KR102563398B1 - Nano-bubble generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세기포 발생장치에 관한 것으로, 양식장이나 하수처리장 등에서 물속의 용존산소량을 높이고 용존산소가 지속적으로 유지될 수 있도록 초미세 기포로 용해시킬 수 있도록 한 것으로, 물속에 산소를 주입하고 산소 기포를 미세하게 쪼개서 물속의 용존산소량을 안정적으로 높게 유지할 수 있도록 한 미세기포 발생장치에 관한 것인바, 액체와 기체가 혼합된 유체를 흡입하는 펌프(P)의 배출포트에 접속된 배출관(10) 내부에 나선형 부재(20)가 삽입되어 배출관(10)을 통해 배출되는 액체 속의 기체가 나선형 부재(20)에 충돌하면서 미세기포가 형성되도록 되어 있다.The present invention relates to a microbubble generator, which is capable of increasing the amount of dissolved oxygen in water in a farm or sewage treatment plant and dissolving it into ultrafine bubbles so that the dissolved oxygen can be continuously maintained, injecting oxygen into water and creating oxygen bubbles It relates to a micro-bubble generating device capable of stably maintaining a high amount of dissolved oxygen in water by breaking it into small pieces, and the inside of the discharge pipe 10 connected to the discharge port of the pump P for sucking a mixed fluid of liquid and gas The spiral member 20 is inserted into the gas in the liquid discharged through the discharge pipe 10 to collide with the spiral member 20 to form microbubbles.
Description
본 발명은, 예를 들면 양식장이나 하수처리장 등에서 물속의 용존산소량을 높이고 용존산소농도가 시간의 경과에도 불구하고 일정 수치 이상 유지될 수 있도록 초미세 기포로 용해 시킬 수 있도록 한 것으로, 물속에 산소를 주입하고 산소 기포가 배출관 내부에 설치한 나선형 부재와의 연쇄적인 충돌에 의해 미세하게 쪼개줌으로써 물속의 용존산소농도를 안정적으로 높게 유지할 수 있도록 한 미세기포 발생장치에 관한 것이다.The present invention, for example, increases the amount of dissolved oxygen in water in a fish farm or sewage treatment plant, etc. and dissolves it into ultra-fine bubbles so that the dissolved oxygen concentration can be maintained at a certain level or higher despite the passage of time. It relates to a micro-bubble generating device capable of stably maintaining a high dissolved oxygen concentration in water by injecting and breaking oxygen bubbles into fine particles by a chain collision with a spiral member installed inside a discharge pipe.
일반적으로, 미세기포 발생장치는 예를 들면 오염된 물의 수질을 정화하거나 수질환경을 개선하기 위해 물속에 산소나 공기 또는 기타 필요한 기체를 녹이기 위한 용도로 사용되고 있는데, 물속에 기체를 효과적으로 녹이기 위해서는 기포를 되도록 작게 형성하여 물과 기체의 접촉면적을 최대화하여야 하고, 기포의 직경을 일정하도록 하여야 하는데, 이와 같은 미세기포를 만드는 방법으로는 산기관을 이용하는 방식과 벤츄리관을 이용하는 방식이 있다.In general, microbubble generators are used, for example, to dissolve oxygen, air, or other necessary gases in water in order to purify the quality of contaminated water or improve the water quality environment. It should be formed as small as possible to maximize the contact area between water and gas, and the diameter of the bubbles should be kept constant. As a method of making such microbubbles, there are a method using a diffusion tube and a method using a Venturi tube.
상기 산기관 방식은 미세한 구멍이 형성되어 있는 파이프를 물속에 설치하고 상기 파이프에 기체를 공급하여 기체가 상기 구멍을 통해 분출되도록 함으로써 기포가 형성되도록 하는 것이다. 그런데 이러한 산기관 방식은 구멍을 아무리 작게 형성한다 하더라도 기포가 작은 구멍에서 가압상태로 분출하므로 분출 순간 체적이 팽창하므로, 마이크로미터(㎛) 단위의 기포를 얻을 수 없다.In the diffuser method, bubbles are formed by installing a pipe having fine holes in water and supplying gas to the pipe so that the gas is ejected through the holes. However, in this diffuser method, no matter how small the hole is formed, since bubbles are ejected from the small hole in a pressurized state, the volume expands at the moment of ejection, so bubbles in the unit of micrometer (μm) cannot be obtained.
또, 벤츄리관을 이용하는 방식은 벤츄리관을 통과하는 액체에 기체를 주입하여 액체 속에 순간적으로 미세기포가 생기도록 하는 것인데, 이 경우 기포가 순간적으로 생성되지만 물속에 잘 용해되지 못하고 기포가 수면 위로 바로 올라와 용존산소농도의 지속성이 떨어지며, 기포의 직경도 일정하지 않고 기포가 상호 간의 인력에 의해 뭉쳐버려 그만큼 용해율이 저하한다는 문제가 있었다.In addition, the method using the Venturi tube is to inject gas into the liquid passing through the Venturi tube to instantaneously create microbubbles in the liquid. There was a problem that the persistence of the dissolved oxygen concentration was lowered, the diameter of the bubbles was not constant, and the bubbles were united by mutual attraction, so the dissolution rate was reduced by that much.
본 출원인이 검색한 바에 의하면 본 발명과 관련된 종래기술로 특허문헌 1 내지 4 등이 개시되어 있다.According to the applicant's search, Patent Documents 1 to 4 have been disclosed as prior art related to the present invention.
특허문헌 1의 나노 기포 함유 리퀴드 솔루션은 일측에 통로가 형성된 반달 형태의 디스크를 이격 배치하여 물과 기체가 디스크를 지그재그 상태로 통과하면서 나노 기포이 형성되도록 구성되어 있고, 특허문헌 2의 나노 기포 제너레이터도 특허문헌 1과 유사한 구조로 이루어져 있으며, 특허문헌 3의 기체용해유니트 및 이를 이용한 산소 용해장치는 파이프 형태의 하우징 내부에 다수의 연통공이 형성된 내관 및 차단판으로 구성되어 물과 산소의 접촉시간을 길게 하여 산소의 용해도를 높이고 매우 작은 크기의 기포를 발생시킬 수 있도록 되어 있고, 특허문헌 4의 액체에 기체를 용해시키는 장치는 용해조 내부에 외측 하방으로 연장되는 경사면을 가지는 형태의 분산 트레이와, 내측 하방으로 연장되는 경사면을 가지는 형태로 되어 있고 하단에 관통공이 형성되어 있는 복수의 집수 트레이를 구비하며, 상기 복수의 분산 트레이와 상기 복수의 집수 트레이는 상하 방향으로 교호적으로 배치된 구조로 이루어져 있다.The nano-bubble-containing liquid solution of Patent Document 1 is configured to form nano-bubbles as water and gas pass through the disk in a zigzag state by arranging half-moon-shaped disks with passages formed on one side at a distance, and the nano-bubble generator of Patent Document 2 also It has a structure similar to Patent Document 1, and the gas dissolving unit of Patent Document 3 and the oxygen dissolving device using the same are composed of an inner tube and a blocking plate in which a plurality of communication holes are formed inside a pipe-shaped housing, so that the contact time between water and oxygen is long. It is designed to increase the solubility of oxygen and generate bubbles of a very small size, and the device for dissolving gas in the liquid of Patent Document 4 includes a dispersion tray in the form of a inclined surface extending downward and outward inside the dissolution tank, and It has a shape with an inclined surface extending to a plurality of collecting trays having a through hole formed at the lower end, and the plurality of dispersion trays and the plurality of collecting trays are alternately arranged in the vertical direction.
한편, 상술한 특허문헌 1 내지 4를 포함하는 종래기술에 의한 미세기포 발생장치에 있어서는 물속에 주입된 산소를 포함하는 각종 기체를 미세하게 쪼개는데 있어서 기술적으로 한계가 있었으며, 생성된 미세기포 또한 물속에서 장시간 체류하지 못하고 다시 응집하여 기포로 떠올라버리게 됨으로써 용존산소농도의 지속효과가 오래가지 못하게 되는 단점이 있었다.On the other hand, in the microbubble generator according to the prior art including the above-mentioned Patent Documents 1 to 4, there was a technical limit in breaking down various gases containing oxygen injected into water into fine particles, and the generated microbubbles were also submerged in water. There was a disadvantage in that the continuous effect of the dissolved oxygen concentration did not last long because it could not stay for a long time in the air and agglomerated again and floated away as bubbles.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 제작이 용이하면서도 용도별 미세기포의 크기를 조절할 수 있으며, 별도의 반응 용기(容器)나 노즐을 사용하지 않고 배출관 내부를 통과하는 물속에서 미세기포가 발생할 수 있도록 하여 설치공간에 제약이 없고, 특히 용존산소농도의 지속효과가 우수하며, 투입되는 산소도 최소화할 수 있어 미세기포 발생장치의 제작 및 운전비용을 절감할 수 있는 새로운 구조의 미세기포 발생장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to be able to adjust the size of microbubbles for each purpose while being easy to manufacture, and to pass through the inside of the discharge pipe without using a separate reaction container or nozzle. There is no restriction in the installation space by enabling microbubbles to be generated in the water, and the continuous effect of dissolved oxygen concentration is excellent, and the input oxygen can be minimized, which can reduce the manufacturing and operation cost of the microbubble generator. It is to provide a microbubble generator of a novel structure.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에서는 액체와 기체가 혼합된 유체를 흡입하는 펌프의 배출포트에 접속된 배출관 내부에 나선형 부재가 삽입되어 배출관을 통해 배출되는 액체 속의 기체가 나선형 부재에 충돌하면서 미세기포가 형성되도록 한 미세기포 발생장치를 제공한다.In order to achieve the above object, in one embodiment of the present invention, a spiral member is inserted into a discharge pipe connected to a discharge port of a pump that sucks a mixture of liquid and gas, and the gas in the liquid discharged through the discharge pipe is discharged through the spiral member. It provides a micro-bubble generator in which micro-bubbles are formed while colliding with the.
바람직한 실시 예에서, 상기 나선형 부재는 배출관의 전 길이에 걸쳐 설치되고, 상기 나선형 부재는 배출관의 내부에 동심원상으로 복수 개가 설치되거나 배출관의 내부에 병렬로 복수 개가 설치된다.In a preferred embodiment, the spiral members are installed over the entire length of the discharge pipe, and a plurality of spiral members are installed concentrically inside the discharge pipe or installed in parallel inside the discharge pipe.
본 발명의 실시 예들에 의하면 별도의 반응 용기나 노즐을 사용하지 않고 펌프의 배출포트에 연결된 배출관 내부에 나선형 부재를 삽입하는 것에 의해 미세기포를 효과적으로 생성할 수 있으므로 이의 제작이 용이함은 물론 공간상의 제약이 없어 이의 설치도 간편하며, 배출관 내부를 통과하는 물속에서 기포가 나선형 부재에 연쇄적으로 충돌되면서 작게 쪼개지게 되므로 나노 기포의 형성 효과가 우수하여 수중의 용존산소농도 지속효과를 극대화할 수 있으며, 이로 인해 투입되는 산소량의 최소화도 가능하게 되는 등의 효과가 있다.According to the embodiments of the present invention, since microbubbles can be effectively generated by inserting a spiral member into the discharge pipe connected to the discharge port of the pump without using a separate reaction container or nozzle, their manufacture is easy, as well as space constraints. It is easy to install because there is no teeth, and since bubbles in the water passing through the discharge pipe collide with the spiral member in series and are broken into small pieces, the effect of forming nano bubbles is excellent, so that the effect of maintaining the concentration of dissolved oxygen in the water can be maximized. Due to this, there is an effect such as being able to minimize the amount of oxygen introduced.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 의한 미세기포 발생장치의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 미세기포 발생장치의 정면도,
도 3은 도 2에 도시된 배출관의 확대 단면도,
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 의한 미세기포 발생장치의 단면도,
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 의한 미세기포 발생장치의 단면도,
도 6은 도 5에 도시된 실시 예의 미세기포 발생장치에서 나선형 부재의 피치 변화에 따른 용존산소농도 그래프,
도 7은 본 발명의 장치에 의해 생성된 미세기포가 용해된 물의 사진,
도 8은 도 7의 확대사진,
도 9는 본 발명의 제4실시 예에 의한 미세기포 발생장치의 단면도,
도 10은 본 발명의 제5실시 예에 의한 미세기포 발생장치의 단면도,
도 11은 본 발명의 제6실시 예에 의한 미세기포 발생장치의 단면도이다.1 is a perspective view of a micro-bubble generator according to a first embodiment of the present invention;
Figure 2 is a front view of the micro-bubble generator shown in Figure 1;
Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of the discharge pipe shown in Figure 2;
4 is a cross-sectional view of a micro-bubble generator according to a second embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional view of a micro-bubble generator according to a third embodiment of the present invention;
6 is a graph of dissolved oxygen concentration according to pitch changes of spiral members in the microbubble generator of the embodiment shown in FIG. 5;
7 is a photograph of water in which microbubbles generated by the apparatus of the present invention are dissolved;
Figure 8 is an enlarged picture of Figure 7;
9 is a cross-sectional view of a micro-bubble generator according to a fourth embodiment of the present invention;
10 is a cross-sectional view of a micro-bubble generator according to a fifth embodiment of the present invention;
11 is a cross-sectional view of a micro-bubble generator according to a sixth embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments that do not limit the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 3에는 본 발명의 일 실시 예에 의한 미세기포 발생장치(1)가 도시되어 있는데, 이는 액체와 기체가 혼합된 유체를 흡입하는 펌프(P)의 배출포트에 접속된 배출관(10) 내부에 나선형 부재(20)가 삽입되어 배출관(10)을 통해 배출되는 액체 속의 기체가 나선형 부재(20)에 충돌하면서 미세기포가 형성되도록 되어 있다.1 to 3 show a microbubble generator 1 according to an embodiment of the present invention, which is a discharge pipe 10 connected to the discharge port of a pump P for sucking a fluid in which liquid and gas are mixed. ) The spiral member 20 is inserted into the inside so that gas in the liquid discharged through the discharge pipe 10 collides with the spiral member 20 to form microbubbles.
본 실시 예에서, 상기 나선형 부재(20)는 배출관(10)의 전(全) 길이에 걸쳐 설치되어 있고, 상기 배출관(10)의 말단에는 스파이럴 노즐(30)이 부착되어 미세기포를 함유하는 물이 저장되는 용기(도시 생략됨)의 수중(水中)에서 잔여 산소와 물에 충격을 주어 미세기포의 생성을 극대화할 수 있도록 되어 있다.In this embodiment, the spiral member 20 is installed over the entire length of the discharge pipe 10, and a spiral nozzle 30 is attached to the end of the discharge pipe 10 so as to prevent water containing microbubbles. It is designed to maximize the generation of microbubbles by giving a shock to residual oxygen and water in the water of the container (not shown) in which this storage is stored.
한편, 상기한 스파이럴 노즐(30) 대신 나선형 부재(20)를 배출관(10)의 말단 밖으로 일정 길이 연장하여 노출되도록 하는 것에 의해 스파이럴 노즐(30)과 같은 기능을 발휘할 수도 있음은 물론이다.On the other hand, the same function as the spiral nozzle 30 may be exhibited by exposing the spiral member 20 outside the end of the discharge pipe 10 by extending a predetermined length instead of the spiral nozzle 30 described above.
도면 중 부호 12는 액체를 흡입하기 위한 흡입관이고, 부호 14는 산소 등의 기체를 유입시키기 위한 기체 유입관이며, 부호 16은 액체 속에 기체를 주입하기 위한 벤튜리관이다.In the drawing, reference numeral 12 is a suction pipe for sucking liquid, reference numeral 14 is a gas inlet pipe for introducing gas such as oxygen, and reference numeral 16 is a Venturi tube for injecting gas into the liquid.
본 실시 예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 배출관(10)의 내부에 길이방향을 따라 나선형 부재(20)가 삽입되어 있는데, 상기 나선형 부재는 일종의 금속재 또는 합성수지 소재로 이루어진 코일스프링으로 이루어져 있으며, 상술한 벤튜리관(16)을 통해 배출관(10) 내부로 주입된 기체(산소 등)가 물과 함께 배출관(10)을 통과하면서 나선형 부재(20)와 충돌을 일으킴과 동시에 나선형 부재(20)와의 충돌과 마찰에 의한 와류(渦流)현상이 발생하게 되어 수중의 기포가 연쇄적으로 작게 쪼개지게 됨으로써 초미세기포 즉 나노 기포이 형성되어 수중의 용존산소농도를 높일 수 있게 되는 것이다.In this embodiment, as shown in FIG. 3, there is a spiral member 20 inserted along the longitudinal direction inside the discharge pipe 10, the spiral member is made of a coil spring made of a kind of metal material or synthetic resin material, the above Gas (oxygen, etc.) injected into the discharge pipe 10 through one Venturi pipe 16 passes through the discharge pipe 10 together with water, causing a collision with the spiral member 20 and a collision with the spiral member 20 at the same time. A vortex phenomenon occurs due to friction with water, and bubbles in the water are sequentially broken into small ones, so that ultra-fine bubbles, or nano-bubbles, are formed, and the dissolved oxygen concentration in the water can be increased.
본 실시 예에서는 상기 배출관(10)의 내부에 1줄의 나선형 부재(20)가 삽입되어 있고, 상기 나선형 부재(20)는 배출관(10)의 내경보다 약간 작은 외경치수로 이루어져 있어 용이한 삽입이 가능함은 물론 나선형 부재(20)의 내측과 외측 모두에 유로(流路)가 형성되도록 함으로써 기포가 나선형 부재(20)의 전 둘레에 걸쳐 접촉이 이루어짐으로써 충돌효과 및 와류의 형성이 효과적으로 이루어질 수 있도록 되어 있으며, 상기 나선형 부재(20)는 나선형 부재를 형성하는 선재(線材) 굵기의 약 2배 정도의 피치 간격을 이루고 있다.In this embodiment, one line of spiral members 20 are inserted into the discharge pipe 10, and the spiral member 20 has an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the discharge pipe 10, making it easy to insert. It is possible, of course, to form a flow path on both the inside and outside of the spiral member 20 so that the bubbles are in contact over the entire circumference of the spiral member 20, so that the collision effect and the formation of vortex can be effectively achieved The helical member 20 forms a pitch interval of about twice the thickness of the wire material forming the helical member.
도면에 도시된 실시 예에서는 상기 배출관(10)이 직선형으로 도시되어 있으나, 본 발명은 배출관(10)을 충분한 길이를 확보함과 동시에 작은 공간에서의 활용이 가능하도록 나선형으로 감거나 지그재그 형태로 구부린 형태로 제작할 수도 있음은 물론이다. In the embodiment shown in the drawing, the discharge pipe 10 is shown in a straight line, but the present invention secures a sufficient length of the discharge pipe 10 and at the same time, it is wound in a spiral or bent in a zigzag form to enable utilization in a small space. Of course, it can also be produced in the form.
도 4에는 본 발명의 제2실시 예에 의한 미세기포 발생장치의 배출관(10) 및 나선형 부재(20)의 확대도가 도시되어 있는데, 본 실시 예에서는 상기 나선형 부재(20)는 길이방향을 따라 반경이 변화되는 형태로 이루어져 있다. 즉, 본 실시 예에서는 상술한 제1실시 예에서의 나선형 부재(20)가 전체적으로 동일한 반경으로 권회된 형태의 일반적인 코일스프링으로 이루어져 있는 것과는 달리, 장반경부(10a)와 단반경부(10b)가 교대로 반복하는 형태의 콘(cone)형 코일스프링으로 이루어져 있어 배출관(10) 내부에 나선형 부재(20)를 경계로 내측 유로(W1)와 외측 유로(W2)가 형성되고 내측 유로(W1)와 외측 유로(W2)의 단면적이 변화되는 것에 의해 배출관(10) 내부를 통과하는 액체와 기체가 내측 유로(W1)를 집중적으로 통과하다가 나선형 부재(20)와 충돌(또는 접촉)을 한 후 다시 외측 유로(W2)로 통과하고, 다시 나선형 부재(20)와 충돌(또는 접촉)을 한 후 다시 내측 유로(W1)로 통과하는 것을 연속적으로 반복하는 것에 의해 충돌효과 및 와류의 형성이 효과적으로 이루어질 수 있도록 되어 있다.4 is an enlarged view of the discharge pipe 10 and the spiral member 20 of the microbubble generator according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the spiral member 20 is along the longitudinal direction. It consists of a shape with a variable radius. That is, in the present embodiment, unlike the spiral member 20 in the first embodiment described above, which is composed of a general coil spring wound with the same radius as a whole, the long radius portion 10a and the short radius portion 10b are alternately formed. It is composed of a cone-type coil spring in the form of repeating, so that an inner flow path W1 and an outer flow path W2 are formed with the spiral member 20 as a boundary inside the discharge pipe 10, and the inner flow path W1 and the outer flow path W2 are formed. As the cross-sectional area of the passage W2 is changed, the liquid and gas passing through the inside of the discharge pipe 10 intensively pass through the inner passage W1, collide with (or come into contact with) the spiral member 20, and then return to the outer passage. Passing through (W2), colliding (or contacting) with the spiral member 20 again, and then passing through the inner flow path (W1) are successively repeated so that the collision effect and the formation of vortices can be effectively achieved. there is.
도면에 도시된 실시 예에서는 상기 나선형 부재(20)가 원형 단면 형태로 이루어진 선재(線材)를 코일 스프링 형태로 제작한 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 삼각형이나 사각형을 포함하는 다각형 단면 형태로 이루어진 선재로 제작함으로써 기포와의 충돌에 의한 기포의 쪼갬효과를 더욱 극대화시킬 수도 있음은 물론이다.In the embodiment shown in the drawing, the spiral member 20 is shown as being manufactured in the form of a coil spring from a wire rod having a circular cross-section, but the present invention is not limited thereto and polygonal cross-sections including triangles or quadrangles. Of course, it is possible to further maximize the splitting effect of air bubbles due to collision with air bubbles by manufacturing the wire rod in the form of a wire rod.
도 5에는 본 발명의 제3실시 예에 의한 미세기포 발생장치의 배출관(10) 및 나선형 부재(20)의 확대도가 도시되어 있는데, 본 실시 예에서는 2개의 반경이 다른 나선형 부재(20,20')가 배출관(10)의 내부에 동심원상으로 설치된 예를 보여주고 있다.5 is an enlarged view of the discharge pipe 10 and the spiral member 20 of the microbubble generator according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, two spiral members 20 and 20 having different radii are shown. ') shows an example of concentrically installed inside the discharge pipe 10.
본 실시 예에서는 내경이 15mm인 배출관(10)의 내부에 반경이 6.5mm인 나선형 부재(20)와 반경이 4mm인 나선형 부재(20')가 삽입되어 있으며, 이와 같이 구성된 본 실시 예의 미세기포 발생장치를 사용하여 피치 간격의 변화에 따른 용존산소농도의 변화를 실험한 결과가 도 6에 도시되어 있고, 생성된 미세기포의 상태는 ㄷ도 7 및 도 8에 도시되어 있다.In the present embodiment, a spiral member 20 having a radius of 6.5 mm and a spiral member 20' having a radius of 4 mm are inserted into the discharge pipe 10 having an inner diameter of 15 mm, and micro-bubbles of the present embodiment configured as described above are generated. The result of experimenting on the change in dissolved oxygen concentration according to the change in the pitch interval using the apparatus is shown in FIG. 6, and the state of the generated microbubbles is shown in FIGS. 7 and 8.
실험에 사용된 배출관(10)은 내경이 15mm, 길이 1m이고, 2종의 나선형 부재는 상술한 바와 같다.The discharge pipe 10 used in the experiment had an inner diameter of 15 mm and a length of 1 m, and the two types of spiral members were as described above.
도 6의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 나선형 부재(20,20')의 피치간격을 4가지로 즉, 나선형 부재(20,20')를 각각 완전히 밀착시킨 상태, 피치 간격을 나선형 부재가 형성하는 선재 굵기의 0.5배로 변경한 상태, 피치 간격을 선재 굵기와 동일하게 1 : 1로 변경한 상태, 피치 간격을 선재 굵기의 1.5배로 변경한 상태로 하여 미세기포 발생장치를 가동한 결과, 나선형 부재를 완전히 밀착시킨 경우에는 용존산소농도가 24.4ppm, 피치 간격을 0.5배로 세팅한 경우에는 용존산소농도가 43.73ppm, 피치 간격을 1배로 세팅한 경우에는 용존산소농도가 46.5ppm, 피치 간격을 1.5배로 세팅한 경우에는 용존산소농도가 54.65ppm으로 측정되었는바, 간격을 늘릴수록 용존산소농도가 증가하는 것을 확인할 수 있었는데, 이는 나선형 부재(20,20')와 물 및 기포와의 접촉면적이 증가되는 것에 의해 용존산소농도가 증가하게 됨을 알 수 있었다. As can be seen from the graph of FIG. 6, the pitch intervals of the spiral members 20 and 20' are four, that is, the spiral members 20 and 20' are completely in close contact with each other, and the pitch intervals are formed by the spiral members. As a result of operating the micro-bubble generator with the pitch interval changed to 0.5 times the wire rod thickness, the pitch interval changed to 1:1 to be the same as the wire rod thickness, and the pitch interval changed to 1.5 times the wire rod thickness, the spiral member , the dissolved oxygen concentration is 24.4ppm when the pitch interval is set to 0.5 times, the dissolved oxygen concentration is 43.73ppm when the pitch interval is set to 1 time, and the dissolved oxygen concentration is 46.5ppm when the pitch interval is set to 1.5 times when the pitch interval is set to 1.5 times. When set, the dissolved oxygen concentration was measured at 54.65 ppm, and it was confirmed that the dissolved oxygen concentration increased as the interval increased. As a result, it was found that the dissolved oxygen concentration increased.
반면, 나선형 부재(20,20')의 피치 간격을 늘리면 늘릴수록 배출관(10)을 통해 배출되는 유량은 감소하였는데, 이는 나선형 부재(20,20')의 저항 즉, 유체와의 접촉면적이 증가함에 따른 결과로 보인다.On the other hand, as the pitch interval of the helical members 20 and 20' increases, the flow rate discharged through the discharge pipe 10 decreases, which means that the resistance of the helical members 20 and 20', that is, the contact area with the fluid increases. It appears to be a result of
아울러, 위와 같은 용존산소농도의 변화를 60분 경과 후에 측정한 결과, 완전 밀착시킨 경우에는 상대적으로 급격한 기울기로 용존산소농도가 줄어드는 것과는 달리, 나선형 부재의 피치 간격을 늘린 경우에는 시간의 경과에도 불구하고 용존산소농도의 변화는 크게 발생하지 않아 안정적인 용존산소농도를 유지하고 있음을 확인할 수 있었다.In addition, as a result of measuring the above change in dissolved oxygen concentration after 60 minutes, it was found that the dissolved oxygen concentration decreased with a relatively steep slope in the case of complete contact, but in the case of increasing the pitch interval of the helical member, regardless of the passage of time. It was confirmed that a stable dissolved oxygen concentration was maintained as there was no significant change in the dissolved oxygen concentration.
도 5에 도시된 실시 예에서는 배출관(10) 내부에 2개의 나선형 부재(20,20')를 동심원상으로 삽입한 예를 보여주고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 3개 이상의 나선형 부재를 동심원상으로 삽입할 수도 있음은 물론, 최 내측의 나선형 부재는 도 4에 도시된 바와 같은 콘형 코일스프링을 삽입할 수도 있음은 물론이다.The embodiment shown in FIG. 5 shows an example in which two spiral members 20 and 20' are concentrically inserted into the discharge pipe 10, but the present invention is not limited thereto and three or more spiral members are concentrically inserted. Of course, it is also possible to insert a conical coil spring as shown in FIG. 4 into the innermost spiral member.
도 9에는 본 발명의 제4실시 예에 의한 미세기포 발생장치의 배출관(10) 및 나선형 부재(20)의 확대도가 도시되어 있는데, 본 실시 예에서는 배출관(10)의 내부에 3개의 나선형 부재(20)가 병렬로 삽입되어 있으며, 상기 각각의 나선형 부재(20)는 나선형 부재끼리의 걸림이나 엉킴 및 끼임이 발생하지 않도록 하기 위한 간격유지부재(10')에 의해 설치 간격이 일정하게 유지할 수 있도록 되어 있다.9 shows an enlarged view of the discharge pipe 10 and the spiral member 20 of the microbubble generator according to the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, three spiral members are inside the discharge pipe 10. (20) are inserted in parallel, and each of the spiral members 20 is installed at a constant interval by the spacing member 10 'to prevent jamming, entanglement, and jamming of the spiral members. it is supposed to be
본 실시 예에서는 나선형 부재(20)의 내측에 형성되는 내측 유로(W1)와 나선형 부재(20)의 외측에 형성되는 외측 유로(W2)를 갖게 되는데, 상기 간격유지부재는 도면에 도시된 바와 같은 튜브나 파이프와 같은 종류 외에도 환봉이나 수나사축 또는 일정 간격마다 배치되는 스페이서 중의 어느 하나로 이루어질 수 있음은 물론이다.In this embodiment, it has an inner flow path (W1) formed on the inside of the spiral member 20 and an outer flow path (W2) formed on the outside of the spiral member 20, the gap maintaining member as shown in the drawing Of course, in addition to types such as tubes and pipes, it may be formed of any one of a round rod, a male screw shaft, or a spacer disposed at regular intervals.
도 10에는 본 발명의 제5실시 예가 도시되어 있는데, 본 실시 예에서는 상술한 제1 내지 제4실시 예에서 배출관(10) 또는 간격유지부재(10')를 형성하는 튜브나 파이프는 주름관으로 이루어져 있어 유로를 통과하는 유체의 흐름에 와류가 자연적으로 형성되도록 함으로써 액체와 기체와의 효과적인 혼합 및 충돌효과의 극대화를 도모할 수 있도록 되어 있다. 도면에 도시된 실시 예에서는 나선형 부재(20)가 콘형 코일스프링으로 이루어져 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 상술한 제1 내지 제4실시 예에 도시된 배출관(10) 및 간격유지부재(1'')를 스테인리스 스틸 또는 합성수지 소재로 이루어진 주름관을 적용할 수 있음을 의미한다.10 shows a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the tube or pipe forming the discharge pipe 10 or the spacing member 10' in the above-described first to fourth embodiments is made of a corrugated pipe. vortex is naturally formed in the flow of fluid passing through the flow path, so that effective mixing of liquid and gas and maximization of collision effect can be promoted. In the embodiment shown in the drawing, the spiral member 20 is shown as being made of a cone-shaped coil spring, but the present invention is not limited thereto, and the discharge pipe 10 and the distance maintenance shown in the first to fourth embodiments described above are not limited thereto. This means that a corrugated pipe made of stainless steel or synthetic resin material can be applied to the member 1''.
도 11에는 본 발명의 제7실시 예에 의한 미세기포 발생장치가 도시되어 있는데, 본 실시 예에서는 배출관(10) 내부에 삽입된 나선형 부재(20)는 피치조절부재(40)에 의해 피치 간격의 조절이 이루어질 수 있도록 되어 있다.11 shows a micro-bubble generating device according to a seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, the spiral member 20 inserted into the discharge pipe 10 has a pitch interval by the pitch adjusting member 40. adjustment can be made.
상기 피치조절부재(40)는 나선형 부재(20)의 말단 측에 연결된 수나사(42)와 상기 수나사(42)와 나사결합되며 배출관(10)의 말단에 고정된 타공판(18)에 고정된 암나사(44)로 이루어져 있어 수나사(42)를 조절하는 것에 의해 나선형 부재(20)의 피치 간격을 조절할 수 있으며, 나선형 부재(20)의 일단은 도면상으로는 도시되어 있지 않지만 배출관(10)의 일단에 고정된 상태에서 상기 수나사(42)의 회전조절에 의해 피치 간격을 조절할 수 있도록 되어 있다.The pitch adjusting member 40 includes a male screw 42 connected to the distal end of the spiral member 20 and a female screw fixed to the perforated plate 18 screwed with the male screw 42 and fixed to the distal end of the discharge pipe 10 ( 44), the pitch interval of the spiral member 20 can be adjusted by adjusting the male screw 42, and one end of the spiral member 20 is fixed to one end of the discharge pipe 10, although not shown in the drawing. In this state, the pitch interval can be adjusted by adjusting the rotation of the male screw 42.
도 11에는 피치 간격의 조절을 위한 메커니즘을 설명하기 위한 원리도로서 개략적으로 도시하였으나, 피치 간격의 조절 용이성 및 유체의 흐름과 미세기포의 생성에 지장을 초래하지 않는 형태로 다양한 변형이 가능함은 물론이다.11 is schematically shown as a principle diagram for explaining the mechanism for adjusting the pitch interval, but various modifications are possible in a form that does not interfere with the ease of adjusting the pitch interval and the flow of fluid and the generation of microbubbles. am.
상술한 실시 예에서는 펌프를 이용하여 액체를 가압하는 방식에 미세기포 발생장치를 적용한 경우에 대하여만 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 일정 압력이 발생되는 일반 수도 배관의 꼭지에 나선형 부재(20)를 삽입한 배출관(10) 및 기체 유입관(14)을 상술한 실시 예의 설치하는 것에 의해서도 동일한 효과를 거둘 수 있음을 확인하였는바, 본 발명은 이와 같은 방식에도 권리범위에 포함되는 것은 물론이다.In the above-described embodiment, only the case where the microbubble generating device is applied to the method of pressurizing the liquid using a pump has been described, but the present invention is not limited thereto and the spiral member (20 ) It was confirmed that the same effect can be achieved by installing the discharge pipe 10 and the gas inlet pipe 14 inserted into the above-described embodiment, and the present invention is included in the scope of rights in this way, of course. .
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 의한 미세기포 발생장치는 나선형 부재와의 충돌에 의해 배출관을 통과하는 물속의 미세기포가 반복적으로 무수히 작은 기포로 쪼개지게 됨으로써 눈에 보이지 않는 나노크기의 미세 기포가 수중에 잔류하게 됨으로써 용존산소농도의 안정적인 지속효과가 유지될 수 있으므로 수질정화나 수중의 악취제거효과를 극대화할 수 있는 장점이 있으며, 장치의 구조가 단순하고 별도의 공간을 차지하지 않으며, 분해 및 재조립이 가능한 구조로 이루어져 있어 이의 유지관리가 용이함은 물론 용도에 따라 각기 다르게 세팅하여 필요한 크기의 미세기포를 생성할 수 있게 되는 등의 이점이 있다.As described above, in the microbubble generator according to an embodiment of the present invention, the microbubbles in the water passing through the discharge pipe are repeatedly split into countless small bubbles by collision with the spiral member, thereby creating invisible nano-sized microbubbles. By remaining in the water, the stable and continuous effect of the dissolved oxygen concentration can be maintained, so it has the advantage of maximizing the effect of water purification or odor removal in the water. The structure of the device is simple, does not occupy a separate space, And it consists of a structure that can be reassembled, so its maintenance is easy, and there are advantages such as being able to create microbubbles of the required size by setting them differently according to the use.
1 : 미세기포 발생장치
P : 펌프
10 : 배출관
10' : 간격유지부재
10a : 장반경부
10b : 단반경부
12 : 흡입관
14 : 기체 유입관
16 : 벤튜리관
18 : 타공판
20,20' : 나선형 부재
30 : 스파이럴 노즐
40 : 피치조절부재
W1 : 내측 유로
W2 : 외측 유로1: Fine bubble generator
P: Pump
10: discharge pipe
10 ': spacing maintaining member
10a: semicircular part
10b: short radius
12: suction pipe
14: gas inlet pipe
16: Venturi tube
18: perforated board
20,20': spiral member
30: Spiral nozzle
40: pitch adjusting member
W1: inner passage
W2: outer passage
Claims (11)
A liquid and gas mixture is injected into the discharge pipe 10 connected to the pump P or the faucet, but a plurality of spiral members 20 are inserted concentrically into the discharge pipe 10 to form the discharge pipe 10 ) Micro-bubble generating device characterized in that the gas in the liquid discharged through collides with the spiral member (20) to form micro-bubbles.
A liquid and gas mixture is injected into the discharge pipe 10 connected to the pump P or the faucet, but a plurality of spiral members 20 are inserted in parallel into the discharge pipe 10 to form the discharge pipe 10. A micro-bubble generating device characterized in that the gas in the liquid discharged through collides with the spiral member (20) to form micro-bubbles.
상기 복수 개의 나선형 부재(20)는 간격유지부재(10')에 의해 설치 간격을 일정하게 유지하도록 된 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치
According to claim 3 or 4,
The plurality of spiral members (20) is a micro-bubble generator, characterized in that to maintain a constant installation interval by the spacing member (10 ')
상기 간격유지부재(10')는 파이프나 튜브, 환봉, 수나사축, 스페이서 중의 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
The method of claim 5,
The gap maintaining member (10') is a micro-bubble generator, characterized in that made of any one of a pipe, a tube, a round bar, a male screw shaft, and a spacer.
상기 배출관(10) 또는 파이프나 튜브로 이루어진 간격유지부재(10')는 주름관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
The method of claim 6,
The discharge pipe (10) or the gap maintaining member (10') made of a pipe or tube is a micro-bubble generating device, characterized in that made of a corrugated pipe.
상기 나선형 부재(20)는 피치조절부재(40)에 의해 피치 간격의 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.The method of claim 3,
Micro-bubble generator, characterized in that the pitch interval of the spiral member (20) is adjusted by the pitch adjusting member (40).
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