KR101028608B1 - 나노 버블 안정화 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노 버블 안정화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 버블 발생기에 의해 발생된 버블을 충돌에 의해 나노 버블을 발생하도록 미세화 시키되, 상기 미세화 버블 중에 마이크로 버블이나 그 보다 큰 버블을 상승시켜 1차 제거하고, 다시 버블에 시계방향으로 나선 에너지 운동을 발생시켜 마이크로 버블이나 그 보다 큰 버블을 상승시켜 2차 제거하여 나노 버블을 분리하고, 상기 분리된 나노 버블을 유도하여 일정 압력의 유도관에서 나노 버블을 일정하게 유지하도록 안정화시켜 제공하므로 나노 버블을 필요로 하는 식품, 음료, 의료, 세정, 환경관련 분야 및 기타 전문 연구 분야 등에서 신뢰성을 갖는 나노버블을 제공하도록 하는데 그 특징이 있다.

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Description

나노 버블 안정화 장치 및 방법{Methods and apparatus for stabilizing nano-bubbles}

본 발명은 나노 버블을 일정하게 유지하는 안정화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로버블 발생기에 의해 발생된 마이크로버블을 충돌에 의해 나노 버블을 발생하도록 미세화 시키되, 상기 미세화 버블중에 나노 버블을 분리 유도하여 일정 압력의 유도관에서 나노 버블을 일정하게 유지하도록 안정화시켜 제공하므로 나노 버블을 필요로 하는 식품, 음료, 의료, 세정, 환경관련 분야 및 기타 전문 연구 분야 등에서 신뢰성을 갖는 나노버블을 제공하는 나노 버블 안정화 장치 및 방법에 관한 것이다.

산업 발전과 함께 수질 오염이 심각한 문제로 대두 되고 있다.

이러한 수질 오염의 개선에는 여러 방법들이 적용되고 있으나 최근 에어 버블을 이용하여 수질 정화 및 용존 산소 증대 등의 친 환경적 정화 방법이 개시되었다.

이 때문에 에어 버블을 발생하는 장치들이 연구되었고, 또한 에어 버블의 응 용을 식품, 의료 및 기타 전문 연구 분야 등에서 다양하게 연구 개발하고 있는 실정이다.

그런데 종래 에어 버블을 발생하는 장치는 에어를 마이크로나 나노 크기의 버블로 발생하여 제공하고 있으나 버블의 크기가 일정하지 못할 뿐만 아니라 안정되어 있지 않기 때문에 응용 범위가 무척 제한적이게 되는 문제점이 있었다.

즉, 상기 에어 버블, 특히 미세화된 에어 버블을 일정하게 유지하도록 안정화 시키기 위한 연구노력이 계속되었다.

본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로서, 마이크로 버블을 충돌시켜 나노 버블을 발생하도록 미세화한 후 나노 버블을 분리하여 일정하게 유지하도록 안정화시키는 방법과 장치를 제공하므로 나노 버블을 필요로 하는 식품, 음료, 의료, 세정, 환경관련 분야 및 기타 전문 연구 분야 등에서 신뢰성을 갖는 나노버블을 제공하도록 하는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명은,

버블발생기에 의해 발생되는 마이크로 버블을 챔버 내부 중앙의 나노 버블 챔버로 강제 유입시켜 충돌에 의해 나노 버블을 발생하도록 미세화시키는 버블 미세화단계와, 상기 버블 미세화단계에서 미세화된 버블이 나노 버블 챔버 외부로 유도되어 미세화된 버블중 마이크로 버블을 상승시켜 1차 제거하고, 나머지 버블에 나선에너지 운동을 갖도록 하부로 유도하면서 다시 마이크로 버블을 상승시켜 2차 제거하여 나노 버블을 분리하는 나노 버블 분리단계와, 상기 나노 버블 분리단계에서 분리된 나노버블을 일정 압력의 유도관을 통과시키면서 나노 버블을 유지하도록 안정시키는 나노버블 안정화 단계에 의한 나노 버블 안정화 방법을 제공함에 그 특징이 있다.

본 발명은 상기 마이크로 버블의 유입시 압력은 3 kg/㎠ 이상으로 형성하고, 나노 버블의 상기 나노버블 안정화 단계에서 유도관의 압력은 2kg/㎠ 이상으로 형성함에 그 특징이 있다.

본 발명은 상부에 에어 배출 챔버를 구획 형성한 탱크 본체와; 상기 탱크 본체의 내부 중앙에 설치되되 상부로 버블 유입관을 관통 형성하고, 외측에 원주상으로 다수의 통공을 갖는 버블 미세화 챔버와; 상기 버블 미세화 챔버 외측에 일정 간격 이격 설치되어 버블 미세화 챔버에서 외부로 유도된 버블에서 마이크로 버블을 1차 분리 상승시켜 상부 유도공을 통해 에어 배출 챔버로 배출하는 버블 1차 분리 챔버와; 상기 버블 1차 분리 챔버에서 탱크 본체의 하부까지 나선형으로 관통 연결하여 버블을 나선 에너지 운동하도록 유도하는 나선형 버블 유도관과; 상기 나선형 버블 유도관에 의해 나선 에너지 운동하도록 유도된 버블에서 마이크로 버블을 2차 분리 상승시켜 상부 유도공을 통해 에어 배출 챔버로 배출하는 버블 2차 분리 챔버 및; 상기 버블 2차 분리 챔버에서 분리된 나노 버블을 유입공을 통해 배출하되, 내부에 일정압을 형성하여 나노 버블을 안정화 시켜 배출하는 안정화 유도관으로 구성함에 그 특징이 있다.

본 발명은 상기 버블 미세화 챔버의 내부에는 버블을 충돌에 의해 미세화시키기 위한 미세화 돌기를 다수 형성하도록 함에 그 특징이 있다.

본 발명은 상기 탱크 본체는 상하로 뾰족하게 돌출되는 장방형의 럭비공 형태로 형성하도록 함에 그 특징이 있다.

이러한 본 발명은 마이크로버블 발생기에 의해 발생된 버블을 충돌에 의해 나노 버블을 발생하도록 미세화 시키되, 상기 미세화 버블중에 나노 버블을 분리 유도하여 일정 압력의 유도관에서 나노 버블을 일정하게 유지하도록 안정화시켜 제공하므로 나노 버블을 필요로 하는 식품, 음료, 의료, 세정, 환경관련 분야 및 기타 전문 연구 분야 등에서 신뢰성을 갖는 나노버블을 제공하는 효과를 갖는 것이다.

먼저 본 발명의 나노 버블 안정화 방법에 대해 살펴보기로 한다.

버블발생기에 의해 발생되는 마이크로 버블을 챔버 내부 중앙의 나노 버블 챔버로 강제 유입시켜 충돌에 의해 나노 버블을 발생하도록 미세화시키는 버블 미세화단계와,

상기 버블 미세화단계에서 미세화된 버블이 나노 버블 챔버 외부로 유도되어 미세화된 버블중 마이크로 버블을 상승시켜 1차 제거하고, 나머지 버블에 시계방향으로 나선에너지 운동을 갖도록 하부로 유도하면서 다시 마이크로 버블을 상승시켜 2차 제거하여 나노 버블을 분리하는 나노 버블 분리단계와,

상기 나노 버블 분리단계에서 분리된 나노버블을 일정 압력의 유도관을 통과시키면서 나노 버블을 유지하도록 안정시키는 나노버블 안정화 단계에 의한다.

이때 상기 버블 미세화 단계에서 마이크로 버블의 유입시 압력은 3 kg/㎠ 이상으로 형성하고, 상기 나노버블 안정화 단계에서 유도관의 압력은 2kg/㎠이상으로 형성함이 바람직하다.

이러한 본 발명은 버블발생기에서 발생되는 마이크로 버블을 챔버 내부 중앙의 나노 버블 챔버로 강제 유입시켜 충돌에 의해 나노 버블을 발생하도록 미세화시키고, 미세화된 버블이 나노 버블 챔버 외부로 유도되어 미세화된 버블중 마이크로 버블을 상승시켜 1차 제거 후 다시 나선에너지 운동을 갖도록 하부로 유도하면서 마이크로 버블을 상승시켜 2차 제거하여 나노 버블을 분리한 후, 상기 나노 버블을 일정 압력을 갖는 유도관을 통과시켜 나노 버블이 일정하게 유지하도록 안정화시켜 제공하는 것이다.

즉, 상기 나노 버블(5~10 나노 크기의 버블)이 일정하게 안정화된 상태로 제공되므로 나노 버블을 필요로 하는 식품, 음료, 의료 ,세정, 환경관련 분야 및 기타 전문 연구 분야 등에서 신뢰성을 갖는 나노버블을 제공하도록 하는 것이다.

다음 상기와 같은 방법을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상부에 에어 배출 챔버(11)를 구획 형성한 탱크 본체(10)와,

상기 탱크 본체(10)의 내부 중앙에 설치되되 상부로 마이크로버블 유입관(121)을 관통 형성하고, 외측에 원주상으로 다수의 통공(122)을 갖는 버블 미세화 챔버(12)와,

상기 버블 미세화 챔버 외측에 일정 간격 이격 설치되어 버블 미세화 챔버에서 외부로 유도된 버블에서 마이크로 버블을 1차 분리 상승시켜 상부 유도공(131)을 통해 에어 배출 챔버(11)로 배출하는 버블 1차 분리 챔버(13)와,

상기 버블 1차 분리 챔버에서 탱크 본체(10)의 하부까지 나선형으로 관통 연결하여 버블을 나선 에너지 운동하도록 유도하는 나선형 버블 유도관(14)과,

상기 나선형 버블 유도관에 의해 시계 방향으로 나선 에너지 운동하도록 유도된 버블에서 마이크로 버블을 2차 분리 상승시켜 상부 유도공(151)을 통해 에어 배출 챔버(11)로 배출하는 버블 2차 분리 챔버(15) 및,

상기 버블 2차 분리 챔버에서 분리된 나노 버블을 유입공(161)을 통해 배출하되, 내부에 일정압을 형성하여 나노 버블을 안정화 시켜 배출하는 안정화 유도관(16)으로 구성되어 이루어진다.

이때, 상기 버블 미세화 챔버(12)의 내부에는 버블을 충돌에 의해 미세화시키기 위한 미세화 돌기(125)를 다수 형성하여 구성된다.

상기 미세화 돌기(125)는 도면에서와 같이 산형 돌기는 물론 그 밖에 반구형 돌기, 다양한 형태의 요철돌기로 형성할 수 있음은 물론이다.

그리고 상기 에어 배출 챔버(11)에는 에어 배출에 의해 버블을 제거하기 위한 에어 배출구(17)를 형성하여 구성된다.

또한, 상기 탱크 본체(10)는 상하로 뾰족하게 돌출되는 장방형의 럭비공 형태로 형성되어 내부 버블을 효과적으로 안내하도록 구성된다.

미설명부호로서, 162는 나노 버블을 배출하는 배출구를 나타내는 것이다.

다음은 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

먼저 버블 발생기(미도시)에서 발생된 버블, 특히 마이크로 버블을 탱크 본체(10)의 버블 유입관(121)을 통해 버블 미세화 챔버(12)로 유입하면서 충돌에 의해 나노 버블을 발생하도록 미세화하게 된다.

이때 상기 마이크로 버블의 유입시 압력은 3 kg/㎠ 이상으로 하고, 상기 마이크로 버블은 버블 미세화 챔버(12) 내부의 미세화 돌기(145)에 버블이 충돌되어 미세화를 더욱 효과적으로 이루게 된다.

이와 같이 버블 미세화 챔버(12) 내부에서 미세화된 버블은 외측의 통공(122)을 통해 외부의 버블 1차 분리 챔버(13)로 유도된다.

이때 상기 미세화된 버블중에 미세화 되지 않은 마이크로 버블이나 나노버블이 상호 합해져 형성된 마이크로 버블이 상승되어 상부 유도공(131)을 통해 에어 배출 챔버(11)로 배출 제거된다.

그리고 상기 버블 1차 분리 챔버(13)의 나머지 버블은 상기 버블 1차 분리 챔버에서 탱크 본체 하부까지 나선형으로 관통 연결하는 나선형 버블 유도관(14)을 따라 안내되어 시계방향으로 나선 에너지 운동을 갖게 된다.

이와 같이 나선 에너지 운동을 갖는 버블은 버블 2차 분리 챔버(15)에서 마이크로 버블이나 그 보다 큰 버블은 다시 상승 안내되어 유도공(151)을 통해 에어 배출 챔버(11)로 배출 제거된다.

그리고 상기 버블 2차 분리 챔버(15) 하부에서 분리된 나노 버블은 유입공(161)을 통해 안정화 유도관(16)으로 안내된다.

이때, 상기 나노 버블 유도관의 압력은 2kg/㎠ 이상으로 한다.

이와 같이하여 상기 나노 버블(5~10 나노 크기의 버블)을 일정 압력에 의해 일정하게 유지하도록 안정화시켜 배출 제공하는 것이다.

이와 같이 나노 버블이 상호 융합됨을 방지하고 일정하게 유지하도록 안정화된 상태로 제공되므로 나노 버블을 필요로 하는 식품, 의료 및 기타 전문 연구 분야에서 신뢰성을 우수하도록 제공하는 것이다.

한편, 상기 에어 배출 챔버(11)로 안내된 버블은 에어 배출구(17)의 에어 배출에 의해 버블을 제거하게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 장치를 보여주는 단면 구성도.

도 2는 도 1의 요부 확대도.

도 3은 도 1의 요부 평 단면도.

도 4는 본 발명 장치의 작동 상태를 보여주는 단면 구성도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

10: 탱크 본체 11: 에어 배출 챔버

12: 버블 미세화 챔버 121: 버블 유입관

122: 통공 13: 버블 1차 분리 챔버

131,151: 유도공 15: 버블 2차 분리 챔버

16: 안정화 유도관 161: 유입공

125: 미세화 돌기

Claims (6)

1. 버블발생기에 의해 발생되는 마이크로 버블을 챔버 내부 중앙의 나노 버블 챔버로 강제 유입시켜 충돌에 의해 나노 버블을 발생하도록 미세화시키는 버블 미세화단계와,

   상기 버블 미세화단계에서 미세화된 버블이 나노 버블 챔버 외부로 유도되어 미세화된 버블중 마이크로 버블을 상승시켜 1차 제거하고, 나머지 버블에 나선에너지 운동을 갖도록 하부로 유도하면서 다시 마이크로 버블을 상승시켜 2차 제거하여 나노 버블을 분리하는 나노 버블 분리단계와,

   상기 나노 버블 분리단계에서 분리된 나노버블을 일정 압력의 유도관을 통과시키면서 나노 버블을 유지하도록 안정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 버블 안정화 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 버블 미세화 단계에서 마이크로 버블의 유입시 압력은 3 kg/㎠ 이상으로 형성한 것을 특징으로 하는 나노 버블 안정화 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 나노버블 안정화 단계에서 유도관의 내부 압력은 2kg/㎠이상으로 형성한 것을 특징으로 하는 나노 버블 안정화 방법.
4. 상부에 에어 배출 챔버(11)를 구획 형성한 탱크 본체(10)와,

   상기 탱크 본체(10)의 내부 중앙에 설치되되 상부로 마이크로 버블 유입관(1 21)을 관통 형성하고, 외측에 원주상으로 다수의 통공(122)을 갖는 버블 미세화 챔버(12)와,

   상기 버블 미세화 챔버 외측에 일정 간격 이격 설치되어 버블 미세화 챔버에서 외부로 유도된 버블에서 마이크로 버블을 1차 분리 상승시켜 상부 유도공(131)을 통해 에어 배출 챔버(11)로 배출하는 버블 1차 분리 챔버(13)와,

   상기 버블 1차 분리 챔버에서 탱크 본체(10)의 하부까지 나선형으로 관통 연결하여 버블을 나선 에너지 운동하도록 유도하는 나선형 버블 유도관(14)과,

   상기 나선형 버블 유도관에 의해 시계방향으로 나선 에너지 운동하도록 유도된 버블에서 마이크로 버블을 2차 분리 상승시켜 상부 유도공(151)을 통해 에어 배출 챔버(11)로 배출하는 버블 2차 분리 챔버(15) 및,

   상기 버블 2차 분리 챔버에서 분리된 나노 버블을 유입공(161)을 통해 배출하되, 내부에 일정압을 형성하여 나노 버블을 안정화 시켜 배출하는 안정화 유도관(16)으로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 나노 버블 안정화 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 버블 미세화 챔버(12)의 내부에는 버블을 충돌에 의해 미세화시키기 위한 미세화 돌기(125)를 다수 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 나노 버블 안정화 장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 탱크 본체(10)는 상하로 뾰족하게 돌출되는 장방형의 럭비공 형태로 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 나노 버블 안정화 장치.

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