KR101969774B1 - 무농약 작물 재배용 고농도 살균수 제조장치 - Google Patents

무농약 작물 재배용 고농도 살균수 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치에 관한 것으로, 적어도 하나의 관로 상에 가압펌프와 다단믹서기가 순차적으로 배치되고, 상기 가압펌프의 유입측 관로 상에 오존공급부가 연결되고, 상기 오존공급부는 하나의 공급라인에 불순물 제거를 위한 탄소필터, 에어드라이어, 산소발생기, 오존 생성을 위한 방전관, 유량조절기, 체크밸브 중 적어도 하나 이상의 배열로 구성되고, 상기 가압펌프의 유입측 관로는 삼방밸브를 통해 연결되고, 상기 삼방밸브는 상기 유입측 관로를 따라 입구와 출구가 넓고 내부가 좁은 벤츄리관 구조를 갖추어 상기 오존공급부로부터 공급된 오존이 상기 가압펌프의 유입측 관로 내부로 자흡되는 구성의 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치에 관한 것이다.

Description

무농약 작물 재배용 고농도 살균수 제조장치{HIGH-CONCENTRATION STERILIZATION WATER PRODUCING DEVICE THAT ENABLES CULTIVATION OF CROPS WITHOUT USING PESTICIDES}
본 발명은 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식물 재배에 사용하도록 액체 내 오존 용존율을 높여주는 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 작물은 종류, 특성, 기후 등에 따라 다양한 방법으로 재배되고 있으며, 무농약 재배, 유기농 재배, 표준 재배 등 그 방법 또한 무수히 많다. 한편, 과거에는 작물의 다수확을 위해 살균, 소독작용을 하는 각종 농약제를 살포하여 토양과 농작물의 병충해 등을 억제 및 예방하여 왔기 때문에 농작물에 묻어있는 농약으로 인하여 인체에 막대한 위해를 끼쳤음은 물론 토양, 하천 등을 오염시키는 원인이 되기도 하였다.
따라서, 이러한 폐단을 없애기 위해서 농약을 사용하지 않고 토양을 개량하면서 작물의 성장발육을 활성화 및 촉진시키기 위한 방법이 꾸준히 연구되고 있다. 그 중 최근 개발된 기술로는 다공질이면서 투수성, 통기성 및 흡착력이 우수하여 토양 병충해의 서식을 예방하고 다량의 산소, 음이온 및 원적외선 방출에 의한 토양의 살균, 소독작용을 하는 제올라이트(Zeolite) 분말을 물로 액화시킨 다음 토양이나 작물에 살포함으로써 토양을 개량하고 병충해를 예방 및 억제하여 작물의 생장을 촉진시켜주는 것으로 구성된 "천연 제올라이트를 이용한 작물의 재배방법"이 대한민국 공개특허공보 제1999-0066670호에 개시된 바 있으나, 이 방법은 단순히 제올라이트 수용액을 작물과 토양에 분사만 하였기 때문에 토양 깊숙한 곳이나 파종된 종자 자체를 살균, 소독하지는 못하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 개발된 것으로, 액체 속에 오존(O3)을 용존시켜 농약 등의 유해 약품을 사용하지 않고 작물을 재배할 수 있게 하는 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따르면, 적어도 하나의 관로 상에 가압펌프와 다단믹서기가 순차적으로 배치되고, 상기 가압펌프의 유입측 관로 상에 오존공급부가 연결되고, 상기 오존공급부는 하나의 공급라인에 불순물 제거를 위한 탄소필터, 에어드라이어, 산소발생기, 오존 생성을 위한 방전관, 유량조절기, 체크밸브 중 적어도 하나 이상의 배열로 구성되고, 상기 가압펌프의 유입측 관로는 삼방밸브를 통해 연결되고, 상기 삼방밸브는 상기 유입측 관로를 따라 입구와 출구가 넓고 내부가 좁은 벤츄리관 구조를 갖추어 상기 오존공급부로부터 공급된 오존이 상기 가압펌프의 유입측 관로 내부로 자흡되는 구성의 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 다단믹서기는 모터 축을 중심으로 회전자와 고정자의 치합 구조를 갖는 믹싱부를 포함하고, 상기 회전자와 고정자는 이들 간에 대응하는 각 치형 날개들이 일정한 두께로 적층된 복층 구조로서, 상기 회전자와 고정자의 치형 날개들이 연속 적층된 소정 반경의 복수의 소경부들 및 상기 소경부들 사이에 일정 간격으로 돌출된 소정 반경의 복수의 대경부들로 구성되되, 상기 회전자의 대경부들은 상기 고정자의 소경부들과 대응하고, 상기 고정자의 대경부들은 회전자의 소경부들과 대응하며, 상기 대경부의 말단들 간에 상하 일정 간격으로 서로 엇갈리게 끼워진 결합 형태를 갖는다.
본 발명에 따르면, 상기 가압펌프에 의해 공급된 유체는 다단믹서기의 하단 일측에 마련된 유입구와 그 대응 방향으로 상단 타측에 마련된 토출구를 통해 유동하고, 상기 유체의 흐름을 안내하기 위해 회전자의 상하 방향으로 일정 거리를 두고 모터 축 상의 상기 유입구 및 토출구에 각각 인접한 위치에 하나 이상의 유도 날개를 배치하며, 상기 믹싱부는 그 입구측에 일정 크기의 공간부가 형성되되, 상기 공간부는 믹싱부 내 회전자와 고정자의 결합부로부터 소정 거리 이격된 위치의 상기 모터 축 상에 소정 반경의 치형 날개를 적어도 1단 이상 설치하여 구성될 수 있다. 다른 예로, 상기 믹싱부는 회전자를 대경부와 소경부의 반경이 단계적으로 줄어드는 피라미드 형상으로 구성하고, 상기 피라미드 형상의 회전자에 대응하여 고정자를 대경부와 소경부의 반경이 단계적으로 증가하는 역 피라미드 형상으로 구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 회전자는 각 치형 날개들의 외주 선단을 따라 일정 간격으로 다수의 치차들이 형성되고, 상기 고정자는 각 치형 날개들의 내주 선단을 따라 일정 간격으로 다수의 치차들이 형성되되, 상기 회전자와 고정자의 각 치형 날개들의 외주면 또는 내주면에 형성된 치차들은 상대 회전시 서로 대향하는 적어도 일 측면이 소정 각도의 경사진 구조를 가지며, 상기 회전자의 대경부 및 소경부의 각 치차들은 이들의 외주 선단에 소정 반경의 홈이 형성된 구조로 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 다단믹서기의 토출측 관로 상에는 상기 믹싱부로부터 토출된 유체의 기체 용존율을 더욱 높이기 위해 소정 형상의 겹벽 유니트가 설치되고, 상기 겹벽 유니트는 내부에 적어도 2개 이상의 격벽을 가지며, 이들 격벽에는 하나 이상의 구멍들이 천공되고, 상기 구멍들은 전후 격벽들 간에 서로 엇갈리게 배열된 구조로 제공될 수 있다.
한편, 본 발명에 따라 공급되는 또한, 물과 오존의 혼합 유체를 펌프로 4kg/cm2 이상의 압력으로 가압한 상태에서 회전자를 일정 이상의 고속으로 회전시킬 경우, 상기 유체는 5 미크론 이하의 나노 단위(nano-sized)로 미세화되면서 혼합되어 유체 속 오존 용존율을 더욱 높일 수 있다.
상술된 특징에 따르면, 본 발명은 믹서기 내 치형 날개들의 단차와 돌출된 치차들의 측면 경사각을 이용하여 물(또는 액체)와 오존의 혼합 유체에 다단의 캐비테이션 현상 및 교란 현상을 유도함과 동시에 유속 및 수압의 변화를 유도하여 유체의 혼합 및 미세화를 가속화하여 나노버블을 발생시킴으로써 유체 내 높은 오존 용존율을 형성할 수 있으므로 농약을 사용하지 않고도 작물 재배가 가능한 고농도의 살균수를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치의 기본 구성을 도시한 도면,
도 2는 도 1에 따른 다단믹서기 내 믹싱부의 일 실시예와 그 변형예를 확대하여 나타낸 도면,
도 3은 도 2에 따른 믹싱부의 일 단부에서의 회전자와 고정자의 결합 구조의 제1 실시예를 도시한 횡단면도,
도 4는 도 2에 따른 믹싱부의 타 단부에서의 회전자와 고정자의 결합 구조의 제1 실시예를 도시한 횡단면도,
도 5는 도 2에 따른 믹싱부의 일 단부에서의 회전자와 고정자의 결합 구조의 제2 실시예를 도시한 횡단면도,
도 6은 도 2에 따른 믹싱부의 타 단부에서의 회전자와 고정자의 결합 구조의 제2 실시예를 도시한 횡단면도,
도 7은 도 1의 겹벽 유니트의 일 실시예를 확대하여 나타낸 도면,
도 8은 도 1의 겹벽 유니트의 다른 실시예를 확대하여 나타낸 도면.
이하 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
아래의 실시예에서는 발명을 설명함에 있어서 필연적인 부분들을 제외하고 그 도시와 설명을 생략하였으며, 명세서 전체를 걸쳐 동일 유사한 요소에 대하여는 동일한 부호를 부여하고 그에 대한 상세한 설명은 반복하지 않고 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치의 기본 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 따른 다단 믹서기 내 믹싱부의 일 실시예와 그 변형예를 확대하여 나타낸 도면이다.
본 발명의 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치는 물(또는 액체)과 오존(O3)을 미세화 및 혼합시킨 나노버블을 생성하여 오존 용존율을 높여줌으로써 식수나 작물재배를 위한 살균수, 기타 농장이나 양식장 또는 오폐수처리장 등에서의 용수로도 제공이 가능하다.
도 1에 따르면, 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치는 물탱크 또는 급수전과 연결되는 적어도 하나의 관로 상에 가압펌프(100)와 다단믹서기(200)가 순차적으로 배치되고, 가압펌프(100)의 유입측 관로(110) 상에 오존공급부(300)가 연결된 구성을 제공한다.
오존공급부(300)는 하나의 공급라인에 다수의 구성들이 연결된 형태로서, 그 구성은 불순물 제거를 위한 탄소필터(310), 에어드라이어(320), 산소발생기(330), 오존 생성을 위한 방전관(340), 오존 투입량 조절을 위한 유량조절기(350), 역류 방지를 위한 체크밸브(360) 중 하나 이상의 배열로 이루어질 수 있다. 이러한 구성에서 오존공급부(300)는 대기중의 공기를 탄소필터(310)를 통과시켜 불순물을 제거하고 에어드라이어(320)를 통해 공기중의 수분을 제거한 다음, 건조된 공기로부터 산소발생기(330)를 통해 산소(O2)를 생성하고 이를 다시 방전관(340)으로 보내 방전관 내에서 투입된 산소의 일부가 오존(O3)으로 변화하면서 일정한 오존 함량을 갖는 오존과 산소(공기)의 혼합물이 만들어지게 된다. 이러한 오존 생성 원리는 네이버 지식백과(http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1128530&cid=40942&categoryId=32374)를 참조할 수 있다. 이후, 상기 생성된 오존(O3)은 유량조절기(350)에 의해 오존 유량이 조절된 상태로 체크밸브(360)를 거쳐 가압펌프(100)로 이송함으로써 공급된 물(또는 액체)과 혼합될 수 있다.
상기 오존공급부(300)와 상기 가압펌프(100)의 유입측 관로(110)의 연결부는 삼방밸브(370)로 연결되고, 상기 삼방밸브(370)는 상기 가압펌프(100)의 유입측 관로(110)를 따라 입구와 출구가 넓고 내부가 좁은 벤츄리관 구조로 제공됨이 바람직하다. 이와 같은 구성에서 상기 가압펌프(100)의 유입측 관로(110)를 따라 물(또는 액체)은 벤츄리관의 병목지점을 통과하는 동안 압력이 급강하하며 유속이 크게 증대되고, 따라서 상기 오존공급부(300)로부터 공급된 오존(O3)이 별도의 동력으로 강제로 밀어넣지 않고도 스스로 상기 관로(110) 내부로 자흡되어 물(또는 액체)과 혼합된다.
가압펌프(100)의 유입측 관로(110)와 다단믹서기(200)의 토출측 관로(203)에는 급수 또는 토출 유체의 유량을 제어하고 유로를 개폐할 수 있도록 각각 개폐밸브(111)(204)가 구비될 수 있다. 또한, 순환관(300)의 단부, 죽 가압펌프(100)의 토출측 관로(120)와 순환관(300)의 연결 부분에는 유체의 압력을 측정 및 감지하는 압력게이지(수압센서;320)와, 물없음 신호를 인가하기 위한 안전센서(330)가 구비될 수 있다.
다단믹서기(200)의 작동 원리는 가압펌프(100)로부터 고압 상태로 공급되는 물(또는 액체)과 오존(O3)의 혼합 유체(이하 ‘유체’라 한다)에 다수의 치형 날개를 이용하여 반복적으로 타격을 가하는 것으로, 이때 유체 속에서 발생하는 캐비테이션(cavitation)을 이용하여 버블(bubble)을 생성하게 된다. 이 작동을 위해 다단믹서기(200)는 모터(210)의 축(모터 축;211)과 하우징(믹싱부;220)의 내벽면에 서로 대응하는 다수의 치형 날개들이 형성된 구조를 갖는다. 본 명세서에서 모터 축(211)에 구비된 치형 날개들은 모터(210)의 구동에 의해 회전이 가능하므로 편의상 이를 ‘회전자(230)’라 지칭하고, 상기 하우징(이하 ‘믹싱부’라 한다; 220)의 내벽면에 형성된 치형 날개들은 고정된 상태를 유지하므로 편의상 이를 ‘고정자(240)’라 지칭한다.
모터 축(211)의 양 단부는 회전자(230)와 고정자(240)의 치합 구조를 포함하는 믹싱부(220)의 상,하 단부에 마련된 수중베어링(221,222)에 의해 지지되며, 이를 통해 모터 축(211)이 관성에 의해 뒤틀림이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
가압펌프(100)에 의해 공급된 유체는 다단믹서기(200)의 믹싱부(220) 하단 일측에 마련된 유입구(201)와 그 대응 방향으로 상단 타측에 마련된 토출구(202)를 통해 유동할 수 있으며, 이 유체 흐름을 안내하기 위해 회전자(230)의 상하 방향으로 일정 거리를 두고 모터 축(211) 상의 상기 유입구(201) 및 토출구(202)에 각각 인접한 위치에 하나 이상의 유도 날개(223,225)를 배치할 수 있다. 또한, 유도 날개(223,225)에 의해 운반된 유체는 아래에 설명하는 회전자(230)와 고정자(240)의 상호 작용, 즉 상대 회전에 의해 유체 내 캐비테이션 압력이 상승하며, 이러한 캐비테이션에 의해 버블 생성과 더불어 유체 내 오존(O3)의 용존률을 더욱 높일 수 있게 된다.
회전자(230)와 고정자(240)는 이들 간에 대응하는 각 치형 날개들이 일정한 두께로 적층된 복층 구조를 갖는 것으로서, 회전자(230)와 고정자(240)의 치형 날개들은 연속 적층된 소정 반경의 복수의 소경부(232)(242)들과, 각 소경부들 사이에 일정 간격으로 돌출된 소정 반경의 복수의 대경부(231)(241)들로 구성된다. 바람직하게는, 회전자(230)의 대경부(231)들은 고정자(240)의 소경부(242)들과 대응하고, 고정자(240)의 대경부(241)들은 회전자(230)의 소경부(232)들과 대응하며, 상기 대경부(231)(241)의 말단들 간에 상하 일정 간격으로 서로 엇갈리게 끼워진 결합 형태를 이루고 있다. 회전자(230)와 고정자(240)는 이들 사이에 유체가 지날 수 있는 일정 간극의 유로가 형성됨이 바람직하다.
도면에 따르면, 회전자(230)와 고정자(240)는 3개층의 소경부에 대하여 1개층의 대경부가 돌출된 형태로 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 대경부(231,241)와 소경부(232,242)를 구성하는 치형 날개들의 적층비를 1대1, 2대1, 2대2, 3대2 또는 그 이상의 비율로도 제공할 수 있음은 물론이다.
이와 같은 구조로부터 모터(210) 구동시 회전자(230)가 회전하여 그로부터 고정자(240)와의 사이에 대경부(231)(241)와 소경부(242)(232)의 상대회전이 일어나고, 이때 회전자(230)와 고정자(240) 사이의 유로를 따라 흐르게 되는 유체 내 오존(O3) 분자들이 잘게 쪼개어져 미세하게 혼합된다.
한 예로, 물(또는 액체)과 오존(O3)의 혼합 유체를 펌프로 4kg/cm2 이상의 압력으로 가압한 상태에서 회전자(230)를 일정 이상의 고속으로 회전시킬 경우, 상기 유체는 5 미크론 이하의 나노 단위(nano-sized)로 미세화되면서 혼합되어 유체 속 오존(O3) 용존율은 더욱 높아질 수 있다.
또한, 회전자(230)와 고정자(240)의 대경부(231,241) 및 소경부(232,242)는 이들의 적어도 일부의 팁 부분이 날카로운 칼날 형태 구조로 제공될 수 있으며, 이 경우 날카로운 팁 부분을 이용하여 유체 속 오존(O3) 분자들을 타격함과 동시에 1차 생성된 버블을 더욱 미세하게 절단하는 효과를 제공한다. 이를 통해, 물(또는 액체)과 오존(O3)의 혼합이 보다 원활해짐과 동시에 버블을 더욱 잘게 쪼개어 미크론(10-6m) 또는 나노미터(10-9m) 크기의 초미세 버블을 생성할 수도 있다. 또한, 다단믹서기(200) 내 회전자(230)와 고정자(240)의 치합 구조를 포함하는 상기 믹싱부(220)는 그 입구측에 일정 크기의 공간부(S)를 형성할 수 있다. 이러한 공간부(S)는 믹싱부(220) 내 회전자(230)와 고정자(240)의 결합부로부터 소정 거리 이격된 위치의 모터 축(211) 상에 소정 반경의 치형 날개(224)를 적어도 1단 이상 설치하여 형성될 수 있는 것으로, 이러한 공간부(S)는 유체 압력을 높임과 동시에 유체 내 캐비테이션 현상을 가속화시켜 버블 생성을 더욱 활성화하는 효과를 제공한다. 상기 공간부(S)에서는 상기 치형 날개(224)와 상호 작용을 위해 믹싱부(220) 내벽 상에 상기 치형 날개(224)에 대응하는 소정 크기의 치형 날개가 적어도 1단 이상 추가로 설치될 수 있다.
번형 예로, 도 2a에 따르면, 믹싱부(220′)는 회전자(230)를 대경부(231)와 소경부(232)의 반경이 단계적으로 줄어드는 피라미드 형상으로 구성할 수 있으며, 이 경우 상기 피라미드 형상의 회전자(230)에 대응하여 고정자(240)를 대경부(241)와 소경부(242)의 반경이 단계적으로 증가하는 역 피라미드 형상으로 구성할 수 있다.
이러한 피라미드형 회전자 배열과 그에 대응하는 역 피라미드형 고정자 배열을 갖는 믹싱부(220′) 구조는 유체가 회전자(230)의 넓은 단면 공간으로부터 점진적으로 좁은 단면 공간으로 이동하는 동안 캐비테이션이 최대로 발생되도록 하며, 이를 통해 유체 속 오존(O3) 용존률을 더욱 높일 수 있게 된다.
도 3 내지 4와 도 5 내지 6은 도 2에 따른 다단믹서기의 믹싱부를 구성하는 회전자와 고정자의 서로 다른 결합 구조를 도시한 것으로, 도 3a 및 도 5a는 믹싱부의 일 단부에서의 회전자와 고정자의 결합 단면도이고, 도 4a 및 도 6a는 믹싱부의 타 단부에서의 회전자와 고정자의 결합 단면도이며, 도 3b 내지 도 6b는 도 3a 내지 도 6a에 따른 결합 구조들의 분해도이다.
회전자(230)는 각 치형 날개들(231,232)의 외주 선단을 따라 일정 간격으로 다수의 치차들(231a,232a)이 형성되고, 고정자(240)는 각 치형 날개들(241,242)의 내주 선단을 따라 일정 간격으로 다수의 치차들(241a,242a)이 형성된 구조를 갖는다. 또한, 회전자(230)와 고정자(240)의 각 치형 날개들의 외주면 또는 내주면에 형성된 치차들(231a,232a)(241a,242a)은 상대 회전시 서로 마주하는 단면들의 적어도 어느 일 측이 소정의 각도(예, 15∼45도)로 경사진 구조를 가질 수 있다. 이와 같이 각 치차들의 마주하는 단면들에 형성된 경사각은 고속 회전시 유체의 교란 현상과 그로 인한 캐비테이션 발생을 극대화하기 위한 것으로, 이를 통해 유체 내 기체의 용존량을 높이고 마이크로버블 생성을 가능하게 한다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 회전자(230)는 치형 날개의 대경부(231)이고 고정자(240)는 치형 날개의 소경부(242)를 나타낸다. 이 결합 구조에서 회전자(230)의 대경부(231)의 외주 선단에 형성된 치차들(231a)은 상대 회전시 고정자(240)의 치차(242a) 측면과 대향하는 측방향 단면이 일정한 각도(θ1)로 경사진 구조로서, 이 각도(θ1)는 15∼45도 범위이고, 바람직하게는 30도 각도의 경사진 구조이다.
도 4a 및 4b를 참조하면, 회전자(230)는 치형 날개의 소경부(232)이고 고정자(240)는 치형 날개의 대경부(241)를 나타낸다. 이 결합 구조에서 회전자(230)의 소경부(232)의 외주 선단에 형성된 치차들(232a)은 상대 회전시 고정자(240)의 치차(241a) 측면과 대향하는 측방향 단면이 일정한 각도(θ1)로 경사진 구조로서, 이 각도(θ1)는 15∼45도 범위이고, 바람직하게는 30도 각도의 경사진 구조이다.
도 5a 및 5b를 참조하면, 회전자(230')는 치형 날개의 대경부(231)이고 고정자(240')는 치형 날개의 소경부(242)를 나타낸다. 이 결합 구조에서 상기 회전자(230')의 대경부(231)의 외주 선단에 형성된 치차들(231a)과 상기 고정자(240')의 소경부(242)의 내주 선단에 형성된 치차들(242a)은 상대 회전시 적어도 서로 대향하는 측방향 단면들이 각각 일정한 각도(θ4,θ5)(θ2,θ3)로 경사진 구조로서, 이들 각도(θ4,θ5)(θ2,θ3)는 15∼45도 범위이고, 바람직하게는 30도 각도의 경사진 구조이다. 또한, 상기 회전자(230')의 대경부(231)의 각 치차들(231a)은 그들의 외주 선단에 소정 반경의 홈(231b)이 형성된 구조로 제공될 수 있다.
도 6a 및 6b를 참조하면, 회전자(230')는 치형 날개의 소경부(232)이고 고정자(240')는 치형 날개의 대경부(241)를 나타낸다. 이 결합 구조에서 상기 회전자(230')의 소경부(232)의 외주 선단에 형성된 치차들(232a)과 상기 고정자(240')의 대경부(241)의 내주 선단에 형성된 치차들(241a)은 상대 회전시 적어도 서로 대향하는 측방향 단면들이 각각 일정한 각도(θ4,θ5)(θ2,θ3)로 경사진 구조로서, 이들 각도(θ4,θ5)(θ2,θ3)는 15∼45도 범위이고, 바람직하게는 30도 각도의 경사진 구조이다. 또한, 상기 회전자(230')의 소경부(232)의 각 치차들(232a)은 그들의 외주 선단에 소정 반경의 홈(232b)이 형성된 구조로 제공될 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 6에 도시된 치차들의 측면 경사각들은 각 치형 날개의 원주면 길이나 폭, 그리고 유입된 혼합 유체의 유량 또는 유속 등을 고려하여 결정될 수 있다. 따라서, 상기한 바와 같은 인자들에 따라 각 경사부의 경사각은 동일하게 제작되거나 서로 다른 각도로 제작될 수 있다.
이와 같은 구성으로부터 상대 회전시 치차들과 그와 마주치는 혼합 유체의 교란이 촉진되고, 이로 인한 캐비테이션 현상의 발생으로 나노버블의 생성을 촉진시킬 수 있게 된다. 이 경우 회전자(230)와 고정자(240)의 각 치형 날개에 형성된 치차들의 경사각은 동일하게 제작되는 것이 바람직하나, 그에 한정되지 않고 각 치형 날개의 크기나 길이, 혼합 유체의 거동 등과 같은 다양한 인자들을 고려하여 설정각도를 다양하게 결정할 수 있다.
도 7과 도 8은 도 1에 따른 겹벽 유니트의 제1 실시예 및 제2 실시예를 각각 확대하여 도시한 것으로서, 도 1을 참조하면 다단믹서기(200)의 토출측 관로(203) 상에는 믹싱부(220)로부터 토출된 유체의 오존(O3) 용존율을 더욱 높이기 위해 소정 형상의 겹벽 유니트(500)가 설치될 수 있다. 이러한 겹벽 유니트(500)는 내부에 적어도 2개 이상의 격벽을 가지며, 이들 격벽에는 하나 이상의 구멍들이 천공될 수 있다. 바람직하게는, 이 구멍들은 전후 격벽들 간에 서로 엇갈리게 배열된 배치구조를 갖는다.
예시적으로, 도 7의 겹벽 유니트(500)의 구조에 따르면, 하우징(501) 내부에 유로(502)를 차단하는 3개의 격벽(510,520,530)들이 일정 간격을 두고 형성되어 있다. 이 격벽(510,520,530)들에는 각각 하나의 구멍(511,521,531)들이 천공되어 있으며, 각 구멍들은 서로 엇갈리게 배치되어 있다. 또한, 도 8의 겹벽 유니트(500′)의 구조에 따르면, 하우징(501) 내부에 유로(502)를 차단하는 3개의 격벽(510,520,530)들이 일정 간격을 두고 형성되어 있고, 제1 격벽(510)에는 대구경의 구멍(511) 1개가 천공되어 있고, 제2 격벽(520)에는 중간 구경의 구멍(521) 2개가 천공되어 있으며, 제3 격벽(530)에는 소구경의 구멍(531) 3개가 천공되어 있고, 이들 각 구멍들은 서로 엇갈리게 배치되어 있다. 이러한 구조에 따르면, 다단믹서기(200)로부터 토출된 유체는 겹벽 유니트 내부에서 순차적으로 구멍(511,521,531)들을 통해 유동하게 되는데, 이 과정에서 각각의 격벽(510,520,530)들에 충돌하게 되어 유체 속 오존(O3) 분자들이 점점 더 미세화되고 균일화된다. 또한, 각 격벽들은 서로 일정 간격 이격되어 있어 이들 사이에 공간부가 형성되고, 이러한 공간부는 이를 통과하는 유체의 압력을 급격히 떨어뜨려 와류를 일으키고, 그와 동시에 캐비테이션 현상을 더욱 가속화시켜 유체를 나노 크기로 미세화시킴과 동시에 더욱 균일하게 혼합시킴으로써 오존(O3) 용존율을 더욱 높일 수 있게 된다.
도면에 도시하지는 않았지만, 상기 겹벽 유니트는 격벽을 통과하는 구멍들의 구조가 다수의 소구경으로부터 다수의 대구경으로 연속되는 형태 또는 이러한 연속 형태의 반복된 구조로 제공될 수도 있다. 이 경우, 토출 유체가 소구경의 구멍을 통과한 후 대구경의 구멍을 통과하면서 압력 변화로 인해 보다 미세화··균일화되면서 더욱 용존율이 높아지게 된다.
이와 같이 오존(O3) 용존율이 높아진 유체는 작물과 이 작물이 심어진 토양은 물론 토양 깊숙한 곳에 파종된 종자까지도 살균, 소독할 수 있으므로 농약과 같은 인체에 유해한 약품들을 사용하지 않고 작물을 안전하게 재배할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치는 일반적인 산소수 생성장치나 수소수 생성장치가 설비에 많은 비용이 소요되는 것과 비교할 때 한 대의 장치만으로 원하는 용도 및 용존율의 유체를 생성할 수 있어 타 장치에 비해 비용을 1/4 수준으로 줄일 수 있는 장점이 있다.
이상 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 지금까지 설명한 내용들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 그 일부를 예시한 정도에 불과하며, 아래에 첨부된 청구범위에 나타날 수 있는 것을 제외하고는 상술한 내용에 의해 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명은 이와 동일한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 범위 내에서 발명의 기술적 사상과 요지를 벗어나지 않으면서 균등물의 많은 변화, 수정 및 대체가 이루어질 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 적어도 하나의 관로 상에 가압펌프와 다단믹서기가 순차적으로 배치되고, 상기 가압펌프의 유입측 관로 상에 오존공급부가 연결되고, 상기 오존공급부는 하나의 공급라인에 불순물 제거를 위한 탄소필터, 에어드라이어, 산소발생기, 오존 생성을 위한 방전관, 유량조절기, 체크밸브 중 적어도 하나 이상의 배열로 구성되고, 상기 가압펌프의 유입측 관로는 삼방밸브를 통해 연결되고, 상기 삼방밸브는 상기 유입측 관로를 따라 입구와 출구가 넓고 내부가 좁은 벤츄리관 구조를 갖추어 상기 오존공급부로부터 공급된 오존이 상기 가압펌프의 유입측 관로 내부로 자흡되도록 하고, 상기 다단믹서기는 모터 축을 중심으로 회전자와 고정자의 치합 구조를 갖는 믹싱부를 포함하고, 상기 믹싱부는 입구측에 일정 크기의 공간부를 구비하고, 상기 공간부는 믹싱부 내 회전자와 고정자의 결합부로부터 소정 거리 이격된 위치의 상기 모터 축 상에 소정 반경의 치형 날개를 적어도 1단 이상 설치하여 형성되되, 상기 공간부에는 상기 치형 날개와 상호 작용을 위해 상기 믹싱부의 내벽 상에 상기 치형 날개에 대응하는 소정 크기의 치형 날개가 적어도 1단 이상 더 설치되고, 상기 믹싱부는 회전자를 대경부와 소경부의 반경이 단계적으로 줄어드는 피라미드 형상으로 구성하고, 상기 피라미드 형상의 회전자에 대응하여 고정자를 대경부와 소경부의 반경이 단계적으로 증가하는 역 피라미드 형상으로 구성한 것을 특징으로 하는 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회전자와 고정자는 이들 간에 대응하는 각 치형 날개들이 일정한 두께로 적층된 복층 구조로서, 상기 회전자와 고정자의 치형 날개들이 연속 적층된 소정 반경의 복수의 소경부들 및 상기 소경부들 사이에 일정 간격으로 돌출된 소정 반경의 복수의 대경부들로 구성되되, 상기 회전자의 대경부들은 상기 고정자의 소경부들과 대응하고, 상기 고정자의 대경부들은 회전자의 소경부들과 대응하며, 상기 대경부의 말단들 간에 상하 일정 간격으로 서로 엇갈리게 끼워진 결합 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가압펌프에 의해 공급된 유체는 상기 다단믹서기의 하단 일측에 마련된 유입구와 그 대응 방향으로 상단 타측에 마련된 토출구를 통해 유동하고, 상기 유체의 안내를 위해 상기 회전자의 상하 방향으로 일정 거리를 두고 상기 모터 축 상의 상기 유입구 및 토출구에 각각 인접한 위치에 하나 이상의 유도 날개를 배치한 것을 특징으로 하는 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 회전자는 각 치형 날개들의 외주 선단을 따라 일정 간격으로 다수의 치차들이 형성되고, 상기 고정자는 각 치형 날개들의 내주 선단을 따라 일정 간격으로 다수의 치차들이 형성되되, 상기 회전자와 고정자의 각 치형 날개들의 외주면 또는 내주면에 형성된 치차들은 상대 회전시 서로 대향하는 적어도 일 측면이 소정 각도의 경사진 구조를 가지며, 상기 회전자의 대경부 및 소경부의 각 치차들은 이들의 외주 선단에 소정 반경의 홈이 형성된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 다단믹서기의 토출측 관로 상에는 상기 믹싱부로부터 토출된 유체의 기체 용존율을 더욱 높이기 위해 소정 형상의 겹벽 유니트가 설치되고, 상기 겹벽 유니트는 내부에 적어도 2개 이상의 격벽을 가지며, 이들 격벽에는 하나 이상의 구멍들이 천공되고, 상기 구멍들은 전후 격벽들 간에 서로 엇갈리게 배열되는 것을 특징으로 하는 무농약 작물재배용 고농도 살균수 제조장치.
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