KR102255206B1 - 점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 방법 및 장치, 그리고 그에 의해 생성된 초미세기포 용존 점성액체 - Google Patents

점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 방법 및 장치, 그리고 그에 의해 생성된 초미세기포 용존 점성액체 Download PDF

Info

Publication number
KR102255206B1
KR102255206B1 KR1020200046161A KR20200046161A KR102255206B1 KR 102255206 B1 KR102255206 B1 KR 102255206B1 KR 1020200046161 A KR1020200046161 A KR 1020200046161A KR 20200046161 A KR20200046161 A KR 20200046161A KR 102255206 B1 KR102255206 B1 KR 102255206B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
concave
viscous liquid
gas
pump
mixing
Prior art date
Application number
KR1020200046161A
Other languages
English (en)
Inventor
김동식
Original Assignee
주식회사 엠에이더블유
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엠에이더블유 filed Critical 주식회사 엠에이더블유
Priority to KR1020200046161A priority Critical patent/KR102255206B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102255206B1 publication Critical patent/KR102255206B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B01F3/04531—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/233—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements
    • B01F17/00—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23123—Diffusers consisting of rigid porous or perforated material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2373—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media for obtaining fine bubbles, i.e. bubbles with a size below 100 µm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2376—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media characterised by the gas being introduced
    • B01F23/23761—Aerating, i.e. introducing oxygen containing gas in liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/19—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/90—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with paddles or arms 
    • B01F27/902—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with paddles or arms  cooperating with intermeshing elements fixed on the receptacle walls
    • B01F3/04262—
    • B01F3/04985—
    • B01F7/00625—
    • B01F7/183—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • B01F2003/04858—
    • B01F2003/04865—
    • B01F2003/04943—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/21—Mixing of ingredients for cosmetic or perfume compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/24—Mixing of ingredients for cleaning compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/30—Mixing paints or paint ingredients, e.g. pigments, dyes, colours, lacquers or enamel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/36—Mixing of ingredients for adhesives or glues; Mixing adhesives and gas
    • B01F2215/0031—
    • B01F2215/004—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/29—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)

Abstract

본 발명은 일정 수준 이상의 점도를 갖는 점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 적어도 하나의 주 관로 상에 가압펌프와 믹싱펌프가 순차적으로 배치되고, 상기 가압펌프의 입구측과 연결되는 관로를 따라 점성액체를 수용 및 공급하는 점액공급부가 연결되고, 상기 믹싱펌프의 입구측과 연결되는 관로상에는 외기 또는 산소, 수소, 질소, 오존, 이산화탄소, 플라즈마 등을 포함하는 기체군 중에서 적어도 일종 이상의 선택된 기체를 급기관로를 통해 공급하는 기체공급부가 연결되어 상기 가압펌프를 통해 일정 압력 이상의 고압으로 공급된 점성액체와 상기 급기관로를 따라 공급된 기체가 상기 믹싱펌프의 입구측 관로 상에서 서로 혼합되어 믹싱펌프 내로 흡입되도록 구성되고, 상기 믹싱펌프는 혼합 유체 내 기체들에 대해 반복적으로 타격을 가하기 위하여 모터 축과 펌프하우징의 내벽면에 서로 대응하는 다수의 치형 날개들을 구비하고 모터의 구동으로 상기 모터 축 상의 치형 날개들인 회전블레이드와 상기 펌프하우징의 내벽면 상의 치형 날개들인 고정블레이드 간에 상대 회전이 이루어지도록 구성하되, 상기 회전블레이드와 상기 고정블레이드는 서로 대응하는 치형 날개들이 상하 일정한 간격을 두고 가로방향으로 겹쳐진 형태의 배열을 갖고, 서로간에 상하 대응하는 면의 적어도 어느 일측이 울퉁불퉁한 요면 구조로 이루어져 있다.

Description

점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 방법 및 장치, 그리고 그에 의해 생성된 초미세기포 용존 점성액체{Method and Apparatus for mixing and distributing nano/micro bubbles in viscous liquid, and Viscous liquid containing nano/micro bubbles generated thereby}
본 발명은 점성액체 내 초미세기포 혼합·분포에 관한 것으로, 보다 상세하게는 점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 방법 및 장치, 그리고 그에 의해 생성된 초미세기포 용존 점성액체에 관한 것이다.
최근 기체를 용존시키기 위한 수단으로서의 나노버블의 기능이 알려지면서 기체를 액체에 용존시키는 기술의 다양한 연구가 진행되고 있다.
종래에 기체를 액체에 용존시키기 위한 장치로서 특허등록공보 제10-1792157호에 따르면, 기체 용존율을 증가시키며 초미세기포를 발생시키기 위한 기체용존장치를 개시되어 있다. 이 특허는 속이 빈 반구 형태의 외통; 상기 외통 내부에 설치되는 내부가 관통 형성된 내통; 및 상기 외통의 상면으로부터 하부 방향으로 연장 형성되며 상기 외통 내의 기체가 배출되는 적어도 하나 이상의 기체 배출관을 포함하고, 상기 내통 내부로는 기체가 용존된 기포가 유입되는 기체 용존 장치로서, 반응조 내의 처리수의 수중에 설치되어 처리수 상의 기체의 용존율을 증가시키고, 기체가 포함된 초미세기포를 추가적으로 발생시켜 초미세기포에 혼합된 기체 물질을 수중에 용존 및 산화 효율을 높일 수 있도록 한 것이나, 위와 같은 기체 용존 장치의 구성으로는 나노 단위의 초미세기포의 생성은 실질적으로 불가능하며, 설사 기포를 대량으로 초미세화하여 발생시킨다고 하더라도 실제로 기체 용존율을 높이는데 한계가 있다.
또한, 공개특허공보 제10-2009-0082237호는 내부에 배치된 드래프트 관을 갖는 반응기 또는 혼합 용기, 기체를 드래프트 관의 입구 인근에서 반응기 또는 혼합 용기에 주입하는데 적합한 기체 주입 하부 시스템, 및 드래프트 관 내에 배치된 교반기를 포함하는 구성으로 고점도 액체와 기체를 혼합하는 시스템을 개시하고 있으나, 이러한 액체 속 나노버블 용존량 증가장치는 대용량의 펌프 동력이 필요하고 기체 용존율도 50%를 넘지 못하며, 일반적으로 작업시간이 많이 소요되는 문제가 있다. 실제로, 본 출원인의 연구에 의할 경우, 점성액체 속에 다단으로 가해지는 캐비테이션 압력과 나노버블의 생성이 동시에 이루어진 경우에 한해 기체 용존율은 극대화될 수 있음이 확인된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 개발된 것으로, 점성액체와 기체의 혼합 유체에 다단의 캐비테이션 압력 및 교란 현상을 제공하고 이를 통해 유체의 혼합 및 미세화를 가속화시켜 나노버블을 생성함으로써 점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 방법 및 장치와 그에 의해 생성된 초미세기포 용존 점성액체를 제공하는데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따르면, 일정 수준 이상의 점도를 갖는 점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 장치로서, 적어도 하나의 주 관로 상에 가압펌프와 믹싱펌프가 순차적으로 배치되고, 상기 가압펌프의 입구측과 연결되는 관로를 따라 점성액체를 수용 및 공급하는 점액공급부가 연결되고, 상기 믹싱펌프의 입구측과 연결되는 관로상에는 외기(air) 또는 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma) 등을 포함하는 기체군 중에서 적어도 일종 이상의 선택된 기체를 급기관로를 통해 공급하는 기체공급부가 연결되어 상기 가압펌프를 통해 일정 압력 이상의 고압으로 공급된 점성액체와 상기 급기관로를 따라 공급된 기체가 상기 믹싱펌프의 입구측 관로 상에서 서로 혼합되어 믹싱펌프 내로 흡입되도록 구성되고, 상기 가압펌프에서의 점성액체의 압력과 상기 믹싱펌프에서의 혼합유체의 압력을 조절하기 위하여 상기 가압펌프(또는 상기 가압펌프 및 믹싱펌프)의 회전수를 조절하는 인버터로서의 회전수 조절 제어반을 더 구비하며, 상기 믹싱펌프는 혼합 유체 내 기체들에 대해 반복적으로 타격을 가하기 위하여 모터 축과 펌프하우징의 내벽면에 서로 대응하는 다수의 치형 날개들을 구비하고 모터의 구동으로 상기 모터 축 상의 치형 날개들인 회전블레이드와 상기 펌프하우징의 내벽면 상의 치형 날개들인 고정블레이드 간에 상대 회전이 이루어지도록 구성하되, 상기 회전블레이드와 상기 고정블레이드는 서로 대응하는 치형 날개들이 상하 일정한 간격을 두고 가로방향으로 겹쳐진 형태의 배열을 갖고, 서로간에 상하 대응하는 면의 적어도 어느 일측이 울퉁불퉁한 요면 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 초미세기포 혼합·용존 점성액체 생성장치가 제공된다.
상기 점성액체는 샴푸, 린스, 손세정제, 바디클렌즈, 액상비누를 포함하는 저점도성 액체군 및 치약, 화장품, 페인트, 액체접착제를 포함하는 고점도성 액체군으로부터 선택된 일종 이상의 액체이며, 상기 기체공급부는 기체 공급 유로인 급기관로와 상기 급기관로 상에서 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma)를 포함하는 기체군 중에서 적어도 일종 이상의 선택된 기체들을 저장 및 공급하는 기체저장탱크 또는 외기로부터 상기 선택된 기체들을 생성하여 상기 급기관로를 통해 공급하는 기체생성기를 포함한다.
본 발명에 따르면, 울퉁불퉁한 요면 구조는 모터 축이 연결되는 축부를 중심으로 일정 간격을 두고 블레이드의 상하 전면에 걸쳐 원주방향으로 형성되되, 적어도 축부를 중심으로 일정 간격 이격된 외측으로부터 다수의 요홈라인과 요철라인이 원주방향으로 순차적으로 형성되고, 상기 다수의 요홈라인과 요철라인 상에는 상기 축부를 중심으로 블레이드의 선단부에 이르는 외측방향으로 직선의 요홈부가 일정 각도 방향으로 이격된 상태로 각각 형성되며, 상기 회전블레이드와 상기 고정블레이드 중 적어도 어느 일측은 상기 요홈부와 요홈라인 및 요철라인을 포함하는 적어도 일부의 팁 부분이 날카로운 칼날 형태 구조로 제공될 수 있다.
펌프하우징은 적어도 출구측 또는 입구측 방향 내부에 일정 크기의 공간부가 형성되고, 상기 공간부에는 상기 모터 축 상에 소정 반경의 치형 날개가 적어도 1단 이상 설치될 수 있으며, 상기 회전블레이드와 상기 고정블레이드는 상기 요홈부와 요홈라인 및 요철라인의 회전 방향 또는 대응 방향의 팁 부분들 중 적어도 일측이 소정 각도로 경사진 구조를 갖되, 그 경사각은 15∼45도 범위로 형성된다.
회전블레이드와 고정블레이드는 상,하면이 모두 평평한 평면 구조로서, 서로 대응하는 치형 날개들이 상하 일정한 간격을 두고 가로방향으로 겹쳐진 형태의 배열을 가지며, 상하 대응하는 상기 회전블레이드와 상기 고정블레이드의 각 선단부들에는 이들간에 서로 대응하는 방향으로 연장된 절곡돌기부가 형성되되, 각각의 절곡돌기부들은 이들 각각의 내측 방향에서 상대측의 대응하는 절곡돌기부들과 일정한 간극을 두고 적어도 일 부분이 서로 겹쳐지거나 마주보도록 배열되며, 각각의 팁 부분들이 날카로운 칼날 구조로 갖는 것이 바람직하다.
믹싱펌프의 토출측 관로 상에는 상기 펌프하우징으로부터 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 배열될 수 있다.
상술된 특징에 따르면, 본 발명은 일반적으로 사용되는 샴푸, 린스, 손세정제, 바디클렌즈, 액상비누 등과 같은 저점도성의 액체세제로부터 치약, 화장품, 페인트, 액체접착제 등과 같은 고점도성의 액체에 이르는 점성액체들 중 일종 이상의 고압으로 압축된 액체 속에 외기(air), 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma) 등의 기체군 중 적어도 일종 이상의 기체를 혼합·분포시키고 이를 고압으로 압축하여 초미세 버블화함으로써 점성액체 내 산소, 수소, 질소, 오존, 이산화탄소, 플라즈마 등 기체 용존율을 더욱 증가시킬 수 있게 된다. 이를 통해, 액체세제의 경우에는 세탁 또는 세척·세정시 물속에서 녹는 속도가 빠르고 효율도 좋아 세척력이 향상되고 세정 효과도 빠르게 진행될 수 있고, 액체접착제는 접착력이 향상되고 굳는 속도도 빨라져 접착강도와 접착수명을 오랫동안 지속시킬 수 있으며, 페인트는 접착력과 접착강도가 향상되고 오래가며 변색이 방지되어 제품수명이 연장되는 효과를 볼 수 있고, 화장품은 환경과 인체에 해로운 유화제를 사용하지 않고도 유화유를 만들 수 있어 친환경적인 화장품 제조가 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 초미세기포 혼합·용존 점성액체 생성장치의 기본 구성을 도시한 도면,
도 2는 도 1에 따른 장치의 믹싱펌프를 확대하여 나타낸 도면,
도 3은 도 2의 A-A선에 따른 회전블레이드와 고정블레이드의 결합 구조를 나타낸 횡단면도,
도 4는 도 2에 따른 회전블레이드의 구조를 나타낸 평면도 및 종단면도,
도 5는 도 2에 따른 믹싱펌프 내 펌프하우징에서의 유체 흐름을 확대하여 나타낸 도면,
도 6은 도 5의 펌프하우징의 변형된 구조와 그에 따른 유체 흐름을 나타낸 도면,
도 7은 도 1의 겹벽 유니트의 다양한 실시예들을 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 초미세기포 혼합·용존 점성액체 생성장치의 기본 구성도, 도 2는 도 1의 장치를 구성하는 믹싱펌프를 확대하여 나타낸 정면도, 도 3은 도 2의 A-A선에 따른 회전블레이드와 고정블레이드의 결합 구조를 나타낸 횡단면도, 도 4는 도 2에 따른 회전블레이드의 구조를 나타낸 평면도 및 종단면도이다.
본 발명은 일정 수준 이상의 점도를 가지는, 일반적으로 고점도성 내지 저점도성의 액체 속에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것으로, 여기서 고점도성 내지 저점도성 액체(이하 '점성액체' 라 한다)라 함은 일반적으로 사용하는 샴푸, 린스, 손세정제, 바디클렌즈, 액상비누 등과 같은 저점도성의 액체세제로부터 치약, 화장품, 페인트, 액체접착제 등과 같은 고점도성의 액체에 이르는 넓은 의미의 액체를 지칭하는 것으로 이해하여야 한다.
또한, 초미세기포라 함은 일반적으로 마이크로버블 또는 나노버블을 가리킨다. 버블은 직경 크기에 따라서 밀리버블, 마이크로버블, 마이크로나노버블 및 나노버블로 분류할 수 있는데, 일반적으로 마이크로버블(Micro Bubble)은 기포의 직경이 10~수십㎛, 적어도 30㎛ 이하의 미소 기포를 말하며, 마이크로나노버블(Micro Nano Bubble)은 수백㎚~10㎛의 미세기포를 말하며, 나노버블(Nano Bubble)은 수백㎚ 이하의 초미세기포를 말한다.
먼저, 점성액체 내 초미세기포의 생성은 외기(air), 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma) 등의 기체를 점성액체 내에 선택적으로 혼합하여 압축함으로써 초미세 버블화를 통해 점성액체 내 기체가 용존되도록 하는 것으로, 이러한 초미세기포가 용존된 점성액체는, 예를 들어 치약의 경우, 수소 기체를 혼합·분포시키고 이를 초미세 버블화(nano/micro bubbled, 또는 나노버블화하여 혼합)함으로써 수소 고유의 살균기능 등 유익한 효과들을 부가하여 제품의 품질 향상에 도움을 줄 수 있다. 또한, 액체세제의 경우, 외기(air), 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma) 등을 포함하는 기체군 중 적어도 일종 이상의 기체를 혼합·분포시켜 초미세 버블화함으로써 세탁 또는 세척·세정시 물속에서 녹는 속도가 빠르고 효율도 좋아 세척력이 향상되고 세정 효과도 빠르게 진행될 수 있는 장점이 있으며, 액체접착제의 경우에는 상술한 기체군 중 적어도 일종 이상의 기체를 혼합·분포시켜 초미세 버블화함으로써 접착력이 향상되고 굳는 속도도 빨라져 접착강도와 접착수명을 오랫동안 지속시킬 수 있게 된다. 또한, 페인트의 경우, 외기(air), 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma) 등을 포함하는 기체군 중 적어도 일종 이상의 기체를 혼합·분포시켜 초미세 버블화함으로써 접착력과 접착강도가 향상되고 오래가며 변색이 방지되어 제품수명이 연장되는 효과를 볼 수 있으며, 화장품의 경우에도, 예를 들어 수소를 혼합·분포시켜 나노버블화함으로써 유화제없이 유화유를 만들 수 있게 되며, 이를 통해 환경과 인체에 해로운 유화제를 사용하지 않는 친환경적인 화장품을 제조할 수 있게 된다.
도 1에 따르면, 본 발명의 초미세기포 혼합·용존 점성액체 생성장치는 적어도 하나의 주 관로(10) 상에 가압펌프(100)와 믹싱펌프(200)가 순차적으로 배치되고, 상기 가압펌프(100)의 입구측과 연결되는 관로(11)를 따라 고점도성 또는 저점도성의 점성액체를 수용 및 공급하는 점액공급부(300)가 연결되고, 믹싱펌프(200)의 입구측과 연결되는 관로(12)상에는 외기(air) 또는 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma) 등을 포함하는 기체군 중에서 적어도 일종 이상의 선택된 기체를 공급하는 기체공급부(400)가 연결된 구성을 제공한다.
점액공급부(300)는 샴푸, 린스, 손세정제, 바디클렌즈, 액상비누 등과 같은 저점도성의 액체세제로부터 치약, 화장품, 페인트, 액체접착제 등과 같은 고점도성의 액체를 저장 및 공급하는 액체 저장 탱크와 같은 수단이 제공될 수 있다. 또한, 기체공급부(400)는 기체 공급 유로인 급기관로(410)와 상기 급기관로 상에서 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma) 등을 포함하는 기체군 중에서 적어도 일종 이상의 선택된 기체들을 저장 및 공급하는 기체저장탱크(미도시) 또는 외기(air)로부터 상기 선택된 기체들을 생성하여 상기 급기관로(410)를 통해 공급하는 기체생성기(420)를 포함하는 구성일 수 있다.
믹싱펌프(200)의 작동 원리는 가압펌프(100)로부터 고압 상태로 공급되는 점성액체와 급기관로(410)를 따라 공급되는 기체를 흡입하여 혼합 유체(이하‘유체’라 한다)를 생성하고, 다수의 치형 날개를 이용하여 유체 내 기체들에 대해 반복적으로 타격을 가하는 것으로, 이때 유체 속에서 발생하는 캐비테이션(cavitation)을 이용하여 버블(bubble)을 생성하게 된다. 이 작동을 위해 믹싱펌프(200)는 모터(210)의 축(모터 축;211)과 펌프하우징(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 회전블레이드(230)라 지칭하고, 펌프하우징(220)의 내벽면에 형성된 치형 날개들은 고정된 상태를 유지하므로 이를 고정블레이드(240)라 지칭한다. 모터 축(211)의 양 단부는 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)의 치합 구조를 포함하는 펌프하우징(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 고압의 점성액체는 믹싱펌프(200)의 펌프하우징(220) 하단 일측에 마련된 유입구(201)와 그 대응 방향으로 상단 타측에 마련된 토출구(202)를 통해 유동할 수 있으며, 유동 과정에서 아래에 설명하는 바와 같이 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)의 상호 작용, 즉 상대 회전에 의해 유체 내 캐비테이션 압력이 상승하여 이러한 캐비테이션에 의해 버블 생성과 더불어 유체 내 기체 용존률을 높일 수 있게 된다.
회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)는 서로 대응하는 치형 날개들이 상하 일정한 간격을 두고 가로방향으로 겹쳐진 형태의 배열을 갖는 것으로서, 도 2의 확대도면에 따르면, 고정블레이드(240)는 상,하면이 평평한 형태의 평면 구조로, 그리고 회전블레이드(230)는 상,하면이 울퉁불퉁한 요면(concave surface) 구조로 각각 도시되어 있음을 볼 수 있다. 특히, 회전블레이드(230)의 경우, 울퉁불퉁한 요면 구조는 도 4에 도시된 바와 같이 모터 축(211)이 연결되는 축부(231)를 중심으로 일정 간격을 두고 블레이드의 상하 전면에 걸쳐 원주방향으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 요면 구조는 축부(231)를 중심으로 일정 간격 이격된 외측으로부터 다수의 요홈라인(232)과 요철라인(233)이 원주방향으로 순차적으로 형성될 수 있으며, 이들 다수의 요홈라인(232)과 요철라인(233)들 상에는 상기 축부(231)를 중심으로 블레이드의 선단부에 이르는 외측방향으로 직선의 요홈부(234)가 일정 각도 방향으로 이격된 상태로 각각 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 직선의 요홈부(234)는 요홈라인(232)과 요철라인(233)보다 넓게 형성되고, 각각의 요홈라인(232) 및 요철라인(233)들의 간격도 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 한편, 상술한 원주방향의 다수의 라운드진 요홈라인(232)들과 요철라인(233), 그리고 이들을 가로지르는 직선의 요홈부(234)들은 모두 유체가 지나는 곳으로, 그 형상들은 도면에 도시된 형태에 한정하지 않고 다양한 곡선 또는 직선 형태와 다양한 폭과 높이 또는 깊이를 가질 수 있으며, 또한 요홈부(234)도 요철 형태로 구성하거나 요홈라인(232)들과 요철라인(233)들의 배열순서를 도면과 반대로 또는 상이하게 변경할 수 있음은 물론이다. 또한, 도면에는 고정블레이드(240)의 상,하면이 평평하고 회전블레이드(230)의 상,하면은 울퉁불퉁한 요면 구조로 도시되어 있으나, 고정블레이드(240)와 회전블레이드(230) 모두 울퉁불퉁한 요면 구조로 구성할 수 있고, 또한 울퉁불퉁한 요면을 구성하는 요홈라인들과 요철라인은 수직방향으로 균일한 높이 또는 깊이로 형성되어 있으나, 그에 한정하지 않고 사선 또는 나선 방향으로 엠보싱 구조나 나사산 형상, 기타 불규칙한 형상과 높이 또는 깊이를 갖는 구조로 형성할 수 있음은 물론이다.
이와 같은 구조로부터 믹싱펌프(200)는 모터(210) 구동시 회전블레이드(230)가 회전하여 그로부터 고정블레이드(240)와의 사이에 상대 회전이 일어나고, 이때 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240) 사이의 유로들, 즉 상기 요홈부(234)와 요홈라인(232) 및 요철라인(233)들을 따라 흐르게 되는 유체 속 기체들이 미세하게 쪼개지며 점성액체와 더 잘 혼합된다.
한 예로, 가압펌프(100)를 이용하여 점성액체를 4kg/cm2 이상의 압력으로 가압한 상태에서 회전블레이드(230)를 일정 이상의 고속으로 회전시킬 경우, 믹싱펌프(200) 내 점성액체와 기체의 혼합 유체는 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240) 사이에서 더욱 상승된 압력과 캐비테이션 현상에 의해 5 미크론(㎛; 10-6m) 이하에서 나노미터(㎚; 10-9m)에 이르는 초미세화된 크기로 혼합되면서 유체 속 기체 용존율이 더욱 높아질 수 있게 된다.
또한, 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)는 이들의 적어도 일부의 팁 부분이 날카로운 칼날 형태 구조로 제공될 수 있다. 예를 들면, 회전블레이드(230)의 경우, 요홈라인(232)과 요철라인(233), 그리고 요홈부(234)의 각각의 팁 부분들이 모두 날카로운 칼날 구조로 형성될 수 있으며, 또한 고정블레이드(240)에도 회전블레이드(230)에 대응하는 요홈라인과 요철라인, 및 요홈부가 각각 형성될 경우, 이들 요홈라인과 요철라인, 요홈부의 각각의 팁 부분들이 모두 칼날 구조를 가질 수 있다.
이와 같이 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)의 팁 부분들이 칼날 구조를 갖출 경우, 이러한 날카로운 팁 부분들은 유체 속 기체를 타격함과 동시에 1차 생성된 버블들을 더욱 미세하게 절단하는 효과를 제공한다. 이를 통해, 유체 내 점성액체와 기체의 혼합이 더욱 원활해지고, 아울러 버블을 더욱 잘게 쪼갬으로써 미크론(10-6m) 또는 나노미터(10-9m) 크기의 초미세기포를 생성할 수 있게 된다.
믹싱펌프(200) 내 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)를 수용하는 펌프하우징(220)은 그 내부의 적어도 출구측 또는 입구측에 일정 크기의 공간부(S)를 형성할 수 있다. 이러한 공간부(S)는 펌프하우징(220) 내 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)의 상대 회전에 따른 유체 압력을 상승시키며, 아울러 그에 따라 발생된 고압 유체 내 캐비테이션 현상도 확대시키게 된다. 한편, 도면에 나타내지는 않았지만, 상기 공간부(S)에는 모터 축(211) 상에 소정 반경의 치형 날개를 적어도 1단 이상 설치할 수 있다. 이 경우, 각각의 치형 날개(미도시)는 유체 압력을 보다 상승시킴과 동시에 유체 내 캐비테이션 현상을 가속화시켜 버블 생성을 더욱 활성화하는 효과를 제공하게 된다.
도 5는 도 2의 믹싱펌프 구동에 따른 회전블레이드와 고정블레이드의 작동 상태와 그에 따른 믹싱펌프 내 유체 흐름을 나타낸 것으로, 모터의 구동으로 모터 축에 결합된 회전블레이드가 회전할 경우, 회전블레이드와 고정블레이드 사이에는 이들간에 상대적인 회전력이 작용하게 된다. 이때, 액체 저장 탱크와 같은 수단으로부터 공급되는 샴푸, 린스, 손세정제, 바디클렌즈, 액상비누 등과 같은 저점도성의 액체세제, 또는 치약, 화장품, 페인트, 액체접착제 등과 같은 고점도성의 액체들 중 선택된 소정의 점성액체와, 기체공급부로부터 공급되는 공기(air), 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma) 등을 포함하는 기체군 중에서 적어도 일종 이상의 선택된 기체들의 혼합 유체는 주 관로(10)를 통해 펌프하우징(220) 내로 유입된 후 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240) 사이의 유로들, 즉 상기 요홈부(234)와 요홈라인(232) 및 요철라인(233)들을 따라 유동하면서 믹싱펌프(200)의 출구측으로 이동하게 된다. 이 과정에서 유체 속 기체들이 미세하게 쪼개지고 점성액체와의 혼합이 이루어지게 되는데, 특히 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)의 날카로운 팁 부분들이 유체 속 기체를 타격하게 되면서 상기 요홈부와 요홈라인 및 요철라인들을 통해 먼저 생성된 버블들을 더욱 미세하게 절단함으로써 미크론(10-6m) 또는 나노미터(10-9m) 크기의 초미세기포를 생성하고, 아울러 유체 내 점성액체와 기체의 혼합이 더욱 원활하게 이루어지게 된다.
본 실시예에서 회전블레이드(230, 및 고정블레이드(240))의 각 요홈부와 요홈라인 및 요철라인들은 회전 방향 또는 대응 방향의 팁 부분들 중 적어도 일측이 소정 각도(θ1)로 경사진 구조를 갖출 수 있는데, 이러한 경사각(θ1)은 15∼45도 범위로서, 바람직하게는 대체로 30도 각도의 경사진 형태로 제공된다.
이와 같이 회전 방향 또는 대응 방향의 팁 부분들에 형성된 경사각들은 고속 회전시 유체의 교란 현상과 그로 인한 캐비테이션 발생을 극대화할 수 있으며, 이를 통해 유체 내 기체의 용존량을 높이고 더욱 미세한 초미세기포의 생성을 가능하게 한다. 한편, 상기 경사각들은 각 블레이드들의 원주면 길이나 폭, 크기, 및 유입된 혼합 유체의 유량이나 유속 등 다양한 인자들을 고려하여 설정 각도를 다양하게 결정할 수 있다. 따라서, 상기한 바와 같은 인자들에 따라 회전 방향 또는 대응 방향의 팁 부분들의 각 경사각은 동일하게 제작되거나 서로 다른 각도로 제작될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 1에서 기체공급부(400)는 외기를 흡입하여 공급하는 급기관로(410)나 상기 급기관로 상에서 공기(air), 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma) 등을 포함하는 기체군 중에서 적어도 일종 이상의 선택된 기체들을 저장 및 공급하는 기체저장탱크(미도시) 또는 외기로부터 상기 선택된 기체들을 생성하여 상기 급기관로(410)를 통해 공급하는 기체생성기(420)를 포함하는 구성일 수 있다. 이 경우, 기체공급부(400)는 급기관로(410) 상에 대기중의 불순물을 제거하기 위한 에어필터(또는 탄소(carbon)필터; 430), 에어드라이어(440), 기체생성기(gas generator;420), 유량조절기(450) 및 체크밸브(460) 등의 구성이 선택적으로 배열된 구조를 갖출 수 있다.
이러한 구성을 통해 대기중의 공기를 에어필터(430)를 통과시켜 불순물을 제거한 다음 에어드라이어(440)를 통해 공기중의 수분을 제거하고, 이후 건조된 공기를 기체생성기(420)를 통과시키며 원하는 기체, 즉 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma) 등을 생성한다. 생성된 기체는 유량조절기(450)를 통해 공급 유량을 조절한 후 체크밸브(460)를 거쳐 믹싱펌프(200)의 입구측 관로(12)로 이송함으로써 가압펌프(100)로부터 주 관로(10)를 따라 공급되는 고압의 점성액체와의 혼합이 이루어져 믹싱펌프(200) 내로 유입되고, 이러한 믹싱펌프를 거치는 동안 유체 속 기체들은 매우 미세하게 절단되고 쪼개어져 미크론(10-6m) 또는 나노미터(10-9m) 크기의 초미세기포 상태로 유체 속에 용존된다.
한편, 기체생성기(420)에 의해 생성된 기체는 유량조절기(450)를 통해 적정 기체 유량을 공급할 수 있으며, 이러한 기체 공급유량에 따라 버블의 크기를 조절할 수 있게 된다. 또한, 도 1에서 본 발명의 초미세기포 혼합·용존 점성액체 생성장치는 가압펌프(100)의 회전수를 조절하기 위하여 인버터, 즉 회전수 조절 제어반(14)을 더 구비할 수 있다. 회전수 조절 제어반(14)은 관로들(12,13) 중 적어도 하나에 설치되는 압력센서(들)(15)로부터 압력신호를 전달받아 유체의 압력이 소정의 압력을 유지하도록 가압펌프(100)(또는 가압펌프(100) 및 믹싱펌프(200))의 회전수를 자동으로 일정하게 조절하기 위한 것으로, 이를 통해 가압펌프(100)에서의 점성액체의 압력(및 믹싱펌프(200)에서의 혼합유체의 압력)을 조절하여 버블의 크기를 조절할 수 있으며, 그로부터 유체 내에 미세기포를 더욱 고르게 분포시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 초미세기포 혼합·용존 점성액체 생성장치에 의할 경우, 액체 내 기체 용존율을 매우 높일 수 있어 고농도의 용존 기체가 포함된 점성액체를 생산할 수 있으며, 특히 오존(O3) 가스가 용존된 유체의 경우, 통상 오존 용존율이 매우 높아 강력한 살균력과 함께 분해, 탈취, 색도분해 능력을 가져, 일반적으로 살균 및 수질정화, 오폐수 처리 등의 분야에도 다양하게 활용할 수 있다.
도 6은 도 2에 따른 믹싱펌프의 펌프하우징을 구성하는 회전블레이드 및 고정블레이드의 다른 형태와 회전블레이드 및 고정블레이드의 작동 상태에 따른 믹싱펌프 내 유체 흐름을 나타낸 것으로, 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)는 서로 대응하는 치형 날개들이 상하 일정한 간격을 두고 가로방향으로 겹쳐진 형태의 배열을 갖는다. 도시된 바와 같이, 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)는 상,하면이 모두 평평한 평면 구조로 제공될 수 있으며, 상하 대응하는 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)의 각 선단부들에는 이들간에 서로 대응하는 방향으로 연장된 절곡돌기부(235)(245)가 형성되어 있다. 이러한 절곡돌기부(235)(245)들은 이들 각각의 내측 방향에서 상대측의 대응하는 절곡돌기부(245)(235)들과 일정한 간극을 두고 적어도 일 부분이 서로 겹쳐지거나 마주보도록 배열될 수 있다.
또한, 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)의 팁 부분들, 특히 절곡돌기부(235)(245)들의 각각의 팁 부분들은 모두 날카로운 칼날 구조로 갖도록 구성될 수 있으며, 이와 같이 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)의 각각의 팁 부분들이 칼날 구조를 갖출 경우, 이러한 날카로운 팁 부분들은 유체 속 기체를 타격함과 동시에 1차 생성된 버블들을 더욱 미세하게 절단하는 효과를 제공한다. 이를 통해, 유체 내 점성액체와 기체의 혼합이 더욱 원활해지고, 아울러 버블을 더욱 잘게 쪼갬으로써 미크론(10-6m) 또는 나노미터(10-9m) 크기의 초미세기포를 생성할 수 있게 된다.
한편, 이상과 같은 구성에서 모터 축에 결합된 회전블레이드가 회전할 경우, 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240) 사이에는 이들간에 상대적인 회전력이 작용하게 되고, 이때 점액공급부(300)인 액체 저장 탱크와 같은 수단으로부터 공급되는 저점도성 또는 고점도성 액체들 중 소정의 선택된 점성액체와 기체공급부(400)로부터 공급되는 적어도 일종 이상의 기체들의 혼합 유체는 주 관로(10)를 통해 펌프하우징(220) 내로 유입된 후 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240) 사이의 유로들을 따라 유동하면서 믹싱펌프(200)의 출구측으로 이동하게 된다. 이 과정에서 유체 속 기체들이 미세하게 쪼개지고 점성액체와의 혼합이 이루어지게 되는데, 특히 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)의 절곡돌기부(235)(245)들 사이에서 날카로운 팁 부분들이 유체 속 기체를 타격하게 되고 그로부터 회전블레이드(230)와 고정블레이드(240)의 상대 회전에서 먼저 생성된 버블들을 더욱 미세하게 절단함으로써 미크론(10-6m) 또는 나노미터(10-9m) 크기의 초미세기포이 생성되고, 아울러 유체 내 점성액체와 기체의 혼합도 더욱 원활하게 이루어지게 된다.
도 7은 도 1의 관로 상에 설치된 겹벽 유니트의 실시예들을 확대하여 나타낸 것으로, 믹싱펌프(200)의 토출측 관로(13) 상에는 펌프하우징(220)으로부터 토출된 유체의 기체 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 7a의 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 7b의 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, 믹싱펌프(200)로부터 토출된 유체는 겹벽 유니트(500) 내부에서 순차적으로 구멍(511,521,531)들을 통해 유동하게 되는데, 이 과정에서 각각의 격벽(510,520,530)들에 충돌하게 되어 유체 속 기체분자가 점점 더 미세화되고 균일화된다. 또한, 각 격벽(510,520,530)들은 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 기체 용존율도 더욱 높일 수 있게 된다.
도면에 도시하지는 않았지만, 상기 겹벽 유니트(500)는 격벽(510,520,530)을 통과하는 구멍(511,521,531)들의 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 미세화되고 균일화되면서 기체 용존율이 보다 더 높아질 수 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.
10 : 주 관로
11,12,13 : 관로
100 : 가압펌프
200 : 믹싱펌프
201 : 유입구
202 : 토출구
210 : 모터
211 : 모터 축
220 : 펌프하우징
221,222 : 수중베어링
230 : 회전블레이드
231 : 축부
232 : 요홈라인
233 : 요철라인
234 : 요홈부
235,245 : 절곡돌기부
240 : 고정블레이드
300 : 점액공급부
400 : 기체공급부
410 : 급기관로
420 : 기체생성기
430 : 에어필터
440 : 에어드라이어
450 : 유량조절기
460 : 체크밸브
500,500' : 겹벽 유니트
501 : 하우징
502 : 유로
510,520,530 : 격벽
511,521,531 : 구멍
600 : 혼합 이젝터
610 : 소경부
620 : 대경부
630 : 연결부
640 : 공간부

Claims (10)

  1. 샴푸, 린스, 손세정제, 바디클렌즈, 액상비누를 포함하는 저점도성 액체군 및 치약, 화장품, 페인트, 액체접착제를 포함하는 고점도성 액체군으로부터 선택된 일정 수준 이상의 점도를 갖는 점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 장치로서, 적어도 하나의 주 관로 상에 가압펌프와 믹싱펌프가 순차적으로 배치되고, 상기 가압펌프의 입구측과 연결되는 관로를 따라 점성액체를 수용 및 공급하는 점액공급부가 연결되고, 상기 믹싱펌프의 입구측과 연결되는 관로상에는 외기(air) 또는 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma)를 포함하는 기체군 중에서 적어도 일종 이상의 선택된 기체를 급기관로를 통해 공급하는 기체공급부가 연결되어 상기 가압펌프를 통해 일정 압력 이상의 고압으로 공급된 점성액체와 상기 급기관로를 따라 공급된 기체가 상기 믹싱펌프의 입구측 관로 상에서 서로 혼합되어 믹싱펌프 내로 흡입되도록 구성되고, 상기 믹싱펌프는 혼합 유체 내 기체들에 대해 반복적으로 타격을 가하기 위하여 모터 축과 펌프하우징의 내벽면에 서로 대응하는 다수의 치형 날개들을 구비하고 모터의 구동으로 상기 모터 축 상의 치형 날개들인 회전블레이드와 상기 펌프하우징의 내벽면 상의 치형 날개들인 고정블레이드 간에 상대 회전이 이루어지도록 구성하되, 상기 회전블레이드와 상기 고정블레이드는 서로 대응하는 치형 날개들이 상하 일정한 간격을 두고 가로방향으로 겹쳐진 형태의 배열을 갖고, 서로간에 상하 대응하는 면의 적어도 어느 일측이 울퉁불퉁한 요면 구조로 이루어지되, 상기 요면 구조는 모터 축이 연결되는 축부를 중심으로 일정 간격을 두고 블레이드의 상하 전면에 걸쳐 원주방향으로 형성되고, 또한 상기 요면 구조는 적어도 축부를 중심으로 일정 간격 이격된 외측으로부터 다수의 요홈라인과 요철라인이 원주방향으로 순차적으로 형성되며, 상기 다수의 요홈라인과 요철라인 상에는 상기 축부를 중심으로 블레이드의 선단부에 이르는 외측방향으로 직선의 요홈부가 일정 각도 방향으로 이격된 상태로 각각 형성되되, 상기 직선의 요홈부는 상기 요홈라인과 요철라인보다 넓게 형성되고, 상기 요홈라인과 요철라인 사이의 간격, 및 상기 요홈라인과 요철라인의 높이 또는 깊이는 각각 상이하게 형성된 것을 특징으로 하는 초미세기포 혼합·용존 점성액체 생성장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기체공급부는 기체 공급 유로인 급기관로와 상기 급기관로 상에서 산소(O2), 수소(H), 질소(N2), 오존(O3), 이산화탄소(CO2), 플라즈마(plasma)를 포함하는 기체군 중에서 적어도 일종 이상의 선택된 기체들을 저장 및 공급하는 기체저장탱크 또는 외기로부터 상기 선택된 기체들을 생성하여 상기 급기관로를 통해 공급하는 기체생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초미세기포 혼합·용존 점성액체 생성장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 회전블레이드와 상기 고정블레이드 중 적어도 어느 일측은 상기 요홈부와 요홈라인 및 요철라인을 포함하는 적어도 일부의 팁 부분이 날카로운 칼날 형태 구조인 것을 특징으로 하는 초미세기포 혼합·용존 점성액체 생성장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 펌프하우징은 적어도 출구측 또는 입구측 방향 내부에 일정 크기의 공간부가 형성되고, 상기 공간부에는 상기 모터 축 상에 소정 반경의 치형 날개가 적어도 1단 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 초미세기포 혼합·용존 점성액체 생성장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 회전블레이드와 상기 고정블레이드는 상기 요홈부와 요홈라인 및 요철라인의 회전 방향 또는 대응 방향의 팁 부분들 중 적어도 일측이 소정 각도로 경사진 구조를 갖되, 그 경사각은 15∼45도 범위인 것을 특징으로 하는 초미세기포 혼합·용존 점성액체 생성장치.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 믹싱펌프의 토출측 관로 상에는 상기 펌프하우징으로부터 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 초미세기포 혼합·용존 점성액체 생성장치.
  10. 삭제
KR1020200046161A 2020-04-16 2020-04-16 점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 방법 및 장치, 그리고 그에 의해 생성된 초미세기포 용존 점성액체 KR102255206B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200046161A KR102255206B1 (ko) 2020-04-16 2020-04-16 점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 방법 및 장치, 그리고 그에 의해 생성된 초미세기포 용존 점성액체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200046161A KR102255206B1 (ko) 2020-04-16 2020-04-16 점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 방법 및 장치, 그리고 그에 의해 생성된 초미세기포 용존 점성액체

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102255206B1 true KR102255206B1 (ko) 2021-05-26

Family

ID=76137360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200046161A KR102255206B1 (ko) 2020-04-16 2020-04-16 점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 방법 및 장치, 그리고 그에 의해 생성된 초미세기포 용존 점성액체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102255206B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117138634A (zh) * 2023-11-01 2023-12-01 山东中福赫达新材料科技有限公司 一种羟乙基纤维素制备装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6463368A (en) * 1987-09-01 1989-03-09 Kansai Kagaku Kikai Seisaku Kk Production of high-viscosity substance by fermentation
KR0148443B1 (ko) * 1995-10-25 1998-10-15 박세준 액체와 공기의 혼합장치
KR101969772B1 (ko) * 2017-12-13 2019-04-17 한국이엠비기술 주식회사 기체 용존수 생성장치
KR102091979B1 (ko) * 2019-10-11 2020-03-20 유영호 마찰력을 이용한 나노 버블 생성시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6463368A (en) * 1987-09-01 1989-03-09 Kansai Kagaku Kikai Seisaku Kk Production of high-viscosity substance by fermentation
KR0148443B1 (ko) * 1995-10-25 1998-10-15 박세준 액체와 공기의 혼합장치
KR101969772B1 (ko) * 2017-12-13 2019-04-17 한국이엠비기술 주식회사 기체 용존수 생성장치
KR102091979B1 (ko) * 2019-10-11 2020-03-20 유영호 마찰력을 이용한 나노 버블 생성시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117138634A (zh) * 2023-11-01 2023-12-01 山东中福赫达新材料科技有限公司 一种羟乙基纤维素制备装置
CN117138634B (zh) * 2023-11-01 2024-01-30 山东中福赫达新材料科技有限公司 一种羟乙基纤维素制备装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101969772B1 (ko) 기체 용존수 생성장치
AU2007293118B2 (en) Ultrasonic liquid treatment chamber and continuous flow mixing system
KR101886944B1 (ko) 나노 버블 제조 장치
KR101937133B1 (ko) 마이크로·나노 버블의 발생 방법, 발생 노즐 및 발생 장치
KR101866146B1 (ko) 나노 크기의 버블 생성을 위한 하이브리드 버블시스템
KR101869487B1 (ko) 세정 및 살균 기능을 갖는 욕조 또는 싱크대용 나노버블 발생장치
KR102255206B1 (ko) 점성액체 내에 초미세기포를 혼합·분포시키기 위한 방법 및 장치, 그리고 그에 의해 생성된 초미세기포 용존 점성액체
JP2006289183A (ja) ナノバブル生成方法とその装置
KR101980480B1 (ko) 나노 버블 생성 장치
KR20170104351A (ko) 미세기포 발생장치
KR102069437B1 (ko) 나노-마이크로 버블 생성기와 이를 이용한 기체 혼합 나노-마이크로 버블 발생장치
KR20210019350A (ko) 나노버블발생장치
KR20230000438U (ko) 나노버블발생시스템의 공기공급장치
JP2008274394A (ja) 酸洗装置及び方法
KR20180071617A (ko) 나노버블발생기
KR20230000840U (ko) 나노버블발생시스템
KR20200058237A (ko) 나노버블발생장치
KR20200058238A (ko) 나노버블발생장치
KR102515904B1 (ko) 나노버블시스템
KR20220037312A (ko) 나노버블발생장치
JPH0535012B2 (ko)
KR20230000635U (ko) 나노버블발생기
KR20220104926A (ko) 나노버블발생장치
KR20210021243A (ko) 나노버블발생장치
BRPI0716472B1 (pt) Ultrasonic treatment system

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant