KR102213793B1 - 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터 - Google Patents

마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터 Download PDF

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조득형
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유한회사 호원
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Abstract

본 발명은, 마이크로버블 생성부 및 이와 연결되는 디퓨저부를 포함하고, 상기 마이크로버블 생성부는, 관통형성되며 상부에 기체유입부(101)가 구비된 하우징(100); 상기 하우징(100)과 연결되며 유체가 유입되는 유입부(110); 상기 유입부(110)와 연결되며 연통되는 내부유로가 형성된 이너하우징(130); 상기 유입부(110)와 상기 이너하우징(130)을 연결하며 다수의 기체유입홀(121)이 형성된 제1 커넥팅부(120); 상기 이너하우징(130)과 연통되며 다수의 유로형성홀(141)이 형성된 제2 커넥팅부(140); 및 상기 제2 커넥팅부(140)와 연결되는 토출부(150);를 포함하고, 상기 디퓨저부는, 상기 하우징(100)과 연결되며 나선 형상으로 형성되는 다수의 리브(210); 상기 다수의 리브(120)가 내주면에 연결되며, 좁아지도록 테이퍼진 형상을 가지는 수집부(220); 및 상기 수집부(220)와 연통형성되며 넓어지도록 테이퍼진 형상을 가지는 확산부(230);를 포함하고, 상기 유로형성홀(141)은 상기 토출부(150)를 향해 소정의 각도를 갖도록 형성되며, 상기 토출부(150)에서 배출된 혼합유체는 상기 수집부(220)로 유입되는 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터를 제공한다.

Description

마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터{Microbubble-generated mixed aerator}
본 발명은 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터에 관한 것으로, 마이크로버블을 생성하여 확산함으로써 폭기시킬 수 있는 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터에 관한 것이다.
마이크로버블 생성기(Microbubble-generater)는 일반적으로 유체에 공기를 유입시켜 마이크로버블을 포함하는 유체를 생성한다.
마이크로버블은 "기체 용해 효과, 자기가압효과, 대전효과" 등의 물리적, 화학적 특성에 의해 다양한 영역에서 활용되고 있으며, 어업, 농업 분야에서는 각종 양식, 수경재배에 이용되고, 의료 분야에서는 정밀진단에 이용된다. 특히, 마이크로버블을 통해서 오염된 수질에 용존산소(DO)를 극대화하여 수질개선 및 수중 동식물이 살 수 있는 환경을 조성할 수 있기 때문에, 수질 문제를 해결하기 위한 고순도 정수 처리, 환경장치, 폭기조 등에 많이 사용되는 실정이다.
마이크로버블 생성기는 대표적으로 폭기조에서 많이 이용된다. 다만, 마이크로버블 생성기를 다양한 분야에 적용하는 것을 고려한 구조가 일반적이어서, 폭기조에 적용할 경우 생성된 마이크로버블 및 유체를 폭기조 전체로 퍼트리기 위해 별도의 교반기를 구비해야하는 문제점이 있었다. 이에 따라, 사용 동력이 증가하여 운영 비용이 증가했다.
본 출원인은 이러한 문제를 해결하기 위해 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터를 개발하여, 별도의 교반장치 없이도 폭기조 내를 교반시킬 수 있는 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터를 제공하고자 한다.
CN 209020581 U KR 10-1484663 B1 KR 10-1080833 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.
구체적으로, 종래의 마이크로버블 생성기의 경우 단순히 마이크로버블만 제공하기 때문에 수처리 탱크 및 조 내에서 바로 수면으로 떠오르기 때문에 수처리효과가 미비하여 탱크 및 생물학적 반응조 내에서 균일하게 확산시키기 위한 별도의 교반장치를 구비했던 문제를 해결하기 위하여 안출된 것이다.
유체 및 기체를 공급받아 마이크로버블을 포함하는 유체를 공급할 수 있으며, 마이크로 버블에 와류 형성시켜 제공하여 별도의 교반기 구비 없이도 탱크 및 조 내를 교반시킬 수 있도록 본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터를 제공하여 해결하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 마이크로버블 생성부 및 이와 연결되는 디퓨저부를 포함하고, 상기 마이크로버블 생성부는, 관통형성되며 상부에 기체유입부(101)가 구비된 하우징(100); 상기 하우징(100)과 연결되며 유체가 유입되는 유입부(110); 상기 유입부(110)와 연결되며 연통되는 내부유로가 형성된 이너하우징(130); 상기 유입부(110)와 상기 이너하우징(130)을 연결하며 다수의 기체유입홀(121)이 형성된 제1 커넥팅부(120); 상기 이너하우징(130)과 연통되며 다수의 유로형성홀(141)이 형성된 제2 커넥팅부(140); 및 상기 제2 커넥팅부(140)와 연결되는 토출부(150);를 포함하고, 상기 디퓨저부는, 상기 하우징(100)과 연결되며 나선 형상으로 형성되는 다수의 리브(210); 상기 다수의 리브(120)가 내주면에 연결되며, 좁아지도록 테이퍼진 형상을 가지는 수집부(220); 및 상기 수집부(220)와 연통형성되며 넓어지도록 테이퍼진 형상을 가지는 확산부(230);를 포함하고, 상기 유로형성홀(141)은 상기 토출부(150)를 향해 소정의 각도를 갖도록 형성되며, 상기 토출부(150)에서 배출된 혼합유체는 상기 수집부(220)로 유입되는 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터를 제공한다.
또한, 상기 기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 일부는 상기 기체유입홀(121)을 통해 상기 이너하우징(130) 내측으로 유입되고, 상기 기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 다른 일부는 상기 유로형성홀(141)을 통해 내측으로 유입되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유로형성홀(141)의 경사에 의해 상기 제2 커넥팅부(140) 내측으로 와류가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이너하우징(130)에, 내측둘레를 따라 다수의 슬릿형 홈(131)이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기체유입부(101) 및 상기 기체유입홀(121)을 통해 유입된 기체의 입자가 상기 다수의 슬릿형 홈(131)에 의해 쪼개지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유입부(110), 상기 제1 커넥팅부(120), 상기 이너하우징(130), 상기 제2 커넥팅부(140) 및 상기 토출부(150)의 내측공간은 상기 토출부(150)로 갈수록 좁아지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기체유입부(101)로 유입되는 기체와 함께 액상의 약품이 더 유입되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수집부(220)에 인접한 외부 유체가 더 유입되어, 상기 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터가 설치된 탱크 내부의 유체가 교반되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하여, 자체 교반이 가능하여, 교반을 위한 별도 설비 투자 및 특수 운영이 불필요하기에, 경제적이다.
또한, 본 발명에 의해서, 와류를 포함하는 마이크로버블을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의해서, 다양한 사이즈의 마이크로버블을 포함하는 혼합유체를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터의 사시도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터의 분해 사시도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터의 절단면도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 제2 커넥팅부의 절단면도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 디퓨저부의 사시도이다.
도 6은, 본 발명에 따른 디퓨저부의 리브 및 수집부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 본 발명에 따른 이너하우징을 설명하기 위한 측면사시도, 다각도에서의 전면사시도이다.
도 8은, 본 발명에 따른 마이크로버블 생성부의 하우징내의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터의 실사용예를 나타낸다.
도 1 내지 도 8를 참조하여, 본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터를 설명한다.
본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터는 마이크로버블 생성부 및 이와 연결되는 디퓨저부를 포함한다,
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 마이크로버블 생성부를 설명한다.
마이크로버블 생성부는 하우징(100), 유입부(110), 제1 커넥팅부(120), 이너하우징(130), 제2 커넥팅부(140), 및 토출부(150)를 포함하며, 유입부(110), 제1 커넥팅부(120), 이너하우징(130), 제2 커넥팅부(140), 및 토출부(150)는 하우징(100) 내에서 순차적으로 연결되며, 서로의 내측공간이 연통된다.
유입부(110), 제1 커넥팅부(120), 이너하우징(130), 제2 커넥팅부(140) 및 토출부(150)의 내측공간은 토출부(150)로 갈수록 좁아진다(도 8 참조, 직경 길이d1>d2).
하우징(100)은 관통형성되며 상부에 기체유입부(101)가 구비된다.
기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 일부는 기체유입홀(121)을 통해 후술할 이너하우징(130) 내측으로 유입되고(도 2의 경로 A 참조), 기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 다른 일부는 후술할 유로형성홀(141)을 통해 내측으로 유입(도 2의 경로 B 참조)된다.
또한, 다른 실시예에서, 기체유입부(101)로 기체와 함께 액상의 약품이 더 유입되어, 본 발명에 따른 에어레이터를 통해 토출되는 유체와 빠르게 혼합하여 탱크 또는 조 내로 혼합시킬 수 있을 것이다. 본 발명에 따른 단일 에어레이터를 통해 수처리 효과를 극대화할 수 있다. 여기서, 액상의 약품은 응집제 일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 이외의 수처리를 위한 약품일 수 있다.
유입부(110)는 하우징(100)과 연결되며 유체가 유입된다.
제1 커넥팅부(120)는 유입부(110)와 후술할 이너하우징(130)을 연결하며 다수의 기체유입홀(121)이 형성된다.
기체유입홀(121)에 의해 기체유입부(101)에 의해 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터 내로 유입된 기체가 제1 커넥팅부(120) 내측까지 유입된다.
이너하우징(130)으로 제1 커넥팅부(120)의 내측으로 유입된 기체가 유입된다.
이너하우징(130)은 유입부(110)와 제1커넥팅부(120)에 의해 연결되며 연통되는 내부유로가 형성된다.
이너하우징(130)의 유체가 유입되는 부분에, 내측둘레를 따라 형성되는 다수의 슬릿형 홈(131)이 형성된다. 또한, 전면에는 다수의 슬릿형 홈(131)과 연결되는 다수의 사선형 홈(131a)이 형성된다.
다수의 슬릿형 홈(131)에 의해 기체유입부(101) 및 기체유입홀(121)을 통해 유입된 기체의 입자가 쪼개지는 것이 바람직하다. 구체적으로, 이너하우징(130)의 내주면의 전면에 형성된 다수의 사선형 홈(131a)을 따라 사선으로 유입되며 다수의 슬릿형 홈(131)에 의해 기체의 입자가 쪼개져서 와류를 형성할 것이다(도 7(b) 내지 도 7(c) 참조).
제2 커넥팅부(140)는 이너하우징(130)과 연통되며 다수의 유로형성홀(141)이 형성된다.
유로형성홀(141)은 토출부(150)를 향하는 와류를 형성할 수 있도록 소정의 각도를 갖도록 형성된다. 일실시예에서, 유로형성홀(141)은 시계방향으로 소정의 각도를 갖도록 형성된다(도 6 참조).
유로형성홀(141)의 경사에 의해 제2 커넥팅부(140) 내측으로 와류가 형성된다. 구체적으로, 제2 커넥팅부(140)의 내측에서 토출부(150)를 향하도록 와류가 형성될 것이다. 유로형성홀(141)의 사선 방향은 이너하우징(130)의 사선형 홈(131a)의 방향과 일치되어 동일한 방향의 와류를 생성하는 것이 바람직할 것이다(도 4 및 도 7 참조).
또한, 유로형성홀(141)에서 유입되는 기체에 의해 기체의 입자가 더 쪼개질 수 있다.
토출부(150)는 제2 커넥팅부(140)와 연결되어, 상기 제1 커넥팅부(120), 이너하우징(130) 및 제2 커넥팅부(140)에 의해 형성된 마이크로버블을 포함하는 혼합유체를 토출시킨다. 바람직하게는, 와류형성된 마이크로버블을 포함하는 혼합유체를 디퓨저부의 하우징(200)으로 토출할 것이다.
이때 토출부(150)에서 토출되는 힘에 의해 디퓨저부 하우징(200)의 수집부(220)에 인접한 외부 유체가 더 하우징(200)으로 유입되어, 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터가 설치된 탱크 내부의 유체가 교반될 것이다(도 9의 실사용예 참조).
일 실시예에서, 도 9에서 펌프가 탱크 또는 조의 외측에 위치하는 것으로 도시되나, 내측에 위치하여도 무방할 것이다.
다음으로, 도 5 내지 도 6을 참조하여 디퓨저부를 설명한다.
디퓨저부의 하우징(200)은 다수의 리브(210), 수집부(220) 및 확산부(230)를 포함한다.
다수의 리브(210)는 마이크로버블 생성부의 하우징(100)과 연결되며 나선 형상으로 형성된다. 구체적으로, 하우징(100)의 말단부에 형성된 테이퍼진 형상부분에 다수의 리브(210)가 연결된다.
다수의 리브(210)에 의해 디퓨저부의 하우징(200)과 마이크로버블 생성부의 하우징(100)이 이격될 수 있는 것이다.
일 실시예에서, 다수의 리브(210)는 네개로 서로 소정의 간격을 가지며 수집부(220)의 내주면에 구비되어 하우징(100)의 말단부에 연결되는 것으로, 나선 형상은 시계방향으로 형성된다.
수집부(220)는 다수의 리브(120)가 내주면에 연결되며, 좁아지도록 테이퍼진 형상을 가진다. 수집부(220)로 토출부(150)에서 배출된 혼합유체가 유입된다.
확산부(230)는 수집부(220)와 연통형성되며 넓어지도록 테이퍼진 형상을 가진다.
확산부(230)을 통해 유체가 토출되는 부분의 지름이 수집부(220)로 유체가 유입되는 부분의 지름보다 더 큰 것이 바람직하다. 마이크로버블 생성부의 혼합유체를 신속하게 공급받아 넓은 범위에 확산시키기 위한 구성이기 때문이다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
마이크로버블 생성부
100: 하우징
101: 기체유입부
110: 유입부
120: 제1 커넥팅부
121: 기체유입홀
130: 이너하우징
131: 슬릿형 홈
131a: 사선형 홈
140: 제2 커넥팅부
141: 유로형성홀
150: 토출부
디퓨저
200: 디퓨저 하우징
210: 리브
220: 수집부
230: 확산부

Claims (8)

  1. 마이크로버블 생성부 및 이와 연결되는 디퓨저부를 포함하고,
    상기 마이크로버블 생성부는,
    관통형성되며 상부에 기체유입부(101)가 구비된 하우징(100);
    상기 하우징(100)과 연결되며 유체가 유입되는 유입부(110);
    상기 유입부(110)와 연결되며 연통되는 내부유로가 형성된 이너하우징(130);
    상기 유입부(110)와 상기 이너하우징(130)을 연결하며 다수의 기체유입홀(121)이 형성된 제1 커넥팅부(120);
    상기 이너하우징(130)과 연통되며 다수의 유로형성홀(141)이 형성된 제2 커넥팅부(140); 및
    상기 제2 커넥팅부(140)와 연결되는 토출부(150);를 포함하고,
    상기 디퓨저부는,
    상기 하우징(100)과 연결되며 나선 형상으로 형성되는 다수의 리브(210);
    상기 다수의 리브(210)가 내주면에 연결되며, 좁아지도록 테이퍼진 형상을 가지는 수집부(220); 및
    상기 수집부(220)와 연통형성되며 넓어지도록 테이퍼진 형상을 가지는 확산부(230);를 포함하고,
    상기 유로형성홀(141)은 상기 토출부(150)를 향해 소정의 각도를 갖도록 형성되며, 상기 토출부(150)에서 배출된 혼합유체는 상기 수집부(220)로 유입되며,
    상기 이너하우징(130)에는, 유입 측을 향하는 내측 일 부분에는 다수의 슬릿형 홈(131)이 형성되되, 유출 측을 향하는 내측 다른 부분에는 홈이 형성되지 않고,
    상기 다수의 슬릿형 홈(131) 각각의 유입 측 말단에는 사선형 홈(131a)이 형성되고,
    상기 다수의 슬릿형 홈(131)의 방사상 외면은 원통형이되 상기 이너하우징(130)의 외면에서 유입 측으로 돌출된 상기 사선형 홈(131a)에 의해 원주상 물결 형상으로 홈이 형성된 제1단을 형성하고, 상기 제1단보다 외경이 크고 상기 이너하우징(130)의 외경보다 작은 제2단이 상기 제1단에서 유출 측으로 형성되며,
    상기 제1단은 상기 유입부(110)의 유출 측 단부와 접하되, 상기 사선형 홈(131a)에 의해 형성된 원주상 물결 형상 홈이 유지되고,
    상기 제1 커넥팅부(120)의 유입 측 단부는 상기 유입부(110)와 접하고 유출 측 단부는 상기 제2단 측면에 접함으로써, 상기 제1 커넥팅부(120)와 상기 제1단과 상기 제2단 사이에 공간이 형성되되, 상기 다수의 기체유입홀(121)이 상기 공간과 유체 소통되며,
    이에 따라, 상기 다수의 기체유입홀(121)을 통해 유입된 외부기체 중 일부의 입자는, 상기 공간으로 유입된 후, 상기 사선형 홈(131a)에 의해 형성된 원주상 물결 형상 홈을 통과하여 원주상 전 방향으로 고르게 상기 이너 하우징(130) 내측으로 유동하고, 이후 상기 다수의 슬릿형 홈(131)에 의해 쪼개져서 와류를 형성하고, 홈이 형성되지 않은 상기 이너하우징(130)의 내면을 따라 유동하면서 상기 제2 커넥팅부(140)로 유동하게 되며,
    상기 이너하우징(130)의 유출 측 단부에 외경이 서로 다른 두 개의 단이 형성되고, 이로 인해 상기 이너하우징(130)과 상기 제2 커넥팅부(140) 사이에 다른 공간이 형성되고, 상기 다수의 유로형성홀(141)이 상기 다른 공간과 유체 소통되며,
    이에 따라, 상기 기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 상기 일부는 상기 기체유입홀(121)을 통해 상기 공간으로 유입되고, 상기 기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 다른 일부는 상기 유로형성홀(141)을 통해 상기 다른 공간으로 유입되는,
    마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로형성홀(141)의 경사에 의해 상기 제2 커넥팅부(140) 내측으로 와류가 형성되는,
    마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입부(110), 상기 제1 커넥팅부(120), 상기 이너하우징(130), 상기 제2 커넥팅부(140) 및 상기 토출부(150)의 내측공간은 상기 토출부(150)로 갈수록 좁아지는,
    마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체유입부(101)로 유입되는 기체와 함께 액상의 약품이 더 유입되는,
    마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터.
  8. 제 1, 3, 6, 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수집부(220)에 인접한 외부 유체가 더 유입되어, 상기 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터가 설치된 탱크 내부의 유체가 교반되는,
    마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터.
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