KR20090094293A - 유체의 연속 흐름을 처리하기 위한 초음파 방법 및 장치 - Google Patents

유체의 연속 흐름을 처리하기 위한 초음파 방법 및 장치

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KR20090094293A
KR20090094293A KR1020097012925A KR20097012925A KR20090094293A KR 20090094293 A KR20090094293 A KR 20090094293A KR 1020097012925 A KR1020097012925 A KR 1020097012925A KR 20097012925 A KR20097012925 A KR 20097012925A KR 20090094293 A KR20090094293 A KR 20090094293A
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에이라즈 피. 바베브
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Abstract

본 발명은 탱크, 상기 탱크로 통하는 하나 이상의 유입관, 하나 이상의 유출관 및 상기 탱크의 측벽 내의 하나 이상의 초음파 변환기를 포함하는 초음파 유체 처리 장치에 관한 것이다. 상기 변환기는 상기 탱크를 통과하는 유체의 주된 흐름에 평행하지 않는 유체로 초음파를 방출한다. 상기 탱크로 방출된 초음파는 유체, 상기 유체 내의 물질 및/또는 상기 유체 내의 유기체를 다양한 방법(이의 예로는, 상기 유체 내의 물체를 세척하고, 상기 유체 내의 물체 및/또는 상기 유체를 살균하고, 상기 유체 내의 결합된 물질을 분리하고, 상기 유체 내의 물질을 각각의 라미나로 분리하고, 상기 유체 내의 유기체를 사멸 또는 비활성화시키고, 상기 유체 내의 물질을 추출하고, 상기 유체 내의 화학 반응을 유도하고, 그리고/또는 상기 유체 내의 독성 물질을 독성이 덜한 상태로 변환하는 것이 있으나 이에 제한되지 않음)으로 처리할 수 있다.

Description

유체의 연속 흐름을 처리하기 위한 초음파 방법 및 장치{ULTRASONIC METHOD AND DEVICE FOR TREATING A CONTINUOUS FLOW OF FLUID}
본 발명은 유체 내의 물질을 분해하고, 유체로부터 물질을 제거하고, 유체 내의 물질을 밀도에 의해 분리하고, 유체를 살균하며, 그리고/또는 유체 내의 독성 화학물질을 분해하는 데에 사용할 수 있는 유체 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 물체를 세척하고, 살균하고, 그리고/또는 탈취하는 데에 이용될 수 있다.
유체에 초음파를 쪼이는 것은 상기 유체, 및 상기 유체 내의 물체 또는 물질의 다양한 처리를 가능하게 한다. 예를 들어, 초음파를 쪼인 유체 내의 물체를 침지하여 상기 물체를 세척할 수 있다. 초음파를 쪼인 유체 내에 고체 물질 조각(이의 예로는, 염 펠릿(salt pellet)이 있으나 이에 제한되지 않음)을 위치시키는 것은 상기 고체 물질의 부식을 초래한다. 나아가, 함께 결합된 물질은 초음파를 쪼인 유체 내에 위치되는 경우에 분리될 수 있다. 유체 내로 이동하는 초음파는 또한 유체 내의 물질을 대역(band) 또는 라미나(lamina)로 분리하는 데에 이용될 수 있다.
초음파를 유체로 방출하는 것은 유체 내에 캐비테이션(cavitation), 작은 기포를 유도하고, 상기 유체 내의 물체 및/또는 물질이 진동하도록 한다. 초음파가 유체를 통과하는 경우에, 캐비테이션은 상기 유체 내에 자발적으로 형성된다. 상기 캐비테이션의 발생은 상기 유체 내에 고압의 작은 영역을 생성한다. 유체로 고압을 방출하는 경우에, 캐비테이션의 발생은 유체, 및 유체 내의 물체 또는 물질을 처리하는 데에 필요한 에너지를 제공한다. 캐비테이션을 생성하는 것에 더하여, 유체로 방출된 초음파는 유체 내의 물질 및/또는 물체를 진동시킨다. 유체 내의 물질 및/또는 물체가 진동하는 경우에, 상기 물질을 함께 결합시키는 결합 및/또는 물체에 물질을 결합시키는 결합은 약해지고 쉬어(sheer)한다.
물체가 침지된 유체로 방출된 초음파는 상기 물체로부터 물질을 제거하고, 이에 의해서 상기 물체를 세척한다. 초음파에 의해 발생되는 캐비테이션으로부터 방출된 에너지는 물체에 전달되고, 이에 의해서 상기 물체를 진동시키고 상기 물체로부터 물질을 제거함으로써 상기 물체에 물질을 결합시키는 결합을 쉬어한다. 유체 내의 물체를 세척하기 위해 유체로 방출된 초음파를 이용하는 장치들은 미국 특허 공개 제2006/0086604 A1호, 미국 특허 공개 제2005/0220665 A1호 및 미국 특허 제6,858,181 B2호에 개시되어 있다.
캐비테이션 내에 에너지를 잡아두고, 캐비테이션의 발생으로부터 에너지를 방출하고, 그리고/또는 물질의 진동을 유도함으로써, 유체로 방출된 초음파는 물질을 함께 결합시키는 결합들(이의 예로는, 접착 결합, 기계적 결합, 이온 결합, 공유 결합 및/또는 반데르발스 결합이 있으나 이에 제한되지 않음)을 쉬어하고, 이에 의해서 상기 물질을 분리한다. 유체를 통과하는 초음파는 상기 유체 내의 물질에서 진동을 유도한다. 물질이 진동하는 경우에, 상기 물질을 함께 결합시키는 결합이 파괴되지 않는다 하더라도, 상기 결합은 잡아 당겨지고 약화되도록 쉬어되기 시작한다. 나아가, 발생하는 캐비테이션 내의 그리고/또는 근처의 물질은, 결합이 파괴되지는 않는다 하더라도, 상기 결합을 약하게 하는 압력에서의 큰 변화에 노출된다. 결국에는, 상기 물질을 함께 결합시키는 결합은 약해지고 늘여져서 파괴되고 유체로 상기 물질의 작은 조각 및/또는 분자를 방출한다. 상기 물질이 몇몇 다른 물질로 구성된다면, 상기 물질을 포함하는 다른 물질은 분리되어, 유체로 방출된다. 유체로 방출된 초음파를 이용하는 장치는 미국 특허 공개 제2003/0183798 A1호, 미국 특허 공개 제2003/0051989 A1호 및 미국 특허 제6,228,273 B1호에 개시되어 있다.
유체 내의 물질이 상기 유체로 방출된 초음파에 의해 분리된 후에, 상기 물체는 라미나(lamina)로 분리될 것이다. 상기 유체 내의 물질을 라미나로 분리하는 것은 상기 유체로 방출된 초음파에 의해 촉진된다. 초음파는 상기 물질에 충돌하여, 상기 물질이 유체를 통하여 특정 라미나로 이동하도록 한다. 물질이 분리되는 특정 라미나는 그 중에서도 물질의 밀도에 의해 결정된다. 저밀도 물질(이의 예로는, 기체가 있으나 제한되지는 않음)은 유체 내의 상부 라미나를 향해 이동한다. 상부 라미나를 향한 기체의 이동은, 그 물질이 들어있는 유체보다 더 낮은 밀도의 물질은 유체 밖으로 이동한다는 자연적인 경향뿐만 아니라, 기체 분자와 충돌하는 초음파에 의해 이루어진다. 고밀도 물질(이의 예로는, 고체 및 고밀도 유체가 있으나 제한되지 않음)은 상기 유체 아래로 떨어진다. 저밀도 물질에 관한 것처럼, 고밀도의 물질과 충돌하는 초음파는, 유체를 통해 초음파가 이동하는 방향으로 물질에 힘을 가한다. 그러나, 초음파가 고밀도의 물질에 가하는 힘은 상기 유체 내로 가라 앉으려는 고밀도의 물질의 자연스러운 경향을 극복하기에 불충분하다. 따라서, 더 가벼운 물질로부터 분리된 고밀도의 물질은 유체 내의 하부 라미나로 분리된다. 저밀도 물질을 포함하는 라미나의 아래에, 그리고 고밀도 물질을 포함하는 라미나의 위에, 중간 밀도의 물질을 포함하는 라미나를 형성할 수 있다. 고밀도의 물질 및 저밀도의 물질에 관한 것처럼, 중간 밀도의 물질에 충돌하는 초음파는 상기 물질에 힘을 가한다. 고밀도의 물질과는 달리, 유체로 방출된 초음파에 의해 중간 밀도의 물질에 가해지는 힘은, 가라 앉으려는 중간 밀도의 물질의 자연스러운 경향을 전체적으로 또는 부분적으로 방해한다. 물질의 밀도가 클수록, 가라 앉으려는 물질의 경향을 방해하는 초음파의 효과는 더 적다. 따라서, 물질은, 그 중에서도 특히, 물질의 밀도에 기초하여 라미나로 분리될 것이다. 유체 내의 물질을 밀도에 근거하여 라미나로 분리하기 위해 유체로 방출된 초음파를 이용하는 장치는 미국 특허 제6,929,750 B2호에 개시되어 있다.
유체로 방출된 초음파로 결합을 파괴하는 것은, 또한 상기 유체 내의 유기체(이의 예로는, 박테리아, 바이러스, 균류, 조류 및/또는 효모가 있으나 이에 제한되지 않음)를 사멸시키거나 비활성시키는 데에 이용될 수 있다. 진동 및 캐비테이션은 유기체의 세포막 내의 구멍(hole)을 생성하여, 유기체의 세포막을 구성하는 분자들을 분리한다. 화학물질은, 세포막에서 생성된 구멍을 통해 유기체의 세포질에 들어오거나 및/또는 나갈 수 있어서, 세포를 용해시키거나 오염시킨다. 세포막을 붕괴시키는 것 이외에, 유체로 방출된 초음파는 또한 유기체가 생존하는 데에 필요로 하는 분자를 변성시키거나 또는 다르게는 손상시킬 수 있다. 예를 들어, 유기체 내의 단백질에, 유기체를 함유하는 유체로 방출되는 초음파를 진동시킴으로써, 단백질을 포함하는 소단위체들로 분리될 수 있다. 단백질의 변성에 의해, 상기 단백질은 생존을 유지하는 역할을 하지 못하게 되고, 이에 의해 상기 단백질은 상기 유기체로부터 본질적으로 제거된다. 단백질의 손실은 상기 유기체를 비활성화하고, 그리고/또는 결국 그 단백질이 생존을 위해 필요한 경우, 유기체의 사멸을 야기한다. 유기체를 사멸 및/또는 비활성화하기 위해 유체로 방출된 초음파를 이용하는 장치는 미국 특허 공개 제2003/0234173 A1호, 미국 특허 제7,018,546 B2호 및 미국 특허 제6,444,176 B1호에 개시되어 있다.
유체 내의 물체를 세척하고, 유체 내의 물체 및/또는 유체를 살균하고, 유체 내의 결합된 물질을 분리하고, 유체 내의 물질을 각각의 라미나로 분리하고, 유체 내의 유기체를 사멸 및/또는 비활성화하기 위해 유체로 방출된 초음파를 이용하는 장치가 있다 하더라도, 대규모로 이러한 모든 처리를 제공하는 장치는 없다.
본 발명은 바람직한 실시예의 도면에 관하여 보여주고 설명될 것이며, 명백히 상세하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 초음파 유체 처리 장치의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 초음파 유체 처리 장치의 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 유체 처리 장치 탱크 및 유입관들의 단면도를 도시한다.
도 4는 탱크 내에 유체의 다른 라미나를 수집하는 다수의 유출관을 더 포함하는 본 발명의 유체 처리 장치의 다른 형태의 단면도를 도시한다.
본 발명은 탱크, 상기 탱크로 통하는 유입관 또는 복수의 유입관들, 유출관 또는 복수의 유출관들, 및 상기 탱크의 측벽 내에 초음파 변환기 또는 복수의 변환기들을 포함하는 초음파 유체 처리 장치에 관한 것이다. 탱크의 측벽 내의 변환기는, 상기 탱크를 통과하는 유체의 주된 흐름에 대해 가로지르거나 또는 평행하지 않은 유체로 초음파를 방출한다. 상기 탱크로 방출된 초음파는 유체, 상기 유체 내의 물질 및/또는 상기 유체 내의 유기체를, 다양한 방법(이의 예로는, 상기 유체 내의 물체를 세척하고, 상기 유체 및/또는 상기 유체 내의 물체를 살균하고, 상기 유체 내의 결합된 물질을 분리하고, 상기 유체 내의 물질을 각각의 라미나로 분리하고, 상기 유체 내의 유기체를 사멸하고, 상기 유체 내의 유기체를 비활성화시키고, 상기 유체 내의 유기체로부터 물질을 추출하고, 상기 유체 내의 다른 물질로부터 물질을 추출하고, 상기 유체 내의 화학 반응을 유도하고 그리고/또는 상기 유체 내의 독성 물질을 독성이 덜한 상태로 전환하는 방법이 있으나 이에 제한되지 않음)으로 처리할 수 있다.
탱크로 유체를 공급하는 유입관은 상기 탱크의 단면적보다 작은 단면적을 가져야 한다. 처리된 유체가 탱크로 들어갈 때의 상기 유체의 속도는 감소되며, 반면에 전체 흐름 속도(단위 시간당 통과하는 유체의 체적)가 일정하게 유지된다. 탱크 내의 유체의 감소된 속도는, 유체, 상기 유체 내의 물질 및/또는 상기 유체 내의 유기체를 초음파에 노출시키는 시간을 증가시켜 상기 탱크를 통과하는 각각의 체적의 유체가 받는 처리의 양을 증가시킨다. 초음파에의 증가된 노출은 초음파 처리의 효과를 증대시키는 데에 도움이 될 수 있다.
일부 경우에서, 유체, 상기 유체 내의 물질 및/또는 상기 유체 내의 유기체를 초음파에 노출시키기 이전에, 상기 유체에 라미나 흐름(laminar flow)을 형성하는 것은 바람직할 수 있다. 유체에 라미나 흐름을 형성하는 것은 상기 유체 내에 안정한 캐비테이션 및/또는 초음파가 확실하게 생성되는 데에 도움이 된다. 유체 내에 안정한 캐비테이션 및/또는 초음파를 생성하기 위해 라미나 흐름을 이용하는 것은 상기 유체로 방출된 초음파에 의해, 유체, 상기 유체 내의 물질 및/또는 상기 유체 내의 유기체의 처리의 효과를 증대시킬 수 있다. 본 발명에 따른 유체의 흐름으로서, 유체에 라미나 흐름을 생성하는 것은, 상기 유체가 충분한 거리를 두고 흐를 수 있도록 하여, 상기 유체가 탱크를 나가기 전에, 상기 탱크로 유체가 유입함으로써 유체에서 생성된 난류, 상기 탱크 내에서 물체와 유체의 충돌 및/또는 상기 탱크의 벽과 유체의 충돌을 없애준다. 유체로 초음파를 방출하는 제 1의 변환기에 도달하기 전에 상기 유체 내에 라미나 흐름의 형성을 돕기 위해서는, 탱크를 통과하는 유체의 흐름에 관하여, 상기 탱크 내의 유체로 초음파를 방출하는 제 1의 변환기는 유입관이 개방된 탱크의 벽으로부터의 거리가, 유입관 개구부의 최대 높이와 적어도 대략 동일하도록 위치하여야 한다. 탱크를 통과하는 유체의 흐름과 관련된 탱크의 길이는 유입관의 개구부의 최대 높이의 2배와 적어도 대략 동일해야 한다.
본 발명의 특정 형태가 탱크를 통과하는 유체의 라미나 흐름 생성을 허용하는지를 결정하는 것은 상기 탱크를 통과하는 유체 흐름을 관찰함으로써 결정될 수 있다. 본 발명에 따른 유체 흐름을 관찰하는 것은 본 발명의 투명한 모형을 구축함으로써 달성될 수 있다. 그런 다음, 유체 내에 부유된 미세 입자를 함유하는 유체를 상기 투명한 모형을 통해 흘릴 수 있다.
탱크를 통과하는 유체의 주된 흐름, 흐름의 전체 방향에 대해 가로지르거나 또는 평행하지 않은 유체로 초음파를 방출하는 변환기는 탱크의 임의의 측벽 내에 위치될 수 있다. 측벽은 상기 탱크를 통과하는 유체의 주된 흐름에 수직이 아닌 탱크의 임의의 벽이다.
탱크 내의 임의의 변환기는 특정 진동수 및/또는 진폭의 초음파를 방출할 수 있거나, 상기 탱크로 다양화한 진동수 및/또는 진폭의 초음파를 방출할 수 있다. 변환기에 의해 방출된 초음파의 진동수는 약 18 kHz 이상이어야 한다. 바람직하게는, 변환기는 탱크로 약 20 kHz 내지 약 200kHz 또는 약 1 MHz 내지 약 5 MHz의 진동수를 갖는 초음파를 방출한다. 변환기에 의해 유체로 방출된 초음파의 진폭은 적어도 약 1 미크론 이상이어야 한다. 탱크를 통과하는 유체의 모든 체적은 상기 탱크로 방출된 각각의 진동수 및/또는 진폭의 초음파에 1초 이상 동안 노출되어야 한다. 바람직하게는, 탱크를 통과하는 유체의 모든 갤런(gallon)은 상기 탱크로 방출된 각각의 진동수 및/또는 진폭의 초음파에 약 5초 동안 노출되어야 한다.
각각의 변환기는 탱크를 통과하는 유체 흐름으로 특정 진동수 및/또는 진폭, 또는 특정 범위의 진동수 및/또는 진폭의 초음파의 방출을 담당할 수 있다. 다르게는, 상기 탱크의 측벽 내의 변환기들이 대역 및/또는 대역의 배열에서 배치되어, 상기 유체로 특정 진동수 및/또는 진폭, 또는 특정 범위의 진동수 및/또는 진폭의 초음파의 방출을 담당할 수 있다. 대역 및/또는 대역의 배열에, 특정 진동수 및/또는 진폭, 또는 특정 범위의 진동수 및/또는 진폭의 초음파의 방출을 담당하는 변환기들을 배치하는 것은, 유체가 탱크를 통과하여 흐르는 경우에, 상기 유체 내에 안정한 캐비테이션, 및/또는 원하는 진동수 및/또는 진폭의 초음파의 생성을 가능하도록 도와준다.
상기 변환기들은 동시에 활성화될 수 있다. 다르게는, 상기 변환기들, 대역 및/또는 대역의 배열이 연속적으로 활성화될 수 있어서, 탱크를 통과하는 유체의 흐름에 관하여, 앞선 변환기, 대역 및/또는 대역의 배열이 비활성화될 때, 변환기, 대역 및/또는 대역의 배열이 활성화된다.
상기 변환기들은 다양한 파형(이의 예로는, 사각형, 삼각형, 사다리꼴, 사인곡선 및/또는 그의 임의의 조합이 있으나 이에 제한되지 않음)으로 일어날 수 있다.
탱크를 통과하는 유체 흐름의 처리에 필요한 변환기들에 의해 방출되는 초음파 에너지의 강도는 상기 변환기 상의 유체의 깊이에 따라 결정된다. 특정 깊이에 요구되는 강도는, 변환기 위에 유체를 원하는 깊이로 둠으로써 결정될 수 있다. 그런 다음, 일정하게 증가하는 강도를 갖는 초음파 에너지가 변환기로부터 방출될 수 있으며, 상기 변환기 상의 유체의 표면이 모니터된다. 유체에 대해 원하는 처리가 상기 유체의 표면에서 관찰될 때, 변환기에 의해 방출된 초음파 에너지의 강도를 관찰하고 기록하여야 하는데, 그 강도는 유체의 주어진 깊이에 대해 요구되는 강도에 상응하기 때문이다. 탱크의 측벽 내에 위치한 변환기들이, 유체로 방출되는 초음파가 180 도(degree) 미만의 각도로 교차되도록 위치한다면, 상기 절차는 변환기들로부터 초음파의 교차점까지의 최대 거리와 동일한 유체의 깊이에서 수행되어야 한다. 다수의 변환기들로부터 유체로 방출된 초음파가 180 도로 교차된다면, 상기 절차는 상기 변환기들 사이의 1/2 거리와 동일한 유체의 깊이에서 수행되어야 한다.
다양한 진동수 및/또는 진폭의 초음파를 방출하는 것은 탱크를 통과하는 다양한 물질/또는 유기체를 함유하는 유체의 처리를 가능하게 도와준다. 유체가 탱크를 통과하여 흐르는 경우, 라미나 흐름은 상기 유체로 초음파를 방출하는 제 1의 변환기에 도달하기 전에 형성될 수 있다. 유체로 방출된 초음파는 상기 유체 내에 캐비테이션을 유도하고, 상기 유체 내의 임의의 물질을 진동시킨다. 상기 유체 내의 캐비테이션 그리고 유체에 존재하는 임의의 물질 내에서 유도된 진동에 의해 방출되는 에너지는, 상기 유체를 통과하는 초음파의 진동수 및/또는 진폭에 따라 결정된다. 유체 내의 다른 물질 및/또는 유기체는 다른 진동수 및/또는 진폭의 초음파에 민감할 수 있다.
물질을 적당한 진동수의 초음파에 노출하는 것은 물질 내에 공명 진동을 유도한다. 공명 진동은 물질 내의 결합 상에 최대량의 변형을 일으키고, 이에 의해서 발생하는 캐비테이션으로부터 방출된 에너지에 노출되는 때에, 그 결합들이 자발적으로 파괴될 가능성이 더 높아지고, 그리고/또는 파괴된다. 유사하게, 다른 유기체의 막 및/또는 분자는, 특정 진동수 및/또는 진폭의 초음파에 노출되는 때에, 공명에서 진동할 것이고, 이에 의해서 발생하는 캐비테이션으로부터 방출된 에너지에 노출되는 때에, 유기체의 막이 파열될 가능성이 높아지고, 그리고/또는 유기체의 분자가 자발적으로 변성될 가능성이 높아진다.
유체 흐름 내의 세포 및/또는 바이러스가 파열되는 경우에, 세포 및/또는 바이러스 내의 물질(이의 예로는, 단백질, 핵산 및/또는 당이 있으나 이에 제한되지 않음)이 유체로 방출된다. 그런 다음, 유체 내의 유기체로부터 방출된 물질은 자유롭게 라미나로 분리된다. 유체의 다른 라미나로의 물질의 분리는 유체의 라미나 흐름 영역내에서 가장 효율적일 수 있다. 또한, 물질의 부식 및/또는 물질 내의 결합의 파괴로부터 방출된 분자는, 분리되는 경우에, 라미나로 자유롭게 분리된다. 유체 내의 라미나는 다른 유출관으로 수집될 수 있다. 예를 들어, 하부 라미나 내에 위치한 고밀도 물질을 탱크의 바닥 근처에 위치한 유출관에 수집하는 것은 바람직할 수 있다. 수집된 고밀도 물질은, 추가적인 처리에 물질을 노출시키기 위해, 탱크를 통해 재-순환될 수 있다. 물질을 탱크 내의 몇몇 처리에 노출하여, 저밀도의 물질은 고밀도 물질로부터 더 많이 분리되고, 유체 내의 상부 라미나로 분리될수 있다. 상부 라미나 내에 위치한 저밀도 물질은 탱크의 상단 근처에 위치한 유출관에 수집될 수 있다. 다르게는, 유체의 상부 라미나로 분리된 휘발성 물질은 탱크의 상단을 통해 유체로부터 누출될 수 있다. 중간 라미나로 분리된 중간 밀도의 물질은 탱크의 중간 근처에 위치한 유출관에 수집될 수 있다. 유출관에 의해 탱크로부터 회수된 유체 및/또는 라미나는 추가적인 공정을 위해 배출되거나 보유될 수 있다.
유체의 형성된 라미나 흐름을 붕괴시키는 것은 바람직할 수 있다. 예를 들어, 난류(이의 예로는, 와류, 버블(burble), 에디(eddy) 및 그의 임의의 조합이 있으나 이에 제한되지 않음)를 생성하여 라미나 흐름을 붕괴시키는 것은, 각각의 라미나로 분리된 물질이 재혼합될 수 있게 한다. 그러나, 난류에 의해 붕괴되지 않은 라미나 내의 물질은 분리된 채로 유지될 것이다. 상부 라미나 및 하부 라미나로부터의 물질을 혼합시키는 것은, 유체 내에 와류를 생성하여 수행될 수 있다. 아래로 향해 소용돌이치는 와류에 의해, 아래를 향하는 와류의 길이를 따라, 라미나로부터 물질을 더 하부의 라미나로 이동시킨다. 본 발명에 따른 유체의 흐름 내에 와류를 생성하는 것은 탱크의 하부 측벽에 유출관을 위치시킴으로써 수행될 수 있다. 인접한 라미나로부터 물질을 혼합시키는 것은 2개 이상의 라미나의 경계에서 에디를 생성하여 수행될 수 있다. 에디에 의해 생성된 난류는 상부 라미나로부터의 물질을 하부 라미나로 이동시킬 수 있고, 하부 라미나로부터의 물질을 상부 라미나로 이동시킬 수 있다. 어떤 라미나의 상부 및 하부 경계에서 에디를 생성하는 것은 그의 상부 및 하부 라미나 둘 모두로부터의 물질을 상기 라미나로 이동시킬 수 있다. 에디는 탱크에 장애물을 위치시킴으로써 생성될 수 있으며, 상기 탱크 내의 유체는 상기 장애물(이의 예로는, 직각 프리즘 및/또는 삼각 프리즘이 있으나 이에 제한되지 않음)의 주위에서 원활하게 흐르지 않을 수 있다. 다르게는, 몇몇 인접한 라미나로부터의 물질은, 몇몇 라미나에 걸친 탱크에서 대형 버블을 생성함으로써 혼합될 수 있다. 버블의 생성은, 탱크에서 충돌하는 유체의 흐름에 대하여 비스듬하게 기울어진 구조와 같은 에어포일(airfoil)을 위치시킴으로써 수행될 수 있다. 라미나 흐름을 붕괴시키는 난류는 또한 탱크 내에 유체를 주입함으로써 생성될 수 있다.
라미나로 분리된 물질의 재혼합은, 또한 유체로 방출된 초음파로 수행될 수 있다. 유체 내의 물질에 작용하는 중력의 방향에 대해 가로지르거나 또는 평행하지 않은 유체로 초음파를 방출하는 것에 의해, 물질을 어떤 라미나로부터 그 물질이 분리된 라미나 및 다른 라미나들로 운반할 수 있다. 유체 내의 물질에 작용하는 중력의 방향에 대해 평행하지 않은 유체로 초음파가 통과하는 경우에, 상기 초음파는 파형의 경로를 따라 유체 내의 물질을 파형의 안티-마디점(anti-nodal point)에 향하게 할 수 있다. 유체 내의 물질에 작용하는 중력의 방향에 대해 가로지르거나 또는 평행하지 않은 초음파가 다수의 라미나에 걸쳐 있다면, 그 때에 하나의 라미나 내의 물질은 파형의 안티-마디점을 둘러싸는 라미나로 운반될 수 있다.
유체 내의 물질에 작용하는 중력의 방향에 대해 평행하지 않은 유체로 초음파를 방출하는 것은, 탱크의 측벽 내에 위치하거나, 그리고/또는 탱크를 통과하는 유체의 주된 흐름에 대략 수직인 탱크의 벽 내에 위치한 변환기들로 수행될 수 있다.
라미나로 분리된 물질을 선택적으로 혼합하는 것은, 화학 반응이 본 발명 내에서 일어난다면 바람직할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 유체 흐름 내의 물질은 원하는 생성물을 형성하기 위해 반응할 수 있다. 그러나, 원하는 생성물의 형성은 유체 내의 다른 물질의 존재에 의해 방해될 수 있다. 상기 다른 물질은 분리된 반응물, 원하는 생성물을 생산하는 반응의 생성물 및/또는 원하는 생성물 그 자체일 수 있다. 상기 다른 물질은 원하는 생성물을 생산하는 반응물과 반응할 수 있으며, 이에 의해서, 원하는 생성물의 생산을 방해한다. 다르게는, 원하는 생성물과의 반응에 의해, 상기 다른 물질은 원하는 생성물을 원하지 않는 생성물로 변환시킬 수 있다. 반응물, 원하는 생성물 및/또는 다른 물질을 각각의 라미나로 분리한 다음 라미나를 선택적으로 재혼합하는 것은, 상기 원하는 생성물의 형성을 방해 및/또는 방지하는 상기 다른 물질이 상기 원하는 생성물을 생산하는 반응물과 반응하고 상기 원하는 생성물과 반응하게 한다.
유사하게, 반응물, 원하는 생성물 및/또는 다른 물질을 각각의 라미나로 분리하는 것은 원하는 화학 반응을 최적화한다. 따라서, 본 발명 내에서 및/또는 외에서 일어나는 화학 반응 후에, 유체의 라미나 흐름은 본 발명에 따른 유체의 흐름 내에 형성될 것이다. 그런 다음, 유체 내의 물질은 각각의 라미나로 분리될 수 있다. 원하는 생성물을 생산하기 위해 반응하는 물질을 함유하는 탱크 내의 라미나의 선택적인 재혼합 및/또는 반응은 유체 내에 난류를 생성하여 탱크 내에 재혼합될 수 있고, 그리고/또는 본 발명의 외에서 재혼합될 수 있다. 상기 라미나의 선택적인 재혼합 동안에 및/또는 이후에, 혼합된 라미나 내의 물질은 그 때에 본 발명 내에서 및/또는 외에서 반응하도록 허용될 수 있다. 유체 내 물질의 연속적인, 분리, 재혼합 및/또는 반응은 본 발명의 하나의 장치(unit)에서 행하여질 수 있으며, 그리고/또는 직렬 및/또는 병렬로 연결된 본 발명의 여러 개의 장치들 내에서 행하여질 수 있다.
탱크 내에서 일어나는 반응은, 본 발명에 따른 유체 흐름 동안에 및/또는 이전에 유체로 삽입된 다양한 제제(이의 예로는, 화학물질, 미생물, 효소, 라디오파, 마이크로파, 광파(light wave) 및/또는 그의 임의의 조합이 있으나 이에 제한되지 않음)에 의해 촉진될 수 있다. 예를 들어, 유체가 유입관으로부터 탱크로 들어가기 이전에, 화학물질(이의 예로는, 염소, 브롬, 오존, 항생제, 항균제, 항바이러스제 및/또는 그의 임의의 조합이 있으나 이에 제한되지 않음)이 상기 유체에 삽입될 수 있다. 삽입된 화학물질은, 원하는 결과를 가져오기 위해 유체, 상기 유체 내의 물질 및 상기 유체 내의 유기체와 반응할 수 있다. 예를 들어, 화학물질은 유체 내의 물질과 반응할 수 있으며, 상기 물질을 독성이 덜한 상태로 전환시킨다. 다르게는, 화학물질은 유체 내의 유기체와 반응할 수 있으며, 상기 유기체를 사멸 및/또는 비활성화시킨다. 유체 내의 캐비테이션으로부터 방출된 에너지, 및/또는 유체 내의 유기체 및/또는 물질의 진동으로부터 방출된 에너지는 화학 반응 속도 및 효율을 증대시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명을 통하여 유체 흐름에서 침지된 물체를 세척할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름에서 침지된 물체를 살균하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름에서 침지된 물체를 탈취하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름을 살균하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름 내의 유기체를 비활성화하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름 내의 유기체를 사멸하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름을 탈취하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름 내의 결합된 물질을 분리하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름 내의 유기체 내의 물질을 유체 흐름으로 방출하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름 내의 물질을 라미나로 분리하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름 내의 독성 물질을 독성이 덜한 상태로 전환하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름으로부터 기체를 제거하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름 내의 물질의 혼합물로부터 물질을 추출하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름 내의 세포로부터 물질을 추출하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명을 통하여 유체 흐름에서 바이러스로부터 물질을 추출하는 것일 수 있다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 양태들은 하기에서 기술된 설명 및 도면들로부터 더 명백해질 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것은, 탱크(101), 상기 탱크(101)로 통하는 유입관(102), 유출관(103), 및 초음파 심벌(cymbal) 변환기(104) 또는 상기 탱크의 측벽 내의 복수의 심벌 변환기들을 포함하는 본 발명의 초음파 유체 처리 장치의 가능한 형태이다. 상기 탱크 내의 유체로 초음파를 방출하는 제 1의 심벌 변환기(104)를 상기 유입관(102)과 이격하도록 위치시킴으로써, 라미나 흐름이 상기 제 1의 심벌 변환기 이전에 상기 유체 내에 형성된다. 유체가 유입관(102)을 통해 탱크(101)로 들어온다. 상기 유체가 탱크(101)로 들어오는 때에, 상기 유체의 속도는 감소한다. 탱크(101)를 통과하는 유체의 흐름에 대해 가로지르거나 또는 평행하지 않은 탱크(101) 내의 유체로 초음파를 방출하는 제 1의 심벌 변환기(104)에 유체가 도달하기 전에, 라미나 흐름이 상기 유체 내에 형성될 것이다.
유체가 탱크(101)를 통과하여 흐르는 경우, 심벌 변환기(104)로부터 상기 유체로 초음파를 방출한다. 상기 탱크(101)의 측벽 내의 임의의 주어진 심벌 변환기(104)는 특정 진동수 및/또는 진폭의 초음파를 방출할 수 있거나, 상기 탱크로 다양한 진동수 및/또는 진폭의 초음파를 방출할 수 있다. 각각의 심벌 변환기(104)는 특정 진동수 및/또는 진폭, 또는 특정 범위의 진동수 및/또는 진폭의 초음파를 탱크(101)를 통과하는 유체 흐름으로 방출하는 것을 담당할 수 있다. 다르게는, 탱크(101)의 측벽 내의 심벌 변환기(104)는 도 1에 도시한 바와 같이, 유체로의 특정 진동수 및/또는 진폭, 또는 특정 범위의 진동수 및/또는 진폭의 초음파 방출을 담당하도록, 구성요소 105, 106, 107, 108, 109 및 110에 의해 대역으로 배치할 수 있다.
탱크(101)를 통과하는 유체의 흐름과 관련하여, 제 1의 심벌 변환기(104) 및/또는 대역의 심벌 변환기(105)가 탱크(101) 내의 유체로 초음파를 방출하기 이전에 라미나 흐름을 형성하는 경우에, 제 1의 심벌 변환기(104) 및/또는 대역의 심벌 변환기(105)를 유입관(102)이 개방된 탱크(101)의 벽으로부터 적어도 거리 d, 바람직하게는 2*d로 위치시켜야 하며, d는 대략 유입관(102)의 개구부의 최대 높이이다. 탱크(101)를 통과하는 유체의 흐름에 관한 탱크(101)의 길이는 대략 2*d의 거리와 적어도 동일해야 한다. 탱크(101)를 통과하는 유체의 상부 라미나로 분리되는 휘발성 물질은 탱크(101)를 덮는 다공성의 물질(111)을 통과하여 상기 유체로부터 누출될 수 있다. 심벌 변환기(104)에 의해 탱크(101)로 방출된 초음파에 의해 처리된 후에, 상기 유체는 유출관(103)을 통해 탱크(101)를 나간다. 유출관(103)을 통해 나가기 전에, 각각의 라미나로 분리된 물질 및/또는 유기체는, 탱크(101) 내의 물질 및/또는 유기체에 작용하는 중력의 방향에 대해 가로지르거나 또는 평행하지 않은 초음파를 방출하는 변환기(104) 및 변환기(112)로부터 방출된 초음파에 의해 재혼합될 수 있다.
심벌 변환기들이 도 1에 도시된다 하더라도, 다른 유형의 변환기들(이의 예로는, 랑게빈 변환기가 있으나 이에 제한되지 않음)을 사용할 수 있다.
도 3에 도시된 것은 탱크(101) 및 유입관(102)의 다른 가능한 형태의 단면도이다. 도 3a 내지 3c에서 도시된 바와 같이, 유입관(102)은 원형 통로를 가질 수 있다. 다르게는, 도 3d에서 도시된 바와 같이, 유입관(102)은 타원형 통로를 가질 수 있다. 유입관(102)의 통로는 또한 도 3e, 3f 및 3g에서 도시된 바와 같이, 각각 사다리꼴, 삼각형 또는 직사각형 형태를 가질 수 있다. 탱크(101)는 도 1a, 1b, 1c 및 1d에서 도시된 바와 같이 각각 원통형, 직사각형 프리즘, 삼각형 프리즘 또는 타원형 프리즘의 형태일 수 있다. 탱크(101) 및 유입관(102)의 통로는, 탱크(101)의 단면적이 유입관(102)의 단면적보다 크기만 하다면, 도 3에서 도시된 형태와 다른 형태들 및/또는 그 조합을 가질 수 있다.
도 4에 도시된 것은 탱크(101) 내의 유체의 다른 라미나를 수집하는 다수의 유출관(401, 402 및 403)을 더 포함하는 본 발명의 초음파 유체 처리 장치의 다른 형태의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 유출관(401, 402 및 403)은 라미나가 수집되어 유출관(401, 402 및 403)으로 원활하게 흐르게 하기 위해서 서로 가깝게 위치할 수 있다. 다르게는, 상기 유출관(401, 402 및 403)은 라미나가 탱크(101)를 나가는 경우에 라미나를 혼합하는 난류의 생성을 허용하거나, 유체 깊이를 조절하기 위해 서로 떨어져서 위치할 수 있다. 유출관(403)은 탱크(101) 내의 유체의 하부 라미나를 수집한다.
도 4에서 또한 보여지는 바와 같이, 유출관(403)에 연결된 관(409)은, 탱크(101) 내의 추가적인 처리를 위해 하부 라미나 내의 물질을 노출시키기 위해서, 유출관(403)에 의해 수집된 유체의 하부 라미나의 적어도 일부분을 탱크(101)로 재순환시킨다. 탱크(101)를 통과하는 유체의 라미나 흐름의 생성을 촉진하기 위해, 유입관(102) 및 재순환관(409) 내의 압력의 합은 유출관(401, 402 및 403) 내의 압력의 합과 대략 동일하다. 탱크(101)의 측벽 내의 심벌 변환기(104)의 대역들을, 탱크(101) 내의 유체로 특정 진동수 및/또는 진폭, 또는 특정 범위의 진동수 및/또는 진폭의 초음파 방출을 담당하는 배열(404, 405, 406 및 407)로 배치한다. 유체가 유입관(102)으로부터 탱크(101)로 들어가기 전에, 화학물질을 오리피스(orifice)(408)를 통해 상기 유체로 삽입할 수 있다.
탱크(101)의 상단을 도 4에서 도시된 바와 같이 측벽으로 밀봉하거나, 도 1에서 도시된 바와 같이 다공성의 물질로 밀봉할 수 있다. 다르게는, 탱크(101)의 상단은 개방될 수 있다. 개방된 상단은 물체가 유체로 내려가며, 그리고/또는 물체가 탱크를 통과하는 유체 흐름을 통해 이동하도록 하고, 이에 의해서, 물체를 세척하고, 살균하고, 탈취하고 그리고/또는 그의 임의의 조합을 가능하게 한다.
특정 실시예들이 본원에서 예시되고 설명된다 하더라도, 동일하거나 유사한 목적을 달성하도록 계산된 임의의 배치가 특정 실시예들을 대체할 수 있다는 것이 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 상기의 설명은 예시를 위한 것이며, 제한하는 의도는 아니라는 것이 이해되어야 한다. 상기 실시예들 및 다른 실시예들의 조합은 본 발명을 검토한 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 본 발명의 범위는 그러한 청구항들이 권리를 가지는 등가물의 전체 범위에 따라, 첨부한 청구항과 관련하여 결정되어야 한다.
본 발명의 작동 방법 및 본원에서 제시된 이전의 기술 장치는 단지 이론상에 근거한다. 이는 본 발명의 작동 방법을 제한하고자 함은 아니며, 본 발명 내에 존재할 수 있거나, 본 발명의 작동을 초래하는 가능한 작동 방법을 배척하지 않는다.
본 발명은 유체 내의 물질을 분해하고, 유체로부터 물질을 제거하고, 유체 내의 물질을 밀도에 의해 분리하고, 유체를 살균하고, 및/또는 유체 내의 독성 화학물질을 분해하는 데에 사용될 수 있고, 또한, 물체를 세척, 살균 및 또는 탈취하는 데에 이용할 수 있는 유체 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

Claims (47)

  1. 측벽을 갖는 탱크;
    상기 탱크로 유체를 공급하기 위한 유입관;
    상기 유체를 제거하기 위한 유출관; 및
    상기 탱크의 유체 내에 캐비테이션을 발생시키기 위해 소정의 진동수 및 진폭에서 초음파를 방출하는 상기 측벽 내의 하나 이상의 초음파 변환기를 포함하고,
    상기 초음파 변환기는 또한 상기 초음파를 상기 탱크의 라미나 흐름 영역으로 방출하기 위해 위치되는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 변환기는 소정의 진동수 범위에 걸쳐서 초음파를 방출하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 변환기는 소정의 진폭 범위에 걸쳐서 초음파를 방출하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 초음파 변환기는 소정의 진폭 범위에 걸쳐서 초음파를 방출하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크의 측벽 내에 하나 이상의 변환기 대역(band)을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크의 측벽 내에 하나 이상의 변환기 배열(array)을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환기는, 상기 유입관으로부터 소정의 거리에 위치하는데, 상기 거리는 상기 유입관 통로의 최대 치수(dimension)와 적어도 대략 동일한 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환기는, 상기 유입관으로부터 소정의 거리에 위치하는데, 상기 거리가 상기 유입관 통로의 최대 치수의 대략 2배와 적어도 동일한 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체가 상기 탱크로 들어가기 전에, 상기 유체로 화학물질들을 삽입하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체가 상기 탱크로 들어가기 전에, 상기 유체로 촉매들을 삽입하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크는 다양할 수 있는 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체는 각각의 라미나로 분리되는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    고밀도 물질 라미나가 분리되고 재순환되는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    기체 생성물을 수집하기 위한 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 생성물을 함유하는 유체의 부분을 수집하기 위한 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파는 1 미크론 이상의 진폭을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체는 적어도 1초 동안에 상기 초음파에 노출된 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파는 20 kHz 내지 200 kHz 범위 내의 진동수를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파는 1 MHz 내지 5 MHz 범위 내의 진동수를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    사각형, 사인곡선, 사다리꼴 및 삼각형으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 파형으로 상기 초음파 변환기를 작동시키는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  21. 제 12 항에 있어서,
    적어도 2개의 라미나를 재혼합하기 위해 난류 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  22. 제 12 항에 있어서,
    선택된 라미나를 수집하기 위해 복수의 유출관을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  23. 측벽을 갖는 탱크;
    상기 탱크로 유체를 공급하기 위한 유입관;
    상기 유체를 제거하기 위한 유출관; 및
    소정의 진동수 및 진폭에서 초음파를 방출하는 상기 측벽 내의 하나 이상의 초음파 변환기를 포함하고,
    상기 초음파 변환기는 또한 상기 초음파를 상기 탱크의 라미나 흐름 영역으로 방출하기 위해 위치되는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  24. 탱크로 유입관을 통해 유체를 전달하는 단계;
    상기 탱크 내에 라미나 흐름 영역을 형성하는 단계;
    상기 탱크의 측벽 내에 하나 이상의 초음파 변환기를 위치시키는 단계;
    상기 라미나 흐름 영역 내에 라미나를 형성하는 단계;
    상기 초음파 변환기로부터의 상기 라미나 흐름 영역으로 소정의 진동수 및 진폭에서 초음파를 방출하는 단계; 및
    상기 라미나 내의 유체를 캐비테이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 초음파 변환기로부터 초음파를 방출하는 단계는 소정의 진동수 범위에 걸친 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 초음파 변환기로부터 초음파를 방출하는 단계는 소정의 진폭 범위에 걸친 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 초음파 변환기로부터 초음파를 방출하는 단계는 소정의 진폭 범위에 걸친 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 초음파는 상기 탱크의 측벽 내에 하나 이상의 변환기 대역으로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 24 항에 있어서,
    상기 초음파는 상기 탱크의 측벽 내에 하나 이상의 변환기 배열로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 24 항에 있어서,
    상기 초음파 변환기를 위치시키는 단계는, 상기 초음파 변환기가 상기 유입관으로부터 위치된 거리가, 상기 유입관 통로의 최대 치수와 적어도 대략 동일한 것을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 24 항에 있어서,
    상기 초음파 변환기를 위치시키는 단계는, 상기 초음파 변환기가 상기 유입관으로부터 위치된 거리가, 상기 유입관 통로의 최대 치수의 대략 2배와 적어도 동일한 것을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 24 항에 있어서,
    상기 유체가 상기 탱크로 들어가기 전에, 상기 유체로 화학물질을 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 24 항에 있어서,
    상기 유체가 상기 탱크로 들어가기 전에, 상기 유체로 촉매를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 24 항에 있어서,
    상기 탱크의 깊이를 다양하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 24 항에 있어서,
    상기 유체의 요소를 각각의 라미나로 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 24 항에 있어서,
    고밀도 물질 라미나를 분리하고 재순환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 24 항에 있어서,
    기체 생성물을 수집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 24 항에 있어서,
    하나 이상의 생성물을 함유하는 상기 유체의 부분을 수집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 24 항에 있어서,
    상기 초음파의 진폭은 1 미크론 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 24 항에 있어서,
    1초 초과의 시간 기간 동안에 상기 유체를 상기 초음파에 노출시키는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 24 항에 있어서,
    상기 초음파 진동수는 20 kHz 내지 200 kHz 범위 내인 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 24 항에 있어서,
    상기 초음파 진동수는 1 MHz 내지 5 MHz 범위 내인 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 24 항에 있어서,
    사각형, 사인곡선, 사다리꼴 및 삼각형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 파형으로 상기 초음파 변환기를 작동시키는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 24 항에 있어서,
    적어도 2개의 라미나를 재혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제 24 항에 있어서,
    선택된 라미나를 수집하기 위해 복수의 유출관을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 24 항에 있어서,
    다른 진폭을 제공하는 상기 초음파 변환기를 갖는 각각의 영역을 갖는 복수의 영역을 통해 상기 유체를 통과시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 24 항에 있어서,
    다른 진동수를 제공하는 상기 초음파 변환기를 갖는 각각의 영역을 갖는 복수의 영역을 통해 상기 유체를 통과시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101153725B1 (ko) * 2010-04-12 2012-06-14 한국기계연구원 초음파를 사용하는 살균장치
KR20170125965A (ko) * 2015-03-13 2017-11-15 케이피2엠 리미티드 소노전기화학에 의해 유체들을 처리하는 시스템 및 방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SI22999A (sl) * 2009-03-13 2010-09-30 Sajovic@Igo Naprava za obdelavo vode s pomočjo oscilacij
WO2013007812A1 (de) * 2011-07-13 2013-01-17 Dr. Hielscher Gmbh Verfahren und einrichtung zur eigenschaftsänderung wenigstens eines flüssigen mediums
JP6592849B2 (ja) * 2014-01-21 2019-10-23 プロメディカ バイオエレクトロニクス エス．アール．エル． 超音波試験のための装置
CN107614097B (zh) * 2015-05-27 2020-02-14 联邦科学与工业研究组织 金属-有机框架的生产
GB2540545A (en) * 2015-07-20 2017-01-25 Hilsonic Process Systems Ltd Ultrasonic processor
CN105000627B (zh) * 2015-07-24 2017-03-29 中石化石油工程机械有限公司研究院 一种臭氧氧化反应器
EP3708247A1 (en) * 2019-03-14 2020-09-16 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Non-invasive mixing of liquids
CN110320479B (zh) * 2019-05-17 2020-11-03 北京航空航天大学 一种便于清洗的双尾管立方体形碱金属气室

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3456319A (en) * 1967-01-23 1969-07-22 John R Gier Jr Method of making multifin helical fin tubes
US4317268A (en) * 1979-08-08 1982-03-02 Solar Limited, Inc. Process for making a heater exchanger
US4419802A (en) * 1980-09-11 1983-12-13 Riese W A Method of forming a heat exchanger tube
US4574875A (en) * 1983-12-05 1986-03-11 Geo-Systems, Inc. Heat exchanger for geothermal heating and cooling systems
GB2237504A (en) * 1989-11-01 1991-05-08 Kerry Ultrasonics Ultrasonic cleaning
US5365750A (en) * 1992-12-18 1994-11-22 California Aquarium Supply Remote refrigerative probe
DE4323212C2 (de) * 1993-07-12 1997-09-18 Alliedsignal Elac Nautik Gmbh Vorrichtung zum Behandeln strömender Medien mit Ultraschall
US5375661A (en) * 1993-10-13 1994-12-27 Halliburton Company Well completion method
US5611993A (en) * 1995-08-25 1997-03-18 Areopag Usa, Inc. Ultrasonic method of treating a continuous flow of fluid
JP3487699B2 (ja) * 1995-11-08 2004-01-19 株式会社日立製作所 超音波処理方法および装置
GB9708984D0 (en) * 1997-05-03 1997-06-25 Univ Cardiff Particle manipulation
US6251179B1 (en) * 1999-03-23 2001-06-26 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Thermally conductive cementitious grout for geothermal heat pump systems
US6647806B1 (en) * 2000-07-14 2003-11-18 Caldon, Inc. Turbulence conditioner for use with transit time ultrasonic flowmeters
KR20050103916A (ko) * 2003-02-04 2005-11-01 포워드 테크놀로지 에이 크레스트 그룹 컴퍼니 초음파 세척 탱크

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101153725B1 (ko) * 2010-04-12 2012-06-14 한국기계연구원 초음파를 사용하는 살균장치
KR20170125965A (ko) * 2015-03-13 2017-11-15 케이피2엠 리미티드 소노전기화학에 의해 유체들을 처리하는 시스템 및 방법

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