KR101781972B1 - 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치 - Google Patents

양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산화질소의 생산 수율을 높이면서도 간단하고 소형인 저가의 설비로 고순도인 산화질소를 생산할 수 있도록 한 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치를 개시한다.
이를 위하여 본 발명은 봄베로 제공되는 구득이 용이한 고순도의 산소와 고순도의 질소를 고전압 발생수단에 의하여 제공되는 방전 공간으로 통과시키고 양자에너지 발생수단으로 양자에너지를 조사하여 줌으로써 더욱 고순도인 산화질소를 양산할 수 있도록 한 것이다.
이에 따라 본 발명은 봄베로 제공되는 구득이 용이한 고순도의 산소와 고순도의 질소를 사용하고 이를 고전압 방전공간으로 통과시켜 줌으로써 해리 및 이온화가 실시되도록 한 상태에서 양자에너지를 조사하여 미 결합된 산소와 질소 분자 또는 아산화질소, 이산화질소가 해리된 후 환원되면서 산화질소로 재생성되도록 함으로써 수율을 더욱 높여 고순도의 산화질소 생산이 가능하고 설비의 경량화, 소형화가 가능하게 되는 유용한 효과가 있다.

Description

양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치{Quantum Energy Generator built-in Oxidized Nitrogen Formation Apparatus}
본 발명은 공기를 고전압 방전 공간으로 통과시켜 질소(N2)분자, 산소(O2)분자의 공유결합을 분해시켜 산화질소(NO)와 부산물을 발생시킴과 동시에 이를 무자장 코일, 제동복사, 고온 열분해 과정을 선택적으로 포함하는 양자에너지 발생기에 통과시킴으로써 고순도 산화질소를 제조하도록 한 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 실내 등의 제한된 공간 내에 오염된 공기가 생성되면, 시간이 지날수록 오염물질의 순환으로 그 농도가 증가 되어 각종 분진을 비롯한 감염성 세균 및 곰팡이 등의 미생물학적 유해인자에 노출되어 전신피로, 불쾌감, 두통, 호흡기계통, 피부계통 감염성질환과 과민성 질환이 발생될 수 있다.
또한, 이러한 실내공기의 오염은 고령의 환자 및 면역억제 상태의 환자에게 감염의 위험성을 증가시킬 수 있고, 실내 공기의 오염에 의한 각종 유해물질의 흡입과, 업무상 스트레스, 혈액순환장애는 환자 및 실내 거주자들의 인체 내 활성산소(ROS)수치를 증가시켜 건강에 나쁜 영향을 주는 것으로 연구결과가 보도되고 있다.
이와 같이 증가된 활성산소는 호흡과정에서 몸속으로 들어간 산소가 체내에서 산화과정에 이용되면서 여러 대사과정에서 생성되어 생체 조직을 공격하고 세포를 공격하여 지질과 단백질, 핵산(DNA, RNA)을 파괴하며 여러 가지 효소기능을 저해하여 각종질병(암, 노화 등)을 촉진할 뿐만 아니라, 이 외에도 신경 전달물질인 DOPAMINE SEROTOMIN, ACETYL-CHOLINE에도 영향을 미치며, ACETYL-CHOLINE ESTERASE에도 같은 영향을 미치어 면역기능을 현저하게 저하시키는 것으로 알려져 있다.
한편, 산화질소(NO)가 인체 내 활성산소 수치를 감소시키는 항산화(SOD) 작용과 혈관을 확장하여 심혈관 계통의 건강을 증진시키는데 기여한다는 연구결과에 따라 1980년대부터 산화질소(NO)에 대한 연구가 본격적으로 시작되어 왔다.
특히, 산화질소는 내피 세포 유래 평활근 이완인자(EDRF)의 발견에서 비롯되는데, 혈관의 내피 세포에서 미지의 강력한 혈관 이완인자(EDRF)가 생산된다는 보고가 있었고, 이 EDRF의 실체가 산화질소(NO)라는 것이 증명되었다. 산화질소(NO)는 L-아르기닌에서 일산화질소(NO) 생성요소(NITRIC-OXIDE SYNTHASE : NOS)에 의해 L-시트룰린과 같이 생산되며, 인체 내에서 작용은 혈관계에서 혈관 내피세포에서 생성되어 혈관 평활근의 구아닐산 고리화 효소를 활성화하고 고리형 GMP를 생산하여 혈관을 이완시킨다는 연구 결과가 보도된 바 있으며, 그 연구가 진행됨에 따라 산화질소(NO)가 심혈관계에서 핵심적인 역할을 수행하는 신호 전달 분자일 뿐만 아니라 그 외에도 유익한 여러 가지 다른 기능도 수행한다는 사실이 잇달아 밝혀졌다.
또한, 산화질소(NO)는 현재 감염에 대항하는 신경계의 신경전달물질, 혈압 조절인자, 여러 신체기관의 혈류 조절인자로써 다양한 역할을 수행하는 것으로 알려졌으며, 로버트 F. 피치코트, 루이스 이그나로, 폐리드 뮤라드 박사 등 3명은 "심혈관계에서 신호전달분자로 일산화질소(NO : NITRIC OXIDE)를 발견"이라는 논문에서 산화질소(NO)는 거의 모든 생명체에 존재하여 서로 다른 다양한 종류의 세포에 의해 생성된다는 심층적인 연구 결과를 발표하였으며, 1998년 카롤린스카 연구소 노벨상 선정 위원회는 상기한 공로를 인정하여 위 3인에게 노벨 생리의학상을 수여하게 되었다.
이러한 산화질소를 제조하기 위하여 종래에도 여러 가지 방법이 시도된 바 있다.
즉, 산화질소(NO)를 생성시키는 방법으로 질산을 제조하는 방법이 활용되었으며, 암모니아와 산소를 산화시켜 물에 흡수하는 과정에서 일산화질소를 생성하게 되는데, 이 방법은 암모니아 물질이 유독성 물질이어서 인체에 유해하고 악취농도를 증가시키며 화재 위험성이 있기 때문에 실용적으로 사용되지 못하였다.
그 일예로 대한민국 등록특허 제10-0203721호(발명의 명칭: 산화질소 가스 혼합물 생성방법 및 장치; 이하 '인용발명1'이라 함)이 제안된 바 있으며 이러한 인용발명에 의한 장치의 전체적인 구성을 도1로 보였다. 이에서 볼 수 있는 바와 같이 인용발명1은 본 시스템에 사용된 주 기구 유닛은 산화질소 반응기(A) 및 산화질소 가소 정련장치(B)이다.
상기 반응기(A)는 고온 화학 반응을 실행하기에 적당한 휴대용 반응기 용기일 수 있다. 상기 반응기(A)는 귀금속 촉매제로 채워진다. 반응기(A)는 그 입구측상의 공급 가스 입구 라인(2) 및 그 출구측상의 산화질소 생성 가스 라인(4)을 포함한다. 공급 가스 라인(2)은 공기 또는 다른 적당한 산소- 및 질소- 함유 가스 또는 가스 혼합물 함유 산소 및 암모니아와, 선택적으로 공기-암모니아 가스 혼합물과 같은 산화질소 공급원에 연결될 수 있다.
선택적으로, 암모니아 가스원은 라인(6)을 경유하여 시스템에 개별적으로 제공될 수 있다. 라인(6)은 도시한 바와 같이 라인(2)에 부착될 수 있거나, 반응기(A)에 직접 연결될 수 있다.
또한, 반응기(A)내에서 소망의 산화질소 생성 반응을 실행하기에 충분히 높은 온도까지 반응체 가스 또는 촉매층을 가열하도록 가열 수단이 제공된다. 도 1에서, 가열 수단은 노 또는 다른 적당한 열교환 수단으로써 열교환기(8)의 형태일 수 있다. 선택적으로, 반응기(A)는 전기저항 또는 유도 가열 코일과 같은 가열 수단을 포함할 수 있다.
또한, 산화질소 생성 가스 라인(4)은 정확하지는 않지만 약 0℃ 내지 100℃ 범위의 적당한 온도까지 생성 가스를 냉각시키는 작용을 하는 냉각기(10)에 반응기(A)의 출구를 연결한다. 냉각기(10)의 생성 가스 출구 단부는 정련장치(B)의 입구 단부에 연결된다. 이와 같이 된 인용발명1에서는 질소 산소-함유 가스는 적어도 약 300℃ 내지 약 1200℃까지의 온도에서 촉매제층을 통해 산소 및 질소나, 산소 및 암모니아나, 산소, 질소 및 암모니아를 포함한 혼합된 스트림을 접촉시킴으로써 이산화질소를 함유한 혼합물을 생성하는 방법을 소개하고 있으나,
이러한 방법은 가스의 온도를 섭씨 300℃~1200℃까지 승온시키는 별도의 가열장치가 필요하고 이로 인한 에너지 비용이 과다하게 소비되며, 공정 중 사용되는 암모니아 가스는 인체 호흡기 계통에 영향을 주며 화재 위험이 내재되어 별도의 안전 조치가 필요하다는 문제점이 있었다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0978805호(발명의 명칭: 극저온 냉동 트랩을 이용한 고순도 일산화질소 제조방법 및 그의 제조장치; 이하 '인용발명2'라 함.)이 제안된 바 있다.
이러한 인용발명2에서는 도 2, 3 으로 보인 바와 같이 저순도 일산화질소를 공급하는 공급탱크(10)와;
상기 공급탱크(10)로부터 저순도 일산화질소를 공급받아 저온 흡착을 이용하여 상기 저순도 일산화질소 내에 포함되어 있는 불순물을 1차적으로 제거하되, 다수개가 상호간 연결되어 순차적으로 불순물 제거를 수행하는 저온흡착 챔버부(20)와;
상기 저온 흡착 챔버부(20)로부터 저순도 일산화질소를 공급받아, 상기 일산화질소와 불순물의 상변이를 발생시켜 2차적으로 불순물을 제거하는 극저온 냉동 트랩부(30)와;
상기 극저온 냉동 트랩부(30)의 내부를 진공상태로 만들기 위한 진공펌프(40)와;
상기 저온 흡착 챔버부(20)를 저온으로 유지시키기 위해 저온의 매질을 공급하는 저온 매질 공급장치(50a)와;
상기 극저온 냉동 트랩부(30)를 저온으로 유지시키기 위해 극저온의 매질을 공급하는 극저온 매질 공급장치(50b)와;
상기 극저온 냉동 트랩부(30)와 연결되어 정제된 고순도의 일산화질소를 공급받아 저장하는 저장탱크(60)와;
상기 극저온 냉동 트랩부(30)에 잔류되어 있는 불순물들이 이송되어 처리되는 가스 처리장치(80);를 포함하여 구성되며,
상기 저온 흡착 챔버부(20)는 제 1챔버(21) 내부에 제 2챔버(22)가 내설되는 이중관 형태이며, 상기 제 1챔버(21)는 외주연에 저온 매질 공급장치(50a)와 연결되어 저온의 매질을 공급받는 저온 매질 유입구(26) 및 저온의 매질을 배출하는 배출구(27)를 각각 형성하여 저온의 매질이 제 1, 2챔버(21, 22) 사이에서 유동 됨으로써 제 2챔버(22)가 저온으로 유지되도록 하고, 상기 제 2챔버(22)는 일단에 유입부(24)와 배출부(25)를 각각 형성하여 저순도 일산화질소가 유입되거나 배출되도록 하여서 된 것이다.
이러한 인용발명 2 에 의하면 저순도 일산화질소 공급 탱크에서 유입된 일산화질소 기체를 저온 냉각 후 흡착제에 통과시켜 불순물을 제거하고 저온에서 상변이를 통하여 2차 불순물을 제거 및 매우 높은 진공상태에서 일산화질소를 정제하는 방법을 개시하고 있으나, 이 경우 별도의 저순도 일산화질소 공급 장치가 필요하며, 구성요소로서 극저온 냉동시스템 및 반응탱크 등으로 인해 장치가 복잡하며 극저온 조성을 위하여 에너지 소비가 막대하게 된다는 문제점이 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 지금까지 개발된 산화질소 발생장치는 인체에 유해한 유독성, 가연성 물질인 암모니아가 선택적으로 사용되고, 제조 공정의 온도를 섭씨 300℃~1200℃ 범위까지 승온시키는 별도의 가열 장치가 필요하며, 높은 에너지 소비량으로 인한 운전비용 및 유지 관리비용이 증가되는 문제점이 있었고, 별도의 산화질소 공급장치와 극저온 냉동 시스템이 필요하기 때문에 초기 투자비용이 높을 뿐만 아니라 장치의 대형화로 인해 일반 가정이나 업무시설에서 구매하여 이용하기 어려운 것이어서 가정이나 업무 시설에서 쉽게 사용할 수 있으며 유지 및 보수 비용이 적게 드는 실용적인 산화질소 제조 장치의 출현이 요구되고 있는 실정이다.
1. 대한민국 등록특허 제10-0203721호(발명의 명칭: 산화질소 가스 혼합물 생성방법 및 장치) 2. 대한민국 등록특허 제10-0978805호(발명의 명칭: 극저온 냉동 트랩을 이용한 고순도 일산화질소 제조방법 및 그의 제조장치)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 산화질소의 생산 수율을 높이면서도 간단하고 소형인 저가의 설비로 고순도인 산화질소를 생산할 수 있도록 한 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치를 제안한다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 봄베로 제공되는 구득이 용이한 고순도의 산소와 고순도의 질소를 고전압 발생수단에 의하여 제공되는 방전 공간으로 통과시키고 후술되는 무자장 코일, 비방사성 동위원소물질에 통과시키는 제동복사 과정, 고온 열분해 과정 중 어느 하나 이상을 포함하여서 된 양자에너지 발생수단을 구비하여서 된 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치를 제공한다.
이와 같이 하여 본 발명은 봄베로 제공되는 구득이 용이한 고순도의 산소와 고순도의 질소를 사용함으로써 불순물이 극소화된 고순도의 산화질소 제조를 위한 기상 원료 공급이 가능하도록 하고, 이를 저온산화질소생성수단의 고전압 방전공간으로 통과시켜 줌으로써 해리 및 이온화가 실시되도록 한 상태에서 양자에너지를 조사하여 미 결합된 산소와 질소 분자 또는 아산화질소가 해리된 후 환원되면서 산화질소로 재생성되도록 함으로써 수율을 더욱 높여 고순도의 산화질소 생산이 가능하고 설비의 경량화, 소형화가 가능하게 되는 유용한 효과가 있다.
도1은 종래의 산화질소 가스 혼합물 생성장치를 보인 설명도.
도2는 종래의 극저온 냉동 트랩을 이용한 고순도 일산화질소 제조장치의 전체적인 구성을 보인 설명도.
도3은 종래의 극저온 냉동 트랩을 이용한 고순도 일산화질소 제조장치에 사용되는 저온흡착챔버부를 보인 설명도.
도 4는 본 발명에 따른 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치의 개략적인 구성을 보인 설명도.
도 5는 본 발명에 의한 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치의 구체적인 구성을 보인 설명도.
도 6은 본 발명에 사용되는 저온산화질소생성수단의 구조를 보인 설명도.
도 7은 본 발명에 사용되는 무자장 코일의 권선 상태를 보인 설명도.
도 8은 본 발명에 사용되는 무자장 코일의 외관을 예시한 사시도.
도 9는 본 발명에 사용되는 제동복사방식 양자에너지 발생수단을 보인 설명도.
도 10은 본 발명에 의한 무자기장 코일 및 이를 이용한 고온 열분해 공정을 구현할 수 있는 복합 형태의 양자에너지 발생수단을 보인 설명도.
도11은 본 발명에 의한 무자기장 코일 및 이를 이용한 고온 열분해 공정을 구현할 수 있는 복합 형태의 양자에너지 발생수단의 구조를 예시한 설명도.
도12는 본 발명에 의한 제 1,2 양자에너지 발생수단과 복합 형태인 제 3 양자에너지 발생수단을 이용한 산화질소생성장치의 전체적인 구성을 보인 설명도.
도 13은 본 발명에 사용되는 열교환기를 예시한 설명도.
도 14는 본 발명에 사용되는 흡착제 여과방식 부산물 제거장치를 보인 설명도.
도 15는 본 발명에 사용되는 촉매반응을 이용한 부산물 제거장치를 보인 설명도.
이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치의 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 도 4 로 도시하였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 산소봄베(101)와 질소봄베(102)를 중심으로 구성되는 기상원료공급수단(100)과, 기상원료공급수단(100)에 의하여 주입된 적량의 고순도 산소와 고순도 질소를 고전압 발생장치에 의하여 조성된 방전 공간을 갖는 저온산화질소생성수단(200)으로 통과시키고, 상기 저온산화질소생성수단(200)으로 생성된 산화질소를 무자장 코일, 비방사성 동위원소물질에 통과시키는 제동복사 과정, 고온 열분해 과정 중 어느 하나 이상의 과정을 실현하는 양자에너지 발생수단(300)에 통과시키도록 하는 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치로 제작한다.
아울러, 본 발명에서는 여과를 위한 흡착 또는 촉매반응공정을 이용한 부산물 제거수단(400)이 결합되어 사용될 수 있다.
도5에 이러한 본 발명의 구체적인 실시예를 도시하였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 공기를 흡입하여 산소와 질소를 추출하는 방식이 아닌 정제된 산소와 정제된 질소가 주입된 산소봄베(101) 및 질소봄베(102)와, 산소봄베(101) 및 질소봄베(102)와 연결된 주입량 조절밸브 및 관련 배관으로 구성된 기상원료공급수단(100)과, 상기 기상원료공급수단(100)에 의하여 주입된 적량의 산소와 질소가 저온산화질소생성수단(200)으로 주입된다.
이러한 저온산화질소생성수단(200)의 구조를 살펴보면 이는 그 내부에 도 6로 보인 바와 같은 고전압발생장치(201)와, 상기 고압발생장치의 출력에 연결된 방전극(203)이 방전공간(202)에 배치된 것으로 상기 기상원료공급수단(100)에 의하여 주입된 산소와 질소가 반드시 통과하게 되는 것이다.
이러한 방전공간(202)에는 침상으로 대향 배치된 방전침(204)을 갖는 복수개의 방전극(203)이 사용될 수 있으며,
이러한 방전극(203)에는 5KV에서 10KV까지 승압된 고전압발생장치(201)에 의한 출력이 인가된다.
본 발명에서는 상기 기상원료공급수단(100)에서 공급된 적량의 산소분자와 질소분자가 저온산화질소생성수단(200)으로 주입되면 고전압발생회로에서 생성된 5KV ~ 10KV에 이르는 고전압이 방전침(204)을 통하여 방전하게 되고, 이러한 방전공간(202) 내부를 질소분자(N2) 및 산소분자(O2)가 통과하게 되므로 고전압으로 인하여 질소분자 및 산소분자의 공유결합을 분해하여 질소원자 및 산소원자로 분해된다. 이에 따라 상기 질소원자와 산소원자가 급속한 이온반응을 일으키면서 산화질소(NO)와 미량의 아산화질소(N2O) 및 이산화질소(NO2)를 생성하게 되는 것이다.
이러한 산화질소와 산화질소에 포함된 미량의 아산화질소, 이산화질소는 양자에너지발생수단으로 유입된다.
이러한 본 발명에서 사용되는 양자에너지발생수단은 여러 형태의 것이 사용될 수 있으며, 그 일례를 도7 및 도8로 도시하였다. 이러한 실시예에서는 양자에너지발생수단으로 뫼비우스(Moebius) 코일(일명 "카드세우스 코일(Caduceus Coil)"로도 칭함.) 또는 테슬라(Tesla) 코일(일명 "무유도 토로이드(Toroid) 코일"로도 칭함.)중 어느 하나를 선택할 수 있다.
이러한 뫼비우스 코일이나 테슬라 코일은 공히 도8로 보인 바와 같이 코일 1(301)과 코일 2(302)의 권선 방향이 반대인 형태로 제작되며, 상기 코일 1(301)과 코일 2(302)에 동일한 주파수, 동일한 전압 및 전류를 갖는 전원(303)을 연결하여 줌으로써 도7로 보인 바와 같이 코일 1(301)에 의하여 형성되는 자장과 코일 2(302)에 의하여 형성되는 자장의 방향이 화살표로 보인 바와 같이 서로 반대로 되어 상쇄됨으로써 전체 자장은 제로가 될 것이나 실제로는 잠재 에너지(Subtle Energy; 이하 "SE"라 함)가 발생하게 되며 이러한 SE는 양자에너지로서 스칼라(Scalar)에너지 또는 비 헤르쯔(non-Hertzian) 등으로도 호칭되나 본 발명에서는 양자에너지로 통칭하기로 한다. 본 발명에서는 저온산화실소생성수단에 의하여 생성된 산화질소와 산화질소에 포함된 미량의 아산화질소, 이산화질소가 양자에너지 조사 공간을 통과하게 되는 것이며, 이러한 양자에너지 조사 공간을 거친 산화질소와 산화질소에 포함된 미량의 아산화질소, 이산화질소가 해리된 후 환원되면서 산화질소로 재생성되도록 함으로써 수율을 향상시키게 되는 것이며,
양자에너지 공간을 거친 산화질소는 양자에너지를 흡수한 후 디퓨져( DIFFUSER )배출되므로 본 발명에 의한 산화질소 생성장치가 설치된 실내에서 호흡과정 중 자연스럽게 인체로 공급되어 유익한 의학적 효능을 제공할 수 있게 되는 것이다.
이러한 뫼비우스 코일이나 테슬라 코일은 이하에서 "무자장 코일(304)"로 통칭하기로 하며, 무자장 코일(304)을 활용하여서 된 양자에너지 발생수단을 제 1 양자에너지 발생수단(3001)으로 칭한다.
이러한 양자에너지가 조사된 산화질소가 호흡을 통하여 인체에 흡입되면 혈관의 조직을 강화하고 혈액 및 동맥의 정화에 기여하여 질병의 예방 및 치료 효과에 유익한 것으로 알려져 있다.
또한, 본 발명에 의한 산화질소 생성장치의 양자에너지 발생수단은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 도 9 에 도시한 바와 같이 제동복사(制動輻射 , bremsstrahlung)방식 양자에너지 발생수단을 제 2 양자에너지 발생수단(3002)으로 칭하여 이를 살펴보면 다음과 같다.
이러한 제 2 양자에너지 발생수단(3002)은 고진공 상태에서 밀봉된 유리관(305) 본체 좌측면 내부에 필라멘트(306)를 갖는 열전자 방출음극(307)을 설치하고 상기 열전자 방출음극(307)과 일정거리 이격시켜 우측에 로듐 등의 소재로 된 양극(308)을 설치하며, 양극(308)의 외부 노출면으로 베릴륨 등의 소재로 된 양자에너지 발산층(309)을 형성하고 상기 필라멘트(306)에 전원(303)을 공급하도록 하며, 양극(308)과 열전자 방출음극(307) 사이에 10에서 30KV의 고전압발생장치(201)의 출력을 연결하여서 된 형태로 실시할 수 있다.
이러한 제 2 양자에너지 발생수단(3002)의 실시예에 의하면 필라멘트(306)에 전원(303)이 공급됨으로서 열전자 방출음극(307)에서 열전자가 생성되고 이는 고전압발생장치(201)의 양극(308)을 향하여 출발하며, 로듐등으로 된 양극(308)에 도달하여 충격한 후 양극재질의 핵외전자(Extranuclear)들과 충돌하면서 일정량의 운동에너지가 에너지 감쇄 작용으로 소멸되고 잔여에너지가 X-선 및 양자에너지를 발생하게되며, 양극을 투과한 X-선 및 양자에너지가 비방사성 재질의 양자에너지 발산층에 입사되면서 광전자 및 양자에너지로 전환(복사 조정현상(Radiation Moderation)되는 것이다.
그러므로, 고전압을 사용하는 저온산화질소생성수단(200)에 의하여 생성된 산화질소와 산화질소에 포함된 미량의 아산화질소, 이산화질소가 상기 양자에너지 발산층(309) 전방을 통과하게 되면서 양자에너지에 의하여 산화질소에 포함된 미량의 아산화질소, 이산화질소가 해리된 후 환원되면서 산화질소로 재생성되도록 함으로써 수율을 향상시키게 되는 것이며, 양자에너지 조사 공간을 거친 산화질소는 양자에너지를 흡수한 후 디퓨져( DIFFUSER )로 배출되거나 저장탱크(317)에 저장될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명은 다른 형태의 양자에너지 발생수단으로 자기장 상쇄 및 고온열분해 공정을 동시에 구현할 수 있는 형태(이하 '복합형태'라 함)의 것을 적용할 수 있으며, 이를 제 3 양자에너지 발생수단(3003)으로 칭하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서의 제 3 양자에너지 발생수단(3003)을 도 10 과 도 11 로 보였다.
이는 도11로 보인 바와 같이 내부원통(310)의 중앙 좌측에 제1인덕션 코일(311)이 배치되고, 내부원통(310)의 중앙 우측에 제2인덕션 코일(312)이 설치되며, 중앙에 통기공이 타공된 외부원통(315)의 좌측에 내부원통의 제 1인덕션 코일(311)과 권선방향이 반대로 된 제 3 인덕션 코일(313)이 설치되고, 중앙에 통기공이 타공된 외부원통(315)의 우측에 내부원통의 제2인덕션 코일(312)과 권선방향이 반대로 된 제4 인덕션 코일(314)이 설치되며, 내부원통의 제1,2 인덕션코일(311, 312)에 전원(303)을 공급하는 제어반 및 외부원통(315)의 제3,4인덕션코일(313, 314)에 전원(303)을 공급하는 제어반을 구비하여서 된 것이다.
이러한 본 발명의 제 3 양자에너지 발생수단(3003)의 실시예에 의하면 저온산화실소생성수단(200)에 의하여 생성된 산화질소와 산화질소에 포함된 미량의 아산화질소, 이산화질소가 상기 내부원통을 통과하게 되는 바,
이러한 과정에서 상기 제1인덕션코일(311)과 제3인덕션코일(313)에 전류가 흐르면 권선방향이 반대이므로 방향이 반대인 자기장을 형성하게 된다. 이에 따라 자기장이 소멸되면서 상기한 바와 같은 양자에너지를 발생시키게 되며, 상기 제2인덕션코일(312)과 제4인덕션코일(314)에도 전류가 흐르면 권선방향이 반대이므로 방향이 반대인 자기장을 형성하게 된다. 이에 따라 내외부 원통(310, 315) 양측에는 자기장이 소멸되면서 상기한 바와 같은 무자장 에너지인 양자에너지를 발생시키는 2개 영역이 형성되는 것이다.
이에 따라 저온산화실소생성수단(200)에 의하여 생성된 산화질소와 산화질소에 포함된 미량의 아산화질소, 이산화질소가 상기 내부원통(310) 양측 둘레의 입구(INLET)을 통과하여 화살표로 보인 방향을 따라 이동하면서 두 개소의 양자에너지 공간을 통과하게 되고 출구(OUTLET)로 배출되는 것이다.
본 발명에서는 이러한 두 개소의 양자에너지 공간을 통과하는 과정에서 산화질소와 산화질소에 포함된 미량의 아산화질소, 이산화질소가 해리된 후 환원되면서 산화질소로 재생성되도록 함으로써 수율을 더욱 향상시키게 되는 것이며,
양자에너지 공간을 거친 산화질소는 양자에너지를 흡수한 후 디퓨져( DIFFUSER )나 저장탱크(317)에 저장될 수 있음은 물론이다.
특히, 이러한 제 3 양자에너지 발생수단(3003)의 실시예에서는 제1인덕션코일(311)과 제3인덕션코일(313) 사이와, 제2인덕션코일(312)과 제4인덕션코일(314) 사이에 철로 된 절연체(316)를 게재시킴으로써 절연체(316)에 부분적인 와류가 발생되도록 함으로써 와류에 의한 저항열로 인하여 내부를 통과하는 산화질소(NO), 아산화질소 (N2O),이산화질소(NO2)가 열분해반응에 의하여 농도가 향상된 산화질소를 생성하게 되는 것이어서 더욱 고순도의 산화질소를 생성할 수 있게 되는 것이고 수율 향상을 도모할 수 있게 되는 것이다.
아울러, 도 10, 도 11로 보인 제 3 양자에너지 발생수단(3003)의 실시예에 의하면 절연체(316)에 의하여 발열하고 배출되는 산화질소 가스의 온도가 매우 높은 상태이므로 부산물 제거수단의 촉매물질을 담지한 담지체의 변형이 발생될 우려가 있으므로 촉매 성능이 저하될 우려가 있으므로 온도를 낮추어야 할 필요가 있으며, 환자나 재실자에게 산화질소를 공급하여야 하므로 화상등을 방지하기 위한 적정 온도로의 강하를 위하여 온도를 낮추어야 한다. 반면에 도 7 및 도 8로 보인 제 1,2 양자에너지 발생수단에서 배출되는 산화질소 가스의 온도는 온도가 상온 범위이므로 부산물 제거수단의 촉매물질 활성화를 위한 온도에 미치지 못하므로 촉매물질 활성화가 어렵게 되어 이산화질소나 아산화질소 제거율을 높일 수 없는 문제가 있으므로 온도를 높여야 하는 상반되는 문제가 있다. 본 발명에서는 이러한 두가지 형태의 양자에너지 발생수단을 효과적으로 활용하기 위하여 배출되는 산화질소의 용량을 증대시킴과 아울러 경제적인 시스템을 구축하기 위한 바람직한 형태로 도 12로 보인 바와 같은 형태의 복합형 양자에너지 발생수단을 갖는 산화질소 생성 장치를 제작할 수 있다.
이러한 실시예는 기상원료공급수단(100)인 질소봄베(102)와 산소봄베(101)가 별도의 주입량조절밸브를 거쳐 분리된 두 개의 저온산화질소생성수단(200)으로 공급되도록 연결되어 있고, 도면의 상측에 보인 저온산화질소생성수단(200)의 출구에는 각각 도 7 로 보인 제 1 양자에너지 발생수단(3001)이나 도 8 로 보인 제동복사(制動輻射 , bremsstrahlung)방식을 사용하는 제 2 양자에너지 발생수단(3002) 중 어느 하나를 선택적으로 연결하며, 도면의 하측에 보인 저온산화질소생성수단(200)의 출구에는 도 10, 11 로 보인 복합형태로 된 제 3 양자에너지 발생수단(3003)을 적용하였다. 특히, 이러한 실시예에서는 복합형태의 제 3 양자에너지 발생수단(3003)에서 배출되는 고온의 산화질소 및 부산물이 열교환기(318)를 거쳐 온도가 적정한 수준으로 낮아 진후 부산물 제거부를 통과하도록 하는 한편, 상기 제 1,2 양자에너지 발생수단(3001, 3002)을 거쳐 배출된 산화질소 및 그 부산물이 상기 열교환기(318)를 거치면서 승온되어 적정한 수준으로 높아 진 후 부산물 제거수단(400)을 통과하도록 할 수 있는 것이다.
이러한 본 실시예에 의한 본 발명은 도 13으로 보인 바와 같은 형태의 일반적인 열교환기(318)의 사용이 가능하며, 장치 가동을 위한 적정한 시점에서 입구와 출구의 전자밸브을 개폐하도록 할 필요가 있으며 그 구체적인 작동은 일반적인 사항이므로 설명을 생략한다.
이러한 본 발명에서는 상기 복합방식 제 3 양자에너지 발생수단(3003)에서 배출되는 고온의 산화질소(NO)및 부산물인 아산화질소 (N2O), 이산화질소(NO2)가 질소 공급부(100) 및 산소공급부(200)의 압력으로 쉘(319)내부로 유입되어 튜브(320)및 튜브(320)외측에 부착된 로핀(321)과 접촉하여 가열함으로써 열전달되어 고온이었던 산화질소(NO)및 부산물인 아산화질소 (N2O), 이산화질소(NO2)의 온도가 300℃정도까지 냉각되어 출구측을 통하여 후술되는 부산물 제거수단(400)로 이송된다.
이와 동시에 도 7 및 도 8로 보인 제 1 양자에너지 발생수단(3001)이나 제2양자에너지 발생수단을 거쳐 배출된 저온의 산화질소(NO)및 부산물인 아산화질소 (N2O), 이산화질소(NO2)는 산소봄베(101)와 질소봄베(102)의 배출 압력에 의하여 쉘(319) 내부에 장착된 튜브(320)내부를 관통하면서 전도,대류의 열전달 방식으로 튜브(320)내부로 전도된 열에너지에의해 300℃ 정도까지 가열되어 부산물 제거수단(400)로 이송된다.
결과적으로 상기한 복합방식 양자에너지 발생수단의 열분해 과정에서 사용된 고열이 제 1 양자에너지 발생수단(3001)이나 제 2 양자에너지 발생수단(3002)에서 배출된 산화질소(NO)및 부산물인 아산화질소 (N2O), 이산화질소(NO2)에 전달되어 이들 모두의 산화질소 온도가 300℃ 정도로 유지되는 것이다. 이러한 과정으로 배출된 고순도의 산화질소(NO)및 부산물인 아산화질소 (N2O), 이산화질소(NO2)는 부산물 제거수단(400)로 이동하게 되는 바 본 발명에서는 아산화질소 (N2O), 이산화질소(NO2)를 흡착하여 순수한 산화질소(NO)만을 배출하게 되는 흡착제 여과방식으로 된 부산물 제거수단(400)를 사용할 수 있다. 그 예를 14도로 도시하였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 흡착제 베드(322)의 상하에 하부전실과 상부전실로 된 하나 이상으로 된 여과부(323)와, 이러한 여과부(323)에 연결되어 산화질소 저장을 위한 저장탱크(317)를 구비하여서 된 것이다.
이와 같이 된 본 발명은 순수한 산화질소(NO)와 함께 혼입되는 아산화질소 (N2O), 이산화질소(NO2)가 여과부(323)의 흡착제 베드(322)에서 흡착됨에 따라 순수한 산화질소(NO)만이 배출되고 저장탱크(317)로 저장되어 사용을 대기하게 되는 것이다.
아울러, 본 발명에서는 제 1,2 양자에너지 발생수단에서 배출된 산화질소(NO)및 부산물인 아산화질소 (N2O), 이산화질소(NO2)를 촉매물질을 이용한 촉매반응으로 제거할 수 있는 것이며, 이러한 촉매반응을 이용한 부산물 제거수단(400)을 도15로 보였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 담체에 촉매물질이 담지된 촉매 유니트(324), 인입 배관 및 출구배관으로 구성되어 열교환기(318)에서 이송되는 산화질소(NO)및 부산물인 아산화질소 (N2O), 이산화질소(NO2)를 통과시키는 과정에서 촉매유니트(324)의 촉매물질에 접촉시켜 촉매반응으로 부산물인 아산화질소 (N2O), 이산화질소(NO2)을 제거하여 부산물이 없는 고순도의 산화질소(NO)만을 저장탱크(317)로 저장하거나 사용처로 공급한다.
또한, 본 발명에서는 방전극(203) 재질을 텅스텐, 티타늄, 니켈 및 크롬 성분이 함유된 스테인리스스틸(STS304, 316L, 403 등), 콘스탄틴 합금, 이규화몰리브덴, 백금, 코발트합금, 하스탈로이 중에 선택될 수 있으며, 방전극 표면에 방전효율을 유지하기 위하여 이산화티탄(TiO2), 백금(Pt), 이산화망간(MnO2), 지르코니아(ZrSiO4), 수산화리튬(LiOH) 중에 어느 하나를 촉매 물질로 코팅할 수 있다.
또한, 본 발명에서 방전극(203)의 형상을 평판형, 직사각형, 정사각형, 다각형, 원형, 삼각형, 원뿔형, 피라미드형 등의 형상 중 어느 하나로 할 수 있으며,
방전극의 배치는 상하 마주보기, 좌우 마주보기, 다각형의 각 면에 설치되어 마주보기, 직사각형의 내부에서 지그재그 형태로 설치하기, 이중관 내부에 서로 마주보기 및 지그재그 형태로 마주보기, 외부 원통 내부 및 내부원통외부에 면접하여 원주면상에 연속하여 설치 등 다양한 방법으로 배열되어 설치될 수 있다.
이상에서, 양자에너지기를 이용한 산화질소 생성장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.
100: 기상원료공급수단 101: 산소봄베 102: 질소봄베
200: 저온산화질소생성수단 201: 고전압발생장치 202: 방전공간
203: 방전극 204: 방전침 300: 양자에너지 발생수단
3001: 제 1 양자에너지 발생수단 3002:제 2 양자에너지 발생수단
3003: 제 3 양자에너지 발생수단 301: 코일1 302: 코일2
303: 전원 304: 무자장 코일 400: 부산물 제거수단
305: 유리관 306: 필라멘트 307: 열전자 방출음극
308: 양극 309: 양자에너지 발산층 310: 내부원통
311:제1인덕션코일 312:제2인덕션코일 313:제3인덕션코일
314:제4인덕션코일 315: 외부원통 316: 절연체
317: 저장탱크 318: 열교환기 319: 쉘
320: 튜브 321: 로핀 322: 흡착제 베드
323: 여과부 324: 촉매유니트

Claims (7)

  1. 산소봄베와 질소봄베를 구비하여 고순도의 산소와 고순도의 질소를 제공하는 기상원료공급수단과, 방전침을 갖는 복수개의 방전극에 의하여 생성되는 방전공간을 갖는 고전압발생수단으로 된 저온산화질소생성수단과,
    상기 저온산화질소생성수단의 방전공간을 통과하여 생성된 산화질소 및 부산물에 양자에너지를 인가하기 위한 양자에너지 발생수단과,
    상기 양자에너지가 조사된 산화질소만을 여과 배출하기 위한 부산물 제거수단을 구비하되,
    상기 저온산화질소생성수단을 2개로 하고, 어느 하나의 저온산화질소생성수단 배출구에 제 1 양자에너지 발생수단과 제 2 양자에너지 발생수단 중 어느 하나를 연결하고, 다른 하나의 저온산화질소생성수단 배출구에 제 3 양자에너지 발생수단을 연결하며, 상기 제 1 양자에너지 발생수단과 제 2 양자에너지 발생수단 중 어느 하나와 제 3 양자에너지 발생수단의 배출구를 열교환기에 연결하여 제 3 양자에너지 발생수단에서 배출되는 열로 제 1 양자에너지 발생수단과 제 2 양자에너지 발생수단 중 어느 하나로 배출되는 산화질소를 가열시킨 후 부산물 제거장치에서 부산물이 제거되도록 함을 특징으로 하는 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자에너지 발생수단은 뫼비우스(Moebius) 코일, 테슬라(Tesla) 코일 중 어느 하나로 되는 무자장 코일을 구비하여서 된 제 1 양자에너지 발생수단을 구비함을 특징으로 하는 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자에너지 발생수단은 유리관 내부에 필라멘트 및 열전자 방출음극 과 양극을 구비하며, 양극의 외부에 양자에너지 발산층이 형성된 제동복사과정을 수행하기 위한 제 2 양자에너지 발생수단을 구비하여서 됨을 특징으로 하는 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자에너지 발생수단은 고온 열분해 과정을 포함하는 제 3 양자에너지 발생수단을 구비함을 특징으로 하는 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부산물 제거수단은 흡착제 베드의 상하에 하부전실과 상부전실로 된 하나 이상으로 된 여과부와, 상기 여과부에 연결되어 산화질소 저장을 위한 저장탱크를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 부산물 제거수단은 담체에 촉매물질이 담지된 촉매 유니트, 인입 배관 및 출구배관으로 구성됨을 특징으로 하는 양자에너지 발생기가 내장된 산화질소 생성장치.
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