KR101053489B1 - 미세기포 발생장치에 있어서의 기액용해 탱크 - Google Patents

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Abstract

기액용해 탱크의 소형화를 꾀하면서, 저비용으로, 또, 저압에서도 기체의 액체로의 용해 효율을 향상할 수가 있는 기액용해 탱크를 제공하는 것이다.
기액용해 탱크(8)는 밀폐상의 탱크본체(11)와, 탱크본체(11) 외부에 흡입구(14)를 가지고, 또, 탱크본체(11) 내부에서 위쪽을 향한 분사구(16a)를 가지는 분사노즐(16)을 가지고, 또한 탱크본체(11)의 액면(17)보다 하부에 외부로 탱크본체(11)내의 액체를 토출하는 토출구(19)를 가지고, 더욱이 분사구(16a)와 대향배치한 탱크본체(11) 내부의 위쪽 천정부(11b)의 하면인 충돌부(20)를 가지고, 분사구(16a)에서 기액혼합액체를 충돌부(20)에 충돌시켜 기액용해 액체로 하기 위한 장치이고, 미세기포발생장치(A)에 사용된다.
기액용해, 기체액체용해, 용해탱크, 기액용해 탱크

Description

미세기포 발생장치에 있어서의 기액용해 탱크{GAS-LIQUID SOLUABLE TANK IN MICROBUBLE GENERATING APPARATUS}
본 발명은 관로를 흐르는 액체중에 기체를 가압 용해시킨 후에, 액조(液槽)내 액체중에 미세기포를 분출시켜서 미세기포를 분산하여 함유하는 액체로 하는 미세기포 발생장치에 사용하기 위한 액체중에 기체를 가압용해시킨 기액(氣液)용해 탱크에 관한 것이다.
종래부터, 액조내 액체를 외부에서 순환시켜서 액체중에 기체를 가압 용해시킨 후, 다시 액조내 미세기포 발생노즐로 감압에 의해 미세기포를 액조내 액체중에 분출시켜서 미세기포를 분산하여 액체로 하는 미세기포 발생장치는 알려져 있다. 이 미세기포 발생장치는 액체가 흐르는 유로와, 이 유로를 흐르는 액체에 공기를 혼합시켜 기액혼합액체로 하는 공기흡입구와, 기액혼합액체를 가압하여 유로에 흐르는 펌프와, 기액혼합액체가 공급되어 기체를 액체에 용해시켜서 기액용해액체로 하기 위한 기액용해 탱크와, 얻어진 기액용해 액체를 감압함에 의해 미세기포를 발생시켜서, 액조중의 액체에 미세기포를 함유시키기 위한 미세기포 발생노즐로 구성되어 있다. 그래서, 미세기포를 함유한 액체가 그 효과를 발휘하도록 하기 위해서 는, 다량의 미세기포를 발생시켜 함유할 필요가 있다. 이는 기액용해 탱크와 미세기포 발생노즐에 관계되어 있다. 많은 경우, 기액용해 액체내 기체의 용해량이 중요하게 관계되는, 즉 기액용해 탱크에서의 기체의 액체로의 용해 효율이 중요해진다.
상기 기액용해 수단으로서 기액혼합 액체를 가압 송급하는 펌프에 고압 펌프를 사용해 고압하에서 기체를 액체에 용해시켜, 기액용해 탱크 내부에서, 미용해의 잉여 기체를 분리하고, 기액용해 액체만을 미세기포 발생노즐측으로 송급시키는 수단이나, 혹은 기액혼합액체를 가압 송급하는 펌프에 저압 펌프를 사용해 저압하에서 기체를 액체에 용해시켜, 기액용해 탱크내의 액면에 기액용해 탱크 위쪽에서 분사시키는 것으로, 기체를 액체에 용해시키고 미세기포 발생노즐측으로 송급시키는 수단 등이 있다.
그런데, 상기 종래의 기액용해 수단에 있어서, 고압화로 기체를 액체에 용해시키는 수단에서는, 펌프에 고압 펌프를 사용해야 하기 때문에, 펌프 자체가 대형이 된다. 더구나, 고압하에서 사용되는 것이라서, 기액용해 탱크를 고강도 재료로 제작할 필요가 있다. 이 때문에 미세기포 발생장치로 해도 대형이 되고, 코스트가 비싼 것이 되는 문제가 있다.
게다가, 저압 펌프를 사용해, 기액용해 탱크 위쪽에서 기액용해 탱크내의 액면에 기액혼합 액체를 분사시키는 것으로 기체를 액체에 용해시키는 수단에서는, 저압하에서 용해 효율을 올리기 위해서는, 기액혼합 액체중 기체의 액체로의 접촉 면적을 크게 할 필요가 있다. 이 때문에 기액혼합 액체를 기액용해 탱크내 액면이 하의 영역에 분사해야 한다. 이렇게 하기 위해서는, 기액용해 탱크 자체의 높이 방향의 크기가 필요하다. 그래서 기액용해 탱크 자체가 대형의 것으로 되고, 그 결과, 미세기포 발생장치로 해도 대형이 된다. 그래서, 이들 장치를 설치하기 위해서는, 장소의 제약을 받게 되는 문제가 있다.
한편, 종래기술로서 바블링조의 액체의 위쪽에 설치한 분무노즐로부터 액체를 방사상으로 확대하여 흡입하고, 기액용해액을 생성하기 위한 기액용해 탱크가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 그러나 이런 것으로는 반드시, 장소를 잡지 않고, 또한 기액용해액을 효율적으로 생성하는 장치로서 보편화할 수 없다.
특허문헌 1: 일본국 특개 2005-95878호 공보
본 발명은 상기 종래의 고압 펌프를 사용하는 것이나 저압 펌프를 사용하는 것에 있어서 문제점을 해소하여 보편화한 것이며, 기액용해 탱크의 소형화를 꾀하면서, 저비용으로, 저압에서도 기체의 액체로의 용해 효율을 향상하는 것이 가능하게 되는 기액용해 탱크를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수단은, 청구항 1의 발명에서는, 탱크본체(11)와, 탱크본체(11) 외부에 흡입구(14)를 가지고, 또, 탱크본체(11) 내부에서 위쪽으로 향한 분사구(16a)를 가지는 분사노즐(16)과, 탱크본체(11) 내부의 액면(17)보다 하면에서 외부로 돌출하는 토출구(19)와, 분사구(16a)와 대향배치된 탱크본체(11) 내부 위쪽의 충돌부(20)에서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치(A)에 있어서의 기액용해탱크(8)이다.
청구항 2의 발명에서는, 탱크본체(11) 내부 위쪽의 충돌부(20)는 탱크본체(11) 상단부에 감합하는 다른 부품으로 되는 캡(12)의 하부에서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 수단의 미세기포 발생장치(A)에 있어서의 기액용해탱크(8)이다.
청구항 3의 발명에서는, 분사노즐(16)의 분사구(16a)는 그 면적이 흡입구(14) 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2 수단의 미세기포 발생장치(A)에 있어서의 기액용해탱크(8)이다.
청구항 4의 발명에서는, 충돌부(20)는 그 면적이 탱크본체(11) 내의 액면(17) 면적보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1∼3중 어느 한 항 수단의 미세기포 발생장치(A)에 있어서의 기액용해탱크(8)이다.
청구항 5의 발명에서는, 충돌부(20)는 아래로 향한 요철형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항1∼4중 어느 한 항 수단의 미세기포 발생장치(A)에 있어서의 기액용해탱크(8)이다.
청구항 6의 발명에서는, 충돌부(20) 형성에 아래로 향한 요철형상은, 그 높이가 중앙부에서 낮고, 주연으로 향해 점차로 높아져 경사한 요철형상의 하단면을 가지는 것을 특징으로 하는 청구항 5 수단의 미세기포 발생장치(A)에 있어서의 기액용해탱크(8)이다.
청구항 7의 발명에서는, 탱크본체(11) 외부로 돌출하는 토출구(19)는 탱크본체(11) 저부(11a)에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1∼6중 어느 한 항 수단의 미세기포발생장치(A)에 있어서의 기액용해탱크(8)이다.
본 발명은 상기 수단으로 한 것으로, 청구항 1에 관한 발명에서는, 기액혼합 액체를 분사구보다 기액용해 탱크 내부에서 위쪽으로 향해 위쪽의 충돌부로 분사해 충돌시킴에 의해, 국소적인 기체의 고압부분이 기액용해 탱크내의 상부에 충만되고, 이 충만된 고압 기체는 액체로 용해하기 쉬워지고 있으므로, 액체로의 용해 효율이 향상되고 있다. 게다가 분사구에서 분출된 액체가 탱크본체 내부 위쪽의 충돌부에 의해 튀어 나오는 구조이므로, 비산한 상태가 되는 것이라서, 탱크본체내의 액면에 착수(着水)할 때의 면적이 커져, 즉, 기체의 액체로의 접촉 면적을 크게 함에 의해, 액체로의 용해 효율이 향상되고 있다.
청구항 2에 관한 발명에서는, 청구항 1에 관한 발명의 효과에 더하여, 탱크본체 상단부에 다른 부품으로서 형성한 캡을 가지므로, 하면에 여러 가지 복잡한 형상의 요철형상을 가진 캡 제작을 탱크본체의 제작과 떼어내 제작할 수 있으므로, 저비용화가 가능하게 되고, 또 캡을 제외해 교환이나 보수를 할 수 있으므로, 보전성도 향상할 수 있다.
청구항 3에 관한 발명에서는, 청구항 2에 관한 발명의 효과에 더하여, 분사구 면적을 흡입구 면적보다 작게하고 있으므로, 분사구로부터 분출되는 액체의 유속을 크게 하는 것이 가능하게 되어, 충돌부에 있어서의 국소적인 고압부분을 더욱 고압으로 하는 것이 가능해진다. 이것에 따라, 기체의 액체로의 용해 효율을 또한 향상하는 것이 가능해진다.
청구항 4에 관한 발명에서는, 청구항 3에 관한 발명의 효과에 더하여, 충돌부는 그 면적이 탱크본체 내의 액면 면적보다 작게 형성되어 있으므로, 탱크본체 내부 위쪽의 충돌부에 충돌하고, 360도로 분산한 액체는 탱크본체 내의 액면 면적 보다 작게 형성된 충돌부 주연인 탱크본체 측벽면에 다시 충돌하는 것으로 기체가 액체로 용해하는 기액용해 효율이 보다 향상한다.
청구항 5에 관한 발명에서는, 청구항 4에 관한 발명의 효과에 더하여, 탱크본체 내부 위쪽의 충돌부는 아래로 향한 요철형상으로 되므로, 분사구보다 분출된 액체가 충돌하는 면적이 커져, 효율적으로 국소적인 고압부분을 만드는 것이 가능 해진다. 이것에 의해, 기체의 액체로의 용해 효율을 더욱 향상한다.
청구항 6에 관한 발명에서는, 청구항 5에 관한 발명의 효과에 더하여, 충돌부에 형성한 아래로 향한 요철형상의 높이가 중앙부에서 낮고, 주연으로 향해 점차로 높아져 경사한 요철형상의 하단면을 가지므로, 분사구보다 분출된 액체가 충돌 후에 분산하는 일 없이 모아져 효율적으로 국소적인 고압부분을 만들 수가 있어 기체의 액체로의 용해 효율을 더욱 향상한다.
청구항 7에 관한 발명에서는, 청구항 6에 관한 발명의 효과에 더하여, 탱크본체(11) 외부로 돌출하는 토출구(19)를 탱크본체(11) 저부(11a)에 형성되어 있으므로, 기액용해탱크를 소형으로 하는 것이 가능해진다. 미용해 기체의 큰 기포가 기액용해 탱크로부터 배출되면 미세기포가 발생하기 어려워지므로, 종래의 기액용해 탱크에서는 그 토출구를 미용해의 큰 기포가 닿지 않는 곳에 설치할 필요가 있어, 그 때문에 기액용해 탱크 자체가 대형이 되어 버리지만, 본 발명에서는 분사구에서 분출된 액체가 탱크 본체의 내부 위쪽의 충돌부에 의해 튀어 오르는 구조이므로, 탱크본체 내의 액면에 착수할 때의 면적을 크게 하고, 또, 튀어 나옴으로 액면으로의 분사 압력을 억제하고 있으므로, 미용해의 큰 기포가 탱크본체의 하부로 유동하는 것이 억제되고, 기액용해 탱크 내에 있어서의 액면이하의 깊이를 저감할 수가 있다.
상술한 바와 같이, 기액용해 탱크의 소형화를 꾀하면서, 저비용으로, 저압에서도 기체를 액체로 용해하는 효율을 향상하는 것이 가능한 기액용해 탱크를 얻을 수 있다. 게다가 본 발명의 기액용해 탱크의 사용에 의해, 미세기포 발생장치의 펌프를 소형화하는 것이 가능해지므로, 미세기포 발생장치 자체를 소형, 경량화할 수 있어 설치 장소의 제약을 감소할 수 있고, 코스트가 싸지는 등, 종래에 없는 뛰어난 효과를 가지는 것이다.
본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
첨부의 도면에 있어서, 도 1은 본 발명의 기액용해 탱크(8)를 가지는 미세기포 발생장치(A)의 개략적인 회로도이다. 도 2는 본 발명의 기초가 되는 실시형태에 있어 기액용해 탱크(8)의 모식적인 단면도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 있어 기액용해 탱크(8)의 구조를 설명하는 모식적인 종단면도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 있어 캡 구조를 설명하는 모식도로, (a)는 단면으로 나타내는 측면도, (b)는 하면도이다. 도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 있어 기액용해 탱크(8)의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다. 도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 있어 캡 구조를 설명하는 모식도로, (a)는 단면으로 나타내는 측면도, (b)는 하면도(모식적 단면도)이다. 도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 있어 기액용해 탱크(8)의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다. 도 8은 본 발명의 제3 실시형태에 있어 캡 구조를 설명하는 모식도로, (a)는 단면으로 나타내는 측면도, (b)는 하면도이다. 도 9는 본 발명의 제4 실시형태에 있어 기액용해 탱크(8)의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다. 도 10은 본 발명의 제5 실시형태에 있어 기액용해 탱크(8) 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
본 발명의 미세기포 발생노즐(3)의 실시형태로서 구체화한 예를, 도 1에 나타내는 액조(1)용의 미세기포 발생장치(A)로서 적용한 예에 근거해 설명한다. 도 1에 나타내듯이, 액조(1)의 액체중에 미세기포 발생노즐(3)이 설치되어 있다. 같은 액체중에 설치한 흡입구(2)에는 흡입관로(4)를 통해 액조(1) 외부에서 펌프(5)가 연결되어 있다. 펌프(5)의 흡입구측 흡입관로(4)에는 공기 등의 분위기의 기체를 흡입하는 기체흡입구(6)를 가지는 기체도입관(7)이 배설되어 있다. 펌프(5) 하류측에는 기체흡입구(6)로부터 흡입한 기체를 액체에 용해하는 기액용해 탱크(8)가 배설되어 있다. 펌프(5)와 기액용해 탱크(8) 사이는 유입관로(9)에 의해 연통되어 있다. 기액용해 탱크(8) 하류측에 토출관로(10)에 의해 액조(1)내 액체중에 설치한 미세기포 발생노즐(3)에 액체가 순환되어 미세기포 발생장치(A)가 형성되어 있다.
그래서, 펌프(5) 전원을 ON로 하면, 액조(1)내 액체가 흡입구(2)로부터 흡입관로(4)에 의해 펌프(5)로 흡입되지만, 그때, 흡입관로(4) 도중에 설치된 기체도입관(7)의 기체흡입구(6)로부터 기체를 흡입하고 있으므로, 펌프(5)로 흡입된 액체는 기액혼합상태로 된다. 이때, 기체도입관(7)은 이젝터(ejector) 기구로 되므로, 특별한 동력을 필요로 하지 않고 자연 흡기된다. 게다가, 이 기액혼합상태의 액체는 펌프(5)에 의해 가압되어, 유입관로(9)를 통해 기액용해 탱크(8)로 송액된다. 기액혼합상태의 액체는 기액용해 탱크(8)내에서 가압 용해되어 기액용해상태로 되어, 토출관로(10)에 의해 미세기포 발생노즐(3)로 송액된다. 그런데, 미세기포 발생노 즐(3)에서 미세기포를 많이 발생시키기 위해서는, 기액용해 액체내의 기체 용해량이 관련되어 있다. 즉, 기액용해 탱크(8)에 있어서의 기체의 액체로의 용해 효율이 중요하다. 이 기체의 액체로의 용해 효율을 향상시키기 위해서는, 기액용해 탱크(8)로 고압상태를 만들거나 혹은 기체의 액체로의 접촉 면적을 증가시키는가 하는 것이 필요로 된다.
도 2에 나타내는 본 발명의 제1 실시형태의 기액용해 탱크(8)는, 탱크본체(11)의 천정부(11b)가 탱크본체(11)와 일체화 하여 형성되어 있는 것이다. 유입관로(9)에 접속하는 흡입구(14)를 기액용해 탱크(8) 외부에 가지고, 이 흡입구(14)로부터 연장되는 분출노즐(16)이 기액용해 탱크(8) 측면에서 기액용해 탱크(8) 내에 배관되어 있다. 기액용해 탱크(8)내 분출노즐(16)의 분사구(16a)는 위쪽으로 향해지고 있다. 이 경우, 분사구(16a)는 기액용해 탱크(8)내의 액면보다 높은 위치에 배치되어 있다. 그런데, 청구항 3에 관한 발명의 실시형태의 것에서 분사구(16a)의 면적은, 흡입구(14) 면적보다 작게 형성되어 있다. 이 분사구(16a)에서 분출된 액체는 캡(12) 하면의 충돌부(20)에 충돌해 주위로 펼쳐져 아래쪽으로 분출된다.
이 제1 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 펌프(5)로부터 보내진 기액혼합 액체는, 도 2에 나타내는 흡입구(14)보다 탱크본체(11)내로 연장되는 분출노즐(16)에 흡입된다. 이 탱크본체(11)내의 분출노즐(16)에는 앞조임상의 테이퍼공(15)을 가지고, 이 테이퍼공(15)을 통하여 분사구(16a)로부터 탱크본체(11)내의 위쪽으로 기세좋게 분출된다. 분사구(16a)에서 분출된 액체는 충돌부(20)에서 튀어 나와서 비 산한 상태로 아래쪽의 액면(17)에 떨어져 착수한다. 이 탱크본체(11)내는 도 1에 나타내는 펌프(5)에 의한 송액에 의해, 가압상태에 있으므로, 기액혼합액체중의 기체는 탱크본체(11) 상부에 충만하고 있다. 이 때문에, 상기 분출로부터 떨어져 착수하는 과정에서 기체가 액체에 용해하게 된다. 또, 충돌부(20)에 기액혼합액체를 충돌시키는 것에 의해, 국소적인 고압부분을 용이하게 만들어 내고 있다. 이 고압부분에서는, 기체가 액체로 용해하기 쉽기 때문에, 기체의 액체로의 용해 효율이 향상된다. 게다가, 용해 효율을 올리기 위해서는 기체의 액체로의 접촉 면적을 크게 할 필요가 있다. 그래서, 충돌부(20)에 있어서의 내면 형상을, 도 2에 나타내듯이, 중심측을 약간 높게 한 돔상태로 하는 것으로 비산상태를 약간 모아 착수하는 액면에 고루고루 펼쳐치고 있다. 이와 같이, 액면(17)에 착수할 때의 면적이 고루고루 확대되고 있으므로, 기체의 액체로의 접촉 면적을 크게 한 구조로 되어 있고, 이 점에서도 기체의 액체로의 용해 효율이 향상되고 있다.
그리고, 도 3에 나타내는 제2 실시형태의 기액용해 탱크(8)는, 탱크본체(11)와 탱크본체(11)에 나사 감합하는 별체로 되는 캡(12)으로 구성되고, 이 캡(12) 하면은 탱크본체(11)의 상단인 천정부(11b)를 형성하고 있다. 이 경우 별체로 되는 캡(12)은 이하 본 발명의 제2 ∼ 제7 실시형태에 있어서 모두 청구항 2에 관한 발명의 실시형태의 것이다. 캡(12)은 탱크본체(11)와 나사 나합되어 O링(13)에 의해 씰되어 있다. 유입관로(9)에 접속하는 흡입구(14)를 기액용해 탱크(8) 외부에 가지고, 이 흡입구(14)로부터 연장되는 분출노즐(16)이 기액용해 탱크(8) 측벽으로부터 용해 탱크 내로 배관되어 있다. 용해 탱크(8)내 분출노즐(16)의 분사구(16a)는 위 쪽으로 향해지고 있다. 이 경우, 분사구(16a)는 기액용해 탱크(8)내의 액면보다 높은 위치에 배치되어 있다. 그런데, 청구항 3에 관한 발명의 실시형태의 것으로서 분사구(16a) 면적은 흡입구(14) 면적보다 작게 형성되어 있다. 이 분사구(16a)에서 분출된 액체는 캡(12) 하면의 충돌부(20)에 충돌해 주위에 펼쳐져 하부에 분출된다.
이 제2 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 펌프(5)로부터 보내진 기액혼합 액체는, 도 3에 나타내는 흡입구(14)로부터 탱크본체(11) 내로 연장되는 분출노즐(16)에 흡입된다. 이 탱크본체(11)내 분출노즐(16)에는 앞이 좁아지는 상태의 테이퍼공(15)을 가지고, 이 테이퍼공(15)을 통해 분사구(16a)로부터 탱크본체(11)내의 위쪽에 기세좋게 분출된다. 분사구(16a)에서 분출된 액체는, 충돌부(20)인 캡(12) 하면에서 튀어 올라 비산한 상태에서 아래쪽 액면(17)에 떨어져 착수한다. 이 탱크본체(11)내는, 도 1에 나타내는 펌프(5)에 의한 송액에 의해 가압상태에 있으므로, 기액혼합 액체중 기체는 탱크본체(11) 상부에 충만하고 있다. 이 때문에, 상기 분출로부터 떨어져 착수하는 과정에 있어서 기체가 액체에 용해하는 것으로 된다. 또, 캡(12) 하면에 기액혼합 액체를 충돌시키는 것에 의해 국소적인 고압부분을 용이하게 만들어 내고 있다. 이 고압부분에서는 기체가 액체로 용해하기 쉽기 때문에, 기체의 액체로의 용해 효율이 향상된다. 게다가 용해 효율을 올리기 위해서, 기체의 액체로의 접촉 면적을 크게 할 필요가 있다. 그래서, 캡(12)의 내면 형상을, 도 4의 (a)에 나타내듯이, 돔상으로 하는 것으로 비산상태를 모아 착수하는 액면으로 고루고루 펼치고 있다. 이와 같이, 액면(17)에 착수할 때의 면적이 고르게 확대되고 있으므로, 기체의 액체로의 접촉 면적을 크게 한 구조로 되어 있고, 이 점에서도 기체의 액체로의 용해 효율이 향상되고 있다.
그래서, 미용해의 큰 기포가 탱크본체(11)의 저부(11a)에 형성한 토출구(19)로부터, 도 1에서 나타내는, 미세기포 발생노즐(3)로 보내지면, 미세기포 발생노즐(3)에서 미세기포가 발생하기 어려워진다. 게다가 토출구(19)를 기액용해 액체가 통과할 때에 발생되는 소음이 커진다. 그래서, 종래 장치에서는 미용해의 큰 기포가 도달하여 토출하지 않도록, 깊은 곳에 토출구(19)를 설치하지 않으면 안 되었다. 그 때문에, 탱크본체(11) 저부(11a)까지의 깊이를 크게 한 대형의 것으로 할 필요가 있었다. 이것에 반해, 본 발명의 탱크본체(11)는 분사구(16a)에서 분출된 액체가, 캡(12) 하면에서 튀어 나오는 구조이며, 탱크본체(11)내 액면(17)에 착수할 때의 액면(17) 면적을 상기와 같이 확대해 액면(17)에 착수하는 분사 압력을 억제하고 있기 때문에, 미용해의 큰 기포가 탱크본체(11) 하부의 저부(11a)로 유동하는 것이 억제된다. 이 결과, 기액용해 탱크(8)의 탱크본체(11) 액면(17)보다 아래쪽의 깊이를 저감해 얕게 할 수 있으므로, 기액용해 탱크(8)를 소형으로 할 수가 있다. 이 기액용해 탱크(8)에서 생성된 기액용해 액체는, 토출구(19)로부터 도 1에서 나타내는 미세기포 발생노즐(3)로 송수되고, 미세기포 발생노즐(3)에 의해 액조(1)내 액체중에 미세기포를 발생시킨다.
도 5에 나타내는 본 발명의 제3 실시형태의 기액용해 탱크(8)는 도 3에 나타낸 것과 같게, 탱크본체(11)와 캡(12)으로 구성되고, 캡(12)은 탱크본체(11)와 나사 나합되어 O링(13)에 의해 씰되어 있다. 이 경우, 청구항 3에 관한 발명의 실시 형태로서, 분사노즐(16)의 분사구(16a) 면적은 흡입구(14) 면적보다 작게 할 수 있다. 게다가 또, 청구항 4에 관한 발명의 실시형태로서, 기액용해 탱크(8)의 탱크본체(11)내 분사구(16a)에서 분출된 액체의 충돌부(20)에 있어서의 면적은, 탱크본체(11)내 액면(17) 면적보다 작게 할 수가 있다. 이 제3 실시형태에 있어서, 분사노즐(16)의 분사구(16a)는 탱크본체(11)내 액면(17)보다 높은 곳에 배치되어 있다. 또, 탱크본체(11)내의 상부를 충돌부(20)로 하는 캡(12) 내면은, 도 6에 나타내듯이, 청구항 5에 관한 발명의 실시형태로서 아래로 향한 요철형상으로 되는 복수의 환상 리브(18)가 하향으로 형성되어 있다. 이 하향으로 형성된 복수의 환상 리브(18)의 높이는 중앙부에서 낮고, 주연으로 향해 점차로 높아져 아래로 연장되어 경사한 요철 하단면을 형성하고 있다.
이 제3 실시형태의 기액용해 탱크(8)에서는, 도 1에 나타내는 펌프(5)로부터 보내진 기액혼합 액체는, 제2 실시형태와 같게, 탱크본체(11)의 흡입구(14)에 의해 흡입되어 앞이 좁은 상태의 테이퍼공(15)을 통해 분사구(16a)에서 탱크본체(11)내 위쪽으로 기세좋게 분출된다. 분사구(16a)에서 분출된 액체는 충돌부(20)인 캡(12) 내면에서 튀어 오른 비산한 상태로 아래쪽의 액면(17)에 착수한다. 탱크본체(11)내는 가압상태이며, 기체는 탱크본체(11) 상부에 충만하고 있기 때문에, 분출에서 낙하 착수하는 과정에 의해 기체가 액체에 용해한다. 그래서, 캡(12) 내면에 충돌시키는 것에 의해 국소적인 고압부분을 만들 수가 있다. 이 고압부분에서는 기체의 액체로의 용해를 하기 쉽게 되어 있으므로, 기체의 액체로의 용해 효율이 향상되고 있다.
게다가 제3 실시형태에서는, 캡(12) 내면에 하향으로 형성한 복수의 환상 리브(18)가 있고, 이들 각 리브(18)의 높이를 중앙부를 낮고, 주연으로 향해 점차 높아지게 되도록 경사해 설치하고 있으므로, 분출된 기액혼합 액체와 중앙부에서 주연에 걸친 각 리브(18) 사이에 충돌이 생기고, 각 리브(18)에 국소적인 고압부분을 만드는 것이 가능해져 기체의 액체로의 용해 효율이 또한 향상되고 있다. 또, 캡(12) 내면에 아래로 향한 복수의 환상 리브(18)를 형성함에 의해, 충돌 면적이 제어되어 액면(17) 크기까지 확대되어, 비산상태를 확대하는 것이 가능하다. 이와 같이, 탱크본체(11)내 액면(17)에 착수할 때의 면적이 고르게 확대되고 있기 때문에, 기체와 액체의 접촉 면적을 크게 하는 구조로 되어 있다. 이 점에서도 기체의 액체로의 용해 효율이 향상되고 있다.
그래서, 미용해의 큰 기포가 탱크본체(11)의 저부(11a)에 형성한 토출구(19)로부터, 도 1에서 나타내는, 미세기포 발생노즐(3)로 보내지면, 미세기포 발생노즐(3)에서 미세기포가 발생하기 어려워질 뿐만 아니라, 또한 소음도 커지게 된다. 그래서, 이러한 경우에는, 미용해의 큰 기포가 탱크본체(11)의 저부(11a)에 도달하지 않는 곳에 토출구(19)를 설치하지 않으면 안 되기 때문에, 기액용해 탱크(8)의 탱크본체(11) 자체가 대형으로 된다. 제3 실시형태의 기액용해 탱크(8)의 탱크본체(11)는 분사구(16a)에서 분출된 액체가 캡(12) 내면으로부터 튀어 나오는 구조이며, 또한 기액용해 탱크(8)내 액면(17)에 착수할 때의 면적이, 복수의 요철면으로 되는 환상 리브(18)에 의해, 액면(17) 크기에 확대되어, 액면(17)으로의 분사압력이 억제되고 있으므로, 미용해의 큰 기포가 탱크본체(11) 저부(11a)로의 유동을 억 제하고 있으므로, 탱크본체(11)내 액면(17)으로부터의 깊이가 저감할 수 있다. 이것에 의해 기액용해 탱크(8)를 소형으로 하는 것이 한층 더 가능해진다. 얻어진 기액용해 액체는 토출구(19)로부터 도 1에 나타내는 액조(1)내 액체중의 미세기포 발생노즐(3)로 송액되어, 미세기포 발생노즐(3)에서 미세기포를 발생시킨다.
도 7에 나타내는 본 발명의 제4 실시형태의 기액용해 탱크(8)는 도 3에 나타낸 것과 같게, 탱크본체(11)와 캡(12)으로 구성되어 있다. 캡(12)은 탱크본체(11)와 나합되고 O링(13)으로서 씰되어 있다. 탱크본체(11)내 분사노즐(16)의 분사구(16a)에서 분출된 액체의 충돌부(20) 면적은, 도 8에서 보여지듯이, 호상(弧狀) 리브(18)에 의해 좁혀지고, 그 결과, 탱크본체(11)내 액면(17)의 면적보다 작게 되어 있다. 또 분사구(16a) 면적은 흡입구(14) 면적보다 작게 되어 있고, 분사구(16a)는 탱크본체(11)내 액면보다 높은 곳에 배치되어 있다. 즉, 도 8의 (a) 및 (b)로 보여지듯이, 탱크본체(11)내 상부를 충돌부(20)로 하는 캡(12) 내면에는, 아래로 향한 복수의 열호(劣弧)로 되는 원호상 리브(18)가 좌우 대칭으로 형성되어 있다. 이 아래로 향한 복수의 원호상 리브(18)의 높이는 중앙부를 낮게 해 주연으로 향해 점차 높게 해 경사한 요철 하단면에 설치하고 있다.
도 1에 나타내는 펌프(5)로부터 보내진 기액혼합 액체는, 도 7의 탱크본체(11)의 흡입구(14)에서 흡입되어, 탱크본체(11)내 분사노즐(16)의 테이퍼공(15)을 통해 분사구(16a)로부터 탱크본체(11)내에서 위로 향하게 분출된다. 분사구(16a)에서 분출된 액체는 캡(12) 내면의 충돌부(20)에서 튀어 올라, 비산한 상태로 탱크본체(11)내 액면(17)에 착수한다. 탱크본체(11)내는 가압상태이며, 기체는 기액용해 탱크(8) 상부에 충만하고 있기 때문에, 분출에서 낙하 착수하는 과정에 의해, 기체가 액체에 용해한다. 그래서, 캡(12) 내면의 충돌부(20)에 충돌시키는 것에 의해 국소적인 고압부분을 만드는 것이 가능하게 되고, 이 고압부분에서는 기체혼합 액체에 혼합되고 있는 기체의 액체로의 용해를 하기 쉽게 되어 있으므로, 기체의 액체로의 용해 효율이 향상되고 있다. 게다가, 이 제4 실시형태의 기액용해 탱크(8)에서는, 캡(12) 내면에 형성한 원호상 리브(18)는 각 리브(18) 높이가 중앙부에서 낮게 주연으로 향해 순차로 높게 한 경사한 요철면에 설치되어 있으므로, 분출된 기액혼합 액체와 중앙부로부터 주연에 걸친 각 리브(18) 사이에 충돌이 생겨 각 리브(18)에 국소적인 고압부분을 한층 더 만들어, 기체의 액체로의 용해 효율이 향상되고 있다. 또, 캡(12) 내면에 원호상 리브(18) 형상을 형성한 것에 의해, 충돌 면적이 원호의 현방향으로 확대되어 비산 태를 크게 하는 것이 가능해진다. 게다가, 액면(17)에 착수할 때의 면적도 커지므로, 기체의 액체로의 접촉 면적을 크게 하는 구조로 되어 있다. 이 점에서도 기체의 액체로의 용해 효율이 향상되고 있다.
그래서, 미용해의 큰 기포가 탱크본체(11)의 저부(11a)에 형성한 토출구(19)로부터, 도 1에서 나타내는, 미세기포 발생노즐(3)로 보내지면, 미세기포 발생노즐(3)에서 미세기포가 발생하기 어려워질 뿐만 아니라, 토출구(19)에 있어서의 소음도 커지게 된다. 그래서, 이러한 종래 장치의 경우에는, 미용해의 큰 기포가 저부(11a)에 도달하지 않는 곳에 탱크본체(11)의 토출구(19)를 설치하지 않으면 안 되기 때문에, 탱크본체(11)가 대형으로 된다. 이것에 반해, 이 제3 실시형태의 탱 크본체(11)에서는, 분사구(16a)에서 분출된 액체가 캡(12) 내면에서 튀어 나오는 구조로 되고 있고, 게다가 탱크본체(11)내 액면(17)에 착수할 때의 면적이 커져, 액면(17)으로의 분사 압력이 억제되고 있다. 따라서, 미용해의 큰 기포가 탱크본체(11)의 저부(11a)로 유동하는 것이 억제되고, 탱크본체(11)내 액면(17)으로부터 하부의 깊이를 저감 할 수 있다. 이에 의해 기액용해 탱크(8)를 소형으로 할 수 있다. 생성된 기액용해 액체는 토출구(18)로부터 도 1에 나타내는 미세기포 발생노즐(3)로 송액되어, 미세기포 발생노즐(3)에서 액조(1)내 액체중에 미세기포를 발생시킨다.
도 9에 나타내는 본 발명의 제5 실시형태의 기액용해 탱크(8)는 도 3에 나타낸 것과 같게, 탱크본체(11)와 캡(12)으로서 구성되어 있다. 도 3의 제1 실시형태의 것과 달리, 이 도 9에 나타낸 탱크본체(11)에서는, 흡입구(14)에서 분사구(16a)까지의 분사노즐(16)은 직선상으로 하고, 탱크본체(11) 하부에서 수직으로 배설한 것이다. 이것도, 기액혼합 액체로부터 기액용해 액체로의 변환 효과는 본 발명의 제2 실시형태의 기액용해 탱크(8)와 동등했다.
도 10에 나타내는 본 발명의 제6 실시형태의 기액용해 탱크(8)는 탱크본체(11)와 캡(12)으로 구성되어 있다. 분사노즐(16)의 분출(16a)로부터 분출된 기액혼합 액체가 충돌하는 충돌부(20) 부분을 아래로 향한 한 겹의 긴 돌기로 되는 리브(18)로 둘러싸고, 이 리브(18) 범위 내에 충돌 공간의 면적을 작게 한정한 것이다. 이것도 기액혼합 액체로부터 기액용해 액체로의 변환 효과는 본 발명의 제2 실시형태의 기액용해 탱크(8)와 동등했다.
도 10에 나타내는 본 발명의 제6 실시형태의 기액용해 탱크(8)는 본 발명의 제1 실시형태에 있어 탱크본체(11)와 나사 나합하는 캡(12)으로 되는 청구항 2에 관한 발명의 실시형태에 있어서의 탱크본체(11)와 캡(12)이 별체의 것과 달리, 탱크본체(11)의 청정부(11b)가 탱크본체(11)와 일체화 해 형성되어 있는 것이다. 이것도 기액혼합 액체로부터 기액용해 액체로의 변환 효과는 본 발명의 제2 실시형태의 기액용해 탱크(8)와 거의 동등했다.
도 11에 나타내는 본 발명의 제7 실시형태의 기액용해 탱크(8)는, 도 5에 나타낸 탱크본체(11)와 캡(12)으로 구성된 기액용해 탱크(8)에 공기배출변(21)를 설치하여 구성되어 있다. 기액용해 탱크(8)의 잉여 기체를 바깥쪽으로 배출해, 기액용해 탱크내 액면(17)의 높이를 일정하게 유지하기 위해서 설치되어 있다. 도 1의 기체흡입구(6)로부터 받아들여져 기체도입관(7)에서 펌프(5)에 의해 기액용해 탱크(8)로 보내지고, 분사노즐(16)에서 분사되어 기액용해 탱크(8)내 잉여 기체가 많아지고, 액면(17)이 압하되어 저하하면, 기액혼합 액체로부터 기액용해 액체로의 변환 효과가 저하한다. 본 발명의 제1∼6 실시형태의 기액용해 탱크는 공기배출변(21)를 설치하지 않지만, 기체흡입구(6)로부터의 기체 흡입량이 일정한 경우, 용해탱크(8)내 액면(17)의 변위는 없다. 그렇지만 미세기포 발생장치의 사용방법에 의해, 기체흡입구(6)로부터의 기체 흡입량이 변화하는 경우, 본 실시형태와 같이, 용해탱크(8) 공기배출변(21)를 설치함에 의해 액면(17)의 변위가 억제되어, 안정된 기액혼합 액체로부터 기액용해 액체로의 변환 효과를 얻을 수 있다. 이것은, 기액혼합 액체로부터 기액용해 액체로의 변환 효과는 본 발명의 제2 실시형태의 기액용 해 탱크와 동등했다.
이들 제1 실시형태에서 제7 실시형태에 있어서의 본 발명의 기액용해 탱크(8)를 사용해 기액혼합 액체로부터 기액용해 액체로의 변환 실험을 실시했는데, 모든 실시형태에 있어서 기액혼합 액체로부터 기액용해 액체로의 변환 작용의 효과를 가지는 것을 알 수 있었다. 또, 기액용해 액체의 변환 효과가 가장 좋은 것은 제3 및 제7 실시형태이고, 다음으로 제4 실시형태이고, 그 다음에, 제2 실시형태라는 결과였다. 제1 실시형태, 제5 실시형태 및 제6 실시형태의 것의 변환 효과는 제2 실시형태의 변환 효율과 거의 같았다. 본 발명은 기액용해 탱크(8)를 상기한 실시형태의 구조로 하는 것으로, 탱크본체(11)의 소형화를 꾀하면서, 저비용으로, 저압에서도 기체의 액체로의 용해 효율을 향상하는 것이 가능한 기액용해 탱크(8)를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명을 구체화한 일 실시예의 미세기포 발생장치의 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 기초가 되는 기액용해 탱크 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 기액용해 탱크 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 캡 구조를 설명하는 모식도이며, (a)는 단면으로 나타내는 측면도, (b)는 하면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 기액용해 탱크 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 캡 구조를 설명하는 모식도이며, (a)는 단면으로 나타내는 측면도, (b)는 하면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 기액용해 탱크 구조를 설명하는 모식도이며, (a)는 단면으로 나타내는 측면도, (b)는 하면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 캡 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시형태에 있어서의 기액용해 탱크 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시형태에 있어서의 기액용해 탱크 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
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*부호의 설명*
1: 액조 2: 흡입구
3: 미세기포 발생노즐 4: 흡입관로
5: 펌프 6: 기체흡입구
7: 기체도입관 8: 기액용해 탱크
9: 유입관로 10: 토출관로
11: 탱크본체 11a: 저부
11b: 천정부 12: 캡
13: O링 14: 흡입구
15: 테이퍼공 16: 분사노즐
16a: 분사구 17: 액면(液面)
18: 리브 19: 토출구
20: 충돌부 21: 공기배출변
A: 미세기포 발생장치

Claims (7)

  1. 탱크본체(11)와, 탱크본체(11) 외부에 흡입구(14)를 가지고, 또, 탱크본체(11) 내부에서 위쪽으로 향한 분사구(16a)를 가지는 분사노즐(16)과, 탱크본체(11) 내부의 액면(17)보다 하면에서 외부로 돌출하는 토출구(19)와, 분사구(16a)와 대향배치된 탱크본체(11) 내부 위쪽의 충돌부(20)에서 형성된 미세기포 발생장치(A)의 기액용해탱크(8)에 있어서,
    분사노즐(16)의 분사구(16a)의 면적을 흡입구(14) 면적보다 작게 하고,
    탱크본체(11) 내부 위쪽의 충돌부(20)를 탱크본체(11) 상단부에 감합하는 다른 부품으로 되는 캡(12)의 하부에서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치(A)에 있어서의 기액용해탱크(8).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 충돌부(20)는 그 면적이 탱크본체(11) 내의 액면(17) 면적보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치(A)에 있어서의 기액용해탱크(8).
  5. 제1항에 있어서, 충돌부(20)는 높이가 중앙부에서 낮고, 주연부로 향해 점차로 높아져 경사한 요철형상의 하단면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치(A)에 있어서의 기액용해탱크(8).
  6. 삭제
  7. 제1항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 탱크본체(11) 외부로 돌출하는 토출구(19)는 탱크본체(11) 저부(11a)에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생장치(A)에 있어서의 기액용해탱크(8).
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