KR20120095598A - 나선형 진동자 의 초음파 발생기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 물리적으로 액체를 기체로 만드는 초음파 발생기다
본 고안을 응용 하여 액체 기화 방역기 장치를 만들 수 있다
압축 공기를 공동 현상 즉 와류 까지 만드는 과정은 선행기술과 동일하나 와류 공기가 2차적으로 떨림판 구멍을 통과 할 때 는 주파수가 약하게 발생하므로 이것을 개선해서 더 강력한 다중 주파수가 나오도록 한것이 본 발명이다
떨림판 대신에 둥근 미세한 나사선을 만들어서 공동 현상의 압축 공기를 회오리 시키면서 더 증가된 주파수가 나오도록 했다
와류된 압축 공기는 회오리를 일으키면서 충돌판에 부딪치면서 확산 되는 것이다
본 고안은 기 특허된 진동자가 한조에 2개가 조합 되어 만들어 졌지만 본 발명은 1개로 만들어 졌지만 2개로 만든 기존의 진동자 보다도 그 이상의 주파수가 발생하므로 모든 면에서 경제적 이다
공압을 이용하는 주파수 진동자는 초음파를 발생하기 위해서는 와류 현상 다음에는 마주 보는 2개의 구멍으로 분출 하므로 압축 공기가 더 많이 필요로 하고 결과적은 높은 마력의 콤푸레셔가 필요하게 된다
결과적으로 높은 에너지를 투입하고 결과는 낮은 효과를 얻으므로 경제성이 낮다
본 발명은 간단하면서 높은 효율을 얻으므로 모든 액체를 기화 상태로 만드는 장치에 효율적으로 접목을 할 수 있다
참고로 압전식 세라믹 진동자도 액체를 기화를 시키고 있으나 기화 발생량이 적고 야외에서는 사용을 할 수가 없다
분사력이 약하기 때문이다 즉 가정의 가습기가 그 원리이다
본 발명으로 주파수 발생기는 실내나 야외에서도 사용하는 모든 장비에 사용 할 수 있는 장점이 있다
[색인표]
1.공기 주입구 2. 머리 부분 3.몸통 부분 4.충돌판 5.고정 나사
6.몸통 고정 나사 7.둥근 나사선(회오리장치) 8.압축 공기 분출구

Description

나선형 진동자 의 초음파 발생기{an Ultrasonic Generator of Screw Type Vibrator}

시중에서 압축 공기를 이용하여 여러 가지 초음파 발생기를 만들고 있으나 그 원리는 압축 공기의 높은 압력을 이용 한다

그 압력을 미세한 구멍으로 통과 시키면 파열음이 발생하면서 공동(Cavitation) 현상이 일어 난다 그 와류 속에 파형 을 다시 미세한 나선형을 통과하도록 하면 높은 주파수가 발생 한다 (토네이도현상 발생)

다중 주파수가 발생하는 것 중 우리가 듣지 못하는 것이 초음파이다

높은 주파수 즉 초음파는 액체 상태를 통과할 때 강력한 운동 에너지로 변환 되면서 액체 분자 상태를 잘게 부순다

이렇게 잘게 부서진 액체가 기화 상태가 되는 것이다 이 기체 상태는 공기 보다 입자가 작아서 공기 중에 부유 되는 것이다 이 원리를 이용한 것이 액체 기화 장치이다

공기를 압축하여 여러 가지 형태의 공기구류가 있고 초음파를 발생하는 기술은 몇 개 있으나 나선형(Screw Type)을 이용한 본 고안은 전무한 실태이다

기존의 액체 기화 방식 방역 소독기는 공기 압축기를 이용하여 공동 현상 까지 만드는 방법은 동일하나 최종적으로 분출 되는 부분에 0.3에서 0.6 mm 까지의 2개의 구멍을 만들어서 마주 보게하여 분사시켜서 주파수를 발생하였으나 본 고안은 떨림판 대신 나사선을 만들어서 더 강력한 다중 초음파가 발생 되도록 하였다

기존의 방법에서 벗어나고자 알려진 선행 기술 문헌을 조사 한바는 "초음파를 이용한 소독약제의 기화 살포 장치"(공개번호:10-2004-0087750)와 "초음파 기화 소독장치" (공개번호:10-2007-0074062호)및 "공압용 진동자와 싸이크론을 이용한 기화 장치(출원번호10-2010-76483호)에 대표적으로 위3 가지의 알려진 중요한 부품은 진동자로서 진동자에 공기압을 가할 때 공동 현상이 일어나면서 떨림판의 작은 구멍사이로 공기압을 밀어내어 초음파를 발생시키는 장치이다

상기한 특허들의 공통점이 떨림판을 이용한 초음파 발생이란 공통점이 있다

그러나 본 고안은 떨림판을 사용하지 않고 미세한 둥근 나선형으로 공기를 통과 시킬 때 강력한 회오리 현상이 발생하여 나오면서 초음파가 발생 한다 (토네이도 현상)

이 초음파가 액체 상태인 약제를 기화 시켜 분사 시키는 것이다

모든 기화 장치가 진동자 내부의 떨림판을 이용하여 초음파를 형성하는 것으로 특허 출원이 되어 있다

이 장치를 이용한 초음파 주파수는 보통 280 Khz 이고 본 고안에서 제시한 나선형 회오리 초음파는 500Khz 이상의 주파수가 생성 되므로 기존의 기화 장치가 일반적인 수소 결합의 물질은 기화 시킬 수 없었으나 운동 에너지가 작으므로 (파형이 운동 에너지로 바뀔 때) 본 고안은 공유 결합이나 수소 결합의 액체도 기화 시킬 수 있는 강력한 초음파가 발생 된다

기존의 특허된 초음파 발생 진동자 보다 더 강력한 에너지가 생성되므로 전력 소모가 적고 효력은 더 배가 되는 고안이다

본 고안의 진동자는 밀폐된 공간에서 2개의 구멍으로 통과 시키는 대신 나선형으로 회전하면서 분사되어 마지막 단계인 충돌판 에서 다신 한번 확산 시키므로 높은 주파수가 형성 된다

또한 기존의 방법은 떨림판을 서로 마주 보게 하여 분출 에너지를 충돌 확산 시켰으나 결국 작은 구멍 4개에서 나오는 힘과 수십 개의 나선형을 통과한 힘은 비교가 되지 않는다

결과적으로 나선형이냐 4개의 구멍이냐의 차이이다

본 고안은 기존의 기화 장치 보다 액체의 기화 입경이 작으므로 싸이크론을 사용하지 않고도 밀폐된 탱크 내부에서 기화 상태의 약제가 바로 분사 되도록 구성 하여 사용 할 수 있다

기 특허 등록된 기화 발생기 보다 더욱 간편하고 더 강력한 분사량이 생성 되므로 원가 면에서도 유리하고 효과도 배가 된다

더 한층 개선 된 기화 장치이다

즉 기화 장치에서 핵심인 진동자의 개선이 돋보이는 발명이다

본 고안은 콤프레셔의 공기압만 일정하게 유지하여 준다면 항상 액체의 기화량은 일정하게 분사가 된다

본 고안은 차량에 장착할 수도 있고 이동용으로 간편하게 만들수도 있다 모든 액체 분사 장치에서는 초음파 발생기를 어떻게 설계하느냐에 따라서 초음파 발생량이 틀려 진다

즉 이초음파가 운동 에너지인데 이 에너지가 커야 기화량도 많아 지고 기화된 약제의 입경이 작아 진다

기존의 두개의 진동자에서 발생되는 기화량이 본 발명의 진동자 한 개의 기화량 이라면 모든 점에서 경제성이 있고 효율성에서도 엄청난 발전을 가져 오게 된다

본 고안은 이러한 지금의 기화 장치 보다 도 더 개선된 진동자를 장기간 각종 연구와 실험을 통하여 입증이 되었으며 더 한층 개선된 발명을 출원하게 되었다

상온에서 기화 시키는 방법은 공기압을 이용한 진동자 방식이며 기존의 진동자 내부에는 떨림판을 사용하였고 지금의 발명은 떨림판에서 나선형 회전 초음파 발생 장치로 개선 된 것이다

본 고안은 액체를 기화시키는 장치 중에 초음파 발생기의 진동자 에 강력한 초음파 발생을 시킬 수 있는 장치의 개선이다

기술된 발명이 특허 되어 있으나 공압용 에서는 진동자의 내부에 있는 떨림판을(4개의 구멍을 마주 보게) 통하여 초음파를 발생하는 방법 밖에 없었다 (선행 기술 참조)

이것은 초음파의 낮은 주파수( 최고 280 Khz)만 발생하므로 액체가 공유 결합 즉 탄소 결합만 되어 있는 약제만 기화 시킬 뿐 이다

수소 결합(물로 희석된 약제)은 기화가 되지 않는다 결합 에너지가 크므로 낮은 주파수로는 분자 고리를 끊을수가 없다

이것은 진동자내에서 낮은 주파수만 발생되기 때문이다 주파수가 큰 진동자를 만들려면 강력한 에너지가 필요한데 착안하여 공기압을 강력하게 회전 시켜 강한 주파수를 만드는 것 이다 이것을 해결하기 위해서는 미세한 나선형 가공을 하여 진동자 내부에 장착하여야 하는데 상당한 기술적인 문제점이 있다 가공 기술의 문제도 있고 진동자 내부에서 토네이도 처름 강한 회전력이 있어야 밀폐 탱크 내부에서 소용돌이가 일어나고 액체의 분자 연결 고리를 끊어야하는 물리적인 힘이 필요한 것 이다

상기의 문제가 해결 되더라도 밀폐 탱크 에서 발생된 기화 약제를 한곳으로 몰아서 분사를 하는 기술적인 문제가 있다

또한 진동자에 공급하는 공기의 압이 중요한데 압축 공기를 생성하는 콤프레셔를 무조건 용량이 큰 것을 사용 할 수도 없다

진동자에서 압축공기는 압력과 공기량이 많을수록 기화량이 많이 분사되기 때문이다

진동자를 구동하기 위해서는 압축 공기가 필요한데 야외에서 전기가 없는 곳에는 더욱이 어려움이 발생 한다 (콤푸레셔는 전기가 필요)

새로운 진동자의 떨림판 개선과 압축 공기의 콤푸레셔 선정이 어려운 과제이다 충분한 시험을 통해서 이루어 져야 할 것 같다

본 고안은 공공장소에서 사용을 하는 것 이므로 장비의 안전성과 내구성을 고려하기위해서 모든 장비의 회로는 자동화 한다

밀폐 탱크 속에 삽입하는 진동자의 떨림판은 기 특허된 것은 보통 0.3mm에서 0.6mm의 4개의 구멍을 사용을 하고 있으나 이것은 공기의 소모가 많아서 콤프레셔의 용량이 커져야 하는 문제점이 있다

또한 주파수 용량이 적어서 강력한 초음파가 발생하지 않는다

그래서 떨림판을 제거하고 진동자 내부에서 나오는 공동 현상의 공기를 미세한 나선형의 원통 외부로 회전 시키셔 강력한 소용돌이 현상을 만들었다

나사를 가공하는 것이 초정밀 작업이고 아직 검증 된것이 없어서 어려움이 많았다 그러나 문헌을 참고 하여 가장 강력한 소용돌이는 미세한 나선을 타고 돌때 나온다는 이론을 근거로 마지막 돌출 부분에 장착하였다 소용돌이를 타고 나온 공기는 마지막 부분에서 충돌판 벽에 부딪히면서 다시 한번 분사되는 현상을 만들었다

미세한 나선을 많이 만들수록 강력한 회전력이 나와서 이것이 높은 주파수를 만들었다 기존의 특허 보다 배 이상으로 생성 되는 것으로 검증되었다

압축 공기의 량을 선정하려면 콤푸레셔의 마력수를 결정해야하는데 본 발명은 기존의 진동자에 소모되는 보다 적은 전력으로도 높은 주파수가 발생 되는것이 확인 되었다

적은 마력의 콤푸레셔 이것을 해결하기위해서 소규모로 사용하는 콤푸레셔는 일반 전기를 사용하였고 야외에서는 전기가 없으므로 동력 전환 장치(PTO)가 붙어 있는 차량을 이용 하였다

이 장치는 일반적인 전기는 필요 없고 차량에서 나오는 엔진의 힘을 이용하여 콤프레셔를 돌려 무리가 없고 회전수도 조절 가능하므로 문제 되었던 것 을 해결 하게 되었다

즉 4개의 구멍과 찢어진 틈사이로 분출되는 현상과 둥근 나선으로 통과하는 회오리 현상은 학술적으로 엄격히 틀리다

본 고안은 액체 상태의 약제를 초음파를 이용하여 기화 상태로 만들어서 대기중에 부유하고 있는 유해한 바이러스나,세균,곰팡이 등을 살균하므로서 호흡기 질환으로부터 예방을 우선토록 하는 장비에 사용한다

또한 내부의 해충을 박멸하는데도 탁월한 효과가 있다

적은 전력 소모로 기존의 발생기 보다 더 많은 초음파를 발생하므로 약제를 더 많이 기화 시킬 수 있다 (단위 면적당)

밀폐 탱크속에 싸이크론 장치를 사용하지 않아 장비 제작 원가도 줄일수 있다 초음파 발생기 즉 진동자가 한층 발전 되므로 모든 장비 자체가 콤펙드 하여진다

전원이 없는 곳 에서도 차량을 이용하여 방역 작업을 할 수 있다

본 발명의 진동자 개발로 더한층 원가 절감과 살충 살균 효과가 좋아진다

약제의 입경도 더 미세하여 효과가 증대되며 소용돌이 현상을 직접 구현한 것이 큰 효과이다

도1은 본 고안에 의한 장비를 단면과 정면에서 본 도면임

본 고안을 첨부된 [도1]을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다

(1)은 외부로부터 공급 되는 최초의 압축 공기 주입구이다

이 주입구는 내경이 작을수록 공기 압력이 높아 진다

본 고안에서는 5Kg/㎠ 이상의 압축 공기가 필요하다

(2)는 머리 부분 으로서 본 진동자의 몸통을 지탱하는 역할을 한다

(3)은 하단 부분으로 주파수 발생을 일으키는 핵심 부분이 장치되어 있다

(4)은 마지막 단계에서 분사되어 나오는 와류 공기를 최종적으로 충돌 시켜서 높은 주파수를 발생하도록 하는 충돌판 이다

(5)은 충돌판과 (7)번의 둥근 나선을 고정 시켜주는 핀 이다

(6)은 공동 현상을 발생시키는 구멍과 둥근 나선을 보호해주는 커버이다

속 부분과 나사로 체결 하여 밀폐 고정 시켰다

(7)은 본 발명의 핵심 부분으로서 (6)의 커버면과 닿은 면으로 압축 공기는 이 나사선을 따라서 외부로 분출 되는 것 이다

나사선의 굵기는 미세할수록 강력한 회오리 현상이 발생하여 강력한 다중 초음파가 발생 한다

(8)는 주파수 발생기의 중간 분에서 압축 공기가 일차적으로 분출 되어서 공동 현상을 일으키는 부분 이다

와류 현상이 발생하면서 공기는 한층 더 압력이 높아 진다

이 고압의 공기는 둥근 나선형 산을 빠져 나갈 때 높은 주파수가 발생 하는 것이다

높은 다중 주파수가 초음파이다 파형이 운동 에너지를 전환 되도록 강력하게 공기를 회전 시키면 액체의 분자 구조를 더욱 미세하게 만든다

이것이 결론적으로 액체를 기체로 만드는 기화 현상이다

Claims (3)

1. 와류를 발생하는 공간에는 수개의 작은 구멍을 만든다
   원형으로 만든다 작은 구멍은 몇 개의 배열을 할 수 있다
   지그재그로도 만들 수 있다 불규칙하게도 할 수 있다
2. 둥근 나선형은 수개로 만들 수 도 있다
   나사선 대신 원 몸통(7) 속으로 나선형 구멍을 몇 개고 만들어서 회전 시킬 수 있다 좌회전 나사선 우회전 나사선도 가능하다
3. 하단부 떨림판 대신에 완전히 밀봉을 하고 미세한 구멍을 만들어서 압축 공기가 그곳으로 분출 되도록 할 수 있다

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