KR102414934B1 - 헬리컬기어 및 스크류기어를 이용한 초미세기포 발생 노즐 - Google Patents

헬리컬기어 및 스크류기어를 이용한 초미세기포 발생 노즐 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펌프에 부착되어 펌프에서 토출되는 수중의 기포를 관로를 따라 설치되는 기어와 이에 대응하여 내벽에 형성되는 나선부에 의해 초미세한 기포를 만드는 초미세기포 발생 노즐에 관한 것이다.

Description

헬리컬기어 및 스크류기어를 이용한 초미세기포 발생 노즐{Ultra fine bubble generating nozzle}
본 발명은 펌프에 부착되어 공기 방울을 초미세 기포로 변환시키는 초미세기포 발생 노즐에 관한 것이다.
일반적으로, 수중에는 다량의 산소가 포함되어 수생식물이나 동물이 서식할 수 있게 되는데, 수중에 산소가 결핍이 되면 물에 부영양화가 발생되어 물이 오염되기도 한다.
즉, 산소가 많이 포함되면 물속에 포함된 영양물이 산소에 의해 분해되어지므로 청정한 물로 정화될 수 있지만 물에 포함될 수 있는 용존 산소량은 한계가 있으므로 물에 오염물질이 다량으로 유입되는 경우 자체정화는 어려워진다.
또한, 용존 산소량이 높은 물은 과산화수소와 같은 살균작용도 하여 물속에서 나쁜 세균의 발생을 억제할 수 있다.
한편, 상기와 같이 수중에 산소를 포함시켜 이용한 기술은 정화시설이나 양식장 및 세탁기에 주로 사용되고 있는데, 정화시설에서는 산소 기포를 정화조의 내부에 폭기하여 산소에 의해 오폐수의 분해를 활성화시킨다.
또한, 양식장에서는 어폐류의 배설물이나 바닥면으로 가라앉은 사료를 분해하거나 배설물이나 사료에서 발생되는 요염물질을 분해하며, 물에 살균작용을 하여 물고기가 병균에 의해 오염되는 것을 방지한다.
또한, 세탁기에서는 세탁수에 미세화된 산소기포를 공급하여 옷감을 살균하게 되는데, 세탁과정이나 헹굼 과정에서 마이크로화된 산소기포가 옷감에 접촉되어 산소기포에 의해 옷감이 살균된다.
상기와 같이, 산소가 마이크로미터 크기로 기포화되고, 산소가 수중에 머물거나 용존산소로 수중에 포함됨으로서 수중에서 오염물질을 분해하거나 병원균의 살균을 할 수 있으므로 마이크로크기의 산소기포는 다양한 분야에 응용될 수 있다.
최근에는, 펌프에 연결된 관로에 회전날개 등을 설치하여 미세기포를 만들고 있지만, 초미세적으로 기포를 형성하기에는 다소 부족함이 있었다고 본다.
본 발명의 발명자는 이와 같이 펌프에 부착되어 토출되는 수중의 기포를 초미세 기포로 변화시키는 장치를 만들기 위해 고민해왔다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 기존의 날개 형상이 적용된 구조보다 더 미세하게 초미세한 기포를 생성할 수 있는 초미세기포 발생 노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일면은, 암나선이 내부 통로를 따라 마련된 소켓관; 및 상기 소켓관을 따라 회전 가능하게 설치되며, 상기 소켓관에서 유체를 회전 이송하기 위한 기어들이 길이 방향을 따라 배치된 기포 변환부를 포함하며, 상기 기포 변환부는, 상기 소켓관을 따라 유체의 회전에 의한 이송 방향이 각 기어에서 상호 반대로 이루어지도록 인접한 기어들의 경사 방향이 상호 반대로 배치되는 초미세기포 발생 노즐을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 기포 변환부는, 상기 소켓관의 중심 라인을 따라 배치되며 상기 기어들이 나사 결합되는 전산 볼트; 및 상기 전산 볼트의 일단부와 타단부에 결합되어 기어들을 고정시키는 볼트 캡을 포함하며, 상기 기어들은 헬리컬 기어와 스크류 기어 중 하나 이상을 포함하여 복수로 마련됨이 적절하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 소켓관의 암나선은, 다줄 나사산으로 마련됨이 좋다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 초미세기포 발생 노즐은 상기 소켓관의 토출구 측에 결합되며, 압력 강하에 의해 기포를 터뜨리는 벤추리부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 초미세기포 발생 노즐은 상기 벤추리부에 설치되는 초음파 발생부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 암나선이 각각의 기어들의 경사 방향과 반대로 이루어질 수 있다.
본 발명은, 기존의 날개 형상이 적용된 구조보다 더 미세하게 초미세한 기포를 생성할 수 있는 초미세기포 발생 노즐을 제공할 수 있는 효과가 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 초미세기포 발생 노즐의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 조립구조에서 길이 방향을 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초미세기포 발생 노즐의 단면도이다.
※ 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 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초미세기포 발생 노즐의 분해 사시도이며, 도 2는 도 1의 조립구조에서 길이 방향을 따른 단면도이다. 소켓관의 상하에 표시된 화살표는 유체의 이송 방향과 출입 압력의 상대적인 크기를 나타낸다.
도 1과 도 2을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초미세기포 발생 노즐은, 암나선(101)이 내부 통로를 따라 마련된 소켓관(100), 및 소켓관(100)을 따라 회전 가능하게 설치되는 기포 변환부(110)를 주요 구성으로 포함한다.
소켓관(100)은 일단부가 물과 같은 유체를 가압하는 펌프의 토출구에 결합되는 것으로서, 유체가 이송 안내되는 직선 형상의 내부 통로가 마련된 것이다.
암나사는 기어(111)와 함께 유체에 포함된 기포를 나사산과 나사홈에 의해 터뜨려 잘게 쪼개어 부수기 위한 것으로서, 소켓관(100)의 내부 통로를 펌프 압력에 의해 통과하는 유체에 마찰을 제공하면서 기포에 접촉되는 나사산과 나사홈의 첨단부에 의해 기포를 더 작게 만드는 역할을 하게 된다.
기포 변환부(110)는, 소켓관(100)에서 유체를 회전 이송하기 위한 기어(111)들이 길이 방향을 따라 배치된 것이다.
이러한 기포 변환부(110)는, 소켓관(100)을 따라 유체의 회전에 의한 이송 방향이 각 기어(111)에서 상호 반대로 이루어지도록 인접한 기어(111)들의 경사 방향이 상호 반대로 배치된다.
기포 변환부(110)는 펌프의 압력에 의해 회전되는데, 기어(111)들의 경사 방향이 상호 반대로 배치됨에 따라 기어(111)의 회전에 따른 유체의 회전 방향이 각 기어(111)들에서 상호 반대로 이루어지게 된다.
유체는 소켓관(100)에서 가압 이송 중에 기어(111)들에 의해 회류된다. 기어(111)들의 경사 방향이 교대로 반대이므로, 구분된 각 기어(111)를 지날 때 회전 방향이 교대로 바뀌게 되며, 순간적으로 압력 강하와 함께 작은 와류 또는 난류들이 발생되면서 이송되는 중에 유체에 포함된 기포가 암나선(101)과 기어(111)에 의해 잘게 쪼개진다.
본 실시예에 따른 기포 변환부(110)는, 소켓관(100)의 중심 라인을 따라 배치되며 기어(111)들이 나사 결합되는 전산 볼트(112), 및 전산 볼트(112)의 일단부와 타단부에 결합되어 기어(111)들을 고정시키는 볼트 캡(113)을 포함한다.
전산 볼트(112)는 소켓관(100)에서 기어(111)들의 고정과 그 회전축 역할을 하며, 볼트 캡(113)은 전산 볼트에서 기어(111)들의 공회전 방지와 외측으로 이탈을 차단한다.
기어(111)들은 헬리컬 기어와 스크류 기어와 같이 회전에 의해 유체를 이송하기에 적합한 기어(111)치가 형성된 것을 사용한다. 이러한 기어(111)들은 전산 볼트(112)의 축선 방향을 따라 상호 접촉되어 함께 회전되도록 결합되며, 단지 기어(111)치의 경사 방향이 교대로 반대인 구조를 만들도록 배치된다. 본 실시예에서는 헬리컬 기어의 형상만을 도시하였으나, 이는 나선 형상의 스크류 기어로 대체될 수 있다.
한편, 소켓관(100)의 암나선(101)은, 다줄 나사산으로 마련될 수 있다. 이러한 다줄 나사산은 암나사 형상으로서, 유체의 이송 방향에 따른 유체 이송의 효율을 높일 수 있으며, 기어(111)들의 기어(111)치들에 복수로 나사산이 접촉됨으로써 기포를 더 효율적으로 쪼갤 수 있는 장점을 제공한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초미세기포 발생 노즐의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초미세기포 발생 노즐은, 소켓관(100)의 토출구 측에 결합되며, 압력 강하에 의해 기포를 터뜨리는 벤추리부(120)를 더 포함할 수 있다.
이러한 벤추리부(120)는 소켓관(100)에서 토출되는 유체가 통과하는 동안 추가적인 압력 강하를 만들게 된다. 이에 따라 소켓관(100)에서 유체에 포함된 압축 기포는 벤추리부(120)를 통과하고 터지게 되면서 잘게 쪼개질 수 있다.
다른 실시예에 따른 초미세기포 발생 노즐은, 벤추리부(120)에 설치되는 초음파 발생부(130)를 더 포함할 수 있다. 초음파 발생부(130)는 벤추리부(120)에 미세 진동을 제공하게 되며, 벤추리부(120)를 통과하는 기포를 초음파 진동에 의해 잘게 쪼개는 역할을 할 수 있다.
초음파 발생부(130)는 소켓관(100)으로 연장되어 설치될 수 있으며, 소켓관(100)을 따라 별도로 설치될 수 있다.
한편, 상기 실시예들에서 소켓관(100)의 암나선(101)은 각각의 기어(111)들의 기어 방향과 반대로 되는 양상으로 소켓관(100)의 내부에 배치될 수 있다. 이처럼 기어(111)과 암나선(101)이 각 기어가 배치된 구간 별로 상호 반대로 경사를 이루게 됨으로써, 유체에 포함된 기포가 더 많은 마찰과 충격을 받을 수 있다.
또한, 소켓관(100)의 내부에서 기어(111)들을 회전시키기 위해 전산 볼트(112)에 연결되는 구동축과 구동모터가 소켓관에(110)에 부착되거나 외부에 설치될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 소켓관의 암나선은 토출구 측에 결합가능한 나사 산이 있고, 그 안쪽으로는 헬리컬 기어와 스크류 기어 중 하나 이상을 포함하여 소켓 안?U 직경과, 헬리컬 기어와 스크류 기어 외경이 압력에 의한 누수없는 틈새를 가지도록 하는 공차로 결합됨이 좋다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 소켓관 101: 암나선
110: 기포 변환부 111: 기어
112: 전산 볼트 113: 볼트 캡
120: 벤추리부 130: 초음파 발생부

Claims (6)

  1. 암나선이 내부 통로를 따라 마련된 소켓관; 및
    상기 소켓관을 따라 회전 가능하게 설치되며, 상기 소켓관에서 유체를 회전 이송하기 위한 기어들이 길이 방향을 따라 배치된 기포 변환부를 포함하며,
    상기 기포 변환부는
    상기 소켓관을 따라 유체의 회전에 의한 이송 방향이 각 기어에서 상호 반대로 이루어지도록 인접한 기어들의 경사 방향이 상호 반대로 배치되고,
    상기 기어들은
    암나선과 접하는 면적을 향상시키기 위한 헬리컬 기어와 스크류 기어 중 하나 이상을 포함하여 복수로 마련되며,
    유체 마찰 효과를 극대화하기 위해, 소켓관 안쪽의 직경과 헬리컬 기어 및 스크류 기어의 외경이 압력에 의한 누수없는 틈새를 가지도록 하는 공차로 결합되는, 초미세기포 발생 노즐.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기포 변환부는,
    상기 소켓관의 중심 라인을 따라 배치되며 상기 기어들이 나사 결합되는 전산 볼트; 및
    상기 전산 볼트의 일단부와 타단부에 결합되어 기어들을 고정시키는 볼트 캡을 포함하는, 초미세기포 발생 노즐.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 소켓관의 암나선은, 다줄 나사산으로 마련되는 초미세기포 발생 노즐.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 소켓관의 토출구 측에 결합되며, 압력 강하에 의해 기포를 터뜨리는 벤추리부를 더 포함하는, 초미세기포 발생 노즐.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 벤추리부에 설치되는 초음파 발생부를 더 포함하는, 초미세기포 발생 노즐.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 암나선이 각각의 기어들의 경사 방향과 반대로 이루어지는, 초미세기포 발생 노즐.
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