KR100884802B1 - 미세기포 발생용 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기체와 액체가 외부에서 혼합되어 진 혼합액체를 수용하여 미세 기포(micro bubble)을 발생하기 위한 미세기포 발생용 노즐에 관한 것으로 상세하게는 외부에서 일차로 기체와 액체가 혼합되어 기포가 형성된 혼합액체를 소정의 압력으로 수용하여 이를 미세한 기포로 방출하기 위한 미세기포 발생용 노즐에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 외부에서 기체와 액체가 혼합된 혼합액체가 소정의 압력으로 수용되어 방출을 이루는 내측수용부재와; 상기 내측수용부재를 내부에 수용하고, 내측수용부재에서 방출하는 혼합액체가 수용되어 혼합액체가 충돌 또는 회전에 의해 미세기포을 발생하여 방출을 이루는 외측기포발생부재;로 구성됨을 특징으로 한다.

기체, 액체, 미세기포, 혼합액체, 내통, 외통, 노즐

Description

미세기포 발생용 노즐{micro bubble occurrence nozzle}

도 1 는 종래의 기포용해장치를 도시한 단면도.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐을 도시한 단면도.

도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐의 측 단면도.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐의 제2통공이 사선을 이룬 상태를 도시한 단면도.

도 5 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐의 제1통공 및 제2통공이 배열된 상태를 도시한 측 단면도.

도 6 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐이 길이 방향으로 연장된 상태를 도시한 단면도.

도 7 는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐의 내측수용부재가 다수 연결된 상태를 도시한 단면도.

도 8 은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐이 다수 연결되어 각각의 미세기포 발생용 노즐이 미세기포를 배출하는 상태를 도시한 단면도.

도 9 은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐이 다수 연결되어 순차적으로 미세기포를 발생하는 상태를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 미세기포 발생용 노즐 20: 내측수용부재

22: 내통 24: 제1통공

26: 제2통공 30: 외측기포발생부재

32: 결합부 34: 내측면

36: 외통 38: 배출부

40: 연결수단

본 발명은 기체와 액체가 외부에서 혼합되어 진 혼합액체를 수용하여 미세 기포(micro bubble)을 발생하기 위한 미세기포 발생용 노즐에 관한 것으로 상세하게는 외부에서 일차로 기체와 액체가 혼합되어 기포가 형성된 혼합액체를 소정의 압력으로 수용하여 이를 미세한 기포로 방출하기 위한 미세기포 발생용 노즐에 관한 것이다.

일반적으로 여러 가지 방식의 기포를 이용한 방법이 제공되고 있으며, 일상생활에서는 보편적으로, 청결을 유지하거나 피로를 풀기 위해서 사람들은 목욕을 하거나 샤워 등을 하게 되는데, 최근에는 피부에 손상을 주지 않으면서 보다 향기 롭고 건강에 효과가 높은 거품목욕이 선호되고 있으며, 관상을 위한 관상용 어류의 양식이나 어폐류의 양식을 위한 산소의 공급을 위하여 사용되고 있다.

아울러, 수질의 악화에 따른 용존 산소가 낮아져 이를 높이기 위한 방법으로 사용되기도 하며, 수질 또는 공기의 정화 및 살균 소독을 위하여 기포를 사용하고 있다.

상기와 같이 일상생활 및 환경 등에 관련되어 기포를 이용한 여러 방법이 사용되고 있으나 기포의 발생이 용이하지 않으며, 발생 된 기포의 크기가 크므로 인하여 기포의 효율이 낮았다.

또한, 수질의 정화 및 용존 산소를 높이기 위하여 일반적으로, 호수나 늪, 댐 등 폐쇄 수역, 양식장, 합병정화조 등에서는 각종 분수, 폭포, 산소폭기 등을 이용하여 기포를 발생하였으나 그 효과가 미비하여 약간의 효과밖에 기대할 수 없었다. 이는 수중에 투입하여 접촉시키는 기포의 입경이 크고, 바로 부상할 정도의

것이었기 때문에, 수중의 용존 산소를 증대시키는 정도의 효과를 기대할 수 없었기 때문이다.

아울러, 산소(O)나 오존( O₃) 등의 기체를 액체에 투입 접촉시킬 경우, 0.2∼3mm 정도의 입경이 큰 기포로 대응하고 있기 때문에 액체와의 접촉 면적이 작을 뿐만 아니라 기체의 부상속도가 빨라 액체와의 접촉 시간도 짧고 이로 인해 액체로의 기체용해율이 매우 저조하다.

따라서, 액체로의 기체용해율을 높이기 위한 하나의 대안으로 접촉조의 형상을 원기둥 형상으로 하고 접촉조 내의 액체를 회전시킴으로써 조금이라도 접촉 시간을 늘리려는 연구나, 액체의 보다 많은 접촉시간을 요하는 배치(batch)식으로 하 여 보다 많은 다량의 기체를 투입하여 효과를 높이는 연구가 이루어지고 있지만, 현실의 연못이나 늪 등에서의 산소폭기로는 그 효과가 미비한 것이다.

또한, 기존의 배설물 처리시설이나 합병 정화조를 폭기 하여도 투입 기체의 입경이 크기 때문에 폭기조 자체를 크게 확보하여 대응하고 있는 상황이며, 또 양식어업의 산소 폭기에 있어서도 마찬가지로 대응기체의 입경이 크기 때문에 액체로의 용해율이 저조하며, 즉 용존산소율을 고양 시킬 수 없기 때문에 고밀도 양식을 구현할 수 없을 뿐만 아니라 질병 발생율 이나 산소결핍으로 인한 사망률도 높다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하고자 여러 가지 방법이 사용되어 왔으며, 그 한지 방법으로 여러 형태의 미세기포 발생장치가 개발되었다.

이러한 미세기포 발생장치로는 국내 등록특허 제 10-0465756호에 "기포용해장치"로 제안된바 있다.

이 기포용해장치는 도 1에서 도시된 바와 같이 선회류발생부(1)는 선회류관(2) 내부에 동일한 방향으로 선회류를 발생시킬 수 있도록 나선형의 선회류발생날개(3)가 형성되어 있고, 상기 선회류관(2)의 선단부분에 조정밸브(미도시)를 구비한 기체주입구(4)가 형성되고, 상기 선회류발생부(1)의 선회류관(2) 한쪽끝단에는 선회류발생부(1)의 선회류관(2)보다 약간 작은 직경의 기포분쇄관(5)이 일체로 연장되어 있고 이 기포분쇄관(5)의 내면에 그 중심을 향하여 다수의 기포분쇄돌기(6)가 균일하게 배열되어 구성된다.

즉, 종래의 기포용해장치는 외부에 일정한 압력을 형성하고 기체와 액체가 혼합된 혼합액체가 선회류관(2)의 내부에 구비된 선회류 발생날개(3)에 의해 선회류되고, 상기와 같이 선회류된 액체가 기포분쇄관(5)에 구비된 다수의 기포분쇄돌기(6)에 의해 액체에 혼합된 기포가 미세화되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 효과를 얻기 위하여 상기 기포분쇄돌기(6)가 3개가 하나의 쌍을 이루어 측면상 120°의 간격으로 배열되어야 하고, 기포분쇄관(5)의 단위길이당, 예를 들어 10㎝당 3∼4단의 쌍으로 설치하여야 하며, 3단 미만인 경우엔 선회류발생날개(3)에 의해 선회류로 된 액체중의 기포가 미세하게 분쇄됨이 미약하고 4단을 초과한 경우엔 저항이 커져 적절한 액체의 흐름을 얻을 수 없고 이로 인하여 기포가 제대로 분쇄되기 어려워 그 구성이 복잡하고, 선회류발생날개(3) 및 기포분쇄돌기(6) 등이 따로 구성되어 조립을 이루어야 하는 불편함이 있으며, 기체 주입에 의해 액체가 외부로 방출되는 문제점이 있다.

또한, 액체에 함유된 이물질 등이 선회류발생날개(3) 및 기포분쇄돌기(6)에 적재되어 액체의 흐름을 간섭하므로 원활한 기포의 발생이 이루어지지 않으며, 이물질 제거를 위한 청소가 용이하지 않은 문제점이 있다.

아울러, 액체에 함유된 기포가 기포분쇄돌기(6)와 충돌시 일정 부분만 충돌이 일어나고 나머지는 액체의 특성상 기포분쇄돌기(6)를 따라 흘러가므로 미세기포발생이 미비하여 미세한 기포발생에 따른 효과를 얻을 수 없는 문제점이 있어왔다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 본 발명은 구성의 단순화에 따른 조립의 용이함과 아울러 단순한 구조로 인하여 원가절감을 이루고, 원활하게 미세한 기포를 얻을 수 있으며, 기존의 설비에 단순한 결합을 이루어 별도의 시설이 불필요한 미세기포 발생용 노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부에서 기체와 액체가 혼합된 혼합액체가 소정의 압력으로 수용되어 방출을 이루는 내측수용부재와; 상기 내측수용부재를 내부에 수용하고, 내측수용부재에서 방출하는 혼합액체가 수용되어 혼합액체가 충돌 또는 회전에 의해 미세기포을 발생하여 방출을 이루는 외측기포발생부재;로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 내측수용부재는, 일측이 개방되어 혼합액체가 삽입되고, 타측이 막힌 내통에 통공되어 혼합액체을 고압으로 방출하는 제1통공이 적어도 하나 이상 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 내측수용부재는, 일측이 개방되어 혼합액체가 삽입되고, 타측이 막힌 내통에 편심되게 통공되어 혼합액체을 고압으로 방출하는 제2통공이 적어도 하나 이상 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 내측수용부재는, 일측이 개방되어 혼합액체가 삽입되고, 타측이 막힌 내통에 통공되어 혼합액체을 고압으로 방출하는 제1통공과, 상기 내통에 편심되게 통공되어 혼합액체을 고압으로 방출하는 제2통공이 각각 적어도 하나 이상 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 외측기포발생부재는, 내측수용부재가 결합되어 고정되는 결합부와; 상기 결합부에 의해 고정된 내측수용부재가 수용되어 내측수용부재에서 방출하는 혼합액체를 수용하는 내측면이 구비된 외통과; 상기 외통의 어느 일측이 개방되어 미세기포을 방출하는 배출부;로 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 내측수용부재의 내통에 편심되게 통공된 제2통공은 소정의 각을 이루며, 사선으로 통공됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 내측수용부재는, 내통의 양측이 통공되어 연결부가 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 내측수용부재는 적어도 하나 이상 길이 방향으로 배열되어 연결수단에 의해 내통에 구비된 연결부가 상호 연결 고정되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생용 노즐.

본 발명에 있어서, 상기 미세기포 발생용 노즐이 적어도 하나 이상 상호 연결 고정되어 순차적으로 미세기포을 발생하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 미세기포 발생용 노즐을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐을 도시한 단면도이고, 도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐의 측 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 보편적인 배관을 이루는 상태에서 설치가 가능한 것으로 액체와 기체가 일차적으로 상호 혼합된 혼합액체가 소정의 압력을 이룬 상태가 전제되어야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이 미세기포 발생용 노즐(10)은 상기 내측수용부재(20)와 외측기포발생부재(30)로 구성되고, 상기 내측수용부재(20)는 일측이 개방되어 혼합액체가 소정의 압력으로 삽입되고, 타측이 막힌 내통(22)이 구비되며, 상기 내통(22)에 통공되어 혼합액체을 압축하여 고압으로 방출하는 제1통공(24) 및 상기 제1통공(24)과 상호 대응되게 내통(22)에 편심되게 통공되어 혼합액체을 고압으로 방출하는 제2통공(26)으로 구성되고, 상기 외측기포발생부재(30)는 상기 내측수용부재(20)의 내통외주면과 결합 되어 고정되는 결합부(32)와 상기 결합부(32)에 의해 고정된 내측수용부재(20)가 수용되어 내측수용부재(20)에서 방출하는 혼합액체가 충돌하여 수용되는 내측면(34)이 구비된 외통(36)과 상기 외통(36)의 어느 일측이 개방되어 미세기포을 방출하는 배출부(38)로 구성된다.

상기 결합부(32)와 내통(22)의 외주면을 상호 나사결합(미도시)이 이루어져 내측수용부재(20)와 외측기포발생부재(30)가 상호 기밀을 이루며 견고히 고정되는 것이 바람직하나 사용자의 편의에 따라 다른 결합방법을 사용할 수 있는 것이다.

상기와 같이 구성된 미세기포 발생용 노즐(10)은 내측수용부재(20)에 구성된 내통(22)의 일측이 외부의 배관(미도시)에 결합 되어 혼합액체가 내통(20)에 소정의 압력으로 삽입되고, 내측에 삽입된 혼합액체는 소정의 압력에 의해 제1통공(24) 및 제2통공(26)을 통해 방출되어 외부기포발생부재(30)의 내측면(36)에 고압으로 충돌하여 미세기포가 발생되며, 도 3에 도시된 바와같이 제2통공(26)이 편심되게 통공되어 혼합액체가 내측면(34)에 충돌함과 아울러 내측면(34)을 따라 회전을 이루어 미세기포가 혼합된 혼합액체가 회전을 이루어 미세기포가 원활히 발생하고, 미세기포의 분포를 동일하게 이루어 배출구(38)를 통해 외부로 배출되는 것이다.

즉, 미세기포를 발생하기 위해 소정의 압력으로 직경이 작은 제1통공(24) 및 제2통공(26)을 통과하면서 혼합액체에 함유된 직경이 큰 기포를 잘게 압축하여 고압으로 방출하고, 고압으로 방출된 혼합액체가 외부기포발생부재(30)의 외통(36) 내측면(34)에 충돌하여 기포를 다시 한번 미세하게 나누며, 제2통공(26)에 의해 배출된 혼합액체가 내측면(34)과의 충돌과 아울러 내측면(34)을 따라 회전되므로 미세기포의 동일한 분포가 이루어짐과, 아울러 미세기포가 혼합액체의 회전에 의해 미세기포의 상호 충돌로 인하여 미세기포를 다시 한번 나누는 효과가 있는 것이다.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐의 제2통공이 사선을 이룬 상태를 도시한 단면도로서, 도 4에 도시된 바와 같이 내측수용부재(20)의 내통에 구비된 제2통공(26)이 소정의 각을 이루며 구성된 것으로서, 한 예로 제2통공이 45°각을 이루어 사선으로 통공되어 미세기포가 함유된 혼합액체가 외측기포발생부재(30)의 외통(36) 내측면(34)을 따라 원활한 회전이 이루어지는 것이다.

도 5 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐의 제1통공 및 제2통공이 배열된 상태를 도시한 측 단면도로서, 도 5에 도시된 바와 같이 내측수용부재(20)의 내통(22)에 적어도 하나 이상의 제1통공(24) 및 제2통공(26)이 내측 수용부재(20)의 내통(22)에 통공되어 배열된 것으로 미세기포발생량을 용이하게 증가할 수 있는 것이다.

도 6 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐이 길이 방향으로 연장된 상태를 도시한 단면도로서, 도 6에 도시된 바와 같이 적어도 하나 이상의 다수의 제1통공(24) 및 제2통공(26)이 내측수용부재(20)의 길이방향으로 배열되어 미세기포 발생용 노즐(10)에서 발생하는 미세기포발생량을 원활히 증가할 수 있는 것이다.

도 7 는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐의 내측수용부재(20)가 다수 연결된 상태를 도시한 단면도로서, 도 7에 도시된 바와 같이 각각의 내측수용부(20)의 일측 또는 양측 끝단 내측에 결합부(22')가 구비되고 연결부재(40)에 의해 각각의 내측수용부재(20)가 상호 연결되어 미세기포 발생용 노즐(10)에서 발생하는 미세기포발생량을 용이하게 증가할 수 있는 것이다.

도 8 은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐이 다수 연결되어 각각의 미세기포 발생용 노즐이 미세기포을 배출하는 상태를 도시한 단면도로서, 도 8에 도시된 바와 같이 각각의 내측수용부재(20)의 일측 또는 양측끝단 내측에 결합부(22')가 구비되고, 각각의 내측수용부재(20)에 고정된 외측기포발생부재(30)가 고정되어 각각의 배출부(38)로 미세기포를 배출하는 것으로 사용자의 편의에 따라 다수 또는 각각의 사용용도를 달리하여 사용할 수 있는 것이다.

도 9 은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 미세기포 발생용 노즐이 다수 연결되어 순차적으로 미세기포가 발생 되는 상태를 도시한 단면도로서, 도 9에 도시된 바 와 같이 각각의 미세기포 발생용 노즐(10)이 순차적으로 내측수용부재(20)의 내통(22) 수용부(22')와 외측기포발생부(30)의 배출부(38)가 상호 결합을 이루어 구성된 것으로 미세기포 발생용 노즐(10)을 순차적으로 통과하면서 혼합액체에 포함된 미세기포를 좀더 미세하게 고루 분포시킬 수 있는 것이다.

상기와 같이 내측수용부(20)의 내통(22) 일측 또는 양측에 구비된 결합부(22')는 나사형식으로 구성되는 것이 바람직하나, 사용자의 용도와 편의에 따라 다른 결합수단이 사용될 수 있는 것이다.

이상에서 기술한 바와 같이 본 발명에 따른 미세기포 발생용 노즐을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

이상과 같이 본 발명의 미세기포 발생용 노즐은 내측수용부재의 내통과 외측거품발생부재의 결합으로 분해 조립이 단순하여 조립의 용이함과 청소를 위한 단순교환 및 교체가 용이하고 미세기포 발생용 노즐을 생산하기 위한 공정의 단순화와, 자재의 절감 및 유지보수가 용이함으로 비용의 절감과 아울러 기존의 배관설비를 이용하므로 불필요한 설비증설에 따른 비용이 절감되는 효과가 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 효과는 내측수용부재에 통공된 제1통공과 제2통공에 의해 방출되는 혼합액체가 압력, 충돌, 회전에 의한 미세한 기포발생이 용이하고, 여러 가지 형태의 배치 및 배열에 의해 사용자가 원하는 미세기포 발생을 조율할 수 있으므로 사용자가 원하는 미세기포를 단순한 조립에 의해 용이하게 사용할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (9)

1. 외부에서 기체와 액체가 혼합된 혼합액체가 소정의 압력으로 수용되어 방출을 이루는 내측수용부재(20)와;

   상기 내측수용부재(20)를 내부에 수용하고, 내측수용부재(20)에서 방출하는 혼합액체가 수용되어 혼합액체가 충돌 또는 회전에 의해 미세기포을 발생하여 방출을 이루는 외측기포발생부재(30);로 구성되고,

   상기 내측수용부재(20)는, 일측이 개방되어 혼합액체가 삽입되고, 타측이 막힌 내통(22)에 통공되어 혼합액체을 고압으로 방출하는 제1통공(24)이 적어도 하나 이상 구성됨을 특징으로 하는 미세기포 발생용 노즐에 있어서,

   상기 내측수용부재(20)는, 일측이 개방되어 혼합액체가 삽입되고, 타측이 막힌 내통(22)에 편심되게 통공되어 혼합액체을 고압으로 방출하는 제2통공(26)이 적어도 하나 이상 구성됨을 특징으로 하는 미세기포 발생용 노즐.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 외측기포발생부재(30)는, 내측수용부재(20)가 결합되어 고정되는 결합부(32)와;

   상기 결합부(32)에 의해 고정된 내측수용부재(20)가 수용되어 내측수용부재에서 방출하는 혼합액체를 수용하는 내측면(34)이 구비된 외통(36)과;

   상기 외통(36)의 어느 일측이 개방되어 미세기포을 방출하는 배출부(38);로 구성됨을 특징으로 미세기포 발생용 노즐.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 내측수용부재(20)의 내통(22)에 편심되게 통공된 제2통공(26)은 소정의 각을 이루며, 사선으로 통공됨을 특징으로 하는 미세기포 발생용 노즐.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 내측수용부재(20)는, 중앙 내통(22)은 양측이 통공되고, 마지막 내통(22)은 일측이 통공되고 그 배출부(38)로 향한 한쪽 끝단이 막혀 있으며 이들 통공에 연결부(22')가 구성되되, 적어도 하나 이상 길이 방향으로 배열되어 연결수단(40)에 의해 상기 내통에 구비된 연결부(22')가 상호 연결 고정되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생용 노즐.
8. 삭제
9. 외부에서 기체와 액체가 혼합된 혼합액체가 소정의 압력으로 수용되어 방출을 이루는 내측수용부재(20)와;

   상기 내측수용부재(20)를 내부에 수용하고, 내측수용부재(20)에서 방출하는 혼합액체가 수용되어 혼합액체가 충돌 또는 회전에 의해 미세기포을 발생하여 방출을 이루는 외측기포발생부재(30);로 구성됨을 특징으로 하는 미세기포 발생용 노즐에 있어서,

   상기 미세기포 발생용 노즐(10)이 적어도 하나 이상 상호 연결 고정되어 순차적으로 미세기포을 발생하는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생용 노즐.

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