KR101721774B1 - 에어레이터 장치 및 이를 포함하는 산기장치 - Google Patents

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구영림
안형욱
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Abstract

본 발명은 내부공동을 형성하고, 적어도 하나의 측벽 및 상기 적어도 하나의 측벽과 연결된 상면부를 포함하는 하우징; 상기 내부공동 안에 형성되며 제1 하단에서부터 제1 상단까지 연장되어 제1 공동부 및 제2 공동부를 형성하는 제1 격벽; 및 상기 내부공동 안에 상기 제1 격벽과 제1 측벽 사이에 형성되어 제2 상단에서부터 제2 하단까지 연장되어 상기 제2 공동부에서 제1 챔버 및 제2 챔버를 형성하는 제2 격벽;을 포함하며, 상기 하우징은 상기 제2 챔버와 연통되는 출구 개구부;를 포함하며, 상기 제1 격벽의 상단은 상기 상면부에서 이격되어 제1 개구부를 형성하고, 상기 제1 공동부 및 제2 공동부가 상기 제1 개구부를 통하여 서로 연통되고, 상기 적어도 하나의 측벽은 제1 측벽과 이에 대향하는 제2 측벽을 포함하고, 상기 제1 격벽의 제1 하단은 하면부로 제1 측벽과 연결되며, 상기 제2 측벽과 상기 상면부는 제1 연결면에 의해 연결되고, 상기 제2 격벽과 상기 상면부는 제2 연결면에 의해 연결되며, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버가 상기 제2 격벽의 제2 하단 하부에서 서로 연통되며, 상기 제1연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 평면, 곡면 또는 다각면인 에어레이터 장치에 관한 것이다.

Description

에어레이터 장치 및 이를 포함하는 산기장치{AERATION BOX AND DIFFUSER COMPRISING THE SAME}
본 발명은 에어레이터 장치 및 이를 포함하는 산기장치에 관한 것이다.
침지식 멤브레인 모듈의 경우, 미생물반응조 또는 원수탱크의 오염물이 멤브레인 표면에 달라붙어 여과성능을 떨어뜨리는 것을 방지하기 위해 계속적으로 공기를 주입(에어레이션, aeration)하여 표면의 오염물을 털어 주어야 한다. 이 경우 멤브레인 카세트 아래쪽에 산기파이프 등을 포함하는 산기장치를 설치하고, 공기를 주입하여 멤브레인 세정을 실시한다. 통상 산기파이프는 원형의 파이프 형태를 가지며, 복수의 산기홀이 일정 간격으로 뚫려 있어 멤브레인 전체에 공기를 골고루 분배하도록 한다.
또한, 세정효율을 높이기 위해 산기파이프로부터 배출되는 공기를 일정량 보유하였다가 한번에 큰 기포를 배출하는 에어레이터 장치(도 1 참고)를 적용하는 시도가 있었다. 그러나, 상기 에어레이터 장치는 공기가 흐르는 유로(제1 공동부, 제1 챔버, 제2 챔버) 상에 존재하는 각 귀퉁이에서 공기의 와류가 발생하였다. 공기 와류는 공기흐름을 방해하여, 에어레이터 장치에서 공기가 한번에 배출되지 못함으로써, 에어레이터 장치에서 배출되는 공기의 초기속도가 저하되고, 큰 기포를 지속적으로 배출하지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 상기 세정효율을 위해 상기 단점이 보완된 에어레이터 장치가 필요한 실정이다.
이에 관한 선행기술은 미국 등록특허 제8,038,882호에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 공기 흐름이 원활하고, 배출 기포 속도가 빠르고, 지속적으로 큰 기포를 배출할 수 있어 세정효율이 우수한 에어레이터 장치 및 이를 포함하는 산기장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점인 에어레이터 장치는 내부공동을 형성하고, 적어도 하나의 측벽 및 상기 적어도 하나의 측벽과 연결된 상면부를 포함하는 하우징; 상기 내부공동 안에 형성되며 제1 하단에서부터 제1 상단까지 연장되어 제1 공동부 및 제2 공동부를 형성하는 제1 격벽; 및 상기 내부공동 안에 상기 제1 격벽과 제1 측벽 사이에 형성되어 제2 상단에서부터 제2 하단까지 연장되어 상기 제2 공동부에서 제1 챔버 및 제2 챔버를 형성하는 제2 격벽;을 포함하며, 상기 하우징은 상기 제2 챔버와 연통되는 출구 개구부;를 포함하며, 상기 제1 격벽의 상단은 상기 상면부에서 이격되어 제1 개구부를 형성하고, 상기 제1 공동부 및 제2 공동부가 상기 제1 개구부를 통하여 서로 연통되고, 상기 적어도 하나의 측벽은 제1 측벽과 이에 대향하는 제2 측벽을 포함하고, 상기 제1 격벽의 제1 하단은 하면부로 제1 측벽과 연결되며, 상기 제2 측벽과 상기 상면부는 제1 연결면에 의해 연결되고, 상기 제2 격벽과 상기 상면부는 제2 연결면에 의해 연결되며, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버가 상기 제2 격벽의 제2 하단 하부에서 서로 연통되며, 상기 제1연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 평면, 곡면 또는 다각면이다.
상기 제1 연결면은 곡면이며, 상기 곡면의 최소 곡률반경(r1)이 하기 식 1을 만족하는 곡면을 포함할 수 있다.
[식 1]
Figure 112015094792337-pat00001
상기 식 1에서 a는 제2 측벽과 제1 격벽 사이의 거리이다.
상기 제2 연결면은 곡면이며, 상기 곡면의 최소 곡률반경(r2)이 하기 식 2를 만족하는 곡면을 포함할 수 있다.
[식 2]
Figure 112015094792337-pat00002
상기 식 2에서 b는 제1 격벽과 제2 격벽 사이의 거리이다.
상기 제1 연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 다각면일 수 있다.
상기 제1 연결면은 제2 측벽 및 상면부의 연장선이 만나는 점으로부터 거리가 각각 x1 및 x2인 제2 측벽 및 상면부를 연결하는 평면일 수 있고, 상기 거리 x1 및 x2는 각각 하기 식 3 및 식 4를 만족할 수 있다.
[식 3]
Figure 112015094792337-pat00003
[식 4]
Figure 112015094792337-pat00004
상기 식 3 및 식 4에서 a는 제2 측벽과 제1 격벽 사이의 거리이다.
상기 제2 연결면은 상면부 및 제2 격벽의 연장선이 만나는 점으로부터 거리가 각각 x3 및 x4인 상면부 및 제2 격벽을 연결하는 평면일 수 있고, 상기 거리 x3 및 x4는 각각 하기 식 5 및 식 6을 만족할 수 있다.
[식 5]
Figure 112015094792337-pat00005
[식 6]
Figure 112015094792337-pat00006
상기 식 5 및 식 6에서 b는 제1 격벽과 제2 격벽 사이의 거리이다.
상기 에러에이터 장치는 상기 제1 격벽과 상기 하면부가 제3 연결면에 의해 연결되고, 상기 하면부와 상기 제1 측벽이 제4 연결면에 의해 연결될 수 있고, 상기 제3 연결면 및 제4 연결면 중 최소한 하나는 평면, 곡면 또는 다각면일 수 있다.
상기 제3 연결면은 최소 곡률반경(r3)이 하기 식 7을 만족하는 곡면을 포함하는 곡면일 수 있고, 상기 제4 연결면은 최소 곡률반경(r4)이 하기 식 8을 만족하는 곡면을 포함하는 곡면일 수 있다.
[식 7]
Figure 112015094792337-pat00007
[식 8]
Figure 112015094792337-pat00008
상기 식 7 및 식 8에서 c는 제1 격벽과, 제1 측벽 사이의 거리이다.
상기 제3 연결면은 제1 격벽 및 하면부의 연장선이 만나는 점으로부터 거리가 각각 x5 및 x6인 제1 격벽 및 하면부를 연결하는 평면일 수 있고, 상기 거리 x5 및 x6은 각각 하기 식 9 및 식 10을 만족할 수 있으며,
상기 제4 연결면은 하면부 및 제1 측벽의 연장선이 만나는 점으로부터 거리가 각각 x7 및 x8인 하면부 및 제1 측벽을 연결하는 평면일 수 있고, 상기 거리 x7 및 x8는 각각 하기 식 11 및 식 12를 만족할 수 있다.
[식 9]
Figure 112015094792337-pat00009
[식 10]
Figure 112015094792337-pat00010
[식 11]
Figure 112015094792337-pat00011
[식 12]
Figure 112015094792337-pat00012
상기 식 9 내지 식 12에서 c는 제1 격벽과, 제1 측벽 사이의 거리이다.
상기 하우징은 상기 제1 공동부와 연통되는 입구 개구부를 더 포함할 수 있다.
상기 에어레이터 장치는 둘 이상으로 분리된 내부공동을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 산기장치는 상기 에어레이터 장치; 및 산기홀을 통해 공기를 배출하는 산기파이프;를 포함할 수 있다.
상기 산기장치는 상기 하우징의 제1 공동부에 상기 산기파이프가 위치하며, 산기홀을 통해 배출된 공기가 제1 공동부, 제1 챔버 및 제2 챔버를 순차적으로 거쳐 출구 개구부를 통해 공기를 배출할 수 있다.
상기 에어레이터 장치는 상기 제1 공동부와 연통되는 입구 개구부를 더 포함하고, 상기 산기파이프가 상기 입구 개구부를 통하여 관통하는 것일 수 있다.
본 발명의 에어레이터 장치 및 이를 포함하는 산기장치는 공기 흐름이 원활하고, 배출 기포 속도가 빠르고, 지속적으로 큰 기포를 배출할 수 있어 세정효율이 우수한 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 에어레이터 장치의 사시도 및 단면도를 간단히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 구체예에 따른 에어레이터 장치의 단면도를 간단히 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 구체예에 따른 에어레이터 장치의 단면도를 간단히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 구체예에 따른 에어레이터 장치의 단면도를 간단히 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도를 간단히 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도를 간단히 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도를 간단히 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도를 간단히 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도를 간단히 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 구체예에 따른 산기장치를 간단히 도시한 것이다.
본 발명을 보다 명확하게 설명하기 위해 일부 용어들을 하기와 같은 의미로 사용하기로 한다.
본 발명에서 '하우징'은 '에어레이터 장치의 구조를 이루는 골격'을 의미한다.
본 발명에서 '기포 속도'는 기포가 에어레이터 장치에서 배출된 직후의 속도를 의미한다.
본 발명에서 '하면부'는 제1 격벽의 제1 하단과 제1 측벽을 연결하는 골격을 의미한다.
본 명세서에서 도면 부호 24는 도면 지면에 평행한 측벽으로써, 제1 측벽 22A, 및 제2 측벽 22B와 함께 내부공동을 형성하는 측벽을 의미하며, 하나를 의미할 수도 있고, 또는 서로 마주보며 평행한 두 개의 측벽 모두를 의미할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 줄 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.
전체적으로 도면 설명 시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 상부에 또는 하부에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 상부에 또는 하부에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들의 조합한 것에 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
에어레이터 장치
이하, 도 2 내지 도 6을 참고하여 본 발명 일 구체예의 에어레이터 장치를 설명한다.
도 2 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 구체예에 따른 에어레이터 장치는 내부공동을 형성하고, 적어도 하나의 측벽(22A, 22B, 24) 및 상기 적어도 하나의 측벽(22A, 22B, 24)과 연결된 상면부(25)를 포함하는 하우징; 상기 내부공동 안에 형성되며 제1 하단(44)에서부터 제1 상단(42)까지 연장되어 제1 공동부(32) 및 제2 공동부(34)를 형성하는 제1 격벽(40); 및 상기 내부공동 안에 상기 제1 격벽(40)과 제1 측벽(22A) 사이에 형성되어 제2 상단(52)에서부터 제2 하단(54)까지 연장되어 상기 제2 공동부(34)에서 제1 챔버(36) 및 제2 챔버(38)를 형성하는 제2 격벽(50);을 포함하며, 상기 하우징은 상기 제2 챔버(38)와 연통되는 출구 개구부(62);를 포함하며, 상기 제1 격벽(40)의 상단은 상기 상면부(25)에서 이격되어 제1 개구부(30)를 형성하고, 상기 제1 공동부(32) 및 제2 공동부(34)가 상기 제1 개구부(30)를 통하여 서로 연통되고, 상기 적어도 하나의 측벽(22A, 22B, 24)은 제1 측벽(22A)과 이에 대향하는 제2 측벽(22B)을 포함하고, 상기 제1 격벽(40)의 제1 하단(44)은 하면부(55)로 제1 측벽(22A)과 연결되며, 상기 제2 측벽(22B)과 상기 상면부(25)는 제1 연결면에 의해 연결되고, 상기 제2 격벽(50)과 상기 상면부(25)는 제2 연결면에 의해 연결되며, 상기 제1 챔버(36) 및 제2 챔버(38)가 상기 제2 격벽(50)의 제2 하단(54) 하부에서 서로 연통되며, 상기 제1연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 평면, 곡면 또는 다각면이다.
상기 제1 연결면 및 상기 제2 연결면이 평면, 곡면 또는 다각면을 포함하지 않는 경우, 공기가 흐르는 유로(제1 공동부, 제1 챔버, 제2 챔버) 상에 존재하는 각 귀퉁이에서 발생하는 공기의 와류로 인해, 공기 흐름에 저항이 커진다. 이로 인해, 에어레이터 장치에서 공기가 한번에 배출되지 못함으로써, 에어레이터 장치에서 배출되는 공기의 초기속도가 저하되고, 큰 기포를 지속적으로 배출하지 못하게 된다.
본 발명의 에어레이터 장치는 상기 유로 상의 귀퉁이에 공기 와류가 발생하는 공간이 형성되지 않음으로써, 공기 흐름이 원활하고, 배출 기포 속도가 빠르고, 또한 지속적으로 큰 기포를 배출할 수 있어 세정효율이 우수한 장점이 있다.
일 구체예에서, 상기 제1 연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 곡면을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 도 2는 제1 연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나가 곡면인 에어레이터 장치의 단면도를 간단히 도시한 것이고, 도 5는 제1 연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나가 곡면인 에어레이터 장치(100)의 사시도를 간단히 도시한 것이다.
일 예로, 제1 연결면은 곡면이며, 상기 곡면의 최소 곡률반경(r1)이 하기 식 1을 만족하는 곡면을 포함할 수 있다.
[식 1]
Figure 112015094792337-pat00013
상기 식 1에서 a는 제2 측벽과 제1 격벽 사이의 거리이다.
구체적으로 상기 최소 곡률반경(r1)은
Figure 112015094792337-pat00014
, 더욱 구체적으로
Figure 112015094792337-pat00015
일 수 있다. 상기의 범위에서, 에어레이터 장치는 공기 흐름이 원활하여 세정효율이 우수한 장점이 있다.
상기 제2 연결면은 곡면이며, 상기 곡면의 최소 곡률반경(r2)이 하기 식 2를 만족하는 곡면을 포함할 수 있다.
[식 2]
Figure 112015094792337-pat00016
상기 식 2에서 b는 제1 격벽과 제2 격벽 사이의 거리이다.
구체적으로 상기 최소 곡률반경(r1)은
Figure 112015094792337-pat00017
, 더욱 구체적으로
Figure 112015094792337-pat00018
일 수 있다. 상기의 범위에서, 에어레이터 장치는 공기 흐름이 원활하여 세정효율이 우수한 장점이 있다.
다른 구체예에서, 상기 제1 연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 다각면일 수 있다. 도 3을 참고하면, 도 3은 제1 연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 다각면인 에어레이터 장치의 단면도를 간단히 도시한 것이다.
또 다른 구체예에서, 상기 제1 연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 평면일 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 도 4는 제1 연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 평면인 에어레이터 장치의 단면도를 간단히 도시한 것이고, 도 6은 제1 연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 평면인 에어레이터 장치(200)의 사시도를 간단히 도시한 것이다.
일 예로, 상기 제1 연결면은 제2 측벽 및 상면부의 연장선이 만나는 점으로부터 거리가 각각 x1 및 x2인 제2 측벽 및 상면부를 연결하는 평면일 수 있고, 상기 거리 x1 및 x2는 각각 하기 식 3 및 식 4를 만족할 수 있다.
[식 3]
Figure 112015094792337-pat00019
[식 4]
Figure 112015094792337-pat00020
상기 식 3 및 식 4에서 a는 제2 측벽과 제1 격벽 사이의 거리이다.
구체적으로 상기 삼각형의 짧은 두 변 중 하나(x1)는
Figure 112015094792337-pat00021
, 더욱 구체적으로
Figure 112015094792337-pat00022
일 수 있다. 상기의 범위에서, 에어레이터 장치는 공기 흐름이 원활하여 세정효율이 우수한 장점이 있다.
구체적으로 상기 삼각형의 짧은 두 변 중 다른 하나(x2)는
Figure 112015094792337-pat00023
, 더욱 구체적으로
Figure 112015094792337-pat00024
일 수 있다. 상기의 범위에서, 에어레이터 장치는 공기 흐름이 원활하여 세정효율이 우수한 장점이 있다.
다른 예로, 상기 제2 연결면은 상면부 및 제2 격벽의 연장선이 만나는 점으로부터 거리가 각각 x3 및 x4인 상면부 및 제2 격벽을 연결하는 평면일 수 있고, 상기 거리 x3 및 x4는 각각 하기 식 5 및 식 6을 만족할 수 있다.
[식 5]
Figure 112015094792337-pat00025
[식 6]
Figure 112015094792337-pat00026
상기 식 5 및 식 6에서 b는 제1 격벽과 제2 격벽 사이의 거리이다.
구체적으로 상기 삼각형의 짧은 두 변 중 하나(x3)는
Figure 112015094792337-pat00027
, 더욱 구체적으로
Figure 112015094792337-pat00028
일 수 있다. 상기의 범위에서, 에어레이터 장치는 공기 흐름이 원활하여 세정효율이 우수한 장점이 있다.
구체적으로 상기 삼각형의 짧은 두 변 중 다른 하나(x4)는
Figure 112015094792337-pat00029
, 더욱 구체적으로
Figure 112015094792337-pat00030
일 수 있다. 상기의 범위에서, 에어레이터 장치는 공기 흐름이 원활하여 세정효율이 우수한 장점이 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 에러에이터 장치는 상기 제1 격벽과 상기 하면부가 제3 연결면에 의해 연결되고, 상기 하면부와 상기 제1 측벽이 제4 연결면에 의해 연결될 수 있고, 상기 제3 연결면 및 제4 연결면 중 최소한 하나는 평면, 곡면 또는 다각면일 수 있다.
일 예로, 상기 제3 연결면은 최소 곡률반경(r3)이 하기 식 7을 만족하는 곡면을 포함하는 곡면일 수 있고, 상기 제4 연결면은 최소 곡률반경(r4)이 하기 식 8을 만족하는 곡면을 포함하는 곡면일 수 있다.
[식 7]
Figure 112015094792337-pat00031
[식 8]
Figure 112015094792337-pat00032
상기 식 7 및 식 8에서 c는 제1 격벽과, 제1 측벽 사이의 거리이다.
상기의 범위에서, 에어레이터 장치는 공기 흐름이 원활하여 세정효율이 우수한 장점이 있다.
다른 예로, 상기 제3 연결면은 제1 격벽 및 하면부의 연장선이 만나는 점으로부터 거리가 각각 x5 및 x6인 제1 격벽 및 하면부를 연결하는 평면일 수 있고, 상기 거리 x5 및 x6은 각각 하기 식 9 및 식 10을 만족할 수 있으며,
상기 제4 연결면은 하면부 및 제1 측벽의 연장선이 만나는 점으로부터 거리가 각각 x7 및 x8인 하면부 및 제1 측벽을 연결하는 평면일 수 있고, 상기 거리 x7 및 x8는 각각 하기 식 11 및 식 12를 만족할 수 있다.
[식 9]
Figure 112015094792337-pat00033
[식 10]
Figure 112015094792337-pat00034
[식 11]
Figure 112015094792337-pat00035
[식 12]
Figure 112015094792337-pat00036
상기 식 9 내지 식 12에서 c는 제1 격벽과, 제1 측벽 사이의 거리이다.
상기의 범위에서, 에어레이터 장치는 공기 흐름이 원활하여 세정효율이 우수한 장점이 있다.
상기 에어레이터 장치는 상기 하우징이 상기 제1 공동부와 연통되는 입구 개구부를 더 포함할 수 있다.
상기 에어레이터 장치는 내부공동에 공급된 공기를 일정량 보유하였다가 한번에 배출하는 역할을 함으로써, 세정 효율을 높일 수 있다. 구체적으로, 에어레이터 장치는 내부 공동에 공기 공급이 계속될 수록, 공급된 공기의 양이 증가하게 되고, 상기 공기는 제1공동부(32) 및 제2공동부(34)의 제1챔버(36)의 상부로 올라가고, 그에 따라 제1 공동부(32) 및 제1 챔버(36)에서의 액체 레벨이 낮아지게 된다. 상기 제1챔버(36)에서의 액체 레벨이 상기 제2 격벽(50)의 제2 하단(54)보다 낮아질 때, 상기 공기는 상기 제2 격벽(50)의 제2 하단(54) 하부의 개구부를 통하여 상기 제1챔버(36)로부터 상기 제2챔버(38)로 이동한다. 상기 공기는 상기 제2챔버(38)를 통하여 상승하고, 상기 출구 개구부(62)를 통하여 에어 기포로 배출된다. 짧은 시간에 상기 제1챔버(36) 및 상기 제1공동부(32)에서의 상기 대부분의 공기는 출구 개구부(62)를 통하여 배출된다. 본 발명의 에어레이터 장치는 공기 유로 상의 귀퉁이에 공기 와류가 발생하는 공간을 형성되지 않는 구조를 적용함으로써, 공기 흐름이 원활하고, 배출 기포 속도가 빠르고, 또한 지속적으로 큰 기포를 배출할 수 있어 세정효율이 우수한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치를 도 7, 도 8 및 도 9를 참고하여 설명한다. 도 7, 도 8 및 도9는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 에어레이터 장치의 사시도를 간단히 도시한 것이다.
도 7, 도 8 및 도 9를 참고하면, 에어레이터 장치(300, 400, 500)는 둘 이상으로 분리된 내부공동을 갖는 것일 수 있다. 분리된 내부공동을 갖는 에어레이터 장치는 균일한 세정을 위하여 출구 개구부가 지그재그로 형성될 수 있고, 또는 출구 개구부가 산기파이프의 길이방향과 수직으로 형성될 수도 있다.
상기 에어레이터 장치(300, 400, 500)가 복수의 내부공동을 포함하여, 복수의 거대 에어 기포를 생성할 수 있으며, 상기 복수의 거대 에어 기포를 이용하여 멤브레인 세정효율을 더욱 높일 수 있다.
산기장치
본 발명의 다른 관점은 산기장치는 상기의 에어레이터 장치; 및 산기홀을 통해 공기를 배출하는 산기파이프;를 포함할 수 있다.
도 10를 참고하면, 산기파이프(100)는 에어레이터 장치의 내부공동에 공기를 공급하는 역할을 한다. 구체적으로 산기파이프(100)는 공기를 공급하는 복수의 산기홀을 포함할 수 있다.
에어레이터 장치는 내부공동에 공급된 공기를 일정량 보유하였다가 한번에 배출하는 역할을 함으로써, 세정 효율을 높일 수 있다. 상기 에어레이터 장치는 본 발명의 에어레이터 장치와 실질적으로 동일하다. 도 10는 산기장치의 이해를 위해, 곡면을 포함하는 단면을 가지고, 내부 공동이 5개로 분리된 에어레이터 장치(300)를 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
이하, 산기파이프에 대해 설명한다.
산기파이프(100)는 에어레이터 장치에 공기를 공급하는 역할을 하는 것이면 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 산기파이프(100)는 공기가 유입되는 입구부를 가지고, 공기가 배출되는 복수의 산기홀이 길이방향을 따라 형성될 수 있다. 산기파이프(100)는 관 형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
산기파이프(100)의 단면적 형태는 원, 타원, 트랙(track)형, 삼각형, 기타 다각형, 모서리가 둥근 다각형 등으로 할 수 있다. 구체적으로 산기파이프(100)의 단면적은 원활한 공기 흐름을 고려하여 원이 될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한 산기파이프(100)는 단면적 모양 및 단면적 넓이가 다를 수 있다. 산기파이프(100)의 단면적을 원으로 하는 경우 기압을 균등하게 분배할 수 있고, 슬러지의 축적을 방지할 수 있는 장점이 있다.
산기파이프(100)는 공기를 배출하는 복수의 산기홀을 포함할 수 있고, 상기 산기홀은 산기파이프(100) 상에 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 또한 산기홀은 산기파이프(100)의 양쪽으로 형성될 수 있다. 이 때 산기홀의 위치는 양쪽 산기홀이 겹치지 않게 지그재그 형태로 형성될 수 있고, 또는 길이방향에 대해 대칭으로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 산기홀의 형태는 원, 타원, 별, 트랙(track)형, 삼각형, 기타 다각형, 모서리가 둥근 다각형 등으로 할 수 있다. 구체적으로, 산기홀의 형태는 공기 저항을 고려하여 원이 될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 산기장치는 상기 하우징의 제1 공동부(32)에 상기 산기파이프(100)가 위치하며, 산기홀을 통해 배출된 공기가 제1 공동부(32), 제1 챔버(36) 및 제2 챔버(38)를 순차적으로 거쳐 출구 개구부(62)를 통해 공기를 배출하는 것일 수 있다.
상기 에어레이터 장치는 상기 제1 공동부와 연통되는 입구 개구부를 더 포함하고, 상기 산기파이프가 상기 입구 개구부를 통하여 관통하는 것일 수 있다. 구체적으로 도 10를 다시 참고하면, 산기파이프가 입구 개구부를 통해 에어레이터 장치를 관통하여 형성된 것을 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 산기파이프는 하부가 열려있는 에어레이터 장치 하부에 위치하여, 공기를 공급할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본　발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
　
실시예
실시예 1
제1 측벽 및 제2 측벽 사이의 거리가 51 mm인 57 mm × 100 mm, 높이 180 mm의 하우징을 포함하고, 제1 연결면 및 제2 연결면은 평면이고, 제3 연결면은 곡면인 에어레이터 장치를 제조하였다. 구체적으로, 상기 에어레이터 장치는 제1 측벽과 제1 격벽 사이의 거리(a)가 29 mm, 제1 격벽과 제2 격벽 사이의 거리(b)가 10 mm, 제1 격벽과 제2 측벽 사이의 거리(c)가 19 mm이며, x1은 29 mm(a의 1배), x2는 22 mm(a의 3/4배), x3은 8 mm(b의 3/4배), x4는 7 mm(b의 2/3배)이고, r3은 13 mm(c의 2/3배), r4는 0 mm(c의 0배)인 내부공동을 가지도록 제조하였다.
실시예 2
제1 측벽 및 제2 측벽 사이의 거리가 94 mm인 100 mm × 54 mm, 높이 180 mm의 하우징을 포함하고, 제1 연결면, 제2 연결면, 제3 연결면 및 제4 연결면이 곡면인 에어레이터 장치를 제조하였다. 구체적으로, 상기 에어레이터 장치는 제1 측벽과 제1 격벽 사이의 거리(a)가 72 mm, 제1 격벽과 제2 격벽 사이의 거리(b)가 10 mm, 제1 격벽과 제2 측벽 사이의 거리(c)가 19 mm이며, r1은 48 mm(a의 2/3배), r2는 10 mm(b의 1배), r3은 13 mm(c의 2/3배), r4는 6 mm(c의 1/3배)인 내부공동을 가지도록 제조하였다.
비교예 1
제1 측벽 및 제2 측벽 사이의 거리가 50 mm인 56 mm × 100 mm, 높이 180 mm의 하우징을 포함하고, 제1 측벽과 제1 격벽 사이의 거리(a)가 28 mm, 제1 격벽과 제2 격벽 사이의 거리(b)가 10 mm, 제1 격벽과 제2 측벽 사이의 거리(c)가 19 mm인 내부공동을 갖는 에어레이터 장치를 제조하였다.
평가 방법
각각의 에어레이터 장치를 제작한 후, 물로 채워진 높이 50 cm 이상의 투명한 아크릴 수조에 담근 다음, 상기 에어레이터 장치 내부공동으로 7.5 L/min의 양으로 공기를 공급하면서, 출구 개구부로 배출되는 큰 기포의 배출 주기(sec), 큰 기포 배출 소요시간(sec), 1회 배출 시 방출된 큰 기포의 총 부피(cm3), 출구 개구부로 배출되는 큰 기포의 배출속도(m/sec) 등을 5회 측정하여 그 평균값을 하기 표 1에 나타내었다. 이 때 각 에어레이터 내부의 유효 부피(cm3)는 내부 치수를 이용하여 계산하였고, 방출된 기포는 500 ml의 비이커에 포집하여 그 총 부피를 측정하였다. 여기서 1회 배출은 에어레이터 장치의 1 주기의 큰 기포들의 배출을 의미하며, 큰 기포 배출 후 미세한 작은 기포들의 배출은 제외한다.
구분 에어레이터 장치의 유효 부피
(㎤)		 배출 주기
(sec)		 큰 기포 배출 소요시간(sec) 1회 배출 큰 공기 총부피
(㎤)		 큰 기포의 배출 속도
(m/sec)
실시예 1 464 4.35 0.61 400 2.73
실시예 2 465 4.29 0.54 410 3.16
비교예 1 463 4.40 0.77 370 1.98
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 특정 구조를 적용한 에어레이터 장치는 공기 와류를 방지하여, 공기 배출 시 큰 기포들이 부서져 미세기포가 생상되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 공기 흐름이 원활하기 때문에 배출 기포의 속도가 빨라지게 되므로, 배출 기포의 큰 에너지에 의해 세정 효과가 뛰어나다.
본 발명은 상기 구체예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구체예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (14)

  1. 내부공동을 형성하고, 적어도 하나의 측벽 및 상기 적어도 하나의 측벽과 연결된 상면부를 포함하는 하우징;
    상기 내부공동 안에 형성되며 제1 하단에서부터 제1 상단까지 연장되어 제1 공동부 및 제2 공동부를 형성하는 제1 격벽; 및
    상기 내부공동 안에 상기 제1 격벽과 제1 측벽 사이에 형성되어 제2 상단에서부터 제2 하단까지 연장되어 상기 제2 공동부에서 제1 챔버 및 제2 챔버를 형성하는 제2 격벽;을 포함하며,
    상기 하우징은 상기 제2 챔버와 연통되는 출구 개구부;를 포함하며,
    상기 제1 격벽의 상단은 상기 상면부에서 이격되어 제1 개구부를 형성하고, 상기 제1 공동부 및 제2 공동부가 상기 제1 개구부를 통하여 서로 연통되고,
    상기 적어도 하나의 측벽은 제1 측벽과 이에 대향하는 제2 측벽을 포함하고, 상기 제1 격벽의 제1 하단은 하면부로 제1 측벽과 연결되며,
    상기 제2 측벽과 상기 상면부는 제1 연결면에 의해 연결되고,
    상기 제2 격벽과 상기 상면부는 제2 연결면에 의해 연결되며, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버가 상기 제2 격벽의 제2 하단 하부에서 서로 연통되며,
    상기 제1 연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 곡면 또는 다각면이고,
    상기 제1 연결면 또는 상기 제2 연결면이 곡면인 경우, 상기 제1 연결면 곡면의 최소 곡률반경(r1) 또는 상기 제2 연결면 곡면의 최소 곡률반경(r2)이 하기 식 1 또는 식 2를 만족하는 에어레이터 장치:
    [식 1]
    Figure 112016113345479-pat00059

    상기 식 1에서 a는 제2 측벽과 제1 격벽 사이의 거리임,
    [식 2]
    Figure 112016113345479-pat00060

    상기 식 2에서 b는 제1 격벽과 제2 격벽 사이의 거리임.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 다각면인 에어레이터 장치.
  5. 내부공동을 형성하고, 적어도 하나의 측벽 및 상기 적어도 하나의 측벽과 연결된 상면부를 포함하는 하우징;
    상기 내부공동 안에 형성되며 제1 하단에서부터 제1 상단까지 연장되어 제1 공동부 및 제2 공동부를 형성하는 제1 격벽; 및
    상기 내부공동 안에 상기 제1 격벽과 제1 측벽 사이에 형성되어 제2 상단에서부터 제2 하단까지 연장되어 상기 제2 공동부에서 제1 챔버 및 제2 챔버를 형성하는 제2 격벽;을 포함하며,
    상기 하우징은 상기 제2 챔버와 연통되는 출구 개구부;를 포함하며,
    상기 제1 격벽의 상단은 상기 상면부에서 이격되어 제1 개구부를 형성하고, 상기 제1 공동부 및 제2 공동부가 상기 제1 개구부를 통하여 서로 연통되고,
    상기 적어도 하나의 측벽은 제1 측벽과 이에 대향하는 제2 측벽을 포함하고, 상기 제1 격벽의 제1 하단은 하면부로 제1 측벽과 연결되며,
    상기 제2 측벽과 상기 상면부는 제1 연결면에 의해 연결되고,
    상기 제2 격벽과 상기 상면부는 제2 연결면에 의해 연결되며, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버가 상기 제2 격벽의 제2 하단 하부에서 서로 연통되며,
    상기 제1 연결면 및 제2 연결면 중 최소한 하나는 평면이고,
    상기 제1 연결면이 평면인 경우, 상기 제1 연결면은 제2 측벽 및 상면부의 연장선이 만나는 점으로부터 거리가 각각 x1 및 x2인 제2 측벽 및 상면부를 연결하는 평면이고, 상기 거리 x1 및 x2는 각각 하기 식 3 및 식 4를 만족하고,
    상기 제2 연결면이 평면인 경우, 상기 제2 연결면은 상면부 및 제2 격벽의 연장선이 만나는 점으로부터 거리가 각각 x3 및 x4인 상면부 및 제2 격벽을 연결하는 평면이고, 상기 거리 x3 및 x4는 각각 하기 식 5 및 식 6을 만족하는 에어레이터 장치:
    [식 3]
    Figure 112016113345479-pat00061

    [식 4]
    Figure 112016113345479-pat00062

    상기 식 3 및 식 4에서 a는 제2 측벽과 제1 격벽 사이의 거리임,
    [식 5]
    Figure 112016113345479-pat00063

    [식 6]
    Figure 112016113345479-pat00064

    상기 식 5 및 식 6에서 b는 제1 격벽과 제2 격벽 사이의 거리임.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 에러에이터 장치는 상기 제1 격벽과 상기 하면부가 제3 연결면에 의해 연결되고, 상기 하면부와 상기 제1 측벽이 제4 연결면에 의해 연결되며,
    상기 제3 연결면 및 제4 연결면 중 최소한 하나는 평면, 곡면 또는 다각면인 에어레이터 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 연결면은 최소 곡률반경(r3)이 하기 식 7을 만족하는 곡면을 포함하는 곡면이고,
    상기 제4 연결면은 최소 곡률반경(r4)이 하기 식 8을 만족하는 곡면을 포함하는 곡면인 에어레이터 장치:
    [식 7]
    Figure 112015094792337-pat00043

    [식 8]
    Figure 112015094792337-pat00044

    상기 식 7 및 식 8에서 c는 제1 격벽과, 제1 측벽 사이의 거리이다.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제3 연결면은 제1 격벽 및 하면부의 연장선이 만나는 점으로부터 거리가 각각 x5 및 x6인 제1 격벽 및 하면부를 연결하는 평면이고, 상기 거리 x5 및 x6은 각각 하기 식 9 및 식 10을 만족하며,
    상기 제4 연결면은 하면부 및 제1 측벽의 연장선이 만나는 점으로부터 거리가 각각 x7 및 x8인 하면부 및 제1 측벽을 연결하는 평면이고, 상기 거리 x7 및 x8는 각각 하기 식 11 및 식 12를 만족하는 에어레이터 장치:
    [식 9]
    Figure 112015094792337-pat00045

    [식 10]
    Figure 112015094792337-pat00046

    [식 11]
    Figure 112015094792337-pat00047

    [식 12]
    Figure 112015094792337-pat00048

    상기 식 9 내지 식 12에서 c는 제1 격벽과, 제1 측벽 사이의 거리이다.
  10. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 상기 제1 공동부와 연통되는 입구 개구부를 더 포함하는 에어레이터 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 에어레이터 장치는 둘 이상으로 분리된 내부공동을 갖는 것인 에어레이터 장치.
  12. 제1항, 제4항, 제5항 및 제7항 내지 제11항 중 어느 한 한의 에어레이터 장치; 및
    산기홀을 통해 공기를 배출하는 산기파이프;
    를 포함하는 산기장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 산기장치는 상기 하우징의 제1 공동부에 상기 산기파이프가 위치하며, 산기홀을 통해 배출된 공기가 제1 공동부, 제1 챔버 및 제2 챔버를 순차적으로 거쳐 출구 개구부를 통해 공기를 배출하는 산기장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 에어레이터 장치는 상기 제1 공동부와 연통되는 입구 개구부를 더 포함하고, 상기 산기파이프가 상기 입구 개구부를 통하여 관통하는 것인 산기 장치.

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