KR102215787B1

KR102215787B1 - 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치

Info

Publication number: KR102215787B1
Application number: KR1020200073207A
Authority: KR
Inventors: 임석연; 김기주; 박현욱
Original assignee: 동명대학교산학협력단
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2021-02-16

Abstract

본 발명은 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배출유량을 기준치 이상으로 유지하면서 마이크로 버블을 생성할 수 있고, 이와 동시에 초음파를 활용하여 유입된 물과 공기를 분쇄함으로써 마이크로 버블의 생성효율을 극대화할 수 있고, 구성이 간단하여 제조 및 유지비용을 절감할 수 있는 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치에 관한 것이다.

Description

초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치{Micro Bubble Generator Using Ultrasonic Wave}

마이크로 버블이란 크기가 50마이크로미터 이하의 직경을 가진 기포를 지칭하는 것으로, 이러한 마이크로 버블은 부력이 작아서 수중에서 유영하듯 부유하며 부력에 대한 저항이 커서 수중에 장시간 유영하는 특성을 갖는다.

즉 기포 내부에 저장된 산소를 장시간 보관할 수 있기 때문에 잔존산소량을 높일 수 있고, 소멸시 순간적으로 고온의 열을 발생시키는 특성을 갖는다.

또한 마이크로 버블에는 대전작용, 자기가압 등의 특성이 있기 때문에 이러한 특성을 이용하여 각종 산업분야에서 널리 이용되고 있다.

일 예로 풍부한 용존산소를 요구하는 저수식 양식장의 경우에는 고가의 액체산소를 대체하여 경제적인 이익을 도모하고 있으며, 고유특성인 대전효과에 따라 미세기포가 정전기적으로 미세한 이물질까지 흡착하여 부상시킴으로써 수질을 개선하는 효과도 있는 것이다.

그리고, 미세기포의 내부 압력에 의해 소멸시 고온의 열을 생성시킴으로써 프리래디칼이 생성되어 피처리수 내에 존재하는 불필요한 이물질을 제거할 수 있고 수생생물의 배설물에 의한 암모니아를 제거함으로써 피처리수의 탁도를 개선하여 수질을 개선할 수 있는 것이다.

이러한 마이크로 버블을 생성하는 방법은 마이크로 버블을 생성하는 장치에 따라서 선회액체류식, 스테이트믹서식, 아젝터식, 밴추리식, 가압용해식, 초음파식, 전기분해식, 미세기공필터식 등으로 구분된다.

상기와 같이 다양한 방법을 통해서 생성할 수 있는데 통상 기체와 액체를 각각 공급받고 이를 혼합하여 흡입하는 과정에서 기체를 미세기포로 전환시켜 마이크로 버블을 생성하게 된다.

여기에서 액체 즉, 공급수가 미세기포로 전환되는 과정은 기포가 함유된 공급수가 미세관로에 구비된 마이크로 버블 생성기의 미세관로를 통과하는 과정에서 분리 및 압축되면서 이루어진다.

이와 같은 마이크로 버블 발생장치의 일 예로 대한민국 공개특허 제10-2011-0003164호가 제안된 바 있다.

상기 종래기술에서 제안된 내용은 나노 크기의 구멍을 갖는 격자 형태의 오토필터가 부착되어 마이크로 버블화된 용수를 좀 더 세밀하게 나노 버블화 시키며, 상기 오토필터는 조정부와 서보모터를 통해 자동으로 180도 회전하도록 구성된다.

즉, 상기 종래기술은 오토필터에 이물질이 적체됨으로써 마이크로 버블의 생성 효율이 낮아지고 적체된 이물질이 나노 크기의 구멍을 막음으로써 압력이 발생하는 경우 이를 감지하여 필터를 180도 회전시켜 적체된 이물질이 용수의 배출측에 위치하도록 하여 이물질을 제거하도록 구성된 것이다.

그러나, 상기 종래기술은 필터의 과도한 회전으로 인하여 필터가 손상되거나 이물질이 적체된 오토필터에서 이물질이 제거되지 않음으로써 마이크로 버블의 생성이 효율이 낮아지는 문제점이 있고, 이로 인해 마이크로 버블을 안정적으로 생성할 수 없는 문제점이 있었다.

또한 상기 종래기술의 마이크로 버블 발생장치는 공급수가 모두 필터의 미세관로를 통과하도록 구성되는데, 이와 같이 공급수 전량이 미세관로를 통과하는 경우 배출유량을 증가시키는데 한계가 있다는 문제점이 있다.

그리고 미세관로의 크기를 증가시키면 배출유량을 증가시킬 수 있지만 마이크로 버블이 정상적으로 발생되지 않는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0003164호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 구성이 간단하면서도 마이크로 버블의 발생 효율을 극대화하고, 제조 및 유지비용이 저렴하며, 마이크로 버블을 발생시키는 관로의 크기를 일정 수준 크게 제작하더라도 마이크로 버블을 발생시킬 수 있어 배출유량을 증대할 수 있으며, 사용자가 배울유량을 조절할 수 있도록 구성되고, 공급수와 기체가 혼합된 상태에서 초음파 진동부를 통해 마이크로 버블의 발생 효율을 극대화할 수 있는 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

입구측 내경보다 출구측 내경이 작아지는 워터공급유로가 내부에 형성되는 공급블록;

내부에 형성된 혼합유로의 입구가 상기 워터공급유로의 출구와 연통되도록 상기 공급블록에 결합되며, 상기 혼합유로의 입구측으로 에어를 공급하는 에어공급유로를 구비하고, 상기 혼합유로는 입구측 내경보다 출구측 내경이 크게 형성되는 노즐블록;

내부에 형성된 버블수가압유로의 입구가 상기 혼합유로의 출구와 연통되도록 상기 노즐블록에 결합되며, 상기 버블수가압유로는 입구측 내경보다 출구측 내경이 작게 형성되고, 상기 버블수가압유로의 입구측에는 원통형상의 안착홈이 형성되는 생성블록;

상기 안착홈에 압입되는 안착링;

상기 안착링의 양측에 밀착되도록 상기 안착홈에 압입되는 한 쌍의 버블발생유닛; 및

상기 버블발생유닛과 이웃하게 배치되어 마이크로 버블의 미립화를 증가시키는 초음파 진동부;

를 포함하며;

상기 버블발생유닛은, 상기 안착홈에 끼워맞춤 방식으로 압입되는 링 형상의 몸체와, 상기 몸체의 중심축을 기준으로 방사형으로 배열되되 상기 버블수가압유로의 직경방향과 경사지게 결합되는 다수 개의 버블생성 블레이드를 포함하도록 구성되어 나선형의 와류를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 초음파 진동부는, 마이크로 버블이 생성된 혼합수를 저장하되 상기 혼합수가 유입되는 유입구와 혼합수를 배출하는 배출구를 포함한 가동조와, 상기 가동조에 배치되어 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 초음파를 발생시켜 상기 혼합수를 진동시키는 초음파 진동자와, 상기 초음파 진동자의 동작을 제어하는 제너레이터를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 내부에 형성된 버블수토출유로의 입구가 상기 버블수가압유로의 출구와 연통되도록 상기 생성블록에 결합되며, 상기 버블수토출유로의 출구측에는 확관부가 형성되는 토출블록을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 버블생성 블레이드의 폭방향 일측에는 절개홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 한 쌍의 버블발생유닛 중 어느 하나는 시계방향 와류를 발생시키고, 상기 한 쌍의 버블발생유닛 중 다른 하나는 반시계방향 와류를 발생시키도록 배열되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 버블발생유닛은 상기 몸체의 중심부에 위치되어 상기 다수 개의 버블생성 블레이드의 길이방향 일단이 연결되는 센터블록을 더 포함하며, 상기 센터블록에는 상기 버블수가압유로와 평행한 센터홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 센터홀을 개폐시키는 개폐수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 구성이 간단하면서도 마이크로 버블을 효과적으로 발생시킬 수 있어 제조 및 유지비용이 저렴하여 경제적인 효과를 높일 수 있고, 마이크로 버블을 발생시키는 관로의 크기를 일정 수준 크게 제작하더라도 마이크로 버블을 발생시킬 수 있어 배출유량을 증대시키고 배출유량의 조절이 가능하기 때문에 안정적인 마이크로 버블의 생성이 가능한 장점이 있다.

또한, 공급수와 기체가 혼합된 후 초음파 진동부로 공급되고, 상기 초음파 진동부에 배치된 진동자를 통해 공급수와 기체를 분쇄하여 마이크로 버블을 생성함으로써 안정적이고 대량의 마이크로 버블을 생성할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치를 도시한 종단면도.
도 2는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치를 도시한 분해단면도.
도 3은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치에 포함되는 공급블록의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치에 포함되는 노즐블록의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치에 포함되는 생성블록의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치에 포함되는 버블생성 블레이드의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치에 포함되는 토출블록의 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 초음파 진동부를 도시한 예시도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치는, 공급수가 유입되는 공급블록(100)과, 공급수를 압력 강하 및 공기 공급을 위한 노즐블록(200)과, 공급수와 공기를 강한 와류로 혼합시켜 마이크로 버블을 발생시키기 위한 버블발생유닛(500) 및 생성블록(300)과, 마이크로 버블이 혼합된 버블수를 토출하는 토출블록(600), 그리고 초음파 진동부(700)를 포함한다.

상기 공급블록(100)은 외부로부터 제공되는 공급수를 압축 및 가속시키기 위한 것으로, 워터공급유로(110)의 입구측(도 3에서는 우측) 내경보다 출구측(도 3에서는 좌측) 내경이 작아지도록 상기 워터공급유로(110)의 내벽 일부가 경사지게 형성된다. 본 실시예에서는 워터공급유로(110)의 내벽 일부만이 경사지게 형성되어 있으나, 상기 워터공급유로(110)는 내벽 전체가 경사지게 형성될 수도 있다.

상기 노즐블록(200)은 공급블록(100)을 통해 유입된 공급수의 유속을 이용하여 외부의 공기를 빨아들인 후 혼합하기 위한 구성요소로서, 내부에 형성된 혼합유로(210)의 입구가 상기 워터공급유로(110)의 출구와 연통되도록 상기 공급블록(100)에 결합되되, 상기 혼합유로(210)는 입구측 내경보다 출구측 내경이 크게 형성된다.

상기 생성블록(300)은 물과 공기가 혼합된 혼합수에 와류를 발생시켜 마이크로 버블을 생성하는 것으로, 내부에 형성된 버블수가압유로(320)의 입구가 상기 혼합유로(210)의 출구와 연통되도록 상기 노즐블록(200)에 결합되며, 상기 버블수가압유로(320)의 입구측에 형성된 원통형상의 안착홈(310)에 안착링(400)과 한 쌍의 버블발생유닛(500)이 장착된다.

상기 안착링(400)은 외측면 전체가 안착홈(310)에 밀착되도록 결합되며, 한 쌍의 버블발생유닛(500)은 상기 안착링(400)의 양측에 밀착되도록 상기 안착홈(310)에 압입된다.

이때 상기 버블발생유닛(500)은, 상기 안착홈(310)에 끼워맞춤 방식으로 압입되는 링 형상의 몸체(510)와, 상기 몸체(510)의 중심축을 기준으로 방사형으로 배열되되 상기 버블수가압유로(320)의 직경방향과 경사지게 결합되는 다수 개의 버블생성 블레이드(520)를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명에 의한 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치에 의해 마이크로 버블이 생성되는 과정에 대하여 상세히 설명한다.

워터공급유로(110)로 유입된 공급수는 혼합유로(210)를 지나게 되는데, 워터공급유로(110)와 혼합유로(210)는 하나의 벤츄리관 형상 즉, 가운데가 잘록한 유로형상을 이루므로, 공급블록(100)으로 유입된 공급수는 워터공급유로(110)의 출구 및 혼합유로(210)의 입구를 지나면서 베르누이 원리에 의해 가속 및 감압된다.

이때, 상기 혼합유로(210)의 입구측에는 에어를 공급하는 에어공급유로(220)가 구비되어 있는바, 외부의 에어는 에어공급유로(220)를 통해 흡입되어 공급수와 혼합된 후 혼합유로(210)의 출구측으로 배출된다.

에어공급유로(220)를 통해 흡입된 공기는 공급수가 감압되는 지점에서 상기 공급수에 혼합되므로, 상기 공급수에 혼합되어 있던 에어(공기)는 무수히 많은 작은 입자로 쪼개어져 마이크로 버블이 된다.

혼합유로(210)의 출구로 배출되는 혼합수(공급수와 에어가 혼합된 물)는 버블발생유닛(500)의 내부를 통과하게 되는데, 이때 혼합수는 버블발생유닛(500)의 버블생성 블레이드(520)를 통과하면서 나선형으로 유동하면서 와류를 발생시키고, 이에 따라 혼합수에 포함되어 있던 일정 크기 이상의 기포는 작은 크기의 입자로 쪼개어진다.

또한 본 발명에 의한 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치는 혼합수에 와류를 발생시키는 버블발생유닛(500)이 안착링(400)을 사이에 두고 쌍으로 구비되어 있으므로, 혼합수에 와류를 발생시키는 과정이 두 번에 걸쳐 이루어지고, 이에 따라 상기 기포는 한 번 더 작은 크기의 입자로 분할되는 효과가 나타난다.

한편, 마이크로 버블이 혼합된 물(이하 '버블수'라 약칭한다)은 한 쌍의 버블발생유닛(500)을 지나는 동안 유속이 상당히 떨어져 있으므로, 상기 버블수가 그대로 외부로 배출되는 경우 배출압이 약하여 사용에 불편함이 있을 수 있다.

따라서 상기 생성블록(300)의 버블수가압유로(320)는 출구측으로 갈수록 버블수의 유속이 빨라지도록 입구측 내경보다 출구측 내경이 작게 형성됨이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치를 이용하면, 에어를 압축시키기 위한 별도의 압축펌프 없이도 에어를 기포화시켜 공급수에 혼합시킬 수 있고, 한 쌍의 버블발생유닛(500)을 이용하여 공급수에 포함된 기포를 매우 작은 크기로 쪼갤 수 있으므로, 최종적으로는 다량의 마이크로 버블이 포함되어 있는 버블수를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

한편, 생성블록(300)을 통해 배출되는 버블수의 배출압을 조절할 수 있도록, 상기 생성블록(300)의 출구측에 결합되는 토출블록(600)을 추가로 구비할 수 있다.

상기 토출블록(600)은 내부에 형성된 버블수토출유로(610)의 입구가 상기 버블수가압유로(320)의 출구와 연통되도록 상기 생성블록(300)에 결합되며, 상기 버블수토출유로(610)의 출구측에는 확관부(620)가 형성된다.

토출블록(600)을 통해 배출되는 버블수의 배출압은 토출블록(600)의 확관부(620) 규격에 따라 다양하게 변경될 수 있으므로, 사용자는 확관부(620)의 규격이 상이한 다수 개의 토출블록(600) 중 어느 하나를 선택 적용함으로써 자신이 원하는 버블수의 배출압을 얻을 수 있다는 장점이 있다.

또한, 버블발생유닛(500)으로 유입되는 기포가 더욱 작은 크기로 분할될 수 있도록, 상기 버블생성 블레이드(520)의 폭방향 일측에는 절개홈(522)이 형성될 수 있다.

이와 같이 블레이드의 폭방향 일측에 절개홈(522)이 형성되면 블레이드와 기포 간의 접촉면적이 증가되므로, 상기 기포는 더욱 효과적으로 마이크로 버블화된다는 장점이 있다.

본 실시예에서는 하나의 버블생성 블레이드(520)에 절개홈(522)이 2개씩 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 절개홈(522)의 개수는 사용자의 선택에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 버블발생유닛(500)으로 유입되는 혼합수는 버블생성 블레이드(520)의 경사도를 따라 나선형으로 유동하면서 와류를 발생하는데, 혼합수의 유동이 급격하게 변화될수록 마이크로 버블 생성효과가 향상되므로 본 발명에 의한 마이크로 버블 발생장치는 최대한 혼합수의 유동이 급변하도록 구성됨이 바람직하다.

예를 들어 상기 한 쌍의 버블발생유닛(500)은 혼합수를 회전시키는 방향이 반대가 되도록 배열될 수 있다.

즉, 상기 한 쌍의 버블발생유닛(500) 중 어느 하나는 시계방향 와류를 발생시키고, 상기 한 쌍의 버블발생유닛(500) 중 다른 하나는 반시계방향 와류를 발생시키도록 배열될 수 있다.

이와 같이 한 쌍의 버블발생유닛(500)이 발생시키는 와류의 회전방향이 반대가 되도록 구성되면, 첫 번째 버블발생유닛(500)과 두 번째 버블발생유닛(500) 사이에서는 혼합수의 유동방향이 급격하게 변경되므로 마이크로 버블 발생효과가 더욱 높아진다는 장점이 있다.

물론, 첫 번째 버블발생유닛(500)과 두 번째 버블발생유닛(500)의 와류방향이 반대가 되도록 배열되면 최종적으로 배출되는 버블수의 유속이 현저히 감소되는바, 버블수의 유속이 일정 수준 이상으로 필요한 경우에는 첫 번째 버블발생유닛(500)과 두 번째 버블발생유닛(500)의 와류방향이 동일하도록 배열하고, 버블수의 유속은 빠를 필요가 없고 마이크로 버블 발생량이 많아야 할 경우에는 첫 번째 버블발생유닛(500)과 두 번째 버블발생유닛(500)의 와류방향이 반대로 배열됨이 바람직하다.

또한, 버블발생유닛(500)으로 유입된 유량 전체가 버블생성 블레이드(520)와 접촉하게 되면 유속이 과도하게 감소되어 최종적으로 배출되는 버블수의 배출압이 부족할 수 있다.

따라서 본 발명에 의한 마이크로 버블 발생장치는 버블발생유닛(500)으로 유입되는 혼합수 중 일부는 버블생성 블레이드(520)에 접촉되고 나머지 일부는 버블생성 블레이드(520)에 접촉되지 아니하고 그대로 통과될 수 있도록 구성될 수 있다.

예를 들어 상기 버블발생유닛(500)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(510)의 중심부에 위치되어 상기 다수 개의 버블생성 블레이드(520)의 길이방향 일단이 연결되는 센터블록(530)을 구비하고, 상기 센터블록(530)에는 상기 버블수가압유로(320)와 평행한 센터홀(532)이 형성될 수 있다.

이와 같이 몸체(510)의 중심부에 센터홀(532)이 형성된 센터블록(530)이 구비되면, 버블발생유닛(500)으로 유입되는 혼합수 중 일부는 센터블록(530)의 센터홀(532)을 따라 직진성을 유지하므로, 최종적으로 배출되는 버블수의 배출압력을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다는 장점이 있다.

이때, 상기 센터홀(532)의 규격이 커지거나 상기 센터홀(532)의 개수가 증가할수록 버블수의 배출압력이 증가하므로, 사용자는 센터홀(532)의 규격 및 개수가 적절하도록 버블발생유닛(500)을 교체 장착함으로써 버블수의 배출압력을 자신이 원하는 수준으로 조절할 수 있다는 장점도 있다.

물론, 상기 센터홀(532)의 규격이나 개수가 증가할수록 버블수의 배출압력은 증가하지만 마이크로 버블 발생 효과가 감소하므로, 상기 센터홀(532)의 규격 및 개수는 여러가지 조건에 맞춰 적절하게 선택됨이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치는 버블발생유닛(500)을 교체 장착하지 아니하더라도 버블수의 배출압력이 조절 가능하도록, 상기 센터홀(532)을 개폐시키는 별도의 개폐수단(미도시)이 구비될 수도 있다.

이때 센터홀(532)을 개폐시키는 개폐수단은 상기 센터홀(532)을 개폐시킬 수 있다면 어떠한 구조로도 적용될 수 있으므로, 상기 개폐수단의 구조 및 작동원리에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 발명에서는 혼합수가 이동하는 위치에서 버블발생유닛(500)의 후방측에 배치되어 마이크로 버블이 생성된 혼합수에 초음파 진동을 가하여 마이크로 버블의 미립화 강도를 개선하기 위한 초음파 진동부(700)가 더 구비된다.

상기 초음파 진동부(700)는 도 8에 도시된 바와 같이, 소정량의 혼합수가 저장되도록 함체 형상으로 이루어지되 혼합수가 유입되는 유입구(711)와 배출되는 배출구(712)가 구비된 가동조(710)와, 상기 가동조(710)에 배치되어 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 초음파를 발생시켜 저장된 혼합수의 마이크로 버블의 미립화를 증가시키는 초음파 진동자(720)와, 상기 초음파 진동자(720)의 동작을 제어하는 제너레이터(730)를 포함한다.

상기 가동조(710)는 유입구(711)를 통해 유입된 혼합수가 소정량 저장되고, 저장된 상태에서 상기 초음파 진동자(720)가 가동시 발생하는 초음파에 의해 저장된 혼합수에 포함된 마이크로 버블의 미립화를 증가시킨다.

여기서 상기 초음파 진동자(720)는 제너레이터(730)를 통해 공급된 전원 및 전달된 신호에 의해 동작하면서 초음파를 발생시키고 혼합수에 진동을 일으킨다.

이러한 초음파 진동자(720)는 1초(sec)당 30만~2500만 번 진동하면서 혼합수에 진동을 발생시켜 마이크로 버블의 미립화를 증가시킨다.

이때 사용하는 초음파 진동자는 다양한 재료로 형성될 수 있고, 각각의 재료에 따라 1초당 발생시키는 진동수가 상이한데 바람직하게는 1초당 30만~2500만번 진동을 발생시키는 세라믹을 소재로 하여 형성한다.

또한 상기 초음파 진동자(720)는 가동조(710)의 용량 또는 가동조에 저장된 혼합수의 용량에 따라 다수 개가 상호 이격된 위치에 배치될 수 있고, 배치되는 위치를 조절하여 마이크로 버블의 발생 효율을 극대화할 수 있다.

일 예로 상기 가동조(710)의 바닥면에 한 쌍의 초음파 진동자(720)를 상호 이격된 위치에 배치하고, 상기 가동조(710)의 상측에 또 다른 한 쌍의 초음파 진동자(720)를 상호 이격된 위치에 배치하되 상측에 배치되는 한 쌍의 초음파 진동자(720)는 바닥면에 배치된 한 쌍의 초음파 진동자 사이에 배치하여 가동조에 저장된 혼합수에 진동을 제공할 수 있도록 한다.

즉, 가동조의 바닥면에 배치된 한 쌍의 초음파 진동자를 통해 가동조의 바닥측과 가장자리측의 혼합수를 진동시키고, 상측에 배치된 한 쌍의 초음파 진동자를 통해 가동조의 상측과 중앙측의 혼합수를 진동시킴으로써 가동조에 저장된 혼합수 전체에 진동을 제공하여 마이크로 버블 생성 효율을 극대화할 수 있다.

한편, 상기 가동조(710)의 외측에는 유입구(711)측으로 유입되는 혼합수를 회전시키기 위한 나선형 안내판(740)이 더 구비된다.

상기 나선형 안내판(740)은 상기 유입구(711)와 연결된 관로의 내벽에 배치되되 다수개가 관로의 내벽에 방사상으로 배치된다.

이때 상기 나선형 안내판(740)은 편평한 플레이트 형태로 이루어지도 완만한 곡률을 가지도록 형성되어 관로를 통해 이동하는 혼합수를 섞어주어 혼합수의 위치를 변경시킨다.

이를 통해 가동조로 공급되는 혼합수가 서로 위치가 변동되면서 공급수와 에어가 서로 혼합되면서 가동조로 공급되고 동시에 나선형으로 이동하기 때문에 이동속도가 저하되지 않는 장점이 있다.

여기서 가동조에 배치된 초음파 진동자를 미가동하는 상태에서 혼합수가 나선형 안내판(740)을 통해 나선형으로 이동하기 때문에 이동 속도가 저하되지 않는 장점이 있고, 이를 통해 마이크로 버블이 혼합된 혼합수의 원활한 공급이 가능한 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 공급블록 110 : 워터공급유로
200 : 노즐블록 210 : 혼합유로
220 : 에어공급유로 300 : 생성블록
310 : 안착홈 320 : 버블수가압유로
400 : 안착링 500 : 버블발생유닛
510 : 몸체 520 : 버블생성 블레이드
522 : 절개홈 530 : 센터블록
532 : 센터홀 600 : 토출블록
610 : 버블수토출유로 620 : 확관부
700 : 초음파진동부 710 : 가동조
720 : 초음파진동자 730 : 제너레이터

Claims

입구측 내경보다 출구측 내경이 작아지는 워터공급유로가 내부에 형성되는 공급블록;
내부에 형성된 혼합유로의 입구가 상기 워터공급유로의 출구와 연통되도록 상기 공급블록에 결합되며, 상기 혼합유로의 입구측으로 에어를 공급하는 에어공급유로를 구비하고, 상기 혼합유로는 입구측 내경보다 출구측 내경이 크게 형성되는 노즐블록;
내부에 형성된 버블수가압유로의 입구가 상기 혼합유로의 출구와 연통되도록 상기 노즐블록에 결합되며, 상기 버블수가압유로는 입구측 내경보다 출구측 내경이 작게 형성되고, 상기 버블수가압유로의 입구측에는 원통형상의 안착홈이 형성되는 생성블록;
상기 안착홈에 압입되는 안착링;
상기 안착링의 양측에 밀착되도록 상기 안착홈에 압입되는 한 쌍의 버블발생유닛; 및
상기 버블발생유닛과 이웃하게 배치되어 마이크로 버블의 미립화를 증가시키는 초음파 진동부;
를 포함하며;
상기 버블발생유닛은, 상기 안착홈에 끼워맞춤 방식으로 압입되는 링 형상의 몸체와, 상기 몸체의 중심축을 기준으로 방사형으로 배열되되 상기 버블수가압유로의 직경방향과 경사지게 결합되는 다수 개의 버블생성 블레이드를 포함하도록 구성되어 나선형의 와류를 발생시키고,
상기 버블생성 블레이드의 폭방향 일측에는 절개홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치.
청구항 1에 있어서,
상기 초음파 진동부는,
마이크로 버블이 생성된 혼합수를 저장하되 상기 혼합수가 유입되는 유입구와 혼합수를 배출하는 배출구를 포함한 가동조와,
상기 가동조에 배치되어 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 초음파를 발생시켜 상기 혼합수를 진동시키는 초음파 진동자와,
상기 초음파 진동자의 동작을 제어하는 제너레이터를 포함한 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치.
청구항 1에 있어서,
내부에 형성된 버블수토출유로의 입구가 상기 버블수가압유로의 출구와 연통되도록 상기 생성블록에 결합되며, 상기 버블수토출유로의 출구측에는 확관부가 형성되는 토출블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 버블발생유닛 중 어느 하나는 시계방향 와류를 발생시키고, 상기 한 쌍의 버블발생유닛 중 다른 하나는 반시계방향 와류를 발생시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치.
청구항 1에 있어서,
상기 버블발생유닛은 상기 몸체의 중심부에 위치되어 상기 다수 개의 버블생성 블레이드의 길이방향 일단이 연결되는 센터블록을 더 포함하며,
상기 센터블록에는 상기 버블수가압유로와 평행한 센터홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치.
청구항 6에 있어서,
상기 센터홀을 개폐시키는 개폐수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 마이크로 버블 발생장치.