KR102267248B1 - 소형 마이크로버블 발생장치 - Google Patents

소형 마이크로버블 발생장치 Download PDF

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KR102267248B1
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신장식
곽인섭
이선수
이경욱
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(주)신넥앤테크
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Abstract

수전의 단부에 일측부가 결합되는 원통형의 바디와, 상기 바디의 타측부에 결합되되 복수 개의 물 유출구가 형성된 마개 및 상기 마개와 상기 바디의 결합부에 개재되는 메시필터를 포함하고, 상기 바디는, 일측 단부의 외주면에 형성된 수전체결부와, 수전으로부터 물이 유입되되 상기 바디의 중심을 향하여 직경이 좁아지는 물유입부와, 상기 바디의 원통형 외주면으로부터 내측방향으로 직경이 좁아지되 상기 물유입부와 서로 수직인 방향으로 위치하는 공기유입부과, 상기 공기유입부의 내측 단부와 상기 상기 물유입부의 내측 단부가 위치하여 유입된 공기와 물이 서로 혼합되는 혼합부와, 상기 혼합부로부터 공기가 혼합된 물이 지나가는 물이동부와, 상기 메시필터가 위치하여 상기 물이동부를 지난 물이 상기 메시필터와 충돌 또는 메시필터를 관통하는 확산부;를 포함하며, 상기 공기를 포함한 물입자가 메시필터로부터 분산되어 상기 마개의 물 유출구로 이동하는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로버블 발생장치를 제공한다.

Description

소형 마이크로버블 발생장치{Compact type micro-bubble generating device}
본 발명은 마이크로버블 발생장치에 대한 것으로, 수전의 단부에 결합되어 수압에 의해 자연적으로 흡입되는 공기를 이용함으로써 용이하게 마이크로버블을 발생시킬 수 있는 소형 마이크로버블 발생장치에 관한 것이다.
지름이 수십 마이크로 이하의 미세한 초미세기포인 마이크로버블은 반도체 공정의 세정과 식각, 양식장의 산소공급, 정화시설, 가정의 욕실 등과 같이 광범위하게 응용되고 있다.
예를 들어, 가정에서는 마이크로버블을 포함하는 물을 이용하여 목욕 또는 세안함으로써 마이크로버블로 인한 용존산소가 피부에 닿아 노폐물과 피지를 효과적으로 제거할 수 있으며, 마사지의 효과가 있어서 앞으로 사용이 증가될 것이라 예측하고 있다.
일반적으로 마이크로버블의 생성은 초음파를 이용하거나, 오리피스와 같은 감압장치를 이용하는 방법이 있다. 이와 같은 방법들은 마이크로버블을 발생시키기 위한 공기를 물에 인위적으로 공급하기 위해 모터와 같은 별도의 장치들이 필요하며, 모터의 구동을 위한 전원 또한 필요하다. 따라서 수분이 있는 환경에서 전원을 공급하게 되므로 사용자는 감전의 위험에 노출되기 쉬우며, 일정 시간이 지나면 샤워기 내부에 물이 가득차게 되므로 별도의 드레인 밸브를 추가로 설치해야 하는 단점이 있다.
등록특허 제10-0807189호 '마이크로버블 노즐'에서는 물과 함께 산소 기포가 하나 이상의 오리피스 유입구를 통과하고, 물과 산소기포가 오리피스 유입구에 대면하고 있는 내측벽에 부딪혀 산소기포가 미세하게 쪼개져 직경이 마이크로미터 크기로 형성되고, 물과 함께 내부공간에서 순환되어 배출구로 배출되는 것에 대한 것으로, 물 배출구가 양측에 위치하여 일반적이 수전에 적용할 경우 사용자에게 물이 쉽게 튀는 불편함이 발생할 수 있으며, 오리피스로 유입되는 물의 압력에 따라 마이크로 버블의 형성이 미비할 수 있다.
또한, 등록특허 제10-0938899호 '마이크로버블 노즐'에서는 흐르는 물에 기체를 혼합하면서 기체를 마이크로미터 크기의 미세한 기포로 분해되도록 하여 기포가 물속에 머무는 시간을 증가시킬 수 있는 마이크로버블 노즐이 개시되어 있는데, 이는 외부의 가압펌프가 구성되어 혼합되는 기체의 압력을 강제적으로 높여줌으로써 마이크로버블이 제공되는 것으로, 이 또한 사용자의 감전 위험 노출을 배제할 수 없다.
한국등록특허 제 10-0807189호(등록일: 2008. 02. 19.) 한국등록특허 제 10-0938899호(등록일: 2010. 01. 19 )
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 추가적인 동력원 없이 수압에 의해 자연적으로 흡입되는 공기를 이용함으로써 용이하게 마이크로버블을 발생시킬 수 있는 소형 마이크로버블 발생장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는, 구조와 결합이 간단하여 제조 생산성을 높일 수 있으며, 수전에 용이하게 장착될 수 있는 소형 마이크로버블 발생장치에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 수전의 단부에 일측부가 결합되는 원통형의 바디와, 상기 바디의 타측부에 결합되되 복수 개의 물 유출구가 형성된 마개 및 상기 마개와 상기 바디의 결합부에 개재되는 메시필터를 포함하고, 상기 바디는, 일측 단부의 외주면에 형성된 수전체결부와, 수전으로부터 물이 유입되되 상기 바디의 중심을 향하여 직경이 좁아지는 물유입부와, 상기 바디의 원통형 외주면으로부터 내측방향으로 직경이 좁아지되 상기 물유입부와 서로 수직인 방향으로 위치하는 공기유입부와, 상기 공기유입부의 내측 단부와 상기 물유입부의 내측 단부가 위치하여 유입된 공기와 물이 서로 혼합되는 혼합부와, 상기 혼합부로부터 공기가 혼합된 물이 지나가는 물이동부와, 상기 메시필터가 위치하여 상기 물이동부를 지난 물이 상기 메시필터와 충돌 또는 메시필터를 관통하는 확산부;를 포함하며, 상기 공기를 포함한 물입자가 메시필터로부터 분산되어 상기 마개의 물 유출구로 이동하는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로버블 발생장치를 제공할 수 있다.
상기 혼합부의 지름은 상기 물이동부의 지름보다 작으며, 상기 혼합부와 상기 물이동부의 지름의 비율은 1:3 내지 1:3.5인 것일 수 있다.
상기 물이동부의 지름은 상기 확산부의 지름보다 작으며, 상기 물이동부와 상기 확산부의 지름의 비율은 7:8.9 내지 7:9.5인 것일 수 있다.
상기 물유입부의 외측단부의 지름과 상기 물유입부의 내측단부의 지름과 상기 혼합부의 지름은 2:(0.6~0.7):1의 비율을 가지는 것일 수 있다.
상기 물유입부의 외측단부의 단면은 십자형이고 내측단부의 단면은 원형일 수 있다.
상기 물유입부는 십자형 단면 구간과 원형 단면 구간의 길이의 비가 (10.8~11.2):3인 것일 수 있다.
상기 물유입부는 십자형 단면 구간의 외주면 경사는 상기 원형 단면 구간의 외주면 경사보다 2.5 내지 2.7배의 크기를 가지는 것일 수 있다.
상기 물유입부의 길이와 상기 혼합부의 길이와 상기 물이동부의 길이의 비는 (4.4~4.7):1:(4.7~4.9)인 것일 수 있다.
상기 공기유입부는 외측단부의 지름과 내측단부의 지름과 길이의 비가 (1.6~1.7):1:(6.3~6.5)인 것일 수 있다.
상기 마개는, 상기 물 유출구가 외주면이 일자형인 원통형으로 복수개가 형성된 것일 수 있다.
상기 물유입부의 외측단부의 지름과 상기 물유입부의 내측단부의 지름과 상기 혼합부의 지름은 (1.4~1.5):(0.6~0.7):1의 비율을 가지는 것일 수 있다.
상기 물유입부의 길이와 상기 혼합부의 길이와 상기 물이동부의 길이의 비는 1:1:(3.1~3.2)인 것일 수 있다.
상기 공기유입부는 외측단부의 지름과 내측단부의 지름과 길이의 비가 (2.3~2.4):1:(5.2~5.4)인 것일 수 있다.
상기 마개는, 상기 물 유출구의 내측에 상기 메시필터가 안착되며, 상기 물유출구는 중심에 원형의 홀과 그로부터 외주로 일정하게 구획된 복수개의 부채꼴의 형태로 홀이 형성되는 것일 수 있다.
상기 메시필터는 300 내지 350 메시의 공극률을 가지는 복층의 메시부재가 적층되어 구비되는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치는 추가적인 동력원 없이 수압에 의해 자연적으로 흡입되는 공기를 이용함으로써 용이하게 마이크로버블을 발생시킬 수 있는 장점이 있으며, 나아가서 소형 마이크로버블 발생장치의 물과 공기가 이동하는 내부구조가 간단하며, 결합이 용이하여 제조 생산성을 높일 수 있으며, 일반적인 사용자가 수전에 쉽게 장착할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치를 나타낸 사시도,
도 2 및 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치의 마개를 나타낸 단면도 및 사시도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치를 나타낸 사시도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치를 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치 및 수전과의 결합상태를 나타낸 사진,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치 및 수전과의 결합상태를 나타낸 사진,
도 10은 본 발명에 따른 소형 마이크로버블 발생장치에 의해 발생한 마이크로버블의 입도를 분석한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치를 나타낸 사시도이고, 도 2 및 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치의 마개를 나타낸 단면도 및 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치를 나타낸 사시도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치를 나타낸 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치 및 수전과의 결합상태를 나타낸 사진이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치 및 수전과의 결합상태를 나타낸 사진이고, 도 10은 본 발명에 따른 소형 마이크로버블 발생장치에 의해 발생한 마이크로버블의 입도를 분석한 그래프이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 소형 마이크로버블 발생장치(10, 20)는 수전(3)의 포멀캡(에어레이터)을 제거한 후 장착될 수 있으며, 수전(3, 5)의 단부에 일측부가 결합되는 원통형의 바디(110, 210)와, 상기 바디(110, 210)의 타측부에 결합되되 복수 개의 물 유출구(122, 222)가 형성된 마개(120, 220) 및 상기 마개(120, 220)와 상기 바디(110, 210)의 결합부에 개재되는 메시필터(230)를 포함할 수 있다.
상기 바디(110, 210)는 일측 단부에 결합되는 패킹부재(150, 250)를 포함하여 수전(3, 5)과의 결합 시 물이 새어나오는 것을 방지할 수 있다. 나아가서, 상기 패킹부재(150, 250)는 일실시예와 같이 바디(110)의 일측 단부의 외주면 내측에 형성된 결합용 트렌치(117)에 끼움결합되거나, 다른 실시예인 도 9와 같이 패킹부재(250)는 바디(210)의 상부 외측면에 플랜지형으로 돌출된 수전체결부(217)와 일측단부 사이에 형성된 단턱을 감싸는 형태로 끼움결합될 수 있다. 나아가서, 패킹부재(150, 250)와 바디(110, 210)의 일측단부 사이에는 거름망(152, 252)이 위치하여 물속에 잔존할 수 있는 이물질을 걸러낼 수 있다.
수전(3, 5)과 결합이 용이하도록 상기 바디(110, 210)는 일측 단부의 외주면에 수전체결부(111, 217)가 형성될 수 있다.
일실시예로써 수전체결부(111)는 회전 나사형의 형태를 취하여 수전(3)의 내주면에 결합될 수 있으며, 나아가서 상기 바디(110)의 모서리에 사용자가 다치지 않도록 상기 바디(110)는 외부를 감싸는 보호재가 결합될 수 있다. 이 때 후술하는 공기 유입홀(115)이 보호재에 의해 막히지 않도록 바디(110)는 원통형의 외주면에 결합돌출부(113)가 구비될 수 있다.
다른 실시예로써 수전체결부(217)는 상부 외주면에 플렌지형으로 돌출된 형태를 취하여 도 9와 같이 수전(5)에 결합될 수 있다. 이때, 후술하는 공기 유입홀(215)이 수전과의 결합 시 막히지 않도록 바디(210)는 외주면에 결합돌출부(213)가 구비될 수 있다.
상기 바디(110, 210)는 수전(3, 5)으로부터 물이 유입되되 상기 바디(110, 210)의 중심을 향하여 직경이 좁아지는 물유입부(112, 212)와, 상기 바디의 원통형 외주면으로부터 내측방향으로 직경이 좁아지되 상기 물유입부(112, 212)와 서로 수직인 방향으로 위치하는 공기유입부(115, 215)와, 상기 공기유입부(115, 215)의 내측 단부와 상기 물유입부(112, 212)의 내측 단부가 위치하여 유입된 공기와 물이 서로 혼합되는 혼합부(114, 214)와, 상기 혼합부(114, 214)로부터 공기가 혼합된 물이 지나가는 물이동부(116, 216)와, 상기 메시필터(230)가 위치하여 상기 물이동부(116, 216)를 지난 물이 상기 메시필터(230)와 충돌 또는 메시필터를 관통하는 확산부(118, 218)를 포함할 수 있다. 따라서, 물유입부(112, 212)로 유입된 물로 인해 형성된 내부의 부압으로 별도의 장치 없이 공기유입부(115, 215)로부터 혼합부(114, 214)로 공기가 유입되며, 혼합부(114, 214)를 통과함으로써 공기를 포함하게 되는 물입자는 메시필터(130, 230)로부터 더욱 분산되고, 상기 마개(120, 220)의 물 유출구(122, 222)로 이동함으로써 마이크로버블을 포함하는 물이 공급될 수 있다.
상기 혼합부(114, 214)의 지름(D14, D214)은 상기 물이동부(116, 216)의 지름(D16, D216)보다 작으며, 상기 혼합부(114, 214)와 상기 물이동부(116, 216)의 지름의 비율(D14:D16 또는 D214:D216)은 1:3 내지 1:3.5인 것일 수 있다. 상기 혼합부(114, 214)와 상기 물이동부(116, 216)의 지름의 비율(D14:D16 또는 D214:D216)이 1:3 미만이면 물유입부(112, 212)로 인해 증가된 물의 이동속도가 물이동부(116, 216)까지 유지되기 어려울 수 있으며, 공기유입부(115, 215)로 공기 유입을 유도하는 혼합부(114, 214)의 부압형성이 어려울 수 있다. 또한, 상기 혼합부(114, 214)와 상기 물이동부(116, 216)의 지름의 비율(D14:D16 또는 D214:D216)이 1:3.5를 초과하면 물이동부(116, 216)에 비해 혼합부(114, 214)의 공기의 혼합량이 상대적으로 적어져 마이크로버블 발생량이 줄어들 수 있으므로 상기의 범위를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예로써 소형 마이크로버블 발생장치(10)는 도 1 내지 도 4를 참조하면, 공기유입부(115)로부터 외부의 공기 유입을 유도하기 위한 효과적인 혼합부(114)의 부압형성과, 혼합부(114)로 유입되는 물의 효과적인 흐름과 수압형성을 최적화하기 위하여, 상기 물유입부(112)의 외측단부의 지름(D12a)과 상기 물유입부(112)의 내측단부의 지름(D12b)과 상기 혼합부(114)의 지름(D14)은 2:(0.6~0.7):1의 비율을 가지는 것일 수 있다.
또한, 상기 물유입부(112)의 외측단부의 단면은 십자형이고 내측단부의 단면은 원형일 수 있다. 물유입부(112)가 몸체 내부로 갈수록 지름이 좁아지므로 물의 속도가 빨라지고 압력은 낮아질 수 있는데, 십자형 단면 구간(112a)에서 물유입부의 내주면과 물이 마찰되는 형태는 원뿔형의 내주면인 경우와 달리 물과 물유입부의 마찰로 미세한 난류가 발생할 수 있다. 따라서 원형 단면 구간(112b)으로 물이 유입될 때 십자형 단면구간(112a)과의 압력차가 높아지게 되고, 혼합부(114)로 유입되어 물이동부(116)로 향하는 물의 속도와 혼합부(114)의 압력을 효과적으로 형성할 수 있다. 나아가서, 혼합부(114)로 유입되어 물이동부(116)로 향하는 물의 속도와 압력을 더욱 효과적으로 형성하기 위하여 상기 물유입부(112)는 십자형 단면 구간(112a)과 원형 단면 구간(112b)의 길이의 비(L12a:L12b)가 (10.8~11.2):3인 것일 수 있다.
또한, 물유입부(112)는 십자형 단면 구간(112a)과 원형 단면 구간(112b)의 경사각에 차이를 둠으로써 물과 물유입부의 마찰로 발생할 수 있는 미세한 난류의 형성을 더욱 유도하여 혼합부(114)에서 물과 공기의 혼합이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있도록 상기 물유입부(112)는 십자형 단면 구간(112a)의 외주면 경사(θ1)는 상기 원형 단면 구간(112b)의 외주면 경사(θ2)보다 2.5 내지 2.7배의 크기를 가지는 것일 수 있다.
상기 공기유입부(115)는 상기 물이동부(116)와 상기 혼합부(114)의 형태와 크기에 대응하여, 물유입부(112)로 유입된 물과 그로 인해 형성된 부압에 대해 최적화된 양의 공기가 유입될 수 있도록 외측단부의 지름(D15a)과 내측단부의 지름(D15b)과 길이(L15)의 비가 (1.6~1.7):1:(6.3~6.5)인 것일 수 있다.
또한, 물유입부(112)로부터 혼합부(114)까지 물의 압력과 속도를 최적화하고, 혼합부(114)에서 공기와 혼합된 물이 공기의 손실을 최소화하여 확산부(118)까지 이동할 수 있도록 상기 물유입부(112)의 길이와 상기 혼합부(114)의 길이와 상기 물이동부(116)의 길이의 비(L12:L14:L16)는 (4.4~4.7):1:(4.7~4.9)인 것일 수 있다. 이 경우 수전으로부터 이동된 물의 압력은 1.5 내지 3.5bar의 압력을 가질 수 있다.
상기 물이동부(116)의 지름(D16)은 상기 확산부(118)의 지름(D18)보다 작으며, 물과 확산부(118)와의 마찰을 최소화하여 마이크로 버블을 유지하기 위하여 상기 물이동부(116)와 상기 확산부(118)의 지름의 비율(D16:D18)은 7:8.9 내지 7:9.5인 것일 수 있다.
확산부(118)의 중심에는 메시필터의 장착을 위한 장착홈(119)이 내주면에 위치하여 마개(120)의 결합단부(129)에 메시필터가 위치하여 장착홈(119)에 결합단부(129)와 메시필터의 가장자리가 끼워짐으로써 메시필터가 상기 확산부(118)의 중심에 장착될 수 있다.
상기 메시필터는 300 내지 350 메시의 공극률을 가지는 복층의 메시부재가 적층되어 구비되는 것일 수 있으며, 예로써 적층된 메시필터는 0.45 내지 0.55의 두께를 구비할 수 있다. 300 메시 미만의 메시부재가 적층되면 상대적으로 지름이 크거나 아주 작은 공극이 발생하여 마이크로버블이 일부 제거될 수 있으며, 350 메시를 초과하는 메시부재가 적층되면 부분적으로 공극이 막히는 경우가 발생하여 마이크로 버블이 상쇄될 수 있다.
상기 마개(120)는 물 유출구(122)가 외주면이 일자형인 원통형으로 복수개가 형성된 것일 수 있다. 따라서 메시필터로 인해 더욱 분산된 마이크로버블을 최대한 유지하여 유출에 방해를 받지 않으며 물을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로써 소형 마이크로버블 발생장치(20)는 도 5 내지 도 7을 참조하면, 물유입부(212)는 바디 내부로 갈수록 지름이 좁아지므로 물의 속도가 빨라지고 그로 인해 혼합부(214)의 압력이 낮아질 수 있으며, 혼합부(214)에는 부압이 형성되어 공기유입부(215)로 공기가 유입되고 유입된 공기는 물에 혼합될 수 있다. 공기유입부(215)로부터 외부의 공기 유입을 유도하기 위한 효과적인 혼합부(214)의 부압형성과, 혼합부(214)로 유입되는 물의 효과적인 흐름과 부압형성을 최적화하기 위하여 상기 물유입부(212)의 외측단부의 지름(D212a)과 상기 물유입부(212)의 내측단부의 지름(D212b)과 상기 혼합부의 지름(D214)은 (1.4~1.5):(0.6~0.7):1의 비율을 가지는 것일 수 있다.
이때, 물유입부(212)와 물이동부(216)와 상기 혼합부(214)의 형태 및 크기에 대응하여, 물유입부(212)로부터 유입된 물과 그로 인해 형성된 부압에 대해 최적화된 양의 공기가 유입될 수 있도록 상기 공기유입부(215)는 외측단부의 지름과 내측단부의 지름과 길이의 비가 (2.3~2.4):1:(5.2~5.4)인 것일 수 있다.
또한, 물유입부(212)로부터 혼합부(214)까지 물의 압력과 속도를 최적화하고, 혼합부(214)에서 공기와 혼합된 물이 공기의 손실을 최소화하여 확산부(218)까지 이동할 수 있도록 상기 물유입부의 길이(L212)와 상기 혼합부의 길이(L214)와 상기 물이동부(L216)의 길이의 비는 1:1:(3.1~3.2)인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서 마개(220)는 물 유출구(222)의 내측(229)에 메시필터(230)가 안착되며, 바디의 확산부(218) 내측에 결합될 수 있다. 상기 물 유출구(222)는 중심에 원형의 홀(222a)과 그로부터 외주로 일정하게 구획된 복수개의 부채꼴의 형태로 홀(222b)이 형성되는 것일 수 있다. 따라서 메시필터(230)로 인해 더욱 분산된 마이크로버블을 최대한 유지하여 유출에 방해를 받지 않으며 물을 제공할 수 있다.
상기 메시필터(230)는 300 내지 350 메시의 공극률을 가지는 복층의 메시부재가 적층되어 구비되는 것일 수 있으며, 예로써 적층된 메시필터(230)는 0.36mm 내지 0.44mm의 두께를 가질 수 있다. 300 메시 미만이 메시부재가 적층되면 상대적으로 지름이 아주 크거나 아주 작은 공극이 발생하여 마이크로버블이 일부 제거될 수 있으며, 350 메시를 초과하는 메시부재가 적층되면 공극의 지름의 아주 작아져서 마이크로 버블이 상쇄될 수 있다.
다음의 [표1]은 본 발명의 실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치를 장착한 수전의 절수 효과 및 마이크로버블 유지시간의 변화를 나타낸 것이다. 수압이 0.5 내지 3.1bar의 상태에서 각각의 유량에 대해 마이크로 버블을 발생시키고, 1분 경과 후 마이크로 버블의 상태를 확인하였으며, 그 후 마이크로버블의 유지시간을 체크하였다. 또한, 소형 마이크로버블 발생장치의 장착 전후의 절수율을 비교해 보았다. 가정용 수압이 1.5 내지 3.5bar임을 고려해볼 때, 해당 수압의 범위에서 5초간 생성된 마이크로 버블의 유지시간은 220 내지 240초, 즉 4분 내외의 시간으로 세안이나 세정에 필요한만큼 충분한 유지시간을 나타내주었다. 또한, 절수율이 13 내지 22%를 나타내어 절수의 효과도 있음을 알 수 있으며, 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치로 발생한 마이크로버블의 크기는 10 내지 100㎛, 1100㎛ 내외로 분포함을 알 수 있다.
수압
(bar)		 장착 전
유량
(L/min)		 장착 후
유량
(L/min)		 마이크로버블 유지시간(초) 1분 후 사진 절수율
(%)
0.5 2.2 2.0 110
Figure 112020059529321-pat00001
 10
1.0 3.0 2.8 180
Figure 112020059529321-pat00002
 7
1.5 3.9 3.5 200
Figure 112020059529321-pat00003
 11
2.1 4.7 4.1 220
Figure 112020059529321-pat00004
 13
2.5 5.7 4.5 230
Figure 112020059529321-pat00005
 22
3.1 4.8 4.2 240
Figure 112020059529321-pat00006
 13
다음의 [표 2]는 마이크로 버블 발생에 따른 용존 산소량의 변화를 나타낸 것이며, [표 3]은 마이크로버블 소멸에 따른 용존 산소량 변화를 나타낸 것이다. 표 2를 참조하면, 용존 산소량은 마이크로버블 발생 직후 급격히 상승하여 일정 시간 후 포화상태가 되고, 효과적으로 마이크로버블을 발생시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 표 3을 참조하면, 마이크로 버블 발생 후 용존 산소는 일정 시간이 지난 이후에도 높게 유지되고 있음을 알 수 있다.
용존산소(DO, mg/L) 측정사진
시작 4.2
Figure 112020059529321-pat00007
30초경과 6.9
Figure 112020059529321-pat00008
60초경과 7.5
Figure 112020059529321-pat00009
120초경과 7.7
Figure 112020059529321-pat00010
240초경과 용존 산소농도 포화
Figure 112020059529321-pat00011
용존산소(DO, mg/L) 측정사진
시작 8.1
Figure 112020059529321-pat00012
30초경과 8.1
Figure 112020059529321-pat00013
60초경과 8.0
Figure 112020059529321-pat00014
90초경과 7.8
Figure 112020059529321-pat00015
120초경과 7.7
Figure 112020059529321-pat00016
본 발명의 실시예에 따른 소형 마이크로버블 발생장치는 추가적인 동력원 없이 수압에 의해 자연적으로 흡입되는 공기를 이용함으로써 용이하게 마이크로버블을 발생시킬 수 있는 장점이 있으며, 나아가서 소형 마이크로버블 발생장치의 물과 공기가 이동하는 내부구조가 간단하며, 결합이 용이하여 제조 생산성을 높일 수 있으며, 일반적인 사용자가 수전에 쉽게 장착할 수 있는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10, 20; 소형 마이크로버블 발생장치
110, 210; 바디
112, 212; 물유입부
114, 214; 혼합부
115, 215; 공기유입부
116, 216; 물이동부
118; 218; 확산부
120, 220; 마개
230; 메시필터

Claims (15)

  1. 수전의 단부에 일측부가 결합되는 원통형의 바디와, 상기 바디의 타측부에 결합되되 복수 개의 물 유출구가 형성된 마개 및 상기 마개와 상기 바디의 결합부에 개재되는 메시필터를 포함하고,
    상기 바디는, 일측 단부의 외주면에 형성된 수전체결부와, 수전으로부터 물이 유입되되 상기 바디의 중심을 향하여 직경이 좁아지는 물유입부와, 상기 바디의 원통형 외주면으로부터 내측방향으로 직경이 좁아지되 상기 물유입부와 서로 수직인 방향으로 위치하는 공기유입부와, 상기 공기유입부의 내측 단부와 상기 상기 물유입부의 내측 단부가 위치하여 유입된 공기와 물이 서로 혼합되는 혼합부와, 상기 혼합부로부터 공기가 혼합된 물이 지나가는 물이동부와, 상기 메시필터가 위치하여 상기 물이동부를 지난 물이 상기 메시필터와 충돌 또는 메시필터를 관통하는 확산부;를 포함하며,
    상기 공기를 포함한 물입자가 메시필터로부터 분산되어 상기 마개의 물 유출구로 이동하고,
    상기 물유입부의 외측단부의 지름과 상기 물유입부의 내측단부의 지름과 상기 혼합부의 지름은 2:(0.6~0.7):1의 비율을 가지되, 상기 물유입부의 외측단부의 단면은 십자형이고 내측단부의 단면은 원형이고,
    상기 메시필터는 300 내지 350 메시의 공극률을 가지는 복층의 메시부재가 적층되어 구비되고,
    0.5 내지 3.5bar의 수압으로 제공되는 유량에 대해, 마이크로버블이 발생하며,
    상기 혼합부와 물이동부는 각각 원통형으로 구비되어 중심축을 포함하는 각각의 수직단면은 직사각형이고, 상기 혼합부의 지름은 상기 물이동부의 지름보다 작으며, 상기 혼합부와 상기 물이동부의 지름의 비율은 1:3 내지 1:3.5이고,
    상기 공기유입부는 상기 물이동부와 상기 혼합부의 형태와 크기에 대응하여 외측단부에서 내측단부로 경사를 구비하는 홀의 형태로, 외측단부의 지름과, 내측단부의 지름과, 외측단부와 내측단부 사이 길이의 비가 (1.6~1.7):1:(6.3~6.5)인 것을 특징으로 하는 소형 마이크로버블 발생장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 물이동부의 지름은 상기 확산부의 지름보다 작으며, 상기 물이동부와 상기 확산부의 지름의 비율은 7:8.9 내지 7:9.5인 것을 특징으로 하는 소형 마이크로버블 발생장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 물유입부는 십자형 단면 구간과 원형 단면 구간의 길이의 비가 (10.8~11.2):3인 것을 특징으로 하는 소형 마이크로버블 발생장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 물유입부는 십자형 단면 구간의 외주면 경사는 상기 원형 단면 구간의 외주면 경사보다 2.5 내지 2.7배의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로버블 발생장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 물유입부의 길이와 상기 혼합부의 길이와 상기 물이동부의 길이의 비는 (4.4~4.7):1:(4.7~4.9)인 것을 특징으로 하는 소형 마이크로버블 발생장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 마개는, 상기 물 유출구가 외주면이 일자형인 원통형으로 복수개가 형성된 것을 특징으로 하는 소형 마이크로버블 발생장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 물유입부의 외측단부의 지름과 상기 물유입부의 내측단부의 지름과 상기 혼합부의 지름은 (1.4~1.5):(0.6~0.7):1의 비율을 가지는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로버블 발생장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 물유입부의 길이와 상기 혼합부의 길이와 상기 물이동부의 길이의 비는 1:1:(3.1~3.2)인 것을 특징으로 하는 소형 마이크로버블 발생장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 공기유입부는 외측단부의 지름과 내측단부의 지름과 길이의 비가 (2.3~2.4):1:(5.2~5.4)인 것을 특징으로 하는 소형 마이크로버블 발생장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 마개는, 상기 물 유출구의 내측에 상기 메시필터가 안착되며, 상기 물유출구는 중심에 원형의 홀과 그로부터 외주로 일정하게 구획된 복수개의 부채꼴의 형태로 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로버블 발생장치.
  15. 삭제
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