KR20050117035A - 미세필터를 이용한 미세기포 생성방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세필터를 이용한 미세기포 생성 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, ㎛ 이하 크기의 입자로 구성된 미세필터 표면의 미세공극을 통해 빠져나오는 기체를 미세필터 표면을 흐르는 빠른 유속의 물을 이용하여 일정한 크기로 절단함으로써 수㎛ ~ 수십 ㎛ 정도 크기의 미세기포를 생성하는 방법과 이를 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 상기 미세필터 표면을 흐르는 물의 유속과 미세필터의 공극의 크기 및 기체 주입량을 조절하여 다양한 크기의 미세기포를 만들 수 있으며, 종전 기술인 DAF(Dissolved Air Flotation)기법에 비해 작은 에너지로 많은 양의 미세기포를 발생시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

미세필터를 이용한 미세기포 생성방법 및 이를 위한 장치{A WAY AND A DEVICE TO MANUFACTURE MICRO BUBBLE USING BY MICRO-FILTER}

본 발명은 미세필터를 이용한 미세기포 생성 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, ㎛ 이하 크기의 입자로 구성된 미세필터 표면의 미세공극을 통해 빠져나오는 기체를 미세필터 표면을 흐르는 빠른 유속의 물을 이용하여 일정한 크기로 절단함으로써 수㎛ ~ 수십 ㎛ 정도 크기의 미세기포를 생성하는 방법과 이를 위한 장치에 관한 것이다.

종래에 미세기포를 발생시키는 방법으로는, 가압탱크안에서 가압펌프와 콤프레샤를 통해 다량의 공기를 과포화상태로 용해시킨 고압의 가압수를 제조한 뒤에 대기압하의 수중에서 상기 가압수를 방출하여 용해된 공기가 미세기포 형태로 분출되게 하는 용존공기부상법(DAF)이 널리 사용되고 있는데, 용존공기부상법과 관련된 기술로는 한국 등록특허공보 특0155482호 및 한국 등록특허공보 10-0351111호 등의 선행기술 등이 게시되어 있다. 이러한 용존공기부상법은 현재까지도 미세기포의 발생을 위하여 널리 사용되고 있는 방법이나, 가압탱크 제작비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 공기가 포함된 가압수를 제조하는데 소모되는 에너지량이 너무 많고, 오염물질의 플록을 형성시키기 위하여 약품을 일정하게 투입시켜야 하기 때문에 이에 따른 약품 소모량이 많아 유지비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 한국 공개실용신안공보 20-0255929호 에서는 이젝터를 통해 오탁원수에 공기를 혼합하여 형성되는 기액혼합액을 다중다공관구조의 미세기포발생장치에 주입한 후 미세기포발생장치와 연결되어 있는 가압콤프레셔를 통해 기액혼합액에 압력을 가함으로써 다중 다공관의 노즐을 통과하며 발생하는 정압의 하락으로 인해 미세기포를 발생시키는 기술을 게시하고 있는데, 이경우 다공관의 압력을 4~5kg/cm 정도로 유지하여야함으로 에너지소모가 크고, 별도의 가압탱크를 구비하여야 하는 문제점이 있으며, 상기의 용존공기부상법과 마찬가지로 응집제와 중화제 등과 같은 약품을 다량 투입하여야 하는 문제점 또한 가지고 있다.

한국 공개실용신안 공보 20-0289078호의 경우에도 가압파이프를 이용한 다단 가압방식을 통해 가압수를 제조하는 방법을 게시하고 있는데 이 역시 상술한 것과 유사한 문제점을 가지고 있다.

한편, 상기한 종래 기술들은 기포의 크기를 조절하는 기능을 가지지 못하여 응용성이 작다는 문제점 또한 가지고 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은, 에너지 소비가 큰 별도의 고압가압펌프나 가압탱크를 사용하지 않으면서 적은 에너지로 미세기포를 발생시키고, 미세기포간의 충돌에 의한 대기포 현상을 방지할 수 있으며, 별도의 약품을 사용하지 않고도 수중의 현탁물과 잘 부착될 수 있는 대전된 미세기포를 발생시키고, 미세기포의 양과 크기를 제어할 수 있으며, 수질정화 효과와 효율이 높은 미세기포 발생방법 및 이를 이한 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세기포 발생 방법은, 일정한 압력의 물을 일정한 유량 및 압력으로 미세기포발생수단에 주입하는 물주입과정과, 일정한 압력의 기체를 일정한 유량 및 압력으로 미세기포발생수단에 주입하는 기체주입과정과, 미세기포발생수단으로 전달된 기체가 미세기포발생수단에 장착된 미세필터를 통과하면서 미세필터의 일측 표면에서 일정한 유속으로 흐르는 유입수에 의해 절단되어 유입수에 다량의 미세기포가 생성되는 미세기포생성과정과, 생성된 미세기포가 수심 등의 영향을 받지 않는 상태에서 일정압력 하에 있다가 수중으로 분사되는 미세기포분사과정을 포함하여 이루어진다.

상기 물주입과정은 유압펌프 및 압력계를 이용하여 유입수를 일정한 압력으로 기포발생수단으로 전달하고, 유량조절밸브를 통해 기포발생수단으로 유입되는 유입수의 유량을 조절함으로써 달성될 수 있다.

상기 기체주입과정은 콤프레샤 및 제올레이터를 이용하여 기체를 일정한 압력으로 기포발생수단으로 전달하고, 기체량조절밸브를 통해 기포발생수단으로 유입되는 기체의 유량을 조절함으로써 달성될 수 있다.

상기 미세기포생성과정은, 미세필터를 사이에 두고 기체와 유입수가 위치하여 기체의 압력에 의하여 미세필터를 통과한 기체기둥이 미세필터 표면을 빠르게 흐르는 유입수에 의해 절단되어 유입수에 미세기포 형태로 함유되는 방식으로 진행된다. 이 때 기체의 압력이 물의 압력보다 크도록 유지하여 물이 미세필터 안으로 역류하는 것을 막도록 하여야 한다.

한편, 이 경우 기체의 압력인 P_기체가 물의 압력인 P_물보다 지나치게 크게 되면 미세기포가 아닌 대기포를 형성하게 되므로 ΔP = P_기체 - P_물 를 최소화 하는 것이 바람직하다. 또한, 물의 유속이 클수록 생성되는 미세기포의 크기가 작아지나 단위 유량당 함유되는 미세기포의 개수에 영향을 주므로 적당한 크기의 유속을 선택하는 것이 필요하며, 미세필터의 표면적을 최대한 넓혀 미세필터의 단위표면적당 통과하는 물의 양을 최소화 하여 단위유량당 포함되는 미세기포의 개수를 최대한 증가시키도록 하는 것이 유리하다. 결국, 기체의 압력, 물의 유속, 미세필터의 표면적, 이 세가지 인자를 적절히 선택하여 적당한 크기의 미세기포를 발생시키고 단위유량당 함유되는 미세기포의 개수를 최대로 만드는 것이 바람직하다.

또한, 미세필터 공극의 크기가 작을 수록 미세기포의 크기가 작아지나 미세필터의 공극이 너무 작으면 기체압에 의한 에너지 손실이 커지므로 미세필터의 공극은 원하는 미세기포의 크기에 따라 적당하게 선정하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 물주입과정은, 미세기포발생수단으로 유입수를 전달하기 전 핵자기공명(Nuclear Magnetic Resonance) 현상을 이용하여 클러스터(Cluster)상태로 응집 결합되어 있는 물분자를 회전시킴으로써 물분자 클러스터를 쪼개어 세분화시키고, 물분자의 회전운동에 의한 마찰에 의해 물분자가 환원전위를 띠도록 하는 핵자기공명과정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상술한 방식으로 환원전위를 띠게한 물분자를 이용하면, 유입수에 포함된 미세기포도 대전효과에 의해 일정 전하를 가지게 되므로 기포 상호간의 반발력 때문에 기포간의 충돌에의해 기포가 커지는 현상을 줄일 수 있어 미세기포의 크기를 일정하게 유지시킬 수 있으며, 생성된 미세기포가 전하를 띠고 있어 별도의 약품을 투입하지 않아도 수중의 현탁물과 쉽게 결합하면서 수면 위로 부상하게 되고, 환원 전위 활성수로 인해 장치 배관 내에서 철의 산화가 방지되거나 산화된 철(녹)이 환원되어 딱딱한 마그네타이트피막을 형성하므로 장치 배관의 강도 향상 및 배관의 수명을 연장시키는 효과가 있다.

본 발명의 다른 일면인 미세기포 발생장치는, 물을 유입하여 후술할 미세기포발생수단으로 전달하며 유입되는 물의 유량 및 압력을 조절하는 물주입수단과, 기체를 유입하여 후술할 미세기포발생수단으로 전달하며 유입되는 기체의 유량 및 압력을 조절하는 기체주입수단과, 상기 물주입수단과 기체주입수단으로 부터 각각 물과 기체를 유입받아 미세필터를 이용하여 유입수에 미세기포를 발생시키는 미세기포 발생수단과, 상기 미세기포 발생수단에 의해 생성된 미세기포를 함유한 유입수를 일정한 압력으로 수중에 분사하는 분사수단을 포함하여 구성된다.

상기 물주입수단은, 물을 유입하여 상기 미세기포발생수단으로 전달하기 위한 유입펌프를 포함하며, 일정한 압력 및 유량으로 유입수를 전달하기 위하여 유량조절밸브 및 수압계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기체주입수단은, 기체를 유입하여 상기 미세기포발생수단으로 전달하기 위한 콤프레샤를 포함하며, 일정한 압력 및 유량으로 유입기체를 전달하기 위하여 기체량조절밸브 및 기압계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 미세기포발생수단은, 상기 물주입수단과 기체주입수단으로 부터 물과 기체를 유입받는 기포발생관과, 기포발생관 내에서 유입수와 유입기체를 사이에두고 설치되어 표면을 흐르는 유입수에 미세공극을 통과한 유입기체를 공급하여 미세기포를 발생시키는 미세필터를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 기포발생관 내부에 잔여하는 기체를 처리하기 위한 기체배출조절밸브를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 미세기포발생수단의 기포발생관 및 미세필터는, 원통과 같은 축대칭구조로 형성되어 필터의 표면에 가해지는 기체의 압력이 균일하도록 하는 것이 바람직하며, 단위 유량과 접촉하는 필터의 단면적이 최대가 되도록 형성되는 것이 유리하다.

또한, 상기 미세기포발생수단의 기포발생관은, 유입된 기체가 미세필터 표면으로 고르게 확산될 수 있도록 하는 기체주입구를 포함하며, 설치 및 관리를 용이하기 위하여 양쪽 말단이 상하 또는 좌우로 결합·분리가 가능하도록 설계되어 있고, 여러 개의 기포발생관을 병렬로 연결할 수 있도록 모듈화 되어있는 것을 특징으로 한다.

상기 분사수단은, 상기 미세기포 발생수단과 연결되며, 미세기포의 크기를 결정하는 변수인 액체-기체 혼합액의 압력을 측정하기 위한 압력계와, 미세기포가 수심이나 거리에 영향을 받지 않고 일정압력으로 수중에 분사되도록 저압의 압력밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 미세기포발생장치는, 물주입수단에 물분자클러스터를 쪼개어 환원전위를 띠게 할 수 있는 자기공명장치를 설치하는 것이 바람직하다. 상기 자기공명장치는 유입수의 양측에 S-N N-S S-N N-S 형태의 복수교번 방식의 전자석 배열을 통해 물의 흐름방향과 수직하고 방향이 교대로 변하는 자기장을 형성하여 홀양성자에 의한 1/2스핀을 가진 물분자내의 수소원자핵을 회전운동시킴으로써 물분자 클러스터를 쪼개어 세분화시키게 되고 분자운동에의한 마찰에 의해 물분자를 마이너스 전하를 띠는 환원 전위상태의 활성수로 변하게 하는 역할을 한다. 이경우 상술한 바와 같이 대전효과에 의해 유입수내의 미세기포도 일정 전하를 가지게 되므로 기포 상호간의 반발력에 의해 기포간의 충돌에 의한 대기포 현상을 줄일 수 있으며, 생성된 미세기포가 전하를 띠고 있어 별도의 약품을 투입하지 않아도 수중의 현탁물과 쉽게 결합하면서 수면 위로 부상하게 되고, 환원 전위 활성수로 인해 장치 배관 내에서 철의 산화가 방지되거나 산화된 철(녹)이 환원되어 딱딱한 마그네타이트피막을 형성하므로 장치 배관의 강도 향상 및 배관의 수명을 연장시키는 효과 또한 얻게 된다.

상기한 배관용 자기공명장치는 공지된 기술로 주로 배관의 녹방지 및 물분자 클러스터를 분쇄하기 위하여 사용된다.

상기한 자기공명장치는 설비관 내부 혹은 외부에 정착할 수 있고, 설비관 외부로 자기파 혹은 전자파가 방출되는 것을 막기 위해 차폐장치를 설치하는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 미세기포 발생방법 및 장치에 주입되는 것은 상술한 물에 한정되지 않으며 상술한 방법 및 장치가 적용될 수 있는 모든 액체를 포함한다. 다만, 물주입과정에 포함되는 상기 핵자기공명과정과 물주입수단에 설치되는 자기공명장치는 액체가 물인 경우에만 한정된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 미세필터를 이용한 미세기포 발생장치의 일실시예에 따른 전체 구성도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도면을 통해 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 미세기포 발생장치는, 물(10)을 유입하여 기포발생관(310)으로 전달하기 위한 유입펌프(110)와, 유입되는 물의 압력을 측정하기 위한 압력계(120)와, 유입되는 물(10)의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브(130)를 포함하여 물주입수단(100)이 구성되며,

기체(20)를 유입하여 기포발생관(310)으로 전달하기 위한 컴프레샤(210)와, 유입되는 기체(20)의 압력을 측정하기 위한 제올레이터(220)와, 유입되는 기체의 유량을 조절하기 위한 기체량조절밸브(230)를 포함하여 기체주입수단(200)이 구성되고,

상기 물주입수단(100)과 상기 기체주입수단(200)으로 부터 물(10)과 기체(20)를 유입받는 긴 원통형의 기포발생관(310)과, 기포발생관(310) 내부에 원통형으로 설치되어 상기 기체주입수단(200)으로부터 외측으로 유입되는 기체(20)를 미세공극을 통하여, 상기 물주입수단(100)으로부터 내측으로 유입되어 흐르는 물(10)에 공급하는 미세필터(320)와, 상기 기체주입수단(200)으로 부터 기체를 주입받아 미세필터에 고르게 공급하는 기체주입구(330)와, 기체주입구(330)에 장착되어 필터 외곽에 잔여하는 기체를 밖으로 배출하는 기체배출밸브(340)을 포함하여 미세기포발생수단(300)이 구성되며,

기포크기의 조절변수인 액체-기체 혼압액의 압력을 측정하기 위한 압력계(410)와, 미세기포(30)가 수심이나 거리 등에 영향을 받지 않고 일정압력으로 수중에 분사되도록 하는 압력밸브(420)를 구비한 분사체(430)를 포함하여 분사수단(400)이 구성된다.

도 2는 상기 기포발생관(310) 중 하나의 바람직한 구성 실시예를 보다 상세히 도시한 것이다.

상술한 바와 같이, 기포발생관(310)은 긴 원통형모양으로 형성되어 외측으로 부터 유입되는 기체(20)가 미세필터(320)의 표면에 고른 압력을 가할 수 있도록 하였고, 기체주입구(330)는 기체(20)가 미세필터(320) 표면에 고르게 공급될 수 있도록 입구보다 출구가 넓은 형태로 구성되었으며, 과다한 잔여 기체(20)가 있을 경우 이를 배출할 수 있도록 배출밸브(340)를 구비하고 있다. 미세필터(320)는 기포발생관(310)의 내부에 맞도록 기포발생관(310)을 따라 긴 원통형으로 형성되며 외측에는 기체(20)가 공급되도록 하고 외측에는 물(10)이 공급되도록 하여 물(10)보다 압력이 높은 기체(20)가 미세필터(320)의 미세공극을 통해 내측에 흐르는 물(10)에 수직하게 공급될 수 있도록 하였다.

한편, 상기 기포발생관(310)과 미세필터(320)는, 모듈화가 가능하며, 물이 수월하게 흐를 수 있는 구조이고, 미세필터(320) 표면에 가해지는 기체(20)의 압력을 고르게 할 수 있으며, 단위유량당 접촉하는 미세필터(320)의 표면적을 넓게 할수 있는 모든 가능한 형태로 변형이 가능하다.

도 3은 분사수단(400)의 바람직한 구성 실시예를 보다 상세히 도시한 것이다.

상기 분사수단(400)은 생성된 미세기포(30)들이 거리 및 수심 등의 직접적인 영향을 받지 않고 내부에서 일정한 압력 하에 있다가 수중에 분사될 수 있도록 내부에 압력밸브(420)를 구비한 분사체(430)로 이루어져 있다. 분사수단(400)의 일부인 압력계(410)는 도시하지 않았다.

도 4는 미세필터(320)표면을 흐르는 물(10)에 미세기포(30)가 형성되는 원리를 간략하게 나타낸 것이다.

미세필터를 중심으로 외측에는 기체(20)가 내측에는 흐르는 물(10)이 위치하게 되며, 외측의 기체(20)가 내측의 물(10)보다 압력이 약간 높도록 유지되어, 외측의 기체(20)가 미세필터(320)에 존재하는 수㎛ 크기의 미세공극(321)을 통과하여 내측에 흐르는 물(10)로 수직하게 공급되며, 흐르는 물은 미세공극(321)에 수직하게 형성되는 기체기둥(40)을 절단하여 수중에 미세기포(30)를 생성한다.

도 5는 본 발명에 따른 미세필터(320)를 이용한 미세기포 발생장치의 또 다른 구성 실시예를 나타낸 것이다.

본실시예는 유입수주입수단(100)에 자기공명장치(140a,140b)를 추가 설치한 것으로, 유입수주입수단(100)으로 유입된 물(10)은 유입펌프(110) 후단에 설치된 자기공명장치(140a, 140b)를 통과하면서 클러스터가 분쇄되고 환원전위를 띠게 되며, 압력계(120)와 유량조절밸브(130)를 통해 기포발생관(310)으로 흘러가게 된다.

도 6은 상기 자기공명장치(140a,140b)의 바람직한 구성 실시예를 나타낸 것이다.

도면에서 예시한 자기공명장치(140b)는 연결구가 있는 N극의 자성체와 S극의 자성체를 S-N N-S S-N N-S 형태의 복수교번 방식의 배열로 구성한 내측자기관(141)과, 내측자기관(141)의 연결구(142)에 삽입하는 연결봉(143)과, 이를 지지하는 연결지지대(144)와, 내측자기관(141)과 대응하도록 N-S S-N N-S S-N 형태의 복수교번 방식의 배열로 구성한 외측자기관(145)과, 이러한 자기장치를 삽입하는 외관(146)과 말단에 마무리하는 캡(147)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

한편, 그림에서는 도시되지 않았으나 연결봉(143)이 삽입되는 연결구(142)는 내측을 따라 일정 간격으로 홈이 형성되어 있어서 연결봉(143)의 외측에서 이와 동일한 간격으로 형성되는 돌기와 결합하여 일체로 고정되는 형태로 구성될 수 있으며, 외측자기관(145) 역시 외곽을 따라 일정 간격으로 홈이 형성되어 있어서 외관(146)의 내측에 형성된 돌기와 결합하여 일체로 고정되는 형태로 구성될 수 있다.

한편, 상기한 자기공명장치(140a, 140b)는 모듈형으로 구성되어 탈부착이 가능하도록 하는 것이 바람직하며, 관내형(140b)과 관외형(140)을 포함하여 모든 가능한 변형된 형태로 제작이 가능하다.

도 7은 자기공명장치(140a, 140b)에 의해 물의 전하가 변하는 원리를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 물분자(40)는 산소원자를 중심으로 수소원자가 2개가 104.5°의 결합각으로 공유결합되어 있는 형태로 수소원자에 비하여 전기음성도가 상대적으로 큰 산소원자쪽으로 전자가 치우쳐 있어 전기적 쌍극자 형태를 띠게 되고 이로 인하여 물분자 사이에 수소결합이 발생하며 이러한 수소결합으로 인하여 물분자(40) 50~60개가 결합한 큰 덩어리인 클러스터(Cluster, 50) 형태로 응집되어 있는 것이 일반적이다.

클러스터(50) 상태의 물은 운동에너지가 낮고 분자운동에 의한 마찰에너지의 발생도 없는 상태이다. 이러한 물분자 클러스터(50)를 쪼개기 위하여 다양한 기술들이 사용될 수 있는데, 본 실시예에서는 물분자를 구성하는 수소원자(41)에 자기 모멘트를 가하여 회전운동시키므로서 물분자 클러스터(50)를 쪼개는 방식을 보여주고 있다.

도면은 자기공명장치(140a,140b)내에 설치되는 자기관(141)의 일부를 나타낸 것으로 물에 대하여 흐르는 방향에 수직하고 방향이 교대로 변하는 자기장을 가하기 위하여 복수교번 방식으로 배열된 자성체(141',145')가 설치되어 있다.

홀양성자로 인하여 1/2스핀값을 가지는 물분자의 수소원자핵(41)이 자성체에 의한 자기모멘트로 인하여 회전운동하게 되고 이로인하여 물분자 클러스터(50)가 쪼개지게 되며, 쪼개진 물분자(40)는 회전 운동으로 인한 상호간의 마찰에 의해 활성화되어 환원전위를 띠게 된다..

도 8은 환원전위 상태의 물분자(40)에 의해 전하를 띠는 미세기포(30)를 생성하는 과정을 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 환원전위상태의 물(10)은 기포발생관(310)으로 흐르면서 미세필터(320)의 미세공극(321)으로 나오는 기체(20)와 접촉하면서 기체(20)의 전하를 변화시키고 흐르는 힘에 의해 기체기둥을 절단하여 전하를 띠는 미세기포(30)를 생성하게 되는 것이다.

한편, 상술한 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위 뿐만이 아니라 청구범위와 함께 균등범위를 포함하여 판단되어야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 다른 미세기포 발생방법과 그 장치에 의할 경우, 별도의 가압펌프 및 가압탱크 없이 작은 에너지만으로도 간편하고 효과적으로 미세기포를 생성할 수 있고, 물의 유속과 미세필터 공극의 크기 및 기체주입량을 조절하여 다양한 크기의 미세기포를 생성할 수 있으며, 기포발생관 모듈은 쉽게 탈부착이 가능하여 재설치나 추가설치를 할 수 있어 기포발생용량에 대한 상황변화에 대한 대처 능력이 우수한 효과가 있다.

또한, 자기공명장치를 추가로 설치할 경우 미세기포의 충돌에 의해 기포가 커지는 현상을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 기포자체의 전하로 인해 별도의 약품을 투입하지 않아도 수중의 현탁물과 결합할 수 있어 효과적으로 수질정화를 할 수 있으며, 짧은 시간에 수중의 용존 산소량을 증가시킬 수 있어 자연정화능력을 향상되는 효과가 있다.

기타, 환원 전위상태의 물로 인해 장치 배관 내에서 철의 산화가 방지될 뿐만 아니라, 산화된 철(녹)이 환원되어 마그네타이트의 딱딱한 피막을 형성함으로써 장치 배관의 강도 향상 및 수명을 연장시키는 효과가 있고, 기계 설비 구성을 위해 투입되는 초기 투자비용을 대폭 절감할 수 있어 설비제작 비용이 적게 드는 장점이 있으며, 상황에 따라 다양하게 변형하여 사용할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 미세필터를 이용한 미세기포 발생 장치의 바람직한 전체 구성도이고,

도 2는 상기 미세기포 발생장치의 기포발생관 중 하나의 바람직한 구성 실시예도를 나타낸 정면도와 측면도이고,

도 3은 상기 미세기포 발생장치의 분사장치의 바람직한 구성 실시예를 나타낸 측면도이고,

도 4는 미세기포 발생장치의 미세기포 발생 원리를 나타낸 원리도이고,

도 5는 본 발명에 따른 미세필터를 이용한 미세기포 발생장치의 또 다른 구성 실시예를 나타낸 전체 구성도이고,

도 6은 상기 미세기포 발생장치의 자기공명장치 중 하나의 바람직한 구성 실시예를 나타낸 측면도와 사시도이고,

도 7은 상기 자기공명장치에 의해 물의 전하가 변하는 원리를 나타낸 원리도이고,

도 8은 상기 미세기포 발생장치가 전하를 띠는 미세기포를 발생시키는 원리를 나타낸 원리도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 물 110 : 유입펌프

120 : 유압계 130 : 유량조절밸브

210 : 컴프레샤 220 : 제올레이터

230 : 기체량조절밸브 310 : 기포발생관

320 : 미세필터 420 : 압력밸브

430 : 분사체 140a, 140b : 자기공명장치

Claims (13)

1. 일정한 압력의 물을 일정한 유량 및 압력으로 미세기포발생수단에 주입하는 물주입과정;

   일정한 압력의 기체를 일정한 유량 및 압력으로 미세기포발생수단에 주입하는 기체주입과정;

   미세기포발생수단으로 전달된 기체가 미세기포발생수단에 장착된 미세필터를 통과하면서 미세필터의 일측 표면에서 일정한 유속으로 흐르는 물에 의해 절단되어 유입수에 다량의 미세기포가 생성되는 미세기포생성과정; 및

   생성된 미세기포가 일정압력 하에 있다가 수중으로 분사되는 미세기포분사과정;을 포함하여 이루어지는 미세필터를 이용한 미세기포 생성방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 물주입과정은, 유압펌프 및 압력계를 이용하여 물을 일정한 압력으로 기포발생수단으로 전달하고, 유량조절밸브를 통해 기포발생수단으로 유입되는 물의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 미세필터를 이용한 미세기포 생성방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 기체주입과정은, 콤프레샤 및 제올레이터를 이용하여 기체를 일정한 압력으로 기포발생수단으로 전달하고, 기체량조절밸브를 통해 기포발생수단으로 유입되는 기체의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 미세필터를 이용한 미세기포 생성방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 미세기포생성과정은, 미세필터를 사이에 두고 기체와 물을 위치시킨 후 기체의 압력에 의하여 미세필터를 통과한 기체기둥이 미세필터 표면을 빠르게 흐르는 물에 의해 절단되어 유입수에 미세기포 형태로 함유되도록 하는 것을 특징으로 하는 미세필터를 이용한 미세기포 생성방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 물주입과정은, 미세기포발생수단으로 물을 전달하기 전 핵자기공명현상을 이용하여 클러스터 상태로 응집 결합되어 있는 물분자를 회전시킴으로써 물분자 클러스터를 쪼개어 세분화시키고, 물분자의 회전운동에 의한 마찰에 의해 물분자가 환원전위를 띠도록 하는 핵자기공명과정을 더 포함하며,

   상기 미세기포발생과정은, 환원전위를 가진 물분자에 의하여 대전된 미세기포를 발생시키는 것을 특징으로 하는 미세필터를 이용한 미세기포 생성방법.
6. 물을 유입하여 미세기포발생수단으로 전달하며 유입되는 물의 유량 및 압력을 조절하는 물주입수단;

   기체를 유입하여 후술할 미세기포발생수단으로 전달하며 유입되는 기체의 유량 및 압력을 조절하는 기체주입수단;

   상기 유입수전달수단과 기체주입수단으로 부터 각각 물과 기체를 유입받아 미세필터를 이용하여 유입수에 미세기포를 발생시키는 미세기포 발생수단; 및

   상기 미세기포 발생수단에 의해 생성된 미세기포를 함유한 유입수를 일정한 압력으로 수중에 분사하는 분사수단을 포함하여 구성되는 미세필터를 이용한 미세기포 발생장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 물주입수단은, 물을 유입하여 상기 미세기포발생수단으로 전달하기 위한 유입펌프와, 일정한 압력 및 유량으로 유입수를 전달하기 위한 유량조절밸브 및 수압계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세필터를 이용한 미세기포 발생장치.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 기체주입수단은, 기체를 유입하여 상기 미세기포발생수단으로 전달하기 위한 콤프레샤와, 일정한 압력 및 유량으로 유입기체를 전달하기 위하여 기체량조절밸브 및 기압계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세필터를 이용한 미세기포 발생장치.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 미세기포발생수단은, 상기 물주입수단과 기체주입수단으로 부터 물과 기체를 유입받는 기포발생관과, 기포발생관 내에서 유입된 물와 기체를 사이에두고 설치되어 표면을 흐르는 유입수에 미세공극을 통과한 유입기체를 공급하여 미세기포를 발생시키는 미세필터를 포함하고, 상기 기포발생관 내부에 잔여하는 기체를 처리하기 위한 기체배출조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세필터를 이용한 미세기포 발생장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 미세기포발생수단의 기포발생관 및 미세필터는, 원통과 같은 축대칭구조로 형성되어 필터의 표면에 가해지는 기체의 압력이 균일하도록 하며, 단위 유량과 접촉하는 필터의 단면적이 최대가 되도록 형성되고,

    상기 미세기포발생수단의 기포발생관은, 유입된 기체가 미세필터 표면으로 고르게 확산될 수 있도록 하는 기체주입구를 포함하며, 설치 및 관리를 용이하기 위하여 양쪽 말단이 상하 또는 좌우로 결합·분리가 가능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 미세필터를 이용한 미세기포 발생장치.
11. 제 6항, 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 미세기포 발생수단은, 상기 기포발생관 다수개를 병렬로 연결할 수 있도록 모듈화 되어있는 것을 특징으로 하는 미세필터를 이용한 미세기포 발생장치.
12. 제 6항에 있어서,

    상기 분사수단은, 상기 미세기포 발생수단과 연결되며, 액체-기체 혼합액의 압력을 측정하기 위한 압력계와, 미세기포가 일정압력으로 수중에 분사되도록 저압의 압력밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 미세필터를 이용한 미세기포 발생장치.
13. 제 6항 또는 제7항에 있어서,

    상기 물주입수단은, 물분자 클러스터를 쪼개어 회전시켜 환원전위를 갖게 함으로써 미세기포생성수단에서 발생하는 미세기포가 일정한 전하를 갖도록 하는 자기공명장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세필터를 이용한 미세기포 발생장치.