KR20170127260A - Apparatus for producing micro bubbles by using a venturi pipe with porous tube therein - Google Patents

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KR20170127260A
KR20170127260A KR1020160057661A KR20160057661A KR20170127260A KR 20170127260 A KR20170127260 A KR 20170127260A KR 1020160057661 A KR1020160057661 A KR 1020160057661A KR 20160057661 A KR20160057661 A KR 20160057661A KR 20170127260 A KR20170127260 A KR 20170127260A
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for generating micro bubbles by using a venturi pipe made of a porous material. The apparatus of the present invention comprises: a venturi space unit formed inside a body unit with a pipe shape and having fluids flowed therethrough; a porous tube mounted on a neck portion of the venturi space unit; and an air supply unit having a diameter enlargement space surrounding the porous tube and having an air inlet pipe formed in the diameter enlargement space by penetrating the body unit to be communicated from the outside. In the apparatus of the present invention, when fluids (water) pass through the venturi space unit, air is supplied into the fluids through the air supply unit and the porous tube by a pressure difference between an atmospheric pressure and the neck portion of the venturi space unit, and air is finely broken by a rapid speed of water passing through the neck portion of the venturi space unit, and thus micro air bubbles can be generated in large amounts. According to the present invention, since the venturi pipe is manufactured through equations including 1.9 <= VL / di <= 2.0, 0.08 <= Pt / di <= 0.1, = aV^b and the like, fewer same changes such as turbulent flow or the like are made even when the fluids pass through the venturi space unit. Moreover, since a stagnation (stayover) area of water is not formed in the pipe, a wear portion is not formed in the pipe, and thus the present invention has excellent durability and can stably generate micro bubbles in large amounts.

Description

다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치{APPARATUS FOR PRODUCING MICRO BUBBLES BY USING A VENTURI PIPE WITH POROUS TUBE THEREIN}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an air bubble generating apparatus using a venturi tube made of a porous material,

본 발명은 압력 소실이 작은 벤츄리 관을 사용하여 공기방울을 발생시키는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 유체(물)가 벤츄리 관을 통하여 공급됨에 있어서 베르누이의 원리에 의해 압력이 낮아지는 벤츄리 관의 목 부분에 다공성 튜브를 통해 대기 중의 공기를 공급해 주게 되면, 대기압과 벤츄리 관 목 부분의 압력차에 의해 공기가 다공성 튜브를 통해 벤츄리 관 내부로 흘러서 유체 속으로 공급되고, 그 결과 벤츄리 관의 목 부분에서 물의 빠른 속도에 의해 공기가 가늘게 부셔져서 미세한 공기방울을 대량으로 발생시킬 수 있는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for generating air bubbles using a small venturi tube, and more particularly to a device for generating air bubbles in a venturi tube whose pressure is reduced by the principle of Bernoulli Air is supplied to the inside of the venturi tube through the porous tube by the atmospheric pressure and the pressure difference of the venturi tube neck portion so that the air is supplied into the fluid in the neck portion of the venturi tube The present invention relates to an air bubble generator using a venturi tube made of a porous material capable of generating a minute amount of air bubbles due to air bubbles caused by a high speed of water.

일반적으로, 공기방울 발생장치, 또는 마이크로 버블 발생기 등의 응용제품은, 현재 폐수처리뿐만 아니라 가정용 샤워기, 의료기 세척용 장비 등 다양한 분야에 적용되고 있다.Generally, application products such as an air bubble generator or a micro bubble generator are applied to various fields such as household shower, equipment for cleaning medical equipment, as well as wastewater treatment.

예를 들면, 대한민국 등록특허공보 제10-0635382호의 "오리피스 산기장치"가 제안되어 있다.For example, Korean Patent Registration No. 10-0635382 entitled "orifice acidifier device" has been proposed.

이와 같은 종래 기술은 축산폐수 처리시설, 오폐수 처리시설이나 양어장 등에서 사용되며, 특히 공기의 용존율을 높이기 위하여 공기방울을 잘게 부수는 방법에 있어서, 공기 스트림 자체의 충돌과 오리피스(또는 벤츄리 관) 원리에 의하여 산기장치 본체부의 공간부 내로 흡입되는 물과 공기방울의 충돌을 이용한 산기장치에 관한 것이다. Such conventional techniques are used in livestock wastewater treatment facilities, wastewater treatment facilities, fish farms, and the like. Particularly, in a method of finely crushing air bubbles in order to increase the rate of dissolution of air, the collision of the air stream itself and the principle of orifice To the air diffuser using collision of air and air sucked into the space portion of the air diffuser main body.

이와 같은 종래 기술의 산기장치는 내부 공간부, 상 방향으로 형성된 배출부, 그리고 저면부에 형성된 물 유입구를 갖는 본체부, 상기 본체부의 배출부 형성방향에 대하여 교차하는 형성방향을 갖는 공기유입로가 형성된 연결관, 및 상기 연결관의 공기 유입로가 상기 본체부의 내부 공간부와 만나는 교차점에 배열되어 상기 공기유입로에서 한줄기로 유입된 공기를 두 방향으로 분할되도록 두 출구가 형성되어 있는 분기 부재를 포함하여 이루어져서, 상기 분기 부재에 의하여 분할된 공기 스트림이 상기 본체부의 내부 공간부에서 충돌하여 상승하면서 1차적으로 공기방울이 분쇄되면서 상기 배출부로 방출되는 상승 공기 흐름을 형성함에 따라 상기 본체부의 물 유입구에서 물이 흡입되어 상기 공기와 충돌하여 2차적으로 공기방울을 잘게 부수는 역할을 한다. The air diffuser of the prior art has a body portion having an inner space portion, a discharge portion formed upward, and a water inlet formed in the bottom portion, and an air inflow path having a forming direction crossing the discharge portion forming direction of the body portion And a branching member having two outlets formed at an intersection point where an air inflow path of the connection pipe meets an internal space portion of the main body portion and air flowing in one direction from the air inflow path is divided into two directions, The air stream divided by the branch member collides and rises in the inner space of the main body portion while the air bubbles are primarily crushed to form a rising air flow discharged to the discharge portion, The water is sucked in and collides with the air to thereby secondarily blow air bubbles And the.

그러나, 이와 같은 종래의 기술은 단지 공기 스트림 자체의 충돌 또는 공기 스트림과 산기장치 본체부의 공간부 내로 흡입되는 물의 충돌을 이용한 산기장치로서, 마이크로 크기 수준의 기포를 발생시키기에는 기술적으로 어려움이 있고, 대용량의 처리설비에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.However, such a conventional technique is technically difficult to generate micro-sized bubbles as an air diffusing device that uses only the collision of the air stream itself or the collision of the air stream with the water sucked into the space portion of the air diffuser body portion, There is a problem that it is difficult to apply to a large-capacity treatment facility.

이와는 다른 기술로는, 대한민국 등록특허공보 제 10-1264149호의 "디퓨저 노즐"이 제안되어 있다.As another technique, a "diffuser nozzle" of Korean Patent Registration No. 10-1264149 has been proposed.

이와 같은 종래 기술은 마이크로 버블을 발생하는 디퓨저 노즐에 관한 것으로, 케이스 내부에 물을 공급하는 노즐 1과, 공기와 노즐 1에서 분사되는 물을 혼합하여 다층의 오리피스를 향하여 분사하는 노즐 2와, 외부에서 노즐 2에 공기를 공급하는 공기유입부 및 케이스 등으로 구성되어 압력을 가지는 공기와 물의 혼합유체를 다층의 오리피스 디스크 사이에 형성되는 가압과 감압 현상을 이용하고 마이크로 스케일의 공기방울을 만들어 물과 혼합시키는 노즐을 제공하는 것이다. Such a conventional art is directed to a diffuser nozzle for generating micro bubbles. The diffuser nozzle includes a nozzle 1 for supplying water into the case, a nozzle 2 for mixing the air and the water jetted from the nozzle 1 and injecting the mixed water toward the multi-layered orifices, And air, which is composed of an air inlet and a case for supplying air to the nozzle 2, is used to pressurize and depressurize the mixed fluid of air and water having pressure to form a multilayered orifice disk. Thereby providing a mixing nozzle.

이 노즐은 기존에 마이크로 버블 발생 노즐에 비하여 많은 유량을 만들 수 있으며, 압력의 손실도 작은 장점이 있다. This nozzle can produce a larger flow rate than conventional micro bubble generating nozzles and has a small loss of pressure.

그러나, 이와 같은 종래의 기술은 다층의 오리피스 디스크 사이에 형성되는 가압과 감압 현상을 이용하는 복잡한 구조이기 때문에, 그 제작과정이 복잡하고, 물에 포함된 이물질이 다층의 오리피스 디스크 사이에 쉽게 퇴적되어 원하는 가압과 감압 현상을 안정적으로 얻기 어려워서 빈번한 교체 및 보수 유지를 필요로 한다.However, such a conventional technique has a complicated structure using a pressurization and a depressurization phenomenon formed between the orifice discs of multiple layers, so that the manufacturing process is complicated, and foreign substances contained in water are easily deposited between the orifice discs of multiple layers It is difficult to stably obtain the pressurization and decompression phenomenon, so frequent replacement and maintenance are required.

한편, 이와는 다른 기술로는 도 1a에 도시된 바와 같이, 공기가 유입되는 파이프 내에 구(Ball)를 장착하여 공기방울을 발생시키는 산기장치(10)가 제안되어 있다.Meanwhile, as another technique, as shown in FIG. 1A, an air diffuser 10 for generating air bubbles by mounting a ball in a pipe through which air flows is proposed.

이와 같은 종래 기술은 파이프(12) 내에 구(20)를 설치하고, 외부로 노출된 공기 공급 관(22)에 의해서 물이 흐르는 파이프(12) 내로 공기 방울을 공급하는 시스템이다. Such a conventional art is a system in which a sphere 20 is installed in a pipe 12 and air bubbles are supplied into a pipe 12 through which the water flows by an air supply pipe 22 exposed to the outside.

그러나, 이러한 종래 기술은 실제 상용화하기 어려운 점이 파이프(12) 내에 구(20)를 설치하기가 어렵고, 특히 파이프(12) 내에 설치할 경우, 구(20)의 고정이 어렵고 미세 공기방울이 발생되지 않는 문제점이 있다. However, this conventional technique is difficult to commercialize in practice, and it is difficult to install the sphere 20 in the pipe 12, particularly when the sphere 20 is installed in the pipe 12, problems such as difficulty in fixing the sphere 20 and micro- .

이와는 다른 기술로는, 도 1b에 도시된 바와 같은 공기방울 발생장치(30)이다. 이러한 종래 기술은 구(20) 대신 오리피스 판(40)을 활용하여 외부공기를 흡입할 수 있도록 파이프(12) 내에 저압 부분을 만들었다는 점이다. 이와 같은 구조에서는 저압 부분을 통해서 외부로부터 자력으로 공기를 흡입하는 장점은 있으나 많은 양의 공기가 유입되지 않고 미세 공기방울을 기대하기 어렵다. Another technique is the air bubble generating device 30 as shown in Fig. 1B. This prior art technique is that the orifice plate 40 is used in place of the sphere 20 to create a low-pressure portion in the pipe 12 so that the outside air can be sucked. In such a structure, there is an advantage in that air is sucked from the outside through the low pressure portion by the magnetic force, but it is difficult to expect a minute air bubble because a large amount of air is not introduced.

따라서 이와 같은 종래 기술은, 도 1a의 문제점, 즉 구(20)의 설치 어려움 및 파이프(12)를 통한 공기 흡입으로 파이프(12) 내에서 생성되는 공기 방울의 크기가 지나치게 크다는 점을 일부 개선하였지만, 오리피스 판(40)을 활용함에 따른 에너지 손실이 크다는 문제점과, 물의 유동과정 중에 발생하는 난류 등의 동 변화가 크고 그에 따라서 공기 흡입 조건이 미비하다는 점이 여전히 개선을 필요로 하는 문제점을 갖는 것이었다. Thus, this prior art has partially improved the problem of FIG. 1A, namely the difficulty of installing the sphere 20 and the excessive size of air bubbles generated in the pipe 12 due to air intake through the pipe 12 , The use of the orifice plate 40 is large, and a dynamic change such as a turbulent flow occurring during the flow of water is large, and thus the air suction condition is insufficient.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위한 것으로서, 제작하기 용이하고, 보수 유지가 편리하며, 운전 중 유체(물)의 압력 손실이 적을 뿐만 아니라 유량 변동에도 흡입되는 공기의 량 및 발생하는 공기방울 크기의 변화가 적어서 대량으로 미세 기포를 생성시킬 수 있는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an air conditioner which is easy to manufacture, easy to maintain, has a small pressure loss of fluid during operation, And an air bubble generating device using a venturi tube made of a porous material capable of generating minute bubbles in a large quantity due to a small change in the size of air bubbles generated.

그리고 본 발명의 다른 목적은, 물의 유동과정 중에 발생하는 난류 등의 동 변화 발생이 적고, 파이프 내부에서 물의 정체(체류) 영역이 발생하지 않아서 파이프의 내부 마모 부분이 발생하지 않으며, 그에 따른 내구성이 우수하고, 안정적으로 미세 기포를 발생시킬 수 있는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a pipe having a small number of dynamic changes such as turbulence generated during the flow of water and not causing a water retention area inside the pipe so that the inner wear portion of the pipe does not occur, And an air bubble generating device utilizing a venturi tube of porous material capable of generating fine bubbles stably and stably.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유체(물) 내부에 미세한 공기방울을 대량으로 발생시킬 수 있는 장치에 있어서, According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus capable of generating a large amount of minute air bubbles in a fluid,

파이프 형태의 몸체부 내부에 형성되고, 유체가 흐르는 벤츄리 공간부;A venturi space formed in the pipe-shaped body portion and through which the fluid flows;

상기 벤츄리 공간부의 목 부분에 장착된 다공성 튜브; 및A porous tube mounted on a neck portion of the venturi space; And

상기 다공성 튜브를 에워싸는 직경 확대 공간을 형성하고, 상기 직경 확대 공간에 외부로부터 연통하도록 상기 몸체부를 관통하여 공기 유입관이 형성된 공기 공급부;를 포함하며, And an air supply part formed with a diameter enlarging space surrounding the porous tube and having an air inflow pipe passing through the body part to communicate with the outside of the diameter enlarging space,

유체(물)가 벤츄리 공간부를 통과하면 대기압과 벤츄리 공간부의 목 부분의 압력차에 의해 공기 공급부와 다공성 튜브를 통해 공기가 유체 속으로 공급되고, 상기 벤츄리 공간부의 목 부분을 통과하는 물의 빠른 속도에 의해서 공기가 가늘게 부셔져서 미세한 공기방울을 대량으로 발생시킬 수 있는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치를 제공한다.When the fluid (water) passes through the venturi space portion, air is supplied into the fluid through the air supply portion and the porous tube by the pressure difference between the atmospheric pressure and the neck portion of the venturi space portion, and at the high speed of water passing through the neck portion of the venturi space portion The present invention provides an air bubble generating apparatus utilizing a venturi tube of porous material capable of generating a minute amount of air bubbles due to thin air bubbles.

그리고 본 발명은 바람직하게는, 상기 벤츄리 공간부는 목 부분의 직후방에서 상기 몸체부를 관통하여 외부로 연장되는 압력 취출구를 추가적으로 포함하며, 상기 압력 취출구에는 압력 센서가 장착되어 벤츄리 공간부의 압력을 검출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the venturi space portion further includes a pressure outlet extending through the body portion in the chamber immediately after the neck portion, the pressure outlet being provided with a pressure sensor for detecting the pressure of the venturi space portion .

가장 바람직하게는, 상기 압력 취출구는 벤츄리 공간부의 목 부분 직후의 내경 확대부 초입에 구비된다. Most preferably, the pressure outlet is provided at the inner diameter enlarged portion just after the neck portion of the venturi space portion.

또한 본 발명은 바람직하게는, 상기 공기 공급부의 직경 확대 공간은 상기 다공성 튜브를 에워싸는 원통형 공간으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention is also characterized in that the diameter enlarging space of the air supply part is formed of a cylindrical space surrounding the porous tube.

그리고 본 발명은 바람직하게는, 상기 벤츄리 공간부는 상기 벤츄리 공간부의 직경(D ≤ 100(mm))에 대해 아래의 범위 값을 가져서 공기 방울 발생을 최적화하며,And, the present invention is preferably such that the venturi space part has the following range value for the diameter (D? 100 (mm)) of the venturi space part to optimize air bubble generation,

1.9 ≤ VL / di ≤ 2.0 (1)1.9? VL / di? 2.0 (1)

여기서, here,

VL : 벤츄리 공간부의 목 부분의 길이VL: length of neck part of venturi space

di : 벤츄리 공간부의 목 부분의 직경di: diameter of neck part of Venturi space

인 것을 특징으로 한다..

또한 본 발명은 바람직하게는, 상기 벤츄리 공간부 및 다공성 튜브는 상기 벤츄리 공간부의 직경(D ≤ 100(mm))에 대해 아래의 범위 값을 가져서 공기 방울 발생을 최적화하며,Further, the present invention is preferably such that the venturi space portion and the porous tube have the following range values for the diameter of the venturi space portion (D &lt; = 100 (mm)) to optimize air bubble generation,

0.08 ≤ Pt / di ≤ 0.1 (2)0.08? Pt / di? 0.1 (2)

여기서, here,

Pt : 다공성 튜브의 두께Pt: thickness of the porous tube

di : 벤츄리 공간부의 목 부분의 직경di: diameter of neck part of Venturi space

인 것을 특징으로 한다..

그리고 본 발명은 바람직하게는, 상기 벤츄리 공간부는 상기 벤츄리 공간부의 직경비(β = di/D)와, 유체의 속도(V)에 대해 아래의 범위 값을 가져서 공기 방울 발생을 최적화하며,Further, the present invention is preferably such that the venturi space part has the following range value with respect to the ratio (硫 = di / D) of the venturi space part and the velocity of the fluid (V)

β = aVb (8)β = aV b (8)

0.221 ≤ a ≤ 0.2240.221? A? 0.224

0.518 ≤ b ≤ 0.5200.518? B? 0.520

여기서, here,

di : 벤츄리 공간부의 목 부분의 직경di: diameter of neck part of Venturi space

D : 벤츄리 공간부의 직경D: diameter of venturi space

인 것을 특징으로 한다..

그리고 본 발명은 바람직하게는, 상기 압력 센서에 의해서 검출된 절대 압력 범위는, 0.15 bar.A ~ 0.25 bar.A인 것을 특징으로 한다. Further, the present invention is characterized in that the absolute pressure range detected by the pressure sensor is 0.15 bar.A to 0.25 bar.A.

가장 바람직하게는, 상기 다공성 튜브는 요구되는 버블 사이즈에 따라 5 내지 30㎛인 평균 기공 직경을 갖는 것을 특징으로 한다. Most preferably, the porous tube has an average pore diameter of 5 to 30 占 퐉, depending on the required bubble size.

본 발명에 따른 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치에 의하면, 유체(물)가 벤츄리 관을 통하여 공급되면, 유체가 통과하면서 베르누이의 원리에 의해 압력이 낮아지는 벤츄리 관의 목 부분에 위치한 다공성 튜브를 통해서 대기 중의 공기가 유입된다.According to the present invention, when a fluid (water) is supplied through a venturi tube, a fluid is passed through the neck portion of the venturi tube which is lowered in pressure by the principle of Bernoulli Air from the atmosphere flows through the porous tube located.

이때, 공기는 대기압과 벤츄리 관 목 부분의 압력차에 의해 다공성 튜브를 통해 벤츄리 관 내부를 흐르는 유체 속으로 공급되며, 그 결과 벤츄리 관의 목 부분에서 물의 빠른 속도에 의해 공기가 가늘게 부셔져서 미세한 공기방울을 대량으로 발생시키는 우수한 효과가 얻어질 수 있다.At this time, the air is supplied into the fluid flowing inside the venturi tube through the porous tube by the pressure difference between the atmospheric pressure and the venturi tube neck. As a result, the air is finely broken by the high speed of water at the neck portion of the venturi tube, An excellent effect of generating a large amount of droplets can be obtained.

또한, 본 발명에 의하면 벤츄리 관을 형성하는 몸체부 내의 벤츄리 공간부는 그 직경(D ≤ 100(mm))에 대해 아래의 범위 값을 가져서 공기 방울 발생을 최적화하며,Further, according to the present invention, the venturi space portion in the body portion forming the venturi tube has the following range value for its diameter (D? 100 (mm)) to optimize air bubble generation,

1.9 ≤ VL / di ≤ 2.0 (1)1.9? VL / di? 2.0 (1)

0.08 ≤ Pt / di ≤ 0.1 (2)0.08? Pt / di? 0.1 (2)

β = aVb (8)β = aV b (8)

0.221 ≤ a ≤ 0.2240.221? A? 0.224

0.518 ≤ b ≤ 0.520 이다.0.518? B? 0.520.

본 발명은 이러한 수식들을 통해서 벤츄리 관을 제작하기 때문에, 벤츄리 공간부를 유체가 통과하는 경우에도, 난류 등의 동 변화 발생이 적고, 파이프 내부에서 물의 정체(체류) 영역이 발생하지 않아서 파이프의 내부 마모 부분이 발생하지 않으며, 그에 따른 장치의 내구성이 우수하고, 안정적으로 미세 기포를 대량 발생시킬 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있다.Since the venturi tube is manufactured through these equations, the present invention can reduce the occurrence of dynamic change such as turbulence even when the fluid passes through the venturi space, and does not cause a stagnation (retention) region of water inside the pipe, So that the durability of the device is excellent, and an excellent effect of stably generating a large number of minute bubbles can be obtained.

도 1a는 종래의 기술에 따른 구(ball)를 내장한 공기방울 발생장치를 도시한 단면도이다.
도 1b는 종래의 기술에 따른 오리피스 판(orifice plate)를 내장한 공기방울 발생장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치를 전체적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치의 내부 구조를 도시한 종단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치에서 벤츄리 공간부와 다공성 튜브의 설계를 최적화하기 위하여 참고한 설명도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치에서 벤츄리 공간부의 목 부분 길이(VL: venturi L), 및 벤츄리 공간부의 목 직경[venturi R=di/2] 변화에 따른 흡입 공기량 변화를 도시한 그래프이다.
도 6a, 도 6b, 및 도 6c는 본 발명에 따른 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치를 사용하여 얻은 결과로서, 다공성 튜브를 통해 흐르는 물속으로 공급되면서 빠른 물의 속도에 의해 가늘게 부셔져 미세한 공기방울이 물속으로 공급되는 것을 전산해석으로 표시한 화면들이다.1A is a cross-sectional view showing an air bubble generating device incorporating a ball according to a conventional technique.
1B is a cross-sectional view showing an air bubble generating device incorporating an orifice plate according to a conventional technique.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the entire air bubble generating device utilizing a venturi pipe of porous material according to the present invention.
3 is a longitudinal sectional view showing an internal structure of an air bubble generating device utilizing a venturi pipe of porous material according to the present invention.
4 is an explanatory diagram for optimizing the design of the venturi space portion and the porous tube in the air bubble generating device utilizing the porous material venturi tube according to the present invention.
5 is a graph showing the relationship between the neck portion length (VL: venturi L) of the venturi space portion and the neck diameter [venturi R = di / 2] of the venturi space portion in the air bubble generating device utilizing the porous material of the present invention. Fig. 6 is a graph showing changes in intake air amount.
6a, 6b and 6c are results obtained by using an air bubble generating device utilizing a porous material of a venturi tube according to the present invention. As a result, they are supplied into water flowing through a porous tube, These are the images that show that air bubbles are fed into the water by computer analysis.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치(100)는 유체(물) 내부에 미세한 공기방울을 대량으로 발생시킬 수 있는 장치이다.The air bubble generating device 100 using the venturi tube of the porous material according to the present invention is a device capable of generating a large amount of minute air bubbles in a fluid (water).

본 발명은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 파이프 형태의 몸체부(110) 내부에서 유체(물)가 흐르는 벤츄리 공간부(120)를 구비한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the present invention includes a venturi space 120 through which fluid (water) flows in a pipe-shaped body 110.

이와 같은 벤츄리 공간부(120)가 형성되는 몸체부(110)는, 예를 들면 3개의 부재, 또는 다수의 구성 요소들을 볼트(112) 조합하여 단일 구조물로 조립할 수 있다. 또한, 필요에 따라 몸체부(110)는 내부에 벤츄리 공간부가 형성되도록 일체형으로도 제조될 수 있음은 물론이다. The body portion 110 in which the venturi space portion 120 is formed can be assembled into a single structure by combining, for example, three members or a plurality of components with the bolts 112. It should be understood that the body 110 may be integrally formed with a venturi space if necessary.

그리고 상기 벤츄리 공간부(120)는 목 부분(122)의 직후방에서 상기 몸체부(110)를 관통하여 외부로 연장되는 압력 취출구(130)를 추가적으로 포함한다.In addition, the venturi space 120 may further include a pressure outlet 130 extending through the body 110 in the chamber immediately below the neck 122 and extending outwardly.

이와 같은 압력 취출구(130)에는 압력 센서(미 도시)가 장착되어 벤츄리 공간부(120)의 내부 절대압력을 검출하게 되며, 이와 같은 압력 센서에 의해서 검출된 절대압력에 기초하여 유체의 공급 속도, 또는 유량 등을 조절하게 된다.A pressure sensor (not shown) is mounted on the pressure outlet 130 to detect the internal absolute pressure of the venturi space 120. Based on the absolute pressure detected by the pressure sensor, Or the flow rate.

상기 압력 센서는 도 3에 도시된 바와 같이 벤츄리 공간부(120)의 중간 원통형 내경부분 직후의 내경 확대부 초입에 구비된다. 가장 바람직하게는, 최대 음압이 형성되는 내경 확대부 모서리가 최적의 위치지만, 제작상 용이하지 않아 그에 가장 가까운 위치에 홀가공을 하여 압력 센서를 구비한 것이다. As shown in FIG. 3, the pressure sensor is provided at the inner diameter enlargement portion just after the middle cylindrical inner diameter portion of the venturi space portion 120. [ Most preferably, the edge of the inner diameter enlargement portion at which the maximum sound pressure is formed is the optimum position, but it is not easy to manufacture and the hole sensor is provided at the position nearest to the edge.

상기 압력 센서에 의해서 검출된 절대 압력 범위는, 바람직하게는 0.15 bar.A ~ 0.25 bar.A이며, 가장 바람직하게는 0.2 bar.A이다. 이와 같이, 절대 압력 범위를 0.15 bar.A 내지 0.25 bar.A로 설정하는 이유는 공기방울 형성에 필요한 적정량의 에어가 압력 차에 의해 흡입되도록 하기 위해서이다. 한편, 상기 절대 압력 검출값이 하한값, 즉 0.15 bar.A 미만일 경우에는 캐비테이션 및 역류가 발생하는 문제점이 있고, 절대 압력 검출값이 상한값, 즉 0.25 bar.A 초과일 경우에는 공기방울 형성에 필요한 에어양이 감소하는 문제점이 있다. The absolute pressure range detected by the pressure sensor is preferably 0.15 bar.A to 0.25 bar.A, most preferably 0.2 bar.A. Thus, the reason why the absolute pressure range is set to 0.15 bar.A to 0.25 bar.A is to ensure that a proper amount of air required for air bubble formation is sucked by the pressure difference. On the other hand, when the absolute pressure detection value is less than the lower limit value, that is, less than 0.15 bar.A, there is a problem that cavitation and back flow occur. When the absolute pressure detection value is higher than 0.25 bar.A, There is a problem that the amount decreases.

이와 같은 몸체부(110)는 그 내부의 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)에 다공성 튜브(140)를 장착한다. 이와 같은 다공성 튜브(140)는 요구되는 버블 사이즈에 따라 다양한 사이즈, 예컨대 5 내지 30㎛인 평균 기공 직경을 갖는 것을 사용한다. The body portion 110 mounts the porous tube 140 in the neck portion 122 of the venturi space portion 120 therein. Such a porous tube 140 has various sizes depending on the required bubble size, for example, having an average pore diameter of 5 to 30 占 퐉.

또한, 본 발명은 다공성 튜브(140)를 에워싸는 직경 확대 공간(152)을 형성하고, 상기 직경 확대 공간(152)에 외부로부터 연통하도록 상기 몸체부(110)를 관통하여 공기 유입관(154)이 형성된 공기 공급부(150)를 포함한다.The present invention is also characterized in that a diameter enlarging space 152 surrounding the porous tube 140 is formed and an air inlet pipe 154 is formed through the body 110 to communicate with the outside of the diameter enlarging space 152 And an air supply unit 150 formed thereon.

이와 같은 공기 공급부(150)의 직경 확대 공간(152)은 상기 다공성 튜브(140)를 에워싸는 원통형 공간으로 이루어진 것으로서, 상기 다공성 튜브(140)의 원통형 외표면 전체를 통한 공기 유입을 용이하게 한다.The diameter enlarging space 152 of the air supply unit 150 is a cylindrical space enclosing the porous tube 140 and facilitates air inflow through the entire cylindrical outer surface of the porous tube 140.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치(100)는, 유체(물)가 상기 벤츄리 공간부(120)를 통과하면, 대기압과 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)의 압력차에 의해서 공기 공급부(150)의 공기 공급관(154), 직경 확대 공간(152) 및 다공성 튜브(140)를 통해 공기가 유체 속으로 공급된다.The air bubble generating device 100 using the venturi tube of porous material according to the present invention configured as described above is configured such that when fluid (water) passes through the venturi space part 120, Air is supplied into the fluid through the air supply pipe 154, the diameter enlarging space 152 and the porous tube 140 of the air supply part 150 by the pressure difference of the neck part 122. [

이와 같은 경우, 상기 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)을 통과하는 유체는 빠른 속도에 의해서 유입된 공기가 가늘게 부셔져서 미세한 공기방울을 대량으로 발생시키게 된다.In such a case, the fluid passing through the neck portion 122 of the venturi space portion 120 is finely blown up by the air at a high velocity, thereby generating a large amount of minute air bubbles.

본 발명에 따른 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치(100)에서, 벤츄리 공간부(120)를 통한 유체 흐름 도중에 미세 기포의 발생을 최적화하기 위한 조건을 아래와 같이 구하였다.The conditions for optimizing the generation of minute bubbles during the flow of the fluid through the venturi space part 120 in the air bubble generator 100 using the porous material venturi tube according to the present invention are as follows.

일반적으로 유량계로 사용되는 벤츄리 튜브의 경우, ISO 5167 국제 표준화 규격에 따라서 흡입각도 21도, 출구각도 7~15도, 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)의 길이(VL)인 경우, 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)의 직경(di)이 VL = di이 되도록 구속 조건을 두고 있다.In general, in the case of a venturi tube used as a flowmeter, when the suction angle is 21 degrees, the outlet angle is 7 to 15 degrees, and the length (VL) of the neck portion 122 of the venturi space portion 120 according to the International Standardization Standard ISO 5167, The constraint condition is such that the diameter di of the neck portion 122 of the venturi space portion 120 becomes VL = di.

그러한 이유는 벤츄리 튜브의 내부를 통과하는 유체의 유동 손실이 가장 적으면서, 측정 시 나타나는 오차를 줄이기 위해 비선형 구간을 최소화하기 위한 설정 값이다. The reason for this is that the flow loss of the fluid passing through the inside of the venturi tube is the minimum, and is a setting value for minimizing the nonlinear section in order to reduce the error in measurement.

그러나, 본 발명에 구비된 벤츄리 공간부(120)는 이러한 유량계가 아니라, 공기를 유입시켜서 미세 기포의 발생을 최적화하기 위하여 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)에는 다공성 튜브(140)를 설치한 공기방울 발생장치이다. However, in order to optimize the generation of minute bubbles by introducing air into the venturi space part 120 according to the present invention, a porous tube 140 is provided in the neck part 122 of the venturi space part 120 It is an installed air bubble generator.

이 경우, 일반적인 벤츄리 튜브에서, 유체의 유동 저항을 최소화하기 위해 설치된 규정, 즉 흡입각도 21도, 출구각도 7~15도의 범위는 만족하도록 하겠지만, 목 부분(122)에 장착되는 다공성 튜브(140)의 설정은 다공성 튜브(140)의 특성을 고려하여 새롭게 설정하여야만 한다.In this case, in the general venturi tube, the porous tube 140 mounted on the neck portion 122 will be set to meet the requirement to minimize the flow resistance of the fluid, that is, the suction angle 21 degrees and the outlet angle 7 to 15 degrees. Should be newly set in consideration of the characteristics of the porous tube 140.

도 4는 본 발명에서 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치(100)에 구비된 벤츄리 공간부(120), 다공성 튜브(140) 및 공기 공급부(150)의 구조와 주요치수를 나타낸 도면이다. 4 is a view showing the structure and major dimensions of the venturi space part 120, the porous tube 140, and the air supply part 150 provided in the air bubble generating device 100 using the venturi tube of porous material according to the present invention. to be.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 다양한 운전 조건에서 최적의 공기방울(많은 공기 흡입량, 미세한 공기 방울 사이즈)을 발생하는 장치를 구성하기 위해서, 벤츄리 공간부(120)의 흡입 및 배출관의 기울기를 각각 21도, 10도 조건으로 고정하였고, 이때 장치의 성능을 지배하는 설정 값으로서, β = di/D(di: 벤츄리 공간부(120)의 목 직경[venturi R=di/2], D: 벤츄리 공간부(120)의 직경), VL: 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122) 길이(venturi L), Pt: 다공성 튜브(140)의 두께 (porous tube thickness) 등을 설정하였다. 그리고, 본 발명에서는 이들 값들에 대한 유동 최적 해석을 통해 이들 값들을 설정하였다. As shown in FIG. 4, in order to construct an apparatus for generating optimum air bubbles (a large amount of air inhaled, a small air bubble size) under various operating conditions, the inclination of the suction and discharge pipes of the venturi space portion 120 (Venturi R = di / 2) of the venturi space part 120, D (venturi R = di / 2) of the venturi space part 120 as the set values for controlling the performance of the device, VL is the length of the neck portion 122 of the venturi space portion 120 and Pt is the thickness of the porous tube 140. [ In the present invention, these values are set through flow optimal analysis for these values.

도 5는 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122) 길이(VL: venturi L), 및 벤츄리 공간부(120)의 목 직경[venturi R=di/2] 변화에 따른 흡입 공기량 변화를 도시한 그래프이다.5 shows a change in intake air amount according to a change in the length (VL: venturi L) of the neck portion 122 of the venturi space portion 120 and the neck diameter [venturi R = di / 2] of the venturi space portion 120 Graph.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 벤츄리 공간부(120)의 VL과 di를 변경하였을 때, 다공성 튜브(140)를 통해 관내로 흡입되는 공기의 량(= 흡입공기체적/공급유체 체적유량)을 계산한 결과가 도시되어 있다.5, when the VL and di of the venturi space part 120 of the present invention are changed, the amount of air sucked into the tube through the porous tube 140 (= the intake air volume / the supply fluid volume Flow rate) is shown.

도 5를 살펴보면 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122) 길이(VL)가 길어지면, 흡입 공기량이 증가한다는 것을 확인할 수 있으며(최대값 존재), 그리고 벤츄리 공간부(120)의 목 직경(di)이 감소하면 오히려 공기량이 증가함을 알 수 있다.5, when the length VL of the neck portion 122 of the venturi space 120 is increased, it can be seen that the intake air amount is increased (there is a maximum value), and the neck diameter of the venturi space portion 120 di decreases, the amount of air increases.

이때, 최대 공기량을 흡입하기 위해서는, VL 경우 최대값이 존재하므로, 그 최대 값을 갖는 길이를 결정하면 된다. 그러나 벤츄리 유량계에서처럼 이 경우에도 하나의 구속 조건(벤츄리 유량계의 경우 VL/di=1 로 구속)이 존재하게 되는데, 벤츄리 공간부(120)의 목 직경(di)이 감소하면 공기흡입량은 증가하지만, 목 부분(122)에서 발생하는 압력이 또한 감소하는 현상도 발생하게 된다. 이때 구속 조건은 포화증기압(2340Pa @atm) 이하가 되면 안 된다는 점이다. At this time, in order to suck the maximum air amount, since the maximum value exists in the case of VL, the length having the maximum value may be determined. However, as in the case of a venturi type flow meter, there is also one constraint condition (constraint of VL / di = 1 in the case of a venturi type flow meter). When the neck diameter di of the venturi space portion 120 decreases, The pressure generated in the neck portion 122 also decreases. The constraint should not be less than the saturated vapor pressure (2340 Pa @ atm).

이와 같은 도 5의 그래프의 계산 결과를 바탕으로, 이러한 구속 조건(목 부분(122)에서 최소 압력이 포화 증기압 이하가 되면 안 됨)과, 공급공기량을 최대로 만들어주는 목 부분(122)의 길이를 동시에 만족하는 식으로 아래의 식을 설정하였다. Based on the calculation result of the graph in FIG. 5, the constraint condition (the minimum pressure in the neck portion 122 should not be lower than the saturated vapor pressure) and the length of the neck portion 122 that maximizes the supply air amount The following equations were established.

즉, 상기 벤츄리 공간부(120)는 상기 벤츄리 공간부(120)의 직경(D ≤ 100(mm))에 대해 아래의 범위 값을 가질 경우 공기 방울 발생을 최적화한다.That is, the venturi space portion 120 optimizes air bubble generation when the venturi space portion 120 has the following range values for the diameter (D? 100 (mm)) of the venturi space portion 120.

1.9 ≤ VL / di ≤ 2.0 수식(1)1.9? VL / di? 2.0 Equation (1)

여기서, here,

VL : 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)의 길이VL: Length of the neck portion 122 of the venturi space portion 120

di : 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)의 직경이다.di: the diameter of the neck portion 122 of the venturi space portion 120;

이와 같은 수식(1)에서, 여기서, 상기 VL / di 값의 설정 범위는 상한치 이상에서는 캐비테이션이 발생하며, 하한치 이하로 내려가면 공기흡입량이 감소하기 때문에 바람직하지 않은 것이다. In the above equation (1), the setting range of the VL / di value is not preferable because cavitation occurs at an upper limit value or higher and decreases below the lower limit value.

또한, 본 발명에 구비된 다공성 튜브(140) 및 벤츄리 공간부(120)는 아래의 범위 값을 가질 경우 공기 방울 발생을 최적화한다.In addition, the porous tube 140 and the venturi space 120 provided in the present invention optimize the air bubble generation when they have the following range values.

0.08 ≤ Pt / di ≤ 0.1 수식(2)0.08? Pt / di? 0.1 Equation (2)

여기서, here,

Pt : 다공성 튜브(140)의 두께Pt: thickness of the porous tube 140

di : 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)의 직경이다.di: the diameter of the neck portion 122 of the venturi space portion 120;

그리고 본 발명은 벤츄리 공간부(120)의 직경비(β = di/D)와, 유체의 속도(V)의 상관 관계를 조사하여 기포 발생을 최적화한 구조이다.The present invention is a structure in which bubble generation is optimized by examining the correlation between the diameter ratio (? = Di / D) of the venturi space portion 120 and the velocity V of the fluid.

이를 위하여, 본 발명은 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122) 입구와 출구 사이에서 아래와 같이 연속방정식 수식(3), 및 베르누이 방정식 수식(4)를 사용하여 공급유량(Q)과 벤츄리 공간부(120)의 직경비(β = di/D)의 관계식을 정리한다.For this purpose, the present invention is characterized in that between the inlet and the outlet of the neck portion 122 of the venturi space 120, the supply flow rate Q and the venturi space Q are calculated using the continuity equation (3) and the Bernoulli equation (4) (? = Di / D) of the portion 120 is summarized.

연속 방정식Continuity equation

Figure pat00001
수식(3)
Figure pat00001
Equation (3)

베르누이 방정식Bernoulli equation

Figure pat00002
수식(4)
Figure pat00002
Equation (4)

상기 수식(3) 및 수식(4)로부터From the equations (3) and (4)

Figure pat00003
Figure pat00003

이고, 아래와 같은 수식(5)를 얻을 수 있다., And the following equation (5) can be obtained.

Figure pat00004
수식(5)
Figure pat00004
Equation (5)

상기 수식(5)에서, 출구를 대기압으로 고정하고 목 부분(122)에서 포화 증기압을 고려할 경우, 아래와 같은 수식(6)을 얻을 수 있다.In the above equation (5), when the outlet is fixed at atmospheric pressure and the saturated vapor pressure is taken into consideration in the neck part 122, the following equation (6) can be obtained.

Figure pat00005
수식(6)
Figure pat00005
Equation (6)

상기 수식(6)에서는, 유량계수 값(Cd)이 일정하다고 가정할 경우, 수식(1) 및 수식(2)의 관계식을 만족하는 다공성 튜브(140)를 삽입한 벤츄리 공간부(120)의 유체 공급속도(V)와 벤츄리 공간부(120)의 직경비(β = di/D) 사이의 관계식은 아래의 수식(7)과 같이 단일 변수를 가지는 함수로 표현할 수 있다.In the equation (6), assuming that the flow coefficient value Cd is constant, the fluid of the venturi space part 120 in which the porous tube 140 satisfying the relational expressions (1) and (2) The relation between the supply speed V and the direct ratio (? = Di / D) of the venturi space part 120 can be expressed by a function having a single variable as shown in the following equation (7).

Figure pat00006
수식(7)
Figure pat00006
Equation (7)

이들 사이의 함수를 최적화 해석을 통해 아래와 같은 함수로 구한다.The function between them is obtained by the following function through optimization analysis.

β = aVb 수식(8)β = aV b Equation (8)

0.221 ≤ a ≤ 0.224  0.221? A? 0.224

0.518 ≤ b ≤ 0.520  0.518? B? 0.520

여기서, here,

di : 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)의 직경  di: diameter of the neck portion 122 of the venturi space portion 120

D : 벤츄리 공간부(120)의 직경이다.
D is the diameter of the venturi space portion 120;

상기와 같이 본 발명에서 얻어진 수식(1) 내지 수식(8)들을 통해서 벤츄리 관을 제작하기 때문에, 본 발명은 벤츄리 공간부(120)를 유체가 통과하는 경우에도, 난류 등의 동 변화 발생이 적고, 파이프 내부에서 물의 정체(체류) 영역이 발생하지 않아서 파이프의 내부 마모 부분이 발생하지 않으며, 안정적으로 대용량의 공기를 유입시켜서 유체 내에 미세 기포를 대량 발생시킬 수 있게 된다.Since the venturi tube is manufactured through the equations (1) to (8) obtained in the present invention as described above, even when the fluid passes through the venturi space part 120, the generation of dynamic changes such as turbulence is small , The area of stagnation (retention) of water does not occur in the inside of the pipe, so that the internal wear portion of the pipe is not generated, and a large amount of air can be stably introduced into the pipe to generate a large amount of minute bubbles in the fluid.

도 6(a)에서 알 수 있듯이 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)을 물이 빠르게 지나가면 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)에서는 베르누이의 원리에 의해 압력이 낮아졌다. 이때 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)에 설치된 다공성 튜브(140)를 대기 중의 공기가 흡입되었으며, 공기는 압력차(대기압-벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122) 압력)에 의해 다공성 튜브(140)를 통해 흐르는 물속으로 공급되면서 빠른 물의 속도에 의해 가늘게 부셔져 미세한 공기방울이 물속으로 공급되었다.6 (a), as the water passes quickly through the neck 122 of the venturi space 120, the pressure in the neck 122 of the venturi space 120 is lowered by the Bernoulli principle. At this time, air in the atmosphere is sucked into the porous tube 140 provided in the neck portion 122 of the venturi space portion 120, and air is sucked into the venturi space portion 120 at a pressure difference (atmospheric pressure - the neck portion 122 pressure of the venturi space portion 120) And the fine bubbles are supplied to the water by the fine water bubbles.

도 6(b)는 전산해석을 통해서, 주어진 운전 조건에서 벤츄리 공간부(120)의 목 부위에 설치된 다공성 튜브(140)를 통해 공기가 공급되어지는 현상을 계산한 결과이다. 도 6(c)는 압력과 함께 표시된 그래프로서, 벤츄리 공간부(120)의 목 부분(122)에 형성되는 대기압 이하의 낮은 압력으로 인해 다공성 튜브(140)를 통해 공기가 흡입되는 현상을 자세히 확인할 수 있었다.FIG. 6 (b) is a result of calculation of a phenomenon in which air is supplied through the porous tube 140 installed in the neck portion of the venturi space portion 120 under a given operating condition through computational analysis. 6 (c) is a graph together with the pressure. As shown in FIG. 6 (c), the phenomenon in which air is sucked through the porous tube 140 due to a pressure lower than atmospheric pressure formed in the neck portion 122 of the venturi space portion 120 I could.

상기와 같이 본 발명은 상기의 수식(1) 내지 수식(8)들을 통해서 벤츄리 관을 설계 및 제작하기 때문에, 벤츄리 공간부(120)를 유체가 통과하는 경우에도, 난류 등의 동 변화 발생이 적고, 파이프 내부에서 물의 정체(체류) 영역이 발생하지 않아서 파이프의 내부 마모 부분이 발생하지 않으며, 안정적으로 미세 기포를 대량 발생시킬 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, since the venturi tube is designed and manufactured through the above equations (1) to (8), even when the fluid passes through the venturi space part 120, the occurrence of dynamic change such as turbulence is small , The area of stagnation (retention) of water does not occur in the inside of the pipe, so that the internal wear portion of the pipe does not occur, and an excellent effect of stably producing a large number of minute bubbles can be obtained.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 예를 들면, 설비 용량에 따라서, 일부 구성 요소들의 크기, 예를 들면 벤튜리 공간부의 직경(D) 등이 다소 달라질 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 설계적인 재료 수정 또는 변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such specific structures. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. For example, depending on the facility capacity, the size of some of the components, for example, the diameter (D) of the Venturi space, etc., may be somewhat different. However, it is intended that the present invention covers all such modifications and variations as fall within the true scope of the invention.

10: 산기장치 12: 파이프
20: 구 22: 공기 공급 관
30: 공기방울 발생장치 40: 오리피스 판
50: 다공성 튜브(porous tube)
100: 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치
110: 몸체부 112: 볼트
120: 벤츄리 공간부 122: 목 부분
130: 압력 취출구 140: 다공성 튜브
150: 공기 공급부 152: 직경 확대 공간
154: 공기 공급관 10: aeration device 12: pipe
20: District 22: Air supply pipe
30: air bubble generator 40: orifice plate
50: Porous tube
100: Air bubble generator using a venturi tube of porous material
110: body part 112: bolt
120: venturi space part 122: neck part
130: pressure outlet 140: porous tube
150: air supply part 152: diameter enlargement space
154: air supply pipe

Claims (9)

유체(물) 내부에 미세한 공기방울을 대량으로 발생시킬 수 있는 장치에 있어서,
파이프 형태의 몸체부 내부에 형성되고, 유체가 흐르는 벤츄리 공간부;
상기 벤츄리 공간부의 목 부분에 장착된 다공성 튜브; 및
상기 다공성 튜브를 에워싸는 직경 확대 공간을 형성하고, 상기 직경 확대 공간에 외부로부터 연통하도록 상기 몸체부를 관통하여 공기 유입관이 형성된 공기 공급부;를 포함하며,
유체(물)가 벤츄리 공간부를 통과하면 대기압과 벤츄리 공간부의 목 부분의 압력차에 의해 공기 공급부와 다공성 튜브를 통해 공기가 유체 속으로 공급되고, 상기 벤츄리 공간부의 목 부분을 통과하는 물의 빠른 속도에 의해서 공기가 가늘게 부셔져서 미세한 공기방울을 대량으로 발생시킬 수 있는 것임을 특징으로 하는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치.An apparatus capable of generating a large amount of minute air bubbles in a fluid (water)
A venturi space formed in the pipe-shaped body portion and through which the fluid flows;
A porous tube mounted on a neck portion of the venturi space; And
And an air supply part formed with a diameter enlarging space surrounding the porous tube and having an air inflow pipe passing through the body part to communicate with the outside of the diameter enlarging space,
When the fluid (water) passes through the venturi space portion, air is supplied into the fluid through the air supply portion and the porous tube by the pressure difference between the atmospheric pressure and the neck portion of the venturi space portion, and at the high speed of water passing through the neck portion of the venturi space portion Wherein the venturi tube is made of a porous material and is capable of generating a large amount of fine air bubbles. 제1항에 있어서, 상기 벤츄리 공간부는 목 부분의 직후방에서 상기 몸체부를 관통하여 외부로 연장되는 압력 취출구를 추가적으로 포함하며, 상기 압력 취출구에는 압력 센서가 장착되어 벤츄리 공간부의 압력을 검출하는 것임을 특징으로 하는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치.The venturi according to claim 1, wherein the venturi space portion further comprises a pressure outlet port extending through the body portion through the neck portion immediately outside the neck portion, and a pressure sensor is mounted on the pressure outlet port to detect the pressure of the venturi space portion Wherein the venturi tube is made of a porous material. 제2항에 있어서, 상기 압력 취출구는 벤츄리 공간부의 목 부분 직후의 내경 확대부 초입에 구비되는 것을 특징으로 하는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치.3. The air bubble generator as claimed in claim 2, wherein the pressure outlet is provided at an inner diameter enlarged portion immediately after the neck portion of the venturi space portion. 제1항에 있어서, 상기 공기 공급부의 직경 확대 공간은 상기 다공성 튜브를 에워싸는 원통형 공간으로 이루어진 것임을 특징으로 하는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치.The air bubble generator as claimed in claim 1, wherein the diameter enlarging space of the air supply part comprises a cylindrical space enclosing the porous tube. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 벤츄리 공간부는 상기 벤츄리 공간부의 직경(D ≤ 100(mm))에 대해 아래의 범위 값을 가져서 공기 방울 발생을 최적화하며,
1.9 ≤ VL / di ≤ 2.0 (1)
여기서,
VL : 벤츄리 공간부의 목 부분의 길이
di : 벤츄리 공간부의 목 부분의 직경
인 것임을 특징으로 하는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치.3. The venturi according to claim 1 or 2, wherein the venturi space portion has a range value for the diameter (D? 100 (mm)) of the venturi space portion to optimize air bubble generation,
1.9? VL / di? 2.0 (1)
here,
VL: length of neck part of venturi space
di: diameter of neck part of Venturi space
Wherein the venturi tube is made of a porous material. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 벤츄리 공간부 및 다공성 튜브는 상기 벤츄리 공간부의 직경(D ≤ 100(mm))에 대해 아래의 범위 값을 가져서 공기 방울 발생을 최적화하며,
0.08 ≤ Pt / di ≤ 0.1 (2)
여기서,
Pt : 다공성 튜브의 두께
di : 벤츄리 공간부의 목 부분의 직경
인 것임을 특징으로 하는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치.3. The venturi according to claim 1 or 2, wherein the venturi space portion and the porous tube have a range value for the diameter (D? 100 (mm)) of the venturi space portion to optimize air bubble generation,
0.08? Pt / di? 0.1 (2)
here,
Pt: thickness of the porous tube
di: diameter of neck part of Venturi space
Wherein the venturi tube is made of a porous material. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 벤츄리 공간부는 상기 벤츄리 공간부의 직경비(β = di/D)와, 유체의 속도(V)에 대해 아래의 범위 값을 가져서 공기 방울 발생을 최적화하며,
β = aVb (8)
0.221 ≤ a ≤ 0.224
0.518 ≤ b ≤ 0.520
여기서,
di : 벤츄리 공간부의 목 부분의 직경
D : 벤츄리 공간부의 직경
인 것임을 특징으로 하는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치. 4. The venturi according to any one of claims 1 to 3, wherein the venturi space portion has a range of values for the venturi space portion (? = Di / D) and the velocity of the fluid (V)
β = aV b (8)
0.221? A? 0.224
0.518? B? 0.520
here,
di: diameter of neck part of Venturi space
D: diameter of venturi space
Wherein the venturi tube is made of a porous material. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 압력 센서에 의해서 검출된 절대 압력 범위는, 0.15 bar.A ~ 0.25 bar.A인 것을 특징으로 하는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치. The air bubble generating device according to claim 2 or 3, wherein the absolute pressure range detected by the pressure sensor is 0.15 bar.A to 0.25 bar.A. 제1항에 있어서, 상기 다공성 튜브는 요구되는 버블 사이즈에 따라 5 내지 30㎛인 평균 기공 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 다공성 재질의 벤츄리 관을 활용한 공기방울 발생장치.

The apparatus according to claim 1, wherein the porous tube has an average pore diameter of 5 to 30 占 퐉 according to a required bubble size.

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