KR20210061699A - 공기 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미생물 배양기나 정화조 같은 곳에 공기를 공급할 때, 공기를 미세 버블 형태로 공급하도록 함으로써, 공기가 쉽게 용해되도록 하는 공기 공급장치에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 미생물을 배양하는 미생물 배양기에 있어서, 내부에 배양액이 수용되는 탱크와, 상기 탱크의 상부에 형성되는 투입구와, 상기 탱크의 외측에서 내측으로 관통되도록 형성되어 에어를 공급하는 에어 공급관을 포함하여 이루어지고, 상기 탱크의 내측 하부에는 상기 에어 공급관으로부터 공급받은 공기를 미세 버블로 분쇄하는 공기 용해부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 공급장치{a device for cultivating microorganism}

본 발명은 공기 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미생물 배양기나 정화조 같은 곳에 공기를 공급할 때, 공기를 미세 버블 형태로 공급하도록 함으로써, 공기가 쉽게 용해되도록 하는 공기 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 미생물은 농업, 축산, 수산업 등에 널리 이용되고 있으며, 이러한 미생물을 이용하는 방법으로는 광합성균이나 유산균, 바실러스균, 효모균, 남조균 등을 배양하여 물에 희석시킨 다음, 종자소독, 토양에 살포, 작물에 관주 또는 엽면살포 및 가축에게 먹이게 된다.

이와 같은 미생물을 통해 작물의 생산을 촉진시키고 병충해를 방지하며 가축의 경우 성장을 촉진시키고 질병을 예방하게 되고 육질을 좋게 하며 배설물의 악취와 오염을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 병원균의 증식을 억제하거나 유익균을 돕고 유해균을 억제시키는 효과를 얻는데 이용되고 있다.

또한, 미생물은 환경분야에서는 수질정화, 유기성 폐기물 발효제, 각종 공업 폐기물 정화에도 이용될 수 있고, 수산양식업에 사용할 경우 수질정화, 병원균의 발생억제, 내병성 제고 등의 효과를 볼 수 있는데, 수질정화의 한 방법인 폐수의 처리방법에는 여러 물리화학적 방법과 생물학적 방법이 있다.

이 중 물리화학적 방법은 비용이 많이 들뿐만 아니라 처리 후의 생성물을 재처리해야 하는 단점이 있는 반면에 생물학적 방법은 상당량의 유기물 성분을 이산화탄소의 형태로 분해 및 안정시키거나 메탄가스를 생성시켜 폐수내 유기물을 제거시킴으로써 처리 후 생성물의 양이 비교적 적게 된다.

그리고, 생물학적 처리방법은 주로 미생물을 이용하여 폐수내의 오염물질을 분해, 해독 및 분리시키는 것으로서, 도시생활하수의 2차 처리, 유기물을 함유한 공장폐수 및 이로부터 생성되는 슬러지의 처리에 주로 사용되며 비교적 저렴한 경비와 다양한 공정 등으로 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 폐수처리방법이다.

상기 생물학적 처리의 핵심 역할을 하는 미생물은 주로 배양기에서 배양 증식되며, 세균류, 진균류, 원생동물 및 후생동물의 각기 다른 개체군의 미생물에 의해서 구성되는 혼합 배양체로서 폐수 중에 녹아있는 용존 산소를 이용하여 증식하면서 유기성 오염 물질을 영양 성분으로 이용하여 유기성 오염 물질을 분해 제거함으로써 오·폐수를 정화시킨다.

이러한 생물학적 처리에 사용되는 미생물이 배양되는 배양기는 임의성 미생물들이 가장 양호하게 배양 번식할 수 있는 자연환경조건과 유사한 환경을 조성시키는 장치로 내부에 배양시키고자하는 용액 및 유,무기 배지, 공기를 공급하여 미생물을 배양 증식시키게 된다.

이러한 미생물 배양기의 일 예로서 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 한국등록특허 제10-0698549호에 기재된 기술이 있는데, 그 기술적 특징은 미생물을 배양시키기 위한 미생물 배양기에 있어서, 미생물의 배양이 이루어지는 배양통(20)과; 상기 배양통(20) 상부로 연결설치되는 공급관(30)과, 공급관(30) 상에 설치되어 배양액을 배양통(30)으로 공급하기 위한 펌프(31)를 포함하여 배양통(20) 내에 배양시키고자 하는 용액 및 유,무기 배지를 공급하기 위한 공급부; 에어공급용 송풍기(40)로부터 공기를 공급받아 배양통 내의 배양액에 공기를 분사하고 배양액을 교반시키기 위한 교반부; 배양통(20) 내부로 설치되는 히터(51), 히터(51)를 제어작동시키기 위한 제어수단(52)을 포함하여 배양액의 온도유지 및 살균을 수행하기 위한 온도제어부를 포함하고, 상기 교반부는 송풍기(40)에 연결되어 배양통의 측면을 따라 수직으로 세워져 설치는 에어공급호스(41)와, 에어공급호스(41)에서 배양통(20) 측면을 통해 내부로 연장된 두 개의 분기라인(43,44), 각 분기라인(43,44) 끝단에 연결설치되는 환형의 분사파이프(60,61), 상부 분사파이프(60)의 외주면을 따라 배열되어 분사파이프(60)의 외측방향에서 하부방향의 범위 내를 향하도록 설치되는 분사노즐(62), 하부 분사파이프(61)의 외주면을 따라 배열되어 분사파이프(61)의 내측방향에서 상부방향의 범위 내를 향하도록 설치되는 분사노즐(63)을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

그런데, 한국등록특허 제10-0698549호에 기재된 기술은 배양액의 교반 및 산소공급을 동시에 이루어지도록 하여 안정적으로 미생물을 비양할 수 있는 장점은 있으나, 단순히 에어를 배양액의 내부로 분사하기 때문에 산소가 배양액에 안정적으로 녹아들 수 없어 산소가 많이 필요한 호기성 미생물과 같은 경우에는 충분한 산소를 공급받을 수 없는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-0698549호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 미생물을 배양하기 위한 배양액이 구비되는 탱크 또는 하수 등을 정화하기 위한 탱크의 하단 중심부에 공기를 공급하는 과정에서 생성되는 버블을 분배부재와 분배부재의 내부에 구비되는 로터리를 통하여 미세한 버블로 분쇄하도록 하여 탱크의 내부에 수용된 액체에 공기가 보다 신속하게 용해되도록 함으로써, 미생물의 배양이나 하수의 오염물질을 분해하기 위한 미생물의 작용에 필요한 산소를 안정적으로 공급할 수 있는 공기 공급장치를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 탱크의 내부로 공기를 공급하는 분배부재에 방사상으로 분배공이 형성되되, 분배공의 방향을 수평방향으로 일정 각도로 경사지도록 형성함으로써, 분배공을 통하여 분사되는 공기버블에 의해 액체가 회전하도록 하여 별도의 교반기를 구비하지 않더라도 탱크 내부에 수용된 액체를 교반할 수 있는 공기 공급장치를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

액체가 수용되는 탱크에 공기를 공급하는 공기 공급장치에 있어서, 상기 탱크의 외측에서 내측으로 관통되도록 형성되어 에어를 공급하는 에어 공급관과, 상기 탱크의 하부에는 상기 에어 공급관으로부터 공급받은 공기를 미세 버블로 분쇄하는 공기 용해부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 공기 용해부는 상기 에어 공급관으로부터 공급받은 공기를 측방으로 분사하는 로터와, 중심부에 수용부가 형성되어 상기 로터가 회전가능하게 구비되는 분배부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 수용부의 외측에 수용부와 연통되도록 상기 분배부재의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 분배공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 분배부재의 상부에는 커버판이 구비되고, 상기 커버판의 중심부에는 상하 관통되도록 제1통공이 형성되며, 상기 제1통공의 중심부 상부에는 커버판의 상면 가장자리에 형성되는 지지대에 의해 지지되는 연결구가 구비되고, 상기 연결구의 하부에는 상기 로터의 상부로 돌출형성되는 상부 돌부가 회전가능하도록 연결되고, 상기 연결구의 상부에는 상기 에어 공급관의 단부가 연결되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 로터는 방사방향으로 공기를 분사하는 분사구가 형성되고, 상기 상부 돌부에는 상기 분사구와 연통되는 연결공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 미생물을 배양하기 위한 배양액이 구비되는 탱크 또는 하수 등을 정화하기 위한 탱크의 하단 중심부에 공기를 공급하는 과정에서 생성되는 버블을 분배부재와 분배부재의 내부에 구비되는 로터리를 통하여 미세한 버블로 분쇄하도록 하여 탱크의 내부에 수용된 액체에 공기가 보다 신속하게 용해되도록 함으로써, 미생물의 배양이나 하수의 오염물질을 분해하기 위한 미생물의 작용에 필요한 산소를 안정적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 탱크의 내부로 공기를 공급하는 분배부재에 방사상으로 분배공이 형성되되, 분배공의 방향을 수평방향으로 일정 각도로 경사지도록 형성함으로써, 분배공을 통하여 분사되는 공기버블에 의해 액체가 회전하도록 하여 별도의 교반기를 구비하지 않더라도 탱크 내부에 수용된 액체를 교반할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 미생물 배양기의 전체 구성을 도시한 개념도이다.
도 2는 종래의 미생물 배양기의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공기 공급장치가 설치된 미생물 배양기의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공기 공급장치의 에어 용해부의 분리 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공기 공급장치의 에어 용해부의 단면을 보여주는 개념도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 공기 공급장치가 설치된 미생물 배양기의 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 공기 공급장치의 에어 용해부의 분리 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 공기 공급장치의 에어 용해부의 단면을 보여주는 개념도이다.

본 발명은 내부에 미생물을 배양하는 미생물 배양기나 정화조 등의 탱크에 설치되어 내부에 수용된 액체에 공기를 공급하기 위한 공기 공급장치에 관한 것으로 설명의 편의를 위하여 미생물 배양기를 기준으로 설명하도록 하는데, 우선 미생물 배양기는 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 배양액이 수용되는 탱크(100)와 상기 탱크(100)의 상부에 형성되는 투입구(110)와 상기 탱크(100)의 외측에서 내측으로 관통되도록 형성되어 에어를 공급하는 에어 공급관(200)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 탱크(100)의 외측에는 공기를 공급하기 위한 에어 공급기(미도시)가 구비되어 상기 에어 공급관(200)을 통하여 탱크(100)의 내부로 공기를 공급하게 되는데, 상기 에어 공급관(200)의 일측에는 공기에 포함된 이물질을 걸러주기 위한 에어 필터(210)가 구비되어 탱크(100)의 내부로 깨끗한 공기를 공급할 수 있게 된다.

이때, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 탱크(100)의 내부에는 히터 및 온도센서가 더 구비되어 내부에 수용된 배양액의 온도를 배양하는 미생물에 맞게 적절하게 조절하여 미생물을 안정적으로 배양할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 공기 공급장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 탱크(100)의 내측으로 공기를 공급하는 에어 공급관(200)과 상기 탱크(100)의 하부에 구비되되 상기 에어 공급관(200)의 단부와 연결되어 공기를 공급받는 공기 용해부(300)로 이루어지는데, 상기 공기 용해부(300)는 상기 에어 공급관(200)으로부터 공급받은 공기를 미세 버블로 분쇄함으로써, 배양액의 내부에 용이하게 용해되도록 하여 배양되는 미생물에 안정적으로 산소를 공급할 수 있게 된다.

여기서, 상기 공기 용해부(300)는 상기 에어 공급관(200)으로부터 공급받은 공기를 측방으로 분사하는 로터(340)와 상기 로터(340)가 내부에 회전가능하도록 구비되는 분배부재(330)와 상기 분배부재(330)에 방사 방향으로 형성되는 분배공(334)을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 로터(340)는 원형으로 형성되고, 상기 분배부재(330)의 중심부에는 상기 로터(340)가 회전가능하게 구비되는 수용부(332)가 형성되는데, 상기 수용부(332)의 외측에는 상기 분배공(334)이 형성되어 수용부(332)와 외측을 연통되도록 연결하게 된다.

그래서, 상기 에어 공급관(200)으로부터 공급된 공기는 상기 로터(340)를 통하여 측방으로 분사되는데, 상기 로터(340)가 회전하기 때문에 공기는 수용부(332)의 벽면과 부딛히면서 미세한 버블로 분쇄되어 배양액에 용해된다.

또한, 공기가 용해된 배양액 및 미처 녹지 않은 공기(버블)는 상기 수용부(332)의 외측에 형성되는 분배공(334)을 통하여 분배부재(330)의 외측 전방향으로 분사되게 된다.

이때, 상기 분배공(334)은 분사부재(330)의 중심부를 기준으로 방사상으로 형성되고, 수평방향으로 경사지게 형성됨으로써, 분배공(334)를 통하여 분사되는 배양액 및 공기에 의해 탱크(100)의 내부에 수용된 배양액이 회전하게 된다.

따라서, 상기 공기 용해부(300)는 에어 공급관(200)으로부터 공급받은 공기를 분쇄하여 쉽게 배양액에 용해되도록 할 뿐만 아니라, 배양액 전체가 회전하도록 함으로써, 별도의 교반기를 구비하지 않더라도 배양액을 안정적으로 교반할 수 있게 된다.

한편, 상기 분배부재(330)의 상부에는 커버판(350)이 구비되는데, 상기 커버판(350)은 분배부재(330)의 형상에 대응되도록 형성되고 중심부에는 상하 관통되도록 제1통공(352)이 형성된다.

여기서, 상기 제1통공(352)의 중심부 상부에는 연결구(356)가 구비되는데, 상기 연결구(356)는 커버판(350)의 상면 가장자리에 형성되는 지지대(354)에 의해 지지되게 된다.

이때, 상기 연결구(356)의 중심부에는 상하 관통되도록 중심공(357)이 형성되는데, 상기 연결구(356)의 하부에는 상기 로터(340)의 중심부 상부로 돌출 형성되는 상부 돌부(344)가 회전 가능하도록 연결되고, 상기 연결구(356)의 상부에는 상기 에어 공급관(200)의 단부가 연결되게 된다.

그리고, 상기 로터(330)는 원형으로 형성되어 방사 방향으로 공기를 분사하는 다수 개의 분사구(342)가 형성되고, 상기 로터(330)의 상면 중심부에는 상기 상부 돌부(344)가 형성되는데, 상기 상부 돌부(334)의 중심부에는 상하 관통되도록 연결공(345)이 형성되고, 연결공(345)의 하부는 분사구(342)와 연통되도록 형성된다.

따라서, 상기 연결구(356)의 상부에 연결되는 에어 공급관(200)을 통하여 공급된 공기는 연결구(356)의 하단에 연결되는 상부 돌부(344)의 연결공(345)을 통하여 로터(330)의 분사구(342)로 공급되어 외부로 분사되게 된다.

이때, 상기 연결구(356)의 내측 하단에는 PTFE(Polytetrafluoroethylene, 테프론)으로 이루어지는 제1밀폐부재(358)가 구비되는데, PTFE(테프론)은 내화학성이 높고 마모계수도 낮아 내부에 구비되는 상부 돌부(344)와의 마찰력을 최소화하게 되어 밀폐력을 높여주면서도 안정적으로 회전할 수 있게 된다.

한편, 상기 탱크(100)의 하부 중심부에는 상하 관통되도록 설치공(120)이 형성되는데, 상기 설치공(120)의 하부에는 판형상의 고정 플레이트(310)가 구비되어 하부를 커버하게 된다.

여기서, 상기 설치공(120)의 상부에는 고정링(320)이 구비되는데, 상기 고정링(320)은 고정 플레이트(310)와 볼트 결합으로 고정되게 되며, 상기 고정 플레이트(310)의 가장자리 상면에는 링형상의 패킹(314)이 삽입되는 패킹홈(312)이 형성되어 고정 플레이트(310)와 탱크(100) 사이의 공간을 밀폐하여 줌으로써, 내부에 수용된 배양액이 누출되는 것을 방지하게 된다.

이때, 상기 고정 플레이트(310)의 상면에는 지지다리(319)가 구비되는데, 상기 지지다리(319)의 상단에는 분배부재(330)가 결합 지지되어 분배부재(330)가 탱크(100)의 하부와 일정거리 이격되게 되며, 상기 고정링(320)의 상부에는 커버부(322)가 상기 지지다리(319)의 측부를 커버하도록 형성된다.

그리고, 상기 로터(340)의 하면 중심부에는 하부 돌부(346)가 하방으로 돌출되도록 형성되는데, 상기 분배부재(330)의 중심부에 형성되는 수용부(332)의 하면에는 제2통공(336)이 형성되어 상기 하부 돌부(346)가 제2통공(336)을 통하여 하방으로 돌출되게 된다.

여기서, 상기 고정 플레이트(310)의 중심부에는 상하 관통되는 제3통공(316)이 형성되고, 상기 제3통공(316)에는 샤프트(410)가 삽입되는데, 상기 샤프트(410)의 상단은 상기 하부 돌부(346)에 연결되고, 샤프트(410)의 하단은 탱크(100)의 하부에 구비되는 모터(400)와 연결된다.

이때, 상기 하부 돌부(346)의 중심부에는 고정홈(347)이 형성되고, 상기 샤프트(410)의 상단은 상기 고정홈(347)에 삽입되어 고정볼트(부호 미도시)를 통하여 고정되는데, 샤프트(410)의 상단 측부와 고정홈(347)의 내측에는 서로 대응되도록 키홈(미도시)이 형성되고, 상기 키홈(미도시)에는 키(미도시)가 구비되어 모터(400)의 회전력을 상기 로터(340)로 전달하게 된다.

또한, 상기 로터(340)는 커버판(350)과 수용부(332)의 하면 사이에 일정거리 이격되도록 위치하는데, 상기 로터(340)의 분사구(342)를 통하여 공기가 분사되면 분배공(334)를 통하여 공기 및 공기가 녹은 배양액이 분사되어 수용부(332)의 내측에는 음압이 형성되게 된다.

그래서, 상기 커버판(350)에 형성되는 제1통공(352)과 수용부(332)에 형성되는 제2통공(336)을 통하여 외부에 위치하는 배양액이 유입되게 됨으로써, 탱크(100)의 내부에 수용된 배양액이 유동되게 되어 보다 안정적으로 배양액이 교반되게 된다.

그리고, 상기 고정 플레이트(310)의 하부에는 배출구(311)가 형성되어 내부에 수용된 미생물이 배양된 배양액을 외부로 배출하게 되며, 상기 배출구(311)에는 도면에 도시되지는 않았지만 벨브(미도시)가 구비되어 배출을 조절하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 공기 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미생물 배양기나 정화조 같은 곳에 공기를 공급할 때, 공기를 미세 버블 형태로 공급하도록 함으로써, 공기가 쉽게 용해되도록 하는 공기 공급장치에 관한 것이다.

100 : 탱크 110 : 투입구
120 : 설치공 200 : 에어 공급관
210 : 에어 필터 300 : 공기 용해부
310 : 고정 플레이트 320 : 고정링
330 : 분배부재 340 : 로터
350 : 커버판 400 : 모터
410 : 샤프트

Claims (5)

1. 액체가 수용되는 탱크에 구비되어 공기를 공급하는 공기 공급장치에 있어서,
   상기 탱크의 외측에서 내측으로 관통되도록 형성되어 에어를 공급하는 에어 공급관과,
   상기 탱크의 하부에는 상기 에어 공급관으로부터 공급받은 공기를 미세 버블로 분쇄하는 공기 용해부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 공기 용해부는 상기 에어 공급관으로부터 공급받은 공기를 측방으로 분사하는 로터와,
   중심부에 수용부가 형성되어 상기 로터가 회전가능하게 구비되는 분배부재ㄹ를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 수용부의 외측에 수용부와 연통되도록 상기 분배부재의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 분배공이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 분배부재의 상부에는 커버판이 구비되고,
   상기 커버판의 중심부에는 상하 관통되도록 제1통공이 형성되며,
   상기 제1통공의 중심부 상부에는 커버판의 상면 가장자리에 형성되는 지지대에 의해 지지되는 연결구가 구비되고,
   상기 연결구의 하부에는 상기 로터의 상부로 돌출형성되는 상부 돌부가 회전가능하도록 연결되고,
   상기 연결구의 상부에는 상기 에어 공급관의 단부가 연결되는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 로터는 방사방향으로 공기를 분사하는 분사구가 형성되고,
   상기 상부 돌부에는 상기 분사구와 연통되는 연결공이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
   

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