KR20140003698A - 수중 폭기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 폭기장치에 관한 것으로서, 도입관의 단부에 설치된 펌프에 의해 수류의 이동을 유발하여, 도입관에 연결된 확장관을 경유하고 배출관을 통해 수중으로 물을 배출하되, 배출관에 외부 공기를 도입하는 공기흡입관이 연결함으로써 이동되는 물속에 공기를 포함시켜 배출하는 수중폭기장치를 구성함에 있어서, 상기 확장관의 단부에는 배출단을 향해 점차 단면적이 작아지는 압축관을 형성하고, 압축관의 단부에는 일정한 직경을 갖는 유도관이 연장되는 수중폭기장치를 제공하여, 수류의 속도를 높여 배출관에서 배출된 물의 배출거리를 늘릴 수 있어 더욱 넓은 범위의 폭기를 가능케 하는 것은 물론 공기 흡입량을 개선하여 폭기효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

수중 폭기장치{Underwater aeration device}

본 발명은 수중 폭기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기 수중에 설치되어 몰속에 산소등을 효과적으로 공급하기 위한 수중 폭기장치에 관한 것이다.

일반적으로 양어장이나 양식장 같은 곳에서 어류나 식물 등을 앙식하기 위해서는 물속에 용해되어있는 산소 즉 용존산소(Dissolved oxygen)의 양이 일정량 이상 되어야 한다. 이는 수중의 유기물이 호기성 미생물의 작용에 의해서 안정화되고 자연적으로 정화되기 위해서는 일정량 이상의 산소가 필요하기 때문이다. 이에 양어장이나 양식장 같은 곳에서는 어류나 식물 등의 성장을 위해 일정량 이상의 용존산소의 공급 및 유지가 시급한 당면과제로 떠오르고 있는 실정이다.

그리고 이러한 양어장이나 양식장 이외에도 적정수질을 유지하거나 적정수질로의 정화를 위한 곳에서는 일정량 이상의 용존산소의 공급 및 유지가 필수적으로 선행되어야 하는 실정이다. 따라서 양어장이나 양식장 및 하수처리장 등에는 이와 같은 일정량 이상의 용존산소의 공급 및 유지를 위해 다양한 방법들이 모색되고 있는 실정이다.

예를 들면, 종래 양어장이나 양식장 등에는 일정량 이상의 용존산소의 공급 및 유지를 위해 외부에서 수중으로 산소를 강제로 공급해주는 에어펌프(Air pump)나 에어브로워(Air Blower) 등이 설치되고 있다.

이러한 수중폭기장치의 일예로서 대한민국 실용신안 등록 20-0331005호에는, 수중에 위치되는 받침판과, 받침판에 연결되며 받침판이 수중에서 위치되도록 받침판을 수면위에서 지지해주는 부구와, 받침판을 수중의 일정위치에 고정시켜주는 고정로드와, 받침판에 설치되되 내부에 소정공간이 구비되고 일면에 물도입구가 형성되며 일측면에 물유출구가 형성된 하우징과, 하우징의 내부에 설치되며 소정 회전력을 발생시키는 수중모터와, 하우징의 내부에 설치되며 수중모터와 회전축을 매개로 연결되고 수중모터에 의해 소정 속력으로 회전하여 물도입구 방향의 물을 물유출구 방향으로 펌핑하는 임펠러와, 물유출부에 연결되며 소정길이로 연장형성되고 배관내부의 유로가 도중에 좁아 졌다가 다시 넓어지는 타입으로 형성된 유체배출배관 및, 유체배출배관의 유로가 좁아졌다가 다시 넓어지는 부분에 일측단부가 연결되며 타측단부는 수면 위로 일정거리 돌출된 공기흡입배관을 포함하는 수중폭기장치가 개시되어 있다.

한편 수중폭기장치는 상기와 같은 양어장이나 양식장 이외에도 가축 분뇨나 산업용 슬러지 등 점성이 높고 각종 이물질이 함유된 유체의 이송에 적합하고 정화 또는 액비화 작업시 공기입자의 확산 및 체류시간을 증대시켜 호기성 발효를 촉진할 수 있도록 하는 곳에도 사용되고 있다.

이러한 예로서 대한민국 특허등록 10-0837562호에는 지지체에 의해 바닥면으로부터 이격 설치되되 그 저면 중심에 흡입구가 마련되고 일측방에 배출구 및 배출관로가 형성된 펌프부와, 펌프부의 구동시 외부공기를 흡입하여 토출할 수 있도록 그 일측단이 수면 위로 연장형성되고 그 타측단이 배출관로와 연통된 공기 도입관으로 이루어지며 공기 도입관을 개폐하기 위한 마개가 마련된 폭기부 및, 폭기 기능으로 사용시 공기 도입관을 통하여 외부공기는 원활하게 도입하되 펌핑유체가 공기 도입관 측으로 토출되는 것을 방지할 수 있도록 배출관로상에 유체 가이드편이 형성된 수중펌프 겸용 폭기장치가 개시되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 폭지장치들은 단순히 펌프의 힘에 의해 이동되는 구조를 갖고 있어 수류의 힘 증폭에 한계가 있으며, 그에 따른 공기도입량의 증가에도 제한이 뒤따르는 문제가 있었다.

즉, 종래 실용신안 등록 20-0331005호는 이젝터유닛에 의해 수류의 속도를 가속하는 구조는 갖고 있으나 공기흡입배관의 단부가 물유출부의 단부와 직접 연통하고 있는 구조를 갖고 있어 공기흡입배관을 통한 공기의 도입이 상대적으로 떨어지는 문제가 있었던 것이다.

또한, 종래 특허등록 10-0837562호는 공기도입관의 내부에 나선형 관로를 두고 그 단부에 유체가이드편을 형성하고 있으나 나선형 도입관은 유체가이드편에 도입공기를 충돌시켜 수류중에 와류를 형성하여 기포발생을 유도하는데 지나지 않고, 오히려 수류의 속도 및 토출거리를 줄이는 부작용을 갖고 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명된 것으로서, 수류의 속도를 높여 물을 더 멀리 보낼 수 있는 수중폭기장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 수류의 속도상승에 편승하여 외부 공기의 도입량을 증대시킴으로써 산소공급량을 더욱 크게 할 수 있는 수중폭기장치를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은 도입관의 단부에 설치된 펌프에 의해 수류의 이동을 유발하여, 도입관에 연결된 확장관을 경유하고 배출관을 통해 수중으로 물을 배출하되, 배출관에 외부 공기를 도입하는 공기흡입관이 연결함으로써 이동되는 물속에 공기를 포함시켜 배출토록 하는 수중폭기장치를 구성함에 있어서, 상기 확장관의 단부에는 배출단을 향해 점차 단면적이 작아지는 압축관을 형성하고, 압축관의 단부에는 일정한 직경을 갖는 유도관이 연장 구성되는 수중폭기장치에 의해 달성될 수 있다.

상기 유도관의 직경은 배출관 직경의 1/2~3/5크기를 갖으며, 유도관과 공기흡입관의 직경은 같게 구성하고, 유도관의 단부는 적어도 공기흡입관의 중심선보다 더 배출단측에 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다.

더 바람직하게는 상기 유도관이 단부는 공기흡입관의 직경을 3등분할 때 배출단측의 1/3 지점에 위치하도록 구성하는 것이다.

이와 같이 본 발명에 따른 수중폭기장치는 도입관을 따라 이동해오는 수류를 압축관을 통해 압축하여 가속관을 통해 속도를 증가시켜 배출하되 배출단의 단부를 공기흡입관의 특정지점에 위치시켜 폭기토록함으로써 수류의 속도를 높여 배출관에서 배출된 물의 배출거리를 늘릴 수 있어 더욱 넓은 범위의 폭기를 가능케 하는 것은 물론 공기 흡입량을 개선하여 폭기효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 수중폭기장치의 구성을 보인 개략단면도
도 2는 본 발명에 따른 수중폭기장치의 요부 구성의 확대도

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 이에 따르면 본 발명은 도입관(12)의 단부에 수류의 이동력을 발생시키는 펌프(10)가 설치되어 있다. 도입관(12)의 단부에는 점차단면적이 확장되는 확장관(14)이 연결되고, 그단부에 수중으로 물을 배출하는 배출관(16)이 연결되어 있다. 또한, 배출관(16)상에는 외부 공기를 도입하는 공기흡입관(18)이 연결되는데 공기흡입관(18)은 확장관(14)의 단부에서 소정거리 떨어진 지점에 연결된다. 한편, 본 발명은 상기 확장관(14)의 단부에 배출단을 향해 점차 단면적이 작아지는 압축관(20)을 연결되어 있다. 도 2에 따르면 압축관(20)은 깔때기 형태로 구성되는 것으로 테이퍼면의 외측과 배출관(16)의 내면사이에 소정의 공간()을 형성하게 된다. 또한, 압축관(20)의 단부에는 일정한 직경을 갖는 유도관이 배출관(16)과 동축상으로 연장된다.

상기 유도관(22)의 직경과 배출관(16)의 직경은 1:2~3:5크기를 갖으며, 바람직하게는 9:17의 비율을 갖는다. 또한, 유도관(22)과 공기흡입관(18)의 직경은 동일하게 구성된다.

한편 본 발명에 따르면 유도관(22)의 단부는 적어도 공기흡입관(18)의 중심선보다 더 배출단측에 위치하되, 정확하게는 유도관의 단부는 공기흡입관의 직경을 3등분할 때 배출단측의 1/3 지점에 위치하도록 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 수중폭기장치는 펌프(10)의 구동에 의해 수류에 이동력이 발생하여 도입관(12) 및 확장관(14)을 통해 이동하다가 압축관(20)을 통과하면서 단면적이 줄어들므로 상대적으로 압력이 상승하게 되므로 속도가 증가한다. 따라서 압축관(20)의 최소직경부에서는 압력이 최대가 되어 그에 비례하는 속도가 최대화된 상태에서 유도관(22)을 통해 이동한다. 유도관(22)에는 급격한 압축으로 인해 일부 와류를 포함하는 수류를 안정화시키며 배출관(16)측으로 유도 배출한다.

유도관(22)에서 수류가 배출되면 배출관(16)내의 물은 수류에 편승하여 배출관의 단부로 이동하여 수중으로 배출이 이루어진다.

유도관에서 배출되는 수류의 속도에 따라 유도관(22)외부면의 영역에는 상대적으로 압력이 낮아진다. 즉, 유도관(22)에서 배출된 수류의 힘이 그 주변의 물과 함께 배출단으로 이동하게 되므로 압력이 낮아지게 된다. 따라서 압력을 보상하기 위하여 공기흡입관(18)을 통해서 외부공기가 도입된다. 이러한 도입공기는 상기 유도관(22)의 외주면에 충돌하며 기포가 세밀화되며 배출된 수류에 편승하며 배출관(16)을 따라 수중으로 배출이 이루어진다. 또한 상기 공기흡입관(18)을 통해 도입되는 공기는 확장관(14)과 도입관(12)의 외주면에 형성되는 공간으로 치우치지 않고 전량 배출단으로 이동된다. 즉, 상기 공간은 정체된 공간으로 더 이상의 진입공간이 없으므로 유입되는 공기가 이동할만한 영역을 제공하지 않으므로 도입공기는 전량 기포형성과 동시에 배출단측으로 이동한다.

또한 유도관(22)의 단부가 공기흡입관(18)의 중심선 이전에 위치하게 되면 유도관의 주위에 형성된 저압이 공기도입에 큰 도움을 주지 못하게 되고, 동시에 도입공기가 유도관에 충돌하는 효과를 볼 수 없다. 또한, 유도관(22)의 단부가 공기흡입관(18)을 지나친 지점에 있으면 역시 저압영역이 공기흡입관의 단부와 멀어져 공기 흡입력이 떨어진다. 따라서 유도관(22)의 단부가 공기흡입관(18)의 1/3지점에 위치하는 것에 의해 공기흡입력과 기포발생효율을 모두 만족시킬 수 있다.

10: 펌프 12: 도입관
14: 확장관 16: 배출관
18: 공기흡입관 20: 압축관
22: 유도관

Claims (3)

1. 도입관의 단부에 설치된 펌프에 의해 수류의 이동을 유발하여, 도입관에 연결된 확장관을 경유하고 배출관을 통해 수중으로 물을 배출하되, 배출관에 외부 공기를 도입하는 공기흡입관이 연결함으로써 이동되는 물속에 공기를 포함시켜 배출하는 수중폭기장치를 구성함에 있어서, 상기 확장관의 단부에는 배출단을 향해 점차 단면적이 작아지는 압축관을 형성하고, 압축관의 단부에는 일정한 직경을 갖는 유도관이 연장되는 것을 특징으로 하는 수중폭기장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 유도관의 직경은 배출관 직경의 1/2~3/5크기를 갖으며, 유도관과 공기흡입관의 직경은 같게 구성하고, 유도관의 단부는 적어도 공기흡입관의 중심선보다 더 배출단측에 위치하도록 구성한 것을 특징으로 하는 수중폭기장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 유도관이 단부는 공기흡입관의 직경을 3등분할 때 배출단측의 1/3 지점에 위치하도록 구성한 것을 특징으로 하는 수중폭기장치.
   

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