KR101152433B1 - 나노버블 발생노즐 및 이를 구비하는 구강 세정기 - Google Patents

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Abstract

버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있는 나노버블 발생노즐이 개시된다.
이러한 나노버블 발생노즐은 내부를 관통하여 액체가 유동할 수 있도록 유동 경로를 제공하는 유로를 구비하는 노즐몸체; 상기 유로의 일부분을 형성하되, 상기 노즐몸체의 외부압력보다 낮은 압력을 가지도록 액체의 유동 경로를 따라 단면적이 감소되었다가 확대되도록 형성되는 나노버블 발생부; 상기 노즐몸체에 구비되며, 상기 노즐몸체의 외부압력과 상기 나노버블 발생부의 압력차에 의해 상기 나노버블 발생부로 기체가 유입되도록 상기 나노버블 발생부에 연결되는 기체유입부; 및 상기 기체유입부에 장착되며 상기 나노버블 발생부에서의 기체 혼입시 유입되는 기체를 분산시켜 액체에 혼입시킬 수 있도록 상기 기체유입부로 유입되는 기체를 분산시키는 분산부재; 를 포함한다.
이러한 나노버블 발생노즐에 따르면, 나노버블 발생부에 연결되는 기체유입부를 통해 노즐몸체의 외부압력과 나노버블 발생부의 압력차에 의해 기체가 나노버블 발생부로 유입되도록 하여 나노버블을 발생시킬 수 있으므로, 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있다.

Description

나노버블 발생노즐 및 이를 구비하는 구강 세정기{NOZZLE FOR GENERATING NANO BUBBLE AND ORAL CLEANING DEVICE WHIT THE SAME}
본 발명은 나노버블 발생노즐 및 이를 구비하는 구강 세정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유동하는 액체에 기체를 혼합하여 액체 내에 나노버블를 함유시키는 나노버블 발생노즐 및 이를 구비하는 구강 세정기에 관한 것이다.
일반적으로 버블 발생장치라 함은 다양한 크기를 가지는 버블을 발생시켜 제공하는 장치이다.
상기한 버블 발생장치는 사용자의 필요에 따라 다양한 용도로 사용되며, 예컨대, 세탁력의 향상을 위해 세탁조 내에 버블을 제공하는데 사용되거나, 목욕의 효과를 향상시키기 위해 욕조 내에 버블을 제공하는데 사용되는 등의 세정 작업용으로 사용되기로 하고, 수질을 정화하기 위한 용도로 사용되기도 한다.
이와 같은 버블 발생장치는 기체가 가압 용해된 액체를 순환되는 액체에 혼합시킨 후 감압 분출되도록 함으로써 버블을 유동하는 액체에 함유시킨다.
그런데, 기체를 액체에 가압 용해시키기 위해서는 여러 단계의 과정을 거쳐야 하며, 더욱이 기체가 가압 용해된 액체를 다시 순환 유동되는 액체에 혼합시켜야 하며, 또한 기체가 가압 용해된 액체와 순환 유동되는 액체의 혼합 후 또 다시 혼합 액체를 감압 분출시키는 단계를 거쳐야 한다.
다시 말해, 버블을 발생시키기 위해 많은 단계를 거쳐야 하며, 이에 따라 장치의 구성이 복잡해지는 문제가 있다.
즉, 기체를 액체에 가압 용해시키기 위해서는 기체를 가압하는 고압 펌프를 이용하여야 한다. 그런데, 버블의 크기를 감소시키기 위해서는 고성능의 고압 펌프를 사용하여 기체를 액체에 함유시켜야 하므로, 장치의 구성이 복잡해짐을 물론 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
또한, 기체가 가압 용해된 액체와 순환 유동되는 액체의 혼합 후 버블을 발생시키기 위해 회전 날개 등의 전단력을 이용하는 장치에 있어서는 고압 펌프 뿐만 아니라 캐비테이션(cavitation)을 발생시키기 위해 회전 날개가 필요하며, 이에 따라 회전 날개를 구동시키기 위한 구동부가 별도로 필요하기 때문에 장치의 구성이 더욱 복잡해지는 문제가 있다.
더하여, 이러한 회전 날개는 캐비테이션 발생시 수반되는 날개 등의 급격한 부식과 심한 진동으로 인해 유지,보수 비용이 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있는 나노버블 발생노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 나노버블 혼입시 발생되는 소음 및 제작 비용을 감소시킬 수 있으며, 소형화를 구현할 수 있는 나노버블 발생노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
더하여, 구조를 단순화하여 토출전 나노버블 핵의 성장 및 파열로 인한 발생된 나노버블이 소멸되는 현상을 감소시킬 수 있는 나노버블 발생노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명은 나노버블을 함유한 세정액을 토출할 수 있는 구강 세정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 구조를 단순화하여 장치의 소형화를 구현할 수 있는 구강 세정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나노버블 발생노즐은 내부를 관통하여 액체가 유동할 수 있도록 유동 경로를 제공하는 유로를 구비하는 노즐몸체와, 상기 유로의 일부분을 형성하되 상기 노즐몸체의 외부압력보다 낮은 압력을 가지도록 액체의 유동 경로를 따라 단면적이 감소되었다가 확대되도록 형성되는 나노버블 발생부, 상기 노즐몸체에 구비되며 상기 노즐몸체의 외부압력과 상기 나노버블 발생부의 압력차에 의해 상기 나노버블 발생부로 기체가 유입되도록 상기 나노버블 발생부에 연결되는 기체유입부 및, 상기 기체유입부에 장착되며 상기 나노버블 발생부에서의 기체 혼입시 유입되는 기체를 분산시켜 액체에 혼입시킬 수 있도록 상기 기체유입부로 유입되는 기체를 분산시키는 분산부재를 포함한다.
상기 기체유입부는 상기 노즐몸체의 반경 방향으로 형성되어 상기 나노버블 발생부에 연결되는 연통홀로 이루어지며, 상기 연통홀은 상기 나노버블 발생부를 흐르는 액체가 유입되는 것을 방지토록 단면적이 상기 나노버블 발생부의 최소 단면적보다 작거나 동일하게 형성될 수 있다.
상기 나노버블 발생부의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경과 상기 노즐몸체에 구비되는 유로의 직경은 1 : 2 ~ 4의 비를 가질 수 있다.
삭제
상기 분산부재는 통과하는 기체가 미세화되도록 1 ㎛보다 작은 직경을 가지는 다공성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 기체유입부는 상기 노즐몸체의 측면에 형성되어 상기 분산부재가 설치되는 설치홈과, 상기 설치홈에 결합되며 기체가 유입되는 기체유입홀을 구비하는 덮개부재, 및 상기 설치홈으로부터 연장 형성되어 상기 나노버블 발생부와 상기 설치홈을 연통시키는 연통홀을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구강 세정기는 세정액이 유입되는 세정액 유입구와, 나노버블가 함유된 세정액이 토출되는 세정액 분사구와, 상기 세정액 유입구와 상기 세정액 분사구를 연결하는 세정액 유로를 구비하는 구강세정기 바디, 및 상기 세정액 유로에 연결되며 외부압력과의 압력차를 통해 기체를 유입하여 유동하는 세정액에 나노버블을 함유시키는 나노버블 발생노즐을 포함하며, 상기 나노버블 발생노즐은 내부를 관통하여 액체가 유동할 수 있도록 유동 경로를 제공하며 상기 세정액 유로에 연결되는 유로를 구비하는 노즐몸체와, 상기 유로의 일부분을 형성하되 상기 구강세정기 바디의 외부압력보다 낮은 압력을 가지도록 액체의 유동 경로를 따라 단면적이 감소되었다가 확대되도록 형성되는 나노버블 발생부, 상기 구강세정기 바디의 외부압력과 상기 나노버블 발생부의 압력차에 의해 상기 나노버블 발생부로 기체가 유입되도록 상기 나노버블 발생부에 연결되는 기체유입부 및, 상기 기체유입부에 장착되며 유입되는 기체를 분산시켜 상기 나노버블 발생부에서 액체에 혼입시킬 수 있도록 상기 기체유입부로 유입되는 기체를 분산시키는 분산부재를 포함할 수 있다.
삭제
삭제
상기 분산부재는 관통하는 기체가 미세화되도록 1 ㎛보다 작은 직경을 가지는 다공성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 기체유입부는 상기 구강세정기 바디의 측면에 형성되는 설치홈과, 상기 설치홈에 결합되며 기체가 유입되는 기체유동유로와 상기 분산부재가 설치되는 장착홈을 구비하는 기체유입부재, 및 상기 설치홈으로부터 연장 형성되어 상기 나노버블 발생부와 상기 설치홈을 연통시키는 연통홀을 구비할 수 있다.
상기 연통홀은 상기 나노버블 발생부를 흐르는 액체가 유입되는 것을 방지토록 단면적이 상기 나노버블 발생부의 최소 단면적보다 작거나 동일하게 형성될 수 있다.
상기 나노버블 발생부의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경과 상기 노즐몸체에 구비되는 유로의 직경은 1 : 2 ~ 4의 비를 가질 수 있다.
상기 기체유입부는 기체유동유로의 끝단부에 설치되어 유입되는 기체를 정화하기 위한 에어필터를 더 구비할 수 있다.
상기한 구강 세정기는 상기 세정액 유로에 연결되도록 상기 구강세정기 바디에 구비되는 장착부에 장착되어 세정액 유로를 개폐하는 개폐유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 개폐유닛은 상기 세정기 바디에 구비되는 안내부에 슬라이딩 이동 가능하도록 결합되어 세정액 유로를 개폐하는 개폐부재와, 상기 개폐부재의 상부에 배치되도록 상기 구강세정기 바디에 고정 결합되는 지지부재와, 상기 개폐부재와 상기 지지부재 사이에 장착되어 상기 개폐부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재, 및 상기 개폐부재의 하단부에 장착되어 상기 안내부를 통해 상기 세정액이 유출되는 것을 방지하기 위한 실링부재를 구비할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 나노버블 발생노즐에 따르면, 나노버블 발생부에 연결되는 기체유입부를 통해 노즐몸체의 외부압력과 나노버블 발생부의 압력차에 의해 기체가 나노버블 발생부로 유입되도록 하여 나노버블을 발생시킬 수 있으므로, 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 기체를 가압하는 가압펌프 등과 같은 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
더하여, 분산부재를 통해 기체유입부로 유입되는 기체를 분산시켜 액체에 유입되도록 하여 나노버블의 발생률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있으므로, 기체를 유입시키기 위한 별도의 장치에 의해 발생되는 소음을 감소킬 수 있으며, 또한 제작비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 소형화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
더하여, 기체를 가압하는 가압펌프 등과 같은 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시킬 수 있으므로, 별도의 장치로부터 발생되는 진동을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 발생된 나노 버블이 토출 전 노즐 몸체d의 유로 내에서 소멸되는 현상을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
더불어, 구조의 단순화를 통해 발생된 나노버블이 이동되는 거리를 감소시킬 수 있으므로, 토출 전 노즐 몸체의 유로 내에서 나노버블 핵의 성장 및 파열로 인한 나노버블이 소멸되는 현상을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 구조의 단순화를 통해 발생된 나노버블이 이동되는 거리를 감소시킬 수 있으므로 세정액의 유동시 나노 버블이 소멸하는 현상을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따른 구강 세정기에 따르면, 나노버블 발생노즐을 통해 나노버블을 함유한 세정액을 토출할 수 있는 효과가 있다.
더하여, 나노버블을 발생시키는 나노버블 발생노즐의 구조가 단순하므로, 나노버블이 함유된 세정액을 토출할 수 있는 동시에 장치의 소형화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 나노버블이 함유된 세정액을 토출할 수 있으므로, 나노버블이 함유된 세정액이 피대상체, 예를 들어 치아와 잇몸에 도달하여 나노버블이 소멸하면서 구현하는 효과, 즉 진동과 음이온 효과 등을 통한 피대상체의 세정효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노버블 발생노즐을 나타내는 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노버블 발생노즐을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노버블 발생노즐을 나타내는 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노버블 발생노즐을 나타내는 단면도이다.
도 5의 (a)는 150㎛ 시편에 대한 형광 현미경을 통해 획득한 이미지이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노버블 발생노즐로부터 발생되는 나노버블에 대한 형광 현미경을 통해 획득한 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구강 세정기를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구강 세정기를 나타내는 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구강 세정기의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안한 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 나노버블 발생노즐에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노버블 발생노즐을 나타내는 절개 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노버블 발생노즐을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노버블 발생노즐(10)은 노즐몸체(20), 나노버블 발생부(40), 및 기체유입부(60)를 포함한다.
노즐몸체(20)는 내부를 관통하여 액체가 유동할 수 있도록 유동 경로를 제공하는 유로(22)를 구비한다. 즉, 노즐몸체(20)는 액체가 유입되는 액체유입구(22a)와 나노버블이 함유된 액체가 유출되는 액체유출구(22b)를 구비하는 유로(22)가 내부에 형성된다.
나노버블 발생부(40)는 유로(22)의 일부분을 형성하되, 노즐몸체(20)의 외부압력보다 낮은 압력을 가지도록 액체의 유동 경로를 따라 단면적이 감소되었다가 확대되도록 형성된다.
즉, 나노버블 발생부(40)는 직경 변화에 따라 나노버블 발생부(40)에서의 압력이 외부압력보다 낮은 압력을 가지도록 형성된다. 일예로서, 나노버블 발생부(40)는 벤투리관(Venturi Tuve)으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 나노버블 발생부(40)에서의 압력은 노즐몸체(20)의 외부 압력보다 낮은 압력을 가질 수 있는 것이다.
일예로서, 노즐몸체(20)의 외부 압력이 1 기압(즉, 1.033227 kgf/cm2)인 경우 나노버블 발생부(40)에서의 압력은 0.3 ~ 0.5 kgf/cm2일 수 있다. 즉, 나노버블 발생부(40)를 흐르는 액체가 일정 분사속도 이상을 가지도록 흐를 때, 나노버블 발생부(40)에서의 압력이 노즐 몸체(20)의 외부 압력보다 낮아지게 되는데, 이때의 나노버블 발생부(40)에서의 압력은 바람직하게 0.3 ~ 0.5 kgf/cm2일 수 있다.
다시 말해, 나노버블 발생부(40)의 압력은 노즐몸체(20)의 유로로 유입되는 유체의 압력, 즉 일정 분사속도 이상을 가지도록 분사될 수 있는 압력에 따라 변경 가능하며, 노즐몸체(20)의 외부 압력보다 낮은 압력, 즉 1기압보다 낮은 압력을 가질 수 있다.
한편, 나노버블이 발생될 수 있도록 나노버블 발생부(40)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경과 노즐몸체(20)에 구비되는 유로(22)의 직경의 비는 1 : 2 ~ 1 : 4일 수 있다.
일예로서, 노즐몸체(20)에 구비되는 유로(22)의 직경이 2 mm 인 경우 나노버블 발생부(40)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경은 1 mm 이하이어야 한다. 만약 나노버블 발생부(40)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경이 1 mm 이상인 경우 나노버블 발생부(40)에서의 나노버블 발생률이 현저히 감소된다.
또한, 일예로서 노즐몸체(20)에 구비되는 유로(22)의 직경이 2 mm 인 경우 바람직하게 나노버블 발생부(40)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경은 0.5 mm 일 수 있다. 이 경우 최적의 나노버블 발생률을 구현할 수 있다.
보다 바람직하게는 나노버블 발생부(40)의 최소 단면적을 가지는 부분은 나노버블 발생부(40)에서의 압력이 1기압보다 낮은 압력을 가질 수 있는 직경, 예를 들어 0.3 ~ 0.5 kgf/cm2을 가질 수 있는 직경으로 이루어질 수 있다.
한편, 나노버블 발생부(40)의 단면적이 축소되는 영역에서는 통과하는 액체의 유속이 액체 유입구(22a)에서의 유속보다 빨라지게 된다. 이에 따라 나노버블 발생부(40)로 유입되는 기체를 미세화하여 보다 많은 양의 나노 버블이 발생될 수 있도록 한다.
즉, 상대적으로 유속이 증가한 유동하는 액체에 의해 나노버블 발생부(40)로 유입되는 기체는 보다 미세화될 수 있다. 따라서, 유속의 증가에 의해 동일 유량에서 보다 많은 나노 버블을 발생시킬 수 있다.
기체 유입부(60)는 노즐몸체(20)에 구비되며, 노즐몸체(20)의 외부압력과 나노버블 발생부(40)의 압력차에 의해 나노버블 발생부(40)로 기체가 유입되도록 나노버블 발생부(40)에 연결된다.
기체유입부(60)는 상기 노즐몸체(20)의 반경 방향으로 형성되어 상기 나노버블 발생부(40)에 연결되는 연통홀로 이루어질 수 있다. 즉, 노즐몸체(20)의 외부압력과 나노버블 발생부(40)의 압력차에 의해 기체는 연통홀로 이루어지는 기체유입부(60)를 통해 나노버블 발생부(40)로 유입된다.
한편, 방향에 대한 용어를 정의하면, 노즐몸체(20)의 길이방향은 도 2에서 볼 때, 유로(22)가 형성되는 방향, 즉 액체유입구(22a)를 기준으로 액체유출구(22b) 방향을 의미하며, 노즐몸체(20)의 반경방향은 도 2에서 볼 때 노즐몸체(20)의 유로(22)를 기준으로 상하방향을 의미하며, 노즐몸체(20)의 원주방향은 도 1에서 볼 때, 노즐몸체(20)의 외주면을 따라 회전되는 방향을 의미한다.
그리고, 기체유입부(60)는 나노버블 발생부(40)를 흐르는 액체가 유입되는 것을 방지토록 단면적이 나노버블 발생부(40)의 최소 단면적보다 작거나 동일하게 형성된다.
즉, 나노버블 발생부(40)의 단면적 감소에 따라 나노버블 발생부(40)를 흐르는 액체의 유속이 증가하는 반면 나노버블 발생부(40)에 의한 내부 저항도 함께 증가한다. 이에 따라 나노버블 발생부(40)를 따라 흐르는 유체는 내부 저항이 작은 부분으로 유동하려고 한다.
따라서, 만약 기체유입부(60)의 직경이 나노버블 발생부(40)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경보다 큰 경우 나노버블 발생부(40)를 따라 흐르는 액체가 기체유입부(60) 측으로 흐를 수 있다.
이와 같이 액체가 기체유입부(60) 측으로 흐르는 것을 방지하기 위하여 기체유입부(60)의 직경은 나노버블 발생부(40)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경과 동일하거나, 나노버블 발생부(40)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경보다 작게 형성된다.
한편, 본 실시예에서는 기체유입부(60)가 노즐몸체(20)에 하나가 형성된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 기체유입부(60)는 노즐몸체(20)의 원주방향을 따라 복수개가 노즐몸체(20)에 형성될 수도 있다.
한편, 노즐몸체(20)의 액체유출구(22b)로 분사되는 액체에 함유된 버블의 크기는 나노 크기의 버블과, 수 ㎛ 내지 50 ㎛ 이내일 수 있다.
한편, 나노 크기의 버블이 발생되는 메카니즘에 대하여 살펴보면, 일반적으로 액체 유출구(22b)로 분사되는 액체에 함유된 마이크로 단위의 버블은 액체 내부에서 표면 장력과 압력에 의해 수축되며 이후 나노 크기의 버블로 수축되어 최종적으로 파열된다.
그런데, 크기가 큰 마이크로 버블(예를 들어, 50 ㎛ 직경을 가지는 마이크로 버블)은 액체 내에서 분사되는 액체의 형상(예를 들면 깔때기 형상을 가지도록 유출되는 액체의 형상)에 있어서의 표면 측으로 이동하는 속도가 빨라서 수축과정 없이 파열되지만, 일정 크기 이하의 마이크로 버블은 액체 내에서 표면측으로 이동하는 속도가 느려 나노 크기의 버블로 수축될 수 있는 것이다.
따라서, 액체유출구(22b)로 유출되는 액체에 함유된 버블은 피대상체에 접촉하기 전 나노 크기의 버블이 되어 피대상체에 접촉될 수 있다.
결국, 나노 크기의 버블이 함유된 액체가 피대상체에 도달할 수 있는 것이다. 이에 따라, 나노 버블이 피대상체에 도달하여 소멸하면서 진동과, 음이온 효과가 발현되도록 할 수 있다.
상기한 바와 같이, 유로(22)의 직경이 2 mm 내외를 가지는 소형의 나노버블 발생노즐(10)을 통해 버블을 발생시킬 수 있으므로, 나노 단위의 크기를 가지는 나노버블을 발생시킬 수 있다.
더하여, 나노버블 발생부(40)와 노즐몸체(20)의 외부와의 압력차에 의해 기체유입부(60)로 기체가 나노버블 발생부(40)를 따라 흐르는 액체에 유입될 수 있으므로, 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있다.
또한, 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있으므로, 기체를 유입시키기 위한 별도의 장치에 의해 발생되는 소음을 감소시킬 수 있으며, 제작비용을 감소시킬 수 있다.
더하여, 기체를 가압하는 가압펌프 등과 같은 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시킬 수 있으므로, 별도의 장치로부터 발생되는 진동을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 발생된 나노 버블이 소멸되는 현상을 감소시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 나노버블 발생노즐(10)의 소형화를 구현할 수 있다.
그리고, 나노버블 발생노즐(10)의 소형화를 구현함으로써, 나노버블이 이동되는 거리를 감소시킬 수 있으므로, 토출 전 노즐 몸체(20)의 유로(22) 내에서 나노버블 핵의 성장 및 파열로 인해 발생된 나노버블이 소멸되는 현상을 감소시킬 수 있다.
즉, 구조의 단순화를 통해 발생된 나노버블이 이동되는 거리를 감소시킬 수 있으므로 나노 버블이 소멸하는 현상을 감소시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노버블 발생노즐에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기한 실시예에서와 동일한 구성요소에 대해서는 상기한 설명에 갈음하고 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노버블 발생노즐을 나타내는 절개 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노버블 발생노즐을 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노버블 발생노즐(100)은 노즐몸체(120), 나노버블 발생부(140), 기체유입부(160), 및 분산부재(180)를 포함한다.
한편, 노즐몸체(120)와 나노버블 발생부(140)는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 나노버블 발생노즐(10)의 노즐몸체(20), 나노버블 발생부(40)와 동일한 구성에 해당하므로, 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
기체유입부(160)는 노즐몸체(120)에 구비되며, 노즐몸체(120)의 외부압력과 나노버블 발생부(140)의 압력차에 의해 나노버블 발생부(140)로 기체가 유입되도록 나노버블 발생부(140)에 연결된다.
한편, 상기의 실시예에서와 같이 노즐몸체(120)의 외부압력이 1 기압((즉, 1.033227 kgf/cm2)인 경우 나노버블 발생부(40)에서의 압력은 0.3 ~ 0.5 kgf/cm2일 수 있다.
한편, 기체유입부(160)는 설치홈(162), 덮개부재(164), 및 연통홀(166)을 구비할 수 있다.
설치홈(162)은 분산부재(180)가 설치될 수 있도록 노즐몸체(120)의 측면에 형성된다. 즉, 설치홈(162)은 분산부재(180)에 형상에 대응되는 형상을 가지도록 노즐몸체(120)의 측면에 형성된다.
또한, 덮개부재(164)는 설치홈(162)에 결합되며, 기체가 유입되는 기체유입홀(164a)을 구비한다. 즉, 덮개부재(164)는 설치홈(162)에 설치되는 분산부재(180)의 이탈을 방지하는 역할을 하며, 기체가 설치홈(162)으로 유입될 수 있도록 적어도 하나의 기체유입홀(164a)을 구비한다.
즉, 도면에는 기체 유입홀(164a)이 하나인 경우를 도시하였으나, 이에 한정되지는 않고 기체 유입홀(164a)은 다수개가 구비될 수 있다.
연통홀(166)은 설치홈(162)으로부터 연장 형성되어 나노버블 발생부(140)와 설치홈(162)을 연통시킨다.
그리고, 연통홀(166)은 나노버블 발생부(140)를 흐르는 액체가 유입되는 것을 방지토록 단면적이 나노버블 발생부(140)의 최소 단면적보다 작거나 동일하게 형성된다.
즉, 나노버블 발생부(140)를 따라 흐르는 액체에는 나노버블 발생부(140)의 단면적 감소에 따라 흐르는 액체의 유속이 증가하는 반면 나노버블 발생부(140)에 의한 내부 저항도 함께 증가한다. 이에 따라 나노버블 발생부(140)를 따라 흐르는 유체는 내부 저항이 작은 부분으로 유동하려고 한다.
따라서, 만약 연통홀(166)의 직경이 나노버블 발생부(140)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경보다 큰 경우 나노버블 발생부(140)를 따라 흐르는 액체가 연통홀(166) 측으로 흐를 수 있다.
이와 같이 액체가 연통홀(166) 측으로 흐르는 것을 방지하기 위하여 연통홀(166)의 직경은 나노버블 발생부(140)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경과 동일하거나, 나노버블 발생부(140)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경보다 작게 형성된다.
분산부재(180)는 기체유입부(160)에 장착되며, 나노버블 발생부(140)에서의 기체 혼입시 유입되는 기체를 분산시켜 액체에 혼입시킬 수 있도록 기체유입부(160)로 유입되는 기체를 분산시킨다.
보다 자세하게 살펴보면, 분산부재(180)는 기체유입부(160)의 설치홈(162)에 설치되어 덮개부재(164)의 기체유입홀(164a)을 통해 유입되는 기체를 분산시켜 기체를 1차적으로 미세화한다.
이후, 분산부재(180)를 통과하여 1차적으로 미세화된 기체는 연통홀(166)을 통해 나노버블 발생부(140)로 유입된다. 이때, 나노버블 발생부(140)를 따라 흐르는 액체에 의해 나노버블 발생부(140)로 유입된 기체는 2차적으로 미세화되어 유동하는 액체에 혼합된다.
즉, 연통홀(166)을 빠져 나오는 1차적으로 미세화된 기체는 나노버블 발생부(140)에서 흐르는 상대적으로 속도가 빠른 액체에 의해 나누어지듯 2차적으로 미세화되어 유동하는 액체에 혼합된다.
한편, 분산부재(180)는 관통하는 기체가 미세화되도록 1 ㎛보다 작은 직경을 가지는 다공성 재질로 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같이, 분산부재(180)를 통해 나노버블 발생부(140)로 유입되는 기체를 미세화시켜 나노버블 발생부(140)로 유입시킬 수 있으므로 나노버블의 발생률을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노버블 발생노즐(100)을 통해 발생된 나노버블의 크기를 확인하기 위하여 형광 현미경을 통해 획득한 이미지가 도 5에 개시된다. 도 5의 (a)는 150㎛ 시편에 대한 형광 현미경을 통해 획득한 이미지이다. 그리고 도 5의 (b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노버블 발생노즐로부터 발생되는 나노버블에 대한 형광 현미경을 통해 획득한 이미지이다.
도 5의 (a)와 (b)를 비교해 보면, 나노버블 발생노즐을 통해 발생되는 나노버블은 도 5의 (b)에 검은색 반점 형태로 나타나며, 그 크기는 도 5의 (a)에 개시된 150㎛ 시편의 크기와 비교하면 수 ㎛ 내지 대략 50 ㎛임을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 나노버블 발생부(140)에 연결되는 기체유입부(160)를 통해 노즐몸체(120)의 외부압력과 나노버블 발생부(140)의 압력차에 의해 기체가 나노버블 발생부(140)로 유입되도록 하여 나노버블을 발생시킬 수 있으므로, 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있다.
즉, 기체를 가압하는 가압펌프 등과 같은 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있다.
더하여, 분산부재(180)를 통해 기체유입부(160)로 유입되는 기체를 1차적으로 미세화시켜 액체에 유입되도록 하여 나노버블의 발생률을 향상시킬 수 있다.
또한, 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있으므로, 기체를 유입시키기 위한 별도의 장치에 의해 발생되는 소음을 감소킬 수 있으며, 또한 제작비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 소형화를 구현할 수 있다.
더하여, 기체를 가압하는 가압펌프 등과 같은 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시킬 수 있으므로, 별도의 장치로부터 발생되는 진동을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 발생된 나노 버블이 소멸되는 현상을 감소킬 수 있다.
더불어, 구조의 단순화를 통해 발생된 나노버블이 이동되는 거리를 감소시킬 수 있으므로, 토출 전 노즐 몸체(120)의 유로(122) 내에서 나노버블 핵의 성장 및 파열로 인한 나노버블이 소멸되는 현상을 감소시킬 수 있다.
즉, 구조의 단순화를 통해 발생된 나노버블이 이동되는 거리를 감소시킬 수 있으므로 나노 버블이 소멸하는 현상을 감소시킬 수 있다.
더하여, 나노버블이 함유된 액체가 토출될 수 있으므로, 나노버블이 함유된 액체가 피대상체에 도달하여 나노버블이 소멸하면서 구현할 수 있는 효과, 즉 진동과 음이온 효과의 구현을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구강 세정기에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구강 세정기를 나타내는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구강 세정기를 나타내는 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구강 세정기(200)는 구강세정기 바디(220), 개폐유닛(240), 및 나노버블 발생노즐(300)을 포함한다.
구강세정기 바디(220)는 세정액이 유입되는 세정액 유입구(222)와, 나노버블이 함유된 세정액이 토출되는 세정액 분사구(224)와, 세정액 유입구(22)와 세정액 분사구(224)를 연결하는 세정액 유로(226)를 구비한다.
즉, 세정액 유입구(222)에 연결된 세정액 공급관(미도시)을 통해 세정책은 구강세정기 바디(220)로 유입된다. 이때, 세정액은 공급펌프(미도시)에 의해 공급될 수 있다.
한편, 구강세정기 바디(220)에는 개폐유닛(240)이 설치되는 장착부(228)가 구비될 수 있다.
개폐유닛(240)은 세정액 유로(226)에 연결되도록 구강세정기 바디(220)에 구비되는 장착부(228)에 장착되어 세정액 유로(226)를 개폐한다.
이를 위해 개폐유닛(240)은 일예로서, 개폐부재(242), 지지부재(244), 탄성부재(246), 및 실링부재(248)를 구비할 수 있다.
개폐부재(242)는 세정기 바디(220)에 구비되는 안내부(230)를 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 결합되어 세정액 유로를 개폐한다.
한편, 개폐부재(242)는 상면에 탄성부재(246)의 일단이 지지되는 홈부(242a)를 구비할 수 있으며, 개폐부재(242)는 홈부(242a)에 일단이 지지되는 탄성부재(246)에 의해 세정액 유로(226)의 폐쇄를 위해 원위치로 복귀될 수 있다.
그리고, 개폐부재(242)는 슬라이딩 이동에 의해 세정액의 공급을 개시 또는 차단시킬 수 있도록 장착부(228)에 구비되는 경사면(228a)에 대응되는 형상을 가지는 개폐부(242b)를 구비할 수 있다. 즉, 개폐부(242b)가 경사면(228a)에 접촉되는 경우 세정액의 공급이 차단되고, 개폐부(242b)가 경사면(228a)으로부터 인출되는 경우 세정액의 공급이 개시된다.
또한, 개폐부재(242)는 개폐부(242b)의 하단부에 배치되도록 형성되어 실링부재(248)가 장착될 수 있는 오목부(242c)를 구비할 수 있다. 한편, 오목부(242c)는 안내부(230) 내에서 이동되도록 구비되어 세정액이 구강세정기 바디(220)의 외부로 유출되는 것을 방지한다.
지지부재(244)는 개폐부재(242)의 상부에 배치되도록 구강세정기 바디(220)에 고정 결합된다. 그리고, 지지부재(244)에는 탄성부재(246)의 타단을 지지하기 위하여 상기 개폐부재(242)의 홈부(242a)에 대응되는 위치에 형성되는 홈부(244a)를 구비할 수 있다.
한편, 탄성부재(246)는 상기에서 살펴본 바와 같이, 개폐부재(242)와 지지부재(244)에 구비되는 홈부(242a,244a)에 양단부가 지지되도록 장착되어 개폐부재(242)가 원위치로 복귀되도록 탄성력을 제공한다.
즉, 사용자에 의해 개폐부재(242)가 가압되면 탄성부재(246)는 압축되고, 이때 개폐부재(242)의 개폐부(242b)가 안내부재(228a)로부터 인출되어 세정액이 후단으로 공급된다.
이후 사용자에 의해 개폐부재(242)의 가압이 중단되면 탄성부재(246)의 탄성력에 의해 탄성부재(246)가 신장되고, 이에 따라 개폐부재(242)의 개폐부(242b)가 안내부재(228a)로 인입되어 세정액의 공급이 차단된다.
실링부재(248)은 개폐부재(242)의 하단부에 장착되어 안내부(230)를 통해 세정액이 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 일예로서, 실링부재(248)는 오링(O-ring)으로 이루어질 수 있다.
나노버블 발생노즐(300)은 세정액 유로(226)에 연결되며, 외부압력과의 압력차를 통해 기체를 유입하여 유동하는 세정액에 나노버블을 함유시킨다.
이를 위해 나노버블 발생노즐(300)은 일예로서, 노즐몸체(320), 나노버블 발생부(340), 기체유입부(360), 및 분산부재(380)를 포함한다.
노즐몸체(320)는 내부를 관통하여 액체가 유동할 수 있도록 유동 경로를 제공하며, 세정액 유로(226)에 연결되는 유로(322)를 구비한다.
그리고, 나노버블 발생부(340)는 유로(322)의 일부분을 형성하되, 구강세정기 바디(220)의 외부압력보다 낮은 압력을 가지도록 액체의 유동 경로를 따라 단면적이 감소되었다가 확대되도록 형성된다.
한편, 노즐몸체(320)와 나노버블 발생부(340)는 세정액 유로(226)와 일체로 형성될 수도 있으며, 나노버블 발생부(340)가 형성된 유로(322)를 구비하는 노즐몸체(320)가 구강세정기 바디(220)에 장착될 수도 있다.
한편, 나노버블 발생부(340)는 직경 변화에 따라 나노버블 발생부(340)에서의 압력이 구강세정기 바디(220)의 외부압력보다 낮은 압력을 가지도록 형성된다. 일예로서, 나노버블 발생부(340)는 벤투리관(Venturi Tube)으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 나노버블 발생부(340)에서의 압력은 구강세정기 바디(220)의 외부 압력보다 낮은 압력을 가질 수 있는 것이다.
일예로서, 노즐몸체(220)의 외부 압력이 1 기압(즉, 1.033227 kgf/cm2)인 경우 나노버블 발생부(240)에서의 압력은 0.3 ~ 0.5 kgf/cm2일 수 있다. 즉, 나노버블 발생부(240)을 흐르는 액체의 압력이 일정 분사속도 이상일 때, 나노버블 발생부(240)에서의 압력이 노즐 몸체(220)의 외부 압력보다 낮아지게 되는데, 이때의 나노버블 발생부(240)에서의 압력은 0.3 ~ 0.5 kgf/cm2일 수 있다.
한편, 나노버블이 발생될 수 있도록 나노버블 발생부(340)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경과 노즐몸체(320)에 구비되는 유로(322)의 직경의 비는 1 : 2 ~ 1 : 4 로 이루어질 수 있다.
일예로서, 노즐몸체(320)에 구비되는 유로(322)의 직경이 2 mm 인 경우 나노버블 발생부(340)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경은 1 mm 이하이어야 한다. 만약 나노버블 발생부(340)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경이 1 mm 이상인 경우 나노버블 발생부(340)에서의 나노버블 발생률이 현저히 감소된다.
또한, 일예로서 노즐몸체(320)에 구비되는 유로(322)의 직경이 2 mm 인 경우 바람직하게 나노버블 발생부(340)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경은 0.5 mm일 수 있다. 이 경우 최적의 나노버블 발생률을 구현할 수 있다.
한편, 나노버블 발생부(340)의 단면적이 축소되는 영역에서는 통과하는 액체의 유속이 유로(322)에서의 유속보다 빨라지게 된다. 이에 따라 나노버블 발생부(340)로 유입되는 기체를 미세화하여 보다 많은 양의 나노 버블이 발생될 수 있도록 한다.
즉, 상대적으로 유속이 증가한 유동하는 액체에 의해 나노버블 발생부(340)로 유입되는 기체는 보다 미세화될 수 있다. 따라서, 유속의 증가에 의해 동일 유량에서 보다 많은 나노 버블을 발생시킬 수 있다.
기체 유입부(360)는 구강세정기 바디(220)의 외부압력과 나노버블 발생부(340)의 압력차에 의해 나노버블 발생부(340)로 기체가 유입되도록 나노버블 발생부(340)에 연결된다.
한편, 기체 유입부(360)는 설치홈(362), 기체유입부재(364), 및 연통홀(366)을 구비할 수 있다.
설치홈(362)는 구강세정기 바디(220)의 측면에 형성된다. 그리고 설치홈(362)의 내측면에는 기체유입부재(364)와의 나사결합을 위한 암나사부(362a)가 구비될 수 있다.
기체유입부재(364)는 설치홈(362)에 결합되며, 기체가 유입되는 기체유동유로(364a)와, 분산부재(380)가 설치되는 장착홈(364b)을 구비할 수 있다. 그리고, 기체유입부재(364)의 일단부에는 설치홈(362)에 구비되는 암나사부(362a)에 대응되는 수나사부(364c)를 구비할 수 있다.
한편, 연통홀(366)은 설치홈(362)으로부터 연장 형성되어 나노버블 발생부(340)와 설치홈(362)을 연통시킨다. 그리고, 연통홀(366)은 나노버블 발생부(340)를 따라 흐르는 액체가 유입되는 것을 방지토록 단면적이 나노버블 발생부(340)의 최소 단면적보다 작거나 동일하게 형성된다.
즉, 나노버블 발생부(340)의 단면적 감소에 따라 나노버블 발생부(340)를 흐르는 액체의 유속이 증가하는 반면 나노버블 발생부(340)에 의한 내부 저항도 함께 증가한다. 이에 따라 나노버블 발생부(340)를 따라 흐르는 유체는 내부 저항이 작은 부분으로 유동하려고 한다.
따라서, 만약 연통홀(366)의 직경이 나노버블 발생부(340)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경보다 큰 경우 나노버블 발생부(340)를 따라 흐르는 액체가 연통홀(366) 측으로 흐를 수 있다.
이와 같이 액체가 연통홀(366) 측으로 흐르는 것을 방지하기 위하여 연통홀(366)의 직경은 나노버블 발생부(340)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경과 동일하거나, 나노버블 발생부(340)의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경보다 작게 형성된다.
또한, 기체유입부(360)는 기체유동유로(364a)의 끝단부에 설치되어 유입되는 공기를 정화하기 위한 에어필터(368)를 더 구비할 수 있다. 즉, 기체유입부재(364)로 유입되는 공기로부터 먼지 등의 이물질을 정화하기 위한 에어필터(368)를 더 구비할 수 있으며, 이에 따라 연통홀(366)이 막히게 되어 기체가 나노버블 발생부(340)로 유입되지 못하는 것을 방지할 수 있다.
분산부재(380)는 기체유입부(360)에 장착되며, 나노버블 발생부(340)에서의 기체 혼입시 유입되는 기체를 분산시켜 액체에 혼입시킬 수 있도록 기체유입부(360)로 유입되는 기체를 분산시킨다.
보다 자세하게 살펴보면, 분산부재(380)는 기체유입부재(364)의 장착홈(364b)에 설치되어 통과하는 기체를 분산시켜 기체를 1차적으로 미세화한다.
이후, 분산부재(380)를 통과하여 1차적으로 미세화된 기체는 연통홀(366)을 통해 나노버블 발생부(340)로 유입된다. 이때, 나노버블 발생부(340)를 따라 흐르는 액체에 의해 나노버블 발생부(340)로 유입된 기체는 2차적으로 미세화되어 유동하는 액체에 혼합된다.
즉, 연통홀(266)을 빠져 나오는 1차적으로 미세화된 기체는 나노버블 발생부(240)에서 흐르는 상대적으로 속도가 빠른 액체에 의해 나누어지듯 2차적으로 미세화되어 유동하는 액체에 혼합된다.
한편, 분산부재(380)는 관통하는 기체가 미세화되도록 1 ㎛보다 작은 직경을 가지는 다공성 재질로 이루어질 수 있다.
다시 말해, 분산부재(380)를 통해 나노버블 발생부(340)로 유입되는 기체를 미세화시켜 나노버블 발생부(340)로 유입시킬 수 있으므로 나노버블의 발생률을 향상시킬 수 있다.
한편, 도면에도 도시되지 않았으나, 구강세정기 바디(220)의 세정액 분사구(224)에는 노즐팁(미도시)이 장착될 수 있으며, 이에 따라 분사되는 세정액은 분산되어 구강세정기 바디(220)로부터 토출될 수 있다.
상기한 바와 같이, 나노버블 발생부(340)에 연결되는 기체유입부(360)를 통해 구강세정기 바디(220)의 외부압력과 나노버블 발생부(340)의 압력차에 의해 기체가 나노버블 발생부(340)로 유입되도록 하여 나노버블을 발생시킬 수 있으므로, 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있다.
즉, 기체를 가압하는 가압펌프 등과 같은 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있다.
또한, 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시켜 나노버블을 발생시킬 수 있으므로, 기체를 유입시키기 위한 별도의 장치에 의해 발생되는 소음을 감소킬 수 있으며, 또한 제작비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 소형화를 구현할 수 있다.
더하여, 기체를 가압하는 가압펌프 등과 같은 버블의 혼입을 위한 별도의 장치 없이 유동하는 액체에 기체를 유입시킬 수 있으므로, 별도의 장치로부터 발생되는 진동을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 발생된 나노 버블이 토출 전 소멸되는 현상을 감소킬 수 있다.
더불어, 구조의 단순화를 통해 발생된 나노버블이 이동되는 거리를 감소시킬 수 있으므로, 세정액의 세정액 분사구(224)로의 토출 전 나노버블 핵의 성장 및 파열로 인한 나노버블이 소멸되는 현상을 감소시킬 수 있다.
또한, 분산부재(380)를 통해 기체유입부(360)로 유입되는 기체를 분산시켜 액체에 유입되도록 하여 나노버블의 발생률을 향상시킬 수 있다.
한편, 나노버블 발생노즐(300)을 통해 나노버블을 함유한 세정액을 토출할 수 있다.
더하여, 나노버블을 발생시키는 나노버블 발생노즐(300)의 구조가 단순하므로, 나노버블이 함유된 세정액을 토출할 수 있는 동시에 장치의 소형화를 구현할 수 있다. 즉, 구강세정기(200)의 소형화를 구현할 수 있다.
또한, 나노버블이 함유된 세정액을 토출할 수 있으므로, 나노버블이 함유된 세정액이 피대상체, 예를 들어 치아와 잇몸에 도달하여 나노버블이 소멸하면서 구현하는 효과, 즉 진동과 음이온 효과 등을 통한 피대상체의 세정효과를 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구강세정기의 작동에 대하여 설명하기로 한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구강세정기의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.
즉, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구강세정기로 세정액이 유입되지 않는 상태를 설명하기 위한 작동도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구강세정기로 세정액이 유입되는 상태를 설명하기 위한 작동도이다.
먼저 도 8을 참조하면, 사용자에 의해 개폐부재(242)가 가압되지 않는 경우 개폐부재(242)는 탄성부재(246)에 의해 원위치에 배치된다. 이때, 개폐부재(242)의 개폐부(242b)는 경사면(228a)에 접촉된 상태에 배치된다. 이에 따라, 세정액 유입구(222)로 유입되는 세정액은 더 이상 유동하지 못하게 된다.
이후, 사용자에 의해 도 9에 도시된 바와 같이 개폐부재(242)가 가압되면, 개폐부재(242)는 탄성부재(246)를 압축시키면서 안내부(230)를 따라 이동되고, 이때 개폐부재(242)의 개폐부(242b)는 경사면(228a)으로부터 이격된 상태에 배치된다.
이에 따라, 세정액 유입구(222)로 유입되는 세정액은 장착부(228)를 통해 유동하여 세정액 유로(226)로 유입된다. 이후 세정액은 세정액 유로(226)에 연결되는 노즐몸체(320)의 유로(322)로 유입되며, 계속 유동하여 나노버블 발생부(340)를 따라 흐르게 된다.
이와 같이 나노버블 발생부(340)를 따라 세정액이 흐르게 되면, 구강세정기 바디(220)의 외부압력과 나노버블 발생부(340)의 압력이 서로 다르게 되고, 상대적으로 압력이 낮은 나노버블 발생부(340) 측으로 기체유입부(360)를 통해 기체가 유입된다.
이때, 기체는 에어필터(368)를 통과하여 기체유입부재(364)의 기체유동유로(364a)로 유입된다. 이에 따라 유입되는 공기로부터 먼지 등의 이물질이 제거된 기체가 유입될 수 있다.
한편, 기체유동유로(364a)로 유입된 기체는 분산부재(380)를 통과하게 되고, 이에 따라 기체는 1차적으로 미세화된다.
이후, 분산부재(380)를 통과한 기체는 연통홀(366)을 따라 흘러 최종적으로 나노버블 발생부(340)로 유입된다. 이때, 기체는 유속이 증가된 세정액에 의해 나누어지듯 2차 미세화되어 세정액에 함유된다.
결국, 나노버블 발생부(340)로 유입된 기체는 나노버블이 되어 세정액에 함유된다.
이후, 나노버블이 함유된 세정액은 세정액 분사구(224)를 통해 구강세정기 바디(220)로부터 분사된다.
상기한 바와 같이, 나노버블 발생노즐(300)을 통해 세정액 유로(226)를 흐르는 세정액에 나노버블을 함유시킬 수 있으므로, 나노버블이 함유된 세정액을 토출할 수 있다.
더하여, 구조가 단순한 나노버블 발생노즐(300)이 채용됨으로써 구강 세정기(200)의 소형화를 구현할 수 있다.
또한, 구강 세정기(200)의 제조비용을 감소시킬 수 있다.
더불어, 나노버블이 함유된 세정액을 토출할 수 있으므로, 나노버블이 함유된 세정액이 피대상체, 예를 들어 치아와 잇몸에 도달하여 나노버블이 소멸하면서 구현하는 효과, 즉 진동과 음이온 효과 등을 통한 피대상체의 세정효과를 향상시킬 수 있다.
10, 100, 300 : 나노버블 발생노즐 20, 120, 320 : 노즐몸체
40, 140, 340 : 나노버블 발생부 60, 160, 360 : 기체유입부
180, 380 : 분산부재 200 : 구강 세정기
220 : 구강세정기 바디 240 : 개폐유닛
242 : 개폐부재 244 : 지지부재
246 : 탄성부재 248 : 실링부재

Claims (17)

  1. 내부를 관통하여 액체가 유동할 수 있도록 유동 경로를 제공하는 유로를 구비하는 노즐몸체;
    상기 유로의 일부분을 형성하되, 상기 노즐몸체의 외부압력보다 낮은 압력을 가지도록 액체의 유동 경로를 따라 단면적이 감소되었다가 확대되도록 형성되는 나노버블 발생부;
    상기 노즐몸체에 구비되며, 상기 노즐몸체의 외부압력과 상기 나노버블 발생부의 압력차에 의해 상기 나노버블 발생부로 기체가 유입되도록 상기 나노버블 발생부에 연결되는 기체유입부; 및
    상기 기체유입부에 장착되며, 상기 나노버블 발생부에서의 기체 혼입시 유입되는 기체를 분산시켜 액체에 혼입시킬 수 있도록 상기 기체유입부로 유입되는 기체를 분산시키는 분산부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노버블 발생노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기체유입부는 상기 노즐몸체의 반경 방향으로 형성되어 상기 나노버블 발생부에 연결되는 연통홀로 이루어지며,
    상기 연통홀은 상기 나노버블 발생부를 흐르는 액체가 유입되는 것을 방지토록 단면적이 상기 나노버블 발생부의 최소 단면적보다 작거나 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 발생노즐.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나노버블 발생부의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경과 상기 노즐몸체에 구비되는 유로의 직경은 1 : 2 ~ 4의 비를 가지는 것을 특징으로 하는 나노버블 발생노즐.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 분산부재는
    통과하는 기체가 미세화되도록 1 ㎛보다 작은 직경을 가지는 다공성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노버블 발생노즐.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기체유입부는
    상기 노즐몸체의 측면에 형성되어 상기 분산부재가 설치되는 설치홈;
    상기 설치홈에 결합되며 기체가 유입되는 기체유입홀을 구비하는 덮개부재; 및
    상기 설치홈으로부터 연장 형성되어 상기 나노버블 발생부와 상기 설치홈을 연통시키는 연통홀;
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 나노버블 발생노즐.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연통홀은
    상기 나노버블 발생부를 흐르는 액체가 유입되는 것을 방지토록 단면적이 상기 나노버블 발생부의 최소 단면적보다 작거나 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 발생노즐.
  8. 세정액이 유입되는 세정액 유입구와, 나노버블이 함유된 세정액이 토출되는 세정액 분사구와, 상기 세정액 유입구와 상기 세정액 분사구를 연결하는 세정액 유로를 구비하는 구강세정기 바디; 및
    상기 세정액 유로에 연결되며, 외부압력과의 압력차를 통해 기체를 유입하여 유동하는 세정액에 나노버블을 함유시키는 나노버블 발생노즐; 을 포함하며,
    상기 나노버블 발생노즐은 내부를 관통하여 액체가 유동할 수 있도록 유동 경로를 제공하며 상기 세정액 유로에 연결되는 유로를 구비하는 노즐몸체와, 상기 유로의 일부분을 형성하되 상기 구강세정기 바디의 외부압력보다 낮은 압력을 가지도록 액체의 유동 경로를 따라 단면적이 감소되었다가 확대되도록 형성되는 나노버블 발생부, 상기 구강세정기 바디의 외부압력과 상기 나노버블 발생부의 압력차에 의해 상기 나노버블 발생부로 기체가 유입되도록 상기 나노버블 발생부에 연결되는 기체유입부 및, 상기 기체유입부에 장착되며 유입되는 기체를 분산시켜 상기 나노버블 발생부에서 액체에 혼입시킬 수 있도록 상기 기체유입부로 유입되는 기체를 분산시키는 분산부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 구강 세정기.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서, 상기 분산부재는
    관통하는 기체가 미세화되도록 1 ㎛보다 작은 직경을 가지는 다공성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구강 세정기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기체유입부는
    상기 구강세정기 바디의 측면에 형성되는 설치홈;
    상기 설치홈에 결합되며, 기체가 유입되는 기체유동유로와, 상기 분산부재가 설치되는 장착홈을 구비하는 기체유입부재; 및
    상기 설치홈으로부터 연장 형성되어 상기 나노버블 발생부와 상기 설치홈을 연통시키는 연통홀;
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 구강 세정기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 연통홀은
    상기 나노버블 발생부를 흐르는 액체가 유입되는 것을 방지토록 단면적이 상기 나노버블 발생부의 최소 단면적보다 작거나 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 구강 세정기.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 나노버블 발생부의 최소 단면적을 가지는 부분의 직경과 상기 노즐몸체에 구비되는 유로의 직경은 1 : 2 ~ 4의 비를 가지는 것을 특징으로 하는 구강 세정기.
  15. 제12항에 있어서, 상기 기체유입부는
    기체유동유로의 끝단부에 설치되어 유입되는 기체를 정화하기 위한 에어필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구강 세정기.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 세정액 유로에 연결되도록 상기 구강세정기 바디에 구비되는 장착부에 장착되어 세정액 유로를 개폐하는 개폐유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구강 세정기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 개폐유닛은
    상기 세정기 바디에 구비되는 안내부에 슬라이딩 이동 가능하도록 결합되어 세정액 유로를 개폐하는 개폐부재;
    상기 개폐부재의 상부에 배치되도록 상기 구강세정기 바디에 고정 결합되는 지지부재;
    상기 개폐부재와 상기 지지부재 사이에 장착되어 상기 개폐부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재; 및
    상기 개폐부재의 하단부에 장착되어 상기 안내부를 통해 상기 세정액이 유출되는 것을 방지하기 위한 실링부재;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 구강 세정기.
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