KR100902136B1 - 마이크로 기포 발생장치 및 이를 이용한 욕조 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 기포 발생장치 및 이를 이용한 욕조 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 기포발생부분이 쉽게 막히지 않도록 하여 사용 수명 연장시킬 수 있고, 미세한 기포가 다량 발생하여 성능이 우수한 마이크로 기포 발생장치를 제공할 목적으로, 일측에 배관이 연결되고 내측에 일정 압력으로 물과 공기가 유입되도록 공간이 형성된 가압관(11); 상기 가압관(11)의 단부에 직경이 축소되어 유속을 증가시키는 노즐(13); 상기 노즐(13) 단부에서 직경이 점차 확장되도록 구배진 확경관(14); 및 상기 확경관(14)의 단부에서 직경이 확장되고 폭발 공간(S)을 형성한 폭발관(15);으로 구성된 본체(10)와, 상기 폭발관(15)에 결속되는 체결부(22)가 구비되고 내부에 상기 폭발 공간(S)과 연통하는 배출관(21)이 형성된 캡(20)의 결합으로 이루어진 기포 발생장치가 제공되며, 이러한 기포 발생장치는, 욕조, 식기세척기, 채소나 과일 등의 음식물 세척기, 의료용 도구 세척기, 양식장 기포발생장치, 적조방재 장치 등에 설치되어 포말욕 혹은 세척 등 다양한 용도로 활용 가능하다.

Description

마이크로 기포 발생장치 및 이를 이용한 욕조 시스템{Generator of micro bubble, and bath system using the same}
본 발명은 마이크로 기포 발생장치 및 이를 이용한 욕조 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 순환펌프와 노즐부 및 확경관에 의해 가속된 수(水) 가압력과, 욕조 내의 수(水) 자체 하중에 의한 역방향의 압력 상충을 이용한 폭발로 초미세 기포를 발생할 수 있게 하는 마이크로 기포 발생장치 및 이를 이용하여 반신욕 혹은 전신욕을 할 수 있도록 하는 욕조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 지름이 1mm 이하의 기포를 이용한 포말욕을 초음파욕이라고도 하며, 미세 기포를 이용한 포말욕은 근육통의 완화나 피부미용 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있고, 또한 수면에서 부서진 기포가 공기 중의 플러스 이온에 붙게 되므로 물의 표면 부근에 마이너스 공기 이온이 증가하는데, 마이너스 공기 이온에는 진정효과가 있어 마음을 안정시키고 스트레스를 해소하는 효과도 있는 것으로 알려져 있다.
이러한 포말욕을 이용한 종래 마이크로 기포발생장치의 일 예로, 대략 0.6Mpa에 달하는 고압력으로 물을 토출시켜서 공기를 용해시키는 일종의 베인펌프 를 이용하여 미세기포를 발생시키는 장치가 있으나, 이는 장치의 크기와 소음이 커서 실내에서 사용할 수 없는 단점이 있고, 이 때문에 기포발생장치를 옥외에 설치하는 경우 배관 공사에 따른 시간과 비용이 증가하고, 배관을 순환하는 동안 기포량의 손실이 발생하는 등의 문제점이 있다.
종래 다른 미세기포발생장치의 예로써 순환펌프의 가압력으로 토출되는 수 배출구 부분에 미세한 구멍이 형성된 망사 판을 일정 공간을 두고 여러 겹 설치함으로써 물이 빠른 속도로 망사 판을 지날 때 미세하게 쪼개지는 원리로 기포를 발생시키는 장치가 있고, 이러한 기포발생장치는 실내에 설치 가능한 일반적인 순환펌프를 사용할 수 있으면서도 구조가 간단한 장점이 있는 반면, 여러 겹이 중첩된 망사판 부분이 물 속의 이물질에 의해 빈번하게 막혀서 자주 세척수리 및 교체해야 하는 등의 문제점이 있다.
종래 또 다른 미세기포발생장치의 예로써 물이 빠르게 흐르는 관의 주변에 다수 개의 미세한 공기 주입구멍을 형성하여 기포를 발생시키는 장치가 있으나, 이는 기포 발생 효율이 좋지 않아 포말욕의 효과를 충분히 볼 수 없는 단점이 있다.
이에 따라 본 발명자는 상기 종래 기술들이 가지는 여러가지 문제점을 해결하기 위해 본 발명을 안출하였던 바, 본 발명의 목적은 기포발생부분이 쉽게 막히지 않도록 하여 사용 수명 연장시킬 수 있고, 미세한 기포가 다량 발생하여 성능이 우수한 마이크로 기포 발생장치를 제공하는 한편, 이러한 마이크로 기포 발생장치를 욕조에 간단하게 장착하여 포말욕을 할 수 있도록 하는 욕조 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명이 기포 발생장치는, 일측에 배관이 연결되고 내측에 일정 압력으로 물과 공기가 유입되도록 공간이 형성된 가압관(11); 상기 가압관(11)의 단부에 직경이 축소되어 유속을 증가시키는 노즐(13); 상기 노즐(13) 단부에서 직경이 점차 확장되도록 구배진 확경관(14); 및 상기 확경관(14)의 단부에서 직경이 확장되고 폭발 공간(S)을 형성한 폭발관(15);으로 구성된 본체(10)와, 상기 폭발관(15)에 결속되는 체결부(22)가 구비되고 내부에 상기 폭발 공간(S)과 연통하는 배출관(21)이 형성된 캡(20)의 결합을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 기포 발생장치가 적용된 욕조 시스템은, 물이 수용되는 욕조(30)와, 상기 욕조(30)의 일측에 형성된 물 흡입구(31)와, 상기 흡입구(31)와 연결되어 물을 순환시키고 일측에 공기 주입구(33)가 형성된 펌프(32)와, 상기 펌프(32)에서 공급된 물과 공기를 가압하는 가압장치(33)와, 일측이 상기 가압장 치(33)에 연결된 배관(35)에 연결되고, 타측이 상기 욕조(30)의 벽을 관통하여 고정되는 기포 배출장치(1)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 순환펌프와 노즐부 및 확경관에 의해 가속된 수(水) 가압력과, 수(水) 자체 하중에 의한 역방향의 압력의 상충을 이용한 폭발력으로 초미세 기포를 다량 발생하므로 기포 발생 성능이 우수한 기포 발생장치를 제공할 수 있다. 더욱이 본 발명에 따른 기포 발생장치를 욕조에 장착하는 경우, 다량의 기포로 충분한 포말욕 효과를 볼 수 있으면서도, 구멍이 막히는 등의 현상이 없으므로 사용수명이 길고 잦은 보수나 수리를 배제할 수 있기 때문에 유지비용의 절감과 사용상 편리한 이점이 있다.
또한 본 발명의 기포 발생장치를 식기세척기, 야채나 과일 등의 음식물 세척기 혹은 의료용 기구 세척기 등에 적용될 경우 다량의 미세 기포로 세척 효과를 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 실시 형태를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기포 발생장치의 구조를 보인 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부의 확대 단면도이다.
도 1을 참조하는 바와 같이, 본 발명의 기포 발생장치(1)는, 크게 본체(10)와 캡(20)으로 구별되며, 상기 본체(10)는 물과 공기가 유입되도록 공간이 형성된 가압관(11)과, 상기 가압관(11)의 단부에 직경이 축소되어 유속을 증가시키는 노즐(13)과, 상기 노즐(13) 단부에서 직경이 점차 확장되도록 구배진 확경관(14) 및 상기 확경관(14)의 단부에서 직경이 확장되고 폭발 공간(S)을 형성한 폭발관(15)으로 구성된다.
또한, 상기 캡(20)은, 상기 폭발관(15)에 결속되는 체결부(22)가 구비되고 내부에 상기 폭발 공간(S)과 연통하는 배출관(21)이 형성된다.
상기 가압관(11)의 외주면에는 나사산 등이 형성되어서 물과 공기를 유입시키는 배관(35)과 연결되고, 상기 노즐(11)과 접한 가압관(11) 부분에는 도시된 바와 같이 내경이 점차 축소되도록 한 라운드부(12)가 형성되며, 상기 라운드부(12)는 가압관(11)으로 유입된 물과 공기가 노즐(13)에 유입될 때 원활하게 유입되게 하여 역류를 방지한다.
상기 노즐(13)은 가압관(11)으로 유입된 물과 공기의 유속을 증가시키기 위한 것으로, 노즐(13)을 통과한 물과 공기는 대단히 빠른 속도로 전환되어 확경관(14)을 경유, 폭발관(15)으로 분사된다. 이때 상기 노즐(13)을 경유한 물의 유속은 가압관(11)으로 유입된 물과 공기의 압력과 노즐(13)의 지름에 따라 정의될 수 있는데, 본 발명에서 바람직한 가압관(11)의 수압은 3.8 ~ 4.2 bar 범위인 경우 노즐(13) 내경을 2.1 ~ 2.5 mm로 하면 후술하는 바와 같이 폭발관(15) 내에서 최적의 마이크로 기포가 발생된다.
물론, 상기 수치는 바람직한 최상의 수치이며, 본 발명의 기술사상과 같이 마이크로 기포가 발생하는 조건을 만족하는 범위에서는 변형 실시가 가능하다. 즉 상기 수압을 1.0 ~ 12.0 bar 범위로 하고, 노즐(13)의 내경은, 1.0 ~ 7.0 mm 범위로 하는 경우에도 본 발명이 목적하는 바와 같은 마이크로 기포가 생성된다. 수압이 1.0 bar 이하이면 압력이 약하여 기포 형성이 거의 없고, 12.0 bar 이상이면 높은 압력에 의해 장치들의 수명이 단축된다.
상기 폭발관(15)은 확경관(14)을 경유하여 분사된 빠른 유속의 물과 공기가일정 공간 내에서 급격하게 팽창하여 기포를 발생시키는 폭발공간(S)으로서, 상기 확경관(14)과 접한 부분에는 도시된 바와 같이 라운드부(16)가 형성될 수 있고, 상기 확경관(14) 측의 반대 측에는 배출관(21)을 가지는 캡(20)이 체결된다.
상기 캡(20)의 외주면는 상기 폭발관(15) 내로 체결되기 위해 나사산 혹은 그것과 균등한 체결요소를 가진 체결부(22)가 형성되고, 배출 측 단부 외주면에는 외측으로 돌출된 플랜지(23)가 형성되어 욕조(30) 등에 체결이 용이하게 한다. 즉 상기 캡(20)은 본체(10)에 나사 방식으로 체결 및 해제되므로, 캡(20)의 회전 량에 따라 상기 플랜지(23)와 본체(10) 단부 사이의 거리가 가변 가능하다. 따라서 본 발명의 기포 발생장치(1)는 욕조(30) 벽에 구멍을 뚫고 여기에 상기 캡(20)의 체결부(22)을 삽입하여 본체(10)와 체결, 고정할 때 욕조(30)의 벽 두께에 관계없이 캡(20)을 회전시켜서 견고하게 고정, 설치 가능하다.
물론, 도시하지는 않았으나 상기 플랜지(23)와 본체(10) 단부에 각각 욕조(30)의 벽과 접하는 고무패킹을 설치하여 기밀성을 향상시킬 수도 있다.
이와 같은 기포 발생장치(1)는 욕조(30) 뿐만 아니라, 식기세척기, 채소나 과일 등의 음식물 세척기, 의료용 도구 세척기 등에 설치되어 기포를 통해 세척을 하는 용도로 사용 가능하다.
한편, 도 2를 참조하는 바와 같이 상기 노즐(13) 내면에는 보강링(40)이 설치될 수 있다. 상기 보강링(40)은 노즐(13)에서 분리, 교체 가능한 것으로, 상기 폭발관(15)에서의 수 팽창 압력을 비롯하여 가압관(11)으로 유입되는 가압력에 의해서 상대적으로 압력을 많이 받는 노즐(13)이 쉽게 파손되는 것을 완충해주는 보강장치이며, 정기적으로 또는 점검 후 이상 발생시 교체하는 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기포 발생장치의 구조를 보인 단면도로서, 본 발명에 따른 기포 발생장치(1)는 다음과 같이 구성요소의 부가 등의 변형 실시가 가능하다.
도 3을 참조하는 바와 같이, 상기 폭발관(15) 내부에 복수 개의 구멍(51)이 형성된 다공판(50)이 구비될 수 있고, 상기 다공판(50)은 노즐(13)에서 분사된 물과 공기가 부딪혀서 충격이 발생하게 하여 기포 발생률을 증가시키기 위한 일종의 압력판 기능을 가진다. 즉, 노즐(13)의 좁은 공간을 빠른 속도로 통과한 물과 공기 혼합 유체가 상층인 폭발관(15)으로 분사되면서 다공판(50)에 부딪혀서 폭발하여 높은 압력과 함께 다량의 기포가 형성되고, 이러한 압력에 의해서 배출관(21)으로 배출되는 기포의 속도가 가속되어 배출된다.
또한 상기 배출관(21) 측 출구에 기포 발생장치(1) 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 망사 형태로 이루어진 배출판(60)이 구비될 수 있으며, 이러한 배출판(60)은 이물질의 역류 차단 기능과 더불어 기포 발생장치(1)에서 최종 배출되는 물과 공기를 분산시켜서 기포를 형성하는 기능도 가진다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기포 발생장치의 구조를 보인 단면도로서, 배출관(21)으로 물이 역류되는 것을 방지하기 위한 구조가 개시된다.
도 4를 참조하는 바와 같이 배출관(21)의 배출 측 단부에 물의 일방향 흐름만 허용하고 역방향의 흐름을 차단하는 체크밸브(25)가 구성되는 경우, 폭발관(15)에서 발생된 기포가 체크밸브(25)에 의해서 외부로만 배출되고 배출관(21)의 외측에 있는 유체는 배출관(21)으로 유입되는 것을 차단함으로써 폭발관(15)으로 유체가 역류하는 것을 차단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 기포 발생장치가 욕조에 장착된 욕조 시스템의 구성도로서, 본 발명에 의한 욕조 시스템은, 물이 수용되는 욕조(30)와, 상기 욕조(30)의 일측에 형성된 물 흡입구(31)와, 상기 흡입구(31)와 연결되어 물을 순환시키고 일측에 공기 주입구(33)가 형성된 펌프(32)와, 상기 펌프(32)에서 공급된 물과 공기를 가압하는 가압장치(34)와, 일측이 상기 가압장치(34)에 연결된 배관(35)에 연결되고, 타측이 상기 욕조(30)의 벽을 관통하여 고정되는 기포 배출장치(1)를 포함하여 이루어진다.
상기 욕조(30)는 통상적으로 물을 저장하여 전신욕 혹은 반신욕을 할 수 있도록 한 것으로, 수도전(미도시)에 의해서 물이 저장되고 배수전(미도시)을 통해 저장된 물이 하수도로 버려진다.
상기 흡입구(31)는 욕조(30)에 저장된 물을 순환시키기 위해 물이 흡입되는 곳으로, 이물질 유입을 차단할 수 있는 망사가 형성될 수 있다.
상기 펌프(32)는 욕조 내에 저장된 물을 흡입하기 위한 것으로, 이러한 목적 을 달성하기 위한 장치라면 그 장치에 제한이 없으며, 바람직하게는 원심펌프를 이용하며, 이때 펌프(32)의 일측에는 순환되는 물에 공기를 주입시키기 위한 공기 주입구가 구비된다.
상기 펌프(32)에 의해서 순환된 물과 공기는 가압장치(34)에 의해서 가압되어 배관(35)을 통해 기포 발생장치(1)로 보내진다. 상기 가압장치(34)는, 펌프(32)에서 공급된 물과 공기 혼합물에 압력을 가함으로써 물 속에 공기가 혼합되게 함과 동시에, 공기가 혼합된 물을 기포 발생장치(1)로 송기하는 기능을 가지며, 이러한 목적을 달성하기 위한 장치라면, 그 종류와 구조에 제한은 없으며, 통상의 기포 발생 욕조에 설치된 가압장치를 사용하여도 무방하다.
도 1을 참조하는 바와 같이 배관(35)을 통해 공기가 혼합된 물이 기포 발생장치(1)의 가압관(11)으로 유입되면, 노즐(13)을 통해 물과 공기의 유속이 급격하게 증가하고, 이후 확경관(14)을 통해 폭발관(15) 내로 유입된다.
폭발 공간(S) 내에는 욕조(30) 내에 저장된 물에 의한 수압이 노즐(13) 방향으로 작용하고 있기 때문에, 노즐(13)에서 배출관(21) 측으로 가속된 물과 공기는 폭발 공간(S)의 급격한 단면적 상승에 따른 팽창력과 함께 상기 욕조(30) 내의 수압에 부딪쳐서 폭발하여 미세한 기포(B)를 다량 방출하고, 이어서 생성된 기포(B)는 도 5와 같이 배출관(21)을 경유하여 욕조(30) 내로 배출된다.
여기서 도 4와 같이 배출관(21)의 배출 측 단부에 체크밸브(25)가 설치되면, 욕조(30) 내에 있는 물이 배출관(21) 및 폭발관(15) 내부로 역류하는 것을 차단하게 되고, 폭발관(15)에서 발생된 미세 기포가 욕조(30) 내부로 배출된다.
이와 같이 본 발명의 기포 발생장치(1)를 비롯하여 욕조 시스템에 구비된 몇몇 장치를 응용한다면 욕조(30) 외에 식기세척기, 채소나 과일 등의 음식물 세척기, 의료용 도구 세척기 등에 설치되어 다량의 기포로서 오물을 분해할 수 있도록 적용 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이와 같이 본 발명을 설명함에 있어서, 비록 도시된 제한적인 실시예에 기하여 선택적으로 설명하였지만, 본 발명은 예시된 실시예 및 도면 구조로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 수정과 변형이 가해질 수 있음을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 기포 발생장치의 구조를 보인 단면도.
도 2는 도 1의 A부의 확대 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기포 발생장치의 구조를 보인 단면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기포 발생장치의 구조를 보인 단면도.
도 5는 본 발명의 기포발생장치가 욕조에 장착된 욕조 시스템의 구성도.
< 도면의 주요 부분의 부호 설명 >
1: 기포발생장치
10: 본체 11: 가압관
13: 노즐 14: 확경관
15: 폭발관
20: 캡
21: 배출관 25: 체크밸브
30: 욕조 31: 흡입구
32: 펌프 34: 가압장치
40: 보강링
50: 다공판
60: 배출판

Claims (9)

  1. 일측에 배관이 연결되고 내측에 일정 압력으로 물과 공기가 유입되도록 공간이 형성된 가압관(11); 상기 가압관(11)의 단부에 직경이 축소되어 유속을 증가시키는 노즐(13); 상기 노즐(13) 단부에서 직경이 점차 확장되도록 구배진 확경관(14); 및 상기 확경관(14)의 단부에서 직경이 확장되고 폭발 공간(S)을 형성한 폭발관(15);으로 구성된 본체(10)와,
    상기 폭발관(15)에 결속되는 체결부(22)가 구비되고 내부에 상기 폭발 공간(S)과 연통하는 배출관(21)이 형성된 캡(20)과,
    상기 폭발관(15) 내에 압력을 증가시키기 위해 복수 개의 구멍(51)이 형성된 다공판(50)의 결합을 특징으로 하는 기포 발생장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 노즐(13)과 접한 가압관(11) 부분 또는 확경관(14) 단부와 접한 폭발관(15) 부분에 라운드부가 형성된 것을 특징으로 하는 기포 발생장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1 또는 2에 기재된 기포발생장치(1)를 이용한 욕조 시스템으로서,
    물이 수용되는 욕조(30)와,
    상기 욕조(30)의 일측에 형성된 물 흡입구(31)와,
    상기 흡입구(31)와 연결되어 물을 순환시키고 일측에 공기 주입구(33)가 형성된 펌프(32)와,
    상기 펌프(32)에서 공급된 물과 공기를 가압하는 가압장치(34)와,
    일측이 상기 가압장치(34)에 연결된 배관(35)에 연결되고, 타측이 상기 욕조(30)의 벽을 관통하여 고정되는 기포발생장치(1)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기포 발생장치를 이용한 욕조 시스템.
  9. 삭제
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