KR20160092104A - 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생기, 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생 방법 - Google Patents

마이크로버블 발생기를 제어하는 장치 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생기, 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생 방법 Download PDF

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김지현
이태재
이석재
윤석오
배남호
신수정
이경균
김현태
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한국과학기술원
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Abstract

마이크로버블 발생기를 제어하는 장치 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생기, 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치는, 펌프 내의 압력을 측정하는 압력계로부터 펌프 내의 실시간 압력에 대한 정보인 실시간 압력 정보를 입력받는 압력 정보 입력부; 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 압력정보 비교부; 및 상기 압력 정보 비교부에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량, 기체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도 중 적어도 어느 하나에 대하여 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 수행하는 펌프 압력 제어부를 포함한다.

Description

마이크로버블 발생기를 제어하는 장치 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생기, 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING MICRO BUBBLE GENERATING DEVICE AND MICRO BUBBLE GENERATING DEVICE USING THE SAME, METHOD FOR CONTROLLING MICRO BUBBLE DEVICE AND MICRO BUBBLE GENERATING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생기, 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생 방법에 것이다. 더욱 상세하게는 펌프 내의 압력 값을 입력 값으로 하여 펌프 내에 유입되는 액체, 기체 및 펌프 내의 모터의 회전 속도에 대하여 PID 제어를 수행함으로써 사용환경의 변화에 따라 자동적으로 펌프 내 압력을 최적화로 유지되며, 이에 따라 생성되는 마이크버블의 크기 및 밀도가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생기, 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생 방법에 관한 것이다.
마이크로버블은 버블크기가 수미크론으로 아주 작기 때문에 물속에서 아주 천천히 부상하면서 자기수축작용과 물의 표면장력으로 물속에서 파괴되어 소멸하는 특징이 있다.
이렇게 소멸되는 마이크로버블은 소멸시 충격파를 발생하고 다량의 음이온을 발생시킨다. 소멸시 발생되는 충격파는 온열을 발생시키고, 유무기물에 작용하여 분해를 촉진시켜 세균을 파괴하여 살균을 작용을 하는 능력이 있다.
그리고 음이온은 오염 물질인 양이온에 부착되어 부피가 증대되어 부력에 의해 수면으로 급부상하여 오염 물질을 제거하는 용도로도 사용되어 산업용의 폐수의 처리에 사용되고, 각종 살균장치로 이용되며 가정에서는 목욕용이나 샤워기 등의 가전 제품이나 애완동물의 목욕기 등으로 널리 사용되어 그의 활용도가 앞으로 지속적으로 늘어날 전망이다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래의 바이크로버블 발생장치의 발생기는 액체와 기체의 투입량 조절 또는 펌프 모터의 회전속도 조절에 자동제어 기능이 없으므로, 사용환경에 맞는 마이크로버블 발생기 가동조건의 최적화를 위하여 마이크로버블 전문인력이 수동으로 진행하였다. 다만, 사용자 또는 전문인력의 관찰 없이 마이크로버블 발생기를 장시간 동안 연속하여 사용하게 된다면, 유입되는 액체의 상태(압력, 밀도, 균일도, 불순물 함유 등)의 변화가 발생할 때마다 마이크로 버블의 크기와 밀도가 변화하므로 사용목적을 달성하기 위한 정화능력, 살균능력, 용존산소 공급능력이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 펌프 내의 압력 값을 입력 값으로 하여 펌프 내에 유입되는 액체, 기체 및 펌프 내의 모터의 회전 속도에 대하여 PID 제어를 수행함으로써 사용환경의 변화에 따라 자동적으로 펌프 내 압력을 최적화로 유지되며, 이에 따라 생성되는 마이크버블의 크기 및 밀도가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생기, 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생 방법이 필요한 실정이다. 관련기술로는 한국공개특허 제10-2011-0087940호가 존재한다.
본 발명의 목적은, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 펌프 내의 압력 값을 입력 값으로 하여 펌프 내에 유입되는 액체, 기체 및 펌프 내의 모터의 회전 속도에 대하여 PID 제어를 수행함으로써 사용환경의 변화에 따라 자동적으로 펌프 내 압력을 최적화로 유지되며, 이에 따라 생성되는 마이크버블의 크기 및 밀도가 일정하게 유지되는 것을 가능케 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치에 있어서, 펌프 내의 압력을 측정하는 압력계로부터 펌프 내의 실시간 압력에 대한 정보인 실시간 압력 정보를 입력받는 압력 정보 입력부, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 압력정보 비교부 및 상기 압력 정보 비교부에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량, 기체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도 중 적어도 어느 하나에 대하여 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 수행하는 펌프 압력 제어부를 포함한다.
이 때, 상기 펌프 압력 제어부는, 상기 펌프와 연통되어 상기 펌프 내에 액체를 공급하는 액체 공급부와 상기 펌프 사이에 위치하여, 상기 펌프 내에 공급되는 액체의 유량을 조절하는 제 1 가변 밸브를 제어하는 액체 제어부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 펌프 압력 제어부는, 상기 펌프와 연통되어 상기 펌프 내에 기체를 공급하는 기체 공급부와 상기 펌프 사이에 위치하여, 상기 펌프 내에 공급되는 기체의 유량을 조절하는 제 2 가변 밸브를 제어하는 기체 제어부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 펌프 압력 제어부는, 상기 펌프 내에 위치하는 임펠러를 회전시키는 모터의 회전속도를 제어하는 모터 제어부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 펌프 내에 유입되는 액체는, 담수, 염수, 해수 및 폐수 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
이 때, 상기 펌프 내에 유입되는 기체는, 공기, 산소 및 오존 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
이 때, 상기 펌프 압력 제어부는, 상기 압력 정보 비교부에서 비교한 결과를 기반으로, 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량 및 상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량을 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도에 대하여 PID 제어를 수행할 수 있다.
이 때, 상기 펌프 압력 제어부는, 상기 압력 정보 비교부에서 비교한 결과를 기반으로, 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량에 대하여 PID 제어를 수행할 수 있다.
이 때, 상기 펌프 압력 제어부는, 상기 압력 정보 비교부에서 비교한 결과를 기반으로, 상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량에 대하여 PID 제어를 수행할 수 있다.
이 때, 상기 제어 데이터는, 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량과 상기 펌프 내의 압력과의 관계에 대한 제 1 제어 데이터, 상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량과 상기 펌프 내의 압력과의 관계에 대한 제 2 제어 데이터 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도와 상기 펌프 내의 압력과의 관계에 대한 제 3 제어 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기는, 마이크로버블 발생기에 있어서, 내부에 일정한 체적공간, 임펠러 및 상기 임펠러를 회전시키기 위한 모터를 가지며, 유입되는 액체 및 기체를 회전시켜 마이크로 버블을 배출시키는 펌프, 상기 펌프와 연통되어 상기 펌프 내에 액체를 공급하는 액체 공급부, 상기 펌프와 연통되어 상기 펌프 내에 기체를 공급하기 위한 기체 공급부 및 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치를 포함한다.
이 때, 상기 액체 공급부와 상기 펌프 사이에 위치하여 상기 펌프 내에 공급되는 액체의 유량을 조절하는 제 1 가변 밸브 및 상기 기체 공급부와 상기 펌프 사이에 위치하여 상기 펌프 내에 공급되는 기체의 유량을 조절하는 제 2 가변 밸브를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 펌프와 상기 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치의 사이에 위치하여 상기 펌프 내의 실시간 압력을 측정하는 압력계, 상기 펌프와 상기 제 1 가변 밸브 사이에 위치하여 상기 펌프 내에 공급되는 액체의 유량을 측정하는 제 1 유량계 및 상기 펌프와 상기 제 2 가변 밸브 사이에 위치하여 상기 펌프 내에 공급되는 기체의 유량을 측정하는 제 2 유량계를 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법은, 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법에 있어서, 압력 정보 입력부에 의하여, 펌프 내의 압력을 측정하는 압력계로부터 펌프 내의 실시간 압력에 대한 정보인 실시간 압력 정보를 입력받는 단계, 압력 정보 비교부에 의하여, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 단계 및 펌프 압력 제어부에 의하여, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 단계에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량, 기체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도 중 적어도 어느 하나에 대하여 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 펌프 내에 유입되는 액체는 담수, 염수, 해수 및 폐수 중 적어도 어느 하나이며, 상기 펌프 내에 유입되는 기체는 공기, 산소 및 오존 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
이 때, 상기 PID 제어를 수행하는 단계는, 펌프 압력 제어부에 의하여, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 단계에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로, 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량 및 상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량을 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도에 대하여 PID 제어를 수행할 수 있다.
이 때, 상기 PID 제어를 수행하는 단계는, 펌프 압력 제어부에 의하여, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 단계에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로, 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량에 대하여 PID 제어를 수행할 수 있다.
이 때, 상기 PID 제어를 수행하는 단계는, 펌프 압력 제어부에 의하여, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 단계에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로, 상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량에 대하여 PID 제어를 수행할 수 있다.
이 때, 상기 제어 데이터는, 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량과 상기 펌프 내의 압력과의 관계에 대한 제 1 제어 데이터, 상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량과 상기 펌프 내의 압력과의 관계에 대한 제 2 제어 데이터 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도와 상기 펌프 내의 압력과의 관계에 대한 제 3 제어 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로버블 발생 방법은, 마이크로버블 발생 방법에 있어서, 내부에 일정한 체적공간, 임펠러 및 상기 임펠러를 회전시기기 위한 모터를 구비한 펌프 내에 액체를 공급하는 단계, 상기 펌프 내에 기체를 공급하는 단계, 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치를 이용하여 상기 펌프 내의 압력을 제어하는 단계 및 제어된 펌프 내의 압력을 유지하며, 공급된 액체 및 기체를 회전시킴으로써 발생되는 마이크로 버블을 상기 펌프 외부로 배출시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 펌프 내의 압력 값을 입력 값으로 하여 펌프 내에 유입되는 액체, 기체 및 펌프 내의 모터의 회전 속도에 대하여 PID 제어를 수행함으로써 사용환경의 변화에 따라 자동적으로 펌프 내 압력을 최적화로 유지되며, 이에 따라 생성되는 마이크버블의 크기 및 밀도가 일정하게 유지되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생기의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치의 구성요소인 펌프 압력 제어부의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로버블 발생 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생기의 블록도를 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치의 구성요소인 펌프 압력 제어부의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기(1000)는, 크게 본 발명에 따른 마이크로 버블 발생기를 제어하는 장치(100), 펌프(200), 액체 공급부(300) 및 기체 공급부(400)로 구성되어 있음을 확인할 수 있다.
상기 펌프(200)는 내부에 일정한 체적공간을 가지며, 유입되는 기체와 액체를 회전시켜 마이크로버블을 생성하기 위한 임펠러(220) 및 상기 임펠러(220)를 구동하기 위한 모터(210) 및 생성된 마이크로버블을 상기 펌프(200) 외부로 배출하기 위한 공간인 출수구(230)를 포함하여 구성된다.
상기 마이크로 버블 발생기를 제어하는 장치(100)는 압력계(111)로부터 펌프 내의 압력에 대한 정보인 압력 정보 값을 입력받아 펌프 내의 압력을 최적화로 유지시키기 위한 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 상기 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치(100)는, 압력 정보 입력부(110), 메모리부(120), 압력 정보 비교부(130) 및 펌프 압력 제어부(140)를 포함하여 구성되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 펌프 압력 제어부(140)는 실시예에 따라 액체 제어부(141), 기체 제어부(142) 및 모터 제어부(143)을 포함하여 구성된다.
상기 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치(100)의 각 구성요소의 동작과 기능에 대하여 설명하면, 상기 압력 정보 입력부(110)는 펌프(200) 내의 압력을 측정하는 압력계(111)로부터 펌프(200) 내의 실시간 압력에 대한 정보인 실시간 압력 정보를 입력받는 기능을 수행한다. 여기서, 상기 압력계(111)는 상기 펌프(200)와 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치(100)의 사이에 위치하여 상기 펌프(200) 내의 실시간 압력을 측정하는 기능을 수행한다.
상기 펌프(200) 내의 실시간 압력의 경우, 상기 펌프(200) 내로 유입되는 기체의 유량, 액체의 유량 및 상기 펌프(200) 내에 위치하는 임펠러(220)를 회전시키기 위한 모터(210)의 회전속도에 따라 달라질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 펌프(200) 내에 유입되는 액체는 담수, 염수, 해수 및 폐수 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 상기 펌프(200) 내에 유입되는 기체는 공기, 산소 및 오존 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 메모리부(120)는 설정 압력 정보 및 제어 데이터가 저장되어 있다. 여기서 상기 설정 압력 정보라 함은, 목표로 하는 펌프(200) 내의 압력에 대한 데이터로서, 펌프(200) 내의 압력이 최적화로 유지되어야 상기 펌프(200) 내에서 발생되는 마이크로버블의 크기 및 밀도가 균일하면서 사용자가 원하는 용도로서 활용될 수 있게 되는 것이다. 또한, 상기 제어 데이터는 상기 펌프(200) 내에 유입되는 액체의 투입량과 상기 펌프(200) 내의 압력과의 관계에 대한 제 1 제어 데이터, 상기 펌프(200) 내에 유입되는 기체의 투입량과 상기 펌프(200) 내의 압력과의 관계에 대한 제 2 제어 데이터 및 상기 펌프(200) 내에 위치한 모터(210)의 회전속도와 상기 펌프(200) 내의 압력과의 관계에 대한 제 3 제어 데이터를 포함한다. 상기 제어 데이터의 활용과 관련하여서는 후술되는 펌프 압력 제어부(140)와 함께 구체적으로 설명하도록 한다.
상기 압력 정보 비교부(130)는, 상기 실시간 압력 정보와 상기 메모리부(120)에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 기능을 수행한다.
상기 펌프 압력 제어부(140)는, 상기 압력 정보 비교부(130)에서 비교한 결과 및 상기 메모리부(120)에 저장된 제어 데이터를 기반으로 상기 펌프(200) 내에 유입되는 액체의 투입량, 기체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도 중 적어도 어느 하나에 대하여 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 수행하는 기능을 한다.
여기서 상기 PID 제어라 함은, 제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어의 일종으로, 비례(Proportional) 제어와 비례 적분(Proportional-Integral), 비례 미분(Proportional-Derivative) 제어를 조합한 것을 의미한다. 관련하여, P 제어(비례)는 기준 신호와 현재 신호 사이의 오차 신호에 적당한 비례 상수 이득을 곱해서 신호를 만드는 것이며, I 제어(비례 적분)는 오차 신호를 적분하여 제어 신호를 만드는 적분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결해 사용하는 것이며, D 제어(비례 미분)는 오차 신호를 미분하여 제어 신호를 만드는 미분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결하여 사용하는 것이다. 결과적으로, 상기 PID 제어의 경우 온도, 압력, 유량, 회전 속도 등을 제어하기 위해 쓰이며, 과도 상태의 특성 등 PI나 PD 제어의 문제점을 개선할 수 있는 장점이 있다.
본 발명과 관련하여, 상기 기준 신호는 상기 메모리부(120)에 저장된 설정 압력 정보가 되며, 상기 현재 신호는 압력계(111)로부터 입력되는 실시간 압력 정보가 되는 것이다. 즉, 상기 압력 정보 비교부(130)에서는 상기 설정 압력 정보와 상기 실시간 압력 정보의 차이를 비교하고, 상기 제어 데이터를 기반으로 상기 펌프(200) 내에 유입되는 액체의 투입량, 기체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터(210)의 회전속도 중 적어도 어느 하나를 제어하게 되는 것이다. 실시예와 관련하여, 상기 펌프 압력 제어부(140)는, 상기 압력 정보 비교부(130)에서 비교한 결과 및 상기 제어 데이터를 기반으로, 상기 펌프(200) 내에 유입되는 액체의 투입량 및 상기 펌프(200) 내에 유입되는 기체의 투입량을 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프(200) 내에 위치한 모터(210)의 회전속도에 대하여 PID 제어를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이 상기 펌프 압력 제어부(140)의 모터 제어부(143)는 상기 비교한 결과 및 상기 제 3 데이터를 기반으로 모터(210)에 제어신호를 보냄으로써 상기 모터(210)의 회전속도를 제어함에 따라 펌프(200) 내의 압력을 최적화로 유지할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 펌프 압력 제어부(140)는, 상기 압력 정보 비교부(130)에서 비교한 결과 및 상기 제어 데이터를 기반으로, 상기 펌프(200) 내에 유입되는 액체의 투입량 및 상기 펌프(200) 내에 위치한 모터의 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프(200) 내에 유입되는 기체의 투입량에 대하여 PID 제어를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이 상기 펌프 압력 제어부(140)의 기체 제어부(142)는 상기 비교한 결과 및 상기 제 2 제어 데이터를 기반으로 제 2 가변 밸브(410)에 제어신호를 보냄으로써 펌프(200) 내에 유입되는 기체의 유량을 제어함에 따라 펌프(200) 내의 압력을 최적화로 유지할 수 있게 되는 것이다.
여기서 상기 제 2 가변 밸브(410)는 상기 기체 공급부(400)와 상기 펌프(200) 사이에 위치하여 상기 펌프(200) 내에 공급되는 기체의 유량을 조절하는 기능을 수행한다. 따라서 상기 기체 제어부(142)는 상기 제 2 가변 밸브(410)를 제어함에 따라 상기 펌프(200) 내에 유입되는 기체의 유량을 변수로 하는 펌프(200) 내의 압력을 최적화로 유지할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 펌프 압력 제어부(140)는, 상기 압력 정보 비교부(130)에서 비교한 결과 및 상기 제어 데이터를 기반으로, 상기 펌프(200) 내에 유입되는 기체의 투입량 및 상기 펌프(200) 내에 위치한 모터의 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프(200) 내에 유입되는 액체의 투입량에 대하여 PID 제어를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이 상기 펌프 압력 제어부(140)의 액체 제어부(141)는 상기 비교한 결과 및 상기 제 1 제어 데이터를 기반으로 제 1 가변 밸브(310)에 제어신호를 보냄으로써 펌프(200) 내에 유입되는 액체의 유량을 제어함에 따라 펌프(200) 내의 압력을 최적화로 유지할 수 있게 되는 것이다.
여기서, 상기 제 1 가변 밸브(310)는 상기 액체 공급부(300)와 상기 펌프(200) 사이에 위치하여 상기 펌프(200) 내에 공급되는 액체의 유량을 조절하는 기능을 수행한다. 따라서 상기 액체 제어부(141)는 상기 제 1 가변 밸브(310)를 제어함에 따라 상기 펌프(200) 내에 유입되는 액체의 유량을 변수로 하는 펌프(200) 내의 압력을 최적화로 유지할 수 있게 되는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생방법에 대하여 설명하도록 한다. 상기 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치(100) 및 이를 이용하는 마이크로버블 발생기(1000)과 중복되는 기술내용에 대한 설명은 생략하도록 한다. 도 3은 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 마이크로버블 발생 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법은, 실시간 입력 정보를 입력 받는 단계(S100), 실시간 압력 정보와 설정 압력 정보를 비교하는 단계(S110), 비교한 결과 및 제어 데이터를 기반으로 PID 제어를 수행하는 단계(S120)의 순서로 진행된다. 보다 구체적으로, 상기 S100 단계는, 압력 정보 입력부에 의하여, 펌프 내의 압력을 측정하는 압력계로부터 펌프 내의 실시간 압력에 대한 정보인 실시간 압력 정보를 입력받게 된다. 또한, 상기 S110 단계는, 압력 정보 비교부에 의하여, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하게 되며, 상기 S120 단계는 펌프 압력 제어부에 의하여, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 단계에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량, 기체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도 중 적어도 어느 하나에 대하여 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 수행하게 된다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로버블 발생 방법은, 펌프 내에 액체를 공급하는 단계(S200), 펌프 내에 기체를 공급하는 단계(S210), 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치를 이용하여 펌프 내의 압력을 제어하는 단계(S220) 및 제어된 펌프 내의 압력을 유지하며, 공급된 액체 및 기체를 회전시킴으로써 발생되는 마이크로버블을 펌프 외부로 배출시키는 단계(S230)가 순서로 진행된다. 보다 구체적으로, 상기 S200 단계는, 내부에 일정한 체적공간, 임펠러 및 상기 임펠러를 회전시기기 위한 모터를 구비한 펌프 내에 액체를 공급하며, 상기 S210 단계는, 상기 펌프 내에 기체를 공급하게 되며, 상기 S220 단계는, 본 발명에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치를 이용하여 상기 펌프 내의 압력을 제어하게 되며, 상기 S230 단계는, 상기 S220 단계에서 제어된 펌프 내의 압력을 유지하며, 공급된 액체 및 기체를 회전시킴으로써 발생되는 마이크로 버블을 상기 펌프 외부로 배출시키게 된다.
이상에서와 같은 본 발명은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 대여적으로 조합되어 구성될 수도 있다. 따라서 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.
요컨대 본 발명이 의도하는 효과를 달성하기 위해 도면에 도시된 모든 기능 블록을 별도로 포함하거나 따라야 하는 것은 아니며, 그렇지 않더라도 얼마든지 청구항에 기재된 본 발명의 기술적 범위에 속할 수 있음에 주의한다.
1000: 마이크로버블 발생기
100: 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치
200: 펌프
300: 액체 공급부
400: 기체 공급부
110: 압력 정보 입력부
120: 메모리부
130: 압력 정보 비교부
140: 펌프 압력 제어부
111: 압력계
141: 액체 제어부
142: 기체 제어부
143: 모터 제어부
210: 모터
220: 임펠러
230: 출수구
310: 제 1 가변밸브
320: 제 1 유량계
410: 제 2 가변 밸브
420: 제 2 유량계

Claims (20)

  1. 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치에 있어서,
    펌프 내의 압력을 측정하는 압력계로부터 펌프 내의 실시간 압력에 대한 정보인 실시간 압력 정보를 입력받는 압력 정보 입력부;
    상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 압력정보 비교부; 및
    상기 압력 정보 비교부에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량, 기체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도 중 적어도 어느 하나에 대하여 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 수행하는 펌프 압력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프 압력 제어부는,
    상기 펌프와 연통되어 상기 펌프 내에 액체를 공급하는 액체 공급부와 상기 펌프 사이에 위치하여, 상기 펌프 내에 공급되는 액체의 유량을 조절하는 제 1 가변 밸브를 제어하는 액체 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프 압력 제어부는,
    상기 펌프와 연통되어 상기 펌프 내에 기체를 공급하는 기체 공급부와 상기 펌프 사이에 위치하여, 상기 펌프 내에 공급되는 기체의 유량을 조절하는 제 2 가변 밸브를 제어하는 기체 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프 압력 제어부는,
    상기 펌프 내에 위치하는 임펠러를 회전시키는 모터의 회전속도를 제어하는 모터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프 내에 유입되는 액체는,
    담수, 염수, 해수 및 폐수 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프 내에 유입되는 기체는,
    공기, 산소 및 오존 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프 압력 제어부는,
    상기 압력 정보 비교부에서 비교한 결과 및 상기 제어 데이터를 기반으로,
    상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량 및 상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량을 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도에 대하여 PID 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프 압력 제어부는,
    상기 압력 정보 비교부에서 비교한 결과 및 상기 제어 데이터를 기반으로,
    상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량에 대하여 PID 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프 압력 제어부는,
    상기 압력 정보 비교부에서 비교한 결과 및 상기 제어 데이터를 기반으로,
    상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량에 대하여 PID 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 데이터는,
    상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량과 상기 펌프 내의 압력과의 관계에 대한 제 1 제어 데이터;
    상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량과 상기 펌프 내의 압력과의 관계에 대한 제 2 제어 데이터; 및
    상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도와 상기 펌프 내의 압력과의 관계에 대한 제 3 제어 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치.
  11. 마이크로버블 발생기에 있어서,
    내부에 일정한 체적공간, 임펠러 및 상기 임펠러를 회전시키기 위한 모터를 가지며, 유입되는 액체 및 기체를 회전시켜 마이크로 버블을 배출시키는 펌프;
    상기 펌프와 연통되어 상기 펌프 내에 액체를 공급하는 액체 공급부;
    상기 펌프와 연통되어 상기 펌프 내에 기체를 공급하기 위한 기체 공급부; 및
    청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 액체 공급부와 상기 펌프 사이에 위치하여 상기 펌프 내에 공급되는 액체의 유량을 조절하는 제 1 가변 밸브; 및
    상기 기체 공급부와 상기 펌프 사이에 위치하여 상기 펌프 내에 공급되는 기체의 유량을 조절하는 제 2 가변 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기.
  13. 청구항 12 있어서,
    상기 펌프와 상기 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치의 사이에 위치하여 상기 펌프 내의 실시간 압력을 측정하는 압력계;
    상기 펌프와 상기 제 1 가변 밸브 사이에 위치하여 상기 펌프 내에 공급되는 액체의 유량을 측정하는 제 1 유량계; 및
    상기 펌프와 상기 제 2 가변 밸브 사이에 위치하여 상기 펌프 내에 공급되는 기체의 유량을 측정하는 제 2 유량계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기.
  14. 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법에 있어서,
    압력 정보 입력부에 의하여, 펌프 내의 압력을 측정하는 압력계로부터 펌프 내의 실시간 압력에 대한 정보인 실시간 압력 정보를 입력받는 단계;
    압력 정보 비교부에 의하여, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 단계; 및
    펌프 압력 제어부에 의하여, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 단계에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량, 기체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도 중 적어도 어느 하나에 대하여 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 펌프 내에 유입되는 액체는 담수, 염수, 해수 및 폐수 중 적어도 어느 하나이며,
    상기 펌프 내에 유입되는 기체는 공기, 산소 및 오존 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 PID 제어를 수행하는 단계는,
    펌프 압력 제어부에 의하여, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 단계에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로,
    상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량 및 상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량을 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도에 대하여 PID 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 PID 제어를 수행하는 단계는,
    펌프 압력 제어부에 의하여, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 단계에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로,
    상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량에 대하여 PID 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 PID 제어를 수행하는 단계는,
    펌프 압력 제어부에 의하여, 상기 실시간 압력 정보와 메모리부에 저장된 설정 압력 정보를 비교하는 단계에서 비교한 결과 및 상기 메모리부에 저장된 제어 데이터를 기반으로,
    상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량 및 상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량에 대하여 PID 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법.
  19. 청구항 14에 있어서,
    상기 제어 데이터는,
    상기 펌프 내에 유입되는 액체의 투입량과 상기 펌프 내의 압력과의 관계에 대한 제 1 제어 데이터;
    상기 펌프 내에 유입되는 기체의 투입량과 상기 펌프 내의 압력과의 관계에 대한 제 2 제어 데이터; 및
    상기 펌프 내에 위치한 모터의 회전속도와 상기 펌프 내의 압력과의 관계에 대한 제 3 제어 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생기를 제어하는 방법.
  20. 마이크로버블 발생 방법에 있어서,
    내부에 일정한 체적공간, 임펠러 및 상기 임펠러를 회전시기기 위한 모터를 구비한 펌프 내에 액체를 공급하는 단계;
    상기 펌프 내에 기체를 공급하는 단계;
    청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 따른 마이크로버블 발생기를 제어하는 장치를 이용하여 상기 펌프 내의 압력을 제어하는 단계; 및
    제어된 펌프 내의 압력을 유지하며, 공급된 액체 및 기체를 회전시킴으로써 발생되는 마이크로 버블을 상기 펌프 외부로 배출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 발생 방법.
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