KR101005103B1 - 산소용해장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산소용해장치에 관한 것으로서, 물공급부와 산소공급부를 통해 각각 공급된 산소와 물을 혼합한 혼합물이 유입되어 유동할 수 있도록 내부에 제1유동공간이 마련되고, 일측에 제1유동공간에 유입된 혼합물을 외부로 배출할 수 있도록 제1배출구가 형성된 메인용해부와, 제1배출구와 연통되며, 메인용해부의 외주면을 복수회 감아 혼합물이 이동하면서 물에 산소가 용해되는 유로를 제공하는 메인관을 구비한다.
본 발명에 따른 산소용해장치는 산소와 물이 유동하는 유로를 확장하고, 상기 유로를 통해 유동하는 산소와 물의 흐름을 간섭하여 와류를 발생시켜 산소의 용존율을 향상시키므로 다량의 산소가 용해되어 있는 산소용해수를 제조할 수 있는 장점이 있다.

Description

산소용해장치 {Apparatus for dissolving oxygen}
본 발명은 산소용해장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물의 산소와의 접촉시간을 확정하여 용존산소가 풍부산소용해수를 제조할 수 있는 산소용해장치에 관한 것이다.
통상적으로 기체를 용해하는 산소용해장치는 폐수를 처리하여 수중의 용해산소(DO)함량을 증가시키는데 이용된다. 물고기나 기타 수중 생물의 생명을 보존하기 위해서 뿐만 아니라 악취제거나 유기물질의 생성 억제를 위해서도 용해산소의 양을 소정 값 이상으로 유지할 필요가 있다. 또한, 최근에는 다량의 산소가 용해된 산소수를 이용한 목욕시스템으로 아토피와 같은 피부질환을 호전시키는데 사용하고 있어, 고효율의 산소용해장치가 요구되고 있다.
산소용해장치는 용해산소의 양을 증가시키는데 대단히 유용한 것으로, 특히 생화학적 산소 요구량이 높은 경우에 있어서는 이용가치가 매우 크다.
상기 산소용해장치는 폐수처리장, 정수처리장, 정수기, 수경재배를 위한 양액, 양식장 등에서 산소나 오존 등의 기체를 폐수나 물과 같은 액체에 용해시키는데 이용되거나, 아토피와 같은 피부질환을 호전시키는 목욕시스템에 제공되는 산소수를 생산하는데 이용되는 장치로서, 이는 물이나 폐수 등과 같은 액체 내 산소나 오존 등의 기체 용존률을 높일 목적으로 주로 이용된다.
그러나 종래에 일반적으로 사용하는 산소용해장치는 물과 산소가 함께 유동하는 유로가 짧아 산소가 충분히 용해될 수 있는 접촉시간이 확보되지 않아 산소의 용존률이 낮은 문제점이 있다.
한편, 본 출원인은 특허출원 제2009-0071759호에 산소용해장치를 선 출원하여 등록받은 바 있는데, 상기 산소용해장치는 물공급부와 산소공급부를 통해 각각 공급된 산소와 물을 혼합한 혼합물을 수용하는 제 1수용공간이 마련된 제 1용기와, 제 1용기의 배출구와 연통되며, 제 1용기의 외주면을 복수회 감아 혼합물이 이동하면서 용해되는 유로를 제공하는 제 1관로와, 제 1용기 및 제 1관로를 내부에 수용하고 제 1관로의 단부로부터 배출된 혼합물이 수용되는 제 2수용공간을 제공하는 제 2용기와, 제 2용기의 배출구와 연통되며, 제 2용기의 외주면을 복수회 감아 혼합물이 이동하면서 용해되는 유로를 제공하는 제 2관로를 구비한다.
상기 산소용해장치는 제1 및 제2관로를 통해 산소 및 물이 유동하는 유로를 확장하므로 장치 내에 유입되는 물의 산소와의 접촉시간을 연장시켜 다량의 산소가 용해되어 있는 산소용해수를 제조할 수 있다.
본 출원인은 상기한 바와 같이 산소 용해률이 우수한 선 출원 방식을 응용하여 산소용해장치를 개발하고자 노력하였다.
본 발명은 상기한 종래 기술 및 본 출원인의 선 출원 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 산소와 물이 유동하는 유로를 확장하고, 상기 유로를 통해 유동하는 산소와 물을 간섭하여 와류를 발생시켜 산소의 용존율을 향상시키는 산소용해장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산소용해장치는 물공급부와 산소공급부를 통해 각각 공급된 산소와 물을 혼합한 혼합물이 유입되어 유동할 수 있도록 내부에 제1유동공간이 마련되고, 일측에 상기 제1유동공간에 유입된 상기 혼합물을 외부로 배출할 수 있도록 제1배출구가 형성된 메인용해부와, 상기 제1배출구와 연통되며, 상기 메인용해부의 외주면을 복수회 감아 상기 혼합물이 이동하면서 상기 물에 상기 산소가 용해되는 유로를 제공하는 메인관을 구비한다.
상기 제1유동공간 내에 설치되며, 상기 물공급부 및 상기 산소공급부에 연결되며 상기 물공급부 및 상기 산소공급부를 통해 공급된 상기 혼합물을 수용하고, 상기 물에 상기 산소를 용해시켜 상기 제1유동공간으로 배출하는 보조용해부를 더 구비하고,
상기 보조용해부는 상기 물공급부 및 상기 산소공급부에 연결되며, 상기 물공급부 및 상기 산소공급부으로부터 공급되는 상기 혼합물이 유입되어 유동할 수 있도록 내부에 제2유동공간이 마련되고, 일측에 상기 제2유동공간을 통해 혼합된 상기 혼합물을 외부로 배출하는 제2배출구가 형성된 제1보조용기와, 상기 제1보조용기의 내벽면에 상기 제1보조용기의 중앙을 향하여 연장형성된 다수의 제1격벽과,상기 제1보조용기를 내부에 수용하고, 상기 제2배출구를 통해 배출된 상기 혼합물이 수용되는 제3유동공간이 마련되고, 일측에 상기 제3유동공간으로 유입된 상기 혼합물이 상기 제1유동공간으로 배출될 수 있도록 상기 제1유동공간에 연통되는 제3배출구가 형성된 제2보조용기를 구비한다.
상기 제2유동공간의 상측에 상기 제1보조용기 내부에 유입된 물이 낙하하기 위한 낙하공간이 마련될 수 있도록 상기 제1,2 및 제3배출구가 상기 물공급부로부터 상기 물이 상기 제1보조용기 내부로 유입되도록 형성된 유입구에 대해 하방으로 이격된 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 보조용해부는 상기 낙하공간에 설치되며, 상기 제1보조용기 내부에 낙하된 물의 입자를 분무화할 수 있도록 다수의 제1관통공이 형성된 제2격벽과, 상기 제2격벽 하측의 상기 낙하공간에 설치되며, 상하방향으로 관통되게 제2관통공이 형성되고, 상기 제2관통공의 내주면에 원주방향을 따라 상호 이격된 위치에, 상기 제2관통공의 중심방향으로 돌출형성된 다수의 간섭돌기가 마련된 제3격벽;을 더 구비하고, 상기 간섭돌기는 상기 제2관통공의 중심방향으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성된다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 산소용해장치는 상기 물공급부 및 상기 산소공급부와 상기 메인용해부 사이에 설치되며, 상기 물공급부 및 상기 산소공급부에 연결되어 상기 물공급부 및 상기 산소공급부로부터 공급되는 상기 혼합물을 수용하고, 상기 물에 상기 산소를 용해시켜 상기 메인용해부로 배출하는 보조용해부를 더 구비하고,
상기 보조용해부는 상기 물공급부 및 상기 산소공급부에 연결되며, 상기 물공급부 및 상기 산소공급부로부터 공급된 상기 혼합물이 유입되어 유동할 수 있게 내부에 유로가 형성된 연결부분과, 일단부가 상기 연결부분에 연통되며, 내부에 상기 혼합물이 유동하는 유로가 마련되고, 상기 연결부분에 대해 상방으로 연장형성된 연장부분이 마련된 보조관과, 상기 보조관의 상기 연장부분을 내부에 수용하고, 상기 보조관의 타단부로부터 배출되는 상기 혼합물이 수용될 수 있게 제4유동공간이 형성되고, 상기 제4유동공간에 수용된 상기 혼합물이 상기 메인용해부로 배출될 수 있도록 일측이 상기 메인용해부와 연통되게 연결된 제3보조용기와, 상기 보조관의 타단부에 대해 상기 보조관 타단부의 연장방향으로 이격된 위치의 상기 제4유동공간에 설치되며, 상기 보조관으로부터 배출되는 상기 혼합물의 유동을 간섭하여 와류를 발생시킬 수 있도록 다수의 제3관통공이 마련된 제4격벽을 구비한다.
상기 보조용해부는 상기 보조관 내에 설치되며 상기 보조관을 통해 이동하는 상기 혼합물의 유동을 간섭하여 와류를 발생시킬 수 있도록 다수의 제4관통공이 형성된 적어도 하나의 제5격벽을 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 산소용해장치는 산소와 물이 유동하는 유로를 확장하고, 상기 유로를 통해 유동하는 산소와 물의 흐름을 간섭하여 와류를 발생시켜 산소의 용존율을 향상시키므로 다량의 산소가 용해되어 있는 산소용해수를 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 산소용해장치에 대한 사시도이고,
도 2는 도 1의 산소용해장치에 대한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 산소용해장치의 제1격벽에 대한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 산소용해장치의 제1격벽에 대한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 산소용해장치에 대한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 산소용해장치의 제1보조용기에 대한 사시도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 산소용해장치에 대한 사시도이고,
도 8은 도 7의 산소용해장치에 대한 단면도이고,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 제3보조용기에 대한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 산소용해장치를 더욱 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 2에는 본 발명에 따른 산소용해장치(10)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 산소용해장치(10)는 물공급부(60)와 산소공급부(51)를 통해 각각 공급된 산소와 물을 혼합한 혼합물이 유입되는 메인용해부(20)와, 메인용해부(20)로부터 배출되는 혼합물을 수용하여 물에 산소를 용해시키는 메인관(30)과, 메인용해부(20)의 내부에 설치되며, 물공급부(60)와 산소공급부(51)에 연결되어 물공급부(60) 및 산소공급부(51)를 통해 공급된 혼합물을 수용하고 물에 산소를 용해시켜 메인용해부(20)에 상기 혼합물을 제공하는 보조용해부(40)를 구비한다.
메인용해부(20)는 보조용해부(40)를 통해 공급된 혼합물이 유입되어 유동할 수 있도록 내부에 제1유동공간(21)이 마련된 원통형으로 형성되고, 일측에 제1유동공간(21)에 유입된 혼합물을 외부로 배출할 수 있도록 제1배출구(22)가 형성되어 있다.
메인용해부(20)의 제1유동공간(21)은 보조용해부(40)가 수용되기에 충분한 크기로 형성되며, 제1배출구(22)는 제1유동공간(21)에 물과 산소가 일정시간 수용되어 용해될 수 있도록 메인용해부(20)의 상측에 형성되는 것이 바람직하다.
보조용해부(40)로부터 배출된 물과 미용해된 산소는 제1유동공간(21) 내에 수용되며, 물이 제1유동공간(21)을 가득 채우면 제1배출구(22)를 통해 미용해된 산소와 함께 배출된다. 이때, 보조용해부(40)를 통해 배출된 미용해된 산소는 물과 함께 제1유동공간(21)에 수용되어 물에 용해된다.
메인관(30)은 제1배출구(22)에 연통되며, 메인용해부(20)의 외주면을 복수회 감아 상기 혼합물이 이동하면서 물에 산소가 용해되는 유로를 제공한다. 메인관(30)은 용이하게 메인용해부(20)에 감길 수 있도록 플렉시블한 파이프로 형성되는 것이 바람직하다.
메인용해부(20)로부터 배출된 미용해된 산소는 나선형으로 형성된 메인관(30)을 물과 함께 통과하면서 물에 재차 용해된다. 한편, 도면에 도시되진 않았지만, 메인관(30)은 본 실시 예와는 다르게 메인용해부(20)의 외주면을 따라 산소와 물이 유동할 수 있는 유로를 형성하는 것이면 무엇이든 가능하다.
보조용해부(40)는 메인용해부(20)의 제1유동공간(21) 내에 설치되며, 물공급부(60) 및 산소공급부(51)에 연결되고, 상기 물공급부(60) 및 산소공급부(51)를 통해 공급된 혼합물을 수용하여 상기 물에 산소를 용해시켜 제1유동공간(21)으로 배출한다.
보조용해부(40)는 제1보조용기(41)와, 제1보조용기(41)의 내벽에 형성된 다수의 제1격벽(42)과, 제1보조용기(41)를 내부에 수용하는 제2보조용기(43)를 구비한다.
제1보조용기(41)는 후술되는 제2보조용기(43)의 제3유동공간(46) 내에 설치되며, 물과 산소가 혼합된 혼합물이 유입되어 유동할 수 있도록 내부에 제2유동공간(44)이 마련된 원통형으로 형성된다. 제1보조용기(41)의 상단에는 후술되는 산소공급부(51)의 산소공급관(51)과 물공급부(60)의 물공급관(61)이 연결되어 있다. 제1보조용기(41)의 하면에는 제2유동공간(44)을 통과한 혼합물이 제2보조용기(43)로 배출될 수 있도록 제2배출구(45)가 마련되어 있다.
제1격벽(42)은 소정의 두께를 갖는 판형으로 형성되며, 제1보조용기(41)의 내벽면에 제1보조용기(41)의 중앙을 항하여 연장형성되어 있다. 다수개의 제1격벽(42)은 물의 흐름궤적을 연장시킬 수 있도록 상하방향을 따라 상호 교호적으로 형성되는 것이 바람직하다.
제1격벽(42)은 제1보조용기(41)의 내부로 흐르는 물의 유동을 간섭하여 물의 흐름에 와류를 발생시켜며, 상기 와류에 의해 물에 대한 산소의 용해률은 증가한다.
한편, 도 3에는 제1격벽(71)의 또 다른 실시 예가 도시되어 있다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조 부호로 표기한다.
도면을 참조하면, 제1격벽(71)들은 제1보조용기(41)의 내벽면에 상하방향을 따라 상호 이격된 위치에 각각 설치되되, 제1보조용기(41)의 내벽면에 고정된 일단부가 타단부보다 상측에 위치하도록 하방을 향하여 경사지게 형성되어 있다.
상기 언급된 바와 같이 제1격벽(71)이 내벽면에 대해 소정각도 경사지게 형성되어 있으므로 제1보조용기(41) 내부로 유입된 혼합물이 제1격벽(71)에 충돌하더라도 제1격벽(71)의 경사면을 따라 용이하게 하부로 흐를 수 있다.
한편, 도 4에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 제1격벽(72)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 제1격벽(72)들은 제1보조용기(41)의 내벽면에 상하방향을 따라 상호 이격된 위치에 각각 설치되되, 제1보조용기(41) 내부에 유입되어 낙하된 물의 입자를 분무화하는 다수의 관통공이 형성되어 있다.
제1보조용기(41) 내부에 유입된 물은 단계적으로 제1격벽(72)들의 관통구(73)를 통과하면서 물의 입자가 분무화되어 산소와의 접촉면적이 증가하게 된다.
제2보조용기(43)는 제1보조용기(41)를 내부에 수용하고, 제1보조용기(41)의 제2배출구(45)를 통해 배출된 혼합물이 수용될 수 있도록 제3유동공간(46)이 마련된 원통형으로 형성된다. 제2보조용기(43)의 상단 측면에는 미용해된 산소와 물이 메인용해부(20)의 제1유동공간(21)으로 배출될 수 있도록 제1유동공간(21)에 연통되는 제3배출구(47)가 형성되어 있다.
한편, 도면에 도시되진 않았지만, 제1보조용기(41)의 외면과 제2보조용기(43)의 연결부분(411)은 제3유동공간(46)에 수용된 산소가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있도록 패킹부재가 설치되는 것이 바람직하다.
산소공급부(51)는 제1보조용기(41)로 산소를 공급할 수 있게 단부가 제1보조용기(41)에 연통되게 연결된 산소공급관(51)과, 산소공급관(51)에 연결되어 산소를 공급하는 산소발생부재(52)를 구비한다.
산소공급관(51)에는 제1보조용기(41)로 산소의 공급유무 및 산소 공급량을 조절할 수 있도록 산소조절밸브(53)가 설치되어 있다. 산소조절밸브(53)는 작업자가 용이하게 조작할 수 있도록 솔레노이드 밸브로 형성되는 것이 바람직하다.
산소발생부재(52)는 산소공급관(51)을 통해 제1보조용기(41)에 산소를 공급할 수 있도록 종래에 일반적으로 사용하는 산소발생기나 고압산소 또는 액화산소가 주입된 산소탱크로 형성된다.
물공급부(60)는 물이 수용된 물저장탱크(미도시)와, 물저장탱크 및 제1보조용기(41) 사이에 연결되며, 내부에 물이 이송되는 유로가 형성된 물공급관(61)과, 물공급관(61)에 설치되어 물저장탱크에 수용된 물을 펌핑하여 제1보조용기(41)에 공급하는 펌프(62)를 구비한다.
상기 언급된 바와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 산소용해장치(10)의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.
산소공급부(51)와 물공급부(60)는 산소공급관(51) 및 물공급관(61)을 통해 산소와 물을 제1보조용기(41)에 공급한다. 제1보조용기(41)에 공급된 물과 산소가 혼합된 혼합물은 제1보조용기(41)의 제2유동공간(44) 내에서 상측에서 하측으로 유동하면서 산소의 일부가 물에 용해된다.
이때, 제1보조용기(41) 내벽면에 형성된 다수의 제1격벽(42)(42)에 의해 제2유동공간(44) 내에 흐르는 물에 와류가 발생되고, 상기 와류에 의해 물에 대한 산소의 용해률이 향상된다.
제2유동공간(44)을 통과한 물과 미용해된 산소는 제1보조용기(41)의 하면에 마련된 제2배출구(45)를 통해 제2보조용기(43)로 배출된다. 제1보조용기(41)를 통해 배출된 물과 산소는 제2보조용기(43)의 제3유동공간(46)에 수용된다. 이때, 제1보조용기(41)의 제2배출구(45)는 제3유동공간(46)의 하측에 위치하므로 제3유동공간(46)으로 유입된 산소는 상측으로 상승하면서 물과 접촉하여 일부가 물에 용해된다.
제3유동공간(46)에 수용된 물의 수위가 제3배출구(47)에 대응되는 위치까지 높아지면 제3배출구(47)를 통해 물과 미용해된 산소가 메인용해부(20)로 배출된다. 메인용해부(20)으로 유입된 미용해된 산소는 제1유동공간(21)에서 물에 재차 용해된다.
제1유동공간(21)에 수용된 물의 수위가 제1배출구(22)에 대응되는 위치까지 높아지면 제1배출구(22)를 통해 물과 미용해된 산소가 메인관(30)으로 배출된다. 메인관(30)으로 유입된 물과 미용해된 산소는 메인용해부(20)의 외주면을 따라 나선형으로 형성된 메인관(30)의 유로를 따라 이송된다. 이때, 메인관(30)을 통해 이송되는 미용해된 산소는 물과 접촉하여 재차 용해된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 산소용해장치(10)는 물과 산소를 보조용해부(40), 메인용해부(20) 및 메인관(30)을 통과시켜 물과 산소와의 접촉시간을 증가시켜 산소의 용해율을 향상시키는 장점이 있다.
한편, 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 산소용해장치(80)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 산소용해장치(80)는 제2유동공간(44)의 상측에 제1보조용기(41) 내부에 유입된 물이 낙하하기 위한 낙하공간(82)이 마련될 수 있도록 제1,2 및 제3배출구(22,45,47)가 물공급부(60)로부터 물이 제1보조용기(41) 내부로 유입되도록 형성된 유입구(81)에 대해 하방으로 이격된 위치에 형성된다.
이때, 제1,2 및 제3배출구(22,45,47)가 제1보조용기(41)의 유입구(81)에 대해 하방으로 이격된 위치에 형성되어 있으므로 제1보조용기(41) 내의 혼합물 수위는 제1보조용기(41)의 천장면으로부터 하방으로 이격되어 낙하공간(82)이 형성된다.
유입구(81)를 통해 낙하공간(82)으로 유입된 물은 제1보조용기(41) 내에 수용된 혼합물의 수면 위로 낙하한다. 상기 물은 낙하하는 동안 낙하공간(82)에 충진되어 있는 산소와 접촉하며, 상기 산소의 일부가 물에 용해되어 상기 혼합물로 유입된다.
이때, 제1격벽(42)들은 낙하공간(82)에 대응되는 제1보조용기(41)의 내벽면에 형성되는 것이 바람직하다. 유입구(81)를 통해 제1보조용기(41) 내로 유입되는 물은 상기 제1격벽(42)에 충돌하여 입자가 미세화된다. 상기 언급된 바와 같이 제1격벽(42)과의 충돌로 인해 물의 입자가 미세화되면, 물에 대한 산소의 접촉면적이 확장되어 산소의 용해률이 향상되는 장점이 있다.
한편, 도 6에는 보조용해부(90)의 또 다른 실시 예에 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 보조용해부(90)는 낙하공간(82)에 대응되는 위치의 제1보조용기(41) 내부에 설치된 제2격벽(91)과, 제2격벽(91) 하측의 낙하공간(82)에 대응되는 위치의 제1보조용기(41) 내부에 설치된 제3격벽(92)을 더 구비한다.
제2격벽(91)은 제1보조용기(41)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 원판형으로 형성되며, 상면에는 제1보조용기(41) 내부에 낙하된 물의 입자를 분무화할 수 있도록 다수의 제1관통공(93)이 형성되어 있다.
제3격벽(92)은 중앙부분에 상하방향으로 관통되게 제2관통공(94)이 형성되고, 제2관통공(94)의 내주면에 원주방향을 따라 상호 이격된 위치에, 제2관통공(94)의 중심방향으로 돌출형성된 다수의 간섭돌기(95)가 마련되어 있다.
상기 간섭돌기(95)는 제2관통공(94)의 중심방향으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성되는 것이 바람직하다. 제2격벽(91)을 통과한 물은 간섭돌기(95)의 상면을 따라 제2관통공(94)으로 유입된다. 상기 언급된 바와 같이 간섭돌기(95)는 단부로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성되므로 간섭돌기(95)를 따라 제2관통공(94)으로 유입되는 물은 얇은 유막을 형성하며 하부로 낙하한다. 이때, 간섭돌기(95)에 의해 얇은 유막을 형성하면 낙하하는 물은 낙하공간(82)에 충진된 산소와의 접촉면적이 증가하여 물에 대한 산소용해률이 증가한다.
한편, 도 7 내지 도 8에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 산소용해장치(100)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 산소용해장치(100)는 물공급부(60)와 산소공급부(51)를 통해 각각 공급된 산소와 물을 혼합한 혼합물이 유입되는 메인용해부(200)와, 메인용해부(200)로부터 배출되는 혼합물을 수용하여 물에 산소를 용해시키는 메인관(300)과, 물공급부(60) 및 산소공급부(51)와 메인용해부(200) 사이에 설치되며, 물공급부(60)와 산소공급부(51)에 연결되어 상기 혼합물을 수용하고 물에 산소를 용해시켜 메인용해부(200)에 공급하는 보조용해부(400)를 구비한다.
메인용해부(200)는 보조용해부(400)를 통해 공급된 혼합물이 유입되어 유동할 수 있도록 내부에 유동공간(미도시)이 마련된 파이프로 형성되며, 일단부에는 상기 유동공간에 유입된 혼합물을 외부로 배출할 수 있도록 배출구(미도시)가 형성되어 있다. 이때, 메인용해부(200)는 보조용해부(400)에 연결된 타단부보다 배출구가 형성된 일단부가 상측에 위치하도록 상방으로 연장되게 형성되는 것이 바람직하다.
메인관(300)은 메인용해부(200)의 배출구에 연통되며, 메인용해부(200)의 외주면을 복수회 감아 상기 혼합물이 이동하면서 물에 산소가 용해되는 유로가 마련된 파이프로 형성된다. 메인관(300)은 용이하게 메인용해부(200)에 감길 수 있도록 플렉시블한 파이프로 형성되는 것이 바람직하다.
메인용해부(200)로부터 배출된 미용해된 산소는 나선형으로 형성된 메인관(300)을 물과 함께 통과하면서 물에 재차 용해된다. 한편, 도면에 도시되진 않았지만, 메인관(300)은 본 실시 예와는 다르게 메인용해부(200)의 외주면을 따라 산소와 물이 유동할 수 있는 유로를 형성하는 것이면 무엇이든 가능하다.
보조용해부(400)는 물공급부(60) 및 산소공급부(51)와 메인용해부(200) 사이에 설치되며, 물공급부(60) 및 산소공급부(51)를 통해 공급되는 상기 혼합물을 수용하고, 물에 산소의 일부를 용해시켜 메인용해부(200)로 배출한다.
보조용해부(400)는 보조관(410)과, 보조관(410)의 일부를 내부에 수용하도록 형성된 제3보조용기(420)와, 제3보조용기(420) 내부에 설치되며, 다수의 제3관통공(431)이 형성된 제4격벽(430)을 구비한다.
보조관(410)은 산소공급부(51)의 산소공급관(51) 및 물공급부(60)의 물공급관(61)에 연결되며, 산소공급부(51) 및 물공급부(60)를 통해 공급된 산소와 물의 혼합물이 유입되어 유동할 수 있게 내부에 유로가 마련된 연결부분(411)과, 일단부가 연결부분(411)에 연통되며, 내부에 혼합물이 유동하는 유로가 마련되고, 연결부분(411)에 대해 상방으로 연장형성된 연장부분(412)을 구비한다.
연장부분(412)의 타단부는 보조관(410)을 통과한 혼합물이 상방으로 향하여 배출될 수 있도록 연장방향이 지면에 대해 수직하게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 보조관(410)의 연장부분(412) 내에는 2개의 제5격벽(413)이 설치되어 있다. 제5격벽(413)은 연장부분(412)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 원판형으로 형성되며, 상면에는 연장부분(412)을 통해 이동하는 혼합물의 유동을 간섭하여 와류를 발생시킬 수 있도록 다수의 제4관통공(414)이 형성된다.
제5격벽(413)들은 연장부분(412) 내부에 상하방향을 따라 상호 이격된 위치에 각각 설치된다. 한편, 도시된 예에서 2개의 제5격벽(413)이 연장부분(412)에 설치된 구조를 설명하였으나, 제5격벽(413)의 설치위치 및 설치개수는 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 1개 또는 다수개가 보조관(410)의 내부에 즉, 혼합물이 유동하는 유로 안에 어느 위치에든 설치될 수도 있다.
제3보조용기(420)는 보조관(410)의 연장부분(412)을 내부에 수용하고, 보조관(410)의 타단부로부터 배출되는 혼합물이 수용될 수 있게 제4유동공간(421)이 마련된 원통형으로 형성된다. 이때, 보조관(410)의 연결부분(411)은 용이하게 산소공급관(51) 및 물공급관(61)에 연결될 수 있도록 제3보조용기(420)의 외부로 일부가 노출되게 설치되는 것이 바람직하다.
제3보조용기(420)는 제4유동공간(421)에 수용된 혼합물이 메인용해부(200)로 배출될 수 있도록 일측이 메인용해부(200)의 타단부와 연통되게 연결된다. 메인용해부(200)와의 연결부분(411)은 제3보조용기(420)의 하측에 형성되는 것이 바람직하다.
제4격벽(430)은 소정의 두께를 갖고, 제3보조용기(420)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 원판형으로 형성된다. 제4격벽(430)은 보조관(410)의 타단부에 대해 상측으로 이격된 위치의 보조관(410) 내벽에 설치되되, 보조관(410)의 타단부에 인접된 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
제4격벽(430)의 상면에는 보조관(410)으로부터 배출되는 혼합물의 유동을 간섭하여 와류를 발생시킬 수 있도록 다수의 제3관통공(431)이 형성되어 있다. 보조관(410)의 타단부를 통해 상방으로 배출된 혼합물의 일부는 제4격벽(430)을 통과하며, 제4격벽(430)을 통과한 혼합물은 중력에 의해 낙하하며 제4격벽(430)을 재차 통과한다.
이때, 보조관(410)의 타단부로부터 배출된 혼합물이 용이하게 제4격벽(430)을 통과한 다음 낙하하기 위해 제3보조용기(420) 내의 혼합물의 수면은 제4격벽(430)의 하방에 형성될 수 있도록 메인용해부(200)의 배출구는 제4격벽(430)의 하측에 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 9에는 제3보조용기(420)의 또 다른 실시 예가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 제3보조용기(420)는 제4유동공간(421) 내에 설치된 다수의 제6격벽을 더 구비한다. 제6격벽은 소정의 두께를 갖는 판형으로 형성되며, 제3보조용기(420)의 내벽면에 제3보조용기(420)의 중앙을 항하여 연장형성되어 있다. 다수개의 제6격벽은 물의 흐름궤적을 연장시킬 수 있도록 상하방향을 따라 상호 교호적으로 형성되는 것이 바람직하다.
제6격벽은 제3보조용기(420)의 내부로 흐르는 물의 유동을 간섭하여 물의 흐름에 와류를 발생시켜며, 상기 와류에 의해 물에 대한 산소의 용해률은 증가한다.
상기 언급된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 산소용해장치(100)의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.
산소공급부(51) 및 물공급부(60)를 통해 공급되는 산소 및 물은 산소공급관(51) 및 물공급관(61)을 통해 보조관(410)의 연결부분(411) 내부로 유입된다. 연결부분(411)을 통해 유입된 산소와 물은 연장부분(412)으로 이송되고, 보조관(410)의 타단부를 통해 제3보조용기(420) 내부로 배출된다.
이때, 보조관(410)으로부터 배출된 혼합물은 보조관(410)의 타단부에 인접된 위치에 설치된 제4격벽(430)을 통과하여 제3보조용기(420)의 제4유동공간(421)의 하측에 유입된다. 제4유동공간(421)에 유입된 물과 산소는 제3보조용기(420)에 연통되게 연결된 메인용해부(200)의 타단부를 통해 메인용해부(200)의 내부로 유입된다.
메인용해부(200)로 유입된 물과 산소의 혼합물은 배출구를 통해 메인관(300)으로 유입된다. 메인관(300)에 유입된 혼합물은 메인관(300)을 통해 메인용해부(200)의 외주면을 따라 나선형으로 유로를 따라 이동한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 산소용해장치(100)는 물과 산소를 보조용해부(400), 메인용해부(200) 및 메인관(300)을 통과시켜 물과 산소와의 접촉시간을 증가시키고, 혼합물의 유동경로 상에 다수의 격벽이 마련되어 혼합물 유동을 간섭하여 와류를 발생시켜 물에 대한 산소의 용해률을 향상시킨다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 산소용해장치
20: 메인용해부
21: 제1유동공간
22: 제1배출구
30: 메인관
40: 보조용해부
41: 제1보조용기
42: 제1격벽
43: 제2보조용기
50: 산소공급부
60: 물공급부

Claims (6)

  1. 물공급부와 산소공급부를 통해 각각 공급된 산소와 물을 혼합한 혼합물이 유입되어 유동할 수 있도록 내부에 제1유동공간이 마련되고, 일측에 상기 제1유동공간에 유입된 상기 혼합물을 외부로 배출할 수 있도록 제1배출구가 형성된 메인용해부와;
    상기 제1배출구와 연통되며, 상기 메인용해부의 외주면을 복수회 감아 상기 혼합물이 이동하면서 상기 물에 상기 산소가 용해되는 유로를 제공하는 메인관;을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1유동공간 내에 설치되며, 상기 물공급부 및 상기 산소공급부에 연결되며 상기 물공급부 및 상기 산소공급부를 통해 공급된 상기 혼합물을 수용하고, 상기 물에 상기 산소를 용해시켜 상기 제1유동공간으로 배출하는 보조용해부;를 더 구비하고,
    상기 보조용해부는
    상기 물공급부 및 상기 산소공급부에 연결되며, 상기 물공급부 및 상기 산소공급부으로부터 공급되는 상기 혼합물이 유입되어 유동할 수 있도록 내부에 제2유동공간이 마련되고, 일측에 상기 제2유동공간을 통해 혼합된 상기 혼합물을 외부로 배출하는 제2배출구가 형성된 제1보조용기와;
    상기 제1보조용기의 내벽면에 상기 제1보조용기의 중앙을 향하여 연장형성된 다수의 제1격벽과;
    상기 제1보조용기를 내부에 수용하고, 상기 제2배출구를 통해 배출된 상기 혼합물이 수용되는 제3유동공간이 마련되고, 일측에 상기 제3유동공간으로 유입된 상기 혼합물이 상기 제1유동공간으로 배출될 수 있도록 상기 제1유동공간에 연통되는 제3배출구가 형성된 제2보조용기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2유동공간의 상측에 상기 제1보조용기 내부에 유입된 물이 낙하하기 위한 낙하공간이 마련될 수 있도록 상기 제1,2 및 제3배출구가 상기 물공급부로부터 상기 물이 상기 제1보조용기 내부로 유입되도록 형성된 유입구에 대해 하방으로 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조용해부는 상기 낙하공간에 설치되며, 상기 제1보조용기 내부에 낙하된 물의 입자를 분무화할 수 있도록 다수의 제1관통공이 형성된 제2격벽과;
    상기 제2격벽 하측의 상기 낙하공간에 설치되며, 상하방향으로 관통되게 제2관통공이 형성되고, 상기 제2관통공의 내주면에 원주방향을 따라 상호 이격된 위치에, 상기 제2관통공의 중심방향으로 돌출형성된 다수의 간섭돌기가 마련된 제3격벽;을 더 구비하고,
    상기 간섭돌기는 상기 제2관통공의 중심방향으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 물공급부 및 상기 산소공급부와 상기 메인용해부 사이에 설치되며, 상기 물공급부 및 상기 산소공급부에 연결되어 상기 물공급부 및 상기 산소공급부로부터 공급되는 상기 혼합물을 수용하고, 상기 물에 상기 산소를 용해시켜 상기 메인용해부로 배출하는 보조용해부;를 더 구비하고,
    상기 보조용해부는
    상기 물공급부 및 상기 산소공급부에 연결되며, 상기 물공급부 및 상기 산소공급부로부터 공급된 상기 혼합물이 유입되어 유동할 수 있게 내부에 유로가 형성된 연결부분과, 일단부가 상기 연결부분에 연통되며, 내부에 상기 혼합물이 유동하는 유로가 마련되고, 상기 연결부분에 대해 상방으로 연장형성된 연장부분이 마련된 보조관과;
    상기 보조관의 상기 연장부분을 내부에 수용하고, 상기 보조관의 타단부로부터 배출되는 상기 혼합물이 수용될 수 있게 제4유동공간이 형성되고, 상기 제4유동공간에 수용된 상기 혼합물이 상기 메인용해부로 배출될 수 있도록 일측이 상기 메인용해부와 연통되게 연결된 제3보조용기와;
    상기 보조관의 타단부에 대해 상기 보조관 타단부의 연장방향으로 이격된 위치의 상기 제4유동공간에 설치되며, 상기 보조관으로부터 배출되는 상기 혼합물의 유동을 간섭하여 와류를 발생시킬 수 있도록 다수의 제3관통공이 마련된 제4격벽;을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보조용해부는
    상기 보조관 내에 설치되며 상기 보조관을 통해 이동하는 상기 혼합물의 유동을 간섭하여 와류를 발생시킬 수 있도록 다수의 제4관통공이 형성된 적어도 하나의 제5격벽;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
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