KR20220102697A

KR20220102697A - 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터 회전분사 조립체

Info

Publication number: KR20220102697A
Application number: KR1020210004742A
Authority: KR
Inventors: 조득형
Original assignee: 조득형
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2022-07-21
Also published as: KR102498267B1

Abstract

본 발명은 하나 이상의 에어레이터(10)가 결합되어 상기 에어레이터(10)의 추력에 의해 회전하는 회전분사 조립체(500)에 있어서, 상기 회전분사 조립체(500)는, 상부로 공기가 유입되는 원기둥 형상의 공기 공급부(510); 상기 공기 공급부(510)에서 수직방향으로 연장되며 상기 공기 공급부(510)와 연통되는 다수의 제1 공기 공급배관(511); 상기 에어레이터(10)의 기체유입부(101)와 상기 제1 공기 공급배관(511)을 연결하며, 상기 제1 공기 공급배관(511)과 연통되는 다수의 제2 공기 공급배관(512); 상기 제1 공기 공급배관(511)에 각 연결되는 다수의 블레이드(515); 상기 공기 공급부(510)의 하부에 연결되며 회전축으로 형성되는 회전부(520); 및 상기 회전부(520)의 하부에 연결되어 하부로 순환수를 공급받는 순환수 공급부(530); 를 포함하고, 상기 순환수 공급부(530)에서 수직방향으로 연장된 다수의 순환수 공급배관(531)에 상기 에어레이터(10)가 연결되는 회전분사 조립체를 제공한다.

Description

마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터 회전분사 조립체{Rotating injection assembly comprising microbubble-generated mixed aerator}

본 발명은 회전분사 조립체에 관한 것으로, 마이크로버블을 생성하여 확산시키며 교반시킬 수 있는 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터를 포함하는 회전분사 조립체에 관한 것이다.

마이크로버블 생성기(Microbubble-generater)는 일반적으로 유체에 공기를 유입시켜 마이크로버블을 포함하는 유체를 생성한다.

마이크로버블은 "기체 용해 효과, 자기 가압 효과, 대전효과" 등의 물리적, 화학적 특성에 의해 다양한 영역에서 활용되고 있으며, 어업, 농업 분야에서는 각종 양식, 수경재배에 이용되고, 의료 분야에서는 정밀진단에 이용된다. 특히, 마이크로버블을 통해서 오염된 수질에 용존산소(DO)를 극대화하여 수질개선 및 수중 동식물이 살 수 있는 환경을 조성할 수 있기 때문에, 수질 문제를 해결하기 위한 고순도 정수 처리, 환경장치, 폭기조 등에 많이 사용되는 실정이다.

마이크로버블 생성기는 대표적으로 폭기조에서 많이 이용된다. 다만, 마이크로버블 생성기를 다양한 분야에 적용하는 것을 고려한 구조가 일반적이어서, 폭기조에 적용할 경우 생성된 마이크로버블 및 유체를 폭기조 전체로 퍼트리기 위해 별도의 포기장치 및 교반기를 구비해야 했다.

일반적으로 폭기 설비의 전력 소모량은 전체 하폐수처리 소비전력량의 40~50%의 달하여서, 이에 따른, 사용 동력 및 전력의 증가로 운영 비용의 증가로 인한 부담이 컸다.

한편, 소형 도시 및 농촌에서 발생하는 오수를 처리하는 소규모 수처리 설비의 필요성이 증대됨에 따라 발명의 필요성도 함께 증대되었다.

본 출원인은 이러한 문제를 해결하고 필요성을 충족시키기 위해 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터를 개발하였고, 이에 특화된 회전분사 조립체를 제공하여 별도의 포기 및 교반장치 없이도 폭기조 내를 포기 및 교반시킬 수 있는 마이크로버블 생성 에어레이터를 포함하는 회전분사 조립체를 개발하였다.

CN 209020581 U KR 10-1484663 B1 KR 10-1080833 B1 PCT/JP2015/067224 KR 10-2014-0021677 A KR 10-2017-0123321 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.

구체적으로, 종래의 마이크로버블 생성기의 경우 단순히 마이크로버블만 제공하기 때문에 수처리 탱크 및 조 내에서 바로 수면으로 떠오르기 때문에 수처리 효과가 미비하여 탱크 및 생물학적 반응조 내에서 균일하게 확산시키기 위한 별도의 교반장치를 구비했던 문제를 해결하기 위하여 안출된 것이다.

유체 및 기체를 공급받아 마이크로버블을 포함하는 유체를 공급할 수 있으며, 마이크로 버블에 와류 형성시켜 제공하여 별도의 교반기 구비 없이도 탱크 및 조 내를 교반시킬 수 있도록 본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터 회전분사 조립체를 제공하여 해결하고자 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 하나 이상의 에어레이터(10)가 결합되어 상기 에어레이터(10)의 추력에 의해 회전하는 회전분사 조립체(500)에 있어서, 상기 회전분사 조립체(500)는, 상부로 공기가 유입되는 원기둥 형상의 공기 공급부(510); 상기 공기 공급부(510)에서 수직방향으로 연장되며 상기 공기 공급부(510)와 연통되는 다수의 제1 공기 공급배관(511); 상기 에어레이터(10)의 기체유입부(101)와 상기 제1 공기 공급배관(511)을 연결하며, 상기 제1 공기 공급배관(511)과 연통되는 다수의 제2 공기 공급배관(512); 상기 제1 공기 공급배관(511)에 각 연결되는 다수의 블레이드(515); 상기 공기 공급부(510)의 하부에 연결되며 회전축으로 형성되는 회전부(520); 및 상기 회전부(520)의 하부에 연결되어 하부로 순환수를 공급받는 순환수 공급부(530); 를 포함하고, 상기 순환수 공급부(530)에서 수직방향으로 연장된 다수의 순환수 공급배관(531)에 상기 에어레이터(10)가 연결되고, 상기 에어레이터(10)는, 마이크로버블 생성부 및 이와 연결되는 디퓨저부를 포함하고, 상기 마이크로버블 생성부는, 관통형성되며 상부에 상기 기체유입부(101)가 구비된 하우징(100); 상기 하우징(100)과 연결되며 유체가 유입되는 유입부(110); 상기 유입부(110)와 연결되며 연통되는 내부유로가 형성된 이너하우징(130); 상기 유입부(110)와 상기 이너하우징(130)을 연결하며 다수의 기체유입홀(121)이 형성된 제1 커넥팅부(120); 상기 이너하우징(130)과 연통되며 다수의 유로형성홀(141)이 형성된 제2 커넥팅부(140); 및 상기 제2 커넥팅부(140)와 연결되는 토출부(150);를 포함하고, 상기 디퓨저부는, 상기 하우징(100)과 연결되며 나선 형상으로 형성되는 다수의 리브(210); 상기 다수의 리브(120)가 내주면에 연결되며, 좁아지도록 테이퍼진 형상을 가지는 수집부(220); 및 상기 수집부(220)와 연통형성되며 넓어지도록 테이퍼진 형상을 가지는 확산부(230);를 포함하고, 상기 유로형성홀(141)은 상기 토출부(150)를 향해 소정의 각도를 갖도록 형성되며, 상기 토출부(150)에서 배출된 혼합유체는 상기 수집부(220)로 유입되며, 상기 이너하우징(130)에는, 유입 측을 향하는 내측 일 부분에는 다수의 슬릿형 홈(131)이 형성되되, 유출 측을 향하는 내측 다른 부분에는 홈이 형성되지 않고, 상기 다수의 슬릿형 홈(131) 각각의 유입 측 말단에는 사선형 홈(131a)이 형성되고, 상기 다수의 슬릿형 홈(131)의 방사상 외면은 원통형이되 상기 이너하우징(130)의 외면에서 유입 측으로 돌출된 상기 사선형 홈(131a)에 의해 원주상 물결 형상으로 홈이 형성된 제1단을 형성하고, 상기 제1단보다 외경이 크고 상기 이너하우징(130)의 외경보다 작은 제2단이 상기 제1단에서 유출 측으로 형성되며, 상기 제1단은 상기 유입부(110)의 유출 측 단부와 접하되, 상기 사선형 홈(131a)에 의해 형성된 원주상 물결 형상 홈이 유지되고, 상기 제1 커넥팅부(120)의 유입 측 단부는 상기 유입부(110)와 접하고 유출 측 단부는 상기 제2단에 접함으로써, 상기 제1 커넥팅부(120)와 상기 제1단과 상기 제2단 사이에 공간이 형성되되, 상기 다수의 기체유입홀(121)이 상기 공간과 유체 소통되며, 이에 따라, 상기 다수의 기체유입홀(121)을 통해 유입된 외부기체 중 일부의 입자는, 상기 공간으로 유입된 후, 상기 상기 사선형 홈(131a)에 의해 형성된 원주상 물결 형상 홈을 통과하여 원주상 전 방향으로 고르게 상기 이너 하우징(130) 내측으로 유동하고, 이후 상기 다수의 슬릿형 홈(131)에 의해 쪼개져서 와류를 형성하고, 홈이 형성되지 않은 상기 이너하우징(130)의 내면을 따라 유동하면서 상기 제2 커넥팅부(140)로 유동하게 되며, 상기 이너하우징(130)의 유출 측 단부에 외경이 서로 다른 두 개의 단이 형성되고, 이로 인해 상기 이너하우징(130)과 상기 제2 커넥팅부(140) 사이에 다른 공간이 형성되고, 상기 다수의 유로형성홀(141)이 상기 다른 공간과 유체 소통되며, 이에 따라, 상기 기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 상기 일부는 상기 기체유입홀(121)을 통해 상기 공간으로 유입되고, 상기 기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 다른 일부는 상기 유로형성홀(141)을 통해 상기 다른 공간으로 유입되는, 회전분사 조립체를 제공한다.

또한, 상기 회전분사 조립체(500)는, 상기 제1 공기 공급배관(511), 상기 제2 공기 공급배관(512), 상기 블레이드(515), 상기 순환수 공급배관(531) 및 상기 에어레이터(10)를 각 3개씩 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유로형성홀(141)의 경사에 의해 상기 제2커넥팅부(140) 내측으로 와류가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유입부(110), 상기 제1 커넥팅부(120), 상기 이너하우징(130), 상기 제2 커넥팅부(140) 및 상기 토출부(150)의 내측공간은 상기 토출부(150)로 갈수록 좁아지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기체유입부(101)로 유입되는 기체와 함께 액상의 약품이 더 유입되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수집부(220)에 인접한 외부 유체가 더 유입되어, 상기 에어레이터(10)가 설치된 탱크 내부의 유체가 교반되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하여, 별도의 전기동력 없이 에어레이터의 추력만으로 상하층간 균일한 포기 및 교반이 가능하여, 교반을 위한 별도 설비 투자 및 특수 운영이 불필요하고 경제적이다.

또한, 본 발명에 따른 회전분사 조립체는 에어레이터의 추력을 회전운동으로 변환하여 가속화시키기 때문에, 동력손실을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 에어레이터 회전분사 조립체에 의해, 별도의 컴프레서나 고성능 펌프가 없더라도 기체가 원활하게 유입되게 하여 상승된 버블 생성 성능으로 생성된 와류를 포함하는 마이크로버블을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 에어레이터 회전분사 조립체에 의해, 두번에 걸쳐 버블 및 와류를 생성할 수 있으며, 다양한 사이즈의 마이크로버블을 포함하는 혼합유체를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 회전분사 조립체의 사시도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 회전분사 조립체의 평면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 회전분사 조립체의 측면도 및 실 적용예이다.
도 4는, 본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터의 사시도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터의 분해 사시도이다.
도 6은, 본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터의 절단면도이다.
도 7은, 본 발명에 따른 제2 커넥팅부의 절단면도이다.
도 8은, 본 발명에 따른 디퓨저부의 사시도이다.
도 9는, 본 발명에 따른 디퓨저부의 리브 및 수집부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 본 발명에 따른 이너하우징을 설명하기 위한 측면사시도, 다각도에서의 전면사시도이다.
도 11은, 본 발명에 따른 마이크로버블 생성부의 하우징내의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는, 본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터의 실사용예를 나타낸다.

도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 에어레이터를 포함하는 회전분사 조립체를 설명한다.

회전분사 조립체(500)

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 회전분사 조립체(500)를 설명한다.

회전분사 조립체(500)는 공기 공급부(510), 회전부(520), 및 순환수 공급부(530)를 포함하며, 본 발명에 따른 회전분사 조립체(500)에 후술할 에어레이터(10)가 결합 가능하다.

공기 공급부(510)는 상부로 공기가 유입되며, 상부가 개방된 원기둥 형상으로 형성되며, 연통되는 제1 공기 공급배관(511) 및 제2 공기 공급배관(512)를 포함한다.

제1 공기 공급배관(511)은 상하로 연장된 공기 공급부(510)에서 수직방향으로 연장되며 공기 공급부(510)와 연통된다(도 3 참조). 제1 공기 공급배관(511)은 공기 공급부(510)의 기체를 공급받아 연결된 제2 공기 공급배관(512)으로 공급하는 것이다.

제1 공기 공급배관(511)은 다수 개로 그 개수가 한정되는 것은 아니나, 일 실시예에서 세 개로 개시된다.

제2 공기 공급배관(512)은 에어레이터(10)의 기체유입부(101)와 제1 공기 공급배관(511)을 연결하여 제1 공기 공급배관(511)과 연통된다. 제2 공기 공급배관(512)은 공기 공급부(510)의 제1 공기 공급배관(511)과 순환수 공급부(530)의 순환수 공급배관(531)에 연결된 에어레이터(10)를 연결하는 것으로, 서로 다른 높이의 에어레이터(10)와 제1 공기 공급배관(511)을 연결하기 위해 사선으로 연장되어 양 말단이 제1 공기 공급배관(51)과 에어레이터(10)의 기체유입부(101)와 연결된다.

즉, 제2 공기 공급배관(512)이 공기 공급부(510)에서 공급되어 제1 공기 공급배관(511)으로 이송된 기체를 공급받아 에어레이터(10)의 기체유입부(101)로 공급하는 것이다.

블레이드(515)는 제1 공기 공급배관(511)에 각각 연결된다. 구체적으로, 블레이드(515)는 제1 공기 공급배관(511)에 의해 공기 공급부(510)에 연결되고, 연결된 제1 공기 공급배관(511) 및 제2 공기 공급배관(512)에 의해 에어레이터(10)의 추력을 전달받아 회전된다.

블레이드(515)의 단면은 부등호 형상으로 접이되는 중심부 일부에 제1 공기 공급배관(511)이 위치할 수 있다(도 1 및 도 3 참조). 블레이드(515)의 중심부에 형성된 각도는 회전축에 대한 강도, 하중, 베어링 성능, 하중과 공간을 분석하여 설계된 최적의 값이라면 한정되지 않으며, 이에 따라, 원심으로 방사되는 미세기포가 바닥면에 넓게 확산될 것이다.

설계자의 설계에 따라 블레이드(515) 및 제1 공기 공급배관(511)의 개수가 변경될 경우, 제2 공기 공급배관(512), 에어레이터(10) 및 순환수 공급배관(531)의 개수도 그에 상응하게 변경될 수 있다.

예를 들면, 일 실시예에서, 블레이드(515) 및 블레이드(515)가 연결되는 제1 공기 공급배관(511) 세 개가 공기 공급부(510)의 외경에서 소정의 간격으로 배치될 수 있다. 이 때, 이와 연결되는 제2 공기 공급배관(512), 에어레이터(10) 및 이를 순환수 공급부(530)에 연결시키는 순환수 공급배관(531)도 세 개로 구비된다.

회전부(520)는 공기 공급부(510)의 하부에 연결되며 회전축으로 형성된다.

회전부(520)를 중심으로 상부의 공기 공급부(510)와 하부의 순환수 공급부(530)에 연결된 구성들이 연동되고, 회전부(520)를 축으로 하여 공기 공급부(510)의 구성들과 순환수 공급부(530)의 구성들이 회전된다.

회전부(520)에 의해 블레이드(515)를 포함하는 공기 공급부(510)와 에어레이터(10)와 연결되는 순환수 공급부(530)가 동일 축으로 구성되어 세 개의 블레이드(515)가 세 개의 에어레이터(10)의 마이크로버블 제트 속도와 힘에 비례하여 회전하면서 상하 교반류를 만들어냄과 동시에 미세기포를 넓게 확산시키는 수류를 형성함으로써 미세기포와 장시간 접촉하게 할 수 있는 것이다.

기존의 수처리 장치에 구성되는 교반 및 포기 장치는 외부로 노출되어야 하는 공기 공급배관 때문에 마이크로버블 제트의 회전을 가능하게 하는데 무척 난해하였으나, 본 발명은 공기 공급부(510) 및 순환수 공급부(530)와 동 축의 회전부(520)를 포함하여, 블레이드(515)를 포함하는 공기 공급부(510)와 에어레이터(10)와 연결되는 순환수 공급부(530)가 동일 축에서 분리 구성되어 각각의 기능을 완벽하게 실현되는 것이다.

순환수 공급부(530)는 회전부(520)의 하부에 연결되어 하부로 순환수를 공급받으며, 유체 공급배관(531)을 포함한다.

순환수 공급부(530)의 외경은 공기 공급부(510)의 외경과 동일하게 형성되는 것이 바람직할 것이다.

유체 공급배관(531)은 회전부(520)에서 하부로 연장된 순환수 공급부(530)의 외측에서 수직방향으로 연장되며, 말단에 본 발명에 따른 에어레이터(10)가 연결된다. 구체적인 에어레이터(10)의 구성은 후술하겠다.

에어레이터(10)가 공기 공급부(510)로 공급된 기체 및 순환수 공급부(530)로 공급된 유체를 공급받아 마이크로 버블 제트를 생성 및 분출하고, 에어레이터(10)의 추력에 의해 블레이드(515) 및 이를 포함하는 회전분사 조립체(500)가 회전되는 것이다.

또한, 회전분사 조립체(500)는 에어레이터(10)에서 분사되는 유체는 뉴턴의 운동법칙(Newtons Laws of Motion) 중 가속도의 법칙(제2법칙)과 작용 반작용의 법칙(제3법칙)에 의해 추력이 만들어짐으로써, 회전축을 중심으로 하는 원운동이 가능하게 설계된 것으로, 상기와 같은 구성들로 인해, 별도의 전기 동력 없이, 에어레이터(10)에서 분사되는 추력과 동기화시킨 회전 블레이드(515) 구성으로 교반 효율 향상시킬 수 있다.

즉, 회전분사 조립체(500)에 연결된 에어레이터(10)에서 미세기포와 함께 토출되는 유체는 회전부(520)의 회전축을 중심으로 항상 원 외주면의 접선방향으로 분사된다. 이에 따라, 유체 운동의 변화도(가속도)는 에어레이터(10)에 작용하는 외적인 힘의 방향으로 일어나고, 속도 또한 이 외적인 힘에 비례하여 나타나게 되고, 에어레이터(10)의 디퓨져부에서 분사되는 작용과 이의 반작용에 따라 속도를 가지며 앞으로 전진하는 추력을 얻게 된다.

결론적으로, 강조하여 설명하면, 에어레이터(10)에서 발생하는 힘과 속도는 동일한 회전축 상의 상부 공기 공급부(510)의 제1 공기 공급배관(511)에 설치된 교반용 블레이드(515)에 전달됨으로써 블레이드(515)의 회전운동에 의해 미세기포와 유체를 확산 분산 시키면서, 동시에 교반이 가능하다.

에어레이터 (10)

도 4 내지 도 12를 참조하여, 본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터를 설명한다.

본 발명에 따른 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터는 마이크로버블 생성부 및 이와 연결되는 디퓨저부를 포함한다,

먼저, 도 4 내지 도 6을 참조하여 마이크로버블 생성부를 설명한다.

마이크로버블 생성부는 하우징(100), 유입부(110), 제1 커넥팅부(120), 이너하우징(130), 제2 커넥팅부(140), 및 토출부(150)를 포함하며, 유입부(110), 제1 커넥팅부(120), 이너하우징(130), 제2 커넥팅부(140), 및 토출부(150)는 하우징(100) 내에서 순차적으로 연결되며, 서로의 내측공간이 연통된다.

유입부(110), 제1 커넥팅부(120), 이너하우징(130), 제2 커넥팅부(140) 및 토출부(150)의 내측공간은 토출부(150)로 갈수록 좁아진다(도 11 참조, 직경 길이d1>d2).

하우징(100)은 관통형성되며 상부에 기체유입부(101)가 구비된다.

기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 일부는 기체유입홀(121)을 통해 후술할 이너하우징(130) 내측으로 유입되고(도 2의 경로 A 참조), 기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 다른 일부는 후술할 유로형성홀(141)을 통해 내측으로 유입(도 6의 경로 B 참조)된다.

또한, 다른 실시예에서, 기체유입부(101)로 기체와 함께 액상의 약품이 더 유입되어, 본 발명에 따른 에어레이터를 통해 토출되는 유체와 빠르게 혼합하여 탱크 또는 조 내로 혼합시킬 수 있을 것이다. 본 발명에 따른 단일 에어레이터를 통해 수처리 효과를 극대화할 수 있다. 여기서, 액상의 약품은 응집제일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 이외의 수처리를 위한 약품일 수 있다.

유입부(110)는 하우징(100)과 연결되며 유체가 유입된다.

제1 커넥팅부(120)는 유입부(110)와 후술할 이너하우징(130)을 연결하며 다수의 기체유입홀(121)이 형성된다.

기체유입홀(121)에 의해 기체유입부(101)에 의해 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터 내로 유입된 기체가 제1 커넥팅부(120) 내측까지 유입된다.

이너하우징(130)으로 제1 커넥팅부(120)의 내측으로 유입된 기체가 유입된다.

이너하우징(130)은 유입부(110)와 제1커넥팅부(120)에 의해 연결되며 연통되는 내부유로가 형성된다.

이너하우징(130)의 유체가 유입되는 부분에, 내측둘레를 따라 형성되는 다수의 슬릿형 홈(131)이 형성된다. 또한, 전면에는 다수의 슬릿형 홈(131)과 연결되는 다수의 사선형 홈(131a)이 형성된다.

구체적으로, 다수의 슬릿형 홈(131)은 유입 측을 향하는 내측 일 부분(앞단)에 형성되며, 유출 측을 향하는 내측 다른 부분(뒷단)에는 홈이 형성되지 않는다. 슬릿형 홈(131)이 형성되면 와류 형성 및 버블 형성에 도움을 주지만 유속에서 손해가 발생할 수 있어, 뒷단에는 형성되지 않는다.사선형 홈(131a)으로 인해, 이너하우징(130)의 유입측 외면에 물결형상이 존재하게 될 것이다(도 10 내지 도 11 참조). 유체(물)가 유동하여 유입부(110)를 지나면 이너하우징(130)의 단부를 가장 먼저 만나게 되는데, 이 때에 물결 형상의 사선형 홈(131a)에 부딪치게 되며, 이로 인해 유체가 보다 작은 입자로 파쇄되어 버블 형성에 도움을 준다.

다수의 슬릿형 홈(131)에 의해 기체유입부(101) 및 기체유입홀(121)을 통해 유입된 기체의 입자가 쪼개지는 것이 바람직하다.

이너하우징(130)의 내주면의 전면에 형성된 다수의 사선형 홈(131a)을 따라 사선으로 유입되며 다수의 슬릿형 홈(131)에 의해 기체의 입자가 쪼개져서 와류를 형성할 것이다(도 10(b) 내지 도 10(c) 참조).

다수의 사선형 홈(131a)은 다수의 슬릿형 홈(131) 각각의 유입 측 말단에 형성된다.

이너하우징(130)의 형상, 결합구조 및 이로 인한 효과를 강조하여 설명한다.

다수의 슬릿형 홈(131)의 방사상 외면은 원통형이되 이너하우징(130)의 외면에서 유입 측으로 돌출된 사선형 홈(131a)에 의해 원주상 물결 형상으로 홈이 형성된 제1단을 형성하고, 제1단보다 외경이 크고 이너하우징(130)의 외경보다 작은 제2단이 제1단에서 유출 측으로 형성된다.

제1단은 유입부(110)의 유출 측 단부와 접하되, 사선형 홈(131a)에 의해 형성된 원주상 물결 형상 홈이 유지되고, 제1 커넥팅부(120)의 유입 측 단부는 유입부(110)와 접하고 유출 측 단부는 제2단에 접함으로써, 제1 커넥팅부(120)와 제1단과 제2단 사이에 공간이 형성되되, 다수의 기체유입홀(121)이 공간과 유체 소통된다. 해당 공간은 이너하우징(130) 외부에 비해 압력이 낮아, 기체유입부(101)를 통해 유입된 공기가 압력차에 의해 기체유입홀(121)을 통과하여 해당 공간에 원활하게 유입될 것이다.

이에 따라, 다수의 기체유입홀(121)을 통해 유입된 외부기체 중 일부의 입자는, 공간으로 유입된 후, 사선형 홈(131a)에 의해 형성된 원주상 물결 형상 홈을 통과하여 원주상 전 방향으로 고르게 이너 하우징(130) 내측으로 유동하고, 이후 다수의 슬릿형 홈(131)에 의해 쪼개져서 와류를 형성하고, 홈이 형성되지 않은 이너하우징(130)의 내면을 따라 유동하면서 제2 커넥팅부(140)로 유동하게 될 것이다.

이너하우징(130)의 유출 측 단부에 외경이 서로 다른 두 개의 단이 형성되고, 이로 인해 이너하우징(130)과 제2 커넥팅부(140) 사이에 다른 공간이 형성되고, 다수의 유로형성홀(141)이 다른 공간과 유체 소통된다. 다른 공간으로 인해, 이너하우징(130)의 유출 측에서도 기체가 원활하게 공급될 것이다.

이에 따라, 기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 일부는 기체유입홀(121)을 통해 공간으로 유입되고, 기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 다른 일부는 유로형성홀(141)을 통해 다른 공간으로 유입될 것이다.

제2 커넥팅부(140)는 이너하우징(130)과 연통되며 다수의 유로형성홀(141)이 형성된다.

유로형성홀(141)은 토출부(150)를 향하는 와류를 형성할 수 있도록 소정의 각도를 갖도록 형성된다. 일 실시예에서, 유로형성홀(141)은 시계방향으로 소정의 각도를 갖도록 형성된다(도 7 참조).

유로형성홀(141)의 경사에 의해 제2 커넥팅부(140) 내측으로 와류가 형성된다. 구체적으로, 제2 커넥팅부(140)의 내측에서 토출부(150)를 향하도록 와류가 형성될 것이다. 유로형성홀(141)의 사선 방향은 이너하우징(130)의 사선형 홈(131a)의 방향과 일치되어 동일한 방향의 와류를 생성하는 것이 바람직할 것이다(도 7 및 도 10 참조).

또한, 유로형성홀(141)에서 유입되는 기체에 의해 기체의 입자가 더 쪼개질 수 있다.

토출부(150)는 제2 커넥팅부(140)와 연결되어, 상기 제1 커넥팅부(120), 이너하우징(130) 및 제2 커넥팅부(140)에 의해 형성된 마이크로버블을 포함하는 혼합유체를 토출시킨다. 바람직하게는, 와류형성된 마이크로버블을 포함하는 혼합유체를 디퓨저부의 하우징(200)으로 토출할 것이다.

이때 토출부(150)에서 토출되는 힘에 의해 디퓨저부 하우징(200)의 수집부(220)에 인접한 외부 유체가 더 하우징(200)으로 유입되어, 마이크로버블 생성 혼합 수중 에어레이터가 설치된 탱크 내부의 유체가 교반될 것이다(도 9의 실사용예 참조).

일 실시예에서, 도 12에서 펌프가 탱크 또는 조의 외측에 위치하는 것으로 도시되나, 내측에 위치하여도 무방할 것이다.

다음으로, 도 8 내지 도 9을 참조하여 디퓨저부를 설명한다.

디퓨저부의 하우징(200)은 다수의 리브(210), 수집부(220) 및 확산부(230)를 포함한다.

다수의 리브(210)는 마이크로버블 생성부의 하우징(100)과 연결되며 나선 형상으로 형성된다. 구체적으로, 하우징(100)의 말단부에 형성된 테이퍼진 형상부분에 다수의 리브(210)가 연결된다.

다수의 리브(210)에 의해 디퓨저부의 하우징(200)과 마이크로버블 생성부의 하우징(100)이 이격될 수 있는 것이다.

일 실시예에서, 다수의 리브(210)는 네개로 서로 소정의 간격을 가지며 수집부(220)의 내주면에 구비되어 하우징(100)의 말단부에 연결되는 것으로, 나선 형상은 시계방향으로 형성된다.

수집부(220)는 다수의 리브(120)가 내주면에 연결되며, 좁아지도록 테이퍼진 형상을 가진다. 수집부(220)로 토출부(150)에서 배출된 혼합유체가 유입된다.

확산부(230)는 수집부(220)와 연통형성되며 넓어지도록 테이퍼진 형상을 가진다.

확산부(230)을 통해 유체가 토출되는 부분의 지름이 수집부(220)로 유체가 유입되는 부분의 지름보다 더 큰 것이 바람직하다. 마이크로버블 생성부의 혼합유체를 신속하게 공급받아 넓은 범위에 확산시키기 위한 구성이기 때문이다.

또한, 본 발명에 따른 디퓨저부는 상기와 같은 구성들에 의해 고속으로 분출 가능한 제트타입(Jet-type)으로 순환물량을 극대화한 순환 효과와 미세기포에 의한 접촉반응을 증대할 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명에 따른 에어레이터(10)는 유입 공급 순환수와 주위 액체 흡입량은 1:4 정도의 비율을 가지게 함으로써, 액체의 다양한 점도에서도 슬러지의 침전을 방지하고 탱크 내부에서의 균일한 특성을 가지게 할 수 있으나, 이는 일 실시예일뿐 이에 한정되는 것은 아니다.

도 12를 참조하여, 본 발명에 따른 에어레이터(10)의 효과를 더 강조하여 설명하면, 펌프로부터 유입되는 순환수는 에어레이터(10)의 마이크로버블 생성부의 내부를 통과하면서 빠른 유속에 의해 탱크 외부로 노출되어있는 기체유입부(101)와 연통되는 배관을 통해 공기를 흡입하고, 동시에 디퓨저하우징(200)의 구체적으로, 리브(210) 및 수집부(220) 주위의 액체를 유인하여 혼합되면서 배출하는 것이다.

즉, 마이크로버블 발생부 본체는 공기를 흡입하고 동시에 디퓨저부와 연결되는 토출부(150) 부분에서는 주위의 액체를 흡입하여 디퓨져부를 통해 배출한다.

또한, 이러한 구조를 가지는 본 발명에 따른 에어레이터(10)는 단순히 미세기포만 제공하는 종래의 에어레이터 대비, 소용량의 펌프로도 탱크 내부의 순환 교반효과를 높이고, 미세기포에 의한 수질개선을 동시에 이룰 수 있는 우수한 구조이다.

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

500: 회전분사 조립체
510: 공기 공급부
511: 제1 공기 공급배관
512: 제2 공기 공급배관
515: 블레이드
520: 회전부
530: 유체 공급부
531: 유체 공급배관
10: 에어레이터
100: 하우징
101: 기체유입부
110: 유입부
120: 제1 커넥팅부
121: 기체유입홀
130: 이너하우징
131: 슬릿형 홈
131a: 사선형 홈
140: 제2 커넥팅부
141: 유로형성홀
150: 토출부
200: 디퓨저 하우징
210: 리브
220: 수집부
230: 확산부

Claims

하나 이상의 에어레이터(10)가 결합되어 상기 에어레이터(10)의 추력에 의해 회전하는 회전분사 조립체(500)에 있어서,
상기 회전분사 조립체(500)는,
상부로 공기가 유입되는 원기둥 형상의 공기 공급부(510);
상기 공기 공급부(510)에서 수직방향으로 연장되며 상기 공기 공급부(510)와 연통되는 다수의 제1 공기 공급배관(511);
상기 에어레이터(10)의 기체유입부(101)와 상기 제1 공기 공급배관(511)을 연결하며, 상기 제1 공기 공급배관(511)과 연통되는 다수의 제2 공기 공급배관(512);
상기 제1 공기 공급배관(511)에 각 연결되는 다수의 블레이드(515);
상기 공기 공급부(510)의 하부에 연결되며 회전축으로 형성되는 회전부(520); 및
상기 회전부(520)의 하부에 연결되어 하부로 순환수를 공급받는 순환수 공급부(530); 를 포함하고,
상기 순환수 공급부(530)에서 수직방향으로 연장된 다수의 순환수 공급배관(531)에 상기 에어레이터(10)가 연결되고,
상기 에어레이터(10)는,
마이크로버블 생성부 및 이와 연결되는 디퓨저부를 포함하고,
상기 마이크로버블 생성부는,
관통형성되며 상부에 상기 기체유입부(101)가 구비된 하우징(100);
상기 하우징(100)과 연결되며 유체가 유입되는 유입부(110);
상기 유입부(110)와 연결되며 연통되는 내부유로가 형성된 이너하우징(130);
상기 유입부(110)와 상기 이너하우징(130)을 연결하며 다수의 기체유입홀(121)이 형성된 제1 커넥팅부(120);
상기 이너하우징(130)과 연통되며 다수의 유로형성홀(141)이 형성된 제2 커넥팅부(140); 및
상기 제2 커넥팅부(140)와 연결되는 토출부(150);를 포함하고,
상기 디퓨저부는,
상기 하우징(100)과 연결되며 나선 형상으로 형성되는 다수의 리브(210);
상기 다수의 리브(120)가 내주면에 연결되며, 좁아지도록 테이퍼진 형상을 가지는 수집부(220); 및
상기 수집부(220)와 연통형성되며 넓어지도록 테이퍼진 형상을 가지는 확산부(230);를 포함하고,
상기 유로형성홀(141)은 상기 토출부(150)를 향해 소정의 각도를 갖도록 형성되며, 상기 토출부(150)에서 배출된 혼합유체는 상기 수집부(220)로 유입되며,
상기 이너하우징(130)에는, 유입 측을 향하는 내측 일 부분에는 다수의 슬릿형 홈(131)이 형성되되, 유출 측을 향하는 내측 다른 부분에는 홈이 형성되지 않고,
상기 다수의 슬릿형 홈(131) 각각의 유입 측 말단에는 사선형 홈(131a)이 형성되고,
상기 다수의 슬릿형 홈(131)의 방사상 외면은 원통형이되 상기 이너하우징(130)의 외면에서 유입 측으로 돌출된 상기 사선형 홈(131a)에 의해 원주상 물결 형상으로 홈이 형성된 제1단을 형성하고, 상기 제1단보다 외경이 크고 상기 이너하우징(130)의 외경보다 작은 제2단이 상기 제1단에서 유출 측으로 형성되며,
상기 제1단은 상기 유입부(110)의 유출 측 단부와 접하되, 상기 사선형 홈(131a)에 의해 형성된 원주상 물결 형상 홈이 유지되고,
상기 제1 커넥팅부(120)의 유입 측 단부는 상기 유입부(110)와 접하고 유출 측 단부는 상기 제2단에 접함으로써, 상기 제1 커넥팅부(120)와 상기 제1단과 상기 제2단 사이에 공간이 형성되되, 상기 다수의 기체유입홀(121)이 상기 공간과 유체 소통되며,
이에 따라, 상기 다수의 기체유입홀(121)을 통해 유입된 외부기체 중 일부의 입자는,
상기 공간으로 유입된 후, 상기 상기 사선형 홈(131a)에 의해 형성된 원주상 물결 형상 홈을 통과하여 원주상 전 방향으로 고르게 상기 이너 하우징(130) 내측으로 유동하고, 이후 상기 다수의 슬릿형 홈(131)에 의해 쪼개져서 와류를 형성하고, 홈이 형성되지 않은 상기 이너하우징(130)의 내면을 따라 유동하면서 상기 제2 커넥팅부(140)로 유동하게 되며,
상기 이너하우징(130)의 유출 측 단부에 외경이 서로 다른 두 개의 단이 형성되고, 이로 인해 상기 이너하우징(130)과 상기 제2 커넥팅부(140) 사이에 다른 공간이 형성되고, 상기 다수의 유로형성홀(141)이 상기 다른 공간과 유체 소통되며,
이에 따라, 상기 기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 상기 일부는 상기 기체유입홀(121)을 통해 상기 공간으로 유입되고, 상기 기체유입부(101)로 유입된 외부기체 중 다른 일부는 상기 유로형성홀(141)을 통해 상기 다른 공간으로 유입되는,
회전분사 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 회전분사 조립체(500)는,
상기 제1 공기 공급배관(511), 상기 제2 공기 공급배관(512), 상기 블레이드(515), 상기 순환수 공급배관(531) 및 상기 에어레이터(10)를 각 3개씩 포함하는,
회전분사 조립체.
제1항에 있어서,
상기 유로형성홀(141)의 경사에 의해 상기 제2커넥팅부(140) 내측으로 와류가 형성되는,
회전분사 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 유입부(110), 상기 제1 커넥팅부(120), 상기 이너하우징(130), 상기 제2 커넥팅부(140) 및 상기 토출부(150)의 내측공간은 상기 토출부(150)로 갈수록 좁아지는,
회전분사 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 기체유입부(101)로 유입되는 기체와 함께 액상의 약품이 더 유입되는,
회전분사 조립체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수집부(220)에 인접한 외부 유체가 더 유입되어, 상기 에어레이터(10)가 설치된 탱크 내부의 유체가 교반되는,
회전분사 조립체.