KR101464259B1

KR101464259B1 - Ultrasonic treatment device

Info

Publication number: KR101464259B1
Application number: KR1020080107567A
Authority: KR
Inventors: 사가노노보루
Original assignee: 사가노노보루
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2014-11-21
Also published as: KR20100005647A; JP4921431B2; JP2010012443A

Abstract

본 발명은 초음파의 이용 효율을 높이고, 처리 시간의 단축, 장치의 소형화, 운전 비용의 절감 및 에너지 절약화를 도모하는 것을 과제로 한다.

본 발명에 따른 초음파 처리 장치는, 처리해야 할 유체가 유통(流通)하는 케이싱(2)의 직관부(直管部)(21)의 중심부에 막대 형상의 초음파 방사체(3)가 동축적으로 배치됨과 동시에, 이 초음파 방사체와 직관부(21)의 사이의 간극에 유체를 교반하기 위한 난류(亂流)를 발생시키는 복수의 저항체(41, 42)가 설치되고, 이 복수의 저항체가 모두 외주측으로부터 중심부를 향하여 판 형상으로 돌출되고, 하류측으로 경사진 상태에서 서로 접촉하지 않도록 축선 방향으로 소정의 간격을 두고, 또한 둘레 방향으로 순차적으로 소정 각도씩 어긋나게 해서 설치된 것이다.

직관부(파이프), 초음파 방사체, 케이싱, 저항체

An object of the present invention is to increase the utilization efficiency of ultrasonic waves, shorten the processing time, reduce the size of the apparatus, reduce the operation cost, and save energy.

The ultrasonic wave processing apparatus according to the present invention is characterized in that a bar-like ultrasonic wave radiator 3 is disposed coaxially at the center of an straight pipe portion 21 of a casing 2 through which a fluid to be treated flows And a plurality of resistors 41 and 42 for generating turbulence for stirring the fluid are provided in a gap between the ultrasonic wave radiator and the straight pipe section 21. The plurality of resistors are all disposed on the outer peripheral side And are provided so as to be shifted by predetermined angles sequentially in the circumferential direction at predetermined intervals in the axial direction so as not to contact each other in the inclined state toward the downstream side.

Pipe, ultrasound radiator, casing, resistor

Description

초음파 처리 장치{ULTRASONIC TREATMENT DEVICE}[0001] ULTRASONIC TREATMENT DEVICE [0002]

본 발명은 유체에 초음파를 조사하여 소요(所要)의 처리를 행하는 초음파 처리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an ultrasonic wave processing apparatus for applying ultrasonic waves to a fluid to perform required processing.

유체에 초음파를 조사하여 소요의 처리를 행하는 초음파 처리 장치로서 다양한 구성의 것이 공지되어 있다. 예를 들면, 피처리 유체를 저장하는 용기의 외측으로부터 초음파를 조사하는 구성(특허문헌1 참조), 피처리 유체가 유통(流通)하는 관의 외측으로부터 초음파를 조사하는 구성(특허문헌2, 3 참조), 피처리 유체를 저장하는 용기의 내부에 초음파 방사체를 설치한 구성(특허문헌4, 5 참조), 정지형 혼합기의 외측으로부터 초음파를 조사하는 구성(특허문헌6, 7 참조)의 것이 공지되어 있다.Various types of ultrasonic wave processing apparatuses are known which irradiate ultrasonic waves to a fluid to perform necessary processing. For example, there is a configuration in which ultrasonic waves are irradiated from the outside of a container for storing a fluid to be treated (refer to Patent Document 1), a configuration in which ultrasonic waves are irradiated from the outside of a pipe through which a fluid to be treated flows (see Patent Documents 2 and 3 (Refer to Patent Documents 4 and 5), a structure for irradiating ultrasonic waves from the outside of the static mixer (see Patent Documents 6 and 7) is known have.

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

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

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

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

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

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

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

그러나, 상기와 같이 피처리 유체를 저장하는 용기의 외측으로부터, 또는 피처리 유체가 유통하는 관의 외측으로부터 초음파를 조사하는 구성에서는, 초음파의 손실이 크고, 초음파의 이용 효율이 저하되어 운전 비용이 커지는 문제가 있다. 또한, 피처리 유체를 저장하는 용기의 내부에 초음파 방사체를 설치한 구성에서는, 초음파의 손실을 저감하는데 있어서는 유리하지만, 유체에 대한 초음파의 조사량이 초음파 방사체로부터의 거리에 따라 상이하고 초음파의 조사가 불균일해지기 때문에, 초음파 방사체로부터 떨어진 위치에서 충분한 조사량을 확보하려고 하면, 초음파 방사체의 근방에서는 초음파가 필요 이상으로 조사되게 되어, 결과적으로 초음파의 이용 효율을 충분하게 향상시킬 수 없다는 문제가 발생한다.However, in the configuration in which the ultrasonic wave is radiated from the outside of the container storing the fluid to be treated or from the outside of the pipe through which the fluid to be treated flows as described above, the loss of the ultrasonic wave is large and the use efficiency of the ultrasonic wave is decreased, There is a growing problem. Further, in the configuration in which the ultrasonic wave radiator is provided inside the container for storing the fluid to be treated, it is advantageous in reducing the loss of the ultrasonic wave, but the irradiation amount of the ultrasonic wave to the fluid differs depending on the distance from the ultrasonic wave radiator, Therefore, if a sufficient irradiation amount is secured at a position away from the ultrasonic wave radiator, the ultrasonic wave is irradiated more than necessary in the vicinity of the ultrasonic wave radiator, resulting in a problem that the utilization efficiency of the ultrasonic wave can not be sufficiently improved.

한편, 정지형 혼합기의 외측으로부터 초음파를 조사하는 방법에서는, 내부의 저항체에 의해 유체가 교반되므로, 초음파의 조사를 균일화하는데 있어서는 유효하지만, 관벽에서의 초음파의 손실에 의해, 초음파의 이용 효율이 저하되는 문제가 있다. 이에 대하여, 정지형 혼합기의 내부에 초음파 방사체를 배열설치하는 구성을 고려할 수 있지만, 이 경우, 저항체에 의한 교반 기능이 손상되지 않도록 구성할 필요가 있고, 또한 저항체나 초음파 방사체의 형태를 연구하여 초음파의 이용 효율을 높일 수 있도록 구성하는 것이 요구된다.On the other hand, in the method of irradiating the ultrasonic wave from the outside of the static mixer, since the fluid is stirred by the internal resistive element, it is effective in uniformizing the irradiation of the ultrasonic waves, but the use efficiency of the ultrasonic wave is lowered due to the loss of ultrasonic waves in the wall there is a problem. On the contrary, it is possible to consider a configuration in which the ultrasonic wave radiator is arranged inside the static mixer. In this case, however, it is necessary to constitute the ultrasonic wave radiator in such a manner that the stirring function by the resistor is not damaged. It is required to be constructed so as to increase the utilization efficiency.

본 발명은 이러한 발명자의 지견에 근거하여 안출된 것이며, 그 주목적은 초음파의 이용 효율을 높이고, 처리 시간의 단축, 장치의 소형화, 운전 비용의 절감, 및 에너지 절약화를 도모할 수 있도록 구성된 초음파 처리 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made based on the knowledge of the inventors of the present invention, and its main purpose is to provide an ultrasonic wave processing apparatus which is configured to increase the utilization efficiency of ultrasonic waves, to shorten the processing time, to reduce the size of the apparatus, Device.

이러한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 초음파 처리 장치에서는, 처리해야 할 유체가 유통하는 파이프의 중심부에 막대 형상의 초음파 방사체가 동축적으로 배치됨과 동시에, 이 초음파 방사체와 상기 파이프와의 사이의 간극에 유체를 교반하기 위한 난류(亂流)를 발생시키는 복수의 저항체가 설치되고, 상기 초음파 방사체가, 외주면에 돌출부가 없는 스트레이트(straight)한 원주(圓柱) 형상을 이루고, 상기 복수의 저항체가, 상기 파이프에 삽입되어 설치되는 통 형상체의 내주면으로부터, 모두 외주측으로부터 중심부를 향하여 점차로 폭이 좁아지는 대략 부채 형상을 이루는 판 형상으로 돌출 형성되고, 하류측으로 경사진 상태에서 서로 접촉하지 않도록 축선 방향으로 소정의 간격을 두고, 또한 둘레 방향으로 순차적으로 소정 각도씩 어긋나게 해서 설치된 것으로 했다.In order to solve such a problem, in the ultrasonic wave processing apparatus according to the present invention, a bar-shaped ultrasonic wave radiator is disposed coaxially in a central portion of a pipe through which a fluid to be treated flows, and a space between the ultrasonic wave radiator and the pipe A plurality of resistors for generating turbulence for stirring the fluid in the gap are provided and the ultrasonic wave radiator has a straight column shape without protrusions on the outer circumferential surface, Like shape which gradually becomes narrower from the outer circumferential side toward the central portion from the inner circumferential surface of the tubular body inserted and installed in the pipe so as not to come into contact with each other in an inclined state toward the downstream side, At predetermined intervals in the direction of the circumferential direction, and sequentially by a predetermined angle in the circumferential direction I had to be installed to.

본 발명에 따르면, 정지형 혼합기의 내부에 초음파 방사체가 배열설치된 구성으로 되어, 초음파 방사체와 파이프와의 사이의 간극을 유통하는 유체에 대하여 초음파 방사체로부터 초음파가 조사되고, 이 때 동시에 복수의 저항체에 의해 발생하는 난류에 의해 유체가 교반된다. 이 때문에, 초음파의 손실이 적고, 또한 초음파를 유체에 균일하게 조사하는 것이 가능해지기 때문에, 초음파의 이용 효율을 향상시킬 수 있고, 처리 시간의 단축, 장치의 소형화, 운전 비용의 절감, 및 에너지 절약화를 도모할 수 있다.According to the present invention, the ultrasonic wave radiator is arranged inside the static mixer, ultrasonic waves are irradiated from the ultrasonic wave radiator to the fluid flowing in the gap between the ultrasonic wave radiator and the pipe, and simultaneously, The fluid is stirred by the generated turbulence. This makes it possible to reduce the loss of the ultrasonic waves and to uniformly irradiate the ultrasonic waves to the fluid. Therefore, it is possible to improve the utilization efficiency of the ultrasonic waves, to shorten the processing time, to reduce the size of the apparatus, We can plan anger.

또한, 저항체에 의한 교반 기능이 손상될 일이 없고, 특히 하류측으로 경사진 저항체가 중심부의 초음파 방사체를 향하여 유체를 안내하기 때문에, 유체가 일 률적으로 초음파 방사체의 근방을 통과하게 되어, 초음파의 이용 효율을 대폭 향상시킬 수 있다. 이것은, 특히 감쇠하기 쉬운 고주파의 초음파를 이용하는 경우나, 초음파를 현저하게 감쇠시키는 기체를 포함할 경우, 즉 가스 흡수 등에 의해 기액(氣液) 혼합 상태가 될 경우에 효과적이다. 또한, 유동성이 낮은 액체(예를 들면, 생물 오니(汚泥) 등)의 경우에도 효과적이다.In addition, since the resistor is inclined to the downstream side to guide the fluid toward the center ultrasonic radiator, the fluid uniformly passes near the ultrasonic radiator, and the use of ultrasonic waves The efficiency can be greatly improved. This is particularly effective when using a high frequency ultrasonic wave which is easy to attenuate, or when the ultrasonic wave contains a gas which remarkably attenuates ultrasonic waves, that is, when the gas is absorbed or the like is mixed with a gas liquid. It is also effective in the case of liquids with low fluidity (for example, biological sludge).

또한, 저항체를 흐름에 거역하지 않도록 하류측으로 경사진 상태로 통 형상체의 내주면으로부터 돌출시킨 단순한 형태로, 또한 저항체끼리의 사이에 충분히 큰 간극을 확보할 수 있으므로, 막힘을 일으키기 어렵고, 섬유질이나 고형물 등이 혼입된 액체(예를 들면, 생물 오니 등)의 처리도 가능해진다.In addition, since the resistor can be formed in a simple form protruding from the inner circumferential surface of the cylindrical body in a state inclined downward to the downstream side so as not to oppose the flow, and a sufficiently large gap can be secured between the resistive elements, clogging is hardly caused, (For example, biological sludge and the like) into which the water and the like are mixed can be treated.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

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

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

도입관부(22)에는 주입관(27)이 설치되어 있고, 이 주입관(27)은 초음파 처리와 병행하여 복수 종류의 유체의 교반·혼합을 행할 경우(가스 흡수나 첨가제의 첨가)에 이용되는데, 예를 들면 가스 흡수 처리에서는, 원료액이 입구부(25)로부터 도입되는 한편, 원료 가스가 주입관(27)으로부터 주입된다. 또, 이러한 복수 종류의 유체의 교반·혼합을 행하지 않을 경우에는, 주입관(27)은 불필요하고 생략할 수 있다.The introduction tube portion 22 is provided with an injection tube 27 which is used for stirring and mixing a plurality of kinds of fluids in parallel with the ultrasonic wave processing For example, in the gas absorption treatment, the raw material liquid is introduced from the inlet portion 25, while the raw material gas is injected from the injection tube 27. When the plural kinds of fluids are not stirred or mixed, the injection tube 27 is unnecessary and can be omitted.

케이싱(2)의 직관부(21)에는, 그 중심부에 일직선의 막대 형상의 초음파 방사체(3)가 동축적으로 배치되고, 이 초음파 방사체(3)를 캔틸레버(cantilever) 상태로써 지지하는 기부(31)가, 도입관부(22)에 근접하는 플랜지부(24)에 직관부(21)의 개구를 폐쇄한 상태로 접합된 단부판(28)에 고정되어 있다.A linear rod-like ultrasonic wave radiator 3 is disposed coaxially in the center of the straight pipe section 21 of the casing 2 and a base 31 (see FIG. 1) supporting the ultrasonic wave radiator 3 in a cantilever state Is fixed to the end plate 28 joined in a state in which the opening of the straight pipe portion 21 is closed to the flange portion 24 close to the introduction pipe portion 22. [

기부(31)에는, 초음파 방사체(3)의 발진원이 되는 초음파 진동자(압전 소자)가 배치되고, 이 초음파 진동자는 소요의 주파수의 초음파가 발생하도록 컨트롤러(발진기)(32)로부터 구동된다.An ultrasonic oscillator (piezoelectric element) serving as an oscillation source of the ultrasonic wave radiator 3 is disposed in the base 31. The ultrasonic oscillator is driven by a controller (oscillator) 32 to generate ultrasonic waves of a desired frequency.

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

저항체(41, 42)는 모두 하류측을 향하여 경사지고, 즉 외주측에 대하여 중심부측이 하류측에 위치하도록 경사진 상태로 ハ자 형상으로 배치되어 있고, 양쪽 저 항체(41, 42) 사이에 소정의 간격이 확보되도록 축선 방향으로 어긋나게 해서 설치되어 있다. 이 저항체(41, 42)의 직관부(21)의 축선에 대한 경사 각도는 용도에 따라 적절하게 설정해도 되지만, 45°전후가 적당하다.The resistors 41 and 42 are inclined toward the downstream side, that is, they are disposed in an inverted form in a sloping manner so that the central portion side is located on the downstream side with respect to the outer circumferential side. And are provided so as to be shifted in the axial direction so as to secure a predetermined gap. The inclination angles of the resistors 41 and 42 with respect to the axis of the straight pipe section 21 may be appropriately set depending on the application, but about 45 deg. Is suitable.

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

저항체(41, 42)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 외주측으로부터 중심부를 향해서 점차로 폭이 좁아지는 대략 부채 형상을 이루는 판 형상으로 형성되어 있다. 저항체(41, 42)의 선단 테두리는 초음파 방사체(3)의 외주면을 따라 호(弧) 형상으로 형성되어 있다. 특히 여기에서는, 상류측의 제1 저항체(41)가 짧은 길이로, 하류측의 제2 저항체(42)가 긴 길이로 형성되어 있지만, 양쪽 저항체(41, 42)를 동일한 크기로 해도 된다.As shown in Fig. 3, the resistors 41 and 42 are formed in a plate shape having a substantially fan-like shape gradually becoming narrower from the outer peripheral side toward the central portion. The edges of the resistors 41 and 42 are formed in an arc shape along the outer peripheral surface of the ultrasonic radiator 3. [ In this case, the first resistor 41 on the upstream side is short in length and the second resistor 42 on the downstream side is formed in a long length. However, both resistors 41 and 42 may have the same size.

도 2에 나타낸 바와 같이, 통 형상체(43)의 축선 방향의 단부에는, 인접하는 것에 대하여 둘레 방향으로 45° 어긋나게 결합되도록 요철(凹凸)이 형성되어 있다. 또한, 축선 방향에 따른 분할선에 의해 한 쌍의 저항체(41, 42)가 각각 형성된 2개의 분할체(43a, 43b)로 분할 가능하게 되어 있고, 이에 따라 제조를 용이하게 함과 동시에, 표면에 부착된 장해물을 간단히 제거할 수 있다.As shown in Fig. 2, concavities and convexities are formed on the axial ends of the cylindrical body 43 so as to be shifted by 45 占 in the circumferential direction with respect to the adjacent ones. In addition, by the dividing line along the axial direction, it is possible to divide into the two divided bodies 43a and 43b in which the pair of resistors 41 and 42 are formed, respectively. Thus, the manufacturing is facilitated, The attached obstacle can be simply removed.

저항체 소자(4)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 직전의 저항체 소자(4)에 대하여 45°씩 동일 방향으로 어긋나게 해서 배치되고, 최상류측의 저항체 소자(4)에 대하여 후속의 각 저항체 소자(4)는 각각 둘레 방향으로 45°, 90°, 135°, 180 °, 225°, 270°, 315°인 각도 위치로 된다. 따라서, 전체로서 보면, 쌍을 이루는 저항체(41, 42)가 각각 저항체 소자(4)의 어긋난 각도에 따른 리드 각을 가지고 나선을 그리도록 배치된다.As shown in Fig. 4, the resistor element 4 is arranged so as to be shifted in the same direction by 45 degrees with respect to the resistor element 4 immediately before. The resistor element 4 of the succeeding resistor element 4 4 are angular positions 45 °, 90 °, 135 °, 180 °, 225 °, 270 ° and 315 ° in the circumferential direction, respectively. Therefore, as a whole, the paired resistors 41 and 42 are arranged so as to form a spiral with a lead angle corresponding to the deflection angle of the resistor element 4, respectively.

이 초음파 처리 장치(1)에서는, 초음파 방사체(3)와 케이싱(2)의 직관부(21) 사이의 간극을 유통하는 유체에 대하여, 초음파 방사체(3)로부터 소정의 주파수 영역의 초음파를 조사함으로써 액체 중에 캐비테이션(cavitation)이 발생하고, 이 때 생성된 미세 기포의 붕괴시에 발생하는 충격파에 의해 매우 높은 압력 상태가 국소적으로 형성되고, 또한 매우 높은 온도 상태가 국소적으로 형성되어, 화학 반응이 촉진된다.This ultrasonic treatment apparatus 1 irradiates ultrasonic wave in a predetermined frequency range from the ultrasonic wave radiator 3 to the fluid flowing in the gap between the ultrasonic wave radiator 3 and the straight pipe section 21 of the casing 2 Cavitation occurs in the liquid, and a very high pressure state is formed locally by a shock wave generated at the time of the collapse of the generated minute bubbles, and a very high temperature state is locally formed, .

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

또한, 이 초음파 처리 장치(1)에서는, 소요의 유속을 얻을 수 있도록 유체가 펌프에 의해 압송되어서 입구부(25)로부터 도입되고, 저항체 소자(4)에서는 저항체(41, 42)가 판 형상을 이루고 있으므로, 저항체(41, 42)에 충돌한 흐름이 저항체(41, 42)의 주위로 여러 방향으로 분산되고, 저항체(41, 42)의 배면측에서 말려 들어감에 의한 와류(渦流)(반류(伴流))가 생성된다. 또한, 저항체 소자(4)가 흐름 방향을 따라 둘레 방향으로 소정 각도씩 어긋나면서 배치되고, 저항체(41, 42)가 전체로서 나선형으로 배치되어 있기 때문에, 유체가 빠르게 지나가지 않고 저항 체(41, 42) 중 어느 하나에 충돌하고, 이 저항체(41, 42)에 의한 유체의 충돌, 분산 및 말려 들어감이 차례차례로 반복됨으로써, 직관부(21) 내에 강력한 난류가 발생하여 유체가 격렬하게 교반된다.In this ultrasonic treatment apparatus 1, the fluid is fed by the pump and introduced from the inlet portion 25 so that a desired flow rate can be obtained. In the resistor element 4, the resistors 41, The flow impinging on the resistors 41 and 42 is dispersed in various directions around the resistors 41 and 42 and the eddy currents Wake flow) is generated. The resistors 41 and 42 are arranged in a helical pattern as a whole so that the fluid does not pass quickly and the resistors 41 and 42 are arranged at a predetermined angle in the circumferential direction along the flow direction, 42, and the collision, dispersion, and entrainment of the fluid by the resistors 41, 42 are repeated one after another, so that strong turbulence is generated in the straight pipe portion 21 and the fluid is vigorously stirred.

이와 같이 초음파 처리 장치(1)에서는, 초음파 방사체(3)에 의한 초음파의 조사와 동시에 저항체(41, 42)에 의해 발생하는 난류에 의해 유체가 교반되기 때문에 초음파를 유체에 균일하게 조사하는 것이 가능해지고, 특히 하류측으로 경사진 저항체(41, 42)가 중심부의 초음파 방사체(3)를 향하여 유체를 안내하기 때문에, 유체가 일률적으로 초음파 방사체(3)의 근방을 통과하게 되고, 초음파의 조사 효율을 대폭 향상시킬 수 있다. 이것은, 특히 감쇠가 큰 고주파의 초음파를 이용할 경우나, 초음파를 감쇠시키는 기체를 포함할 경우, 즉 가스 흡수 등에 의해 기액 혼합 상태로 될 경우에 효과적이다. 또한, 유동성이 낮은 액체(예를 들면, 생물 오니 등)의 경우에도 효과적이다.As described above, in the ultrasonic treatment apparatus 1, since the fluid is stirred by the turbulence generated by the resistors 41 and 42 simultaneously with the irradiation of the ultrasonic waves by the ultrasonic wave radiator 3, it is possible to uniformly irradiate the ultrasonic waves to the fluid Since the resistive members 41 and 42 inclined to the downstream side guide the fluid toward the central ultrasonic radiator 3, the fluid uniformly passes in the vicinity of the ultrasonic wave radiator 3, and the irradiation efficiency of the ultrasonic waves Can be greatly improved. This is particularly effective when high-frequency ultrasonic waves having a large attenuation are used, or when a gas containing ultrasonic waves is contained, that is, when the gas is absorbed or the like is mixed into a gas-liquid mixed state. It is also effective for liquids with low fluidity (for example, biological sludge).

또한, 복수의 유체를 동시에 유통시키면, 혼합 처리와 초음파 조사 처리를 동시에 병행하여 실시할 수 있다. 특히, 가스 흡수 처리에서는, 저항체(41, 42)에 의한 난류의 작용에 의해 원료 가스의 기포가 세세하게 파쇄되어서 미세 기포가 고밀도로 대량으로 생성되고, 기액 접촉 효율이 높아질 수 있기 때문에, 원료 가스의 소비량을 대폭 절감할 수 있다.In addition, when a plurality of fluids are simultaneously flown, the mixing treatment and the ultrasonic irradiation treatment can be simultaneously performed at the same time. Particularly, in the gas absorption treatment, bubbles of the raw material gas are finely broken due to the action of the turbulence caused by the resistors 41 and 42, so that minute bubbles can be produced in high density in large quantities and gas- The consumption amount can be greatly reduced.

또한, 미생물을 포함하는 피처리 액체를 교반용 기체와 함께 도입하면, 저항체(41, 42)에 의한 난류의 작용에 의해 교반용 기체가 미세 기포화하고, 이 미세 기포의 붕괴시에 발생하는 압력 변동에 의한 충격 작용에 의해 미생물의 세포벽에 손상을 가할 수 있고, 이 저항체(41, 42)에 의한 난류의 작용과 초음파 방사체(3)에 의한 초음파의 작용의 상승 효과에 의해, 미생물을 사멸시키는 처리의 효율을 비약적으로 높일 수 있다.When the liquid to be treated containing microorganisms is introduced together with the stirring gas, the stirring gas is saturated by the action of turbulence by the resistors 41 and 42, and the pressure generated at the time of collapse of the microbubbles The cell wall of the microorganism can be damaged by the impact caused by the fluctuation. By the effect of the turbulence by the resistors 41 and 42 and the synergy effect of the ultrasonic wave by the ultrasonic wave radiator 3, microorganisms are killed The efficiency of the treatment can be dramatically increased.

이 경우, 교반용 기체로서 미생물의 세포벽을 화학적으로 파괴하는 작용을 갖는 오존 가스를 사용해도 되고, 이 오존과 초음파 방사체(3)에 의한 초음파와 저항체(41, 42)에 의한 난류와의 3가지의 상승 효과에 의해, 처리 효율을 한층 더 높일 수 있다. 이 경우, 이 초음파 처리 장치(1)에서는, 오존수를 생성하지 않고 주입관(27)으로부터 오존 가스를 직접 주입하면 되기 때문에, 고효율의 처리를 간소하면서도 소형의 장치에 의해 저비용으로 행하는 것이 가능해진다.In this case, ozone gas having an action of chemically destroying the cell wall of the microorganism may be used as the agitating gas, and three kinds of ozone, ultrasonic wave by the ultrasonic wave radiator 3 and turbulence by the resistors 41 and 42 The processing efficiency can be further increased. In this case, in the ultrasonic treatment apparatus 1, since ozone gas can be directly injected from the injection tube 27 without generating ozone water, high-efficiency treatment can be performed with a simple but small apparatus at low cost.

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

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

또한, 유기성 배수의 생물 처리(활성 오니법 등)에서 발생하는 생물 오니의 처리에 적용할 수 있다. 이 생물 오니는 수중의 유기물을 섭취하여 번식한 미생물을 대량으로 포함하고, 이 미생물의 세포벽을 파괴하여 세포중의 유기물을 방출시키는 가용화(可溶化)에 의해 한층 더 생물 처리가 가능해지며, 오니의 감용화(減容化)를 행할 수 있지만, 이 초음파 처리 장치(1)를 이용하면, 오니의 가용화 처리의 효율을 비약적으로 높일 수 있다. 이 생물 오니 처리에서도 오존을 병용하면 좋다.Further, the present invention can be applied to the treatment of biological sludge generated by biological treatment (such as activated sludge process) of organic wastewater. The biological sludge contains a large amount of microorganisms that are ingested by ingesting organic matter in the water, destroys the cell walls of the microorganism, and further solubilizes the organic matter in the cells, thereby further biological treatment is possible. It is possible to reduce the volume of the sludge by using the ultrasonic treatment apparatus 1. However, by using the ultrasonic treatment apparatus 1, the efficiency of the solubilization treatment of the sludge can be dramatically increased. In this biological sludge treatment, ozone may be used in combination.

또한, 이 초음파 처리 장치(1)는 초음파 방사체(3)의 초음파에 의한 화학 반응의 촉진 작용과, 저항체(41, 42)에 의해 발생하는 강력한 난류에 의해 실현되는 높은 기액 접촉 효율을 이용하여, 다이옥신(dioxine) 등의 난분해성 물질로 오염된 지하수나 준설오니(浚渫汚泥)의 처리에 이용될 수 있고, 난류에 의한 높은 기액 접촉 효율에 의해 오존 등의 산화제의 용해가 촉진되어, 이 산화제의 작용과 초음파에 의한 화학 반응 촉진 작용이 협동하여, 난분해성 물질을 효율적으로 분해할 수 있다.The ultrasonic wave processing apparatus 1 also uses the high gas-liquid contact efficiency realized by the accelerating action of the chemical reaction by the ultrasonic wave of the ultrasonic wave radiator 3 and the strong turbulence caused by the resistors 41 and 42, It can be used for the treatment of ground water or dredged sludge contaminated with a refractory substance such as dioxine and the like and the dissolution of the oxidizing agent such as ozone is promoted by the high gas-liquid contact efficiency by the turbulence, And the chemical reaction promoting action by the ultrasonic waves cooperate with each other, so that the refractory material can be efficiently decomposed.

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

특히, 이 초음파 처리 장치(1)에서는 저항체(41, 42)를 흐름에 거역하지 않도록 하류측으로 경사진 상태에서 통 형상체의 내주면으로부터 돌출시킨 단순한 형태로, 또한 저항체(41, 42)끼리의 사이에 충분히 큰 간극을 확보할 수 있으므로, 섬유 형상 또는 입자 형상의 고형물이 걸리거나 퇴적하거나 하는 곳이 없고, 오니와 같이 고형물을 대량으로 포함하는 액상물에서도 막힘을 일으키지 않아서 안정한 처리를 행할 수 있다.Particularly, in the ultrasonic treatment apparatus 1, the resistors 41 and 42 are formed in a simple form protruding from the inner circumferential surface of the barrel in a state of being inclined downward so as not to disrupt the flow, So that no fibrous or particulate solids are caught or deposited, and even in the case of liquid matter containing a large amount of solids such as sludge, clogging does not occur and stable treatment can be performed.

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

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

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

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

도 4는 도 1에 나타낸 저항체 소자 상호의 배치 상황을 설명하는 정면도.Fig. 4 is a front view for explaining arrangement of mutual resistance elements shown in Fig. 1. Fig.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

1 : 초음파 처리 장치 2 : 케이싱1: Ultrasonic apparatus 2: casing

3 : 초음파 방사체 4 : 저항체 소자3: Ultrasonic radiator 4: Resistor element

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

25 : 입구부 26 : 출구부25: inlet portion 26: outlet portion

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

43 : 통 형상체43: cylindrical upper body

Claims

처리해야 할 유체가 유통(流通)하는 파이프의 중심부에 막대 형상의 초음파 방사체가 동축적으로 배치됨과 동시에, 이 초음파 방사체와 상기 파이프 사이의 간극에 유체를 교반하기 위한 난류(亂流)를 발생시키는 복수의 저항체가 배열설치되고,A rod-shaped ultrasonic wave radiator is disposed coaxially in a central portion of a pipe through which a fluid to be treated circulates, and a turbulent flow for stirring the fluid is generated in the gap between the ultrasonic wave radiator and the pipe A plurality of resistors are arrayed,

상기 초음파 방사체가, 외주면에 돌출부가 없는 스트레이트(straight)한 원주(圓柱) 형상을 이루고,Wherein the ultrasonic wave radiator has a straight column shape without a protrusion on the outer circumferential surface,

상기 복수의 저항체가, 상기 파이프에 삽입되어 설치되는 통 형상체의 내주면으로부터, 모두 외주측으로부터 중심부를 향하여 점차로 폭이 좁아지는 부채 형상을 이루는 판 형상으로 돌출 형성되고, 하류측으로 경사진 상태에서 서로 접촉하지 않도록 축선 방향으로 소정의 간격을 두고, 또한 둘레 방향으로 순차적으로 소정 각도씩 어긋나게 해서 설치된 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.The plurality of resistors are protruded from the inner circumferential surface of the tubular body inserted into the pipe to form a fan shape gradually becoming narrower from the outer circumferential side to the central portion, And the ultrasonic waves are provided so as to be shifted by a predetermined angle sequentially in the circumferential direction at a predetermined interval in the axial direction so as not to come into contact with each other.