KR100953746B1 - 초미세기포 기체용해장치 - Google Patents

초미세기포 기체용해장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기체를 액체에 용해 시 초미세기포를 이용하여 저비용, 고효율로 기체의 용해가 이루어지도록 한 초미세기포 기체용해장치를 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명의 초미세기포 기체용해장치(1)는 원수(原水)를 흡입 및 이송하기 위한 수단으로 원수 흡입 시 부압(-압력)에 의해 기체가 흡입되도록 기체흡입이젝터(11)가 설치되는 원수흡입관(10a)이 연결 구성된 원수공급펌프(10)와, 원수공급펌프(10)에 연결 구성되어 원수에 기체를 용해시키기 위한 수단으로 원통형 블록(23)과 블록(23) 내부에서 원수와 기체의 이동에 따라 이동되는 스풀(22)로 구성된 초미세기포 다중 디졸빙존(20)과, 기체의 이송 및 원수에 미 용해된 잔류 기체의 재순환을 위한 수단으로 다중 디졸빙존(20)과 잔류기체분리기(80)를 연결 구성하여 잔류기체분리기(80)에서 분리된 잔류 기체를 유량계(12)와 유량조절볼륨(13)으로 유량을 확인 및 조절하여 잔류기체재순환스택(70)에서 기체흡입이젝터(11)로 재순환되게 구성된 기체의 이송 및 재순환 제어부(50)와, 다중 디졸빙존(20)을 세척하기 위한 수단으로 원수공급펌프(10)와 다중 디졸빙존(20) 사이 구간과, 다중 디졸빙존(20)과 잔류기체분리기(80) 사이 구간에 각각 배관 연결되어 양측의 압력 차이에 의해서 다중 디졸빙존(20)의 역세척이 자동으로 이루어지도록 구성된 차압스위치(90)와 차압스위치(90)의 작동을 전자적으로 제어할 수 있도록 차압스위치(90)에 전기적으로 배선 연결되게 구성된 역세척전자제어기(100)로 이루어진 것을 특징으로 하며, 초미세기포 다중 디졸빙존(20)의 스풀(22)과 블록(23)에 의해 원수와 기체가 수차례 수축과 팽창하는 용해과정을 거쳐서 보다 효율적으로 기체를 원수에 용해시키며, 다중 디졸빙존(20)의 역세척이 자동으로 이루어지며, 기체와 같이 세척을 행하므로 한 번의 짧은 역세척만으로도 다중 디졸빙존(20)의 세척이 용이하여 세척효율이 배가되며, 전체적으로 초미세기포에 의해 접촉면적을 늘리며 접촉시간을 길게 지속시켜주어서 빠르고 안정적이며 효율적으로 고농도의 기체용해수를 생산함으로써 기체용해 공정의 초기비용절감과 유지관리 비용의 절감 및 안정적인 작업으로 인한 고품질의 고농도 기체용해수를 생산할 수 있는 등 다수의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

Description

초미세기포 기체용해장치{A gas soiution apparatus of minute an air bubble}
본 발명은 초미세기포 기체용해장치로서, 이를 보다 상세히 설명하면 기체를 액체에 용해 시 초미세기포를 이용하여 저비용, 고효율로 기체의 용해가 이루어지도록 한 초미세기포 기체용해장치에 관한 것이다.
일반적인 기체의 용해는 CO2, O2, O3 등의 다양한 기체를 액체에 용해시키는 것으로 브로워와 산기관 등을 이용한 폭기방식이 있으며, 최근 주로 사용되는 기체용해설비는 용수펌프, 기체압축기, 기체용해탱크 등이 주된 구성으로 이루어지며, 기체용해탱크에는 용수펌프로부터 이송되는 용수를 기체용해탱크의 내부로 분출시켜주는 노즐, 기체압축기로부터 공급되는 가압기체를 탱크내부로 주입시켜 압력을 높여주는 주입노즐, 그리고 액체에 기체를 접촉시키기 위한 각종 수로 및 방해판 등이 결합되어 있다. 상기 용수펌프로부터 이송된 용수는 기체용해탱크 내부로 주입되며, 기체용해탱크 내부에 설치되어 있는 각종 방해판에 부딪혀 작은 물방울로 만들어지며, 만들어진 물방울은 기체용해탱크 내부에 공급되는 가압기체 속으로 낙하하여 가압기체와 접촉하여 용해시키며, 떨어진 물방울은 수면에서 기체와 같이 각종 수로 및 방해판을 거치면서 기체는 액체에 녹아들어 간다.
이때 기존의 기체용해설비의 기포 크기는 1mm정도의 크기를 가져 부상속도가 매우 빠르며, 또한 액체와 접촉하는 시간 및 표면적이 적어 기체를 액체에 녹이기가 매우 어려웠으며, 이를 해결하기 위해 기체용해탱크를 두고, 내부에 고압의 기체를 주입하여 압력을 높여 기체가 액체에 좀 더 잘 녹아 들 수 있게 하며, 기체용해탱크의 내부에 기체와 액체의 접촉시간을 연장하기 위한 각종 장치들이 많이 내장되어 기체용해탱크의 크기를 크게 하여, 접촉시간을 길게 연장하는 등 기체를 액체에 효율적으로 용해시키기 위해서 접촉면적을 늘리고, 접촉시간을 길게 연장시키며, 접촉 시의 압력을 높이는 등의 방법을 적용하였는데, 상기 종래의 기체용해설비 방법은 설비의 구성이 많고, 설비의 규모가 크게 되어 많은 비용이 요구되며, 이에 비례하여 에너지의 소모량도 많아질 수밖에 없는 구조로 되어 있어서 결과적으로 고비용, 저효율의 문제점을 가지고 있었던 것이다.
또한 기체와 액체의 접촉시간을 연장하기 위하여 기체용해탱크 내부에 있는 블레이드, 물과 공기의 혼화를 위한 구멍, 그리고 와류를 발생시키기 위한 각종 장치가 많은데, 이러한 장치에 이물질이 끼이게 되면 기체용해의 효율이 떨어져 에너지 소모도 증가되며, 이물질을 제거하기 위해서 장치를 분해 한 후, 이물질을 제거하는 세척작업을 행해야 하므로 분해 및 세척작업에 많은 시간이 소요되며, 장시간의 세척작업을 행하는 동안 용해수를 공급 할 수 없는 등의 문제점을 가지고 있었던 것이다.
본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 종래 고비용, 저효율의 기체용해를 저비용, 고효율로 기체를 액체에 용해시키고자 한 것을 과제로 하되, 기체를 액체에 보다 더 잘 용해시키기 위해서는 기포의 크기가 작으면 작을수록 접촉면적이 기하급수적으로 커지고, 기포의 상승속도가 늦어지므로 접촉시간을 길게 하여 액체와 기체의 접촉시간을 오랜 시간 동안 지속 시켜주어 빠르고 안정적이며 효율적으로 고농도의 기체용해수를 생산할 수 있으며, 특히 나노기포(1㎛이하)는 용수에 장시간 소멸되지 않고 존재하며 고농도의 기체용해수를 생산하는데 유리하다. 그리고 종래기술의 이물질에 의한 막힘현상을 효과적으로 해결하여 기체용해 공정의 초기비용절감과 유지관리 비용의 절감 및 안정적인 작업으로 인한 고품질의 고농도 기체용해수를 생산할 수 있도록 한 초미세기포 기체용해장치를 제공함에 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 둔 것이다.
상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 초미세기포 기체용해장치를 구성하되, 상기 초미세기포 기체용해장치는 원수(原水)를 흡입 및 이송하기 위한 수단으로 원수 흡입 시 부압(-압력)에 의해 기체가 흡입되도록 기체흡입이젝터가 설치되는 원수흡입관이 연결 구성된 원수공급펌프와, 원수공급펌프에 연결 구성되어 원수에 기체를 용해시키기 위한 수단으로 원통형 블록과 블록 내부에서 원수와 기체의 이동에 따라 이동되는 스풀로 구성된 초미세기포 다중 디졸빙존과, 기체의 이송 및 원수에 미 용해된 잔류 기체의 재순환을 위한 수단으로 다중 디졸빙존과 잔류기체분리기를 연결 구성하여 잔류기체분리기에서 분리된 잔류 기체를 유량계와 유량조절볼륨으로 유량을 확인 및 조절하여 잔류기체재순환스택에서 기체흡입이젝터로 재순환되게 구성된 기체의 이송 및 재순환 제어부와, 다중 디졸빙존을 세척하기 위한 수단으로 원수공급펌프와 다중 디졸빙존 사이 구간과, 다중 디졸빙존과 잔류기체분리기 사이 구간에 각각 배관 연결되어 양측의 압력 차이에 의해서 다중 디졸빙존의 역세척이 자동으로 이루어지도록 구성된 차압스위치와 차압스위치의 작동을 전자적으로 제어할 수 있도록 차압스위치에 전기적으로 배선 연결되게 구성된 역세척전자제어기로 이루어져 있다.
상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 초미세기포 다중 디졸빙존의 블록과 스풀에 의해 원수와 기체가 수차례 수축과 팽창하는 용해과정을 거치면서, 보다 효율적으로 기체를 원수에 용해시키며, 최적의 용해 조건을 안정적으로 유지할 수 있으며, 상기 초미세기포 다중 디졸빙존을 세척하는 역세척 과정이 차압스위치와 역세척전자제어기에 의해서 자동으로 이루어지므로 신속하고 안정적이며 지속적으로 고농도의 용해수를 얻을 수 있으며, 원수만으로 세척하는 것 보다 기체와 같이 유입되어 세척을 행하므로 한 번의 짧은 역세척만으로도 다중 디졸빙존(20)의 세척이 용이하여 세척효율이 배가되며, 전체적으로 초미세기포에 의해 접촉면적을 늘리며 접촉시간을 길게 지속시켜주어서 빠르고 안정적이며 효율적으로 고농도의 기체용해수를 생산함으로써 기체용해 공정의 초기비용절감과 유지관리 비용의 절감 및 안정적인 작업으로 인한 고품질의 고농도 기체용해수를 생산할 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 초미세기포 기체용해장치의 입체도
도 2는 본 발명에서 제공하는 초미세기포 다중 디졸빙존의 입체도
도 3은 본 발명에서 제공하는 초미세기포 다중 디졸빙존의 단면도
도 4는 본 발명에 의한 기체의 이송 및 재순환 제어부의 입체도
도 5는 본 발명에서 제공하는 초미세기포 기체용해장치의 기체용해 과정을 보인 예시도
도 6 내지 도 7은 본 발명에서 제공하는 초미세기포 기체용해장치의 역세척 과정을 보인 예시도
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에서 제공하는 초미세기포 기체용해장치에서 발생한 고농도 기포수를 입도분석기로 측정한 데이터
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 초미세기포 기체용해장치에서 발생된 미세기포수를 광학현미경으로 관찰하여 촬영한 사진
도 1은 본 발명에서 제공하는 초미세기포 기체용해장치의 입체도이며, 도 2 내지 3은 본 발명에서 제공하는 초미세기포 다중 디졸빙존의 입체도 및 단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 기체의 이송 및 재순환 제어부의 입체도로서, 상기 도면들과 더불어 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 각종 사용처에서 요구하는 조건을 저비용으로 효율적이고, 안정적이며, 고농도로 초미세기포와 용해수를 제공토록 한 초미세기포 기체용해장치(1)에 관한 것으로서, 도 1에서 보는바와 같이 상기 초미세기포 기체용해장치(1)는 전체적으로 볼 때 원수(原水)를 흡입 및 이송하기 위한 수단으로 원수공급펌프(10)와, 원수에 기체를 용해시키기 위한 수단으로 초미세기포 다중 디졸빙존(20)과, 기체의 이송 및 원수에 미 용해된 잔류 기체의 재순환을 위한 수단으로 기체의 이송 및 재순환 제어부(50)와, 초미세기포 다중 디졸빙존(20)을 세척하기 위한 수단으로 차압스위치(90) 및 역세척전자제어기(100)로 이루어져 있다.
도 2 내지 도 3에서와 같이 상기 원수의 흡입 및 이송수단인 원수공급펌프(10)의 상세구성은 작은 크기의 이물질이 유입되어도 작동성능에는 큰 영향이 없는 흡입능력이 우수한 정량펌프로 구성되며, 원수공급펌프(10)의 일측으로 원수가 흡입되며 원수의 흡입 시 그 흡입력에 의해서 기체가 흡입되게 기체흡입이젝터(11)가 설치된 원수흡입관(10a)이 연결 구성된다.
상기 원수공급펌프(10)에 연결 구성되는 초미세기포 다중 디졸빙존(20)의 세부구성은 원통형 블록(23)의 내부에서 원수 및 기체의 흐름에 따라 이동되는 스풀(22)과 블록(23)의 일측에 결합되어 원수공급펌프(10)와 연통되게 배관 구성된 역세척제어캡(21) 및 블록(23)의 타측에 결합되어 초미세기포 다중 디졸빙존(20) 내부에서 기체를 원수에 혼화시켜 용해된 초미세기포 용해수를 유출시키는 스풀제어캡(24)으로 이루어지며, 상기 스풀제어캡(24)에는 다중 디졸빙존(20)에 기체와 원수가 역세척제어캡(21)을 통해 유입될 시 블록(23) 내부에서 스풀(22)의 스풀제어캡(24)측으로의 이동을 조절 및 제어하여 원수에 기체가 용해되는 용해도를 조절토록 한 스풀조정볼트(25)가 결합 설치되며, 상기 역세척제어캡(21)에는 다중 디졸빙존(20)의 세척 시 기체와 원수가 스풀제어캡(24)을 통해 역방향으로 유입될 시 블록(23) 내부에서 스풀(22)의 역세척제어캡(21)측으로의 이동을 조절 및 제어하여 역세척 효과를 최적의 상태로 유지토록 한 역세척조정볼트(26)가 결합 설치된다.
상기 초미세기포 다중 디졸빙존(20)은 원수와 기체가 역세척제어캡(21)에서 스풀제어캡(24)으로 스풀(22)과 블록(23) 사이로 지날 때 난류(亂流)를 형성시키며 입자가 큰 기포가 재 파괴되도록 스풀(22) 표면 보다 깊게 패인 수개의 홈으로 구성된 다단 버블벙커(22a)가 형성되고, 스풀(22)의 원추형 표면에는 원수와 기체가 통과하면서 더욱 강력한 난류를 발생시키도록 산(22b)과 골(22c)이 형성되며, 상기 초미세기포 다중 디졸빙존(20)의 스풀제어캡(24)측 단부 내측에는 원수와 기체의 속도와 압력을 급속히 낮추어 스풀(22)과 블록(23)을 통과하는 동안에도 남아 있는 잔류 기체를 초미세기포로 생성할 수 있도록 단부로 내부 공간이 확장되는 돌연확대부(23a)가 형성되며, 상기 다중 디졸빙존(20) 스풀(22)의 단면적과 블록(23)의 내부 직경은 스풀제어캡(24)측으로 점점 작아지게 원뿔 형태의 원추형으로 형성하여 원수와 기체가 다중 디졸빙존(20)을 통과할 시 스풀(22)이 스풀제어캡(24)측으로 이송되면 접하도록 스풀(22)의 표면과 블록(23)의 내면이 대응되게 구성된다.
이때 상기 원수공급펌프(10)와 다중 디졸빙존(20)의 역세척제어캡(21) 사이에는 원수공급펌프(10)에서 공급되는 원수와 기체를 다중 디졸빙존(20)의 역세척제어캡(21)이나 스풀제어캡(24)으로 선택 이송되도록 구성된 원수이송방향제어밸브(30)를 설치하여 원수공급펌프(10)에서 공급되는 원수와 기체를 상기 다중 디졸빙존(20) 내부에서 순방향(역세척제어캡(21)에서 스풀제어켑(24)으로의 방향) 또는 역방향(스풀제어켑(24)에서 역세척제어캡(21)으로의 방향)으로 선택하여 흘려보낼 수 있도록 하며, 상기 초미세기포 다중 디졸빙존(20)에서 기체가 원수에 용해된 초미세기포 용해수가 유출되는 용해수배출관(40a)상에는 상기 원수이송방향제어밸브(30)와 배관 연결된 유출수제어밸브(40)를 설치하고, 원수이송방향제어밸브(30)에서 원수와 기체를 스풀제어캡(24)으로 공급할 시 유출수제어밸브(40)를 거쳐서 공급하여 다중 디졸빙존(20) 내부의 역세척이 이루어지도록 한다.
도 4에서 보는바와 같이 상기 초미세기포 다중 디졸빙존(20)에서 유출되는 초미세기포 용해수에 잔존하는 미 용해된 잔류 기체를 재순환하기 위한 기체의 이송 및 재순환 제어부(50)의 상세구성은 상기 유출수제어밸브(40)를 거쳐서 용해수배출관(40a)으로 배출되는 초미세기포 용해수에 잔존하는 미 용해된 잔류 기체를 분리할 수 있도록 용해수배출관(40a)의 끝 부위에 잔류기체분리기(80)가 설치되고, 잔류기체분리기(80)의 하부에 잔류 기체가 분리된 순수한 초미세기포 용해수를 외부로 토출토록 초미세기포용해수토출관(80a)이 설치되며, 상기 잔류기체분리기(80)와 분리된 잔류 기체를 원수공급펌프(10)로 공급하기 위한 잔류기체재순환스택(70)이 상측으로 잔류기체이송관(80b)에 의해서 배관 연결토록 구성되며, 상기 잔류기체재순환스택(70)의 일측에는 외부로부터 공급되는 기체를 흡입토록 한 기체흡입관(70a)이 설치되며, 상기 잔류기체재순환스택(70)과 상기 원수흡입관(10a)에 설치된 기체흡입이젝터(11)가 배관 연결토록 구성되며, 잔류기체재순환스택(70)과 기체흡입이젝터(11)의 사이에 기체흡입이젝터(11)로 공급되는 기체의 유량을 확인할 수 있는 유량계(12) 및 유량계(12)에 설치되어 최적의 기체용해를 위해 유량을 조절토록 한 유량조절볼륨(13)이 설치된 것이다.
상기 초미세기포 다중 디졸빙존(20)을 세척하기 위한 수단인 차압스위치(90) 및 역세척전자제어기(100)의 세부구성은 원수공급펌프(10)와 초미세기포 다중 디졸빙존(20) 사이 구간과, 초미세기포 다중 디졸빙존(20)과 잔류기체분리기(80) 사이 구간에 각각 배관 연결되어 양측의 압력 차이에 의해서 다중 디졸빙존(20)의 역세척이 자동으로 이루어지도록 차압스위치(90)가 구성되고, 상기 차압스위치(90)의 작동을 전자적으로 제어할 수 있도록 차압스위치(90)에 타이머를 갖는 역세척전자제어기(100)가 전기적으로 배선 연결토록 구성되며, 다중 디졸빙존(20)의 역세척 후 오수의 배출을 제어하도록 오수배출관(60a)에 역세척오수제어밸브(60)가 설치되며, 상기 역세척전자제어기(100)에는 상기 차압스위치(90) 외에도 상술한 원수공급펌프(10)의 원수이송방향을 제어하는 원수이송방향제어밸브(30), 원수이송방향제어밸브(30)와 배관 연결되게 용해수배출관(40a)에 설치된 유출수제어밸브(40), 오수배출관(60a)에 설치된 역세척오수제어밸브(60)도 전기적으로 배선 연결되어 전자적으로 제어할 수 있도록 한 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 초미세기포 기체용해장치(1)는 초미세기포를 생성시켜 기체를 용해시키기 위해서 우선 원수공급펌프(10)를 작동시키게 되면 도 5에서와 같이 먼저 원수가 흡입되며, 흡입되는 원수에 의해 기체흡입이젝터(11)에 부압(-)이 발생되어 기체가 유입되며, 이때 유입되는 기체의 유량은 유량계(12)에 의해 표시되고, 유입되는 기체의 유량을 유량조절볼륨(13)에 의해서 조정할 수 있다.
상기 원수공급펌프(10)에 의해 기체가 원수에 1차 가압 용해된 원수와 기체는 초미세기포 다중 디졸빙존(20)으로 이송되고, 이송 되어진 원수와 기체는 다중 디졸빙존(20)의 역세척제어캡(21)을 지나서 다중 디졸빙존(20)의 블록(23)과 스풀(22) 사이를 통과하며, 이 과정에서 다중 디졸빙존(20) 블록(23)과 스풀(22) 사이의 다단 버블벙커(22a)와 산(22b)과 골(22c)이 형성된 요철구간(L)을 지나게 되며, 이때 강력한 난류(亂流)를 형성하게 되어 기체가 초미세기포로 생성되므로 용해속도가 빨라지며, 이때 다중 디졸빙존(20)의 스풀(22) 원추면에 형성되어 있는 다단 버블벙커(22a)에서 비교적 큰 부피의 기포가 파괴되면서 초미세기포로 생성되고, 다시 다중 디졸빙존(20)의 스풀(22)과 블록(23)의 표면에서 초미세기포와 용해수가 혼화되어 기체가 용해되며, 다중 디졸빙존(20) 스풀(22)과 블록(23)의 단면적과 내부 직경이 점점 작아져 혼화된 초미세기포와 용해수는 더욱 빠른 속도로 스풀(22)의 원추형 표면에 형성된 산(22b)과 골(22c)을 통과하면서 더욱 강력한 난류를 형성하여 기체의 용해 속도를 더욱 증가시키게 된다. 다중 디졸빙존(20)의 스풀(22)과 블록(23)을 통과하는 동안 고압으로 압축된 기체는 다중 디졸빙존(20) 블록(23)의 끝부분에 형성된 다중 디졸빙존(20) 내부의 돌연확대부(23a)에서 급속히 속도와 압력이 낮아지면서 초미세기포로 생성되며, 이후 다중 디졸빙존(20)의 스풀제어캡(24)을 거쳐서 잔류기체분리기(80)를 지나면서 초미세기포 중의 큰 기포는 분리되어 잔류기체이송관(80b)을 통해 잔류기체재순환스텍(70)으로 보내져서 재사용되며, 마지막으로 초미세기포 용해수는 초미세기포용해수토출관(80a)으로 토출되며, 이후 처리조에서 물과 접촉하며 최종 용해되어 고농도로 용해가 이루어진다.
상기의 다중 디졸빙존(20)의 스풀제어캡(24)에는 다중 디졸빙존(20) 스풀조정볼트(25)가 결합되어 있으며, 다중 디졸빙존(20) 스풀조정볼트(25)를 조절하여 기체의 용해도를 조절하고, 특히 돌연확대부(23a)에서 생성되는 미세기포의 크기를 조절할 수 있어서 요구 조건에 능동적으로 대응할 수 있는 것을 큰 특징으로 한다.
상기 기체의 이송 및 재순환 제어부(50)에서는 도 4에서 보는바와 같이 상기 초미세기포 다중 디졸빙존(20)에서 생성된 초미세기포 중에 남아 있는 큰 기포를 잔류기체분리기(80)에서 분리시켜서 잔류기체이송관(80b)을 통해 잔류기체재순환스텍(70)으로 보내지면, 상기 잔류 기체는 외부에서 잔류기체재순환스텍(70) 내부로 유입되는 외부 기체와 함께 유량계(12)를 거쳐서 기체흡입이젝터(11)로 이송되어 원수공급펌프(10)로 유입되면서 가압 용해되며, 이를 반복하여 잔류 기체를 재순환시킬 수 있도록 한 것이며, 상기 잔류기체재순환스텍(70)과 기체흡입이젝터(11) 사이에 설치된 유량계(12)에서 기체흡입이젝터(11)로 공급되는 기체의 유량을 확인하여 유량계(12)에 설치된 유량조절볼륨(13)으로 필요로 하는 유량으로 조정할 수 있으며, 또한 초미세기포 다중 디졸빙존(20)에서 남은 잔류 기체를 원수공급펌프(10)로 재순환시켜 재사용토록 함으로써 기체의 손실을 없애며, 고농도 용해수의 생산비용을 절감할 수 있도록 한 것이다.
상기 초미세기포 다중 디졸빙존(20)의 역세척 작업은 초미세기포 기체용해장치(1)의 안정적이고 지속적인 초미세기포 용해수를 생산함에 있어 아주 중요한 부분으로 차압스위치(90)의 전기신호와 역세척 전자제어블록(100)의 제어에 의해 이루어지며, 깨끗한 청수(淸水)가 아닌 이물질이 포함된 원수를 사용하여 초미세기포 다중 디졸빙존(20)이 이물질에 의해 막혔을 시 차압스위치(90)에 설정된 압력이상의 비정상적인 압력상승이 일어나며, 이를 차압스위치(90)가 감지하여 도 6 내지 도 7에서와 같이 초미세기포 다중 디졸빙존(20)의 반대 방향에서 원수와 기체가 같이 유입되며, 이렇게 원수만으로 세척하는 것 보다 기체와 같이 유입되어 세척하는 것이 더 효율적인 것으로서, 구체적으로는 원수공급펌프(10)에 의해 공급된 원수와 기체는 원수이송방향제어밸브(30)에 의해 다중 디졸빙존(20)의 역세척제어캡(21)측으로의 흐름이 차단되고, 유출수제어밸브(40)로 흐르게 되며, 유출수제어밸브(40)에서는 잔류기체분리기(80)측이 차단되고, 다중 디졸빙존(20)의 스풀제어캡(24)으로 원수와 기체(이하 "역세척수"라 칭함)의 흐름을 바꿔서 초미세기포 다중 디졸빙존(20)의 역세척이 이루어지게 되며, 역세척수가 공급되면 유체의 흐름을 따라 다중 디졸빙존(20)의 블록(23) 내부에서의 스풀(22)은 정상적인 작동(역세척제어캡(21)에서 스풀제어캡(23)측으로의 이동)의 반대 방향인 스풀제어캡(23)에서 역세척제어캡(21)측으로 움직이게 되며, 이때 다중 디졸빙존(20) 스풀(22)의 작동범위를 다중 디졸빙존(20)의 역세척제어캡(21)에 설치된 역세척조정볼트(26)로 조절하여 역세척 효과를 최적의 상태로 유지시킨다.
상기와 같이 초미세기포 다중 디졸빙존(20)을 세척시킨 역세척수는 원수이송방향제어밸브(30)에 의해 원수공급펌프(10)로의 흐름이 차단되어 있으므로 역세척오수제어밸브(60)를 통해서만 외부로 배출되며, 역세척 작업시간은 역세척 전자제어블록(100)의 타이머에 설정되어 있는 시간동안 이루어지게 되므로 타이머의 설정 변경을 통해 역세척시간을 조정할 수 있어 효과적인 역세척을 행할 수 있는 것이며, 타이머의 설정된 시간동안 역세척이 완료되면 원수이송방향제어밸브(30)와 유출수제어밸브(40)의 원상태로 되돌아가도록 조작하여 다시 초미세기포 기체용해장치(1)에서 정상적으로 초미세기포 용해수를 생산하도록 하면 되는 것이다.
이렇게 제작된 초미세기포 기체용해장치(1)에서 발생한 고농도의 기포수를 Beckman Coulter LS 13320 이란 입도분석기로 측정한 결과 도 8a 내지 8d의 기포크기별 분포도 그래프 및 측정된 부피율을 나타낸 데이터에서와 같이 대부분의 기포가 0.04 ~ 0.34㎛(40 ~ 340㎚,나노미터)의 범위에서 82% 발생되고 일부 1.0~2.6㎛의 범위에서 18%정도 생성된 것을 알 수 있다.
또한 도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 초미세기포 기체용해장치(1)로 발생된 미세기포수를 1,000배율의 광학현미경으로 관찰하여 촬영한 사진으로서, 눈에 보이지 않던 0.5 ~ 1㎛ 정도의 초미세기포(도 9a와 도 9b의 빨간색 화살표가 지시하는 물체)가 아주 천천히 지그재그로 움직이는 것을 관찰할 수 있으며, 도 9c는 시료(미세기포수)가 없는 상태에서 슬라이드 글라스만 놓고 1,000배율의 광학현미경으로 관찰하여 촬영한 사진으로 도 9c에서 진하고 검은 점은 현미경 센서에 부착되어 있는 이물질로 이 이미지를 참고로 하여 도 9a와 도 9b의 사진에서는 검은 점을 제거시킨 것이며, 상기 사진에서 촬영된 0.5 ~ 1㎛ 정도의 초미세기포보다 작은 나노기포는 광학현미경으로는 관찰이 곤란하였다.
1:초미세기포 기체용해장치 10:원수공급펌프
10a:원수흡입관 11:기체흡입이젝터
12:유량계 13:유량조절볼륨
20:(초미세기포)다중 디졸빙존 21:역세척제어캡
22:스풀 22a:버블벙커
22b:산 22c:골
23:블록 23a:돌연확대부
24:스풀제어캡 25:스풀조정볼트
26:역세척조정볼트 30:원수이송방향제어밸브
40:유출수제어밸브 40a:용해수배출관
50:기체의 이송 및 재순환 제어부 60:역세척오수제어밸브
60a:오수배출관 70:잔류기체재순환스택
70a:기체흡입관 80:잔류기체분리기
80a:초미세기포용해수토출관 80b:잔류기체이송관
90:차압스위치 100:역세척전자제어기

Claims (5)

  1. 일측으로 원수가 흡입되게 원수흡입관(10a)이 연결 구성되며, 원수흡입관(10a)에 원수의 흡입 시 그 흡입력에 의해서 기체가 흡입되게 기체흡입이젝터(11)가 설치된 원수공급펌프(10)와;
    상기 원수공급펌프(10)와 연통되게 배관 구성된 역세척제어캡(21)이 일측에 결합 구성되며 내부에 원수 및 기체의 흐름에 따라 이동되는 스풀(22)이 구비된 원통형 블록(23)의 역세척제어캡(21) 반대 측으로 기체를 원수에 혼화시켜 용해된 초미세기포 용해수를 유출시키는 스풀제어캡(24)이 결합 구성된 초미세기포 다중 디졸빙존(20)과;
    상기 스풀제어캡(24)에 결합 설치되어 역세척제어캡(21)으로 기체와 원수가 유입될 시 블록(23) 내부에서 스풀(22)의 스풀제어캡(24)측으로의 이동을 조절 및 제어토록 한 스풀조정볼트(25)와;
    상기 역세척제어캡(21)에 결합 설치되어 스풀제어캡(24)으로 기체와 원수가 역방향으로 유입될 시 블록(23) 내부에서 스풀(22)의 역세척제어캡(21)측으로의 이동을 조절 및 제어토록 한 역세척조정볼트(26)와;
    상기 원수공급펌프(10)와 다중 디졸빙존(20)의 역세척제어캡(21) 사이에 설치되어 원수공급펌프(10)에서 공급되는 원수와 기체를 다중 디졸빙존(20)의 역세척제어캡(21)이나 스풀제어캡(24) 중 어느 하나로 선택 이송되도록 구성된 원수이송방향제어밸브(30)와;
    상기 다중 디졸빙존(20)의 스풀제어캡(24)에 초미세기포 용해수가 유출되게 연결된 용해수배출관(40a)상에 원수이송방향제어밸브(30)와 배관 연결되게 설치되어 원수이송방향제어밸브(30)에서 원수와 기체를 스풀제어캡(24)으로 공급할 시 유출수제어밸브(40)를 거쳐서 공급되도록 하여 다중 디졸빙존(20)의 역세척이 이루어지도록 구성된 유출수제어밸브(40)와;
    상기 다중 디졸빙존(20)의 역세척 오수가 배출되게 역세척제어캡(21)으로 연결된 오수배출관(60a)에 오수의 배출을 제어토록 설치된 역세척오수제어밸브(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초미세기포 기체용해장치.
  2. 청구항 1에 있어서;
    상기 다중 디졸빙존(20) 스풀(22)의 단면적과 블록(23)의 내부 직경은 스풀제어캡(24)측으로 점점 작아지게 형성되어 스풀(22)과 블록(23)이 접하도록 스풀(22)의 표면과 블록(23)의 내면이 대응되게 구성된 것을 특징으로 하는 초미세기포 기체용해장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
    상기 다중 디졸빙존(20)의 스풀(22)에는 스풀(22) 표면 보다 깊게 패인 수개의 홈으로 구성된 다단 버블벙커(22a)가 형성되고,
    스풀(22)의 원추형 표면에는 산(22b)과 골(22c)이 수개 형성되며,
    상기 다중 디졸빙존(20)의 스풀제어캡(24)측 단부 내측에는 단부로 내부 공간이 확장되는 돌연확대부(23a)가 형성된 것을 특징으로 하는 초미세기포 기체용해장치.
  4. 청구항 1에 있어서;
    상기 다중 디졸빙존(20)의 스풀제어캡(24)에 연결된 용해수배출관(40a)의 끝 부위에 유출수제어밸브(40)를 거쳐서 배출되는 초미세기포 용해수에 잔존하는 미 용해된 잔류 기체를 분리할 수 있도록 설치되며, 하부에 초미세기포용해수토출관(80a)이 설치된 잔류기체분리기(80)와,
    잔류기체분리기(80)에서 분리된 잔류 기체를 원수공급펌프(10)로 공급토록 잔류기체분리기(80)와 잔류기체이송관(80b)에 의해서 배관 연결토록 구성되며, 일측에 외부로부터 공급되는 기체를 흡입하는 기체흡입관(70a)이 설치된 잔류기체재순환스택(70)과,
    잔류기체재순환스택(70)과 잔류기체재순환스택(70)에 배관 연결된 기체흡입이젝터(11)의 사이에 기체흡입이젝터(11)로 공급되는 기체의 유량을 확인할 수 있는 유량계(12)와,
    유량계(12)에 유량을 조절할 수 있도록 설치된 유량조절볼륨(13)으로 이루어진 기체의 이송 및 재순환 제어부(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초미세기포 기체용해장치.
  5. 청구항 1에 있어서;
    상기 원수공급펌프(10)와 다중 디졸빙존(20) 사이 구간과, 다중 디졸빙존(20)과 잔류기체분리기(80) 사이 구간에 각각 배관 연결되어 양측의 압력 차이에 의해서 다중 디졸빙존(20)의 역세척이 자동으로 이루어지도록 구성된 차압스위치(90)와;
    차압스위치(90)의 작동을 전자적으로 제어할 수 있도록 차압스위치(90)에 전기적으로 배선 연결되게 구성되며, 상기 원수공급펌프(10)의 원수이송방향을 제어하는 원수이송방향제어밸브(30)와 용해수배출관(40a)에 설치된 유출수제어밸브(40)와 오수배출관(60a)에 설치된 역세척오수제어밸브(60)에 각각 전기적으로 배선 연결되어 전자적으로 제어할 수 있도록 구성된 타이머를 갖는 역세척전자제어기(100)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초미세기포 기체용해장치.
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