KR101583063B1 - 기액 혼합기와 이를 이용한 폭기장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기액 혼합기와 이를 이용한 폭기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벤츄리 효과를 이용하여 고속으로 이동하는 기체 중으로 액체를 흡입하여 연속적으로 기체와 액체를 대량으로 혼합할 수 있는 기액 혼합기와 이를 이용한 폭기장치에 관한 것이다.
본 발명의 기액 혼합기는 하우징과, 하우징의 일측에 형성된 관통홀에 일단부가 결합되고 타단부는 상기 하우징의 외부로 연장되는 혼합관과, 하우징의 타측을 관통하여 상기 하우징의 외부에서 내부로 연장되어 형성된 기체유입관과, 하우징 내부로 액체가 유입될 수 있도록 상기 하우징과 연결되는 액체유입관을 구비하며, 상기 기체유입관은 기체가 유입되는 확대경관과, 상기 확대경관에서 연장되어 단부가 상기 혼합관으로 삽입되도록 형성되며 내경이 상기 확대경관의 내경보다 작게 형성된 축소경관을 구비한다.
본 발명의 기액 혼합기는 하우징과, 하우징의 일측에 형성된 관통홀에 일단부가 결합되고 타단부는 상기 하우징의 외부로 연장되는 혼합관과, 하우징의 타측을 관통하여 상기 하우징의 외부에서 내부로 연장되어 형성된 기체유입관과, 하우징 내부로 액체가 유입될 수 있도록 상기 하우징과 연결되는 액체유입관을 구비하며, 상기 기체유입관은 기체가 유입되는 확대경관과, 상기 확대경관에서 연장되어 단부가 상기 혼합관으로 삽입되도록 형성되며 내경이 상기 확대경관의 내경보다 작게 형성된 축소경관을 구비한다.
Description
본 발명은 기액 혼합기와 이를 이용한 폭기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벤츄리 효과를 이용하여 고속으로 이동하는 기체 중으로 액체를 흡입하여 연속적으로 기체와 액체를 대량으로 혼합할 수 있는 기액 혼합기와 이를 이용한 폭기장치에 관한 것이다.
기액 혼합기는 액체와 기체를 혼합하기 위한 것으로서, 주로 수처리 분야에 사용되고 있으나 이 외에도 식품 및 의약품, 수산업, 농업 분야 등에서 다양한 목적으로 널리 사용되고 있다. 수처리분야로 하폐수의 정화처리, 양식장이나 양어장의 수질정화, 액비 발효 등에 기액 혼합기가 사용되고 있다.
기액 혼합기는 처리 방식에 따라 모터를 이용한 스크루 또는 임펠러 회전 방식과 컴프레서를 이용한 맥동형 기포 발생식으로 대별될 수 있다. 또한, 기액 혼합기는 처리 유형에 따라 회분식(batch type)과 연속식(continuous type)으로 대별할 수 있으며, 회분식에는 식품 및 의약품 발효에 사용되는 호기 발효조, 폐수 처리에 사용되는 폭기조, 양어장 또는 양식장에서 사용되는 수차형 에어레이터 등을 들 수 있으며, 연속식에는 에어 믹싱 펌프 등을 들 수 있다.
종래의 스크루나 임펠러 회전 방식은 비교적 소음이 적고 에너지 비용이 적게 든다는 장점은 있으나 스크루나 임펠러 또는 수차(水車)의 형상이 통상의 형태에서 크게 벗어나지 못하고 있는 관계로 액체에 대한 기체의 용해 효율성이 낮다는 심각한 문제점이 있으므로 거의 사용되고 있지 못한 실정이다.
한편, 컴프레서를 이용한 종래의 맥동형 기포 발생식은 기체 용해 효율성이 스크루나 임펠러 회전 방식에 비해 상대적으로 높다는 장점이 있어 종래 가장 널리 사용되고는 있으나, 일반적으로 맥동 소음이 상대적으로 크고 에너지 비용이 많이 소모되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제 0173996호에는 벤츄리 효과를 이용하여 기체와 액체를 혼합하는 기액용해 혼합방법 및 장치가 개시되어 있다.
상기 종래의 기술은 액체 유로에 설치된 교축부와, 그 교축부의 약간 하류측에 형성된 기체유입구가 있으며, 교축부로부터 연속되는 확대부의 하류에 설치되어서 유로 속의 액체와 기체유입구로부터 유입된 기체를 혼합하는 혼합부와, 그 혼합부의 출구에 설치된 노즐부를 구비한다.
하지만 상기 종래의 기술은 교축부를 고속의 액체를 통과시키면서 기체를 액체 중으로 흡입하여 액체와 기체를 혼합하는 방식이므로 기체의 용해량이 낮다는 문제점이 있다. 또한, 벤츄리 효과를 얻기 위해서는 펌프를 이용하여 액체를 고압으로 교축부로 공급하여야 하나 펌프를 이용하여 액체의 공급압력을 높이는 데에는 한계가 있다는 문제점이 있다. 또한, 상기 종래의 기술은 액체의 온도를 조절할 수 있는 기술적 구성이 전혀 구비되어 있지 않다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 기체를 가압하여 고속으로 이동시키면서 기체 중으로 액체를 흡입하여 연속적으로 기체와 액체를 대량으로 혼합할 수 있는 기액 혼합기와 이를 이용한 폭기장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 기체와 액체가 혼합된 기액혼합수를 가열하거나 냉각시켜 용이하게 온도를 조절할 수 수 있는 기액 혼합기와 이를 이용한 폭기장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기액 혼합기는 하우징과; 상기 하우징의 일측에 형성된 관통홀에 일단부가 결합되고 타단부는 상기 하우징의 외부로 연장되는 혼합관과; 상기 하우징의 타측을 관통하여 상기 하우징의 외부에서 내부로 연장되어 형성된 기체유입관과; 상기 하우징 내부로 액체가 유입될 수 있도록 상기 하우징과 연결되는 액체유입관;을 구비하며, 상기 기체유입관은 기체가 유입되는 확대경관과, 상기 확대경관에서 연장되어 단부가 상기 혼합관으로 삽입되도록 형성되며 내경이 상기 확대경관의 내경보다 작게 형성된 축소경관을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 확대경관으로 유입되는 기체를 선회시키기 위해 상기 확대경관의 내부에 나선형상의 선회부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 액체유입관을 통해 하우징의 내부로 유입된 액체의 온도를 조절하기 위한 온도조절부;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도조절부는 상기 하우징의 외부에 설치되어 일단은 상기 하우징의 내부와 연결되고 타단은 상기 혼합관의 내부와 연결되는 우회관과, 상기 우회관을 경유하는 액체를 냉각시키기 위한 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도조절부는 상기 하우징의 외부에 설치되어 일단은 상기 하우징의 내부와 연결되고 타단은 상기 혼합관의 내부와 연결되는 우회관과, 상기 우회관을 경유하는 액체를 가열시키기 위한 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폭기장치는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 형성된 관통홀에 일단부가 결합되고 타단부는 상기 하우징의 외부로 연장되는 혼합관과, 상기 하우징의 타측을 관통하여 상기 하우징의 외부에서 내부로 연장되어 형성된 기체유입관과, 상기 하우징 내부로 액체가 유입될 수 있도록 상기 하우징과 연결되는 액체유입관을 포함하는 기액 혼합기와; 상기 기체유입관과 연결되어 상기 기체유입관으로 공기 또는 산소를 공급하는 기체공급부와; 상기 하우징의 내부로 유입시키기 위한 액체가 저장되며, 상기 액체유입관과 연결되는 액체저장조와; 상기 혼합관을 통해 배출되는 기액혼합수를 상기 액체저장조로 유입시키기 위해 상기 혼합관과 연결되는 폭기및교반수단;을 구비하며, 상기 기체유입관은 기체가 유입되는 확대경관과, 상기 확대경관에서 연장되어 단부가 상기 혼합관으로 삽입되도록 형성되며 내경이 상기 확대경관의 내경보다 작게 형성된 축소경관을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 폭기및교반수단은 상기 혼합관과 연결되는 제 1 및 제 2연결관과, 상기 제 1연결관에 설치되어 상기 액체저장조의 수면 위에서 상기 기액혼합수를 하방으로 분사하여 상기 수면에 형성된 거품을 제거하는 분사부와, 상기 제 2연결관에 설치되어 수중으로 상기 기액혼합수를 분출시켜 상기 액체저장조에 저장된 액체를 교반시키는 교반부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 기액 혼합기는 압축성인 기체를 가압하여 이동시키므로 구성을 간소화시킬 수 있으며 가압효과를 용이하게 높일 수 있어 기체와 액체의 대량혼합이 가능하다.
본 발명의 기액 혼합기는 환경, 식품 및 의약품, 수산업, 농업 분야 등에서 다양하게 사용될 수 있으며, 특히 수처리 분야나 액비의 제조공정에 유용하게 활용될 수 있다.
그리고 본 발명의 폭기장치는 액체 중의 용존산소량을 높임과 동시에 액체저장조에서 교반 및 폭기가 함께 진행되므로 별도의 교반장치 및 폭기장치를 구비할 필요가 없어 구성을 간소화시킬 수 있음과 동시에 설치비용을 크게 낮출 수 있어 경제적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기액혼합기를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 단면도이고,
도 3은 도 1의 요부를 발췌한 일부 절개 사시도이고,
도 4는 도 1을 적용한 수처리용 폭기장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 단면도이고,
도 3은 도 1의 요부를 발췌한 일부 절개 사시도이고,
도 4는 도 1을 적용한 수처리용 폭기장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기액 혼합기와 이를 이용한 폭기장치에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기액 혼합기(5)는 크게 하우징과, 혼합관(40)과, 기체유입관(20)과, 액체유입관(50)을 구비한다.
하우징은 내부에 일정한 공간이 형성된 통형 구조를 갖는다. 하우징은 도시된 형상과 달리 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 하우징은 내부의 공간이 외부에 대해 밀폐된 구조면 충분하다.
도시된 예에서 하우징은 직육면체 형상을 가지며 전면과 후면이 개방된 본체(10)와, 본체(10)의 전면과 후면에 각각 형성되어 본체의 내부공간을 밀폐시키는 전면캡(13)과 후면캡(15)으로 구분될 수 있다.
본체(10), 전면캡(13), 후면캡(15)으로 구분되는 하우징은 전체가 일체로 제작될 수 있다. 또한, 각각을 별도로 제작하여 용접 등의 방법에 의해 일체화시킬 수 있음은 물론이다.
본체(10)에는 하우징의 내부를 관찰할 수 있도록 관찰부(60)가 마련된다. 이를 위해 본체(10)의 상면에는 사각의 관찰홀(61)이 형성된다. 관찰부(60)는 관찰홀 주위에 형성된 사각의 지지대(63)와, 지지대(63)의 단부에 형성된 플랜지부(65)와, 플랜지부(65) 상부에 장착된 투시창(67)과, 투시창(67) 상부에 설치되어 플랜지부(65)와 볼트에 의해 결합되는 가압프레임(69)을 구비한다.
본체(10)의 하부에는 액체유입관(50)이 연결된다. 도시된 예에서 액체유입관(50)은 2개가 마련된다. 이와 달리 1개 또는 3개 이상의 액체유입관이 설치될 수 있음은 물론이다. 본체(10)와 연결된 액체유입관(50)은 도시되지 않았지만 액체가 저장된 액체저장조의 내부로 연장된다. 따라서 액체저장조에 저장된 액체는 하우징의 내부에 형성된 부압에 의해 흡입되어 액체유입관(50)을 통해 하우징의 내부로 유입된다.
혼합관(40)은 하우징의 일측에 형성된 관통홀을 통해 하우징의 내부와 연결된다. 관통홀은 하우징의 전면캡(13)의 중앙에 원형으로 형성된다. 혼합관(40)의 일단부는 전면캡(13)의 관통홀 부위에 결합된다. 그리고 혼합관(40)의 타단부는 하우징의 외부로 일정 길이 연장된다.
기체유입관(20)은 하우징의 타측을 관통하도록 설치된다. 가령, 하우징의 외부에서 하우징의 후면캡(15)을 관통하여 하우징의 내부까지 연장되어 형성된다. 하우징의 내부로 연장되는 기체유입관(20)의 단부는 혼합관(40)의 내부까지 연장된다. 따라서 기체유입관(20)의 단부는 혼합관(40)의 내부에 삽입된 상태로 설치된다.
기체유입관(20)은 고압의 기체가 공급되는 기체공급라인(미도시)과 연결된다. 기체공급라인은 공기압축기나 고압 송풍기와 연결된다. 고압의 기체는 기체유입관(20)을 통해 고속으로 이동하면서 혼합관(40)의 내부로 유입된다.
도시된 기체유입관(20)은 확대경관(21)과 축소경관(25)으로 이루어진다. 확대경관(21)은 기체공급라인과 연결되며, 하우징의 외부에서 내부로 연장되게 형성된다. 축소경관(25)은 하우징의 내부에 위치한 확대경관(21)의 단부에 연결되어 직선상으로 연장된다. 축소경관(25)은 확대경관(21)에서 연장되어 단부가 혼합관(40)으로 삽입되도록 형성된다.
축소경관(25)은 기체가 이동하는 경로 상에 교축유로를 형성하는 역할을 한다. 따라서 축소경관(25)의 내경은 확대경관(21)의 내경보다 작게 형성된다.
또한, 축소경관(25)의 단부가 혼합관(40)에 삽입된 상태에서 축소경관(25)의 외주면과 혼합관(40)의 내주면 사이에 액체가 유입될 수 있는 틈새(43)가 형성될 수 있도록 축소경관(25)의 외경은 혼합관(40)의 내경보다 더 작게 형성된다.
고압의 기체가 기체유입관(20)으로 공급되면, 기체유입관을 따라 흐르는 기체는 축소경관(25)을 통과할 때 유속이 빨라지고 압력은 낮아진다. 그리고 축소경관(25)을 통과한 기체는 유로가 넓어지는 혼합관(40)을 통과하면서 유속은 낮아지고 압력은 높아진다.
이와 같이 기체가 축소경관(25)을 통과할 때 압력이 낮아지므로 이에 따라 하우징 내부에는 부압이 형성된다. 하우징 내부에 형성된 부압에 의해 액체유입관(50)을 통해 액체가 하우징 내부로 흡입된다. 하우징 내부로 유입된 액체는 축소경관(25)의 외주면과 혼합관(40)의 내주면 사이에 형성된 틈새(43)를 통해 혼합관(40)으로 강하게 흡입된다. 혼합관(40)에서 유체의 유속은 낮아지고 압력은 높아지므로 축소경관(25)을 통과한 기체와 혼합관(40)으로 흡입된 액체는 혼합관(40)에서 격렬하게 혼합되어 혼합관(40)의 외부로 배출된다.
이와 같이 본 발명은 비압축성인 액체보다 압축성인 기체를 가압하여 이동시키므로 구성을 간소화시킬 수 있으며 가압효과를 훨씬 더 높일 수 있다. 또한, 기체를 고속으로 이동시키면서 벤츄리 효과에 의해 기체 중으로 액체를 흡입하므로 연속적으로 기체와 액체를 혼합할 수 있음과 동시에 대량 혼합이 가능하다.
한편, 혼합효율을 높이기 위해 본 발명은 기체유입관의 내부에 나선형의 선회부재(23)가 설치될 수 있다. 선회부재(23)는 확대경관(21)으로 유입되는 기체를 선회시키기 위함이다.
본 발명은 액체유입관(50)을 통해 하우징의 내부로 유입된 액체의 온도를 조절하기 위한 온도조절부(70)를 더 구비할 수 있다.
온도조절부(70)에 의해 액체의 온도를 용이하게 조절할 수 있다. 이러한 온도조절 효과는 액체의 발효시 특히 유용하다. 호기성 미생물을 이용한 축산분뇨의 발효시 겨울철에는 축산분뇨를 가열하고, 여름철에는 축산분뇨를 냉각시켜 호기성 미생물을 활동하기 위한 적절한 온도를 유지시킴으로써 발효효율을 크게 향상시킬 수 있다.
도시된 온도조절부(70)의 일 예로, 하우징의 외부에 설치되어 일단은 하우징의 내부와 연결되고 타단은 혼합관(40)의 내부와 연결되는 우회관(71)과, 우회관(71)을 경유하는 액체를 냉각시키기 위한 냉각수단과, 우회관을 경유하는 액체를 가열시키기 위한 가열수단을 구비한다.
우회관(71)은 하우징의 좌우측에 하나씩 설치된다. 우회관(71)의 일단은 본체(10)의 측면에 연결되고, 타단은 혼합관(40)의 외측면에 연결된다. 하우징 내부의 액체가 우회관(71)을 통해 혼합관(40)으로 흡입되기 위해서 우회관(71)과 혼합관(40)의 연결위치가 중요하다. 우회관(71)은 축소경관(25)의 단부가 위치한 지점과 인접되게 연결된다. 이를 위해 축소경관(25)의 단부가 위치한 지점과 인접한 위치에서 연결홀(45)이 형성된다. 연결홀(45)은 혼합관(40)에 원형으로 형성된다.
연결홀(45)에 우회관(71)이 연결되어 우회관(71)의 유로와 혼합관(40)의 유로가 연통된다. 따라서 기체가 축소경관(25)을 통과할 때 형성되는 부압에 의해 하우징 내부로 유입된 액체 중 일부는 틈새(43)를 통해 혼합관(40)으로 유입됨과 동시에 나머지는 우회관(71)으로 흡입되어 혼합관(40)으로 유입된다.
가열수단으로 우회관(71) 내부에 설치된 히터(73)와, 히터(73)에 전원을 공급하는 전원공급부를 구비한다. 히터(73)는 통상적인 봉 형상의 카트리지 히터를 이용할 수 있다. 히터(73)는 우회관에 설치된 전원연결단자(79)에 의해 전원공급부(미도시)와 전기적으로 연결된다. 전원연결단자(79)의 케이블은 전원공급부와 연결된다. 전원공급부로 상용전원을 이용할 수 있다.
그리고 냉각수단으로 우회관(71) 외측면에 설치된 냉각코일(75)을 적용할 수 있다. 냉각코일(75)은 열전달효율을 높이기 위해서 우회관의 외측면을 나선형으로 감싼 형태로 형성한다. 냉각코일(75)로 차가운 공기나 차가운 냉각수가 흐르는 금속소재의 튜브를 적용할 수 있다. 이 경우 냉각코일로 차가운 공기나 차가운 냉각수를 공급하기 위한 통상적인 냉동기가 연결될 수 있다.
또한, 냉각코일을 냉동사이클을 구성하는 증발기로 대체할 수 있음은 물론이다. 이 경우 냉각수단은 우회관을 나선형으로 감싸도록 설치되며 열교환매체가 흐르는 증발기와, 증발기로부터 증발잠열을 흡수하여 증발된 열교환 매체를 압축하는 압축기와, 압축기에 의해 압축된 기상의 열교환 매체를 응축하는 응축기와, 응축기와 증발기 사이에 설치되어 응축기에 의해 응축된 열교환 매체를 교축하기 위한 교축밸브를 구비한다.
이와 같이 온도조절부(50)를 통해 우회관(71)을 통과하는 액체의 온도를 높이거나 낮춰 혼합관(40)에서 배출되는 기액혼합수의 온도를 용이하게 조절할 수 있다. 도 3에서 미설명 부호 77은 단열을 위한 단열커버이다.
그리고 도시된 바와 달리 온도조절부는 가열수단만 구비하거나 냉각수단만 구비할 수 있음은 물론이다.
상술한 기액 혼합기(5)는 액체와 기체를 혼합하기 위한 것으로서, 환경, 식품 및 의약품, 수산업, 농업 분야 등에서 다양하게 사용될 수 있다. 특히, 수처리 분야에 유용하게 활용될 수 있다. 수처리분야로 하폐수의 정화처리, 양식장이나 양어장의 수질정화, 축산분뇨의 처리과정에서 공기나 산소를 수중에 공급할 목적으로 사용될 수 있다.
이하, 상술한 기액 혼합기(5)를 이용한 폭기장치에 대하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 폭기장치는 일 예로 기액 혼합기(5)와, 기체공급부(80)와, 액체저장조(90)와, 폭기및교반수단을 구비한다.
기액 혼합기(5)는 상술한 도 1 내지 도 3의 실시 예와 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.
기체공급부(80)는 기액 혼합기(5)로 고압의 기체를 공급하기 위한 것으로서, 공기압축기(컴프레셔)(81)와 산소탱크(85)를 구비한다. 공기압축기(81)의 토출구는 기액혼합기의 확대경관(21)과 연결되어 고압의 공기를 확대경관(21)으로 유입시킨다. 산소탱크(85)는 확대경관(21)과 연결되어 순수한 산소를 확대경관을 지나는 공기 중에 유입시킨다.
액체저장조(90)는 사각 또는 원형의 통 구조로 이루어진다. 액체저장조(90)의 내부에는 액체가 저장된다. 여기서 액체의 예로 수처리 대상이 되는 하수, 폐수, 오수, 축산분뇨 등을 들 수 있다. 또한, 산소의 용해도를 높일 목적일 경우 상수나 중수를 사용할 수 있음은 물론이다. 또한, 액비를 제조할 목적일 경우 축산분뇨를 고액분리한 액상의 폐수가 액체로 이용될 수 있다.
액체저장조(90)는 기액 혼합기(5)에 설치된 액체유입관(50)과 연결된다. 액체유입관(50)은 액체저장조(90)의 내부까지 연장되어 액체저장조(90)에 저장된 액체 중으로 잠긴다.
폭기및교반수단은 기액혼합기의 혼합관(40)에서 형성된 기액혼합수를 액체저장조(90)로 배출시키기 위해 혼합관(40)과 연결된다. 여기서 기액혼합수는 기체가 혼합된 액체를 의미한다.
폭기및교반수단은 제 1연결관(101) 및 제 2연결관(105), 분사부(103), 교반부(107)를 구비한다.
제 1연결관(101)과 제 2연결관(105)은 혼합관(40)과 연결된다. 따라서 혼합관(40)을 통해 배출되는 기액혼합수를 제 1연결관(101)과 제 2연결관(105)으로 분산되어 이동한다.
분사부(103)는 제 1연결관(101)에 설치된다. 분사부(103)는 액체저장조(90)의 상부측에 설치되어 수면 위에 위치한다. 분사부(103)로 통상적인 살수장치나 분사노즐이 이용될 수 있다. 분사부(103)는 액체저장조(90)의 수면 위에서 기액혼합수를 하방으로 분사한다. 바람직하게 분사부(103)에서 분사되는 기액혼합수는 수직으로 분사되기보다는 사방으로 퍼지면서 분사된다. 사방으로 퍼지면서 분사되는 기액혼합수는 수면에 대하여 20 내지 40도 각도를 이루는 것이 특히 바람직하다. 이와 같이 경사진 방향으로 비스듬하게 수면으로 향하는 기액혼합수에 의해 수면에 형성된 거품들이 효과적으로 제거될 수 있다. 미생물에 의해 액체를 처리하는 경우 수면에는 많은 거품이 형성되므로 이를 제거할 필요가 있다.
혼합관(40)과 연결되는 제 2연결관(105)은 수중까지 연장되게 형성된다. 그리고 교반부는 수중에 잠겨있는 제 2연결관(105)에 설치된다. 교반부는 다수의 분사노즐(107)로 이루어질 수 있다. 다수의 분사노즐(107)에서 동일한 방향으로 분출되는 기액혼합수는 높은 운동에너지를 가지고 수중으로 분출된다. 분출되는 기액혼합수는 액체저장조(90)에 저장된 액체에 산소를 공급하는 역할을 함과 동시에 액체를 어느 한 방향으로 이동시켜 흐름을 형성한다. 이러한 흐름에 의해 액체가 교반된다.
확대경관(21)으로 고압의 공기가 공급되면 액체저장조(90)에 저장된 액체가 기액혼합기(5)의 하우징 내부로 유입되고, 유입된 액체는 혼합관(40)으로 흡입되어 기체와 강하게 혼합된 상태로 배출된다. 배출되는 기액혼합수는 분사부와 교반부를 통해 액체저장조로 분사된다. 이와 같이 액체는 연속적으로 액체저장조→기액혼합기→액체저장조를 순환하면서 기체공급부에서 공급되는 기체가 혼합 및 용해되어 용존산소량을 효과적으로 높인다.
상술한 폭기장치를 통해 액체 중의 용존산소량을 높임과 동시에 액체저장조에서 교반 및 폭기가 함께 진행되므로 별도의 교반장치 및 폭기장치를 구비할 필요가 없어 구성을 간소화시킬 수 있음과 동시에 설치비용을 크게 낮출 수 있어 경제적이다.
상술한 폭기장치는 수처리용, 액비 제조용, 식품 발효용 등으로 사용될 수 있다.
한편, 도시되지 않았지만 호기발효를 통해 액비를 제조하는 공정에 상술한 폭기장치를 사용하는 경우 혼합관에 제 3연결관을 더 설치하여 혼합관에서 배출되는 기액혼합수 중 일부를 축사로 공급할 수 있다. 축사로 공급되는 기액혼합수는 유용 미생물이 포함되어 있으며 고농도의 산소가 용해되어 있다. 이러한 기액혼합수를 축사의 바닥이나 축사의 분뇨저장조로 배출시켜 축사 내의 악취감소, 분뇨의 성상 개선 등의 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
5: 기액혼합기 10: 본체
13: 전면캡 15: 후면캡
20: 기체유입관 21: 확대경관
25: 축소경관 40: 혼합관
50: 액체유입관 60: 관찰부
70: 온도조절부 71: 우회관
73: 히터 75: 냉각코일
13: 전면캡 15: 후면캡
20: 기체유입관 21: 확대경관
25: 축소경관 40: 혼합관
50: 액체유입관 60: 관찰부
70: 온도조절부 71: 우회관
73: 히터 75: 냉각코일
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- 하우징과;
상기 하우징의 일측에 형성된 관통홀에 일단부가 결합되고 타단부는 상기 하우징의 외부로 연장되는 혼합관과;
상기 하우징의 타측을 관통하여 상기 하우징의 외부에서 내부로 연장되어 형성된 기체유입관과;
상기 하우징 내부로 액체가 유입될 수 있도록 상기 하우징과 연결되는 액체유입관;을 구비하며,
상기 기체유입관은 기체가 유입되는 확대경관과, 상기 확대경관에서 연장되어 단부가 상기 혼합관으로 삽입되도록 형성되며 내경이 상기 확대경관의 내경보다 작게 형성된 축소경관을 구비하고,
상기 액체유입관을 통해 하우징의 내부로 유입된 액체의 온도를 조절하기 위한 온도조절부;를 더 구비하며,
상기 온도조절부는 상기 하우징의 외부에 설치되어 일단은 상기 하우징의 내부와 연결되고 타단은 상기 혼합관의 내부와 연결되는 우회관과, 상기 우회관을 경유하는 액체를 냉각시키기 위한 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기액 혼합기. - 하우징과;
상기 하우징의 일측에 형성된 관통홀에 일단부가 결합되고 타단부는 상기 하우징의 외부로 연장되는 혼합관과;
상기 하우징의 타측을 관통하여 상기 하우징의 외부에서 내부로 연장되어 형성된 기체유입관과;
상기 하우징 내부로 액체가 유입될 수 있도록 상기 하우징과 연결되는 액체유입관;을 구비하며,
상기 기체유입관은 기체가 유입되는 확대경관과, 상기 확대경관에서 연장되어 단부가 상기 혼합관으로 삽입되도록 형성되며 내경이 상기 확대경관의 내경보다 작게 형성된 축소경관을 구비하고,
상기 액체유입관을 통해 하우징의 내부로 유입된 액체의 온도를 조절하기 위한 온도조절부;를 더 구비하며,
상기 온도조절부는 상기 하우징의 외부에 설치되어 일단은 상기 하우징의 내부와 연결되고 타단은 상기 혼합관의 내부와 연결되는 우회관과, 상기 우회관을 경유하는 액체를 가열시키기 위한 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기액 혼합기. - 하우징과, 상기 하우징의 일측에 형성된 관통홀에 일단부가 결합되고 타단부는 상기 하우징의 외부로 연장되는 혼합관과, 상기 하우징의 타측을 관통하여 상기 하우징의 외부에서 내부로 연장되어 형성된 기체유입관과, 상기 하우징 내부로 액체가 유입될 수 있도록 상기 하우징과 연결되는 액체유입관과, 상기 액체유입관을 통해 하우징의 내부로 유입된 액체의 온도를 조절하기 위한 온도조절부를 포함하는 기액 혼합기와;
상기 기체유입관과 연결되어 상기 기체유입관으로 공기 또는 산소를 공급하는 기체공급부와;
상기 하우징의 내부로 유입시키기 위한 액체가 저장되며, 상기 액체유입관과 연결되는 액체저장조와;
상기 혼합관을 통해 배출되는 기액혼합수를 상기 액체저장조로 유입시키기 위해 상기 혼합관과 연결되는 폭기및교반수단;을 구비하며,
상기 기체유입관은 기체가 유입되는 확대경관과, 상기 확대경관에서 연장되어 단부가 상기 혼합관으로 삽입되도록 형성되며 내경이 상기 확대경관의 내경보다 작게 형성된 축소경관을 구비하고,
상기 온도조절부는 상기 하우징의 외부에 설치되어 일단은 상기 하우징의 내부와 연결되고 타단은 상기 혼합관의 내부와 연결되는 우회관과, 상기 우회관을 경유하는 액체를 냉각시키기 위한 냉각수단 또는 상기 우회관을 경유하는 액체를 가열시키기 위한 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 수처리용 폭기장치. - 제 6항에 있어서, 상기 폭기및교반수단은 상기 혼합관과 연결되는 제 1 및 제 2연결관과, 상기 제 1연결관에 설치되어 상기 액체저장조의 수면 위에서 상기 기액혼합수를 하방으로 분사하여 상기 수면에 형성된 거품을 제거하는 분사부와, 상기 제 2연결관에 설치되어 수중으로 상기 기액혼합수를 분출시켜 상기 액체저장조에 저장된 액체를 교반시키는 교반부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수처리용 폭기장치.
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