KR102130543B1 - Apparatus for generating nano bubble - Google Patents
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Abstract
나노 버블 생성 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 유체의 이송을 위한 유동력을 제공하는 유체 이송 유닛, 유체 이송 유닛의 유동력에 의해 이송되는 유체 내에 유체와 상이한 가스를 공급하는 가스 공급 라인, 유체의 이송 경로에 배치되어 가스 공급 라인으로부터 공급되는 가스의 유체 내 용해를 촉진시키는 가스 용해 유닛, 및 가스 용해 유닛으로부터 이송되는 유체 내에 나노 버블을 발생시키는 나노 버블 유닛을 포함하는 나노 버블 생성 장치가 제공된다.Disclosed is a nano bubble generating device. According to an aspect of the present invention, a fluid transfer unit providing a fluid for fluid transport, a gas supply line for supplying a gas different from the fluid in the fluid transported by the fluid transport unit, the fluid transport path A nanobubble generating apparatus is provided that includes a gas dissolving unit disposed to promote dissolution of gas supplied from a gas supply line into a fluid, and a nanobubble unit generating nanobubbles in a fluid conveyed from the gas dissolving unit.
Description
본 발명은 나노 버블 생성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nano bubble generating device.
최근 기체를 물 속에 용존시켜 존율을 높인 고농도 용존수(예: 산소수, 오존수, 수소수, 탄산수, 질소수 등)의 다양한 활용 분야와 작용 효과가 알려지면서 기체를 액체에 용존시키는 기술의 다양한 연구가 진행되고 있다. 아울러, 기체를 용존시키기 위한 수단 및 및 용존 상태를 장기간 유지하는 수단으로서의 나노 버블의 기능이 알려지면서 이에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다.Recently, various utilization fields of high-concentration dissolved water (e.g., oxygen water, ozonated water, hydrogen water, carbonated water, nitrogen water, etc.), which increased the dissolved rate by dissolving gas in water, are known, and various studies on technologies for dissolving gas in liquid Is going on. In addition, as the function of the nanobubble as a means for dissolving the gas and a means for maintaining the dissolved state for a long time is known, research on this has been actively conducted.
일반적으로, 버블은 그 직경에 따라서 밀리 버블, 마이크로 버블, 마이크로나노 버블 및 나노 버블로 분류할 수 있는데, 마이크로버블(Micro Bubble)은 기포의 직경이 10~수십㎛, 적어도 30㎛ 이하의 미소기포를 말하며, 마이크로나노 버블(Micro Nano Bubble)은 수백㎚~10㎛의 미세기포를 말하며, 나노 버블(Nano Bubble)은 수백㎚ 이하의 초미세기포를 말한다.In general, bubbles can be classified into milli-bubbles, micro-bubbles, micro-nano bubbles, and nano-bubbles according to their diameter. Micro-bubbles have micro-bubbles with a diameter of 10 to several tens of µm and at least 30 µm or less. Refers to, Micro Nano Bubble (micro Nano Bubble) refers to the micro-bubbles of several hundred nm ~ 10㎛, Nano Bubble (Nano Bubble) refers to the ultra-fine strength bubbles of hundreds of nm or less.
통상의 일반 기포인 밀리 버블이 물 속에서 빠른 속도로 상승해 표면에서 파열하는 것과 달리, 나노 버블은 부피가 작은 만큼 부력을 적게 받아 수면으로의 상승 속도가 매우 느려 수중에 오랜 시간 동안 기포 상태를 유지하게 되고, 특히 기체 용해 효과와 자기 가압 효과, 대전 효과 등의 특성을 가지고 있어 하수 처리 관련 시설, 고도 정수 처리 시설, 토양 정화, 수산업 농업 분야, 배수 처리 세정 등의 다양한 분야로의 응용 가능성이 높다.Unlike the normal ordinary air bubble, the milli-bubble, which rises rapidly in water and bursts on the surface, the nano-bubble receives less buoyancy due to its small volume, so the rate of rise to the water surface is very slow, and the air bubbles remain in the water for a long time. Since it has characteristics such as gas dissolving effect, self-pressurizing effect, and charging effect, it is possible to be applied to various fields such as sewage treatment-related facilities, advanced water treatment facilities, soil purification, agricultural and fishery industries, and wastewater treatment cleaning. high.
이 같은 나노 버블의 유용성에 의해, 나노 버블을 생성하기 위한 연구가 계속되고 있으며 이에 따라 다양한 방식의 나노 버블 생성 장치가 개발되고 있으나, 기존 나노 버블 생성 장치들의 경우 실제 나노 단위의 초미세 기포를 생성하는데 어려움이 있으며, 대량으로 유량을 처리하여 나노 버블을 생성하는 것은 더욱 어려워서 산업화에 이용되지 못하고 있는 실정이다Due to the usefulness of such nanobubbles, research to generate nanobubbles continues, and various types of nanobubble generating devices have been developed accordingly, but in the case of existing nanobubble generating devices, ultra-fine bubbles of actual nano-scale are generated. It is difficult to create a nano bubble by processing the flow rate in large quantities, and it is more difficult to use it for industrialization.
본 발명은 가스 용해 유닛을 이용하여 유체 내 가스의 용해도를 증가시킴으로써 보다 효과적으로 나노 버블을 발생시킬 수 있는 나노 버블 생성 장치를 제공하는 것이다.The present invention is to provide a nano-bubble generating apparatus that can generate nano bubbles more effectively by increasing the solubility of gas in a fluid using a gas dissolving unit.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유체의 이송을 위한 유동력을 제공하는 유체 이송 유닛, 유체 이송 유닛의 유동력에 의해 이송되는 유체 내에 유체와 상이한 가스를 공급하는 가스 공급 라인, 유체의 이송 경로에 배치되어 가스 공급 라인으로부터 공급되는 가스의 유체 내 용해를 촉진시키는 가스 용해 유닛, 및 가스 용해 유닛으로부터 이송되는 유체 내에 나노 버블을 발생시키는 나노 버블 유닛을 포함하는 나노 버블 생성 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a fluid delivery unit providing a flow force for the transfer of fluid, a gas supply line for supplying a gas different from the fluid in the fluid conveyed by the flow force of the fluid transfer unit, the transport path of the fluid A nanobubble generating apparatus is provided that includes a gas dissolving unit disposed to promote dissolution of gas supplied from a gas supply line into a fluid, and a nanobubble unit generating nanobubbles in a fluid conveyed from the gas dissolving unit.
가스 용해 유닛은, 유체의 이송 경로에 배치되는 배관, 및 배관 내부에 배치되어 유체 내에 가스를 혼합하는 혼합 부재를 포함할 수 있다.The gas dissolving unit may include a pipe disposed in a fluid transport path, and a mixing member disposed in the pipe to mix gas in the fluid.
혼합 부재는, 배관 내부에 회전 가능하게 설치되는 중심축, 중심축에 결합되어 중심축과 함께 회전 운동하는 복수의 회전 부재, 및 중심축에 설치되어 유체의 유동력에 의해 회전 부재를 회전시키는 회전 베인을 포함할 수 있다.The mixing member includes a central axis rotatably installed inside the pipe, a plurality of rotating members coupled to the central axis and rotating together with the central axis, and rotations installed on the central axis to rotate the rotating member by fluid flow force It may contain vanes.
혼합 부재는, 배관 내에 회전 가능하게 설치되어 유체의 유동력에 의해 회전 운동하는 회전판을 포함할 수 있다.The mixing member may include a rotating plate that is rotatably installed in the pipe and rotates by the fluid flow force.
혼합 부재는, 복수회 절곡되어 형성되며 배관의 길이 방향을 따라 배치되는 절곡판을 포함할 수 있다.The mixing member may be formed by bending a plurality of times, and may include a bending plate disposed along the longitudinal direction of the pipe.
가스 공급 라인은 배관의 입구에 연결되어 가스를 배관의 출구를 향하여 공급할 수 있다.The gas supply line is connected to the inlet of the pipe to supply gas toward the outlet of the pipe.
유체 이송 유닛은 유체를 공급하는 유체 공급원의 내부로 잠기도록 설치되는 수중 공급 펌프를 포함할 수 있다.The fluid transfer unit may include an underwater feed pump installed to be submerged into a fluid supply source that supplies fluid.
유체 이송 유닛은 유체 공급원의 내부에 잠기도록 설치되어 나노 버블 유닛으로부터 배출되는 유체를 유체 공급원 내에서 순환시키는 수중 순환 펌프를 더 포함할 수 있다.The fluid transfer unit may further include an underwater circulation pump installed to be submerged inside the fluid source to circulate the fluid discharged from the nanobubble unit within the fluid source.
가스 용해 유닛 및 나노 버블 유닛은 유체 공급원의 내부에 잠기도록 설치될 수 있다.The gas dissolving unit and the nanobubble unit can be installed to be submerged inside the fluid source.
나노 버블 유닛은, 유체의 유출입이 가능하도록 유입구 및 배출구가 형성되는 하우징, 하우징 내부의 유체 이동 경로에 배치되어 유체의 충돌 또는 마찰에 따라 유체에 버블을 발생시키는 복수의 충돌 부재를 포함하는 버블 발생 유닛, 및 하우징 내부 및 외부 중 적어도 어느 하나에 배치되어, 유체의 이동 중 발생되는 응력에 의해 유체 내 버블이 초미세화되도록 유도하는 유로를 포함할 수 있다.The nano-bubble unit generates a bubble including a housing in which an inlet and an outlet are formed to allow fluid to flow in and out, and a plurality of collision members disposed in a fluid movement path inside the housing to generate bubbles in the fluid according to collision or friction of the fluid It may be disposed in at least one of the unit and the inside and outside of the housing, and may include a flow path that induces bubbles in the fluid to be ultra-fine by stress generated during movement of the fluid.
본 발명에 따르면, 가스 용해 유닛을 이용하여 유체 내 적은 량의 가스로도 용해도를 증가시켜 유체 이송 유닛과 나노 버블 유닛에 부하가 적게 걸리게 함으로써 보다 효율적으로 나노 버블을 생성할 수 있다.According to the present invention, it is possible to generate nano bubbles more efficiently by using a gas dissolving unit to increase the solubility even with a small amount of gas in the fluid so that the fluid transfer unit and the nano bubble unit are less loaded.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치의 충돌 부재의 일 예를 나타낸 사진.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치를 나타낸 도면.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치의 가스 용해 유닛의 세부 구조 및 변형례를 나타낸 도면.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치의 하우징의 세부 구조 및 변형례를 나타낸 도면.
도 14 내지 도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치의 복수의 충돌 부재의 세부 구조 및 변형례를 나타낸 도면.
도 26 내지 도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치의 회전 날개의 세부 구조 및 변형례를 나타낸 도면.
도 29 내지 도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치의 유로의 세부 구조 및 변형례를 나타낸 도면.
도 33 내지 도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치의 토출관로의 세부 구조 및 변형례를 나타낸 도면.1 is a view showing a nano-bubble generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a photograph showing an example of a collision member of the nano-bubble generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a nano-bubble generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing a nano-bubble generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a view showing a nano-bubble generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a view showing a nano-bubble generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 to 9 are views showing a detailed structure and modification of the gas dissolving unit of the nano-bubble generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 to 13 is a view showing a detailed structure and modification of the housing of the nano-bubble generating device according to an embodiment of the present invention.
14 to 25 are views showing detailed structures and modifications of a plurality of collision members of the nano-bubble generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
26 to 28 are views showing detailed structures and modifications of the rotating blades of the nano-bubble generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
29 to 32 are views showing detailed structures and modifications of the flow path of the nano-bubble generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
33 to 35 are views showing a detailed structure and modification of the discharge pipe of the nano-bubble generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention can be applied to a variety of transformations and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the description of the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described herein, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
이하, 본 발명에 따른 나노 버블 생성 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the nano-bubble generating apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in describing with reference to the accompanying drawings, identical or corresponding components are assigned the same reference numbers and overlapped therewith. The description will be omitted.
본 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 물 등의 유체(10) 내에 공기, 산소, 질소, 오존, 이산화탄소 등의 기체 군으로부터 선택된 적어도 하나의 기체를 공급, 혼합 및 용존시킨 나노 버블을 생성하는 장치로서, 하우징(110), 버블 발생 유닛(120), 유로(130), 회전축(140), 회전 날개(150), 구동 유닛(160), 챔버(170), 가스 공급 라인(180), 유체 이송 유닛(190, 192, 194), 토출관로(195), 가스 용해 유닛(200)을 포함하는 나노 버블 생성 장치(100)가 제시된다.According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the nano bubble in which at least one gas selected from a gas group such as air, oxygen, nitrogen, ozone, carbon dioxide, etc. is supplied, mixed and dissolved in a
이와 같은 본 실시예에 따르면, 나노 버블 유닛을 이용한 나노 버블 발생 이전에 전처리로서 가스 용해 유닛(200)을 이용하여 유체 내 가스의 용해를 촉진시킴에 따라, 보다 효과적으로 나노 버블을 생성할 수 있다.According to the present exemplary embodiment, as the gas dissolving
또한 유체 이송 유닛(190)으로 수중 공급 펌프(underwater feeding pump, 192)를 이용함으로써 인테이크 펌프(intake pump)를 이용하는 경우에 비해 적은 에너지로도 다량의 나노 버블을 효과적으로 생성 가능하다.In addition, by using an underwater feeding pump (192) as the
이하 도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치(100)의 각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, each configuration of the nano-bubble generating
유체 이송 유닛(190)은 유체의 이송을 위한 유동력을 제공할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 유체 이송 유닛(190)은 수중 공급 펌프(192)와 수중 순환 펌프(194)로 구성될 수 있다.The
수중 공급 펌프(192)는 도 1에 도시된 바와 같이 유체(10)를 공급하는 유체 공급원(20), 예를 들어 물 등의 유체(10)가 담긴 수조, 강, 호수 등의 내부로 잠기도록 설치될 수 있다. 이와 같이 유체 공급원(20) 내에 위치된 수중 설비는 부표 또는 바지선 등에 설치될 수 있으며, 이하의 다른 구성들도 유체 공급원(20) 내에 위치되는 경우 마찬가지로 부표 또는 바지선을 이용하여 안정적으로 설치할 수 있다.The
이와 같이 수중 공급 펌프(192)를 이용하여 유체(10)에 유동력을 제공함으로써 인테이크 펌프를 사용하는 경우에 비하여 저전력으로 설비를 운전할 수 있으며, 이에 따라 나노 버블 생성에 있어 경제성을 최대화할 수 있다.As described above, by providing the flow force to the
수중 순환 펌프(194)는 도 1에 도시된 바와 같이 유체 공급원(20)의 내부에 잠기도록 설치되어 나노 버블 유닛으로부터 배출되는 유체를 유체 공급원(20) 내에서 순환시킬 수 있다. 즉, 수중 순환 펌프(194)는 도 1에 도시된 바와 같이 수중 공급 펌프(192)와 대향하도록 전체 설비의 양단에 배치될 수 있으며, 이에 따라 나노 버블 유닛으로부터 배출되는 유체(10)을 원거리로 확산시켜 유체(10)의 보다 효과적인 순환을 유도할 수 있다.The
이와 같이 수중 순환 펌프(194)를 이용하여 유체(10)의 확산 및 순환을 유도함으로써, 유체(10)의 나노 버블 내에 포함된 산소, 오존 등의 가스는 유체 공급원(20) 내에 더욱 균일하게 확산 및 분산될 수 있다.By inducing the diffusion and circulation of the
본 실시예의 경우 수중 공급 펌프와 수중 순환 펌프를 제외한 나머지 구성들은 모두 육상에 설치되어 운영될 수 있다.In the case of this embodiment, all other components except the underwater supply pump and the underwater circulation pump may be installed and operated onshore.
가스 공급 라인(180)은 도 1에 도시된 바와 같이 유체 이송 유닛(190, 192)의 유동력에 의해 이송되는 유체(10) 내에 해당 유체(10)와 상이한 가스(공기, 산소, 질소, 오존, 이산화탄소 등의 기체)를 공급할 수 있다.The
가스 공급 라인(180)은 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 일단에 에어스톤이 결합되어 가스를 보다 균일하게 배출할 수 있으며, 가스 공급 라인(180)의 타단에는 해당 가스가 저장된 가스 탱크가 연결될 수 있다.The
보다 구체적으로 가스 공급 라인(180)은 도 1에 도시된 바와 같이 가스 용해 유닛(200)의 배관(210)의 입구에 연결되어 가스를 배관(210)의 출구를 향하여 공급할 수 있다.More specifically, the
이와 같이 가스 공급 라인(180)을 배관(210)의 입구에 연결하고 단부를 배관(210)의 출구를 항햐도록 배치함으로써, 가스 공급 라인(180)에 의해 공급되는 가스는 유체(10)의 유동에 따라 빠르게 유체(10)에 혼입되면서 보다 효과적으로 유체(10) 내에 용해될 수 있다.As described above, by connecting the
가스 용해 유닛(200)은 도 1에 도시된 바와 같이 유체(10)의 이송 경로에 배치되어 가스 공급 라인(180)으로부터 공급되는 가스의 유체 내 용해를 촉진시킬 수 있다. 보다 구체적으로 가스 용해 유닛(200)은 수중 공급 펌프(192)와 연결될 수 있으며, 이러한 가스 용해 유닛(200)의 입구 측에는 상술한 가스 공급 라인(180)이 연결될 수 있다.The
또한 가스 용해 유닛(200) 유체(10)의 이송 경로를 따라 복수로 배치될 수도 있다. 구체적으로는, 도 1에 도시된 바와 같이 다른 가스 용해 유닛(200)은 하우징(110)의 배출구(114)와 유로(130) 사이에 개재되어 버블 발생 유닛(120)에 의해 1차적으로 발생된 버블을 보다 균일하게 분산시킴에 따라 나노 버블 발생 효율을 보다 높일 수 있다.In addition, a plurality of
가스 용해 유닛(200)은, 도 1에 도시된 바와 같이 유체(10)의 이송 경로에 배치되는 배관(도 7 내지 도 9의 210)과 이러한 배관(도 7 내지 도 9의 210) 내부에 배치되어 유체(10) 내에 가스를 혼합하기 위한 특정 구조 및 메커니즘인 혼합 부재(도 7 내지 도 9의 220)로 구성될 수 있다. 가스 용해 유닛(200)와 혼합 부재(도 7 내지 도 9의 220)의 구체적인 구조 및 기능에 대해서는 도 7 내지 도 9을 참조하여 후술하도록 한다.The
나노 버블 유닛은 가스 용해 유닛(200)으로부터 이송되는 유체(10) 내에 나노 버블을 발생시킬 수 있다. 나노 버블 유닛은 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(110), 버블 발생 유닛(120), 회전축(140), 회전 날개(150), 구동 유닛(160), 챔버(170), 및 유로(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 이하 각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명한다.The nanobubble unit may generate nanobubbles in the fluid 10 transferred from the
하우징(110)은 도 1에 도시된 바와 같이 유체(10)의 유출입이 가능하도록 유입구(112) 및 배출구(114)가 형성되는 구성이다. 유체(10)는 유체 이송 유닛(190, 192)의 구동력에 의해 가스 용해 유닛(200)을 거쳐 하우징(110)의 유입구(112)로 유입될 수 있다.The
버블 발생 유닛(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(110) 내부의 유체(10) 이동 경로에 설치되어 유체(10)의 충돌 또는 마찰에 따라 유체(10)에 버블을 발생시킬 수 있으며, 서로 이격되게 배치된 복수의 충돌 부재, 즉 다수의 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)로 구성될 수 있다.The
이 경우, 복수의 충돌 부재 중 적어도 일부는 판형 부재일 수 있다. 즉 도 1에 도시된 바와 같이 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)는 판형상을 가질 수 있으며, 서로 번갈아 배치될 수 있다.In this case, at least some of the plurality of collision members may be plate-shaped members. That is, as illustrated in FIG. 1, the
그리고 복수의 충돌 부재 중 적어도 일부는 유체(10)가 통과하도록 복수의 개구부(도 14 및 도 15의 127)가 형성된 메쉬형 구조를 가질 수 있다. 본 실시예의 경우 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124) 모두 개구부(도 14 및 도 15의 127)가 형성된 메쉬 타입인 경우를 일 예로서 제시한다.In addition, at least some of the plurality of collision members may have a mesh structure in which a plurality of openings (127 of FIGS. 14 and 15) are formed to allow the fluid 10 to pass. In the case of the present embodiment, a case in which the
이와 같이 하우징(110) 내부에 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)로 이루어진 복수의 충돌 부재를 배치함으로써, 하우징(110)으로 유입되는 유체(10)는 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)에 충돌 및 마찰을 일으키게 되며, 이에 따라 유체(10) 내에는 미세한 버블이 생성될 수 있다.In this way, by arranging a plurality of collision members made of the
한편, 하우징(110)의 내부에는 도 1에 도시된 바와 같이 회전축(140)이 종방향으로 배치되어 양단이 하우징(110)에 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 복수의 충돌 부재 중 적어도 일부, 구체적으로 제1 충돌 부재(122)는 이러한 회전축(140)에 결합되어 회전축(140)과 함께 회전 운동할 수 있으며, 제2 충돌 부재(124)는 고정형 타입으로 하우징(110)에 고정 설치될 수 있다.On the other hand, inside the
이와 같이 회전축(140)에 결합된 제1 충돌 부재(122)는 회전 날개(150) 또는 구동 유닛(160)의 구동력에 의해 회전 운동할 수 있다. 우선, 도 1에 도시된 바와 같이 모터 등과 같은 구동 유닛(160)을 회전축(140)에 결합하여 동력에 의해 제1 충돌 부재(122)를 회전시킬 수 있다. 이 경우 기어 박스나 인버터 등으로 구성된 속도 조절 장치를 통해 제1 충돌 부재(122)의 회전 속도를 조절하여 버블의 사이즈 및/또는 발생량을 조절할 수 있다.In this way, the
또한 이와 같이 구동 유닛(160)을 이용하지 않는 무동력 방식으로도 제1 충돌 부재(122)를 회전시킬 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 회전축(140)의 단부에는 회전 날개(150)가 설치될 수 있다. 회전 날개(150)는 하우징(110)으로 유입되는 유체(10)의 유동력에 의해 복수의 충돌 부재 중 적어도 일부, 즉 제1 충돌 부재(122)를 회전시킬 수 있다. 이 경우 유체(10)는 축류, 횡류, 또는 사류로 제1 충돌 부재(122)에 유동력을 전달할 수 있다.In addition, the
이와 같이 본 실시예의 경우 회전 날개(150)를 이용한 무동력 방식, 구동 유닛(160)을 이용한 동력 방식의 2가지 모드로 운전될 수 있으며, 이 중 무동력 방식을 이용하는 경우 운전 에너지를 절감할 수 있는 이점이 있으며, 동력 방식을 이용하는 경우 버블 사이즈, 발생량 등을 능동적으로 제어할 수 있어 보다 양질의 나노 버블을 생성시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, in the present embodiment, two modes may be operated: a non-powered method using a
한편 회전 날개(150)는 상술한 바와 같이 1차적으로는 제1 충돌 부재(122)의 회전 구동을 위해 이용되나, 이 밖에 회전 날개(150) 또한 유체(10)의 충돌 또는 마찰에 따라 유체(10)에 버블을 발생시키는 2차적인 역할을 수행하여 나노 버블을 더욱 풍부하게 생성할 수 있게 된다.On the other hand, the
본 실시예의 경우 상술한 바와 같이 제1 충돌 부재(122)를 회전자로 구성하고, 제2 충돌 부재(124)를 고정자로 구성함으로써, 나노 버블을 더욱 효과적으로 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)는 각각 개구부(127)를 갖는 메쉬형 구조로 이루어질 수 있으며, 이들은 서로 대향하는 면이 실질적으로 접촉하거나 거의 접촉된 상태를 유지하도록 비교적 작은 간격을 두고 배치되어 있으므로, 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)를 통과하는 유체(10)는 제1 충돌 부재(122) 및 제2 충돌 부재(124)와의 충돌, 마찰을 일으키게 되며, 이와 동시에 제1 충돌 부재(122)의 회전에 따라 유체(10) 내에는 캐비테이션이 발생될 수 있다.In the case of the present embodiment, as described above, by configuring the
이와 같이 유체(10)와의 충돌, 마찰 및 유체(10) 내 캐비테이션 현상이 복합적으로 작용함에 따라 유체(10) 입자는 최소 수 나노미터(㎚)∼수십 마이크로미터(㎛)까지 미립화될 수 있어 유체(10) 내 기체 용존율이 더욱 증가될 수 있다.As such, collision with the fluid 10, friction, and cavitation in the fluid 10 work in combination, so that the particles of the fluid 10 can be atomized to a minimum number of nanometers (nm) to tens of micrometers (µm). The gas dissolution rate in (10) may be further increased.
이 같은 구성에서 복수의 제1 충돌 부재(122)(회전자)들이 일정 간격을 두고 설치되는 회전축(140)의 개수는 하우징(110)의 내부 공간이 허용하는 한 하우징(110) 내에 2축이나 3축 또는 그 이상의 축 설치가 가능한데, 그에 대한 내용은 후술하도록 한다.In this configuration, a plurality of first collision members 122 (rotors) are installed at regular intervals, the number of
한편, 버블 발생 유닛(120)은, 하우징(110) 및 그 내부에 복수로 수용되는 도 2의 충돌 부재(121)를 포함하여 구성될 수도 있다. 여기서 충돌 부재(121)는 도 2에 도시된 바와 같이 판형 부재를 다수 만곡시켜 다수의 주름을 형성함으로써 표면적이 최대화된 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 PVC 등의 소성에 의해 경성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 또한 이러한 충돌 부재(121)는 표면에 나노 사이즈의 공극(또는 홀)이 다수 형성될 수 있다.Meanwhile, the
이와 같이 충돌 부재(121)의 표면적을 최대화하고 그 표면에 나노 공극 또는 나노홀을 형성함으로써, 하우징(110)으로 유입되는 유체(10)의 충돌 부재(121)와 충돌 또는 마찰을 일으키면서 유체(10)에 나노 버블을 풍부하게 생성할 수 있다.As described above, by maximizing the surface area of the
이 경우, 버블 발생 유닛(120)은 복수로 배치될 수 있으며, 이 중 하나는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)를 갖도록 구성되고, 다른 하나는 도 2와 같은 복수의 충돌 부재(121)가 충전된 하우징(110)으로 구성될 수 있다. 복수의 충돌 부재(121)가 충전된 버블 발생 유닛(120)은 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)를 갖는 버블 발생 유닛(120)의 전단, 후단 또는 전후단 모두에 선택적으로 설치될 수 있다.In this case, the
유로(130)는 하우징(110) 내부 및 외부 중 적어도 어느 하나에 배치되어, 유체(10)의 이동 중 발생되는 응력에 의해 유체(10) 내 버블이 초미세화되도록 유도할 수 있다.The
유체(10)가 유로(130)를 통과하는 과정에서 유로(130)의 표면과 마찰이 일어나 유체(10)에는 예를 들어 전단 응력이 발생되고 이로 인하여 경계층 유동 박리 현상이 일어날 수 있으며, 이에 따라 유체(10) 내 버블은 보다 초미세화되어 나노 버블화될 수 있다.As the fluid 10 passes through the
이러한 유로(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 지그재그 구조(수직 방향으로의 지그재그 경로, 동일 평면 상에서의 지그재그 경로 또는 이들이 복합 적용된 경로 모두 가능함)로 이루어질 수 있으며, 유체(10)에 응력이 충분히 발생될 수 있도록 충분히 긴 길이로 형성될 수 있고, 유체의 응력 발생을 원활히 유도하도록 그 단면적은 충분히 좁게 형성될 수 있다.1, the
유로(130)는 하우징(110) 내부의 버블 발생 유닛(120) 이전이나 이후에 배치될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(110)의 외부에 별도로 마련될 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(110)의 배출구(114)에는 챔버(170)가 연결될 수 있다.The
한편 유로(130)는 유체(10) 이동 경로를 기준으로 버블 발생 유닛(120)의 이전에 배치될 수도 있다. 이와 같이 유로(130)를 버블 발생 유닛(120) 이전에 배치하여 하우징(110)으로 유입되는 유체(10)를 유로 표면의 경계층을 지날 때까지 발생되는 전단 응력에 의해 전처리 함으로써 버블의 생성 및 초미세화가 보다 원활히 이루어질 수 있다.Meanwhile, the
다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치(100)에 대해 설명한다.Next, a nano
본 실시예의 경우, 유체 이송 유닛(190)의 구성, 가스 용해 유닛(200)의 배치 구조, 유로와 구동 유닛의 유무 측면에서 전술한 실시예와 차이가 있으므로, 이러한 차이점을 중심으로 본 실시예에 대해 설명하도록 한다.In the case of this embodiment, since there is a difference from the above-described embodiment in terms of the configuration of the
유체 이송 유닛(190)으로는 수중 펌프가 아닌 다양한 공급 펌프가 이용될 수 있다. 유체 이송 유닛(190)은 유체 공급원(20) 밖의 육상에 설치될 수 있으며, 별도의 수중 순환 펌프 또한 구비하지 않는다.As the
그리고 가스 용해 유닛(200)은 유체 이송 유닛(190)의 전후단에 각각 연결될 수 있다. 가스 공급 라인(180)은 유체 이송 유닛(190)의 전단에 결합된 가스 용해 유닛(200)의 입구 측에 가스를 공급하도록 연결될 수 있으며, 유체 이송 유닛(190)의 후단에 연결된 가스 용해 유닛(200)에는 별도의 가스가 주입되지 않을 수 있다.And the
또한 본 실시예의 경우 별도의 유로가 형성되지 않을 수 있다. 즉 하우징(110) 내부는 물론 하우징(110) 외부에도 별도의 유로가 형성되어 있지 않다. 이와 같이 유로가 존재하지 않음에도 유체 이송 유닛(190)의 전후단에 설치된 가스 용해 유닛(200)과 버블 발생 유닛(120)의 상호 작용을 통해 충분한 나노 버블을 생성하는 것이 가능하다.Also, in the case of this embodiment, a separate flow path may not be formed. That is, a separate flow path is not formed inside the
그리고 본 실시예의 경우 구동 유닛 또한 존재하지 않으며, 따라서 유체(10)의 유동력에 의한 회전 날개(150)의 회전에 의해 버블 발생 유닛(120)의 회전 운동이 일어날 수 있다.And in the case of the present embodiment, there is also no drive unit, and thus rotational movement of the
다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치(100)에 대해 설명한다.Next, a nano
본 실시예의 경우, 전 설비의 수중 설치 여부, 가스 용해 유닛(200)의 배치 구조 및 가스 공급 라인(180)의 구성 측면에서 전술한 실시예와 차이가 있으므로, 이러한 차이점을 중심으로 본 실시예에 대해 설명하도록 한다.In the case of this embodiment, since there is a difference from the above-described embodiment in terms of whether the installation of water in all facilities, the arrangement structure of the
본 실시예의 경우 유체 이송 유닛(190)을 포함한 전체 설비가 유체 공급원(20) 내에 잠기도록 수중 설치될 수 있다. 상술한 바와 같이 이들 수중 설비는 부표 또는 바지선에 설치될 수 있다.In the case of the present embodiment, the entire installation including the
또한 가스 용해 유닛(200)은 수중 공급 펌프(192)의 전단 및 후단에 각각 배치될 수 있다. 그리고 이러한 가스 용해 유닛(200) 각각에는 가스 공급 라인(180)이 각각 연결되어 동일 또는 상이한 가스를 유체(10)에 주입할 수 있다.In addition, the
이 경우 수중 공급 펌프(192)의 전단에 배치되는 가스 용해 유닛(도 7의 200 참고)은 그 중심축이 수중 공급 펌프(192)의 모터의 축과 연결되어 수중 공급 펌프(192)의 작동과 함께 회전되면서 유체(10) 분자 클러스터를 충격으로 분해하여 미세화할 수 있다.In this case, the gas dissolving unit (see 200 in FIG. 7) disposed at the front end of the
또한 수중 공급 펌프(192)의 전단에 배치되는 가스 용해 유닛(200)의 입구 측에는 흡입되는 유체(10)의 이물질을 걸러내는 스트레이너가 설치될 수 있으며, 가스 용해 유닛(200)의 출구 측에는 디퓨저와 밸브를 장착하여 유체(10)의 토출 유량 및 압력을 조절할 수도 있다.In addition, a strainer for filtering foreign substances in the fluid 10 to be sucked may be installed at the inlet side of the
다음으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치(100)에 대해 설명한다.Next, a nano
본 실시예의 경우, 전 설비의 수중 설치 여부, 가스 용해 유닛(200)의 배치 구조, 유로(130) 구조 및 구동 유닛의 유무 측면에서 전술한 실시예와 차이가 있으므로, 이러한 차이점을 중심으로 본 실시예에 대해 설명하도록 한다.In the case of the present embodiment, since there is a difference from the above-described embodiment in terms of whether or not the installation of all the equipment is underwater, the arrangement structure of the
본 실시예의 경우 도 4의 실시예와 마찬가지로 유체 이송 유닛(190)을 포함한 전체 설비가 유체 공급원(20) 내에 잠기도록 수중 설치될 수 있다.In the case of this embodiment, as in the embodiment of FIG. 4, the entire facility including the
그리고 가스 용해 유닛(200)은 수중 공급 펌프(192)의 전단에만 배치될 수 있다. 가스 용해 유닛(도 7의 200 참고)은 그 중심축이 수중 공급 펌프(192)의 모터의 축과 연결되어 수중 공급 펌프(192)의 작동과 함께 회전되면서 유체(10) 분자 클러스터를 충격으로 분해하여 미세화할 수 있다.In addition, the
또한 유로(130)는 하우징(110) 내부에 마련될 수 있으며, 보다 구체적으로 유체의 이동 경로를 기준으로 버블 발생 유닛(120)의 이후에 설치될 수 있다. 따라서 하우징(110) 내에서 1차 버블 발생 및 2차 버블의 초미세화가 모두 일어날 수 있다.In addition, the
그리고 본 실시예의 경우 구동 유닛이 존재하지 않으며, 따라서 유체(10)의 유동력에 의한 회전 날개(150)의 회전에 의해 버블 발생 유닛(120)의 회전 운동이 일어나게 된다.And in the case of the present embodiment, there is no driving unit, and thus, the rotational movement of the
다음으로, 도 6를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 버블 생성 장치(100)에 대해 설명한다.Next, a nano
본 실시예의 경우, 전 설비의 수중 설치 여부, 가스 용해 유닛(200)의 배치 구조 및 가스 공급 라인(180)의 구성, 유로(130) 구조 및 회전 날개의 유무 측면에서 전술한 실시예와 차이가 있으므로, 이러한 차이점을 중심으로 본 실시예에 대해 설명하도록 한다.In the case of this embodiment, the difference from the above-described embodiment in terms of whether all the installations are installed underwater, the arrangement structure of the
본 실시예의 경우 도 4의 실시예와 마찬가지로 유체 이송 유닛(190)을 포함한 전체 설비가 유체 공급원(20) 내에 잠기도록 수중 설치될 수 있다.In the case of this embodiment, as in the embodiment of FIG. 4, the entire facility including the
또한 가스 용해 유닛(200)은 수중 공급 펌프(192)의 전단 및 후단에 각각 배치될 수 있다. 그리고 이러한 가스 용해 유닛(200) 각각에는 가스 공급 라인(180)이 각각 연결되어 동일 또는 상이한 가스를 유체(10)에 주입할 수 있다.In addition, the
이 경우 수중 공급 펌프(192)의 전단에 배치되는 가스 용해 유닛(도 7의 200 참고)은 그 중심축이 수중 공급 펌프(192)의 모터의 축과 연결되어 수중 공급 펌프(192)의 작동과 함께 회전되면서 유체(10) 분자 클러스터를 충격으로 분해하여 미세화할 수 있다.In this case, the gas dissolving unit (see 200 in FIG. 7) disposed at the front end of the
또한 유로(130)는 하우징(110) 내부에 마련될 수 있으며, 보다 구체적으로 유체의 이동 경로를 기준으로 버블 발생 유닛(120)의 이후에 설치될 수 있다. 따라서 하우징(110) 내에서 1차 버블 발생 및 2차 버블의 초미세화가 모두 일어날 수 있다.In addition, the
그리고 본 실시예의 경우 하우징(110) 내부에 회전 날개가 존재하지 않으며, 따라서 구동 유닛(160)의 구동력에 의해서만 버블 발생 유닛(120)의 회전 운동이 가능하게 된다.And in the case of this embodiment, there is no rotating blade inside the
다음으로, 도 7 내지 도 9을 참조하여 본 실시예에 따른 나노 버블 발생 장치의 가스 용해 유닛(200)의 세부 구조 및 변형례에 대해 설명한다.Next, a detailed structure and modification of the
상술한 바와 같이 가스 용해 유닛(200)은 유체(10)의 이송 경로 중에 설치되는 배관(210) 및 이러한 배관(210) 내부에 배치되는 혼합 부재(220)로 구성될 수 있다.As described above, the
이러한 혼합 부재(220)는, 도 7에 도시된 바와 같이 중심축(221), 회전 부재(222), 고정 부재(223) 및 회전 베인(224)을 포함하여 구성될 수 있다. 혼합 부재(220)는 배관(210) 내 유체(10) 이동 경로에 설치되어 유체(10)의 충돌 또는 마찰에 따라 유체(10) 내 가스의 용해도를 높일 수 있다.7, the mixing
배관(210)의 내부에는 도 7에 도시된 바와 같이 중심축(221)이 종방향으로 배치되어 양단이 배관(210)에 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 회전 부재(222)는 이러한 중심축(221)에 결합되어 중심축(221)과 함께 회전 운동할 수 있으며, 고정 부재(223)는 고정형 타입으로 배관(210) 내에 회전 부재(222)와 이격되도록 고정 설치될 수 있다. 또한 도 7과 달리 중심축(221)은 배관(210)의 직경 방향으로 배치될 수도 있으며, 고정 부재(223)는 배관(210) 내에서 생략될 수도 있다.As shown in FIG. 7, a
이 경우, 회전 부재(222)와 고정 부재(223)는 판형 부재일 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 서로 번갈아 배치될 수 있다. 그리고 회전 부재(222)와 고정 부재(223)는 유체(10)가 통과하도록 복수의 개구부가 형성된 메쉬형 구조를 가질 수 있다.In this case, the rotating
이와 같이 배관(210) 내부에 회전 부재(222)와 고정 부재(223)를 번갈아 배치함으로써, 배관(210)으로 유입되는 유체(10)는 이들 회전 부재(222)와 고정 부재(223)에 충돌 및 마찰을 일으키게 되며, 이에 따라 유체(10) 내 가스의 용해가 보다 촉진될 수 있다.By alternately arranging the rotating
이와 같이 중심축(221)에 결합된 회전 부재(222)는 회전 베인(224)에 의해 무동력 방식으로 회전될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 중심축(221)의 단부에는 회전 베인(224)이 설치될 수 있다. 회전 베인(224)은 배관(210)으로 유입되는 유체(10)의 유동력에 의해 회전 부재(222)를 회전시킬 수 있다.The
도 8은 혼합 부재(220) 구조의 변형으로서, 혼합 부재(220)는 배관(210) 내에 회전 가능하게 설치되어 유체(10)의 유동력에 의해 회전 운동하는 회전판으로 구성될 수 있다. 즉 다수의 회전판은 직사각 형상을 가지며 배관(210)의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되어 배치될 수 있고, 이들 회전판은 각각 배관(210)의 직경을 가로지르는 중심축에 설치되어 유체(10)의 유동에 따라 회전 운동이 가능하게 된다.8 is a variation of the structure of the mixing
이와 같이 유체(10)의 이동 경로에 다수의 회전판을 설치함으로써 유체(10)는 회전판에 충돌 및 마찰을 일으키게 되므로, 유체(10) 내 가스의 혼합이 보다 촉진될 수 있는 것이다.In this way, by installing a plurality of rotating plates in the path of movement of the fluid 10, the fluid 10 causes collision and friction with the rotating plate, so that mixing of gas in the fluid 10 can be promoted.
또한 도 9은 혼합 부재(220)의 또 다른 변형례를 도시한 것으로, 혼합 부재(220)는 복수회 절곡되어 형성되며 배관(210)의 길이 방향을 따라 배치되는 절곡판으로 이루어질 수 있다.In addition, FIG. 9 shows another modification of the mixing
보다 구체적으로 혼합 부재(220)는 도 9에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 번갈아 절곡되어 지그재그 형상을 갖는 절곡판일 수 있으며, 이러한 절곡판은 그 폭을 조절함에 따라 배관(210) 내에 다수 설치될 수도 있다.More specifically, the mixing
도 9의 혼합 부재(220)의 경우 유체(10)에 일정한 정도의 장애물로 작용하게 되어 유체(10)는 이러한 절곡판에 충돌 및 마찰을 일으키면서 유동하게 되고, 이에 따라 유체(10) 내 주입된 가스는 유체(10)에 보다 효과적으로 분산 및 혼합될 수 있다.In the case of the mixing
다음으로, 도 10 내지 도 13를 참조하여 본 실시예에 따른 나노 버블 발생 장치의 하우징(110)의 세부 구조 및 변형례에 대해 설명한다.Next, a detailed structure and modification of the
도 10는 하우징(110) 내벽 구조를 도시한 것으로, 이러한 하우징(110)의 내벽(110a)은 다수의 돌기(110b)들이 형성된 요철 구조를 가질 수 있으며, 또는 도 11에 도시된 바와 같이 벽면을 따라 다수의 오목부(110c)가 형성된 메쉬형 구조를 가질 수 있다. 그 외에도 하우징(110)의 내벽(110a)은 도 12에 도시된 바와 같이 내벽(110a)의 벽면을 따라 다수의 나선홈(110d)들이 형성된 스파이럴형 구조를 가질 수도 있다.10 shows the inner wall structure of the
이 경우 하우징(110)의 일측에 마련된 유입구(112)를 통해 유입된 유체(10)는 버블 발생 유닛(120)과 유로(130)뿐만 아니라 돌기(110b), 오목부(110c) 또는 나선홈(110d)과의 충돌 및 마찰에 의해 기체의 용존율이 더욱 높아지고 보다 더 미세화되어 나노 사이즈의 초미세 버블이 보다 효과적으로 생성될 수 있다.In this case, the fluid 10 introduced through the
도 13는 또 다른 하우징(110) 구조의 변형으로서 하우징(110)의 내경이 상부로 갈수록 점차 감소하면서 내벽(110a)의 벽면이 대체로 사다리꼴 형상을 갖는 구조를 도시하고 있다. 이 구조에 따르면, 하우징(110) 내부로 유입된 유체(10)는 버블 발생 유닛(120)과 유로(130)에 의한 충돌 및 마찰 효과와 함께 내경 감소에 따른 압력 증가로 인해 유체(10) 내 기체 용존율이 더욱 높아지고, 그에 따라 유체(10)가 보다 더 미세화되어 나노 버블의 생성이 촉진될 수 있다.FIG. 13 shows a structure in which the wall surface of the
다음으로, 도 14 내지 도 25를 참조하여 본 실시예에 따른 나노 버블 발생 장치의 복수의 충돌 부재의 세부 구조 및 변형례에 대해 설명한다.Next, a detailed structure and modification example of a plurality of collision members of the nanobubble generating device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 14 to 25.
도 14은 회전자(제1 충돌 부재(122)) 및 고정자(제2 충돌 부재(124))의 메쉬 구조의 예시들을 나타낸 것으로서, 도 14에 따르면, 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)의 메쉬 구조는 평면 구조의 격자 형태를 이룰 수 있다. 도 15에 따르면, 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)의 메쉬 구조는 가로대(125)와 세로대(126)가 일정한 높이 차를 갖고 울퉁불퉁하게 단차진 형태의 격자 구조를 이룰 수 있다.14 shows examples of the mesh structure of the rotor (the first collision member 122) and the stator (the second collision member 124), and according to FIG. 14, the
유체(10)는 격자 형태를 갖는 메쉬 개구부(127)들을 통과하는 동안 가로대(125)와 세로대(126)에 충돌하게 되고, 이 때 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)의 상대 회전에 따라 유체(10)의 충돌 및 마찰이 촉진될 수 있으므로, 유체(10) 입자가 더욱 미립화되어 나노 버블이 효과적으로 생성될 수 있으며, 이에 따라 기체 용존율 또한 현저히 증가하게 된다.The fluid 10 collides with the
한편, 본 실시예의 경우 격자 형태의 메쉬 구조를 도시하고 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 벌집 형태나 삼각형, 오각형 등 다양한 형태의 메쉬 구조 또한 본 발명의 권리범위에 포함됨은 물론이다.On the other hand, in the present embodiment, although the lattice-shaped mesh structure is illustrated, the present invention is not limited to this, and various types of mesh structures such as a honeycomb shape, a triangle, and a pentagon are also included in the scope of the present invention.
도 16 내지 도 18은 면접촉 방식의 2축 메쉬형 회전자(제1 충돌 부재(122))의 일 예를 도시한 것으로, 하우징(110) 내부에는 회전축(140)이 2열로 배열되고, 각각의 회전축(140)에는 구동 유닛(160)의 함께 동시에 회전하게 되는 복수의 제1 충돌 부재(122)들이 축선을 따라서 일정 간격을 두고 설치될 수 있다.16 to 18 show an example of a two-axis mesh-type rotor (first collision member 122) of a surface contact method, and the
이 때, 회전축(140)의 축간 거리는 각 회전축(140)에 배열된 제1 충돌 부재(122)들의 단부가 서로 엇갈리게 삽입될 정도의 거리일 수 있다. 도 16 및 도 17에 따르면, 각 회전축(140)에 배열된 제1 충돌 부재(122)들은 상대편 회전축(140)에 배열된 제1 충돌 부재(122)들 사이에 각각 적어도 일부가 끼워져 상하 대면하도록 유지되고, 이 상태에서 서로 대면하는 제1 충돌 부재(122)들의 층간 거리는 상하 제1 충돌 부재(122)의 면들이 실질적으로 접촉하거나 거의 접촉된 상태를 유지하면서 유체(10)가 빠져나갈 수 있는 정도면 충분하다. 다른 예로서, 제1 충돌 부재(122)들은 도 18에 도시된 바와 같이 서로 이격된 상태로 나란히 배열될 수 있으며, 하우징(110)의 외형도 둥근 원형이나 사각형 등 다양한 형상일 수 있다.At this time, the distance between the axes of the
도 19 및 도 20는 면접촉 방식의 2축 메쉬형 회전자(제1 충돌 부재(122)) 및 고정자(제2 충돌 부재(124))의 다른 예를 도시한 것으로, 하우징(110) 내부에는 회전축(140)이 2열로 배열되고, 각각의 회전축(140)에는 구동 유닛(160)의 함께 동시에 회전하게 되는 복수의 제1 충돌 부재(122)들이 축선을 따라서 일정 간격을 두고 설치될 수 있다.19 and 20 show another example of a two-axis mesh-type rotor (first collision member 122) and a stator (second collision member 124) of a surface contact method, inside the
회전축(140)에 배열된 각 층별 제1 충돌 부재(122)들 사이에는 하우징(110) 내벽에 고정된 상태로 각각의 제1 충돌 부재(122)와 일정 간격을 두고 대면하는 복수의 고정자(제2 충돌 부재(124))가 배치될 수 있다. 이 때, 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)의 층간 거리는 서로 대면하는 제1 충돌 부재(122)와 제2 충돌 부재(124)의 면들이 실질적으로 접촉하거나 거의 접촉된 상태를 유지하면서 유체(10)가 빠져나갈 수 있을 정도면 충분하다.Between the
도 21 내지 도 23는 면접촉 방식의 3축 메쉬형 회전자(제1 충돌 부재(122)) 및 고정자(제2 충돌 부재(124))의 또 다른 예를 도시한 것으로, 하우징(110) 내부에는 회전축(140)이 3열로 배열되고, 각각의 회전축(140)에는 구동 유닛(160)의 함께 동시에 회전하게 되는 복수의 제1 충돌 부재(122)들이 축선을 따라서 일정 간격을 두고 설치될 수 있다.21 to 23 show another example of a three-axis mesh-type rotor (first collision member 122) and a stator (second collision member 124) of a surface contact method, inside the
이 때, 회전축(140)의 축간 거리는 각 회전축(140)에 배열된 제1 충돌 부재(122)들의 단부가 서로 엇갈리게 삽입될 정도의 거리일 수 있다. 도 21 및 도 22에 따르면, 각 회전축(140)에 배열된 제1 충돌 부재(122)들은 상대편 회전축(140)에 배열된 제1 충돌 부재(122)들 사이에 각각 적어도 일부가 끼워져 상하 대면하도록 유지되고, 이 상태에서 서로 대면하는 제1 충돌 부재(122)들의 층간 거리는 상하 제1 충돌 부재(122)의 면들이 실질적으로 접촉하거나 거의 접촉된 상태를 유지하면서 유체(10)가 빠져나갈 수 있는 정도면 충분하다. 다른 예로서, 제1 충돌 부재(122)들은 도 23에 도시된 바와 같이 서로 이격된 상태로 나란히 배열될 수 있으며, 하우징(110)의 외형도 둥근 원형이나 사각형 등 다양한 형상일 수 있다.At this time, the distance between the axes of the
도 24은 회전자(제1 충돌 부재(122)) 및 고정자(제2 충돌 부재(124))의 또 다른 예를 도시한 것으로, 하우징(110) 내부의 회전축(140) 상에 배열된 제1 충돌 부재(122)들이 도 24에 도시된 바와 같이 유체(10)의 유동 방향으로 갈수록 점차 확경되는 구조를 갖거나, 또는 도 25에 도시된 바와 같이 유동 방향으로 갈수록 직경이 점차 감소하다가 중간 지점에서 다시 확경되는 형태, 예를 들면 절구통이나 모래 시계와 같은 형태를 갖출 수 있다.24 shows another example of the rotor (the first collision member 122) and the stator (the second collision member 124), the first arranged on the
다음으로, 도 26 내지 도 28을 참조하여 본 실시예에 따른 나노 버블 발생 장치의 회전 날개(150)의 세부 구조 및 변형례에 대해 설명한다.Next, with reference to FIGS. 26 to 28, a detailed structure and modification of the
도 26는 나노 버블 생성 장치(100)에 구비되는 회전 날개(150)를 도시한 것으로서, 도 17에 따르면, 회전 날개(150)는 회전축(140)의 둘레 면에 방사상으로 연장되도록 형성될 수 있다. 이러한 회전 날개(150)는 회전축(140)의 길이 방향으로 일정한 폭을 갖고 회전 방향에 대하여 일정한 곡률을 가질 수 있다. 회전 날개(150)의 상하에는 일정 간격 이격된 위치에 충돌 부재가 배치될 수 있으며, 회전 날개(150)는 충돌 부재와 유사하게 평면 또는 단차진 형태의 격자 구조를 가지거나 개구부(152)를 갖는 다양한 형태의 메쉬 구조로 형성될 수 있다.FIG. 26 shows a
또한, 도 27에 따르면, 회전 날개(150)는 회전축(140)의 둘레 면을 따라 상하 일정 간격을 두고 적어도 둘 이상이 배치되어 다층 구조를 이룰 수 있다. 이 경우, 회전 날개(150)의 상하 이격 거리는 충돌 부재 간 거리와 대응되도록 설정될 수 있다. 또한, 회전 날개(150)는 이상 설명한 형태들 외에도 도 28에 도시된 바와 같은 스크루 프로펠러(screw propeller) 타입으로 형성될 수 있다.In addition, according to FIG. 27, the
다음으로, 도 29 내지 도 32을 참조하여 본 실시예에 따른 나노 버블 발생 장치의 유로(130)의 세부 구조 및 변형례에 대해 설명한다.Next, a detailed structure and modification of the
도 26 내지 도 28 은 하우징(110) 내에 형성된 유로(130)를 상면에서 도시한 것으로, 도 26에 도시된 바와 같이 유로(130)는 중앙에서 외곽으로 갈수록 직경이 점차 증가되는 나선형 구조로 형성될 수 있다. 유로(130)의 입구 및 출구는 중앙 및 외곽에 각각 형성될 수 있다.26 to 28 show the
또한, 유로(130)는 도 27에 도시된 바와 같이 도면을 기준으로 상하 방향을 따라 형성될 수도 있다. 이 경우 유로(130)의 입구와 출구는 도면을 기준으로 좌우 단부에 각기 형성될 수 있으며, 이에 따라 유로(130)로 진입한 유체(10)는 상하 방향을 따라 지그재그로 유로(130)를 통과하게 된다.In addition, the
또한, 유로(130)는 도 28에 도시된 바와 같이 좀 더 복잡한 구조를 가질 수도 있다. 도 28의 유로(130)의 경우 도 27와 달리 입구와 출구가 좌측 상부, 우측 상부에 각각 형성될 수 있다. 이에 따라 좌우 하부의 유로(130)는 입구와 출구 이외의 영역에만 형성될 수 있다.In addition, the
한편 하우징(110)은 사각형 단면을 갖도록 형성될 수도 있으며, 이러한 경우 유로(130)는 도 28에 도시된 바와 같이 상하 방향을 따라 다층 구조를 가질 수 있다. 각 층 간 유체(10)의 유동을 위해 지그재그로 통로가 형성되어 있으며, 유로(130)의 각 층에는 유체(10)의 마찰이 원활히 일어나도록 다수의 분리판(132)이 형성될 수 있다.On the other hand, the
다음으로, 도 33 내지 도 35를 참조하여 본 실시예에 따른 나노 버블 발생 장치의 토출관로(195)의 세부 구조 및 변형례에 대해 설명한다.Next, with reference to FIGS. 33 to 35, detailed structures and modifications of the
도 33는 나노 버블 생성 장치(100)의 토출관로(195)의 구조를 도시한 것으로서, 이러한 토출관로(195)의 적어도 일부에는 유체(10) 입자들의 크기를 더욱 미세화할 수 있도록 하기 위해 일정한 형상의 충돌 유닛들이 내장될 수 있다. 이러한 충돌 유닛들은, 예를 들어 도 33 및 도 34에 도시된 바와 같이 유체(10)의 유동 방향으로 점점 직경이 커지는 형태를 갖거나 도 35에 도시된 바와 같이 복수의 패널층이 배열된 구조로 제공될 수 있다. 토출관로(195)의 내부(196)에서 충돌 유닛의 양 단부는 토출관로(195)를 따라 유체(10)의 유동이 가능하도록 토출관로(195)의 내벽으로부터 적어도 일정 간격 이격되어 있다.33 shows the structure of the
먼저 도 33에 따르면, 충돌 유닛은 유동 방향으로 점점 확경되는 구조의 본체부(197a)와 이 본체부(197a)의 표면에 일정 간격을 두고 방사상으로 연장되어 토출관로(195)의 내면에 연결되는 다수의 격벽(198a)들로 구성되고, 각각의 격벽(198a) 사이에는 유체(10)가 통과할 수 있도록 일정한 크기의 통과공(199)들이 형성될 수 있다. 또한, 도 34의 경우, 충돌 유닛은 유동 방향으로 점점 확경되는 구조의 본체부(197b)와 이 본체부(197b)의 표면에 길이 방향을 따라 형성된 나선형 홈이나 나선형 돌기(198b)로 구성될 수 있다. 또한, 도 35의 경우, 충돌 유닛은 토출관로(195)의 내부(196)에 복수의 패널층(197c)이 배열된 형태로서, 각 패널층(197c)의 상하면에는 다양한 형상의 다수의 돌기(198c)들이 형성될 수 있다.First, according to FIG. 33, the collision unit is radially extended at a predetermined interval on the surface of the
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.As described above, one embodiment of the present invention has been described, but those skilled in the art may add, change, delete, or add components within the scope of the present invention as described in the claims. It will be said that the present invention can be variously modified and changed by the like, and this is also included within the scope of the present invention.
10: 유체
20: 유체 공급원
100: 나노 버블 생성 장치
110: 하우징
112: 유입구
114: 배출구
120: 버블 발생 유닛
121: 충돌 부재
122: 제1 충돌 부재
124: 제2 충돌 부재
125: 가로대
126: 세로대
127: 개구부
130: 유로
140: 회전축
150: 회전 날개
152: 개구부
160: 구동 유닛
170: 챔버
180: 가스 공급 라인
190: 유체 이송 유닛
192: 수중 공급 펌프
194: 수중 순환 펌프
195: 토출관로
200: 가스 용해 유닛
210: 배관
220: 혼합 부재
221: 중심축
222: 회전 부재
223: 고정 부재
224: 회전 베인10: fluid
20: fluid source
100: nano bubble generating device
110: housing
112: inlet
114: outlet
120: bubble generating unit
121: no collision
122: first collision member
124: second collision member
125: Runway
126: vertical
127: opening
130: Euro
140: rotating shaft
150: rotating wing
152: opening
160: drive unit
170: chamber
180: gas supply line
190: fluid transfer unit
192: submersible supply pump
194: underwater circulation pump
195: discharge pipe
200: gas melting unit
210: piping
220: mixing member
221: central axis
222: rotating member
223: fixing member
224: rotating vane
Claims (10)
상기 유체 이송 유닛의 유동력에 의해 이송되는 상기 유체 내에 상기 유체와 상이한 가스를 공급하는 가스 공급 라인;
상기 유체의 이송 경로에 배치되어 상기 가스 공급 라인으로부터 공급되는 상기 가스의 상기 유체 내 용해를 촉진시키는 가스 용해 유닛; 및
상기 가스 용해 유닛으로부터 이송되는 상기 유체 내에 나노 버블을 발생시키는 나노 버블 유닛을 포함하고,
상기 나노 버블 유닛은,
상기 유체의 유출입이 가능하도록 유입구 및 배출구가 형성되는 하우징; 및
상기 하우징 내부의 유체 이동 경로에 배치되어 상기 유체의 충돌 또는 마찰에 따라 상기 유체에 버블을 발생시키는 복수의 충돌 부재를 포함하는 버블 발생 유닛을 포함하고,
상기 복수의 충돌 부재는,
상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 결합되는 복수의 제1 충돌 부재; 및
상기 하우징의 내부에 고정되며 상기 복수의 제1 충돌 부재와 번갈아 배치되는 복수의 제2 충돌 부재를 포함하고,
상기 제1 충돌 부재 및 상기 제2 충돌 부재 중 적어도 어느 하나는 상기 유체의 유동 통로가 다수 형성된 메쉬형 구조를 갖고,
상기 제1 충돌 부재와 상기 제2 충돌 부재는 상기 유동 통로를 통해 유동하는 상기 유체에 상기 제1 충돌 부재의 회전에 의한 충돌, 마찰 및 캐비테이션이 발생되도록 인접하게 배치되어, 상기 유체에 나노 버블 및 마이크로 버블 중 적어도 어느 하나를 발생시키는, 나노 버블 생성 장치.
A fluid transfer unit that provides a flow force for the transfer of fluid;
A gas supply line supplying a gas different from the fluid in the fluid conveyed by the flow force of the fluid transport unit;
A gas dissolving unit disposed in a path for conveying the fluid to promote dissolution of the gas supplied from the gas supply line into the fluid; And
And a nanobubble unit that generates nanobubbles in the fluid transferred from the gas dissolving unit,
The nano-bubble unit,
A housing in which an inlet and an outlet are formed to allow the fluid to flow in and out; And
A bubble generating unit disposed in a fluid movement path inside the housing and including a plurality of collision members that generate bubbles in the fluid according to collision or friction of the fluid,
The plurality of collision members,
A plurality of first collision members rotatably coupled to the interior of the housing; And
A plurality of second collision members fixed to the inside of the housing and alternately arranged with the plurality of first collision members,
At least one of the first collision member and the second collision member has a mesh structure in which a plurality of flow passages of the fluid are formed,
The first collision member and the second collision member are disposed adjacent to each other to cause collision, friction, and cavitation by rotation of the first collision member to the fluid flowing through the flow passage, so that nanobubbles and A device for generating nanobubbles, generating at least one of microbubbles.
상기 가스 용해 유닛은,
상기 유체의 이송 경로에 배치되는 배관; 및
상기 배관 내부에 배치되어 상기 유체 내에 상기 가스를 혼합하는 혼합 부재를 포함하는, 나노 버블 생성 장치.
According to claim 1,
The gas dissolving unit,
Piping disposed in the fluid transport path; And
And a mixing member disposed inside the pipe to mix the gas in the fluid.
상기 혼합 부재는,
상기 배관 내부에 회전 가능하게 설치되는 중심축;
상기 중심축에 결합되어 상기 중심축과 함께 회전 운동하는 복수의 회전 부재;
상기 중심축에 설치되어 상기 유체의 유동력에 의해 상기 회전 부재를 회전시키는 회전 베인을 포함하는, 나노 버블 생성 장치.
According to claim 2,
The mixing member,
A central axis rotatably installed inside the pipe;
A plurality of rotating members coupled to the central axis and rotating together with the central axis;
The nano-bubble generating apparatus is installed on the central axis and includes a rotating vane that rotates the rotating member by the fluid flow force.
상기 혼합 부재는,
상기 배관 내에 회전 가능하게 설치되어 상기 유체의 유동력에 의해 회전 운동하는 회전판을 포함하는, 나노 버블 생성 장치.
According to claim 2,
The mixing member,
A nano-bubble generation device including a rotating plate rotatably installed in the pipe to rotate by the fluid flow force.
상기 혼합 부재는,
복수회 절곡되어 형성되며 상기 배관의 길이 방향을 따라 배치되는 절곡판을 포함하는, 나노 버블 생성 장치.
According to claim 2,
The mixing member,
A nano-bubble generating apparatus comprising a bending plate formed by bending a plurality of times and disposed along the longitudinal direction of the pipe.
상기 가스 공급 라인은 상기 배관의 입구에 연결되어 상기 가스를 상기 배관의 출구를 향하여 공급하는, 나노 버블 생성 장치.
According to claim 2,
The gas supply line is connected to the inlet of the pipe, the nano-bubble generating device for supplying the gas toward the outlet of the pipe.
상기 유체 이송 유닛은 상기 유체를 공급하는 유체 공급원의 내부로 잠기도록 설치되는 수중 공급 펌프를 포함하는, 나노 버블 생성 장치.
According to claim 1,
The fluid transfer unit includes an underwater feed pump installed to be submerged into a fluid supply source for supplying the fluid, the nano-bubble generating device.
상기 유체 이송 유닛은 상기 유체 공급원의 내부에 잠기도록 설치되어 상기 나노 버블 유닛으로부터 배출되는 상기 유체를 상기 유체 공급원 내에서 순환시키는 수중 순환 펌프를 더 포함하는, 나노 버블 생성 장치.
The method of claim 7,
The fluid transfer unit is installed to be immersed in the fluid supply source, further comprising an underwater circulation pump for circulating the fluid discharged from the nanobubble unit in the fluid supply source.
상기 가스 용해 유닛 및 상기 나노 버블 유닛은 상기 유체 공급원의 내부에 잠기도록 설치되는, 나노 버블 생성 장치.
The method of claim 7,
The gas dissolving unit and the nano-bubble unit is installed to be submerged inside the fluid source, nano-bubble generating device.
상기 나노 버블 유닛은,
상기 하우징 내부 및 외부 중 적어도 어느 하나에 배치되어, 상기 유체의 이동 중 발생되는 응력에 의해 상기 유체 내 상기 버블이 초미세화되도록 유도하는 유로를 포함하는, 나노 버블 생성 장치.According to claim 1,
The nano-bubble unit,
The nano-bubble generating apparatus is disposed on at least one of the inside and the outside of the housing, and includes a flow path that induces the bubbles in the fluid to be ultra-fine by stress generated during movement of the fluid.
Priority Applications (8)
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