(57)【要約】  本発明は、微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置およびこれを用いたバブル水の微細気泡発生方法に関し、より詳細には、バブル水を製造して粗大気泡を形成し、粗大気泡を形成したバブル水を微細球形液滴として噴射することで微細気泡が生成されるようにする微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置およびこれを用いたバブル水の微細気泡発生方法に関する。【選択図】図１
2021511963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に気体が供給されてバブル水を製造するバブル水製造装置であって、
バブル水を製造するためのバブル水製造タンクと、
原水を濾過するためのフィルタ部と、
前記フィルタ部と連結され、濾過した原水を冷却するための冷却部と、
前記冷却した原水を集水するための集水タンクと、
前記集水タンクと連結され、前記バブル水製造タンクに原水を供給するポンピング部と、
前記バブル水製造タンクに供給される原水に気体を供給するための気体供給部と、
前記バブル水製造タンクで生成されたバブル水の気泡のサイズおよび個体数を調節するように形成される粗大気泡生成装置と、
前記集水タンクと連結されるポンピング部の端部に形成され、微細球形液滴化装置を備え、前記バブル水製造タンクに微細球形液滴として噴射するように形成される噴射部とを含み、
前記バブル水製造タンクの下端部に前記冷却部と連結される回収管を備え、前記粗大気泡生成装置によって１次に気泡のサイズが調節されたバブル水が前記回収管を介して再循環するときに、前記噴射部の微細球形液滴としての噴射によりパルス（Pulse）状に噴射されて前記バブル水の気泡のサイズが２次に微細調節されることを特徴とする、微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置。
【請求項２】
前記微細球形液滴化装置の上側には、一つ以上の渦流発生型集積装置を設置して、渦流を生成可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置。
【請求項３】
前記渦流発生のための渦流発生型集積装置の内部には、内面に沿ってねじ山突起が形成されることを特徴とする、請求項２に記載の微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置。
【請求項４】
前記バブル水の気泡のサイズを測定するようにレーザビームを発光する気泡サイズ測定装置をさらに含み、
前記気泡サイズ測定装置は、レーザビームの透過強度、散乱強度などにより気泡のサイズを測定することを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置。
【請求項５】
前記バブル水の製造時に溶解されずバブル水製造タンクから浮上する気体を回収し、前記バブル水に再供給する回収部をさらに含み、
前記回収部は、
前記回収した気体から加熱または濾過方式で水分を除去する水分除去装置と、
前記水分が除去された気体をバブル水に流入させる供給装置とを含む、請求項１に記載の微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置。
【請求項６】
前記水分除去装置が濾過方式で水分を除去するときに使用されるフィルタは、ガラス繊維フィルタであることを特徴とする、請求項５に記載の微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置。
【請求項７】
（ａ）バブル水を製造するステップと、
（ｂ）製造したバブル水の粗大気泡を形成するステップと、
（ｃ）粗大気泡が形成されたバブル水を微細球形液滴化装置を通して微細化するステップとを含む、バブル水の微細気泡発生方法。
【請求項８】
前記（ａ）ステップは、
バブル水製造タンク内に原水を供給する原水供給ステップと、
前記バブル水製造タンク内の空気を除去する空気排出ステップと、
前記原水を抜いて形成された空間に目的気体を供給する気体供給ステップとを含み、
前記原水供給ステップは、
原水の浮遊物または沈殿物を除去するように濾過するステップと、
濾過した原水を１〜１０℃に冷却するステップと、
冷却した原水をバブル水を製造するタンクに供給するステップとを含む、請求項７に記載のバブル水の微細気泡発生方法。
【請求項９】
前記（ｂ）ステップは、
多数の突起が形成された粒子粉砕部と、粒子粉砕部の下端に形成され、外側にテーパ状を有する排出部とを含む粗大気泡生成装置を通して粗大気泡を形成することを特徴とする、請求項７に記載のバブル水の微細気泡発生方法。
【請求項１０】
前記（ｃ）ステップは、
バブル水を１〜１０℃に冷却し、０．１〜２００ｂａｒの圧力で微細球形液滴化装置を通すことを特徴とする、請求項７に記載のバブル水の微細気泡発生方法。
【請求項１１】
前記（ｃ）ステップは、
漏斗状の回転力誘導装置またはねじ山突起が内面に沿って形成され、バブル水製造タンクの内部空間に流入されるバブル水が一時に集積され通過されるように形成される渦流発生型集積装置を通すことで気体の溶存性を高めて微細球形液滴化装置を通すことを特徴とする、請求項７に記載のバブル水の微細気泡発生方法。
【請求項１２】
前記（ｃ）ステップは、
サイクルを繰り返して行って気泡をより細かく微細化することを特徴とする、請求項７に記載のバブル水の微細気泡発生方法。
【請求項１３】
前記（ｃ）ステップの後に、溶存されず浮上した気体を回収するステップをさらに含む、請求項７に記載のバブル水の微細気泡発生方法。
【請求項１４】
前記（ｃ）ステップの後に、バブル水内の気泡を測定するステップをさらに含む、請求項７に記載のバブル水の微細気泡発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置およびこれを用いたバブル水の微細気泡発生方法に関し、より詳細には、バブル水を製造して粗大気泡を形成し、粗大気泡を形成したバブル水を微細球形液滴として噴射することで微細気泡が生成されるようにする、微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置およびこれを用いたバブル水の微細気泡発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、食品をはじめ様々な産業分野において、液体内に高濃度で気体を溶解させたり、気体を気泡として残留、破壊または浮上させる技術が非常に多様に適用されている。
【０００３】
特に、食品分野では、炭酸などの気体を飲用水に溶解または残留させて機能性飲料などとして活用しており、半導体製造分野では、液体内にバブリングした気泡を半導体のエッチング面で破壊されるようにして半導体の表面を洗浄する用途でバブルを用いており、環境分野では、廃水中の浮遊物を除去するために浮上力のある気泡を活用している。
【０００４】
気泡を産業的に活用するための気泡発生方法として、超音波などを用いて液体に機械的振動を加えてバブルを発生させたり、気体を注入しながらインペラを高速で回転させて大きい気泡を細かく壊すように形成される超高速旋回方法を用いたり、流体の流れを調節してバブルを発生させる方法を用いている。
【０００５】
このうち、超音波などを用いてバブルを発生させる方法は、バブルの量を制御することはできるが、バブルのサイズを制御することができないという欠点があり、半導体ウェハや液晶表示装置の洗浄工程で制限的に使用されており、インペラを用いた方法は、水中に微細気泡が生成されるようにすることができるが、インペラを回転させるための大量の電気エネルギーが必要となり、高速で回転させなければならないため、作業安全性に問題が生じるという欠点がある。
【０００６】
また、インペラの高速回転は、水と酸素分子の構造を破壊し、回転翼の摩耗による金属粒子の混入、液体とインペラの摩擦、および駆動モータの熱発生による流体温度の上昇および流体の変質、残留気泡の個体数の減少などの欠点があり、廃水処理での浮遊物の浮上といった一部の環境分野にのみ活用することができるという欠点がある。
【０００７】
したがって、前記の問題を解決し、飲用水および様々な産業分野において容易に使用し、且つ微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水を製造することができる装置および方法の必要性が高まっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、バブル水を製造して粗大気泡を形成し、粗大気泡を形成したバブル水を微細球形液滴として噴射することで微細気泡が生成されるようにする微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置およびこれを用いたバブル水の微細気泡発生方法を提供することにより、上記の問題点を解決し、且つ飲用水および様々な産業分野において容易に使用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置は、原水に気体が供給されてバブル水を製造するバブル水製造装置であって、バブル水を製造するためのバブル水製造タンクと、原水を濾過するためのフィルタ部と、前記フィルタ部と連結され、濾過した原水を冷却するための冷却部と、前記冷却した原水を集水するための集水タンクと、前記集水タンクと連結され、前記バブル水製造タンクに原水を供給するポンピング部と、前記バブル水製造タンクに供給される原水に気体を供給するための気体供給部と、前記バブル水製造タンクで生成されたバブル水の気泡のサイズおよび個体数を調節するように形成される粗大気泡生成装置と、前記集水タンクと連結されるポンピング部の端部に形成され、微細球形液滴化装置を備え、前記バブル水製造タンクに微細球形液滴として噴射するように形成される噴射部とを含み、前記バブル水製造タンクの下端部に前記冷却部と連結される回収管を備え、前記粗大気泡生成装置によって１次に気泡のサイズが調節されたバブル水が前記回収管を介して再循環するときに、前記噴射部の微細球形液滴としての噴射によりパルス（Pulse）状に噴射されて前記バブル水の気泡のサイズが２次に微細調節され得る。
【００１０】
ここで、前記微細球形液滴化装置の上側には、一つ以上の渦流発生型集積装置を設置して、渦流を生成可能にすることができる。
【００１１】
また、前記渦流発生のための渦流発生型集積装置の内部には、内面に沿ってねじ山突起が形成され得る。
【００１２】
また、前記微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置は、前記バブル水の気泡のサイズを測定するようにレーザビームを発光する気泡サイズ測定装置をさらに含み、前記気泡サイズ測定装置は、レーザビームの透過強度、散乱強度などにより気泡のサイズを測定するようにすることができる。
【００１３】
また、前記バブル水の製造時に溶解されずバブル水製造タンクから浮上する気体を回収し、前記バブル水に再供給する回収部をさらに含み、前記回収部は、前記回収した気体から加熱または濾過方式で水分を除去する水分除去装置と、前記水分が除去された気体をバブル水に流入させる供給装置とを含むことができる。
【００１４】
また、前記水分除去装置が濾過方式で水分を除去するときに使用されるフィルタは、ガラス繊維フィルタであってもよい。
【００１５】
前記課題を解決するための本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法は、（ａ）バブル水を製造するステップと、（ｂ）製造したバブル水の粗大気泡を形成するステップと、（ｃ）粗大気泡が形成されたバブル水を微細球形液滴化装置を通して微細化するステップとを含むことができる。
【００１６】
ここで、前記（ａ）ステップは、バブル水製造タンク内に原水を供給する原水供給ステップと、前記バブル水製造タンク内の空気を除去する空気排出ステップと、前記原水を抜いて形成された空間に目的気体を供給する気体供給ステップとを含み、前記原水供給ステップは、原水の浮遊物または沈殿物を除去するように濾過するステップと、濾過した原水を１〜１０℃に冷却するステップと、冷却した原水をバブル水を製造するタンクに供給するステップとを含むことができる。
【００１７】
また、前記（ｂ）ステップは、多数の突起が形成された粒子粉砕部と、粒子粉砕部の下端に形成され、外側にテーパ状を有する排出部とを含む粗大気泡生成装置を通して粗大気泡を形成することができる。
【００１８】
また、前記（ｃ）ステップは、バブル水を１〜１０℃に冷却し、０．１〜２００ｂａｒの圧力で微細球形液滴化装置を通すことができる。
【００１９】
また、前記（ｃ）ステップは、漏斗状の回転力誘導装置またはねじ山突起が内面に沿って形成され、バブル水製造タンクの内部空間に流入されるバブル水が一時に集積され通過されるように形成される渦流発生型集積装置を通すことで気体の溶存性を高めて微細球形液滴化装置を通すことができる。
【００２０】
また、前記（ｃ）ステップは、サイクルを繰り返して行って気泡をより細かく微細化することができる。
【００２１】
一方、本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法は、前記（ｃ）ステップの後に、溶存されず浮上した気体を回収するステップをさらに含むことができる。
【００２２】
また、前記（ｃ）ステップの後に、バブル水内の気泡を測定するステップをさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置およびこれを用いたバブル水の微細気泡発生方法は、バブル水の気泡を、１次に粗大気泡を生成するようにした後、微細球形液滴として噴射することで、パルス（pulse）形式に噴射されるようにし、気泡のサイズをより微細に調節できるという利点がある。
【００２４】
また、気泡のサイズと濃度を調節できるという利点があり、気泡の機能が必要な様々な産業分野、すなわち、半導体分野、農畜水産分野、環境分野、飲料および食品分野などに幅広く適用することができる。
【００２５】
また、インペラなどの装置が不要で、エネルギー消費を抑えることができ、安全性も増大するという利点がある。
【００２６】
また、必要に応じて、酸素、二酸化炭素、水素またはオゾンなどを自由に供給し、目的に合ったバブル水を製造できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置の斜視図である。
【図２】図１のバブル水製造装置の平面図である。
【図３】図１のバブル水製造装置の正面図である。
【図４】本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置の一構成である集水タンクの一例示図である。
【図５】本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置の一構成である粗大気泡生成装置の断面図である。
【図６】本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置の一構成である渦流発生型集積装置の断面図である。
【図７】本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置に気泡サイズ測定装置および回収部が追加された構成を図示した斜視図である。
【図８】本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法のフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法のＳ１００ステップの詳細フローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法のＳ１１０ステップの詳細フローチャートである。
【図１１】図８の方法にＳ４００およびＳ５００ステップが追加されたときのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置は、原水に気体が供給されてバブル水を製造するバブル水製造装置であって、バブル水を製造するためのバブル水製造タンクと、原水を濾過するためのフィルタ部と、前記フィルタ部と連結され、濾過した原水を冷却するための冷却部と、前記冷却した原水を集水するための集水タンクと、前記集水タンクと連結され、前記バブル水製造タンクに原水を供給するポンピング部と、前記バブル水製造タンクに供給される原水に気体を供給するための気体供給部と、前記バブル水製造タンクで生成されたバブル水の気泡のサイズおよび個体数を調節するように形成される粗大気泡生成装置と、前記集水タンクと連結されるポンピング部の端部に形成され、微細球形液滴化装置を備え、前記バブル水製造タンクに微細球形液滴として噴射するように形成される噴射部とを含み、前記バブル水製造タンクの下端部に前記冷却部と連結される回収管を備え、前記粗大気泡生成装置によって１次に気泡のサイズが調節されたバブル水が前記回収管を介して再循環するときに、前記噴射部の微細球形液滴としての噴射によりパルス（Pulse）状に噴射されて前記バブル水の気泡のサイズが２次に微細調節され得る。
【００２９】
本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法は、（ａ）バブル水を製造するステップと、（ｂ）製造したバブル水の粗大気泡を形成するステップと、（ｃ）粗大気泡が形成されたバブル水を微細球形液滴化装置を通して微細化するステップとを含むことができる。
【００３０】
以下、図面を参照した本発明の説明は、特定の実施形態に対して限定されず、様々な変換を加えてもよく、様々な実施形態を有してもよい。また、以下で説明する内容は、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変換、均等物もしくは代替物を含むものと理解すべきである。
【００３１】
以下の説明において、第１、第２などの用語は、様々な構成要素を説明するために使用される用語であって、それ自体に意味が限定されず、一つの構成要素を他の構成要素と区別する目的にのみ使用される。
【００３２】
本明細書の全体にわたり使用される同一の参照番号は、同一の構成要素を指す。
【００３３】
本発明で使用される単数の表現は、文脈上明白に異なる意味を有していない限り、複数の表現を含む。また、以下で記載する「含む」、「備える」または「有する」などの用語は、明細書上に記載の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものと解釈すべきであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加が可能であることを予め排除しないものと理解すべきである。
【００３４】
先ず、本発明を説明する前に理解を容易にするために、以下で説明する気泡は、液体に含有された気体を意味し、バブル水は、気泡と液体が混合された混合物と定義する。
【００３５】
また、図１を参照して、本発明について簡単に説明すると、先ず、バブル水の製造のための原水をバブル水製造タンク５０に満たし、バブル水製造タンク５０内の空気がバブル水製造タンク５０の外部に排出されるようにして除去し、次に、原水を一部抜いて形成された空間に目的気体を流入してバブル水を製造し、製造したバブル水の気泡のサイズが調節されるように粗大気泡生成装置７０に循環させて粗大気泡を形成した後、１次気泡のサイズの調節が完了したバブル水をまた２次循環させ、この際、微細球形液滴として噴射が可能な噴射部８０を経るように循環させることで、粗大気泡を含んでいる１次気泡のサイズの調節が完了したバブル水がパルス（pulse）噴射によってさらに微細に噴射され、微細気泡のサイズの調節を行うことができる。
【００３６】
以下、図１〜図７を参照して、上記の働きをする本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置について具体的に説明する。
【００３７】
図１は本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置の斜視図であり、図２は図１のバブル水製造装置の平面図であり、図３は図１のバブル水製造装置の正面図である。
【００３８】
また、図４は本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置の一構成である集水タンクの一例示図であり、図５は本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置の一構成である粗大気泡生成装置の断面図であり、図６は本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置の一構成である渦流発生型集積装置の断面図である。
【００３９】
また、図７は本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置に気泡サイズ測定装置および回収部が追加された構成を図示した斜視図である。
【００４０】
図１〜図７を参照すると、本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置は、フィルタ部１０と、冷却部２０と、集水タンク３０と、ポンピング部４０と、バブル水製造タンク５０と、気体供給部６０と、粗大気泡生成装置７０と、噴射部８０とを含むことができる。
【００４１】
より具体的には、フィルタ部１０は、バブル水を製造するために供給される原水を濾過するためのものであり、フィルタ部１０は、サンドフィルタ１２、カーボンフィルタ１４などを備えることができる。
【００４２】
また、原水は、地下水などを使用してもよく、サンドフィルタ１２は、地下水に含有された砂（Sand）などの浮遊物を除去することができ、カーボンフィルタ１４は、地下水を濁すコロイド物質や乳脂肪酸またはポリフェノールなどの不純物が除去されるようにする働きをする。ここで、原水は、理解を容易にするために地下水として説明しているが、地下水にのみ限定されるものではなく、地下水、地表水または水道水などの液体であってもよく、天然物質または化学物質を含む溶液であってもよい。
【００４３】
図面には１個のサンドフィルタ１２と２個のカーボンフィルタ１４が図示されているが、これに限定されるものではなく、サンドフィルタ１２およびカーボンフィルタ１４は、それ以外の個数で備えられてもよい。すなわち、サンドフィルタ１２およびカーボンフィルタ１４は、それぞれ一つ以上が備えられてもよい。
【００４４】
また、サンドフィルタ１２およびカーボンフィルタ１４の他にも、他の目的性を有するフィルタが備えられてもよいことは言うまでもない。
【００４５】
冷却部２０は、フィルタ部１０と管またはホースなどを介して連結され、フィルタ部１０で濾過した原水または２次循環するバブル水を冷却するために形成され得る。これは、バブル水の製造に適切な温度に維持するためであり、冷却部２０は、冷却部２０を経て流れる原水またはバブル水の温度を液体状の０℃に近い温度に維持するように形成され得、好ましくは約５℃内外に維持することができる。
【００４６】
温度を約５℃内外に維持することは、気体の溶存率、すなわち、気泡が残留する比率を高めるためであり、温度が低いほど、気体は、原水またはバブル水に対する溶解度が増加し、気泡の残留度が高くなり得る。この際、温度を最大限に下げて気体の溶解度を最大限に高めることが好ましいが、流体が固体化すると、流動が不可能になり、且つ気体が溶解されない環境になるため、液体状の０℃に近い温度である約５℃内外に温度を調節することで、気体の溶解性を最大化するとともに、原水またはバブル水が固体化することを防止することができる。
【００４７】
一方、上記では、好ましい形態として冷却温度を約５℃内外と説明しているが、周辺圧力などによって液体状の０℃を形成する温度範囲は調節され得るため、必ずしも限定されるものではなく、原水またはバブル水が冷却されない１〜１０℃の範囲で自由に設定され得る。
【００４８】
集水タンク３０は、冷却した原水またはバブル水を集水するためのタンクであって、冷却した原水またはバブル水は、バブル水製造タンク５０に伝達される前に集水タンク３０に臨時収容され得る。この際、集水タンク３０の内部は、単純に何も無い空間として形成され得るが、図４のように、漏斗状の回転力誘導装置３２が設置されてもよい。
【００４９】
漏斗状の回転力誘導装置３２は、集水タンク３０に流入される液体の流れに回転力を発生させるための構成であって、１次に気泡のサイズが調節されたバブル水が集水タンク３０を経るときに、バブル水内の気体と水との接触面積が広くなり、相互間の混和力を高めることで、溶解されていない気体が溶存し、残留効率が増加することができ、且つパルス（Pulse）噴射のために必要なサイズよりも過剰に粗大に形成された気泡の場合、水から迅速に排除させることで、気泡水の品質を向上させることができるという利点がある。
【００５０】
上記のような回転力誘導装置３２の効果を極大化するために、冷却部２０と集水タンク３０を連結する管は、集水タンク３０の上部に連結されること（以下、「上部管」とする）が好ましく、集水タンク３０から排水されるように形成される管は、集水タンク３０の下部に連結されること（以下、「下部管」とする）が好ましい。
【００５１】
すなわち、１次に気泡のサイズが調節されたバブル水は、上部管３４を介して降下し、回転力誘導装置３２を経て下部管３６を介して排出される構成であってもよい。
【００５２】
また、集水タンク３０と連結される上部管３４の端部はベンチュリ管３４ａの形態で形成され得る。これは、上部管３４の端部で流速を高めて、回転力誘導装置３２で回転力が容易に発生するようにするためである。
【００５３】
また、上部管３４の端部は「┐」状に突出し、この際、約４５゜の角度で側方向に曲がるように突出し、回転力誘導装置３２に向かって噴出するように形成され得る。これは、回転力を発生させるためであり、垂直に降下したり水平に噴出されるときには回転が容易でなくなり得ることを考慮したものである。
【００５４】
前記のような構造により再循環するバブル水は、気体の溶存率が高くなり、不安定な粗大気泡は排除して、気泡水の品質をより向上させることができる。
【００５５】
ポンピング部４０は、集水タンク３０と連結され、前記バブル水製造タンク５０に原水または２次循環するバブル水を供給するように形成され得る。このために、ポンピング部４０は、バブル水製造タンク５０と連結され得る。
【００５６】
この際、ポンピング部４０は、バブル水の生成を連続して行うために３個の圧力ポンプを備えることができるが、これは、例示的であって、限定されない。
【００５７】
また、上記のように３個の圧力ポンプを備えるために、ポンピング部４０は、多数個の流路が交差する絞り管を形成することができ、各管には、電磁弁などの弁が形成され、原水またはバブル水の流れを調節できることは言うまでもない。
【００５８】
また、圧力ポンプの圧力範囲は、０．１〜２００ｂａｒに形成され得る。本発明は、調節しようとする気泡のサイズによって、前記の範囲内で、自由に圧力範囲を設定することができる。
【００５９】
一方、ポンピング部４０の各管には、水撃現象の防止のために、圧力ポンプと連結される管の端側の内面には、圧力を下げるようにテーパが外を向かって形成されてもよい。
【００６０】
バブル水製造タンク５０は、バブル水を製造するためのタンクとしてポンピング部４０と連結され得、気体供給部６０と連結されて気体の供給を受けることができる。これにより、バブル水製造タンク５０は、ポンピング部４０から原水の提供を受け、気体供給部６０から気体の供給を受けてタンク内でバブル水の製造が可能である。
【００６１】
ここで、気体供給部６０は、気体の供給のために、ポンピング部４０とバブル水製造タンク５０とを連結する管または後述する粗大気泡生成装置７０またはバブル水製造タンク５０に連結されてバブル水製造タンク５０に流動する原水に気体を供給することができる。
【００６２】
すなわち、気体供給部６０は、バブル水製造タンク５０に直結することが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、ポンピング部４０によってポンピングされ、バブル水製造タンク５０に供給される冷却された原水に気体を供給するように形成されれば良い。
【００６３】
この際、供給される気体は、酸素、水素、二酸化炭素およびオゾンのうち一つの目的気体であるか、またはこれらの目的気体の混合気体であってもよく、供給される気体によって、酸素水、水素水、炭酸水、またはオゾン水などのバブル水が製造され得る。ただし、前記の供給気体は、例示的なものであって、酸素、水素、二酸化炭素およびオゾンにのみ限定されるものではない。
【００６４】
すなわち、ポンピング部４０を介してバブル水製造タンク５０内に原水が供給されるときに空気とともに目的気体を原水内に供給することで、酸素水、水素水、炭酸水またはオゾン水などのバブル水が製造され得る。
【００６５】
一方、バブル水製造タンク５０は、一定の圧力を維持するために、ステンレス材質で形成され得る。
【００６６】
また、バブル水製造タンク５０は、下端部に冷却部２０と連結される回収管９０を形成することができる。これは、後述する粗大気泡生成装置７０を介して粗大気泡が形成されたバブル水の粗大気泡を微細化するためであって、前記回収管９０を介して後述する噴射部８０に再循環させて微細化することができる。
【００６７】
粗大気泡生成装置７０は、気泡のサイズおよび個体数を調節できるように形成され、バブル水の気泡のサイズを１次に調節することで粗大気泡を形成する装置であって、バブル水製造タンク５０で製造されたバブル水が粗大気泡生成装置７０に循環することで、１次にバブル水の気泡のサイズを調節することができる。
【００６８】
このために、粗大気泡生成装置７０は、図５に図示されているように、流入されるバブル水が衝突してバブル水の粒子が粉砕されるように備えられる多数の突起が形成された粒子粉砕部７１と、粒子が粉砕されて微細化した気泡を排出する排出部７２とを含むことができる。
【００６９】
ここで、上述のように、気体供給部６０が粗大気泡生成装置７０に連結されることがあるが、この際、粗大気泡生成装置７０は、供給される気体と流動される原水またはバブル水の液体が混合される気液混合部７３を、粒子粉砕部７１の上端にさらに含んでもよく、流動されるバブル水の気泡のサイズまたは気泡量などの測定によって流動される原水またはバブル水に気体をさらに供給するように形成されてもよい。
【００７０】
また、粗大気泡生成装置７０は、流入される液体（原水またはバブル水）の流量および流速を制御する液体調節部（図示せず）と、気体供給部６０が粗大気泡生成装置７０に連結されるときに気体の流量および流速を調節する気体調節部（図示せず）がさらに備えられてもよく、粒子粉砕部７１と連結される連結部に加速部７６が形成されてもよく、加速部７６は、内部流路が上側から下側に向かって狭くなるテーパ状であってもよい。
【００７１】
前記液体調節部（図示せず）および気体調節部（図示せず）は、流量および流速を制御して粒子粉砕部７１に流入される液体と気体の速度を制御することで、流動するバブル水に含有された気体の変化を制御することができる。
【００７２】
また、前記加速部７６は、バブル水が抵抗なしに迅速に通過されるようにして、粒子粉砕部７１に流入されるようにすることができる。
【００７３】
また、粒子粉砕部７１に流れる液体に超音波を放出する超音波発生部（図示せず）も備えられてもよい。ここで、超音波発生部（図示せず）は、バブル水に含まれた不安定な気泡を人為的に破壊し、振動を与えてバブル水に含有された気体のサイズを小さく且つ一定にすることができる。
【００７４】
このように構成される粗大気泡生成装置７０を介して製造されたバブル水は、１次循環するときに気泡のサイズが調節されて粗大気泡が生成され得る。
【００７５】
一方、理解を容易にするために、前記粗大気泡生成装置７０は、バブル水製造タンク５０に連結されることに限定して説明しているが、これは例示的なことであって、必ずしもバブル水製造タンク５０に連結されることに限定されず、粗大気泡生成装置７０は、集水タンク３０に連結されてもよい。
【００７６】
粗大気泡生成装置７０が集水タンク３０に連結されるときには、１次気泡のサイズが調節されて形成されたバブル水の粗大気泡を２次循環するときに、より小さい形態の気泡のサイズに調節することができる。
【００７７】
噴射部８０は、集水タンク３０と連結されるポンピング部４０の端部に形成され得る。また、噴射部８０は、微細球形液滴化装置を備えることができる。
【００７８】
ここで、微細球形液滴化装置は、流れる流体を微細球形液滴として噴射することができ、前記粗大気泡生成装置７０を循環したバブル水が、１次に気泡のサイズが調節され、粗大気泡を生成した後、噴射部８０にまた循環するときに、微細球形液滴として噴射されるようにすることができる。
【００７９】
この際、循環するバブル水が微細球形液滴として噴射されるときには粗大気泡を含有しており、バブル水の不連続区間が生じ、そのためパルス（Pulse）状に噴射する。
【００８０】
これは、粗大気泡を分散化するとともに分散力が瞬間的に増大し、より小さいナノ形態の微粒子にミスト（mist）化し得ることを特徴とする。これにより、ミスト（mist）化したナノ粒子の微細球形液滴は、噴射時に気体との接触面積が増大し、溶解性が極大化して、高濃度の気体が溶解された微細球形液滴が製造され、以降、高濃度の気体が溶解された微細球形液滴は、製造タンクに落下し、微細気泡化したバブル水が形成される。
【００８１】
すなわち、本発明は、バブル水の気泡微細化を極大化できるという効率性を有する。
【００８２】
一方、本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置は、噴射部８０の微細球形液滴化装置の上側に渦流を発生させることができる渦流発生型集積装置１００を設置することができる。
【００８３】
具体的には、図６に図示されている渦流発生型集積装置１００は、微細球形液滴化装置の上側にポンピング部４０とバブル水製造タンク５０を連結する連結管に形成され得、噴射部８０の前に形成され得る。すなわち、渦流発生型集積装置１００は、バブル水製造タンク５０の内部空間に流入されるバブル水が一時に集積して通過するように形成され、バブル水は、渦流発生型集積装置１００を経て噴射部８０に噴射され得る。
【００８４】
また、渦流発生型集積装置１００の内部には、内面に沿ってねじ山突起１０２が形成され得るが、ねじ山突起１０２は、バブル水の流動を渦流状に誘導し、バブル水内の気体と水との接触面積を拡大し、滞留時間を上昇させて、溶存性を高めるように形成される。
【００８５】
また、渦流発生型集積装置１００の内部には、ねじ山突起１０２の他にも凹凸などのバブル水が衝突するように形成される衝突突起（図示せず）が備えられ得る。衝突突起（図示せず）は、ねじ山突起１０２とともにバブル水の滞留時間を上昇させるとともに、気泡の粒子を分解することができ、より微細なパルスを生成することができ、且つ気体の溶存性を高めて、バブル水の品質を向上させることができる。
【００８６】
また、図７に図示されているように、本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置は、バブル水の気泡のサイズを測定するようにレーザビームを発光する気泡サイズ測定装置１１０をさらに含んでもよい。
【００８７】
気泡サイズ測定装置１１０は、バブル水製造タンク５０の内部にレーザビームを発光するように形成され、透過強度、散乱強度などを測定することで、従来の装置に比べて経済的に気泡のサイズを測定することができる。また、気泡サイズ測定装置１１０は、作業者がバブル水製造タンク５０の内部を容易に観察するようにすることもできる。
【００８８】
また、本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置は、バブル水の製造時に溶解されていないバブル水製造タンク５０の上部に浮上する気体を回収できる回収部１２０をさらに含んでもよい。
【００８９】
また、回収部１２０は、回収した気体をバブル水に再供給するように形成され得る。すなわち、回収部１２０を介して気体をリサイクルすることができる。
【００９０】
このために、回収部１２０は、水分除去装置１２２と、供給装置（図示せず）とを含むことができる。
【００９１】
具体的には、水分除去装置１２２は、回収する気体の水分を除去する装置であって、加熱、濾過などにより水分と気体を分離することができる。
【００９２】
この際、水分除去装置１２２が濾過方式で気体を分離するように形成される際、水分除去装置１２２は、水分濾過のためのフィルタを備えることができ、フィルタとしては、ガラス繊維フィルタを使用することができる。
【００９３】
ガラス繊維フィルタは、水分の除去が容易で、簡単に使用できることを特徴とする。
【００９４】
供給装置（図示せず）は、水分と分離され、水分が除去された気体をバブル水に流入させる供給装置であって、気体の流れを発生させ、圧縮するために、インペラ、圧縮機などの装置として備えられ得る。
【００９５】
なお、本発明の実施形態による微細気泡のサイズの調節が可能なバブル水製造装置は、気泡の微細化のために、バブル水製造タンク５０の内部に凹凸などを備えることができ、レベルゲージなどを備えて、原水またはバブル水などの液体量によってポンピング部４０が自動に作動するようにすることができる。
【００９６】
また、微細球形液滴が気体と接触する時間を増大させるために、バブル水製造タンク５０内にバブル水の水位が自動に調節されるようにする水位調節制御装置（図示せず）などを備えてもよい。
【００９７】
以下、図８〜図１１を参照して、図１〜図７に図示されている装置を用いる本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法について説明する。
【００９８】
図８は本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法のフローチャートであり、図９は本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法のＳ１００ステップの詳細フローチャートであり、図１０は本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法のＳ１１０ステップの詳細フローチャートであり、図１１は図８の方法にＳ４００およびＳ５００ステップが追加されたときのフローチャートである。
【００９９】
図８〜図１１を参照すると、バブル水の微細気泡発生方法は、バブル水を製造するステップ（Ｓ１００）と、製造したバブル水の粗大気泡を形成するステップ（Ｓ２００）と、粗大気泡が形成されたバブル水を微細球形液滴化装置を通して微細化するステップ（Ｓ３００）を含むことができる。
【０１００】
具体的には、バブル水を製造するステップ（Ｓ１００）は、原水供給ステップ（Ｓ１１０）と、原水の空気排出ステップ（Ｓ１２０）と、気体供給ステップ（Ｓ１３０）とを含むことができ、原水供給ステップ（Ｓ１１０）は、原水の浮遊物または沈殿物を除去するように濾過するステップ（Ｓ１１１）と、濾過した原水を冷却するステップ（Ｓ１１２）と、冷却した原水をバブル水製造タンク５０に供給するステップ（Ｓ１１３）とを含むことができる。
【０１０１】
すなわち、原水をバブル水製造タンク５０に供給すると、供給される原水が満たされる量だけタンクの内部の空気が排出される。この際、タンクの内部に満たされていた空気がすべて排出されるように原水をいっぱい満たし、次に、原水をまた徐々に抜きながら所定の圧力で酸素、水素、二酸化炭素またはオゾンなどの目的気体、またはこれらの混合気体を供給して、バブル水製造タンク５０内でバブル水を製造することができる。
【０１０２】
ここで、バブル水製造タンク５０内を満たす原水の高さに応じて気体が満たされる空間の体積を調節することができ、空間が広いほど、噴射される微細球形液滴が気体と接触する時間が増大するため、水の単位体積当たり気泡の個体数が多くなることができる。
【０１０３】
このために、バブル水製造タンク５０内には、バブル水の水位が自動に調節されるようにする水位調節制御装置（図示せず）が備えられてもよい。
【０１０４】
また、原水の冷却は、１〜１０℃の範囲内で調節され、好ましくは約５℃内外で行われることができ、これに関する具体的な説明は、バブル水の微細気泡のサイズの調節のための装置にて具体的に説明したため省略する。
【０１０５】
また、原水に供給される気体は、目的気体であってもよく、目的気体は、酸素、水素、二酸化炭素またはオゾンのうち一つの気体やそれらの混合気体などが供給され、必要に応じて、酸素水、水素水、炭酸水またはオゾン水などのバブル水を製造することができる。ただし、上述のように、供給気体は、例示的なものであって、酸素、水素、二酸化炭素およびオゾンにのみ限定されるものではない。
【０１０６】
製造されたバブル水の粗大気泡を形成するステップ（Ｓ２００）は、粗大気泡生成装置７０を使用して行われ得る。
【０１０７】
具体的には、前記バブル水製造タンクの上端には、粗大気泡を生成できるように形成される粗大気泡生成装置７０が設置され得、粗大気泡生成装置７０は、バブル水製造タンク５０と連結される循環管と連結され得、循環管の一側には、バブル水を循環させるための循環ポンプが備えられ得る。
【０１０８】
また、粗大気泡生成装置７０は、バブル水が衝突してバブル水の粒子が粉砕されるように備えられる多数の突起が形成された粒子粉砕部７１と、粒子が粉砕されて微細化した気泡を排出する排出部７２とを含むことができ、この際、粗大気泡生成装置７０に流入されるバブル水の流量または流速などを制御できるように形成され、超音波振動を与えるように形成されて、バブル水の気泡のサイズを調節することで、粗大気泡を生成することができる。
【０１０９】
上記のように粗大気泡が形成されたバブル水は、微細球形液滴化装置に通過して微細化するステップ（Ｓ３００）を経て最終的に気泡が微細化することができる。
【０１１０】
具体的には、粗大気泡が形成されたバブル水は、冷却部２０と連結され、バブル水製造タンク５０の下端部に備えられた回収管を介して原水が供給された管に沿って再循環することができる。
【０１１１】
この際、再循環する粗大気泡が含有されたバブル水は、冷却部で１〜１０℃の範囲で冷却され（好ましくは約５℃内外）、ポンピング部４０の圧力ポンプを介して０．１〜２００ｂａｒの圧力でバブル水製造タンク５０に流動され得、流動されるバブル水は、バブル水製造タンク５０の上端に挿入された微細球形液滴化装置によって微細球形液滴として噴射され得る。
【０１１２】
ここで、バブル水が微細球形液滴として噴射されるときには、バブル水に粗大気泡を含有しており、パルス（Pulse）状に噴射され得、これにより粗大気泡がより細かく分散されてミスト（mist）形式の微細化した気泡が形成され得る。かかる方法で生成され微細化した液滴の表面積はより広くなるため、気体との接触率が増大し、気泡生成率がより向上することができ、酸素水、水素水、炭酸水、オゾン水などの効果を極大化できるという利点がある。
【０１１３】
一方、本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法は、溶存せず浮上した気体を回収するステップ（Ｓ４００）をさらに含んでもよく、回収した気体をまたバブル水に再投入することで、経済性を高めることができるという効果がある。
【０１１４】
また、本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法は、バブル水内の気泡を測定するステップ（Ｓ５００）をさらに含んでもよい。これにより、バブル水内に測定された気泡によって粗大気泡生成装置７０と噴射部の微細球形液滴化装置を繰り返して通すように循環させて、気泡を所望の状態に微細化することができる。
【０１１５】
なお、本発明の実施形態によるバブル水の微細気泡発生方法は、微細気泡のサイズの調節のためにバブル水が循環するときに、回転力誘導装置３２または渦流発生型集積装置１００などを経て水と気体の混和力が増大し、不安定な粗大気泡を排除することができる。すなわち、気泡水の品質がより向上することができる。
【０１１６】
以上、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明しているが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施できるということを理解することができる。したがって、以上で記述した実施形態は、すべての面において例示的であって限定的ではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2021511963.tif 000011
【図１０】
2021511963.tif 000012
【図１１】
2021511963.tif 000013
【国際調査報告】
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2021511963.tif 000015
2021511963.tif 000016
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