KR102150056B1 - 나노기포 용해장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노기포 용해장치로서, 이를 보다 상세히 설명하면 산소기포가 혼합된 용수에서 산소가 보다 효율적으로 용해되도록 하여 용수의 용존산소량을 높이는 나노기포 용해장치를 제공코자 한 것으로서, 상기 본 발명은 구체적인 수단으로 관체의 길이방향에 경사진 와류유도편이 관체의 중심에서 방사상으로 관체 내벽에 고정 형성되어, 나노기포 공급장치에 의해 산소기포가 혼합된 용수가 와류유도편을 통과할 때 용수에 와류를 발생시켜 구심력이 작용토록 하는 와류유도수단과, 와류유도수단을 통과한 용수에 혼합되어 있는 산소기포가 표면장력보다 높은 압력에 의해 용해되도록 구성된 기포용해수단이 포함된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명에 의해 별도의 동력원을 필요로 하지 않는 무동력 장치이므로 유지비가 들지 않으면서도 용존산소량을 높일 수 있는 등 다수의 효과를 기대할 수 있는 발명이다.

Description

나노기포 용해장치{Nano bubble dissolving device}

본 발명은 나노기포 용해장치로서, 이를 보다 상세히 설명하면 산소기포가 혼합된 용수에서 산소가 보다 효율적으로 용해되도록 하여 용수의 용존산소량을 높이는 나노기포 용해장치를 제공코자 한 것이다.

양어장에 공급되는 용수는 산소를 충분히 함유하도록 용수에 산소를 직접 분사하여 공급하게 된다.

용존산소량이 충분히 높은 용수는 어류의 호흡은 물론 성장에도 도움이 되며, 양어장이 오염되는 것을 산소의 산화작용에 의해 방지되게 된다.

용수에 산소를 공급하는 나노기포 공급장치는 본 출원인이 출원했던 대한민국 등록특허 제1803071호 (2017년 11월 29일자 공고)에 게재된 양식장용 폭기장치와 같이 수납커버와 안치판으로 형성된 하우징과, 상기 하우징에 내장되며 물과 공기를 동시에 흡입하여 와류에 의해 미세기포로 만들어 수중으로 공급하기 위한 기포분쇄공급장치와, 상기 기포분쇄공급장치에 투입되는 물에 공기를 동시 투입하기 위한 공기공급수단을 포함하며, 상기 기포분쇄공급장치는 흡입구로 물이 투입되는 흡입관과 공기가 투입되는 공기공급수단이 체결되어 동시에 투입되는 물과 공기를 와류에 의해 혼합과 동시에 공기를 잘게 쪼개어 미세기포를 형성하여 배출구에 체결된 배출관을 통해 미세기포를 수중으로 공급하는 와류발생수단을 갖는 베인펌프로 구성되며, 상기 공기공급수단은 공기주입관의 선단에 체결되어 와류발생수단의 흡입구에 내입 설치되며 흡입관으로부터 투입되는 물에 공기가 고르게 혼합되도록 공기를 분산되게 주입하는 공기분산분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기술이 공고되어 있다.

상기 기술은 미세한 산소기포를 용수에 분사하긴 하지만 모든 산소기포가 용수에 녹는 것은 아니므로, 최종 배출시 일부의 기포가 수중에서 떠올라 대기로 증발해버려 필요한 용존산소량을 확보하지 못할 가능성도 있었다.

따라서 산소기포가 섞인 용수의 용존산소량을 높이는 기술이 필요한 것이다.

대한민국 등록특허 제1771124호 (2017년 08월 24일자 공고)에 게재된 바와 같이 순환관 중간에 설치되고 산소탱크와 연결되어 순환되는 물에 산소를 용해시켜주는 산소용존부재를 포함하되, 상기 산소용존부재는, 순환관을 통해 이송되는 액상의 물을 초미립자 상태의 무상수로 변환하여 분무하는 분무헤드와, 상기 분무헤드로부터 분무되면서 속도가 낮게 형성되는 무상수를 보다 높은 속도로 송출하는 원심팬이 구비된 상변환모듈과; 상기 선단부가 상변환모듈과 연통되어 상기 상변환모듈로부터 송출되는 무상수를 공급받는 동시에 상기 산소탱크와 연결되어 산소도 공급받으며 내부에는 내경을 점차 줄여주었다가 원상태로 넓히면서 중간 지점에 협소한 유로를 형성하는 돌출부가 구비되어 이송되는 초미립자 상태의 무상수와 기체 상태의 산소가 협소해진 유로에서 보다 증가된 속도로 접촉할 수 있도록 한 연통관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기술이 공고되어 있다.

그러나 상기 기술설명서의 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 연통관에 용수를 끌어오는 원심팬과 용수를 밀어내는 축류팬이 유체의 흐름을 강제하는데, 이때 회전하는 팬에 의해 받는 충격 에너지에 의해 미세 기포들이 잘게 부셔져 더 많은 미세 기포가 발생시키며, 식별번호 0029에 기재되어 있듯이 강제이송팬과 벤츄리관은 산소 간 접촉 및 혼합을 유도하여, 산소 기포끼리 합쳐 큰 산소 방울로 크게 만드는 효과가 있어, 최종 배출되는 용수에서 산소가 용수에 녹을 확률보다 산소 기포가 수중에서 상승하여 대기 중으로 사라질 확률이 높았다.

또 다른 기술로 대한민국 등록특허 제0759200호 (2007년 09월 14일자 공고)에 게재된 바와 같이 물이 공급되어 내부의 산소용해수단에 의해 용해된 후 배출되는 압력탱크와, 상기 압력탱크에 산소를 공급하는 산소공급부와, 상기 압력탱크에 물을 공급하기 위한 물공급부로 이루어진 산소용해장치에 있어서, 상기 압력탱크에 배출관으로 연결되고, 배출되는 물의 체류시간을 연장시켜 산소와의 접촉시간을 길게 하도록 내부에 다수개의 가이드판이 일정 간격으로 구비된 안정화 유도부를 더 포함하여 이루어지고, 상기 산소용해수단은, 상기 압력탱크의 일측에 모터에 의해 구동되는 다수개의 임펠러와, 상기 임펠러의 후단에 일정 거리로 이격되어 상기 임펠러를 통과한 물이 경사면에 부딪히면서 안내되어 상기 압력탱크의 내주면으로 분사시키는 물분사판과, 상기 물분사판의 후단에 이격되게 설치되는 다수개의 구획판 및 상기 구획판의 사이에 설치되는 폭기발생판과, 상기 구획판 중 마지막 구획판의 후단에 설치되는 흐름유도판으로 구성되며, 상기 가이드판은 상기 안정화 유도부의 길이방향의 상측 내주면과 하측 내주면에 수직 또는 경사지게 돌출된 기술이 공고되어 있다.

그러나 상기 기술은 압력탱크 내부에서 모터에 의해 회전하는 임펠러에 의해 유체의 흐름이 강제되며, 회전하는 팬에 의해 받는 충격 에너지에 의해 미세 기포들이 잘게 부셔져 더 많은 미세 기포를 발생시키며, 탱크에 고정된 다수의 날개편의 중앙에 형성된 폭기발생판에 의해 흐르는 유체가 부딪혀 미세 기포에 또 한 번의 충격을 주어 미세 기포를 발생시키며, 후단의 배출관의 입구가 각지게 형성되어 유체가 입구의 직교면에 부딪혀 미세기포가 또 발생된다.

따라서 미세기포가 많이 발생시키기는 하지만 미세기포의 양이 곧 용존산소량에 비례하는 것은 아니며, 상기 미세기포는 다시 뭉쳐서 전 기포가 되어, 오히려 용수 배출시 미세기포가 수면위로 상승하여 사라질 우려가 있었던 것이다.

상기 인용 기술들은 회전하는 수단에 의해 유체 내부의 산소 기포를 잘게 깨는건 유리하지만, 용수에 녹이기는 어려운 공통적인 문제가 있었다.

KR 10-1803071 B1 (2017년 11월 29일) KR 10-1771124 B1 (2017년 08월 24일) KR 10-0759200 B1 (2007년 09월 14일)

본 발명에서는 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 본 발명은 나노기포 발생장치를 통과해서 용수에 혼합되어 있는 산소기포를 보다 용수에 더 용해시켜 줄 수 있도록 하기 위한 것으로, 용수의 용존산소량을 높이는 나노기포 용해장치를 제공코자 함을 발명의 목적으로 한다.

이와 함께 별도로 기술하지는 않았으나 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 청구범위를 감안하여 유추할 수 있는 범위 내의 또 다른 목적들도 본 발명의 전체 과제에 포함되는 것이다.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 나노기포 용해장치를 구성함에 있어서, 나노기포 공급장치에 의해 산소기포가 미리 폭기되어 있는 혼합된 용수가 유입되는 관체의 길이방향에 경사진 와류유도편이 관체의 중심에서 방사상으로 고정 형성되어, 용수가 와류유도편을 통과할 때 용수에 와류를 발생시켜 구심력이 작용토록 하는 와류유도수단과, 와류유도수단을 통과한 용수에 혼합되어 있는 산소기포가 표면장력보다 높은 압력에 의해 용해되도록 구성된 기포용해수단이 포함된다.

상기 기포용해수단은 용수에 가해지는 압력이 높아지도록 입구보다 출구의 내경이 좁아지며, 용수 내부에 포함된 산소기포가 충격에 의해 엉겨붙지 않도록 만곡지게 호형유도면이 형성된 가압구간과, 가압구간을 통과한 용수에 혼합된 산소기포를 압축하여 산소가 용해될 수 있도록 용수가 통과하는 내경이 최소로 되도록 좁아지며, 만곡진 가압구간과 각지지 않게 접선으로 접하여 내향 볼록하도록 만곡지게 호형압축면이 형성된 압축구간과 압축구간을 통과한 용수에 가해지는 압력이 가압구간 이전의 압력으로 복귀되도록 입구보다 출구의 내경이 확장되며, 만곡진 압축구간과 각지지 않게 접선으로 접하여 만곡지게 호형배출면이 형성된 감압구간이 포함된 것을 특징으로 한다.

기포용해수단의 후단에서 관체와 동일한 내경을 갖도록 호형으로 연장 형성된 방향전환수단이 더 포함되어, 관체에서 용수의 체류시간을 늘려 용수에 용해된 산소를 안정화시키고, 급격하지 않은 방향전환으로 산소기포가 발생하지 않도록 한 것을 특징으로 할 수 있따.

또는 관체의 중심으로 와류유도편의 일측에 유선형교차부를 형성하여, 와류유도수단을 통과하는 용수를 유선형교차부의 전방에서 관체의 외측방향으로 유도 후 유선형교차부의 후방에서 관체의 내측방향으로 다시 유도하여 와류유도수단에서 난류(亂流)의 발생을 방지하는 것을 특징으로 할 수 있다.

추가로 관체의 중심으로 와류유도편의 일측에 원추형교차부를 형성하여, 원추형교차부를 접하여 통과하는 용수를 관체의 외측방향으로 유도하여, 기포용해수단의 가압구간의 만곡부에 의해 용수가 관체의 중심으로 유도되어 구심력이 크게 작용토록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 별도의 동력원을 필요로 하지 않는 무동력 장치이므로 유지비가 들지 않으면서도 용존산소량을 높일 수 있다.

높아지는 용존산소량에 의해 양어장에서 어류의 발육에 큰 도움이 되어 생산성 높아지며, 산소의 산화작용에 의해 양어장을 청결하게 유지하는데 큰 도움이 된다.

또한 필요에 따라 다단으로, 필요에 따라 절곡되게 방향을 전환하기 용이하여 필요한 용량에 설치하기 용이한 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

도 1a 내지 1b는 본 발명의 일례가 적용된 실시예
도 2는 본 발명의 일부를 발췌하여 보인 입체도
도 3은 본 발명의 단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 보인 단면도
도 5a 내지 5b는 교차부의 다른 실시예를 보인 예시도
도 6은 기포용해수단의 종래기술을 나타낸 단면도

본 발명은 나노기포 용해장치를 제공코자 하는 것으로서, 이를 하기에서 도면들과 함께 보다 구체적으로 설명토록 하며, 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 사용되는 용어들 역시 실시 예를 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐 해당 용어에 국한되어 해석해서는 아니 되는 것이다.

상기한 본 발명의 나노기포 용해장치(1)는 도면에 도시된 바와 같이 나노기포 공급장치(100)에 의해 산소기포가 미리 폭기되어 있는 혼합된 용수가 유입되는 관체(2)의 길이방향에 경사진 와류유도편(32)이 관체(2)의 중심에서 방사상으로 고정 형성되어, 용수가 와류유도편(32)을 통과할 때 용수에 와류를 발생시켜 구심력이 작용토록 하는 와류유도수단(3)과, 와류유도수단(3)을 통과한 용수에 혼합되어 있는 산소기포가 표면장력보다 높은 압력에 의해 용해되도록 구성된 기포용해수단(4)이 포함된다.

상기 기포용해수단(4)은 용수에 가해지는 압력이 높아지도록 입구보다 출구의 내경이 좁아지며, 용수 내부에 포함된 산소기포가 충격에 의해 엉겨붙지 않도록 만곡지게 호형유도면(41a)이 형성된 가압구간(41)과, 가압구간(41)을 통과한 용수에 혼합된 산소기포를 압축하여 산소가 용해될 수 있도록 용수가 통과하는 내경이 최소로 되도록 좁아지며, 만곡진 가압구간(41)과 각지지 않게 접선으로 접하여 내향 볼록하도록 만곡지게 호형압축면(42a)이 형성된 압축구간(42)과, 압축구간(42)을 통과한 용수에 가해지는 압력이 가압구간(41) 이전의 압력으로 복귀되도록 입구보다 출구의 내경이 확장되며, 만곡진 압축구간(42)과 각지지 않게 접선으로 접하여 만곡지게 호형배출면(43a)이 형성된 감압구간(43)이 포함된 것을 특징으로 한다.

기포용해수단(4)의 후단에서 관체(2)와 동일한 내경을 갖도록 호형으로 연장 형성된 방향전환수단(5)이 더 포함되어, 관체(2)에서 용수의 체류시간을 늘려 용수에 용해된 산소를 안정화시키고, 급격하지 않은 방향전환으로 산소기포가 발생하지 않도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

추가로 관체(2)의 중심으로 와류유도편(32)의 일측에 유선형교차부(31-1)를 형성하여, 와류유도수단(3)을 통과하는 용수를 유선형교차부(31-1)의 전방에서 관체(2)의 외측방향으로 유도 후 유선형교차부(31-1)의 후방에서 관체(2)의 내측방향으로 다시 유도하여 와류유도수단(3)에서 난류(亂流)의 발생을 방지하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는 관체(2)의 중심으로 와류유도편(32)의 일측에 원추형교차부(31-2)를 형성하여, 원추형교차부(31-2)를 접하여 통과하는 용수를 관체(2)의 외측방향으로 유도하여, 기포용해수단(4)의 가압구간(41)의 만곡부에 의해 용수가 관체의 중심으로 유도되어 구심력이 크게 작용토록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 구성을 도면과 작용을 통해 보다 자세히 살펴보면 하기와 같다.

본 발명은 도 1a에 도시된 바와 같이 펌프(P)를 통해 공급되어 메인라인(L1)을 통해 양어장(200)으로 공급되는 용수에 있어서, 양어장(200) 어류의 호흡 내지 발육과 용수의 산화 작용을 통한 정화를 위해서 상기 용수에 산소가 충분히 함유되어 있어야하므로, 메인라인(L1) 중에 종래기술인 나노기포 공급장치(100)를 설치하여 공급되는 용수에 산소기포를 폭기하도록 하며, 나노기포 공급장치(100)를 통과하여 산소기포가 혼합된 용수를 나노기포 용해장치(1)를 통하여 산소가 용수가 최대한 많이 녹아들게 하여 공급되는 용수의 용존산소량을 높이고자 하는 것이다.

다른 실시예로 도 1b에 도시된 바와 같이 양어장(200)의 개수나 체적에 따라 필요한 용수의 양이 많을 경우, 펌프(P)를 통해 용수가 공급되는 메인라인(L1)은 각 분배라인(L3)을 통해 각각의 양어장(200)으로 공급되는데, 이때 대량의 용수가 공급되는 메인라인(L1)으로부터 일부의 용수를 분배라인(L3) 이전에 서브라인(L2)으로 유입토록 하여 종래기술인 나노기포 공급장치(100)를 통과하여 용수에 산소기포를 폭기하고 이어서 본 발명인 나노기포 용해장치(1)를 통해 용수의 용존산소량을 높이며, 용존산소량이 높아진 용수를 서브라인(L2)의 후단에서 메인라인(L1)으로 공급하여 대량의 용수에 섞어줌으로, 용수가 분배라인(L3)에 분배되기 전에 용수의 용존산소량을 충분히 높이도록 한다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 나노기포 용해장치(1)는 직선형 관체(2)가 형성되어 상기 관체(2)로 용수가 유입되도록 한다.

관체(2)의 길이방향에 경사진 와류유도편(32)이 관체(2)의 중심으로 방사상으로 관체(2) 내벽에 고정 형성된다.

와류유도편(32)은 하나만 스크류 형상으로 형성될 수 있으나, 수 개가 방사상으로 형성되는 것이 바람직하다.

와류유도편(32)은 관체(2)의 중심까지 연장되어 타 와류유도편(32)를 만나 도면과 같이 교차부(31)가 형성될 수도 있으며, 또는 와류유도편(32)의 내향길이가 짧아 관체(2)의 중심에 못미치어 관체(2)의 가운데가 비어있는 형태로 구성될 수도 있다.

와류유도편(32)은 일측이 관체(2)의 내부에 견고하게 고정된다.

따라서 와류유도수단(3)은 별도의 구동장치에 의해 회전되지 않는다.

용수는 펌프로부터 흐르는 힘에 의해서 메인라인(L1) 또는 서브라인(L2)을 통해 유입되게 되고, 나노기포 용해장치(1)의 관체(2)에 유입된 용수는 관체(2)의 길이방향으로 직선적으로 이송되다가 와류유도편(32)에 맞닿아 와류유도편(32)의 각도에 따라 용수가 흐르는 방향이 바뀌어 자연스러운 용수의 와류를 유도한다.

와류유도편(32)은 교차부(31)를 기준으로 방사상으로 또는 원형으로 하나 이상이 배열되어 있으므로 와류유도수단(3)을 통과하는 유체는 관체(2) 내부에서 전체적으로 소용돌이를 형성하게 되며, 소용돌이는 곧 회전력이므로 회전력에 의해 용수는 관체(2)의 중앙으로 유도되는 구심력이 작용하게 된다.

와류유도수단(3)을 통과한 용수는 구심력에 의해 관체(2)의 가운데로 모이려는 회전력을 가진 상태에서 와류유도수단(3)의 후단에 형성된 기포용해수단(4)로 진입하게 된다.

용수는 기포용해수단(4)에서 내경이 점점 좁아지는 가압구간(41)으로 진입한다.

가압구간(41)은 관체(2)의 내경이 입구보다 출구가 좁아지도록 형성되어 있다.

따라서 입구의 면적보다 출구의 면적이 좁아서 유체가 받는 압력은 점점 높아진다.

단위 면적에 수직으로 작용하는 힘으로 정의되는 압력을 수식으로 표현하면 다음과 같다.

p = F / A

(p: 압력(N/m^2),

F: 면에 수직으로 가해지는 힘,

A: 힘이 작용하는 면의 크기)

상기 수식을 가압구간(41)에 적용하자면,

입구에서 관체(2) 직경이 이루는 면적을 A1,

출구에서 관체(2) 직경이 이루는 면적을 A2라고 가정한다.

이를 상기 압력식으로 표현하면 다음과 같이 표현할 수 있다.

입구의 압력 p1 = F / A1

출구의 압력 p2 = F / A2

따라서 유량이 일정하여 F는 동일하며, 관체(2)의 단면적인 A1보다 A2가 작으므로 작은 분모를 갖는 출구의 압력 p2가 입구의 압력 p1보다 크게 된다.

따라서 같은 크기의 힘을 주더라도 면적이 좁을수록 더 큰 압력이 가해지므로, 가압구간(41) 입구의 압력보다 가압구간(41) 출구의 압력이 점점 커진다는 것을 알 수 있다.

관체(2)가 용수에 가하는 압력이 점점 커짐에 따라 용수의 내부에 혼합되어 있는 산소 기포로 덩달아 압력을 받게 된다.

산소 기포는 기포의 형태를 이루는 표면장력에 의해 산소를 머금고 있는데, 외력이 커져 기포의 표면장력보다 큰 압력이 가해 산소 기포를 강제로 용수에 용해시키는 효과가 발생하게 된다.

또한 상기 과정에서 연속방정식(continuity equation)도 작용하게 된다.

연속방정식은 이상유체의 경우 단면적이 커지면 속력이 느려지고, 단면적이 작아지면 속력이 빨라진다는 것이다.

이를 상기 가압구간(41)에 적용하면 하기와 같이 표현할 수 있다.

A1 * v1 = A2 * v2 = 일정

가압구간(41) 입구의 면적 A1이, 가압구간(41) 출구의 면적 A2보다 크므로,

가압구간(41) 입구의 속력 v1은, 가압구간(41) 출구의 속력 v2보다 작다는 것을 알 수 있다.

따라서 실제로 용수가 가압구간(41)으로 진입하게 되면 연속방정식과 같이 점점 빨라져 산소 기포의 움직임이 커져 압력을 더욱 크게 받아 용수가 쉽게 용해되는 것이다.

이에 더불어 앞서 살펴본 바와 같이 용수가 직선적으로 기포용해수단(4)로 유입되는 것이 아니라, 와류유도수단(3)에 의해 회전력을 갖는 상태에서 유입되므로 상기 압력과 연속방정식에서 계산되는 이상적인 압력보다 보다 높은 운동에너지가 산소 기포에 작용하므로 기포가 용수에 용해되기 더욱 용이해지는 것이다.

상기 기포 용해 효과는 내경이 협소한 압축구간(42)에서 지속적으로 이루어진다.

압축구간(42)의 관체(2)의 내경에 비해 협소한 구간이 완만하게 계속되므로 산소 기포에 압력을 받는 시간을 늘리고, 용수에 산소가 용해될 시간과 가능성을 보다 높이게 된다.

압축구간(42)을 통과한 용수는 감압구간(43)으로 유입되며, 상기 감압구간(43)은 협소했던 입구에서 관체(2)의 원래 내경만큼 단면적이 점점 커지므로 용수에 가해지는 압력이 원래대로 낮아지며, 속도도 원래 관체(2)에서 흐르던 유속만큼 느려지게 된다.

상기의 기포용해수단(4)의 가압구간(41)과 압축구간(42)과 감압구간(43)은 각각이 만곡진 형상이면서 동시에 각 구간별로 접하는 형상이 대응되는 기울기에 의해 접선으로 연장형성되므로, 용수에 충격을 주지 않아 기포를 쪼개거나 더 생상하지 않고 안정적으로 용수를 압축하게 된다.

다른 유체 이송 기술 중에는 도 6에 도시된 바와 같이 종래유입구간(41-1), 종래가속구간(42-1), 종래배출구간(43-1)이 각각 관체의 내경이 다름에도 불구하고 만곡지지 않고 각지게 연결형성되어 각진부분의 전후에서 각각 난류가 발생하여 산소기포가 서로 엉겨붙어 큰 기포로 뭉쳐지는 효과가 발생했었으나, 본 발명에서는 이를 미연에 방지한 것이다.

본 발명의 기포용해수단(4) 후단에서 용수에 용해된 산소인 용존산소량을 측정하여 충분한 용존산소량이 확인될 경우 그대로 양어장(200)으로 직접 배출하거나 또는 메인라인(L1)와 연통된 서브라인(L2)으로 이송하여 대량의 용수와 혼합시킬 수 있다.

기포용해수단(4)의 후단에서 용존산소량이 충분히 확보되지 못했다면 와류유도수단(3)와 기포용해수단(4)을 반복되게 구성하여, 와류유도와 기포압축을 여러 번 반복하도록 구성할 수 있다.

또는 현장에 적용함에 있어서 공간적 활용에 따른 이유 등으로 직선형으로 다단으로 연결 구성하기 어려울 경우 기포용해수단(4)의 후단에 방향전환수단(5)을 형성토록 할 수 있다.

방향전환수단(5)은 관체(2)와 동일한 내경을 갖는 호형의 관체로서 기포용해수단(4)을 통과한 용수가 급격한 저항을 받지 않고 부드럽게 방향을 전환코자 한 것으로, 그 이유는 완만하게 커브를 통과하지 못하고 각지거나 또는 직경의 차이로 인해 방향전환 중 다시 기포가 발생하거나 또는 완전히 용해되지 못한 기포가 잘게 부서져 많은 양의 기포를 발생될 우려를 방지하며, 더불어 산소가 용해된 용수에 충격을 가하지 않고 부드럽게 이송시켜 용수를 안정화시키고자 한 것이다.

방향전환수단(5)의 후단에는 상황에 다라 양어장(200)으로 직접 배출되거나 또는 메인라인(L1)으로 공급되는 서브라인(L2)과 결합될 수 있으나, 방향전환수단(5)을 설치한 목적에 따라 와류유도수단(3)에 결합되는 것이 바람직 할 것이다.

따라서 와류유도수단(3)와 기포용해수단(4)을 통과한 용수는 방향전환수단(5)에 의해 부드럽게 이송되어, 다시 와류유도수단(3)와 기포용해수단(4)을 한 번 더 통과하면서 미쳐 용해되지 못한 산소가 용수에 마저 용해되도록 하여 용존산소량을 보다 높일 수 있는 것이다.

필요에 따라 와류유도수단(3)와 기포용해수단(4)의 구성과, 방향전환수단(5)은 필요에 따라 수개가 조합될 수 있으며, 그 예시로 도 4에 도시된 바와 2개의 방향전환수단(5)와 상기 방향전환수단(5)의 전후단에 와류유도수단(3)와 기포용해수단(4)가 순서대로 구비되도록 구성할 수도 있는 것은 당연한 것이다.

와류유도수단(3)에 있어서 교차부(31)를 변형실시 할 수도 있다.

도 5a에 도시된 바와 같이 교차부(31)를 유선형인 유선형교차부(31-1)로 형성할 수 있다.

유선형교차부(31-1)를 형성할 경우 와류유도수단(3)에 진입하는 용수는 두꺼워지는 유선형의 전방에서 외측으로 퍼지게 되다가, 이어서 얇아지는 유선형의 후방에서 다시 관체(2)의 가운데로 유도되면서 유선형교차부(31-1)의 후단에서 용수가 다시 모일 때의 충격을 최소화하고 부드럽게 이송되도록 유도하여 교차부(31)의 후단에서 난류가 발생하여 유체의 이송방향과 반대되는 추력(推力)이 발생하는 것을 미연에 방지토록 하는 것이다.

또는 도 5b에 도시된 바와 같이 교차부(31)를 원추형인 원추형교차부(31-2)으로 형성할 수 있다.

원추형교차부(31-2)를 형성할 경우 와류유도수단(3)에 진입하는 용수는 점점 두꺼워지는 원추형교차부(31-2)를 따라 관체(2)의 외측으로 유도되게 되며, 관체(2)의 외측에서 와류유도편(32)을 통과함에 따라 용수의 회전력을 커지게 된다.

따라서 외측으로 힘을 받는 용수는 가압구간(41)의 만곡진 면에 맞닿아 내측으로 유도되어 구심력을 보다 크게 작용토록 할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.

1:나노기포 용해장치
2:관체
3:와류유도수단 31:교차부 31-1:유선형교차부 31-1:원추형교차부
32:와류유도편
4:기포용해수단 41:가압구간 42:압축구간 43:감압구간
41a:호형유도면 42a:호형압축면 43a:호형배출면
41-1:종래유입구간 42-1:종래가속구간 43-1:종래배출구간
5:방향전환수단
100:나노기포 공급장치
200:양어장
P:펌프 L1:메인라인 L2:서브라인 L3:분배라인

Claims (5)

1. 나노기포 공급장치(100)에 의해 산소기포가 미리 폭기되어 있는 혼합된 용수가 유입되는 관체(2)의 길이방향에 경사진 와류유도편(32)이 관체(2)의 중심에서 방사상으로 고정 형성되어, 용수가 와류유도편(32)을 통과할 때 용수에 와류를 발생시켜 구심력이 작용토록 하는 와류유도수단(3);
   와류유도수단(3)을 통과한 용수에 혼합되어 있는 산소기포가 표면장력보다 높은 압력에 의해 용해되도록 구성된 기포용해수단(4);
   상기 기포용해수단(4)은
   용수에 가해지는 압력이 높아지도록 입구보다 출구의 내경이 좁아지며, 용수 내부에 포함된 산소기포가 충격에 의해 엉겨붙지 않도록 만곡지게 호형유도면(41a)이 형성된 가압구간(41);
   가압구간(41)을 통과한 용수에 혼합된 산소기포를 압축하여 산소가 용해될 수 있도록 용수가 통과하는 내경이 최소로 되도록 좁아지며, 만곡진 가압구간(41)과 각지지 않게 접선으로 접하여 내향 볼록하도록 만곡지게 호형압축면(42a)이 형성된 압축구간(42);
   압축구간(42)을 통과한 용수에 가해지는 압력이 가압구간(41) 이전의 압력으로 복귀되도록 입구보다 출구의 내경이 확장되며, 만곡진 압축구간(42)과 각지지 않게 접선으로 접하여 만곡지게 호형배출면(43a)이 형성된 감압구간(43);
   이 포함된 것을 특징으로 하는 나노기포 용해장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서;
   기포용해수단(4)의 후단에서 관체(2)와 동일한 내경을 갖도록 호형으로 연장 형성된 방향전환수단(5);
   이 더 포함되어, 관체(2)에서 용수의 체류시간을 늘려 용수에 용해된 산소를 안정화시키고, 급격하지 않은 방향전환으로 산소기포가 증가하지 않도록 한 것을 특징으로 하는 나노기포 용해장치.
   
4. 청구항 1에 있어서;
   관체(2)의 중심으로 와류유도편(32)의 일측에 유선형교차부(31-1)를 형성하여, 와류유도수단(3)을 통과하는 용수를 유선형교차부(31-1)의 전방에서 관체(2)의 외측방향으로 유도 후 유선형교차부(31-1)의 후방에서 관체(2)의 내측방향으로 다시 유도하여 와류유도수단(3)에서 난류(亂流)의 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 나노기포 용해장치.
   
5. 청구항 1에 있어서;
   관체(2)의 중심으로 와류유도편(32)의 일측에 원추형교차부(31-2)를 형성하여, 원추형교차부(31-2)를 접하여 통과하는 용수를 관체(2)의 외측방향으로 유도하여, 기포용해수단(4)의 가압구간(41)의 만곡부에 의해 용수가 관체의 중심으로 유도되어 구심력이 크게 작용토록 한 것을 특징으로 하는 나노기포 용해장치.

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