KR20140104854A - 산소용해장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산소공급장치에 관한 것으로서, 내부에 길이방향을 따라 제 1 수용공간이 마련되고, 상기 제 1 수용공간을 기체가 유입되는 기체 유입실과 원수가 유입되는 원수 유입실로 각각 구획하는 격벽과, 상기 원수 유입실로 유입되는 원수를 외부로 배출하기 위한 제 1 배출구가 구비된 내통과; 상기 내통을 감싸도록 형성되고, 상기 제 1 배출구로 배출된 원수를 수용하는 제 2 수용공간이 마련되며, 상기 제 2 수용부로 배출되는 원수를 외부로 배출하기 위한 제 2 배출구가 구비된 외통과; 상기 기체 유입실로 기체를 공급하는 기체공급관과; 상기 내통의 외부에서 상기 기체 유입실로 연장되며, 상기 기체 유입실을 향하여 원수를 공급하는 원수공급관과; 상기 기체 유입실 내부에서 상기 원수공급관의 단부와 연결되고, 내부에 중공부가 형성되며, 외주면에는 상기 원수공급관을 통해 공급된 원수가 이동하면서 발생하는 부압을 이용하여 상기 기체 유입실 내부의 기체를 흡입하도록 상기 기체 유입실과 상기 중공부를 연통시키는 다수의 흡입구멍들이 형성된 혼합관과; 상기 혼합관을 통과하는 원수를 상기 원수 유입실로 안내하도록 상기 혼합관의 단부에 일 측이 연결되고 타 측은 상기 격벽을 관통하여 상기 원수 유입실로 연장되며, 외주면에는 상기 원수 유입실과 연통하는 다수의 배출구멍들이 형성된 연장관;을 구비한다.

Description

산소용해장치{Oxygen dissolution device}

본 발명은 산소용해장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 어류 양식장 등에 설치되어 어류에 필요한 용존산소량을 높이면서 수질 정화 기능을 갖는 산소용해장치에 관한 것이다.

일반적으로 적조나 녹조가 발생하면 식물 플랑크톤이 죽어 미생물에 의해 분해되면서 해수에 녹아 있는 산소가 소비되어 용존산소가 부족한 상태가 나타나므로 어패류가 폐사되거나 식물 플랑크톤이 분비하는 점액질로 인해 해수의 점도가 높아져 어류의 유영이 힘들어지고 식물 플랑크톤이 아가미를 막아 질식사하는 것은 이미 알려져 있는 사실로서 해안가에서 주로 양식하는 어패류 양식장에서는 적,녹조 발생에 의해 막대한 피해를 입고 있는 실정이다.

따라서, 적조를 제거하기 위한 노력이 여러 가지 방법으로 실시되고 있으나 그 실현 정도가 극히 미약하여 수산양식장에서는 매년 어패류가 질식사하게 되는 피해를 입고 있다. 그러므로 적조현상을 방지하기 위해 다양한 방지책이 시도되고 있으며, 그 중에 하나가 수산양식장의 해수에 용존산소량을 높이는 방법이 있다.

해수에 용존산소량을 높이는 방법으로는 산소를 주입하는 방법과 대기중의 공기를 물속으로 빨아 들여 기포를 발생시켜서 그 기포내의 산소가 해수에 용해되도록 하는 방법이 있으나 산소를 주입하는 방법은 주입시설 및 산소의 가격이 높아서 비경제적이다.

그리고 기포내의 산소가 해수에 용해되도록 하는 방법으로서 한국 실용신안 공고번호 실1984-0001954호의 '기포발생기', 특허공보 공고번호 특1995-0013981호의 '기포발생시스템', 등록특허공보 등록번호 10-0527292호의 '수중 기포발생장치'와 같이 벤투리 작용을 이용한 기포발생장치들이 이용될 수 있으나, 이들은 외부 또는 임시적인 진공부에서 유입되는 기체가 공급되는 물에 흡입되는 면적이 작아 기포의 발생량이 극히 제한적이고 많지 않기 때문에 대량의 기포가 요구되는 어패류 양식장에서는 실용성이 없는 문제가 있다.

즉, 외부에서 흡입되는 공기와 분사되는 물과의 접촉면적이 작기 때문에 기포 발생량이 작고 제한적일 수밖에 없을 뿐만 아니라, 수심이 깊은 지점에서는 외부공기가 토출되는 부분에 높은 수압이 작용하여 외부공기를 원만히 빨아들이지 못함에 따라 기포 발생량이 적어지고, 상기한 선행기술들은 수심이 비교적 얕은 민물 양어장이나 수족관에서나 이용될 수 있을 뿐 수심이 깊은 양식장에서는 그다지 효율적이지 못한 문제점을 수반하고 있다.

그리고 압축공기를 발생시키는 컴프레서와 같은 공기 주입장치를 이용하여 대량의 기포를 발생시켜 해수에 산소를 공급할 수도 있으나, 이 경우에는 시설비 및 운영관리비가 많이 소요되어 결과적으로 양식 어패류의 가격상승을 가져옴으로써 비경제적인 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 미세 기포를 대량으로 발생시킬 수 있게 할 뿐만 아니라, 수산양식장의 해수에 많은 양의 기포 산소를 공급함으로써 어패류의 생존율을 높일 수 있는 산소용해장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 시설비와 운영관리비를 줄여 양식업자에게 있어서 경제성을 도모할 수 있도록 저가이고 단순한 구성으로 이루어진 산소 용해장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 미세기포를 이용하여 슬러지, 중금속, 유해가스, 퇴적된 사료 찌꺼기, 및 배설물 등과 같은 이물질을 부상 분리시켜 제거하고, 이물질을 제거한 후 다시 양식 어패류가 서식할 수 있는 최적의 수질로 정화하여 재공급하며, 폐수 및 슬러지 등의 폐기물의 배출을 최소화할 수 있는 산소용해장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산소공급장치는 내부에 길이방향을 따라 제 1 수용공간이 마련되고, 상기 제 1 수용공간을 기체가 유입되는 기체 유입실과 원수가 유입되는 원수 유입실로 각각 구획하는 격벽과, 상기 원수 유입실로 유입되는 원수를 외부로 배출하기 위한 제 1 배출구가 구비된 내통과; 상기 내통을 감싸도록 형성되고, 상기 제 1 배출구로 배출된 원수를 수용하는 제 2 수용공간이 마련되며, 상기 제 2 수용부로 배출되는 원수를 외부로 배출하기 위한 제 2 배출구가 구비된 외통과; 상기 기체 유입실로 기체를 공급하는 기체공급관과; 상기 내통의 외부에서 상기 기체 유입실로 연장되며, 상기 기체 유입실을 향하여 원수를 공급하는 원수공급관과; 상기 기체 유입실 내부에서 상기 원수공급관의 단부와 연결되고, 내부에 중공부가 형성되며, 외주면에는 상기 원수공급관을 통해 공급된 원수가 이동하면서 발생하는 부압을 이용하여 상기 기체 유입실 내부의 기체를 흡입하도록 상기 기체 유입실과 상기 중공부를 연통시키는 다수의 흡입구멍들이 형성된 혼합관과; 상기 혼합관을 통과하는 원수를 상기 원수 유입실로 안내하도록 상기 혼합관의 단부에 일 측이 연결되고 타 측은 상기 격벽을 관통하여 상기 원수 유입실로 연장되며, 외주면에는 상기 원수 유입실과 연통하는 다수의 배출구멍들이 형성된 연장관;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 중공부는 상기 원수공급관과 연결된 일 측 단부로부터 상기 연장관을 향하는 방향으로 소정간격 이격된 위치까지 점진적으로 내경이 축소되는 제 1 구간과, 제 1 구간의 끝으로부터 상기 연장관을 향하는 방향으로 소정간격 이격된 위치까지 일정한 내경을 갖는 제 2 구간과, 상기 제 2 구간의 끝으로부터 상기 연장관과 연결된 타 측 단부까지 내경이 확장되는 제 3 구간으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 흡입구멍들은 상기 제 2 구간에 대응하는 위치에 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 흡입구멍들은 상기 중공부의 내주면으로부터 상기 혼합관의 외주면을 향하여 나선 형상으로 휘어지게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 배출구멍은 상기 연장관의 내주면에서 상기 연장관의 외주면을 향하여 내경이 확장되게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 배출구멍에 결합되어 상기 연장관 내부의 원수를 상기 원수 유입실로 분사하는 분사노즐을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 산소용해장치는 미세 기포를 대량으로 발생시킬 수 있게 할 뿐만 아니라, 수산양식장의 해수에 많은 양의 기포 산소를 공급함으로써 어패류의 생존율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 산소용해장치는 저가이고 단순한 구성으로 이루어져 시설비와 운영관리비를 줄여 양식업자에게 있어서 경제성을 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 미세 기포를 이용하여 슬러지, 중금속, 유해가스, 퇴적된 사료 찌꺼기, 및 배설물 등과 같은 이물질을 부상 분리시켜 제거하고, 이물질을 제거한 후 다시 양식 어패류가 서식할 수 있는 최적의 수질로 정화하여 재공급하며, 폐수 및 슬러지 등의 폐기물의 배출을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 산소용해장치의 부분절개사시도.
도 2는 도 1에 도시된 산소용해장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 산소용해장치의 혼합관의 단면도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 산소용해장치의 확대 사시도.
도 5는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 산소용해장치의 확대 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 산소용해장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 산소용해장치(1)가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 산소용해장치(1)는 내통(10)과, 외통(20)과, 기체공급관(30)과, 원수공급관(40)과, 혼합관(50)과, 연장관(60)을 구비한다.

내통(10)은 파이프 형상으로 형성된 것으로서 내부에 길이방향을 따라 제 1 수용공간이 마련되고, 제 1 수용공간을 기체가 유입되는 기체 유입실(12)과 원수가 유입되는 원수 유입실(12)로 각각 구획하는 격벽(14)과, 원수 유입실(12)로 유입되는 원수를 외부로 배출하기 위한 제 1 배출구(15)를 구비한다.

격벽(14)은 원수 유입실(12)이 기체 유입실(12) 보다 길게 형성되도록 내통(10)의 내통(10)의 길이중심으로부터 일 측으로 치우친 위치에 설치되어 있으며, 내측에 후술하는 연장관(60)이 통과할 수 있도록 중심부가 개방되어 있다.

제 1 배출구(15)는 격벽(14)과 인접하는 위치에 형성되되 원수 유입실(12)을 형성하는 내통(10)의 외주면에 형성되어 있다.

외통(20)은 내통(10)을 감싸는 파이프 형상으로 형성되고, 제 1 배출구(15)를 통해 배출된 원수를 수용하는 제 2 수용공간(21)이 마련되며, 제 2 수용공간(21)로 배출되는 원수를 외부로 배출하기 위한 제 2 배출구(22)를 구비하며, 제 2 배출구(22)에는 원수를 양어장, 양식장 등의 공급대상지로 이송할 수 있도록 이송라인(23)이 설치되어 있다.

외통(20)은 내통(10)과의 사이에 원수가 수용 및 유동할 수 있는 공간을 제공하도록 내통(10)의 외경보다 큰 내경을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

기체공급관(30)은 기체 유입실(12)로 기체를 공급하는 것으로서, 외통(20)의 외부에서 외통(20)과, 내통(10)을 관통하여 기체 유입실(12)로 연장되어 있다. 기체공급관(30)의 단부는 외기가 기체공급관(30)을 통해 기체 유입실(12)로 자연스럽게 유입될 수 있게 외기에 단순히 노출시킬 수도 있고, 이와 다르게 인위적으로 산소와 같은 기체를 기체 유입실(12)로 공급하도록 기체공급탱크(미도시)에 연결할 수도 있다. 상기의 두 경우 모두 기체공급관(30)에는 개폐밸브가 설치된다.

원수공급관(40)은 내통(10)의 외부에서 기체 유입실(12)로 연장되며, 기체 유입실(12)을 향하여 원수를 공급하는 것으로서, 일단이 공급펌프에 연결되고 타 단은 기체 유입실(12) 내부로 연장되어 후술하는 혼합관(50)의 단부에 결합된다.

혼합관(50)은 유체가 흐르는 유로의 단면적이 작아지면 유체의 속도가 증가함과 동시에 압력이 낮아지는 벤투리 효과를 이용하여 기체 유입실(13)의 기체를 흡입 및 원수에 혼합시키는 것으로서, 기체 유입실(12) 내부에서 원수공급관(40)의 단부에 결합되고, 내부에 중공부(55)가 형성되어 있다.

혼합관(50)의 외주면에는 원수공급관(40)을 통해 공급된 원수가 이동하면서 발생하는 부압에 의해 기체 유입실(12) 내부의 기체를 흡입할 수 있도록 기체 유입실(12)과 중공부(55)를 연통시키는 다수의 흡입구멍(56)들이 형성되어 있다.

중공부(55)는 원수공급관(40)과 연결된 일 측 단부로부터 연장관(60)을 향하는 방향으로 소정간격 이격된 위치까지 점진적으로 내경이 축소되는 제 1 구간(51)과, 제 1 구간(51)의 끝으로부터 연장관(60)을 향하는 방향으로 소정간격 이격된 위치까지 일정한 내경을 갖는 제 2 구간(52)과, 제 2 구간(52)의 끝으로부터 연장관(60)과 연결된 타 측 단부까지 내경이 확장되는 제 3 구간(53)으로 이루어진다.

상기의 흡입구멍(56)들은 제 2 구간(52)에 대응하는 위치에 형성되며, 제 2 구간(52)에 해당하는 중공부(55)의 내주면으로부터 혼합관(50)의 반경 방향을 향하여 직선으로 연장되어 있으며, 중공부(55)를 중심으로 다수가 방사상으로 배치되어 있다.

이와 다르게, 흡입구멍들은 도 3에 도시된 바와 같이 중공부(155)의 내주면으로부터 혼합관(150)의 외주면을 향하여 나선 형상으로 형성할 수 있다. 도 3을 참조하면, 각각의 흡입구멍(156)들은 혼합관(50)과 직교하는 평면상에 형성되며, 중공부(155)의 내주면 측 시작 지점으로부터 혼합관(50)의 외주면 측 끝 지점을 향하여 시계방향 또는 반 시계방향으로 휘어지게 형성된다.

원수공급관(40)을 통해 공급되는 고압의 원수는 제 1 구간(51)을 지나 좁은 통과 단면적을 갖는 제 2 구간(52)에 진입하면서 유속이 증가하게 된다. 이때 제 2 구간(52)에는 유속 증가에 의해 상대적으로 압력이 낮아지게 되며, 중공부(55)와 기체 유입실(12)을 연통시키는 흡입구멍(56)들을 통해 기체 유입실(12) 내부의 기체가 중공부(55)의 제 2 구간(52)으로 흡입된다. 제 2 구간(52)을 통과하는 원수에는 상대적으로 큰 입경을 갖는 기포가 생성되는데 제 2 구간(52)에서 생성된 기포는 제 2 구간(52)을 지나 제 3 구간(53)으로 진입하면서 미세한 입경을 갖는 미세기포로 분쇄된다.

즉, 상기의 혼합관(50)은 기체를 기포 형태로 원수에 혼합시키며, 기체와 원수의 접촉면적을 넓히도록 기포를 미세기포로 분쇄함으로써 기체에 포함된 산소를 원수에 효율적으로 용해시킨다.

연장관(60)은 혼합관(50)을 통과하는 원수(이하, '미세 기포수'라 함)를 원수 유입실(12)로 안내하도록 혼합관(50)의 단부에 일 측이 결합되고, 타 측은 격벽(14)을 관통하여 원수 유입실(12)로 연장되며, 외주면에는 원수 유입실(12)과 연통하는 다수의 배출구멍(61)들을 구비한다.

상기의 배출구멍(61)들은 연장관(60) 내부를 통과하는 미세 기포수의 이동 경로를 증가 즉, 연장관(60) 내에서 충분히 용해될 수 있도록 혼합관(50)과 먼 내통(10)의 일 측 단부에 인접하는 연장관(60)의 단부에 형성되어 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 산소용해장치(1)는 미세한 기포를 대량으로 발생시킴으로써 원수에 많은 양의 산소를 공급함으로써 어패류의 생존율을 높일 수 있다. 또한, 저가이고 단순한 구성으로 이루어져 시설비와 운영관리비를 줄여 양식업자에게 있어서 경제성을 도모할 수 있다.

한편, 도 4를 참조하면 연장관(160)에 형성된 배출구멍(161)은 도 4에 도시된 바와 같이 연장관(160)의 내주면에서 연장관(160)의 외주면을 향하여 내경이 확장되게 형성할 수도 있다. 도 4를 참조하면, 연장관(160)의 내주면 측 시작 지점(161a)은 작은 내경을 갖고 연장관(60)의 외주면 측 끝 지점(161b)은 시작 지점(161a)보다 크기가 확장된 내경을 갖도록 형성함으로써 연장관(160)을 통과하는 미세 기포수를 원수 유입실(12)로 분출시킨다.

이와 다르게, 도 5를 참조하면 본 발명에 따른 산소용해장치는 배출구멍(261)에 결합되어 연장관(260) 내부의 원수 즉, 미세 기포수를 상기 원수 유입실(12)로 분사하는 분사노즐(70)을 더 구비한다.

도 5를 참조하면, 분사노즐(70)은 연장관(260) 내부의 원수를 배출구멍(261)을 통해 원수 유입실(12)로 유입시키기 위한 분사구멍(70a)이 형성된 나사결합부(71)와, 나사결합부(71)로부터 상기 분사구멍(70a)의 영역이 확장되게 방사상으로 확장되고 원추형으로 형성된 확장부(72)를 포함한다. 도면에 도시되어 있지 않지만, 확장부(72)의 하단에는 미세 기포수에 포함된 기포를 더 작은 기포 형태로 분쇄할 수 있도록 다수의 분쇄돌기들을 원주방향을 따라 일정한 간격으로 형성할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 산소용해장치는 도면에 도시된 일 예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1 : 산소용해장치 10 : 내통
12 : 기체 유입실 13 : 원수 유입실
14 : 격벽 15 : 제 1 배출구
20 : 외통 21 : 제 2 수용공간
22 : 제 2 배출구 23 : 이송라인
30 : 기체공급관 40 : 원수공급관
50 : 혼합관 51 : 제 1 구간
52 : 제 2 구간 53 : 제 3 구간
55 : 중공부 56 : 흡입구멍
60 : 연장관 61 : 배출구멍
70 : 분사노즐 70a : 분사구멍
71 : 나사결합부 72 : 확장부

Claims (6)

1. 내부에 길이방향을 따라 제 1 수용공간이 마련되고, 상기 제 1 수용공간을 기체가 유입되는 기체 유입실과 원수가 유입되는 원수 유입실로 각각 구획하는 격벽과, 상기 원수 유입실로 유입되는 원수를 외부로 배출하기 위한 제 1 배출구가 구비된 내통과;
   상기 내통을 감싸도록 형성되고, 상기 제 1 배출구로 배출된 원수를 수용하는 제 2 수용공간이 마련되며, 상기 제 2 수용부로 배출되는 원수를 외부로 배출하기 위한 제 2 배출구가 구비된 외통과;
   상기 기체 유입실로 기체를 공급하는 기체공급관과;
   상기 내통의 외부에서 상기 기체 유입실로 연장되며, 상기 기체 유입실을 향하여 원수를 공급하는 원수공급관과;
   상기 기체 유입실 내부에서 상기 원수공급관의 단부와 연결되고, 내부에 중공부가 형성되며, 외주면에는 상기 원수공급관을 통해 공급된 원수가 이동하면서 발생하는 부압을 이용하여 상기 기체 유입실 내부의 기체를 흡입하도록 상기 기체 유입실과 상기 중공부를 연통시키는 다수의 흡입구멍들이 형성된 혼합관과;
   상기 혼합관을 통과하는 원수를 상기 원수 유입실로 안내하도록 상기 혼합관의 단부에 일 측이 연결되고 타 측은 상기 격벽을 관통하여 상기 원수 유입실로 연장되며, 외주면에는 상기 원수 유입실과 연통하는 다수의 배출구멍들이 형성된 연장관;을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 중공부는 상기 원수공급관과 연결된 일 측 단부로부터 상기 연장관을 향하는 방향으로 소정간격 이격된 위치까지 점진적으로 내경이 축소되는 제 1 구간과, 제 1 구간의 끝으로부터 상기 연장관을 향하는 방향으로 소정간격 이격된 위치까지 일정한 내경을 갖는 제 2 구간과, 상기 제 2 구간의 끝으로부터 상기 연장관과 연결된 타 측 단부까지 내경이 확장되는 제 3 구간으로 형성된 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 흡입구멍들은 상기 제 2 구간에 대응하는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 흡입구멍들은 상기 중공부의 내주면으로부터 상기 혼합관의 외주면을 향하여 나선 형상으로 휘어지게 형성된 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 배출구멍은 상기 연장관의 내주면에서 상기 연장관의 외주면을 향하여 내경이 확장되게 형성된 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 배출구멍에 결합되어 상기 연장관 내부의 원수를 상기 원수 유입실로 분사하는 분사노즐을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.

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