KR101437514B1 - 수조에 버블을 공급하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기포공급탱크에 수조의 물이 유입되는 입구를 마련하고, 기포공급탱크에서 만들어진 버블을 기포공급탱크 내의 물과 함께 수조에 공급하는 출구를 기포공급탱크에 마련하고, 기포공급탱크 내의 물을 회전축의 선단에서 기단으로 물의 흐름을 유발하는 축류유발날개부를 기포공급탱크 내의 물 속에 배치된 회전축의 선단에 고정적으로 외접시키고, 상기 축류유발날개부의 상류측에 인접하여 기체토출구를 배치시키고, 기체토출구에서 토출된 버블과 함께 유동하는 기포공급탱크 내의 물에 원심력을 부여하여 상기 버블이 강제적으로 방사 바깥방향으로 이동하게 하는 원심력유발날개부를 상기 축류유발날개부와 인접한 기포공급탱크 내의 회전축에 고정적으로 외접시키고, 둘레방향으로 일정 간격을 갖고서 번갈아 슬릿 돌기부와 슬릿관통구멍이 형성된 고정체인 버블절단부를 상기 원심력유발날개부에서 방사바깥방향으로 일정 간격 이격되어 상기 원심력유발날개부를 에워싸게 기포공급탱크 내에 배치시키고, 상기 원심력유발날개부에 의해 기포공급탱크 내에서 물이 와류하고 있는 것을 와해시키기 위해 밑면에 복수개의 날개가 고정된 덮개판을 베어링을 개재하여 고정체로서 기포공급탱크 내의 상기 회전축의 타측 부위에 외접시키고, 기포공급탱크에 탈착가능하게 마련된 뚜껑에 상기 덮개판, 버블절단부 및 회전축이 현수되어 지지되어 있는 수조에 버블을 공급하는 장치에 관한 것이다.

Description

수조에 버블을 공급하는 장치{apparatus feeding bubble to water tank}

본 발명은 버블발생기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수조에 버블을 공급하는 장치에 관한 것이다.

버블은 액체에 존재하는 기체의 주머니, 즉 기포를 뜻한다.

버블 직경이 100 ㎛ 정도인 작은 버블은 마이크로 버블이라고 불리고, 통상 표면적의 비율이 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 부근으로부터 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, 수조 외측에 배치된 모터의 축력축에 풀리를 개재하여 구동적으로 회전하는 기체공급관의 토출구를 수조 내에 배치하고 그 토출구에 기체주입구를 유통가능하게 접속시켜 정체되어 있는 수조 내의 물과 회전하고 있는 버블 간의 상대운동에 의해 발생된 전단력에 의해 미세 버블이 발생되도록 하는 방안이 한국등록특허 제10-1157719호에 제안되고 있지만, 상기 방안의 버블발생기에서는 상기 기체주입구가 회전함에 따라 상기 기체주입구에 인접한 수조 내의 물도 상기 기체주입구의 회전방향으로 유동하게 되어, 기체주입구에서 분출되는 버블이 상기 전단력에 의해서 제대로 절단되지 않아, 버블의 크기를 미세하게 하는 것에 한계가 있다고 하는 문제점과, 그리고 상기 기체주입구에서 분출되는 버블이 기체주입구에만 분포되게 되어 수조 전체에 골고루 분포될 수 없다고 하는 문제점을 가진다.

본 발명은, 기포공급탱크에 수조의 물이 유입되는 입구를 마련하고, 기포공급탱크에서 만들어진 버블을 기포공급탱크 내의 물과 함께 수조에 공급하는 출구를 기포공급탱크에 마련하고, 기포공급탱크 내의 물을 회전축의 선단에서 기단으로 물의 흐름을 유발하는 축류유발날개부를 기포공급탱크 내의 물 속에 배치된 회전축의 선단에 고정적으로 외접시키고, 상기 축류유발날개부의 상류측에 인접하여 기체토출구를 배치시키고, 기체토출구에서 토출된 버블과 함께 유동하는 기포공급탱크 내의 물에 원심력을 부여하여 상기 버블이 강제적으로 방사 바깥방향으로 이동하게 하는 원심력유발날개부를 상기 축류유발날개부와 인접한 기포공급탱크 내의 회전축에 고정적으로 외접시키고, 둘레방향으로 일정 간격을 갖고서 번갈아 슬릿 돌기부와 슬릿관통구멍이 형성된 고정체인 버블절단부를 상기 원심력유발날개부에서 방사바깥방향으로 일정 간격 이격되어 상기 원심력유발날개부를 에워싸게 기포공급탱크 내에 배치시키고, 상기 원심력유발날개부에 의해 기포공급탱크 내에서 물이 와류하고 있는 것을 와해시키기 위해 밑면에 복수개의 날개가 고정된 덮개판을 베어링을 개재하여 고정체로서 기포공급탱크 내의 상기 회전축의 타측 부위에 외접시키고, 기포공급탱크에 탈착가능하게 마련된 뚜껑에 상기 덮개판, 버블절단부 및 회전축이 현수되어 지지되게 함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 과제해결수단에 따르면, 회전축이 회전함에 따라 축류유발날개부에 의해 기포공급탱크 내에 회전축의 선단에서 기단으로의 물 흐름이 발생되고, 상기 물 흐름에 토출된 버블이 원심력유발날개부에 의해 버블절단부의 슬릿 돌기부에 부딪쳐 잘게 쪼개어져서 상기 버블절단부의 슬릿관통구멍을 통하여 상기 버블절단부 밖의 기포공급탱크에 방출되어 기포공급탱크 내에서 골고루 분포하게 되며, 상기 원심력유발날개부에 의해 야기된 기포공급탱크 내의 물의 와류운동으로 인한 수면의 굴곡을 덮개판의 복수개의 날개에 의해 와해시켜 수면을 안정화시키는 것을 가능하게 하여, 종래보다 안정적으로 미세 버블을 기포공급탱크 내에 용이하게 골고루 분포시키게 하여서, 미세버블이 함유된 기포공급탱크 내의 물을 수조에 공급시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 수조에 버블을 공급하는 장치를 도시한 개념도,
도 2는 도 1의 수조에 버블을 공급하는 장치의 결합사시도, 및
도 3은 도 1의 수조에 버블을 공급하는 장치의 분해사시도.

이하에서 실시예를 설명함에 있어서, 기체를 공급하는 압력이 기포공급탱크의 수압보다 크게 되어 있다는 가정에서 실시예에 대한 설명이 이루어질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예의 수조에 버블을 공급하는 장치가 도 1을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 1에는 실시예의 수조에 버블을 공급하는 장치가 부호 100으로서 지시되어 있다.

상기 수조에 버블을 공급하는 장치(100)는 기포공급탱크(10)에 내장되어 있다.

상기 수조에 버블을 공급하는 장치(100)는, 기포공급탱크(10)에 탈착가능하게 장착된 브래킷(1a)에 탑재된 모터(M); 상기 모터(M)의 구동축에 기단이 커플링되어 있고 선단이 기포공급탱크(10)의 수중 내로 뻗어 있는 회전축(2); 상기 회전축(2)의 선단에 고정적으로 외접되어 기포공급탱크(10)의 물에 상기 회전축(2)의 선단에서 기단으로의 흐름을 부여하는 축류유발날개부(3); 상류단이 기체공급원(4)에 접속되어 있고 하류단이 상기 축류유발날개부(3)의 상류측에 인접하게 배치된 기체공급관(5); 상기 축류유발날개부(3)에 인접한 상기 회전축(2)에 고정적으로 외접되어 상기 기체공급관(5)에서 토출된 버블과 함께 상기 축류유발날개부(3)에 의해 유동되는 기포공급탱크(10)의 물에 원심력을 부여하여 상기 버블이 내재된 물이 강제적으로 방사 바깥방향으로 이동하게 하는 원심력유발날개부(6); 및 상기 회전축(2)에 평행한 측벽(7c) 내주면에 둘레방향으로 일정 간격을 갖고서 상기 회전축(2)의 축선방향으로 길게 뻗고 상기 회전축(2)의 반경방향 안쪽으로 뻗은 복수개의 슬릿 돌기부(7a)가 형성되어 있고 그리고 상기 측벽(7c)에 상기 복수개의 슬릿 돌기부(7a) 사이 마다에 복수개의 슬릿 관통구멍(7b)이 형성된 고정체인 버블절단부로서, 상기 원심력유발날개부(6)에서 방사바깥방향으로 일정 간격 이격되어 상기 원심력유발날개부(6)를 에워싸게 원통형 형상을 가진 상기 버블절단부(7)를 포함하고 있다.

상기 원심력유발날개부(6)의 날개들의 반경방향 길이가 상기 축류유발날개부(3)의 날개들의 반경방향 길이보다 길게 되어 있다.

상기 수조에 버블을 공급하는 장치(100)는 상기 회전축(2)이 회전가능하게 상기 회전축(2)에 베어링을 개재하여 외접되어 있고 밑면에 방사방향으로 뻗은 복수개의 날개(8a)가 고정되어 기포공급탱크(10)의 수중의 상부에(상기 회전축이 수평으로 배치된 경우) 또는 수중의 일측에(상기 회전축이 수직으로 배치된 경우) 배치된 고정체로서의 덮개판(8)을 더 포함하고 있다.

상기 덮개판(8)은 상기 원심력유발날개부(6)에 의해 기포공급탱크(10) 내에서 물이 와류하고 있는 것을 와해시키기는 작용을 한다.

또한, 상기 버블절단부(7)는, 상기 축류유발날개부(3)에 의해 유동되는 물이 더 이상 상기 회전축(2)의 축선방향에서의 기단측으로 유동하지 못하도록, 상기 회전축(2)이 회전가능하게 상기 회전축(2)에 외접되어 있고 그리고 테두리가 상기 회전축(2)의 축선방향에서의 기단측의 상기 측벽(7c) 단부에 고정되어 있는 장벽판(7d)을 포함하고 있다.

또한, 상기 축류유발날개부(3)는, 상기 축류유발날개부(3)가 기포공급탱크(10)의 수중에서 배치되어 기포공급탱크(10)의 물의 축류을 용이하게 유발시키기 위해, 상기 축류유발날개부(3)를 에워싸는 호퍼형상의 하우징(3a); 상기 회전축(2)의 축선방향에서의 선단측의 상기 측벽(7c) 단부 내주면에 형성된 암형 나사가공부(7e)에 체결되는 숫형 나사가공부(3b)가 상기 회전축(2)의 축선방향에서의 기단측 단부 외주면에 형성되어 있고 그리고 상기 회전축(2)의 축선방향에서의 상기 하우징(3a)의 기단측의 단부가 고정적으로 내접되어 있는 플랜지부(3c); 및 상기 회전축(2)의 축선방향에서의 상기 하우징(3a)의 선단측 단부에 형성된 입구(3d)에 시일을 개재하여 탈착가능하게 하류단이 외접되어 있고 그리고 상류단이 기포공급탱크(10)의 수중에 배치되어 있는 유도관(3e)을 포함하고 있다.

상기 호퍼형상의 하우징(3a)의 테이퍼부에는 상기 기체공급관(5)의 하류단이 관통되어 상기 축류유발날개부(3)의 상류측에 마주하게 배치되어 있다.

본 실시예에서는 상기 버블절단부(7)를 고정체로 만들기 위해 측벽(7c)이 상기 덮개판(8)에 고정되어 있고, 그리고 상기 덮개판(8)이 상기 브래킷(1a)에 고정되어 있다.

또한, 본 실시 예에서는, 상기 하우징(3a)의 인접한 상기 플랜지부(3c)에는 상기 하우징(3a)의 둘레방향으로 일정 간격 이격되어 복수개의 관통구멍(3f)이 형성되어 있으면, 상기 원심력유발날개부(6)에 의해 상기 버블절단부(7)의 물이 상기 복수개의 슬릿관통구멍(7b)을 통하여 배출되는 양보다 상기 축류유발날개부(3)의해 상기 버블절단부(7) 내로 유입되는 물의 양이 많을 경우에, 상기 복수개의 관통구멍(3f)을 통하여 상기 버블절단부(7) 내로 유입되는 과잉의 물이 배출되어, 항상 회전축(2)이 회전하게 되면 상기 버블절단부(7) 내로 물의 자흡을 수행할 수 있다는 관점에서 바람직하다.

상기 실시예에서의 수조는, 악취처리조, 수처리조 등이 될 수 있다.

또한, 상기 유도관(3e)의 상류단이 상기 기포공급탱크(10)의 측벽을 관통하여 수조(1)의 하단에 접속되어 있고, 상기 기포공급탱크(10)의 하단에 상류단이 접속되어 있고 도중에 펌프(31)가 개재된 기포공급관(30)의 하류단이 수조(1)의 상단에 접속되어 되어 있고, 상기 브래킷(1a)이 상기 기포공급탱크(10)의 천정부(11)에 탈착가능하게 접속되어 있다.

따라서, 상기 브래킷(1a)을 상기 기포공급탱크(10)의 천정부(11)에서 장착해제하고 상기 브래킷(1a)을 들어올리면, 상기 유도관(3e)에서 상기 하우징(3a)이 분리되면서 상기 수조에 버블을 공급하는 장치(100)가 상기 기포공급탱크(10)에서 용이하게 분리될 수 있다.

상기 실시예에서 기포공급관(30) 도중에 펌프(31)가 개재된 것으로 설명되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 기포공급탱크(10)의 위치수두가 상기 수조(1)의 위치수두보다 높은 경우에는 상기 펌프(31)가 배제될 수 있다.

또한, 상기 실시예에서, 상기 유도관(3e)의 도중에 펌프가 개재됨 없이 상기 수조(1)의 물을 위치수두차에 의해 상기 기포공급탱크(10)에 물을 공급하는 것으로 설명되어 있지만, 상기 기포공급탱크(10)와 상기 수조(1) 간의 위치수두차가 펌프없이 이송시킬 수 없는 위치수두차인 경우에는 상기 유도관(3e)에 도시되지 않은 펌프가 개재되는 것은 당해업자에는 자명한 것이다.

상기와 같이 구성된 실시예의 수조에 버블을 공급하는 장치는 다음과 같이 작동될 수 있다.

모터(M)의 구동에 의해 회전축이 일방향으로 회전함에 따라 축류유발날개부(3)가 회전하게 되고, 회전하고 있는 상기 축류유발날개부(3)에 의해 하우징(3a) 내의 속도수두가 높아지게 되고 압력수두가 낮아지게 되어, 자흡력이 발생되어서, 수조(1)의 물이 상기 유도관(3e)을 경유하여 상기 하우징(3a) 내로 유입되게 된다.

이 상태에서 상기 기체공급원(4)을 가동하여 기체공급관(5)을 경유하여 상기 하우징(3c) 내로 기체를 공급하면, 기체가 버블이 되어 상기 하우징(3a) 내로 유입된 물에 함유되게 되고, 상기 버블이 함유된 물이 상기 축류유발날개부(3)의 날개들에 의해 강제적으로 회전축(2)의 선단에서 기단으로 유동하여 상기 버블절단부(7) 내로 유입되게 된다.

상기 버블절단부(7) 내로 유입된 버블함유물은 장벽판(7d)에 의해 더 이상 회전축(2)의 선단에서 기단측으로의 유동이 와해되지만, 회전축(2)에 의해 회전하고 있는 원심력유발날개부(6)가 회전하게 되어 원심력유발날개부(6)의 회전방향으로 회전하게 되고, 회전하고 있는 버블함유물은 원심력에 의해 상기 버블절단부(7)의 측벽(7c) 내주면 쪽으로 유동하면서 회전운동하여 상기 측벽(7c) 내주면에 형성된 복수개의 슬릿 돌기부(7a)에 부딪치게 되어, 물에 함유된 버블이 잘게 쪼개어지게 되면서, 복수개의 슬릿 관통구멍(7b)을 통하여 회전운동방향성을 갖고서 토출되면서 상기 고정된 복수개의 슬릿 관통구멍(7b)에 의해 재차 절단되게 되어 미세버블이 되어 기포공급탱크(10) 내로 방출되게 된다.

상기 방출된 미세버블함유물은 여전히 상기 원심력유발날개부(6)에 의해 얻어진 회전운동방향성을 가지고 있어서, 기포공급탱크(10) 내에서 회전운동하게 되며, 이 회전운동에 의해 미세버블은 기포공급탱크(10) 내에서 골고루 분포하게 되며, 상기 원심력유발날개부에 의해 야기된 기포공급탱크(10) 내의 물의 와류운동으로 인한 수면의 굴곡은 덮개판(8)의 복수개의 날개(8a)에 의해 와해되어 수면이 안정화되게 된다.

이 상태에서, 펌프(31)를 가동하면, 미세기포가 함유된 기포공급탱크(10)의 물이 수조(1) 내로 공급되게 된다.

1; 수조, 2; 회전축, 3;축류유발날개부, 4; 기체공급원, 5; 기체공급관, 6; 원심력유발날개부, 7; 버블절단부, 8; 덮개판

Claims (7)

1. 브래킷(1a)에 탑재된 모터(M);
   상기 모터(M)에 기단이 커플링되어 있고 선단이 수중 내로 뻗어 있는 회전축(2);
   상기 회전축(2)의 선단에 고정적으로 외접되어 수중의 물에 상기 회전축(2)의 선단에서 기단으로의 흐름을 부여하는 축류유발날개부(3);
   상류단이 기체공급원(4)에 접속되어 있고 하류단이 상기 축류유발날개부(3)의 상류측에 인접하게 배치된 기체공급관(5);
   상기 축류유발날개부(3)에 인접한 상기 회전축(2)에 고정적으로 외접되어 상기 기체공급관(5)에서 토출된 버블과 함께 상기 축류유발날개부(3)에 의해 유동되는 물에 원심력을 부여하여 상기 버블이 내재된 물이 강제적으로 방사 바깥방향으로 이동하게 하는 원심력유발날개부(6); 및
   상기 회전축(2)에 평행한 측벽(7c) 내주면에 둘레방향으로 일정 간격을 갖고서 상기 회전축(2)의 축선방향으로 길게 뻗고 상기 회전축(2)의 반경방향 안쪽으로 뻗은 복수개의 슬릿 돌기부(7a)가 형성되어 있고 그리고 상기 측벽(7c)에 상기 복수개의 슬릿 돌기부(7a) 사이 마다에 복수개의 슬릿 관통구멍(7b)이 형성된 고정체인 버블절단부(7)로서, 상기 원심력유발날개부(6)에서 방사바깥방향으로 일정 간격 이격되어 상기 원심력유발날개부(6)를 에워싸게 원통형 형상을 가진 상기 버블절단부(7)를 포함하고 있는 수조에 버블을 공급하는 장치(100)가 기포공급탱크(10)에 내장되어 있고,
   상기 버블절단부(7)는, 상기 축류유발날개부(3)에 의해 유동되는 물이 더 이상 상기 회전축(2)의 축선방향에서의 기단측으로 유동하지 못하도록, 상기 회전축(2)이 회전가능하게 상기 회전축(2)에 외접되어 있고 그리고 테두리가 상기 회전축(2)의 축선방향에서의 기단측의 상기 측벽(7c) 단부에 고정되어 있는 장벽판(7d)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수조에 버블을 공급하는 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 회전축(2)이 회전가능하게 상기 회전축(2)에 베어링을 개재하여 외접되어 있고 밑면에 방사방향으로 뻗은 복수개의 날개(8a)가 고정되어 수중의 상부에 또는 수중의 일측에 배치된 고정체로서의 덮개판(8)을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수조에 버블을 공급하는 장치.
3. 삭제
4. 제 2항에 있어서,
   상기 축류유발날개부(3)는,
   상기 축류유발날개부를 에워싸는 호퍼형상의 하우징(3a);
   상기 회전축(2)의 축선방향에서의 선단측의 상기 측벽(7c) 단부 내주면에 형성된 암형 나사가공부(7e)에 체결되는 숫형 나사가공부(3b)가 상기 회전축(2)의 축선방향에서의 기단측 단부 외주면에 형성되어 있고 그리고 상기 회전축(2)의 축선방향에서의 상기 하우징(3a)의 기단측의 단부가 고정적으로 내접되어 있는 플랜지부(3c); 및
   상기 회전축(2)의 축선방향에서의 상기 하우징(3a)의 선단측 단부에 형성된 입구(3d)에 탈착가능하게 하류단이 외접되어 있고 그리고 상류단이 수중에 배치되어 있는 유도관(3e)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수조에 버블을 공급하는 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 호퍼형상의 하우징(3a)의 테이퍼부에는 상기 기체공급관(5)의 하류단이 관통되어 상기 축류유발날개부(3)의 상류측에 마주하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 수조에 버블을 공급하는 장치.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 하우징(3a)의 인접한 상기 플랜지부(3c)에는 상기 하우징(3a)의 둘레방향으로 일정 간격 이격되어 복수개의 관통구멍(3f)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수조에 버블을 공급하는 장치.
7. 제 4항에 있어서,
   측벽(7c)이 상기 덮개판(8)에 고정되어 있고, 그리고 상기 덮개판(8)이 상기 브래킷(1a)에 고정되어 있고,
   상기 유도관(3e)의 상류단이 상기 기포공급탱크(10)의 측벽을 관통하여 수조(1)의 하단에 접속되어 있고,
   상기 기포공급탱크(10)의 하단에 상류단이 접속된 기포공급관(30)의 하류단이 수조(11)에 접속되어 되어 있고,
   상기 브래킷(1a)이 상기 기포공급탱크(10)의 천정부(11)에 탈착가능하게 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 수조에 버블을 공급하는 장치.

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