KR20220003873A - 에어 리프팅 벤츄리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시에 따른 에어 리프팅 벤츄리 장치는, 튜브 형태로 연장되어 물의 유입을 안내하는 제1 유입관, 튜브 형태로 연장되어 공기의 유입을 안내하는 제2 유입관, 유입구와 배출구의 사이에 상기 유입구의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 목부를 갖는 관통 유로를 포함하고, 상기 제1 유입관이 상기 유입구에 연결되고 상기 제2 유입관이 상기 목부에 연결되는, 벤츄리 관, 상기 벤츄리 관의 배출구에 연결되는 분사 노즐, 및 상기 벤츄리 관의 상단으로부터 전방 상부를 향하여 비스듬히 연장되는 에어 가이드를 포함한다.

Description

에어 리프팅 벤츄리 장치{AIR LIFTING VENTURI DEVICE}
본 개시는 양식장의 수조 내에 설치되어 공기를 유입 부양시키는 에어 리프팅 벤츄리 장치에 관한 것이다.
국민 생활 수준의 향상에 따른 웰빙 푸드의 선호 현상으로 인하여 육류 등에 비해 건강 식품으로 선호되는 싱싱한 생선이나 해산물에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 수요 증가 탓에 연안 해역에서는 무분별한 어류의 남획이 발생하고 있으며, 산업 발전에 따른 환경 오염 탓에 수질환경도 악화되어 자연적인 어족 자원은 지속적으로 감소하고 있다.
이런 상황에서는 해산물의 수요와 공급의 불일치를 해소하는 방향으로 산업이 진행되어 잡는 어업보다는 기르는 어업으로서의 양식 산업이 이전보다 활발해질 것으로 예상된다. 그러나 연안해역에서 이루어지는 천해 양식은 자연 재해나 수질 오염뿐만 아니라 각종 질병 등의 여러 위험 요소가 상존하여 안정적이지 못하기 때문에, 바다가 아닌 육상에 양식 수조를 설치하여 다양한 어종을 양식하는 육상설치방식 양식 수조가 보급되고 있다.
일반적으로 육상설치방식 양식 수조에 수용된 물(해수 또는 담수)에는 어류가 먹다 남은 사료가 섞이게 되고 어류의 배설물이 이들과 혼재하기 때문에 장시간 방치하면 용존 산소량이 감소되어 수조 내 어류의 폐사를 초래할 수 있다.
따라서 수조 내 물속의 모자라는 산소를 공급하기 위하여 수차, 공기 분산기 등을 활용하거나 또는 액체산소, 고압산소, 산소발생기 등을 적용하기도 한다. 그러나 이러한 장치들은 과다한 시설투자비가 요구되는 반면 어종에 따라서는 효율적이지 못할 수 있고, 이러한 장치들을 관리 및 운영하는 데에도 많은 비용이 소요되어 양식 생산 비용이 증대되는 문제점이 있다.
본 개시의 일 측면은 양식장의 수조 내에 용존 산소를 원활하게 공급할 수 있는 에어 리프팅 벤츄리 장치를 제공하고자 하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어 리프팅 벤츄리 장치는, 튜브 형태로 연장되어 물의 유입을 안내하는 제1 유입관, 튜브 형태로 연장되어 공기 또는 산소의 유입을 안내하는 제2 유입관, 유입구와 배출구의 사이에 상기 유입구의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 목부를 갖는 관통 유로를 포함하고, 상기 제1 유입관이 상기 유입구에 연결되고 상기 제2 유입관이 상기 목부에 연결되는, 벤츄리 관, 상기 벤츄리 관의 배출구에 연결되는 분사 노즐, 및 상기 벤츄리 관의 상단으로부터 상기 분사 노즐의 분사 방향 상부를 향하여 비스듬히 연장되는 에어 가이드를 포함한다.
상기 에어 가이드는 상방으로 볼록하게 라운드진 단면을 갖는 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 에어 가이드는 상기 제2 유입관의 상단부에 가까운 높이까지 연장될 수 있다.
상기 에어 가이드는 상면으로부터 연장되어 상기 제2 유입관에 일단이 고정되는 지지대를 포함할 수 있다.
상기 지지대는 상기 제2 유입관의 상단부에 가까이 위치하는 제1 지지대와 상기 제2 유입관의 벤츄리 관 연결부에 가까이 위치하는 제2 지지대를 포함할 수 있다.
상기 제1 유입관은 상부가 개구되며 수직하게 연장되는 유입부와 상기 유입부의 하단으로부터 연장되어 절곡되면서 상기 벤츄리 관의 유입구에 연결되는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 제2 유입관의 직경은 상기 제1 유입관의 직경보다 더 작게 형성될 수 있다.
상기 분사 노즐의 직경은 상기 벤츄리 관의 유입구의 직경보다 더 작게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 에어 리프팅 벤츄리 장치에 의하면, 벤츄리 관을 통과하여 분사된 공기가 더욱 오랜 시간 수조 내에 머물도록 하여 수조 내 용존 산소 함유량을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 수직 상승하려는 운동 에너지를 갖는 공기방울을 에어 가이드를 이용하여 앞으로 전진시킬 때 물을 함께 전진 이동시키는 효과가 있으므로 양식에 있어서 반드시 필요한 물순환을 가속화하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 리프팅 벤츄리 장치를 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 에어 리프팅 벤츄리 장치를 지면(紙面)에 평행한 평면으로 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 리프팅 벤츄리 장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 리프팅 벤츄리 장치를 수조에 설치하여 작동하는 상태를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
명세서 전체에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 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. 따라서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 리프팅 벤츄리 장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 에어 리프팅 벤츄리 장치를 지면(紙面)에 평행한 평면으로 잘라서 본 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 에어 리프팅 벤츄리 장치(100)는 물의 유입을 안내하는 제1 유입관(110), 공기 또는 산소의 유입을 안내하는 제2 유입관(120), 그리고 제1 유입관(110)과 제2 유입관(120)이 각각 연결되는 벤츄리 관(130)을 포함한다. 제1 유입관(110)과 제2 유입관(120)은 튜브 형태로 길게 연장되며, 각각 물과 공기가 이동할 수 있는 통로를 제공할 수 있다.
벤츄리 관(130)의 상단에는 이로부터 전방 상부를 향하여 비스듬히 연장되는 에어 가이드(150)가 형성될 수 있으며, 에어 가이드(150)는 제2 유입관(120)의 상단부에 가까운 높이까지 연장될 수 있다. 이러한 에어 가이드(150)는 지지대(160)를 통하여 제2 유입관(120)에 고정될 수 있다. 지지대(160)는 에어 가이드(150)의 상면으로부터 연장되어 제2 유입관(120)에 일단이 고정될 수 있다. 이러한 지지대(160)는 복수 개로 구성될 수 있으며, 제2 유입관(120)의 상단부에 가까이 위치하는 제1 지지대(161)와 제2 유입관(120)의 벤츄리 관 연결부에 가까이 위치하는 제2 지지대(162)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 유입관(110)은 상부가 개구되며 수직하게 연장되는 유입부(112)와 유입부(112)의 하단에 연결되어 절곡되면서 벤츄리 관(130)에 연결되는 연결부(114)를 포함할 수 있다.
벤츄리 관(130)은 유입구(131)와 배출구(132)를 포함하고, 유입구(131)와 배출구(132) 사이에 유입구(131)보다 더 작은 직경을 갖는 목부(134)를 가질 수 있다. 여기서 유입구(131)에는 제1 유입관(110)이 연결되고 목부(134)에는 제2 유입관(120)이 연결될 수 있다. 또한 벤츄리 관(130)은 목부(134)에서 유체 흐름 방향으로 테이퍼지게 돌출된 주입 노즐(135)을 더 포함할 수 있다. 그리고 벤츄리 관(130)의 배출구(132)에는 분사 노즐(140)이 연결될 수 있다. 분사 노즐(140)은 벤츄리 관(130)의 배출구(132)로부터 직경이 다시 점점 커지는 디퓨저(diffuser) 구조로 이루어질 수 있다.
제1 유입관(110)의 유입부(112)와 제2 유입관(120)은 서로 나란하게 수직 하방으로 연장될 수 있으며, 여기서 제2 유입관(120)의 직경은 제1 유입관(110)의 유입부(112)의 직경보다 더 작게 형성될 수 있다. 제1 유입관(110)은 유입부(112)로부터 이어지며 절곡되는 연결부(114)가 벤츄리 관(130)의 유입구(131)에 연결됨으로써 벤츄리 관(130)과 연결될 수 있다. 제2 유입관(120)은 벤츄리 관(130)의 측면에 고정되며 측방 통로(136)를 통해 목부(134)에 연결될 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 벤츄리 관(130)은 목부(134)의 직경이 유입구(131)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 분사 노즐(140)의 직경은 벤츄리 관(130)의 유입구(131)의 직경보다 더 작게 형성될 수 있으며, 분사 노즐(140)의 직경이 벤츄리 관(130)의 배출구(132)에서부터 유체 흐름 방향으로 점차 커지도록 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이 구성되는 벤츄리 관(130)은 양식 수조 내에 베르누이 원리(Bernoulli principle)를 이용하여 용존 산소를 공급하기 위한 장치로 활용될 수 있다. 사육 수조(일례로, 순환 여과조)에 설치된 펌프를 이용하여 끌어올려진 물이 제1 유입관(110)을 지나 벤츄리 관(130) 내로 공급되고, 다시 벤츄리 관(130) 내에서 직경이 수 mm로 좁아지는 목부(134)를 지나면서 유속이 빨라져 생기는 음압 때문에 제2 유입관(120)을 통해 공기가 유입될 수 있다. 이렇게 유입된 공기는 벤츄리 관(130)을 통과하면서 물과 혼합될 수 있다. 이렇게 혼합된 물과 공기는 분사 노즐(140)을 통해 다시 사육 수조(일례로 양성 수조) 내로 분사될 수 있다. 이 때, 공기 중에는 약 21% 정도의 산소 성분이 포함되어 있기 때문에 분사 노즐(140)에서 강하게 내뿜어지는 작은 공기 방울 내에 함유된 산소가 수조 내로 공급되면서 산소 공급이 이루어질 수 있다. 초고밀도 양식의 경우 다량의 산소를 필요로 하는데 이 때는 상기에서 공기 유입에 활용되는 제2 유입관(120)을 서로 연결하는 산소 공급관(미도시)을 설치하고 이를 산소 저장시설에 연결하여 순수산소를 공급할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 리프팅 벤츄리 장치를 도시한 사시도이다. 도 3은 에어 가이드(150)의 형상이 보다 잘 드러날 수 있는 각도에서 에어 리프팅 벤츄리 장치(100)를 본 모습을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 에어 가이드(150)는 상방으로 볼록하게 라운드진 단면을 갖는 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 플레이트 형상의 에어 가이드(150)는 벤츄리 관(130)의 상단으로부터 분사 노즐(140)의 분사 방향에 따른 전방 상부로 비스듬히 연장하도록 구비될 수 있다. 따라서 분사 노즐(140)로부터 분사된 공기에 의해 수조 내에서 형성된 공기 방울이 바로 위로 이동하여 수면으로 올라가지 않고 에어 가이드(150)를 따라 분사 노즐(140)로부터 멀어지는 방향으로 안내되면서 점차로 수면을 향해 이동할 수 있다. 이렇게 함으로써 수조 내에 공기 방울이 더 오랜 시간 머물도록 할 수 있고, 결과적으로 더 많은 산소가 물 속에 녹아 있도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 리프팅 벤츄리 장치를 수조에 설치하여 작동하는 상태를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 에어 리프팅 벤츄리 장치(100)는 수조(T) 내에 벤츄리 관(130)이 잠기도록 설치될 수 있다. 에어 리프팅 벤츄리 장치(100)의 제1 유입관(110)을 통해 물이 유입되면, 제1 유입관(110)에 연결된 벤츄리 관(130)으로 유입된 물이 이송되고, 벤츄리 관(130)의 특성에 따라 벤츄리 관(130)의 목부(134)에 연결된 제2 유입관(120)에 음압이 걸리면서 대기(A)로부터 공기를 유입시킬 수 있다. 즉 제2 유입관(120) 내부의 압력이 대기압보다 낮아지게 되면서 대기(A) 중의 공기가 제2 유입관(120) 내로 유입될 수 있다. 이를 위하여 제2 유입관(120)은 공기의 유입을 위한 개구가 형성된 상단부가 수면 위로 노출되도록 설치될 수 있다. 제1 유입관(110)은 물의 유입을 위한 개구가 물 공급관(미도시)에 연결되어 물을 공급받을 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 에어 가이드(150)는 벤츄리 관(130)의 상단으로부터 분사 노즐(140)의 분사 방향 전방 상부를 향해 비스듬히 연장하도록 형성될 수 있다. 즉, 에어 가이드(150)는 분사 노즐(140)로부터 멀어질 수록 수면을 향해 상방으로 연장될 수 있다. 또한 에어 가이드(150)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상방으로 볼록하게 라운드진 단면을 갖는 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다. 또한 에어 가이드(150)는 제2 유입관(120)의 상단부에 가까운 높이까지 연장될 수 있는데, 이로써 수조(T) 내에 에어 리프팅 벤츄리 장치(100)를 설치할 때에도 에어 가이드(150)의 상단부는 수면 위로 노출되도록 할 수 있다.
이와 같이 형성되는 에어 가이드(150)를 구비함으로써 분사 노즐(140)에서 분사된 공기 방울(B)은 위로 떠오르면서 에어 가이드(150)를 따라 분사 노즐(140)로부터 멀어지는 방향으로 수조(T) 내에서 이동할 수 있다. 즉, 에어 가이드(150)가 구비되지 않은 경우에는 분사 노즐(140)에서 분사된 공기 방울(B)이 그 특성상 수면을 향해 수직하게 이동할 것이지만, 본 실시예에서와 같이 에어 가이드(150)를 구비함으로써 분사 노즐(140)에서 분사된 공기 방울(B)은 에어 가이드(150)에 부딪혀 발생되는 에너지에 의해 전방으로 나아갈 수 있는 힘을 갖게 되며 따라서 수평적인 물살을 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 물살은 수조 내에서 일정한 간격을 두고 연속적으로 형성될 경우 수조 내 전체 물을 수평적으로 움직일 수 있으며, 공기 방울(B)이 가능한 오래 수조 내에 머물도록 할 수 있는 것이다.
에어 가이드(150)는 수조 내 사육수의 깊이에 따라 그 길이가 설정될 수 있으며, 수표면에 대하여 45도 각도를 가질 때 수평적인 물 움직임과 용존 산소 공급에 효과를 나타낼 수 있다.
사육 수조는 한정된 에너지를 이용하여 최대한의 산소 공급을 해야 함과 동시에 움직이는 물살을 형성함으로써 수중 유기물이 바닥에 가라앉지 않도록 할 필요가 있다. 또한 수조 내 어류들이 물의 흐름을 느끼게 함으로써 성장이나 생존에 유리한 영향을 미칠 수도 있다. 따라서 벤츄리 관(130)과 에어 가이드(150)를 활용함으로써 같은 동력으로 산소 공급 및 수직적 물의 혼합과 더불어 수평적인 물살의 형성까지 가능하다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 에어 리프팅 벤츄리 장치 110: 제1 유입관
112: 유입부 114: 연결부
120: 제2 유입관 130: 벤츄리 관
131: 유입구 132: 배출구
134: 목부 135: 주입 노즐
136: 측방 통로
140: 분사 노즐 150: 에어 가이드
160: 지지대 161: 제1 지지대
162: 제2 지지대 T: 수조
A: 대기 B: 공기 방울

Claims (8)

  1. 튜브 형태로 연장되어 물의 유입을 안내하는 제1 유입관;
    튜브 형태로 연장되어 공기 또는 산소의 유입을 안내하는 제2 유입관;
    유입구와 배출구의 사이에 상기 유입구의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 목부를 갖는 관통 유로를 포함하고, 상기 제1 유입관이 상기 유입구에 연결되고 상기 제2 유입관이 상기 목부에 연결되는, 벤츄리 관;
    상기 벤츄리 관의 배출구에 연결되는 분사 노즐;
    상기 벤츄리 관의 상단으로부터 상기 분사 노즐의 분사 방향 상부를 향하여 비스듬히 연장되는 에어 가이드
    를 포함하는 에어 리프팅 벤츄리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어 가이드는 상방으로 볼록하게 라운드진 단면을 갖는 플레이트 형상으로 이루어진, 에어 리프팅 벤츄리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어 가이드는 상기 제2 유입관의 상단부에 가까운 높이까지 연장되는, 에어 리프팅 벤츄리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어 가이드는 상면으로부터 연장되어 상기 제2 유입관에 일단이 고정되는 지지대를 포함하는, 에어 리프팅 벤츄리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지대는 상기 제2 유입관의 상단부에 가까이 위치하는 제1 지지대와 상기 제2 유입관의 벤츄리 관 연결부에 가까이 위치하는 제2 지지대를 포함하는, 에어 리프팅 벤츄리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 유입관은 상부가 개구되며 수직하게 연장되는 유입부와 상기 유입부의 하단으로부터 연장되어 절곡되면서 상기 벤츄리 관의 유입구에 연결되는 연결부를 포함하는, 에어 리프팅 벤츄리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 유입관의 직경은 상기 제1 유입관의 직경보다 더 작게 형성되는, 에어 리프팅 벤츄리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사 노즐의 직경은 상기 벤츄리 관의 유입구의 직경보다 더 작게 형성되는, 에어 리프팅 벤츄리 장치.
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