KR102215906B1 - 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치 - Google Patents

살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세척대상물의 세척은 물론, 오존 성분의 의지 없이 이온화된 미세기포가 포함된 세척수를 사용하여 해당 세척대상물의 살균도 가능하게 하는 나노버블수 생성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물이 수용되는 공급탱크와, 상기 공급탱크와 관 연결되되 인가되는 전원에 의해 물을 전기분해하여 세척대상물의 살균에 필요한 이온수를 생성하는 이온화수 생성부와, 상기 이온화수 생성부와 관 연결되되 생성된 음이온수를 와류 및 충돌시켜 세척대상물의 세척에 필요한 미세기포가 포함된 세척수를 생성하는 버블생성부 및 상기 버블생성부와 관 연결되어 생성된 세척수를 일정기간동안 저장하는 저장탱크를 포함하되, 상기 버블생성부를 통해 생성되는 미세기포는 입자크기는 200 나노 이하의 입자 크기를 갖도록 하여 생성된 세척수의 저장이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치{DEVICE FOR PRODUCING NANO-BUBBLE WATER}
본 발명은 세척대상물의 세척은 물론, 오존 성분의 의지 없이 나노 크기로 이온화된 미세기포가 포함된 세척수를 사용하여 해당 세척대상물의 살균도 가능하게 하는 나노버블수 생성장치에 관한 것이다.
일반적으로 건물의 외벽이나 지면(예를 들어, 보도나 도로 등)의 세척을 위해서는 차량에 탑재되거나 작업자가 소지한 소량의 탱크에 수용된 세척수를 펌프 등의 장치를 통해 해당 건물이나 지면에 분사시켜 세척하는 방법이 널리 사용된다.
특히, 바이러스 등에 의해 팬데믹(Pandemic) 상황이 발생한 근래에는 단순히 세척의 개념을 뛰어넘어 살균의 기능을 갖는 세척수를 사용하는 것이 빈번하게 이루어지게 되는데, 이러한 살균에 사용되는 소독제가 포함된 세척수에는 산소를 대신하여 오존 성분을 물에 용해하여 세척수로 사용하게 된다.
그러나, 이러한 세척수에 포함된 오존 성분은 대기중에 0.1ppm 이상 방출되면 인체에 영향을 초래하는 단점이 있기 때문에 작업자는 항시 방호복을 착용 후, 사용하여야 하며, 일반인들 역시, 세척이 이루어진 이후에 장시간동안 해당 구역에 진입이 불가능하다는 불편함을 제공하게 된다.
아울러, 세척보다 살균을 목적으로 사용하는 경우, 살균대상물에 어느 정도의 바이러스가 포함되어 있는지 확인이 불가능하여 오존 성분을 임계값 이상으로 사용하는 일도 빈번하게 이루어져 이는 실용적이지 못하다는 문제점도 가져오게 된다.
국내등록특허 제10-0915879호(공고일:2009.09.07.) 국내등록특허 제10-1425639호(공고일:2014.07.25.) 국내등록특허 제10-2060015호(공고일:2019.12.20.)
상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 인체에 유해한 오존 성분을 사용하지 않고도 나노 크기의 미세기포를 이용하여 세척대상물의 세척은 물론, 바이러스 등의 살균도 가능한 세척장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치는 물이 수용되는 공급탱크와, 상기 공급탱크와 관 연결되되 인가되는 전원에 의해 물을 전기분해하여 세척대상물의 살균에 필요한 이온수를 생성하는 이온화수 생성부와, 상기 이온화수 생성부와 관 연결되되 생성된 음이온수를 와류 및 충돌시켜 세척대상물의 세척에 필요한 미세기포가 포함된 세척수를 생성하는 버블생성부 및 상기 버블생성부와 관 연결되어 생성된 세척수를 일정기간동안 저장하는 저장탱크를 포함하되, 상기 버블생성부를 통해 생성되는 미세기포는 입자크기는 200 나노 이하의 입자 크기를 갖도록 하여 생성된 세척수의 저장이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이온화수 생성부는 일측이 전원공급부와 연결되게 유체이송관 외부로 노출되도록 설치되되 타측은 상기 유체이송관 내부로 관통 삽입되는 한 쌍의 전극봉과, 상기 유체이송관 내부에 위치하는 상기 전극봉 타측 외면에 길이방향으로 서로 이웃하게 다수 형성되는 촉매필터 및 각각의 상기 촉매필터 간의 간격을 고정시키는 간격유지봉을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 촉매필터는 메쉬 형태의 티타늄 표면에 다공성 카본재료를 1㎛ 이상 코팅하고, 해당 카본재료 상면에 복합금속 촉매물을 1㎛ 코팅하여 생성하되, 해당 복합금속 촉매물은 백금과 로듐으로 이루어진 제1촉매물과 레늄, 이리듐 및 팔라듐으로 이루어진 제2촉매물을 1:1 비율로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 버블생성부는 관 형상으로 이루어진 버블생성체 및 상기 버블생성체 내부에 소정각도로 경사지게 지그재그 형상으로 구비되되 유입되는 음이온수가 충돌과 동시에 와류되어 관통하는 다수의 타공부에 의해 미세기포를 생성하는 충돌플레이트를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 종래와는 차별되게 세척대상물의 살균을 위해 오존 성분에 의존하지 않고 촉매필터를 통해 물의 전기분해를 통해 음이온을 생성하여 버블생성부에 공급하되 상기 버블생성부에서 생성된 미세기포 외면에 다수의 음이온이 흡착된 상태인 세척수를 통해 해당 세척대상물에 분사되어 오염물질과 함께 바이러스나 박테리아에 흡착 후, 탈착되는 과정에서 바이러스의 활성을 억제시킬 수 있으며, 미세기포가 세척대상물의 표면에 충돌과 동시에 해당 미세기포가 붕괴되면서 바이러스 핵을 물리적으로 파괴하는 살균 및 세척의 효과를 갖게 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치를 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치에 대한 이온화수 생성부가 유체이송관에 장착된 상태를 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 대한 이온화수 생성부를 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 대한 촉매필터를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치에 대한 버블생성부가 유체이송관에 장착된 상태를 나타낸 도면.
도 7은 도 6에 대한 버블생성부를 나타낸 도면.
도 8은 도 7에 대한 충돌플레이트의 다른 실시예.
도 9는 본 발명에 따른 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치로 생성된 세척수의 작용관계를 나타낸 도면.
이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이며, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치(이하, 간략하게 '버블생성장치'라 한다)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
설명에 앞서, 본 발명에서의 공급탱크(100)와 저장탱크(400)는 유체가 저장되기 위한 속이 빈 함체 형상으로 이루어진 탱크(TANK)를 의미하는 것으로 이에 대한 구조적인 상세한 설명은 본 발명의 요지를 흐르지 않도록 생략하며, 상기 공급탱크(100)와 이온화수 생성부(200)를 관 연결하는 유체이송관(P) 외면에는 펌프 등이 별도로 관 연결되어 외부 공기가 유입될 수 있도록 설치된다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 버블생성장치(1)를 이루는 구성들은 크게 공급탱크(100), 이온화수 생성부(200), 버블생성부(300) 및 저장탱크(400)를 포함하며, 상기한 각각의 구성들 중 적어도 어느 하나 이상은 제어부(500)의 제어신호를 통해 동작할 수 있도록 한다.
더욱 상세하게 설명하면, 상기 이온화수 생성부(200)는 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 공급탱크(100)와 유체이송관(P)을 통해 관 연결되되 상기 공급탱크(100)에 저장된 물(수도수)을 전기분해 하여 후술하는 버블생성부(300)를 통해 생성되는 세척수에 살균에 필요한 음이온(OH-)화된 이온수를 제공하기 위한 구성으로 전극봉(210), 촉매필터(220) 및 간격유지봉(230)을 포함하며, 도시한 바와 같이, 유체이송관(P) 외면에 이동하는 유체(물)가 이동하는 방향으로 다수가 설치되어 이온수의 생성이 더욱 극대화될 수 있도록 한다.
예컨대 전극봉(210)은 일측이 유체이송관(P) 외부로 노출되되 타측은 상기 유체이송관(P) 내측에 위치하도록 관통 설치되며, 외부로 노출된 해당 일측은 제어부(500)의 전원공급부를 통해 전원을 인가받을 수 있도록 설치되어 촉매필터(220)의 전기분해를 통해 이온수의 생성이 가능하도록 한다.(도 2 참조)
또한, 촉매필터(220)는 도시한 바와 같이, 전체적으로 판의 형상을 갖되 간격유지봉(230)을 통해 다수가 전극봉(210)의 길이방향으로 서로 이웃하게 고정 구비되며, 각각의 상기 촉매필터(220)는 이온수의 생성을 용이하게 할 수 있게 메쉬(MESH) 형태의 티타늄(Ti:Titanium) 표면에 다공성 카본재료를 1㎛ 이상 코팅하고, 그 상면에 복합금속 촉매물을 1㎛ 코팅하여 생성한다.
여기서, 복합금속 촉매물은 백금과 로듐(Rh)으로 이루어진 제1촉매물과 레늄(Re), 이리듐 및 팔라듐으로 이루어진 제2촉매물을 1:1 비율로 사용하는 것이 바람직하며, 카본재료 효과는 산화반응 과전압 감소, 낮은 에너지에 반응, 넓은 전기 화학적 활성 영역 및 전극 활동 증가의 장점을 가지며, 복합금속 촉매물은 전극 비 표면적 증가, 금속 촉매 고분산에 기여, 높은 전기전도율 및 전극활동의 안정성 등의 장점을 갖게 한다.
또한, 간격유지봉(230)은 각각의 촉매필터(220)에 형성된 관통공에 관통 삽입되어 상기 촉매필터(220) 간의 간격이 유지될 수 있도록 하며, 부도체 성질을 갖는 재료로 성형된다.
한편, 이온화수 생성부(200)가 다수 구비된 유체이송관(P)의 입력단(공급탱크에서 물이 공급되는 부분)과 출력단(음이온수가 배출되는 부분)에는 밸브(V)가 구비되며, 해당 밸브(V)의 폐쇄를 통해 상기 이온화수 생성부(200)의 유지보수(예를 들어, 교체 작업 등)나 유체이송관(P) 내부의 이물질을 제거하기 위한 청소를 실행시에 공급탱크(100)에서의 물 공급을 차단한 상태에서 실행될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 버블생성부(300)는 도 2 및 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 상술한 이온화수 생성부(200)와 유체이송관(P)을 통해 관 연결되되 상기 이온화수 생성부(200)를 통해 음이온이 생성된 이온수에 미세기포를 공급하여 해당 미세기포를 통해 세척대상물(T)의 세척이 가능하도록 하기 위한 구성으로 버블생성체(310) 및 충돌플레이트(320)를 포함한다.
여기서, 이온화수 생성부(200)와 버블생성부(300) 사이를 관 연결하는 유체이송관(P) 외면에는 콤프레셔 및 펌프 등이 더 연결되어 이온수가 상기 버블생성부(300)로 유입되기 이전에 필요에 따라 해당 이온수에 산소가 유입될 수 있는 구조를 갖도록 하며, 세척수 생성의 용량을 높이기 위해 유체이송관(P)에 다수가 다단으로 설치되어 단시간에 많은 양의 세척수를 생성하여 저장탱크(400)에 공급할 수 있는 구조를 갖도록 한다.
예컨대 버블생성체(310)는 전체적으로 속이 빈 관 형상을 갖되 내부에 다수의 충돌플레이트(320)가 길이방향으로 다수 형성된 형상으로 이루어져 있다.
또한, 충돌플레이트(320)는 도시한 바와 같이, 전체적으로 소정의 지름을 갖는 반원 형상을 갖도록 형성되어 있으며, 버블생성체(310) 내부에 그 각각의 중심점이 수직 또는 수평방향으로 일직선을 이루도록 배치된다.
이때, 각각의 충돌플레이트(320)에는 이온수가 통과하면서 미세기포를 생성하기 위한 소정지름을 갖도록 천공형성된 타공부(321)가 형성되며, 각각의 상기 충돌플레이트(320)는 버블생성체(310) 내부에 지그재그 방식으로 배치되어 상기 버블생성체(310) 일단에서 타단방향으로 유입된 이온수가 이동시에 와류에 의해 상기 충돌플레이트(320)와 충돌하여 미세기포의 생성이 더욱 용이할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
아울러 각각의 충돌플레이트(320)에 천공형성된 타공부(321)의 형성위치는 서로 마주보지 못하게 천공형성되어 버블생성체(310) 내부에 유입되는 이온수의 충돌 회수를 더욱 극대화할 수 있도록 한다.
이때, 타공부(321)의 지름은 생성하고자 하는 미세기포의 크기에 따라 선택할 수 있도록 하며, 충돌플레이트(320)의 개수 역시, 생성하고자 하는 미세기포의 크기에 따라 조절할 수 있도록 할 수 있는데, 본 발명에서의 미세기포 입자 크기는 200 나노(㎚) 이하의 입자 크기를 갖도록 하여 생성된 세척수가 저장탱크(400)에 일정기간동안(예를 들어, 수개월) 저장이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
하여, 작업자는 소지한 분사노즐을 저장탱크(400)와 관 연결하여 세척대상물(T) 표면에 세척수를 분사시켜 해당 세척대상물(T)에 존재하는 바이러스나 오염물질이 음이온이 포함된 세척수를 통해 살균 및 세척이 가능하게 하는 것이다.
한편, 도 8을 참조하면, 본 발명에서의 다수의 충돌플레이트(320)는 다른 실시예로 서로 대향되는 각각의 상기 충돌플레이트(320)의 끝단을 서로 연결하여 트위스터 형상을 갖도록 일체형으로도 가능하나, 이 경우에 어느 하나의 충돌플레이트(320)가 파손되면 전체를 교체하여야 하는 불편함 때문에 각각의 충돌플레이트(320)가 버블생성체(310)에 교체가능하도록 결합하는 것도 가능하다.
이러한 다른 실시예에서 버블생성체(310) 내면에는 각각의 충돌플레이트(320) 외면이 끼움 결합하는 끼움홈(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 버블생성체(310)는 상기 충돌플레이트(320)의 교체가 용이하도록 두 분체가 서로 결합한 구조를 갖도록 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 버블생성장치(1)는 종래와는 차별되게 도 9에 도시한 바와 같이, 세척대상물(T)의 살균을 위해 오존 성분에 의존하지 않고 촉매필터(220)를 통해 물의 전기분해를 통해 음이온을 생성하여 버블생성부(300)에 공급하되 상기 버블생성부(300)에서 생성된 미세기포 외면에 다수의 음이온이 흡착된 상태인 세척수를 통해 해당 세척대상물(T)에 분사되어 오염물질과 함께 바이러스나 박테리아(소수성 입자)에 흡착 후, 탈착되는 과정에서 바이러스의 활성을 억제시킬 수 있으며, 미세기포가 세척대상물(T)의 표면에 충돌과 동시에 해당 미세기포가 붕괴되면서 바이러스 핵을 물리적으로 파괴하는 살균 및 세척의 효과를 갖게 된다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적인 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 본 발명에 따른 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치
100: 공급탱크
200: 이온화수 생성부
210: 전극봉 220: 촉매필터
230: 간격유지봉
300: 버블생성부
310: 버블생성체 320: 충돌플레이트
321: 타공부
400: 저장탱크
500: 제어부
P: 유체이송관
T: 세척대상물

Claims (4)

  1. 물이 수용되는 공급탱크(100);
    상기 공급탱크(100)와 관 연결되되 인가되는 전원에 의해 물을 전기분해하여 세척대상물(T)의 살균에 필요한 이온수를 생성하는 이온화수 생성부(200);
    상기 이온화수 생성부(200)와 관 연결되되 생성된 음이온수를 와류 및 충돌시켜 세척대상물(T)의 세척에 필요한 미세기포가 포함된 세척수를 생성하는 버블생성부(300); 및
    상기 버블생성부(300)와 관 연결되어 생성된 세척수를 일정기간동안 저장하는 저장탱크(400);를 포함하되,
    상기 버블생성부(300)를 통해 생성되는 미세기포는 입자크기는 200 나노(㎚) 이하의 입자 크기를 갖도록 하여 생성된 세척수의 저장이 가능하도록 하며,
    상기 이온화수 생성부(200)는 일측이 전원공급부와 연결되게 유체이송관(P) 외부로 노출되게 설치되되 타측은 상기 유체이송관(P) 내부로 관통 삽입되는 한 쌍의 전극봉(210), 상기 유체이송관(P) 내부에 위치하는 상기 전극봉(210) 타측 외면에 길이방향으로 서로 이웃하게 다수 형성되는 촉매필터(220) 및 각각의 상기 촉매필터(220) 간의 간격을 고정시키는 간격유지봉(230)을 포함하는 것을 특징으로 하는 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 촉매필터(220)는
    메쉬 형태의 티타늄 표면에 다공성 카본재료를 1㎛ 이상 코팅하고, 해당 카본재료 상면에 복합금속 촉매물을 1㎛ 코팅하여 생성하되,
    해당 복합금속 촉매물은 백금과 로듐(Rh)으로 이루어진 제1촉매물과 레늄(Re), 이리듐 및 팔라듐으로 이루어진 제2촉매물을 1:1 비율로 사용하는 것을 특징으로 하는 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 버블생성부(300)는
    관 형상으로 이루어진 버블생성체(310); 및
    상기 버블생성체(310) 내부에 소정각도로 경사지게 지그재그 형상으로 구비되되 유입되는 음이온수가 충돌과 동시에 와류되어 관통하는 다수의 타공부(321)에 의해 미세기포를 생성하는 충돌플레이트(320);를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균과 세척 효과를 갖는 나노버블수 생성장치.
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