KR20100005647A - Ultrasonic treatment device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A ultrasonic treatment device is provided to reduce operation costs of the device while reducing processing time, and to improve efficiency of ultrasonic waves to reduce energy consumption efficiently. CONSTITUTION: A ultrasonic treatment device(1) includes the following: a casing(2) in which fluid flows; a ultrasonic radiator irradiating ultrasonic waves in fluid circulating inside the casing; and a plurality of resistance elements with a first and a second registers(41,42) occurring turbulence to agitate the fluid. The casing has a straight segment part(21), an introduction tube part(22) and a flange part(23,24). The fluid is collected from an outlet(26) through the straight segment part. A base part is fixed on an end plate(28). A ultrasonic oscillator is arranged on the base, and the ultrasonic oscillator is driven by a controller(32).

Description

초음파 처리 장치{ULTRASONIC TREATMENT DEVICE}Ultrasonic Processing Device {ULTRASONIC TREATMENT DEVICE}

본 발명은 유체에 초음파를 조사하여 소요(所要)의 처리를 행하는 초음파 처리 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultrasonic processing apparatus for irradiating a fluid with ultrasonic waves to perform a necessary treatment.

유체에 초음파를 조사하여 소요의 처리를 행하는 초음파 처리 장치로서 다양한 구성의 것이 공지되어 있다. 예를 들면, 피처리 유체를 저장하는 용기의 외측으로부터 초음파를 조사하는 구성(특허문헌1 참조), 피처리 유체가 유통(流通)하는 관의 외측으로부터 초음파를 조사하는 구성(특허문헌2, 3 참조), 피처리 유체를 저장하는 용기의 내부에 초음파 방사체를 설치한 구성(특허문헌4, 5 참조), 정지형 혼합기의 외측으로부터 초음파를 조사하는 구성(특허문헌6, 7 참조)의 것이 공지되어 있다.BACKGROUND ART Ultrasonic treatment apparatuses for irradiating ultrasonic fluid to a fluid to perform a desired treatment are known in various configurations. For example, the structure which irradiates an ultrasonic wave from the outer side of the container which stores a to-be-processed fluid (refer patent document 1), and the structure which irradiates an ultrasonic wave from the outer side of the pipe which a to-be-processed fluid flows (patent document 2, 3) Reference), a configuration in which an ultrasonic radiator is provided inside a container for storing a fluid to be treated (see Patent Documents 4 and 5), and a configuration (see Patent Documents 6 and 7) for irradiating ultrasonic waves from the outside of the static mixer. have.

[특허문헌1] 일본국 특허공개 제2008-012233호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Publication No. 2008-012233

[특허문헌2] 일본국 특허공개 제1998-216507호 공보[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 1998-216507

[특허문헌3] 일본국 특허공개 제2005-199253호 공보[Patent Document 3] Japanese Patent Laid-Open No. 2005-199253

[특허문헌4] 일본국 특허공개 제2008-036586호 공보[Patent Document 4] Japanese Patent Publication No. 2008-036586

[특허문헌5] 일본국 특허공개 제2003-200042호 공보[Patent Document 5] Japanese Patent Publication No. 2003-200042

[특허문헌6] 일본국 특허공개 제2004-195403호 공보[Patent Document 6] Japanese Patent Publication No. 2004-195403

[특허문헌7] 일본국 특허공개 제2007-330894호 공보[Patent Document 7] Japanese Patent Publication No. 2007-330894

그러나, 상기와 같이 피처리 유체를 저장하는 용기의 외측으로부터, 또는 피처리 유체가 유통하는 관의 외측으로부터 초음파를 조사하는 구성에서는, 초음파의 손실이 크고, 초음파의 이용 효율이 저하되어 운전 비용이 커지는 문제가 있다. 또한, 피처리 유체를 저장하는 용기의 내부에 초음파 방사체를 설치한 구성에서는, 초음파의 손실을 저감하는데 있어서는 유리하지만, 유체에 대한 초음파의 조사량이 초음파 방사체로부터의 거리에 따라 상이하고 초음파의 조사가 불균일해지기 때문에, 초음파 방사체로부터 떨어진 위치에서 충분한 조사량을 확보하려고 하면, 초음파 방사체의 근방에서는 초음파가 필요 이상으로 조사되게 되어, 결과적으로 초음파의 이용 효율을 충분하게 향상시킬 수 없다는 문제가 발생한다.However, in the configuration in which the ultrasonic waves are irradiated from the outside of the container storing the processing fluid or from the outside of the tube through which the processing fluid flows as described above, the loss of the ultrasonic waves is large, the utilization efficiency of the ultrasonic waves is reduced, and the running cost is high. There is a growing problem. In addition, in the configuration in which the ultrasonic radiator is provided inside the container for storing the fluid to be treated, it is advantageous to reduce the loss of the ultrasonic wave, but the irradiation amount of the ultrasonic wave to the fluid varies depending on the distance from the ultrasonic radiator, Since it becomes uneven, when trying to ensure sufficient irradiation amount from the position away from an ultrasonic radiator, ultrasonic waves will irradiate more than necessary in the vicinity of an ultrasonic radiator, and as a result, the problem that the utilization efficiency of an ultrasonic wave cannot fully be raised arises.

한편, 정지형 혼합기의 외측으로부터 초음파를 조사하는 방법에서는, 내부의 저항체에 의해 유체가 교반되므로, 초음파의 조사를 균일화하는데 있어서는 유효하지만, 관벽에서의 초음파의 손실에 의해, 초음파의 이용 효율이 저하되는 문제가 있다. 이에 대하여, 정지형 혼합기의 내부에 초음파 방사체를 배열설치하는 구성을 고려할 수 있지만, 이 경우, 저항체에 의한 교반 기능이 손상되지 않도록 구성할 필요가 있고, 또한 저항체나 초음파 방사체의 형태를 연구하여 초음파의 이용 효율을 높일 수 있도록 구성하는 것이 요구된다.On the other hand, in the method of irradiating the ultrasonic waves from the outside of the stationary mixer, the fluid is agitated by the internal resistor, which is effective for uniformizing the irradiation of the ultrasonic waves. there is a problem. On the other hand, a configuration in which the ultrasonic radiator is arranged inside the stationary mixer may be considered. In this case, however, it is necessary to configure the ultrasonic radiator so that the stirring function by the resistor is not impaired. It is required to be configured to increase the use efficiency.

본 발명은 이러한 발명자의 지견에 근거하여 안출된 것이며, 그 주목적은 초음파의 이용 효율을 높이고, 처리 시간의 단축, 장치의 소형화, 운전 비용의 절감, 및 에너지 절약화를 도모할 수 있도록 구성된 초음파 처리 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made on the basis of the inventor's knowledge, and its main purpose is to make ultrasonic use more efficient, to reduce the processing time, to reduce the size of the apparatus, to reduce the operating cost, and to save energy. It is to provide a device.

이러한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 초음파 처리 장치에서는, 처리해야 할 유체가 유통하는 파이프의 중심부에 막대 형상의 초음파 방사체가 동축적으로 배치됨과 동시에, 이 초음파 방사체와 상기 파이프와의 사이의 간극에 유체를 교반하기 위한 난류(亂流)를 발생시키는 복수의 저항체가 설치되고, 상기 복수의 저항체가 모두 외주측으로부터 중심부를 향하여 판 형상으로 돌출되고, 하류측으로 경사진 상태에서 서로 접촉하지 않도록 축선 방향으로 소정의 간격을 두고, 또한 둘레 방향으로 순차적으로 소정 각도씩 어긋나게 해서 설치된 것으로 했다.In order to solve this problem, in the ultrasonic processing apparatus according to the present invention, a rod-shaped ultrasonic radiator is coaxially arranged at the center of a pipe through which a fluid to be treated flows, and at the same time, the ultrasonic radiator and the pipe A plurality of resistors for generating turbulent flow for agitating the fluid are provided in the gap, and all of the plurality of resistors protrude in a plate shape from the outer circumferential side toward the center and do not contact each other in a state inclined downstream. It was assumed that the spacers were provided at predetermined intervals in the axial direction and shifted by predetermined angles sequentially in the circumferential direction.

본 발명에 따르면, 정지형 혼합기의 내부에 초음파 방사체가 배열설치된 구성으로 되어, 초음파 방사체와 파이프와의 사이의 간극을 유통하는 유체에 대하여 초음파 방사체로부터 초음파가 조사되고, 이 때 동시에 복수의 저항체에 의해 발생하는 난류에 의해 유체가 교반된다. 이 때문에, 초음파의 손실이 적고, 또한 초음파를 유체에 균일하게 조사하는 것이 가능해지기 때문에, 초음파의 이용 효율을 향상시킬 수 있고, 처리 시간의 단축, 장치의 소형화, 운전 비용의 절감, 및 에너지 절약화를 도모할 수 있다.According to the present invention, the ultrasonic radiator is arranged inside the stationary mixer, and ultrasonic waves are irradiated from the ultrasonic radiator with respect to the fluid flowing through the gap between the ultrasonic radiator and the pipe, and at the same time, the plurality of resistors The fluid is stirred by the generated turbulence. As a result, the loss of the ultrasonic wave is small and the ultrasonic wave can be irradiated to the fluid uniformly, so that the utilization efficiency of the ultrasonic wave can be improved, and the processing time can be shortened, the apparatus can be reduced, the operating cost can be reduced, and the energy can be saved. Can get angry.

또한, 저항체에 의한 교반 기능이 손상될 일이 없고, 특히 하류측으로 경사진 저항체가 중심부의 초음파 방사체를 향하여 유체를 안내하기 때문에, 유체가 일 률적으로 초음파 방사체의 근방을 통과하게 되어, 초음파의 이용 효율을 대폭 향상시킬 수 있다. 이것은, 특히 감쇠하기 쉬운 고주파의 초음파를 이용하는 경우나, 초음파를 현저하게 감쇠시키는 기체를 포함할 경우, 즉 가스 흡수 등에 의해 기액(氣液) 혼합 상태가 될 경우에 효과적이다. 또한, 유동성이 낮은 액체(예를 들면, 생물 오니(汚泥) 등)의 경우에도 효과적이다.In addition, since the stirring function by the resistor is not impaired, in particular, since the resistor inclined to the downstream side guides the fluid toward the ultrasonic radiator in the center, the fluid uniformly passes near the ultrasonic radiator, and thus uses ultrasonic waves. The efficiency can be greatly improved. This is particularly effective in the case of using a high frequency ultrasonic wave that is easy to attenuate, or in the case of containing a gas that significantly attenuates the ultrasonic wave, that is, in a gas-liquid mixed state by gas absorption or the like. Moreover, it is effective also in the case of liquid with low fluidity (for example, bio sludge etc.).

또한, 저항체를 흐름에 거역하지 않도록 하류측으로 경사진 상태로 통 형상체의 내주면으로부터 돌출시킨 단순한 형태로, 또한 저항체끼리의 사이에 충분히 큰 간극을 확보할 수 있으므로, 막힘을 일으키기 어렵고, 섬유질이나 고형물 등이 혼입된 액체(예를 들면, 생물 오니 등)의 처리도 가능해진다.In addition, since the resistor is protruded from the inner circumferential surface of the tubular body in a state inclined to the downstream side so as not to disobey the flow, and a sufficiently large gap can be secured between the resistors, it is difficult to cause clogging, and it is hard to cause clogging. The liquid (for example, bio sludge etc.) which mixed etc. can also be processed.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 처리 장치를 나타내는 단면도이다. 이 초음파 처리 장치(1)는 처리해야 할 유체가 유통하는 케이싱(2)과, 이 케이싱(2)의 내부를 유통하는 유체에 초음파를 조사하는 초음파 방사체(3)와, 케이싱(2)의 내부를 유통하는 유체를 교반하기 위한 난류를 발생시키는 저항체(41, 42)를 구비한 복수의 저항체 소자(4)를 가지고 있다.1 is a cross-sectional view showing an ultrasonic processing apparatus according to the present invention. The ultrasonic processing apparatus 1 includes a casing 2 through which a fluid to be treated flows, an ultrasonic radiator 3 that irradiates ultrasonic fluid to a fluid flowing through the casing 2, and an interior of the casing 2. It has a some resistor element 4 provided with the resistors 41 and 42 which generate the turbulence for stirring the fluid which distribute | circulates.

케이싱(2)은 원형 단면을 이루는 직관부(直管部)(파이프)(21)와, 이 직관부(21)로부터 T자 형상으로 분기된 도입관부(22)와, 직관부(21)의 양단에 설치된 플랜지부(23, 24)를 가지고 있고, 처리해야 할 유체가 도입관부(22)의 입구부(25)로부터 도입되어서 직관부(21)를 통하여 출구부(26)로부터 회수된다.The casing 2 includes a straight pipe section (pipe) 21 having a circular cross section, an introduction pipe section 22 branched from the straight pipe section 21 in a T-shape, and a straight pipe section 21. The flanges 23 and 24 are provided at both ends, and the fluid to be treated is introduced from the inlet portion 25 of the inlet tube portion 22 and recovered from the outlet portion 26 through the straight tube portion 21.

도입관부(22)에는 주입관(27)이 설치되어 있고, 이 주입관(27)은 초음파 처리와 병행하여 복수 종류의 유체의 교반·혼합을 행할 경우(가스 흡수나 첨가제의 첨가)에 이용되는데, 예를 들면 가스 흡수 처리에서는, 원료액이 입구부(25)로부터 도입되는 한편, 원료 가스가 주입관(27)으로부터 주입된다. 또, 이러한 복수 종류의 유체의 교반·혼합을 행하지 않을 경우에는, 주입관(27)은 불필요하고 생략할 수 있다.The inlet pipe part 22 is provided with the inlet pipe 27, and this inlet pipe 27 is used when stirring and mixing several types of fluids in parallel with ultrasonication (gas absorption or addition of an additive). For example, in the gas absorption process, the raw material liquid is introduced from the inlet portion 25 while the raw material gas is injected from the injection tube 27. In addition, when the agitation and mixing of these plural types of fluids are not performed, the injection pipe 27 can be omitted without necessity.

케이싱(2)의 직관부(21)에는, 그 중심부에 일직선의 막대 형상의 초음파 방사체(3)가 동축적으로 배치되고, 이 초음파 방사체(3)를 캔틸레버(cantilever) 상태로써 지지하는 기부(31)가, 도입관부(22)에 근접하는 플랜지부(24)에 직관부(21)의 개구를 폐쇄한 상태로 접합된 단부판(28)에 고정되어 있다.A straight rod-shaped ultrasonic radiator 3 is coaxially disposed at the central portion 21 of the casing 2, and a base 31 for supporting the ultrasonic radiator 3 in a cantilever state is provided. ) Is fixed to the end plate 28 joined to the flange portion 24 adjacent to the introduction tube portion 22 in a state where the opening of the straight tube portion 21 is closed.

기부(31)에는, 초음파 방사체(3)의 발진원이 되는 초음파 진동자(압전 소자)가 배치되고, 이 초음파 진동자는 소요의 주파수의 초음파가 발생하도록 컨트롤러(발진기)(32)로부터 구동된다.On the base 31, an ultrasonic vibrator (piezoelectric element) serving as an oscillation source of the ultrasonic radiator 3 is disposed, and the ultrasonic vibrator is driven from the controller (oscillator) 32 so that an ultrasonic wave of a desired frequency is generated.

저항체 소자(4)는 케이싱(2)의 직관부(21)에 삽입되어 설치되고, 이 직관부(21)의 내경에 대응하는 외경을 갖는 원형 단면을 이루는 통 형상체(43)의 서로 대향하는 내주면으로부터 제1, 제2의 한 쌍의 저항체(41, 42)가 각각 중심부를 향하여 판 형상으로 돌출되어 있고, 축방향으로 연속하는 통 형상체(43)와 초음파 방사체(3)와의 간극을 유통하는 유체가 저항체(41, 42)에 의하여 교반된다.The resistor element 4 is inserted into and installed in the straight pipe portion 21 of the casing 2 and faces each other of the tubular bodies 43 having a circular cross section having an outer diameter corresponding to the inner diameter of the straight pipe portion 21. The first and second pairs of resistors 41 and 42 protrude in a plate shape toward the center from the inner circumferential surface, respectively, and distribute a gap between the cylindrical body 43 and the ultrasonic radiator 3 that are continuous in the axial direction. The fluid to be stirred is agitated by the resistors 41 and 42.

저항체(41, 42)는 모두 하류측을 향하여 경사지고, 즉 외주측에 대하여 중심부측이 하류측에 위치하도록 경사진 상태로 ハ자 형상으로 배치되어 있고, 양쪽 저 항체(41, 42) 사이에 소정의 간격이 확보되도록 축선 방향으로 어긋나게 해서 설치되어 있다. 이 저항체(41, 42)의 직관부(21)의 축선에 대한 경사 각도는 용도에 따라 적절하게 설정해도 되지만, 45°전후가 적당하다.The resistors 41 and 42 are all inclined toward the downstream side, i.e., are arranged in a H shape with the center side inclined with respect to the outer circumferential side on the downstream side, between the two low antibodies 41 and 42. It is provided shifting in the axial direction so as to secure a predetermined interval. Although the inclination angle with respect to the axis line of the straight pipe part 21 of these resistors 41 and 42 may be set suitably according to a use, 45 degrees is suitable.

도 2는 도 1에 나타낸 저항체 소자를 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 1에 나타낸 저항체 소자를 상류측으로부터 바라본 정면도이다. 도 4는 도 1에 나타낸 저항체 소자 상호의 배치 상황을 설명하는 정면도이다.FIG. 2 is a perspective view showing the resistor element shown in FIG. 1. FIG. 3 is a front view of the resistor element shown in FIG. 1 as viewed from the upstream side. It is a front view explaining the arrangement situation of the resistor elements shown in FIG.

저항체(41, 42)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 외주측으로부터 중심부를 향해서 점차로 폭이 좁아지는 대략 부채 형상을 이루는 판 형상으로 형성되어 있다. 저항체(41, 42)의 선단 테두리는 초음파 방사체(3)의 외주면을 따라 호(弧) 형상으로 형성되어 있다. 특히 여기에서는, 상류측의 제1 저항체(41)가 짧은 길이로, 하류측의 제2 저항체(42)가 긴 길이로 형성되어 있지만, 양쪽 저항체(41, 42)를 동일한 크기로 해도 된다.As shown in FIG. 3, the resistors 41 and 42 are formed in the plate shape which becomes substantially fan shape becoming narrow gradually toward the center part from the outer peripheral side. The leading edges of the resistors 41 and 42 are formed in an arc shape along the outer circumferential surface of the ultrasonic radiator 3. In particular, here, although the upstream 1st resistor 41 is formed in the short length and the downstream 2nd resistor 42 is formed in the long length, both resistors 41 and 42 may be made the same size.

도 2에 나타낸 바와 같이, 통 형상체(43)의 축선 방향의 단부에는, 인접하는 것에 대하여 둘레 방향으로 45° 어긋나게 결합되도록 요철(凹凸)이 형성되어 있다. 또한, 축선 방향에 따른 분할선에 의해 한 쌍의 저항체(41, 42)가 각각 형성된 2개의 분할체(43a, 43b)로 분할 가능하게 되어 있고, 이에 따라 제조를 용이하게 함과 동시에, 표면에 부착된 장해물을 간단히 제거할 수 있다.As shown in FIG. 2, the unevenness | corrugation is formed in the edge part of the axial direction of the cylindrical body 43 so that a 45 degree shift may be shifted with respect to an adjoining one in the circumferential direction. Moreover, it is possible to divide into two division bodies 43a and 43b in which a pair of resistors 41 and 42 are formed by division lines along the axial direction, thereby facilitating manufacture and at the same time. The attached obstacles can be easily removed.

저항체 소자(4)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 직전의 저항체 소자(4)에 대하여 45°씩 동일 방향으로 어긋나게 해서 배치되고, 최상류측의 저항체 소자(4)에 대하여 후속의 각 저항체 소자(4)는 각각 둘레 방향으로 45°, 90°, 135°, 180 °, 225°, 270°, 315°인 각도 위치로 된다. 따라서, 전체로서 보면, 쌍을 이루는 저항체(41, 42)가 각각 저항체 소자(4)의 어긋난 각도에 따른 리드 각을 가지고 나선을 그리도록 배치된다.As shown in FIG. 4, the resistor elements 4 are arranged in the same direction by 45 ° with respect to the resistor element 4 immediately before, and each of the resistor elements subsequent to the resistor element 4 on the most upstream side ( 4) are angular positions of 45 °, 90 °, 135 °, 180 °, 225 °, 270 ° and 315 ° in the circumferential direction, respectively. Therefore, when viewed as a whole, paired resistors 41 and 42 are arranged to draw spirals with lead angles corresponding to shifted angles of resistor element 4, respectively.

이 초음파 처리 장치(1)에서는, 초음파 방사체(3)와 케이싱(2)의 직관부(21) 사이의 간극을 유통하는 유체에 대하여, 초음파 방사체(3)로부터 소정의 주파수 영역의 초음파를 조사함으로써 액체 중에 캐비테이션(cavitation)이 발생하고, 이 때 생성된 미세 기포의 붕괴시에 발생하는 충격파에 의해 매우 높은 압력 상태가 국소적으로 형성되고, 또한 매우 높은 온도 상태가 국소적으로 형성되어, 화학 반응이 촉진된다.In this ultrasonic processing apparatus 1, by irradiating the ultrasonic wave of a predetermined | prescribed frequency range from the ultrasonic radiator 3 with respect to the fluid which distribute | circulates the clearance gap between the ultrasonic radiator 3 and the straight pipe part 21 of the casing 2, Cavitation occurs in the liquid, and the shock wave generated at the time of collapse of the microbubbles generated at this time forms a very high pressure state locally, and a very high temperature state is locally formed, resulting in a chemical reaction. This is facilitated.

또한, 초음파에 의해 발생하는 캐비테이션은 물분자의 분해를 일으키고, 이에 따라 생성한 히드록시라디칼이 갖는 화학적인 산화 작용과, 충격파에 의한 물리적인 파괴 작용에 의하여, 미생물의 세포벽을 파괴하여 미생물을 사멸시키는 처리가 가능해진다.In addition, the cavitation generated by the ultrasonic waves causes the decomposition of water molecules, and by destroying the cell walls of the microorganisms by the chemical oxidation action of the hydroxy radicals thus produced and the physical destruction by the shock wave, the microorganisms are killed. Processing to make it possible.

또한, 이 초음파 처리 장치(1)에서는, 소요의 유속을 얻을 수 있도록 유체가 펌프에 의해 압송되어서 입구부(25)로부터 도입되고, 저항체 소자(4)에서는 저항체(41, 42)가 판 형상을 이루고 있으므로, 저항체(41, 42)에 충돌한 흐름이 저항체(41, 42)의 주위로 여러 방향으로 분산되고, 저항체(41, 42)의 배면측에서 말려 들어감에 의한 와류(渦流)(반류(伴流))가 생성된다. 또한, 저항체 소자(4)가 흐름 방향을 따라 둘레 방향으로 소정 각도씩 어긋나면서 배치되고, 저항체(41, 42)가 전체로서 나선형으로 배치되어 있기 때문에, 유체가 빠르게 지나가지 않고 저항 체(41, 42) 중 어느 하나에 충돌하고, 이 저항체(41, 42)에 의한 유체의 충돌, 분산 및 말려 들어감이 차례차례로 반복됨으로써, 직관부(21) 내에 강력한 난류가 발생하여 유체가 격렬하게 교반된다.In addition, in the ultrasonic processing apparatus 1, the fluid is pumped by a pump so as to obtain a required flow rate, and is introduced from the inlet portion 25. In the resistor element 4, the resistors 41 and 42 have a plate shape. Since the flow which collides with the resistors 41 and 42 is disperse | distributed in various directions around the resistors 41 and 42, and it is curled by the back side of the resistors 41 and 42, it is a vortex (return ( Is generated). In addition, since the resistor elements 4 are arranged while being shifted by a predetermined angle in the circumferential direction along the flow direction, and the resistors 41 and 42 are arranged in a spiral shape as a whole, the fluid does not pass quickly and the resistors 41, The collision with any one of 42) and the collision, dispersion, and curling of the fluid by the resistors 41 and 42 are repeated in sequence, so that strong turbulence occurs in the straight pipe portion 21, and the fluid is vigorously stirred.

이와 같이 초음파 처리 장치(1)에서는, 초음파 방사체(3)에 의한 초음파의 조사와 동시에 저항체(41, 42)에 의해 발생하는 난류에 의해 유체가 교반되기 때문에 초음파를 유체에 균일하게 조사하는 것이 가능해지고, 특히 하류측으로 경사진 저항체(41, 42)가 중심부의 초음파 방사체(3)를 향하여 유체를 안내하기 때문에, 유체가 일률적으로 초음파 방사체(3)의 근방을 통과하게 되고, 초음파의 조사 효율을 대폭 향상시킬 수 있다. 이것은, 특히 감쇠가 큰 고주파의 초음파를 이용할 경우나, 초음파를 감쇠시키는 기체를 포함할 경우, 즉 가스 흡수 등에 의해 기액 혼합 상태로 될 경우에 효과적이다. 또한, 유동성이 낮은 액체(예를 들면, 생물 오니 등)의 경우에도 효과적이다.Thus, in the ultrasonic processing apparatus 1, since a fluid is stirred by turbulence generated by the resistors 41 and 42 simultaneously with the irradiation of the ultrasonic wave by the ultrasonic radiator 3, ultrasonic wave can be irradiated to a fluid uniformly. In particular, since the resistors 41 and 42, which are inclined downward, guide the fluid toward the ultrasonic radiator 3 in the center, the fluid uniformly passes near the ultrasonic radiator 3, thereby improving the irradiation efficiency of the ultrasonic wave. It can greatly improve. This is particularly effective when using a high frequency ultrasonic wave with large attenuation, or when a gas containing the ultrasonic wave is attenuated, i.e., in a gas-liquid mixed state by gas absorption or the like. It is also effective in the case of liquids having low fluidity (for example, bio sludge etc.).

또한, 복수의 유체를 동시에 유통시키면, 혼합 처리와 초음파 조사 처리를 동시에 병행하여 실시할 수 있다. 특히, 가스 흡수 처리에서는, 저항체(41, 42)에 의한 난류의 작용에 의해 원료 가스의 기포가 세세하게 파쇄되어서 미세 기포가 고밀도로 대량으로 생성되고, 기액 접촉 효율이 높아질 수 있기 때문에, 원료 가스의 소비량을 대폭 절감할 수 있다.Moreover, when a some fluid is circulated simultaneously, a mixing process and an ultrasonic irradiation process can be performed simultaneously. In particular, in the gas absorption process, since bubbles of the source gas are finely broken by the action of turbulence by the resistors 41 and 42, fine bubbles are generated in large quantities at high density, and the gas-liquid contact efficiency can be increased. The consumption can be greatly reduced.

또한, 미생물을 포함하는 피처리 액체를 교반용 기체와 함께 도입하면, 저항체(41, 42)에 의한 난류의 작용에 의해 교반용 기체가 미세 기포화하고, 이 미세 기포의 붕괴시에 발생하는 압력 변동에 의한 충격 작용에 의해 미생물의 세포벽에 손상을 가할 수 있고, 이 저항체(41, 42)에 의한 난류의 작용과 초음파 방사체(3)에 의한 초음파의 작용의 상승 효과에 의해, 미생물을 사멸시키는 처리의 효율을 비약적으로 높일 수 있다.In addition, when the to-be-processed liquid containing microorganisms is introduced together with the gas for stirring, the gas for stirring becomes microbubble by the action of the turbulence by the resistors 41 and 42, and the pressure generated at the time of collapse of the microbubbles. The impact caused by the fluctuation can damage the cell walls of the microorganisms, and the synergistic effect of the turbulence by the resistors 41 and 42 and the action of the ultrasonic waves by the ultrasonic radiator 3 kills the microorganisms. The efficiency of the treatment can be dramatically increased.

이 경우, 교반용 기체로서 미생물의 세포벽을 화학적으로 파괴하는 작용을 갖는 오존 가스를 사용해도 되고, 이 오존과 초음파 방사체(3)에 의한 초음파와 저항체(41, 42)에 의한 난류와의 3가지의 상승 효과에 의해, 처리 효율을 한층 더 높일 수 있다. 이 경우, 이 초음파 처리 장치(1)에서는, 오존수를 생성하지 않고 주입관(27)으로부터 오존 가스를 직접 주입하면 되기 때문에, 고효율의 처리를 간소하면서도 소형의 장치에 의해 저비용으로 행하는 것이 가능해진다.In this case, ozone gas having a function of chemically destroying the cell walls of the microorganisms may be used as the gas for stirring, and the ozone and the ultrasonic waves by the ultrasonic radiator 3 and the turbulence by the resistors 41 and 42 may be used. By the synergistic effect of, the treatment efficiency can be further increased. In this case, in the ultrasonic processing apparatus 1, ozone gas may be directly injected from the injection pipe 27 without generating ozone water, thereby making it possible to carry out high-efficiency processing at a low cost with a simple and compact apparatus.

이러한 미생물의 세포벽을 파괴하는 작용을 이용함으로써, 이 초음파 처리 장치(1)는, 예를 들면 음료수나 식품 제조용 물 등의 처리에 이용될 수 있고, 원수(原水) 중의 세균을 사멸시키는 살균 처리를 효율적으로 행할 수 있고, 또한 초음파 방사체(3)의 초음파에 의한 화학 물질의 분해 작용에 의해, 원수에 포함되는 유해 물질의 분해 제거가 가능해진다.By utilizing the action of destroying the cell walls of such microorganisms, the ultrasonic treatment apparatus 1 can be used for treatment of, for example, drinking water or water for food production, and can be used for sterilization treatment to kill bacteria in raw water. It can be efficiently performed and the decomposition | disassembly removal of the harmful substance contained in raw water is attained by the decomposition | decomposition action of the chemical substance by the ultrasonic wave of the ultrasonic radiator 3.

또한, 밸러스트 수(ballast water) 처리, 즉 선박의 밸러스트 수에 포함되는 수생 생물(플랑크톤 등)이 밸러스트 수의 배출시에 해역에 방출됨으로써 생태계가 파괴되는 것을 방지하기 위해서 수생 생물을 사멸시키는 처리에 사용할 수 있다. 특히, 해수에서는 오존과의 접촉에 의해 생성되는 브롬산이 높은 살균 작용을 가지므로, 오존을 병용하면 좋다.In addition, ballast water treatment, that is, aquatic organisms (plankton, etc.) included in the ballast water of a ship is released into the sea area during discharge of the ballast water to kill the aquatic organisms in order to prevent the destruction of the ecosystem. Can be used. In particular, in seawater, bromic acid produced by contact with ozone has a high bactericidal action, so ozone may be used in combination.

또한, 유기성 배수의 생물 처리(활성 오니법 등)에서 발생하는 생물 오니의 처리에 적용할 수 있다. 이 생물 오니는 수중의 유기물을 섭취하여 번식한 미생물을 대량으로 포함하고, 이 미생물의 세포벽을 파괴하여 세포중의 유기물을 방출시키는 가용화(可溶化)에 의해 한층 더 생물 처리가 가능해지며, 오니의 감용화(減容化)를 행할 수 있지만, 이 초음파 처리 장치(1)를 이용하면, 오니의 가용화 처리의 효율을 비약적으로 높일 수 있다. 이 생물 오니 처리에서도 오존을 병용하면 좋다.It is also applicable to the treatment of bio sludge generated in biological treatment of organic wastewater (active sludge method or the like). This bio sludge contains a large amount of microorganisms that have ingested and ingested organic matter in water, and can be further processed by solubilization which destroys the cell wall of the microorganism and releases the organic matter in the cells. Although solubilization can be performed, the efficiency of the solubilization process of sludge can be increased remarkably using this ultrasonic processing apparatus 1. In this bio sludge treatment, ozone may be used in combination.

또한, 이 초음파 처리 장치(1)는 초음파 방사체(3)의 초음파에 의한 화학 반응의 촉진 작용과, 저항체(41, 42)에 의해 발생하는 강력한 난류에 의해 실현되는 높은 기액 접촉 효율을 이용하여, 다이옥신(dioxine) 등의 난분해성 물질로 오염된 지하수나 준설오니(浚渫汚泥)의 처리에 이용될 수 있고, 난류에 의한 높은 기액 접촉 효율에 의해 오존 등의 산화제의 용해가 촉진되어, 이 산화제의 작용과 초음파에 의한 화학 반응 촉진 작용이 협동하여, 난분해성 물질을 효율적으로 분해할 수 있다.Moreover, this ultrasonic processing apparatus 1 utilizes the high gas-liquid contact efficiency realized by the action | stimulation of the chemical reaction by the ultrasonic wave of the ultrasonic radiator 3, and the strong turbulence generated by the resistors 41 and 42, It can be used for the treatment of groundwater or dredged sludge contaminated with hardly decomposable substances such as dioxine, and the dissolution of oxidizing agents such as ozone is promoted by the high gas-liquid contact efficiency by turbulence. The action and the chemical reaction promoting action by the ultrasonic wave cooperate to effectively decompose the hardly decomposable substance.

이밖에, 이 초음파 처리 장치(1)는 각종의 화학 반응을 촉진하는 용도로 널리 이용될 수 있고, 또한 복수 종류의 재료의 분산 처리, 예를 들면 식품 제조 등의 분야에서 필요해지는 에멀젼(emulsion)의 생성 처리(유화(乳化))에도 유효하며, 처리 효율을 비약적으로 높일 수 있다.In addition, the ultrasonic treatment apparatus 1 can be widely used for promoting various chemical reactions, and is also required in the field of dispersion treatment of a plurality of kinds of materials, for example, food production, etc. It is also effective for the production process (emulsification) of the catalyst, and the treatment efficiency can be dramatically increased.

특히, 이 초음파 처리 장치(1)에서는 저항체(41, 42)를 흐름에 거역하지 않도록 하류측으로 경사진 상태에서 통 형상체의 내주면으로부터 돌출시킨 단순한 형태로, 또한 저항체(41, 42)끼리의 사이에 충분히 큰 간극을 확보할 수 있으므로, 섬유 형상 또는 입자 형상의 고형물이 걸리거나 퇴적하거나 하는 곳이 없고, 오니와 같이 고형물을 대량으로 포함하는 액상물에서도 막힘을 일으키지 않아서 안정한 처리를 행할 수 있다.In particular, in this ultrasonic processing apparatus 1, in the simple form which protruded from the inner peripheral surface of the cylindrical body in the state which inclined the downstream side so that the resistors 41 and 42 may not disobey flow, and between the resistors 41 and 42 comrades, Since a sufficiently large gap can be secured, there is no place where fibrous or particulate solids are caught or deposited, and even a liquid substance containing a large amount of solids such as sludge can be prevented and stable treatment can be performed.

본 발명에 따른 초음파 처리 장치는 초음파의 이용 효율을 높일 수 있는 효과를 가지며, 가스 흡수 처리, 살균 처리, 생물 오니 처리, 화학 물질의 분해 처리 등의 용도로 이용되는 초음파 처리 장치 등으로서 유용하다.The ultrasonic processing apparatus according to the present invention has the effect of increasing the utilization efficiency of ultrasonic waves, and is useful as an ultrasonic processing apparatus or the like used for applications such as gas absorption treatment, sterilization treatment, bio sludge treatment, and chemical decomposition treatment.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 처리 장치를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing an ultrasonic processing apparatus according to the present invention.

도 2는 도 1에 나타낸 저항체 소자를 나타내는 사시도.FIG. 2 is a perspective view showing the resistor element shown in FIG. 1. FIG.

도 3은 도 1에 나타낸 저항체 소자를 상류측으로부터 바라본 정면도.FIG. 3 is a front view of the resistor element shown in FIG. 1 as viewed from the upstream side. FIG.

도 4는 도 1에 나타낸 저항체 소자 상호의 배치 상황을 설명하는 정면도.4 is a front view for explaining an arrangement situation of the resistor elements shown in FIG. 1;

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 초음파 처리 장치 2 : 케이싱1: ultrasonic processing apparatus 2: casing

3 : 초음파 방사체 4 : 저항체 소자3: ultrasonic radiator 4: resistor element

21 : 직관부(파이프) 22 : 도입관부21: straight pipe (pipe) 22: inlet pipe

25 : 입구부 26 : 출구부25: inlet 26: outlet

27 : 주입관 41, 42 : 저항체27: injection tube 41, 42: resistor

43 : 통 형상체43: tubular body

Claims (1)

처리해야 할 유체가 유통(流通)하는 파이프의 중심부에 막대 형상의 초음파 방사체가 동축적으로 배치됨과 동시에, 이 초음파 방사체와 상기 파이프 사이의 간극에 유체를 교반하기 위한 난류(亂流)를 발생시키는 복수의 저항체가 배열설치되고,A rod-shaped ultrasonic radiator is coaxially disposed at the center of the pipe through which the fluid to be treated flows, and at the same time, a turbulent flow for stirring the fluid is generated in the gap between the ultrasonic radiator and the pipe. A plurality of resistors are arranged, 상기 복수의 저항체가, 모두 외주측으로부터 중심부를 향하여 판 형상으로 돌출되고, 하류측으로 경사진 상태에서 서로 접촉하지 않도록 축선 방향으로 소정의 간격을 두고, 또한 둘레 방향으로 순차적으로 소정 각도씩 어긋나게 해서 설치된 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.All of the plurality of resistors protrude in a plate shape from the outer circumferential side toward the center portion, and are provided with predetermined intervals in the axial direction so as not to contact each other in a state inclined downstream, and are sequentially shifted by a predetermined angle in the circumferential direction. Ultrasonic processing apparatus characterized in that.
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