KR101109052B1 - 수중 극소기포 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부에서 기체와 액체가 혼합된 혼합유체를 공급받아 극소기포를 발생하는 수중 극소기포 발생장치에 있어서, 원통형상으로 형성되고, 일측에는 유입구가 형성되어 상기 혼합유체가 유입되는 호수와 결합되고, 타측에는 배출구가 형성되며, 내부에는 원통형상의 공간부가 형성되되, 상기 공간부의 직경은 상기 유입구와 배출구의 직경보다 크게 형성되는 본체; 상기 공간부에 관형의 유로가 형성되도록 고정 설치되는 원통형의 내측수용부재; 상기 내측수용부재의 유입구측 방향에 구비되어 상기 유입구로 유입된 혼합유체가 충돌되고 교반되는 단면적이 원형인 1차충돌부; 및 상기 본체 내측에 배출구와 인접한 모서리 부분에 구비되어 상기 유입구로 유입되어 유로를 통과한 혼합유체가 충돌되고 교반되는 'ㄱ'형의 2차충돌부;가 포함되되, 상기 본체 외주면에는 통공이 형성되고, 상기 본체 외주면에는 상기 본체 외주면을 따라 수평 이동가능하게 구비되는 관형의 유속조절부재가 더 구비되어 상기 통공을 밀폐 또는 개방 가능한 것을 특징으로 하여 극소기포를 만들 수 있는 수중 극소기포 발생장치에 관한 것이다.

Description

수중 극소기포 발생장치{A vapor generating apparatus in the water}
본 발명은 수중 극소기포 발생장치에 관한 것으로, 기체와 액체가 혼합된 혼합유체가 본체 내부에 유입되고, 본체 내부의 구조에 의해 혼합유체의 체적, 유속, 가압, 감압이 발생하게 되게 하여 극소기포를 발생할 수 있고, 또한 본체 내부에 위치한 1차충돌부와 2차충돌부에 혼합유체가 충돌하여 극소기포를 발생할 수 있는 수중 극소기포 발생장치에 관한 것이다.
통상적으로 액체에 기체를 주입하여 액체에서 기포를 발생시키는 장치는 다음과 같이 제안되었다.
예를 들어, 일본국가특허공개 2006-116365번의 도 1에 액체에 기체를 혼합시켜 혼합유체에 관한 '기포발생장치'가 있다.
도 1은 종래의 기포발생장치의 단면도를 나타낸 것으로, 도 1을 참조하면, 원통형 공간이 있는 용기 본체(100)와 상기 본체 일단 측에 개설된 기체 도입구(120)와, 상기 본체 외주면에 형성된 가압 액체 도입구(140)로 이루어진 기포발생장치에서, 상기 본체 내부 도입구(120)측에 건을 돌출하는 원뿔 모양 또는 원뿔 사다리꼴 모양(160)으로 구성하여 본체 내부에서 기체와 액체가 혼합되어 선회하여 극소기포를 발생하게 하였다.
이러한, 기포발생장치는 작은 기포에 의해 비표면적이 크고 내부압력이 높고 흡착성이 있는 등의 특징으로 수질정화작용, 생리활성, 식량증산, 에너지 절감, 마찰저항력 감소 등의 효과가 기대되어 그 응용을 위해 검토가 진행되고 있다.
예를 들어, 배수처리의 효율화, 농업분야에서의 증산, 반도체 세정 등과, 또한 욕조 내의 더운물 중에 미세기포를 발생시켜 우윳빛과 같이 뿌옇게 만들어 피부의 보습효과를 줄 수 있는 온천에서 입욕 효능을 얻을 수 있게 된다.
도 1을 참조하면, 종래의 기포발생기에서는 순환펌프에 따라 기포발생기 내부에서 과류를 발생시키는 구조를 채택하고 있다.
그러나, 종래의 기포발생기에는 통상적으로 평균기포지름도 30㎛ ~ 200㎛으로 저농도형으로 제한되는 문제점과, 사용용도에 적합한 기포의 크기와 발생량을 조절하지 못하는 문제점이 있어왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사용용도에 따라 적합한 최적의 기포지름과 기포농도를 액체 중에 발생시킬 수 있는 수중 극소기포 발생장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 체적의 변화에 의해 혼합유체의 속도를 조절하여 기포지름과 기포농도를 가변할 수 있도록 하는 수중 극소기포 발생장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외부에서 기체와 액체가 혼합된 혼합유체를 공급받아 극소기포를 발생하는 수중 극소기포 발생장치에 있어서, 원통형상으로 형성되고, 일측에는 유입구가 형성되어 상기 혼합유체가 유입되는 호수와 결합되고, 타측에는 배출구가 형성되며, 내부에는 원통형상의 공간부가 형성되되, 상기 공간부의 직경은 상기 유입구와 배출구의 직경보다 크게 형성되는 본체; 상기 공간부에 관형의 유로가 형성되도록 고정 설치되는 원통형의 내측수용부재; 상기 내측수용부재의 유입구측 방향에 구비되어 상기 유입구로 유입된 혼합유체가 충돌되고 교반되는 단면적이 원형인 1차충돌부; 및 상기 본체 내측에 배출구와 인접한 모서리 부분에 구비되어 상기 유입구로 유입되어 유로를 통과한 혼합유체가 충돌되고 교반되는 'ㄱ'형의 2차충돌부;가 포함되되, 상기 본체 외주면에는 통공이 형성되고, 상기 본체 외주면에는 상기 본체 외주면을 따라 수평 이동가능하게 구비되는 관형의 유속조절부재가 더 구비되어 상기 통공을 밀폐 또는 개방 가능한 것을 특징으로 한다.
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상기 1차충돌부와 2차충돌부는 외면에 돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.
우선, 본체 내부 공간부의 단면적보다 유입구와 배출구의 단면적을 작게하여 공간부의 상대적으로 큰 체적으로 유입된 혼합유체가 감압이 이루어져 극소기포가 발생하게 된다.
또한, 본체 공간부에 구비된 내측수용부재에 혼합유체가 충돌 믹서되어 극소기포가 더 발생하게 된다.
그리고, 본체 외주면에 구비된 유속조절부재가 구비되어 본체 내부로 유입 가능한 액체 통로인 통공의 개방된 넓이의 크기를 조절할 수 있어 본체 내부의 공간부에 체적변화를 조절하여 기포지름과 농도를 조절할 수 있는 이점도 있게 된다.
도 1은 종래에 따른 기포발생장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수중 극소기포 발생장치의 단면도.
도 3은 도 2의 내측수용부재의 상세도.
도 4는 도 2의 정면도.
도 5는 본 발명인 수중 극소기포 발생장치를 이용한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수중 극소기포 발생장치의 단면도이고, 도 3은 도 2의 내측수용부재의 상세도이며, 도 4는 도 2의 정면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 외부에서 기체와 액체과 혼합된 혼합유체를 공급받아 극소기포를 발생하는 수중 극소기포 발생장치에 있어서, 크게 본체(10), 내측수용부재(20), 1차충돌부(30) 및 2차충돌부(40)가 포함되어 이루어지게 된다.
그리고, 이하의 본문 중에 '액체'는 수돗물, 하천수, 해수, 순수 및 연료액체 등을 가리키고, 이하의 본문 중에 '기체'는 자연공기, 산소, 질소, 오존, 탄산가스 등을 가리킨다.
먼저 상기 본체(10)는 수중에 설치되는 것으로, 유입구(12), 배출구(14), 공간부(16)가 형성되게 된다.
상기 유입구(12)는 상기 본체(10) 일측면에 형성되게 되어 상기 혼합유체(a)가 유입되는 호수(6)와 결합되어 상기 본체(10) 내부로 유입되게 된다.
상기 배출구(14)는 상기 본체(10) 타측면에 형성되게 되어 유입된 혼합유체(a)가 상기 공간부(16)에서 극소기포가 발생되어 배출하게 된다.
상기 공간부(16)는 상기 본체(10)의 내부공간이 원통형상으로 형성되는 것으로, 상기 유입구(12)의 직경보다 크게하여 유입구(12)에서 유입된 혼합유체(a)가 체적의 변화에 따라 감압이 되도록 한 것이다.
그래서, 감압된 혼합유체에서 용존기체를 척출시켜 극소기포를 발생할 수 있게 된다.
여기서, 상기 공간부(16)의 직경은 상기 배출구(14)의 직경보다 크게 하여 상기 혼합유체가 상기 배출구(14)로 빠져나가기 전에 충돌이 이루어지도록 한 것으로 하기에서 상세 설명하기로 한다.
상기 내측수용부재(20)는 원통형의 형상으로 상기 공간부(16)에 관형의 유로(19)가 형성되도록 고정 설치되어 상기 공간부(16)의 체적 변화를 이룰 수 있게 된다.
여기서, 상기 내측수용부재(20)가 상기 공간부(16)에 유로(19)가 형성되도록 고정하기 위해 상기 내측수용부재(20)의 외주면과 상기 본체(10)의 내측면에 바 형상의 고정부재(22)가 구비되게 된다.
즉, 상기 유입구(12)측의 공간부(16)의 체적이 커지고, 상기 내측수용부재(20)측의 공간부(16)는 유로(19)가 되어 체적이 작아지고, 다시 상기 배출구(14)측의 공간부(16)의 체적이 커지게 되어 혼합유체(a)의 기포발생을 유발하는 효과가 있게 된다.
또한, 상기 내측수용부재(20)는 상기 유입구(12)에서 유입된 혼합유체(a)가 1차로 충돌하게 되는데 이는 아래의 1차충돌부(30)를 설명하면 다음과 같다.
상기 1차충돌부(30)는 단면적이 원형으로 형성되는 것으로, 상기 내측수용부재(20)의 유입구(12)측 방향에 구비되어 상기 유입구(12)로 유입된 혼합유체(a)가 전면에 충돌되고 교반되어 극소기포가 발생하게 된다.
상기 2차충돌부(40)는 'ㄱ'형의 형상으로 형성되게 상기 본체(10) 내측에 배출구(14)와 인접한 모서리 부분에 구비되어 상기 유입구(12)로 유입되어 유로(19)를 통과한 혼합유체(a)가 충돌되고 교반되어 극소기포가 더 발생하게 된다.
그리고, 상기 1차충돌부(30)와 2차충돌부(40)는, 외면에 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는데, 이는 도 3의 내측수용부재의 상세도와 같이 복수 개의 돌기를 형성하여 혼합유체(a)가 충돌되어 극소기포 발생을 활성화할 수 있게 된다.
한편, 극소기포의 직경과 농도를 조절할 수 있도록 본체(10) 외주면에 통공(18)이 형성되고, 상기 통공(18)의 개방된 넓이의 크기를 조절하는 유속조절부재(50)를 구비하는데 이는 다음과 같다.
상기 본체(10) 외주면에는, 통공(18)이 형성되어 액체가 상기 본체(10) 내부로 유입되는 것을 특징으로 하고, 상기 통공(18)은 적어도 1개 이상 형성되게 되도록 하여 사용환경과 목적에 따라 적절한 개수로 실시할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 실시예에서는 상기 통공(18)을 상호 대향된 위치에 각각 형성하여 양방향에서 극소기포의 직경의 크기와 농도를 조절할 수 있도록 실시하였다.
본 발명인 수중 극소기포 발생장치가 수중에 설치되는 것임을 고려해보면, 상기 본체(10)에 형성된 통공(18)으로 상기 본체(10) 내부로 액체가 유입 가능하게 되는 것은 자명하다.
상기 본체(10) 외주면에는, 상기 본체(10)의 외주면을 따라 수평 이동가능하게 구비되는 관형의 유속조절부재(50)가 더 구비되어 상기 통공(18)을 밀폐 또는 개방 가능하게 하여 상기 통공(18)의 개방된 넓이의 크기를 조절가능하게 된다.
여기서, 상기 유속조절부재(50)는 상기 본체(10) 외주면에서, 수평 이동가능하도록 상기 유속조절부재(50)와 본체(10)는 나사결합식 또는 슬라이드 방식을 채택하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 본체(10)의 내부체적의 조절가변이 가능하게 되는데 체적변화는 유속과 반비례하는 상관관계가 있게 된다.
즉, 상기 유속조절부재(50)를 통공(18)을 폐쇄한 상태에서는 혼합유체(a)의 유속이 빨라져 교반효과를 높일 수 있게 된다.
예를 들어, 상기 통공(18)이 개방된 상태에서 발생하는 극소기포의 지름은 약 10㎛이고, 기포농도는 1㎖ 당 약 1200개이고, 상기 통공(18)이 밀폐된 상태에서 발생하는 극소기포는 지름이 약 1㎛이고, 기포농도는 약 1㎖ 당 약 12000개로 개방된 상태보다 10배가 많아지게 된다.
따라서, 통공(18)과 유속조절부재(50)에 의하여 기포의 지름과 농도를 적절히 조절할 수 있게 된다.
한편, 도번 17은 상기 유속조절부재(50)의 진행을 제한하는 차단부이다.
도 3은 내측수용부재(20)의 일측에 설치된 1차충돌부(30)와 내측수용부재(20)의 외주면에 구비된 고정부재(22)를 표현한 것이고, 도 4는 본체(10)에 외주면에 구비된 유속조절부재(50)와 차단부(17))를 나타낸 것으로 본 발명의 구성요소를 보다 명확하게 표현한 것이다.
도 5는 본 발명인 수중 극소기포 발생장치를 이용한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 본 발명인 수중 극소기포 발생장치(9)가 액체(1)가 보관되는 수조탱크(2)에 설치되게 된다.
그리고, 상기 수조탱크(2)의 흡입구(7)에서 자연공기를 흡입하는 기체용량조절기(4), 기체와 혼합된 액체에 압력을 가하는 펌프(5), 압력탱크(8)가 순차적으로 연결되게 된다.
여기서, 도번 3은 흡입배관이고, 도번 6은 혼합유체를 배출하는 튜브로 수중 극소기포 발생장치(9)의 유입구와 연결되어 혼합유체를 공급하게 된다.
한편, 기포농도에 관해서는 공간의 용적비율이 높은 펌프(5)를 사용하고, 사용용도에 적합한 기체용량조절기(4)에 따라 기포농도를 설정하는 것도 가능하다.
그리고, 상기 압력탱크(8)는 물과 해수 등에 기체를 용해시키는 것이 가능한 임의의 것을 사용자가 자유롭게 채택할 수 있다.
따라서, 본 발명인 수중 극소기포 발생장치는 본체 내부로 유입되는 혼합유체의 유량을 조절하여 극소기포가 발생되도록 유도하고, 혼합유체가 본체 내부에 위치한 1차충돌부와 2차충돌부에 충돌하고 교반하여 극소기포가 더 발생할 수 있도록 하였으며, 특히 본체 외주면에 형성된 통공과, 상기 통공의 개방된 넓이의 크기를 조절(개방, 밀폐 등)하여 극소기포의 직경과 농도를 적절히 조절할 수 있게 되는 이점이 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 본체 내부의 체적변화와 유속조절을 통하여 극소기포의 크기와 농도를 조절할 수 있도록 하여 사용자의 용도에 맞게 활용 가능한 수중 극소기포 발생장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
10: 본체 12: 유입구
14: 배출구 16: 공간부
17: 차단부 18: 통공
19: 유로 20: 내측수용부재
22: 고정부재 30: 1차충돌부
40: 2차충돌부 50: 유속조절부재
a: 혼합유체

Claims (4)

  1. 외부에서 기체와 액체가 혼합된 혼합유체를 공급받아 극소기포를 발생하는 수중 극소기포 발생장치에 있어서,
    원통형상으로 형성되고, 일측에는 유입구가 형성되어 상기 혼합유체가 유입되는 호수와 결합되고, 타측에는 배출구가 형성되며, 내부에는 원통형상의 공간부가 형성되되, 상기 공간부의 직경은 상기 유입구와 배출구의 직경보다 크게 형성되는 본체;
    상기 공간부에 관형의 유로가 형성되도록 고정 설치되는 원통형의 내측수용부재;
    상기 내측수용부재의 유입구측 방향에 구비되어 상기 유입구로 유입된 혼합유체가 충돌되고 교반되는 단면적이 원형인 1차충돌부; 및
    상기 본체 내측에 배출구와 인접한 모서리 부분에 구비되어 상기 유입구로 유입되어 유로를 통과한 혼합유체가 충돌되고 교반되는 'ㄱ'형의 2차충돌부;가 포함되되,
    상기 본체 외주면에는 통공이 형성되고, 상기 본체 외주면에는 상기 본체 외주면을 따라 수평 이동가능하게 구비되는 관형의 유속조절부재가 더 구비되어 상기 통공을 밀폐 또는 개방 가능한 것을 특징으로 하는 수중 극소기포 발생장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 1차충돌부와 2차충돌부는,
    외면에 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 수중 극소기포 발생장치.
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