KR101667492B1

KR101667492B1 - 미세기포 발생장치

Info

Publication number: KR101667492B1
Application number: KR1020150101536A
Authority: KR
Inventors: 김홍노
Original assignee: 김홍노
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2016-10-18
Also published as: WO2017014511A1

Abstract

본 발명은 간단한 구성으로도 동일한 미세기포 발생효과가 제공됨에 따라 제조비용이 대폭 절감될 수 있도록 한 미세기포 발생장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 미세기포 발생장치는, 액체가 유입되어 유동되는 내부공간이 관통형성되고 후방 일측에는 기체유입관이 내부로 관통결합되는 유입부와, 상기 유입부의 후방단부에 연결되고 전방측은 상기 유입부의 내부공간 내로 돌출되며 상기 전방측에는 상기 내부공간의 액체가 유입됨과 동시에 상기 기체유입관으로부터 기체가 유입되면서 후방으로 미세기포를 발생시키는 오리피스가 형성되는 미세기포발생부와, 상기 미세기포발생부의 후방단부에 연결되고 미세기포를 포함한 액체를 배출시키는 배출부를 포함한다.

Description

미세기포 발생장치{APPARATUS FOR GENERATING MICRO BUBBLES}

본 발명은 수처리 및 각종 세정분야에 적용되는 미세기포 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액체의 유동시에 액체 내에 미세기포를 발생시켜 기체의 용존량을 증대시킴에 따라 수처리 또는 세정효율을 향상시킬 수 있도록 한 미세기포 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 오염된 물을 정화하거나 수질환경을 개선하기 위해 물 속에 산소, 공기 또는 기타 필요한 기체를 다량으로 용존함유시키기 위한 미세기포 발생장치가 사용된다.

종래의 미세기포 발생장치는 크게 용해 기체를 함유하는 액체를 철망 등의 미세출구공을 구비한 필터를 통과시킴에 의해 미세기포를 발생시키는 구조와, 회전 날개의 회전력을 이용하여 기포를 세분화하는 구조 등으로 나누어진다.

이 중 미세출구공을 구비한 필터를 이용하는 종래의 미세기포 발생장치의 일 예로, 대한민국 특허공개 제10-2005-0117035호(2005.12.14. 공개)에는 물을 유입하여 미세기포발생수단으로 전달하며 유입되는 물의 유량 및 압력을 조절하는 물주입수단과, 기체를 유입하여 후술할 미세기포발생수단으로 전달하며 유입되는 기체의 유량 및 압력을 조절하는 기체주입수단과, 상기 유입수전달수단과 기체주입수단으로 부터 각각 물과 기체를 유입받아 미세필터를 이용하여 유입수에 미세기포를 발생시키는 미세기포 발생수단과, 상기 미세기포 발생수단에 의해 생성된 미세기포를 함유한 유입수를 일정한 압력으로 수중에 분사하는 분사수단을 포함하여 구성되는 미세필터를 이용한 미세기포 발생장치가 개시되어 있다.

그러나 이와 같은 종래의 미세기포 발생장치의 경우에는 유체에 고압력을 제공할 수 있는 대형의 고압 펌프를 구비해야 하므로 장치가 대형화되고 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.

또한, 회전날개를 이용하는 종래의 미세기포 발생장치의 일 예로, 대한민국 특허공개 제10-2012-0039385호(2012.04.25. 공개)에는 외부에서 공기와 물이 유입되는 흡입구와 토출되는 토출구가 구비된 펌프실을 가지며 상기 펌프실에는 모터의 축에 끼워져 회전되게 결합되고 외측이 넓고 내측이 좁은 이등변 삼각형 형태의 구획칸이 다수개 형성된 임펠러가 마련되어 임펠러의 회전에 따라 발생된 진공흡입력에 의해 공기와 물이 혼합되면서 펌핑되도록 된 진공강자흡식펌프와, 상기 진공강자흡식펌프의 토출구와 연결된 유입관이 연통되게 결합되어 공기와 물이 혼합된 혼합수를 유입받는 유입구와 상기 혼합수를 배출하도록 된 배출구가 구비된 교반실을 가지며 상기 교반실에는 교반모터의 축에 축설되어 회전되면서 교반실로 유입된 혼합수를 타격하면서 교반하도록 된 다수의 교반날개들이 마련된 교반통으로 이루어지는 마이크로버블 발생장치가 개시되어 있다.

그러나 이와 같은 종래의 미세기포 발생장치의 경우에는 고압력을 필요로 할 뿐만 아니라 고속의 회전수가 요구되므로 동력비용이 많이 드는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 간단한 구성으로도 동일한 미세기포 발생효과가 제공됨에 따라 제조비용이 대폭 절감될 수 있도록 한 미세기포 발생장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명은 액체가 유입되어 유동되는 내부공간(11)이 관통형성되고 후방 일측에는 기체유입관이 내부로 관통결합되는 유입부; 상기 유입부의 후방단부에 연결되고 전방측은 상기 유입부의 내부공간 내로 돌출되며 상기 전방측에는 상기 내부공간의 액체가 유입됨과 동시에 상기 기체유입관으로부터 기체가 유입되면서 후방으로 미세기포를 발생시키는 오리피스가 형성되는 미세기포발생부; 및 상기 미세기포발생부의 후방단부에 연결되고 미세기포를 포함한 액체를 배출시키는 배출부;를 포함하고, 상기 유입부는, 유체가 유입되는 소경부와, 상기 소경부에 일체로 연결되고 후방으로 갈수록 내경이 점차 확대되는 확경부와, 상기 확경부에 일체로 연결되는 대경부를 포함하며, 상기 미세기포발생부의 전방측은, 상기 유입부의 확경부 내에 위치되고 후방으로 갈수록 외경이 점차 확대되는 확경부와, 상기 확경부에 일체로 연결되고 상기 유입부의 대경부 내에 위치되는 대경부를 포함한다.

삭제

상기 유입부의 기체유입관은 상기 미세기포발생부의 전방측 중에서 상기 확경부와 상기 대경부의 경계지점에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 미세기포발생부의 오리피스는 상기 미세기포발생부의 길이방향 중심선을 따라 형성되고 상기 유입부의 공기유입관에 수직으로 연통되는 것을 특징으로 한다.

상기 유입부의 내부공간 내로 돌출되는 상기 미세기포발생부의 전방측에는 상기 내부공간의 액체가 측면에서 유입되면서 후방으로 와류가 발생되도록 하는 측면액체유입공이 관통형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 측면액체유입공은 상기 오리피스의 직후방에 상기 미세기포발생부의 길이방향 중심선을 기준으로 일측으로 편심되게 관통형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 배출부의 전방단부의 내경은 상기 미세기포발생부의 후방단부의 내경보다 더 큰 것을 특징으로 한다.

상기 배출부의 전방측 내주면에는 미세기포가 더 작은 크기로 파열되면서 분산되도록 유도하는 분산그루브가 일정각도 간격으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 분산그루브가 형성된 상기 배출부의 전방측 내경은 동일하게 유지되고, 상기 분산그루브 이후의 상기 배출부의 후방측 내경은 후방으로 갈수록 점차 확대되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 미세기포 발생장치에 의하면, 3개의 부품, 즉 액체가 유입되고 기체유입관이 내부로 관통결합되는 유입부와, 상기 유입부의 내부공간 내로 돌출되는 전방측에 액체의 유입됨과 동시에 기체가 유입되면서 미세기포를 발생시키는 오리피스가 형성되는 미세기포발생부와, 미세기포를 포함한 액체를 배출시키는 배출부로 이루어지는 간단한 구성으로도 동일한 미세기포 발생효과가 제공됨에 따라 제조비용이 대폭 절감될 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 미세기포 발생장치에 의하면, 유입부의 내부공간 내로 돌출되는 미세기포발생부의 전방측에 측면액체유입공이 관통형성됨에 따라 유입부의 내부공간의 액체가 측면액체유입공을 통해 미세기포발생부의 측면에서 유입되면서 후방으로 와류가 발생됨으로써 미세기포의 발생 및 분산효과가 배가되는 장점이 있다.

뿐만 아니라 본 발명에 따른 미세기포 발생장치에 의하면, 배출부의 전방측 내주면에 분산그루브가 일정각도 간격으로 형성됨에 따라 미세기포발생부에서 발생된 미세기포가 배출부로 유입될 때 분산그루브와 마찰 또는 충돌되어 더 작은 크기로 파열되면서 분산 배출되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 발생장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 발생장치의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 발생장치의 단면도.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 발생장치의 작동도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 발생장치(1)는, 도 1 내지 도 4에 도시되는 바와 같이, 크게, 유입부(10), 미세기포발생부(20) 및 배출부(30)를 포함한다.

여기서, 유입부(10)는 수처리대상 액체, 세정대상 액체 또는 세정액과 같이 미세기포가 함유되어야 할 액체가 유입되어 유동되는 구성부재이다.

유입부(10)는 전체적으로 액체가 관류하는 관 형상을 가지면, 특히 유체가 유입되는 소경부(10a)와, 소경부(10a)에 일체로 연결되고 후방으로 갈수록 내경이 점차 확대되는 확경부(10b)와, 확경부(10b)에 일체로 연결되는 대경부(10c)를 포함하는 형상을 가지는 것이 바람직하다.

유입부(10)의 전방단부에는 도시되지는 않았지만 펌프가 설치된 유입관로가 연결되고, 유입부(10)의 내부에는 액체가 유입되어 유동되는 내부공간(11)이 관통형성되며, 유입부(10)의 후방 일측에는 차후에 설명될 미세기포발생부(20)의 오리피스(21)로 액체가 유입될 때 기체가 혼입되도록 하는 기체유입관(13)이 내부로 관통결합된다.

기체유입관(13)은 대기 중에 일단이 노출될 수도 있고, 연결관로에 의해 특정 기체가 고압으로 충전된 기체탱크와 연결될 수도 있다.

전술한 유입부(10)의 후방단부에는 미세기포발생부(20)가 연결되는데, 이 미세기포발생부(20)는 유입부(10)로부터 유입되는 액체에 기체가 혼입되도록 함으로써 미세기포를 발생시키는 구성부재로서, 오리피스(23)가 형성된 전방측(21)을 제외하고는 통상의 관 형상을 가진다.

미세기포발생부(20)는 유입부(10)의 후방단부에 용접 등에 의해 접합된 것으로 도시되어 있으나, 살사예에 따라서는 유입부(10)의 후방단부에 패킹의 개재하에 나사결합될 수도 있다.

미세기포발생부(20)의 전방측(21)은 유입부(10)의 내부공간(11) 내로 돌출되는데, 이 미세기포발생부(20)의 전방측(21)은, 유입부(10)의 확경부(10b) 내에 위치되고 후방으로 갈수록 외경이 점차 확대되는 확경부(21a)와, 확경부(21a)에 일체로 연결되고 유입부(10)의 대경부(10c) 내에 위치되는 대경부(21b)를 포함하는 형상을 가진다.

전방측(21)에는 오리피스(23)가 형성되는데, 이 오리피스(23)는 내부로 유입부(10)의 내부공간(11) 내의 액체가 유입될 경우에 단면적 차이에 의한 교축장용에 의해 빠른 속도로 유체가 관류되도록 함과 동시에 압력차에 의해 기체유입관(13)으로부터 기체가 자동으로 유입되어 액체에 혼입되면서 액체 내에 미세기포가 발생ㄷ되도록 하는 것으로, 연결통로(23a)에 의해 유입부(10)의 기체유입관(13)과 연결된다.

기체유입관(13)은 특히 미세기포발생부(20)의 전방측(21) 중에서 확경부(21a)와 대경부(21b)의 경계지점에 연결되는 것이 바람직하다.

미세기포발생부(20)의 오리피스(23)는 미세기포발생부(20)의 길이방향 중심선을 따라 형성되고 연결통로(23a)에 의해 유입부(10)의 공기유입관(13)에 수직으로 연통되는 것이 바람직하다.

단면적이 좁은 오리피스(23) 내로 유입부(10)의 내부공간(11) 내의 액체가 유입되면, 오리피스(23)에 의한 교축 작용에 따라 유속이 급격히 빨라지는 반면에 압력(정압)은 급격히 낮아지게 되고, 이러한 현상이 관성에 의해 더욱 더 심화된다. 따라서 대기압 하의 외부 공기 또는 일정 압력의 탱크 내의 기체가 압력차에 의해 기체유입관(13)을 통해 상대적으로 압력이 낮은 오리피스(23) 내로 유입되면서 오리피스(23)를 관류하는 액체에 혼입되면서 액체 내에 미세기포가 발생된다.

오리피스(23)를 관류한 액체는 오리피스(23) 보다 훨씬 큰 내경을 가지는 미세기포발생부(20)의 내부공간으로 토출되면서 유속은 현저히 감소된다.

또한 유입부(10)의 내부공간(11) 내로 돌출되는 미세기포발생부(20)의 전방측(21)에는 측면액체유입공(25)이 관통형성된다.

측면액체유입공(25)은 유입부(10)의 내부공간(11)의 액체가 측면에서 미세기포발생부(20) 내로 유입되면서 후방으로 와류가 발생되도록 함으로써 미세기포가 더 미세하게 파열 및 분산되도록 하는 것으로, 액체의 측면유입에 의해 와류가 용이하게 형성될 수 있도록 오리피스(23)의 직후방에 미세기포발생부(20)의 길이방향 중심선을 기준으로 일측으로 편심되게 관통형성된다.

전술한 미세기포발생부(20)의 후방단부에는 배출부(30)가 연결되는데, 이 미세기포를 포함한 액체를 배출시키는 구성부재이다.

배출부(30)는 미세기포발생부(20)의 후방단부에 용접 등에 의해 접합된 것으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라서는 미세기포발생부(20)의 후방단부에 패킹의 개재하에 나사결합될 수도 있다. 도시되지는 않았지만 배출부(30)의 후방단부에는 또 다른 배출관로가 연결된다.

배출부(30)로 배출되는 액체의 유속이 더욱 더 감소될 수 있도록 배출부(30)의 전방단부의 내경은 미세기포발생부(20)의 후방단부의 내경보다 더 큰 것이 바람직하다.

또한 배출부(30)의 전방측 내주면에는 분산그루브(31)가 일정각도 간격으로 형성되는데, 이 분산그루브(31)는 배출부(30) 내로 유입되는 미세기포를 포함하는 액체가 와류에 의해 충돌되면서 미세기포가 더 작은 크기로 파열되면서 분산되도록 유도하는 것으로, 배출부(30)의 전방측 내주면에 90도 각도간격으로 1개씩 총 4개가 형성되는 것이 바람직하다.

미세기포의 용이한 파열 분산을 위해 분산그루브(31)가 형성된 배출부(30)의 전방측 내경은 동일하게 유지되는 것이 바람직하고, 후방으로 갈수록 점점 유속이 감소되도록 분산그루브(31) 이후의 배출부(30)의 후방측 내경은 후방으로 갈수록 점차 확대되는 것이 바람직하다.

전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 발생장치(1)의 경우에는, 3개의 부품, 즉 액체가 유입되고 기체유입관(13)이 내부로 관통결합되는 유입부(10)와, 유입부(10)의 내부공간 내로 돌출되는 전방측(23)에 액체의 관류와 동시에 기체가 혼입되면서 미세기포를 발생시키는 오리피스(23)가 형성되는 미세기포발생부(20)와, 미세기포를 포함한 액체를 배출시키는 배출부(30)로 이루어지는 간단한 구성으로도 동일한 미세기포 발생효과가 제공됨에 따라 전체 제조비용이 대폭 절감될 수 있게 된다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 발생장치(1)의 경우에는, 유입부(10)의 내부공간(11) 내로 돌출되는 미세기포발생부(20)의 전방측(21)에 측면액체유입공(25)이 관통형성됨에 따라 유입부(10)의 내부공간(11)의 액체가 측면액체유입공(25)을 통해 미세기포발생부(20)의 측면에서 유입되면서 오리피스(23)의 후방으로 와류가 발생됨으로써 미세기포의 발생 및 분산효과가 배가될 수 있고, 이로 인해 수처리 또는 세정효과가 증대될 수 있다.

뿐만 아니라 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 발생장치(1)의 경우에는, 배출부(30)의 전방측 내주면에 분산그루브(31)가 일정각도 간격으로 형성됨에 따라 미세기포발생부(20)에서 발생된 미세기포가 배출부(30)로 유입될 때 분산그루브(31)와 마찰 및 충돌되어 더 작은 크기로 파열되면서 분산 배출될 수 있고, 이로 인해 수처리 또는 세정효과가 증대될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

1 : 미세기포 발생장치
10 : 유입부
10a : 소경부
10b : 확경부
10c :대경부
11 : 내부공간
13 : 기체유입관
20 : 미세기포발생부
21 : 전방측
21a : 확경부
21b : 대경부
23 : 오리피스
23a : 연결통로
25 : 측면액체유입공
30 : 배출부
31 : 분산그루브

Claims

액체가 유입되어 유동되는 내부공간(11)이 관통형성되고 후방 일측에는 기체유입관(13)이 내부로 관통결합되는 유입부(10);
상기 유입부(10)의 후방단부에 연결되고 전방측(21)은 상기 유입부(10)의 내부공간(11) 내로 돌출되며 상기 전방측(21)에는 상기 내부공간(11)의 액체가 유입됨과 동시에 상기 기체유입관(13)으로부터 기체가 유입되면서 후방으로 미세기포를 발생시키는 오리피스(23)가 형성되는 미세기포발생부(20); 및
상기 미세기포발생부(20)의 후방단부에 연결되고 미세기포를 포함한 액체를 배출시키는 배출부(30);를 포함하고,
상기 유입부(10)는, 유체가 유입되는 소경부(10a)와, 상기 소경부(10a)에 일체로 연결되고 후방으로 갈수록 내경이 점차 확대되는 확경부(10b)와, 상기 확경부(10b)에 일체로 연결되는 대경부(10c)를 포함하며,
상기 미세기포발생부(20)의 전방측(21)은, 상기 유입부(10)의 확경부(10b) 내에 위치되고 후방으로 갈수록 외경이 점차 확대되는 확경부(21a)와, 상기 확경부(21a)에 일체로 연결되고 상기 유입부(10)의 대경부(10c) 내에 위치되는 대경부(21b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 유입부(10)의 기체유입관(13)은 상기 미세기포발생부(20)의 전방측(21) 중에서 상기 확경부(21a)와 상기 대경부(21b)의 경계지점에 연결되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 미세기포발생부(20)의 오리피스(23)는 상기 미세기포발생부(20)의 길이방향 중심선을 따라 형성되고 상기 유입부(10)의 공기유입관(13)에 수직으로 연통되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 유입부(10)의 내부공간(11) 내로 돌출되는 상기 미세기포발생부(20)의 전방측(21)에는 상기 내부공간(11)의 액체가 측면에서 유입되면서 후방으로 와류가 발생되도록 하는 측면액체유입공(25)이 관통형성되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 6에 있어서,
상기 측면액체유입공(25)은 상기 오리피스(23)의 직후방에 상기 미세기포발생부(20)의 길이방향 중심선을 기준으로 일측으로 편심되게 관통형성되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 배출부(30)의 전방단부의 내경은 상기 미세기포발생부(20)의 후방단부의 내경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 8에 있어서,
상기 배출부(30)의 전방측 내주면에는 미세기포가 더 작은 크기로 파열되면서 분산되도록 유도하는 분산그루브(31)가 일정각도 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 9에 있어서,
상기 분산그루브(31)가 형성된 상기 배출부(30)의 전방측 내경은 동일하게 유지되고, 상기 분산그루브(31) 이후의 상기 배출부(30)의 후방측 내경은 후방으로 갈수록 점차 확대되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.