KR20190139364A - Device and Method for manufacturing high concentration fine bubble using ultrasound - Google Patents

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KR20190139364A
KR20190139364A KR1020180065739A KR20180065739A KR20190139364A KR 20190139364 A KR20190139364 A KR 20190139364A KR 1020180065739 A KR1020180065739 A KR 1020180065739A KR 20180065739 A KR20180065739 A KR 20180065739A KR 20190139364 A KR20190139364 A KR 20190139364A
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이승엽
서한복
박은애
정세윤
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서강대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a device and a method for manufacturing a high concentration of fine bubbles by using ultrasound waves. More specifically, the present invention relates to a device and a method for manufacturing a high concentration of fine bubbles by using ultrasound waves, wherein the device can manufacture a high concentration of fine bubbles by controlling generation of fog while the fine bubbles are being generated by using ultrasound waves, can easily manufacture the fine bubbles having various sizes and concentrations, can be miniaturized based on a simple structure and can manufacture the fine bubbles in a short time.

Description

초음파 이용 고농도 미세기포를 제조하는 장치 및 방법{Device and Method for manufacturing high concentration fine bubble using ultrasound}Device and method for manufacturing high concentration fine bubble using ultrasound

본 발명은 초음파 이용 고농도 미세기포를 제조하는 장치 및 방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 초음파를 이용하여 미세기포의 생성시 포그의 발생을 제어하여, 고농도의 미세기포를 제조할 수 있으며, 다양한 크기와 농도를 가지는 미세기포를 용이하게 제조할 수 있고, 간단한 구조를 통해 소형화를 이룰 수 있고 빠른 시간 내에 미세기포를 제조할 수 있는 초음파 이용 고농도 미세기포를 제조하는 장치 및 방법에 대한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for manufacturing high concentration microbubble using ultrasonic waves, and more particularly, to control generation of fog during generation of microbubbles using ultrasonic waves, to produce high concentration microbubbles, and to various sizes. The present invention relates to an apparatus and method for manufacturing a high concentration microbubble using ultrasonic waves, which can easily manufacture microbubbles having a concentration and can achieve miniaturization through a simple structure, and can produce microbubbles within a short time.

나노버블수란 산소, 수소 등의 기체를 나노 사이즈의 버블로 물에 잔류시킨 것을 말하며, 음용용, 피부 개선용, 오염물질 정화용, 세포 배양용 등의 다양한 분야에서 널리 이용되고 있다. 이와 같은 이유로, 나노버블을 제조하기 위한 다양한 장치 및 방법이 개발되고 있는데, 하기 특헌문헌은 초음파 진동자를 이용하여 나노버블을 제조하는 장치의 일 예를 개시하고 있다.Nanobubble water refers to a gas of oxygen, hydrogen and the like remaining in water as nano-sized bubbles, and is widely used in various fields such as drinking, skin improvement, pollutant purification, and cell culture. For this reason, various apparatuses and methods for manufacturing nanobubbles have been developed, and the following specific document discloses an example of a device for manufacturing nanobubbles using an ultrasonic vibrator.

<특허문헌><Patent Documents>

특허 제10-1243012호(2013. 03. 06. 등록) "미세기포 발생장치"Patent No. 10-1243012 (registered on March 6, 2013) "Minipo gun generator"

상기 나노버블의 특성은 그 크기와 농도에 의존적이며, 이러한 나노버블의 특성을 이용한 응용분야에서도 버블의 크기와 농도에 따라 상이한 효율을 가진다. 예컨대, 조골세포(MC3T3)를 나노버블이 섞인 배지에서 배양하였을 때 나노버블의 함량이 20%일때보다 10%일때 세포의 성장률이 높다고 알려져 있다. 이와 같이, 다른 응용분야에 대해서도 최적 또는 최대 효율을 가지는 나노버블의 크기 및 농도가 존재할 것으로 예상된다.The properties of the nanobubbles depend on their size and concentration, and have different efficiencies depending on the size and concentration of the bubble even in applications using the properties of such nanobubbles. For example, when the osteoblasts (MC3T3) is cultured in a medium mixed with nanobubbles it is known that the growth rate of the cells is higher when the content of the nanobubbles 10% than 20%. As such, it is anticipated that there will be sizes and concentrations of nanobubbles with optimum or maximum efficiency for other applications.

하지만, 종래의 나노버블 제조장치는 버블의 크기 및 농도의 조절이 제한적이라는 한계가 존재한다. 하나의 장치로는 고정된 크기와 농도의 버블만 제작이 가능하거나, 크기를 변경할 수 있는 장치에서는 농도가 크기에 의존적이기 때문에 사용자가 원하는 대로 농도를 조절하기 어려운 문제가 있다.However, the conventional nanobubble manufacturing apparatus has a limitation that the control of the size and concentration of the bubble is limited. In one device, only a bubble having a fixed size and concentration can be manufactured, or in a device that can change size, it is difficult to adjust the concentration as desired by the user because the concentration is dependent on the size.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,The present invention has been made to solve the above problems,

본 발명은 초음파를 이용하여 미세기포의 생성시 포그의 발생을 제어하여, 고농도의 미세기포를 제조할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus and a method capable of manufacturing a high concentration of micro bubbles by controlling generation of fog during generation of micro bubbles using ultrasonic waves.

또한, 본 발명은 다양한 크기와 농도를 가지는 미세기포를 용이하게 제조할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an apparatus and method capable of easily manufacturing microbubbles having various sizes and concentrations.

또한, 본 발명은 간단한 구조를 통해 소형화를 이룰 수 있고 빠른 시간 내에 미세기포를 제조할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide an apparatus and method which can achieve miniaturization through a simple structure and can produce microbubbles within a short time.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.The present invention is implemented by the embodiment having the following configuration to achieve the above object.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 미세기포 제조장치는 물을 수용하는 물탱크와; 상기 물탱크 내에 수용된 물에 초음파를 가하는 초음파 진동자와; 상기 초음파 진동자의 작동을 제어하여, 미세 기포의 발생시 포그의 생성량을 조절함으로써, 물에 포함된 미세 기포의 사이즈와 농도를 조절하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the micro-bubble manufacturing apparatus according to the present invention includes a water tank for receiving water; An ultrasonic vibrator for applying ultrasonic waves to the water contained in the water tank; And controlling the operation of the ultrasonic vibrator to adjust the amount of fog generated when the fine bubbles are generated, thereby controlling the size and concentration of the fine bubbles contained in the water.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 미세기포 제조장치에 있어서 상기 컨트롤러는 상기 물탱크 내에 일정 수위로 물이 공급되도록 제어하는 물공급부를 포함하며, 상기 물탱크 내 수면과 물탱크 상면 사이에는 일정 간격이 형성되어 수면 위에서 생성된 포그가 위치할 수 있는 일정 공간이 형성될 수 있도록, 상기 물공급부는 상기 물탱크에 일정량의 물을 공급하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the microbubble manufacturing apparatus according to the present invention, the controller includes a water supply unit for controlling water to be supplied at a predetermined level in the water tank, the water surface in the water tank and the top surface of the water tank The water supply unit may supply a predetermined amount of water to the water tank so that a predetermined space may be formed therebetween so that a predetermined space may be formed on the surface of the fog.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 미세기포 제조장치에 있어서 상기 컨트롤러는 특정 사이즈와 농도를 가지는 기포를 생성하기 위해, 기저장된 설정테이블에 따라, 상기 초음파 진동자가 물에 초음파를 가하는 작동을 제어하여 미세 기포의 발생시 포그 발생량을 조절하는 포그조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the microbubble manufacturing apparatus according to the present invention, in order to generate bubbles having a specific size and concentration, the ultrasonic vibrator applies ultrasonic waves to water according to the stored setting table. It is characterized in that it comprises a fog control unit for controlling the operation to control the amount of fog generated when the fine bubbles are generated.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 미세기포 제조장치는 상기 초음파 진동자의 물탱크 내에서의 위치를 조절하는 위치조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the microbubble manufacturing apparatus according to the present invention is characterized in that it comprises a position adjusting unit for adjusting the position in the water tank of the ultrasonic vibrator.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 미세기포 제조장치에 있어서 상기 포그조절부는 상기 위치조절부를 제어하여 초음파 진동자를 물 내의 특정 위치에 위치시킨 후 전원공급부가 초음파 진동자에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 특정량의 포그가 발생되도록 하는 조절모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the microbubble manufacturing apparatus according to the present invention, the fog control unit controls the position adjusting unit to position the ultrasonic vibrator at a specific position in water, and then the power supply unit supplies the ultrasonic vibrator for a predetermined time. It characterized in that it comprises a control module for supplying a specific amount of fog is generated.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 미세기포 제조장치에 있어서 상기 포그조절부는 상기 위치조절부를 제어하여 초음파 진동자를 물 내의 제1의 위치에 위치시킨 후 전원공급부가 초음파 진동자에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하고, 연이어 상기 위치조절부를 제어하여 초음파 진동자를 물 내의 제2의 위치에 위치시킨 후 전원공급부가 초음파 진동자에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하는 조합모듈을 포함하며, 상기 제1의 위치와 제2의 위치는 서로 상이하여, 초음파 진동자가 제1의 위치에 있을 때 발생하는 포그량과 제2의 위치에 있을 때 발생하는 포그량은 달라지게 되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the microbubble manufacturing apparatus according to the present invention, the fog control unit controls the position adjusting unit to position the ultrasonic vibrator in a first position in water, and then the power supply unit is fixed to the ultrasonic vibrator. A certain amount of fog is generated by supplying time power, and the position control unit is subsequently controlled to position the ultrasonic vibrator at a second position in the water, and then the power supply unit supplies a predetermined amount of power to the ultrasonic vibrator for a predetermined time. Wherein the first position and the second position are different from each other, such that the amount of fog generated when the ultrasonic vibrator is in the first position and the fog generated when the second position is in the second position are included. The amount is characterized by being different.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 미세기포 제조장치에 있어서 초음파 진동자의 설치 위치, 물의 수위, 사용되는 초음파 진동자의 개수, 초음파 진동자가 발생시키는 초음파 주파수 및 초음파 진동자의 직경 중의 어느 하나 이상의 조절을 통해, 미세 기포 생성시 포그가 발생하거나 발생하지 않도록 하는 것이 가능하며, 포그의 발생량을 조절하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the microbubble manufacturing apparatus according to the present invention, any one of the installation position of the ultrasonic vibrator, the water level, the number of ultrasonic vibrators used, the ultrasonic frequency generated by the ultrasonic vibrator and the diameter of the ultrasonic vibrator Through one or more adjustments, it is possible to prevent or prevent the generation of fog when generating fine bubbles, it is characterized in that it is possible to adjust the amount of generation of fog.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 미세기포 제조장치에 있어서 상기 포그조절부에 의해 미세 기포의 생성시 포그를 발생시키는 경우 포그를 발생시키지 않는 경우 보다 작은 사이즈 및 고농도를 가지는 미세 기포를 생성할 수 있고, 포그의 생성량이 많은 경우 적은 경우보다 작은 사이즈 및 고농도를 가지는 미세 기포를 생성할 수 있는 것을 특징으로 한다.According to still another embodiment of the present invention, in the microbubble manufacturing apparatus according to the present invention, when the fog is generated by the fog control unit, the fog has a smaller size and a higher concentration than when the fog is generated. Bubbles can be generated, and when the amount of generation of fog is large, it is characterized in that fine bubbles having a smaller size and a higher concentration can be produced than a small case.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 미세기포 제조방법은 물탱크 내에서 일정 수위를 가지도록 물을 공급하는 물공급단계와; 상기 물공급단계 이후 상기 물탱크 내의 물 속에 위치하는 초음파 진동자의 작동을 제어하여, 미세기포 발생시 포그의 생성량을 조절함으로써, 물에 포함된 미세 기포의 사이즈와 농도를 조절하는 포그조절단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the microbubble manufacturing method according to the present invention includes a water supply step of supplying water to have a certain level in the water tank; After the water supply step by controlling the operation of the ultrasonic vibrator located in the water in the water tank, by adjusting the amount of generation of fog when the micro-bubbles, including a fog control step of adjusting the size and concentration of the micro-bubbles included in the water It is characterized by.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 미세기포 제조방법에 있어서 상기 포그조절단계는 초음파 진동자를 물 내의 특정 위치에 위치시킨 후 초음파 진동자에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 특정량의 포그가 발생되도록 할 수 있는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the method of manufacturing micro-bubbles according to the present invention, the fog control step includes placing the ultrasonic vibrator at a specific position in water and supplying power to the ultrasonic vibrator for a predetermined time. Characterized in that can be generated.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 미세기포 제조방법에 있어서 상기 포그조절단계는 초음파 진동자를 물 내의 제1의 위치에 위치시킨 후 초음파 진동자에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하고, 연이어 초음파 진동자를 물 내의 제2의 위치에 위치시킨 후 초음파 진동자에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 할 수 있으며, 상기 제1의 위치와 제2의 위치는 서로 상이하여, 초음파 진동자가 제1의 위치에 있을 때 발생하는 포그량과 제2의 위치에 있을 때 발생하는 포그량은 달라지게 되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the method of manufacturing a micro-bubble according to the present invention, the fog control step is to place the ultrasonic vibrator at a first position in the water to supply power to the ultrasonic vibrator for a predetermined amount of time. The fog may be generated, and subsequently, the ultrasonic vibrator may be positioned at a second position in the water, and then the power may be supplied to the ultrasonic vibrator for a predetermined time to generate a certain amount of fog. The first position and the second position may be generated. Are different from each other, and the amount of fog generated when the ultrasonic vibrator is in the first position and the amount of fog generated when the ultrasonic vibrator is in the second position are different.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by the configuration, combination, and use relationship described above with the present embodiment.

본 발명은 초음파를 이용하여 미세기포의 생성시 포그의 발생을 제어하여, 고농도의 미세기포를 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of producing a high concentration of micro bubbles by controlling the generation of fog during the generation of micro bubbles by using ultrasonic waves.

또한, 본 발명은 다양한 크기와 농도를 가지는 미세기포를 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that can be easily produced micro-bubbles having a variety of sizes and concentrations.

또한, 본 발명은 간단한 구조를 통해 소형화를 이룰 수 있고 빠른 시간 내에 미세기포를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can achieve the miniaturization through a simple structure and there is an effect that can produce a micro bubble in a short time.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 제조장치의 개략 구성도.
도 2는 도 1의 건트롤러의 세부구성을 나타내는 블럭도.
도 3 및 4는 도 1의 미세기포 제조장치를 이용하여 미세 기포를 제조하는 방법을 설명하기 위한 참고도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세기포 제조방법을 설명하기 위한 실험 장치의 모식도.1 is a schematic configuration diagram of a microbubble manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a detailed configuration of the gun controller of FIG.
3 and 4 is a reference diagram for explaining a method for manufacturing micro-bubbles using the micro-bubble manufacturing apparatus of FIG.
5 is a schematic diagram of an experimental apparatus for explaining a method for producing micro-bubbles according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 초음파 이용 고농도 미세기포를 제조하는 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an apparatus and method for producing a high concentration microbubble using ultrasonic waves according to the present invention will be described in detail. It should be noted that the same elements in the figures are represented by the same numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted. Unless otherwise defined, all terms in the specification are the same as the general meaning of the terms understood by those skilled in the art, and if they conflict with the meaning of the terms used herein In accordance with the definitions used herein.

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 이용 고농도 미세기포 제조 장치를 도 1 및 4를 참조하여 설명하면, 상기 미세기포 제조 장치는 물을 수용하는 물탱크(1)와; 상기 물탱크(1) 내에 수용된 물에 초음파를 가하는 초음파 진동자(2)와; 상기 초음파 진동자(2)의 작동을 제어하여, 미세기포 발생시 포그의 생성량을 조절함으로써, 물에 포함된 미세 기포의 사이즈와 농도를 조절하는 컨트롤러(3);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 종래의 초음파 진동자를 이용하여 미세기포를 생성하는 원리 및 문제점을 살펴보면, 물 속에 위치하는 초음파 진동자는 물에 초음파를 가하여 물을 진동시켜 미세기포를 발생시킨다. 이때, 초음파의 직진성에 의해 초음파는 일정 범위에서만 영향을 미치며, 초음파 진동자의 작동시 발생하는 압력장(pressure field)은 물의 높이에 따라 다른 특성을 가진다. 초음파 진동자의 표면에 가까운 쪽에는 이동 압력장(traveling pressure field)이 발생하여 생성된 기포가 진동자와 멀어지는 방향으로 이동하는데 반해, 초음파 진동자의 표면과 먼 쪽에 발생하는 스탠딩 웨이브 필드(standing wave field)에서는 기포들이 일정 간격을 두고 특정한 곳에 모이게 된다. 상기 기포들은 진동자의 웨이브 필드 내에서 서로 간에 인력(Bjerknes force)이 작용하기 때문에, 서로 합쳐져 크기가 커지는 융합(coalescence)가 발생하고, 이로 인해 농도가 줄어들게 된다. 따라서, 작은 사이즈와 고농도의 미세 기포를 생성하는 것이 어렵게 된다. 이에 따라, 본 발명은 초음파 진동자에 의해 기포 생성시, 수면 위로 포그(fog)가 생성되도록 하여, 즉 상기 포그가 합쳐지기 전의 기포들을 운반하는 역할을 하여 물탱크 전반의 기포를 순환시킴을 이용하여, 작은 사이즈의 버블을 고농도로 제조할 수 있게 된다. 또한, 본 발명은 포그의 발생(량)을 조절하여 생성되는 기포의 사이즈와 크기를 조절하는 것이 가능하게 된다(포그의 발생이 없거나 작은 경우 포그의 발생이 많은 경우보다미세기포의 융합이 이루어져 더 큰 사이즈를 가지게 됨). 또한, 본 발명은 포그에 의해 생성된 기포가 합쳐지지 않고 순환하므로 빠른 시간에 원하는 미세 기포를 생성할 수 있다. 또한, 본 발명은 멤브레인 등을 이용하여 작은 크기 및 고농도의 미세 기포를 제조하는 방법에 비해, 본 발명은 초음파를 이용함에도 작은 크기 및 고농도의 미세 기포를 제조할 수 있고 초음파를 이용함에 따른 소형화가 가능한 특징이 있다.Referring to FIGS. 1 and 4, the apparatus for manufacturing ultrasonically-concentrated microbubbles using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention includes: a water tank 1 for receiving water; An ultrasonic vibrator (2) for applying ultrasonic waves to the water contained in the water tank (1); And a controller 3 for controlling the operation of the ultrasonic vibrator 2 and controlling the size and concentration of the fine bubbles contained in the water by adjusting the amount of generation of fog when the micro bubbles are generated. Prior to describing the present invention, the principle and problem of generating microbubbles using a conventional ultrasonic vibrator will be described. An ultrasonic vibrator positioned in water vibrates water by applying ultrasonic waves to water to generate microbubbles. In this case, the ultrasonic waves affect only a certain range due to the straightness of the ultrasonic waves, and the pressure field generated during operation of the ultrasonic vibrator has different characteristics depending on the height of the water. While a traveling pressure field is generated near the surface of the ultrasonic vibrator and the bubble generated moves away from the vibrator, in a standing wave field that occurs far from the surface of the ultrasonic vibrator Bubbles gather at specific places at regular intervals. Since the bubbles act on the Bjerknes force between each other in the wave field of the vibrator, coalescing increases with each other, resulting in a decrease in concentration. Therefore, it becomes difficult to produce small bubbles of high size and high concentration. Accordingly, the present invention by using the ultrasonic vibrator to generate a fog (fog) on the surface of the water, that is, to serve to transport the bubbles before the fog is combined to circulate the bubbles throughout the water tank by using It is possible to produce a small size of bubbles at a high concentration. In addition, the present invention is able to control the size and size of the bubbles generated by adjusting the generation (amount) of the fog (fuge of the micro-foaming is made more than the case of the generation of fog when there is no or small fog is generated Large size). In addition, the present invention can generate the desired fine bubbles in a short time because the bubbles generated by the fog is circulated without coalescing. In addition, the present invention compared to the method for producing a small size and high concentration of fine bubbles by using a membrane, the present invention is able to produce a small size and high concentration of micro bubbles even using ultrasonic waves, and the miniaturization by using ultrasonic waves There are possible features.

상기 물탱크(1)는 물을 수용하는 구성으로, 유입로(11), 배출로(12), 순환로(13), 가압부(14) 등을 포함한다.The water tank 1 is configured to receive water, and includes an inflow passage 11, a discharge passage 12, a circulation passage 13, a pressurizing portion 14, and the like.

상기 유입로(11)는 일단이 물탱크(1)와 연통되어 상기 물탱크(1) 내에 물이 공급되도록 하는 구성으로, 상기 유입로(11)를 개폐하는 밸브(111), 상기 유입로(11)를 통해 상기 물탱크(1) 내로 물이 이동하도록 힘을 가하는 펌프(112) 등을 포함한다.One end of the inflow passage 11 is configured to communicate with the water tank 1 so that water is supplied into the water tank 1. The valve 111 opens and closes the inflow passage 11, and the inflow passage ( A pump 112 for applying a force to move water into the water tank 1 through 11).

상기 배출로(12)는 일단이 물탱크(1)와 연통되어 미세 기포가 형성된 상기 물탱크(1) 내의 물이 배출되도록 하는 구성으로, 상기 배출로(12)를 개폐하는 밸브(121) 등을 포함한다.The discharge passage 12 is configured such that one end of the discharge passage 12 communicates with the water tank 1 so that the water in the water tank 1 in which the fine bubbles are formed is discharged, and opens and closes the discharge passage 12. It includes.

상기 순환로(13)는 일단은 물탱크(1)의 하단에 연통되고 타단은 물탱크(1)의 상기 하단보다 상측에 연통되어 상기 물탱크(1) 내의 물이 순환하도록 하는 구성으로, 상기 순환로(13)를 통해 물이 이동하도록 하는 힘을 가하는 펌프(131) 등을 포함한다.One end of the circulation passage 13 communicates with the lower end of the water tank 1 and the other end communicates with the upper side of the lower end of the water tank 1 so that the water in the water tank 1 circulates. And a pump 131 for exerting a force to move water through 13.

상기 가압부(14)는 상기 물탱크(1) 내에서 수면 위에 형성된 포그를 유동시키는 구성으로, 예컨대 송풍기 등이 사용될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 물탱크(1)에는 외부 공기가 유입되는 공기유입로가 형성될 수 있다. 상기 공기유입로를 통해 공기가 유입될 수 있고, 또는 특정 기체(산소, 수소 기체 등)가 유입될 수 있다.The pressurizing portion 14 is configured to flow a fog formed on the water surface in the water tank 1, for example, a blower or the like may be used. Although not shown, the water tank 1 may be formed with an air inflow path through which external air is introduced. Air may be introduced through the air inlet path, or a specific gas (oxygen, hydrogen gas, etc.) may be introduced.

상기 초음파 진동자(2)는 상기 물탱크(1) 내에 수용된 물에 초음파를 가하는 구성으로, 종래의 초음파 진동자가 사용될 수 있다. 상기 초음파 진동자(2)는 복수 개가 다양한 위치에 설치되는 것도 가능하며, 마개(미도시) 등에 의해 끼워져 상기 물탱크(1) 내부에 위치하는 것도 가능하다. 앞서 설명한 바와 같이, 물 속에 위치하는 초음파 진동자(2)는 초음파를 발생시켜 물에 진동을 가하여 물 속에 미세 기포가 형성되도록 하는데, 이때 동시에 수면 위에서는 포그(안개)가 형성되도록 할 수 있다. 초음파 진동자의 설치 위치, 물의 수위, 사용되는 초음파 진동자의 개수, 초음파 진동자가 발생시키는 초음파 주파수, 초음파 진동자의 직경 등의 다양한 조건에 따라, 미세 기포 생성시 포그가 발생하거나 발생하지 않도록 하는 것이 가능하며, 포그의 발생량을 조절하는 것이 가능하다. 즉, 물 속에 위치하는 초음파 진동자를 작동시키면 반드시 미세 기포는 발생하게 되나 수면 위에서 포그가 발생하거나 발생하지 않도록 할 수 있으며, 포그가 발생하는 경우 포그의 발생량을 조절할 수 있다. 예컨대, 초음파 진동자가 물의 수면에 가깝게 위치할수록 포그가 많이 발생하게 된다. The ultrasonic vibrator 2 is configured to apply ultrasonic waves to the water contained in the water tank 1, a conventional ultrasonic vibrator may be used. A plurality of ultrasonic vibrators 2 may be installed at various positions. The ultrasonic vibrators 2 may be inserted into stoppers (not shown) or the like and positioned inside the water tank 1. As described above, the ultrasonic vibrator 2 positioned in the water generates ultrasonic waves to vibrate the water to form fine bubbles in the water, and at the same time, a fog may be formed on the surface of the water. Depending on various conditions such as the installation position of the ultrasonic vibrator, the water level, the number of ultrasonic vibrators used, the ultrasonic frequency generated by the ultrasonic vibrator, and the diameter of the ultrasonic vibrator, it is possible to prevent fog from occurring when generating fine bubbles. It is possible to control the amount of fog generated. That is, by operating the ultrasonic vibrator located in the water will be sure to generate fine bubbles but to prevent the generation of fog on the surface of the water, it is possible to adjust the amount of fog generated when the fog occurs. For example, the closer the ultrasonic vibrator is to the water surface, the more fog is generated.

상기 컨트롤러(3)는 상기 초음파 진동자(2)의 작동을 제어하여, 포그의 생성량을 조절함으로써, 물에 포함된 미세 기포의 사이즈와 농도를 조절하는 구성으로, 물공급부(31), 물배출부(32), 순환부(33), 전원공급부(34), 포그조절부(35), 저장부(36), 제어부(37) 등을 포함한다.The controller 3 controls the operation of the ultrasonic vibrator 2 to adjust the amount of fog generated, thereby adjusting the size and concentration of the fine bubbles contained in the water, the water supply unit 31, the water discharge unit 32, a circulation unit 33, a power supply unit 34, a fog control unit 35, a storage unit 36, a control unit 37, and the like.

상기 물공급부(31)는 상기 물탱크(1) 내에 일정 수위로 물이 공급되도록 제어하는 구성으로, 예컨대 밸브(111)를 제어하여 유입로(11)를 개방시키고 펌프(112)를 일정 시간 동안 작동시켜 상기 물탱크(1)에 일정 수위로 물이 공급되도록 할 수 있다. 상기 물탱크 내 수면과 물탱크 상면 사이에는 일정 간격이 형성되도록, 즉 수면 위에서 생성된 포그가 위치할 수 있는 일정 공간이 형성될 수 있도록, 상기 물공급부(31)는 상기 물탱크(1)에 물을 공급하게 된다.The water supply unit 31 is configured to control the water to be supplied to the water tank 1 at a predetermined level, for example, by controlling the valve 111 to open the inlet 11 and the pump 112 for a predetermined time By operating the water tank (1) can be supplied to the water at a certain level. The water supply part 31 is connected to the water tank 1 so that a predetermined space is formed between the water surface in the water tank and the top surface of the water tank, that is, a predetermined space in which the fog generated on the water surface can be formed. It will supply water.

상기 물배출부(32)는 미세 기포가 포함된 물이 상기 물탱크(1)에서 배출되도록 제어하는 구성으로, 예컨대 밸브(121)을 제어하여 배출로(12)를 개방시켜 미세 기포가 포함된 물이 배출되도록 할 수 있다.The water discharge part 32 is configured to control the water containing the fine bubbles to be discharged from the water tank (1), for example, by controlling the valve 121 to open the discharge path (12) containing fine bubbles Allow water to drain.

상기 순환부(33)는 상기 물탱크(1) 내의 물이 물이 순환되도록 제어하는 구성으로, 예컨대 펌프(131)를 제어하여 순환로(13)를 통해 물이 순환하도록 할 수 있다.The circulation unit 33 is configured to control the water in the water tank 1 to circulate the water, for example, by controlling the pump 131 may allow the water to circulate through the circulation path (13).

상기 전원공급부(34)는 상기 초음파 진동자(2)를 작동시키는 전원을 공급하는 구성이다.The power supply unit 34 is configured to supply power for operating the ultrasonic vibrator 2.

상기 포그조절부(35)는 특정 사이즈와 농도를 가지는 기포를 생성하기 위해 저장부(36)에 저장된 설정테이블에 따라, 상기 초음파 진동자가 물에 초음파를 가하는 작동을 제어하여 포그 발생량을 조절하는 구성으로, 조절모듈(351), 조합모듈(352) 등을 포함한다. 일반적으로 상기 포그조절부(35)에 의해 미세 기포의 생성시 포그를 발생시키는 경우 포그를 발생시키지 않는 경우 보다 작은 사이즈 및 고농도를 가지는 미세 기포를 생성할 수 있고, 포그의 생성량이 많은 경우 적은 경우보다 작은 사이즈 및 고농도를 가지는 미세 기포를 생성할 수 있게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 다양한 방법한 방법의 의해 초음파 진동자의 작동에 의해 포그의 발생량을 조절하는 것이 가능한데, 이하에서는 초음파 진동자(2)의 위치를 조절하는 위치조절부(4)의 작동을 상기 포그조절부(35)가 제어하여 포그의 생성량을 조절함으로써 생성된 미세 기포의 사이즈와 농도를 조절하는 것을 일 예로 들어 설명하기로 한다. 상기 위치조절부(4)는 상기 초음파 진동자(3)의 물탱크(1) 내에서의 위치를 조절하는 구성으로, 모터, 실린더를 등을 사용하는 종래의 기술이 사용될 수 있으면, 예컨대 물탱크의 하면에 실린더(41)가 설치되고 실린더축(411)에 초음파 진동자(2)가 설치되어 실린더(41) 작동에 의해 초음파 진동자(2)가 승하강하여 위치를 조절할 수 있게 된다.The fog control unit 35 is configured to adjust the amount of fog generated by controlling the operation of the ultrasonic vibrator applying ultrasonic waves to the water according to the setting table stored in the storage unit 36 to generate bubbles having a specific size and concentration. As a control module 351, a combination module 352 and the like. In general, when the fog is generated by the fog control unit 35 when generating fog, it is possible to generate fine bubbles having a smaller size and a higher concentration than when no fog is generated. It is possible to produce fine bubbles having a smaller size and a higher concentration. As described above, it is possible to adjust the amount of generation of fog by the operation of the ultrasonic vibrator by various methods, in the following the operation of the position control unit 4 for adjusting the position of the ultrasonic vibrator (2) The control unit 35 controls the size and concentration of the generated fine bubbles by controlling the amount of generation of fog. The position adjusting unit 4 is configured to adjust the position in the water tank 1 of the ultrasonic vibrator 3, and if a conventional technique using a motor, a cylinder, or the like can be used, for example, The cylinder 41 is installed on the lower surface and the ultrasonic vibrator 2 is installed on the cylinder shaft 411 so that the ultrasonic vibrator 2 can be moved up and down by the cylinder 41 to adjust its position.

상기 조절모듈(351)은 상기 위치조절부(4)를 제어하여 초음파 진동자(3)를 물 내의 특정 위치에 위치시킨 후 전원공급부(34)가 초음파 진동자(3)에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 특정량의 포그가 발생되도록 하는 구성으로, 상기 저장부(36)에는 초음파 진동자(3)가 물 내에서 특정 위치에 위치할 경우 발생되는 포그량에 대한 정보가 기재되어 있고 특정 포그량에 따라 생성되는 미세기포의 사이즈 및 농도에 대한 정보가 기재되어 있으므로, 상기 조절모듈(351)이 위치조절부(4)의 작동을 제어하여 포그 발생량을 제어함으로써 특정 사이즈와 농도를 가지는 미세기포를 제조할 수 있다.The control module 351 controls the position adjusting unit 4 to position the ultrasonic vibrator 3 at a specific position in the water, and then the power supply unit 34 supplies power to the ultrasonic vibrator 3 for a predetermined time. In a configuration that generates a specific amount of fog, the storage unit 36 has information about the amount of fog generated when the ultrasonic vibrator 3 is located at a specific position in the water and is generated according to a specific fog amount. Since the information on the size and concentration of the microbubble is described, the control module 351 controls the operation of the position control unit 4 to control the amount of fog generated to produce a microbubble having a specific size and concentration. have.

상기 조합모듈(352)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 위치조절부(4)를 제어하여 초음파 진동자(3)를 물 내의 제1의 위치에 위치시킨 후 전원공급부(34)가 초음파 진동자(3)에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하고, 연이어 도 4에 도시된 바와 같이 상기 위치조절부(4)를 제어하여 초음파 진동자(3)를 물 내의 제2의 위치에 위치시킨 후 전원공급부(34)가 초음파 진동자(3)에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하는 구성으로, 제1의 위치와 제2의 위치는 서로 상이하며, 따라서 초음파 진동자(2)가 제1의 위치에 있을 때 발생하는 포그량과 제2의 위치에 있을 때 발생하는 포그량은 달라지게 된다. 상기 저장부(36)에는 특정 포그량을 발생시킨 후 다른 포그량을 발생시킬 때 생성되는 미세 기포의 사이즈와 농도에 대한 정보가 기재되어 있다. 일정 포그량을 발생시키는 후 연이어 다른 포그량을 발생시키는 경우 사이즈의 조절을 더 정교하게 할 수 있으며 고농도의 미세 기포를 형성할 수 있다. As shown in FIG. 3, the combination module 352 controls the position adjusting unit 4 to position the ultrasonic vibrator 3 at a first position in the water, and then the power supply unit 34 has an ultrasonic vibrator 3. A certain amount of fog is generated by supplying power to a predetermined time), and subsequently, as illustrated in FIG. 4, the position adjusting unit 4 is controlled to position the ultrasonic vibrator 3 at a second position in the water. The power supply unit 34 is configured to supply power to the ultrasonic vibrator 3 for a predetermined time so that a certain amount of fog is generated. The first position and the second position are different from each other, and thus the ultrasonic vibrator 2 The amount of fog generated when is in the first position and the amount of fog generated when in the second position are different. The storage unit 36 describes information on the size and concentration of the fine bubbles generated when a specific fog amount is generated and then another fog amount is generated. After generating a certain amount of fog and subsequently generating another amount of fog, it is possible to more precisely control the size and to form a high concentration of fine bubbles.

상기 저장부(36)는 특정 사이즈와 농도를 가지는 기포를 생산하기 위해 발생시켜야 하는 포그의 양이 매칭된 설정테이블이 저장되어 있으며, 상기 제어부(37)는 상기 컨트롤러(3)의 전체적인 작동을 제어한다.The storage unit 36 stores a setting table that matches the amount of fog generated to produce bubbles having a specific size and concentration, and the controller 37 controls the overall operation of the controller 3. do.

본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 이용 고농도 미세기포 제조 방법을 살펴보면, 상기 미세기포 제조 방법은 물공급단계, 포그조절단계, 배출단계 등을 포함한다.Looking at a method for producing high-concentration microbubble using ultrasonic waves according to another embodiment of the present invention, the method for producing microbubbles includes a water supply step, fog control step, discharge step.

상기 물공급단계는 물탱크(1) 내에서 일정 수위를 가지도록 물을 공급하는 단계로, 예컨대 밸브(111)를 열어 유입로(11)를 개방시키고 펌프(112)를 일정 시간 동안 작동시켜 상기 물탱크(1)에 일정 수위로 물이 공급되도록 할 수 있다.The water supply step is to supply water to have a certain level in the water tank (1), for example, by opening the valve 111 to open the inlet 11 and operating the pump 112 for a predetermined time Water may be supplied to the water tank 1 at a predetermined level.

상기 포그조절단계는 상기 물공급단계 이후 상기 물탱크(1) 내의 물 속에 위치하는 초음파 진동자(2)의 작동을 제어하여, 미세기포 발생시 포그의 생성량을 조절함으로써, 물에 포함된 미세 기포의 사이즈와 농도를 조절하는 단계로, 예컨대 특정 사이즈와 농도를 가지는 미세 기포를 형성하기 위해 포그조절부(35)가 저장부(36)에 저장된 설정테이블에 따라, 상기 초음파 진동자가 물에 초음파를 가하는 작동을 제어하여 포그 발생량을 조절하게 된다. 상기 포그조절단계에서는 초음파 진동자(3)를 물 내의 특정 위치에 위치시킨 후 초음파 진동자(3)에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 특정량의 포그가 발생되도록 할 수 있고, 또한 초음파 진동자(3)를 물 내의 제1의 위치에 위치시킨 후 초음파 진동자(3)에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하고, 연이어 초음파 진동자(3)를 물 내의 제2의 위치에 위치시킨 후 초음파 진동자(3)에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 할 수 있다.The fog control step controls the operation of the ultrasonic vibrator (2) located in the water in the water tank (1) after the water supply step, by adjusting the amount of fog generated when the micro-bubbles, the size of the fine bubbles contained in the water And the step of adjusting the concentration, for example, according to the setting table stored in the storage unit 36, the fog control unit 35 to form a fine bubble having a specific size and concentration, the ultrasonic vibrator to apply ultrasonic waves to the water To control the amount of fog generated. In the fog adjustment step, the ultrasonic vibrator 3 is positioned at a specific position in the water, and then the power is supplied to the ultrasonic vibrator 3 for a predetermined time so that a certain amount of fog is generated. After positioning at the first position in the water to supply power to the ultrasonic vibrator 3 for a certain time to generate a certain amount of fog, and subsequently to place the ultrasonic vibrator 3 at the second position in the water and then the ultrasonic vibrator A certain amount of fog can be generated by supplying power to (3) for a certain time.

상기 배출단계는 상기 포그조절단계 후 원하는 사이즈와 농도의 미세기포를 포함하는 물을 물탱크(1)에서 배출하는 단계로, 예컨대 밸브(121)를 열어 배출로(12)를 개방시켜 미세 기포가 포함된 물이 배출되도록 할 수 있다.The discharge step is a step of discharging the water containing the micro bubbles of the desired size and concentration in the water tank 1 after the fog adjustment step, for example, by opening the valve 121 to open the discharge passage 12 to fine bubbles The contained water can be discharged.

이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these are only for explaining the present invention in more detail, the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1> 실험 장치의 설치Example 1 Installation of Experimental Device

직육면체의 수조(100)를 준비하고, 상기 수조(100) 내 물과 일정 간격(H)을 가지도록 상기 수조(100)를 덮는 커버(200)를 준비하고, 상기 수조 내 하면 중앙에 초음파 진동자(A)를 위치시키고, 상기 수조 내 좌측면에 하면으로부터 0.5cm 떨어진 곳에 초음파 진동자(B)를 위치시켜, 실험 장치를 준비하였다(도 5 참조). 상기 수조는 가로(l)는 22.5cm이고 세로가 7.5cm이며, 상기 초음파 진동자(A, B)는 1.7MHz의 가진 주파수를 가지고 20mm의 직경을 가지며 48VDC의 전원에서 작동하게 된다. 하기에서는 상기 수조(100) 내부에 일정량의 물을 넣고, 커버(200)의 위치를 조절하여 물과 커버(200) 사이의 간격(H)이 달라지도록 하고 초음파 진동자(A,B)를 개별적으로 작동시켜 실험을 진행하였다.Prepare a cuboid tank 100, prepare a cover 200 covering the tank 100 to have a predetermined interval (H) with water in the tank 100, and the ultrasonic vibrator ( A) was placed, and an ultrasonic vibrator B was placed at a distance of 0.5 cm from the lower surface on the left side of the tank to prepare an experimental apparatus (see FIG. 5). The tank has a width of 22.5 cm and a length of 7.5 cm. The ultrasonic vibrators A and B have an excitation frequency of 1.7 MHz and a diameter of 20 mm and operate at a power source of 48 VDC. In the following, a predetermined amount of water is put into the water tank 100, and the distance H between the water and the cover 200 is changed by adjusting the position of the cover 200, and the ultrasonic vibrators A and B are individually. The experiment was run by running.

<실시예 2> 초음파 진동자 위치 변화에 따른 포그 생성 여부 및 포그의 미세 기포 운반 여부 확인<Example 2> whether the fog is generated according to the position change of the ultrasonic vibrator and whether the fog is carried fine bubbles

1. 실시예 1에서 준비된 실험 장치의 수조 내에 물을 넣어 높이가 3cm가 되도록 하고, 수면과 커버의 간격이 9cm가 되도록 상기 커버를 위치시켰다. 이후, 초음파 진동자 A와 B를 각각 10분 동안 작동시킨 후, 육안으로 포그가 발생하였는지 확인하고, 물 및 포그에 포함된 기포의 크기와 농도를 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 물 및 포그에 포함된 기포의 크기와 농도의 측정은 NTA(Nanoparticle Tracking Analysis, Malvern사의 NS300)를 이용하여 측정하였다.1. The water was placed in the water tank of the experimental apparatus prepared in Example 1 so that the height was 3 cm, and the cover was positioned so that the gap between the water surface and the cover was 9 cm. Thereafter, the ultrasonic vibrators A and B were operated for 10 minutes, and then fog was confirmed by the naked eye, and the size and concentration of the bubbles contained in the water and the fog were measured, and the results are shown in Table 1 below. The size and concentration of bubbles contained in water and fog were measured using a nanoparticle tracking analysis (NSA, NS300).

2. 표 1을 보면, 초음파 진동자의 위치가 달라짐에 따라 포그 생성 여부를 결정할 수 있고, 포그가 발생하는 경우 미세 기포의 크기를 줄일 수 있고 농도를 크게 할 수 있음을 알 수 있으며, 이는 포그가 미세 기포를 운반하였기 때문인 것으로 보인다.2. In Table 1, it is possible to determine whether fog is generated as the position of the ultrasonic vibrator changes, and when fog is generated, it is possible to reduce the size of micro bubbles and increase the concentration. It seems to be because they carried fine bubbles.

초음파 진동자 A 사용시When using ultrasonic vibrator A 초음파 진동자 B 사용시When using ultrasonic vibrator B 포그 생성 여부Whether to generate fog 발생Occur 미발생Not Occurred 물에 포함된 기포 크기(nm)Bubble size in water (nm) 103.9103.9 241.9241.9 물에 포함된 기포 농도(개수/ml)Bubble concentration in water (count / ml) 2.4×108 2.4 × 10 8 3.48×107 3.48 × 10 7 포그에 포함된 기포 크기(nm)Bubble size included in fog (nm) 103.4103.4 -- 포그에 포함된 기포 농도(개수/ml) Bubble concentration in fog (number / ml) 1.54×109 1.54 × 10 9 --

<실시예 3> 생성되는 포그 변화에 따른 기포 농도의 확인<Example 3> Confirmation of bubble concentration according to the generated fog change

1. 실시예 1에서 준비된 실험 장치의 수조 내에 물을 넣어 높이가 3cm가 되도록 하고, 수면과 커버의 간격이 각각 9cm, 4.5cm, 0cm가 되도록 커버를 위치시키거나 커버를 제거한 후, 초음파 진동자 A를 10분 동안 작동시킨 후, 물에 포함된 기포의 크기와 농도를 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.1.Put water into the water tank of the experimental apparatus prepared in Example 1 so that the height is 3 cm, and place the cover or remove the cover so that the distance between the water surface and the cover is 9 cm, 4.5 cm, and 0 cm, respectively, and then, ultrasonic vibrator A After operating for 10 minutes, and measured the size and concentration of bubbles contained in water, the results are shown in Table 2.

2. 표 2를 보면, 수면과 커버의 간격이 좁아질수록 물에 포함된 기포의 농도가 작아지고, 커버가 제거되어 포그가 모두 날라간 경우 물에 포함된 기포의 농도가 작아짐을 확인할 수 있어, 포그가 발생하여 위치하는 곳의 부피를 조절하여 물에 포함된 기포의 농도를 조절할 수 있음을 알 수 있다.2. In Table 2, the narrower the gap between the water surface and the cover, the smaller the concentration of air bubbles contained in the water. It can be seen that the concentration of the bubbles contained in the water can be controlled by adjusting the volume of the place where the fog is generated and located.

간격 9cmThickness 9cm 간격 4.5cmThickness 4.5cm 간격 0cmThickness 0cm 커버 제거Cover removal 물에 포함된 기포
농도(개수/ml)Bubbles in the water
Concentration (number / ml) 2.4×108 2.4 × 10 8 7.9×107 7.9 × 10 7 4.67×107 4.67 × 10 7 4.62×107 4.62 × 10 7

<실시예 3> 작동 조건을 달리하여 미세 기포의 크기 및 농도 조절의 확인Example 3 Confirmation of Control of Size and Concentration of Microbubbles by Changing Operating Conditions

1. 실시예 1에서 준비된 실험 장치의 수조 내에 물을 넣어 높이가 3cm가 되도록 하고, 수면과 커버의 간격이 9cm가 되도록 상기 커버를 위치시켰다. 이후, 초음파 진동자 A와 B를 각각 10분 동안 작동시키거나, 초음파 진동자 A를 10동안 작동시킨 후 연이어 초음파 진동자 B를 10분동안 작동시켰다. 이후, 물에 포함된 기포의 크기와 농도를 측정하여, 그 결과를 표 3에 나타내었다.1. Put water into the tank of the experimental apparatus prepared in Example 1 so that the height is 3cm, and the cover was positioned so that the distance between the water surface and the cover is 9cm. Thereafter, the ultrasonic vibrators A and B were operated for 10 minutes, or the ultrasonic vibrator A was operated for 10 minutes, followed by the ultrasonic vibrator B for 10 minutes. Then, by measuring the size and concentration of bubbles contained in water, the results are shown in Table 3.

2. 표 3을 보면, 진동자 A 또는 B만을 사용할 때와, 진동자 A와 B를 조합하였을 때, 다른 크기와 농도를 가지는 기포를 제조할 수 있음을 알 수 있어, 발생되는 포그를 조절하여 다양한 크기와 농도를 가지는 미세 기포를 제조할 수 있음을 알 수 있다.2. From Table 3, it can be seen that when using only the vibrator A or B, and when combining the vibrators A and B, it is possible to produce bubbles having different sizes and concentrations, by adjusting the generated fog to various sizes It can be seen that fine bubbles having a concentration can be produced.

진동자 A 사용Use Oscillator A 진동자 B 사용Use Oscillator B 진동자 A 사용후 진동자 B 사용Use Oscillator B after Use Oscillator A 기포크기(nm)Bubble size (nm) 103.9103.9 241.9241.9 121.1121.1 기포농도(개수/ml)Bubble concentration (number / ml) 2.4×108 2.4 × 10 8 3.48×107 3.48 × 10 7 1.79×108 1.79 × 10 8

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.In the above, the Applicant has described various embodiments of the present invention, but these embodiments are merely one embodiment for implementing the technical idea of the present invention, and any changes or modifications may be made to the present invention as long as the technical idea of the present invention is implemented. It should be interpreted as falling within the scope of.

1: 물탱크 2: 초음파 진동자 3: 컨트롤러
4: 위치조절부 11: 유입로 12: 배출로
13: 순환로 14: 가압부 31: 물공급부
32: 물배출부 33: 순환부 34: 전원공급부
35: 포그조절부 36: 저장부 37: 제어부1: water tank 2: ultrasonic oscillator 3: controller
4: position control unit 11: inlet passage 12: discharge passage
13: circulation passage 14: pressurization portion 31: water supply portion
32: water outlet 33: circulation 34: power supply
35: fog control unit 36: storage unit 37: control unit

Claims (11)

물을 수용하는 물탱크와; 상기 물탱크 내에 수용된 물에 초음파를 가하는 초음파 진동자와; 상기 초음파 진동자의 작동을 제어하여, 미세 기포의 발생시 포그의 생성량을 조절함으로써, 물에 포함된 미세 기포의 사이즈와 농도를 조절하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기포 제조장치.A water tank for receiving water; An ultrasonic vibrator for applying ultrasonic waves to the water contained in the water tank; And a controller for controlling the size and concentration of the fine bubbles contained in the water by controlling the operation of the ultrasonic vibrator, and adjusting the amount of generation of fog when the fine bubbles are generated. 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 물탱크 내에 일정 수위로 물이 공급되도록 제어하는 물공급부를 포함하며,
상기 물탱크 내 수면과 물탱크 상면 사이에는 일정 간격이 형성되어 수면 위에서 생성된 포그가 위치할 수 있는 일정 공간이 형성될 수 있도록, 상기 물공급부는 상기 물탱크에 일정량의 물을 공급하는 것을 특징으로 하는 미세기포 제조장치.The method of claim 1,
The controller includes a water supply unit for controlling water to be supplied at a predetermined level in the water tank,
The water supply unit supplies a predetermined amount of water to the water tank so that a predetermined space is formed between the water surface in the water tank and the top surface of the water tank so that a predetermined space in which the fog generated on the water surface can be formed is formed. Microbubble manufacturing apparatus. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는
특정 사이즈와 농도를 가지는 기포를 생성하기 위해, 기저장된 설정테이블에 따라, 상기 초음파 진동자가 물에 초음파를 가하는 작동을 제어하여 미세 기포의 발생시 포그 발생량을 조절하는 포그조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기포 제조장치.The method of claim 1, wherein the controller
In order to generate bubbles having a specific size and concentration, according to the stored setting table, the ultrasonic vibrator includes a fog control unit for controlling the operation of applying the ultrasonic wave to the water to control the amount of fog generated when the fine bubbles are generated; Microbubble manufacturing apparatus. 제3항에 있어서,
상기 미세기포 제조장치는 상기 초음파 진동자의 물탱크 내에서의 위치를 조절하는 위치조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기포 제조장치.The method of claim 3,
The microbubble manufacturing apparatus includes a microbubble manufacturing apparatus comprising a position adjusting unit for adjusting the position of the ultrasonic vibrator in the water tank. 제4항에 있어서, 상기 포그조절부는
상기 위치조절부를 제어하여 초음파 진동자를 물 내의 특정 위치에 위치시킨 후 전원공급부가 초음파 진동자에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 특정량의 포그가 발생되도록 하는 조절모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기포 제조장치.The method of claim 4, wherein the fog control unit
Manufacturing the micro-bubbles, characterized in that it comprises a control module for controlling the position control unit to position the ultrasonic vibrator in a specific position in the water and then the power supply to supply a certain amount of fog to the ultrasonic vibrator to generate a certain amount of fog Device. 제4항에 있어서, 상기 포그조절부는
상기 위치조절부를 제어하여 초음파 진동자를 물 내의 제1의 위치에 위치시킨 후 전원공급부가 초음파 진동자에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하고, 연이어 상기 위치조절부를 제어하여 초음파 진동자를 물 내의 제2의 위치에 위치시킨 후 전원공급부가 초음파 진동자에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하는 조합모듈을 포함하며, 상기 제1의 위치와 제2의 위치는 서로 상이하여, 초음파 진동자가 제1의 위치에 있을 때 발생하는 포그량과 제2의 위치에 있을 때 발생하는 포그량은 달라지게 되는 것을 특징으로 하는 미세기포 제조장치.The method of claim 4, wherein the fog control unit
After controlling the position adjusting unit to position the ultrasonic vibrator in the first position in the water, the power supply to supply the power to the ultrasonic vibrator for a certain time to generate a certain amount of fog, and subsequently to control the position adjusting unit to control the ultrasonic vibrator And a combination module for positioning a second position in the water and then supplying power to the ultrasonic vibrator for a predetermined time so that a certain amount of fog is generated. The first position and the second position are different from each other. , The amount of fog generated when the ultrasonic vibrator is in the first position and the amount of fog generated when the ultrasonic vibrator is in the second position is different. 제1항에 있어서,
초음파 진동자의 설치 위치, 물의 수위, 사용되는 초음파 진동자의 개수, 초음파 진동자가 발생시키는 초음파 주파수 및 초음파 진동자의 직경 중의 어느 하나 이상의 조절을 통해, 미세 기포 생성시 포그가 발생하거나 발생하지 않도록 하는 것이 가능하며, 포그의 발생량을 조절하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 미세기포 제조장치.The method of claim 1,
By adjusting any one or more of the installation position of the ultrasonic vibrator, the water level, the number of ultrasonic vibrators used, the ultrasonic frequency generated by the ultrasonic vibrator and the diameter of the ultrasonic vibrator, it is possible to prevent fog from occurring when generating fine bubbles. And, fine bubble manufacturing apparatus characterized in that it is possible to adjust the amount of generation of fog. 제3항에 있어서,
상기 포그조절부에 의해 미세 기포의 생성시 포그를 발생시키는 경우 포그를 발생시키지 않는 경우 보다 작은 사이즈 및 고농도를 가지는 미세 기포를 생성할 수 있고, 포그의 생성량이 많은 경우 적은 경우보다 작은 사이즈 및 고농도를 가지는 미세 기포를 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는 미세기포 제조장치.The method of claim 3,
When the fog is generated by the fog control unit when generating fog, it is possible to generate fine bubbles having a smaller size and a higher concentration than the case of not generating fog, and when the amount of generation of fog is smaller than the smaller size and higher concentration Microbubble manufacturing apparatus, characterized in that to generate a microbubble having. 물탱크 내에서 일정 수위를 가지도록 물을 공급하는 물공급단계와; 상기 물공급단계 이후 상기 물탱크 내의 물 속에 위치하는 초음파 진동자의 작동을 제어하여, 미세기포 발생시 포그의 생성량을 조절함으로써, 물에 포함된 미세 기포의 사이즈와 농도를 조절하는 포그조절단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기포 제조방법.A water supply step of supplying water to have a predetermined level in the water tank; After the water supply step by controlling the operation of the ultrasonic vibrator located in the water in the water tank, by adjusting the amount of generation of fog when the micro-bubbles, including a fog control step of adjusting the size and concentration of the micro-bubbles included in the water Microbubble manufacturing method characterized in that. 제9항에 있어서, 상기 포그조절단계는
초음파 진동자를 물 내의 특정 위치에 위치시킨 후 초음파 진동자에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 특정량의 포그가 발생되도록 할 수 있는 것을 특징으로 하는 미세기포 제조방법.The method of claim 9, wherein the fog control step
A method for producing micro-bubbles, characterized in that by placing the ultrasonic vibrator at a specific position in water to supply a certain amount of power to the ultrasonic vibrator to generate a certain amount of fog. 제9항에 있어서, 상기 포그조절단계는
초음파 진동자를 물 내의 제1의 위치에 위치시킨 후 초음파 진동자에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하고, 연이어 초음파 진동자를 물 내의 제2의 위치에 위치시킨 후 초음파 진동자에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 할 수 있으며, 상기 제1의 위치와 제2의 위치는 서로 상이하여, 초음파 진동자가 제1의 위치에 있을 때 발생하는 포그량과 제2의 위치에 있을 때 발생하는 포그량은 달라지게 되는 것을 특징으로 하는 미세기포 제조방법.The method of claim 9, wherein the fog control step
After placing the ultrasonic vibrator at the first position in the water and supplying power to the ultrasonic vibrator for a predetermined time, a certain amount of fog is generated. Subsequently, the ultrasonic vibrator is positioned at the second position in the water and then fixed at the ultrasonic vibrator for a predetermined time. A certain amount of fog may be generated by supplying power, and the first position and the second position are different from each other, so that the amount of fog generated when the ultrasonic vibrator is in the first position and the second position are different. The amount of fog generated when there is a microbubble manufacturing method characterized in that it is different.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101950569B1 (en) * 2017-03-10 2019-02-20 서강대학교산학협력단 Controlling Method Of Bubble Volume And Controlling Method Of The Same
KR102596334B1 (en) 2022-07-05 2023-10-31 성균관대학교산학협력단 Nano bubble generating apparatus and method for controlling the size of nano bubble by using surfactant in acoustic cavitation method
WO2024034377A1 (en) * 2022-08-10 2024-02-15 キヤノン株式会社 Manufacturing method and manufacturing device for liquid containing fine bubbles

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110000238U (en) * 2009-07-02 2011-01-10 배상철 foginjection machine for deodorizationdisinfection
KR20140114144A (en) * 2013-03-18 2014-09-26 서성문 Apparatus for generating micro and/or nano bubbles and water treating system using the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02187164A (en) * 1989-01-14 1990-07-23 Matsushita Electric Works Ltd Ultrasonic wave type atomizer
KR20110098073A (en) * 2010-02-26 2011-09-01 권오범 Air cleaning and air sterilizing device
KR101320987B1 (en) * 2011-08-02 2013-10-22 인제대학교 산학협력단 Humidifier for Fuel Cell
JP2014050817A (en) * 2012-09-10 2014-03-20 Panasonic Corp Control method of particle size of fine bubble

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110000238U (en) * 2009-07-02 2011-01-10 배상철 foginjection machine for deodorizationdisinfection
KR20140114144A (en) * 2013-03-18 2014-09-26 서성문 Apparatus for generating micro and/or nano bubbles and water treating system using the same

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