KR102418767B1 - 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기 - Google Patents

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Abstract

그림 1을 참조하여 압력 제어 시스템에 의해 작동되는 압력제어형 미세기포발생장치 여과기는 미세기포 생성과 오염물질 분리 작용, 그리고 안정된 높은 미세기포 생성과 여과 성능을 얻을 수 있는 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기를 제공한다. 취급 액체와 기체를 흡입 토출하는 벤타입 임펠러(302)와, 임펠러를 수납 하는 펌프 케이싱 (303)을 구비하고, 펌프 케이싱내부에 회전하는 벤타입 임펠러를 구비하고 임펠러에 의해 흡입유로(201)로 흡입된 물과 공기 기액혼합액은 고에너지를 부여 받아 토출되는 상기 취급 액에서 기체와 액체를 혼합하는 기액혼합실(102)이 형성되고, 기액혼합실은 임펠러로부터 상기 취급 혼합 액체를 유출시키는 토출 유로 (103), 토출 유로의 하류 측에 형성된 토출 유로에서 유입되는 취급 액을 액체 와 기체를 혼합하는 기액 혼합실(102)와 기액 혼합실에서 혼합 액체를 임펠러에 다시 유입되어 혼합되도록 유도하는 환류로(104)가 형성되고, 환류로에서 임펠라에 유입시키는 환류구(104a), 토출유로(103)와 환류로(104)를 분기 시키는 제 1의 충돌벽(105), 기액혼합실(102)에는 토출유로(103)를 흐르는 상기 취급 액의 흐름을 분기 시키는 제 2의 충돌벽(106)이며, 제 1의 충돌벽(105)을 따라 배치 된 제 2의 충돌벽 (106), 제2충돌벽(106)의 상부에 설치된 타공충돌판(107), 타공충돌판에서 충돌과 마찰로 미세기포수와 공기로 분리를 수행 한 혼합 액체는 기액혼합실(102) 후단 가압실(101) 과 토출수로(110)에 설치된 다중사이클론(108)에 유입되어 강력한 회전력에 의해 생성된 기액혼합 액체는 토출구(309)에서 듀얼사이클론 여과기(209)로 유입되어 듀얼사이클론의 강한 회전력으로 미세기포수와 오염물질을 분리하여 미세기포수는 상부토출부(215)로 분리된 오염물질은 오염물질배출부(213)로 배출되는: 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기.

Description

압력제어형 미세기포 발생장치 여과기{Filter on Pressure Control Type Micro-nanobubble generator}
본 발명은 압력제어형 미세기포발생장치 여과기에 관해, 특히 사용압력제어로 혼합액 토출시와 멈춤 시에도 부드럽고 안정된 기액 혼합 여과 작용, 그리고 안정된 높은 기액 혼합 성능을 얻을 수 있는 압력제어형 미세기포발생장치 여과기의 자체 기포 분리 및 혼합 여과에 관한 기술.
일반적으로 종래의 기술은 미세기포를 생성하기위해 가압 방식 및 선회류 믹스 방식 이젝터 방식 등을 사용하였으나, 미세기포수를 생성하기위해 흡입타공판과 토출타공판, 기액 혼합실의 제1충돌벽 제2충돌벽 타공충돌판과 토출수로에 설치된 다중사이클론의 와류믹스공정 다수의 충돌 판을 가진 밴 타입의 임페라, 용존 율을 높이고 토출압력을 제어하기위한 압력제어형 자동 토출 구조, 미세기포수의 기액 혼합 성능 향상과 미세오염물질을 여과하기위한 듀얼 사이클론여과기를 적용한 압력제어형 미세기포발생장치 여과기이다. 그림 2을 참조하여 압력제어형 미세기포발생장치 여과기의 미세기포 생성 작용 부분 의 구조와 여과기 구조 부분을 설명한다. 펌프 케이싱의 상부에 임펠러에서 토출 된 액체와 기체가 혼합되는 기액혼합실(102)을 마련해 미세기포수를 생성하는 기액혼합실(102)은 자흡 작용 중에 토출유로(103)를 통해서 유출된 혼합 유체의 일부가 환류(104)하고, 제1충돌벽(105) 제2충돌벽(106)을 마련하고 환류로(104) 환류로구(104a)를 형성하고있다. 토출유로(103)의 상부 측에 다수의 홀로 구성된 타공충돌판(107)이 설치되어있다. 이에 기액혼합물이 충돌 하면 기액혼합액과 공기가 혼합과 분리가 반복 되면서 미세기포수가 생성되고, 미세기포수와 공기는 토출수로(110)에 설치된 다중사이클론(108) 의 강력한 회전력에 의해 미세기포 수 생성을 촉진하여 토출구(309)로 배출되는 한편, 일부의 미세기포수는 환류로(104)를 통해서 환류구(104a)로 돌아온다. 환류구(104a)로 임펠라의 회전에 의해 유입된 미세기포수는 압력제어형 미세기포수 발생장치 여과기의 흡입측에 구비 된 탄성체의 진동 성질을 이용한 스프링이 체결된 체크 밸브의 진동체의 유동성을 가지면서 유입된 기액혼합 액체와 혼합되게 작동된다. 기액혼합액체는 다시 기액혼합실의 타공충돌판(107) 충돌 반응 후 가압실(101)에서 압력 센서와 압력 유지용 가압 탱크에 의해 일정 압력을 유지하며 용존 율을 높이면서 듀얼사이클론 여과기로 혼합 여과 분리된 미세기포수와 오염물질은 배출구로 배출된다.
(0010) (특허 문헌 0001)대한민국 등록특허 제10-2079428호
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그러나 타공충돌판(103)의 타공의 크기와 위치에 따라 기액혼합물의 강력한 충돌로 기액혼합물의 미세기포의 혼합과 분리가 일어나 혼합액과 공기가 환류로(104)을 통해서 환류구(104a)로 유도되어 흡입 기액혼합액과 혼합 흡입 유도되어 벤형 임펠러에 의해 충돌과 마찰로 기액 혼합 작용이 일어나 미세 기포수 생성 율이 높지만, 기액혼합물의 충돌이 약해지면, 큰 공기방울 혼합물의 혼합과 분리 또는 혼화 작용이 나빠진다. 이와 같이 타공충돌판의 위치와 타공의 크기 기액혼합물의 충돌력은 미세기포수 생성에 영향이 크다. 그러므로 시운전 하면서 타공충돌판(107)위치와 타공의 개수와 크기를 설정할 필요가 있다. 그리고 토출수로(110)부에 다중사이클론(108) 미세기포 생성부는 사이클론 구성 수와 내부구조에 따라 미세기포수 생성 성능 및 가압의 조건에 따른 미세기포수 생성에 문제점이 있었다. 그래서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기위해 일정한 토출 수압을 유지하고, 흡입타공판(206) 토출타공판(207) 설치, 듀얼사이클론여과기(209)를 설치하여 안정된 높은 미세기포 생성과 여과 분리 성능을 얻을 수 있는 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기를 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 청구항 1에 이러한 발명에 의한 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기 예를 들어, 그림 1 과 같이 임펠러(302)는 회전하면서 액체와 기체를 흡입 토출하고; 임펠러(302)를 수납하는 펌프케이싱 (303)을 구비; 펌프 케이싱 (303)은 회전하는 임펠러(302)와 기액혼합실(102)형성되고, 센서와 가압 탱크에 의해 제어되는 가압실 (101)이 형성되고, 기액혼합실(102)은 임펠러(302)상기 취급 액체와 기체 혼합액을 토출하는 토출유로(103), 토출 유로 (103)의 하부 측에 형성된 토출 유로에서 유입되는 액체 와 기체 혼합액을 혼합하는 기액 혼합실 (102)과 기액 혼합실(102)에서 혼합된 기액혼합액을 임펠러(302)에 유입하는 환류로(104) 와 환류구(104a)가 형성되고,;기액혼합실(102)은 토출 유로 (103)를 흐르는 기액 혼합액의 흐름을 분기 시키는 제 2의 충돌벽(106)이며, 토출유로(103)와 환류로(104)를 분기 시에는 제 1의 충돌벽(105)의 경사각을 따라 배치 된 제 2의 충돌벽(106)을 마련 했다.
압력제어형 미세기포 발생장치 여과기는 일반적으로 자흡력을 지닌 마찰펌프이다. 가압실(102)은 펌프케이싱 (303)의 상부에 배치된다. 기액 혼합실(102)은 토출유로 (103)의 위쪽에 배치된다. 펌프케이싱(303)에는 임펠러(302)에 액체와 기체를 유입시키는 기액혼합액유로(204)가 형성된다. 환류로(104)에는 임펠러(302)에 연통 시키는 환류구(104a)가 형성된다. 일반적으로 제 1의 충돌벽(105) 제 2의 충돌벽(106)은 일정한 경사각을 유지하는 방향으로 형성된다.
그림2 참조하여 청구항 1에 기재된 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기는 청구항 6에 기재된 바와 같이, 제 2의 충돌벽(106)의 하단 과 임펠러(302)의 외주와의 간격은 제 1의 충돌벽(105)의 하단과 임펠러(302)의 외주와의 간격보다 크게 하면 좋다.
이와 같이 구성하면 제 2의 충돌벽(106)의 하단과 임펠러의 외주와의 간격은 제 1의 충돌벽(105)의 하단과 임펠러(302)의 외주와의 간격보다 크기 때문에 기액혼합 기능 이 높아진다.
또한 청구항 1에 기재된 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기는 청구항 6에 기재된 바와 같이, 제 1의 충돌 벽(105) 제 2 충돌 벽 (106)은 일정한 경사각을 유지한 방향으로 배치 하고, 제 2의 충돌벽 (106)의 상단을 제 1의 충돌 벽(105)의 상단보다 높은 위치로 해야 좋다.
또한 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 압력제어형 미세기포 발생장치여과기의 가압실(101)은 (그림 3 참조) 초기 운전시 마중 물 을 유지하도록 구성된 상기 마중물의 최고 수위면 수직으로 배치 된 다중사이클론(108)을 상기 가압실(101)의 토출수로(110)에 설치하고. 타공충돌판(107)을 기액혼합실(102)에 설치하였기때문에 미세기포수 생성과 공기 분리에 적합한 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기를 제공 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 12의 발명에 따른 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기는(예를 들어, 그림4 참조) 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기 (300) 와; 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기(300)를 구동하는 전동기 (310); 전동기 (310)의 전력을 공급하는 압력센서(307) 제어되는 제어장치(312)를 구비한다.
본 발명의 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기에 의하면, 기액 혼합식에는 토출유로를 흐르는 상기 기액혼합액의 흐름을 분기 시키는 제 2의 충돌벽이며, 제 1의 충돌벽을 따라 일정 경사각을 유지하여 배치 된 제 2의 충돌벽과 제2 충돌벽 상부에 타공충돌판을 설치했기 때문에 부드럽고 안정된 기액 혼화 작용, 그리고 듀얼사이클론 여과기를 설치했기 때문에 안정된 미세기포수 생성과 오염물질 여과 분리로 안정되고 높은 미세기포 생성 성능을 얻을 수 있는 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기를 제공하는 것이 가능해진다.
그림 1 실시 형태의 압력제어형 미세기포발생장치에 사용하기에 적합한 와류 펌프의 작용 원리와 여과기를 설명하는 사시도 및 단면도이다. 그림 2 실시 형태의 압력제어형 미세기포발생장치 여과기를 구성도를 나타내는 단면도이다. 그림 3 의 압력제어형 미세기포발생장치 미세기포 생성 흐름도이다. 그림4의 압력제어형 미세기포발생장치의 정면도와 옆면도 그림5 압력제어형 미세기포발생장치의 일부 단면 옆면도 와 그 구성품이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 서로 동일 또는 상당하는 부재에는 동일 부호 또는 유사한 부호를 붙이고, 중복 된 설명은 생략한다.
그림 5 의 일부 단면도를 참조하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기를 설명한다. 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기(300)는 벤타입 임펠러가 수납된 와류 펌프 또는 마찰 펌프로 불리는 펌프 구조이며, 임펠라 외주면에 다수의 홈으로 절단한 벤타입의 원판으로 형성된 임펠러(302)를 포함한다. 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기는 소형이지만, 1 개의 임펠러 회전 시 흡입된 액체와 기체가 나선형 소용돌이 이동시 마찰과 충돌 압축으로 기포의 생성과 붕괴로 미세기포 생성을 고효율화하는 소 용량 목적에 적합하다. 또한 흡입력이 있기 때문에, 수조에 저장된 물을 흡입하여 흡입유로에서 공기를 흡입하여 미세기포수화하는 데 적합하다.
임펠러(302)는 펌프 케이싱 (303)에 수납 되어있다. 펌프 케이싱 (303)의 임펠러 축 방향에서 본 정면에는 펌프 케이싱 커버(304)는 볼트로 고정되어 있어 이를 제거하면 임펠러(302)분해 할 수 있어 유지보수 가 쉽다.
압력제어형 미세기포 발생장치 여과기는(300)는 액체와 기체가 혼합된 액체를 흡입 미세기포를 생성하여 토출하는 임펠러(302)를 포함한다. 임펠러(302)는 회전축(311)에 체결되어 회전한다. 임펠러(302)는 펌프 펌프케이싱(303)에 수납 된다. 펌프 펌프케이싱(303)의 상단에 임펠러(302)에서 토출되는 기액 혼합물에서 분리된 기체를 혼합하여 미세기포수가 생성되도록 충돌과 마찰 분리를 반복하며 혼합하는 기액혼합실(102), 임펠러(302)에 의해 토출되는 혼합 액체의 일부는 재순환되어 혼합된 액체는 미세기포수가 되어 토출되도록 형성되어있다.
미세기포수를 형성하는 기액혼합실(102)에는 물과 공기가 혼합된 혼합액을 흡입 토출하는 임펠러(302)에서 기액혼합액을 토출하는 토출유로(103), 토출유로(103)에서 유입되는 기액혼합액과 분리된 물과 공기를 혼합하는 기액혼합실(102), 기액혼합실(102)에서 혼화 된 기액혼합액의 일부를 임펠러(302)로 유입 시키는 환류로(104)가 형성되고, 토출유로(103)와 환류로(104)는 일정한 경사각을 유지하며 설치된 제1의 충돌벽(105)으로 분리되어 있다. 제1의 충돌벽 (105)은 환류로(104)를 흐르는 혼합액을 임펠러(302)에 유입시키는 환류구(104a)가 형성되어있다.
기액혼합실(102)에는 토출유로(103)를 흐르는 기액혼합액의 흐름을 2 개로 분기 시키는 제 2의 충돌벽(106)이 경사 방향으로 설치되어 있다. 제 2의 충돌벽(106)은 제 1의 충돌벽(105)을 따라 수직 방향으로 배치되어 있다. 본 실시 예에서는 제 2의 충돌벽(106)은 토출유로(103)에서 기액혼합실(102)에 걸쳐 배치되어있다.
제 1의 충돌벽 (105)은, 하단은 임펠러(302)의 외주와 간격이 좁게 배치되는 위치에 있다. 제 2의 충돌벽 (106)의 하단과 임펠러(302)의 외주와의 거리가 제 1의 충돌벽 (105)의 하단과 임펠러(302)의 외주와의 거리보다 간격이 넓게 구성되어있다. 또한 제 2의 충돌벽(106)의 상단은 제 1의 충돌벽 (105)의 상단보다 높게 설치되어있다.
기액혼합실(102)은 펌프케이싱 (303) 내에서 임펠라(302) 위쪽이 개방된 용기 형태로 구성되며, 토출유로(103)와 병렬로 구성된 환류로 (104)가 있다. 물과 공기가 혼합된 기액혼합액을 흡입운전시에는 임펠러(302)에서 토출된 미세화된 공기가 혼합된 기액혼합액이 토출유로(103)에서 기액혼합실(102)로 아래쪽에서 위쪽으로 흐른다. 환류로(104) 내에서는 기액혼합실(102)에서 액체와 기체가 혼합된 기액혼합액은 위쪽에서 아래쪽으로 흐르도록 구성되어있다.
또한 기액혼합실(102)내의 기액혼합물은 타공충돌판(107)과 충돌 반응 시 미세기포수 및 공기로 분리와 혼합이 반복되어 공기는 물과 혼합액이되어 제1 충돌벽(105), 제2충돌벽(106)과 충돌 반응과 환류로(104)의 환류구(104a)로 임펠라(302)에 유입되어 기액혼합액은 미세기포수가 되어 토출 되도록 구성되어있다. 기액혼합실(102)과 토출수로(110)를 분리하는 환류로격벽(109), 토출수로(110)에는 다수개의 파이프형태의 내부에 유입 기액혼합액이 회전하도록 나선형의 유로를 형성한 사이클론을 다수개를 결합한 다중사이클론(108)을 수직 방향으로 배치되고 그 하단부에는 펌프 토출구(309)가 형성되어있다.
한편, 혼합액체유로격벽(202)은 토출유로(103)와 혼합액체유로(204)가 분리되도록 수직 방향으로 배치 된 격벽으로, 유입 혼합 액체는 위에서 아래쪽으로 흘러 회전하는 임펠러(302)에 흡입되도록 구성되어있다. 또한 펌프 흡입구(308)로 흡입 된 물은 수직 방향으로 배치된 펌프 흡입 유로(201)로 아래쪽에서 위쪽으로 흐른다. 펌프 흡입 유로(201)의 중간부에는 공기가 유입되도록 공기흡입부(305)가이 설치되고, 상단부에는 진동의 특성을 지닌 탄성체의 스프링을 포함하는 체크밸브(205)가 형성되고, 이를 통해 펌프 흡입유로(201)와 펌프 혼합액체유로(204)가 연통한다. 펌프케이싱(303)의 상단, 펌프케이싱(303) 가압실(101)의 위쪽에는 마중물 마개(313)가 설치되어있다.
또한 그림 1을 참조하여 본 실시 형태의 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기의 작동 방식을 설명한다. 펌프케이싱(303)의 마중물 마개(313)를 열고 마중물을 주입 하고 마중물 마개를 닫는다. 마중물은 가압실(101)까지 즉 임펠라(302)부터 기액혼합실(102)까지 케이싱 내부의 공간을 채운다. 본 실시 형태에서는 혼합액체유로(204)와 흡입유로(101) 중간에 체크밸브(205)가 설치되어 있기때문에 임펠러(302)에서 기액혼합실(102)과 혼합액체유로(204)는 마중물로 채워지지만, 흡입유로(101) 내의 공기는 빠지지 않고 여기에 마중 물도 채워지지 않는다. 마중물을 채워 넣은 후 운전을 시작하면 회전하는 임펠러(302)가 흡입을 시작하면, 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기(300)의 흡입유로(201)측에 구비 된 체크밸브(205)가 열리면서 흡입구(308)로 물이 유입되면서, 흡입유로(201)에 설치된 공기흡입부(305)로 공기가 흡입되어 물과 공기가 혼합된 기액혼합물이되어 펌프케이싱(303)의 물과 혼합하여 기액혼합실(102)에 유입된다.
기액혼합실(102)의 기액혼합물은 임펠라(302) 회전 시 토출유로(103)로 분출하는 기액혼합물이 빠른 속도로 분출되기때문에 빠른 속도로 혼합된다. 제 2의 충돌벽(106)에 의해 분기 된 2 개의 토출 유로 중 혼합액체유로격벽(202)측 토출유로(103)내의 토출속도는 환류로(104)의 유속보다 빠르다. 이때 기액혼합물은 환류로격벽(109)에 충돌했을 마찰이 일어나 기포의 붕괴뿐만 아니라 미세기포수와 공기의 분리 작용을 일으킨다. 충돌이 흐름을 방해하지 않고, 분리 속도가 빨라졌다. 이때 기포의 붕괴와 분리가 동시에 일어나 생성된 미세기포수와 공기 분리가 원활하고 신속하게 이루어져 공기는 가압실(101)로 이동한다.
분기 한 2 개의 토출유로(103)의 기액혼합액의 흐름의 속도 차이를 이용한 제1 충돌벽(105), 제2 충돌벽(106)의 마찰과 충돌에 의한 미세기포수생성을 유도하기위해 토출유로(103), 제1 충돌벽(105), 제2 충돌벽(106), 환류로격벽(109)의 유로를 좁혔을 때 유속이 증가한다. 결과적으로, 토출유로(103)를 좁혔을 때 압력 손실 증가없이 충돌 벽의 마찰과 충돌에 의한 미세기포수생성에는 정상적인 운전 전환 때와는 미세기포수 생성의 성능에 거의 영향을 주지 않는다.
미세기포수 생성 과정 중 분리된 공기는 가압실(101)로 이동하고 토출수로(110)에 설치된 다중사이클론(108)에서 사이크론의 강력한 회전력을 이용하여 미세기포수가 생성되도록 유도한다. 토출수로(110)에서 토출구로(309)로 이동되는 한편, 기액혼합액은 환류로(104)를 통해서 환류구(104a)로 돌아온다. 환류구(114a)로 유입된 기액혼합액은 흡입유로(201) 측에 구비 된 공기흡입부(305)로 유입된 공기와 흡입유로(201)로 유입된 물과 혼합된 기액혼합물과 혼합하여 토출유로(103)를 통과하여 가압실(101)에서 미세기포수와 공기가 분리된다.
제 2의 충돌벽 (106)의 하단을 제 1의 충돌벽 (105)의 하단보다 높은 위치로 하여 충돌벽분기 이전의 토출 유로에 제2 충돌벽(106) 상부에 타공충돌판(107)을 설치할 수 있다. 이 타공형 충돌판이 없으면 기액 혼합 물은 미세기포수와 공기의 분리 작용이 떨어질 뿐만이 아니라, 미세기포 생성 효율이 떨어질 수 있다.
토출유로(103)에 유출 된 직후의 기액혼합물은 흡입측 혼합액체격벽(202)의 토출측면에 제2 충돌벽(106)에 의해 분기 된 2 개의 토출유로를 두어 충돌벽과 기액혼합물과 충돌 면적을 넓혀 미세기포수와 공기 분리, 토출유로(103) 기능을 하도록 한다. 또한 토출유로(103)의 간격이 크면 토출유로(103)에서 기액혼합물의 토출 유속이 느려져 제 2의 충돌벽(106)에 의해 2 개의 토출유로로 분기하여도 미세기포수와 공기의 분리 작용을 높일 수 없다. 토출유로(103)의 기액혼합액의 토출 유속을 제2충돌벽(106)에 의해 서로 다른 토출유로에서 속도의 차이를 유지할 때 충돌 벽의 수를 증가 시 충돌 면적의 증가로 미세기포수 생성과 공기의 분리가 촉진된다. 대체로 토출유로(103)내의 충돌벽 면적이 증가하면 미세기포생성 효율이 증가하고 공기 분리가 원활하는 것을 실험으로 알 수 있었다. 토출유로 충돌벽(106) 상부의 기액혼합실(102)에 타공충돌판(107)을 설치하여 충돌과 마찰 증가로 미세기포수 생성 량을 늘리고 공기 분리 작용이 촉진된다.
이 외에도 제 2의 충돌벽(106)의 상단을 제1의 충돌벽(105)의 상단보다 높은 위치로함으로써, 기액혼합실(102)로 이동시 분리된 미세기포수와 공기 중 공기가 환류로(104)의 기액혼합액의 흐름에 혼합되어 환류구(104a) 임펠라(302)에 흡입되어 미세기포수가 되는 것을 촉진할 수 있다.
본 실시에 의하면, 안정된 미세기포수와 공기 분리 작용, 그리고 분리된 공기의 미세기포수를 이루고, 가압실(101)에 체결된 압력 센서와 압력조절목적의 팽창 성능을 구비한 압력 탱크는 일정한 압력을 유지하여 미세기포수의 용존산소량을 높이고 토출 압력을 유지함으로서 원활한 토출 유로를 구성 할 수 있다.
그림 5 의 사시도와 단면도를 참조하여 본 발명에 사용하기에 적합한 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기를 예로 벤형 임펠라(302) 구조의 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기의 원리를 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이, 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기(300)는 와류 펌프 또는 마찰 펌프 이름으로도 불리는 펌프구조이다. 회전축 (311)에 체결된 벤타입 임펠러(302)는 원판의 둘레에 다수의 홈을 파서 외륜이 벤타입으로 구성된 임펠라(302)가 회전 시 혼합 액체가 혼합유체유로(111)를 따라 나선형으로 회전하면서 고에너지를 가지고 토출유로(103)로 토출된다. 이때 벤에 유입된 혼합 액체는 내륜에서 외륜까지 가는 동안 마찰과 충돌로 고에너지가 부가된다.
임펠라(302) 회전 시 혼합 액체는 원주방향으로 진행하면서 나선형 형태의 유동을 가지게 되고, 그 결과 혼합 액체가 혼합액체유로(204)에서 토출유로(103)까지 이동하면서 임펠러의 벤형 날개에 의해 여러 번 마찰과 충돌 압축으로 혼합 액체에 고에너지가 부가되며 이때 고압을 얻게 되는 혼합 액체는 토출하는 원리이다. 임페라 외주를 따라 외륜에 벤형 홈을 단면으로 절살하여 외륜이 홈으로 둘러싸인 임펠라와 펌프케이싱(303) 사이에 혼합유체유로(111)가 형성되어있다. 혼합유체유로(111)는 혼합액체유로(111)와 임펠러(302)의 유입구로부터 토출유로(103)의 입구까지 단면 형상이 U 자형으로 형성되어있다. 혼합액체유로격벽(202)과 임펠라(302)간격 즉 혼합유체유로(111)의 간격이 좁혀지고 있으며, 임펠러(302)의 외주와 케이싱내벽(101)은 좁은 틈새를 가지고 배치되어 있다.
외륜에 다수개의 홈으로 이루어진 임펠라(302)의 회전 시 홈에 혼합 액체가 흡입되어 혼합액체유로(111)로 돌면서 원심력에 의해 외부로 토출된다. 임펠라 회전 시 마찰과 충돌 시 생성된 고에너지를 혼합 액체에 전달되어 점점 압력을 높여 간다. 혼합 액체는 혼합유체유로(111)에서 회전하는 임페라의 홈은 혼합 액체를 흡입과 토출을 반복하며 수 많은 소용돌이를 하게 된다. 이를 압력제어형 미세기포 발생장치라고 불린다.
한편 혼합 액체는 임펠라(302)홈의 마찰에 의해 압력이 발생되고, 혼합 액체에 고에너지를 부가하여 토출한다. 이를 와류 펌프, 마찰 펌프라고도 불린다. 이러한 구조와 원리의 마찰펌프는 미세기포 생성 성능이 뛰어나다.
그림 1 의 단면도를 참조하여 본 발명의 자흡식 마찰펌프를 이용한 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기(300)는 압력제어형 미세기포 발생장치(301)와 듀얼사이클론여과기(209)를 포함한다.
압력제어형 미세기포 발생장치(301)는 압력 제어로 자동 운전을 행하는 것으로 토출압력 을 제어 할 수 있도록 압력센서(307)를 포함한다. 압력센서(307)와 압력 탱크(306)는 가압실(101)에 설치되어 있다.
임펠러(302)의 하류 측의 가압실(101)에 압력센서(307)와 압력 탱크(306)가 배치되어있다. 다중사이클론(108)은 토출수로(110)에 배치되어있다. 토출수로(110) 하류에는 토출구(309)가 설치되어있다. 토출수로(110)는 가압실(101)에 연결된 압력센서(307) 압력 탱크(306)가 연결되어있다. 가압실(101)의 연직 방향 위쪽에 마중물 마개(313)가 설치되어 있다. 토출구(309)에는 기액혼합액을 케이싱커버(304) 내 회전 임페라(302)에 유입되도록 혼합액체환류관(315)가 설치되고, 후단에 듀얼사이클론 여과기(209)가 설치되어 있다. 듀얼사이클론여과기(209)는 듀얼사이클론은 2개의 사이클론이 시계 반시계방향으로 회전하면서 미세기포수와 오염물질을 분리배출 한다. 여과된 미세 물질은 원추형 오염물집수정(212)에 포집 하여 배출한다. 분리된 미세기포수는 상부로 이동되어 미세기포수배출(214) 된다. 이상의 구성 기기, 압력제어형 미세기포 발생장치(301), 전동기(310), 압력센서(307), 압력 탱크(306), 듀얼사이클론여과기(209)는 단위기반(300)으로 조립되어 고정되어 있다.
그림 2 의 흐름도를 참조하여 압력제어형 미세기포 발생장치(310)는 미세포수사용량에 따라 압력센서(307)에 의해 자동으로 운전된다. 토출구(309)는 압력제어형 미세기포발생장치 여과기(300)의 듀얼사이클론 여과기(209)에 연결되어있다. 흡입 된 물은 스프링 탄성체 체크벨브(205)을 거쳐 압력제어형 미세기포발생장치(301)의 임펠러에 흡입되어. 스프링 탄성체 체크벨브(205)가 압력제어형 미세기포발생장치(301)가 정지 할 때 물이 역류하지 않도록 하는 장치가 스프링 탄성체 체크벨브(205)이다. 압력제어형 미세기포발생장치(301)는 자흡식 마찰펌프 구조이기 때문에 물을 흡입 작동 시 흡입유로(201)에 설치된 공기흡입부(305)로 공기유입 시 물과 공기 혼합물을 흡입할 수 있는 구조이다.
압력센서(307)는 가압실(101)의 압력을 제어하여 압력제어형 미세기포발생장치(301)의 토출 압력을 감지하고 감지 결과에 따라 제어장치에 전달되어 전동기가 작동 된다.
가압실(101)에 설치된 압력 탱크(306)는 내압 용기 에 고무 제의 중공형 튜브가 내장되어 있으며, 토출 압력이 상승하면 중공형 튜브가 외부의 공기를 압축 하여 기액혼합물이 가압 상태로 저장 된다. 또한 토출 압이 저하함에 따라 압축 된 공기가 팽창 하고 저류 된 물을 토출구(309)로 보내어 압력제어형 미세기포발생장치(301)가 정지해도 가압실(101)에서 듀얼사이클론 여과기로 기액혼합액이 공급된다.
제어장치(312)는 전동기(310)에 구동 전력을 공급하여 가동된다.
본 압력제어형 미세기포발생장치 여과기(300)는 가압 실의 압력 상 하한을 설정하여두고, 압력센서(307)가 그 상한치를 검출하면 제어부는 압력제어형 미세기포발생장치(301)를 작동을 멈춘다. 그 미세기포수가 사용되면 압력 탱크(306)로부터 미세기포수가 공급되지만, 압력 탱크 (306) 내의 물이 적어지고, 또한 압력이 저하하면 압력 센서(307)가 감지하여 제어부(312)가 전동기 (310) 작동을 시작한다.
본 실시 형태의 압력제어형 미세기포발생장치(301)는 부드럽고 안정된 미세기포수와 공기의 분리 작용, 그리고 안정된 높은 자흡 성능을 얻을 수 있기 때문에 미세기포수를 생성 공급하는데 적합하다. . 그림 2 참조하여 압력제어형 미세기포발생장치 여과기(300)를 설명한다. 본 실시 형태의 압력제어형 미세기포발생장치는 기액혼합실(102)의 제 1충돌벽(105) 및 제 2 충돌벽 (106)의 위쪽에서 마중물 높이를 유지하는 다중사이클론(108)은 토출수로에 설치되며, 미세기포수 생성과 공기를 분리하는 기액혼합실(102)의 타공충돌판(107)보다 낮은 위치에 수직, 제2 충돌벽(106)을 마련하고있다. 제1 충돌벽(105)은 토출유로(103)의 하류 측에 배치된다.
압력제어형 미세기포발생장치 여과기(301)는 펌프 케이싱 (303) 기액혼합실에 타공충돌판(107)을 설치함으로써, 기액 혼합 시 혼합물의 충돌 시 토출유로(103)로 유출 하고 환류로(104)가 마중물 부족 시 흡입 성능이 저하되는 것을 방지 할 수 있다.
또한, 본 발명의 압력제어형 미세기포발생장치(301)는 이상 설명한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 또한 도시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경을 얻을 수 있으며, 더 이상 언급 할 필요도 없다.
102 기액혼합실
103 토출유로
104 환류로
104a 환류구
105 제1충돌벽
106 제2충돌벽
107 타공충돌판
108 다중사이클론
109 환류로격벽
110 토출수로
111 혼합유체유로
112 케이싱내벽
201 흡입유로
202 혼합액체유로격벽
203 유입타공판
204 혼합액체유로
205 체크밸브
206 흡입타공판
207 토출타공판
208 공기유입관
209 듀얼사이클론여과기
210 듀얼사이클론
211 오염물질농축부
212 오염물질 집수정
213 오염물질 배출부
214 미세기포수 배출
215 벤츄리
300 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기
301 압력제어형 미세기포 발생장치
302 임펠라
303 펌프케이싱
304 케이싱커버
305 공기흡입부
306 압력 탱크
307 압력센서
308 흡입구
309 토출구
310 전동기
311 회전축
312 제어장치
313 마중물 마개
314 흡입유로 외부 격벽
315 혼합액체환류관

Claims (13)

  1. 취급 액체와 기체를 벤타입 임펠라(302)가 수납된 마찰펌프로 불리는 펌프 구조이며, 임펠라(302) 외주면에 다수의 홈으로 절단한 벤타입의 원판으로 형성된 임펠라(302)가 회전하면서 흡입 혼합액으로 토출하는 임펠라(302)와; 임펠라(302)를 수납 하는 펌프 케이싱(303)을 구비하되;
    펌프케이싱(303)은 임펠라(302)에 의해 흡입유로(201)로 흡입된 액체와 기체를 혼합 토출되는 취급 액체에 기체를 혼합하는 기액혼합실(102)이 형성되며, 기액혼합실(102)에는 임펠라(302)로부터 취급 혼합액을 토출시키는 토출유로(103)와, 토출유로 상측에 형성된 기액혼합실(102)로 유입되는 취급액을 액체와 기체를 혼합하는 기액혼합실(102)과 기액혼합실에서 혼합된 혼합액을 임펠라(302)에 흡입되는 환류로(104)와, 토출유로(103)와 환류로(104)를 분리하는 제1충돌벽(105) 및 토출유로(103)를 분리하는 제2충돌벽(106)이 설치되고, 제2충돌벽(106)의 상부에 타공충돌판(107)이 설치되며, 기액혼합실(102)과 기액혼합실에서 혼합된 혼합액를 임펠라(302)에 흡입되도록 유도하는 환류로(104)가 형성되고, 환류로에서 임펠라(302)에 유입되는 환류구(104a)가 설치되는 것을 특징으로 하는; 압력제어형 미세기포발생장치 여과기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 기액혼합실(102)은 임펠라(302)의 액체와 기체 흡입 시 마중물을 유지하도록 구성되고, 제1충돌벽(105)과 제2충돌벽(106) 위쪽에 배치되고, 마중물의 최고 수위 수평으로 배치 되고 기액혼합실(102) 내부의 토출수로(110)에 다중사이클론(108)을 설치하는; 압력제어형 미세기포발생장치 여과기.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서, 기액혼합실(102)의 제2충돌벽(106)의 하단과 임펠라(302)의 외주와의 간격은 제1충돌벽(105)의 하단과 임펠라(302)의 외주와의 간격보다 크게하고, 제1충돌벽(105), 제2충돌벽(106)은 경사각을 유지하는 것을 특징으로 하는; 압력제어형 미세기포발생장치 여과기.
  7. 청구항 1에 있어서, 기액혼합실(102) 상부 가압실(101)은 기액혼합 액체의 토출압력을 제어하기 위해 압력센서(307)와 압력탱크(306)가 설치되는 것을 특징으로 하는; 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기.
  8. 청구항 1에 있어서, 흡입유로(201)에 흡입되는 액체에 기체가 흡입되어 기액혼합되도록 공기흡입부(305)가 더 마련되는 것을 특징으로 하는; 압력제어형 미세기포발생장치 여과기.
  9. 청구항 1에 있어서, 액체와 기체를 회전하면서 흡입 혼합액으로 토출하는 임펠라(302)와; 임펠라(302)를 수납하는 펌프케이싱(303)을 구비하되; 펌프케이싱(303)은 임펠라(302)가 액체를 흡입하는 흡입구(308)에 흡입타공판(206)이 기액혼합액체를 토출하는 토출구(309)에 토출타공판(207)이 각각 설치되는 것을 특징으로 하는; 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기.
  10. 청구항 1에 있어서, 흡입유로(201)에 토출압력을 유지하고 흡입혼합액에 진동체의 특성을 제공하는 탄성체 스프링이 체결된 체크벨브(205)가 더 마련되는; 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기.
  11. 청구항 9에 있어서, 토출구(309)의 토출수로(110)에는 기액혼합액을 케이싱커버(304)로 환류하는 혼합액체환류관(315)을 형성하는; 압력제어형 미세기포 발생장치 여과기.
  12. 청구항 11에 있어서, 토출구(309)에 기액혼합액을 혼합 분리 여과하여 배출하도록 혼합과 여과기능을 가진 듀얼사이클론여과기(209)를 더 포함하며, 듀얼사이클론여과기(209)는 다중사이클론 여과기로, 두개의 사이클론이 하나로 구성되어 시계 반시계 방향으로 회전 혼합 여과 분리하여 배출하는 것을 특징으로 하는; 압력제어형 미세기포발생장치 여과기.
  13. 삭제
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