KR101340961B1 - 회전식 미세 기포 발생장치 - Google Patents

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Abstract

외층 및 이 외층에 의해 둘러싸인 스페이스로 구성된 다공성 멤브레인부, 다공성 멤브레인부의 스페이스로 공급하는 기체를 수용하는 챔버, 및 다공성 멤브레인부를 회전시키는 모터를 포함하며, 외층의 적어도 일부는 다공성 부재로 형성된 회전식 미세 기포 발생장치가 개시된다. 이로써, 복잡하지 않고 단순한 구조를 가지면서도 적은 압력으로 미세 기포를 생성할 수 있게 된다.

Description

회전식 미세 기포 발생장치{MICRO AND/OR NANO BUBBLE GENERATING DEVICE OF ROTARY TYPE}
본 발명은 회전식 미세 기포 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복잡하지 않은 단순한 구조를 가지면서 적은 압력으로 미세 기포를 생성할 수 있는 회전식 미세 기포 발생장치에 관한 것이다.
물속에서 마이크로 사이즈 또는 나노 사이즈의 기포(MICRO BUBBLE)(이하, '미세 기포'라고 함)을 발생시키는 기술은 수 처리분야를 포함하여 많은 분야에 활용될 전망이다.
이러한 이유로 인해 현재 마이크로 기포 발생장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들면, 한국등록특허 10-745851호(2007. 7. 27)에는 수 마이크로미터 이하의 크기를 가진 기포를 발생시키는 기포 발생 장치가 개시되어 있다. 본 한국등록특허에서는, 제어부의 제어 신호에 의해 모터부가 펌핑 동작을 수행하고, 펌핑에 의해 욕수 및 에어는 모터부로 흡입되도록 하고, 모터부에 흡입된 욕수 및 에어를 버블 생성부로 배출하며, 버블 생성부는 과잉의 압력을 방지하기 위해 에어 벤트를 이용하여 에어를 배출하고, 버블 토출 모듈을 통해 버블을 형성한다.
다른 예를 들면, 한국특허공개 10-2010-0030382호(2010. 3. 18)에는 원활한 동작이 가능하면서 동작이 완료된 이후에는 메인 펌프 내부에 잔존하는 물을 완전 배출할 수 있도록 함으로써 위생에 대한 신뢰성을 향상시키며, 물의 순환이 가능할 뿐 아니라 수돗물을 직접 이용할 수도 있도록 한 형태의 마이크로 기포 발생장치가 개시되어 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 발명적 개념에 따르면, 복잡하지 않은 단순한 구조를 가지면서 적은 압력으로 미세 기포를 생성할 수 있는 회전식 미세 기포 발생장치가 제공될 수 있다.
본 발명적 개념의 예시적 실시예에 따르면, 모터; 내부가 비어 있는 통형상을 가지며, 상기 모터와 연결된 커플러; 및 상기 커플러의 내부와 연통되도록 연결되고, 내부가 비어 있는 다공성 멤브레인부;를 포함하며, 상기 모터의 회전에 의해 상기 다공성 멤브레인부가 회전되며, 이러한 회전에 의해 상기 다공성 멤브레인부의 내부에 있던 기체가 외부로 유출되면서 기포가 생성되는 것인, 회전식 미세 기포 발생장치가 제공된다.
상기 다공성 멤브레인부를 지지하는 지지부;를 더 포함할 수 있다.
상기 커플러를 둘러싸는 통형상의 챔버;를 더 포함하며, 상기 커플러에는 상기 챔버와 연통할 수 있는 적어도 하나의 홀이 형성되어 있는 것일 수 있다.
상기 챔버는 원통의 형상을 가지며, 외부로부터 기체를 유입받을 수 있는 홀을 가진 것일 수 있다.
본 회전식 미세 기포 발생장치는 필터;를 더 포함하며, 상기 챔버가 가진 홀로 유입되는 기체는 상기 필터에 의해 불순물이 필터링 된 것일 수 있다.
본 회전식 미세 기포 발생장치는, 상기 모터로 물이 유입되지 않도록, 상기 모터와 상기 다공성 멤브레인부간의 연결부분을 실링시키는 실링부재;를 더 포함할 수 있다
상기 커플러와 상기 다공성 멤브레인부와 나사식으로 체결된 것일 수 있다.
본 발명적 개념에 따른 회전식 미세 기포 발생장치는, 복잡하지 않고 단순한 구조를 가지면서도 적은 압력으로 미세 기포를 생성할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명적 개념에 따른 회전식 미세 기포 발생장치를 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명적 개념에 따른 회전식 미세 기포 발생장치를 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 도 2의 회전식 미세 기포 발생장치를 설명하기 위한 단면도이고,
도 4는 도 3의 회전식 미세 기포 발생장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이고, 그리고
도 5는 본 발명적 개념에 따른 다른 회전식 미세 기포 발생장치를 설명하기 위한 도면이다.
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 구성요소와 연결(또는 작동적으로 연결)되어 있다고 언급되는 경우, 그것은 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 적어도 하나 이상 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 발명적 개념에 따른 회전식 미세 기포 발생장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명적 개념에 따른 회전식 미세 기포 발생장치(100)는 물 속에 잠기어 회전하면서 미세 기포를 발생시킬 수 있다. 한편, 도 1에는 본 발명의 설명의 목적을 위해서 전원, 필터, 펌퍼, 및 에어 탱크를 추가적으로 도시하였다.
에어 탱크는 예시적인 것으로서, 에어가 아닌 오존과 같이 다른 기체를 공급할 수 있다는 것을 본 발명적 개념이 속한 기술분야의 자(이하, '당업자')라면 이해할 수 있을 것이다.
필터는 불순물을 필터링하며 적어도 하나의 이상의 필터로서 구성될 수 있다. 예를 들면, 필터는 직경이 약 0.1 마이크로미터인 에어필터일 수 있다. 다르게는, 필터는 직경이 서로 다른 2개 이상의 에어필터로 구성될 수 있다. 예를 들면, 직경이 약 0.1 마이크로미터인 에어필터와, 직경이 약 10 마이크로미터인 에어필터로 구성될 수 있다. 이러한 실시예에 따르면, 직경이 더 큰 필터가 에어 펌프에 더 가까운 곳에 배치될 수 있다. 여기서, 직경 값이나 필터간의 배치는 예시적인 것으로서 수치나 배치에만 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
또한, 전원도 예시적인 것으로서, 회전식 미세 기포 발생장치(100)가 배터리를 내장하는 경우 또는 자가 발전할 수 있는 장치를 가진 경우라면 전원을 사용하지 않을 수 있음을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.
본원 명세서에서 '미세 기포'라고 함은 예를 들면, 나노 사이즈의 기포 및/또는 마이크로 사이즈의 기포를 의미한다.
도 2는 본 발명적 개념에 따른 회전식 미세 기포 발생장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명적 개념에 따른 회전식 미세 기포 발생장치는, 모터(101), 회전축(102), 다공성 멤브레인부(103), 챔버(105)를 포함할 수 있다. 한편, 도 2는 본 발명적 개념의 설명의 목적을 위해서, 기체 유입부(108)와 기체 공급라인(107)을 추가적으로 도시하였다.
회전식 미세 기포 발생장치는 수중에 위치되므로, 모터(101)의 내부로 물이 들어가지 않도록 실링부(127)가 게재된다.
모터(201)와 회전축(102)이 연결되어 있고, 다공성 멤브레인부(103)과 회전축(102)은 커플러(116)에 의해 연결되어 있다. 모터(201)에 의해 회전축(102)이 회전되면 커플러(116)가 회전되고, 커플러(116)가 회전되면 다공성 멤브레인부(103)가 회전된다.
회전축(102)은 모터(201) 자체의 회전축이거나 또는 모터(201) 자체의 회전축에 추가적으로 결합된 연장축일 수 있다.
본원 명세서에서, "다공성 멤브레인부와 모터가 작동적으로 연결"되어 있다는 표현은 모터의 회전력이 다공성 멤브레인부로 전달되도록 구성된 것을 나타내며, 다공성 멤브레인부와 모터가 직접 연결되거나 또는 다른 임의의 수단(예를 들면, 커플러)을 통해서 연결되는 것을 포함하는 의미를 가진다.
모터의 회전력을 다공성 멤브레인부로 전달하는 수단은 어떠한 것이라도 채용가능하며, 본 실시예에서는, 커플러를 통해서 다공성 멤브레인부와 모터가 연결되어 있으나, 이는 예시적인 것이다.
또한, 본원 명세서에서, "커플러가 모터와 작동적으로 연결"되어 있다는 표현 역시, 커플러와 모터가 직접 연결되거나, 또는 다른 임의의 수단을 통해서 연결되는 것을 포함하는 의미를 가진다.
커플러(116)는 후술하겠지만, 내부가 비어 있는 통형상으로서, 챔버(105)와 연통된 홀(109)을 가지고 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따르면, 커플러(116)는 나사산 또는 나사홈(118)을 구비하여 이에 의해 다공성 멤브레인부(103)와 체결될 수 있다.
또한, 커플러(116)의 일 단부는 회전축(102)과 연결되어 있고, 다른 일 단부는 다공성 멤브레인부(103)와 연결되어 있다. 다공성 멤브레인부(103)와 커플러(116)는 기체가 이동할 수 있도록 그 내부가 연통되어 있다.
다공성 멤브레인부(103)는 내부가 비어있는 원통형상으로 구성되었으나, 이는 예시적인 형상으로서, 이와 다른 형상으로 구성될 수도 있음을 당업자는 이해할 수 있다. 다공성 멤브레인부(103)는 도 3을 통해서 후술하겠지만, 내부가 비어 있고 외층은 복수의 홀들이 구성되어 있다. 다공성 멤브레인부(103) 내부의 공기는, 다공성 멤브레인부(103)가 회전되면 그 회전력에 의해, 외층의 홀을 통해서 수중으로 유출될 수 있다.
챔버(105)는 커플러(116)의 홀(109)을 둘러싸는 형상으로 구성되며, 기체를 수용한다. 챔버(105)는, 기체 공급라인(107)으로부터 기체를 공급받을 수 있는 기체 유입부(108)를 포함한다. 여기서, 챔버(105)에 유입되는 기체는 에어 필터를 통해서 정화된 기체일 수 있다.
챔버(105)에 수용된 공기는, 커플러(116)의 홀(109)을 통해서 다공성 멤브레인부(103)의 내부로 유입된다. 도 3을 참조하여 후술하겠지만, 홀(109)은 챔버(105)와 다공성 멤브레인부(103)의 내부 스페이스를 연통시킨다. 기체 공급라인(107)은 에어 필터를 통해서 펌프와 연결되며, 펌프는 기체 공급라인(107)을 통해서 소정의 압력으로 기체를 챔버(105) 쪽으로 공급한다. 챔버(105)로 유입된 기체는 기체 공급부로부터의 가압을 받는 상태이므로, 커플러(116)의 외층에 형성된 적어도 하나의 홀(109)을 통해서 유입된 후 다공성 멤브레인부(103)의 내부 스페이스로 이동한다.
다공성 멤브레인부(103)의 내부 스페이스로 이동된 기체는 다공성 멤브레인부(103)의 회전력에 의해 다공성 외층을 통해서 외부로 유출된다. 다공성 멤브레인부(103)를 통해서 외부로 유출될 때, 다공성 멤브레인부(103)가 회전되는 상태이므로 물에 의해 기체가 절단되면서 미세 기포가 생성될 수 있다.
도 3은 도 2의 회전식 미세 기포 발생장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 다공성 멤브레인부(103)는 내부 스페이스(111)와 외층(115)으로 구성되며, 다공성 멤브레인부(103)의 일 단부는 커플러(116)와 체결된다. 체결방법은 나사식 으로 체결될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로서 다른 방식으로도 체결될 수 있음은 물론이다.
도 4를 통해서 후술하겠지만, 다공성 멤브레인부(103)가 회전됨에 따라 다공성 부재인 외층(115)을 통해서 기체가 물속으로 유출되며, 기체가 물속으로 나오는 순간, 물에 의해 절단되어 미세 기포로서 생성될 수 있다.
도 4는 도 3의 회전식 미세 기포 발생장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 3에서 X-X' 선을 기준으로 바라본 단면도로서, 다공성 멤브레인부(103)의 회전력에 의해서 다공성 멤브레인부(103) 내부 스페이스에 존재하던 기체가 물속으로 빠져 나오면서 외부 물에 의해 절단되는 것을 나타낸다.
도 4에 도시된 미세 기포의 크기나 모양은 본 발명적 개념을 용이하게 설명하기 위해서 예시적으로 도시한 것이므로, 본 발명적 개념이 도 4에 도시된 형태의 미세 기포만을 생성하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다.
도 5는 본 발명적 개념에 따른 다른 회전식 미세 기포 발생장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명적 개념에 따른 다른 회전식 미세 기포 발생장치는, 도 2의 실시예에 비하여 지지부(118)를 더 포함할 수 있다. 지지부(118)는, 다공성 멤브레인부의 회전이 일정한 중심에서 회전을 할 수 있도록 가이드하는 기능을 수행할 수 있다. 다공성 멤브레인부의 회전 속도는 수천 rpm에 이를 수 있으므로 그 회전축이 진동할 수 있다. 이를 보완하기 위해서 도 5에 예시된 바와 같은 지지부(118)가 추가적으로 장착될 수 있다.
도 5에 예시된 지지부(118)는, 어디까지나 예시적인 것으로서, 이와 다른 구성이라도, 다공성 멤브레인부의 회전축이 흔들리지 않고 일정하게 유지되도록 하는 구성은 채용 가능할 것이다.
이상 상술한 실시예들은 물속에 잠긴 형태로 미세 기포를 생성할 수 있을 수 있을 뿐아니라, 물이 이동되는 배관 내부에 장착되는 형태로도 활용될 수 있다.
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.
101; 모터 102: 회전축
103: 다공성 멤브레인부 105: 챔버
108: 기체 유입부 107: 기체 공급라인
118; 지지부 127: 실링부

Claims (7)

  1. 모터;
    내부가 비어 있는 통형상을 가지며, 상기 모터와 연결된 커플러;
    상기 커플러의 내부와 연통되도록 연결되고, 내부가 비어 있는 다공성 멤브레인부; 및
    상기 커플러를 둘러싸는 통형상의 챔버;를 포함하며,
    상기 커플러에는 상기 챔버와 연통할 수 있는 적어도 하나의 홀이 형성되어 있으며,
    상기 모터의 회전에 의해 상기 다공성 멤브레인부가 회전되며, 이러한 회전에 의해 상기 다공성 멤브레인부의 내부에 있던 기체가 외부로 유출되면서 기포가 생성되는 것인, 회전식 미세 기포 발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 멤브레인부를 지지하는 지지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 미세 기포 발생장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 원통의 형상을 가지며, 외부로부터 기체를 유입받을 수 있는 홀을 가진 것인, 회전식 미세 기포 발생장치.
  5. 제1항에 있어서,
    필터;를 더 포함하며,
    상기 챔버가 가진 홀로 유입되는 기체는 상기 필터에 의해 불순물이 필터링 된 것인, 회전식 미세 기포 발생장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모터로 물이 유입되지 않도록, 상기 모터와 상기 다공성 멤브레인부간의 연결부분을 실링시키는 실링부재;를 더 포함하는 것인, 회전식 미세 기포 발생장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커플러와 상기 다공성 멤브레인부와 나사식으로 체결된 것인, 회전식 미세 기포 발생장치.
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