KR101483842B1 - 전해질 농축 융합 나노산소기포수 생성 장치 및 방법 - Google Patents

전해질 농축 융합 나노산소기포수 생성 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전해질 농축 융합 나노산소기포수 생성장치 및 방법에 관한 것으로서, 나노산소기포를 가공시키고, 가공된 나노산소기포의 외측면에 전해질 이온을 농축 융합시켜 생리활성화, 살균, 소독 작용을 행하는 전해질 농축 융합 나노산소기포수를 생성시켜 장기간 보존시키면서 식물재배, 어류양식, 동물의 욕수, 세척수로 이용할 수 있게 한다.

Description

전해질 농축 융합 나노산소기포수 생성 장치 및 방법{GENERATION APPARATUS AND METHOD FOR ELECTROLYTE CONCENTRATED AND FUSION NANO OXYGEN BUBBLE WATER}
본 발명은 전해질 이온을 나노산소기포에 농축 융합시켜 생물체의 생리를 활성화 시키고, 살균, 소독 작용을 하는 전해질 농축 융합 나노산소기포수 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.
근년에 와서 나노기포를 생성시키고, 나노기포에 대한 이용기술 개발이 진행되고 있다.
예로서, 일본국 행정법인 산업기술총합연구소 환경관련기술연구 부문 "나노기포의 기초부터 응용까지(高橋正好/URL:http//staff.aist.go.jp/m.taka)" 에서 다카하시(高橋)는 기포는 구경의 크기에 따라 특성을 달리한다는 것을 발견하고 그 특성에 따라서 50마이크로(50㎛) 이하 구경의 기포를 마이크로(㎛)기포, 100나노(㎚) 사이즈 이하 구경의 기포를 나노기포(Nano-Bubbble)로 구분하였고, 또, 나노기포(Nano-Bubbble)는 생성되어 수십초에서 파열되어 소멸되며, 나노기포(Nano-Bubbble)를 장시간 생존시키기 위해서 나노기포(Nano-Bubbble) 외측면에 나트륨(Na) 전해질을 농축시켜 장기 생존시킨다.
그리고, 기포는 구경의 크기에 따라서 파열시 파열 압력, 즉 에너지가 발생하며, 10 마이크로(㎛)기포는 0.3기압, 1 마이크로(㎛)기포는 3기압, 0.1마이크로(㎛)기포는 30기압의 파열압력이 발생하고, 이 파열압력은 수산기(OH-/Free Radical)를 발생시키며, 이 수산기(OH)는 세균, 바이러스를 사멸시키는 강력한 살균 소독효과를 가지며, 반응성이 매우 빠른 특징을 설명한다.
나노기포는 100나노(㎚) 사이즈 이하 구경의 미세기포로서, 나노기포를 생성시키기 위해서는 먼저 50마이크로(㎛)기포를 먼저 생성시켜서 2차 공정에서 초음파 등의 장치에서 수축 가공을 거치면서 100나노(㎚) 사이즈 이하 구경의 나노기포(nano bubbble)로 생성시킨다.
이렇게 생성된 나노기포는 생성 후 수십초에서 스스로 파열되어 소멸되어 이용에 한계가 있으므로, 생성시킨 나노기포의 외측면에 나트륨(Na) 전해질을 농축시켜 감싸게 하여 나노기포가 파열되지 않게 안정화시켜 장시간 생존하도록 하여 이용하게 된다.
그리고, 공개특허 "조직의 살균 또는 소독용제재(PCT WO 2008/072371 A1)"에서는 나노기포는 생물의 조직에 감염되어 질병을 유발시키는 세균, 바이러스 등을 살균, 소독하여 피부질병의 치료와 예방 작용에 대하여 설명한다.
이와 같이 나노기포는 여러 분야에서 이용이 가능함으로 이용 기술 개발이 진행되고 있다.
그런데, 기존에서 나노기포 생성에 있어서 2단계 이상의 공정을 거치게 되어 고비용이 소요되는 문제점, 생성된 나노기포에 나트륨(Na)만을 사용함으로서, 다른 특성을 가진 여러 종류의 전해질이 이용되지 않는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 위에서 보는 문제점을 해결하기 위해, 동일 장치의 단일 공정에서 나노산소기포를 가공시키며, 가공시킨 나노산소기포에 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 아연(Zn), 셀레늄(Se), 철(Fe), 칼슘(Ca), 칼륨(K) 등의 전해질 이온을 나노산소기포 외측면에 고농도로 농축 융합시켜서 나노산소기포를 안정화시키켜 장기 생존시키고, 나노산소기포수의 사용시에 생성되는 수산기(OH-), 산소, 전해질 이온에 의한 생리활성화, 살균, 소독 작용을 식물재배, 어류양식에 이용하여 질병 예방 및 성장촉진이 되도록 하고, 또, 동물의 욕수, 세척수 등에 이용하여 생리활성화, 살균, 소독을 행할 수 있는 전해질 농축 융합 나노산소기포수를 생성시키는데 목적이 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 장치는 청수 공급탱크(1), 극미세기포발생장치(5), 전해질수탱크(8)가 공급관(3)과 압송관(7)에 의해 서로 연결되어 구성되며, 공급탱크(1)는 청수를 저장하며, 공급관(3)을 통해서 나노산소기포를 생성시키는 극미세기포발생장치(5)에 연결되고, 공급관(3)에는 개폐밸브(2)와 기체압입관(2-1)이 부설되며, 개폐밸브(2)에는 순환관(4)이 연결된다.
극미세기포발생장치(5)는 상부에 에어벤트(6)가 부설되고, 이 에어벤트(6)는 과잉으로 압입된 기체를 외부로 배출시키며, 우측에는 압송관(7)이 연결되어 전해질수탱크(8)에 연결된다.
압송관(7)에는 개폐밸브(9)와 감압배출 작용을 하는 감압밸브(A)가 연결되며, 이 감압밸브(A)를 통해서 압송관(7)은 전해질수탱크(8)에 연결되고, 개폐밸브(9)에는 순환관(4)이 연결되며, 감압밸브(A)는 극미세기포발생장치(5)에서 압송되는 나노산소기포를 전해질수탱크(8)의 전해질수중에 고압에서 상압으로 급감압 배출한다.
순환관(4)은 기준에 미달하는 구경의 기포가 압송될 때, 재가공을 위해, 공급관(3)의 개폐밸브(2)로 순환시키며, 기준은 100나노(㎚) 사이즈 이하가 된다.
전해질수탱크(8)는 상측에 전해질 수용수 공급관(W)이 부설되고, 우측면에 전해질 나노산소기포수를 배출시키는 배출관(10)이 부설되며, 이 배출관(10)에 개폐밸브(11)가 부설되어 장치는 구성된다.
위에서, 극미세기포발생장치(5)는 이미 특허 등록된" 극미세기포발생장치(특허제10-1022612호)" 를 사용하여 동일 장치 단일 공정에서 나노산소기포를 가공하는 것이 특징이 된다.
위에서, 나노산소기포 가공에 산소기체를 주로 사용한다. 그러나, 사용 목적에 따라서 산소기체 이외에도 통상의 공기, 오존기체, 탄소기체, 수소기체, 질소기체 등을 사용할 수도 있다.
나노산소기포에 농축되는 전해질은 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 아연(Zn), 셀레늄(Se), 철(Fe), 칼슘(Ca), 칼륨(K) 등의 전해질 이온이 사용된다.
위에서, 전해질은 사용 목적에 따라서 위에서 명시되지 않은 전해질 이온이 사용될 수도 있다.
위에서, 전해질은 각각 고유의 특성과 기능을 가지고 있으므로, 사용 목적에 따라서 위에 명시된 전해질 중에서 1 종류, 또는 수 종류가 선택적으로 사용될 수 있다.
위에서, 전해질은 수용수에 주입하여 교반을 행하여 전해질수로 생성시켜서 이용하며, 주입량은 사용 목적에 따라서 미리 정해진 양을 주입하여 바로 이용 가능하도록 한다.
위에서, 전해질은 처음부터 고농도로 수용수에 주입시켜 생성시킨 고농도 전해질 농축 융합 나노산소기포수를 다른 용수에 희석시켜서 사용할 수 있다.
전해질 농축 융합 나노산소기포수 생성을 위해서, 청수 공급탱크(1)로부터 극미세기포발생장치(5)에 청수와 기체압입관(2-1)으로부터 산소기체를 공급받아 극미세기포발생장치(5)를 작동시키면 미세기포발생장치(5) 내부는 8기압 이상으로 가압되어 청수와 산소기체는 혼합되고 가압되어 나노산소기포로 가공되고, 가공된 나노산소기포는 감압밸브(A)에 의해서 전해질수 중에 8기압 이상의 고압에서 상압으로 급감압 배출되어 나노산소기포는 생성되어 전해질수중에 확산된다.
위에서, 생성된 나노산소기포의 외측면은 음전하를 가지게 되고, 이 음전하에 양전하의 전해질 이온이 고농도로 농축 융합되면서 기액 경계면에는 껍질형태를 이루면서 나노산소기포를 감싸게 되어 나노산소기포는 안정화된다.
안정화된 나노산소기포는 스스로 파열되지 않고 장기간 생존하게 되고, 용기에 주입시켜 보관하면서 생리활성화, 살균, 소독 등에 이용된다.
전해질 농축 융합 나노산소기포수는 사용시에 살균, 소독 작용을 하는 수산기(OH-/Free Radical)의 생성과 산소를 확산시켜 전해질과 함께 생물체의 생리활성화 및 살균, 소독 작용을 하게 된다.
나노산소기포에 전해질을 농축 융합시켜 생성시킨 전해질 농축 융합 나노산소기포수는 사용시에 수산기(OH-/Free Radical) 생성과 산소를 확산시켜 전해질과 함께 생물체에 대하여 생리활성화, 살균, 소독 작용을 행하게 되어 식물재배, 어류양식, 동물의 욕수, 세척수 등 여러 분야에서 이용이 기대된다.
도 1은 장치의 측면도로서, 전해질 농축 융합 나노산소기포수 생성 장치의 구성을 설명하고 있다.
본 발명은 도면에 제시된 실시 예에 대해서 설명한다.
도 1은 측면도로서, 청수공급탱크(1), 극미세기포발생장치(5), 전해질수탱크(8)가 공급관(3)과 압송관(7)에 의해 서로 연결되어 구성된 장치를 보여준다.
청수 공급탱크(1)는 공급관(3)을 통해서 극미세기포발생장치(5)에 서로 연결되며, 공급관(3)에는 순환관(4)을 연결하는 개폐밸브(2)와 외부의 기체공급탱크로 연결되는 기체 압입관(2-1)이 부설되어 있다.
극미세기포발생장치(5)의 상부에는 에어벤트(6)가 부설되고, 이 에어벤트(6)는 과잉으로 압입된 기체를 외부로 배출시켜 기액의 혼합량을 조절해준다.
위에서, 극미세기포발생장치(5)는 청수 공급탱크(1)에서 청수와 기체압입관(2-1)로부터 산소기체를 공급받아 8기압 이상으로 혼합하고 가압하여 나노산소기포를 가공한다.
극미세기포발생장치(5) 우측면에는 압송관(7)이 연결되고, 이 압송관(7)에는 개폐밸브(9)와 감압밸브(A)가 부설되고, 이 감압밸브(A)를 통해서 압송관(7)은 전해질수탱크(8)에 연결된다.
개폐밸브(9)에는 순환관(4)이 연결되고, 이 순환관(4)은 극미세기포발생장치(5)에서 기준 미달 나노산소기포가 압송될 때, 압송관(7)의 개폐밸브(9)에서 공급관(3)의 개폐밸브(2)로 순환시킨다.
감압밸브(A)는 고압에서 상압으로 감압작용을 하고, 극미세기포발생장치(5) 내의 압력을 조절하며, 압력조절에 의해서 배출량도 조절된다.
감압밸브(A)는 극미세기포발생치(5)에서 8기압 이상의 고압으로 압송되는 나노산소기포를 전해질수중에 고압에서 상압으로 급감압 배출한다.
전해질수탱크(8)는 상측에 전해질 수용수 공급관(W)이 부설되고, 우측면에 배출관(10)이 부설되어 전해질 나노산소기포수를 배출시키고, 이 배출관(10)에 개폐밸브(11)가 부설되어 장치는 구성된다.
위에서, 극미세기포발생장치(5)는 이미 특허등록된 "극미세기포발생장치(특허 제10-1022612호)"가 이용되며, 이 극미세기포발생장치(5)는 모터와 일체화된 가압펌프, 복수라인의 혼합관 및 미세 가공관, 가압탱크가 서로 연결되어 주장치는 구성되며, 극미세기포, 즉 100나노(nm) 사이즈 이하의 기포를 가공시킨다.
본 발명은 나노기포 생성에서 기체는 산소기체를 사용하여 나노산소기포를 생성시켜 이용한다. 그러나, 나노기포의 사용 목적에 따라서, 산소기체 이외에 공기, 오존기체, 탄소기체, 수소기체, 질소기체 등이 사용될 수도 있다.
본 발명은 전해질 사용에 있어서, 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 아연(Zn), 셀레늄(Se), 철(Fe), 칼슘(Ca), 칼륨(K) 등의 전해질 이온이 사용된다. 그러나, 위에 명시된 이외의 전해질을 사용 목적에 따라서 사용할 수도 있다.
위에서 전해질은 전해질수탱크(8)의 수용수에 차례로 주입되어 교반에 의해서 혼합되어 전해질수로 되어 이용되며, 각각의 전해질은 특성과 사용 목적에 따라서 주입량은 조절되며 전체 주입량은 전해질 수용하는 수량의 중량 대비로 5% 이내가 주입되어 바로 이용하게 된다.
위에서, 전해질은 5% 이상의 고농도로 주입하여 고농도 전해질 농축 융합 나노산소기포수를 생성시켜서 사용시에 청수와 희석하여 농도를 조정해서 이용할 수 있다.
전해질은 각각 고유의 특성과 기능을 가지고 있으므로, 사용 목적에 따라서 위에 명시된 전해질 중에서 1 종류, 또는 2종류를 선택하여 전해질 농축 융합 나노산소기포수를 생성시켜 사용할 수 있다.
예로서, 마그네슘(mg) 전해질 1 종류, 또는 셀레늄(Se) 1종류를 나노산소기포에 농축 융합시키거나, 또는 마그네슘(mg), 셀레늄(Se) 2 종류를 농축 융합시켜 동물의 욕수, 세척수로 사용한다.
위에서, 청수 공급탱크(1) 및 전해질수탱크(8)의 수용수는 사용 목적에 따라서 증류수로 대체시킬 수 있다
전해질 농축 융합 나노산소기포수 생성을 위해, 청수 공급탱크(1)에서 청수와 기체압입관(2-1)으로부터 산소기체가 극미세기포발생장치(5)에 공급되고, 극미세기포발생장치(5)가 작동하면 극미세기포발생장치(5) 내부는 8기압 이상으로 가압되어 고압상태에서 청수와 산소기체는 혼합 가압되어 산소기체는 나노산소기포로 가공되어 감압밸브(A)로 압송되며, 감압밸브(A)는 전해질수중에 8기압 이상의 고압에서 상압으로 급감압 배출하여 전해질수중에 확산되고, 전해질수중의 전해질은 나노산소기포 외측면에 농축 융합된다.
위에서, 나노산소기포 외측면의 전해질 농축은 나노산소기포 외측면이 음전하를 가지고 있기 때문에 양전하의 전해질 이온이 나노산소기포 외측면에 농축되어 나노산소기포의 기액 경계면에는 이온층이 고농도로 농축 융합되어 껍질형태를 이루면서 나노산소기포를 감싸게 되어 안정화되고, 안정화된 전해질 농축 융합 나노산소기포수는 배출관(10)을 통해 배출되어 용기에 주입되어 장기간 보관되면서 사용된다.
전해질 농축 융합 나노산소기포는 사용시에 수산기(OH-/Free Radical) 생성및 산소를 확산시키고 전해질과 함께 생리활성, 살균, 소독작용이 행하여 진다.
▶ 실시 예 1
본 실시 예에서 나노산소기포 생성에 사용되는 기체는 산소기체를 사용되며, 청수 공급탱크(1)와 전해질수탱크(8)에 청수가 채워진다.
전해질수탱크(8)의 전해질 수용수를 교반하면서 전해질 이온으로서, 마그네슘(Mg)1.0%, 나트륨(Na)1.1%, 아연(Zn)0.1%, 셀레늄(Se)0.4%, 철(Fe)0.4%, 칼슘(Ca)1.0%, 칼륨(K)1.0% 을 순차로 전해질수탱크(8)에 저농도로 주입하여 전해질수로 생성시킨다.
청수공급 탱크(1)에서 청수와, 기체압입관(2-1)에서 산소기체가 극미세기포발생장치(5)에 공급되고, 극미세기포발생장치(5)가 작동하여 극미세기포발생장치(5) 내부는 압력은 8기압 이상의 압력으로 상승하여 청수와 산소기체는 혼합되고 가압되어 나노산소기포로 가공되어 감압밸브(A)로 압송되며, 감압밸브(A)는 전해질수중에 8기압 이상의 고압에서 상압으로 급감압 배출되어 전해질수중에 나노산소기포를 확산시킨다.
전해질수중에 확산되는 나노산소기포 외측면에는 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 아연(Zn), 셀레늄(Se), 철(Fe), 칼슘(Ca), 칼륨(K) 이온이 고농도로 농축 융합되면서 나노산소기포의 기액경계면에는 농축된 전해질이 껍질 형태로 융합되어 나노산소기포는 안정화되어 전해질 농축 융합 나노산소기포수는 생성된다.
이렇게 생성된 전해질 농축 융합 나노산소기포수는 장기간 생존할 수 있으므로, 생성시킨 현장에서 바로 사용할 수도 있고, 또 용기에 주입하여 보관하면서 사용할 수 있게 된다.
전해질 농축 융합 나노산소기포수는 사용시에 수산기(OH-)를 생성시키고, 산소를 확산시키게 되어 전해질과 함께 생물체의 생리활성화, 살균, 소독 작용을 하게 된다.
이와 같이 생성된 전해질 농축 융합 나노산소기포는 식물재배 및 어류양식에 이용되어 생리활성화와 질병을 예방하고 성장을 촉진시키게 된다.
▶ 실시 예 2
본 실시 예에서 사용되는 기체는 산소기체가 사용되고, 공급탱크(1)의 청수 및 전해질수탱크(8)의 수용수는 증류수로 대체된다.
전해질수탱크(8)에 증류수가 채워져서 전해질 수용수가 되며, 전해질 수용수에 대하여 중량비로 마그네슘(mg)4.0 %의 이온을 주입하여 교반해서 전해질수로 생성시킨다.
이하 실시 "예 1"에서와 동일한 작동 작용에 의해서 나노산소기포는 가공되며, 가공된 나노산소기포는 전해질수중에서 확산되어 전해질수중의 마그네슘(mg) 이온이 나노산소기포 외측면에 고농도로 농축 융합되면서 나노산소포기의 기액 경계면에 농축 융합된 마그네슘(mg) 이온 전해질이 껍질 형태로 농축 융합되어 전해질 농축 융합 나노산소기포수는 생성되고 안정화되어 장기간 생존할 수 있게 된다.
이와 같이 생성된 전해질 농축 융합 나노산소기포수를 용기에 주입하여 보존하면서 사용할 수 있고, 사용시에 수산기(OH-) 생성과 산소를 확산시켜 생물체의 살균, 소독 작용을 하게 된다.
이와 같이 생성된 전해질 농축 융합 나노산소기포수는 동물의 욕수, 세척수로 사용하여 살균, 소독을 행하는데 이용한다.
A: 감압밸브 W: 공급관
1: 청수 공급탱크 2: 개폐밸브
2-1: 기체압입관 3: 공급관
4: 순환관 5: 극미세기포발생장치
6: 에어벤트 7: 압송관
8: 전해질수탱크 9: 개폐밸브
10: 배출관 11: 개폐밸브

Claims (2)

  1. 청수 공급탱크(1)는 청수를 저장하며, 공급관(3)에 연결되어 나노산소기포를 생성시키는 극미세기포발생장치(5)에 연결되고, 공급관(3)에는 개폐밸브(2)와 기체압입관(2-1)이 부설되며, 개폐밸브(2)에는 순환관(4)이 연결되며, 극미세기포발생장치(5)의 상부에는 과잉으로 압입된 기체를 외부로 배출시키는 에어벤트(6)가 부설되고, 극미세기포발생장치(5)의 우측면에는 압송관(7)이 연결되어 전해질수탱크(8)에 연결되며, 이 압송관(7)에는 개폐밸브(9)와 감압 배출작용을 하는 감압밸브(A)가 부설되고, 이 감압밸브(A)에 의해서 압송관(7)은 전해질수탱크(8)에 연결되며, 개폐밸브(9)에는 순환관(4)이 연결되어 100나노(㎚) 사이즈에 미달하는 구경의 기포가 압송될 때 순환시키고, 전해질수탱크(8) 상측에는 전해질 수용수를 공급하는 공급관(W)이 부설되며, 우측면에는 전해질 농축 융합 나노산소기포수를 배출시키는 배출관(10)이 부설되며, 이 배출관(10)에 개폐밸브(11)가 부설되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전해질 농축 융합 나노산소기포수 생성 장치.
  2. 극미세기포발생장치(5)에 청수와 산소기체가 공급되고, 극미세기포발생장치(5)가 작동하여 극미세기포발생장치(5) 내부는 8기압 이상으로 가압되어 청수와 산소기체는 고압 상태에서 혼합되고 가압되어 나노산소기포로 가공되며, 가공된 나노산소기포는 감압밸브(A)에 의해서 전해질수중에 고압에서 상압으로 급감압 배출되어 전해질수중에 확산되면 나노산소기포의 외측면에 전해질수중의 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 아연(Zn), 셀레늄(Se), 철(Fe), 칼슘(Ca), 칼륨(K)의 전해질 이온이 나노산소기포 외측면에 농축 융합되어 전해질 농축 융합 나노산소기포수를 생성시키는 것을 특징으로 하는 전해질 농축 융합 나노산소기포수 생성 방법.
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