KR910007167B1 - 액체로의 기포 방출 및 분산장치 - Google Patents

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쇼와 알루미늄 가부시기가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

액체로의 기포 방출 및 분산장치
제1도는 이 발명에 의한 장치의 제1의 구체예는 용기를 절단하고, 다른 것은 일부 절재하여 보인 정면도이다.
제2도는 제1도의 일부분을 확대하여 보인 수직 단면도이다.
제3도는 제1도와 같이 이 발명에 의한 장치의 제1의 구체예를 나타내며, 회전체의 바닥면도이다.
제4도는 이 발명에 의한 장치의 제2의 구체예를 보이는 제2도 상당의 수직 단면도이다.
제5도는 이 발명에 의한 장치의 제3의 구체예를 보이는 제2도 상당의 수직 단면도이다.
제6도는 제5도와 같이 이 발명에 의한 장치의 제3의 구체예를 나타내며, 회전체의 바닥면도이다.
제7도는 이 발명에 의한 장치의 제4의 구체예를 보이는 제2도 상당의 수직 단면도이다.
제8도는 이 발명의 구체예 제1의 장치를 알미늄 또는 알미늄 합금의 용탕의 처리 장치에 사용한 상태를 용탕 처리조를 잘라서 보인 정면도이다.
제9도는 제8도의 IX-IX선 확대단면도이다.
제10도는 종래의 장치를 보이는 제2도 상당의 수직단면도이다.
제11도는 제10도와 같이 바닥면도이다.
이 발명의 장치는 액체중에 거의 수직으로 배치되고 축심의 둘레에 회전하는 회전축이며, 그 내부에 축방향으로 뻗는 기체통로를 갖고 있는 것과, 회전축의 하단에 고정형으로 설치되고, 둘레면에 원주방향으로 소정간격을 두고 복수의 액체 교반용 돌기가 마련됨과 동시에, 바닥면에 중앙부로부터 각 액체 교반용 돌기의 선단에 이르고 또한 회전축의 회전시에 액체를 원심방향으로 안내하는 복수의 홈이 방사형으로 형성되고 있는 기포방출, 분산용 회전체로서 된다. 회전체는 연이어 통하는 통로를 통하여 회전축의 기체통로와 이어지고 또한, 상기 방사형 홈의 회전체 둘레면측 끝부분으로부터 원심방향 바깥쪽으로 유출하는 액체의 흐름에 기포가 실리도록 기체를 품어내는 홈과 동수의 기체분출구를 가지고 있다.
이 발명은, 용기에 넣어진 액체중에 미세화된 기포상태로 기포를 방출하고, 이 기포를 액체전체에 분산시키는 장치에 관한 것이다.
이 명세서에 있어서, '불활성 가스'란 말에는 주기포의 알곤가스, 헤륨가스, 크립톤가스, 크세논가스 이외에 알미늄 및 알미늄 합금에 대하여 불활성의 질소가스도 포함하는 것으로 한다.
액체중에, 기체를 미세화된 상태로 방출할 필요가 있는 경우에는, 예컨대, 알미늄 또는 알미늄 합금용탕중에 용탕 처리가스를 기포상태로 방출하고, 알미늄 또는 알미늄 합금등의 금속 용탕중의 용존 수소가스나, 알미늄, 마그네슘, 등의 금속의 산화물로된 비금속 개재물이나, 카륨, 나트륨, 인등의 알카리 금속류를 제거하는 경우나, 예컨대 화학 반응을 촉진하기 위하여, 액체 중에 기체를 기포상태로 방출하여 기체와 액체를 접촉시키는 경우이다. 그리고, 이들 어느 경우에도 기체와 액체와의 접촉을 좋게하기 위하여는 기포를 되도록 미세화하고 액중에 균일하게 분산시키는 것이 요청된다.
그래서, 종래는 내부에 길이방향으로 뻗는 기체통로를 갖는 수직회전축과, 회전축의 하단에 마련한 기포방출, 분산용 회전체로 되고, 회전체의 둘레면에 원주방향으로 소정 간격을 두고 복수의 액체 교반용 날개가 설치되고, 인접하는 날개끼리의 사이에, 회전체의 둘레면에 회전축의 기체통로와 연결된 기체 분출구가 형성되고, 회전체의 바닥면부터 각 기체 분출구에 이르는 복수의 액 유로가 형성된 것이 쓰여져 있었다(미국 특허 제4,426,068호). 이 장치에서는, 액중에 방출해야 할 기체를 기체 통로에 공급하면서 수직 회전축을 회전시킴으로서, 기체 분출구로부터 기체를 기포상태로 방출하도록 되어 있다. 이때, 액체는 액 유로의 회전체 바닥면 쪽으로의 열린곳으로부터 액유로 내로 유입하고, 이 유로를 지나서 회전체 둘레면의 기체 분출구로 향하여 흐르고, 기체 분출구로부터 유출하여, 기체 분출구로부터 방출된 기포를 액체 중 전체에 분산시킴과 동시에 기초를 미세화하도록 되어 있다.
그러나, 상기 종래장치에서는 기포의 미세화 분산효과가 충분하지 못하다는 문제가 있었다. 즉, 회전체를 회전시킨 경우에, 용기중의 액체도 회전체의 둘레 속도보다도 느린 유속으로 회전체의 회전방향으로 흐르나, 이때, 회전체의 둘레 속도와 액체의 유속과의 속도차가 클수록 기포의 미세화작용은 커진다. 그러나, 상기 장치에서는 기포 분출구가 회전체의 둘레면에 있어서 인접하는 날개끼리의 사이의 오목부에 형성되고 있음으로, 상기 속도차가 충분히 커지지 않는다. 그위에, 방출하여야 할 기체의 양이 많아진 경우에, 회전체 둘레면의 상기 오목부 내가 기체로 채워지고, 기포의 미세화가 곤란하게 됨과 동시에 교반작용이 불충분해져서 날개에 의한 액중으로의 분산 작용도 방해받게 된다. 또, 회전체의 바닥면이 평탄함으로, 액체가 액유로내에 유입하기 어렵다. 그위에, 유입하였다 하더라도, 액 유로는 횡단면에 있어서, 전 둘레가 닫힌 유로임으로, 이 액 유로내의 유체저항은 크고, 기체 분출구로부터 유출하는 액체의 속도가 느리게된다. 따라서, 유출한 액체에 의한 기포의 미세화 및 분사효과에 한도가 있다.
또, 기포방출, 분사장치의 다른 것으로서, 종래, 제10도 및 제11도에 도시한대로, 내부에 길이방향으로 뻗는 기체통로(71)을 가지고 있으며, 또한 액체중에 배치된 수직 회전축(70)과, 회전축(70)의 하단에 마련한 기포방출, 분산용 회전체(72)로 되고, 회전체(72)의 둘레면에 원주방향으로 소정 간격을 두고 복수의 액체 교반용 돌기(73)이 준비되고, 회전체(72)의 바닥면 중앙부에 기체 통로(71)과 연결된 기체 분출구(74)가 형성되고, 회전체(72)의 바닥면에, 기체 분출구(74)부터 액체교반용 돌기(73)의 선단에 이르고 또한, 선단이 회전체(72)의 둘레면에 구멍 트인 복수의 홈(75)이 방사형으로 형성된 것이 알려져 있다(미합중국 특허 제4,611,790호). 이 장치에서는, 기체 통로(71)에 액중에 방출하여야 할 기체를 공급하면서 수직 회전축(70)을 회전시킴으로서, 기체 분출구(74)로부터 기체를 기포방출, 분산용 회전체(72)의 바닥면에 공급하도록 되어 있다. 이 기체는 홈(75)를 지나서 둘레 가장자리에 흐르고, 홈(75)의 회전체(72) 둘레가장자리의 구멍 트인곳으로부터 그 구멍트인 곳 가장자리에 닿아 세분화되어서 방출되도록 되고 있다.
그러나, 상기 다른 종래 장치에서는, 기체 공급량이 적은 경우에는, 양호한 기체 미세화 분산효과를 나타내나, 기체 공급량의 많아진 경우에 다음과 같은 문제가 생긴다. 즉, 회전축(70)의 기체통로(71)로부터 회전체(72)의 바닥면 중앙부의 기체 분출구(74)에 기체를 보낸 경우, 액체의 압력 때문에 제10도 및 제11도에 도시한 대로 회전체(72) 바닥면의 기체 분출구(74)의 둘레에 기체(G)가 모인다. 그런데, 회전체(72)의 바닥면은, 대개의 경우 완전히 수평으로는 되어 있지않고, 경사하고 있음으로, 모인 기체(G)는, 홈(75)내에는 다 들어가지 못하고, 홈(75)에서 넘쳐서 바닥면의 경사에 따라서 상승하여, 그 경사 상단부터 모아서 큰 기포로서 방출된다. 그위에, 기체 자체의 중량이 작으므로, 기체에 작용하는 원심력도 작고, 회전체(72)의 바닥면 둘레 가장 자리에로 향한 이동 속도는 작아진다. 따라서, 기체 미세화, 분산효과가 나빠진다.
이 발명의 목적은, 상기 문제를 해결하고, 종래의 장치에 비교하여 기포의 미세화 분산효과가 뛰어난 장치를 제공하는데 있다.
이 발명에 의한 장치는 액체중에 거의 수직으로 배치되고 또한, 축심의 둘레에 회전하는 회전축이며, 그 내부에 축방향으로 뻗는 기체 통로를 가지고 있는 것과, 회전축의 하단에 고정형으로 설치되고, 둘레면에, 원주방향으로 소정간격을 두고 복수의 액체교반용 돌기가 마련됨과 동시에, 바닥면에, 중앙부로부터 각 액체 교반용 돌기의 선단에 이르고 또한, 회전축의 회전시에 액체를 원심방향으로 안내하는 복수의 홈이 방사형으로 형성되고 있는 기포방충, 분산용 회전체로서 되고, 회전체가, 연이어 통하는 통로를 통하여 회전축의 기체 통로와 이어지고 또한, 상기 방사형 홈의 회전체 둘레면측 끝부분으로부터 원심 방향 바깥쪽으로 유출하는 액체의흐름에 기포가 실리도록 기체를 품어내는 홈과 동수의 기체 분출구를 가지고 있다. 그리고 상기의 장치를 액체중에 담그어 회전축의 기체통로에 액중에 방출해야 할 기체를 공급하면서, 회전축을 회전시키면, 홈내에 있어서, 지름 방향 바깥쪽에 향하는 액체의 흐름이 발생하고, 홈내의 액체가 각 액체 교반용 돌기의 선단으로부터 유출한다. 한편, 회전축의 기체통로에 공급된 기체는 각 기체 분출구에 분산되어, 각 분출구로부터 기포상태로 상기 액체의 흐름에 실리도록 액체속에 방출된다. 그리고, 액체의 흐름에 따라, 기포는 미세화되어 방출된다. 그위에, 상기 액체의 흐름에 실려, 액체속에 방출된 기포가 액체 전체에 분산됨과 동시에, 더욱 더 미세화된다. 또, 회전축의 기체 통로에 공급해야 할 기체의 양이 많아졌다고 하여도, 기포의 미세화 효과 및 분산효과가 해쳐짐이 없고 한꺼번에 많은 기체와 액체를 접촉시키는 일이 가능하다. 따라서, 한번에 많은 금속 용탕에 수소가스 및 비금속 개재물의 재거처리를 행하거나, 많은 액체와 기체에 화학반응을 일으키게 하는 일이 가능하게 되어, 이들의 작업효율이 향상된다.
제1도 - 제9도를 참조하여, 이 발명을 더욱 상세히 설명한다.
전도면을 통하여, 동일물은 동일 부호로 표시한다.
이 발명에 의한 장치의 제1의 구체예를 나타내고 있는 제1도 - 제3도에 있어서, 상기 장치는 예컨대, 알미늄 또는 알미늄 합금의 용탕, 기체접촉법에 사용하는 액체등의 액체(1)를 넣기 위한 직육면체형 또는 입방체형의 통(2)와 같은 용기내에 수직형으로 배치되고 또한 내부에 축방향으로 뻗는 기체통로(11)을 가지는 관형의 회전축(10)과, 회전축(10)의 하단에 고정된 원판형의 기포 미세화 분산용 회전체(20)로서 된다.
회전축(10)은, 통(2)의 뚜껑(3)을 관통하여 그 상단은 뚜껑(3)의 위쪽에 뻗어 있고, 통(1)의 위쪽에 배치된 공지의 회전 구동 장치(도시생략)에 의하여 회전하게 된다. 회전축(10)의 하단은 통(2)의 바닥부 근방에 자리하고 있다. 회전축(10)의 하단의 외주변에는 숫나사 부(12)가 형성되어 있다. 기체통로(11)의 상단은 도시를 생략한 공지의 기체 공급장치에 접속되어 있다. 이 장치가 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 용탕중에서 수소가스 및 비금속개재물을 제거하는 목적으로 사용되는 경우에는 상기 기체 공급장치는 불활성가스, 염소가스공급장치 또는 불활성가스와 염소가스와의 혼합가스 공급장치이다. 또, 이 장치가 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 용탕중에서 알카리금속을 제거하는 목적으로 사용될 경우는 상기 기체 공급장치는 염소가스 공급장치 또는 염소가스와 불활성가스와의 혼합가스 공급장치이다.
회전체(20)는 소정높이를 가지는 주면을 갖는다. 회전체(20)의 주면에는 원주방향으로 소정간격을 두고 주면의 전체높이에 걸친 액체교반용 돌기(21)가 복수, 바람직하기로는 3이상 설치되어있다. 액체교반용 돌기(21)의 선단면에는 회전축(10)의 기체 통로(11)에 연이은 원형의 기체 취출구(22)가 형성되어 있다. 회전체(20)꼭대기면은 중앙부에서 주연부에 향해서 서서히 하방으로 경사하여 테이퍼상으로 되어 있다. 또, 회전체(20)의 꼭대기면의 중앙부에는 凹소(23)가 형성되어 있다. 凹소(23)의 주면에 있어서의 대략상반부에는 숫나사 부(24)가 형성되어 있고, 이 숫나사 부(24)에 회전축(10) 하단의 숫나사 부(12)를 나사맞춤함으로써, 회전체(20)가 회전축(10)에 고정되어 있다, 회전체(20)를 회전축(10)에 고정한 상태에 있어서의 凹소(23)의 나머지 부가 가스실(25)로 되어 있다. 그리고, 회전체(20)에는 가스실(25)에서 각 액체 교반용 돌기(21)의 선단으로 뻗는 복수의 방사상 관통공(26)이 형성되어 있다. 관통공(26)의 외단이 기체취출구(22)이다. 회선체(20)의 밑면은 중앙부에서 주연부를 향해서 서서히 상방으로 경사하여 테이퍼상으로 되어 있다. 회전체(20) 바닥면의 경사각도(θ1)는 동꼭대기면의 경사각도(θ2)와 대량 같이 되어 있는 것이 좋다. 양 경사각도(θ1),(θ2)가 대략 같다는 것은 밑면의 경사각도(θ1)가 꼭대기면의 경사각도(θ2)보다도 2-3도 정도 크다는 것도 포함한다. 회전체(20)의 바닥면 및 꼭대기면의 경사각도(θ1),(θ2)는 액체를 넣는 물통(2)의 크기, 액의 종류등을 고려하여, 실험에 의하여 적당히 결정되나 각각 수평에 대하여 약 5-40도인 것이 좋다.
또, 회전체(20)의 바닥면의 중앙부에는 액체도입용 凹소(27)가 형성되어 있다. 또한, 회전체(20)의 바닥면에는 액체 도입용 凹소(27)에서 바닥면 주연에 이르러 단부가 주면에 있어서의 액체 교반용 돌기(21)의 선단면에 개구한 복수의 방사상 홈(28)이 형성되어 있다. 방사상 홈(28)의 주면에의 각 개구단은 기체 취출구(22)의 바로 아래의 위치에 있다.
기포의 미세화 효과는 회전체(10)의 직경 또는 주속도가 클수록 좋게되는데 이들은 액체를 넣는 용기의 크기, 액의 종류등을 고려하여, 실험에 의하여 적절히 결정된다. 또, 기체 취출구(22)의 크기, 홈(28)의 횡단면적, 액체교반용돌기(21)의 크기와 수등도, 액체를 넣는 용기의 크기, 액의 종류 등을 고려하고 실험에 의하여 적당히 결정된다. 이중에서 기체 취출구(22)의 크기는 작을수록 바람직하다는 것이 판명되어 있고, 그 형상이 원형의 경우에는 그 직경은 0.5-7mm정도가 좋다.
회전체(10) 및 회전체(20)의 외주면이 액체에 대하여 불활성인 재료로 덮여있고, 회전축(10)의 기체통로(11)의 내주면 및 회전축(10)의 기체통로와 회전체의 기체 취출구(22)를 연통시키는 관통공(26)의 내주면이 기체에 대하여 불활성인 재료로 덮여있는 것이 좋다. 예컨대, 액체가 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속용탕의 경우, 예컨대 흑연, 질화규소, 탄화규소, 알루미나, 카본세라믹스 등의 각종 세라믹스재료와 같은 금속에 대하여 불활성인 재료로 전체를 형성하면 된다. 또, 액체중에 방출, 분산하는 기체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 용탕에서 그안에 함유되는 수소가스 및 비금속개재물을 제거할 경우는 바람직하기로는 불활성가스, 염소가스 또는 불활성 가스와의 혼합가스이고, 상기 용탕중에서 그안에 함유되는 알칼리 금속을 제거할 경우에는 바람직하기로는 염소가스 또는 염소가스와 불활성가스와의 혼합가스이다.
이와 같은 구성에 있어서, 액체중에서 회전축(10)이 구동장치에 의하여 그축의 주위에 고속회전시켜지는 동시에 기체공급장치에서 기체통로(11)로 액체중에 불어 넣을 기체가 공급된다. 기체는 기체통로(11)의 하단에서 가스실(25)에 들어가고 다시 각 관통공(26)으로 분산되고 각 관통공(26)을 통해서 각 기체 취출구(12)에서 회전체(20)의 주면에 있어서의 액체 교반용 돌기(21)의 선단면에 취출된다. 이 기체는 취출구(22)의 개구연에 닿아서 미세한 기포상으로 되어서 방출된다. 액체 교반용돌기(21)의 선단에서는 회전체(20)의 주속도는 이웃하는 돌기(21)끼리 사이의 부분에 비하여 크게되므로, 액체의 유속과의 속도차가 커지고, 그결과 기체의 전단 작용이 커져서 기포는 미세화 되어서 방출된다.
한편, 회전체(20)보다도 위쪽의 액체는 제1도 및 제2도에 화살표(A)로 도시한 바와 같이 회전체(20)의 테이퍼상 꼭대기면에 따라서 흐른다. 또, 회전체(20)보다도 아래쪽의 액체는 액체도입용 凹소(27)내로부터 홈(28)을 지나, 제1도 및 제2도에 화살표(B)로 도시한 바와 같이 홈(28)의 외측 개구단에서 방출된다. 그리고 화살표(A),(B)로 도시한 2개의 흐름은 회전체(20)의 주연에서 소정거리 떨어진 위치에서 합류하고, 다시 원심 방향으로 나아간다. 취출구(22)에 방출된 미세한 기포는 화살표(A),(B)로 도시한 액체의 2개의 흐름을 타고 원심방향으로 나아가도, 액체중 전체에 분산된다. 이때, 상기 액체의 흐름에 의하여 상기 기포는 더욱 미세화된다. 또, 교반용 돌기(21)의 교반효과에 의하여, 액체는 회전체(20)의 회전방향과 같은 방향으로 회전하면서 원심방향으로 흐르므로, 이 흐름에 의해서도 액체중 전체에 분산된다.
홈(28)은 아래쪽으로 개구하여 있으므로 홈(28)내에 있어서의 액체가 받는 유체저항은 상기 2개의 종래 기술중의 전자에 있어서의 액체유로내의 유체저항보다도 작게된다. 따라서, 종래의 장치에 비하여 기포의 미세화 효과 및 분산효과가 뛰어난 것으로 된다.
이 방치를 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 용탕에서의 수소가스 및 비금속개재물의 제거에 사용한 경우, 용탕중에 존재하고 있는 수소가스 및 비금속개재물의 제거는, 미합중국 특허 제4,611,790호 명세서에 기재되어 있는 것과 같은 방법으로 행해지고 있다.
이 발명의 제2의 구체예를 도시한 제4도에 있어서, 회전축(10)의 하단에 고정된 회전체(30)의 밑면은 평탄면으로 되어 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 상기 제1의 구체예의 경우와 같이하여 기체는 미세화된 기포상태에서 액체중에서 방출되는 동시에 액체중 전체에 부산된다.
이 발명의 제3의 구체예를 도시하는 제5도 및 제6도에 있어서, 회전축(40)의 각 홈(28)의 밑바닥에 있어서의 길이의 중간부에 회전체(10)의 기체 통로(11)에 관통공(42)을 개재하여 이어진 원형의 기체 취출구(41)가 형성되어 있다. 이 기체취출구(41)의 크기도 구체예 1과 같이 작을수록 바람직하다는 것이 판명되어 있고, 원형의 경우에는 그 직경은 0.5-7mm정도가 좋다.
이와 같은 구성에 있어서, 액체중에서 회전축(10)이 구동장치에 의하여 그 축의 주위에 고속회전되는 동시에 기체공급장치로부터 기체통로(11)에 액체중에 불어 넣을 기체가 공급되면 기체는 기체통로(11)의 하단에서 가스실(25) 및 관통공(42)을 거쳐 각 기체취출구(41)로부터 홈(28)안으로 취출된다. 이 기체는 홈(28)내의 액체의 흐름에 의하여 취출구(41)의 가장자리에 대여져서 미세한 기포모양으로 되어 홈(28)내로 방출되고 각 홈(28)내에 있어서의 상기 액체의 흐름을 타고 원심방향으로 운반되고 홈(28)의 외단에서 방출된다.
이때, 홈(28)의 개구주연에 의하여, 더욱 미세화된다. 그리고 제1의 구체예와 같이하여, 미세한 기포는 액체중 전체에 분산된다.
이 발명의 제4의 구체예를 도시하는 제7도에 있어서, 회전축(10)의 하단에 고정된 회전체(50)의 하면은 평탄면으로 되어 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 상기 제3의 구체예의 경우와 같이하여, 기체는 미세화된 기포상태로 액체중으로 방출되는 동시에 액체중 전체에 분산된다.
[실시예 1]
이 실시예는 제1도 - 제3도에 도시한 장치를 사용하여 기포의 미세화 정도와 분산상태를 조사한 것이다.
세로 800mm, 가로 800mm, 높이 750mm의 투명아크릴제 직방체 모양 홈(2)안에 수심이 600mm가 되도록 물을 넣어두었다. 또, 회전체(20)의 직경(교반용 돌기(21)의 선단부분) (D) 200mm, 높이(H) 70mm, 교반용돌기(21)의 수 6, 기체취출구(22)의 수 6, 꼭대기 면의 경사각도(θ2) 15o, 바닥면의 경사각도(θ1) 15°, 기체 취출구(22)의 직경 4mm 바닥면의 홈(28)의 폭 8mm 그 깊이 8mm로 하였다. 그리고 기체 공급장치에서 기체통로(11)에 Ar가스를 30
Figure kpo00001
/min, 60
Figure kpo00002
/min, 120
Figure kpo00003
/min, 200
Figure kpo00004
/min으로 공급하였다. 그리고, 물안에 분산된 기포의 크기를 측정하는 동시에 기포의 물에의 분산상태를 관찰하였다. 그 결과를 아래표에 제시한다.
[실시예 2]
이 실시예는 장치로서 제5도와 제6도에 도시한 것을 이용하여, 회전체(40)의 직경(교반용 동기(21)의 선단부분)(D) 200mm, 높이(H) 70mm, 교반용돌기(21)의 수 6, 기체취출구(41)의 수 6, 꼭대기면의 경사각도(θ2) 15o, 바닥면의 경사각도(θ1) 15o, 기체취출구(41)의 직경 4mm, 바닥면의 홈(28)의 폭 8mm, 그 깊이 8mm로 한외는 상기 실시예 1과 같이 물안에 기체를 불어넣었다. 그리고 수중에 분산된 기포의 크기를 측정하는 동시에 기포의 물에의 분산상태를 관찰하였다. 그 결과를 아래 표에 제시한다.
[비교예]
이 비교예는 제10도 및 제11도에 도시한 종래의 장치를 이용하여 기포의 미세화의 정도와 분산상태를 조사한 것이다. 즉, 회전체(72)로서, 직경 200mm, 높이 70mm, 바닥면의 홈(75)의 수 6, 주면의 돌기(73)의 수 6, 꼭대기면의 경사 각도 15o, 바닥면의 홈(75)의 폭 8mm, 그 깊이 8mm의 것을 사용한것이외는 상기 실시예 1과 같이하여 수중에 분산된 기포의 크기를 측정하는 동시에 기포의 물에의 분산상태를 관찰하였다. 그결과를 아래표에 제시한다.
Figure kpo00005
위 표에서 명백한 바와 같이 기체공급량이 적을때에는 양자 모두 뛰어난 기체의 미세화, 분산효과를 나타내는데 기체공급량이 많아진때에는 실시예 1 및 2가 뛰어난 기포의 미세화, 분산효과를 나타낸다.
[실시예 3]
이 실시예는 이 발명의 장치를 알루미늄 합금 용탕으로부터의 수소가스의 제거처리에 사용한 것이다. 수소가스의 제거처리 장치는 제8도와 제9도에 도시한 바와 같이, 상단이 개구한 본체(61)와, 본체(61)의 상단개구를 막는 붙이고 떼기가 자유로운 뚜껑(62)로 구성되는 알루미늄 합금 용탕처리조(60)를 비치하고 있다. 본체(61)의 상단부에는 입탕구(68)와 출탕구(64)가 마련되어 있다. 출탕구(64)와 대응하는 위치에 있어서, 뚜껑(62)의 하면에는 출탕구(64)의 본체(61) 내측 단부와 본체(61) 내면에 있어서의 그 하방으로 이어지는 부분을 덮는 수평단면 U자형 격벽(65)이 늘어뜨린 모양으로 설치되어 있다. 격벽(65)의 하단은 본체(61)의 바닥벽 근방까지 뻗어있다. 기포방출, 분산장치는 뚜껑(62)을 관통하여 배치하여둔다. 이와 같은 처리장치에 있어서, 알루미늄 합금용탕은 입탕구(63)에서 물통(60)안으로 들어가고, 격벽(65)에서 물통(60)안으로 들어가고, 격벽(65)에 둘러싸인 부분을 상승하여 출탕구(64)로부터 나간다. 그리고, 기포방출, 분산장치에 의하여 물통(60)안을 흘러가는 사이에 알루미늄 합금용탕에 수소가스의 제거처리가 시행된다.
기포방출, 분산장치로서, 상기 실시예 1에서 사용한 것을 사용하고, AA6063 합금용탕을 9ton/hour의 비율로 처리조(60)내로 흘리면서, 회전축(10)을 회전속도 700rpm로 회전시키면서 80
Figure kpo00006
/min의 Ar가스를 기체통로(11)에 공급하고, 물통(60)안을 흘러가는 알루미늄 합금 용탕에 수소가스의 제거처리를 시행하였다.
입탕구(63)에서 물통(60)안에 들어가는 알루미늄 합금 용탕중의 수소가스량과 출탕구(64)에서 나가버리는 알루미늄 합금 용탕중의 수소가스량을 테레가스장치로 측정하였든바, 각각 0.43-0.46cc/100gAl, 및 0.07-0.10cc/100gAl였다.
[실시예 4]
이 실시예는 상기 실시예 2에서 사용한 장치를 알루미늄 합금용탕에서의 수소가스의 제거처리에 사용한것이고, 상기 실시예 3과 같이하여 AA6063 알루미늄합금용탕에 수소가스의 제거처리를 하였다.
그리고, 입탕구(63)에서 물통(60)안으로 들어가는 알루미늄합금 용탕중의 수소가스량 및 출탕구(64)에서 나가버리는 알루미늄 합금 용탕중의 수소가스량을 테레가스장치로 측정하였든바, 각각 0.43-0.46cc/100gAl 및 0.07-0.10cc/100gAl였다.
이 발명에 의한 장치는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 용탕으로부터의 수소가스, 비금속 개재물 및 알칼리금속의 제거에만 사용되는 것이 아니고 화학반응을 촉진하기 위한 기액접촉방법이나, 다른 용도에도 사용 할 수 있다.
이 발명의 정신 내지는 기본적 특징에서 이탈하지 않고, 이 발명을 다른 변화된 형태로 실시하여도 좋다.
그러므로, 여기에 개시되어 있는 구체예는 모든 점에서 예시적인 것으로서 한정적인 것은 아니라고 생각되는 것이고 이 발명의 범위는 상기 명세서보다도 부가된 클레임에 의하여 나타나는 것이고, 그리고 그러므로 클레임의 의의 및 클레임과 동등한 범위내에서의 모든 변형은 클레임에 포함되는 것으로 의도되고 있다.

Claims (12)

  1. 액체중에, 미세화된 기포상태로 기체를 방출하고, 그 기포를 액체 전체에 분산시키는 기포의 방출, 분산장치이며, 액체중에 거의 수직으로 배치되고 또한, 축심의 둘레에 회전하는 회전축이며, 그 내부에 축방향으로 뻗는 기체통로를 가지고 있는 것과, 회전축의 하단에 고정형으로 설치되고, 둘레면에 원주방향으로 소정간격을 두고 복수의 액체 교반용 돌기가 마련됨과 동시에 바닥면에 중앙부로부터 각 액체 교반용돌기의 선단에 이르고 또한 회전축의 회전시에 액체를 원심방향으로 안내하는 복수의 홈이 방사형으로 형성되고 있는 기포방울, 분산용 회전체로서 되며, 회전체가 연이어 통하는 통로를 통하여 회전축의 기체통로와 이어지고 또한, 상기 방사형 홈의 회전체 둘레면 측 끝부분으로 부터 원심 방향 바깥쪽으로 유출하는 액체의 흐름에 기포가 실리도록 기체를 품어내는 홈과 동수의 기체 분출구를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 액체로의 기포 방출 및 분산장치.
  2. 제1항에 있어서, 기체 분출구가 홈의 바닥에 있어서, 길이의 중간부에 형성되어 있는 것을 특징으로하는 액체로의 기포 방출 및 분산장치.
  3. 제1항에 있어서, 기체분출구가 액체 교반용 돌기의 선단에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체로의 기포 방출 및 분산장치.
  4. 제1항에 있어서, 기체 분출구가 원형이며, 그 직경이 0.5-7mm인 것을 특징으로 하는 액체로의 기포 방출 및 분산장치.
  5. 제1항에 있어서, 회전체의 바닥면이 그 중앙부로부터 둘레 가장자리부로 향하여 위쪽에 경사하고 있는 것을 특징으로 하는 액체로의 기포 방출 및 분산방치.
  6. 제5항에 있어서, 회전체의 바닥면의 경사각도가 5-40°인 것을 특징으로 하는 액체로의 기포 방출 및 분산장치.
  7. 제5항에 있어서, 회전체의 꼭대기면이 그 중앙부로부터 둘레 가장자리부로 향하여 아래쪽으로 경사하고 있는 것을 특징으로 하는 액체로의 기포 방출 및 분산장치.
  8. 제7항에 있어서, 회전체의 꼭대기면의 경사각도가 5-40°인 것을 특징으로 하는 액체로의 기포 방출 및 분산장치.
  9. 제7항에 있어서, 회전체의 바닥면의 경사 각도 및 꼭대기면의 경사각도가 같게 되어 있는 것을 특징으로 하는 액체로의 기포 방출 및 분산장치.
  10. 제1항에 있어서, 회전체의 바닥면 중앙부에 오목한 곳이 형성되고, 홈의 지름방향 안쪽의 끝부분이 오목한 곳내에 열려 있는 것을 특징으로 하는 액체로의 기포 방출 및 분산장치.
  11. 제1항에 있어서, 회전축 및 회전체의 외주면이 액체에 대하여 불활성의 재료로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 액체로의 기포 방출 및 분산장치.
  12. 제1항에 있어서, 회전축의 기체통로의 내주면, 및 회전축의 기체 통로와 회전체의 기체 분출구를 연이어 통하게 하는 통로의 내주면이 기체에대하여 불활성의 재료로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 액체로의 기포 방출 및 분산장치.
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