KR101178781B1 - 마이크로 버블 발생장치와 이를 이용한 파이프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 버블 발생장치 및 이를 이용한 파이프에 관한 것으로서, 공기가 유입되는 공기 유입부와, 공기 유입부와는 다른 위치에서 물이 유입되는 물 유입부와, 유입된 공기와 물의 상호작용에 의해 마이크로 버블이 생성된 물이 배출되는 물 배출부를 구비하는 장치본체; 및 장치본체 내에 마련되며, 물 유입부를 통해 장치본체 내로 유입되는 물의 회전을 유도하여 공기 유입부를 통해 유입되는 공기 쪽으로 안내하는 회전 유도 안내부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 간단하고 단순한 구조를 가지면서도 물과 공기의 사용량 대비 마이크로 버블의 발생량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 입자를 고르게 유지할 수 있으며, 이에 따라 마이크로 버블이 요구되는 다양한 분야에서 해당 목적에 맞게 널리 활용될 수 있다.

Description

마이크로 버블 발생장치와 이를 이용한 파이프{DEVICE FOR GENERATING MICRO BUBBLE AND PIPE USING THE SAME}

본 발명은, 마이크로 버블 발생장치와 이를 이용한 파이프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 간단하고 단순한 구조를 가지면서도 물과 공기의 사용량 대비 마이크로 버블의 발생량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 마이크로 버블 입자를 고르게 유지할 수 있으며, 이에 따라 마이크로 버블이 요구되는 다양한 분야에서 해당 목적에 맞게 널리 활용될 수 있는 마이크로 버블 발생장치와 이를 이용한 파이프에 관한 것이다.

마이크로 버블(MICRO BUBBLE)은 수 마이크로미터 이하의 사이즈, 예컨대 50 마이크로미터 이하의 사이즈로서 눈으로는 확인할 수 없는 초미세 기포를 일컫는다.

물 속에 존재하는 통상의 기포(버블, 물방울)는 물의 표면으로 상승된 후에 물의 표면에서 파열되는 것이 보통이다. 하지만, 마이크로 버블은 물 속에서 압력에 의해 축소되되 다양한 에너지를 발생시키면서 소멸되는 것으로 알려지고 있다.

따라서 마이크로 버블은 세탁조 내에 제공되어 세탁력을 향상시키는 용도, 목욕의 효과를 배가시키기 위한 세정 용도, 수질을 정화시키기 위한 용도 등으로 널리 활용되고 있다.

이러한 이유로 인해 현재 마이크로 버블 발생장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다. 마이크로 버블 발생장치는 초음파를 이용한 방식과, 물과 공기의 상호 충돌에 의한 방식 등으로 대별되며, 주로는 후자의 방식이 널리 사용되고 있다.

하지만, 현재까지 알려진 기술들의 경우, 실질적으로 복잡한 구조를 가짐에도 불구하고 물과 공기의 사용량 대비 마이크로 버블의 발생량이 실질적으로 미비하거나 그 입자가 고르지 못한 실정이므로 이에 대한 개선 기술이 요구된다.

본 발명의 목적은, 간단하고 단순한 구조를 가지면서도 물과 공기의 사용량 대비 마이크로 버블의 발생량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 마이크로 버블 입자를 고르게 유지할 수 있으며, 이에 따라 마이크로 버블이 요구되는 다양한 분야에서 해당 목적에 맞게 널리 활용될 수 있는 마이크로 버블 발생장치와 이를 이용한 파이프를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 공기가 유입되는 공기 유입부와, 상기 공기 유입부와는 다른 위치에서 물이 유입되는 물 유입부와, 유입된 상기 공기와 상기 물의 상호작용에 의해 마이크로 버블이 생성된 물이 배출되는 물 배출부를 구비하는 장치본체; 및 상기 장치본체 내에 마련되며, 상기 물 유입부를 통해 상기 장치본체 내로 유입되는 상기 물의 회전을 유도하여 상기 공기 유입부를 통해 유입되는 상기 공기 쪽으로 안내하는 회전 유도 안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 공기 유입부와 상기 물 배출부는 상기 장치본체의 양단부에서 상호 대향되게 배치될 수 있다.

상기 회전 유도 안내부는, 상기 물 유입부로부터 상기 물 배출부로의 물 흐름은 허용하면서 상기 공기 유입부와 상기 물 배출부를 잇는 가상의 라인을 따라 배치되는 적어도 하나의 안내벽체를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 안내벽체는, 그 일단부는 상기 물 배출부 영역을 둘러싸면서 상기 물 배출부가 형성된 상기 장치본체의 일측 내벽면에 고정되고, 타단부는 상기 공기 유입부가 형성된 상기 장치본체의 타측 내벽면으로부터 이격배치되는 제1 안내벽체를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 안내벽체는, 상기 제1 안내벽체의 반경 방향 외측에 배치되어 상기 제1 안내벽체와의 사이에 이격간격을 형성하되 그 일단부는 상기 공기 유입부가 형성된 상기 장치본체의 타측 내벽면에 고정되고, 타단부는 상기 물 배출부가 형성된 상기 장치본체의 일측 내벽면으로부터 이격배치되는 제2 안내벽체를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 안내벽체와 상기 제2 안내벽체 중에서 적어도 어느 하나는 관상체로 형성될 수 있다.

상기 제1 안내벽체와 상기 제2 안내벽체 중에서 적어도 어느 하나의 벽면은 경사진 경사면을 형성할 수 있다.

상기 장치본체, 상기 제1 안내벽체 및 상기 제2 안내벽체 사이의 일부 영역에는 상기 물의 흐름을 안내하는 물 흐름 안내부가 더 마련될 수 있다.

상기 공기 유입부와 상기 물 배출부가 형성된 내벽면을 제외한 상기 장치본체의 나머지 내벽면은 전구간에서 그 단면적이 동일한 원기둥 형상을 가질 수 있다.

상기 공기 유입부와 상기 물 배출부가 형성된 내벽면을 제외한 상기 장치본체의 나머지 내벽면은 상기 공기 유입부로부터 상기 물 배출부로 갈수록 점진적으로 그 단면적이 증가되는 원추 형상을 가질 수 있다.

상기 공기 유입부 영역에 결합되는 다공성(porous) 공기안내부재를 더 포함할 수 있다.

상기 다공성 공기안내부재는, 상기 공기 유입부 영역에 삽입되는 삽입축부; 및 상기 삽입축부와 연결되되 상기 삽입축부에 비해 상대적으로 큰 횡단면 직경을 가지고 상기 장치본체의 내부에 배치되는 헤드부를 포함할 수 있다.

상기 다공성 공기안내부재는 표면에 다수의 미세 기공(hole)이 형성되는 원기둥 또는 원추형 파이프일 수 있다.

상기 장치본체와 상기 안내벽체는 그 내부로 공기가 유동 가능한 중공체로 마련될 수 있으며, 상기 장치본체와 상기 안내벽체 중 적어도 어느 하나의 벽면에는 다수의 미세 기공홀이 더 형성될 수 있다.

상기 장치본체의 외측에 배치되며, 음이온을 발생시켜 상기 음이온 공기를 상기 공기 유입부 쪽으로 인도하는 음이온 발생기를 더 포함할 수 있다.

상기 물 배출부의 내벽면 일부 구간에는 상기 물이 배출되는 방향을 따라 그 단면적이 점진적으로 확장되는 확장경사면이 더 형성될 수 있다.

상기 물 유입부 영역에 결합되어 상기 물 유입부로 상기 물을 공급하는 물 공급용 커넥터를 더 포함할 수 있다.

상기 물 공급용 커넥터에는 나사부가 형성될 수 있으며, 상기 장치본체와 상기 회전 유도 안내부는 투명 또는 반투명 재질의 일체형 제품일 수 있다.

상기 물 배출부 영역에 연결되며, 상기 물 배출부를 통해 물과 마이크로 버블이 섞인 이류체를 충돌시켜 미세 버블 발생을 배가시키는 충돌부재를 구비하는 충돌식 노즐부를 더 포함할 수 있다.

상기 충돌부재는 상기 이류체가 충돌되는 면적이 넓어지도록 상대적으로 넓은 표면적을 갖는 판상체로 마련될 수 있으며, 상기 충돌부재는 삼발이식 다리에 의해 상기 충돌식 노즐부의 내벽면에 고정될 수 있다.

상기 충돌식 노즐부는, 상기 이류체가 흐르는 방향에 대해 입구 영역에 형성되되 후단으로 갈수록 직경이 점차적으로 커지는 제1 확산부; 상기 제1 확산부의 후단에 연결되며, 내부에 상기 충돌부재가 배치되는 제1 연장부; 상기 제1 연장부의 후단에 연결되고 후단으로 갈수록 그 직경이 점차적으로 커지는 제2 확산부; 및 상기 제2 확산부의 후단에 연결되며, 미리 경정된 길이 구간만큼 상기 제2 확산부의 가장 큰 직경 그대로를 유지하는 제2 연장부를 포함할 수 있다.

상기 충돌식 노즐부는, 상기 제1 확산부와 상기 제1 연장부 사이에서 상기 제1 확산부와 상기 제1 연장부를 상호간 경사지게 연결하는 경사부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 목적은, 내부에 공간을 가진 파이프; 및 마이크로 버블이 포함된 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생장치;를 포함하며, 상기 마이크로 버블 발생장치는, 상기 마이크로 버블 발생장치에서 발생 된 마이크로 버블이 상기 내부의 공간으로 제공되도록 상기 파이프에 장착된 것을 특징으로 하는 파이프에 의해 달성된다.

상기 마이크로 버블 발생장치는 상기 파이프의 외주면에 탈부착 가능하게 복수 개 장착될 수 있다.

상기 파이크의 내부의 공간은 원통 형상을 가지며, 상기 마이크로 버블 발생장치가 제공하는 마이크로 버블은 상기 파이프의 원통의 접선 방향으로 제공되도록, 상기 마이크로 버블 발생장치가 상기 파이프에 부착될 수 있다.

상기 마이크로 버블 발생장치가 제공하는 마이크로 버블은 상기 파이프의 내부의 중심 방향으로 제공되도록, 상기 마이크로 버블 발생장치가 상기 파이프에 부착될 수 있다.

본 발명에 따르면, 간단하고 단순한 구조를 가지면서도 물과 공기의 사용량 대비 마이크로 버블의 발생량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 마이크로 버블 입자를 고르게 유지할 수 있으며, 이에 따라 마이크로 버블이 요구되는 다양한 분야에서 해당 목적에 맞게 널리 활용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 내부 투영 사시도,
도 2 및 도 3은 각각 도 1을 다른 각도에서 절개한 절개 사시도들,
도 4는 도 1의 단면도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 11은 본 발명의 제8 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 12는 본 발명의 제9 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 13은 본 발명의 제10 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 14는 본 발명의 제11 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 15는 본 발명의 제12 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 16은 본 발명의 제13 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 17은 본 발명의 제14 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 18 및 도 19는 각각 본 발명의 제15 및 제16 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 20은 본 발명의 제17 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 21은 본 발명의 제18 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 22는 본 발명의 제19 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 23은 본 발명의 제20 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 24는 본 발명의 제21 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 25는 본 발명의 제22 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 26은 본 발명의 제23 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 내부 투영 사시도,
도 27은 본 발명의 제23 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도,
도 28 내지 도 31은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치가 활용되는 예를 나타낸 도면들,
도 32 및 도 33은 마이크로 버블의 사이즈에 대한 실험 그래프이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 내부 투영 사시도, 도 2 및 도 3은 각각 도 1을 다른 각도에서 절개한 절개 사시도들, 그리고 도 4는 도 1의 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 마이크로 버블 발생장치는, 수 마이크로미터 이하의 사이즈, 예컨대 50 마이크로미터 이하의 사이즈인 마이크로 버블(MICRO BUBBLE)을 발생시키기(생성시키기) 위한 장치로서 장치본체(110a)와, 장치본체(110a) 내에 마련되는 회전 유도 안내부(130a)를 구비한다.

장치본체(110a)는 본 실시예의 마이크로 버블 발생장치에서 외관을 형성하는 부분이다. 투명 또는 반투명 재질의 플라스틱 사출물일 수 있지만 반드시 그러할 필요는 없다.

장치본체(110a)의 사이즈는 본 실시예의 마이크로 버블 발생장치가 요구되는 분야에서 해당 목적에 맞게 제작될 수 있다. 예컨대, 세탁조 내에 제공되어 세탁력을 향상시키는 용도라면 사이즈가 작을 것이고, 수질을 정화시키기 위한 용도라면 상대적으로 클 것이다.

이러한 장치본체(110a)에는 공기가 유입되는 공기 유입부(111a)와, 공기 유입부(111a)와는 다른 위치에서 물이 유입되는 물 유입부(113a)와, 유입된 공기와 물의 상호작용에 의해 마이크로 버블이 생성된 물이 배출되는 물 배출부(115a)가 마련된다.

장치본체(110a)는 공기 유입부(111a)와 물 배출부(115a)가 형성된 내벽면을 제외한 나머지 내벽면이 전구간에서 그 단면적이 동일한 원기둥 형상을 가질 수 있다. 이러한 구조의 경우, 공기 유입부(111a)와 물 배출부(115a)는 도 4에 도시된 바와 같이, 장치본체(110a)의 양단부에서 상호 대향되게 배치될 수 있다.

이처럼 공기 유입부(111a)와 물 배출부(115a)가 장치본체(110a)의 양단부에서 상호 대향되게 배치됨으로써 유입된 공기를 파괴하여(충돌시켜) 마이크로 버블로 만든 후에 배출시키는 일련의 동작이 유기적으로 진행될 수 있어 바람직하지만, 반드시 그러할 필요는 없다. 즉 필요에 따라 공기 유입부(111a)와 물 배출부(115a), 또한 물 유입부(113a)는 도면과 다른 위치에 배치될 수 있다.

본 실시예의 도면을 참조하면, 공기 유입부(111a)가 홀(hole)의 형태로 되어 있으나, 이는 예시적인 구성이므로 공기 유입부(111a)가 홀의 형태로만 국한되는 것이 아니다. 한편, 공기 유입부(111a)에도 물 유입부(113a) 영역처럼 별도의 커넥터(미도시)가 마련될 수 있다. 즉 물 유입부(113a) 영역에는 물 유입부(113a)로 상기 물을 공급하는 물 공급용 커넥터(116a)가 마련된다. 물 공급용 커넥터(116a)에는 나사부(117a)가 형성된다.

물 배출부(115a)의 내벽면 일부 구간에는 물이 배출되는 방향을 따라 그 단면적이 점진적으로 확장되는 확장경사면(118a)이 형성된다. 이처럼 물 배출부(115a)에 확장경사면(118a)이 형성됨으로써 유체의 단면적과 속도의 상관관계인 베르누이 방식에 기초하여 배출되는 물의 흐름을 더욱 빠르게 유도할 수 있으며, 이에 따라 마이크로 버블을 발생시키는 데 보다 유리하게 작용될 수 있다.

한편, 회전 유도 안내부(130a)는 물 유입부(113a)를 통해 장치본체(110a) 내로 유입되는 물의 회전을 유도하고, 물을 강하게 선회시키면서 공기 유입부(111a)를 통해 유입되는 공기 쪽으로 안내하는 역할을 한다.

회전 유도 안내부(130a)는 별도로 제작되어 장치본체(110a) 내의 해당 위치에 결합될 수도 있지만, 사출물이라면 회전 유도 안내부(130a)는 장치본체(110a)의 제작 시 일체로 제작되는 편이 바람직하다.

한편, 공기를 향해 물이 충돌되어 공기 내에 잔존되는 공기, 특히 산소를 초미세 기포인 마이크로 버블로 만들되 그 효율을 높이기 위해서는 장치본체(110a) 내로의 공기 유입도 빠르게 진행되고, 또한 공기에 충돌되는 물의 흐름도 빠르도록 하는 것이 바람직하다.

뿐만 아니라 물이 공기에 충돌되는 방식을 본 실시예처럼 회전식(혹은 선회식)으로 구현하게 되면 효율 향상을 기대할 수 있다. 이를 위해 회전 유도 안내부(130a)가 마련되는 것이다.

이러한 회전 유도 안내부(130a)는, 물 유입부(113a)로부터 물 배출부(115a)로의 물 흐름은 허용하면서 공기 유입부(111a)와 물 배출부(115a)를 잇는 가상의 라인을 따라 배치되는 다수의 안내벽체(140a,150b)를 포함한다.

본 실시예에서 다수의 안내벽체(140a,150b)는 제1 안내벽체(140a)와 제1 안내벽체(140a)의 반경 방향 외측에 배치되는 제2 안내벽체(150a)를 포함한다. 제1 안내벽체(140a)와 제2 안내벽체(150a) 모두는 파이프(pipe) 형상의 관상체로 마련된다.

제1 안내벽체(140a)는 그 일단부가 물 배출부(115a) 영역을 둘러싸면서 물 배출부(115a)가 형성된 장치본체(110a)의 일측 내벽면에 고정되고, 타단부는 공기 유입부(111a)가 형성된 장치본체(110a)의 타측 내벽면으로부터 이격배치된다.

그리고 제2 안내벽체(150a)는 제1 안내벽체(140a)의 반경 방향 외측에 배치되어 제1 안내벽체(140a)와의 사이에 이격간격을 형성하되 그 일단부는 공기 유입부(111a)가 형성된 장치본체(110a)의 타측 내벽면에 고정되고, 타단부는 물 배출부(115a)가 형성된 장치본체(110a)의 일측 내벽면으로부터 이격배치된다.

이러한 구성을 갖는 본 실시예의 마이크로 버블 발생장치의 작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.

공기 유입부(111a)를 통해 공기가 장치본체(110a) 내로 유입되고, 물 유입부(113a)를 통해 물이 장치본체(110a) 내로 유입된다.

유입된 물은, 제1 안내벽체(140a)와 제2 안내벽체(150a)로 되어 있는 회전 유도 안내부(130a)로 인해 회전되면서 도 4의 화살표와 같은 흐름을 형성한 후, 공기 유입부(111a)를 통해 유입되는 공기와 빠르게 또한 효율적으로 충돌되며, 이로써 효과적으로 많은 수의 마이크로 버블이 발생된다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 간단하고 단순한 구조를 가지면서도 물과 공기의 사용량 대비 마이크로 버블의 발생량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 마이크로 버블 입자를 고르게 유지할 수 있으며, 이에 따라 마이크로 버블이 요구되는 다양한 분야에서 해당 목적에 맞게 널리 활용될 수 있게 된다.

이하, 도 5 내지 도 25를 참조하여 본 발명의 제2 내지 제22 실시예에 대해 설명하도록 한다. 실시예들의 설명 중 제1 실시예와 중복된 부분은 생략하도록 하며, 실시예들의 참조부호는 후미의 영문 소문자를 달리 부여하는 방법을 사용토록 한다.

그리고 도 4에서 도시된 회전형 화살표는 물의 흐름을 표시한 것인데, 이하의 실시예에서도 동일한 물의 흐름(회전형)이 이루어지면서 마이크로 버블을 발생시키게 되나 도면의 편의상 아래의 실시예에서는 회전형 화살표를 도시하지 않도록 한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

도 5에 도시된 제2 실시예의 마이크로 버블 발생장치는, 공기 유입부(111b) 영역에 마련되는 다공성(porous) 공기안내부재(170b)를 더 구비하고 있다는 점을 제외하고는 제1 실시예와 대부분의 구성이 동일하다.

다공성 공기안내부재(170b)는 수많은 미세 기공(hole)이 형성되어 있는 재질로 제작된 것으로서 일반 공기가 다공성 공기안내부재(170b)를 통과하게 되면, 1차적으로 공기 입자의 사이즈가 감소되어 미세 입자화된 후에 장치본체(110a) 내로 유입될 수 있기 때문에 마이크로 버블을 발생시키는 데 보다 유리할 수 있다.

즉 다공성 공기안내부재(170b)를 이용하여 유입되는 공기의 입자 사이즈를 미리 작게 유지시킨 후에 회전형 유속을 형성시켜 관로의 중앙 영역에서가 아닌 내벽면에서의 유속을 증가시킴으로써 보다 효과적으로 또한 보다 미세한 사이즈의 마이크로 버블을 발생시킬 수 있게 된다.

이러한 다공성 공기안내부재(170b)는 스펀지와 같은 재질을 그대로 사용하되 요구되는 사이즈로 성형시키는 간편한 방법에 의해 제작될 수도 있고, 아니면 인위적으로 내부에 미세 기공이 형성되도록 하면서 플라스틱 혹은 금속 사출물로 제작할 수도 있다.

후자의 경우라면 미세 기공의 사이즈와 그 수량을 적절하게 조율할 수 있거나 공기의 유입 방향 즉 공기의 분사 방향까지도 조절할 수 있어 더욱 우수한 효과를 기대할 수 있을 것이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제3 실시예의 마이크로 버블 발생장치는, 장치본체(110c)의 외측에 배치되며, 음이온을 발생시켜 음이온 공기를 공기 유입부(111c)의 다공성 공기안내부재(170c) 쪽으로 인도하는 음이온 발생기(180c)를 더 구비하고 있다는 점을 제외하고는 제2 실시예와 대부분의 구성이 동일하다.

음이온 발생기(180c)가 마련되는 경우, 음이온화된 공기를 제공할 수 있어 마이크로 버블을 만드는 데 보다 유리할 수 있다.

부연하면, 대기 중 우주선(宇宙線)이나 방사선(放射線) 등이 공기 중의 분자와 충돌하면 이들 분자에서 전자가 방출되며, 방출된 전자는 공기 중의 분자(산소, 질소, 이산화탄소 등)에 흡착되어 음이온으로 될 수 있는데, 실제 공기 중의 물 분자와 결합하면서 안정된 상태로 존재한다.

음이온의 크기는 대략 0.5 ～ 1nm로 알려져 있는데, 음이온 발생기(180c)를 거치면 공기 입자가 미세 사이즈로 된 후에 장치본체(110c) 내로 제공되기 때문에 마이크로 버블을 발생시키는 데 보다 유리할 수가 있는 것이다.

뿐만 아니라 음이온 발생기(180c)가 추가되는 경우에는 또 다른 우수한 효과를 제공할 수도 있다.

예컨대, 음이온은, 혈액의 정화 작용, 저항력 증가 작용, 자율신경계 조절 작용, 공기 정화 작용, 먼지 제거 및 살균 작용에 탁월한 효과가 있다고 보고되고 있기 때문에 이러한 효과를 응용하면 더 다양한 분야에서 본 마이크로 버블 발생장치를 활용하기에 좋다.

공기 정화 작용, 그리고 먼지 제거 및 살균 작용과 관련하여 살펴보면, 공기 중에는 존재하는 여러 가지 오염물질 즉, 담배연기 아황산가스, 질소산화물, 일산화 타소, 오존 및 각종 유기물질은 양이온을 형성하고 있는데 반해 음이온은 이들 양이온을 경화 침전시켜 제거하므로 공기를 깨끗하고 신선하게 유지해 준다.

그리고 양이온은 세균이나 먼지, 꽃가루 곰팡이, 오염된 입자들을 자유롭게 떠다니도록 해 공기를 혼탁하게 만드는 반면, 음이온은 이들을 중화, 제거해 준다.

이와 같은 효과를 제공할 수 있기 때문에, 음이온화된 마이크로 버블이 만약에 수질 개선을 위해 사용된다면 더욱 우수한 효과를 제공하기에 충분할 것이다.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제4 실시예의 마이크로 버블 발생장치는, 다공성 공기안내부재(170d)와 음이온 발생기(180d)를 구비하고 있다는 점에서 제3 실시예와 동일하나 제3 실시예와는 약간 상이한 다공성 공기안내부재(170d)의 구조를 개시하고 있다.

즉 본 실시예의 다공성 공기안내부재(170d)는 공기 유입부(111d) 영역에 삽입되는 삽입축부(171d)와, 삽입축부(171d)와 연결되되 삽입축부(171d)에 비해 상대적으로 큰 횡단면 직경을 가지고 장치본체(110d)의 내부에 배치되는 헤드부(172d)를 구비한다.

이와 같은 구조의 다공성 공기안내부재(170d)가 적용되는 경우, 다공성 공기안내부재(170d)의 삽입축부(171d)로 유입된 음이온화된 미세 입자는 다공성 공기안내부재(170d)의 헤드부(172d)에서 임의 방향으로 확산되면서 분사될 수 있게 되고, 이에 따라 물과의 접촉 또는 충돌 면적이나 양이 많아져 마이크로 버블을 더 많이 발생시키기에 보다 유리할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제5 실시예의 마이크로 버블 발생장치는, 다공성 공기안내부재(170e)와 음이온 발생기(180e)를 구비하고 있다는 점에서 제4 실시예와 동일하다.

다만, 본 실시예의 마이크로 버블 발생장치에는 장치본체(110e)와 제2 안내벽체(150e) 사이의 코너 영역에 도 8의 화살표 방향처럼 물의 흐름을 안내하는 제1 물 흐름 안내부(191e)가 더 마련되어 있다는 점에서 제4 실시예와 상이하다.

제1 물 흐름 안내부(191e)로 인해, 물 유입부(113e)를 통해 유입된 물은 장치본체(110e)와 제2 안내벽체(150e) 사이의 공간을 따라 흐르다가 제1 물 흐름 안내부(191e)에 의해 안내되어 제1 안내벽체(140e)와 제2 안내벽체(150e) 사이의 공간을 따라 흐른 뒤 음이온화된 미세 입자와 부딪혀 마이크로 버블을 발생시키게 된다.

이러한 제1 물 흐름 안내부(191e)로 인해 물의 흐름 시 와류가 발생되지 않아 보다 효과적으로 물의 흐름을 유도할 수 있는 이점이 있다.

도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제6 실시예의 마이크로 버블 발생장치는, 다공성 공기안내부재(170f)와 음이온 발생기(180f), 그리고 제1 물 흐름 안내부(191f)를 구비하고 있다는 점에서 제5 실시예와 동일하다.

다만, 본 실시예의 마이크로 버블 발생장치에는 제1 안내벽체(140f)와 제2 안내벽체(150f) 사이의 코너 영역에 제2 물 흐름 안내부(192f)가 더 마련된다. 제2 물 흐름 안내부(192f)는 제1 물 흐름 안내부(191f)와 대칭되는 경사각도를 가지고 배치될 수 있다.

이러한 구조에 의해, 물 유입부(113f)를 통해 유입된 물은 장치본체(110f)와 제2 안내벽체(150f) 사이의 공간을 따라 흐르다가 제1 물 흐름 안내부(191f)에 의해 안내된 후 제1 안내벽체(140f)와 제2 안내벽체(150f) 사이의 공간을 따라 흐른 뒤 다시 제2 물 흐름 안내부(192f)에 의해 안내된 다음에 음이온화된 미세 입자와 부딪혀 마이크로 버블을 발생시킬 수 있는데, 이러한 구조의 경우에는 물의 흐름에 와류 발생이 거의 일어나지 않기 때문에 마이크로 버블의 발생 효율이 그만큼 높아지고 소음 발생이 없어지는 이점을 제공한다.

도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제7 실시예의 마이크로 버블 발생장치는 그 대부분의 구조가 도 7의 제4 실시예와 동일하다.

다만, 본 실시예의 경우, 제1 안내벽체(140g)의 내벽면은 경사진 경사면(141g)을 형성한다. 경사면(141g)은 물 배출부(115g)로 갈수록 그 폭이 좁아지는, 즉 반경 방향의 지름이 작아지는 형태를 갖는다.

이와 같은 구조를 가질 경우, 경사면(141g)이 형성된 제1 안내벽체(140g)의 내부로부터 물 배출부(115g)로 배출되는 물의 흐름이 더욱 빨라질 수 있기 때문에, 물의 흐름 및 속도를 증가시켜 보다 빠르게 또한 보다 강하게 공기와 충돌될 수 있어 마이크로 버블의 발생량을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

도 11은 본 발명의 제8 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제8 실시예의 마이크로 버블 발생장치에는 제2 안내벽체(150h)의 내벽면에 경사진 경사면(151h)이 더 형성되어 있다는 점을 제외하고는 전술한 제7 실시예와 동일하다.

제2 안내벽체(150h)의 내벽면에 형성되는 경사면(151h) 역시 물이 흐르는 방향에 대하여 점진적으로 단면적이 작아지는 형태를 가질 수 있다.

도 12는 본 발명의 제9 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제9 실시예의 마이크로 버블 발생장치는, 회전 유도 안내부(130i)에 제1 안내벽체(140i)만이 형성되어 있고, 대신에 장치본체(110i)의 내벽면에 경사면(119i)이 형성됨으로써 장치본체(110i)의 내벽면이 공기 유입부(111i)로부터 물 배출부(115i)로 갈수록 점진적으로 그 단면적이 증가되는 원추 형상을 갖는다는 점을 제외하고는 전술한 실시예들과 구조 및 기능면에서 실질적으로 유사하다.

즉 본 실시예의 경우에는 예컨대, 제8 실시예의 제2 안내벽체(150h)가 하던 역할을 원추 형상의 장치본체(110i)가 대신하고 있을 뿐 작용 효과면에서는 다르지 않다.

다만, 본 실시예와 같이 장치본체(110i)의 내벽면이 원추 형상으로 형성되는 경우에는 물 유입부(113i)의 위치를 도 12처럼 장치본체(110i)의 내부공간이 가장 큰 부분으로 이동시키는 편이 유리할 것이다.

도 13은 본 발명의 제10 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제10 실시예의 마이크로 버블 발생장치에는, 회전 유도 안내부(130j)를 형성하는 제1 안내벽체(140j)의 내벽면에 불 배출부(115j)로 갈수록 점진적으로 그 단면적이 작아지는 경사면(141j)이 형성되어 있다는 점을 제외하고는 제9 실시예와 구조적 또는 기능적으로 동일하다.

도 14는 본 발명의 제11 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제11 실시예의 마이크로 버블 발생장치는, 장치본체(110k)와 제1 안내벽체(140k) 사이의 코너 영역에 물 흐름 안내부(192k)를 더 구비하는 구조를 개시하고 있다.

이러한 구조가 적용되면, 물 유입부(113k)를 통해 유입된 물은 장치본체(110k)와 제1 안내벽체(140k) 사이의 공간을 따라 빠르게 흐르다가 물 흐름 안내부(192k)에 의해 안내된 후 음이온화된 미세 입자와 부딪혀 마이크로 버블을 발생시키게 되며, 이후에 다시 제1 안내벽체(140k)의 내부공간 그리고 물 배출부(115k)를 따라 빠르게 배출되는 흐름을 형성하게 된다.

도 15는 본 발명의 제12 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제12 실시예의 마이크로 버블 발생장치는, 전술한 제11 실시예의 마이크로 버블 발생장치와 구조면에서는 동일하다.

다만, 본 실시예의 경우에서 다공성 공기안내부재(170l, l은 L의 영문소문자임)는 표면에 다수의 미세 기공(hole)이 형성된 원기둥 파이프로 마련되고 있으며, 원기둥 파이프로서의 다공성 공기안내부재(170l)가 적용되더라도 본 발명의 효과를 제공하는 데에는 아무런 무리가 없다.

이때, 다공성 공기안내부재(170l)의 길이와 관련하여 살펴보면, 다공성 공기안내부재(170l)의 일단부는 공기 유입부(111l) 영역에 결합되기는 하되 자유단부는 제1 안내벽체(140l)의 안쪽으로 일부 진입되게 배치되는 것이 효율상 유리할 수 있다.

이는 앞서 기술한 바와 같이, 같은 유량 대비 유속이 빠르면 유입되는 공기와 물이 보다 빠르게 충돌되기 때문에 버블의 사이즈가 작아지는 것이 일반적이고, 물이 직선형으로 흐르는 것보다 회전형으로 흐르는 것이 내벽면 쪽에서의 유속 증가에 월등히 유리하여 마이크로 버블을 발생시키는데 유리한데, 특히 본 실시예처럼 다공성 공기안내부재(170l)의 길이가 길게 마련되면 다공성 공기안내부재(170l) 쪽에서 제공되는 공기의 유입이 여러 장소에서 보다 많아질 수 있게 됨으로써 단위 시간당 마이크로 버블의 발생량을 증가시킬 수 있게 된다.

도 15의 확대 도면을 참조하여 부연 설명하면, 같은 유량 대비 유속이 빠르면 유입되는 공기와 물이 보다 빠르게 충돌되기 때문에 버블의 사이즈가 작아지는 것이 일반적이다. 이때, 통상의 관로에서 물이 관의 직경을 따라 직선형으로 흐를 경우에는 유속이 중앙 영역에서 세고 관의 내벽면 영역에서 다소 약해지나 전술한 실시예들을 비롯하여 본 실시예처럼 물의 흐름이 단순 직선형이 아닌 회전형으로 흐르는 경우에는 내벽면 쪽에서의 유속이 중앙보다 오히려 크게 되어 유입되는 공기와 빠르게 또한 효율적으로 충돌될 수 있기 때문에 도 15의 확대 도면처럼 다공성 공기안내부재(170l) 쪽에서 나오는 미세 공기를 잘라내어 마이크로 버블을 발생시키는데 보다 유리하다. 이러한 사항은 아래의 실시예에도 동일하게 적용된다.

도 16은 본 발명의 제13 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제13 실시예의 마이크로 버블 발생장치는, 다공성 공기안내부재(170m)가 표면에 다수의 미세 기공(hole)이 형성된 원추형의 파이프로 형성되고 있다는 점을 제외하고는 제12 실시예와 다르지 않다.

도 17은 본 발명의 제14 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제14 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치는, 장치본체(110n)와 안내벽체(140n) 모두가 그 내부로 공기가 유동 가능한 중공체로 마련되며, 안내벽체(140n)의 내벽면에 다수의 미세 기공홀(145n)이 형성된 구조를 갖는다. 그리고 다공성 공기안내부재(170n)는 장치본체(110n)에 결합되어 장치본체(110n)의 내부 중공홀(H1)로 공기를 유입시키는 구조를 갖는다.

이러한 구조가 적용되면, 음이온 발생기(180n)로부터의 공기는 다공성 공기안내부재(170n)를 통해 장치본체(110n)의 내부 중공홀(H1)을 통해 흐른 다음 안내벽체(140n)의 내부 중공홀(H2)을 경유하여 안내벽체(140n)의 내벽면에 형성된 다수의 미세 기공홀(145n)을 통해 토출되며, 이와 동시에 물은 회전형으로 흐르면서 미세 기공홀(145n)을 통해 토출되는 공기와 부딪혀 공기를 잘라냄으로써 마이크로 버블을 발생시키게 되는데, 이러한 구조가 적용되더라도 본 발명의 효과를 제공하는 데에는 아무런 문제가 없다.

도 18 및 도 19는 각각 본 발명의 제15 및 제16 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이들 실시예의 경우에는 각각 제14 실시예의 구조에 제12 및 제13 실시예의 구조를 함께 적용한 것으로서, 도 18 및 도 19의 경우에는 공기가 토출되는 장소가 다양하고 또한 그 토출량이 많을 수 있어 마이크로 버블 발생의 효율이 높아질 수 있는 이점이 있다.

도 20은 본 발명의 제17 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제17 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치는, 도 11에 도시된 제8 실시예의 마이크로 버블 발생장치와 구조면에서 동일하다. 즉 회전 유도 안내부(130q)가 제1 및 제2 안내벽체(140q,150q)를 포함하고 있다.

다만, 본 실시예의 경우에서 다공성 공기안내부재(170q)는 제12 실시예처럼 표면에 다수의 미세 기공(hole)이 형성된 원기둥 파이프로 마련되고 있으며, 그 일단부가 공기 유입부(111q) 영역에 결합되기는 하되 자유단부는 제1 안내벽체(140q)의 안쪽으로 일부 진입되게 배치된다.

이는 앞서 기술한 바와 같이, 같은 유량 대비 유속이 빠르면 유입되는 공기와 물이 보다 빠르게 충돌되기 때문에 버블의 사이즈가 작아지는 것이 일반적이고, 물이 직선형으로 흐르는 것보다 회전형으로 흐르는 것이 내벽면 쪽에서의 유속 증가에 월등히 유리하여 마이크로 버블을 발생시키는데 유리한데, 특히 본 실시예처럼 다공성 공기안내부재(170q)의 길이가 길어 그 자유단부가 제1 안내벽체(140q)의 안쪽으로 일부 진입되게 배치되면 다공성 공기안내부재(170q) 쪽에서 제공되는 공기의 유입이 여러 장소에서 보다 많아질 수 있게 됨으로써 단위 시간당 마이크로 버블의 발생량을 증가시킬 수 있게 된다.

도 21은 본 발명의 제18 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제18 실시예의 마이크로 버블 발생장치는, 다공성 공기안내부재(170r)가 표면에 다수의 미세 기공(hole)이 형성된 원추형의 파이프로 형성되고 있다는 점을 제외하고는 제17 실시예와 다르지 않다.

도 22는 본 발명의 제19 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제19 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치는, 장치본체(110s)와 제1 및 제2 안내벽체(140s,150s) 모두가 그 내부로 공기가 유동 가능한 중공체로 마련되며, 제1 안내벽체(140s)의 내벽면에 다수의 미세 기공홀(145s)이 형성된 구조를 갖는다. 그리고 다공성 공기안내부재(170s)는 장치본체(110s)의 내부를 비롯하여 제1 안내벽체(140s)의 내측 공간으로 공기를 유입시키는 구조를 갖는다.

이와 같은 구조를 가질 경우, 다공성 공기안내부재(170s)로부터 유입되는 공기는 2개의 경로를 따라 흐르면서 회전형 물과 부딪히기 때문에 단위 시간 혹은 단위 크기당 보다 많은 양의 마이크로 버블을 발생시키는 데 유리하다.

도 23은 본 발명의 제20 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제20 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치는 제17 실시예와 동일하되 물 배출부(115t) 영역에 충돌부재(311)를 구비하는 충돌식 노즐부(300t)가 더 연결된다는 점에서 차이가 있다. 충돌식 노즐부(300t)는 물 배출부(115t)를 통해 물과 마이크로 버블이 섞인 이류체를 충돌시켜 미세 버블 발생을 배가시키는 역할을 한다.

이러한 충돌식 노즐부(300t)에 대해 살펴보면, 충돌식 노즐부(300t)는 이류체가 흐르는 화살표 방향에 대해 순차적으로 제1 확산부(307), 제1 연장부(309), 충돌부재(311), 제2 확산부(313) 및 제2 연장부(315)를 포함한다.

제1 확산부(307)는 물 배출부(115t)로부터 물과 마이크로 버블이 섞인 이류체를 유입 받아 제1 연장부(309)로 유출시킨다. 이러한 제1 확산부(307)는 이류체를 유입 받는 유입단(303)과 이류체를 유출시키는 유출단(305)을 포함한다. 유입단(303)의 유출단(305)보다 좁게 형성된다. 유출단(305)의 직경 역시 물 배출부(115t)의 직경보다 좁게 형성된다. 그리고 충돌식 노즐부(300t)에서 제1 확산부(307) 영역은 유입단(303)부터 유출단(305)으로 갈수록 직경이 점차적으로 커지는 구조를 갖는다.

제1 연장부(309)는 유출단(305)의 직경보다 크게(불연속적으로 크게) 형성되되 미리 결정된 구간만큼은 동일한 직경을 유지하면서 이류체를 유동시킨다. 이러한 제1 연장부(309) 영역에 충돌부재(311)가 마련되기 때문에 이류체는 제1 확산부(307)를 지나 제1 연장부(309)로 향하는 가운데 충돌부재(311)에 충돌된다.

부연하면, 제1 확산부(307)를 통과하는 이류체는 제1 확산부(307)의 유로가 좁기 때문에 많은 압력을 받게 되는데, 이러한 상태에서 직경이 큰, 다시 말해 폭이 넓어진 제1 연장부(309)에 도달되면 갑자기 압이 약해지면서 충돌부재(311)에 충돌되기 때문에 미세 버블이 생성될 수 있게 된다.

충돌부재(311)는 전술한 바와 같이, 제1 연장부(309) 영역에 배치되어 이류체가 충돌됨에 따라 미세 버블을 생성시키는 역할을 한다. 본 실시예에서 충돌부재(311)는 넓은 표면적을 갖는 판상체로 마련되며, 삼발이식 다리(312)에 의해 충돌식 노즐부(300t)의 내벽면에 고정된다. 이러한 충돌부재(311)는 이류체가 충돌될 수 있는 구조면 그것으로 충분하기 때문에 그 형상에 제한을 받을 필요는 없다.

충돌부재(311)에 부딪혀 생성된 미세 버블이 포함된 물은 제2 확산부(313) 및 제2 연장부(315)를 거쳐 배출된다. 이 경우, 제2 확산부(313) 및 제2 연장부(315)는 구성상 생략될 수도 있는 부분이기는 하나 제2 확산부(313) 및 제2 연장부(315)가 마련되면 보다 많은 미세 버블을 만들 수 있다는 점에서 유리하다.

제2 확산부(313)는 제1 확산부(307)의 구조와 동일하게 마련된다. 즉 미세 버블이 포함된 물이 흐르는 방향에 대해 제1 연장부(309)의 직경에서부터 출발하여 후방으로 갈수록 점차적으로 그 직경이 커지는 형상을 갖는다.

제2 연장부(315)는 제2 확산부(313)와 연결되어 미리 경정된 길이 구간은 제2 확산부(313)의 가장 큰 직경 그대로를 유지하도록 한다.

이러한 구조의 충돌식 노즐부(300t)가 적용되면, 제1 확산부(307)를 통과하는 이류체는 제1 확산부(307)의 유로가 좁기 때문에 많은 압력을 받게 되며, 이 상태에서 직경이 큰, 다시 말해 폭이 넓어진 제1 연장부(309)에 도달되어 충돌부재(311)에 충돌됨에 따라 더 미세한 버블로 생성된다. 이러한 방식으로 미세 버블이 형성된 물은 제2 확산부(313) 및 제2 연장부(315)를 지나면서 많은 미세 버블로 형성될 수 있게 된다.

도 24는 본 발명의 제21 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제21 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치는 충돌식 노즐부(300u)에서 제1 확산부(307)와 제1 연장부(309) 사이에 이들을 연결하는 경사부(308)가 더 형성된다는 점을 제외하고는 제20 실시예의 마이크로 버블 발생장치와 대부분 동일하다. 경사부(308)는 제1 확산부(307)의 유출단(305)에서 점차적으로 그 직경이 크게 형성되면서 제1 연장부(309)와 연결되는데, 이러한 구조가 적용되더라도 이류체의 충돌에 의해 미세 버블을 생성하는 데에는 아무런 무리가 없다.

도 25는 본 발명의 제22 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치의 단면도이다.

이 도면에 도시된 제22 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치는 다공성 공기안내부재(170v)가 원추형 형상을 가지고 있다는 점을 제외하고는 제20 실시예의 마이크로 버블 발생장치와 동일하다.

다만, 본 실시예의 경우, 충돌식 노즐부(300v), 특히 충돌식 노즐부(300v)의 충돌부재(411)의 구조가 제20 실시예와는 상이하다. 도 25에서 충돌부재(411)는 개략적으로 도시되어 있으나, 충돌부재(411)의 형태는 이류체가 보다 많은 부분, 면적을 가지고 또한 반복적으로 충돌될 수 있는 도면을 도시한 것이다. 예컨대, 바람개비 형상을 여러 개 배치한 것으로 볼 수도 있는데, 이와 같이 구성하게 되면, 이류체의 충돌이 더욱 심화될 수 있기 때문에 미세 버블을 만드는데 보다 유리할 수 있다.

제1 실시예와 더불어 간략하게 전술한 제2 내지 제22 실시예와 같은 구조를 갖더라도, 간단하고 단순한 구조를 가지면서도 물과 공기의 사용량 대비 마이크로 버블의 발생량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 입자를 고르게 유지할 수 있으며, 이에 따라 마이크로 버블이 요구되는 다양한 분야에서 해당 목적에 맞게 널리 활용될 수 있다.

도 26은 마이크로 버블 발생유닛의 제23 실시예에 따른 사시도이고, 도 27은 도 26의 단면도이다.

이들 도면에 도시된 마이크로 버블 발생유닛(100h)은, 전술한 변형예들과는 달리 장치 본체(110h)의 양쪽에 물 공급용 커넥터(116h')가 마련되어 해당 위치에서 물 유입부(113h')를 통해 물이 유입되는 구조를 갖는다. 이와 같은 구조가 적용되면 장치본체(110h) 내부로의 물 공급이 여러 곳에서 진행될 수 있기 때문에 마이크로 버블을 발생시키는데 보다 유리할 수 있다.

도 28 내지 도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치를 사용한 예들을 도시한 것으로서, 도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 대상수가 흐르는 메인라인에 마이크로 버블 발생장치가 장착된 것을 나타내는 확대 사시도, 도 29는 도 28의 횡단면도, 도 30은 본 발명의 다른 실시예에 따른 처리 대상수가 흐르는 메인라인에 마이크로 버블 발생장치가 장착된 것을 나타내는 횡단면도, 도 31은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치가 메인라인에 장착된 것을 나타내는 횡단면도이다. 이

도 28 및 도 29에 도시된 바와 같이, 마이크로 버블을 주입할 파이프(210)에는 마이크로 버블 발생장치(100a)가 적어도 하나 이상 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 마이크로 버블 발생장치(100a)는 탈부착 가능하게 파이프(210)에 장착될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 마이크로 버블 발생장치(100a)는 파이프(210)의 외주면에 고정되어 장착될 수 있다. 본 실시예의 경우, 마이크로 버블 발생장치(100a)는 파이프(210)의 원주 방향을 따라 상호간 등간격을 가지고 다수 개, 예를 들면 4개 배열될 수 있다. 이때, 마이크로 버블 발생장치(100a)는 파이프(210)의 원주 방향(메인라인의 중심을 향하는 방향)을 따라 결합됨으로써 마이크로 버블 발생 장치(100a)에 의해 만들어진 마이크로 버블은 파이프(210)의 반경 방향(도 29의 점선 화살표 방향)을 따라 파이프(210)로 제공되어 파이프(210)의 내부로 흐르는 처리 대상수와 혼합될 수 있다.

도 30을 참조하면, 전술한 도 29의 실시예의 경우, 마이크로 버블 발생 장치(100a~100h)가 파이프(210)의 원주 방향을 따라 등간격으로 4개 결합되었으나 본 실시예의 경우에는 3개의 마이크로 버블 발생장치(100a~100h)가 결합된 구조를 개시하고 있다.

도 31을 참조하면, 본 실시예의 경우 마이크로 버블이 파이프(210)의 외주면의 접선 방향을 따라 제공될 수 있도록, 마이크로 버블 발생장치(100a~100h)는 파이프(210)의 접선 방향을 따라 결합된다. 본 실시예와 같을 경우, 마이크로 버블이 파이프(210)의 접선 방향(점선 화살표 방향)을 따라 파이프(210)으로 제공되어 파이프(210)의 내부로 흐르는 처리대상수와 혼합되고 있기 때문에 처리대상수와의 혼합율을 좀 더 높일 수 있어 쉽게 소멸되지 않고 오래 잔존되면서 처리대상수를 처리하는데 기여할 수 있을 것이다.

이처럼, 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치는 처리하고자 하는 대상수가 흐르는 파이프에 탈부착 가능하게 장착되어 활용될 수 있다. 한편, 본 실시예에서 파이프(21)는 원통형의 형상으로 도시되었으나, 원통형이 아닌 다른 형상으로도 구현가능함은 물론이다.

도 32 및 도 33처럼 위의 각 실시예들, 예컨대 제1 내지 제22 실시예들을 제작하여 실험을 실시해본 결과, 다공성 공기안내부재(170b~170v)와 음이온 발생기(180c~180p)가 적용된 경우에서 도 32처럼 마이크로 버블의 사이즈가 더 작게 나타났다.

물론, 도 33과 같은 정도의 마이크로 버블의 사이즈라 하더라도 세탁조 내에 제공되어 세탁력을 향상시키는 용도, 목욕의 효과를 배가시키기 위한 세정 용도, 수질을 정화시키기 위한 용도 등으로 널리 활용되기에는 아무런 문제가 없다.

이상 설명한 실시예들은 모두 예시적인 것들로서 본원 발명의 정신을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형이 가능하다.

예를 들면, 상술한 도 8 내지 도 19의 실시예들은 모두 음이온 발생기를 장착하도록 설명되었지만, 음이온 발생기를 장착하지 않고 구성하는 것도 가능하다.

또한 상술한 도 8 내지 도 25의 실시예들은 모두 충돌식 노즐부가 장착되지 않았지만, 물 배출부 쪽에 충돌식 노즐부를 장착하는 구성으로도 가능할 것이다.

또한 상술한 도 8 내지 도 19의 실시예들에서 음이온 발생기는 장착하지 않고, 충돌식 노즐부를 물 배출부 쪽에 장착하는 구성으로도 가능할 것이다.

또한 상술한 도 20 내지 도 25의 실시예들은 모두 음이온 발생기를 장착하지 않도록 설명되었지만, 음이온 발생기를 장착하도록 구성하는 것도 가능하다.

또한 상술한 도 23 내지 도 25의 실시예들에서, 충돌식 노즐부는 장치 본체(110a)에 결합된 것으로 도시 되었으나, 충돌식 노즐부는 장치 본체(110a)와 일체형으로 구성되는 것도 가능하다.

한편, 상술한 실시예들 또는 그 변형예들은 모두 공기를 주입하는 것으로 설명하였지만, 공기 대신 오존 가스를 주입하는 구성으로도 가능할 것이다.

또한, 상술한 도 1 내지 도 25의 실시예들은 물이 유입되는 구조를 한 개 가지도록 구성되었지만, 도 26의 실시예처럼 물이 유입되는 구조를 복수개 가지도록 구성하는 것도 가능하다.

한편, 상술한 실시예들 또는 그 변형예들은 모두 물을 물 유입부에 주입하고, 공기는 공기 주입부에 주입하는 것으로 설명하였지만, 물 주입부에 물과 공기를 혼합하여 주입하고, 공기 주입부에 공기를 주입하는 구성으로도 가능할 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치는 마이크로 크기의 미세 기포를 생성시킬 뿐 아니라, 마이크로 크기 보다 더 작은 나노 크기의 미세 기포도 생성시킬 수 있다. 예를 들면 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생장치는 마이크로 크기의 미세 기포 및/또는 나노 크기의 미세 기포를 생성시킬 수 있으며 이들 보다 더 작은 크기의 기포를 생성하는 것을 배제하지 않는다. 또한 본원 명세서와 청구범위에서 사용하는 "마이크로 버블 발생장치"라는 용어는 "마이크로 크기의 버블"만을 생성하는 것이 아니고, "마이크로 크기의 버블" 및/또는 "나노 크기의 버블" 및/또는 "나노 크기의 버블보다 더 작은 크기의 버블"을 포함한 버블을 생성하는 장치로서 해석되어야 한다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

110a : 장치본체 111a : 공기 유입부
113a : 물 유입부 115a : 물 배출부
130a : 회전 유도 안내부 140a : 제1 안내벽체
150a : 제2 안내벽체 170b : 다공성 공기안내부재
180c : 음이온 발생기 191e : 제1 물 흐름 안내부
192e : 제2 물 흐름 안내부

Claims (16)

1. 처리할 처리 대상수가 흐를 수 있는 내부 공간을 가진 파이프; 및
   마이크로 버블이 포함된 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생장치;를 포함하며,
   상기 마이크로 버블 발생장치는, 상기 마이크로 버블 발생장치에서 발생 된 마이크로 버블이 상기 내부 공간으로 제공되도록 상기 파이프의 외주면에 탈부착 가능하게 복수 개 장착되어 있고, 상기 파이프의 내부에 흐르는 처리대상수와, 상기 마이크로 버블 발생장치에서 발생된 마이크로 버블이 혼합되는 것인, 파이프.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 파이프의 내부 공간은 원통 형상을 가지며,
   상기 마이크로 버블 발생장치가 제공하는 마이크로 버블은 상기 파이프의 원통의 접선 방향으로 제공되도록, 상기 마이크로 버블 발생장치가 상기 파이프에 부착된 것을 특징으로 하는 파이프.
4. 제1항에 있어서,
   상기 마이크로 버블 발생장치가 제공하는 마이크로 버블은 상기 파이프의 내부의 중심 방향으로 제공되도록, 상기 마이크로 버블 발생장치가 상기 파이프에 부착된 것을 특징으로 하는 파이프.
5. 제1항에 있어서,
   상기 마이크로 버블 발생장치는,
   공기가 유입되는 공기 유입부와, 상기 공기 유입부와는 다른 위치에서 물이 유입되는 물 유입부와, 유입된 상기 공기와 상기 물의 상호작용에 의해 마이크로 버블이 생성된 물이 배출되는 물 배출부를 구비하는 장치본체; 및
   상기 장치본체 내에 마련되며, 상기 물 유입부를 통해 상기 장치본체 내로 유입되는 상기 물의 회전을 유도하여 상기 공기 유입부를 통해 유입되는 상기 공기 쪽으로 안내하는 회전 유도 안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프.
6. 제5항에 있어서,
   상기 공기 유입부와 상기 물 배출부는 상기 장치본체의 양단부에서 상호 대향되게 배치되는 것을 특징으로 하는 파이프.
7. 제6항에 있어서,
   상기 회전 유도 안내부는, 상기 물 유입부로부터 상기 물 배출부로의 물 흐름은 허용하면서 상기 공기 유입부와 상기 물 배출부를 잇는 가상의 라인을 따라 배치되는 적어도 하나의 안내벽체를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프.
8. 제7항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 안내벽체는, 그 일단부는 상기 물 배출부 영역을 둘러싸면서 상기 물 배출부가 형성된 상기 장치본체의 일측 내벽면에 고정되고, 타단부는 상기 공기 유입부가 형성된 상기 장치본체의 타측 내벽면으로부터 이격배치되는 제1 안내벽체를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프.
9. 제8항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 안내벽체는, 상기 제1 안내벽체의 반경 방향 외측에 배치되어 상기 제1 안내벽체와의 사이에 이격간격을 형성하되 그 일단부는 상기 공기 유입부가 형성된 상기 장치본체의 타측 내벽면에 고정되고, 타단부는 상기 물 배출부가 형성된 상기 장치본체의 일측 내벽면으로부터 이격배치되는 제2 안내벽체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 안내벽체와 상기 제2 안내벽체 중에서 적어도 어느 하나는 관상체로 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프.
11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 안내벽체와 상기 제2 안내벽체 중에서 적어도 어느 하나의 벽면은 경사진 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 파이프.
12. 제9항에 있어서,
    상기 장치본체, 상기 제1 안내벽체 및 상기 제2 안내벽체 사이의 일부 영역에는 상기 물의 흐름을 안내하는 물 흐름 안내부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 파이프.
13. 제6항에 있어서,
    상기 공기 유입부와 상기 물 배출부가 형성된 내벽면을 제외한 상기 장치본체의 나머지 내벽면은 전구간에서 그 단면적이 동일한 원기둥 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 파이프.
14. 제6항에 있어서,
    상기 공기 유입부와 상기 물 배출부가 형성된 내벽면을 제외한 상기 장치본체의 나머지 내벽면은 상기 공기 유입부로부터 상기 물 배출부로 갈수록 점진적으로 그 단면적이 증가되는 원추 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 파이프.
15. 제5항에 있어서,
    상기 공기 유입부 영역에 결합되는 다공성(porous) 공기안내부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프.
16. 제15항에 있어서,
    상기 다공성 공기안내부재는,
    상기 공기 유입부 영역에 삽입되는 삽입축부; 및
    상기 삽입축부와 연결되되 상기 삽입축부에 비해 상대적으로 큰 횡단면 직경을 가지고 상기 장치본체의 내부에 배치되는 헤드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프.

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