KR102380936B1 - Dissolved gas discharging apparatus and dissolved gas discharging method using the same - Google Patents

Dissolved gas discharging apparatus and dissolved gas discharging method using the same Download PDF

Info

Publication number
KR102380936B1
KR102380936B1 KR1020200002833A KR20200002833A KR102380936B1 KR 102380936 B1 KR102380936 B1 KR 102380936B1 KR 1020200002833 A KR1020200002833 A KR 1020200002833A KR 20200002833 A KR20200002833 A KR 20200002833A KR 102380936 B1 KR102380936 B1 KR 102380936B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dissolved gas
liquid
housing
pressure
head space
Prior art date
Application number
KR1020200002833A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200105394A (en
Inventor
전용두
이종수
전승원
김진구
Original Assignee
공주대학교 산학협력단
제이엔티(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 공주대학교 산학협력단, 제이엔티(주) filed Critical 공주대학교 산학협력단
Publication of KR20200105394A publication Critical patent/KR20200105394A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102380936B1 publication Critical patent/KR102380936B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L2/00Non-alcoholic beverages; Dry compositions or concentrates therefor; Their preparation
    • A23L2/70Clarifying or fining of non-alcoholic beverages; Removing unwanted matter
    • A23L2/76Clarifying or fining of non-alcoholic beverages; Removing unwanted matter by removal of gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0036Flash degasification

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)

Abstract

본 발명은 용존가스 배출장치 및 이를 이용한 용존가스 배출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부에 덮개가 형성되는 하우징과, 상기 하우징 내측에 설치되는 기포발생기와, 상기 덮개 상부를 관통하여 형성되는 감압기와, 상기 하우징 내부에 액체가 담수되되, 상기 액체 상부면과 상기 덮개 하부면 사이에 형성되는 두부공간을 포함하되, 상기 감압기는, 일측에 압축공기가 투입되는 투입구와, 상기 투입구와 이격되어 형성되고 압축공기가 배출되는 배출구가 형성되며, 상기 투입구에 압축공기를 투입하여 두부공간을 감압하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a device for discharging dissolved gas and a method for discharging dissolved gas using the same, and more particularly, to a housing having a cover formed thereon; a bubble generator installed inside the housing; and a reduced pressure formed through the upper portion of the cover. The roof tile, the liquid is stored inside the housing, including a head space formed between the upper surface of the liquid and the lower surface of the cover, wherein the pressure reducer includes an inlet through which compressed air is introduced on one side, and spaced apart from the inlet. and an outlet through which the compressed air is discharged is formed, and compressed air is introduced into the inlet to depressurize the head space.

Description

용존가스 배출장치 및 이를 이용한 용존가스 배출방법{DISSOLVED GAS DISCHARGING APPARATUS AND DISSOLVED GAS DISCHARGING METHOD USING THE SAME}Dissolved gas discharge device and dissolved gas discharge method using the same

본 발명은 용존가스 배출장치 및 이를 이용한 용존가스 배출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캐비테이션에서 미세 기포를 확산하고 두부공간을 감압기가 감압하여 식음료 등의 제조공정에서 발생되는 액체 내의 불필요한 용존가스들을 사전에 제거하여 액체의 유통 및 보관 수명을 연장하는 용존 가스 배출 장치 및 이를 이용한 용존가스 배출방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for discharging dissolved gas and a method for discharging dissolved gas using the same, and more particularly, by dispersing microbubbles in cavitation and depressurizing the head space by a decompressor to remove unnecessary dissolved gases in liquids generated in the manufacturing process of food and beverages, etc. Dissolved gas discharging device for extending the liquid circulation and storage life by removing in advance, and to a dissolved gas discharging method using the same.

일반적으로 식 음료 등의 제조 과정 중에 액체 속에 들어 있는 용존가스를 제거하지 못하면, 해당 제품의 출하 후, 상온에서 액체 내의 곰팡이의 성장 등에 의해 변질되거나 맛의 변화를 초래하기 때문에 해당 액체의 유통 및 보관 수명이 단축될 수 밖에 없다.In general, if the dissolved gas contained in the liquid is not removed during the manufacturing process of food and beverage, etc., after shipment of the product, the product is deteriorated due to the growth of mold in the liquid at room temperature or causes a change in taste. lifespan may be shortened.

따라서 종래에는 이러한 문제점을 해결하는 방법으로서 필터링 또는 가열 및 증발 그리고 진공 탈기라는 공정을 사용하여 왔다. Therefore, conventionally, as a method to solve this problem, a process called filtering or heating and evaporation and vacuum degassing has been used.

최근 캐비테이션을 이용한 용존산소 제거장치가 개발되고 있으며, 캐비테이션이란 액체의 미소한 일부의 주위가 액체로 둘러싸인 상태에서 기화하는 현상으로서 공동화, 공동현상이라고도 하며, 개체와 액체의 상대속도가 매우 큰 경우에 고체 표면의 일부에서 액체의 압력이 액체의 증기압 보다 작아질때 일어난다. 펌프의 임펠러나 선박의 스크류 등에서 발생한다.Recently, a device for removing dissolved oxygen using cavitation has been developed, and cavitation is a phenomenon in which a minute part of a liquid is vaporized while surrounded by a liquid, also called cavitation or cavitation. Occurs when the pressure of the liquid becomes less than the vapor pressure of the liquid at some part of the solid surface. It occurs in the impeller of a pump or the screw of a ship.

상기 캐비테이션으로 발생하는 기포는 붕괴되면서 선박의 프로펠러나 펌프의 임펠러 등에 심각한 손상을 주며, 캐비테이션에 의해 발생하는 기포가 붕괴될 때 발생하는 온도는 수천도 이상이며, 압력 또한 수백 기압 이상인 것으로 알려져 있으며, 이러한 고밀도의 에너지는 충격파의 형태로 주변에 전달되며, 기포가 파괴될 때 물분자는 열분해에 의해 OH radical과 H radical로 분해되는데, 이중 OH radical은 강력한 산화력을 가진 물질로 알려져있다.The bubbles generated by the cavitation cause serious damage to the propeller of the ship or the impeller of the pump as they collapse, and the temperature generated when the bubbles generated by the cavitation collapse are thousands of degrees or more, and the pressure is also known to be hundreds of atmospheres or more, This high-density energy is transmitted to the surroundings in the form of a shock wave, and when the bubble is destroyed, water molecules are decomposed into OH radicals and H radicals by thermal decomposition.

또한, 열분해과정에서 난분해성물질의 분자 결합이 깨져 분해되거나 OH radical에 의해 산화되며, 수온이 상승하기도 한다.In addition, in the process of thermal decomposition, molecular bonds of difficult-to-decomposable substances are broken and decomposed or oxidized by OH radicals, and the water temperature may rise.

한편, 수처리란 처리전의 원수(原水)를 그 목적에 맞게 처리하는 것을 말하는데 좁은 의미로는 하수처리나 상수처리 등 물을 정화하는 것을 의미하기도 하지만 본 발명에서 수처리는 전술한 좁은 의미의 수처리도 포함하지만 물의 온도를 높이기 위한 가온 등 물에 하는 모든 조작을 포함하는 넓은 의미로 사용된다.On the other hand, water treatment refers to treating raw water before treatment according to its purpose. In a narrow sense, it also means purifying water such as sewage treatment or water treatment, but in the present invention, water treatment includes water treatment in the narrow sense described above. However, it is used in a broad sense including all manipulations to water, such as heating to increase the temperature of water.

좁은 의미의 수처리의 예로서, 캐비테이션 의해 발생하는 미세 기포를 이용하여 슬러지를 가용화시켜 하수처리장 및 폐수처리장에서 발생하는 슬러지의 양을 원천적으로 감소시키는 처리, 혐기성소화조 전단에서 슬러지를 가용화시켜 메탄가스 발생량을 극대화시키는 처리, 강력한 국부적인 고압, 고온 효과 및 강력한 산화제인 OH radical을 이용하여 냉각탑의 레지오넬라균 등을 사멸시키는 처리, 폐수 중의 색도물질 및 TCE 등 생물학적으로 처리가 곤란한 난분해성 물질을 화학적인 처리방법이 아닌 친환경적인 처리방법으로 분해하는 처리 등을 들 수 있다.As an example of water treatment in a narrow sense, a treatment that fundamentally reduces the amount of sludge generated in sewage treatment plants and wastewater treatment plants by solubilizing sludge using fine bubbles generated by cavitation, and methane gas generation by solubilizing sludge at the front end of anaerobic digesters Treatment that maximizes the temperature, strong local high pressure, high temperature effect, and treatment to kill Legionella in cooling tower using OH radical, a strong oxidizer Decomposition treatment may be mentioned as an environmentally friendly treatment method rather than a method.

그러나 이러한 종래의 용존산소 제거 방법으로서는 필터링이 65%, 가열 및 증발에 의한 제거 효율이 50% 정도 밖에 미치지 못하고, 가장 효율적이라고 하는 진공 탈기의 경우도 50% 내지 90%에 까지 도달할 수는 있지만 탈기에 필요한 시간과 동력 소요가 클 수 밖에 없는 문제점이 발생되었다.However, in this conventional method for removing dissolved oxygen, the filtering efficiency is 65%, the removal efficiency by heating and evaporation is only about 50%, and the vacuum degassing method, which is said to be the most efficient, can reach up to 50% to 90%. There was a problem in that the time and power required for degassing were large.

대한민국 등록특허공보 제10-1247110호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1247110

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 식음료 등 액체 내에 상존하는 불필요한 용존가스들을 제거하여 제품의 유통 및 보관 수명을 연장하기 위한 용존가스 배출장치 및 이를 이용한 용존가스 배출방법을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to remove unnecessary dissolved gases existing in liquids such as food and beverages to extend the distribution and storage life of products, and a device for discharging dissolved gas and the same It is to provide a method for discharging dissolved gas used.

본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The purpose of the embodiments of the present invention is not limited to the above-mentioned purpose, and other objects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. .

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 상부에 덮개가 형성되는 하우징;According to a feature for achieving the above object, the housing is formed with a cover on the top;

상기 하우징 내측에 설치되는 기포발생기;a bubble generator installed inside the housing;

상기 하우징 내부에 액체가 담수되되, 상기 액체 상부면과 상기 덮개 하부면 사이에 형성되는 두부공간;a head space in which a liquid is stored in the housing, the head space being formed between the liquid upper surface and the lower surface of the cover;

상기 덮개 상부에 관통되어 설치되고 상기 두부공간의 압력을 대기압 미만으로 낮추는 감압기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it includes; a pressure reducer installed through the upper portion of the cover and lowering the pressure of the head space to less than atmospheric pressure.

또한, 상기 기포발생기는,In addition, the bubble generator,

여과기와,filter and

상기 여과기와 연통되는 액중 펌프와,a submersible pump in communication with the filter;

상기 액중 펌프와 연통되는 캐비테이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it comprises a cavitator in communication with the submersible pump.

또한, 상기 캐비테이터는,In addition, the cavitator,

상기 액중 펌프 일측에 형성되는 연통 실린더와,A communicating cylinder formed on one side of the submersible pump,

상기 연통 실린더 내부에 길이방향으로 설치되는 회전축과,a rotating shaft installed in the longitudinal direction inside the communication cylinder;

상기 회전축에 삽입되고 상기 연통 실린더 내주면에 고정되는 유로고정구와,a flow path fixture inserted into the rotating shaft and fixed to the inner circumferential surface of the communication cylinder;

상기 회전축 타측에 결합되는 제1블레이드 및 제2블레이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a first blade and a second blade coupled to the other side of the rotation shaft.

또한, 상기 제1블레이드 및 제2블레이드는 상기 회전축을 기준으로 상호 역회전하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first blade and the second blade is characterized in that it rotates in reverse with respect to the axis of rotation.

아울러, 용존가스 배출장치의 용존가스 배출방법에 있어서,In addition, in the dissolved gas discharge method of the dissolved gas discharge device,

액체를 하우징 내부에 담수하되, 상기 액체 상부면과 덮개 하부면 사이에 두부공간을 형성하는 단계;Filling the liquid into the housing, but forming a head space between the liquid upper surface and the lower surface of the cover;

상기 덮개로 상기 하우징을 밀폐하는 단계;sealing the housing with the cover;

상기 하우징 내부 바닥면에 구비된 기포발생기에 전원을 인가시켜 액중 펌프를 구동하는 단계;driving a submersible pump by applying power to a bubble generator provided on the inner bottom surface of the housing;

상기 감압기에 압축공기를 투입하여 상기 감압기를 구동하는 단계;driving the pressure reducer by injecting compressed air into the pressure reducer;

상기 액중 펌프에 연통된 캐비테이터로 부터 다량의 미세 기포가 생성되고, 상기 액체 중에 상존하는 용존가스들을 확산 포획하여 상기 두부공간 상으로 상승시키는 단계;generating a large amount of microbubbles from the cavitator connected to the submersible pump, diffusing and trapping the dissolved gases existing in the liquid and raising them to the head space;

상기 감압기가 상기 두부공간의 압력을 대기압 이하로 낮추는 단계;lowering the pressure in the head space by the pressure reducer to below atmospheric pressure;

상기 두부공간으로 상승된 용존가스를 감압하여 용존가스를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.and removing the dissolved gas by depressurizing the dissolved gas rising into the head space.

또한, 상기 액체는 상기 하우징 내부에 60 ~ 90 % 담수되는 것을 특징으로 한다.In addition, the liquid is characterized in that 60 ~ 90% fresh water inside the housing.

본 발명에 따른 용존가스 배출장치 및 이를 이용한 용존가스 배출방법에 따르면, 하우징 내측에 설치된 기포발생기가 다량의 미세기포를 발생시키고, 덮개 상부에 설치되는 감압기에 의해 두부공간의 압력을 낮추고 액체 내부의 압력을 감소시켜 액체 내의 용존가스량을 저감시키는 효과가 있다.According to the dissolved gas discharging device and the dissolved gas discharging method using the same according to the present invention, a bubble generator installed inside the housing generates a large amount of microbubbles, and the pressure in the head space is lowered by the pressure reducer installed on the top of the cover, and There is an effect of reducing the amount of dissolved gas in the liquid by reducing the pressure.

또한, 액체 내의 용존가스를 포획한 미세기포들이 액체 계면을 거쳐 두부공간으로 이동한 후, 일부는 감압기의 배출구를 통해 배기되고, 일부는 벤트를 통해 외기로 배기시켜 하우징 내의 용존가스를 효과적으로 배출시키는 효과가 있다.In addition, after the microbubbles that capture the dissolved gas in the liquid move to the head space through the liquid interface, some are exhausted through the outlet of the pressure reducer, and some are exhausted to the outside air through a vent to effectively discharge the dissolved gas in the housing has the effect of making

도 1은 본 발명인 용존가스 배출장치를 도시한 도면,
도 2(a)는 본 발명의 기포발생기를 도시한 사시도,
도 2(b)는 본 발명의 캐비테이터의 내부를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 캐비테이터의 작동상태를 도시한 작동 개념도,
도 4는 본 발명의 용존가스 배출장치를 이용한 용존가스 배출방법에 따른 단계별 순서도.
1 is a view showing a dissolved gas discharge device of the present invention;
Figure 2 (a) is a perspective view showing a bubble generator of the present invention,
Figure 2 (b) is a perspective view showing the inside of the cavitator of the present invention,
3 is an operation conceptual diagram showing an operating state of the cavitator of the present invention;
4 is a step-by-step flow chart according to the method for discharging dissolved gas using the apparatus for discharging dissolved gas of the present invention.

이하의 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.The following objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily 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.

오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.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.

여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the terms 'comprise' and/or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 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 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the specific embodiments below, various specific contents have been prepared to more specifically explain and help the understanding of the invention. However, a reader having enough knowledge in this field to understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that in describing the invention, parts that are commonly known and not largely related to the invention are not described in order to avoid confusion in describing the invention.

도 1은 본 발명인 용존가스 배출장치를 도시한 도면이고, 도 2(a)는 본 발명의 기포발생기를 도시한 사시도이며, 도 2(b)는 본 발명의 캐비테이터의 내부를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 캐비테이터의 작동상태를 도시한 작동 개념도이다.1 is a view showing a dissolved gas discharging device of the present invention, FIG. 2 (a) is a perspective view illustrating a bubble generator of the present invention, and FIG. 2 (b) is a perspective view showing the inside of the cavitator of the present invention , Figure 3 is an operational conceptual diagram showing the operating state of the cavitator of the present invention.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 하우징(100)과, 기포발생기(200) 및 감압기(300)를 포함한 구성이다.1 to 3 , the present invention is largely configured to include a housing 100 , a bubble generator 200 , and a pressure reducer 300 .

상기 하우징(100)은 내부에 식음료 등의 액체(130)가 적정량 담수되는데 약 60 ~ 90 % 사이의 액체(130)가 담수되되, 상기 액체(130) 상부면과 이하 설명될 상기 덮개(110) 하부면 사이에 감압을 위한 두부공간(120)이 형성되도록 담수되는 것이 바람직하다.In the housing 100, an appropriate amount of liquid 130 such as food and beverage is stored therein, and about 60 to 90% of the liquid 130 is stored therein, and the upper surface of the liquid 130 and the cover 110 to be described below. It is preferable that fresh water is formed so that the head space 120 for decompression is formed between the lower surfaces.

상기 하우징(100) 하부 일측에 상기 액체(130)를 배출하기 위한 배출밸브(101)가 설치되어 용존가스를 제거한 상기 액체(130)를 외부로 배출할 수 있다.A discharge valve 101 for discharging the liquid 130 is installed at one lower side of the housing 100 to discharge the liquid 130 from which the dissolved gas has been removed to the outside.

또한, 상기 하우징(100) 상부에 상기 하우징(100) 내부를 밀폐시키기 위한 덮개(110)형성된다.In addition, a cover 110 for sealing the inside of the housing 100 is formed on the housing 100 .

이때, 상기 덮개(110)는 상기 하우징(100) 일측에 힌지 결합되어 상하방향으로 회동하거나, 상기 하우징(100) 상부 외주면을 덮는 캡을 설치하여 하우징(100) 내부가 완전 밀폐되도록 설치된다. 상기 덮개(110) 상부에는 손잡이(111)가 설치되어 작업자가 상기 손잡이(111)를 잡고 손쉽게 상기 덮개(100)를 개폐할 수 있다.At this time, the cover 110 is hinged to one side of the housing 100 and rotates in the vertical direction, or a cap covering the upper outer peripheral surface of the housing 100 is installed so that the inside of the housing 100 is completely sealed. A handle 111 is installed on the upper portion of the cover 110 so that an operator can easily open and close the cover 100 by holding the handle 111 .

또한, 상기 기포발생기(200)는 상기 하우징(100) 내측에 설치되되, 상기 하우징(100) 일측에 구비된 전원부(201)와 연결되고, 상기 전원부(201)와 연결된 전원선(202)이 상부 덮개(110)를 관통되어 설치되고, 상기 전원선(202) 끝단에 기포발생기(200)가 설치되어 전원의 공급과 동시에 작동됨으로써 상기 액체(130) 내에서 기포를 다량 발생시키게 된다.In addition, the bubble generator 200 is installed inside the housing 100, is connected to the power supply unit 201 provided on one side of the housing 100, and the power supply line 202 connected to the power supply unit 201 is at the top. It is installed through the cover 110 , and a bubble generator 200 is installed at the end of the power line 202 and operated simultaneously with the supply of power, thereby generating a large amount of bubbles in the liquid 130 .

더욱 상세히 설명하면, 상기 기포발생기(200)는, 일측에 여과기(210)가 설치되고, 상기 여과기(210)와 연통되어 설치되는 액중 펌프(220)와, 상기 액중 펌프(220)와 연통되어 설치되는 캐비테이터(230)를 포함한다.In more detail, the bubble generator 200 has a filter 210 installed on one side, a submersible pump 220 installed in communication with the filter 210, and installed in communication with the submersible pump 220 and a cavitator 230 that is

상기 액중 펌프(220)는 상기 전원부(201)와 연결되어 전원의 공급과 동시에 구동된다.The submersible pump 220 is connected to the power supply 201 and is driven simultaneously with the supply of power.

상기 여과기(210)는 스트레이너(Strainer)로서 일측에 금속망이 설치되는데 어 이물질 및 녹 등을 걸러내고, 상기 기포발생기(200)로 침입하는 것을 방지하여 액중펌프(220)와 케비테이터(230)의 수명을 연장할 수 있으며, 상기 기포발생기(200)의 기포발생 효율이 저하되는 것을 방지시킬 수 있다.The filter 210 is a strainer (Strainer), a metal mesh is installed on one side to filter out foreign substances and rust, etc., to prevent intrusion into the bubble generator 200, submerged pump 220 and cavitator (230) It is possible to extend the life of the bubble generator 200, it is possible to prevent the bubble generation efficiency from being lowered.

상기 캐비테이터(230)는, 일측에 형성되는 연통 실린더(231)와, 상기 연통 실린더(231) 내부에 길이방향으로 설치되는 회전축(232)과, 상기 회전축(232)에 삽입되고 상기 연통 실린더(231) 내주면에 고정되는 유로고정구(233)와, 상기 유로고정구(233) 일측에 상기 회전축(232)과 결합되되, 일정간격 이격되어 설치되는 제1블레이드(234) 및 제2블레이드(235)를 포함한 구성이다.The cavitator 230 includes a communication cylinder 231 formed on one side, a rotation shaft 232 installed in the longitudinal direction inside the communication cylinder 231, and a communication cylinder inserted into the rotation shaft 232 ( 231) a flow path fixture 233 fixed to the inner circumferential surface, and a first blade 234 and a second blade 235 coupled to the rotation shaft 232 on one side of the flow path fixture 233, and installed spaced apart from each other by a predetermined distance. configuration including.

또한, 상기 제1블레이드(234) 및 제2블레이드(235)는 상기 회전축(232)을 기준으로 상호 역방향으로 회전하게 되어 적정의 유속으로 상기 액체(130)의 입자들이 충돌하면서 다량의 미세기포를 생성시키게 된다.In addition, the first blade 234 and the second blade 235 rotate in opposite directions with respect to the rotation shaft 232 to generate a large amount of microbubbles while the particles of the liquid 130 collide at an appropriate flow rate. will create

이때, 상기 제1, 2블레이드(234, 235) 일단면에는 복수의 요철부(236)가 형성되는데 상기 제1, 2블레이드(234, 235)는 각각 역회전을 위하여 서로 다른방향으로 형성되고, 상기 유로고정구(233)는 원주방향으로 4면이 개방된 개방구(237)가 형성된다.At this time, a plurality of concavo-convex portions 236 are formed on one end surface of the first and second blades 234 and 235, and the first and second blades 234 and 235 are respectively formed in different directions for reverse rotation, The passage fixture 233 is formed with an opening 237 having four open sides in the circumferential direction.

상기 요철부(236)는 상기 제1, 2블레이드(234, 235)의 일단면에 다단으로 연속적으로 형성되되, 요철부(236)로 인한 절곡 부위는 직각 또는 사선방향으로 절곡 중 어느 하나의 방향으로 절곡되어 형성될 수 있다.The concave-convex portion 236 is continuously formed in multiple stages on one end surface of the first and second blades 234 and 235, and the bent portion due to the concave-convex portion 236 is bent in either a right angle or an oblique direction. It can be formed by bending.

상기 액중펌프(220)에서 전달된 유체가 상기 유로고정구(233)의 상기 개방구(237)를 통과하며 잘개 부서지게 되고, 상기 개방구(237)를 통과한 잘개 부서진 유체가 회전되고 있는 상기 제1, 2블레이드(234, 235)의 요철부(236)와 접촉 후 상호간의 마찰력으로 인해 더 잘개 부서짐으로써 미세기포가 생성되는 것이다.The fluid delivered from the submersible pump 220 passes through the opening 237 of the flow path fixture 233 and is broken into pieces, and the fluid that has passed through the opening 237 is rotated. After contact with the concavo-convex portions 236 of the first and second blades 234 and 235, the microbubbles are generated by further brittleness due to mutual frictional force.

또한, 상기 요철부(236) 일단면에 돌기 또는 홈이 형성되어 유체와의 마찰면적을 높여 미세기포의 생성량을 증대할 수 있다.In addition, protrusions or grooves are formed on one end surface of the concave-convex portion 236 to increase the friction area with the fluid to increase the amount of microbubbles.

상기 감압기(300)는 상기 덮개(110) 상부를 관통하여 형성된다.The pressure reducer 300 is formed through the upper portion of the cover 110 .

또한, 상기 감압기(300)는 상부 일측에 투입구(310)가 형성되어 상기 하우징(100) 내측으로 압축공기를 투입하게 되면 상기 감압기(300)의 전원이 ON 상태가 되어 감압기(300)가 작동되어 상기 두부공간(120)을 감압하게 되고, 압축공기의 투입이 정지되면 상기 감압기(300)의 전원이 OFF 상태가 되어 상기 감압기(300)의 작동이 정지되게 된다.In addition, when the pressure reducer 300 has an inlet 310 formed on one side of the upper side and compressed air is introduced into the housing 100 , the power of the pressure reducer 300 is turned on to the pressure reducer 300 . is operated to depressurize the head space 120 , and when the input of compressed air is stopped, the power of the pressure reducer 300 is turned OFF to stop the operation of the pressure reducer 300 .

이러한 상기 감압기(300)는 액체(130)의 압력을 대기압 미만으로 낮추게 된다. 바람직하게는 약 0.7 내지 0.1 기압 이하로 감압시켜 액체 내에 존재하는 용존산소를 감압하여 배출할 수 있으며, 본 발명에서 상기 감압기(300)는 진공펌프로 대체되어 사용될 수 있다.The pressure reducer 300 lowers the pressure of the liquid 130 to less than atmospheric pressure. Preferably, the pressure is reduced to about 0.7 to 0.1 atm or less, and dissolved oxygen present in the liquid can be decompressed and discharged. In the present invention, the pressure reducer 300 may be replaced with a vacuum pump.

이때, 상기 투입구(310)와 이격되어 형성되고 압축공기 일부를 배출되는 배출구(320)가 형성된다.At this time, the outlet 320 is formed to be spaced apart from the inlet 310 and discharges a portion of the compressed air.

상기 배출구(320)는 상기 투입구(310)에서 압축공기가 적정 압력 이상이 투입될 경우, 상기 하우징(100) 내부의 압축공기를 일부 배출하여 하우징(100)에 가해지는 압력을 낮출 수 있으며, 상기 두부공간(120)에서 감압된 용존가스를 일부 배출하기 위한 수단으로 활용가능하다.The outlet 320 may lower the pressure applied to the housing 100 by discharging a portion of the compressed air inside the housing 100 when the compressed air is input at an appropriate pressure or more from the inlet 310, and the It can be utilized as a means for partially discharging the dissolved gas decompressed in the head space 120 .

이때, 상기 덮개(110) 상부 일측에 안전 배출구인 벤트(140)가 설치되고, 상기 벤트(140)는 상기 두부공간(120)에서 감압된 용존가스를 필요에 의해 안전하게 배출할 수 있다.At this time, a vent 140 as a safety outlet is installed on one side of the upper side of the cover 110 , and the vent 140 can safely discharge the decompressed dissolved gas in the head space 120 as needed.

따라서, 본 발명에 따른 용존가스 배기과정을 설명하면, 상기 두부공간(120)을 상기 감압기(300)의 압축공기를 이용하여 감압하게 되고, 기포발생기(200)의 작동으로 액체(130) 내부 존재하는 용존가스를 감압된 상기 두부공간(120) 측으로 상승시킨 후, 감압된 상기 두부공간(120)에서 용존산소를 제거하게 되고, 제거된 용존산소는 상기 감압기(300)의 배출구(320)를 통해 배기되고, 필요에 따라 상기 벤트(140)를 통해 배출하는 것이다.Therefore, when the dissolved gas exhaust process according to the present invention is described, the head space 120 is depressurized using the compressed air of the decompressor 300 , and the liquid 130 is operated by the operation of the bubble generator 200 . After the existing dissolved gas is raised to the side of the depressurized head space 120, dissolved oxygen is removed from the depressurized head space 120, and the removed dissolved oxygen is the outlet 320 of the decompressor 300. It is exhausted through the, and is discharged through the vent 140 as necessary.

또한, 상기 벤트(140) 일측에 압력을 측정하기 위한 압력계와 용존가스 배출량을 확인하기 위한 유량계가 추가적으로 설치되어 용존가스의 압력과 유량을 실시간으로 확인할 수 있으며, 상기 벤트(140) 일측에 체크밸브를 설치하여 대기중의 유해물질이 상기 하우징(100) 내측으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.In addition, a pressure gauge for measuring the pressure and a flow meter for checking the amount of dissolved gas are additionally installed on one side of the vent 140 to check the pressure and flow rate of the dissolved gas in real time, and a check valve on one side of the vent 140 It is possible to prevent harmful substances in the atmosphere from flowing into the housing 100 by installing the .

이하에서는 본 발명인 용존가스 배출장치를 이용한 용존가스 배출방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for discharging dissolved gas using the apparatus for discharging dissolved gas according to the present invention will be described in detail.

도 4는 본 발명의 용존가스 배출장치를 이용한 용존가스 배출방법에 따른 단계별 순서도이다.4 is a step-by-step flowchart according to the method for discharging dissolved gas using the apparatus for discharging dissolved gas of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 식음료의 제조 과정 중 용존가스 처리 전의 액체(130)를 하우징 내부에 담수하되, 상기 액체(130) 상부면과 덮개(110) 하부면 사이에 두부공간(120)을 형성시킨다.(S10)As shown in FIG. 4 , the liquid 130 before the dissolved gas treatment during the manufacturing process of food and beverage is stored inside the housing, and the head space 120 is formed between the upper surface of the liquid 130 and the lower surface of the cover 110 . to form. (S10)

이때, 상기 액체(130)는 상기 하우징(100) 내부에 60 ~ 90 % 담수되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the liquid 130 is 60 to 90% fresh water in the housing 100 .

이후, 상기 덮개(110)로 상기 하우징(100)의 상부를 밀폐한다.(S20)Then, the upper portion of the housing 100 is sealed with the cover 110. (S20)

그리고, 상기 하우징(100) 내부 바닥면에 구비된 기포발생기(200)에 전원을 인가시켜 액중 펌프(220)를 구동하게 된다.(S30)Then, power is applied to the bubble generator 200 provided on the inner bottom surface of the housing 100 to drive the submersible pump 220. (S30)

이후, 상기 감압기(300)에 압축공기를 투입하게 되면 상기 감압기(300)의 전원인 ON 상태로 되어 상기 감압기(300)를 구동시키게 된다.(S40)After that, when compressed air is put into the pressure reducer 300, the power source of the pressure reducer 300 is turned on to drive the pressure reducer 300 (S40).

그리고, 하우징(100) 내부 바닥면에 구비된 기포발생기(200)에 전원을 넣어 액중 펌프(220)를 구동시키게 되고, 상기 액중 펌프(200)에 연통된 캐비테이터(230)로 부터 다량의 미세 기포가 생성되고, 상기 액체(130) 중에 상존하는 용존가스들을 확산 포획하여 상기 액체(130)의 계면 밖인 상기 두부공간(120) 상으로 상승시키게 된다.(S50)Then, power is supplied to the bubble generator 200 provided on the inner bottom surface of the housing 100 to drive the submersible pump 220, and a large amount of microscopic Bubbles are generated, and the dissolved gases existing in the liquid 130 are diffusely captured and raised to the top of the head space 120 outside the interface of the liquid 130 (S50).

이후, 상기 감압기(300)가 상기 두부공간(120)의 압력을 대기압 이하로 낮추게되는데 0.7 내지 0.1 기압 이하로 감압하면서 낮추게 된다.(S60)Thereafter, the pressure reducer 300 lowers the pressure of the head space 120 to below atmospheric pressure, and decreases while reducing the pressure to 0.7 to 0.1 atm. (S60)

그리고, 상기 두부공간으로 상승된 용존가스를 감압하여 용존가스를 제거하게 된다.(S70)Then, the dissolved gas is removed by decompressing the dissolved gas that has risen to the head space. (S70)

마지막으로, 상기 S70 단계 이후 제거된 용존가스를 벤트(140)를 통해 외부로 배출하므로써 상기 액체(130) 내의 용존가스의 농도를 빠르게 감소시킬 수 있다.(S80)Finally, by discharging the dissolved gas removed after the step S70 to the outside through the vent 140 , the concentration of the dissolved gas in the liquid 130 can be rapidly reduced. (S80)

즉, 상기 액체(130) 내의 용존가스를 외적인 도움없이 외기로 배출시키기 위하여 상기 액체(130) 내에서 미세기포를 형성하고, 용존가스가 해당 미세기포로 확산 유입되도록 하는 것이다. 헨리의 법칙에 따르면 가스가 액체의 면과의 접촉 시, 액체 속으로 들어가는 가스의 양은 해당 가스의 부분 압력에 비례하게 된다.That is, in order to discharge the dissolved gas in the liquid 130 to the outside without external help, microbubbles are formed in the liquid 130 and the dissolved gas is diffused and introduced into the microbubbles. According to Henry's law, when a gas comes into contact with the surface of a liquid, the amount of gas that enters the liquid is proportional to the partial pressure of that gas.

이렇게 액체 속으로 들어간 용존가스를 제거하는 수단은 해당 부분 압력보다 낮은 공간을 제공하는 것이다. The means for removing the dissolved gas that has entered the liquid is to provide a space lower than the corresponding partial pressure.

이를 위해서는 도 2 내지 3에 도시된 바와 같이 하우징(100) 내부가 감압 된 상태에서 상기 하우징(100) 저면에 비치된 기포발생기(200)의 액중 펌프(220)을 가동하여 연통된 캐비테이터(100) 내의 제1블레이트(234)와 제2블레이드(235)가 유속의 흐름에 따라 상호 역방향으로 회전하게되어 적정의 유속으로 액체의 입자들이 충돌 하면서 다량의 미세기포를 생성시키게 된다.To this end, as shown in FIGS. 2 to 3, in a state in which the inside of the housing 100 is decompressed, the submerged pump 220 of the bubble generator 200 provided on the lower surface of the housing 100 is operated to communicate with the cavitator 100 ) in the first and second blades 234 and 235 rotate in opposite directions according to the flow of the flow rate, so that particles of the liquid collide at an appropriate flow rate to generate a large amount of microbubbles.

이때, 생성된 미세기포는 액체의 증기압 차이만으로 형성되어 있기 때문에 액체 속에 들어 있는 비교적 높은 부분압을 갖고 있는 용존가스들이 해당 미세기포 내로 용이하게 확산 유입하게 되는 것이다.At this time, since the generated microbubbles are formed only by the difference in vapor pressure of the liquid, dissolved gases having a relatively high partial pressure in the liquid are easily diffused and introduced into the microbubbles.

도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 액중 펌프(220)로 유속을 올리면 기포지수(Bubble number)가 적어지므로 이에 따라 증기압 차이로서 생성되는 기포의 막 두께가 보다 얇아지게 되고, 픽스의 확산 제1법칙에 따라 용존가스의 확산 속도가 증가하므로 보다 효율적으로 액체 내의 불필요한 용존가스들의 외기로의 배출이 원활해 지는 것이다. 3, if the flow rate is increased with the submersible pump 220, the bubble number decreases, and accordingly, the film thickness of the bubbles generated as the vapor pressure difference becomes thinner, and the diffusion of the fix According to the first law, the diffusion rate of the dissolved gas increases, so that unnecessary dissolved gases in the liquid are more efficiently discharged to the outside air.

본 발명인 용존가스 배출장치는 캐비테이션 효과를 이용하여 액체의 증기압의 차이만으로 다량의 미세 기포를 생성하고, 해당 기포의 겉 면적 대비 얇은 막 두께를 갖도록 하여 액체 내의 용존가스가 해당 미세 기포 속으로의 확산 속도를 증대시켜 탈기 효율을 95% 이상까지를 단시간 내에 달성할 수 있도록 하였다.Dissolved gas discharge device of the present invention generates a large amount of microbubbles only by the difference in vapor pressure of the liquid using the cavitation effect, and has a thin film thickness compared to the surface area of the bubble, so that the dissolved gas in the liquid is diffused into the microbubbles By increasing the speed, it was possible to achieve degassing efficiency of 95% or more in a short time.

상기와 같은 탈기 효율을 갖도록 한 본 발명의 이론적 배경을 상세히 설명하면 다음과 같다.The theoretical background of the present invention to have the above-described degassing efficiency will be described in detail as follows.

우선, 액체 내에서의 생성되는 기포의 반경 “RB”과 표면장력 “

Figure 112020002300595-pat00001
” 그리고 압력 차(
Figure 112020002300595-pat00002
)에 대한 힘의 평형식에 따르면 다음과 같은 방정식이 도출된다.First, the radius “R B ” and surface tension” of the bubbles generated in the liquid
Figure 112020002300595-pat00001
” and the pressure difference (
Figure 112020002300595-pat00002
), the following equation is derived according to the equilibrium equation of the force.

Figure 112020002300595-pat00003
(1)
Figure 112020002300595-pat00003
(One)

윗 방정식에서 “

Figure 112020002300595-pat00004
”는 기포 내의 압력이고, “
Figure 112020002300595-pat00005
”는 액체 내의 압력을 표시한다.In the above equation, “
Figure 112020002300595-pat00004
” is the pressure in the bubble, and “
Figure 112020002300595-pat00005
” indicates the pressure in the liquid.

한편, 캐비테이션 효과에 따른 기포의 생성에는 기존의 유체역학 범주에서는 공동지수(Cavitation Number)를 적용하나, 본 발명에 따른 기포의 생성에는 상기 식(1)에서 사용한 정적 압력의 차이 “

Figure 112020002300595-pat00006
“ 와 동적 압력의 비로서 다음과 같은 기포지수(Bubble Number) “BN”를 사용하여, 해당 기포의 막 두께 “tB ”와 기포 반경 “RB”의 관계식을 도출하였다.On the other hand, the cavitation number is applied to the generation of bubbles according to the cavitation effect in the existing hydrodynamic category, but the difference in static pressure used in Equation (1) is used to generate bubbles according to the present invention.
Figure 112020002300595-pat00006
Using the following bubble number “B N ” as the ratio of “ and the dynamic pressure, the relationship between the thickness of the bubble “t B ” and the bubble radius “R B ” was derived.

Figure 112020002300595-pat00007
(2)
Figure 112020002300595-pat00007
(2)

윗 식에서 “

Figure 112020002300595-pat00008
”는 액체의 밀도를 표시하며, “
Figure 112020002300595-pat00009
”는 본 발명의 캐비테이터(230)의 연통실린더(231) 내의 액체의 유속을 표시한다.In the above expression “
Figure 112020002300595-pat00008
” indicates the density of the liquid, and “
Figure 112020002300595-pat00009
” indicates the flow rate of the liquid in the communicating cylinder 231 of the cavitator 230 of the present invention.

또한, 본 발명의 액체 내의 용존가스의 캐비테이션 미세 기포 속으로의 확산속도 “R(t)”는 다음과 같은 픽스의 확산 제1법칙(Fick’s 1st Law of Diffusion)을 적용하였다.In addition, for the diffusion rate “R(t)” of the dissolved gas in the liquid of the present invention into the cavitation microbubbles, the following Fick 's 1st Law of Diffusion was applied.

Figure 112020002300595-pat00010
(3)
Figure 112020002300595-pat00010
(3)

상기 식에서 “D”는 해당 액체에서의 용존가스의 확산 계수(Diffusion Coefficient)를 표시하며, “AB”는 캐비테이션 미세 기포의 겉 면적이고, “

Figure 112020002300595-pat00011
”는 액체 내에서의 용존가스와 기포 내의 농도 차이를 의미하며, 괄호 속의 “t”는 시간(초)를 표시하고 있다.In the above formula, “ D ” indicates the diffusion coefficient of the dissolved gas in the liquid, “AB” is the surface area of the cavitation microbubbles, “
Figure 112020002300595-pat00011
” means the difference in concentration between the dissolved gas in the liquid and the bubble, and “t” in parentheses indicates the time (seconds).

도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 식(2)에서 보여준 바와같이 액중 펌프(220)로 유속을 높이면 기포지수(Bubble Number)가 적어지므로 이에 따라 증기압 차로서 생성되는 기포의 막 두께가 보다 얇아지게 되고, 픽스의 확산 제1법칙에 따라 용존가스의 확산 속도가 증가하므로 보다 효율적으로 액체 내의 불필요한 용존가스들을 외기로의 배출이 원활해 지는 효과가 있다. 3, as shown in Equation (2), when the flow rate is increased with the submersible pump 220, the bubble number decreases. Accordingly, the film thickness of the bubble generated as a vapor pressure difference is Since it becomes thinner and the diffusion rate of the dissolved gas increases according to the first law of diffusion of Fix, there is an effect of more efficiently discharging unnecessary dissolved gases in the liquid to the outside air.

본 발명의 기술적 사상의 신규성과 해당 기술의 특허성은 다음의 구체적인 실시예를 통하여 보다 분명해 질 것이다.The novelty of the technical idea of the present invention and the patentability of the technology will become clearer through the following specific examples.

해당 실시 예로서 20℃의 물 1 톤에서의 용존산소를 본 발명인 용존가스 배출장치를 적용하여, 캐비테이션 기포 발생율과 용존산소 확산에 의한 용존 산소 배출량을 계산해 보기로 한다.As an example, the present inventor's dissolved gas discharge device is applied to dissolved oxygen in 1 ton of water at 20°C, and the cavitation bubble generation rate and dissolved oxygen emission due to dissolved oxygen diffusion are calculated.

직경 10 mm의 연통실린더(231)의 액중 펌프 오리피스(유효 직경 5mm)로 부터 3 m/s의 유속으로 수동 캐비테이터(Hydrodynamic Cavitator)(230)를 거쳐 갈 때, 기포의 개수와 확산에 의한 용존산소 배출량을 계산한다. When passing through the hydrodynamic cavitator 230 at a flow rate of 3 m/s from the submerged pump orifice (effective diameter 5 mm) of the communicating cylinder 231 with a diameter of 10 mm, the number of bubbles and dissolution due to diffusion Calculate the oxygen emission.

20 ℃ 물의 증기압 “

Figure 112020002300595-pat00012
”은 2.339 kPa이고, 표면장력 “
Figure 112020002300595-pat00013
”는 0.0728 N/m 이며, 물에서의 용존산소의 용해도 지수 “
Figure 112020002300595-pat00014
”는 0.09이다. 상기 식(1)을 사용하면 증기압 기포의 반경 “
Figure 112020002300595-pat00015
“는
Figure 112020002300595-pat00016
의 값을 갖는다. 이제 식(2)를 적용하여 캐비테이터 미세 기포의 막 두께를 계산하면, 기포 막 두께 ”
Figure 112020002300595-pat00017
“는
Figure 112020002300595-pat00018
의 값을 갖는다.20 ℃ water vapor pressure”
Figure 112020002300595-pat00012
” is 2.339 kPa, and the surface tension “
Figure 112020002300595-pat00013
” is 0.0728 N/m, and the solubility index of dissolved oxygen in water “
Figure 112020002300595-pat00014
” is 0.09. Using Equation (1) above, the radius of the vapor pressure bubble “
Figure 112020002300595-pat00015
"Is
Figure 112020002300595-pat00016
has a value of Now applying Equation (2) to calculate the film thickness of the cavitator microbubbles, the bubble film thickness ”
Figure 112020002300595-pat00017
"Is
Figure 112020002300595-pat00018
has a value of

상기 값들을 토대로 하여 캐비테이터로 부터 배출되는 물의 질량과 기포의 질량을 구하면, 캐비테이터로 부터 배출되는 물의 유량 ”

Figure 112020002300595-pat00019
“는
Figure 112020002300595-pat00020
이 되며, 기포의 질량 ”
Figure 112020002300595-pat00021
“는
Figure 112020002300595-pat00022
의 값을 갖는다. 이 경우, 초당 미세 기포의 개수 ”
Figure 112020002300595-pat00023
“를 다음과 같이 계산한다.If the mass of water discharged from the cavitator and the mass of air bubbles are obtained based on the above values, the flow rate of water discharged from the cavitator is ”
Figure 112020002300595-pat00019
"Is
Figure 112020002300595-pat00020
, and the mass of the bubble ”
Figure 112020002300595-pat00021
"Is
Figure 112020002300595-pat00022
has a value of In this case, the number of microbubbles per second ”
Figure 112020002300595-pat00023
“ is calculated as:

Figure 112020002300595-pat00024
Figure 112020002300595-pat00024

이제 식(3)을 사용하여 물속의 용존산소가 일초 당 캐비테이션 미세 기포들 속으로 확산 유입된 몰수 “

Figure 112020002300595-pat00025
”를 계산한다.Now, using Equation (3), the number of moles of dissolved oxygen in water diffused into the cavitation microbubbles per second “
Figure 112020002300595-pat00025
Calculate ”.

Figure 112020002300595-pat00026
Figure 112020002300595-pat00026

상기 식들에서 하첨자 “B”는 기포(Bubble)를 의미하고, “W”는 물을 뜻한다.In the above formulas, the subscript “B” means bubble, and “W” means water.

물 1 톤 내의 용존산소의 몰(mol)수 “

Figure 112020002300595-pat00027
”는 이상 기체 방정식을 적용하여 다음과 같이 계산된다.Number of moles (mol) of dissolved oxygen in 1 ton of water”
Figure 112020002300595-pat00027
” is calculated as follows by applying the ideal gas equation.

Figure 112020002300595-pat00028
Figure 112020002300595-pat00028

상기 식에서 “

Figure 112020002300595-pat00029
” 는 대기압인 1기압을 의미하며, “
Figure 112020002300595-pat00030
”는 물에서의 산소 용해도 지수이고, “
Figure 112020002300595-pat00031
”는 물 1톤의 부피
Figure 112020002300595-pat00032
을 표시하며, “
Figure 112020002300595-pat00033
”는 산소의 기체상수이고, “T”는 절대온도
Figure 112020002300595-pat00034
를 표시한다.In the above formula “
Figure 112020002300595-pat00029
” means atmospheric pressure, 1 atm, and “
Figure 112020002300595-pat00030
” is the oxygen solubility index in water, and “
Figure 112020002300595-pat00031
” is the volume of 1 ton of water
Figure 112020002300595-pat00032
is displayed, and “
Figure 112020002300595-pat00033
” is the gas constant of oxygen, and “T” is the absolute temperature
Figure 112020002300595-pat00034
to display

상기와 같은 조건 하에서 본 발명인 용존가스 배출장치를 적용하여 다량의 캐비테이션 미세 기포를 생성하고 물 1 톤에서의 용존산소를 95% 이상 제거하는데 소요되는 시간을 가늠해 보기로 한다.A large amount of cavitation microbubbles are generated by applying the dissolved gas exhaust device of the present invention under the conditions as described above, and the time required to remove more than 95% of dissolved oxygen in 1 ton of water will be estimated.

본 발명인 용존가스 배출장치에서 캐비테이터 미세 기포를 다량 생성하여 물속의 용존 산소를 확산 포획하여 외기로 배출하는 데에는 식(3)의 시간의 변화율을 시간에 대한 적분을 구하여 물 속의 초기 용존산소 mol수로부터의 변화량을 구할 수 있다.In the dissolved gas discharge device of the present invention, the number of moles of initial dissolved oxygen in water is obtained by calculating the integral of the change rate of time in Equation (3) with respect to time to generate a large amount of cavitator microbubbles to diffusely capture dissolved oxygen in water and discharge it to the outside air. The amount of change from .

Figure 112020002300595-pat00035
Figure 112020002300595-pat00035

Figure 112020002300595-pat00036
Figure 112020002300595-pat00036

Figure 112020002300595-pat00037
Figure 112020002300595-pat00037

상기 식에서 “

Figure 112020002300595-pat00038
”는 물속의 산소 가스의 용해도 지수로서 0.09의 값을 가지며, 아래첨자 “I”는 초기 값을 표시하고, “F”는 말기 값을 의미한다. 또한, 상기 식에서의 시간 “t”는 590초를 입력하였으며, 본 발명인 용존가스 배출장치를 활용하여 1 톤의 물 “
Figure 112020002300595-pat00039
” 속의 용존산소를 배기한 결과 해당 물속에는
Figure 112020002300595-pat00040
으로서 대략 10분 만에 0.9 %의 산소 잔량 만 남아 있다는 것을 확인할 수 있다.In the above formula “
Figure 112020002300595-pat00038
” is the solubility index of oxygen gas in water and has a value of 0.09, the subscript “I” indicates the initial value, and “F” indicates the final value. In addition, the time “t” in the above formula was entered as 590 seconds, and 1 ton of water “
Figure 112020002300595-pat00039
” As a result of evacuating the dissolved oxygen in the water,
Figure 112020002300595-pat00040
As a result, it can be confirmed that only 0.9% of oxygen remaining remains after about 10 minutes.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred 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 examples.

100 : 하우징 110 : 덮개
120 : 두부공간 130 : 액체
140 : 벤트 200 : 기포발생기
201 : 전원부 202 : 전원선
210 : 여과기 220 : 액중펌프
230 : 캐비테이터 231 : 연통실린더
232 : 회전축 233 : 유로고정구
234 : 제1블레이드 235 : 제2블레이드
300 : 감압기 310 : 투입구
320 : 배출구
100: housing 110: cover
120: head space 130: liquid
140: vent 200: bubble generator
201: power supply 202: power line
210: filter 220: submersible pump
230: cavitator 231: communication cylinder
232: rotation shaft 233: euro fixture
234: first blade 235: second blade
300: pressure reducer 310: inlet
320: outlet

Claims (6)

상부에 덮개(110)가 형성되는 하우징(100);
상기 하우징(100) 내측에 설치되는 기포발생기(200);
상기 하우징(100) 내부에 액체(130)가 담수되되, 상기 액체(130) 상부면과 상기 덮개(110) 하부면 사이에 형성되는 두부공간(120);
상기 덮개(110) 상부에 관통되어 설치되고 상기 두부공간(120)의 압력을 대기압 미만으로 낮추는 감압기(300);를 포함하고,
상기 기포발생기(200)는,
여과기(210)와,
상기 여과기(210)와 연통되는 액중 펌프(220)와,
상기 액중 펌프(220)와 연통되는 캐비테이터(230)를 포함하고,
상기 캐비테이터(230)는,
상기 액중 펌프(220) 일측에 형성되는 연통 실린더(231)와,
상기 연통 실린더(231) 내부에 길이방향으로 설치되는 회전축(232)과,
상기 회전축(232)에 삽입되고 상기 연통 실린더(231) 내주면에 고정되는 유로고정구(233)와,
상기 회전축(232) 타측에 결합되는 제1블레이드(234) 및 제2블레이드(235)를 포함하고,
상기 제1블레이드(234) 및 제2블레이드(235)는 상기 회전축(232)을 기준으로 상호 역회전하되,
상기 제1블레이드(234) 및 제2블레이드(235)의 일단면에는 복수의 요철부(236)가 형성되는 것을 특징으로 하는 용존가스 배출장치.
a housing 100 having a cover 110 formed thereon;
a bubble generator 200 installed inside the housing 100;
a head space 120 formed between the upper surface of the liquid 130 and the lower surface of the cover 110, the liquid 130 being stored in the housing 100;
A pressure reducer 300 installed through the cover 110 and installed to lower the pressure of the head space 120 to less than atmospheric pressure;
The bubble generator 200,
a filter 210 and
And a submersible pump 220 in communication with the filter 210,
and a cavitator 230 in communication with the submersible pump 220,
The cavitator 230 is
A communicating cylinder 231 formed on one side of the submersible pump 220, and
A rotary shaft 232 installed in the longitudinal direction inside the communication cylinder 231,
a flow path fixture 233 inserted into the rotation shaft 232 and fixed to the inner circumferential surface of the communication cylinder 231;
and a first blade 234 and a second blade 235 coupled to the other side of the rotation shaft 232,
The first blade 234 and the second blade 235 rotate in reverse with respect to the rotation shaft 232,
Dissolved gas discharging apparatus, characterized in that a plurality of concavo-convex portions (236) are formed on one end surfaces of the first blade (234) and the second blade (235).
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항으로 구성되는 용존가스 배출장치의 용존가스 배출방법에 있어서,
액체(130)를 하우징 내부에 담수하되, 상기 액체(130) 상부면과 덮개(110) 하부면 사이에 두부공간(120)을 형성하는 단계(S10);
상기 덮개(110)로 상기 하우징(100)을 밀폐하는 단계(S20);
상기 하우징(100) 내부 바닥면에 구비된 기포발생기(200)에 전원을 인가시켜 액중 펌프(220)를 구동하는 단계(S30);
상기 감압기(300)에 압축공기를 투입하여 상기 감압기(300)를 구동하는 단계(S40);
상기 액중 펌프(200)에 연통된 캐비테이터(230)로 부터 다량의 미세 기포가 생성되고, 상기 액체(130) 중에 상존하는 용존가스들을 확산 포획하여 상기 두부공간(120) 상으로 상승시키는 단계(S50);
상기 감압기(300)가 상기 두부공간(120)의 압력을 대기압 이하로 낮추는 단계(S60);
상기 두부공간으로 상승된 용존가스를 감압하여 용존가스를 제거하는 단계(S70);를 포함하는 것을 특징으로 하는 용존가스 배출방법.
In the method of discharging dissolved gas of the apparatus for discharging dissolved gas consisting of claim 1,
Filling the liquid 130 into the housing, but forming a head space 120 between the upper surface of the liquid 130 and the lower surface of the cover 110 (S10);
sealing the housing 100 with the cover 110 (S20);
driving the submersible pump 220 by applying power to the bubble generator 200 provided on the inner bottom surface of the housing 100 (S30);
driving the pressure reducer 300 by injecting compressed air into the pressure reducer 300 (S40);
The step ( S50);
The pressure reducer 300 lowering the pressure of the head space 120 to below atmospheric pressure (S60);
Dissolved gas discharging method comprising a; removing the dissolved gas by depressurizing the dissolved gas that has risen to the head space (S70).
청구항 5에 있어서,
상기 S10 단계에서 상기 액체(130)는 상기 하우징(100) 내부에 60 ~ 90 % 담수되는 것을 특징으로 하는 용존가스 배출방법.
6. The method of claim 5,
Dissolved gas discharge method, characterized in that 60 to 90% of the liquid 130 in the step S10 is fresh water inside the housing 100.
KR1020200002833A 2019-02-28 2020-01-09 Dissolved gas discharging apparatus and dissolved gas discharging method using the same KR102380936B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190024187 2019-02-28
KR20190024187 2019-02-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200105394A KR20200105394A (en) 2020-09-07
KR102380936B1 true KR102380936B1 (en) 2022-03-31

Family

ID=72472350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200002833A KR102380936B1 (en) 2019-02-28 2020-01-09 Dissolved gas discharging apparatus and dissolved gas discharging method using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102380936B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102407831B1 (en) * 2021-03-30 2022-06-13 공주대학교 산학협력단 Underwater breathing apparatus using artificial gill system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101164660B1 (en) 2012-03-13 2012-07-12 (주) 우경엔지니어링 The dissolved air flotation system with the use of on-site treatment technology for the water quality improvement of reservoir and pond
KR101829734B1 (en) * 2017-04-04 2018-02-20 신창기 Serve nano micro bubble generator
KR101823650B1 (en) * 2017-08-31 2018-03-14 주식회사 엘에스지 A Pressurized floating system using micro bubble generator

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69114366T2 (en) * 1990-06-08 1996-05-09 Braun Biotrol B Ostomy appliance.
KR20100102567A (en) * 2010-08-27 2010-09-24 대웅이엔에스 (주) The advanced water treatment method using the sintered multi-functional fine bubble diffuser for aeration as well as filtration
KR101247110B1 (en) 2013-01-17 2013-04-03 주식회사 엔바이로앤에너지 Water treatment facility using cavitation effec

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101164660B1 (en) 2012-03-13 2012-07-12 (주) 우경엔지니어링 The dissolved air flotation system with the use of on-site treatment technology for the water quality improvement of reservoir and pond
KR101829734B1 (en) * 2017-04-04 2018-02-20 신창기 Serve nano micro bubble generator
KR101823650B1 (en) * 2017-08-31 2018-03-14 주식회사 엘에스지 A Pressurized floating system using micro bubble generator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102407831B1 (en) * 2021-03-30 2022-06-13 공주대학교 산학협력단 Underwater breathing apparatus using artificial gill system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200105394A (en) 2020-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5980751A (en) Air lift pump for membrane separation unit
US6702949B2 (en) Diffuser/emulsifier for aquaculture applications
JP7165447B2 (en) Gas injection system for optimizing nanobubble formation in disinfectant solutions
US10442705B2 (en) Apparatus and method for water treatment
US7537644B2 (en) Method for degassing a liquid
JP2006272232A (en) Method for forming superfine bubble, its device and sterilizing or disinfecting facility using it
KR102380936B1 (en) Dissolved gas discharging apparatus and dissolved gas discharging method using the same
JP6746298B2 (en) Micro bubble generation system
KR101209463B1 (en) Micro-bubble solution generating device using turbine pump
JPH0584494A (en) Mixture device of two fluids by mechanical agitation to do water treatment by transferring oxidation gas and its usage
RU2284853C2 (en) Diffuser-emulsifier
RU2453505C1 (en) Apparatus for hydrodynamic treatment of waste water
JP2006263641A (en) Gas dissolution method and its apparatus
JP2008006432A (en) Method and apparatus for dissolving and mixing gas and liquid using linear slit
US9457327B2 (en) Method and apparatus for treatment and purification of liquid through aeration
US20080023411A1 (en) Device for on-line light radiation in gas-containing liquid
CN103826732A (en) Water treatment apparatus for killing organisms and method for treating seawater
KR101191562B1 (en) System to decrease residual ozone gas and to increase dissolved ozone in the water
JP4347426B2 (en) Cleaning processing equipment
JP4313492B2 (en) Deaerator
CN208471605U (en) Efficient ultrasonic wastewater by photocatalysis system
KR102132973B1 (en) Aeration apparatus with self air suction function having dual axial
US20030090956A1 (en) Method and device for mixing oil-containing liquids having multiple viscosities
US20090205497A1 (en) Pressurised container
JP2012143705A (en) Sludge disposal apparatus, sewage treatment system and method for disposing sludge

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant