KR20030010685A - 미세기포발생기 및 이것을 구비한 미세기포발생장치 - Google Patents

미세기포발생기 및 이것을 구비한 미세기포발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수조나 푸울, 하천, 호수, 댐 등의 수중 또는 양식어장이나 연안의 양식장 또는 선어 운반차의 수(해수)중, 또는 화학공장에서 기액반응조의 액중에 미세한 기포를 다량으로 발생시킬 수 있고, 반응물이나 오물에 의한 막힘을 방지할 수 있는 미세기포발생기를 제공하고, 또 미세한 기포를 다량 및 효율적으로 발생시킬 수 있는 생산성이 우수한 미세기포발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 미세기포발생기(1)는 거의 회전대칭으로 형성된 중공부를 갖는 용기본체(1a), 상기 용기본체의 주벽부에 접선방향으로 개구된 기액도입공(1c) 및 상기 중공부의 회전대칭축 방향으로 개구되어 배치된 기액분출공(1d)을 구비하고 있다.

Description

미세기포발생기 및 이것을 구비한 미세기포발생장치{Fine air bubble generator and fine air bubble generating device with the generator}
최근, 미세한 기포를 발생시키는 것에 의해 수조나 하천 등의 물을 정화하고, 수중의 용존산소량을 증가시키거나, 또는 화학공장의 기액반응조에서 반응 효율을 향상시키거나, 욕조 등에서 기포를 포함하는 수류를 표면으로 향하게 하여 마사지 효과를 얻는 등의 각종 미세기포 발생장치가 연구, 개발되고 있다.
종래의 미세기포 발생장치로서 예컨대 일본 특개평 2000-447호 공보(이하, (1)호 공보로 칭함)에는 "원추형 스페이스를 갖는 용기본체, 동일 스페이스의 내벽 원주면의 일부에 그 접선 방향으로 개설된 가압 액체도입구, 상기 원추형의 스페이스 저부에 개설된 기체 도입공 및 상기 원추형의 스페이스의 정상부에 개설된 선회 기액 도출구로 구성되는 선회식 미세기포 발생장치"가 개시되어 있다.
또한 일본 실용공개 소63-74123호 공보(이하, (2)호 공보라 칭함)에는 급액공을 혼합실의 주벽을 따라 접선방향으로 설치하고, 혼합실내의 후부로부터 전부를 향하여 돌출 배치된 공기관의 토출구를 혼합실의 분사구에 위치시킨 흡인 마사지 기포분류장치가 개시되어 있다.
그러나, 상기 종래의 기술은 이하와 같은 과제를 갖고 있었다.
(1) (1)호 공보에 기재한 기술은 기체가 원추형의 좁은 스페이스내에서 액체와 혼합되기 위하여 기포가 조대(粗大)하게되어 분출되어, 처리되는 액체와 기포의 접촉면적을 충분히 확보할 수 없어, 용존산소량과 반응효율을 높일 수 없는 문제점을 갖고 있었다.
(2) 기체 도입공이 원추형의 스페이스 저부에 개설되어 있기 때문에, 기포를 포함하는 액체를 한 방향으로 밖에 토출시키지 못해, 수류의 토출상태를 제어하면서 하천이나 정수 설비 등에서 광범위하게 다량의 수처리를 효율적으로 실시할 수 없는 문제점을 갖고 있었다.
(3) 원추형의 스페이스내에서 액체와 기체가 혼합되기 때문에, 대량의 기체를 공급하기 위해서는 한계가 있고, 또한 액체와 기체의 혼합비율을 소정값으로 제어하는 것이 곤란한 문제점을 갖고 있었다.
(4) 펌프의 온/오프시에 원추형의 스페이스내의 압력이 변동되어 기체 도입공으로 액체가 역류되어, 액체중에 혼입되어 있는 고형물에 의해 기체도입공이 막히기 쉬워 연속운전될 수 없는 문제점을 갖고 있었다.
(5) 기포를 보다 미세하게 하기 위해서 스페이스내를 가압하면, 기체 도입공으로 액체가 유입되어 버려, 조작성이 나쁘게되는 문제점을 갖고 있었다.
(6) (2)호 공보에 기재된 기술은 공기관의 공기토출구가 혼합실의 분사구 바로 근처에 배치되어 있기 때문에, 혼합실내의 선회상태에 있는 수류와 공기가 직접 접촉하지 않고, 선회수류와 공기를 소정 접촉면적을 유지하면서 효과적으로 접촉시켜서 소정의 크기나 형태의 미세한 기포를 발생시킬 수 없는 문제점을 갖고 있었다.
(7) 개방단을 갖는 공기관이 노즐의 출구 부근에 배치되어 있기 때문에, 노즐내의 압력 변동에 의해 공기관으로 액체가 역류되어, 액체중에 혼입되어 있는 먼지 등에 의해 공기관이 막히기 쉬워 연속운전될 수 없는 문제점을 갖고 있었다.
(8) 수류중에 형성되는 미세기포의 크기나 발생량을 제어하는 수단이 없기 때문에, 공기관으로부터 필요량 이상의 공기가 흡입되고, 더구나 큰 기포가 형성되어 미세기포를 얻을 수 없기 때문에 충분한 마사지 효과나 세정효과를 얻을 수 없는 문제점을 갖고 있었다.
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해, 수조나 푸울, 하천, 댐 등의수중 또는 양식어장이나 연안의 양식장 또는 선어 운반차의 수(해수)중, 또는 화학공장에서 기액반응조의 액중에 기액접촉면적이 극히 큰 미세기포를 다량으로 발생시킬 수 있어, 반응물이나 오물에 의한 막힘없이 안정하며 연속운전이 가능한 미세기포발생기를 제공하고, 미세한 기포를 다량으로 또 효율적으로 발생시킬 수 있고 기액접촉 면적이 매우 넓어서 용존산소(기체)량을 현저하게 크게 할 수 있는 것과 함께 생산성이 우수한 미세기포 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 수조나 푸울, 하천, 호수, 댐 등의 수중 또는 양식어장이나 연안의 양식장 또는 선어 운반차의 수(해수)중, 또는 화학공장에서 기액반응조의 액중에 미세한 기포를 다량으로 발생시키는 미세기포발생기 및 이를 구비한 미세기포 발생장치에 관한 것이다.
도 1a는 실시형태 1의 미세기포발생기의 요부 사시도,
도 1b는 실시형태 1의 미세기포발생기의 요부 정면도,
도 1c는 실시형태 1의 미세기포발생기의 요부 측면도,
도 2는 미세기포발생기 내부 유체의 상태를 나타내는 요부 정면상태도,
도 3a는 실시형태 2의 미세기포발생기의 요부 사시도,
도 3b는 실시형태 2의 미세기포발생기의 요부 정면도,
도 3c는 실시형태 2의 미세기포발생기의 요부 측면도,
도 4a는 실시형태 3의 미세기포발생기의 요부 사시도,
도 4b는 실시형태 3의 미세기포발생기의 요부 정면도,
도 4c는 실시형태 3의 미세기포발생기의 요부 측면도,
도 5a는 실시형태 4의 미세기포발생기의 요부 사시도,
도 5b는 실시형태 4의 미세기포발생기의 요부 정면도,
도 5c는 실시형태 4의 미세기포발생기의 요부 측면도,
도 6a는 실시형태 5의 미세기포발생기의 요부 사시도,
도 6b는 실시형태 5의 미세기포발생기의 요부 정면도,
도 6c는 실시형태 5의 미세기포발생기의 요부 측면도,
도 7은 실시형태 6의 미세기포발생장치의 사용상태도,
도 8은 실시형태 7의 미세기포발생장치의 사용상태도,
도 9는 실시형태 7의 액중펌프의 내부 구성도,
도 10은 실시형태 8의 미세기포발생장치의 사용상태도,
도 11은 실시형태 8의 액중펌프 및 에어펌프의 내부구성도,
도 12a는 실시형태 9의 미세기포발생장치의 미세기포발생기의 접속부를 나타내는 요부 평면도,
도 12b는 실시형태 9의 미세기포발생장치의 미세기포발생기의 접속부를 나타내는 요부 측면도,
도 13은 실시형태 10의 미세기포발생기의 요부 측면단면도,
도 14a는 실시형태 11의 미세기포발생기의 요부 사시도,
도 14b는 실시형태 11의 미세기포발생기의 요부 측면도,
도 14c는 실시형태 11의 미세기포발생기의 요부 정면도,
도 15는 실시형태 11의 미세기포발생기의 유체의 상태를 나타내는 요부 측면 상태도,
도 16a는 실시형태 12의 미세기포발생기의 요부 사시도,
도 16b는 실시형태 12의 미세기포발생기의 요부 정면도,
도 16c는 실시형태 12의 미세기포발생기의 요부 측면도,
도 17은 실시형태 12의 미세기포발생기의 유체의 상태를 나타내는 요부 정면상태도,
도 18a는 실시형태 13의 미세기포발생기의 요부 사시도,
도 18b는 실시형태 13의 미세기포발생기의 요부 정면도,
도 18c는 실시형태 13의 미세기포발생기의 요부 측면도,
도 19는 실시형태 13의 미세기포발생기의 유체의 상태를 나타내는 요부 정면상태도,
도 20a는 실시형태 14의 미세기포발생기의 사시도,
도 20b는 실시형태 14의 미세기포발생기의 배면도,
도 21은 실시형태 15의 미세기포발생장치의 구성도,
도 22는 실시형태 14, 15의 미세기포발생기 내부의 유체의 상태를 나타내는 요부 측면단면도,
도 23a는 실시형태 16의 미세기포발생기의 사시도,
도 23b는 실시형태 16의 미세기포발생기의 배면도,
도 24는 실시형태 17의 미세기포발생장치의 구성도,
도 25a는 실시형태 18의 미세기포발생기의 사시도,
도 25b는 실시형태 18의 미세기포발생기의 배면도,
도 26은 실시형태 19의 미세기포발생장치의 구성도,
도 27은 실시형태 18, 19의 미세기포발생기 내부의 유체의 상태를 나타내는 요부 측면단면도,
도 28a는 실시형태 20의 미세기포발생기의 사시도,
도 28b는 실시형태 20의 미세기포발생기의 배면도,
도 29는 실시형태 21의 미세기포발생장치의 구성도,
도 30a는 실시형태 22의 미세기포발생기의 사시도,
도 30b는 실시형태 22의 미세기포발생기의 배면도,
도 31은 실시형태 23의 미세기포발생장치의 구성도,
도 32는 실시형태 22, 23의 미세기포발생기 내부의 유체의 상태를 나타내는요부 측면단면도,
도 33a는 실시형태 24의 미세기포발생기의 요부 사시도,
도 33b는 그의 요부 측면단면도,
도 34는 실시형태 24의 미세기포발생기의 사용상태의 설명도,
도 35는 실시형태 25의 미세기포발생기의 요부 측면단면도,
도 36은 실시형태 25의 탱크부 기체흡수공과 기체축과의 중첩을 설명하는 요부 배면단면도.
발명의 개시
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 미세기포발생기 및 이를 구비한 미세기포 발생장치는 이하의 구성을 갖고 있다.
본 발명의 청구항 1에 기재한 미세기포발생기는 거의 회전대칭으로 형성된 중공부를 갖는 용기본체, 상기 용기본체의 주벽부에 접선방향으로 개구된 기액도입공, 상기 중공부의 회전대칭축 방향으로 개구되어 설치된 기액분출공을 구비하여 구성되어 있다.
이 구성에 의해, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 기액도입공으로부터 용기본체내에, 접선방향으로부터 기액혼합유체를 유입시키면 기액혼합유체는 용기본체의 내벽을 따라 선회하는 것에 의해 기액이 격렬하게 혼합되면서, 중공부의 회전대칭축 방향으로 설치된 기액분출공측으로 이동하여 간다. 이 때, 액체와 기체의 비중 차에 의해, 액체에는 원심력이 작용하고, 기체에는 구심력이 작용하며, 큰 기포가 중심축에 수렴되어 부압축(기체축)이 형성된다. 또한 부압축에 의해, 기액분출공 부근의 외부의 액체에는 미세기포발생기내에 진입하려고하는 힘이 작용한다(이하, 이 힘이 움직이게 하는 액체를 부압액이라 칭한다). 한편, 미세기포발생기내의 기액혼합유체는 선회하면서 기액분출공에 가깝게됨에 따라서 선회속도가 빠르게되는 것과 함께 압력이 높아지고, 기액분출공 부근에서 선회속도 및 압력은 최대로 되고, 부압액과 서로 미는 상태로 된다. 따라서, 부압축에 모인 기체는 부압액과 선회하고 있는 기액혼합유체에 의해 형성된 간극을 통과하고, 다량의 미세기포가 섞여진 기액혼합유체로서 기액분출공으로부터 전단을받으면서 외부의 액체중으로 분출된다.
(2) 부압액에 의해 확산된 기액혼합유체는 기액분출공의 주벽과 부압액에 의해 부압축에 모인 기액혼합유체중의 기체와의 사이에 전단력이 작용하고, 부압축에 모인 기체는 극미세하게 분단된 기액분출공으로부터 혼합유체와 함께 분출되기 때문에 다량의 미세기포를 외부의 액체중으로 발생시킬 수 있다.
(3) 기체와 액체가 미리 혼합된 기액혼합유체가 기액도입공으로 공급되기 때문에, 기체의 혼합비율을 조정할 수 있고, 더구나 그에 의해 미세기포의 발생율을 제어한 상태로 발생시킬 수 있다.
(4) 미세기포를 포함하는 혼합유체를 처리하는 액체와 충분하게 접촉시킬 수 있어, 용존산소량이나 반응효율 등을 높일 수 있다.
(5) 미세기포를 포함하는 혼합유체를 하천이나 댐, 정수설비 등에서 광범위에 걸쳐서 토출시킴으로써 생물학적 처리를 극히 효율적으로 실시할 수 있다.
(6) 미세기포발생기를 기액반응장치나 오수처리장치 등에 사용한 경우, 펌프의 온/오프시에 장치내의 잔압(부압)에 의해 유체가 용기본체내로 역류되어도 미세기포발생기에는 기체를 취입하기 위한 미세공이 없기 때문에, 반응물이나 오물에 의한 막힘발생이 없어 보수가 불필요하므로 내구성이 우수하다.
(7) 미세기포의 입경이 현저하게 미소하기 때문에, 기체와 액체의 접촉면적을 크게할 수 있고, 기액반응장치에서 반응이나 정화장치에서 정화를 촉진시킬 수 있다. 또한 양식어장이나 양식장 또는 선어운반차의 수(해수)중의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.
여기서, 미세기포발생기는 정수장이나 하천의 정화, 축산폐수의 정화, 활어의 수송시나 양식시 등의 산소공급, 수경재배시의 용존산소량 증가, 헤들(heddle)등의 부상에 의한 오탁수 처리, 저수조의 석회류의 제거, 오존 혼합에 의한 살균, 멸균, 탈취, 입욕시의 혈행촉진, 세탁기, 발효식품류의 발효 및 배양의 촉진, 각종 약품과 각종 가스의 고밀도 접촉에 의한 용해 및 수화, 화학공장의 기액반응장치에서 기액반응의 촉진, 안면세정기 등에 사용될 수 있다.
액체로서는 물이나 약액, 화학반응액, 액체연료 등을 사용할 수 있다.
기체로서는, 오수처리조 등의 경우에는 공기, 푸울 등의 물의 살균하는 경우에는 오존, 화학반응의 경우는 반응 가스(HCN, HCl, SO2, NO2등)등을 사용할 수 있다.
거의 회전대칭으로 형성된 중공부를 갖는 용기본체는 구형, 반구형, 포탄형, 원추형이고, 반구형의 저면끼리를 원통부를 통하여 또는 통하지 않고 연결시킨 형상의 것도 사용할 수 있다. 원추형 또는 원추형 등의 저면끼리를 연결시킨 형상의 용기본체를 사용한 경우, 중공부가 그 회전대칭축으로부터 기액분출공을 향하여 단숨에 수렴되는 형상을 갖고 있기 때문에, 용기본체내를 선회하는 기액혼합유체에 급격한 전단력이 작용하여, 점도가 높은 유체에서도 충분하게 교반시킬 수 있다.
또한 포탄형, 원추대(truncated cone)형, 반구형으로 후벽을 갖는 경우는 액체도입관으로부터 기체내로 유입된 액체의 일부는 후벽측으로 이동하여 반전되고, 부압축의 주위를 선회하면서 기액분출공측으로 이동하기 때문에, 직진성을 가진 분출류로 할 수 있다.
또한 후벽을 역으로 중공부내에 오목한 형상으로 형성시킬 수 있고, 이것에 의해 중공부내에서 혼합유체의 움직임을 변화시킬 수 있다.
기액도입공은 용기본체의 주벽에 1 이상 천공 배치되며, 그 주벽의 접선방향으로 기액혼합유체나 액체가 도입되는 기액도입관이 접속되어 있다. 이에 의해, 기액도입관에 펌프나 수도 등의 공급구를 접속하여 가압수를 흐르게하는 것에 의해, 용기내에 선회류를 발생시킬 수 있다.
용기본체에 기액도입공을 통하여 유입시키는 액체의 유속이나 액체 도입관의 직경, 용기의 용적 등은 필요로하는 선회류의 유속, 기액혼합유체에 발생시키는 미세기포의 양이나 기포 입경 등의 형태에 따라서 적절히 선택한다.
기액분출공은 중공부의 회전대칭축의 방향으로 개구되어 배치되어 있다. 기액분출공은 후부측으로부터 전부측을 향하여 수렴되는 용기본체가 좁아진 매듭부분이고, 용기본체의 크기나 용기본체에 공급되는 액체의 유량, 압력 등에 의해서도 변동되지만, 그 최소 직경 d는 중공부의 최대내경 D에 대하여 1/50 내지 1/3배, 바람직하게는 1/30 내지 1/5배 정도로 형성하는 것이 바람직하다. 이것은 기액분출공의 최소직경 d가 용기본체의 최대내경 D의 1/30배 보다 작아짐에 따라서 필요한 액체의 토출유량을 확보하는 것이 곤란하게되는 경향이 나타나며, 역으로 1/5배를 초과함에 따라서 액체의 선회류를 용기본체내로 형성시킬 수 없어 분출수류의 중심부에서 흡인력이 부족하게되는 경향이 나타내기 때문이고, 이들 경향은 1/50배 보다 작게되던가 또는 1/3배를 초과하면 또한 현저하게 되기 때문에 바람직하지 않다.
기액도입공과 용기본체의 중심부를 연결하는 직선, 및 기액분출공과 용기본체의 중심부를 연결하는 직선이 교차하는 각도(α)가 10°<α<170°, 바람직하게는 45°<α<160°인 것이 사용될 수 있다. α>160°로 되면 기액도입공으로부터 기액분출공으로 액체가 쇼트 펄스를 일으키는 경향이 있고, α<45°로 되면 유체에 걸리는 전단력은 강하게되지만 기포의 입경이 안정하지 않게되는 경향이 강하게 되기 때문에 바람직하지 않다. 일반적으로는 90° 전후가 적합하게 이용된다.
청구항 2에 기재된 미세기포발생기는 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 상기 기액분출공이 상기 회전대칭축의 좌우 양측에 각각 설치되어 구성되어 있다.
이 구성에 의해, 청구항 1의 작용 이외에, 이하의 작용을 얻을 수 있다.
(1) 기액분출공이 중공부의 회전대칭축의 좌우 양측에 각각 설치되어 있기 때문에, 한 개의 미세기포발생기에서 처리될 수 있는 범위를 넓게하고, 미세기포발생기에 의한 수처리 등을 효율적으로 실시할 수 있어, 생산성과 편리성이 우수하다.
(2) 회전대칭축의 좌우 양측에 배치되는 각각의 기액분출공의 기공직경을 변화시키거나, 가이드를 설치하거나 분출특성을 상이하게 함으로써 미세기포의 분출상태를 소정 상태로 제어할 수 있고, 이에 의해 수처리 등을 효율적으로 실시할 수 있다.
(3) 2개의 기액분출공을 갖고 있기 때문에, 미세기포발생기로부터 토출되는 기액혼합유체의 분출량을 단일공으로부터 토출된 양과 비교하여 배가시킬 수 있어, 대량의 수처리를 실시할 수 있다.
청구항 3에 기재된 미세기포발생기는 청구항 1 또는 2에 기재한 발명에 있어서, 상기 기액분출공이 분출방향으로 직경이 넓어진 경사부를 구비하고, 그 경사각도가 소정 범위로 설정되어 구성되어 있다.
이 구성에 의해, 청구항 1 또는 2의 작용 이외에, 이하의 작용을 얻을 수 있다.
(1) 기액분출공의 내주벽에 분출측을 향하여 소정 각도로 입경이 확대되는 경사부를 갖고 있기 때문에, 미세기포나 미세기포로 되기 전의 기체를 포함하는 기액혼합유체가 확산되는 범위를 소정 각도 내로 한정하여 그 혼합유체내를 감압할 수 있고, 이 부분적인 감압에 의해 미세기포를 혼합유체중에 효과적으로 발생시킬 수 있다.
(2) 경사부에서 각도나 분출방향의 길이를, 공급하는 물이나 유체의 압력, 유량, 온도 등에 따라서, 각각 조정함으로써 혼합유체내로 확산시키는 미세기포의 크기나 기포의 집합형태 등을 미묘하게 변화시킬 수 있다.
(3) 회전대칭축의 양측에 기액분출공을 배치한 경우에는 각각의 경사부에서 경사각도를 상이하게 함으로써, 미세기포발생기로부터 전체적으로 분출되는 기액혼합유체에 특정의 방향성을 부여할 수 있어, 화학반응조나 정화층 등에서 제어성이 우수하다.
여기서, 경사부의 각도 θ는 이용하는 용기본체의 크기나 공급하는 물이나 액체의 유량과 압력, 경사부의 길이에 의해서도 변동되지만, 30 내지 160°, 바람직하게는 65 내지 130°의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이것은 경사부의 각도 θ가 65°보다 작게 됨에 따라서, 미세기포의 생성이 감소되는 경향이 있고, 역으로 130°를 초과함에 따라서 미세기포를 포함하는 혼합유체가 광범위하게 확산되어, 혼합유체에 의한 충격력이 저하되는 경향이 높아지기 때문이다. 또한 이들 경향은 경사부의 각도 θ가 30° 보다 작게되던가, 160°를 초과하는 경우에 더욱 현저하게 되기 때문에 바람직하지 않다. 또한 상기 기액분출공을 용기본체의 양측에 설치한 경우에는 상기 각도 범위 중에서 좌우 각각의 경사각도를 상이하게 함으로써 미세기포발생기로부터 토출되는 토출류의 방향을 제어할 수 있다. 경사각도를 120°± 10°또는 75°± 10°전후로 설정한 경우, 120°±10°에서는 용기본체의 중심축(부압축)내를 유체가 이동함에 따라서 연속적으로 기체량이 증가되어 가기 때문에, 강력하게 흡입되는 부압액의 면을 따라 분출액이 외부로 나오려고하여 분출액이 축과 직각 방향으로 분산된다. 이 때 최소 간극 부분을 통과하는 중에 최대의 전단력이 작용하여 기포가 미세하게 된다. 또한 그 부분은 최대의 압력과 최대의 부압이 서로 만나서 미세기포의 발생이 촉진된다. 한편, 경사각도가 75°±10°이면, 전방을 향하는 유체의 흐름이 각도가 큰 측보다 우세하게되어 강력하게 분출된다. 이 때문에, 전체로서 분출류는 경사각도가 작은 측으로 편중되어 흘러, 방향성을 가지게 할 수 있다.
이와 같은 경사부의 각도 θ는 부압액의 형을 결정하는 변수로 되고, 이 변수를 소정 값으로 설정하는 것으로 분사방향을 제어할 수 있다.
미세기포의 발생은 최소직경 d 부분에 부압액이 어떤 형상으로 형성되는가로 결정되며, 용기본체로부터 분출되기 쉬운 상태로 하는 것이 바람직하다.
기액혼합유체를 분출시키면 유체는 용기본체 측면의 구면상을 따라 흐르고, 경사각도가 큰 측의 분사 쪽이 저항이 적어지게 된다 (즉, 용기본체 구면의 접선방향으로의 유체의 흐름과 부압액의 발생에 의한 복합효과로 경사각도가 큰 측에서는 혼합유체의 분출방향과는 역방향의 후방측으로 미세기포를 포함하는 혼합유체가 흐른다). 이와 같이하여, 목적에 따라 혼합유체의 분사방향을 결정할 수 있다.
청구항 4에 기재한 미세기포발생기는 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에서, 상기 기액분출공의 전방에 간격을 두고 배치된 덮개부 및 상기 덮개부로 연장된 연장부를 상기 용기본체의 외주벽에 고정시킨 고정 캡부를 구비한 구성을 취하고 있다.
이 구성에 의해, 청구항 1 내지 3의 어느 한 항의 작용 이외에, 이하의 작용을 얻을 수 있다.
(1) 기액도입관으로부터 유입된 기액혼합유체는 용기본체의 내벽을 따라 선회하고, 격렬하게 기액이 혼합되면서 기액분출공측으로 이동하여 부압축이 형성된다. 이 부압축에 의해 상기 캡부를 미세기포발생기내로 흡입하려고하는 힘이 작용한다. 한편, 용기본체내의 혼합유체는 기액분출공 부근에서 선회속도가 최대로 되고, 기액분출공과 대향한 고정 캡부의 덮개부와 서로 미는 상태로된다. 따라서, 부압축에 모아진 기체는 캡부의 덮개부(기액분출공의 대향면)와 기액분출공의 경사부 사이를 선회하면서 압축, 전단되어, 기액혼합유체와 함께 다량의 미세기포로서 기액분출공으로부터 액체중으로 분출된다. 이렇게하여, 캡부에서 외부와 분단되며, 부압액의 형성이 최소한으로 억제되고, 용기본체내로부터의 분출선회저항이 적게되며, 분출량도 증가시키고 회전수도 높일 수 있다.
(2) 외부의 유체중으로 미세기포를 다량으로 발생시킬 수 있기 때문에, 기체와 액체의 접촉면적을 크게하여 기액반응장치에서 반응이나 정화장치에서 정화를 촉진시킬 수 있다. 또한 양식어장이나 양식장 또는 선어운반차의 수(해수)중의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.
(3) 미세기포의 입경이 현저하게 작기 때문에, 기포의 표면적을 극히 크게할 수 있고, 오수나 반응액, 중화액에 공기나 반응 가스를 높은 흡수율 또는 반응율로 공급할 수 있다.
(4) 액체나 기체의 유입량과 선회속도를 조절하는 것 만으로 미세기포의 입경을 수 nm 내지 100 ㎛ 범위로 자유롭게 제어할 수 있다.
여기서, 고정 캡부의 설치방법으로서는 연장부를 용기본체의 외주벽에 접착제 등으로 직접 고정하는 방법, 용기본체의 외주벽에 캡 지지부를 돌출 배치하고 그 돌출 배치부에 고정 캡부를 고정하는 방법 등을 사용할 수 있다.
청구항 5에 기재된 미세기포발생기는 청구항 4에 기재한 발명에서 기준단부측이 상기 용기본체의 외주벽에 배치된 타단측에서 상기 고정 캡부를 지지하는 캡 지지부를 구비하여 구성된다.
이 구성에 의해 청구항 4의 작용 이외에, 이하의 작용을 얻을 수 있다.
(1) 캡부 지지부에 고정 캡부가 고정되어 있기 때문에, 고정 캡부가 기액혼합유체의 선회방향에 대하여 작용하지 않고, 고정 캡부의 덮개부와 분출되는 기체사이에서 전단력을 유효하게 작용시킬 수 있어, 입경이 현저하게 작은 다량의 미세기포를 발생시킬 수 있다.
청구항 6에 기재한 미세기포발생기는 청구항 5에 기재한 발명에서, 상기 캡 지지부 및/또는 상기 고정 캡부가 합성수지나 고무 등의 가요성 재료로 형성되어 구성되어 있다.
이 구성에 의해, 청구항 5의 작용 이외에, 이하의 작용을 얻을 수 있다.
(1) 캡 지지부 및/또는 캡부가 가요성 재료로 구성되기 때문에, 상기 캡부가 캡 지지부의 요성(撓性) 등의 허용범위내에서 각각의 분출공에 대하여 착탈식으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 상기 캡부는 부압축에 의해 기액분출공측으로 흡인되어 기액분출공으로부터 분출하는 기체는 상기 캡부의 기액분출공의 대향면에 형성된 융기부 등에서 압축, 전단되기 때문에, 보다 미세한 기포를 다량으로 발생시킬 수 있다.
(2) 펌프의 토출압, 기액도입공과 기액분출공의 직경, 용기본체의 형상과 용적에 따라서 변화되는 기액혼합유체의 선회시의 유속과 유량에 대응하여 상기 캡부의 덮개부의 기액분출공과의 대향면과 기액분출공과의 간극 크기가 변화되기 때문에, 범용성이 우수하다.
청구항 7에 기재된 미세기포발생기는 청구항 4 내지 6의 어느 한 항에 기재된 발명에서 상기 고정 캡부가 상기 기액분출공과의 대향면으로 융기되어 형성된 융기부를 구비하여 구성되어 있다.
이 구성에 의하여, 청구항 4 내지 6의 어느 한 항에 기재된 작용 이외에, 이하의 작용을 얻을 수 있다.
(1) 고정 캡부의 이면측에 만곡하여 돌기된 형상의 융기부를 갖고 있기 때문에, 미세기포를 가진 기액혼합유체를 융기부 면을 따라 가이드하면서 흘릴 수 있다.
(2) 상기 캡부나 캡 지지부의 재질을 가요성 재료로 구성한 경우, 융기부는 부압축에 의해 기액분출공 방향으로 흡인되어 유로가 좁아지기 때문에, 기액분출공으로부터 분출되는 유체중의 기체는 돌기부에서 압축, 전단되기 때문에, 보다 미세한 기포를 다량으로 발생시킬 수 있다.
여기서, 융기부로서는 반구형상 또는 원추형의 기액분출공의 외형형상을 따른 형상의 것 등이 사용될 수 있다.
청구항 8에 기재된 미세기포발생기는 청구항 4에 기재한 발명에 있어서, 상기 용기본체의 외주벽에 배치된 케이스형 프레임, 상기 케이스형 프레임과 상기 기액분출공의 사이로 이동자재로 끼워져 유지된 구형상 또는 계란형상 등으로 형성된 캡부를 구비하여 구성되어 있다.
이 구성에 의해, 청구항 4의 작용 이외에, 이하의 작용을 얻을 수 있다.
(1) 캡부는 기액분출공과 케이스형 프레임 사이에서 이동자재로 배치되어 있기 때문에, 캡부는 부압에 의해 기액분출공 방향으로 흡입되며, 기액분출공으로부터 분출되는 기체는 캡부에 의해 압축, 전단되어 정해진 경우에는, 캡부와 기액분출공 사이의 간격을 변화시키지 않아서 안정한 수류상태를 유지시킬 수 있다.
(2) 펌프의 토출압과 기액도입공이나 기액분출공의 직경, 용기본체의 형상과 체적에 따라서 변화되는 기액혼합유체의 선회시의 유속과 유량에 대응하여 캡부의 기액분출공측 면과 기액분출공의 간극 크기를 변화시킬 수 있어 수류의 안정성과제어성이 우수하다.
(3) 용기본체내에 부압축이 형성되어 있는 경우에는 캡부는 부압축의 흡인력과 분출하는 기액혼합유체의 분출방향으로의 힘에 의해 소정 위치에서 유지되기 때문에, 케이스형 프레임이나 기액분출공에 접촉하는 일이 전혀 없어, 마모되기 어렵고, 내구성이 우수하다.
(4) 캡부를 구비하고 있기 때문에 오프시에 용기본체로 외부의 액체중의 이물이 침입되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 케이스형 프레임은 기액분출공의 전방으로 소정 간격을 두고 배치되고, 기액분출공의 전부에 구형상이나 계란형상으로 형성된 캡부를 끼워서 유지시키도록 형성된 부재이다.
청구항 9에 기재된 미세기포발생기는 청구항 1 내지 8중 어느 한 항에 기재된 발명에서 상기 용기본체의 후벽에 배치된 탱크부, 상기 탱크부와 상기 용기본체 사이의 벽부를 관통하여 형성된 탱크부 기체흡수공, 상기 탱크부에 배치된 탱크부 기체도입관을 구비하여 구성되어 있다.
이 구성에 의해, 청구항 1 내지 8중 어느 하나에 기재된 작용 이외에, 이하의 작용을 얻을 수 있다.
(1) 탱크부를 구비하고 있기 때문에, 탱크부 기체흡수공 및 탱크부 기체도입관을 통하여 흡인되는 공기의 흡인저항을 크게할 수 있기 때문에, 탱크부 기체흡수공의 직경을 커게하여도 기체가 대량으로 흡입되지 않아, 안정한 상태로 기체를 흡인할 수 있다.
(2) 용량이 큰 탱크부를 설치하는 것에 의해 외부의 압력 변동이 완화되기 때문에, 수류내에 발생시키는 미세기포의 크기나 형태, 발생량 등의 제어를 용이하게 할 수 있고, 조작성이 우수하다.
(3) 탱크부 기체흡수공의 직경을 커게 할수 있기 때문에, 먼지나 물때 등의 막힘에 의한 동작불량 등이 일어나기 어려워 유지성(maintenance)이 우수하다.
여기서, 탱크부의 형상으로서 원통상, 반구형 등이 사용될 수 있다.
탱크부 기체흡수공의 기공직경이나 수량은 필요로 하는 흡인력이나 선회류의 유속, 미세기포의 수량이나 입경에 따라서 적절히 선택할 수 있다.
청구항 10에 기재한 미세기포발생기는 청구항 1 내지 8중 어느 하나에 기재된 발명에서, 상기 기액분출공의 방향을 향하여 설치되어 상기 중공부내에 배치된 내부노즐부, 상기 내부노즐부의 후부측에 접속된 내부중공부, 상기 내부중공부의 접선방향으로 개구되어 설치된 이차액체도입관을 구비하여 구성되어 있다.
이 구성에 의해, 청구항 1 내지 8의 어느 한 항의 작용 이외에, 이하의 작용을 얻을 수 있다.
(1) 중공부내에 이차액체를 분출하는 내부노즐을 구비하고 있기 때문에, 액체도입관으로부터 공급되는 기액혼합유체와 이 이차액체를 중공부내에서 효과적으로 접촉시켜서 보다 미세한 기포를 발생시킬 수 있고, 수처리나 화학반응 등에서 생산성을 향상시킬 수 있다.
(2) 이차액체도입관으로부터 내부중공부내로 접선방향으로부터 연속적으로 유입된 기액혼합유체나 액체는 선회하면서 내부노즐부측으로 이동하여간다. 이때,액체에는 원심력이 작용하고, 선회류의 중심은 부압으로 되어 액체중의 기체가 중심으로 모인 부압축이 형성된다. 한편, 기액도입공으로부터 중공부내로 유입된 액체는 선회하면서 기액분출공측으로 이동하여 간다. 이렇게하여 중공부내에서 이차액체도입관과 기액도입공을 통하여 공급된 유체가 합류되며, 다량이고 미세한 기포를 생기게할 수 있다.
(3) 중공부내에는 이차액체도입관으로부터 선회방향이 기액도입공으로부터의 액체 분출방향과는 정방향 또는 역방향의 기액혼합유체를 분출시킬 수 있다. 분출되는 기액혼합 유체의 선회방향을 중공부내의 액체의 선회방향과 역으로 한 경우는 부압축에 집속된 기체는 순간적으로 미세기포로 되고, 중공부내의 액체와 혼합되어 기액분출공으로부터 분출되기 때문에, 기액분출공이 공기중으로 배치되어 있어도 미세기포를 다량 함유한 액체를 분출할 수 있다.
(4) 중공부에는 기체를 취입하기 위한 기공 등이 없기 때문에, 미세기포발생기를 화학반응조나 화학석유 프런트에서 가스 세정조, 오수처리조에 사용되는 경우는 펌프의 온/오프 시 등에 장치내에 잔압이 남아 있어, 유체가 역류하여도 반응물이나 오물에 의한 막힘을 유발하지 않는다.
(5) 미세기포로 될 수 있기 때문에, 기포의 표면적이 극히 크고, 오수나 반응액, 중화액에 공기나 반응 가스를 높은 흡수율이나 반응율로 공급할 수 있다.
여기서, 이차액체도입관에 공급되는 액체는 기액도입공에 공급되는 유체와 동일한 종류의 것이거나 상이한 종류일 수 있고, 물, 약액, 반응액, 액체연료 등을 사용할 수 있다. 내부노즐부는 원추형, 구형, 반구형, 원추대형, 반구대형, 포탄형의 것 등이 사용될 수 있다.
기액분출공으로부터 유체로 되어 분출되는 기포의 입경은 각 액체도입관으로부터의 유체의 토출압이나 각 노즐의 형상을 기초로 하여 선회속도에 의해 적당히 선택된다.
청구항 11에 기재된 미세기포발생기는 청구항 10에 기재된 발명에서 상기 내부노즐부 및 상기 내부중공부, 상기 이차액체도입관을 갖는 선회류 발생부가 상기 중공부에 겹쳐질 수 있는 상자상으로 다단으로 설치하여 구성된다.
이 구성에 의해, 청구항 1의 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 각 선회류 발생부에 각종 상이한 액체 또는 기체를 유입시키는 것에 의해 보다 많은 종류의 액체나 기체를 혼합할 수 있다.
(2) 혼합연료를 일회의 처리로 고산소율로 제조할 수 있어, 보일러 등의 연소효율을 높일 수 있다.
(3) 화학공장 등의 공장의 종류가 상이한 폐가스나 반응 가스를, 동시에 중화액이나 세정액, 반응액에 공급할 수 있다.
(4) 양식장 등에서 오존 가스를 공급하고, 이어서 공기를 공급하여 고살균과 고산소 함유화를 동시에 달성할 수 있다.
청구항 12에 기재한 미세기포발생기는 청구항 10 또는 11에 기재한 발명에서 상기 이차액체도입관이 상기 내부노즐부의 후부측의 상기 기액도입공과 동일한 방향 또는 반대방향의 접선방향으로 개구되어 접속되어 있다.
이 구성에 의해, 청구항 10 또는 11의 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 내부노즐부로부터 중공부내로, 기액혼합 유체가 선회하면서 진입되기 때문에, 기액혼합 유체와 액체가 효율좋게 혼합될 수 있다.
(2) 기액혼합 유체의 선회력에, 내부노즐부로부터의 액체의 선회력이 가해져서 보다 강한 선회류가 생기기 때문에, 세기가 좋고, 보다 광범위하게 다량의 미세기포를 분출시키고 확산시킬 수 있다.
(3) 이차액체도입공이나 직렬상으로 접속된 내부노즐부의 액체도입공이 기액도입공과 반대방향의 접선방향으로 개구되어 있는 경우는, 다단으로 형성된 미세기포발생기내에서 액체로의 기체의 흡수율이나 반응율을 높일 수 있다.
(4) 중공부내나 각 내부노즐부에서의 액체의 선회속도를 조정하는 것으로, 기액분출공으로부터 미세기포를 다량으로 분출시킬 수 있다.
청구항 13에 기재된 미세기포발생기는 청구항 10 내지 12의 어느 한 항에 기재된 발명에서, 상기 내부중공부의 후벽 또는 최후미에 배치된 상기 선회류 발생부의 내부중공부의 후벽에 내부노즐부 기체흡수공이 배치되어 구성된다.
이 구성에 의해, 청구항 10 내지 12중 어느 한 항에 기재된 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 이차액체 도입관으로부터 내부중공부내로 접선방향으로부터 연속적으로 유입된 기액혼합 유체나 액체는 선회하면서 내부노즐부 측으로 이동하여 간다. 이때, 액체에는 원심력이 작용하고, 선회류의 중심은 부압으로 되기 때문에, 내부노즐부 기체흡수공으로부터 기체가 흡인되며, 흡인된 기체가 중심에 모아져 부압축이 형성된다. 한편, 기액도입공으로부터 중공부내로 유입된 액체는 선회하면서 기액분출공측으로 이동하여 간다. 이렇게하여 중공부내에서 이차액체 도입관과 기액도입공을 통하여 공급된 유체가 합류되며, 다량이고 미세한 기포를 생기게 할 수 있다.
중공부내에는 이차액체 도입관으로부터 선회방향이 기액도입공으로부터의 유체의 분출방향과는 정방향 또는 역방향의 기액혼합 유체를 분출시킬 수 있다.
내부노즐부 부근의 액체에는 내부노즐부의 부압축에 의해 내부노즐부로 진입하려는 힘이 작용한다. 한편, 내부노즐부 기체흡수공으로부터의 기체를 포함하는 기액혼합유체는 내부노즐부내를 선회하면서 이동하고, 내부노즐부의 분출공으로 접근함에 따라서 선회속도가 빠르게되는 것과 함께 압력이 높아지며, 선단의 분출공 부근에서 선회속도 및 압력은 최대로 되어 부압액과 서로 미는 상태로 된다. 기액혼합 유체는 부압액을 피하도록하여, 이차분출공의 에지부 부근으로부터 유출된다. 유출될 때 부압축의 압축된 기체는 미세기포로 되어 전단되며, 중공부내로 기액혼합유체와 함께 분출되어 중공부내의 액체와 혼합된 후, 기액분출공으로부터 분출된다.
(2) 미세기포로 될 수 있기 때문에, 기포의 표면적이 극히 크고, 오수나 반응액, 중화액에 공기나 반응 가스를 높은 흡수율이나 반응율로 공급할 수 있다.
내부노즐부 기체흡수공에 공급되는 기체로서는 오수처리조 등의 경우에는 공기를 사용하고, 푸울 등의 물을 살균하는 경우에는 오존을 사용하고, 화학반응의경우는 반응가스(HCN, HCl, SO2, NO2등)등을 사용할 수 있다.
청구항 14에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치는 청구항 1 내지 13중 어느 한 항에 기재된 미세기포발생기, 상기 미세기포발생기에 기액혼합액을 공급하는 펌프, 하류측이 상기 펌프의 흡입구에 접속된 기액흡입관 및 상류측이 상기 펌프의 토출구에 접속되고 하류측이 상기 미세기포발생기의 상기 기액도입공에 접속된 기액토출관을 구비하여 구성되어 있다.
이 구성에 의해, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 미세기포발생기에는 기체를 취입하기 위한 미세공 등이 없기 때문에, 펌프의 온/오프시 등에 장치내에 잔압이 남아있어 유체가 역류되어도 유체나 고형물에 의해 막힘을 유발하지 않는다.
(2) 펌프내에 흡입된 기액혼합유체는 펌프의 임펠러(impeller)에 의해 액체와 함께 교반되며, 기포가 확산되면서 펌프의 토출구로부터 기액토출관으로 토출된다.
(3) 기액토출관으로부터 미세기포발생기에 공급되는 기액혼합유체는 중공부내에서 또한 교반되어 미세한 기포로 되기 때문에, 종래의 기술에 비하여 입경이 미세한 기포를 발생시킬 수 있다.
(4) 기액토출관으로부터 기액도입공을 거쳐 접선방향으로부터 미세기포발생기내로 유입된 기액혼합유체는, 중공부내에서 선회함으로써 격렬하게 기액혼합되면서, 기액분출공측으로 이동하는 것과 함께, 기포가 중심축에 집속되어 부압축이 형성된다. 미세기포발생기내의 기액혼합유체는 선회하면서 기액분출공에 가까워짐에 따라서, 선회속도가 빨라지는 것과 함께 압력이 높아져서, 기액분출공 부근에서 선회속도 및 압력은 최대로 되고, 부압액과 서로 미는 상태로 된다. 부압축에 모인 기체는 부압액과 선회하고 있는 기액혼합유체에 의해 형성된 간격에서 압축, 전단시키면서 통과하고, 다량의 미세기포를 함유한 유체로서 기액분출공으로부터 외부의 액체중으로 분출된다.
여기서, 미세기포발생장치는 정수장이나 하천, 호수, 댐의 정화, 축산폐수의 정화, 활어의 수송시나 양식시 등의 산소공급, 수경재배시의 용존산소량 증가, 헤들(heddle) 등의 부상에 의한 오탁수 처리, 저수조의 석회류의 제거, 오존 혼합에 의한 살균, 멸균, 탈취, 입욕시의 혈행촉진, 세탁기, 발효식품류의 발효 및 배양의 촉진, 각종 약품과 각종 가스의 고밀도접촉에 의한 용해 및 중화, 화학공장의 기액반응장치에서 기액반응의 촉진, 안면세정기 등에 사용될 수 있다.
펌프로서는 육상설치형 또는 액중펌프 등이 사용될 수 있다. 종류로서는 원심펌프, 회전펌프, 경사류 펌프, 축류(axial flow) 펌프가 액체의 종류나 유량에 따라서 적당히 결정될 수 있다.
기액흡입관의 관직경이나 펌프의 능력을 변화시키는 것에 의해, 기액흡입관내를 흐르는 액체의 유량이 변화되기 때문에, 기액흡입관내에 흡입되는 기체량을 변화시킬 수 있다.
청구항 15에 기재된 미세기포발생기 및 이를 구비한 미세기포발생장치는 청구항 14에 기재한 발명에서 상기 기액흡입관의 소정부에 천공되어 설치된 흡입관기체흡수공을 구비하여 구성된다.
이 구성에 의해, 청구항 14의 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 기체는 흡입관부 기체흡수공으로부터 기액흡입관에 흡입되며, 미세기포발생기에는 기체를 취입하기 위한 미세공 등이 없기 때문에, 펌프의 온/오프시 등에 장치내에 잔압이 남겨져 있어 유체가 역류되어도 막힘을 유발하지 않는다.
(2) 펌프를 구동시키면 기액흡입관에 수류가 발생하여 이 이젝터 효과에 의해 기액흡입관부 기체흡수공으로부터 기액흡입관내로 기체가 액체의 수반류로서 흡인된다. 이렇게하여 기체를 포함하는 기액혼합유체가 펌프의 흡입구로부터 펌프내에 흡입된다. 펌프내에 흡입된 기액혼합 유체는 펌프의 임펠러에 의해 기포가 확산되면서 펌프의 토출구로부터 기액토출관내로 토출된다.
(3) 흡입관부 기체흡수공으로부터 공급되는 기체의 유량을 제어할 수 있기 때문에, 미세기포의 양이나 크기 등을 적합하게 조정할 수 있다.
청구항 16에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치는 청구항 15에 기재된 발명에서 일단이 상기 흡입관부 기체흡수공에 접속되고 타단이 공기중에서 개구된 또는 반응가스 용기와 연통된 기체도입관을 구비하여 구성된다.
이 구성에 의해, 청구항 15의 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 기체도입관을 소망하는 용기 등에 연통시키는 것에 의해, 소망하는 기체를 기액흡입관내로 유입시킬 수 있다.
여기서, 기체자급관의 일단을 공기중에서 개구시키는 것에 의해, 기체도입관으로 공기를 유입시킬 수 있고, 양식어장이나 양식장, 활어운반차의 수(해수)중의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.
기체자급관의 일단을 반응가스 용기에 연통시키는 것에 의해, 화학공장의 기액반응장치에서 기액반응을 촉진시킬 수 있다.
청구항 17에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치는 청구항 16에 기재된 발명에서, 상기 기체도입관의 소정부에 배치되고 상기 기체도입관의 개구면적을 조절하는 기체유량조절밸브를 구비하여 구성된다.
이 구성에 의해, 청구항 16의 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 기체유량조절밸브를 조절하는 것에 의해, 액체에 혼입되는 기체량을 조절할 수 있기 때문에, 발생하는 미세기포의 크기를 조절할 수 있다.
청구항 18에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치는 청구항 16 또는 17에 기재된 발명에서, 상기 기체도입관의 소정부에 배치된 에어펌프를 구비하여 구성된다.
이 구성에 의해, 청구항 16 또는 17의 작용 이외에, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 에어펌프에 의해 강제적으로 기체를 공급할 수 있기 때문에, 액체에 혼합되는 기체량을 증가시킬 수 있다.
청구항 19에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치는 청구항 14내지 18의 어느 한 항에 기재된 발명에서, 상기 펌프가 액체중에 전체를 침지시켜 사용될 수 있는 액중펌프이도록 구성되어 있다.
이 구성에 의해, 청구항 14 내지 18중 어느 한 항에 기재된 작용에 더하여 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 액중펌프는 액체중에 배치되기 때문에, 육상에 펌프를 배치하기 위한 장소를 필요로하지 않아 사용성이 우수하다.
(2) 액중펌프의 흡입구로부터 직접 유체를 흡입하고, 기액흡입관을 필요로 하지 않기 때문에, 부품 개수가 적어져서 생산성이 우수하다.
(3) 흡입구가 액체중에 개구되어 있기 때문에 액중펌프의 온/오프시에 잔압이 걸리지 않고, 기체도입관으로 유체가 역류되지 않아 막힘을 유발하지 않는다.
청구항 20에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치는 청구항 19에 기재된 발명에서, 상기 액중펌프가 톱니바퀴상으로 형성된 임펠러, 상기 임펠러를 내장하는 흡입실, 상기 흡입실의 주벽의 접선방향으로 접속되는 상기 기액토출관, 상기 임펠러의 회전축부에 대향하여 개구되어 주위의 액체를 흡인하는 흡입구, 상기 흡입구의 근방에 그 기준단 개구부가 배치되는 기체도입관, 상기 임펠러를 회전시키는 모터가 내장된 모터실을 구비하여 구성된다.
이 구성에 의해, 청구항 19의 작용에 더하여 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 톱니바퀴상으로 형성된 임펠러를 흡입실에서 회전시키는 것에 의해, 임펠러의 회전축에 대향하여 개구된 흡입구로부터 주위의 액체를 흡인하여 흡입실내로 취입하는 것과 함께, 흡입실의 주벽의 접선방향으로 접속된 기액토출관으로부터 기액혼합유체를 토출시킬 수 있다.
(2) 임펠러를 구동시키는 모터를 구비한 모터실과 임펠러를 구비한 흡입실이 일체로 형성되어 있기 때문에, 전체를 콤팩트화하여 휴대성과 설치의 자재성이 우수하고 또 정수장이나 침전조 등에 용이하게 적용할 수 있다.
청구항 21에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치는 청구항 20에 기재된 발명에서, 상기 액중펌프가, 상기 흡입구에 단부가 개구되어 배치된 상기 기체도입관이 접속되는 부압부와 일단측이 상기 기액토출관의 소정부에 접속되고 타단측이 상기 부압부에 접속되는 분지관을 구비하여 구성되어 있다.
이 구성에 의해, 청구항 20의 작용에 더하여 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 분지관이 액중펌프의 흡입구 부근에 배치되어 있기 때문에, 분지관내에 부압이 발생하고, 이 부압에 의해 기체도입관으로부터 부압관내로 기체가 흡입되어 액체중으로 혼입시킬 수 있다.
(2) 부압관의 내경이 분지관의 내경보다 크기 때문에, 유체가 분지관으로부터 부압관으로 유입될 때 부압관내에 부압이 발생하고, 이것에 의해 기체도입관으로부터 부압관내로 기체가 흡입되어 액체중으로 혼입된다.
(3) 분지관이 액중펌프의 흡입구 부근에서 개구되어 있기 때문에, 액중펌프의 온/오프시에 잔압이 걸리지 않고, 기체도입관으로 유체가 역류되지 않아 막힘을 유발하지 않는다.
청구항 22에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치는 청구항 18 내지 21의 어느 한 항에 기재된 발명에서, 상기 에어펌프의 임펠러가 상기 펌프 또는 상기 액중펌프의 회전축에 연동하여 배치 구성된다.
이 구성에 의해, 청구항 18 내지 21중 어느 한 항의 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 에어펌프용 모터 등의 구동부를 별도로 필요로하지 않기 때문에, 생산성이 우수함과 함께 장치전체를 소형화할 수 있다.
청구항 23에 기재한 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치는 청구항 14 내지 22중 어느 한 항에 기재된 발명에서, 상기 미세기포발생기가 복수개 설치되고, 상기 기액토출관이 각각 상기 미세기포발생기의 상기 기액도입공에 접속되어 구성되어 있다.
이 구성에 의해, 청구항 14 내지 22의 어느 한 항의 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 복수의 미세기포발생기를 사용하여 각각의 기액분출공으로부터 다량의 미세기포를 소정방향으로 토출시킬 수 있기 때문에, 미세기포를 보다 광범위하게 분출시킬 수 있다.
(2) 각각의 기액분출공의 경사부의 각도를 조정하는 것에 의해, 전체 수류의 토출상태를 제어하여 효과적으로 광범위한 수처리를 실시할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
(실시형태 1)
실시형태 1에서의 미세기포발생기에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1a는 실시형태 1에서의 미세기포발생기의 요부 사시도이고, 도 1b는 그의 요부 정면도이며, 도 1c는 그의 요부 측면도이다.
도 1에서, (1)은 실시형태 1에서의 미세기포발생기, (1a)는 구형의 중공부를 갖는 용기본체, (1b)는 용기본체(1a)의 직경과 직교하도록 (접선방향으로) 용기본체(1a)에 배치 고정된 기액도입관, (1c)는 용기본체(1a)에 접선방향으로 개구된 기액도입관(1b)의 기액도입공, (1d)는 용기본체(1a)의 기액도입공(1c)으로부터 중심을 향한 중심과 직교하는 직경방향의 양단부에 천공되어 설치된 기액분출공이다.
기액분출공(1d)은 용기본체(1a)의 중심축으로부터 기액도입공(1c)측과 반대측으로 조금 빗겨진 위치에 천공 배치되어 있다. 용기본체(1a)내로 유입된 기액혼합유체의 선회류에 의해 기액분출공(1d, 1d) 사이에 형성되는 부압축이 기액도입공(1c)으로부터 유입되는 기액혼합유체에 눌려져서 기액도입공(1c)측과 반대측으로 조금 빗져지기 때문이다. 부압축이 형성되는 위치에 맞추어서 기액분출공(1d)을 천공 설치하는 것에 의해 미세기포를 최대한으로 발생시킬 수 있다.
기액도입공(1c)과 용기본체(1a)의 중심부를 연결하는 직선, 및 기액분출공(1d)과 용기본체(1a)의 중심부를 연결하는 직선의 교차각도(α)가, 10°<α<170°, 바람직하게는 45°<α<160°, 더욱 바람직하게는 액체의 종류에도 의하지만, 60°<α<120°인 것이 사용된다. α>120°로 됨에 따라서 기액도입공(1c)으로부터 기액분출공(1d)으로 유체가 쇼트펄스를 일으키는 경향이 발견되며, α<60°로 됨에 따라서 유체에 걸리는 전단력은 강하게 되지만 기포의 입경이 안정하지 않게되는 경향이 보이며, α>160°또는 α<45°로 됨에 따라 액체의 종류에도 의하지만 이들의 경향이 크게되고, α>170°, α<10°로 되면 더욱 크게되는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다. 특히 바람직하게는 90°로 설정하면 좋다.
이상과 같이 구성된 실시형태 1에서의 미세기포발생기에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 그 작동을 설명한다.
도 2는 미세기포발생기 내부의 유체의 상태를 나타내는 요부 단면상태도이다.
도 2에서, (1)은 미세기포발생기, (1a)는 용기본체, (1b)는 기액도입관, (1c)는 기액도입공, (1d)는 기액분출공이고, 이들은 도 1과 동일한 것이기 때문에 동일한 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다. 또한 본 실시형태 1에서 기액분출공(1d)의 에지부는 외측으로 넓어지는 만곡면(1d')이 형성되어 있다.
(1e)는 외부로부터의 부압액과 용기본체(1a) 내에서 선회하는 기액혼합유체에 의해 형성된 기액분출공(1d)에서 간극, X는 용기본체(1a)내를 선회하는 기액혼합유체에 의해 형성되는 부압축이다.
기액도입공(1c)으로부터 (접선방향으로부터) 용기본체(1a)내로 기액혼합유체를 유입시키면, 이 기액혼합유체는 선회하는 것에 의해 보다 격렬하게 기액혼합되면서, 기액분출공(1d)측으로 이동하여 간다. 이때, 액체와 기체의 비중 차에 의해, 액체에는 원심력이 작용하고, 기체에는 구심력이 작용하며, 중심축측에 부압축(X)이 형성된다. 또한 부압축(X)에 의해, 기액분출공(1d) 부근의 액상의 액체에는 외부의 액체가 기액분출공(1d)내로 진입하려고하는 힘이 작용한다. 한편, 용기본체(1a)내의 기액혼합유체는 선회하면서 기액분출공(1d)에 가까워짐에 따라서, 선회속도가 빨라져서, 기액분출공(1d) 부근에서 선회속도는 최대로 되고, 부압액과 서로 미는 상태로 된다. 따라서, 부압축(X)에 모아진 기체는, 선회하고 있는 기액혼합유체와 부압액에 의해 형성된 간극(1e)을 압축기체로 되어 통과하고, 미세기포발생기(1)의 만곡면(1d')을 따르도록되어 다량의 미세기포를 포함하는 유체로 되어 기액분출공(1d)으로부터 액상중으로 분출된다.
이때, 기액분출공(1d)의 에지부(측면)는 만곡면(1d')이 형성되어 있고, 만곡면(1d')에서 기체에 또한 압력이 걸려 전단되어, 보다 미세한 다량의 기포가 유체로 되어 분출된다.
이상과 같이 구성된 실시형태 1의 미세기포발생기에 의하면, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 미세기포발생기(1)의 용기본체(1a)에는 기액도입공(1c)을 중심으로 하여 양측의 대칭위치의 중심선에 기액분출공(1d)이 천공 배치되어 있기 때문에, 미세기포를 미세기포발생기(1)의 양측으로부터 광범위하게 분출시킬 수 있다.
(2) 미세기포발생기(1)는 구형이기 때문에 부압액의 압력에 의해, 미세기포를 기액분출공(1d)으로부터 용기본체(1a)의 주위로 보다 광범위하게 분출시킬 수 있다.
(3) 부압축(X)에 모아진 기체가 분출되는 경우에 부압액에 의해 압축되면서 전단되기 때문에, 보다 미세하고 다량의 기포를 분출시킬 수 있다.
(4) 미세기포발생기(1)를 기액반응장치나 오수처리장치 등에 사용한 경우, 펌프의 온/오프시에 장치내의 잔압(부압)에 의해 액체가 역류되어도, 미세기포발생기(1)에는 기체를 취입하기 위한 미세공이 없기 때문에, 반응물이나 오물에 의한 막힘이 생기지 않는다.
(5) 미세기포발생기(1)에는 기체를 취입하기 위한 미세공이 없기 때문에, 용기본체(1a)내를 고압으로 하여도 역류를 유발하지 않기 때문에, 다량의 기액혼합유체를 공급할 수 있고, 그에 의해 미세하고 다량의 기포를 분출시킬 수 있다.
(6) 미세한 기포를 다량으로 발생시킬 수 있기 때문에, 기체와 액체의 접촉면적을 증대시킬 수 있고, 기액반응장치에서의 반응이나 하천, 댐, 하수처리장 등의 정화를 촉진시킬 수 있다. 또한 양식어장이나 양식장 또는 선어운반차의 수(해수)중의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.
(실시형태 2)
이어, 실시형태 1의 미세기포발생기와는 다른 형상의 미세기포발생기에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 3a는 실시형태 2에서의 미세기포발생기의 요부 사시도이고, 도 3b는 그의 요부 정면도이고, 도 3c는 그의 요부 측면도이다.
도 3에서, (1a)는 용기본체, (1b)는 기액도입관, (1c)는 기액도입공, (1d)는 기액분출공이며, 이들은 실시형태 1과 동일한 것이기 때문에 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
(2)는 실시형태 2에서 미세기포발생기, (2a)는 기액분출공(1d)에 일체로 형성 또는 접속된 원추대(truncated cone)형의 노즐이다.
이상과 같이 구성된 실시형태 2의 미세기포발생기에 의하면, 실시형태 1의 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 노즐(2a)의 배치각도에 의해서 미세기포를 소망하는 방향으로 분출시킬 수 있다.
(2) 노즐(2a)은 토출방향을 향하여 조여지는 형상을 갖고 있기 때문에 미세기포를 보다 멀리 토출시킬 수 있다.
(실시형태 3)
도 4a는 실시형태 3의 2연식 미세기포발생기의 요부 사시도이고, 도 4b는 그의 요부 정면도이며, 도 4c는 그의 요부 측면도이다.
(3)은 실시형태 3에서 2연식의 미세기포발생기, (3a')는 2개의 구형부(3a)가 연결배치된 형상을 갖는 용기본체이며, 이 2개의 구형부(3a)의 중공부는 연통되어 있다. (3b)는 일단이 2개의 구형부(3a)의 연통부에 개구되어 접속된 기액도입관, (3c)는 구형부(3a)의 2개의 연통부의 접선방향으로 개구된 기액도입관(3b)의 기액도입공, (3d)는 기액도입관(3b)에 직교하는 구형부(3a)의 축방향의 양단부에 각각 천공 배치된 기액분출공이다.
기액도입공(3c)으로부터 유입된 기액혼합유체는 용기본체(3a')의 각각의 구형부(3a)의 접선방향으로부터 유입되어 각각의 구형부(3a)내를 실시형태 1과 동일하게 이동한 후, 기액분출공(3d)으로부터 분출된다.
이상과 같이 구성된 실시형태 3의 미세기포발생기에 의하면, 실시형태 1의 작용에 더하여, 미세기포발생기(3)는 4개의 기액분출공(3d)을 갖고 있기 때문에 미세기포를 보다 광범위하게 분출시킬 수 있는 작용을 얻을 수 있다.
(실시형태 4)
도 5a는 실시형태 4에서의 미세기포발생기의 요부 사시도이고, 도 5b는 그의 요부 정면도이며, 도 5c는 그의 요부 측면도이다.
도 5에서, (4)는 실시형태 4에서의 반구부와 그의 반구부의 후부로 연장된 원통부를 갖는 미세기포발생기, (4a)는 중공부가 반구형으로 형성된 반구부, (4a')는 볼트의 원통부, (4b)는 원통부(4a')에 접선방향으로 배치 고정된 기액도입관,(4c)는 원통부(4a')에 접선방향으로 개구된 기액분출관(4b)의 기액분출공, (4d)는 반구부(4a)의 정상부에 천공 배치된 기액분출공이다.
이상과 같이 구성된 실시형태 4의 미세기포발생기에 의하면, 실시형태 1의 작용 (2) 내지 (5)에 더하여, 분출되는 기액을 한방향으로 분사시킬 수 있고, 또한 콤팩트하게 구성될 수 있는 작용을 갖는다.
(실시형태 5)
도 6a는 실시형태 5에서의 미세기포발생기의 요부 사시도이고, 도 6b는 그의 요부 정면도이며, 도 6c는 그의 요부 측면도이다.
도 6에서, (5)는 실시형태 5에서의 미세기포발생기, (5a)는 2개의 원추형본체(5a1)가 중앙의 원통형본체부(5a)로 연통된 중공부의 형상을 갖는 용기본체, (5b)는 용기본체(5a)의 원통형본체부(5a2)의 접선방향으로 배치 고정된 기액도입관, (5c)는 원통형본체부(5a2)의 접선방향으로 개구된 기액도입관(5b)의 기액도입공, (5d)는 각 원추형본체(5a1)의 각 정상부에 천공배치된 기액분출공이다.
이상과 같이 구성된 실시형태 5의 미세기포발생기에 의하면, 실시형태 4의 작용에 더하여, 용기본체(5a)가 기액도입공(5c)으로부터 기액분출공(5d)을 향하여 단숨에 수렴되는 형상을 갖고 있기 때문에, 용기본체(5a)내를 선회하는 유체에 급격한 전단력이 작용하며, 점도가 높은 유체이어도 충분하게 교반시킬 수 있는 작용을 얻을 수 있다.
(실시형태 6)
실시형태 6에서의 미세기포발생장치에 관해서, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 7은 실시형태 1에서의 미세기포발생기를 구비한 실시형태 6에서의 미세기포발생장치의 사용상태도이다.
도 7에서, (1)은 실시형태 1에서의 미세기포발생기, (11)은 실시형태 6에서의 미세기포발생장치, (12)는 흡입구(12a) 및 토출구(12b)를 갖는 펌프, (13)은 하류측이 펌프(12)의 흡입구(12a)에 접속된 기액흡입관, (14)는 상류측이 펌프(12)의 토출구(12b)에 접속되고 하류측이 미세기포발생기(1)의 기액도입관(1b)에 접속된 기액토출관, (15)는 일단측이 공기중에서 개구되고 타단측이 기액흡입관(13)의 소정부에 천공 배치된 흡입관의 기체흡수공(15a)에 접속된 기체도입관이다.
(16)은 기체도입관(15)의 소정부에 배치된 기체유량조절밸브, (17)은 기액도입관(13)의 상류측 단부에 배치된 이물의 혼입을 방지하는 스트레이너(strainer), (18)은 미세기포발생기(1) 및 스트레이너(17)가 침수된 수조나 바다, 푸울 또는 화학공장에서의 기액반응조 등의 액상이다.
이상과 같이 구성된 실시형태 6에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 그의 동작을 설명한다.
펌프(12)를 구동시키면, 액상(18)의 액체는 스트레이너(17)를 거쳐 기액흡입관(13)으로 유입된다. 기액흡입관(13)의 기체흡수공(15a)에서 기액흡입관(13)내로 기체도입관(15)으로부터 기체가 액체의 수반류로서 흡인되어, 기액혼합유체로 되며, 펌프(12)의 흡입구(12a)로부터 펌프(12)내로 흡입된다. 펌프(12)내에 흡입된 기액혼합유체는 펌프(12)의 임펠러(도시되지 않음)에 의해, 기포가 확산되면서 펌프(12)의 토출구(12b)로부터 기액토출관(14)내로 토출되어, 미세기포발생기(1)내로 유입된다.
미세기포발생기(1)내의 동작은 실시형태 1과 동일한 것이기 때문에, 그 설명을 생략한다.
또한 미세기포발생장치(11)는 기액흡입관(13)의 기체흡수공(15a)에 기체도입관(15)이 접속되어 있지만, 기체도입관(15)을 접속시키지 않고 기체흡수공(15a) 만을 기액흡입관(13)에 배치하든지, 기체유입관(15)의 단부를 기액흡입관(13)내에 배치하고 이젝터 방식으로 하여도 기체는 기액흡입관(13)내로 자급되기 때문에, 동일하게 실시할 수 있다.
이상과 같이 구성된 실시형태 6의 미세기포발생장치에 의하면, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 기액흡입관(13)내에 흡입된 기체는 펌프(12)내에서 임펠러에 의해 확산되기 때문에, 미세한 기포를 발생시킬 수 있다.
(2) 기체유량조절밸브(16)를 조절함으로써, 기액흡입관(13)내로 흡입되는 기체량을 조절할 수 있기 때문에, 미세기포의 양을 조절할 수 있다.
또한 실시형태 6에서는 실시형태 1에 기재한 미세기포발생기를 사용하였지만, 실시형태 2 내지 5에 기재한 미세기포발생기를 사용하여도 동일하게 실시할 수 있다.
(실시형태 7)
다음에, 실시형태 7에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 8은 실시형태 7에서의 미세기포발생장치의 사용상태도이고, 도 9는 실시형태 7에서의 액중펌프의 요부 구성도이다.
도 8 및 도 9에서, (1)은 실시형태 1에서의 미세기포발생기, (1a)는 용기본체, (1b)는 기액도입관, (1c)는 기액도입공, (1d)는 기액분출공, (16)은 기체유량조절밸브, (18)은 액상이며, 이들은 실시형태 1 및 6과 동일한 것이기 때문에 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
(21)은 실시형태 7에서의 미세기포발생장치, (22)는 흡입구(22a) 및 토출구(22b)를 갖는 액중펌프, (22c)는 액중펌프(22)의 흡입실, (22d)는 흡입실(22c)과 구분된 모터실, (22e)는 모터실(22d)에 배치된 회전축이 흡입실(22c)에 도달하는 모터, (22f)는 모터(22e)의 회전축에 배치된 임펠러, (22g)는 액중펌프(22)의 흡입구(22a)에 이물이 혼입되는 것을 방지하는 스트레이너이다. 스트레이너(22g)의 스트레이너공은 후술하는 분지관의 내경보다 작게 형성되어 있다. 이에 의해, 분지관의 이물에 의한 막힘을 방지할 수 있다.
(23)은 상류측이 액중펌프(22)의 토출구(22b)에 접속된 기액토출관, (24)는 상류측이 기액토출관(23)의 소정부에 접속된 분지관, (25)는 하류측이 액중펌프(22)의 흡입구(22a) 부근에서 개구되고 상류측에 분지관(24)의 하류측이 접속되어 내경이 분지관(24) 보다 큰 부압관, (26)은 상류측의 개구단부에 후출하는 에어유량계가 배치되고 하류측이 부압관(25)에 접속된 기체도입관, (27)은 기체도입관(26)의 상류측의 개구단부에 배치되고 기체도입관(26)으로의 기체 흡입량을확인하기 위한 에어유량계이다.
이상과 같이 구성된 실시형태 7에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 그의 동작을 설명한다.
모터(22e)를 구동시키고, 임펠러(22f)가 회전하면, 액상(18)의 액체는 스트레이너(22g)를 거쳐 흡입구(22a)로부터 흡입실(22c)로 흡입된다. 흡입실(22c)로 유입된 액체는 토출구(22b)로부터 기액토출관(23)내로 토출되며, 이 액체내의 일부는 분지관(24)을 거쳐 부압관(25)으로 유입된다.
액체가 분지관(24)으로부터 부압관(25)로 유입되는 경우, 부압관(25)의 내경은 분지관(24)의 내경보다 크게 형성되어 있기 때문에, 부압관(25)내의 압력은 분지관(24)내의 압력보다 작게되어 부압력이 발생한다. 또한 부압관(25)의 하류측의 개구부는 흡입구(22a) 부근에 배치되어 있기 때문에, 임펠러(22f)의 흡입력에 의한 부압력도 발생한다. 이들의 부압력에 의해, 기체도입관(26)으로부터 부압관(25)내로 기체가 흡입되고 액체에 혼입되어, 기액혼합류가 생성된다. 기액혼합류는 부압관(25)으로부터 흡입구(22a)를 거쳐 흡입실(22c)로 유입되며, 임펠러(22f)에 의해 어느 정도 미세한 기포가 만들어지면서, 기액토출관(23)으로 유입된다. 기액혼합류는 기액토출관(23)을 거쳐 미세기포발생기(1)내로 유입되며, 기액분출공(1d)으로부터 다량의 미세기포가 유체로되어 분출된다.
미세기포발생기(1)내의 유체의 동작은 실시형태 1과 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
또한 액중펌프(22)에 연결되는 기체도입관(26)의 단부를 육상에 배치된 펌프의 폐수부에 접속시키고, 펌프의 급수관의 취수구를 수중에 배치시키며, 상기 급수관에 공기를 취입하는 흡기부를 설치하여, 미세기포발생기(1)에 공기를 포함하는 수류를 공급할 수 있다.
또한 이 액중펌프(22)를 통수관을 통하여 복수개 직렬로 배치하여, 먼 곳이나 깊은 수심까지 미세기포를 포함하는 수류를 다량으로 공급시킬 수 있다.
이상과 같이 구성된 실시형태 7의 미세기포발생장치에 의하면, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 액중펌프(22)는 액상(18)중에 배치되기 때문에, 육상에 펌프를 배치하기 위한 장소를 필요로하지 않고, 사용성이 우수하다.
(2) 액중펌프(22)의 흡입구(22a)로부터 직접 유체를 흡입하고, 기액흡입관을 필요로하지 않기 때문에, 부품 개수가 적어져서 생산성이 우수하다.
(3) 부압관(25)이 액중펌프(22)의 흡입구(22a) 부근에 배치되어 있기 때문에, 액중펌프(22)의 온/오프시에 잔압이 걸리지 않으므로, 기체도입관(26)으로 유체가 역류되지 않아 막힘을 유발하지 않는다.
(4) 기체유량조절밸브(7)를 조절함으로써, 기액흡입관으로 유입되는 기체의 양을 조절할 수 있기 때문에, 미세기포의 양을 조절할 수 있다.
(5) 액중펌프(22)의 임펠러(22f)의 회전력을 직접 이용할 수 있기 때문에, 압력손실이 적고, 효율적으로 미세기포발생기(1)를 가동시킬 수 있다.
(6) 액중펌프(22)의 (22c)에 복수개의 미세기포발생기(1)를 배치하고, 다량의 미세기포를 발생시켜, 댐이나 하천 등의 정화를 실시할 수 있다.
또한 실시형태 7에서는 실시형태 1에 기재된 미세기포발생기를 사용하였지만, 실시형태 2 내지 5에 기재된 미세기포발생기를 사용하여도 동일하게 실시할 수 있다.
(실시형태 8)
다음에, 실시형태 8에 있어서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 10은 실시형태 8에서의 미세기포발생장치의 사용상태도이고, 도 11은 실시형태 8에서의 에어펌프겸용 액중펌프의 내부구성도이다.
도 10 및 도 11에서, (28a)는 에어펌프겸용 액중펌프(28)의 상부에 배치된 흡입구(28b) 및 토출구(28c)를 갖는 에어송기부, (28d)는 에어송기부(28a)의 구동실, (28e)는 모터(22e)의 상방으로 돌출된 회전축에 배치된 임펠러이다. 모터(22e)의 회전축은, 실시형태 7에서는 하방으로만 돌출되었지만, 본 실시형태 8에서는 상방 및 하방으로 돌출되어 있다.
(29)는 하류측이 에어송기부(28a)의 흡입구(28b)에 접속되고 상류측의 개구단부에 후술하는 에어유량계가 배치된 제1기체도입관, (30)은 제1기체도입관(29)의 상류측의 개구단부에 배치되고 제1기체도입관(29)으로의 기체 흡입량을 확인하기 위한 에어유량계, (31)은 상류측이 에어펌프겸용 액중펌프(28)의 토출구(28c)에 접속되고 하류측이 부압관(25)의 소정부에 접속된 제2기체도입관, (32)는 분지관(24)의 소정부에 배치된 기존의 수동판 등으로 구성된 분지유량조절밸브이다. 에어펌프겸용 액중펌프(28)나 임펠러(22f)에 의해 충분히 기체가 부압관(25)내로 공급되는경우는, 분지유량조절밸브(32)를 닫아서 기액토출관(23)내의 유량을 확보한다.
도면에서의 설명의 편의상, 미세기포발생기를 1개의 액중펌프(22)에 배치시킨 것으로 설명하였지만, 에어펌프겸용 수중펌프(28)의 흡입실(22c)의 주위에 복수의 미세기포발생기를 설치한 것도 좋다. 이 경우 모든 기액토출관(23)에 분지관을 설치하여도 좋다.
이상과 같이 구성된 실시형태 8에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 그 동작을 설명한다.
모터(22e)를 구동시켜서 액중펌프(22)의 임펠러(22f)가 회전하면, 액상(18)의 액체는 스트레이너(22g)를 거쳐 흡입구(22a)로부터 흡입실(22c)로 흡입된다. 흡입실(22c)로 유입된 액체는 토출구(22b)로부터 기액토출관(23)내로 토출되며, 이 액체내의 일부는 분지관(24)을 거쳐 부압관(25)으로 유입된다.
또한, 액체가 분지관(24)으로부터 부압관(25)으로 유입될 때, 부압관(25)의 내경은 분지관(24)의 내경 보다 크게 형성되어 있기 때문에, 부압관(25)내에 부압력이 발생한다. 또한 부압관(25)의 하류측의 개구부는 흡입구(22a) 부근에 배치되어 있기 때문에, 임펠러(22f)의 흡입력에 의한 부압력도 발생한다.
한편, 에어펌프겸용 액중펌프(28)의 임펠러(28e)도 모터(22e)의 회전축에 배치되어 있기 때문에, 기체가 제1기체도입관(29), 에어펌프겸용 액중펌프(28), 제2기체도입관(31)을 거쳐 부압관(25)내로 유입된다.
이들 부압력 및 에어펌프(28)에 의한 토출력에 의해, 제1기체도입관(29), 에어송기부(28a), 제2기체도입관(31) 및 체크밸브(28f)를 거쳐 부압관(25)내로 기체가 흡입되고 액체에 혼입되어 기액혼합류가 생성된다. 기액혼합류는 부압관(25)으로부터 흡입구(22a)를 거쳐 흡입실(22c)로 유입되며, 임펠러(22f)에 의해 어느 정도 미세한 기포가 제조되면서, 기액토출관(23)으로 유입된다. 기액혼합류는 기액토출관(23)을 거쳐 미세기포발생기(1)내로 유입되고, 기액분출공(1d)으로부터 다량의 미세기포가 유체로되어 분출된다.
미세기포발생기(1)내 유체의 동작은 실시형태 1과 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
이상과 같이 구성된 실시형태 8의 미세기포발생장치에 의하면, 실시형태 7의 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 에어송기관(28a)의 임펠러(28e)가 액중펌프(22)의 모터(22e)의 회전축에 배치되어 있기 때문에, 별도의 에어송기용 구동부를 설치할 필요가 없어, 생산성이 우수한 것과 함께 소형화가 가능하다.
(2) 분지관(24)으로부터 부압관(25)으로의 내경의 변화 및 임펠러(22f)에 의한 부압력에 더하여, 에어펌프겸용 액중펌프(28)의 흡입력에 의해 기체를 부압관(25)으로 유입시키기 때문에, 장치 전체로서의 기체의 흡입력이 향상되며, 수압이 높은 심해부 등이나 비중이 큰 액체중에서도 미세기포를 발생시킬 수 있다.
(3) 임펠러(22f)에 의한 부압력 및 에어펌프겸용 액중펌프(28)의 흡인력만으로 부압관(25)내에 기체를 유입시킬 수 있는 경우는, 분지류조절밸브를 조정하여 기액토출관(23)의 유량을 충분히 확보할 수 있다.
(4) 복수의 미세기포발생기를 액중펌프의 주위에 부착함으로써, 다량의 미세기포를 포함한 기액을 방출시킬 수 있다.
또한 실시형태 8에서는 실시형태 1에 기재된 미세기포발생기를 사용하였지만, 실시형태 2 내지 5에 기재된 미세기포발생기를 사용하여도 동일하게 실시할 수 있다.
(실시형태 9)
다음에, 실시형태 9에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 12a는 실시형태 9에서의 미세기포발생장치의 미세기포발생기의 접선부를 도시하는 요부 평면도이고, 도 12b는 그의 요부 측면도이다.
도 12에서, (1)은 미세기포발생기, (1a)는 원주상으로 다수 배열된 구형의 용기본체, (1b)는 기액도입관, (1c)는 기액도입공, (1d)는 기액분출공, (14)는 각 기액도입관(1b)에 기액을 공급하는 기액토출관이고, 이들은 실시형태 1, 6과 동일한 것이므로 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
실시형태 9의 미세기포발생장치의 기액토출관(14)에는 복수의 미세기포발생기(1)의 기액도입공(1b)이 연통되어 있다. 기액혼합유체는 기액토출관(14)으로부터 각각의 미세기공발생기(1)에 유입되고 각각의 기액분출공(1d)으로부터 미세기포를 다량으로 포함하는 유체가 분출된다.
이상과 같이 구성된 실시형태 9의 미세기포발생장치에 의하면, 복수의 미세기포발생기(1)로부터 단숨에 미세기포를 포함하는 유체가 분출되어, 다량의 미세기포를 보다 광범위하게 방출시킬 수 있는 작용을 얻을 수 있다.
(실시형태 10)
다음에 실시형태 10에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 13은 실시형태 10에서의 미세기포발생기의 요부 측면단면도이다.
도 13에서, (40)은 실시형태 10의 미세기포발생기, (41)은 거의 회전대칭으로 형성된 중공부를 갖는 용기본체, (42)는 용기본체(41)의 주벽부에 접선방향으로 개구된 기액도입공, (43)은 기액도입공(42)에 접속되는 기액도입관, (44, 45)는 용기본체(41)의 회전대칭축의 좌우 양측에 각각 개구된 기액분출공, (46)은 기액분출공(44, 45)의 유체분출방향으로 직경이 넓어지게 형성된 경사부이다.
실시형태 10의 미세기포발생기(40)는 용기본체(41)의 좌우에 개구되어 형성된 기액분출공(44, 45)의 경사부(46)의 각도(θ2, θ1)를 서로 다르게하는 점에서 실시형태 1의 미세기포발생기(1)와 상이하다.
여기서, 경사부의 각도(θ1)는 40 내지 75° 범위이고, 각도(θ2)는 100 내지 160°범위이다.
이것에 의해, 미세기포발생기(40)의 좌우 양측으로 분출되는 미세기포를 포함하는 기액혼합유체의 흐름은, 전체로서 각도가 작은 쪽인 기액분출공(45)측의 흐름이 각도가 큰 쪽인 기액분출공(44)측 보다 우세하게된다. 이 때문에, 전체로서 기액분출공(44)으로부터 토출되는 기액혼합유체의 흐름이 기액분출공(45)측으로 흡인되어 전체로서 기액분출공(45)측으로 방향성을 가지게하여 기액혼합유체를 토출시킬 수 있다.
또한 상기 경사부(46)에서의 각도의 조정에 더하여, 각 기액분출공(44, 45)의 최소경(d2, d1)과 중공부의 최대경(D)의 비(d1/D 또는 d2/D)를 좌우에서 상이하게함으로써, 각 유량을 균형을 이루게할 수 있고, 이들 설정에 의해, 반응용기 등에서의 유동상태나 교반상태를 적절히 제어할 수 있다.
실시형태 10의 미세기포발생기(40)는 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, 실시형태 1의 작용 이외에, 이하의 작용을 얻을 수 있다.
(1) 기액분출공(44, 45)의 내주벽에 분출측을 향하여 소정각도로 직경이 커지는 경사부(46)를 갖고 있기 때문에, 미세기포를 포함하는 수류가 확산하는 범위를 소정 각도내로 한정시켜 수류내의 압력을 변동시킬 수 있고, 이 부분적 압력 변동에 의해 미세기포를 유체내에 효과적으로 발생시킬 수 있다.
(2) 경사부(46)에서의 각도나 분출방향의 길이를, 공급하는 물의 수질이나 압력, 유량, 온도 등에 따라서 각각 조정함으로써, 수류로 확산시키는 미세기포의 크기나 기포의 집합 형태 등을 미묘하게 변화시킬 수 있다.
(3) 회전대칭축의 양측에 기액분출공(44, 45)을 배치하고 있기 때문에, 각각의 경사부(46)에서의 경사각도를 상이하게함으로써, 미세기포발생기(40)로부터 전체적으로 분출되는 수류에 특정의 방향성을 부여할 수 있고, 화학반응조나 정화조 등에서의 제어성도 우수하다.
(4) 경사부(46)에서의 각도의 조정에 더하여, 각 기액분출공(44, 45)의 최소경(d)과 중공부의 최대경(D)의 비(d/D)를 좌우에서 상이하게 함으로써, 좌우의 유량을 각각 조정하여 반응용기 등에서의 수류의 상태나 교반상태를 적절히 제어할수 있다.
(실시형태 11)
실시형태 11에서의 미세기포발생기에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 14a는 실시형태 11에서의 미세기포발생기의 요부 사시도이고, 도 14b는 그의 측면도이며, 도 14c는 그의 정면도이다.
도 14에 있어서, (101)은 푸울이나 선어운반차의 물이나 해수, 반응조의 액 등의 액상내에 배치되는 실시형태 11의 미세기포발생기, (102)는 후부측으로부터 전단부로 수렴되는 형상(포탄형상)의 중공부를 갖는 합성수지제나 금속제의 용기본체, (103)은 용기본체(102)의 측벽의 후부에 접선방향으로 배치고정된 기액도입관, (104)는 용기본체(102)의 접선방향으로 개구된 기액도입관(103)의 기액도입공, (105)는 용기본체(102)의 전단부에 천공배치된 후술하는 고정 캡부의 융기부의 외형에 맞추어서 에지부가 용기본체(102)의 내부를 향하여 만곡된 형상을 갖는 기액분출공, (106)은 용기본체(102)의 기액분출공(105)의 외주벽의 근방에 등거리로 3개소에 돌출 배치된 캡 지지부, (107)은 기액분출공(105)의 외형을 따른 형상의 융기부(107a)가 기액분출공(105)에 간극(105a)을 두고 끼워지고 융기부(107a)로부터 방사상으로 연장된 연장부(107b)가 캡 지지부(106)에 나사 등에 의해 고정된 고정식의 캡부이다.
캡부(107)의 연장부(107b)는 고무체 등의 가요성 재료로 형성되어 있고, 이에 의해 융기부(107a)는 연장부(107b)의 가요성의 허용범위내에서 토출방향으로 전후로 이동한다. 이것에 따라서 간극(105a)의 크기가 변화된다. 또한 연장부(107b)를 가요성 재료로 형성하지 않는 경우도 있지만, 이 경우는 융기부(107a)를 움직일 수 없기 때문에, 간극(105a)의 크기는 미세기포의 구경, 기액도입공(104)이나 기액분출공(105)의 직경, 용기본체(102)의 형상이나 용적, 펌프의 토출압 등에 따라서 적당히 선택할 수 있다.
이상과 같이 구성된 실시형태 11에서의 미세기포발생기에 관해서, 이하 도면을 참조하면서 그 동작을 설명한다.
도 15는 실시형태 11에서의 미세기포발생기의 유체 상태를 나타내는 요부 측면상태도이다.
(V)는 미세기포발생기(101)내를 선회하는 기액혼합유체의 기체에 작용하는 구심력에 의해 형성되는 부압축이다.
기액도입공(104)으로부터 (접선방향으로부터) 용기본체(102)내로 기액혼합유체를 고압으로 유입시키면, 이 기액혼합유체는 용기본체(102)의 내벽면을 따라 선회하여 격렬하게 기액혼합되면서, 기액분출공(105)측으로 이동하여간다. 이때, 액체와 기체의 비중 차에 의해, 액체에는 원심력이 작용하고, 기체에는 구심력이 작용하며, 부압축(V)이 형성된다. 이 부압축(V)에 의해 캡부(107)를 용기본체(102)내로 흡인시키려하는 힘이 작용하며, 또 캡부(107)의 연장부(107b)는 고무체 등의 가요성 재료로 형성되어 있기 때문에, 융기부(107a)가 기액분출공(105)을 덮도록 이동하여 간극(105a)이 좁아진다. 한편, 용기본체(102)내의 기액혼합유체는 용기본체(102)의 내벽면을 따라 선회하면서 기액분출공(105)에 가까워짐에 따라서,용기본체(102)의 내벽면이 조여지고 있기 때문에, 선회속도가 빨라지고, 기액분출공(105) 부근에서 선회속도는 최대로 되며, 캡부(107)의 융기부(107a)와 서로 미는 상태로 된다. 그에 의해, 부압축(V)에 모아진 기체는 융기부(107a)의 기액분출공(105)측의 곡면과 선회하면서 분출되는 기액혼합유체의 사이를 압축·전단되면서 통과하고, 다량의 수 ㎛ 단위의 미세기포로서 기액분출공(105)으로부터 액상으로 분출된다. 기액혼합유체의 압력에 따라서 부압이 변화되기 때문에, 부압에 따라서 융기부(107a)의 기액분출공(105)으로의 접근도가 변화되고, 그 변화에 따라서 기포의 평균입경을 조정한다.
본 실시형태 11에서는 기액분출공(105)의 에지부의 형상은 용기본체(102)의 내부를 향하여 만곡된 형상으로 하였지만, 평면상이어도 동일하게 실시할 수 있다.
이상과 같이 구성된 실시형태 11의 미세기포발생기에 의하면, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 고정식의 캡부(107)는 기액혼합유체의 선회방향에 대하여 움직이지 않기 때문에(회전하지 않기 때문에), 선회류와 캡부(107)의 융기부(107a)의 사이에 전단력이 생겨서, 보다 미세한 미크론 단위 또는 그 이하의 기포를 발생시킬 수 있다.
(2) 캡부(107)의 연장부(107b)는 가요성 재료로 되기 때문에 융기부(107a)는 부압축(V)에 의해 기액분출공(105) 방향으로 흡인되며, 기액분출공(105)으로부터 분출되는 기체는 융기부(107a)를 따라 흘러서 선회분출유체의 움직임에 의해 압축·전단되기 때문에, 보다 미세한 기포를 발생시킬 수 있다.
(3) 기액분출공(105)의 에지부의 형상이 융기부(107a)의 외형에 맞추어서 용기본체(102)의 내부를 향하여 만곡시킨 형상을 갖고 있기 때문에, 융기부(107a)가 부압축(V)으로 흡인된 경우에 간극(105a)이 보다 좁게되고, 기액분출공(105)으로부터 분출되는 기체가 보다 강하게 압축되기 때문에, 보다 미세한 기포를 발생시킬 수 있다.
(4) 유체중에 미세기포를 다량으로 갖고 있기 때문에, 기체와 액체의 접촉면적을 크게할 수 있고, 기액반응장치에서의 반응, 폭기조나 정화장치에서의 정화 또는 하천이나 호수, 댐 등에서의 정화를 촉진시킬 수 있다. 또한 양식어장이나 양식장 또는 선어운반차의 수(해수)중의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.
(5) 연장부(107b)는 가요성 재료로 형성되기 때문에, 펌프의 토출압, 기액도입공(104)이나 기액분출공(105)의 직경, 용기본체(102)의 형상이나 용적에 대응하여(부압축(V)의 흡인력에 대응하여) 간극(105a)의 크기도 변화되므로, 범용성이 우수하다.
(6) 기액혼합유체의 압력을 조정하는 것 만으로, 기포의 평균입경을 조정할 수 있다.
(7) 외부의 액체를 캡부에 의해 분단시키고 있기 때문에, 부압액의 형성이 최소한으로 억제되며, 용기본체내에서의 분출선회저항이 적어지며, 수류의 회전이 빨라져서 미세한 기포를 얻을 수 있다.
(실시형태 12)
실시형태 12에서의 미세기포발생기에 관해서, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 16a는 실시형태 12에서의 미세기포발생기의 사시도이고, 도 16b는 그의 요부 정면도이며, 도 16c는 그의 요부 측면도이다.
도 16에 있어서, (106)은 캡 지지부, (107)은 고정 캡부, (107a)는 융기부, (107b)는 연장부이며, 이들은 실시형태 11과 동일한 것이기 때문에 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
(121)은 푸울이나 선어운반차의 물이나 해수, 반응조의 액 등의 액상내에 배치되는 실시형태 12에서의 미세기포발생기, (122)는 중간부로부터 양단부를 향하여 수렴되는 계란형상의 중공부를 갖는 용기본체, (123)은 용기본체(122)의 중간부에 접선방향으로 배치 고정된 기액도입관, (124)는 용기본체(122)의 중간부에 접선방향으로 개구된 기액도입관(123)의 기액도입공, (125)는 용기본체(122)의 양단부에 천공 배치된 기액분출공, (125a)는 융기부(107a)의 곡면과 기액분출공(125)의 에지부의 간극이다.
본 실시형태 12의 미세기포발생기(121)가 실시형태 1의 미세기포발생기와 상이한 점은 용기본체(122)의 중공부가 계란형상으로 형성되고, 용기본체(122)의 양단부의 기액분출공(125)에 고정 캡부(107)가 부착되어 있는 점에 있다.
이상과 같이 구성된 실시형태 12에서의 미세기포발생기에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 그 동작을 설명한다.
도 17은 실시형태 12에서의 미세기포발생기의 유체 상태를 나타내는 요부 단면상태도이다.
(W)는 미세기포발생기(121)내를 선회하는 기액혼합유체의 기체에 작용하는구심력에 의해 형성되는 부압축이다.
기액도입공(124)으로부터(접선방향으로부터) 용기본체(122)내로 고압의 기액혼합유체를 유입시키면, 이 기액혼합유체는 용기본체(122)의 내벽면을 따라 선회하고 격렬하게 기액혼합되면서, 용기본체(122)의 양단부에 천공 배치된 기액분출공(125) 측으로 각각 이동하여 간다. 이때, 액체와 기체의 비중 차로 인하여, 액체에는 원심력이 작용하고, 기체에는 구심력이 작용하여, 부압축(W)이 형성된다. 부압축(W)에 의해 양단의 고정 캡부(107)의 융기부(107a)를 용기본체(122)내에 흡인하려고하는 힘이 작용하고 또 고정 캡부(107)의 연장부(107b)는 가요성 재료로 형성되어 있기 때문에, 융기부(107a)가 기액분출공(125)을 덮도록 이동하여 간극(125a)이 좁아진다. 한편, 용기본체(122)내의 기액혼합유체는 용기본체(122)의 내벽면을 따라 선회하고 기액분출공(125)에 가까워짐에 따라서, 선회속도가 빨라지고, 기액분출공(125) 부근에서 선회속도는 최대로 되며, 고정 캡부(107)의 융기부(107a)와 서로 미는 상태로 된다. 그에 의해, 부압축(W)에 모인 기체는 융기부(107a)의 기액분출공(125)측의 곡면과 선회하면서 분출하는 기액혼합유체의 사이를 압축·전단되면서 통과하고, 다량의 미세기포로서 용기본체(122)의 양단에 천공 배치된 기액분출공(125)으로부터 액상중으로 분출된다.
이상과 같이 구성된 실시형태 12의 미세기포발생기에 의하면, 실시형태 11의 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 미세기포발생기(121)의 용기본체(122)에는 기액도입공(124)을 중심으로하여 용기본체(122)의 양측에 기액분출공(125)이 천공 배치되어 있기 때문에, 다량의 미세기포를 미세기포발생기(121)의 양측으로부터 광범위하게 분출시킬 수 있다.
(실시형태 13)
실시형태 13에서의 미세기포발생기에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 18a는 실시형태 13에서의 미세기포발생기의 사시도이고, 도 18b는 그의 정면도이며, 도 18c는 그의 측면도이다.
도 18에 있어서, (106)은 캡지지부, (122)는 용기본체, (123)은 기액도입관, (124)는 기액도입공, (125)는 기액분출공이며, 이들은 실시형태 12와 동일한 것이기 때문에 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
(131)은 푸울이나 선어운반차의 물이나 해수, 반응조의 액 등의 액상내에 배치되는 실시형태 13에서의 미세기포발생기, (132)는 중앙에 원형의 기공부(132c)를 갖는 케이스부(132a)를 각각의 기액분출공(125)에 대향시켜서 케이스부(132a)의 주위로 연장된 기립부(132b)가 각각의 캡 지지부(106)에 배치된 케이스형 프레임이다. 캡 지지부(106)를 배치하지 않고 기립부(132b)의 단부를 용기본체(122)에 직접 고정시켜 케이스형 프레임(132)을 배치하는 경우도 있다. (133)은 일단측이 케이스부(132a)의 기공부(132c)에 거리를 두고 끼워지고 타단측이 기액분출공(125)에 거리를 두고 끼워져 케이스부(132a)와 기액분출공(125)의 사이에서 이동회전 자재로 배치되거나 또는 케이스부(132a)에 고정되어 배치된 볼형의 캡부이다. 캡부(133)가 이동하는 것에 의해 캡부(133)와 기액분출공(125)의 간극(125b)이 변화된다. 캡부(133)는 합성수지제나 합성고무제, 알루미늄 합금 등의 금속제 등의경량이고, 분출하는 유체나 부압축의 압력에 견딜 수 있는 것이 사용된다.
이상과 같이 구성된 실시형태 13에서의 미세기포발생기에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 그 동작을 설명한다.
도 19는 실시형태 13에서의 미세기포발생기의 유체의 상태를 나타내는 요부 정면상태도이다.
X는 미세기포발생기(131)내를 선회하는 기액혼합유체의 기체에 작용하는 구심력에 의해 형성되는 부압축이다.
기액혼합유체가 기액도입공(124)으로부터 용기본체(122)내로 유입되어 선회하면서 기액분출공(125)에 도달할 때 까지의 동작은 실시형태(12)와 동일하기 때문에 그 설명을 생략한다.
용기본체(122)내를 선회하는 기액혼합유체에 의해 부압축(X)이 형성되면, 부압축(X)에 의해 볼형의 캡부(133)를 용기본체(122)내로 흡인하려는 힘이 작용하고 또 캡부(133)는 케이스부(132a)와 기액분출공(125)의 사이를 이동자재로 배치되어 있기 때문에 캡부(133)는 기액분출공(125)측으로 이동하여, 간극(125b)이 좁아진다.
볼형 캡부(133)를 케이스부(132a)에 고정시켜 배치시킨 경우에는 캡부(133)와 기액분출공(125) 사이의 간격이 변화되지 않기 때문에 안정수류를 토출시킬 수 있다.
또한 선회하면서 기액분출공(125)으로부터 분출되는 기액혼합유체에 의해 캡부(133)는 회전된다. 한편, 용기본체(122)내의 기액혼합유체는 용기본체(122)의 내벽을 따라 선회하면서 기액분출공(125)에 가까워짐에 따라서, 선회속도가 빨라지고, 기액분출공(125) 부근에서 선회속도는 최대로 되며, 캡부(133)와 서로 미는 상태로 된다. 그에 의해, 부압축(X)에 모아진 기체는 선회하고 있는 기액혼합유체와 회전하고 있는 캡부(133)의 곡면과의 사이를 압축·전단되면서 통과하고, 다량의 미세기포로서 용기본체(122)의 양단에 천공된 기액분출공(125)으로부터 액상중으로 분출된다. 기액혼합유체의 압력에 따라서 부압축(X)의 부압이 변동되고, 그 변동에 따라서 캡부(133)가 기액분출공(125)측으로 가까워지기도하고 멀어지기도하며, 그에 의해 기포의 입경을 조정한다.
캡부(133)와 기액분출공(125)의 간격을 적당한 값으로 고정시켜 놓음으로써 소정 입경의 기포가 분출될 수 있도록 하여 적당한 상태를 유지시켜, 안정하게 미세기포발생기(131)를 동작시킬 수 있다.
이상과 같이 구성된 실시형태 13의 미세기포발생기에 의하면, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 캡부(133)는 기액분출공(125)과 케이스부(132a)의 사이에서 자유롭게 이동, 회전하도록 배치되어 있기 때문에, 부압축(X)에 의해 캡부(133)는 기액분출공(125) 방향으로 이동하여 간격(125b)이 좁아지며, 기액분출공(125)으로부터 분출되는 기체는 캡부(133)에서 압축·전단되어, 보다 미세한 기포를 발생시킬 수 있다.
(2) 용기본체(122)내에 기액혼합유체가 유입되어 있을 때는 캡부(133)는 부압축(X)의 흡인력과 분출되는 기액혼합유체의 분출방향의 힘에 의해 소정 위치에서유지되기 때문에, 케이스부(132a)나 기액분출공(125)에 접촉하는 일이 전혀 없고, 마모되기 어려우며 내구성이 우수하다.
(3) 미세기포발생기(131)의 용기본체(122)에는 기액도입공(124)를 중심으로하여 용기본체(122)의 양측에 기액분출공(125)이 천공 배치되어 있기 때문에, 다량의 미세기포를 포함한 유체를 미세기포발생기(131)의 양측으로부터 광범위하게 분출시킬 수 있다.
(4) 미세기포를 다량으로 발생시킬 수 있기 때문에, 기체와 액체의 접촉면적을 크게할 수 있고, 기액반응장치에서의 반응, 폭기조나 정화장치에서의 정화를 촉진시킬 수 있다. 또한 양식어장이나 양식장 또는 선어운반차의 수(해수)중의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.
(5) 기액혼합유체의 압력을 조정하는 것만으로, 기포의 평균입경을 조정할 수 있다.
(실시형태 14 및 실시형태 15)
실시형태 14에서의 미세기포발생기 및 그것을 구비한 실시형태 15에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 20a는 실시형태 14에서의 다단식 미세기포발생기의 사시도이고, 도 20b는 그의 배면도이며, 도 21은 실시형태 15의 다단식 미세기포발생장치의 구성도이다.
도 20에 있어서, (201)은 실시형태 14에서의 다단식으로 형성된 미세기포발생기, (202)는 후부측으로부터 전단부를 향하여 수렴되는 거의 원추대 형상의 중공부를 갖는 용기본체(선단노즐), (203)은 용기본체(202)의 전단부(정상부)에 천공배치된 기액분출공(선단분출공), (204a)는 용기본체(202)의 후부측에 접선방향으로 개구된 기액도입공(선단액체도입공), (204b)는 기액도입공(204a)에 연통되어 배치된 액체 또는 기액혼합유체가 도입되는 기액도입관(선단액체도입관), (205)는 전부측이 용기본체(202)의 후부측의 내부로 배치된 후부측으로부터 전단부를 향하여 수렴되는 형상으로 개구된 내부노즐부, (206)은 내부노즐부(205)의 전단부에 개구된 이차분출공, (206a)는 내부노즐부(205)의 배후에 원통상으로 형성된 내부중공부, (207a)는 내부중공부(206a)에 기액도입공(204a)과 동일 방향의 접선방향으로 개구된 이차액체도입공, (207b)는 이차액체도입공(207a)에 연통되어 배치된 이차액체도입관, (208)은 내부중공부(206a)의 후단부에 천공 배치된 내부노즐부 기체흡수공(기체흡수공)이다.
도시한 바와 같이 용기본체(202)에는 그의 내부에 내부노즐부(205) 및 내부중공부(206a), 이차액체도입관(207b)을 구비한 선회류발생부, 내부노즐부, 기체흡수공(208)이 배치되어 있고, 이것에 의해, 용기본체(202)의 중공부에서의 선회수류를 가속, 교반하여 보다 미세한 기포가 발생하기 쉽게되어 있다.
(209)는 실시형태 15에서의 미세기포발생장치, (210)은 흡입구(210a)과 토출구(210b)를 갖고 선단측액체를 용기본체(202)내로 들여보내는 선단펌프, (211)는 상류측이 선단펌프(210)의 토출구(210)에 접속되고 하류측이 기액도입관(204b)에 접속된 선단측토출관, (212)는 하류측이 선단펌프(210)의 흡입구(210a)에 접속된 선단측흡입관, (213)은 일단이 내부노즐부 기체흡수공(208)에 접속되고 타단이 공기중에서 개구된 기체흡수공, (214)는 흡입구(214a)와 토출구(214b)를 갖고 이차측액체를 내부노즐부(205)내로 들여보내는 이차펌프, (215)는 상류측이 이차펌프(214)의 토출구(214b)에 접속되고 하류측이 이차액체도입관(207b)에 접속된 이차측토출관, (216)은 하류측이 이차펌프(214)의 흡입구(214a)에 접속된 이차측흡입관, (217)은 기체자급관(213)의 소정부에 배치된 기체유량조절밸브이다.
이상과 같이 구성된 실시형태 14에서의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태 15에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 그 동작을 설명한다.
도 22는 미세기포발생기 내부 유체의 상태를 나타내는 요부 측면단면도이다
도 22에 있어서, (201)은 미세기포발생기, (202)는 용기본체, (203)은 기액분출공, (204a)는 선단유체도입공, (204b)는 선단유체도입관, (205)는 내부노즐부, (206)은 이차분출공, (207a)는 이차액체도입공, (207b)는 이차액체도입관, (208)은 내부노즐부 기체흡수공이며, 이들은 도 20과 동일한 것이므로, 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
설명의 편의상, 선단펌프에 의해 흡입되는 액체를 선단측액체, 이차펌프에 의해 흡입되는 액체를 이차측액체라 칭한다. 선단측액체 및 이차측액체로서는, 동종 또는 상이한 종류의 것이어도 좋고, 물이나 약액, 반응액, 연료 등이 사용된다. 또한 기체로서는, 오수처리조 등의 경우에는 공기, 푸울 등의 물 살균의 경우에는 오존, 화학반응의 경우에는 반응가스(HCN, HCl, SO2, NO2등)등이 사용된다.
(218)은 용기본체(202)내로 침입하려는 부압액과 용기본체(202) 밖으로 분출되는 선단측액체 및 이차측액체에 의해 형성된 기액분출공(203)에서의 경계부분, (X)는 용기본체(202) 및 내부노즐부(205)내를 선회하는 기액혼합유체에 의해 형성되는 부압축이다.
이차펌프(214)를 구동시키면, 이차측액체는 이차측흡입관(216), 이차펌프(214), 이차측토출관(215)을 거쳐, 이차액체도입관(207b)으로부터 내부노즐부(205)내로 연속적으로 유입되며, 선회하고 수렴되면서 이차분출공(206)측으로 이동하여 간다. 이때, 이차측액체에는 원심력이 작용하고, 선회류의 중심은 부압으로 되기 때문에, 내부노즐부 기체흡수공(208)으로부터 기체가 흡입되며, 내부노즐부 기체도입공(208)으로부터 이차분출공(206)에 걸쳐 부압축이 형성된다.
한편, 선단펌프(210)를 구동시키면, 선단측액체는 선단측흡입관(212), 선단펌프(210), 선단측토출관(211)을 거쳐, 선단유체도입관(204b)으로부터 용기본체(202)내로 연속적으로 유입되며, 선회하고 수렴되면서 기액분출공(203)측으로 이동하여간다. 또한 용기본체(202)내에 이차분출공(206)으로부터 선단측액체와 선회방향이 동일한 이차측액체가 진입한다. 이때, 용기본체(202)내의 이차측액체 및 선단측액체에는 원심력이 작용하고, 선회류의 중심에는 부압이 작용하기 때문에, 내부노즐부(205)내에 형성된 부압축이 기액분출공(203)까지 연장되어, 부압축(X)이 형성된다.
용기본체(202)의 외측의 기액분출공(203) 부근의 액체에는 부압축(X)에 의해 기액분출공(203)으로부터 용기본체(202)내로 진입하려고하는 힘이 작용한다. 한편, 용기본체(202)내에서, 선단측액체 및 이차측액체는 혼합·선회하면서기액분출공(203)에 가까워짐에 따라서 선회속도가 빨라짐과 함께 압력이 높아지고, 기액분출공(203) 부근에서 선회속도 및 압력은 최대로 되어, 부압액과 서로 미는 상태로 된다. 선단측액체 및 이차측액체는 부압액을 피하도록하여, 기액분출공(203)의 에지부 부근으로부터 유출된다. 또한 부압축(X)에 모아진 기체는 부압액과 선단측액체 및 이차측액체와의 경계부분(218)에서 전단되어 다량의 미세기포로 되어 기액분출공(203)으로부터 분출된다.
이상과 같이 구성된 실시형태 14의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태 15에서의 미세기포발생장치에 의하면, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 이차분출공(206)으로부터 용기본체(202)내로, 이차측액체가 선회하면서 진입하려고하기 때문에, 선단측액체와 이차측액체를 효율좋게 혼합시킬 수 있다.
(2) 이차분출공(206)으로부터 용기본체(202)내로, 이차측액체가 선회하면서 진입하기 때문에, 이차측액체의 선회력에 선단측액체의 선회력이 더해져, 보다 강한 선회류가 생기기 때문에, 힘이 좋고, 보다 광범위하게 미세기포를 분출시킬 수 있다.
(3) 기체유량조절밸브(217)를 조절함으로써, 액체에 혼입되는 기체량을 조절할 수 있기 때문에, 발생하는 미세기포의 크기와 양을 조절할 수 있다.
(4) 액체와 기체의 유입량과 선회속도를 조절하는 만으로 미세기포의 입경을 100㎛ 이하로 자유로이 제어할 수 있다.
(5) 미세기포이기 때문에, 기포의 표면적이 극히 크고, 오수나 반응액, 중화액에 공기나 반응가스를 높은 흡수율 또는 반응율로 공급할 수 있다.
(6) 내부노즐부 기체흡수공(208)으로부터 기체가 흡입되기 때문에, 오수에 높은 흡수율로 대기중의 공기를 자동적으로 공급할 수 있고, 보수가 필요없어 오수처리의 단순화를 도모할 수 있다.
(7) 기체자급관(213)을 대기에 개방시키거나, 목적으로하는 흡수 또는 반응가스(예컨대 CO2, HCl, HCN, SO2, COCl2, 플루오르 화합물 가스 등의 다른 반응 가스)에 접속시키는 것만으로 액체에 기체를 흡수 또는 반응시킬 수 있다.
(8) 다단식이기 때문에, 각 단계에 동일 또는 다수 종의 액체와 기체를 공급함으로써, 높은 효율로 액체에 기체를 흡수 또는 반응시킬 수 있다.
(9) 액체의 공급량을 조정하는 것만으로 기체의 흡입량을 조절할 수 있어, 작업성, 노동절약성이 우수하다.
(10) 혼합되는 원액체의 점도와 선회량 및 유량에 따라, 최적의 액체도입관에 기체를 도입할 수 있어, 처리 및 반응의 자유성이 우수하다.
(11) 펌프(210, 214)를 통하여 많은 종류의 액체와 기체를 한꺼번에 혼합할 수 있다.
(실시형태 16 및 실시형태 17)
다음, 실시형태 16에서의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태 17에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 23a는 실시형태 16에서의 미세기포발생기의 사시도이고, 도 23b는 그의 배면도이다.
도 23에 있어서, (202)는 용기본체, (203)은 기액분출공, (204a)는 선단액체도입공, (204)는 선단액체도입관, (205)는 내부노즐부, (206)은 이차분출공, (207a)는 이차액체도입공, (207b)는 이차액체도입관이며, 이들은 실시형태 14와 동일하기 때문에 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
(221)은 실시형태 16에서의 미세기포발생기이다.
본 실시형태 16에서의 미세기포발생기(221)가 실시형태 14에서의 미세기포발생기(201)와 상이한 점은 내부노즐부(205)의 후부에 내부노즐부 기체흡수공(208)이 없는 점이다.
도 24는 실시형태 17에서의 미세기포발생장치의 구성도이다.
도 24에 있어서, (210)은 선단펌프, (210a)는 흡입구, (210b)는 토출구, (211)은 선단측토출관, (212)는 선단측흡입관, (214)는 이차펌프, (214a)는 흡입구, (214b)는 토출구, (215)는 이차측토출관, (216)은 이차측흡입관, (217)은 기체유량조절밸브, (221)은 실시형태 16에서의 미세기포발생기이다.
(222)는 실시형태 17에서의 미세기포발생장치, (223)은 일단측이 이차측흡입관(216)에 접속되고 타단측이 공기중에서 개구된 기체자급관이다.
실시형태 17에서의 미세기포발생장치가, 실시형태 15에서의 미세기포발생장치와 상이한 점은 기체자급관(223)이 이차측흡입관(216)에 접속되어 있는 점이다.
이상과 같이 구성된 실시형태 16에서의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 그 동작을 설명한다.
설명의 편의상, 선단펌프에 의해 흡입되는 액체는 선단측액체, 이차펌프에 의해 흡입되는 액체를 이차측액체로 칭한다.
이차펌프(214)를 구동시키면, 이차측흡입관(216)으로부터 이차측액체가 흡입구(214a)로부터 이차펌프(214)내에 흡입된다. 이때, 이차측흡입관(216)의 기체자급관(223)과의 접속부에 있어서, 기체자급관(223)으로부터 이차측흡입관(216)으로, 기체가 이차측액체의 수반류로서 흡인되어, 이차측액체는 기액혼합유체로 된다. 기포가 혼합된 이차측액체는 이차펌프(214)내에서 임펠러(도시되지 않음)에 의해, 기포가 확산되면서 토출구(214b)로부터 토출되어 내부노즐부(205)내로 유입된다.
용기본체(202) 및 내부노즐부(205)내의 동작은 실시형태 14와 동일한 것이기 때문에, 그 설명을 생략한다.
이상과 같이 구성된 실시형태 16의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태 17에서의 미세기포발생장치에 의하면, 실시형태 14, 15의 (1) 내지 (10)의 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 기체자급관(223)은 이차측흡입관(216)에 접속되어 있고, 내부노즐부(205)에는 기체를 취입하기 위한 기공 등이 없기 때문에, 미세기포발생기(201)를 화학반응조나 오수처리조 등에 사용하는 경우, 선단펌프(210)나 이차펌프(214)의 온/오프시에 장치내에 잔압이 남아있어, 유체가 역류되어도 반응물과 오물에 의한 막힘을 유발하지 않는다.
(2) 이차측액체내에 혼입된 기체는, 이차펌프(214)내에서 임펠러에 의해 확산되기 때문에 더욱 미세한 기포를 발생시킬 수 있다.
(실시형태 18 및 실시형태 19)
실시형태 18에서의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태 19에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 25a는 실시형태 18에서의 미세기포발생기의 사시도이고, 도 25b는 그의 배면도이다.
도 25에 있어서, (202)는 용기본체, (203)은 기액분출공, (204a)는 선단유체도입공, (204b)는 선단유체도입관, (205)는 내부노즐부, (206)은 이차분출공, (208)은 내부노즐부 기체흡수공이고, 이들은 실시형태 14와 동일한 것이기 때문에 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
(231)은 실시형태 18에서의 다단식의 미세기포발생기, (232b)는 내부노즐부(205)의 후부측에 기액도입관(204b)과 역방향의 접선방향으로 개구된 이차액체도입공(232a)(도 27 참조)에 연통되어 배치된 이차액체도입관이다.
실시형태 18에서의 미세기포발생기(231)가 실시형태 14에서의 미세기포발생기(201)와 상이한 점은 이차액체도입관(232b)의 이차액체도입공(232a)이 선단유체도입관(204b)의 선단유체도입공(204a)과 동일 방향이 아니라 역방향으로 개구된 점이다.
도 26은 실시형태 19에서의 미세기포발생장치의 구성도이다.
도 26에 있어서, (202)는 용기본체, (203)은 기액분출공, (204b)는 선단액체도입관, (205)는 내부노즐부, (208)은 내부노즐부 기체흡수공, (210)은 선단펌프, (210a)는 흡입구, (210b)는 토출구, (211)은 선단측토출관, (212)는 선단측흡입관,(213)은 기체자급관, (214)는 이차펌프, (214a)는 흡입구, (214b)는 토출구, (215)는 이차측토출관, (216)은 이차측흡입관, (217)은 기체유량조절밸브, (231)은 실시형태 18에서의 다단식의 미세기포발생기, (232b)는 이차액체도입관이고, 이들은 도 21 또는 도 25와 동일한 것이기 때문에, 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
(233)은 실시형태 19에서의 미세기포발생장치이다.
이상과 같이 구성된 실시형태 18에서의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태 19에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 그 동작을 설명한다.
도 27은 미세기포발생기 내부의 유체의 상태를 나타내는 요부 측면단면도이다.
도 27에 있어서, (202)는 용기본체, (203)은 기액분출공, (204a)는 선단유체도입공, (204b)는 선단유체도입관, (205)는 내부노즐부, (206)은 이차분출공, (208)은 내부노즐부 기체흡수공, (231)은 다단식의 미세기포발생기, (232a)는 이차액체도입공, (232b)는 이차액체도입관이고, 이들은 도 25와 동일한 것이기 때문에, 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
Y는 내부노즐부(205)내를 선회하는 기액혼합유체에 의해 형성되는 부압축이다.
이차펌프(214)를 구동시키면, 이차측액체는 이차측흡입관(216), 이차펌프(214), 이차측토출관(215)를 거쳐, 이차액체도입관(232b)로부터 내부노즐부(205)내로 연속적으로 유입되어, 선회하면서 이차분출공(206)측으로 이동하여 간다. 이때, 이차측액체에는 원심력이 작용하고, 선회류의 중심에는 부압이 작용하여 내부노즐부 기체흡수공(208)으로부터 기체가 흡입되어, 부압축(Y)이 형성된다.
한편, 선단펌프(210)를 구동시키면, 선단측액체는 선단측흡입관(212), 선단펌프(210), 선단측토출관(211)을 거쳐, 선단유체도입관(204b)으로부터 용기본체(202)내로 연속적으로 유입되어, 이차측액체의 역방향으로 선회하면서 기액분출공(203)측으로 이동하여간다. 또한 이차분출공(206)으로부터 선회방향이 선단측액체와 반대인 이차측액체가 용기본체(202)내로 진입한다.
이차분출공(206) 부근의 선단측액체에는 내부노즐부(205)내의 부압축(Y)에 의해, 이차분출공(206)으로부터 내부노즐부(205)내로 진입하려고하는 힘이 작용한다. 한편, 내부노즐부(205)내에 있어서, 이차측액체는 선회하면서 이차분출공(206)에 가까워짐에 따라서 선회속도가 빨라지는 것과 함께 압력이 높아져서, 이차분출공(206) 부근에서 선회속도 및 압력은 최대로 되고, 부압액과 서로 미는 상태로 된다. 이차측액체는 부압액을 피하려고하여, 이차분출공(206)의 에지부 부근으로부터 유출된다. 또한 부압축(Y)에 모아진 기체는 부압액과 이차측액체의 간극을 압축기체로 되어 통과하고, 용기본체(202)내로 이차측액체와 함께 다량의 미세기포로 되어 내부노즐부(205)의 이차분출공(206)으로부터 분출되어 선단측액체와 혼합된 후, 용기본체(202)의 기액분출공(203)으로부터 분출된다.
이상과 같이 구성된 실시형태 18의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태 19의 미세기포발생장치에 의하면, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 이차측액체의 선회방향은 선단측액체의 선회방향과 역이기 때문에, 부압축(Y)에 수렴된 기체는 이차분출공(206)으로부터 용기본체(202)내로 진입한 순간에 미세기포로 되고, 이차측액체 및 미세기포는 선회하는 선단측액체와 효율좋게 혼합되며, 기액분출공(203)으로부터 분출된다. 따라서, 용기본체(202) 및 내부노즐부(205)가 공기중에 배치되어 있어도 미세기포를 다량으로 함유한 액체를 분출할 수 있다.
(2) 기체유량조절밸브(217)를 제어함으로써, 이차측액체에 혼입되는 기체량을 조절할 수 있고, 발생하는 미세기포의 크기나 양을 조절할 수 있다.
(3) 미세기포의 입경이 수 ㎛ 내지 100 ㎛로, 액체나 기체의 유입량이나 선회속도를 조절하는 것만으로 자유롭게 제어할 수 있다.
(4) 미세기포이기 때문에, 기포의 표면적이 극히 크고, 오수나 반응액, 중화액에 공기나 반응가스를 높은 흡수율이나 반응율로 공급할 수 있다.
(5) 기체자급관(213)을 대기에 개방하거나, 목적으로하는 흡수 또는 반응가스(예컨대 CO2, HCl, HCN, SO2, COCl2, 플루오르 화합물 가스 등 다른 반응가스)에 접속하는 것만으로 액체에 기체를 흡수 또는 반응시킬 수 있다.
(6) 다단식이기 때문에, 각 단계에 동일 또는 상이한 종류의 액체와 기체를 공급함으로써, 높은 효율로 액체에 기체를 흡수 또는 반응시킬 수 있다.
(7) 액체의 공급량을 조정하는 것만으로 기체의 흡입량을 조정할 수 있어, 작업성, 노동절약성이 우수하다.
(8) 혼합되는 원액체의 점도나 선회량, 유량에 따라서 적합한 액체도입관에기체를 도입할 수 있어, 처리나 반응의 자유성이 우수하다.
(실시형태 20 및 실시형태 21)
다음, 실시형태 20에서의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태 21에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 28a는 실시형태 20에서의 미세기포발생기의 사시도이고, 도 28b는 그의 배면도이다.
도 28에 있어서, (202)는 용기본체, (203)은 기액분출공, (204a)는 선단유체도입공, (204b)는 선단유체도입관, (205)는 내부노즐부, (206)은 이차분출공, (232a)는 이차액체도입공, (232b)는 이차액체도입관이고, 이들은 실시형태 18과 동일한 것이기 때문에 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
(241)은 실시형태 20에서의 미세기포발생기이다.
실시형태 20에서의 미세기포발생기(241)가 실시형태 18에서의 미세기포발생기(231)와 상이한 점은 내부노즐부(205)의 후부에 내부노즐부 기체흡수공(208)이 없는 점이다.
도 29는 실시형태 21에서의 미세기포발생장치의 구성도이다.
도 29에 있어서, (202)는 용기본체, (203)은 기액분출공, (204b)는 선단유체도입관, (205)는 내부노즐부, (232b)는 이차액체도입관, (210)은 선단펌프, (210a)는 흡입구, (210b)는 토출구, (211)은 선단측토출관, (212)는 선단측흡입관, (214)는 이차펌프, (214a)는 흡입구, (214b)는 토출구, (215)는 이차측토출관, (216)은 이차측흡입관, (217)은 기체유량조절밸브이고, 이들은 실시형태 19와 동일한 것이기 때문에 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
(242)는 실시형태 21에서의 미세기포발생장치, (243)은 일단측이 이차측흡입관(216)에 접속되고 타단측이 공기중에서 개구된 기체자급관이다.
실시형태 21에서의 미세기포발생장치(242)가 실시형태 19에서의 미세기포발생장치(233)와 상이한 점은 내부노즐부(205)의 후부에 내부노즐부 기체흡수공(208)이 없고, 기체자급관(243)이 이차측흡입관(216)에 접속되어 있는 점이다.
이상과 같이 구성된 실시형태 20에서의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태 21에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 그의 동작을 설명한다.
설명의 편의상, 선단펌프에 의해 흡입되는 액체를 선단측액체, 이차펌프에 의해 흡입되는 액체를 이차측액체라 칭한다.
이차펌프(214)를 구동시키면, 이차측흡입관(216)으로부터 이차측액체가 흡입구(214a)를 거쳐 이차펌프(214)내에 흡입된다. 이때, 이차측흡입관(216)의 기체자급관(243)과의 접속부에 있어서, 기체자급관(243)으로부터 이차측흡입관(216)으로, 기체가 이차측액체의 수반류로서 흡인되며, 이차측액체는 기체혼합유체로 된다. 기포가 혼합된 이차측액체는 이차펌프(214)내에서 임펠러(도시되지 않음)에 의해, 기포가 확산되면서 토출구(214b)로부터 토출되어 내부노즐부내로 유입된다.
용기본체(202) 및 내부노즐부(205)내의 유체 동작은 실시형태 18 및 19와 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
이상과 같이 구성된 실시형태 20의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태21의 미세기포발생장치에 의하면, 실시형태 18, 실시형태 19에서 얻어진 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 기체자급관(243)은 이차측흡입관(216)에 접속되어 있고, 내부노즐부(205)에는 기체를 취입하기 위한 미세공이 없기 때문에, 미세기포발생기(241)를 화학반응조나 오수처리조 등에 사용하는 경우, 이차펌프(214)의 온/오프시에 장치내에 잔압이 남아있어, 유체가 역류되어도 반응물이나 오물에 의한 막힘이 유발되지 않는다.
(2) 이차측액체내에 혼입된 기체는 이차펌프(214)내에서 임펠러에 의해 확산되기 때문에, 미세한 기포를 다량으로 발생시킬 수 있다.
(실시형태 22 및 실시형태 23)
실시형태 22에서의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태 23에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 30a는 실시형태 22에서의 다단식의 미세기포발생기의 사시도이고, 도 30b는 그의 배면도이다.
설명의 편의상, 선단펌프에 의해 흡입되는 액체를 선단측액체, 이차펌프에 의해 흡입되는 액체를 이차측액체, 삼차펌프에 흡입되는 액체를 삼차측액체라 칭한다.
도 30에 있어서, (251)은 실시형태 22에서의 미세기포발생기, (252)는 후부측으로부터 전단부를 향하여 수렴되는 거의 원추대 형상을 갖는 용기본체, (253)은 용기본체(252)의 전단부(정상부)에 천공배치된 기액분출공, (254b)는용기본체(252)의 후부측에 접선방향으로 개구된 기액도입공(254a)에 연통되어 배치된 기액도입관, (255)는 전부측이 용기본체(252)의 후부측의 내부에 배치된 후부측으로부터 전단부를 향하여 수렴되는 거의 원추대 형상을 갖는 내부노즐부, (256)은 내부노즐부(255)의 전단부에 개구된 이차분출공, (257b)는 내부노즐부(255)의 후부측에 기액도입공(254a)과 역방향의 접선방향으로 개구된 이차액체도입공(257a)(도시되지 않음)에 연통되어 배치된 이차액체도입관, (258)은 전부측이 내부노즐부(255)의 후부측의 내부에 배치되고 후부측으로부터 전단부를 향하여 수렴되는 거의 원추대 형상을 갖는 삼차노즐, (259)는 삼차노즐(258)의 전단부에 천공 배치된 삼차분출공, (260b)는 삼차노즐(258)의 후부측에 이차액체도입공(257a)과 동일 방향의 접선방향으로 개구된 삼차액체도입공(260a)에 연통되어 배치된 삼차액체도입관, (261)은 삼차노즐(258)의 후단부에 천공배치된 기체흡수공(내부노즐부 기체흡수공)이다.
도 31은 실시형태 23에서의 미세기포발생장치의 구성도이다.
도 31에 있어서, (262)는 흡입구(262a)와 토출구(262b)를 갖고 선단측액체를 용기본체(252)내로 들여보내는 선단펌프, (263)은 상류측이 선단펌프(262)의 토출구(262b)에 접속되고 하류측이 기액도입공(254a)에 접속된 선단측토출관, (264)는 하류측이 선단펌프(262)의 흡입구(262a)에 접속된 선단측흡입관, (265)는 흡입구(264a)와 토출구(265b)를 갖고, 이차측액체를 내부노즐부(255)에 들여보내는 이차펌프, (266)은 상류측이 이차펌프(265)의 토출구(265b)에 접속되고 하류측이 이차액체도입공(257a)에 접속된 이차측토출관, (267)은 하류측이 이차펌프(265)의흡입구(265a)에 접속된 이차측흡입관, (268)은 흡입구(268a)와 토출구(268b)를 갖고 삼차측액체를 삼차노즐(258)로 들여보내는 삼차펌프, (269)는 상류측이 삼차펌프(268)의 토출구(268b)에 접속되고 하류측이 이차액체도입공(260a)에 접속된 삼차측토출관, (270)은 하류측이 삼차펌프(268)의 흡입구(268a)에 접속된 삼차측흡입관, (271)은 일단이 기체흡수공(261)에 접속되고 타단이 공기중에서 개구된 소정부에 기체유량조절밸브(217)가 배치된 기체자급관이다.
이상과 같이 구성된 실시형태 22에서의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태 23에서의 미세기포발생장치에 관하여, 이하 도면을 참조하면서 그의 동작을 설명한다.
도 32는 미세기포발생기 내부의 유체 상태를 나타내는 요부 측면상태도이다.
도 32에 있어서, Z는 내부노즐부(255) 및 삼차노즐(258)내의 선회류에 의해 형성되는 부압축이다.
삼차펌프(268)를 구동시키면, 삼차측액체는 삼차측흡입관(270), 삼차펌프(268), 삼차측토출관(269)을 거쳐, 삼차액체도입관(260b)으로부터 삼차노즐(258)내로 연속적으로 유입되고, 선회하면서 삼차분출공(259)측으로 이동하여 간다. 이 때, 삼차측액체에는 원심력이 작용하고, 선회류의 중심에는 부압이 작용하기 때문에, 기체흡수공(261)으로부터 기체가 흡입되어 부압축이 형성된다.
또한 이차펌프(265)를 구동시키면, 이차측액체는 이차측흡입관(267), 이차펌프(265), 이차측토출관(266)을 거쳐, 이차액체도입관(257b)으로부터 내부노즐부(255)내로 연속적으로 유입되어, 선회하면서 이차분출공(256)에 가까워져 간다.
내부노즐부(255)내에 있어서, 삼차측액체는 선회하면서 이차측액체에 혼입된다. 이때, 이차측액체는 삼차측액체와 동일 방향으로 선회하고 있기 때문에, 부압축이 이차분출공(256) 까지 연장되어 부압축(Z)이 형성된다.
한편, 선단펌프(262)를 구동시키면, 선단측액체는 선단측흡입관(264), 선단펌프(262), 선단측토출관(263)을 거쳐, 기액도입관(254b)으로부터 용기본체(252)내로 연속적으로 유입되어, 선단측액체는 이차측액체 및 이차측액체와 역방향으로 선회하면서 기액분출공(253)측으로 이동하여 간다.
또한 용기본체(252)내에 이차분출공(256)으로부터 이차측액체와 삼차측액체 및 미세기포를 포함하는 유체가 진입한다.
이차분출공(256)부근의 선단측액체에는 내부노즐부(255) 및 삼차노즐(258)내의 부압축(Z)에 의해, 이차분출공(256)으로부터 내부노즐부(255)내로 진입하려고하는 힘이 작용한다. 한편, 내부노즐부(255)내에 있어서, 이차측액체 및 삼차측액체는 선회하면서 이차분출공(256)에 가까워짐에 따라서, 선회속도가 빨라지는 것과 함께 압력이 높아져서, 이차분출공(256) 부근에서 선회속도 및 압력은 최대로 되어, 부압액과 서로 미는 상태로 된다. 이차측액체 및 삼차측액체는 부압액을 피하도록하여, 이차분출공(256)의 에지부 부근으로부터 유출한다. 또한, 부압축(Z)에 모아진 압축기체는 부압액, 이차측액체 및 삼차측액체의 혼합액체의 간극을 전단을 받으면서 통과하고, 용기본체(252)내로 이차측액체와 삼차측액체의 혼합액체와 함께 다량의 미세기포를 수반하여 내부노즐부(255)의 이차분출공(256)으로부터 분출되어 선단측액체와 혼합된 후, 용기본체(252)의 기액분출공(253)으로부터 분출한다.
이상과 같이 구성된 실시형태 22의 미세기포발생기 및 그를 구비한 실시형태 23의 미세기포발생장치에 의하면, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 이차측 및 삼차측액체의 선회방향은 선단측액체의 선회방향과 반대이기 때문에, 부압축(Z)에 수렴된 기체는 이차분출공(256)으로부터 용기본체(252)내로 진입한 경우에 전단되어 미세기포로 되며, 이차측액체와 삼차측액체 및 미세기포는 선회하는 선단측액체와 효율좋게 혼합되어, 기액분출공(253)으로부터 분출된다. 그에 의해, 용기본체(252)와 내부노즐부(255) 및 삼차노즐(258)이 공기중으로 배치되어 있어도 미세기포를 다량으로 함유한 액체를 분출할 수 있다.
(2) 기체유량조절밸브(217)를 조절함으로써, 삼차측액체에 혼입되는 기체량을 조절할 수 있기 때문에, 발생하는 미세기포의 크기와 양을 조절할 수 있다.
(3) 미세기포의 입경은 수 ㎛ 내지 100 ㎛로, 액체나 기체의 유입량과 선회속도를 조절하는 것만으로 자유로이 제어할 수 있다.
(4) 미세기포이기 때문에, 기포의 표면적이 극히 크고, 오수나 반응액, 중화액에 공기나 반응가스를 높은 흡수율이나 반응율로 공급할 수 있다.
(5) 기체자급관(271)을 대기에 개방하고, 목적으로하는 흡수 또는 반응가스(예컨대 CO2, HCl, HCN, SO2, COCl2, 플루오르 화합물 가스 등 다른 반응가스)에 접속하는 것만으로 액체에 기체를 흡수 또는 반응시킬 수 있다.
(6) 다단식이기 때문에, 각 단계에 동일 또는 상이한 종류의 액체와 기체를 공급함으로써, 높은 효율로 액체에 기체를 흡수 또는 반응시킬 수 있다.
(7) 액체의 공급량을 조정하는 것만으로 기체의 흡입량을 조정할 수 있고, 작업성, 노동절약성이 우수하다.
(8) 공급되는 원액체의 점도나 선회량, 유량에 따라서 적합한 액체도입관에 기체를 도입할 수 있고, 처리나 반응의 자유성이 우수하다.
(9) 용기본체(252) 및 내부노즐부(255)와 삼차노즐(258)에 별도의 액체 또는 기체를 유입시킴으로써, 보다 많은 종류의 액체나 기체를 혼합할 수 있다.
(10) 혼합연료를 일회의 처리로 고산소율로 제조할 수 있어, 보일러의 연소효율을 높일 수 있다.
(11) 화학공장 등의 공장의 종류가 상이한 폐가스나 반응가스를 동시에 중화액이나 세정액, 반응액에 공급할 수 있다.
(12) 양식장 등에서 오존 가스를 공급하고, 이어 공기를 공급하여 고살균과 고산소함유화를 동시에 달성시킬 수 있다.
(13) 펌프(262, 265, 268)의 선택은 액체의 종류만으로 선택할 수 있고, 범용성이 우수하다.
실시형태 23에 있어서, 삼차노즐(258)의 후부에 기체흡수공(261)을 배치하고 기체자급관(271)을 접속하였지만, 기체자급관(271)을 이차측흡입관(267) 및/또는 삼차측흡입관(270)에 접속함으로써, 상기 (1) 내지 (13)의 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(14) 삼차노즐(258)에는 기체를 취입하기 위한 기공이 없기 때문에, 선단펌프(262)와 이차펌프(265), 삼차펌프(268)의 온/오프시에 장치내에 잔압이 남아있어 액체가 역류되어도 막힘을 유발하지 않는다.
(15) 이차측 및/또는 삼차측액체내에 혼입된 기체는, 이차펌프(265) 및/또는 삼차펌프(268)내에서 임펠러에 의해 확산되기 때문에, 더욱 미세한 기포를 다량으로 발생시킬 수 있다.
(실시형태 24)
실시형태 24에서의 미세기포발생기에 관하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 33a는 실시형태 24에서의 미세기포발생기의 요부 사시도이고, 도 33b는 그의 요부 측면단면도이다.
도 33에 있어서, (300)은 실시형태 24의 미세기포발생기, (301)은 거의 회전대칭으로 형성된 중공부를 갖는 용기본체, (302)는 용기본체(301)의 주벽부에 접선방향으로 개구된 기액도입공(302a)에 연결된 기액도입관, (303)은 중공부의 회전대칭축의 방향으로 개구되어 설치된 기액분출공, (304)는 용기본체(301)의 후벽에 배치된 탱크부, (305)는 탱크부(304)와 용기본체(301) 사이의 벽부에 부압축이 약간 중첩되도록 관통하여 형성된 탱크부 기체흡수공, (306)은 탱크부(304)에 설치된 탱크부 기체도입관, (307)은 기액분출공(303)에 연결된 기액분출가이드부, (308)은 기액분출가이드부(307)의 주연부에 개구되어 형성된 수류의 유출부, (309)는 유출부(308)로부터 유출되는 액체의 비산을 방지하기 위한 비산방지부이다.
실시형태 24의 미세기포발생기(300)이 실시형태 1의 미세기포발생기(1)와 크게 상이한 점은 용기본체(301)가 탱크부(304) 및 탱크부기체도입공(306)을 갖는 점이다. 미세기포발생기(300)를 표면으로 수류를 분출시켜 마사지를 실시하는 마사지기로서 사용하지 않는 경우는 기액분출가이드부(307)의 구성을 생략할 수 있다.
탱크부(304)는 용기본체(301)의 후벽을 덮게 배치되고 원통상 등으로 형성된 액체의 저류부이고, 후벽에 형성된 탱크부 기체흡수공(305)을 통하여 중공부(301a)에 연통되어 있다. 탱크부(304)는 용기본체(301)와 거의 동일 직경으로 형성되며, 용기본체(301)의 용적에 대하여 약 1/20 내지 1/4의 용적을 갖고 있다. 탱크부(304)는 접착제 등을 통하여 용기본체(301)의 후벽에 접착되어 있지만, 용기본체에 일체로 성형하거나, 나사부 등을 통하여 나사접착하는 것도 가능하다.
탱크부기체도입관(306)은 탱크부(304)의 상부에 형성되며, 그 기공직경은 약 2 mm 내지 5 mm 이고, 외부의 공기 등을 탱크부(304)내에 저류된 물을 통하여 흡인할 수 있다.
이상과 같이 구성된 실시형태 24에서의 미세기포발생기(300)에 관하여, 그 동작을 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 34는 실시형태 24의 미세기포발생기의 사용상태를 도시하는 설명도이다.
도 34에 있어서, X는 용기본체(301)의 중공부(301a)내에 탱크부 기체흡수공(305)으로부터 기액분출공(303), 표면(H)에 걸쳐 형성된 기체축이다.
먼저, 수도의 꼭지나 펌프의 토출구측에 미세기포발생기(300)의 기액도입관(302)을 접속시키고, 기액도입관(302)으로부터 용기본체(301)의 중공부(301a)에 접선방향으로부터 액체를 유입시킨다.
중공부(301a)내로 유입시킨 액체는 중공부(301a)의 벽면을 따라 선회하면서 기액분출공(303)으로부터 기액분출가이드부(307)로 이동시키고, 기액분출가이드부(307)의 내벽면을 따라 선회하면서 표면(H)과 충돌하여, 유출부(308)로부터 비산방지부(309)의 내벽면을 통하여 미세기포발생기(300) 밖으로 유출된다.
이때, 액체에는 용기본체(301)의 주벽을 따라 선회하여 원심력이 작용하고, 이 선회류의 중심부근은 저압으로 되기 때문에, 후벽의 거의 중앙위치에 배치된 탱크부 기체흡수공(305)으로부터 기체가 연속적으로 흡인되어 중공부(301a)내에 기체축(X)이 형성되는 것과 함께, 기액분출가이드부(307)의 전방측의 표면(H)이 흡인된다.
기체축(X)에 모아진 기체는 그의 선단부분과 표면(H)의 사이에서 인계되어 미세한 기포로 되어 확산되어, 표면(H)을 따라서 선회류와 함께 유출부(308)로부터 유출된다. 여기서, 미세기포발생기(300)의 중공부(301a)는 외기와 직접 연통되어 있지 않고, 탱크부(304)의 탱크측 중공부(304a)와 연통되어 있으며, 탱크측 중공부(304a)가 탱크부 기체도입관(306)을 통하여 외기와 연통되어 있기 때문에 흡인저항이 커서 유량조절을 실시할 수 있다.
또한 탱크측중공부(304a)에 액체를 저류시킴으로써, 탱크부 기체흡수공(305)의 흡인저항을 더욱 크게하고, 중공부(301a)내로 흡입되는 기체의 유량을 줄일 수 있다.
미세기포발생기(300)에 관하여, 그의 기액분출공(303)으로부터 분출되는 수류에 생기는 흡인력을 측정하여 수득한 이하의 결과 ① 내지 ⑧에 관하여 설명한다. 수류의 중심부만에서는 흡인력이 약하지만, 분출공의 주변에 가이드부를 설치함으로써 흡인되는 부분이 넓어져서 흡인력을 강하게할 수 있다.
펌프로서는 100V-80W의 것을 사용하였다.
① d = 7.0 mm, Q = 10.0 리터/분; 30 g 구 ◎: 60 g 구 ◎
② d = 7.5 mm, Q = 10.5 리터/분; 30 g 구 ○: 60 g 구 △
③ d = 8.2 mm, Q = 11.5 리터/분; 30 g 구 ○: 60 g 구 X
④ d = 9.3 mm, Q = 12.5 리터/분; 30 g 구 ◎: 60 g 구 ○
⑤ d = 10.4 mm, Q = 13.5 리터/분; 30 g 구 ◎: 60 g 구 ◎
⑥ d = 11.5 mm, Q = 14.5 리터/분; 30 g 구 ◎: 60 g 구 ◎
⑦ d = 12.5 mm, Q = 15.0 리터/분; 30 g 구 ◎: 60 g 구 ○
⑧ d = 13.5 mm, Q = 15.0 리터/분; 30 g 구 ○: 60 g 구 X
여기서, d는 기액분출공(303)의 구경이고, Q는 분출유량이다. 기호 ◎, ○, △ 및 X는 흡인시험을 위한 중량이 30g인 고무볼구 및 60g인 고무볼구를 기액분출공(303)의 근방에 위치시킨 경우의 흡인력의 평가를 나타내고 있고, ◎ ~ X의 순으로 흡인력이 저하되는 것을 나타내고 있다. 이들의 결과로부터 분명한 바와 같이, 기액분출공(303)의 구경이 7 mmm 및 11 mm로 되는 범위 근방에서 흡인력이 높아지는 것을 알 수 있다. 그러나, 분출구경 d가 크게되면, 기포가 조대하게되는 경향이 있어, 필요로하는 유량 Q와 맞추어서 적절한 범위로 조정할 필요가 있다. 또한, 7 mm인 경우는 유량 Q를 크게할 수 없지만, 표면 등의 마사지에 필요한 흡인력은 확보될 수 있다. 또한 11 mm의 경우는 유량 Q를 크게할 수 있고, 더구나 중공부내에서 필요한 수류의 선회력을 유지시킬 수 있다.
이상과 같이 구성된 실시형태 24의 미세기포발생기(300)에 의하면, 실시형태 1에서 수득한 작용에 더하여, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 탱크부(304)를 설치함으로써, 탱크부(304)내에 저류시킨 물에 의해 탱크부 기체흡수공(305)의 부분에 수압을 부여하여, 탱크부 기체흡수공(305)의 흡인저항을 크게할 수 있어, 안정하고 미세기포를 분출시킬 수 있고 제어성이 우수하다.
(2) 탱크부 기체흡수공(305)의 직경을 크게하여도 기체가 대량으로 흡입되지 않고, 기액분출공(303)에서의 흡인력을 확보할 수 있어, 미세기포발생기(300)를 마사지기로서 사용하는 경우에 높은 마사지 효과와 세정효과를 얻을 수 있다.
(3) 탱크부 기체흡수공(305)의 직경을 크게 형성할 수 있기 때문에, 먼지나 물 때 등에 의한 동작불량이 얼어나기 어려워 유지성이 우수하다.
(4) 미세기포발생기(300)를 마사지기로서 사용하는 경우, 비산방지부(309)를 구비하고 있기 때문에, 유출부(308)로부터 유출된 액체가 전방으로 비산됨이 없어 사용성이 우수하다.
(실시형태 25)
실시형태 25의 미세기포발생기에 관하여, 이하 도면을 참조하여 설명한다.
도 35는 실시형태 25에서의 미세기포발생기의 요부 측면단면도이다.
도 35에 있어서, (331)은 실시형태 25에서의 미세기포발생기, (332)는 후부로부터 전단부를 향하여 수렴되는 형상의 중공부(332a)를 갖고 후벽에개구부(332b)를 갖는 용기본체, (332c)는 개구부(332b)의 에지부를 따라 설립된 수나사부, (333)은 수나사부(332c)에 암나사부(333a)가 합쳐져서 개구부(332b)를 회동자재로 덮도록 배치된 회동부재, (334)는 회동부재(333)에 개구된 탱크부 기체흡수공, (335)는 회동부재(333)의 후벽에 배치된 탱크부 기체흡수공(334)을 통하여 용기본체(332)의 중공부(332a)에 연통되는 탱크측중공부(335a)를 갖는 탱크부, (336)은 탱크부(335)의 상부측에 개구된 탱크공을 갖는 탱크부 기체도입관이다.
실시형태 25에서의 미세기포발생기(331)가 실시형태 24의 미세기포발생기(300)과 상이한 점은 회동부재(333)가 용기본체(332)의 개구부(332b)를 덮도록 배치되고, 탱크부(335)가 회동부재(333)에 배치된 점이다.
수나사부(332c)에 의해 용기본체(332)의 후벽부에 단부가 형성되지만, 수나사부(332c)의 길이를 용기본체(332)의 축길이의 1/10 이하 정도로 짧게함으로써, 용기본체(322)내의 선회수류를 방지함없이 기포발생상태를 양호하게 유지시킬 수 있다.
이상과 같이 구성된 실시형태 25에서의 미세기포발생기(331)에 관하여, 그 동작을 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
도 36은 실시형태 25에서의 탱크부 기체흡수공과 기체축과의 중첩을 설명하는 요부 배면단면도이다.
도 36에 있어서, (333b)는 회동부재(333)의 회동중심, Y는 용기본체(332)의 중공부(332a)내에 탱크부 기체흡수공(334)으로부터 기액분출공(303)과 표면(H)에 걸쳐 형성된 기체축이다. 탱크부 기체흡수공(334)은 회동중심(333b)으로부터 조금빗겨져서 천공배치된다. 이것에 의해, 용기본체(332)내에 형성되는 기체축(Y)과 탱크부 기체흡수공(334)를 축방향으로부터 볼 때의 중첩부분의 면적을, 회동부재(333)를 회동시켜 조정할 수 있다. 이러한 중첩부분을 조절함으로써, 탱크부 기체흡수공(334)의 흡인저항을 조절할 수 있고, 탱크부 기체흡수공(334)으로부터 흡입시키는 기체량과 그의 형태 등을 조절할 수 있다. 또한 기체흡수공과 기체축과의 중첩 조절 이외의 동작은 실시형태 24와 동일하기 때문에 그 설명을 생략한다.
실시형태 25의 미세기포발생기는 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, 실시형태 24에서 얻을 수 있는 작용 이외에, 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 회동부재(333)가 용기본체(332)의 후벽에 그 회동축을 용기본체(332)의 중심으로부터 편심시킨 위치에 덮어서 배치되고, 탱크부 기체흡수공(334)이 회동축에 대하여 편심위치에 형성되어 있기 때문에, 회동부재(333)를 회전 또는 회동시킴으로써 용기본체(332)내에 형성되는 기체축(Y)의 후벽상으로의 투영단면과 탱크부 기체흡수공(334)이 서로 중첩되는 부분의 면적을 조정할 수 있고, 탱크부 기체흡수공(334)으로부터의 흡인저항 등을 변화시켜서 탱크부 기체흡수공(334)으로부터 흡입시키는 기체량을 조절할 수 있다.
(2) 용기본체(332)의 중심부를 액체의 선회류로 감압시키고, 용기본체(332)의 후벽에 배치된 탱크부 기체흡수공(334)으로부터 기체를 흡인하여, 용기본체(332)내의 중심부에 기체축을 형성시킬 수 있다. 이 기체축(Y)의 형태는 회동부재를 소정 각도로 회동시킴으로써 조절할 수 있기 때문에, 조작성이 우수하다.
본 발명의 청구항 1에 기재된 미세기포발생기에 의하면, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 기액도입공으로부터 용기본체내에 기액혼합유체를 유입시키면, 접선방향으로부터 유입된 기액혼합유체는 용기본체의 내벽을 따라 선회하는 것에 의해 기액이 격렬하게 혼합되면서, 중공부의 회전대칭축 방향으로 설치된 기액분출공측으로 이동하여 간다. 이 때, 액체와 기체의 비중 차에 의해, 액체에는 원심력이 작용하고, 기체에는 구심력이 작용하며, 큰 기포가 중심축에 수렴되어 부압축(기체축)이 형성된다. 또한 부압축에 의해, 기액분출공 부근의 외부의 액체에는 미세기포발생기내에 진입하려고하는 힘이 작용한다. 한편, 미세기포발생기내의 기액혼합유체는 선회하면서 기액분출공에 가까워짐에 따라서 선회속도가 빨라지게 되는 것과 함께 압력이 높아지고, 기액분출공 부근에서 선회속도 및 압력은 최대로 되고, 부압액과 서로 미는 상태로 된다. 따라서, 부압축에 모인 기체는 부압액과 선회하고 있는 기액혼합유체에 의해 형성된 간극을 압축기체로 되어 통과하고, 기액혼합유체와 함께 다량의 미세기포로서 기액분출공으로부터 액체중으로 분출된다.
(2) 부압액과 부압축에 모인 기체와의 사이에 전단력이 작용하고, 부압축에 모인 기체는 인계되어 기액분출공으로부터 혼합유체와 함께 분출되기 때문에 다량의 미세기포를 발생시킬 수 있다.
(3) 기체와 액체가 미리 혼합된 기액혼합유체가 기액도입공으로 공급되기 때문에, 기체의 혼합비율을 조정할 수 있고, 더구나 그에 의해 미세기포의 발생율을 제어한 상태로 발생시킬 수 있다.
(4) 미세기포를 포함하는 수류를, 처리하는 액체와 충분하게 접촉시킬 수 있어, 용존산소량이나 반응효율 등을 높일 수 있다.
(5) 미세기포를 포함하는 액체를 소정 방향으로 토출시켜 수류의 토출상태를 제어하면서, 하천이나 댐, 정수설비 등에서 광범위에 걸쳐서 대량의 수처리를 효율적으로 실시할 수 있다.
(6) 미세기포발생기를 기액반응장치나 오수처리장치 등에 사용한 경우, 펌프의 온/오프시에 장치내의 잔압(부압)에 의해 유체가 용기본체내로 역류되어도 미세기포발생기에는 기체를 취입하기 위한 미세공이 없기 때문에, 반응물이나 오물에 의한 막힘발생이 없다.
(7) 미세기포발생기에는 기체를 취입하기 위한 미세공이 없기 때문에, 용기본체를 고압으로 하여도 역류를 일으키지 않아, 보다 미세하고 다량의 기포를 분출시킬 수 있다.
(8) 미세기포를 다량으로 발생시킬 수 있기 때문에, 기체와 액체의 접촉면적을 크게할 수 있고, 기액반응장치에서의 반응, 정화장치에서의 정화를 촉진시킬 수 있다. 또한 양식어장이나 양식장 또는 선어운반차의 수(해수)중의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.
청구항 2에 기재된 미세기포발생기에 의하면, 청구항 1의 효과 이외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 기액분출공이 중공부의 회전대칭축의 좌우 양측에 각각 설치되어 있기 때문에, 한 개의 미세기포발생기에서 처리될 수 있는 범위를 넓게하고, 수처리를 효율적으로 실시할 수 있어, 생산성과 편리성이 우수하다.
(2) 회전대칭축의 좌우 양측에 배치되는 각각의 기액분출공의 분출특성을 상이하게 함으로써 미세기포의 분출상태를 소정 상태로 제어할 수 있어, 수처리 등을 효율적으로 실시할 수 있다.
(3) 2개의 기액분출공을 갖고 있기 때문에, 미세기포발생기로부터 토출되는 기액혼합유체의 분출량을 단일공으로부터 토출된 양과 비교하여 배가시킬 수 있어, 대량의 수처리를 실시할 수 있다.
청구항 3에 기재된 미세기포발생기에 의하면, 청구항 1 또는 2의 효과 이외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 기액분출공의 내주벽에 분출측을 향하여 소정 각도로 입경이 확대되는 경사부를 갖고 있기 때문에, 미세기포나 미세기포로 되기 전의 기체를 포함하는 수류가 확산되는 범위를 소정 각도 내로 한정하여 수류내를 감압할 수 있고, 이 부분적인 감압에 의해 미세기포를 혼합유체중에 효과적으로 발생시킬 수 있다.
(2) 경사부에서 각도나 분출방향의 길이를, 공급하는 물이나 유체의 압력, 유량, 온도 등에 따라서 각각 조정함으로써 수류에 확산시키는 미세기포의 크기나 기포의 집합형태 등을 미묘하게 변화시킬 수 있다.
(3) 회전대칭축의 양측에 기액분출공을 배치한 경우에는 각각의 경사부에서 경사각도를 상이하게 함으로써, 미세기포발생기로부터 전체적으로 분출되는 수류에특정의 방향성을 부여할 수 있어, 화학반응조나 정화층 등에서 제어성이 우수하다.
청구항 4에 기재된 미세기포발생기에 의하면, 청구항 1 내지 3의 어느 한 항의 효과 이외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 기액도입공으로부터 용기본체내로 기액혼합유체를 유입시키면, 접선방향으로부터 유입된 기액혼합유체는 용기본체의 내벽을 따라 선회하고, 격렬하게 기액이 혼합되면서 기액분출공측으로 이동하여 간다. 이때, 액체와 기체의 비중 차에 의해 액체에는 원심력이 작용하고, 기체에는 구심력이 작용하여, 큰 기포가 중심축에 수렴되어 부압축이 형성된다. 이 부압축에 의해 상기 캡부를 미세기포발생기내로 흡입하려고하는 힘이 작용한다. 한편, 용기본체내의 혼합유체는 선회하면서 기액분출공에 가까워짐에 따라서 선회속도가 빨라지고, 기액분출공 부근에서 선회속도는 최대로 되며, 기액분출공과 대향한 캡부의 덮개부와 서로 미는 상태로된다. 따라서, 부압축에 모아진 기체는 캡부의 덮개부와 선회하면서 분출되는 기액혼합유체 사이를 압축, 전단되면서 통과하고, 기액혼합 유체와 함께 다량의 미세기포로서 기액분출공으로부터 액체중으로 분출된다.
(2) 미세기포를 다량으로 발생시킬 수 있기 때문에, 기체와 액체의 접촉면적을 크게하여 기액반응장치에서 반응이나 정화장치에서 정화를 촉진시킬 수 있다. 또한 양식어장이나 양식장 또는 선어운반차의 수(해수)중의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.
(3) 미세기포를 발생시킬 수 있고, 기포의 표면적을 극히 크게할 수 있으며, 오수나 반응액, 중화액에 공기나 반응 가스를 높은 흡수율이나 반응율로 공급할 수있다.
(4) 액체나 기체의 유입량과 선회속도를 조절하는 것 만으로 미세기포의 입경을 수 nm 내지 100 ㎛ 범위로 자유롭게 제어할 수 있다.
청구항 5에 기재된 미세기포발생기에 의하면, 청구항 4의 효과 이외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 캡지지부를 갖고 캡부가 고정되어 있기 때문에, 캡부가 기액혼합 유체의 선회방향에 대하여 작용하지 않고, 캡부의 덮개부와 분출되는 기체 사이에서 전단력을 유효하게 작용시킬 수 있어, 부압축에 모인 기체는 인계되어 분출되여 다량의 미세기포를 발생시킬 수 있다.
청구항 6에 기재한 미세기포발생기에 의하면, 청구항 5의 효과 이외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 캡 지지부 및/또는 캡부가 가요성 재료로 구성되기 때문에, 캡부는 캡 지지부의 요성(撓性) 등의 허용범위내에서 각각의 분출공에 대하여 착탈식으로 이동될 수 있다. 따라서, 캡부는 부압축에 의해 기액분출공측으로 흡인되고 기액분출공으로부터 분출하는 기체는 캡부의 기액분출공의 이면에 형성된 융기부 등에서 압축, 전단되기 때문에, 보다 미세한 기포를 다량으로 발생시킬 수 있다.
(2) 펌프의 토출압, 기액도입공과 기액분출공의 직경, 용기본체의 형상과 용적에 따라서 변화되는 기액혼합유체의 선회시의 유속과 유량에 대응하여 융기부의 기액분출공측의 면과 기액분출공과의 간극 크기가 변화되기 때문에, 범용성이 우수하다.
청구항 7에 기재된 미세기포발생기에 의하면, 청구항 4 내지 6의 어느 한 항에 기재된 효과 이외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 캡부의 이면측에 만곡하여 돌기된 형상의 융기부를 갖고 있기 때문에, 미세기포를 가진 기액혼합유체를 융기부 면을 따라 가이드하면서 흘릴 수 있다.
(2) 캡부나 캡 지지부의 재질을 가요성 재료로 구성한 경우, 융기부는 부압축에 의해 기액분출공 방향으로 흡인되어 유로가 좁아지기 때문에, 기액분출공으로부터 분출되는 유체중의 기체는 돌기부에서 압축 및 전단되고, 또한 용기본체와 외부액체가 캡부에서 분단되어 부압액의 영향을 최소한으로 억제함으로써 분출력이 강력하게 되어, 보다 미세한 기포를 다량으로 발생시킬 수 있다.
청구항 8에 기재된 미세기포발생기에 의하면, 청구항 4의 효과 이외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 캡부는 기액분출공과 케이스형 프레임 사이에서 이동자재로 배치되어 있다. 캡부는 부압에 의해 기액분출공 방향으로 흡인되며, 기액분출공으로부터 분출되는 기체는 캡부에 의해 압축, 전단되기 때문에 보다 미세한 기포를 다량으로 발생시킬 수 있다.
(2) 펌프의 토출압과 기액도입공이나 기액분출공의 직경, 용기본체의 형상과 체적에 따라서 변화되는 기액혼합유체의 선회시의 유속과 유량에 대응하여 캡부의 기액분출공측의 면과 기액분출공의 간극 크기를 변화시킬 수 있어 수류의 안정성과 제어성이 우수하다.
(3) 용기본체내에 부압축이 형성되어 있는 경우에는 캡부는 부압축의 흡인력과 분출하는 기액혼합 유체의 분출방향으로의 힘에 의해 소정 위치에서 유지되기 때문에, 케이스형 프레임이나 기액분출공에 접촉하는 일이 전혀 없어, 마모되기 어렵고, 내구성이 우수하다.
청구항 9에 기재된 미세기포발생기에 의하면, 청구항 1 내지 8중 어느 하나에 기재된 효과 이외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 탱크부를 구비하고 있기 때문에, 탱크부 기체흡수공 및 탱크부 기체도입관을 통하여 흡인되는 공기의 흡인저항을 크게할 수 있기 때문에, 탱크부 기체흡수공의 직경을 크게하여도 기체가 대량으로 흡입되지 않아, 안정한 상태로 기체를 흡인할 수 있다.
(2) 용량이 큰 탱크부를 설치함으로써 외부의 압력 변동이 완화되기 때문에, 수류내에 발생시키는 미세기포의 크기나 형태, 발생량 등의 제어를 용이하게 할 수 있고, 조작성이 우수하다.
(3) 탱크부 기체흡수공의 직경을 크게 할수 있기 때문에, 먼지나 물때 등의 막힘에 의한 동작불량 등이 일어나기 어려워 유지성(maintenance)이 우수하다.
청구항 10에 기재한 미세기포발생기에 의하면, 청구항 1 내지 8의 어느 한 항의 효과 이외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 중공부내에 이차액체를 분출하는 내부노즐을 구비하고 있기 때문에, 액체도입관으로부터 공급되는 기액혼합 유체와 이 이차액체를 중공부내에서 효과적으로 접촉시켜서 보다 미세한 기포를 발생시킬 수 있고, 수처리나 화학반응 등에서 생산성을 향상시킬 수 있다.
(2) 이차액체도입관으로부터 내부중공부내로 접선방향으로부터 연속적으로 유입된 기액혼합유체나 액체는 선회하면서 내부노즐부측으로 이동하여간다. 이때, 액체에는 원심력이 작용하고, 선회류의 중심은 부압으로 되어 액체중의 기체가 중심으로 모인 부압축이 형성된다. 한편, 기액도입공으로부터 중공부내로 유입된 액체는 선회하면서 기액분출공측으로 이동하여 간다. 이렇게하여 중공부내에서 이차액체도입관과 기액도입공을 통하여 공급된 유체가 합류되며, 다량으로 미세한 기포를 생기게할 수 있다.
(3) 분출되는 기액혼합 유체의 선회방향을 중공부내의 액체의 선회방향과 역으로 한 경우는 부압축에 수렴된 기체는 순간적으로 미세기포로 되고, 중공부내의 액체와 혼합되어 기액분출공으로부터 분출되기 때문에, 기액분출공이 공기중으로 배치되어 있어도 미세기포를 다량 함유한 액체를 분출할 수 있다.
(4) 중공부에는 기체를 취입하기 위한 기공 등이 없기 때문에, 미세기포발생기를 화학반응조나 화학석유 프런트에서 가스 세정조, 오수처리조에 사용되는 경우는 펌프의 온/오프 시 등에 장치내에 잔압이 남아 있어, 유체가 역류하여도 반응물이나 오물에 의한 막힘을 유발하지 않는다.
(5) 미세기포로 될 수 있기 때문에, 기포의 표면적이 극히 크고, 오수나 반응액, 중화액에 공기나 반응 가스를 높은 흡수율이나 반응율로 공급할 수 있다.
청구항 11에 기재된 미세기포발생기에 의하면, 청구항 1의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 각 선회류 발생부에 각종 상이한 액체 또는 기체를 유입시키는 것에 의해 보다 많은 종류의 액체나 기체를 혼합할 수 있다.
(2) 혼합연료를 일회의 처리로 고산소율로 제조할 수 있어, 보일러 등의 연소효율을 높일 수 있다.
(3) 화학공장 등의 공장의 종류가 상이한 폐가스나 반응 가스를, 동시에 중화액이나 세정액, 반응액에 공급할 수 있다.
(4) 양식장 등에서 오존 가스를 공급하고, 이어서 공기를 공급하여 고살균과 고산소 함유화를 동시에 달성할 수 있다.
청구항 12에 기재한 미세기포발생기에 의하면, 청구항 10 또는 11의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 내부노즐부로부터 중공부내로, 기액혼합 유체가 선회하면서 진입되기 때문에, 기액혼합 유체와 액체가 효율좋게 혼합될 수 있다.
(2) 기액혼합 유체의 선회력에, 내부노즐부로부터의 액체의 선회력이 가해져서 보다 강한 선회류가 생기기 때문에, 세기가 좋고, 보다 광범위하게 다량의 미세기포를 분출시키고 확산시킬 수 있다.
(3) 이차액체도입공이나 직렬상으로 접속된 내부노즐부의 액체도입공이 기액도입공과 반대방향의 접선방향으로 개구되어 있는 경우에 의하면, (4) 중공부내나 각 내부노즐부에서의 액체의 선회속도를 조정하는 것으로, 기액분출공으로부터 미세기포를 다량으로 분출시킬 수 있다.
청구항 13에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치에 의하면, 이 구성에 의해, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 미세기포발생기에는 기체를 취입하기 위한 미세공 등이 없기 때문에, 펌프의 온/오프시 등에 장치내에 잔압이 남아있어 유체가 역류되어도 유체나 고형물에 의해 막힘을 유발하지 않는다.
(2) 펌프내에 흡입된 기액혼합유체는 펌프의 임펠러에 의해 액체와 함께 교반되며, 기포가 확산되면서 펌프의 토출구로부터 기액토출관으로 토출된다.
(3) 기액토출관으로부터 미세기포발생기에 공급되는 기액혼합유체는 중공부내에서 또한 교반되어 미세한 기포로 되기 때문에, 종래의 기술에 비하여 입경이 미세한 기포를 발생시킬 수 있다.
청구항 14에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치에 의하면, 청구항 13의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 기체는 흡입관부 기체흡수공으로부터 기액흡입관에 흡입되며, 미세기포발생기에는 기체를 취입하기 위한 미세공 등이 없기 때문에, 펌프의 온/오프시 등에 장치내에 잔압이 남아 있어 유체가 역류되어도 막힘을 유발하지 않는다.
(2) 펌프를 구동시키면 기액흡입관에 수류가 발생하고, 이 이젝터 효과에 의해 기액흡입관부 기체흡수공으로부터 기액흡입관내로 기체가 액체의 수반류로서 흡인된다. 이렇게하여 기체를 포함하는 기액혼합유체가 펌프의 흡입구로부터 펌프내에 흡입된다. 펌프내에 흡입된 기액혼합유체는 펌프의 임펠러에 의해 기포가 확산되면서 펌프의 토출구로부터 기액토출관내로 토출된다.
(3) 흡입관부 기체흡수공으로부터 공급되는 기체의 유량을 제어할 수 있기 때문에, 미세기포의 양이나 크기 등을 적합하게 조정할 수 있다.
청구항 15에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치에 의하면, 청구항 14의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 기체도입관을 소망하는 용기 등에 연통시킴으로써, 소망하는 기체를 기액흡입관내로 유입시킬 수 있다.
청구항 16에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치에 의하면, 청구항 15의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 기체유량조절밸브를 조절하는 것에 의해, 액체에 혼입되는 기체량을 조절할 수 있기 때문에, 발생하는 미세기포의 크기를 조절할 수 있다.
청구항 17에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치에 의하면, 청구항 15 또는 16의 효과 이외에, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 에어펌프에 의해 강제적으로 기체를 공급할 수 있기 때문에, 액체에 혼합되는 기체량을 증가시킬 수 있다.
청구항 18에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치에 의하면, 청구항 13 내지 17중 어느 한 항에 기재된 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 액중펌프는 액체중에 배치되기 때문에, 육상에 펌프를 배치하기 위한 장소를 필요로하지 않아 사용성이 우수하다.
(2) 액중펌프의 흡입구로부터 직접 유체를 흡입하고, 기액흡입관을 필요로 하지 않기 때문에, 부품 개수가 적어져서 생산성이 우수하다.
(3) 흡입구가 액체중에 개구되어 있기 때문에 액중펌프의 온/오프시에 잔압이 걸리지 않고, 기체도입관으로 유체가 역류되지 않아 막힘을 유발하지 않는다.
청구항 19에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치에 의하면, 청구항 18의 효과에 더하여 이하와 같은 작용을 얻을 수 있다.
(1) 톱니바퀴상으로 형성된 임펠러를 흡입실에서 회전시키는 것에 의해, 임펠러의 회전축에 대향하여 개구된 흡입구로부터 주위의 액체를 흡인하여 흡입실내로 취입하는 것과 함께, 흡입실의 주벽의 접선방향으로 접속된 기액토출관으로부터 기액혼합유체를 토출시킬 수 있다.
(2) 임펠러를 구동시키는 모터를 구비한 모터실과 임펠러를 구비한 흡입실이 일체로 형성되어 있기 때문에, 전체를 콤팩트화하여 휴대성이 우수하고 또 정수장이나 침전조 등에 용이하게 적용할 수 있다.
청구항 20에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치에 의하면, 청구항 19의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 분지관이 액중펌프의 흡입구 부근에 배치되어 있기 때문에, 분지관내에 부압이 발생하고, 기체도입관으로부터 부압관내로 기체가 흡입되어 액체중으로 혼입시킬 수 있다.
(2) 부압관의 내경이 분지관의 내경보다 크기 때문에, 유체가 분지관으로부터 부압관으로 유입될 때 부압관내에 부압이 발생하여, 기체도입관으로부터 부압관내로 기체가 흡입되어 액체중으로 혼입된다.
(3) 분지관이 액중펌프의 흡입구 부근에서 개구되어 있기 때문에, 액중펌프의 온/오프시에 잔압이 걸리지 않고, 기체도입관에 유체가 역류되지 않아 막힘을유발하지 않는다.
청구항 21에 기재된 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치에 의하면, 청구항 17 내지 20중 어느 한 항의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 에어펌프용 모터 등의 구동부를 별도로 필요로하지 않기 때문에, 생산성이 우수함과 함께 장치 전체를 소형화할 수 있다.
청구항 22에 기재한 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치에 의하면, 청구항 13 내지 21의 어느 한 항의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 복수의 미세기포발생기를 사용하여 각각의 기액분출공으로부터 다량의 미세기포를 소정방향으로 토출시킬 수 있기 때문에, 미세기포를 보다 광범위하게 분출시킬 수 있다.
(2) 각각의 기액분출공의 경사부의 각도를 조정하는 것에 의해, 전체 수류의 토출상태를 제어하여 효과적으로 광범위한 수처리를 실시할 수 있다.

Claims (23)

  1. 거의 회전대칭으로 형성된 중공부를 갖는 용기본체,
    상기 용기본체의 주벽부에 접선방향으로 개구된 기액도입공, 및
    상기 중공부의 회전대칭축 방향으로 개구되어 배치된 기액분출공을 구비한 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기액분출공이 상기 회전대칭축의 좌우 양측에 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기액분출공이 분출방향으로 직경이 확대된 경사부를 갖고, 그 경사각도가 소정범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기액분출공의 전방에 간격을 두고 배치된 덮개부, 및 상기 덮개부에 연장된 연장부를 상기 용기본체의 외주벽에 고정시킨 고정캡부를 구비한 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  5. 일단측이 상기 용기본체의 외주벽에 배치되고 타단측에서 상기 고정 캡부를 지지하는 캡지지부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 캡지지부 및/또는 상기 고정 캡부가 합성수지나 고무등의 가요성 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  7. 제4항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 캡부가, 상기 기액분출공과의 대향면으로 융기되어 형성된 융기부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  8. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기본체의 외주벽에 배치된 케이스형 프레임, 상기 케이스형 프레임과 상기 기액분출공의 사이로 이동자재로 끼워져 유지된 구형상 또는 계란형상 등으로 형성된 캡부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  9. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기본체의 후벽에 배치된 탱크부, 상기 탱크부와 상기 용기본체 사이의 후부에 관통되어 형성된 탱크부 기체흡수공 및 상기 탱크부에 배치된 탱크부 기체도입관을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  10. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기액분출공의 방향을 향하여 설치되어 상기 중공부내에 배치된 내부노즐부, 상기 내부노즐부의 후부측에 접속된내부중공부 및 상기 내부중공부의 접선방향으로 개구되어 설치된 이차액체도입관을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 내부노즐부, 상기 내부중공부 및 상기 이차액체도입관을 갖는 선회류발생부가, 상기 중공부에 겹쳐질 수 있는 상자상으로 다단으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 이차액체도입관이 상기 내부노즐부의 후부측의 상기 기액도입공과 동일한 방향 또는 반대방향의 접선방향으로 개구되어 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  13. 제10항 내지 제12항중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부중공부의 후벽 또는 최후미에 배치된 상기 선회류발생부의 내부중공부의 후벽에 내부노즐부 기체흡수공이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기.
  14. 제1항 내지 제13항중 어느 한 항에 기재된 미세기포발생기,
    상기 미세기포발생기에 기액혼합액을 공급하는 펌프,
    하류측이 상기 펌프의 흡입구에 접속된 기액흡입관, 및
    상류측이 상기 펌프의 토출구에 접속되고 하류측이 상기 미세기포발생기의 상기 기액도입공에 접속된 기액토출관, 을 갖는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 기액흡입관의 소정부에 천공되어 배치된 흡입관부 기체흡수공을 갖는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치.
  16. 제15항에 있어서, 일단이 상기 흡입관부 기체흡수공에 접속되고 타단이 공기중에서 개구되거나 또는 반응가스 용기와 연통된 기체도입관을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기체도입관의 소정부에 배치되고 상기 기체도입관의 개구면적을 조절하는 기체유량조절밸브를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 기체도입관의 소정부에 배치된 에어펌프를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치.
  19. 제14항 내지 18항중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프가 액체중에 전체를 침지시켜 사용될 수 있는 액중펌프인 것을 특징으로 하는 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 액중펌프가,
    톱니바퀴상으로 형성된 임펠러,
    상기 임펠러를 내장하는 흡입실,
    상기 흡입실의 주벽의 접선방향으로 접속되는 상기 기액토출관,
    상기 임펠러의 회전축부에 대향하여 개구되어 주위의 액체를 흡인하는 흡입구,
    상기 흡입구의 근방에 그의 일단 개구부가 배치되는 기체도입관, 및
    상기 임펠러를 회전시키는 모터가 내장된 모터실, 을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 액중펌프가,
    상기 흡입구에 단부가 개구되어 배치되고 상기 기체도입관이 접속되는 부압부, 및
    일단측이 상기 기액토출관의 소정부에 접속되고 타단측이 상기 부압부에 접속되는 분지관, 을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치.
  22. 제18항 내지 제21항중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어펌프의 임펠러가 상기 펌프 또는 상기 액중펌프의 회전축에 연동하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치.
  23. 제14항 내지 제22항중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세기포발생기가 복수개 설치되고, 상기 기액토출관이 각각 상기 미세기포발생기의 상기 기액도입공에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 미세기포발생기를 구비한 미세기포발생장치.
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