KR100887293B1 - 마이크로버블 노즐 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/10—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in the form of a fine jet, e.g. for use in wind-screen washers

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Abstract

마이크로 버블을 제공하는 마이크로 노즐이 개시된다. 개시된 마이크로 노즐은 물과 혼합된 산소기포가 통과되는 오리피스 유입구가 형성된 유입판을 포함하고, 유입판이 일단부에 연결되고 물과 산소기포의 혼합물이 유동되는 공간을 제공하고, 물과 산소기포의 혼합물이 배출되는 배출구가 외주부에 형성된 유동공간 형성체 및 유동공간 형성체의 타단부에 연결되고 유입판에서 유입된 물과 산소기포의 혼합물이 부딪히는 벽판을 포함함으로써 마이크로화된 산소버블을 제공한다.
마이크로 버블, 오리피스 유입구, 유입판, 유입공간 형성체, 벽판

Description

마이크로버블 노즐{MICRO BUBBLE NOZZLE}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 노즐의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 노즐이 관로에 적용된 정면도이다.
도 3은 도 2의 분해도이다.
도 4는 도 2의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 노즐의 사시도이다.
도 6은 도 5의 저면 사시도이다.
도 7은 도 5의 다른 저면 사시도이다.
도 8은 도 5의 단면도에 따른 작용도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100: 유입판 102: 오리피스 유입구
110: 유동공간 형성체 120: 벽판
122: 배출구 125: 관로
130: 육각돌부
본 발명은 마이크로 노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세한 산소기포를 형성할 수 있도록 한 마이크로 노즐에 관한 것이다.
일반적으로, 수중에는 다량의 산소가 포함되어 수생식물이나 동물이 서식할 수 있게 되는데, 수중에 산소가 결핍이 되면 물에 부영양화가 발생되어 물이 오염되기도 한다.
즉, 산소가 많이 포함되면 물속에 포함된 영양물이 산소에 의해 분해되어지므로 청정한 물로 정화될 수 있지만 물에 포함될 수 있는 용존 산소량은 한계가 있으므로 물에 오염물질이 다량으로 유입되는 경우 자체정화는 어려워진다.
또한, 용존 산소량이 높은 물은 과산화수소와 같은 살균작용도 하여 물속에서 나쁜 세균의 발생을 억제할 수 있다.
한편, 상기와 같이 수중에 산소를 포함시켜 이용한 기술은 정화시설이나 양식장 및 세탁기에 주로 사용되고 있는데, 정화시설에서는 산소 기포를 정화조의 내부에 폭기하여 산소에 의해 오폐수의 분해를 활성화시킨다.
또한, 양식장에서는 어폐류의 배설물이나 바닥면으로 가라앉은 사료를 분해하거나 배설물이나 사료에서 발생되는 요염물질을 분해하며, 물에 살균작용을 하여 물고기가 병균에 의해 오염되는 것을 방지한다.
또한, 세탁기에서는 세탁수에 미세화된 산소기포를 공급하여 옷감을 살균하 게 되는데, 세탁과정이나 헹굼과정에서 마이크로화된 산소기포가 옷감에 접촉되어 산소기포에 의해 옷감이 살균된다.
상기와 같이, 산소가 마이크로미터 크기로 기포화되고, 산소가 수중에 머물거나 용존산소로 수중에 포함됨으로서 수중에서 오염물질을 분해하거나 병원균의 살균을 할 수 있으므로 마이크로크기의 산소기포는 다양한 분야에 응용될 수 있다.
그러나, 종래기술에는 수중에 마이크로미터 크기의 산소기포를 응용하는 기술만 기술되어 있고, 구체적으로 산소기포를 형성할 수 있는 실효적인 기술은 없었다고 본다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 미세한 산소기포를 형성할 수 있는 마이크로 노즐을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 마이크로 노즐의 구성은, 물과 산소기포가 혼합된 혼합물을 유입 및 유출시키도록 양단이 유입판과 벽판에 의해 의해 막음된 기둥체 형상의 단면을 갖되, 상기 유입판에는 혼합물이 통과될 때 산소기포가 압출되어 빠른 유속으로 통과가능하도록 1.5mm 이하의 직경을 갖는 오리피스 유입구가 형성됨과 아울러 외주면 중앙부에는 랜치와 갖는 공구를 이용하여 회전시킬 수 있도록 육각돌부가 형성되고, 상기 육각돌부를 기준으로 양측 외주면에는 다른 관로와 연결을 위한 나선부가 각각 형성되며, 상기 나선부로부터 소정거리 이격된 외주면에는 내부와 연통되어 서로 대면되게 한 쌍의 배출구가 형성된 단일의 유동공간 형성체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 마이크로 노즐의 구성은, 물과 산소기포가 혼합된 혼합물을 유입 및 유출시키도록 양단이 유입판과 벽판에 의해 의해 막음된 기둥체 형상의 단면을 갖되, 상기 유입판에는 혼합물이 통과될 때 산소기포가 압출되어 빠른 유속으로 통과가능하도록 1.5mm 이하의 직경을 갖는 오리피스 유입구가 형성되고, 상기 벽판에는 유입구를 통하여 유입된 혼합물을 배출시키도록 1mm 내지 3mm의 직경을 갖는 배출공이 복수개 형성되며, 외주면 중앙부에는 랜치와 갖는 공구를 이용하여 회전시킬 수 있도록 육각돌부가 형성됨과 아울러, 상기 육각돌부를 기준으로 양측 외주면에는 다른 관로와 연결을 위한 나선부가 형성된 단일의 유동공간 형성체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로버블 노즐의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 노즐의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 노즐이 관로에 적용된 정면도이며, 도 3은 도 2의 분해도이고, 도 4는 도 2의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 마이크로버블 노즐은 물(10)과 혼합된 산소기포(20)가 통과되는 오리피스 유입구(102)가 형성된 유입판(100)을 포함하고, 상기 유입판(100)이 일단부에 연결되고 물과 산소기포의 혼합물이 유동되는 공간을 제공하고, 물과 산소기포의 혼합물이 배출되는 배출구(122)가 외주부에 형성된 단일체의 유동공간 형성체(110) 및 상기 유동공간 형성체(110)의 타단부에 연결되고 상기 유입판(100)에서 유입된 물과 산소기포의 혼합물이 부딪히는 벽판(120)을 포함함으로써 마이크로화된 산소버블을 제공한다.
여기서, 유동공간 형성체(110)의 양측 외주부(111, 112)는 나선으로 가공되므로, 내주면이 나선가공된 관로(125)를 양측에 배치하고, 관로(125)에 사이에 유동공간 형성체(110)를 배치한 후 관로(125)의 내주면에 유동공간 형성체(110)의 외주부를 끼울 수 있다.
이때, 유동공간 형성체(110)의 유입판(100)에 형성된 오리피스 유입구(102)에는 물과 산소기포의 혼합물이 가압된 상태로 유입되며, 물과 산소의 혼합물은 오리피스 유입구(102)를 통과하면서 유속이 더욱 빨라지게 된다.
그리고, 물과 산소기포의 혼합물은 유입판(100)의 오리피스 유입구(102)를 통과하여 유동공간 형성체(110)의 내부공간으로 진입하고, 유동공간 형성체(110)의 일측면을 형성하는 벽판(120)에 부딪히면서 벽판(120)의 중심부에서 외측으로 펼쳐지는 유동을 하게 된다.
즉, 물과 산소기포의 혼합물이 벽판(120)에 강하게 부딪힐 때 산소기포는 더욱 쪼개져 직경이 마이크로미터 크기로 미세화되고, 유동공간 형성체(110)의 내면부를 따라 유동하다가 배출구(122)를 통해 유출된다.
또한, 물과 산소기포의 혼합물은 벽판(120)에 부딪힌 후 유동공간 형성체(110)의 내면부를 따라 벽판(120)에 도달하고, 오리피스 유입구(102)에서 유입되는 물과 산소기포에 의해 형성되는 유선의 외측에서 다시 벽판(120)으로 향하는 유선을 형성한다.
그리고, 배출구(122)에서는 벽판(120)에 부딪힌 물과 산소기포의 혼합물이 외측으로 유출되거나 유동공간 형성체(110)에서 유동되고 있는 물과 산소기포의 혼합물이 외측으로 유출되는 유선이 형성된다.
여기서, 상기 유입판(100)의 오리피스 유입구(102)는 1.5mm 이하로 형성되어 물과 산소기포의 혼합물이 통과할 때 산소기포가 압축되어 빠른 유속으로 통과될 수 있으며, 산소기포는 유동공간 형성체(110)의 내부공간을 유동하여 벽판(120)에 부딪혀 터진 후 더 작은 기포로 세분화된다.
또한, 상기 유입판(100)의 오리피스 유입구(102)는 유입판(100)의 중앙부에 복수개가 형성될 수 있다. 즉, 유동공간 형성체(110)에 연결된 관로(125)에서 유입판(100) 측에 가해지는 물과 산소기포의 혼합물에 가해지는 압력이 충분한 경우, 더 많은 물과 산소기포의 혼합물이 유동공간 형성체(110)로 유입된 후 물에 포함된 산소기포가 마이크로미터 크기로 쪼개져 유동공간 형성체(110)의 배출구(122)를 통해 보다 많이 유출될 수 있다.
한편, 상기 유동공간 형성체(110)의 배출구(122)는 상기 벽판(120)에 인접하는 외주부에 서로 대면하게 세 개가 형성됨으로써 유동공간 형성체(110)의 내부공간에서 마이크로미터 크기로 쪼개진 산소기포가 물과 원활하게 배출될 수 있다.
여기서, 유동공간 형성체(110)의 세 개의 배출구(122)는 벽판(120)에 인접한 유동공간 형성체(110)의 외주부의 원주방향을 따라 동일한 간격으로 형성됨으로써 물과 산소기포의 혼합물은 유동공간 형성체(110)의 외주부에서 유출된다.
이때, 물과 산소기포의 혼합물은 벽판(120)에 부딪힌 후 일부는 유동공간 형 성체(110)의 배출구(122)가 형성되어 있지 않은 부분을 지나면서 유동공간 형성체(110)에서 순환하다가 배출구(122)로 유출되고, 다른 일부는 벽판(120)을 지나 그대로 배출구(122)로 배출될 수 있다.
또한, 유동공간 형성체(110)의 중앙부 둘레에는 렌치에 맞는 육각돌부(130)가 형성되어 있으며, 육각돌부(130)가 렌치에 의한 토크를 받기가 용이하므로 관로와 관로 사이에서 양측에 형성된 나선이 각 관로의 내주면에 형성된 나선으로 용이하게 조여져 결합될 수 있다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 노즐의 사시도이고, 도 6은 도 5의 저면 사시도이고, 도 7은 도 5의 다른 저면 사시도이고, 도 8은 도 5의 단면도에 따른 작용도이다.
도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 마이크로버블 노즐은 물(10)과 산소기포(20)가 혼합된 혼합물을 유입 및 유출시키도록 양단이 유입판(200)과 벽판(220)에 의해 의해 막음된 기둥체 형상의 단면을 갖되, 상기 유입판(2000에는 혼합물이 통과될 때 산소기포가 압출되어 빠른 유속으로 통과가능하도록 1.5mm 이하의 직경을 갖는 오리피스 유입구(202)가 형성되고, 상기 벽판(220)에는 유입구를 통하여 유입된 혼합물을 배출시키도록 1mm 내지 3mm의 직경을 갖는 배출공(222)이 복수개 형성되며, 외주면 중앙부에는 랜치와 갖는 공구를 이용하여 회전시킬 수 있도록 육각돌부(230)가 형성됨과 아울러, 상기 육각돌부(230)를 기준으로 양측 외주면에는 다른 관로와 연결을 위한 나선부(211,212)가 형성된 단일의 유동공간 형성체(210)로 이루어진다.
여기서, 제2 실시예는 유입판(200)과 유동공간 형성체(210)가 제1 실시예와 동일하지만 벽판(220)에 배출공(222)이 형성되어 배출공(222)을 통해 물과 산소기포의 혼합물이 배출되는 구성이 제1 실시예와 다르다.
즉, 물과 산소기포의 혼합물이 유입판(200)을 거쳐 유속이 빨라진 후 오리피스 유입구(202)를 통해 유동공간 형성체(210)로 유입되는 작용은 제1 실시예와 동일하나, 유동공간 형성체(210)로 유입된 물과 산소기포의 혼합물이 벽판(220)에 부딪힌 후 벽판(220)의 배출공(222)을 통해 유동되는 점에서 물과 산소기포의 유동작용이 달라진다.
상세하게는, 유입판(200)의 오리피스 유입구(202)와 벽판(220)의 배출공(222)이 동일선상에 배치되지 않게 유입판(200)의 오리피스 유입구(202)는 유입판(200)의 중앙부에 형성되며, 배출공(222)은 벽판(220)의 중앙부에서 외곽으로 배치된다.
이때, 물과 산소기포의 혼합물은 유동공간 형성체(210)의 내부로 유입된 후, 벽판(220)의 중앙부에 부딪혀 벽판(220)의 중앙부에서 퍼지게 유동되며, 산소기포는 벽판(220)에 부딪히면서 터지게 되어 마이크로미터 크기의 직경으로 세분화된다.
이후, 물과 산소기포의 혼합물은 유동공간 형성체(210)와 벽판(220)의 경계부분을 지나 유동공간 형성체(210)의 내면부를 따라 유입판(200) 측으로 유동되었다 유입판(200)의 오리피스 유입구(202)를 통해 유입되는 물과 산소기포 혼합물의 유선주위로 유선을 형성하면서 유동되어 벽판(220)의 배출공(222)에 도달하여 배출공(222)을 통해 외부로 배출된다.
여기서, 벽판(220)의 배출공(222)은 제1 실시예의 배출구보다는 작게 1mm ~ 3mm 사이로 형성되어 벽판(220)의 중앙부 주위 복수개소에 배치된다.
그리고, 물과 산소기포의 혼합물은 배출공(222)을 지나면서 유속이 다시 커지게 되며, 물에 포함된 산소기포는 배출공(222)을 지날 때는 압축되고, 배출공(222)을 통과하면서 팽창하게 되므로, 산소기포는 배출공(222)과 배출공(222)을 지난 후의 압력 차이에 의해 터지면서 더욱 세분화될 수 있다.
또한, 물과 산소기포의 혼합물은 벽판(220)에 부딪힌 후 벽판(220)의 중앙부에서 퍼지면서 유동될 때, 벽판(220)의 중앙부 주위에 배치된 배출공(222) 측으로 바로 유입되어 배출될 수 있다.
그런데, 벽판(220)의 중앙부에서 퍼지는 물과 산소기포의 혼합물이 배출공(222)을 통해 그대로 배출되려면, 벽판(220)의 중앙부에서 배출공(222)의 내측으로 형성되는 유선이 배출공(222)의 입구에서 급격한 각도로 형성되어야 가능하므로, 벽판(220)의 중앙부에서 퍼지는 물과 산소기포의 혼합물이 유동공간 형성체(210)의 내부에서 순환 없이 그대로 배출되기는 어렵게 되며, 대부분은 유입판(200) 측으로 순환된 후 벽판(220)의 배출공(222)으로 배출되게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 마이크로버블 노즐은 물과 함께 산소 기포가 하나 이상의 오리피스를 통과하고, 오리피스에 대면하고 있는 내벽에 부딪혀 물과 미세하게 쪼개져 내부공간에서 순환되어 배출구로 배출됨으로써 미세한 산소 기포를 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

  1. 물(10)과 산소기포(20)가 혼합된 혼합물을 유입 및 유출시키도록 양단이 유입판(100)과 벽판(120)에 의해 의해 막음된 기둥체 형상의 단면을 갖되,
    상기 유입판(100)에는 혼합물이 통과될 때 산소기포가 압출되어 빠른 유속으로 통과가능하도록 1.5mm 이하의 직경을 갖는 오리피스 유입구(102)가 형성됨과 아울러 외주면 중앙부에는 랜치와 갖는 공구를 이용하여 회전시킬 수 있도록 육각돌부(130)가 형성되고,
    상기 육각돌부(130)를 기준으로 양측 외주면에는 다른 관로와 연결을 위한 나선부(111,112)가 각각 형성되며,
    상기 나선부(112)로부터 소정거리 이격된 외주면에는 내부와 연통되어 서로 대면되게 한 쌍의 배출구(122)가 형성된 단일의 유동공간 형성체(110)로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로버블 노즐.
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  5. 물(10)과 산소기포(20)가 혼합된 혼합물을 유입 및 유출시키도록 양단이 유입판(200)과 벽판(220)에 의해 의해 막음된 기둥체 형상의 단면을 갖되,
    상기 유입판(200)에는 혼합물이 통과될 때 산소기포가 압출되어 빠른 유속으로 통과가능하도록 1.5mm 이하의 직경을 갖는 오리피스 유입구(202)가 형성되고,
    상기 벽판(220)에는 유입구를 통하여 유입된 혼합물을 배출시키도록 1mm 내지 3mm의 직경을 갖는 배출공(222)이 복수개 형성되며,
    외주면 중앙부에는 랜치와 갖는 공구를 이용하여 회전시킬 수 있도록 육각돌부(230)가 형성됨과 아울러,
    상기 육각돌부(230)를 기준으로 양측 외주면에는 다른 관로와 연결을 위한 나선부(211,212)가 형성된 단일의 유동공간 형성체(210)로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로버블 노즐.
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