KR19980024783A - 액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치 - Google Patents

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겐이찌 히노
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에이이찌 수기우라
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Abstract

액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치는 플로우 채널 사이에 형성되기 위해 서로 직면하는 적어도 두개의 플로우 채널을 포함한다. 입구 및 출구는 플로우 채널 부재의 한쪽 또는 다른 쪽에 있다. 첫번째 홈 및 두번째 홈을 포함하는 홈 표면은 플로우 채널 부재의 직면하는 표면의 적어도 한쪽에 형성된다. 첫번째 홈 및 두번째 홈은 각각 입구로부터 출구로 확장되고, 첫번째 홈에서 미리 혼합된 액체 플로우의 다수의 위치에서 서로 교차한다.

Description

액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치
본 발명은 액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치에 관한 것이다.
액중에 포함된 가스의 미세한 거품의 생성은 오수 등을 정화시키기 위해 물로부터 오존 가스의 효율적인 해리를 위해서 물 정화 장치, 수영장, 비료 처리 및 분무기를 배치하는 것 등에 특히 요구된다.
가스의 미세한 거품을 생성하기 위해서, 처리된 퍼올려진 물을 파이프에 공급하는 펌프의 입구쪽에 배치된 공기 흡입 밸브를 사용하는 시스템을 제안한다. 본 측정에 있어서, 가스는 펌프의 입구에서 물로 혼합되고 펌프의 임펠러로 장치된 흔드는 힘으로 거품을 형성하기 위해 힘이 가해진다.
가스의 미세한 거품을 형성하는 장치의 또다른 이전 기술은 공기 흡입 밸브 및 펌프의 출구쪽에 공급된 배플판을 포함한다. 본 장치에 있어서, 펌프의 출구쪽에 공기 또는 가스와 함께 혼합된 물은 배플판과 충돌하므로, 공기는 충돌하는 힘에 의해 거품을 형성하기 위해 힘을 받는다. 본 장치를 사용하는 시스템을 배출 장치라고 한다.
그러나, 이전 기술 장치에 있어서, 거품의 형성은 단지 임펠러로부터 장치된 흔드는 힘 또는 배플판에서 충돌하는 힘에 의존하지 않으므로, 이 장치로 생성된 거품은 비교적 큰 직경을 가지고 만족스러운 결과를 주지는 못한다. 이런 이유 때문에, 본 장치는 상술한 물 정화 장치, 수영장, 비료 처리 및 분무기 배치에서 물의 처리를 실질적으로 사용하지 않고, 거기에서 물은 시간당 큰 플로우 속도로 처리하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 액중에 포함된 거품을 미세화하는 장치를 제공하는 것이고 그것은 충분히 작은 직경을 가지는 미세한 거품을 만들 수 있으며 그런 미세한 거품의 형성으로 가스를 포함한 액체 흐름의 속도를 빠르게 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 그들 사이에 플로우 채널을 형성하기 위해 서로 직면하는 적어도 두개의 플로우 채널 부재; 플로우 채널 부재의 한쪽 및 다른쪽 위에 생성된 입구 및 출구를 포함하고; 첫번째 홈 및 두번째 홈을 포함하고 적어도 하나의 플로우 채널 부재의 직면하는 표면을 생성하는 홈 표면, 입구로부터 출구로 확장하는 첫번째 홈 및 두번째 홈, 두번째 홈과 충돌하는 첫번째 홈을 가스와 미리 혼합한 액체의 플로우의 여러 위치에서 서로 교차하는 것을 제공한다.
본 구성에 있어서, 가스로 미리 혼합된 액체는 한쪽의 첫번째 홈 및 다른쪽의 두번째 홈을 통해서 플로우 채널로 들어가고, 첫번째 홈에서 가스로 미리 혼합된 액체의 플로우 및 두번째 홈에서 가스로 미리 혼합된 액체의 플로우가 첫번째 교차점에서 서로 충돌해서, 가스의 거품이 미세화 된다. 플로우는 그때 첫번째 홈쪽에서 및 두번째 홈쪽에서의 플로우로 나누어진다. 그후에 각각의 나뉘어진 플로우는 거품이 더욱 미세해진 곳에서 다음 교차점의 다른 플로우와 충돌하고, 연속된 교차점을 얻기 위해 다시 나뉘어진다. 따라서, 액중에 포함된 가스의 거품은 교차점에서 여러 차례 미세해지고, 미세한 거품을 포함하는 액체는 출구로부터 분출된다.
실시예의 참조에서, 플로우 채널 부재는 원통형 모양을 가지고 서로 동축으로 배치된 외측 플로우 채널 부재 및 내측 플로우 채널 부재를 포함하므로, 직면하는 표면은 외측 플로우 채널 부재의 내측 표면 및 내측 플로우 채널 부재의 내측 플로우 채널을 포함하고 내측 및 외측 표면의 적어도 하나는 첫번째 및 두번째 홈을 포함하는 홈 표면을 포함한다. 첫번째 홈은 오른쪽 나선형 홈이고 두번째 홈은 왼쪽 나선형 홈이다.
본 구성에 있어서, 플로우 채널 부재가 원통형 모양을 가지기 때문에, 장치는 쉽게 생산된다. 게다가, 플로우 채널이 역시 원통형 모양을 가지기 때문에 동일한 플로우 및 동일한 혼합하는 조작은 플로우 채널의 전체 부분에서 이루어지고, 미세한 거품을 균일하게 포함하는 액체가 얻어진다. 더욱이, 첫번째 홈 및 두번째 홈 등의 나선형 홈은 보통 나사 절삭 작업으로 형성될 수 있으므로, 장치가 더욱 쉽게 생산될 수 있다.
각각의 오른쪽 나선형 홈 및 왼쪽 나선형 홈은 다중의 시작홈 일 수 있으므로, 플로우 채널의 입구부의 수는 첫번째 홈부의 열 수 및 두번째 홈의 홈부의 열 수를 합계하고, 그 결과로 빠른 플로우 속도를 얻을 수 있다. 게다가, 교차점의 수가 증가하기 때문에 미세화하는 조작은 빠른 플로우 속도에서 충분히 이루어진다.
홈 표면은 외측 플로우 채널 부재의 내측 표면 및 내측 플로우 채널 부재의 외측 표면의 한쪽에서만 형성된다. 본 구성에 있어서, 플로우 채널의 반경 방향에서 혼합된 액체의 플로우가 억제되고, 나선형 홈의 교차점에서 충돌 조작이 효과적으로 이루어질 수 있고 미세화하는 조작이 훌륭하게 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 내측 플로우 채널 부재의 다수는 서로 동축으로 제공되고 배치되어 있고, 더해진 플로우 채널은 직면하는 표면과 결합하는 첨가된 직면하는 표면을 포함하는 두개의 인접한 내측 플로우 채널 부재 각각의 사이에 형성된다. 본 구성에 있어서, 내측 플로우 채널 부재와 내측 플로우 채널 부재의 가장 바깥쪽의 채널 사이에 플로우 채널을 첨가, 첨가된 플로우 채널은 각각의 내측 플로우 채널 부재 사이에 형성된다.
본 발명은 청구항 및 도면과 연결한 처리의 설명으로 더욱 완전하게 명확해 진다.
도 1은 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 가스를 혼합하는 장치의 거품을 포함하는 액체를 생성하기 위한 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 미세화하는 장치의 종단면도.
도 3은 첫번째 실시예 장치의 입구 연결 부재의 측면도.
도 4는 첫번째 실시예 장치의 외측 플로우 채널 부재 또는 내측 플로우 채널 부재의 나선형 홈 표면 부분이 드러난 형태의 도면.
도 5는 오른쪽 홈 및 왼쪽 홈이 서로 교차하는 방법을 개략적으로 나타낸 설명도.
도 6은 본 발명의 두번째 실시예에 있어서 액중에 포함된 거품을 미세화하는 장치의 종단면도.
도 7은 두번째 실시예에 있어서 장치의 출구 연결 부재의 측면도.
도 8은 본 발명의 세번째 실시예에 있어서 액중에 포함된 가스를 미세화하는 장치의 종단면도.
도 9는 세번째 실시예에 있어서 장치의 출구 연결 부재의 측면도.
본 발명의 세가지의 실시예에서 첫번째가 도면의 참조로 아래에 설명된다.
가스의 정교한 거품을 생성히기 위해 액체로 가스를 혼합하는 시스템이 도 1에 개략적으로 나타난다.
시스템은 오수 저장 탱크(1)로부터 오수를 퍼올리는 펌프(2), 오수 저장탱크를 연결하는 배관으로부터 오존 등의 가스를 흡입하는 가스 흡입 밸브(3) 및 적당한 위치의 펌프(2)(본 실시예에서 펌프(2)전 바로 가까이에), 및 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치(4)를 포함한다. 장치(4)로 생성된 가스의 미세한 거품을 포함하는 액체 또는 물은 압력 조절 밸브(5)를 통해서 오수 저장탱크로 다시 돌아온다.
공기 흡입 밸브(3)는 액체로 가스의 단일 형태 혼합 속도를 항상 얻는 것과 같이 펌프(2)로부터 배출된 액체의 유출 속도에 대응해서 흡입 가스의 유출 속도가 자동적으로 조절된다. 첨가로, 공기 흡입 밸브(3)는 다양한 혼합 속도로 사용 가능하다. 공기 흡입 밸브의 구조는, 본 출원이 실용이기 때문에 같은 출원인의 이름으로 일본 실용실안출원 제57-47439호에 나타난다.
바람직하게는, 펌프(2)같이 같은 출원인의 이름으로 일본특개평 제3-1305998호에 나타낸 볼류트펌프 등의 펌프가 액체로 가스를 미리 혼합하는데 적당하게 사용된다.
거품을 미세하게 하는 장치(4)의 구조는 도 2 내지 도 5를 참조로 해서 설명한다.
모든 장치(4)를 도 2에 나타낸다. 장치(4)는 펌프(2)의 하류면에 연결하기 위해 부착하는 관입구 연결부재(6), 상기 압력 조절 밸브(5)에 연결하기 위해 부착하는 출구 연결 부재(7), 원통관 외측 플로우 채널 부재(tubular cylindical outer flow channel member)(8), 및 고체 원통 내측 플로우 채널 부재(solid cylindrical inner flow channel member)(9)를 포함한다. 원통관 외측 플로우 채널 부재(8) 및 내측 플로우 채널 부재(9)는 후술하는 채널 사이의 흐름을 이루기 위해 제공된다. 외측 플로우 채널 부재(8) 및 내측 플로우 채널 부재(9)는 입구 연결 부재(6)와 출구 연결 부재(7)를 단단하게 연결하고, 서로 동축에 배치되어 있다.
입구 연결 부재(6)는 외측 플로우 채널 부재(8)의 한쪽 끝의 외측 표면을 끼울 수 있게 접합하고, 출구 연결 부재(7)는 외측 플로우 채널 부재(8)의 또 다른 끝의 외측 표면을 끼울 수 있게 접합한다.
출구 연결 부재(7)는 외측 플로우 채널 부재(8)로 접합하기 위한 가는 줄을 가지는 플랜지부(10)를 포함하는 한쪽 끝을 가지고, 출구 연결 부재(7)는 압력 조절 밸브(5)의 케이싱으로 접합하기 위한 가는 실을 가지는 플랜지부를 포함하는 타단을 가진다. 플랜지부(10) 내지 플랜지부(11) 사이의 출구 연결 부재(7)의 중심부는 완전하게 형성되고 그것에 설치된 원판부재(12)를 가진다. 원판부재(12)는 다수의 전달구멍(12a) 및 그것에 형성된 관통구멍(12b)을 가진다. 전달구멍(12a)은 원판부재(12)의 중심축에 대해 일반원에 나열되고 관통구멍(12b)은 원판부재(12)의 중심축을 따라서 확장된다.
도 2에 나타낸 장치(4)의 조립된 상태에 있어서, 원판부재(12)는 소경 돌출(9a)의 끝 표면에 접합한다. 소경 돌출(9a)은 내측 플로우 채널(9)에 형성되고 축 방향으로부터 돌출된다. 외측 연결 부재(7) 및 내측 플로우 채널 부재(9)가 원판부(12)의 관통부재(12b)에 삽입된 볼트(13)를 단단하게 서로 관계된 부위를 고정시키고 바닥을 가지는 꿰메진 부분(9a1)으로 접합하고 소경 돌출(9a)에서 생성된다. 외측 플로우 채널 부재(8)가 상기한 출구 연결 부재(7)의 플랜지부(10)로 꿰매어질 수 있게 접합되기 때문에, 내측 플로우 채널 부재(9) 및 외측 플로우 채널 부재(8)가 출구 연결 부재(7)로 동축으로 위치되어 고정되어 있다. 외측 플로우 채널 부재(8)의 내측 표면 및 내측 플로우 채널 부재(9)의 외측 표면 사이에 사실상 간격이 없어서, 외측 플로우 채널 부재(8) 및 내측 플로우 채널 부재(9)는 서로 거의 접촉하고 있다. 그러므로, 외측 플로우 채널 부재(8)의 내측 표면과 내측 플로우 채널 부재(9)의 외측 표면은 각각 나선형의 홈 표면(8A) 및 나선형의 홈 표면(9A)을 가진다. 각각의 나선형 홈 표면(8A 및 9A)은 오른쪽 네개의 시작하는 나선형 홈(14) 및 왼쪽 네개의 시작하는 나선형 홈(15)을 포함하고 있어서, 나선형 홈 표면(8A 및 9A)은 외측 플로우 채널 부재(8)와 내측 플로우 채널을 형성한다. 나선형 홈(14) 및 나선형 홈(15)은 서로 같은 피치와 피치각을 가진다. 나선형의 홈(14)은 네개의 홈부(14a 내지 14d)를 포함하고, 나선형의 홈(15)은 네개의 홈부(15a 내지 15d)를 포함한다.
나선형 홈 표면부(8A(9A))에서 나선형 홈(14)의 홈부(14a 및 14d) 및 나선형 홈(15)의 홈부(15a 및 15d)를 그것의 바닥을 나타내는 선으로써 도 5로 나타낸다. 도 5로 나타냄에 있어서, 입구쪽으로부터 홈부(14a)에 들어가는 가스로 미리 혼합된 액체의 플로우 및 홈부(15a)에 들어가는 가스로 혼합된 액체의 플로우가 서로 충돌하고, 그때 홈부(14a)쪽의 플로우와 홈부(15a)쪽의 플로우로 나뉘어진다. 나뉘어진 홈부(14a)쪽의 플로우는 점(B)에서 홈부(15b)와 계속해서 충돌하고, 그때 홈부(14a)쪽의 플로우 및 홈부(15b)쪽의 플로우로 다시 나뉘어진다. 홈부(14a)쪽의 플로우는 점(C)에서 계속해서 홈부(15c)와 충돌하고, 따라서 홈부(14a)쪽의 플로우와 홈부(15c)의 플로우로 다시 나뉘어진다. 홈부(14a)쪽의 플로우는 점(C)에서 계속해서 홈부(15c)와 충돌하고, 따라서 홈부(14a)쪽의 플로우와 홈부(15c)의 플로우로 다시 나뉘어진다. 홈부(14a)쪽의 플로우는 점(D)에서 계속해서 홈부(15d)와 충돌하고, 따라서 홈부(14a)쪽의 플로우와 홈부(15d)의 플로우로 다시 나뉘어진다. 홈부(14a)쪽의 플로우는 다음 회전의 홈부(15a)에서 플로우와 충돌한다.
다른 한편, 점(A)로부터 홈부(15a)로 흐르는 혼합된 플로우가 점(E)에서 홈부(14b)의 플로우와 충돌하고, 그때 홈부(15a) 및 홈부(14b)쪽의 플로우로 나뉘어진다. 홈부(15a)쪽의 나뉘어진 플로우는 계속해서 점(F)에서 홈부(14c)와 충돌하고 그때 홈부(15a) 및 홈부(14c)쪽의 플로우로 다시 나뉘어진다. 홈부(15a)쪽의 플로우는 점(G)에서 계속해서 홈부(14d)와 충돌하고, 따라서 홈부(15a)쪽의 플로우와 홈부(14d)의 플로우로 다시 나뉘어진다. 홈부(15a)쪽의 플로우는 다음 회전의 홈부(14a)에서 플로우와 충돌한다.
혼합된 플로우의 충돌 및 분리의 조작은 다른 홈부의 연결에서도 이루어진다.
홈부의 교차점에서 혼합된 플로우의 충돌 및 분리로, 혼합된 플로우에 포함된 가스 및 비교적 부피가 큰 거품이 미세하게 나누어진다. 정교한 거품은 홈부의 다음 교차점에서 더욱 정교하게 되고 연속적인 교차점에서 더욱 미세해진다. 가스를 가지는 액체의 혼합된 플로우에서 거품이 교차점의 수가 많을 수록 미세하기 때문에, 혼합된 플로우는 출구 연결 부재(7)에 도착하기 전에 가스의 매우 미세한 거품을 포함한다. 첨가로, 나선형 홈 표면(8A)의 나선형 홈(14 및 15)에서의 플로우 및 나선형 홈 표면(9A)의 나선형 홈(14 및 15)에서의 플로우는 홈부(14a 내지 15a) 및 참조부호 15a 내지 15d의 나선형 홈 표면(8A) 및 나선형 홈 표면(9A)이 서로 직경방향에서 마주 대하고 있다. 그러므로, 홈부(14 내지 15) 및 나선형 홈 표면(8A)의 참조부호 15a 내지 15d가 이 나선형 홈 표면(9A)에 정렬될 필요가 없다.
나선형 홈(14 내지 15)이 본 실시예에서 혼합되었기 때문에, 혼합된 플로우의 나선형 홈(14)의 8개의 입구부 또는 4개의 입구부 및 나선형 홈(15)의 4개의 입구부를 포함하므로서, 혼합된 플로우의 충분한 플로우 속도를 얻을 수 있다. 첨가로, 교차점의 수는 단일 시작홈이 사용된 곳에서 얻어진 교차점의 수보다 더 많다. 그러므로, 이 실시예는 거품이 충분히 미세해지는 동안 충분한 플로우 속도를 지킨다.
더욱이, 상기 실시예에서, 나선형 홈(14 내지 15)이 외측 플로우 채널 부재(8)의 내측 표면 및 내측 플로우 채널 부재(9)의 외측 표면 둘다에 제공됨으로 플로우 속도는 나선형 홈(14 내지 15)이 그들 중 단 하나에 제공되는 곳에서 얻어진 두배의 유출 속도이다.
거품을 포함하는 혼합된 플로우는 외측 플로우 채널 부재(8) 및 내측 플로우 채널 부재(9)의 경로를 통해 정교해지고 압력 조절 밸브(5)로 오수 탱크(1)에 되돌리기 위해 출구 연결 부재(7)의 원판부재(12)에 형성된 전달구멍(12a)을 통해 유출된다.
본 출원의 출원인은 가스 및 물 등을 이용한 거품의 정교한 정도 측정을 통해 아래의 실험 결과를 얻고, 펌프(2)의 배출 압력을 다양하게 변화시킴으로서, 가스 흡입 밸브(3)의 혼합 속도 및 압력 조절 밸브(5)로 조절된다.
(실험 결과)
실험 A 실험 B
펌프의 배출 압력(㎏/㎠) 7.0 9.0
공기의 혼합 속도(%) 2~2.5 2~2.5
압력 조절 밸브에서 조절된 압력(㎏/㎠) 6.0 8.0
미세한 정도(초)(흐려짐이 사라지는 시간) 120 150
실험을 통하여, 아래 4가지의 경우로 열거한 외측 플로우 채널 부재(8) 및 내측 플로우 채널 부재(9)가 사용된다. 첨가로, 미세한 정도의 측정은 물(오수 뿐 아니라 일반 수돗물)의 사용으로 이루어진다. 혼합된 플로우는 약 10㎜ 정도를 압력 조절 밸브(5)의 하류쪽에서 유리비이커(300㎖의 용량)로 옮겨 견본으로 조사한다. 비이커로부터 견본으로 얻은 혼합된 액체는 공기의 연기같은 미세한 거품 때문에 흐려 보인다. 흐림이 없어지는 시간을 계속 눈으로 확인할 수 없기 때문에 비이커로부터 표본 추출한다. 실험 결과에 기록된 시간이 측정된 시간이다.
(실험에서 사용한 외측 플로우 채널부재 및 내측 플로우 채널부재의 구체화)
외측 플로우 채널 부재
내측 직경(나선형 홈의 융기 직경) 50㎜
전체 길이 200㎜
나선형홈의 피치 4㎜
나선형 홈의 피치각(오른쪽 및 왼쪽의 피치각) 30°
나선형 홈의 깊이 2㎜
내측 플로우 채널 부재
외측 직경(나선형 홈의 융기 직경) 50㎜(+0 내지 -0.15㎜)
전체 길이(축 돌출을 제외한 길이) 200㎜
나선형 홈의 피치 4㎜
나선형 홈의 피치각(오른쪽 및 왼쪽의 피치각) 30°
나선형 홈의 깊이 2㎜
여기서, 나선형 홈의 피치각은 외측 플로우 채널 부재 또는 내측 플로우 채널 부재의 세로축에 수직인 평편한 표면에 대해 나선형 홈의 경사각을 나타낸다.
실험 결과로 나타낸 것과 같이, 좋은 결과가 실험B에서 얻어진다. 실험B에서의 혼합된 액체의 플로우 속도는 많은 공정이 필요한 곳인 물 정화 장치, 수영장 등의 사용에 충분한 30ℓ/분 또는 1800ℓ/시이다.
상기 실시예에서, 비록 내측 플로우 채널 부재가 외측 플로우 채널 부재에 장치해도, 내측 플로우 채널 부재는 도 6 내지 도 7을 참조로 설명한 두번째 실시예에서 다수 설치된다.
첫번째 실시예에 있어서, 두번째의 실시예의 액체에 포함된 미세한 거품을 일게 하는 장치(54)는 펌프(2)의 하류쪽에 연결하기 위한 입구 연결 부재(56) 및 압력 조절 밸브(5)에 연결하기 위한 출구 연결 부재(57)를 포함한다. 외측 플로우 채널 부재(58) 및 세개의 내측 플로우 채널 부재(59A, 59B, 59C)가 입구 연결 부재(56)와 출구 연결 부재(57) 사이에 단단하게 연결되어 있고 서로 동축으로 설치되어 있다. 여기서, 각각의 외측 플로우 채널 부재(58) 및 내측 플로우 채널 부재(59A 및 59B)가 원통관 형태를 가지더라도, 가장 중심에 위치한 내측 플로우 채널 부재(59C)는 고체의 원통형을 가진다.
내측 플로우 채널의 외측 표면 및 내측 플로우 채널(59C)의 밖을 향하게 설치한 내측 플로우 채널 부재(59B)의 내측 표면이 첫번째 실시예의 나선형 홈표면(9A(9B))의 나선형 홈(14 및 15)과 같은 방법으로 교차하는 오른쪽 네개의 시작 나선형 홈 및 왼쪽 네개의 시작 나선형 홈을 포함하는 나선형 홈표면이다. 내측 플로우 채널 부재(59B)의 외측 표면 및 내측 플로우 채널 부재(59B)의 바깥쪽을 향하게 설치한 내측 플로우 채널 부재(59A)의 내측 표면은 서로 교차하는 오른쪽 다섯개의 시작 나선형 홈 및 왼쪽 다섯개의 시작 나선형 홈을 포함하는 나선형 홈표면이다. 내측 플로우 채널 부재(59A)의 외측 표면 및 외측 플로우 채널 부재(58)의 내측 표면은 서로 교차하는 오른쪽 여섯개의 시작 나선형 홈 및 왼쪽 여섯개의 시작 나선형 홈을 포함하는 나선형 홈표면이다. 다섯개의 시작 나선형 홈뿐만 아니라 여섯개의 시작 나선형 홈은 도 5를 참조로 설명한 첫번째 실시예에서 네개의 시작 나선형 홈의 연결을 설명한 것과 같은 방법으로 서로 교차해서 그것의 홈수가 첫번째 실시예에서 홈수보다 많다. 그러므로, 다섯개의 시작 나선형 홈뿐 아니라 여섯개의 시작 나선형 홈의 그림을 생략한다.
두번째 실시예에서 예시하는 외측 플로우 채널 부재 및 내측 플로우 채널 부재의 전형적인 미세화하는 장치의 상세화를 아래에 나타낸다.
외측 직경(㎜) 내측 직경(㎜)
외측 플로우 채널 부재(58) 106 93
내측 플로우 채널 부재(59A) 93 70
내측 플로우 채널 부재(59B) 70 49
내측 플로우 채널 부재(59C) 49
여기서, 외측 플로우 채널 부재뿐 아니라 내측 플로우 채널 부재는 전체 길이가 200㎜이고, 외측 플로우 채널 및 내측 플로우 채널의 나선형 홈표면의 나선형 홈이 3㎜의 같은 피치를 가지고 2.5㎜의 같은 깊이를 가진다.
입구 연결 부재(56)는 복수개의 볼트(도면에서의 표시는 생략)에 의해 외측 플로우 채널 부재(58)의 플랜지(58a)에 연결된다. 플랜지(58a)가 용접 등으로 외측 플로우 채널 부재의 한쪽 끝의 외측 외주에 고정된다. 다른 한편, 출구 연결부재(57)가 다수의 볼트(도면에서의 표시는 생략)로 외측 플로우 채널 부재(58)의 플랜지(58a)에 연결된다. 플랜지(58a)가 용접 등으로 외측 플로우 채널 부재의 한쪽끝의 외측 외주에 고정된다.
입구 연결 부재(56)의 구성은 출구 연결 부재(57)와 같으므로 출구 연결 부재(57)에 대한 설명만을 한다. 출구 연결 부재(57)는 외측 플로우 채널 부재(58) 위의 돌출에 대한 인접부(57a) 및 축방향에서의 세개의 내측 플로우 채널 부재(59A, 59B, 59C)를 포함한다. 도 7로 나타낸 것과 같이, 인접부(57a)는 서로 동축으로 배치된 고리모양의 홈(60, 61, 62)을 포함하고, 외측 플로우 채널 부재(58) 및 내측 플로우 채널 부재(59A)의 네개의 시작 나선형 홈, 내측 플로우 채널 부재(59A) 및 내측 플로우 채널 부재(59B)의 다섯개의 시작 나선형 홈, 및 내측 플로우 채널 부재(59B) 및 내측 플로우 채널 부재(59C)의 여섯개의 시작 나선형 홈과 각각 축방향으로 대하고 있다.
첨가로, 인접부(57a)는 그 속에 형성된 네개의 반경 전달 슬롯(63)을 포함한다. 전달 슬롯(63)은 원주 방향으로 서로 간격을 두고 있고 고리모양의 홈(60, 61, 62)과 서로 연결되어 있다. 인접부(57a)의 충심축을 향한 방향에서 각각의 전달 슬롯(63)의 한쪽 끝이 그것의 축방향에서 출구 연결 부재(57)에 형성된 전달구멍과 교통한다. 더욱이, 인접부(57a)는 가장 중앙에 배치된 고체의 내측 플로우 채널 부재(59C)에 형성된 꿰매진 구멍(65)과 접촉하는 볼트(66)를 넣기 위해 형성된 관통구멍(67)을 가지고 있고, 출구 연결 부재(57)는 볼트(66)를 단단하게 조임으로써 내측 플로우 채널 부재(59C)에 대한 위치에 단단하게 고정되어 있다. 내측 연결 부재(56)의 구성은 상술한 것과 같이 출구 연결 부재(57)의 구성과 같으므로 도면에서 동일 참조부호로 나타내는 동일 부분은 설명을 생략한다. 출구 연결 부재(56)의 관통구멍(67)은 볼트가 들어가는 데에만 사용되는 것은 아니다.
본 실시예에 있어서, 탱크(1)로부터 공급된 오수 또는 액체 및 가스로 미리 혼합된 펌프(2)가 입구 연결 부재(56)의 전달구멍(64)에 들어가고 네개의 곳에 형성된 전달 슬롯(63)에 의해 고리모양의 홈(60, 61, 62)에 들어간다. 그때 미리 혼합된 액체는 외측 플로우 채널 부재(58)와 내측 플로우 채널 부재(59A) 사이의 첫번째 플로우 채널, 내측 플로우 채널 부재(59A)와 내측 플로우 채널 부재(59B) 사이의 두번째 플로우 채널, 내측 플로우 채널(59B)과 내측 플로우 채널 부재(59C) 사이의 세번째 플로우 채널에 들어감으로써, 미리 혼합된 액체의 충돌과 분리가 첫번째 실시예의 연결에서 설명한 것과 같이 나선형 홈표면의 오른쪽 홈과 왼쪽 홈의 결합으로 각 플로우 채널에 반복적으로 행해진다. 첫번째 내지 세번째 플로우 채널에서 혼합된 플로우가 그들의 고리모양의 홈(60, 61, 62)에 들어가고 압력 조절 밸브(5)를 통해 오수 탱크(1)에 돌아가기 위해 연결 슬롯(63)으로 전달구멍(64)으로부터 배출된다.
상술한 것과 같이, 본 실시예에 있어서, 다수의 플로우 채널은 서로 동축으로 제공하고, 각각의 플로우 채널은 첫번째 실시예와 같은 분리 충돌 조작으로 미세한 거품이 생긴다. 그러므로, 높은 플로우 속도는 모든 장치의 크기를 크게 할 필요가 없기 때문에 장치가 조밀한 구조를 가질 때 얻어질 수 있다.
첨가로, 동축인 플로우 채널의 공급에 있어서, 외측에 위치한 플로우 채널의 각 홈부를 따라가는 경로의 길이는 내측에 위치한 플로우 채널보다 길고, 홈부의 외측 플로우 채널 교차점 사이의 거리는 내측 플로우 채널의 교차점 사이의 거리보다 길다. 이런 이유 때문에 본 실시예에 있어서, 외측에 위치한 플로우 채널의 각 나선형 홈에서의 홈의 줄 수는 내측에 위치한 플로우 채널의 줄 수보다 크다. 그러므로, 교차점 사이의 거리는 플로우 채널 전체에서 계속적으로 동일하고, 세개의 플로우 채널에서 미세화하는 작업은 동일하게 이루어진다.
외측 플로우 채널 안에 여덟개의 내측 플로우 채널을 포함하는 세번째 실시예를 도 8 및 도 9를 참조로 설명한다.
두번째 실시예에 있어서, 본 실시예의 액중에 함유된 가스의 거품을 미세화하는 장치(104)가 펌프(2)의 하류쪽을 연결하기 위한 입구 연결 부재(106), 및 압력 조절 밸브(5)를 연결하기 위한 출구 연결 부재(107)를 포함한다. 외측 플로우 채널 부재(108) 및 여덟개의 내측 플로우 채널 부재(109A 내지 109H)가 내측 연결 부재(106) 및 외측 연결 부재(107) 사이에 고정되어 연결되고 서로 동축으로 배치된다. 여기서, 비록 외측 플로우 채널 부재(108) 및 내측 플로우 채널 부재(109A 내지 109G) 각각이 원통관 형태를 가지고, 가장 중심에 위치한 내측 플로우 채널 부재(109H)가 고체 원통형을 가진다.
내측 플로우 채널 부재(109A)의 외측 표면은 각각 교차하는 오른쪽의 여덟개 시작 나선형 홈 및 오른쪽 여덟개 시작 나선형 홈을 포함하는 나선형 홈표면이다. 내측 플로우 채널 부재(109B)의 외측 표면은 각각 교차하는 오른쪽의 일곱개 시작 나선형 홈 및 오른쪽 일곱개 시작 나선형 홈을 포함하는 나선형 홈표면이다. 내측 플로우 채널 부재(109C)의 외측 표면은 각각 교차하는 오른쪽의 여섯개 시작 나선형 홈 및 오른쪽 여섯개 시작 나선형 홈을 포함하는 나선형 홈표면이다. 내측 플로우 채널 부재(109D)의 외측 표면은 각각 교차하는 오른쪽의 다섯개 시작 나선형 홈 및 오른쪽 다섯개 시작 나선형 홈을 포함하는 나선형 홈표면이다. 내측 플로우 채널 부재(109E)의 외측 표면은 각각 교차하는 오른쪽의 네개 시작 나선형 홈 및 오른쪽 네개 시작 나선형 홈을 포함하는 나선형 홈표면이다. 내측 플로우 채널 부재(109F)의 외측 표면은 각각 교차하는 오른쪽의 세개 시작 나선형 홈 및 오른쪽 세개 시작 나선형 홈을 포함하는 나선형 홈표면이다. 내측 플로우 채널 부재(109G)의 외측 표면은 각각 교차하는 오른쪽의 두개 시작 나선형 홈 및 오른쪽 두개 시작 나선형 홈을 포함하는 나선형 홈표면이다. 내측 플로우 채널 부재(109H)의 외측 표면은 각각 교차하는 오른쪽의 단일 시작 나선형 홈 및 오른쪽 단일 시작 나선형 홈을 포함하는 나선형 홈표면이다.
본 실시예는 외측 플로우 채널 부재(108)의 내측 표면 및 내측 플로우 채널 부재(109A 내지 109H)가 나선형 홈을 가지고 있지 않을 뿐 아니라 편편하다는 점에서 첫번째 및 두번째 실시예와 다르다. 그러므로, 외측에서 평편한 표면을 가지는 플로우 채널 및 내측에서 나선형 홈표면을 가지는 플로우 채널은 외측 플로우 채널 부재(108) 및 내측 플로우 채널 부재(109A 내지 109H) 사이에 형성된다.
세번째 실시예에서 나타내는 전형적인 미세화하는 장치의 외측 플로우 채널 부재 및 내측 플로우 채널 부재 개수를 아래에 나타낸다.
외측 직경(㎜) 내측 직경(㎜)
외측 플로우 채널 부재(108) 114 100
내측 플로우 채널 부재(109A) 100 88
내측 플로우 채널 부재(109B) 88 76
내측 플로우 채널 부재(109C) 76 65
내측 플로우 채널 부재(109D) 65 54
내측 플로우 채널 부재(109E) 54 44
내측 플로우 채널 부재(109F) 44 34
내측 플로우 채널 부재(109G) 34 24
내측 플로우 채널 부재(109H) 24 --
여기서, 외측 플로우 채널 부재 뿐 아니라 내측 플로우 채널 부재는 전체 길이가 200㎜이고, 외측 플로우 채널 부재 및 내측 플로우 채널 부재의 나선형 홈표면의 나선형 홈은 4.5㎜의 같은 피치를 가지고 3㎜의 같은 길이를 가진다.
입구 연결 부재(106)는 다수의 볼트(도면에서의 표시는 생략)를 이용하여 외측 플로우 채널 부재(108)의 플랜지(108a)에 연결된다. 플랜지(108a)는 용접 등으로 외측 플로우 채널 부재(108)의 한끝의 외측 원주에 고정되어 있다. 다른 한편, 출구 연결 부재(57)는 다수의 볼트(도면에서의 표시는 생략)를 이용하여 외측 플로우 채널 부재(58)의 플랜지(58b)에 연결되어 있다. 플랜지(58b)는 용접 등으로 외측 플로우 채널 부재(58)의 한쪽 끝의 원주에 고정되어 있다.
입구 연결 부재(106)의 구조는 두번째 실시예의 출구 연결 부재(107)의 구조와 같고 입구 연결 부재(56)와 출구 연결 부재(57)는 역시 기본적인 구조가 같다. 그러므로, 출구 연결 부재(107)에 대한 설명만을 한다. 출구 연결 부재(107)는 그들의 축방향에서 여덟개의 내측 플로우 채널 부재(109A 내지 109H) 위에 인접하는 인접부(107a)를 포함한다. 여덟개의 내측 플로우 채널 부재(109A 내지 109H)는 인접부(107a)에 대하고 있는 끝 표면을 가지고 그들의 접합 플로우 채널의 전달에서 외측 원주에 형성된 동축인 고리모양의 홈(110A 내지 110H)을 포함한다.
첨가로, 인접부(107a)는 그 안에 형성된 네개의 반경 전달 슬롯(113)을 포함하고, 고리형 모양의 홈(110A 내지 110H)은 전달 슬롯(113)에 열려 있다. 전달 슬롯(113)은 원주 방향에 서로 간격을 두고 있다. 인접부(157a)의 중심축으로 향한 방향에서 전달 슬롯(113)의 각각의 한쪽 끝은 그것의 축방향에 출구 연결 부재(107)에 형성된 전달홀(114)에 전달된다. 더욱이, 인접부(107a)는 가장 중심에 배치된 고체 내측 플로우 채널 부재(109H)의 한쪽 끝에 나사를 조이는 볼트(도면에서의 표시는 생략)를 넣기 위해 형성된 관통홀(도면에서의 표시는 생략)을 가지고, 출구 연결 부재(107)는 볼트를 단단하게 조임으로써 내측 플로우 채널 부재(109H)에 대한 위치에 고정되어 있다.
본 실시예에 있어서, 탱크(1)로부터 공급되고 펌프(2)에서 가스로 미리 혼합된 오수 또는 액체가 입구 연결 부재(106)의 전달홀(114)에 들어가고 네장소에서 형성된 전달 슬롯을 통해 내측 플로우 채널의 한쪽 끝에서 고리 모양의 홈(110A 내지 110H)에 들어간다. 미리 혼합된 액체는 외측 플로우 채널 부재(108)와 내측 플로우 채널 부재(109A 내지 109H) 각각의 사이의 플로우 채널 부재에 들어가고, 미리 혼합된 액체의 충돌 및 분리는 첫번째 및 두번째 실시예에서 설명한 오른쪽 나선형 홈 및 왼쪽 나선형 홈표면의 교차로 각 플로우 채널에 반복적으로 형성된다. 플로우 채널에서 혼합된 플로우는 외측 연결 부재(107) 쪽에서 일치하는 홈(110A 내지 110H)에 들어가고 압력 조절 밸브(5)로 오수탱크(1)에 되돌아가기 위해 연결 슬롯을 통해 전달구멍(114)으로부터 배출된다.
본 실시예에서, 각각의 플로우 채널은 외측에 평편한 표면을 가지고, 나선형 홈표면은 단지 각각의 플로우 채널 내측에 형성된다. 그러므로, 나선형 홈표면은 각 플로우 채널의 내측 및 외측에 제공되는 첫번째와 두번째의 비교에서, 반경 방향의 바깥쪽 및 안쪽의 방향에 미리 혼합된 액체가 억제되고, 반경 방향의 각 플로우 채널의 높이는 비교적 낮다. 그러므로, 홈부의 교차에서 충돌 작용은 효과적으로 수행될 수 있고, 본 실시예는 미세화하는 효율성이 내측 및 외측쪽의 나선형 표면을 가지는 플로우 채널과 비교해서 증진될 수 있다.
본 실시예에서, 각 플로우 채널이 상술한 높이에서 낮기 때문에, 각 플로우 채널의 흐름의 속도는 첫번째와 두번째 실시예의 플로우 채널보다 낮다. 그러나, 본 실시예에서, 내측 플로우 채널 부재(109A 내지 109H)가 첫번째와 두번째 실시예의 플로우 채널의 수보다 더 많은 여덟개이다.
그러므로, 총 플로우 속도는 두번째 실시예에서 얻은 것보다 결코 낮지 않다. 따라서, 원하는 플로우 속도에 따라서 내측 플로우 속도의 수를 결정하는 것에 따라, 적당한 플로우 속도를 가지고 가스의 매우 미세한 거품을 포함하는 혼합된 액체가 얻어질 수 있다.
게다가, 본 실시예에서, 외측 플로우 채널의 각 나선형 홈에서 홈부의 수는 내측 플로우 채널의 수보다 크고, 교차점 사이의 거리는 플로우 채널을 통과하여 계속적으로 동일하다. 그러므로, 여덟개의 플로우 채널의 미세화하는 작용은 균일 하게 형성된다.
세번째 실시예에 있어서, 비록 각각의 외측 플로우 채널(108)의 내측 표면 및 내측 플로우 채널 부재(109A 내지 109H)가 미세화 하는 효율성을 증진시키기 위해 평편한 표면으로써 형성되고, 한면에 나선형 표면을 가지고 다른 면에 평편한 표면을 가지는 플로우 채널이 외측 플로우 채널 부재(58)와 내측 플로우 채널 부재(59A) 사이, 내측 플로우 채널 부재(59A)와 내측 플로우 채널 부재(59B) 사이, 내측 플로우 채널 부재(59B)와 내측 플로우 채널 부재(59C) 사이의 평편한 내측 및 외측 표면을 가지는 원통형 튜브를 삽입함으로써 두번째 실시예의 장치를 또한 제공한다. 따라서, 각각의 플로우 채널은 외측 나선형 홈표면과 내측의 평편한 표면을 가지는 첫번째 플로우 채널과 외측의 평편한 표면과 내측의 나선형 홈표면을 가지는 두번째 플로우 채널로 나누어진다.
두번째 및 세번째 실시예에서, 비록 나선형 홈의 피치가 플로우 채널을 통하여 단일하게 형성되어도, 내측 플로우 채널 부재의 나선형 홈의 피치가 외측의 플로우 채널 부재 피치보다 큰 것처럼 플로우 채널 부재의 직경에 대해 다르게 결정된다. 특히, 나선형 홈의 홈부의 줄 수 및 피치가 대략 결정되는 것에 의하면 각 플로우 채널이 다르고(예를들면, 내측의 플로우 채널 부재의 줄 수 및 피치를 결정하는 것에 의하면, 외측 플로우 채널 부재보다 더 작은 줄 수를 가지고 더 큰 피치를 가진다.), 플로우 채널을 통과하는 동일한 플로우 속도 및 균일한 거품의 미세한 정도가 미세화된 거품을 포함하는 액체를 공급하기 위해 쉽게 얻어진다.
게다가, 나선형 홈의 홈부의 피치각(홈부의 각은 외측 플로우 채널 부재 또는 내측 플로우 채널 부재의 축에서 수직인 평면과 관계가 있다)이 탱크에서 오수의 단계로부터 측정된 미세화된 혼합 플로우의 분출점 깊이에 대해 결정된다. 예를들면, 세번째 실시예의 장치의 경우에, 분출점이 오수 단계로부터 1m의 깊이라면, 각 내측 플로우 채널 부재(109A 내지 109H)의 나선형 홈표면의 홈부의 피치각이 약 15°로 바람직하게 결정된다. 분출점에서 깊이가 증가하기 때문에, 피치각은 15°로부터 더 큰 각(17° 및 18°)으로 증가한다.
따라서, 사용하기 적당한 장치는 외측 플로우 채널 부재의 내측 직경, 내측 플로우 채널 부재의 내측 및 외측 직경, 나선형 홈 표면의 홈부의 피치, 홈부의 줄 수, 홈부의 피치각 등을 포함하는 다양한 매개변수를 결정하는 것에 의해 설계할 수 있다.
더욱이, 첫번째 내지 세번째 실시예에 있어서, 나선형 홈이 사용된다 하더라도, 그러한 홈은 나선형과는 다른 형태의 홈일 수도 있다. 따라서, 출구쪽으로부터 입구쪽으로 확장된 형에서 직선 또는 곡선인 다수의 홈은 각각의 다른 여러 곳에서 교차되어 형성된다. 예를 들면, 다수의 평행하는 홈들이 원방향에서 같은 간격을 두고 있고 다수의 평행하는 두번째 홈들이 원방향에서 같은 간격을 두고 있고 첫번째 홈들이 교차한다. 여기서, 각각의 첫번째 홈은 입구쪽에서 출구쪽으로 확장하고 오른쪽 방향으로 꼬이고, 각각의 두번째 홈은 입구쪽으로부터 출구쪽으로 확장되고 왼쪽 방향으로 꼬인다.
첫번째 내지 세번째 실시예에 있어서 나선형 모양의 홈은 보통 세번째 절단 작업으로 쉽게 형성되고 나선형 홈이 혼합된 액체의 평편한 플로우를 제공한다고 하는 장점이 있다.
더욱이, 플로우 채널 부재는 원통형과는 다른 모양을 가지고 있다. 예를 들면, 플로우 채널 부재는 각각 직면하는 평행한 평편한 판이다. 평편한 판은 세로 방향의 입구쪽 출구쪽을 가지고 있고 각각 교차하는 것이 각각의 평편한 판 사이의 플로우 채널을 형성하기 위해 폐쇄된 양쪽의 축방향을 가진다. 입구쪽으로부터 출구쪽으로 확장하고 서로 교차하는 다수의 직선 또는 곡선 홈은, 상술한 것과 같은 방법으로 평편한 판의 두개의 직면하는 표면의 하나 또는 둘다에서 형성된다. 본 구조에 있어서, 거품을 미세화하는 것의 효과는 교차하는 점에서 혼합 작용으로 역시 얻어진다. 그러나, 본 구조에 있어서, 플로우 채널 홈의 전 구역을 고르게 분포시키기 어렵고 옆쪽을 폐쇄시키는 것에 의해 영향을 받는다. 그러므로, 본 구조는 혼합된 액체가 플로우의 전 구역에서 균일하게 흐르지 않는다는 단점이 있다.
그러므로, 플로우 채널의 전 구역에서 균일한 플로우를 얻고 균일한 미세한 거품을 만들기 위해서, 플로우 채널 부재가 첫번째 내지 세번째 실시예에서 나타낸 바와 같이 원통형 모양을 가지는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 실시예의 장치가 오수로부터 오존 등의 가스를 용해시키기에 효율적으로 사용되더라도, 장치는 물로부터 오존과 다른 공기 또는 산소 등의 다른 가스를 용해시키는 데에도 역시 사용되고 또는 미세한 거품을 포함하는 액체가 필요하고 액체로부터 용해될 필요가 없는 곳에서 모든 작용이 넓게 사용된다.
본 발명을 그것의 실시예를 참조로 설명하는 동안, 변형 또는 다양성이 청구항으로 한정한 본 발명에서 벗어나지 않고 쉽게 만들어진다는 것을 알 수 있다.

Claims (5)

  1. 액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치에 있어서,
    두개의 플로우 채널 부재 사이에 플로우 채널을 형성하기 위해 서로 직면하는 적어도 두개의 플로우 채널 부재;
    상기한 플로우 채널 부재의 한쪽 및 다른 쪽에 형성된 입구 및 출구;
    첫번째 홈 및 두번째 홈을 포함하고, 상기 플로우 채널 부재의 적어도 하나의 직면하는 표면을 형성하는 홈표면, 상기 입구로부터 출구로 각각 연장되고 상기한 첫번째 홈에서 가스로 미리 혼합된 플로우가 상기한 두번째 홈에서 충돌하는 여러 위치에서 서로 교차하는 상기 첫번째 홈 및 상기 두번째 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플로우 채널 부재는 원통형 모양을 가지고 서로 동축으로 배치된 외측 플로우 채널 부재 및 내측 플로우 채널 부재를 포함함으로써, 상기 직면하는 표면이 상기한 외측 플로우 채널 부재의 내측 표면 및 상기 내측 플로우 채널 부재의 외측 표면을 포함하고, 상기한 내측 및 외측 표면의 적어도 하나는 상기한 첫번째 및 두번째 홈을 포함하는 상기한 홈표면을 포함하고, 상기 첫번째 홈이 오른쪽 나선형 홈이고 상기한 두번째 홈이 왼쪽 나선형 홈인 것을 특징으로 하는 액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기한 오른쪽 나선형 홈 및 상기한 왼쪽 나선형 홈 각각이 많은 시작 나선형 홈(multi-start helical recess)인 것을 특징으로 하는 액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기한 홈표면이 상기한 외측 플로우 채널 부재의 상기한 내측 표면 및 상기 내측 플로우 채널 부재의 상기 외측 표면의 한쪽에만 형성되는 것을 특징으로 하는 액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치.
  5. 제2항에 있어서, 다수의 상기한 내측 플로우 채널 부재가 서로 동축으로 제공되고 배치되며, 첨가된 플로우 채널이 상기 직면하는 표면과 결합하는 첨가된 직면하는 표면을 포함하는 두개 각각의 인접하는 상기 내측 플로우 채널 부재 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치.
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