TWM487134U - 微氣泡產生裝置 - Google Patents

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TWM487134U
TWM487134U TW103209958U TW103209958U TWM487134U TW M487134 U TWM487134 U TW M487134U TW 103209958 U TW103209958 U TW 103209958U TW 103209958 U TW103209958 U TW 103209958U TW M487134 U TWM487134 U TW M487134U
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Ching-Ho Lai
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Description

微氣泡產生裝置
本創作是關於一種微氣泡產生裝置，特別是一種用於淨化水質之微氣泡產生裝置。
以往人們對於淨化水質的概念，往往利用加裝一濾水器來淨化水質或是利用含銀物質來殺菌，不但成本高、需時常跟換過濾材質，而且會產生大量的廢水，造成環境汙染。而且通常濾水器過濾後的水量少，無法應用在農業及漁業等產業，因此通常只能應用在飲水。
目前已知的微氣泡產生器分為氣體溶解型及液體動力型兩種，氣體溶解型係利用高壓氣體注入至液體中，缺點為須大量氣體消耗，成本高而不利於應用在產業及居家生活；液體動力型則是目前較常應用的類型，係利用抽水迴流同時吸入空氣，在循環水中溶入大量高密度的微小氣泡，或是採用渦流泵浦(vortex turbine pump)快速將氣體打成很小的氣泡融入水中，但這類型的微氣泡產生器通常裝置複雜、操作技術需求高、耗電量大、安裝所需空間大，不利於居家使用及中小型農、漁產業的應用。此外，其所產生微氣泡的數量常有不足的現象及微氣泡停留在水中的時間短，無法達到淨化水質及殺菌的效果。
鑑於上述習知技術之種種缺失，本創作在於提供一種微氣泡產生裝置，具有淨化水質、殺菌、節水效能及低化學清潔劑需求的潔淨效果，可廣泛應用在工業、養殖、醫療、美容等各行業。
為解決上述習知技術之問題，本創作之一目的在於提出一種微氣泡產生裝置，包含一轉接頭、一加速管、一漸縮管、一錐形網及一外殼。一轉接頭，具有一入水口、一出水口及一第一空氣流道，第一空氣流道設置在轉接頭內部。一加速管，具有一第二空氣流道、一第一水流道、一第二水流道、一第三水流道、一第一開口、一第二開口、一第三開口、一凹部及一凸部，其中，凸部形成於加速管之前段的端部，第一水流道、第二水流道及第三水流道形成於加速管內且自凸部延伸至加速管之中段，第一開口、第二開口及第三開口形成於加速管之管壁上且與加速管之內管連通，加速管之內管形成於加速管內且自加速管之中段延伸至凹部，凹部形成於加速管之後段的端部。一漸縮管，係為中空狀，具有依序相接之一第一入口端、一前端部、一中間部、一後端部及一第一出口端，第一入口端插接於加速管之凹部，中間部的內徑不變，前端部之內徑係朝該中間部漸縮，後端部之內徑係朝該中間部漸縮。一錐形網，其以突起之錐型部插接於後端部，且錐型部上具有複數個切孔。一外殼，其包覆轉接頭、加速管、漸縮管及錐形網。
以加速管之凸部插接於轉接頭之出水口、漸縮管之第一入口端插接於加速管之凹部及將錐形網之錐型部插接於漸縮管之後端部，並以一外殼包覆轉接頭、加速管、漸縮管及錐形網而組裝成一微氣泡產生裝置，當水經由轉接頭通往加速管後，水會經過第一道水流旋轉及第二道水流旋轉之雙重加速，並引導外在環境空氣經由第一空氣流道及第二空氣流道進入加速管內管中，再經過漸縮管後產生一高轉速高動態壓力旋轉水流，使得空氣產生爆裂，水中因而形成複數個小氣泡，並在通過錐形網中之複數個切孔後，複數個小氣泡進一步再被切割而形成複數個微氣泡。
本創作之另一目的在於提供一種具有隱藏式轉接頭之微氣泡產生裝置，可避免因為與外在環境接觸或人為碰觸而影響空氣在第一空氣流道流動的效果。
本創作之再一目的在於提供一種微氣泡產生裝置，具有一加速管，能產生第一道水流旋轉及第二道水流旋轉之雙重加速，故進一步再依序通往漸縮管及錐形網後產生的微氣泡，具有在水中長時間停留的功效，且產生的微氣泡粒徑小而具有強去汙力 。
本創作之微氣泡產生裝置，可廣泛應用在工業、養殖、醫療、美容等各行業及居家生活上的應用，包括淋浴用水龍頭、廚房用之水龍頭及洗衣機出水口等，具有淨化水質、美容、殺菌、節水效能及低化學清潔劑需求的潔淨效果，且還有裝設容易及裝置小的優點。
100‧‧‧微氣泡產生裝置
1‧‧‧轉接頭
10‧‧‧第一空氣流道
11‧‧‧入水口
12‧‧‧出水口
2‧‧‧加速管
20‧‧‧第二空氣流道
21‧‧‧第一水流道
211‧‧‧第一水流道出口
22‧‧‧第二水流道
221‧‧‧第二水流道出口
23‧‧‧第三水流道
231‧‧‧第三水流道出口
24‧‧‧第一開口
25‧‧‧第二開口
26‧‧‧第三開口
27‧‧‧內管
28‧‧‧凹部
29‧‧‧凸部
R1‧‧‧第一道水流旋轉
R2‧‧‧第二道水流旋轉
L1‧‧‧第一內徑
L2‧‧‧第二內徑
3‧‧‧漸縮管
31‧‧‧第一入口端
32‧‧‧第一出口端
33‧‧‧前端部
34‧‧‧中間部
35‧‧‧後端部
4‧‧‧錐形網
41‧‧‧切孔
5‧‧‧外殼
51‧‧‧第四開口
52‧‧‧第五開口
6‧‧‧微氣泡
D‧‧‧水流方向
θ1‧‧‧第一角度
θ2‧‧‧第二角度
70~110‧‧‧步驟
第1圖係為本創作微氣泡產生裝置之分解結構剖示圖。
第2圖係為本創作第1圖中之加速管往水流方向D觀測之上視圖。
第3圖係為本創作微氣泡產生裝置之組合結構剖示圖。
第4圖係為組裝本創作微氣泡產生裝置並利用該裝置來產生微氣泡的方法流程圖。
本創作之微氣泡產生裝置的用途及微氣泡產生的基本原理，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，僅針對本創作的微氣泡產生裝置中之各元件及結構的特殊功能實現，進行詳細說明。此外，於下述內文中之圖式，亦並未依據實際之相關尺寸完整繪製，其作用僅在表達與本創作特徵有關之示意圖。
本創作之微氣泡產生裝置產生的微氣泡，是一種以微米為單位的極細泡沫，因而可稱之為微米氣泡，這些微米氣泡以水和空氣構成，粒徑大小在10微米或以下。它具有很強的去污力，原因是這些微米氣泡本身在產生時，水和空氣的接觸面大增，摩擦形成大量負電荷，而大部份的污垢物質都帶有正電荷，兩者碰面，污垢便會被氣泡吸引住，加上氣泡***時的壓力，及空氣在水中的自然浮力，可順利把污垢帶走。由於微米氣泡十分細小，可深入細微位置做深層清理，譬如毛孔。毛孔的大小一般約20至50微米，大到肉眼看得到則在100至200微米間，被污垢油脂充塞的更可達400微米，因此微米氣泡可輕易進入其中，利用其正負極互相吸引的原理，把污垢帶走，達到深層清潔效果。
本創作之微氣泡產生裝置所產生的微米氣泡也可應用在汙水處理，利用微米氣泡的電荷特性，對污水進行降解，可有效減少水中細菌及病毒等雜質。或是半導體清洗，半導體工業中常有以微米甚至奈米為單位的微細廢物，直接排走或清理不善可造成重金屬污染，因此可把分散且具吸附性的微米氣泡加入水中，以增加與廢物的接觸面，並吸附浮面。亦或是應用在農產養殖，由於微米氣泡十分細小，故可以在水中停留長時間，因此會被用於養殖和農業，微米氣泡可作為氧氣的載體，大幅度增加水中的含氧量，另外因為它的電荷特性，把有益生長的正電荷營養吸住帶給動植物，加上微米氣泡對生物的生理刺激效果，能在不用化肥下令存活率、產量及品質同時提升，因此，具有增加水中的含氧量、除汙及去除農藥殘留的功效，且可提高產量及降低成本。
請參閱第1圖，係為本創作微氣泡產生裝置100之分解結構剖示圖，本創作所提供之微氣泡產生裝置100，包含一轉接頭1、一加速管2、一漸縮管3、一錐形網4及一外殼5，轉接頭1具有一入水口11、一出水口12及一第一空氣流道10，入水口11可銜接至水源處或是出水的管路，亦或是銜接至一控制器而可以控制水流流速及壓力，水將經由入水口11通過出水口12並流向加速管2中。第一空氣流道10設置在轉接頭1內部，具有隱藏的效果，避免因為與外在環境接觸或人為碰觸而影響空氣在第一空氣流道10流動的效果，此外，第一空氣流道10與入水口11、一出水口12之間具有分離隔間，彼此並不互相影響。
請參閱第1~2圖，加速管2具有一第二空氣流道20、一第一水流道21、一第二水流道22、一第三水流道23、一第一開口24、一第二開口25、一第三開口26、一凹部28及一凸部29，其中，凸部29形成於加速管2之前段的端部，第一水流道21、第二水流道22及第三水流道23形成於加速管2內且自凸部29延伸至加速管2之中段，第一開口24、第二開口25及第三開口26形成於加速管2之管壁上且與加速管2之內管27連通，加速管2之內管27形成於加速管2內且自加速管2之中段延伸至凹部28，凹部28形成於加速管2之後段的端部。凸部29可插接於轉接頭1之出水口12使得第一空氣流道10與第二空氣流道20形成一通路，且此通路係通往加速管2內管27中，因此，外在環境的空氣可經由第一空氣流道10及第二空氣流道20輸入至加速管2內管27中，另外，第二空氣流道20與第一水流道21、第二水流道22、第三水流道23之間皆具有分離隔間，使得第二空氣流道20與水流道之間並不互相影響。凸部29插接於轉接頭1之出水口12後，水可經由出水口12通往上述第一水流道21、第二水流道22及第三水流道23其中的至少一個水流道，水流道設置的數量並不在此侷限，較佳的實施態樣下，水流道設置的數量為3個。本創作皆係以3個水流道的數量做說明。
請參閱第2~3圖，水通過第一水流道21、第二水流道22、第三水流道23的出口211、221、231後，會在外殼5內繞著加速管2外壁作第一次圓周運動，利用離心力形成漩渦狀產生第一道水流旋轉R1，並加速流向第一開口24、第二開口25及第三開口26內。詳言之，水通過第一、第二、第三水流道出口211、221、231的出水方向分別與X、Y、Z軸形成一第一角度θ1，其第一角度θ1係為0~180度，較佳實施態樣下，第一角度θ1係為120度。X、Y、Z為徑向方向的軸，彼此間隔一相等的第二角度θ2，複數個第二角度θ2的總和等於360度，軸數目的定義係根據水流道設置的數量而定，軸數目等於水流道設置的數量。另外，第一、第二、第三水流道出口211、221、231的水並不限定流向特定某一開口內，例如第一水流道出口211的水並不一定流向第一開口24，也可以流向第二開口25或第三開口26內。第一、第二、第三開口24、25、26與加速管2內管27連通，當水加速經由第一、第二、第三開口24、25、26流向加速管2內管27後，進一步會再隨著內管27壁進行第二次圓周運動，產生第二道水流旋轉R2，並加速流向漸縮管3，此時，因水的高速旋轉會將內管27中的空氣排開並往水流方向D流動而使內管27產生負壓，因此，與內管27連通的第一空氣流道10及第二空氣流道20則會引導外在環境的空氣進入內管27中，當利用離心力產生高速旋轉的水與空氣同時往同一方向流動時，離心力的反作用力會將空氣壓縮。加速管2內管27具有第一內徑L1。
請繼續參閱第1、3圖， 一漸縮管3，係為中空狀，具有一第一入口端31、一第一出口端32、一前端部33、一中間部34及一後端部35，第一入口端31可插接於加速管2之凹部28，而前端部33之內徑係朝中間部34漸縮，中間部34具有第二內徑L2，加速管2內管27之第一內徑L1大於第二內徑L2，後端部35之內徑係朝第一出口端32漸增。當從加速管2內管27帶有被壓縮空氣的高速旋轉水流通往漸縮管3時，由於白努利效應，導致壓差變化，造成更高的動態壓力(dynamic pressure)，而產生一高轉速高動態壓力旋轉水流，使得空氣產生爆裂，水中因而形成複數個小氣泡。動態壓力係指單位體積下每一流體粒子所具有的動能，根據白努利定律(Bernoulli’s principle)，在不可壓縮的流場裡，動態壓力(q)可以以下列公式表示:
q=1/2ρV2 q:動態壓力(pascals)
ρ:流體密度(kg/m3 )；
V:流體速度(m/s)。
請繼續參閱第1、3圖，一錐形網4，係為錐狀，且其突起錐型部上具有複數個切孔41，切孔41的孔徑係為0.05~0.9mm，錐形網4之突起錐型部插接於漸縮管3之後端部35，當高轉速高動態壓力旋轉水流經過錐形網4時，切孔41會將水中氣泡進一步再做切割，造成水中氣泡快速***而形成微氣泡6，微氣泡6的粒徑係為5~50μm且產生微氣泡的數量為每毫升具有400~1200個微氣泡。
請繼續參閱第1、3圖，一外殼5，具有一第四開口51及一第五開口52，外殼5係用以包覆轉接頭1、加速管2、漸縮管3及錐形網4，使其能組裝成一微氣泡產生裝置100，第四開口51係外殼5在包覆轉接頭1、加速管2、漸縮管3及錐形網4之後，作為轉接頭1之入水口11的開口而使入水口11能銜接至水源處或是出水的管路，第五開口52係作為水通過錐形網4後之微氣泡6的出口。
請繼續參閱第3圖，係為本創作微氣泡產生裝置100之組合結構剖示圖，以加速管2之凸部29插接於轉接頭1之出水口12、漸縮管3之第一入口端31插接於加速管2之凹部28及將錐形網4之錐型部插接於漸縮管3之後端部35，並以一外殼5包覆轉接頭1、加速管2、漸縮管3及錐形網4而組裝成一微氣泡產生裝置100，當水經由轉接頭1通往加速管2後，水會經過第一道水流旋轉R1及第二道水流旋轉R2之雙重加速，並引導外在環境空氣經由第一空氣流道10及第二空氣流道20進入加速管2內管27中，再經過漸縮管3後產生一高轉速高動態壓力旋轉水流，使得空氣產生爆裂，水中因而形成複數個小氣泡，並在通過錐形網4中之複數個切孔41後，複數個小氣泡進一步再被切割而形成複數個微氣泡6。
請參閱第4圖，係為組裝本創作之微氣泡產生裝置100並利用該裝置產生微氣泡的方法流程圖，包括以下步驟: 步驟70: 將加速管2之凸部29插接於轉接頭1之出水口12，使得第一空氣流道10與第二空氣流道20形成一通路，且此通路係通往加速管2內管27中；步驟80:將漸縮管3之第一入口端31插接於加速管2之凹部28；步驟90:將錐形網4之錐型部插接於漸縮管3之後端部35；步驟100:以一外殼5包覆轉接頭1、加速管2、漸縮管3及錐形網4而組裝成一微氣泡產生裝置100；步驟110:使水依序通過外殼5包覆之轉接頭1、加速管2、漸縮管3及錐形網4。
雖然本創作以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習所屬技術領域之技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧微氣泡產生裝置
1‧‧‧轉接頭
12‧‧‧出水口
2‧‧‧加速管
27‧‧‧內管
28‧‧‧凹部
29‧‧‧凸部
R1‧‧‧第一道水流旋轉
R2‧‧‧第二道水流旋轉
3‧‧‧漸縮管
31‧‧‧第一入口端
35‧‧‧後端部
4‧‧‧錐形網
5‧‧‧外殼
6‧‧‧微氣泡

Claims (6)

  1. 一種微氣泡產生裝置，包含:
        一轉接頭，具有一入水口、一出水口及一第一空氣流道，該第一空氣流道設置在該轉接頭內部；
        一加速管，具有一凸部形成於該加速管之前段的端部、一凹部形成於該加速管之後段的端部、一第二空氣流道形成於該加速管內且自該凸部附近延伸至該加速管中段、至少一水流道形成於該加速管內且自該凸部延伸至該加速管之中段、一內管形成於該加速管內且自該加速管之中段延伸至該凹部、至少一開口形成於該加速管之管壁上且與該內管連通，該凸部插接於該出水口使得該第一空氣流道與該第二空氣流道形成一通路，且該通路與該內管連通，該些水流道出口的出水方向與圓周之至少一徑向方向的軸各形成一第一角度，該第一角度為0至180度，該些徑向方向的軸數目等於該些水流道設置的數量；
        一漸縮管，係為中空狀，具有依序相接之一第一入口端、一前端部、一中間部、一後端部及一第一出口端，該第一入口端插接於該加速管之該凹部，該中間部的內徑不變，該前端部之內徑係朝該中間部漸縮，該後端部之內徑係朝該中間部漸縮；
        一錐形網，其以突起之錐型部插接於該後端部，且該錐型部上具有複數個切孔；及
    　 一外殼，其包覆該轉接頭、該加速管、該漸縮管及該錐形網；
    　 其中，當水依序通過該轉接頭、該加速管、該漸縮管及該錐形網時，通過該些水流道出口的水係在該外殼內繞著該加速管外壁進行第一次加速圓周運動後經由該些開口進入該內管，並於該內管內進行第二次加速圓周運動。
  2. 如申請專利範圍第1項之微氣泡產生裝置，其中，該些切孔的孔徑為0.05至0.9mm。
  3. 如申請專利範圍第1項之微氣泡產生裝置，其中，該加速管之內管具有一第一內徑，該漸縮管之該中間部具有一第二內徑，該第一內徑大於該第二內徑。
  4. 如申請專利範圍第1項之微氣泡產生裝置，其中，該些徑向方向的軸，彼此間隔一相等的第二角度，該些第二角度的總和等於360度。
  5. 如申請專利範圍第1項之微氣泡產生裝置，其中，該微氣泡產生裝置產生微氣泡的粒徑係為5~50μm。
  6. 如申請專利範圍第1項之微氣泡產生裝置，其中，該微氣泡產生裝置產生微氣泡的數量為每毫升具有400~1200個微氣泡。
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