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KR102270079B1 - 미세기포 생성장치 - Google Patents

미세기포 생성장치 Download PDF

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KR102270079B1
KR102270079B1 KR1020200158763A KR20200158763A KR102270079B1 KR 102270079 B1 KR102270079 B1 KR 102270079B1 KR 1020200158763 A KR1020200158763 A KR 1020200158763A KR 20200158763 A KR20200158763 A KR 20200158763A KR 102270079 B1 KR102270079 B1 KR 102270079B1
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inner diameter
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liquid
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조경진
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조경진
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Abstract

본 발명은 미세기포 생성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 일단에 형성된 유입구를 통해 액체를 유입받는 유입부, 타단에서 형성된 배출구를 통해 상기 유입구를 통해 유입된 액체와 미세기포를 배출하는 배출부 및 상기 유입부와 배출부 사이에서 연장되며 일면에 형성되는 제1흡입구를 통해 기체를 유입받아 기포를 생성하는 기포생성부를 포함하여 미세기포 생성장치 내부를 흐르는 액체에 기체를 공급하고 내부의 액체와 기체가 서로 혼합되면서 진행하여 배출시 미세기포가 형성되되, 적은 동력으로 액체와 기체의 혼합을 통한 미세기포의 발생효율을 극대화하고 기체와 별도로 산화제 또는 미생물재제 등의 첨가제를 추가로 공급하여 촉진산화수를 형성하고 미세기포와 함께 배출함으로써 오염물질의 제거를 통해 효과적인 수질정화 및 악취저감을 수행하는 것을 특징으로 하는 미세기포 생성장치에 관한 것이다.

Description

미세기포 생성장치{Micro-Bubble Generator}
본 발명은 미세기포 생성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 일단에 형성된 유입구를 통해 액체를 유입받는 유입부, 타단에서 형성된 배출구를 통해 상기 유입구를 통해 유입된 액체와 미세기포를 배출하는 배출부 및 상기 유입부와 배출부 사이에서 연장되며 일면에 형성되는 제1흡입구를 통해 기체를 유입받아 기포를 생성하는 기포생성부를 포함하여 미세기포 생성장치 내부를 흐르는 액체에 기체를 공급하고 내부의 액체와 기체가 서로 혼합되면서 진행하여 배출시 미세기포가 형성되되, 적은 동력으로 액체와 기체의 혼합을 통한 미세기포의 발생효율을 극대화하고 기체와 별도로 산화제 또는 미생물재제 등의 첨가제를 추가로 공급하여 촉진산화수를 형성하고 미세기포와 함께 배출함으로써 오염물질의 제거를 통해 효과적인 수질정화 및 악취저감을 수행하는 것을 특징으로 하는 미세기포 생성장치에 관한 것이다.
산업화로 인해 배출되는 하수, 폐수, 오수 등을 총칭하는 오폐수의 양이 많아져 이들의 처리를 위한 시설 역시 고도화되고 있다. 일반적인 오폐수 처리기술로는 침전, 가압용존공기부상(DAF), 여과, 약품응집, 산화처리 등의 물리화학적인 방법과, 활성슬러지가 저류된 생물반응조 내에서 미생물의 대사과정을 극대화하여 각종 오염물질을 제거하는 생물학적 처리방법이 있다.
일반적인 기포와 달리, 미세기포는 수중에서 느리게 상승하며(예를 들어, 3mm/sec의 속도), 계면흡착 성질과 함께 수중에서 압괴되어 오염물질을 분해시킬 수 있다. 미세기포는 일반적인 기포와 달리 수중에서 압괴되거나 오염물질과 계면흡착반응을 통해 오염물질의 응집을 막고 부유시켜 쉽게 분해될 수 있도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같은 종래의 마이크로버블 생성장치는 마이크로버블을 생성하여 물 속으로 분사할 때 미세기포의 특성을 통한 수질정화가 가능하다. 그러나, 마이크로버블만을 통해서는 충분한 수질정화효과를 얻기 어려워 추가적인 정화공정이 필요하게 된다. 이에 따라 오폐수 처리를 위하여 미세기포와 함께 촉진산화수가 사용된다. 활성산화수, 라디칼산화수라고도 지칭되는 촉진산화수(OH라디칼)는 유체에 순산소, 오존 등의 산화제를 첨가하여 산화환원반응을 통하여 생성될 수 있고, 오염물질과 반응하여 살균 소독 후 O2와 H2O로 환원되어 환경개선에 사용될 수 있다. 자세하게는, 인체에 유해한 비브리오균, 곰팡이균, 대장균 등 각종 세균, 박테리아 등을 살균소독할 수 있으며, 중금속, 페놀 등의 화학성분의 제거 및 유해성분을 분해할 수 있다. 이에 따라 촉진산화수가 오염수와 함께 화학반응하는 경우 수질정화가 가능하며 악취를 유발하는 유기가스를 산화분해하여 탈취효과를 증대시킬 수 있다.
그러나 촉진산화수의 생성에 필요한 산화제 등의 첨가제는 대부분 액체상으로 존재하는데 반해, 종래의 미세기포 생성장치는 공기나 기체상의 물질만 사용가능하고 별도의 액체상 물질을 공급하는 경우 기포가 발생하지 않는 문제가 있고, 기체상 물질을 공급하더라도 기체와 액체의 혼합이 어려워 미세기포가 잘 발생하지 않는 문제가 있다.
따라서 관련 업계에서는 기체상 물질은 물론 액체상 물질을 공급할 수 있도록 하여 미세기포와 함께 촉진산화수를 생성하여 효율적인 수질정화가 가능하고 기체상 물질의 도입시 동력을 절약할 수 있는 미세기포 발생장치를 요구하고 있다.
한국등록특허공보 10-1200846호(2012.11.07.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로,
본 발명의 목적은, 일단에 형성된 유입구를 통해 액체를 유입받는 유입부, 타단에서 형성된 배출구를 통해 상기 유입구를 통해 유입된 액체와 미세기포를 배출하는 배출부 및 상기 유입부와 배출부 사이에서 연장되며 일면에 형성되는 제1흡입구를 통해 기체를 유입받아 기포를 생성하는 기포생성부를 포함하되, 상기 유입부는 일측에서 타측으로 갈수록 적어도 일부의 내경이 축경되도록 구비되고, 상기 배출부는 일측에서 타측으로 갈수록 적어도 일부의 내경이 확경되며, 상기 기포생성부는 실질적으로 일정한 내경을 가지면서 연장되어, 상기 유입구를 통해 유입된 액체가 배출구로 이동하면서 벤츄리 효과에 의해 상기 제1흡입구를 통해 기체를 유입받아 미세기포를 통해 수질정화가 가능한 미세기포 생성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 상기 기포생성부는 일측에 형성되는 제1흡입구를 통해 기체공급관과 연결되어 내부로 기체를 유입받는 외경부, 상기 외경부 내부에서 외경부와 이격된 채 형성되며 내부에 액체가 흐르도록 연장되는 내경부를 포함하며, 상기 내경부는 적어도 하나 이상의 공기흡입부를 포함하여 상기 공기흡입부를 통해 기체가 내경부 내로 유입되어 복수의 공기흡입부를 통해 순차적으로 기포의 생성이 가능한 미세기포 생성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 상기 공기흡입부는 상기 내경부의 주변을 따라 내경부의 내외측을 관통하는 복수개의 흡입공으로 형성되며, 상기 흡입공은 흡입공으로부터 상기 내경부의 중심까지의 직선과 소정의 각도를 이루면서 사선 방향으로 형성되어 기체와 액체의 혼합성이 증대되는 미세기포 생성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 상기 내경부는 적어도 일부의 흡입공이 형성된 내주면에 내경부의 축 방향으로 함입연장되는 내측홈을 더 포함하고, 상기 내측홈은 유입부 측에서 내측홈이 함입되도록 내경부의 외측으로 경사져 형성되는 전방경사와 배출부 측에서 내경부의 내측으로 경사져 형성되는 후방경사를 포함하며, 상기 흡입공은 내측홈의 유입부 측에 형성되어 와류를 통한 기포생성이 증대되는 미세기포 생성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 상기 전방경사는 내경부의 내주면과 90도 초과 180도 미만의 각도를 이루고, 상기 후방경사는 내경부의 내주면과 90도 초과 180도 미만의 각도를 이루면서 형성되어 불필요한 수압이 부하되는 미세기포 생성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 일측에서 타측으로 갈수록 내경이 축경되도록 구비되며 일단에 형성된 유입구를 통해 액체를 유입받는 유입부, 일측에서 타측으로 갈수록 적어도 일부의 내경이 확경되며 타단에서 형성된 배출구를 통해 미세기포를 배출하는 배출부 및 상기 유입부와 배출부 사이에서 실질적으로 일정한 내경을 가지면서 연장되며 제1흡입구를 통해 기체를 유입받아 기포를 생성하는 기포생성부를 포함하며, 상기 배출부 또는 유입부는 일면에 형성된 제2흡입구를 통해 미세기포의 형성을 보조하는 유체를 추가로 유입받되, 상기 유입구를 통해 유입된 액체가 배출구로 이동하면서 벤츄리 효과에 의해 상기 제1흡입구를 통해 기체를 유입받고 상기 제2흡입구를 통해 유체를 유입받아 액체상의 첨가제를 공급받으면서 미세기포의 생성이 가능한 미세기포 생성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 종래의 미세기포 생성장치에는 도입이 불가능하던 액체상의 산화제 또는 첨가제를 미세기포 생성장치 내로 도입함으로써 더욱 효과적인 수질정화를 수행할 수 있는 미세기포 생성장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 일단에 형성된 유입구를 통해 액체를 유입받는 유입부, 타단에서 형성된 배출구를 통해 상기 유입구를 통해 유입된 액체와 미세기포를 배출하는 배출부 및 상기 유입부와 배출부 사이에서 연장되며 일면에 형성되는 제1흡입구를 통해 기체를 유입받아 기포를 생성하는 기포생성부를 포함하되, 상기 유입부는 일측에서 타측으로 갈수록 적어도 일부의 내경이 축경되도록 구비되고, 상기 배출부는 일측에서 타측으로 갈수록 적어도 일부의 내경이 확경되며, 상기 기포생성부는 실질적으로 일정한 내경을 가지면서 연장되어, 상기 유입구를 통해 유입된 액체가 배출구로 이동하면서 벤츄리 효과에 의해 상기 제1흡입구를 통해 기체를 유입받는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 기포생성부는 일면에 형성되는 제1흡입구를 통해 내부로 기체를 유입받는 외경부, 상기 외경부 내부에서 형성되며 내부에 액체가 흐르도록 연장되는 내경부를 포함하며, 상기 내경부는 적어도 하나 이상의 공기흡입부를 포함하여 상기 공기흡입부를 통해 유입된 기체가 내경부 내로 유입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 공기흡입부는 상기 내경부의 주변을 따라 내경부의 내외측을 관통하는 복수개의 흡입공으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 흡입공은 흡입공으로부터 상기 내경부의 중심까지의 직선과 소정의 각도를 이루면서 사선 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 내경부는 적어도 일부의 흡입공이 형성된 내주면에 내경부의 축 방향으로 함입연장되는 내측홈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 내측홈은 유입부 측에서 내측홈이 함입되도록 내경부의 외측으로 경사져 형성되는 전방경사와 배출부 측에서 내경부의 내측으로 경사져 형성되는 후방경사를 포함하고, 상기 흡입공은 내측홈의 유입부 측에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 전방경사는 내경부의 내주면과 90도 초과 180도 미만의 각도를 이루고, 상기 후방경사는 내경부의 내주면과 90도 초과 180도 미만의 각도를 이루면서 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 일측에서 타측으로 갈수록 내경이 축경되도록 구비되며 일단에 형성된 유입구를 통해 액체를 유입받는 유입부, 일측에서 타측으로 갈수록 적어도 일부의 내경이 확경되며 타단에서 형성된 배출구를 통해 미세기포를 배출하는 배출부 및 상기 유입부와 배출부 사이에서 실질적으로 일정한 내경을 가지면서 연장되며 제1흡입구를 통해 기체를 유입받아 기포를 생성하는 기포생성부를 포함하며, 상기 배출부 또는 유입부는 일면에 형성된 제2흡입구를 통해 미세기포의 형성을 보조하는 유체를 추가로 유입받되, 상기 유입구를 통해 유입된 액체가 배출구로 이동하면서 벤츄리 효과에 의해 상기 제1흡입구를 통해 기체를 유입받고 상기 제2흡입구를 통해 유체를 유입받는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 기포생성부는 내부를 흐르는 액체와 유입받은 기체의 혼합을 통해 기포를 생성하고, 상기 제2흡입구를 통해 산화제가 유입되고, 제2흡입구를 통해 유입되는 산화제는 액체상인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 일단에 형성된 유입구를 통해 액체를 유입받는 유입부, 타단에서 형성된 배출구를 통해 상기 유입구를 통해 유입된 액체와 미세기포를 배출하는 배출부 및 상기 유입부와 배출부 사이에서 연장되며 일면에 형성되는 제1흡입구를 통해 기체를 유입받아 기포를 생성하는 기포생성부를 포함하되, 상기 유입부는 일측에서 타측으로 갈수록 적어도 일부의 내경이 축경되도록 구비되고, 상기 배출부는 일측에서 타측으로 갈수록 적어도 일부의 내경이 확경되며, 상기 기포생성부는 실질적으로 일정한 내경을 가지면서 연장되어, 상기 유입구를 통해 유입된 액체가 배출구로 이동하면서 벤츄리 효과에 의해 상기 제1흡입구를 통해 기체를 유입받아 미세기포를 통해 수질정화가 가능한 미세기포 생성장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명은, 상기 기포생성부는 일측에 형성되는 제1흡입구를 통해 기체공급관과 연결되어 내부로 기체를 유입받는 외경부, 상기 외경부 내부에서 외경부와 이격된 채 형성되며 내부에 액체가 흐르도록 연장되는 내경부를 포함하며, 상기 내경부는 적어도 하나 이상의 공기흡입부를 포함하여 상기 공기흡입부를 통해 기체가 내경부 내로 유입되어 복수의 공기흡입부를 통해 순차적으로 기포의 생성이 가능한 미세기포 생성장치를 제공하는 효과를 가진다.
본 발명은, 상기 공기흡입부는 상기 내경부의 주변을 따라 내경부의 내외측을 관통하는 복수개의 흡입공으로 형성되며, 상기 흡입공은 흡입공으로부터 상기 내경부의 중심까지의 직선과 소정의 각도를 이루면서 사선 방향으로 형성되어 기체와 액체의 혼합성이 증대되는 미세기포 생성장치를 제공할 수 있다.
본 발명은, 상기 내경부는 적어도 일부의 흡입공이 형성된 내주면에 내경부의 축 방향으로 함입연장되는 내측홈을 더 포함하고, 상기 내측홈은 유입부 측에서 내측홈이 함입되도록 내경부의 외측으로 경사져 형성되는 전방경사와 배출부 측에서 내경부의 내측으로 경사져 형성되는 후방경사를 포함하며, 상기 흡입공은 내측홈의 유입부 측에 형성되어 와류를 통한 기포생성이 증대된다.
본 발명은, 상기 전방경사는 내경부의 내주면과 90도 초과 180도 미만의 각도를 이루고, 상기 후방경사는 내경부의 내주면과 90도 초과 180도 미만의 각도를 이루면서 형성되어 불필요한 수압이 부하되지 않는다.
본 발명은, 일측에서 타측으로 갈수록 내경이 축경되도록 구비되며 일단에 형성된 유입구를 통해 액체를 유입받는 유입부, 일측에서 타측으로 갈수록 적어도 일부의 내경이 확경되며 타단에서 형성된 배출구를 통해 미세기포를 배출하는 배출부 및 상기 유입부와 배출부 사이에서 실질적으로 일정한 내경을 가지면서 연장되며 제1흡입구를 통해 기체를 유입받아 기포를 생성하는 기포생성부를 포함하며, 상기 배출부 또는 유입부는 일면에 형성된 제2흡입구를 통해 미세기포의 형성을 보조하는 유체를 추가로 유입받되, 상기 유입구를 통해 유입된 액체가 배출구로 이동하면서 벤츄리 효과에 의해 상기 제1흡입구를 통해 기체를 유입받고 상기 제2흡입구를 통해 유체를 유입받아 액체상의 첨가제를 공급받으면서 미세기포의 생성이 가능한 효과를 준다.
본 발명은, 종래의 미세기포 생성장치에는 도입이 불가능하던 액체상의 산화제 또는 첨가제를 미세기포 생성장치 내로 도입함으로써 더욱 효과적인 수질정화를 수행할 수 있는 미세기포 생성장치를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 마이크로버블 생성장치를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포발생장치(10)의 절개사시도
도 3은 도 2의 A-A' 단면도
도 4는 도 2의 B-B' 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포발생장치(10)의 내경부(133)에 형성되는 내측홈(1333)을 도시한 도면
이하에서는 본 발명에 따른 미세기포 생성장치의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에서 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에서 사용된 정의에 따른다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니고, 다른 구성요소 또한 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 명세서에 기재된 "~부" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, 어떤 구성요소간 "연결"된다고 할 때, 이는 구성요소끼리 직접 접촉하며 체결된다는 것에 한정되는 것이 아니라 다른 구성요소를 통하여 체결되는 것을 포함하며, 체결되어있지 않더라도 소정의 힘이나 에너지를 전달할 수 있도록 배치된다는 것을 의미할 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 생성장치(10)를 설명하면, 상기 미세기포 생성장치(10)는 미세기포 생성장치(10) 내부를 흐르는 액체에 기체를 공급하고 내부의 액체와 기체가 서로 혼합되면서 진행하여 배출시 미세기포가 형성되되, 적은 동력으로 액체와 기체의 혼합을 통한 미세기포의 발생효율을 극대화하고 기체와 별도로 산화제 또는 미생물재제 등의 첨가제를 추가로 공급하여 촉진산화수를 형성하고 미세기포와 함께 배출함으로써 오염물질의 제거를 통해 효과적인 수질정화 및 악취저감을 수행할 수 있다. 상기 미세기포 생성장치(10)는 유입부(11), 기포생성부(13) 및 배출부(15)를 포함한다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 유입부(11)는 일단에 형성된 유입구(11a)를 통해 미세기포 생성장치(10) 내로 유체, 바람직하게는 액체, 더욱 바람직하게는 수질정화가 필요한 슬러지 등을 유입받는다. 유입부(11)로 들어온 유체는 후술하는 방류펌프(20)에 의해 압송되는 처리조(100) 내의 유체일 수 있다. 도 3을 참고하면, 상기 유입부(11)는 내벽(111)과 외벽(113)을 형성하면서 중공을 가진 관 형상을 가지고 일측에서 타측으로 연장될 수 있는데, 적어도 일부분의 내경이 일측에서 타측으로 갈수록 축경되도록 형성된다. d1의 직경을 가지는 유입구(11a)가 유입부(11)의 일단에 형성되는데, 배출부(15)가 구비되는 타측으로 갈수록 내벽(111)의 직경이 축경되도록 형성된다. 유입구(11a)의 직경보다 작은 소정 크기의 내경(d2)을 가지도록 축경된 내벽은 더이상 축경되지 않으면서 타측으로 연장될 수 있다.
후술하겠으나, 유입부(11)의 적어도 일부의 내경이 축경되면서 타측으로 연장되는 것은, 실질적으로 일정한 내경을 가지면서 연장되는 기포생성부(13) 및 적어도 일부의 내경이 상기 유입부(11) 쪽의 일측에서 유체가 배출되는 타측으로 갈수록 확경되는 배출부(15)의 형상과 함께, 단면적이 축소되었다가 확대되는 벤츄리관을 형성하게 된다. 유체가 벤츄리관을 통해 유동하는 경우 단면적이 넓은 곳에서는 압력이 높고 유체의 속도는 느리며, 단면적이 좁은 곳에서는 압력이 낮고 유체의 속도는 빠르게 되고, 단면적이 축소된 부분에서는 낮아진 압력에 의해 유체가 좁은 부분으로 혼입된다.
상기 기포생성부(13)는 상기 유입부(11)와 후술하는 배출부(15) 사이에서 실질적으로 일정한 내경을 가지면서 연장되어 유입부(11)와 배출부(15)를 연결하며, 기체를 유입받아 내부를 유동하는 유체, 바람직하게는 액체와 혼합하여 기포를 생성하도록 구비된다. 기포생성부(13)는 미세기포 생성장치(10)의 외부로부터 기체를 유입받을 수 있는데, 유입구(11a)로부터 연결되는 액체의 유로와 상이한 경로로부터 기체를 유입받으면 족하나, 바람직하게는 일면에 형성되는 기체 유입을 위해 외부와 연결된 통공을 통해 기체를 공급받을 수 있다. 상기 기포생성부(13)는 외경부(131) 및 내경부(133)를 포함한다.
상기 외경부(131)는 기포생성부(13)의 외곽에서 후술하는 내경부(133)를 감싸면서 형성되며, 외부로부터 내부로 기체를 유입받도록 구비된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 상기 외경부(131)는 일면에 제1흡입구(131a)를 형성하는 원통 형상을 갖도록 구비되어 제1흡입구를 통해 외부로부터 기체를 내부로 도입할 수 있다. 상기 제1흡입구(131a)를 통해 외경부(131) 내로 유입되는 기체는 외부에서 가해지는 압력에 의해 도입될 수 있으나, 바람직하게는 유입부(11)와 내경부(133) 및 배출부(15)의 형상에 따라 발생하는 벤츄리 효과에 의해 외경부(131) 내료 유입될 수 있다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 유입부(11)의 내벽(111)은 적어도 일부가 유체가 유입되는 일측으로부터 타측으로 갈수록 축경되고, 배출부(15)의 내벽(151)의 적어도 일부가 유체가 배출되는 타측으로 갈수록 확경되며, 내경부(133)는 일정한 내경을 가지면서 연장되는데, 이에 따라 외부에서 기체의 도입을 위한 추가적인 동력 없이도 기체가 원활하게 유입될 수 있다.
상기 내경부(133)는 외경부(131)의 내측에서 형성되며 내부에 액체가 흐르도록 연장되고, 유입부(11)의 타측과 후술하는 배출부(15)의 일측을 연결하면서 액체가 유동하는 유로를 제공하도록 구비된다. 내경부(133)의 내경은 유입부(11) 타측의 축경된 내경(d2)과 실질적으로 같게 형성될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참고하면, 내경부(133)는 바람직하게는 외경부(131)와 이격된 채 형성되어 외경부(131)와 내경부(133) 사이에 이격공간(V)을 형성함으로써 제1흡입구(131a)를 통해 유입된 기체가 이격공간(V)을 경유하여 내경부(133) 내부로 유입되어 액체와 혼합될 수 있도록 구비될 수 있다. 그러나, 상기 외경부(131)와 내경부(133)는 매니폴드와 같이 형성되어 외경부(131)의 제1흡입구(131a)로 유입된 기체가 내경부(133) 내측으로 유입되도록 하는 형상과 같이 외경부(131)와 내경부(133) 사이에 이격공간(V)이 결여되는 구성을 배제하는 것은 아니다. 상기 내경부(133)는 공기흡입부(1331)와 내측홈(1333)을 포함할 수 있다.
도 3을 참고하면, 상기 공기흡입부(1331)는 외부로부터 유입되는 기체를 내경부(133) 내로 유입시키는 구성으로, 내경부(133)에 복수개 형성되어 여러번에 걸쳐 내경부(133) 내를 유동하는 액체에 기체를 도입할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 내경부(133) 내로 기체를 도입하는 공기흡입부(1331)가 내경부(133)의 세 부분에 걸쳐 형성될 수 있다. 상기 공기흡입부(1331)는 복수개의 흡입공(1331a)을 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 상기 흡입공(1331a)은 내경부(133)의 주변을 따라 내경부의 내외측을 관통하도록 형성되는데, 흡입공(1331a)이 복수개 형성됨으로써 제1흡입구(131a)를 통해 외경부(131) 내로 유입된 기체가 균일하게 내경부(133) 안쪽으로 도입된다. 상기 흡입공(1331a)은 기체와 액체의 원활한 혼합을 위하여 흡입공(1331a)으로부터 상기 내경부(133)의 중심까지의 직선과 소정의 각도를 이루면서 사선 방향으로 형성됨이 바람직하다. 도 4를 참고하면, 내경부(133) 내에는 액체가 유동하게 되는데, 액체의 유동속도가 빠르고, 유동하는 액체와 유입되는 기체의 점도 및 밀도 차이에 의해 기체가 중심 방향으로 공급되더라도 혼합이 원활하지 않게 된다. 그러나, 본 발명에 따른 흡입공(1331a)은 흡입공(1331a)이 형성된 위치로부터 내경부(133)의 중심(C)까지의 직선과 소정의 각도를 이루면서 사선 방향으로 형성될 수 있는데, 이에 따라 흡입공(1331a)을 통해 내경부(133) 내로 도입되는 기체가 내경부(133)의 중심 쪽으로 향하지 않고 중심에서 벗아난 방향으로 도입된다. 따라서, 내경부(133) 내부로 도입되는 기체는 흡입공(1331a)에 의해 스월링(swirling)되고, 중앙 부분을 유동하는 액체(F1)에 비해 외측 부분을 유동하는 액체(F2)는 기체와 원활하게 혼합되어 혼합층을 형성하고 기포가 발생하게 된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 상기 흡입공(1331a)이 흡입공(1331a)이 형성된 위치로부터 내경부(133)의 중심(C)까지의 직선과 30도 이상 45도 이하의 각도를 이루면서 6개 내지 10개가 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 흡입공(1331a)이 형성된 위치로부터 내경부(133)의 중심(C)까지의 직선과 37.5도의 각도를 이루면서 45도의 간격으로 8개가 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 상기 내측홈(1333)은 적어도 일부의 상기 흡입공(1331a)이 형성된 부분에서 내경부(133)의 내주면에서 축방향으로 함입연장되는 구성으로, 흡입공(1331a)을 통해 도입되는 기체와 내경부(133) 내를 유동하는 액체의 혼합을 촉진할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 내경부의 세 부분에 걸쳐 공기흡입부(1331)가 형성되고 복수의 흡입공(1331a)이 구비되는데, 상기 내측홈(1333)은 유입부(11) 측에 가까운 공기흡입부(1331)에 형성되는 흡입공(1331a)에는 구비되지 않고, 나머지 흡입공(1331a)이 형성된 부분에 내측홈(1333)이 구비될 수 있다. 그러나, 모든 흡입공(1331a)이 형성된 부분에서 내측홈(1333)이 형성되는 것을 배제하지는 않는다. 상기 내측홈(1333)은 내경부(133)를 유동하는 액체의 유동경로를 변화시킴으로써 액체와 기체의 혼합을 촉진하고 기포를 생성할 수 있다.
도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 내측홈(1333)은 전방경사(1333a), 연장홈(1333b) 및 후방경사(1333b)를 가지면서 형성되는데, 상기 전방경사(1333a)는 유입부(11) 측에서 내측홈(1333)이 함입되도록 내경부의 외측으로 경사지며 내경부의 내주면과 90도 초과 180도 미만의 각도(r1)를 이루면서 형성되고, 연장홈(1333b)은 내주면과 실질적으로 평행하게 연장되면서 흡입공(1331a)이 형성되며, 후방경사(1333c)는 배출부 측에서 내경부의 내측으로 경사지며 내경부의 내주면과 90도 초과 180도 미만의 각도(r2)를 이루면서 형성된다. 내경부(133)의 중심에서 액체는 비교적 직선 방향으로 유동하나, 내측홈(1333)이 상기와 같이 구비됨에 따라 내경부(133)의 외주면에 근접한 부분에서는 도 5에서와 같이 내경부(133) 내를 유동하는 액체가 전방경사(1333a)에 의해 외측으로 유동하면서 흡입공(1331a)을 통해 도입되는 기체와 혼합되고, 후방경사(1333c)와 충돌하여 와류를 일으키면서 진행하게 된다. 또한, 상기 흡입공(1331a)은 연장홈(1333b)에서 유입부(11) 쪽으로 치우쳐 형성됨으로써 액체의 유동경로 변화시 기체와 더욱 혼합되도록 구비될 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 배출부(15)는 유입된 액체와 미세기포를 배출하도록 구비되는데, 수중에서 액체와 기포가 같이 배출되는 경우 오염물질의 세정력이 좋은 미세기포가 형성된다. 일반적인 기포와 달리, 미세기포는 수중에서 느리게 상승하며(예를 들어, 3mm/sec의 속도), 계면흡착 성질과 함께 수중에서 압괴되어 오염물질을 분해시킬 수 있다. 상기 배출부(15)는 내벽(151)과 외벽을 형성하면서 중공을 가진 관 형상을 가지고 일측에서 타측으로 연장될 수 있는데, 적어도 일부분의 내경이 일측에서 타측으로 갈수록 확경되도록 형성된다. d3의 직경을 가지는 배출구(15a)가 배출부(15)의 타측 일단에 형성되고, 배출구(15a)가 구비되는 타측 일단으로 갈수록 내벽(151)의 직경이 확경되도록 형성될 수 있다.
상기 배출부(15)는 제2흡입구(15b)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제2흡입구(15b)는 배출부의 일면에 형성되어 미세기포의 형성을 보조하는 유체를 추가로 유입받고, 유입구를 통해 유입된 액체가 배출구로 이동하면서 벤츄리 효과에 의해 상기 제1흡입구를 통해 기체를 유입받고 상기 제2흡입구를 통해 유체를 유입받도록 하여 배출구에서 미세기포와 함께 촉진산화수가 형성되어 오염물질 및 난분해성 유기화합물을 효과적으로 분해시킬 수 있다. 제2흡입구(15b)는 첨가제공급관(83)을 통해 첨가제공급장치(81)와 연결되어 첨가제를 공급받을 수 있다. 이때, 제2흡입구(15b)를 통해 유입되는 유체는 벤츄리 효과에 의해 추가적인 동력공급 없이 미세기포 생성장치(10) 내로 도입될 수 있다. 상기 제2흡입구(15b)를 통해 유입되는 유체상의 첨가제는 기체상의 산화제일 수 있으나, 액체상의 산화제와 미생물이 혼입된 액체상일 수도 있다. 따라서, 종래의 제1흡입구(15a)를 통해서 도입이 불가능하던 액체상의 산화제 또는 첨가제를 미세기포 생성장치(10) 내로 도입함으로써 더욱 효과적인 수질정화를 수행할 수 있으며, 산화제가 미세기포를 코팅하거나 오염수에 섞이면서 미세기포에 의한 수질정화를 보조할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에서는 제2흡입구(15b)가 배출부(15)가 아닌 유입부(11)에 형성되어 기포생성부(13)에서의 기체 유입 전에 산화제 또는 미생물이 혼입된 액체상의 첨가제를 유입받을 수도 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 기포발생장치 11: 유입부
13: 기포생성부 131: 외경부
131a: 제1흡입공 133: 내경부
1331: 기체흡입부 1331a: 흡입공
1333: 내측홈 1333a: 전방경사
1333b: 연장홈 1333c: 후방경사
15: 배출부 15b: 제2흡입공

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  8. 일측에서 타측으로 갈수록 내경이 축경되도록 구비되며 일단에 형성된 유입구를 통해 액체를 유입받는 유입부, 일측에서 타측으로 갈수록 적어도 일부의 내경이 확경되며 타단에서 형성된 배출구를 통해 미세기포를 배출하는 배출부 및 상기 유입부와 배출부 사이에서 연장되며 제1흡입구를 통해 기체를 유입받아 기포를 생성하는 기포생성부를 포함하며,
    상기 배출부 또는 유입부는 일면에 형성된 제2흡입구를 통해 미세기포의 형성을 보조하는 유체를 추가로 유입받되, 상기 유입구를 통해 유입된 액체가 배출구로 이동하면서 벤츄리 효과에 의해 상기 제1흡입구를 통해 기체를 유입받고 상기 제2흡입구를 통해 유체를 유입받는 것을 특징으로 하는 미세기포 생성장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 기포생성부는 내부를 흐르는 액체와 유입받은 기체의 혼합을 통해 기포를 생성하고, 상기 제2흡입구를 통해 산화제가 유입되는 것을 특징으로 하는 미세기포 생성장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2흡입구를 통해 유입되는 산화제는 액체상인 것을 특징으로 하는 미세기포 생성장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 기포생성부는 일측에 형성되는 제1흡입구를 통해 기체공급관과 연결되어 내부로 기체를 유입받는 외경부, 상기 외경부 내부에서 외경부와 이격된 채 형성되며 내부에 액체가 흐르도록 연장되는 내경부를 포함하며,
    상기 내경부는 내경부의 주변을 따라 내경부의 내외측을 관통하는 복수개의 흡입공을 포함하여 상기 흡입공을 통해 외경부와 내경부 사이의 기체가 내경부 내로 유입되는 것을 특징으로 하는 미세기포 생성장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 흡입공은 흡입공으로부터 상기 내경부의 중심까지의 직선과 소정의 각도를 이루면서 사선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기포 생성장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 내경부는 적어도 일부의 흡입공이 형성된 내주면에 내경부의 축 방향으로 함입연장되는 내측홈을 더 포함하고,
    상기 내측홈은 유입부 측에서 내측홈이 함입되도록 내경부의 외측으로 경사져 형성되는 전방경사와 배출부 측에서 내경부의 내측으로 경사져 형성되는 후방경사를 포함하고, 상기 흡입공은 내측홈의 유입부 측에 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기포 생성장치.

  14. 제13항에 있어서, 상기 전방경사는 내경부의 내주면과 90도 초과 180도 미만의 각도를 이루고, 상기 후방경사는 내경부의 내주면과 90도 초과 180도 미만의 각도를 이루면서 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기포 생성장치.
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