KR102549725B1 - 복수의 배출관을 가지는 다이아프램 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이아프램 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 유체를각각 독립적으로 외부로 토출하기 위하여 다이아프램의 운동에 의해 이종(異種)의유체가 내부로 흡입되고 토출되는 복수의 가압실이 구비된 가압실 집합체; 상기 가압실 집합체와 인접하게 구비되어 복수의 가압실로부터 토출된 이종의 유체가 독립적으로 배출되는 두개 이상의 배출관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프에 관한 것이다.

Description

복수의 배출관을 가지는 다이아프램 펌프{Diaphragm Pump with Multiple Discharging Pipes}

본 발명은 복수의 배출관을 가지는 다이아프램 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다이아프램 펌프의 동작에 따라 두가지 이상의 다른 유체가 복수의 유입구를 통하여 유입되고, 유입된 유체는 가압실 집합체의 다이아프램 운동에 의해 복수의 배출관으로 각각 독립적으로 배출되는 다이아프램 펌프에 관한 것이다.

펌프는 전기모터 또는 공압,유압등의 에너지를 전달받아 유체에 에너지를 전달해주는 대표적인 유체기계로써, 일반적으로는 유체를 운반하는 수단으로 사용되며, 사용하는 목적, 주변환경 및 유체의 종류에 따라서 많은 종류의 펌프가 존재한다.

일반적으로 가장 많이 사용되는 펌프는 원심펌프로서, 원심펌프는 작동 시키면 날개차가 회전하여 유체를 흡입관에서 토출관으로 이동시킬 수 있다. 하지만, 원심펌프는 유로가 밀폐되어 있지 않기 때문에 운전시작 시에 자체적으로 유체를 흡입할 수 없음으로 외부로부터 유체를 공급받아 펌프 내부를 채워서 가동해야만 하는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결한 펌프로는 연동형 펌프, 다이아프램 펌프 등이 있으며, 그 중 다이아프램 펌프의 구조를 좀 더 간단히 하기위해, 대한민국 등록 특허 제10-1182477호(이하 '인용발명'이라함)에서는 도 1에 도시된 바과 같이 개구하는 그릇형상의 다이아프램과, 횡격막부, 모터로부터 회전력을 전달받아 비선형 캡축의 회전에 따라 전후 왕복운동으로 변환시켜 다이아프램 운동에 의해 유체를 맥동하는 다이아프램 펌프를 제안하고 있다.

인용발명은 도 1에 도시된 바와 같이 다이아프램(50)에 구비된 흡입밸브막(22)을 통해 외부로 부터 유체를 유입하고, 토출밸브막부(52)를 통해 외부로 유체를 배출하도록 구성되어 있다.

하지만 이러한 방식은 하나의 유체에만 적용이 가능하고, 유체를 맥동에 의하여 흡입-배출만을 수행할 뿐, 복수의 유체를 각각 흡입하여 배출하거나 복수의 유체를 혼합하는 응용분야에서는 이러한 다이아프램 펌프를 사용할 수 없다는 문제점이 있다.

1. 대한민국 등록 특허 제10-1182477호 '유체용 다이아프램 펌프'

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 유체의 종류에 따라 상이한 압력으로 가압하여 복수의 유체를 다이아프램 펌프 내부로 각각 흡입시키고 흡입된 유체를 복수의 배출관을 통하여 각각 토출시키는데 그 목적이 있다.

또한, 복수의 유체가 외부로 토출되기 전에 복수의 유체를 잘 혼합시키고, 특히, 복수의 배출관에서 나오는 유체가 기체와 액체인 경우 기체를 액체에 혼합시키고, 혼합된 유체 내의 기체가 좀 더 미세하고 균일하게 혼합되어 미세기포로 되어 외부로 배출하는 다이아프램 펌프를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 다이아프램의 운동에 의해 유체를 흡입 및 토출하는 다이아프램 펌프에 있어서, 상기 다이아프램 펌프는, 다이아프램의 운동에 의해 두종의 유체인 제1 유체, 제 2유체가 각각 내부로 흡입되고 토출되는 가압실; 상기 가압실이 두개 이상 모여 형성된 가압실 집합체; 상기 가압실 집합체와 인접하게 구비되어, 복수의 가압실로부터 토출된 상기 제1 유체, 상기 제 2유체가 각각 하나의 유로를 형성하고, 상기 복수의 유로는 복수의 배출관(500,600)내에 형성될 수 있다.

또한, 상기 가압실 집합체는 유입되는 유체의 종류에 따라, 각 유로와 연결되는 상기 가압실의 갯수가 서로 다르거나, 상기 가압실의 내부 총용적이 서로 다르게 형성될 수 있다.

또한, 상기 복수의 배출관은, 관 형태로 형성되어 일단을 통해 유입된 상기 제1 유체가 이동되는 제1 유로가 구비되는 제1 배출관과, 상기 제1 배출관을 내측에 포함하며 일단을 통해 유입된 상기 제2 유체가 이동되는 제2 유로가 구비되는 제2 배출관으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1 유체가 기체이고, 상기 제2 유체가 액체이며, 상기 제1 배출관의 끝단에 기체 필터가 구비될 수 있다.

또한, 상기 기체 필터는 관의 형태로 구비될 수 있다.

또한, 상기 기체 필터는 세라믹 소재일 수 있다.

또한, 상기 기체 필터는 에어로젤을 포함하는 소재로 만들어질 수 있다.

또한, 상기 제1 배출관이 구비된 상기 제2 배출관의 길이는, 상기 제1 배출관의 길이보다 길게 형성되고, 상기 제2 배출관은 상기 제1 배출관의 끝단부터 상기 제2 배출관의 끝단까지 혼합유로를 형성하는 혼합 배출관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 유로 상에는 상기 가압실에서 토출되어 나오는 상기 제2 유체가 와류를 형성하도록 도와주는 와류 유도판이 구비될 수 있다.

또한, 상기 혼합유로의 타단에는 캐비테이션 필터와 캐비테이션 가이드를 가지는 캐비테이션 노즐을 더 포함할 수 있다.

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본 발명에 따르면, 복수의 배출관을 가지는 다이아프램 펌프를 통하여, 외부로부터 두개 이상의 이종(異種) 유체를 유입받은 후, 이를 각각 독립된 복수의 배출관을 통하여 외부로 이송하거나, 또는 펌프내에서 이종의 유체를 혼합하여 혼합된 유체를 배출되도록 할 수 있다.

또한, 혼합배출관 끝단에 구비된 캐비테이션 노즐을 통하여 펌프 내에 이동하는 혼합 유체를 더욱 고르게 섞어서 외부로 배출할수 있으며, 혼합유체가 액체를 포함하는 경우 상기 액체에 캐비테이션을 발생시키고, 상기 캐비테이션을 유지시키면서 외부로 캐비테이션을 토출시키는 캐비테이션 노즐을 구비할 수 있다.

도 1은 종래의 유체용 다이아프램 펌프의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 따르는, 다이아프램 펌프 전체의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 따르는, 다이아프램 펌프의 구동부와 운동변환부의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 따르는, 유체 운반부의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예를 따르는, 유체 운반부의 분리도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예를 따르는, 유체 운반부에서 두개의 유입챔버와 두개의 배출관을 보여주는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 따르는, 가압실집합체, 두개의 유입챔버, 흡입밸브, 배출밸브, 두개의 배출관, 두개의 유입구,유입챔버커버, 3개의 제1 유입홀, 2개의 제2 유입홀, 3개의 제1 배출홀, 2개의 제2 배출홀 등을 보여주기 위한 분리도이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예를 따르는 두개의 유체흐름을 보여주는 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예를 따르는, 와류 유도판을 보여주는 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예를 따르는, 제1 배출관과 제2 배출관, 와류유도판, 혼합배출관의 구조를 보여주는 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예를 따르는, 평면형의 기체 필터를 보여주는 예시도 이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예를 따르는, 관 형태의 기체 필터를 보여주는 예시도 이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예를 따르는, 캐비테이션 노즐이 혼합 배출관에 붙은 형태를 보여주는 예시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예를 따르는, 캐비테이션 노즐의 구성을 보여주는 캐비테이션 노즐의 분리도 예시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예를 따르는, 캐비테이션 노즐의 내부 형태를 보여주는 단면도이다.

본 발명에서는 유체의 종류에 따라 상이한 압력으로 가압하여 복수의 유체를 다이아프램 펌프 내부로 각각 흡입시키고 흡입된 유체가 각각 외부로 토출가능하도록 다이아프램의 운동에 의해 유체를 흡입 및 토출하는 다이아프램 펌프는, 다이아프램의 운동에 의해 두개 이상인 이종(異種)의 유체가 내부로 흡입되고 토출되는 복수의 가압실이 구비된 가압실 집합체; 상기 가압실 집합체와 인접하게 구비되어 복수의 가압실로부터 토출된 이종의 유체가 독립적으로 배출되는 배출챔버;를 포함하고, 이를 통하여 복수 개인 이종의 유체를 각각 독립적으로 외부로 배출할 수 있다.

또한, 다이아프램 펌프는 상기 독립적으로 배출되는 복수의 유체를 외부 대기로 배출되기 전에 혼합할 수 있으며, 기체인 유체와 액체인 유체가 유입되는 경우 두개의 유체가 혼합되면서 미세기포를 함유하는 혼합유체를 만들 수 있다.

혼합유체 또는 한가지 액체가 외부로 배출되기 직전에 상기 액체에 캐비테이션을 발생시켜 상기 캐비테이션을 외부로 토출하므로 상기 캐비테이션을 이용하여 다양한 세정용도로 활용할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.

본 발명인 다이아프램 펌프(A)는 도 2에 도시된 바와 같이 구동부(300), 운동변환부(400), 그리고 유체운반부(700)로 역할을 구분할 수 있으며, 구동부(300)와 운동변환부(400)는 여타 다이아프램 펌프의 동작원리와 크게 다르지 않다.

상기 구동부(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 모터와 같은 전동부재와 모터에 결합하여 구동부(300) 최종단의 회전수를 감속하여 회전력을 강하게 만들어 수 있는 감속기(320)를 포함할 수 있으며, 구동부(300)는 운동 변환부(400)를 구성하는 편심원판(415)과 같이 비선형 회전을 만드는 회전체를 통해 운동 변환부(400)와 결합될 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 편심원판(415)으로부터 회전력을 전달받는 원판부재(410)는 상기 편심원판(415)의 편심된 거리만큼 상기 원판부재(410)의 중심에서 기울어지면서 그 기울어진 거리만큼 상기 원판부재(410)는 왕복운동을 하게 되고, 따라서 상기 원판부재(410)와 결합되어 있는 각 다이아프램 연결자(420)는 왕복운동(432)을 하게 된다.

상기 각 다이아프램 연결자(420)는 각 다이아프램(421)의 중앙부에 붙어 있으며, 상기 각 다이아프램(421)은 고무 또는 실리콘과 같은 소재로 만들어지며, 가장자리가 각 가압실(100)의 밑에 있는 구멍을 막고 있음으로 상기 각 다이아프램 연결자(420)의 왕복운동(432)은 각 다이아프램(421)이 각 가압실(100)의 내부와 외부로 왕복운동(432)을 하게하며 편심원판(415)의 회전방향(430)으로 순차적으로 각 가압실(100)의 내부 압력을 가압 또는 감압시킴으로 가압시 각 가압실(110) 내의 유체는 외부로 밀려나가며 감압시 외부의 유체를 각 가압실(110)로 빨아들인다.

도 3은 상기 설명한 구동부(300)의 회전운동이 각 5개의 다이아프램(421)의 왕복운동으로 전환되는 과정을 보여주며, 이들은 단지 본 발명에서 보여준 하나의 예에 지나지 않으며 그외 다양한 방법으로 구현 될수 있다.

본 발명의 특징은 유체운반부(700)에 있으며, 상기 유체운반부(700)는 성질이 다른 복수개의 유체를 각 가압실(110)로 유입시키고, 각 유입된 유체를 각 가압실(110)로부터 같은 유체끼리 모아서 따로 독립적으로 이동시키는 것을 특징으로 한다. 그러나 설명의 편의를 위해 2개의 유체가 이동하는 상황으로 설명하되 그 이상의 경우도 이에 준하여 설명될 수 있다.

도 4에 본 발명의 다이아프램 펌프(A)중 유체운반부(700)의 기본을 도시하였으며 좀 더 자세한 설명을 위해 도 5에는 도 4의 분리도를, 도 6에는 도 4에서 유입챔버(200)와 그 구성(210, 220, 230, 260) 그리고 배출챔버(240, 250)와 그 구성(260, 500, 600)을 보기 쉽게 도시하였다.

도 5의 가압실 집합체(100)는 원기둥 형상으로 그 중심축을 중심으로 중심축과 같은 방향으로 5개의 구멍이 뚫려져 있는데 이 구멍이 가압실(110)을 형성하며 최소 유입되는 유체의 종류보다 많아야 한다.

상기 가압실(110)의 아랫 구멍에 다이아프램(421)이 붙어 있다.

상기 가압실 집합체(100)의 윗면은 다수의 구멍을 형성하고 있는 분리판(260)이 위치한다.

상기 분리판(260)에는 두개의 유체가 상기 가압실(110)로 들어오는 유입홀(221,231)과 배출홀(241,251)이 있으며, 상기 유입홀(221,231)과 배출홀(241,251)에는 체크밸브인 흡입밸브(261)와 배출밸브(262)가 있어 유체의 이동을 한방향으로만 움직이도록 통제한다.

도 4, 도 5, 도 6에는 각 가압실(110)의 마이너스 압력에 의해서 외부로부터 두개의 유체가 들어오는 입구인 제1 유입구(211)와 제2 유입구(212)가 도시 되어 있으며, 유입된 유체가 임시로 머물러 있는 유입챔버(200)는 유입챔버 외벽(213), 분리판(260), 유입챔버커버(210) 그리고 제2 배출관(500)의 외벽에 의하여 형성되어 있고, 두개의 유입챔버 격벽(214)에 의해 제1 유입챔버(220)와 제2 유입챔버(230)으로 나눠져 있음을 보여준다.

상기 유입챔버(220,230)들은 유체들의 버퍼링 장소로 사용되며, 유입되는 유체의 수만큼 있어야 하나, 하나의 유입되는 유체가 일반 대기인 경우 해당 유입챔버를 구비할 필요가 없을 수도 있다.

상기 상기 유입챔버(220,230)에 들어온 유체는 각 유입쳄버(220,230)와 연결되는 가압실(110)의 마이너스 압력에 의해 해당 유체 유입홀(221, 231)을 막고 있었던 흡입밸브(261)가 열리면서 연결되어 있는 가압실(110)로 들어간다.

계속되는 구동부(300)의 회전운동에 의해 다이아프램(421)이 가압실(110) 내로 밀고 올라가면서 상기 가압실(110)의 압력이 높아지면 상기 압력에 의해 유체는 상기 가압실(110)의 유체 배출홀(241, 251)을 막고있었던 해당 배출밸브(262)를 밀어 열면서 상기 가압실(110) 내의 유체를 밀어내게 된다.

도 5에서 각 가압실(110)에서 밀어내는 복수개의 유체들은 배출챔버(290)로 이동하게 되는데 이때 같은 종류의 유체끼리 정해진 배출챔버(290) 즉 제1 배출챔버(240) 또는 제2 배출챔버(250)로 모이도록 같은 유체를 밀어내는 가압실(110) 윗면에 위치하고 있는 분리판(260)의 유체 배출홀(241,242)들은 유체별로 정해진 하나의 배출챔버(290)로만 연결되게 위치되어야 한다.

도 6을 보면 상기 배출챔버(290)는 제1 배출관(600)과 분리판(260)으로 이루어지는 제1 배출챔버(240)와 제1 배출관(600)의 외벽과 제2 배출관(500) 내벽 그리고 분리판(260)으로 이루어지는 제2 배출챔버(250)로 구성되어 있음을 보여준다.

도 5를 보면 제1 유체 배출홀(241)은 제1 배출챔버(240)와 접하는 분리판(260)에 그리고 제2 유체 배출홀(242)은 제2 배출챔버(250)와 접하는 분리판(260)에 위치함으로 같은 유체끼리 정해진 배출챔버(240, 250)로 모여서 이동할 수 있게된다.

이렇게하여 상기 각 배출관(500,600)에는 같은 종류의 유체를 독립적으로 이동 시키는 다이아프램 펌프의 운반부(700)를 구성할 수 있다.

도 7, 도 8, 도 9는 상기 설명한 두개 유체의 유체가 흡입되어 배출되는 과정을 보여주는 보여주기 위한 기본 유체운반부(700)의 분해도와 두개의 유체이다.

상기 유체 배출홀(241, 242)의 위치에따라 두개의 배출관(500,600)이 서로 분리되어 평행하게 위치할 수도 있는 등 다양한 형태를 가질 수 있으며 본 발명은 한개의 배출관(600)이 다른 배출관(500)을 포함하는 형태를 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 형상은 좀 더 컴팩트한 다이아프레임 펌프(A)를 구현할 수 있기때문이다. 이러한 특징을 만족시키기 위해 상기 가압실(110) 윗면에 있는 구멍의 모양은 구멍의 폭 길이보다 중심으로 더 긴 타원형을 갖는 것은 자연스러운 특징이다.

또한 복수개의 유체를 배출할 때에 유체의 특성 즉 점도, 압축성 등에 따라 밀어내는 힘 즉 압력을 틀리게 할 필요가 있다. 압력을 크게하기 위해서는 많은 양의 유체를 밀어내어야 하므로 필요에 따라 이종의 유체가 출입하는 가압실(110)의 갯수 또는 상기 가압실(110)의 내부 총용적은 서로 다를 수도 있어야 한다.

도 8 내지 도 9를 보면 제2 유로(20)를 지나는 제2 유체는 제2 유체 배출홀(251)과 수직으로 나오게 되고, 제1 유로(10)를 지나는 제1 유체는 제1 유체 배출홀(252)과 수직으로 나오게 되므로 서로 잘 섞이는 것이 쉽지않다.

유입되는 두개의 유체가 예를 들어 독한 술과 물이면 따로 배출하는 두개의 유체를 배출전에 섞어줌으로 원하는 도수의 술을 만들 수 있다.

이런 경우를 위해 본 발명은 도 10에 도시된 바와 같이 제2 배출관(500)이 형성하는 제2 유로(20) 안에 나사형태를 갖는 와류 유도판(510)을 갖도록 하는 특징을 가지고 있다.

상기 와류 유도판(510)은 재2 배출관(500)으로 토출되는 유체를 와류 유도판(510)을 따라 한 방향으로 돌면서 이동하게 되며, 좀 더 바람직하게는 제1 배출관(600)에서 나오는 유체와 직각에 더 가깝게 섞이도록 하기 위해 제1 배출관(600)의 윗면 일부를 덮을 수 있도록 테이퍼링(tapering)을 줌으로써 난류를 유발하는 장치로도 역할을 할수 있다.

이는 제1 배출관(600)에서 나오는 유체가 기체인 경우 더욱 유용할 수 있다.

이렇게하여 두개의 유체가 섞여진 혼합유체가 형성될 수 있으며, 상기 혼합유체가 대기로 나오기 전에 좀 더 잘 섞일 수 있도록 본 발명은 제2 배출관(500)이 길이로 더 연장되어 제1 배출관(600)의 끝단부터 외부로 토출될 때까지의 사이에 혼합유로가 지나가는 혼합 배출관(590)을 갖는 것을 특징으로 한다.

도 11에 혼합유가 배출되는 방향으로 가늘어지는 혼합 배출관(590)의 일례를 보여준다

본 발명은 하나의 유체가 액체인 물이고 다른 하나의 유체가 산소, 수소, 오존, 또는 일반 대기와 같은 기체일 경우도 적용 가능하다. 이 경우 기체는 아주 작게 쪼개지지 않으면 액체인 물과는 섞이지 않고 따로 배출됨으로 혼합유체 즉 미세기포를 생성할 수는 없다. 본 발명의 주요 기능중 하나인 물에 완전히 섞이는 미세기포를 생성하기 위해서는 기체를 최대 마이크로 미터 단위 크기의 기포로 나누어야만 한다. 좀 더 바람직하게는 나노 미터 단위의 기포를 만들 수 있게 하는 것이 본 발명의 주요한 목적이기도 하다.

이를 가능하게 하기 위해 본 발명은 기체가 나오는 배출관의 끝단에 기체필터(610)를 설치하는 것을 특징으로 한다.

도12는 제1 배출관(600)이 기체를 배출한다고 가정하여 도시한 기체필터(610)를 보여준다.

상기 기체필터(610)을 자세히 보면 수많은 구멍이 뚫려져 있는 것처럼 보이지만 이는 단지 구멍들이 형성되어 있다는 것을 보여주기 위한 것일 뿐 상기 기체필터(610)의 경우는 구멍이 맨눈으로 보이지 않을 정도로 작게 형성된다.

이렇게 함으로 본 특허는 물과 같은 액체에 아주 미세한 기포를 함유하는 다이아프램 펌프를 갖게된다.

여기서 액체가 물이고 미세한 기포가 산소이면 산소수, 수소이면 수소수, 오존이면 오존수를 생성할 수 있다. 이렇게 하기 위해서는 상기 기체필터(610)에 형성되는 구멍의 크기가 마이크로미터 단위를 넘어가지 않아야한다. 이렇게 작은 구멍을 뚫어서 만드는 것은 현재 첨단 반도체 제조공정에서도 불가능하므로 본 발명은 상기 기체필터(610)에 세라믹 소재를 사용한다.

상기 세라믹은 한개 이상의 불에 타면 없어지는 재료, 예를 들면 숯가루, 나무 가루등의 재료와 진흙과 같은 소재를 섞어 아주 얇게 판으로 만든 다음 이를 가마와 같은 화로에 넣고 구워서 타는 재료를 제거해 버림으로 수많은 나노미터급의 작은 구멍을 형성한다.

또한, 두께를 얇게 할수록 작은 압력으로 기체를 통과시킬 수 있음으로 막과 같이 얇은 멤브레인 형태를 가지는 기체필터(610)를 제작하여 사용할 수 있다.

두개의 배출챔버(240,250) 중에서 기체가 모이는 배출챔버가 제1 배출챔버(240)인 경우, 이 때, 이렇게 작은 구멍으로 유체를 통과시키기 위해서는 제1 배출관(600)에서 나오는 유체의 압력이 굉장히 높아야 하며, 이를 위해 구동부(300)의 감속기가 필요한 하나의 이유가 된다.

또한, 이 구멍이 많을수록 구멍이 커진 것과 같은 효과를 내므로 좀 더 낮은 압력으로 기체를 밀어 낼수 있고 더 많은 미세기포를 발생시킬 수 있다. 이와 같은 목적으로 본 발명은 기체필터(610)를 관의 형태를 갖는 것을 특징으로 한다. 특히 상기 관 형태의 기체필터(610)는 와류가 형성된 제2 유체와 많은 면을 접하게 됨으로 본 발명의 다이아프레임 펌프(A)는 좀 더 많은 미세기포를 만들 수 있다.

이 때, 관의 형태는 관의 중앙부에 배출된 기체가 있는 공간을 가지고 있다는 의미이며 끝단이 뚫려져 있다는 의미는 아니다. 상기 관의 끝단이 막혀져 있는 경우 가해지는 기체의 압력이 관의 옆면으로 집중되어 더 많은 기포를 생생하도록 할 수 있다.

도 13에 관 형태의 기체필터(610)를 도시하였으며, 상기 관 형태의 기체필터(610)는 혼합배출관(590)을 따라 길게 형성될 수도 있음으로 상기 와류 유도판(510)은 혼합유로(30)에도 위치할 수 있게하여 좀 더 잘 섞인 혼합류인 미세기포를 만들수 있다.

상기 전술한 바와 같이 나노미터급의 구멍을 갖는 관 형태의 세라믹 기체필터(610)의 경우도 기체를 내보내기 위해서는 약 2바(BAR) 정도의 기체 압력이 필요하며 추가로 액체의 압력을 더 극복하여야 하기 때문에 본 발명이 적용될 수 있는 포터블(portable) 다이아프레임 펌프(A)인 경우 세라믹 소재보다 에어로젤(areogel) 소재를 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 에어로젤(areogel)은 실리카와 같은 특정 물질에 아주 많은 공기를 내포하고 있어 초 저밀도로 형성되며, 이는 상기 에어로젤(areogel)의 내부에 수 많은 공기 구멍이 내포되어 있다는 것을 의미한다. 또한 그 구멍의 크기가 수 나노미터로 알려져 있다. 또한 순수 에어로젤(areogel)은 친수성(hydrophile) 임으로 본 발명은 상기 순수 에어로젤(areogel)에 소수성(hydrophobe)을 갖는 물질을 혼합하여 물과 접촉하여도 변형되거나 부서지지 않는 에어로젤(areogel)을 포함한 에어로젤(areogel) 혼합물질을 사용한다.

이러한 에어로젤(areogel)이 많이 포함된 소재는 기계적인 강도가 매우 취약함을 본 발명은 금속 또는 세라믹 같은 강한 소재로 골격을 형성하고 상기 골격에 상기 에어로젤(areogel) 혼합물질을 입힘으로 기계적 강도를 보안할 수 있다.

본 발명은 도 14에 도시한 바와 같이 혼합 배출관(590)의 끝단에 캐비테이션 노즐(540)을 구비하는 것을 또 다른 특징으로 한다. 노즐이란 토출되는 유체가 빠르게 외부로 배출되도록 하는 장치임으로, 상기 캐비테이션 노즐(540) 또한 혼합유로(30)의 통로를 좁게하기 위해서 도 15에 도시된 바와 같이 상기 혼합유로(30)를 막은 판과 상기 판에 뚫린 다수의 구멍인 캐비테이션 홀(542)로 이루어진 캐비테이션 필터(541)를 구비하므로 일반적인 노즐의 특성을 갖도록 한다.

여기에서 혼합유체가 미세기포를 포함하는 물이고 그 미세기포가 물에 녹아 있을 정도로 작은 나노수인 경우 상기 혼합유체가 캐비테이션 홀(542)을 빠른 속도로 통과하면 상기 혼합유체의 압력이 낮아져 캐비테이션을 발생시키게 된다.

이때의 혼합유체에서 캐비테이션의 발생은 혼합유체가 아닌 물인 경우보다 훨씬 쉽게 발생하는데 이는 혼합유체 안에 있는 미세 기포들이 캐비테이션을 시작하게 하는 핵(nuclei)의 역할을 하기 때문이므로 미세 기포가 없는 일반 물인 경우보다 높은 압력 즉 캐비테이션 홀(542)을 지나는 속도가 좀 더 늦더라도 훨씬 쉽게 캐비테이션을 만들어낼 수 있다.

상기 캐비테이션은 알려진대로 아주 높은 세척력을 가지고 있으나 존속 시간이 너무 짧아 배출되기 전에 없어져 버리므로 실사용이 불가능하다.

본 발명은 도 15 내지 도 16에 도시한 바와 같이 상기 유체에 발생한 캐비테이션의 존속시간을 늘려주기 위하여 캐비테이션 가이드(543)를 구비한다. 혼합유체에 발생한 캐비테이션을 좀 더 오래 존속시키면서 외부로 배출되게 시간을 늘려줄 수 있는 유일한 방법은 압력이 좀 더 높은 유체 즉 속도가 더 느린 유체가 캐비테이션이 발생한 유체를 감싸주는 방법이다.

그러기 위해서 상기 캐비테이션 필터(541)에 있는 캐비테이션 홀(542)의 일부의 위치는 혼합 유체가 그대로 외부인 대기로 나오도록 위치하고, 다른 캐비테이션 홀(542)의 위치는 캐비테이션 가이드(543)에 부딪치도록 위치시킨다. 여기서 상기 캐비테이션 필터(541)를 통과한 유체는 모두 캐비테이션을 포함하고 있다는 조건을 갖는다고 가정하면, 상기 유체중 일부는 상기 캐비테이션 가이드(543)에 부딪치면서 속도가 떨어지며 캐비테이션이 파괴되어 압력이 높아지게 되면서 상기 캐비테이션 가이드(543)에 부딪치지 않고 나오는 캐비테이션을 가지고 있는 유체를 감싸게 됨으로 캐비테이션을 외부로 배출할 수 있다. 이 캐비테이션은 세척등의 용도로 사용할 수 있도록 한다,

이와 같은 캐비테이션 노즐(540)은 혼합유체가 아닌 물과 같은 일반 액체에도 적용할 수 있다. 단지 좀 더 빠른 속도로 상기 캐비테이션 필터(541)를 통과시켜야 하기 때문에 유체를 강하게 밀어줄 수 있는 회전력을 갖춘 구동부(300)가 필요하며 감속부재(320)가 필요한 또 하나의 이유이기도 하다.

즉 상기 캐비테이션 노즐(540)은 일반 펌프의 노즐로 사용하여 캐비테이션을 발생시키게 사용될 수 있도록 하는 것이 본 발명의 특징이며 장점이 된다.

A: 다이아프램 펌프
10: 제1 유로 20: 제2 유로
30: 혼합유로
100: 가압실 집합체 110: 가압실
200: 유입챔버 210: 유입챔버커버
211: 제1 유입구 212: 제2 유입구
213: 유입챔버 외벽 214: 유입챔버 격벽
220: 제1 유입챔버 221: 제1 유체 유입홀
230: 제2 유입챔버 231: 제2 유체 유입홀
240: 제1 배출챔버 241: 제1 유체 배출홀
250: 제2 배출챔버 251: 제2 유체 배출홀
260: 분리판 261: 흡입밸브
262: 배출밸브
290: 배출챔버
300: 구동부
320: 감속부재
400: 운동변환부 410: 원판부재
415: 편심원판
420: 다이아프램 연결자 421: 다이아프램
430: 구동부 운동방향 431: 원판부재 운동방향
432: 원판부재 운동방향
500: 제2 배출관 510: 와류 유도판
540: 캐비테이션 노즐
541: 캐비테이션 필터 542: 캐비테이션 홀
543: 캐비테이션 가이드
590: 혼합 배출관
600: 제1 배출관 610: 기체 필터
700: 유체운반부

Claims (11)

1. 다이아프램의 운동에 의해 유체를 흡입 및 토출하는 다이아프램 펌프(A)에 있어서,
   상기 다이아프램 펌프(A)는,
   다이아프램의 운동에 의해 두종의 유체인 제1 유체, 제 2유체가 각각 내부로 흡입되고 토출되는 가압실(110);
   상기 가압실(110)이 두개 이상 모여 형성된 가압실 집합체(100);
   상기 가압실 집합체(100)와 인접하게 구비되어, 복수의 가압실(110)로부터 토출된 상기 제1 유체, 상기 제 2유체가 각각 하나의 유로를 형성하고,
   상기 복수의 유로는 복수의 배출관(500,600)내에 형성되는 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 가압실 집합체(100)는,
   유입되는 유체의 종류에 따라, 각 유로와 연결되는 상기 가압실(110)의 갯수가 서로 다르거나, 상기 가압실(110)의 내부 총용적이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 배출관(500,600)은, 관 형태로 형성되어 일단을 통해 유입된 상기 제1 유체가 이동되는 제1 유로(10)가 구비되는 제1 배출관(600)과, 상기 제1 배출관(600)을 내측에 포함하며 일단을 통해 유입된 상기 제2 유체가 이동되는 제2 유로(20)가 구비되는 제2 배출관(500)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1 유체가 기체이고, 상기 제2 유체가 액체이며, 상기 제1 배출관(600)의 끝단에 기체 필터(610)가 구비되는 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 기체 필터(610)는 관의 형태로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
   
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
   상기 기체 필터(610)의 재료가 세라믹인 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
   
7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
   상기 기체 필터(610)가 에어로젤을 포함하는 소재로 만들어진 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
   
8. 제 3항에 있어서,
   상기 제1 배출관(600)이 구비된 상기 제2 배출관(500)의 길이는 상기 제1 배출관(600)의 길이보다 길게 형성되고, 상기 제2 배출관(500)은 상기 제1 배출관(600)의 끝단부터 상기 제2 배출관(500)의 끝단까지 혼합유로(30)를 형성하는 혼합 배출관(590)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
   
9. 제 3항에 있어서,
   상기 제2 유로(20) 상에는 상기 가압실(110)에서 토출되어 나오는 상기 제2 유체가 와류를 형성하도록 도와주는 와류 유도판(510)이 있는 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 혼합유로(30)의 타단에는 캐비테이션 필터(541)와 캐비테이션 가이드(543)를 가지는 캐비테이션 노즐(540)을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
    
11. 삭제

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