KR101161315B1 - 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물 및 이 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 일체의 유,무기재료 및 상용화제를 사용하지 않고, 결정성과 비결정성 영역을 물리적 연신을 통하여 미세 다공성이 부여된 미세 다공성 필름을 제조하고, 이와 같이 제조된 미세 다공성 필름을 미세 다공성 필름 배면 지지체 및 압력부여 구조체(공기 공급수단)와 일체화하여 나노 마이크로 기포를 발생시키도록 한 나노 마이크로 기포 발생장치에 관한 것이며, 이와 같은 나노 마이크로 기포 발생장치는 양식장 및 농산물 재배에 적용하더라도 오염의 우려가 없어 보다 생산량이 증대되는 효과가 제공된다.
나노, 밀리, 마이크로, 버블, 미세, 기포, 기공, 발생, 필름

Description

나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물 및 이 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치{Structure for production of nano micro bubble and apparatus for production of nano micro bubble with that}
본 발명은 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물 및 이 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오염의 우려가 없고, 소형이면서 경제적이며 나노 마이크로 기포의 직경을 가변할 수 있어 부담없이 다양한 용도로 사용할 수 있는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물 및 이 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치에 관한 것이다.
일반적으로, 미세 기포는 발생기에서 버블 직경이 밀리미터 단위인 것을 밀리 버블, 10 ~ 수십 마이크로미터 범위인 것을 마이크로 버블, 수백 나노미터 ~ 10 마이크로미터 범위인 것을 나노 마이크로 버블, 수백 나노미터 이하인 것을 나노 버블로 분류하고 있는데, 밀리 버블부터 마이크로 버블, 및 나노 마이크로 버블을 모두 포괄하는 광의의 용어로서 '미세 기포'를 사용하기도 한다.
나노 마이크로 버블(Nano micro bubble)을 포함하는 미세 기포는, 식물의 재배 및 어,패류의 양식에 있어서 성장속도, 정화작용, 증식 등에 탁월한 효과가 있음이 증명되고 있는 추세이다.
특히, 나노 마이크로 기포는, 기체용해효과, 자기가압 효과, 대전 효과 등의 물리화학적 특성이 있으며, 이러한 나노 마이크로 기포의 탁월한 산화환원작용과 하나의 나노 마이크로 기포가 소멸될 때 발생하는 다량의 에너지를 이용하여 살균, 세정 기능에 많이 응용되고 있다.
일예로, 최근에 이러한 나노 마이크로 기포는, (하수처리 관련 시설, 고도 정수 처리 시설, 토양 정화 등)의 환경분야, (각종 양식, 양액 재배, 활어 수조, 수족관 등)의 어업 및 농업분야, (배수처리, 세정 등)의 산업분야, (입욕관련 시설, 욕조, 인공 탄산천, 정수, 전기 등)의 건강의료분야, (세탁기 등)의 생활가전분야 (선체저항저감 등)의 선반 분야 등 다방면에 적용되고 있다.
따라서, 이와 같이 다방면에 적용되는 나노 마이크로 기포를 발생하기 위한 장치들이 많이 제공되고 있는데, 일예로서 마이크로 버블을 제조한 후 이를 전기 분해하여 나노화시키는 전기분해 방식의 나노 마이크로 기포 발생장치와, 차폐된 공간 속에 물과 고압의 공기를 혼입하여 고안된 와류형성 장치에 의해 나노 마이크로 버블을 생성시키는 용존공기부상법(DAF)을 적용한 나노 마이크로 기포 발생장치가 대표적이다.
그러나, 현재 제공되고 있는 전기분해 방식의 나노 마이크로 기포 발생장치 와 용존공기부상법 방식의 나노 마이크로 기포 발생장치의 경우, 설비자체가 크고 고가여서 농어민들이 농어업에 사용하기에는 경제적인 부담이 매우 컸으며, 설혹 고가로 구매하여 사용한다고 하더라도 에너지 소비량도 매우 커서 유지비용의 부담이 큰 문제점이 있었다.
또한, 설비자체가 매우 크고 고가여서 욕조 등의 생활건강 분야를 비롯하여 가정 및 소규모 농가 등에 적용하여 사용하기에도 한계가 있는 문제점이 있었다.
한편, 종래의 전기분해 방식의 나노 마이크로 기포 발생장치와 용존공기부상법 방식의 나노 마이크로 기포 발생장치의 경우, 나노 마이크로 기포 발생을 위하여 공지된 폴리올레핀 재질의 미세 다공성 필름을 적용하고 있다.
종래에 평균 20nm ~2㎛ 크기의 직경을 갖는 미세 다공성 필름 제조방법 중 하나는 매트릭스 중합체와 상당량의 유기 또는 무기 미립자 충전제 예컨대 파라핀오일 또는 탄산칼슘 등을 혼합하고, 이 혼합물을 압출기를 이용하여 필름을 생산한 후, 이를 일축 또는 이축 연신하여 제조한다.
여기서, 탄산칼슘이 혼합된 필름은 연신과정에서 탄산칼슘에 의한 기공이 형성되며, 파라핀 등의 저분자량 유기충전제 필름은 메틸 알콜, 아세톤 등의 유기용제로 상기 저분자량 물질을 추출한 후 세척, 열 고정하여 미세 다공성 필름을 제조하였다.
이때, 매트릭스 중합체로는 폴리프로필렌, 저밀도폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 초고밀도폴리에틸렌 등이다.
그러나, 저분자량 물질을 유기용제로 추출하는 방식으로 제조되는 미세 다공성 필름은, 추출 후 생성되는 미세 기공의 크기가 첨가된 저분자량 물질의 용해된 크기와 비례하여, 기공 크기 조절에 한계가 있으므로, 나노, 마이크로 버블 생성크기에 제약을 받으며, 또한 어패류, 농산물 등의 양식 및 재배에 사용할 경우 잔류 유기용제에 의한 오염으로 농수산물의 성장 및 생명에 유해성을 제공하게 될 우려가 컸었다.
또한, 탄산칼슘을 사용하여 연신에 따라 미세 다공성 필름을 제조할 경우는, 연신 시 탄산칼슘의 무기재료에 의한 찢기는 형태로 기공이 형성됨으로써, 기공의 크기가 나노, 마이크로 버블을 생성할 수 없는 크게 형성됨으로써, 나노 마이크로 기포 발생용으로는 적합하지 않게 된다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 평균 버블 직경이 50~500nm 크기인 나노 마이크로 버블을 생성하기 위하여 일체의 유기, 무기재료, 상용화제 등을 사용하지 않고 결정성과 비결정성 영역을 물리적 연신을 통하여 미세 다공성이 부여된 미세 다공성 필름을 제조하고, 이와 같이 제조된 미세 다공성 필름을 미세 다공성 필름 배면 지지체 및 압력부여 구조체(공기 공급수단)와 일체화하여 나노 마이크로 기포를 생성하는 나노 마이크로 기포 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 고가이면서 크기가 큰 전기분해 설비나 고압 펌프 등을 배제하면서도, 일체의 유기, 무기재료, 상용화제 등을 사용하지 않고 결정성과 비결정성 영역을 물리적 연신을 통하여 미세 다공성이 부여된 미세 다공성 필름을 적용하여 보다 경제적 부담이 적은 나노 마이크로 기포 발생장치를 제공함으로써, 가정 및 소규모 농어가를 비롯한 다양한 용도로서 사용이 용이하며, 소형 제품 등에도 적용이 수월하도록 하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명은 고가이면서 크기가 큰 전기분해 설비나 고압 펌프 등을 배제하고, 공지된 미세 다공성 필름을 적용하면서도, 보다 경제적 부담이 적은 나노 마이크로 기포 발생장치를 제공함으로써, 가정 및 소규모 농어가를 비롯한 다양한 용도로서 사용이 용이하며, 소형 제품 등에도 적용이 수월하도록 하는데에도 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물은, 기공 형성을 위한 무기재(inorganic compounds) 또는 유기재(organic compounds)의 첨가 없이, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고분자량 폴리에틸렌(HMW-PE) 및 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 중에서 선택된 1종 이상의 폴리올레핀계 수지로부터, 유기용제 및 용매를 사용하지 않는 건식연신법을 통해 미세 다공성이 부여되어 기공율이 10~80% 이고, 평균 기공 크기가 0.01~2㎛로 제조된 적어도 1겹 이상의 미세 다공성 필름과; 상기 미세 다공성 필름의 배면에 적층되며, 유입되는 공기가 분산되어 다공성 필름을 통과되도록 하는 것으로서, 소수성을 갖는 폴리올레핀계 부직포, 신터링(sintering) 방식으로 제조된 폴리올레핀계 소수성 다공체, 폴리올레핀 섬유를 가열,압착하여 만들어진 섬유상 다공체 중에서 선택된 1종 이상인 적어도 1겹 이상의 미세 다공성 필름 배면 지지체가 적층,형성된 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 미세 다공성 필름 배면 지지체의 상부에는 보호재로서 그물망 형태의 매쉬가 더 적층,형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 매쉬가 금속재 또는 나일론인 것이 적용되는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치는, 상기한 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물과; 상기 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물에 일정한 압력을 부여하여 공기를 공급하되, 상기 공기가 분산되어 고르게 통과되도록 하는 공기 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 공기 공급수단은, 일측에 공기 유입구가 형성되고, 상기 공기 유입구와 연통되도록 내부에 공기 통로가 형성된 본체를 포함하되, 상기 본체의 공기 통로 상부에는 일정간격마다 복수의 통공이 형성되고, 상기 통공들의 상면 높이와 동일높이를 이루어 각 통공들이 연통되도록 여러 갈래로 분기된 슬릿홈이 형성된 것과; 상기 슬릿홈 사이에는 슬림홈보다 일정높이만큼 높은 철부와, 상기 철부들보다는 낮은 요부가 연속적으로 정렬배치되게 요철부가 형성된 것과; 상기 슬릿홈들 중, 외곽을 이루는 슬릿홈으로부터 일정간격 이격된 위치에는, 상기 통공들을 통해 공급되는 공기의 유실을 예방하도록 그 둘레에 걸쳐 실링부재가 설치된 것을 특징으로 하며, 상기 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물은, 상기 실링부재 안쪽에 위치되게 안착,지지되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 본체와 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 사이에 두고 적층 결합되고, 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 통과한 나노 마이크로 기포들이 통과되도록 통기공이 형성된 커버를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 커버의 안쪽면에서 통기공으로부터 일정간격 이격된 외곽 둘레에는, 상기 통공들을 통해 공급되는 공기의 유실을 예방하도록 그 둘레에 걸쳐 실링부재가 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 통공들 중, 상기 공기 유입구로부터 먼 위치에 형성되는 통공의 크기가 제일 크게, 상기 공기 유입구로부터 가까운 위치에 형성되는 통공의 크기가 제일 작게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 공기 공급수단은, 일측에 공기 유입구가 형성되고, 상기 공기 유입구와 연통되도록 내부에 공기 통로가 형성된 본체를 포함하되, 상기 본체의 일측면에는 상기 공기 통로와 연통되는 복수의 통공이 형성되고, 상기 복수의 통공이 형성되는 부위에는 일정깊이의 슬릿홈이 길이방향으로 형성되며, 상기 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물은, 상기 본체에 감합되고, 감합된 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물 외면에 일정간격으로 와이어가 감긴 것일 수도 있다.
이 경우, 상기 본체의 슬릿홈에 형성되는 복수의 통공들 중, 상기 공기 유입구로부터 먼 위치에 형성되는 통공의 크기가 제일 크게, 상기 공기 유입구로부터 가까운 위치에 형성되는 통공의 크기가 제일 작게 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치는, 종래에 공지된 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물과; 상기 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물에 일정한 압력을 부여하여 공기를 공급하되, 상기 공기가 분산되어 고르게 통과되도록 하는 공기 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물 및 이 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치에 의하면, 평 균 버블 직경이 50~500nm 크기인 나노 마이크로 버블을 발생시키되, 일체의 유기, 무기재료, 상용화제 등이 사용되지 않고 결정성과 비결정성 영역을 물리적 연신을 통하여 제조된 미세 다공성 필름과, 미세 다공성 필름 배면 지지체 및 압력부여 구조체(공기 공급수단)가 일체화되어 나노 마이크로 기포를 생성하는 나노 마이크로 기포 발생장치가 제공되는바, 양식장 및 농산물 재배에 적용하더라도 오염의 우려가 없이 보다 생산량이 증대되는 효과가 제공된다.
특히, 본 발명은 고가이면서 크기가 큰 전기분해 설비나 고압 펌프 등이 배제되고, 일체의 유기, 무기재료, 상용화제 등이 사용되지 않음은 물론 결정성과 비결정성 영역을 물리적 연신을 통하여 미세 다공성이 부여된 미세 다공성 필름이 적용됨으로써, 보다 경제적 부담이 적은 나노 마이크로 기포 발생장치의 제공이 가능하며, 이에 따라 가정 및 소규모 농어가를 비롯한 다양한 용도로서 사용이 용이해짐은 물론 소형 제품 등에도 적용이 수월해지게 되는 매우 유용한 효과가 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1a는 본 발명에 따른 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물의 적층관계를 나타낸 분리사시도이고, 도 1b는 도 1a의 결합단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조 물(10)은, 공기가 통과되는 순서대로 미세 다공성 필름(12)과, 미세 다공성 필름 배면 지지체(14) 및 매쉬(mash)(18)가 순차적으로 적층된 구조로 이루어져 있다.
따라서, 공기가 유입되어 순차적으로 미세 다공성 필름(12)과, 미세 다공성 필름 배면 지지체(14) 및 매쉬(18)를 통과하면서 50~500nm크기의 직경을 갖는 나노 마이크로 버블이 생성된다.
미세 다공성 필름(12)은, 평균 기공 크기가 0.01~2㎛인 것으로서, 기공 형성을 위한 무기재(inorganic compounds) 또는 유기재(organic compounds)의 첨가 없이, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고분자량 폴리에틸렌(HMW-PE) 및 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 중에서 선택된 1종 이상의 폴리올레핀계 수지로부터, 유기용제 및 용매를 사용하지 않는 건식연신법을 통해 미세 다공성이 부여되어 기공율이 10~80%로 제조된 필름이다.
특히, 상기 미세 다공성 필름(12)은, 안정제, 산화방지제 또는 분산제와 같은 무기재 또는 유기재 입자의 첨가 없이 순수 폴리올레핀계 수지를 압출하여 미연신 필름을 제조한 다음, 이를 냉각에 의해 결정화를 유도하고 물리적인 연신공정에 의해 섬유상의 기공을 형성시킨 후, 최종 열처리하여 얻어진 것이며, 수압저항성이 1.177 ㅧ 105Pa 이상, 기체투과율이 100~200cc/min/cm2/1ATM 인 것이다.
상기한 미세 다공성 필름(12)은, 본 발명 출원인이 선출원하여 특허등록(10-0715888호)받은 것이므로, 그 구체적인 제조방법에 대해서는 상술하지 않기로 한 다.
또한, 상기 미세 다공성 필름의 배면 지지체(14)는, 소수성을 갖는 폴리올레핀계 부직포, 신터링(sintering) 방식으로 제조된 폴리올레핀계 소수성 다공체, 폴리올레핀 섬유를 가열,압착하여 만들어진 섬유상 다공체 중에서 선택된 1종 이상의 다공성 지지체이다.
상기 매쉬(18)는 미세 다공성 필름(12)과 미세 다공성 필름 배면 지지체(14)를 보호하고, 나노 마이크로 기포가 통과되도록 작은 구멍이 형성된 그물망 형태의 보호재로서, 용도에 따라 금속재 또는 나일론 재질로 구성된다.
이와 같이, 미세 다공성 필름(12)과 미세 다공성 필름 배면 지지체(14) 및 매쉬(18)가 적층되어 이루어진 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)에 공기가 분산되어 일정한 압력으로 통과되도록 하면, 50~500nm 직경의 나노 마이크로 버블이 발생된다.
한편, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 다른 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물의 분리사시도 및 결합단면도로서, 미세 다공성 필름(12)과 미세 다공성 필름 배면 지지체(14)에 더하여 미세 다공성 필름(12-1)을 한 겹 더 적층하고, 이들을 통과한 버블을 분산시키기 위한 부직포(16)를 더 적층한 후, 마지막으로 보호재인 매쉬(18)를 적층한 구성을 나타낸 것이다.
즉, 미세 다공성 필름(12)-미세 다공성 필름 배면 지지체(14)-미세 다공성 필름(12-1)-부직포(16)-매쉬(18)의 순으로 적층한 나노 마이크로 기포 발생용 적층 구조물(10)로 구성될 수도 있으며, 이의 경우 평균 기공 크기가 0.01~2㎛인 것으로서, 기공 형성을 위한 무기재(inorganic compounds) 또는 유기재(organic compounds)의 첨가 없이, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고분자량 폴리에틸렌(HMW-PE) 및 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 중에서 선택된 1종 이상의 폴리올레핀계 수지로부터, 유기용제 및 용매를 사용하지 않는 건식연신법을 통해 미세 다공성이 부여되어 기공율이 10~80%로 제조된 미세 다공성 필름(12,12-1)을 두 번에 걸쳐 공기가 통과하게 됨으로써, 더욱 미세한 크기의 나노 마이크로 버블이 발생된다.
이하에서는, 상기한 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치에 대하여 설명한다.
<제 1실시 예>
도 3은 본 발명의 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 제 1실시 예에 따른 나노 마이크로 기포 발생장치의 전체 사시도이고, 도 4는 도 3의 분리 사시도이며, 도 5는 도 3의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)을 포함하는 제 1실시 예에 따른 나노 마이크로 기포 발생장치(100)는, 앞서 설명한 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)과, 이 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)에 일정한 압력을 부여하면서 공기를 공급하되, 상기 공기가 분산되어 고르게 통과되도록 하는 공기 공급수단을 포함하여 이루어진다.
상기 공기 공급수단은, 일측에 공기 유입구(112)가 형성되고, 이 공기 유입구(112)와 연통되도록 내부에 공기 통로(114)가 형성된 본체(110)를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.
본 발명의 제 1실시 예를 뒷받침하는 도 3 내지 도 5에서 공기 공급수단을 이루는 본체(110)가 사각 프레임 형상인 것으로 도시하였으나, 그 형상은 원형을 비롯한 다각 형상일 수 있는바, 그 형상에는 한정을 두지 않는다.
상기 본체(110)의 내부에 형성되는 공기 통로(114)의 상부에는 일정간격마다 복수의 통공(116 : 116a,116b,116c)이 형성되어 있고, 이 통공(116)들의 상면 높이와 동일높이를 이루어 각 통공(116)들이 연통되도록 여러 갈래로 분기된 슬릿홈(120)이 형성되어 있다.
여기서 상기 슬릿홈(120)은 대략 바둑판 형태로 형성되어 서로 연결되도록 형성되며, 슬릿홈(120) 사이에는 일정높이만큼 높은 철부(132a)와, 이 철부들보다는 낮은 요부(132b)가 연속적으로 정렬배치된 형태로 요철부(130)가 형성되어 있다.
참고로, 상기 통공(116)들 중, 공기 유입구(112)와 거리가 먼 통공(116a)의 직경이 가장 크게, 공기 유입구(112)와 거리가 가까운 통공(116c)의 직경이 가장 작게 형성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 공압의 차이에 의해 공기 유입구(112)와 가까운 통공(116c)을 통해 많은 양의 공기가 유입되는 것을 예방하고, 전체적으로 고르게 공기가 공급되도록 하기 위함이다.
한편, 슬릿홈(120) 중, 외곽을 이루는 슬릿홈으로부터 일정간격 이격된 위치 에는, 상기 통공(116)들을 통해 공급되는 공기의 유실을 예방하도록 그 둘레에 걸쳐 실링부재(140)가 설치되어 있으며, 이 실링부재(140)와 외곽을 이루는 슬릿홈 사이는 슬릿홈보다 다소 높게 형성되어 있다.
상기 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)은, 본체(110)의 실링부재(140) 안쪽에 위치되게 안착,지지되어 설치됨으로써, 본체(110)의 공기 통로(114)와 통공(116) 및 슬릿홈(120)을 통과하는 공기는 유실됨이 없이 모두 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)을 고르게 통과하여 나노 마이크로 버블이 생성된다.
한편, 본체(110)와 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)을 사이에 두고 적층 결합되되, 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)을 통과면서 생성된 나노 마이크로 기포들이 통과될 수 있도록 통기공(152)이 형성된 커버(150)가 더 구비되어 있다.
상기 커버(150)의 외측 둘레에는 일정간격마다 복수의 결합공(158)이 형성되어 있고, 이에 대응하도록 본체(110)의 외측 둘레에도 복수의 결합공(118)이 형성되어 있는바, 이들 결합공(118,158)들을 통해 결합수단을 체결하게 되면, 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)이 본체(110)의 요철부(130)들에 밀착,지지됨으로써, 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)을 통과하는 공기가 일정한 압력을 부여받게 된다.
물론, 이 경우 커버(150)의 안쪽면에서 통기공(152)으로부터 일정간격 이격된 외곽 둘레에는, 본체(110)의 통공(116)을 통해 공급되는 공기의 유실을 예방하 도록 그 둘레에 걸쳐 실링부재(154)가 설치되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 제 1실시 예에 따른 나노 마이크로 기포 발생장치의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)을 사이에 두고 본체(110)와 커버(150)가 결합된 상태에서, 본체(110) 일측에 형성된 공기 유입구(112)를 통해 공기를 공급하게 되면, 공급되는 공기는 본체(110) 내부의 공기 통로(114)를 통과하게 되고, 이 공기 통로(114)에 일정간격마다 형성된 통공(116)들을 통과하여 슬릿홈(120)을 따라 유동하면서 전체 면적에 걸쳐 고르게 분산된다.
이때, 공기 유입구(112)로부터 비교적 먼 거리에 형성된 통공(116a)의 직경이 가장 크고, 비교적 가까운 거리에 형성된 통공(116b)의 직경이 가장 작게 형성됨으로써, 공기 유입구(112)로부터 먼 위치의 슬릿홈과 가까운 위치의 슬릿홈에는 공압차에 의해 거의 유사한 양의 공기가 공급된다.
이와 같이 슬릿홈(120)으로 고르게 공급되는 공기들은 서로 분기된 슬릿홈(120)을 따라 유동하면서 전체 면적에 걸쳐 고르게 분산될 뿐만 아니라, 슬릿홈(120) 사이에 형성된 요철부(130)들의 요부(130b)를 따라 더욱 미세하게 분기되도록 제어되는바, 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)의 저면부 전체 면적에 고르게 분산되게 된다.
따라서, 슬릿홈(120) 및 요철부(130)에 의해 전체 면적에 대해 고르게 분산된 공기는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)을 통과하면서 나노 마이크로 버블이 생성되게 된다.
즉, 고르게 분산된 공기는 기공율이 10~80%이고, 평균 기공 크기가 0.01~2㎛인 미세 다공성 필름(12)과, 미세 다공성 필름 배면 지지체(14)와, 역시 기공율이 10~80%이고, 평균 기공 크기가 0.01~2㎛인 미세 다공성 필름(12-1)과, 부직포(16)를 연속적으로 통과한 후, 마지막으로 매쉬(18)와 커버(150)의 통기공(152)을 통과하여 나노 마이크로 기포로 발생되는 것이다.
참고로, 본 발명의 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)을 포함하는 제 1실시 예에 따른 나노 마이크로 기포 발생장치(100)에서, 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)을 미세 다공성 필름(12)과, 미세 다공성 필름 배면 지지체(14)와, 미세 다공성 필름(12-1)과, 부직포(16) 및 매쉬(18)의 5겹 구조인 것을 일예로 설명하였으나, 상기 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)은 미세 다공성 필름(12)과, 미세 다공성 필름 배면 지지체(14) 및 매쉬(18)의 3겹 구조인 것이 적용될 수 있음은 물론이다.
<제 2실시 예>
도 6은 본 발명의 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 제 2실시 예에 따른 나노 마이크로 기포 발생장치의 전체 사시도이고, 도 7 및 도 8은 도 6의 분리 사시도이며, 도 9는 도 6의 결합단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)을 포함하는 제 2실시 예에 따른 나노 마이크로 기포 발생장치(200)는, 앞서 설명한 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)과, 이 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)에 일정한 압력을 부여하여 공기를 공급하되, 상기 공기가 분산되어 고르게 통과되도록 제어하는 공기 공급수단을 포함하여 이루어진다.
상기 공기 공급수단은, 일측에 공기 유입구(212)가 형성되고, 이 공기 유입구(212)와 연통되도록 내부에 공기 통로(214)가 형성된 환형 형태의 본체(210)를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.
여기서, 본 발명의 제 2실시 예를 뒷받침하는 도 6 내지 도 9에서 본체를 환형 형태인 것으로 도시하였으나, 그 형태는 다각형상일 수도 있음은 물론이다.
상기 본체(210)의 일측면에는 공기 통로(214)와 연통되는 복수의 통공(216 : 216a,216b,216c)이 형성되되, 이 통공(216)이 형성되는 부위에는 일정깊이의 슬릿홈(220)이 길이방향을 따라 형성되어 있다.
여기서, 상기 통공(216)들 중, 공기 유입구(212)와 거리가 먼 통공(216a)의 직경이 가장 크게, 공기 유입구(212)와 거리가 가까운 통공(216c)의 직경이 가장 작게 형성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 공압의 차이에 의해 공기 유입구(212)와 가까운 통공(216c)을 통해 많은 양의 공기가 유입되는 것을 예방하고, 전체적으로 고르게 공기가 공급되도록 하기 위함이다.
상기 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)은, 본체(210)의 둘레를 따라 감합되는데, 본 발명의 제 2실시 예를 뒷받침하는 도 6 내지 도 9에서 나노 마 이크로 기포 발생용 적층구조물(10)을, 미세 다공성 필름(12)-미세 다공성 필름 배면 지지체(14)-미세 다공성 필름(12-1)-부직포(16)-매쉬(18)의 5겹구조인 것을 일예로 도시하였으나, 미세 다공성 필름(12)-미세 다공성 필름 배면 지지체(14)-매쉬(18)의 3겹 구조인 것도 적용가능함은 물론이다.
상기와 같이, 본체(210)의 외면 둘레를 따라 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)이 감합된 상태에서, 그 외면에는 일정간격마다 낚시 줄과 같이 강성이 우수한 와이어(230)가 일정간격으로 감겨져 있는데, 이 와이어(230)는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10) 전체면에 걸쳐 일정한 압력으로 고르게 공기가 통과되도록 분산시키는 제어기능을 담당하는 것으로서, 그 상세한 설명은 후술하기로 한다.
참고로, 도 6 내지 도 9에서 미설명 부호 (240)와 (242)는 본체(210)의 선후단에 각각 체결되는 캡과 실링부재를 나타낸 것이며, 이의 구성을 배제하고 일측에 공기 유입구가 형성되고, 타측은 폐쇄된 본체만 제공될 수도 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 제 2실시 예에 따른 나노 마이크로 기포 발생장치(200)의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 본체(210)의 둘레에 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)이 감합되고, 그 외면에 와이어(230)가 일정간격마다 감겨진 상태에서, 본체(210) 일측에 형성된 공기 유입구(212)를 통해 공기를 공급하게 되 면, 공급되는 공기는 본체(210) 내부의 공기 통로(214)를 통과하게 되고, 이 공기 통로(214)에 일정간격마다 형성된 통공(216)들을 통과하여 슬릿홈(220)을 따라 유동하면서 본체(210)의 일측면 전체길이에 걸쳐 고르게 분산된다.
이때, 공기 유입구(212)로부터 비교적 먼 거리에 형성된 통공(216a)의 직경이 가장 크고, 비교적 가까운 거리에 형성된 통공(216b)의 직경이 가장 작게 형성됨으로써, 공기 유입구(212)로부터 먼 위치의 슬릿홈과 가까운 위치의 슬릿홈에는 공압차에 의해 거의 유사한 양의 공기가 공급된다.
이와 같이 슬릿홈(220)으로 고르게 공급된 공기들은 본체(210)의 둘레면과 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10) 사이를 통해 원주방향으로 회전하게 되고, 따라서 해당 둘레면으로 분산된 공기는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)의 해당 부위만을 통과하게 됨으로써, 전체 면적에 고르게 분산, 통과되게 된다.
즉, 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)은 와이어(230)에 의해 일정간격마다 감겨져 있는바, 도 9에 확대 도시된 바와 같이, 서로 근접하는 와이어들 사이로 공급된 공기는 양쪽의 와이어들에 의해 옆 방향으로 이동되지 않고 그 사이의 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물 해당 부위만을 통과하여 나노 마이크로 기포로서 생성이 이루어지는바, 어느 한 부분에 집중적이지 않고 전체 면적에 걸쳐 고르게 나노 마이크로 기포가 발생되게 된다.
다시 말해서, 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)의 외면에 일정간격마다 감긴 와이어(230)에 의해 슬릿홈(220)을 통과한 분산된 공기가 어느 한쪽으로 몰리지 않고 제 위치에 해당되는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물의 해당 부위만을 통과하여 나노 마이크로 기포로서 생성이 이루어지는바, 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물(10)의 전체 면적에 걸쳐 고르게 나노 마이크로 기포가 발생되게 되는 것이다.
참고로, 본 발명의 제 1실시 예에 따른 나노 마이크로 기포 발생장치(100)는, 본체(110)와 매쉬(18)가 금속재로 이루어진 것을 적용하는 것이 바람직하며, 이의 경우 욕조 버블러, 미생물 배양조 등 민물 용도에 적합할 것이다.
반면에, 본 발명의 제 2실시 예에 따른 나노 마이크로 기포 발생장치(200)는, 본체(210)와 매쉬(18)가 합성수지재로 이루어진 것을 적용하는 것이 바람직하며, 이의 경우 양식장과 같이 해수 용도에 적합할 것이다.
또 한편으로, 본 발명의 제 1실시 예 및 제 2실시 예에 따른 나노 마이크로 기포 발생장치는, 종래에 공지된 미세 다공성 필름을 포함하는 적층구조물을 그대로 적용할 수도 있음은 물론이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물의 분리사시도 및 결합단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 다른 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물의 분리사시도 및 결합단면도.
도 3은 본 발명의 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 제 1실시 예에 따른 나노 마이크로 기포 발생장치의 전체 사시도.
도 4는 도 3의 분리 사시도.
도 5는 도 3의 결합 단면도.
도 6은 본 발명의 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 제 2실시 예에 따른 나노 마이크로 기포 발생장치의 전체 사시도.
도 7 및 도 8은 도 6의 분리 사시도.
도 9는 도 6의 결합 단면도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10 : 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물
12,12-1 : 미세 다공성 필름
14 : 미세 다공성 필름 배면 지지체 16 : 부직포
18 : 매쉬
100 : 나노 마이크로 기포 발생장치
110 : 본체 112 : 공기 유입구
114 : 공기 통로 116 : 통공
120 : 슬릿홈 130 : 요철부
140 : 실링부재 150 : 커버
152 : 통기공 154 : 실링부재
200 : 나노 마이크로 기포 발생장치 210 : 본체
212 : 공기 유입구 214 : 공기 통로
216 : 통공 220 : 슬릿홈
230 : 와이어

Claims (11)

  1. 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고분자량 폴리에틸렌(HMW-PE) 및 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 중에서 선택된 1종 이상의 폴리올레핀계 수지로부터, 건식연신법을 통해 미세 다공성이 부여되어 기공율이 10~80% 이고, 평균 기공 크기가 0.01~2㎛로 제조된 적어도 1겹 이상의 미세 다공성 필름과;
    상기 미세 다공성 필름의 배면에 적층되며, 유입되는 공기가 분산되어 다공성 필름을 통과되도록 하는 것으로서, 소수성을 갖는 폴리올레핀계 부직포, 신터링(sintering) 방식으로 제조된 폴리올레핀계 소수성 다공체, 폴리올레핀 섬유를 가열,압착하여 만들어진 섬유상 다공체 중에서 선택된 1종 이상인 적어도 1겹 이상의 미세 다공성 필름 배면 지지체가 적층,형성된 것을 특징으로 하는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 미세 다공성 필름 배면 지지체의 상부에는 보호재로서 그물망 형태의 매쉬가 더 적층,형성된 것을 특징으로 하는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조 물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 매쉬는, 금속재 또는 나일론인 것을 특징으로 하는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중, 어느 하나의 청구항에 기재된 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물과;
    상기 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물에 일정한 압력을 부여하여 공기를 공급하되, 상기 공기가 분산되어 고르게 통과되도록 하는 공기 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 공기 공급수단은,
    일측에 공기 유입구가 형성되고, 상기 공기 유입구와 연통되도록 내부에 공기 통로가 형성된 본체를 포함하되,
    상기 본체의 공기 통로 상부에는 일정간격마다 복수의 통공이 형성되고, 상기 통공들의 상면 높이와 동일높이를 이루어 각 통공들이 연통되도록 여러 갈래로 분기된 슬릿홈이 형성된 것과;
    상기 슬릿홈 사이에는 슬림홈보다 일정높이만큼 높은 철부와, 상기 철부들보다는 낮은 요부가 연속적으로 정렬배치되게 요철부가 형성된 것과;
    상기 슬릿홈들 중, 외곽을 이루는 슬릿홈으로부터 일정간격 이격된 위치에는, 상기 통공들을 통해 공급되는 공기의 유실을 예방하도록 그 둘레에 걸쳐 실링부재가 설치된 것을 특징으로 하며,
    상기 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물은, 상기 실링부재 안쪽에 위치되게 안착,지지되는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 본체와 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 사이에 두고 적층 결합되고, 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 통과한 나노 마이크로 기포들이 통과되도록 통기공이 형성된 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 커버의 안쪽면에서 통기공으로부터 일정간격 이격된 외곽 둘레에는, 상기 통공들을 통해 공급되는 공기의 유실을 예방하도록 그 둘레에 걸쳐 실링부재가 설치된 것을 특징으로 하는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 통공들 중, 상기 공기 유입구로부터 먼 위치에 형성되는 통공의 크기가 제일 크고, 상기 공기 유입구로부터 가까운 위치에 형성되는 통공의 크기가 제일 작은 것을 특징으로 하는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 공기 공급수단은,
    일측에 공기 유입구가 형성되고, 상기 공기 유입구와 연통되도록 내부에 공기 통로가 형성된 본체를 포함하되,
    상기 본체의 일측면에는 상기 공기 통로와 연통되는 복수의 통공이 형성되고, 상기 복수의 통공이 형성되는 부위에는 일정깊이의 슬릿홈이 길이방향으로 형 성되며,
    상기 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물은, 상기 본체에 감합되고, 감합된 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물 외면에 일정간격으로 와이어가 감긴 것을 특징으로 하는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 본체의 슬릿홈에 형성되는 복수의 통공들 중, 상기 공기 유입구로부터 먼 위치에 형성되는 통공의 크기가 제일 크고, 상기 공기 유입구로부터 가까운 위치에 형성되는 통공의 크기가 제일 작은 것을 특징으로 하는 나노 마이크로 기포 발생용 적층구조물을 포함하는 나노 마이크로 기포 발생장치.
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