KR101604462B1 - 산소 용해기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산소 용해기에 관한 것으로서, 본 발명은 고압으로 공급되는 물과 산소가 혼합되도록 한 산소수를 상단부의 급수관(11)으로 공급되도록 하고, 하단부에는 배수관(12)이 연결되도록 하며, 내부에는 일정량의 산소수가 채워지도록 하는 압력탱크(10); 급수관(11)이 연결되는 상기 압력탱크(10)의 상단부에 결합되면서 내부가 수직 관통되도록 하여 내경이 상부로부터 하부로 점차 축소되도록 분사홀(21)을 형성하는 노즐 바디(20); 상기 노즐 바디(20)의 분사홀(21) 상단부에 삽입 고정되며, 판면에는 복수의 유로(31)가 상부로부터 하부로 일정 각도 회전하면서 외주면측으로 휘어지게 관통되도록 하여 급수관(11)을 통해 공급되는 산소수가 와류로 형성하도록 하는 와류 형성구(30)의 결합으로 이루어지게 함으로써 산소수의 산소 용존량을 극대화시킬 수 있도록 하는데 특징이 있다.

Description

산소 용해기{Oxygen dissolution apparatus}

본 발명은 산소 용해기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물에 산소를 일차 용해되도록 한 산소수를 와류로 형성되도록 하고, 압축탱크에서는 내주면과 접촉되지 않도록 하면서 확산 분무되도록 하는 동시에 압축탱크에서 공기 중 산소가 더욱 용해되도록 함으로써 산소수의 산소 용존량이 대폭적으로 향상되도록 하는 산소 용해기에 관한 것이다.

일반적으로 기체를 용해하는 용해장치는 폐수처리장, 정수처리장, 정수기, 수경재배를 위한 양액 또는 양식장 등에서 산소나 오존 등의 기체를 폐수나 물에 용해시키도록 하는 장치이다.

물고기나 수중생물들의 보존과 악취 또는 유기물질의 생성억제를 위해서는 수중에 용해되는 용해산소의 절대량이 필요로 된다.

생화학적 산소 요구량(BOD)은 수중의 유기물을 파괴하는 생물학적 공정에 소요되는 산소량에 의해 결정되는데 생화학적 산소요구량이 많을수록 수중에는 유기물이 많을 것이므로 많은 양의 용해산소가 필요하다는 것을 의미한다.

산소를 물에 용해시키기 위해서는 산소의 분압을 높여야 하는데 이를 위해서 제안된 것이 산소 용해기이다.

산소 용해기는 일정 압력으로 공급되는 물에 순수한 산소를 주입하면서 산소의 분압을 높여 미세한 방울로 공급되게 함으로써 물과의 혼합과정을 통해 용해가 이루어지도록 하는 것이다.

이러한 물과 산소의 혼합은 통상 벤츄리관에서 이루어지게 되며, 벤츄리관을 통해 혼합된 산소수는 안개형상으로 분무되면서 압력탱크에 공급된다.

압력탱크에는 이미 일정량의 물이 채워져 있어 압력탱크에 유입되는 안개형상의 산소수가 낙하하여 물과 접촉되도록 한다.

다만, 일부에서는 벤츄리관을 통해 생성되는 산소수의 산소 용존량을 더욱 높이기 위하여 압력탱크의 상단에 분사노즐이 구비되도록 함으로써 압력탱크 내의 공기에 포함된 산소수라도 좀더 용해될 수 있도록 하기도 하고 있다.

하지만 벤츄리관을 통해서 생성되는 산소수는 물방울 형태로 압력탱크에 공급되므로 기체 산소와 물과의 결합력이 약한 상태에서 압력탱크 내 물과 혼합되면서 산소 방울을 형성하게 되어 산소의 용해도가 낮은 문제점이 있다.

공개특허 제2009-0037231호(2009.04.16.)

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 노즐에 유입되는 물이 복수의 와류 형성홀을 통과하면서 노즐 바디를 통해 분무되는 산소수가 충분히 압력탱크 내의 공기와 접촉하면서 산소가 산소수에 용해되도록 하여 보다 산소 용존량이 향상되도록 하는 산소 용해기를 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한, 본 발명은 노즐 바디로부터 확산 분무되는 산소수가 압축탱크의 내주면과 접촉되지 않고 확산 분무상태에서 압축탱크 내 공기와 접촉되게 함으로써 공기의 산소가 산소수에 보다 용이하게 용해될 수 있도록 하는 산소 용해기를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기의 목적 달성을 위한 본 발명의 산소 용해기는, 고압으로 공급되는 물과 산소가 혼합되도록 한 산소수를 상단부의 급수관으로 공급하고, 하단부에는 배수관이 연결되도록 하며, 내부에는 일정량의 산소수가 채워지도록 하는 압력탱크; 급수관이 연결되는 상기 압력탱크의 상단부에 결합되면서 내부가 수직 관통되도록 하여 내경이 상부로부터 하부로 점차 축소되도록 분사홀을 형성하는 노즐 바디; 상기 노즐 바디의 분사홀 상단부에 삽입 고정되며, 판면에는 복수의 유로가 상부로부터 하부로 일정 각도 회전하면서 외주면측으로 휘어지게 관통되도록 하여 급수관을 통해 공급되는 산소수가 와류로 형성하도록 하는 와류 형성구의 결합으로 이루어지는 구성이다.

상기한 본 발명의 산소 용해기에 의해 급수관을 통해 유입되는 산소가 용해된 산소수는이 노즐을 통해 와류를 형성하면서 분무되도록 하여 보다 높은 산소 용존량을 갖는 산소수가 제공되도록 한다.

또한, 본 발명은 노즐 바디로부터 분무되는 산소수가 압력탱크의 내부에서도 와류를 형성하면서 확산 분무되도록 함으로써 압력탱크 내의 공기와의 접촉 시간이 연장되도록 하고, 이로 인해 압력탱크에 채워지는 산소수의 산소 에 저장된 수면에 최대한 넓게 접촉할 수 있도록 하여 산소 용존량을 극대화시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 산소 용해기의 요부 확대 분리 사시도
도 2는 본 발명에 따른 산소 용해기의 결합 측면도
도 3은 본 발명에 따른 산소 용해기의 노즐 바디를 예시한 반단면 사시도
도 4는 본 발명에 따른 산소 용해기의 와류 형성구를 예시한 평면도
도 5는 본 발명에 따른 산소 용해기에서 와류 형성구의 다른 실시예를 도시한 단면도
도 6은 본 발명에 따른 산소 용해기의 산소수가 노즐을 통과하는 상태를 예시한 요부 확대 단면도
도 7은 본 발명에 따른 산소 용해기에서 압축탱크로 산소수가 분무되는 상태를 예시한 작동 상태도

이하, 본 발명에 따른 산소 용해기의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 산소 용해기의 요부 확대 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 산소 용해기의 결합 측면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명의 산소 용해기는 압력탱크(10)에 노즐 바디(20)와 와류 형성구(20)가 결합되도록 한 구성이 가장 두드러진 특징이다.

압력탱크(10)는 내부에 일정 수량의 물이 채워지도록 하면서 상단부에는 산소가 혼합된 물이 공급되는 공급관(11)이 구비되고, 하단부의 일측으로는 배수관(12)이 구비되는 구성이다.

압력탱크(10)의 공급관(11)은 벤츄리관(미도시)을 통해 고압으로 공급되는 물에 산소가 혼합되도록 한 물을 압력탱크(10)로 유입되도록 하는 구성이고, 배수관(12)은 압력탱크(10) 내부의 물이 일정 수위를 넘어가면 일정 수위 높이의 물이 배출될 수 있도록 하는 구성이다.

벤츄리관을 지날 때 고압으로 공급되는 물의 유속은 빨라지게 되는 반면 압력은 낮아지게 되므로 이 상태의 물에 기체 상태의 산소를 공급하게 되면 산소가 물에 강하게 혼합되고, 다시 벤츄리관을 통과한 산소가 혼합된 산소수는 유속은 낮아지면서 압력이 높아지게 되어 물에 산소를 가압 용해시키게 된다.

이와 같은 압력탱크(10)는 단면이 원형인 통형상으로 형성되기도 하나 상단부로부터 하단부로 점차 직경이 넓어지도록 하는 콘형상으로 형성하기도 한다.

압력탱크(10)의 공급관(11)이 연결되는 상단부에는 일정 높이의 노즐 바디(20)가 맞춤 삽입된다.

도 3은 본 발명에 따른 산소 용해기의 노즐 바디를 예시한 반단면 사시도로서, 도시한 바와 같이 노즐 바디(20)는 일정한 높이로 형성되는 관형 부재로서, 내부에는 수직으로 관통되게 분사홀(21)이 형성되도록 하되 분사홀(21)의 상단부는 일정한 직경과 높이로 삽입홀(210)을 이루고, 이 삽입홀(210)의 하단부로부터 분사홀(21)의 하단부로는 내경이 점차 축소되도록 하는 상광하협의 형상으로 형성되도록 한다.

노즐 바디(20)에서 분사홀(21)은 수직 방향의 경사각도가 압력탱크(10)의 내부에 일정량 채워지는 산소수의 수면 외측단부를 향해 형성되도록 하며, 특히 압력탱크(10)가 콘형상으로 이루어지는 구성에서는 분사홀(21)의 내주면 수직 경사각이 압력탱크(10)의 경사진 내주면 수직 경사각과 수평 대칭되게 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

한편, 노즐 바디(20)의 분사홀(21)에서 상단부의 삽입홀(210)에는 동일한 사이즈의 와류 형성구(30)가 맞춤 삽입되도록 한다.

본 발명의 와류 형성구(30)는 도 4에서와 같이 일정 두께를 갖는 원형판으로 이루어지는 구성으로서, 와류 형성구(30)에는 수직의 방향으로 관통되도록 복수의 유로(31)가 형성되도록 한다.

와류 형성구(30)에 형성되는 유로(31)는 상단면측 입구로부터 하단면측 출구로 위치가 이동되도록 형성되는 구성으로서, 입구에 대해 출구는 입구의 위치를 일정 각도 회전시켜 외주면 단부측으로 이동되도록 한 형상이다.

따라서 각 유로(31)는 입구와 출구간이 일정 각도로 회전 및 외측으로 휘어지도록 한 형상이다.

와류 형성구(30)의 각 유로(31)가 상부로부터 하부로 휘어지게 형성되도록 하면 이 와류 형성구(30)의 유로(31)를 지나는 산소수는 와류를 이루게 된다.

한편, 본 발명의 와류 형성구(30)는 급수관(11)으로부터 유도되는 산소수와의 마찰에 의한 충격이 최소화되도록 하기 위하여 각 유로(31)의 입구측인 와류 형성구(30)의 상단면은 도 5에서와 같이 외주연 단부로부터 중앙이 일정 깊이로 하향 만곡지도록 형성하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 각 유로(31)는 원형으로 형성되게 할 수도 있으나, 산소수가 유로(31)를 통과 시의 회전 방향으로 내경이 보다 크게 형성되도록 하는 타원형의 형상으로 형성되게 하는 것도 보다 바람직하다.

와류 형성구(30)에 형성되는 유로(31)는 형성 갯수와 관계없이 급수관(11)으로부터 유도되는 물이 원활하게 통과할 수 있는 직경으로 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 산소 용해기를 이용하여 산소수를 생성하는 과정에 대해 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서의 산소 용해기는 압력탱크(10)에 공급되기 이전에 이미 벤츄리관을 통해서 물과 산소가 일차적으로 가압 용해되도록 한 산소수를 압력탱크(10)의 내부에 채워진 공기와의 접촉에 의해서 산소의 용해도를 좀더 향상되도록 하기 위한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 산소 용해기의 산소수가 노즐을 통과하는 상태를 예시한 요부 확대 단면도로서, 본 발명의 급수관(11)을 통해 공급되는 산소수는 본 발명의 노즐에서 우선 노즐 바디(20) 상단부의 와류 형성구(30)에 형성한 복수의 유로(31)를 통과하게 된다.

와류 형성구(30)의 유로(31)를 지나면서 산소수는 유로(31)의 형상을 따라 이동하면서 와류로 변하게 되고, 유로(31)를 통과한 산소수는 그 하부의 노즐 바디(20)측 분사홀(21)의 내주면을 타고 와류를 형성하게 된다.

즉 유로(31)를 지나면서 산소수는 일정각도로 휘어지면서 노즐 바디(20)의 분사홀(21)로 유도되고, 분사홀(21)의 내주면을 타고 강한 와류를 이루면서 노즐 팁으로 하향 이동한다.

도 7은 본 발명에 따른 산소 용해기에서 압축탱크로 산소수가 분무되는 상태를 예시한 작동 상태도이다.

노즐 바디(20)에서 분사홀(21)은 상단부로부터 하단부로 점차 직경이 좁아지도록 하고 있으므로 분사홀(21)에서 와류를 형성하게 되는 산소수는 더욱 압력이 높아지게 되고, 압력탱크(10)의 내부로 분사되면서 압력이 떨어지게 되므로 산소수는 확산되는 동시에 안개형상으로 분무가 된다.

이때 분사홀(21)에서의 와류가 압력탱크(10)로 유입되면서 다소 유동력이 완화되기는 하지만 여전히 분무되는 산소수는 미약하게 와류를 형성하면서 확산되게 된다.

이와 같이 산소수가 확산 시 분사홀(21)의 내주면 경사각도를 압력탱크(10)의 내경면 경사각도와 동일하게 하거나 보다 작게 형성되도록 함으로써 압력탱크(10)의 내주면과는 산소수가 접촉되지 않도록 한다.

이렇게 산소수가 압력탱크(10)의 내주면과 접촉되지 않게 되면 압력탱크(10) 내부에 존재하는 공기와의 접촉이 용이해지고, 특히 산소수를 압력탱크(10)에서 미세하게 와류를 형성하면서 분무되도록 함으로써 산소수와 공기와의 접촉 시간이 더욱 연장될 수가 있다.

따라서, 산소수에 압력탱크(10)내 공기의 산소가 쉽게 용해되면서 압력탱크(10)에 채워지는 산소수의 용해도를 더욱 상승시킬 수가 있도록 한다.

압력탱크(10)에서 용해되지 않은 산소는 상부로 이동하여 계속해서 분무되는 산소수에 용해되게 된다.

이와 같이 산소수의 산소 용존량을 더욱 향상시켜서 양식장 등에 공급하게 되면 생물들의 활성도를 더욱 향상시킬 수가 있을 뿐만 아니라 건강하고 싱싱한 상태를 안정적으로 유지시킬 수가 있게 된다.

10 : 압력탱크 11 : 급수관
12 : 배수관 20 : 노즐 바디
21 : 분사홀 30 : 와류 형성구
31 : 유로

Claims (5)

1. 고압으로 공급되는 물과 산소가 혼합되도록 한 산소수를 상단부의 급수관으로 공급하고, 하단부에는 배수관이 연결되도록 하며, 상부의 일정 높이로부터는 직경이 점차 확장되도록 하면서 내주면이 수직 방향으로 경사지게 구비되며, 내부에는 일정량의 산소수가 채워지도록 하는 압력탱크;
   상기 압력탱크의 상단부에 맞춤 삽입되고, 급수관이 연결되는 상기 압력탱크의 수직으로 경사지게 형성한 내주면과 수평 대칭되도록 내주면이 수직 경사지게 관통되도록 하여 상부로부터 하부로 점차 내경이 축소되도록 분사홀을 형성하는 노즐 바디;
   상기 노즐 바디의 분사홀 상단부에 형성되는 삽입홀에 맞춤 삽입되며, 상단면은 외주연 단부로부터 중앙으로 하향 만곡지도록 하고, 판면에는 복수의 유로가 상부로부터 하부로 일정 각도 회전하면서 급수관을 통해 공급되는 산소수가 와류를 형성하도록 하며, 복수의 유로는 수평의 단면이 타원형으로 이루어지는 와류 형성구;
   의 결합으로 이루어지는 산소 용해기.
   
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