KR20150135172A

KR20150135172A - 폭기장치

Info

Publication number: KR20150135172A
Application number: KR1020150160509A
Authority: KR
Inventors: 정진일; 장원출
Original assignee: (주)황산
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2015-12-02
Also published as: KR101897947B1

Abstract

공기가 수중에 장시간 체류할 수 있고 제조가 용이하도록 배출부가 개선된 형상으로 이루어진 폭기장치가 개시된다. 본 발명에 따른 폭기장치는 모터가 내장된 중공의 케이싱과, 상기 케이싱의 전방측에 설치되고 반경 방향으로 배출공이 형성되며 상기 모터의 구동축이 후방에서 전방으로 관통하여 연장 구비된 혼합부와, 상기 혼합부 내에 회전 가능하게 설치되며 혼합부의 반경 방향으로 유동이 발생하도록 상기 구동축에 체결된 임펠러와, 상기 혼합부의 전방측에 설치되며 다수의 흡입공이 형성된 흡입하우징과, 상기 흡입하우징을 전방에서 후방으로 관통하며 상기 임펠러를 향하여 연장되는 연장관부를 갖는 공기유입부와, 상기 배출공과 연통되는 배출부로 이루어지며, 상기 배출부는 배출 유닛을 구비하고, 상기 배출 유닛은 양측이 관통 형성되어 배출구 측에 분사공이 형성된 원통형 관부와, 상기 원통형 관부의 내측 단면적보다 분사공의 단면적을 작게하는 단면적 감소부를 구비한다. 따라서, 물과 함께 배출되는 기포의 방향을 하부로 구성함으로써 공기가 수중에 장시간 체류할 수 있고 용존 산소량이 증가하여 호기성 미생물의 배양이 지속적으로 이루어짐으로써 호기성 발효를 촉진시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

폭기장치{Areation Aapparatus}

본 발명은 폭기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기 폐수의 처리 시 폐수를 폭기시켜 용존 산소량을 증가시킴으로써 폐수 처리 효율이 향상된 폭기장치에 관한 것이다.

일반적으로, 미생물을 이용하는 유기폐수의 처리에는 폐수를 폭기시킨다. 폐수를 폭기시키면 폐수의 용존 산소량이 증가되어 호기성 미생물이 활성화되며, 부유물질 및 유해가스의 제거도 촉진되어 폐수처리효율이 상승된다. 양어장에서도 수조의 물을 폭기시키는데, 이 경우에도 용존 산소의 양이 증가되어 물이 오염되는 것이 방지되며, 활어의 생장도 촉진된다. 그리고 녹조와 홍조도 방지되는 것으로 관찰되었다.

선 출원된 대한민국 등록특허공보 제1254873호(2013.04.09)에는 폭기장치가 개시된바 있다. 도 1은 종래의 폭기장치를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 폭기장치는 원통 형상의 중공의 케이싱(100)과, 상기 케이싱(100)의 전방 측에 구비된 혼합부(200)와, 상기 혼합부(200)의 내부에 설치된 임펠러(300)와, 상기 혼합부(200)의 전방 측에 구비된 분리판부(400)와, 상기 분리판부(400)의 전방측에 구비된 흡입하우징(500)과, 상기 흡입하우징(500)을 관통하여 설치되어 공기의 유입 통로가 되는 공기유입부(600)와, 상기 혼합부(200)의 외주면에 설치된 배출부(700)를 포함한다.

케이싱(100)에는 모터(130)가 밀폐되게 내장되며, 모터(130)의 구동축(135)은 전방을 향하여 돌출된다. 케이싱(100)의 후방에는 개폐 가능한 덮개부(120)가 구비되고, 덮개부(120)에 손잡이부(150)와, 모터(130)로 구동 전원을 공급하기 위한 전선(140)이 구비된다.

혼합부(200)는 전방으로 개구된 중공의 원통 형상이고, 원주면에 반경 방향으로 관통된 배출공(230)이 형성된다. 모터(130)의 구동축(135)은 혼합부(200)의 후방에서 전방으로 연장된다. 구동축(135)은 케이싱(100) 내부에 구비된 베어링부(170)에 의해 회전 가능하게 지지되며, 베어링부(170)의 전방으로 구동축(135)과 혼합부(200)의 내경 사이에는 씰링부(190)가 구비된다.

임펠러(300)는 혼합부(200)의 반경 방향으로 추력이 발생하도록 구동축(135)에 구비되는 것으로, 원판형상의 회전판부(310)와, 구동축(135)이 삽입되는 삽입공이 형성된 지지탭부(330)와, 회전판부(310)의 전방으로 돌출 구비된 회전날개부(320)로 구성된다. 지지탭부(330)는 전방으로 돌출되어 회전날개부(320)의 내측 단부와 지지탭부(330) 사이에는 반경 방향으로 간격이 형성된다. 임펠러(300)는 모터(130)의 구동에 의해 모터 구동축(135)과 일체로 회전된다.

분리판부(400)는 원판형상이며 중앙부에 전후방으로 관통된 유입공(410)이 형성된다. 흡입하우징(500)은 후방으로 개구된 원통 형상으로서 원주 방향을 따라 이격되면서 반경 방향으로 관통된 복수의 흡입공(510)이 형성된다. 분리판부(400)는 흡입하우징(500)과 혼합부(200) 사이에 위치한다.

공기유입부(600)는 흡입하우징(500)의 전방에서 후방으로 관통하여 구비되며 일측과 타측이 개방된 중공의 유입탭부(610)와, 유입탭부(610)의 전방측에 연결되며 일측과 타측이 개방된 중공의 유입관부(630)와, 유입탭부(610)의 후방측에 연결되며 혼합부(200)를 향하여 연장되는 중공의 연장관부(650)로 구성된다. 연장관부(650)의 후방 측 단부와 지지탭부(330) 사이에는 길이 방향으로 틈새(t)가 형성된다.

배출부(700)는 배출공(230)과 연통되도록 일측과 타측이 개방된 중공의 배출탭부(710)와, 배출탭부(710)에 연결되며 일측과 타측이 개방된 중공의 배출관부(730)로 구성된다. 배출관부(730)는 전반부를 형성하는 대경부(731)와 후반부를 형성하는 소경부(735)로 이루어진다.

상기 종래의 폭기장치는 구동 이전에는 유입관부(630)의 내부에 수면과 같은 높이로 물이 채워져 있으며, 초기 구동 시 모터(130)의 회전에 의해 유입관부(630)를 통해 채워진 물이 모두 유입된 후 공기가 유입되어 흡입공(510)을 통과한 물과 함께 흡입이 이루어진다.

상기 종래의 폭기장치는 배출부(700)를 통해 물과 함께 배출되는 기포들이 수표면으로 빠르게 부상하게 된다. 수중에 공급된 공기는 수중에서 미처 용해되지 못하고 수표면으로 빠르게 상승하게 되어, 공기가 수중에서 머무르는 시간이 짧아지므로 공기와 물의 혼합율이 떨어짐에 따라 폐수처리효율이 저하되는 문제점이 있었다.

상기 종래의 폭기장치는 수면으로부터 비교적 낮은 깊이, 예를 들어 대략 공기유입부(600)가 물속에 잠기는 깊이가 30cm의 깊이 설치되는 경우에는 모터(130)의 구동력에 의해 유입관부(630)에 채워진 물이 흡입되어 공기유입부(600)를 통하여 공기가 유입되지만, 수면으로부터 비교적 깊은 위치, 예를 들어 공기유입부(600)가 물속에 잠기는 깊이가 50cm 이상이 되는 깊이에 설치되는 경우에는 유입관부(630)에 채워진 물이 모두 흡입되지 않아 공기가 유입되지 않게 되어, 깊은 깊이에서 사용될 수 없는 문제점이 있었다. 따라서 물의 표층 부분에서만 공기와 물을 혼합시켜 배출부로 배출할 수 있었으며, 깊이를 깊게 하기 위해서는 필요 이상으로 출력이 큰 모터(130)가 사용되어야 하였다.

특허문헌 : 대한민국 등록특허공보 제1254873호(2013.04.09)

본 발명은 종래의 폭기장치가 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 공기가 수중에 장시간 체류할 수 있고 제조가 용이하도록 배출부가 개선된 형상으로 이루어진 폭기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 종래의 폭기장치가 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 펌프와 같은 별도의 수단이나 출력이 큰 모터를 사용하지 않고 공기가 유입되는 유입관부에 채워진 물이 흡입되어 유입관부를 통하여 공기가 유입되도록 할 수 있는 폭기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 폭기장치는 모터가 내장된 중공의 케이싱과, 상기 케이싱의 전방측에 설치되고 반경 방향으로 배출공이 형성되며 상기 모터의 구동축이 후방에서 전방으로 관통하여 연장 구비된 혼합부와, 상기 혼합부 내에 회전 가능하게 설치되며 혼합부의 반경 방향으로 유동이 발생하도록 상기 구동축에 체결된 임펠러와, 상기 혼합부의 전방측에 설치되며 다수의 흡입공이 형성된 흡입하우징과, 상기 흡입하우징을 전방에서 후방으로 관통하며 상기 임펠러를 향하여 연장되는 연장관부를 갖는 공기유입부와, 상기 배출공과 연통되는 배출부로 이루어지며, 상기 배출부는 배출 유닛을 구비하고, 상기 배출 유닛은 양측이 관통 형성되어 배출구 측에 분사공이 형성된 원통형 관부와, 상기 원통형 관부의 내측 단면적보다 분사공의 단면적을 작게하는 단면적 감소부를 구비한다.

상기에서, 분사공의 반경 방향 일 측 단부에서 타 측을 향해 굴곡 형성되어, 원통형 관부 내부를 유동하는 유체를 반경 방향 측으로 유동시켜 분사하는 안내부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 안내부는 분사공의 타 측 단부를 덮도록 연장 형성되고, 상기 안내부의 측 방향 너비는 원통형 관부의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 원통형 관부의 내부 단면적에 대한 분사공의 내부 단면적의 백분율은 20% 내지 30% 범위로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 원통형 관부의 배출구 반대 측 단부에 길이 방향으로 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폭기장치는 물과 함께 배출되는 기포의 방향을 하부로 구성함으로써 공기가 수중에 장시간 체류할 수 있고 용존 산소량이 증가하여 호기성 미생물의 배양이 지속적으로 이루어짐으로써 호기성 발효를 촉진시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 폭기장치는 시동 초기에 공기가 유입되기 위한 유입관부에 채워진 물을 별도의 수단을 사용하지 않고 흡입할 수 있도록 동일 동력하에서 공기의 흡입력을 배가시킴으로써, 깊은 깊이에서도 효율적으로 폭기를 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 폭기장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치를 도시한 측면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치를 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출 유닛의 일부를 도시한 사시도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출부를 도시한 측면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출부를 도시한 평면도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출부를 도시한 측 단면도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출 유닛의 제조 과정을 도시한 측 단면도이다.
도 9는 도 3의 "A"를 확대 도시한 단면도이며,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치를 도시한 분리 사시도이고,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치의 임펠러 및 보조 흡입부를 도시한 사시도이며,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치의 작동 상태를 도시한 단면도이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 폭기장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치를 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출 유닛의 일부를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출부를 도시한 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출부를 도시한 평면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출부를 도시한 측 단면도이다.

이하에서는 도 3에서 왼쪽 방향을 '전방', 오른쪽 방향을 '후방', 전방에서 후방을 향하는 방향을 '하류방향', 세로방향을 '반경방향', 가로방향을 '길이 방향', 반경방향에서 구동축(9135)으로부터 멀어지는 방향을 '반경 방향 외측'이라 한다. 도면에서 모터(913)의 내부 구조에 대한 도시는 생략한다.

도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치는 수중에 설치되며 외부 공기를 유입 받아 물과 혼합시켜 배출되도록 하는 것으로서, 중공의 케이싱(91)과, 상기 케이싱(91)의 전방에 위치하는 혼합부(92)와, 상기 혼합부(92)의 내부에 설치된 임펠러(93)와, 상기 혼합부(92)의 전방 측에 구비된 분리판부(94)와, 상기 분리판부(94)의 전방으로 구비된 흡입하우징(95)과, 상기 흡입하우징(95)을 관통하여 혼합부(92)를 향하도록 설치되어 공기의 유입 통로가 되는 공기유입부(96)와, 상기 혼합부(92)의 연통되도록 설치되어 혼합된 물과 공기가 배출되는 배출부(97)를 포함한다. 상기 공기유입부(96)는 길이 방향으로 연장된 부분과 반경 방향으로 연장된 부분으로 이루어진다. 반경 방향으로 연장된 부분은 반드시 길이 방향으로 연장된 부분으로부터 수직으로 연장되는 것에 한정하는 것은 아니며 설치시 단부가 수면 밖에 위치하도록 하기 위한 것으로 길이 방향으로 연장된 부분에 대하여 둔각 또는 예각의 경사를 이루어 연장되는 것도 가능하다.

케이싱(91) 내에 모터(913)가 구비되며, 모터(913)의 구동축(9135)은 전방을 향하여 혼합부(92)로 연장 구비된다. 구동축(9135)의 단부는 혼합부(92) 내에 위치한다. 케이싱(91)의 후방에는 나사 체결되어 케이싱(91)과 일체를 이루는 개폐 가능한 덮개부(912)가 구비되고, 덮개부(912)에 고리 모양의 손잡이부(915)가 구비되고, 모터(913)로 구동 전원을 공급하기 위한 전선(914)은 덮개부(912)를 통하여 모터(913)에 연결된다.

혼합부(92)는 모터(912)의 전방에 형성되는 공간으로 케이싱(91)의 전방 부분이 혼합부(92)를 이루도록 전방을 향하여 개구된 오목한 부분으로 형성될 수 있다. 혼합부(92)는 전방으로 개구되어 오목하게 형성된 원통상 부분과, 원통상 부분의 개구된 부분에 결합되는 분리판부(94)에 사이에 형성된 공간부이다. 상기 혼합부(92)를 이루는 원통상 부분의 원주면에 관통된 배출공(923)이 형성된다. 상기 배출공(923)은 원주 방향과 경사각을 이루어 형성되며, 혼합부(92) 내측의 원통상 부분에는 유체가 배출공(923)으로 유동되도록 안내하는 원주 방향을 따라 배출공(923)을 향하여 오목하게 홈이 형성된다. 혼합부(92)의 전방으로는 중심부에 전후방으로 관통된 통공이 형성된다. 상기 통공은 분리판부(94)에 유입공(941)으로 형성될 수 있다.

혼합부(92)는 케이싱(91)의 전방에 위치하여 구비된다. 상기 혼합부(92)로 모터(913)의 구동축(9135)이 후방으로부터 연장되어 구비된다. 혼합부(92)는 케이싱(91)의 전방으로 케이싱(91)과 일체로 형성되어 구비될 수 있으며, 모터(913)의 구동축(9135)은 전방 단부가 혼합부(92)에 위치하도록 연장 구비된다.

구동축(9135)은 케이싱(91) 내부에 설치되는 베어링부(917)에 의하여 회전 가능하게 지지되며, 베어링부(917)의 전방으로 구동축(9135)과 케이싱(91)의 내경 사이에는 씰링부(919)가 구비된다.

임펠러(93)는 모터(913)의 구동축(9135)과 일체로 회전되고 혼합부(92)로 연장된 구동축(9135)에 설치되어 혼합부(92) 내에 회전 가능하게 설치되며, 회전시 혼합부(92)에서 반경 방향으로 유동이 발생되도록 하는 작용을 한다. 임펠러(93)는 혼합부(92)의 반경 방향으로 추력이 발생하도록 구동축(9135)에 결합되어 구비되는 것으로서, 원판 형상의 회전판부(931)와, 회전판부(931)의 전방으로 돌출 구비된 복수의 회전날개부(932)로 구성될 수 있다. 임펠러(93)는 상기와 같은 형태에 한정되는 것은 아니며, 반경 방향 외측으로 유체 유동을 발생시키는 구조는 가능하다.

공기유입부(96)를 통하여 유입된 공기와 분리판부(94)의 유입공(941)을 통하여 유입된 물은 임펠러(93)의 회전에 의하여 혼합되면서 반경 방향으로 유동한다.

회전날개부(932)는 방사상으로 형성되며, 반경방향 외측으로 볼록한 곡선을 가지도록 나선으로 형성되며 전방으로 돌출된다. 모터(913)의 구동에 의해 임펠러(93)가 회전되면 구동축(9135)과 대략의 직각방향인 반경 방향으로 임펠러(93)에 의하여 유체의 유동이 발생한다.

분리판부(94)는 원판 형상이며 중앙부에 전후방으로 관통된 유입공(941)이 형성된다.

유입공(941)의 크기는 회전날개부(932)의 내측 단부 사이의 간격보다 작게 형성된다. 유입공(941)이 원형으로 형성되는 경우 유입공(941)의 크기는 회전날개부(932)의 내측 단부 사이의 간격보다 작게 형성된다.

흡입하우징(95)은 후방으로 개구된 컵 형상으로서, 혼합부(92)의 전방에 위치하도록 설치되며, 원통부에는 원주 방향 및 길이 방향을 따라 이격되면서 반경 방향으로 관통된 다수의 흡입공(951)이 형성된다. 흡입공(951)은 흡입하우징(95)의 전방을 향하는 면에 형성될 수도 있다. 분리판부(94)의 전방으로 흡입하우징(95)이 결합되어 구비된다. 흡입하우징(95)은 원주 방향을 따라 이격되어 위치하는 볼트 너트 체결에 의하여 분리판부(94)에 결합된다. 컵 형상의 바닥 부분은 분리판부(94)로부터 전방으로 이격되어 위치한다. 흡입하우징(95)의 단면은 원형으로 형성하는 것에 한정되지 않고 다각형 형상으로 형성되는 것도 가능하다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치가 수중에 설치되고, 모터(913)가 구동되면 임펠러(93)의 회전에 따라 반경 방향 외측으로 유체의 유동이 발생하여 흡입하우징(95)에 형성된 흡입공(951)으로 수중의 물이 흡입되며, 흡입공(951)보다 큰 이물질은 흡입하우징(95)에 의하여 유입되는 것이 차단된다. 흡입공(951)을 통하여 유입된 물은 분리판부(94)의 유입공(941)을 거쳐 혼합부(92)로 유입된다.

공기유입부(96)는 흡입하우징(95)의 바닥면을 지나 전방에서 후방으로 관통하여 구비된다. 상기 공기유입부(96)는 길이 방향으로 흡입하우징(95)을 관통하여 혼합부(92)를 향하며, 흡입하우징(95) 외측에서 반경 방향으로 연장된 부분을 가진다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 흡입하우징(95)의 측면을 지난 후 전방에서 후방으로 연장되는 구조로 하는 것도 가능하다. 상기 공기유입부(96)는 절곡된 구조인 중공의 유입탭부(961)를 구비하여, 유입탭부(961)의 일측으로 중공관인 연장관부(965)가 연결되며 타측으로 중공관인 유입관부(963)가 연결되는 구조로 할 수 있다. 설치시 상기 연장관부(965)가 길이 방향으로 연장되어 임펠러(93)를 향하며, 유입관부(963)는 반경 방향으로 연장된다. 상기 연장관부(965)의 단부는 유입공(941)에 인접하게 분리판부(94)의 전방에 위치할 수도 있고, 유입공(941)을 관통하여 혼합부(92) 내에 위치할 수도 있다. 상기 유입탭부(961)는 일측은 혼합부(92)를 향하고 타측은 반경 방향 외측을 향하도록 흡입하우징(95)에 용접 등이 방법에 의하여 고정 설치된다. 상기 유입탭부(961)는 흡입하우징(95)의 바닥 부분과 분리판부(94) 사이에 위치하고 유입관부(963)가 흡입하우징(95)의 원통부를 반경 방향으로 관통되도록 설치되는 것도 가능하다. 이 경우 유입관부(963)과 흡입하우징(95)의 원통부에 용접 등의 방법으로 결합된다.

공기유입부(96)는 흡입하우징(95)의 전방에서 후방을 관통하여 구비되며 일측과 타측이 개방된 절곡된 구조의 중공의 유입탭부(961)와, 유입탭부(961)의 전방측에 연결되며 반경 방향으로 연장된 중공의 유입관부(963)와, 유입탭부(961)의 후방측에 연결되며 혼합부(92)를 향하여 길이 방향으로 연장되는 중공의 연장관부(965)로 구성된다.

연장관부(965)는 유입공(941)을 관통하여 후방으로 연장된다. 연장관부(965)와 유입공(941) 사이에는 반경 방향으로 간격이 형성된다. 유입관부(963)는 설치시 일측 단부가 공기 중에 노출되어 공기가 유입되며, 유입된 공기는 유입탭부(961)와 연장관부(965)를 거쳐 임펠러(93)를 향하여 유동한다. 상기 연장관부(965)로부터 유입된 공기는 혼합부(92)로 유동하고 혼합부(92) 내에서 물과 혼합되어 임펠러(93)의 회전에 의하여 방사상으로 유동된다. 물과 공기는 혼합되어 방사상으로 유동되고 혼합부(92)에 형성된 배출공(923)을 통하여 배출된다.

모터(913)의 구동축(9135)에 임펠러(93)가 결합되어 구동축(9135)과 함께 임펠러(93)가 회전한다. 상기 구동축(9135)이 임펠러(93)의 중심부를 관통하여 전방을 돌출되고 돌출된 부분에 수나사를 형성하고 너트로 체결하여 임펠러(93)가 구동축(9135)에 결합될 수 있다. 임펠러(93)의 후방측은 구동축(9135)에 형성된 단턱 등과 같은 지지구조에 의하여 지지 가압된다. 상기 임펠러(93)는 모터(913)의 구동축(9135)에 용접 결합 방법에 의하여 결합될 수도 있다.

배출부(97)는 혼합부(92)의 외주면에 배출공(923)에 연결되어 설치되는 관체인 중공체로서, 혼합부(92)의 배출공(923)을 통하여 유동되어 온 공기와 물은 배출부(97)를 통하여 배출된다. 상기 배출부(97)는 배출공(923)에 나사 체결 등의 방법으로 결합되는 중공의 배출탭부(971)와, 상기 배출탭부(971)에 연결되는 배출 유닛(973)을 구비한다. 상기 배출탭부(971)는 필요에 따라 생략 가능하며, 배출 유닛(973)이 직접 혼합부(92)의 배출공(923)에 연결되는 것도 가능하다. 배출탭부(971)는 혼합부(92)의 상부 측에 결합되며, 배출 유닛(973)이 배출탭부(971)에 결합된 상태에서 후방으로 연장 형성되어 배출 유닛(973)은 수면과 인접한 상태로 수면의 하부에서 수평 방향으로 길게 연장된다.

배출 유닛(973)은 양단이 개구된 중공체로서 관부(9731)와, 관부의 일측 단부에 구비되는 안내부(9733)로 이루어진다.

관부(9731)의 전방 측 단부가 배출탭부(971)의 단부에 체결된다. 관부(9731)의 후방 측 단부에 분사공(9739)이 형성된다. 상기 관부(9731)는 분사공(9739)에 가까워질수록 내부 유로 단면적이 감소하는 단면적 감소부(9732)를 가진다. 상기 관부(9731)의 전방 일부분의 내부 유로 단면적은 그 길이 방향을 따라 일정하게 형성되며, 후방에 상기 단면적 감소부(9732)를 가진다. 상기 분사공(9732)은 단면적 감소부(9732)의 후방 단부에 형성된다.

분사공(9739)의 유로 단면적은 배출탭부(971)에 체결되는 관부(9731)의 전방 부분의 내부 유로 단면적보다 작게 형성된다. 분사공(9739)의 단면적이 작으므로, 관부(9731)를 지나 분사공(9739)으로 배출될 때, 관부(9731) 내에 압력이 증가하고 분사공(9739)에서 분출되는 분출 속도는 증가한다.

단면적 감소부(9732)는 관부(9731)가 양측에서 가압되어 형성되며, 분사공(9739)에 가까워질수록 가압량이 증가되어 분사공(9739)에 가까워질수록 내부 유로 단면적이 감소하게 된다. 단면적 감소부(9732)의 유로는 원형으로 형성될 수도 있으나 반경 방향 양측에서 가압되어 형성되는 경우 타원형과 유사한 형태로 형성되고, 후방 단부에 가까워질수록 직선형에 가깝게 된다. 상기 단면적 감소부(9732)는 관부(9731)의 내측 단면적보다 분사공(9739)의 단면적을 작게 하는 작용을 한다.

안내부(9733)는 원통형 관부(9731)의 후방 측 단부에서 후방으로 연장되며, 상기 분사공(9739)을 형성하는 관부(9731)의 반경 방향 일 측 단부에서 타측을 향해 굴곡 형성된다. 안내부(9733)는 관부(9731)와 일체로 형성된다. 안내부(9733)는 관부(9731)이 길이 방향으로 분사공(9739)으로부터 이격되며 반경 방향으로 분사공(9739)을 덮도록 구비된다.

안내부(9733)는 분사공(9739)을 통하여 분출되는 유체의 유동 방향을 안내하는 구성으로서 분출되는 유체의 유동 방향을 반경 방향으로 안내한다. 안내부(9733)의 너비는 분사공(9739)의 최대 폭보다 크게 형성된다. 분사공(9739)이 원형으로 형성되는 경우 안내부(9733)의 너비는 분사공(9739)의 지름보다 크게 형성된다.

안내부(9733)는 원통형 관부(9731)로부터 반경 방향 외측으로 돌출되게 형성되어 납작한 형상을 취한다.

상기 안내부(9733)가 형성된 측의 내측면과 단면적 감소부(9732)의 단부 사이에 폭 방향으로는 넓고 상하 높이 방향으로는 좁은 납작한 형상의 분사공(9739)이 형성된다. 단면적 감소부(9732)의 단부에 안내부(9733)의 내측면이 마주하는 분사공(9739)이 형성된다. 원통형 관부(9731)의 내부를 유동하는 유체는 안내부(9733)의 내측면을 따라 하방으로 유동되고, 분사공(9739)을 통하여 고압으로 분출된 후, 안내부(9733)의 단부까지 형성된 내측 굴곡면을 따라 반경 방향 성분의 유동 방향을 가지고 배출된다.

상기에서, 원통형 관부(9731)의 직경이 H1이고, 분사공(9739)의 높이가 H2이며, 분사공(9739)의 측 방향 너비가 W라 하면, 원통형 관부(9731)의 내부 단면적(A1)은 π × (1/H1)² 으로 계산되며, 분사공(9739)의 내부 단면적(A2)은 W × H2로 계산된다. 상기 원통형 관부(9731)의 내부 단면적(A1)에 대한 분사공(9739)의 내부 단면적(A2)의 백분율은 20% 내지 30% 범위로 형성된다.

원통형 관부(9731)의 내부 단면적(A1)에 대한 분사공(9739)의 내부 단면적(A2)의 백분율이 20%보다 작게 형성되면 혼합부 내측에 고압이 형성되어 혼합은 이루어지나 충분한 양이 배출되지 못하며, 30%보다 크게 형성되면 공기와 물이 원활히 혼합되지 못하여 폐수처리효율이 저하된다. 원통형 관부(9731)의 내부 단면적(A1)에 대한 분사공(9739)의 내부 단면적(A2)의 백분율을 20% 내지 30% 범위로 함으로써, 충분한 배출량과 양호한 혼합이 이루어진다.

상기 원통형 관부(9731)의 전방측 단부, 즉, 배출구 반대 측 단부에 길이 방향으로 슬릿(9734)이 형성된다. 슬릿(9734)은 원통형 관부(9731)의 전방측 단부로부터 후방을 향해 절개되어 소정 길이 개구된 형상을 갖는다. 슬릿(9734)은 원통형 관부(9731)를 배출탭부(971)에 체결할 때 배출탭부(971)의 단부(9711)를 원활히 삽입되게 한다. 원통형 관부(9731)가 배출탭부(971)의 단부(9711) 체결된 상태에서 원통형 관부(9731)의 외측을 밴드(9735)를 이용하여 압착 고정하는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출 유닛의 제조 과정을 도시한 측 단면도이다. 도 8의 (a)를 참조하면, 배출 유닛은 먼저, 원통형 관을 일 단부 중 길이 방향을 따라 반경 방향 일부를 절개하여 제거하여 절개면(974)을 형성하고, 절개면(974)을 형성한 후 도 8의 (b)와 같이 절개면(974)을 가지는 측의 원통 부분을 상하에서 가압하여, 중심을 향하여 굴곡시킨다. 절개면(974)을 가지는 절개편(9741)은 타측 단부(9742)를 향하여 굴곡 변형되어 안내부(9733)로 형성된다.

도 9는 도 3의 "A"를 확대 도시한 단면도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치를 도시한 분리 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치의 임펠러 및 보조 흡입부를 도시한 사시도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치는 보조 흡입부(99)를 구비한다. 보조 흡입부(99)는 모터(130)의 구동축(135)과 일체로 회전하도록 임펠러(93)의 전방에 구비된다. 보조 흡입부(99)의 전방 일부는 공기유입부(96)의 후방 단부 내로 삽입된다. 상기 공기유입부(96)가 연장관부(965)로 이루어진 경우 연장관부(965)의 후방 단부 내로 삽입된다. 보조 흡입부(99)는 회전하면서 공기유입부(96) 내부의 유체에 후방으로 유동을 발생시키는 작용을 한다.

보조 흡입부(99)는 임펠러(93)의 전방으로 연장되어 연장관부(965)의 내부까지 연장됨으로써, 모터(913)의 구동축(9135) 및 임펠러(93)와 함께 회전하여 연장관부(965)의 내부에서 후방으로 유체에 유동을 발생시킨다. 보조 흡입부(99)는 임펠러(93)의 회전에 의해 발생하는 흡입력에 추가적인 흡입력을 제공하여, 폭기장치의 시동 초기에 특히 공기유입부(96) 내에 채워진 물이 원활히 후방으로 배출되도록 한다. 보조 흡입부(99)는 임펠러(93)와 일체로 형성되거나 너트와 같이 모터(913)의 구동축(9135)에 체결되는 구조로 할 수 있다.

본 실시 예에서는 보조 흡입부(99)가 임펠러(93)에 일체로 형성된 구조를 설명하며, 이후 실시 예에서는 보조 흡입부(99)가 임펠러(93)와 별도로 이루어져 구동축(9135)에 체결되는 구조를 설명하기로 한다.

상기 보조 흡입부(99)는 연장축부(991)와, 보조 임펠러부(992)로 구성된다. 상기 임펠러(93)는 지지탭부(933)를 구비한다. 지지탭부(933)는 임펠러(93)의 중심부에 구비되며 후방으로 개구된 오목한 홈부가 형성된다. 임펠러(93)가 회전판부(931)와 회전날개부(932)로 이루어진 구조인 경우, 지지탭부(933)는 회전판부(931)의 중심에 전방으로 돌출 형성되어 후방으로 개구되고 오목하며 암나사부를 가지는 홈부가 형성되어 구동축(9135)의 단부가 나사 체결 삽입된다. 연장축부(991)는 축 방향 단면이 원형이 봉 형상으로 이루어져, 임펠러(93)의 지지탭부(933)로부터 전방으로 연장된다.

보조 임펠러부(992)는 연장축부(991)의 전방 단부에 구비된다. 보조 임펠러부(992)는 연장축부(991)의 단부에 일체로 형성되거나 별도로 구비되어 연장축부(991)의 전방 단부에 나사 체결 등의 방법으로 체결되는 것도 가능하다. 보조 임펠러부(992)는 회전하면서 축방향으로 유동을 발생시키는 나선구조의 날개로 이루어진다. 보조 임펠러부(992)는 공기유입부(96)의 후방 단부 내에 위치한다. 보조 임펠러부(992)는 공기유입부(96)의 내경보다 작은 외곽 크기를 가진다. 상기 공기유입부(96)가 연장관부(965)로 이루어진 경우, 보조 임펠러부(992)는 연장관부(965)의 후방 단부 내로 위치하며 연장관부(965)의 내경보다 작은 크기를 가진다.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭기장치의 작동 상태를 도시한 단면도이다. 도 12를 참조하면, 폭기장치는 수중에 설치된다. 공기유입부(96)는 외부공기를 공급받기 위해 일측 단부가 수면 밖으로 연장되도록 설치된다. 모터(913)에 전원을 공급하여 구동축(9135)이 회전되면 임펠러(93) 및 보조 흡입부(99)가 함께 회전하여, 흡입공(951)을 통해 수중의 물이 흡입됨과 동시에 공기유입부(96)에 채워진 물이 후방으로 유동하여 공기유입부(96)로부터 배출된다.

흡입공(951)을 통해 흡입하우징(95)으로 유입된 물은 분리판부(94)의 유입공(941)와 연장관부(965) 사이의 간격을 통하여 혼합부(92)로 유입되며, 공기유입부(96)에 채워진 물이 후방으로 배출되면서 공기가 공기유입부(96)를 통해 유입되어 회전날개부(932)에 의하여 반경 방향으로 유동된다. 그리고 임펠러(93)의 회전에 의해 공기와 물은 임펠러(93)의 반경 방향 추력에 의해 반경 방향으로 유동되면서 배출공(923)을 통하여 배출된다. 배출공(923)을 통해 배출된 공기와 물은 배출 유닛(973)을 통해 하부 방향으로 안내되어 수중에서 배출된다.

모터(913)의 구동축(9135)의 회전과 함께 임펠러(93)와 보조 흡입부(99)는 일체로 회전하며, 보조 흡입부(99)를 이루는 보조 임펠러부(992)는 공기유입부(96) 내에서 회전하면서 공기유입부(96) 내에서 유체가 후방으로 유동하도록 하며, 임펠러(93)는 혼합부(92) 내에서 회전하면서 유체가 반경 방향 외측으로 유동되도록 한다.

본 발명 폭기장치를 해수에서 실험하였으며, 출력이 1마력인 모터(913)가 구비되고, 배출유닛(973)의 길이를 70㎝, 원통형 관부(9731)의 유로 단면적을 50.24㎠, 배출공(9739)의 단면적을 12.00㎠으로 하며, 배출공(9739)가 하향하도록 20도 경사지게 설치하였다. 혼합되어 해수와 함께 배출되는 공기의 기포는 해수면으로부터 약 10m 깊이에서도 관찰되었다.

지금까지 본 발명에 따른 폭기장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

91 : 케이싱 913 : 모터
9135 : 구동축 92 : 혼합부
923 : 배출공 93 : 임펠러
931 : 회전판부 932 : 회전날개부
933 : 지지탭부 94 : 분리판부
941 : 유입공 95 : 흡입하우징
951 : 흡입공 96 : 공기유입부
961 : 유입탭부 963 : 유입관부
965 : 연장관부 97 : 배출부
99 : 보조 흡입부 991 : 연장축부
992 : 보조 임펠러부 971 : 배출탭부
973 : 배출 유닛 9731 : 원통형 관부
9732 : 단면적 감소부 9733 : 안내부
9734 : 슬릿 9735 : 밴드
9739 : 분사공

Claims

모터(913)가 내장된 중공의 케이싱(91)과, 상기 케이싱(91)의 전방으로 위치하며 반경 방향으로 배출공(923)이 형성되고 전방으로 유입공(941)이 형성된 공간인 혼합부(92)와, 혼합부(92)로 연장된 모터(913)의 구동축(9135)과 일체로 회전하도록 구동축(9135)에 결합되어 혼합부(92)내에 위치하며 회전시 반경 방향 외측으로 유동을 발생시키는 임펠러(93)와, 일측 단부가 상기 임펠러(93)의 전방에 위치하도록 구비되어 혼합부(92)로 공기가 유입되는 통로가 되는 관체인 공기유입부(96)와, 상기 배출공(923)과 연통되어 혼합부(92)에 구비되는 배출부(97)로 이루어지며; 상기 배출부(97)는 배출 유닛(973)을 구비하고, 상기 배출 유닛(973)은 양측이 관통 형성되어 양단이 개구된 중공체인 관부(9731)로 이루어지고; 상기 관부(9731)는 그 길이 방향을 따라 후방으로 갈수록 내부 유로 단면적이 감소하는 단면적 감소부(9732)를 구비하는 것을 특징으로 한 폭기장치.
제1 항에 있어서, 상기 배출 유닛(973)은 분사공(9739)이 형성된 후방 측 단부에서 후방으로 연장되며, 관부(9731)의 반경 방향 일 측 단부에서 타측을 향해 굴곡 형성되어, 분사공(9739)을 통하여 분사되는 유체를 반경 방향 측으로 유동되도록 안내하는 안내부(9733)를 구비하는 것을 특징으로 한 폭기장치.
제2 항에 있어서, 상기 안내부(9733)는 반경 방향으로 분사공(9739)을 덮으며, 관부(9731)이 길이 방향으로 분사공(9739)으로부터 이격되도록 연장 형성된 것을 특징으로 한 폭기장치.
제1 항에 있어서, 상기 단면적 감소부(9732)에 의한 단면적 감소율은 70% 내지 80% 범위인 것을 특징으로 한 폭기장치.
제1 항에 있어서, 상기 원통형 관부(9731)의 배출구 반대 측 단부에 길이 방향으로 슬릿(9734)이 형성되는 것을 특징으로 한 폭기장치.
제1 항에 있어서, 임펠러(93)의 전방으로 위치하며 상기 구동축(9135)과 일체로 회전하도록 구비되고 전방 일부가 공기유입부(96) 내로 삽입되어 회전시 공기유입부(96) 내부의 유체를 후방으로 유동시키는 보조 흡입부(99)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폭기장치.