KR100223987B1 - 헬름홀쯔형 음향공진 산기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 헬름홀쯔형 음향공진 산기장치에 관한 것으로, 공기가 유입되는 유로와, 상기 유로의 출구측에 형성되며 공명을 발생시키는 소정의 빈공간으로 이루어진 공명볼륨과, 상기 공명볼륨의 일측면이 상기 유동과 접하도록 개구부를 형성하여 산소의 용해도를 증가시켜 줌으로써 산소전달 효율이 증가된다. 또한 적은 양의 공기를 공급하여도 같은 정도의 용존산소를 얻을수 있으므로 산소 공급장치의 운전비용이 절약되고, 구조가 간단하여 제작이 용이하며 수중식물의 번식으로 인해 자주 청소해 주어야 하는 번거로움을 해결할수 있다.

Description

헬름홀쯔형 음향공진 산기장치

제1도는 종래 기술의 산기장치의 사시도.

제2도는 제1도에 도시한 장치의 단면도.

제3도는 다른 종래기술의 산기장치의 단면도.

제4도는 제3도에 도시한 산기장치의 평면도.

제5도는 본 발명에 의한 산기장치의 사시도.

제6도는 본 발명에 의한 산기장치의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 접속구 몸체 2,2' : 고정대

3 : 파이프 4 : 공기 흡입구

5 : 공기 통과구 6 : 그물망

7 : 공기 덮개망 8 : 입구

9 : 개구부 10 : 공명볼륨

11 : 덮개 12 : 본체

13 : 고정용 볼트구멍

본 발명은 헬름홀쯔형 음향공진 산기장치에 관한 것으로, 특히 폐수처리장의 산소공급장치에 있어서 공진에 의한 음향에너지를 이용하여 산소의 용해도를 증가시켜 산소전달 효율을 향상시키는 헬름홀쯔형 음향공진 산기장치에 관한 것이다.

종래의 산기장치는 제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이 접속구 몸체(1), 고정대(2) 및 파이프(3)로 구성되어서, 접속구 몸체(1)로 들어온 공기가 파이프(3)의 미세구멍으로 통과하면서 작은 공기방울로 형성되어 물속에 공급된다. 이때, 파이프(3)는 별도으 구멍이 있는 것이 아니라 세라믹이나 폴리 에틸렌(P.E.)을 이용하여 파이프를 만들 때 미리 미세구멍이 생성되도록 제작된 것이다. 그러나 이 장치는 단순히 미세구멍을 통과시켜 공기 방울의 크기를 축소시키는 장치로서, 공기 방울의 크기를 축소시키는데는 한계가 있으며 또한, 미세 구멍 사이에는 수중식물이 번식하기 때문에 미세구멍이 막혀서 자주 청소를 해주어야 하며 또한 사용 가능한 통기량도 적다.

다른 종래의 기술로서는 제3도 및 제4도와 같이 공기 흡입구(4)를 통하여 들어온 공기가 공기 통과구(5) 및 그물망(6)을 통과하면서 작은 공기방울로 쪼개져서 공기 덮개망(7)을 거쳐 물속에 공급되도록 한 장치가 있다. 그러나 이 장치에서는 제조상, 공기 덮개망(7)의 구멍을 작게 하는 데 한계가 있으며 따라서 큰 공기방울이 물속에 방출되어 그 효율이 매우 낮다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 헬름홀쯔형 공명기를 이용하여 기체방울을 작게 쪼개주고, 기체, 특히 산소의 용해도를 증가시켜 산소전달 효율을 증가시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 공기가 유입되는 유로와, 상기 유로의 출구측에 형성되며 공명을 발생시키는 소정의 빈공간으로 이루어진 공명볼륨과, 상기 공명볼륨의 일측면이 상기 유동과 접하도록 개구부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 산기장치는 기체를 액체에 용해시키는 기술분야에는 어디에나 사용될 수 있으며, 바람직하게는, 폐수처리장치에서 산소의 공급장치로서 사용될수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

제5도는 본 발명에 의한 산기장치의 사시도로서, 공명볼륨이 형성된 본체(12)와, 상기 공명볼륨의 양쪽의 덮개(11)와 상기 덮개를 고정하기 위한 고정용 볼트구멍(13)으로 구성되어 있는 것을 나타낸 것이다.

제6도는 본 발명에 의한 산기장치의 사시도로서, 공기가 유입되는 입구(8)에서 유입된 공기를 전달하는 개구부(9)에 의해 공명시키는 공명볼륨(10)과, 상기 공명볼륨이 형성된 본체(12)로 구성되어 있으며 상기 개구부(9)는 공기유로와 수직으로 인접해 있고 공명볼륨의 양쪽은 덮개(11)에 의해 막혀있는 것을 나타낸 것이다.

본 발명의 동작을 설명하면 입구로 유입된 공기가 공명볼륨의 개구부로 지나가면 공명볼륨을 가진하여 공명에 의한 음향에너지가 물 또는 폐수인 외부매질로 전파되어 공기방울속의 산소가 외부매질에 녹는 작용을 도와준다. 또한 공명에 의한 음향에너지에 의하여 공기가 외부매질로 분산될때 공기방울의 크기를 잘게 조개어 주어 산소가 녹는 속도를 증가시켜 준다.

이때 공명주파수는 다음과 같다.

여기서, C는 음속(340m/s)을 나타내고 K는 보정계수(0.7-0.75)를 나타낸다. 또한 b는 폭을 나타내며 V는 공명부피를 나타낸다.

특히 공기압력이 0.1-2바(bar)이고 유량이 100-500ℓ/mn, 공명주파수가 1KHZ-5KHZ일때 공진에 의한 음향에너지에 의해 기체방울을 작게 조개주고 산소의 용해도를 증가시켜 산소 전달 효율이 종래의 산기장치에 비하여 향상된 결과를 얻을 수 있다.

이때 산소 전달 효율은 다음과 같다.

본 발명은 공명에 의한 음향에너지에 의해, 공기방울을 작게 쪼개어주어 물과의 접촉면적을 넓게하고 공기방울속의 산소가 물에 녹는 작용을 촉진시킴으로써 산소전달효율이 전달된다. 따라서, 종래의 기술에 비하여 적은양의 공기를 공급하여도 같은 정도의 용존산소를 얻을 수 있으므로 산소공급장치의 운전비용이 절약되고, 구조가 간단하여 제작이 용이하고 종래의 기술과 같이 수중식물의 번식으로 인해 자주 청소해 주어야 하는 번거로움을 해결할 수 있다.

Claims (5)

1. 공기가 유입되는 유로와, 상기 유로의 출구측에 형성되며 공명을 발생시키는 소정의 빈공간으로 이루어진 공명볼륨과, 상기 공명볼륨의 일측면이 상기 유동과 접하도록 개구부를 형성하는 것을 특징으로 하는 헬름홀쯔형 음향공진 산기장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 공명볼륨의 형상은 원기둥형인 것을 특징으로 하는 헬름홀쯔형 음향공진 산기장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공명볼륨의 개구부는 공기유로와 수직으로 인접해 있는 것을 특징으로 하는 헬름홀쯔형 음향공진 산기장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공명볼륨의 양쪽은 덮개에 의해 막혀 있는 것을 특징으로 하는 헬름홀쯔형 음향공진 산기장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공명 주파수가 1000-5000Hz인 것을 특징으로 하는 헬름홀쯔형 음향공진 산기장치.