KR101990747B1 - 미세버블 생성장치 - Google Patents

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박종진
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Abstract

본 발명에 따르면, 오염수를 수용하는 오염수 수용공간 내부에 설치되어 오염수를 정화하기 위한 미세버블을 생성하는 미세버블 생성장치에 있어서, 상부는 개구되고 하부에는 바닥판(112)이 마련된 관형상으로 이루어져 상기 오염수에 잠겨지도록 오염수 수용공간 내부에 직립배치되며, 상기 바닥판(112)에는 상하 개구되어 오염수가 상향 유입되는 유입공(113)이 형성된 외관부(110); 상기 외관부(110)보다 상대적으로 직경 및 길이가 짧으며 상하 개구된 관형상으로 이루어져 개구된 하단이 상기 유입공(113)에 연통되도록 외관부(110) 내의 하부위치에 직립배치된 내관부(120); 상기 외관부(110)의 하부에 연결되어 외부로부터 공급되는 고압의 공기를 외관부(110)와 내관부(120) 사이의 이격공간(S)에 주입하는 공기주입관(130); 및 상기 외관부(110) 상부의 내벽을 따라 이격배치되며 내벽측에서 중앙을 향해 측방으로 돌출되어 주입된 공기에 의해 형성된 버블을 미세화시키는 산기돌기(140);를 포함하는 미세버블 생성장치가 개시된다.

Description

미세버블 생성장치{FINE-BUBBLE GENERATING APPARATUS}
본 발명은 미세버블 생성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정화조나 하천과 같이 오염수를 수용하는 오염수 수용공간 내에 설치되어 오염수를 정화하기 위한 미세버블을 생성하면서 용존산소를 공급하고 교반작용하는 미세버블 생성장치에 관한 것이다.
도 1 및 도 2에는 종래기술에 따른 미세버블 생성장치의 구성이 도시되어 있다. 도면을 참고하면 종래의 미세버블 생성장치는 송기배관(100)을 통하여 공기공급구(10)로 압축공기를 공급하면 공기수용부(30) 내부로 유입된 공기가 공기분출구(20)로 고르게 분배되면서 멤브레인(60)의 후면으로 분출된다. 분출된 공기의 압력에 의하여 멤브레인이 팽창하면 역류방지용 마개(80)가 상승하면서 상기 공기분출구가 개방되고 산기구(50)를 통하여 수중에 미세한 기포를 분산시킬 수 있었다.
그러나, 미세버블 생성장치가 작동하지 않는 휴지기에는 오염수에 포함된 슬러지 등의 오염물질이 내려앉으면서 산기구(50)가 막혀 산소 발생량이 줄어 들거나 압축공기의 주입량을 늘려야 하며 이를 방지하기 위해서는 정기적으로 세척이 필요한 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-1291240호(2013.07.24), 역류방지 기능이 구비된 멤브레인 산기관.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 미세버블이 배출되는 통로가 대구경으로 이루어져 슬러지 등의 오염물질에 의해 배출공이 막힐 염려가 없으며 이에 따라 주기적인 세척이 불필요하고 미세버블 생성량을 대폭 증대시켜 정화효율을 향상시킨 미세버블 생성장치를 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세버블 생성장치는, 오염수를 수용하는 오염수 수용공간 내부에 설치되어 오염수를 정화하기 위한 미세버블을 생성하는 미세버블 생성장치에 있어서, 상부는 개구되고 하부에는 바닥판(112)이 마련된 관형상으로 이루어져 상기 오염수에 잠겨지도록 오염수 수용공간 내부에 직립배치되며, 상기 바닥판(112)에는 상하 개구되어 오염수가 상향 유입되는 유입공(113)이 형성된 외관부(110); 상기 외관부(110)보다 상대적으로 직경 및 길이가 짧으며 상하 개구된 관형상으로 이루어져 개구된 하단이 상기 유입공(113)에 연통되도록 외관부(110) 내의 하부위치에 직립배치된 내관부(120); 상기 외관부(110)의 하부에 연결되어 외부로부터 공급되는 고압의 공기를 외관부(110)와 내관부(120) 사이의 이격공간(S)에 주입하는 공기주입관(130); 및 상기 외관부(110) 상부의 내벽을 따라 이격배치되며 내벽측에서 중앙을 향해 측방으로 돌출되어 주입된 공기에 의해 형성된 버블을 미세화시키는 산기돌기(140);를 포함한다.
여기서, 상기 외관부(110)는, 상하 개구된 단관형상으로 이루어져 내부의 중공이 상기 내관부(120) 및 이격공간(S)과 상하로 연통되도록 상기 외관부(110)의 상부 내벽 내에 장착되는 돌기관(111)을 더 포함하고, 상기 산기돌기(140)는 돌기관(111)의 내벽 둘레에 돌출형성되어 상기 외관부(110)의 내부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 외관부(110)의 상부 내벽에는 복수 개의 돌기관(111)이 상하로 적층되어 장착되되, 각 돌기관(111)은 내벽 둘레의 각 산기돌기(140)가 상하로 인접된 돌기관(111)의 두 산기돌기(140) 사이의 위치에 배치되도록 적층될 수 있다.
또한, 상기 돌기관(111)은 내벽에 형성된 산기돌기(140)의 크기 및 형상이 서로 다른 복수의 규격(114a 내지 114c)으로 이루어지며, 상기 외관부(110)의 상부 내벽에는 서로 다른 규격을 갖는 복수의 돌기관(111)이 상하로 적층되어 장착될 수 있다.
또한, 상기 내관부(120)의 외부면을 따라 나선방향으로 연장되고 외측으로 돌출되어 상기 이격공간(S)으로 주입된 공기가 와류하며 상승하도록 가이드하는 와류가이드돌기(150);를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 와류가이드돌기(150)는, 복수 개의 조각편으로 이루어지며 각 조각편이 상기 내관부(120)의 외부면을 따라 나선방향으로 이격배치되어 주입된 공기를 와류시키고 공기에 의해 형성된 버블을 미세화시킬 수 있다.
또한, 상기 공기주입관(130)은 외관부(110)의 하단에서 일정 높이 이격된 하부 측면에 연결되어 상기 이격공간(S)에 측방으로 공기를 주입하며, 상기 이격공간(S) 내에서 상기 공기주입관(130)의 주입구와 대향하는 위치에 배치되어 상기 주입구를 통해 주입되는 공기가 상기 이격공간(S)으로 하향 경사지게 주입되도록 가이드하는 하향가이드부(160);를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 하향가이드부(160)는, 상기 공기주입관(130)의 주입구 상부 위치로부터 내관부(120)의 외부면까지 측방으로 연장되며, 하향 오목하게 만곡된 판형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 미세버블 생성장치에 의하면,
첫째, 외관부(110)는 상부가 개구되고 하부에는 바닥판(112)이 마련된 관형상으로 이루어져 상기 오염수에 잠겨지도록 오염수 수용공간 내부에 직립배치되며 상기 바닥판(112)에는 상기 오염수가 유입되는 유입공(113)이 상하로 개구되고, 상기 외관부(110)보다 상대적으로 직경 및 길이가 짧으며 상하 개구된 관형상으로 이루어진 내관부(120)는 개구된 하단이 유입공(113)에 연통되도록 외관부(110) 내의 하부위치에 직립배치되며, 상기 외관부(110)의 하부에 연결된 공기주입관(130)은 외부로부터 공급되는 고압의 공기를 상기 내관부(120)와 외관부(110) 사이의 이격공간(S)에 주입하는 것과 같이, 대구경(10cm) 이상의 외관부(110) 상단 개구부를 통해 생성되는 미세버블이 배출되는 구조로 이루어져, 장치의 휴지기에 슬러지 등의 오염물질이 누적되더라도 배출구가 막힐 염려가 없으며 이에 따라 주기적인 세척이 불필요하여 유지관리 비용을 절감할 수 있고 이젝터 효과로 오염수 수용공간 내부의 오염수를 전체적으로 교반하는 효과를 구현할 수 있다.
둘째, 상기 외관부(110) 상부의 내벽을 따라 이격배치되는 산기돌기(140)는 내벽측에서 중앙을 향해 측방으로 돌출되어 이격공간(S)으로 공기가 주입되면서 생성되는 버블은 이격공간(S) 내에서 내관부(120)의 둘레를 나선형태로 휘감으며 상승하고 상기 산기돌기(140)와 충돌하면서 미세한 버블형태로 분리되며 동시에 오염수와 고르게 혼합될 수 있어 미세버블의 생성량을 대폭 증대시키고 용존산소량을 증대시켜 정화효율을 향상시킬 수 있다.
셋째, 상기 외관부(110)는, 상하 개구된 단관형상으로 이루어져 내부의 중공이 상기 내관부(120) 및 이격공간(S)과 상하로 연통되도록 상기 외관부(110)의 상부 내벽 내에 장착되는 돌기관(111)을 더 포함하고, 상기 산기돌기(140)는 돌기관(111)의 내벽 둘레에 돌출형성되어 상기 외관부(110)의 내부에 배치되는 구조로 이루어져, 장기간 이용에 따라 산기돌기(140)가 훼손된 경우 훼손된 산기돌기(140)가 배치된 특정 돌기관(111)만을 교체하여 재사용이 가능하므로 유지관리 비용을 더욱 절감할 수 있으며 각 산기돌기(140)의 돌출된 지향방향을 용이하게 변경할 수 있다.
넷째, 상기 돌기관(111)은 내벽에 형성된 산기돌기(140)의 크기 및 형상이 서로 다른 복수의 규격(114a 내지 114c)으로 이루어지며, 상기 외관부(110)의 상부 내벽에는 서로 다른 규격을 갖는 복수의 돌기관(111)이 상하로 적층되어 장착됨으로써, 오염수 수용공간의 오염수에 포함된 오염물질의 크기, 함유농도(오염도), 오염수의 점성이나 요구되는 미세버블의 크기 및 생성량에 따라 적절한 규격의 돌기관(111)을 혼합사용하여 정화효율을 극대화할 수 있다. 즉, 미세버블 생성장치가 설치되는 오염수 수용공간의 환경적인 특징 및 요구되는 미세버블 생성량에 부합되는 형태로의 변형이 자유로우며 장치의 제조비용을 대폭 절감할 수 있다.
다섯째, 각 돌기관(111)은 내벽 둘레의 각 산기돌기(140)가 상하로 인접된 돌기관(111)의 두 산기돌기(140) 사이의 위치에 배치되도록 적층됨으로써, 와류하며 상승하는 오염수와 각 산기돌기(140) 간의 접촉성능을 증대시킬 수 있다.
여섯째, 상기 내관부(120)의 외부면에는 나선방향으로 연장되고 외측으로 돌출된 와류가이드돌기(150)가 형성되어 상기 이격공간(S)으로 주입된 공기가 와류하며 상승하도록 가이드할 수 있으며 이에 따라 공기의 회전력을 대폭 증대시켜 미세버블의 생성량을 더욱 증대시키며 오염수와 미세버블을 더욱 고르게 혼합할 수 있다.
일곱째, 상기 와류가이드돌기(150)는, 복수 개의 조각편으로 이루어지며 각 조각편이 상기 내관부(120)의 외부면을 따라 나선방향으로 이격배치되어 주입된 공기를 와류시키면서 공기에 의해 형성된 버블을 미세화시킴으로써 공기의 회전력을 증대시키면서 동시에 미세버블의 생성량을 증대시킬 수 있다.
여덟째, 상기 공기주입관(130)은 외관부(110)의 하단에서 일정높이 이격된 하부 측면에 연결되어 상기 이격공간(S)에 측방으로 공기를 주입하며, 상기 이격공간(S) 내에서 상기 공기주입관(130)의 주입구와 대향하는 위치에 배치된 하향가이드부(160)는 상기 주입구를 통해 주입되는 공기가 상기 이격공간(S)으로 하향 경사지게 주입되도록 가이드함으로써, 바닥판(112)에 부딪친 충격의 반작용 효과로 와류의 세기를 증대시킬 수 있으며 장치의 휴지기 동안에 외관부(110)의 바닥판(112)에 침적되는 오염물질을 동작기에 효과적으로 제거할 수 있다.
아홉째, 상기 하향가이드부(160)는 공기주입관(130)의 주입구 상부 위치로부터 내관부(120)의 외부면까지 측방으로 연장되며 하향 오목하게 만곡된 판형상으로 이루어져, 공기주입관(130)으로부터 배출된 공기를 양측으로 분리하여 보다 안정적으로 이격공간(S)에 하향 경사진 방향으로 주입되도록 가이드할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 미세버블 생성장치의 구성을 나타낸 사시도 및 측단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세버블 생성장치의 구성을 나타낸 분리사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세버블 생성장치의 구성을 나타낸 측단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세버블 생성장치의 동작원리를 나타낸 측단면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 돌기관이 복수의 규격으로 형성된 구성을 나타낸 측단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류가이드돌기의 구성을 나타낸 사시도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류가이드돌기의 동작원리를 나타낸 측단면도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하향가이드부의 구성을 나타낸 정단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세버블 생성장치(100)는 폭기조, 활성오니조, 균등조, 저류조, 부식조, 유량조정조, 호기성 소화조, 각종 교반조 및 폭기조 등의 각종 정화조나 저수지 및 하천, 도금처리장 및 양식장 등과 같이 정화하고자 하는 용수 즉, 오염수를 수용하는 다양한 오염수 수용공간 내에 설치되어 미세버블을 생성하면서 수용된 오염수를 정화하는 장치로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 외관부(110), 내관부(120), 공기주입관(130) 및 산기돌기(140)를 포함한다.
먼저, 상기 외관부(110)는 미세버블이 생성되고 생성되 미세버블과 유입된 오염수가 고르게 혼합될 수 있는 공간을 제공하는 관체로서, 상부는 개구되고 하부는 바닥판(112)이 마련된 관형상으로 이루어져 상기 오염수에 잠겨지도록 오염수 수용공간 내부에 직립배치되며, 상기 바닥판(112)에는 상하 개구되어 오염수가 상향 유입되는 유입공(113)이 형성된다.
여기서, 상기 외관부(110)는 스테인레스강이나 고내식성 합성수지 재질로 이루어져 슬러지 등의 오염물질에 의해 부식되지 않으며 표면에 오염물질이 흡착되지 않도록 표면이 매끄럽게 가공처리된 것이 바람직하다. 또한, 상기 유입공(113)을 통해 오염수 수용공간 내의 오염수가 유입될 수 있도록 오염수 수용공간의 바닥면으로부터 일정거리 이격된 높이에 유입공(113)이 배치되도록 외관부(110)가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 내관부(120)는 공기주입관(130)을 통해 주입되는 공기가 와류할 수 있는 공간을 형성하여 외관부(110)의 유입공(113)을 통해 상향 유입되는 오염수의 유입수류와 공기주입관(130)을 통해 주입되는 공기에 의한 수류가 상호 혼합되지 않도록 공간적으로 이격시키는 관체로서, 상기 외관부(110)보다 상대적으로 직경 및 길이가 짧으며 상하 개구된 관형상으로 이루어져 개구된 하단이 유입공(113)에 연통되도록 외관부(110) 내의 하부위치에 직립배치된다.
여기서, 상기 내관부(120)가 외관부(110)보다 상대적으로 직경이 작게 형성되어 도 4에 도시된 바와 같이 외관부(110)의 내부면과 외관부(110)의 외부면 사이에는 이격공간(S)이 형성되며, 외관부(110)보다 상대적으로 길이가 짧게 형성되어 상기 이격공간(S) 내에서 주입된 공기가 와류할 수 있는 공간을 확보하고 외관부(110) 내에서 내관부(120)의 상부 위치에서는 와류하며 상승하는 공기에 의한 수류와 유입공(113)을 통해 내관부(120)의 내부로 상향 유입되는 오염수가 상호 혼합될 수 있는 공간을 확보할 수 있는 것이다. 또한, 상기 내관부(120)는 외관부(110)와 마찬가지로 내식성 재질로 이루어지고 표면이 매끄럽도록 가공되는 것이 바람직하다.
상기 공기주입관(130)은 미세공기를 형성할 고압의 압축공기를 제공하는 관체로서 상기 외관부(110)의 하부에 연결되어 외부로부터 공급되는 고압의 공기를 상기 이격공간(S)에 주입한다. 여기서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 공기주입관(130)은 외관부(110)의 하단에서 일정높이 이격된 하부 측면에 연결되어 상기 이격공간(S)에 측방으로 공기를 주입함으로써, 주입된 공기가 이격공간(S) 내에서 내관부(120)의 외부면을 따라 와류하는 스월모션을 형성할 수 있다. 이러한 스월모션은 외관부(110)의 유입공(113)으로 주입되는 오염수를 강하게 회전시키면서 상승시키는 이젝터 효과를 구현한다.
상기 산기돌기(140)는 주입된 공기에 의해 생성된 버블을 더욱 미세하게 분리하여 마이크로 또는 나노 크기의 미세버블을 형성하는 돌기로서, 상기 외관부(110) 상부의 내벽을 따라 이격배치되며 내벽측에서 중앙을 향해 측방으로 돌출되어 주입된 공기에 의해 형성된 버블을 미세화시킨다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 공기주입관(130)을 통해 이격공간(S)으로 공기가 주입되면서 생성되는 버블은 이격공간(S) 내에서 내관부(120)의 둘레를 나선형태로 휘감으며 상승하고 상기 산기돌기(140)와 충돌하면서 미세한 버블형태로 분리되며 동시에 오염수와 고르게 혼합될 수 있어 미세버블의 생성량을 대폭 증대시키고 용존산소량을 증대시켜 정화효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 산기돌기(140)가 외관부(110)의 상부 내측에 장착됨에 있어 외관부(110)에 직접 장착되거나 외관부(110)와 일체형으로 이루어질 수도 있으며, 도 3 및 도 4와 같이 외관부(110)의 내부에 삽입되는 돌기관(111)에 의해 조립식으로 장착될 수도 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 외관부(110)는 상하 개구된 단관형상으로 이루어져 내부의 중공이 상기 내관부(120) 및 이격공간(S)과 상하로 연통되도록 상기 외관부(110)의 상부 내벽 내에 장착되는 돌기관(111)을 더 포함하고, 상기 산기돌기(140)는 돌기관(111)의 내벽 둘레에 돌출형성되어 상기 외관부(110)의 내부에 배치될 수 있다. 따라서, 장기간 이용에 따라 산기돌기(140)가 훼손된 경우 훼손된 산기돌기(140)가 배치된 특정 돌기관(111)만을 교체하여 재사용이 가능하므로 유지관리 비용을 더욱 절감할 수 있으며 각 산기돌기(140)의 돌출된 지향방향을 용이하게 변경할 수 있다.
여기서, 각 산기돌기(140)는 돌기관(111)과 일체로 형성될 수 있으며, 돌기관(111)의 내벽에 본딩이나 체결나사에 의해 부착되는 방식으로 이루어질 수 있다. 또한, 각 돌기관(111)은 외관부(110)의 내벽에 본딩에 의해 부착되는 방식으로 견고하게 장착될 수 있으며 이 밖에 체결나사나 별도의 브라켓을 이용하여 탈착식으로 조립될 수도 있다.
또한, 도 4에서와 같이 각 돌기관(111)은 내벽 둘레의 각 산기돌기(140)가 상하로 인접된 돌기관(111)의 두 산기돌기(140) 사이의 위치에 배치되도록 적층됨으로써, 와류하며 상승하는 오염수와 각 산기돌기(140) 간의 접촉성능을 증대시킬 수 있다.
더불어, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 돌기관(111)은 내벽에 형성된 산기돌기(140)의 크기 및 형상이 서로 다른 복수의 규격(114a 내지 114c)으로 이루어지며, 상기 외관부(110)의 상부 내벽에는 서로 다른 규격을 갖는 복수의 돌기관(111)이 상하로 적층되어 장착됨으로써, 오염수 수용공간의 오염수에 포함된 오염물질의 크기, 함유농도(오염도), 오염수의 점성이나 요구되는 미세버블의 크기 및 생성량에 따라 적절한 규격의 돌기관(111)을 혼합사용하여 정화효율을 극대화할 수 있다. 즉, 미세버블 생성장치가 설치되는 오염수 수용공간의 환경적인 특징 및 요구되는 미세버블 생성량에 부합되는 형태로의 변형이 자유로우며 장치의 제조비용을 대폭 절감할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 내관부(120)의 외부면에는 나선방향으로 연장되고 외측으로 돌출된 와류가이드돌기(150)가 형성되어 이로 인해 도 8에 도시된 바와 같이 상기 이격공간(S)으로 주입된 공기가 와류하며 상승하도록 가이드할 수 있으며 이에 따라 공기의 회전력을 대폭 증대시켜 미세버블의 생성량을 더욱 증대시키며 오염수와 미세버블을 더욱 고르게 혼합할 수 있다.
여기서, 도시되지 않았으나 상기 와류가이드돌기(150)는 복수 개의 조각편으로 이루어지며 각 조각편이 상기 내관부(120)의 외부면을 따라 나선방향으로 이격배치되어 주입된 공기를 와류시키면서 공기에 의해 형성된 버블을 미세화시킴으로써 공기의 회전력을 증대시키면서 동시에 미세버블의 생성량을 증대시킬 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이격공간(S) 내에서 상기 공기주입관(130)의 주입구와 대향하는 위치에 배치된 하향가이드부(160)는 상기 주입구를 통해 주입되는 공기가 상기 이격공간(S)으로 하향 경사지게 주입되도록 가이드함으로써, 바닥판(112)에 부딪친 충격의 반작용 효과로 와류의 세기를 증대시킬 수 있으며 장치의 휴지기 동안에 외관부(110)의 바닥판(112)에 침적되는 오염물질을 동작기에 효과적으로 제거할 수 있다.
여기서, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 하향가이드부(160)는 공기주입관(130)의 주입구 상부 위치로부터 내관부(120)의 외부면까지 측방으로 연장되며 하향 오목하게 만곡된 판형상으로 이루어져, 공기주입관(130)으로부터 배출된 공기를 양측으로 분리하여 보다 안정적으로 이격공간(S)에 하향 경사진 방향으로 주입되도록 가이드할 수 있다. 이때, 상기 하향가이드부(160)의 양단에서 곡률중심까지의 각 연장선의 내각 크기는 바람직하게는 90도일 수 있으나, 주입되는 공기의 압력, 미세버블 생성 요구량, 미세버블 생성장치(100)의 크기를 고려하여 45도 내지 160도 범위 내에서 정해지는 것이 바람직하다. 45도 미만인 경우 주입되는 공기와 하향가이드부(160) 간의 접촉면적이 너무 적어 하향 가이드되는 힘이 작아지게 되며 160도를 초과하는 경우 양쪽으로 분리된 수류가 다시 혼합되어 와류되는 정도가 미미해질 수 있다.
또한, 도시되지 않았으나 상기 하향가이드부(160)는, 상기 주입구의 공기주입 방향으로 하향 경사지게 연장배치되고 상기 공기주입관(130)의 주입구의 둘레에 장착되는 단관형상으로 이루어져서도 동일한 가이드 기능을 구현할 수 있다. 더불어, 상기 하향가이드부(160)는 미세버블 생성장치(100)의 휴지기 간에 공기주입관(130)으로 오염물질이 침적되는 것을 방지하는 효과를 구현할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세버블 생성장치(100)의 동작원리를 설명한다.
먼저, 오염수 수용공간 내에 미세버블 생성장치(100)가 오염수에 잠겨지도록 설치된 상태에서 공기주입관(130)으로 고압의 압축공기를 공급하면 공기주입관(130)의 주입구를 통해 외관부(110)와 내관부(120) 사이의 이격공간(S)으로 공기가 주입된다. 이때, 하향가이드부(160)의 만곡된 형상에 의해 도 9에서와 같이 하향 경사진 방향으로 수류가 가이드되어 도 5에서와 같이 공기주입관(130)의 주입구로 배출되는 공기는 외관부(110)의 바닥판(112)을 향하여 이격공간(S)으로 주입되며, 상기 바닥판(112)에 부딪힌 후 충격의 반작용 및 공기의 부력에 의해 상향으로 수류가 바뀌게 된다. 이로 인해 바닥판(112)에 부딪친 충격의 반작용 효과로 와류의 세기를 증대시킬 수 있으며 미세버블 생성장치(100)의 휴지기 동안에 외관부(110)의 바닥판(112)에 침적되는 오염물질을 동작기에 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
이후, 상향 공기의 수류는 와류하여 내관부(120)의 외부면을 따라 나선방향으로 회전하며 상승하게 되고 내관부(120)를 통과하면서 외관부(110)의 상부 위치 즉, 산기돌기(140)가 장착된 위치로 상향 유입되어 각 산기돌기(140)와 충돌하면서 미세한 버블형태로 분리되며 동시에 오염수와 고르게 혼합될 수 있어 미세버블의 생성량을 대폭 증대시키고 용존산소량을 증대시켜 정화효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 외관부(110)의 상단을 통해 오염수 수용공간의 내부로 배출되는 미세버블은 미세버블 생성장치(100)의 내부와 오염수 수용공간 간의 급격한 압력차이로 인해 더욱 미세하게 분리되어 나노급 크기로 미세화될 수 있게 된다.
더불어, 도 5에 도시된 바와 같이 미세버블을 포함한 오염수의 배출압력에 의해 오염수 수용공간 내에서 외관부(110)의 상부 위치에는 상승수류가 발생하게 되고, 외관부(110)의 하부 위치에는 주변의 오염수가 유입공(113)으로 흡입되는 상승수류가 발생하게 되면서 상승수류와 흡입수류에 의해 오염수 수용공간 내부에 전체적으로 순환하는 형태의 수류가 생성되면서 정화된 오염수와 정화되지 않은 오염수 간의 교반작용을 도모할 수 있다.
상술한 바와 같이, 외관부(110)는 상부가 개구되고 하부에는 바닥판(112)이 마련된 관형상으로 이루어져 상기 오염수에 잠겨지도록 오염수 수용공간 내부에 직립배치되며 상기 바닥판(112)에는 상기 오염수가 유입되는 유입공(113)이 상하로 개구되고, 상기 외관부(110)보다 상대적으로 직경 및 길이가 짧으며 상하 개구된 관형상으로 이루어진 내관부(120)는 개구된 하단이 유입공(113)에 연통되도록 외관부(110) 내의 하부위치에 직립배치되며, 상기 외관부(110)의 하부에 연결된 공기주입관(130)은 외부로부터 공급되는 고압의 공기를 상기 내관부(120)와 외관부(110) 사이의 이격공간(S)에 주입하는 것과 같이, 대구경(10cm) 이상의 외관부(110) 상단 개구부를 통해 생성되는 미세버블이 배출되는 구조로 이루어져, 장치의 휴지기에 슬러지 등의 오염물질이 누적되더라도 배출구가 막힐 염려가 없으며 이에 따라 주기적인 세척이 불필요하여 유지관리 비용을 절감할 수 있고 이젝터 효과로 오염수 수용공간 내부의 오염수를 전체적으로 교반하는 효과를 구현할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100...미세버블 생성장치 110...외관부
120...내관부 130...공기주입관
140...산기돌기 150...와류가이드돌기
160...하향가이드부

Claims (5)

  1. 오염수를 수용하는 오염수 수용공간 내부에 설치되어 오염수를 정화하기 위한 미세버블을 생성하는 미세버블 생성장치에 있어서,
    상부는 개구되고 하부에는 바닥판(112)이 마련된 관형상으로 이루어져 상기 오염수에 잠겨지도록 오염수 수용공간 내부에 직립배치되며, 상기 바닥판(112)에는 상하 개구되어 오염수가 상향 유입되는 유입공(113)이 형성된 외관부(110);
    상기 외관부(110)보다 상대적으로 직경 및 길이가 짧으며 상하 개구된 관형상으로 이루어져 개구된 하단이 상기 유입공(113)에 연통되도록 외관부(110) 내의 하부위치에 직립배치된 내관부(120);
    상기 외관부(110)의 하단에서 일정높이 이격된 하부 측면에 연결되어 외부로부터 공급되는 고압의 공기를 외관부(110)와 내관부(120) 사이의 이격공간(S)에 주입하는 공기주입관(130);
    상기 외관부(110) 상부의 내벽을 따라 이격배치되며 내벽측에서 중앙을 향해 측방으로 돌출되어 주입된 공기에 의해 형성된 버블을 미세화시키는 산기돌기(140); 및
    상기 이격공간(S) 내에서 상기 공기주입관(130)의 주입구와 대향하는 위치에 배치되어 상기 주입구를 통해 주입되는 공기가 상기 이격공간(S)으로 하향 경사지게 주입되도록 가이드하는 하향가이드부(160);를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세버블 생성장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외관부(110)는, 상하 개구된 단관형상으로 이루어져 내부의 중공이 상기 내관부(120) 및 이격공간(S)과 상하로 연통되도록 상기 외관부(110)의 상부 내벽 내에 장착되는 돌기관(111)을 더 포함하고,
    상기 산기돌기(140)는 돌기관(111)의 내벽 둘레에 돌출형성되어 상기 외관부(110)의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 미세버블 생성장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 외관부(110)의 상부 내벽에는 복수 개의 돌기관(111)이 상하로 적층되어 장착되되,
    각 돌기관(111)은 내벽 둘레의 각 산기돌기(140)가 상하로 인접된 돌기관(111)의 두 산기돌기(140) 사이의 위치에 배치되도록 적층되는 것을 특징으로 하는 미세버블 생성장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 내관부(120)의 외부면을 따라 나선방향으로 연장되고 외측으로 돌출되어 상기 이격공간(S)으로 주입된 공기가 와류하며 상승하도록 가이드하는 와류가이드돌기(150);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세버블 생성장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하향가이드부(160)는 하향 오목하게 만곡된 판형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세버블 생성장치.
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