Processing

Please wait...

Settings

Settings

Goto Application

1. WO2020116710 - MICRO-BUBBLE PUMP APPARATUS FOR WATER TREATMENT

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1   2   3  

배경기술

4   5   6   7   8  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

9   10   11   12   13  

과제 해결 수단

14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25  

발명의 효과

26   27   28   29   30   31   32  

도면의 간단한 설명

33   34   35   36   37   38  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

39   40  

발명의 실시를 위한 형태

41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86  

산업상 이용가능성

87  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

도면

1   2   3   4   5  

명세서

발명의 명칭 : 수처리용 미세 버블 펌프 장치

기술분야

[1]
본 발명은 수처리용 미세 버블 펌프 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바이오가스에 포함된 포함된 메탄가스와 이외 불순물을 분리할 수 있는 수처리용 미세 버블 펌프 장치에 관한 것이다.
[2]
본 발명은 과학기술정보통신부 과학기술일자리진흥원의 지원으로 "2018년 연구성과사업화지원 기술업그레이드 R&D"의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 20180409-001, 과제명: 수처리용 미세버블펌프 성능개선 및 상용화를 위한 실증연구].
[3]

배경기술

[4]
일반적으로 바이오가스는 축산분뇨, 음식물 쓰레기, 하수 처리장의 슬러지(slugde)와 같이 유기물 함량이 높은 유기성 폐기물에서 생성된다. 유기성 폐기물은 인간의 생활 활동과 각종 산업 활동을 통해 끊임없이 생산되며 이는 곧 바이오가스 역시 계속적인 생성이 가능하다는 것을 의미한다.
[5]
이러한 점에서 바이오가스의 활용에 대한 관심은 높아지고 있으며, 유기성 폐기물에서 생성되는 바이오가스를 보다 효율적으로 추출하기 위한 노력은 자원의 활용적 측면에서 의미하는 바가 크다고 할 수 있다. 그리고 요즈음 에너지 고갈에 따른 심각성이 대두되고 있는 상황에서 유기성 폐기물에서 추출되는 바이오가스는 대체 에너지에 대한 새로운 방향을 제시해 줄 수 있다.
[6]
한편, 바이오가스는 메탄가스(CH 4, 약 60~70% 정도 함유)와, 이산화탄소(CO 2)와, 황화수소(H 2S) 등을 포함한다. 바이오가스에 함유된 요소 중 메탄가스를 제외한 나머지 요소는 연료로 활용시 기기의 부식 및 효율 저하 등의 문제를 가지고 있다. 따라서, 순도 높은 메탄가스만을 추출하기 위해서는 메탄가스 이외에 다른 요소들을 분리하고 이를 정제하는 기술이 추가적으로 요구된다.
[7]
바이오가스를 정제하는 기술로 케미컬 흡착 방식, PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식, 물 세정 방식, 멤브레인 방식 등 다양한 기술들이 연구되고 있다. 하지만, 이러한 방식들 역시 이산화탄소와 황화수소를 제거하여 순도 높은 메탄가스를 얻기에는 아직 미흡한 상태이며, 따라서 바이오가스에서 메탄가스, 이산화탄소, 및 황화수소를 효율적으로 분리하기 위한 기술 개발이 요구된다.
[8]

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[9]
본 발명은 바이오가스와 공급수를 기계적 동작에 의하여 믹싱하여 수용성 가스인 이산화탄소와 황화수소를 제거할 수 있는 수처리용 미세 버블 펌프 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
[10]
또한, 본 발명은 바이오가스와 공급수의 믹싱을 담당하는 임펠러의 구조를 변경하여 수처리 효율을 극대화한 수처리용 미세 버블 펌프 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
[11]
또한, 본 발명은 임펠러의 배치 구조를 변경하여 믹싱시 발생하는 소음을 줄여줄 수 있는 수처리용 미세 버블 펌프 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
[12]
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
[13]

과제 해결 수단

[14]
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 회전력을 발생하는 모터; 및 상기 모터에 연결되어 일측으로 유입되는 공급액체와 타측으로 주입되는 공급기체를 믹싱하기 위한 마이크로 버블펌프를 포함하되, 상기 마이크로 버블펌프는, 상기 공급액체가 유입되는 유입구와, 상기 공급기체가 주입되는 주입구와, 상기 공급액체와 상기 공급기체가 믹싱되는 내부공간이 마련되고, 믹싱된 미세버블 형태의 처리수를 배출하는 배출구가 형성되는 몸체; 및 상기 내부공간 내에 배치되고 날개 팁이 서로 연결된 단일 형상의 임펠러가 허브의 외주면에 형성되며, 상기 회전력에 의하여 상기 허브가 회전하는 회전체를 포함하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치가 제공된다.
[15]
본 발명에 있어서 상기 공급기체는 바이오가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
[16]
본 발명에 있어서 상기 날개 팁이 서로 연결된 단일 형상은 상기 허브의 외주면을 기준으로 한 단면이 "S"가 연속적으로 이어지는 연속 굴곡 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
[17]
본 발명에 있어서 상기 임펠러와 상기 허브의 연결면과 상기 임펠러의 날개 팁은 상기 허브의 중심축을 기준으로 서로 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
[18]
본 발명에 있어서 상기 임펠러와 상기 허브의 연결면과 상기 임펠러의 날개 팁은 상기 허브의 중심축을 기준으로 서로 어긋나 형성되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
[19]
본 발명에 있어서 상기 임펠러의 벽면과 상기 허브의 외주면 사이를 연결하여 형성되는 지지리브를 더 포함하는 것이 바람직하다.
[20]
본 발명에 있어서 상기 지지리브는 상기 임펠러의 "S" 단면 중 "U" 부분의 내측에서부터 상기 허브의 외주면으로 하향 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
[21]
본 발명에 있어서 상기 허브의 외주면은 상기 허브의 외주면 중 상기 임펠러의 "U" 부분에 대항하는 모서리 지점과 상기 임펠러 "U" 부분 중 상기 외주면을 기준으로 높이 45%~65%에 해당하는 중간 지점을 경유하는 가상 원의 원호를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
[22]
본 발명에 있어서 상기 지지리브는 상기 임펠러의 "S" 단면 중 "U" 부분 이외의 부분의 내측에서부터 마주보는 상기 임펠러의 연결면으로 하향 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
[23]
본 발명에 있어서 상기 임펠러의 간격이 비균등한 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
[24]
본 발명에 있어서 상기 회전체는 중심을 포함하여 2n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 구역으로 구분되며, 서로 마주보는 구역에 배치되는 상기 임펠러의 날개 수는 서로 동일하고, 서로 인접한 구역에 배치되는 상기 임펠러의 날개 수는 서로 다른 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
[25]

발명의 효과

[26]
본 발명에 따른 수처리용 미세 버블 펌프 장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.
[27]
본 발명은 바이오가스에 내의 이산화탄소와 황화수소를 공급수와 최대한 접촉시켜 줌으로써 이산화탄소와 황화수소의 용해량을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
[28]
본 발명은 수처리용 미세 버블 펌프 장치 내에 구성되는 임펠러의 구조를 변경하여 수처리 효율을 극대화함으로써 이후 단에서 추출되는 메탄 가스의 순도를 높여줄 수 있는 효과가 있다.
[29]
본 발명은 임펠러의 내구성을 구조적으로 높여줌으로써 임펠러를 제작하기 위한 재료의 선택폭을 넓혀 줄 수 있는 효과가 있다.
[30]
본 발명은 임펠러의 배치 구조를 변경하여 믹싱시 발생하는 소음을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
[31]
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
[32]

도면의 간단한 설명

[33]
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 수처리용 미세 버블 펌프 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
[34]
도 2 는 도 1 의 마이크로 버블펌프를 설명하기 위한 단면도이다.
[35]
도 3 은 도 2 의 회전체를 설명하기 위한 사시도 및 일부 확대도이다.
[36]
도 4 는 도 3 의 지지리브를 설명하기 위한 단면도이다.
[37]
도 5 는 도 1 의 임펠러의 배치 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
[38]

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[39]
회전력을 발생하는 모터; 및 상기 모터에 연결되어 일측으로 유입되는 공급액체와 타측으로 주입되는 공급기체를 믹싱하기 위한 마이크로 버블펌프를 포함하되, 상기 마이크로 버블펌프는, 상기 공급액체가 유입되는 유입구와, 상기 공급기체가 주입되는 주입구와, 상기 공급액체와 상기 공급기체가 믹싱되는 내부공간이 마련되고, 믹싱된 미세버블 형태의 처리수를 배출하는 배출구가 형성되는 몸체; 및 상기 내부공간 내에 배치되고 날개 팁이 서로 연결된 단일 형상의 임펠러가 허브의 외주면에 형성되며, 상기 회전력에 의하여 상기 허브가 회전하는 회전체를 포함하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치이다.
[40]

발명의 실시를 위한 형태

[41]
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
[42]
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
[43]
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
[44]
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
[45]
단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
[46]
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
[47]
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
[48]
[49]
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 수처리용 미세 버블 펌프 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
[50]
도 1 을 참조하면, 수처리용 미세 버블 펌프 장치는 지지체(M)의 상부에 설치되는 모터(100)와, 모터(100)에 연결되는 마이크로 버블펌프(200), 모터(100)와 마이크로 버블펌프(200)을 연결하는 회전축을 감싸아 지지체(M)와 고정결합되는 커플링(300)을 포함한다.
[51]
모터(100)는 전기에 의하여 구동되어 회전력을 발생하기 위한 구성으로서, 모터(100)의 하부면은 지지체(M)와 볼트 결합되어 고정된다. 모터(100)에는 회전력을 전달하기 위한 회전축(도시되지 않음)이 결합되어 있으며, 이 회전축은 마이크로 버블펌프(200)와 연결되어 모터(100)에서 생성된 회전력을 마이크로 버블펌프(200)로 전달하다.
[52]
마이크로 버블펌프(200)은 공급액체와 공급기체를 믹싱하여 믹싱된 미세버블 형태의 처리수를 생성하기 위한 구성으로서, 모터(100)에서 생성되는 회전력을 회전축으로부터 전달받아 회전 동작에 의하여 공급액체와 공급기체를 믹싱한다.
[53]
본 발명의 실시예에 따른 수처리용 미세 버블 펌프 장치는 공급액체와 공급기체를 기계적인 회전력을 통해 믹싱하여 미세버블 형태의 처리수를 생성하는 것이 가능하며, 미세버블 형태의 처리수를 이용하고자 하는 예컨대, 산업폐수처리를 비롯하여 축산, 하수, 페인트와 관련된 산업분야에 걸쳐 다양하게 적용 가능하다. 여기서는 바이오가스에 포함된 수용성 가스를 제거하기 위한 용도로 사용하는 것을 일례로 하였으며, 따라서 공급기체를 바이오가스로 대체하고 공급액체를 물로 대체하여 믹싱된 미세버블 형태의 처리수를 생성하는 것일 일례로 설명하기로 한다.
[54]
이하, 설명의 편의를 위하여, 공급기체를 바이오가스로 정의하고 "A"라는 도면부호를 부여하며, 공급액체를 공급수로 정의하고 "G"라는 도면부호를 부여하여 설명하기로 한다.
[55]
도 2 는 도 1 의 마이크로 버블펌프(200)를 설명하기 위한 단면도이다.
[56]
도 2 를 참조하면, 마이크로 버블펌프(200)은 공급수(G)가 유입되는 유입구(211)와, 바이오가스(A)가 주입되는 주입구(212)와, 공급수(G)와 바이오가스(A)가 믹싱되는 내부공간이 마련되고 믹싱된 미세버블 형태의 처리수(BB)를 배출하는 배출구(213)가 형성되는 몸체(210), 내부공간 내에 배치되고 날개 팁이 서로 연결된 단일 형상의 임펠러가 허브의 외주면에 형성되며, 모터(100)의 회전력에 의하여 허브가 회전하는 회전체(220)를 포함한다.
[57]
도 3 은 도 2 의 회전체(220)를 설명하기 위한 사시도 및 일부 확대도이다.
[58]
도 3 을 참조하면, 회전체(220)는 모터(100)와 연결되어 회전하는 허브(221)와, 날개 팁이 서로 연결된 단일 형상의 임펠러(222), 및 임펠러(222)의 벽면과 허브(221)의 외주면 사이를 연결하여 형성되는 지지리브(223)를 포함한다.
[59]
우선, 허브(221)는 예정된 두께의 원형 구조를 가지며, 그 중심에 모터(100)의 회전축이 연결된다. 그리고 허브(221)의 외주면에는 이후 설명될 임펠러(222)가 연결된다.
[60]
임펠러(222)는 날개 팁(T)이 서로 연결된 단일 형상을 가지며, 이 단일 형상은 허브(221)의 외주면을 기준으로한 단면이 "S"가 연속적으로 이어지는 연속 굴곡 형상을 가진다. 즉, 임펠러(222)는 허브(221)의 외주면에서 외측방향으로 일정 높이 연장되어 형성되는데, 그 단면이 "S"가 연속적으로 이어지는 연속 굴곡 형상을 가진다.
[61]
위에서 설명한 바와 같이, 마이크로 버블펌프(200)의 내부공간에서는 공급수(G)와 바이오가스(A)의 믹싱 동작이 이루어지며, 이러한 믹싱 동작은 회전하는 임펠러(222)에 의해 형성되는 선회유동(circulation flow)에 의해 진행된다. 믹싱시 필요한 믹싱압력을 3~7bar로 가정하면 임펠러(222)는 믹싱압력과 선회유동에 의한 마찰을 극복해야만 한다.
[62]
본 발명의 실시예에 따른 임펠러(222)는 단면이 "S"가 연속적으로 이어지는 연속 굴곡 형상을 가지기 때문에 믹싱압력과 선회유동에 의한 마찰력을 충분히 극복하는 것이 가능하다. 이는 임펠러(222)를 고강도의 재질로 제작하지 않더라도 충분히 믹싱동작이 가능함을 의미하며, 이는 곧 임펠러(222)를 제작하기 위한 재료를 선정하는데 있어서 선택폭을 넓혀주고 나아가 낮은 가격의 재료를 사용함으로써 제작 비용을 낮춰 줄 수 있음을 의미한다.
[63]
한편, 도 3 의 실시예에 따른 임펠러(222)는 임펠러(222)와 허브(221)가 연결되는 연결면과 임펠러(222)의 날개 팁(T)이 허브(221)의 중심축을 기준으로 서로 평행하게 형성되는 것을 일례로 하였지만, 임펠러(222)와 허브(221)가 연결되는 연결면과 임펠러(222)의 날개 팁(T)이 허브(221)의 중심축을 기준으로 서로 어긋나 형성되는 것도 가능하다.
[64]
다시 말하면, 서로 평행한 구조인 도 3 의 구조의 경우 회전체(220)의 외주면을 바라보았을 때 임펠러(222)와 허브(221)가 연결되는 연결면과 임펠러(222)의 날개 팁(T)은 일직선 상에 보이며, 도면에는 도시되지 않았지만 서로 어긋난 구조의 경우 회전체(220)의 외주면을 바라보았을 때 임펠러(222)와 허브(221)가 연결되는 연결면과 임펠러(222)의 날개 팁(T)은 일정각도 어긋나 서로 교차하게 보인다.
[65]
특히, 임펠러(222)와 허브(221)의 연결면과 임펠러(222)의 날개 팁(T)을 서로 어긋나 배치하는 경우 임펠러(222) 주위에 발생하는 박리현상을 최소화하여 와류를 제거해주는 것이 가능하며, 이를 통해 믹싱동작의 구동효율을 보다 높여주는 것이 가능하다.
[66]
다시 도 3 을 참조하면, 회전체(220)는 임펠러(222)의 벽면과 허브(221)의 외주면 사이를 연결하여 형성되는 지지리브(223)를 포함한다.
[67]
지지리브(223)는 임펠러(222)가 허브(221)에 고정되어 외력에 대한 내구성을 보다 향상시켜 주기 위한 구성으로 임펠러(222)의 "S" 단면 중 "U"부분의 내측에서부터 허브(221)의 외주면으로 하향 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
[68]
도 4 는 도 3 의 지지리브(223)를 설명하기 위한 단면도이다.
[69]
도 4 에서 볼 수 있듯이, 지지리브(223)는 임펠러(222)의 "S" 단면 중 "U"부분의 내측에서부터 허브(221)의 외주면으로 연장되어 형성된다. 지지리브(223)는 임펠러(222)와 허브(221)를 연결하는 예정된 곡률의 형상을 가지며, 이 곡률은 가상 원(C)으로 정의가 가능하다.
[70]
우선, 가상 원(C)은 허브(221)의 외주면 폭의 모서리 지점(C1)과 임펠러(222)의 "U" 부분 중 허브(221)의 외주면을 기준으로 높이 50%~60%에 해당하는 중간 지점(C2)을 경유하는 원을 의미한다. 여기서, 모서리 지점(C1)은 허브(221)의 외주면 중 임펠러(222)의 "U" 부분에 대항하는 모서리를 의미하며, 중간 지점(C2)은 "U" 부분 중 허브(221)의 외주면을 기준으로 높이 50%~60%에 해당하는 위치를 의미한다.
[71]
그래서 가상 원(C)은 모서리 지점(C1)과 중간 지점(C2)을 지나는 원이 되며, 지지리브(223)는 가상 원(C) 중 모서리 지점(C1)과 중간 지점(C2)을 포함하는 원호(HH)에 대응하는 곡률의 형상을 가진다.
[72]
아래 [표 1]은 본 발명의 실시예에 따른 지지리브(223)의 최적화된 규격이다.
[73]
[표1]
설계변수 날개 수(ea) 날개 두께(mm) 허브의 높이(H) 대비 C2의 높이(h) (h/H, %)
최적값 62 0.74 55

[74]
[표 1]에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 회전체(220)는 허브(221)의 반경이 29.5mm 일 때, 임펠러(222)의 날개 수가 62개이고, 임펠러(222)의 날개 두께가 0.74mm이며, 허브(221)의 높이(H) 대비 지지리브(223)의 중간 지점(C2)의 높이(h)가 55%인 것이 최적임이 실험을 통해 도출되었다.그리고, 아래 [표 2]는 기존의 임펠러 구조와 본 발명의 실시예에 따른 임펠러(222) 구조의 펌프 효율에 대한 실험 데이터이다.
[75]
[표2]
압력(kPa) 토오크(J) 효율(%)
종래 임펠러 200 1.4 32.0
본 발명임펠러 298 1.9 35.8

[76]
[표 2]에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 임펠러(222)를 적용한 경우 마이크로 버블펌프(200)는 내부 압력은 종래 임펠러 대비 150% 증가하고, 토오크는 36% 증가하며, 전체적인 펌프효율은 32%에서 35.8%로 3.8% 상승하는 것을 실험을 통해 도출하였다.다시 도 4 를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지지리브(223)는 임펠러(222)의 "S" 단면 중 "U" 부분의 내측에서부터 허브(221)의 외주면으로 하향 연장되어 형성되는 것을 일례로 하였지만, 본 발명의 실시예에 따른 지지리브(223)는 임펠러(222)의 "S" 단면 중 "U" 부분 이외의 부분의 내측에서부터 마주보는 임펠러(222)의 연결면으로 하향 연장되어 형성되는 것도 포함되며, 이때 지지리브(223) 역시 도 4 와 마찬가지로 일정 곡률을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
[77]
이어서, 본 발명의 실시예에 따른 수처리용 미세 버블 펌프 장치는 임펠러(222)의 배치 구조를 변경하여 소음을 줄여주는 것이 가능하며, 이에 대한 설명은 아래 도 5 를 통해 하기로 한다.
[78]
도 5 는 도 1 의 임펠러(222)의 배치 구조를 설명하기 위한 평면도이다. 설명의 편의를 위하여, 허브(221)와 임펠러(222)를 포함하는 회전체(220)를 평면상에서 4등분하여 4개의 섹터로 구분하는 것을 일례로 한다.
[79]
도 5 를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전체(220)는 제1 내지 제4 섹터(ST1, ST2, ST3, ST4)로 구분된다. 여기서, 제1 섹터(ST1)는 공급수(W)와 바이오가스(A)가 유입되는 입구(IN)를 포함하는 구역이며, 회전체(220)가 회전하는 방향으로 제2 섹터(ST2)와 제3 섹터(ST3)가 구획되고, 제4 섹터(ST4)는 처리수(BB)가 배출되는 출입구(OUT)를 포함하는 구역이다.
[80]
본 발명의 실시예에서는 구역을 총 4개로 구획하였지만, 6개, 8개로도 확장 가능하다. 즉, 구획 가능한 구역의 개수는 2n(여기서, n은 2이상의 자연수)으로 정의 가능하다.
[81]
이어서 예컨대, 임펠러(222)의 날개 수가 총 62개라고 가정하면, 서로 마주 보는 구역에 해당하는 제1 섹터(ST1)과 제3 섹터(ST3) 각각에 임펠러(222)의 날개를 14개 배치하고, 또한 서로 마주 보는 구역에 해당하는 제2 섹터(ST2)와 제4 섹터(ST4) 각각에 임펠러(222)의 날개 17개 배치하는 것이 가능하다. 즉, 서로 마주보는 구역에는 임펠러(222)의 날개 수를 서로 동일하게 배치하고 서로 인접한 구역에는 임펠러(222)의 날개 수를 서로 다르게 배치함으로써 임펠러(222)의 간격을 비균등하게 형성한다.
[82]
회전체(220)의 이러한 비균등한 구조는 공진을 분산시키는 것이 가능하며, 그 결과 소음을 감소시켜주는 것이 가능하다.
[83]
본 발명의 실시예에 따른 수처리용 미세 버블 펌프 장치는 회전체(220)를 일정한 개수로 구획하고 임펠러(222)의 간격을 비균등하게 형성함으로써 소음을 줄여주는 것이 가능하다.
[84]
[85]
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[86]

산업상 이용가능성

[87]
본 발명은 수처리용 미세 버블 펌프 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바이오가스에 포함된 포함된 메탄가스와 이외 불순물을 분리할 수 있는 수처리용 미세 버블 펌프 장치에 관한 것이다.

청구범위

[청구항 1]
회전력을 발생하는 모터; 및 상기 모터에 연결되어 일측으로 유입되는 공급액체와 타측으로 주입되는 공급기체를 믹싱하기 위한 마이크로 버블펌프를 포함하되, 상기 마이크로 버블펌프는, 상기 공급액체가 유입되는 유입구와, 상기 공급기체가 주입되는 주입구와, 상기 공급액체와 상기 공급기체가 믹싱되는 내부공간이 마련되고, 믹싱된 미세버블 형태의 처리수를 배출하는 배출구가 형성되는 몸체; 및 상기 내부공간 내에 배치되고 날개 팁이 서로 연결된 단일 형상의 임펠러가 허브의 외주면에 형성되며, 상기 회전력에 의하여 상기 허브가 회전하는 회전체를 포함하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 공급기체는 바이오가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치.
[청구항 3]
제1항에 있어서, 상기 날개 팁이 서로 연결된 단일 형상은 상기 허브의 외주면을 기준으로 한 단면이 "S"가 연속적으로 이어지는 연속 굴곡 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치.
[청구항 4]
제1항에 있어서, 상기 임펠러와 상기 허브의 연결면과 상기 임펠러의 날개 팁은 상기 허브의 중심축을 기준으로 서로 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치.
[청구항 5]
제1항에 있어서, 상기 임펠러와 상기 허브의 연결면과 상기 임펠러의 날개 팁은 상기 허브의 중심축을 기준으로 서로 어긋나 형성되는 것을 특징으로 하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치.
[청구항 6]
제3항에 있어서, 상기 임펠러의 벽면과 상기 허브의 외주면 사이를 연결하여 형성되는 지지리브를 더 포함하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치.
[청구항 7]
제6항에 있어서, 상기 지지리브는 상기 임펠러의 "S" 단면 중 "U" 부분의 내측에서부터 상기 허브의 외주면으로 하향 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치.
[청구항 8]
제7항에 있어서, 상기 허브의 외주면은 상기 허브의 외주면 중 상기 임펠러의 "U" 부분에 대항하는 모서리 지점과 상기 임펠러 "U" 부분 중 상기 외주면을 기준으로 높이 45%~65%에 해당하는 중간 지점을 경유하는 가상 원의 원호를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치.
[청구항 9]
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 지지리브는 상기 임펠러의 "S" 단면 중 "U" 부분 이외의 부분의 내측에서부터 마주보는 상기 임펠러의 연결면으로 하향 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치.
[청구항 10]
제1항에 있어서, 상기 임펠러의 간격이 비균등한 것을 특징으로 하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치.
[청구항 11]
제10항에 있어서, 상기 회전체는 중심을 포함하여 2n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 구역으로 구분되며, 서로 마주보는 구역에 배치되는 상기 임펠러의 날개 수는 서로 동일하고, 서로 인접한 구역에 배치되는 상기 임펠러의 날개 수는 서로 다른 것을 특징으로 하는 수처리용 미세 버블 펌프 장치.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]