KR20110033989A - 유체 및 기체 혼합장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체 및 유체를 혼합 하거나 유체 및 기체를 혼합하는 장치로서 펌프 토출구에 압력을 상승시키는 판과 다수의 타공 구멍을 가진 판 사이로 유체혼합물을 토출 시키므로서 유체혼합물이 미세하게 파쇄 되고 또다시 유체이송배관의 하부에 다수의 타공 구멍으로 토출시키고 토출된 유체 혼합물이 하우징 내벽에 강하게 부딪쳐 더욱 미세화 나노버블화 시키고 유체의 흐름을 서로 반대방향으로 두줄로 토출시켜 와류가 일나도록 보다 용이하게 유체와 유체 또는 기체를 혼합하는 것을 구성으로하는 유체 및 기체 혼합장치를 제공 하고자 한다.
이를 위해 본 발명은, 유체 및 기체 혼합장치는 다단펌프(10)의 상부에 유체(12)와 다른 유체 및 기체를 흡입할 수 있는 호스(11)을 설치하여 1차로 다단펌프 내에서 유체와 유체 또는 유체와 기체를 혼합 시키고, 작은 직경(24)으로 압력을 상승시키는 타공판1(17)을 구성하고, 다시 다수의 구멍(25)이 형성된 타공판2(18)을 형성하여 유체가 압력차에 의하여 다수의 구멍(25)이 있는 타공판2(18)으로 토출되면서 혼합유체가 파쇄 되고 다사 혼합물은 유체이송배관(19)에 유입되고 유입된 혼합물이 유체이송배관(19) 하부에 타공된 다수의 구멍(21)을 통과 하면서 벤츄리 인젝터와 같이 토출되면서 하우징(20) 내벽에 강하게 부딪쳐 다시 미세하게 나노버블화 파쇄 되고, 하우징(20)하부 센터를 중심에서 양쪽으로 구멍(21)을 혼합물이 토출되면서 각각 다른 방향으로 와류를 형성 하면서 회전면서 와류를 형성한후 유체와 유체 유체와 기체가 혼합이 미세하고 용이하게 이루어지면서 유체혼합 나노버블이 형성된다.
상기 공급호스(11)의 타측에는 강제적으로 공급하는 공급부가 더 구성될 수 있다.

Description

유체 및 기체 혼합장치{FLUID AND GAS MIXING EQUIPMENT}

본 발명은 유체와 기체 유체와 유체를 나노입자로 파쇄 시켜 혼합하는 유체 및 기체 혼합장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다단펌프 외측에 또 다른 유체 및 기체를 공급하는 공급호스를 인입하여 임펠러의 회전력에 의해 다단펌프 내에서 일차로 혼합시키고, 2차로 펌프 토출구 직경을 작게한 타공판을 설치하여 압력을 높이고 다음에 다수의 작은 구멍을 가진 타공판을 통과시켜 와류를 형성시켜 파쇄 함으로서 유체와 유체,유체와 기체가 서로 혼합된 것을 3차로 액유이송 배관에 한쪽측면에 일직선으로 다수의 작은 타공을 통과시키고 통과된 혼합유체는 하우징 내벽에 강하게 부딪쳐 또다시 파쇄 시키면서 와류가 형성되어 5미크론 이하로 나노화시켜 혼합물의 혼합이 더욱 용이 하도록 함과 유속에 기체가 용존이 잘 되도록 하는 유체 및 기체 혼합장치에 관한 것이다.

일반적으로 혼합장치라 함은, 모터의 회전력을 통해 회전되는 회전임펠러가 강한 회전력으로 액체를 혼합시켜 흡입하고 배출하는 것으로, 원통형의 하우징과 중앙에 구동용 모터를 구성하고, 커플링을 이용한 축을 연결한 임펠러가 수직축을 형성하여 혼합 한다.

또한 모터축에 연결된 다수의 돌기를 형성하여 회전하면서 유체를 혼합시키는 것으로도 형성된다.

그러나 본 발명은 다단펌프를 사용하여 일정압력을 유지시키면서 1차적으로 다단펌프 내에서 혼합시키고 일정하게 혼합된 혼합물을 더욱 가압시키기 위하여 배관직경을 작게 한 타공판을 통과한 직후에 다수의 미세구멍을 가진 판을 통과시켜 강한 압력차에 의한 와류가 형성되면서 각각 다른 유체와 기체가 파쇄 되면서 더욱 미세하게 혼합된다. 2차로 혼합된 혼합물은 다시 이송되는 배관 한쪽면의 일측선상에 다수의 미세구멍을 형성시키고 혼합물이 이러한 미세구멍으로 토출된 뒤 즉시 하우징 내벽에 강하게 부딪치면서 입자가 다시 5미크론 이하로 쪼개어 진다. 따라서 나노화 미세화로 쪼개진 혼합물의 입자는 탱크 내에서 유체의 흐름이 서로다른 방향으로 회전 되면서 부딪쳐 강력한 와류가 형성되어 혼합물이 용이하게 혼합되어지고 유체속에 기체가 용존이 잘되도록 한 장치다.

압력을 높이기 위하여 미세구멍을 유체흐름의 수직선상에 설치하고 난후 수평선상에 액체이송 배관에 다시 다수의 구멍을 형성시켜 압력을 다시 높여 혼합물이 강한 압력에 의하여 다수의 구멍으로 통과되면서 벤츄리 인젝터처럼 압력차에 의해서 분사된다. 분사된 혼합물은 하우징 내벽에 강한분사 압력으로 혼합물이 부딪치면서 5미론이하로 미세하게 쪼개어진다. 혼합물이 미세하게 분리되어 하우징내에서 혼합물의 흐름을 서로 반대 방향으로 순환시키기 위하여 유체이송 배관의 다수의 구멍을 일직선상에 두줄로 형성하여 유체이송 배관의 중심을 축으로 각각 좌측 우측으로 양쪽으로 분사되도록 일정한 각도를 주어 서로 다른 방향으로 분사되도록 하였다. 분사된 혼합물은 하우징 내에서 일직선상 두줄로 서로 다른 방향으로 회전이송 하면서 강력한 와류를 형성하면서 용이하게 혼합되도록 하우징을 설치하고 하우징 내부에 유체이송배관을 하우징의 중심축에서 이탈하여 혼합물이 하우징내벽에 부딪치면서 분사되도록 하우징 내벽 가까이 설치 되었다.

따라서 일반적으로 유체와 기체 혼합이 순간적으로 신속하고 미세하게 이루어지며 유체속에 기체를 2배이상 용존율이 높아진다.

본 기술은 벤츄리 인젝터 방식의 관이 1차,2차로 나누어 수십게가 설치되어 있는 효과와 같으며 수십개의 벤츄리 인젝터를 통과한 혼합물이 벽에 강하게 부딪치고 서로다른 회전방향으로 와류가 형성되어 혼합효과가 더욱 용이하게 된다.

한편, 일반적으로 사용되는 유체와 다른 유체 혼합장치는 제약 및 연구실에서 다수 사용되며 DISPERSER나 INLINE MIXER 등이 보편화 되고 있으나 고속회전 모터축에 샤프트를 연결시키고 끝단에 임펠러를 연결시켜 액체혼합물 통속에 넣어 장시간 혼합될때까지 회전시켜 혼함 함으로서 통 외벽에 인접한 액체는 일부가 혼합되지 못하고 시간이 많이 소요되고 고속회전이라 수명이 단축되는 불편한점이 있다.

그리고, 일상생활에서 사용되는 물에 대한 세균억제 및 살균력 및 세척력을 강화하기위해 액체(물)가 기체(오존)을 함유하는 정화장치와 채소와 과일 등의 세척장치가 널리 이용되고 있으며, 이러한 오존은 물에 오존을 혼합시킨 오존수로 주로 사용되고, 상기 오존수의 제조에는 오존과 물을 혼합시키는 기술이 매우 중요하며, 최근 기체상태의 오존을 물에 혼합하는 방식으로 산기방식과, 가압 인젝터방식과, 벤튜리 인젝터방식 등이 적용되고 있다.

상기 오존수의 제조방식에서 산기방식은 다공성 산기관을 통하여 물에 오존을 혼합시키는 방식이고, 다음으로 가압 인젝터방식은 물과 오존을 동시에 가압하여 혼합시키는 방식이며, 다음으로 벤튜리 인젝터방식은 펌프를 사용하여 오존을 흡입해 상기 벤튜리관을 통과하는 물에 혼합시키는 방식이다.

그러나, 이러한 종래 장치들은 복잡한 구성에 의해 설치비용의 증가를 가져옴으로써 소비자의 구입비용에 큰 부담을 야기시켜 소비자가 구입을 꺼리게 됨으로써 널리 사용되지 못하는 문제점이 있다.

즉, 오존수의 제조기술은 물이 공급되는 액체유입관상에 오존가스가 유입되는 오존유입관이 연결 설치되고, 상기 액체유입관이 와류터빈펌프에 장착되어 강한 흡입력에 의해 물과 오존가스가 흡입 혼합되며, 여기서 오존가스와 물은 와류터빈펌프의 임펠러에 의해 미립자로 분산되어 혼합되고, 와류터빈펌프에서 유입관을 통해 가압용해탱크로 압송되어 완전한 오존수로 생성된 상태에서 배출관을 통해 오존수를 사용하게 되는 것으로, 와류터빈펌프 이외에 많은 또 다른 구성들이 추가적으로 구비되어 있기 때문에 설치비용의 증가는 물론 소비자의 구입비용이 크게 가중되는 문제점이 있다.

종래 기술을 살펴보면, 실용신안등록 제20-0450992호인 유화유재조장치가 인출된바 있으며, 이는 여러개의 크기가 서로다른 내치차와 외치차를 형성하여 내치차를 고속회전시켜 유체와 유체(연료유)를 혼합시키는 장치로서 혼합율은 양호하나 내치차가 고속으로 회전시키면서 외치차와 부딪쳐 와류와 강한 케비테이션을 일키도록 구성되어 일정시간이 경과 되면 내치차 마모가 심하여 혼합이 효과적으로 이루어지지 않으며 가공품이 많아 비용이 많이 든다. 또한 내치차의 수량이 많아 내치차의 하중이 과다하여 회전시키는 동력 소모가 많다.

종래 또 다른 기술을 살펴보면, 등록실용신안 제20-0309221호인 원심다단펌프가 설치된 산기장치가 안출된 바 있으며, 이는 와류터빈펌프로 액체유입관과 오존유입관을 통해 액체와 오존가스를 함께 흡입하여 혼합시키는 기존의 산기장치에 있어서, 상기 와류터빈펌프의 토출관을 모터의 구동으로 회전하는 다수의 임펠러가 다단으로 적층 설치되어 흡입 압송과정을 반복적으로 수행하는 원심다단펌프의 흡입구에 결합하고, 상기 원심다단펌프의 토출구에 가압용해탱크로 연결되는 유입관이 장착되어 구성되어 있다.

그러나, 이러한 기술 역시 오존가스를 이용함으로써 다단펌프 이외에 별도의 구성들이 추가적으로 설치되어야 하고 오존 용존율이 본 기술보다 2배이상적어 오존 손실이 많고, 설치비용의 가중은 물론 오존가스를 계속적으로 충진하여 사용함으로써 부대비용과 함께 사용에 따른 추가적인 비용이 들게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 종래, 제약이나 화장품,식음료,이온수,세척수, 세정수, 미용수를 생성하는 장치들이 지닌 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다단펌프를 사용하여 유체와 다른 유체 또는 기체를 1차로 혼합하고 펌프 토출구에 압력을 발생시키는 작은 1개의 타공을 형성시키고 발생된 압력으로 다수의 구멍이 형성된 압력 토출공을 형성하고 난 직후에 유체이송 배관을 하우징내부에 설치하고 이송배관에 다수의 일직선상에 압력 토출공을 형성하여 혼합물을 분사시키면서 즉시 하우징 내벽에 강하게 부딪쳐 미세하게 파쇄 되면서 나노화 혼합시켜 액체와 유체 유체와 기체를 더욱 미세하게 혼합이 이루어짐으로써 토출구를 통해 나노화 혼합물이 토출되도록 하는 유체와 유체 또는 기체와의 혼합장치인 유체 및 기체 혼합장치에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명인 유체 및 기체 혼합장치는, 다단펌프에 액유체이외의 물질인 액유체 또는 기체가 흡입할 수 있도록 다단펌프 상부측에 흡입호스를 구성하고 펌프 토축구에 압력상승을 위한 유체이송 배관보다 직경이 1/5인 타공을 형성하여 압력을 상승시키고 압력상승 타공판을 통과한 혼합물이 압력상승 타공보다 작은 다수의 타공이 된 판을 통과면서 파쇄되어 2차로 혼합되고 혼합된 혼합물은 다시 하우징 내부에 설치된 유체이송배관으로 이송된다. 유체이송배관은 일직선상 2줄 형성된 다수의 타공이 형성된 타공으로 혼합물이 토출되면서 하우징 내벽에 강하게 부딪쳐 나노화 또는 나노버블화 되도록 한다.

나노화된 혼합물을 액체흐름 방향을 다르게 하기 위하여 하우징내부에 설치된 유체이송배관 타공을 일직선상에 일정한 각도로 두줄로 형성시키는 것을 특징으로 한다.

상기 압력상승 타공판과 다수의 타공판 그리고 유체이송배관의 타공은 유체이송량에 따라 타공크기와 수량을 변환시켜 효과적으로 운용 할 수 있다.

본 발명은 유체 및 기체 혼합장치는 다단펌프를 사용하여 유체와 다른 유체 또는 기체를 1차로 혼합하고 펌프 토출구에 압력을 발생시키는 작은 1개의 타공을 형성시키고 발생된 압력으로 다수의 구멍이 형성된 압력토출공을 형성하고 난 직후에 유체이송 배관을 하우징내부에 설치하고 이송배관에 다수의 일직선상에 압력토출공을 형성하여 혼합물을 분사시키면서 즉시 하우징 내벽에 강하게 부딪쳐 미세하게 파쇄 되면서 나노화 혼합시켜 유체와 유체 유체와 기체를 더욱 미세하게 혼합이 이루어지므로써 토출구를 통해 나노화 혼합물이 토출되도록 하는 액체와 액체 또는 기체와의 혼합을 더욱 용이하게 혼합할 수 있으며 유체와 기체를 혼합 할 경우 기존 벤츄리관 인젝터방식이나 가압방식보다 두배이상 용존율이 높게 효과를 얻을 수 있다. 또한 제작비용이 저렴하여 보급에 용이하고 A/S 발생율이 거의 없다.

미세화된 혼합물이 토출 될 수 있기 때문에, 화장품,식음료혼합,세척수, 세정수, 미용수,나노버블수로 바로 사용할 수 있고, 간단한 구성에 의해 설치비용의 절감을 유도하여 소비자의 비용에 큰 부담을 야기시키지 않는다.

도 1은 본 발명인 다단펌프를 사용한 유체 및 기체 혼합장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명인 유체 및 기체 혼합장치의 압력상승 타공판과 수직으로 형성된 다수의 타공판을 실시예를 나타낸 구성도.
도 3는 본 발명인 유체 및 기체 혼합장치의 펌프를 제외한 구성을 나타낸 구성도.
도 4는 도3의 세부 유체이송배관의 타공을 나타낸 구성도.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도시된 바와 같이 본 발명인 유체 및 기체 혼합장치는, 다단펌프(10)의 상부에 유체(12)와 다른 유체 및 기체를 흡입할 수있는 호스(11)을 설치하여 1차로 다단펌프내에서 유체와 유체 또는 유체와 기체를 혼합 시키고, 혼합물의 압력을 상승시키기 위하여 유체이송관 직경보다 작은 직경(24)으로 타공판1(17)을 구성하고, 다시 다수의 구멍(25)이 형성된 타공판2(18)을 형성하여 유체가 압력차에 의하여 다수의 구멍(25)이 있는 타공판2(18)을 통과하면서 혼합물이 작은 입자로 파쇄되면서 강한 와류를 형성 시키며 혼합된다.

혼합물은 유체이송배관(19)에 유입되고 유체이송배관(19)은 다수의 구멍(21)이 일직선상으로 일정한 각도를 유지하면서 두줄로 형성되었다. 유입된 혼합물이 유체이송배관(19) 하부에 타공된 다수의 구멍(21)을 통과 하면서 벤츄리 인젝터와 같이 토출되면서 하우징(20) 내벽에 강하게 부딪쳐 파쇄되고,도면 3의 상세도와 같이 하부 센터를 중심으로 양쪽으로 구멍(21)을 혼합물이 토출되면서 각각 다른 방향으로 와류를 형성 하면서 회전한다. 회전하면서 서로 하우징(20)내부에서 혼합된 후 토출배관(16)으로 이송 된다.이때 강한 압력의 기밀을 유지시키기 위하여 하우징(20) 양쪽에 덮게(14,15)를 설치하고 조임볼트(23)로 강하게 고정시킨다.

이와 같이 형성된 1차 좁은 토출공간(25)과 2차 좁은 토출공간(21)측으로 혼합물(유체)이 빠져나감에 따라 발생되는 압력변화에 따라 강하게 물이 토출되고 하우징(20)내벽에 강하게 부딪치면서 유체와 유체 유체와 기체가 혼합이 미세하고 용이하게 이루어지면서 혼합된 나노버블이 형성된다.

이와 같이 형성된 혼합물은, 상기 하우징(20)의 토출구(16)측으로 토출되어 세정수, 세척수, 미용수, 산소수등으로 바로 사용이 가능하며, 유체와 기체가 혼합되어 형성된 나노버블에 의해 세정수를 이용한 세정작업과 세척수를 이용한 세척작업은 물론 미용수를 이용한 미용작업성 및 효과가 크게 향상된다.

유체의 유량에 따라 다수의 타공구멍(25,21)의 크기와 구멍(25,21)수를 다양하게 하므로써 본 발명은 다양하게 변형실시가 가능한 것으로 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합적용한 실시예와 함께 본 발명의 청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

10 : 다단펌프 11 : 흡입호스
12 : 유입유체 13 : 압력게이지
14 : 덮게 16 : 토출배관
17 : 압력변화 타공판
18 : 1차 타공판 19 : 유체이송배관
20 : 하우징 21 : 타공구멍
24 : 압력상승 구멍 25 : 다수의 구멍

Claims (3)

1. 펌프에서 토출된 유체를 압력을 상승시키기위한 타공판(17)과 타공판에 구멍(24)이 형성되고, 다시 다수의 구멍(25)을 가진 타공판(18)을 설치하고,유체이송배관(19)에 다수의 구멍(21)을 가지고 하우징(20)내벽에 유체가 부딪치도록 하우징(20) 중심에서 하부쪽으로 이탈하여 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체와 유체 및 유체 및 기체 혼합장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   유체이송배관(19)에 다수의 구멍(21)이 한쪽 방향으로만 일직선상으로 일정한 각도로 두줄(도면4)로 형성되어 하우징(20) 중심선 하부에 설치되어 유체가 하우징 하부에 부딪치면서 유체의 흐름이 좌우로 각각 회전하면서 와류를 형성시키도록 하우징 중심선상에서 구멍(21)이 좌측 우측으로 구조로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체와 유체 및 유체 및 기체 혼합장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 압력이송배관(19)가 일직선상으로 두줄이상 여러줄로 타공구멍(21)이 형성되어 하우징(20)에 부딪치도록 하는 구조로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체와 유체 및 유체 및 기체 혼합장치.

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