KR100936878B1

KR100936878B1 - 기체용해장치

Info

Publication number: KR100936878B1
Application number: KR1020070106679A
Authority: KR
Inventors: 이정수
Original assignee: 이정수
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2010-01-14
Also published as: KR20090048562A; KR20090004320A

Abstract

본 발명은 액체에 용해된 기체의 용량을 증가시키기 위한 기체용해장치에 관한 것이다.

상기 기체용해장치는 상부 일 측에 공급부가 구비되고, 하부 일 측에 배출부가 구비되는 용해조; 상기 공급부와 배출부의 위치 사이의 용해조의 내부 공간을 둘 이상의 공간으로 구획하도록 구비되는 하나 이상의 구획벽; 상기 구획벽의 어느 일 위치에 배치되며, 상기 일 수용부에서 다른 일 수용부로 흐르는 액체 및 기체의 유속이 증가할 수 있도록 상기 공급부보다 작은 단면적을 갖도록 구성되는 제 1 유속 증가부; 및 상기 제 1 유속 증가부를 통해 배출되는 기체와 액체가 충돌되어 용해가 촉진되도록 상기 제 1 유속 증가부와 인접한 위치에 구비되는 충격벽을 포함하여 구성될 수도 있다.

이와 같은 구성에 의해 본 발명은 유체의 흐름에 대한 작용력이 부가되고, 부가된 작용력을 통해 액체에 대한 기체의 용해가 촉진시켜 액체에 기체의 용존율을 향상시킬 수 있다.

용해, 용존율, 압력, 충격, 와류, 유속

Description

기체용해장치{APPRATUS FOR DISSOLVING GAS}

일반적으로, 기체용해장치는 폐수처리장, 정수처리장, 정수기, 수경양액재배, 양식장 등과 같이 산소나 오존 등의 기체를 폐수나 물과 같은 액체에 용해시키는데 이용되는 장치이다. 이러한 기체용해장치는 물이나 폐수 등과 같은 액체 내 산소나 오존 등의 기체 용존율을 높일 목적으로 주로 이용된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기체용해장치는 용해조(20)에 액체와 기체를 함께 공급하기 위하여 공급부(10)가 구비된다. 상기 공급부(10)는 액체 공급부(10a)와 기체 공급부(10b)가 연결되고, 일정한 압력으로 제공될 수 있도록 압력 측정부(11)가 구비된다. 이러한 구성으로 기체용해장치(1)는 용해조(2) 내에 수용되는 물로 인하여 발생하는 정수압에 의해 기체를 물에 용해시키도록 구성된다. 이와 같이 정수압에 의해 기체가 용해된 액체는 용해조(20)의 하부에 구비되는 배출부(30)의 밸브(31)를 개방하여 배출시키게 된다.

그러나 이와 같은 원리로 기체를 용해시키는 기체용해장치(1)는 배출부(30)에 구비된 밸브(31)가 개방될 때, 용해조(20)의 내부 정수압이 급격히 떨어지기 때문에 정수압에 의한 기체용해율이 현저하게 저하되는 문제가 발생하고 있다.

상기 기체용해장치(1)는 이러한 점을 방지하기 위하여 배출부(30)에서 밸브(31)의 개폐량을 조절하여 저유량이 배출되도록 하여야만 한다. 이 경우, 기체가 용해된 액체의 공급량은 한정될 수밖에 없기 때문에 기체가 용해된 액체를 충분히 필요한 용량으로 공급하기 어렵다는 문제가 있다.

한편, 단순한 정수압에 의해 용해시키는 경우, 액체에 용해되는 기체의 용존량은 압력에만 비례하여 증가하게 되는데, 용해조(20)의 내부에 형성시킬 수 있는 압력은 공급부(10)를 통해 유입되는 액체 및 기체의 용량과 배출부(30)를 통해 배출되는 액체 및 기체의 양의 차이에 의해 발생하는 구조이기 때문에 한계가 있다.

따라서, 액체에 용해되는 기체의 양을 더 증가시키기 위한 연구가 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 기체용해장치에 의해 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명의 일 목적은 유체의 흐름에 대한 작용력을 부가하여 액체에 대한 기체의 용해가 촉진될 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명의 다른 일 목적은 액체의 분출압력을 증가시켜 기체의 용해가 촉진될 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 분출되는 액체 및 기체가 벽체에 충돌되도록 하여 충격력을 통해 기체의 용해가 촉진될 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 액체의 흐름에 와류를 형성시켜 기체의 용해가 촉진될 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 배출량에 구애를 받지 않으면서 액체에 대한 기체의 용해도를 향상시킬 수 있도록 하는 데에 있다.

상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일 실시 형태와 관련된 기체용해장치는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예와 관련된 기체용해장치는 기본적으로 유체의 압력을 증가시켜 액체에 대한 기체의 용해도를 향상시킬 수 있도록 구성된다. 이 경우, 기체의 용존율이 기체가 용해된 액체의 배출량에 영향을 거의 받지 않도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 기체용해장치는 상부 일 측에 연결되어 기체 및 액체가 내부로 유입되도록 하는 공급부가 구비되고, 하부 일 측에 연결되어 기체가 용해된 액체를 외부로 방출하는 배출부가 구비되는 용해조; 용해조의 내부에 복수의 수용부가 형성되도록 공급부와 배출부의 위치 사이의 공간을 둘 이상의 공간으로 구획하도록 용해조의 내부에 구비되는 하나 이상의 구획벽; 구획벽의 어느 일 위치에 배치되며, 일 수용부에서 다른 일 수용부로 흐르는 액체 및 기체의 유속이 증가할 수 있도록 공급부보다 작은 단면적을 갖도록 구성되는 제 1 유속 증가부; 및 제 1 유속 증가부를 통해 배출되는 기체와 액체가 충돌되어 용해가 촉진되도록 제 1 유속 증가부와 인접한 위치에 구비되는 충격벽을 포함하여 구성될 수도 있다.

삭제

여기서, 공급부는 단부에서 연장되어 용해조의 내부에 위치하도록 형성되고, 공급부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 제 1 유속 증가부가 더 구비될 수도 있다.

그리고 충격벽은 제 1 유속 증가부를 통해 배출되는 액체 및 기체가 충돌되는 영역에 관통구멍 또는 돌부가 더 구비될 수도 있다. 이 경우, 충격벽은 구획벽에 장착되게 구성될 수도 있다.

한편, 제 1 유속 증가부 또는 배출부에는 와류 형성부가 더 구비될 수도 있고, 또는 제 1 유속 증가부와 배출부 모두에 와류 형성부가 더 구비될 수도 있다.
이 경우, 와류 형성부는 액체 및 기체의 진행방향과 반대방향으로 돌출되는 하나 이상의 돌출부와; 중앙부에 형성되어 액체 및 기체의 통로를 형성하는 관통부를 포함하여 구성될 수도 있다. 한편, 와류 형성부는 각 돌출부 사이에 절개 방지부가 더 구비될 수도 있다.
그리고 제 1 유속 증가부는 제 2 유속 증가부가 더 구비될 수도 있다.
이 경우, 유속 증가부는 제 1 유속 증가부의 둘레에 배치되는 본체와; 본체와 제 1 유속 증가부 사이에 유로가 형성되고, 본체가 제 1 유속 증가부에 고정되도록 구비되는 복수의 구획부를 포함하여 구성될 수도 있다.
한편, 제 1 유속 증가부는 기체가 용해되는 액체가 용해조 내부에서 어느 일 방향으로 회전 가능하도록 분출각을 이루도록 구성할 수도 있다.

그리고 배출부는 세류 형성부가 더 구비될 수도 있다. 이 경우, 세류 형성부는 배출부의 내부에 배치되며, 세류구가 구비되는 회전판과; 일 단부가 회전판의 일 측에 결합되어 배출부의 외부로 돌출되도록 구비되며, 다른 일 단부에 구비되는 손잡이를 포함하여 구성될 수도 있다.

다른 한편, 공급부는 기체가 용해되는 액체가 용해조 내부에서 회전 가능하도록 분출각을 이루도록 구성될 수도 있다.

또 다른 한편, 제 1 유속 증가부는 일 수용부에서 다른 일 수용부로 흐르는 방향을 따라 순차적으로 단면적이 작아지도록 구성할 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 유체의 흐름에 대한 작용력이 부가되고, 부가된 작용력을 통해 액체에 대한 기체의 용해가 촉진시켜 액체에 기체의 용존율을 향 상시킬 수 있다.

그리고 본 발명에 따르면, 액체에 용해된 기체의 용존율은 공급을 위한 배출량이 증가되어도 거의 영향을 받지 않기 때문에 예를 들어 저수지 또는 양식장 등과 같은 장소에 필요한 산소의 공급량이 증가되어도 장치의 용량에 대한 제약이 감소하게 된다.

그리고 또한 본 발명에 따르면, 필요한 기체의 용존양을 확보하기 위하여 기체용해장치의 용량에 대한 제한을 거의 받지 않게 된다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 기체용해장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고 이하, 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로 유체의 압력 등과 같은 유체에 대 한 작용력을 부가하여 액체에 대한 기체의 용해도를 향상시킬 수 있도록 구성되는 것을 예로 하여 설명될 것이다.

도 2에 도시된 실시예와 관련된 기체용해장치(100)에 대하여 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 기체용해장치(100)는 액체 공급부(110a)와 기체 공급부(110b)를 포함하여 구성되는 공급부(110)와 상기 공급부(110)에 결합되는 용해조(120) 및 상기 용해조(120)의 다른 일 측에 결합되는 배출부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 공급부(110)는 각 기체 및 액체 공급부(110a,110b)를 통해 공급되는 액체와 기체의 양을 조절하거나, 차단을 위한 밸브(110a-1,110b-1)가 각각 구비되고, 공급압(또는 공급량)을 확인하기 위한 측정기(111)가 구비될 수 있다. 한편, 상기 용해조(120)의 어느 일 측에는 드레인부(160)가 더 구비될 수도 있다.

상기 공급부(110)는 일 단부가 상기 용해조(120)의 내부로 돌출되도록 구성될 수 있는데, 상기 돌출된 공급부(110)의 단부는 도 3a 또는 도 3b에 도시된 것과 같이 구성될 수도 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 도시된 것과 같이 상기 공급부(110)의 일 단부는 상기 용해조(120)의 내부로 돌출되도록 삽입되는 구조를 갖는다. 이 경우, 상기 공급부(110)의 단부에는 제 1 유속 증가부(113)가 구비될 수 있다. 상기 제 1 유속 증가부(113)는 도시된 것과 같이 상기 공급부(110)의 단면적보다 작은 단면적을 가지도록 구성되어 이루어질 수도 있다.

삭제

한편, 상기 공급부(110)의 단부는 도 3a에 도시된 것과 같이 절곡부(112)가 구비되어 상기 제 1 유속 증가부(113)가 용해조(120)의 내측 벽을 향하도록 구성될 수도 있다. 다른 한편으로, 도 3b에 도시된 것과 같이 제 1 유속 증가부(113)와 인접한 위치에 충격벽(121)이 더 구비되도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 충격벽(121)은 상기 용해조(120)의 내측 벽에 장착되도록 구성될 수 있다.

삭제

이와 같이, 상기 제 1 유속 증가부(113)와 용해조(120)의 내측 벽 또는 충격벽(121)이 마주하도록 구성하여 상기 제 1 유속 증가부(113)를 통해 배출되는 액체 및 기체(액체에 일부 기체가 용해된 상태를 포함)가 상기 용해조(120)의 내측 벽 또는 충격벽(121)에 충격되도록 할 수 있다.
상기와 같은 구성을 통해, 상기 제 1 유속 증가부(113)에 의해 유속이 증가된 액체 및 기체가 용해조(120)의 내부로 배출되도록 하고, 유속이 증가된 상태로 배출된 액체 및 기체가 용해조(120)의 내측 벽 또는 충격벽(121)에 충격되도록 하여 용해가 더 촉진되도록 할 수 있다.

즉, 이와 같은 과정을 통해 액체에 대한 기체의 용존양을 증가하게 된다. 상기 구성은 제 1 유속 증가부(113)의 구성으로도 기체의 용존양을 증가시킬 수 있기는 하나, 용해조(120)의 내벽에 대한 충격이나 충격벽(121)에 대한 충격을 통해서도 액체에 대한 기체의 용존양을 증가시킬 수 있게 된다. 즉, 적어도 어느 하나의 구성을 통해서 액체에 대한 기체의 용존양을 증가시킬 수 있다.
한편, 증가된 유속으로 액체 및 기체가 분출되어 용해조(120)의 내벽이나 충격벽(121)에 충돌이 함께 이루어지도록 하여 용존양을 더 증가시킬 수도 있다.

한편, 상기 용해조(120)의 일 측에는 배출부(130)가 구비된다. 상기 배출부(130)는 기체가 용해된 액체를 배출을 조절하기 위하여 밸브(131)가 구비될 수 있다. 그리고 상기 용해조(120) 내부의 잔여 물질을 배출하기 위하여 밸브(161)가 구비되는 드레인부(160)를 더 포함할 수도 있다.

이 경우, 상기 배출부(130)에는 도 4b 및 도 5b에 도시된 것과 같은 와류 형성부(140)가 더 구비될 수도 있다.

상기 와류 형성부(140)는 상기 배출부(130)의 일부 영역을 차단할 수 있도록 배출부(130)의 내측 둘레를 따라 돌출부(143b)가 형성된다. 상기 돌출부(143b)의 중앙부에는 관통부(144)가 형성되어 배출부(130)로 유입된 액체(기체가 용해된 액체)가 배출될 수 있는 통로를 형성하게 된다. 한편, 상기 돌출부(143b)의 테두리 영역에는 상기 배출부(130)의 내벽에 결합될 수 있도록 결합부(141)가 더 구비될 수도 있다. 한편, 상기 돌출부(143b)가 직접 상기 배출부(130)의 내벽에 결합 되도록 구성될 수도 있다.

여기서, 상기 돌출부(143b)는 와류를 형성시키기 위하여 각진 테두리로 형성되어 액체(기체가 용해된 액체)의 진행 방향을 향하여 돌출되도록 구성될 수도 있다. 다른 한편, 상기 돌출부는 도시된 것과 같이 돌출부(143b)가 일정 간격으로 형성되도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 도 5b에 도시된 것과 같이 일정 간격으로 형성되는 돌출부(143b) 사이에는 절개 방지부(143c)가 더 형성될 수도 있다.

상기 와류 형성부(140)는 도 4a 및 도 5a에 도시된 것과 같이 배출부(130)의 내부 단면에 상응하는 플레이트에 절개부(142)를 일정한 간격으로 교차하도록 형성한 후 일 측 방향으로 각 절개부(142)에 의해 잘려진 각 영역(143a)을 구부려 돌출부(143b)가 형성되도록 할 수 있다. 상기 돌출부(143b)는 위에서 언급한 바와 같이 액체의 진행방향과 마주하도록 배치되어 와류를 형성킬 수 있게 된다. 한편, 도 5b에 도시된 것과 같이 상기 각 절개부(142)의 단부에는 돌출부(143b)를 형성시키기 위하여 절개부(142)에 의해 잘려진 각 영역(143a)을 구부리는 경우 절개부(142)의 단부가 더 찢어지는 것을 방지하기 위하여 절개 방지부(143c)를 더 형성시킬 수도 있다.

상기 와류 형성부(140)는 언급한 바와 같이 돌출부(143b)의 테두리를 따라 결합부(141)를 형성시켜, 배출부(130)의 내부에 장착이 용이하도록 할 수도 있다. 한편, 용접 등과 같은 방식에 의해 상기 와류 형성부(140)를 배출부(130)의 내부에 장착하는 경우, 상기 결합부(141)는 구비되지 않을 수도 있다.

상기 와류 형성부(140)의 구성에 의해 배출되는 액체에 대한 기체의 용해가 더 촉진될 수 있다. 한편, 상기 와류 형성부(140)는 배출부(130)의 단부에 구비될 수도 있다. 이 경우, 상기 와류 형성부(140)에 의해 배출되는 액체(기체가 용해된 액체)는 배출각도가 더 넓게 형성되어 배출될 수 있다. 이와 같은 경우, 예를 들어 양식장 등의 영역에 배출될 때, 확산의 정도가 더 촉진될 수 있다. 즉, 배출되는 각도가 넓게 형성되어 양식장에 저수된 물과 기체가 용해된 물이 섞이는 속도가 더 빠르게 될 수 있다.

다른 한편, 도 6에 도시된 것과 같이 상기 와류 형성부(140)는 공급부(110)의 단부에 형성되는 제 1 유속 증가부(113)의 내부에 장착될 수도 있다. 이 경우에도 상기 돌출부(143b)는 액체 및 기체의 흐름과 마주하도록, 즉, 액체 및 기체가 유입되는 방향을 향하도록 배치되어 와류가 형성되도록 할 수도 있다.

도 7a 및 도 7b에는 상기 와류 형성부(140)가 제 1 유속 증가부(113)에 장착된 경우, 공급부(110)의 단부 유속(V1)과 제 1 유속 증가부(113)의 유속(V2) 및 와류 형성부(140)를 통과한 후의 유속(V3)의 관계, 그리고, 와류가 형성되는 영역(A)을 나타낸다. 도시된 상태에서 유속 간의 관계는 공급부(110)의 단부 유속(V1)이 제일 느리고, 와류 형성부(140)를 통과한 후의 유속(V3)이 가장 크게 형성될 수 있다.

한편, 와류 형성부(140)에 의해 와류 형성부(140)를 통과하기 전에 형성되는 와류 영역(A)에 의해 액체에 대한 기체의 용해가 더욱 촉진될 수 있다. 그리고 상기 돌출부(143b)의 뒤쪽 영역에서도 국부적인 와류가 형성될 수도 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 제 1 유속 증가부(113)에 의한 1차 용해와 와류 형성부(140)에 의해 형성되는 와류에 의한 용해, 그리고 용해조(120)의 내벽 또는 충격벽(121)에 대한 충격으로 인하여 기체의 용해는 더욱 촉진될 수 있다. 따라서, 액체에 대한 기체의 용존율을 더욱 증가될 수 있다.

다른 한편, 도 8a 내지 도 9에 도시된 것과 같이, 상기 제 1 유속 증가부(113)에는 제 2 유속 증가부(150)가 더 구비될 수도 있다. 상기 제 2 유속 증가부(150)는 제 1 유속 증가부(113)의 둘레에 유로(153)가 더 형성되도록 구성될 수 있다. 상기 유로(153)는 양단의 압력차를 이용하여 유속이 증가하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 상기 유로(153)는 양단의 단면적을 다르게 형성하여 유속이 더 증가하도록 구성할 수도 있다. 예를 들어, 이러한 구성은 제트기류 또는 벤츄리관 등과 같은 구성과 같은 구성으로 이루어질 수 있다.

도시된 것과 같이, 제 2 유속 증가부(150)의 일 구성예로, 제 1 유속 증가부(113)의 둘레에 제 1 유속 증가부(113)의 외부면과 간격이 형성되게 본체(151)가 구비되고, 상기 본체(151)의 내면과 제 1 유속 증가부(113)의 외면 사이에는 복수의 구획부(152)가 일정한 간격으로 배열되어 유로(153)가 형성되도록 구성될 수도 있다.

이러한 구성에 의해 상기 제 2 유속 증가부(150)의 단부 위치(즉, 제 1 유속 증가부(113)의 배출 측 단부 둘레 위치)의 압력은 액체 및 기체의 배출로 인한 흐름에 의해 압력이 상대적으로 낮아지게 된다. 이로 인하여 공급부(110)의 단부위치(즉, 공급부(110)와 제 2 유속 증가부(150)의 사이 위치)로부터 액체(기체가 용해된 액체를 포함)가 제 2 유속 증가부(150)의 유로(153)를 통해 유입되어 제 1 유속 증가부(113)의 배출 측으로 함께 배출된다. 이때, 상기 제 2 유속 증가부(150)의 유로(153)를 통해 흐르는 액체의 유속으로 인하여 상기 제 1 유속 증가부(113)로부터 배출되는 액체의 유속이 더욱 증가될 수 있다.

한편, 상기 본체(151)와 제 1 유속 증가부(113) 사이에 배치되는 구획부(152)는 제 2 유속 증가부(150)의 본체(151) 전체 영역에 형성되지 않고, 상기 제 1 유속 증가부(113)와 접하게 되는 일부 영역에만 형성될 수도 있다. 즉, 상기 구획부(152)는 유로(153)가 형성될 수 있도록 구성되는 것으로, 그 구조에 대해서는 한정되지 않는다. 그리고 상기 제 2 유속 증가부(150)의 양단부에 대한 유속의 차이가 발생할 수 있도록 유속 증가부(150)의 양단부의 단면적이 서로 다르게 형성될 수도 있다. 이러한 구조는 베르누이 정리가 적용되어 이루어질 수도 있다.

이와 같은 구성에 의해 상기 제 1 유속 증가부(113)에 의해 증가된 유속으로 배출되는 액체(기체 및 기체가 용해된 액체를 포함)는 상기 제 2 유속 증가부(150)에 의해 유속이 더욱 증가되어 용해조(120)의 내벽 또는 충격벽(121)에 충격될 수 있다. 이로 인하여 충격력은 더욱 증가될 수 있고, 따라서, 기체의 용해 정도는 더욱 증가될 수 있다.

이 경우, 상기 제 1 유속 증가부(113)의 내부에는 상기 설명된 와류 형성부(140)가 더 구비될 수도 있다.

또 다른 한편, 도 10에 도시된 것과 같이, 상기 공급부(110)의 배출 방향은 용해조(120)의 내부에서 회전될 수 있도록 일 측 방향(예를 들어 시계방향 또는 반 시계방향)으로 향하도록 배치될 수도 있다. 이와 같이 공급부(110)의 배출 방향이 상기 용해조(120)의 내부에 수용되는 액체(기체 및 기체가 용해된 액체를 포함)가 회전되도록 하는 경우, 상기 액체의 회전에 의한 마찰 등의 작용이 발생하게 되어 이로 인한 용해 정도가 더욱 증가될 수 있게 된다. 한편, 이 경우 상기 설명된 것과 같이 와류 형성부(140) 또는 제 2 유속 증가부(150)가 더 구비되거나, 또는 와류 형성부(140)와 제 2 유속 증가부(150)가 더 구비되는 경우, 상기 와류 형성부(140) 및 제 2 유속 증가부(150)의 작용에 의해 용해작용이 더욱 증가될 수 있다.

상기 구성에 의해 기체가 용해된 액체는 배출부(130)를 통해 배출될 수 있 다. 이 경우, 상기 배출부(130)에는 상기 언급된 것과 같이 밸브(131)가 구비되는데, 상기 밸브(131)는 도 11a 및 도 11b에 도시된 것과 같은 세류를 형성시킬 수 있는 구조로 구성될 수 있다.

상기 세류 형성부는 상기 밸브(131) 자체로 구성될 수 있기 때문에 상기 밸브(131)의 참조 번호를 함께 사용하기로 한다. 상기 세류 형성부(131)는 손잡이(135)에 의해 회전하는 회전축(134)의 단부에 회전판(132)이 결합되어 구성된다. 상기 회전판(132)은 회전축(134)의 회전에 따라 선택적으로 배출부(130)를 개폐하도록 구성된다. 이 경우, 상기 회전판(132)은 일부 영역에 적어도 하나 이상의 세류구(136)가 구비된다. 따라서, 상기 회전판(132)이 배출부(130)를 차단하기 위하여 회전되는 경우에도 상기 세류구(136)에 의해 소량의 액체(기체가 용해된 액체)가 계속 하여 흐를 수 있게 된다. 밸브(131)가 세류를 형성시킬 수 있는 세류 형성부(131)로 구성되는 경우, 용해조(120) 내의 정수압을 최대한 이용하여 액체에 대한 기체의 용해력을 더욱 상승시킬 수 있도록 하면서, 일정량의 액체(기체가 용해된 액체)를 지속적으로 배출할 수 있게 된다.

도 12a에는 다른 일 실시예에 따른 기체용해장치(100)로, 용해조(120)의 내부에 복수의 수용부(122a 내지 122d)가 구비되는 구조가 도시되어 있다.

상기 기체용해장치(100)는 도 2에 도시된 실시예에서와 같이 액체 공급부(110a)와 기체 공급부(110b)를 포함하여 구성되는 공급부(110)와 상기 공급부(110)에 결합되는 용해조(120) 및 상기 용해조(120)의 다른 일 측에 결합되는 배출부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고 상기 공급부(110)는 각 기체 및 액체 공급부(110a,110b)를 통해 공급되는 액체와 기체의 양을 조절하거나, 차단을 위한 밸브(110a-1,110b-1)가 각각 구비되고, 공급압(또는 공급량)을 확인하기 위한 측정기(111)가 구비될 수 있다. 한편, 상기 용해조(120)의 어느 일 측에는 드레인부(160)가 더 구비될 수도 있다.

이 실시예에 있어서, 상기 용해조(120)는 내부(기체가 액체에 용해되도록 수용되는 공간)에 복수의 수용부(122a 내지 122d)가 형성되도록 구획벽(123a 내지 123c)에 의해 분할되게 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 유속 증가부(113a 내지 113c)는 상기 각 수용부(112a 내지 112d) 사이를 잇는 연결통로의 역할을 할 수 있도록 각 구획벽(123a 내지 123c)에 구비될 수도 있다. 즉, 상기 각 제 1 유속 증가부(113a 내지 113c)는 액체 및 기체가 상부에 위치되는 수용부에서 하부에 위치되는 수용부로 공급하는 역할을 할 수 있도록 각 구획벽(123a 내지 123c)에 구성될 수 있다.

이러한 구성을 통해 상기 공급부(110)를 통해 상기 용해조(120)의 내부로 유입되는 액체와 기체는 첫 번째 수용부(112a)로부터 마지막 수용부(112d)에 이르는 동안 기체가 액체에 용해될 수 있도록 구성이 가능하다. 이와 같이 기체가 용해된 액체는 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에서와 같이 배출부(130)를 통해 배출된다.

상기 각 구획벽(123a 내지 123c)에 구비되는 제 1 유속 증가부(113a 내지 113b)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에서와 같은 원리로 각 제 1 유속 증가부(113a 내지 113b)를 통해 이동되는 유속이 공급부(110) 및 바로 이전 수용부(112a 내지 112c)로부터 공급되는 유속보다 빠른 유속으로 이동되게 할 수 있다. 예를 들어 공급부(110)로부터 각 제 1 유속 증가부(113a 내지 113c)의 단면적이 순차적으로 작게 형성하여 압력차를 형성시켜 유속을 순차적으로 증가시킬 수도 있다.

그리고 도 12a 내지 도 12c에 도시된 것과 같이 각 제 1 유속 증가부(113a 내지 113c)와 인접한 위치에 각각 충격벽(121a 내지 121c)이 더 구비되도록 구성될 수도 있다. 상기 각 충격벽(121a 내지 121c)은 상기 각 구획벽(123a 내지 123c)에 장착되도록 구성될 수 있다. 다른 한편으로, 상기 제 1 유속 증가부(113a 내지 113c)는 도 3a에 도시된 것과 같이 절곡부가 형성되어 각 구획벽(123a 내지 123c)을 향하도록 구성될 수도 있다.

이와 같이, 상기 제 1 유속 증가부(113a 내지 113c)와 각 충격벽(121a 내지 121c)이 마주하도록 구성하거나, 상기 제 1 유속 증가부(113a 내지 113c)와 각 구획벽(123a 내지 123c)이 마주하도록 구성하여 상기 제 1 유속 증가부(113a 내지 113c)를 통해 배출되는 액체 및 기체(액체에 일부 기체가 용해된 상태를 포함)가 충격될 수 있도록 할 수 있다. 이와 같은 충격에 의해 상기 기체는 액체에 대한 용해가 더 촉진될 수 있다.

한편, 상기 공급부(110)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예와 같은 구성을 더 포함할 수도 있다. 또한, 상기 공급부(110)는 도 6, 도 8a 및 도 10에 도시된 실시예와 같은 구성을 더 포함할 수도 있다.

그리고 상기 각 제 1 유속 증가부(113a 내지 113b)는 도 12b에 도시된 것과 같이 와류 형성부(140)를 더 포함할 수도 있다. 상기 와류 형성부(140)는 도 4b 및 도 5b에 도시된 실시예와 같이 구성될 수 있다. 또한, 상기 각 제 1 유속 증가부(113a 내지 113b)는 도 12c에 도시된 것과 같이 제 2 유속 증가부(150)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 제 2 유속 증가부(150)는 도 8a 내지 도 9에 도시된 실시예와 같이 구성될 수도 있다.

상기 와류 형성부(140)와 제 2 유속 증가부(150)에 대한 구체적인 설명은 위에 설명된 실시예들에서 설명된 것과 같으므로 생략하기로 한다.

또 다른 한편, 상기 각 제 1 유속 증가부(113a 내지 113d)는 도 13에 도시된 것과 같이 각 수용부(112b 내지 112d)의 내부에서 회전될 수 있도록 일 측 방향(예를 들어 시계방향 또는 반 시계방향)으로 향하도록 배치될 수도 있다. 이와 같이 각 제 1 유속 증가부(113a 내지 113d)의 배출 방향이 상기 각 수용부(112b 내지 112d)의 내부에 수용되는 액체(기체 및 기체가 용해된 액체를 포함)가 회전되도록 하는 경우, 상기 액체의 회전에 의한 마찰 등의 작용이 발생하게 되어 이로 인한 용해 정도가 더욱 증가될 수 있게 된다. 한편, 이 경우 상기 설명된 것과 같이 와류 형성부(140) 및/또는 제 2 유속 증가부(150)가 더 구비되는 경우, 상기 와류 형성부(140) 및/또는 제 2 유속 증가부(150)에 의해 용해작용이 더욱 증가될 수 있다.

그리고 상기 일 측에 구비되는 배출부(130)에는 세류 형성부를 구성하는 밸브(131)가 더 구비될 수 있으며, 잔여 물질을 배출하기 위하여 밸브(141)가 구비되는 드레인부(140)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 배출부(130)에는 도 4b 및 도 5b에 도시된 것과 같은 와류 형성부(140)가 더 구비될 수도 있다.

한편, 도 14a 및 도 14b에는 상기 각 실시예에서 설명된 충격벽(121)의 변형 실시예가 도시되어 있다. 도시된 것과 같이 상기 충격벽(121)은 예를 들어 슬릿 형상과 같은 관통구멍(121a) 또는 돌부(121b)를 형성하여 상기 설명된 실시예들에서와 같이 충격력을 유발하며, 이와 더불어 관통구멍(121a) 또는 돌부(121b)의 구성에 의해 와류가 더 형성될 수 있도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 상기 충격력과 와류의 형성에 의해 용해도가 더욱 촉진되도록 할 수도 있다.

상기와 같이 설명된 기체용해장치는 상기 설명된 실시예의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

도 1은 종래 기체용해장치의 내부구조를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체용해장치의 외관을 나타낸 사시도 이다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체용해장치의 내부 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 3b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기체용해장치의 내부 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체용해장치에 장착되는 와류 형성부의 일 예를 나타내는 도면으로 와류 형성을 위한 돌출부를 형성하기 위하여 절개된 상태를 나타내는 도면이다.

도 4b는 도 4a에 도시된 절개부에 의해 와류 형성을 위한 돌출부가 형성된 와류 형성부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체용해장치에 장착되는 와류 형성부의 다른 일 예를 나타내는 도면으로 와류 형성을 위한 돌출부를 형성하기 위하여 절개된 상태를 나타내는 도면이다.

도 5b는 도 5a에 도시된 절개부에 의해 와류 형성을 위한 돌출부가 형성된 와류 형성부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 6은 도 3a에 도시된 기체용해장치를 구성하는 제 1 유속 증가부에 와류 형성부가 더 구비된 일 예의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체용해장치를 구성하는 공급부의 일 단부에 와류 형성부가 구비된 상태에서 기체가 용해되는 액체의 흐름 및 압력 분포를 설명하기 위한 도면이다.

도 7b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기체용해장치를 구성하는 공급부의 일 단부에 와류 형성부가 구비된 상태에서 기체가 용해되는 액체의 흐름 및 압력 분포를 설명하기 위한 도면이다.

도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체용해장치를 구성하는 공급부의 일 단부에 유속 증가부가 구비된 상태에서 기체가 용해되는 액체의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.

도 8b는 도 8a에 도시된 유속 증가부의 구조를 나타내는 측면도이다.

도 9는 도 8a에 도시된 유속 증가부의 구성에 의해 기체가 용해되는 액체의 흐름 및 압력 분포를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 10은 기체가 용해되는 액체가 용해조 내부에서 회전 가능하도록 공급부가 분출각을 이루는 일 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체용해장치의 배출부에 세류를 형성을 위한 밸브(세류형성부)가 구비되는 상태를 개략적으로 나타내는 부분 정단면도이다.

도 11b는 도 11a에 도시된 기체용해장치의 배출부에 세류를 형성을 위한 밸브(세류형성부)가 구비되는 상태를 개략적으로 나타내는 부분 측단면도이다.

도 12a는 본 발명의 다른 기체용해장치의 내부구조를 개략적으로 나타낸 단 면도이다.

도 12b는 도 12a에 도시된 기체용해장치를 구성하는 제 1 유속 증가부의 단부에 와류 형성부를 더 구비한 일 예를 나타내는 부분 단면도이다.

도 12c는 도 12a에 도시된 기체용해장치를 구성하는 제 1 유속 증가부의 단부에 유속 증가부를 더 구비한 일 예를 나타내는 부분 단면도이다.

도 13은 기체가 용해되는 액체가 용해조 내부에서 회전 가능하도록 제 1 유속 증가부가 분출각을 이루는 일 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 14a는 충격벽의 변형 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 14b는 충격벽의 다른 변형 실시예를 나타내는 사시도이다.

*도면 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 ... 기체용해장치 110 ... 공급부

112 ... 절곡부 113 ... 제 1 유속 증가부

120 ... 용해조 121 ... 충격벽

123a 내지 123c ... 구획벽 130 ... 배출부

131 ... 밸브(세류 형성부) 140 ... 와류 형성부

150 ... 유속 증가부 160 ... 드레인부

Claims

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상부 일 측에 연결되어 기체 및 액체가 내부로 유입되도록 하는 공급부(10)가 구비되고, 하부 일 측에 연결되어 기체가 용해된 액체를 외부로 방출하는 배출부(30)가 구비되어 있는 용해조(20);

상기 용해조의 내부에 복수의 수용부(122a 내지 122d)가 형성되도록 공급부(10)와 배출부(30)의 위치 사이의 공간을 둘 이상의 공간으로 구획하도록 상기 용해조의 내부에 구비되는 하나 이상의 구획벽(123a 내지 123c);

상기 구획벽(123a 내지 123c)의 어느 일 위치에 배치되며, 상기 일 수용부에서 다른 일 수용부로 흐르는 액체 및 기체의 유속이 증가할 수 있도록 상기 공급부보다 작은 단면적을 갖도록 구성되는 제 1 유속 증가부(113a 내지 113c);

상기 제 1 유속 증가부를 통해 배출되는 기체와 액체가 충돌되어 용해가 촉진되도록 상기 제 1 유속 증가부에 인접한 위치에 구비되어 있는 충격벽(121a 내지 121c); 및

상기 제 1 유속 증가부의 외부의 단부 위치하는 제 2 유속 증가부(150)로서, 상기 제 2 유속 증가부(150)가 제 1 유속 증가부의 둘레에 배치되는 본체(151)를 포함하고; 상기 본체와 제 1 유속 증가부 사이에 유로(153)가 형성되고, 상기 본체가 제 1 유속 증가부에 고정되도록 구비되는 복수의 구획부(152)를 포함하는 제 2 유속 증가부(150)를 포함하는, 기체용해장치.
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제 12 항에 있어서, 상기 공급부는 단부에서 연장되어 용해조의 내부에 위치하도록 형성되고, 공급부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 제 1 유속 증가부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.
삭제
제 12 항에 있어서, 상기 충격벽(121a 내지 121c)은 구획벽(123a 내지 123c)에 장착되게 구비되며, 상기 제 1 유속 증가부를 통해 배출되는 액체 및 기체가 충돌되는 영역에 관통구멍 또는 돌부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.
제 12 항에 있어서, 상기 제 1 유속 증가부 또는 배출부에는 와류 형성부(140)가 더 구비되거나, 또는 제 1 유속 증가부와 배출부 모두에 와류 형성부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.
제 17 항에 있어서, 상기 와류 형성부(140)는

중앙부에 형성되어 액체 및 기체의 통로를 형성하는 관통부(144)와;

액체 및 기체의 진행방향과 반대방향으로 돌출되도록 상기 관통부 둘레에 배치되는 복수의 돌출부(143b); 및

상기 각 돌출부 사이에 배치되는 절개 방지부(143c)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.
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제 12 항에 있어서, 상기 제 1 유속 증가부는 기체가 용해되는 액체가 용해조 내부에서 어느 일 방향으로 회전 가능하도록 분출각을 이루는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.
제 12 항에 있어서, 상기 배출부는 세류 형성부(131)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.
제 22 항에 있어서, 상기 세류 형성부는

배출부의 내부에 배치되며, 세류구가 구비되는 회전판(132)과;

일 단부가 상기 회전판의 일 측에 결합되어 상기 배출부의 외부로 돌출되도록 구비되며, 다른 일 단부에 구비되는 손잡이(135)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.