KR20220087609A

KR20220087609A - 미세기포 발생장치

Info

Publication number: KR20220087609A
Application number: KR1020200177032A
Authority: KR
Inventors: 박대식; 조용현
Original assignee: 주식회사대신정공
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-06-27
Also published as: KR102436964B1

Abstract

본 발명에 의한 미세기포 발생장치는, 외부로부터 고압의 순환수와 공기가 공급되는 입수관이 일측에 구비되고, 내부에 채워진 고압의 순환수가 대기압으로 감압되면서 배출되는 출수관이 타측에 구비되는 압력탱크; 길이방향 일단이 상기 입수관과 연통되도록 상기 압력탱크의 내부에 설치되는 입수덕트; 길이방향 일단이 상기 출수관과 연통되도록 상기 압력탱크의 내부에 설치되는 출수덕트; 상기 입수덕트와 출수덕트의 내부에 장착되는 스플리터;를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 미세기포 발생장치를 이용하면, 외부로부터 유입된 공기를 스플리터로 잘게 쪼갠 후 순환수의 압력 강하를 통해 다량의 미세기포를 발생시킴으로써 순환수를 고압으로 압축시키지 아니하더라도 순환수의 용존산소량을 효과적으로 높일 수 있다는 장점이 있다.

Description

미세기포 발생장치 {Micro-bubble generating device}

본 발명은 순환수의 용존산소량을 높이기 위해 순환수 내부에 다량의 미세기포를 발생시키는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 물리적 충격에 의해 미세기포를 발생시키는 방법과 순환수의 압력 강하를 통해 미세기포를 발생시키는 방법이 혼용된 미세기포 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 영업장소에서 나오는 생활하수를 포함한 오,폐수와 각종 산업현장의 공장 및 양계장이나 우사가 있는 축산 농가에서 배출되는 각종 오,폐수는 하천에 그대로 방류하거나 땅에 매립할 경우 수질을 심각하게 오염시키고 토양 및 대기 오염의 주원인이 되고 있으므로 이러한 폐수는 폐수처리장치를 통해 깨끗하게 정화 처리한 후 방류되어야만 한다.

상기 가정이나 영업장소와 산업현장 및 축산 농가 등지에서 발생 되는 각종 부산물이 포함된 폐수의 처리과정은 대부분 전처리과정과 1차 내지 3차의 처리과정으로 이루어진다. 여기서 전처리 과정은 물리적 처리 공정이다. 구체적으로는 스크린 침사지 유수분리가 행하여지는 공정에 의해 협잡물, 모래, 고형물 등이 제거되는 처리과정을 말한다.

상기 1차 처리과정은 화학적 처리과정으로서, 중화 - 반응 - 응집이 이루어져 침전 혹은 부상이 되며, 이에 의해 침전물질이나 부유물질이 제거되는 처리과정이다. 2차 처리과정은 생물학적 처리과정으로서, 활성오니가 행하여지며 이에 의해 용족 유기물질이 제거되는 처리과정이다. 3차 처리과정은 고도 처리과정으로서, 질소 및 인 제거와 흡착, 여과가 행하여지며 이에 의해 고도 처리가 되는 처리과정이다.

상기의 폐수 처리과정 중 화학적 처리과정에서 부유물질을 강제로 부상시킨 다음 제거하는 공정이 있는데, 이에 의해 폐수 속에서 부유물질을 제거하기 위해서는 고압의 공기를 폐수로부터 부유물질이 단계별로 제거되고 있는 순환수 속에 용해시킨 다음 대기압에서 만들어지는 기포의 부상력을 이용하여 순환수 속의 부유물질이 함께 부상되도록 하면 부유물질을 제거하기가 용이한 것이다.

즉, 이와 같은 수처리 때의 처리 효율 향상과 작업시간 단축은 순환수의 용존산소량에 좌우되는바, 순환수 내부에 다량이 미세기포를 발생시켜 순환수의 용존산소량을 높이는 방안이 다양하게 제안되고 있다.

일반적으로 순환수 내부에 기포를 발생시키는 장치로는, 임펠러의 회전력으로 순환수 내부에 공기를 주입시켜 기포를 발생시키는 유도공기식 기포발생장치와, 챔버 내부에 다양한 구조의 내부구조물(이하 '스플리터'라 함)을 설치하여 물과 공기가 상기 내부구조물에 부딪히는 과정에서 기포가 발생되도록 하는 스플리터식 기포발생장치와, 순환수를 고압으로 가압한 후 대기압으로 급격하게 강하시켜 순환수 내부에 미세기포가 발생되도록 하는 가압식 기포발생장치가 있다.

그러나 유도공기식 기포발생장치와 스플리터식 기포발생장치는 비교적 큰 사이즈의 기포만을 발생시킬 수 있을 뿐 미세기포를 발생시키지는 못하므로 순환수의 용존산량을 높이는데 한계가 있고, 가압식 기포발생장치는 미세기포는 발생시킬 수 있지만 순환수를 5~6kg/cm³의 고압으로 압축시켜야 하므로 장치의 설치비용 및 유지비용이 많이 소요된다는 단점이 있다.

KR 10-1279629 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 외부로부터 유입된 공기를 스플리터로 잘게 쪼갠 후 순환수의 압력 강하를 통해 다량의 미세기포를 발생시킴으로써 순환수를 고압으로 압축시키지 아니하더라도 순환수의 용존산소량을 효과적으로 높일 수 있는 미세기포 발생장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 미세기포 발생장치는, 외부로부터 고압의 순환수와 공기가 공급되는 입수관이 일측에 구비되고, 내부에 채워진 고압의 순환수가 대기압으로 감압되면서 배출되는 출수관이 타측에 구비되는 압력탱크; 길이방향 일단이 상기 입수관과 연통되도록 상기 압력탱크의 내부에 설치되는 입수덕트; 길이방향 일단이 상기 출수관과 연통되도록 상기 압력탱크의 내부에 설치되는 출수덕트; 상기 입수덕트와 출수덕트의 내부에 장착되는 스플리터;를 포함하여 구성된다.

상기 스플리터는, 다수 개의 육각홀이 연이어 배열된 둘 이상의 허니컴패널이 두께방향으로 적층되는 구조로 구성되되 상기 허니컴패널의 적층방향이 상기 입수덕트 및 출수덕트의 길이방향과 직각을 이루도록 장착되며, 이웃하는 허니컴패널은 육각홀이 상호 어긋나게 겹쳐지도록 적층된다.

상기 스플리터는, 상기 육각홀의 내벽으로부터 상기 육각홀의 중심을 향해 연장되는 다수 개의 돌출핀을 구비한다.

상기 입수관은 상기 압력탱크의 일측벽 하부에 결합되고, 상기 출수관은 상기 압력탱크의 타측벽 하부에 결합되며, 상기 입수덕트는 수직으로 세워지도록 배열되어 하단이 상기 입수관과 연결되고, 상기 출수덕트는 수직으로 세워지도록 배열되어 하단이 상기 출수관과 연결되며, 상기 입수덕트의 상단으로 인출된 순환수를 상기 압력탱크의 바닥으로 안내하는 가이드판을 더 포함한다.

상기 압력탱크의 내벽과 상기 가이드판의 외측면에는, 상기 순환수의 유동방향과 교차하는 방향으로 연장되는 다수 개의 돌출바가 구비된다.

상기 돌출바는, V자 형상의 횡단면을 갖도록 폭방향 중단이 절곡된 플레이트 형상으로 형성되어, 절곡된 모서리의 돌출방향이 순환수의 유동방향과 대향하도록 설치된다.

상기 돌출바는 상기 순환수의 유동방향을 따라 관통되는 하나 이상의 관통공을 구비한다.

상기 관통공을 통과하는 순환수가 나선형으로 유동하도록 상기 관통공의 내벽에는 나선홈이 형성된다.

상기 입수관의 개도량을 조절하는 입수밸브와, 상기 출수관의 개도량을 조절하는 출수밸브를 더 포함하며, 상기 입수밸브와 출수밸브는, 상기 압력탱크 내부의 압력이 일정하게 유지되도록 자동 조절된다.

상기 압력탱크는, 내부공간 상부에 포집된 공기를 외부로 배출시키는 에어벤트를 구비한다.

본 발명에 의한 미세기포 발생장치를 이용하면, 외부로부터 유입된 공기를 스플리터로 잘게 쪼갠 후 순환수의 압력 강하를 통해 다량의 미세기포를 발생시킴으로써 순환수를 고압으로 압축시키지 아니하더라도 순환수의 용존산소량을 효과적으로 높일 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 미세기포 발생장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 미세기포 발생장치에 포함되는 스플리터의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 미세기포 발생장치에 포함되는 돌출바의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 미세기포 발생장치 제2 실시예에 포함되는 허니컴패널의 확대사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 미세기포 발생장치 제3 실시예에 포함되는 돌출바의 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 미세기포 발생장치 제4 실시예에 포함되는 돌출바의 부분사시도 및 부분단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 미세기포 발생장치 제5 실시예에 포함되는 돌출바의 사시도 및 횡단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 미세기포 발생장치의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 미세기포 발생장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 의한 미세기포 발생장치에 포함되는 스플리터의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 미세기포 발생장치에 포함되는 돌출바의 사시도이다.

본 발명에 의한 미세기포 발생장치는 처리수에 다량의 미세기포를 발생시킴으로써 처리수의 용존산소량을 높이기 위한 장치로서, 처리수 내의 기포를 작은 크기로 쪼개는 스플리팅 방식과 처리수의 압력을 급감시켜 미세기포를 발생시키는 가압 방식을 혼용하여 사용한다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.

즉, 본 발명에 의한 미세기포 발생장치는, 외부로부터 고압의 순환수와 공기가 공급되는 입수관(110)이 일측에 구비되고 내부에 채워진 고압의 순환수가 대기압으로 감압되면서 배출되는 출수관(120)이 타측에 구비되는 압력탱크(100)와, 길이방향 일단이 상기 입수관(110)과 연통되도록 상기 압력탱크(100)의 내부에 설치되는 입수덕트(300)와, 길이방향 일단이 상기 출수관(120)과 연통되도록 상기 압력탱크(100)의 내부에 설치되는 출수덕트(400)와, 상기 입수덕트(300)와 출수덕트(400)의 내부에 장착되는 스플리터(500)를 기본 구성요소로 구비한다.

상기 입수관(110)에는 펌프(220)가 장착되어 있는바 외부로부터 제공된 처리수를 고압으로 압축시킨 압력탱크(100)로 공급할 수 있다. 또한 상기 입수관(110)은 중단이 잘록한 벤튜리관 구조를 갖되 잘록한 부위에 흡기관(230)이 구비되어 있어, 펌프(220)에 의해 고압의 순환수가 공급되는 과정에서 외부의 공기가 입수관(110)으로 빨려 들어가 순환수와 함께 압력탱크(100)로 공급된다.

이때 입수관(110)의 출구는 입수덕트(300)의 입구와 연통되어 있으므로, 순환수와 함께 압력탱크(100)로 공급된 기포는 상기 입수덕트(300) 내의 스플리터(500)를 지나면서 작은 크기의 기포로 쪼개어지게 된다. 이와 같이 기포가 작은 크기로 쪼개어지면, 기포와 순환수 간의 접촉면적이 증가하게 되므로 순환수의 용존산소량이 증가하게 된다는 장점이 있다. 또한, 압력탱크(100) 내부로 공급된 순환수 및 기포는 출수덕트(400)를 지난 후 출수관(120)을 통해 배출되는데, 상기 출수덕트(400)에도 스플리터(500)가 내장되어 있는바 상기 출수덕트(400)로 유입된 기포는 스플리터(500)에 의해 한 번 더 잘게 쪼개어진 후 출수관(120)을 통해 배출된다.

한편, 상기 압력탱크(100)의 내부는 약 2~3kg/cm³의 고압 상태를 유지하는 반면 출수관(120)의 출구는 외부에 그대로 노출된 상태 즉, 대기압 상태를 유지한다. 따라서 압력탱크(100) 내부에서 고압으로 압축되어 있던 순환수가 출수관(120)을 통해 배출될 때 상기 순환수는 대기압 상태로 급격하게 감압되고, 이에 따라 순환수에는 다량의 미세기포가 발생하게 된다. 이와 같이 순환수에 다량의 미세기포가 발생되면 상기 순환수의 용존산소량이 더욱 높아지는 효과를 얻을 수 있게 된다.

상기 언급한 바와 같이 본 발명에 의한 미세기포 발생장치는, 외부로부터 유입된 공기가 스플리터(500)를 통과하면서 작은 크기의 기포로 쪼개어지는 과정과, 고압의 순환수가 대기압으로 감압되는 과정에서 미세기포가 발생하는 과정이 동시에 구현되므로, 상기 압력탱크(100)의 내부압력을 종래의 미세기포 발생장치에 비해 다소 낮게 유지하지 아니하더라도 순환수의 용존산소량을 충분히 높은 수준으로 확보할 수 있다는 장점이 있다.

즉, 본 발명에 의한 미세기포 발생장치는 순환수를 압축시키는 펌프(220)를 저용량으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 압력탱크(100)의 내압 기준을 낮출 수 있어 제조비용이 절감된다는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의한 미세기포 발생장치는 펌프(220)의 전력사용량을 줄일 수 있고 압력탱크(100)의 수명을 증가시킬 수 있어 유지비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

한편, 압력탱크(100) 내의 순환수가 출수관(120)을 통해 배출되는 과정에서 순환수 내부에 다량의 미세기포가 발생되기 위해서는 상기 압력탱크(100) 내의 순환수가 기준치 이상의 압력을 유지해야 한다. 이때 상기 출수관(120)이 항상 최대로 개방되어 있으면 펌프(220)가 순환수를 고압으로 압축시켜 압력탱크(100)로 공급한다 하더라도 상기 압력탱크(100) 내부의 순환수 압력을 기준치 이상으로 유지하기 어렵다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명에 의한 미세기포 발생장치는 상기 출수관(120)의 개도량을 조절하는 출수밸브(240)를 추가로 구비할 수 있다. 이와 같이 출수관(120)에 출수밸브(240)가 구비되면, 압력탱크(100) 내부의 순환수 압력이 기준치 이상으로 높은 경우에는 상기 출수관(120)의 개도량을 증가시켜 한 번에 많은 양의 미세기포를 발생시킬 수 있고, 상기 압력탱크(100) 내부의 순환수 압력이 기준치 미만인 경우에는 상기 출수관(120)의 개도량을 감소시켜 더 상기 압력탱크(100) 내부의 순환수 압력을 기준치 이상으로 높일 수 있게 된다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 미세기포 발생장치로부터 배출되는 순환수는 여러가지 조건에 따라 사용량이 변경될 수 있다. 즉, 순환수가 많이 필요 없는 경우에는 출수관(120)의 개도량을 감소시켜 상기 출수관(120)을 통해 배출되는 순환수 유량을 줄여야 하는데, 상기 출수관(120)의 개도량이 감소되어 있는 상태에서 입수관(110)이 최대로 개방되면 압력탱크(100) 내부의 압력이 과도하게 높아지는 문제가 발생될 수 있다.

따라서 본 발명에 의한 미세기포 발생장치는 여러가지 조건에 따라 상기 입수관(110)의 개도량을 증감시킬 수 있도록, 상기 입수관(110)의 개도량을 조절하는 입수밸브(210)를 추가로 구비할 수 있다. 이와 같이 입수관(110)과 출수관(120)에 각각 입수밸브(210)와 출수밸브(240)가 설치되면, 사용자는 입수밸브(210)와 출수밸브(240)를 조작하여 출수관(120)을 통해 배출되는 순환수의 유량을 조절하면서 압력탱크(100) 내부의 압력을 일정하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.

이때 상기 입수밸브(210)와 출수밸브(240)는 작업자에 의해 수동으로 작동되도록 구성될 수도 있고, 출수관(120)을 통해 배출되는 순환수 유량과 압력탱크(100) 내부의 압력을 감지하여 상기 압력탱크(100) 내부의 압력이 일정하게 유지되도록 자동 조절되는 구조로 구성될 수도 있다. 이와 같이 유로의 개도량을 증감시키기 위해 밸브의 작동을 제어하는 장치는 본원발명이 해당하는 기술분야에서 상용화되어 있는바, 상기 입수밸브(210)와 출수밸브(240)를 자동으로 조절하는 장치에 대한 상세한 설명은 생략한다.

일반적으로 물과 공기가 혼합되었을 때 물과 공기의 접촉면적과 접촉시간이 증가할수록 용존산소량이 증가하게 된다. 따라서 상기 스플리터(500)는 흡기관(230)을 통해 공급된 공기를 작은 크기의 기포로 쪼갤 뿐만 아니라 순환수와 기포의 접촉시간을 증가시킬 수 있도록 제작됨이 바람직하다.

즉, 상기 스플리터(500)는 흡기관(230)을 통해 공급된 기포가 부딪혀 쪼개질 수 있으면서 순환수의 유동방향이 수 회에 걸쳐 변경되도록 구성됨이 바람직하다. 예를 들어 상기 스플리터(500)는 도 2에 도시된 바와 같이, 다수 개의 육각홀(512)이 연이어 배열된 둘 이상의 허니컴패널(510)이 두께방향으로 적층되는 구조로 구성되어, 상기 허니컴패널(510)의 적층방향이 상기 입수덕트(300) 및 출수덕트(400)의 길이방향과 직각을 이루도록 장착될 수 있다. 이때 두께방향으로 적층되는 다수 개의 허니컴패널(510)은 각각에 형성된 육각홀(512) 위치가 일치하도록 적층되는 것이 아니라, 이웃하는 허니컴패널(510)의 육각홀(512)이 상호 어긋나게 겹쳐지도록 적층됨이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 스플리터(500)가 입수덕트(300) 및 출수덕트(400)에 장착되면, 순환수에 혼합되어 있던 기포는 입수덕트(300) 및 출수덕트(400)를 통과하는 동안 스플리터(500)에 수 회에 걸쳐 부딪히게 되어 작은 기포로 쪼개어지고, 이에 따라 순환수와 기포의 접촉면적이 증대된다는 효과를 얻을 수 있게 된다. 또한 순환수는 어긋나게 배열된 육각홀(512)을 통과해 가면서 수 회에 걸쳐 굽이쳐 흐르게 되어 기포와의 접촉시간이 증대되므로, 순환수의 용존산소량이 현저히 증가하게 되는 효과를 얻게 된다.

한편 본 발명에 의한 미세기포 발생장치는 상기 입수관(110)은 상기 압력탱크(100)의 일측벽 하부에 결합되고, 상기 출수관(120)은 상기 압력탱크(100)의 타측벽 하부에 결합되며, 상기 입수덕트(300)는 수직으로 세워지도록 배열되어 하단이 상기 입수관(110)과 연결되고, 상기 출수덕트(400)는 수직으로 세워지도록 배열되어 하단이 상기 출수관(120)과 연결된다. 이때 압력탱크(100) 내부에 순환수의 유동방향을 안내하는 별도의 부재가 없으면, 입수덕트(300)를 통과한 순환수가 압력탱크(100)의 천장면을 거쳐 곧바로 출수덕트(400)로 유입되므로, 순환수와 기포와의 접촉시간이 길게 확보되지 아니하여 순환수의 용존산소량 증가에 한계가 발생하게 된다.

본 발명에 의한 미세기포 발생장치는 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 즉, 입수덕트(300)를 통과한 순환수의 유동경로가 최대한 길게 확보될 수 있도록, 상기 순환수의 유동방향을 압력탱크(100)의 바닥면으로 안내하는 가이드판(600)을 더 포함할 수 있다. 이와 같이 압력탱크(100) 내부에 가이드판(600)이 구비되면, 입수덕트(300)를 통과한 순환수는 가이드판(600)을 타고 압력탱크(100) 바닥면을 향해 유동하였다가, 반대로 압력탱크(100)의 천장면을 향해 유동한 후 출수덕트(400)를 통해 외부로 배출된다. 따라서 순환수는 기포와 오랜 시간동안 접촉되어 용존산소량이 현저히 상승하게 되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이때, 순환수 및 기포가 가이드판(600)을 타고 아래로 내려갔다가 다시 위로 올라가는 과정에서 상기 순환수에 포함되어 있던 기포 중 일부는 하나로 합쳐져 큰 기포가 될 수 있다. 이와 같이 크기가 커진 기포는 순환수의 유동압력보다 부력이 더 크게 발생하게 되므로, 출수덕트(400)로 유입되지 못하고 압력탱크(100)의 내부공간 상부에 모여 하나의 공기층을 이루게 된다.

압력탱크(100) 내부공간 상부에 포집된 공기층은 순환수의 유동을 저해할 뿐 순환수의 용존산소량 증가에 도움이 되지 못하므로 압력탱크(100) 외부로 배출될 필요가 있다. 따라서 상기 압력탱크(100)는, 내부공간 상부에 포집된 공기를 외부로 배출시키는 에어벤트(800)를 구비할 수 있다. 이와 같이 압력탱크(100) 상측에 에어벤트(800)가 구비되면, 압력탱크(100)의 내부공간 상부에 공기층이 형성되는 현상을 방지할 수 있으므로, 순환수의 유동경로를 최대한 길게 확보할 수 있고, 이에 따라 순환수의 용존산소량 증가에 도움을 줄 수 있게 된다는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 의한 미세기포 발생장치는, 입수덕트(300)를 통과한 순환수가 압력탱크(100)의 내벽과 가이드판(600)의 외측면을 타고 흐르는 동안 순환수 내의 기포에 충격력이 인가되어 작은 크기로 쪼개어질 수 있도록, 상기 압력탱크(100)의 내벽과 상기 가이드판(600)의 외측면에는 상기 순환수의 유동방향과 교차하는 방향으로 연장되는 다수 개의 돌출바(700)가 구비될 수 있다.

예를 들어 상기 돌출바(700)는 도 3에 도시된 바와 같이 순환수의 유동방향(도 3에서의 화살표 방향)과 직각을 이루는 방향으로 세워져, 상기 순환수와 충돌하도록 배열될 수 있다. 이와 같이 압력탱크(100) 내벽과 가이드판(600) 외측면에 다수 개의 돌출바(700)가 구비되면, 순환수에 포함되어 있던 기포가 더욱 잘게 쪼개어져 순환수와의 접촉면적이 증가하게 되는바, 상기 순환수의 용존산소량 증가 효율이 향상된다는 장점이 있다.

이때, 상기 돌출바(700)의 형상은 본 실시예에 도시된 원통형 막대 형상으로 한정되지 아니하고, 다각형 횡단면을 갖는 막대 형상이나 플레이트형 막대 등 여러 가지 형상으로 대체될 수 있다. 즉, 상기 돌출바(700)는 다양한 형상으로 변경될 수 있는데, 이와 같이 돌출바(700)의 형상이 변경된 실시예에 대해서는 이하 도 5 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 미세기포 발생장치 제2 실시예에 포함되는 허니컴패널(510)의 확대사시도이다.

입수덕트(300) 및 출수덕트(400)를 통과하는 기포는 상기 스플리터(500)와의 충돌 횟수가 증가할수록 작은 크기로 쪼개어지므로, 본 발명에 포함되는 스플리터(500)는 기포와의 충돌 횟수를 증가시킬 수 있도록 제작됨이 바람직하다.

예를 들어 상기 스플리터(500)는 기포가 하나의 육각홀(512)을 통과하는 동안에도 상기 기포와 충돌할 수 있도록, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 육각홀(512)의 내벽으로부터 상기 육각홀(512)의 중심을 향해 연장되는 다수 개의 돌출핀(514)을 구비할 수 있다.

이와 같이 육각홀(512) 내벽에 다수 개의 돌출핀(514)이 구비되면, 기포가 순환수를 따라 육각홀(512)을 통과하는 동안 수 회에 걸쳐 돌출핀(514)에 부딪히게 되므로, 상기 기포가 더욱 작은 크기로 쪼개어지는 효과를 얻을 수 있게 된다.

본 실시예에서는 육각홀(512)의 각 방향 내벽에 돌출핀(514)이 2개씩 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 돌출핀(514)의 개수 및 형상은 스플리터(500)의 규격이나 형상 등 여러가지 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

도 5는 본 발명에 의한 미세기포 발생장치 제3 실시예에 포함되는 돌출바(700)의 사시도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 미세기포 발생장치 제4 실시예에 포함되는 돌출바(700)의 부분사시도 및 부분단면도이다.

순환수가 다수 개의 돌출바(700)가 설치된 지점을 통과할 때, 상기 순환수와 돌출바(700) 간의 접촉면적이 넓을수록 기포의 쪼개짐 현상이 증가하게 된다. 따라서 상기 돌출바(700)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 순환수의 유동방향을 따라 관통되는 하나 이상의 관통공(710)을 구비할 수 있다.

이와 같이 돌출바(700)에 다수 개의 관통공(710)이 형성되면, 순환수가 돌출바(700)와 충돌할 때 상기 순환수에 포함된 기포가 관통공(710)의 내벽에 부딪히는 과정에서 다시 한 번 잘게 쪼개어질 수 있을뿐만 아니라, 순환수가 관통공(710)을 통과하는 과정에서 와류가 발생되어 순환수와 기포의 접촉 시간이 증가하게 된다는 효과를 얻을 수 있게 된다.

더 나아가 순환수와 기포의 접촉시간을 더욱 증대시킬 수 있도록, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 관통공(710)의 내벽에는 나선홈(712)이 형성될 수 있다. 이와 같이 관통공(710) 내벽에 나선홈(712)이 형성되면, 순환수는 상기 관통공(710)을 통과하는 동안 나선홈(712)을 따라 회전하면서 유동하게 되므로 즉, 도 7에 도시된 점선화살표와 같이 나선형으로 유동하게 되므로, 순환수와 기포의 접촉시간이 현저하게 증가할 수 있게 된고, 이에 따라 순환수의 용존산소량 증가효과를 얻을 수 있게 된다.

이때 상기 나선홈(712)은 관통공(710)을 통과하는 순환수의 유동방향을 나선형으로 가이드할 수 있다면 어떠한 형상으로도 형성될 수 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 미세기포 발생장치 제5 실시예에 포함되는 돌출바(700)의 사시도 및 횡단면도이다.

압력탱크(100)의 내벽 및 가이드판(600)의 외측면에 설치되는 돌출바(700)는, 도 5 내지 도 7에 도시된 원통형 막대 형상으로 형성될 수도 있고, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 V자 형상의 횡단면을 갖도록 폭방향 중단이 절곡된 플레이트 형상으로 형성될 수도 있다. 이때 상기 돌출바(700)는 절곡된 모서리의 돌출방향이 순환수의 유동방향과 대향하도록 설치됨이 바람직하다.

이와 같이 돌출바(700)가 절곡 플레이트 형상으로 형성되면, 순환수를 따라 유동하던 기포가 돌출바(700)의 절곡된 모서리에 부딪혀 효과적으로 쪼개어질 수 있다는 장점이 있다. 또한, 상기 돌출바(700)의 횡단면이 유선형이 아니라 V자 형상으로 형성되면, 도 9에 도시된 바와 같이 순환수가 돌출바(700)의 후단(도 9에서는 상단)을 통과할 때 불규칙한 와류를 발생시킨다. 이와 같이 순환수의 유동에 와류가 발생되면 순환수의 유속은 감소하지만, 순환수와 기포의 접촉시간은 증가하게 되므로 순환수의 용존산소량은 높아지는 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 도시된 바와 같이 돌출바(700)가 절곡 플레이트 형상으로 형상되면서 상기 돌출바(700)에 나선홈(712)을 갖는 관통공(710)이 다수 개 형성되면, 돌출바(700)의 후단에는 다량의 와류가 발생되므로 순환수의 용존산소량 증가 효과가 더욱 높아진다는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 : 압력탱크 110 : 입수관
120 : 출수관 210 : 입수밸브
220 : 펌프 230 : 흡기관
240 : 출수밸브 300 : 입수덕트
400 : 출수덕트 500 : 스플리터
510 : 허니컴패널 512 : 육각홀
514 : 돌출핀 600 : 가이드판
700 : 돌출바 710 : 관통공
712 : 나선홈 800 : 에어벤트

Claims

외부로부터 고압의 순환수와 공기가 공급되는 입수관이 일측에 구비되고, 내부에 채워진 고압의 순환수가 대기압으로 감압되면서 배출되는 출수관이 타측에 구비되는 압력탱크;
길이방향 일단이 상기 입수관과 연통되도록 상기 압력탱크의 내부에 설치되는 입수덕트;
길이방향 일단이 상기 출수관과 연통되도록 상기 압력탱크의 내부에 설치되는 출수덕트;
상기 입수덕트와 출수덕트의 내부에 장착되는 스플리터;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 1에 있어서,
상기 스플리터는, 다수 개의 육각홀이 연이어 배열된 둘 이상의 허니컴패널이 두께방향으로 적층되는 구조로 구성되되 상기 허니컴패널의 적층방향이 상기 입수덕트 및 출수덕트의 길이방향과 직각을 이루도록 장착되며, 이웃하는 허니컴패널은 육각홀이 상호 어긋나게 겹쳐지도록 적층되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 2에 있어서,
상기 스플리터는, 상기 육각홀의 내벽으로부터 상기 육각홀의 중심을 향해 연장되는 다수 개의 돌출핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 1에 있어서,
상기 입수관은 상기 압력탱크의 일측벽 하부에 결합되고, 상기 출수관은 상기 압력탱크의 타측벽 하부에 결합되며,
상기 입수덕트는 수직으로 세워지도록 배열되어 하단이 상기 입수관과 연결되고, 상기 출수덕트는 수직으로 세워지도록 배열되어 하단이 상기 출수관과 연결되며,
상기 입수덕트의 상단으로 인출된 순환수를 상기 압력탱크의 바닥으로 안내하는 가이드판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 4에 있어서,
상기 압력탱크의 내벽과 상기 가이드판의 외측면에는, 상기 순환수의 유동방향과 교차하는 방향으로 연장되는 다수 개의 돌출바가 구비되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 4에 있어서,
상기 돌출바는, V자 형상의 횡단면을 갖도록 폭방향 중단이 절곡된 플레이트 형상으로 형성되어, 절곡된 모서리의 돌출방향이 순환수의 유동방향과 대향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 4에 있어서,
상기 돌출바는 상기 순환수의 유동방향을 따라 관통되는 하나 이상의 관통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 7에 있어서,
상기 관통공을 통과하는 순환수가 나선형으로 유동하도록 상기 관통공의 내벽에는 나선홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 1에 있어서,
상기 입수관의 개도량을 조절하는 입수밸브와, 상기 출수관의 개도량을 조절하는 출수밸브를 더 포함하며,
상기 입수밸브와 출수밸브는, 상기 압력탱크 내부의 압력이 일정하게 유지되도록 자동 조절되는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.
청구항 1에 있어서,
상기 압력탱크는, 내부공간 상부에 포집된 공기를 외부로 배출시키는 에어벤트를 구비하는 것을 특징으로 하는 미세기포 발생장치.