KR20180072054A - 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기 - Google Patents
수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180072054A KR20180072054A KR1020160175221A KR20160175221A KR20180072054A KR 20180072054 A KR20180072054 A KR 20180072054A KR 1020160175221 A KR1020160175221 A KR 1020160175221A KR 20160175221 A KR20160175221 A KR 20160175221A KR 20180072054 A KR20180072054 A KR 20180072054A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- vessel
- aquarium
- container
- integrated
- Prior art date
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 396
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 199
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 197
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 90
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 50
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 25
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 14
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 4
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- 238000013461 design Methods 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 2
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- FZIPCQLKPTZZIM-UHFFFAOYSA-N 2-oxidanylpropane-1,2,3-tricarboxylic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O.OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O FZIPCQLKPTZZIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMTQQYYKAHVGBJ-UHFFFAOYSA-N 3-(3,4-DICHLOROPHENYL)-1,1-DIMETHYLUREA Chemical compound CN(C)C(=O)NC1=CC=C(Cl)C(Cl)=C1 XMTQQYYKAHVGBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YASYEJJMZJALEJ-UHFFFAOYSA-N Citric acid monohydrate Chemical compound O.OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O YASYEJJMZJALEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 1
- SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-N bromic acid Chemical compound OBr(=O)=O SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000005293 duran Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 239000011736 potassium bicarbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000028 potassium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015497 potassium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K63/00—Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
- A01K63/04—Arrangements for treating water specially adapted to receptacles for live fish
- A01K63/042—Introducing gases into the water, e.g. aerators, air pumps
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K63/00—Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
- A01K63/003—Aquaria; Terraria
- A01K63/006—Accessories for aquaria or terraria
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/50—Carbon dioxide
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Marine Sciences & Fisheries (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
Abstract
본 발명은 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기에 관한 것이다. 본 발명은, 구연산(citric acid) 용액을 투입하는 상부 용기(100a); 및 상부 용기(100a)의 하부에 위치하며, 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 투입하는 하부 용기(100b); 를 포함하며, 상부 용기(100a)에 형성된 니들 밸브 타입의 속도조절밸브(120)가 외력에 의해 개방 방향으로의 회전에 따라 최종적으로 상향으로 오픈(open) 된 상태에 도달하면, 중력에 의해 상부 용기(100a) 내부의 구연산 용액이 하부 용기(100b)로 떨어져서, 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)과 중화반응이 일어나면서 이산화탄소 가스(CO2 gas)가 발생하여 압력 평형 및 배출 통로(150)에 형성된 통로를 거쳐 이산화탄소 출수부(130)를 통해 수조로 배출되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)에 의한 이산화탄소(CO2)를 간단한 하나의 장치인 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치에 의해 원하는 속도로 수조 내에서 발생하도록 하며, 수조내의 수초들이 광합성을 하지 않는 밤 시간에는 아예 이산화탄소(CO2 )의 발생을 중지시킬 수도 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은, 기본으로 제공된 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)에 의한 이산화탄소(CO2)의 발생량이 소진된 경우에도 용기를 새로운 것으로 교체하거나, 내부의 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 구입하여 지속적으로 재사용할 수 있도록 하기 위한 구조적 설계를 제시한다.
또한, 본 발명은, 이산화탄소(CO2)를 수조의 물로 용해시키기 위한 복수의 용해단으로 구성된 다단식 저압 이산화탄소 확산기의 구조적 설계에 의해 단층으로 된 것에 비해 단의 개수만큼 수조의 물과 용해를 위해 제공되는 표면적을 넓힘으로써, 수조 물의 이산화탄소(CO2) 농도를 기존의 장치에 비해 높일 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 발생된 이산화탄소(CO2 )에 의한 압력의 부하 없이 수조에 공급시켜 일정 이상의 압력 발생을 차단해 폭발위험성을 현저히 낮출 수 있어 효율적으로 이산화탄소(CO2 )를 수조에 공급시킬 수 있는 효과를 제공한다.
이에 의해, 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)에 의한 이산화탄소(CO2)를 간단한 하나의 장치인 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치에 의해 원하는 속도로 수조 내에서 발생하도록 하며, 수조내의 수초들이 광합성을 하지 않는 밤 시간에는 아예 이산화탄소(CO2 )의 발생을 중지시킬 수도 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은, 기본으로 제공된 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)에 의한 이산화탄소(CO2)의 발생량이 소진된 경우에도 용기를 새로운 것으로 교체하거나, 내부의 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 구입하여 지속적으로 재사용할 수 있도록 하기 위한 구조적 설계를 제시한다.
또한, 본 발명은, 이산화탄소(CO2)를 수조의 물로 용해시키기 위한 복수의 용해단으로 구성된 다단식 저압 이산화탄소 확산기의 구조적 설계에 의해 단층으로 된 것에 비해 단의 개수만큼 수조의 물과 용해를 위해 제공되는 표면적을 넓힘으로써, 수조 물의 이산화탄소(CO2) 농도를 기존의 장치에 비해 높일 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 발생된 이산화탄소(CO2 )에 의한 압력의 부하 없이 수조에 공급시켜 일정 이상의 압력 발생을 차단해 폭발위험성을 현저히 낮출 수 있어 효율적으로 이산화탄소(CO2 )를 수조에 공급시킬 수 있는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 100g의 고순도 이산화탄소(CO2)를 원하는 속도로 발생시킬 수 있는 간단한 일체형 장치와 낮은 공급 압력에서도 이산화탄소(CO2)를 수족관 수조의 물속에 용해시킬 수 있는 확산 장치를 제공하도록 하기 위한 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기에 관한 것이다.
이산화탄소(CO2)는 식물 및 수초의 성장에 있어 빛, 영양분 등과 더불어 꼭 필요한 요소 중의 하나로써 수족관 내로는 몇 가지 방법에 의해 공급될 수 있지만, 현재까지는 직접적으로 이산화탄소 가스(CO2 gas)를 어항에 공급하는 것이 가장 좋은 방법으로 알려져 있다.
지금까지 개발 판매되고 있는 수족관용 이산화탄소 생성 또는 공급 장치들은 크게 고압 이산화탄소(CO2)를 공급시키는 방법, 중화반응에 의해 이산화탄소(CO2)를 생성시켜 공급시키는 방법, 발효반응에 의해 이산화탄소(CO2)를 생성시켜 공급시키는 방법의 세 가지로 요약할 수 있다.
첫째로, 고압 이산화탄소(CO2)를 공급시키는 방법에 해당하는 고압 이산화탄소 시스템은 이산화탄소 가스만을 고려할 때는 용량 대비 가격과 품질상으로 가장 적절한 장치이지만 가정에서 고압용기의 사용으로 인한 혐오감, 위험성 및 고가의 초기 구입가격 문제 등으로 일반 애호가들은 회피하고 있는 장치이다. 향후 다른 응용 시스템이 개발된다고 해도 고압 사용으로 인한 필연적인 위의 문제 사항들이 개선될 수는 없는 한계점이 있다.
둘째로, 중화반응에 의해 이산화탄소(CO2)를 생성시켜 공급시키는 방법에 해당하는 화학 이산화탄소 발생장치는 설치 구동의 어려움과 사용시의 지속적 압력증가로 인한 폭발위험성 때문에 가장 적게 사용되는 장치이다.
보다 구체적으로 화학 이산화탄소 발생장치의 경우 각각의 용액을 두 개의 A와 B병으로 나누어 병렬로 배치시키며 작은 플라스틱 호스로 연결시켜 설치시킨 뒤, A병에 힘을 가하여 옆의 B병으로 A병의 용액을 전달시켜 초기 구동시키고, 옮겨진 다른 쪽 B병에서는 중화반응이 즉각적으로 일어나서 이산화탄소(CO2)가 발생되게 된다. 발생된 이산화탄소(CO2)는 자연스럽게 압력이 낮은 방향인 수족관에 투입되며 이와 동시에 투입되는 이산화탄소 가스가 한쪽 병에서 연속적으로 A병의 용액을 끌어오게끔 하여 지속적으로 이산화탄소를 발생시켜 이산화탄소를 공급시키는 장치이다. 하지만 A병 용액의 투입 속도는 이산화탄소의 배출된 량에 정비례하며 이산화탄소 기체의 생성 부피에 대비하여 상대적으로 훨씬 포화된 반응 물질인 구연산 A병 용액과 B병 물질의 양 때문에 큰 문제가 발생한다. 그것은 이산화탄소의 발생량이 수족관에 공급되는 양보다 지속적으로 증가하여, 용기의 압력을 지속적으로 올라가게 만들며 결국에는 심지어는 폭발되는 상황이 빈번히 발생되는 부분이다. 아울러 상기에서 간단하게 작동에 대해 설명하였지만, 실제 작동 시 오작동이 많거나 어려움이 있어서 가장 회피를 받는 장치이다.
마지막으로, 발효반응에 의해 이산화탄소(CO2)를 생성시켜 공급시키는 방법에 해당하는 생물학적 이산화탄소 발생장치는 초기 구동시간의 필요, 중단시킬 수 없거나 조절할 수 없는 이산화탄소(CO2)의 발생속도(온도 변수 및 반응속도 변수) 등의 문제점, 부산물인 에탄올이 이산화탄소에 포함될 가능성 등이 있지만, 저렴한 가격으로 인해 가장 많이 선택받고 있는 장치이다.
그러나 이러한 생물학적 이산화탄소 발생장치는 글루코오스(또는 당류)와 Yeast 등을 이용하여 이산화탄소(CO2 )와 에탄올을 발생시키는 방식을 주로 취하나 근본적으로 반응 속도를 일정하게 유지시킬 수 없으며 조절할 수 없는 크나 큰 단점이 있다.
추가로, 일반적인 식물재배를 위해 제조된 연소형 이산화탄소 발생기가 있으나, 이는 복잡하고 큰 구조와 필수적인 연소장치 그리고 일산화탄소 및 질소 산화물 등의 부산물이 생기는 등의 문제점이 있다.
이에 따라 해당 기술분야에 있어서는 기존의 고압 이산화탄소 시스템, 화학 이산화탄소 발생장치 및 생물학적 이산화탄소 발생장치에서 발생하는 이산화탄소(CO2 )의 발생 속도의 제어의 어려움, 폭발 위험, 부산물 발생 등의 문제점을 해결하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)에 의한 이산화탄소(CO2)를 간단한 하나의 장치인 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치에 의해 원하는 속도로 수조 내에서 발생하도록 하며, 수조내의 수초들이 광합성을 하지 않는 밤 시간에는 아예 이산화탄소(CO2)의 발생을 중지시킬 수도 있도록 하기 위한 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기본으로 제공된 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)에 의한 이산화탄소(CO2)의 발생량이 소진된 경우에도 용기를 새로운 것으로 교체하거나, 내부의 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 구입하여 지속적으로 재사용할 수 있도록 하기 위한 구조적 설계를 제공하도록 하기 위한 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 이산화탄소(CO2 )를 수조의 물로 용해시키기 위한 복수의 용해단으로 구성된 다단식 저압 이산화탄소 확산기의 구조적 설계에 의해 단층으로 된 것에 비해 단의 개수만큼 수조의 물과 용해를 위해 제공되는 표면적을 넓힐 수 있도록 하기 위한 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 발생된 이산화탄소(CO2 )를 압력의 부하 없이 수조에 공급시켜 일정 이상의 압력 발생을 차단해 폭발위험성을 현저히 낮출 수 있어 효율적으로 이산화탄소(CO2 )를 수조에 공급시키도록 하기 위한 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기를 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치는, 구연산(citric acid) 용액을 투입하는 상부 용기(100a); 및 상부 용기(100a)의 하부에 위치하며, 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 투입하는 하부 용기(100b); 를 포함하며, 상부 용기(100a)에 형성된 니들 밸브 타입의 속도조절밸브(120)가 외력에 의해 개방 방향으로의 회전에 따라 최종적으로 상향으로 오픈(open) 된 상태에 도달하면, 중력에 의해 상부 용기(100a) 내부의 구연산 용액이 하부 용기(100b)로 떨어져서, 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)과 중화반응이 일어나면서 이산화탄소 가스(CO2 gas)가 발생하여 압력 평형 및 배출 통로(150)에 형성된 통로를 거쳐 이산화탄소 출수부(130)를 통해 수조로 배출되는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명은, 상부 용기(100a)의 상부 커버에 해당하는 상부 접합부(140)의 상부면에 마개 형태로 형성되며, 상부 용기(100a)에 용액 또는 고체를 투입하기 위해 회전식 개폐부로 형성되는 상부투입부(110); 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 속도조절밸브(120)는, 상부투입부(110)로부터 투입되어 상부 용기(100a)에 위치하는 용액이 하부 용기(100b)로 내려가는 속도를 조절하거나 중단시키기 위해 못과 같은 형상으로 머리단이 원통 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 속도조절밸브(120)의 머리단은, 상부 접합부(140)의 중앙에 형성된 상향 돌출 통공의 외측 나사산을 타고 이동하기 위한 홈이 내측으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 속도조절밸브(120)에서 머리단 하부에 형성된 몸체 중 하부 끝단은, 상부 용기(100a)의 바닥면의 하부로 돌출되어 하부 용기(100b) 방향으로 향하는 통공 영역을 개폐하는 역할을 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 상부 접합부(140)의 상부면 중앙에 형성된 속도조절밸브(120)를 중심으로 양측으로 각각 편심되어 상부투입부(110) 외에 추가적으로 이산화탄소 출수부(130)가 형성되며, 이산화탄소 출수부(130)가 하부 용기(100b)에서 생성된 이산화탄소(CO2)를 수조 내의 물로 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 하부 용기(100b)에서 발생된 이산화탄소(CO2)의 상부 용기(100a)로의 이동 통로일 뿐만 아니라, 상부 용기(100a) 및 하부 용기(100b)의 압력평형 통로로 사용되기 위해 수직 방향의 한쪽 끝단이 하부 용기(100b)의 상부 영역에 형성되며 다른 쪽 끝단이 상부 용기(100a)의 상부 영역에 위치하여, 상부 용기(100a)와 하부 용기(100b)가 연결된 수직형 통로로 형성되는 압력 평형 및 배출 통로(150); 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치의 이산화탄소 출수부(130)에 연결되는 다단식 저압 이산화탄소 확산기는, 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)에 의해 생성된 이산화탄소(CO2)를 수조의 물로 용해시키기 위한 복수의 용해단으로 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 다단식 저압 이산화탄소 확산기의 각 용해단은, 미리 설정된 이상의 이산화탄소(CO2) 양이 공급되면 확산 통로(220)를 통해 바로 위 용해단으로 올라가도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다단식 저압 이산화탄소 확산기는, 확산 통로(200)의 최하부에 이산화탄소(CO2)의 투입량을 확인하기 위한 버블 카운터로 동작하는 L형 입수부(210); 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기는, 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)에 의한 이산화탄소(CO2)를 간단한 하나의 장치인 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치에 의해 원하는 속도로 수조 내에서 발생하도록 하며, 수조내의 수초들이 광합성을 하지 않는 밤 시간에는 아예 이산화탄소(CO2 )의 발생을 중지시킬 수도 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기는, 기본으로 제공된 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)에 의한 이산화탄소(CO2)의 발생량이 소진된 경우에도 용기를 새로운 것으로 교체하거나, 내부의 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 구입하여 지속적으로 재사용할 수 있도록 하기 위한 구조적 설계를 제시한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기는, 이산화탄소(CO2 )를 수조의 물로 용해시키기 위한 복수의 용해단으로 구성된 다단식 저압 이산화탄소 확산기의 구조적 설계에 의해 단층으로 된 것에 비해 단의 개수만큼 수조의 물과 용해를 위해 제공되는 표면적을 넓힘으로써, 수조 물의 이산화탄소(CO2) 농도를 기존의 장치에 비해 높일 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기는, 발생된 이산화탄소(CO2 )에 의한 압력의 부하 없이 수조에 공급시켜 일정 이상의 압력 발생을 차단해 폭발위험성을 현저히 낮출 수 있어 효율적으로 이산화탄소(CO2 )를 수조에 공급시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치를 나타내는 정면도.
도 3은 도 1의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치를 나타내는 평면도.
도 4 및 도 5는 도 1의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치를 나타내는 단면도.
도 6 내지 도 8은 도 1의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)를 나타내는 분해 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다단식 저압 이산화탄소 확산기를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치에 대한 프로토타입 및 설계 개념을 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치를 나타내는 정면도.
도 3은 도 1의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치를 나타내는 평면도.
도 4 및 도 5는 도 1의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치를 나타내는 단면도.
도 6 내지 도 8은 도 1의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)를 나타내는 분해 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다단식 저압 이산화탄소 확산기를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치에 대한 프로토타입 및 설계 개념을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100) 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)는 상호 탈부착형 모듈 내지는 하나의 시스템으로 제공될 수 있으며, 소형의 관상용 수초 수조 또는 수초를 포함하는 수조에 필수적인 이산화탄소(CO2)를 간단하고, 안전하며, 효율적으로 공급시키기 위한 장치로, 이산화탄소(CO2) 발생 및 저압 이산화탄소(CO2)의 수족관을 구성하는 수조 물로의 용해 기능을 수행한다.
이하에서는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)에서 먼저 살펴본 뒤, 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)에 탈부착식으로 적용 가능한 보조 장치인 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)에 대해서 살펴보도록 한다.
먼저, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)를 나타내는 정면도이다. 도 3은 도 1의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)를 나타내는 평면도이다. 도 4 및 도 5는 도 1의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)를 나타내는 단면도이다. 도 6 내지 도 8은 도 1의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)를 나타내는 분해 상태를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)는 상부 용기(100a) 및 하부 용기(100b)로 구분되며, 상부 용기(100a)에는 상부투입부(110), 속도조절밸브(120), 이산화탄소 출수부(130), 상부 접합부(140), 압력 평형 및 배출 통로(150), 개폐부(160)가 형성되며, 하부 용기(100b)에는 스탠딩부(170)가 형성된다.
상부투입부(110)는 상부 접합부(140)의 상부면에서 마개 형태로 형성되며, 상부 용기(100a)에 용액 또는 고체를 투입하기 위해 회전식 개폐부로 형성된다.
속도조절밸브(120)는 상부투입부(110)로부터 투입되어 상부 용기(100a)에 위치하는 용액이 하부 용기(100b)로 내려가는 속도를 조절하거나 중단시키기 위해 못과 같은 형상으로 머리단이 원통 형상으로 형성된다. 속도조절밸브(120)의 머리단은 상부 용기(100a)의 상부 커버에 해당하는 상부 접합부(140)의 중앙에 형성된 상향 돌출 통공의 외측 나사산을 타고 이동하기 위한 홈이 형성된다.
한편, 속도조절밸브(120)의 머리단 하부에 형성된 몸체 중 하부 끝단은 상부 용기(100a)의 바닥면의 하부로 돌출되어 하부 용기(100b) 방향으로 향하는 통공 영역을 개폐하는 역할을 수행한다.
여기서, 상부 접합부(140)의 상부면 중앙에 형성된 속도조절밸브(120)를 중심으로 양측으로 편심되어 상부투입부(110)와 이산화탄소 출수부(130)가 형성되는데, 이산화탄소 출수부(130)는 하부 용기(100b)에서 생성된 이산화탄소(CO2)의 배출구로 도안에서는 상부 접합부(140)와 일체형으로 형성되지만 별도의 캡으로 구성될 수 있다.
상부 접합부(140)은 상부 용기(100a)의 상부 커버로 상부 용기(100a)로부터 분리가능하거나 분리되지 않도록 접합시켜 상부 용기(100a)에서 발생하는 가스가 새어나오지 않도록 밀폐형으로 형성된다.
압력 평형 및 배출 통로(150)는 하부 용기(100b)에서 발생된 이산화탄소(CO2)의 상부 용기(100a)로의 이동 통로이며, 상부 용기(100a) 및 하부 용기(100b)의 압력평형 통로에 해당하며, 수직 방향의 한쪽 끝단이 하부 용기(100b)의 상부 영역에 형성되며 다른 쪽 끝단이 상부 용기(100a)의 상부 영역에 형성되어, 상부 용기(100a)와 하부 용기(100b)가 연결된 수직형 통로 형상으로 설계된다.
도 1 내지 도 8에 도시된 것처럼 압력 평형 및 배출 통로(150)는 상부 용기(100a)의 바닥면과 일체형으로 제조되거나 다른 실시예로, 분리형으로도 형성될 수 있다.
또한, 압력 평형 및 배출 통로(150)는 도시된 바와 같이 상부 용기(100a)의 바닥면 중 속도조절밸브(120)의 몸체 하부 끝단이 위치하는 것과 인접하게 중심에 위치하거나 다른 실시예로 가장자리에 위치할 수 있다.
개폐부(160)는 상부 용기(100a)의 하부 끝단에 해당하며, 외측으로 나사산이 형성됨으로써, 하부 용기(100b)의 내측으로 형성된 대칭형 나사산과 회전을 통해 상부 용기(100a)를 하부 용기(100b)로부터 분리하는 용도로 형성된다. 즉, 개폐부(160)는 하부 용기(100b) 내부로 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 넣을 수 있는 기능을 제공한다.
스탠딩부(170)는 하부 용기(100b)의 평판 형태의 바닥면으로, 쓰러지지 않도록 추가로 하부에 형성된 스탠드 장치에 고정될 수 있다.
이러한 구성요소를 갖는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)에 의한 이산화탄소 발생 기능에 대해서 살펴보면, 상부 용기(100a)에 구연산(citric acid) 용액을, 하부 용기(100b)에 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 투입시킨 후 니들 밸브 타입의 속도조절밸브(120)가 외력에 의해 개방 방향으로의 회전에 따라 최종적으로 상향으로 오픈(open) 된 상태에 도달하면, 중력에 의해 상부 용기(100a) 내부의 구연산 용액이 하부 용기(100b)로 자연스레 떨어져서, 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)과 중화반응이 일어나면서 이산화탄소 가스(CO2 gas)가 발생하여 압력 평형 및 배출 통로(150)에 형성된 통로를 거쳐 이산화탄소 출수부(130)로 배출된다.
여기서 이산화탄소 출수부(130)는 후술하는 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)와 연결된 구조로 형성된다.
한편, 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)는 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)의 중화반응에 의해 이산화탄소를 발생시키는 일반적인 화학적 이산화탄소 장치와 동일한 화학적 원리로 작동한다.
하지만, 본 발명의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)는 일반적인 장치들과는 달리 체결을 통한 하나의 일체형으로 이루어진 한 개의 장치로 간단히 구성되며 중화속도를 조절하거나 중지시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 하나의 일체형 장치로 구성됨에도 불구하고 본 발명의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)는 압력 평형 및 배출 통로(150)를 활용함으로써, 중력과 공기압 원리를 이용해 쉽게 작동될 수 있다.
즉, 구연산(citric acid) 용액을 상부 용기(100a)에 넣어서 위치시키며, 하부 용기(100b)에 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 넣어 위치시킨 뒤, 상부 용기(100a)의 바닥면으로부터 직교하는 상향 방향으로 상부 용기(100a)의 상부면과 근접하는 위치까지 형성되는 연결 통로인 압력 평형 및 배출 통로(150)를 두어 상부 용기(100a)와 하부 용기(100b) 내부의 공기압이 평형이 되도록 한다.
이에 따라, 니들 밸브 타입의 속도조절밸브(120)를 상향으로 오픈시키면, 자연스럽게 중력에 의해 일정한 속도로 상부 용기(100a)에 있던 구연산(citric acid) 용액이 하부 용기(100b)에 투입된다. 아울러 상부 접합부(140) 중 상단면 중심부에 돌출 형태로 형성되는 속도조절밸브(120)는 미세하게 개폐를 조절할 수 있는 니들식 외부형 밸브 타입으로 형성되어, 사용자가 손쉽게 원하는 양만큼 유량조절을 할 수 있게 하여 원하는 속도로 이산화탄소(CO2 )가 발생하도록 한다.
결과적으로 사용자들은 간단한 하나의 장치인 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)에 의해 손쉽게 원하는 양만큼 즉시 이산화탄소(CO2 )를 발생시켜 수조에 투입시킬 수 있으며 수초들이 광합성을 하지 않는 밤 시간에는 아예 이산화탄소(CO2 )의 발생을 중지시킬 수도 있다.
아울러 기본 제공된 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)에 의한 이산화탄소(CO2)의 발생량이 소진된 경우에도 상부 용기(100a) 및/또는 하부 용기(100b)를 새로운 것으로 교체하거나, 내부의 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 구입하여 지속적으로 재사용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)를 나타내는 사시도(도 9a, 도 9b) 및 단면도(도 9c)이다.
도 9를 참조하면, 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)에 의해 상술한 방식으로 생성된 이산화탄소(CO2)를 압력의 부하 없이 수조에 공급시켜 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)의 상하 용기(100a, 100b)에 미리 설정된 이상의 압력 발생을 차단해 폭발위험성을 현저히 낮출 수 있고 효율적으로 이산화탄소(CO2)를 수조에 공급시키는 역할을 수행한다.
한편, 현재까지 저압에서 사용될 수 있는 이산화탄소(CO2) 용해 장치들은 제공되는 표면적이 적고 효율적이지 않아 널리 사용되고 있지 않고 있다.
이에 본 발명에 따른 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)는 현재까지의 기존 장치들의 문제점을 해결할 수 있도록 이산화탄소(CO2)를 수조의 물로 용해시키기 위한 복수의 용해단으로 구성되어, 단층으로 된 것에 비해 단의 개수만큼 더 넓은 표면적을 가지도록 한다.
이에 따라 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)는 구조적으로 미리 설정된 이상의 이산화탄소(CO2) 양이 공급되면 확산 통로(220)를 통해 바로 위 용해단으로 올라가도록 하여, 각 용해단을 하나의 장치로 연결하여 하나의 확산장치로 제공할 수 있다. 아울러 확산 통로(200)의 최하부에 L형 입수부(210)를 두어 이산화탄소(CO2)의 투입량을 버블로 확인할 수 있는 버블 카운터의 기능도 제공할 수 있다.
즉, 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)는 각 용해단(200-1 내지 200-n, n은 2 이상의 자연수)에 미리 설정된 부피 이상의 이산화탄소(CO2)가 공급되면 바로 위의 용해단으로 올라가게 하여 수조의 물과 접촉하는 넓은 이산화탄소(CO2)와의 접촉 표면적을 제공함으로써, 수조 내부의 물로의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)에서 발생된 이산화탄소(CO2)에 대한 용해가 잘 될 수 있도록 한다.
종합적으로 본 발명에서의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)는 손쉽게 구할 수 있는 구연산(citric acid)과 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 사용하여 저렴한 가격으로 고순도의 이산화탄소(CO2)를 원하는 속도와 량으로 발생시킬 수 있으며, 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)와 연결하여 압력의 과도한 부하 없이 효율적으로 이산화탄소(CO2)를 수조에 공급시킬 수 있는 획기적이고 안전한 새로운 장치 시스템이라고 할 수 있다.
다음으로, 도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)에 대한 프로토타입 및 설계 개념을 설명하기 위한 도면이다.
일반적인 실험실용 가스 발생장치(1)를 이용하면 이산화탄소의 발생속도의 조절이 가능할 것으로 판단하고, 본 발명에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)에 대한 프로토타입으로 도 10과 같은 일차적으로 화학실험실에서 간단히 설치 사용하는 기체 발생용 장치(1)를 세팅하여, 구연산(citric acid)을 용해시켜 Dropping funnel에 넣고 플라스크(Flask)에 고체형의 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 위치한 후, 구연산 용액을 드로핑(적가)하면 즉각적인 중화반응이 일어나면서 이산화탄소 가스(CO2 gas)가 발생되는 것을 확인하였다.
이 과정에서 일차적인 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)의 프로토타입을 이용한 실험의 결과에 따라 구조적 특징으로 Dropping funnel과 플라스크(Flask) 간의 압력을 어떻게 평형을 유지하도록 할 것인가에 대한 문제와 이산화탄소 가스(CO2 gas) 발생 속도를 어떻게 조절할 것인가에 대한 문제가 발생하였다.
이를 해결하기 위해, 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위핸 도 11과 같이 실험실용 가스 발생장치(1)에 대한 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)로의 대칭되는 구조적 설계를 제시하였다. 즉, 상부 용기(100a)의 상부를 덮고 있는 상부 접합부(140)의 중앙에 조절밸브에 해당하는 속도조절밸브(120)를 위치시키고 하부 용기(100b)의 상부와 상부 용기(100a)의 상부를 연결하는 가스통로인 동시에, 압력 평형관을 상부 접합부(140)의 속도조절밸브(120)가 형성된 중심부 근처에 형성한다면 상술한 압력 평형 문제와 이산화탄소 가스(CO2 gas) 발생 속도 제어가 가능하다.
아울러 상부 용기(100a)에 투입할 산으로써는 황산, 염산, 브롬산, 초산, 구연산 등이 있으나 일반인들이 쉽게 구입할 수 있고 고체로써 안전하게 유통될 수 있으며 약산인 구연산(citric acid)을 선택하며, 하부 용기(100b)에 들어갈 수 있는 탄산염 역시 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산칼륨, 중탄산칼륨, 탄산칼슘 등이 있지만 일반인들이 쉽게 구입할 수 있고 안전하게 유통되며 가장 저렴한 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)(베이킹소다)을 선택하였다.
이와 같은 구연산과 베이킹소다의 중화반응은 하기의 [수학식 1]과 같다.
본 발명에 따른 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)의 우수한 효과를 입증하기 위해 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)의 용량은 100g으로, 함량은 99%(수분제외), 작동온도는 5 내지 40℃로, 내압범위는 1 내지 1.5 Bar로 설계된다.
여기서 용량은 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)에 의한 이산화탄소(CO2) 발생 용량이며, 함량은 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)에서 배출되는 고순도의 이산화탄소(CO2)의 함량으로 이산화탄소(CO2)와 같이 배출될 수 있는 수분(H2O)을 제외하고 측정한 함량을 의미한다.
수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)는 실내에서 사용하는 장치로, 외국의 경우 가정집의 겨울철 실내온도의 평균은 17 내지 18℃인 것으로 보고되고, 여름철 국내의 경우 26 내지 28℃의 권장온도가 표기되어있어 작동온도 범위를 5 내지 40℃로 설정한다. 한편, 5℃보다 낮은 온도에서의 문제점은 구연산 용액에서 구연산(citric acid)이 결정화되어 나올 수 있기 때문에 농도를 다소 묽게 만들어야하며, 이 때문에 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)가 부피 자체가 커져야 한다는 점이 고려대상이 된다. 반대로, 40℃보다 높은 온도에서의 문제점은 플라스틱 용기인 상부 용기(100a), 하부 용기(100b), 그리고 패킹고무(P1, P2, P3)의 작동에 문제를 줄 수 있기 때문이다.
한편, 내압범위에 대해서 살펴보면, 일반적인 실험실용 가스 발생장치(1)의 내압 유리병의 최대압력이 1.5bar(Duran GL45 High Pressure Bottles)로 확인되므로, 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)는 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)와 연결되어 사용되므로, 상부 용기(100a) 및 하부 용기(100b)는 고압용기는 아니지만, 최소 1 내지 최대 1.5bar의 압력은 견딜 수 있도록 설계 제작되며, 압력이 높은 상태에서 제작될 경우 설계가 까다로워지며 상부 용기(100a) 및 하부 용기(100b)의 무게가 증가한다는 것을 고려한 것이다.
상부 용기(100a) 및 하부 용기(100b)의 용기 용량 결정에 있어서, 100g의 이산화탄소(CO2)를 발생시키기 위한 구연산(1 수화물)의 량은 162g, 중탄산나트륨의 량(무수물, 1.05 당량을 사용할 경우)은 204g으로 계산된다. 실제로 162g의 구연산 용액이 상술한 작동온도로 5℃에서 침전이 일어나지 않는 용량을 확인하여 상부 용기(100a)의 크기를 결정하며, 이렇게 결정된 구연산 용액을 중탄산나트륨 고체 204g 용기에 적가할 경우 기포의 발생 정도에 따라 미리 설정된 기포(35ppm 이상) 이상이 발생할 수 있도록 하부 용기(100b)의 크기를 결정한다. 이러한 크기 결정에 따라 상부 용기(100a)와 하부 용기(100b)의 내부의 체적의 비율은 1.0 내지 1.2 : 2.5 내지 3.4로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상술한 내압범위 중 최대치인 1.5bar의 압력에서 견딜 수 있도록 상부 용기(100a)와 하부 용기(100b)의 형상을 설계하되, 상부 용기(100a)의 최상단으로부터 하부 용기(100b)의 최하단으로 갈수록 직경이 작아지는 원통 형상으로 구조 설계하며, 상부 용기(100a)의 최상단의 직경과 하부 용기(100b)의 최하단의 직경 사이의 비율은 0.8 내지 0.1 : 1.2 내지 1.5로 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)의 우수한 효과를 입증하기 위해 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)는 이산화탄소(CO2) 농도로 100L 수조에 최대 35ppm까지 가능하도록 설계된다.
즉, 수조로의 이산화탄소(CO2) 제공농도에 대해서 살펴보면, 수초 어항의 적절한 이산화탄소 농도는 15 내지 30ppm 정도로 보고되어있다. 이에 본 발명의 저압 디퓨져에 해당하는 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)는 100리터 어항에서 35ppm 이상의 이산화탄소(CO2)를 공급시킬 수 있다.
일반적으로 사용되고 있는 버블카운터를 이용한 초당 몇 방울식의 이산화탄소(CO2) 공급은 정확한 이산화탄소의 공급량을 보장해 줄 수 없다.
이에 실제 제공되고 있는 이산화탄소(CO2)의 양을 확인하여야 하며, 수초어항에 적합한 농도보다 대략 20% 높은 35ppm의 이산화탄소 농도를 제공할 수 있는 디퓨져를 제공하여야 하며, 실제로는 100L 어항에서 반대편에 이산화탄소 농도(CO2) 확인장치를 두고 이산화탄소(CO2)가 디퓨져에서 넘치지 않는 양만큼을 주입하여 확인한다. 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)의 크기 및 구조는 도 9와 같이 4단으로 형성되며, 반구형으로 내부가 빈 기둥 형상으로 바닥면이 없는 형태로 형성된다. 한편, 최하부 몸체에 해당하는 제 4 용해단(200-4)에는 L형 입수부(210)를 두어 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)의 이산화탄소 출수부(130)와 연결될 수 있으며, 이산화탄소 출수부(130)는 L형 입수부(210)와 체결을 위해 ㄱ형 보조 체결단을 추가적으로 구비할 수 있다.
이러한 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)의 설계에 따라, 효과는 기존의 기존 화학적 이산화탄소 발생장치 및 생물학적 이산화탄소 발생장치와 비교할 때 모든 항목에서 동등하거나 비교 우수성을 갖음이 하기의 [표 1]과 같이 입증되었다.
| 비교항목 | 화학 이산화탄소 발생장치1 ) |
생물학적 이산화탄소 발생장치2) |
수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100) |
| 1) 이산화탄소 발생 |
즉시 발생 |
지연발생 |
즉시 발생 |
| 2) 발생속도 제어 |
부분적으로 가능 | 불가능 |
가능 |
| 3) 폭발위험성 |
높음 |
다소 있음 |
없음 |
| 4) 온도에 따른 변수 |
없음 |
있음 |
없음 |
| 5) 제공용량 |
100g 미만 |
50g 미만 |
100g |
1) UP DIY CO2 기준 : 구연산과 중탄산나트륨의 제공량 각 200g
2) JBL proflora 160 refill 용량 기준 : 100g 제공 (이스트와 글루코스의 함량)
한편, 하기의 [표 2]는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100) 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200)의 정량적 설계를 정리한 도표이다.
| 성과목표 | 성과지표 | 정량적 설계 파라미터 | 설정근거 | 평가기준 (측정산식 등) |
| 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100) | 이산화탄소 용량 | 100g | 용기 크기 등을 고려 기존 제품대비 큰 용량 | 공인인증기관 평가 (무게감소와 발생되는 이산화탄소의 함량 측정) |
| 이산화탄소 순도 | 99% | 보편적인 고순도 이산화탄소의 기준임 | 표준분석법 (GC) | |
| 작동온도 | 5 ~ 40℃ | 겨울철과 여름철의 실내온도를 고려 (± 12℃) | 공인인증기관 평가 | |
| 내압력 | 1.5bar | 실험실 고압 용기의 보편적 기준임. | 표준분석법 | |
| 다단식 저압 이산화탄소 확산기(200) | 이산화탄소 농도 | 35ppm | 수초의 적절한 농도인 30ppm의 ~20% 초과 농도 | ASTM D513-11e1 |
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치
100a : 상부 용기
100b : 하부 용기
110 : 상부투입부
120 : 속도조절밸브
130 : 이산화탄소 출수부
140 : 상부 접합부
150 : 압력 평형 및 배출 통로
160 : 개폐부
170 : 스탠딩부
200 : 다단식 저압 이산화탄소 확산기
200-1 내지 200-n : 제 1 내지 제 n 용해단
210 : L형 입수부
220 : 확산 통로
100a : 상부 용기
100b : 하부 용기
110 : 상부투입부
120 : 속도조절밸브
130 : 이산화탄소 출수부
140 : 상부 접합부
150 : 압력 평형 및 배출 통로
160 : 개폐부
170 : 스탠딩부
200 : 다단식 저압 이산화탄소 확산기
200-1 내지 200-n : 제 1 내지 제 n 용해단
210 : L형 입수부
220 : 확산 통로
Claims (10)
- 구연산(citric acid) 용액을 투입하는 상부 용기(100a); 및
상부 용기(100a)의 하부에 위치하며, 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)을 투입하는 하부 용기(100b); 를 포함하며,
상부 용기(100a)에 형성된 니들 밸브 타입의 속도조절밸브(120)가 외력에 의해 개방 방향으로의 회전에 따라 최종적으로 상향으로 오픈(open) 된 상태에 도달하면, 중력에 의해 상부 용기(100a) 내부의 구연산 용액이 하부 용기(100b)로 떨어져서, 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)과 중화반응이 일어나면서 이산화탄소 가스(CO2 gas)가 발생하여 압력 평형 및 배출 통로(150)에 형성된 통로를 거쳐 이산화탄소 출수부(130)를 통해 수조로 배출되는 것을 특징으로 하는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상부 용기(100a)의 상부 커버에 해당하는 상부 접합부(140)의 상부면에 마개 형태로 형성되며, 상부 용기(100a)에 용액 또는 고체를 투입하기 위해 회전식 개폐부로 형성되는 상부투입부(110); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치.
- 청구항 1에 있어서, 속도조절밸브(120)는,
상부투입부(110)로부터 투입되어 상부 용기(100a)에 위치하는 용액이 하부 용기(100b)로 내려가는 속도를 조절하거나 중단시키기 위해 못과 같은 형상으로 머리단이 원통 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치.
- 청구항 2에 있어서, 속도조절밸브(120)의 머리단은,
상부 접합부(140)의 중앙에 형성된 상향 돌출 통공의 외측 나사산을 타고 이동하기 위한 홈이 내측으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치.
- 청구항 2에 있어서,
속도조절밸브(120)에서 머리단 하부에 형성된 몸체 중 하부 끝단은,
상부 용기(100a)의 바닥면의 하부로 돌출되어 하부 용기(100b) 방향으로 향하는 통공 영역을 개폐하는 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치.
- 청구항 2에 있어서,
상부 접합부(140)의 상부면 중앙에 형성된 속도조절밸브(120)를 중심으로 양측으로 각각 편심되어 상부투입부(110) 외에 추가적으로 이산화탄소 출수부(130)가 형성되며, 이산화탄소 출수부(130)가 하부 용기(100b)에서 생성된 이산화탄소(CO2)를 수조 내의 물로 제공하는 것을 특징으로 하는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치.
- 청구항 1에 있어서,
하부 용기(100b)에서 발생된 이산화탄소(CO2)의 상부 용기(100a)로의 이동 통로일 뿐만 아니라, 상부 용기(100a) 및 하부 용기(100b)의 압력평형 통로로 사용되기 위해 수직 방향의 한쪽 끝단이 하부 용기(100b)의 상부 영역에 형성되며 다른 쪽 끝단이 상부 용기(100a)의 상부 영역에 위치하여, 상부 용기(100a)와 하부 용기(100b)가 연결된 수직형 통로로 형성되는 압력 평형 및 배출 통로(150); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치.
- 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나의 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치의 이산화탄소 출수부(130)에 연결되는 다단식 저압 이산화탄소 확산기에 있어서,
수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치(100)에 의해 생성된 이산화탄소(CO2)를 수조의 물로 용해시키기 위한 복수의 용해단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치.
- 청구항 8에 있어서, 상기 다단식 저압 이산화탄소 확산기의 각 용해단은,
미리 설정된 이상의 이산화탄소(CO2) 양이 공급되면 확산 통로(220)를 통해 바로 위 용해단으로 올라가도록 하는 것을 특징으로 하는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치.
- 청구항 8에 있어서, 상기 다단식 저압 이산화탄소 확산기는,
확산 통로(200)의 최하부에 이산화탄소(CO2)의 투입량을 확인하기 위한 버블 카운터로 동작하는 L형 입수부(210); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160175221A KR20180072054A (ko) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160175221A KR20180072054A (ko) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180072054A true KR20180072054A (ko) | 2018-06-29 |
Family
ID=62780676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160175221A KR20180072054A (ko) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20180072054A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230018955A1 (en) * | 2019-12-07 | 2023-01-19 | Sunbau Gmbh | CO2 Gas Supply by Means of an Aquarium Pressurized Gas Vessel With a Nutrient Substrate |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101614406B1 (ko) | 2014-12-04 | 2016-04-21 | 김희수 | 삼투압을 이용한 이산화탄소 발생 장치 및 방법 |
| KR20160064740A (ko) | 2014-11-28 | 2016-06-08 | 주식회사 맥썬바이오테크 | 이산화탄소와 배양액을 이용하여 발생시킨 선회류에 의해 수직 광생물 반응수조에 부착된 미세조류를 제거할 수 있는 미세조류 생성장치 |
-
2016
- 2016-12-21 KR KR1020160175221A patent/KR20180072054A/ko unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160064740A (ko) | 2014-11-28 | 2016-06-08 | 주식회사 맥썬바이오테크 | 이산화탄소와 배양액을 이용하여 발생시킨 선회류에 의해 수직 광생물 반응수조에 부착된 미세조류를 제거할 수 있는 미세조류 생성장치 |
| KR101614406B1 (ko) | 2014-12-04 | 2016-04-21 | 김희수 | 삼투압을 이용한 이산화탄소 발생 장치 및 방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230018955A1 (en) * | 2019-12-07 | 2023-01-19 | Sunbau Gmbh | CO2 Gas Supply by Means of an Aquarium Pressurized Gas Vessel With a Nutrient Substrate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102365356B (zh) | 用于微生物培养的光合反应器以及用于微生物培养的方法 | |
| CN102573689A (zh) | 用于调节医用缓冲溶液pH的方法和系统 | |
| ES1067493U (es) | Dispositivo para dispensar liquidos. | |
| KR101840863B1 (ko) | 게르마늄 함유 미네랄에 의한 식물의 수경재배 장치 | |
| KR20180072054A (ko) | 수족관용 일체형 이산화탄소 발생 장치 및 다단식 저압 이산화탄소 확산기 | |
| CN106715340A (zh) | 氢溶解液体排出壶和形成经加压的氢溶解溶液的方法 | |
| JP5670843B2 (ja) | 生物育成装置 | |
| CN102553014A (zh) | 具有自排气功能的自止液式滴斗 | |
| CN108777949A (zh) | 二氧化碳发生器 | |
| CN202435972U (zh) | 一种可控供氧的活鱼箱 | |
| CN207694575U (zh) | 一种含氟化氢尾气吸收系统 | |
| CN108575742A (zh) | 一种植物学实验的组织培养装置 | |
| US20150056685A1 (en) | Method and Device for Feeding Gases or Gas Mixtures into a Liquid, Suspension or Emulsion in a Reactor in a Specific Manner | |
| US7296508B2 (en) | Simple inexpensive home carbonation device | |
| KR101574062B1 (ko) | ｐＨ 조절과 생산성 향상을 위한 에너지 절감형 이산화탄소 공급시스템을 이용한 미세조류 배양 시스템 | |
| CN207323769U (zh) | 一种二氧化氯释放装置 | |
| US8323713B1 (en) | Home carbonation method | |
| CN206715898U (zh) | 环流喷雾连续气液反应器 | |
| CN101691534A (zh) | 一种沼气池 | |
| CN206821567U (zh) | 无土栽培装置 | |
| CN202054827U (zh) | 发酵罐定量补料装置 | |
| CN208770594U (zh) | 便携式吸氧器 | |
| CN102943028A (zh) | 用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统 | |
| CN207574319U (zh) | 一种碟状体水母养殖箱进水装置 | |
| CN105950441A (zh) | 一种适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置 |