KR20230000438U - 나노버블발생시스템의 공기공급장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 나노버블발생시스템에서 버블발생공간으로 공기량을 선택적으로 조절하여 공급하도록; 이송압력을 가지는 원수가 공급되도록 된 원수관과, 상기 원수관에서 공급되는 원수가 유입되며 내부에 나노버블을 발생시키도록 된 버블발생공간이 구비된 버블발생수단을 가지는 나노버블발생시스템에서 상기 원수관과 상기 버블발생수단의 원수의 이동경로에 공간적으로 접속되어 외부에서 공기를 공급하도록 된 나노버블발생시스템의 공기공급장치에 있어서; 상기 원수관과 상기 버블발생수단의 원수의 이동경로에 공간적으로 접속되는 공기공급관과; 상기 공기공급관과 공간적으로 연결되어 외부의 공기가 유입되는 공기유입관과; 상기 공기공급관과 상기 공기유입관의 사이에서 공기의 이동경로상에 구비되어 공기의 이동통로의 공간면적으로 선택적으로 조절하도록 되어 상기 공기공급관으로의 단위시간당 공급되는 공기량을 선택적으로 조절하도록 된 조절밸브와; 상기 공기공급관과 상기 조절밸브와의 사이에서 공기의 이동경로상에 내부를 투시하도록 구비되는 투시관과, 상기 투시관의 내부에 구비되며 상기 투시관의 내부를 경유하여 이동하는 공기압에 의하여 부유하되 자체하중에 의한 중력의 영향을 받도록 되는 부유체를 가지는 공기압표시기;를 포함하여 이루어지는 나노버블발생시스템의 공기공급장치를 제공한다.

Description

나노버블발생시스템의 공기공급장치{Air supply device of nano bubble generation system}

본 고안은, 원수에 공기를 용해하여 직경이 미소단위를 가지는 미세 기포인 나노버블을 발생시키도록 된 나노버블발생시스템에서 버블발생공간으로 공기량을 선택적으로 조절하여 공급하도록 된 공기공급장치에 관한 것이다.

구체적으로, 원수관을 통해 버블발생공간으로 공급하는 원수의 공급압력(급수압력)을 통해 외부의 공기를 흡인하여 공급하도록 된 것으로, 공급되는 공기량을 사용자가 선택적으로 조절하도록 되어 나노버블발생효율을 극대화하도록 된 나노버블발생시스템의 공기공급장치에 관한 것이다.

일반적으로, 나노버블은, 눈으로 확인할 수 없는 초 미세 기포로써, 일반 버블의 1/2,000 크기로 피부의 모공 25㎛ 이하의 미세한 공기 입자이며, 소멸할 때 1) 40KHz의 초음파 발생시키고, 2) 140db의 높은 음압을 발생시키며, 3) 4,000도~6,000도의 순간적인 고열 발생된다.

즉, 일반기포는 물속에서 상승해 표면에서 파열하지만 나노버블은 수중에서 압력에 의해 축소되며 다양한 에너지를 발생시키며 소멸한다.

이러한 나노버블은 초 극미한 거품으로 물과 공기를 격렬하게 회전시키는 경우 주로 발생한다.

이와 같은 나노버블은 "기체 용해 효과, 자기가압효과, 대전효과" 등의 물리적, 화학적 특성에 의해 다양한 영역에서 활용되고 있으며, 근자에 이르러 특히 어업, 농업 분야에서는 각종 양식, 수경재배에 이용되고, 의료 분야에서는 정밀진단에 이용되며, 각종 분야에서 물리치료, 고순도 정수 처리, 환경장치 등에 사용되고 있는 실정이다.

즉, 그 사용분야가 온천욕부터 암진단까지 광범위하며 피부도 재생해주는데다가 살균효과도 뛰어나다고 알려져 있다.

상기와 같은 나노 버블은 선회액체류식, 스테이트믹서식, 아젝터식, 밴추리식, 가압용해식, 초음파식, 전기분해식, 미세기공필터식 등 다양한 방식으로 생성된다.

이와 같은 다양한 방식의 나노버블발생설비 또는 장치를 통해 나노버블을 발생시키기 위해서는 기체가 혼합된 액체(공급수)를 공급받아 기체를 미세기포로 전환시켜 나노 버블을 생성하게 된다.

상기에서 공급수가 미세기포로 전환되는 과정은 기포가 함유된 공급수(물과 공기가 혼합된)가 미세관로가 구비된 발생수단의 미세관로를 통과하는 중에 분리 및 압축되는 과정을 통해 이루어진다.

상기한 바와 같이 나노버블을 발생하는 나노버블발생장치들 중 하나로, 한국특허등록번호 제10-1146040호(명칭: 나노버블발생장치)가 있으며, 상기 나노버블 발생장치는, 공보에 기재된 바와 같이, 물이 유입되는 물유입구 및 공기가 유입되는 공기유입구와 토출되는 토출구가 구비된 버블생성실과, 상기 버블생성실의 물유입구 및 공기유입구와 토출구의 사이에 마련되며 모터의 축에 끼워져 회전되고 물유입구와 공기유입구를 통해 유입된 물이 유도되는 다수의 유도공이 구비된 회전디스크와, 상기 회전디스크의 물과 공기의 이동방향에 밀착되도록 마련되며 유도공을 통해 유도된 물과 공기를 외 측 방향으로 분기시킴과 동시에 상기 회전디스크의 회전에 따라 물과 공기를 교반하도록 회전디스크방향으로 돌출형성된 다수의 교반편들이 구비된 고정디스크로 이루어져 있다.

이에 따라, 물과 공기가 상기 교반편들과 마찰되면서 교반됨은 물론 교반편들의 사이를 지그잭으로 통과하면서 마찰되기 때문에, 으깨어지듯이 물과 공기를 강하게 교반함과 동시에 압착하도록 되어 있다.

이러한 충격 방식의 미세기포 발생장치는 5 내지 20 bar의 높은 압력이 필요할 뿐만 아니라, 유량손실이 크고, 다수의 노즐 및 부피가 큰 혼합탱크가 요구됨으로써, 장치의 구조와 설비가 복잡해지는 단점이 있었다.

한편, 선회액체류방식의 미세기포발생장치는, 상기 충격식노즐방식과 같이, 물과 공기가 혼합된 혼합수를 와선형으로 공간을 통해 이송하는 과정에서 유입되는 이송압력을 통해 나노버블을 발생시키도록 된 것으로, 와선형 관로를 형성하여 혼합수가 와류를 형성하면서 이송되는 중에 발생된 와류압에 의해 나노버블이 발생하도록 되어 있다.

그러나, 이러한 선회액체류방식의 미세기포 발생장치는, 단일노즐을 통해서는, 미세기포를 발생시키지 못하며 높은 압력이 필요할 뿐만 아니라 부피가 큰 혼합탱크가 요구되는 문제점이 있었다.

근자에는, 내부에 공기의 용해압력을 형성하도록 된 용해공간이 구비된 용해수단;을 통해 외부에서 공급되는 물과 공기의 혼합수에 함유된 공기를 용해하여 나노버블을 발생하도록 된 나노버블발생시스템이 제안되고 있는 실정이다.

즉, 혼합수의 공급에 따른 상기 용해공간)에서의 지속적인 공기압의 증대에 따라, 상기 용해공간에 잔존하는 공기의 용해가 발생하는 용해압력이 생성되고 있다.

따라서, 상기 용해공간에서 원수(수돗물)와 공기의 혼합에 따른 혼합수의 발생과 혼합수에 함유된 공기의 용해에 따라 원활하게 나노버블수를 형성하도록 되어 있다.

한국특허등록번호 제 10-2105794호(명칭: 나노버블발생장치)에서는, 공보에 기재된 바와 같이, 이송압력을 가지는 혼합수가 공급되는 공급구와 외부로 토출하는 토출구를 가지며 상기 공급구와 상기 토출구의 사이에 외부에 대하여 밀폐되어 물에 대한 기체의 용해압력을 형성하도록 된 용해공간이 구비된 용해수단;을 포함하여 이루어지는 나노버블발생장치에 있어서; 상기 용해수단은, 상기 공급구의 입구가 외측면에 배치된 상태에서 상기 공급구의 출구가 상면에 배치되어 외측에서 혼합수가 공급되는 공급관로가 연결되어 상면으로 토출하도록 되며, 상면에 상기 토출구의 입구가 배치된 상태에서 상기 토출구의 출구가 외측면에 배치되어 외측에서 혼합수가 배출되는 배출관로가 연결되어 외측으로 배출된 용해몸체와; 하부가 개방되어 개방된 하부가 상기 용해몸체의 상부에 결속되면서 조립되며 내부에 상기 공급구의 출구를 통해 공급되는 혼합수에 대하여 용해압력을 형성하도록 된 용해공간을 가지는 용해통;을 포함하여 이루어지되; 상기 용해몸체의 상면에서 상기 공급구의 출구에는, 수직상 길이를 가지며 내부에 상기 혼합수가 이송되는 이송관로를 가지어 상기 용해통의 상부면으로 상기 혼합수를 분사하여 충돌압력을 인가하도록 된 분사관이 결속되는 결속관이 구비되는 나노버블발생장치가 기재되어 있다.

한국특허등록번호 제10-1146040호 한국특허등록번호 제 10-2105794호

그러나, 상기와 같은 종래의 나노버블잘생시스템들은, 혼합수를 구성하는 원수로 공급되는 공기의 공급량을 사용자의 선택에 따라, 조절하기 힘든 문제점이 있었다.

즉, 사용자가 육안으로 혼합수로 공급되는 공기량을 확인하게 어려워 사용효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 따라, 다양한 원수의 이동압력(공급수압)이 다른 환경에서 맞춤되는 공기공급량을 적합하게 형성하지 못함에 따라, 나노버블발생효율이 떨어지는 문제점이 있었다.]

본 고안은, 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하게 위하여 제안된 것으로, 본 고안의 목적은, 원수에 공기를 용해하여 직경이 미소단위를 가지는 미세 기포인 나노버블을 발생시키도록 된 나노버블발생시스템에서 버발발생공간으로 공기량을 선택적으로 조절하여 공급하도록 된 것으로, 원수관을 통해 버블발생공간으로 공급하는 원수의 공급압력(급수압력)을 통해 외부의 공기를 흡인하여 공급하도록 된 것으로, 공급되는 공기량을 사용자가 선택적으로 조절하도록 되어 나노버블발생효율을 극대화하도록 된 나노버블발생시스템의 공기공급장치를 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 나노버블발생시스템의 공기공급장치는, 이송압력을 가지는 원수가 공급되도록 된 원수관과, 상기 원수관에서 공급되는 원수가 유입되며 내부에 나노버블을 발생시키도록 된 버블발생공간이 구비된 버블발생수단을 가지는 나노버블발생시스템에서 상기 원수관과 상기 버블발생수단의 원수의 이동경로에 공간적으로 접속되어 외부에서 공기를 공급하도록 된 나노버블발생시스템의 공기공급장치에 있어서; 상기 원수관과 상기 버블발생수단의 원수의 이동경로에 공간적으로 접속되는 공기공급관과; 상기 공기공급관과 공간적으로 연결되어 외부의 공기가 유입되는 공기유입관과; 상기 공기공급관과 상기 공기유입관의 사이에서 공기의 이동경로상에 구비되어 공기의 이동통로의 공간면적으로 선택적으로 조절하도록 되어 상기 공기공급관으로의 단위시간당 공급되는 공기량을 선택적으로 조절하도록 된 조절밸브와; 상기 공기공급관과 상기 조절밸브와의 사이에서 공기의 이동경로상에 내부를 투시하도록 구비되는 투시관과, 상기 투시관의 내부에 구비되며 상기 투시관의 내부를 경유하여 이동하는 공기압에 의하여 부유하되 자체하중에 의한 중력의 영향을 받도록 되는 부유체를 가지는 공기압표시기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 이루어지는 본 고안에 의한 나노버블발생시스템의 공기공급장치는, 원수관을 통해 버블발생공간으로 공급하는 원수의 공급압력(급수압력)을 통해 공기공급관을 통해 외부의 공기를 흡인하여 물과 공기가 혼합된 혼합수를 버블발생공간으로 공급하여 나노버블을 발생하도록 됨과 아울러, 사용자가 공기압표기기를 통해 공급되는 공기압을 육안으로 인지하면서 조절밸브를 선택적으로 조절하여 버블발생공간으로 공급되는 공기량을 사용자가 선택적으로 조절하도록 되어 나노버블발생효율을 극대화되는 효과를 가진다.

이때, 사용환경에서의 원수의 공급압력(급수압력)의 차이에 따라 각각 맏춤되면서 적합한 공기공급량을 조절하도록 되어 사용품질이 향상되는 효과를 가진다.

도 1은, 본 고안에 따른 일 실시 예에 의한 나노버블발생시스템의 공기공급장치가 적용된 나노버블발생시스템을 보인 개략 사시 예시도.
도 2는, 본 실시 예에 의한 나노버블발생시스템의 공기공급장치를 보인 개략 사시 예시도.
도 3은, 본 실시 예에 의한 나노버블발생시스템의 공기공급장치를 보인 개략 단면 예시도.
도 4는, 본 실시 예에 의한 나노버블발생시스템의 공기공급장치를 보인 개략 예시도.
도 5 내지 도 7은, 본 실시 예에 의한 나노버블발생시스템의 공기공급장치의 사용상태를 보인 개략 예시도.

10)에서 원수를 공급하도록 된 원수관(100)은, 원수를 강제적으로 펌프하여 공급하도록 된 공급펌프(300)가 구비되어, 버블발생공간(A)에서의 용해압력을 적합하게 형성하도록 될 수 있는 것으로, 사용자의 선택에 따라 적합하게 적용되는 것이 바람직하다.

이러한 본 실시 예에 의한 나노버블발생시스템(10)의 공기공급장치(1)는, 이송압력을 가지는 원수가 공급되도록 된 원수관(100)과, 상기 원수관(100)에서 공급되는 원수가 유입되며 내부에 나노버블을 발생시키도록 된 버블발생공간(A)이 구비된 버블발생수단(200)을 가지는 나노버블발생시스템(10)에 적용된다.

즉, 상기 원수관(100)과 상기 버블발생수단(200)의 원수의 이동경로에 공간적으로 접속되어 외부에서 공기를 공급하도록 된 것으로, 미도시된 원수공급설비(수도설비 포함)와 연결되어 원수(수돗물 포함)가 공급되는 상기 원수관(100)을 통해 상기 원수공급설비에 의해 발생된 이송압력을 가지는 원수를 상기 버블발생공간(A)으로 사용자의 선택에 따라 공급하게 된다.

이때, 상기 혼합수의 지속적인 공급에 따라 상기 버블발생공간(A))에서의 지속적인 수압의 증대가 이루어지면서 상기 버블발생공간(A)에서 고압의 수압에 의한 공기에 대한 용해압력이 생성된다.

이에 따라, 상기 버블발생공간(A)에서 원수와 공기의 혼합에 따른 혼합수의 발생과 혼합수에 함유된 공기의 용해에 따라 원활하게 나노버블수를 형성하게 된다.

상기에서 원수관(100)은, 수도관과 연결된 '급수관' 또는/및 상기 급수관에 접속된 '수도밸브'로 이루어질 수 있으며; '정수장치' 등과 같은 별도의 급수장치와 연결된 '급수관' 또는/및 상기 급수관에 접속된 '수도밸브'로 이루어질 수 있는 것으로, 사용자의 선택에 따라 적합하게 적용되는 것이 바람직하다.

이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 나노버블발생시스템(10)의 공기공급장치(1)는, 상기 원수관(100)과 상기 버블발생수단(200)의 원수의 이동경로에 공간적으로 접속되는 공기공급관(3)과; 상기 공기공급관(3)과 공간적으로 연결되어 외부의 공기가 유입되는 공기유입관(4)과; 상기 공기공급관(3)과 상기 공기유입관(4)의 사이에서 공기의 이동경로상에 구비되어 공기의 이동통로의 공간면적으로 선택적으로 조절하도록 되어 상기 공기공급관(3)으로의 단위시간당 공급되는 공기량을 선택적으로 조절하도록 된 조절밸브(5)와; 상기 공기공급관(3)과 상기 조절밸브(5)와의 사이에서 공기의 이동경로상에 내부를 투시하도록 구비되는 투시관(61)과, 상기 투시관(61)의 내부에 구비되며 상기 투시관(61)의 내부를 경유하여 이동하는 공기압에 의하여 부유하되 자체하중에 의한 중력의 영향을 받도록 되는 부유체(62)를 가지는 공기압표시기(6);를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 원수관(100)을 통해 상기 버블발생공간(A)으로 공급하는 원수의 공급압력(급수압력)을 통해 상기 공기공급관(3)을 통해 외부의 공기를 흡인하여 물과 공기가 혼합된 혼합수를 버블발생공간(A)으로 공급하여 나노버블을 발생하게 된다.

이때, 사용자가 상기 공기압표시기(6)를 통해 공급되는 공기압을 육안으로 인지하면서 상기 조절밸브(5)를 선택적으로 조절하여 상기 버블발생공간(A)으로 공급되는 공기량을 사용자가 선택적으로 조절하도록 되어 나노버블발생효율을 극대화된다,

한편, 상기 원수관(100)에서의 원수의 공급시에 원수의 이동압력에 의해 상기 공기공급관(3)에 접속되는 상기 원수관(100)과 상기 버블발생수단(200)의 원수의 이동경로에서는 진공흡입압이 형성된다.

이에 따라, 상기 공기공급관(3)을 통해 외부의 공기가 흡입되면서 내부로 공급되어 원수와 혼합됨과 아울러, 상기 버블발생수단(200)으로 공급된다.

따라서, 상기 버블발생공간(A)에서의 나노버블발생시 소모되는 공기를 별도의 공기공급기를 구비하지 않고도 안정적으로 공급할 수 있으며; 특히, 구조적 단순화를 통해 경제적인 이익 및 공간사용효율을 극대화하게 된다.

상기에서 원수관(100)과 상기 버블발생수단(200)의 원수의 이동경로에서 진공흡입압이 형성되는 공간은, 상기 이동경로상에서 직경의 축소 및 확대되는 형상으로 이루어지는 부위에 형성될 수 있으며, '파스칼원리'와 '베르누이의 정리 이론'에 따라, 축소되는 직경을 가지는 공간에서 '케비테이선(공동화)'가 발생되도록 될 수 있다.

즉, 상기 진공흡입압이 원수의 이동시 자연발생적으로 형성됨에 따라, 상기 공기공급관(3))으로의 진공흡입력이 발생되어, 외부의 공기가 자연적으로 공급되도록 될 수 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 나노버블발생시스템(10)의 공기공급장치(1)에서, 상기 공기압표시기(6)는, 사용자가 상기 투시관(61)을 투시하면서 상기 투시관(61)의 내부에 배치되는 상기 부유체(62)의 위치를 인지하게 되며; 상기 조절밸브(5)를 통해 조절되는 공기의 공급압을 통해 상기 부유체(5)의 부유위치를 인지하면서 조절하게 된다.

이에 따라, 상기 원수관(10)의 원수의 이동압압에 의한 진공흡입압의 차이에 따른 공기 흡입압의 가변에 대하여 보정하면서 공기공급량을 조절하게 된다.

상기에서 투시관(61)에는, 상기 부유체(62)의 위치를 도식적으로 인지하도록 되는 '표시눈금'들이 각인되어 정보의 인지를 더욱 명확하게 하도록 될 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 나노버블발생시스템(10)의 공기공급장치(1)에서, 상기 공기공급관(3)에는, 상기 원수의 이동경로상에서 진공압이 형성되는 공간에서의 진공압의 형성유무에 따라, 공기의 공급에 대한 개폐를 하도록 된 일방향체크밸브(7)가 구비될 수 있다.

즉, 상기 원수관(100)에서의 원수의 공급시에 원수의 이동압력에 의해 진공압이 형성되면 상기 일방향체크밸브(7)가 개방되면서 외부의 공기가 상기 공기공급관(3)을 경유하여 공급되어 원수와 혼합된 후, 상기 버블발생수단(200)의 상기 버블발생공간(A)으로 공급된다.

아울러, 사용자의 선택에 따라, 상기 원수관(100)에서의 원수의 공급이 중단되면, 원수의 이동경로에서 진공압이 해제되고, 상기 버블발생수단(200)의 상기 버블발생공간(A)에서 역류하는 혼합수에 의해 상기 일방향체크밸브(7)가 폐쇄되면서 외부로의 누수가 발생되지 않게 된다.

이에 따라, 안정적인 공기의 공급이 자연적으로 이루어지며, 상기 공기공급관(3)에서의 외부로의 원수 또는/및 혼합수의 누수를 방지도록 되어 안정성을 구현하게 된다.

이상에서 설명된 본 고안의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 고안이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 고안은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 고안은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 공기공급장치 10 : 나노버블발생시스템
100 : 원수관 200 : 버블발생수단
300 : 공급펌프
3 : 공기공급관 4 : 공기유입관
5 : 조절밸브 6 : 공기압표시기
61 : 투시관 62 : 부유체
7 : 일방향체크밸브

Claims (1)

1. 이송압력을 가지는 원수가 공급되도록 된 원수관(100)과 원수가 유입되어 내부에 나노버블을 발생시키도록 버블발생수단(200)의 사이에서 원수의 이동경로에 공간적으로 접속되는 공기공급관(3)과; 상기 공기공급관(3)과 공간적으로 연결되어 외부의 공기가 유입되는 공기유입관(4)과; 상기 공기공급관(3)과 상기 공기유입관(4)의 사이에서 공기의 이동경로상에 구비되어 공기의 이동통로의 공간면적으로 선택적으로 조절하도록 되어 상기 공기공급관(3)으로의 단위시간당 공급되는 공기량을 선택적으로 조절하도록 된 조절밸브(5);를 포함하는 나노버블발생시스템(100)의 공기공급장치(1)에 있어서;
   상기 공기공급관(3)과 상기 조절밸브(5)와의 사이에서 공기의 이동경로상에 내부를 투시하도록 구비되는 투시관(61)과, 상기 투시관(61)의 내부에 구비되며 상기 투시관(61)의 내부를 경유하여 이동하는 공기압에 의하여 부유하되 자체하중에 의한 중력의 영향을 받도록 되는 부유체(61);를 구비하는 공기압표시기(6)를 더 포함하며;
   상기 투시관(61)에는,
   상기 부유체(62)의 위치를 도식적으로 인지하도록 되는 '표시눈금'들이 각인되는 것을 특징으로 하는 나노버블발생시스템의 공기공급장치.

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