KR20100040682A - 나노버블 함유 액체 제조 장치 및 나노버블 함유 액체 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 마이크로 버블 발생조 내에 도입된 액체를 사용하여 마이크로 버블 함유 액체를 제조하는 마이크로 버블 발생 장치와, 마이크로 나노버블 발생조 내에 도입된 마이크로 버블 함유 액체를 사용하여 마이크로 나노버블 함유 액체를 제조하는 마이크로 나노버블 발생 장치와, 나노버블 발생조 내에 도입된 마이크로 나노버블 함유 액체를 사용하여 나노버블 함유 액체를 제조하는 나노버블 발생 장치를 구비하고 있기 때문에, 범용품을 사용하여 나노버블 함유 액체를 제조하는 장치를 저비용 그리고 단기간에 제조할 수 있다.
나노버블 함유 액체 제조 장치, 미세 기포 함유 액체
Description
본 발명은 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 제조하기 위한 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
최근 작은 직경을 갖는 기포 (버블) 에는 여러 가지 작용 효과가 있다는 것이 밝혀졌으며, 현재 이러한 기포를 제조하는 기술 및 그 효과에 대한 연구가 진행되고 있다. 그리고, 기포를 사용하여 여러 가지 유기물을 분해하려고 하는 시도도 이루어지고 있다.
상기 기포는 그 직경에 따라서 마이크로 버블, 마이크로 나노버블 및 나노버블로 분류할 수 있다. 구체적으로는, 마이크로 버블은 그 발생시에 있어서 10 ㎛ ∼ 수십 ㎛ 의 직경을 갖는 기포이고, 마이크로 나노버블은 그 발생시에 있어서 수백 ㎚ ∼ 10 ㎛ 의 직경을 갖는 기포이며, 나노버블은 그 발생시에 있어서 수백 ㎚ 이하의 직경을 갖는 기포이다. 또한, 마이크로 버블은 발생 후의 수축 운동에 의해 그 일부가 마이크로 나노버블로 변화되는 경우가 있다. 또, 나노버블 은 장기간에 걸쳐 액체 중에 존재할 수 있다는 성질을 가지고 있다.
예를 들어, 종래부터 여러 가지 나노버블의 이용 방법 및 나노버블을 이용한 각종 장치가 알려져 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1〔일본 공개특허공보 2004-121962호 (2004년 4월 22일 공개)〕참조). 보다 구체적으로는, 특허 문헌 1 에는 나노버블이 부력의 감소, 표면적의 증가, 표면 활성의 증대, 국소 고압장 (高壓場) 의 생성 또는 정전 분극의 실현에 따라 계면 활성 작용 및 살균 작용을 나타낸다는 것이 기재되어 있다. 또, 특허 문헌 1 에는 나노버블이 갖는 계면 활성 작용 및 살균 작용을 사용하여 각종 물체를 세정하는 기술 및 오탁수를 정화시키는 기술이 기재되어 있다. 또한, 특허 문헌 1 에는 나노버블을 사용하여 생체의 피로를 회복시키는 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허 문헌 1 에서는 물을 전기 분해함과 함께 당해 물에 초음파 진동을 가함으로써 나노버블을 제조하고 있다.
또, 종래부터 액체를 원료로 하여 나노버블을 제조하는 방법이 알려져 있다 (예를 들어, 특허 문헌 2〔일본 공개특허공보 2003-334548호 (2003년 11월 25일 공개)〕참조). 상기 제조 방법은, 액체 중에서, 1) 상기 액체의 일부를 분해 가스화하는 공정, 2) 상기 액체에 초음파를 인가하는 공정, 또는 3) 상기 액체의 일부를 분해 가스화하는 공정 및 상기 액체에 초음파를 인가하는 공정으로 이루어지는 것이다. 또한, 액체의 일부를 분해 가스화하는 공정으로서 전기 분해법 또는 광분해법을 사용할 수 있다는 것이 기재되어 있다.
또, 종래부터 오존 가스로 이루어지는 마이크로 버블 (오존 마이크로 버블) 을 이용하는 폐액 처리 장치가 사용되고 있다 (예를 들어, 특허 문헌 3〔일본 공개 특허공보 2004-321959호 (2004년 11월 18일 공개)〕참조). 상기 폐액 처리 장치에서는, 오존 발생 장치에 의해 제조된 오존 가스와 폐액을 가압 펌프를 사용하여 혼합함으로써 오존 가스로 이루어지는 마이크로 버블을 제조하고 있다. 그리고, 당해 마이크로 버블이 폐액 중의 유기물과 반응함으로써 폐액 중의 유기물이 산화 분해된다.
또한, 최근 나노버블을 다량으로 발생시킬 수 있는 나노버블 발생 장치도 개발되어 있다 (특허 문헌 4〔일본 특허 제4118939호 (2008년 7월 16일 공개)〕참조). 이 나노버블 발생 장치에 의하면, 다량으로 발생시킨 나노버블을 용수 처리, 배수 처리 및 욕조 처리에 적용할 수 있으며, 또한 건강 분야 및 의료 분야로까지 용도를 확대시키고 있다.
상기 서술한 바와 같이, 나노버블은 여러 분야에서 그 유용성이 기대되고 있으며, 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체의 제조 장치를 저비용 그리고 단시간에 제조할 수 있으면 유리하다. 또, 나노버블 함유 액체의 제조 방법에는 더 나은 개량이 요망되고 있다.
이러한 사정을 감안하면, 종래의 나노버블 발생 장치로는 충분하지 않으며, 보다 저비용 그리고 단시간에 제조할 수 있는 나노버블 함유 액체 제조 장치의 개발이 강력하게 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 저비용 그리고 단시간에 제조할 수 있는 나노버블 함유 액체 제조 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기 과제를 감안하여 예의 검토한 결과, 이하의 1) ∼ 4) 를 알아내어 본 발명을 완성시키기에 이르렀다. 요컨대,
1) 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단이 설치된 액체조를 3 조 (槽) 이상 직렬로 배치하여, 당해 복수의 조 간에 순차적으로 액체를 흘림과 함께 각 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단을 운전하면, 최종 조에서 나노버블 함유 액체가 얻어지는 것,
2) 각 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단을 운전함과 함께 복수의 조 중 적어도 어느 1 개에 계면 활성제를 첨가함으로써 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체가 얻어지는 것,
3) 각 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단을 운전함과 함께 복수의 조 중 적어도 어느 1 개에 무기염류를 첨가함으로써 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체가 얻어지는 것,
4) 각 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단을 운전함과 함께 복수의 조 중 적어도 어느 1 개에 계면 활성제 및 무기염류를 동시에 첨가함으로써 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체가 얻어지는 것.
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해, 제 1 조 내에 도입된 액체를 사용하여 제 1 미세 기포 함유 액체를 제조하는 제 1 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단과, 제 2 조 내에 도입된 제 1 미세 기포 함유 액체를 사용하여 제 2 미세 기포 함유 액체를 제조하는 제 2 마이크로 나노버블 함유 액체 제조 수단과, 제 3 조 내에 도입된 제 2 미세 기포 함유 액체를 사용하여 제 3 미세 기포 함유 액체를 제조하는 제 3 나노버블 함유 액체 제조 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 방법은, 제 1 조 내에 도입된 액체를 사용하여 제 1 미세 기포 함유 액체를 제조하고, 제 1 조 내에 토출하는 제 1 미세 기포 함유 액체 제조 공정과, 제 2 조 내에 도입된 제 1 미세 기포 함유 액체를 사용하여 제 2 미세 기포 함유 액체를 제조하고, 제 2 조 내에 토출하는 제 2 미세 기포 함유 액체 제조 공정과, 제 3 조 내에 도입된 제 2 미세 기포 함유 액체를 사용하여 제 3 미세 기포 함유 액체를 제조하고, 제 3 조 내에 토출하는 제 3 미세 기포 함유 액체 제조 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 직렬로 배치된 제 1 ∼ 3 조 내에 제 1 조부터 액체를 순차적으로 도입하고, 각 조에 설치된 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단을 작동시킴으로써 최종 조인 제 3 발생조 내에서 제 3 미세 기포 함유 액체인 나노버블 함유 액체를 얻을 수 있다.
즉, 먼저 제 1 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단이 제 1 조 내에 도입된 액체를 사용하여 제 1 미세 기포 함유 액체를 제조하고, 제 1 조 내에 토출한다. 다음으로, 제 1 조에서 발생시킨 마이크로 버블을 함유하는 제 1 미세 기포 함유 액체를 제 2 조 내에 도입하고, 제 2 마이크로 나노버블 함유 액체 제조 수단이 제 1 미세 기포 함유 액체를 사용하여 제 2 미세 기포 함유 액체를 제조하고, 제 2 조 내에 토출한다. 또한, 제 2 조에서 발생시킨 마이크로 나노버블을 함유하는 제 2 미세 기포 함유 액체를 제 3 조 내에 도입하고, 제 3 나노버블 함유 액체 제조 수단이 제 2 미세 기포 함유 액체를 사용하여 제 3 미세 기포 함유 액체를 제조하고, 제 3 조 내에 토출한다. 이로써, 제 3 조 내에 나노버블을 함유하는 제 3 미세 기포 함유 액체가 제조된다.
여기에서, 제 1 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단, 제 2 마이크로 나노버블 함유 액체 제조 수단 및 제 3 나노버블 함유 액체 제조 수단으로서는, 복잡한 구조를 갖는 나노버블 발생 장치가 아니라, 모든 시판되는 마이크로 버블 발생 장치를 사용할 수 있다. 따라서, 장치의 제조 비용이 대폭 억제되며, 또한 장치를 단기간에 제조할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치에 있어서, 제 1 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단은 추가로 상기 액체와 제 1 공급 기체를 혼합 및 전단하여 제 1 미세 기포 함유 액체를 제조하는 제 1 전단부를 구비하고, 제 2 마이크로 나노버블 함유 액체 제조 수단은 추가로 제 1 미세 기포 함유 액체를 더 전단하여 제 2 미세 기포 함유 액체를 제조하는 제 2 전단부를 구비하고, 제 3 나노버블 함유 액체 제조 수단은 추가로 제 2 미세 기포 함유 액체를 더 전단하여 제 3 미세 기포 함유 액체를 제조하는 제 3 전단부를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 제 1 전단부가 액체와 제 1 공급 기체를 혼합 및 전단하여 제 1 미세 기포 함유 액체를 제조하고, 계속해서 제 2 전단부에 의해 추가로 전단하여 제 2 미세 기포 함유 액체를 제조하고, 제 2 미세 기포 함유 액체를 추가로 제 3 전단부에 의해 전단하여 제 3 미세 기포 함유 액체를 제조한다. 즉, 간이한 구조의 복수의 전단부에 의해 액체 중의 버블의 크기를 단계적으로 작게 하여 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 효율적으로 제조할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치에 있어서, 제 1 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단은 추가로, 제 1 전단부에 제 1 공급 기체를 공급하는 제 1 기체 공급 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 상기 구성에 의하면, 제 1 전단부에 의해 효율적으로 제 1 미세 기포 함유 액체가 제조되는 결과, 효율적으로 마이크로 버블 함유 액체를 제조할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치에 있어서, 제 2 마이크로 나노버블 함유 액체 제조 수단은 추가로 제 2 전단부에 제 2 공급 기체를 공급하는 제 2 기체 공급 수단을 구비하여, 제 2 전단부는 제 2 공급 기체와 제 1 미세 기포 함유 액체를 혼합 및 전단하여 제 2 미세 기포 함유 액체를 제조하고, 제 3 나노버블 함유 액체 제조 수단은 추가로 제 3 전단부에 제 3 공급 기체를 공급하는 제 3 기체 공급 수단을 구비하여, 제 3 전단부는 제 3 공급 기체와 제 2 미세 기포 함유 액체를 혼합 및 전단하여 제 3 미세 기포 함유 액체를 제조하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 제 2 전단부는, 제 1 전단부에서 제조된 제 1 미세 기 포 함유 액체에 추가로 제 2 공급 기체를 혼합시키고 전단하여, 보다 다량의 마이크로 나노버블을 함유하는 제 2 미세 기포 함유 액체를 제조한다. 그리고, 제 3 전단부는, 제 2 미세 기포 함유 액체에 추가로 제 3 공급 기체를 혼합시키고 전단하여, 보다 다량의 나노버블을 함유하는 제 3 미세 기포 함유 액체를 제조한다. 따라서, 보다 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 양호한 효율로 합리적으로 제조할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치에 있어서, 제 1 전단부에 의한 제 1 미세 기포 함유 액체의 제조, 제 2 전단부에 의한 제 2 미세 기포 함유 액체의 제조, 및 제 3 전단부에 의한 제 3 미세 기포 함유 액체의 제조는, 캐비테이션 방식, 가압 용해 방식, 난류 (亂流) 전단 방식, 고속 회전 교반 방식 또는 선회류 방식 중 어느 것에 의해 그 처리수의 성상에 맞춰서 각각 행해지는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 제 1 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단, 제 2 마이크로 나노버블 함유 액체 제조 수단 및 제 3 나노버블 함유 액체 제조 수단을 활용하여 나노버블을 용이하게 구축할 수 있다. 요컨대, 캐비테이션 방식, 가압 용해 방식, 난류 전단 방식, 고속 회전 교반 방식 또는 선회류 방식의 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단은 각각 시판되고 있으며, 또 이것들은 범용성이 풍부하다. 따라서, 제 1 ∼ 3 조에 설치되는 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단으로서 이러한 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단 중 어느 것을 각각 채용함으로써 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치를 용이하게 제조할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치에 있어서, 상기 액체가 도입되는 저수조와, 상기 저수조 내의 상기 액체를 제 1 조로 이송하는 제 1 이송 수단을 추가로 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 나노버블 함유수(水)를 제조하기 위해 사용되는 액체가 도입되는 저수조와, 그 저수조 내의 액체를 제 1 발생조로 이송하기 위한 제 1 이송 수단을 구비하고 있기 때문에, 저수조 중의 액체를 제 1 조에 도입하고, 또한 제 2 조 및 제 3 조에 순차적으로 도입함으로써, 저수조 내의 액체로부터 효율적으로 나노버블 함유 액체를 제조할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치에 있어서, 상기 액체는, 배수, 상수, 하수, 재이용수, 원유, 연료유, 유용 물질 함유 액체, 지하수, 공조(共調)용수 또는 스크러버 용수인 것이 바람직하다.
요컨대, 나노버블 함유 액체를 제조하기 위해 사용되는 액체가 배수이면, 나노버블을 함유시킴으로써 배수 처리의 효율을 높일 수 있다. 또, 당해 액체가 상수이면, 나노버블을 함유시킴으로써 상수 처리의 효율을 높일 수 있다. 또, 당해 액체가 재이용수이면, 나노버블을 함유시킴으로써 재이용수에 관한 수 (水) 처리의 효율을 높일 수 있다. 또, 당해 액체가 원유 또는 연료유이면, 원유 정제에 있어서의 정제 효율의 개선 또는 연료유에 있어서의 연료 효율 및 품질을 향상시킬 수 있다. 또, 당해 액체가 유용 물질 함유 액체이면, 나노버블을 함유시킴으로써 유용 물질 함유 액체의 각종 여러 가지 작용 효과를 높일 수 있다. 또, 당해 액체가 지하수이면, 지하수 중에 미량의 난분해 물질이 존재할 때, 이 난 분해 물질을 나노버블에 의해 산화 분해시킬 수 있다. 또, 당해 액체가 공조용수이면, 나노버블을 함유시킴으로써 공조 기기에 있어서의 슬라임 발생 및 스케일 발생을 방지할 수 있다. 또한, 당해 액체가 스크러버 용수이면, 스크러버에 의한 가스의 세정 효과의 향상, 및 스크러버 내에 설치되는 충전재의 조류 (藻類) 발생의 방지 및 슬라임 발생의 방지에 유효하다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치에 있어서, 제 3 미세 기포 함유 액체가 도입되는 제 4 조와, 제 4 조 내의 제 3 미세 기포 함유 액체 중의 나노버블 함유량을 측정하는 나노버블 함유량 측정 수단을 추가로 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 제 3 발생조에 토출된 제 3 미세 기포 함유 액체를 제 4 조에 도입하여, 제 3 미세 기포 함유 액체 중의 나노버블의 함유량을 측정할 수 있기 때문에, 원하는 양의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 용이하게 제조할 수 있다. 즉, 제조되는 나노버블 함유 액체 중의 나노버블의 함유량을 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치에 있어서, 상기 나노버블 함유량 측정 수단은 추가로 산화 환원 전위 검출 수단을 구비하여, 상기 산화 환원 전위 검출 수단에서 검출된 제 3 미세 기포 함유 액체의 산화 환원 전위에 기초하여 나노버블 함유량을 측정할 수도 있게 된다.
상기 구성에 의하면, 제 3 조에서 얻어진 제 3 미세 기포 함유 액체 중의 나노버블의 함유량을 제 3 미세 기포 함유 액체 중의 산화 환원 전위값으로부터 측정 할 수 있다. 요컨대, 산화 환원 전위값은 나노버블의 함유량과 상관 관계를 나타내기 때문에, 측정된 산화 환원 전위값에 기초하여, 제조되는 나노버블 함유 액체 중의 나노버블의 함유량을 조정할 수 있다.
또, 상기 나노버블 함유량 측정 수단은, 제타 전위 검출 수단을 구비하여, 상기 제타 전위 검출 수단에서 검출된 제 3 미세 기포 함유 액체의 제타 전위에 기초하여 나노버블 함유량을 측정할 수도 있게 된다.
상기 구성에 의하면, 제 3 조에서 얻어진 제 3 미세 기포 함유 액체 중의 나노버블의 함유량을 제 3 미세 기포 함유 액체 중의 제타 전위값으로부터 측정할 수 있다. 요컨대, 제타 전위값은 나노버블의 함유량과 상관 관계를 나타내기 때문에, 측정된 제타 전위값에 기초하여, 제조되는 나노버블 함유 액체 중의 나노버블의 함유량을 조정할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 계면 활성제를 저류시킨 계면 활성제 탱크와, 상기 계면 활성제 탱크 내의 상기 계면 활성제를 제 1 ∼ 3 조 각각에 공급하는 계면 활성제 공급 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 계면 활성제 탱크 내에 저류된 계면 활성제를 제 1 ∼ 3 조 중 적어도 어느 1 개 이상의 조에 공급함으로써, 보다 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 제조할 수 있다. 여기에서, 계면 활성제는 계면 장력을 저하시키는 작용을 갖는 물질이기 때문에, 제 1 미세 기포 함유 액체, 제 2 미세 기포 함유 액체 또는 제 3 미세 기포 함유 액체가 각각 토출되는 제 1 ∼ 3 조 중 적어도 어느 1 개의 조에 계면 활성제를 공급함으로써, 이들 함유 액체 중의 각 버블량을 각각 증가시킬 수 있다. 그 결과, 최종 조인 제 3 발생조 내에서 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 제조할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 무기염을 저류시킨 무기염류 탱크와, 상기 무기염류 탱크 내의 상기 무기염을 제 1 ∼ 3 조 각각에 공급하는 무기염 공급 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 무기염류 탱크 내에 저류된 무기염을 제 1 ∼ 3 조 중 적어도 어느 1 개 이상의 조에 공급함으로써, 보다 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 제조할 수 있다. 여기에서, 무기염을 액체에 첨가하면, 당해 액체는 전해질이 되어 버블이 발생되기 쉬워진다. 이 때문에, 무기염을 제 1 미세 기포 함유 액체, 제 2 미세 기포 함유 액체 또는 제 3 미세 기포 함유 액체가 각각 토출되는 제 1 ∼ 3 조 중 적어도 어느 1 개의 조에 공급함으로써, 이들 함유 액체 중의 각 버블량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 최종 조인 제 3 발생조 내에서 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 제조할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 상기 계면 활성제 탱크로부터 제 1 ∼ 3 조 각각에 공급하는 상기 계면 활성제의 공급량을 조절하는 계면 활성제 정량 펌프를 추가로 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 ∼ 3 조 각각에 공급되는 계면 활성제의 양을 용이하게 조절할 수 있어, 제조되는 나노버블 함유 액체 중의 나노버블의 함유량을 용이하게 조절할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 상기 나노버블 함유 량 측정 수단이 측정한 상기 나노버블 함유량에 기초하여, 상기 계면 활성제의 공급량을 조절하도록 상기 계면 활성제 정량 펌프를 제어하는 제어 수단을 추가로 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 제어 수단이, 나노버블 발생량 측정 수단에 의해 측정된 제 3 미세 기포 함유 액체 중의 나노버블의 함유량에 기초하여 계면 활성제 정량 펌프를 제어한다. 즉, 제조된 나노버블 함유 액체 중의 나노버블의 함유량에 기초하여 계면 활성제의 공급량을 조정함으로써, 원하는 함유량으로 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 용이하게 제조할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 상기 무기염류 탱크로부터 제 1 ∼ 3 조 각각에 공급하는 상기 무기염의 공급량을 조절하는 무기염 정량 펌프를 추가로 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 ∼ 3 조 각각에 공급되는 무기염의 양을 용이하게 조절할 수 있어, 제조되는 나노버블 함유 액체 중의 나노버블의 함유량을 용이하게 조절할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 상기 나노버블 함유량 측정 수단이 측정한 상기 나노버블 함유량에 기초하여 상기 무기염의 공급량을 조절하도록 상기 무기염 정량 펌프를 제어하는 제어 수단을 추가로 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 제어 수단이, 나노버블 발생량 측정 수단에 의해 측정된 제 3 미세 기포 함유 액체 중의 나노버블의 함유량에 기초하여 무기염 정량 펌프를 제어한다. 즉, 제조된 나노버블 함유 액체 중의 나노버블의 함유량에 기 초하여 계면 활성제의 공급량을 조정함으로써, 원하는 함유량으로 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 용이하게 제조할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치에 있어서, 제 3 조 또는 제 4 조 내의 제 3 미세 기포 함유 액체를 생물 장치, 화학 장치, 물리 장치 또는 욕조 장치로 이송하는 제 2 이송 수단을 추가로 구비하고 있는 것이 바람직하다.
즉, 제조된 나노버블 함유 액체를 생물 장치, 화학 장치, 물리 장치 또는 욕조 장치로 이송함으로써, 이들 장치에서 나노버블 함유 액체를 효과적으로 사용할 수 있다. 나노버블 함유 액체를 생물 장치에서 사용하면, 각종 생물 장치에 관계되는 생물의 활성을 증강시켜 생물 반응을 높일 수 있다. 예를 들어, 양식에서 사용되는 생물 장치에서 나노버블 함유 액체를 사용하면, 양식 대상이 되는 물고기의 성장 속도를 향상시킬 수 있고, 수경 재배에서 사용되는 생물 장치에서 나노버블 함유 액체를 사용하면, 식물의 성장을 앞당길 수 있다. 또한, 나노버블 함유 액체를 생물 장치에 있어서의 배수 처리에 사용하면, 배수 중의 미생물이 활성화되어 처리가 안정화됨과 동시에 처리 수질 또는 처리 능력을 향상시킬 수 있다.
또, 제조된 나노버블 함유 액체를 화학 장치에서 사용하면, 각종 화학 장치에 관계되는 화학 반응의 반응 효율을 높일 수 있다.
또, 제조된 나노버블 함유 액체를 물리 장치에서 사용하면, 각종 물리 장치에 관계되는 물리 작용을 높일 수 있다. 예를 들어, 물리 장치인 활성탄 흡착 장치에서 나노버블 함유 액체를 사용하면, 활성탄의 흡착 작용이 증강된다. 또한, 당해 장치에서 나노버블 함유 액체를 사용하면, 활성탄에 번식된 미생물이 활성탄에 흡착된 유기물을 분해 처리하는 현상도 발생된다. 즉, 활성탄이 미생물에 의해 자동 재생된 상태가 된다.
또한, 제조된 나노버블 함유 액체를 욕조 장치에서 사용하면, 욕조수의 온열 효과, 인체 피부에 대한 세정 효과 및 인체의 혈류량 증가 작용을 기대할 수 있어, 의료면에서 이용할 수 있게 된다.
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 나노버블 함유 액체를 제조하는 장치를 저비용 그리고 단기간에 제조할 수 있다.
〔제 1 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 1 실시형태에 대하여 도 1 을 참조하여 이하에 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시형태는 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 일례를 나타내는 것으로서, 이것에 한정되지 않는다.
＜나노버블 함유 액체 제조 장치의 구성＞
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 는, 저수조 (1), 마이크로 버블 발생조 (5 ; 제 1 조), 마이크로 나노버블 발생조 (11 ; 제 2 조), 나노버블 발생조 (20 ; 제 3 조), 측정조 (제 4 조 ; 29), 시퀸서 (제어 수단 ; 31), 계면 활성제 탱크 (32), 무기염류 탱크 (37) 및 나노버블 함유 액체조 (49) 를 구비하고 있다.
저수조 (1) 는 나노버블을 발생시키는 대상이 되는 액체가 도입되는 조이다. 저수조 (1) 에는 저수조 (1) 내에 액체를 도입하는 유입 배관 (2), 및 제 1 이송 펌프 (제 1 이송 수단 ; 3) 에 의해 저수조 (1) 내의 액체를 마이크로 버블 발생조 (5) 로 이송하는 액체 배관 (제 1 이송 수단 ; 4) 이 접속되어 있다.
저수조 (1) 의 구체적인 구성으로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 유입 배관 (2) 을 통하여 액체가 도입되고, 또한 당해 액체가 액체 배관 (4) 을 경유하여 마이크로 버블 발생조 (5) 로 이송되는 구성이면 된다.
제 1 이송 펌프 (3) 는, 저수조 (1) 에 도입된 액체를 액체 배관 (4) 을 통하여 마이크로 버블 발생조 (5) 로 이송한다. 상기 구성에 의하면, 저수조 (1) 중의 액체를 마이크로 버블 발생조 (5) 에 도입하고, 또한 마이크로 나노버블 발생조 (11) 및 나노버블 발생조 (20) 로 순차적으로 이송함으로써, 저수조 (1) 내의 액체로부터 효율적으로 나노버블 함유 액체를 제조할 수 있다.
또, 저수조 (1) 에 도입되는 액체로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 배수, 상수, 하수, 재이용수, 원유, 연료유, 유용 물질 함유 액체, 지하수, 공조용수 또는 스크러버 용수인 것이 바람직하다.
요컨대, 나노버블 함유 액체를 제조하기 위해 사용되는 액체가 배수이면, 나노버블을 함유시킴으로써 배수 처리의 효율을 높일 수 있다. 또, 당해 액체가 상수이면, 나노버블을 함유시킴으로써 상수 처리의 효율을 높일 수 있다. 또, 당해 액체가 하수이면, 나노버블을 함유시킴으로써 하수 처리의 효율을 높일 수 있다. 또, 당해 액체가 재이용수이면, 나노버블을 함유시킴으로써 재이용수에 관한 수 처리의 효율을 높일 수 있다. 또, 당해 액체가 원유 또는 연료유이면, 원유 정제 에 있어서의 정제 효율의 개선, 또는 연료유에 있어서의 연료 효율 및 품질을 향상시킬 수 있다. 또, 당해 액체가 유용 물질 함유 액체이면, 나노버블을 함유시킴으로써 유용 물질 함유 액체의 작용 효과를 높일 수 있다. 또, 당해 액체가 지하수이면, 지하수 중에 미량의 난분해 물질이 존재할 때, 이 난분해 물질을 나노버블에 의해 산화 분해시킬 수 있다. 또, 당해 액체가 공조용수이면, 나노버블을 함유시킴으로써 공조 기기에 있어서의 슬라임 발생 및 스케일 발생을 방지할 수 있다. 또한, 당해 액체가 스크러버 용수이면, 스크러버에 의한 가스의 세정 효과의 향상, 및 스크러버 내에 설치되는 충전재의 조류 발생의 방지 및 슬라임 발생의 방지에 유효하다.
마이크로 버블 발생조 (5) 는, 마이크로 버블 함유 액체 (제 1 미세 기포 함유 액체) 를 제조하기 위한 조로서, 마이크로 버블 발생 장치 (제 1 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단 ; 65) 및 오버플로우 배관 (10) 을 구비하고 있다.
마이크로 버블 발생조 (5) 의 구체적인 구성으로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 저수조 (1) 로부터 액체가 이송되고, 마이크로 버블 발생 장치 (65) 에 의해 마이크로 버블 함유 액체가 제조되는 구성이면 된다.
마이크로 버블 발생 장치 (65) 란, 마이크로 버블 발생조 (5) 내에 도입된 액체를 사용하여 마이크로 버블 함유 액체를 제조하고, 마이크로 버블 발생조 (5) 내에 토출하는 장치로서, 마이크로 버블 발생기 (6), 소형 블로어 (제 1 기체 공급 수단 ; 7) 및 기체 배관 (8) 을 구비하고 있다.
마이크로 버블 발생 장치 (65) 의 구체적인 구성으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 수중 펌프형 마이크로 버블 발생기 (6) 를 구비한 마이크로 버블 발생 장치 (노무라 전자 공업 주식회사 제조의 「마이크로 버블러 MB-400」) 를 사용할 수 있다.
또, 마이크로 버블 발생 장치 (65) 가 설치되는 위치로서는 특별히 한정되지 않지만, 마이크로 버블 발생기 (6) 가 마이크로 버블 발생조 (5) 에 도입된 액체를 흡인하여 마이크로 버블 함유수를 제조할 수 있게 되어 있으면 된다. 또, 마이크로 버블 발생조 (5) 와 마이크로 버블 발생 장치 (65) 는 일체화되어 있을 필요는 없으며, 각각의 부재를 조합해서 구성할 수 있다.
마이크로 버블 발생기 (6) 는 특별히 한정되지 않지만, 수중 펌프를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 상기 구성에 의하면, 수중 펌프 내의 임펠러 부분 (제 1 전단부) 에 의해 액체와 기체를 혼합 및 전단하여 마이크로 버블 함유 액체를 제조할 수 있다. 그 결과, 효율적으로 나노버블 함유 액체를 제조할 수 있다.
소형 블로어 (7) 는 마이크로 버블 발생기 (6) 에 기체를 공급하는 것이면 된다. 소형 블로어 (7) 로부터 공급되는 기체로서는 예를 들어 공기여도 되지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 목적에 따라서는 오존 가스, 산소 가 스, 질소 가스 중에서 선정해도 된다. 또, 마이크로 버블 발생기 (6) 와 소형 블로어 (7) 는 기체 배관 (8) 에 의해 연결되어 있으며, 기체 배관 (8) 은 소형 블로어 (7) 로부터 마이크로 버블 발생기 (6) 에 기체를 공급하는 경로가 된다.
또, 오버플로우 배관 (10) 은, 마이크로 버블 발생조 (5) 와 마이크로 나노버블 발생조 (11) 에 연결되어 있으며, 마이크로 버블 발생조 (5) 에서 제조된 마이크로 버블 함유 액체를 마이크로 나노버블 발생조 (11) 에 오버플로우에 의해 도입하고 있다. 여기에서, 「오버플로우」란 단순히 액체를 유입시켜 밀어내는 것을 의미하고 있다. 즉, 제 1 이송 펌프 (3) 에 의해 저수조 (1) 로부터 마이크로 버블 발생조 (5) 내로 액체를 이송하고, 연속적으로 제 1 이송 펌프 (3) 를 운전함으로써, 밀어내듯이 마이크로 버블 발생조 (5) 로부터 마이크로 나노버블 발생조 (11) 에 도입하고 있다.
마이크로 나노버블 발생조 (11) 는, 마이크로 나노버블 함유 액체 (제 2 미세 기포 함유 액체) 를 제조하기 위한 조로서, 마이크로 나노버블 발생 장치 (제 2 마이크로 나노버블 함유 액체 제조 수단 ; 66) 및 오버플로우 배관 (19) 을 구비하고 있다.
마이크로 나노버블 발생조 (11) 의 구체적인 구성으로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 마이크로 버블 발생조 (5) 로부터 오버플로우 배관 (10) 을 통하여 마이크로 버블 함유 액체가 도입되고, 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 에 의해 마이크로 나노버블 함유 액체가 제조되는 구성이면 된다.
마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 란, 마이크로 나노버블 발생조 (11) 내에 도입된 마이크로 버블 함유 액체를 사용하여 마이크로 나노버블 함유 액체를 제조하고, 마이크로 나노버블 발생조 (11) 내에 토출하는 장치로서, 흡인 배관 (14), 순환 펌프 (15), 기체 배관 (16), 기체 니들 밸브 (제 2 기체 공급 수단 ; 17), 액체 배관 (18) 및 마이크로 나노버블 발생기 (13) 를 구비하고 있다.
마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 의 구체적인 구성으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 순환 펌프 (15) 로서 고양정 (高揚程) 펌프를 구비하고 있어도 된다. 상기 구성에 의하면, 액체와 기체를 효과적으로 자급 혼합 용해시키고, 이들 혼합체를 압송함으로써 마이크로 나노버블을 제조할 수 있다.
또, 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 가 설치되는 위치로는 마이크로 버블 발생 장치 (65) 와 마찬가지로 특별히 한정되지 않으며, 마이크로 나노버블 발생기 (13) 가 마이크로 나노버블 발생조 (11) 에 도입된 마이크로 버블 함유 액체를 흡인하여 마이크로 나노버블 함유수를 제조할 수 있게 되어 있으면 된다. 또, 마이크로 나노버블 발생조 (11) 와 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 는 일체화되어 있을 필요는 없으며, 각각의 부재를 조합해서 사용할 수 있다.
마이크로 나노버블 발생기 (13) 는, 마이크로 버블 함유 액체 중의 마이크로 버블을 더욱 미세한 마이크로 나노버블로 할 수 있는 한 한정되지 않는데, 제 2 전단부를 가지고 있는 것이 바람직하다. 이로써, 마이크로 버블을 용이하게 더욱 작은 마이크로 나노버블로 할 수 있다.
순환 펌프 (15) 는 액체 및 기체의 혼합체인 마이크로 버블 함유 액체의 혼상 (混相) 선회류를 발생시키고, 마이크로 나노버블 발생기 (13) 의 중심부에서 고 속 선회시키는 기체 공동부 (空洞部) 를 형성하고 있다. 그러한 순환 펌프 (15) 로서는, 상기 서술한 고양정 펌프여도 되지만, 이것에 한정되지 않는다. 또, 순환 펌프 (15) 는 흡인 배관 (14) 과 연결되어 있어, 흡인 배관 (14) 으로부터 마이크로 버블 함유 액체를 흡인하고 있다. 또, 순환 펌프 (15) 는, 액체 배관 (18) 을 통하여 흡인 배관 (14) 으로부터 흡입된 마이크로 버블 함유 액체를 마이크로 나노버블 발생기 (13) 에 공급하고 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 는, 마이크로 나노버블 발생기 (13) 에 기체 (제 2 공급 기체) 를 공급하는 기체 니들 밸브 (17) 를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이로써, 마이크로 버블 발생 장치 (65) 에서 제조된 마이크로 버블 함유 액체에 추가로 기체를 혼합시키고 전단하여, 보다 다량의 마이크로 나노버블을 함유하는 마이크로 나노버블 함유 액체를 제조할 수 있다. 따라서, 최종적으로 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 효율적으로 제조할 수 있다. 이러한 기체로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 공기, 오존 가스, 탄산 가스, 질소 가스 및 산소 가스를 들 수 있다. 기체 니들 밸브 (17) 와 마이크로 나노버블 발생기 (13) 는 기체 배관 (16) 에 의해 연결되어 있다.
또, 오버플로우 배관 (19) 은 마이크로 나노버블 발생조 (11) 와 나노버블 발생조 (20) 에 연결되어 있어, 마이크로 나노버블 발생조 (11) 에서 제조된 마이크로 나노버블 함유 액체를 나노버블 발생조 (20) 에 오버플로우에 의해 도입하고 있다.
나노버블 발생조 (20) 는 나노버블 함유 액체를 제조하기 위한 조로서, 나노버블 발생 장치 (제 3 나노버블 함유 액체 제조 수단 ; 67) 및 오버플로우 배관 (28) 을 구비하고 있다.
나노버블 발생조 (20) 의 구체적인 구성으로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 마이크로 나노버블 발생조 (11) 로부터 오버플로우 배관을 통하여 마이크로 나노버블 함유 액체가 도입되고, 나노버블 발생 장치 (67) 에 의해 나노버블 함유 액체 (제 3 미세 기포 함유 액체) 가 제조되는 구성이면 된다.
나노버블 발생 장치 (67) 란, 나노버블 발생조 (20) 내에 도입된 마이크로 나노버블 함유 액체를 사용하여 나노버블 함유 액체 (제 3 미세 기포 함유 액체) 를 제조하고, 나노버블 발생조 (20) 내에 토출하는 장치로서, 흡인 배관 (23), 순환 펌프 (24), 기체 배관 (25), 기체 니들 밸브 (제 3 기체 공급 수단 ; 26), 액체 배관 (27) 및 나노버블 발생기 (22) 를 구비하고 있다.
나노버블 발생 장치 (67) 의 구체적인 구성으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 와 동일한 구성을 구비하고 있어도 된다. 즉, 나노버블 발생 장치 (67) 는, 순환 펌프 (24) 로서 고양정 펌프를 구비하고 있어도 된다. 상기 구성에 의하면, 액체와 기체를 효과적으로 자급 혼합 용해시키고, 이들 혼합체를 압송하여 기체와 액체를 혼합하고, 그 후에 전단함으로써 나노버블을 제조할 수 있다.
또, 나노버블 발생 장치 (67) 가 설치되는 위치로는 마이크로 버블 발생 장치 (65) 와 마찬가지로 특별히 한정되지 않으며, 나노버블 발생 장치 (67) 가 나노 버블 발생조 (20) 에 도입된 마이크로 나노버블 함유 액체를 흡인하여 마이크로 나노버블 함유수를 제조할 수 있게 되어 있으면 된다. 또, 나노버블 발생조 (20) 와 나노버블 발생 장치 (67) 는 일체화되어 있을 필요는 없으며, 각각의 부재를 조합해서 구성할 수 있다.
나노버블 발생기 (22) 는, 마이크로 나노버블 함유 액체 중의 마이크로 나노버블을 더욱 미세한 나노버블로 할 수 있는 한 한정되지 않는데, 제 3 전단부를 가지고 있는 것이 바람직하다. 이로써, 마이크로 나노버블을 용이하게 더욱 작은 나노버블로 할 수 있다.
순환 펌프 (24) 는 액체 및 기체의 혼합체인 마이크로 나노버블 함유 액체의 혼상 선회류를 발생시키고, 나노버블 발생기 (22) 의 중심부에서 고속 선회시키는 기체 공동부를 형성하고 있다. 그러한 순환 펌프 (24) 로서는 상기 서술한 고양정 펌프여도 되지만, 이것에 한정되지 않는다. 또, 순환 펌프 (24) 는 흡인 배관 (23) 과 연결되어 있어, 흡인 배관 (23) 으로부터 마이크로 나노버블 함유 액체를 흡인하고 있다. 또, 순환 펌프 (24) 는, 액체 배관 (27) 을 통하여 흡인 배관 (23) 으로부터 흡인된 마이크로 나노버블 함유 액체를 나노버블 발생기 (22) 에 공급하고 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 나노버블 발생 장치 (67) 는, 나노버블 발생기 (22) 에 기체 (제 3 공급 기체) 를 공급하는 기체 니들 밸브 (26) 를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이로써, 기체량을 정확하게 제어할 수 있다. 그리고, 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 에서 제조된 마이크로 나노버블 함유 액체에 추 가로 기체를 혼합시키고 전단하여, 보다 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 제조할 수 있다. 이러한 기체로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 공기, 오존 가스, 탄산 가스, 질소 가스 및 산소 가스를 들 수 있다. 기체 니들 밸브 (26) 와 나노버블 발생기 (22) 는 기체 배관 (25) 에 의해 연결되어 있다.
또, 오버플로우 배관 (28) 은 나노버블 발생조 (20) 와 측정조 (29) 를 연결하고 있어, 나노버블 발생조 (20) 에서 제조된 나노버블 함유 액체를 측정조 (29) 에 오버플로우에 의해 이송하고 있다.
측정조 (29) 는 나노버블 발생조 (20) 에서 제조된 나노버블 함유 액체가 도입되는 조이다. 측정조 (29) 의 구체적인 구성으로서는 특별히 한정되지 않지만, 나노버블 발생조 (20) 로부터 도입된 나노버블 함유 액체 중의 나노버블 함유량을 측정하는 나노버블 함유량 측정 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이로써, 예를 들어, 당해 나노버블 함유 액체 중의 나노버블의 함유량을 측정할 수 있기 때문에, 원하는 양의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 용이하게 제조할 수 있다. 즉, 제조되는 나노버블 함유 액체 중의 나노버블의 함유량을 용이하게 조정할 수 있다.
나노버블 함유량 측정 수단으로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 제타 전위 측정 수단 또는 쿨터 카운터여도 되지만, 본 실시형태에 관련된 측정조 (29) 는, 산화 환원 전위 검출 수단인 산화 환원 전위 검출부 (30) 및 산화 환원 전위 조절계 (68) (모두 토아 DKK 주식회사 제조) 를 구비하고 있다.
본 실시형태에 있어서, 산화 환원 전위 검출 수단은 측정조 (29) 에 도입된 나노버블 함유 액체의 산화 환원 전위를 측정하고 있다. 이것은 나노버블 함유 액체의 산화 환원 전위가 나노버블 함유량과 상관 관계를 나타내는 것에 기초하고 있다. 즉, 나노버블은 물질에 대하여 산화력을 갖기 때문에, 나노버블을 함유하고 있는 액체의 종류, 나노버블의 수 및 나노버블의 밀도에 따라 측정되는 나노버블의 산화 환원 전위는 상이하다는 것에 기초하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 산화 환원 전위 검출 수단을 플러스 밀리볼트인 ＋20 ㎷ ∼ ＋120 ㎷ 의 범위에서 운전했는데, 이것에 한정되지 않으며, 예를 들어, 배수 처리를 위한 탈질조 (즉, 환원조) 에 있어서의 액체의 산화 환원 전위를 측정하는 경우에는, 마이너스 밀리볼트인 -50 ㎷ ∼ -400 ㎷ 의 범위에서 운전하면 된다.
구체적인 측정 방법은, 먼저, 측정조 (29) 에 도입된 나노버블 함유 액체의 산화 환원 전위를 산화 환원 전위 검출부 (30) 가 검출한다. 다음으로, 검출 된 산화 환원 전위값에 기초하여, 산화 환원 전위 조절계 (68) 가 나노버블 함유 액체 중의 나노버블 함유량을 측정한다. 그리고, 산화 환원 전위 조절계 (68) 는, 측정된 나노버블 함유량과 상관 관계에 있는 산화 환원 전위를 나타내는 신호를 제조하고, 당해 신호를 이하에 설명하는 시퀸서 (31) 에 송신한다.
시퀸서 (31) 는, 나노버블 함유 액체 중의 나노버블 함유량과 상관 관계에 있는 산화 환원 전위에 기초하여, 각 버블 발생조에 대한 계면 활성제 및 무기염류의 공급량을 제어하는 제어 수단이다.
시퀸서 (31) 의 구체적인 구성으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 산화 환원 전위 검출부 (30), 산화 환원 전위 조절계 (68), 계면 활성제 정량 펌프 (제 1 정량 펌프 (33), 제 2 정량 펌프 (34) 및 제 3 정량 펌프 (35)), 및 무기염류 정량 펌프 (제 4 정량 펌프 (38), 제 5 정량 펌프 (39) 및 제 6 정량 펌프 (40)) 와 신호선 (52) 에 의해 연결되어 있으면 된다. 이로써, 산화 환원 전위 조절계 (68) 로부터 수신된 나노버블 함유량과 상관 관계에 있는 산화 환원 전위에 기초하여, 신호선 (52) 에 의해 연결된 각 부재에 신호를 보내 제휴 운전하여 계면 활성제 정량 펌프 및 무기염류 정량 펌프에 의한 계면 활성제 및 무기염류의 공급량을 조절할 수 있다. 구체적으로는, 나노버블 함유량이 부족한 경우, 즉 산화 환원 전위가 설정값보다 낮은 경우에는, 먼저, 신호선 (52) 을 통하여 계면 활성제 정량 펌프 (제 1 정량 펌프 (33), 제 2 정량 펌프 (34) 및 제 3 정량 펌프 (35)) 및 무기염 정량 펌프 (제 4 정량 펌프 (38), 제 5 정량 펌프 (39) 및 제 6 정량 펌프 (40)) 에 신호를 송신한다. 다음으로, 산화 환원 전위가 설정값이 되도록, 계면 활성제 정량 펌프 및 무기염류 정량 펌프가 각 버블 발생조에 대하여 계면 활성제 및 무기염류를 각각 공급하도록 지령을 내린다. 그 결과, 산화 환원 전위를 설정값까지 높이게 되고, 나아가서는 나노버블 함유량을 증가시킬 수 있다.
계면 활성제 탱크 (32) 는 계면 활성제를 저류시킨 탱크로서, 당해 탱크 내의 계면 활성제가 각 버블 발생조에 공급된다. 계면 활성제 탱크 (32) 는, 계면 활성제 탱크 (32) 내의 계면 활성제를 교반하기 위한 제 1 교반기 (36) 를 구비하고 있다. 계면 활성제 탱크 (32) 내의 계면 활성제를 제 1 교반기 (36) 에 의해 교반함으로써, 계면 활성제의 농도를 계면 활성제 탱크 (32) 내에서 균일하게 할 수 있다. 계면 활성제 탱크 (32) 내의 계면 활성제는, 각 약품 배관 (계면 활성제 공급 수단 ; 43, 44, 45) 을 통하여, 제 1 정량 펌프 (33), 제 2 정량 펌프 (34) 및 제 3 정량 펌프 (35) 의 개폐에 의해 마이크로 버블 발생조 (5), 마이크로 나노버블 발생조 (11) 및 나노버블 발생조 (20) 에 공급된다.
상기 구성에 의하면, 계면 활성제 탱크 (32) 내에 도입된 계면 활성제를 마이크로 버블 발생조 (5), 마이크로 나노버블 발생조 (11) 및 나노버블 발생조 (20) 중 적어도 어느 1 개에 공급함으로써, 보다 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 제조할 수 있다. 여기에서, 계면 활성제는 계면 장력을 저하시키는 작용을 갖는 물질이기 때문에, 마이크로 버블 함유 액체, 마이크로 나노버블 함유 액체 또는 나노버블 함유 액체가 각각 토출되는 마이크로 버블 발생조 (5), 마이크로 나노버블 발생조 (11) 및 나노버블 발생조 (20) 중 적어도 어느 1 개의 조에 계면 활성제를 공급함으로써, 이들 함유 액체 중의 각 버블량을 각각 증가시킬 수 있다. 그 결과, 최종 조인 나노버블 발생조 (20) 내에서 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 얻을 수 있다.
이와 같이, 계면 활성제 탱크 (32) 에 제 1 ∼ 3 정량 펌프가 설치되어 있으면, 마이크로 버블 발생조 (5), 마이크로 나노버블 발생조 (11) 및 나노버블 발생조 (20) 각각에 공급되는 계면 활성제의 양을 용이하게 조절할 수 있어, 제조된 나노버블 함유 액체 중의 나노버블의 함유량을 용이하게 조절할 수 있다.
또, 계면 활성제로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 카티온 계면 활성제, 아니온 계면 활성제 및 노니온 계면 활성제를 포함한다. 계면 활성제의 첨가량으로서는 특별히 한정되지 않으며, 나노버블을 발생시키는 대상인 액체의 종류에 따라 적절히 변경하면 된다.
무기염류 탱크 (37) 는 무기염을 저류시킨 탱크로서, 당해 탱크 내의 무기염이 각 버블 발생조에 공급된다. 본 명세서에 있어서, 무기염은 무기염류라고 하는 경우도 있으며, 예를 들어, 칼슘염, 나트륨염, 마그네슘염 등의 무기염이 의도된다. 무기염류 탱크 (37) 는, 무기염류 탱크 (37) 의 무기염을 교반하기 위한 제 2 교반기 (41) 를 구비하고 있다. 무기염류 탱크 (37) 내의 무기염류를 제 2 교반기 (41) 에 의해 교반함으로써, 무기염의 농도를 무기염류 탱크 (37) 내에서 균일하게 할 수 있다. 무기염류 탱크 (37) 내의 무기염은, 각 약품 배관 (무기염 공급 수단 ; 42, 46, 47) 을 통하여, 제 4 정량 펌프 (38), 제 5 정량 펌프 (39) 및 제 6 정량 펌프 (40) 의 개폐에 의해 마이크로 버블 발생조 (5), 마이크로 나노버블 발생조 (11) 및 나노버블 발생조 (20) 에 공급된다.
상기 구성에 의하면, 무기염류 탱크 (37) 내에 도입된 무기염을 마이크로 버블 발생조 (5), 마이크로 나노버블 발생조 (11) 및 나노버블 발생조 (20) 의 적어도 어느 1 개에 공급함으로써, 보다 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 제조할 수 있다. 여기에서, 무기염을 액체에 첨가하면, 당해 액체는 전해질이 되어 버블이 발생되기 쉬워진다. 이 때문에, 무기염을 마이크로 버블 함유 액체, 마이크로 나노버블 함유 액체 또는 나노버블 함유 액체가 각각 토출되는 마이크로 버블 발생조 (5), 마이크로 나노버블 발생조 (11) 및 나노버블 발생조 (20) 중 적어도 어느 1 개의 조에 공급함으로써, 이들 함유 액체 중의 각 버블량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 최종 조인 나노버블 발생조 (20) 내에서 다량의 나노버블을 함유하는 나노버블 함유 액체를 얻을 수 있다.
이와 같이, 무기염류 탱크 (37) 에 제 4 ∼ 6 정량 펌프가 설치되어 있으면, 마이크로 버블 발생조 (5), 마이크로 나노버블 발생조 (11) 및 나노버블 발생조 (20) 각각에 공급되는 무기염류의 양을 용이하게 조절할 수 있어, 제조된 나노버블 함유 액체 중의 나노버블의 함유량을 용이하게 조절할 수 있다. 무기염류의 첨가량으로서는 특별히 한정되지 않으며, 나노버블을 발생시키는 대상인 액체의 종류에 따라 적절히 변경하면 된다.
나노버블 함유 액체조 (49) 는, 제조된 나노버블 함유 액체가 측정조 (29) 로부터 오버플로우 배관 (48) 을 통하여 도입되는 조이다. 나노버블 함유 액체조 (49) 내의 나노버블 함유 액체는, 제 2 이송 펌프 (제 2 이송 수단 ; 50) 의 운전에 의해 다음 공정 장치 (51) 로 이송된다.
다음 공정 장치 (51) 로서는 특별히 한정되지 않지만, 생물 장치, 화학 장치, 물리 장치 및 욕조 장치를 들 수 있다. 나노버블 함유 액체를 생물 장치에서 사용하면, 각종 생물 장치에 관계되는 생물의 활성을 증강시켜, 생물 반응을 높일 수 있다. 예를 들어, 양식에서 사용되는 생물 장치에서 나노버블 함유 액체를 사용하면, 양식 대상이 되는 물고기의 성장 속도를 향상시킬 수 있으며, 수경 재배에서 사용되는 생물 장치에서 나노버블 함유 액체를 사용하면, 식물의 성장을 앞당길 수 있다. 또한, 나노버블 함유 액체를 생물 장치에 있어서의 배수 처리에 사용하면, 배수 중의 미생물이 활성화되어 처리가 안정화됨과 동시에 처리 수 질 또는 처리 능력을 향상시킬 수 있다.
또, 제조된 나노버블 함유 액체를 화학 장치에서 사용하면, 각종 화학 장치에 관계되는 화학 반응의 반응 효율을 높일 수 있다.
또, 제조된 나노버블 함유 액체를 물리 장치에서 사용하면, 각종 물리 장치에 관계되는 물리 작용을 높일 수 있다. 예를 들어, 물리 장치인 활성탄 흡착 장치에서 나노버블 함유 액체를 사용하면, 활성탄의 흡착 작용이 증강된다. 또한, 당해 장치에서 나노버블 함유 액체를 사용하면, 활성탄에 번식된 미생물이 활성탄에 흡착된 유기물을 분해 처리하는 현상도 발생된다. 즉, 활성탄이 미생물에 의해 자동 재생된 상태가 된다.
또한, 제조된 나노버블 함유 액체를 욕조 장치에서 사용하면, 욕조수의 온열 효과, 인체 피부에 대한 세정 효과 및 인체의 혈류량 증가 작용 등의 의료면에 대한 효과를 기대할 수 있다.
＜나노버블 함유 액체의 제조 방법＞
다음으로, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다. 나노버블 함유 액체는, 주로 3 개의 공정 (마이크로 버블 함유 액체 제조 공정, 마이크로 나노버블 함유 액체 제조 공정 및 나노버블 함유 액체 제조 공정) 에 의해 제조된다. 또한, 이하에 설명하는 제조 공정은, 편의상, 본 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치를 사용하여 설명하는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
(마이크로 버블 함유 액체 제조 공정)
마이크로 버블 함유 액체 제조 공정은, 마이크로 버블 발생조 (5) 내에 도입된 액체를 사용하여 마이크로 버블 함유 액체를 제조하는 공정이다.
마이크로 버블 함유 액체 제조 공정에서는, 먼저, 저수조 (1) 로부터 액체 배관 (4) 을 경유하여 액체가 도입된다. 여기에서, 본 실시형태에 관련된 마이크로 버블 발생 장치 (65) 에 채용된 수중 펌프형 마이크로 버블 발생기 (6) 는, 일반적인 수중 펌프와 마찬가지로 임펠러 부분 (도 1 중의 마이크로 버블 발생기 (6) 의 하부) 을 고속 회전시킴으로써 공급된 기체를 전단하여 마이크로 버블을 발생시키고 있다. 구체적으로는, 먼저, 액체가 도입된 마이크로 버블 발생조 (5) 내에서 수중 펌프의 임펠러 부분을 고속 회전시킨다. 그 후, 기체 배관 (8) 을 경유하여 소형 블로어 (7) 로부터 임펠러 부분에 기체를 공급한다. 기체의 공급량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 2 ∼ 5 리터/분이어도 된다. 또한, 이 기체를 마이크로 버블 발생조 (5) 내의 액체와 혼합하고, 임펠러 부분을 고속 회전시켜 전단함으로써 마이크로 버블이 제조된다. 이 때, 임펠러 부분의 회전수는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 500 ∼ 600 회전/초가 보다 바람직하다. 이와 같이 제조된 마이크로 버블 함유 액체를 마이크로 버블 발생조 (5) 내에 토출함으로써 버블 액류 (9) 를 발생시킨다.
여기에서, 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 에 있어서, 이미 나노버블 발생조 (20) 에서 나노버블 함유 액체가 제조되었고, 측정조 (29) 에서 측정되는 나노버블 함유 액체의 산화 환원 전위가 낮은 경우에는, 계면 활성제 탱크 (32) 또는 무기염류 탱크 (37) 로부터 약품 배관 (42, 43) 을 통하여 마이크로 버블 발생조 (5) 내에 계면 활성제 및 무기염류가 각각 공급될 수 있다. 이러한 계면 활성제 및 무기염류의 공급은 시퀸서 (31) 에 의해 제어될 수 있다. 계면 활성제 및 무기염류 중 어느 쪽이 공급될지는 액체 2 종류에 따라 적절히 결정되면 되며, 계면 활성제 또는 무기염류 중 어느 것 또는 양쪽이 공급되어도 된다. 또한, 이와 같이 계면 활성제 또는 무기염류를 첨가하면, 첨가량에 따라 상이하지만 액체가 우유와 같이 백탁된다. 이로써, 마이크로 버블 함유 액체 중의 마이크로 버블 함유량을 증가시킬 수 있다.
또, 마이크로 버블 발생 방식으로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 고속 회전 교반 방식, 캐비테이션 방식, 가압 용해 방식, 난류 전단 방식 및 선회류 방식의 마이크로 버블 발생기여도 된다. 요컨대, 캐비테이션 방식, 가압 용해 방식, 난류 전단 방식, 고속 회전 교반 방식 또는 선회류 방식의 마이크로 버블 발생 장치 (65) 는 각각 시판되고 있으며, 또 이것들은 범용성이 풍부하다. 따라서, 이러한 마이크로 버블 발생 방식 중 어느 것을 각각 채용함으로써, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치를 용이하게 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 마이크로 버블 함유 액체는, 오버플로우 배관 (10) 을 경유하여 마이크로 나노버블 발생조 (11) 에 도입해도 된다. 즉, 제 1 이송 펌프 (3) 에 의해 저수조 (1) 로부터 마이크로 버블 발생조 (5) 내로 액체를 이송하고, 연속적으로 제 1 이송 펌프 (3) 를 운전함으로써, 밀어내듯이 마이크로 버블 발생조 (5) 로부터 마이크로 나노버블 발생조 (11) 에 도입할 수 있다. 그러한 제 1 이송 펌프 (3) 의 토출 압력으로서는 특별히 한정되지 않지만, 1.3 ∼ 1.5 ㎏/㎠ 인 것이 바람직하다.
(마이크로 나노버블 함유 액체 제조 공정)
마이크로 나노버블 함유 액체 제조 공정은, 마이크로 나노버블 발생조 (11) 내에 도입된 마이크로 버블 함유 액체를 사용하여 마이크로 나노버블 함유 액체를 제조하는 공정이다.
마이크로 나노버블 함유 액체 제조 공정에서는, 먼저, 마이크로 버블 함유 액체가 도입된 마이크로 나노버블 발생조 (11) 에 있어서, 흡인 배관 (14) 를 경유하여 순환 펌프 (15) 에 도입되는 마이크로 버블 함유 액체의 혼상 선회류를 발생시키고, 마이크로 나노버블 발생기 (13) 의 중심부에서 부압부를 형성하여, 고속 선회시키는 기체 공동부를 형성한다. 또한, 「부압부」란, 마이크로 버블과 액체의 혼합물 중에서 주위와 비교하여 압력이 작은 영역을 의도한다. 그 후, 이 기체 공동부를 순환 펌프 (15) 에 의해 압력을 조절함으로써 회오리 형상으로 가늘게 하여 보다 고속으로 선회하는 회전 전단류를 발생시킨다. 여기에서, 당해 기체 공동부에 기체 니들 밸브 (17) 로부터 기체 배관 (16) 을 통하여 기체를 공급한다. 기체로서는, 상기 서술한 바와 같이, 예를 들어, 공기, 오존 가스, 탄산 가스, 질소 가스 및 산소 가스를 들 수 있다. 또, 기체의 공급은 마이너스압 (부압) 을 이용하여 자동 공급시켜도 된다. 이와 같이 공급된 기체를 마이크로 나노버블 발생기 (13) 에 구비된 제 2 전단부 (도시 생략) 에 의해 절단ㆍ분쇄시킴과 함께 혼상류를 회전시킨다. 이 제 2 전단부에 의한 절단ㆍ분쇄는, 마이크로 나노버블 발생기 (13) 의 출구 부근에 있어서의 장치 내외의 기액 2상 (二相) 유체 의 선회 속도차에 의해 실시하면 된다. 또한, 이 때의 선회 속도는 500 ∼ 600 회전/초인데, 이것에 한정되지 않는다. 이로써, 마이크로 버블 함유 액체 중의 마이크로 버블이 추가로 전단되어 마이크로 나노버블이 제조된다. 이와 같이 제조된 마이크로 나노버블 함유 액체를 마이크로 나노버블 발생조 (11) 내에 토출함으로써 버블 액류 (12) 를 발생시킨다.
여기에서, 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 에 있어서, 이미 나노버블 발생조 (20) 에서 나노버블 함유 액체가 제조되었고, 측정조 (29) 에서 측정되는 나노버블 함유 액체의 산화 환원 전위가 목적하는 전위에 도달되지 않은 경우에는, 계면 활성제 탱크 (32) 또는 무기염류 탱크 (37) 로부터 약품 배관 (44, 46) 을 통하여 마이크로 나노버블 발생조 (11) 내에 계면 활성제 및 무기염류가 각각 공급될 수 있다. 이러한 계면 활성제 및 무기염류의 공급은 시퀸서 (31) 에 의해 제어될 수 있다. 계면 활성제 및 무기염류 중 어느 쪽이 공급될지는 액체의 종류에 따라 적절히 선택 결정하면 되며, 계면 활성제 또는 무기염류 중 어느 것 또는 양쪽이 공급되어도 된다. 또한, 이와 같이 계면 활성제 또는 무기염류를 첨가하면, 첨가량에 따라 상이하지만 액체가 우유와 같이 백탁된다. 이로써, 마이크로 나노버블 함유 액체 중의 마이크로 나노버블 함유량을 증가시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 순환 펌프 (15) 로서는 양정 15 m 이상 (즉, 1.5 ㎏/㎠ 의 고압) 의 고양정 펌프를 사용했는데, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 토크가 안정되어 있는 2 폴의 펌프를 갖는 고양정 펌프여도 된다. 또한, 순환 펌프 (15) 로서 고양정 펌프를 사용한 경우, 회전수 제어기를 구비하고 있는 것이 보 다 바람직하다. 이것에 의하면, 고양정 펌프의 회전수를 회전수 제어기에 의해 제어함으로써 당해 펌프의 압력을 목적에 따라 바꿀 수 있다. 그 결과, 보다 작은 사이즈의 마이크로 나노버블을 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 마이크로 나노버블 함유 액체는, 오버플로우 배관 (19) 을 경유하여 나노버블 발생조 (20) 로 이송해도 된다. 즉, 제 1 이송 펌프 (3) 를 연속적으로 운전함으로써, 밀어내듯이 마이크로 나노버블 발생조 (11) 로부터 나노버블 발생조 (20) 로 이송할 수 있다.
(나노버블 함유 액체 제조 공정)
나노버블 함유 액체 제조 공정이란, 나노버블 발생조 (20) 내에 도입된 마이크로 나노버블 함유 액체를 사용하여 나노버블 함유 액체를 제조하는 공정이다.
나노버블 함유 액체 제조 공정에서는, 먼저, 마이크로 나노버블 함유 액체가 도입된 나노버블 발생조 (20) 에 있어서, 흡인 배관 (23) 을 경유하여 순환 펌프 (24) 에 도입되는 마이크로 나노버블 함유 액체의 혼상 선회류를 발생시키고, 나노버블 발생기 (22) 의 중심부에서 부압부를 형성하여, 고속 선회시키는 기체 공동부를 형성한다. 그 후, 이 기체 공동부를 순환 펌프 (24) 에 의해 압력을 조절함으로써 회오리 형상으로 가늘게 하여 보다 고속으로 선회하는 회전 전단류를 발생시킨다. 여기에서, 당해 기체 공동부에 기체 니들 밸브 (26) 로부터 기체 배관 (25) 을 통하여 기체를 공급한다. 기체로서는, 상기 서술한 바와 같이, 예를 들어, 공기, 오존 가스, 탄산 가스, 질소 가스 및 산소 가스를 들 수 있다. 또, 기체의 공급은 마이너스압 (부압) 을 이용하여 자동 공급시켜도 된다. 이 와 같이 공급된 기체를 나노버블 발생기 (22) 에 구비된 제 3 전단부 (도시 생략) 에 의해 절단ㆍ분쇄시킴과 함께 혼상류를 회전시킨다. 이 제 3 전단부에 의한 절단ㆍ분쇄는, 나노버블 발생기 (22) 의 출구 부근에 있어서의 장치 내외의 기액 2 상 유체의 선회 속도차에 의해 실시하면 된다. 또한, 이 때의 선회 속도는 500 ∼ 600 회전/초인데, 이것에 한정되지 않는다. 이로써, 마이크로 나노버블 함유 액체 중의 마이크로 나노버블이 추가로 전단되어 나노버블이 제조된다. 이와 같이 제조된 나노버블 함유 액체를 나노버블 발생조 (20) 내에 토출함으로써 버블 액류 (21) 를 발생시킨다.
여기에서, 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 에 있어서, 이미 나노버블 발생조 (20) 에서 나노버블 함유 액체가 제조되고, 측정조 (29) 에서 측정되는 나노버블 함유 액체의 산화 환원 전위가 목적하는 전위에 도달되지 않은 경우에는, 계면 활성제 탱크 (32) 또는 무기염류 탱크 (37) 로부터 약품 배관 (45, 47) 을 통하여 나노버블 발생조 (20) 내에 계면 활성제 및 무기염류가 각각 공급될 수 있다. 이러한 계면 활성제 및 무기염류의 공급은 시퀸서 (31) 에 의해 제어될 수 있다. 계면 활성제 및 무기염류 중 어느 쪽이 공급될지는 액체의 종류에 따라 적절히 선택 결정하면 되며, 계면 활성제 또는 무기염류 중 어느 것 또는 양쪽이 공급되어도 된다. 또한, 이와 같이 계면 활성제 또는 무기염류를 첨가하면, 첨가량에 따라 상이하지만 액체가 우유와 같이 백탁된다. 이로써, 나노버블 함유 액체 중의 나노버블 함유량을 증가시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 순환 펌프 (24) 로서는 순환 펌프 (15) 와 마찬가지 로 양정 15 m 이상 (즉, 1.5 ㎏/㎠ 의 고압) 의 고양정 펌프를 사용했는데, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 토크가 안정되어 있는 2 폴의 펌프를 갖는 고양정 펌프여도 된다. 또한, 순환 펌프 (24) 로서 고양정 펌프를 사용한 경우, 회전수 제어기를 구비하고 있는 것이 보다 바람직하다. 이것에 의하면, 고양정 펌프의 회전수를 회전수 제어기에 의해 제어함으로써, 당해 펌프의 압력을 목적에 따라 바꿀 수 있다. 그 결과, 보다 작은 사이즈의 나노버블을 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 나노버블 함유 액체는, 오버플로우 배관 (28) 을 경유하여 측정조 (29) 로 이송해도 되고, 또는 나노버블 함유 액체조 (49) 로 직접 이송해도 된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 방법에서는, 마이크로 버블 함유 액체 제조 공정, 마이크로 나노버블 함유 액체 제조 공정 및 나노버블 함유 액체 제조 공정에 의해 나노버블 함유 액체를 제조하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 및 나노버블 발생 장치 (67) 에서도 기체를 공급하는 형태를 나타내고 있는데, 이것에 한정되지 않고, 마이크로 버블 발생 장치 (65) 에만 기체를 공급하여, 당해 장치에서 제조된 마이크로 버블 함유 액체 중의 마이크로 버블의 크기를 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 및 나노버블 발생 장치 (67) 에서 순차적으로 작게 해도 된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 에 의하면, 마이크로 버블 발생조 (5) 내에 도입된 액체를 사용하여 마이크로 버블 함유 액체를 제조하고, 마이크로 버블 발생조 (5) 내에 토출하는 마이크로 버블 발생 장치 (65) 와, 마이크로 나노버블 발생조 (11) 내에 도입된 마이크로 버블 함유 액체를 사용하여 마이크로 나노버블 함유 액체를 제조하고, 마이크로 나노버블 발생조 (11) 내에 토출하는 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 와, 나노버블 발생조 (20) 내에 도입된 마이크로 나노버블 함유 액체를 사용하여 나노버블 함유 액체를 제조하고, 나노버블 발생조 (20) 에 토출하는 나노버블 발생 장치 (67) 를 구비하고 있기 때문에, 직렬로 배치된 제 1 ∼ 3 조 내에 제 1 조부터 액체를 순차적으로 도입하여, 마이크로 버블 발생 장치 (65), 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 및 나노버블 발생 장치 (67) 를 작동시킴으로써 최종 조인 제 3 발생조 내에서 나노버블 함유 액체를 얻을 수 있다.
또, 마이크로 버블 발생 장치 (65), 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 및 나노버블 발생 장치 (67) 로서는, 복잡한 구조를 갖는 나노버블 발생 장치가 아니라 모든 마이크로 버블 발생 장치를 사용할 수 있다. 따라서, 장치의 제조 비용이 억제되며, 또한 장치를 단기간에 제조할 수 있다.
〔제 2 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 2 실시형태에 대하여 도 2 를 참조하여 이하에 설명한다. 도 2 는 제 2 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 제 2 실시형태에서는, 무기염류 탱크 (37) 및 그 주위 부재 (제 4 정량 펌프 (38), 제 5 정량 펌프 (39), 제 6 정량 펌프 (40) 및 약품 배관 (42, 46, 47)) 이 설치되어 있지 않은 점이 상이할 뿐이며, 다른 것은 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시형태에서는, 무기염류 탱크 (37) 가 설치되어 있지 않기 때문에, 각 버블 발생조에 무기염류는 공급되지 않는다. 그러나, 액체의 종류에 따라서는 무기염류의 첨가가 필요하지 않고, 계면 활성제를 첨가하는 것만으로 각 버블 함유 액체 중의 각 버블을 다량으로 발생시킬 수 있다.
〔제 3 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 3 실시형태에 대하여 도 3 을 참조하여 이하에 설명한다. 도 3 은 제 3 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 제 3 실시형태에서는, 계면 활성제 탱크 (32) 및 그 주위 부재 (제 1 정량 펌프 (33), 제 2 정량 펌프 (34), 제 3 정량 펌프 (35) 및 약품 배관 (43, 44, 45)) 이 설치되어 있지 않은 점이 상이할 뿐이며, 다른 것은 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 계면 활성제 탱크 (32) 가 설치되어 있지 않기 때문에, 각 버블 발생조에 계면 활성제는 공급되지 않는다. 그러나, 액체의 종류 에 따라서는 계면 활성제의 첨가가 필요하지 않고, 무기염류를 첨가하는 것만으로 각 버블 함유 액체 중의 각 버블을 다량으로 발생시킬 수 있다.
〔제 4 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 4 실시형태에 대하여 도 4 를 참조하여 이하에 설명한다. 도 4 는 제 4 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 제 4 실시형태에서는, 제 1 실시형태에 있어서의 산화 환원 전위 검출부 (30) 및 산화 환원 전위 조 절계 (68) 가 제타 전위 검출부 (53) 및 제타 전위 조절계 (69) 로 바뀌어져 있는 점이 상이할 뿐이며, 다른 것은 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
제타 전위란, 일반적으로 「표면 전위에 의해 형성된 전기 2 중층의 슬라이딩면에 있어서의 전위」라고 정의되어 있다. 이 제타 전위는, 산화 환원 전위와 마찬가지로 나노버블 함유 액체 중의 나노버블 함유량과 상관 관계가 있으며, 나노버블 함유량을 관리하는 수단이 될 수 있다.
제타 전위 검출부 (53) 및 제타 전위 조절계 (69) 는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 니혼 루프토 주식회사 제조의 「제타 전위 측정 장치 DT 형」이어도 된다. 또, 나노버블 함유 액체 중의 나노버블 함유량은 액체에 따라 상이하지만, 예를 들어, 제타 전위에 있어서 -30 ㎷ ∼ -70 ㎷ 의 범위가 될 수 있다.
〔제 5 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 5 실시형태에 대하여 도 5 를 참조하여 이하에 설명한다. 도 5 는 제 5 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 제 5 실시형태에서는, 제 1 실시형태에 있어서 수중 펌프형 마이크로 버블 발생기 (6) 등으로 구성되는 마이크로 버블 발생 장치 (65) 가 설치되어 있었지만, 마이크로 버블 발생기 (55) 및 순환 펌프 (57) 등으로 구성되는 마이크로 버블 발생 장치 (65') 가 설치되어 있는 점이 상이할 뿐이며, 다른 것은 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시형태에 의하면, 순환 펌프 (57) 등으로 구성되는 마이크로 버블 발생 장치 (65') 가 설치되어 있기 때문에, 수중 펌프형 마이크로 버블 발생기 (6) 보다도 세세한, 즉 보다 미세한 마이크로 버블을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 제 1 실시형태에서 나노버블 함유 액체조 (49) 에서 얻어지는 나노버블보다도 사이즈가 작은 나노버블이 얻어진다. 여기에서, 마이크로 버블 또는 나노버블에 대한 버블 사이즈로서는 보다 미세한 쪽이 우수한 작용 효과를 얻어진다는 것을 실험에 의해 알았기 때문에, 본 발명의 나노버블 함유 액체 제조 장치에서 채용하는 것은 유리하다.
〔제 6 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 6 실시형태에 대하여 도 6 을 참조하여 이하에 설명한다. 도 6 은 제 6 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 제 6 실시형태에서는, 저수조 (1) 에 도입되는 액체가 배수인 점이 상이할 뿐이며, 다른 것은 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시형태에 의하면, 저수조 (1) 에는 배수가 도입되기 때문에, 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 에서 배수에 나노버블을 다량으로 함유시킬 수 있다. 따라서, 배수 중의 성분에 대하여 나노버블이 갖는 산화력에 의해 산화 분해 처리할 수 있다. 또, 본 실시형태의 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 의 후단에 미생물을 사용하는 생물 처리 설비가 존재하는 경우에는, 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 에서 제조된 나노버블 함유 액체를 생물 처리 설비에 도입하여, 당해 설비에서 미생물을 활성화시켜서 미생물의 처리 효율 및 처리 능력을 높일 수 있다.
〔제 7 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 7 실시형태에 대하여 도 7 을 참조하여 이하에 설명한다. 도 7 은 제 7 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 제 7 실시형태에서는, 저수조 (1) 에 도입되는 액체가 상수인 점이 상이할 뿐이며, 다른 것은 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시형태에 의하면, 저수조 (1) 에는 상수가 도입되기 때문에, 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 에서 상수에 나노버블을 다량으로 함유시킬 수 있다. 따라서, 상수 중에 함유되어 있는 미량의 잔존 난분해 화학 성분에 대하여 나노버블이 갖는 산화력에 의해 산화 분해 처리할 수 있다. 또, 본 실시형태의 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 의 후단에 상수의 수질을 향상시키기 위한 생수 처리 설비가 존재하는 경우에는, 당해 설비에서 미생물을 활성화시켜서 미생물의 처리 효율 및 처리 능력을 높일 수 있다.
〔제 8 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 8 실시형태에 대하여 도 8 을 참조하여 이하에 설명한다. 도 8 은 제 8 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 제 8 실시형태에서는, 저수조 (1) 에 도입되는 액체가 재이용수인 점이 상이할 뿐이며, 다른 것은 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시형태에 의하면, 저수조 (1) 에는 재이용수가 도입되기 때문에, 나노 버블 함유 액체 제조 장치 (64) 에서 재이용수에 나노버블을 다량으로 함유시킬 수 있다. 따라서, 재이용수 중에 함유되어 있는 미량의 잔존 난분해 화학 성분 또는 유기물에 대하여 나노버블이 갖는 산화력에 의해 산화 분해 처리할 수 있다. 또, 본 실시형태의 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 의 후단에 재이용수의 수질을 향상시키기 위한 생수 처리 설비가 존재하는 경우에는, 당해 설비에서 미생물을 활성화시켜서 미생물의 처리 효율 및 처리 능력을 높일 수 있다.
〔제 9 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 9 실시형태에 대하여 도 9 를 참조하여 이하에 설명한다. 도 9 는 제 9 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 제 9 실시형태에서는, 저수조 (1) 에 도입되는 액체가 원유인 점이 상이할 뿐이며, 다른 것은 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시형태에 의하면, 저수조 (1) 에는 원유가 도입되기 때문에, 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 에서 원유에 나노버블을 다량으로 함유시킬 수 있다. 따라서, 원유 중에 함유되어 있는 미량의 잔존 난분해 화학 성분 또는 유기물에 대하여 나노버블이 갖는 산화력에 의해 산화 분해 처리할 수 있다. 또, 본 실시형태의 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 의 후단에 원유의 정제 설비가 존재하는 경우에는, 원유 중에 나노버블이 장기간 존재함으로써 정제 효율 및 정제 능력을 개선시킬 수 있으며, 그 결과, 설비의 러닝 코스트의 저감 또는 석유 제품의 품질 향상 및 원가 저감에 도움이 된다.
〔제 10 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 10 실시형태에 대하여 도 10 을 참조하여 이하에 설명한다. 도 10 은 제 10 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 제 10 실시형태에서는, 저수조 (1) 에 도입되는 액체가 유용 물질 함유 액체인 점이 상이할 뿐이며, 다른 것은 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시형태에 의하면, 저수조 (1) 에는 유용 물질 함유 액체가 도입되기 때문에, 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 에서 유용 물질 함유 액체에 나노버블을 다량으로 함유시킬 수 있다. 따라서, 유용 물질 함유 액체 중에 함유되어 있는 나노버블의 발생량을 세세하게 제어하여, 유용 물질 함유 액체 중의 미량의 불순물을 나노버블이 갖는 산화력에 의해 산화 분해 처리할 수 있다.
〔제 11 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 11 실시형태에 대하여 도 11 을 참조하여 이하에 설명한다. 도 11 은 제 11 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 제 11 실시형태에서는, 나노버블 함유 액체조 (49) 의 액체를 생물 장치 (61) 로 이송하고 있는 점이 상이할 뿐이며, 다른 것은 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태에 있어서의 다음 공정 장치 (51) 대신에 생물 장치 (61) 를 배치하고 있다. 따라서, 나노버블이 다량으로 함유되어 있는 나노버블 함유 액체를 생물 장치 (61) 로 이송함으로써, 생물 장치 (61) 에 있어서의 미생물의 활성을 높여, 당해 장치에 있어서의 반응 효율 및 처리 능력을 높일 수 있다.
생물 장치 (61) 로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 배수 처리에 있어서의 미생물 반응조, 술, 맥주, 와인 및 위스키 등 양조에 있어서의 발효조, 의약품 제조에 있어서의 바이오리액터, 그리고 바이오매스에 있어서의 바이오리액터 등을 들 수 있다.
〔제 12 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 12 실시형태에 대하여 도 12 를 참조하여 이하에 설명한다. 도 12 는 제 12 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 제 12 실시형태에서는, 나노버블 함유 액체조 (49) 의 액체를 화학 장치 (62) 로 이송하고 있는 점이 상이할 뿐이며, 다른 것은 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태에 있어서의 다음 공정 장치 (51) 대신에 화학 장치 (62) 를 배치하고 있다. 따라서, 나노버블이 다량으로 함유되어 있는 나노버블 함유 액체를 화학 장치 (62) 로 이송함으로써, 화학 장치 (62) 에 있어서의 반응성을 높여, 당해 장치에 있어서의 반응 효율 및 처리 능력을 높일 수 있다.
화학 장치 (62) 로서는 화학 공학적으로 취급되는 화학 장치 (62) 라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 중화 장치, 화학 반응 장치, 정제 장치 및 연소 장치 등을 들 수 있다.
〔제 13 실시형태〕
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 13 실시형태에 대하여 도 13 을 참조하여 이하에 설명한다. 도 13 은 제 13 실시형태에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 제 13 실시형태에서는, 나노버블 함유 액체조 (49) 의 액체를 물리 장치 (63) 로 이송하고 있는 점이 상이할 뿐이며, 다른 것은 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태에 있어서의 다음 공정 장치 (51) 대신에 물리 장치 (63) 를 배치하고 있다. 따라서, 나노버블이 다량으로 함유되어 있는 나노버블 함유 액체를 물리 장치 (63) 로 이송함으로써, 물리 장치 (63) 에 있어서의 조작성을 높여, 당해 장치에 있어서의 작용 효율 및 처리 능력을 높일 수 있다.
물리 장치 (63) 로서는, 화학 공학적으로 취급되는 물리 장치 (63) 라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 흡착 장치, 탈수 장치, 여과 장치 및 증발 장치 등을 들 수 있다.
실시예
＜실시예 1＞
도 1 에 기초하여 나노버블 함유 액체를 제조하는 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 를 제조하였다.
본 실시예에서 제조된 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 는, 저수조 (1) 의 용량을 2 ㎥, 마이크로 버블 발생조 (5) 의 용량을 0.8 ㎥, 마이크로 나노버블 발생조 (11) 의 용량을 0.8 ㎥, 나노버블 발생조 (20) 의 용량을 0.8 ㎥, 측정조 (29) 의 용량을 0.5 ㎥, 나노버블 함유 액체조 (49) 의 용량을 2 ㎥, 계면 활성제 탱크 (32) 의 용량을 0.4 ㎥, 무기염류 탱크 (37) 의 용량을 0.4 ㎥ 로 하였다.
마이크로 버블 발생 장치 (65) 로서는 노무라 전자 공업 주식회사 제조의 「마이크로 버블러 MD-400」을 사용하고, 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 및 나노버블 발생 장치 (67) 로서는 주식회사 나노플라넷 연구소 제조의 제품 M2 형을 사용하였다. 또, 측정조 (29) 에 설치하는 산화 환원 전위 검출부 (30) 및 산화 환원 전위 조절계 (68) 로서는 토아 DKK 의 제품을 사용하였다.
또, 계면 활성제 탱크 (32) 에는, 계면 활성제로서 카티온 계면 활성제를 투입하고, 제 1 교반기 (36) 를 운전하여 교반하였다. 또, 무기염류 탱크 (37) 에는, 무기염류로서 염화 나트륨을 투입하고, 제 2 교반기 (41) 를 운전하여 교반하였다.
이와 같이 하여 구성된 나노버블 함유 액체 제조 장치 (64) 의 저수조 (1) 에 액체로서 물을 도입하고, 장치를 가동시켰다. 장치의 가동을 개시하고 3 시간 후의 나노버블 함유 액체조 (49) 에서 얻어진 물을 쿨터 카운터 (베크만 쿨터 주식회사 제조) 에 의해 측정한 결과, 약 120 ㎚ 부근의 크기를 중심으로 266,000 개/㎖ 의 나노버블을 확인하였다.
＜실시예 2＞
실시예 2 에서는 (A) 계면 활성제 및 무기염류의 첨가 없음, (B) 계면 활성제만을 첨가함, 및 (C) 무기염류만을 첨가함이라는 3 가지 조건에 의해 실시하였 다. 또한, 이들 조건 이외에는, 각각 실시예 1 과 동일한 방법에 의해 나노버블을 제조하였다. 또, 본 실시예에서는, 계면 활성제로서 중성 세제 및 무기염류로서 염화나트륨을 사용하여 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
| 첨가제명 | 단위 | 첨가제 없음 | 중성 세제 | 무기염류 |
| 첨가량 | ppm | 0 | 1,000 | 1,000 |
| 나노버블의 총 갯수 | 개/㎖ | 130 ∼ 860 | 280,000 ∼ 410,000 | 160,000 ∼ 320,000 |
이 표에 나타내는 바와 같이, (A) 계면 활성제 및 무기염류를 첨가하지 않는 경우에 발생된 나노버블의 총 개수는 130 ∼ 860 개/㎖ 이고, (B) 계면 활성제만을 첨가한 경우에 발생된 나노버블의 총 개수는 280,000 ∼ 410,000 개/㎖ 이며, (C) 무기염류만을 첨가한 경우에 발생된 나노버블의 총 개수는 160,000 ∼ 320,000 개/㎖ 였다.
이상과 같이, 본 실시예의 나노버블 함유 액체 제조 장치에 의하면, 복잡한 구조가 아닌 마이크로 버블 발생 장치 (즉, 마이크로 버블 발생 장치 (65), 마이크로 나노버블 발생 장치 (66) 및 나노버블 발생 장치 (67)) 를 설치한 3 개의 조를 직렬로 연결시키고 있다. 바꾸어 말하면, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 마이크로 버블 발생기가 설치된 수조를 3 조 이상 직렬로 배치하여 순차적으로 액체를 제 1 조부터 제 3 조까지 도입함과 동시에, 각각의 수조에 배치된 마이크로 버블 발생기를 운전하여 최종 조에서 나노버블 함유 액체를 제조하고 있다. 이로써, 최종 조가 되는 제 3 조 내에서 나노버블을 발생시킨다. 또, 제 1 ∼ 3 조 안 중 어느 것 또는 모두에 계면 활성제 또는 무기염류를 첨가함으로써 각 조에 존재하는 버블량을 늘릴 수 있으며, 그 결과 나노버블의 발생량을 현저히 증가시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치에 의하면, 나노버블 함유 액체를 제조하는 장치를 저비용 그리고 단기간에 제조할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 나노버블 함유 액체를 제조하는 장치를 저비용 그리고 단기간에 제조할 수 있다.
본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치는, 용수 처리, 배수 처리 및 욕조수 처리에 적용할 수 있으며, 또한 건강 분야 및 의료 분야에서 나노버블 함유 액체를 효과적으로 이용할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명의 항에서 행한 구체적인 실시형태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하는 것으로서, 그러한 구체예만으로 한정하여 협의로 해석되어서는 안 되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허청구항의 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 1 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 2 는 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 2 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 3 은 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 3 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 4 는 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 4 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 5 는 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 5 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 6 은 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 6 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 7 은 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 7 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 8 은 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 8 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 9 는 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 9 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 10 은 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 10 실시형태 를 나타내는 모식도이다.
도 11 은 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 11 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 12 는 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 12 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 13 은 본 발명에 관련된 나노버블 함유 액체 제조 장치의 제 13 실시형태를 나타내는 모식도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
5 : 마이크로 버블 발생조 11 : 마이크로 나노버블 발생조
20 : 나노버블 발생조 29 : 측정조
31 : 시퀀서 32 : 계면 활성제 탱크
37 : 무기염류 탱크 49 : 나노버블 함유 액체조
51 : 다음 공정 장치 64 : 나노버블 함유 액체 제조 장치
Claims (18)
- 제 1 조 내에 도입된 액체를 사용하여 제 1 미세 기포 함유 액체를 제조하는 제 1 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단과,제 2 조 내에 도입된 제 1 미세 기포 함유 액체를 사용하여 제 2 미세 기포 함유 액체를 제조하는 제 2 마이크로 나노버블 함유 액체 제조 수단과,제 3 조 내에 도입된 제 2 미세 기포 함유 액체를 사용하여 제 3 미세 기포 함유 액체를 제조하는 제 3 나노버블 함유 액체 제조 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,제 1 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단은 추가로 상기 액체와 제 1 공급 기체를 혼합 및 전단하여 제 1 미세 기포 함유 액체를 제조하는 제 1 전단부를 구비하고,제 2 마이크로 나노버블 함유 액체 제조 수단은 추가로 제 1 미세 기포 함유 액체를 더 전단하여 제 2 미세 기포 함유 액체를 제조하는 제 2 전단부를 구비하며,제 3 나노버블 함유 액체 제조 수단은 추가로 제 2 미세 기포 함유 액체를 더 전단하여 제 3 미세 기포 함유 액체를 제조하는 제 3 전단부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 2 항에 있어서,제 1 마이크로 버블 함유 액체 제조 수단은 추가로 제 1 전단부에 제 1 공급 기체를 공급하는 제 1 기체 공급 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 3 항에 있어서,제 2 마이크로 나노버블 함유 액체 제조 수단은 추가로 제 2 전단부에 제 2 공급 기체를 공급하는 제 2 기체 공급 수단을 구비하고, 제 2 전단부는 제 2 공급 기체와 제 1 미세 기포 함유 액체를 혼합 및 전단하여 제 2 미세 기포 함유 액체를 제조하고,제 3 나노버블 함유 액체 제조 수단은 추가로 제 3 전단부에 제 3 공급 기체를 공급하는 제 3 기체 공급 수단을 구비하고, 제 3 전단부는 제 3 공급 기체와 제 2 미세 기포 함유 액체를 혼합 및 전단하여 제 3 미세 기포 함유 액체를 제조하는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 4 항에 있어서,제 1 전단부에 의한 제 1 미세 기포 함유 액체의 제조, 제 2 전단부에 의한 제 2 미세 기포 함유 액체의 제조, 및 제 3 전단부에 의한 제 3 미세 기포 함유 액체의 제조는, 캐비테이션 방식, 가압 용해 방식, 난류 전단 방식, 고속 회전 교반 방식 또는 선회류 방식 중 어느 것에 의해 각각 행해지는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 액체가 도입되는 저수조와,상기 저수조 내의 상기 액체를 제 1 조로 이송하는 제 1 이송 수단을 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 액체는 배수, 상수, 재이용수, 원유, 연료유, 유용 물질 함유 액체, 지하수, 공조용수, 욕조수 또는 스크러버 용수인 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,제 3 미세 기포 함유 액체가 도입되는 제 4 조와,제 4 조 내의 제 3 미세 기포 함유 액체 중의 나노버블 함유량을 측정하는 나노버블 함유량 측정 수단을 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 나노버블 함유량 측정 수단은 추가로 산화 환원 전위 검출 수단을 구비하고,상기 산화 환원 전위 검출 수단에서 검출된 제 3 미세 기포 함유 액체의 산화 환원 전위에 기초하여 나노버블 함유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 나노버블 함유량 측정 수단은 제타 전위 검출 수단을 구비하고,상기 제타 전위 검출 수단에서 검출된 제 3 미세 기포 함유 액체의 제타 전위에 기초하여 나노버블 함유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 8 항에 있어서,계면 활성제를 저류시킨 계면 활성제 탱크와,상기 계면 활성제 탱크 내의 상기 계면 활성제를 제 1 ∼ 3 조 각각에 공급하는 계면 활성제 공급 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 8 항에 있어서,무기염을 저류시킨 무기염류 탱크와,상기 무기염류 탱크 내의 상기 무기염을 제 1 ∼ 3 조 각각에 공급하는 무기염 공급 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 계면 활성제 탱크로부터 제 1 ∼ 3 조 각각에 공급하는 상기 계면 활성제의 공급량을 조절하는 계면 활성제 정량 펌프를 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 나노버블 함유량 측정 수단이 측정한 상기 나노버블 함유량에 기초하여, 상기 계면 활성제의 공급량을 조절하도록 상기 계면 활성제 정량 펌프를 제어하는 제어 수단을 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 무기염류 탱크로부터 제 1 ∼ 3 조 각각에 공급하는 상기 무기염의 공급량을 조절하는 무기염 정량 펌프를 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 나노버블 함유량 측정 수단이 측정한 상기 나노버블 함유량에 기초하여, 상기 무기염의 공급량을 조절하도록 상기 무기염 정량 펌프를 제어하는 제어 수단을 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 8 항에 있어서,제 3 조 또는 제 4 조 내의 제 3 미세 기포 함유 액체를 생물 장치, 화학 장치, 물리 장치 또는 욕조 장치로 이송하는 제 2 이송 수단을 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 장치.
- 제 1 조 내에 도입된 액체를 사용하여 제 1 미세 기포 함유 액체를 제조하고, 제 1 조 내에 토출하는 제 1 미세 기포 함유 액체 제조 공정과,제 2 조 내에 도입된 제 1 미세 기포 함유 액체를 사용하여 제 2 미세 기포 함유 액체를 제조하고, 제 2 조 내에 토출하는 제 2 미세 기포 함유 액체 제조 공정과,제 3 조 내에 도입된 제 2 미세 기포 함유 액체를 사용하여 제 3 미세 기포 함유 액체를 제조하고, 제 3 조 내에 토출하는 제 3 미세 기포 함유 액체 제조 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노버블 함유 액체 제조 방법.
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