KR102187623B1 - 균일한 산기를 위한 산기장치용 멤브레인 및 이를 포함하는 산기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 산기를 위한 산기장치는, 공기공급부; 서로 반대측에 위치한 일면과 타면을 구비하고, 상기 일면이 상기 공기공급부를 향하도록 상기 공기공급부에 결합되는 멤브레인; 및 상기 공기공급부에서 공급된 공기를 상기 일면에서 상기 타면으로 배출시키도록, 상기 멤브레인을 관통하는 슬릿을 포함하고, 상기 일면에서의 상기 슬릿의 폭은 상기 타면에서의 상기 슬릿의 폭보다 클 수 있다.

Description

균일한 산기를 위한 산기장치용 멤브레인 및 이를 포함하는 산기장치{MEMBRANE OF AIR DIFFUSER FOR UNIFORM DIFFUSING BUBBLE AND AIR DIFFUSER HAVING THE SAME}

본 발명은 균일한 산기를 위한 산기장치용 멤브레인 및 이를 포함하는 산기장치에 관한 것이다.

폐수처리방법에는 물리화학적 방법과 생물학적 방법이 있다. 생물학적 처리방법은 미생물(박테리아, 균류, 조류, 원생동물 등)을 이용하여 폐수 내에 오염물질을 분해시키는 방법으로서 물리화학적 방법에 비해 자연환경에 해를 끼치지 않으며, 도시 생활하수의 2차 처리, 유기물을 함유한 산업폐수 처리공정 등에 널리 이용된다.

생물학적 방법를 위한 폐수처리장치는 미생물에 의한 오염물질 분해를 촉진하기 위해 공기 또는 산소를 공급하는 산기장치를 포함할 수 있다. 산기장치는 대기 중의 공기 또는 산소를 처리조로 공급하며, 접촉면적을 넓히기 위해 미세한 기포로 공급할 수 있다.

산기장치는 디스크 타입, 튜브 타입 타입 등으로 구분될 수 있다. 산기장치는 공기가 유입되는 소정의 공간과, 그 공간을 커버하는 탄성재질의 멤브레인을 포함할 수 있다. 멤브레인에 일정한 간격으로 작은 구멍이 타공되고, 상기 소정의 공간으로 유입된 공기는 멤브레인의 구멍으로 배출된다.

상기 소정의 공간으로 공기가 공급되면 공간 내부압력이 증가되하고, 탄성재질의 멤브레인이 부풀며 막혔던 구멍이 열리게 된다. 이 열린 구멍을 통하여 공기가 배출되면서 공기방울이 형성될 수 있다. 공기의 공급이 중단될 경우에는 산기장치 내부 압력이 점차 감소하게 되고 부풀었던 탄성재질의 멤브레인이 원상회복되며 구멍이 닫히게 된다.

한편, 멤브레인을 포함하는 산기장치의 경우, 멤브레인의 특정 부분에서 공기가 집중 배출되는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 공기가 집중 배출되는 구역에서는 공기가 뭉치게 된다. 이에 따라 산기가 고르지 않아 미생물에 의한 오염물질 분해 효율이 떨어질 수 있다.

본 발명의 발명자는 균일한 산기를 위한 산기장치와 멤브레인에 대해 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 균일한 산기가 가능한 멤브레인 및 산기장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 공기공급부; 서로 반대측에 위치한 일면과 타면을 구비하고, 상기 일면이 상기 공기공급부를 향하도록 상기 공기공급부에 결합되는 멤브레인; 및 상기 공기공급부에서 공급된 공기를 상기 일면에서 상기 타면으로 배출시키도록, 상기 멤브레인을 관통하는 슬릿을 포함하고, 상기 일면에서의 상기 슬릿의 폭은 상기 타면에서의 상기 슬릿의 폭보다 큰, 균일한 산기를 위한 산기장치가 제공된다.

상기 일면에서의 상기 슬릿의 엣지에 위치하는 엣지홈을 더 포함하고, 상기 엣지홈은 상기 타면을 관통하지 않을 수 있다.

상기 엣지홈은 상기 슬릿의 길이방향에 수직인 방향으로 연장될 수 있다.

상기 엣지홈은 상기 슬릿의 양 엣지에 각각 구비될 수 있다.

상기 멤브레인은, 중앙부로 갈수록 두께가 커지고 가장자리로 갈수록 두께가 작아지는 부분을 포함할 수 있다.

상기 멤브레인의 상기 일면은, 중심을 포함하는 제1 구간; 상기 제1 구간의 외측에 위치하는 제2 구간; 및 상기 제2 구간의 외측에 위치하는 제3 구간으로 구획되고, 상기 슬릿은 상기 제1 구간 외에 상기 제2 구간 및 상기 제3 구간에 형성될 수 있다.

상기 슬릿은 서로 이격된 복수로 형성되고, 상기 슬릿은 반경이 다른 복수의 서클(circle)을 따라 배치되고, 상기 제2 구간에서의 상기 서클 간 간격은 상기 제3 구간에서의 상기 서클 간 간격보다 클 수 있다.

상기 공기공급부는, 공기분배관; 및 상기 공기분배관의 외주면에 결합되는 지지판을 포함하고, 상기 멤브레인은 상기 지지판에 결합될 수 있다.

상기 공기분배관은, 공기를 유출시키는 오리피스; 및 상기 오리피스와 연결되는 공기유출관을 포함하고, 상기 지지판은 상기 공기유출관에 결합될 수 있다.

상기 지지판은 상기 공기유출관과 결합되는 결합구조물을 포함하고, 상기 결합구조물 내부에는 공기가 이동하기 위한 공기토출로가 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 균일한 산기를 위한 산기장치용 멤브레인에 있어서, 서로 반대측에 위치한 타면과 일면을 구비하고, 공기를 상기 일면에서 상기 타면으로 배출시키도록, 상기 멤브레인을 관통하는 슬릿을 포함하고, 상기 일면에서의 상기 슬릿의 폭은 상기 타면에서의 상기 슬릿의 폭보다 클 수 있다.

상기 일면에서의 상기 슬릿의 엣지에 위치하는 엣지홈을 더 포함하고, 상기 엣지홈은 상기 타면을 관통하지 않을 수 있다.

상기 엣지홈은 상기 슬릿의 길이방향에 수직인 방향으로 연장될 수 있다.

상기 엣지홈은 상기 슬릿의 양 엣지에 각각 구비될 수 있다.

상기 멤브레인은, 중앙부로 갈수록 두께가 커지고 가장자리로 갈수록 두께가 작아지는 부분을 포함할 수 있다.

상기 멤브레인의 상기 일면은, 중심을 포함하는 제1 구간; 상기 제1 구간의 외측에 위치하는 제2 구간; 및 상기 제2 구간의 외측에 위치하는 제3 구간으로 구획되고, 상기 슬릿은 상기 제1 구간 외에 상기 제2 구간 및 상기 제3 구간에 형성될 수 있다.

상기 슬릿은 서로 이격된 복수로 형성되고, 상기 슬릿은 반경이 다른 복수의 서클(circle)을 따라 배치되고, 상기 제2 구간에서의 상기 서클 간 간격은 상기 제3 구간에서의 상기 서클 간 간격보다 클 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 균일한 산기에 따라 미생물에 의한 오염물질 분해 효율이 증대될 수 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산기장치가 설치된 처리조를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 산기장치를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인의 산기구를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인의 산기구를 가공하기 위한 칼날을 나타낸 도면이다.
도 11 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인의 산기구를 가공하는 장치를 나타낸 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.

이하, 본 발명에 따른 균일한 산기를 위한 산기장치용 멤브레인 및 이를 포함하는 산기장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산기장치가 설치된 처리조를 나타낸 도면이다. 도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 산기장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 처리조(1)에는 산기장치가 설치되고, 처리조(1) 내에는 피처리수가 수용되며, 산기장치에 의해 피처리수에 공기 또는 산소가 공급될 수 있다. 이에 따라 피처리수의 오염물질은 호기성 미생물에 의해 분해될 수 있다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 산기장치는 공기공급부 및 멤브레인을 포함할 수 있다.

산기장치가 디스크 타입인 경우, 공기공급부는 공기공급관(10, 20, 30) 및 지지판(40)을 포함할 수 있다. 공기공급관(10, 20, 30)은 공기(또는 산소)를 멤브레인(100)까지 공급시키기 위한 관이고, 지지판(40)은 멤브레인(100)을 지지하여 공기공급관에 멤브레인(100)을 결합시키는 판이다.

산기장치가 튜브 타입인 경우, 공기공급부는 공기공급관을 포함하고, 멤브레인이 공기공급관의 외주면에 직접 결합되어, 지지판이 생략될 수 있다.

공기공급관은 공기분배관(10), 공기이송관(20) 및 매니폴드(30)를 포함할 수 있다.

공기분배관(10)은 공기를 멤브레인(100) 측으로 공급하는 관이다. 공기분배관(10)은 공기공급관 중 말단관일 수 있고, 한 처리조(1) 내에 복수로 형성될 수 있다.

공기분배관(10)에는 관 내부(10a)의 공기를 유출시키는 오리피스(11)가 형성될 수 있다. 오리피스(11)는 공기분배관(10)의 두께를 관통하도록 형성될 수 있다.

공기분배관(10)의 외주면에 멤브레인(100)이 결합될 수 있다. 멤브레인(100)은 공기분배관(10)의 오리피스(11)에 대응하여 결합될 수 있다. 공기분배관(10)에 하나 이상의 멤브레인(100)이 결합될 수 있다.

공기이송관(20)은 외부에서 처리조(1) 내부로 공기를 이송하는 관이며, 공기공급관의 시초관일 수 있고, 공기공급관 중 가장 굵은 관으로 형성될 수 있으나, 제한되는 것은 아니다.

매니폴드(30)는 공기이송관(20)과 공기분배관(10)을 연결하는 관이다. 매니폴드(30)는 공기이송관(20)과 동일한 개수로 형성될 수 있다. 하나의 공기이송관(20)에 하나의 매니폴드(30)가 결합될 수 있다. 매니폴드(30)에는 하나의 제1 개구가 형성되고, 상기 제1 개구에 대응하여 공기이송관(20)이 결합될 수 있다.

또한, 매니폴드(30)의 외주면에 공기분배관(10)이 결합될 수 있다. 하나의 매니폴드(30)에는 복수의 공기분배관(10)이 결합될 수 있다. 매니폴드(30)에는 하나 이상의 제2 개구(제1 개구와 다른 위치)가 형성되고, 상기 제2 개구에 대응하여 공기분배관(10)이 결합될 수 있다.

공기이송관(20), 매니폴드(30), 공기분배관(10)은 서로 수직으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 공기이송관(20)은 z 방향으로 연장되고, 매니폴드(30)는 x 방향으로 연장되고, 공기분배관(10)은 y 방향으로 연장될 수 있다.

공기의 이동 순서에 따라 설명하면, 공기이송관(20)으로 이송된 공기는 매니폴드(30)를 거쳐 공기분배관(10)으로 분기된다. 즉, 공기는 공기이송관(20), 매니폴드(30), 공기분배관(10) 순으로 이동하고, 결과적으로 멤브레인(100)의 산기구(101)를 통해 처리조(1) 내 피처리수로 토출될 수 있다.

상술한 바와 같이, 산기장치가 디스크 타입인 경우에는, 디스크형 멤브레인(100)을 공기분배관(10)에 결합시키기 위해 지지판(40)이 요구될 수 있다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 지지판(40)은 공기분배관(10)에 결합되고, 멤브레인(100)은 지지판(40)에 결합될 수 있다. 구체적으로 공기분배관(10)의 외주면에 지지판(40)이 결합되고, 멤브레인(100)은 지지판(40)에 결합될 수 있다. 멤브레인(100)이 복수로 형성되는 경우, 공기분배관(10)의 외주면에는 복수의 지지판(40)이 결합되고, 각각의 지지판(40)에 멤브레인(100)이 결합될 수 있다.

공기이송관(20)은 z 방향으로 연장되고, 매니폴드(30)는 x 방향으로 연장되고, 공기분배관(10)은 y 방향으로 연장되는 경우, 지지판(40)은 xy 평면과 평행하게 형성될 수 있다. 멤브레인(100) 역시 xy 평면과 평행하게 형성될 수 있다.

지지판(40)은 멤브레인(100)의 일면이 안착되는 안착부(41)가 마련되며, 안착부는 xy 평면과 평행한 평평한 면으로 형성될 수 있다. 지지판(40)의 안착부(41)는 멤브레인(100)의 형상에 대응되게 형성될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(100)이 원형인 경우 지지판(40)의 안착부(41)도 원형으로 형성될 수 있다.

지지판(40)에는 공기토출로(45)가 마련될 수 있다. 공기토출로(45)는 지지판(40)의 안착부(41)의 중앙으로 노출되며, 공기토출로(45)는 공기분배관(10)의 오리피스(11)와 연결될 수 있다. 즉, 공기분배관(10)을 통해 이동하는 공기는 오리피스(11) 그리고 공기토출로(45)를 순차적으로 이동하여 멤브레인(100)의 산기구(101)에 도달할 수 있다.

지지판(40)의 가장자리에는 멤브레인(100)의 가장자리를 수용하는 수용홈(42)이 마련될 수 있다. 수용홈(42)은 안착부(41)의 가장자리에 형성될 수 있고, 안착부(41)의 가장자리를 따라 연속적으로 형성되는 홈으로 구현될 수 있다.

멤브레인(100)의 가장자리에는 돌출부(102)가 형성될 수 있고, 멤브레인(100)의 돌출부(102)는 멤브레인(100)의 다른 영역보다 두껍게 형성될 수 있다. 지지판(40)에는 수용홈(42)에는 멤브레인(100)의 돌출부(102)가 수용되며, 수용홈(42)에 멤브레인(100)의 돌출부(102)가 끼움결합될 수 있다. 이에 따라, 멤브레인(100)의 가장자리는 지지판(40)에 고정될 수 있다.

다만, 멤브레인(100)의 돌출부(102)가 지지판(40)에 고정되되, 멤브레인(100)의 내측부가 안착부(41)와 고정결합되는 것은 아니다. 멤브레인(100)과 지지판(40) 사이로 공기가 유입되면, 멤브레인(100)은 고정된 가장자리(돌출부(102))를 제외하고 팽창할 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 도 6에 도시된 바와 같이, 멤브레인(100)의 내측부는 지지판(40)의 평평한 안착부(41)에 안착될 수 있다. 특히, 멤브레인(100)이 공기를 토출하지 않는 경우에는 지지판(40)의 안착부(41)에 안착된다.

멤브레인(100)이 공기를 토출하기 위해, 공기토출로(45)를 통해 공기가 유입되면, 멤브레인(100)과 지지판(40) 사이로 공기가 유입되고, 멤브레인(100)의 내측부가 팽창하여 지지판(40)의 평평한 면(안착부(41))으로부터 이격될 수 있다. 특히, 멤브레인(100)은 위로 볼록하게 팽창할 수 있다. 이 경우, 가장 중앙부분이 받는 응력이 가장 클 수 있다. 응력은 가장자리로 갈수록 작아질 수 있다.

멤브레인(100)이 팽창하면 멤브레인(100)의 산기구(101)가 벌어지고, 산기구(101)를 통해 공기가 배출될 수 있다. 공기 유입이 종료되면 멤브레인(100)은 수축하여 원상복귀되고 산기구(101)는 오므려져 폐쇄될 수 있다.

한편, 지지판(40)은 공기분배관(10)과 결합되기 위한 결합구조물(46)을 포함할 수 있다. 결합구조물(46)은 안착부(41)에 수직하게 형성될 수 있고, z 방향으로 연장될 수 있다. 결합구조물(46) 내부에는 공기토출로(45)가 마련될 수 있고, 공기토출로(45)는 결합구조물(46)의 길이방향, 즉 z 방향으로 연장될 수 있다. 결합구조물(46) 내부의 공기토출로(45)는 안착부(41)의 중앙에서 노출될 수 있다.

결합구조물(46)의 외주면에는 나사산(47)이 형성될 수 있고, 나사산(47)에 의해 결합구조물(46)과 공기분배관(10)은 나사결합될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 공기분배관(10)은 공기유출관(12)을 포함할 수 있고, 공기유출관(12)은 오리피스(11)를 둘러싸며 오리피스(11)와 연결될 수 있다. 즉, 오리피스(11)를 통해 관 내부(10a)에서 유출된 공기는 공기유출관(12)을 통해 이동할 수 있다.

한편, 공기유출관(12)의 내주면에는 나사산(13)이 형성될 수 있다. 공기유출관(12) 내부에 지지판(40)의 결합구조물(46)이 삽입될 수 있다. 이 때, 결합구조물(46) 외주면의 나사산(47)과 공기유출관(12) 내주면의 나사산(13)이 서로 맞물려 나사결합함으로써, 결합구조물(46)과 공기유출관(12)은 서로 결합될 수 있다.

지지판(40)과 멤브레인(100)의 결합력을 향상시키기 위해 조임테(50)가 구비될 수 있다. 조임테(50)는 링 형상으로 형성될 수 있고, 멤브레인(100)의 가장자리와 대응될 수 있다. 지지판(40)의 외주면에는 나사산(43)이 형성되고, 조임테(50)의 내측면에는 나사산(51)이 형성되어, 두 나사산(51. 43)은 서로 나사결합될 수 있다.

지지판(40)에 멤브레인(100)이 안착되고, 그 위에 조임테(50)가 결합되면서, 조임테(50)의 나사산(51)과 지지판(40)의 나사산(43)이 서로 결합될 수 있다. 조임테(50)는 멤브레인(100)의 가장자리의 돌출부(102)를 수용홈(42) 측으로 가압할 수 있다. 이에 따라, 지지판(40)과 멤브레인(100)의 가장자리의 고정이 강력해질 수 있다.

또한 이러한 산기장치(100)는 바닥면에서 일정거리 이격되어진 상태를 유지하기 위하여 기판(60)에 장착되는 지지봉(70)에 끼워지는 만곡되어진 크립(71)에 의하여 안착됨으로써 일정거리 이격될 수 있다. 이러한 안착과 정확한 위치의 설정은 물론 고정력의 증진을 위하여 지지봉(70)은 하나의 봉체를 절곡하여 중앙부분을 지지부(72)로 하여 지지부(72)를 고정구(73)로 기판(60)에 고정토록 한 후 그 양단을 직립토록 하여 나사산(74)을 형성한 후 너트(74a)를 이용하여 만곡된 크립(71)이 받쳐지도록 하는 것이고, 만곡된 크립(71)에 안착된 공기분배관(10)을 고정하기 위하여 덮개크립(75)으로 덮어 조임너트(75a)로 조임토록 함으로써 고정될 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인을 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인의 산기구를 나타낸 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인(100)은 서로 반대측에 위치한 일면(100a)과 타면(100b)을 구비한 디스크형일 수 있다. 멤브레인(100)은 고무와 같은 탄성재질로 형성될 수 있고, 예를 들어 EPDM 소재로 형성될 수 있으나 제한되는 것은 아니다.

산기장치에서 멤브레인(100)의 일면(100a)이 지지판(40) 또는 공기분배관(10)을 향하고, 멤브레인(100)의 타면(100b)이 처리조(1)를 항할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 설계에 따라, 멤브레인(100)의 일면(100a)과 타면(100b)의 방향은 반대로 될 수 있다. 한편, 도 7(a)에는 멤브레인(100)이 원형으로 도시되었으나, 제한되는 것은 아니다.

도 7(a)를 참조하면, 멤브레인(100)에는 산기구(101)가 복수로 형성되고, 산기구(101)는 멤브레인(100)의 대부분 면적에 형성된다. 공기는 산기구(101)를 통해 토출될 수 있다. 산기구(101)는 멤브레인(100)을 두께방향으로 관통할 수 있다. 산기구(100)는 멤브레인(100)의 일면(100a)에서 타면(100b)까지 관통할 수 있다. 산기구(100)는 멤브레인(100)을 관통하는 슬릿(101S)일 수 있다.

슬릿(101S)은 길이와 폭을 가지는데, 길이는 세로로 절개된 거리를 의미하고, 폭은 가로로 벌어진 거리를 의미한다. 폭은 매우 작고, 길이는 폭에 비해 길에 형성된다. 슬릿(101S)의 폭은 매우 작아서 육안으로는 벌어지지 않은 것처럼 보일 수 있다. 다만, 도면(도 9 등)에는 슬릿(101S)의 폭이 과장되어 도시되어 있다. 슬릿(101S)의 폭은 매우 작으므로, 공기가 토출되는 경우에는 공기의 압력 때문에 슬릿(101S)이 벌어지지만, 공기가 토출되지 않는 경우에는 슬릿(101S)이 오므려지고 멤브레인(100)과 지지판(40) 사이는 밀폐될 수 있다. 특히, 멤브레인(100)은 탄성재질로 형성되므로 슬릿(101S)이 벌어진 후 원상복귀(오므려짐)이 용이할 수 있다.

도 9를 참조하면, 산기구(101) 슬릿(101S)의 폭은 일면(100a)과 타면(100b)에서 각각 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 일면(100a)에서의 슬릿(101S)의 폭은 타면(100b)에서의 슬릿(101S)의 폭보다 클 수 있다. 이 경우, 일면(100a)에서 타면(100b)으로 갈수록 슬릿(101S)의 폭이 점점 작아질 수 있다. 여기서, '폭'은 '크기'나 '면적'으로 대체되어도 무방하다.

도 9(a)를 기준으로 설명하면, 슬릿(101S)은 아래에서 위로 갈수록 좁아지게 형성되고, 공기는 아래에서 위로 토출될 수 있다. 공기가 토출되는 통로가 점점 좁아지면, 기포 발생이 활발해지고, 기포가 더욱 미세하게 부서져 토출될 수 있다.

도 9(b), 도 9(c), 도 9(d)를 참조하면, 산기구(101)의 형상은 멤브레인의 일면(100a)에서와 타면(100b)에서 각각 다르게 형성될 수 있다. 즉, 일면(100a)에서 보이는 산기구(101)의 모양과, 타면(100b)에서 보이는 산기구(101)의 모양이 서로 다를 수 있다.

도 9(c)는 멤브레인(100)의 타면(100b)에서 보이는 산기구(101)의 모양으로서 일반적인 일자 슬릿(a1)이다. 반면, 멤브레인(100)의 일면(100a)에서의 슬릿의 엣지에는 엣지홈이 형성될 수 있다. 도 9(d)는 멤브레인(100)의 일면(100a)에서 보이는 산기구(101)의 모양으로서, 일자 슬릿(b1)의 엣지에 홈(엣지홈)(b2)이 형성된 형상이다. 즉, 멤브레인(100)의 타면(100b)에서 산기구(101)는 일자형이고, 일면(100a)에서 산기구(101)는 엣지에 홈이 있는 일자형이다.

도 9(b)를 참조하면 상기 엣지홈(b2)은 멤브레인(100)의 일면(100a)을 관통하되 멤브레인(100)의 타면(100b)을 관통하지 않는다. 따라서, 멤브레인(100)의 타면(100b)에서는 보이지 않고, 산기구(101)가 일자 슬릿(a1)으로만 보인다. 이러한 엣지홈(b2)은 산기구(101)의 찢어짐을 방지할 수 있다. 산기구(101)는 공기의 유입에 따라 벌어짐과 오므려짐을 반복 수행하며, 이 경우 산기구(슬릿)의 엣지는 찢어지기가 쉬운데, 산기구(슬릿)의 엣지에 엣지홈을 형성하여 찢어짐을 완화시킬 수 있다.

구체적으로 슬릿(b1)의 엣지홈(b2)은 슬릿(b1)과 다른 방향으로 연장되는 일자형으로 형성될 수 있다. 엣지홈(b2)의 연장방향은 슬릿(b1)의 연장방향과 수직일 수 있다. 또한, 엣지홈(b2)은 슬릿(b1)의 두 개의 엣지 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 엣지홈(b2)이 슬릿(b1)의 두 개의 엣지 중 한 개에만 형성되면, 산기구(101)는 T자형이되고, 슬릿(b1)의 두 개 엣지 모두에 형성되면 산기구(101)는 H자형이다.

도 9(d)에는 엣지홈(b2)이 슬릿(b1)의 두 개의 엣지 모두에 형성된 것이며, 엣지홈(b2)이 슬릿(b1)과 수직인 일자형으로 형성된 것이다. 도 9(c)에서의 슬릿(a1)의 폭은, 도 9(d)에서의 슬릿(b1)의 폭보다 작을 수 있다. 또한, 도 9(d)에서 슬릿(b1)의 폭은 엣지홈(b2)의 폭보다 클 수 있다. 슬릿(b1)의 길이 역시 엣지홈(b2)의 길이보다 클 수 있다.

또한, 슬릿(b1)의 엣지는 엣지홈(b2)의 길이 중 가운데에 위치할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 슬릿(b1)의 엣지는 엣지홈(b2)의 길이 중 어느 한 쪽으로 편항될 수 있다. 즉, H자에서 가로획이 아래 또는 위로 치우친 형상일 수 있다.

도 8을 참조하면, 멤브레인(100)의 두께는 균일하지 않을 수 있다. 특히 멤브레인(100)에서 중앙부(103) 및 가장자리(돌출부)(102)의 두께가 클 수 있다. 멤브레인(100)의 중앙부(103)는 집중되는 응력에 의해 멤브레인(100)이 파손되지 않도록 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 멤브레인(100)의 가장자리(돌출부)(102)는 상술한 지지판(40)의 수용홈(42)에 끼워져 고정될 수 있도록 두껍게 형성될 수 있다. 멤브레인(100)의 돌출부(102)의 두께는 10mm일 수 있다.

또한, 멤브레인(100)은 두께가 중앙부로 갈수록 커지고, 가장자리로 갈수록 작아지는 부분을 포함할 수 있다. 멤브레인(100)의 최대두께(T1)는 2.6mm, 최소두께(T2)는 2.1mm일 수 있다. 직경이 322mm인 멤브레인(100)에 있어서, 최대두께인 지점은 멤브레인(100)의 가장자리로부터 127mm 떨어진 지점일 수 있고, 최소두께인 지점은 멤브레인(100)의 가장자리로부터 38mm 떨어진 지점일 수 있다.

멤브레인(100)이 불균일한 두께를 가지는 이유, 특히 중앙부로 갈수록 두꺼워지는 부분을 가지는 이유는, 중앙부가 받는 응력이 가장 크기 때문에 높은 공기 압력에 버티기 위함이다.

다시 도 7을 참조하면, 복수의 산기구(101)는 폐쇄된 원형을 따라 이격 배치되어 하나의 서클(circle)을 형성한다. 즉, 슬릿(101S)은 반경이 다른 복수의 서클을 따라 배치될 수 있고, 복수의 서클은 동일한 중심을 가질 수 있다.

한편, 멤브레인(100)의 일면(100a)(그리고 타면(100b))은 제1 구간(110), 제2 구간(120), 제3 구간(130)으로 구획될 수 있다(도 7에서 110 내지 130은 멤브레인(100)의 반경을 기준으로 표시되었음).

제1 구간(110)은 멤브레인(100)의 중심을 포함하며, 제2 구간(120)은 제1 구간(110)의 외측에 위치하며, 제3 구간(130)은 제2 구간(120)의 외측에 위치하여 멤브레인(100)의 가장자리를 포함한다.

멤브레인(100)이 원형이라면, 제1 구간(110)은 원형, 제2 및 제3 구간(130)은 도넛형으로 형성될 수 있다.

제1 구간(110)의 범위는 멤브레인(100)의 중심에서 반지름의 1/4까지, 제2 구간(120)의 범위는 멤브레인(100)의 반지름의 1/4에서 1/2까지, 제3 구간(130)의 범위는 멤브레인(100)의 반지름의 1/2에서 가장자리까지일 수 있다. 다만, 이 수치로 제한되는 것은 아니다.

제1 구간(110)에는 산기구(101)가 형성되지 않을 수 있다. 즉, 산기구(101)는 상기 제1 구간(110) 외에 상기 제2 구간(120) 및 상기 제3 구간(130)에 형성될 수 있다.

제2 구간(120) 및 제3 구간(130)에는 산기구(121, 131)가 각각 형성될 수 있다. 제2 구간(120)에서 산기구(121)의 서클 간 거리(d2)는, 제3 구간(130)에서 산기구(131)의 서클 간 거리(d3)보다 넓을 수 있다. 즉, 제2 구간(120)에서 안쪽 및 바깥쪽으로 서로 인접한 슬릿(121) 간 거리(d2)는, 제3 구간(130)에서 안쪽 및 바깥쪽으로 서로 인접한 슬릿(131) 간 거리(d3)보다 클 수 있다. 여기서, 서로 옆에 있는 슬릿 간, 다시 말해, 동일한 서클 내에 있는 인접한 슬릿의 간격은 제2 구간(120)에서나 제3 구간(130)에서나 동일할 수 있다.

이에 따르면, 단위 면적 당 산기구(101)이 차지하는 면적이 달라지는데, 제2 구간(120)에서의 산기구 면적이 제3 구간(130)에서의 산기구 면적보다 작아진다.

공기가 멤브레인(100)의 산기구(101)를 통해 토출됨에 있어, 공기는 멤브레인(100)의 중앙부에서 공급되기 때문에 멤브레인(100)의 중앙 측으로 집중되는 경향이 발생할 수 있다. 따라서, 집중이 강력한 제1 구간(110)에는 산기구(101)를 형성하지 않음으로써 공기의 중앙집중을 외측으로 분산시킬 수 있다. 마찬가지로 외측에 위치한 제3 구간(130)에 비해 더 중앙에 위치한 제2 구간(120)에서 서클 간 간격을 넓힘(d2>d3)으로써 공기의 중앙집중을 분산시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인의 산기구를 가공하기 위한 칼날을 나타낸 도면이다. 도 11 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인의 산기구를 가공하는 장치를 나타낸 도면이다.

도 10(a)를 참조하면, 칼날(200)은 슬릿(101S)을 형성하기 위한 제1 날(210)과 엣지홈을 형성하기 위한 제2 날(220)을 포함할 수 있다. 제1 날(210)과 제2 날(220)은 서로 수직으로 형성되고, 하나의 제1 날(210)에 두 개의 제2 날(220)이 결합될 수 있다. 제1 날(210)의 높이는 제2 날(220)의 높이보다 클 수 있다. 제1 날(210)은 횡단면적이 아래로 갈수록 커지는 영역을 포함할 수 있다. 제2 날(220)은 횡단면적이 아래로 갈수록 커지는 영역을 포함할 수 있다.

도 10(b)를 참조하면, 칼날(200)은 멤브레인(100)에 삽입될 수 있고, 칼날(200)에 의해 멤브레인(100)에 산기구(101)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 날(210)에 의하여 멤브레인(100)의 일면(100a) 및 타면(100b)을 관통하는 슬릿이 형성되고, 제2 날(220)에 의해 일면을 관통하되 타면을 관통하지 않는 엣지홈이 형성될 수 있다. 산기구(101) 형성 시, 제1 날(210)은 멤브레인(100)을 완전히 관통할 수 있고, 제2 날(220)은 멤브레인(100)의 두께 일부를 관통할 수 있다.

도 11을 참조하면, 작업 테이블(300)에 칼날(200)이 안착하고, 멤브레인 재료판(100M)이 칼날(200) 상에서 프레스(press)됨으로써 멤브레인(100)에 산기구(101)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 칼날은 띠(250)로 제공되는데, 복수의 칼날(200)이 하나의 띠(250)에 일체로 결합될 수 있다. 이러한 칼날 띠(250)는 산기구(101)의 서클과 대응되게 형성될 수 있다. 즉, 칼날 띠(250)는 서클을 형성하도록 원형으로 배치될 수 있다.

멤브레인(100)에는 복수의 산기구 서클이 형성되며, 복수의 산기구 서클을 형성하기 위해 동심원으로 배치되는 복수의 칼날 띠(250)가 요구될 수 있다.

각 서클을 형성하기 위해서는 원형으로 배열되는 각각의 칼날 띠(250)가 요구된다. 하나의 서클을 형성하기 위해 연속적으로 연결된 한 줄의 칼날 띠(250)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 하나의 서클을 형성하기 위해 복수의 칼날 띠(250, 단, 복수의 칼날 띠는 원형으로 배치됨)가 사용될 수 있다.

또한, 제2 구간(120) 및 제3 구간(130)에서는 칼날 띠(250)의 간격이 달라질 수 있다. 즉, 제2 구간(120)의 산기구(101)를 형성하는 칼날 띠(250)는 더 큰 간격의 동심원으로 배치되며, 제3 구간(130)의 산기구(101)를 형성하는 칼날 띠(250)는 더 좁은 간격의 동심원으로 배치된다.

한편, 멤브레인 재료판(100M)이 칼날 상에 프레스될 때, 작업 테이블(300) 또는 프레스기(미도시)에 열이 공급될 수 있다. 이에 따라 멤브레인 재료판(100M)은 열에 의해 연질이 되고 산기구(101) 형성이 용이해질 수 있다.

이와 같은 가공에 의하여, 멤브레인 재료판(100M)의 칼날이 닿는 부분은 상술한 멤브레인의 일면(100a)이 되고, 그 반대 면은 상술한 멤브레인의 타면(100b)이 될 수 있다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

10: 공기분배관
20: 공기이송관
30: 매니폴드
40: 지지판
45: 공기토출로
46: 결합구조물
100: 멤브레인
101: 산기구
200: 칼날

Claims (17)

1. 공기공급부;
   서로 반대측에 위치한 일면과 타면을 구비하고, 상기 일면이 상기 공기공급부를 향하도록 상기 공기공급부에 결합되는 멤브레인; 및
   상기 공기공급부에서 공급된 공기를 상기 일면에서 상기 타면으로 배출시키도록, 상기 멤브레인을 관통하는 슬릿을 포함하고,
   상기 일면에서의 상기 슬릿의 폭은 상기 타면에서의 상기 슬릿의 폭보다 크고,
   상기 일면에서의 상기 슬릿의 양 엣지에 각각 위치하는 엣지홈을 더 포함하고,
   상기 엣지홈은 상기 슬릿의 길이방향에 수직인 방향으로 연장되고,
   상기 엣지홈은 상기 타면을 관통하지 않고,
   상기 일면에서 상기 슬릿 및 상기 엣지홈은 H자 형상을 이루고,
   상기 타면에서 상기 슬릿은 일자 형상을 이루는,
   균일한 산기를 위한 산기장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 멤브레인은,
   중앙부로 갈수록 두께가 커지고 가장자리로 갈수록 두께가 작아지는 부분을 포함하는,
   균일한 산기를 위한 산기장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 멤브레인의 상기 일면은
   중심을 포함하는 제1 구간;
   상기 제1 구간의 외측에 위치하는 제2 구간; 및
   상기 제2 구간의 외측에 위치하는 제3 구간으로 구획되고,
   상기 슬릿은 상기 제1 구간 외에 상기 제2 구간 및 상기 제3 구간에 형성되는,
   균일한 산기를 위한 산기장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 슬릿은 서로 이격된 복수로 형성되고,
   상기 슬릿은 반경이 다른 복수의 서클(circle)을 따라 배치되고,
   상기 제2 구간에서의 상기 서클 간 간격은
   상기 제3 구간에서의 상기 서클 간 간격보다 큰,
   균일한 산기를 위한 산기장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 공기공급부는
   공기분배관; 및
   상기 공기분배관의 외주면에 결합되는 지지판을 포함하고,
   상기 멤브레인은 상기 지지판에 결합되는,
   균일한 산기를 위한 산기장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 공기분배관은,
   공기를 유출시키는 오리피스; 및
   상기 오리피스와 연결되는 공기유출관을 포함하고,
   상기 지지판은 상기 공기유출관에 결합되는,
   균일한 산기를 위한 산기장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 지지판은 상기 공기유출관과 결합되는 결합구조물을 포함하고,
    상기 결합구조물 내부에는 공기가 이동하기 위한 공기토출로가 마련되는,
    균일한 산기를 위한 산기장치.
11. 균일한 산기를 위한 산기장치용 멤브레인에 있어서,
    서로 반대측에 위치한 타면과 일면을 구비하고,
    공기를 상기 일면에서 상기 타면으로 배출시키도록, 상기 멤브레인을 관통하는 슬릿을 포함하고,
    상기 일면에서의 상기 슬릿의 폭은 상기 타면에서의 상기 슬릿의 폭보다 크고,
    상기 일면에서의 상기 슬릿의 양 엣지에 각각 위치하는 엣지홈을 더 포함하고,
    상기 엣지홈은 상기 슬릿의 길이방향에 수직인 방향으로 연장되고,
    상기 엣지홈은 상기 타면을 관통하지 않고,
    상기 일면에서 상기 슬릿 및 상기 엣지홈은 H자 형상을 이루고,
    상기 타면에서 상기 슬릿은 일자 형상을 이루는,
    균일한 산기를 위한 산기장치용 멤브레인.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 제1항에 있어서,
    중앙부로 갈수록 두께가 커지고 가장자리로 갈수록 두께가 작아지는 부분을 포함하는,
    균일한 산기를 위한 산기장치용 멤브레인.
16. 제11항에 있어서,
    상기 멤브레인의 상기 일면은
    중심을 포함하는 제1 구간;
    상기 제1 구간의 외측에 위치하는 제2 구간; 및
    상기 제2 구간의 외측에 위치하는 제3 구간으로 구획되고,
    상기 슬릿은 상기 제1 구간 외에 상기 제2 구간 및 상기 제3 구간에 형성되는,
    균일한 산기를 위한 산기장치용 멤브레인.
17. 제16항에 있어서,
    상기 슬릿은 서로 이격된 복수로 형성되고,
    상기 슬릿은 반경이 다른 복수의 서클(circle)을 따라 배치되고,
    상기 제2 구간에서의 상기 서클 간 간격은
    상기 제3 구간에서의 상기 서클 간 간격보다 큰,
    균일한 산기를 위한 산기장치용 멤브레인.
    

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