KR101317655B1 - 마이크로 버블 발생 장치 및 마이크로 버블 발생 방법 - Google Patents

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Abstract

마이크로 버블 발생 장치 및 마이크로 버블 발생 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 노즐; 노즐의 전방에 배치된 커버 부재; 커버 부재를 노즐 측으로 가압하는 탄성 가압부; 노즐로 물을 공급하는 펌프; 및 노즐로 공급되는 물에 공기를 공급하는 공기 공급부를 포함하는, 마이크로 버블 발생 장치가 제공된다.

Description

마이크로 버블 발생 장치 및 마이크로 버블 발생 방법{Generator for micro buble and Method for generating micro buble}
본 발명은 마이크로 버블 발생 장치 및 마이크로 버블 발생 방법에 관한 것이다.
최근 마이크로 버블을 이용한 다양한 기술이 소개되고 있다. 예를 들어, 세탁기, 샤워기에 마이크로 버블을 적용하면 효과적인 세탁 및 샤워가 가능하다는 내용이 메스컴을 통해 소개되고 있다.
종래의 마이크로 버블 발생 장치의 경우, 오리피스 또는 슬릿을 이용하여 마이크로 버블을 발생시킨다. 예를 들어, 슬릿을 이용한 경우 물이 슬릿을 빠져 나올 때 작용하는 전단력에 의해 물에 포함된 공기가 미세하게 쪼개져 마이크로 버블이 발생한다.
그러나 이와 같은 종래의 마이크 버블 발생장치는 오리피스 또는 슬릿이 이물질에 막히는 경우 마이크로 버블을 발생시키지 못하는 문제가 있다.
한국공개특허 제10-2011-0127931호 한국공개특허 제10-2011-0051760호
본 발명의 실시예는, 막힘 현상 없이 마이크로 버블을 발생시키도록 구성된 마이크로 버블 발생 장치 및 마이크로 버블 발생 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 노즐; 노즐의 전방에 배치된 커버 부재; 커버 부재를 노즐 측으로 가압하는 탄성 가압부; 노즐로 물을 공급하는 펌프; 및 노즐로 공급되는 물에 공기를 공급하는 공기 공급부를 포함하는, 마이크로 버블 발생 장치가 제공된다.
이때, 노즐과 대향하는 커버 부재의 일면에는 노즐의 분사구에 대응하는 오목부가 형성될 수 있다.
한편, 탄성 가압부는, 커버 부재를 노즐 측으로 가압하기 위한 탄성력을 제공하는 스프링을 포함할 수 있다.
이때, 탄성 가압부는, 노즐의 전방에 위치 고정되는 지지 부재를 더 포함하고, 커버 부재와 지지 부재 사이에 스프링이 개재될 수 있다.
이때, 탄성 가압부의 가압력을 조절하는 가압 조절부를 더 포함하고, 가압 조절부는, 지지 부재에 나사식으로 승강 가능하게 결합된 회전바; 및 커버 부재에서 가까운 회전바의 일단에 마련되고, 스프링의 일단부가 안착되는 안착 부재를 포함하고, 스프링은, 커버 부재와 안착 부재 사이에 개재될 수 있다.
이때, 가압 조절부는, 커버 부재에서 먼 상기 회전바의 타단에 마련되고, 나사 드라이버의 헤드와 대응하는 홈이 형성된 헤드부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 마이크로 버블 발생 장치는 노즐과 연결되고, 그 내부에 노즐의 분사구 및 커버 부재가 위치하는 연결 파이프를 더 포함하고, 연결 파이프는, 노즐과 직접 연결된 제 1 연결 파이프; 및 제 1 연결 파이프와 플랜지 커플링 방식으로 연결되는 제 2 연결 파이프를 포함하고, 지지 부재는 제 1 연결 파이프 및 제 2 연결 파이프 사이에 끼여 고정될 수 있다.
한편, 펌프는, 물을 노즐 측으로 이동시키는 펌프를 포함할 수 있다.
한편, 공기 공급부는, 물이 통과하는 베이스 파이프; 베이스 파이프의 내부에 배치되되, 베이스 파이프 내부에서 물의 이동 통로가 좁아지는 축소 영역과 넓어지는 확장 영역을 물의 이동 방향을 따라 순차적으로 형성시키는 이동 통로 형성 부재; 및 확장 영역에 접하여 베이스 파이프의 외주면에 형성된 관통홀을 포함하고, 확장 영역에서 음압이 발생할 수 있다.
이때, 공기 공급부는, 관통홀을 커버하도록 베이스 파이프의 외측면에 설치되고 외부의 공기가 유입되는 공기 유입구를 구비한 하우징을 더 포함할 수 있다.
상기 마이크로 버블 발생 장치는 공기를 포함하는 물이 노즐로 유입되기 전에 경유하는 압력 챔버를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 마이크로 버블 발생 장치는 압력 챔버로 유입된 공기를 포함하는 물에 공기를 추가하기 위한 공기 추가부를 더 포함하고, 공기 추가부는, 압력 챔버로 유입된 공기를 포함하는 물을 압력 챔버의 내측 하부로 유도하는 유도 파이프; 유도 파이프의 하단부에 배치된 벤투리관; 및 벤투리관의 내부와 압력 챔버의 내부의 수면 상측 공간을 상호 연결하는 공기 흡입관을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 노즐로 공급되는 물에 공기를 공급하는 단계; 노즐에서 공기를 포함하는 물을 분사하는 단계; 및 노즐이 공기를 포함하는 물을 분사하는 과정에서 노즐의 전방에 배치된 커버 부재를 노즐 측으로 가압하는 단계를 포함하는, 마이크로 버블 발생 방법이 제공된다.
이때, 노즐이 공기를 포함하는 물을 분사하는 과정에서 노즐과 커버 부재 사이의 간격이 자동적으로 조절될 수 있다.
한편, 커버 부재를 노즐 측으로 가압하는 가압력은 조절 가능할 수 있다.
한편, 노즐로 공급되는 물에 공기를 포함시키는 단계에서, 물의 이동 과정에서 물의 이동 라인의 내부에 배치된 이동 통로 형성 부재에 의해 이동 라인 내부에 음압이 발생하고, 발생된 음압에 의해 외부의 공기가 이동 라인에 형성된 관통홀을 통해 이동 라인의 내부로 유입될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공기를 포함하는 물이 노즐을 통해 분사되는 과정에서 노즐의 전방에 배치된 커버 부재가 노즐 측으로 탄성 가압됨으로써, 이물질이 커버 부재와 노즐 사이에 끼인 경우, 커버 부재와 노즐 사이의 간격이 자동적으로 벌어져 이물질을 자동적으로 배출 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치에 포함된 커버 부재의 변형례를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치에 포함된 공기 공급부를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4의 A-A 단면을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치에 포함된 공기 공급부의 변형례를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치에 포함된 공기추가부를 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 참고로, 도 1에서 볼 때 좌측은 노즐(110)의 전방을 의미한다.
도 1을 참조하면, 마이크로 버블 발생 장치는 노즐(110)과, 커버 부재(120)와, 탄성 가압부(130)와, 펌프(140)와, 공기 공급부(150)를 포함하여 구성된다.
노즐(110)은 공기를 포함하는 물을 분사한다. 여기서, '물이 공기를 포함한다'는 것은 물에 공기가 녹아있거나 공기가 물속에서 버블 형태로 존재하는 경우 등을 모두 포함한다.
도 1을 참조하면, 노즐(110)은 분사구로 갈수록 직경이 좁아지는 형태를 가질 수 있다. 노즐(110)은 물이 이동하는 이동 라인(101)과 연결될 수 있다. 이때, 이동 라인(110)은 물을 제공하는 물 공급원(미도시)과 노즐(110)을 상호 연결한다.
노즐(110)의 전방에 커버 부재(120)가 배치된다. 이 경우, 노즐(110)에서 분사되는 물은 커버 부재(120)에 막혀 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이의 이격 공간을 통해 배출된다.
본 실시예에 따르면, 커버 부재(120)는 후술하는 탄성 가압부(130)에 의해 노즐(110) 측으로 탄성적으로 가압된다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 설계 단계에서 노즐(110)의 분사 압력이 결정되고, 이에 대응하여 탄성 가압부(130)의 가압력이 결정되면, 작동 과정에서 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이의 이격 거리가 일정하게 유지될 수 있다.
이를 다시 바꾸어 말하면, 탄성 가압부(130)가 결정되면, 작동 과정에서 노즐(110)의 분사 압력이 변하더라도 이에 대응하여 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이의 이격 거리가 자동적으로 조절될 수 있다.
커버 부재(120)와 노즐(110) 사이의 이격 공간은 마치 슬릿과 같이 기능할 수 있다. 이 경우, 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이를 통과하는 물에 전단력이 작용하고, 이 전단력에 의해 물에 포함된 공기가 미세한 버블로 변한다.
본 실시예에 따른 커버 부재(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 평판 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 노즐(110)과 대향하는 커버 부재(120)의 일면은 노즐(110)의 분사구를 전체적으로 커버하도록 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 노즐(110)과 대향하는 커버 부재(120)의 일면에는 노즐(110)의 분사구에 대응하는 오목부(121)가 형성될 수 있다. 노즐(110)에서 분사된 물은 오목부(121)를 경유하여 이동할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 오목부(121)가 형성된 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이에 이격 공간이 형성되면, 그 사이를 통과하는 물에 전단력이 작용하고, 이 전단력에 의해 물에 포함된 공기가 미세한 버블로 변한다.
이때, 노즐(110)에서 분사된 물은 오목부(121)를 경유하여 이동한다. 물이 오목부(121)에 유입되어 배출되는 과정에서 물의 이동 방향이 급격하게 변하고, 오목부(121) 내부에서 와류가 발생할 수 있다. 이 와류는 마이크로 버블이 효과적으로 생성될 수 있는 환경을 제공하고, 발생된 마이크로 버블을 물과 효과적으로 혼합시킨다.
도 2를 참조하면, 오목부(121)는 사각 형상의 단면을 가질 수 있다. 이 경우, 오목부(121)의 내측면과 충돌한 물이 급격하게 방향 전환을 하게 되고, 이 과정에서 미세한 버블이 효과적으로 발생한다. 다만, 다양한 형상의 단면을 갖는 오목부가 제안될 수 있음은 물론이다.
한편, 커버 부재는 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 커버 부재(120')는 원뿔 형상으로 이루어질 수 있으다. 이 경우, 단면이 좁아지는 커버 부재(120')의 단부는 노즐(110)의 내부에 삽입될 수 있다.
도 1을 참조하면, 커버 부재(120)는 탄성 가압부(130)에 의해 노즐(110) 측으로 탄성적으로 가압된다.
본 실시예에 따른 탄성 가압부(130)는 스프링(131)과 지지 부재(132)를 포함하여 구성될 수 있다.
스프링(131)은 커버 부재(120)를 노즐(110) 측으로 가압하는 탄성력을 제공한다. 스프링(131)은 도 1에 도시된 바와 같이 코일 스프링 형태를 가질 수 있다.
스프링(131)은 도 1에 도시된 바와 같이 커버 부재(120)의 전방에 위치 고정된 지지 부재(132)에 지지될 수 있다. 이때, 스프링(131)은 도 1에 도시된 바와 같이 지지 부재(132)와 연결된 후술하는 안착 부재(162)에 지지되는 방식으로 지지 부재(132)에 지지될 수 있다. 대안적으로 스프링(131)은 도시되지 않았으나 지지 부재(132)에 직접 접촉하여 지지될 수 있다.
지지 부재(132)는 노즐(110)에서 분사된 물이 계속적으로 이동할 수 있는 형상을 갖거나 노즐(110)에서 분사된 물이 계속적으로 이동할 수 있는 상태가 되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(132)는 도 1에 도시된 바와 같이 평판 형상을 가질 수 있고, 일면이 노즐(110)의 분사 구멍에 대향하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 지지 부재(132)에는 노즐(110)에서 분사된 물이 계속적으로 이동하도록 적어도 하나의 관통구(미도시)가 형성될 수 있다.
지지 부재(132)는 후술하는 연결 파이프(170)에 결합되어 위치 고정될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
커버 부재(120)와 지지 부재(132) 사이에 스프링(131)이 개재된다. 이때, 스프링(131)의 일단은 지지 부재(132)에 지지되고, 스프링(131)의 타단은 커버 부재(132)에 지지된다. 이 경우, 커버 부재(120), 스프링(131) 및 지지 부재(132)는 일렬로 배치될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 탄성 가압부(130)는 노즐(110)을 통해 배출된 이물질이 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이의 끼인 경우, 이를 자동적으로 배출 시킬 수 있다.
보다 상세히, 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이의 이격 거리가 일정한 값을 유지하는 동안 이물질이 커버 부재(120) 및 노즐(110) 사이의 이격 공간에 끼인 경우, 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이에서 물이 원활하게 배출되지 않아 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이의 압력이 상승한다. 이 경우, 커버 부재(120)를 미는 압력이 스프링(131)의 탄성력보다 커지게 되어 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이의 이격 거리가 증가하고, 커진 이격 공간을 통해 이물질이 배출된다. 이물질이 배출된 후 커버 부재(120)는 원위치로 복귀하여, 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이의 이격 거리가 일정하게 유지될 수 있다.
한편, 커버 부재(120)를 노즐(110) 측으로 가압하기 위한 다양한 탄성 가압부가 제안될 수 있다. 예를 들어, 도시되지 않았으나 탄성 가압부는 판 스프링 형태의 스프링을 포함할 수 있다. 이 경우, 판 스프링의 일 단은 커버 부재(120)에 결합되고, 판 스프링의 타 단은 후술하는 연결 파이프(170)의 내측면에 결합될 수 있다.
도 1을 참조하면, 펌프(140)는 물을 노즐(110)로 공급한다. 펌프(140)는 이동 라인(110) 상에 배치된다.
공기 공급부(150)는 노즐(110)로 공급되는 물에 공기를 공급한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치에 포함된 공기 공급부를 개략적으로 설명한 도면이고, 도 5는 도 4의 A-A 단면을 나타내는 도면이다. 참고로, 도 4에서 볼 때 물은 상방으로 이동한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 공기 공급부(150)는 베이스 파이프(151), 이동 통로 형성 부재(152) 및 관통홀(153)을 포함하여 구성될 수 있다.
베이스 파이프(151)는 노즐(110)(도 1 참조)로 이동하는 물의 이동 통로를 제공한다. 이 경우, 베이스 파이프(151)는 이동 라인(110)(도 1 참조)의 일부를 구성할 수 있다. 이때, 베이스 파이프(151)는 이동 라인(110)의 다른 부분과 별도로 제작되어 이에 결합될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
베이스 파이프(151)의 내부에 이동 통로 형성 부재(152)가 배치될 수 있다.
이동 통로 형성 부재(152)는 베이스 파이프(151)의 내부에 물의 이동 통로가 좁아지는 축소 영역(R)과 물의 이동 통로가 넓어지는 확장 영역(E)을 형성한다. 축소 영역(R)과 확장 영역(E)은 물의 이동 방향을 따라 순차적으로 형성된다.
본 실시예에 따르면, 이동 통로 형성 부재(152)는 물의 이동 방향으로 단면적이 넓어지는 부분과 좁아지는 부분이 순차적으로 나타나는 형상을 가질 수 있다.
이러한 이동 통로 형성 부재(152)는 도 4에 도시된 바와 같이 베이스 파이프(151)의 내측 중앙부에 배치될 수 있다. 이때, 이동 통로 형성 부재(152)에는 물의 이동 방향으로 발산하는 형태로 경사진 경사면(152a)과, 물의 이동 방향으로 수렴하는 형태로 경사진 경사면(152b)이 순차적으로 형성될 수 있다. 이때, 이동 통로 형성 부재(152)는 이동 통로 형성 부재(152)와 베이스 파이프(151) 사이에 개재된 지지 부재(미도시)에 의해 지지될 수 있다.
대안적으로 이동 통로 형성 부재(152')는 도 6에 도시된 바와 같이 베이스 파이프(151)의 내측 외곽부에 배치될 수 있다. 이때, 이동 통로 형성 부재(152')에는 물의 이동 방향으로 수렴하는 형태로 경사진 경사면(152'b)과, 물의 이동 방향으로 발산하는 형태로 경사진 경사면(152'a)이 순차적으로 형성될 수 있다. 이때, 이동 통로 형성 부재(152')는 베이스 파이프(151)의 내측면에 부착될 수 있다.
연속 방정식(equation of continuity)에 의하면 유량이 일정한 경우 유속은 단면적에 반비례한다. 나아가 베르누이 방정식에 의하면 유체의 속도는 압력에 반비례한다.
이러한 연속 방정식과 베르누이 방정식에 의하면 물이 축소 영역(R)을 지나는 경우 그 속도는 점점 증가하고 그 압력은 낮아진다. 그리고 이동 통로가 가장 좁아지는 부분에서 물의 속도는 최고가 되고 물의 압력은 최저가 된다. 이 후, 물이 축소 영역(R)을 벗어나 확장 영역(E)을 지나는 경우 그 속도는 점점 감소하고 그 압력은 점점 높아진다.
본 실시예에 따르면, 확장 영역(E)에서 음압이 발생할 수 있다. 물의 이동 통로가 가장 좁아지는 부분에서 압력이 충분히 낮아지면, 확장 영역(E)에서 음압이 형성될 수 있다. 다시 말해, 물의 이동 통로가 가장 좁아지는 부분에서 충분히 낮은 음압이 형성되면, 확장 영역(E)에서 물의 압력이 증가하더라도 확장 영역(E) 전체에서 음압을 유지할 수 있다.
확장 영역(E)에서 음압을 유지할 수 있는 이동 통로 형성 부재(152)의 형상은 실험적, 이론적으로 얻을 수 있으며, 그 형상 또한 다양하다.
도 5를 참조하면, 베이스 파이프(151)의 외주면에는 관통홀(153)이 형성될 수 있다. 관통홀(153)은 확장 영역(E)과 접하여 형성된다. 관통홀(153)의 개수에 제한은 없으나 관통홀(153)이 복수인 경우 베이스 파이프(151)의 반경 방향으로 상호 이격되어 배치될 수 있다. 확장 영역(E)에 음압이 걸리면 외부의 공기가 관통홀(153)을 통해 베이스 파이프(151) 내부로 유입된다.
이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 공기 공급부(150)는 베이스 파이프(151) 내부의 확장 영역(E)에서 발생하는 음압을 이용하여 외부의 공기가 자동적으로 베이스 파이프(151) 내부로 유입되어 물과 혼합되도록 작동한다. 이 경우, 공기를 베이스 파이프(151)에 유입시키기 위해 별도의 펌프를 사용하지 않아 에너지를 절약할 수 있다.
나아가, 물이 축소 영역(R)을 벗어나 이동 통로가 넓어지는 확장 영역(E)으로 유입되는 과정에서 와류가 발생할 수 있다. 다시 말해 이동 통로의 급격한 형상 변화로 인해 확장 영역(E)에서 와류가 발생할 수 있다. 확장 영역(E)에서 발생된 와류는 관통홀(153)을 통해 확장 영역(E)으로 유입된 공기를 물과 효과적으로 혼합시킨다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 공기 공급부(150)는 관통홀(153)을 커버하는 하우징(154)을 더 포함할 수 있다. 하우징(154)은 베이스 파이프(151)의 외측면에 결합된다. 하우징(154)은 외부의 공기가 유입되는 공기 유입구(155)를 구비한다. 공기 유입구(155)를 통해 하우징(154) 내부로 유입된 공기는 베이스 파이프(151)의 외측면에 형성된 관통홀(153)을 통해 베이스 파이프(151)의 내부로 유입된다.
이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 공기 공급부(150)는 도 1에 도시된 바와 같이 노즐(110)과 펌프(140) 사이에 배치될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
다만, 본 실시예에 따른 공기 공급부(150)는 예시에 불과하고 다양한 형태의 공기 공급부가 제안될 수 있다.
예를 들어, 공기 공급부는 펌프(140)의 물 유입부(미도시)와 연결된 공기 유입 라인(미도시)과, 공기 유입 라인 상에 배치된 밸브(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 펌프(140)가 작동하여 물 유입부를 통해 펌프(140) 내부로 물이 유입되는 과정에서 물 유입부 내부에는 음압이 발생하고, 발생된 음압에 의해 외부의 공기가 공기 유입 라인을 통해 물 유입부 내부로 유입되어 물에 포함될 수 있다. 이때, 밸브를 조절하여 공기 유입 라인을 통해 유입되는 공기의 양을 조절할 수 있다.
본 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치(100)는 탄성 가압부(130)의 가압력을 조절하는 가압 조절부(160)를 더 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 가압 조절부(160)는 회전바(161) 및 안착 부재(162)를 포함할 수 있다.
회전바(161)는 지지 부재(132)에 나사식으로 승강 가능하게 결합된다. 이를 위해, 지지 부재(132)에는 회전바(161)가 관통하는 관통구가 형성되고, 관통구의 내측면에는 나사산이 형성되며, 회전바(161)의 외측면에는 관통구의 나사산과 맞물리는 나사산이 회전바(161)의 길이방향으로 형성될 수 있다. 회전바(161)는 노즐(110) 또는 연결 파이프(170)의 길이방향으로 연장되어 배치될 수 있다.
커버 부재(120)와 가까운 회전바(161)의 일단에는 안착 부재(162)가 마련된다. 커버 부재(120)와 안착 부재(162) 사이에 스프링(131)이 개재될 수 있다. 이 경우, 스프링(131)의 일단은 오목한 안착 부재(162)에 삽입되어 안착될 수 있다. 스프링(131)의 타단에는 커버 부재(120)의 일면에서 돌출된 돌출부(232)가 삽입될 수 있다.
이와 같이 구성된 가압 조절부(160)는, 회전바(161)가 회전할 때 지지 부재(132)에 대해 승강함에 따라 지지 부재(132)와 커버 부재(120) 사이에 개재된 스프링(131)의 변이량을 미세하게 조절함으로써 스프링(131)의 탄성력을 미세하게 조절한다. 이에 따라 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이의 이격 거리를 미세하게 조절할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 가압 조절부(160)는 커버 부재(120)와 먼 회전바(161)의 타단에 마련된 헤드부(163)를 더 포함할 수 있다. 헤드부(163)에는 나사 드라이버(미도시)의 헤드와 대응하는 홈(미도시)이 형성된다. 이 경우, 회전바(161)를 회전시키기 위해 통상적인 나사 드라이버를 사용할 수 있어 조작이 편리하다.
본 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치(100)는 노즐(110)과 연결된 연결 파이프(170)를 더 포함할 수 있다. 연결 파이프(170)는 노즐(110)로 공급되는 물의 이동 통로 또는 노즐(110)에서 분사된 물의 이동 통로를 제공할 수 있다. 연결 파이프(170)는 이동 라인(101)과 연결될 수 있다.
연결 파이프(170)의 내부에 노즐(110)의 분사구 및 커버 부재(120)가 위치할수 있다. 노즐(110)은 연결 파이프(170)와 일체로 형성될 수 있으나 이에 국한되지 않고 연결 파이프(170)와 별도로 제작되어 용접 등 다양한 방법으로 연결 파이프(170)와 연결될 수 있다.
연결 파이프(170)는 도 1에 도시된 바와 같이 노즐(110)과 직접 연결된 제 1 연결 파이프(171)와, 제 1 연결 파이프(171)와 연결된 제 2 연결 파이프(172)를 포함하여 구성될 수 있다. 제 1 연결 파이프(171)와 제 2 연결 파이프(172)는 플랜지 커플링 방식으로 상호 연결될 수 있다.
연결 파이프(170)가 도 1에 도시된 바와 같이 제 1 연결 파이프(171)와 제 2 연결 파이프(172)를 포함하여 구성된 경우, 지지 부재(132)는 제 1 연결 파이프(171) 및 제 2 연결 파이프(172) 사이에 끼여 위치 고정될 수 있다.
본 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치(100)의 제작과 관련하여, 노즐(110), 커버 부재(120), 탄성 가압부(130) 및 연결 파이프(170)를 미리 조립하여 모듈화한 후, 미리 조립된 모듈을 이동 라인(101)과 결합시키는 방식으로 마이크로 버블 발생 장치(100)를 제작할 수 있다. 이 경우, 노즐(110), 커버 부재(120), 탄성 가압부(130) 및 연결 파이프(170)가 하나로 모듈화될 수 있고, 해당 모듈에 대한 설치 및 교체가 용이해 진다. 나아가 미리 조립된 모듈은 노즐(110), 커버 부재(120), 탄성 가압부(130) 및 연결 파이프(170) 외에 가압 조절부(160)를 더 포함할 수 있음은 물론이다.
이와 같은 제작 방법은 예시에 불과하고 다양한 제작 방법이 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치(100)는 압력 챔버(180)를 더 포함할 수 있다. 압력 챔버(180)는 이동 라인(101) 상에 배치될 수 있다. 압력 챔버(180)로 공기가 포함된 물이 유입된다. 공기가 포함된 물이 압력 챔버(180)에 유입되는 과정에서 압력 챔버(180)의 내부 압력이 상승하게 된다. 이 경우, 압력 챔버(180) 내부에서 공기가 물에 녹아 포화될 수 있다. 그리고 공기가 녹아 있는 물이 노즐(110)로 공급되는 경우 공기가 버블 형태로 존재하는 물이 노즐(110)로 공급되는 경우에 비해 더 미세한 버블이 발생할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치에 포함된 공기추가부를 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 장치(100)는 압력 챔버(180)로 유입된 물에 공기를 추가하기 위한 공기 추가부(190)를 더 포함할 수 있다. 공기 추가부(190)는 압력 챔버(180)로 유입되는 공기를 포함하는 물을 압력 챔버(180)의 내측 하부로 유도하는 유도 파이프(191)와, 유도 파이프(191)의 하단부에 배치된 벤투리관(192)과, 벤투리관(192)의 내부와 압력 챔버(180) 내부의 수면(W) 상측 공간을 상호 연결하는 공기 흡입관(193)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 유도 파이프(191)는 이동 라인(101)과 연결될 수 있다. 벤투리관(192)은 유체의 이동 통로가 좁아지다가 넓어지는 구조를 갖는다. 공기 흡입관(193)은 벤투리관(192)의 내부 중 유체 이동 통로가 가장 좁은 영역과 연결되는 것이 바람직하나 이에 국한되지 않는다.
이 경우, 공기를 포함하는 물이 벤투리관(192)을 통과하는 과정에서 벤투리관(192) 내부에 음압이 발생하여 압력 챔버(180) 내측 상부에 위치하는 공기가 공기 흡입관(193)을 통해 벤투리관(192) 내부로 유입된다. 공기 흡입관(193)을 통해 벤투리관(192) 내부로 유입된 공기는 벤투리관(192)을 통과하는 물에 추가적으로 포함된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 방법의 순서도이다. 이하, 본 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 방법을 설명한다. 다만, 설명의 편의를 위해 앞서 설명한 마이크로 버블 발생 장치(100)를 적용하여 본 실시예에 따른 마이크로 버블 발생 방법을 설명하지만 이는 예시에 불과하고, 본 실시예에 따른 방법을 구현하기 위한 다양한 장치가 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 물은 이동 라인(101)을 따라 노즐(110)로 공급된다. 이 경우, 물은 펌프(140)에 의해 노즐(110)로 공급된다.
그리고 노즐(110)로 공급되는 물에 공기가 공급된다(S110). 이 경우, 공기는 공기 공급부(150)에 의해 노즐(110)로 공급되는데 외부의 공기가 이동 라인(101)으로 유입되는 방식으로 공급된다.
물이 이동 라인(101)을 따라 이동하는 과정에서 외부의 공기는 공기 공급부(150)에 의해 자동적으로 이동 라인(101) 내부로 유입될 수 있다. 보다 상세히, 물이 이동 라인(101)을 통해 노즐(110)로 이동하는 과정에서 이동 라인(101)의 내부에 배치된 이동 통로 형성 부재(152)(도 4 참조)에 의해 이동 라인(101) 내부에 음압이 발생하고, 발생된 음압에 의해 외부의 공기가 이동 라인(101)에 형성된 관통홀(153)(도 5 참조)을 통해 이동 라인(101)의 내부로 유입된다. 이와 같이 노즐(110)에 공급되는 물에 공기가 포함되는 메커니즘에 대한 자세한 설명은 앞서 마이크로 버블 발생 장치(100)에서 한 설명으로 대신한다.
노즐(110)로 공급된 공기를 포함하는 물은 노즐(110)을 통해 분사된다(S130). 이 과정에서 노즐(110)을 통해 분사된 물은 노즐(110)과 노즐(110)의 전방에 배치된 커버 부재(120) 사이 공간을 통해 배출되고, 배출되는 과정에서 작용하는 전단력에 의해 마이크로 버블이 발생한다.
노즐(110)을 통해 물이 분사되는 과정에서 커버 부재(120)는 탄성 가압부(130)에 의해 노즐(110) 측으로 탄성적으로 가압된다(S150). 이 경우, 예를 들어 탄성 가압부(130)의 스프링(131)의 스프링 상수가 결정되면, 작동 과정에서 노즐(110)의 분사 압력이 변하더라도 이에 대응하여 커버 부재(120)와 노즐(110) 사이의 이격 거리가 자동적으로 조절될 수 있다. 나아가 노즐(110)과 커버 부재(120) 사이에 이물질이 끼인 경우 노즐(110)과 커버 부재(120) 사이 간격이 자동적으로 벌어져 이물질이 빠져나갈 수 있다.
본 실시예에 따르면, 커버 부재(120)를 노즐(110) 측으로 가압하는 가압력은 조절 가능하다. 예를 들어, 가압 조절부(160)는 탄성 가압부(130)의 스프링(131)의 변이량을 조절하여 탄성력을 조절하는 방식으로 탄성 가압(130)부의 가압력을 조절한다. 가압 조절부(160)의 작동 메커니즘에 대한 자세한 설명은 앞서 마이크로 버블 발생 장치(100)에서 한 설명으로 대신한다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 마이크로 버블 발생 장치
110 : 노즐
120 : 커버 부재
130 : 탄성 가압부
140 : 펌프
150 : 공기 공급부
160 : 가압 조절부
170 : 연결 파이프
180 : 압력 챔버
190 : 공기 추가부

Claims (15)

  1. 노즐;
    상기 노즐의 전방에 배치된 커버 부재;
    상기 커버 부재를 상기 노즐 측으로 가압하는 탄성 가압부;
    상기 노즐로 물을 공급하는 펌프; 및
    상기 노즐로 공급되는 물에 공기를 공급하는 공기 공급부를 포함하는, 마이크로 버블 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐과 대향하는 상기 커버 부재의 일면에는 상기 노즐의 분사구에 대응하는 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 버블 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 가압부는,
    상기 커버 부재를 상기 노즐 측으로 가압하기 위한 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탄성 가압부는, 상기 노즐의 전방에 위치 고정되는 지지 부재를 더 포함하고,
    상기 스프링은, 상기 커버 부재와 상기 지지부재 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄성 가압부의 가압력을 조절하는 가압 조절부를 더 포함하고,
    상기 가압 조절부는,
    상기 지지 부재에 나사식으로 승강 가능하게 결합된 회전바; 및
    상기 커버 부재에서 가까운 상기 회전바의 일단에 마련되고, 상기 스프링의 일단부가 안착되는 안착 부재를 포함하고,
    상기 스프링은,
    상기 커버 부재와 상기 안착 부재 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 버블 발생 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가압 조절부는,
    상기 커버 부재에서 먼 상기 회전바의 타단에 마련되고, 나사 드라이버의 헤드와 대응하는 홈이 형성된 헤드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 버블 발생 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 노즐과 연결되고, 그 내부에 상기 노즐의 분사구 및 상기 커버 부재가 위치하는 연결 파이프를 더 포함하고,
    상기 연결 파이프는,
    상기 노즐과 직접 연결된 제 1 연결 파이프; 및
    상기 제 1 연결 파이프와 플랜지 커플링 방식으로 연결되는 제 2 연결 파이프를 포함하고,
    상기 지지 부재는 상기 제 1 연결 파이프 및 상기 제 2 연결 파이프 사이에 끼여 고정되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 버블 발생 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공기 공급부는,
    물이 통과하는 베이스 파이프;
    상기 베이스 파이프의 내부에 배치되되, 상기 베이스 파이프 내부에서 물의 이동 통로가 좁아지는 축소 영역과 넓어지는 확장 영역을 물의 이동 방향을 따라 순차적으로 형성시키는 이동 통로 형성 부재; 및
    상기 확장 영역에 접하여 상기 베이스 파이프의 외주면에 형성된 관통홀을 포함하고,
    상기 확장 영역에서 음압이 발생하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 버블 발생 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공기 공급부는, 상기 관통홀을 커버하도록 상기 베이스 파이프의 외측면에 설치되고 외부의 공기가 유입되는 공기 유입구를 구비한 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 버블 발생 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    공기를 포함하는 물이 상기 노즐로 유입되기 전에 경유하는 압력 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 버블 발생 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 압력 챔버로 유입된 공기를 포함하는 물에 공기를 추가하기 위한 공기 추가부를 더 포함하고,
    상기 공기 추가부는,
    상기 압력 챔버로 유입된 공기를 포함하는 물을 상기 압력 챔버의 내측 하부로 유도하는 유도 파이프;
    상기 유도 파이프의 하단부에 배치된 벤투리관; 및
    상기 벤투리관의 내부와 압력 챔버의 내부의 수면 상측 공간을 상호 연결하는 공기 흡입관을 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 버블 발생 장치.
  12. 노즐로 공급되는 물에 공기를 공급하는 단계;
    상기 노즐에서 공기를 포함하는 물을 분사하는 단계; 및
    상기 노즐이 공기를 포함하는 물을 분사하는 과정에서 상기 노즐의 전방에 배치된 커버 부재를 상기 노즐 측으로 가압하는 단계를 포함하는, 마이크로 버블 발생 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 노즐이 공기를 포함하는 물을 분사하는 과정에서 상기 노즐의 분사압력의 변화에 대응하여 상기 노즐과 상기 커버 부재 사이의 간격이 일정하도록 조절되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 버블 발생 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 커버 부재를 상기 노즐 측으로 가압하는 가압력은 조절 가능한 것을 특징으로 하는, 마이크로 버블 발생 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 노즐로 공급되는 물에 공기를 포함시키는 단계에서,
    물의 이동 과정에서 물이 이동하는 이동 라인의 내부에 배치된 이동 통로 형성 부재에 의해 상기 이동 라인 내부에 음압이 발생하고, 발생된 음압에 의해 외부의 공기가 상기 이동 라인에 형성된 관통홀을 통해 상기 이동 라인의 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 버블 발생 방법.
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