KR20150046472A

KR20150046472A - 버블발생기

Info

Publication number: KR20150046472A
Application number: KR20130125717A
Authority: KR
Inventors: 이춘우
Original assignee: 주식회사 중정
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-04-30

Abstract

본 발명은, 외주면에 외치기어가 구비되고 외치기어의 골부 각각에 기체가 통과하는 관통구멍이 형성된 내관과 내주면에 내치기어가 구비되고 내치기어의 골부 각각에 관통구멍이 형성된 외관 사이에 이들과 치합하는 복수개의 유성기어가 자전 또는 공전 및 자전가능하게 개재되어, 상기 치합운동하고 있는 상기 유성기어로 하여금, 선택적으로 그리고 주기적으로 상기 내관의 관통구멍을 통하여 분출하는 공기 또는 기체를 절단하고, 상기 외관의 관통구멍을 통하여 분출되는 공기 또는 기체를 재차 절단시킴으로써, 단순한 구조를 갖고서 복수개의 유성기어가 내관과 외관 간에 큰 마찰을 발생시키지 않고서도 상기 내관의 관통구멍과 상기 외관의 관통구멍을 통하여 분출되는 공기 또는 기체를 주기적으로 절단하여, 상기 내관에서 상기 외관으로 또는 상기 외관에서 내관으로 빠져 나가는 버블를 미세하게 절단하는 것을 가능하게 하여 종래보다 안정적으로 작은 버블을 용이하게 대량으로 발생시킬 수 있다.

Description

버블발생기{bubble generating apparatus}

본 발명은 버블발생기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 버블을 발생시키는 버블발생기에 관한 것이다.

버블은 액체에 존재하는 기체의 주머니, 즉 기포를 뜻한다.

버블 직경이 100 ㎛ 정도인 작은 버블은 마이크로 버블이라고 불리고, 통상 직경의 버블에 비하여 체적 표면적이 크며 액체 중의 체류 시간이 길기 때문에, 기액 계면에서의 물량 수송이나 화학 반응, 물리적 특성, 화학적 특성을 이용한 여러가지 응용이 기대되고 있다.

일반적으로, 마이크로 버블을 발생시키는 버블발생기에서는, 다공질체를 통해 액체에 기체를 불어넣는 방법이 이용되고 있다.

이러한 버블발생기로서는, 압축기 등의 기체 공급 장치로부터 물이 흐르는 관에 다공질체를 통해 기체를 공급함으로써, 미세한 버블을 발생시키는 것이 있다.

또한, 최근 개발된 버블발생기에서는, 버블 표면에 전단력을 가하여 버블을 잘게 나누는 방법을 이용하는 것이 많다.

이러한 버블발생기로서는, 원추형의 공간을 갖는 용기 본체와, 상기 공간의 내벽 원주면의 일부에 그 접선 방향으로 개구된 가압 액체 도입구와, 상기 원추형 공간의 바닥부에 개구된 기체 도입 구멍과, 상기 원추형 공간의 꼭대기부에 개구된 선회 기액 도출 구멍으로 구성된 선회식 버블발생기가 있다.

하지만, 다공질체를 이용한 버블발생기에서는, 다공질체로부터 버블이 잘 이탈되지 않기 때문에, 발생하는 버블이 다공질체의 구멍 직경보다 커져, 작은 버블을 발생시킬 수 없는 것이 큰 문제가 되어 왔다.

또한, 다공질체를 회전시키는 방법으로서는, 회전의 영향이 작은 회전축 중심 부근으로부터 큰 버블이 발생하기 때문에, 최적의 조건에서도 발생하는 버블의 직경은 0.4 ㎜ 정도가 한계였다.

이와 관련하여, 선회식 버블발생기에서는, 버블 표면에 전단력을 가하기 때문에, 작은 버블을 발생시킬 수 있다. 그러나, 유체에 선회류를 강제적으로 부여하기 위해, 원추형의 용기 본체에 기체를 가압하여 공급하기 때문에, 압력 손실이 커지며, 다공질체를 이용한 경우와 비교하여, 액체 중의 버블의 비율이 낮아진다고 하는 것이 문제로 남아 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 수조 외측에 배치된 모터의 축력축에 풀리를 개재하여 구동적으로 회전하는 기체공급관의 토출구를 수조 내에 배치하고 그 토출구에 기체주입구를 유통가능하게 접속시켜 정체되어 있는 수조 내의 물과 회전하고 있는 버블 간의 상대운동에 의해 발생된 전단력에 의해 미세 버블이 발생되도록 하는 방안이 한국등록특허 제10-1157719호에 제안되고 있지만, 회전하고 있는 기체공급관과 기체주입구이 수조 내에 3차원적으로 노출되어 있어서, 수조 내의 물고기에 위협을 제공하고, 수조 밖에 배치된 기체공급관 부위, 풀리, 벨트 등이 외부에 노출되어 있어서, 회전하고 있는 기체공급관 부위, 풀리, 벨트에 사람이 접촉하면 부상을 당할 수 있어서, 사람이 접근할 수 없는 폐쇄적인 공간에 배치될 수 밖에 없고, 비닐, 실, 띠형상부 등이 상기 기체공급관 부위, 풀리, 벨트 등에 감겨지게 되면 버블발생기의 고장을 유발하여, 결국 이용될 수 있는 적용 범위에 한계가 있다고 하는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 버블발생기가 본 발명에 의해 특허출원되어 계류중인 한국특허출원 제10-2013-0003400호, 특허등록된 한국특허등록 제10-1231690호 및 특허등록된 한국특허등록 제10-1231689호에 제안되어 있다.

하지만, 상기 제시된 특허문헌에는 기포주입부에 관형축이 밀접 또는 일정 간격 이격되어 외접된 상태에서 상기 기포주입부 또는 상기 관형축이 회전가능하게 되어 있어서, 수중에 공급되는 공기가 기포주입부와 관형축을 순차적으로 통과하여 버블을 발생시키지만, 기포주입부에 관형축이 밀접하여 있으면, 기포주입관과 관형축 사이에 마찰열이 발생되어 기포주입관과 관형축이 변형되어 원하여지는 미세버블이 발생되지 않는 문제점이 있고, 그리고 기포주입관과 관형축이 일정 간격 이격되어 있으면, 기포주입관과 관형축 사이에 마찰열이 발생되지 않지만, 상기 기포주입관을 통과한 버블이 상기 일정 간격 이격에 의해 형성된 공간으로 인하여 상기 관형회전축에 의해 미세하게 절단될 수 없다고 하는 문제점이 야기된다.

또한, 상기 제시된 특허문헌에는 기포주입부에 기체공급원에 접속된 기체주입관이 접속되어 있어서, 기포주입부가 회전하는 경우에는 기체주입관과 기포주입부간에 회전수가 제한이 있는 고가의 스위블조인트가 필요하게 되어, 제조단가를 증대시키면서도 기포주입부를 고속으로 회전시키는 데 제한을 가져 미세버블을 만드는 데 한계가 있고, 그리고 기포를 발생시키기 위해 기체공급원, 스위블조인트 및 개폐밸브가 필요하게 되어, 구조적으로 복잡하고, 제조비용 및 유지보수비용이 증대된다고 하는 문제점이 야기된다.

본 발명은 상기된 문제점들을 해결하는 것에 과제를 가진다.

본 발명은, 일태양으로서, 외주면에 외치기어가 구비되고 외치기어의 골부 각각에 기체가 통과하는 관통구멍이 형성된 내관과 내주면에 내치기어가 구비되고 내치기어의 골부 각각에 관통구멍이 형성된 외관 사이에 이들과 치합하는 복수개의 유성기어가 자전 또는 공전 및 자전가능하게 개재되어, 상기 치합운동하고 있는 상기 유성기어로 하여금, 선택적으로 그리고 주기적으로 상기 내관의 관통구멍을 통하여 분출하는 공기 또는 기체를 차단하고, 상기 외관의 관통구멍을 통하여 분출되는 공기 또는 기체를 재차 차단시킴으로써, 상기 과제를 해결할 수 있다.

본 발명은, 다른 일태양으로서, 외주면에 외치기어가 구비되고 외치기어의 골부 각각에 기체가 통과하는 관통구멍이 형성된 내관에 내주면에 내치기어가 구비된 외관 사이에 이들과 치합하는 복수개의 유성기어가 자전 또는 공전 및 자전가능하게 개재되어, 상기 치합운동하고 있는 상기 유성기어로 하여금, 선택적으로 그리고 주기적으로 상기 내관의 관통구멍을 통하여 분출되는 공기 또는 기체를 차단함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있다.

본 발명은, 또 다른 일태양으로서, 둘레면에 관통구멍이 형성된 내관과 둘레면에 관통구멍이 형성되거나 형성되어 있지 않은 외관 사이에 복수개의 볼을 개재하여 상기 내관을 회전시켜서 상기 복수개의 볼로 하여금 상기 복수개의 관통구멍을 차단하는 버블발생기 또는 둘레면에 관통구멍이 형성된 내관과 둘레면에 관통구멍이 형성되어 상기 내관에 밀접하게 외접되어 있는 외관 중 내관을 회전시켜, 상기 내관의 복수개의 관통구멍을 상기 외관에 의해 차단하는 버블발생기에서 상기 내관 내에, 내관의 회전력에 의해 또는 모터에 의해 회전되는 날개부를 제공함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 일태양의 과제해결수단에 따르면, 단순한 구조를 갖고서 복수개의 유성기어가 내관과 외관 간에 큰 마찰을 발생시키지 않고서도 상기 내관의 관통구멍과 상기 외관의 관통구멍을 통하여 분출되는 공기 또는 기체를 주기적으로 절단하여, 상기 내관에서 상기 외관으로 또는 상기 외관에서 내관으로 빠져 나가는 버블를 미세하게 절단하는 것을 가능하게 하여 종래보다 안정적으로 작은 버블을 용이하게 대량으로 발생시킬 수 있다.

본 발명의 다른 일태양의 과제해결수단에 따르면, 단순한 구조를 갖고서 복수개의 유성기어가 내관과 외관 간의 큰 마찰을 발생시키지 않고서도 상기 내관의 관통구멍을 통하여 분출되는 공기 또는 기체를 절단하여, 상기 내관에서 상기 외관으로 또는 상기 외관에서 상기 내관으로 빠져 나가는 버블을 미세하게 절단하는 것을 가능하게 하여 종래보다 안정적으로 작은 버블을 용이하게 대량으로 발생시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 일태양의 과제해결수단에 따르면, 공기공급원, 스위블조인트, 개폐밸브를 구비하지 않고서도, 저렴한 제조 및 유지보수 비용으로 미세버블을 제공하는 것을 가능하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 버블발생기를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 버블발생기를 도시한 개념도.
도 3 내지 8은 도 1의 유성기어를 자전시킬 수 있는 실시예들을 도시한 개념도.
도 9 및 도 10은 도 1의 내관이 외기와 유통된 상태를 도시한 개념도.
도 11 내지 도 15는 도 1의 내관에 날개부가 마련된 상태를 도시한 개념도.

이하, 본 발명에 따른 실시예들의 버블발생기가 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

본 실시예들의 버블발생기는, 기본적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 외주면에 외치기어(21)가 마련되어 있고, 상기 외치기어(21)의 복수개의 골부에 외치기어(21)의 축선방향으로 일정 간격 이격된 복수개의 관통구멍(12)이 형성되어 있는 내관(2); 상기 내관(21)에 방사바깥방향으로 일정 간격 이격되어 외접되어 있고, 내주면에 내치기어(31)가 마련된 외관(3); 및 상기 외치기어(21)와 상기 내치기어(31) 사이에 개재되어 이들과 치합하는 복수개의 유성기어(40)를 포함하고 있다.

상기 외관(3)의 내치기어(31)의 복수개의 골부에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 내치기어(31)의 축선방향으로 일정 간격 이격된 복수개의 관통구멍(13)이 형성될 수도 있다.

상기 외관(3)에 상기 복수개의 관통구멍(13)이 형성된 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 외관(3)과 상기 내관(2)의 하류단은 막혀 있고, 그리고 상기 외관(3)에 상기 복수개의 관통구멍(13)이 형성되어 있지 않은 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 외관(3)과 상기 내관(2) 중 어느 하나의 하류단이 막혀 있고 다른 하나의 하류단이 개방되어 있다.

상기 복수개의 유성기어(40)가, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 관통구멍(12, 13)에 상기 복수개의 유성기어(40)의 산부가 선택적으로 마주하도록 상기 내관(2)의 축선방향으로 그리고 둘레방향으로 일정 간격 이격된 상태에서, 상기 내관(2)의 축선방향에서 일렬로 배치된 복수개의 유성기어(40)들이 선택적으로 상기 내관(2)과 상기 외관(3) 사이에 축(41)에 회전가능하게 또는 고정적으로 그리고 축선방향으로 이동가능하지 않게 외접되어 있거나, 또는 상기 복수개의 유성기어(40)가 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 관통구멍(12, 13)에 상기 복수개의 유성기어(40)의 산부가 선택적으로 마주하도록 상기 내관(2)의 둘레방향으로 일정 간격 이격된 상태에서, 상기 내치기어(31)와 상기 외치기어(21)의 축선상의 길이 전장에 걸쳐서 뻗어서 선택적으로 상기 내관(2)과 상기 외관(3) 사이에 축(41)에 회전가능하게 또는 고정적으로 그리고 축선방향으로 이동가능하지 않게 외접되어 있을 수 있다.

상기 복수개의 유성기어(40)는, 제1경우로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 외관(3)이 고정된 상태에서 상기 내관(2)이 도시되지 않은 구동원에 의해 자전되면, 상기 복수개의 유성기어(40)가 공전 및 자전될 수 있고, 제2경우로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 외관(3)이 고정된 상태에서 상기 내관(2)의 둘레방향으로 배치된 상기 복수개의 유성기어(40)들이 자전가능하게 또는 함께 자전가능하게 내접된 축(41)들에 결합된 캐리어(42)가 도시되지 않은 구동원에 의해 자전되면, 상기 복수개의 유성기어(40)가 공전 및 자전될 수도 있고, 제3경우로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 내관(2)이 고정된 상태에서 상기 외관(3)이 도시되지 않은 구동원에 의해 자전되면, 상기 복수개의 유성기어(40)가 공전 및 자전될 수 있고, 제4경우로서, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 내관(2)이 고정된 상태에서 상기 내관(2)의 둘레방향으로 배치된 상기 복수개의 유성기어(40)들이 자전가능하게 또는 함께 자전가능하게 내접된 축(41)들에 결합된 캐리어(42)가 도시되지 않은 구동원에 의해 자전되면, 상기 복수개의 유성기어(40)가 공전 및 자전될 수도 있고, 제5경우로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(42)가 고정된 상태에서 상기 외관(3) 또는 상기 내관(2)이 도시되지 않은 구동원에 의해 자전되면, 상기 복수개의 유성기어(40)가 공전 없이 자전될 수도 있고, 제6경우로서, 상기 캐리어(42)와 상기 외관(3)이 고정되지 않은 상태에서 상기 내관(2)이 도시되지 않은 구동원에 의해 자전되면, 상기 복수개의 유성기어(40)가 공전 및 자전될 수도 있다.

이와 같은 복수개의 유성기어(40)의 자전운동, 또는 자전 및 공전운동은 공지된 유성기어, 선기어 및 링기어를 이용한 자동변속기의 기본원리와 유사하므로 이하에서 더 이상의 상세 설명이 생략될 것이다.

또한, 상기 외관(3)에 상기 복수개의 관통구멍(13)이 형성된 경우에는, 도 2에 형성된 바와 같이, 상기 내관(2)에 기체공급원(5)이 접속된 상태에서, 상기 외관(3)의 기단이 막혀 있으며, 그리고 상기 외관(3)에 상기 복수개의 관통구멍(13)이 형성되어 있지 않은 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 외관(3)과 상기 내관(2) 중 어느 하나의 상류단이 기체공급원(5)에 접속되어 있고 다른 하나의 상류단이 액체공급원(9)에 접속되어 있으며, 기체공급원(5)에 접속된 상기 외관(3) 및 내관(2) 중 어느 하나의 하류단이 막혀있고, 액체공급원(9)에 접속된 다른 하나의 하류단이 개방되어 있다.

또한, 상기 외관(3)에 상기 복수개의 관통구멍(13)이 형성된 경우에는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 내관(2)의 상류단이 외기에 유통가능하게 접속되어 있고, 그리고 상기 외관(3)에 상기 복수개의 관통구멍(13)이 형성되어 있지 않은 경우에는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 외관(3)과 상기 내관(2) 중 어느 하나의 상류단이 외기에 유통가능하게 접속되어 있고 다른 하나의 상류단이 액체공급원(9)에 접속되어 있으며, 외기에 접속된 상기 외관(3) 및 내관(2) 중 어느 하나의 하류단이 막혀있고, 액체공급원(9)에 접속된 다른 하나의 하류단이 개방되어 있다.

상기 외관(3) 또는 상기 내관(2)이 회전하고 있으면, 상기 상기 외관(3) 또는 상기 내관(2)에 도시되지 않은 스위블조인트를 개재하여 기체공급원(5) 또는 액체공급원(9)이 접속될 수 있다.

또한, 상기 내관(2)이 외기에 유통가능하게 접속되어 있는 상태에서 상기 내관(2)이 자전하는 경우에는 상기 내관(2)의 상류단에 날개부(50)를 구비할 수도 있다.

상기 날개부(50)는 일 실시예로서 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 내관(2)의 상류단 내주면에 마련된 내치기어(51), 상기 내치기어(51)에 치합된 유성기어(52), 상기 유성기어(52)에 치합된 선기어(53), 상기 선기어(53)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 선기어(53)에 장착된 날개(54), 및 상기 유성기어(52)가 자전가능하게 그리고 공전못하게 상기 유성기어(52)에 장착되어 베이스에 고정된 캐리어(55)를 포함하고 있다.

상기 일 실시예의 상기 날개부(50)는 상기 내관(2)이 자전함에 따라 상기 캐리어(55)에 공전못하게 지지하고 있는 상기 유성기어(32)가 자전하게 되고, 상기 유성기어(32)에 치합된 제1선기어(53)와 상기 날개(54)가 회전하게 되어, 상기 날개(54)의 회전에 의해 외기(공기)를 상기 상류단에서 하류단으로 강제적으로 이송시킬 수 있다.

또한, 상기 날개부(50)는 다른 일 실시예로서, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 내관(2)의 상류단 내주면에 마련된 내치기어(51), 베이스에 고정된 모터(56), 상기 모터(56)의 축에 고정적으로 외접되어 상기 내관(2)의 회전중심과 동심으로 회전하게 되는 제1선기어(57), 상기 제1선기어(57)와 상기 내치기어(51)에 치합된 유성기어(52), 상기 유성기어(52)에 고정적으로 내접된 축(S)에 고정적으로 외접된 제2유성기어(58), 상기 제2유성기어(58)에 치합된 제2선기어(59), 상기 축(S)이 자전가능하게 그리고 공전못하게 상기 축(S)에 장착되어 베이스에 고정된 캐리어(55) 및 상기 제2선기어(59)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 제2선기어(59)에 장착된 날개(54)를 포함하고 있다.

상기 다른 일 실시예의 상기 날개부(50)는 상기 모터(56)에 의해 제1선기어(57) 및 유성기어(52)를 경유하여 내관(2)이 자전하게 되고, 상기 축(S)에 고정적으로 외접된 제2유성기어(58)도 자전하게 되고, 상기 제2유성기어(58)에 치합된 제2선기어(59)와 상기 날개(54)가 회전하게 되어, 상기 날개(54)의 회전에 의해 외기(공기)를 상기 상류단에서 하류단으로 강제적으로 이송시킬 수 있다.

이 때의 상기 날개(54)의 회전속도는 상기 제2유성기어(58)과 상기 제2선기어(59) 간의 기어비를 통하여 용이하게 조절될 수 있다.

또한, 상기 날개부(50)는, 상기 다른 일 실시예의 변경 실시예로서, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 내관(2)의 상류단 내주면에 마련된 내치기어(51), 베이스에 고정된 모터(56), 상기 모터(56)의 축에 고정적으로 외접되어 상기 내관(2)의 회전중심과 동심으로 회전하게 되는 제1선기어(57), 상기 제1선기어(57)와 상기 내치기어(51)에 치합된 유성기어(52), 상기 유성기어(52)가 자전가능하게 그리고 공전못하게 상기 유성기어(52)에 장착되어 베이스에 고정된 캐리어(55) 및 상기 제1선기어(57)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 제1선기어(57)에 장착된 날개(54)를 포함하고 있다.

상기 다른 일 실시예의 상기 날개부(50)는 상기 모터(56)에 의해 제1선기어(57) 및 유성기어(52)를 경유하여 내관(2)이 자전하게 되고, 제1선기어(57)와 상기 날개(54)가 회전하게 되어, 상기 날개(54)의 회전에 의해 외기(공기)를 상기 상류단에서 하류단으로 강제적으로 이송시킬 수 있다.

이 때의 상기 날개(54)의 회전속도는 내관(2)의 회전속도보다 빠르게 되어 있다.

또한, 상기 내관(2)이 외기에 유통가능하게 접속되어 있는 상태에서 상기 내관(2)과 상기 캐리어(42)이 고정되고 상기 외관(3)이 자전하는 경우에도 상기 내관(2)의 상류단에 또 다른 실시예의 날개부(50)를 구비할 수도 있다.

상기 또 다른 실시예의 날개부(50)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 유성기어(40)와 함께 자전가능하게 내접된 축(41)에 고정적으로 외접된 유성기어(52), 상기 유성기어(52)에 치합된 선기어(53), 및 상기 내관(2)의 회전중심과 동심으로 자전되게 상기 선기어(53)에 장착되어 상기 내관(2) 내에 배치된 날개(54)를 포함하고 있다.

상기 또 다른 일 실시예의 상기 날개부(50)는 상기 외관(3)의 자전에 의해 상기 유성기어(52)가 공전없이 자전하게 되고, 이에 의해 상기 유성기어(52)에 치합된 선기어(53)와 상기 날개(54)가 회전되어, 상기 날개(54)의 회전에 의해 외기(공기)를 상기 상류단에서 하류단으로 강제적으로 이송시킬 수 있다.

또한, 상기 내관(2)이 외기에 유통가능하게 접속되어 있는 상태에서 상기 내관(2) 또는 외관(3)이 고정되고 상기 캐리어(42)가 자전하는 경우에도 상기 내관(2)의 상류단에 또 다른 실시예의 날개부(50)를 구비할 수도 있다.

상기 또 다른 실시예의 날개부(50)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 내관(2)의 상류단 내주면에 마련된 내치기어(51), 상기 내치기어(51)에 치합된 유성기어(52), 베이스에 고정된 모터(56), 상기 모터(56)의 축에 고정적으로 외접되어 상기 내치기어(2)의 회전중심과 동심으로 회전되고 상기 유성기어(52)가 공전 및 자전가능하게 장착되어 있는 캐리어(55), 상기 유성기어(52)에 치합된 제1선기어(57), 및 상기 제1선기어(57)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 제1선기어(57)에 장착된 날개(54)를 포함하고 있다.

상기 또 다른 일 실시예의 상기 날개부(50)는 상기 모터(56)에 의해 유성기어(52)가 자전 및 공전하게 되고, 상기 제1선기어(57)와 상기 날개(54)가 회전하게 되어, 상기 날개(54)의 회전에 의해 외기(공기)를 상기 상류단에서 하류단으로 강제적으로 이송시킬 수 있다.

상기와 같이 구성된 버블발생기는 다음과 같이 작동될 수 있다.

상기 복수개의 유성기어(40)는 상기 제1 내지 제6경우에 의해 자전하게 되며, 상기 유성기어(40)가 자전함에 따라 내관(2) 및 외관(3) 중 적어도 하나는 자전하게 되어, 상기 유성기어(40)에 의해 상기 내관(2)의 복수개의 관통구멍(12)을 개폐하거나 상기 외관(2)의 복수개의 관통구멍(13)이 개폐하게 되어서, ① 내관(2)이 기체공급원(5)에 접속되어 있고 외관(3)이 상기 기체공급원(5)의 압력보다 낮은 액체공급원(9)에 접속되어 있으면, 내관(2)의 복수개의 관통구멍(12)을 통하여 외관(3) 내로 토출되는 기포가 상기 복수개의 유성기어(40)에 의해 차단되어 미세버블이 발생된 다음 상기 외관(3)과 상기 내관(2) 사이에 존재하는 액체흐름에 합류하여 외관(3)의 하류단의 개구를 통하여 배출되거나(외관에 관통구멍이 없는 경우) 또는 상기 외관(3)과 상기 내관(2) 사이에 존재하는 액체 속에 유입되어 외관(3)의 복수개의 관통구멍(13)을 통하여 토출될 시 상기 유성기어(40)에 의해 재차 차단되어 더욱 미세버블이 되어 배출될 수 있고(외관에 관통구멍이 형성된 경우), ② 외관(3)이 기체공급원(5)에 접속되어 있고 내관(2)이 상기 기체공급원(5)의 압력보다 낮은 액체공급원(9)에 접속되어 있으면, 내관(2)의 복수개의 관통구멍(12)을 통하여 외관의 공기를 내관(3) 내로 토출되는 기포가 상기 복수개의 유성기어(40)에 의해 차단되어 미세버블이 발생된 다음 내관(2)의 액체흐름에 합류하여 내관(2)의 하류단의 개구을 통하여 배출될 수 있고(외관에 관통구멍이 없는 경우), ③ 상기 기체공급원(5)에 내관(2)의 상류단이 접속되는 대신에 상기 내관(2)의 상류단 내에 상기 내관(2) 또는 상기 유성기어(52)의 자전력에 의해 회전하게 되는 상기 날개부(50)가 마련되어 있으면, 상기 날개부(50)의 회전력에 의해 외기가 내관으로 유입되어, 내관(2)의 복수개의 관통구멍(12)을 통하여 외관(3) 내로 토출되는 기포가 상기 복수개의 유성기어(40)에 의해 차단되어 미세버블이 발생된 다음 상기 외관(3)과 상기 내관(2) 사이에 존재하는 액체흐름에 합류하여 외관(3)의 하류단의 개구를 통하여 배출되거나(외관에 관통구멍이 없는 경우) 또는 상기 외관(3)과 상기 내관(2) 사이에 존재하는 액체 속에 유입되어 외관(3)의 복수개의 관통구멍(13)을 통하여 토출될 시 상기 복수개의 유성기어(40)에 의해 재차 차단되어 더욱 미세버블이 되어 배출될 수 있고(외관에 관통구멍이 형성된 경우), 또는 ④ 상기 기체공급원(5)에 내관(2)의 상류단이 접속됨 없이 그리고 상기 내관(2)에 상기 날개부(50)가 마련됨 없이 상기 내관(2)을 자전시키게 되면, 상기 내관(2)이 회전하는 관계로 상기 내관(2)의 상기 복수개의 관통구멍(12)에서 속도수두가 높으면 압력수두가 낮아진다는 베르누이 법칙에 의해 압력이 낮아지게 되어, 외기가 상기 내관(2)의 상류단을 통하여 유입되어 상기 복수개의 관통구멍(12)을 통하여 상기 외관(3) 내로 토출되는 기포가 상기 복수개의 유성기어(40)에 의해 차단되어 미세 버블이 발생된 다음, 상기 외관(3)과 상기 내관(2) 사이에 존재하는 액체흐름에 합류하여 외관(3)의 하류단의 개구를 통하여 배출되거나(외관에 관통구멍이 없는 경우) 또는 상기 외관(3)과 상기 내관(2) 사이에 존재하는 액체 속에 유입되어 외관(3)의 복수개의 관통구멍(13)을 통하여 토출될 시 상기 복수개의 유성기어(40)에 의해 재차 차단되어 더우 미세버블이 되어 배출될 수 있다(외관에 관통구멍이 형성된 경우).

상기 외관에 관통구멍이 형성된 경우에는 상기 외관을 수중에 배치된 상태에서 버블발생기를 구동시키면, 용이하게 수조에 미세버블을 공급할 수 있다.

또한, 상기 외관에 관통구멍이 형성되지 않은 경우에는 상기 액체공급원에 접속된 외관 또는 내관의 개구에 공급관을 접속시켜 원하는 장소에 미세 버블을 공급할 수 있다.

또한, 상기 실시예들에서 내관의 관통구멍의 직경은 기체가 관통하는 방향으로 즉, 내관의 반경바깥방향으로 갈수록 작아지게 되어 있으면, 관통구멍으로부터 분출되는 버블의 직경을 작게할 수 있다는 관점에서 바람직하다.

또한, 상기 실시예들에서, 기체(버블)와 액체가 함께 이송되는 외관 내에 도시되지 않은 회전하는 절단블레이드를 마련하면, 상기 버블을 더 더욱 미세한 크기로 만들 수 있다는 관점에서 바람직하다.

또한, 상기 실시예들에서, 버블발생기가 수조, 밸러스트탱크 등에 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시예들의 날개부(40)들 중 도 11, 도 12, 도 14 및 도 15에 도시된 날개부들은, 유성기어가 없는 버블발생기에 즉, 둘레면에 관통구멍이 형성된 내관과 둘레면에 관통구멍이 형성되거나 형성되어 있지 않은 외관 사이에 복수개의 볼을 개재하여 상기 내관을 회전시켜서 상기 복수개의 볼로 하여금 상기 복수개의 관통구멍을 차단하는 제1버블발생기 또는 둘레면에 관통구멍이 형성된 내관과 둘레면에 관통구멍이 형성되어 상기 내관에 밀접하게 외접되어 있는 외관 중 내관을 회전시켜, 상기 내관의 복수개의 관통구멍을 상기 외관에 의해 차단하는 제2버블발생기에 구비될 수도 있다.

상기 제1버블발생기는 본 발명자에 의해 특허출원되어 공개된 한국특허공개 제10-2013-0102025호에 개시되어 있고, 그리고 상기 제2버블발생기는 본 발명자에 의해 특허출원되어 특허등록된 한국 특허등록 제10-1231690호 및 제10-1231689호와 특허출원되어 공개되지 않고 계류중인 제10-2013-0003400호에 개시되어 있다.

상기 제1 또는 제2버블발생기에 본 발명의 실시예에 구비된 날개부(40)가 적용되면, 공기공급원, 스위블조인트, 개폐밸브를 구비하지 않고서도, 저렴한 제조 및 유지보수 비용으로 미세버블을 제공하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 실시예들에서, 상기 날개부(40)가 내관의 상류단 측 내부에 배치된 것으로 설명되어 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 선기어(57, 59, 또는 53)에 고정적으로 내접되어 내관(2)의 하류단까지 뻗은 축에, 상기 날개부(40)의 날개(54)가 복수개로 되어 내관(2)의 길이방향으로 일정 간격을 두고서 고정적으로 외접될 수도 있고, 또는 상기 날개부(40)의 날개(54)가 상기 축에 고정적으로 외접되어 둘레방향으로 일정 간격을 갖고서 상기 축의 전장에 걸쳐서 뻗어 있을 수도 있다.

또한, 상기 실시예에서, 상기 날개부(40)가 내관의 상류단 측 내부에 배치된 것으로 설명되어 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 내관의 하류단 등의 어느 부위에도 배치될 수 있다는 것은 당해업자에게는 자명한 것이다.

또한, 상기 실시예에서, 액체가 아닌 공기가 유동하는 내관(2)에는, 상기 날개부(40)에 의해 형성된 압력이 설정 압력보다 높은 경우에는 개방되고 그리고 상기 설정 압력보다 낮은 경우에는 폐쇄되는 도시되지 않은 밸브가 마련될 수 있으며, 특히, 상기 밸브가 상기 내관(2)의 막힌 하류단에 별도로 형성된 개구에 개재되어 있으면, 상기 설정 압력보다 높은 경우에 상기 밸브를 개방하여 공기를 상기 내관(2)의 하류단 밖으로 방출시킬 수 있다는 점에서 바람직하다.

2; 내관, 3; 외관

Claims

외주면에 외치기어(21)가 마련되어 있고, 상기 외치기어(21)의 복수개의 골부에 외치기어(21)의 축선방향으로 이격된 복수개의 관통구멍(12)이 형성되어 있는 내관(2); 상기 내관(21)에 방사바깥방향으로 이격되어 외접되어 있고, 내주면에 내치기어(31)가 마련된 외관(3); 및 상기 외치기어(21)와 상기 내치기어(31) 사이에 개재되어 이들과 치합하는 복수개의 유성기어(40)를 포함하고 있으며,
상기 외관(3)과 상기 내관(2) 중 어느 하나의 하류단이 막혀 있고 다른 하나의 하류단이 개방되어 있으며,
상기 외관(3)과 상기 내관(2) 중 적어도 어느 하나는 자전체인 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 1항에 있어서,
상기 외관(3)의 내치기어(31)의 복수개의 골부에는 상기 내치기어(31)의 축선방향으로 이격된 복수개의 관통구멍(13)이 형성되어 있고,
상기 외관(3)과 상기 내관(2)의 하류단은 막혀 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 복수개의 유성기어(40)가 상기 복수개의 관통구멍(12, 13)에 상기 복수개의 유성기어(40)의 산부가 선택적으로 마주하도록 상기 내관(2)의 축선방향으로 그리고 둘레방향으로 이격된 상태에서, 상기 내관(2)의 축선방향에서 일렬로 배치된 복수개의 유성기어(40)들이 상기 내관(2)과 상기 외관(3) 사이에 축(41)에 회전가능하게 또는 고정적으로 그리고 축선방향으로 이동가능하지 않게 외접되어 있거나, 또는
상기 복수개의 유성기어(40)가 상기 복수개의 관통구멍(12, 13)에 상기 복수개의 유성기어(40)의 산부가 선택적으로 마주하도록 상기 내관(2)의 둘레방향으로 이격된 상태에서, 상기 내치기어(31)와 상기 외치기어(21)의 축선상의 길이 전장에 걸쳐서 뻗어서 상기 내관(2)과 상기 외관(3) 사이에 축(41)에 회전가능하게 또는 고정적으로 그리고 축선방향으로 이동가능하지 않게 외접되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 3항에 있어서,
상기 복수개의 유성기어(40)는,
상기 외관(3)이 고정된 상태에서 상기 내관(2)이 구동원에 의해 자전되면, 상기 복수개의 유성기어(40)가 공전 및 자전되고,
상기 외관(3)이 고정된 상태에서 상기 내관(2)의 둘레방향으로 배치된 상기 복수개의 유성기어(40)들이 자전가능하게 또는 함께 자전가능하게 내접된 축(41)들에 결합된 캐리어(42)가 구동원에 의해 자전되면, 상기 복수개의 유성기어(40)가 공전 및 자전되고,
상기 내관(2)이 고정된 상태에서 상기 외관(3)이 구동원에 의해 자전되면, 상기 복수개의 유성기어(40)가 공전 및 자전되고,
상기 내관(2)이 고정된 상태에서 상기 내관(2)의 둘레방향으로 배치된 상기 복수개의 유성기어(40)들이 자전가능하게 또는 함께 자전가능하게 내접된 축(41)들에 결합된 캐리어(42)가 구동원에 의해 자전되면, 상기 복수개의 유성기어(40)가 공전 및 자전되고,
상기 캐리어(42)가 고정된 상태에서 상기 외관(3) 또는 상기 내관(2)이 구동원에 의해 자전되면, 상기 복수개의 유성기어(40)가 공전 없이 자전되고,
상기 캐리어(42)와 상기 외관(3)이 고정되지 않은 상태에서 상기 내관(2)이 구동원에 의해 자전되면, 상기 복수개의 유성기어(40)가 공전 및 자전되는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 내관(2)에 기체공급원(5)이 접속된 상태에서, 상기 외관(3)의 기단이 막혀 있거나, 또는
상기 외관(3)과 상기 내관(2) 중 어느 하나의 상류단이 기체공급원(5)에 접속되어 있고 다른 하나의 상류단이 액체공급원(9)에 접속되어 있으며, 기체공급원(5)에 접속된 상기 외관(3) 및 내관(2) 중 어느 하나의 하류단이 막혀있고, 액체공급원(9)에 접속된 다른 하나의 하류단이 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 내관(2)의 상류단이 외기에 유통가능하게 접속되어 있거나, 또는
상기 외관(3)과 상기 내관(2) 중 어느 하나의 상류단이 외기에 유통가능하게 접속되어 있고 다른 하나의 상류단이 액체공급원(9)에 접속되어 있으며, 외기에 접속된 상기 외관(3) 및 내관(2) 중 어느 하나의 하류단이 막혀있고, 액체공급원(9)에 접속된 다른 하나의 하류단이 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 1항 또는 제 2에 있어서,
상기 외관(3) 또는 상기 내관(2)이 회전하고 있으면, 상기 상기 외관(3) 또는 상기 내관(2)에 스위블조인트를 개재하여 기체공급원(5) 또는 액체공급원(9)이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 6항에 있어서
상기 내관(2) 내에는 상기 내관(2) 또는 상기 복수개의 유성기어(40)에 연동하여 회전하게 되는 날개부(20)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 8항에 있어서,
상기 날개부(50)는
상기 내관(2)의 내주면에 마련된 내치기어(51), 상기 내치기어(51)에 치합된 유성기어(52), 상기 유성기어(52)에 치합된 선기어(53), 상기 선기어(53)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 선기어(53)에 장착된 날개(54), 및 상기 유성기어(52)가 자전가능하게 그리고 공전못하게 상기 유성기어(52)에 장착되어 베이스에 고정된 캐리어(55)를 포함하거나,
상기 내관(2)의 내주면에 마련된 내치기어(51), 베이스에 고정된 모터(56), 상기 모터(56)의 축에 고정적으로 외접되어 상기 내관(2)의 회전중심과 동심으로 회전하게 되는 제1선기어(57), 상기 제1선기어(57)와 상기 내치기어(51)에 치합된 유성기어(52), 상기 유성기어(52)에 고정적으로 내접된 축(S)에 고정적으로 외접된 제2유성기어(58), 상기 제2유성기어(58)에 치합된 제2선기어(59), 상기 축(S)이 자전가능하게 그리고 공전못하게 상기 축(S)에 장착되어 베이스에 고정된 캐리어(55) 및 상기 제2선기어(59)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 제2선기어(59)에 장착된 날개(54)를 포함하거나,
상기 내관(2)의 내주면에 마련된 내치기어(51), 베이스에 고정된 모터(56), 상기 모터(56)의 축에 고정적으로 외접되어 상기 내관(2)의 회전중심과 동심으로 회전하게 되는 제1선기어(57), 상기 제1선기어(57)와 상기 내치기어(51)에 치합된 유성기어(52), 상기 유성기어(52)가 자전가능하게 그리고 공전못하게 상기 유성기어(52)에 장착되어 베이스에 고정된 캐리어(55) 및 상기 제1선기어(57)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 제1선기어(57)에 장착된 날개(54)를 포함하거나,
상기 복수개의 유성기어(40)와 함께 자전가능하게 내접된 축(41)에 고정적으로 외접된 유성기어(52), 상기 축(41)이 회전가능하게 장착되어 있고 그리고 상기 내관(2)이 고정되어 있는 상태에서 베이스에 고정된 캐리어(42), 상기 유성기어(52)에 치합된 선기어(53), 및 상기 내관(2)의 회전중심과 동심으로 자전되게 상기 선기어(53)에 장착되어 상기 내관(2) 내에 배치된 날개(54)를 포함하거나, 또는
상기 내관(2)의 내주면에 마련된 내치기어(51), 상기 내치기어(51)에 치합된 유성기어(52), 베이스에 고정된 모터(56), 상기 모터(56)의 축에 고정적으로 외접되어 상기 내치기어(2)의 회전중심과 동심으로 회전되고 상기 유성기어(52)가 공전 및 자전가능하게 장착되어 있는 캐리어(55), 상기 유성기어(52)에 치합된 제1선기어(57), 및 상기 제1선기어(57)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 제1선기어(57)에 장착된 날개(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 8항에 있어서,
상기 내관(2)에는, 상기 날개부(40)에 의해 형성된 압력이 설정 압력보다 높은 경우에는 개방되고 그리고 상기 설정 압력보다 낮은 경우에는 폐쇄되는 밸브가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
둘레면에 관통구멍이 형성된 내관과 둘레면에 관통구멍이 형성되거나 형성되어 있지 않은 외관 사이에 복수개의 볼을 개재하여 상기 내관을 회전시켜서 상기 복수개의 볼로 하여금 상기 복수개의 관통구멍을 차단하는 버블발생기, 또는
둘레면에 관통구멍이 형성된 내관과 둘레면에 관통구멍이 형성되어 상기 내관에 밀접하게 외접되어 있는 외관 중 내관을 회전시켜, 상기 내관의 복수개의 관통구멍을 상기 외관에 의해 차단하는 버블발생기에 있어서,
상기 내관(2) 내에는 상기 내관(2) 또는 모터에 의해 회전하게 되는 날개부(20)를 포함하고 있고,
상기 날개부(50)는
상기 내관(2)의 내주면에 마련된 내치기어(51), 상기 내치기어(51)에 치합된 유성기어(52), 상기 유성기어(52)에 치합된 선기어(53), 상기 선기어(53)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 선기어(53)에 장착된 날개(54), 및 상기 유성기어(52)가 자전가능하게 그리고 공전못하게 상기 유성기어(52)에 장착되어 베이스에 고정된 캐리어(55)를 포함하거나,
상기 내관(2)의 내주면에 마련된 내치기어(51), 베이스에 고정된 모터(56), 상기 모터(56)의 축에 고정적으로 외접되어 상기 내관(2)의 회전중심과 동심으로 회전하게 되는 제1선기어(57), 상기 제1선기어(57)와 상기 내치기어(51)에 치합된 유성기어(52), 상기 유성기어(52)에 고정적으로 내접된 축(S)에 고정적으로 외접된 제2유성기어(58), 상기 제2유성기어(58)에 치합된 제2선기어(59), 상기 축(S)이 자전가능하게 그리고 공전못하게 상기 축(S)에 장착되어 베이스에 고정된 캐리어(55) 및 상기 제2선기어(59)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 제2선기어(59)에 장착된 날개(54)를 포함하거나,
상기 내관(2)의 내주면에 마련된 내치기어(51), 베이스에 고정된 모터(56), 상기 모터(56)의 축에 고정적으로 외접되어 상기 내관(2)의 회전중심과 동심으로 회전하게 되는 제1선기어(57), 상기 제1선기어(57)와 상기 내치기어(51)에 치합된 유성기어(52), 상기 유성기어(52)가 자전가능하게 그리고 공전못하게 상기 유성기어(52)에 장착되어 베이스에 고정된 캐리어(55) 및 상기 제1선기어(57)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 제1선기어(57)에 장착된 날개(54)를 포함하거나, 또는
상기 내관(2)의 내주면에 마련된 내치기어(51), 상기 내치기어(51)에 치합된 유성기어(52), 베이스에 고정된 모터(56), 상기 모터(56)의 축에 고정적으로 외접되어 상기 내치기어(2)의 회전중심과 동심으로 회전되고 상기 유성기어(52)가 공전 및 자전가능하게 장착되어 있는 캐리어(55), 상기 유성기어(52)에 치합된 제1선기어(57), 및 상기 제1선기어(57)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 제1선기어(57)에 장착된 날개(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 버블발생기.
제 11항에 있어서,
상기 내관(2)에는, 상기 날개부(40)에 의해 형성된 압력이 설정 압력보다 높은 경우에는 개방되고 그리고 상기 설정 압력보다 낮은 경우에는 폐쇄되는 밸브가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 버블발생기.