KR102192176B1 - 루프 흐름식 버블 발생 노즐 - Google Patents

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유겐가이샤 오케이 엔지니어링
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Abstract

불순물을 포함한 액체를 이용해도 버블 발생 효율을 저하시키지 않고, 또한, 버블 발생 효율을 종래보다 향상하는 것이 가능한 루프 흐름식 버블 발생 노즐을 제공한다.
루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)은, 단면 원형의 바닥이 있는 관 형태의 바닥이 있는 부재(1)와, 바닥이 있는 부재(1)의 타단측에 끼워넣어진 통 형태 부재(2)를 갖고 있다. 바닥이 있는 부재(1) 및 통 형태 부재(2)로 둘러싸인 대략 원주형의 공간이, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)로 되어 있다. 통 형태 부재(2)는, 그 중앙에, 액체 및 기체를 유입 가능한 유입홀(7)과 액체 및 기체를 분출 가능한 제1 분출홀(8a)과 제2 분출홀(8b)을 갖고 있다. 유입홀(7)은, 제1 분출홀(8a)로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 방향을 향해 연속적으로 지름이 확대된된 테이퍼 형태로 형성되어 있다. 또, 유입홀(7)의 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)측의 단면에는, 복수의 절결부(7a)가 설치되어 있다.

Description

루프 흐름식 버블 발생 노즐 {Loop flow bubble-generating nozzle}
본 발명은, 미세한 버블(나노 버블 및 마이크로 버블)을 포함하는 버블(기포)을 발생시키는 루프 흐름식 버블 발생 노즐에 관한 것이다.
종래부터, 본원 발명자는, 하기 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 버블을 발생시킬 수 있는 노즐을 발명했다. 이 노즐은, 액체 및 기체를 루프 형태의 흐름에 의해 교반 혼합하여 혼합 유체로 하는 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단에 설치되고, 가압된 액체를 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급하는 액체 공급홀과, 기체를 유입하는 1개 이상의 기체 유입홀과, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 타단측에 설치되고, 상기 기체 유입홀로부터 유입한 기체를 상기 액체 공급홀의 중심축을 중심으로 주회(周回)시키면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단측을 향해 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급하는 기체 공급실과, 상기 액체 공급홀의 중심축과 일치하도록 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 타단에 설치되고, 상기 액체 공급홀의 홀 지름보다 큰 홀 지름을 가지며, 상기 혼합 유체를 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로부터 분출시키는 분출홀을 갖는 것을 특징으로 하는 루프 흐름식 버블 발생 노즐이다.
JP 2009-189984A
그러나 특허 문헌 1에 기재된 버블 발생 노즐에서, 칼슘 또는 미생물(조개류의 플랑크톤 등을 포함, 이하, 동일) 등의 불순물을 비교적 많이 포함한 액체(진흙, 해수 등)를 이용하여 버블의 발생을 행하면, 노즐의 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과 기체 공급실과의 사이에서, 캐비테이션(cavitation; 액체의 흐름 중에서 압력차이에 의해 단시간에 거품의 발생과 소멸이 일어나는 물리 현상)에 의한 스플래쉬(splash) 현상(액체가 물보라치는 현상)에 의해, 칼슘 또는 미생물의 사체 등의 불순물로 이루어진 슬러지(고형물) 또는/및 스케일(이른바 물때)이 석출·부착하는 경우가 있었다. 이 경우에는, 기체 공급실로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로의 기체 공급이 저해되어 기체 공급량이 감소해 버려, 버블 발생 효율을 서서히 저하 시키는 일이 있었다. 또, 특허 문헌 1로 대표되는 버블 발생 노즐에서는, 버블 발생 효율의 향상이 더 한층 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 불순물을 포함하는 액체를 이용해도 버블 발생 효율을 저하시키지 않고, 또, 버블 발생 효율을 종래보다 향상시키는 것이 가능한 루프 흐름식 버블 발생 노즐을 제공하는 것에 있다.
(1) 본 발명의 루프 흐름식 버블 발생 노즐은, 액체 및 기체를 루프 형태의 흐름에 의해서 교반 혼합하여 혼합 유체로 하는 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단에 설치되고, 가압된 액체를 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급하는 액체 공급홀과, 기체를 유입하는 1개 이상의 기체 유입홀과, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 타단측에 설치되고, 상기 기체 유입홀로부터 유입한 기체를 상기 액체 공급홀의 중심축을 중심으로 주회시키면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단측을 향해 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급하는 틈새를 가진 기체 공급실과, 상기 액체 공급홀의 중심축과 일치하도록 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 타단에 설치되고, 상기 액체 공급홀의 홀 지름보다 큰 홀 지름을 가지며, 상기 혼합 유체를 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로부터 분출시키는 분출홀과, 상기 기체 공급실의 상기 틈새에서, 상기 기체 공급실과 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해 상기 액체가 상기 틈새 내로 물보라쳐 스케일, 또는 슬러지, 또는 스케일 및 슬러지가 석출되는 개소에 설치되고, 상기 기체 공급실의 상기 틈새의 둘레의 전부 또는 일부의 개소에 형성된 오목 형태의 기체 저장부와, 상기 분출홀로부터 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 방향을 향해 연속적으로 지름이 확대되도록, 상기 기체 공급실의 상기 틈새의 위치에 대해 상기 틈새의 지름 방향 내측에 설치된 테이퍼부를 갖고 있으며, 상기 테이퍼부의 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 가장자리부에서, 상기 가장자리부를 첫 단(端)으로 하여, 상기 기체 저장부에서의 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 단부에 대향하는 위치까지 적어도 1개의 절결부(cut-away)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 (1)의 구성에 따르면, 액체 공급홀을 통해 액체가 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급됨과 동시에, 기체 공급실을 통해 기체가 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급된다. 이것에 의해, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 혼합 유체가 분출홀로부터 분출되면, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내에서, 기체를 포함한 액체의 루프 형태의 흐름( 「루프 흐름」또는 「루프류」라고 표현하기도 함)이 발생된다.
여기서, 루프 흐름이란, 액체 공급홀로부터 분출홀로 향하는 액체의 흐름에 따라 흐른 후, 분출홀 부근에서, 분출홀로부터의 외부 기체 또는/및 외부 액체의 유입에 의해 반전하여 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 내벽을 따라 흐르고, 다시, 액체 공급홀로부터 공급된 액체의 흐름에 따라 흐르는 일련의 흐름을 말한다. 또한, 발생하는 루프 흐름 속도는, 액체 및 기체의 공급량 및 압력에 의해서, 저속에서부터 고속까지 어느 정도 컨트롤하는 것이 가능하다. 따라서, 액체 및 기체의 공급량 및 압력을 조정하여, 루프 흐름의 속도를 더 증가시킴으로써, 고속 루프 흐름을 형성하는 것도 가능하다.
기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 혼합 유체가 분출홀로부터 분출되면, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내가 부압이 되므로, 기체 유입홀로부터 기체 공급실을 통해 기체가 유입해 옴과 동시에, 분출홀의 홀 지름이 액체 공급홀의 홀 지름보다 크게 형성되어 있기 때문에, 분출홀에서 분출홀의 내벽과 혼합 유체의 주위와의 사이로, 외부 기체 또는/및 외부 액체가 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로 유입해 온다(외부 환경에 의해서, 외부 기체 또는/및 외부 액체가 유입해 온다.).
여기서, (a) 기체 공급실로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급된 기체는, 기체 공급실과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과의 경계에서 발생한 난류에 의해 세분화되고, (b) 루프 흐름에 대해 교반, 전단되면서, (c) 일부가 액체 공급홀으로부터 공급된 액체와 충돌했을 때의 난류의 발생에 의해 더 세분화되어, 분출홀로부터 분출된다. (d) 또한, 분출홀로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내로 유입해 오는 외부 기체 또는 외부 액체에 의해서, 루프 흐름 중의 기체는, 더 세분화되게 된다. 이들 (a)∼(d)의 공정에서 미세화되는 기포 발생의 메커니즘이, 루프 흐름식 버블 발생 노즐의 특징이며, 다른 노즐에 없는 뛰어난 점이다.
또한, (e) 기체 유입홀으로부터 유입해 온 기체는, 기체 공급실에서 액체 공급홀의 중심축을 중심으로 주회되면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단측을 향해 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내에 공급된다. 이러한 (e)의 공정에 의해, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 진공도가 향상되기 때문에, 기체 유입홀로부터 유입해 오는 기체의 양을 더 증가시킬 수 있어 기포의 발생이 촉진된다.
따라서, 종래 제품보다 간단하고 쉬운 구성이면서, 평균 직경이 100㎛ 미만의 버블, 특히, 평균 직경이 20㎛ 전후의 마이크로 버블 및 나노 버블을 포함하는 미세한 버블을 발생시킬 수 있다. 또, 종래 제품보다 간단하고 쉬운 구성이므로, 종래 제품보다 소형화할 수 있다.
또, 상기 (1)의 구성에 따르면, 유입홀(테이퍼부의 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 가장자리부)의 절결부에 의해서, 고속 루프 흐름에 의해 발생하는 난류에 의해 기체를 교반, 전단하여 더 세분화할 수 있다. 또, (a) 기체 공급실과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로부터 기체 공급실 내를 비집고 들어간 물보라 액체, 또는/및, (b) 기액 경계부 근방의 미세한 버블이 기액 경계부 근방에서 건조, 농축, 또는 응집하여, 기체 공급실의 벽부에 칼슘 등의 스케일 또는/및 슬러지가 석출하여 고착해도, 유입홀의 절결부의 부분은 공간인 채 존재하기 때문에, 예를 들면, 연속한 링 형태의 스케일 또는/및 슬러지로 되지 않는다. 또, 유입홀의 절결부는 충분한 공간을 갖고 있으므로, 절결부의 회전의 기체 공급실 내를 비집고 들어간 물보라 액체가 스케일 또는/및 슬러지로 되어도, 적어도 절결부의 측부에 석출하여 고착한 스케일 또는/및 슬러지를, 이번에는 캐비테이션의 자기 붕괴시에 발생하는 충격파 및 미세한 버블의 다른 것과의 충돌시 붕괴에 의해 발생하는 충격파에 의해서 파괴할 수 있다. 따라서, 기체 공급실이 막히지 않으므로(절결부의 공간 부분 및 절결부의 적어도 측부에 칼슘 등이 석출하여 고착하지 않는다), 기체 공급실로부터의 기체 공급이 저해되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과로서, 상기 (1)의 루프 흐름식 버블 발생 노즐에서는, 불순물을 포함한 액체를 이용해도 버블 발생 효율이 저하하지 않는다. 이것에 의해, 기체 유입홀로부터 유입한 기체는, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 안정적으로 공급되므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 고속 루프 흐름을 안정시킬 수 있다. 또, 기체 저장부에 의해서, 기체 유입홀으로부터 유입해 오는 기체의 양을 더 증가시킬 수 있어 기포의 발생이 촉진된다. 또, (a) 기체 공급실과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해, 기체 공급실 내를 비집고 들어간 물보라 액체, 또는/및, (b) 기액 경계부 근방의 미세한 버블이 기액 경계부 근방에서 건조, 농축, 또는 응집하여, 기체 공급실의 벽부(예를 들면, 기체 공급실에서 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로부터 수 mm 정도의 위치)에 칼슘 등의 스케일 또는/및 슬러지가 석출하여 링 형태로 고착해도, 기체 저장부에 의해 충분한 공간이 확보되고 있으므로, 기체 공급실이 폐색 되어 버리는 일이 없다. 그 결과로서, 상기 (1)의 루프 흐름식 버블 발생 노즐에서는, 불순물을 포함한 액체를 이용해도 버블 발생 효율이 저하하지 않는다. 이것에 의해, 기체 유입홀로부터 유입한 기체는, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 안정적으로 공급되므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 고속 루프 흐름을 안정시킬 수 있다.
(2) 상기 (1)의 루프 흐름식 버블 발생 노즐에서는, 상기 절결부로부터 상기 기체 공급실을 향해, 단면이 오목 형태인 절결이 연이어 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 (2)의 구성에 따르면, 또한 절결의 공간 부분에 칼슘 등이 석출해 고착하지 않기 때문에, 기체 공급실로부터의 기체 공급이 저해되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 그 결과로서, 본 발명에 관한 루프 흐름식 버블 발생 노즐에서는, 불순물을 포함한 액체를 이용해도 버블 발생 효율이 확실히 저하되지 않는다. 이것에 의해, 기체 유입홀로부터 유입한 기체는, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 안정적으로 공급되므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 고속 루프 흐름을 확실히 안정시킬 수 있다.
(3) 다른 관점으로서, 본 발명의 루프 흐름식 버블 발생 노즐은, 액체 및 기체를 루프 형태의 흐름에 의해서 교반 혼합하여 혼합 유체로 하는 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단에 설치되고, 가압된 액체를 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급하는 액체 공급홀과, 기체를 유입하는 1개 이상의 기체 유입홀과, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 타단측에 설치되고, 상기 기체 유입홀로부터 유입한 기체를 상기 액체 공급홀의 중심축을 중심으로 주회시키면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단측을 향해 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급하는 틈새를 가진 기체 공급실과, 상기 액체 공급홀의 중심축과 일치하도록 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 타단에 설치되어 상기 액체 공급홀의 홀 지름보다 큰 홀 지름을 가지며, 상기 혼합 유체를 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로부터 분출시키는 분출홀과, 상기 기체 공급실의 상기 틈새에서, 상기 기체 공급실과 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해 상기 액체가 상기 틈새 내로 물보라쳐 스케일, 또는 슬러지, 또는 스케일 및 슬러지가 석출되는 개소에 설치되고, 상기 기체 공급실의 상기 틈새의 둘레의 전부 또는 일부의 개소에 형성된 오목 형태의 기체 저장부(gas reservoir)와, 상기 분출홀로부터 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 방향을 향해 연속적으로 지름이 확대되도록, 상기 기체 공급실의 상기 틈새의 위치에 대해 상기 틈새의 지름 방향 내측에 설치된 테이퍼부를 갖고 있으며, 상기 테이퍼부의 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 가장자리부에서, 상기 가장자리부를 첫 단으로 하여, 상기 기체 저장부에서의 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 단부에 대향하는 위치까지 적어도 1개의 절결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 (3)의 구성에 따르면, 상기 (1)의 루프 흐름식 버블 발생 노즐과 같이, 종래 제품보다 간단하고 쉬운 구성이면서, 평균 직경이 100㎛ 미만의 버블, 특히, 평균 직경이 20㎛ 전후의 마이크로 버블 및 나노 버블을 포함하는 미세한 버블을 발생시킬 수 있다. 또, 종래 제품보다 간단하고 쉬운 구성이므로, 종래 제품보다 소형화할 수 있다.
또, 기체 저장부에 의해서, 기체 유입홀으로부터 유입해 오는 기체의 양을 더 증가시킬 수 있어 기포의 발생이 촉진된다. 또, (a) 기체 공급실과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해, 기체 공급실 내를 비집고 들어간 물보라 액체, 또는/및, (b) 기액 경계부 근방의 미세한 버블이 기액 경계부 근방에서 건조, 농축, 또는 응집하여, 기체 공급실의 벽부(예를 들면, 기체 공급실에서 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로부터 수 mm 정도의 위치)에 칼슘 등의 스케일 또는/및 슬러지가 석출하여 링 형태로 고착해도, 기체 저장부에 의해 충분한 공간이 확보되고 있으므로, 기체 공급실이 폐색 되어 버리는 일이 없다. 그 결과로서, 상기 (3)의 루프 흐름식 버블 발생 노즐에서는, 불순물을 포함한 액체를 이용해도 버블 발생 효율이 저하하지 않는다. 이것에 의해, 기체 유입홀로부터 유입한 기체는, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 안정적으로 공급되므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 고속 루프 흐름을 안정시킬 수 있다. 또한, 유입홀(테이퍼부의 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 가장자리부)의 절결부에 의해서, 고속 루프 흐름에 의해 발생하는 난류에 의해 기체를 교반, 전단하여 더 세분화할 수 있다. 또, (a) 기체 공급실과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로부터 기체 공급실 내를 비집고 들어간 물보라 액체, 또는/및, (b) 기액 경계부 근방의 미세한 버블이 기액 경계부 근방에서 건조, 농축, 또는 응집하여, 기체 공급실의 벽부에 칼슘 등의 스케일 또는/및 슬러지가 석출하여 고착해도, 유입홀의 절결부의 부분은 공간인 채 존재하기 때문에, 예를 들면, 연속한 링 형태의 스케일 또는/및 슬러지로 되지 않는다. 또, 유입홀의 절결부는 충분한 공간을 갖고 있으므로, 절결부의 회전의 기체 공급실 내를 비집고 들어간 물보라 액체가 스케일 또는/및 슬러지로 되어도, 적어도 절결부의 측부에 석출하여 고착한 스케일 또는/및 슬러지를, 이번에는 캐비테이션의 자기 붕괴시에 발생하는 충격파 및 미세한 버블의 다른 것과의 충돌시 붕괴에 의해 발생하는 충격파에 의해서 파괴할 수 있다. 따라서, 기체 공급실이 막히지 않으므로(절결부의 공간 부분 및 절결부의 적어도 측부에 칼슘 등이 석출하여 고착하지 않는다), 기체 공급실로부터의 기체 공급이 저해되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과로서, 상기 (3)의 루프 흐름식 버블 발생 노즐에서는, 불순물을 포함한 액체를 이용해도 버블 발생 효율이 저하하지 않는다. 이것에 의해, 기체 유입홀로부터 유입한 기체는, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 안정적으로 공급되므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 고속 루프 흐름을 안정시킬 수 있다.
(4) 상기 (3)의 루프 흐름식 버블 발생 노즐에서는, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 내벽에, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 혼합 유체를 더 교반 혼합하는 오목 형태의 중교반 혼합부를 설치한 것일 수도 있다.
상기 (4)의 구성에 따르면, 또한, 루프류를 형성할 수 있으므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 혼합 유체를 더 교반 혼합하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 더욱 효율적으로 미세한 버블을 발생시킬 수 있다.
(5) 다른 관점으로서, 본 발명의 루프 흐름식 버블 발생 노즐은, 액체 및 기체를 루프 형태의 흐름에 의해서 교반 혼합하여 혼합 유체로 하는 기액 루프 흐름식 교반 혼합 실과, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단에 설치되고, 가압된 액체를 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급하는 액체 공급홀과, 기체를 유입하는 1개 이상의 기체 유입홀과, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 타단측에 설치되고, 상기 기체 유입홀로부터 유입한 기체를 상기 액체 공급홀의 중심축을 중심으로 주회시키면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단측을 향해 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급하는 틈새를 가진 기체 공급실과, 상기 액체 공급홀의 중심축과 일치하도록 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 타단에 설치되고, 상기 액체 공급홀의 홀 지름보다 큰 홀 지름을 가지며, 상기 혼합 유체를 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로부터 분출시키는 분출홀과, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 내벽에 설치되어 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 혼합 유체를 더 교반 혼합하는 오목 형태의 교반 혼합부와, 상기 기체 공급실의 상기 틈새에서, 상기 기체 공급실과 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해 상기 액체가 상기 틈새 내로 물보라쳐 스케일, 또는 슬러지, 또는 스케일 및 슬러지가 석출되는 개소에 설치되고, 상기 기체 공급실의 상기 틈새의 둘레의 전부 또는 일부의 개소에 형성된 오목 형태의 기체 저장부와, 상기 분출홀로부터 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 방향을 향해 연속적으로 지름이 확대되도록, 상기 기체 공급실의 상기 틈새의 위치에 대해 상기 틈새의 지름 방향 내측에 설치된 테이퍼부를 갖고 있으며, 상기 테이퍼부의 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 가장자리부에서, 상기 가장자리부를 첫 단으로 하여, 상기 기체 저장부에서의 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 단부에 대향하는 위치까지 적어도 1개의 절결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 (5)의 구성에 따르면, 상기 (1)의 루프 흐름식 버블 발생 노즐과 같이, 종래 제품보다 간단하고 쉬운 구성이면서, 평균 직경이 100㎛ 미만의 버블, 특히, 평균 직경이 20㎛ 전후의 마이크로 버블 및 나노 버블을 포함하는 미세한 버블을 효율적으로 발생시킬 수 있다. 또, 종래 제품보다 간단하고 쉬운 구성이므로, 종래 제품보다 소형화할 수 있다. 또한, 유입홀(테이퍼부의 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 가장자리부)의 절결부에 의해서, 고속 루프 흐름에 의해 발생하는 난류에 의해 기체를 교반, 전단하여 더 세분화할 수 있다. 또, (a) 기체 공급실과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로부터 기체 공급실 내를 비집고 들어간 물보라 액체, 또는/및, (b) 기액 경계부 근방의 미세한 버블이 기액 경계부 근방에서 건조, 농축, 또는 응집하여, 기체 공급실의 벽부에 칼슘 등의 스케일 또는/및 슬러지가 석출하여 고착해도, 유입홀의 절결부의 부분은 공간인 채 존재하기 때문에, 예를 들면, 연속한 링 형태의 스케일 또는/및 슬러지로 되지 않는다. 또, 유입홀의 절결부는 충분한 공간을 갖고 있으므로, 절결부의 회전의 기체 공급실 내를 비집고 들어간 물보라 액체가 스케일 또는/및 슬러지로 되어도, 적어도 절결부의 측부에 석출하여 고착한 스케일 또는/및 슬러지를, 이번에는 캐비테이션의 자기 붕괴시에 발생하는 충격파 및 미세한 버블의 다른 것과의 충돌시 붕괴에 의해 발생하는 충격파에 의해서 파괴할 수 있다. 따라서, 기체 공급실이 막히지 않으므로(절결부의 공간 부분 및 절결부의 적어도 측부에 칼슘 등이 석출하여 고착하지 않는다), 기체 공급실로부터의 기체 공급이 저해되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과로서, 상기 (5)의 루프 흐름식 버블 발생 노즐에서는, 불순물을 포함한 액체를 이용해도 버블 발생 효율이 저하하지 않는다. 이것에 의해, 기체 유입홀로부터 유입한 기체는, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 안정적으로 공급되므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 고속 루프 흐름을 안정시킬 수 있다. 또, 기체 저장부에 의해서, 기체 유입홀으로부터 유입해 오는 기체의 양을 더 증가시킬 수 있어 기포의 발생이 촉진된다. 또, (a) 기체 공급실과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해, 기체 공급실 내를 비집고 들어간 물보라 액체, 또는/및, (b) 기액 경계부 근방의 미세한 버블이 기액 경계부 근방에서 건조, 농축, 또는 응집하여, 기체 공급실의 벽부(예를 들면, 기체 공급실에서 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로부터 수 mm 정도의 위치)에 칼슘 등의 스케일 또는/및 슬러지가 석출하여 링 형태로 고착해도, 기체 저장부에 의해 충분한 공간이 확보되고 있으므로, 기체 공급실이 폐색 되어 버리는 일이 없다. 그 결과로서, 상기 (1)의 루프 흐름식 버블 발생 노즐에서는, 불순물을 포함한 액체를 이용해도 버블 발생 효율이 저하하지 않는다. 이것에 의해, 기체 유입홀로부터 유입한 기체는, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 안정적으로 공급되므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 고속 루프 흐름을 안정시킬 수 있다.
도 1의 (a)는 제1 참고 형태에 따른 버블 발생 노즐을 나타내는 개략단면도, (b)는 (a)의 I－I 화살표 단면도, (c)는 (a)의 II－II 화살표 단면도, (d)는 (a)의 III－III 화살표 단면도이다.
도 2는 도 1의 루프 흐름식 버블 발생 노즐의 동작 설명도이다.
도 3의 (a)는 제1 실시의 형태에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐을 나타내는 개략 단면도, (b)는 (a)의 I－I 화살표 단면도, (c)는 (a)의 II－II 화살표 단면도이다.
도 4의 (a)는 제2 참고 형태에 따른 버블 발생 노즐을 나타내는 개략 단면도, (b)는 (a)의 I－I 화살표 단면도, (c)는 (a)의 II－II 화살표 단면도이다.
도 5의 (a)는 제2 실시의 형태에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐을 나타내는 개략 단면도, (b)는 (a)의 I－I화살표 단면도, (c)는 (a)의 II－II화살표 단면도이다.
도 6의 (a)는 제2 실시의 형태의 변형예 1에 따른 버블 발생 노즐을 나타내는 개략 단면도, (b)는 (a)의 I－I 화살표 단면도, (c)는 (a)의 II－II 화살표 단면도이다.
［제1 참고 형태］
본 발명의 제1 참고 형태를 도 1 및 도 2에 근거하여 이하에 설명한다. 도 1 (a)는 제1 참고 형태에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)을 나타내는 개략 단면도, 도 1 (b)는 도 1 (a)의 I－I 화살표 단면도, 도 1 (c)는 도 1 (a)의 II－II 화살표 단면도, 도 1 (d)는 도 1 (a)의 III－III 화살표 단면도이다. 도 2는, 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)의 동작 설명도이다.
(루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)의 구성)
도 1 (a)에 나타낸 바와 같이, 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)은, 단면 원형의 바닥이 있는 관 형태의 제1 부재로서의 바닥이 있는 부재(1)와, 일단측 및 타단측을 갖는 바닥이 있는 부재(1)의 타단측에 끼워 넣어진 제2 부재로서의 통 형태 부재(2)를 갖고 있다. 그리고 바닥이 있는 부재(1) 및 통 형태 부재(2)로 둘러싸인 대략 원주형의 공간이, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)로 되어 있다.
바닥이 있는 부재(1)는, 그 측부에, 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)의 외부와 내부가 연이어 통하고, 기체가 유입되는 기체 유입홀(3)을 갖고 있다. 또한, 기체 유입홀(3)은 2개 이상 있을 수 있다. 또, 바닥이 있는 부재(1)는, 그 저부 중앙에, 외부로부터 가압된 액체(압력이 조금이라도 가해지고 있는 상태의 액체. 이하에서는, 「가압 액체」라고 하기도 함.)가 공급되는 제1 액체 공급홀(5a)과 제2 액체 공급홀(5b)을 갖고 있다. 외부로부터 공급된 가압 액체는, 제1 액체 공급홀(5a), 제2 액체 공급홀(5b)을 순서대로 거쳐 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)에 공급된다. 제1 액체 공급홀(5a) 및 제2 액체 공급홀(5b)의 각 중심축은, 기체 유입홀(3)의 중심축과 교차되어 있다.
제2 액체 공급홀(5b)은, 제1 액체 공급홀(5a)로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 방향을 향해 연속적으로 지름이 확대된 테이퍼 형태로 형성되어 있다. 이 제2 액체 공급홀(5b)은, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내에서, 고속 루프 흐름을 가압 액체의 흐름과는 반대의 방향에서 가압 액체의 흐름에 합류시켜서 난류를 심하게 일으키게 하는 역할을 하고 있다.
통 형태 부재(2)는, 그 중앙에, 액체 및 기체를 유입 가능한 유입홀(7)과 액체 및 기체를 분출 가능한 제1 분출홀(8a)과 제2 분출홀(8b)을 갖고 있다. 유입홀 (7), 제1 분출홀(8a) 및 제2 분출홀(8b)의 각 중심축은, 제1 액체 공급홀(5a) 및 제2 액체 공급홀(5b)의 각 중심축과 일치되고 있다.
유입홀(7)은, 제1 분출홀(8a)로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 방향을 향해 연속적으로 지름이 확대된 테이퍼 형태로 형성되어 있다. 또, 유입홀(7)의 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)측의 단면에는, 복수의 절결부(7a)가 설치되어 있다. 이 유입홀(7)은, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내에 있어서의 고속 루프 흐름을 가속시키는 역할을 하고 있다. 제1 분출홀(8a)은, 일단이 유입홀(7)의 일단에 접속됨과 동시에, 타단이 제2 분출홀(8b)의 일단에 접속되도록 형성되어 있다. 제2 분출홀(8b)은, 제1 분출홀(8a)로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 방향과는 반대의 방향을 향해 연속적으로 지름이 확대되는 테이퍼 형태로 형성되어 있다. 제2 분출홀(8b)은, 제1 분출홀(8a)로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내로 유입해 오는 외부 기체 및/또는 외부 액체의 양을 조절함과 동시에, 제1 분출홀(8a)의 외부측 주변의 흐름(제1 분출홀(8a)로부터의 혼합 유체의 분출, 및, 외부 기체 또는/및 외부 액체의 유입)을 안정시키는 역할을 하고 있다.
또, 통 형태 부재(2)는, 기체 유입홀(3)에 대향하는 외주 위치에, 둘레 방향으로 연속한 홈부(4b)를 갖고 있다. 그리고 홈부와 바닥이 있는 부재(1)의 내벽면으로 둘러싸인 링 형태의 공간이, 기체 공급실(4)로 되어 있다. 기체 공급실(4)은 틈새(4a)에 의해서 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)에 연이어 통하고 있다.
도 1(d)에 나타낸 바와 같이, 기체 유입홀(3)과 기체 공급실(4)은 틈새(4a)에 의해서 연이어 통하고 있다. 기체 유입홀(3)로부터 유입한 기체는, 기체 공급실(4)에서, 제1 액체 공급홀(5a)의 중심축을 중심으로 주회되면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 틈새(4a)를 통과하여, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 일단측을 향해 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)에 공급되게 된다. 이것에 의해, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 내벽에, 기체의 막, 기포, 또는/및, 마이크로 버블이 발생됨과 동시에, 고속 루프 흐름이 가속된다.
또한, 바닥이 있는 부재(1) 및 통 형태 부재(2)에는, SUS304, SUS316 등의 금속, 수지, 나무, 유리, 세라믹, 도자기 등을 이용할 수 있지만, 고체 재료이면 어떠한 것을 이용해도 된다. 또, 부품마다, 적재적소의 소재를 선택해도 된다. 또한, 수지, 유리, 세라믹스 등을 선택하면, 부식에 강하기 때문에, 버블 발생 노즐(10)을 장기 수명화할 수 있다.
기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)은, 제2 액체 공급홀(5b)로부터 공급된 액체와 기체 공급실(4)로부터 공급된 기체를, 루프 형태의 흐름에 의해서 교반 혼합하는 공간이다. 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 일단에는 제2 액체 공급홀(5b)이 설치되어 있고, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 타단에는 유입홀(7)이 설치되어 있다. 또, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 타단측에는, 기체 공급실(4)과 기체 유입홀(3)이 설치되어 있다. 또한, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 내벽에는, 요철 형상(예를 들면, 이른바 거친 표면, 세라믹의 용사(용사(溶射; thermal spraying) 표면과 같은 것, 또는/및, 단순한 돌기 형상 등)이 형성되어 있지만, 내벽 전체에 실시될 필요는 없고, 일부에 형성되어 있는 것만으로도 된다. 이 내벽의 요철 형상은, 고속 루프 흐름을 가속시켜서 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내의 진공도를 높게 하는 역할을 하고 있다.
(루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)의 동작)
이어서, 도 2를 이용하여 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)의 동작에 대해 설명한다. 도 2는, 도 1의 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)과, 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)의 바닥이 있는 부재(1)의 일단측에 접속된 호스(11)와, 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)의 통 형태 부재(2)의 타단측에 접속된 샤워 헤드(12)와, 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)의 바닥이 있는 부재(1)의 기체 유입홀(3)에 접속된 기체용 공급관(13)과, 기체용 공급관(13)으로의 외부 기체의 유입량을 조정하는 스로틀 밸브(throttle valve; 14)를 나타낸 도면이다. 또한, 간단하게, 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)만 개략 단면도로 나타내고 있다. 또, 기체용 공급관(13)의 일단은 바깥공기를 집어 넣을 수 있게 되어 있고, 기체용 공급관(13)의 내부에는, 버블을 안정되게 발생시킬 수 있도록, 체크 밸브(13a; check valve)가 설치되어 있다.
우선, 호스(11)로부터 제1 액체 공급홀(5a), 제2 액체 공급홀(5b)을 통해, 가압 액체를 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)에 공급한다. 이때, 가압 액체는, 도 2의 제1 액체 공급홀(5a), 제2 액체 공급홀(5b)과, 유입홀(7) 및 제1 분출홀(8a)을 연결하는 선을 따라 흐른 후, 그 대부분이 제1 분출홀(8a)로부터 확대되면서 분출함과 동시에, 제2 분출홀(8b)로부터 제1 분출홀(8a)을 통해 외부 기체 및/또는 외부 액체의 유입에 의해서, 그 일부가 고속 루프 흐름(도 2의 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내의 대략 타원 형태 부분)을 형성한다. 이때, 가압 액체의 일부에 의해서, 고속 루프 흐름의 속도가 더 증가된다.
또, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내는 부압으로 되어 있으므로, 기체용 공급관(13)으로부터 기체 공급실(4)을 통해, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내에 기체가 유입해 온다.
따라서, 기체 공급실(4)로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내에 공급된 기체는, (a) 기체 공급실(4)과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)과의 경계에서 발생한 난류에 의해 세분화되고, (b) 유입홀(7) 및 제2 액체 공급홀(5b)에 의해서 가속된 고속 루프 흐름에 대해 교반, 전단되고, (c) 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 내벽의 요철 형상과 충돌하여, (d) 도중에 일부가 제1 액체 공급홀(5a)로부터 공급된 가압 액체와 충돌했을 때에 발생한 난류에 의해 더 세분화되고, (e) 제 1분출홀(8a)에서, 유입해 온 외부 기체 및/또는 외부 액체와 충돌하여, 더 미세화되어, 버블 또는/및 마이크로 버블 등의 미세한 버블을 포함한 혼합 유체로서 제2 분출홀(8b)로부터 분출된다.
또한, (f) 기체 유입홀(3)로부터 유입해 온 기체는, 기체 공급실(4)에 대해 제1 액체 공급홀(5a)의 중심축을 중심으로 주회되면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 일단측을 향해 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내에 공급된다. 이것에 의해, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내의 진공도가 향상되기 때문에, 기체 유입홀(3)로부터 유입해 오는 기체의 양을 더 증가시킬 수 있어, 기포의 발생이 촉진된다.
이들과 같은 일련의 동작에 의해서, 버블 또는/및 마이크로 버블 등의 미세한 버블이, 잇달아 연속적으로 발생한다.
또, 테이퍼 형태로 형성된 유입홀(7)에 의해서, 고속 루프 흐름이 가속됨과 동시에, 제2 액체 공급홀(5b)에 의해서 심한 난류가 발생되기 때문에, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내의 기체를 더 세분화할 수 있다.
또, 유입홀(7)의 복수의 절결부(7a)에 의해서, 고속 루프 흐름에 있어서의 기체를 교반, 전단하고, 더 세분화할 수 있다. 또, (a) 기체 공급실(4)과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해, 틈새(4a) 내를 비집고 들어간 물보라 액체, 또는/및, (b) 기액 경계부 근방의 미세한 버블이 기액 경계부 근방에서 건조, 농축, 또는 응집하여, 틈새(4a) 내의 통 형태 부재(2)의 외표면 또는/및 바닥이 있는 부재(1)의 내표면에 칼슘 등의 스케일 또는/및 슬러지가 석출하여 링 형태로 고착해도, 유입홀(7)의 복수의 절결부(7a)의 부분은 공간인 채 존재하기 때문에, 예를 들면, 연속한 링 형태의 스케일 또는/및 슬러지가 되지 않는다. 또, 절결부(7a)는, 충분한 공간을 갖고 있으므로, 절결부(7a)의 회전의 기체 공급실(4) 내에 비집고 들어간 물보라 액체가 스케일 또는/및 슬러지가 되어도, 적어도 절결부(7a)의 측부에 석출하여 고착된 스케일 또는/및 슬러지를, 이번에는 캐비테이션의 자기 붕괴시에 발생하는 충격파 및 미세한 버블의 다른 것으로의 충돌시 붕괴에 의해서 발생하는 충격파에 의해 파괴할 수 있다. 따라서, 기체 공급실(4)이 막히지 않으므로(절결부(7a)의 공간 부분 및 절결부(7a)의 적어도 측부에 칼슘 등이 석출하여 고착되는 일은 없다), 기체 공급실(4)로부터의 기체 공급이 저해되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과로서, 본 참고 형태에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)에서는, 불순물을 포함한 액체를 이용해도 버블 발생 효율이 저하하지 않는다. 이것에 의해, 기체 유입홀(3)로부터 유입한 기체는, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)에 안정적으로 공급되므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내의 고속 루프 흐름을 안정시킬 수 있다.
또, 테이퍼 형상으로 형성된 제2 분출홀(8b)에 의해서, 제1 분출홀(8a)로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내로 유입해 오는 외부 기체 및/또는 외부 액체의 양이 조절되고 있음과 동시에, 제1 분출홀(8a)의 외부측 주변의 흐름(제1 분출홀(8a)으로부터의 혼합 유체의 분출, 및, 외부 기체 또는/및 외부 액체의 유입)이 안정되고 있다.
또, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)이 대략 원주형의 공간이므로, 고속 루프 흐름을 용이하게 형성할 수 있어 상술한 동작을 용이하게 얻을 수 있다. 그리고 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)의 내벽에는, 요철 형상이 형성되어 있으므로, 고속 루프 흐름을 하고 있는 액체와 기체와의 혼합 유체가 요철 형상에 충돌하는 것에 의해서, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내의 기체를 더 세분화할 수 있음과 동시에, 고속 루프 흐름을 가속시켜, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6) 내의 진공도를 높게 할 수 있다.
상기한 구성의 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)에 의하면, 상술한 것 같은 동작이 실시되므로, 종래와 동등 이하(20㎛ 전후)의 지름의 마이크로 버블 등의 미세한 버블을 발생시킬 수 있다.
또한, 상술한 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10)의 동작에서는, 가압 액체를 제1 액체 공급홀(5a), 제2 액체 공급홀(5b)을 순서대로 거쳐 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6)에 공급한 경우에 대해 설명했지만, 이것으로 한정되지 않고, 불순물을 포함한 진흙탕물 또는 해수, 또는 수돗물을 공급해도, 마이크로 버블 등의 미세한 버블을 발생시킬 수 있다.
［제1 실시의 형태］
이어서, 본 발명의 제1 실시의 형태에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐에 대해 설명한다. 도 3은, 제1 실시의 형태에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐(20)을 나타내는 개략 단면도이다.
(루프 흐름식 버블 발생 노즐(20)의 구성)
도 3 (a)에 나타낸 바와 같이, 루프 흐름식 버블 발생 노즐(20)은, 단면 원형의 바닥이 있는 관 형태의 제1 부재로서의 바닥이 있는 부재(21)와, 바닥이 있는 부재(21)의 타단측에 끼워 넣어진 제2의 부재로서의 통 형태 부재(22)를 갖고 있다. 그리고 바닥이 있는 부재(21) 및 통 형태 부재(22)로 둘러싸인 대략 원주형의 공간이, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(26)로 되어 있다.
통 형태 부재(22)는, 기체 유입홀(23)에 대향하는 외주 위치에, 둘레 방향으로 연속한 홈부(24b)를 갖고 있다. 그리고 홈부(24b)와 바닥이 있는 부재(21)의 내면으로 둘러싸인 링 형태의 공간이, 기체 공급실(24)로 되어 있다. 기체 공급실(24)은, 틈새(24a)에 의해서 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(26)에 연이어 통하고 있다. 또, 틈새(24a)의 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(26)측에는, 오목 형태의 기체 저장부(24c)가 틈새(24a)의 둘레의 전부를 따라 설치되어 있다.
도 3 (a)에 나타낸 바와 같이, 기체 유입홀(23)과 기체 공급실(24)과는 틈새(24a)에 의해 연이어 통하고 있다. 기체 유입홀(23)로부터 유입한 기체는, 기체 공급실(24)에서, 제1 액체 공급홀(25a)의 중심축을 중심으로 주회되면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 틈새(24a)를 통과하고, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(26)의 일단측을 향해 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(26)에 공급되게 된다. 이것에 의해, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(26)의 내벽에, 기체의 막, 기포, 또는/및, 마이크로 버블이 발생됨과 동시에, 고속 루프 흐름이 가속된다. 또, 기체 공급실(24)의 근방의 기체 저장부(24c)에 의해서, 기체 유입홀(23)로부터 유입해 오는 기체의 양을 더 증가시킬 수 있어 기포의 발생이 촉진된다. 또, (a) 기체 공급실(24)과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(26)과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해, 틈새(24a) 내에 비집고 들어간 물보라 액체, 또는/및, (b) 기액 경계부 근방의 미세한 버블이 기액 경계부 근방에서 건조, 농축, 또는 응집하고, 틈새(24a) 내의 통 형태 부재(22)의 외표면 또는/및 바닥이 있는 부재(21)의 내표면에 칼슘 등의 스케일 또는/및 슬러지가 석출하여 링 형태로 고착해도, 기체 저장부(24c)에 의해 충분한 공간이 확보되어 있으므로, 틈새(24a)(기체 공급실 24)가 폐색되어 버리지 않는다. 그 결과로서, 본 변형예에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐(20)에서는, 불순물을 포함하는 액체를 이용해도 버블 발생 효율이 저하하지 않는다.
이것에 의해, 기체 유입홀(23)로부터 유입한 기체는, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(26)에 안정적으로 공급되므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(26) 내의 고속 루프 흐름을 안정시킬 수 있다.
그 외의 구성 및 동작은, 제1의 참고 형태와 같기 때문에, 그 설명을 생략 한다.
(상기 각 형태의 개요)
이상과 같이, 상기 각 형태의 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10, 20)은, 액체 및 기체를 루프 형태의 흐름에 의해서 교반 혼합하여 혼합 유체로 하는 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)과, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)의 일단에 설치되고, 가압된 액체를 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)에 공급하는 제1 액체 공급홀(5a, 25a) 및 제2 액체 공급홀(5b, 25b)과, 기체를 유입하는 1개 이상의 기체 유입홀(3, 23)과, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)의 타단측에 설치되고, 기체 유입홀(3, 23)로부터 유입한 기체를 제1 액체 공급홀(5a, 25a)의 중심축을 중심으로 주회시키면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)의 일단측을 향해 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)에 공급하는 기체 공급실(4, 24)과, 제1 액체 공급홀(5a, 25a)의 중심축과 일치하는 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)의 타단에 설치되고, 복수의 절결부(7a, 27a)를 갖는 유입홀(7, 27)과, 혼합 유체를 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)로부터 분출시키는 제1 분출홀(8a, 28a) 및 제2 분출홀(8b, 28b)을 갖는 구성으로 되어 있다.
상기의 구성에 따르면, 제1 액체 공급홀(5a, 25a) 및 제2 액체 공급홀(5b, 25b)을 통해 액체가 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)에 공급됨과 동시에, 기체 공급실(4, 24)을 통해 기체가 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)에 공급된다. 이것에 의해, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26) 내의 혼합 유체가 제2 분출홀(8b, 28b)로부터 분출되면, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26) 내에서, 기체를 포함한 액체의 루프 형태의 흐름(「루프 흐름」또는 「루프류」라고 표현하기도 함)이 발생된다.
기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26) 내의 혼합 유체가 제2 분출홀(8b, 28b)로부터 분출되면, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26) 내가 부압이 되므로, 기체 유입홀(3, 23)로부터 기체 공급실(4, 24)을 통해 기체가 유입해 옴과 동시에, 제1 분출홀(8a, 28a)의 홀 지름이 제1 액체 공급홀(5a, 25a)의 홀 지름보다 크게 형성되기 때문에, 제1 분출홀(8a, 28a)에서, 제1 분출홀(8a, 28a)의 내벽과 혼합 유체의 주위와의 사이에서부터, 외부 기체 또는/및 외부 액체가 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)에 유입해 온다.
여기서, 기체 공급실(4, 24)로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26) 내에 공급된 기체는, (a) 기체 공급실(4, 24)과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)과의 경계에서 발생한 난류에 의해 세분화되고, (b) 유입홀(7, 27) 및 제2 액체 공급홀(5b, 25b)에 의해서 가속된 고속 루프 흐름에 대해 교반, 전단되고, (c) 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)의 내벽의 요철 형상과 충돌하며, (d) 도중에 일부가 제1 액체 공급홀(5a, 25a)로부터 공급된 가압 액체와 충돌했을 때에 발생한 난류에 의해 더 세분화되며, (e) 제1 분출홀(8a, 28a)에서 유입해 온 외부 기체 및/또는 외부 액체와 충돌하며, 더 미세화되어 버블 또는/및 마이크로 버블을 포함하는 혼합 유체로서 제2 분출홀(8b, 28b)로부터 분출된다. 이들 (a)∼(e)의 공정에서 미세화되는 기포 발생의 메커니즘이, 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10, 20)의 특징이며, 다른 노즐에 없는 뛰어난 점이다.
또한, (f) 기체 유입홀(3, 23)로부터 유입해 온 기체는, 기체 공급실(4, 24)에 대해 제1 액체 공급홀(5a, 25a)의 중심축을 중심으로 주회되면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)의 일단측을 향해 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26) 내에 공급된다. 이 (f)의 공정에 의해서, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26) 내의 진공도가 향상되기 때문에, 기체 유입홀(3, 23)로부터 유입해 오는 기체의 양을 더 증가시킬 수 있고, 기포의 발생이 촉진된다.
따라서, 평균 직경이 100㎛ 미만의 버블, 특히, 평균 직경이 20㎛ 전후의 종래와 동등 이하의 지름의 마이크로 버블을 발생시킬 수 있다. 또, 유입홀(7, 27)의 복수의 절결부(7a, 27a)에 의해, 고속 루프 흐름에 있어서의 기체가 교반, 전단하고, 더 세분화되므로, 기체 공급실(4, 24)과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)과의 경계인 기액 경계부에서 종래보다 버블 또는/및 마이크로 버블의 발생 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 기체 공급실(4, 24)과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해, 물보라 액체가 발생하여, 이 물보라 액체가 틈새(4a, 24a) 내에 비집고 들어가 건조되어 틈새(4a, 24a) 내의 통 형태 부재(2, 22)의 외표면 또는/및 바닥이 있는 부재(1, 21)의 내표면에 칼슘 등의 스케일 또는/및 슬러지가 되어 석출하여, 링 형태로 고착하기도 한다. 그러나, 절결부(7a, 27a)에 의해서 스케일 또는/및 슬러지가 석출하지 않는 부분을 설치하거나 기체 저장부(24c)에 의해 충분한 공간을 확보하려 하고 있으므로, 틈새(4a, 24a)가 폐색되지 않는다. 그 결과로서, 상기 각 형태에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐(10, 20)에서는, 불순물을 포함한 액체를 이용해도 버블 발생 효율이 저하되지 않는다. 또, 기체 유입홀(3, 23)로부터 유입한 기체는, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)에 안정적으로 공급되므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26) 내의 고속 루프 흐름을 안정시킬 수 있다.
또, 테이퍼 형태로 형성된 유입홀(7, 27)에 의해서, 고속 루프 흐름이 가속됨과 동시에, 제2 액체 공급홀(5b, 25b)에 의해서 심한 난류가 일어나기 때문에 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26) 내의 기체를 더 세분화할 수 있다.
또, 테이퍼 형태로 형성된 제2 분출홀(8b, 28b)에 의해서, 제1 분출홀(8a, 28a)로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26) 내로 유입해 오는 외부 기체 및/또는 외부 액체의 양이 조절되고 있음과 동시에, 제1 분출홀(8a, 28a)의 외부측 주변의 흐름(제1 분출홀(8a, 28a)로부터의 혼합 유체의 분출, 및, 외부 기체 또는/및 외부 액체의 유입)이 안정적으로 되어 있다.
또, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26)의 내벽에 요철 형상이 형성되어 있으므로, 고속 루프 흐름을 하고 있는 액체와 기체와의 혼합 유체가 요철 형상에 충돌하는 것에 의해서, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26) 내의 기체를 더 세분화할 수 있음과 동시에, 고속 루프 흐름을 가속시켜서 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(6, 26) 내의 진공도를 높게 할 수 있다.
［제2 참고 형태］
본 발명의 제2 참고 형태를 도 4에 근거하여 이하에 설명한다. 도 4는, 제2 참고 형태에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐(30)을 나타내는 개략 단면도이다.
(루프 흐름식 버블 발생 노즐(30)의 구성)
도 4 (a)에 나타낸 바와 같이, 루프 흐름식 버블 발생 노즐(30)은, 단면 원형바닥이 있는 관 형태의 제1 부재로서의 바닥이 있는 부재(31)와 바닥이 있는 부재 (31)의 타단측에 끼워넣어진 제2 부재로서의 통 형태 부재(32)를 갖고 있다. 그리고 바닥이 있는 부재(31) 및 통 형태 부재(32)로 둘러싸인 대략 원주형의 공간이, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36)로 되어 있다.
통 형태 부재(32)는, 그 중앙에, 액체 및 기체를 유입 가능한 유입홀(37)과, 액체 및 기체를 분출 가능한 제1 분출홀(38a)과 제2 분출홀(38b)을 갖고 있다. 유입홀(37)은, 제1 분출홀(38a)로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36)의 방향을 향해 연속적으로 지름이 확대된 테이퍼 형태로 형성되어 있다. 또, 유입홀(37)의 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36)측의 단면에는, 복수의 절결부(37a)가 설치되고, 이 중 적절한한 수의 개소에 절결부(37b)가, 절결부(37a)에서부터 기체 공급실(34)을 향해 연장되어 설치되어 있다. 이 유입홀(37)은, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36) 내에 있어서의 고속 루프 흐름을 가속시키는 역할을 하고 있다. 또, 유입홀(37)의 복수의 절결부(37a 및 37b)는, 고속 루프 흐름에 있어서의 기체를 교반, 전단하여, 더 세분화하는 역할을 하고 있다. 또, 기체 공급실(34)과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36)과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해, 틈새(34a) 내에 비집고 들어간 물보라 액체가 건조, 농축, 또는 응집하고, 틈새(34a) 내의 통 형태 부재(32)의 외표면 또는/및 바닥이 있는 부재(31)의 내표면에 칼슘 등의 스케일 또는/및 슬러지가 석출되어 링 형태로 고착해도, 복수의 절결부(37a 및 37b)의 부분은 공간인 채 존재하기 때문에(절결부(37a 및 37b)의 공간 부분에 칼슘 등이 석출하여 고착하지 않는다), 틈새 (34a)가 폐색되지 않는다. 그 결과로서, 본 참고 형태에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐(30)에서는, 불순물을 포함하는 액체를 이용해도 버블 발생 효율이 저하되지 않는다. 이것에 의해, 기체 유입홀(33)로부터 유입한 기체는, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36)에 안정적으로 공급되므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36) 내의 고속 루프 흐름을 안정시킬 수 있다.
그 외의 구성 및 동작은, 제1 참고 형태와 같기 때문에, 그 설명을 생략한다.
［제2 실시의 형태］
이어서, 본 발명의 제2 실시의 형태에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐에 대해 설명한다. 도 5는, 제2 실시의 형태에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐(40)을 나타내는 개략 단면도이다.
(루프 흐름식 버블 발생 노즐(40)의 구성)
도 5 (a)에 나타낸 바와 같이, 루프 흐름식 버블 발생 노즐(40)은, 단면 원형의 관 모양의 제1의 부재로서의 바닥이 있는 부재(41)와 바닥이 있는 부재(41)의 타단측에 끼워넣어진 제2의 부재로서의 통 형태 부재(42)를 갖고 있다. 그리고 바닥이 있는 부재(41) 및 통 형태 부재(42)로 둘러싸인 대략 원주형의 공간이, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(46)로 되어 있다.
통 형태 부재(42)는, 기체 유입홀(43)에 대향하는 외주 위치에, 둘레 방향으로 연속한 홈부(44b)를 갖고 있다. 그리고 홈부(44b)와 바닥이 있는 부재(42)의 내면으로 둘러싸인 링 형태의 공간이, 기체 공급실(44)로 되어 있다. 기체 공급실(44)은 틈새(44a)에 의해서 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(46)에 연이어 통하고 있다. 또, 기체 공급실(44)의 근방에는, 기체 저장부(44c)가 설치되어 있다.
도 5 (a)에 나타낸 바와 같이, 기체 유입홀(43)과 기체 공급실(44)은 틈새(44 a)에 의해서 연이어 통하고 있다. 기체 유입홀(43)로부터 유입한 기체는, 기체 공급실(44)에서, 제1 액체 공급홀(45a)의 중심축을 중심으로 주회되면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 틈새(44a)를 통과하여, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(46)의 일단측을 향해 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(46)에 공급되게 된다. 이것에 의해, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(46)의 내벽에, 기체의 막, 기포, 또는/및, 마이크로 버블이 발생됨과 동시에, 고속 루프 흐름이 가속된다. 또, 기체 공급실(44)의 근방의 기체 저장부(44c)에 의해서, 기체 유입홀(43)로부터 유입해 오는 기체의 양을 더 증가시킬 수 있어 기포의 발생이 촉진된다. 또, 기체 공급실(44)과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(46)과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해, 틈새(44a) 내에 비집고 들어간 물보라 액체가 건조, 농축, 또는 응집하고, 틈새(44a) 내의 통 형태 부재(42)의 외표면 또는/및 바닥이 있는 부재(41)의 내표면에 칼슘 등의 스케일 또는/및 슬러지가 석출하여 링 형태로 고착해도, 기체 저장부(44c)에 의해 충분한 공간이 확보되어 있으므로, 틈새(44a)가 폐색되 버리는 일이 없다. 그 결과로서, 본 변형예에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐(40)에서는, 불순물을 포함하는 액체를 이용해도 버블 발생 효율이 저하되지 않는다. 이것에 의해, 기체 유입홀(43)로부터 유입한 기체는, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(46)에 안정적으로 공급되므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(46) 내의 고속 루프 흐름을 안정시킬 수 있다.
그 외의 구성 및 동작은, 제1 참고 형태와 같기 때문에, 그 설명을 생략한다.
［제2 실시 형태의 변형예 1］
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예 1에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐에 대해 설명한다. 도 6은, 제2 실시 형태의 변형예 1에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐(50)을 나타내는 개략 단면도이다.
(루프 흐름식 버블 발생 노즐(50)의 구성)
도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 루프 흐름식 버블 발생 노즐(50)은, 상술한 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예 1에 따른 루프 흐름식 버블 발생 노즐(40)과 거의 같은 구성이지만, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(56) 내의 혼합 유체를 다시 교반 혼합하는 교반 혼합부(55c)가 설치되어 있는 점에서 다르다.
교반 혼합부(55c)는, 제2 액체 공급홀(55b)의 도중에서, 중심축을 대략 동일하게 한 링 형태로 설치된 오목 형태의 홈이다. 이 교반 혼합부(55c)에서, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(56) 내에서 발생하는 루프류에 비해 미니 사이즈의 루프류를 발생시키므로, 또한 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(56) 내의 혼합 유체를 교반 혼합하여, 기포를 효율적으로 발생시킨다.
그 외의 구성 및 동작은, 제1 참고 형태 및 제2 실시 형태와 같기 때문에, 그 설명을 생략한다.
(상기 각 형태의 개요)
이상과 같이, 상기 각 형태의 루프 흐름식 버블 발생 노즐(30, 40, 50)은, 액체 및 기체를 루프 형태의 흐름에 의해서 교반 혼합하여 혼합 유체로 하는 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36, 46, 56)과 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36, 46, 56)의 일단에 설치되고, 가압된 액체를 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36, 46, 56)에 공급하는 제1 액체 공급홀(35a, 45a, 55a 및 제2 액체 공급홀(35b, 45b, 55b))과, 기체를 유입하는 1개 이상의 기체 유입홀(33, 43, 53)과, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36, 46, 56)의 타단측에 설치되고, 기체 유입홀(33, 43, 53)로부터 유입한 기체를 제1 액체 공급홀(35a, 45a, 55a)의 중심축을 중심으로 주회시키면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36, 46, 56)의 일단측을 향해 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36, 46, 56)에 공급하는 기체 공급실(34, 44, 54)과, 제1 액체 공급홀(35a, 45a, 55a)의 중심축과 일치하는 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36, 46, 56)의 타단에 설치되어 복수의 절결부(37a, 47a, 57a 및 37b, 47b, 57b)를 갖는 유입홀(37, 47, 57)과, 혼합 유체를 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36, 46, 56)로부터 분출시키는 제1 분출홀(38a, 48a, 58a) 및 제2 분출홀(38b, 48b, 58b)을 갖는 구성으로 되어 있다.
상기의 구성에 따르면, 제1 액체 공급홀(35a, 45a, 55a) 및 제2 액체 공급홀(35b, 45b, 55b)을 통해 액체가 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36, 46, 56)에 공급됨과 동시에, 기체 공급실(34, 44, 54)을 통해 기체가 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36, 46, 56)에 공급된다. 이것에 의해, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36, 46, 56) 내의 혼합 유체가 제2 분출홀(38b, 48b, 58b)로부터 분출되면, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실(36, 46, 56) 내에서, 기체를 포함한 액체의 루프 모양의 흐름( 「루프 흘러」또는 「루프류」라고 표현하기도 함)이 발생된다. 또, 제1 참고 형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(상기 각 형태의 변형예)
이상, 각 형태를 설명했지만, 구체적인 예를 예시하는 것에 지나지 않고, 특히 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 구체적 구성 등은, 적절히 설계 변경 가능하다. 또, 발명의 실시의 형태에 기재된, 작용 및 효과는, 본 발명으로부터 생기는 가장 적절한 작용 및 효과를 열거하는 것에 지나지 않고, 본 발명에 의한 작용 및 효과는, 본 발명의 실시의 형태에 기재된 것으로 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 각 형태 및 각 변형예에 있어서, 루프 흐름식 버블 발생 노즐은, 표면이 수지로 피복된 부재로 이루어진 것, 또는, 수지만으로 성형된 것이여도 된다. 이것에 의해, 진흙탕물 또는 해수 등이 열악한 환경속에서도, 부재 표면이 수지로 피복되어 있고, 또는, 루프 흐름식 버블 발생 노즐 자체가 수지로 성형되어 있으므로, 부식을 방지할 수 있다. 그 결과로서, 사용 수명이 길고, 저렴한 루프 흐름식 버블 발생 노즐을 제공할 수 있다.
또, 각 형태 및 각 변형예에서, 루프 흐름식 버블 발생 노즐은, 기체 유입홀을 갖는 구성으로 되어 있지만, 액체 공급홀로부터 공급되는 액체에 기체가 용해되어 있는 경우에는, 기체 유입홀을 갖지 않는 구성이여도 된다. 이 경우, 액체에 용해된 기체는, 기액 루프 흐름식 교반실 내에서 기포화된다.
또, 각 형태의 루프 흐름식 버블 발생 노즐에서, 기체 유입홀을 갖는 바닥이 있는 부재가, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 주위면에, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 주위면의 접선과 평행한 방향으로 개구되어 외부와 연이어 통하는 외부 연통홀을 더 갖출 수도 있다. 이것에 의하면, 외부 연통홀로부터 외부 액체 및/또는 외부 기체가 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내로 유입해 오므로, 루프류 외에, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 있어서의 주위면을 따라 흐르는 선회류를 발생시킬 수 있고, 액체 공급홀로부터 공급되는 액체의 공급 방향에 대해, 루프류의 유회 방향을 경사시킬 수 있다. 그 결과로서 루프류의 일주당 거리를 길게 할 수 있기 때문에, 루프류에 의해 발생하는 난류에 의해서 기체의 전단의 기회가 많아지므로, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 기체를 더 세분화할 수 있다.
또한, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 또는 유입홀의 절결부의 형상은, 각 형태 및 각 변형예에 대해 나타낸 것으로 한정되지 않는다. 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 형상은, 대략 뿔통 형태, 대략 삼각뿔 형태, 단면이 5각형 또는 육각형 등의 다각형의 것, 또는, 단면이 별 형태 등의 복잡한 형상(규칙적이지 않은 형상의 것을 포함한다)의 것일 수도 있다.
또, 각 형태 및 각 변형예에서 기체 유입홀은, 분출홀 가까이에 형성되어 있을 수 있다.
또, 각 형태 및 각 변형예에서, 기체 저장부는 통 형태 부재의 표면에 형성할 수도 있다. 또, 각 형태 및 각 변형예에서, 기체 저장부는, 틈새의 둘레의 전부를 따라 오목 형태(링 형태)로 형성되어 있지만, 이것으로 한정되지 않고, 틈새 내의 통 형태 부재의 외표면 또는/및 바닥이 있는 부재의 내표면에서, 종래라면 스케일 또는/및 슬러지가 석출하기 쉬운 일부의 개소에만 오목 형태를 형성하여 기체 공급이 저해되지 않도록 할 수도 있다.
또, 각 형태 및 각 변형예에서 제2 실시 형태의 변형예 1 의 루프 흐름식 버블 발생 노즐(50)에 설치한 교반 혼합부(55c)와 같은 것을, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 어느 부분에 설치해도 된다. 또, 교반 혼합부(55c)는, 링 형태의 오목 형태로 했지만, 이것으로 한정되지 않고, 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 혼합 유체를 더 교반 혼합할 수 있다면, 단순한 오목 형태(구덩이 등)가 1개 이상 형성되어 있어도, 나선 형태로 형성된 도랑(오목부)이여도 된다.
본 발명의 버블 발생 노즐/루프 흐름식 버블 발생 노즐은, 대형의 것에서 소형의 것까지 제작할 수 있다. 대형의 버블 발생 노즐/루프 흐름식 버블 발생 노즐에 대해서는, 공업적 분야, 하수도 등의 오수처리, 하천 및 해수 등의 정화, 녹조 등의 제거, 어패류의 소생·번식·양식, 논벼 육성용 및 제초 작용 등, 소형의 버블 발생 노즐/루프 흐름식 버블 발생 노즐에서는, 수조·축양 시설(fish preserves)의 정화, 수경재배의 육성용, 마이크로 버블 목욕탕, 세척기, 휴대용 초소형 마이크로 버블 발생기, 온도 상승이 바람직하지 않은 경우의 소형 수조 내 등, 마이크로 버블을 이용할 수 있는 것 모두에 적용할 수 있다. 또, 의료 관계에 대한 이용도 검토되고 있다. 또한, 본 발명의 버블 발생 노즐/루프 흐름식 버블 발생 노즐에 대해서는, 탈색, 살균에도 이용하는 것이 가능하다.
1, 21, 31, 41, 51; 바닥이 있는 부재,
2, 22, 32, 42, 52; 통 형태 부재,
3, 23, 33, 43, 53; 기체 유입홀,
4, 24, 34, 44, 54; 기체 공급실,
4a, 24a, 34a, 44a, 54a; 틈새,
4b, 24b, 34b, 44b, 54b; 홈부
5a, 25a, 35a, 45a, 55a; 제1 액체 공급홀,
5b, 25b, 35b, 45b, 55b; 제2 액체 공급홀,
6, 26, 36, 46, 56; 기액 루프 흐름식 교반 혼합실,
7, 27, 37, 47, 57; 유입홀,
7a, 27a, 37a, 37b, 47a, 57a, 57b; 절결부,
8a, 28a, 38a, 48a, 58a; 제1 분출홀,
8b, 28b, 38b, 48b, 58b; 제2 분출홀,
10, 20, 30, 40, 50; 루프 흐름식 버블 발생 노즐,
11; 호스,
12; 샤워 헤드,
13; 기체용 공급관,
13a; 체크 밸브,
14; 스로틀 밸브,
24c, 44c, 54c; 기체 저장부,
55c; 교반 혼합부

Claims (5)

  1. 액체 및 기체를 루프 형태의 흐름에 의해서 교반 혼합하여 혼합 유체로 하는 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과,
    상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단에 설치되고, 가압된 액체를 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급하는 액체 공급홀과,
    기체를 유입하는 1개 이상의 기체 유입홀과,
    상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 타단측에 설치되고, 상기 기체 유입홀로부터 유입한 기체를 상기 액체 공급홀의 중심축을 중심으로 주회시키면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단측을 향해 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급하는 틈새를 가진 기체 공급실과,
    상기 액체 공급홀의 중심축과 일치하도록 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 타단에 설치되고, 상기 액체 공급홀의 홀 지름보다 큰 홀 지름을 가지며, 상기 혼합 유체를 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로부터 분출시키는 분출홀과,
    상기 기체 공급실의 상기 틈새에서, 상기 기체 공급실과 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해 상기 액체가 상기 틈새 내로 물보라쳐 스케일, 또는 슬러지, 또는 스케일 및 슬러지가 석출되는 개소에 설치되고, 상기 기체 공급실의 상기 틈새의 둘레의 전부 또는 일부의 개소에 형성된 오목 형태의 기체 저장부와,
    상기 분출홀로부터 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 방향을 향해 연속적으로 지름이 확대되도록, 상기 기체 공급실의 상기 틈새의 위치에 대해 상기 틈새의 지름 방향 내측에 설치된 테이퍼부를 갖고 있으며,
    상기 테이퍼부의 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 가장자리부에서, 상기 가장자리부를 첫 단(端)으로 하여, 상기 기체 저장부에서의 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 단부에 대향하는 위치까지 적어도 1개의 절결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 루프 흐름식 버블 발생 노즐.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 절결부로부터 상기 기체 공급실을 향해, 단면이 오목 형태인 절결이 연이어 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 루프 흐름식 버블 발생 노즐.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 내벽에, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 혼합 유체를 더 교반 혼합하는 오목 형태의 중교반 혼합부를 설치한 것을 특징으로 하는 루프 흐름식 버블 발생 노즐.
  5. 액체 및 기체를 루프 형태의 흐름에 의해서 교반 혼합하여 혼합 유체로 하는 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과,
    상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단에 설치되고, 가압된 액체를 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급하는 액체 공급홀과,
    기체를 유입하는 1개 이상의 기체 유입홀과,
    상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 타단측에 설치되고, 상기 기체 유입홀로부터 유입한 기체를 상기 액체 공급홀의 중심축을 중심으로 주회시키면서, 둘레의 전부 또는 일부의 개소로부터 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 일단측을 향해 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실에 공급하는 틈새를 가진 기체 공급실과,
    상기 액체 공급홀의 중심축과 일치하도록 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 타단에 설치되고, 상기 액체 공급홀의 홀 지름보다 큰 홀 지름을 가지며, 상기 혼합 유체를 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실로부터 분출시키는 분출홀과,
    상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 내벽에 설치되고, 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실 내의 혼합 유체를 더 교반 혼합하는 오목 형태의 교반 혼합부와,
    상기 기체 공급실의 상기 틈새에서, 상기 기체 공급실과 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실과의 경계인 기액 경계부에서 발생하는 캐비테이션에 의한 스플래쉬 현상에 의해 상기 액체가 상기 틈새 내로 물보라쳐 스케일, 또는 슬러지, 또는 스케일 및 슬러지가 석출되는 개소에 설치되고, 상기 기체 공급실의 상기 틈새의 둘레의 전부 또는 일부의 개소에 형성된 오목 형태의 기체 저장부와,
    상기 분출홀로부터 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실의 방향을 향해 연속적으로 지름이 확대되도록, 상기 기체 공급실의 상기 틈새의 위치에 대해 상기 틈새의 지름 방향 내측에 설치된 테이퍼부를 갖고 있으며,
    상기 테이퍼부의 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 가장자리부에서, 상기 가장자리부를 첫 단으로 하여, 상기 기체 저장부에서의 상기 기액 루프 흐름식 교반 혼합실측의 단부에 대향하는 위치까지 적어도 1개의 절결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 루프 흐름식 버블 발생 노즐.
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