KR102275762B1 - 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치 - Google Patents

연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치는 사용자에게 공급가스를 제공하는 공급라인;과, 사용자로부터 배출되는 배출가스를 회수하는 회수라인;과, 중공사를 이용해 물에 포함된 용존가스를 여과하여 상기 공급라인으로 제공하는 제1여과부;와, 상기 회수라인을 통해 공급되는 배출가스와 물을 혼합하는 혼합부; 및 중공사를 이용하여 상기 혼합부에서 혼합된 기액 혼합물에 포함된 공기를 여과한 후에 상기 공급라인으로 제공하는 제2여과부;를 포함하며, 상기 혼합부는 상기 배출가스와 물을 혼합하는 임펠러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치 {Recycled type of an underwater breathing device using water with small sized bubbles mixed by continuous rotation}
본 발명은 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자로부터 배출되는 배출가스를 작은 기포 형태로 물과 혼합하여 배출가스의 이산화탄소 농도를 효과적으로 낮출 수 있을 뿐만 아니라 배출가스의 여과량을 증가시킬 수 있는 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치에 관한 것이다.
레저활동으로 수중에서 스쿠버를 하거나 수상에서 스노클링을 하는 경우, 또는 의료용의 목적으로 환자에게 공기를 공급하는 경우, 수중 또는 수상에서 부유구조체를 건설하거나 보수하는 등의 경우에 사람에게 공기 공급이 필수적이다.
일반적으로 이러한 경우엔 인체에 공기를 공급하기 위하여, 공기가 보관되는공기통과 이에 직접 연결된 공기 마스크를 통하여 공기를 공급받고 있다.
그러나, 종래의 공기호흡에 이용되는 공기통은 중량이 커 이동성에 제약이 있고, 일정 크기의 공기통에 압축저장되는 공기만으로는 호흡할 수 있는 시간이 한정되는 문제가 있었다.
뿐만 아니라, 이용 전에 공기통에 공기를 압축해서 충전하는 과정이 선행되어야 하고, 부주의로 공기 폭발 가능성이 있는 문제를 안고 있었으나, 이를 해결하지 못하고 있다.
한편, 내경과 외경을 갖는 실린더형의 섬유 구조물 표면에 미세기공이 구비됨으로써, 미세기공을 통하여 특정 기체를 여과하도록 구성된 화학섬유를 중공섬유라고 한다. 일반적으로 이러한 중공섬유는 일반적인 평면형의 필터보다 표면적이 넓고, 처리효율이 높아 오염물질을 여과하여 물을 정화하는 장치의 구성으로 주로 이용되고 있다.
이러한 중공섬유 중 기체 또는 액체, 즉, 유체(fluid)의 내부에 포함되는 공기만을 여과하는 중공섬유가 널리 알려져 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1044390호에서와 같이 중공섬유를 이용한 호흡장치들이 개발되고 있다.
다만, 현재 개발되고 있는 중공섬유를 이용한 호흡장치 들의 경우에는 공기를 제공하는데에만 초점이 맞추어진 상태로, 우수한 여과효율 구현하기에는 어려움이 있었다.
더욱이, 중공섬유 모듈을 이용해 물 속의 용존가스를 분리할 수는 있으나, 사용자의 충분한 호흡을 위해서는 다수의 중공섬유 모듈 또는 큰 용량의 중공섬유 모듈이 필요하므로 휴대가 곤란한 문제가 있다.
이에 따라, 최근에는 사용자가 호흡시 내뱉는 날숨을 재여과함으로써 호흡장치의 크기를 줄이는 것은 물론 호흡장치의 효율을 향상시킬 수 있는 방안이 연구되고 있다.
특허문헌 1. 대한민국 등록특허 제10-1044390호 (2011.06.27)
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자로부터 배출되는 배출가스를 작은 기포 형태로 물과 혼합하여 배출가스의 이산화탄소 농도를 효과적으로 낮출 수 있을 뿐만 아니라 배출가스의 여과량을 증가시킬 수 있는 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치를 제공함에 있다.
또한, ... 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 사용자에게 공급가스를 제공하는 공급라인;과, 사용자로부터 배출되는 배출가스를 회수하는 회수라인;과, 중공사를 이용해 물에 포함된 용존가스를 여과하여 상기 공급라인으로 제공하는 제1여과부;와, 상기 회수라인을 통해 공급되는 배출가스와 물을 혼합하는 혼합부; 및 중공사를 이용하여 상기 혼합부에서 혼합된 기액 혼합물에 포함된 공기를 여과한 후에 상기 공급라인으로 제공하는 제2여과부;를 포함하며, 상기 혼합부는 상기 배출가스와 물을 혼합하는 임펠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 혼합부는, 상기 임펠러를 감싸는 형태로 배치되고, 상기 임펠러의 하류 측에 상기 제2여과부의 유입단에 설치되는 공급관과 연통하는 배출구를 구비한 혼합챔버와, 상기 혼합챔버 내의 임펠러의 상류 측에 배출가스를 도입하는 배출가스 공급부와, 상기 혼합챔버 내의 임펠러의 상류 측에 물을 도입하는 물 공급부와, 판면에 배출가스와 물이 통과할 수 있는 다수의 통공이 형성되고, 상기 혼합챔버 내의 상기 임펠러의 상류와 하류 중 적어도 어느 하나에 배치되는 다공판을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 혼합챔버는 상기 공급관 내에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다공판은 상기 임펠러의 상류와 하류에 각각 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배출가스 공급부와 물 공급부에는 각각 역류를 방지하기 위한 체크밸브가 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공급라인에 연결되고 사용자에게 공급되는 공기를 임시 저장하는 제1저장부와, 상기 회수라인에 연결되고 사용자로부터 배출되는 배출가스를 임시 저장하는 제2저장부를 구비한 가스저장부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1저장부에 저장되는 공급가스에 포함되는 산소 농도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1저장부 내에 임시 저장되는 공급가스의 산소 농도를 측정하는 센서부와, 사용자의 산소 중독이 방지되도록 상기 센서부에서 측정되는 산소 농도에 따라 상기 제1여과부에 연결되는 공급라인을 개폐하는 개폐밸브를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 사용자로부터 배출되는 배출가스를 작은 기포 형태로 물과 혼합하여 배출가스의 이산화탄소 농도를 효과적으로 낮출 수 있을 뿐만 아니라 배출가스의 여과량을 증가시킬 수 있는 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치가 제공된다.
도 1은 본 발명 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 도시된 혼합부의 구성을 나타내는 확대도,
도 3은 도 2에 도시된 다공판의 구성을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치의 공급가스 및 배출가스의 흐름을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5는 도 4에 도시된 혼합부의 작용을 나타내는 도면이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치에 대하여 상세하게 설명한다.
첨부도면 중, 도 1은 본 발명 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 혼합부(140)의 구성을 나타내는 확대도이고, 도 3은 도 2에 도시된 다공판의 구성을 나타내는 도면이다.
상기 도면에 도시된 본 발명 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치는 공급라인, 회수라인(120), 제1여과부(130), 혼합부(140), 제2여과부(150), 가스저장부(160), 호흡부(170) 및 제어부를 포함한다.
상기 공급라인은 제1여과부(130)와 제2여과부(150)로부터 여과된 공기를 전달받아 사용자에게 제공하는 것으로서, 공급라인을 통해 제공되는 공기는 높은 농도의 산소(O2)와 낮은 농도의 이산화탄소(CO2)를 가지며, 사용자가 들숨시 이용할 수 있는 공급가스가 된다. 이러한 공급라인은 제1여과부(130)로부터 공급가스를 제공받는 제1공급라인(111)과, 제2여과부(150)로부터 공급가스를 제공받는 제2공급라인(112)으로 이루어질 수 있다.
상기 회수라인(120)은 사용자의 날숨시 배출되는 배출가스를 회수하는 것으로서, 회수라인(120)을 통해 이송되는 배출가스는 낮은 농도의 산소와 높은 농도의 이산화탄소를 갖는다.
상기 제1여과부(130)는 수중에서 공급되는 물로부터 공기를 여과하여 상기 제1공급라인(111)으로 전달하기 위한 것으로서, 케이싱의 내부에 공기여과를 위한 다수의 중공사(hollow fiber) 다발이 설치되는 형태로 마련된다. 이때, 제1여과부(130)의 양 단부는 물이 유입 및 배출되도록 마련되며, 유입단에는 물의 원활한 유입을 위하여 공급관(151)이 설치되고, 배출단에는 물의 원활한 배출을 위하여 배출관이 설치된다. 상기 중공사를 이용한 공기 여과 원리는 공지 기술에 해당하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 혼합부(140)는 상기 회수라인(120)을 통해 공급되는 배출가스와 물을 혼합하는 것으로서, 배출구를 구비한 혼합챔버(141)와, 상기 혼합챔버(141) 내에 배치되고 별도의 구동원에 의해 회전하면서 혼합챔버(141) 내부로 공급되는 배출가스와 물을 혼합하는 임펠러(144)와, 상기 혼합챔버(141) 내의 임펠러(144)의 상류 측에 배출가스를 도입하는 배출가스 공급부(142)와, 상기 혼합챔버(141) 내의 임펠러(144)의 상류 측에 물을 도입하는 물 공급부(143)와, 판면에 다수의 통공이 형성되고 상기 혼합챔버(141) 내에서 상기 임펠러(144)의 상류와 하류에 각각 배치되는 제1다공판(145), 제2다공판(146) 및 상기 배출가스 공급부(142)와 물 공급부(143)에 각각 배치되는 역류방지 체크밸브(CV)를 포함하며, 상기 혼합챔버(141)는 배출구가 상기 제2여과부(150)의 유입단으로 물을 공급하는 공급관(151)과 연통하도록 설치된다.
상기 제1다공판(145)과 제2다공판(146)은 도 3의 (a), (b)와 같이 각각 원형의 플레이트 형상으로 이루어져 혼합챔버(141)의 내부 공간을 구획하는 것으로서, 판면에 다수의 통공이 마련되며, 제1다공판(145)은 판면의 중앙에 임펠러(144)의 회전축이 관통할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 제1다공판(145) 및 제2다공판(146)에 마련되는 통공의 개수와 통공의 직경은 배출가스의 기포 크기와 기액 혼합물의 배출량을 결정하는 것이므로, 미세기포를 형성할 수 있는 범위 내에서 배출가스의 처리량과 제2여과부(150)의 용량 등을 고려하여 적절하게 조절될 수 있을 것이다.
또한, 본 실시예에서는 상기 혼합챔버(141)가 공급관(151) 내에 배치되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 공급관(151)의 외부에 별도로 배치되는 것도 가능할 것이다.
상기 제2여과부(150)는 수중에서 유입되는 물을 여과하며 또한, 회수라인(120)을 통해 이송되는 배출가스를 재여과하여 상기 제2공급라인(112)으로 전달하기 위한 구성이다. 제2여과부(150)로 공급되는 배출가스는 혼합부(140)에서 물과 혼합된 상태로 제공되며, 제2여과부(150)는 배출가스와 물이 혼합된 기액 혼합물로부터 용존가스를 분리하는 역할을 수행한다. 이러한 제2여과부(150)는 상술한 제1여과부(130)와 동일한 구조로 이루어지므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
배출가스를 재순환하여 물과 혼합한 후 용존가스를 분리하면 분리량이 증가하게 된다. 이때, 배출가스를 물에 혼합하는 상태에 따라 분리량이 달라지게 되는데, 배출가스를 작은 기포형태로 물과 혼합하면 작은 기포형태의 배출가스와 물의 접촉면적이 증가하게 되므로, 일반적인 용존가스 분리조건에 비해 용존가스의 분리량을 증가시킬 수 있다.
즉, 혼합부(140)에서 배출가스와 물을 혼합하면 배기가스 중의 이산화탄소가 물에 녹아들어 이산화탄소의 농도가 줄어들게 된다. 이때, 상기 배출가스가 혼합부(140)에 의해 미세기포 형태로 물과 혼합되면 배출가스와 물의 접촉면적이 증가하여 배출가스 중의 이산화탄소가 물에 녹아드는 양이 증가하게 되며, 이에 따라 배출가스에 포함되는 이산화탄소 농도를 더욱 효과적으로 낮출 수 있게 된다.
또한, 배출가스를 미세기포 형태로 물과 혼합하여 제2여과부(150)로 공급하면, 중공사 내외의 작은 압력차이에도 배출가스가 중공사 내부로 이동할 수 있게 되어 제2공급라인(112)으로 제공하는 공기 배출량을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 제2여과부(150)의 배출단에서 물과 함께 배출되는 배출가스량을 감소시킬 수 있으므로, 제2여과부(150)의 여과효율을 향상시키는 결과를 얻을 수 있다.
제2여과부(150)에서는 이산화탄소 농도가 낮아진 배출가스와 물 속의 용존가스가 혼합된 상태로 여과되는 것이므로, 제2여과부(150)에서 배출되는 공기는 산소농도가 높고 이산화탄소 농도가 낮은 상태가 된다.
이와 같이 제2여과부(150)에서 배출된 공기는 제2공급라인(112)을 경유하여 제1저장부(161)에 저장되며, 제1여과부(130)에서 여과된 공기와 제2여과부(150)에서 여과된 공기가 제1저장부(161)에서 혼합되어 공급가스를 형성한다.
즉, 혼합부(140)는 배출가스 중의 이산화탄소가 물에 녹아들게 하여 배출가스의 이산화탄소 농도를 낮추는 역할을 하고, 제2여과부(150)는 배출가스와 함께 물 속의 용존가스를 여과하여 산소 농도를 증가시키는 역할을 한다.
상기 가스저장부(160)는 사용자에게 공급될 공급가스 또는 사용자로부터 배출되는 배출가스를 임시적으로 저장하기 위한 저장탱크로서, 내부가 구획되어 형성되는 제1저장부(161)와 제2저장부(162)를 포함한다.
제1저장부(161)는 제1여과부(130) 또는 제2여과부(150)로부터 여과되어 사용자에게 공급될 공급가스를 임시적으로 저장하기 위한 공간으로서, 호흡부(170)와 연결된다.
제2저장부(162)는 호흡부(170)와 연결되어 사용자가 숨을 내쉬는 경우에 발생하는 배출가스를 임시적으로 저장하기 위한 공간이다.
즉, 제1저장부(161)에 저장되는 공급가스는 배출가스에 비해 높은 농도의 산소와 낮은 농도의 이산화탄소를 갖고, 제2저장부(162)에 저장되는 배출가스는 공급가스에 비해 낮은 농도의 산소와 높은 농도의 이산화탄소를 갖는다.
한편, 본 실시예에서 전체적인 가스저장부(160)는 용기의 형태로 제작되고, 내부가 구획되어 제1저장부(161)와 제2저장부(162)로 분할되는 구조를 가지는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 제1저장부(161)와 제2저장부(162)가 별도의 용기로 제작될 수도 있다.
상기 호흡부(170)는 상술한 가스저장부(160)와 사용자를 상호 연결하여 가스가 이송되기 위한 이송통로를 제공하는 것으로서, 사용자의 호흡기관(171)에 착용하는 마스크의 형태로 이루어질 수 있으며, 마스크와 제1저장부(161)를 연결하는 흡기관(171)과, 마스크와 제2저장부(162)를 연결하는 배기관(172)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 흡기관(171) 및 배기관(172)에는 공급가스 및 배기가스의 이동방향을 일방향으로 제한하여 역류를 방지할 수 있는 체크밸브가 각각 마련되는 것이 바람직하다.
상기 제어부는 상기 제1저장부(161) 내에 임시 저장되는 공급가스의 산소 농도를 제어하기 위한 것으로서, 상기 제1저장부(161) 내에 임시 저장되는 공급가스의 산소 농도를 측정하는 센서부(181)와, 높은 산소 농도에 의한 사용자의 산소 중독이 방지되도록 상기 센서부(181)에서 측정되는 산소 농도에 따라 상기 제1여과부(130)와 연결된 제1공급라인(111)을 개폐할 수 있는 개폐밸브(182)를 포함한다.
즉, 제어부는 센서부(181)에서 감지되는 측정신호에 따라, 제1저장부(161)의 산소농도가 미리 설정된 값 이상이 되는 경우에는 개폐밸브(182)를 통해 제1공급라인(111)을 폐쇄하여 제1여과부(130) 측에서 제공되는 공급가스의 공급을 차단함으로써 사용자의 산소중독으로 인한 피해를 방지하고, 산소농도가 미리 설정된 값에 도달하지 못한 경우에는 개폐밸브(182)를 통해 제1공급라인(111)을 개방하여 제1여과부(130)로부터 여과된 공급가스가 제1저장부(161)로 공급될 수 있도록 한다.
지금부터는 상술한 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치의 공급가스 및 배출가스의 흐름을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 혼합부(140)의 작용을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1여과부(130)의 유입단을 통하여 제1여과부(130) 내로 수중의 물이 공급되면, 제1여과부(130)의 중공사 다발은 물속에 포함되는 공기를 여과하고, 여과된 공기는 제1공급라인(111)을 통하여 제1저장부(161)에 임시 저장된다. 제1저장부(161)에 임시 저장되는 공기는 사용자가 들숨시 이용되는 것으로서 공급가스가 된다.
여기서, 사용자가 호흡을 시작하면 제1저장부(161)에 저장된 공급가스가 호흡부(170)의흡기관(171)을 통하여 사용자에게 공급된다. 이어, 공급가스를 들이마신 후 사용자가 숨을 내쉬면, 이는 호흡부(170)의 배기관(172)을 통하여 제2저장부(162)에 임시적으로 저장된다. 제2저장부(162)에 임시 저장되는 공기는 사용자가 날숨시 배출되는 것으로서 배출가스가 된다.
이때, 제1저장부(161)에 저장되는 공급가스에 비하여 제2저장부(162)에 저장되는 배출가스의 이산화탄소의 농도가 더 높다. 사용자는 호흡시 공급가스에 포함되는 모든 산소를 소진하는 것은 아니므로, 날숨에 포함되는 가스에도 다량의 산소가 포함되어 있는데, 본 실시예에서는 이를 그대로 배출하는 것이 아니라 재여과함으로써 여과효율을 향상시킬 수 있다.
제2저장부(162)에 임시 저장되는 배출가스는 회수라인(120)을 통해 혼합부(140)로 이동하고, 혼합부(140)에서 물과 혼합된 상태로 제2여과부(150)로 공급되는데, 배출가스가 물과 혼합되면 배출가스 내의 이산화탄소 일부가 물에 흡수되어 배출가스의 이산화탄소 농도가 낮아지게 된다. 특히, 혼합부(140)에서는 배출가스가 미세기포 형태로 물과 섞이면서 물과의 접촉면적이 증가함에 따라 배출가스 중의 이산화탄소가 물에 녹아드는 양이 증가하게 되므로, 배출가스의 이산화탄소 농도를 더욱 효과적으로 낮출 수 있게 된다.
이어, 혼합부(140)에서 배출가스를 물과 혼합하여 제2여과부(150)로 공급하면, 이산화탄소 농도가 낮아진 기포형태의 배출가스와 물이 중공사와 중공사 사이 공간을 유동하게 되고, 중공사 내외의 압력차에 의해 배출가스와 물에 포함된 용존가스가 중공사 내부로 이동하게 된다.
이때, 상기 배출가스는 혼합기에서 미세기포 형태로 물과 혼합되어 중공사 내부와 외부의 압력차가 작은 경우에도 효과적으로 중공사 내부로 이동할 수 있게 되므로, 제2여과부(150)에서의 여과효율을 대폭 향상시킬 수 있다. 이에 따라 사용자로부터 배출되는 배출가스의 이용효율을 향상시킬 수 있게 되어 제1여과부(130) 및 제2여과부(150)의 용량을 소형화할 수 있는 이점이 있다.
한편, 제2여과부(150)에서 여과된 공기는 이산화탄소 농도가 낮아진 배출가스와 물 속의 용존가스가 혼합된 상태이므로, 대체적으로 산소농도가 높고 이산화탄소 농도가 낮은 상태가 되어 사용자의 호흡에 적합한 상태가 된다.
제2여과부(150)로부터 여과된 공기는 제2공급라인(112)을 통하여 제1저장부(161)에 저장된다. 즉, 제1여과부(130)로부터 여과된 공기와 제2여과부(150)로부터 여과된 공기가 제1저장부(161)에서 혼합되어 공급가스를 형성한다.
이러한 과정에서, 센서부(181)는 제1저장부(161)에 저장되는 공급가스의 산소 농도를 실시간으로 측정하여 제어부(미도시)에 전달하고, 제어부는 센서부(181)로부터 제공되는 측정 신호를 통하여, 제1저장부(161) 내에 저장된 공급가스의 산소 농도가 설정값 이상인 경우에는 개폐밸브(182)를 통해 제1여과부(130)와 연결된 공급라인을 차폐하여 제1여과부(130)로부터 공급가스의 유입을 차단하고 제2여과부(150)로부터 여과된 공기만을 제공받음으로써 사용자의 산소 중독을 방지할 수 있다. 아울러, 산소 농도가 낮은 경우에는 개폐밸브(182)를 통해 제1여과부(130)와 연결된 공급라인을 개방하여 제1여과부(130)로부터 공급가스를 공급받음으로써, 산소의 농도를 상승시킬 수 있다.
본 실시예에 따르면, 사용자의 호흡시에 배출되는 배출가스를 여과에 참여시키되 배출가스에 포함되는 이산화탄소의 농도를 감소시킨 상태에서 여과되도록 함으로써, 전체적인 공기 여과효율을 향상시킬 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 혼합부(140)의 작용을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 혼합챔버(141)의 일단부에는 회수라인(120)과 연결되어 혼합챔버(141) 내부로 배출가스를 공급할 수 있는 배출가스 공급부(142)와 혼합챔버(141) 내부로 물을 공급할 수 있는 물 공급부(143)가 연결되고, 혼합챔버(141)의 타단부에 마련된 배출구는 상기 제2여과부(150)에 물을 공급하는 공급관(151)과 연결된다.
또한, 혼합챔버(141)의 내부에는 별도의 구동원에 의해 회전하면서 배출가스와 물을 혼합하는 임펠러(144)가 마련되고, 상기 임펠러(144)의 상류와 하류측에는 판면에 다수의 통공이 마련되어 혼합챔버(141)의 내부공간을 구획하는 제1다공판(145) 및 제2다공판(146)이 마련된다.
즉, 물 공급부(143) 및 배출가스 공급부(142)를 통해 혼합챔버(141)의 내부 공간으로 물과 배출가스가 공급되면, 물과 배출가스가 공급압력에 의해 제1다공판(145)의 통공을 통과하면서 작게 분할되고, 제1다공판(145)과 제2다공판(146) 사이의 공간 내에서 회전하는 임펠러(144)의 회전에 의해 작게 분할된 물과 기포가 균일하게 혼합된 후, 제2다공판(146)의 통공을 통해 배출되어 제2여과부(150)로 물을 공급하는 공급관(151)으로 이동하게 된다.
이와 같이, 본 실시예에서는 제2여과부(150)로 물을 공급하는 공급관(151)에 단순히 배출가스를 공급하는 것에 그치지 않고, 상기와 같은 혼합부(140)를 이용하여 물과 배출가스를 작게 분할하는 동시에 균일하게 혼합하여 배출가스가 미세기포 형태로 물에 균일하게 분포된 상태로 제2여과부(150)로 공급할 수 있으며,
이에 따라 물과 배출가스의 접촉면적이 증가하여 배출가스에 포함되는 이산화탄소 농도를 더욱 효과적으로 낮출 수 있는 것은 물론, 미세기포 형태의 배출가스가 중공사 내부로 쉽게 이동할 수 있게 되어 제2여과부(150)의 여과효율을 대폭 향상시킬 수 있는 결과를 얻을 수 있게 된다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
111:제1공급라인, 112:제2공급라인, 120:회수라인,
130:제1여과부, 140:혼합부, 141:혼합챔버,
142:배출가스 공급부, 143:물 공급부, CV:체크밸브,
144:임펠러, 145:제1다공판, 146:제2다공판,
150:제2여과부, 151:공급관, 160:가스저장부,
161:제1저장부, 162:제2저장부, 170:호흡부,
171:흡기관, 172:배기관, 181:센서부,
182:개폐밸브

Claims (8)

  1. 사용자에게 공급가스를 제공하는 공급라인;
    사용자로부터 배출되는 배출가스를 회수하는 회수라인;
    중공사를 이용해 물에 포함된 용존가스를 여과하여 상기 공급라인으로 제공하는 제1여과부;
    상기 회수라인을 통해 공급되는 배출가스와 물을 혼합하는 혼합부;
    중공사를 이용하여 상기 혼합부에서 혼합된 기액 혼합물에 포함된 공기를 여과한 후에 상기 공급라인으로 제공하는 제2여과부;를 포함하며,
    상기 혼합부는 상기 배출가스와 물을 혼합하는 임펠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하며,
    상기 혼합부는, 상기 임펠러를 감싸는 형태로 배치되고, 상기 임펠러의 하류 측에 상기 제2여과부의 유입단에 설치되는 공급관과 연통하는 배출구를 구비한 혼합챔버와, 상기 혼합챔버 내의 임펠러의 상류 측에 배출가스를 도입하는 배출가스 공급부와, 상기 혼합챔버 내의 임펠러의 상류 측에 물을 도입하는 물 공급부와, 판면에 배출가스와 물이 통과할 수 있는 다수의 통공이 형성되고, 상기 혼합챔버 내의 상기 임펠러의 상류와 하류 중 적어도 어느 하나에 배치되는 다공판을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합챔버는 상기 공급관 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 다공판은 상기 임펠러의 상류와 하류에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 배출가스 공급부와 물 공급부에는 각각 역류를 방지하기 위한 체크밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공급라인에 연결되고 사용자에게 공급되는 공기를 임시 저장하는 제1저장부와, 상기 회수라인에 연결되고 사용자로부터 배출되는 배출가스를 임시 저장하는 제2저장부를 구비한 가스저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1저장부에 저장되는 공급가스에 포함되는 산소 농도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1저장부 내에 임시 저장되는 공급가스의 산소 농도를 측정하는 센서부와, 사용자의 산소 중독이 방지되도록 상기 센서부에서 측정되는 산소 농도에 따라 상기 제1여과부에 연결되는 공급라인을 개폐하는 개폐밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 회전에 의한 작은 기포들을 포함하는 유입수를 이용한 재순환형 수중 호흡장치.
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