KR20120084134A - 마이크로 버블 헤드 및 이를 구비하는 마이크로 버블 생성장치 - Google Patents

마이크로 버블 헤드 및 이를 구비하는 마이크로 버블 생성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 마이크로 버블 헤드는 일측에 유입구가 형성되고 타측에 유출구가 형성되며, 상기 유입구 및 유출구를 연결하여 상기 유입구를 통해 유입된 유체가 흐르는 유로를 가지는 헤드 몸체; 상기 유출구의 외측에 설치되며, 상기 유출구를 통해 토출된 상기 유체를 분사하는 하나 이상의 내측분사홀을 가지는 내측분사판; 그리고 상기 유로 상에 상기 유로 내의 이동방향과 대체로 나란하게 설치되는 고정핀을 포함한다.

Description

마이크로 버블 헤드 및 이를 구비하는 마이크로 버블 생성장치{MICRO BUBBLE HEAD AND APPARATUS FOR GENERATING MICROBUBBLE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 마이크로 버블 헤드 및 이를 구비하는 마이크로 버블 생성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 유입된 유체를 이용하여 마이크로 버블을 생성하는 마이크로 버블 헤드 및 이를 구비하는 마이크로 버블 생성장치에 관한 것이다.
일반 버블은 크기가 10-2 ~ 10-3 m 정도이고 수면 위로 빠르게 상승하여 파열되지만, 마이크로 버블은 10-6 m 이하의 크기이고 수면 위로 천천히 상승하여 파열되며, 파열될 때 약 4,000 ~ 6,000 ℃ 의 온도, 20,000 ~ 150,000개의 음이온, 140dB의 높은 음파가 순간적으로 발생한다.
이와 같은 마이크로 버블(micro bubble)은 다양한 효과를 가지는 것으로 알려져 있다. 첫째, 직경 50 마이크로의 기포는 짧은 시간에서의 압축,파괴의 연쇄반응을 반복한다. 이는 초미세 기포가 가지는 자기 가압 효과에 의한 것으로, 자기 가압 효과는 구형의 계면을 가지는 기포 내부에서 표면장력이 기체를 압축하는 힙으로 인해 발생한다. 이때, 기포 내부의 온도는 태양 표면 온도에 필적하는 5,500 ℃ 까지 순간적으로 상승한다. 둘째, 마이크로 버블이 파열할 때 시속 400㎞ 속도의 초음파가 발생하며, 이로 인해 피부마사지, 각질제거의 효과가 있다. 셋째, 마이크로 버블이 자기 가압 효과에 의해 소멸할 때, 하이드록시 래디칼(OH) 등의 프리 래디칼이 발생한다. 프리 래디칼은 수중에 존재하는 여러가지 유해 화학물질이나 세균류를 분해한다. 넷째, 일반 폭포보다 10배 이상 많은 음이온을 발생하며, 음이온은 삼림과 폭포 주변, 초원, 공원의 분수근처, 해변 등에 많이 존재하는 것으로 세포의 노화를 방지하거나 항산화 기능을 통해 사람에게 유익한 것으로 알려져 있다.
위와 같이, 마이크로 버블은 많은 장점을 가지고 있으며, 마이크로 버블은 액체와 기체를 혼합하여 생성되는 버블의 분쇄 과정을 통해 형성된다. 따라서, 분쇄과정은 마이크로 버블의 양을 결정하는 중요한 변수가 되며, 동일한 부피의 액체라고 하더라도 분쇄 과정에 따라 생성되는 마이크로 버블의 양은 달라진다.
본 발명의 목적은 다량의 마이크로 버블을 생성할 수 있는 마이크로 버블 헤드 및 이를 구비하는 마이크로 버블 생성장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 마이크로 버블을 효과적으로 생성할 수 있는 마이크로 버블 헤드 및 이를 구비하는 마이크로 버블 생성장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 마이크로 버블 헤드는 일측에 유입구가 형성되고 타측에 유출구가 형성되며, 상기 유입구 및 유출구를 연결하여 상기 유입구를 통해 유입된 유체가 흐르는 유로를 가지는 헤드 몸체; 상기 유출구의 외측에 설치되며, 상기 유출구를 통해 토출된 상기 유체를 분사하는 하나 이상의 내측분사홀을 가지는 내측분사판; 그리고 상기 유로 상에 상기 유로 내의 이동방향과 대체로 나란하게 설치되는 고정핀을 포함한다.
상기 고정핀의 일단은 상기 내측분사판에 고정될 수 있다.
상기 고정핀은 상기 유로의 내벽면으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
상기 유로는 상기 유출구를 향해 단면적이 증가하는 형상일 수 있다.
상기 내측분사판은 상기 유출구의 둘레에 위치하는 출구면으로부터 이격되어 배치되며, 상기 마이크로 버블 헤드는 상기 출구면과 상기 내측분사판 사이에 형성되고 상기 유로의 단면적보다 큰 버퍼공간을 가질 수 있다.
상기 마이크로 버블 헤드는 상기 내측분사판의 외측에 설치되며 상기 내측분사홀을 통해 분사된 상기 유체를 분사하는 외측분사홀을 가지는 외측분사부재를 더 포함할 수 있다.
상기 유로는 상기 유출구와 연결되어 상기 유출구를 통한 상기 유체의 토출방향과 대체로 나란한 이동유로; 그리고 상기 유입구와 연결되는 연결유로를 가지며, 상기 연결유로는 상기 이동유로와 기설정된 각도를 이루어 상기 연결유로를 통과한 상기 유체가 상기 유로의 내벽면과 충돌할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 마이크로 버블 생성장치는 액체탱크; 상기 액체탱크에 일단이 연결되어 내부에 액체가 흐르는 액체공급라인; 외부로부터 공급된 기체가 내부에 흐르며, 상기 액체공급라인에 연결되어 상기 액체공급라인에 상기 기체를 공급하는 기체공급라인; 상기 액체공급라인에 연결되어 상기 액체 및 상기 기체를 강제공급하는 펌프; 상기 펌프에 일단이 연결되어 상기 액체 및 상기 기체가 내부에 흐르는 공급라인; 그리고 상기 공급라인의 타단에 연결되며, 상기 공급라인을 통해 공급된 상기 액체 및 상기 기체를 이용하여 마이크로 버블을 생성하는 마이크로 버블 헤드를 포함하되, 상기 마이크로 버블 헤드는 일측에 유입구가 형성되고 타측에 유출구가 형성되며, 상기 유입구 및 유출구를 연결하여 상기 유입구를 통해 유입된 유체가 흐르는 유로를 가지는 헤드 몸체; 상기 유출구의 외측에 설치되며, 상기 유출구를 통해 토출된 상기 유체를 분사하는 하나 이상의 내측분사홀을 가지는 내측분사판; 그리고 상기 유로 상에 상기 유로 내의 이동방향과 대체로 나란하게 설치되는 고정핀을 포함한다.
상기 마이크로 버블 생성장치는 상기 기체공급라인에 설치되어 상기 액체공급라인의 내부를 흐르는 액체가 상기 기체공급라인을 통해 역류하는 것을 방지하는 체크밸브 및 상기 기체공급라인을 통해 공급되는 상기 기체의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 마이크로 버블 생성장치는 상기 기체공급라인에 연결되어 향수가 저장되는 하나 이상의 향저장용기를 더 포함하며, 상기 기체공급라인의 일단은 상기 향저장용기의 입구 상에 설치되어 상기 일단이 상기 향수의 수면을 향하도록 배치되고, 상기 기체공급라인의 외측과 상기 입구의 내측 사이에 외부 공기가 유입되는 유입공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 마이크로 버블 생성장치는 액체탱크; 상기 액체탱크에 일단이 연결되어 내부에 액체가 흐르는 액체공급라인; 외부로부터 공급된 기체가 내부에 흐르며, 상기 액체공급라인에 연결되어 상기 액체공급라인에 상기 기체를 공급하는 기체공급라인; 상기 액체공급라인에 연결되어 상기 액체 및 상기 기체를 강제공급하는 펌프; 상기 펌프에 일단이 연결되어 상기 액체 및 상기 기체가 내부에 흐르는 공급라인; 상기 공급라인의 타단에 연결되며, 상기 공급라인을 통해 공급된 상기 액체 및 상기 기체를 이용하여 마이크로 버블을 생성하는 마이크로 버블 챔버; 그리고 상기 마이크로 버블 챔버에 연결되어 상기 마이크로 버블을 토출하는 마이크로 버블 헤드를 포함하되, 상기 마이크로 버블 헤드는 일측에 유입구가 형성되고 타측에 유출구가 형성되며, 상기 유입구 및 유출구를 연결하여 상기 유입구를 통해 유입된 유체가 흐르는 유로를 가지는 헤드 몸체; 상기 유출구의 외측에 설치되며, 상기 유출구를 통해 토출된 상기 유체를 분사하는 하나 이상의 내측분사홀을 가지는 내측분사판; 그리고 상기 유로 상에 상기 유로 내의 이동방향과 대체로 나란하게 설치되는 고정핀을 포함한다.
상기 마이크로 버블 챔버는 상기 액체가 저장되는 용기; 그리고 상기 용기의 내부에 설치되며, 상기 공급라인을 통해 공급된 상기 액체 및 상기 기체를 상기 용기의 내부를 향해 토출하는 노즐을 포함하되, 상기 노즐은 토출구 및 상기 토출구 상에 설치되어 토출방향을 따라 나선 형상을 이루는 확산코일을 가진다.
상기 마이크로 버블 챔버는 상기 용기 내에 저장된 상기 액체 내에 침지되며 상기 노즐과 대향되는 충돌면을 가지는 충돌판을 더 포함하며, 상기 노즐은 상기 충돌면을 향해 상기 액체 및 상기 기체를 토출할 수 있다.
상기 충돌면은 상기 노즐에 대해 오목한 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 다량의 마이크로 버블을 생성할 수 있다. 또한, 마이크로 버블을 효과적으로 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 생성장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 마이크로 버블 헤드를 나타내는 단면도이다.
도 3은 종래의 마이크로 버블 헤드를 이용하여 마이크로 버블을 생성한 모습을 나타내는 사진이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 헤드를 이용하여 마이크로 버블을 생성한 모습을 나타내는 사진이다.
도 5는 도 1에 도시한 마이크로 버블 헤드의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 마이크로 버블 헤드의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시한 기체공급라인에 연결된 향저장용기를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시한 향저장용기를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 버블 생성장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 도 9에 도시한 충돌판의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 버블 생성장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 12를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
한편, 이하에서는 설명하는 마이크로 버블 헤드는 가정용 샤워기, 수도장치, 세탁장치, 욕조, 정화시설, 그리고 원예시설 등을 포함하는 다양한 장치에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 생성장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 마이크로 버블 생성장치는 마이크로 버블 헤드(10), 공급라인(20), 펌프(30), 그리고 액체탱크(40)를 포함한다.
액체탱크(40)는 마이크로 버블 헤드(10)를 통해 공급하고자 하는 액체를 저장하며, 마이크로 버블 헤드(10)는 마이크로 버블과 함께 액체탱크(40)에 저장된 액체를 공급한다. 마이크로 버블은 액체 내에 존재하며, 액체와 함께 마이크로 버블 헤드(10)를 통해 토출된다.
액체탱크(40)는 액체공급라인(32)을 통해 펌프(30)에 연결되며, 펌프(30)는 일정한 압력으로 동작하여 액체탱크(40)에 저장된 액체를 공급라인(20)으로 공급한다. 공급라인(20)은 마이크로 버블 헤드(10)와 펌프(30)를 연결하며, 액체는 펌프(30)를 통해 일정한 압력으로 마이크로 버블 헤드(10)에 공급된다.
기체공급라인(34)은 액체공급라인(32)에 연결되며, 외부로부터 유입된 기체가 기체공급라인(34)의 내부를 흐른다. 기체는 기체공급라인(34)을 통해 액체공급라인(32)에 공급되며, 유량조절밸브(54)는 액체공급라인(32)에 공급되는 기체의 유량을 조절한다. 기체는 다양한 방법을 통해 액체공급라인(32)에 공급될 수 있다. 액체공급라인(32)의 내부를 흐르는 액체로 인한 벤츄리 효과에 의해 기체공급라인(34) 내부의 기체가 액체공급라인(32)으로 이동할 수 있으며, 별도의 펌프(도시안함)에 의해 액체공급라인(32)으로 강제이동할 수 있다. 체크밸브(52)는 기체공급라인(34) 상에 설치되며, 이를 통해 액체공급라인(32) 내부의 액체가 기체공급라인(34)을 통해 역류하는 것을 방지할 수 있다.
위와 같은 방법을 통해, 액체공급라인(32)의 내부에는 액체탱크(40) 내부의 액체와 기체공급라인(34) 내부의 기체가 함께 흐르며, 펌프(30)를 통해 액체 및 기체(또는 유체)는 공급라인(20)으로 공급된다.
도 2는 도 1에 도시한 마이크로 버블 헤드를 나타내는 단면도이다. 마이크로 버블 헤드는 헤드 몸체(12) 및 내측분사판(17), 그리고 외측분사부재(19)를 포함한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 헤드 몸체(12)는 원통 형상이며, 내부에 유입구(13a) 및 유출구(13b), 그리고 유입구(13a)와 유출구(13b)를 연결하는 유로(13)가 형성된다. 유로(13)는 유입구(13a)로부터 유출구(13b)를 향하여 단면적이 증가하는 형상일 수 있으나, 이와 달리, 유로(13)는 동일한 단면적을 가질 수 있다.
헤드 몸체(12)는 소켓부(12a)를 가지며, 소켓부(12a)의 외주면에는 나사산이 형성된다. 따라서, 앞서 설명한 공급라인(20)은 소켓부(12a)에 연결되며, 공급라인(20)의 내주면에 형성된 나사산(도시안함)은 소켓부(12a)의 나사산과 체결된다. 소켓부(12a)는 관통홀(12b)을 가지며, 관통홀(12b)은 유입구(13a)에 비해 작은 직경(또는 단면적)을 가질 수 있다.
한편, 마이크로 버블 헤드는 고정핀(15)을 더 포함하며, 고정핀(15)은 유로(13) 내에 설치되어 유로(13) 내의 유동을 결정한다. 고정핀(15)의 하단은 후술하는 내측분사판(17)에 고정설치되며, 유로(13)의 내부를 흐르는 유체(액체와 기체가 혼합된 형태)의 이동방향과 대체로 나란하게 설치되어 유로(13)의 내벽면으로부터 이격배치된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 유체는 고정핀(15)으로 인해 고정핀(15)을 중심으로 나선방향으로 유동하면서 유출구(13b)를 향해 이동할 수 있으며, 이로 인해 액체의 기체용해도를 증가시킴으로써 마이크로 버블의 생성을 용이하게 돕는 것으로 보인다. 즉, 마이크로 버블은 액체 내에 용해된 기체가 순간적인 압력 변화로 인해 액체 내에서 발생하는 미세한 기포이므로, 액체 내에 많은 양의 기체가 용해되는 것이 중요하며, 액체 내에서 생성되는 마이크로 버블의 양은 용해된 기체의 양에 비례하는 것으로 보인다. 따라서, 고정핀(15)을 통한 유동의 조절에 따라 마이크로 버블의 양을 증대시킬 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 헤드 몸체(12)는 하부가 개방된 형상이며, 유출구(13b)의 둘레에 배치된 출구면(16)을 가진다. 내측분사판(17)은 출구면(16)의 하부(또는 유출구(13b)의 외측)에 배치되며, 평판 형상일 수 있다. 내측분사판(17)은 유출구(13b)의 둘레에 배치되는 출구면(16)으로부터 이격되어 배치되어, 버퍼공간(17a)이 출구면(16)과 내측분사판(17) 사이에 제공된다. 버퍼공간(17a)은 유출구(13b)에 비해 큰 단면적을 가지므로, 유출구(13b)를 통해 유출된 유체(또는 액체 및 기체)는 버퍼공간(17a) 내에서 마이크로 버블을 생성할 수 있다. 즉, 유출구(13b)를 통해 유출된 액체 및 기체는 버퍼공간(17a) 내로 이동하며, 버퍼공간(17a)의 면적에 따른 순간적인 압력강하로 인해 폭발현상이 발생하여 액체 내에는 다량의 마이크로 버블들(나노 입자 크기의 미세버블들)이 생성될 수 있다. 내측분사판(17)은 복수의 내측분사홀들(17b)을 가지며, 버퍼공간(17a) 내부의 유체(마이크로 버블들을 포함하고 있음)는 내측분사홀들(17b)을 통해 분사된다.
도 3은 종래의 마이크로 버블 헤드를 이용하여 마이크로 버블을 생성한 모습을 나타내는 사진이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 헤드를 이용하여 마이크로 버블을 생성한 모습을 나타내는 사진이다. 도 3 및 도 4를 살펴보면, 수중에 마이크로 버블들이 생성된 것을 알 수 있으며, 탄산음료 내에 포함된 이산화탄소 알갱이와 같이, 마이크로 버블들이 수중에 포함되어 있는 것을 볼 수 있다. 그러나, 종래의 마이크로 버블 헤드를 이용한 경우 마이크로 버블의 양이 매우 적음을 알 수 있으며, 이로 인해 물의 투명도가 거의 저하되지 않은 것을 알 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 버블 헤드를 이용한 경우, 마이크로 버블의 양이 매우 많아, 동일한 액체(본 실험의 경우에는 수돗물)일 경우에도 불구하고 물의 투명도가 현저히 낮아지는 것을 알 수 있다. 즉, 상술한 본 실시예에 의하면, 마이크로 버블의 양을 현저하게 증대시킬 수 있으며, 이를 통해 앞서 설명한 마이크로 버블의 기능을 최대화시킬 수 있다.
한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 외측분사부재(19)는 헤드 몸체(12)(또는 내측분사판(17))의 하부에 설치되며, 외측분사부재(19)의 외주면에 형성된 나사산은 헤드 몸체(12)의 하단부에 형성된 나사산과 체결된다. 외측분사부재(19)는 외측분사홀(19a)을 가지며, 내측분사홀(17b)을 통해 분사된 유체(마이크로 버블을 포함하고 있음)는 외측분사홀(19a)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시한 마이크로 버블 헤드의 변형예를 나타내는 단면도이다. 이하에서는 앞서 설명한 마이크로 버블 헤드와 구별되는 부분에 대해서 설명하기로 하며, 이하에서 생략된 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체될 수 있다.
소켓부(12a)는 관통홀(12b)과 연통된 벤츄리유로(12c)를 더 가질 수 있다. 벤츄리유로(12c)는 관통홀(12b)로부터 소켓부(12a)의 반경외측방향으로 연장되며, 공급라인(20)이 소켓부(12a)에 체결된 경우, 벤츄리유로(12c)의 외측단은 외부에 노출된다. 앞서 설명한 바와 같이, 공급라인(20)을 통해 공급된 유체(액체와 기체가 혼합된 형태)는 소켓부(12a)의 내부를 통해 관통홀(12b)을 통과하여 유입구(13a)에 유입된다. 이때, 관통홀(12b)의 단면적은 소켓부(12a)의 내부 단면적보다 작으므로, 유체가 관통홀(12b)을 통과할 때 유속이 증가하며, 이로 인해 외부 공기는 벤츄리유로(12c)를 통해 관통홀(12b)에 공급될 수 있다. 이와 같은 원리는 벤츄리 효과로 충분히 설명될 수 있다.
상술한 바에 의하면, 앞서 설명한 바와 같이 기체공급라인(34)을 통해 액체공급라인(32)에 기체를 공급할 필요가 없으며, 기체공급라인(34)을 생략하더라도 벤츄리유로(12c)를 통해 외부 공기가 버블 헤드(10)의 내부에 공급될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시한 마이크로 버블 헤드의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다. 이하에서는 앞서 설명한 마이크로 버블 헤드와 구별되는 부분에 대해서 설명하기로 하며, 이하에서 생략된 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체될 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 유로(13)는 연결유로(13c) 및 이동유로(13d)를 가지며, 연결유로(13c) 및 이동유로(13d)는 기설정된 각도를 이루도록 배치될 수 있다. 즉, 이동유로(13d)는 상하방향(도 6을 기준으로)으로 연장되며, 연결유로(13c)는 좌우방향(도 6을 기준으로)으로 연장될 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 유입구(13a)를 통해 유입된 유체(액체와 기체가 혼합된 형태)는 연결유로(13c)를 통해 이동하며, 연결유로(13c)와 이동유로(13d)가 만나는 지점에서 유체는 유로(13)의 내벽면과 충돌한 후 이동유로(13d)를 따라 이동한다. 즉, 유체가 유로(13)의 내벽면과 충돌함으로써, 유체 내에 포함된 기포들(또는 기체 알갱이들)이 미세하게 분쇄될 수 있으며, 이를 통해 마이크로 버블들이 쉽게 생성되도록 할 수 있다.
도 7은 도 1에 도시한 기체공급라인에 연결된 향저장용기를 나타내는 도면이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 기체공급라인(34)의 일단은 하나 이상의 향저장용기(60a,60b,60c)에 연결될 수 있다. 이 경우, 기체공급라인(34)을 통해 기체와 함께 향을 공급할 수 있으며, 공급된 향은 공급라인(20)을 통해 마이크로 버블 헤드(10)로 이동하여 마이크로 버블 헤드(10)를 통해 분사될 수 있다. 따라서, 마이크로 버블 헤드(10)를 통해 분사된 액체에는 마이크로 버블들과 함께 향이 포함될 수 있으며, 향은 액체에 용해된 상태로 분사되거나 마이크로 버블 내에 포함된 상태로 분사될 수 있다.
향저장용기(60a,60b,60c)는 향기의 종류에 따라 복수 개가 제공될 수 있으며, 기체공급라인(34)의 분기라인이 각각의 향저장용기(60a,60b,60c)에 연결될 수 있다. 라인밸브(62a,62b,62c)는 분기라인 상에 설치되어 각각의 분기라인을 개폐한다.
도 8은 도 7에 도시한 향저장용기를 나타내는 단면도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 향저장용기(60a)는 입구(63)를 가지며, 기체공급라인(34)의 일단은 향저장용기(60a)의 입구(63) 상에 설치된다. 향저장용기(60a)는 기체공급라인(34)의 일단을 고정하는 고정튜브(64) 및 고정튜브(64)를 입구(63) 상에 고정하는 하나 이상의 브리지(66)를 포함한다. 고정튜브(64)는 내부가 비어 있는 형상이며, 기체공급라인(34)의 일단은 향저장용기(60a)에 채워진 향수의 수면을 향하도록 고정튜브(64)에 의해 고정된다. 브리지(66)는 고정튜브(64)의 둘레에 설치되며, 고정튜브(64)의 외측과 입구(63)의 내측 사이에 유입공간이 제공된다. 따라서, 기체공급라인(34)을 통해 액체공급라인(32)에 기체가 공급될 경우, 외부공기는 유입공간을 통해 향저장용기(60a)의 내부로 유입될 수 있으며, 유입된 외부공기는 휘발성이 있는 향수와 함께 고정튜브(64)의 하단으로 이동하여 기체공급라인(34)으로 유입될 수 있다. 이와 같은 방법으로 외부공기와 함께 향이 기체공급라인(34)으로 공급될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 버블 생성장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 마이크로 버블 생성장치는 마이크로 버블을 효과적으로 생성하기 위한 별도의 마이크로 버블 챔버를 더 포함할 수 있다. 마이크로 버블 챔버는 용기(72), 충돌판(74), 그리고 노즐(76)을 구비한다.
용기(72)의 내부에는 액체탱크(40)에 저장된 액체와 동일한 액체가 채워지며, 충돌판(74)은 액체 내에 침지된 상태에서 지지부재(74a)를 통해 용기(72) 내부에 고정설치된다. 노즐(76)은 공급라인(20)과 연결된 토출구(76a) 및 토출구(76a)의 외측에 배치되는 확산코일(77)을 가진다. 확산코일(77)은 하부를 향해 나선 형태로 감겨지며, 나선의 직경은 하부로 갈수록 좁아진다. 공급라인(20)을 통해 공급된 유체(액체와 기체가 혼합된 형태)는 토출구(76a)를 통해 토출될 수 있으며, 토출구(76a)의 외측에 설치된 확산코일(77)을 통해 하부로 확산된다. 즉, 유체는 확산코일(77)의 틈새 사이로 배출되며, 확산코일(77)의 나선 직경은 하부로 갈수록 좁아지므로, 확산코일(77)의 상부 및 하부에서 대체로 동일한 압력으로 유체를 확산시킬 수 있다(이는 확산코일(77)의 상부에서 확산된 유체로 인해 유체의 유량이 감소하더라도, 확산코일(77)의 나선 직경이 감소하므로, 감소한 유체의 유량을 나선 직경의 감소에 의해 보상할 수 있기 때문이다).
확산코일(77)을 통해 확산된 유체는 충돌판(74)에 충돌하며, 유체 내에 포함된 마이크로 버블들은 더욱 작은 부피로 분쇄될 수 있다. 이와 같은 과정을 거쳐 생성된 마이크로 버블들은 용기(72)에 채워진 액체와 함께 용기(72)의 하부에 형성된 배출구(73)로 이동하며, 배출구(73)를 통해 외부로 배출된다.
한편, 용기(72) 내부에 채워진 액체 내에는 일정한 크기 이하의 마이크로 버블들 외에 일정한 크기 이상의 버블들이 포함된다. 버블들은 부력으로 인해 상승하여 수면 위로 떠오르게 되며, 이로 인해 용기(72) 내부의 압력이 증가할 수 있다. 따라서, 용기(72)의 상부에는 에어밸브(78)가 설치되며, 에어밸브(78)는 연결튜브(78a)를 통해 용기(72)의 내부와 연결된다. 에어밸브(78)는 용기(72) 내부의 압력이 기설정된 압력을 초과할 경우 개방되어 용기(72) 내부의 기체를 배출함으로써 용기(72) 내부의 압력을 배출한다.
도 10 및 도 11은 도 9에 도시한 충돌판의 변형예를 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 충돌판(74)은 평판 형상이나, 이와 달리, 노즐(76)을 향해 오목한 형상일 수 있다. 구체적으로 설명하면, 도 10에 도시한 바와 같이, 충돌판(74)의 양단이 절곡된 형상일 수 있으며, 도 11에 도시한 바와 같이, 충돌판(74)의 일면이 원호(arc) 형상일 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 버블 생성장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 구별되는 부분에 대해서 설명하기로 하며, 이하에서 생략된 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체될 수 있다.
도 12에 도시한 바와 같이, 노즐(76)은 용기(72) 내에 채워진 액체 내에 침지되어 배치될 수 있으며, 노즐(76)은 연결튜브(75)를 통해 공급라인(20)에 연결된 상태에서 용기(72)의 상부를 향해 배치될 수 있다. 기체공급라인(34)은 액체공급라인(32)이 아닌 용기(72)의 상부에 연결될 수 있다. 기체공급라인(34)은 용기(72)의 내부에 기체를 공급하며, 공급라인(20)을 통해 액체탱크(40) 내에 저장된 액체가 용기(72)의 내부에 공급될 수 있다. 이 경우, 용기(72)의 천정면이 앞서 설명한 충돌판(74)의 역할을 하므로, 별도의 충돌판(74)은 생략될 수 있다.
공급라인(20)을 통해 공급된 액체는 토출구(76a)를 통해 토출될 수 있으며, 토출구(76a)의 외측에 설치된 확산코일(77)을 통해 용기(72) 내부의 수면 상부로 확산된다. 기체공급라인(34)을 통해 공급된 기체는 용기(72) 내부의 수면 상부를 채우며, 이로 인해 용기(72)의 내부는 높은 압력 상태를 유지한다. 확산코일(77)을 통해 확산된 액체는 수면 상부에서 기체와 혼합될 수 있으며, 이를 통해 혼합된 액체와 기체가 수면 아래로 이동하면서 마이크로 버블들을 생성할 수 있다. 이와 같은 과정을 거쳐 생성된 마이크로 버블들은 용기(72)에 채워진 액체와 함께 용기(72)의 하부에 형성된 배출구(73)로 이동하며, 배출구(73)를 통해 외부로 배출된다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
10 : 마이크로 버블 헤드 12 : 헤드 몸체
13 : 유로 15 : 고정핀
17 : 내측분사판 19 : 외측 분사판
20 : 공급라인 30 : 펌프
32 : 액체공급라인 34 : 기체공급라인
40 : 액체탱크 52 : 체크밸브
54 : 유량조절밸브 63 : 입구
64 : 고정튜브 66 : 브리지
72 : 용기 74 : 충돌판
76 : 노즐 78 : 에어밸브

Claims (10)

  1. 일측에 유입구가 형성되고 타측에 유출구가 형성되며, 상기 유입구 및 유출구를 연결하여 상기 유입구를 통해 유입된 유체가 흐르는 유로를 가지는 헤드 몸체;
    상기 유출구의 외측에 설치되며, 상기 유출구를 통해 토출된 상기 유체를 분사하는 하나 이상의 내측분사홀을 가지는 내측분사판; 및
    상기 유로 상에 상기 유로 내의 이동방향과 대체로 나란하게 설치되는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유로는 상기 유출구를 향해 단면적이 증가하는 형상인 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 헤드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내측분사판은 상기 유출구의 둘레에 위치하는 출구면으로부터 이격되어 배치되며,
    상기 마이크로 버블 헤드는 상기 출구면과 상기 내측분사판 사이에 형성되고 상기 유로의 단면적보다 큰 버퍼공간을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 헤드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 유출구와 연결되어 상기 유출구를 통한 상기 유체의 토출방향과 대체로 나란한 이동유로; 및
    상기 유입구와 연결되는 연결유로를 가지며,
    상기 연결유로는 상기 이동유로와 기설정된 각도를 이루어 상기 연결유로를 통과한 상기 유체가 상기 유로의 내벽면과 충돌하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 헤드.
  5. 액체탱크;
    상기 액체탱크에 일단이 연결되어 내부에 액체가 흐르는 액체공급라인;
    외부로부터 공급된 기체가 내부에 흐르며, 상기 액체공급라인에 연결되어 상기 액체공급라인에 상기 기체를 공급하는 기체공급라인;
    상기 액체공급라인에 연결되어 상기 액체 및 상기 기체를 강제공급하는 펌프;
    상기 펌프에 일단이 연결되어 상기 액체 및 상기 기체가 내부에 흐르는 공급라인; 및
    상기 공급라인의 타단에 연결되며, 상기 공급라인을 통해 공급된 상기 액체 및 상기 기체를 이용하여 마이크로 버블을 생성하는 마이크로 버블 헤드를 포함하되,
    상기 마이크로 버블 헤드는,
    일측에 유입구가 형성되고 타측에 유출구가 형성되며, 상기 유입구 및 유출구를 연결하여 상기 유입구를 통해 유입된 유체가 흐르는 유로를 가지는 헤드 몸체;
    상기 유출구의 외측에 설치되며, 상기 유출구를 통해 토출된 상기 유체를 분사하는 하나 이상의 내측분사홀을 가지는 내측분사판; 및
    상기 유로 상에 상기 유로 내의 이동방향과 대체로 나란하게 설치되는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 생성장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 생성장치는 상기 기체공급라인에 설치되어 상기 액체공급라인의 내부를 흐르는 액체가 상기 기체공급라인을 통해 역류하는 것을 방지하는 체크밸브 및 상기 기체공급라인을 통해 공급되는 상기 기체의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 생성장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 생성장치는 상기 기체공급라인에 연결되어 향수가 저장되는 하나 이상의 향저장용기를 더 포함하며,
    상기 기체공급라인의 일단은 상기 향저장용기의 입구 상에 설치되어 상기 일단이 상기 향수의 수면을 향하도록 배치되고,
    상기 기체공급라인의 외측과 상기 입구의 내측 사이에 외부 공기가 유입되는 유입공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 생성장치.
  8. 액체탱크;
    상기 액체탱크에 일단이 연결되어 내부에 액체가 흐르는 액체공급라인;
    외부로부터 공급된 기체가 내부에 흐르며, 상기 액체공급라인에 연결되어 상기 액체공급라인에 상기 기체를 공급하는 기체공급라인;
    상기 액체공급라인에 연결되어 상기 액체 및 상기 기체를 강제공급하는 펌프;
    상기 펌프에 일단이 연결되어 상기 액체 및 상기 기체가 내부에 흐르는 공급라인;
    상기 공급라인의 타단에 연결되며, 상기 공급라인을 통해 공급된 상기 액체 및 상기 기체를 이용하여 마이크로 버블을 생성하는 마이크로 버블 챔버; 및
    상기 마이크로 버블 챔버에 연결되어 상기 마이크로 버블을 토출하는 마이크로 버블 헤드를 포함하되,
    상기 마이크로 버블 헤드는,
    일측에 유입구가 형성되고 타측에 유출구가 형성되며, 상기 유입구 및 유출구를 연결하여 상기 유입구를 통해 유입된 유체가 흐르는 유로를 가지는 헤드 몸체;
    상기 유출구의 외측에 설치되며, 상기 유출구를 통해 토출된 상기 유체를 분사하는 하나 이상의 내측분사홀을 가지는 내측분사판; 및
    상기 유로 상에 상기 유로 내의 이동방향과 대체로 나란하게 설치되는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 생성장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 챔버는,
    상기 액체가 저장되는 용기; 및
    상기 용기의 내부에 설치되며, 상기 공급라인을 통해 공급된 상기 액체 및 상기 기체를 상기 용기의 내부를 향해 토출하는 노즐을 포함하되,
    상기 노즐은 토출구 및 상기 토출구 상에 설치되어 토출방향을 따라 나선 형상을 이루는 확산코일을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 생성장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 챔버는 상기 용기 내에 저장된 상기 액체 내에 침지되며 상기 노즐과 대향되는 충돌면을 가지는 충돌판을 더 포함하며,
    상기 노즐은 상기 충돌면을 향해 상기 액체 및 상기 기체를 토출하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 생성장치.
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