange portion 34, the third cylindrical body 35, and the weight portion 36 are made of, for example, a metal such as stainless steel or a synthetic resin. Preferably, a metal with high rigidity such as stainless steel is desirable. Note that the first cylindrical body 31, the spring portion 32, the second cylindrical body 33, the flange portion 34, the third cylindrical body 35, and the weight portion 36 may be formed as separate bodies or as separate members. There is no particular limit to the method of joining the diaphragm 2 and the first cylindrical body 31. The diaphragm 2 and the first cylindrical body 31 may be joined by adhesive, welding, fitting, press-fitting, or the like.

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。1, the bubble generator 1 is connected to a hole opened in a part of the bottom of the liquid tank 10 at the outer end of the spring part 32 or the outer surface of the second cylindrical body 33. By providing a third cylindrical body 35 and a weight part 36 as described below, the outer end of the spring part 32 or the outer surface of the second cylindrical body 33 is almost vibration-free even when the vibration plate 2 is vibrated by the piezoelectric element 4. Therefore, it is possible to vibrate only the vibration plate 2 without transmitting the vibration of the piezoelectric element 4 to the liquid tank 10. Furthermore, it is possible to make it difficult for the liquid in the liquid tank 10 to leak from the joint between the bubble generator 1 and the liquid tank 10.

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。The piezoelectric element 4 vibrates, for example, by polarization in the thickness direction. The piezoelectric element 4 is made of lead zirconate titanate piezoelectric ceramics. However, other piezoelectric ceramics such as (K,Na)NbO3 may also be used. Furthermore, a piezoelectric single crystal such as LiTaO3 may also be used. The piezoelectric element 4 vibrates in the penetration direction of the first cylindrical body 31 based on a drive signal from the controller 20 (see Figure 1).

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。In the bubble generating device 1, the vibration plate 2 in contact with the liquid is made of, for example, a glass plate, and the vibration plate 2 is vibrated by the piezoelectric element 4 via the cylindrical body 3, thereby completely separating the space into which the gas is introduced and the liquid. By completely separating the space into which the gas is introduced and the liquid, it is possible to prevent the electrical wiring of the piezoelectric element 4 from being immersed in the liquid. Furthermore, in the bubble generating device 1, even if 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, so that the electrical wiring of the light source can be prevented from being immersed in the liquid.

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。Next, the adjustment of the displacement amount of the outer surface of the second cylindrical body 33 (the joint part with the liquid tank 10) by providing the third cylindrical body 35 and the weight part 36 in the bubble generating device 1 will be described in detail. FIG. 4 is a half cross-sectional view of the bubble generating device according to this embodiment. The dashed line shown in FIG. 4 is a part passing through the central axis of the first cylindrical body 31. The inner position of the first cylindrical body 31 is position A, the inner position of the second cylindrical body 33 is position B, the outer position of the second cylindrical body 33 is position C, and the outer position of the third cylindrical body 35 is position D. The outer end of the spring part 32 or the outer surface of the second cylindrical body 33 is the side that joins with the liquid tank 10 and is the target side that suppresses the displacement amount within a predetermined range. The penetration direction of the second cylindrical body 33 (the up-down direction in the figure) is the Z direction, and the left-right direction in the figure is the X direction.

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。 Figure 5 is a half cross-sectional view of a bubble generator 1 of a different type in which the position of the weight 36 provided at the other end of the third cylindrical body 35 is different. Figure 5(a) illustrates a type A bubble generator 1 in which the length from the central axis to the outside of the weight 36 is 7.0 mm. Figure 5(b) illustrates a type B bubble generator 1 in which the length from the central axis to the outside of the weight 36 is 7.5 mm. In Figures 5(a) and 5(b), the length from the central axis to the inside of the weight 36 changes according to the length from the central axis to the inside of the third cylindrical body 35. Figure 5(c) illustrates a type C bubble generator 1 in which the length from the central axis to the outside of the weight 36 is 7.0 mm and the inside position of the weight 36 is fixed at position B.

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。A simulation was performed in which the vibration plate 2 was vibrated by the piezoelectric element 4 for each of types A to C of bubble generator 1 shown in Figures 5(a) to 5(c), and the change in the amount of displacement of the target side surface was determined. Figure 6 is a graph showing the amount of displacement in the Z direction of the target side surface of type A of bubble generator 1. Figure 7 is a graph showing the amount of displacement in the X direction of the target side surface of type A of bubble generator 1. In Figures 6 and 7, the vertical axis represents the amount of displacement (unit: μm), and the horizontal axis represents 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). Furthermore, Figures 6 and 7 show the amount of displacement of the target side when the length from the central axis to position D (hereinafter simply referred to as the length of position D) is changed to 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).

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。 Figure 8 is a graph showing the change in average displacement amount versus the length of position D. In Figure 8, the vertical axis represents the average displacement amount (unit: μm) and the horizontal axis represents the length of position D (unit: mm). Figure 8 is a graph in which the displacement amounts shown in Figures 6 and 7 are averaged for each length from the central axis to position D and plotted. As can be seen from Figure 8, in type A of bubble generating device 1, the displacement amounts in the X and Z directions become nearly 0 (zero) when the length of position D is 6.5 mm.

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。 A similar simulation was performed for types B and C of bubble generator 1, and by performing the processing shown in Figures 6 to 8, it was found that, like type A, the amount of displacement in the X direction was smaller than the amount of displacement in the Z direction, and the longer the length of position D, the smaller the amount of displacement in the X direction. For type B of bubble generator 1, the amount of displacement in the X direction and the Z direction becomes nearly 0 (zero) when the length of position D is 6.3 mm. For type C of bubble generator 1, the amount of displacement in the X direction and the Z direction becomes nearly 0 (zero) when the length of position D is 6.1 mm.

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。 Figure 9 is a graph showing the change in the average displacement in the Z direction with respect to the length of position D for each type. In Figure 9, the vertical axis is the average displacement in the Z direction (unit: μm), and the horizontal axis is the length of position D (unit: mm). Furthermore, Figure 9 illustrates a predetermined range S. The displacement of the displacement target range (side surface of the second cylindrical body 33) falling within the predetermined range S means, for example, that the average displacement falls within about half of the initial value. Specifically, in the example shown in Figure 9, the range of absolute values (approximately ±0.03 μm) of the average displacement in the Z direction, which is half the initial value (approximately +0.06 μm), is set as the predetermined range S. The range of position D that satisfies this predetermined range S is approximately ±0.4 mm = approximately ±3% for the strictest type C, and approximately ±0.7 mm = approximately ±5% for type A. The specified range S is set to a range that is half the amount of displacement when the third cylindrical body 35 is not present, but is not limited to this and may be any range that makes it difficult for the liquid in the liquid tank 10 to leak from, for example, the connection between the liquid tank 10 and the bubble generating device 1.

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(B-A)×(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(D-C)×(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。 The positions at which the third cylindrical body 35 and the weight section 36 are provided can also be defined from the viewpoint of the moment of inertia. The moment of inertia Ia between positions A and B is the first moment of inertia occurring at one end of the second cylindrical body 33, and can be calculated as Ia=Ma(B 2 -A 2 )×(1/2). Here, Ma is the equivalent mass including the masses of the diaphragm 2, the first cylindrical body 31, and the spring section 32, taking into account the surface density, and A and B are the coordinates of positions A and B. On the other hand, the moment of inertia Ib between positions C and D is the second moment of inertia occurring at the other end of the second cylindrical body 33, and can be calculated as Ib=Mb(D 2 -C 2 )×(1/2). Here, Mb is the equivalent mass including the masses of the third cylindrical body 35 and the weight section 36, taking into account the surface density, and C and D are the coordinates of positions C and D.

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。 The moment of inertia Ia between positions A and B does not depend on the type of bubble generator 1, but the moment of inertia Ib between positions C and D depends on the type of bubble generator 1. Figure 10 is a graph showing the change in moment of inertia with respect to the length of position D. In Figure 10, the vertical axis represents the moment of inertia (arbitrary units ARB) and the horizontal axis represents the length of position D (units mm). The moment of inertia Ia is a constant value (= 83565) since it does not depend on the type of bubble generator 1. On the other hand, the moment of inertia Ib depends on the type of bubble generator 1, so a graph is shown for each type.

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。As can be seen from Figure 10, the length of position D where the moment of inertia Ia and the moment of inertia Ib of each type coincide is close to the length of position D where the displacement in the Z direction shown in Figure 9 is nearly 0 (zero). Specifically, the length of position D where the moment of inertia Ia and the moment of inertia Ib coincide is approximately 6.6 mm for type A of bubble generating device 1, approximately 6.2 mm for type B, and approximately 5.9 mm for type C. Therefore, if the difference between the moment of inertia Ia and the moment of inertia Ib is within ±3%, the displacement amount of the displacement target range (side surface of second cylindrical body 33) will be within the specified range S as shown in Figure 9.

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。 In addition, since the change in the graph of the moment of inertia Ib of type A is gradual, it can be seen that the tolerance of the range of position D is also wide, which is the same as the tendency of the range of position D of type A shown in Figure 9.

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/cm)、錘部36がSUS(Steel Use Stainless)(密度7.75g/cm)、錘部36がジュラルミン(密度2.79g/cm)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。 It will be explained that the displacement amount of the target side surface changes depending on the density of the weight portion 36. FIG. 11 is a graph showing the displacement amount in the Z direction versus the density of the weight portion 36. In FIG. 11, the vertical axis represents the displacement amount in the Z direction (unit: μm), and the horizontal axis represents 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). Furthermore, FIG. 11 illustrates the displacement amount of the target side surface when the weight portion 36 is Cu (density: 8.93 g/cm 3 ), the weight portion 36 is SUS (Steel Use Stainless) (density: 7.75 g/cm 3 ), and the weight portion 36 is duralumin (density: 2.79 g/cm 3 ). From FIG. 11, it can be seen that even if the positions of the third cylindrical body 35 and the weight portion 36 are the same, if the density is small, the displacement amount of the target side surface increases.

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。As described above, the bubble generating device 1 according to this embodiment is attached to the liquid tank 10 and generates fine bubbles in the liquid in the liquid tank 10. The bubble generating device 1 includes a vibration plate 2, a first cylindrical body 31, a spring portion 32, a second cylindrical body 33, a flange portion 34, a third cylindrical body 35, a weight portion 36, and a piezoelectric element 4. The vibration plate 2 has a plurality of openings formed therein, 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 vibration plate 2 at one end. The spring portion 32 is plate-shaped and supports the other end of the first cylindrical body 31. The second cylindrical body 33 supports the spring portion 32 at one end at a position outside the position where the first cylindrical body 31 is supported. The flange portion 34 is plate-shaped, supports the other end of the second cylindrical body 33, and extends outward from the position of the second cylindrical body 33. The third cylindrical body 35 supports one end of the flange portion 34 at a position outside the position supporting the second cylindrical body 33. The weight portion 36 is provided at the other end of the third cylindrical body 35. The piezoelectric element 4 vibrates the spring portion 32. The third cylindrical body 35 and the weight portion 36 are provided at positions where the displacement amount 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.

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。As a result, in the bubble generating device 1, by providing the third cylindrical body 35 and the weight portion 36, the amount of displacement of the joint with the liquid tank 10 can be adjusted to be within a predetermined range S, making it less likely for the liquid in the liquid tank 10 to leak from the joint between the liquid tank 10 and the bubble generating device 1, etc.

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。In addition, in the air bubble generating device 1, in the case where light oil leaks from the pores of the vibration plate 2 into the inside of the first cylindrical body 31, the spring part 32 does not have a hole penetrating from the first cylindrical body 31 to the second cylindrical body 33 so that the leaked light oil does not get on the piezoelectric element 4 and corrode it. Instead, as shown in FIG. 3, the spring part 32 has a communication part 320 that allows gas to flow into the first cylindrical body 31 from the side. In order to allow gas to flow in from the opening of this communication part 320, it is necessary to keep the displacement amount of the second cylindrical body 33 including the spring part 32 within a predetermined range S. Furthermore, when a structure is adopted in which the light oil accumulated at the bottom of the first cylindrical body 31 is released to the outside using the communication part 320, it is also necessary to keep the displacement amount of the second cylindrical body 33 including the spring part 32 within a predetermined range S in order to make the joint between the structure and the opening of the communication part 320 less susceptible to the vibration of the piezoelectric element 4.

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。It is preferable that the third cylindrical body 35 and the weight portion 36 are provided at a position where the difference between the first moment of inertia (Ia) generated at one end of the second cylindrical body 33 and the second moment of inertia (Ib) generated at the other end of the second cylindrical body 33 becomes a predetermined difference when the spring portion 32 is vibrated by the piezoelectric element 4. This allows the bubble generating device 1 to adjust the amount of displacement of the side surface of the second cylindrical body 33 to be within a predetermined range S when the spring portion 32 is vibrated by the piezoelectric element 4. In particular, it is preferable that the predetermined difference is within ±3%.

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。It is preferable that the piezoelectric element 4 is provided on the surface of the spring portion 32 on the side supported by the second cylindrical body 33, inside the position supported by the second cylindrical body 33. This allows the bubble generating device 1 to efficiently transmit vibrations caused by the piezoelectric element 4 to the first cylindrical body 31, and to vibrate the first cylindrical body 31 and the vibration plate 2 up and down in parallel.

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。It is preferable that the piezoelectric element 4 is provided on the surface of the spring portion 32 supported by the second cylindrical body 33, over the entire inner diameter of the second cylindrical body 33. This makes it possible to generate fine bubbles more effectively.

(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。
(Variation 1)
In the bubble generating device 1 according to the embodiment described above, the spring portion 32 is described as being plate-shaped, but the end of the spring portion 32 may be processed into a tapered shape. This is because the edge portion often has a large inclination of displacement, and by tapering, it is possible to form a holding plate in a portion where the inclination of the internal displacement amount is small. When two holding portions are provided on the side portion to increase the holding strength and to double prevent liquid leakage or to introduce gas into the space, it is possible to provide one plate on this tapered portion. Figure 12 is a diagram showing an example in which the end of the spring portion is processed into a tapered shape. Note that, in the bubble generating device 1a shown in Figure 12, the same components as those of the bubble generating device 1 shown in Figure 3 are assigned the same reference numerals and detailed description will not be repeated.

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。As shown in Fig. 12, the end of the spring portion 32a is processed into a tapered shape 32b. As shown in Fig. 12, by processing the corner of the end of the spring portion 32a closer to the vibration plate 2 into a tapered shape 32b, it is possible to make it difficult for the spring portion 32a to damp the vibration of the piezoelectric element 4.

(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。
(Variation 2)
1, the second cylindrical body 33 may be provided with a flange portion 33a, and the liquid tank 10 may be coupled to the second cylindrical body 33 via the flange portion 33a. This increases the airtightness between the bubble generator 1 and the liquid tank 10 in the bubble generation system 100 including the bubble generator 1 and the liquid tank 10.

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。The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

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。 1, 1a: bubble generating device, 2: vibration plate, 3: cylindrical body, 4: piezoelectric element, 10: liquid tank, 20: controller, 31: first cylindrical body, 32: spring portion, 33: second cylindrical body, 33a: flange portion, 34: flange portion, 35: third cylindrical body, 36: weight portion, 100: bubble generating system, 200: bubbles.

Claims (6)

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1筒状体の中心軸から前記第3筒状体の外側の位置までの長さは、前記第3筒状体を設けない構成と比べて前記第2筒状体の貫通方向の変位量が半分になる範囲の長さである、気泡発生装置。
A bubble generating device that is attached to a liquid tank and generates fine bubbles in the liquid in the liquid tank,
a vibration plate having a plurality of openings formed therein, one surface of the vibration plate being in contact with the liquid in the liquid tank and the other surface of the vibration plate being in contact with the gas;
A first cylindrical body supporting one end of the diaphragm;
A plate-shaped spring portion supporting the other end of the first cylindrical body;
a second cylindrical body supporting one end of the spring portion at a position outside the position supporting the first cylindrical body;
a plate-shaped flange portion supporting the other end of the second cylindrical body and extending outward from the position of the second cylindrical body;
a third cylindrical body supporting one end of the flange portion at a position outside the position supporting the second cylindrical body;
A weight portion provided at the other end of the third cylindrical body;
a piezoelectric element provided on a surface of the spring portion supported by the second cylindrical body and vibrating the spring portion;
A bubble generating device, wherein the length from the central axis of the first cylindrical body to an outer position of the third cylindrical body is within a range in which the amount of displacement of the second cylindrical body in the penetration direction is half compared to a configuration in which the third cylindrical body is not provided .
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±3%以内となる位置に設ける、請求項1に記載の気泡発生装置。 The bubble generating device described in claim 1, wherein the third cylindrical body and the weight portion are positioned such that when the spring portion is vibrated by the piezoelectric element, the difference between a first moment of inertia generated at one end of the second cylindrical body and a second moment of inertia generated at the other end of the second cylindrical body is within ±3% . 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または請求項2に記載の気泡発生装置。 The bubble generating device according to claim 1 or claim 2 , wherein the piezoelectric element is provided on the surface of the spring portion on the side supported by the second cylindrical body, further inward than the position supported by the second cylindrical body. 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または請求項2に記載の気泡発生装置。 3. The air bubble generation device according to claim 1 , wherein the piezoelectric element is provided over the entire inner diameter of the second cylindrical body on a surface of the spring portion that is supported by the second cylindrical body. 請求項1~請求項のいずれか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。
The air bubble generating device according to any one of claims 1 to 4 ,
The liquid tank.
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、請求項に記載の気泡発生システム。 The bubble generation system according to claim 5 , wherein the bubble generation device is coupled to the liquid tank at a side surface of the second cylindrical body.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7468777B2 (en) * 2021-03-09 2024-04-16 株式会社村田製作所 Air bubble generating device and air bubble generating system
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001197594A (en) 1999-10-28 2001-07-19 Murata Mfg Co Ltd Ultrasonic vibration device
JP2004097851A (en) 2002-09-04 2004-04-02 Murata Mfg Co Ltd Ultrasonic vibration apparatus
JP2006087984A (en) 2004-09-21 2006-04-06 Ngk Insulators Ltd Apparatus for jetting air bubble
WO2018207395A1 (en) 2017-05-12 2018-11-15 株式会社村田製作所 Vibration device
WO2020189272A1 (en) 2019-03-20 2020-09-24 株式会社村田製作所 Bubble generation device
WO2020189271A1 (en) 2019-03-19 2020-09-24 株式会社村田製作所 Bubble generation device
WO2020189270A1 (en) 2019-03-19 2020-09-24 株式会社村田製作所 Air bubble generation device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001197594A (en) 1999-10-28 2001-07-19 Murata Mfg Co Ltd Ultrasonic vibration device
JP2004097851A (en) 2002-09-04 2004-04-02 Murata Mfg Co Ltd Ultrasonic vibration apparatus
JP2006087984A (en) 2004-09-21 2006-04-06 Ngk Insulators Ltd Apparatus for jetting air bubble
WO2018207395A1 (en) 2017-05-12 2018-11-15 株式会社村田製作所 Vibration device
WO2020189271A1 (en) 2019-03-19 2020-09-24 株式会社村田製作所 Bubble generation device
WO2020189270A1 (en) 2019-03-19 2020-09-24 株式会社村田製作所 Air bubble generation device
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