KR102345637B1 - 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법 - Google Patents

기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체가 공급되는 액체유입부와, 상기 액체가 내부에서 분사됨에 따라 발생한 흡입력이 인가되는 기체흡입부와, 상기 액체가 배출되는 토출부가 구비된 이젝터; 다공질 재료로 구성되며, 상기 이젝터에서 토출된 액체가 공급되어 기-액 혼합물을 생성하는 다공질 유닛; 상기 다공질 유닛을 통과한 상기 기-액 혼합물이 유입되어 미세버블을 생성하는 제1튜브; 및 미세버블 생성모드시 상기 다공질 유닛을 통과한 상기 기-액 혼합물을 상기 제1튜브로 유입시키고, 상기 다공질 재료에 기체 충진모드시 상기 다공질 유닛을 통과한 상기 기-액 혼합물을 제2튜브로 유입시키도록 유로를 변경하는 바이패스 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치에 관한 것이다.

Description

기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법{Micro-Nano Bubble Generator capable gas self Suction}
본 발명은 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법에 대한 것이다.
버블은 액체에 존재하는 기체의 주머니, 즉 기포를 뜻한다. 미세버블은 이들 중에서 일반 기포보다 훨씬 작으며, 그 크기를 나노미터로 표기해야 할 정도로 아주 작은 크기의 기포를 의미한다.
미세버블은 다음의 세가지 측면에서 통상의 기포와는 다른 특성을 가지고 있다.
첫째, 액체 속에 있는 크기 또는 직경이 수 밀리미터 이상인 일반적인 기포는 생성과 동시에 위로 떠 올라 액체의 표면에서 터지게 된다. 기포가 위로 떠 오르는 이유는 기포의 부력이 액체의 저항력보다 더 크기 때문이다.
반면, 미세버블은 액체 속에 장시간 머무른다. 그 이유는 미세버블의 부력이 매우 작아서 액체의 저항력을 이기지 못하기 때문이다.
둘째, 미세버블이 장시간 액체에 머무를 경우 미세버블 내부의 기체가 그 표면을 통해 액체 속으로 서서히 용해되면서 점차 그 크기가 더욱 작아진다. 더욱이 미세버블 내부에 있는 기체의 액체에 대한 용해도가 클 경우 버블 자체가 완전히 용해되어 소멸되기도 한다.
셋째, 버블의 크기가 작으면 작을수록 부피에 대한 표면적의 비율이 커지므로 미세버블의 포집효과를 이용할 수 있는 수질정화 분야와 같이 미세버블의 표면 특성을 활용한 응용분야의 효율이 높아진다.
미세버블의 이러한 세 가지 특징은 나노버블의 다양한 활용을 가능하게 한다.
상수처리의 경우 물속에 공기를 효과적으로 주입함으로써 수질을 높이는 처리시간을 단축하는 것이 가능하게 하며, 하수처리의 경우 예를 들어 오존 등 산화성이 강한 기체를 하수에 효과적으로 주입함으로써 하수에 녹아 있는 다양한 악취물질을 효과적으로 분해 내지 제거할 수 있는 길을 열고 있고, 세탁처리의 경우, 세탁액과 헹굼수가 고농도의 용존산소가 함유된 산소활성수로 되게 하여 강력한 세정기능, 살균 기능을 가지고서 세정도의 향상 및 세정시간의 단축을 획기적으로 수행하게 한다. 이 외에도 살균, 세정, 정화 등이 필요한 다양한 분야에서 이용될 수 있다.
종래의 미세버블 생성장치로서, 공개특허 10-2015-0040134호 '미세버블 생성장치', 등록특허 10-1036227호 '미세 기포발생장치' 등이 있다. 이 특허들은 미세버블을 생성하기 위한 구조가 복잡하게 설계되어, 장치의 제조가 어렵고 제조비용이 상승하는 문제가 있다. 또한, 종래 다공성 플레이트, 다공성 관체 등을 통해 버블을 생성하는 기술에 대해 등록특허 제1795907호, 제1505917호 등에 기재되어 있다.
또한, 종래 기-액 혼합물 공급장치와, 유로가 급격하게 좁아지는 캐비테이션(cavitation) 장치로 구성된 상용화된 미세버블 생성장치가 존재한다. 도 1은 이러한 종래 미세버블 생성장치(1)의 구성도를 도시한 것이다.
이러한 종래 캐비테이션(cavitation) 장치를 적용한 미세버블 생성장치(1)는 캐비테이션 장치(50)의 병목부에 기인하여 유로 내에 형성되는 반발 압력이 형성된다. 따라서 원활한 기체공급을 위한 추가적인 압축기(2), 펌프 등과 같은 기체공급장치가 별도로 필요하게 된다. 또한, 기-액혼합물 공급장치(3)와 압축기(2) 등을 이용하여 다공질 재료(30) 내부에 강제 기체 주입시 마이크로~매크로 사이즈의 기포가 액체와 함께 토출되어 나오는 단점이 존재한다.
대한민국 등록특허 제1672899호 대한민국 등록특허 제1630783호 대한민국 등록특허 제1544383호 대한민국 등록특허 제1531656호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 바이패스밸브(by-pass valve)를 활용하여 대기압 조건에서, 별도의 기체 공급 장치가 없이도 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다공질 재료의 공극에 잔존한 기체가 액체 공급시에 트랩 되어 나오면서 기-액 혼합물을 생성시키고, 기-액 혼합물은 유로가 급격히 좁아지는 캐비테이션 튜브(cavitation tube)를 지나며 급격한 압력강하와 난류유동에 의해 전단력을 전달 받게 되어 잘게 분쇄되어 미세버블을 생성할 수 있는 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 작동 시 다공질 재료 내부에 잔존한 기체는 지속적으로 소진되기 때문에 기체 충진을 위하여 바이패스밸브를 이용한 일반 튜브로의 유로 변경이 이루어지면 다공질 재료 앞단에 설치된 이젝터를 통해 대기압 조건에서 원활한 기체공급이 이루어져 다공질 재료 간극에 기체가 충진될 수 있고, 이 후 바이패스밸브를 이용한 캐비테이션 튜브로의 유로 변경이 이루어지면 균일하고 미세한 사이즈를 가지는 기-액 혼합물이 생성될 수 있는 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 생성된 미세버블은 높은 비표면적을 가지기 때문에 단 시간에 기체를 용해시킬 수 있으며 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1목적은, 미세버블 생성장치에 있어서, 액체가 공급되는 액체유입부와, 상기 액체가 내부에서 분사됨에 따라 발생한 흡입력이 인가되는 기체흡입부와, 상기 액체가 배출되는 토출부가 구비된 이젝터; 다공질 재료로 구성되며, 상기 이젝터에서 토출된 액체가 공급되어 기-액 혼합물을 생성하는 다공질 유닛; 상기 다공질 유닛을 통과한 상기 기-액 혼합물이 유입되어 미세버블을 생성하는 제1튜브; 및 미세버블 생성모드시 상기 다공질 유닛을 통과한 상기 기-액 혼합물을 상기 제1튜브로 유입시키고, 상기 다공질 재료에 기체 충진모드시 상기 다공질 유닛을 통과한 상기 기-액 혼합물을 제2튜브로 유입시키도록 유로를 변경하는 바이패스 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 제1튜브는 유로 면적이 좁아지는 캐비테이션 튜브로 구성되며, 상기 제2튜브는 유로 면적이 일정한 일반튜브로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 미세버블 발생모드시, 상기 이젝터를 통해 공급된 액체는 상기 다공질 유닛의 다공질 재료를 거치면서 상기 다공질 재료 공극의 잔존기체를 트랩하여 기-액 혼합물을 생성하여, 상기 기-액 혼합물 배출부를 통해 배출되고, 상기 바이패스밸브에 의해 상기 기-액 혼합물이 상기 캐비테이션 튜브로 유입되어 통과되면서 미세버블을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 캐비테이션 튜브에서 상기 기-액 혼합물은 압력강하와 난류 유동에 의해 전단력을 전달받게 되어 미세버블을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 기체 충진모드시, 상기 바이패스밸브를 통해 일반튜브로 유로가 변경되어, 상기 이젝터에서 발생한 흡입력에 기체흡입부를 통해 기체가 유입되고, 유입된 기체는 상기 다공질 유닛의 다공질 재료로 공급되어, 다공질 재료 공극에 기체를 충진되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 다공질 유닛에는 상기 기체공급튜브가 삽입되는 삽입홀이 형성되며, 상기 다공질 재료는 활성탄, 비석, 규조토, 및 세라믹 중 적어도 어느 하나도 구성되며 1um 미만의 미세 공극을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 바이패스밸브의 구성을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은 앞서 언급한 제1목적에 따른 미세버블 생성장치를 이용한 미세버블 생성방법에 있어서, 이젝터의 액체유입부로 액체가 공급되어 토출부를 통해 토출되는 단계; 다공질 재료로 구성된 다공질 유닛으로 상기 이젝터에서 토출된 액체가 공급되는 단계; 상기 액체가 상기 다공질 유닛의 다공질 재료를 거치면서 상기 다공질 재료 공극의 잔존기체를 트랩하여 기-액 혼합물이 생성되어 상기 기-액 혼합물 배출부를 통해 배출되는 단계; 및 바이패스밸브에 의해 상기 기-액 혼합물이 유로 면적이 좁아지는 캐비테이션 튜브로 유입되어 통과되면서 미세버블이 생성되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세버블 생성방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 미세버블이 생성되는 단계는, 상기 캐비테이션 튜브에서 상기 기-액 혼합물이 압력강하와 난류 유동에 의해 전단력을 전달받게 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 다공질 재료의 공극에 기체를 충진해야할 필요가 있는 경우, 기체충진모드가 진행되며, 상기 기체충진모드는, 제어부가 상기 바이패스밸브를 제어하여 상기 캐비테이션 튜브가 구비되는 제1유로에서 유로 면적이 일정한 일반튜브가 구비되는 제2유로로 유로가 변경되도록 하는 단계; 상기 이젝터가 대기압 조건이 되어, 액체가 내부에서 분사됨에 따라 발생한 흡입력에 의해 기체흡입부를 통해 기체가 유입되는 단계; 및 상기 유입된 기체는 상기 다공질 유닛의 다공질 재료로 공급되어, 다공질 재료 공극에 기체가 충진되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 제어부는 상기 기체충진모드가 설정된 특정 주기마다 진행되도록 상기 바이패스 밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법에 따르면, 바이패스밸브(by-pass valve)를 활용하여 대기압 조건에서, 별도의 기체 공급 장치가 없이도 기체 자가 흡입이 가능한 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법에 따르면, 다공질 재료의 공극에 잔존한 기체가 액체 공급시에 트랩 되어 나오면서 기-액 혼합물을 생성시키고, 기-액 혼합물은 유로가 급격히 좁아지는 캐비테이션 튜브(cavitation tube)를 지나며 급격한 압력강하와 난류유동에 의해 전단력을 전달 받게 되어 잘게 분쇄되어 미세버블을 생성할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법에 따르면, 작동 시 다공질 재료 내부에 잔존한 기체는 지속적으로 소진되기 때문에 기체 충진을 위하여 바이패스밸브를 이용한 일반 튜브로의 유로 변경이 이루어지면 다공질 재료 앞단에 설치된 이젝터를 통해 대기압 조건에서 원활한 기체공급이 이루어져 다공질 재료 간극에 기체가 충진될 수 있고, 이 후 바이패스밸브를 이용한 캐비테이션 튜브로의 유로 변경이 이루어지면 균일하고 미세한 사이즈를 가지는 기-액 혼합물이 생성될 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치 및 생성방법에 따르면, 생성된 미세버블은 높은 비표면적을 가지기 때문에 단 시간에 기체를 용해시킬 수 있는 효과를 갖는다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 캐비테이션 장치를 이용한 미세버블 생성장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 미세버블 생성모드에서의 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치의 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 기체충진모드에서의 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치의 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성방법의 흐름도를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치(100)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 미세버블 생성모드에서의 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치의 구성도(100)를 도시한 것이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 기체충진모드에서의 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치(100)의 구성도를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치(100)에 따르면, 바이패스밸브(by-pass valve)(40)를 활용하여 대기압 조건에서, 별도의 기체 공급 장치가 없이도 기체 자가 흡입이 가능하게 된다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치(100)에 따르면, 다공질 재료의 공극에 잔존한 기체가 액체 공급시에 트랩 되어 나오면서 기-액 혼합물을 생성시키고, 기-액 혼합물은 유로가 급격히 좁아지는 제1튜브인 캐비테이션 튜브(cavitation tube)(50)를 지나며 급격한 압력강하와 난류유동에 의해 전단력을 전달받게 되어 잘게 분쇄되어 미세버블을 생성할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치(100)에 따르면, 작동 시 다공질 재료 내부에 잔존한 기체는 지속적으로 소진되기 때문에 기체 충진을 위하여 바이패스밸브(40)를 이용한 유로 면적이 일정한 일반 튜브로의 유로 변경이 이루어지면 다공질 재료 앞단에 설치된 이젝터(10)를 통해 대기압 조건에서 원활한 기체공급이 이루어져 다공질 재료 간극에 기체가 충진될 수 있고, 이후 바이패스밸브(40)를 이용한 캐비테이션 튜브(50)로의 유로 변경이 이루어지면 균일하고 미세한 사이즈를 가지는 기-액 혼합물이 생성될 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치(100)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전체적으로 이젝터(10)와, 다공질 유닛(30)과, 바이패스 밸브(40)와, 제1튜브와 제2튜브를 포함하여 구성되게 됨을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이젝터(10)에는 액체가 공급되는 액체유입부(11)와, 공급되는 액체가 내부에서 분사됨에 따라 발생한 흡입력이 인가되는 기체흡입부(12)와, 액체가 배출되는 토출부(13)가 구비된다. 후에 설명되는 바와 같이, 미세버블 발생모드시에는 기-액 혼합물이 캐비테이션 튜브(50)를 통과하게 됨으로써 반발압력이 생성되어 이젝터의 기체흡입부(12)를 통해 기체가 흡입되지 않게 된다. 이러한 기체흡입부(12)에는 기체유입관(20)이 연결되며, 기체유입관(20) 일측에는 체크밸브(21)가 구비된다.
그리고 이젝터(10)에서 토출된 액체는 다공질 유닛(30)을 통과하게 된다. 다공질 유닛(30)은 다공질 재료로 구성되며, 이젝터(10)에서 토출된 액체가 공급되어 기-액 혼합물을 생성하게 된다. 이젝터(10)를 통해 공급된 액체는 다공질 유닛(30)의 유입단(31)으로 유입되게 되며, 다공질 유닛(30)의 다공질 재료를 거치면서 다공질 재료 공극의 잔존기체를 트랩하여 기-액 혼합물을 생성하여, 기-액 혼합물 배출부(32)를 통해 배출되게 된다. 그리고 다공질 유닛(30)을 구성하는 다공질 재료(21)는 활성탄, 비석, 규조토, 및 세라믹 중 적어도 어느 하나도 구성되며 1um 미만의 미세 공극을 갖도록 구성된다.
그리고 미세버블 생성모드시, 다공질 유닛(30)을 통과한 기-액 혼합물은 바이패스밸브(40)를 통해 제1유로(51)로 유입되어 제1튜브인 캐비테이션 튜브(50)를 통과하면서 미세버블을 생성하게 된다.
유로가 급격하게 좁아지는 캐비테이션 튜브(50)를 기-액 혼합물이 지나면서 급격한 압력강하와 난류 유동에 의해 전단력을 전달받게 되어 잘게 분쇄되어 미세버블을 생성하게 된다. 이때 캐비테이션 튜브(50)의 병목부에 기인하여 유로 내에 형성되는 반발압력이 형성되어 이젝터(10)의 기체흡입부(12)를 통해 기체는 흡입되지 않는다.
따라서 기체공급을 필요할 경우 종래에는 압축기 등과 같은 별도의 동력이 필요한 기체주입장치를 통해 강제로 다공질 재료에 기체를 주입하였으나, 본 발명의 실시예에 따르면 바이패스밸브(40)에 의해 유로를 변경하여 별도의 동력이 필요한 장치없이 기체를 자가 흡입하여 다공질 재료에 기체를 충진시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 기체 충진모드시, 바이패스밸브(40)를 통해 유로 면적이 일정한 일반튜브(60)가 구비되는 제2유로(61)로 유로가 변경되게 된다. 따라서, 이젝터(10) 내는 대기압 조건이 되어, 흡입력이 발생되게 된다. 이러한 흡입력에 기체흡입부(12)를 통해 기체가 유입되고, 유입된 기체는 다공질 유닛(30)의 다공질 재료로 공급되어, 다공질 재료 공극에 기체를 충진되게 된다.
따라서 작동 시 다공질 재료 내부에 잔존한 기체는 지속적으로 소진되기 때문에 기체 충진을 위하여 바이패스밸브(40)를 이용한 유로 면적이 일정한 일반 튜브(60)로의 유로 변경이 이루어지면 다공질 재료 앞단에 설치된 이젝터(10)를 통해 대기압 조건에서 원활한 기체공급이 이루어져 다공질 재료 간극에 기체가 충진될 수 있고, 이후 바이패스밸브(40)를 이용한 캐비테이션 튜브(50)로의 유로 변경이 이루어지면 균일하고 미세한 사이즈를 가지는 기-액 혼합물이 생성될 수 있게 된다.
이하에서는 앞서 언급한 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치(100)의 작동방법에 대해 설명하도록 한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성방법의 흐름도를 도시한 것이다.
먼저 미세버블생성모드가 진행되는 경우, 액체공급수단이 구동되어 이젝터(10)의 액체유입부(11)로 액체가 공급되어 토출부(13)를 통해 토출되게 된다(S1). 그리고 다공질 재료로 구성된 다공질 유닛(30)으로 이젝터(10)에서 토출된 액체가 공급되게 된다(S2).
그리고 이젝터(10)에서 토출된 액체는 다공질 유닛(30)의 다공질 재료를 거치면서 다공질 재료 공극의 잔존기체를 트랩하여 기-액 혼합물이 생성되어 기-액 혼합물 배출부(32)를 통해 배출되게 된다(S3).
그리고 미세버블 생성모드시 바이패스밸브(40)에 의해 기-액 혼합물은 제1유로(51)로 유입되게 된다(S4). 그리고 제1유로(51)에 구비되며 유로 면적이 급격하게 좁아지는 캐비테이션 튜브(50)를 지나며, 급격한 압력강하와 난류유동에 의해 전단력을 전달받게 되어 잘게 분쇄되어 미세버블을 생성하게 된다(S5).
그리고 다공질 재료의 공극에 기체를 충진해야할 필요가 있는 경우, 기체충진모드가 진행되게 된다(S6).
이러한 기체충진모드에서 제어부는 바이패스밸브(40)를 제어하여 캐비테이션 튜브(50)가 구비되는 제1유로(51)에서 유로 면적이 일정한 일반튜브(60)가 구비되는 제2유로(61)로 유로가 변경되도록 한다(S7).
그리고 이젝터(10)가 대기압 조건이 되어, 액체가 내부에서 분사됨에 따라 발생한 흡입력에 의해 기체흡입부(12)를 통해 기체가 유입되게 된다(S8)
그리고 이러한 기체는 다공질 유닛(30)의 다공질 재료로 공급되어, 다공질 재료 공극에 기체가 충진되게 된다(S9).
또한 제어부는 기체충진모드가 설정된 특정 주기마다 설정된 시간동안 진행되도록 바이패스 밸브를 제어하게 된다.
충전이 완료된 후에는 제어부는 다시 바이패스밸브(40)를 제어하여 제2유로(61)에서 제1유로(51)로 다시 유로를 변경하여 미세버블 발생모드가 진행될 수 있도록 한다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:종래 캐비테이션 장치를 이용한 미세버블 생성장치
2:압축기
3:기-액 혼합물 공급장치
10:이젝터
11:액체유입부
12:기체흡입부
13:토출부
20:기체유입관
21:체크밸브
30:다공질 유닛
31:유입단
32:기-액 혼합물 배출부
40:바이패스밸브
50:캐비테이션 튜브
51:제1유로
60:일반튜브
61:제2유로
100:기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치

Claims (12)

  1. 미세버블 생성장치에 있어서,
    액체가 공급되는 액체유입부와, 상기 액체가 내부에서 분사됨에 따라 발생한 흡입력이 인가되는 기체흡입부와, 상기 액체가 배출되는 토출부가 구비된 이젝터;
    다공질 재료로 구성되며, 상기 이젝터에서 토출된 액체가 공급되어 기-액 혼합물을 생성하는 다공질 유닛;
    상기 다공질 유닛을 통과한 상기 기-액 혼합물이 유입되어 미세버블을 생성하는 제1튜브;
    미세버블 생성모드시 상기 다공질 유닛을 통과한 상기 기-액 혼합물을 상기 제1튜브로 유입시키고, 상기 다공질 재료에 기체 충진모드시 상기 다공질 유닛을 통과한 상기 기-액 혼합물을 제2튜브로 유입시키도록 유로를 변경하는 바이패스 밸브; 및
    상기 바이패스밸브의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    기체 충진모드시, 상기 제어부는 상기 바이패스밸브를 제어하여 일반튜브로 유로가 변경되도록 하여, 상기 이젝터에서 발생한 흡입력에 기체흡입부를 통해 기체가 유입되고, 유입된 기체는 상기 다공질 유닛의 다공질 재료로 공급되어, 다공질 재료 공극에 기체를 충진되는 것을 특징으로 하는 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1튜브는 유로 면적이 좁아지는 캐비테이션 튜브로 구성되며, 상기 제2튜브는 유로 면적이 일정한 일반튜브로 구성되는 것을 특징으로 하는 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    미세버블 발생모드시, 상기 이젝터를 통해 공급된 액체는 상기 다공질 유닛의 다공질 재료를 거치면서 상기 다공질 재료 공극의 잔존기체를 트랩하여 기-액 혼합물을 생성하여, 상기 기-액 혼합물 배출부를 통해 배출되고, 상기 바이패스밸브에 의해 상기 기-액 혼합물이 상기 캐비테이션 튜브로 유입되어 통과되면서 미세버블을 생성하는 것을 특징으로 하는 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 캐비테이션 튜브에서 상기 기-액 혼합물은 압력강하와 난류 유동에 의해 전단력을 전달받게 되어 미세버블을 생성하는 것을 특징으로 하는 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 다공질 유닛의 상기 다공질 재료는 활성탄, 비석, 규조토, 및 세라믹 중 적어도 어느 하나도 구성되며 1um 미만의 미세 공극을 갖는 것을 특징으로 하는 기체 자가 흡입이 가능한 미세버블 생성장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 따른 미세버블 생성장치를 이용한 미세버블 생성방법에 있어서,
    이젝터의 액체유입부로 액체가 공급되어 토출부를 통해 토출되는 단계;
    다공질 재료로 구성된 다공질 유닛으로 상기 이젝터에서 토출된 액체가 공급되는 단계;
    상기 액체가 상기 다공질 유닛의 다공질 재료를 거치면서 상기 다공질 재료 공극의 잔존기체를 트랩하여 기-액 혼합물이 생성되어 상기 기-액 혼합물 배출부를 통해 배출되는 단계; 및
    바이패스밸브에 의해 상기 기-액 혼합물이 유로 면적이 좁아지는 캐비테이션 튜브로 유입되어 통과되면서 미세버블이 생성되는 단계;를 포함하고,
    상기 다공질 재료의 공극에 기체를 충진해야할 필요가 있는 경우, 기체충진모드가 진행되며, 상기 기체충진모드는,
    제어부가 상기 바이패스밸브를 제어하여 상기 캐비테이션 튜브가 구비되는 제1유로에서 유로 면적이 일정한 일반튜브가 구비되는 제2유로로 유로가 변경되도록 하는 단계;
    상기 이젝터가 대기압 조건이 되어, 액체가 내부에서 분사됨에 따라 발생한 흡입력에 의해 기체흡입부를 통해 기체가 유입되는 단계; 및
    상기 유입된 기체는 상기 다공질 유닛의 다공질 재료로 공급되어, 다공질 재료 공극에 기체가 충진되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세버블 생성방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 미세버블이 생성되는 단계는, 상기 캐비테이션 튜브에서 상기 기-액 혼합물이 압력강하와 난류 유동에 의해 전단력을 전달받게 되는 것을 특징으로 하는 미세버블 생성방법.
  10. 삭제
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기체충진모드가 설정된 특정 주기마다 진행되도록 상기 바이패스 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 미세버블 생성방법.

  12. 삭제
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