KR102360218B1 - 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템 및 생성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템 및 생성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세버블수 생성하는 미세버블 생성장치; 상기 미세버블 생성장치에서 생성된 미세버블수가 유입되며, 일단에 구비되는 음극자와 타단에 구비되는 양극자에 의해 내부에 전기장이 형성되고, 상기 미세버블수의 초미세버블이 상기 양극자 측으로 이동, 포집되도록 하는 1차 저장소; 및 상기 1차 저장소에서 수집, 포집된 고농축 초미세버블수가 저장되는 고농도 초미세버블수 저장소;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템 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.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 초미세버블 생성 장치와 전기장을 형성시키기 위한 전극과 멤브레인 필터를 가지는 고농축 초미세버블 생성 시스템 및 생성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 미세버블 생성장치를 포함하고 있으며 decompression, cavitation, gas-liquid mixing type 등의 다양한 미세버블 생성 기법의 폭넓은 적용이 가능하며, 생성된 미세버블수는 전기장이 형성되어 있는 1차 저장소로 공급되고, 1차 저장소의 양 측면은 음극자와 양극자가 부착되어 있으며 전원 공급에 의해 전기장이 걸려 있는 상태이며, 또한 1차 저장소를 정확히 2등분 하는 멤브레인 필터가 가운데 배치되어 있어, 초미세 버블의 원활한 이동을 제공하며 농도가 서로 다른 물의 이동을 최대한 억제하여 농도가 희석되는 현상을 방지할 수 있는, 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템 및 생성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 미세버블 생성장치에 의해 생성된 미세버블수를 1차 저장소로 이동시킨 후, 음전하를 띠는 버블들을 전기장이 형성된 1차 저장소의 양극자 측으로 수집, 포집시키고 동시에 1차 저장소를 구획하는 멤브레인 필터에 의해 특정 입자 미만의 초미세버블수 만을 포집시켜 고농도 초미세버블수를 생성할 수 있는 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 1차 저장소의 제1공간의 초미세버블수가 걸러진 물은 임시저장소를 거친 후, 제1바이패스 유로를 통해 미세버블 생성장치의 원수로 공급되고, 고농도 초미세버블 저장소에 포집된 고농도 초미세버블수는 제2바이패스 유로를 통해 1차 저장소로 재공급되어 더 높은 고동도 초미세버블수 생성이 가능하며 상기의 단위 공정을 반복함으로써 초미세버블 농도를 더 높일 수 있는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템 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, 고농축 초미세버블 생성시스템에 있어서, 미세버블수 생성하는 미세버블 생성장치; 상기 미세버블 생성장치에서 생성된 미세버블수가 유입되며, 일단에 구비되는 음극자와 타단에 구비되는 양극자에 의해 내부에 전기장이 형성되고, 상기 미세버블수의 초미세버블이 상기 양극자 측으로 이동, 포집되도록 하는 1차 저장소; 및 상기 1차 저장소에서 수집, 포집된 고농축 초미세버블수가 저장되는 고농도 초미세버블수 저장소;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 음극자와 양극자에 연결되어 전압을 인가하는 전압인가부를 더 포함하고, 상기 초미세버블은 음전하를 가지므로 상기 양극자 측으로 이동, 포집되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 1차 저장소 내에는 상기 1차 저장소를 제1공간과 제2공간으로 구획하는 멤브레인 필터가 구비되며, 상기 음극자는 상기 제1공간에 구비되며, 상기 양극자는 상기 제2공간에 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 1차 저장소에서 미세버블수 내의 특정 크기 이하의 초미세버블이 상기 멤브레인 필터를 거쳐 상기 제2공간으로 이동되어 상기 제2공간에 고농도 초미세버블수가 포집되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 멤브레인 필터는 0.4 ~ 0.5um의 공극크기를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 제1공간 내의 초미세버블수가 걸러진 물이 유입되는 임시저장소와, 상기 제1공간과 상기 임시저장소 사이에 구비되는 제1배출관과, 상기 제1배출관 일측에 구비되는 제1밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 제2공간과 상기 고농도 초미세버블수 저장소 사이에 구비되는 제2배출관과, 상기 제2배출관 일측에 구비되는 제2밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 임시저장소와 상기 미세버블 생성장치 사이에 구비되는 제1바이패스 유로와, 상기 제1바이패스 유로 일측에 구비되어 상기 임시저장소 내의 물을 상기 미세버블 생성장치의 원수로서 공급하기 위한 동력을 제공하는 제1펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 고농도 초미세버블수 저장소와 상기 제2공간 사이에 구비되는 제2바이패스 유로와, 상기 제2바이패스 유로 일측에 구비되어 상기 고농도 초미세버블수 저장소 내의 초미세버블수를 상기 제2공간으로 순환시키기 위한 동력을 제공하는 제2펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 미세버블생성장치와 상기 1차 저장소 사이에 구비되는 미세버블수 공급유로를 포함하고, 상기 미세버블수 공급유로는 제1공간과 연결되는 제1분기관과, 제2공간과 연결되는 제2분기관으로 분기되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 미세버블수 공급유로 일측에 구비되어 1차 저장소로 공급되는 미세버블수의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 미세버블생성장치, 상기 유량조절밸브, 상기 전압인가부, 상기 제1밸브, 상기 제2밸브, 상기 제1펌프, 및 상기 제2펌프 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은, 앞서 언급한 제1목적에 따른 고농축 초미세버블 생성시스템을 이용한 초미세버블 생성방법에 있어서, 미세버블 생성장치에서 미세버블수가 생성되는 제1단계; 상기 미세버블 생성장치에서 생성된 미세버블수가 일단에 구비되는 음극자와 타단에 구비되는 양극자에 의해 내부에 전기장이 형성된 1차 저장소로 유입되고, 상기 미세버블수의 초미세버블이 상기 양극자 측으로 이동, 포집되는 제2단계; 및 상기 1차 저장소에서 수집, 포집된 고농축 초미세버블수가 고농도 초미세버블수 저장소에 저장되고, 상기 초미세버블수가 걸러진 물은 임시저장소에 저장되는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 제2단계에서, 상기 1차 저장소 내에는 상기 1차 저장소를 제1공간과 제2공간으로 구획하는 멤브레인 필터가 구비되며, 상기 음극자는 상기 제1공간에 구비되며, 상기 양극자는 상기 제2공간에 구비되어, 상기 1차 저장소에서 미세버블수 내의 특정 크기 이하의 초미세버블이 상기 멤브레인 필터를 거쳐 상기 제2공간으로 이동되어 상기 제2공간에 고농도 초미세버블수가 포집되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제3단계 후에, 상기 임시저장소와 상기 미세버블 생성장치 사이의 제1바이패스 유로 일측에 구비된 제1펌프가 구동되어, 상기 임시저장소 내의 물이 상기 미세버블 생성장치의 원수로서 공급되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 제3단계 후에, 상기 고농도 초미세버블수 저장소와 상기 제2공간 사이의 제2바이패스 유로일측에 구비된 제2펌프가 구동되어, 상기 고농도 초미세버블수 저장소 내의 초미세버블수가 상기 제2공간으로 순환되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템 및 생성방법에 따르면, 미세버블 생성장치를 포함하고 있으며 decompression, cavitation, gas-liquid mixing type 등의 다양한 미세버블 생성 기법의 폭넓은 적용이 가능하며, 생성된 미세버블수는 전기장이 형성되어 있는 1차 저장소로 공급되고, 1차 저장소의 양 측면은 음극자와 양극자가 부착되어 있으며 전원 공급에 의해 전기장이 걸려 있는 상태이며, 또한 1차 저장소를 정확히 2등분 하는 멤브레인 필터가 가운데 배치되어 있어, 초미세 버블의 원활한 이동을 제공하며 농도가 서로 다른 물의 이동을 최대한 억제하여 농도가 희석되는 현상을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템 및 생성방법에 따르면, 미세버블 생성장치에 의해 생성된 미세버블수를 1차 저장소로 이동시킨 후, 음전하를 띠는 버블들을 전기장이 형성된 1차 저장소의 양극자 측으로 수집, 포집시키고 동시에 1차 저장소를 구획하는 멤브레인 필터에 의해 특정 입자 미만의 초미세버블수 만을 포집시켜 고농도 초미세버블수를 생성할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템 및 생성방법에 따르면, 1차 저장소의 제1공간의 초미세버블수가 걸러진 물은 임시저장소를 거친 후, 제1바이패스 유로를 통해 미세버블 생성장치의 원수로 공급되고, 고농도 초미세버블 저장소에 포집된 고농도 초미세버블수는 제2바이패스 유로를 통해 1차 저장소로 재공급되어 더 높은 고동도 초미세버블수 생성이 가능하며 상기의 단위 공정을 반복함으로써 초미세버블 농도를 더 높일 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 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성방법의 흐름도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템의 구성도,
도 3은 도 2에서 제1바이패스 유로가 더 포함된, 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템의 구성도,
도 4는 도 3에서 제2바이패스 유로가 더 포함된, 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템의 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성방법의 흐름도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템의 구성도,
도 3은 도 2에서 제1바이패스 유로가 더 포함된, 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템의 구성도,
도 4는 도 3에서 제2바이패스 유로가 더 포함된, 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템의 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도를 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 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템의 구성, 기능 및 이를 이용한 고농축 초미세버블 생성방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템의 구성도를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 미세버블 생성장치(10)와, 1차 저장소(30)(30), 임시저장소(50), 고농도 초미세버블수 저장소(70) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시스템(100)은 미세버블 생성장치(10)를 포함하고 있으며, 미세버블을 생성할 수 있다면 그 구체적인 종류, 구조, 재질, 형태는 제한되지 않는다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 따른 시스템(100)에 포함되는 미세버블 생성장치(10)는 deco,pression, cavitation, gas-liquid mixing type 등의 다양한 미세버블 생성기법의 폭넓은 적용이 가능하다.
그리고 미세버블 생성장치(10)에서 생성된(S1), 미세버블수는 미세버블수 공급유로(20)를 통해 1차 저장소(30)로 공급되게 된다(S2). 이러한 미세버블수 공급유로(20)는 역 Y자형 유로로 구성될 수 있으며, 후에 설명되는 바와 같이, 1차 저장소(30)의 제1공간(32)과 연결되는 제1분기관(21)과, 제2공간(34)으로 연결되는 제2분기관(22)을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서 미세버블 생성장치(10)에서 생성된 미세버블수는 양분되어 제1공간(32)과, 제2공간(34)으로 유입되게 된다. 그리고 이러한 미세버블수 공급유로(20) 일측에 유량조절밸브(23)가 포함되어 1차 저장소(30)로 공급되는 미세버블수의 유량을 조절, 제어할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 1차 저장소(30)는 미세버블 생성장치(10)에서 생성된 미세버블수가 유입되며, 일단에 구비되는 음극자(31)와 타단에 구비되는 양극자(33)에 의해 내부에 전기장이 형성되도록 구성된다. 그리고, 미세버블수의 초미세버블이 양극자(33) 측으로 이동, 포집되도록 하게 된다(S3). 즉, 도 2에 도시된 것을 기준으로 좌측에 음극자(31)가 구비되고, 우측에 양극자(33)가 구비되어, 전압인가부(81)에 의해 전원이 공급되면 1차 저장소(30) 내에 전기장이 형성되게 된다. 따라서 초미세버블은 음전하를 가지므로 양극자(33) 측으로 이동, 포집되게 된다.
또한, 1차 저장소(30) 내에는 1차 저장소(30)를 제1공간(32)과 제2공간(34)으로 구획하는 멤브레인 필터(35)가 구비되며, 음극자(31)는 제1공간(32) 측에 구비되며, 양극자(33)는 제2공간(34) 측에 구비되게 된다.
본 발명의 실시예에서 멤브레인 필터(35)의 역할은 초미세 버블의 원활한 이동을 제공하며 농도가 서로 다른 물의 이동을 최대한 억제하여 농도가 희석되는 현상을 방지하고자 하는 목적을 갖는다.
본 발명의 실시예에서의 고농축 초미세버블 생성기작은 초미세버블의 표면 전기적 특성을 이용한다. 물속에서 안정화된 초미세버블은 약 -20~40mV의 음전하를 가짐이 확인되었으며, 이러한 현상은 여러 문헌을 통해 보고되고 있다.
따라서 안정화된 초미세버블수에 전기장을 걸어 음전하를 띄는 초미세버블을 양극자(33) 측으로 포집하여 고농축 초미세버블을 생성시킬 수 있게 된다.
앞서 설명한 바와 같이 1차 저장소(30)는 초미세버블이 전기적 특성에 의해 양극자(33) 쪽으로 포집될 수 있는 적정한 전압이 걸려 있으며, 미세버블 생성 장치를 통해 생성된 미세버블수는 Y자형 유로 형태를 갖는 미세버블수 공급유로(20)에 의해 멤브레인 필터(35)를 기준으로 2등분 되는 1차 저장소(30)의 제1공간(32)과 제2공간(34) 각각에 동일한 양의 미세버블수가 공급되어 진다.
즉, 공급된 미세버블수의 초미세버블은 전기장에 의해 양극자(33) 측으로 이동하여 포집되며, 본 발명의 실시예에 따른, 멤브레인 필터(35)는 약 0.45um의 pore size를 갖기 때문에 비교적 작고 균일한 size의 초미세버블이 제2공간(34)으로 포집될 수 있게 된다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 고농축 초미세버블 생성시스템(100)은, 1차 저장소(30)의 제1공간(32) 내의 초미세버블수가 걸러진 물이 유입되는 임시저장소(50)와, 제1공간(32)과 임시저장소(50) 사이에 구비되는 제1배출관(41)과, 이러한 제1배출관(41) 일측에 구비되는 제1밸브(42)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 1차 저장소(30)에서 수집, 포집된 고농축 초미세버블수가 저장되는 고농도 초미세버블수 저장소(70)와, 제2공간(34)과 고농도 초미세버블수 저장소(70) 사이에 구비되는 제2배출관(61)과, 이러한 제2배출관(61) 일측에 구비되는 제2밸브(62)를 포함하여 구성될 수 있다.
따라서 전기장에 의해 제2공간(34)으로 포집된 고농축 초미세 버블수는 제2밸브(62)를 개방시켜, 제2배출관(61)을 통해 고농도 초미세버블수 저장소(70)로 유입되게 되고, 반면, 초미세버블수가 걸러진 물은 제1밸브(42)를 개방시켜, 제1배출관(41)을 통해 임시 저장소(50)로 이동될 수 있도록 구성된다(S4). 이때 농도가 다른 두 용액이 혼합되어 희석되는 것을 멤브레인 필터(35)가 방지하는 역할을 할 수 있다.
도 3은 도 2에서 제1바이패스 유로(51)가 더 포함된, 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템의 구성도를 도시한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고농축 초미세버블 생성시스템(100)은, 전기장에 의해 초미세버블이 걸러진 물 즉, 임시 저장소(50)에 유입된 물은, 제1펌프(52)의 구동에 의해, 제1바이패스 유로(51)를 통하여 초기단계인 미세버블 생성장치(10)의 원수로 공급되도록 구성될 수 있음을 알 수 있다. 이러한 해당 과정이 반복되며 전기장에 의해 포집된 고농축 초미세버블수 생성이 이루어지게 된다(S5).
도 4는 도 3에서 제2바이패스 유로(71)가 더 포함된, 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템의 구성도를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고농축 초미세버블 생성시스템(100)은 고농도 초미세버블수 저장소(70)와 제2공간(34) 사이에 구비되는 제2바이패스 유로(71)와, 이러한 제2바이패스 유로(71) 일측에 구비되어 고농도 초미세버블수 저장소(70) 내의 초미세버블수를 제2공간(34)으로 순환시키기 위한 동력을 제공하는 제2펌프(72)를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.
즉, 제2펌프(72)의 구동 의해 제2바이페스 유로(71)를 통하여, 고농축 초미세버블 저장소(70)의 고농축 초미세버블수를 전기장이 형성된 1차 저장소(30)로 재공급하여 더 높은 고농도 초미세버블수의 생성이 가능하며 상기의 단위공정을 반복함으로써 초미세버블 농도를 더 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어부(80)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(80)는 미세버블생성장치(10), 유량조절밸브(23), 전압인가부(81), 제1밸브(42), 제2밸브(62), 제1펌프(52), 및 제2펌프(72)의 구동을 총제적으로 제어하도록 구성된다.
유량조절밸브(23)를 제어하여, 1차 저장소(30)로 공급되는 원수의 유량을 조절할 수 있으며, 제1밸브(42)의 제어를 통해 임시저장소(50)로 공급되는 초미세버블이 걸러진 물의 유입 주기와, 유입량을 조절할 수 있으며, 제2밸브(62)를 제어하여 고농도 초미세버블수 저장소(70)로 공급되는 초미세버블수의 유입 주기와 유입량을 조절할 수 있게 된다.
또한, 제1펌프(52)의 구동을 제어하여 임시저장소(50)에 저장된 초미세버블이 걸러진 물의 미세버블생성장치(10)로의 바이패스 주기와, 공급양을 조절할 수 있으며, 제2펌프(72)의 구동을 제어하여 고농도 초미세버블수 저장소(70)에 저장된 초미세버블수의 1차 저장소(30)로의 바이패스 주기와, 재순환양을 조절할 수 있다.
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.
10:미세버블 생성장치
20:미세버블수 공급유로
21:제1분기관
22:제2분기관
23:유량조절밸브
30:1차 저장소
31:음극자
32:제1공간
33:양극자
34:제2공간
35:멤브레인 필터
41:제1배출관
42:제1밸브
50:임시저장소
51:제1바이패스유로
52:제1펌프
61:제2배출관
62:제2밸브
70:고농도 초미세버블수 저장소
71:제2바이패스유로
72:제2펌프
80:제어부
81:전압인가부
100:멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템
20:미세버블수 공급유로
21:제1분기관
22:제2분기관
23:유량조절밸브
30:1차 저장소
31:음극자
32:제1공간
33:양극자
34:제2공간
35:멤브레인 필터
41:제1배출관
42:제1밸브
50:임시저장소
51:제1바이패스유로
52:제1펌프
61:제2배출관
62:제2밸브
70:고농도 초미세버블수 저장소
71:제2바이패스유로
72:제2펌프
80:제어부
81:전압인가부
100:멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템
Claims (16)
- 고농축 초미세버블 생성시스템에 있어서,
미세버블수 생성하는 미세버블 생성장치;
상기 미세버블 생성장치에서 생성된 미세버블수가 유입되며, 일단에 구비되는 음극자와 타단에 구비되는 양극자에 의해 내부에 전기장이 형성되고, 상기 미세버블수의 초미세버블이 상기 양극자 측으로 이동, 포집되도록 하는 1차 저장소;
상기 1차 저장소에서 수집, 포집된 고농축 초미세버블수가 저장되는 고농도 초미세버블수 저장소; 및
상기 1차 저장소 내에 구비되어 상기 1차 저장소를 제1공간과 제2공간으로 구획하는 멤브레인 필터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 음극자와 양극자에 연결되어 전압을 인가하는 전압인가부를 더 포함하고, 상기 초미세버블은 음전하를 가지므로 상기 양극자 측으로 이동, 포집되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 음극자는 상기 제1공간에 구비되며, 상기 양극자는 상기 제2공간에 구비되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템.
- 제 3항에 있어서,
상기 1차 저장소에서 미세버블수 내의 특정 크기 이하의 초미세버블이 상기 멤브레인 필터를 거쳐 상기 제2공간으로 이동되어 상기 제2공간에 고농도 초미세버블수가 포집되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템.
- 제 4항에 있어서,
상기 멤브레인 필터는 0.4 ~ 0.5um의 공극크기를 갖는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템.
- 제 4항에 있어서,
상기 제1공간 내의 초미세버블수가 걸러진 물이 유입되는 임시저장소와, 상기 제1공간과 상기 임시저장소 사이에 구비되는 제1배출관과, 상기 제1배출관 일측에 구비되는 제1밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템.
- 제 6항에 있어서,
상기 제2공간과 상기 고농도 초미세버블수 저장소 사이에 구비되는 제2배출관과, 상기 제2배출관 일측에 구비되는 제2밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템.
- 제 7항에 있어서,
상기 임시저장소와 상기 미세버블 생성장치 사이에 구비되는 제1바이패스 유로와, 상기 제1바이패스 유로 일측에 구비되어 상기 임시저장소 내의 물을 상기 미세버블 생성장치의 원수로서 공급하기 위한 동력을 제공하는 제1펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템.
- 제 8항에 있어서,
상기 고농도 초미세버블수 저장소와 상기 제2공간 사이에 구비되는 제2바이패스 유로와, 상기 제2바이패스 유로 일측에 구비되어 상기 고농도 초미세버블수 저장소 내의 초미세버블수를 상기 제2공간으로 순환시키기 위한 동력을 제공하는 제2펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템.
- 제 9항에 있어서,
상기 미세버블생성장치와 상기 1차 저장소 사이에 구비되는 미세버블수 공급유로를 포함하고, 상기 미세버블수 공급유로는 제1공간과 연결되는 제1분기관과, 제2공간과 연결되는 제2분기관으로 분기되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템.
- 제 10항에 있어서,
상기 미세버블수 공급유로 일측에 구비되어 1차 저장소로 공급되는 미세버블수의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템.
- 제 11항에 있어서,
상기 미세버블생성장치, 상기 유량조절밸브, 상기 전압인가부, 상기 제1밸브, 상기 제2밸브, 상기 제1펌프, 및 상기 제2펌프 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성시스템.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 고농축 초미세버블 생성시스템을 이용한 초미세버블 생성방법에 있어서,
미세버블 생성장치에서 미세버블수가 생성되는 제1단계;
상기 미세버블 생성장치에서 생성된 미세버블수가 일단에 구비되는 음극자와 타단에 구비되는 양극자에 의해 내부에 전기장이 형성된 1차 저장소로 유입되고, 상기 미세버블수의 초미세버블이 상기 양극자 측으로 이동, 포집되는 제2단계;
상기 1차 저장소에서 수집, 포집된 고농축 초미세버블수가 고농도 초미세버블수 저장소에 저장되고, 상기 초미세버블수가 걸러진 물은 임시저장소에 저장되는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성방법.
- 제 13항에 있어서,
상기 제2단계에서,
상기 1차 저장소 내에는 상기 1차 저장소를 제1공간과 제2공간으로 구획하는 멤브레인 필터가 구비되며, 상기 음극자는 상기 제1공간에 구비되며, 상기 양극자는 상기 제2공간에 구비되어,
상기 1차 저장소에서 미세버블수 내의 특정 크기 이하의 초미세버블이 상기 멤브레인 필터를 거쳐 상기 제2공간으로 이동되어 상기 제2공간에 고농도 초미세버블수가 포집되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성방법.
- 제 14항에 있어서,
상기 제3단계 후에,
상기 임시저장소와 상기 미세버블 생성장치 사이의 제1바이패스 유로 일측에 구비된 제1펌프가 구동되어, 상기 임시저장소 내의 물이 상기 미세버블 생성장치의 원수로서 공급되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성방법.
- 제 15항에 있어서,
상기 제3단계 후에,
상기 고농도 초미세버블수 저장소와 상기 제2공간 사이의 제2바이패스 유로일측에 구비된 제2펌프가 구동되어, 상기 고농도 초미세버블수 저장소 내의 초미세버블수가 상기 제2공간으로 순환되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 필터와 전기장을 이용한 고농축 초미세버블 생성방법.
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- 2020-06-29 KR KR1020200079325A patent/KR102360218B1/ko active IP Right Grant
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