KR102360216B1 - Apparatus and method for generating nano or micro bubble using porous membrane and ultrasonic transducer - Google Patents

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KR102360216B1 KR1020190069429A KR20190069429A KR102360216B1 KR 102360216 B1 KR102360216 B1 KR 102360216B1 KR 1020190069429 A KR1020190069429 A KR 1020190069429A KR 20190069429 A KR20190069429 A KR 20190069429A KR 102360216 B1 KR102360216 B1 KR 102360216B1
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허한솔
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Abstract

본 발명은 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치 및 생성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체가 수용되는 챔버; 상기 챔버에 수용된 유체 내로 기체를 공급하는 기체공급라인; 상기 챔버 내부에 설치되며, 상기 기체공급라인을 통해 공급되는 기체가 내부로 유입되어 외부로 기포를 생성시키는 미세버블방출유닛; 및 상기 미세버블방출유닛을 통해 생성되는 기포 측으로 초음파를 인가하여 미세버블 형태로 방출시키도록 하는 초음파인가부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied, and more particularly, to a chamber in which a fluid is accommodated; a gas supply line for supplying gas into the fluid accommodated in the chamber; a microbubble discharging unit installed inside the chamber, the gas supplied through the gas supply line is introduced into the inside to generate bubbles to the outside; and an ultrasonic wave applying unit that applies ultrasonic waves to the air bubbles generated through the microbubble releasing unit and emits them in the form of microbubbles.

Description

멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치 및 생성방법{Apparatus and method for generating nano or micro bubble using porous membrane and ultrasonic transducer}Apparatus and method for generating nano or micro bubble using porous membrane and ultrasonic transducer}

본 발명은 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치 및 생성방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 나노사이즈의 다공(porous)를 가지는 멤브레인과 초음파 인가부를 가지는 미세버블(microbubble) 또는 초미세버블(nanobubble)을 생성하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied. More particularly, it relates to an apparatus and method for generating microbubbles or ultra-fine bubbles having a membrane having a nano-sized porous membrane and an ultrasonic wave applying unit.

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. A bubble refers to a bag of gas present in a liquid, that is, a bubble. A microbubble is much smaller than a normal bubble among them, and refers to a bubble whose size is so small that its size must be expressed in nanometers.

미세버블은 다음의 세가지 측면에서 통상의 기포와는 다른 특성을 가지고 있다.Microbubbles have different characteristics from normal bubbles in the following three aspects.

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.First, normal air bubbles with a size or diameter of several millimeters or more in a liquid rise up at the same time as they are created and burst on the surface of the liquid. Bubbles float upward because their buoyancy is greater than the resistance of the liquid.

반면, 미세버블은 액체 속에 장시간 머무른다. 그 이유는 미세버블의 부력이 매우 작아서 액체의 저항력을 이기지 못하기 때문이다.On the other hand, microbubbles stay in the liquid for a long time. The reason is that the buoyancy force of microbubbles is very small and cannot overcome the resistance of the liquid.

둘째, 미세버블이 장시간 액체에 머무를 경우 미세버블 내부의 기체가 그 표면을 통해 액체 속으로 서서히 용해 되면서 점차 그 크기가 더욱 작아진다. 더욱이 미세버블 내부에 있는 기체의 액체에 대한 용해도가 클 경우 버블 자체가 완전히 용해되어 소멸되기도 한다.Second, when the microbubbles stay in the liquid for a long time, the gas inside the microbubbles gradually dissolves into the liquid through the surface and the size becomes smaller. Moreover, if the solubility of the gas in the microbubble in the liquid is high, the bubble itself is completely dissolved and disappears.

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.Third, the smaller the bubble size, the larger the ratio of surface area to volume increases, so the efficiency of application fields utilizing the surface properties of microbubbles, such as water purification, where the trapping effect of microbubbles can be used, increases.

미세버블의 이러한 세 가지 특징은 나노버블의 다양한 활용을 가능하게 한다.These three characteristics of microbubbles enable various applications of nanobubbles.

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.In the case of water treatment, it is possible to shorten the treatment time to improve water quality by effectively injecting air into the water. It is opening the way to effectively decompose or remove It dramatically shortens the time. In addition to this, it can be used in various fields requiring sterilization, cleaning, purification, and the like.

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.As a conventional device for generating fine bubbles, there are disclosed Patent Publication No. 10-2015-0040134 'A device for generating fine bubbles', and Patent Registration No. 10-1036227 'A device for generating fine bubbles'. These patents have a problem in that the structure for generating microbubbles is complicatedly designed, making it difficult to manufacture the device and increasing the manufacturing cost.

또한, 종래 다공성 플레이트, 다공성 관체 등을 통해 버블을 생성하는 기술에 대해 등록특허 제1795907호, 제1505917호 등에 기재되어 있다. In addition, conventional techniques for generating bubbles through a porous plate, a porous tube, etc. are described in Patent Registration Nos. 1795907 and 1505917.

도 1은 종래 다수의 미세다공이 형성된 멤브레인을 통해 버블이 생성되는 과정을 나타낸 단면도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 멤브레인에 기체를 공급할 때, 물의 표면장력에 의해 멤브레인 표면에서 성장한 버블은 다공의 사이즈의 5 ~ 10배 정도 성장하여 탈착하게 됨을 알 수 있다. 따라서 멤브레인의 다공사이즈를 나노 사이즈로 설계하더라도 나노 사이즈의 미세버블을 생성할 수 없는 문제가 존재한다. 1 is a cross-sectional view showing a process in which bubbles are generated through a conventional membrane in which a plurality of micropores are formed. As shown in FIG. 1 , when gas is generally supplied to the membrane, it can be seen that the bubbles grown on the membrane surface due to the surface tension of water grow 5 to 10 times the size of the pores and are desorbed. Therefore, there is a problem that nano-sized microbubbles cannot be generated even if the membrane pore size is designed to be nano-sized.

대한민국 공개특허 제2015-0040134호Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0040134 대한민국 등록특허 제1036227호Republic of Korea Patent No. 1036227 대한민국 등록특허 제1795907호,Republic of Korea Patent No. 1795907, 대한민국 등록특허 제1505917호Republic of Korea Patent No. 1505917

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 초음파 인가부를 적용하여, 멤브레인 표면에서 기포의 성장이 진행되기 전에 기포를 탈착시켜 미세버블을 생성할 수 있는, 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치 및 생성방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been devised to solve the conventional problems as described above. According to an embodiment of the present invention, by applying an ultrasonic wave applying unit, the bubbles are desorbed before the growth of the bubbles from the membrane surface to generate microbubbles. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied.

본 발명의 실시예에 따르면, 미세버블 생성은 기체 공급에 의해 멤브레인 표면에 기포가 형성하게 되고, 이때 인가된 초음파에 의해 기포는 수축과 팽창을 반복 하게 되며, 지속적인 초음파 파장에 노출된 기포에 전단력이 가해지고 이로 인해 기포는 멤브레인 표면으로부터 탈착되어 미세기포를 형성하게 되는, 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치 및 생성방법을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, in the generation of microbubbles, air bubbles are formed on the surface of the membrane by gas supply, and at this time, the bubbles repeat contraction and expansion by the applied ultrasound, and shear force is applied to the air bubbles exposed to the continuous ultrasound wavelength. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied, in which bubbles are desorbed from the membrane surface to form microbubbles.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 초음파 인가부 설치하여, 선택적 기체공급을 통한 나노버블 기체를 다양화할 수 있으며, 멤브레인 다공 사이즈(porous size)를 조절하여 다양한 사이즈의 나노버블 생성이 가능하기 때문에 폭넓은 응용예, 적용예가 가능한, 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치 및 생성방법을 제공하는데 그 목적이 있다. And, according to an embodiment of the present invention, by installing a plurality of ultrasonicators, it is possible to diversify the nanobubble gas through selective gas supply, and to control the membrane porous size to generate nanobubbles of various sizes. Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied, which can be applied to a wide range of applications.

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.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. can be understood

본 발명의 제1목적은, 미세버블 생성장치에 있어서, 유체가 수용되는 챔버;상기 챔버에 수용된 유체 내로 기체를 공급하는 기체공급라인; 상기 챔버 내부에 설치되며, 상기 기체공급라인을 통해 공급되는 기체가 내부로 유입되어 외부로 기포를 생성시키는 미세버블방출유닛; 및 상기 미세버블방출유닛을 통해 생성되는 기포 측으로 초음파를 인가하여 미세버블 형태로 방출시키도록 하는 초음파인가부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is to provide an apparatus for generating microbubbles, comprising: a chamber in which a fluid is accommodated; a gas supply line for supplying a gas into the fluid accommodated in the chamber; a microbubble discharging unit installed inside the chamber, the gas supplied through the gas supply line is introduced into the inside to generate bubbles to the outside; and an ultrasonic wave applying unit that applies ultrasonic waves to the bubbles generated through the microbubble releasing unit and emits them in the form of microbubbles.

그리고 상기 초음파인가부는 상기 미세버블방출유닛이 설치된 챔버의 일측면 또는 타측면에 설치되며, 상기 미세버블의 방출방향과 교차되는 방향으로 초음파를 인가시키는 것을 특징으로 할 수 있다. And the ultrasonic application unit is installed on one side or the other side of the chamber in which the microbubble discharging unit is installed, it may be characterized in that it applies the ultrasound in a direction crossing the emission direction of the microbubbles.

또한, 상기 미세버블방출유닛은 내부공간을 가지며 외면에 미세한 다공이 형성된 멤브레인유닛으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the microbubble releasing unit may be characterized in that it is composed of a membrane unit having an inner space and having fine pores formed on the outer surface.

그리고 상기 초음파인가부는 상기 멤브레인유닛의 평면방향과 평행한 방향으로 초음파를 인가시키는 것을 특징으로 할 수 있다. And the ultrasonic wave applying unit may be characterized in that it applies ultrasonic waves in a direction parallel to the plane direction of the membrane unit.

또한, 상기 멤브레인 유닛은 원형 단면을 가지며, 상기 초음파인가부는 복수로 상기 멤브레인 유닛의 외면에 근접하게 서로 원주방향으로 이격된 방사형태로 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the membrane unit may have a circular cross-section, and a plurality of the ultrasonic application units may be positioned in a radial form spaced apart from each other in a circumferential direction in proximity to the outer surface of the membrane unit.

그리고 상기 멤브레인 유닛은 원형 단면을 가지며, 상기 초음파인가부는 상기 멤브레인 유닛의 외면에 근접하게 감싸도록 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. The membrane unit may have a circular cross-section, and the ultrasonic wave applying unit may have a circular cross-section so as to surround the outer surface of the membrane unit closely.

또한, 상기 멤브레인 유닛은 사각형 단면을 가지며, 상기 초음파인가부는 복수로 상기 멤브레인 유닛의 외면에 근접하게 방사형태로 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the membrane unit may have a rectangular cross-section, and a plurality of the ultrasonic application units may be positioned radially adjacent to the outer surface of the membrane unit.

그리고 상기 멤브레인 유닛은 사각형 단면을 가지며, 상기 초음파인가부는 상기 멤브레인 유닛의 외면에 근접하게 감싸도록 사각형 단면을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the membrane unit may have a rectangular cross-section, and the ultrasonic wave applying unit may have a rectangular cross-section so as to surround the outer surface of the membrane unit closely.

또한, 상기 미세버블 방출유닛을 상기 챔버에 탈부착시키는 탈부착부재를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, it may be characterized in that it further comprises a detachable member for attaching and detaching the microbubble discharging unit to the chamber.

그리고 상기 초음파인가부를 상기 챔버에 탈부착시키는 탈부착수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And it may be characterized in that it further comprises a detachable means for attaching and detaching the ultrasonic applying unit to the chamber.

또한, 상기 초음파인가부와 상기 챔버 사이에 구비되어, 상기 초음파인가부에서 생성되어 상기 챔버에 전달되는 진동을 흡수하는 진동흡수부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, it may further include a vibration absorber provided between the ultrasonic wave applying unit and the chamber to absorb the vibration generated by the ultrasonic wave applying unit and transmitted to the chamber.

그리고 상기 기체공급라인 일측에 구비되어 공급되는 기체의 압력을 측정하는 압력센서와, 상기 기체공급라인에서 상기 미세버블방출유닛으로 공급되는 기체의 유량을 조절하는 조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. and a pressure sensor provided on one side of the gas supply line to measure the pressure of the supplied gas, and a control valve for controlling the flow rate of the gas supplied from the gas supply line to the microbubble discharging unit. can

또한, 상기 초음파인가부를 통해 인가되는 초음파의 출력을 조절하는 출력조절부와, 상기 압력센서에서 측정된 값을 기반으로 상기 조절밸브를 제어하여 상기 미세버블방출유닛으로 공급되는 기체의 유량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, an output control unit for controlling the output of the ultrasound applied through the ultrasound applying unit, and controlling the control valve based on the value measured by the pressure sensor to adjust the flow rate of the gas supplied to the microbubble discharging unit It may be characterized in that it further comprises a control unit.

본 발명의 제2목적은, 미세버블 생성방법에 있어서, 기체공급라인을 통해 챔버 내에 설치된 미세버블방출유닛 내부로 기체가 공급되는 제1단계; 상기 미세버블방출유닛의 외면을 구성하며 미세 다공이 형성된 멤브레인유닛을 통해 외부로 기포가 생성되는 제2단계; 및 상기 기포가 생성되는 방향과 교차되는 방향으로 초음파인가부를 통해 초음파를 인가하여 상기 기포에 전단력을 가하여 상기 멤브레인유닛 표면으로부터 미세버블이 탈착되는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is to provide a method for generating microbubbles, comprising: a first step of supplying gas into a microbubble discharging unit installed in a chamber through a gas supply line; a second step of generating air bubbles to the outside through the membrane unit in which micropores are formed and constituting the outer surface of the microbubble discharging unit; and a third step in which the microbubbles are detached from the surface of the membrane unit by applying an ultrasonic wave through an ultrasonic wave applying unit in a direction crossing the direction in which the bubbles are generated and applying a shear force to the bubbles. It can be achieved as a method of generating microbubbles applying

그리고 상기 초음파인가부는 상기 미세버블방출유닛이 설치된 챔버의 일측면 또는 타측면에 설치되며, 상기 제3단계에서, 상기 멤브레인유닛의 평면방향과 평행한 방향으로 초음파를 인가시키는 것을 특징으로 할 수 있다. And the ultrasonic application unit is installed on one side or the other side of the chamber in which the microbubble emitting unit is installed, and in the third step, it may be characterized in that it applies ultrasonic waves in a direction parallel to the plane direction of the membrane unit. .

또한, 상기 제1단계에서, 제어부가 기체공급라인 일측에 구비된 압력센서에서 측정된 기체의 압력값을 기반으로 조절밸브를 제어하여 미세버블방출유닛으로 공급되는 기체의 유량을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, in the first step, the control unit controls the control valve based on the pressure value of the gas measured by the pressure sensor provided on one side of the gas supply line to adjust the flow rate of the gas supplied to the microbubble discharging unit, characterized in that can do.

그리고 상기 제3단계에서, 제어부가 복수의 초음파인가부를 선택적으로 구동하도록 제어하며, 출력조절부를 제어하여 상기 초음파인가부를 통해 인가되는 초음파의 출력을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다. And in the third step, the control unit may control to selectively drive the plurality of ultrasound application units, and control the output control unit to adjust the output of the ultrasound applied through the ultrasound application unit.

본 발명의 실시예에 따른 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치 및 생성방법에 따르면, 초음파 인가부를 적용하여, 멤브레인 표면에서 기포의 성장이 진행되기 전에 기포를 탈착시켜 미세버블을 생성할 수 있는 효과를 갖는다. According to the apparatus and method for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied according to an embodiment of the present invention, the effect of generating microbubbles by applying an ultrasonic wave applying unit to desorb the air bubbles before growth of the air bubbles from the membrane surface has

본 발명의 실시예에 따른 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치 및 생성방법에 따르면, 미세버블 생성은 기체 공급에 의해 멤브레인 표면에 기포가 형성하게 되고, 이때 인가된 초음파에 의해 기포는 수축과 팽창을 반복 하게 되며, 지속적인 초음파 파장에 노출된 기포에 전단력이 가해지고 이로 인해 기포는 멤브레인 표면으로부터 탈착되어 미세기포를 형성하게 되는 효과를 갖는다.According to the apparatus and method for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied according to an embodiment of the present invention, in the microbubble generation, air bubbles are formed on the surface of the membrane by gas supply, and at this time, the air bubbles contract and expand by the applied ultrasound. is repeated, and a shear force is applied to the bubbles exposed to the continuous ultrasonic wave, which has the effect of desorbing from the membrane surface and forming microbubbles.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치 및 생성방법에 따르면, 다수의 초음파 인가부 설치하여, 선택적 기체공급을 통한 나노버블 기체를 다양화할 수 있으며, 멤브레인 다공 사이즈(porous size)를 조절하여 다양한 사이즈의 나노버블 생성이 가능하기 때문에 폭넓은 응용예, 적용예가 가능한 장점이 있다. And, according to the apparatus and method for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied according to an embodiment of the present invention, a plurality of ultrasonicators can be installed to diversify the nanobubble gas through selective gas supply, and the membrane porous size (porous size) is provided. size) can be adjusted to create nanobubbles of various sizes, so it has the advantage of enabling a wide range of applications and examples.

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.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be able

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 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 다수의 미세다공이 형성된 멤브레인을 통해 버블이 생성되는 과정을 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 미세버블이 생성되는 과정을 나타낸 단면도,
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 원형단면의 멤브레인 유닛과 주변에 4개의 초음파 인가부를 갖는 미세버블 생성장치의 단면도,
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 원형단면의 멤브레인 유닛과 주변에 8개의 초음파 인가부를 갖는 미세버블 생성장치의 단면도,
도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 원형단면의 멤브레인 유닛과 주변에 4개의 환형 단면을 갖는 초음파 인가부를 갖는 미세버블 생성장치의 단면도,
도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 원형단면의 멤브레인 유닛과 원형단면의 초음파 인가부를 갖는 미세버블 생성장치의 단면도,
도 5e는 본 발명의 실시예에 따른 사각 단면의 멤브레인 유닛과 주변에 4개의 초음파 인가부를 갖는 미세버블 생성장치의 단면도,
도 5f는 본 발명의 실시예에 따른 사각 단면의 멤브레인 유닛과 사각 단면의 초음파 인가부를 갖는 미세버블 생성장치의 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착부재와 탈부착 수단을 갖는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치의 단면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치의 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
The following drawings attached to the present specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited to the matters described in those drawings It should not be construed as being limited.
1 is a cross-sectional view showing a process in which bubbles are generated through a membrane in which a plurality of micropores are formed in the prior art;
2 is a cross-sectional view of an apparatus for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied according to a first embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view of an apparatus for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied according to a second embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view showing a process of generating microbubbles according to an embodiment of the present invention;
5A is a cross-sectional view of a microbubble generating device having a circular cross-section membrane unit and four ultrasonic wave applying units around it according to an embodiment of the present invention;
5B is a cross-sectional view of a microbubble generating device having a circular cross-section membrane unit and eight ultrasonic wave applying units around it according to an embodiment of the present invention;
5C is a cross-sectional view of a microbubble generating device having a circular cross-section membrane unit and an ultrasonic wave applying unit having four annular cross-sections around it according to an embodiment of the present invention;
5D is a cross-sectional view of an apparatus for generating microbubbles having a circular cross-section membrane unit and an ultrasonic wave applying unit having a circular cross-section according to an embodiment of the present invention;
5E is a cross-sectional view of a microbubble generating device having a membrane unit having a rectangular cross section and four ultrasonic wave applying units around it according to an embodiment of the present invention;
5f is a cross-sectional view of a microbubble generating device having a rectangular cross-section membrane unit and an ultrasonic wave applying unit having a square cross-section according to an embodiment of the present invention;
6 is a cross-sectional view of a microbubble generating device to which an ultrasonic wave is applied and a membrane having a detachable member and detachable means according to an embodiment of the present invention;
7 is a cross-sectional view of a microbubble generating device to which an integrated membrane and ultrasonic waves are applied according to an embodiment of the present invention;
8 is a block diagram illustrating a signal flow of a control unit according to an embodiment of the present invention.

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.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and that the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

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.In this specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thickness of the components is exaggerated for effective description of the technical content.

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.Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and/or plan views, which are ideal illustrative views of the present invention. In the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content. Accordingly, the shape of the illustrative drawing may be modified due to manufacturing technology and/or tolerance. Therefore, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in the form generated according to the manufacturing process. For example, the region shown at right angles may be rounded or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have properties, and the shapes of the illustrated regions in the drawings are intended to illustrate specific shapes of regions of the device and not to limit the scope of the invention. In various embodiments of the present specification, terms such as first, second, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

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.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the terms 'comprises' and/or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.

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.In describing the specific embodiments below, various specific contents have been prepared to more specifically describe the invention and help understanding. However, a reader having enough knowledge in this field to understand the present invention may recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known and not largely related to the invention are not described in order to avoid confusion without any reason in describing the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, the configuration and function of the microbubble generating apparatus 100 to which the membrane and ultrasonic waves are applied according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 실시예에 따른 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치(100)에 따르면, 초음파인가부(40)를 적용하여, 멤브레인 표면에서 기포의 성장이 진행되기 전에 기포를 탈착시켜 미세버블을 생성할 수 있게 된다. According to the apparatus 100 for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied according to an embodiment of the present invention, by applying the ultrasonic wave applying unit 40, the microbubbles are generated by desorbing the air bubbles before the growth of the air bubbles on the membrane surface. be able to do

그리고 미세버블 생성은 기체 공급에 의해 멤브레인 표면에 기포가 형성하게 되고, 이때 인가된 초음파에 의해 기포는 수축과 팽창을 반복 하게 되며, 지속적인 초음파 파장에 노출된 기포에 전단력이 가해지고 이로 인해 기포는 멤브레인 표면으로부터 탈착되어 미세기포를 형성하게 된다. And in the generation of microbubbles, air bubbles are formed on the membrane surface by gas supply. At this time, the bubbles repeat contraction and expansion by the applied ultrasonic wave, and shear force is applied to the air bubbles exposed to the continuous ultrasonic wave waves. It is desorbed from the membrane surface to form microbubbles.

또한, 다수의 초음파인가부(40) 설치하여, 선택적 기체공급을 통한 나노버블 기체를 다양화할 수 있으며, 멤브레인 다공(31) 사이즈(porous size)를 조절하여 다양한 사이즈의 나노버블 생성이 가능하기 때문에 폭넓은 응용예, 적용예가 가능하다. In addition, by installing a plurality of ultrasonicators 40, it is possible to diversify the nanobubble gas through selective gas supply, and it is possible to generate nanobubbles of various sizes by adjusting the porous size of the membrane porous 31. A wide range of applications and applications are possible.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 본 발명의 제1실시예에 따른 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 전제적으로, 유체가 수용되는 챔버(10)와, 챔버(10)에 수용된 유체 내로 기체를 공급하는 기체공급라인(20)과, 챔버(10) 내부에 설치되며, 기체공급라인(20)을 통해 공급되는 기체가 내부로 유입되어 외부로 기포를 생성시키는 미세버블방출유닛과, 미세버블방출유닛을 통해 생성되는 기포 측으로 초음파를 인가하여 미세버블 형태로 방출시키도록 하는 초음파인가부(40) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. 2 is a cross-sectional view of a microbubble generating apparatus 100 to which a membrane and ultrasonic waves are applied according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2 , the microbubble generating apparatus 100 to which the membrane and ultrasonic waves are applied according to the first embodiment of the present invention is premised into a chamber 10 in which a fluid is accommodated, and a fluid accommodated in the chamber 10 . A gas supply line 20 for supplying gas, a microbubble discharge unit installed inside the chamber 10, the gas supplied through the gas supply line 20 flows into the inside to generate bubbles to the outside; It can be seen that it can be configured to include an ultrasonic wave applying unit 40 that applies ultrasonic waves to the bubbles generated through the bubble releasing unit and emits them in the form of microbubbles.

챔버(10) 내에 수용되는 유체는 구체적 실시예에서 물(1)일 수 있으며, 초음파인가부(40)는 압전소자 등과 같은 진동자로 구성될 수 있으며, 초음파를 가진, 인가시킬 수 있는 것이라면 그 구체적인 구성은 한정되지 않는다. The fluid accommodated in the chamber 10 may be water 1 in a specific embodiment, and the ultrasonic wave applying unit 40 may be composed of a vibrator such as a piezoelectric element, and if it has ultrasonic waves, it can be applied. The configuration is not limited.

도 2에 도시된 바와 같이, 초음파인가부(40)는 미세버블방출유닛이 설치된 챔버(10)의 측면에 복수로 설치되어 질 수 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 2 , it can be seen that a plurality of ultrasonic application units 40 may be installed on the side of the chamber 10 in which the microbubble discharging unit is installed.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 초음파인가부(40)는 미세버블방출유닛이 설치된 챔버(10)의 측면과 대향되는 타측면에 복수로 설치되어 질 수도 있음을 알 수 있다. 3 is a cross-sectional view of a microbubble generating apparatus 100 to which a membrane and ultrasonic waves are applied according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3 , it can be seen that a plurality of ultrasonic application units 40 may be installed on the other side opposite to the side surface of the chamber 10 in which the microbubble discharging unit is installed.

본 발명의 실시예에 따른 미세버블방출유닛은 내부공간을 가지며 외면에 미세한 다공(31)이 형성된 멤브레인유닛(30)으로 구성된다. The microbubble discharging unit according to an embodiment of the present invention is composed of a membrane unit 30 having an inner space and having fine pores 31 formed on an outer surface thereof.

초음파인가부(40)는, 미세버블의 방출방향과 교차되는 방향으로 초음파를 가진시키게 된다. 바람직하게는 멤브레인유닛(30)의 평면방향과 평행한 방향으로 초음파를 인가시키게 된다. 즉, 멤브레인 유닛(30) 표면에서 생성되는 기포에 전단력이 가해지는 방향으로 초음파가 인가되도록 한다. The ultrasonic wave applying unit 40 excites the ultrasonic waves in a direction crossing the emission direction of the microbubbles. Preferably, the ultrasonic wave is applied in a direction parallel to the plane direction of the membrane unit 30 . That is, the ultrasonic wave is applied in a direction in which a shear force is applied to the bubbles generated on the surface of the membrane unit 30 .

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 미세버블이 생성되는 과정을 나타낸 단면도를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 미세버블 생성은 기체 공급에 의해 멤브레인 유닛(30) 표면에 기포가 형성하게 되고, 이때 인가된 초음파에 의해 기포는 수축과 팽창을 반복하게 되며, 지속적인 초음파 파장에 노출된 기포에 전단력이 가해지고 이로 인해 기포는 멤브레인 유닛(30) 표면으로부터 탈착되어 미세기포를 형성하게 된다. 4 is a cross-sectional view illustrating a process of generating microbubbles according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4 , in the generation of microbubbles, air bubbles are formed on the surface of the membrane unit 30 by gas supply, and at this time, the air bubbles repeat contraction and expansion by the applied ultrasound, and are continuously exposed to ultrasonic waves. A shear force is applied to the formed bubbles, which causes the bubbles to be detached from the surface of the membrane unit 30 to form microbubbles.

초음파인가부(40)가 멤브레인 유닛(30)의 표면에 근접하게 다수 설치되어 초음파를 멤브레인 유닛(30)의 평면방향과 평행하게 가진시키게 위해, 멤브레인 유닛(30)과 초음파인가부(40)는 다양한 형태로 구성될 수 있다. A plurality of ultrasonic wave applying units 40 are installed close to the surface of the membrane unit 30 to excite the ultrasonic waves in parallel to the plane direction of the membrane unit 30 , the membrane unit 30 and the ultrasonic wave applying unit 40 are It may be configured in various forms.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 원형단면의 멤브레인 유닛(30)과 주변에 4개의 초음파인가부(40)를 갖는 미세버블 생성장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 원형단면의 멤브레인 유닛(30)과 주변에 8개의 초음파인가부(40)를 갖는 미세버블 생성장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 멤브레인 유닛(30)은 원형단면을 갖도록 구성될 수 있고, 이러한 멤브레인 유닛(30)과 소정간격 이격되어 복수의 초음파인가부가 방사형으로 복수가 설치될 수 있다. 5A is a cross-sectional view of a microbubble generating apparatus 100 having a circular cross-section membrane unit 30 and four ultrasonic wave applying units 40 around it according to an embodiment of the present invention. 5B is a cross-sectional view of a microbubble generating device 100 having a circular cross-section membrane unit 30 and eight ultrasonic wave applying units 40 around it according to an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 5A and 5B , the membrane unit 30 may be configured to have a circular cross-section, and spaced apart from the membrane unit 30 by a predetermined distance, a plurality of ultrasonically applied units may be radially installed. .

제어부(55)는 복수의 초음파인가부(40)를 선택적으로 구동하여 다양한 사이즈의 미세버블을 생성시킬 수 있다. The controller 55 may selectively drive the plurality of ultrasonic wave applying units 40 to generate microbubbles of various sizes.

도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 원형단면의 멤브레인 유닛(30)과 주변에 4개의 환형 단면을 갖는 초음파인가부(40)를 갖는 미세버블 생성장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 원형단면의 멤브레인 유닛(30)과 원형단면의 초음파인가부(40)를 갖는 미세버블 생성장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 환형단면을 갖는 초음파인가부(40)를 방사형으로 복수로 배치하거나 도 5d에 도시된 바와 같이, 원형 단면의 초음파인가부(40)를 설치하여, 멤브레인 유닛(30)의 평면방향과 더욱 평행하게 초음파를 인가하여 기포에 전단력이 가해질 수 있도록 구성될 수 있음을 알 수 있다.5C is a cross-sectional view of a microbubble generating device 100 having a circular cross-section membrane unit 30 and an ultrasonic wave applying unit 40 having four annular cross-sections around it according to an embodiment of the present invention. FIG. 5D is a cross-sectional view of a microbubble generating apparatus 100 having a circular cross-section membrane unit 30 and an ultrasonic wave applying unit 40 having a circular cross-section according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5C , a plurality of ultrasonic wave applying units 40 having an annular cross-section are arranged radially or, as shown in FIG. 5D , an ultrasonic wave applying unit 40 having a circular cross-section is installed to form a membrane unit 30 ), it can be seen that it can be configured so that a shear force can be applied to the bubbles by applying ultrasonic waves more parallel to the plane direction.

도 5e는 본 발명의 실시예에 따른 사각 단면의 멤브레인 유닛(30)과 주변에 4개의 초음파인가부(40)를 갖는 미세버블 생성장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 5f는 본 발명의 실시예에 따른 사각 단면의 멤브레인 유닛(30)과 사각 단면의 초음파인가부(40)를 갖는 미세버블 생성장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 5e에 도시된 바와 같이, 멤브레인 유닛(30)은 사각형 단면을 가질 수 있으며, 초음파인가부(40)는 복수로 멤브레인 유닛(30)의 외면에 근접하게 설치될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 도 5f에 도시된 바와 같이, 멤브레인 유닛(30)의 전단측 외곽을 둘러싸도록 사각형 단면의 초음파인가부(40)를 설치하여, 멤브레인 유닛(30)의 평면방향과 더욱 평행하게 초음파를 인가하여 기포에 전단력이 가해질 수 있도록 구성될 수 있음을 알 수 있다.FIG. 5E is a cross-sectional view of a microbubble generating apparatus 100 having a membrane unit 30 having a square cross section and four ultrasonic waves applying units 40 around it according to an embodiment of the present invention. And FIG. 5f is a cross-sectional view showing a microbubble generating apparatus 100 having a rectangular cross-section membrane unit 30 and an ultrasonic wave applying unit 40 having a square cross-section according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5E , it can be seen that the membrane unit 30 may have a rectangular cross-section, and a plurality of ultrasonic wave applying units 40 may be installed adjacent to the outer surface of the membrane unit 30 . In addition, as shown in FIG. 5F , an ultrasonic wave applying unit 40 having a rectangular cross section is installed to surround the front end side of the membrane unit 30 to apply ultrasonic waves more parallel to the planar direction of the membrane unit 30 . It can be seen that it can be configured so that a shear force can be applied to the bubble.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착부재(32)와 탈부착수단(41)을 갖는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 탈부착수단(41)을 구비하여, 초음파인가부(40)를 챔버(10)에 탈부착, 조립이 가능하도록 구성될 수 있다. 따라서 다양한 출력과 형태를 갖는 초음파인가부(40)를 설계하여 교체 설치할 수 있도록 구성된다. 또한, 탈부착부재(32)를 통해 멤브레인 유닛(30) 역시 챔버(10)에서 탈부착 가능하도록 구성될 수 있다. 따라서 각각 다양한 다공(31) 사이즈를 갖는 멤브레인 유닛(30)을 교체, 변경, 조절하여 다양한 사이즈의 미세버블을 생성할 수 있다. 6 is a cross-sectional view of a microbubble generating apparatus 100 to which an ultrasonic wave is applied and a membrane having a detachable member 32 and a detachable means 41 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6 , the ultrasonic application unit 40 may be detachably attached to the chamber 10 and assembled with the detachable means 41 . Therefore, the ultrasonic application unit 40 having various outputs and shapes is designed so that it can be installed and replaced. In addition, the membrane unit 30 may also be configured to be detachable from the chamber 10 through the detachable member 32 . Therefore, microbubbles of various sizes can be generated by replacing, changing, and adjusting the membrane unit 30 having various pore 31 sizes.

또한, 초음파인가부(40)와 챔버(10) 사이에 댐퍼 등으로 구성된 진동흡수부(42)를 구비하여, 초음파인가부(40)에 의한 진동이 멤브레인 유닛(30) 측으로 전달되지 않도록 구성된다. 즉, 본 발명의 실시예에서 인가되는 초음파는 멤브레인 유닛(30)에 진동을 가하지 않고 오직, 멤브레인 유닛(30) 표면에 생성되는 기포에 전단력을 인가해 주기 위해 구성된다. In addition, a vibration absorbing unit 42 composed of a damper or the like is provided between the ultrasonic wave applying unit 40 and the chamber 10 so that vibration by the ultrasonic applying unit 40 is not transmitted to the membrane unit 30 side. . That is, the ultrasonic wave applied in the embodiment of the present invention is configured to apply a shear force to the air bubbles generated on the surface of the membrane unit 30 without applying vibration to the membrane unit 30 .

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 멤브레인 유닛(30)과 챔버(10) 사이에 연결판(33)을 구비하여, 이러한 연결판(33)의 외각측에 다수의 초음파인가부(40)를 설치하여 멤브레인 유닛(30)과 초음파인가부(40)를 일체형으로 구성할 수 있음을 알 수 있다. 이때, 초음파인가부(40)와 연결판(33) 사이에 댐퍼 등으로 구성된 진동흡수부를 설치하여 초음파인가부(40)에 따른 진동이 멤브레인 유닛(30)에 전달되지 않도록 구성됨이 바람직하다. 7 is a cross-sectional view of the microbubble generating apparatus 100 to which an integrated membrane and ultrasonic waves are applied according to an embodiment of the present invention. 7, in the embodiment of the present invention, a connecting plate 33 is provided between the membrane unit 30 and the chamber 10, and a plurality of ultrasonic application units are provided on the outer side of the connecting plate 33. It can be seen that the membrane unit 30 and the ultrasonic wave applying unit 40 can be integrally configured by installing 40 . At this time, it is preferable to install a vibration absorbing part composed of a damper or the like between the ultrasonic applying part 40 and the connecting plate 33 so that the vibration according to the ultrasonic applying part 40 is not transmitted to the membrane unit 30 .

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제어부(55)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 미세버블 생성장치(100)는, 기체공급라인(20) 일측에 압력센서(21)를 구비하여 공급되는 기체의 압력을 실시간으로 측정하도록 구성될 수 있다. 또한, 기체공급라인(20)에 구비되는 조절밸브(22)를 통해 멤브레인 유닛(30) 내부로 공급되는 기체의 유량을 조절할 수 있다. 그리고 출력조절부(43)를 통해 초음파인가부(40)를 통해 인가되는 초음파의 출력을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 8 is a block diagram illustrating a signal flow of the control unit 55 according to an embodiment of the present invention. The apparatus 100 for generating fine bubbles according to an embodiment of the present invention may be configured to include a pressure sensor 21 on one side of the gas supply line 20 to measure the pressure of the supplied gas in real time. In addition, the flow rate of the gas supplied into the membrane unit 30 through the control valve 22 provided in the gas supply line 20 can be adjusted. And it may be configured to adjust the output of the ultrasonic wave applied through the ultrasonic wave applying unit 40 through the output adjusting unit (43).

따라서 도 8에 도시된 바와 같이, 제어부(55)는 복수의 초음파인가부(40)를 선택적으로 구동하도록 제어할 수 있으며, 압력센서(21)에서 측정된 값을 기반으로 조절밸브(22)를 제어하여 멤브레인 유닛(30) 내부로 공급되는 기체의 유량을 조절할 수 있고, 또한, 출력조절부(43)를 제어하여 초음파인가부(40)를 통해 인가되는 초음파의 출력을 조절하여, 다양한 사이즈의 미세버블을 생성하도록 제어할 수 있다. Therefore, as shown in FIG. 8 , the control unit 55 may control to selectively drive the plurality of ultrasonic application units 40 , and may operate the control valve 22 based on the value measured by the pressure sensor 21 . By controlling the flow rate of the gas supplied into the membrane unit 30 can be adjusted, and also by controlling the output control unit 43 to adjust the output of the ultrasound applied through the ultrasound applying unit 40, various sizes of It can be controlled to generate microbubbles.

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.In addition, in the apparatus and method described above, the configuration and method of the above-described embodiments are not limitedly applicable, but all or part of each embodiment is selectively combined so that various modifications can be made to the embodiments. may be configured.

1:물
10:챔버
20:기체공급라인
21:압력센서
22:조절밸브
30:멤브레인 유닛
31:다공
32:탈부착부재
33:연결판
40:초음파인가부
41:탈부착수단
42:진동흡수부
43:출력조절부
50:제어부
100:멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치
1: water
10: chamber
20: gas supply line
21: pressure sensor
22: control valve
30: membrane unit
31: perforated
32: detachable member
33: connecting plate
40: Ultrasound
41: detachable means
42: vibration absorption unit
43: output control unit
50: control unit
100: Micro-bubble generating device applying membrane and ultrasound

Claims (17)

미세버블 생성장치에 있어서,
유체가 수용되는 챔버;
상기 챔버에 수용된 유체 내로 기체를 공급하는 기체공급라인;
상기 챔버 내부에 설치되며, 상기 기체공급라인을 통해 공급되는 기체가 내부로 유입되어 외부로 미세기포를 생성시키는 미세버블방출유닛; 및
상기 미세버블방출유닛을 통해 생성되어 방출된 미세기포 측으로 초음파를 인가하여 초미세버블 형태로 생성시키도록 하는 초음파인가부;를 포함하고,
상기 초음파인가부는 상기 미세버블방출유닛이 설치된 챔버의 일측면 또는 타측면에 설치되며, 상기 미세버블의 방출방향과 교차되는 방향으로 초음파를 인가시키며,
상기 미세버블방출유닛은 내부공간을 가지며 외면에 미세한 다공이 형성된 멤브레인유닛으로 구성되고, 상기 초음파인가부는 상기 멤브레인유닛의 평면방향과 평행한 방향으로 초음파를 인가시키고,
상기 멤브레인 유닛은 원형 단면을 가지며, 상기 초음파인가부는 복수로 상기 멤브레인 유닛의 외면에 특정간격 이격되어 서로 원주방향으로 이격된 방사형태로 위치되거나, 상기 멤브레인 유닛의 외면에 특정간격 이격되어 감싸도록 원형 단면을 갖거나 또는
상기 멤브레인 유닛은 사각형 단면을 가지며, 상기 초음파인가부는 복수로 상기 멤브레인 유닛의 외면에 특정간격 이격되어 방사형태로 위치되거나. 상기 멤브레인 유닛의 외면에 특정간격 이격되어 감싸도록 사각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치.
In the microbubble generating device,
a chamber in which the fluid is received;
a gas supply line for supplying gas into the fluid accommodated in the chamber;
a microbubble discharging unit installed inside the chamber, the gas supplied through the gas supply line is introduced into the inside to generate microbubbles to the outside; and
Including; and an ultrasonic wave applying unit that applies ultrasonic waves to the microbubbles generated and emitted through the microbubble releasing unit to generate ultrafine bubbles.
The ultrasound applying unit is installed on one side or the other side of the chamber in which the microbubble discharging unit is installed, and applies the ultrasound in a direction crossing the discharging direction of the microbubbles,
The microbubble releasing unit is composed of a membrane unit having an inner space and having fine pores formed on the outer surface, and the ultrasonic wave applying unit applies ultrasonic waves in a direction parallel to the plane direction of the membrane unit,
The membrane unit has a circular cross section, and a plurality of the ultrasonic wave applying units are spaced apart from each other at a specific distance on the outer surface of the membrane unit and positioned radially spaced apart from each other in the circumferential direction, or are spaced apart from each other at a specific distance to surround the outer surface of the membrane unit. have a cross section or
The membrane unit has a rectangular cross section, and a plurality of the ultrasonic application units are spaced apart from each other at a specific interval on the outer surface of the membrane unit and positioned in a radial shape. An apparatus for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied, characterized in that it has a rectangular cross section to surround the outer surface of the membrane unit at a specific interval.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 미세버블 방출유닛을 상기 챔버에 탈부착시키는 탈부착부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치.
The method of claim 1,
Micro-bubble generating device to which a membrane and ultrasonic waves are applied, characterized in that it further comprises a detachable member for attaching and detaching the micro-bubble discharging unit to the chamber.
제 1항에 있어서,
상기 초음파인가부를 상기 챔버에 탈부착시키는 탈부착수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치.
The method of claim 1,
The apparatus for generating microbubbles using a membrane and ultrasonic waves, characterized in that it further comprises a detachable means for attaching and detaching the ultrasonicator to the chamber.
제 1항에 있어서,
상기 초음파인가부와 상기 챔버 사이에 구비되어, 상기 초음파인가부에서 생성되어 상기 챔버에 전달되는 진동을 흡수하는 진동흡수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치.
The method of claim 1,
The apparatus for generating microbubbles using a membrane and ultrasonic waves, characterized in that it further comprises a vibration absorber provided between the ultrasonicator and the chamber to absorb vibrations generated by the ultrasonicator and transmitted to the chamber.
제 1항에 있어서,
상기 기체공급라인 일측에 구비되어 공급되는 기체의 압력을 측정하는 압력센서와, 상기 기체공급라인에서 상기 미세버블방출유닛으로 공급되는 기체의 유량을 조절하는 조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치.
The method of claim 1,
Membrane characterized in that it further comprises a pressure sensor provided on one side of the gas supply line to measure the pressure of the supplied gas, and a control valve for controlling the flow rate of the gas supplied from the gas supply line to the microbubble discharging unit. A microbubble generating device using and ultrasonic waves.
제 12항에 있어서,
상기 초음파인가부를 통해 인가되는 초음파의 출력을 조절하는 출력조절부와, 상기 압력센서에서 측정된 값을 기반으로 상기 조절밸브를 제어하여 상기 미세버블방출유닛으로 공급되는 기체의 유량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치.
13. The method of claim 12,
an output control unit for adjusting the output of the ultrasound applied through the ultrasound application unit, and a control unit for controlling the control valve based on the value measured by the pressure sensor to adjust the flow rate of the gas supplied to the microbubble discharging unit; Microbubble generating device to which a membrane and ultrasonic waves are applied, characterized in that it further comprises.
제 1항, 및 제 9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성장치를 이용한, 미세버블 생성방법에 있어서,
기체공급라인을 통해 챔버 내에 설치된 미세버블방출유닛 내부로 기체가 공급되는 제1단계;
상기 미세버블방출유닛의 외면을 구성하며 미세 다공이 형성된 멤브레인유닛을 통해 외부로 기포가 생성되는 제2단계; 및
상기 기포가 생성되는 방향과 교차되는 방향으로 초음파인가부를 통해 초음파를 인가하여 상기 기포에 전단력을 가하여 상기 멤브레인유닛 표면으로부터 미세버블이 탈착되는 제3단계;를 포함하고,
상기 초음파인가부는 상기 미세버블방출유닛이 설치된 챔버의 일측면 또는 타측면에 설치되며, 상기 제3단계에서, 상기 멤브레인유닛의 평면방향과 평행한 방향으로 초음파를 인가시키는 것을 특징으로 하는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성방법.
14. A method for generating microbubbles using the membrane according to any one of claims 1 and 9 to 13 and the device for generating microbubbles to which ultrasonic waves are applied,
a first step of supplying gas into the microbubble discharging unit installed in the chamber through the gas supply line;
a second step of generating air bubbles to the outside through the membrane unit in which micropores are formed and constituting the outer surface of the microbubble discharging unit; and
A third step of desorption of microbubbles from the surface of the membrane unit by applying an ultrasonic wave through an ultrasonic wave applying unit in a direction crossing the direction in which the bubbles are generated and applying a shear force to the bubbles;
The ultrasound application unit is installed on one side or the other side of the chamber in which the microbubble discharging unit is installed, and in the third step, the membrane and ultrasound, characterized in that it applies the ultrasound in a direction parallel to the plane direction of the membrane unit A method of generating microbubbles using
삭제delete 제 14항에 있어서,
상기 제1단계에서,
제어부가 기체공급라인 일측에 구비된 압력센서에서 측정된 기체의 압력값을 기반으로 조절밸브를 제어하여 미세버블방출유닛으로 공급되는 기체의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성방법.
15. The method of claim 14,
In the first step,
The control unit controls the control valve based on the pressure value of the gas measured by the pressure sensor provided on one side of the gas supply line to adjust the flow rate of the gas supplied to the microbubble discharging unit. creation method.
제 16항에 있어서,
상기 제3단계에서
제어부가 복수의 초음파인가부를 선택적으로 구동하도록 제어하며, 출력조절부를 제어하여 상기 초음파인가부를 통해 인가되는 초음파의 출력을 조절하는 것을 특징으로 하는 멤브레인과 초음파를 적용한 미세버블 생성방법.
17. The method of claim 16,
in the third step
A method for generating microbubbles to which a membrane and ultrasonic waves are applied, characterized in that the control unit controls to selectively drive the plurality of ultrasound application units, and controls the output control unit to adjust the output of the ultrasound applied through the ultrasound application unit.
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