KR101231688B1

KR101231688B1 - 버블발생기

Info

Publication number: KR101231688B1
Application number: KR1020120118787A
Authority: KR
Inventors: 이춘우
Original assignee: 이춘우
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-02-08

Abstract

본 발명은 표면으로부터 액체에 기체를 주입하는 기체주입부와, 버블의 원료가 되는 기체를 상기 기체주입부에 공급하는 기체공급관과, 액체가 저장된 드럼을 회전시키는 회전축을 회전시키는 회전구동장치를 구비하되, 상기 기체주입부를 상기 회전축에 베어링을 개재하여 회전가능하게 내접시키고, 상기 회전축에 상기 드럼을 결합시켜 드럼을 회전구동하게 하고, 상기 기체공급관의 선단면부와 마주하여 상기 드럼에 버블절단부가 고정되게 함으로써, 단순한 구조를 갖고서 드럼을 회전시키면서 기포를 드럼 내의 액체에 공급할 수 있고, 종래보다 작은 버블을 용이하게 대량으로 발생시킬 수 있다.

Description

버블발생기{bubble generating apparatus}

본 발명은 버블발생기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전드럼 내에 버블을 발생시키는 버블발생기에 관한 것이다.

버블은 액체에 존재하는 기체의 주머니, 즉 기포를 뜻한다.

버블 직경이 100 ㎛ 정도인 작은 버블은 마이크로 버블이라고 불리고, 통상 직경의 버블에 비하여 체적 표면적이 크며 액체 중의 체류 시간이 길기 때문에, 기액 계면에서의 물량 수송이나 화학 반응, 물리적 특성, 화학적 특성을 이용한 여러가지 응용이 기대되고 있다.

일반적으로, 마이크로 버블을 발생시키는 버블발생기에서는, 다공질체를 통해 액체에 기체를 불어넣는 방법이 이용되고 있다.

이러한 버블발생기로서는, 압축기 등의 기체 공급 장치로부터 물이 흐르는 관에 다공질체를 통해 기체를 공급함으로써, 미세한 버블을 발생시키는 것이 있다.

또한, 최근 개발된 버블발생기에서는, 버블 표면에 전단력을 가하여 버블을 잘게 나누는 방법을 이용하는 것이 많다.

이러한 버블발생기로서는, 원추형의 공간을 갖는 용기 본체와, 상기 공간의 내벽 원주면의 일부에 그 접선 방향으로 개구된 가압 액체 도입구와, 상기 원추형 공간의 바닥부에 개구된 기체 도입 구멍과, 상기 원추형 공간의 꼭대기부에 개구된 선회 기액 도출 구멍으로 구성된 선회식 버블발생기가 있다.

하지만, 다공질체를 이용한 버블발생기에서는, 다공질체로부터 버블이 잘 이탈되지 않기 때문에, 발생하는 버블이 다공질체의 구멍 직경보다 커져, 작은 버블을 발생시킬 수 없는 것이 큰 문제가 되어 왔다.

또한, 다공질체를 회전시키는 방법으로서는, 회전의 영향이 작은 회전축 중심 부근으로 부터 큰 버블이 발생하기 때문에, 최적의 조건에서도 발생하는 버블의 직경은 0.4 ㎜ 정도가 한계였다.

이와 관련하여, 선회식 버블발생기에서는, 버블 표면에 전단력을 가하기 때문에, 작은 버블을 발생시킬 수 있다. 그러나, 유체에 선회류를 강제적으로 부여하기 위해, 원추형의 용기 본체에 기체를 가압하여 공급하기 때문에, 압력 손실이 커지며, 다공질체를 이용한 경우와 비교하여, 액체 중의 버블의 비율이 낮아진다고 하는 것이 문제로 남아 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 드럼 외측에 배치된 모터의 축력축에 풀리를 개재하여 구동적으로 회전하는 기체공급관의 토출구를 드럼 내에 배치하고 그 토출구에 기체주입구를 유통가능하게 접속시켜 정체되어 있는 드럼 내의 물과 회전하고 있는 버블 간의 상대운동에 의해 발생된 전단력에 의해 미세 버블이 발생되도록 하는 방안이 제안되고 있지만, 전단력에 의해서만 버블이 절단되어 미세 버블로 만드는 데 한계가 있고, 회전하고 있는 드럼(예를 들면 세탁기 내의 드럼)에 적용될 경우에는 드럼을 회전구동시키기 위한 모터와 상기 기체공급관을 회전구동시키는 모터가 필요하여 제조단가가 증되된다고 하는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-1157719호(공고일자 2012년 6월 20일)

본 발명은 상기 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.

본 발명은 표면으로부터 액체에 기체를 주입하는 기체주입부와, 버블의 원료가 되는 기체를 상기 기체주입부에 공급하는 기체공급관과, 액체가 저장된 드럼을 회전시키는 회전축을 회전시키는 회전구동장치를 구비하되, 상기 기체주입부를 상기 회전축에 베어링을 개재하여 회전가능하게 내접시키고, 상기 회전축에 상기 드럼을 결합시켜 드럼을 회전구동하게 하고, 상기 기체공급관의 선단면부와 마주하여 상기 드럼에 버블절단부가 고정되게 함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 과제해결수단에 따르면, 단순한 구조를 갖고서 드럼을 회전시키면서 기포를 드럼 내의 액체에 공급할 수 있고, 종래보다 작은 버블을 용이하게 대량으로 발생시킬 수 있다.

본 발명의 과제해결수단에 의해 버블방생기가 세탁기의 드럼에 적용되는 것을 가능하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예의 버블발생기를 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 제2실시예의 버블발생기를 도시한 개념도,
도 3은 도 2의 기포절단부에 대한 측면도,
도 4는 본 발명의 제3실시예의 버블발생기를 도시한 개념도,
도 5는 간격조절수단의 다른 일예를 도시한 도면,
도 6은 간격조절수단의 다른 일예를 도시한 도면,
도 7은 도 3의 기체주입부의 지지상태를 도시한 도면 및
도 8은 본 발명의 제4실시예의 버블발생기를 도시한 개념도.

이하, 본 발명에 따른 제1실시예의 버블발생기가 도 1을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 1에는 본 제1실시예의 버블발생기가 도시되어 있다.

도 1에 있어서, 부호 1은 액체, 예컨대, 물이 채워져 있는 드럼를 나타낸다. 이 드럼(1)의 수중에는, 회전체로 이루어지는 기체주입부(2)가 배치되어 있다. 이 기체주입부(2)에는 드럼(1) 밖에 배치된 관형부(3)와 유통가능하게 접속되어 있다.

상기 관형부(3)의 기단부는 드럼(1) 밖에 배치된 기체공급관(5)이 접속되어 있고, 기체공급관(5)으로부터 보내져 오는 기체는, 관형부(3)를 통해 기체주입부(2)에 공급된다. 이 경우, 기체주입부(2)에는, 복수의 미세한 구멍이 뚫려 있고, 기체는 미세한 구멍으로부터 드럼(1)의 액체에 주입된다.

상기 기체주입부(2)는 중공의 원판이 이용되고 있고, 그 내부에는 공동(11)이 형성되어 있다. 상기 원판의 선단면부에는 동일한 직경의 기체주입구멍(12)이 일정 패턴으로 복수개 개구되어 있다.

상기 관형부(3)에는 베이스에 고정된 모터(8)가 결합되어 있다.

상기 모터(8)는 케이스(81) 내에 내접된 고정자(82), 상기 고정자(82)에 대하여 방사상 안쪽으로 일정 공극을 갖고서 내접된 관형회전자(83)를 포함하고 있다.

상기 관형 회전자(83)에는 일단이 상기 드럼(1)에 원통형 브래킷(4)을 개재하여 결합된 관형회전축(7)이 고정적으로 내접되어 상기 케이스(81)에 베어링을 개재하여 회전가능하게 장착되어 있다.

상기 관형부(3)는 상기 관형회전축(7)에 베어링을 개재하여 회전가능하게 내접되어 있다.

또한, 상기 원통형 브래킷(4)은 상기 기체주입부(2)에 회전가능하게 외접되어 있고, 일단이 상기 관형회전축(7)에 결합되어 있고, 타단이 상기 드럼(1)에 결합되어 있다.

상기와 같이 구성된 버블발생기는 다음과 같이 작동될 수 있다.

먼저, 기체공급관(5)으로부터 기체주입부(2)에 기체를 공급하면, 이 기체주입부(2)로부터 분출된 기체와 드럼(1) 내의 액체의 충돌과정에서 풍선현상이 나타나며 이 과정에에 버블이 발생한다. 기체주입부(2)가 드럼(1)의 액체 속에서 정지하고 있는 상태에서는, 기체의 압력만에 의하여 만들어지는 버블의 입자 직경이 비교적 크다.

따라서 모터(8)를 구동하고, 모터(8)의 관형회전자(83)를 통하여 관형회전축(7)에 전동시키면, 액체를 담고 있는 드럼(1)이 소정의 회전수로 회전한다.

이때, 드럼(1)이 회전함으로써, 기체주입구멍(12)으로부터 나와 기체주입부(2)의 표면 및 그 근처에 존재하는 버블에는 드럼의 액체와의 상대 운동에 의해 전단력이 가해지고, 그 전단력에 의해 기체와 액체의 충돌 시간차가 생기며, 드럼(2)의 회전수가 증가될 수록 기체주입구멍(12)에서 나온 기체와 액체 표면의 시간차가 좁아지며, 시간차가 좁아 질수록 버블의 직경은 미세화되고, 버블의 양은 증가된다.

또한, 상기 제1실시예의 버블발생기는 모터의 회전자에 내접 고정된 관형 회전축(7)이 드럼을 구동하는 출력축을 담당하게 함으로써, 버블발생기의 구동부가 모듈화되어 구조적으로 단순화되고, 부가적인 구성요소를 부가함없이 세탁기에 용이하게 적용될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 제2실시예의 버블발생기가 도 2를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 2에는 본 제2실시예의 버블발생기가 도시되어 있으며, 제1실시예와 같은 구성요소를 포함하고 있지만, 버블절단부(70)를 더 포함하고 있다.

상기 버블절단부(70)는 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)에 대하여 면접촉한 상태에서 상기 드럼(1) 또는 브래킷(4)에 고정(도 2에는 브래킷(4)에 고정된 것으로 도시됨)되어 있다. 상기 버블절단부(70)에는 복수개의 관통구멍(74)이 형성되어 있다.

상기 버블절단부(70)의 복수개의 관통구멍(74)이 도 3에 도시된 바와 같이, 슬롯형 구멍으로 되어 있으면, 기체주입구멍(12)을 통하여 분출되는 기체를 많은 절단 횟수를 가지고서 상기 버블절단부(70)가 절단하여 많은 양의 기체를 액체와 충돌하게 하여 보다 미세한 버블을 다량으로 발생시킬 수 있다는 점에서 바람직하다.

상기 버블절단부(70)와 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)가 면접촉하여 상기 버블절단부(70)가 회전운동하면서 상기 선단면부(22)에 대하여 미끄럼운동하기 때문에, 상기 버블절단부(70)와 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)에 열이 발생되어 상기 버블절단부(70)와 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)가 변형될 수 있으므로, 상기 버블절단부(70)와 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)가 서로 면접촉하는 면은 매끄러운 면을 갖거나 테프론재질로 코팅되는 것이 바람직하다.

상기 제2실시예의 버블발생기에 의하면, 기체주입부(2)의 기체주입구멍(12)으로부터 기체가 나와 바로 버블절단부(70)의 복수개의 관통구멍(74)을 관통하면서 상기 관통구멍(74)에 의해 절단되어 상기 제1실시예보다 작은 직경의 버블로 초미세화된다.

이하, 본 발명에 따른 제3실시예의 버블발생기가 도 4를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 4에는 본 제3실시예의 버블발생기가 도시되어 있으며, 제2실시예와 같은 구성요소를 포함하고 있지만, 버블절단부(70)가 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)에 대하여 이격되어 있는 점만이 제2실시예와 상이하다.

즉, 상기 버블절단부(70)는 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)에 대하여 일정 간격 이격된 상태에서 상기 드럼(1) 또는 브래킷(4)에 고정(도 4에는 브래킷(4)에 고정된 것으로 도시됨)되어 있고, ㄷ자형 단면을 갖고 있다. 그리고 상기 버블절단부(70)에는 복수개의 관통구멍(74)이 형성된 상기 버블절단판(73)을 선단측에 구비하고 있다.

그리고 상기 제3실시예의 버블발생기는 상기 버블절단판(73)과 상기 선단면부(22)와의 간격을 조절하는 간격조절수단을 포함하고 있다.

상기 간격조절수단은 일예로서 도 4에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.

즉, 상기 간격조절수단은 상기 브래킷(4)의 선단에서 방사상 안쪽으로 축경된 축경부(91), 동일한 위상차를 가지고서 상기 축경부(91)에 형성된 관통구멍에 배치되어 상기 관통구멍에서 회전가능하게 그리고 관형회전축(7)의 회전중심축선방향으로 이동불가능하게 장착된 복수개의 볼트(92), 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)에 대하여 일정 간격 이격되어 상기 브래킷(4)에 내접된 상기 버블절단부(70)의 버블절단판(73)의 테두리에 복수개 형성되어 나사가공된 관통구멍으로서 상기 복수개의 볼트(92)가 관통하면서 체결되어 상기 버블절단부(70)가 상기 복수개의 볼트(92)에 의해 상기 관형회전축(7)의 회전중심축선방향으로 이동가능하게 하는 상기 관통구멍(93)을 포함하고 있다.

상기 일예의 간격조절수단에 의하면, 복수개의 볼트(92)를 정역방향으로 돌림에 따라 상기 간격이 조절될 수 있다.

상기 제3실시예의 버블발생기에서 기체주입부(2)와 브래킷(4) 사이에 베어링이 개재된 것으로 도시되어 있지만, 상기 제3실시예의 버블발생기는 이에 한정되지 않고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 대신에 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)의 중앙부와 상기 버블절단부(70)의 버블절단판(73)의 중앙부 사이에 볼(108)이 삽입개재되어 상기 버블절단부(70)가 상기 관형회전축(7)의 회전중심축선을 중심으로 회전되게 할 수도 있다.

상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)의 중앙부와 상기 버블절단부(70)의 버블절단판(73)의 중앙부 사이에 볼(108)이 삽입개재되어 상기 버블절단부(70)가 상기 관형회전축(7)의 회전중심축선을 중심을 회전되게 되면, 상기 간격이 안정적으로 일정하게 유지될 수 있다는 점에서 바람직하다.

상기 간격조절수단은 다른 일예로서 도 5에 도시된 바와 같이 구성될 수도 있다.

즉, 상기 간격조절수단은, 상기 브래킷(4)의 선단 내주면에 형성된 암형나사가공부에 결합되는 숫나사가공부가 외주면에 형성된 상기 버블절단부(70)의 상기 버블절단판(73)의 중앙에 형성되어 6각형의 내주면을 가진 관통구멍(O)을 포함하고 있다.

상기 다른 일예의 간격조절수단에 의하면, 도시되지 않는 육각형 도구 팁을 상기 관통구멍(O)에 삽입하고 상기 육각형 도구 팁을 정역방향으로 돌림에 따라 상기 간격이 조절될 수 있다.

상기 간격조절수단은 또 다른 일예로서 도 6에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.

즉, 상기 간격조절수단은, 상기 브래킷(4)의 선단 내주면에 방사상 안쪽으로 축경되어 형성된 스톱퍼(98), 상기 스톱퍼(98)의 내주면에 내접고정된 패킹링(99), 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22) 중앙에 구비된 요부(101), 상기 버블절절단부(70)의 기단 외주면에 방사상 바깥쪽으로 확경된 확경부(102), 상기 확경부(102)의 외주면에 외접 고정된 패킹링(103), 상기 버블절단부(70)의 버블절단판(73)의 중앙에 형성되어 내주면에 나사가공된 관통구멍(104), 상기 관통구멍(104)을 관통하여 체결되되 선단부가 상기 요부(101)에 회전가능하게 그리고 상기 관형회전축(7)의 회전중심축선방향으로 이동불가능하게 장착된 볼트(105)를 포함하고 있다.

상기 또 다른 일예의 간격조절수단에 의하면, 복수개의 볼트(105)를 정역방향으로 돌림에 따라 상기 간격이 조절될 수 있다.

상기와 같이 구성된 버블발생기에 의하면, 기체가 미세 구멍으로부터 나와 기체주입부(2)의 표면 및 그 근처에 존재하는 버블에는 드럼의 액체와의 상대 운동에 의해 풍선현상이 만들어지고, 전단력에 의해 버블이 절단되며, 작은 직경의 버블로 미세화되고, 회전운동하고 있는 상기 작은 직경의 버블은 회전하고 있는 버블절단판(73)의 복수개의 관통구멍(74)을 관통하면서 상기 관통구멍(74)에 의해 절단되어 더 더욱 작은 직경의 버블로 초미세화된다.

또한, 본 실시예의 버블발생기는 간격조절수단에 의하여 상기 버블절단판(73)과 상기 선단면부(22)와의 간격이 선택적으로 조절될 수 있어서, 상기 버블절단판(73)과 상기 선단면부(22)와의 간격이 작으면 작을 수록 상기 버블절단판(73)과 상기 선단면부(22) 사이의 공간이 작아지게 되어, 상기 버블절단판(73)과 상기 선단면부(22) 사이의 공간에 존재하는 버블의 직경이 작아지게 되고, 그 작아진 버블이 상기 버블절단판(73)에 의해 절단되어서 버블의 직경이 더 더욱 작아지게 된다.

한편, 상기 제1 내지 제3실시예의 버블발생기는 모터의 회전자에 관형회전축(7)에 내접 고정시켜 드럼을 구동하는 출력축을 담당하게 함으로써 버블발생기의 구동부를 모듈화하여 구조적으로 단순화시키고, 드럼을 회전시키면서 기포를 드럼 내의 액체에 공급할 수 있고, 종래보다 작은 버블을 용이하게 대량으로 발생시킬 수 있으며, 버블방생기가 세탁기의 드럼에 적용되는 것을 가능하게 할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 제4실시예의 버블발생기가 도 8을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 8에는 본 제4실시예의 버블발생기가 도시되어 있으며, 제4실시예의 버블발생기는, 제1 내지 제3실시예들과 같은 구성요소를 포함하고 있지만, 관형회전축(7) 및 브래킷(4)이 수조(10) 내의 액체 속에 배치되어 있고, 상기 브래킷(4)의 선단이 수조(10)에 고정되어 있지 않고, 모터(8)의 케이스(81)에 기단이 고정되어 있고 선단이 상기 수조(10) 내로 뻗어 있는 외관(85)을 더 포함하고 있고, 상기 브래킷(4)의 외주면에 스크류(88)가 외접되어 있고, 상기 외관(85)의 선단에는 상기 외관(85)의 선단 개구를 커버하는 메시망(86)이 탈착가능하게 장착되어 있고, 상기 외관(85)의 기단측에는 수조(10)의 물이 공급되는 개구(87)가 형성되어 있는 점만이 제1 내지 제3실시예들과 상이하다.

또한, 본 제4실시예의 버블발생기는 상기 스크류(88) 대신에 버블절단판(73)의 선단면부 중앙에 도시되지 않은 날개부를 구비할 수도 있다.

상기 스크류(88)는 상기 관형회전축(7)과 함께 회전하여서, 상기 개구(87)를 통하여 상기 외관(85) 내로 유입된 물을 수조(10) 내로 방출시켜 수조(10) 내의 물과 버블을 순환시키는 기능을 하며, 그리고 상기 날개부와 상기 버블절단판(73)에서 발생된 버블을 상기 버블절단판(73)에서 멀리 위치된 수조 내의 부위로 이동시키는 작용을 한다.

제4실시예에서는 모터(8)가 수조(10) 내에 배치될 수도 있고, 그리고 수조(10) 밖에 배치될 수도 있다. 도 8에는 모터(8)가 수조(10) 밖에 배치되어 있다.

제4실시예의 버블발생기는 욕조, 세탁기, 목욕탕, 양어장, 수영장, 수족관, 정화조, 강이나 바다, 선박(배 또는 보트), 선박의 밸러스트 탱크에 용이하게 구비될 수 있다.

제4실시예의 버블발생기에 구비된 상기 기체공급관(5)으로부터 보내져 오는 기체는 질소, 오존, 산소, 산소 스트리핑 기체(질소 또는 그 밖의 저산소 기체혼합물) 등이 될 수 있다.

특히, 제4실시예의 버블발생기가 선박의 밸러스트 탱크에 적용되면 산소 스트리핑 기체와 산소를 선박의 밸러스트 수처리용 탱크에 선택적으로 공급할 수 있어서, 바람직하다.

이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

예를 들면, 선박은 빈 상태 또는 부분적으로 적재된 상태로 출항하기 전에 밸러스트 탱크에 물을 취수하여 안정성을 유지하고, 부력을 조절한다. 사실상, 모든 경우에 있어서 이 밸러스트워터에는 물 속의 용존산소의 농도에 의해 영향을 받는 살아있는 유기체가 포함된다. 선박이 목적지에 도착하고, 화물을 적재할 준비가 되면 이 밸러스트워터를 방출하므로 목적지의 항의 수환경에 침범의 가능성이 있는 종이 도입된다. 약 40,000척의 대형 화물선이 연간 몇십억톤의 밸러스트워터를 세계에 운반하고 있고, 수백의 해양성 침범종을 비원생 환경에 도입하는 원인이 되고 있는 것으로 생각된다. 이러한 침범의 총 비용은 미확정이지만 다수의 추정치는 수십억 달러로 추정한다.

이러한 현안에 대처하기 위해, 많은 국가의 정부는 밸러스트워터의 관리를 통제하는 규정을 가결하였다. 국제해양기관은 밸러스트워터의 추천되는 처리에 관한 가이드라인 안을 제안하고 있다. 미국연안 경비대는 현재 미국 내의 항에서 통상을 행하는 선박에 관하여 장래적으로 고려되는 밸러스트워터 처리요건에 대한 가이드라인을 책정하고 있다.

군함 및 일반상선을 포함하는 세계의 선박군의 압도적 대부분은 강철에 의해 건조되어 있다. 강철은 산소 및 물에 노출되었을 때 부식한다. 선박의 부식된 강철구조는 내항성을 감소시키고, 이것을 회피 또는 수리하기 위해 광범한 조치가 강구되고 있다. 선박의 부식으로부터의 보호 및 수리 비용의 추정액은 세계 전체로 연간 수십억 달러에 달하고 있다.

부식이 특히 염려되는 선박의 일구역은 밸러스트워터 탱크이다. 예를 들면, 최대급의 석유탱커는 최대 15,000,000갤런(57,000톤)의 밸러스트워터 용량을 가질 수 있다. 밸러스트 탱크구조가 장기적으로 물(많은 경우, 염수)에 노출되면 급속한 부식을 유도하는 조건이 형성된다. 밸러스트 탱크를 도장하는 비용은 통상 1평방피이트 당 $5.00 내지 $10.00이고, 다른 추정에서는 부식구역을 수리하는 비용은 1평방피이트 당 약 $500이다.

따라서, 시간 및 비용효율이 우수한 방식으로 부식의 억제를 제공함과 동시에 수생 유기체를 배제하기 위하여 물을 처리하는 시스템이 요망된다. 밸러스트워터 내의 수생 유기체를 배제하는 일형태는 주위의 수로로부터 물을 취수할 때의 물의 탈산소화를 통하는 것이다. 용액 중의 용질기체의 농도는 용액 상방의 기체의 분압에 정비례한다(이 물리현상은 헨리의 법칙에 의해 지배되고, 용해농도는 그 용질에 대한 헨리의 법칙의 정수를 사용하여 계산될 수 있다). 그러므로, 스트리핑 기체(질소 또는 그 밖의 저산소 기체혼합물)에 노출될 때, 산소는 6 내지 10 ppm(0.001%)의 용존산소를 포함하는 물로부터 용이하게 확산되어 나오고, 약79%의 질소와 21%의 산소인 공기 중에 존재하는 혼합물로 복귀하려 한다. 밸러스트워터에 존재하는 용존산소를 제거하기 위한 질소기체의 사용은 효율적이고 경제적으로 소망의 밸러스트워터 처리수단을 제공하고, 동시에 부식억제 효과를 제공하는 것으로서 알려져 있다.

다양한 스트리핑 기체 및 그 혼합물에 대한 헨리의 법칙의 정수는 다양한 기체를 사용하여 물을 탈산소화시킬 수 있는 것을 입증해준다.

선상에서, 물 속의 용존산소를 스트리핑에 노출시키기 위한 효율적인 방법은 수중에서 기체의 미세기포를 형성하는 것이다. 수중에서 형성되는 미세 스트리핑 기체기포는 미세기포가 탱크 저부로부터 상부로 부양할 때에 용존산소를 물로부터 이송시키는 능력을 가진다. 미세기포를 형성하기 위한 일반적으로 인식되는 효율적이고, 안전하고, 신뢰성이 높은 방법이 본 발명의 버블발생기의 사용에 의한 것이다.

그리고, 탈산소화되어 수생 유기체가 제거된 밸러스트 탱크 내의 워터를 목적지 항의 바다로 배출하게 되면, 목적지의 항의 수환경을 해치게 되므로, 밸러스트 탱크 내의 워터을 목적지 항의 바다로 배출할 때에는 밸러스트 탱크 내의 워터에 용존 산소를 공급하여야 한다. 따라서, 본 발명의 버블발생기가 이 경우에도 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명은 상기 제4실시예에서 상기 관형부(3)와 상기 기체주입구(2)가 고정되고, 상기 관형부(3)를 회전가능하게 내접시키고 있는 관형회전축(7)가 모터(8)의 관형회전자(83)에 의해 회전되어서 버블절단부(70)를 회전시키고 있지만, 본 발명은 이에 한정 되지 않고, 별도 실시예로서, 본 발명자에 의해 특허 출원된 특허출원 제10-2012-0117870호에 제안된 바와 같이, 상기 관형회전축(7)을 배제하고 수조(10)에 상기 버블절단부(70)를 고정한 상태에서, 상기 관형부(3)에 고정적으로 외접하고 있는 모터(8)의 관형회전자(83)에 의해 상기 관형부(3)와 함께 상기 기체주입구(2)를 회전시킬 수도 있다.

또한, 본 발명은 관형회전자(83)에 관형회전축(7)을 고정적으로 내접시키거나 관형부(3)를 고정적으로 내접시켜서, 이들을 회전구동시키고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 수조(10) 밖에 배치된 모터(8)의 관형회전축(7)에 출력축을 고정적으로 외접시키고, 그 출력축에 구동풀리를 고정 외접시키고, 수조(10) 밖으로 노출된 상기 관형회전축(7) 또는 관형부(3)에 피동풀리를 고정 회전시키고, 구동풀리와 피동풀리를 벨트 등의 전동수단를 개재하여 서로 결합시키는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 버블발생기는, 강이나 바다의 멀리 떨어져 있는 장소에서 적조 등의 유해생물이 기형적으로 많이 발생하여 근해의 양어장이나 기타 수생식물 등의 어족 자원을 보호하기 위하여, 보트나 배의 후미에 장착되어, 적조 등으로부터 보호될 강이나 바다의 영역을 선회하면서, 상기 버블발생기로부터 산소 스트리핑 기체(질소 또는 그 밖의 저산소 기체혼합물)를 살포하여 적조 등에 대한 방어커튼을 수중에 만들어, 방어커튼 내의 수중에 용존 산소를 탈산소화시켜서 어족 자원 보호 영역에 유해생물의 접근을 차단하는 수단으로도 사용될 수도 있다.

2; 기체주입부, 3; 관형부, 5; 기체공급관, 7; 관형회전축, 8; 모터

Claims

드럼(1) 내의 수중에 배치되고 복수의 구멍이 형성된 기체주입부(2),
상기 기체주입부(2)에 유통가능하게 접속된 관형부(3),
상기 관형부(3)의 단부에 접속된 기체공급관(5),
상기 관형부(3)에 회전가능하게 외접된 상태에서 일단이 상기 드럼(1)에 고정되어 있는 관형회전축(7), 및
상기 관형회전축(7)을 구동하는 모터(8)를 포함하고 있는 버블발생기로서,
상기 모터(8)는 케이스(81) 내에 내접된 고정자(82), 상기 고정자(82)에 대하여 방사상 안쪽으로 일정 공극을 갖고서 내접된 관형 회전자(83)를 포함하고,
상기 관형회전축(7)은 상기 관형회전자(83)에 고정적으로 내접되어 상기 케이스(81)에 베어링을 개재하여 회전가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
드럼(1) 내의 수중에 배치되고 복수의 구멍이 형성된 기체주입부(2),
상기 기체주입부(2)에 유통가능하게 접속된 관형부(3),
상기 관형부(3)의 단부에 접속된 기체공급관(5),
상기 관형부(3)에 회전가능하게 외접된 상태에서 일단이 상기 드럼(1)에 고정되어 있는 관형회전축(7), 및
상기 관형 회전축(7)을 구동하는 모터(8)를 포함하고 있는 버블발생기로서,
버블절단부(70)를 더 포함하고 있고,
상기 버블절단부(70)는 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)에 대하여 면접촉한 상태에서 상기 드럼(1)에 또는 상기 관형회전축(7)에 고정되어 있고,
상기 버블절단부(70)에는 복수개의 관통구멍(74)이 형성되어 있고,
상기 모터(8)는 케이스(81) 내에 내접된 고정자(82), 상기 고정자(82)에 대하여 방사상 안쪽으로 일정 공극을 갖고서 내접된 관형 회전자(83)를 포함하고,
상기 관형회전축(7)은 상기 관형 회전자(83)에 고정적으로 내접되어 상기 케이스(81)에 베어링을 개재하여 회전가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
드럼(1)의 수중에 배치되고 복수의 구멍이 형성된 기체주입부(2),
상기 기체주입부(2)에 유통가능하게 접속된 관형부(3),
상기 관형부(3)의 단부에 접속된 기체공급관(5),
상기 관형부(3)에 회전가능하게 외접된 상태에서 일단이 상기 드럼(1)에 고정되어 있는 관형회전축(7), 및
상기 관형회전축(7)을 구동하는 모터(8)를 포함하고 있는 버블발생기로서,
버블절단부(70)를 더 포함하고 있고,
상기 버블절단부(70)는 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)에 대하여 일정 간격 이격된 상태에서 상기 관형회전축(7) 또는 상기 드럼(1)에 고정되어 있고,
상기 버블절단부(70)에는 복수개의 관통구멍(74)이 형성되어 있고,
상기 모터(8)는 케이스(81) 내에 내접된 고정자(82), 상기 고정자(82)에 대하여 방사상 안쪽으로 일정 공극을 갖고서 내접된 관형 회전자(83)를 포함하고,
상기 관형회전축(7)은 상기 관형 회전자(83)에 고정적으로 내접되어 상기 케이스(81)에 베어링을 개재하여 회전가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체주입부(2)는 중공의 원판으로 되어 있고,
그 내부에는 공동(11)이 형성되어 있고,
상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)에는 복수개의 기체주입구멍(12)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 버블절단부(70)에 형성된 복수개의 관통구멍(74)은 슬롯형 구멍인 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 3항에 있어서,
상기 관형회전축(7)과 상기 드럼(1) 사이에는 원통형 브래킷(4)이 개재되어 있고,
상기 원통형 브래킷(4)은 상기 기체주입부(2)에 회전가능하게 외접되어 있고, 일단이 상기 관형회전축(7)에 결합되어 있고, 타단이 상기 드럼(1)에 결합되어 있고,
상기 버블절단부(70)는 ㄷ자형 단면을 갖고 있고,
상기 버블절단부(70)에는 복수개의 관통구멍(74)이 형성된 버블절단판(73)을 선단측에 구비하고 있고,
상기 버블절단판(73)과 상기 선단면부(22)와의 간격을 조절하는 간격조절수단을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 6항에 있어서,
상기 간격조절수단은
상기 브래킷(4)의 선단에서 방사상 안쪽으로 축경된 브래킷(91), 동일한 위상차를 가지고서 상기 브래킷(91)에 형성된 관통구멍에 배치되어 상기 관통구멍에서 회전가능하게 그리고 관형회전축(7)의 회전중심축선방향으로 이동불가능하게 장착된 복수개의 볼트(92), 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)에 대하여 일정 간격 이격되어 상기 브래킷(4)에 내접된 상기 버블절단부(70)의 버블절단판(73)의 테두리에 복수개 형성되어 나사가공된 관통구멍(93)으로서 상기 복수개의 볼트(92)가 관통하면서 체결되어 상기 버블절단부(70)가 상기 복수개의 볼트(92)에 의해 상기 관형 회전축(7)의 회전중심축선방향으로 이동가능하게 하는 상기 관통구멍(93)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 3항에 있어서,
상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)의 중앙부와 상기 버블절단부(70)의 버블절단판(73)의 중앙부 사이에 볼(108)이 삽입개재되어 상기 기체주입부(2)가 상기 관형회전축(7)의 회전중심축선을 중심으로 회전되는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 6항에 있어서,
상기 간격조절수단은 상기 브래킷(4)의 선단 내주면에 형성된 암형나사가공부에 결합되는 숫나사가공부가 외주면에 형성된 상기 버블절단부(70)의 상기 버블절단판(73)의 중앙에 형성되어 6각형의 내주면을 가진 관통구멍(O)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 6항에 있어서,
상기 간격조절수단은, 상기 브래킷(4)의 선단 내주면에 방사상 안쪽으로 축경되어 형성된 스톱퍼(98), 상기 스톱퍼(98)의 내주면에 내접고정된 패킹링(99), 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22) 중앙에 구비된 요부(101), 상기 버블절단부(70)의 기단 외주면에 방사상 바깥쪽으로 확경된 확경부(102), 상기 확경부(102)의 외주면에 외접 고정된 패킹링(103), 상기 버블절단부(70)의 버블절단판(73)의 중앙에 형성되어 내주면에 나사가공된 관통구멍(104), 상기 관통구멍(104)을 관통하여 체결되되 선단부가 상기 요부(101)에 회전가능하게 그리고 상기 관형 회전축(7)의 회전중심축선방향으로 이동불가능하게 장착된 볼트(105)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
수조(10)의 수중에 배치되고 복수의 구멍이 형성된 기체주입부(2),
상기 기체주입부(2)에 유통가능하게 접속된 관형부(3),
상기 관형부(3)의 단부에 접속된 기체공급관(5),
상기 관형부(3)에 회전가능하게 외접된 상태에서 일단이 상기 수조(10)를 관통하여 뻗어서 상기 기체주입부(2)에 회전가능하게 외접되어 있는 관형회전축(7), 및
상기 관형회전축(7)을 구동하는 모터(8)를 포함하고 있는 버블발생기로서,
버블절단부(70)를 더 포함하고 있고,
상기 버블절단부(70)는 상기 기체주입부(2)의 선단면부(22)에 대하여 일정 간격 이격된 상태에서 상기 관형회전축(7)에 고정되어 있고,
상기 버블절단부(70)에는 복수개의 관통구멍(74)이 형성되어 있고,
상기 모터(8)는 케이스(81) 내에 내접된 고정자(82), 상기 고정자(82)에 대하여 방사상 안쪽으로 일정 공극을 갖고서 내접된 관형 회전자(83)를 포함하고,
상기 관형회전축(7)은 상기 관형 회전자(83)에 고정적으로 내접되어 상기 케이스(81)에 베어링을 개재하여 회전가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 11항에 있어서,
모터(8)의 케이스(81)에 기단이 고정되어 있고 선단이 상기 수조(10) 내로 뻗어 있는 외관(85)을 더 포함하고 있고,
상기 관형회전축(7)의 선단 외주면에 스크류(88)가 외접되어 있고,
상기 외관(85)의 선단에는 상기 외관(85)의 선단 개구를 커버하는 메시망(86)이 탈착가능하게 장착되어 있고,
상기 외관(85)의 기단측에는 수조(10)의 물이 공급되는 개구(87)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 11항에 있어서,
상기 버블절단부(70)의 선단면부 중앙에는 날개부가 구비된 것을 특징으로 하는 버블발생기.
수중에 배치되고 복수의 구멍이 형성된 기체주입부(2),
상기 기체주입부(2)에 유통가능하게 접속된 관형부(3),
상기 관형부(3)의 단부에 접속된 기체공급관(5),
상기 관형부(3)에 회전가능하게 외접된 관형회전축(7), 및
상기 관형회전축(7)을 회전구동하는 모터(8)를 포함하고 있는 버블발생기로서,
상기 관형회전축(7)의 선단은 수중에 배치되고,
상기 관형회전축(7)의 선단에는 버블절단부(70)가 상기 기체주입부(2)의 선단면부와 마주하여 고정되어 있고,
상기 기체주입부(2)의 선단면부와 마주하는 상기 버블절단부(70)의 부위에는 관통구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 버블발생기.
수중에 배치되고 복수의 구멍이 형성된 기체주입부(2),
상기 기체주입부(2)에 유통가능하게 접속된 관형부(3),
상기 관형부(3)의 단부에 접속된 기체공급관(5), 및
상기 관형부(3)를 회전구동하는 모터(8)를 포함하고 있는 버블발생기로서,
버블절단부(70)가 상기 기체주입부(2)의 선단면부와 마주하여 고정되어 있고,
상기 기체주입부(2)의 선단면부와 마주하는 상기 버블절단부(70)의 부위에는 관통구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 버블발생기.
수중에 배치되고 복수의 구멍이 형성된 기체주입부(2),
상기 기체주입부(2)에 유통가능하게 접속된 관형부(3),
상기 관형부(3)의 단부에 접속된 기체공급관(5),
상기 관형부(3)에 회전가능하게 외접된 관형회전축(7), 및
상기 관형회전축(7)을 회전구동하는 모터(8)를 포함하고 있는 버블발생기로서,
버블절단부(70)가 상기 기체주입부(2)의 선단면부와 마주하여 고정되어 있고,
상기 기체주입부(2)의 선단면부와 마주하는 상기 버블절단부(70)의 부위에는 관통구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 11항, 제 14항, 제 15항, 또는 제 16항에 있어서,
상기 기체공급관(5)으로부터 보내져 오는 기체는 질소, 오존, 산소, 및 산소 스트리핑 기체로 이루어진 군 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 버블발생기.
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