KR20220128046A - 마이크로버블 발생 노즐 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로버블 발생 노즐유닛에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 공기와 혼합된 고압축수를 이용하여 마이크로버블을 발생하기 위하여 마이크로버블 발생장치의 분사헤드에 장착하는 노즐에 있어서, 수질에 따른 입자 변경으로 효율을 증대시킬 수 있는 마이크로버블 노즐을 공급하여 초미세 마이크로버블에 의한 세척이나 미생물 생장에 효과를 얻기 위한 마이크로버블 발생 노즐 유닛에 관한 것이다.

Description

마이크로버블 발생 노즐 유닛 {NOZZLE UNIT FOR GENERATING MICRO-BUBBLE}

본 발명은 마이크로버블 발생 노즐 유닛에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 미생물 반응조나 각종 세척조 등에 장착되어 미생물 생장이나 세척 및 수처리 효율을 높이도록 마이크로버블을 공급하는 마이크로버블 발생 노즐 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 마이크로버블은 직경 50㎛ 이하의 초미세 공기 방울 입자로서 물과 기체가 공존할 때 생성되며, 일반적인 크기의 기포와 비교하여 크기가 작고 비표면적이 크며 부력이 작아 물속에서 오래 부유하고, 대전 효과와 자기 가압 효과 등 많은 성능을 가지고 있음에 따라 환경, 식품, 전자, 수산 등 여러 분야에서 수처리, 세척/세정, 살균 등 다양한 용도로 이용되고 있다.

예컨대, 마이크로버블을 수처리 등에 활용 시 미생물과 산소의 공급시간을 증가시켜 처리효율을 향상하며, 미생물 반응조에 적용 시 산소전달효율을 높여 미생물의 성장속도에 영향을 주면서 장치의 운전효율을 높일 수 있게 된다.

또한, 마이크로버블은 세척/세정 등에 이용 시 종래의 세척(정)수를 강하게 분사하던 종래의 방식과는 달리 채소류나 세탁물 등의 대상물을 손상할 염려 없이 표면적에 부착하여 오염물질을 제거하는 효과를 향상할 수 있게 된다.

이러한 마이크로버블은 초음파, 가압펌프, 노즐, 가압탱크 등의 방식에 의해 발생시키며, 종래에는 상기 방식들을 통해 마이크로버블을 발생하기 위한 다양한 장치들이 개발되고 있는바, 이러한 종래의 장치들은 대부분 구조가 복잡한 편이고 많은 동력을 필요로 하며 제작비용이 많이 소요된다는 단점이 있었다.

한국 특허공개 제2020-137116호 나노버블발생 분사노즐 (2020.12.09) 한국 특허등록 제1483412호 마이크로 버블 노즐 (2015.01.12)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 마이크로버블 발생 장치의 분사 헤드에 장착되는 노즐 유닛을 개선하여 단순한 구조 및 간단한 작동만으로도 마이크로버블 발생 효율을 높임과 아울러 공기압 변경에 따른 마이크로버블 크기 조절이 가능하도록 하는 마이크로버블 발생 노즐 유닛을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로버블 발생 노즐 유닛은 마이크로버블 발생 장치의 분사 헤드에 장착되는 노즐에 있어서, 소정 길이의 통체로 이루어지되 압축된 공기와 물의 혼합물이 선회 이동하도록 스크루 형태의 선회 통로부가 구비되는 노즐 바디; 노즐 바디 선단부 내측에 전후 이동 가능하게 장착되어 상기 혼합물을 가압하여 버블을 형성하는 원판형 가압부; 노즐 바디의 내측에 밀접하게 삽입 설치되어 버블이 포함된 혼합물이 통과하면서 마이크로버블이 형성되도록 미세 기공을 가진 원판형 다공판부재; 노즐 바디의 말단부에 형성되어 마이크로버블이 포함된 혼합물을 분사 배출하는 분사부;를 포함함을 특징으로 한다.

상기 노즐 바디는 마이크로버블이 포함된 혼합물이 분출되는 방향으로 단면적이 점점 확장 형성되며, 또한 상기 노즐 바디는 중간 부위의 단면적이 좁아지게 형성되고 말단 부위의 단면적이 다시 넓어지게 형성될 수도 있다.

상기 다공판부재는 노즐 바디에 복수 이상 이상 설치되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 마이크로버블 발생 노즐 유닛에 따르면 마이크로버블 발생 장치의 분사 헤드에 장착되는 노즐 유닛을 단순화함과 아울러 물과 공기가 혼합된 혼합물을 노즐 유닛을 구성하는 선회통로부, 다공판부재, 분사부를 순차로 통과하면서 낮은 에너지로 단시간에 더욱 미세한 마이크로버블을 다량 형성하고 산소전달효율을 향상하여 고농도 미생물의 성장률을 높이거나 세척/세정 대상물의 손상 없이 불순물이나 이물질을 효과적으로 제거하는 등의 사용효율을 더욱 높일 수 있음과 아울러 공기압 변경에 따른 마이크로버블의 크기 조절이 용이하며, 제작비용의 절감으로 인한 경제적 효과도 기대할 수 있다는 장점을 가진 것이다.

도 1은 본 발명의 마이크로버블 발생 노즐 유닛을 개략적으로 도시한 단면도

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 마이크로버블 발생 노즐 유닛을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도면의 설명에서 말단부는 마이크로버블 배출방향을 가리키고 선단부는 본 발명의 노즐 유닛이 결합되는 마이크로버블 발생 장치의 분사 헤드 방향을 가리킨다.

본 발명에 따른 마이크로버블 노즐 유닛이 적용되는 마이크로버블 발생 장치는 종래의 것과 마찬가지로 세탁조나 수처리를 위한 수조 등의 측면이나 하부 측에 설치되어 수조 내에 압축 공기와 물의 혼합물을 고압으로 분사하는 것으로서, 세척 또는 수처리 대상물이 투입되는 통형 수조 본체의 소정 위치에 물과 공기가 공급되는 물 유입부 및 공기 유입부가 각각 호스 등을 통해 연결 설치되고, 그 단부의 분사 헤드의 내측에 본 발명의 노즐 유닛이 착탈 가능하게 장착된다.

이러한 구성에 의해 물/공기 유입구를 통해 마이크로버블 발생 장치로 유입된 물과 공기가 노즐 유닛(N) 본체 내에서 상호 작용에 의해 마이크로버블이 형성되고 상기 마이크로버블이 포함된 혼합물이 노즐 유닛을 통해 수조 본체 내의 물속으로 고속 배출하여 물과 혼합물을 충돌시킴에 따라 물속에 더욱 미세한 마이크로버블을 대량 생성하게 된다.

이때, 수조와 마이크로버블 발생 장치의 연결 부위가 밀폐 가능하도록 패킹이 설치되며, 또한 수조 본체 내부에 공급되는 공기 대신 산소나 오존가스 등을 이용하여 마이크로 버블을 생성시킬 수 있음은 물론이다.

이어서 본 발명의 노즐 유닛에 대하여 설명하기로 한다.

도면에 따르면, 본 발명의 마이크로버블 발생 노즐 유닛(N)은, 선회 통로부를 가진 노즐 바디(10); 가압부(20); 다공판부재(30); 분사부(40);를 포함하여 구성되며, 물 속에 위치한 상태에서 노즐 바디(10) 내부로 유입된 물 공기 혼합물을 가압하되 선회 통로부를 통해 고속으로 회전 이동되도록 하며 다공판부재(30)를 통과 후 물속에 고속으로 배출되면서 더욱 미세한 마이크로버블을 대량 생성하도록 하는 것이다.

이러한 노즐 유닛(N)은 마이크로버블 발생 장치(미도시) 상에 하나가 설치될 수도 있고 다수가 설치될 수도 있다.

이에 대하여 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

노즐 바디(10)는 압축된 공기와 물의 혼합물이 유입 이동되도록 소정 길이의 통체로 이루어지되 혼합물이 선회하면서 이동하도록 스크루 형태의 선회 통로부(11)로 이루어진다.

이에 따라 혼합물이 노즐 바디의 선회 통로부(11)를 직선이 아닌 선회형으로 이동하도록 가이드되면서 노즐 바디(10) 벽면에서의 유속이 증가하여 공기와 물로 된 혼합물이 상호 충돌 및 벽면에 더욱 빠르게 접촉하게 됨과 아울러 내부 공간에 압력 과부하가 일어나지 않게 된다.

이때, 노즐 바디(10)는 외부는 원통 또는 직육면체이되 내부 공간부만 스크루 형태로 형성되거나 또는 전체적으로 스크루 형태로 형성될 수 있다.

또한, 상기 노즐 바디(10)는 마이크로버블이 포함된 혼합물이 분출되는 방향인 말단부(도면 좌측) 측을 향할수록 단면적이 점점 확장되도록 형성되어 혼합물의 이동 속도를 빠르게 함으로써 마이크로버블 생성이 효율적으로 일어나도록 한다.

이때, 상기 노즐 바디(10)는 말단부를 향해 점점 넓어지게 형성하되 중간 부위의 단면적을 좁아지게 형성하고 말단 부위의 단면적을 다시 넓어지게 형성하여 혼합물의 이동을 노즐 바디(10) 말단부 측을 향해 보다 빠르게 유도할 수도 있다.

이러한 노즐 바디(10)의 소정 위치에는 상기 혼합물이 유입되는 유입구(12)가 형성된다.

또한, 상기 노즐 바디(10)는 일체로 형성되거나 또는 후술하는 다공판부재를 사이에 두고 분리 조립되되 후자일 경우 각 바디부 사이는 밀폐링(미도시)이 삽입 결합된다.

가압부(20)는 노즐 바디 선단부(도면에서 우측) 내측에 전후 이동 가능하게 장착되어 물과 공기 혼합물에 높은 압력을 가하는 것으로서, 이러한 가압부(20)는 원판형으로 형성될 수 있다.

상기 가압부(20)에 의해 상기 혼합물에 고압이 가해지면서 작은 버블이 형성될 수 있다.

다공판부재(30)는 노즐 바디의 내측에 밀접하게 삽입 설치되어 여기를 통과하는 작은 버블이 포함된 혼합물이 더욱 미세한 크기로 형성되도록 하는 것으로서, 이러한 다공판부재(30)는 미세 기공이 형성된 원판형으로 형성된다.

즉, 선회 통로부를 따라 노즐 바디(10) 내부를 이동하는 버블 포함 혼합물이 다공판부재(30)를 통과하면서 다수의 기공에 의해 접촉 면적이 증가됨에 따라 혼합물의 입자가 더욱 미세하게 쪼개지도록 하면서 보다 크기가 작은 마이크로버블을 다량 생성하도록 도와주는 역할을 하게 된다.

이러한 다공판부재(30)는 노즐 바디에 적어도 하나 이상 설치되며, 이때, 다공판부재는 노즐 바디(10)의 내측에 삽입 설치되거나 또는 노즐 바디가 분리 구성될 경우 각 바디부가 다공판부재(30)를 사이에 두고 결합될 수 있다.

분사부(40)는 노즐 바디의 말단부에 형성되어 수조를 향해 마이크로버블이 포함된 혼합물이 분사 배출되는 것으로서, 이러한 분사부(40)는 배출 방향을 향해 단면적이 확대되도록 소정 각도 경사지게 형성되어 상기 혼합물이 빠르게 배출되도록 형성되거나 또는 다수의 미세 기공이 형성된 캡 형태일 수도 있다.

상기와 같이 물과 공기로 된 고압력의 혼합수가 본 발명의 유닛 노즐(N)에 유입되고 노즐 유닛을 구성하는 다공판부재(30)와 노즐 바디의 선회 통로부(11)를 통해 이동하면서 노즐 유닛 바디 내부의 단면 크기 변화 및 물과 공기 혼합물의 이동 속도를 증가시키는 등 이동 속도를 조절하고 공기압을 변경함과 아울러 버블과 물의 상호 충돌이 빠르고 빈번하게 일어나도록 함으로써 노즐로부터 발생되는 마이크로버블이 미세하게 쪼개지도록 하여 최종적으로 더욱 미세한 크기의 마이크로버블이 수중에 분사될 수 있도록 하며, 이에 따라 물속에 더욱 오래 체류하도록 할 수 있게 된다.

10 : 노즐 바디 11 : 선회 통로부
12 : 유입구 20 : 가압부
30 : 다공판부재 40 : 분사부
N : 노즐 유닛

Claims (4)

1. 마이크로버블 발생 장치의 분사 헤드에 장착되는 노즐에 있어서,
   소정 길이의 통체로 이루어지되 압축된 공기와 물의 혼합물이 선회 이동하도록 스크루 형태의 선회 통로부(11)가 구비되는 노즐 바디(10);
   노즐 바디 선단부 내측에 전후 이동 가능하게 장착되어 상기 혼합물을 가압하여 버블을 형성하는 원판형 가압부(20);
   노즐 바디의 내측에 밀접하게 삽입 설치되어 버블이 포함된 혼합물이 통과하면서 마이크로버블이 형성되도록 미세 기공을 가진 원판형 다공판부재(30);
   노즐 바디의 말단부에 형성되어 마이크로버블이 포함된 혼합물을 분사 배출하는 분사부(40);를 포함함을 특징으로 하는 마이크로버블 발생 노즐 유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 노즐 바디(10)는 마이크로버블이 포함된 혼합물이 분출되는 방향으로 단면적이 점점 확장 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생 노즐 유닛.
3. 제2항에 있어서,
   상기 노즐 바디(10)는 중간 부위의 단면적이 좁아지게 형성되고 말단 부위의 단면적이 다시 넓어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생 노즐 유닛.
4. 제1항에 있어서,
   상기 다공판부재(30)는 노즐 바디에 복수 이상 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생 노즐 유닛.

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