KR102046893B1 - 마이크로 버블 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 버블 발생장치에 관한 것으로, 마이크로 버블 발생장치는 상수를 소정 압력으로 가압하는 가압펌프; 상기 가압펌프에서 가압된 상수를 공급받고, 상기 상수에 공기가 흡수되도록 하여, 공기 기포의 버블을 함유한 물을 배출하는 버블 발생관; 측방향으로 버블을 함유한 물이 유입되도록 상기 버블 발생관이 장착되고, 상기 버블 발생관에서 배출되는 물에 함유된 공기 기포를 미세하게 분쇄하는 버블 분쇄탱크; 및 상기 버블 분쇄탱크의 하부에 장착되며, 상기 버블 분쇄탱크에서 분쇄된 미세 공기 기포를 더욱 미세하게 분쇄하여 마이크로 버블이 포함된 물을 배출하는 버블 분쇄노즐;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로 버블 발생장치{Micro bubble generator}
본 발명은 마이크로 버블 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 상수를 가압펌프로 가압하고, 버블 발생관에서 가압된 상수를 공급받아 공기 기포를 함유한 물로 생성하고 버블 분쇄탱크에서 공기 기포를 미세하게 분쇄한 후, 버블 분쇄노즐에서 미세 공기 기포를 더욱 미세하게 분쇄하여 풍부한 마이크로 버블을 토출할 수 있는 마이크로 버블 발생장치를 제공하는 데 있다.
마이크로버블은 몇 마이크로미터 크기의 눈에 보이지 않는 공기 거품으로, 인체에서 접촉시 세정작용, 피부 미용 작용, 온열 작용, 마사지 작용, 음이온 작용 등의 우수한 효과를 갖는다.
이러한 마이크로버블은 부력이 작아서 수중에서 유영하듯 부유하며 부력에 대한 저항이 커서 수중에 장시간 유영하게 된다.
그러므로, 마이크로버블에는 대전작용이나 자기가압효과 등의 특성에 의해 각종 산업분야에서 널리 이용되고 있다.
예컨대, 세탁기의 경우, 세탁력을 향상시키기 위해 세탁조에서 버블을 이용하고 있다.
그리고, 반도체나 액정표시장치의 제조공정의 경우, 그 세정 공정이나 식각 공정 및 스트립 공정 등에서 버블이 이용되고 있다.
또한, 욕실 등에서 목욕시 버블을 이용하면, 특별한 도구 없이도 용이하게 때를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 피부 등에 마시지 효과를 가져올 수도 있기 때문에, 욕실 등에서도 많이 사용되고 있다.
한국 등록특허공보 제10-1285914호(특허문헌 1)에는 기포가 포함된 공급수를 공급받는 유입구와 배출되는 배출구가 구비된 발생실이 구비된 몸체와, 외주면이 상기 몸체의 발생실의 내주면과 밀착된 상태로 수용되며 공급수의 진행방향으로 다수의 미세관로가 형성된 발생부재와, 상기 몸체를 관통하여 구비되며 일단은 상기 발생부재에 고정되고 타단은 몸체의 외부로 노출된 회전축과, 전원을 공급받아 구동하는 모터의 회전력을 전달받아 상기 회전축을 정역회전하도록 된 구동수단을 포함하며, 상기 회전축과 동조하여 회전하는 작동링크와 상기 작동링크와 접촉되면 이를 감지하는 한 쌍의 감지센서와, 상기 감지센서의 감지에 따라 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 제어수단을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생 장치가 개시되어 있다.
특허문헌 1의 마이크로버블 발생 장치는 별도의 펌프에 의해 기포가 혼합된 공급수가 유입구를 통해 공급되면, 공급수가 발생실을 경유하여 배출구로 배출되는 과정에서, 발생실에 구비된 발생부재의 미세관로를 통과하는 중에 기포가 미세하게 분리 및 압축되어 마이크로버블이 발생하게 된다.
이와 같이 마이크로버블은 다양한 장점이 있으므로, 하나의 장치에서 보다 풍부한 마이크로버블을 발생시킬 수 있는 기술 개발은 필요한 것이다.
: 한국 등록특허공보 제10-1285914호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 상수를 가압펌프로 가압하고, 버블 발생관에서 가압된 상수를 공급받아 공기 기포를 함유한 물로 생성하고 버블 분쇄탱크에서 공기 기포를 미세하게 분쇄한 후, 버블 분쇄노즐에서 미세 공기 기포를 더욱 미세하게 분쇄하여 풍부한 마이크로 버블을 토출할 수 있는 마이크로 버블 발생장치를 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로 버블 발생장치는, 상수를 소정 압력으로 가압하는 가압펌프;
상기 가압펌프에서 가압된 상수를 공급받고, 상기 상수에 공기가 흡수되도록 하여, 공기 기포의 버블을 함유한 물을 배출하는 버블 발생관;
측방향으로 버블을 함유한 물이 유입되도록 상기 버블 발생관이 장착되고, 상기 버블 발생관에서 배출되는 물에 함유된 공기 기포를 미세하게 분쇄하는 버블 분쇄탱크; 및
상기 버블 분쇄탱크의 하부에 장착되며, 상기 버블 분쇄탱크에서 분쇄된 미세 공기 기포를 더욱 미세하게 분쇄하여 마이크로 버블이 포함된 물을 배출하는 버블 분쇄노즐;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 버블 분쇄탱크는,
상기 버블 발생관에서 배출된 버블을 함유한 물이 유입되는 유입구가 상측에 형성되고, 내부에 중공부가 형성되어 있고, 하부에 유출구가 형성되어 있는 통체; 및
상기 중공부에 위치되어 상기 유입구로 유입된 공기 기포의 버블을 함유한 물을 분리 및 혼합하여 버블을 분쇄하는 다수의 관통홀이 형성되고 서로 이격되어 있는 적어도 2개 이상의 버블 분쇄 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 버블 분쇄 플레이트의 다수의 관통홀은 유체가 유입되는 유입영역 및 유체가 유출되는 유출영역으로 이루어지고, 상기 유입영역의 내경은 유체가 상기 유출영역의 내경보다 작은 것을 특징으로 한다.
또, 상기 버블 발생관은,
우측에 배치되어 상수가 유입되며 제1내경의 제1물유통로가 형성된 급수부 및 좌측에 배치되어 물을 배출하며 상기 제1내경 보다 큰 제2내경의 제2물유통로가 형성된 배수부를 포함하는 제1수평파이프;
상기 제1물유통로와 연통되는 제3물유통로가 형성되어 있고, 상기 급수부에 일면이 밀착되며, 타면에 산(山)과 골이 형성되어 있는 정압 증강 구조물;
상수가 공급되고 상기 제3물유통로와 연통되는 제4물유통로가 마련되어 있고, 상기 제4물유통로에 상기 정압 증강 구조물이 위치되며, 상기 정압 증강 구조물을 상기 급수부에 밀착시키면서 상기 급수부에 체결되는 제2수평파이프; 및
상기 제1수평파이프에 수직하게 연결되며 상기 배수부의 제2물유통로로 공기를 공급하는 공기공급 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 정압 증강 구조물의 산과 골 각각은 서로 이격되어 있으며, 적어도 3개 이상의 홀수개로 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제3물유통로를 중심축으로 하여, 360°상에 상기 정압 증강 구조물의 산과 골이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 마이크로 버블 발생장치에서, 상기 버블 분쇄노즐은,
미세 공기 기포가 함유된 유체가 유입되도록 형성되는 유입구, 상기 유입구와 연통되고 상기 유입구의 내경보다 큰 내경을 가지는 유로, 및 상기 유로와 연결되는 제1유출구를 포함하는 제1노즐파이프;
상기 유입구에 대향되어 상기 유로에 삽입되며, 상기 유체를 통과시키는 다수의 제1유통로가 구비된 제1플레이트;
상기 제1플레이트에 접촉되어 상기 유로에 삽입되며, 상기 제1플레이트의 다수의 제1유통로를 통과한 유체가 충진되는 제1링챔버;
상기 제1링챔버에 접촉되어 상기 유로에 삽입되며, 상기 제1링챔버에 충진된 유체를 통과시키는 다수의 제2유통로가 형성되는 제2플레이트; 및
상기 제2플레이트에 접촉되어 상기 유로에 삽입되며, 상기 제1노즐파이프의 제1유출구와 결합되는 제2노즐파이프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제2플레이트의 제2유통로는 유체가 유입되는 영역 및 유체가 유출되는 영역으로 이루어지고,
상기 유체가 유입되는 영역의 내경은 상기 유체가 유출되는 영역의 내경보다 작은 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2플레이트와 상기 제2노즐파이프는 일체형으로 구현된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로 버블 발생장치는, 상수를 소정 압력으로 가압하는 가압펌프;
상기 가압펌프에서 가압된 상수를 공급받고, 상기 상수에 공기가 흡수되도록 하여, 공기 기포의 버블을 함유한 물을 배출하는 버블 발생관;
상기 버블 발생관에서 배출되는 물에 함유된 공기 기포를 미세하게 분쇄하는 버블 분쇄탱크; 및
상기 버블 분쇄탱크에서 분쇄된 공기 기포를 함유한 물이 유입되는 영역의 내경이 상기 공기 기포를 함유한 물이 유출되는 영역의 내경보다 작은 다수의 유통로가 형성된 플레이트가 상기 버블 분쇄탱크에서 분쇄된 공기 기포를 함유한 물이 흐르는 유로상에 설치되어, 상기 버블 분쇄탱크에서 분쇄된 미세 공기 기포를 더욱 미세하게 분쇄하여 마이크로 버블이 포함된 물을 배출하는 버블 분쇄노즐;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 가압펌프에서 가압된 상수를 버블 발생관으로 유입시켜 공기 기포를 함유한 버블 상태를 가지는 물을 생성하고, 버블 분쇄탱크에서 공기 기포를 미세하게 분쇄하고, 버블 분쇄노즐에서 미세 공기 기포를 더욱 미세하게 분쇄하여 풍부한 마이크로 버블을 발생하는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 정압 증강 구조물을 통하여 수압이 증가된 상수를 내경이 작은 급수부의 제1물유통로로 유통시키고, 제1물유통로에 유통되는 물을 상대적으로 내경이 큰 배수부의 제2물유통로로 배출시킴으로써, 배수부의 제2물유통로에 부압을 발생시켜 급수부의 제1물유통로에서 배수부의 제2물유통로로 배출되는 물에 공기공급 파이프에서 공급된 공기가 흡수되도록 하여, 배수부의 제2물유통로에서 버블을 함유한 물을 배출시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치의 개략적인 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 버블 분쇄탱크의 단면도,
도 3은 본 발명에 따라 적용된 버블 분쇄 플레이트의 저면사시도,
도 4는 본 발명에 따라 적용된 버블 분쇄 플레이트의 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 버블 발생관의 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 버블 발생관의 개략적인 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 버블 발생관의 정압 증강 구조물에서 산과 골을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명에 따라 적용된 정압 증강 구조물의 제1실시예의 상면도,
도 9는 본 발명에 따라 적용된 정압 증강 구조물의 제2실시예의 상면도,
도 10은 본 발명에 따라 적용된 정압 증강 구조물의 제2실시예의 변형례를 도시한 상면도,
도 11은 본 발명에 따라 적용된 정압 증강 구조물의 제3실시예의 상면도,
도 12는 본 발명에 따른 버블 발생관에 공기 조절 밸브가 조립되는 조립 사시도,
도 13은 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 제1실시예에 따른 버블 분쇄노즐의 분해 사시도,
도 14는 도 13의 조립 단면도,
도 15는 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 제2실시예에 따른 버블 분쇄노즐의 분해 사시도,
도 16은 도 15의 조립 단면도,
도 17은 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 제3실시예에 따른 버블 분쇄노즐의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 버블 분쇄탱크의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치는 가압펌프(3002), 버블 발생관(3200), 버블 분쇄탱크(3000) 및 버블 분쇄노즐(3700)을 포함하여 구성된다.
가압펌프(3002)는 상수를 소정 압력으로 가압하여 버블 발생관(3200)으로 공급하고, 버블 발생관(3200)은 가압펌프(3002)에서 가압된 상수를 공급받아 공기가 흡수되도록 하여, 공기 기포의 버블을 함유한 물을 배출한다.
즉, 가압펌프(3002)는 버블 발생관(3200)으로 공급되는 상수의 압력을 높여서 버블 발생관(3200)으로 하여금 공기가 흡수를 원활하게 하도록 하여, 원하는 공기 기포의 버블을 함유한 물을 배출하도록 하는 것이다.
버블 분쇄탱크(3000)의 상측에서 버블을 함유한 물이 유입되도록 버블 발생관(3200)이 버블 분쇄탱크(3000)에 장착되고, 버블 분쇄탱크(3000)는 버블 발생관(3200)에서 배출되는 공기 기포의 버블을 함유한 물을 공급받아, 공기 기포를 미세하게 분쇄하여 미세 공기 기포를 함유한 물을 배출한다.
버블 분쇄노즐(3700)은 버블 분쇄탱크(3000)의 하부에 장착되며, 버블 분쇄탱크(3000)에서 분쇄된 미세 공기 기포를 더욱 미세하게 분쇄하여 풍부한 마이크로 버블이 포함된 물을 배출한다.
즉, 본 발명의 마이크로 버블 발생장치는 가압펌프(3002)에서 가압된 상수를 버블 발생관(3200)에서 공급받아 공기 기포를 함유한 버블 상태를 가지는 물을 생성하고, 버블 분쇄탱크(3000)에서 공기 기포를 미세하게 분쇄하고, 버블 분쇄노즐(3700)에서 미세 공기 기포를 더욱 미세하게 분쇄하여 풍부한 마이크로 버블을 발생하는 것이다.
도 2를 참조하면, 버블 분쇄탱크(3000)는 버블 발생관(3200)에서 생성된 공기 기포를 함유한 물을 유입받는 유입구(3000a)가 상부에 형성되어 있고, 내부에 중공부(3000b)가 형성되어 있고, 하부에 유출구(3000c)가 형성되어 있는 통체(3100)로 구현한다.
여기서, 통체(3100)의 형상은 다양하게 제작될 수 있으며, 도 2와 같이, 원통형 통체(3101)에 뚜껑(3102)이 결합된 형상으로도 구현될 수 있다.
그리고, 버블 발생관(3200) 및 버블 분쇄노즐(3700)은 별도의 결합파이프를 통해 유입구(3000a) 및 유출구(3000c)에 결합되도록 구성할 수 있다.
또, 버블 분쇄탱크(3000)는 중공부(3000c)에 위치되어 유입구(3000a)로 유입된 공기 기포의 버블을 함유한 물을 분리 및 혼합하여 버블을 분쇄하는 다수의 관통홀(3320)이 형성되고 서로 이격되어 있는 적어도 2개 이상의 버블 분쇄 플레이트(3300)를 포함한다.
그러므로, 버블 발생관(3200)에서 생성된 공기 기포를 함유한 물은 버블 분쇄탱크(3000)의 유입구(3000a)로 공급되어 중공부(3000b)에 위치된 버블 분쇄 플레이트(3300)로 낙하된다.
낙하된 물은 버블 분쇄 플레이트(3300)의 다수의 관통홀(3320)을 통과하면서 분리 및 혼합되어 공기 기포가 분쇄되고 이렇게 분쇄된 미세 공기 기포를 함유한 물은 유출구(3000c)를 통하여 버블 분쇄노즐(3700)로 빠져나간다.
즉, 버블 분쇄 플레이트(3300)는 다수의 관통홀(3320)이 형성되어 있어, 버블 발생관(3200)에서 토출된 공기 기포의 버블을 함유한 물을 다수의 관통홀(3320)에서 분리하여 통과시킨 후 혼합되게 하여, 버블이 보다 미세하게 분쇄된다.
따라서, 버블 분쇄탱크(3000)의 유출구(3000c)에서는 미세하게 분쇄된 풍부한 초미세 크기의 버블이 포함된 물을 배출하는 것이다.
도 3은 본 발명에 따라 적용된 버블 분쇄 플레이트의 저면사시도이고, 도 4는 본 발명에 따라 적용된 버블 분쇄 플레이트의 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 버블 분쇄 플레이트(3300)에는 다수의 관통홀(3320)이 형성되어 있다.
버블 발생관(3200)에서 버블 분쇄 플레이트(3300)로 토출된 공기 기포의 버블을 함유한 물은 버블 분쇄 플레이트(3300)에 형성된 다수의 관통홀(3320)로 분리되어 통과하면서 하부로 낙하된다.
여기서, 버블 분쇄 플레이트(3300)의 다수의 관통홀(3320)은 유체가 유입되는 유입영역(3321) 및 유체가 유출되는 유출영역(3322)으로 이루어지고, 유체가 유입되는 유입영역(3321)의 내경(d1)은 유체가 유출되는 유출영역(3322)의 내경(d2)보다 작게 설계된다.
즉, 유체가 유입되는 유입영역(3321) 및 유체가 유출되는 유출영역(3322)으로 이루어진 버블 분쇄 플레이트(3300)의 다수의 관통홀(3320)로 유입된 버블 분쇄 플레이트(3300)로 토출된 공기 기포의 버블을 함유한 물은 내경이 작은 유입영역(3321)을 통과한 다음, 내경이 큰 유출영역(3322)으로 유출되면서 혼합되어 미세 공기 기포를 더 미세한 크기로 분쇄시킨다.
이러한, 버블 분쇄 플레이트(3300)는 플라스틱 성형체, 철판 등으로 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 버블 발생관의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 버블 발생관의 개략적인 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 버블 발생관은 우측에 배치되어 상수가 유입되며 제1내경(D1)의 제1물유통로(111)가 형성된 급수부(110) 및 좌측에 배치되어 물을 배출하며 상기 제1내경(D1)보다 큰 제2내경(D2)의 제2물유통로(121)가 형성된 배수부(120)를 포함하는 제1수평파이프(100); 상기 제1물유통로(111)와 연통되는 제3물유통로(201)가 형성되어 있고, 상기 급수부(110)에 일면이 밀착되며, 타면에 산(山)과 골이 형성되어 있는 정압 증강 구조물(200); 상수가 공급되고 상기 제3물유통로(201)와 연통되는 제4물유통로(11)가 마련되어 있고, 상기 제4물유통로(11)에 상기 정압 증강 구조물(200)이 위치되며, 상기 정압 증강 구조물(200)을 상기 급수부(110)에 밀착시키면서 상기 급수부(110)에 체결되는 제2수평파이프(10); 및 상기 제1수평파이프(100)에 수직하게 연결되며 상기 배수부(120)의 제2물유통로(121)로 공기를 공급하는 공기공급 파이프(300);를 포함한다.
여기서, 제1수평파이프(100)의 급수부(110)의 외주면, 정압 증강 구조물(200)의 측면(도 2에 도시된 바와 같이, 일면에서 타면으로 연결되는 정압 증강 구조물(200)의 측면), 제4물유통로(11)의 내측면 각각에 나사홈이 형성되어 있다.
이때, 정압 증강 구조물(200)을 제4물유통로(11)의 내측면에 나사결합하여 체결한 후, 제1수평파이프(100)의 급수부(110)를 제4물유통로(11)의 내측면에 나사결합하는 조립 공정에 의하여, 정압 증강 구조물(200)이 급수부(110)에 밀착되면서 제1수평파이프(100)가 제2수평파이프(10)에 체결된다.
여기서, 정압 증강 구조물(200)의 제4물유통로(11)는 급수부(110)에 근접된 영역의 내경은 물이 유입되는 내경보다 작게 형성하여, 정압 증강 구조물(200)을 작은 내경에 삽입시켜 내경차에 의해 지지시킨 후, 작은 내경을 가지는 급수부(110)에 근접된 영역의 내측면에 형성된 나사홈과 급수부(110) 외측면에 형성된 나사홈을 결합하여 조립하는 구조로도 구현될 수 있다.
그리고, 정압 증강 구조물(200)의 제3물유통로(201)의 내경(D3)는 급수부(110)의 제1물유통로(111)의 제1내경(D1)가 동일하고, 제4물유통로(11)의 내경(D4)는 정압 증강 구조물(200)의 제3물유통로(201)의 내경(D3)보다 크게 설계한다.
제2수평파이프(10)를 통해 공급된 상수는 정압 증강 구조물(200)에서 정압이 증강되어 정압 증강 구조물(200)의 제3물유통로(201) 및 제1수평파이프(100)의 급수부(110)의 제1물유통로(111)를 통하여 흐르며, 제3물유통로(201)로 흐르는 물의 수압은 상수의 수압보다 커진다.
여기서, 정압 증강 구조물(200)의 타면은 타면에 형성된 산과 골은 제3물유통로(201)보다 돌출되어 있고, 상수가 정압 증강 구조물(200)에 부딪히면서 빠르게 제3물유통로(201)로 빠져나가면서 제3물유통로(201)로 흐르는 물의 수압은 상수의 수압보다 커지게 되는 것이다.
그리고, 배수부(120)의 제2물유통로(121)의 제2내경(D2)은 급수부(110)의 제1물유통로(111)의 제1내경(D1)보다 크게 설계되어 있으므로, 작은 내경의 급수부(110)의 제1물유통로(111)로 흐르는 물은 갑자기 큰 내경의 제2물유통로(121)로 빠져나가면서 부압이 발생된다.
이 부압에 의해 급수부(110)의 제1물유통로(111)에서 배수부(120)의 제2물유통로(121)로 빠져나오는 물이 제1수평파이프(100)의 수평축에 수직하게 배치되는 공기공급 파이프(300)에서 공급된 공기를 빨아드린다.
즉, 배수부(120)의 제2물유통로(121)에 유동되는 물에 공기가 흡수되어 버블을 함유한 물이 된다.
그러므로, 배수부(120)의 제2물유통로(121)로부터 배출되는 물은 공기(공기 기포 형태)를 함유한 버블 상태의 물이 된다.
따라서, 본 발명에 적용된 버블 발생관은 정압 증강 구조물을 통하여 수압이 증가된 상수를 내경이 작은 급수부의 제1물유통로로 유통시키고, 제1물유통로에 유통되는 물을 상대적으로 내경이 큰 배수부의 제2물유통로로 배출시킴으로써, 배수부의 제2물유통로에 부압을 발생시켜 급수부의 제1물유통로에서 배수부의 제2물유통로로 배출되는 물에 공기공급 파이프에서 공급된 공기가 흡수되도록 하여, 배수부의 제2물유통로에서 버블을 함유한 물을 배출시킬 수 있는 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 버블 발생관의 정압 증강 구조물에서 산과 골을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면, 도 8은 본 발명에 따라 적용된 정압 증강 구조물의 제1실시예의 상면도, 도 9는 본 발명에 따라 적용된 정압 증강 구조물의 제2실시예의 상면도, 도 10은 본 발명에 따라 적용된 정압 증강 구조물의 제2실시예의 변형례를 도시한 상면도이다.
정압 증강 구조물은 제1수평파이프(100) 및 제2수평파이프(10)와는 별도로 제작된다.
그리고, 정압 증강 구조물은 소정 두께를 가지고 있으므로, 정압 증강 구조물(200)은 일면에서 타면으로 연결되는 측면이 존재하고, 일면 및 타면은 제3물유통로(201)를 중심으로 하는 원형링 형상이다.
이때, 정압 증강 구조물의 산과 골 각각은 서로 이격되어 있으며, 적어도 3개 이상의 홀수개로 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 제3물유통로(201)를 중심축으로 하여, 정압 증강 구조물의 타면(205)의 360°상에 산(205a1, 205a2, 205a3)과 골(205b1, 205b2, 205b3) 각각을 3개씩 형성하는 경우, 산과 산 사이의 각도(α1, α2, α3)는 120°이고, 산과 산 사이에 골이 형성된다.
이러한 방법으로 형성된 정압 증강 구조물의 제1실시예는 도 8과 같이, 정압 증강 구조물을 제3물유통로(201)를 중심으로 하는 원형링 형상으로 구현하고, 산(211a, 211b, 211c, 211d, 211e)과 골(212a, 212b, 212c, 212d, 212e)은 제3물유통로(201)에서 정압 증강 구조물의 타면(210)의 외주면(정압 증강 구조물의 타면과 측면의 경계)까지 연결되는 선상에 형성하는 것이다.
그리고, 도 9 및 도 10을 참조하면, 정압 증강 구조물의 제2실시예는 정압 증강 구조물(220)의 타면(225)을 오목하게 가공하여 산과 골을 오목한 영역으로 형성하고, 제3물유통로(201)는 오목한 영역의 낮은 영역에 위치된다.
여기서, 산은 정압 증강 구조물(220,230)의 타면(225,235) 내측에서 제3물유통로(201)까지 연결되는 선상에 형성하고, 골은 정압 증강 구조물(220,230)의 타면(225,235) 외주면에서 제3물유통로(201)까지 연결되는 선상에 형성한다.
즉, 도 9는 정압 증강 구조물(220)의 타면(225)에 산(221a,221b,221c)과 골(222a,222b,222c) 각각을 3개씩 형성한 정압 증강 구조물의 제2실시예이다.
그리고, 도 10은 정압 증강 구조물(220)의 타면(235)에 산(231a,231b,231c,231d,231e)과 골(232a,232b,232c,232d,232e) 각각을 5개씩 형성한 정압 증강 구조물의 제2실시예의 변형례이다.
도 11은 본 발명에 따라 적용된 정압 증강 구조물의 제3실시예의 상면도이다.
본 발명에서는 정압 증강 구조물(250)의 타면(255)의 내측에서 제3물유통로(201)까지 연결되는 선상에 산과 골을 형성하여 정압 증강 구조물의 제3실시예를 구현할 수 있다.
즉, 도 11과 같이, 정압 증강 구조물(250)의 타면(255)에 산(251a,251b,251c,251d,251e)과 골(252a,252b,252c,252d,252e)의 오목한 굴곡은 측벽(250) 내측에 위치된다.
도 12는 본 발명에 따른 버블 발생관에 공기 조절 밸브가 조립되는 조립 사시도이다.
본 발명에서는 버블 발생관에 공기 조절 밸브(520)를 장착하여 급수부(110)로 공급되는 공기량을 조절함으로써, 배수부의 제2물유통로에서 흐르는 물에 흡수될 수 있는 공기 기포량을 조절할 수 있도록 구성할 수 있다.
여기서, 공기 조절 밸브(520)는 공기공급 파이프(300)에 결합될 수 있도록, 공기공급 파이프(300) 내측면에 나사홈을 형성하고, 이 나사홈에 결합하는 나사홈을 연장 파이프(510)의 일단부에 형성한다.
그리고, 연장 파이프(510)의 타단부에는 공기 조절 밸브(520)가 장착된다.
이 공기 조절 밸브(520)는 공기가 유입되는 유입구가 마련되어 있고, 이 유입구와 연통하는 공기 유로가 연장 파이프(510)에 연통되어 있는데, 공기 유로 상에는 개폐 수단이 형성되어 있다.
즉, 공기 조절 밸브(520)의 외부에 돌출된 나사를 돌려서 개폐 수단의 다수의 공기홀의 개폐 정도를 제어함으로써, 연장 파이프(510)와 연통하는 공기공급 파이프(300)로 공급되는 공기량을 조절하는 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 제1실시예에 따른 버블 분쇄노즐의 분해 사시도이고, 도 14는 도 13의 조립 단면도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 제1실시예에 따른 버블 분쇄노즐은 미세 공기 기포가 함유된 유체가 유입되도록 형성되는 유입구(1101), 상기 유입구(1101)와 연통되고 상기 유입구(1101)의 내경보다 큰 내경을 가지는 유로(1102), 및 상기 유로(1102)와 연결되는 제1유출구(1103)를 포함하는 제1노즐파이프(1100); 상기 유입구(1101)에 대향되어 상기 유로(1102)에 삽입되며, 상기 유체를 통과시키는 다수의 제1유통로(1210)가 구비된 제1플레이트(1200); 상기 제1플레이트(1200)에 접촉되어 상기 유로(1102)에 삽입되며, 상기 제1플레이트(1200)의 다수의 제1유통로(1210)를 통과한 유체가 충진되는 제1링챔버(1300); 상기 제1링챔버(1300)에 접촉되어 상기 유로(1102)에 삽입되며, 상기 제1링챔버(1300)에 충진된 유체를 통과시키는 다수의 제2유통로(1610)가 형성되는 제2플레이트(1600); 및 상기 제2플레이트(1600)에 접촉되어 상기 유로(1102)에 삽입되며, 상기 제1노즐파이프(1100)의 제1유출구(1103)와 결합되는 제2노즐파이프(1800);를 포함하여 구성된다.
제1노즐파이프(1100)의 유입구(1101)로는 미세 공기 기포가 포함된 유체가 유입되고, 그 유체는 유로(1102) 상에 위치된 제1플레이트(1200), 제1링챔버(1300) 및 제2플레이트(1600)를 통과하면서 더욱 미세하게 분쇄되어 제1유출구(1103)와 결합된 제2노즐파이프(1800)로 배출된다.
제1노즐파이프(1100)의 유로(1102)의 내경이 유입구(1101)의 내경보다 큰 이유는 유로(1102)상에 위치된 제1플레이트(1200), 제1링챔버(1300) 및 제2플레이트(1600)가 유입구(1101)로 이탈되지 않도록 하기 위함이다.
그리고, 제2노즐파이프(1800)는 유로(1102)에 삽입되어 제2플레이트(1600)에 접촉되면서 제1노즐파이프(1100)의 제1유출구(1103)와 결합됨으로써, 제1플레이트(1200), 제1링챔버(1300) 및 제2플레이트(1600)를 유입구(1101)에 밀착시킨다.
즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 제2노즐파이프(1800)의 단부가 제1노즐파이프(1100)의 제1유출구(1103)와 결합되어, 제2노즐파이프(1800)의 단부가 제2플레이트(1600)에 접촉되면서 제1플레이트(1200), 제1링챔버(1300) 및 제2플레이트(1600)는 서로 밀착됨과 동시에, 제1플레이트(1200)가 유입구(1101)에 밀착되어 유입구(1101)로 통한 미세 공기 기포가 포함된 유체는 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210), 제1링챔버(1300), 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610) 순서로 통과한다.
여기서, 제1 및 제2플레이트(1600)는 원판 형상이고, 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)의 개수는 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)의 개수보다 많은 것이 바람직하다.
또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1플레이트(1200)의 두께(t1), 제1링챔버(1300)의 두께(t2) 및 제2플레이트(1600)의 두께(t3)는 t1 ＜ t2 ＜ t3의 조건을 만족하게 설계할 수 있다.
그리고, 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)는 제1플레이트(1200)의 일면에서 타면으로 관통된 홀로 구현된다.
또한, 제1링챔버(1300)는 링형상으로 제1과 제2플레이트(1600) 사이에 개재됨으로, 링 내측은 유체가 채워지는 챔버의 기능을 수행한다.
이때, 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)를 통과한 유체는 제1링챔버(1300)에서 충진되면서 혼합되어 유체에 함유된 미세 공기 기포가 더 미세한 크기로 분리된다.
그리고, 제1링챔버(1300)에서 충진된 유체는 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)로 빠져나간다.
또한, 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)는 유체가 유입되는 영역의 내경을 유출되는 영역의 내경보다 작게 형성하여, 제1 및 제1유통로(1210)로 유입되는 유체에 함유된 미세 공기 기포가 더 미세하게 분쇄된다.
즉, 제2유통로(1610)의 작은 내경을 가지는 영역을 유체가 통과하여 상대적으로 큰 내경을 가지는 영역으로 빠져나오면서 유체는 서로 섞이게 된다.
이때, 미세 공기 기포도 유체와 섞이는 과정에서 미세 공기 기포를 더 미세하게 분쇄하는 것이다.
여기서, 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)의 유체가 유출되는 상대적으로 내경이 큰 영역은 제2플레이트(1600)에 오목한 원통 형상의 다수의 홈으로 가공된 영역이고, 유체가 유입되는 내경이 작은 영역은 오목한 원통 형상의 다수의 홈 각각의 바닥을 관통하는 홀로 가공된 영역으로 구현할 수 있다.
더 세부적으로 설명하면, 제2플레이트(1600)의 다수의 제3유통로(1610) 각각은 유체가 유입되는 유입영역(1611) 및 유체가 유출되는 유출영역(1612)으로 이루어지고, 유체가 유입되는 유입영역(1611)의 내경은 유체가 유출되는 유출영역(1612)의 내경보다 작게 설계된다.
여기서, 제2플레이트(1600)의 다수의 제3유통로(1610) 각각은 유입영역(1611)과 유출영역(1612)이 일체로 연결되어 있는 구조를 가진다.
그러므로, 제1링챔버(1300)에서 충진된 유체는 제2플레이트(1600)의 다수의 제3유통로(1610)로 분리되어 빠져나가고, 제2플레이트(1600)의 다수의 제3유통로(1610)로 분리되는 유체는 먼저, 제2플레이트(1600)의 다수의 제3유통로(1610) 각각의 내경이 작은 유입영역(1611)으로 유입된 후, 상대적으로 내경이 큰 유출영역(1612)으로 유출되면서 분리된 유체는 각각의 유출영역(1612)에서 혼합되어 유체에 함유된 미세 공기 기포를 더 미세한 크기로 분쇄시키게 된다.
따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 버블 분쇄노즐은 제1노즐파이프의 유로에 제1플레이트, 제1링챔버, 제2플레이트를 삽입하여 제1 및 제2노즐파이프를 결합시켜, 유입된 미세 공기 기포가 함유된 유체가 제1플레이트의 제1유통로, 제1링챔버, 제2플레이트의 제2유통로를 통과하면서 혼합과정 및 분쇄과정을 거치면서 보다 미세한 크기의 마이크로 버블을 풍부하게 생성할 수 있는 이점이 있다.
도 15는 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 제2실시예에 따른 버블 분쇄노즐의 분해 사시도이고, 도 16은 도 15의 조립 단면도이다.
본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 제2실시예에 따른 버블 분쇄노즐은 제1실시예의 유체노즐의 제1링챔버(1300)와 제2플레이트(1600) 사이에, 제3플레이트(1400) 및 제2링챔버(1500)를 순차적으로 개재하여 구성하는 것이다.
여기서, 제1링챔버(1300)에는 제3플레이트(1400) 일면이 접촉되고, 제3플레이트(1400)의 타면에는 제2링챔버(1500)의 일면이 접촉되고, 제2링챔버(1500)의 타면에 제2플레이트(1600)가 접촉된다.
그러므로, 제2링챔버(1500)는 제3플레이트(1400)와 제2플레이트(1600) 사이에 개재되어 제2링챔버(1500)의 링구조물 내측에는 챔버가 형성된다.
제3플레이트(1400)는 유체를 통과시키는 다수의 제3유통로(1610)가 구비되고, 제3유통로(1610)는 제3플레이트(1400)의 일면에서 타면으로 관통된 홀로 구현된다.
그리고, 본 발명에서는 제2노즐파이프(1800)의 단부가 제1노즐파이프(1100)의 제1유출구(1103)와 결합될 때, 제1플레이트(1200), 제1링챔버(1300), 제3플레이트(1400), 제2링챔버(1500), 제2플레이트(1600)가 유입구(1101)에 더 강력하게 밀착될 수 있도록, 제2플레이트(1600)와 제2노즐파이프(1800)의 단부 사이에 밀착링(1700)이 더 개재될 수 있다.
한편, 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 및 제3플레이트(1400)의 두께(t1,t4)는 서로 동일하게 설계할 수 있고, 제1 및 제2링챔버(1500)의 두께(t2,t5)도 서로 동일하게 설계할 수 있다.
이때, 제1 및 제3플레이트(1400)의 두께(t1,t4), 제1 및 제2링챔버(1500)의 두께(t2,t5), 제2플레이트(1600)의 두께(t3)는 t1,t4 ＜ t2 ,t5 ＜ t3의 조건을 만족하게 설계할 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 제1 및 제3플레이트(1400)의 두께(t1,t4)를 다르게 설계할 수 있고, 제1 및 제2링챔버(1500)의 두께(t2,t5)를 다르게 설계할 수 있다.
이경우, 제1 및 제3플레이트(1400)의 두께(t1,t4), 제1 및 제2링챔버(1500)의 두께(t2,t5), 제2플레이트(1600)의 두께(t3)는 t1 ＜ t4 ＜ t2 ＜ t5 ＜ t3의 조건을 만족하게 설계할 수 있다.
이와 같은 제1 및 제3플레이트(1400)의 두께(t1,t4), 제1 및 제2링챔버(1500)의 두께(t2,t5), 제2플레이트(1600)의 두께(t3)의 설계는 통과 유량 및 챔버 충진량을 조절하여 유체의 혼합을 극대화하여 미세 공기 기포를 더욱 미세하게 분쇄함으로써, 버블 생성이 증가된 유체 배출시킬 수 있는 유체노즐을 구현할 수 있는 것이다.
아울러, 본 발명에서는 제3플레이트(1400)의 제3유통로(1610)의 개수는 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)의 개수보다 적고, 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)의 개수는 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)의 개수보다 적게 설계할 수 있다.
즉, 제1 내지 제3플레이트(1200,1600,1400)의 유통로의 개수를 다르게 설계하여 제1 내지 제3플레이트(1400)의 유통로를 통과하는 유체 혼합이 더욱 증대될 수 있는 것이다.
도 17은 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 제3실시예에 따른 버블 분쇄노즐의 단면도이다.
본 발명에 따른 마이크로 버블 발생장치에 적용된 제3실시예의 유체노즐에서는 제1 및 제2실시예의 유체노즐의 제2플레이트(1600)와 제2노즐파이프(1800)를 일체형으로 구현하는 것이다.
도 17을 참조하면, 제2플레이트(1600)와 제2노즐파이프(1800)의 일체형은 제1실시예의 제1링챔버(1300) 또는 제2실시예의 제2링챔버(1500)에 접촉되는 제2플레이트(1600)의 면이 작은 내경을 가지는 제2유통로(1610)만 노출되어 있어, 일체형의 제2플레이트(1600)가 제2링챔버(1500)와 밀착을 우수하게 할 수 있고, 부품을 보다 단순화할 수 있는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10,100: 수평파이프 11,111,121,201: 물유통로
110: 급수부 120: 배수부
200: 정압 증강 구조물 205,210,220,230,250: 타면
300: 공기공급 파이프 510: 연장 파이프
520: 공기 조절 밸브 1101: 유입구
1102: 유로 1103: 제1유출구
1100,1800: 노즐파이프 1200,1400,1600: 플레이트
1210,1410,1610: 유통로 1300,1500: 링챔버
3000: 버블 분쇄탱크 3002: 가압펌프
3200: 버블 발생관 3300: 버블 분쇄 플레이트
3320: 관통홀

Claims (10)

  1. 상수를 소정 압력으로 가압하는 가압펌프;
    우측에 배치되어 상수가 유입되며 제1내경의 제1물유통로가 형성된 급수부 및 좌측에 배치되어 물을 배출하며 상기 제1내경 보다 큰 제2내경의 제2물유통로가 형성된 배수부를 포함하는 제1수평파이프와,
    상기 제1물유통로와 연통되는 제3물유통로가 형성되어 있고, 상기 급수부에 일면이 밀착되며, 타면에 산(山)과 골이 형성되어 있는 정압 증강 구조물과,
    상수가 공급되고 상기 제3물유통로와 연통되는 제4물유통로가 마련되어 있고, 상기 제4물유통로에 상기 정압 증강 구조물이 위치되며, 상기 정압 증강 구조물을 상기 급수부에 밀착시키면서 상기 급수부에 체결되는 제2수평파이프와,
    상기 제1수평파이프에 수직하게 연결되며 상기 배수부의 제2물유통로로 공기를 공급하는 공기공급 파이프로 구성되어, 상기 가압펌프에서 가압된 상수를 공급받고, 상기 상수에 공기가 흡수되도록 하여, 공기 기포의 버블을 함유한 물을 배출하는 버블 발생관;
    측방향으로 버블을 함유한 물이 유입되도록 상기 버블 발생관이 장착되고, 상기 버블 발생관에서 배출되는 물에 함유된 공기 기포를 미세하게 분쇄하는 버블 분쇄탱크; 및
    상기 버블 분쇄탱크의 하부에 장착되며, 상기 버블 분쇄탱크에서 분쇄된 미세 공기 기포를 더욱 미세하게 분쇄하여 마이크로 버블이 포함된 물을 배출하는 버블 분쇄노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버블 분쇄탱크는,
    상기 버블 발생관에서 배출된 버블을 함유한 물이 유입되는 유입구가 상측에 형성되고, 내부에 중공부가 형성되어 있고, 하부에 유출구가 형성되어 있는 통체; 및
    상기 중공부에 위치되어 상기 유입구로 유입된 공기 기포의 버블을 함유한 물을 분리 및 혼합하여 버블을 분쇄하는 다수의 관통홀이 형성되고 서로 이격되어 있는 적어도 2개 이상의 버블 분쇄 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버블 분쇄 플레이트의 다수의 관통홀은 유체가 유입되는 유입영역 및 유체가 유출되는 유출영역으로 이루어지고, 상기 유입영역의 내경은 유체가 상기 유출영역의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정압 증강 구조물의 산과 골 각각은 서로 이격되어 있으며, 적어도 3개 이상의 홀수개로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3물유통로를 중심축으로 하여, 360°상에 상기 정압 증강 구조물의 산과 골이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 버블 분쇄노즐은,
    미세 공기 기포가 함유된 유체가 유입되도록 형성되는 유입구, 상기 유입구와 연통되고 상기 유입구의 내경보다 큰 내경을 가지는 유로, 및 상기 유로와 연결되는 제1유출구를 포함하는 제1노즐파이프;
    상기 유입구에 대향되어 상기 유로에 삽입되며, 상기 유체를 통과시키는 다수의 제1유통로가 구비된 제1플레이트;
    상기 제1플레이트에 접촉되어 상기 유로에 삽입되며, 상기 제1플레이트의 다수의 제1유통로를 통과한 유체가 충진되는 제1링챔버;
    상기 제1링챔버에 접촉되어 상기 유로에 삽입되며, 상기 제1링챔버에 충진된 유체를 통과시키는 다수의 제2유통로가 형성되는 제2플레이트; 및
    상기 제2플레이트에 접촉되어 상기 유로에 삽입되며, 상기 제1노즐파이프의 제1유출구와 결합되는 제2노즐파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2플레이트의 제2유통로는 유체가 유입되는 영역 및 유체가 유출되는 영역으로 이루어지고,
    상기 유체가 유입되는 영역의 내경은 상기 유체가 유출되는 영역의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2플레이트와 상기 제2노즐파이프는 일체형으로 구현된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생장치.
  10. 삭제
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