KR102067575B1 - 캐비테이션 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐비테이션 유닛에 관한 것으로서, 모터; 상기 모터의 축과 축설되는 샤프트; 상기 샤프트의 둘레 면에 일정 간격을 두고 설치되는 복수의 임펠러; 및 상기 샤프트와 상기 복수의 임펠러를 감싸는 하우징을 포함하되, 상기 복수의 임펠러는, 상기 하우징의 내면을 향해 한 쪽 방향으로 경사지게 돌출되는 커터부를 포함하며, 상기 커터부와 마주보는 상기 하우징의 내면에는 임의의 일정 깊이로 패인 제1 캐비테이션 홈이 형성된다.

Description

캐비테이션 유닛{Cavitation unit}

본 발명은 캐비테이션 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 점성도가 높은 오폐수를 유입시킨 후 캐비테이션 현상에 의해 분쇄, 산화, 환원시킴에 따라 슬러지를 악취와 점성이 없는 균질화된 미세입자 상태로 배출시키도록 함으로써, 악취민원해소, 탈수율 증대, 소화시간의 단축 및 메탄가스의 수득율 증대 등, 오폐수의 정화 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 캐비테이션 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 점성도가 높은 가축 분뇨 등과 같은 오폐수의 처리 공정은 여과, 침전, 부상분리, 막분리 및 자외선 등을 이용한 물리적 처리 공정과, 환원, 응집, 흡착 방법을 이용한 화학적 처리 공정 및 미생물을 이용하여 분해하는 생물학적 처리 공정 등으로 구분될 수 있다.

이들 중, 보편적으로 사용되는 가축 분뇨 등의 처리 공정은 생물학적 처리 공정이 큰 비중을 차지하고 있다.

이러한 생물학적 처리 공정에서 미생물을 이용하여 유기물을 분해하는 핵심요소는 유기물(미생물의 먹이), 온도, PH 및 용존 산소 등이 있는데, 이들 중 용존 산소가 생물학적 처리 공정의 효율을 결정하는 중요한 요소가 된다.

그런데, 생물학적 처리 공정은, 산소를 공급하기 위하여 블로워(Blower) 및 산기관 등을 사용하게 됨에 따라 블로워를 가동하는데 전력 소모가 크게 되고, 전력소모 대비 산소 포화율이 낮아서 경제적으로 큰 부담이 되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 생물학적 처리 공정은, 그 설비가 커서 일정 크기의 공간을 확보하여야 함은 물론, 이들 설비를 관리하는 데에도 비용이 많이 소요됨에 따라 소규모의 오폐수 처리를 위해서는 경제적으로 큰 부담이 되는 문제점이 있었다.

특히, 가축 분뇨와 같이 점성도가 높은 오폐수의 경우, 생물학적 처리 공정에 의해 정화시키는 경우, 그 정화 효율이 좋지 못한 문제점도 있었다.

한국특허등록 제10-1757440호(2017.07.06.)

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 가축 분뇨와 같이 슬러지를 다수 포함하여 점성도가 높은 오폐수 또는 하수처리장 등에서 발생되는 점성도 높은 슬러지 등을 캐비테이션 현상에 의해 분쇄, 산화, 환원 작용으로 정화시킴과 동시에 정화되어 악취와 점성이 균질화된 미세입자 형태의 슬러지가 배출되도록 함으로써, 처리장의 경제적 부담을 줄일 뿐만 아니라 악취민원해소, 탈수율 증대, 소화시간의 단축 및 메탄가스의 수득율 증대 등 오폐수를 용이하게 정화시켜주므로 직-간접적인 영향이나 효과에 의하여 경제성을 향상시킬 수 있는 캐비테이션 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛은, 모터; 상기 모터의 축과 축설되는 샤프트; 상기 샤프트의 둘레 면에 일정 간격을 두고 설치되는 복수의 임펠러; 및 상기 샤프트와 상기 복수의 임펠러를 감싸는 하우징을 포함하되, 상기 복수의 임펠러는, 상기 하우징의 내면을 향해 한 쪽 방향으로 경사지게 돌출되는 커터부를 포함하며, 상기 커터부와 마주보는 상기 하우징의 내면에는 임의의 일정 깊이로 패인 제1 캐비테이션 홈이 형성된다.

이 때, 상기 하우징은, 상기 복수의 임펠러의 각 커터부를 구획하여 지그재그 형태의 유로가 형성되도록 내면으로부터 연장되어 형성되는 복수의 구획벽을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 복수의 구획벽은, 그 단부가 상기 샤프트의 둘레 면과 일정 간격 이격되게 배치되고, 상기 복수의 구획벽과 동일 선상을 이루는 상기 샤프트의 둘레 면에는 임의의 일정 깊이로 패인 제2 캐비테이션 홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 샤프트에는 둘레 면에 길이 방향으로 복수의 안착 요부가 형성되고, 상기 복수의 안착 요부를 구획하는 복수의 단턱부가 형성되되, 상기 단턱부의 둘레 면에 상기 제2 캐비테이션 홈이 형성될 수 있다.

한편, 상기 커터부에서 상기 하우징의 내면과 마주보는 면은 플랫한 평면부를 이룰 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛에 의하면, 가축 분뇨와 같이 슬러지를 다수 포함하여 점성도가 높은 오폐수 또는 하수처리장 등에서 발생되는 점성도 높은 슬러지 등이 캐비테이션 현상에 의해 분쇄, 산화, 환원 작용으로 정화됨과 동시에 정화되어 악취와 점성이 없는 균질화된 미세입자 형태의 슬러지로 배출됨으로써, 처리장에서의 경제적 부담 없이 악취민원해소, 탈수율 증대, 소화시간의 단축 및 메탄가스의 수득율 증대 등 오폐수가 용이하게 정화되는 결과를 제공하여 직-간접적으로 경제성을 향상시키는 효과가 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 캐비테이션 유닛의 외형을 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛의 내부 구성을 나타낸 일부 단면 구성도.
도 3은 도 2의 요부 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛에서, 샤프트에 임펠러가 장착된 상태의 사시도.
도 5는 도 4의 분리 사시도.
도 6은 도 4의 샤프트 및 임펠러가 하우징 내부에 위치한 상태의 정면도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛에 적용되는 임펠러의 사시도.
도 8은 도 7의 평면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛의 내부 구성을 나타낸 일부 단면 구성도.
도 10은 도 9의 요부 확대 단면도.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛에서, 샤프트에 임펠러가 장착된 상태의 사시도.
도 12는 도 11의 분리 사시도.
도 13은 도 11의 샤프트 및 임펠러가 하우징 내부에 위치한 상태의 정면도.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛에 적용되는 임펠러의 사시도.
도 15는 도 13의 평면도.
도 16은 본 발명의 실시 예들에 따른 다른 형태의 캐비테이션 유닛을 도시한 정면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

따라서, 몇몇 실시 예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 사시도, 단면도, 측면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함되는 것이다. 또한, 본 발명의 실시 예에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 캐비테이션 유닛의 외형을 나타낸 정면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 캐비테이션 유닛(100)은, 전기 신호를 공급받아 구동력을 제공하는 모터(110)와, 이 모터(110)에 의해 회전됨에 따라 유입되는 오폐수를 분쇄, 산화, 환원시킴으로써, 오폐수를 액체와 슬러지로 분리하여 정화시키는 펌핑부(200)로 구성될 수 있다.

여기서, 펌핑부(200)의 일 측에는 오폐수가 유입되기 위한 유입구(202)가 형성되고, 타 측에는 유출구(204)가 형성될 수 있다.

이러한 펌핑부(200)는 캐비테이션 유닛의 용량에 따라 지름 및 길이가 가변될 수 있으므로, 그 지름 및 길이는 제한되지 않는다.

<제1 실시 예>

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛의 내부 구성을 나타낸 일부 단면 구성도이고, 도 3은 도 2의 요부 확대 단면도이다.

또한, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛에서, 샤프트에 임펠러가 장착된 상태의 사시도이고, 도 5는 도 4의 분리 사시도이며, 도 6은 도 4의 샤프트 및 임펠러가 하우징 내부에 위치한 상태의 정면도이다.

또한, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛에 적용되는 임펠러의 사시도이고, 도 8은 도 7의 평면도이다.

먼저, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛(100)은, 전기 신호를 공급받아 구동력을 갖게 되는 모터(110)와, 이 모터(110)의 축과 축설되어 회전이 이루어짐에 따라 유입되는 오폐수를 캐비테이션 현상에 의해 분쇄, 산화, 환원시킨 후 외부로 배출시키는 펌핑부(200)를 포함할 수 있다.

여기서, 펌핑부(200)의 일 측에는 오폐수가 유입되기 위한 유입구(202)가 형성되고, 타 측에는 유입구(202)로 유입되어 캐비테이션 현상에 의해 분쇄, 산화, 환원된 분말 형태의 슬러지를 외부로 배출시키기 위한 유출구(204)를 포함할 수 있다.

펌핑부(200)는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 모터(110)의 축이 축설되기 위하여 중앙에 축 삽입공이 형성되고, 외면 둘레에 일정 간격을 두고 복수의 안착 요부(222)가 형성된 샤프트(220)와, 이 샤프트(220)의 안착 요부(222) 둘레에 설치되는 복수의 임펠러(300) 및, 복수의 임펠러(300) 끝단과 일정 간격만큼 이격된 상태로 배치되어 샤프트(220) 및 임펠러(300)를 감싸는 하우징(210)을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

여기서, 샤프트(220)의 외면 둘레에는 복수의 안착 요부(222)들을 구획하기 위하여 일정 간격을 두고 복수의 단턱부(226)가 형성될 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛(100)에서, 샤프트(220)의 외면 둘레에 모두 6개의 안착 요부(222)가 형성된 것을 일 예로 설명하기로 하나, 이는 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 이에 한정되는 것은 아니며, 그 개수는 캐비테이션 유닛(100)의 용량에 따라 가변될 수 있다.

또한, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 샤프트(220)의 외면 둘레에 형성된 복수의 안착 요부(222) 중, 하나의 안착 요부(222)에는 둘레에 걸쳐 모두 5개의 임펠러(300)가 장착된 것을 일 예로 설명하기로 하나, 이 또한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 이에 한정되는 것은 아니며, 그 개수 및 크기는 캐비테이션 유닛(100)의 용량에 따라 가변될 수 있다.

도 7a 및 도 7b, 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛(100)에 적용되는 임펠러(300)는, 샤프트(220)의 안착 요부(222)의 일부 영역에 안착되어 볼트 등의 결합 수단에 의해 고정되게 결합되는 베이스부(310)와, 이 베이스부(310)의 상면(332)으로부터 돌출되어 형성되는 커터부(330)를 포함할 수 있다.

임펠러(300)의 베이스부(310)는, 샤프트(220)의 외면 둘레에 형성되는 안착 요부(222)에 안착되기 위하여 라운드지게 형성될 수 있다.

이 때, 본 발명의 제1 실시 예에서와 같이 샤프트(220)의 외면 둘레에 형성되는 하나의 안착 요부(222)에 모두 5개의 임펠러(300)가 설치되는 경우, 각각의 임펠러(300)는 대략 72도 각도를 갖는 길이로 이루어져서 라운드지게 형성될 수 있다.

또한, 임펠러(300)의 베이스부(310) 일 단은 하측 일부가 안쪽으로 패인 형태로 제1 단차부(312)를 형성하고, 타 단은 상측 일부가 안쪽으로 패인 형태로 제2 단차부(314)를 형성하게 됨으로써, 서로 인접하는 다른 임펠러(300)와 적층식으로 연결될 수 있으며, 이에 따라 샤프트(220)의 안착 요부(222) 원주 둘레에 걸쳐 안정적으로 안착이 이루어질 수 있다.

여기서, 임펠러(300)의 베이스부(310) 일 측에는 종 방향으로 결합공(320)이 형성되고, 이 결합공(320)을 통해 결합 부재가 삽입되어 임펠러(300)를 샤프트(220)에 대하여 결합시킬 수 있다.

따라서, 샤프트(220)의 안착 요부(222)에는 임펠러(300)의 개수에 대응되는 개수로 체결공(224)이 형성될 수 있다.

한편, 커터부(330)는 베이스부(310)의 상면(332)으로부터 돌출되어 형성되는 것으로서, 도 7a 및 도 7b, 도 8을 다시 한 번 참조하면, 일 측으로부터 타측으로 갈수록 경사를 이루면서 점차적으로 높이가 높아지는 형태로 형성될 수 있다.

이 때, 커터부(330)는 평면에서 바라볼 때, 상면(332)의 일 측면은 직선을 이루는 반면, 타 측면은 높이가 높은 쪽으로부터 높이가 낮아지는 쪽을 향해 일정 길이까지는 직선을 이루다가 계속해서 높이가 낮은 쪽을 향해 폭이 좁아지는 경사면 형상으로 이루어짐으로써, 도 8에 도시된 바와 같이, 커터부(330)의 상면(332)은 대략 마름모 꼴 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 일 측면이 직선을 이루는 제1 측면(334)은 삼각 형상을 이루고, 타 측면에서 직선을 이루는 부위인 제2 측면(336)은 마름모 꼴 형태의 사각 형상을 이루며, 제2 측면(336)으로부터 높이가 가장 낮은 부위까지 평면 상에서 볼 때 경사를 이루는 부위인 제3 측면(338)은 삼각 형상을 이루게 된다.

이 때, 제3 측면(338)은 제2 측면(336)의 길이에 따라 그 경사 각도가 달라질 수 있으므로, 제3 측면(338)의 경사각도는 제한되지 않고 가변될 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어질 수 있는 임펠러(300)들을 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 샤프트(220)의 안착 요부(222)들에 대하여 둘레 방향으로 각각 설치하게 되면, 샤프트(220)에 설치된 임펠러(300)들은 그 커터부(330)들이 회전 방향을 향해 한쪽으로 경사지게 돌출된 형태를 갖게 된다.

이 때, 임펠러(300)들의 커터부(330) 끝단 즉, 베이스부(310)로부터 가장 높이가 높은 모서리 측 끝단은 하우징(210) 내면과 일정 간격만큼 이격된 상태로 배치가 이루어지게 된다.

따라서, 모터(110)에 전기적 신호를 인가함에 따라 모터(110)를 구동시키게 되면, 모터 축(112)이 축설된 샤프트(220)가 연동하여 회전하게 되고, 샤프트(220)의 회전에 따라 샤프트(220)의 각 안착 요부(222)들 둘레 면에 일정 간격으로 설치된 임펠러(300)들 또한 연동하여 회전이 이루어지게 된다.

이 때, 하우징(210)은 회전을 하지 않게 됨으로써, 고정된 하우징(210)에 대하여 임펠러(300)들이 회전하게 됨에 따라 하우징(210) 내면과 임펠러(300)들 사이로 공급되는 점성도 높은 오폐수는 임펠러(300)의 커터부(330)들에 의해 분쇄가 이루어지게 되는데, 이에 대한 작동 관계는 후에 상세히 설명하기로 한다.

한편, 하우징(210)의 내면에서 임펠러(300)의 커터부(330)와 동일 선상을 이루는 위치에는 원주 둘레를 따라 일정 깊이만큼 패인 제1 캐비테이션 홈(212)이 형성될 수 있다.

즉, 하우징(210)의 내면에는 원주 둘레를 따라 임펠러(300)의 커터부(330)와 동일 선상을 이루는 위치에 각각 일정 간격을 두고 복수의 제1 캐비테이션 홈(212)이 형성될 수 있다.

또한, 하우징(210)에는, 그 내면으로부터 연장되되, 횡 방향으로 인접하는 임펠러(300)들의 커터부(330)들을 구획시키기 위한 구획벽(214)들이 형성될 수 있다.

이 때, 각각의 구획벽(214)들은 임펠러(300)들의 커터부(330)들 사이에 배치되되, 그 단부는 샤프트(220)의 단턱부(226)와 일정 간격 이격되게 배치될 수 있다.

또한, 샤프트(220)의 단턱부(226)에는 그 원주 둘레를 따라 일정 깊이만큼 패인 제2 캐비테이션 홈(228)이 형성될 수 있다.

따라서, 도 3을 참조하면, 유입구(202)로부터 유입되는 오폐수는 하우징(210)에 형성되는 구획벽(214)들에 의해 지그재그 형태로 형성되는 유로(216)를 통과하게 되며, 이 유로(216) 상에는 제1 캐비테이션 홈(212) 및 제2 캐비테이션 홈(228)이 위치하게 되는바, 오폐수가 상기 유로(216)를 통과하면서 제1 캐비테이션 홈(212) 및 제2 캐비테이션 홈(228)에 의해 캐비테이션 작용이 이루어지게 되는데, 이를 포함한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛의 작동 관계를 설명하면 다음과 같다.

앞서 설명한 바와 같이, 모터(110)에 전기적 신호를 인가함에 따라 모터(110)를 구동시키게 되면, 모터 축(112)이 축설된 샤프트(220)가 연동하여 회전하게 되고, 샤프트(220)의 회전에 따라 샤프트(220)의 각 안착 요부(222)들 둘레 면에 일정 간격으로 설치된 임펠러(300)들 또한 연동하여 회전이 이루어지게 된다.

이 때, 정화시키고자 하는 높은 점성도의 오폐수는 펌핑부(200)의 유입구(202)를 통해 유입된 후, 하우징(210) 내면과 임펠러(300)들 사이로 유입이 이루어지게 된다.

즉, 유입구(202)를 통해 유입되는 오폐수는, 하우징(210) 내면으로부터 연장되게 형성되는 구획벽(214)들과 임펠러(300)들의 커터부(330)들 사이의 공간에 형성되는 유로(216)로 유입이 이루어지게 된다.

따라서, 구획벽(214)들과 임펠러(300)들의 커터부(330)들 사이의 공간인 유로(216)로 유입된 오폐수, 즉 점성도가 높은 오폐수는 회전되는 임펠러(300)들의 원심력에 의해 믹싱(Mixing)이 이루어지면서 임펠러(300)들의 커터부(330)들에 의해 분쇄가 이루어지게 된다.

즉, 임펠러(300)들의 각 커터부(330)들은 한 쪽 방향으로 경사지게 형성되어 마치 커터와 같은 형상을 이룸에 따라 커터부(330)들에 의해 입자가 큰 슬러지들이 분쇄될 수 있다.

여기서, 임펠러(300)들의 각 커터부(330)들 끝단과 하우징(210) 내면 사이의 간격은 일정 간격만큼 좁게 형성됨으로써, 이 간격을 통과하는 슬러지들은 커터부(330)들에 의해 분쇄가 이루어지게 된다.

또한, 임펠러(300)들의 회전에 따른 원심력에 의해 슬러지를 포함한 오폐수는 상기 유로(216)를 통과하면서 샤프트(220)의 단턱부(226)에 형성되는 제2 캐비테이션 홈(228)과, 하우징(210)의 내면에 형성되는 제1 캐비테이션 홈(212)에 순차적으로 인입된 후 다시 밖으로 빠져나오면서 캐비테이션 현상에 의해 산화 및 환원됨에 따라 오폐수에 포함된 수분에서 기포가 발생되면서 슬러지와 수분이 분리될 수 있다.

또한, 복수의 임펠러(300)들이 고속으로 회전함에 따라 오폐수의 농충된 슬러지는 마찰력과 캐비테이션 기포에 의해 온도가 상승(대략 5000K)함과 동시에 슬러지의 부유입자는 물리화학적 산화 및 환원반응에 의하여 더욱 미세하게 분쇄되고 점성이 분해되어 균질화 된다.

이러한 효과에 의하여 슬러지가 함유하고 있는 고형유기물질의 가수분해가 촉직되어 정화 성능을 높이 발휘할 수 있게 된다.

따라서, 유입구(202)를 통해 유입된 오폐수 즉, 점성도가 높은 오폐수 슬러지는 임펠러(300)의 커터부(330)에 의해 분쇄됨과 아울러 지그재그 형태의 유로(216) 상에 순차적으로 배치되는 제1 캐비테이션 홈(212) 및 제2 케이테이션 홈(228)에 의한 캐비테이션 반응으로 슬러지의 균질화된 미세입자는 수용성으로 가수분해가 촉진되므로 오폐수 슬러지에 포함된 각종 유기물질이 정화되면서 감량될 수 있으며, 이에 따라 유출구(204)를 통해 배출하게 되는 악취와 점성이 제거된 균질화된 슬러지는 소화효율이 높아 소화조에서의 체류시간을 단축하게 되고 그와 동시에 메탄가스의 수득율을 증대시켜 준다.

특히, 구획벽(214)들에 의해 오폐수가 이동하게 되는 유로(216)가 지그재그 형태로 형성되어 길게 형성되고, 이 유로(216) 상에 순차적으로 제1 캐비테이션 홈(212) 및 제2 캐비테이션 홈(228)이 배치되어 있는바, 그 캐비테이션 반응은 더욱 향상될 수 있다.

또한 균질화된 슬러지는 악취가 없을 뿐만 아니라 고액분리 탈수율이 높아 슬러지 감량율을 향상시켜 준다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛(100)에 의하면, 가축 분뇨 또는 하수처리장에서 발생되는 슬러지와 같이 점성도가 높은 오폐수를 분쇄, 산화, 환원에 의해 슬러지와 수분으로 고액분리가 용이하도록 하여 탈수율이 향상된 미립자 형태의 균질한 슬러지 상태로 배출시키게 됨으로써, 기존 오폐수 축산 및 하수처리장에서는 일정 공간에 고가의 설비를 설치하지 않고도 점성도가 높은 오폐수의 정화 효율을 크게 향상시킬 수 있게 되는바, 경제적 실익이 큰 효과를 거둘 수 있게 된다.

참고로, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛(100)의 경우, 가축 분뇨 또는 하수처리장에서 발생되는 슬러지와 같이 점성도가 큰 오폐수를 처리하는 것을 일 예로 설명하였으나, 이는 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 이에 한정되는 것은 아니며, 각종 생활하수, 공장하수 등과 같이 슬러지를 포함하는 각종 오폐수를 정화하는 데에도 적용될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛(100)의 경우, 펌핑부(200)의 일 측에 유입구(202)가 형성되고, 타 측에 유출구(204)가 형성되어, 유입구(202)를 통해 오폐수가 유입된 후, 유출구(204)를 통해 악취와 점성이 없는 균질화된 미세입자 형태의 슬러지가 배출되는 것을 일 예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 모터(110)의 회전 방향을 바꾸어 줌으로써, 유출구(204)를 통해 오폐수가 유입되도록 한 후, 유입구(204)를 통해 악취와 점성이 없는 균질화된 미세입자 형태의 슬러지가 배출되도록 할 수도 있다.

<제 2실시 예>

도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛의 내부 구성을 나타낸 일부 단면 구성도이고, 도 10은 도 9의 요부 확대 단면도이며, 도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛에서, 샤프트에 임펠러가 장착된 상태의 사시도이다.

또한, 도 12는 도 11의 분리 사시도이고, 도 13은 도 11의 샤프트 및 임펠러가 하우징 내부에 위치한 상태의 정면도이며, 도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛에 적용되는 임펠러의 사시도이다.

또한, 도 15는 도 14의 평면도이다.

도 9 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛을 설명함에 있어서, 앞서 설명한 제1 실시 예에 따른 캐비티에션 펌프 유닛과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 설명하기로 한다.

도 9 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛(100)은, 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛과 비교할 때, 임펠러(300)의 커터부(330) 끝단이 플랫(Flat)하게 형성되어 임펠러(300)의 커터부(330) 끝단이 평면부(340)로 형성된 것에만 차이가 있고, 그 외의 나머지 구성은 모두 동일할 수 있다.

이와 같이, 임펠러(300)의 커터부(330) 끝단이 플랫하게 형성되어 평면부(340)를 이루는 경우, 임펠러(300)의 커터부(330)와 유입구(202)를 통해 유입된 오폐수와의 접촉 면적이 증가하게 됨으로써, 캐비테이션 효과가 더 크게 향상될 수 있다.

또한, 도 13을 참조하면, 임펠러(300)의 커터부(330) 끝단이 평면부(340)로 형성됨에 따라, 하우징(210)의 내경을 축소시킬 수 있게 되고, 이에 따라 샤프트(220)의 외면과 하우징(210)의 내면 간격(A-B)이 줄어들게 할 수 있게 됨으로써, 더욱 캐비테이션 효과를 향상시킬 수 있다.

즉, 임펠러(300)의 커터부(330) 끝단이 플랫한 평면부(340)로 형성되어 하우징(210)의 내경을 축소시킴에 따라 오폐수의 이동 경로가 되는 샤프트(220)의 외면과 하우징(210)의 내면 간격이 줄어들게 됨으로써, 오폐수의 유속이 더 빨라지게 되는바, 캐비테이션 효과가 더욱 향상될 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛(100)의 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 임펠러(300)의 커터부(330) 끝단이 플랫한 평면부(340)로 형성된 것 외에는, 앞서 설명한 제1 실시 예에 따른 캐비테이션 유닛과 나머지 구성 및 작동 관계는 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

참고로, 도 16은 본 발명의 실시 예들에 따른 다른 형태의 캐비테이션 유닛을 도시한 정면도로서, 용량이 큰 것이 적용되는 경우, 펌핑부(200)와 모터(110)가 일정 간격 이격된 상태로 배치되게 형성될 수도 있으며, 이의 경우 앞선 실시 예들에 따른 임펠러들이 적용되어 동일한 작용효과를 구현할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 캐비테이션 유닛 110 : 모터
112 : 모터 축 200 : 펌핑부
202 : 유입구 204 : 유출구
210 : 하우징 212 : 제1 캐비테이션 홈
214 : 구획벽 216 : 유로
220 : 샤프트 222 : 안착 요부
224 : 체결공 226 : 단턱부
228 : 제2 캐비테이션 홈 300 : 임펠러
310 : 베이스부 320 : 결합공
330 : 커터부 332 : 상면
334 : 제1 측면 336 : 제2 측면
338 : 제3 측면 340 : 평면부

Claims (5)

1. 모터와, 상기 모터의 축과 축설되는 샤프트와, 상기 샤프트의 둘레 면에 일정 간격을 두고 설치되는 복수의 임펠러와, 상기 샤프트와 상기 복수의 임펠러를 감싸는 하우징을 포함하고, 상기 복수의 임펠러는, 상기 하우징의 내면을 향해 한 쪽 방향으로 경사지게 돌출되는 커터부를 포함하는 구성으로 이루어진 캐비테이션 유닛에 있어서,
   상기 커터부와 마주보는 상기 하우징의 내면에는 임의의 일정 깊이로 패인 제1 캐비테이션 홈이 형성되고,
   상기 하우징에는, 상기 복수의 임펠러의 각 커터부를 구획하여 지그재그 형태의 유로가 형성되도록 내면으로부터 연장되어 형성되게 복수의 구획벽이 형성되되,
   상기 복수의 구획벽은,
   그 단부가 상기 샤프트의 둘레 면과 일정 간격 이격되게 배치되고,
   상기 복수의 구획벽과 동일 선상을 이루는 상기 샤프트의 둘레 면에는 임의의 일정 깊이로 패인 제2 캐비테이션 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 캐비테이션 유닛.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 샤프트에는 둘레 면에 길이 방향으로 복수의 안착 요부가 형성되고,
   상기 복수의 안착 요부를 구획하는 복수의 단턱부가 형성되되,
   상기 단턱부의 둘레 면에 상기 제2 캐비테이션 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 캐비테이션 유닛.
   
5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 커터부에서 상기 하우징의 내면과 마주보는 면은 플랫한 평면부를 이루는 것을 특징으로 하는 캐비테이션 유닛.
   

Images