KR20210086823A - 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 수중 심도에 따른 유입 공기의 수중 내 토출되는 방향을 조절 가능한 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러에 관한 것이다.

Description

폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러{Bubble flow direction guide impeller of aeration device}
본 발명은 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 수중 심도에 따른 유입 공기의 수중 내 토출되는 공기유량(이하'유량'이라 한다)의 방향을 조절 가능한 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러에 관한 것이다.
지상의 저장용수를 농업, 축산업 등에 사용하기 위해서는 용수의 사용급수 판단이 중요하다. 지상의 저장용수는 관리에 따라 용수의 급수가 낮게 되어 오염도가 높은 용수로 변질되기 쉬워 농업, 축산업 등에 사용되는 저장용수의 급수관리가 대단히 중요하다.
인구 증가와 도시화로 발생하는 도시주변의 저장용수의 상태는 용존 산소의 부족과 과영양화로 녹조의 과다 발생 및 탁도 증가 등 농작물과 축사의 용수로 사용하기에 부적합한 실정이다. 즉 저장용수들은 자연적으로 정화할 수 있는 한계치를 넘어서기 시작했다.
따라서 현대 사회에서 저장용수의 급수관리는 농업, 축산업 등의 산업을 유지하기 위한 필수적인 과정이 되었다.
폭기란, 수돗물의 정수나 폐수 처리할 때 물속에 공기를 강제로 주입하는 것을 말한다.
폭기 장치는 수중에 산소를 공급하여 용존 산소량을 증가시켜 저장용수의 호기성세균에 의해 충분하게 유기질의 분해를 행하도록 하는 장치이다.
임펠러란, 원형 판주위에 다수의 날개를 갖추고, 이를 회전할 경우 원판 내부의 물이 회전의 원심력에 의해 외부로 이탈될 때 발생되는 내부압력의 저압상태를 외부의 대기압에 의한 압력차로 외부의 공기를 내부로 유입하는 동시에 유입된 공기를 회전 날개로 잘게 구성되도록 하여 공기의 분출 상태를 미세한 버블형태로 전환 및 토출시키는 원형판이다.
저장용수의 급수상태 처리를 위한 종래기술의 폭기 장치로서, 한국등록특허 제10-1569450호[특허문헌 1]가 개시되어 있다. 그러나 [특허문헌 1]은 배출부로부터 배출되는 공기가 어느 한 방향으로만 배출 가능하고 수평방향으로만 배출이 되는 문제가 있다.
저장용수의 급수상태 처리를 위한 종래기술의 폭기 장치로서, 한국공개특허 제10-2018-0029584호[특허문헌 2]가 개시되어 있다. 그러나 [특허문헌 2] 또한 제2버블생성부로부터 생성되는 나노 버블이 어느 한 방향으로만 배출 가능하고 수평방향으로만 배출이 되는 문제가 있다.
[특허문헌 1] 한국공개특허 제10-1569450호(2015.11.19 공고) [특허문헌 2] 한국등록특허 제10-2018-0029584호(2018.02.21 공개)
본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결하여 수중 심도에 따른 유입 공기의 수중 내 토출되는 방향을 조절 가능한 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러는 공기가 유입되는 제 1 유도관; 표층수가 유입되어 상기 공기와 혼합되는 제 2 유도관; 상기 혼합된 표층수와 공기가 수중으로 분산되도록 하는 본체부 및 상기 본체부의 상부 또는 하부에 구비되어, 본체부로부터 분산되는 상기 공기 및 표층수를 상측 또는 하측으로 집중하여 분산되도록 하는 가이드 판을 포함하는 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러는 수질 상태를 측정하는 센서부를 더 포함하는 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러의 센서부는, 유입되는 공기의 양을 측정하는 공기유량 측정 센서; 물의 온도를 측정하는 온도 센서 및 용존 산소량을 측정하는 산소 측정 센서 중 하나 이상을 포함하는 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러는, 상기 본체부에 구비되는 분산 유도 부재의 개수를 조절하여 분산되는 버블의 크기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러는 수면에 존재하는 거품을 제거하는 거품 제거 장치를 더 포함하는 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러의 가이드 판은, 각도 조절되는 복수의 회동부재를 포함하고, 상기 복수의 회동부재가 각도 조절되어 상기 공기 및 표층수의 분산 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러는 공기와 표층수를 상측 또는 하측 어느 한 방향으로 집중 분사시킬 수 있어 동일한 양의 산소로도 보다 효과적인 수질 개선이 가능한 효과가 있다.
또한, 수면에 존재하는 거품를 제거하여 수질 개선에 더 효과가 있다.
또한, 임펠러의 분산 유도 부재의 개수를 조절하여 임펠러에서 분산되는 공기 입자를 미세버블에서부터 나노 버블까지 다양하게 분사할 수 있어 용존 산소량을 더욱 높이는 효과가 있다.
또한, 수질 상태를 측정하여 해당 수질 상태에 맞는 운용이 가능한 효과가 있다.
도 1의 (a),(b)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러의 상부 가이드 판을 구비한 상태의 사시도
도 2의 (a),(b)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러의 하부 가이드 판을 구비한 상태의 사시도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러가 거품 제거 장치를 더 포함하는 상태의 사시도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러의 상부 가이드 판의 다수의 회동부재 및 하부 가이드 판의 다수의 회동부재가 접힌 상태의 사시도
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러의 상부 가이드 판의 다수의 회동부재만이 펼쳐진 상태의 사시도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러의 하부 가이드 판의 다수의 회동부재만이 펼쳐진 상태의 사시도
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 7를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1의 (a),(b)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러의 상부 가이드 판을 구비한 상태의 사시도이고, 도 2의 (a),(b)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러의 하부 가이드 판을 구비한 상태의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러는 제 1 유도관(100), 제 2 유도관(200), 본체부(500) 및 상부 및 하부 가이드 판(300,400)을 포함할 수 있다.
제 1 유도관(100)에서는 임펠러 주변의 공기가 유입될 수 있고, 축 방향으로 소정의 길이를 가질 수 있다.
제 1 유도관(100)은 공기가 유입되는 제 1 유입구(110)를 포함할 수 있다.
제 1 유입구(110)는 제 1 유도관(100)의 일측에 형성될 수 있다.
제 2 유도관(200)에서는 표층수가 유입되어 상기 제 1 유도관(100)에 유입되는 공기와 혼합될 수 있다.
제 2 유도관(200)은 축 방향으로 소정의 길이를 가질 수 있으며, 제 1 유도관(100) 끝단에 연결될 수 있다.
제 2 유도관(200)은 제 2 유입구(210)를 포함할 수 있다.
제 2 유입구(210)는 제 2 유도관(200)의 일측에 형성될 수 있고, 표층수와 함께 유입될 수 있는 부유물의 유입을 방지하기 위하여 제 1 유입구(110)와는 달리 거름 필터(미도시)를 구비할 수 있다.
제 1 유도관(100) 및 제 2 유도관(200)의 소재는 부식을 방지하기 위해 스테인레스인 것이 바람직하나 가벼우면서 쉽게 산화되지 않는 소재라면 어느 것이든 적용가능하며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본체부(500)에서는 혼합된 표층수와 공기가 수중으로 분산될 수 있다.
본체부(500)는 원통의 형상으로 옆면에 다수의 분산 유도 부재(510)로 구성되어 있고, 혼합된 표층수와 공기가 수중으로 원활하게 분산될 수 있도록 분산 유도 부재(510) 사이로 다수의 통로가 형성될 수 있다.
분산 유도 부재(510)는 사다리꼴 모양으로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한하지 않고 다양한 모양으로 형성될 수 있다.
본체부(500)로 유입된 표층수 및 공기는 본체부(500) 내부에서 회전력을 받아 본체부(500)로 유입되는 속도보다 더 빠른 속도로 본체부(500) 외부로 분산될 수 있다.
가이드 판은 상부 가이드 판(300) 및 하부 가이드 판(400)을 포함할 수 있다.
상부 가이드 판(300)은 본체부(500)의 상측에 구비되어, 본체부(500)로부터 분산되는 공기 및 표층수를 하측으로 집중하여 분산되도록 하여 버블에 의한 강제대류를 통하여 표층수의 수온을 낮출 수 있다.
이로써, 표층수에 분포된 유해 미생물 및 광합성 녹조류의 번식속도를 지연시키는 효과가 있다.
하부 가이드 판(400)은 본체부(500)의 하측에 구비되어, 본체부(500)로부터 분산되는 공기 및 표층수를 상측으로 집중하여 분산되도록 하여 표층수의 용존 산소량을 빠르게 증가시켜 수질급수를 양호하게 할 수 있다.
상부 가이드 판(300) 및 하부 가이드 판(400)은 원형 모양으로 상하 방향으로 두께를 가질 수 있다.
이로써, 상기 임펠러는 공기와 표층수를 상측 또는 하측 어느 한 방향으로 집중 분사시킬 수 있어 동일한 양의 산소로도 보다 효과적인 수질 개선이 가능한 효과가 있다.
또한, 임펠러의 분산 유도 부재(510)의 개수 및 본체부(500)의 회전속도 중 하나 이상을 조절할 수 있다.
본체부(500)의 분산 유도 부재(510)의 개수 및 본체부(500)의 회전속도에 따라 분산되는 공기 입자 크기를 조절할 수 있어 미세버블부터 나노버블에 이르기까지 다양하게 분산시킬 수 있다.
분산 유도 부재(510)의 개수는 본체부(500)를 교체하여 조절할 수 있고, 분산 유도 부재(510) 부분만을 추가하거나 분리하는 방법 등으로 그 수를 조절할 수 있다.
이로써, 상기 임펠러는 공기 입자 크기를 조절하여 분산시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본체부(500)의 회전속도를 조절하여 분산되는 공기의 양을 조절할 수 있다.
본체부는 외부의 동력으로 회전할 수 있고 그로부터 발생하는 원심력에 의해 유입된 공기와 표층수를 분산시킬 수 있는데, 본체부(500)의 회전 속도에 따라 공기 입자 크기뿐만 아니라 분산되는 공기의 양과 분산 속도 및 분산 도달 거리도 달라질 수 있다.
이로써, 상기 임펠러는 분산되는 공기의 양, 분산 속도, 분산 도달 거리를 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러가 거품 제거 장치를 더 포함하는 상태의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 임펠러는 거품 제거 장치(600)를 더 포함할 수 있다.
거품 제거 장치(600)는 수면에 존재하는 거품을 제거할 수 있다.
거품 제거 장치(600)는 회전판(610), 결합 축, 제거봉(630)을 포함할 수 있다.
회전판(610)은 제 1 유도관(100)의 외측과 결합하여 제 1 유도관(100)을 축으로 하여 회전할 수 있다.
회전판(610)은 다수의 스트로크를 포함할 수 있다.
결합 축은 회전판(610)의 끝단에 다수개가 수직으로 연결될 수 있다.
제거봉(630)은 결합축(620)에 하나씩 결합하여 하나의 회전판(610)에 다수개의 제거봉(630)이 수직으로 연결될 수 있다.
제 1 유도관(100)이 회전하는 경우 동일한 각속도로 회전판(610)도 회전할 수 있다.
회전판(610)이 회전하면서 수면에 존재하는 거품을 다수개의 제거봉(630)으로 타격하여 거품을 터뜨려서 거품을 제거하고 동시에 분산시켜 거품이 형성되는 것을 막을 수 있다.
이로써, 상기 임펠러는 수면에 존재하는 거품를 제거하여 수질 개선에 더 효과가 있다.
또한, 상기 임펠러는 센서부를 더 포함할 수 있다.
센서부는 상기 임펠러 주변의 수질 상태를 측정할 수 있다.
센서부는, 물의 유속을 측정하는 유속 측정 센서; 물의 온도를 측정하는 온도 센서 및 용존 산소량을 측정하는 산소 측정 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
공기유량 측정 센서는 유입되는 공기의 양을 측정하는 센서로, 수중 오염도에 따라 필요의 용존 산소량 확보를 위한 공기 유입량을 조절할 수 있다.
온도 센서는 수중 온도를 측정하는 센서로, 수중 온도가 높아지면 용존 산소량은 감소하기 때문에, 수중 오염 정도를 판단할 수 있다.
산소 측정 센서는 용존 산소량을 측정하는 센서로, 용존 산소량이 낮을수록 수중 오염이 심하다고 판단할 수 있다. 어패류 또는 호기성 미생물은 수중에 녹아있는 산소를 통하여 호흡을 하기 때문에, 용존 산소량이 낮아지면 어패류는 사멸하게 되고, 호기성 미생물은 증식이나 생장활동을 멈추게 된다. 또한 식물도 뿌리 호흡을 할 때, 주로 용존 산소를 이용하며, 용존 산소가 낮아지면 생장이 둔화되거나 멈추게 된다. 이에 따라 물속에 유기물이 많아지면 용존 산소량이 낮아지기 때문에 용존 산소는 수중 오염 정도를 측정할 수 있다.
이로써, 상기 임펠러는 수질 상태를 측정하여 해당 수질 상태에 맞는 운용이 가능한 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폭기 장치의 버블 방향유도 임펠러의 상부 가이드 판의 다수의 회동부재 및 하부 가이드 판의 다수의 회동부재가 접힌 상태의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러의 상부 가이드 판의 다수의 회동부재만이 펼쳐진 상태의 사시도이며, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러의 하부 가이드 판의 다수의 회동부재만이 펼쳐진 상태의 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러의 상부 가이드 판(300)은 복수의 상부 회동부재(310)를 포함할 수 있고, 하부 가이드 판(400)은 복수의 하부 회동부재(410)을 포함할 수 있다.
상부 가이드 판(300)은 복수의 상부 회동부재(310)를 포함할 수 있다.
상부 회동부재(310)는 세로 길이가 가로 길이보다 긴 직사각형 모양으로 형성될 수 있고, 본체부(500)의 상측에 각각의 회동 축으로 연결되어 본체부(500)의 바깥 방향으로 회동할 수 있다.
또한, 상부 회동부재(310)는 본체부(500)가 시계방향으로 회전할 때에만 수평으로 회동할 수 있도록 일정 각도로 비틀어져 구비될 수 있다.
하부 가이드 판(400)은 복수의 하부 회동부재(410)를 포함할 수 있다.
하부 회동부재(410)는 세로 길이가 가로 길이보다 긴 직사각형 모양으로 형성될 수 있고, 본체부(500)의 하측에 각각의 회동 축으로 연결되어 본체부(500)의 바깥 방향으로 회동할 수 있다.
또한, 하부 회동부재(410)는 본체부(500)가 반시계방향으로 회전할 때에만 수평으로 회동할 수 있도록 일정 각도로 비틀어져 구비될 수 있다.
이로써 본체부(500)의 회전 방향에 따라 상부 회동부재(310) 또는 하부 회동부재(410) 중 어느 한쪽만이 회동하여 펼쳐진 상태로 유지될 수 있어 본체부(500)로 하여금 표층수 및 공기의 혼합물을 상측 또는 하측 중 어느 한곳으로 집중하여 분사시킬 수 있다.
이로써, 회전 방향에 따라 상측 또는 하측 어느 한 방향을 선택하여 그 방향으로 집중 분사되도록 할 수 있어 상황에 따른 보다 효과적인 수질 개선이 가능한 효과가 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
100 : 제 1 유도관
110 : 제 1 유입구
200 : 제 2 유도관
210 : 제 2 유입구
300 : 상부 가이드 판
310 : 상부 회동부재
400 : 하부 가이드 판
410 : 하부 회동부재
500 : 본체부
510 : 분산 유도 부재
600: 거품 제거 장치
610 : 회전판
620 : 결합축
630 : 제거봉

Claims (6)

  1. 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러에 있어서,
    공기가 유입되는 제 1 유도관;
    표층수가 유입되어 상기 공기와 혼합되는 제 2 유도관;
    상기 혼합된 표층수와 공기가 수중으로 분산되도록 하는 본체부 및
    상기 본체부의 상부 또는 하부에 구비되어, 본체부로부터 분산되는 상기 공기 및 표층수를 상측 또는 하측으로 집중하여 분산되도록 하는 가이드 판을 포함하는 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드 판은,
    각도 조절되는 복수의 회동부재를 포함하고,
    상기 복수의 회동부재가 각도 조절되어 상기 공기 및 표층수의 분산 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 임펠러는,
    수질 상태를 측정하는 센서부를 더 포함하는 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 센서부는,
    유입되는 공기의 양을 측정하는 공기유량 측정 센서;
    물의 온도를 측정하는 온도 센서 및
    용존 산소량을 측정하는 산소 측정 센서 중 하나 이상을 포함하는 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 본체부는,
    분산 유도 부재의 개수 및 회전 속도 중 하나 이상을 조절하여 분산되는 공기 입자 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 임펠러는,
    수면에 존재하는 거품을 제거하는 거품 제거 장치를 더 포함하는 폭기 장치의 버블유량 방향유도 임펠러.
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