KR102305014B1 - 마이크로 버블 기능수 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 버블 기능수 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용존산소량을 증가시켜 식물 재배, 어패류의 양식 혹은 배수 처리 등 여러가지 산업분야에 이용되거나 농축산의 오염수 혹은 공장, 가정 등의 오페수 등을 정화하기 위해 살균이 필요한 오염수에 오존 등의 살균용 마이크로버블 용수를 공급하여 오염수 등을 살균하고 동시에 오염수 내에 용존 산소량이 크게 되도록 살균수 내에 산소, 오존 등이 용존된 상태로 마이크로버블 형태의 살균수를 공급할 수 있는 마이크로 버블 기능수 제조장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 마이크로 버블 기능수 제조장치는, 공급수의 유동을 구동하기 위한 펌프(5); 및, 상기 유동되는 공급수와 혼합될 외부의 기체를 제공하기 위한 기체공급부; 상기 기체공급부로부터 제공된 기체와 상기 유동되는 공급수를 혼합하여 혼합액을 형성하는 혼합관(2); 상기 혼합관(2)에 의해 형성된 혼합액을 제공받아 혼합액에 포함된 기체를 미세화하여 마이크로 버블을 형성하는 미세버블생성 노즐(10);을 포함하여 구성된다.

Description

마이크로 버블 기능수 제조장치{ Apparatus for manufacturing micro-bubble type functional water }

본 발명은 마이크로 버블 기능수 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용존산소량을 증가시켜 식물 재배, 어패류의 양식 혹은 배수 처리 등 여러가지 산업분야에 이용되거나 농축산의 오염수 혹은 공장, 가정 등의 오페수 등을 정화하기 위해 살균이 필요한 오염수에 오존 등의 살균용 마이크로버블 용수를 공급하여 오염수 등을 살균하고 동시에 오염수 내에 용존 산소량이 크게 되도록 살균수 내에 산소, 오존 등이 용존된 상태로 마이크로버블 형태의 살균수를 공급할 수 있는 마이크로 버블 기능수 제조장치에 관한 것이다.

산소, 오존 등의 기체를 용존시킨 기능수는 현재 농업, 어업, 축산업 등 다양한 방면으로 사용되어지고 있으며, 특히 산소 및 오존을 마이크로 버블 형태로 용존시킨 기능수는 살균 효과가 우수하여 이를 제공하는 기능수 제조장치가 농축산용 살균수 제조장치, 의료 기구 살균수 생성장치, 산업용 살균수 생성장치, 물고기 조리실의 살균 방취수 생성장치, 점포 악취 제거수 생성장치, 소량 유해 유기물 분해장치 등 다양한 형태로 개발되어 상용화되고 있다.

통상적으로 마이크로 버블은 기포 직경이 50μm 이하인 기포를 명칭하며 사람의 머리카락 굵기 정도의 직경을 가진다. 일반 기포는 수중에서 급속으로 상승하지만 마이크로 버블은 부력이 적어 1분에 약 3mm 정도 상승하여 장기간 수중에 체류할 수 있고 축소되어 소멸될 때 완전 용해가 된다.

수중에서 마이크로버블은 나노 사이즈의 나노버블 형태로 축소 전환되고 소멸하면서 오존 대비 2000배 산화력을 갖는 프리라디칼을 발생시킨다. 프리라디칼은 살균력 및 난분해성 화학물질의 분해 능력이 뛰어나므로 다양한 산업 분야의 수질개선 및 정화 기술로 응용되고 있다.

마이크로버블을 발생시키는 방식은 다양하게 제공되고 있으며, 통상적으로는 선회방식과 가압용해방식이 주로 사용된다.

여기서 선회방식은 액체를 선회시켜 기압차를 발생시키고, 이로 인해 기체가 흡입되는 과정 중 소용돌이가 붕괴되면서 방출된 기체가 미세화되는 방식이고, 가압용해방식은 고압으로 충분한 양의 기체를 수중에 용해시킨 후 감압하는 것으로 마이크로 버블을 발생시키는 방식이다.

그러나 상기 선회식은 대량의 마이크로버블을 생성하며, 액상 내의 이물질에 대한 영향을 거의 받지 않는 장점을 가지고 있으나 가압용해방식에 비해 용존산소량을 높이는 데에 한계가 있고, 가압용해방식은 고압 펌프 혹은 다단 펌프를 사용하여 고밀도의 마이크로 버블을 발생시키지만, 액상 내의 이물질에 의해 노즐 혹은 관이 막히는 문제 등으로 마이크로버블 발생량이 적다는 단점이 있었다.

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 구성이 간단하면서도 오래 지속되는 마이크로버블을 발생시키는 마이크로버블 노즐을 이용하여 제조 및 유지비용이 저렴한 마이크로 버블 기능수 제조장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 오염수 내에 용존 산소량이 크게 되도록 살균수 내에 산소, 오존 등의 용해도를 높여 살균력을 증대시킨 구조로 구성되는 마이크로 버블 기능수 제조장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치는, 소정의 기체가 마이크로 버블 형태로 포함된 마이크로 버블 기능수 제조장치로서, 공급수의 유동을 구동하기 위한 펌프; 및, 상기 유동되는 공급수와 혼합될 외부의 기체를 제공하기 위한 기체공급부; 상기 기체공급부로부터 제공된 기체와 상기 유동되는 공급수를 혼합하여 혼합액을 형성하는 혼합관; 상기 혼합관에 의해 형성된 혼합액을 상기 펌프로부터 제공받아 혼합액에 포함된 기체를 미세화하여 마이크로 버블을 형성하는 미세버블생성 노즐;을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서, 상기 기체공급부는, 장치의 내부 또는 외부의 공기를 유입시켜 제공하는 산소공급부이거나 또는 장치의 내부 또는 외부의 공기로부터 오존을 발생시켜 제공하는 오존발생기인 구성을 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치는, 상기 혼합액을 임시 저장하는 가압탱크;를 더 포함하며, 상기 혼합액의 압력이 소정의 압력기준에 도달하거나 소정의 압력범위에 위치하는 경우에 상기 가압탱크의 혼합액이 유동 배출되도록 상기 혼합액의 유동 배출을 차단하거나 유동 배출 유량을 제어하는 구조로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서, 상기 미세버블생성 노즐은, 상기 혼합액이 유입되어 상기 혼합액에 포함된 기체를 미세화하는 적어도 하나 이상의 노즐공이 구비된 노즐본체부; 및, 내측에 상기 노즐본체부의 적어도 일부분이 내입되어 이격되게 배치되는 소정의 내부공간이 구비되고 상기 노즐공을 통과한 혼합액을 수집하여 하류로 배출시키는 하우징부;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서, 상기 노즐본체부의 노즐공은, 상기 노즐본체부의 길이방향을 따라 선형 개구 형태로 형성된 구조를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서, 상기 노즐본체부의 노즐공은, 상기 노즐공을 통과한 혼합액이 하우징부을 따라 회전유동하도록 경사 관통구조로 형성된 구조를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서, 상기 미세버블생성 노즐은, 상기 출구부의 단부에 결합되며 혼합액이 가압 토출되도록 부분적으로 개구된 구조로 토출노즐공이 구비된 분출노즐부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치는, 상기 미세버블생성 노즐의 하류에 구비되어 혼합액을 임시 저장하는 저장조; 및, 상기 저장조의 일측에 연결되어 상기 저장조 내부의 혼합액을 상기 펌프의 상류측에 공급수로 제공하는 회귀관로;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 마이크로버블 발생장치는 구성이 간단하면서도 오래 지속되는 마이크로버블을 발생시킬 수 있어 제조 및 유지비용이 저렴하고, 오염수 내에 용존 산소량이 크게 되도록 살균수 내에 산소와 오존의 용해도를 높여 살균력이 높다는 장점이 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치의 사용상태도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서 미세버블생성 노즐의 구성 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서 미세버블생성 노즐의 길이방향 분해 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서 미세버블생성 노즐의 정면 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서 미세버블생성 노즐의 분출노즐부에 관한 부분 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서 미세버블생성 노즐의 전체 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서 미세버블생성 노즐의 변형실시예이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서 저장조를 이용한 변형실시예이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

일반적으로 유기물에 의해 오염된 물은 용존 산소가 낮고, 황화수소 등의 악취가스가 발생하여 물속의 철분과 결합해 염을 만들기 때문에 이물질이 발생된다.

종래의 마이크로버블 발생장치는 고압 펌프 혹은 다단 펌프를 사용하여 용해 탱크에 물과 기체를 넣고 가압하여 용존량을 높이는 방법을 사용하고 있는데 마이크로버블을 통해 산소, 오존 등의 용존량을 극대화하여 만드는 대부분의 제품들은 미세한 구멍으로 구성된 노즐을 사용하다보니 이물질은 소량이라고 하더라고 마이크로 버블을 만드는 데 상당한 영향을 주는 문제가 있었고, 그 효율이 좋지 않으며, 용존된 기체들 대부분이 10분 이내에 소멸되어 사용화에 어려움이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 개선하고자 만들어진 것으로 산소, 오존 등과 같은 기체의 용존량을 높이기 위해 가압식과 선회식 결합하여 마이크로 버블을 발생시키도록 하는 기능수 제조장치에 관한 것이다.

한편, 본 명세서에서 미세버블, 마이크로버블은 직경이 50μm이하의 기포를 지칭하고, 초미세버블, 나노버블은 1μm이하의 매우 작은 기포를 지칭하는 것으로 이해할 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 자세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 유체가 이동되는 관로(1,6,8), 및 펌프(5), 기체공급기(3), 오존발생기(4), 혼합관(2), 가압탱크(7), 밸브(9), 미세버블 생성 노즐(10) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 이와 같은 구성에 의하여 외부로부터 제공되는 공급수에 산소, 오존 등을 주입시키고 소정의정 압력에 도달한 후 미세버블 생성 노즐을 통해 강한 와류를 발생시켜 마이크로버블을 포함한 산소수, 오존수, 살균수 등의 기능수를 제공할 수 있게 된다.

본 발명에서는 고밀도의 마이크로 버블을 발생시킬 수 있는 가압용해방식과, 대량의 마이크로버블을 생성할 수 있는 선회방식을 융합하여 개발된 노즐을 같이 적용하여 산소, 오존 등의 기체가 용존되는 용존량을 증가시킬 수 있고, 또한 기능수 또는 살균수 내에서 오래 지속되는 마이크로버블을 발생시키는 특징을 가지도록 했다.

한편, 수중에서 마이크로버블은 나노 사이즈의 나노버블 형태로 축소 전환되고 소멸하면서 오존 대비 2000배 산화력을 갖는 프리라디칼을 발생시킬 수도 있다. 프리라디칼은 살균력 및 난분해성 화학물질의 분해 능력이 뛰어나므로 다양한 산업 분야의 수질개선 및 정화 기술로 응용될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 구성의 결합을 통하여 장치로서 구현될 수 있다. 즉, 도2를 참조하면, 본 발명의 마이크로버블 발생장치는 살균수를 조성하기 위한 공급수가 장치 내에 유입되도록 연결된 제1관로(1)와, 공급수의 유동을 구동하기 위한 펌프(5), 상기 유동되는 공급수와 혼합될 외부의 기체를 제공하기 위한 기체공급부; 상기 제1관로에서 유입된 공급수와 외부의 기체가 혼합되는 혼합관(2), 상기 혼합관에서 혼합된 유체를 상기 펌프(5)로부터 가압탱크 측으로 전달하는 제2관로(6), 기체 용존을 극대화하기 위해 소정의 압력에 도달하도록 가압저장조 기능을 수행하는 가압탱크(7), 상기 가압탱크에 저장된 용존수가 이송되는 제3관로(8), 상기 가압탱크의 압력에 따라 제3관로의 유체 유동 여부 및/또는 유량을 제어하는 밸브(9), 상기 제3관로를 통해 유입된 유체에 마이크로 버블을 형성하여 마이크로 버블이 포함된 기능수를 생성하여 토출하는 미세버블생성 노즐(10)을 포함하여 구성된다.

여기서 기체공급부는, 장치의 내부 또는 외부의 공기를 유입시켜 제공하는 산소공급부 또는 장치의 내부 또는 외부의 공기로부터 오존을 발생시켜 제공하는 오존발생기 등을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 도 1 등에 예시적으로 나타낸 바와 같이, 상기 관로를 통해 유입되는 공급수에 산소를 공급하는 산소공급부(3), 공급수에 오존을 공급하여 오존이 용해되어 존재하거나 기포로 함유되도록 하는 오존 발생기(4)에 의하여 구현될 수 있다.

상기 산소공급부(3)는 블로워 팬 또는 펌프 등의 구동기에 의하여 외기를 강제 공급하거나 혹은 산소 등이 저장된 기체탱크로부터 공급하는 방식 등으로부터 선택하여 구성될 수 있다.

상기 오존발생기(4)는 공급수에 혼합되는 오존의 양을 사용자가 외부에서 그 양을 조절할 수 있도록 오존량 조절기를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 오존량 조절기는 통상적인 공지의 기체량 조절기를 사용할 수 있으므로 그 자세한 설명을 생략하기로 한다.

한편 상기 오존발생기(4)는 상기 산소공급부(3)에 의한 산소 도입 경로에 구비되는 것이 바람직하며, 이러한 경우에 산소공급부(3)에 의한 기체 유동에 편승하여 오존을 발생시켜 공급할 수 있어서 장치의 간소화 등 장점을 가진다.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치의 주요 특징으로서, 상기 오존발생기에서 발생된 산소, 오존 등은 1차적으로 고압의 가압탱크(7)로 이동되어 공급수에 용존되고, 2차적으로 미세버블생성 노즐(10)을 통해 액상과 기상을 더욱 혼합함으로써 용존량을 증대시킬 수 있다. 이때 용존되는 산소, 오존 등은 마이크로버블 상태로 용존되므로 살균 또는 정화가 필요한 식생물에 대하여 기능수의 접촉시간 및 접촉효율을 극대화할 수 있고, 이로 인하여 정화 및 살균 효과를 현저하게 향상시킬 수 있게 한다.

상기 혼합관(2)은 상기 기체공급부로부터 제공된 기체와 상기 유동되는 공급수를 혼합하여 혼합액을 형성하는 구성으로서, 기체공급부에 의하여 가압된 기체를 유입시켜 혼합하거나 및/또는 벤츄리 구조를 구비하여 내부 공급수 유동시 유동부압에 의하여 기체를 흡인하여 혼합하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 펌프(5)의 진입측 또는 상류에 구비되는 혼합관(2)에는 상기 펌프(5)에 의해 흡인압력이 작용하여 상기 기체 및/또는 공급수를 펌프 내측으로 유입시켜서 제2관로(6) 측으로 배출한다. 한편, 상기 혼합관(2)은 상기 펌프(5)와 별도의 구성으로 형성되어 펌프(5)의 상류측에 구비되거나 혹은 펌프(5)의 내부에 일체 형성되어 구비될 수 있다.

또한 상기 혼합관의 배치는 상기 실시예에 의하여 한정되지 않으며, 예를 들어, 필요에 따라 상기 혼합관을 펌프의 하류 측에 배치하여 공급수와 기체를 혼합할 수 있으며, 이 경우에 기체공급부 측으로 역류를 방지하기 위한 추가 구조를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서 가압탱크(7)는 펌프(5)의 하류에 연결되어 산소, 오존 등이 혼합된 기능수가 유입되어 임시로 저장되는 구성으로서 소정의 설정압력이 도달될 때가 내부에 저장된 기능수의 배출이 차단되거나 유량 조절된다. 상기 설정압력에 의한 이러한 조절을 위하여 상기 가압탱크(7) 또는 제3관로(8) 등에 압력센서(A)를 구비할 수 있다.

이때 상기 설정압력은 소정의 단일값으로 운용될 수도 있으나 소정의 최소값(Min)과 최대값(Max)에 의한 범위로 설정하여 기능수의 배출 차단 및/또는 유량 조절되는 것이 바람직하다.

상기 가압탱크(7)의 가압 작용은 펌프(5)의 구동 및 밸브(9)의 개폐 또는 유량 제어 등에 의해 크게 영향을 받으며, 이러한 가압작용은 이전에 공급수에 포함된 기체 또는 상기 혼합관(2)을 통하여 공급된 산소, 오존 등의 기체가 공급수로부터 분리되어 이탈되는 현상을 제한할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서 상기 설정압력은 2 내지 4 bar로 설정될 수 있고, 바람직하게는, 2.5 내지 3.5 bar로 설정하는 것이 효과적임을 확인하였다.

상기 가압탱크(7) 내부의 압력이 상기 설정압력에 도달하거나 또는 상기 설정압력의 범위에 해당하는 경우에 관로의 개폐를 제어하는 밸브(9)가 열리고 가압탱크에 있던 혼합 유체가 제3관로(8)를 통해 미세버블생성 노즐(10)로 이동된다. 이때 상기 밸브(9)는 유동의 차단 또는 유량조절을 위한 밸브로서의 구조와 기능을 가진 것이라면 사용 가능하므로 세부 구조 등에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치에서 미세버블생성 노즐(10)은 가압탱크에서 용존된 용존수를 선회시켜 다량의 마이크로버블을 생성하는 구성이며, 세부 구조는 후술한다.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치로 조성된 산소 및/또는 오존을 포함한 미세버블 함유 기능수는 대상 식생물 등에 제공되거나 오염수 등의 정화에 제공될 수 있다. 즉, 상기 마이크로 버블 기능수 제조장치에 의하여 생성된 기능수는, 살균 및 정화가 필요한 농업, 축산업, 어업 등의 작물, 가축, 해산물, 작업용구 등에 공급할 시 마이크로 미세 기포가 가지는 기체 용해효과와 더불어 기포가 터지면서 소멸할 때 발생하는 산소, 오존 등의 정화작용, 살균작용, 증가된 용존산소에 의해 식생물의 면역력을 강화할 수 있어 식생물 생장 환경 개선을 구현할 수 있고 각종 산업용수, 폐수, 하수 등의 수질개선 효과 등을 가진다.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치의 미세버블생성 노즐에 대하여 도 3 내지 도 7에 의하여 설명하면, 본 발명의 미세버블생성 노즐(10)은, 크게 노즐본체부(20), 하우징부(30), 분출노즐부(40)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 노즐본체부(20)는, 가압탱크(7)에 저장되어 있던 용존수가 유입될 수 있도록 제3관로(8)와 연결되고, 상기 하우징부(30)의 일측 내부 공간으로 내입 배치되어 하우징부(30)에 의해 둘러싸여 결합 고정된다. 상기 하우징부 타측에는 토출노즐공이 구비된 분출노즐부(40)이 결합됨으로써 미세버블발생 노즐(10)의 추가 구조를 형성한다.

상기 노즐본체부(20)의 세부 구조를, 도 4에 나타낸 분해 단면도를 참조하여 설명하면, 용존수, 산소, 오존 등이 혼합된 혼합액을 제공받도록 내부가 빈 유동관 구조의 스크류관(21)이 구비되고, 상기 스크류관(21)의 일측 개구부를 통하여 내부로 유입된 혼합액이 하우징부(30)와의 간극 사이로 유동 배출될 수 있도록 상기 스크류관(21)의 측벽에는 노즐공(22)이 형성되며, 스크류관(21) 내부로 유입된 혼합액이 부딪히면서 유동 충격을 받아 더욱 혼합될 수 있도록 스크류관(21)의 타측 단부에 폐쇄부(23)가 구비될 수 있다. 또한, 스크류관(21) 외측에 하우징부(30)와의 결합을 위한 플랜지부(25)를 더 구비할 수 있다.

상기 노즐본체부(20)의 노즐공(22)은 스크류관(21)이 길이방향을 따라 선형 개구로 형성됨으로써 이물질에 의한 폐색을 감소시키는 효과를 가질 수 있다. 이때 상기 노즐공(22)의 선형 개구는 직선 구조로 한정되지 않으며, 예를 들어, 소정의 곡선 개구 또는 나선형 개구로 형성될 수도 있다. 이때 상기 노즐공(22)은 스크류관(21)의 관로를 따라 개구되되, 유동 효율을 고려하여, 플랜지부(25)가 형성된 위치를 넘지 않는 길이로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 실시예에서 상기 스크류관(21)의 일측 개구부는 제3관로(8)와 결합되어 혼합액의 직접적인 유입경로를 형성하도록 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

다음으로, 상기 하우징부(30)는, 상기 노즐본체부(20)의 스크류관(21)이 내입되어 배치되는 공간을 제공하는 유입관부(31)와, 상기 스크류관(21)의 노즐공(22)을 통하여 배출되어 상기 유입관부(31)로 유입된 혼합액을 수집하여 하류로 배출시키는 출구부(32)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 노즐본체부와 함께 고정 결합하기 위한 플랜지부(35)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 유입관부(31)는, 일측에서 노즐본체부(20)를 수용하도록 중공 구조로 형성되고, 상기 노즐본체부의 노즐공(22)으로부터 이송된 혼합액이 유입관부(31)의 내벽에 부딪히면서 미세버블 형성에 기여한다.

상기 출구부(32)는 생성된 마이크로 버블 및 용존수, 기체가 혼합된 혼합액이 유동되어 배출되는 구역으로서, 후술하는 분출노즐부(40)의 분출효과를 증가시키기 위하여 상기 출구부(32)의 유동 단면적은 상기 유입관부(31)의 단면적보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 미세버블발생 노즐(10)은 노즐본체부(20) 및 하우징부(30)를 상호 조립에 의하여 결합하는 구조를 구비하며, 각각에 플랜지부(25, 35)를 구비하여 상호 관통 체결하는 방식으로 분해 가능하게 결합될 수 있으며, 이때 양 구성의 결합부분에서 혼합수의 누수를 방지하기 위하여 상기 결합부분에 오링, 또는 가스켓 등의 실링부재(S)를 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 이와 같이 분해 가능하게 결합된 구조를 구비함으로써 미세버블발생 노즐(10)의 이물질 청소 등이 용이하여 마이크로 버블 기능수 제조장치의 성능 관리 편리성을 제공한다.

또한, 상기 분출노즐부(40)은, 일측에서 상기 하우징부(30)의 출구부(32)와 결합 가능하도록 대응되는 형태로 형성된 결합부(41), 및 상기 결합부(41)의 타측에 형성되며 혼합액이 가압 토출되도록 부분적으로 개구된 구조로 토출노즐공(42)이 구비되고 나머지는 폐쇄벽 형태를 갖는 폐쇄부(43)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 결합부(41)는 관형태로 형성되고 상기 하우징부(30)의 출구부(32)와 나사산 방식으로 상호 결합되거나 억지끼움 방식 등에 의하여 상호 결합될 수 있다.

상기 토출노즐공(42)은 본 발명에 의한 마이크로버블 생성 단계를 거친 혼합액이 가압 토출되며 추가로 버블을 미세화하는 효과를 제공한다.

상기 폐쇄부(43)는 상기 출구부(32)까지 빠르게 유동된 혼합액에 대하여 충돌 구조를 제공함으로써 상기 토출노즐공의 효과에 함께 기여한다.

본 발명의 실시예에서 노즐본체부(20)는 혼합액이 스크류관(21)로부터 유입관부(31)로 유동될 수 있도록 관통된 노즐공(22)을 다수 형성하고 있으며, 이때 상기 노즐공(22)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 스크류관(21)에 수용된 혼합액이 노즐공(22)을 통과하면서 유입관부(31)의 원주면을 따라 회전할 수 있도록 서로 동일한 방향으로 경사진 관통구조로 형성된다. 즉, 스크류관(21)의 중심을 기준으로 내측 개구 부분(22a)과, 외측 개구 부분(22b)의 각도가 서로 동일하지 않도록 경사 관통 구조로 노즐공(22)을 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 구조는 별도의 회전유동을 구동하는 구동기 또는 구동수단이 없어도 혼합액을 선회시킬 수 있고, 회전하는 용존수는 운동량이 더욱 증가되어 미세버블 생성 효과를 더욱 향상시킬 수 있게 한다.

또한, 본 발명의 마이크로 버블 기능수 제조장치는 앞선 설명의 실시예에 한정되지 않으며, 더욱 향상된 효과 등을 고려하여, 다양한 변형실시예로 구성될 수 있다. 즉, 예를 들어, 공급수에 포함된 이물질에 의한 미세버블생성 노즐의 폐색, 유량 저하 등을 개선하기 위하여 미세버블생성 노즐의 상류측 또는 이전의 제3관로(8) 등에 이물질 여과수단 등을 구비할 수 있다.

또한, 상기 미세버블생성 노즐(10)의 노즐본체부(20)에 큰 이물질 유입을 감소시킬 수 있는 세부구조를 더 구비할 수 있다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 노즐본체부(20)의 유입측은 제3관로(8)와 연결되는 유입관부(27)를 구비하고 상기 유입관부(27) 내측에 상류측을 향하여 돌출된 구조로 형성된 돌출진입관부(26)를 구비하여 소정의 여과 구조를 더 구비할 수 있다. 상기 구조는 돌출진입관부(26)의 외측에 잔류공간(C)을 형성하게 되며, 혼합액에 포함된 이물질 등이 상기 잔류공간(C)으로 유입되어 잔류됨으로써 스크류관(21) 내측으로 이물질 유입되는 현상을 감소시키는 효과를 가진다. 상기 잔류 이물질을 주기적으로 청소 또는 제거하여 마이크로 버블 기능수 제조장치의 성능 관리할 수 있으며, 상기 청소 또는 제거 주기는 돌출진입관부(26)의 돌출 길이에 따라 비교적 길게 설정할 수도 있다.

한편, 상기 유입관부(27)의 상류측 또는 이전의 제3관로(8) 등에 유동을 선회시키는 구조, 즉, 예를 들어, 유동 경로의 내벽에 나선형 가이드 돌기 등을 추가로 구비하여 혼합액 상의 이물질 등이 회전유동의 원심력에 의하여 유입관부(27) 내벽쪽으로 치우쳐 유동하게 함으로써 돌출진입관부(26)에 의한 여과기능을 더욱 향상시킬 수도 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 버블 기능수 제조장치로 조성된 산소 및/또는 오존을 포함한 미세버블 함유 기능수는 앞선 설명의 실시예처럼 대상 식생물 등에 직접 공급되는 구조 이외에도 다양한 변형실시예로 이용될 수 있다. 즉, 하류에 저장조(50)를 추가로 구비하여 저장한 후 필요시 이용될 수 있다. 아울러, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 저장조(50)의 일측에 회귀관로(55)를 더 구비하여 상기 제1관로(1)와 연결시킴으로써 공급수의 적어도 일부분으로 제공하도록 구성하는 경우에 상기 마이크로 버블 기능수 제조장치는 더욱 농축된 기능수를 제공할 수 있는 구조를 형성한다.

이때 저장조(7)의 배출 부분에 분변밸브(13)를 구비하고 상기 분변밸브(13)에 배출관로(11), 회귀관로(14) 등을 연결함으로써, 배출관로(11)를 통하여 미세버블 함유 기능수를 사용 대상에 제공하거나 회귀관로(14)를 통하여 펌프(5)의 상류 측에 공급수로 제공하는 것 등을 선택적으로 운용할 수 있다.

이 외에도 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산 또는 분할되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산 또는 분할된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 통상의 기술자가 이해하는 범위 안에서 결합된 형태로 실시될 수 있다. 또한, 방법의 단계는 단독으로 복수회 실시되거나 혹은 적어도 다른 어느 한 단계와 조합으로 복수회 수행되는 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

[도면 부호]

1, 6 , 8 : 관로 2 : 혼합관

3 : 산소공급부 4 : 오존 발생기

5 : 펌프 7 : 가압탱크

9 : 밸브 10 : 미세버블생성 노즐

12 : 저장조 14 : 회귀관로

20 : 노즐본체부 21 : 스크류관

22 : 노즐공 23 : 폐쇄부

25 : 플렌지부 26 : 돌출진입관부

27 : 유입관부

30 : 하우징부 31 : 유입관부

32 : 출구부 33 : 폐쇄부

35 : 플랜지부

40 : 분출노즐부 41 : 결합부

42 : 토출노즐공 43 : 폐쇄부

Claims (8)

1. 소정의 기체가 마이크로 버블 형태로 포함된 마이크로 버블 기능수 제조장치에 있어서,
   공급수의 유동을 구동하기 위한 펌프(5); 및,
   상기 유동되는 공급수와 혼합될 외부의 기체를 제공하기 위한 기체공급부;
   상기 기체공급부로부터 제공된 기체와 상기 유동되는 공급수를 혼합하여 혼합액을 형성하는 혼합관(2);
   상기 혼합관(2)에 의해 형성된 혼합액을 제공받아 혼합액에 포함된 기체를 미세화하여 마이크로 버블을 형성하는 미세버블생성 노즐(10);을 포함하여 구성되며,
   상기 기체공급부는, 장치의 내부 또는 외부의 공기를 유입시켜 제공하는 산소공급부(3)이거나 또는 장치의 내부 또는 외부의 공기로부터 오존을 발생시켜 제공하는 오존발생기(4)이며,
   상기 미세버블생성 노즐(10)은,
   상기 혼합액이 유입되어 상기 혼합액에 포함된 기체를 미세화하는 적어도 하나 이상의 노즐공(22)이 구비된 노즐본체부(20); 및,
   내측에 상기 노즐본체부(20)의 적어도 일부분이 내입되어 이격되게 배치되는 소정의 내부공간이 구비되고 상기 노즐공(22)을 통과한 혼합액을 수집하여 하류로 배출시키는 하우징부(30);를 포함하여 구성되고,
   상기 노즐본체부(20)의 노즐공(22)은,
   상기 노즐본체부(20)의 길이방향을 따라 선형 개구 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 기능수 제조장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 혼합액을 임시 저장하는 가압탱크(7);를 더 포함하며,
   상기 혼합액의 압력이 소정의 압력기준에 도달하거나 소정의 압력범위에 위치하는 경우에 상기 가압탱크(7)의 혼합액이 유동 배출되도록 상기 혼합액의 유동 배출을 차단하거나 유동 배출 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 기능수 제조장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 노즐본체부(20)의 노즐공(22)은,
   상기 노즐공(22)을 통과한 혼합액이 하우징부(30)을 따라 회전유동하도록 경사 관통구조로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 기능수 제조장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 미세버블생성 노즐(10)은,
   상기 하우징부(30)의 단부에 결합되며 혼합액이 가압 토출되도록 부분적으로 개구된 구조로 토출노즐공(42)이 구비된 분출노즐부(40);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 기능수 제조장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 노즐본체부(20)의 유입측은 상류측을 향하여 돌출된 구조로 형성된 돌출진입관부(26)를 구비하여 상기 돌출진입관부(26)의 외측에 잔류공간(C)을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 기능수 제조장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 미세버블생성 노즐(10)의 하류에 구비되어 혼합액을 임시 저장하는 저장조(12); 및,
   상기 저장조의 일측에 연결되어 상기 저장조 내부의 혼합액을 상기 펌프(5)의 상류측에 공급수로 제공하는 회귀관로(14);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 기능수 제조장치.
   
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