KR20190004835A

KR20190004835A - 마이크로·나노 버블의 발생 방법, 발생 노즐 및 발생 장치

Info

Publication number: KR20190004835A
Application number: KR1020197000137A
Authority: KR
Inventors: 요시아키 다치바나; 고우스케 다치바나; 가오루 하라다; 소우조우 사사지마; 구니히로 다마하시; 교코 혼마; 유우키 마츠모토
Original assignee: 시그마 테크놀로지 유겐가이샤
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2019-01-14
Also published as: US10293309B2; KR20180034703A; WO2014199525A1; EP3009184A4; EP3009184B1; US20150273408A1; CN105228736A; EP3009184A1; KR101937133B1; KR20160005070A; CN105228736B

Abstract

핵제 등을 포함하지 않는 순수만으로 마이크로·나노 버블을 대량으로 발생시켜 청정한 세정·살균을 실시할 뿐만 아니라, 오염이 없는 마이크로·나노 버블 발생을 실시할 수 있는 시스템을 구축하기 위해서, 신규의 수격 방식의 마이크로·나노 버블의 발생 방법, 발생 노즐 및 발생 장치를 제공한다. 본 발명의 발생 방법은, 용존 기체를 포함하는 용액을 2 이상의 출사구로부터 각각 분사하고, 서로 충돌시킴으로써 생기는 수격력을 이용한다. 또, 본 발명의 발생 노즐은, 공동의 통과, 그 통의 둘레 방향으로 관통 소구멍의 2 이상과, 상기 통의 양단 부분에 마이크로·나노 버블 토출구를 갖고, 상기 관통 소구멍은 그 관통 소구멍의 단면 중심부를 지나는 연장선 전부가 상기 통의 내부에서 교차하도록 배치되는 구조를 갖는다. 본 발명의 발생 장치는, 이 발생 노즐과 함께, 마이크로·나노 버블을 대량으로 발생할 수 있는 부품 구성을 갖는다.

Description

마이크로·나노 버블의 발생 방법, 발생 노즐 및 발생 장치{MICRO AND NANO BUBBLE GENERATING METHOD, GENERATING NOZZLE, AND GENERATING DEVICE}

본 발명은, 수격 (水擊) 을 이용한 마이크로·나노 버블의 발생 방법, 발생 노즐 및 발생 장치에 관한 것이다.

마이크로·나노 버블에 의한 세정·살균 방법은, 물과 공기와 미량의 첨가제만을 사용한 환경 부하가 적은 방법이기 때문에, 종래의 세제나 약제 등의 약품을 사용하는 세정·살균에 대신하는 것으로서 주목받고 있다. 또, 안전성이 높기 때문에, 야채나 식품 등의 살균 방법으로서의 적용도 검토되고 있다. 종래의 마이크로·나노 버블 발생 방법은, 기액 2 상류 (相流) 선회 방식, 벤투리관 방식, 가압 용해법의 3 방식이 알려져 있다 (예를 들어, 기액 2 상류 선회 방식 및 가압 용해법에 대해서는, 각각 특허문헌 1 및 2 를 참조).

그러나, 어느 발생 방식도 마이크로·나노 버블의 발생 입자수는 아직 적고, 충분하지 않다. 또, 마이크로 버블수는 3 방식 모두 간단하게 발생시킬 수는 있지만, 충분한 마이크로·나노 버블의 발생 입자수를 얻기 위해서는 마이크로 버블수에 염기나 마그네슘 등의 핵제를 넣어 발생시킬 필요가 있다. 핵제의 혼입은 반도체나 식품 등의 세정·살균으로의 적용 확대에 대해 큰 방해가 되고 있지만, 현상황에서는, 순수를 사용하여 마이크로·나노 버블을 대량으로 발생시키는 것은 매우 어렵다.

또, 물과 공기와 미량의 첨가제로 발생시키는 장치의 구동 펌프는 각종 방식의 펌프가 사용 가능하지만, 반도체나 식품 등의 세정·살균 등의 용도에 따라 구동 펌프를 포함하는 장치 구성 부품은 모두 금속 오염이 없는 장치도 필요하다. 예를 들어, 반도체의 웨이퍼 등을 금속 오염을 없게 하여 세정하는 경우, 마이크로·나노 버블 발생 장치에서 사용하는 펌프는, 접액부를 모두 금속 이온 등을 일절 발생시키지 않는 것으로 만들고, 또한 토출 압력이 안정되고, 또한 0.3 ∼ 0.6 ㎫ 가 필요하다.

그래서, 회전을 이용한 펌프에서 일어나는 것이 우려되는 오염 현상을 피하기 위해서 회전을 사용하지 않고 액을 보내는 펌프로서, 본 발명자들은 접액부의 모든 부분을 불소 수지로 제조한 압축 공기 구동의 벨로즈 실린더 펌프를 사용한 장치를 제안하였다 (특허문헌 3 ∼ 4). 오염의 영향을 없게 하여 청정한 세정을 실시한다는 목적을 달성하기 위해서는, 펌프 뿐만 아니라, 마이크로 밸브를 발생시키는 노즐의 부분도 모두 불소 수지 등을 사용하여 수지화하는 기술 개발이 요망되고 있다.

일본 공개특허공보 2009-274045호 일본 공개특허공보 2008-264771호 일본 특허공보 제454751호 일본 특허공보 제4924907호

종래 기술에서는, 핵제 등을 사용하지 않고 순수만으로 마이크로·나노 버블을 대량으로 발생시키는 것은 매우 곤란하고, 만일 핵제를 첨가하는 경우에도, 그 첨가량을 대폭 저감하는 것이 요구되고 있다. 또, 마이크로·나노 버블의 발생량을 종래 기술보다 대량으로 할 수 있으면, 세정·살균 효과의 대폭적인 향상을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 용도로의 전개가 가능해진다. 그 때문에, 종래 기술에 대신하는 신방식에 의한 마이크로·나노 버블 발생 방법, 및 그 방법을 실현할 수 있는 마이크로·나노 버블 발생 장치가 강하게 요망되고 있다.

또, 당해 분야에서는, 종래부터 오염이 없는 마이크로·나노 버블의 발생을 실시할 수 있는 시스템을 구축하는 것이 요구되고 있다. 상기에서 서술한 바와 같이, 접액부의 모든 부분을 불소 수지로 제조한 압축 공기 구동의 벨로즈 실린더 펌프를 적용함으로써, 이 과제는 해결할 수 있는 전망이 얻어져 있다. 또한, 이 펌프를 사용한 마이크로·나노 버블 발생 장치를 이용하여, 버블의 발생량을 종래보다 대량으로 할 수 있으면, 반도체 장치의 제조에 있어서 배선의 미세화라고 하는 기술 동향에 대해 유효한 세정 방법이 되는 것이 기대된다. 그러나, 현상황에서는, 메탈 프리의 재질로 구성되는 장치에 있어서 버블 발생량을 많게 할 수 있는 고기능의 것은 얻어져 있지 않다.

따라서, 펌프를 포함하여, 다른 구성 부품인 발생 노즐, 기액 혼합조, 액송 비품 등에 대해서도 종합적으로 구조 및 형상의 최적화를 실시함으로써, 신방식에 의한 마이크로·나노 버블의 발생 방법을 확립함과 함께, 고기능의 마이크로·나노 버블 발생 장치의 개발이 강하게 요구되고 있다. 최종적으로는, 오염이 없는 마이크로·나노 버블 발생을 실시할 수 있는 시스템을 구축하는 것이 필요하다.

이상과 같은 배경을 감안하여, 본 발명은, 순수만으로 마이크로·나노 버블을 대량으로 발생시켜 청정한 세정·살균을 실시할 뿐만 아니라, 오염이 없는 마이크로·나노 버블 발생을 실시할 수 있는 시스템을 구축하기 위해서, 종래 기술과는 상이한 신규 수격 방식의 마이크로·나노 버블의 발생 방법, 발생 노즐 및 자동 조정 기액 혼합조를 포함하는 마이크로·나노 버블 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 기본이 되는 생각은, 용존 기체를 포함하는 마이크로·나노 버블을 대량으로 만들기 위해서, 비압축성의 물이 부딪힘으로써 일어나는 격렬한 수격을 이용하는 것에 있다. 그것을 실현하기 위해서, 마이크로·나노 버블의 발생 방법 및 발생 장치에 있어서, 수격력을 최대한으로 발휘할 수 있도록 발생 노즐의 구조와 형상을 최적화함과 함께, 마이크로·나노 버블의 대량 발생을 촉진하는 구성을 갖는 발생 장치를 구축함으로써 본 발명에 도달하였다.

즉, 본 발명의 구성은 이하와 같다.

[1] 본 발명은, 용존 기체를 포함하는 용액을 2 이상의 출사구로부터 각각 분사하고, 서로 충돌시킴으로써 생기는 수격력을 이용하는 마이크로·나노 버블의 발생 방법을 제공한다.

[2] 본 발명은, 수격력을 이용하여 마이크로·나노 버블을 발생시키기 위한 방법으로서, 기액 혼합 상태에 있는 용존액을, 2 이상의 관통 소구멍을 갖는 통의 외부로부터 그 관통 소구멍을 통해 대기압 이상의 압력으로 분사하고, 상기 통의 내부에서 충돌시킴으로써 마이크로·나노 버블을 발생시키는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 방법을 제공한다.

[3] 본 발명은, 기체·액체 흡인 공정과, 기체·액체 가압 공정과, 가압된 상기의 기체를 포함하는 액체를 새로운 기체와 혼합시키는 용존 기체 부화 (富化) 공정과, 그 용존 기체 부화 공정에서 조정되는 기액 혼합 상태에 있는 용존액을, 2 이상의 관통 소구멍을 갖는 통의 외부로부터 그 관통 소구멍을 통해 대기압 이상의 압력으로 분사하고, 상기 통의 내부에서 충돌시킴으로써 마이크로·나노 버블을 발생시키는 용존 기체 미세화 공정을 갖는 상기 [2] 에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 방법을 제공한다.

[4] 본 발명은, 상기 분사할 때의 대기압 이상의 압력이 0.2 ∼ 0.6 ㎫ 이며, 상기 관통 소구멍은 상기 통의 공동 (空洞) 으로 통하는 부분의 구멍 직경이 0.1 ∼ 6.0 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 상기 [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 방법을 제공한다.

[5] 본 발명은, 상기의 용존액이, 오존, 산소, 과산화수소, 염소산, 과염소산 및 과망간산칼륨로 이루어지는 군의 적어도 1 개를 갖는 수용액인 것을 특징으로 하는 상기 [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 방법을 제공한다.

[6] 본 발명은, 상기의 용존액이, 탄산 가스, 수소 가스 또는 질소 가스를 갖는 수용액인 것을 특징으로 하는 상기 [1] ∼ [4] 어느 하나에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 방법을 제공한다.

[7] 본 발명은, 수격력을 이용하여 마이크로·나노 버블을 발생시키기 위해서 사용하는 발생 노즐로서, 공동의 통과, 그 통의 둘레 방향으로 관통 소구멍의 2 이상과, 상기 통의 적어도 편단부 (片端部) 에 마이크로·나노 버블 토출구를 갖고, 상기 관통 소구멍은 그 관통 소구멍의 단면 중심부를 지나는 연장선 전부가 상기 통의 내부에서 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 노즐을 제공한다.

[8] 본 발명은, 상기 공동의 통을 2 개 이상 갖는 것을 특징으로 하는 상기 [7] 에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 노즐을 제공한다.

[9] 본 발명은, 상기 공동의 통의 2 개 이상이 상기 용존액의 유입 또는 토출의 방향에 대해 평행 또는 수직으로 나란히 형성된 것을 특징으로 하는 상기 [8] 에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 노즐을 제공한다.

[10] 본 발명은, 상기 공동의 통에 있어서, 그 통의 길이 방향으로 상기 2 이상의 관통 소구멍을 2 단 이상의 다단으로 형성하는 것을 특징으로 하는 상기 [7] ∼ [9] 중 어느 하나에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 노즐을 제공한다.

[11] 본 발명은, 상기 관통 소구멍이, 상기 통의 공동으로 통하는 부분의 구멍 직경이 0.1 ∼ 6.0 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 상기 [7] ∼ [10] 중 어느 하나에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 노즐을 제공한다.

[12] 본 발명은, 상기 공동의 통에 있어서, 그 통의 적어도 편단부에 형성하는 마이크로·나노 버블 토출구의 직경이, 상기 관통 소구멍이 둘레 방향으로 배치되는 부분의 통의 직경과 동일하거나, 또는 상기 통의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 상기 [7] ∼ [11] 중 어느 하나에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 노즐을 제공한다.

[13] 본 발명은, 기체 및 액체를 각각 흡인하는 수단과, 상기 기체 및 상기 액체를 동시에 가압하여 반송하는 수단과, 그 반송된 상기 기체를 포함하는 상기 액체를 새로운 기체와 혼합시킴으로써 용존 기체를 부화시키기 위한 기액 혼합조와, 그 기액 혼합조에 있어서 기액 혼합 상태에 있는 용존액을 사용하여 마이크로·나노 버블을 발생시키기 위해서 상기 [7] ∼ [12] 중 어느 하나에 기재된 발생 노즐을 갖는 마이크로·나노 버블 발생 수단을 갖는 마이크로·나노 버블의 발생 장치를 제공한다.

[14] 본 발명은, 상기 마이크로·나노 버블 발생 수단에 있어서, 상기 용존액은 상기 발생 노즐의 관통 소구멍을 통해 0.2 ∼ 0.6 ㎫ 의 압력으로 분사시키는 것을 특징으로 하는 상기 [13] 에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 장치를 제공한다.

[15] 본 발명은, 상기 기액 혼합조는 상기 마이크로·나노 버블의 발생 노즐을 갖고, 상기 가압하여 반송하는 수단에 의해 반송되는 상기 기체를 포함하는 상기 액체가, 상기 발생 노즐에 의해 상기 기액 혼합조 내에 토출되는 것을 특징으로 하는 상기 [13] 또는 [14] 에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 장치를 제공한다.

[16] 본 발명은, 상기 기액 혼합조가, 그 기액 혼합조의 여분의 기체를 방출하여 액과 기체의 양과 기액 혼합조 내의 압력을 항상 일정한 범위로 유지하기 위해서, 상기 기액 혼합조의 내부 또는 외부에 플로트 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 [13] ∼ [15] 중 어느 하나에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 장치를 제공한다.

[17] 본 발명은, 상기 [13] ∼ [16] 중 어느 하나에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 장치에 있어서, 상기 기액 혼합액이 통과하는 펌프 및/또는 배관이 플라스틱제인 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치를 제공한다.

[18] 본 발명은, 상기 기액 혼합액이 통과하는 펌프 및/또는 배관이 불소 수지제인 것을 특징으로 하는 상기 [17] 에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 장치를 제공한다.

[19] 본 발명은, 상기 기체를 포함하는 상기 액체를 가압하여 반송하는 수단이, 압축 공기 기동식 또는 전동식의 벨로즈 실린더 펌프를 사용한 장치인 것을 특징으로 하는 상기 [13] ∼ [18] 중 어느 하나에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 장치를 제공한다.

[20] 본 발명은, 상기의 용존액이, 오존, 산소, 과산화수소, 염소산, 과염소산 및 과망간산칼륨으로 이루어지는 군의 적어도 1 개를 갖는 수용액인 것을 특징으로 하는 상기 [13] ∼ [19] 중 어느 하나에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 장치를 제공한다.

[21] 본 발명은, 상기의 용존액이, 탄산 가스, 수소 가스 또는 질소 가스를 갖는 수용액인 것을 특징으로 하는 상기 [13] ∼ [19] 중 어느 하나에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 장치를 제공한다.

본 발명에 의한 마이크로·나노 버블의 발생 방법은, 수격력을 이용하여 마이크로·나노 버블을 발생함으로써, 핵제 등의 여분의 성분을 포함하지 않는 순수만으로 마이크로·나노 버블을 대량으로 발생시킬 수 있기 때문에, 청정한 세정·살균을 실시할 수 있다. 이 수격력은, 구조와 형상을 최적화한 발생 노즐에 의해 최대한으로 발휘되기 때문에, 연속이고 안정된 버블의 발생을 효율적으로 실시할 수 있게 된다. 그에 따라, 마이크로 오더의 버블 뿐만 아니라, 나노 오더의 작은 버블의 발생량을 동시에 늘릴 수 있어 세정·살균의 능력 및 기능이 종래 이상으로 높아진다.

본 발명에 의한 마이크로·나노 버블의 발생 장치는, 버블의 대량 발생을 안정적으로 실시할 수 있는 발생 노즐과 장치 구성을 갖기 때문에, 순수를 사용하여 청정한 세정·살균을 실시하기 위한 장치로서 사용할 수 있다.

또, 기체를 액에 용존시키는 기액 혼합조에 있어서, 펌프에 기체와 액을 동시에 넣어 보내는 경우에 기체량이 많아져 기체가 기액 혼합조의 내부에 충만해 버려 액이 적어진다는 현상이 일어났을 때에, 노즐부에 기체가 액에 용존하지 않는 기체 상태로 토출하여 마이크로·나노 버블의 발생이 불안정해져, 균일한 마이크로·나노 버블 발생을 할 수 없게 된다. 이 문제는, 기액 혼합조의 내부 또는 외부에 구비하는 플로트 밸브로부터, 여분의 기체를 기액 혼합조 외로 방출하여 해결 할 수 있다. 이 플로트 밸브에 의해 액과 기체의 양을 항상 일정한 범위로 유지함으로써, 마이크로·나노 버블의 발생량이 일정해진다.

또한, 접액부에 금속 이온의 발생을 싫어하는 청정한 세정을 위해서, 펌프 및/또는 배관과 노즐부를 플라스틱, 바람직하게는 불소 수지로 제조함으로써 신뢰성이 높은 청정한 장치가 된다.

본 발명의 방법 및 장치는 오염이 없는 마이크로·나노 버블 발생 시스템을 구축하기 위해서 기여하는 것이다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼 등의 세정에 적용함으로써, 약액 등을 사용하여 번잡한 세정을 실시하고 있던 종래법에 비해, 공정을 간편화할 수 있을 뿐만 아니라, 약액 등을 사용할 필요가 없어지기 때문에 환경 부하의 저감을 도모할 수 있다. 또, 식품이나 야채 등의 살균용으로서 사용하면, 확실한 살균 처리를 안전하게, 안심하고 실시하는 것이 가능해진다.

도 1 은, 본 발명을 적용한 마이크로·나노 버블 발생 시스템 정면도이다.
도 2 는, 본 발명을 적용한 마이크로·나노 버블 발생 시스템 사시도이다.
도 3 은, 마이크로·나노 버블 발생용 노즐 단면도이다.
도 4 는, 마이크로·나노 버블 발생용 노즐 정면도이다.
도 5 는, 마이크로·나노 버블의 측면도이다.
도 6 은, 고속 제트액 분사 노즐 발생부이다.
도 7 은, 고속 제트액 분사 노즐 발생부의 일부 확대 단면도이다.
도 8 은, 마이크로·나노 버블을 발생시키는 노즐 단면도이다.
도 9 는, 마이크로·나노 버블을 발생시키는 노즐의 액 충돌 노즐의 단면 상세도이다.
도 10 은, 노즐의 액 충돌 노즐의 정면도, 단면도, 입체도이다.
도 11 은, 노즐의 액 다단 충격 노즐이다.
도 12 는, 기액 혼합조의 단면도이다.
도 13 은, 기액 혼합조의 기체와 액체의 혼합을 실시하기 위한 고효율 기액 삽입 파이프의 구조 상세도이다.
도 14 는, 기액 혼합조에 구비하는 플로트 부분의 단면도이다.
도 15 는, 내부에 본 발명의 발생 노즐을 갖는 기액 혼합조의 단면도이다.
도 16 은, 마이크로·나노 버블을 발생시키는 다단식 노즐의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 17 은, 본 발명의 액 충돌 노즐의 구조를 나타내는 사시도와 단면도이다.
도 18 은, 본 발명의 노즐의 통의 구조와 형상을 나타내는 사시도와 단면도이다.
도 19 는, 액 충돌 노즐의 관통 소구멍으로부터 분사하는 유량과 토출구로부터 배출하는 유량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 20 은, 액 충돌 노즐의 관통 소구멍의 직경과 단위 체적당 버블 수의 관계를 나타내는 모식도이다.
도 21 은, 액 충돌 노즐의 관통 소구멍의 직경과 노즐 유량 (Q) 의 관계를 나타내는 도면이다.
도 22 는, 본 발명에 의한 마이크로·나노 버블의 형성 방법에 의해 발생시킨 버블 발생량과 버블의 입경의 관계를 나타내는 도면이다.
도 23 은, 종래의 기류 2 상류 선회 방식에 의해 발생시킨 버블 발생량과 버블의 입경의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1 및 도 2 는, 본 발명을 적용한 마이크로·나노 버블 발생 시스템의 정면도 및 그 사시도이고, 15 가 벨로즈 실린더 펌프, 13 이 펌프 컨트롤러, 14 가 기액 혼합조, 12 가 압력 센서, 11 이 마이크로·나노 버블 발생용 노즐 장착부, 17 이 액 흡인관, 16 이 기체 흡인구, 18 이 기체 흡인 조정 밸브이다.

이들은, 도 2 에 나타내는 사시도와 같이 배치한다. 15 의 접액부를 불소 수지로 제조한 벨로즈 실린더 펌프 (15) 로 17 의 액 흡인관, 18 의 기체 흡인 조정 밸브를 사용하여 기체량을 조정하여 펌프 내부에 액과 기체를 혼합한 상태로 흡입하여 벨로스 내부에서 교반, 용존시켜, 압축하여 액 중에 기체를 용존시킨다. 본 발명에 있어서는, 벨로즈 실린더 펌프 (15) 는 메탈 프리이면 좋고, 불소 수지 이외의 플라스틱, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 범용 플라스틱, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트 및 변성 폴리페닐렌에테르 등의 엔지니어링 플라스틱, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌술파이드, 폴리에테르에테르케톤 및 액정 폴리머 등의 슈퍼 엔지니어링 등의 적어도 1 종을 사용해도 된다. 그 경우, 펌프 뿐만 아니라, 액 형성부에도 불소 수지를 비롯하여, 상기의 각종 플라스틱을 사용함으로써, 신뢰성이 높은 청정한 마이크로·나노 버블 발생 장치로 할 수 있다. 또, 본 발명에 있어서, 엄밀한 메탈 프리화에 의한 세정이나 살균이 요구되지 않는 경우에는, 상기 플라스틱 뿐만 아니라, 금속이나 세라믹스를 사용해도 된다.

다음으로, 기액 혼합조 (14) 에 기체와 액을 펌프 (15) 로 교반하여 압송한다. 펌프 (15) 는, 주로 압축 공기 기동식 벨로즈 실린더 펌프를 사용하지만, 전동식의 것이어도 된다. 기액 혼합조 (14) 의 기체와 액은, 펌프 (15) 로부터의 압력을 받고 있어, 기체가 용존하기 쉬워진다. 즉 기체와 액체를 펌프 (15) 로부터 압송하는 압력은, 12 의 압력 센서로 체크하고 있다. 이 방법에 의해 용존 기체의 양을 많이 하여 마이크로·나노 버블의 발생량을 늘릴 준비를 실시한다. 본 발명의 마이크로·나노 버블 발생 시스템은 펌프 (15) 로서 벨로즈 실린더 펌프를 사용하는 것이 실용적이지만, 용도에 따라, 종래부터 송액 펌프로서 공지된 피스톤 펌프, 플런저 펌프 또는 다이어프램 등의 왕복동 펌프나, 기어 펌프, 편심 펌프 또는 나사 펌프 등의 회전 펌프 등을 적용할 수 있다.

압송되어 기액 혼합조 (14) 에 들어간 액은 기체와 혼합하여, 기체를 액의 내부에 용존시키고 나서 마이크로·나노 버블 발생용 노즐 장착부 (11) 에 보낸다. 마이크로·나노 버블 발생용 노즐 장착부 (11) 는, 용존한 기체를 직경이 60 ㎛ 이하, 바람직하게는 15 ㎛ 이하 크기의 마이크로·나노 버블을 대량으로 제조하는 노즐과 접속하는 부분이다.

이 때, 12 의 압력 센서로 노즐 (11) 과 기액 혼합조 (14) 사이의 액 압력의 변동을 보아 기액의 용존 상태를 감시한다. 이렇게 함으로써 안정된 마이크로·나노 버블용 발생 노즐에 필요한 일정한 압력 상태를 실현한다.

도 1 및 도 2 에 나타내는 본 발명을 적용한 마이크로·나노 버블 발생 장치를 사용하여 실시하는 공정은 다음과 같다. 기체 흡인구 (16), 액 흡인관 (17) 및 기체 흡인 조정 밸브 (18) 를 사용하여 실시하는 것이 기체·액체 흡인 공정이다. 압력은, 압력 센서 (12) 로 조정한다. 다음으로, 벨로즈 실린더 펌프 (15) 를 사용하여 기체를 포함하는 액체를 가압하는 공정이 기체·액체 가압 공정이다. 계속해서, 가압된 상기 기체를 포함하는 액체를 새로운 기체와 혼합시키기 위해서, 펌프 컨트롤러 (13) 및 기액 혼합조 (14) 를 사용하여 실시하는 공정이 용존 기체 부화 공정이다. 그 후, 후술하는 본 발명의 발생 노즐을 마이크로·나노 버블 발생용 노즐 장착부 (11) 에 접속하고 나서 마이크로·나노 버블을 발생시킨다. 이 공정을 용존 기체 미세화 공정이라고 부르지만, 마이크로·나노 버블은, 2 이상의 관통 소구멍을 갖는 통의 외부로부터 그 관통 소구멍을 통해 대기압 이상의 압력으로 분사하고, 상기 통의 내부의 한 점에서 충돌시킴으로써 발생시킬 수 있다.

다음으로, 기체가 용존한 상태에 있는 용존액으로부터 마이크로·나노 버블을 대량으로 발생시키는 방법에 대하여 설명한다. 도 3 은 마이크로·나노 버블 발생용 노즐 장착부의 단면도로, 1, 2 가 노즐의 외측 케이스, 펌프로 압송된 용존액을 2 분할하여, 화살표로 나타내는 바와 같이 1 의 외측 케이스와 2 의 외측 케이스로부터 대향하도록 배치하고 8 의 볼트와 9 의 너트로 고정시킨다. 이와 같이 배치한 외측 케이스 중에 구멍을 파서 3, 4 의 고속 제트액 분사 노즐 발생부를 장착한다. 이 노즐의 구멍 크기로 액의 토출 유량, 액 유속을 결정한다.

도 4 는, 조립된 노즐로 8 의 볼트를 9 의 너트로 조여 고정한 상태를 나타내고 있다. 마이크로·나노 버블을 발생한 물을 화살표의 원주 방향으로 토출한다. 도 5 는, 고속 제트액 분사 노즐의 측면도이며, 마이크로·나노 버블수는 원주 방향으로 토출된다.

이 고속 제트액 분사 노즐로부터의 수류를 이용하여 마이크로·나노 버블을 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 고속 제트액 분사 노즐로부터 나온 고압 펌프 (15) 의 토출 압력 (0.2 ㎫ ∼ 0.6 ㎫) 상태로부터 압력을 급격하게 해방시키므로 기체가 용존하는 액이 서로 격돌하고, 그 수격력으로 작렬하는 힘으로 기체를 용존한 액을 부셔 마이크로·나노 버블을 대량으로 포함하는 상태로 한다. 단 해방시키는 방법에 따라서는, 마이크로·나노 버블의 발생량이 적어져 버리는 경우가 있지만, 본 발명에 의한 방법과 장치에 의해 마이크로·나노 버블을 대량으로 발생시킬 수 있다.

도 6 은, 마이크로·나노 버블을 발생시키는 노즐의 3, 4 의 고속 제트액 분사 노즐 발생부의 단면도 B-B 와 외형도이다. 3, 4 의 고속 제트액 분사의 노즐 발생부는, 단면도에 나타내는 바와 같이 중심을 결정하는 5 의 센터 핀으로 센터잡기를 실시하고 6 과 7 의 위치 결정 핀으로 위치 맞춤을 하여 고정시킨다. 이 3, 4 의 고속 제트액 분사 노즐 발생부가 마이크로·나노 버블을 발생시킨다.

도 7 은, 도 6 의 3 과 4 의 고속 제트액 분사 노즐 발생부의 확대한 단면도이며, 3 과 4 는, 동일한 형태로 대칭으로 배치되어 있으므로 3, 4 의 부호로 설명한다. 3, 4 에 기체를 용존시킨 액을 고속 제트로 하여 보내기 위해서 3a, 4a 의 유로용 소구멍으로 좁힌다. 이 좁힌 유로용 소구멍 (3a, 4a) 의 끝으로부터 제트류가 튀어나와 3 과 4 의 각 고속 제트액 분사 노즐 발생부에서 나온 제트가 격돌하도록 노즐부 (3b, 4b) 를 배치하고, 격돌한 기체 용존액으로부터 마이크로·나노 버블을 제조한다. 여기서 생긴 기체를 내부에 감싸넣은 마이크로·나노 버블이 화살표의 원주 방향으로 확산된다.

고압으로 액을 보내는 이유는, 소구멍에서 나오는 액의 속도를 빨리 하는 것이 목적이다. 즉 고속으로 액을 충돌시킴으로써, 충격 에너지가 커지고, 보다 대량으로 작은 마이크로·나노 버블을 발생시킬 수 있다.

F 가 충돌하는 힘으로 한다. 액의 밀도 ρ, S 를 작은 구멍의 크기, 액의 속도를 V 로 한다. F = ρSV2 의 관계가 성립된다. F 를 최적값으로 하기 위해서는, 구멍의 크기 (S) 와 속도 (V) 의 관계를 고려한 최적 설계가 필요해진다.

여기서 중요한 것은, 좀더 고압을 만드는 펌프의 경우에는, 보다 많은 마이크로·나노 버블을 발생시킬 수 있을 가능성이 있다. 예를 들어, 0.5 ㎫ ∼ 250 ㎫ 등이라는 고압 펌프도 있으며, 그러한 펌프를 사용하는 경우에는, 압력에 비례하여 액 유속 (V) 이 늘어나고, V 의 2 승으로 수격력 (F) 이 증가하므로 마이크로·나노 버블의 발생량은 현격히 UP 한다. 그러나, 그러한 고압의 펌프를 마이크로·나노 버블 발생 장치에 적용하는 것은, 경량, 소형, 메탈 프리 및 낮은 유지비 등의 각종 요구를 만족하는 것이 곤란하다.

본 발명은, 도 3 ∼ 도 7 에 나타내는 바와 같은 구조를 갖는 노즐을 사용함으로써, 기액 혼합 상태에 있는 용존액을 분사할 때의 압력이 대기압 (약 0.1 ㎫) 이상이면, 마이크로·나노 버블의 발생량을 종래와 동등 이상으로 할 수 있다. 또한, 이 압력을 0.2 ㎫ 이상으로 설정함으로써, 청정한 세정·살균을 실시하기 위한 충분한 양의 마이크로·나노 버블을 발생시킬 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 있어서는 용존액의 분사 압력의 하한값을 0.2 ㎫ 로 종래보다 낮게 할 수 있기 때문에, 금속 오염의 영향을 없애기 위해서 적합한 펌프, 즉, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같은 불소 수지로 제조한 압축 공기 구동식 또는 전동식의 벨로즈 실린더 펌프 (15) 를 사용하는 것이 가능해진다. 또, 본 발명의 압축 공기 구동식 또는 전동식의 벨로즈 실린더 펌프를 사용할 때, 용존액의 분사 압력이 0.6 ㎫ 를 초과하면, 마이크로·나노 버블의 발생량은 포화하는 경향이 있다. 따라서, 본 발명에 있어서 용존액을 분사할 때의 압력은 0.2 ∼ 0.6 ㎫ 가 바람직하다.

본 발명의 마이크로·버블 발생 노즐은, 대기압 이상, 바람직하게는 0.2 ∼ 0.6 ㎫ 라는 종래보다 낮은 압력으로 용존액의 제트류를 분사할 수 있도록 하기 위해서, 도 7 의 3b, 4b 로 나타내는 노즐부는 직경이 0.1 ∼ 6.0 ㎜ 인 것이 필요하다. 여기서, 노즐부 (3b, 4b) 의 제트류가 튀어나오는 구 (口) 및 노즐부 (3b, 4b) 의 직경이, 본 발명에 있어서 정의하는 「출사구」 및 「노즐의 관통 소구멍이 통의 공동으로 통하는 부분의 구멍 직경」 에 상당하는 것이다. 또한, 노즐부 (3b, 4b) 의 직경을 0.1 ∼ 6.0 ㎜ 로 규정하는 이유에 대해서는, 후술하는 실시형태에서 상세하게 설명한다.

도 7 에 있어서, 유로용 소구멍 (3a, 4a) 은 기체를 용존시킨 액을 고속 제트로 하여 보내기 위한 조리개 기능을 갖는 것이면 되고, 노즐부 (3b, 4b) 를 향해 연속적으로 테이퍼상으로 형성되어 있어도 된다. 마이크로·나노 버블의 발생량은, 주로 노즐부 (3b, 4b) 의 직경에 의해 정해지는 것이며, 본 발명에 있어서는 유로용 소구멍 (3a, 4a) 의 부분을 생략할 수도 있다.

기체 용존한 액을 격돌시키는 다른 방법에 대한 사례를 도 8 을 사용하여 설명한다. 도 8 은, 마이크로·나노 버블을 발생시키는 노즐로, 노즐 케이스 (21) 와, 마이크로·나노 버블 토출 노즐 (22) 과, 대 (臺) (24) 로 구성되어 있고, 액 충돌 노즐 (23) 의 1 개 또는 2 개 이상을 24 의 대 상에 장착하여 배치한다.

도 9 는, 도 8 에 나타내는 23 의 액 충돌 노즐을 배치한 부분의 확대도이다. 도 10 은 23 의 액 충돌 노즐의 1 개의 형상을 나타내고 있다. 23a 의 작은 구멍은 23 의 중심을 향해 형성되어 있다. 이 작은 구멍으로부터 화살표 (P) 로부터 고압으로 들어간 액이 이 작은 구멍을 지나 23 의 중심 부분에서 충돌시켜 마이크로·나노 버블 발생시킨다.

실험 결과, 액의 속도 (V) 를 컨트롤하면, 발생한 마이크로·나노 버블의 양이 많고, 또한 버블의 수명이 길어지는 것을 알 수 있었다. 속도 (V) 의 기준으로서, 25 m/초를 초과하는 속도가 되면, 안정된 마이크로·나노 버블 발생 노즐이 된다.

동일한 효과는, 사방으로부터 중심을 향해 발사하여 센터에 수격을 집중시킴으로써 속도를 떨어뜨려도 얻어진다. 즉, 사방으로부터의 수격의 경우에는, 1/2 의 속도에서도 동일하거나, 또는 그 이상의 효과가 된다. 예를 들어, F = 2ρSV2 이므로 8 개의 구멍이 있고 중심에 집중하는 경우에는, 중심에 모이는 힘 F = ρS(1/2)2 × 8 = 2ρSV2 가 된다. 이와 같이 액이 충돌하여 중심에 수격을 집중시키는 데 노즐의 작은 구멍을 복수로 하면, 속도 (V) 가 느려도 유량이 많아지기 때문에 액이 충돌하는 에너지가 동일해진다. 마이크로·나노 버블의 발생량은 액이 충돌하는 에너지가 동일하면 된다는 것이므로, 액을 토출하는 압력도 내려가고, 또한 발생하는 마이크로·나노 버블의 양을 확보할 수 있다.

도 10 은, 23 의 액 충돌 노즐의 형상으로 23 의 노즐통 부분의 둘레 부분에 소구멍 (23a) 을 형성하고, 이 구멍을 통해 용존액의 중심 위치에서의 충돌에 의해 마이크로·나노 버블이 발생한다. 여기서 발생한 마이크로·나노 버블은, Q 의 화살표의 방향으로 토출하여, 다수개의 액 충돌 노즐 (23) 을 집적하면, 마이크로·나노 버블이 대량으로 나와, 도 8 에 나타내는 토출 노즐 (22) 의 22a 의 노즐부로부터 토출한다.

도 11 에 나타내는 바와 같이, 액 충돌 노즐 (25) 의 형상은, 25a 의 소구멍을 다단으로 형성하고, 예를 들어 3 단으로 구멍을 형성하여 액의 수격이 발생하는 장소를 3 개 지점으로 함으로써 마이크로·나노 버블을 대량으로 발생시키는 것이 가능해지므로, 노즐의 소형화와 효율화에는 유효한 방법이다.

도 11 에 나타내는 노즐과 같이, 복수의 구멍으로부터 액을 토출시킴으로써, 수격의 강도를 증가시킬 수 있다. 이 기술을 사용하면, 액의 속도 (V) 가 느려도 마이크로·나노 버블의 발생량이 감소하지 않기 때문에, 고압으로 액을 토출시키는 펌프가 필요하지 않게 되고, 부담이 적기 때문에, 공업적으로는 매우 유익한 기술이고, 에너지 효율이 좋은 노즐 개발을 할 수 있다.

도 12 는, 기액 혼합조 (14) 의 단면도이다. 또, 도 13 에는, 도 12 에 있어서 원으로 둘러싼 영역 (E) 의 확대도를 나타낸다. 종래의 기액 혼합조는, 기체와 액체를 고압으로 혼합하지만, 펌프로 기체와 순수를 혼합하여 보낼 때, 기액 혼합조 내부에서는, 상부에 분수와 같이 분사하여 혼합하는 방법으로 실시하고 있었다. 그러나, 이 방법은 혼합 효율이 나쁘기 때문에 효율을 좋게 하기 위해서, 마이크로·나노 버블 발생량을 많이 하는 것이 필요하다.

그래서, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 펌프로부터 기체와 액체를 화살표 A 로부터 화살표 B 로, 다음으로 32 와 33 의 기액 삽입 파이프에 기체와 액을 보내고, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 기액 삽입 파이프 (32a) 의 구멍과 33 의 기액 삽입 파이프의 33a 의 구멍으로부터 토출하는 기액 혼합의 효율을 올리기 위해서 액을 화살표 X 방향으로부터와 화살표 Y 방향으로부터 충돌시킴으로써 일어나는 수격을 이용함으로써, 기체와 액체의 혼합을 효율적으로 실시하고, 마이크로·나노 버블의 원료가 되는 기액 혼합액을 빨리 또한 혼합 비율도 올릴 수 있다.

도 12 에 나타내는 31 의 플로트는, 기액 혼합할 때에 기체가 많이 지나치게 들어갔을 때에 여분으로 지나치게 들어간 기체를 외부로 배출하는 것을 목적으로 하여 배치한 것으로, 여분으로 들어간 기체를 안전하게 배출하고, 기체와 액체의 양을 적정하게 하는 작용을 한다. 즉 기체가 여분으로 지나치게 들어가 기체인 상태로 잔존했을 때에 노즐에 기체가 흘러들어가 버려 마이크로·나노 버블 발생을 할 수 없게 되어, 마이크로·나노 버블 발생이 저해되는 폐해를 없앰으로써 마이크로·나노 버블의 발생량을 적정하게 또한 안정적으로 보낼 수 있다.

도 14 에는, 도 12 의 플로트 (31) 의 부분의 단면도를 나타내고 있다. 이 31 의 플로트관의 구조는 31a 의 플로트 선단부 (뾰족한 끝으로 되어 있다) 와 플로트가 액의 압력으로 찌그러지지 않도록 하는 31b 의 보강 리브와 31C 의 멈춤 마개로 구성한다.

액과 기체를 혼합하려면, 기체와 액의 접촉 면적을 크게 함으로써 기체가 액 내에 용존하는 효율을 올리는 것이 기액 혼합에 필요하고, 이 효율이 떨어지면 마이크로·나노 버블의 발생에 있어 치명적인 기체 부족에 의한 발생량이 부족해진다.

액체와 기체의 양을 어느 정도로 컨트롤하면 발생하는 마이크로·나노 버블이 많아질지 검토를 실시한 결과, 액의 양이 기액 혼합조 내의 체적비로 액이 6 할, 기체가 4 할이 이상적인 밸런스이며, 양자의 비율을 자동적으로 컨트롤할 목적으로, 이 31 의 플로트의 액에 의한 부력을 사용하여, 플로트 받이 (47) 의 과잉 가스 배출구 (48) 로부터, 잉여 기체의 배출을 실시하여 자동 조정을 실시함으로써 용존하는 기체와 액의 혼합을 최적화하고, 마이크로·나노 버블의 발생량을 안정화시켜, 마이크로·나노 버블의 발생량을 많이 하는 것이 필요하다. 본 발명에 있어서는, 마이크로·나노 버블의 발생량을 대량으로 하기 위해서, 기액 혼합조 내의 액과 기체의 체적비를 액：기체 = 50：50 ∼ 95：5 의 범위 내에서, 액의 체적비가 커지도록 컨트롤하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 플로트 (31) 는 기액 혼합조의 내부 뿐만 아니라, 외부에 설치해도 된다. 그 경우, 기액 혼합조의 내부와 외부를 연결관 등에 의해 접속하면, 내부에 존재하는 액과 기체의 체적비를 컨트롤할 수 있다.

도 15 는, 기액 혼합조를 보다 효율 UP 한 것으로 하기 위해서 실시한 것이다. 기본 동작은, 도 12 와 도 13 에서 나타낸 내용과 동일하고, 36, 38, 40 으로 구성한 기액 혼합조를 기본으로 하여 기액 혼합조의 내부 압력에 견디는 구조를 갖게 한 것 중에서 효율적으로 기체와 액체를 혼합하는 것에 있다.

도 15 에 나타내는 기액 혼합 외측 프레임 (36), 플로트 (41), 플로트 홀더 (35, 35a) 는, 플로트 홀더 과잉 가스 배출구이며, 플로트 (41) 의 41a 의 플로트의 선단에서 과잉 기체를 자동 조정하는 기능을 갖는다.

종래 마이크로·나노 버블의 발생량이 적은 장치의 경우, 1 회 수조 등에 마이크로·나노 버블을 발생시켜 두고, 이 수조 내에 생긴 마이크로·나노 버블을 펌프로 재차 퍼 올려 기액 혼합조로 용존 기체를 추가 투입하고, 몇 번이고 반복 순환시켜 마이크로·나노 버블을 대량으로 포함한 것으로 한다는 방법으로 마이크로·나노 버블 발생시키는 것이 주류였다.

이 방법에서는, 마이크로·나노 버블의 양의 관리가 곤란해지고, 또한, 순환을 실시하면 오염이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 그 때문에, 순환을 사용하지 않고, 1 회의 동작으로 마이크로·나노 버블을 대량으로 발생시킬 수 있는 장치가 요망되고 있다.

그래서, 본 발명에서 사용하는 기액 혼합조 중에, 도 8 에 나타내는 것과 동일한 구조를 갖는 노즐 홀더 (39) 에 유지되는 마이크로·나노 버블 발생 노즐 (38) 의 작용으로, 기액 혼합 상태로 액 충돌에 의해, 순환없이 마이크로·나노 버블을 발생시킨다.

그 경우, 기액 혼합조 내부에 배치한 노즐 (38) 은, 기액 혼합조 내에서 압력을 올리기 위해서, 선단에 배치한 노즐 (11) 보다 기액 혼합 상태의 용존액의 유량이 많은 것이 필수 조건이다. 만약 이 노즐 (38) 의 쪽의 유량이 적은 경우에는, 선단에 붙인 노즐로부터 마이크로·나노 버블이 발생하지 않는 경우가 있다.

이 노즐 (38) 을 기액 혼합조에 넣은 효과는, 이 기액 혼합조와 노즐 1 회의 패스로 대량의 마이크로·나노 버블을 안정적으로 발생시킬 수 있다. 그에 따라, 예를 들어, 반도체 제조의 세정에 최적인 마이크로·나노 버블 발생 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 이 기액 혼합조를 다단으로 세트함으로써, 보다 많은 마이크로·나노 버블을 발생시킬 수 있고, 대량의 버블을 발생시키기 위한 유효한 수단이 된다.

도 16 은, 마이크로·나노 버블을 발생시키는 노즐의 다른 방법을 제안한다. 즉 소구멍 노즐 (45) 의 2 이상을 장착하는 데에, 용존액의 유입 또는 토출의 방향 (길이 방향) 에 대해 수직으로 늘어놓는 배치를 채용한다. 이것은, 평행으로 늘어놓은 도 8 에 나타내는 것과는 상이한 배치이다. 도 16 에 나타내는 바와 같이 배치하면, 42, 43 의 외측 케이스와 46 의 패킹과 44 의 노즐 홀더에 소구멍의 노즐을 도면과 같이 배치함으로써 소구멍의 노즐은, 양측에 토출구가 생기므로 유량을 확보하는 것을 편하게 할 수 있다는 이점이 있다.

도 16 에 있어서, IN 으로부터 넣은 기액 혼합액은, 45 의 노즐로 수격 상태가 되어 마이크로·나노 버블을 발생시킨 후에 노즐의 양측으로 나오므로 유량 확보를 할 수 있는 것과, 효율이 배가 되므로 마이크로·나노 버블을 만드는 에너지가 절반이 된다.

이와 같은 수격법에 의해 만들어지는 노즐은 액끼리가 충돌하므로 노즐 구조부로의 대미지가 적어 수명이 긴 발생 장치로 완성할 수 있다.

본 발명의 마이크로·나노 버블의 발생 방법 및 발생 장치는, 반도체나 식품 등의 세정·살균으로의 적용을 도모하기 위해서, 용존액으로서 핵제 등의 불순물이 혼입되어 있지 않은 순수를 사용할 수 있는 것이 큰 특징이다. 만일, 마이크로·나노 버블의 발생량을 늘리기 위해서 핵제 등의 사용이 필요해지는 경우에도, 그 순수 중으로의 혼입량을 대폭 저감할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 순수 이외에도, 공급 상태나 사용하기 쉬움 등을 고려하여, 예를 들어, 수돗물, 우물물 또는 천연수 등의 용수 (湧水) 를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 세정·살균 효과를 올리기 위해서, 용존액을 산화 작용을 강하게 하거나, 불순물의 박리 침투성을 높인 액으로 개질해도 된다.

상기 용존액을 산화 작용을 강하게 하는 방법으로는, 순수에 오존, 산소, 과산화수소, 염소산, 과염소산 및 과망간산칼륨으로 이루어지는 군의 적어도 1 개를 혼입시켜, 이들 산화제의 적어도 1 개를 갖는 수용액으로 하는 방법이다. 이들 산화제 중에서, 오존 및 산소는 첨가 성분으로서의 악영향이 거의 없고, 환경에 대한 부하도 매우 작기 때문에, 본 발명에 있어서 보다 바람직하다.

상기 불순물의 박리 침투성을 높이는 방법으로는, 탄산 가스, 수소 가스 또는 질소 가스의 박리 침투성이 우수한 기체를 혼입시키는 방법이 바람직하다. 탄산 가스, 수소 가스 또는 질소 가스는, 마이크로·나노 버블의 발생에 의해, 예를 들어 반도체 소자와 그 표면에 부착된 레지스트 잔류물 등의 불순물과의 계면에 용이하게 침입하기 때문에, 세정 효과를 대폭 높일 수 있다. 또한, 탄산 가스 또는 질소 가스는 인체에 무해하므로, 본 발명에서 사용하는 용존액의 개질제로서 적합하다.

본 발명의 마이크로·나노 버블을 발생시키는 노즐의 구조와 형상에 대하여, 구체적인 실시형태를 이용하여 상세하게 설명한다.

[제 1 실시형태]

수격력을 이용하여 마이크로·나노 버블을 발생시키기 위해서 검토한 액 충돌 노즐의 구조와 형상을 도 17 에 나타낸다. 도 17 의 (a) 는 본 발명의 실시형태에 대해 비교예에 상당하는 것이며, 도 17 의 (b) ∼ (d) 가 본 발명에 의한 실시형태이다.

도 17 의 (a) 는, 공동의 통의 주위에 1 구멍 (49a) 을 형성한 것이며, 관통 소구멍으로서 1 구멍 (49a) 을 갖는 이 비교예의 경우에는, 액의 속도 (V) 로 나온 용존한 액이 49 의 관의 벽에 직접 충돌시키는 방법이 되므로 발생하는 마이크로·나노 버블은 적고, 또한 벽에 부딪히므로 액의 충격으로 벽이 파괴되는 결점이 있다.

도 17 의 (b) 에 나타내는 액 충돌 노즐은, 관통 소구멍으로서 2 구멍 (50a) 이 형성되어 있고, 이 실시형태에 있어서는, 액의 속도 (V) 로 나온 용존한 액을 충돌시키면 대항한 위치에 50a 가 배치되어 있기 때문에, 2V 의 속도에서의 충돌을 실현할 수 있다. 충돌 에너지는, 도 17 의 (a) 의 비교예와 비교하여 높아진다.

도 17 의 (c) 에 나타내는 액 충돌 노즐은, 관통 소구멍으로서 3 구멍 (51a) 이 형성되어 있고, 이 실시형태에 있어서는, 액의 속도 (V) 로 나온 용존한 액을 충돌시키는 데 120 도의 위치에 3 개가 구멍을 형성함으로써, V 의 속도로 나온 액은, 중심이 격돌하는 점에서의 에너지가 3 배가 된다. 즉 3 개의 구멍을 이용하여 충돌시킨 경우에는, 앞의 2 개의 구멍과 동일한 에너지로 충분한 것이면 속도 (V) 를 20 ％ 떨어뜨려도 동일한 에너지가 된다. 속도 (V) 가 펌프의 압력으로 정해지므로 압력을 낮추어도 마이크로·나노 버블을 발생시킬 수 있다.

도 17 의 (d) 에 나타내는 액 충돌 노즐은, 관통 소구멍으로서 4 구멍 (52a) 이 형성되어 있고, 이 실시형태에 있어서는, 액의 속도 (V) 로 나온 용존한 액을 충돌시키는 데 90 도의 위치에 4 개가 구멍을 형성함으로써, V 의 속도로 나온 액은, 중심이 격돌하는 점에서의 에너지가 4 배가 된다. 즉 4 개의 구멍을 이용하여 충돌시킨 경우에는, 앞의 2 개의 구멍과 동일한 에너지로 충분한 것이면 속도 (V) 를 30 ％ 떨어뜨려도 동일한 에너지가 된다. 속도 (V) 가 펌프의 압력으로 정해지므로 압력을 낮추어도 마이크로·나노 버블을 발생시킬 수 있다.

도 17 의 (e) 에 나타내는 액 충돌 노즐은, 관통 소구멍으로서 5 구멍 (53a) 이 형성되어 있고, 이 실시형태에 있어서는, 액의 속도 (V) 로 나온 용존한 액을 충돌시키는 데 72 도의 위치에 5 개가 구멍을 형성함으로써, V 의 속도로 나온 액은, 중심이 격돌하는 점에서의 에너지가 5 배가 된다. 즉 5 개의 구멍을 이용하여 충돌시킨 경우에는, 앞의 2 개의 구멍과 동일한 에너지로 충분한 것이면 속도 (V) 를 40 ％ 떨어뜨려도 동일한 에너지가 된다. 속도 (V) 가 펌프의 압력으로 정해지므로 압력을 낮추어도 마이크로·나노 버블을 발생시킬 수 있다.

이상과 같이, 액 충돌 노즐의 관통 소구멍의 구조와 배치를 최적화함으로써 고압 펌프를 이용하지 않으면 만들 수 없었던 마이크로·나노 버블이 펌프 압력을 0.2 ㎫ 로 해도 대량으로 발생시킬 수 있으므로, 에너지 절약을 실현할 수 있다.

[제 2 실시형태]

본 발명의 마이크로·나노 버블을 발생시키는 액 충돌 노즐에 있어서, 공동을 갖는 통의 단부에 형성하는 마이크로·나노 버블 토출구의 직경과, 관통 소구멍이 둘레 방향으로 배치되는 부분의 통의 직경의 관계에 대하여 도 18 을 이용하여 설명한다.

도 18 의 (a) 에, 구멍 (54a) 을 2 개 갖는 액 충돌 노즐을 나타낸다. 54 의 노즐의 통에 있어서 분사액이 충돌하는 부분 (관통 소구멍이 형성되어 있는 부분) 의 직경을 D1 로 굵게 하고, 토출구의 직경을 D2 로 가늘게 함으로써 액 충돌로 생긴 마이크로·나노 버블에 곧바로 압력이 가해진다. 이것으로 마이크로·나노 버블의 조성을 컨트롤할 수 있다. 즉 발생한 마이크로·나노 버블의 입자 분포를 컨트롤하는 수단이 되고, 입자의 미세화에 효과가 있다.

도 18 의 (b) 에 나타내는 액 충돌 노즐은, 구멍 (55a) 을 2 개 갖는 것으로, 55 의 노즐의 통에 있어서 분사액이 충돌하는 부분의 직경을 D3 으로 가늘게 하고, 토출구의 직경을 D4 로 굵게 한다. 이와 같이 하면, 충돌로 생긴 마이크로·나노 버블은 압력이 가해지지 않기 때문에 발생하면 팽창하는 마이크로·나노 버블의 입자 분포는 약간 커진다.

본 발명에 있어서는 도 18 에 나타내는 구조를 갖는 노즐 중 어느 쪽도 사용할 수 있지만, 도 18 의 (a) 는, 토출구의 직경이 노즐의 통에 있어서 충돌하는 부분의 직경보다 가늘어져 있기 때문에, 돌출구 가까이의 용존액의 압력이 높아진다. 그 때문에, 마이크로·나노 버블 입자의 미세화에는 효과가 있기는 하지만, 버블의 생성이 약간 저해되어, 버블의 발생량의 저하나 버블이 돌출구로부터 떨어진 장소에서 시간적으로 늦게 발생하는 현상이 나타나는 경우가 있다. 한편, 도 18 의 (b) 에 나타내는 구조를 갖는 노즐은, 토출구에 있어서 압력 개방이 있기 때문에, 버블을 안정적으로 대량으로 발생시킬 수 있다. 마이크로·나노 버블을 미세화는 노즐의 관통 소구멍의 직경에 따라 조정하는 것이 가능하기 때문에, 본 발명에 있어서 도 18 의 (b) 에 나타내는 노즐이 적합하다.

[제 3 실시형태]

도 18 의 (b) 에 나타내는 액 충돌 노즐에 대해, 액의 압력을 일정하게 하여, 오존 (50 ppm) 을 함유하는 순수를 용존액으로서 사용했을 때의 충격 노즐 직경과 마이크로·나노 버블의 관계를 도 19 ∼ 도 21 을 이용하여 설명한다.

도 19 는, 노즐 (56) 의 관통 소구멍으로부터 분사하는 유량과 토출구로부터 배출하는 유량의 관계를 나타내는 도면이다. 도 19 에 있어서, 노즐 (56) 의 관통 소구멍 (56a) 으로부터 V1 의 속도로 분사하는 용존액은, 1 초간에 1 구멍 (56a) 으로부터 액량 Q1 로 토출한 후, 충돌하여 마이크로·나노 버블을 발생시킨다. 그 후, V2 의 속도로 56 의 관의 토출구로부터 1 초간에 액량 Q2 로 나간다. 여기서, 유량 Q1 과 Q2 는 동일한 값이 된다.

도 20 에, 액 충돌 노즐의 관통 소구멍의 직경과 마이크로·나노 버블의 발생량의 관계를 나타낸다. 여기서, 마이크로·나노 버블의 발생량은 용존액의 단위 체적당 버블 발생수로 플롯하였다. 도 20 에 있어서, 액 충돌 노즐의 관통 소구멍의 직경이 커지면, V1 이 작아지고 액량 Q1 이 많아진다. 그 경우에는, 마이크로 버블 (60 미크론 이상) 의 발생량은 늘어나지만, 나노 버블의 발생량이 적어진다. 한편, 열 충돌 노즐의 관통 소구멍의 직경이 작아지면, 액량 (Q1) 이 적어진다. 그 경우에는, 마이크로 버블 (60 미크론 이상) 의 발생이 적어지고, V1 이 커지지만, 나노 버블 (2 미크론 이하) 의 발생량이 증가한다.

이와 같이, 액 충돌 노즐의 관통 소구멍의 직경이 마이크로·나노 버블의 성능을 결정하는 중요한 요소가 되고 있다. 액과 용존시키는 기체의 성질에 따른 차이도 있지만, 경향은 상기에서 설명한 바와 같이 되므로, 액 충돌 노즐의 관통 소구멍 직경에 의해 마이크로·나노 버블의 양을 컨트롤할 수 있다.

도 21 에, 액 충돌 노즐의 관통 소구멍 직경과 유량 (Q) 의 관계를 나타낸다. 액의 압력을 일정하게 한 상태로, 1 개의 액 충돌 노즐의 관통 소구멍 직경과 유량 (Q) 의 관계는, 액 충돌 노즐 직경의 2 승에 비례하지만, 액의 속도 (V) 가 액 충돌 노즐 직경의 2 승에 반비례하므로, 도 20 에 나타낸 바와 같이 된다. 이 액 충돌 노즐의 구멍수를 필요한 유량과의 균형으로 결정함으로써 노즐의 관통 소구멍의 직경의 최적화가 가능하다.

도 20 으로부터, 본 발명에 있어서 노즐의 관통 소구멍 직경은 0.1 ∼ 6.0 ㎜ 인 것이 필요하다. 노즐의 관통 소구멍 직경이 0.1 ㎜ 미만이면, 약 60 ㎛ 이하의 소입경 버블의 생성량은 늘어나기는 하지만, 그 입경보다 큰 버블의 생성량이 급격하게 적어지기 때문에, 마이크로·나노 버블의 발생이 거의 보이지 않게 된다. 또, 노즐의 관통 소구멍 직경이 6 ㎜ 를 초과하면, 생성되는 버블 총량은 늘어나기는 하지만, 반대로, 약 60 ㎛ 이하의 소립 직경 버블의 생성량이 500 개/㎖ 이하로 급격하게 감소하기 때문에, 본 발명의 효과를 충분히 발휘할 수가 없다. 본 발명에 있어서는, 마이크로·나노 버블의 발생량을 1000 개/㎖ 이상으로 대량으로 하기 위해서, 액 충돌 노즐의 관통 소구멍 직경은 0.1 ∼ 3 ㎜ 의 범위로 형성하는 것이 보다 바람직하다.

[제 4 실시형태]

용존액으로서 증류수를 사용하여, 도 1 및 도 2 에 나타내는 본 발명의 마이크로·나노 버블 발생 장치를 사용하여 마이크로·나노 버블을 발생시켰다. 노즐은 도 3 및 도 4 에 나타내는 것과 동일한 구조를 갖고, 노즐부 (3b, 4b) 는 직경 0.5 ㎜ 의 관통 소구멍의 스트레이트 형상으로 제조하였다. 또, 비교예로서, 종래 기술인 기류 2 상류 선회 방식에 의해, 용존액으로서 동일한 증류수를 사용하여 마이크로·나노 버블을 발생시켰다. 도 22 및 도 23 에, 본 발명에 의한 마이크로·나노 버블의 형성 방법 및 기류 2 상류 선회 방식에 의해 각각 발생시킨 버블 발생량과 버블의 입경의 관계를 나타낸다. 버블 발생량은, 증류수의 단위 체적당 버블 수 (개/㎖) 로 나타낸다. 버블의 발생량과 입경은, 액 중 파티클 카운터를 사용하여 실온에서 계측하였다. 도 22 및 도 23 에는, 버블의 입경으로서 나노 영역이 나타나 있지 않지만, 나노 영역에 있어서의 입자수의 측정은 광학적으로 곤란하기 때문이다.

도 22 및 도 23 의 결과를 대비하면, 본 발명에 의한 마이크로·나노 버블의 발생 방법은, 종래의 기류 2 상류 선회 방식과 비교하여, 입경이 약 60 ㎛ 이하인 전체 영역에 걸쳐서 버블 발생수가 많은 것을 알 수 있다. 특히, 버블 입경이 20 ∼ 40 ㎛ 인 영역에서 현저한 차가 보인다. 또, 버블 입경이 2 ∼ 10 ㎛ 인 영역에서 양자의 방법을 대비하면, 본 발명은 버블 발생수가 종래 방법과 거의 동등하거나, 약간 많아져 있다. 입경이 작은 영역에 있어서의 버블 발생수의 결과로부터 유추하면, 본 발명은 서브미크론 영역, 즉 나노 영역에 있어서도 버블 발생수가 많은 것이 생각된다. 실제로, 본 발명에 의한 마이크로·나노 버블 발생 장치를 반도체 웨이퍼의 세정이나 야채 등의 식품의 살균에 사용하면, 시간이 경과하여 외관상은 버블이 소멸한 것 같은 투명한 용액이 된 상태에서도, 세정 또는 살균의 효과가 지속되는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명은 마이크로·나노 버블의 발생에 의한 세정 또는 살균 효과를 종래법보다 길게 계속할 수 있다는 효과가 얻어진다. 이것은, 1 ㎛ 이하의 나노 버블의 발생량이 많아, 그 존재가 이와 같은 효과를 발휘시킨 것으로 생각된다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 마이크로·나노 버블의 발생 방법은, 수격력을 이용하여 마이크로·나노 버블을 발생함으로써, 핵제 등의 여분의 성분을 포함하지 않는 순수만으로 마이크로·나노 버블을 대량으로 발생시킬 수 있기 때문에, 청정한 세정·살균을 실시할 수 있다. 이 수격력은, 구조와 형상을 최적화한 발생 노즐 및 버블의 대량 발생을 안정적으로 실시할 수 있는 발생 장치에 의해 최대한으로 발휘되기 때문에, 연속으로 안정된 버블의 발생을 효율적으로 실시할 수 있다. 그에 따라, 마이크로 오더의 버블 뿐만 아니라, 나노 오더의 작은 버블의 발생량을 동시에 늘릴 수 있어, 세정·살균의 능력 및 기능이 종래 이상으로 높아진다.

또한, 접액부에 금속 이온의 발생을 싫어하는 청정한 세정을 위해서, 펌프 및/또는 배관과 노즐부를 플라스틱, 바람직하게는 불소 수지로 제조함으로써 신뢰성이 높은 청정한 장치가 된다. 따라서, 본 발명의 마이크로·나노 버블 발생 장치는, 반도체 웨이퍼 등의 청정한 세정에 사용할 수 있다. 종래부터 반도체 웨이퍼의 세정은, 강산, 알칼리로 중화, 순수로 린스 등을 이용하여 실시하기 때문에 공정이 복잡하고, 약액을 사용하는 점 등에서 환경 부하가 큰 것이었지만, 본 발명에 의해 이 문제를 해결할 수 있다. 또한, 약액 처리 등의 부담이 없어져 반도체의 제조는 작은 설비가 되어 반도체 프로세스가 컴팩트해지는 등 공업적 가치가 크다.

또, 반도체 웨이퍼의 세정에 있어서, 순수 뿐만 아니라, 오존이나 산소와 같은 산화 능력이 큰 기체, 또는 탄산 가스나 질소 가스 등의 박리 침투제를 넣어 마이크로·나노 버블을 발생시킨 것을 세정에 사용하면, 세정 효과의 대폭적인 향상이 도모될 뿐만 아니라, 세정 공정이 매우 간단하고, 세정 장치도 소형으로 할 수 있어, 환경 친화적인 것이 된다. 또한, 약액 처리 등의 부담이 없어져 반도체의 제조는, 작은 설비가 되어 반도체 프로세스가 컴팩트해지는 등 공업적 가치가 크다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의한 마이크로·나노 버블 발생 시스템은, 펌프 및 접액부를 불소 수지로 제조한 클린한 시스템으로부터 제조되는 마이크로·나노 버블을 이용하기 때문에, 의료 등에 사용할 수 있고, 금후 기대가 큰 응용 분야가 넓어지고 있다.

또한, 기체에 산소나 오존 등을 사용한 마이크로·나노 버블에 의한 세정, 살균의 능력을, 반도체 분야 뿐만 아니라, 식품, 야채 등에 이용할 수 있다. 따라서, 농업, 어업 등의 분야로 응용 범위가 넓어질 가능성이 있고, 본 발명에 의한 마이크로·나노 버블의 발생 방법, 발생 노즐 및 발생 장치는 우위성이 매우 높다.

Claims

수격력을 이용하여 마이크로·나노 버블을 발생시키기 위한 방법으로서, 기액 혼합의 상태에 있는 용존액을, 2 이상의 관통 소구멍을 둘레 방향으로 갖는 통의 외부로부터 그 관통 소구멍을 통해 대기압 이상의 압력으로 분사시킬 때에,
상기 2 이상의 관통 소구멍을 상기 통의 직경 방향 단면과 평행한 동일 평면 상에서 대향시키고, 그 관통 소구멍의 단면 중심부를 지나는 연장선 전부가 상기 통의 중심에서 교차하도록 배치함과 함께,
상기 통을 상기 용존액의 유입 방향에 대해 수직으로 배치하거나, 또는 상기 통으로서, 상기 용존액을 상기 통에 공급하기 위하여 형성되는 상기 용존액의 도입 개구부보다 단면적이 작고, 편단부가 폐색된 통 형상을 갖는 액 충돌 노즐을 사용하여, 그 액 충돌 노즐의 2 개 이상을, 상기 용존액의 유로 단면에 대해 평행하게 배열시킨 형태로, 상기 액 충돌 노즐의 폐색된 편단부가 상기 용존액의 도입 개구부에 대항하도록 상기 용존액의 유입 방향을 향해 평행하게 배치함으로써,
상기 2 이상의 관통 소구멍의 각각의 개구부로부터 분사한 용존액을 상기 통의 중심에 수격이 집중되도록 충돌시킴으로써 직경이 60 ㎛ 이하인 마이크로·나노 버블을 발생시키는 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 방법.
제 1 항에 있어서,
제 1 항에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 방법은, 추가로, 기체·액체 흡인 공정과, 기체·액체 가압 공정과, 가압된 상기의 기체를 포함하는 액체를 새로운 기체와 혼합시키는 용존 기체 부화 (富化) 공정과, 그 용존 기체 부화 공정에서 조정되는 기액 혼합의 상태에 있는 용존액을, 2 이상의 관통 소구멍을 둘레 방향으로 갖는 통의 외부로부터 그 관통 소구멍을 통해 대기압 이상의 압력으로 분사하는 용존 기체 미세화 공정을 갖고,
상기 2 이상의 관통 소구멍을 상기 통의 직경 방향 단면과 평행한 동일 평면 상에서 대향시키고, 그 관통 소구멍의 단면 중심부를 지나는 연장선 전부가 상기 통의 중심에서 교차하도록 배치함과 함께,
상기 통을 상기 용존액의 유입 방향에 대해 수직으로 배치하거나, 또는 상기 통으로서, 상기 용존액을 상기 통에 공급하기 위하여 형성되는 상기 용존액의 도입 개구부보다 단면적이 작고, 편단부가 폐색된 통 형상을 갖는 액 충돌 노즐을 사용하여, 그 액 충돌 노즐의 2 개 이상을, 상기 용존액의 유로 단면에 대해 평행하게 배열시킨 형태로, 상기 액 충돌 노즐의 폐색된 편단부가 상기 용존액의 도입 개구부에 대항하도록 상기 용존액의 유입 방향을 향해 평행하게 배치함으로써,
상기 2 이상의 관통 소구멍의 각각의 개구부로부터 분사한 용존액을 상기 통의 중심에 수격이 집중되도록 충돌시킴으로써 직경이 60 ㎛ 이하인 마이크로·나노 버블을 발생시키는 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 분사할 때의 대기압 이상의 압력이 0.2 ∼ 0.6 ㎫ 이며, 상기 관통 소구멍은 상기 통의 공동 (空洞) 으로 통하는 부분의 구멍 직경이 0.1 ∼ 6.0 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 방법.
제 1 항에 있어서,
상기의 용존액이, 오존, 산소, 과산화수소, 염소산, 과염소산 및 과망간산칼륨으로 이루어지는 군의 적어도 1 개를 갖는 수용액인 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 용존액이, 탄산 가스, 수소 가스 또는 질소 가스를 갖는 수용액인 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 방법.
기체 및 액체를 각각 흡인하는 수단과, 상기 기체 및 상기 액체를 동시에 가압하여 반송하는 수단과, 그 반송된 상기 기체를 포함하는 상기 액체를 새로운 기체와 혼합시킴으로써 용존 기체를 부화시키기 위한 기액 혼합조와, 그 기액 혼합조에 있어서 기액 혼합의 상태로 조제된 용존액을 사용하여, 상기 용존액의 상호 충돌에 의한 수격력을 이용하여 직경이 60 ㎛ 이하인 마이크로·나노 버블을 발생시키기 위해서 사용하는 버블 발생 노즐을 갖는 마이크로·나노 버블 발생 수단을 구비하고,
상기 버블 발생 노즐은, 공동의 통과, 그 통의 둘레 방향으로 2 이상의 관통 소구멍의 각각의 개구부가 상기 통의 직경 방향 단면과 평행한 동일 평면 상에서 대향하도록 배치된 상기 2 이상의 관통 소구멍과, 상기 통의 적어도 편단부에 마이크로·나노 버블 토출구를 갖고,
상기 관통 소구멍을, 그 관통 소구멍의 단면 중심부를 지나는 연장선 전부가 상기 통의 중심에서 교차하도록 배치하고, 또한,
상기 공동의 통을 상기 용존액의 유입 방향에 대해 수직으로 배치하거나, 또는 상기 공동의 통으로서, 상기 용존액을 상기 통에 공급하기 위하여 형성되는 상기 용존액의 도입 개구부보다 단면적이 작고, 편단부가 폐색된 통 형상을 갖는 액 충돌 노즐을 사용하여, 그 액 충돌 노즐의 2 개 이상을, 상기 용존액의 유로 단면에 대해 평행하게 배열시킨 형태로, 상기 액 충돌 노즐의 폐색된 편단부가 상기 용존액의 도입 개구부에 대항하도록 상기 용존액의 유입 방향을 향해 평행하게 배치하는 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 관통 소구멍은, 상기 통의 공동으로 통하는 부분의 구멍 직경이 0.1 ∼ 6.0 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 공동의 통에 있어서, 그 통의 적어도 편단부에 형성하는 마이크로·나노 버블 토출구의 직경은, 상기 관통 소구멍이 둘레 방향으로 배치되는 부분의 통의 직경과 동일하거나, 또는 상기 통의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 마이크로·나노 버블 발생 수단에 있어서, 상기 용존액은 상기 발생 노즐의 관통 소구멍을 통해 0.2 ∼ 0.6 ㎫ 의 압력으로 분사시키는 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 기액 혼합조는 상기 마이크로·나노 버블의 발생 노즐을 갖고, 상기 가압하여 반송하는 수단에 의해 반송되는 상기 기체를 포함하는 상기 액체가, 상기 발생 노즐에 의해 상기 기액 혼합조 내에 토출되는 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 기액 혼합조는, 그 기액 혼합조의 여분의 기체를 방출하여 액과 기체의 양과 기액 혼합조 내의 압력을 항상 일정한 범위로 유지하기 위해서, 상기 기액 혼합조의 내부 또는 외부에 플로트 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치.
제 6 항에 기재된 마이크로·나노 버블의 발생 장치는, 상기 기액 혼합의 상태에 있는 용존액이 통과하는 펌프 및/또는 배관이 플라스틱제인 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 용존액이 통과하는 펌프 및/또는 배관이 불소 수지제인 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 기체를 포함하는 상기 액체를 가압하여 반송하는 수단은, 압축 공기 기동식 또는 전동식의 벨로즈 실린더 펌프를 사용한 장치인 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치.
제 6 항에 있어서,
상기의 용존액이, 오존, 산소, 과산화수소, 염소산, 과염소산 및 과망간산칼륨으로 이루어지는 군의 적어도 1 개를 갖는 수용액인 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치.
제 6 항에 있어서,
상기의 용존액이, 탄산 가스, 수소 가스 또는 질소 가스를 갖는 수용액인 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 용존액이, 추가로, 탄산 가스, 수소 가스 또는 질소 가스를 갖는 수용액인 것을 특징으로 하는 마이크로·나노 버블의 발생 장치.