KR20190138679A - 미세 버블 분사용 유체노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세 버블 분사용 유체노즐에 관한 것으로, 미세 버블 분사용 유체노즐은 기포가 함유된 유체가 유입되는 유입구, 및 상기 유입구와 연통되고 상기 유입구의 내경보다 큰 내경을 가지는 유로를 포함하는 파이프 형상으로 이루어지며, 상기 유로에는 유체를 통과시키는 다수의 제1유통로가 구비된 제1플레이트와 다수의 제2유통로가 형성되는 제2플레이트가 일정 간격을 두고 순차적으로 형성되어 상기 유입구에서 들어온 유체가 제1플레이트와 일정 공간을 거쳐 제2플레이트를 통과하도록 구성된다.

Description

미세 버블 분사용 유체노즐
본 발명은 미세 버블(마이크로 버블을 포함한다.) 분사용 유체노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 유입된 미세 공기 기포가 함유된 유체가 혼합과정 및 분쇄과정을 거치면서 보다 미세한 크기의 버블을 풍부하게 생성할 수 있도록 한 미세 버블 분사용 유체노즐에 관한 것이다.
일반적으로 노즐은 액체 또는 기체를 고속으로 자유공간에 분출시키기 위해 유로(流路) 끝에 다는 가는 관이다.
이러한 노즐은 가정용, 산업용 등 다양한 구조로 사용되고 있다.
한국 등록특허공보 제10-1577569호(특허문헌 1)에는 복수의 유동 통로를 구비하고, 복수의 유동 통로의 각각은 유체를 파이프로부터 수용하도록 배열된 입구 및 출구를 갖고, 복수의 유동 통로 중 적어도 하나는 중심 유동 통로이고 복수의 유동 통로 중 적어도 제1 및 제2 유동 통로는 외부 유동 통로이고, 외부 유동 통로의 출구는 중심 유동 통로의 출구의 양측 상에 배열되고, 제1외부 유동 통로의 입구는 중심 통로의 입구를 둘러싸고, 중심 통로의 입구는 제2 외부 유동 통로의 입구를 둘러싸고, 제2 외부 유동 통로는 출구 영역보다 더 작은 입구 영역을 갖는 유체 분배를 위한 노즐이 개시되어 있다.
특허문헌 1의 노즐은 유체를 분배할 수 있는 이점이 있으나 미세 버블 생성을 위한 노즐이 아닌바, 본 발명에서는 더욱 풍부한 미세 버블을 생성할 수 있는 유체 노즐을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 보다 미세한 크기의 버블을 풍부하게 생성할 수 있는 미세 버블 분사용 유체노즐을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미세 버블 분사용 유체노즐은, 기포가 함유된 유체가 유입되는 유입구, 및 상기 유입구와 연통되고 상기 유입구의 내경보다 큰 내경을 가지는 유로를 포함하는 파이프 형상으로 이루어지며, 상기 유로에는 유체를 통과시키는 다수의 제1유통로가 구비된 제1플레이트와 다수의 제2유통로가 형성되는 제2플레이트가 일정 간격을 두고 순차적으로 형성되어 상기 유입구에서 들어온 유체가 제1플레이트와 일정 공간을 거쳐 제2플레이트를 통과하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제2플레이트의 제2유통로는 유체의 유입영역 및 유체의 유출영역으로 이루어지고, 상기 유입영역의 내경은 상기 유출영역의 내경보다 작은 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에, 유체를 통과시키는 다수의 제3유통로가 구비된 제3플레이트가 상기 제1플레이트 및 제2플레이트와 일정 간격을 갖는 위치에 더 형성된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제3플레이트의 제3유통로의 개수는 상기 제1플레이트의 제1유통로의 개수와 같거나 그보다 적고, 상기 제1플레이트의 제1유통로의 개수는 상기 제2플레이트의 제2유통로의 개수보다 적은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제2플레이트의 제2유통로의 유출영역의 내각은 직각인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1플레이트와 상기 제3플레이트 사이의 일정 간격은 상기 제1플레이트의 다수의 제1유통로를 통과한 유체가 충진되는 제1링챔버에 의해 형성되고, 상기 제2플레이트와 상기 제3플레이트 사이의 일정 간격은 상기 제3플레이트의 다수의 제3유통로를 통과한 유체가 충진되는 제2링챔버에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
후술하는 실시예를 통해 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 제1노즐파이프의 유로에 제1플레이트, 제1링챔버, 제2플레이트를 삽입한 다음에 제1 및 제2노즐파이프를 결합시켜, 유입된 미세 공기 기포가 함유된 유체가 제1플레이트의 제1유통로, 제1링챔버, 제2플레이트의 제2유통로를 통과하면서 혼합과정 및 분쇄과정을 거치도록 함으로써 보다 미세한 크기의 버블을 풍부하게 생성할 수 있다.
또한 추가로, 상기 제1링챔버와 제2플레이트 사이에, 유체를 통과시키는 다수의 제3유통로가 구비된 제3플레이트 및 제2링챔버를 순차적으로 개재시킬 수 있으며, 이를 통해 미세 공기 기포의 혼합과정 및 분쇄과정을 더 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 버블 분사용 유체노즐의 분해 사시도,
도 2는 도 1의 조립 단면도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 미세 버블 분사용 유체노즐의 분해 사시도,
도 4는 도 3의 조립 단면도,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 미세 버블 분사용 유체노즐의 단면도이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
실시예를 설명하기 전에 부연해 두면, 본 발명의 청구범위의 구성을 구현하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있는바, 하기 실시예는 청구범위에 있는 구성을 구현하는 하나의 예를 보여주기 위한 것임을 밝힌다. 따라서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의해 제한되지 아니한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 버블 분사용 유체노즐의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 조립 단면도이다.
본 발명의 미세 버블 분사용 유체노즐은 기포가 함유된 유체가 유입되는 유입구, 및 상기 유입구와 연통되고 상기 유입구의 내경보다 큰 내경을 가지는 유로를 포함하는 파이프 형상으로 이루어지며, 상기 유로에는 유체를 통과시키는 다수의 제1유통로가 구비된 제1플레이트와 다수의 제2유통로가 형성되는 제2플레이트가 일정 간격을 두고 순차적으로 형성되어 상기 유입구에서 들어온 유체가 제1플레이트와 일정 공간을 거쳐 제2플레이트를 통과하도록 구성된다. 그리고 위와 같은 구성을 구현한 제1실시예를 도 1 및 도 2에 나타내었다.
발명의 실시를 위한 형태
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 버블 분사용 유체노즐은 외부에서 만들어진 미세 공기 기포가 함유된 유체가 유입되는 유입구(1101), 및 상기 유입구(1101)와 연통되고 상기 유입구(1101)의 내경보다 큰 내경을 가지는 유로(1102)를 포함하는 제1노즐파이프(1100); 상기 유입구(1101)에 대향되어 상기 유로(1102)에 삽입되며, 상기 유체를 통과시키는 다수의 제1유통로(1210)가 구비된 제1플레이트(1200); 상기 제1플레이트(1200)에 접촉되어 상기 유로(1102)에 삽입되며, 상기 제1플레이트(1200)의 다수의 제1유통로(1210)를 통과한 유체가 충진되는 제1링챔버(1300); 상기 제1링챔버(1300)에 접촉되어 상기 유로(1102)에 삽입되며, 상기 제1링챔버(1300)에 충진된 유체를 통과시키는 다수의 제2유통로(1610)가 형성되는 제2플레이트(1600); 및 상기 제2플레이트(1600)에 접촉되어 상기 유로(1102)에 삽입되며, 상기 제1노즐파이프(1100)의 유로(1102) 말단과 결합되는 제2노즐파이프(1800);를 포함하여 구성된다.
또한 제1실시예에 있어서, 제1노즐파이프(1100)의 유로(1102)의 말단을 제1유출구(1103)로 정의하는 경우, 제2노즐파이프(1800)는 제1유출구(1103)와 결합된다.
참고로 덧붙이면, 본 발명에서 제1플레이트와 제3플레이트 사이의 일정 간격은 다양한 구성에 의해 구현할 수 있지만, 제1실시예에서는 위와 같은 일정 간격을 제1링챔버에 의해 형성되는 경우로 예시한 것이다.
또한 본 발명의 실시에 있어서 반드시 2개의 노즐파이프가 필요한 것은 아니지만, 제1실시예에서는 제1노즐파이프(1100)와 제2노즐파이프(1800)라는, 두 개의 노즐파이프를 사용하여 실시한 경우를 예시하였다.
위와 같은 구성에 의하여, 제1노즐파이프(1100)의 유입구(1101)로는 임의의 미세 버블 발생장치에서 생성된 미세 공기 기포가 포함된 유체가 유입되고, 그 유체는 유로(1102) 상에 위치된 제1플레이트(1200), 제1링챔버(1300) 및 제2플레이트(1600)를 통과하면서 더욱 미세하게 분쇄되어 제1유출구(1103)와 결합된 제2노즐파이프(1800)로 배출된다.
제1실시예에서 제1노즐파이프(1100)의 유로(1102)의 내경을 유입구(1101)의 내경보다 크게 한 이유는 유로(1102)상에 위치된 제1플레이트(1200), 제1링챔버(1300) 및 제2플레이트(1600)가 유입구(1101)로 이탈되지 않도록 하기 위함이다. 따라서 적절한 구조를 갖춘다면, 예컨대 제1노즐파이프(1100)의 유로(1102)의 내경과 유입구(1101)의 내경을 동일하게 설계하는 것도 얼마든지 가능하다.
제1실시예에 있어서 제2노즐파이프(1800)는 유로(1102)에 삽입되어 제2플레이트(1600)에 접촉되면서 제1노즐파이프(1100)의 제1유출구(1103)와 결합됨으로써, 제1플레이트(1200), 제1링챔버(1300) 및 제2플레이트(1600)를 유입구(1101)에 밀착시키는 역할을 한다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2노즐파이프(1800)의 단부가 제1노즐파이프(1100)의 제1유출구(1103)와 결합되어, 제2노즐파이프(1800)의 단부가 제2플레이트(1600)에 접촉되면서 제1플레이트(1200), 제1링챔버(1300) 및 제2플레이트(1600)는 서로 밀착됨과 동시에, 제1플레이트(1200)가 유입구(1101)에 밀착된다. 그리하여 유입구(1101)를 통과한 유체는 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210), 제1링챔버(1300), 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610) 순서로 통과한다.
여기서, 제1 및 제2플레이트(1200,1600)는 판형상(바람직하게는, 원판형상)이다. 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)의 개수는 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)의 개수보다 많게 하는 것이 바람직하며, 이러한 것에 의해 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210) 및 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)의 유체 통과유속을 다르게 하여 유체의 혼합을 촉진할 수 있다.
또한, 단독으로 유체 혼합 및 분쇄작용을 수행할 수 있는 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)의 개수를 많게 함으로써, 유체 혼합 및 분쇄작용을 증대시킬 수도 있다.
여기서, 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)의 내경은 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)의 내경보다 작게 설계될 수 있다.
또한, 제1실시예에 있어서, 제1링챔버(1300)는 링형상으로 제1과 제2플레이트(1600) 사이에 개재되어, 링 내측은 유체가 채워지는 챔버의 기능을 수행한다. 그리하여 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)를 통과한 유체는 제1링챔버(1300)에서 충진되면서 혼합되어 유체에 함유된 미세 공기 기포가 더 미세한 크기로 분리된다. 그다음 제1링챔버(1300)에서 충진된 유체는 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)로 빠져나간다.
한편, 제2플레이트(1600)의 다수의 제2유통로(1610) 각각은 유체의 유입영역(1611)과 유체의 유출영역(1612)으로 이루어지며, 유입영역(1611)의 내경은 유출영역(1612)의 내경보다 작게 설계된다. 그리하여 유체가 제2유통로(1610)의 작은 내경을 가지는 유입영역을 통과하여 상대적으로 큰 내경을 가지는 유출영역으로 빠져나오면서 유체는 서로 섞이고 유출영역(1612)의 측벽에 부딪치게 된다. 이렇게 미세 공기 기포가 유체와 섞이는 혼합과정 및 측벽에 대한 충돌과정을 통해 공기 기포가 더 미세하게 분쇄되는 것이다.
여기서, 제2플레이트(1600)의 내경이 큰 유출영역(1612)은 오목한 통형상(바람직하게는, 원통형상)의 홈으로 가공되어 형성되고, 내경이 작은 유입영역(1611)은 유출영역(1612)보다 내경이 작은 구멍으로 구현될 수 있다.
그리고, 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)의 유출영역(1612)의 내각은 바람직하게는 직각으로 함으로써, 내경이 작은 유입영역(1611)에서 내경이 큰 유출영역(1612)으로 유체가 토출될 때, 유체의 혼합작용을 증가시켜 기포의 분쇄효과를 향상시킬 수 있다.
위와 같은 구조에 의하여, 제1링챔버(1300)에 충진된 유체는 먼저 제2유통로(1610) 각각의 내경이 작은 유입영역(1611)으로 유입된 다음, 상대적으로 내경이 큰 유출영역(1612)으로 유출되는 과정을 통하여 유체에 함유된 미세 공기 기포를 더 미세한 크기로 분쇄하게 된다.
한편, 제2플레이트(1600)에서 제2유통로(1610)의 유체의 유출영역(1612) 길이는 유체의 유입영역(1611)의 길이보다 길게 설계하는 게 바람직하다. 제2유통로(1610)의 유입영역(1611)는 단순히 유체가 통과되는 영역임에 비하여, 유출영역(1612)은 유체의 혼합과정이 실질적으로 발생되어 유체에 함유된 미세 공기 기포가 더 미세하게 분쇄되는 영역이기 때문이다.
위에서 살펴본 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 버블 분사용 유체노즐에 의해서, 유입된 미세 공기 기포가 함유된 유체가 제1플레이트의 제1유통로, 제1링챔버, 제2플레이트의 제2유통로를 통과하면서 혼합과정 및 분쇄과정을 거침으로써 보다 미세한 크기의 버블을 풍부하게 생성할 수 있게 되는 것이다.
다음으로 제2실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 미세 버블 분사용 유체노즐의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 조립 단면도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 미세 버블 분사용 유체노즐은 제1실시예의 유체노즐의 제1링챔버(1300)와 제2플레이트(1600) 사이에, 제3플레이트(1400) 및 제2링챔버(1500)를 순차적으로 더 개재시켜 구성하는 것이다.
여기서, 제1링챔버(1300)에는 제3플레이트(1400) 일면이 접촉되고, 제3플레이트(1400)의 타면에는 제2링챔버(1500)의 일면이 접촉되며, 제2링챔버(1500)의 타면에 제2플레이트(1600)가 접촉된다.
그러므로, 제2링챔버(1500)가 제3플레이트(1400)와 제2플레이트(1600) 사이에 개재되어 제2링챔버(1500)의 링구조물 내측에 챔버가 형성된다.
제3플레이트(1400)에는 유체를 통과시키는 다수의 제3유통로(1410)가 구비되고, 제3유통로(1410)는 제3플레이트(1400)의 일면에서 타면으로 관통된 홀로 구현된다.
나아가 제2실시예에서는 제2노즐파이프(1800)의 단부가 제1노즐파이프(1100)의 제1유출구(1103)와 결합될 때, 제1플레이트(1200), 제1링챔버(1300), 제3플레이트(1400), 제2링챔버(1500), 제2플레이트(1600)가 유입구(1101)에 더 강력하게 밀착될 수 있도록, 제2플레이트(1600)와 제2노즐파이프(1800)의 단부 사이에 밀착링(1700)을 더 개재시킬 수 있다.
이와 같은 제1 및 제3플레이트(1400), 제1 및 제2링챔버(1500), 제2플레이트(1600)는 통과 유량 및 챔버 충진량을 조절하여 유체의 혼합을 극대화하여 미세 공기 기포를 더욱 미세하게 분쇄함으로써, 버블 생성이 증가된 유체를 배출시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 제3플레이트(1400)의 제3유통로(1410)의 개수는 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)의 개수와 같거나 그보다 적고, 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)의 개수는 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)의 개수보다 적게 설계할 수 있다. 즉, 제1 내지 제3플레이트(1200,1600,1400)의 유통로의 개수를 다르게 설계하여 제1 내지 제3플레이트(1200,1600,1400)의 유통로를 통과하는 유체 혼합이 더욱 증대될 수 있는 것이다.
여기에서, 제3플레이트(1400)의 제3유통로(1410)의 개수를 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)의 개수와 같거나 그보다 적게 설계하는 것은, 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)에 토출된 유체가 제3플레이트(1400)의 제3유통로(1410)를 통과할 때 유체 압력이 증가되도록 하여 기포의 혼합을 활성화시켜 기포의 분쇄효과를 향상시키기 위함이다.
또한 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)의 개수를 제1플레이트(1200)의 제1유통로(1210)의 개수 및 제3플레이트(1400)의 제3유통로(1410)의 개수보다 많게 하는 것은 제2플레이트(1600)의 제2유통로(1610)에서 유체의 혼합작용 및 유체에 함유된 미세 공기 기포의 분쇄작용을 증가시키기 위함이다.
한편, 제1실시예에서는 제1노즐파이프(1100), 제1플레이트(1200), 제1링챔버(1300), 제2플레이트(1600) 및 제2노즐파이프(1800)를 별개의 구성으로 예시하였으나, 이들 구성 중 일부나 전부는 일체의 구성으로 형성하는 것도 가능하다. 제2실시예 역시 마찬가지이다. 예컨대, 제1플레이트(1200)와 제1링챔버(1300)는 일체로 형성될 수 있는 것이다.
위와 같이 구성 일부를 일체화한 경우를 제3실시예로 나타내었다. 도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 미세 버블 분사용 유체노즐의 단면도이다.
본 발명의 제3실시예는 제1 또는 제2실시예에 있어서 제2플레이트(1600)와 제2노즐파이프(1800)를 일체형으로 구현하는 경우를 보여준 것이다.
도 5를 참조하면, 제2플레이트(1600)와 제2노즐파이프(1800)가 일체형으로 구현된 제3실시예에 따르면, 부품을 보다 단순화할 수 있는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 유입된 미세 공기 기포가 함유된 유체가 혼합과정 및 분쇄과정을 거치면서 보다 미세한 크기의 버블을 풍부하게 생성할 수 있는 미세 버블 분사용 유체노즐을 제공한다.

Claims (6)

  1. 기포가 함유된 유체가 유입되는 유입구, 및 상기 유입구와 연통되고 상기 유입구의 내경보다 큰 내경을 가지는 유로를 포함하는 파이프 형상으로 이루어지며,
    상기 유로에는 유체를 통과시키는 다수의 제1유통로가 구비된 제1플레이트와 다수의 제2유통로가 형성되는 제2플레이트가 일정 간격을 두고 순차적으로 형성되어 상기 유입구에서 들어온 유체가 제1플레이트와 일정 공간을 거쳐 제2플레이트를 통과하도록 구성된 것을 특징으로 하는 미세 버블 분사용 유체노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2플레이트의 제2유통로는 유체의 유입영역 및 유체의 유출영역으로 이루어지고, 상기 유입영역의 내경은 상기 유출영역의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 미세 버블 분사용 유체노즐.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에, 유체를 통과시키는 다수의 제3유통로가 구비된 제3플레이트가 상기 제1플레이트 및 제2플레이트와 일정 간격을 갖는 위치에 더 형성된 것을 특징으로 하는 미세 버블 분사용 유체노즐.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3플레이트의 제3유통로의 개수는 상기 제1플레이트의 제1유통로의 개수와 같거나 그보다 적고, 상기 제1플레이트의 제1유통로의 개수는 상기 제2플레이트의 제2유통로의 개수보다 적은 것을 특징으로 하는 미세 버블 분사용 유체노즐.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2플레이트의 제2유통로의 유출영역의 내각은 직각인 것을 특징으로 하는 미세 버블 분사용 유체노즐.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1플레이트와 상기 제3플레이트 사이의 일정 간격은 상기 제1플레이트의 다수의 제1유통로를 통과한 유체가 충진되는 제1링챔버에 의해 형성되고,
    상기 제2플레이트와 상기 제3플레이트 사이의 일정 간격은 상기 제3플레이트의 다수의 제3유통로를 통과한 유체가 충진되는 제2링챔버에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 미세 버블 분사용 유체노즐.
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