KR101298691B1 - 수족관 정수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기포의 계면에 이극성 분자를 흡착하여 수중의 유기물질을 제거하는 수족관 정수장치에 관한 것으로서, 특히 작은 크기로 공간을 많이 차지하지 않고 설치공간과 위치에 구애를 받지 않으면서도 정수효율을 극도로 향상시키며, 후차적으로 자외선 살균을 통하여 고도산화 과정을 거침으로써 살균 및 정화 처리 효율을 향상시키는 수족관 정수장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 수족관 정수장치는, 유입되어 회전하는 물의 하향흐름을 유도하여 기포가 상승작용에 의하여 하면에 부착되면서 물과 용이하게 분리되도록 하는 경사판이 구비된 반응실을 포함하여 밀폐된 하우징으로 구성되되, 상기 경사판은 다수 개가 구비되어 상부로 갈수록 점차 뒤로 후퇴하는 형태로 적층되고 전체적인 배열은 완만한 상승각도를 유지하는 것을 주된 특징으로 하여 이루어진다.

Description

수족관 정수장치{Apparatus for purifying aquarium}

본 발명은 기포의 계면에 이극성 분자를 흡착하여 수중의 유기물질을 제거하는 수족관 정수장치에 관한 것으로서, 특히 작은 크기로 공간을 많이 차지하지 않고 설치공간과 위치에 구애를 받지 않으면서도 정수효율을 극도로 향상시키며, 후차적으로 자외선 살균을 통하여 고도산화 과정을 거침으로써 살균 및 정화 처리 효율을 향상시키는 수족관 정수장치에 관한 것이다.

일반적으로 음식점이나 가정 등에 설치되어 사용하는 관상용(ornamental aquarium) 또는 활어용 수족관(live seafood tank)에는 보관된 수생물의 생존을 위한 생명 유지장치가 필수적이다.

즉 수족관에 수생물을 보관하면 시간이 지남에 따라 사료 찌꺼기와 배설물, 사체등이 축적되고 분해되는데, 이들은 수중의 용존 유기물 총량을 증가시키고 수중에 이를 먹이로 하는 각종 세균등의 미생물 총량도 함께 증가시키므로 비 위생적인 환경을 조성하게 된다. 또한 유기물 가운데 단백질(protein)은 질소가 함유된 아민기를 포함하며, 이는 수중 미생물에 의해 순차적으로 암모니아(ammonia)와 아질산염(nitrite)으로 분해되는데, 이들은 모두 독성이 강해 수중에서 일정 농도가 넘어가면 수조내 생물의 대량폐사로 이어진다.

때문에 이들 오염물질들을 제거하기 위한 수단이 필요하며, 종래 대표적인 여과방식으로는 모래와 솜등의 여과재(filter media)를 이용해 수중의 부유물(suspended solid)을 걸러서 제거하는 물리적, 생물학적인 여과방식이 사용되었다.

그런데 이런 방식은 시간이 지남에 따라 여과재에 누적되는 오염물질의 양도 동반하여 증가함으로써 오히려 물속에 더 많은 용존 유기물(dissolved organic compound)을 방출하는 문제가 발생하고, 결국 수족관내의 오염을 더욱 촉진하는 결과가 초래된다.

따라서 최근에는 이러한 문제를 개선하기 위하여 기포를 이용해 물속의 용존 유기물을 제거하고 생물학적여과의 부하를 줄여주기 위한 포말 분리방법이 많이 사용되고 있다. 포말 분리방법이란 용존 유기물이 친수성(hydrophilic)기와 소수성(hydrophobic)기를 동시에 갖는것에 착안하여 물에 기포를 형성하여 기포에 용존 유기물이 흡착되도록 한후 이를 배출함으로써 용존 유기물이 제거되도록 하는 것으로, 용존 유기물의 친수성(hydrophilic)기는 물쪽으로, 소수성(hydrophobic)기는 기포내의 공기쪽으로 향하게 됨으로써 결국 용존 요기물이 기포에 흡착되는 원리를 이용한 것이다.

도 1에서는 이러한 포말 분리방법을 이용한 종래의 포말 분리기의 모습을 보이고 있다.

즉, 종래의 포말 분리기는 긴 파이프형태의 반응실(10) 상부에 분리된 기포가 모이는 수집실(20)이 구비되어, 공기와 함께 유입된 물에서 기포가 부력에 의하여 상승하면 수집실(20)에 모여 배출되는 구조로 이루어진다.

그러나 이와 같은 구조의 종래의 포말 분리기는 물과 기포가 쉽게 분리되기 위하여 반응실(10)이 좁고 긴 형태를 가져야만 했다.

결과적으로 좁고 긴 형태로 이루어져야만 하는 구조적 특성에 의하여 설치공간을 많이 차지하는 동시에 설치위치도 한정될 수 밖에 없었다.

한편 종래의 포말 분리기는 기포가 물에서부터 분리된 후에도 수분이 제거된 거품상태로 수집실에 모이기 위해서는 상당한 높이로 상승되어야만 하며, 만일 충분한 높이로 상승하지 못한 상태에서 하부의 수면에 와류가 발생되면 다시금 물에 재혼합되어지면서 결국 배출되어지지 못하므로 정수효율은 매우 높지 못한 단점이 발생하였다.

본 발명은 상기한 종래의 포말 분리방법을 이용한 정수장치의 문제점들을 개선하기 위한 것으로, 작은 크기로 구현이 가능하므로 공간을 많이 차지하지 않고 설치공간과 위치에 구애를 받지 않으면서도 정수효율을 극도로 향상시킬 수 있는 수족관 정수장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

이러한 본 발명에 따른 수족관 정수장치는, 수족관의 물에서 기포를 분리함으로써 정수를 하는 수족관 정수장치에 있어서, 상기 수족관 정수장치는 유입되어 회전하는 물의 하향흐름을 유도하여 기포가 상승작용에 의하여 하면에 부착되면서 물과 용이하게 분리되도록 하는 경사판이 구비된 반응실을 포함하여 밀폐된 하우징으로 구성되되, 상기 경사판은 다수 개가 구비되어 상부로 갈수록 점차 뒤로 후퇴하는 형태로 적층되고 전체적인 배열은 완만한 상승각도를 유지하는 것을 주된 특징으로 하여 이루어진다.

상기한 바와 같은 본 발명의 수족관 정수장치에 의하면, 반응실의 크기를 굳이 가늘고 길게 만들 필요가 없으므로 전체적인 공간을 많이 차지하지 않게 되고, 수족관의 측면이나 상부나 하부 등의 여하한 공간에도 용이하게 설치할 수 있게 되므로 수족관 설계효율이 향상되는 동시에, 물과 기포의 분리가 더욱 용이하게 이루어지므로 정수효율이 극도로 향상되는 효과가 발생한다.

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도 1은 종래의 수족관 정수장치를 보이는 간략 개념도
도 2는 본 발명에 따른 수족관 정수장치의 내부 사시도.
도 3은 본 발명에 있어 수족관 물을 공급받는 구조를 보이는 도면.
도 4는 본 발명을 이루는 경사판의 구조를 보이는 도면.
도 5는 본 발명의 반응실에서의 수류의 흐름을 보이는 도면.
도 6은 본 발명에 있어 기포가 배출되는 구조를 보이는 도면.
도 7은 본 발명에 있어 정수된 물이 배수되는 구조를 보이는 도면.
도 8은 본 발명에서 수위가 조절되는 구조를 보이는 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 또다른 실시예를 보이는 도면.

본 발명에 따른 수족관 정수장치는 수족관에 부가하여 별도로 구비 또는 설치되는 독립적 장치로서, 수족관의 물을 입수받아 정수를 마친후 다시금 수족관으로 환수하며, 정수과정에서 오염물질을 포집한채 분리된 기포들은 별도로 배출됨으로써 폐기과정에 제공된다.

이를 위하여 본 발명은 수족관의 물을 입수받는 입수구, 수족관으로 물을 환수하는 배수구, 기포를 배출하는 배출구를 포함하여 이루어지며, 이하에서는 그 설명은 생략한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수족관 정수장치의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 수족관 정수장치의 내부 사시도이고, 도 3은 본 발명에 있어 수족관 물을 공급받는 구조를 보이는 도면이며, 도 4는 본 발명을 이루는 경사판의 구조를 보이는 도면, 도 5는 본 발명의 반응실에서의 수류의 흐름을 보이는 도면, 도 6은 본 발명에 있어 기포가 배출되는 구조를 보이는 도면, 도 7은 본 발명에 있어 정수된 물이 배수되는 구조를 보이는 도면, 도 8은 본 발명에서 수위가 조절되는 구조를 보이는 도면이다.

본 발명에 따른 수족관 정수장치는, 밀폐된 하우징 내부에서 물과 기포를 분리하는 반응실(100), 분리된 기포가 모여 농축되는 농축실(200), 기포가 수집되어 배출되어지는 수집실(300)로 분리구성되어 물에서부터 기포가 분리되어 배출되어지며, 정수된 물은 별도의 배수실(400)을 거쳐 수족관으로 배수되어진다.

반응실(100)에는 입수구(110)를 통하여 공급된 수족관의 오염된 물이 임펠러(120)에 의하여 공기와 혼합된 채 제공되며, 이를 위하여 물은 측면 가까이 형성된 격판(130)에 형성된 개구(開口)를 통해 지그재그로 공급되고, 외부의 공기는 별도의 공기 공급관을 통해 동일한 개구로 공급되어, 임펠러(120)의 회전에 의해 섞이면서 측면으로부터 상승수류를 형성하며 반응실(100) 내부에 유입되어진다.

이처럼 공기와 혼합된 물은 반응실 내에서 크게 회전하는 수류를 형성하게 되며, 반응실에는 하강하는 수류의 진행방향에 맞추어 적어도 1개이상, 바람직하게는 전체의 단면에 걸쳐서 수류를 받아들이는 경사판(140)이 구비된다.

개개의 경사판(140)은 대략 45도 정도의 각도를 유지하며 일정폭을 가진 패널이 다수개 적층되어지되, 상부에 적층되는 것일수록 점차 뒤로 후퇴하는 형태로 적층됨으로써 전체적인 배열은 완만한 상승각도를 유지하는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 수평으로 배열하는 것도 가능하다.

따라서 반응실에 들어온 기포 가운데 큰 것은 부력에 의해 상단으로 올라가며, 잔 기포들은 수류를 따라 경사판으로 들어가게 된다.

이때 경사판(140)이 45도를 이루게 되면 하강하는 수류 역시 그 사이를 지나게 되면서 대략 45도 각도의 진행각도를 가지게 되는데, 이때 물에 포함된 기포는 자연스럽게 부력에 의하여 수직으로 상승을 하고자 하는 힘을 받으며, 결국 진행방향의 관성과 부력의 힘의 합에 의하여 경사판(140)의 하면을 부착되어진다.

또한, 각 경사판(140)간의 거리가 좁을수록 물에서 기포가 쉽게 분리되므로 경사판의 수가 많을수록 정수의 효율은 증가하게 되고, 이들 분리되어 경사판 하면에 부착된 기포는 시간 경과에 따라 기포가 합쳐지거나 벽면의 유속이 느리기 때문에 경사판 하면에서 상부로 움직여 결국 반응실 상부로 떠오르게 된다.

다음으로, 반응실(100) 상부에는 이들 부력에 의하여 떠오른 기포를 별도로 가두는 분리격판(210)이 구비되어진다.

즉 분리격판(210)은 기포유입구(220)를 가진 채 반응실(100)의 상부를 막고 농축실(200)을 형성하게되며, 기포가 상승과정에서 기포유입구(220)를 통하여 올라오게 되면 물과 분리된 채 격리된 상태가 유지되어진다. 이를 위하여 분리격판(210)은 八 자와 같은 경사를 가지고 기포유입구(220)는 그 중심부에 형성되는 것이 유리하다.

한편 기포유입구(220)의 상부에는 도면에서 예시된 판상의 세로격판(230)이 부가로 구비되면서 기포유입구(220) 및 농축실(200) 하단에서 와류의 형성을 방지하고, 농축실에서 상승하는 거품이 물로 재 혼입되는 것을 방지하여 일정하게 상승하여 농축될 수 있도록 한다. 이러한 세로격판(230)은 이외에도 원통상이나 원뿔 등의 여하한 형태도 무관하며, 공통적으로 세로의 판상을 가지면서 기포유입구(220) 주변에서 발생하는 와류를 막는 역할을 하게 된다.

한편, 농축실(200)에 가두어진 기포는 하단에서 지속적으로 공급되므로 위로 밀려 올라가게 된다. 상기 농축실(200)의 측부에는 배출격벽(310)이 형성되어 수집실(300)이 구획되어 있는바, 이때 기포는 중력에 의해 수분이 제거되며 계면의 유기물이 농축이 된 상태에서 배출격벽(310)의 상단에 도달하게 되고 구획된 수집실(300)로 건너가 배출구(320)를 통해 배출되어지는데, 이때 농축실(200)에 가두어진 기포는 와류에 의해서도 파괴되지만 압력의 감소에 의해서도 파괴되어지며, 예로써 기포의 최상부측으로 갈수록 압력이 감소하여 대기압과 유사해질수록 쉽게 파괴된다.

이를 위하여 배출격벽(310)은 상부로 갈수록 농축실(200)쪽으로 기울어지도록 이루어짐으로써 농축실(200)의 단면적은 상부로 갈수록 감소하도록 하는 것이 바람직하며, 따라서 농축실(200) 상부는 측면으로부터의 압력을 추가로 받게되어 압력감소로 인한 기포의 파괴가 감소되는 동시에 기포가 상승되는 정도도 하부에 비하여 증가됨으로써, 기포가 용이하게 범람하여 수집실(300)로 건너갈 수 있도록 한다.

다음으로 경사판(140)을 지나며 기포의 분리를 통하여 정수된 물이 배수되는 구조를 살펴보기로 한다.

반응실(100)의 하부는 배수실(400)과 연결되며, 본 실시예에서는 하부에 공간을 둔 배수격벽(410)에 의하여 반응실(100)과 배수실(400)이 구획된다.

이때 반응실(100) 하부로부터 배수실(400) 측으로 정수된 물이 용이하게 흘러가도록 반응실(100) 하부에는 가라앉는 물을 배수실(400)의 반대방향으로 유도하는 1차 경사판(420)과, 그 하부에서 다시금 배수실(400) 방향으로 유도하는 2차 경사판(430)이 구비되어, 반응실의 수류가 가운데서 형성되도록 하여 농축실의 기포가 한쪽으로 쏠리는 것을 방지하며, 가라앉는 물이 1차 경사판(420)과 2차 경사판(430)이 만드는 틈을 통하여 배수실(400) 측으로 자연스럽게 흘러가도록 하며, 결국 상대적으로 좁아진 틈을 통하여 물이 지나게 되면서 수압이 높아져 배수실(400) 측으로부터의 역류 또한 방지되어진다.

배수실(400)에는 정수된 물이 최종적으로 수족관 측으로 배수되어지는 배수구(440)와 구조물을 이룬 수위 조절판(450)이 구비된다.

즉, 배수실(400)과 반응실(100)은 하부의 공간을 통하여 연결되므로 수위는 동일할 수 밖에 없으며, 따라서 수위 조절판(450)을 넘어 물이 배수됨에 따라 형성되는 배수실(400)의 수위는 결국 반응실(100)의 수위를 결정하게 되고, 반응실(100)의 수위 위쪽으로 분리된 기포가 위치하게 된다.

결국 배수실(400)의 수위를 조절함으로써 반응실(100)을 통해 농축실(200)에 격리되는 기포의 양을 조절할 수 있게 되며, 이를 위하여 본 발명은 배수구(440) 내측에는 일정 높이의 저면을 기초로 하여 삽입됨으로써 해당 높이만큼 배수구(440)를 둘러싸는 높이를 달리하여 수위를 조절할 수 있는 수위조절판(450)을 더 포함한다.

한편 본 발명의 배수실(400)에는 별도의 자외선살균램프(460)가 구비되어, 혹여 잔존하는 오염에 대하여 자외선살균을 통한 최종 살균을 실시하는 것도 바람직하다.

이는 특히 기포생성을 위한 공기 대신 오존을 주입할 경우 배수실로 들어온 물은 오존처리가 되어 탈색되고 용존오존이 존재하며 경사판을 통해 잔기포가 제거되어 빛의 투과도가 높아진 상태의 물이 들어와 자외선 투과도를 높인 환경을 제공하며, 자외선과 함께 고도산화(오존+자외선) 과정이 일어나게 되어 살균, 탈색, 탈취 효율을 높이고 용존 오존이 수조로 배출되는 것을 방지한다.

그리고 도면에서 미설명된 도면부호 500는 외부의 공기를 임펠러(120) 측으로 공급하기 위한 공기 공급관이다.

상기한 구조와 같이 이루어진 본 발명에 따른 수족관 정수장치는 반응실(100)을 비롯한 전체적인 크기가 작고 따라서 자유로운 형태로 구현이 가능하므로 다양한 수족관 상태에 맞추어 여하한 공간과 구조에도 용이하게 설치할 수 있게 된다.

예로써, 임펠러의 위치만 하더라도 상기에서 보여준 측면 대신에 도 9에서 도시된 바와 같이 상부 또는 별도의 외부공간에 위치하도록 함으로써 면적상으로 차지하는 공간을 줄일 수 있으며, 심지어 도 10에서 도시된 바와 같이 임펠러를 이용한 공기 교반기 대신 벤튜리관을 이용해서 기포를 발생시키도록 구성함으로써 수족관의 빈 공간을 활용하는 것도 가능하게 되므로, 수족관 설계효율을 향상시키는 효과도 있다.

100: 반응실
110: 입수구 120: 임펠러
130: 격판 140: 경사판
200: 농축실
210: 분리격판 220: 기포유입구
230: 세로격판
300: 수집실
310: 배출격벽 320: 배출구
400: 배수실
410: 배수격벽 420: 1차 경사판
430: 2차 경사판 440: 배수구
450: 수위조절판 460: 자외선살균램프
500: 공기 공급관

Claims (8)

1. 수족관의 물에서 기포를 분리함으로써 정수를 하는 수족관 정수장치에 있어서,
   상기 수족관 정수장치는
   유입되어 회전하는 물의 하향흐름을 유도하여 기포가 상승작용에 의하여 하면에 부착되면서 물과 용이하게 분리되도록 하는 경사판(140)이 구비된 반응실(100)을 포함하여 밀폐된 하우징으로 구성되되,
   상기 경사판(140)은 다수 개가 구비되어 상부로 갈수록 점차 뒤로 후퇴하는 형태로 적층되고 전체적인 배열은 완만한 상승각도를 유지함으로써, 상기 반응실(100) 내에 유입되어 회전하는 물을 용이하게 받아들이며 기포를 크기에 따라 단계적으로 분리하는 것을 특징으로 하는 수족관 정수장치.
   
2. 청구항 1항에 있어서,
   상기 반응실(100) 내에서 상승된 기포가 유입되는 기포유입구(220)를 가지는 분리격판(210)에 의해 상기 반응실(100)의 상부에 분리형성되어 상기 기포가 농축되는 농축실(200)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수족관 정수장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 기포유입구(220)에는 농축실(200) 하단의 와류를 방지하기 위한 세로격판(130)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수족관 정수장치.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 농축실(200)의 측부에 형성된 배출격벽(310)에 의해 구획되어 상기 농축된 기포가 수집되고 배출되는 수집실(300)을 더 포함하되,
   상기 배출격벽(310)은 상부로 갈수록 상기 농축실(200)을 향해 기울어짐으로써, 상기 농축실(200)의 상부로 갈수록 압력이 증가하여 기포의 파괴를 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 수족관 정수장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 반응실(100)의 하부와 연결되어 정수된 물이 포집되어지며, 상기 정수된 물이 수족관으로 배수되어지는 배수구(440)가 측면에 형성된 배수실(400)을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수족관 정수장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 배수구(440) 내측에 삽입되어 상기 배수구(440)를 둘러싸며 배수실(400)의 수위를 조절하는 수위조절판(450)을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수족관 정수장치.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 반응실(100) 하부에는 기포와 분리된 후 가라앉는 물을 상기 배수실(400)의 반대방향으로 유도하는 1차 경사판(420)과, 상기 1차 경사판(420)의 아래에서 물을 상기 배수실(400) 방향으로 유도하는 2차 경사판(430)이 구비된 것을 특징으로 하는 수족관 정수장치.
   
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 배수실(400)에는 자외선살균램프(460)가 구비된 것을 특징으로 하는 수족관 정수장치.

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