KR101051367B1

KR101051367B1 - 미세폭기장치

Info

Publication number: KR101051367B1
Application number: KR1020110058919A
Authority: KR
Inventors: 양희천; 민영섭
Original assignee: 유양기술 주식회사; 전남대학교산학협력단
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2011-07-22

Abstract

본 발명은 미세폭기장치에 관한 것으로서, 소정의 액체가 공급되는 액체공급관, 이 액체가 내부에서 분사됨에 따라 발생한 흡입력이 인가되는 흡입관 및 상기 액체가 배출되는 배출관이 구비된 이젝터; 내부가 비어 있는 관 형상으로 구비되며, 일단에 상기 흡입관과 연통되는 연통홀이 형성되고, 측면에는 소정의 기체가 유입되는 기체유입구가 구비된 하우징; 다공성 재질로 이루어지며, 중심부에 통로가 형성되고 상기 이젝터에서 발생한 흡입력이 상기 통로에 인가되도록 상기 통로의 일단이 상기 연통홀에 연결되게 상기 하우징의 내부에 설치된 다공부재; 상기 통로의 내부에 삽입 설치되며, 그 일단에서 타단까지 외주면을 따라 홈부가 형성된 안내부재; 및 상기 액체를 상기 통로의 타단에 공급하는 액체공급부;를 포함하여, 상기 액체가 상기 홈부를 따라 상기 통로를 통과할 때, 상기 통로에 인가되는 흡입력에 의해 상기 기체가 상기 다공부재를 통과하여 상기 통로로 유입되면서 미세 기포의 형태로 상기 액체에 공급된다.
본 발명에 의하면, 이젝터에 의한 흡입력을 이용하여 다공부재의 통로 내면에 균일한 흡입력을 인가함으로써, 기체가 다공부재를 통과하면서 비교적 균일한 일정 크기의 마이크로 기체 버블의 상태로 통로를 지나는 액체에 폭기될 수 있고, 공급관에 설치되는 조절밸브를 통해 통로에 인가되는 흡입력의 크기 및 액체의 유량을 조절하거나 다공부재를 교체함으로써, 폭기되는 마이크로 기체 버블의 크기도 용이하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 액체공급관과 액체공급부가 하나의 가압공급관에 연결되어 액체를 공급하게 구비되면, 가압공급관에 설치된 하나의 가압펌프로써 액체의 이송, 마이크로 기체 버블의 형성 및 폭기 기능을 모두 구현할 수 있어 장치를 간소화할 수 있고, 그 제조 비용 및 유지 비용도 감축할 수 있다.

Description

미세폭기장치 {MICRO BUBBLE AERATOR}

본 발명은 미세폭기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 균일한 크기의 마이크로 기체 버블을 액체에 폭기할 수 있고, 폭기되는 마이크로 기체 버블의 크기도 용이하게 제어할 수 있으며, 장치의 구성이 간소화되고 그 제조 비용 및 유지 비용도 감축할 수 있는 미세폭기장치에 관한 것이다.

일반적으로 기체를 수 마이크로미터 미만의 직경을 갖는 마이크로 버블의 형태로 액체 속에 폭기하는 장치를 미세폭기장치라고 한다.

이러한 미세폭기장치는 액체와 기체의 접촉 면적과 접촉 시간을 극대화시킴으로써 해당 액체에 대한 기체의 용존률을 향상시키고 오물을 부상 분리시키는 데에 효과적이어서 양식장, 수경재배장이나 수처리 시스템에 널리 사용된다.

또한, 이 같은 미세폭기장치는, 마이크로 기체 버블의 반응성 향상 효과로 인해 도금, 열처리 등의 화학 분야에도 사용되며, 마이크로 기체 버블의 소멸시에 초음파 등의 에너지를 발생하는 효과로 인해 물리치료, 살균 등의 의료, 미용, 건강 등의 분야에도 사용되는 등 그 이용 분야가 매우 넓고, 더욱 다양화되는 추세이다.

이렇게 마이크로 기체 버블을 액체 속에 폭기하기 위한 종래의 미세폭기장치는, 액체 속에 기체를 주입하고 이렇게 기체가 주입된 액체를 물리적으로 격렬하게 혼합시켜 마이크로 기체 버블이 생성되게 하는 구동부나 구조체가 구비되는 형태로 구현된다.

그러나 이러한 종래의 미세폭기장치는, 발생되는 마이크로 기체 버블의 크기를 제어할 수 없으며, 발생되는 마이크로 기체 버블의 크기도 균일하지 않은 문제점이 있고, 액체 속에 기체를 주입하는 구동부, 액체를 격렬하게 혼합시켜 마이크로 기체 버블로 생성하는 구동부, 액체를 공급 이송하는 구동부가 각각 별도로 구비되는 등, 구동부를 복수로 갖추어야 하는 단점이 있다.

이에 따라, 종래의 미세폭기장치는, 구동부가 복수로 갖추어짐에 따라 시스템이 복잡해지고, 그 구축 비용 및 유지 비용도 상승하는 단점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 기체가 비교적 균일한 크기의 마이크로 기체 버블의 상태로 액체에 폭기될 수 있고, 폭기되는 마이크로 기체 버블의 크기도 용이하게 제어할 수 있으며, 하나의 구동부로써 액체의 이송, 마이크로 기체 버블의 형성 및 폭기 기능이 모두 구현될 수 있는 미세폭기장치를 제공하고자 한다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 미세폭기장치는, 소정의 액체가 공급되는 액체공급관, 이 액체가 내부에서 분사됨에 따라 발생한 흡입력이 인가되는 흡입관 및 상기 액체가 배출되는 배출관이 구비된 이젝터; 내부가 비어 있는 관 형상으로 구비되며, 일단에 상기 흡입관과 연통되는 연통홀이 형성되고, 측면에는 소정의 기체가 유입되는 기체유입구가 구비된 하우징; 다공성 재질로 이루어지며, 중심부에 통로가 형성되고 상기 이젝터에서 발생한 흡입력이 상기 통로에 인가되도록 상기 통로의 일단이 상기 연통홀에 연결되게 상기 하우징의 내부에 설치된 다공부재; 상기 통로의 내부에 삽입 설치되며, 그 일단에서 타단까지 외주면을 따라 홈부가 형성된 안내부재; 및 상기 액체를 상기 통로의 타단에 공급하는 액체공급부;를 포함하여, 상기 액체가 상기 홈부를 따라 상기 통로를 통과할 때, 상기 통로에 인가되는 흡입력에 의해 상기 기체가 상기 다공부재를 통과하여 상기 통로로 유입되면서 미세 기포의 형태로 상기 액체에 공급된다.

상기 안내부재는, 상기 홈부가 나선형으로 형성되어, 스크루 막대 형상으로 구비될 수 있다.

상기 안내부재는, 그 일단부가 첨단(尖端)으로 형성되어 상기 흡입관 내부에 위치될 수 있다.

상기 연통홀은, 그 내경이 상기 안내부재의 외경보다 작게 구비되어 상기 안내부재를 접촉 지지하게 구비될 수 있다.

상기 액체공급관과 상기 액체공급부는, 상기 액체를 공급하기 위해, 상기 액체가 소정의 가압펌프에 의해 가압 공급되는 하나의 가압공급관에 각각 연결 구비될 수 있다.

상기 액체공급부는, 상기 홈부가 형성된 상기 안내부재의 끝단부가 위치되는 통과홀이 형성되고, 그 일면이 상기 통로가 형성된 상기 다공부재에 밀착되게 상기 하우징의 타단에 결합되는 연결체; 상기 액체를 수용하며, 상기 액체가 상기 통과홀을 통해 상기 통로에 공급되도록 상기 통과홀과 연통되게 상기 연결체의 타면에 결합되는 액체수용부; 및 상기 액체수용부에 상기 액체를 공급하는 공급관;을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 액체공급부는, 상기 액체수용부에 대한 상기 액체의 공급 압력을 조절하도록 상기 공급관에 설치되는 조절밸브;를 더 포함할 수 있다.

상기 통과홀의 내경은 상기 통로의 내경보다 작게 구비되고, 상기 홈부는 상기 안내부재의 중심부보다 상기 통과홀에 위치되는 상기 안내부재의 끝단부에 더 깊게 형성될 수 있다.

이러한 본 발명의 미세폭기장치에 의하면, 이젝터 내부에 액체를 분사하여 발생하는 흡입력을 이용하여 균일한 크기의 다공을 갖는 다공부재의 통로 내면 전체에 균일한 흡입력을 인가함으로써, 기체가 다공부재를 통과하면서 비교적 균일한 일정 크기의 마이크로 기체 버블의 상태로 통로를 지나는 액체에 폭기될 수 있다.

그리고 다공부재의 통로 내부에서 액체의 이송을 안내하는 안내부재의 홈부는 나선형으로 형성되어 마이크로 기체 버블과 액체의 혼합을 촉진하고 접촉 시간을 극대화할 수 있다.

또한, 스크루 막대 형상의 안내부재의 일단부가 하우징의 연통홀에 접촉 지지되게 구비됨으로써, 안내부재를 통로 내에 손쉽게 안정적으로 위치시킬 수 있고, 통로에 액체를 공급하는 액체공급부가 일시적으로 액체를 수용하는 액체수용부(520)를 포함하여 이루어짐으로써, 다공부재의 통로에 대한 보다 안정적인 액체 공급이 가능하다.

그리고 안내부재의 외주면에 형성된 홈부는 연통홀이나 액체공급부에 구비되는 연결체의 통과홀에 위치된 안내부재의 양 끝단에 있어서 중심부보다 깊게 형성됨으로써, 홈부에 의해 형성되는 액체가 통과하는 유로를 일정하게 확보함으로써 액체가 원활하게 통로를 통과할 수 있다.

게다가, 액체공급부의 공급관에 조절밸브가 설치됨으로써, 이 조절밸브를 통해 통로에 인가되는 흡입력의 크기 및 액체의 유량을 조절하거나 다공부재를 교체하는 방식으로, 폭기되는 마이크로 기체 버블의 크기도 용이하게 제어할 수 있다.

뿐만 아니라, 액체공급관과 액체공급부가 하나의 가압공급관에 연결되어 액체를 공급하게 구비되어, 가압공급관에 설치된 하나의 가압펌프로써 액체의 이송, 마이크로 기체 버블의 형성 및 폭기 기능을 모두 구현할 수 있어 장치를 간소화할 수 있고, 그 제조 비용 및 유지 비용도 감축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세폭기장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세폭기장치의 구조를 보여주는 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세폭기장치에 구비되는 하우징의 내부 및 액체공급부의 조립 구조를 보여주는 분리 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세폭기장치의 작동 상태를 기체와 액체의 흐름으로 보여주는 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, '당업자'라 한다)가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 그 범위가 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 미세폭기장치는, 수처리 시스템, 양식장이나 수경재배장의 유지시스템 등에 구비되어, 수 마이크로미터 미만의 직경을 갖는 마이크로 기체 버블을 소정의 액체 속에 폭기하는 장치로서, 이 기체와 액체는 흔하게는 공기 또는 산소와 물이 될 수 있고, 폭기되는 마이크로 기체 버블의 크기를 용이하게 제어할 수 있으며, 균일한 크기로 폭기할 수 있고, 하나의 구동부로써 액체의 이송, 마이크로 기체 버블의 형성 및 폭기 기능을 모두 구현할 수 있는 미세폭기장치에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세폭기장치의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세폭기장치는, 이젝터(100), 하우징(200), 다공부재(300), 안내부재(400) 및 액체공급부(500)를 포함하여 이루어진다.

상기 이젝터(100)는 후술되는 다공부재(300)의 통로(310)를 통과하는 액체에 기체가 마이크로 버블의 형태로 폭기될 수 있도록 통로(310) 내부에 흡입력을 인가하는 역할을 한다.

이를 위해, 상기 이젝터(100)는, 가압펌프(미도시)에 의해 소정의 액체가 가압 공급되는 가압공급관(PP)에 연결되어 이젝터(100) 내부에 액체를 분사하는 액체공급관(110), 액체가 내부에 분사됨에 따라 베르누이의 원리에 의해 발생한 흡입력이 인가되는 흡입관(120) 및 액체공급관(110)에서 분사된 액체 및 흡입관(120)을 통해 흡입되는 마이크로 기체 버블이 폭기된 액체가 배출되는 배출관(130)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 액체공급관(110)의 이젝터(100) 내부에 위치한 끝단부에는 흡입력의 발생 효율을 더 향상시키기 위해, 그 내부 단면적이 감소하는 형태로 노즐부(111)가 형성될 수 있고, 배출관(130)의 끝단부에는 액체의 배출 효율을 더 향상시키기 위해, 그 내부 단면적이 증가하는 확관부(131)가 형성될 수 있다.

그리고 상기 흡입관(120)은 흡입력이 보다 효율적으로 발생할 수 있도록 액체공급관(110)의 노즐부(111) 끝단 인근에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도면에 있어서, 상기 이젝터(100)는 액체공급관(110)에 의한 액체 분사 방향과 배출관(130)에 의한 액체 배출 방향이 서로 일치하고 흡입관(120)은 그 방향에 대해 직각 방향으로 형성되는 형태로 구현되었으나, 그 구현 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 이젝터(100)는 액체공급관(110)이 측부에 형성되어 액체공급관(110)에 의한 액체 분사 방향과 배출관(130)에 의한 액체 배출 방향이 서로 직각을 이루고, 흡입관(120)에 의한 흡입 방향과 배출관(130)에 의한 액체 배출 방향이 서로 일치하는 형태로 구현될 수도 있다.

상기 하우징(200)은 안내부재(400)와 다공부재(300)가 그 내부에 설치될 수 있도록 내부가 비어 있는 원통의 관 형상으로 구비되어 다공부재(300)를 보호하고, 그 하면에는 이젝터(100)의 흡입관(120)과 연통되는 연통홀(210)이 형성되며, 그 측면에는 외부의 기체가 유입되어 다공부재(300)의 표면에 공급될 수 있도록 다수의 기체유입구(220)가 구비된다.

상기 연통홀(210)은 그 하측으로는 흡입관(120)과 연통되고, 그 상측으로는 다공부재(300)의 통로(310)와 연통됨으로써, 이젝터(100)에서 발생한 흡입력이 통로(310)의 내부에 인가되게 하는 역할을 하며, 그 내경이 안내부재(400)의 외경보다 작게 구비되어 안내부재(400)를 통로(310) 내부에 설치된 상태로 접촉 지지하는 역할도 한다.

상기 기체유입구(220)는 액체에 폭기하는 기체가 공기인 경우에는 대기 중으로 개방된 형태로 구비되지만, 그 기체가 특정 기체인 경우에는 해당 특정 기체를 공급하는 기체공급관과 연결되거나 해당 기체가 존재하는 챔버 내부와 연통되게 구비될 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 하우징(200)의 형상은 기성품의 다공부재(300)를 적용하기 위해 원통 형상으로 구현되었으나, 그 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 이젝터(100)의 흡입관(120)에 연통되는 연통홀(210)이 그 하면에 형성되고, 그 상단이 후술되는 액체공급부(500)의 연결체(510)와 결합되도록 수직으로 설치되었으나, 그 설치 방향도 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 다공부재(300)는 하우징(200)의 내부에 설치되며, 중심부에는 액체가 통과하는 통로(310)가 형성되고, 이젝터(100)에서 발생한 흡입력으로 인해 외부의 기체가 이 다공부재(300)를 통과할 때에 해당 기체가 마이크로 기체 버블의 형태로 액체로 폭기되게 한다.

이를 위해, 상기 다공부재(300)는 합성수지 등으로 형성된 다공성 재질로 이루어지며, 이젝터(100)에서 발생한 흡입력이 통로(310)에 인가되도록 통로(310)의 하단이 흡입관(120)과 연통되는 연통홀(210)에 연결되게 하우징(200)의 내부에 설치된다.

그리고 상기 다공부재(300)의 통로(310) 내주면에는 액체와의 접촉 면적을 넓힐 수 있도록 홈 등이 형성될 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 다공부재(300)는 폴리프로필렌으로 이루어진 원통 형상의 다공을 갖는 기성품 필터로 구비될 수 있으나, 다공이 구비되어 기체를 마이크로 기체 버블의 형태로 액체로 폭기되게 하는 구성이면 족하고, 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

상기 안내부재(400)는 다공부재(300)의 통로(310) 내부에 삽입 설치되어 액체가 긴 통과 경로로써 통로(310)를 통과할 수 있도록 안내하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 안내부재(400)는 막대 형상으로 구비되어 다공부재(300)의 통로(310) 내부에 삽입 설치되고, 그 일단에서 타단까지 외주면을 따라 나선형의 홈부(410)가 형성되며, 그 하단부는 하측으로 갈수록 외경이 줄어들도록 뾰족하게 첨단으로 형성된 스크루 막대 부재로 구비된다.

여기서 상기 홈부(410)는 통로(310)의 내면과의 사이에 액체가 통과할 수 있는 유로를 형성하는데, 이에 따라 액체공급부(500)로부터 통로(310)로 공급된 액체가 홈부(410)에 의해 형성된 유로를 따라 나선형으로 돌면서 통로(310)를 통과하게 된다.

이렇게 액체가 통로(310)를 통과할 때에 통로(310) 내부에 인가되는 흡입력으로 인해 기체가 다공부재(300)를 통과하여 마이크로 기체 버블의 형태로 액체에 폭기되므로, 액체가 나선형으로 돌면서 통로(310)를 통과하면 통로(310)를 돌면서 통과하고 통과 시간이 늘어나 마이크로 기체 버블과 액체의 혼합이 촉진되고 마이크로 기체 버블과 액체의 접촉 시간을 극대화할 수 있다.

그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 안내부재(400)의 첨단으로 형성된 하단부가 흡입관(120)의 내부까지 연장 위치됨으로써, 통로(310)를 통과한 액체를 액체공급관(110)을 통해 이젝터(100) 내부로 분사된 액체에 안정적으로 합류시킬 수 있다.

한편, 상기 안내부재(400)의 하단부는 연통홀(210)에 접촉 지지되고, 그 상단부는 후술되는 액체공급부(500)에 구비되는 연결체(510)의 통과홀(511) 내부에 위치되는데, 이러한 연통홀(210)과 통과홀(511)의 직경은 안내부재(400)가 안정적으로 통로(310) 내부에 위치될 수 있도록 통로(310)의 직경보다 작게 구비되므로, 안내부재(400)의 상단에서 하단에 걸쳐 홈부(410)의 깊이가 일정할 경우, 실제 안내부재(400)의 상단부와 하단부에서는 액체가 통과할 수 있는 유로가 좁아지게 된다.

따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세폭기장치에 있어서, 상기 안내부재(400)에 형성된 홈부(410)는 안내부재(400)의 상단부와 하단부에 있어서 중심부보다 깊게 형성됨으로써, 액체가 통과하는 유로를 좁아지지 않게 확보하여 액체가 원활히 통과하게 구현될 수 있다.

더 나아가, 안내부재(400)의 연통홀(210)과 통과홀(511) 내부에 위치되는 부분의 외경을 중심부의 외경보다 작게 구현함으로써, 액체의 원활한 통과를 유도할 수도 있다.

그리고 본 발명에 바람직한 실시예에 있어서, 상기 안내부재(400)는 홈부(410) 두 개가 나선형으로 외주면에 형성되었으나, 형성되는 홈부(410)의 개수 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.

상기 액체공급부(500)는 일단이 연통홀(210)에 연결된 통로(310)의 타단에 안정적으로 액체를 공급하는 역할을 한다. 이렇게 통로(310)의 타단에 공급된 액체는 통로(310)를 통과하면서 마이크로 기체 버블 형태로 폭기되는 기체와 혼합된다.

이러한 액체공급부(500)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 연결체(510), 액체수용부(520), 공급관(530) 및 조절밸브(540)를 포함할 수 있다.

상기 연결체(510)는 액체가 공급되는 유로를 제외하고 다공부재(300)의 통로(310) 상단을 폐쇄하며, 하우징(200)과 액체수용부(520)를 연결하는 역할을 한다.

이를 위해, 상기 연결체(510)는 안내부재(400)의 상단이 위치되는 통과홀(511)이 중심부에 형성되고, 그 하면이 다공부재(300)의 상면에 밀착되게 하우징(200)의 상단에 결합된다.

이때, 상기 연결체(510)는 나사 결합을 통해 하우징(200)의 상단에 결합되게 구비됨으로써, 연결체(510)를 하우징(200)에 결합시킴에 따라 다공부재(300)의 상면이 연결체(510)의 하면을 가압하면서 강하게 밀착된다.

여기서, 상기 연결체(510)는 그 하면에 다공부재(300)의 상단부가 일부 삽입될 수 있도록 요홈이 형성되어 이 요홈의 바닥면이 다공부재(300)의 상면과 접촉되게 구비됨으로써, 하우징(200) 내부에서의 다공부재(300)의 위치를 안정적으로 고정시키고 통로(310)의 상단을 안전하게 폐쇄하게 구현될 수도 있다.

그러나 상기 연결체(510)는 반드시 다공부재(300)에 가압 밀착되게 구현되어야 하는 것은 아니다.

상기 액체수용부(520)는 공급관(530)을 통해 공급된 액체를 일시적으로 수용하는 탱크의 역할을 수행하며, 수용된 액체가 연결체(510)의 통과홀(511)을 통해 통로(310)의 상단에 공급될 수 있도록 통과홀(310)과 연통되게 연결체(510)의 상면에 결합된다.

이러한 액체수용부(520)가 구비됨에 따라, 다공부재(300)의 통로(310)에 대한 액체 공급이 안정적으로 이루어질 수 있으나, 본 발명에 있어서 필수적인 구성요소는 아니다.

상기 공급관(530)은 가압공급관(PP)에 연결됨으로써 액체를 액체수용부(520)에 공급한다. 이렇게 공급관(530)과 전술된 이젝터(100)의 액체공급관(110)이 하나의 가압공급관(PP)에 연결됨으로써, 액체의 이송, 흡입력 발생으로 인한 마이크로 기체 버블의 형성 및 폭기 기능이 가압공급관(PP)에 설치된 가압펌프에 의해 모두 구현될 수 있으므로, 장치를 간소화할 수 있고, 그 제조 비용 및 유지 비용도 감축할 수 있다.

물론, 상기 공급관(530)은 액체공급관(110)이 연결된 가압공급관(PP)에 연결되지 않고, 별도의 구동기가 구비되어 액체수용부(520)에 액체를 공급하도록 구현될 수도 있다.

상기 조절밸브(540)는 공급관(530)에 설치되어 액체수용부(520)에 대한 액체의 공급 압력을 조절한다. 이렇게 조절밸브(540)에 의해 액체의 공급 압력이 조절됨에 따라 통로(310) 내부에 인가되는 흡입력의 크기가 변경되며, 이에 따라 통로(310)를 통과하는 액체에 대한 마이크로 기체 버블의 폭기량 및 마이크로 기체 버블의 크기를 용이하게 조절할 수 있다.

이때, 공급관(530)에 구비되어 그 내부 압력을 측정 및 표시하는 압력게이지(531)의 수치를 확인함으로써, 이러한 대한 마이크로 기체 버블의 폭기량 및 마이크로 기체 버블의 크기 조절을 보다 용이하게 할 수 있다.

이와 같은 조절밸브(540)는 본 발명에 따른 미세폭기장치에 있어서, 필수적인 구성요소는 아니며, 액체공급관(110)과 공급관(530)의 굵기를 적절히 조절 설계함으로써, 통로(310) 내부에 인가되는 흡입력의 크기를 설정할 수도 있다.

이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세폭기장치의 동작 및 사용 상태를 구체적으로 설명한다.

먼저, 가압펌프가 작동하여 가압공급관(PP)으로 액체가 공급되면, 그 중 일부는 가압공급관(PP)에 연결된 액체공급관(110)을 통해 이젝터(100)의 내부에 분사된다. 이렇게 이젝터(100) 내부에 액체가 분사됨에 따라 베르누이의 원리에 의해 흡입력이 발생하고, 이 흡입력은 흡입관(120)에 인가된다.

다음, 흡입관(120)에 인가된 흡입력은 하우징(200)의 연통홀(210)을 통해 다공부재(300)의 통로(310) 내부에 인가된다.

한편, 가압공급관(PP)으로 공급된 액체의 나머지 일부는 가압공급관(PP)에 연결된 공급관(530)을 통해 액체수용부(520)에 공급된다. 이때, 공급관(530)을 통해 액체수용부(520)에 공급되는 액체의 압력은 조절밸브(540)에 의해 적절히 조절될 수 있다.

그 다음, 액체수용부(520)에 공급된 액체는 액체수용부(520)에 일시적으로 수용되었다가 연결체(510)의 통과홀(511)을 통해 다공부재(300)의 통로(310) 상단에 공급된다.

이렇게 통로(310)에 공급된 액체는 안내부재(400)의 홈부(410)에 의해 형성된 나선형 유로를 따라 돌면서 통로(310)를 통과한다. 이때, 통로(310) 내부에 인가된 흡입력으로 인해, 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(200)의 기체유입구(220)로 유입된 기체가 다공부재(300)를 통과하여 마이크로 기체 버블의 형태로 통로(310)를 통과하는 액체에 폭기된다.

이에 따라, 통로(310)를 통과하는 액체는 마이크로 기체 버블을 포함한 상태로 나선형 유로를 따라 돌면서 장시간에 걸쳐 격렬하게 통로(310)를 통과한다. 이때, 마이크로 기체 버블과 액체는 효과적으로 혼합되고 기체의 용존률도 상승하게 된다.

이후, 이렇게 다공부재(300)의 통로(310)를 통과하여 마이크로 기체 버블이 폭기된 액체는 안내부재(400)의 하단부에 형성된 첨부에 의해 안정적으로 안내되면서 액체공급관(110)에 의해 이젝터(100) 내부에 분사된 액체와 합류하고, 이처럼 합류한 이젝터(100) 내부의 액체는 배출관(130)을 통해 배출된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세폭기장치가 이와 같은 동작을 수행할 때에 조절밸브(540)를 다소 잠그면, 공급관(530)을 통해 액체수용부(520)에 공급되는 액체의 유량이 줄어들고, 액체수용부(520) 내부의 액체 압력은 낮아지며, 상대적으로 다공부재(300)의 통로(310)에 인가되는 흡입력은 증가하게 된다.

따라서 이 경우, 통로(310)를 통과하는 액체의 유량에 대한 기체의 폭기량이 증가하고, 폭기되는 마이크로 기체 버블의 크기도 다소 증가할 수 있다.

이와 반대로, 상기 조절밸브(540)를 더 개방하면, 공급관(530)을 통해 액체수용부(520)에 공급되는 액체의 유량이 늘고, 액체수용부(520) 내부의 액체 압력은 높아지며, 상대적으로 다공부재(300)의 통로(310)에 인가되는 흡입력은 감소하게 된다.

그러므로 이 경우, 통로(310)를 통과하는 액체의 유량에 대한 기체의 폭기량이 감소하고, 폭기되는 마이크로 기체 버블의 크기도 다소 감소할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 미세폭기장치에 의하면, 이젝터(100)에 의한 흡입력을 이용하여 다공부재(300)의 통로(310) 내면에 균일한 흡입력을 인가함으로써, 기체가 다공부재(300)를 통과하면서 비교적 균일한 일정 크기의 마이크로 기체 버블의 상태로 통로를 지나는 액체에 폭기될 수 있고, 공급관(530)에 설치되는 조절밸브(540)를 통해 통로(310)에 인가되는 흡입력의 크기 및 액체의 유량을 조절하거나 다공부재(300)를 교체함으로써, 폭기되는 마이크로 기체 버블의 크기도 용이하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 액체공급관(110)과 액체공급부(500)가 하나의 가압공급관(PP)에 연결되어 액체를 공급하게 구비되면, 가압공급관(PP)에 설치된 하나의 가압펌프로써 액체의 이송, 마이크로 기체 버블의 형성 및 폭기 기능을 모두 구현할 수 있어 장치를 간소화할 수 있고, 그 제조 비용 및 유지 비용도 감축할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되어 있는 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＊
100 : 이젝터 110 : 액체공급관
111 : 노즐부 120 : 흡입관
130 : 배출관 131 : 확관부
200 : 하우징 210 : 연통홀
220 : 기체유입구 300 : 다공부재
310 : 통로 400 : 안내부재
410 : 홈부 500 : 액체공급부
510 : 연결체 511 : 통과홀
520 : 액체수용부 530 : 공급관
531 : 압력게이지 540 : 조절밸브
PP : 가압공급관

Claims

소정의 액체가 공급되는 액체공급관, 이 액체가 내부에서 분사됨에 따라 발생한 흡입력이 인가되는 흡입관 및 상기 액체가 배출되는 배출관이 구비된 이젝터;
내부가 비어 있는 관 형상으로 구비되며, 일단에 상기 흡입관과 연통되는 연통홀이 형성되고, 측면에는 소정의 기체가 유입되는 기체유입구가 구비된 하우징;
다공성 재질로 이루어지며, 중심부에 통로가 형성되고 상기 이젝터에서 발생한 흡입력이 상기 통로에 인가되도록 상기 통로의 일단이 상기 연통홀에 연결되게 상기 하우징의 내부에 설치된 다공부재;
상기 통로의 내부에 삽입 설치되며, 그 일단에서 타단까지 외주면을 따라 홈부가 형성된 안내부재; 및
상기 액체를 상기 통로의 타단에 공급하는 액체공급부;를 포함하여,
상기 액체가 상기 홈부를 따라 상기 통로를 통과할 때, 상기 통로에 인가되는 흡입력에 의해 상기 기체가 상기 다공부재를 통과하여 상기 통로로 유입되면서 미세 기포의 형태로 상기 액체에 공급되는 것을 특징으로 하는 미세폭기장치.
제1항에 있어서,
상기 안내부재는,
상기 홈부가 나선형으로 형성되어, 스크루 막대 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 미세폭기장치.
제1항에 있어서,
상기 안내부재는,
그 일단부가 첨단(尖端)으로 형성되어 상기 흡입관 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는 미세폭기장치.
제1항에 있어서,
상기 연통홀은,
그 내경이 상기 안내부재의 외경보다 작게 구비되어 상기 안내부재를 접촉 지지하는 것을 특징으로 하는 미세폭기장치.
제1항에 있어서,
상기 액체공급관과 상기 액체공급부는,
상기 액체를 공급하기 위해, 상기 액체가 소정의 가압펌프에 의해 가압 공급되는 하나의 가압공급관에 각각 연결 구비된 것을 특징으로 하는 미세폭기장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체공급부는,
상기 홈부가 형성된 상기 안내부재의 끝단부가 위치되는 통과홀이 형성되고, 그 일면이 상기 통로가 형성된 상기 다공부재에 밀착되게 상기 하우징의 타단에 결합되는 연결체;
상기 액체를 수용하며, 상기 액체가 상기 통과홀을 통해 상기 통로에 공급되도록 상기 통과홀과 연통되게 상기 연결체의 타면에 결합되는 액체수용부; 및
상기 액체수용부에 상기 액체를 공급하는 공급관;
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세폭기장치.
제6항에 있어서,
상기 액체공급부는,
상기 액체수용부에 대한 상기 액체의 공급 압력을 조절하도록 상기 공급관에 설치되는 조절밸브;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세폭기장치.
제6항에 있어서,
상기 통과홀의 내경은 상기 통로의 내경보다 작게 구비되고,
상기 홈부는 상기 안내부재의 중심부보다 상기 통과홀에 위치되는 상기 안내부재의 끝단부에 더 깊게 형성된 것을 특징으로 하는 미세폭기장치.