KR102260746B1

KR102260746B1 - Nano-bubble producing system using friction

Info

Publication number: KR102260746B1
Application number: KR1020200024216A
Authority: KR
Inventors: 유영호; 유태근; 유아람
Original assignee: 유영호
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2021-06-08

Abstract

The present invention relates to a nanobubble generating system using friction capable of inducing miniaturization of bubbles and generating nanobubbles by applying the friction to the bubbles included in a gas-liquid mixed fluid. The present invention relates to the nanobubble generating system using friction capable of easily and effectively generating a large capacity of nanobubbles with a general motor by facilitating preliminary miniaturization with a microbubble step before generating the nanobubbles and separating a micro-stage miniaturization device with a large driving load from a nanobubble generating device. The present invention relates to the nanobubble generating system for miniaturizing the bubbles included in the gas-liquid mixed fluid, the system comprising: the nanobubble generating device and one or more micro-stage miniaturization devices. The nanobubble generating device miniaturizes the bubbles into the nanobubbles by applying the friction to the gas-liquid mixed fluid passing through the micro-stage miniaturization device. The one or more micro-stage miniaturization devices are arranged before the nanobubble generating device in fluid flow, miniaturize the bubbles into a micro-stage by applying impact and shear force to the gas-liquid mixed fluid, and transmit the bubbles to the nanobubble generating device.

Description

Nanobubble generation system using friction {NANO-BUBBLE PRODUCING SYSTEM USING FRICTION}

본 발명은 기액 혼합 유체에 포함된 기포에 마찰력을 인가함으로써 기포의 미세화를 유도하고 나노 버블을 생성토록 하는 것으로서, 특히 나노 버블 생성 이전에 마이크로 버블 단계로 예비적 미세화가 이루어지도록 함과 아울러, 구동 부하가 큰 마이크로 단계 미세화 장치를 나노 버블 생성장치와 분리함으로써 일반 모터를 이용하여도 대용량의 나노 버블을 쉽게, 효과적으로 생성 가능토록 하는 마찰을 이용한 나노 버블 생성 시스템에 관한 것이다.The present invention induces the miniaturization of bubbles and creates nanobubbles by applying a frictional force to the bubbles included in the gas-liquid mixed fluid. In particular, the preliminary miniaturization is made in the microbubble step prior to the generation of the nanobubbles, and the driving It relates to a nanobubble generating system using friction that enables easy and effective generation of large-capacity nanobubbles even by using a general motor by separating a micro-step miniaturization device with a large load from a nanobubble generating device.

일반적으로 미세기포는 사이즈에 따라 직경이 50㎛ 이하인 마이크로 버블, 수백 ㎚ 이하의 나노 버블로 나뉘어지고 있다.In general, microbubbles are divided into microbubbles with a diameter of 50 μm or less and nanobubbles with a diameter of several hundred nm or less according to their size.

상기 마이크로 버블은 50㎛ 이하의 아주 미세한 기포로, 수면으로 0.1cm/sec의 매우 느린 속도로 상승하여 생성 후 2~3분 내에 소멸되며 마이크로 버블이 생성된 물은 뿌연 우윳빛을 띤다.The microbubbles are very fine bubbles of 50 μm or less, rise to the water surface at a very slow rate of 0.1 cm/sec, and disappear within 2 to 3 minutes after creation, and the water in which the microbubbles are generated has a milky milky color.

나노 버블은 마이크로 버블이 심화 미세화된 수백 ㎚ 이하의 아주 작은 극미세기포로서, 통상의 기포 및 마이크로 버블과는 여러 가지 다른 특성을 가지며 투명하여 물속에 부유하고 있어도 일반 환경에서는 육안 식별이 불가능하다.Nanobubbles are very small microbubbles of several hundred nm or less in which microbubbles are deepened and refined. They have various characteristics different from ordinary bubbles and microbubbles, and are transparent and thus cannot be identified with the naked eye even if they are floating in water in a general environment.

물속에서 마이크로 버블은 상기와 같이 안정상태가 일시적으로 유지 후 소멸되는데 비하여 나노 버블은 농축된 이온류가 두껍게 주위를 감싸고 있음으로 수십일 이상까지 장기간 안정적으로 유지될 수 있다.In water, microbubbles are temporarily maintained and then disappear in a stable state as described above, whereas nanobubbles can be stably maintained for a long period of time up to several tens of days or more because the concentrated ion flow is thickly wrapped around them.

이러한 나노 버블은 소멸시 다양한 에너지를 발생시켜 어업, 농업분야에서 각종 양식, 수경재배에 이용되고, 의료분야에서는 정밀진단, 물리치료, 생활분야에서는 오폐수, 오폐유의 고순도 정수/정유처리, 살균, 소독, 탈취, 세정 등 산업 전반의 다양한 분야에서 사용될 수 있다.These nanobubbles generate various energy when they are extinguished and are used for various aquaculture and hydroponics in the fields of fishery and agriculture, and in the medical field, high-purity water purification/refining treatment, sterilization, It can be used in various fields throughout the industry, such as disinfection, deodorization, and cleaning.

특히, 물 속의 나노 버블에 오존(O₃)이 포함될 경우, 물의 부착력에 의해 주위의 바이러스를 100 퍼센트 사멸시키는 놀라운 특성을 갖는다.In particular, when ozone (O ₃ ) is included in nanobubbles in water, it has an amazing property of killing 100% of the surrounding viruses by the adhesion of water.

기포의 미세화를 위한 종래 기술들은 대개 유동하는 기액 혼합 유체에 전단력이 가해지면서 기포가 쪼개지게 하는 원리를 이용한 것으로서, 유체의 난류 및 공동현상(캐비테이션, Cavitation) 등을 이용하는 구성을 가지며, 이러한 기술에 의하여는 주로 마이크로 버블이 생성될 뿐이고, 나노 버블 생성은 극히 미미하여 실제 이용 가능한 정도의 수준에는 이르지 못하고 있다.Conventional techniques for the miniaturization of air bubbles usually use the principle of splitting air bubbles while a shear force is applied to a flowing gas-liquid mixed fluid, and has a configuration using fluid turbulence and cavitation, etc., and in this technology, In this case, only microbubbles are mainly generated, and the generation of nanobubbles is very insignificant and does not reach the level that can be used in practice.

종래 기술 중 하나인 대한민국 등록특허 제10-1969772호(2019. 04. 17. 이하 "선행기술 1"이라 칭함)는 믹싱부(챔버)의 유입구와 토출구에 유도날개가 배치되어 유체의 흐름을 안내하고, 하우징 안에 모터 축을 중심으로 치합 구조를 갖는 회전자와 고정자가 연속 적층되는 구성으로, 고정자에 대한 회전자의 상대 회전에 의하여 고정자와 회전자에 각각 상호 대응 형성된 치차들이 유체에 반복적인 타격을 가하고, 유체에 난류 및 캐비테이션을 발생시킴으로 기포에 전단력이 가해지도록 하여 마이크로 버블을 생성하는 구조로 요약할 수 있다.Republic of Korea Patent Registration No. 10-1969772 (2019. 04. 17. hereinafter referred to as "prior art 1"), which is one of the prior art, has guide blades disposed at the inlet and outlet of the mixing unit (chamber) to guide the flow of fluid and the rotor and the stator having a meshing structure are continuously stacked in the housing around the motor shaft, and by the relative rotation of the rotor with respect to the stator, the gears formed to correspond to the stator and the rotor, respectively, repeatedly strike the fluid. It can be summarized as a structure that creates microbubbles by applying shear force to the bubbles by generating turbulence and cavitation in the fluid.

이와 같은 구성의 상기 선행기술 1은 대부분의 기포가 마이크로 버블로 생성될 뿐이어서 생성 기포의 미세화 품질이 떨어지며 소멸 시간이 짧고, 유동이 치합 틈새를 통한 지그재그 형태로 유체를 강제 우회시키는 구조로 이루어짐으로써 유동 항력계수가 크게 되어 전력 소모가 클 뿐만 아니라 처리 유량이 미흡하여 생산성이 따르지 못하는 문제가 있다.In the prior art 1 having such a configuration, most of the bubbles are generated only as microbubbles, so the quality of the miniaturization of the generated bubbles is low, the extinction time is short, and the flow is made of a structure in which the fluid is forcibly bypassed in a zigzag form through the meshing gap. As the flow drag coefficient becomes large, power consumption is large, and there is a problem in that productivity is not followed because the processing flow rate is insufficient.

또한, 챔버 내의 압력을 고압으로 유지시키고 복잡한 구조의 회전자 및 고정자가 다수 설치되어야 함으로써 이를 구동시키기 위한 고출력 모터 및 막대한 전력이 낭비되고 운용비용 부담을 증가시키는 문제점이 있다.In addition, since the pressure in the chamber is maintained at a high pressure and a large number of rotors and stators having a complex structure must be installed, there is a problem in that a high-output motor and enormous power for driving them are wasted, and an operation cost burden is increased.

상기 선행기술 1과 다른 방식의 종래 기술로서 일본 공개특허공보 특개 2009-142442호(2009.7.2, 이하 "선행기술 2"라 함)는 케이스(챔버) 내에 설치되는 회전축에 전단부가 형성된 회전원반이 복수 배열 설치되는 구조이다.As a prior art in a manner different from the prior art 1, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2009-142442 (July 2009, hereinafter referred to as "prior art 2") discloses a rotating disk having a front end on a rotating shaft installed in a case (chamber). It is a structure in which multiple arrays are installed.

상기 선행기술 2는 회전원반이 상대 회전이 아닌 단독 회전됨으로써 유동을 자유롭게 하는 장점을 갖지만, 역시 전단력 인가를 주요 기능으로 하는 회전원반만으로 구성됨으로써 주로 마이크로 버블이 생성될 뿐이고, 기포 생성 효율성이 떨어지는 단점이 있다.The prior art 2 has the advantage of freeing the flow by rotating the rotating disk independently, not relative rotation, but also mainly consists of only the rotating disk whose main function is the application of shear force, so that only microbubbles are generated, and the bubble generation efficiency is low. There is this.

이상과 같이, 현재까지의 미세기포 생성 기술은 마이크로 버블 생성에 머물러 나노 버블은 그 효용성이 탁월함에도 산업분야에서 실질적으로 이용되지 못하고 있는 실정이다.As described above, the microbubble generation technology up to now has been limited to microbubble generation, and nanobubbles are not practically used in the industrial field despite their excellent utility.

대한민국 등록특허 제10-1969772호(2019. 04. 17. 공고)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1969772 (2019. 04. 17. Announcement) 일본 공개특허공보 특개 2009-142442호(2009. 07. 02, 공개)Japanese Patent Laid-Open No. 2009-142442 (published on Jul. 02, 2009) 대한민국 등록특허 제10-1594086호(2016.04.16. 공고)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1594086 (2016.04.16. Announcement) 대한민국 등록특허 제10-1270696호(2013.06.03. 공고)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1270696 (2013.06.03. Announcement)

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서,The present invention is to solve the above problems,

본 발명의 목적은 기액 혼합 유체에 포함된 기포에 마찰력을 인가함으로써 기포의 미세화를 유도하여 나노 버블을 생성토록 하는 마찰을 이용한 나노 버블 생성 시스템을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a nanobubble generating system using friction to generate nanobubbles by inducing microbubbles by applying a frictional force to bubbles included in a gas-liquid mixed fluid.

본 발명의 다른 목적은 나노 버블 생성 이전에 마이크로 버블 단계로 예비적 미세화가 이루어지도록 함과 아울러, 구동 부하가 큰 마이크로 단계 미세화 장치를 나노 버블 생성장치와 분리함으로써 일반 모터(110V,220V, 단상)를 이용하여 대용량의 나노 버블을 효과적으로 생성 가능하고, 380V 전원이 배전되지 않는 통상의 배전 환경에서도 대용량 나노 버블 생성장치의 운용이 가능한 마찰을 이용한 나노 버블 생성 시스템을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to enable preliminary refinement in the microbubble stage prior to nanobubble generation, and to separate the microstep refinement device, which has a large driving load, from the nanobubble generator, so that a general motor (110V, 220V, single-phase) To provide a nanobubble generating system using friction that can effectively generate large-capacity nanobubbles using a high-capacity nanobubble and can operate a large-capacity nanobubble generating device even in a normal distribution environment where 380V power is not distributed.

상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 마찰을 이용한 나노 버블 생성 시스템은 Nanobubble generation system using friction according to the present invention that achieves the above object is

기액 혼합 유체에 포함된 기포를 미세화시키기 위한 나노 버블 생성시스템에 있어서,In the nanobubble generating system for refining the bubbles contained in the gas-liquid mixed fluid,

후술하는 마이크로 단계 미세화 장치를 경유한 기액 혼합 유체에 마찰력을 인가하여 기포를 나노 버블로 미세화시키기 위한 나노 버블 생성장치 및 A nano-bubble generating device for refining bubbles into nano-bubbles by applying a frictional force to the gas-liquid mixed fluid via a micro-stage micronization device to be described later; and

유동 흐름상 상기 나노 버블 생성장치 이전에 배치되며 기액 혼합 유체에 충격 및 전단력을 인가하여 기포를 마이크로 단계로 미세화시켜 상기 나노 버블 생성장치로 유입시키는 하나 이상의 마이크로 단계 미세화 장치를 포함하고,At least one micro-step micronization device disposed before the nano-bubble generator in the flow phase and applies impact and shear force to the gas-liquid mixed fluid to refine the bubbles into micro-steps and introduce them into the nano-bubble generator,

상기 나노 버블 생성장치는 The nanobubble generating device is

기액 혼합 유체를 수용하는 공간을 조성하는 동시에 유체에 마찰력 인가를 위한 마찰 내벽을 구비하고, 유체의 유입구와 토출구를 포함하여 되는 제1챔버,A first chamber having a friction inner wall for applying a frictional force to the fluid while creating a space for accommodating the gas-liquid mixed fluid, and including an inlet and an outlet of the fluid;

상기 제1챔버 내에 구동축을 이용하여 회전 가능하게 설치되고 원심력을 발생시켜 유체를 상기 마찰 내벽으로 밀쳐내는 동시에 자체가 유체의 마찰수단으로 기능하는 하나 이상의 마찰자 및At least one friction member rotatably installed in the first chamber using a drive shaft and generating a centrifugal force to push the fluid to the friction inner wall and to itself function as a friction means for the fluid;

상기 마찰자의 회전을 위하여 상기 구동축을 포함하여 되는 구동수단을 포함하여 이루어지고,and a drive means including the drive shaft for rotation of the friction member,

상기 마찰자 중 어느 하나 이상은 몸체에서 축선과 직교 방향 최선단의 선속이 8m/sec 이상으로 되며,Any one or more of the friction elements has a line speed of 8 m/sec or more at the tip of the body in a direction orthogonal to the axis,

상기 마이크로 단계 미세화 장치는The micro-step miniaturization device is

기액 혼합 유체에 포함된 기포를 미세화시키기 위한 내부 공간 및 유입구와 토출구를 구비하며 구동축이 설치되는 제2챔버,A second chamber having an internal space for refining the bubbles contained in the gas-liquid mixed fluid, an inlet and an outlet, and a drive shaft installed therein;

상기 구동축에 설치되는 하나 이상의 타격자 또는 임펠러 및one or more strikers or impellers installed on the drive shaft; and

상기 구동축을 포함하고 상기 타격자 또는 임펠러의 구동을 위한 구동수단을 포함하며,including the drive shaft and a drive means for driving the striker or the impeller,

상기 제2챔버의 내벽 및 타격자의 몸체 중 적어도 타격자의 몸체에는 유체에 충격을 인가하기 위한 복수의 돌출부가 형성됨을 특징으로 한다.A plurality of protrusions for applying an impact to the fluid are formed on at least the body of the striker among the inner wall of the second chamber and the body of the striker.

상기 나노 버블 생성장치에서, 상기 마찰자 중 어느 하나 이상은 기액 혼합 유체에 상기 제1챔버 마찰 내벽을 이용한 마찰력 인가를 위하여 축선에 대한 직교면의 선단과 제1챔버 마찰 내벽과의 간격이 마찰자 반경의 1/2 이하로 될 수 있다.In the nanobubble generating device, at least one of the friction elements has a gap between the front end of the surface orthogonal to the axis and the friction inner wall of the first chamber in order to apply a friction force to the gas-liquid mixed fluid using the friction inner wall of the first chamber. It can be less than 1/2 of the radius.

상기 나노 버블 생성장치는The nanobubble generating device is

상기 제1챔버 내에 구동축을 이용하여 회전 가능하게 설치되고 원심력을 발생시켜 유체를 상기 마찰 내벽으로 밀쳐내는 동시에 자체가 유체의 마찰수단으로 기능하는 복수의 마찰자 및a plurality of friction members installed rotatably in the first chamber using a drive shaft and generating centrifugal force to push the fluid to the friction inner wall and to function as a friction means of the fluid itself;

상기 복수의 마찰자는 상기 구동축에 임의의 간격으로 공간을 두고 배열되되, 하나 이상의 대경 마찰자와, 상기 대경 마찰자 대비 상대적으로 반경이 작게 형성되는 하나 이상의 소경 마찰자가 임의의 간격으로 공간을 두고 혼합 배열될 수 있다.The plurality of friction elements are arranged at random intervals on the drive shaft, and one or more large-diameter friction elements and one or more small-diameter friction elements having a relatively smaller radius than the large-diameter friction elements are mixed at arbitrary intervals with a space therebetween. can be arranged.

상기 나노 버블 생성장치에서,In the nanobubble generating device,

상기 마찰자 중 어느 하나 이상은 기액 혼합 유체의 유동을 축선과 직교면으로 유도하기 위하여 몸체에 하나 이상의 분배 구멍 또는 절개형 통로 중 어느 한 가지 이상이 형성될 수 있다.Any one or more of the friction elements may have one or more distribution holes or cut-out passages formed in the body in order to guide the flow of the gas-liquid mixed fluid in a plane perpendicular to the axis.

상기 나노 버블 생성장치에서, 상기 마찰자 중 어느 하나 이상은 하나 이상의 절개형 통로가 형성되고, 상기 절개형 통로에 의하여 형성된 분할 영역들이 임의의 각도로 휘어질 수 있다.In the nanobubble generating apparatus, one or more cut-out passages may be formed in at least one of the friction elements, and divided regions formed by the cut-out passages may be bent at any angle.

상기 나노 버블 생성장치에서, 상기 마찰자 중 어느 하나 이상은 마찰 면적 증대를 위하여 몸체에서 축선과 직교하는 양쪽 면 중 어느 한 면 이상에 하나 이상의 오목단 또는 볼록단이 형성될 수 있다.In the nanobubble generating device, one or more concave or convex ends may be formed on at least one of both surfaces orthogonal to the axis of the body in order to increase the friction area of any one or more of the friction elements.

상기 나노 버블 생성장치에서, 상기 마찰자 중 어느 하나 이상은 기액 혼합 유체에 마찰력 인가를 위한 마찰면과 함께 유체에 충격을 가하는 동시에 유체를 강제 회전시켜 제1챔버의 내벽에 마찰시키기 위한 복수의 돌출부를 구비한 타격 겸용 마찰자로 구성될 수 있다.In the nanobubble generating device, at least one of the friction elements applies an impact to the fluid together with a friction surface for applying a frictional force to the gas-liquid mixed fluid and at the same time forcibly rotates the fluid to rub against the inner wall of the first chamber. It may be composed of a friction force for both striking provided with.

상기 나노 버블 생성장치에서, 상기 마찰자는 복수 구비되고 그 중 두 개 이상이 연결부를 통하여 간격을 두고 단일체로 형성되는 다단형 마찰자를 포함하여 될 수 있다.In the nanobubble generating device, the friction element may include a plurality of friction elements, and two or more of them may include a multi-stage friction element formed as a single unit at a distance through a connection part.

상기 나노 버블 생성장치에서, 상기 마찰자 중 어느 하나 이상은 몸체의 표면 일부 이상에 미세 요철이 형성될 수 있다.In the nanobubble generating device, any one or more of the friction elements may have fine irregularities formed on at least a portion of the surface of the body.

상기 나노 버블 생성장치에서, 상기 마찰자 중 어느 하나 이상은 임펠러 형태로 구성될 수 있다.In the nanobubble generating device, any one or more of the friction elements may be configured in the form of an impeller.

상기 나노 버블 생성장치에서, 상기 구동축에는 상기 하나 이상의 마찰자와 함께 상기 마이크로 단계 미세화 장치의 타격자가 하나 이상 설치되고, 상기 타격자는 적어도 몸체의 둘레에 복수의 돌출부가 형성될 수 있다.In the nanobubble generating apparatus, one or more strikers of the micro-step refining device may be installed on the drive shaft together with the one or more frictioners, and the strikers may have a plurality of protrusions formed at least around the periphery of the body.

상기 나노 버블 생성장치는 The nanobubble generating device is

상기 제1챔버 내에 구동축을 이용하여 회전 가능하게 설치되고 원심력을 발생시켜 유체를 상기 마찰 내벽으로 밀쳐내는 동시에 자체가 유체의 마찰수단으로 기능하며 대략 원통 형태로 되는 마찰자 및a friction member which is rotatably installed in the first chamber using a drive shaft and generates a centrifugal force to push the fluid to the friction inner wall, and at the same time functions as a friction means for the fluid and has a substantially cylindrical shape;

상기 대략 원통 형태로 되는 마찰자의 회전을 위하여 상기 구동축을 포함하여 되는 구동수단을 포함하여 이루어질 수 있다.It may include a driving means including the driving shaft for rotation of the friction member having a substantially cylindrical shape.

상기 대략 원통 형태로 되는 마찰자는 마찰면적 증대 및 기액 혼합 유체의 휘돌이 유동 유도를 위하여 외주면에 오목단 또는 볼록단이 하나 이상 형성될 수 있다.One or more concave or convex ends may be formed on the outer circumferential surface of the friction member having a substantially cylindrical shape to increase a friction area and induce a swirling flow of the gas-liquid mixed fluid.

상기 나노 버블 생성장치에서,In the nanobubble generating device,

상기 구동축에는 제1챔버의 유입구에 인접하여 하나 이상의 임펠러가 추가 설치될 수 있다.One or more impellers may be additionally installed on the drive shaft adjacent to the inlet of the first chamber.

상기 나노 버블 생성장치에서, 상기 제1챔버는 토출구 쪽으로 깔때기부가 구비되고, 상기 토출구는 상기 깔때기부에 이어서 형성되되, 제1챔버에 설치되는 구동축의 중심선 연장선상에 형성될 수 있다.In the nanobubble generating apparatus, the first chamber may be provided with a funnel portion toward the discharge port, and the discharge port may be formed following the funnel portion, and may be formed on an extension line of a center line of a driving shaft installed in the first chamber.

상기 나노 버블 생성장치에서, 상기 제1챔버는 내벽의 일부 이상에 미세 요철이 형성될 수 있다.In the nanobubble generating apparatus, fine irregularities may be formed on at least a portion of an inner wall of the first chamber.

상기 나노 버블 생성장치에서, 상기 제1챔버는 내벽에 기액 혼합 유체를 유도하기 위한 나선형 홈이 형성될 수 있다.In the nanobubble generating device, a spiral groove for inducing a gas-liquid mixed fluid may be formed on an inner wall of the first chamber.

상기 마이크로 단계 미세화 장치에서, 상기 타격자 중 하나 이상은 상기 돌출부가 몸체의 외주면 및 축선과 직교하는 양면 중 어느 한 면 이상에 형성될 수 있다.In the micro-step miniaturization device, at least one of the strikers may be formed on one or more surfaces of the protruding portion on the outer circumferential surface of the body and on both surfaces orthogonal to the axis.

상기 마이크로 단계 미세화 장치에서, 상기 타격자 중 어느 하나 이상은 상기 돌출부가 날개 형태로 구성될 수 있다.In the micro-step miniaturization device, any one or more of the strikers may have the protrusion formed in the form of a wing.

상기 마이크로 단계 미세화 장치에서, 상기 타격자 중 어느 하나 이상은 기액 혼합 유체의 유동을 축선과 직교면으로 유도하기 위한 분배 구멍 또는 절개형 통로 중 어느 한가지 이상이 형성될 수 있다.In the micro-step refining device, any one or more of the strikers may be formed with any one or more of a distribution hole or a cut-out passage for guiding the flow of the gas-liquid mixed fluid in a plane perpendicular to the axis.

상기 마이크로 단계 미세화 장치에서, 상기 타격자 중 하나 이상은 상기 돌출부가 적어도 몸체의 둘레에 방사상으로 형성되고, 상기 제2챔버의 내벽에는 직접 또는 간접적으로 돌출부가 복수 형성될 수 있다.In the micro-step miniaturization apparatus, at least one of the strikers may have the protrusion formed at least radially around the body, and a plurality of protrusions may be formed directly or indirectly on the inner wall of the second chamber.

상기 마이크로 단계 미세화 장치는 구동축에 상기 임펠러가 설치되고,The micro-step miniaturization device has the impeller installed on the drive shaft,

상기 임펠러의 유입구는 챔버의 유입구와 유입관으로 연결되며,The inlet of the impeller is connected to the inlet and the inlet pipe of the chamber,

상기 제2챔버의 내벽에는 돌출부가 방사상으로 형성되는 펌프형 마이크로 단계 미세화 장치로 될 수 있다.A pump-type micro-step miniaturization device in which protrusions are radially formed on the inner wall of the second chamber.

상기 펌프형 마이크로 단계 미세화 장치의 임펠러와 제2챔버의 내벽 사이에는 기액 혼합 유체를 수집하여 제2챔버의 내벽으로 유도하는 벌류트(volute)형 덕트가 구비될 수 있다.A volute-type duct for collecting the gas-liquid mixed fluid and guiding it to the inner wall of the second chamber may be provided between the impeller of the pump-type micro-step miniaturization device and the inner wall of the second chamber.

상기 구성을 지닌 본 발명에 따른 마찰을 이용한 나노 버블 생성 시스템에 의하면, 기액 혼합 유체에 포함된 기포에 마찰력을 인가함으로써 기포의 미세화를 유도하여 효율적으로 나노 버블을 생성할 수 있다.According to the nanobubble generation system using friction according to the present invention having the above configuration, it is possible to efficiently generate nanobubbles by inducing the miniaturization of the bubbles by applying a friction force to the bubbles included in the gas-liquid mixed fluid.

또한, 나노 버블 생성 이전에 마이크로 버블 단계로 예비적 미세화가 이루어지도록 함과 아울러, 구동 부하가 큰 마이크로 단계 미세화 장치를 나노 버블 생성장치와 분리함으로써 일반 모터(110V,220V, 단상)를 이용하여 대용량의 나노 버블을 효과적으로 생성할 수 있으며, 이에 따라 제작이 용이하고 제작비용이 현저히 절감되며 380V가 배전되지 않는 통상의 배전 환경에서도 대용량 나노 버블 생성장치의 운용이 가능하다.In addition, preliminary refinement is made in the microbubble stage before nanobubble generation, and by separating the microstep refinement device with a large driving load from the nanobubble generating device, a large-capacity motor (110V, 220V, single-phase) is used of nanobubbles can be effectively generated, and accordingly, it is easy to manufacture and the manufacturing cost is significantly reduced, and it is possible to operate a large-capacity nanobubble generator even in a normal distribution environment where 380V is not distributed.

또한, 마찰자의 선속, 마찰면, 마찰자와 제1챔버의 마찰 내벽 사이의 적절한 간격에 따른 유기적 구성에 의하여 마찰자 및 보다 넓은 면적의 제1챔버의 마찰 내벽이 마찰면으로 기능하여 기포의 미세화 품질, 용존 산소량 및 기기의 나노 버블 생성 능력이 기존 기술 대비 현저히 상승되고, 대용량의 나노 버블을 생성할 수 있다.In addition, due to the organic configuration according to the speed of the friction member, the friction surface, and an appropriate distance between the friction member and the friction inner wall of the first chamber, the friction member and the friction inner wall of the first chamber with a larger area function as a friction surface, thereby reducing air bubbles. The quality, amount of dissolved oxygen and the ability of the device to generate nanobubbles are significantly improved compared to the existing technology, and large-capacity nanobubbles can be generated.

도 1은 마찰을 이용한 나노 버블 생성원리를 보이는 도면으로서, a는 유체(기포)의 유동 마찰에 따른 미세화, b는 마찰자 및 챔버의 마찰 내벽을 이용한 유체(기포)의 미세화를 보이는 도면
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예들의 배열 구성을 개략적으로 보이는 도면
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 나노 버블 생성장치의 구성도로서, a는 종단면도, b는 a의 W-W선 단면도, c는 b에 대비되는 다른 구성의 단면도
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 나노 버블 생성장치의 구성을 보이는 단면도
도 5의 a는 도 4의 A부 발췌 확대도, b는 a의 B-B선 단면도
도 6은 본 발명에 따른 일 실시예의 나노 버블 생성장치의 구성 및 제1챔버 내 유동 흐름을 보이는 단면도
도 7은 본 발명에 따른 일 실시예의 마찰자의 구성을 보이는 도면으로서, a는 일부 생략 평면도, b는 a의 종단면도
도 8은 본 발명에 따른 일 실시예의 마찰자의 구성을 보이는 도면으로서, a는 평면도, b는 a의 종단면도
도 9는 본 발명에 따른 일 실시예들의 마찰자의 평면도
도 10은 본 발명에 따른 일 실시예들의 마찰자의 종방향 절단면도
도 11은 본 발명에 따른 일 실시예의 마찰자의 구성을 보이는 도면으로서, a는 일부 생략 평면도, b는 a의 종단면도
도 12는 본 발명에 따른 일 실시예의 마찰자의 구성을 보이는 도면으로서, a는 일부 생략 평면도, b는 a의 종방향 절단면도
도 13은 본 발명에 따른 일 실시예의 타격 겸용 마찰자의 구성을 보이는 도면으로서, a는 평면도, b는 a의 종단면도
도 14는 본 발명에 따른 일 실시예의 다단형 마찰자의 구성을 보이는 도면으로서, a는 일부 생략 평면도, b는 a의 종단면도
도 15는 본 발명에 따른 일 실시예의 다단형 마찰자의 구성을 보이는 종단면도
도 16은 본 발명에 따른 일 실시예의 임펠러형 마찰자의 구성을 보이는 도면으로서, a는 일부 생략 평면도, b는 a의 종단면도, c는 다른 일 실시예의 종단면도
도 17은 본 발명에 따른 일 실시예의 나노 버블 생성장치의 구성을 보이는 종단면도
도 18은 본 발명에 따른 일 실시예의 나노 버블 생성장치의 구성을 보이는 종단면도
도 19는 본 발명에 따른 일 실시예의 나노 버블 생성장치의 구성을 보이는 종단면도
도 20은 본 발명에 따른 일 실시예의 나노 버블 생성장치의 제1챔버의 종단면도
도 21은 본 발명에 따른 일 실시예의 마이크로 단계 미세화 장치의 구성을 보이는 도면으로서, a는 종단면도, b는 a의 C-C선 일부 생략 절단면도
도 22는 본 발명에 따른 일 실시예의 타격자의 구성을 보이는 도면으로서, a는 평면도, b는 a의 종단면도, c는 다른 일 실시예의 평면도
도 23은 본 발명에 따른 일 실시예의 타격자의 구성을 보이는 도면으로서, a는 일부 생략 평면도, b는 a의 종단면도
도 24는 본 발명에 따른 일 실시예의 타격자의 구성을 보이는 평면도
도 25는 본 발명에 따른 일 실시예의 마이크로 단계 미세화 장치의 구성을 보이는 도면으로서, a는 종단면도, b는 a의 D-D선 일부 생략 절단면도
도 26은 본 발명에 따른 일 실시예의 마이크로 단계 미세화 장치의 구성을 보이는 도면으로서, a는 종단면도, b는 a의 E-E선 일부 생략 절단면도
도 27은 본 발명에 따른 일 실시예의 마이크로 단계 미세화 장치의 구성을 보이는 도면으로서, a는 종단면도, b는 a의 F-F선 절단면도
도 28은 본 발명에 따른 일 실시예의 마이크로 단계 미세화 장치의 구성을 보이는 도면으로서, a는 종단면도, b는 a의 G-G선 절단면도
도 29는 본 발명에 따른 일 실시예의 개략적인 구성도
도 30은 본 발명을 이용하여 생성된 나노 버블을 확인하는 사진1 is a view showing the principle of nanobubble generation using friction, where a is a flow friction of a fluid (bubble) and b is a diagram showing the refinement of a fluid (bubble) using a friction member and a friction inner wall of a chamber.
2 is a view schematically showing an arrangement configuration of one embodiment according to the present invention;
3 is a block diagram of a nanobubble generating apparatus of an embodiment according to the present invention, a is a longitudinal cross-sectional view, b is a cross-sectional view of a WW line, c is a cross-sectional view of another configuration in contrast to b
4 is a cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for generating nano bubbles according to an embodiment of the present invention;
Fig. 5a is an enlarged view of part A of Fig. 4, b is a cross-sectional view taken along line BB of a
6 is a cross-sectional view showing the configuration and flow flow in the first chamber of the nano-bubble generating apparatus according to an embodiment of the present invention;
7 is a view showing the configuration of a friction element according to an embodiment of the present invention, a is a partially omitted plan view, b is a longitudinal sectional view of a
8 is a view showing the configuration of a friction member according to an embodiment according to the present invention, a is a plan view, b is a longitudinal sectional view of a
9 is a plan view of a friction element in one embodiment according to the present invention;
10 is a longitudinal cross-sectional view of a friction element in accordance with one embodiment of the present invention;
11 is a view showing the configuration of a friction member according to an embodiment according to the present invention, a is a partially omitted plan view, b is a longitudinal sectional view of a
12 is a view showing the configuration of a friction element according to an embodiment according to the present invention, a is a partially omitted plan view, b is a longitudinal cross-sectional view of a
13 is a view showing the configuration of a friction element for both hitting according to an embodiment of the present invention, wherein a is a plan view, b is a longitudinal sectional view of a
14 is a view showing the configuration of a multi-stage friction element according to an embodiment of the present invention, wherein a is a partially omitted plan view, b is a longitudinal sectional view of a;
15 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of a multi-stage friction member according to an embodiment of the present invention;
16 is a view showing the configuration of an impeller-type frictioner according to an embodiment of the present invention, wherein a is a partially omitted plan view, b is a longitudinal sectional view of a, and c is a longitudinal sectional view of another embodiment;
17 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for generating nano bubbles according to an embodiment of the present invention;
18 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for generating nano bubbles according to an embodiment of the present invention;
19 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for generating nano bubbles according to an embodiment of the present invention;
20 is a longitudinal cross-sectional view of the first chamber of the nano-bubble generating apparatus according to an embodiment of the present invention;
21 is a view showing the configuration of a micro-step miniaturization apparatus of an embodiment according to the present invention, a is a longitudinal sectional view, b is a CC line partially omitted sectional view of a
22 is a view showing the configuration of a striker of an embodiment according to the present invention, a is a plan view, b is a longitudinal sectional view of a, c is a plan view of another embodiment
23 is a view showing the configuration of a striker according to an embodiment according to the present invention, a is a partially omitted plan view, b is a longitudinal sectional view of a
24 is a plan view showing the configuration of a striker according to an embodiment according to the present invention;
25 is a view showing the configuration of a micro-step miniaturization apparatus of an embodiment according to the present invention, a is a longitudinal sectional view, b is a DD line partially omitted sectional view of a
26 is a view showing the configuration of a micro-step miniaturization apparatus of an embodiment according to the present invention, a is a longitudinal cross-sectional view, b is a EE line partially omitted sectional view of a
27 is a view showing the configuration of a micro-step miniaturization device of an embodiment according to the present invention, a is a longitudinal cross-sectional view, b is a FF line cross-sectional view of a
28 is a view showing the configuration of a micro-step miniaturization device of an embodiment according to the present invention, a is a longitudinal cross-sectional view, b is a GG line cross-sectional view of a
29 is a schematic configuration diagram of an embodiment according to the present invention;
30 is a photograph confirming the nanobubbles generated using the present invention;

이하, 본 발명의 마찰력을 이용한 나노 버블 생성시스템에 대한 실시예를 첨부도면을 참고하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the nanobubble generating system using the frictional force of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

모든 물체는 속도를 수반하는 압력을 받을 경우 열이 발생하고 속도와 압력이 임계점에 이르는 시점부터 마찰면이 열을 동반하면서 잘게 부서지며 마찰력을 줄이고자 하는 현상이 나타난다.When all objects are subjected to pressure accompanying speed, heat is generated, and from the point when speed and pressure reach the critical point, the friction surface is brittle with heat and a phenomenon to reduce frictional force appears.

이러한 현상은 빙판에서 스케이트 날이 지나가는 자리에 열이 발생하여 얼음이 녹고 미끄럽게 되는 현상에서도 쉽게 볼 수 있다.This phenomenon can be easily seen in the phenomenon that the ice melts and becomes slippery due to heat generated in the place where the skate blades pass on the ice.

본 출원인은 예컨대, 물에 산소가 혼합된 기액 혼합 유체에 관로 이동에 의한 마찰력이 인가될 경우, 유체에 포함된 산소 기포는 도 1의 a에 나타낸 바와 같이, 길게 늘어나는 인장 변형이 발생된 후 잘게 나뉘고, 잘게 나누어진 개별 기포 하나 하나는 다시 미세화를 거듭하여 나노 사이즈로 극미세화되는 현상에 주목하고, 이를 “마찰에 따른 기포의 미세화 및 나노 버블 생성원리”라고 정의한다.The present applicant, for example, when a frictional force is applied to the gas-liquid mixed fluid in which oxygen is mixed with water by moving the pipe, the oxygen bubbles contained in the fluid are finely elongated after tensile deformation is generated, as shown in FIG. Pay attention to the phenomenon that each divided and finely divided individual bubble is re-miniaturized to the nano size by repeating it again, and this is defined as “the principle of miniaturization of bubbles by friction and the generation of nanobubbles”.

상기 “마찰에 따른 기포의 미세화 및 나노 버블 생성원리”에 따라 기액 혼합 유체는 압력을 받으며 임계속도 이상의 유속으로 유로 통과시 유체의 표면층에서 유로 내벽과의 마찰 압력을 줄이기 위하여 유체에 포함된 기포의 미세화가 진행되면서 임계 유동 거리 이후부터 나노 버블이 생성된다.In accordance with the “Principle of Refining Bubbles by Friction and Nanobubble Generation”, the gas-liquid mixed fluid is under pressure and, when passing through the flow path at a flow rate greater than or equal to the critical speed, in order to reduce the frictional pressure between the surface layer of the fluid and the inner wall of the flow path. As the refinement progresses, nanobubbles are generated after the critical flow distance.

본 출원인은 이러한 나노 버블 생성원리를 이용한‘미세기포 생성용 유로부재’(대한민국 특허출원 제10-2019-0064273호, 이하 “선출원 기술”이라 함)를 제안한 바 있다.The present applicant has proposed a 'channel member for generating microbubbles' (Korean Patent Application No. 10-2019-0064273, hereinafter referred to as "pre-application technology") using the nanobubble generation principle.

상기 선출원 기술은 유로부재가 단면상으로 마찰면이 조밀하게 형성되고, 이러한 마찰면이 연속 형성되는 유로부재가 20여 미터 이상의 길이로 형성될 경우 나노 버블을 생성할 수 있는 기술로서, 정지 상태의 마찰면에 기액 혼합 유체가 임계 압력 이상의 압력 및 속도로 이동하면서 마찰을 발생시킴으로 나노 버블을 생성하는 기술로 요약할 수 있다.The prior application technique is a technology that can generate nanobubbles when the flow path member has a dense friction surface in cross section, and the flow path member on which the friction surface is continuously formed is formed to a length of about 20 meters or more. It can be summarized as a technology that creates nanobubbles by generating friction while the gas-liquid mixed fluid moves at a pressure and velocity above the critical pressure on the surface.

그런데, 상기 선출원 기술은 중소규모 용량의 나노 버블 생성에는 적합하지만 대용량을 출력해야 되는 경우에는 일반 펌프가 아닌 대용량의 펌프를 사용하여야 하고, 커지는 튜브의 직경 및 압력에 대응하여 두께가 두꺼워져야 되며, 마찰면 조밀 조성이 어렵고 설치면적을 크게 해야 하는 등의 문제가 있다.By the way, the previous application technique is suitable for generating small and medium-sized nanobubbles, but when it is necessary to output a large capacity, a large-capacity pump should be used instead of a general pump, and the thickness should be increased in response to the increasing diameter and pressure of the tube, There are problems such as difficulty in forming a dense friction surface and increasing the installation area.

본 출원인은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 선출원 기술의 역발상으로 유체가 정지 상태에 있고 유체에 마찰력을 인가하는 마찰면의 고속 이동과 유체의 고속 이동에 따른 마찰력을 복합적으로 이용하는 방식에 착안하게 되었다.In order to solve this problem, the present applicant has focused on a method in which the fluid is in a stationary state and the frictional force caused by the high-speed movement of the fluid is combined with the high-speed movement of the friction surface that applies the frictional force to the fluid as a reverse idea of the previous application. .

본 출원인은 나노 버블을 생성함에 있어서, 기액 혼합 유체에 마이크로 버블 단계까지는 미세화되지 못했다 하더라도 미세기포가 생성되어 있다면, 도 1의 b에 나타낸 바와 같이, 챔버 내부에 회전체를 마찰수단으로 미세기포에 회전 마찰력을 강제적으로 인가하는 동시에 상기 회전체의 원심력에 의하여 유체가 보다 넓은 면적을 갖는 챔버의 내벽을 타고 고속으로 휘도는 유체의 유동에 따른 마찰력이 복합적으로 작용할 경우, 기액 혼합 유체에 포함된 기포는 마찰면을 따라 원호형태로 인장 변형되고 잘게 나뉘어 극미세화에 이르는 현상을 나타낼 것으로 판단하였다.In creating the nanobubbles, the present applicant said that if microbubbles are generated even if microbubbles are not refined until the microbubble stage in the gas-liquid mixed fluid, as shown in FIG. 1 b, the rotating body inside the chamber is rubbed into the microbubbles as a friction means. When the frictional force according to the flow of the fluid that moves at high speed along the inner wall of the chamber having a larger area by the centrifugal force of the rotating body while forcibly applying the rotational friction force acts in combination, the bubbles contained in the gas-liquid mixed fluid was judged to represent the phenomenon of tensile deformation in an arc shape along the friction surface and fragmentation leading to ultra-fineness.

본 발명은 이와 같은 마찰에 따른 기포의 미세화 및 나노 버블 생성원리에 상기 마찰수단의 회전과 원심력에 의한 유체의 챔버 내벽에 대한 마찰력을 결합하여 적용하되, 먼저 구동 부하가 큰 마이크로 버블 단계의 미세화가 별도의 장치에서 예비 단계로 이루어진 후 상기 마찰을 이용하여 나노 버블이 생성되도록 하였다.The present invention is applied by combining the frictional force on the inner wall of the chamber by the rotation of the friction means and the centrifugal force to the principle of micronization and nanobubble generation according to the friction, but first, the micronization of the microbubble step with a large driving load After a preliminary step in a separate device, nanobubbles were generated using the friction.

본 발명에 따른 마찰을 이용한 나노 버블 생성 시스템(N)은 도 2 내지 도 29에 도시된 바와 같이, 기액 혼합 유체에 포함된 기포를 미세화시키기 위한 나노 버블 생성시스템에 있어서, 후술하는 마이크로 단계 미세화 장치(2A)(2B)를 경유한 기액 혼합 유체에 마찰력을 인가하여 기포를 나노 버블로 미세화시키기 위한 나노 버블 생성장치(1A)(1B)(1C) 및 유동 흐름상 상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)(1C) 이전에 배치되며 기액 혼합 유체에 충격 및 전단력을 인가하여 기포를 마이크로 단계로 미세화시켜 상기 나노 버블 생성장치로 유입시키는 하나 이상의 마이크로 단계 미세화 장치(2A)(2B)를 포함하여 되는 것이다.As shown in FIGS. 2 to 29, the nano-bubble generating system N using friction according to the present invention is a nano-bubble generating system for refining bubbles included in a gas-liquid mixed fluid, a micro-step refining device to be described later. (2A) Nanobubble generating device (1A) (1B) (1C) for refining air bubbles into nanobubbles by applying frictional force to the gas-liquid mixed fluid via (2B) and the nanobubble generating device in the flowing stream (1A) (1B) One or more micro-step refining devices (2A) (2B) disposed before (1C) and applying shock and shear forces to the gas-liquid mixed fluid to refine the bubbles into micro steps and introduce them into the nano-bubble generating device. will become

상기 기액 혼합 유체에서 액체는 물을 비롯하여 산업용 오일 등의 다양한 오일을 포함하고, 기체는 공기, 산소(O₂), 오존(O₃), 수소(H₂) 등을 포함하여 다양하게 이루어질 수 있다.In the gas-liquid mixed fluid, the liquid includes water and various oils such as industrial oil, and the gas may be made variously including _{air, oxygen (O 2} ), ozone (O ₃ ), hydrogen (H _{2 ), etc.} .

상기 기액 혼합 유체는 급수과정에서 생성된 기포가 포함되어 있는 물을 포함한다.The gas-liquid mixed fluid includes water containing bubbles generated in the water supply process.

본 발명에 따른 제1실시예의 상기 나노 버블 생성장치(1A)는 도 3 외에 도시된 바와 같이, 기액 혼합 유체를 수용하는 공간(S)을 조성하는 동시에 유체에 마찰력 인가를 위한 마찰 내벽(33a)을 구비하고, 유체의 유입구(31)와 토출구(32)를 포함하여 되는 제1챔버(30A), 상기 제1챔버(30A) 내에 구동축(41)을 이용하여 회전 가능하게 설치되고 원심력을 발생시켜 유체를 상기 마찰 내벽(33a)으로 밀쳐내는 동시에 자체가 유체의 마찰수단으로 기능하는 하나 이상의 마찰자(10) 및 상기 마찰자(10)의 회전을 위하여 상기 구동축(41)을 포함하여 되는 구동수단(40A)을 포함하여 이루어지고, 상기 마찰자(10) 중 어느 하나 이상은 몸체에서 축선과 직교 방향 최선단의 선속이 8m/sec 이상으로 되는 것이다.As shown in addition to FIG. 3, the nanobubble generating device 1A of the first embodiment according to the present invention creates a space S for accommodating a gas-liquid mixed fluid and a friction inner wall 33a for applying a frictional force to the fluid. A first chamber (30A) including an inlet (31) and an outlet (32) of a fluid, is rotatably installed using a drive shaft (41) in the first chamber (30A) and generates a centrifugal force Driving means including one or more friction elements 10 that push the fluid to the friction inner wall 33a and at the same time function as friction means of the fluid, and the drive shaft 41 for rotation of the friction elements 10 40A is included, and at least one of the friction elements 10 has a line speed of 8 m/sec or more at the frontmost end of the body in a direction orthogonal to the axis line.

상기 구성의 나노 버블 생성장치(1A)는 구동수단에 의하여 상기 마찰자(10) 중 어느 하나 이상은 몸체에서 축선과 직교 방향 최선단의 선속이 8m/sec 이상으로 회전됨으로써 마찰자(10) 자체의 표면이 유체에 대한 회전 마찰면으로 기능하는 동시에 원심력을 발생시켜 보다 넓은 면적을 갖는 제1챔버(30A)의 상기 마찰 내벽(33a)을 마찰면으로 하는 유체의 휘돌이 유동을 유도함으로써 제1챔버의 마찰 내벽(33a)이 유체의 피동 회전 마찰면으로 기능하도록 한다.In the nanobubble generating device 1A having the above configuration, by the driving means, at least one of the friction elements 10 is rotated at a speed of at least 8 m/sec at the front end of the body in a direction orthogonal to the axis of the friction element 10 itself. By inducing a swirling flow of the fluid with the friction inner wall 33a of the first chamber 30A having a larger area as the friction surface by generating centrifugal force at the same time as the surface of the The friction inner wall 33a of the chamber functions as a passive rotating friction surface of the fluid.

상기 나노 버블 생성장치(1A)에서, 상기 마찰자(10) 중 어느 하나 이상은 기액 혼합 유체에 상기 제1챔버(30A)의 마찰 내벽(33a)을 이용한 마찰력 인가를 위하여 축선에 대한 직교면의 선단과 제1챔버 마찰 내벽(33a)과의 간격(I)이 마찰자 반경(R)의 1/2 이하로 될 수 있다(도 3 참조).In the nanobubble generating device 1A, at least one of the friction elements 10 has a surface orthogonal to the axis in order to apply a friction force using the friction inner wall 33a of the first chamber 30A to the gas-liquid mixed fluid. The distance I between the front end and the friction inner wall 33a of the first chamber may be 1/2 or less of the radius R of the friction element (see FIG. 3 ).

상기 간격(I)은 상기 마찰자(10) 중 반경이 가장 큰 사이즈의 것을 기준으로 한다.The distance I is based on a size having the largest radius among the friction elements 10 .

상기에서 제1챔버(30A)의 마찰 내벽(33a)은 마찰자(10) 회전시 원심력에 의하여 유체가 마찰되는 면을 의미하는 것으로서 제1챔버(30A) 자체의 내벽에 한정되지 않고 제1챔버(30A)의 내벽에 결합되는 별도 부품의 내표면을 포함한다.In the above, the friction inner wall 33a of the first chamber 30A refers to a surface on which the fluid is rubbed by centrifugal force when the friction member 10 rotates, and is not limited to the inner wall of the first chamber 30A itself. Includes the inner surface of a separate component that is coupled to the inner wall of 30A.

즉, 상기 제1챔버(30A)의 마찰 내벽(33a)은 제1챔버(30A) 자체의 내벽에 한정되지 않고 어떠한 이유로 제1챔버 내벽에 결합되는 별도의 원통형 등으로 되는 부품이 대신할 수도 있다.That is, the friction inner wall 33a of the first chamber 30A is not limited to the inner wall of the first chamber 30A itself, and a separate cylindrical component coupled to the inner wall of the first chamber for some reason may be substituted. .

상기 구성을 지닌 나노 버블 생성장치(1A)의 작용상태를 아래의 실험을 참고하여 설명한다. The operating state of the nanobubble generating device 1A having the above configuration will be described with reference to the experiment below.

아래의 표 1, 2는 상기 나노 버블 생성장치(1A)에서 마찰자(10)의 선속 및 마찰자와 제1챔버의 마찰 내벽간의 원근에 따른 나노 버블 생성 실험을 정리한 것이다. Tables 1 and 2 below summarize nanobubble generation experiments according to the line speed of the friction element 10 and the perspective between the friction element and the friction inner wall of the first chamber in the nano-bubble generating device 1A.

위의 표 1,2에서From Tables 1 and 2 above

I는 마찰자(10)의 축선 직교 방향 최선단과 제1챔버 마찰 내벽(33a) 사이의 간격, R은 마찰자(10)의 반경을 의미하고, 모든 실험 실시예들은 각각 다음과 같은 조건에서 실시되었다.I is the distance between the front end of the friction element 10 in the direction orthogonal to the axis and the friction inner wall 33a of the first chamber, R is the radius of the friction element 10, and all experimental examples were carried out under the following conditions, respectively. became

1. 시료 : 수돗물(DO: 8.5ppm)1. Sample: tap water (DO: 8.5ppm)

2. 실험 온도 : 24±0.5℃2. Experimental temperature: 24±0.5℃

3. 주입 기체 및 주입 방법 : 산소(O₂100％), 자흡3. Injection gas and injection method: oxygen (O ₂ 100%), self-priming

4. DO 측정시간 : 나노 버블 생성장치 토출 후 20초 4. DO measurement time: 20 seconds after discharging the nanobubble generator

5. 나노 버블 생성 판정 방법 : 실험 실시 후 시료를 채취하여 5초간 흔들고 3분간 정지하여 마이크로 버블이 소멸될 수 있는 시간 경과 후, 암실에서 녹색 레이저빔(파장 532㎚)을 투과하여 육안으로 확인하는 방법으로 판정하였다.5. Nanobubble generation determination method: After the experiment is conducted, the sample is taken, shaken for 5 seconds, stopped for 3 minutes, and after the elapse of time for the microbubbles to disappear, the green laser beam (wavelength 532nm) is transmitted in a dark room and checked visually. method was determined.

물속에서 우윳빛을 띠는 마이크로 버블과 달리 나노 버블은 투명하기 때문에 일반 조명 상태에서는 생성 여부를 확인할 수 없음으로 시료를 투명 용기에 채취 후 암실에서 파장이 짧은 녹색 레이저 빔을 투과시켜 보았다.Unlike microbubbles, which have a milky color in water, nanobubbles are transparent, so it is impossible to check whether they are generated under normal lighting conditions. After collecting a sample in a transparent container, a green laser beam with a short wavelength was transmitted in a dark room.

이때, 물속에 나노 버블이 부유할 경우에는 레이저 빔이 산란되어 빛이 발생되고, 나노 버블이 존재하지 않을 경우에는 빛이 발생되지 않는다.At this time, when the nanobubbles float in water, the laser beam is scattered to generate light, and when the nanobubbles do not exist, no light is generated.

도 30의 사진은 나노 버블 생성을 보이기 위하여 왼쪽 용기에는 나노 버블이 생성되지 않은 일반 물, 오른쪽 용기에는 나노 버블이 생성된 시료(물)를 담고, 빛이 있는 일반 조명 상태(a)와 암실 상태(b)에서 촬영한 것이다.The photograph of FIG. 30 contains general water in which nanobubbles are not generated in the left container, and the sample (water) in which nanobubbles are generated in the right container, in order to show the generation of nanobubbles, in a normal lighting state with light (a) and a dark room state It is photographed in (b).

일반 조명 상태에서는 양쪽의 용기에 담긴 물이 모두 투명하게 보이고(a),Under normal lighting conditions, the water in both containers is transparent (a),

암실 상태에서 촬영한 사진(b)에서 왼쪽 용기에 담겨진 일반 물에서는 띠 형태의 빛을 볼 수 없고, 오른쪽 용기에 담겨진 시료에서만 직진하는 녹색 레이저 빔에 의하여 띠 형태로 촘촘히 늘어선 산란광을 볼 수 있어 시료에 나노 버블이 생성되었음을 확인할 수 있다.In the photo (b) taken in the dark room, the light in the form of a band cannot be seen in the normal water contained in the left container, and scattered light that is closely lined in the form of a band by the green laser beam going straight is visible only in the sample contained in the right container. It can be confirmed that nanobubbles are generated in the

상기 표 1, 2의 실험표에서 보이는 바와 같이 대체로 마찰자의 선속이 빠를수록 용존산소량(Dissolved Oxygen, DO)이 증가하고, 마찰자의 선속이 동일 조건에서 마찰자의 축선 방향 최선단과 제1챔버 마찰 내벽 사이의 간격(I)이 넓게 설정된 실시예의 실험 1에 비하여 좁게 설정된 실시예의 실험 2에서 DO의 증가량이 보다 양호한 것으로 확인된다.As shown in the experimental tables in Tables 1 and 2, the dissolved oxygen amount (DO) increases as the line speed of the friction element increases, and between the front end of the friction element in the axial direction and the friction inner wall of the first chamber under the same condition that the flux of the friction element is the same. It is confirmed that the increase amount of DO is better in Experiment 2 of the example in which the interval (I) is set narrowly compared to Experiment 1 of the example in which the interval (I) is set wide.

상기 실시예들의 실험 결과를 정리하면 아래와 같다.The experimental results of the above examples are summarized as follows.

첫째, DO의 증가가 나노 버블의 생성과 반드시 비례하지 않는다.First, the increase in DO is not necessarily proportional to the generation of nanobubbles.

DO 측정이 나노 버블 생성장치 토출 후 20초에 이루어짐으로써 토출 후 2~3분 만에 소멸되는 마이크로 버블이 DO 수치를 일시적으로 높인 것으로 분석된다.Since DO measurement is made 20 seconds after discharging the nanobubble generator, it is analyzed that microbubbles that disappear in 2-3 minutes after discharging temporarily increase the DO level.

둘째, 마찰자의 선속이 적어도 8m/sec 이상에서 미세기포가 급격히 극미세화되어 나노 버블이 생성된다.Second, when the line speed of the friction element is at least 8 m/sec or more, the microbubbles are rapidly reduced to ultrafine nanobubbles.

마찰자의 선속이 8m/sec 이하로 감속된 실시예에서는 나노 버블 생성량이 미약하여(시료에 녹색 레이저 빔 투과시 산란광 띠가 안 보임) 유의미한 나노 버블의 생성이 없었으며(실시예 5), 8m/sec 이상으로 선속이 높아질수록 나노 버블 생성이 급속히 증가함을 확인할 수 있었다.In the embodiment in which the line speed of the friction member was reduced to 8 m/sec or less, the amount of nano-bubble generation was weak (the scattered light band was not seen when the green laser beam was transmitted through the sample), and there was no significant nano-bubble formation (Example 5), 8 m/ It was confirmed that the nanobubble generation rapidly increased as the speed of the beam increased over sec.

셋째, 마찰자(10)의 축선에 대한 직교면의 선단과 제1챔버의 마찰 내벽(33a) 사이의 간격(I)이 마찰자 반경(R)의 1/2 이하(I<1/2R)로 가깝게 구성되어야 한다(도 3의 b, c 대비 참조).Third, the distance I between the front end of the surface orthogonal to the axis of the friction element 10 and the friction inner wall 33a of the first chamber is 1/2 or less of the radius of the friction element R (I<1/2R) should be configured close to (see contrast to b and c in FIG. 3).

마찰자의 축선에 대한 직교면의 선단과 제1챔버 마찰 내벽(33a) 사이의 간격(I)이 실험 1의 실시예들과 같이 마찰자 반경의 1/2 이상(I>1/2R)으로 멀게 형성되고, 상기 선속이 8m/sec 이하로 조성될 경우, DO 및 나노 버블 생성 효율이 낮게 나타나는 것은 마찰자(10)의 회전에 따른 원심력과 유동 속도가 제1챔버의 마찰 내벽(33a)에 이르기 전에 점차 약해져 제1챔버 마찰 내벽을 이용하는 마찰력이 약해지기 때문이다(도 3의 c 참조).The distance (I) between the front end of the surface orthogonal to the axis of the friction element and the friction inner wall 33a of the first chamber is as far as 1/2 or more of the radius of the friction element (I>1/2R) as in the embodiments of Experiment 1 formed, and when the speed is 8 m/sec or less, the DO and nanobubble generation efficiency is low because the centrifugal force and flow speed according to the rotation of the friction member 10 reach the friction inner wall 33a of the first chamber. This is because the frictional force using the friction inner wall of the first chamber is weakened as it gradually weakens before (see Fig. 3c).

상기 선속 8m/sec 은 마찰자(10) 중 반경이 가장 큰 것을 기준으로 한다.The line speed of 8 m/sec is based on the largest radius among the friction elements 10 .

또한, 실험 2의 실시예들과 같이 상기 간격(I)이 마찰자(10) 반경(R)의 12/100 정도로 좁게 형성될 경우에는 마찰자의 회전동작에 따른 유체의 원심력과 유동 속도가 제1챔버(30A)의 마찰 내벽(33a)에 보다 강력하게 인가되고, 이에 따라 DO 증가 및 나노 버블 생성이 효율적으로 이루어짐을 알 수 있다(도 3의 b 참조).In addition, when the gap (I) is formed as narrow as 12/100 of the radius (R) of the friction member 10 as in the embodiments of Experiment 2, the centrifugal force and flow speed of the fluid according to the rotational operation of the friction member are the first It can be seen that the friction is applied more strongly to the inner wall 33a of the chamber 30A, and thus DO increase and nanobubbles are efficiently generated (see FIG. 3 b ).

또한, 상기 복수의 마찰자(10)가 간격을 두고 배열되어 구동축 회전시 유체가 나선형으로 휘도는 유동이 발생되고(도 3, 6 참조), 기액 혼합 유체에 포함된 기포는 도 1의 b에 나타낸 바와 같이, 마찰자(10)의 외주면(11) 및 축선과 직교하는 양쪽 면(12), 특히 면적이 넓은 제1챔버(30A)의 마찰 내벽(33a)에서 원호형으로 인장 변형되어 잘게 나뉘고 미세화가 심화되어 나노 버블이 생성된다. In addition, the plurality of friction elements 10 are arranged at intervals so that when the driving shaft rotates, a flow in which the fluid is helical is generated (see FIGS. 3 and 6 ), and the bubbles included in the gas-liquid mixed fluid are shown in FIG. As shown, on the outer peripheral surface 11 of the friction element 10 and both surfaces 12 orthogonal to the axis line, in particular, the friction inner wall 33a of the first chamber 30A having a large area is tensilely deformed in an arc shape and divided into small pieces. Nanobubbles are generated due to the deepening of micronization.

이때, 상기와 같이, 나노 버블 생성에 필요 조건으로 충분한 마찰면, 유속을 유도하는 마찰자(10)의 선속 및 마찰자(10)와 제1챔버 마찰 내벽(33a) 사이의 적절한 간격이 유기적으로 충족되어야 한다.At this time, as described above, a sufficient friction surface as a necessary condition for the generation of nanobubbles, the line speed of the friction element 10 for inducing the flow velocity, and an appropriate distance between the friction element 10 and the friction inner wall 33a of the first chamber are organically must be satisfied

본 발명에 따른 제2실시예의 상기 나노 버블 생성장치(1B)는 도 4 외에 도시된 바와 같이, 기액 혼합 유체를 수용하는 공간(S)을 조성하는 동시에 유체에 마찰력 인가를 위한 마찰 내벽(33a)을 구비하고, 유체의 유입구(31)와 토출구(32)를 포함하여 되는 제1챔버(30A), 상기 제1챔버(30A) 내에 구동축(41)을 이용하여 회전 가능하게 설치되고 원심력을 발생시켜 유체를 상기 마찰 내벽(33a)으로 밀쳐내는 동시에 자체가 유체의 마찰수단으로 기능하는 복수의 마찰자(10) 및 상기 마찰자(10)의 회전을 위하여 상기 구동축(41)을 포함하여 되는 구동수단(40A)을 포함하여 이루어지고,As shown in addition to FIG. 4, the nanobubble generating device 1B of the second embodiment according to the present invention creates a space S for accommodating a gas-liquid mixed fluid and at the same time a friction inner wall 33a for applying a frictional force to the fluid. A first chamber (30A) including an inlet (31) and an outlet (32) of a fluid, is rotatably installed using a drive shaft (41) in the first chamber (30A) and generates a centrifugal force A driving means including a plurality of friction elements 10 that push the fluid to the friction inner wall 33a and at the same time function as friction means of the fluid and the drive shaft 41 for rotation of the friction elements 10 (40A) comprising,

상기 복수의 마찰자(10)는 상기 구동축에 임의의 간격으로 공간을 두고 배열되되, 하나 이상의 대경 마찰자(10L)와, 상기 대경 마찰자(10L) 대비 상대적으로 반경이 작게 형성되는 하나 이상의 소경 마찰자(10S)가 임의의 간격으로 공간을 두고 혼합 배열되는 것이다(도 4, 6, 15 외 참조).The plurality of friction elements 10 are spaced apart from the drive shaft at arbitrary intervals, and one or more large-diameter friction elements 10L and one or more small-diameter friction elements having a relatively smaller radius compared to the large-diameter friction elements 10L are arranged. The friction elements 10S are mixed and arranged at an arbitrary interval (see FIGS. 4, 6, and 15 et al.).

상기 대경, 소경 마찰자 혼합 배열의 시작과 마지막에는 소경 마찰자(10S)가 배치됨이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.Preferably, the small-diameter friction elements 10S are disposed at the beginning and at the end of the mixing arrangement of the large-diameter and small-diameter friction elements, but the present invention is not limited thereto.

또한, 상기 대경 마찰자(10L) 및 소경 마찰자(10S)의 배열은 대경 마찰자(10L)와 소경 마찰자(10S)가 교차 배열되거나(도 4, 6, 15 외 참조). 동일 반경 마찰자가 두 개 이상 연속 배열 후 반경차를 갖는 다른 마찰자가 배열되는 형태(미도시)로 될 수 있다.In addition, the arrangement of the large-diameter friction elements 10L and the small-diameter friction elements 10S is such that the large-diameter friction elements 10L and the small-diameter friction elements 10S are alternately arranged (see FIGS. 4, 6, 15 et al.). After two or more friction elements of the same radius are continuously arranged, other friction elements having a difference in radius may be arranged (not shown).

상기 마찰자(10)가 동일 크기로 연속 배열되고 마찰자 간의 간격이 크지 않을 경우, 원심력에 의하여 상기와 같이 유동 흐름이 제1챔버의 마찰 내벽(33a) 쪽으로 편중됨으로써 마찰자에서 축선과 직교하는 마찰면(12)의 효용이 대부분 사장될 수 있으나 상기와 같이, 대경 마찰자(10L) 및 소경 마찰자(10S)가 혼합 배열될 경우, 한정된 제1챔버(30A) 공간 내에서 대경 마찰자(10L) 간의 간격을 넓힐 수 있어 유체의 마찰공간 및 마찰 면적을 효과적으로 이용할 수 있다.When the friction elements 10 are continuously arranged in the same size and the distance between the friction elements is not large, the flow flow is biased toward the friction inner wall 33a of the first chamber by centrifugal force as described above, so that the friction element is perpendicular to the axis. Most of the utility of the friction surface 12 may be lost, but as described above, when the large-diameter friction elements 10L and the small-diameter friction elements 10S are mixed and arranged, the large-diameter friction elements within the limited space of the first chamber 30A ( 10L) can be widened, so that the friction space and friction area of the fluid can be effectively used.

이와 같이, 마찰자(10)가 반경차로 인해 들쭉날쭉 배열될 경우, 마찰자(10) 간의 간격이 상대적으로 크지 않아도 마찰자 몸체의 보다 넓은 표면적이 유효 마찰면으로 기능할 수 있다.As such, when the friction elements 10 are jagged due to the radial difference, a larger surface area of the friction element body may function as an effective friction surface even if the distance between the friction elements 10 is relatively large.

상기 제2실시예의 나노 버블 생성장치(1B)에서도 상기 마찰자(10)의 선속(8m/sec) 및 마찰자의 선단과 제1챔버 마찰 내벽(33a)과의 간격(I)은 상기 제1실시예의 나노 버블 생성장치(1A)와 동일하게 적용된다(도 5 참조).Even in the nanobubble generating device 1B of the second embodiment, the line speed (8 m/sec) of the friction member 10 and the distance I between the tip of the friction member and the friction inner wall 33a of the first embodiment are the same as those of the first embodiment. The same applies to the nanobubble generating apparatus 1A of the example (refer to FIG. 5).

상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)에서, 상기 마찰자(10) 중 어느 하나 이상은 기액 혼합 유체의 유동을 축선과 직교면으로 유도하기 위하여 몸체에 하나 이상의 분배 구멍(14a) 또는 절개형 통로(14b) 중 어느 한 가지 이상이 형성될 수 있다(도 4 내지 8 외 참조).In the nanobubble generating device (1A) (1B), at least one of the friction elements (10) is one or more distribution holes (14a) or cut-out type in the body to guide the flow of the gas-liquid mixed fluid in a plane perpendicular to the axis. Any one or more of the passages 14b may be formed (refer to FIGS. 4 to 8 and others).

상기 마찰자(10)의 회전동작시 원심력을 발생시켜 유체를 제1챔버(30A)의 마찰 내벽(33a)으로 강력하게 밀쳐냄으로써 마찰 내벽(33a)을 이용하는 마찰력이 유체에 인가되는 한편, 기액 혼합 유체는 마찰자(10)와 마찰 내벽(33a) 사이의 공간을 넘나들며 나선형으로 휘도는 유동이 발생된다(도 4 내지 6 참조).The frictional force using the friction inner wall 33a is applied to the fluid by generating a centrifugal force during the rotational operation of the friction element 10 to strongly push the fluid toward the friction inner wall 33a of the first chamber 30A, while gas-liquid mixing The fluid passes through the space between the friction element 10 and the friction inner wall 33a, and a spirally flowing flow is generated (see FIGS. 4 to 6 ).

이때, 상기 마찰자(10)의 회전에 의하여 제1챔버(30A) 내에 원심력이 작동함으로써 유동이 제1챔버의 마찰 내벽(33a) 쪽으로 편중되어 특히 마찰자(10)에서 축선과 직교하는 양쪽 면(12)은 유체 마찰 기능이 대부분 사장될 수 있다.At this time, the centrifugal force is actuated in the first chamber 30A by the rotation of the friction element 10 so that the flow is biased toward the friction inner wall 33a of the first chamber, and in particular, both surfaces orthogonal to the axis in the friction element 10 . In (12), most of the fluid friction function can be dead.

상기 마찰자(10)에 형성된 분배 구멍(14a) 또는 절개형 통로(14b)는 상기와 같이, 원심력이 작용하는 유동이 제1챔버의 마찰 내벽(33a) 쪽으로 편중되는 것을 방지하고 마찰자(10)에서 축선과 직교하는 양쪽 면(12)에서도 마찰 기능을 수행할 수 있도록 한다.The distribution hole 14a or the cut-out passage 14b formed in the friction member 10 prevents the flow applied by centrifugal force from being biased toward the friction inner wall 33a of the first chamber and prevents the friction member 10 from being biased as described above. ) to enable the friction function to be performed even on both sides 12 orthogonal to the axis.

더욱 상세히 설명하면, 마찰자(10)에 형성되는 상기 분배 구멍(14a) 또는 절개형 통로(14b)는 유체가 마찰자(10)의 몸체를 관통하여 각각의 몸체에서 축선과 직교하는 양쪽 면(12)을 타고 유동될 수 있는 통로로 제공됨으로써 마찰자(10)의 축선과 직교하는 양쪽 면(12)에서 구동축(41)과 가까운 영역까지도 유체의 마찰 기능을 수행할 수 있도록 하여 유효 마찰 면적 확장에 기여할 수 있다. More specifically, the distribution hole 14a or the cut-out passage 14b formed in the friction element 10 allows the fluid to pass through the body of the friction element 10 on both sides perpendicular to the axis in each body ( 12) is provided as a passage through which the fluid can flow, so that even a region close to the drive shaft 41 on both surfaces 12 orthogonal to the axis of the friction element 10 can perform the friction function of the fluid, thereby expanding the effective friction area can contribute to

또한, 마찰자(10)에 상기 분배 구멍(14a) 또는 절개형 통로(14b)가 형성됨으로써 유체의 나선형 회전 유동을 증폭 및 가속시켜 기포의 미세화에 영향을 미치는 마찰력을 증대시킬 수 있다.In addition, the distribution hole 14a or the cut-out passage 14b is formed in the friction member 10 to amplify and accelerate the helical rotational flow of the fluid, thereby increasing the frictional force that affects the miniaturization of air bubbles.

따라서, 마찰자(10)에 형성되는 분배 구멍(14a) 및 절개형 통로(14b)는 그 축공(13)과 인접한 위치에 가능한 크게 형성됨이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.Accordingly, the distribution hole 14a and the cut-out passage 14b formed in the friction member 10 are preferably formed as large as possible at a position adjacent to the shaft hole 13, but the present invention is not limited thereto.

상기 마찰자(10)에서 절개형 통로(14b)는 원반형으로 되는 마찰자의 기본형 몸체(도 9의 a 참조)의 둘레 선단으로부터 몸체의 안쪽으로 형성되되, 몸체 안쪽의 중심부를 향하여 형성될 수 있으나(도 8, 도 9의 b 참조) 이에 한정되지 않고, 반경 방향에 대하여 비스듬이 형성되는 등 다양하게 형성될 수 있다.In the friction element 10, the cut-out passage 14b is formed from the peripheral end of the basic body (see Fig. 9 a) of the friction element having a disk shape to the inside of the body, but may be formed toward the center of the inside of the body ( 8 and 9 b), the present invention is not limited thereto, and may be formed in various ways, such as being inclined with respect to the radial direction.

상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)에서, 상기 마찰자(10) 중 어느 하나 이상은 하나 이상의 절개형 통로(14b)가 형성되고, 상기 절개형 통로(14b)에 의하여 형성된 분할 영역들(14c)이 임의의 각도로 휘어진 날개 형태로 구성될 수 있다(도 9의 c 참조).In the nanobubble generating device (1A) (1B), at least one of the friction elements (10) is formed with one or more cut-out passages (14b), and divided regions formed by the cut-out passages (14b) ( 14c) may be configured in the form of a wing bent at an arbitrary angle (refer to c of FIG. 9).

상기와 같이 분할 영역(14c)들이 날개 형태로 구성된 마찰자(10)는 휘돌이 회전 유속을 높이는 동시에 유동 흐름을 중심부로 유도하여 마찰 면적이 제1챔버의 마찰 내벽(33a)에 치우치는 것을 억제하고 마찰면적을 확장할 수 있다.As described above, the friction element 10 in which the divided regions 14c are formed in the form of wings increases the rotational flow speed of the whirlpool and at the same time induces the flow to the center, thereby suppressing the friction area from being biased on the friction inner wall 33a of the first chamber, and The friction area can be expanded.

또한, 상기 복수의 마찰자(10) 중 어느 하나 이상은 축선과 직교 방향의 한 면 이상이 오목면 또는 볼록면 중 어느 한가지 이상으로 되어 마찰 면적을 늘릴 수 있다(도 10의 a, b, c 참조).In addition, at least one surface of at least one of the plurality of friction elements 10 in a direction orthogonal to the axis line may be any one or more of a concave surface or a convex surface to increase the friction area (FIG. 10 a, b, c Reference).

또한, 상기 복수의 마찰자(10) 중 어느 하나 이상은 외주면(11)의 두 모서리 중 적어도 제1챔버의 토출구(32)를 향하는 쪽의 모서리가 경사면(11b)으로 형성될 수 있다(도 4, 6 참조).In addition, at least one of the two edges of the outer circumferential surface 11 of the plurality of friction elements 10 may have an inclined surface 11b in which at least one of the two edges of the plurality of friction elements 10 faces the discharge port 32 of the first chamber (FIG. 4). , see 6).

상기와 같이, 마찰자(10)의 모서리 중 특히 제1챔버의 토출구(32)를 향하는 모서리가 경사면(11b)으로 형성되는 구성은 유체의 박리점을 지연시켜 마찰이 보다 오랫동안 지속되고 마찰 효율을 증대시킬 수 있다.As described above, the configuration in which the edge of the friction element 10, particularly the edge facing the discharge port 32 of the first chamber, is formed as the inclined surface 11b delays the separation point of the fluid, so that the friction continues for a longer time and friction efficiency is improved. can be increased

상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)에서, 상기 마찰자(10) 중 어느 하나 이상은 마찰 면적 증대를 위하여 몸체에서 축선과 직교하는 양쪽 면(12) 중 어느 한 면 이상에 하나 이상의 오목단(15) 또는 볼록단이 형성될 수 있다(도 11, 12 참조).In the nanobubble generating device (1A) (1B), at least one of the friction elements (10) has one or more concave ends on at least one of both surfaces (12) orthogonal to the axis of the body in order to increase the friction area. (15) Alternatively, a convex end may be formed (see FIGS. 11 and 12).

상기 오목단(15)은 축선 방향과 직교하는 한 면과 축선 방향의 두 면으로 형성되되, 상기 축선 방향의 두 면 중 외측에 위치하는 면은 오목단(15)이 외측으로 벌어지는 형태의 경사면(153)으로 형성될 수 있다(도 12 참조).The concave end 15 is formed of one surface orthogonal to the axial direction and two surfaces in the axial direction, and one of the two surfaces in the axial direction is an inclined surface in which the concave end 15 is spread outward ( 153) (see FIG. 12).

이와 같은 오목단(15)은 마찰자(10)의 마찰 면적을 확장시킬 수 있으며, 오목단의 외측면이 외측으로 벌어지는 형태의 경사면(153)으로 형성될 경우, 오목단(15)이 형성됨에도 유체의 원심력에 따른 유동 방해를 최소화하며 마찰유동이 원활하게 이루어질 수 있다.Such a concave end 15 can expand the friction area of the friction member 10, and when the outer surface of the concave end is formed as an inclined surface 153 of a shape that opens outward, even when the concave end 15 is formed. The flow disturbance due to the centrifugal force of the fluid is minimized and frictional flow can be made smoothly.

또한, 상기 복수의 마찰자(10) 중 어느 하나 이상은 원반형 몸체의 외주면(11)에 환형 또는 나선형으로 되는 요홈(16)이 형성될 수 있다(도 11 참조).In addition, at least one of the plurality of friction elements 10 may have an annular or spiral groove 16 formed on the outer circumferential surface 11 of the disc-shaped body (see FIG. 11 ).

상기 마찰자의 외주면(11)에 상기 요홈(16)이 형성됨으로써 유체의 마찰 면적을 확장할 수 있다.Since the groove 16 is formed in the outer peripheral surface 11 of the friction member, the friction area of the fluid can be expanded.

상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)에서, 상기 마찰자(10) 중 어느 하나 이상은 기액 혼합 유체에 마찰력 인가를 위한 마찰면과 함께 유체에 충격을 가하는 동시에 유체를 강제 회전시켜 제1챔버의 마찰 내벽(33a)에 마찰시키기 위한 복수의 돌출부(11a)를 구비한 타격 겸용 마찰자(10a)로 구성될 수 있다(도 13, 15 참조).In the nanobubble generating device 1A, 1B, at least one of the friction elements 10 applies an impact to the fluid together with a friction surface for applying a frictional force to the gas-liquid mixed fluid and at the same time forcibly rotates the fluid to the first chamber It may be composed of a hitting friction element 10a having a plurality of protrusions 11a for rubbing against the friction inner wall 33a of the (refer to FIGS. 13 and 15).

상기 타격 겸용 마찰자(10a)는 마찰과 함께 타격이 동시적으로 이루어지는 것으로서, 회전시 몸체에 형성된 돌출부(11a)가 나노버블 생성 장치 내의 원심력을 강화시켜 유체에 대한 제1챔버 마찰 내벽(33a)의 마찰력 증강에 기여한다. The impacting friction element 10a is simultaneously struck with friction, and the protrusion 11a formed on the body during rotation strengthens the centrifugal force in the nanobubble generating device to increase the friction of the inner wall of the first chamber against the fluid (33a) contributes to the enhancement of the frictional force of

상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)에서, 두 개 이상의 상기 마찰자(10)가 연결부(18)를 통하여 간격을 두고 단일체로 형성되는 다단형 마찰자(10b)를 포함할 수 있다(도 14, 15 참조)In the nanobubble generators 1A and 1B, two or more friction elements 10 may include a multi-stage friction element 10b formed as a single unit at a distance through a connecting portion 18 (Fig. 14, 15)

상기 다단형 마찰자(10b)는 소경 마찰자(10S)와 대경 마찰자(10L)가 혼합 배열되는 구조로 형성될 수 있다.The multi-stage friction element 10b may have a structure in which the small-diameter friction elements 10S and the large-diameter friction elements 10L are mixed and arranged.

또한, 상기 다단형 마찰자(10b)는 하나의 장치 내에 설치되는 한 세트의 마찰자가 단일 몸체로 연결 형성될 수 있으며, 이러한 구성은 취급 관리 및 조립제작을 간편하게 수행할 수 있도록 한다(도 15 참조).In addition, in the multi-stage friction element 10b, a set of friction elements installed in one device may be connected as a single body, and this configuration makes handling and management and assembly and manufacturing easier (refer to FIG. 15 ). ).

상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)에서, 상기 마찰자(10) 중 어느 하나 이상은 몸체의 표면 일부 이상에 미세 요철이 형성될 수 있으며(미도시), 상기 미세 요철은 표면 거칠기, 샌딩, 스크래치 등 다양한 방식으로 형성될 수 있다.In the nano-bubble generating apparatus 1A and 1B, fine concavities and convexities may be formed on at least a portion of the surface of the body of at least one of the friction elements 10 (not shown), and the fine concavities and convexities are surface roughness, sanding , scratches, etc. may be formed in various ways.

상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)에서, 상기 마찰자(10) 중 어느 하나 이상은 임펠러 형태(10c)로 구성될 수 있다(도 16 참조).In the nanobubble generating device 1A and 1B, at least one of the friction elements 10 may be configured in the form of an impeller 10c (see FIG. 16 ).

상기 임펠러형 마찰자(10c)는 날개(19)가 몸체에서 축선과 직교하는 양쪽 면 사이에 구비되는 형태(도 16의 a, b 참조)를 비롯하여 한쪽 면이 개방되어 일측으로 날개가 노출되는 형태(도 16의 c 참조) 등 다양한 형태로 될 수 있다.The impeller-type friction element 10c includes a form in which the blade 19 is provided between both surfaces orthogonal to the axis of the body (see FIGS. 16 a and b), and one side is opened to expose the blade to one side. (See c of FIG. 16 ) and the like.

상기 임펠러형 마찰자(10c) 역시 상기 분할 영역(14c)들이 휘어진 형태의 마찰자(10)(도 9의 c 참조)의 경우처럼 회전 유속을 높이는 동시에 유동 흐름을 중심부로 유도하여 마찰 면적이 제1챔버의 마찰 내벽에 치우치는 것을 억제하고 마찰면적을 확장할 수 있다.The impeller-type friction element 10c also increases the rotational flow speed as in the case of the friction element 10 (refer to c of FIG. 9) in which the divided regions 14c are curved, and at the same time induces the flow to the center, thereby reducing the friction area. 1 It is possible to suppress bias on the friction inner wall of the chamber and expand the friction area.

상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)에서, 상기 구동축(41)에는 상기 하나 이상의 마찰자(10)와 함께 후술하는 마이크로 단계 미세화 장치의 타격자(20)가 하나 이상 설치되고, 상기 타격자(20)는 적어도 몸체의 둘레에 복수의 돌출부(21)가 형성될 수 있다(도 6, 22 참조).In the nanobubble generating device (1A) (1B), one or more strikers 20 of a micro-step miniaturization device to be described later together with the one or more friction elements 10 are installed on the drive shaft 41, and the strikers 20, a plurality of protrusions 21 may be formed at least on the periphery of the body (see FIGS. 6 and 22).

상기와 같이 나노 버블 생성장치에 몸체 둘레에 돌출부(21)를 갖는 타격자(20)가 특히, 유동 흐름 초입에 배치될 경우, 유체에 대한 충격 인가 및 강력한 원심력을 발생시켜 제1챔버 마찰 내벽(33a)을 이용한 마찰력을 강화시킬 수 있다.As described above, when the striker 20 having the protrusion 21 around the body of the nanobubble generating device is disposed at the inlet of the flow, it applies an impact to the fluid and generates a strong centrifugal force to the friction inner wall of the first chamber ( 33a) can be used to strengthen the friction force.

본 발명에 따른 제3실시예의 상기 나노 버블 생성장치(1C)는 도 17에 도시된 바와 같이, 기액 혼합 유체를 수용하는 공간을 조성하는 동시에 유체에 마찰력 인가를 위한 마찰 내벽(33a)을 구비하고, 유체의 유입구(31)와 토출구(32)를 포함하여 되는 제1챔버(30A), 상기 제1챔버(30A) 내에 구동축(41)을 이용하여 회전 가능하게 설치되고 원심력을 발생시켜 유체를 상기 마찰 내벽(33a)으로 밀쳐내는 동시에 자체가 유체의 마찰수단으로 기능하며 대략 원통 형태로 되는 마찰자(10d) 및 상기 대략 원통 형태로 되는 마찰자(10d)의 회전을 위하여 상기 구동축(41)을 포함하여 되는 구동수단(40A)을 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 17, the nanobubble generating device 1C of the third embodiment according to the present invention has a friction inner wall 33a for applying a frictional force to the fluid while creating a space for accommodating a gas-liquid mixed fluid, , a first chamber (30A) including an inlet (31) and an outlet (32) of a fluid, is rotatably installed using a drive shaft (41) in the first chamber (30A) and generates a centrifugal force to displace the fluid The drive shaft 41 is used to rotate the friction element 10d, which has a substantially cylindrical shape, and the friction element 10d, which has a substantially cylindrical shape, while pushing it against the friction inner wall 33a and functioning as a friction means for the fluid itself. It comprises a driving means (40A) to be included.

상기 대략 원통 형태로 되는 마찰자(10d)는 마찰면적 증대 및 기액 혼합 유체의 휘돌이 유동 유도를 위하여 외주면에 오목단(175) 또는 볼록단이 하나 이상 형성될 수 있다(도 18 참조). One or more concave ends 175 or one or more convex ends may be formed on the outer circumferential surface of the friction element 10d having a substantially cylindrical shape to increase the friction area and induce a swirling flow of the gas-liquid mixed fluid (see FIG. 18 ).

상기 구성을 갖는 제3실시예의 나노 버블 생성장치(1C)는 마찰자(10d)가 대략 원통 형태의 단일체로 이루어지는 간단한 구성으로 제작이 간편한 장점을 가지며, 소형기기에 적합하나 이에 한정되지 않는다.The nano-bubble generating device 1C of the third embodiment having the above configuration has the advantage of being easy to manufacture with a simple configuration in which the friction member 10d is made of a single body in a substantially cylindrical shape, and is suitable for small devices, but is not limited thereto.

상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)(1C)에서, 상기 구동축(41)에는 제1챔버(30A)의 유입구(31)에 인접하여 하나 이상의 임펠러(50)가 추가 설치되어 유체의 유입속도를 높일 수 있다(도 19 참조).In the nanobubble generating device 1A, 1B, and 1C, one or more impellers 50 are additionally installed on the drive shaft 41 adjacent to the inlet 31 of the first chamber 30A, so that the inflow rate of the fluid can be increased (see FIG. 19).

상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)(1C)에서 상기 제1챔버(30A)는 토출구(32) 쪽으로 깔때기부(34)가 구비되고, 상기 토출구(32)는 상기 깔때기부(34)에 이어서 형성되되, 제1챔버(30A)에 설치되는 구동축(41)의 중심선 연장선상에 형성됨이 바람직하다.In the nanobubble generating apparatus 1A, 1B, and 1C, the first chamber 30A is provided with a funnel portion 34 toward the discharge port 32 , and the discharge port 32 is connected to the funnel portion 34 . It is then formed, preferably formed on the extension line of the center line of the driving shaft 41 installed in the first chamber (30A).

상기와 같이, 제1챔버(30A)의 깔때기부(34) 및 토출구(32)가 구동축(41)의 중심선 연장선상에 형성됨으로써 챔버의 마찰 내벽(33a)을 휘돌아 나가는 유체의 토출이 원활하게 이루어지고, 챔버 내부 압력을 고압으로 조성하지 않아도 대용량 토출을 가능하게 한다.As described above, the funnel part 34 and the discharge port 32 of the first chamber 30A are formed on the center line extension of the drive shaft 41, so that the fluid flowing around the friction inner wall 33a of the chamber is smoothly discharged. and enables large-capacity discharge without creating a high pressure inside the chamber.

상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)(1C)에서, 상기 제1챔버(30A)는 마찰 내벽(33a)의 일부 이상에 미세 요철(35)이 형성될 수 있다(도 3 참조).In the nanobubble generating apparatuses 1A, 1B, and 1C, in the first chamber 30A, minute concavities and convexities 35 may be formed on at least a portion of the friction inner wall 33a (see FIG. 3 ).

상기 미세 요철(35)은 스크래치, 샌딩 요철 등으로 형성될 수 있다.The fine irregularities 35 may be formed by scratches, sanding irregularities, or the like.

상기 미세 요철(35)은 마찰자(10) 회전시 발생되는 원심력에 의하여 유체에 대한 마찰력 인가를 증대시킬 수 있다.The fine concavities and convexities 35 may increase the friction force applied to the fluid by centrifugal force generated when the friction member 10 rotates.

상기 나노 버블 생성장치(1A)(1B)(1C)에서, 상기 제1챔버(30A)는 마찰 내벽(33a)에 기액 혼합 유체를 유도하기 위한 나선형 홈(36)이 형성될 수 있다(도 20 참조).In the nanobubble generators 1A, 1B, and 1C, the first chamber 30A may be provided with a spiral groove 36 for guiding a gas-liquid mixed fluid in the friction inner wall 33a (FIG. 20). Reference).

상기 나선형 홈(36)은 제1챔버(30A) 본체와 분리되는 별도의 부품에 형성하여 조립되어도 무방하며, 유체의 휘돌이 유동을 유도하는 동시에 유체의 마찰면적 증대에도 기여할 수 있다.The spiral groove 36 may be formed and assembled in a separate part separated from the body of the first chamber 30A, and may contribute to an increase in the frictional area of the fluid while inducing a swirling flow of the fluid.

상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 나노 버블 생성장치(1A)(1B)(1C)는, 마찰자(10)의 회전마찰력과 함께 마찰자(10)의 회전으로 발생되는 원심력에 의하여 유체가 제1챔버 마찰 내벽(33a)에 마찰되는 유체의 유동에 의한 마찰력이 복합적으로 작용하는 동시에 부분적으로 난류 및 캐비테이션이 발생됨으로써 기포의 나노 버블 생성에 상승효과를 거둘 수 있다.In the nanobubble generating apparatus 1A, 1B, and 1C according to the present invention having the above configuration, the fluid is first generated by the centrifugal force generated by the rotation of the friction member 10 together with the rotational friction force of the friction member 10 . The frictional force due to the flow of the fluid rubbing against the friction inner wall 33a of the chamber acts in a complex manner, and at the same time, turbulence and cavitation are partially generated, thereby achieving a synergistic effect in generating nanobubbles of air bubbles.

이러한 난류 및 캐비테이션은 마찰자(10)의 고속 회전부 주위, 원심력에 의하여 유체가 충돌하는 제1챔버(30A)의 마찰 내벽(33a) 및 마찰자들 간의 배열 공간 등에서 이루어진다.Such turbulence and cavitation occur around the high-speed rotating part of the friction element 10 , the friction inner wall 33a of the first chamber 30A where the fluid collides by centrifugal force, and the arrangement space between the friction elements.

한편, 기액 혼합 유체에 마이크로 미세화 단계 없이 사이즈가 큰 기포에 처음부터 마찰력을 이용하여 미세화시킬 경우 기기의 효율성 및 기포의 미세화 품질이 떨어진다.On the other hand, if the gas-liquid mixed fluid is refined using frictional force from the beginning on large-sized bubbles without a micro-miniaturization step, the efficiency of the device and the refinement quality of the bubbles are deteriorated.

이러한 점에 유의하여 본 발명에서는 기액 혼합 유체가 마찰력을 이용하는 나노 버블 생성장치(1A)(1B)(1C)를 통한 나노 버블 생성에 유리하도록 나노 버블 생성장치 이전에 상기 마이크로 단계 미세화 장치(2A)(2B)를 경유하면서 기포의 예비적 미세화가 이루어지도록 하였다. With this in mind, in the present invention, the micro-stage refinement device (2A) before the nano-bubble generator so that the gas-liquid mixed fluid is advantageous for nano-bubble production through the nano-bubble generators 1A, 1B, and 1C using frictional force. While passing through (2B), the preliminary refinement of the bubbles was made.

본 발명에 따른 상기 마이크로 단계 미세화 장치(2A)(2B)는 도 21 내지 도 28에 도시된 바와 같이, 기액 혼합 유체에 포함된 기포를 미세화시키기 위한 내부 공간(S) 및 유입구(31)와 토출구(32)를 구비하며 구동축(41)이 설치되는 제2챔버(30B), 상기 구동축(41)에 설치되는 하나 이상의 타격자(20) 또는 임펠러(20B), 상기 구동축(41)을 포함하고 상기 타격자(20) 또는 임펠러(20B)의 구동을 위한 구동수단(40B)을 포함하며, 상기 제2챔버(30B)의 내벽(33b) 및 타격자(20)의 몸체 중 적어도 타격자의 몸체(20)에 유체에 충격을 인가하기 위한 복수의 돌출부(21)를 형성하여 이루어진다.As shown in FIGS. 21 to 28, the micro-step miniaturization device (2A) (2B) according to the present invention has an internal space (S) for refining the bubbles included in the gas-liquid mixed fluid, and the inlet 31 and the outlet A second chamber (30B) having a (32) and installed with a driving shaft (41), one or more strikers (20) or impellers (20B) installed on the driving shaft (41), and the driving shaft (41); and a driving means 40B for driving the striker 20 or the impeller 20B, wherein at least the body 20 of the striker 20 among the inner wall 33b of the second chamber 30B and the body of the striker 20 ) by forming a plurality of protrusions 21 for applying an impact to the fluid.

본 발명에 따른 제1실시예의 마이크로 단계 미세화 장치(2A)로서, 상기 구동축(41)에 하나 이상의 타격자(20)가 설치된다.As the micro-step miniaturization apparatus 2A of the first embodiment according to the present invention, one or more strikers 20 are installed on the drive shaft 41 .

상기 타격자(20) 중 하나 이상은 상기 돌출부(21)가 몸체의 외주면 및 축선과 직교하는 양면 중 어느 한 면 이상에 형성될 수 있다(도 22, 23 참조).At least one of the strikers 20 may be formed on at least one of the outer circumferential surface of the body and both surfaces of which the protrusion 21 is orthogonal to the axis (refer to FIGS. 22 and 23).

상기 제1실시예의 마이크로 단계 미세화 장치(2A)에서, 상기 타격자(20) 중 어느 하나 이상은 상기 돌출부(21)가 날개 형태로 구성될 수 있다(도 24 참조).In the micro-step miniaturization apparatus 2A of the first embodiment, at least one of the strikers 20 may have the protrusion 21 in the form of a wing (see FIG. 24 ).

상기 타격자(20) 중 어느 하나 이상은 기액 혼합 유체의 유동을 축선과 직교면(22)으로 유도하기 위한 분배 구멍(24) 또는 절개형 통로(미도시) 중 어느 한가지 이상이 형성될 수 있다(도 23 외 참조).Any one or more of the striker 20 may be formed with any one or more of a distribution hole 24 or a cut-out passage (not shown) for guiding the flow of the gas-liquid mixed fluid to the axis orthogonal to the surface 22 . (see FIG. 23 et al.).

상기 제1실시예의 마이크로 단계 미세화 장치(2A)에서, 상기 제2챔버(30B)는 내벽(33b)이 돌출부 없이 밋밋한 면으로 형성될 수 있다(도 21 참조).In the micro-step miniaturization apparatus 2A of the first embodiment, the inner wall 33b of the second chamber 30B may be formed with a flat surface without protrusions (refer to FIG. 21 ).

상기 제1실시예의 마이크로 단계 미세화 장치(2A)에서, 상기 타격자(20) 중 하나 이상은 상기 돌출부(21)가 적어도 몸체의 둘레에 방사상으로 형성되고, 상기 제2챔버(30B)의 내벽(33b)에는 직접 또는 간접적으로 돌출부(37)가 복수 형성될 수 있다(도 25, 26 참조). 도 26의 미설명 부호 '37A'는 상기 돌출부(37)를 형성하여된 돌출자로서 제2챔버(30B)와 별개로 형성되어 제2챔버 내부에 결합된다.In the micro-step refining apparatus 2A of the first embodiment, at least one of the strikers 20 has the protrusion 21 formed radially at least around the body, and the inner wall of the second chamber 30B ( 33b), a plurality of protrusions 37 may be formed directly or indirectly (see FIGS. 25 and 26 ). Reference numeral '37A' of FIG. 26 denotes a protrusion formed by forming the protrusion 37, which is formed separately from the second chamber 30B and is coupled to the inside of the second chamber.

상기 구성의 제1실시예의 마이크로 단계 미세화 장치(2A)에서 상기 타격자(20)는 회전시 둘레에 톱니 형태 등으로 배열 형성되는 상기 돌출부(21)가 기액 혼합 유체에 포함된 기포에 충격 및 전단력을 인가하여 기포를 마이크로 사이즈로 미세화하여 이후 진행되는 마찰에 의한 나노 버블 생성이 효율적으로 이루어지도록 예비한다.In the micro-step miniaturization apparatus 2A of the first embodiment of the configuration, the striker 20 has the protrusion 21 arranged in a sawtooth shape around the rotation when the shock and shear force are applied to the bubbles included in the gas-liquid mixed fluid. is applied to refine the bubbles to a micro size, thereby preparing for efficient generation of nanobubbles by friction.

상기 타격자(20)와 함께 제2챔버(30B) 내벽에 돌출부(37)가 형성될 경우(도 25, 26 참조), 유체에 대한 충격 및 전단력 인가가 배가되고, 보다 강력한 캐비테이션 발생을 유도할 수 있다.When the protrusion 37 is formed on the inner wall of the second chamber 30B together with the striker 20 (refer to FIGS. 25 and 26), the impact and shear force applied to the fluid are doubled, leading to more powerful cavitation. can

본 발명에 따른 제2실시예의 마이크로 단계 미세화 장치(2B)는 구동축(41)에 상기 임펠러(20B)가 설치되고, 상기 임펠러(20B)의 유입구는 제2챔버(30B)의 유입구(31)와 유입관(31a)으로 연결되며, 상기 제2챔버(30B)의 내벽(33b)에는 돌출부(37)가 방사상으로 형성되는 펌프형 마이크로 단계 미세화장치로 될 수 있다(도 27, 28 참조). In the micro-step miniaturization apparatus 2B of the second embodiment according to the present invention, the impeller 20B is installed on a drive shaft 41, and the inlet of the impeller 20B is the inlet 31 of the second chamber 30B and It is connected to the inlet pipe 31a, and the protrusion 37 is radially formed on the inner wall 33b of the second chamber 30B. It may be a pump-type micro-step miniaturization device (see FIGS. 27 and 28).

상기 제2실시예의 펌프형 마이크로 단계 미세화 장치(2B)에서 제2챔버(30B) 내벽의 돌출부(37)는 리브 형태로 될 수 있으나 이에 한정되지 않는다(도 27, 28 참조).In the pump type micro-step miniaturization apparatus 2B of the second embodiment, the protrusion 37 of the inner wall of the second chamber 30B may have a rib shape, but is not limited thereto (see FIGS. 27 and 28 ).

상기 제2실시예의 펌프형 마이크로 단계 미세화 장치(2B)는 임펠러를 통하여 유입되는 유체가 제2챔버의 내벽(33b) 및 돌출부(37)에 충돌하는 동시에 제2챔버 내부공간에서 유체간의 충돌이 발생되면서 캐비테이션이 발생되고, 이에 따라 유체에 충격 및 전단력이 인가되어 마이크로 버블을 생성시킨다.In the pump-type micro-stage miniaturization device 2B of the second embodiment, the fluid flowing in through the impeller collides with the inner wall 33b and the protrusion 37 of the second chamber, and the fluid collides in the inner space of the second chamber. cavitation is generated, and accordingly, impact and shear force are applied to the fluid to generate microbubbles.

상기 임펠러(20B)와 제2챔버(30B)의 내벽(33b) 사이에는 기액 혼합 유체를 수집하여 제2챔버의 내벽(33b)으로 유도하는 벌류트(volute)형 덕트(27)가 구비될 수 있다(도 28 참조).A volute-type duct 27 may be provided between the impeller 20B and the inner wall 33b of the second chamber 30B to collect the gas-liquid mixed fluid and guide it to the inner wall 33b of the second chamber. There is (see FIG. 28).

상기와 같이, 벌류트형 덕트(27)가 구비될 경우에는 유체가 모아져 제2챔버의 내벽(33b) 및 돌출부(37)에 더욱 강한 수압으로 충돌하게 됨으로써 충격 및 전단력을 강화시키고 더욱 강력한 캐비테이션을 발생시킬 수 있다.As described above, when the volute-type duct 27 is provided, the fluid is collected and collided with the inner wall 33b and the protrusion 37 of the second chamber with stronger water pressure, thereby strengthening the impact and shear force and providing more powerful cavitation. can cause

한편, 상기 제2챔버(30B)도 상기 제1챔버(30A)와 동일하게 토출구(32) 쪽으로 깔때기부(34)가 구비되고, 상기 토출구(32)는 상기 깔때기부(34)에 이어서 구동축(41)의 중심선 연장선상에 형성됨이 바람직하나 이에 한정되지 않으며, 특히 제2실시예의 펌프형 마이크로 단계 미세화 장치(2B)에서는 토출구(32)가 구동축(41)에 직교 방향으로 배치된다.On the other hand, the second chamber 30B is also provided with a funnel portion 34 toward the discharge port 32 in the same manner as the first chamber 30A, and the discharge port 32 is connected to the driving shaft ( 41 ) is preferably formed on the extension line of the center line, but is not limited thereto. In particular, in the pump-type micro-step miniaturization device 2B of the second embodiment, the discharge port 32 is disposed in a direction perpendicular to the drive shaft 41 .

상기와 같이, 제2챔버(30B)의 깔때기부(34) 및 토출구(32)가 구동축(41)의 중심선 연장선상에 형성됨으로써 대용량 생산 및 토출을 원활하게 한다.As described above, the funnel part 34 and the discharge port 32 of the second chamber 30B are formed on the center line extension of the drive shaft 41 to facilitate mass production and discharge.

이러한 구성은 챔버에서 토출구가 구동축선을 벗어나는 일측에 형성되는 경우에 비하여 토출량을 현저하게 높일 수 있다. This configuration can significantly increase the discharge amount compared to the case where the discharge port is formed on one side deviating from the driving axis in the chamber.

한편, 산소(O₂), 오존(O₃) 수소(H₂) 등의 기체는 챔버(30A)를 통과하는 처리과정에서 전량이 액체에 용존되지 못하고 대개 40％ 내외의 많은 양이 액체에 비용존 상태로 배출되고, 챔버에서 배출된 후 액체로부터 부상하여 공기 중으로 소멸되므로 손실이 크다.On the other hand, gases such as oxygen (O ₂ ), ozone (O ₃ ), hydrogen (H ₂ ), etc. are not completely dissolved in the liquid during the process passing through the chamber 30A, and a large amount of about 40% is usually used in the liquid. It is discharged in a zone state, and after being discharged from the chamber, it floats from the liquid and disappears into the air.

이러한 손실을 방지하기 위하여 기액 혼합 유체로부터 부상하는 비용존 기체를 회수하여 재투입하는 기체 포집조(80)가 구비될 수 있다(도 29 참조).In order to prevent such loss, a gas collection tank 80 for recovering and re-injecting the non-dissolved gas floating from the gas-liquid mixed fluid may be provided (see FIG. 29 ).

상기 구성을 지닌 본 발명에 따른 마찰을 이용한 나노 버블 생성 시스템(N)은 도 2에 도시된 바와 같이 다양하게 배열 구성될 수 있다.The nano-bubble generating system N using friction according to the present invention having the above configuration may be arranged in various ways as shown in FIG. 2 .

일 실시예로서, 기액 혼합 유체의 유동 라인에 펌프(P), 하나의 마이크로 단계 미세화 장치(2A)(2B), 하나의 나노 버블 생성장치(1A)(1B)(1C)가 차례로 연결 설치될 수 있다(도 2의 a 참조).As an embodiment, a pump (P), one micro-stage micronization device (2A) (2B), and one nanobubble generator (1A) (1B) (1C) are sequentially connected to the flow line of the gas-liquid mixed fluid. may be (see FIG. 2 a).

또한, 펌프(P)와 쌍을 이루어 마이크로 단계 미세화 장치(2A)(2B)가 복수 병렬 설치되고, 복수의 마이크로 단계 미세화 장치(2A)(2B) 이후에 하나의 나노 버블 생성장치(1A)(1B)(1C)가 연결되어 복수의 마이크로 단계 미세화 장치(2A)(2B)로부터 토출된 유체가 모아져 하나의 나노 버블 생성장치를 통하여 처리될 수 있다(도 2의 b 참조).In addition, in a pair with the pump (P), a plurality of micro-step refining devices (2A) and (2B) are installed in parallel, and after the plurality of micro-step refining devices (2A) (2B), one nano-bubble generating device (1A) ( 1B) (1C) is connected, so that the fluid discharged from the plurality of micro-stage miniaturization devices 2A and 2B can be collected and processed through one nano-bubble generating device (see FIG. 2 b ).

또한, 기액 혼합 유체의 유동 라인에 펌프(P), 복수의 마이크로 단계 미세화 장치(2A)(2B)가 직렬 설치되고, 이후 나노 버블 생성장치(1A)(1B)(1C)가 차례로 연결 설치될 수 있다(도 2의 c,d 참조).In addition, a pump (P), a plurality of micro-stage miniaturization devices (2A) and (2B) are installed in series in the flow line of the gas-liquid mixed fluid, and then the nanobubble generators (1A), 1B, (1C) are sequentially connected and installed. may be (see c, d in FIG. 2).

또한, 기액 혼합 유체의 유동 라인에서 한번에 많은 량의 예컨대 산소 등의 기체를 주입할 경우, 기체의 일시적 과포화로 인한 넘침현상이 발생된다.In addition, when a large amount of gas such as oxygen is injected at one time in the flow line of the gas-liquid mixed fluid, an overflow phenomenon occurs due to temporary supersaturation of the gas.

본 발명에서는 기체 주입이 상기 유체 유동 라인의 복수 개소에서 이루어질 수 있으며, 이에 따라 과포화로 인한 기체의 넘침을 방지하면서 기액 혼합 유체에 많은 량의 기체가 포함되도록 하여 나노 버블 생성효율을 증대시킬 수 있다(도 2의 c 참조).In the present invention, gas injection can be made at a plurality of points in the fluid flow line, and thus, the gas-liquid mixed fluid contains a large amount of gas while preventing the overflow of gas due to supersaturation, thereby increasing the nanobubble generation efficiency. (see Fig. 2c).

상기에서 나노 버블 생성장치(1A)(1B)(1C) 및 마이크로 단계 미세화 장치(2A)(2B) 각각의 작용상태에 대하여 설명한 바 있으며, 여기서는 마이크로 단계 미세화 장치와 나노 버블 생성장치를 별개로 나누어 연결 구성한 본 발명에 따른 마찰을 이용한 나노 버블 생성 시스템(N)의 작용 상태를 살펴본다.The operating states of the nano-bubble generators 1A, 1B, and 1C and the micro-step refining devices 2A and 2B have been described above. Here, the micro-step refining device and the nano-bubble generator are separately divided. Let's look at the operating state of the nanobubble generating system (N) using friction according to the present invention that is connected and configured.

마이크로 버블 단계의 미세화는 기액 혼합 유체에 강력한 충격 및 전단력을 인가하여야 됨으로써 마이크로 버블 생성 단계의 유동항력 및 구동 부하가 매우 크다.In the miniaturization of the microbubble stage, a strong impact and shear force must be applied to the gas-liquid mixed fluid, so that the flow drag and driving load of the microbubble generation stage are very large.

이러한 마이크로 버블 생성 단계와 나노 버블 생성이 하나의 구동수단을 이용하여, 하나의 챔버 내에서 이루어질 경우, 보다 큰 규모의 용량을 필요로 하는 경우에는 기기의 구동에 산업시설 등에서나 사용하는 고출력 모터가 필요하다.When these microbubble generation steps and nanobubble generation are performed in one chamber using a single driving means, when a larger capacity is required, a high-power motor used in industrial facilities or the like is used to drive the device. need.

이러한 고출력 모터는 전원이 3상 3선식 380V를 사용해야 됨으로써 110V 또는 220V, 단상이 배전된 통상의 환경에서는 사용이 불가능한 어려움이 있다.This high-power motor has a difficulty in that it cannot be used in a normal environment in which 110V or 220V, single-phase is distributed, because the power supply must use a three-phase three-wire type 380V.

본 발명에서는 나노 버블 생성 이전에 마이크로 버블로 예비적 미세화가 이루어지도록 함과 아울러, 구동 부하가 큰 상기 마이크로 단계 미세화 장치를 나노 버블 생성장치와 분리함으로써 특대용량의 경우에도 구동출력을 현저히 경감하여 통상의 배전 환경(110V 또는 220V, 단상)에서 사용 가능한 일반 모터를 이용할 수 있으며, 더욱이 마이크로 단계 미세화 장치의 구동 부하를 복수개로 분할할 경우, 구동 부하를 더욱 줄일 수 있음으로 제작이 용이하고 비용을 현저히 절감할 수 있으며 설치환경에 제약 없이 이용이 가능하다. In the present invention, preliminary refinement is made with microbubbles before nanobubbles are generated, and by separating the micro-step refinement device, which has a large driving load, from the nanobubble generator, the drive output is significantly reduced even in the case of an extra large capacity, so that the normal A general motor that can be used in the power distribution environment (110V or 220V, single-phase) of It can be saved and can be used without restrictions on the installation environment.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다.Above, preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings.

여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Here, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, but should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention. Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only one embodiment of the present invention and do not represent all the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be variations and variations.

N: 본 발명의 마찰력을 이용한 나노 버블 생성시스템
1A,1B,1C: 나노 버블 생성장치 2A,2B: 마이크로 단계 미세화 장치
10: 마찰자 10a: 타격 겸용 마찰자 10b: 다단형 마찰자
10d: 대략 원통 형태로 되는 마찰자 10L: 대경 마찰자
10S: 소경 마찰자 11: 외주면 11a: 돌출부
12: 축선 직교면 13: 축공 14a: 분배 구멍
14b: 절개형 통로 15: 오목단 20: 타격자
20B: 임펠러 21: 돌출부 23: 축공
24: 분배 구멍 30A: 제1챔버 30B: 제2챔버
31: 유입구 32: 토출구 33a: 마찰 내벽
33b: 제2챔버의 내벽 34: 깔때기부 35: 미세 요철
36: 나선형 홈 37: 돌출부 40A, 40B: 구동수단
41: 구동축 50: 임펠러 80: 기체 포집조N: Nano bubble generation system using friction force of the present invention
1A, 1B, 1C: Nano bubble generator 2A, 2B: Micro-step refinement device
10: friction element 10a: impact friction element 10b: multi-stage friction element
10d: roughly cylindrical friction element 10L: large diameter friction element
10S: small diameter friction element 11: outer circumferential surface 11a: protrusion
12: axis orthogonal plane 13: shaft hole 14a: distribution hole
14b: incised passage 15: concave end 20: striker
20B: impeller 21: protrusion 23: shaft hole
24: distribution hole 30A: first chamber 30B: second chamber
31: inlet 32: outlet 33a: friction inner wall
33b: inner wall of the second chamber 34: funnel part 35: fine irregularities
36: spiral groove 37: protrusions 40A, 40B: driving means
41: drive shaft 50: impeller 80: gas collection tank

Claims

In the nanobubble generating system for refining the bubbles contained in the gas-liquid mixed fluid,
A nano-bubble generating device for refining bubbles into nano-bubbles by applying a frictional force to the gas-liquid mixed fluid via a micro-stage micronization device to be described later; and
At least one micro-step micronization device disposed before the nano-bubble generator in the flow phase and applies impact and shear force to the gas-liquid mixed fluid to refine the bubbles into micro-steps and introduce them into the nano-bubble generator,
The nanobubble generating device is
A first chamber having a friction inner wall for applying a frictional force to the fluid while creating a space for accommodating the gas-liquid mixed fluid, and including an inlet and an outlet of the fluid;
It is rotatably installed in the first chamber using a drive shaft, generates centrifugal force to push the fluid to the friction inner wall, and at the same time functions as a friction means for the fluid, and is arranged with a space at an arbitrary interval on the drive shaft. a plurality of friction elements whose circumferential surface faces the friction inner wall of the first chamber; and
and a drive means including the drive shaft for rotation of the friction member,
Any one or more of the friction elements has a line speed of 8 m/sec or more at the tip of the body in a direction orthogonal to the axis,
Any one or more of the friction elements is formed with one or more distribution holes or cut-out passages in the body in order to guide the flow of the gas-liquid mixed fluid in a plane perpendicular to the axis,
The micro-step miniaturization device is
A second chamber having an internal space for refining the bubbles contained in the gas-liquid mixed fluid, an inlet and an outlet, and a drive shaft installed therein;
one or more strikers or impellers installed on the drive shaft; and
including the drive shaft and a drive means for driving the striker or the impeller,
Nanobubble generating system using friction, characterized in that a plurality of protrusions for applying an impact to the fluid are formed on at least the body of the striker among the inner wall of the second chamber and the body of the striker.

The method according to claim 1,
In the nanobubble generating device,
In order to apply frictional force to the gas-liquid mixed fluid using the friction inner wall of the first chamber, the distance between the front end of the surface orthogonal to the axis and the friction inner wall of the first chamber is 1/2 or less of the radius of the friction element. Nanobubble generation system using friction, characterized in that

In the nanobubble generating system for refining the bubbles contained in the gas-liquid mixed fluid,
A nano-bubble generating device for refining bubbles into nano-bubbles by applying a frictional force to the gas-liquid mixed fluid via a micro-stage micronization device to be described later; and
At least one micro-step micronization device disposed before the nano-bubble generator in the flow phase and applies impact and shear force to the gas-liquid mixed fluid to refine the bubbles into micro-steps and introduce them into the nano-bubble generator,
The nanobubble generating device is
A first chamber having a friction inner wall for applying a frictional force to the fluid while creating a space for accommodating the gas-liquid mixed fluid, and including an inlet and an outlet of the fluid;
a plurality of friction members installed rotatably in the first chamber using a drive shaft and generating centrifugal force to push the fluid to the friction inner wall and to function as a friction means of the fluid itself;
and a drive means including the drive shaft for rotation of the friction member,
The plurality of friction elements are arranged at random intervals on the drive shaft, and one or more large-diameter friction elements and one or more small-diameter friction elements having a relatively smaller radius than the large-diameter friction elements are mixed at arbitrary intervals with a space therebetween. arranged,
Any one or more of the friction elements has a line speed of 8 m/sec or more at the tip of the body in a direction orthogonal to the axis,
The micro-step miniaturization device is
A second chamber having an internal space for refining the bubbles contained in the gas-liquid mixed fluid, an inlet and an outlet, and a drive shaft installed therein;
one or more strikers or impellers installed on the drive shaft; and
including the drive shaft and a drive means for driving the striker or the impeller,
Nanobubble generating system using friction, characterized in that a plurality of protrusions for applying an impact to the fluid are formed on at least the body of the striker among the inner wall of the second chamber and the body of the striker.

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4. The method according to claim 1 or 3,
In the nanobubble generating device,
One or more cut-out passages are formed in at least one of the friction elements, and the divided regions formed by the cut-out passages are curved at an arbitrary angle.

4. The method according to claim 1 or 3,
In the nanobubble generating device,
At least one of the friction elements has one or more concave or convex ends formed on at least one of both surfaces orthogonal to the axis of the body in order to increase the friction area.

4. The method according to claim 1 or 3,
In the nanobubble generating device,
At least one of the friction elements is a friction friction surface for applying a frictional force to the gas-liquid mixed fluid, and at the same time applying an impact to the fluid and forcibly rotating the fluid to rub against the inner wall of the first chamber. Nanobubble generation system using friction, characterized in that it is composed.

4. The method according to claim 1 or 3,
In the nanobubble generating device,
The friction-using nano-bubble generating system, characterized in that the friction-based friction element comprises a plurality of friction elements, and at least two of them include a multi-stage friction element formed as a single body at intervals through a connection part.

4. The method according to claim 1 or 3,
In the nanobubble generating device,
Nanobubble generation system using frictional force, characterized in that at least one of the friction elements has fine irregularities formed on at least a portion of the surface of the body.

4. The method according to claim 1 or 3,
In the nanobubble generating device,
Nanobubble generation system using friction, characterized in that at least one of the friction elements is configured in the form of an impeller.

4. The method according to claim 1 or 3,
In the nanobubble generating device,
Nanobubble generating system using friction, characterized in that at least one striker of the micro-step refining device is installed on the drive shaft together with the one or more frictioners, and the striker has a plurality of protrusions formed at least around the body.

In the nanobubble generation system for refining the bubbles contained in the gas-liquid mixed fluid,
A nano-bubble generating device for refining bubbles into nano-bubbles by applying a frictional force to the gas-liquid mixed fluid via a micro-stage micronization device to be described later; and
At least one micro-step micronization device disposed before the nano-bubble generator in the flow phase and applies impact and shear force to the gas-liquid mixed fluid to refine the bubbles into micro-steps and introduce them into the nano-bubble generator,
The nanobubble generating device is
A first chamber having a friction inner wall for applying a frictional force to the fluid while creating a space for accommodating the gas-liquid mixed fluid, and including an inlet and an outlet of the fluid;
a friction member which is rotatably installed in the first chamber using a drive shaft and generates a centrifugal force to push the fluid to the friction inner wall and at the same time functions as a friction means for the fluid and has a cylindrical shape;
and a drive means including the drive shaft for rotation of the friction member in the cylindrical shape,
The cylindrical friction element has a line speed of 8 m/sec or more at the front end of the body in a direction orthogonal to the axis,
The micro-step miniaturization device is
A second chamber having an internal space for refining the bubbles contained in the gas-liquid mixed fluid, an inlet and an outlet, and a drive shaft installed therein;
one or more strikers or impellers installed on the drive shaft; and
including the drive shaft and a drive means for driving the striker or the impeller,
Nanobubble generating system using friction, characterized in that a plurality of protrusions for applying an impact to the fluid are formed on at least the body of the striker among the inner wall of the second chamber and the body of the striker.

13. The method of claim 12,
Nanobubble generating system, characterized in that at least one concave end or convex end is formed on the outer circumferential surface of the friction member having the cylindrical shape to increase the friction area and induce a swirling flow of the gas-liquid mixed fluid.

13. The method of any one of claims 1, 3 and 12,
In the nanobubble generating device,
Nanobubble generating system using friction, characterized in that one or more impellers are additionally installed on the drive shaft adjacent to the inlet of the first chamber.

13. The method of any one of claims 1, 3 and 12,
In the nanobubble generating device,
The first chamber is provided with a funnel toward the discharge port,
The discharge port is formed next to the funnel, the nanobubble generating system using friction, characterized in that formed on the extension line of the center line of the drive shaft installed in the first chamber.

13. The method of any one of claims 1, 3 and 12,
In the nanobubble generating device,
The first chamber is a nano-bubble generating system using friction, characterized in that fine irregularities are formed on at least a part of the inner wall.

13. The method of any one of claims 1, 3 and 12,
In the nanobubble generating device,
The first chamber is a nanobubble generating system using friction, characterized in that the spiral groove for inducing the gas-liquid mixed fluid is formed on the inner wall.

13. The method of any one of claims 1, 3 and 12,
In the micro-step miniaturization device,
At least one of the strikers has a nanobubble generating system using friction, characterized in that the protrusion is formed on at least one of the outer circumferential surface of the body and both surfaces orthogonal to the axis.

13. The method of any one of claims 1, 3 and 12,
In the micro-step miniaturization device,
Any one or more of the strikers is a nanobubble generating system using friction, characterized in that the protrusion is configured in the form of a wing.

13. The method of any one of claims 1, 3 and 12,
In the micro-step miniaturization device,
Nanobubble generating system using friction, characterized in that at least one of a distribution hole or a cut-out passage for guiding the flow of the gas-liquid mixed fluid in a plane perpendicular to the axis is formed in at least one of the strikers.

13. The method of any one of claims 1, 3 and 12,
In the micro-step miniaturization device,
at least one of the strikers has the protrusion formed radially at least around the periphery of the body,
A nanobubble generating system using friction, characterized in that a plurality of protrusions are directly or indirectly formed on the inner wall of the second chamber.

13. The method of any one of claims 1, 3 and 12,
The micro-step miniaturization device has the impeller installed on the drive shaft,
The inlet of the impeller is connected to the inlet and the inlet pipe of the chamber,
A nanobubble generating system using friction, characterized in that the pump-type micro-step miniaturization device has a radially formed protrusion on the inner wall of the second chamber.

23. The method of claim 22,
Nanobubble generation using friction, characterized in that between the impeller of the pump-type micro-stage miniaturization device and the inner wall of the second chamber, a volute-type duct for collecting the gas-liquid mixed fluid and guiding it to the inner wall of the second chamber is provided system.