KR20190044623A

KR20190044623A - 미세 기포 생성 장치, 미세 기포 생성 방법, 석션 장치 및 석션 시스템

Info

Publication number: KR20190044623A
Application number: KR1020197005359A
Authority: KR
Inventors: 요시노리 나카모토
Original assignee: 가부시키가이샤 테크 코포레이션
Priority date: 2016-07-24
Filing date: 2017-07-24
Publication date: 2019-04-30
Also published as: SG11201900325TA; EP3488918A1; AU2017301292A1; EP3488918B1; JP2018020321A; JP6343069B2; JP2018020313A; CN109562337B; AU2017301292B2; CN109562337A; JP6343076B2; AU2017301292C1; US11745149B2; EP3488918A4; US20190240629A1

Abstract

[과제] 매체액 중에 함유시키는 미세 기포를 증대시킬 수 있다.
[해결 수단] 본 발명의 석션 장치는, 원통에 있어서의 2개의 바닥면을 제1 면 및 제2 면으로 했을 때, 제1 면으로부터 제2 면을 향하여 복수의 경로로부터 공급되는 매체액을 진행시키는 원통부와, 상기 원통부의 내부에서 상기 매체액을 선회시키도록, 상기 제1 면 또는 상기 제1 면 근방으로부터 상기 매체액을 상기 원통부에 도입하는 복수의 도입부와, 상기 제2 면에 있어서의 중심 또는 중심 근방에 형성된 배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

미세 기포 생성 장치, 미세 기포 생성 방법, 석션 장치 및 석션 시스템

본 발명은, 예를 들면 미세 기포를 함유하는 미세 기포수(氣泡水)를 생성하는 미세 기포 생성 장치나, 미세 기포를 함유하는 전해수인 기포 전해수를 제조하는 미세 기포 생성 장치, 미세 기포 생성 장치에 사용되는 석션 장치 및 석션 시스템에 대하여 바람직하게 적용할 수 있다.

종래, 미세 기포 생성 장치로서는, 기체를 혼합한 액체를 고속 선회시키는 것에 의해, 액체에 기포를 함유시키도록 이루어진 기술이 널리 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본특허 제4563496호

이러한 구성의 미세 기포 생성 장치에서는, 미세 기포를 증대시키고자 하는 요망이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 행해진 것이며, 그 목적은, 매체액 중에 함유시키는 미세 기포를 증대시킬 수 있는 미세 기포 생성 장치 및 미세 기포 생성 방법, 미세 기포 생성 장치에 사용되는 석션 장치 및 석션 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 미세 기포 생성 장치는,

혼합 가스 및 매체액을 송출하는 기액(氣液) 송출부와,

상기 송출된 혼합액을 배출하는 제1 배관과,

압력을 인가하면서 상기 혼합액을 배출하는 펌프와,

상기 펌프로부터 상기 혼합액을 배출하는 제2 배관과,

상기 압력 하에 있어서, 물리적인 충돌 작용에 의해 상기 제2 배관으로부터 공급되는 상기 혼합액 중에 미세 기포를 발생시키는 미세 기포 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 미세 기포 생성 방법은,

혼합 가스 및 매체액을 송출하는 기액 송출 단계과,

상기 송출된 혼합액을 펌프에 대하여 공급하는 공급 단계과,

물리적인 충돌 작용에 의해, 상기 펌프로부터 배출되는 상기 혼합액 중에 미세 기포를 발생시키는 미세 기포 발생 단계과,

상기 혼합액에 인가된 압력을 해방하는 압력 해방 단계을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 석션 장치는,

원통에 있어서의 2개의 바닥면을 제1 면 및 제2 면으로 했을 때, 제1 면으로부터 제2 면을 향하여 복수의 경로로부터 공급되는 매체액을 진행시키는 원통부와,

상기 원통부의 내부에서 상기 매체액을 선회시키도록, 상기 제1 면 또는 상기 제1 면 근방으로부터 상기 매체액을 상기 원통부에 도입하는 복수의 도입부와,

상기 제2 면에 있어서의 중심 또는 중심 근방에 형성된 배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 석션 시스템은,

매체액에 가공 처리를 행하는 복수의 제1 처리 장치와,

매체액에 가공 처리를 행하는 제2 처리 장치와,

상기 원통부의 내부에서 상기 매체액을 선회시키도록, 상기 제1 면 또는 그 제1 면 근방으로부터 상기 매체액을 상기 원통부에 도입하는 복수의 도입부와,

상기 제2 면에 있어서의 중심 또는 중심 근방에 형성된 배출구를 구비하고, 상기 제1 처리 장치 및 상기 제2 처리 장치의 사이에 설치된 석션 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 미세 기포 생성 장치는, 원수(原水)를 전기 분해하여 전해수와 분해 가스를 생성하는 전기 분해부와,

상기 전해수와 상기 분해 가스를 혼합하여 혼합액을 송출하는 기액 송출부와,

상기 혼합액을 밀폐 상태에서 상기 전기 분해부로부터 상기 기액 송출부에 공급하는 제1 배관과,

물리적인 충돌 작용에 의해 상기 기액 송출부로부터 공급되는 상기 혼합액 중에 미세 기포를 발생시키는 미세 기포 발생부와,

상기 혼합액을 밀폐 상태에서 상기 기액 송출부로부터 상기 미세 기포 발생부에 공급하는 제2 배관과,

상기 제2 배관 상에 설치되고, 상기 혼합액을 미세 기포 생성 장치에 압송하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 매체액 중에 함유시키는 미세 기포를 증대시킬 수 있는 미세 기포 생성 장치, 미세 기포 증가 장치 및 미세 기포 증가 방법을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명은, 복수의 경로로부터 공급되는 매체액을 균일화할 수 있는 석션 장치 및 석션 시스템을 실현할 수 있다.

[도 1] 미세 기포 생성 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
[도 2] 기포 전해수 생성 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
[도 3] 전기 분해부의 구성(1)을 나타내는 개략도이다.
[도 4] 기액 송출부의 구성을 나타내는 개략도이다.
[도 5] 공급 경로의 설명을 위한 개략도이다.
[도 6] 기포 전해수 생성 처리의 설명을 위한 플로차트다.
[도 7] 전기 분해부의 구성(2)를 나타내는 개략도이다.
[도 8] 전기 분해부의 구성(3)을 나타내는 개략도이다.
[도 9] 전해수 생성 처리에 있어서의 흐름의 설명을 위한 개략도이다.
[도 10] 교체 처리에 있어서의 흐름의 설명을 위한 개략도이다.
[도 11] 세정 처리에 있어서의 흐름의 설명을 위한 개략도이다.
[도 12] 석션 장치의 개념도를 나타내는 개략도이다.
[도 13] 기액 송출부의 구조를 설명하는 투과적 개략도이다.

다음에, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에 있어서 도면부호 1은, 전체로서 본 발명의 미세 기포 생성 장치를 나타내고 있다. 미세 기포 생성 장치는, 매체액 공급부(3) 및 가스 공급부(4)로부터 배관(3A 및 4A)을 통하여 공급되는 매체액 및 공급 가스를, 소정의 압력 하에서 기액 송출부(5)에 의해 고속 교반하여 혼합액을 생성하고, 배관(5A)을 통하여 상기 혼합액을 펌프(6)에 공급한다. 펌프(6)는, 배관(6A)을 통하여 혼합액을 나노버블 생성부(7)에 공급한다. 나노버블 생성부(7)는, 생성된 나노버블을 함유하는 미세 기포수를 배관(7A)을 통하여 미세 기포수 제공부(8)에 공급한다. 미세 기포수 제공부(8)는, 미세 기포수에 있어서의 압력을 해방시키고, 또한 접속된 공급관이나 장치, 저수조 등을 통하여 사용자에게 미세 기포수를 제공한다.

그리고, 본원 명세서에 있어서 나노버블이란, 나노오더(10㎚∼900㎚) 정도의 기포를 의미한다. 기포의 입경이 작을수록, 기포의 표면적이 증대하고, 또한 용존 기체량도 증대한다.

매체액으로서는 특별히 한정되지 않고, 용도에 따라서 적절히 선택된다. 예를 들면 물, 수용액, 유기 용매 등 각종 액체를 사용할 수 있으나, 물 또는 수용액인 것이 바람직하다. 물로서는 수돗물이나 전해수, 순수, 정제수 등 다양한 것을 사용할 수 있다. 또한, 전단(前段)에 각종 필터를 설치하는 것에 의해, 불순물 등의 불요 성분을 제거한 물을 사용해도 된다.

나노버블로서 함유시키는 기체(혼합 가스)로서는 특별히 제한되지 않고, 용도에 따라서 적절히 선택된다. 예를 들면 공기, 수소, 산소, 이산화탄소 등이 바람직하다.

본 발명의 미세 기포 생성 장치(1)에서는, 기액 송출부(5)로부터 미세 기포수 제공부(8)에 의한 압력이 해방될 때까지의 사이에, 밀폐계에 의해 소정의 압력이 인가된 상태로 된다. 즉, 본 발명에서는, 단지 나노버블 생성부(7)에 혼합 가스 및 매체액을 공급하는 것이 아니고, 압력 하에 있어서 기액 송출부(5)에 의해 미리 혼합 가스 및 매체액을 고속 교반하여 혼합액을 조제하고, 이것을 펌프(6)에 공급하여 펌프(6)의 전후 배관(5A 및 6A)을 통과시키고, 시간을 들여 혼합 가스 및 매체액을 융합시킨다는 전(前)처리 이후에 나노버블 생성부(7)에 공급한다.

이에 의해, 펌프(6)로의 전송 경로를 활용하여 혼합 가스 및 매체액의 접촉 시간을 길게 유지할 수 있고, 나노버블 생성부(7)에 있어서 나노버블을 증대시키고, 또한 매체액에 혼합액을 보다 많이 용해시킬 수 있고, 미세 기포수 제공부(8)에 의한 압력의 해방 시에, 압력의 해방에 수반하는 나노버블을 보다 많이 발생시키는 것이 가능해진다.

바꾸어 말하면, 미세 기포 생성 장치(1)에서는, 펌프(6)의 전단에 기액 송출부(5)를 설치하는 것에 의해, 펌프(6)의 전후 배관(5A 및 6A)을 이용하여 혼합 가스 및 매체액을 융합시킨 후, 혼합액을 나노버블 생성부(7)에 공급하여 나노버블이 생성되고, 그 후 미세 기포수 제공부(8)에 의해 압력이 해방된다.

이 때, 기액 송출부(5)로부터 미세 기포수 제공부(8)에 있어서 밀폐계로 되므로, 혼합 가스 및 매체액이 공급되고 나서 압력이 해방될 때까지의 사이에, 소정의 압력이 인가된 상태로 되고, 장시간에 걸쳐 혼합액에 있어서의 혼합 가스의 용해를 진행시킬 수 있다. 이 결과, 압력의 해방과 함께 미세 기포수에 있어서 보다 많은 나노버블을 생성하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 미세 기포 생성 장치(1)에서는, 소정의 압력 하에서 혼합 가스를 용해시키면서 고속 선회에 의한 나노버블을 발생시키고, 압력을 해방시키는 것에 의해 나노버블을 더 발생시키는, 이른바 고속 선회 방식과 압력 해방 방식을 동시 병용한 새로운 미세 기포 생성 방법을 채용하고 있다.

<제1 실시예>

다음에, 도 2∼도 6을 이용하여 실시형태에 대하여 설명한다. 도 2에 있어서 도면부호 10은, 전체로서 기포 전해수 생성 장치를 나타내고 있다. 기포 전해수 생성 장치(10)에서는, 전기 분해에 의해 생성한 전해수를 매체액으로 하고, 나노버블을 포함하는 전해수인 기포 전해수를 생성한다.

그리고, 도시하지 않지만, 기포 전해수 생성 장치(10)는, 도시하지 않은(MPU)(Micro Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)로 구성되는 제어부(20)(도시하지 않음)가 기포 전해수 생성 장치(10)의 전체를 통괄적으로 제어하게 되어 있다.

기포 전해수 생성 장치(10)에서는, 전기 분해부(13)에 의해 생성한 발생 가스 및 전해수를 그대로 기액 송출부(15), 펌프(16), 나노버블 생성부(17)에 송출하는 것에 의해, 나노버블로서 발생 가스를 함유하는 기포 전해수를 생성한다. 이 때, 전체의 계(系)[전기 분해부(13)∼나노버블 생성부(17)]를 밀폐계로 하고, 소정의 압력 하에 있어서 발생 가스 및 전해수를 분리하지 않고 그대로 혼합하는 것에 의해, 발생 가스의 성분을 효율적으로 용해 및 나노버블화하는 것이 가능해진다.

원수 공급부(11)는 제어부(20)에 의한 개폐 기구의 개폐 제어에 의해, 기포 전해수를 생성할 때만 원수를 전기 분해부(13)에 공급한다. 원수 공급부(11)는, 압력을 가한 상태에서 전기 분해부(13)에 대하여 원수를 공급한다. 또한, 접속된 수돗물 등의 수압이 너무 높은 경우에는, 감압 밸브 등의 감압 기구를 구성해도 된다.

원수로서는 수돗물이나 전해수, 순수, 정제수 등 다양한 것을 사용할 수 있다. 또한, 전단에 각종 필터를 설치하는 것에 의해, 불순물 등의 불요 성분을 제거한 물을 사용해도 된다.

전해질 공급부(12)는 제어부(20)에 의한 제어에 의해, 전해질 수용액을 전기 분해부(13)에 공급한다. 전해질로서는 특별히 제한되지 않고, 물에 용해하여 전해질로서의 특성을 나타내는 기지의 화합물을 적절히 사용할 수 있다. 편의상, 전해질로서 염화나트륨을 사용한 경우에 대하여 설명하지만, 이에 한정되지 않는다.

전기 분해부(13)는, 원수를 전기 분해하여 전해수를 생성할 수 있는 구성이면 되고, 특별히 제한은 없다. 전해질의 종류에 따라서 1조형(槽型), 2조형, 3조형을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.

예를 들면, 전기 분해부(13)가 3조형의 전해조인 경우, 도 3의 (A)의 단면도에 나타낸 바와 같이, 투수성의 양극(43) 및 음극(44) 사이의 중간조(45)에 소금물을 충전하고, 각 조(槽) 사이에 격막(46 및 47)을 형성한 구성을 이용할 수 있다. 그리고, 소금물은 전해질 공급구(55)로부터 공급되고, 전해질 배출구(56)로부터 배출되는 순환 방식(도시하지 않음)으로 이루어진다.

도 3의 (B)에 나타낸 바와 같이, 3조형의 전해조에서는, 전해조의 바닥면 근방에 캐소드실(52)에 대하여 원수가 공급되는 제2 원수 공급구(42)가 형성되고, 마찬가지로 전해조의 바닥면 근방에 애노드실(51)에 대하여 원수가 공급되는 제1 원수 공급구(41)가 형성되어 있다. 또한, 전해조의 천정면에 알카리성 전해수를 배출하는 알카리성 전해수 배출구(49)와, 마찬가지로 전해조의 천정면에 산성 전해수를 배출하는 산성 전해수 배출구(48)가 형성되어 있다.

이 때문에, 원수는 아래에서 위를 향하여 진행되고, 알카리성 전해수 및 산성 전해수로서 상부의 배출구(48 및 49)[알카리성 전해수 배출구(49) 및 산성 전해수 배출구(48)]로부터 배출된다. 이 때, 전기 분해에 의해 발생하는 발생 가스는 부력에 의해 상부로 이동하고, 배출구(48 및 49)로부터 효율적으로 배출된다.

따라서, 전기 분해부(13)로부터 배출되는 전해수(알카리성 전해수 및 산성 전해수)는 발생 가스를 포함한 상태로 된다. 전기 분해부(13)는, 생성된 발생 가스 및 전해수를 배관(13A)을 통하여 기액 송출부(15)에 공급한다. 그리고, 생성된 전해수 중, 필요한 전해수에 대해서만 이후의 처리가 실행된다. 한쪽의 전해수만이 사용되는 경우에는 1계통의 처리부, 양쪽의 전해수가 사용되는 경우에는 2계통의 처리부에 의해 처리가 실행된다. 이하 편의상, 전해수를 특정하지 않고, 1계통의 처리부에 의해 처리되는 경우에 대하여 설명한다.

기액 송출부(15)는 발생 가스 및 전해수를 고속 교반에 의해 혼합하거나, 고속 선회시키거나 하는 것에 의해, 일정 시간에 걸쳐 발생 가스와 전해수를 접촉시키면서, 발생 가스와 전해수를 치우침이 없도록 대략 균등한 비율로 펌프(16)에 송출한다. 그리고, 상기 기액 송출부(15)에 의한 혼합에서는, 나노버블의 발생량은 거의 없거나 또는 대단히 소량이다[나노버블 생성부(17)와 비교하여 개수비로 10% 미만].

기액 송출부(15)의 구성의 일례를 도 4 및 도 5에 나타내고 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 기액 송출부(15)는, 원통형의 원통 부재(70)의 상측의 직사각형로 이루어지는 판형 부재(71 및 72)와, 하측의 직사각형으로 이루어지는 판형 부재(73)로 협지한 형상을 가지고 있다.

판형 부재(71∼73)는 원통 부재(70)의 바닥면을 구성하고, 또한 원통 부재(70)에 대하여 전해수 및 혼합 가스를 공급하는 공급 경로를 가지고 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 전해수(발생 가스 포함함)는, 판형 부재(71)에 형성된 공급 경로(71a∼71d)를 통하여 원통 부재(70)에 공급된다. 또한, 판형 부재(72)에는 공급 경로(72a 및 72b)가 형성되어 있고, 나노버블 생성부(17)에 의해 생성된 기포 전해수의 일부가 오버플로된 경우에 배관(17B)을 통하여 원통 부재(70)에 공급된다.

공급 경로(71a∼71d 및 72a∼72b)는, 원통 부재(70)에 대하여 접선 방향으로 대략 평행(±30°)하게 형성되어 있고, 유입된 전해수(전해수 및 기포 전해수)가 원통 부재(70)의 내면을 따라 주회하도록 형성되어 있다.

또한, 판형 부재(73)의 중심 부분에는, 전해수 및 혼합 가스(발생 가스)가 혼합된 혼합수를 배출하는 구멍인 배출구(73a)가 형성되어 있고, 배관(15A)을 통하여 혼합수가 배출된다. 상기 배관(15A)의 내부에서는, 저속 선회류가 발생하여, 펌프(16)까지의 사이에, 전해수 및 혼합 가스가 교반된다고 생각되고, 큰 가스 고임이 형성되는 것을 억제할 수 있다.

이 결과, 상측으로부터 공급되고 하측으로부터 배출되는 상하 방향의 힘과, 원통 부재(70)를 따라 공급되는 전해수 및 배출구(73a)의 위치 관계에 의해, 전해수 및 혼합 가스는 고속 교반되면서 원통 부재(70) 내부를 선회하고, 혼합 가스가 작은 기포로 되어 잘 혼합된 상태에서 배관(15A)을 통하여 펌프(16)에 공급된다.

상기 기액 송출부(15)에서는 예를 들면 고속 선회에 의한 원심분리 효과에 의해 큰 압력을 발생시키고, 큰 압력 하에 있어서 발생 가스 및 전해수를 기상 및 액층의 계면에서 접촉시켜 특히 염소 가스 등 물에 대한 용해성이 높은 기체의 용해를 촉진할 뿐만 아니라, 펌프(16)에 의해 발생하는 압력의 영향을 전기 분해부(13)에 전달되지 않도록 하는 역할도 담당한다. 바꾸어 말하면, 기액 송출부(15)는, 고속 선회에 의해 전기 분해부(13)-기액 송출부(15)-펌프(16) 사이의 압력의 전달을 분단하여 끓는 것이 가능하다.

그리고, 기액 송출부(15)의 전단[배관(14A 및 15A)]에 있어서의 압력은, 예를 들면 -15kpa∼+15kpa, 보다 바람직하게는 -10kpa∼+10kpa의 압력 범위로 되도록 제어되고 있다. 이에 의해, 전단의 전기 분해부(13)에 대하여 압력이 부하되는 것을 억제하고, 격막(46 및 47)의 손상 등을 미연에 방지할 수 있다. 이 제어는, 배관(17B)에 설치된 전자(電磁) 밸브의 조정에 의해 행해진다. 조정의 결과, 상기 압력 범위에 들어가지 않는 경우에는, 장치의 보호를 위해 긴급 정지한다.

기체로서 공기를 혼합하는 경우, 가스 공급부(14)로서 에어 펌프나 압축 공기 등이 사용된다. 상기 가스 공급부(14)는, 발생 가스에서는 부족한 기체량을 보충하기 위한 것이고, 반드시 필수적이지 않다. 혼합 가스로서 발생 가스만을 사용하는 것도 가능하다. 그리고, 본 실시형태에서는, 발생 가스에 포함되는 염소 가스를 희석시키지 않고 고비율로 전해수에 용해시키기 위해, 기액 송출부(15)가 아니라 펌프(16)에 혼합 가스를 혼합하고 있지만, 기액 송출부(15)에 혼합 가스를 공급해도 된다. 이 경우, 판형 부재(71 및 72)의 상면, 중앙 근방으로부터 혼합 가스를 혼합하는 것에 의해, 소용돌이의 중심에 혼합 가스를 혼합할 수 있기 때문에 바람직하다.

펌프(16)(도 2)로서는 특별히 한정되지 않고, 공지의 다양한 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 날개로 회전하는 버블링 펌프[예를 들면, SUS제 범용 와류 터빈 펌프 20NPD07Z(가부시키가이샤 니쿠니 제조)]를 사용하면, 나노버블 생성부(17)의 전단에 있어서 기액의 혼합이 진행되므로 바람직하다. 펌프(16)는, 배관(15A)을 통하여 공급되는 혼합수에 압력을 인가하고, 예를 들면 20L/min의 정량으로 배관(16A)을 통하여 상기 혼합수를 나노버블 생성부(17)로 공급한다. 이 때, 기액 송출부(15)의 효과에 의해 혼합수에 큰 가스 고임이 거의 존재하지 않고, 가스 물림 등에 의해 펌프(16)에 문제점이 생기기 어려워, 안정된 유량으로 혼합수를 나노버블 생성부(17)에 공급할 수 있다.

나노버블 생성부(17)는, 고속 선회에 의해 매체액(혼합수)에 기체로 이루어지는 나노버블(미세 기포)를 함유시키는 고속 선회 방식의 나노버블 발생기로 이루어지고, 그 구성에 제한은 없다. 도시하지 않지만, 나노버블 생성부(17)는 예를 들면 복수의 원통 부재 내를 선회시키면서 충돌에 의해 각도를 변화시키는 구성을 가지고 있다.

나노버블 생성부(17)는 기체와 매체액을 선회시켜 속도를 낸 상태에서, 비중 차이에 의한 기액 계면을 만들어 내고, 계면에서 생기는 기액의 마찰에 의해 나노버블을 생성한다. 또한, 나노버블 생성부(17)는 매체액을 벽면에 충돌시켜 그 진행 방향을 변화시키는 것에 의해, 매체액의 흐름을 흩뜨리고, 기체와 매체액을 격렬하게 교반하여 혼합한다. 이 결과, 기체와 매체액의 물리적인 충돌 작용에 의해 기포가 미세하게 되고, 더 많은 나노버블이 형성된다.

나노버블 생성부(17)는 매체액을 고속 선회시키면서, 상기 매체액의 진행 방향을 급변화시킨다. 이에 의해, 나노버블 생성부(17)는, 매체액에 대하여 보다 큰 가속도를 더할 수 있고, 기체와 매체액의 물리적인 충돌 작용에 의해 기포를 분산시켜 미세하게 할 수 있다. 나노버블 생성부(17)는 고속 선회하는 매체액을 벽면에 충돌시키는 것에 의해, 상기 매체액의 선회 방향을 80° 이상의 급각도로 변화시키는 것이 바람직하다.

나노버블 생성부(17)는, 소정의 압력 하에 있어서 고속 선회에 의해 나노버블이 발생한 기포 전해수를 기포 전해수 제공부(18)에 공급한다. 기포 전해수 제공부(18)는 개폐 기구를 가지고 있고, 제어부(20)의 제어에 의해 개폐 기구를 개폐한다.

헨리의 법칙에 의해, 액체에 가해지는 압력이 크면 기체의 용해도가 향상된다. 따라서, 기체의 존재 하에서 액체에 압력을 가하고, 급격하게 압력을 내리는 것에 의해, 용해되어 있던 기체가 액체 중에서 미세 기포로 되는 것이 알려져 있다.

기포 전해수 제공부(18)가 수도꼭지 방식으로 기포 전해수를 사용자에게 공급하는 경우, 수도꼭지로부터 배출된 순간에 압력이 해방된다. 또한, 후단에 설치된 세정 장치 등이 접속된 경우에는, 기포 전해수 제공부(18)에 배관(도시하지 않음)이 접속되게 되고, 후단의 세정 장치 내부나 저류(貯留) 탱크 내부에서 압력이 대기압까지 단숨에 해방되도록, 기포 전해수 생성 장치(10)의 외부에 압력 해방부(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이 때, 기포 전해수 중에 용해되어 있던 기체의 일부가 나노버블로 되고, 기포 전해수 중의 나노버블을 증대시킬 수 있다.

이와 같이, 기포 전해수 생성 장치(10)에서는, 나노버블 생성부(17)보다 전단에 기액 송출부(15)를 설치하고, 펌프(16)의 전송 경로를 이용하여 혼합 가스와 전해수의 접촉 시간을 길게 형성하도록 하였다. 이에 의해, 전해수에 대하여 혼합 가스를 융합시키고, 기포가 작아지기 쉬운 상태로 하여 나노버블 생성부(17)에 의한 나노버블의 생성을 증대할 수 있고, 또한 전해수에 대한 혼합 가스의 용해도를 향상시켜, 압력 해방 시에 생성되는 나노버블을 증대시킬 수 있다.

또한, 발생 가스의 일부로서 염소 가스를 발생시키는(즉 전해질에 염소를 포함함) 경우, 기체의 용해 특성에 의해 물에 대한 용해성이 높은 염소가 우선적으로 전해수에 용해된다. 이 현상은, 기체와 액체의 접촉 시간이 길수록 현저에 나타난다. 따라서, 나노버블 생성부(17)에 공급되는 혼합수에 있어서, 혼합 기체 및 산소 가스(오존 가스를 포함함)는 기체로서 남지만, 염소 가스의 대부분은 혼합수 중에 용해된 상태로 된다.

상기 상태에서 혼합수를 나노버블 생성부(17)에 공급하면, 고속 선회 방식에 의해 생성되는 나노버블에 염소 가스는 대부분 포함되지 않게 된다. 물론, 압력 해방 시에 염소의 일부가 나노버블화된다고 생각되지만, 용해도가 높기 때문에 우선적으로 다른 기체가 나노버블화되므로, 염소의 대부분은 기포 전해수 중에 용해된 상태로 존재할 수 있다.

기포 전해수를 살균·제균제 등으로서 사용하는 경우, 용해시킨 상태의 염소 농도가 매우 중요하게 된다. 기포 전해수 생성 장치(10)에서는, 발생 가스의 일부로서 염소 가스를 발생시키는 경우, 전기 분해에 의해 발생한 염소 성분의 대부분을 기포 전해수 중에 용해시킨 상태로 존재시키는 것이 가능해지므로, 유효 염소 농도를 향상시킬 수 있고, 살균·제균의 효과를 높일 수 있다.

즉, 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 기포 전해수 생성 처리 RT1에서는, 단계 SP101에서 원수를 가압 공급하고, 단계 SP102에서 원수를 전기 분해하는 것에 의해 전해수를 생성한다.

단계 SP103에서, 전해수 및 발생 가스가 반송되고, 단계 SP104에서 상기 전해수 및 발생 가스의 비율이 시계열로 균등하게 되도록 혼합수가 송출된다. 단계 SP105에서, 혼합수는 펌프를 통하여 압송되고, 단계 SP106에서 고속 선회 방식에 의해 나노버블이 생성된다.

그리고, 단계 SP107에서 압력이 해방되고, 압력 해방 방식에 의해 나노버블이 생성된다.

이와 같이, 단계 SP101∼단계 SP106까지의 사이를 밀폐계로 하여 압력 하에서 고속 선회 방식에 의해 나노버블을 발생시킨 후, 압력 해방 방식에 의해 나노버블을 발생시키고, 또한 전해수와 발생 가스(및 혼합 가스)를 충분히 융합시키는 시간을 확보할 수 있으므로, 나노버블을 일층 증대시키는 것이 가능해진다.

<제2 실시형태>

다음에, 도 7∼도 8을 이용하여 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 그리고, 제1 실시형태에 대응하는 개소에는 동일 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.

제2 실시형태에서는, 전기 분해부(13x)로서, 전해조의 천정면 도 8에 나타낸 바와 같은 2조형의 전해조가 사용되고, 산성 전해수만이 제공된다. 그리고, 동일한 구성을 이용하여 알카리성 전해수만을 생성하는 것도 가능하다.

도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 전기 분해부(13x)에서는, 전해조의 바닥면 근방에 애노드실(51)에 대하여 원수가 공급되는 2개의 제1 원수 공급구(41)가 형성되어 있다. 또한, 전해조의 천정면에 산성 전해수를 배출하는 2개의 산성 전해수 배출구(48)가 형성되어 있다. 그리고, 전해조의 천정면이란, 애노드실(51) 내면의 윗면을 가리킨다. 이하, 동일하다.

이 때문에, 원수는 아래에서 위를 향하여 진행되고, 산성 전해수로서 상부의 산성 전해수 배출구(48)로부터 배출된다. 이 때, 전기 분해에 의해 발생하는 발생 가스는 부력에 의해 상부로 이동하고, 산성 전해수 배출구(48)로부터 효율적으로 배출된다.

따라서, 전기 분해부(13x)로부터 배출되는 산성 전해수는, 발생 가스(염소 가스 및 산소 가스)를 포함한 상태로 된다. 전기 분해부(13x)는, 생성된 발생 가스 및 전해수를 배관(13A)을 통하여 기액 송출부(15)에 공급한다.

한편, 전해조의 바닥면 근방에 캐소드실(52)에 대하여 전해질(염화나트륨)을 용해시킨 전해질 수용액이 공급되는 전해질 공급구(42)가 형성되어 있다. 또한, 전해조의 천정면에 알카리성 전해수를 배출하는 알카리성 전해수 배출구(49)가 형성되어 있다.

이 때문에, 전해질 수용액은 아래에서 위를 향하여 진행되고, 알카리성 전해수 배출구(49)로부터 배출된다. 이 때, 전기 분해에 의해 발생하는 발생 가스는 부력에 의해 상부로 이동하고, 알카리성 전해수 배출구(49)로부터 효율적으로 배출된다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 알카리성 전해수 배출구(49) 및 전해질 공급구(42)에는, 배관(61 및 62)을 통하여 순환 탱크(63)가 접속되어 있다. 순환 탱크(63)에는, 배관(64 및 67)을 통하여 전해질 공급 탱크(65) 및 원수 공급부(11)에 각각 접속되어 있다. 또한, 순환 탱크(63)는 배출용 배관(66)을 가지고 있다. 배관(61, 62, 64, 66 및 67)에는 모두 개폐 기구가 설치되어 있고, 제어부(20)의 제어에 의해 개폐 조작된다.

제어부(20)는, 전해수의 공급 시에 있어서, 원수 공급부(11)로부터 애노드실(51)에 원수를 공급시키는 한편, 순환 탱크(63)로부터 캐소드실(52)에 전해질 수용액을 공급시킨다.

즉, 기포 전해수 생성 장치(10)에서는, 전해질 수용액을 순환 탱크(63)로부터 캐소드실(52)에 공급하여 전기 분해하고, 또한 상기 전기 분해에 의해 생성한 알카리성 전해수를 순환 탱크(63)로 되돌리고, 전해질 수용액으로서 재이용한다.

그러나, 전해질 수용액의 순환을 장시간 행하면, 순환 탱크(63) 내의 음이온(염소 이온) 농도가 저하된다.

여기에서 제어부(20)는 도 9에 나타낸 바와 같이, 소정의 보충 시간(예를 들면, 15∼120분 가동함)마다 배관(66)을 통하여 전해질 수용액을 소량만(예를 들면, 탱크 용량에 1/20∼1/5 정도) 폐기하고, 같은 양의 전해질 수용액을 순환 탱크(63)에 보충한다.

또한, 전해질 수용액의 순환을 장시간 행하면, 전해질 수용액의 pH의 값이 커져 버린다. 또한, 여기에서 제어부(20)는, 소정의 교환 시간(예를 들면, 5∼25시간)마다 배관(66)을 통하여 순환 탱크(63) 내부의 전해질 수용액을 전량 폐기하고, 탱크 용량분의 전해질 수용액을 순환 탱크(63)에 충전한다.

또한, 제어부(20)는 도 11에 나타낸 바와 같이, 미리 설정된 세정 시각으로 되면, 순환 탱크(63) 및 캐소드실(52)의 세정 처리를 실행한다.

구체적으로, 제어부(20)는, 배관(66)으로부터 순환 탱크(63) 내부의 전해질 수용액을 전량 폐기한 후, 원수 공급부(11)로부터 순환 탱크(63)에 원수를 공급한다. 그리고, 제어부(20)는 배관(62 및 61)을 통하여 순환 탱크(63) 및 캐소드실(52)에 원수를 순환시킨다. 이 처리는, 예를 들면, 1회당 10분∼1시간 정도 실행된다. 원수의 공급을 계속하고, 수시 일부의 원수를 폐기하면서 연속식으로 세정 처리가 행해져도 되고, 일정량의 원수가 공급된 후에 순환하고 전량 폐기 후에 다시 원수를 공급하는 배치식(batch type)으로 세정 처리가 행해져도 된다. 또한, 세정 처리는 1회만 행해져도 되고 복수 회 행해져도 된다.

그리고, 배관(66)에 대하여, 알칼리를 중화하기 위한 중화 장치를 설치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 농축된 알카리성 전해수의 pH를 적정값으로 조제하고 나서 폐기할 수 있다.

이와 같이, 기포 전해수 생성 장치(10)에서는, 격막(46x)으로 가로막힌 2조형의 전해조 구성의 전기 분해부(13x)에 의해, 캐소드실(52)에 전해질 수용액을 공급함과 함께 생성된 알칼리 전해수를 그대로 전해질 수용액으로서 순환 탱크(63)를 통하여 순환시키는 한편, 산성 전해수만을 기포 전해수로서 기포 전해수 제공부(18)로부터 공급한다.

그리고, 기포 전해수 생성 장치(10)는, 순환 탱크(63) 내의 전해질 수용액을 배출하기 위한 배출 기구[배관(66)] 및 충전 기구[배관(64)] 및 전해질 공급 탱크(65)에 의해, 전해질 수용액을 자동적으로 교환 가능하게 하였다. 또한, 기포 전해수 생성 장치(10)는 원수 공급부(11)와 순환 탱크(63)를 접속하는 것에 의해, 순환 탱크(63)를 자동적으로 세정 가능하게 하였다.

이에 의해, 사용하지 않는 알카리성 전해수를 재이용할 수 있고, 사용하는 물의 양을 절약할 수 있으며, 또한 알카리성 전해수가 농축되므로, 폐기하는 알카리성 전해수의 양을 대폭으로 저감할 수 있다. 또한, 알카리성 전해수의 농축에 수반하여 생기는 캐소드실(52) 및 순환 탱크(63), 배관(61 및 62)를 원수를 이용하여 세정할 수 있으므로, 미네랄 성분의 부착 등을 해소할 수 있다.

<동작 및 효과>

이하, 상기한 실시형태로부터 추출되는 발명군의 특징에 대하여, 필요에 따라 과제 및 효과 등을 제시하면서 설명한다. 그리고, 이하에서는, 이해의 용이를 위해 상기 각 실시형태에 있어서 대응하는 구성을 괄호 쓰기 등으로 적당히 나타내지만, 이 괄호 쓰기 등으로 나타낸 구체적 구성에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 특징에 기재한 용어의 의미나 예시 등은, 동일한 문언으로 기재한 다른 특징에 기재된 용어의 의미나 예시로서 적용해도 된다.

본 발명의 미세 기포 생성 장치[미세 기포 생성 장치(1) 또는 기포 전해수 생성 장치(10)]는,

혼합 가스 및 매체액을 송출하는 기액 송출부[기액 송출부(5 및 15)]와,

상기 송출된 혼합액을 배출하는 제1 배관[배관(5A 또는 15A)]과,

압력을 인가하면서 상기 혼합액을 배출하는 펌프[펌프(6 또는 16)]와,

상기 펌프로부터 상기 혼합액을 배출하는 제2 배관[배관(6A 또는 16A)]과,

상기 압력 하에 있어서, 물리적인 충돌 작용에 의해 상기 제2 배관으로부터 공급되는 혼합액 중에 미세 기포를 발생시키는 미세 기포 발생부[나노버블 생성부(7 또는 17)]를 가지는 것을 특징으로 하는 미세 기포 생성 장치다.

이에 의해, 미세 기포 생성 장치에서는, 혼합 가스 및 매체액의 고속 교반 후, 펌프로의 전송로를 이용하여 장시간에 걸쳐 혼합 가스 및 매체액을 융합시킬 수 있고, 매체액에 대한 혼합 가스의 용해도를 향상시켜 압력 해방 시에 생성되는 나노버블을 증대시킬 수 있다.

또한, 미세 기포 생성 장치에 있어서 상기 미세 기포 발생부는,

고속 선회를 이용하여 상기 매체액에 상기 미세 기포를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 미세 기포 생성 장치는, 단시간으로 효과적으로 혼합 가스 및 매체액을 혼합할 수 있다. 또한, 효과적으로 혼합 가스의 기포 사이즈를 작게 할 수 있으므로, 펌프로의 전송 중에 공기 고임을 형성시키지 않아, 펌프의 공기 물림에 기인하여 생기는 트러블을 미연에 방지할 수 있다. 그리고, 공기 물림이란, 공기 고임에 의해 압력 손실이 생기고, 펌프에 의한 혼합수의 배출량이나 압력이 변화되어 버리는 것을 말한다.

또한, 미세 기포 생성 장치에 있어서 상기 기액 송출부는,

원통 내부를 일방향을 향하여 고속 선회시키는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 미세 기포 생성 장치는 나노버블을 거의 발생시키지 않고, 단시간으로 효과적으로 혼합 가스의 기포 사이즈를 작게 할 수 있다.

미세 기포 생성 장치에 있어서 상기 기액 송출부는,

상기 원통에 있어서의 2개의 바닥면을 제1 면 및 제2 면으로 했을 때, 상기 제1 면에 있어서의 면내 방향으로 상기 혼합액을 회전시키면서 상기 제2 면을 향하여 상기 제1 면과 대략 수직 방향으로 상기 혼합액을 진행시키고,

회전 방향을 향하여 상기 혼합액을 공급하고,

상기 제2 면의 중앙 또는 중앙 근방에 형성된 구멍을 통하여 상기 제1 배관에 상기 고속 선회된 혼합액을 공급하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 회전 방향을 향하여 상기 혼합액을 공급함이란, 원통의 내면을 따라 선회하도록 원통 내면에 있어서의 원의 접선 방향으로 혼합액을 공급하는 것을 말한다. 상기 제1 면의 평면 방향에 있어서 상이한 적어도 2방향으로부터, 동일한 회전 방향을 향하여 상기 혼합액을 공급하는 것이 보다 바람직하다.

이에 의해, 미세 기포 생성 장치는 간이한 구성으로 매체액을 고속 선회시킬 수 있다.

미세 기포 생성 장치에 있어서 상기 혼합 가스는,

상기 제1 면의 중앙 또는 중앙 근방으로부터 공급되는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 미세 기포 생성 장치는 원활하게 매체액과 혼합 가스를 혼합할 수 있다.

미세 기포 생성 장치에 있어서, 상기 기액 송출부의 전단에 설치되고, 상기 매체액을 상기 기액 송출부에 공급하는 제3 배관[배관(13A)]과,

상기 제3 배관 전단에 설치되고, 원수를 전기 분해하는 것에 의해 생성한 전해수 및 발생 가스의 혼합물을 상기 매체액으로서 상기 제3 배관에 공급하는 전기 분해부[전기 분해부(13)]를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

전해수를 매체액으로서 사용하는 것에 의해, 전해수에 나노버블을 함유시킨 기포 전해수를 생성할 수 있고, 또한 전기 분해에 의해 생성한 발생 가스를 나노버블로서 함유시킬 수 있다. 그리고, 전기 분해부는, 음극을 가지는 캐소드실과 양극을 가지는 애노드실이 격막에 의해 칸막이된 2조형의 전해조인 것이 바람직하다.

미세 기포 생성 장치에 있어서 상기 전기 분해부는,

바닥면 또는 바닥면 근방에 형성되고, 상기 음극을 가지는 캐소드실에 대하여 상기 원수가 공급되는 원수 공급구와,

천정면 또는 천정면 근방에 있어서, 알카리성 전해수가 배출되는 알카리성 전해수 배출구를 가지는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 미세 기포 생성 장치는, 전기 분해부에 있어서 발생한 발생 가스를 부력을 이용하여 빠짐없이 배출하고, 기액 송출부에 공급할 수 있다.

미세 기포 생성 장치에서는,

바닥면 또는 바닥면 근방에 형성되고, 상기 양극을 가지는 애노드실에 대하여 상기 원수가 공급되는 원수 공급구와,

천정면 또는 천정면 근방에 있어서, 산성 전해수가 배출되는 산성 전해수 배출구를 가지는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 미세 기포 생성 장치에서는, 전기 분해부에서 발생한 발생 가스를 부력을 이용하여 빠짐없이 배출하고, 기액 송출부에 공급할 수 있다.

미세 기포 생성 장치에 있어서 상기 전해 분해부에는, 염소를 함유하는 전해질 용액이 공급되는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 미세 기포 생성 장치는, 고속 교반 및 그에 이어지는 펌프로의 전송에 있어서, 전해수와 발생 가스를 장시간 접촉시키고, 발생 가스에 포함되는 염소의 대부분을 용해 상태(차아염소산으로서)로 할 수 있고, 또한 공기 고임을 형성시키지 않고, 공기 물림에 기인하는 펌프 트러블을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명의 미세 기포 생성 방법에서는,

고속 교반 등에 의해 혼합 가스 및 매체액을 균일한 비율로 송출하는 송출 단계(단계 SP104)과,

혼합액을 펌프에 대하여 공급하는 공급 단계(단계 SP105)과,

물리적인 충돌 작용에 의해, 상기 펌프로부터 배출되는 상기 혼합액 중에 미세 기포를 발생시키는 미세 기포 발생 단계(단계 SP106)과,

상기 혼합액에 인가된 압력을 해방하는 압력 해방 단계(단계 SP107)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 미세 기포 생성 방법에서는, 고속 교반한 혼합액을 펌프로의 전송 경로를 이용하여 장시간에 걸쳐서 융합시킨 후, 미세 기포 발생 단계으로 이행하고, 보다 많은 나노버블을 발생시키고, 또한 혼합 가스의 매체액으로의 용해도를 높여 압력 해방 단계에서 발생하는 나노버블을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 기액 송출 장치는,

고속 선회에 의한 원심분리 효과에 의해 전단과 후단의 압력의 전달을 분단하는 고속 선회부를 가지는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 파스칼의 원리에 의해, 밀폐계에서 접속된 전단 및 후단 사이에 있어서 원래 전달되는 압력을 분단할 수 있다.

기액 송출 장치[기액 송출부(15)]는,

원통에 있어서의 2개의 바닥면을 제1 면[제1 면(201)] 및 제2 면[제2 면(202)]으로 할 때,

제1 면 측으로부터 원통의 접선 방향을 향하여 액체와 기체를 혼합한 혼합액을 공급하는 액체 공급부[공급 경로(71a∼71d)]와,

제1 면으로부터 제2 면을 향하여 진행하면서 기체와 액체가 혼합한 혼합액이 선회하는 원통부[원통 부재(70)]와,

제2 면의 중앙 또는 중앙 근방에 형성되고, 선회된 상기 혼합액을 배출하는 배출구[배출구(214)]를 가지는 것을 특징으로 한다.

기액 송출 장치는,

제1 면에 있어서의 중앙 근방으로부터, 상기 기체를 공급하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 기액 송출 장치는, 소용돌이 형성에 의해 중앙 근방에 생기는 음압(陰壓)을 이용하여 기체를 혼합할 수 있다.

또한, 본 발명의 석션 장치 및 석션 시스템은, 예를 들면 미세 기포를 함유하는 미세 기포수를 생성하는 미세 기포 생성 장치나, 미세 기포를 함유하는 전해수인 기포 전해수를 제조하는 미세 기포 생성 장치에 대하여 바람직하게 적용할 수 있다.

종래, 복수의 경로로부터 공급되는 액체를 혼합하는 석션 장치로서는, 날개를 이용하여 교반하는 장치가 널리 이용되고 있다(예를 들면, 일본공개특허 제2009-247990호 참조).

이러한 구성의 석션 장치에서는, 복수의 공급 경로에 있어서의 액체의 공급량에 불균일이 생기기 쉽다는 문제가 있었다.

본 발명은, 복수의 공급 경로로부터 균일하게 액체를 공급시킬 수 있는 석션 장치 및 석션 시스템을 실현할 수 있다.

본 발명을 개념적으로 나타내는 도 12에 나타낸 바와 같이, 석션 장치(200)는, 원통부(210)에 있어서 제1 면(201) 또는 제1 면(201)의 근방에 설치된 도입부(213A 및 213B)로부터 매체액을 공급하고, 제2 면(202)의 중심 또는 중심 근방에 형성된 배출구(214)로부터 매체액을 배출하는 것에 의해, 제1 면(201)으로부터 제2 면(202)을 향하여 매체액을 진행시킨다.

이에 의해, 복수의 경로로부터 공급되는 매체액을 선회에 의해 균일하게 혼합할 수 있다. 또한, 석션 장치(200)는, 도입부(213) 및 배출구(214)만이 외부와 접속된 밀폐계로 이루어지고, 내부에 날개 등이 없고, 후단 측에 접속된 펌프에 의해 생기는 부압에 의해 매체액을 배출구(214) 측으로부터 도입구(213) 측으로 끌어당기는 구성으로 된다. 이 때, 석션 장치(200)에서는, 매체액의 선회에 의해 펌프의 요동을 없애고, 항상 동일한 힘으로 또한 균등하게 복수의 도입부로부터 매체액을 끌어당길 수 있다.

본 발명의 석션 장치[기액 송출부(15)]는,

원통에 있어서의 2개의 바닥면을 제1 면[제1 면(201)] 및 제2 면[제2 면(202)]으로 했을 때, 제1 면으로부터 제2 면을 향하여 복수의 경로로부터 공급되는 매체액을 진행시키는 원통부[원통 부재(70)]와,

상기 원통부의 내부에서 상기 매체액을 선회시키도록, 상기 제1 면 또는 상기 제1 면 근방으로부터 상기 매체액을 상기 원통부에 도입하는 복수의 도입부[공급 경로(71a∼71d)의 출구 부분]와,

상기 제2 면에 있어서의 중심 또는 중심 근방에 형성된 배출구[배출구(214)]를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 기액 송출부(15)에서는, 판형 부재(72)에 원형의 관통공(72X)이 형성되어 있다. 관통공(72X)은, 원통 부재(70) 측의 영역에서는 원통 부재(70)의 직경보다 약간 크게 형성되어 있으나(1-10㎜ 정도), 그보다 상측에서는, 원통 부재(70)의 직경보다 작아지도록(1-10㎜ 정도), 단차가 형성되어 있다. 따라서, 원통 부재(70)는 판형 부재(72)의 단차 부분에 끼워넣어진다. 또한, 판형 부재(71)에는, 관통공(72X)으로부터 연접하는 원형의 홈부(71X)가 형성되어 있다. 따라서, 관통공(72X) 및 홈부(71X)의 측면 부분은 원통부(210)의 일부를 구성하고, 홈부(71X)의 바닥면 부분이 제1 면(201)을 구성한다. 판형 부재(73)의 중심에는 배출구(73a)가 형성되어 있다.

또한, 하측의 판형 부재(73)에서는 원형의 홈부(73X)가 형성되어 있고, 홈부(73X)의 측면이 원통부(210)의 일부를 구성하는 한편, 홈부(73X)의 바닥면이 제2 면(202)을 구성하고 있다.

상기 도입부는,

상기 원통부의 외벽을 따르도록 하여 상기 매체액을 상기 원통부에 도입하는 것에 의해, 상기 원통부의 내부에서 상기 매체액을 선회시키는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 매체액이 원통부를 따라 진행되고, 도입부에 있어서의 흐름을 그대로 이용하여 선회류를 형성할 수 있다.

상기 원통부는,

바닥면이 없는 통형(筒形) 부재와, 바닥면을 구성하는 제1 플랜지부 및 제2 플랜지부로 이루어지고,

상기 도입부는,

상기 제1 플랜지부에 설치되고, 상기 원통 부재에 대한 접선 방향으로부터 상기 매체액을 도입하는 구멍이고,

상기 배출구는,

상기 제2 플랜지부에 설치되고, 후단의 배관으로 상기 매체액을 유도하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 플랜지 방식을 이용한 간이한 조립 방식에 의해 석션 장치를 형성할 수 있다.

상기 배출구[배관(15A)]는,

상기 도입부[공급 경로(71a∼71d)]의 단면적의 합계보다 큰 단면적을 갖는다. 즉, 도입부[213(213A 및 213B)]의 합계의 단면적보다도, 배출구(214)의 단면적을 크게 하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 도입부(213)까지의 공급 경로[도입부의 전단에 접속된 배관(13A) 및 공급 경로 (71a∼71d)]를 음압으로 유지하기 쉽게 할 수 있고, 2개의 전해조로부터 매체액이 공급되므로 압력이 불안정해지기 쉬운 경우라도, 2개의 전해조로부터의 압력이 균일해지도록 압력 밸런스를 잡기 쉽게 할 수 있다. 그리고, 배출구가 상기 도입부의 단면적의 합계보다 큰 단면적을 가지고 있어도 된다. 이 경우라도, 후단에 설치된 펌프에 의해 생기는 부압에 의해 석션 장치의 내부를 부압으로 유지할 수 있다.

상기 배출구로부터 배출된 매체액의 일부를 되돌리기 위한 반환구[공급 경로(72a 및 72b)]를 가지는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 예를 들면, 후단의 처리 과정에서 생긴 과잉한 매체액을 다시 처리하거나, 배출량의 조정을 용이하게 할 수 있다.

매체액에 가공 처리를 행하는 복수의 제1 처리 장치[전기 분해부(13)]와,

매체액에 가공 처리를 행하는 제2 처리 장치[나노버블 생성부(17)]와,

상기 제1 처리 장치 및 상기 제2 처리 장치 사이에 설치된 상기 석션 장치[기액 송출부(15)]를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 복수의 제1 처리 장치로부터 공급되는 매체액을 균일화하여 제2 처리 장치에 공급할 수 있고, 또한 복수의 제1 처리 장치에 대한 압력 밸런스를 조정한다는 석션 장치의 특성을 최대한으로 활용할 수 있다.

상기 제2 처리 장치에 있어서 처리된 매체액의 일부를 상기 석션 장치로 되돌리는 반환 경로를 가지는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 제2 처리 장치에 있어서 과잉으로 생성된 매체액의 일부를 다시 석션 장치-펌프-제2 처리 장치의 계에 공급할 수 있고, 시스템으로서 배출량의 조정을 용이하게 하고, 또한 제2 처리 장치에 있어서의 압력의 증감에 따라서 매체액을 석션 장치로 되돌리는 것에 의해, 압력의 조정을 가능하게 하고, 펌프의 부압 불균일을 피할 수 있다. 또한, 매체액에 대하여 제2 처리 장치에서 중첩적으로 처리를 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 미세 기포 생성 장치는, 원수를 전기 분해하여 전해수와 분해 가스(발생 가스)를 생성하는 전기 분해부[전기 분해부(13)]와,

상기 전해수와 상기 분해 가스를 혼합하여 혼합액을 송출하는 기액 송출부 [기액 송출부(15)]와,

상기 혼합액을 밀폐 상태에서 상기 전기 분해부로부터 상기 기액 송출부에 공급하는 제1 배관[배관(13A)]과,

물리적인 충돌 작용에 의해 상기 기액 송출부로부터 공급되는 상기 혼합액 중에 미세 기포를 발생시키는 미세 기포 발생부[나노버블 생성부(17)]와,

상기 혼합액을 밀폐 상태에서 기액 송출부로부터 상기 미세 기포 발생부에 공급하는 제2 배관[배관(15A 및 16A)]과,

상기 제2 배관 상에 설치되고, 상기 혼합액을 미세 기포 생성 장치에 압송하는 펌프[펌프(16)]를 가지는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 전기 분해부∼미세 기포 발생부까지를 밀폐계로 하면서, 전기 분해부에는 큰 압력을 가하지 않고, 미세 기포 생성 장치에는 어느 정도의 압력을 부하한다는 바와 같이, 적소에 적당한 압력을 가하도록 컨트롤할 수 있다.

상기 제1 배관에 있어서의 압력은 음압인 것을 특징으로 한다. 그리고, 여기에서 말하는 음압이란, 평균적인 압력의 값을 말하고, 일시적으로 정압(正壓)으로 되는 것도 포함하는 것으로 한다.

이에 의해, 전기 분해부에 있어서 압력이 높아지는 것에 의해, 격막에 압력이 가해지는 것을 극력 방지할 수 있다.

상기 제1 배관에 있어서의 압력은, -15∼+15kPa인 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 압력이 과도하게 커지는 것을 방지할 수 있고, 큰 압력에 약한 전기 분해부를 보호할 수 있다. 그리고, 상기 압력은 평균값으로서고, 일시적으로 압력이 수치 범위 외로 되어도 된다. 제1 배관에 있어서는, 전해조로의 영향을 작게 하기 위해, 압력이 제로에 가까운 값(-5.0∼5.0kPa, 보다 바람직하게는 -0.5∼+0.5kPa 정도)으로 유지되는 것이 바람직하다.

상기 제2 배관에 있어서의 압력은 양압(陽壓)인 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 제2 배관에 있어서의 압력은 -15∼+15kPa인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 압력은 평균값으로서고, 일시적으로 압력이 수치 범위 외로 되어도 된다. 평균값으로서 양압(0.0∼15.0kPa, 보다 바람직하게는 2.0∼10.0kPa 정도)으로 유지되는 것이 바람직하다. 이 값은, 특히 펌프 전단의 배관[배관(15A)]에 대한 수치이고, 펌프 후단의 배관[배관(16A)]에서는 보다 높은 압력으로 되는 것이 바람직하다. 그리고, 실제의 미세 기포 생성 장치에 있어서, 제1 배관[배관(13A)]에 있어서의 압력이 0.0kPa이고, 제2 배관[배관(15A)]에 있어서의 압력이 6.0kPa인 것이 확인되었다. 이러한 점에서, 기액 송출부(15)의 선회류에 의해, 양호하게 압력이 분단되어 있는 것이 확인되었다.

상기 기액 송출부는, 고속 선회에 의한 와류를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 후단의 미세 기포 생성 장치와 전단의 전기 분해부의 압력을 분단할 수 있고, 후단의 미세 기포 생성 장치에는 고압력을, 전단의 전기 분해부에는 그다지 압력을 가하지 않도록 하는 구성이 가능하게 된다.

상기 전기 분해부는 복수의 전해조를 가지고,

상기 기액 송출부는, 상기 복수의 전해조로부터 공급되는 상기 전해수와 상기 분해 가스를 혼합하여 혼합액을 송출하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 복수의 전해조 사이에서 발생하는 압력차를 기액 송출부가 흡수하고, 대략 균일한 압력으로 복수의 전해조로부터 전해수와 분해 가스를 송출시킬 수 있고, 하나의 전해조에 일시적으로 압력이 집중하거나 하는 문제점을 극력 방지할 수 있다.

상기 복수의 전해조는 복수의 배출구를 가지고,

상기 기액 송출부는, 상기 복수의 배출구로부터 각각 공급되는 혼합액을 대응하는 복수의 공급구로부터 거두어들이는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 압력을 분산시킬 수 있으므로, 일시적으로 압력이 높아지는 것을 극력 방지할 수 있다.

<다른 실시형태>

전술한 실시형태에 있어서는, 고속 선회에 의해 나노버블을 생성하도록 한 경우에 대하여 설명하였다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 반드시 고속 선회시킬 필요는 없고, 예를 들면, 복수 회에 걸쳐 매체액을 사행시키는 등 물리적인 충돌 작용을 발생시키는 것에 의해 미세 기포를 발생시켜도 된다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 전기 분해부(13)로서 하나의 전해조를 가지도록 하였으나, 2개 이상의 전해조를 가져도 된다. 이 경우, 혼합수(발생 가스 및 전해수)가 복수의 경로(배관)를 통하여 기액 송출부(15)에 공급된다. 이 때 기액 송출부(15)는 복수의 전해조에서 제조된 혼합액을 균등하게 혼합하는 역할도 담당한다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 캐소드실(52)의 세정을 행하였으나, 반드시 필수적이지는 않다. 그 경우, 원수를 순환 탱크(63)에 보충하고, 배수하는 처리가 적어도 1회, 보다 바람직하게는 복수 회에 걸쳐 실행된다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 발생 가스 및 혼합 기체를 혼합 가스로서 혼합하였으나, 외부에 기포 전해수를 저류하는 외부 탱크를 가지는 경우, 상기 외부 탱크에 있어서 상층에 고인 염소 가스를 포함하는 기체를 혼합 기체로서 공급할 수도 있다. 이에 의해, 혼합수 중의 염소 농도를 더욱 상승시킬 수 있다.

또한, 전술한 실시형태에 있어서는, 매체액을 나노버블 생성부(7)에 공급하고, 그대로 기포 전해수 제공부(18)로부터 배출되는, 이른바 연속식으로 미세 기포액을 생성하도록 하였으나, 저장조에 매체액 및 미세 기포액을 저류하고, 일정 시간에 걸쳐 나노버블 생성부(7)를 순환시키는, 이른바 배치식 방식으로 미세 기포액을 생성해도 된다. 또한, 기포 전해수 제공부(18)의 후단에, 미세 기포수를 저류하는 저류 탱크를 설치하도록 해도 된다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 기액 송출부(15)가 일방향으로 진행하는 고속 선회에 의해, 고속 교반을 행하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 난류를 발생시키거나, 날개 등을 선회시키거나 하는 것에 의해 고속 교반을 행해도 된다.

또한, 전술한 실시형태에 있어서는, 나노버블의 생성을 상온에서 행하고, 수온에 대한 조정을 특별히 행하지 않도록 한 경우에 대하여 설명하였다. 기체의 용해도는 액체 온도가 저하되면 높아진다. 그러므로 액체 온도를 저하시키기 위한 냉각 기능을 부가할 수 있다.

또한, 전술한 실시형태에 있어서는, 미세 기포 생성 장치로서의 기포 전해수 생성 장치(10)와, 기액 송출부로서의 기액 송출부(15)와, 제1 배관으로서의 배관(15A)와, 펌프로서의 펌프(16)와, 제2 배관으로서의 배관(16A)과, 미세 기포 발생부로서의 나노버블 생성부(17)를 구성하도록 한 경우에 대하여 설명하였다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 각종 구성에 의한 미세 기포 생성 장치와, 기액 송출부와, 제1 배관과, 펌프와, 제2 배관과, 미세 기포 발생부에 의해 본 발명의 미세 기포 생성 장치를 구성하도록 해도 된다.

<산업상 이용 가능성>

본 발명은, 예를 들면, 나노버블을 함유하는 나노버블수를 생성하는 나노버블 생성 장치나 기포 전해수를 생성하는 기포 전해수 생성 장치 등에 사용할 수 있다.

1 : 미세 기포 생성 장치
3 : 매체액 공급부
3A, 5A, 6A, 7A : 배관
4 : 가스 공급부
5 : 기액 송출부
6 : 펌프
7 : 나노버블 생성부
8 : 미세 기포수 제공부
10 : 기포 전해수 생성 장치
11 : 원수 공급부
12 : 전해질 공급부
13 : 전기 분해부
13A, 15A, 16A, 17A, 17B : 배관
14 : 가스 공급부
15 : 기액 송출부
16 : 펌프
17 : 나노버블 생성부
18 : 기포 전해수 제공부
70 : 원통 부재
71∼73 : 판형 부재
71a∼71d, 72a∼72b : 공급 경로
RT1 : 기포 전해수 생성 처리

Claims

원수(原水)를 전기 분해하여 전해수와 분해 가스를 생성하는 전기 분해부;
상기 전해수와 상기 분해 가스를 혼합하여 혼합액을 송출하는 기액(氣液) 송출부;
상기 혼합액을 밀폐 상태에서 상기 전기 분해부로부터 상기 기액 송출부에 공급하는 제1 배관;
물리적인 충돌 작용에 의해 상기 기액 송출부로부터 공급되는 상기 혼합액 중에 미세 기포를 발생시키는 미세 기포 발생부;
상기 혼합액을 밀폐 상태에서로 상기 기액 송출부로부터 상기 미세 기포 발생부에 공급하는 제2 배관; 및
상기 제2 배관 상에 설치되고, 상기 혼합액을 미세 기포 생성 장치로 압송하는 펌프
를 포함하는 미세 기포 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 배관에 있어서의 압력이 음압(陰壓)인, 미세 기포 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 배관에 있어서의 압력이 -15kPa∼15kPa인, 미세 기포 생성 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 배관에 있어서의 압력이 양압(陽壓)인, 미세 기포 생성 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 배관에서의 압력이 -15kPa∼15kPa인, 미세 기포 생성 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기액 송출부는 고속 선회에 의한 와류를 발생시키는, 미세 기포 생성 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 분해부는, 복수의 전해조를 가지고,
상기 기액 송출부는, 상기 복수의 전해조로부터 공급되는 상기 전해수와 상기 분해 가스를 혼합하여 상기 혼합액을 송출하는, 미세 기포 생성 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기액 송출부는,
원통에 있어서의 2개의 바닥면을 제1 면 및 제2 면으로 했을 때, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하여 복수의 경로로부터 공급되는 매체액을 진행시키는 원통부;
상기 원통부의 내부에서 상기 매체액을 선회시키도록, 상기 제1 면 또는 상기 제1 면 근방으로부터 상기 매체액을 상기 원통부에 도입하는 복수의 도입부; 및
상기 제2 면에 있어서의 중심 또는 중심 근방에 형성된 배출구
를 가지는, 미세 기포 생성 장치.
원통에 있어서의 2개의 바닥면을 제1 면 및 제2 면로 했을 때, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하여 복수의 경로로부터 공급되는 매체액을 진행시키는 원통부;
상기 원통부의 내부에서 상기 매체액을 선회시키도록, 상기 제1 면 또는 상기 제1 면 근방으로부터 상기 매체액을 상기 원통부에 도입하는 복수의 도입부; 및
상기 제2 면에 있어서의 중심 또는 중심 근방에 형성된 배출구
를 포함하는 석션 장치.
제9항에 있어서,
상기 도입부는,
상기 원통부의 외벽을 따르도록 하여 상기 매체액을 상기 원통부에 도입하는 것에 의해, 상기 원통부의 내부에서 상기 매체액을 선회시키는, 석션 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 원통부는, 바닥면이 없는 통형(筒形) 부재와, 바닥면을 구성하는 제1 플랜지부 및 제2 플랜지부로 이루어지고,
상기 도입부는, 상기 제1 플랜지부에 설치되고, 상기 원통 부재에 대한 접선 방향으로부터 상기 매체액을 도입하는 구멍이며,
상기 배출구는, 상기 제2 플랜지부에 설치되고, 후단의 배관으로 상기 매체액을 유도하는, 석션 장치.
제11항에 있어서,
상기 배출구는, 상기 도입부의 단면적의 합계보다 큰 단면적을 가지는, 석션 장치.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배출구로부터 배출된 매체액의 일부를 되돌리기 위한 반환구를 가지는, 석션 장치.
매체액에 가공 처리를 행하는 복수의 제1 처리 장치;
매체액에 가공 처리를 행하는 제2 처리 장치; 및
상기 제1 처리 장치 및 상기 제2 처리 장치 사이에 설치된 제9항에 기재된 석션 장치
를 포함하는 석션 시스템.
제14항에 있어서,
상기 제2 처리 장치에 있어서 처리된 매체액의 일부를 상기 석션 장치로 되돌리는 반환 경로를 가지는, 석션 시스템.
혼합 가스 및 매체액을 송출하는 기액 송출부;
상기 송출된 혼합액을 배출하는 제1 배관;
압력을 인가하면서 상기 혼합액을 배출하는 펌프;
상기 펌프로부터 상기 혼합액을 배출하는 제2 배관; 및
상기 압력 하에 있어서, 물리적인 충돌 작용에 의해 상기 제2 배관으로부터 공급되는 상기 혼합액 중에 미세 기포를 발생시키는 미세 기포 발생부
를 포함하는 미세 기포 생성 장치.
제16항에 있어서,
상기 미세 기포 발생부는, 고속 선회를 이용하여 상기 매체액에 상기 미세 기포를 발생시키는, 미세 기포 생성 장치.
제17항에 있어서,
상기 기액 송출부는, 원통 내부를 일방향을 향하여 고속 선회시키는, 미세 기포 생성 장치.
제18항에 있어서,
상기 기액 송출부는,
상기 원통에 있어서의 2개의 바닥면을 제1 면 및 제2 면으로 했을 때, 상기 제1 면에 있어서의 면내 방향으로 상기 혼합액을 회전시키면서 상기 제2 면을 향하여 상기 제1 면과 대략 수직 방향으로 상기 혼합액을 진행시키고,
회전 방향을 향하여 상기 혼합액을 공급하는, 미세 기포 생성 장치.
제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기액 송출부의 전단에 설치되고, 상기 매체액을 상기 기액 송출부에 공급하는 제3 배관; 및
상기 제3 배관 전단에 설치되고, 원수를 전기 분해하는 것에 의해 생성한 전해수 및 발생 가스의 혼합물을 상기 매체액으로서 상기 제3 배관에 공급하는 전기 분해부를 더 포함하는, 미세 기포 생성 장치.
제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 분해부는, 음극을 가지는 캐소드실과 양극을 가지는 애노드실이 격막에 의해 칸막이된 2조형(槽型)의 전해조인, 미세 기포 생성 장치.
제21항에 있어서,
상기 전기 분해부는,
바닥면 또는 바닥면 근방에 형성되고, 음극을 가지는 캐소드실에 대하여 상기 원수가 공급되는 원수 공급구; 및
천정면 또는 천정면 근방에 있어서, 알카리성 전해수가 배출되는 알카리성 전해수 배출구를 가지는, 미세 기포 생성 장치.
제21항에 있어서,
상기 전기 분해부는,
바닥면 또는 바닥면 근방에 형성되고, 양극을 가지는 애노드실에 대하여 상기 원수가 공급되는 원수 공급구; 및
천정면 또는 천정면 근방에 있어서, 산성 전해수가 배출되는 산성 전해수 배출구를 가지는, 미세 기포 생성 장치.
제23항에 있어서,
상기 전기 분해부에는, 염소를 함유하는 전해질 용액이 공급되는, 미세 기포 생성 장치.
혼합 가스 및 매체액을 송출하는 고속 교반 단계;
상기 송출된 혼합액을 펌프에 대하여 공급하는 공급 단계;
물리적인 충돌 작용에 의해, 상기 펌프로부터 배출되는 상기 혼합액 중에 미세 기포를 발생시키는 미세 기포 발생 단계; 및
상기 혼합액에 인가된 압력을 해방하는 압력 해방 단계
를 포함하는 미세 기포 생성 방법.