KR20090048317A

KR20090048317A - 미세기포 발생장치

Info

Publication number: KR20090048317A
Application number: KR1020080102886A
Authority: KR
Inventors: 인츈 카오
Original assignee: 산소덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2009-05-13
Also published as: KR101024575B1; JP2009112980A; JP4498405B2

Abstract

미세기포 발생장치 전체에 자체 흡입기능을 갖게 해, 펌프의 효율을 높이고, 게다가 기체를 액체에 혼합하는 효과를 높이고, 한층 더 장치의 소형화를 꾀할 수가 있는 미세기포 발생 장치를 제공한다.

액조(13)로부터 흡입관(7)으로 유체를 흡입하는 펌프(1)의 토출측에, 기체를 액체에 혼합시키는 가압탱크(3)를 설치하고 있는 미세기포 발생장치에 있어서, 펌프(1)가 자체 비흡입식으로 하고, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로인 가압탱크(3) 출구(5)에서 가압탱크(3) 출구관(12)과 미세기포 발생노즐(6)을 흡입관(7) 또는 펌프(1)의 날개의 방안(22)와 연통하는 연통로(9)를 설치하고, 가압탱크(3)내 액체가 날개의 방안(22)로 돌아오는 것을 가능하게 하여, 장치 전체에 자체 흡입기능을 갖게 하는 구조를 가지는 미세기포 발생장치이다.

기포, 미세기포, 기포 발생장치, 흡입식

Description

미세기포 발생장치{MICROBUBLE GENERATING APPARATUS}

본 발명은 액조중의 액체를 빨아 들여, 펌프에서 가압하고, 펌프의 토출구측에 설치된 가압탱크에서 액체에 기체를 용해시킨 후, 미세기포 발생노즐로서 미세기포를 발생시키는 미세기포 발생장치에 관한 것이다.

종래 유니트로 되는 미세기포 발생장치는, 도 1에 나타내듯이, 액조(13)내의 액면보다 높은 곳에 설치될 가능성이 큰 것도 있다. 그래서 미세기포 발생장치 본체(4)에 배설하고 있는 펌프(1)로서 자체 흡입할 수 있는 펌프 즉 자체 흡입식 펌프를 채용하는 것으로, 미세기포 발생장치에 자체 흡입기능을 갖게 하고 있다. 이 미세기포 발생장치는, 일반적으로 흡입관(7), 기체도입통로(8), 펌프(1), 가압탱크(3), 가압탱크(3) 의 출구관(12), 미세기포 발생노즐(6) 등의 주된 부품으로부터 구성되어 있다. 예를 들면, 액조(13)의 액체는 흡입관(7)에 의해 기체도입통로(8)에서 기체를 흡입하면서 펌프(1)에 빨려 들어가 가압되어 펌프(1)의 토출구측 배관(2)에 배설된 가압탱크(3)에 송급된다. 이 결과, 가압탱크(3)내가 송급된 기액혼합체로 가압되어 기체도입통로(8)에서 빨려 들어간 기체가 액체에 혼합하는 것이 촉진되고 있다.

상기 장치에 있어서, 기체를 액체에 혼합하는 장치로서는, 펌프(1)의 토출구측 배관(2)에 가압탱크(3)를 설치하고, 예를 들면, 헨리(Henry) 법칙에 따라, 기체와 액체가 공존하고 있는 가압탱크 내의 압력을 고압으로 하는 장치나, 도 2의 (a)나 (b)에 나타내듯이, 가압탱크(3)에서 펌프(1)로 가압된 액체와 기체를 노즐에서 분출해 교반하는 장치나, 액체에 선회류를 만들어 기체가 선회류에 의해 분열되어 혼합되는 장치 등이 있다. 여기서, 펌프(1)에서 가압된 액체와 기체를 노즐로부터 가압탱크(3) 내에 분사해 교반하는 장치에서는, 노즐의 분사구를 가압탱크(3)내 액면보다 상부에 즉 가압탱크(3)내 기체중에 배치하는 것이 중요하다. 그리고, 펌프(1)의 운전으로 가압된 가압탱크(3)내에는, 액면하에 있어서, 큰 기포가 나오지 않는 위치에, 가압탱크(3) 출구(5)를 설치하고, 그 출구(5)로부터 액체에 기체를 혼합한 기액혼합액체가 미세기포 발생노즐(6)에 흐르게 되면, 액조(13)의 액체에 미세기포를 발생할 수 있다.

그러나 자체 흡입식 펌프는 예를 들면 도 4에 나타내는 원심 펌프의 경우, 펌프(1)의 케이싱이라고 불리는 날개의 방(20)과 기액분리실(24)을 모두 구비하고, 날개의 방(20)은 날개(21)를 덮고 있다. 펌프 기동전에 일정 양의 액체를 날개의 방안(22) 및 기액분리실(24) 내에 넣고, 펌프가 기동하면, 흡입관(7) 내의 기체가 펌프(1)의 날개(21)에 빨려 들어가서 날개(21)의 회전에 의해 액체와 섞여지면서 날개의 방(20)의 토출구(25)에서 기액분리실(24)에 토출된다. 기액분리실(24)에서 기체와 액체가 분리되어 기체가 펌프 토출구(2a)측에 보내지고, 액체의 일부가 다시 펌프(1) 흡입구(7) 또는 기액분리실(24)과 펌프(1) 날개의 방(20)과의 연통 로(26)로부터 날개의 방안(22)로 돌아온다.

한편, 자체 비흡입식 펌프는 도 3에 나타내듯이, 기액분리실이 없고 회전하는 펌프(1)의 날개(21)가 날개의 방안(22)에 배치되어, 날개의 방(20)에 흡입구와 토출구를 구비하고 있다. 이 흡입구와 토출구는 펌프 흡입구(7a)와 토출구(2a)이기도 하다. 이 자체 비흡입식 펌프는 날개(21)의 회전으로 액체가 흡입구(7a)로부터 빨려 들어가 날개의 방안(22)에서 가압된 후, 토출구(2a)에서 토출되고, 토출구(2a)에서 토출된 액체가 다시 날개(21)의 흡입구(7a) 또는 날개의 방안(22)으로 돌아오지 않고, 기액분리를 하지 않는 펌프이다.

이상 설명한 바와 같이, 자체 흡입식 펌프는 기액분리기능을 구비하여 자체 흡입시에도 자체 흡입 완료시에도 기체와 액체는 분리되는 기능을 운전시에 항상 가지고 있다. 따라서, 미세기포 발생장치에 자체 흡입식 펌프를 채용하면, 펌프(1)의 토출구측 배관(2)에 설치하고 있는 가압탱크(3)에 대해 기체가 액체에 혼합되는 기능과 모순된다. 그 때문에, 자체 흡입식 펌프의 채용은 미세기포 발생장치의 미세기포 발생기능에 악영향을 주게 된다. 게다가, 펌프와 탱크의 대형화가 필요하게 되어, 미세기포 발생장치가 대형으로 된다. 원래, 펌프 날개(21)의 회전에 의해, 날개 출구(23)에서 토출된 액체는 기체와 액체가 섞인 상태가 되고, 또 고압으로 됨에 의한 기체의 액체로의 혼합 촉진효과도 있는 것으로, 그 후방유로에 있어서의 기체와 액체와의 분리, 즉 자체 흡입식 펌프의 경우 기액분리실은 바람직하지 않다.

따라서, 미세기포 발생장치에서 자체 비흡입식 펌프를 채용해야 하고, 그에 의해, 자체 흡입식 펌프와 비교해 자체 비흡입식 펌프의 고효율 운전이나 기액분리실을 없게 한 장치의 소형화 등이 꾀해진다.

한편, 종래 장치로서 용해탱크 내에서 잉여 기체를 확실히 액체로부터 분리해 액체 저장조에 미세기포를 발생시키는 장치로서 액체탱크의 유입로를 구성하는 유입포트의 출구를 토출포트로 향하는 방향과 다른 방향으로 해서 미세기포를 발생시키는 장치가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

게다가 감속부재 등을 설치하지 않고, 용해탱크로부터 압송되는 유체의 유동속도를 감속시킬 수가 있어 확실히 액체 저장조 내에 미세기포를 발생시키는 기체발생장치로서, 액체 저장조 내의 분출구 출구의 개구면적을, 그 입구의 개구면적보다 크게 형성하고, 액체의 유동속도를 감속시켜 액체 저장조 내에 미세기포를 발생시키는 기체발생장치가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

더욱이 바닦있는 원통형 스페이스를 가지는 용기 본체와, 같은 스페이스의 내벽원주면 일부에 그 접속방향으로 개방된 가압액체도입구와, 상기 원통형 스페이스의 저부와, 상기 원통형 스페이스의 선부에 개설된 선회기액혼합체 출구로 구성된 장치로서 미세기포를 공업적 규모로 생성하는 장치가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조).

특허문헌 1: 일본국 특개평 06-165807호 공보

특허문헌 2: 일본국 특개 2006-116518호 공보

특허문헌 3: WO 00/69550호 재공표공보

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 자체 흡입식 펌프를 채용한 펌프의 토출측에 배설되어 있는 가압탱크를 구비한 미세기포 발생장치로 바꾸어, 펌프에 자체 비흡입식 펌프를 채용하기 위해서, 가압탱크 또는 가압탱크의 후경로를 활용함에 의해 미세기포 발생장치 전체에 자체 흡입기능을 갖게 함에 의해, 자체 흡입식 펌프에 비해 자체 비흡입식 펌프의 효율을 높이고, 게다가 자체 흡입식 펌프 자체가 가지는 기액분리실을, 이 자체 비흡입식 펌프 자체는 가지지 않기 때문에, 기체를 액체에 혼합하는 효과를 높일 수가 있고, 더욱이 장치의 소형을 꾀할 수가 있는 미세기포 발생장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수단은, 도 5에 나타내듯이, 청구항 1의 발명에서는, 액조(13)로부터 흡입관(7)으로서 유체를 흡입하는 펌프(1) 토출측에, 기체를 액체에 혼합시키는 가압탱크(3)를 설치하고 있는 미세기포 발생장치에 있어서, 펌프(1)를 자체 비흡입식으로 하고, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로인 가압탱크(3)의 출구(5)에서 가압탱크 출구관(12)과 미세기포 발생노즐(6)을 흡입관(7) 또는 펌프(1)의 날개의 방안(22)과 연통하는 연통로(9)를 설치하고, 가압탱크(3)내의 액체가 날개의 방안(22)으로 돌아오는 것을 가능하게 하여, 장치 전체에 자체 흡입기능을 갖게 하는 구조를 가지는 미세기포 발생장치이다.

본 발명의 수단은 가장 효과적 대상으로서, 펌프(1) 날개(21)의 회전에 의해 날개 출구(23)에서 토출된 유체는 기체와 액체가 섞인 상태로 되고, 또, 고압으로 됨에 의한 기체의 액체로의 혼합 촉진효과도 있는 것을 활용해서, 기체도입통로(8)를 펌프(1)의 흡입관(7)측에 설치하는 것이 중요하다.

그래서, 청구항 2의 발명에서는 기체도입통로(8)를 펌프(1)의 흡입관(7)측에 설치하고, 장치 자체 흡입시에 예를 들면 전자밸브 등의 밸브(8c)로 제어하는 방법으로 기체도입통로(8)를 닫아 기체를 도입하지 않는 구조를 가지는 청구항 1 수단의 미세기포 발생장치이다.

또, 펌프의 토출측에 설치되어 있는 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3) 후경로의 내압은 펌프(1)에서 가압되고 있는 것이기 때문에, 펌프(1)의 토출구(2a)측보다 흡입구(7a)측의 압력이 비교적으로 낮으므로, 예를 들면 가압탱크(3) 또는 가압탱크의 후경로와 흡입관(7)을 연통하는 연통로(9)를 가지고 있으면, 가압탱크(3) 내의 액체가 펌프(1)의 흡입구(7a)측에 돌아오기 쉬운 상태로 된다. 그러나 그 만큼의 손실도 발생하고 있어, 액체를 빨아 올려 자체 흡입 완료한 후, 또는, 설치장소 등에 의해 자체 흡입할 필요성이 없는 경우, 자체 흡입기능을 없게 한 장치 운전을 꾀해야 하는 것이다.

그래서, 청구항 3의 발명에서는 장치에 자체 흡입의 필요성이 없는 경우, 예를 들면 자체 흡입 완료후, 기체도입통로(8)를 열어, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로를 흡입관(7) 또는 펌프(1)의 날개의 방안(22)과 연통하는 연통로(9)를, 예를 들면 도 6에 나타내듯이, (a)의 압력차를 채용하는 밸브나 (b)의 전자밸브 등의 밸브(9c)로 닫아, 가압탱크(3)내의 액체가 날개의 방안(22)으로 돌아 올 수 없는 구조를 설치한 청구항 1 또는 청구항 2 수단의 미세기포 발생장치이다.

게다가 액체의 자중을 살려, 자체 흡입시간을 단축하기 위해, 청구항 4의 발명에서는 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로와 흡입관(7) 또는 펌프의 날개의 방안(22)를 연통하는 연통로(9)를 설치하고, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로측 연통구(9a)를 흡입관(7) 또는 날개의 방(20)측의 연통구(9b)보다 높은 위치에 배치하고 있는 청구항 1∼3중 어느 1항 수단의 미세기포 발생장치이다.

또, 미세기포 발생장치의 자체 흡입높이를 높이기 위해, 도 7에 나타내듯이, 청구항 5의 발명에서는 가압탱크(3)를 흡입관(7) 또는 펌프(1)의 날개의 방안(22)에 연통하는 연통로(9)를 설치하고, 연통로(9)의 가압탱크(3)측 연통구(9a)를 가압탱크(3)의 출구(5)보다 낮은 위치에 배치하고 있는 청구항 1∼4중 어느 1항 수단의 미세기포 발생장치이다.

또, 펌프 운전시에 흡입관(7)의 내압이 흡입관(7)의 외압보다 낮게 설계되어 있지만, 펌프정지시 등에 따르지 않는 경우가 있다. 그래서, 특히 기체도입통로(8)에 예를 들면 전자밸브인 밸브(8c)를 설치하지 않은 경우, 도 8에 나타내듯이, 기체도입통로(8)로부터 흡입관(7)내 유체를 누출시키지 않는 역지밸브(8d)를 설치해야 하는 것이다. 또, 미세기포 발생장치의 자체 흡입시에 기체도입통로(8)를 닫아 기체를 도입하지 않게 해야 한다. 그러한 해결방법으로서, 청구항 2의 장치에 있듯이, 예를 들면 전자밸브 등의 밸브(8c)가 필요하다. 또, 부품수가 증가하지만, 다른 방법으로서 장치 자체 흡입시에 기체도입통로(8)의 내압을 높이는 수단도 있다.

그래서, 도 9에 나타내듯이, 청구항 6의 발명에서는 기체도입통로(8)를 흡입관(7)에 설치하고, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로를 펌프(1)의 흡입관(7)에 연통하는 연통로(9)를 설치하고, 흡입관(7)측의 연통구(9b)를 기체도입통로(8)의 흡입측 입구(8b)의 전경로에 배치하고 있는 청구항 1∼5중 어느 1항 수단의 미세기포 발생장치이다. 이 경우에, 기체도입통로(8)의 흡입관측 입구(8b) 전경로란, 도 9의 (a)에 나타내듯이, 기체도입통로(8)의 흡입관측 입구(8b)와 기체입구(8a) 사이의 부분을 가리키고, 또, 도 9의 (b)에 나타내듯이, 기체도입통로(8)의 흡입관측 입구(8b) 위치보다 앞의 흡입관(7) 부분도 가리킨다.

본 발명의 작용에 대해 설명하면, 종래 도 1에 나타내듯이, 펌프(1)와 가압탱크(3)로 되는 미세기포 발생장치 본체(4)는, 액조(13)내 액면보다 높은 곳에 설치될 가능성이 큰 것도 있다. 이 경우, 유니트인 미세기포 발생장치로서 자체 흡입식 펌프를 채용해 장치 자체에 자체 흡입기능을 갖게 하고 있다. 그러나 자체 흡입식 펌프는 도 4에 나타내듯이, 날개의 방(20)과 기액분리실(24)을 함께 구비하고 있어, 펌프 운전시에 기액분리를 행하고 있다. 따라서, 펌프의 토출구(2a)측에 가압탱크(3)를 배설하면, 이 가압탱크(3)는 액체에 기체를 혼합시키는 미세기포의 발생원리를 가지므로, 자체 흡입식 펌프는 이 원리에 반하는 것으로 된다. 그래서, 자체 비흡입식 펌프를 사용하는 것으로 하여, 이 사용에 의해 장치를 상당한 소형화할 수 있어 한층 더 펌프의 고효율화도 꾀할 수 있다.

한편, 자체 비흡입식 펌프는 케이싱이기도 한 날개의 방(20)의 토출구(2a)에서 나오는 액체가 다시 날개의 방내(22)로 돌아오는 연통로를 설치하지 않았다. 그래서, 특히 자체 흡입이 필요한 경우에 있어서, 자체 비흡입식 펌프가 가압되어 펌프의 토출구(2a)에서 나오는 액체를 펌프의 흡입구(7a)측 즉 날개의 방내(22)에 돌아오는 것으로 하고, 펌프의 토출구(2a)에 일정한 액체를 모으는 공간을 구비해두면, 자체 흡입 높이, 자체 흡입 시간 등의 높은 자체 흡입성능을 기대할 수 없지만, 자체 비흡입식 펌프에 자체 흡입성능도 더할 수가 있을 것이다. 그에 대해, 펌프의 토출구(2a)측에 가압탱크(3)를 설치하는 미세기포 발생장치는 도 2에 나타내듯이, 가압탱크(3)가 내부에서 기체를 액체로 혼합시키는 기능을 가지며, 미세기포 발새시에 가압탱크(3) 내에서 많은 기체와 액체를 공존시키고 있다. 게다가, 미세기포 발생장치는 기체를 액체에 혼합하기 위해서, 예를 들면, 헨리(Henry)의 법칙에 따라 가압탱크(3)내 기체압력을 고압으로 하는 수단, 가압탱크(3)에 펌프(1)로 가압된 액체와 기체를 노즐로 교반 또는 혼합하는 수단이나 액체에 선회를 주어 선회류에 의해 기체를 분열하는 수단 등을 가진다. 어느 수단에 대해서도, 헨리의 법칙이 기본이며, 많은 기체를 액체에 혼합할 필요성에 의해, 기체와 액체와의 접촉 면적을 크게 하지 않으면 안되어, 자체 비흡입식 펌프(1)의 날개의 방(20) 내부 체적과 비교해 큰 가압탱크(3)가 필요하게 된다.

미세기포장치에 자체 흡입식 펌프를 채용하는 대신에, 자체 비흡입식 펌프(1)를 채용해, 가압탱크(3)내 또는 가압탱크(3)의 후경로를 펌프(1)의 흡입관(7)과 연통하면, 펌프(1)의 토출구(2a)측에 배치한 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로인 가압탱크(3)의 출구관(12)과 액조(13)내 미세기포 발생노즐(6) 내압이 자체 비흡입식 펌프(1)의 가압에 의해, 펌프(1)의 흡입구(7a)측과 비교해 고압으로 된다. 따라서, 펌프(1)로 가압되어 토출된 액체가 다시 날개의 방내(22)로 돌아올 수가 있다. 또, 날개(21)를 세미오픈 임펠라나 오픈 임펠라 각각의 원심식이나 웨스코 펌프 임펠라의 과류식으로 한 경우, 날개의 방내(22)와 연통하도록 해도, 펌프(1)로 가압되어 토출된 액체가 다시 날개의 방내(22)로 돌아올 수가 있다. 그에 따라, 펌프(1)의 흡입관(7) 내부의 기체를 액체와 함께 서서히 가압탱크(3)로 배출시킬 수가 있다. 또, 도 1에 나타내는 바와 같이, 미세기포 발생장치의 설치 장소 등에서 장치의 자체 흡입높이는 2미터 이하가 남게 되고, 자체 흡입높이인 액조(13)내 액면으로부터 펌프(1)의 흡입구(7a)까지의 펌프(1) 흡입관(7)의 내부 체적보다 가압탱크(3)의 내부 체적을 크게 하면, 가압탱크(3)는 펌프(1)의 흡입관(7) 내 기체를 포용하는 체적을 가지고 있다. 그에 의해, 펌프(1)를 기동전에 미리 일정한 액체를 가압탱크(3)에 모으게 하면, 미세기포 발생장치에 자체 흡입높이, 자체 흡입시간 등이 높은 자체 흡입성능을 기대할 수 없기는 하지만, 장치로서의 자체 흡입기능을 갖게 할 수는 있다.

또, 날개(21)의 회전에 의한 기체와 액체와의 혼합 촉진효과를 충분히 살리기 위해서, 및 자체 흡입완료까지의 시간을 단축하기 위해서, 기체도입통로(8)를 펌프(1)의 흡입관(7)에 배치한 경우, 자체 흡입시에 펌프(1)의 흡입관(7)내가 부(-)압이고 기체를 빨아들이기 쉬운 상태가 되어 흡입관(7)에서 많은 기체가 빨아 들여지기 때문에, 펌프(1)의 날개(21)가 완전하게 작동하지 못하고, 자체 흡입완료 후와 비교해 날개출구(23)에서 토출된 압력은 매우 낮은 상태로 되고 있기 때문에, 자체 흡입시에 펌프(1)의 흡입관(7)측에 배치하고 있는 기체도입통로(8)를 폐지시 키는 것이 중요해진다.

또, 펌프(1)의 토출측에 설치되어 있는 가입탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로가 흡입관(7)측과 비교해 고압이기 때문에, 그러한 부분을 흡입관(7)과 연통하는 연통로(9)를 설치하면, 자체 흡입시에도 자체 흡입완료 이후에도 흡입관(7)으로의 반환류가 발생한다. 펌프(1)의 고효율 운전을 꾀해, 장치 자체 흡입의 필요성이 없는 경우 또는 자체 흡입완료 후에는 그 반환류를 제어하는 것이 중요하다. 폐지하는 방법으로서는, 예를 들면 자체 흡입시와 자체 흡입완료 후의 토출 압력차를 이용하는 밸브나 전자밸브 등의 밸브(9c)를 연통로(9)에 설치하는 것으로 제어할 수 있다.

게다가, 펌프(1)의 날개의 방내(22)로 돌아오는 액체의 유량이 자체 흡입속도와 크게 관련되고, 액체 자중을 살리면, 장치로 한 자체 흡입시간을 단축할 수가 있다. 그래서, 본 발명에서는 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로와 흡입관(7) 또는 날개의 방내(22)와 연통하는 연통로(9)를 설치한다. 액체는 높은 장소에서 낮은 장소로 흐르기 쉬우므로, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로측의 연통구(9a)를 흡입관(7) 또는 날개의 방(20)측의 연통구(9b)보다 높은 위치에 배치하는 것이 중요해지고, 예를 들면, 미세기포장치의 내부 부품인 흡입관(7)이나, 펌프(1)나, 가압탱크(3)나, 미세기포 발생노즐(6) 등의 배치로서, 미리 자체 흡입을 위해 액체를 넣는 가압탱크(3)를 펌프(1)의 흡입관(7)측 연통구(9b)의 상부 또는 날개의 방(20)의 상부에 배치한다. 또, 장치로 한 자체 흡입높이를 높이기 위해서, 미리 자체 흡입을 위한 액체가 들어가 있는 가압탱크(3)에 있어서, 가압탱 크(3)를 흡입관(7) 또는 날개의 방내(22)와 연통하는 연통로(9)를 설치하고, 가압탱크(3)측의 연통구(9a)를 가압탱크(3)의 출구(5)보다 하부에 배치하면, 가압탱크(3)의 내부 용적을 넘는 흡입관(7)측의 기체량이 있는 경우에도, 자체흡입시에 흡입액체의 모두가 가압탱크(3)의 출구(5)에서 나올 위험성이 없고, 기체가 가압탱크(3)의 출구(5)에서 나올 수가 있기 때문에, 장치로 한 자체 흡입 높이를 높힐 수 있다.

게다가, 장치 자체 흡입시에 기체도입통로(8)를 닫는 것에 대하여, 기체도입통로(8)에 예를 들면 전자밸브로 되는 밸브(8c)를 설치하는 것으로 제어할 수 있다. 그러나 이와 같이 밸브(8c)가 필요해져 부품수가 증가한다. 다른 방법으로서 펌프(1)로 가압된 가압탱크(3)내 또는 가압탱크(3) 후경로의 액체로 기체도입통로(8)의 흡입관측 입구(8b)를 막는 것이다. 예를 들면, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로를 흡입관(7)과 연통하는 연통로(9)를 설치하고, 흡입관(7)측의 연통구(9b)를 기체도입통로(8)의 흡입관측 입구(8b) 전경로에 배치해, 기체도입통로(8)의 흡입관측 입구(8b)와 역지밸브(8d) 부착된 기체 입구(8a)와의 사이 부분에, 또는 기체도입통로(8)의 흡입관측 입구(8b)의 위치보다 상류측의 흡입관(7) 부분에 액체를 유도해, 가압탱크(3)로부터의 반환류로서 보내져 온 액체의 압력이 높으면, 기체도입통로(8)의 흡입관측 입구(8b)가 막혀져 기체의 도입을 닫게 된다. 다만, 자체 흡입시에 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로에 액체의 압력이 부족한 경우에는, 펌프(1) 날개(21)의 회전수를 높게 설정할 필요성이 있다. 또, 자체 흡입완료 후, 기본적으로 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로를 펌프(1)의 흡입관(7)과 연통하는 연통로(9)를 닫지만, 가압탱크(3)내 기체량 조정을 필요로 할 때, 그 연통로(9)를 개폐하든지, 또는 일부 통로를 개폐함에 의해 조정을 실시할 수가 있다.

전체로서, 본 발명에서는 펌프(1)의 토출구(2a)측에 설치하는 가압탱크(3)의 미세기포 발생장치에, 가압탱크(3)에 기체를 액체에 혼합하는 기능과, 새롭게 자체 흡입시에 기체와 액체가 분리하는 기능을 부여하고 있다. 특히, 원심펌프의 경우 자체 흡입하기 위한 기액분리실(24)이 크기 때문에, 그 기액분리실(24)을 없앨 수가 있으면, 상당한 장치의 소형화가 꾀해진다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명은 자체 흡입식 펌프를 채용하지 않고, 자체 비흡입식 펌프의 토출측에 설치되어 있는 가압탱크를 구비한 미세기포 발생장치에 있어서, 가압탱크 또는 가압탱크의 후경로를 활용해서, 장치 전체에 자체 흡입기능을 갖게 할 수가 있고, 그에 의해 미세기포 발생장치의 고효율 운전을 꾀할 수 있고, 게다가, 자체 비흡입식 펌프의 구조가 간단하면서 미세기포 발생장치의 소형화를 꾀할 수가 있는 등, 본 발명은 종래에 없는 뛰어난 효과를 가지는 것이다.

본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 종래의 미세기포 발생장치의 개략도이다. 도 2는 도 1중 가압탱크 부분의 일 실시형태를 나타내는 도이다. 도 3은 자체 비흡입식 원심 펌프의 구조를 일부 단면으로 도시하는 도이다. 도 4는 자체 흡입식 펌프의 구조를 일부 단면으로 도시하는 도이다. 도 5는 본 발명의 미세기포 발생장치의 일 실시예를 나타내는 도이다. 도 6은 압력차를 이용하는 밸브의 구조를 일례로서 도시하는 도이다. 도 7은 본 발명의 미세기포 발생장치의 일 실시예를 나타내는 도이다. 도 8은 기체도입통로의 일부 구조를 일례로서 도시하는 도이다. 도 9는 본 발명의 미세기포 발생장치의 일 실시예를 나타내는 도이다. 도 10은 본 발명의 미세기포 발생장치의 자체 흡입성능을 나타내는 도이다.

도 5에 나타내듯이, 본 발명의 미세기포 발생장치에서는 액조(13)로부터 흡입관(7)으로서 유체를 흡입하는 펌프(1)의 토출구측 배관(2)에, 기체를 액체에 혼합시키는 가압탱크(3)를 설치하고 있는 미세기포 발생장치에 있어서, 도 5에 나타내듯이, 펌프(1)를 도 3에 나타내는 자체 비흡입식 원심펌프로 하고, 가압탱크(3)의 출구관(12) 또는 미세기포 발생노즐(6)을, 흡입관(7) 또는 도 3에 나타내는 자체 비흡입식 원심펌프의 날개의 방내(22)와 연통하고, 가압탱크(3)내 액체가 날개의 방내(22)로 돌아오는 것을 가능하게 해, 장치 전체에 자체 흡입기능을 갖게 한 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치이다. 기체도입통로(8)를 펌프의 흡입관(7)측에 설치하고, 펌프(1)를 운전하기 전에 자체 흡입을 위해 미리 일정한 액체를 가압탱크(3)에 넣어 두고, 액체가 저류되도록 흡입관(7)과 가압탱크의 출구관(12) 위치를 가압탱크(3) 액면보다도 높은 위쪽으로 치켜들고 있다. 펌프의 전원을 넣으면, 기체도입통로(8)를 닫도록, 예를 들면 전자밸브로 되는 밸브(8c)를 제어해, 다시 예컨대, 전자밸브로 되는 밸브(9c)를 여는 것으로, 가압탱크(3)의 액체가 가압 탱크(3)의 출구(5)와 연통로(9)를 거쳐 펌프(1)로부터 흡입구(7a)측 흡입관(7)에 바이패스하여 유입하고, 흡입관(7)내 기체가 서서히 가압탱크(3)내에 보내진다. 흡입관(7)내의 기체 모두가 가압탱크(3)내로 들어오면, 펌프(1)내가 액체로 충만되어 자체 흡입 완료로 된다. 자체 흡입완료 후 또는 자체 흡입의 필요가 없는 경우, 펌프(1)의 출력이 커져, 기체도입통로(8)의 밸브(8c)를 열어, 연통로(9)를 밸브(9c)로 닫은 편이 좋고, 그렇게 함에 따라 기체도입통로(8)로부터의 기체와 흡입관(7)로부터의 액체가 펌프(1)로 가압된다. 그 후, 가압탱크(3)에서 한층 더 기체를 액체에 혼합시켜, 기체가 혼합한 액체가 가압탱크(3)의 출구관(12)보다 미세기포 발생노즐(6)에 흐르게 된다.

한편, 여통로(9)에 예컨대 전자밸브로 되는 밸브(9c)를 붙이지 않은 경우, 자체 흡입완료 후 또는 자체 흡입할 필요가 없을 때에 불필요한 손실이 발생하고, 가압탱크(3)내 내압도 저하한다. 그 때문에, 본 발명의 실시예로서, 자체 흡입시에는 기체도입통로(8)중에 붙이고 있는 전자밸브로 되는 밸브(8c)를 닫고, 게다가 연통로(9)의 전자밸브로 되는 밸브(9c)를 열지만, 이에 대해, 자체 흡입완료 후 또는 자체 흡입필요가 없을 때에는 밸브(8c)를 열고, 게다가 전자밸브로 되는 밸브(9c)를 닫는다. 도 7의 각 관로내 화살표는 자체 흡입시의 흐름방향을 나타내고, 도 5의 각 관로내 화살표는 자체 흡입완료 후 또는 자체 흡입필요가 없을 때의 흐름방향을 나타내고 있다.

게다가, 본 발명의 실시형태에서는 도 5 또는 도 7에 나타내는 바와 같이, 가압탱크(3)를 브로우 성형에 의해 제작한 블로우 성형품으로 하고 있으므로, 액체 가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르기 쉽기 때문에, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로를 흡입관(7) 및 펌프(1)의 날개의 방(22)과 연통하고, 그 연통로(9)에 대해, 가압탱크(3) 또는 가압탱크의 후경로측 연통구(9a)를, 흡입관(7) 또는 펌프(1)의 날개의 방(22)측 연통구(9b)보다 높은 위치에 배치하는 것이 중요하고, 가압탱크(3)를 펌프(1)의 흡입구(7a)측 연통구(9b) 상부 또는 펌프(1)의 날개의 방(22) 상부에 배치하고 있다. 그런데, 상기 후경로에는 가압탱크의 출구(5)와 가압탱크의 출구관(12)과 미세기포 발생노즐(6)이 있다.

게다가 상기 실시형태에 있어서, 장치 전체의 자체 흡입 성능을 높이기 위해서, 도 7에 나타내는 바와 같이, 미리 자체 흡입을 위한 액체가 들어가 있는 가압탱크(3)에, 가압탱크(3)를 흡입관(7) 또는 펌프(1)의 날개의 방(22)과 연통하고, 이 연통로(9)에 있어서, 가압탱크(3)측의 연통구(9a)를 가압탱크(3)의 출구(5)보다 하부에 배치하면, 가압탱크(3)의 내부용적을 초과하는 흡입관(7)내 기체량이 있는 경우에도, 자체 흡입시에 액체 모두가 가압탱크(3)의 출구(5)에서 나올 위험성이 없고, 또, 기체가 가압탱크(3)의 출구(5)에서 나올 수가 있기 때문에, 장치로서의 자체 흡입높이를 높일 수가 있다.

게다가 상기 실시형태에는, 자체 흡입시에 기체도입통로(8)로부터 기체를 도입하지 않기 위해, 기체도입통로(8)에 예를 들면 전자밸브로 되는 밸브(8c)를 설치하고 있다. 다른 방법으로서 장치 자체 흡입시에 기체도입통로(8)의 내압을 높이는 방법도 있다. 즉, 도 9의 (a)에 나타내듯이, 기체도입통로(8)를 흡입관(7)측에 설치하고, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로를 펌프(1)의 흡입관(7)과 연통 하고, 이 연통로(9)의 흡입관측 연통구(9b)를 기체도입통로(8)의 흡입관측 입구(8b) 전경로에 배치하고, 흡입구측 입구(8b)에서 흡입관(7)에 연통한다.

이와 같이, 기체도입통로(8)의 흡입관측 입구(8b)의 전경로(前經路)란, 도 9의 (a)에 나타내듯이, 기체도입통로(8)의 흡입관측 입구(8b)와 기체입구(8a) 사이의 부분을 가리키고, 또, 도 9의 (b)에 나타내듯이, 기체도입통로(8)의 흡입관측 입구(8b) 위치보다 상류측인 흡입관내에 유체의 흐름방향과 반대쪽의 흡입관(7) 부분도 가리킨다.

도 1은 미세기포 발생의 개략을 나타내는 도이다.

도 2는 가압탱크의 일예의 모식적 단면도이다.

도 3은 자체 비흡입식 펌프의 일예의 모식적 단면도이다.

도 4는 자체 흡입식 원심펌프의 일예의 모식적 단면도이다.

도 5는 본 발명의 미세기포 발생장치의 일 실시예의 모식적 단면도이다.

도 6은 압력차를 이용하는 밸브의 일 예의 모식적 단면도이다.

도 7은 본 발명의 미세기포 발생장치의 일 실시예의 모식적 단면도이다.

도 8은 기체도입통로의 일예의 모식적 단면도이다.

도 9의 (a)는 본 발명의 미세기포 발생장치의 일 실시예의 모식적 단면도이고, (b)는 본 발명의 미세기포 발생장치의 일 실시예의 모식적 단면도이다.

도 10은 본 발명의 미세기포 발생장치의 자체 흡입성능을 나타내는 도이다.

*부호의 설명*

1: 펌프 2: 토출구측 배관

2a: 토출구 3: 가압탱크

4: 미세기포 발생장치 본체 5: 출구

6: 미세기포 발생노즐 7: 흡입관

7a: 흡입구 8: 기체도입통로

8a: 기체입구 8b: 흡입관측 입구

8c: 밸브 8d: 역지밸브

9: 연통로

9a: 연통구(가압탱크 또는 가압탱크의 후경로측)

9b: 연통구(흡입관 또는 날개의 방측)

12: 출구관 13: 액조

20: 날개의 방(housing) 21: 날개

22: 날개의 방내 23: 날개출구

24: 기액분리실 25: 토출구

26: 연통로

Claims

흡입관(7)으로서 유체를 흡입하는 펌프(1)의 토출구(2a)측에, 기체를 액체에 혼합 시켜 기액혼합액체로 하는 가압탱크(3)를 설치하고 있는 미세기포 발생장치에 있어서, 펌프(1)를 자체 비흡입식으로 하고, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로에 흡입관(7) 또는 펌프(1)의 날개의 방안(22)과 연통하는 연통로(9)를 설치하고, 가압탱크(3)내 액체가 펌프(1)의 날개의 방안(22)으로 돌아오는 것을 가능하게 하여, 장치 전체에 자체 흡입기능을 갖게 하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
제1항에 있어서, 기체도입통로(8)를 흡입관(7)측에 설치하고, 장치 자체 흡입시에 기체도입통로(8)를 닫아 기체를 도입하지 않게 하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 장치 자체 흡입의 필요성이 없는 경우, 기체도입통로(8)를 열어, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로의 흡입관(7) 또는 펌프(1)의 날개의 방안(22)과 연통하는 연통로(9)를 닫아, 가압탱크(3)내 액체가 펌프(1)의 날개의 방안(22)로 돌아올 수 없는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로를 흡입관(7) 또는 펌프(1)의 날개의 방안(22)과 연통하는 연통로(9)를 설치하고, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로측 연통구(9a)를 흡입관(7) 또는 펌프(1)의 날개의 방안(22)측 연통구(9b)보다 높은 위치에 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 가압탱크(3)가 흡입관(7) 또는 펌프(1)의 날개의 방안(22)과 연통되는 연통로(9)를 설치하고, 가압탱크(3)측 연통구(9a)를 가압탱크(3) 출구(5)보다 낮은 위치에 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기체도입통로(8)를 흡입관(7)에 설치하고, 가압탱크(3) 또는 가압탱크(3)의 후경로가 흡입관(7)측에 연통되는 연통로(9)를 설치하고, 흡입관(7)측 연통구(9b)를 기체도입통로(8)의 흡입관(7) 흡입구(7a)의 전경로에 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.