KR20200129682A - Method and apparatus for generating aerosols - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에어로졸을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동장치 따위에 의한 외력이나 외압을 이용하지 않고 제어된 에어로졸을 생성할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for generating an aerosol, and more particularly, to a method and apparatus capable of generating a controlled aerosol without using external force or external pressure caused by a driving device.
연기나 안개처럼 기체 중에 고체 또는 액체의 미립자가 분산 부유하고 있는 상태를 가리키며, 이와 같은 상태를 기체라는 분산매에 고체나 액체의 콜로이드 입자가 분산한 졸의 하나로 간주하여 에어로졸(aerosol)이라 칭한다.It refers to a state in which solid or liquid particulates are dispersed and suspended in a gas, such as smoke or fog, and this state is regarded as one of the sols in which colloidal particles of solid or liquid are dispersed in a dispersion medium called a gas, and is called an aerosol.
종래 에어로졸 발생 장치들은 전원에 의해 구동되는 구동장치 따위에 의한 외력이나 외압을 이용하여 에어로졸을 발생시켰다. 구체적으로 종래 에어로졸 발생 방식은 크게 두 가지로 분류될 수 있고, 그 중 하나는 에어로졸화 시킬 시료과 에어제트를 함께 직접적 분사하여 에어로졸을 생성하는 방법이고, 또 다른 하나는 시료의 표면에 에어제트를 분사하여 입자를 공기 중으로 부유시켜 에어로졸을 생성하는 방벙이 었다.Conventional aerosol generating devices generate aerosols by using external force or external pressure caused by a driving device driven by a power source. Specifically, conventional aerosol generation methods can be classified into two broad categories, one of which is a method of generating an aerosol by directly injecting a sample to be aerosolized and an air jet together, and the other is a method of injecting an air jet on the surface of the sample. This was a way to create aerosols by floating particles in the air.
이렇게 외력이나 외압에 의해 에어로졸을 생성하는 방법은, 우선 학문적 연구에 있어서 분명한 한계점을 가지고 있다. 에어로졸 발생 현상을 기반으로 한 연구에서 실험치를 바탕으로 수식을 도출하여 모델을 제안하고자 할 경우, 상기 외력이나 외압에 대한 불필요한 변수가 많아져 수식화 과정이 복잡해지고, 효율성이 저하되며, 이론적인 모델로서의 가치도 반감된다. 즉, 인공적인 외압이나 외력을 발생시키고 이를 이용하여 에어로졸을 생성함으로써, 현상에 대한 수식적인 접근이 어려워지게 된다. 또한, 박테리아와 같은 미생물이 포함된 바이오 에어로졸을 생성시킬 경우 외력에 의한 에어로졸 발생과정 중 다수의 미생물 죽거나 생물학적 특성이 변할 수 있다는 단점이 있다.This method of generating an aerosol by external force or external pressure has a clear limitation in academic research first. In a study based on the aerosol generation phenomenon, when an equation is derived based on experimental values and a model is proposed, unnecessary variables for the external force or external pressure increase, which complicates the process of formulating, reduces the efficiency, and becomes a theoretical model. The value is also halved. That is, by generating an artificial external pressure or external force and using it to generate an aerosol, it becomes difficult to access the phenomenon mathematically. In addition, when generating a bio aerosol containing microorganisms such as bacteria, there is a disadvantage in that a number of microorganisms may die or biological characteristics may be changed during the aerosol generation process by an external force.
또한, 발생시킬 에어로졸의 입자크기와 양 등과 같은 에어로졸 특성을 세밀하게 조절하기 힘들고, 대량 생산만 가능하다는 단점이 있다. 뿐만 아니라 이러한 에어로졸 발생 장치를 구현하기 위해서는 복잡한 전문 기술력이 요구되며 결과적으로 제작비용이나 판매비용도 높게 형성되는 문제가 있다.In addition, there is a disadvantage in that it is difficult to finely control aerosol characteristics such as particle size and amount of aerosol to be generated, and only mass production is possible. In addition, in order to implement such an aerosol generating device, complicated technical skills are required, and as a result, there is a problem that the manufacturing cost and sales cost are also high.
한편, 응용측면에서 보면, 에어로졸 발생 방법이 대표적으로 적용되는 분야로 흡입형 호흡기 질환 치료제가 있다. 종래 기술에 따른 흡입형 호흡기 질환 치료제는 통상적인 에어로졸 입자(10-6 ~ 10-3mm)보다 현저히 큰 범위의 입자를 생성함으로써, 치료제로부터 얻게 되는 약물의 병리적 효능을 저하시키는 문제가 있다. 이에 따라 약물의 과잉 소비가 유도되며 치료의 속도도 느려지게 되는 문제가 있다.On the other hand, in terms of application, an inhaled respiratory disease treatment is a typical field where the aerosol generation method is applied. The inhaled respiratory disease therapeutic agent according to the prior art has a problem of reducing the pathological efficacy of the drug obtained from the therapeutic agent by generating particles in a significantly larger range than that of conventional aerosol particles (10 -6 to 10 -3 mm). Accordingly, there is a problem that excessive consumption of drugs is induced and the speed of treatment is also slowed.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 기술 제시가 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to present a technology to solve this problem.
본 발명은 구동장치 따위에 의한 외력이나 외압을 이용하지 않고 에어로졸을 생성하되, 생성되는 에어로졸의 입자 크기와 양을 제어할 수 있는 에어로졸 발생 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide an aerosol generation method capable of generating an aerosol without using an external force or external pressure caused by a driving device or the like, and controlling the particle size and amount of the generated aerosol.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 액적이 중력에 의해 다공성 표면에 자유낙하하는 단계 및 상기 액적과 상기 다공성 표면 간의 충격에 의해 상기 다공성 표면에서 공기 중으로 에어로졸이 분산되는 단계를 포함하는 에어로졸 생성방법을 제공한다.In order to solve the above problem, the present invention provides a method for generating an aerosol comprising the step of free-falling a droplet onto a porous surface by gravity, and dispersing an aerosol from the porous surface into air by an impact between the droplet and the porous surface. Provides.
일 실시예에 따라, 상기 자유낙하하는 단계는, 상기 액적이 상기 다공성 표면까지 낙하하는 거리 변화에 따라 상기 액적이 상기 다공성 표면 위에 충돌하는 속도가 변화할 수 있다.According to an exemplary embodiment, in the free falling step, the speed at which the droplets collide on the porous surface may be changed according to a change in a distance at which the droplets fall to the porous surface.
일 실시예에 따라, 상기 자유낙하하는 단계는, 상기 액적에 기능성 물질이 용해되어, 상기 에어로졸 속에는 상기 기능성 물질이 용해될 수 있다.According to an embodiment, in the free falling step, the functional material may be dissolved in the droplet, and the functional material may be dissolved in the aerosol.
일 실시예에 따라, 상기 에어로졸이 분산되는 단계는, 상기 다공성 표면에 상기 기능성 물질이 침투되어 있어, 상기 에어로졸 속에는 기능성 물질이 용해될 수 있다.According to an embodiment, in the step of dispersing the aerosol, the functional material is penetrated into the porous surface, so that the functional material may be dissolved in the aerosol.
일 실시예에 따라, 상기 에어로졸이 분산되는 단계는, 상기 다공성 표면에 충돌하는 액적의 크기, 표면장력 또는 점성 변화에 따라 상기 에어로졸의 크기 분포와 발생량이 변화할 수 있다.According to an embodiment, in the step of dispersing the aerosol, the size distribution and generation amount of the aerosol may be changed according to changes in size, surface tension, or viscosity of droplets colliding with the porous surface.
일 실시예에 따라, 상기 에어로졸이 분산되는 단계는, 상기 액적이 상기 다공성 표면에 충돌하여 접면방향으로 팽창하고, 상기 팽창된 액적이 최대 지름에 도달하면 미세기포들이 상기 팽창된 액적과 상기 다공성 표면 사이의 계면에 혼입되며, 상기 팽창된 액적의 일부가 상기 다공성 표면에 흡수되어 상기 팽창된 액적의 높이가 감소하지만 상기 미세기포들은 상기 다공성표면에 수용되어 있던 공기로 인해 크기가 성장하고, 상기 미세기포들은 상기 팽창된 액적과 상기 팽창된 액적 표면의 공기 사이의 계면을 만나 미세분사수를 생성하면서 파열될 수 있다.According to an embodiment, in the step of dispersing the aerosol, the droplet collides with the porous surface and expands in a contact surface direction, and when the expanded droplet reaches a maximum diameter, the microbubbles form the expanded droplet and the porous surface. It is mixed at the interface between, and a part of the expanded droplet is absorbed by the porous surface, so that the height of the expanded droplet decreases, but the microbubbles grow in size due to the air contained in the porous surface, and Bubbles may be ruptured while generating fine jet water by meeting an interface between the expanded droplet and air on the surface of the expanded droplet.
일 실시예에 따라, 상기 팽창된 액적 속에 생성되는 미세기포의 수는, 상기 액적의 상기 다공성 표면에 대한 충돌속도와 비례할 수 있다.According to an embodiment, the number of microbubbles generated in the expanded droplet may be proportional to a collision speed of the droplet against the porous surface.
일 실시예에 따라, 상기 팽창된 액적 속에 생성되는 미세기포의 수는, 상기 다공성 표면의 소재에 따라 상이할 수 있다.According to an embodiment, the number of microbubbles generated in the expanded droplet may vary depending on the material of the porous surface.
일 실시예에 따라, 상기 팽창된 액적의 높이는, 상기 액적의 상기 다공성 표면에 대한 충격속도와 반비례할 수 있다.According to an embodiment, the height of the expanded droplet may be inversely proportional to an impact velocity of the droplet on the porous surface.
일 실시예에 따라, 상기 팽창된 액적의 높이는, 상기 다공성 표면의 소재에 따라 상이할 수 있다.According to an embodiment, the height of the expanded droplet may be different depending on the material of the porous surface.
일 실시예에 따라, 상기 에어로졸의 크기 분포와 발생량은, 상기 다공성 표면의 온도에 따라 상이할 수 있다.According to an embodiment, the size distribution and generation amount of the aerosol may be different depending on the temperature of the porous surface.
일 실시예에 따라, 상기 에어로졸이 분산되는 단계 이후에, 유입된 외기에 의해 상기 에어로졸을 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, after the step of dispersing the aerosol, the step of moving the aerosol by the introduced external air may be further included.
또한, 본 발명은, 외관을 형성하는 본체, 상기 본체의 내하부에 위치한 다공성 물질, 상기 본체의 내상부 수용공간에 저장된 액체 및 상기 수용공간에 저장된 액체를 상기 다공성 물질로 액적형태로 제공하기 위해 상기 수용공간 하부에 위치한 노즐을 포함하되, 상기 본체는, 상기 노즐을 통해 낙하한 액적이 상기 다공성 물질을 충격하여 생성된 에어로졸을 상기 본체 외부로 배출하기 위한 배출구, 및 상기 생성된 에어로졸을 상기 배출구로 유도하기 위해 상기 본체의 외부의 공기를 상기 본체의 내부로 유입되는 유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a body forming an exterior, a porous material located in the inner and lower portions of the main body, a liquid stored in an inner upper receiving space of the main body, and a liquid stored in the receiving space as the porous material in the form of droplets. Including a nozzle located under the receiving space, wherein the body, the discharge port for discharging the aerosol generated by impacting the porous material to the outside of the body, and the generated aerosol through the discharge port It provides an aerosol generating apparatus comprising an inlet through which air from outside the main body is introduced into the main body in order to induce it.
본 발명에 따르면, 구동장치 따위에 의한 외력이나 외압을 이용하지 않고 에어로졸을 생성함으로써, 보다 정확한 이론적인 에어로졸 생성 모델을 만들 수 있고, 본 발명에 따른 에어로졸 발생 방법을 구현한 장치는 구성이 복잡하지 않아서 제작단가 및 판매단가를 낮출 수 있다.According to the present invention, by generating an aerosol without using an external force or external pressure caused by a driving device, a more accurate theoretical aerosol generation model can be made, and the device implementing the aerosol generation method according to the present invention is not complicated in configuration. Production cost and sales cost can be lowered.
또한, 본 발명에 따르면, 생성되는 에어로졸의 입자 크기와 양을 제어할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to control the particle size and amount of the aerosol generated.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성방법에 대한 단계별 흐름도이다.
도 2는 도 1의 에어로졸 생성방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 다공성 표면에 자유낙하한 액적으로부터 에어로졸이 분산되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸이 생성되는 과정을 초고속 카메라로 촬영한 영상을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 다공성 표면에 액적 충돌 후 발생된 에어로졸 또는 미세기포의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 발생된 에어로졸과 미세기포 간의 상관관계 등을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치의 구성도이다.1 is a step-by-step flowchart of a method of generating an aerosol according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a method of generating an aerosol of FIG. 1.
3A is a diagram illustrating a process of dispersing an aerosol from droplets freely falling on a porous surface according to an embodiment of the present invention.
3B is a view showing an image captured by a high-speed camera in the process of generating an aerosol according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing characteristics of aerosols or microbubbles generated after droplets collide on a porous surface according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a correlation between aerosol and microbubbles generated according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of an aerosol generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through preferred embodiments. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors appropriately explain the concept of terms in order to explain their own invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the configuration of the embodiments described in the present specification is only the most preferred embodiment of the present invention, and does not represent all the technical spirit of the present invention, and various equivalents and modifications that can replace them at the time of application It should be understood that there may be. In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
에어로졸 생성방법How to create aerosol
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성방법에 대한 단계별 흐름도이고, 도 2는 도 1의 에어로졸 생성방법을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 1 is a step-by-step flowchart of a method for generating an aerosol according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the method for generating an aerosol of FIG. 1.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성방법은, 액적이 중력에 의해 다공성 표면에 자유낙하하는 단계(S10) 및 액적과 다공성 표면 간의 충격에 의해 다공성 표면에서 공기 중으로 에어로졸이 분산되는 단계(S20)를 포함하여, 에어로졸을 생성할 수 있다.As shown in FIG. 1, in the method of generating an aerosol according to an embodiment of the present invention, the step of freely falling on a porous surface by gravity (S10) and from the porous surface to the air by an impact between the droplet and the porous surface Including the step of dispersing the aerosol (S20), it is possible to generate an aerosol.
이하, 도 2를 참고하여 각 단계별로 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each step will be described in detail with reference to FIG. 2.
작은 액체 방울인 액적(droplet)(11)은 액적적하장치(10)로부터 중력방향으로 다공성 표면으로 자유낙하할 수 있다(S10).The
액적적하장치(10)는 액적(11)을 떨어뜨리기 위한 장치로서, 본 발명은 액적적하장치(10)의 종류나 구성을 특별히 한정하지 않으나, 일 예로, 액적적하장치(10)는 액체가 충진된 용기와, 용기에 수용된 액체가 외부로 분출되는 노즐을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액적적하장치(10)는, 액적을 노즐을 통해 분출시 외력이나 외압에 의하지 않고 자중에 의해 낙하되도록 하거나, 용기 내에 액적을 노즐을 통해 토출하거나 노즐을 통해 흡입하기 위해 용기 내에서 왕복운동이 가능한 피스톤 등을 더 포함할 수도 있다.The droplet dropping
또한, 낙하하는 액적(11)의 물질은 특별히 한정하지 않으나, 증류수 또는 화학적 또는 생물학적 기능성 물질이 용해된 증류수일 수 있다. 기능성 물질이 용해된 증류수로부터 생성된 에어로졸 역시 기능성을 갖게 되어, 일 예로 약효를 가진 기능성 물질이 액적에 용해되어 있을 때 그 액적으로부터 생성된 에어로졸은 치료용으로 인체나 동물 등에 제공될 수 있다.In addition, the material of the falling
또한, 액적(11)의 크기나 형태 등도 특별히 한정하지 않으나, 바람직하게는 지름이 1mm 내지 5mm인 구의 형태, 더욱 바람직하게는 지름이 2mm 내지 3mm인 구의 형태일 수 있다.In addition, the size or shape of the
액적(11)의 지름이 5mm 초과인 경우에는 다공성 물질(20)의 표면("다공성 표면(nano-porous surface)"으로 약칭할 수 있다)에 접하는 액적의 면적이 넓어져 더 많은 에어로졸을 생성시킬 수 있으나, 충돌 후 액적의 높이가 높아지는 것을 방지하기 위해 충돌 속도를 높여야 하므로, 액적(11)의 낙하 속도를 높이기 위해 별도의 구동장치가 필요하거나 낙하 높이를 높여야 하기 때문에 응용 제품의 높이가 높아질 수 있다.When the diameter of the
따라서, 에어로졸 생성장치가 액적(11)의 낙하를 위해 액체를 가압하기 위한 구동장치를 필수 구성요소로 포함하지 않는다면 상기 액적(11)의 지름은 5mm 이하인 것이 바람직하다.Therefore, if the aerosol generating device does not include a driving device for pressurizing the liquid for dropping the
반대로 액적(11)의 지름이 1mm 미만인 경우에는 다공성 표면에 접하는 액적의 면적이 좁아서 다공성 표면의 기공에 저장되어 있는 공기에 의해 발생하는 미세기포의 수가 적어 에어로졸 발생 양이나 수가 없거나 매우 적기 때문에, 상기 액적(11)의 지름은 1mm 이상인 것이 바람직하다.On the contrary, when the diameter of the
또한, 떨어지는 액적(11)의 수나 양도 특별히 한정하지 않으나, 연속하여 에어로졸을 생성하기 위해서는 다공성 표면의 특성을 고려하여 설정될 수 있다.In addition, the number or amount of the falling
에어로졸 발생은 다공성 표면 성질 중에서도 습윤성에 의해 결정된다. 액적(11)의 충돌로 인해 다공성 표면의 기공에 저장돼 있던 공기를 다 내보내고 습윤한 상태에서 다음 에어로졸 발생을 위해서는 원상태로 돌아와야 한다. 따라서, 에어로졸 발생을 위한 표면 성질을 잃어버리지 않는 범위에서 액적의 수나 양이 정해질 수 있다.Aerosol generation is determined by wettability among the porous surface properties. Due to the collision of the
하기 표 1의 aluminium 다공성 물질인 TLC-C(습윤도가 TLC-A, TLC-B 및 TLC-C 중 가장 높음)에 10cm 높이에서 지름 2.8mm의 액적을 낙하시킨 경우, 10초 간격으로 2번째 액적의 낙하까지는 에어로졸이 발생하였으나, 3번째 이후 액적의 낙하에 대해서는 에어로졸이 발생하지 않았다.When a droplet having a diameter of 2.8 mm is dropped from a height of 10 cm on TLC-C (the highest wettability among TLC-A, TLC-B and TLC-C), which is an aluminum porous material shown in Table 1 below, the second time at 10 second intervals The aerosol was generated until the droplet fell, but the aerosol was not generated when the droplet fell after the third time.
그 간격을 점점 증가시키면서 연속하여 액적을 낙하한 결과, 5분 이상의 간격으로 액적을 반복하여 낙하하였을 때에는 낙하된 모든 액적에서 에어로졸이 발생하였다.As a result of dropping the droplets continuously while increasing the interval gradually, when the droplets were repeatedly dropped at an interval of 5 minutes or more, an aerosol was generated from all the dropped droplets.
결국, 모든 액적에 대해 에어로졸을 발생시키기 위해서는 다공성 물질과 무관하게 5분 이상의 간격으로 액적을 낙하시키는 것이 바람직하다.Consequently, in order to generate an aerosol for all droplets, it is desirable to drop the droplets at an interval of 5 minutes or more regardless of the porous material.
또한, 연속적인 에어로졸 발생을 위해 액적 낙하 위치에 다공성 표면을 연속적으로 이동시켜 항상 건조한 표면에 액적이 떨어질 수 있도록 할 수 있다.In addition, in order to continuously generate aerosol, the porous surface can be continuously moved to the dropping position so that the droplets can always fall on the dry surface.
이렇게 다공성 물질의 표면 상에 액적적하장치(10)로부터 토출된 액적이 중력에 의해 낙하하여 충돌하면, 충격에 의해 에어로졸(aerosol)이 분산 생성될 수 있다(S20). 본 발명에서는 10-6 ~ 10-3mm (100 마이크로미터 이하의 지름을 가진 에어로졸 생성)의 지름 크기를 가진 에어로졸(aerosol)이 생성되는 것을 기준으로 하였다.When the droplet discharged from the
다공성 물질(20)은 낙하하는 액적(11)의 지름 또는 충돌 이후 팽창한 액적(11b)의 지름보다 작은 직경의 구멍 크기를 가진 다공성 표면을 가진 것으로, 다공성 표면의 구멍 크기는, 일 예로 직경 6~15nm (60~150)이 바람직할 수 있으나, 특별히 한정하지 않는다.The
본 발명에 따라 에어로졸 생성 실험에 사용된 다종의 다공성 물질과 각각에 대한 특성은 표 1과 같다.Table 1 shows the various types of porous materials used in the aerosol generation experiment according to the present invention and their properties.
[표 1][Table 1]
일 실시예에 따라, 기능성 물질이 용해되어 있는 에어로졸을 생성시키기 위해 다공성 물질(20) 표면에 기능성 물질을 침투시킬 수 있고, 기능성 물질이 함유되지 않은 액적을 낙하시키더라도 기능성 물질이 용해되어 있는 에어로졸을 생성시킬 수 있다.According to an embodiment, a functional material may be penetrated into the surface of the
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 다공성 표면에 자유낙하한 액적으로부터 에어로졸이 분산되는 과정을 나타낸 도면이다.3A is a diagram illustrating a process of dispersing an aerosol from droplets freely falling on a porous surface according to an embodiment of the present invention.
상기 에어로졸이 분산되는 단계(S20)는 구체적으로, 도 3a에 도시한 과정을 통해 에어로졸이 생성될 수 있다.In the step of dispersing the aerosol (S20), an aerosol may be generated through the process shown in FIG. 3A.
먼저 액적(11a)은 다공성 물질(20)의 다공성 표면에 충돌하여 다공성 표면의 접면방향으로 팽창하고(도 3a(a) 참고), 충돌 이후 액적(11a)의 지름(d)이 최대치에 도달하면 액적은 진동하고, 미세기포(13)는 팽창된 액적(11b)과 다공성 표면 사이의 계면에 생성된다(도 3a(b) 참고). 이후 팽창된 액적(11b)의 일부가 다공성 표면에 흡수되어 팽창된 액적(11c)의 높이는 감소하지만 미세기포(13)들은 다공성 표면에 수용되어 있던 공기로 인해 상기 미세기포(13)의 크기가 성장하게 된다(도 3a(c) 참고). 성장하는 미세기포(13)들은, 높이가 낮아지는 팽창된 액적(11d)의 외부 공기와의 계면을 만나 미세분사수(12)를 생성하면서 파열한다(도 3a(d) 참고).First, the
전술한 에어로졸이 생성되는 과정을 초고속 카메라로 촬영한 영상을 도 3b에 도시하였다. 여기서 사용된 다공성 물질은 알루미늄 다공성 물질인 TLC-C이고, 1cm 높이에서 2.8mm 지름의 물방울을 낙하시켰을 때 촬영한 영상이다.The above-described aerosol generation process is shown in FIG. 3B of an image photographed with a high-speed camera. The porous material used here is TLC-C, which is an aluminum porous material, and this is an image taken when a 2.8mm diameter water drop is dropped from a height of 1cm.
도 3b에 도시한 바와 같이, 다공성 표면에 액적이 낙하하면 액적이 다공성 표면에 충돌하고(도 3b의 a부분), 충돌된 액적은 팽창/압착되며(도 3b의 b부분), 이후 액적은 진동하면서 내부로 미세기포가 혼입되게 된다(도 3b의 c부분). 이후 팽창된 액적(11c)의 높이는 감소하고 미세기포(13)는 성장하며(도 3b의 d부분), 성장하는 미세기포(13)들은 팽창된 액적(11a)의 외부 공기와의 계면을 만나 미세분사수(12)를 생성하면서(도 3b의 e부분), 에어로졸이 생성된다(도 3b의 f부분).As shown in Fig. 3b, when a droplet falls on the porous surface, the droplet collides with the porous surface (part a in Fig. 3b), and the collided droplet is expanded/compressed (part b in Fig. 3b), and then the droplet is vibrated. While doing this, microbubbles are mixed into the interior (part c of FIG. 3B). Thereafter, the height of the expanded
미세기포가 파열되어 에어로졸이 생성되는 과정을 자세히 살펴보면, 팽창된 액적 속에 형성된 미세기포(도 3b의 d부분)는 크기가 점점 커져 파열(도 3b의 e부분)되고, 파열된 미세기포는 물기둥을 형성(도 3b의 g부분)한 이후 에어로졸이 분산(도 3b의 f부분)된다. 도 3b의 h부분은 2.8mm 액적을 TLC-C 다공성 물질의 표면 위 10cm 높이에서 떨어뜨려 에어로졸이 생성되는 모습을 촬영한 영상이다.Looking closely at the process of generating aerosol by rupture of microbubbles, microbubbles formed in the expanded droplets (part d in Fig. 3b) gradually increase in size and burst (part e in Fig. 3b), and the ruptured microbubbles form a water column After formation (part g in Fig. 3b), the aerosol is dispersed (part f in Fig. 3b). Part h of FIG. 3B is an image photographing a state in which an aerosol is generated by dropping a 2.8mm droplet from a height of 10cm above the surface of the TLC-C porous material.
이하에서는, 본 발명에 따라 생성된 에어로졸의 최초 발생 시간, 에어로졸의 수 및/또는 에어로졸의 지름 등을 제어하기 위해, 다공성 표면에 액적 충돌 후 발생되는 에어로졸 및/또는 미세기포의 특성에 대해 다각적으로 살펴보기로 한다.In the following, in order to control the initial generation time of the aerosol generated according to the present invention, the number of aerosols and/or the diameter of the aerosol, etc., various characteristics of the aerosol and/or microbubbles generated after droplet collision on the porous surface are described. Let's take a look.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 다공성 표면에 액적 충돌 후 발생된 에어로졸 또는 미세기포의 특성을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing characteristics of aerosols or microbubbles generated after droplets collide on a porous surface according to an embodiment of the present invention.
도 4(a)에 도시한 바와 같이, 다공성 표면에 액적 충돌 후 팽창된 액적의 높이(또는 평균 액적 막 두께)는, 액적(11)의 다공성 표면에 대한 충격속도제곱(Uo 2), 즉 액적(11)이 다공성 표면에 충돌하는 순간의 속도와 반비례한다. 다시 말해, 팽창된 액적의 높이(또는 평균 액적 막 두께)의 역수(1/hmin)는 상기 충격속도제곱(Uo 2)에 대하여 선형적으로 비례한다. 그리고 팽창된 액적 속에 생성되는 미세기포(13)들의 평균 직경 역시 충격속도제곱(Uo 2)의 대하여 선형적으로 비례할 수 있으나, 그 기울기가 작아 음의 값을 갖는다.As shown in FIG. 4(a), the height (or average droplet film thickness) of the expanded droplet after the droplet collision on the porous surface is the square of the impact velocity of the
따라서, 에어로졸의 분산은 두 그래프가 교차하는 지점인 충격속도제곱(Uo 2) 1(m/s)2 이상에서 발생한다. 즉 성장하는 미세기포들이 액적의 외부 공기와의 계면을 만나 에어로졸이 생성되기 시작하는 충격속도제곱(Uo2)은 1(m/s)2 이상이며, 바람직하게는 충격속도제곱이 2(m/s)2 이하인 것이 바람직하다.Therefore, dispersion of aerosol occurs at the point where the two graphs intersect, the square of the impact velocity (U o 2 ) 1 (m/s) 2 or more. That is, the impact velocity square (Uo 2 ) at which the growing microbubbles meet the interface with the external air of the droplet and starts to generate an aerosol is 1 (m/s) 2 or more, and preferably the impact velocity square is 2 (m/s). s) It is preferably 2 or less.
최소 충격속도제곱이 1(m/s)2 미만인 실험에서 관찰한 결과, 낙하한 액적(11)이 다공성 표면 위에서 액적의 높이가 높아져, 액적 내부에서 발생한 미세기포가 액적 표면에서 터져 에어로졸이 생성되기 위해서는 미세기포(13)의 크기가 커져야 한다. 액적(11)이 다공성 표면에 충돌한 후 미세기포가 액적 표면에서 터져 에어로졸이 생성되기까지 미세기포(13)의 크기가 커지는데 걸리는 시간이 늘어나며, 오히려 액적 내에서 발생하는 전체 미세기포(13)의 수가 줄어들어 에어로졸 발생량이 줄어들게 된다.As a result of observation in the experiment where the minimum impact velocity square is less than 1 (m/s) 2 , the
반대로 액적의 충격속도제곱이 2(m/s)2 을 초과하면 액적(11)이 다공성 표면에 충돌 후 액적의 높이가 매우 낮아지기 때문에 액적 내부에 미세기포(13)가 생성될 시간이나 적절히 커질 시간이 부족하여 에어로졸 발생량이 줄어들거나 불가능해 진다.On the contrary, if the square of the impact velocity of the droplet exceeds 2 (m/s) 2 , the height of the droplet after the
다공성 물질의 다공성 표면 성질에 따라 에어로졸 발생을 위한 액적의 낙하에서 임계 충격 속도는 상이할 수 있다. 실험 결과, 다공성 물질의 표면에서는 액적이 1.4m/s 내지 1.7m/s에서 가장 많은 에어로졸을 발생시켰다.Depending on the porous surface properties of the porous material, the critical impact velocity at the dropping of droplets for generating an aerosol may be different. As a result of the experiment, on the surface of the porous material, droplets generated the most aerosol at 1.4 m/s to 1.7 m/s.
오히려, 1.7m/s를 초과한 충격 속도에서는 에어로졸 발생이 감소하는 것을 볼 수 있었다. 왜냐하면 충격 속도가 낙하한 액적의 최대 지름 및 최소 높이를 결정하는 요인이기 때문이다. 1.7m/s 이하의 충돌 속도에서는 낙하한 액적으로 덮인 다공성 표면의 면적이 속도와 함께 증가하여 기포를 형성하기 위한 표면적이 넓어지게 되고 더 많은 에어로졸을 발생시키게 된다. 반면 1.7m/s 이상인 충돌 속도에서는 기포 형성이 낙하한 액적의 충돌 후 높이에 의해 제한된다. 따라서 액적으로 덮이는 표면적은 증가함에도 불구하고 발생하는 에어로졸은 감소한다.Rather, it can be seen that aerosol generation decreases at an impact velocity exceeding 1.7 m/s. This is because the impact velocity is a factor that determines the maximum diameter and minimum height of the dropped droplet. At a collision velocity of 1.7 m/s or less, the area of the porous surface covered with the dropped droplet increases with the velocity, increasing the surface area for forming air bubbles and generating more aerosols. Whereas 1.7m/s At an ideal impact velocity, bubble formation is limited by the height after impact of the dropped droplet. Thus, although the surface area covered by the droplet increases, the aerosol generated decreases.
한편, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 다공성 표면에 액적 충돌 후 팽창된 액적 속에 생성되는 미세기포(13)의 수(Number of bubbles)는, 충격속도제곱(Uo 2) 2(m/s)2 이하의 범위에서 다공성 표면에 액적(11)의 충격속도제곱(Uo 2)에 대하여 선형적으로 증가한다. 따라서, 충격속도제곱(Uo 2) 2(m/s)2 이하에서는 액적(11)이 다공성 표면에 대한 충격속도제곱(Uo 2)이 증가하면 증가할수록, 액적(11) 내 생성되는 기포의 최대 수는 선형적으로 증가한다.On the other hand, as shown in Fig. 4(b), the number of
따라서, 생성되는 에어로졸을 발생시키기 위해서는 충격속도제곱(Uo 2) 2(m/s)2 이하의 범위에서는 충격속도(Uo)를 증가시키는 것이 바람직하다.Therefore, in order to generate the generated aerosol, it is preferable to increase the impact velocity U o in the range of 2 or less of the square of the impact velocity (U o 2 ) 2 (m/s).
다만, 전술한 바와 같이 액적의 충격속도제곱(Uo 2)이 2(m/s)2를 넘어가면 액적이 표면 충돌 후 액적의 높이가 매우 낮아지기 때문에 액적 내부에 버블이 생성될 시간 또는 적절히 커질 시간이 부족하여 에어로졸 발생량이 줄어들거나 불가능해 진다.However, as described above, if the square of the impact velocity (U o 2 ) of the droplet exceeds 2 (m/s) 2 , the height of the droplet after the droplet collides with the surface becomes very low. Due to lack of time, the amount of aerosols produced is reduced or becomes impossible.
아울러, 액적의 크기는 액적이 생성되는 노즐의 직경과 재질에 따라 제어될 수 있으며, 액적의 직경을 1mm ~ 5mm 사이로 생성할 경우 효과적인 에어로졸 생성이 가능하다. 액적의 크기가 클수록 다공성 표면에 접하는 액적의 면적이 넓어져 더 많은 에어로졸을 생성시킬 수 있으나, 전술한 바와 같이 충돌 후 액적의 높이가 높아지는 것을 방지하기 위해 충돌 속도를 높여야 한다.In addition, the size of the droplet may be controlled according to the diameter and material of the nozzle in which the droplet is generated, and effective aerosol generation is possible when the diameter of the droplet is between 1mm and 5mm. As the size of the droplet increases, the area of the droplet in contact with the porous surface increases, thereby generating more aerosol, but as described above, the collision speed must be increased to prevent the height of the droplet from increasing after the collision.
한편, 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 에어로졸의 최초 발생 시간(initial sparkling time)은, 충격속도제곱(Uo 2)과 반비례 관계에 있다.On the other hand, as shown in Fig. 4(c), the initial sparkling time of the aerosol is in inverse proportion to the square of the impact velocity (U o 2 ).
기준충격속도제곱인 2(m/s)2를 기준으로 이를 초과한 충격속도(Uo)에서는 에어로졸의 최초 발생 시간이 줄어드나, 다공성 표면 충격 후 팽창된 액적(11a~11d)의 높이가 매우 낮기 때문에 버블 생성이 어렵거나 또는 충분한 버블 크기를 얻을 수 없어 에어로졸 생성이 어려워진다.The initial generation time of the aerosol decreases at the impact speed (U o ) exceeding the standard impact speed square of 2 (m/s) 2 , but the height of the expanded droplets (11a~11d) after the porous surface impact is very high. Because it is low, it is difficult to generate bubbles, or a sufficient bubble size cannot be obtained, making it difficult to generate aerosols.
다만, 기준충격속도제곱인 2(m/s)2 이하에서 에어로졸의 최초 분사 관측 시간은 미세기포특성파라미터 Dcap에 따르되, 미세기포특성파라미터 Dcap는 다음 수학식 1과 같이 정해진다.However, the observation time of the first injection of the aerosol at 2 (m/s) 2 or less, which is the square of the standard impact velocity, is according to the microbubble characteristic parameter D cap , but the microbubble characteristic parameter D cap is determined as shown in
[수학식 1][Equation 1]
여기서, rc는 다공질 표면의 기공 크기를 가리키고, γ는 액적의 표면장력을 가리키며, θ는 액적의 다공질 표면과 같은 재료를 사용한 비다공성 표면 위에서 측정한 접촉각을 가리키고, μ는 액적의 점도를 가리킨다.Here, r c refers to the pore size of the porous surface, γ refers to the surface tension of the droplet, θ refers to the contact angle measured on the non-porous surface using the same material as the porous surface of the droplet, and μ refers to the viscosity of the droplet .
한편, 도 4(d)에 도시한 바와 같이, 다공성 표면을 타격한 후 액적 필름 두께(hmin)(또는 팽창된 액적의 높이)는, 다공성 표면의 소재에 따라 상이하지만, 그 중 다공성 물질이 cellulose인 TLC-B보다 silica인 TLC-A 또는 aluminium인 TLC-C가 더 두껍다.On the other hand, as shown in FIG. 4(d), the droplet film thickness (h min ) (or the height of the expanded droplet) after hitting the porous surface differs depending on the material of the porous surface, but among them, the porous material TLC-A (silica) or TLC-C (aluminium) is thicker than TLC-B (cellulose).
결국, 에어로졸을 발생시키기 위해서는 다공질 표면에 충돌하는 액적의 특성과 다공질 표면의 특성이 모두 만족해야 한다.Consequently, in order to generate an aerosol, both the characteristics of the droplets colliding with the porous surface and the characteristics of the porous surface must be satisfied.
실험에 따르면, 하기 수학식 2 및 3 각각에 나타낸 충돌 액적 특성(We)과 다공질 표면 특성(Pe)이 소정 범위 내에 있어야 한다.According to the experiment, the collision droplet characteristics (W e ) and the porous surface characteristics (P e ) shown in each of the following
구체적으로, 충돌 액적 특성(We)는 10 ~ 1000이고, 다공질 표면 특성(Pe)은 10 ~ 10,000이거나, 바람직하게는 충돌 액적 특성(We)는 30 ~ 300이고, 다공질 표면 특성(Pe)은 100 ~ 1000인 것이 좋다.Specifically, the collision droplet characteristic (W e ) is 10 to 1000, the porous surface characteristic (P e ) is 10 to 10,000, preferably the collision droplet characteristic (W e ) is 30 to 300, and the porous surface characteristic (P e ) is preferably between 100 and 1000.
[수학식 2][Equation 2]
여기서, ρ는 액적의 밀도를 가리키고, DO는 액적의 지름을 가리키며, UO는 액적의 다공성 표면에 대한 충돌 속도를 가리키고, γ는 액적의 표면장력을 가리킨다.Here, ρ denotes the density of the droplet, D O denotes the diameter of the droplet, U O denotes the collision velocity against the porous surface of the droplet, and γ denotes the surface tension of the droplet.
[수학식 3][Equation 3]
여기서, UO는 액적의 다공성 표면에 대한 충돌 속도를 가리키고, DO는 액적의 지름을 가리키며, Dcap은 상기 수학식 1의 미세기포특성파라미터를 가리킨다.Here, U O denotes the collision velocity with respect to the porous surface of the droplet, D O denotes the diameter of the droplet, and D cap denotes the microbubble characteristic parameter of
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 발생된 에어로졸과 미세기포 간의 상관관계 등을 나타낸 그래프이다.Meanwhile, FIG. 5 is a graph showing a correlation between aerosol and microbubbles generated according to an embodiment of the present invention.
도 5는 다공성 표면에 적하하는 액적의 직경을 2.8mm로 하고, 충격속도는 1.4m/s로 한 경우의 실험 결과로서, 10-6 ~ 10-1mm의 지름을 가진 에어로졸 입자가 생성되었다.5 is an experimental result in the case where the diameter of droplets dropped on the porous surface was 2.8 mm and the impact velocity was 1.4 m/s, aerosol particles having a diameter of 10 -6 to 10 -1 mm were generated.
여기서, 에어로졸의 수(Number of aerosol droplets)는, 도 5(a) 및 5(b)에 도시한 바와 같이, 에어로졸의 지름(Aerosol droplet size)과 지수적으로 반비례하나, 다공질 표면의 온도에 따라 에어로졸 액적의 수 및 지름이 가변한다(도 5(b) 참조).Here, the number of aerosols (Number of aerosol droplets), as shown in Figures 5 (a) and 5 (b), inversely proportional to the diameter of the aerosol (Aerosol droplet size) exponentially, but depending on the temperature of the porous surface The number and diameter of aerosol droplets are variable (see Fig. 5(b)).
도 5(c)에 도시한 바와 같이, 다공질 표면의 종류에 따라 다르지만, aluminuim의 TLC-C 다공질 표면의 온도가 5 내지 40℃ 에서는 표면 온도가 증가할수록 액적 내 발생하는 미세기포의 수가 로그스케일로 증가하나, 다공질 표면의 온도가 40℃를 초과하는 경우에는 액적 내 발생하는 미세기포의 수가 감소하고 발생하는 에어로졸 액적의 수 및 지름도 감소하였다. 그리고 silica의 TLC-A 다공질 표면의 온도가 5 내지 30℃ 에서는 표면 온도가 증가할수록 액적 내 발생하는 미세기포의 수가 로그스케일로 증가하였다.As shown in Fig. 5(c), it varies according to the type of the porous surface, but in a case where the temperature of the TLC-C porous surface of aluminuim is 5 to 40°C, the number of microbubbles generated in the droplet is in a log scale as the surface temperature increases. However, when the temperature of the porous surface exceeds 40°C, the number of microbubbles generated in the droplets decreased, and the number and diameter of generated aerosol droplets decreased. And when the temperature of the TLC-A porous surface of silica increased from 5 to 30°C, the number of microbubbles generated in the droplet increased in log scale as the surface temperature increased.
즉, 에어로졸의 지름(Aerosol droplet size)과 에어로졸의 수(Number of droplets) 간의 관계에는, 다공성 표면의 온도가 하나의 변수로서 적용되어, 다공성 표면의 온도가 소정 범위 내에서는 온도가 증가할수록 발생하는 에어로졸 액적의 수 및 지름이 증가한다.That is, in the relationship between the aerosol droplet size and the number of droplets, the temperature of the porous surface is applied as a variable, and the temperature of the porous surface is within a certain range, which occurs as the temperature increases. The number and diameter of aerosol droplets increase.
결국, 생성되는 에어로졸의 지름이나 수 등을 제어하기 위해 다공성 표면의 온도도 중요한 일 요소가 될 수 있으며, 에어로졸의 수 및/또는 에어로졸의 지름을 증가시키기 위해서는 다공성 표면의 온도를 높이는 것이 바람직하다.Consequently, the temperature of the porous surface may also be an important factor in order to control the diameter or number of aerosols generated, and it is desirable to increase the temperature of the porous surface to increase the number of aerosols and/or the diameter of the aerosol.
한편, 도 5(d)에 도시한 바와 같이, 팽창된 액적(11a~11d) 내부에 생성된 미세기포의 수나 총 생성된 에어로졸의 부피는 다공성 물질 및 다공성 표면 온도에 종속된다.Meanwhile, as shown in FIG. 5(d), the number of microbubbles generated inside the expanded
다공성 표면 온도에 대한 생성되는 미세기포의 수는 도 5(c)에서 본 바와 같으며, 다공성 표면 온도에 대한 생성되는 미세기포의 부피는 상온을 변곡점으로, 그 전후 표면 온도에서는 에어로졸의 부피가 증가한다. 즉, 에어로졸의 양 및 미세기포의 수를 제어하기 위해 다공성 물질 및/또는 다공성 표면 온도를 그 제어요소로 하는 것이 바람직하다.The number of microbubbles generated for the porous surface temperature is as seen in Fig. 5(c), and the volume of the generated microbubbles for the porous surface temperature is at room temperature as the inflection point, and the volume of the aerosol increases at the surface temperature before and after it. do. That is, in order to control the amount of aerosol and the number of microbubbles, it is preferable to use the porous material and/or the porous surface temperature as the controlling factor.
다공성 표면의 온도 변화에 둔감하게, 생성되는 에어로졸 양의 변화폭을 줄이기 위해서는 온도에 민감한 aluminium인 TLC-C보다 상대적으로 온도에 둔감한 silica인 TLC-A를 사용하는 것이 바람직하고, 온도 변화에 따른 에어로졸 생성 양의 변화폭과 무관하게 에어로졸의 생성 부피를 확대시키기 위해서는 silica인 TLC-A보다 alumina인 TLC-C를 사용하는 것이 바람직하다.In order to be insensitive to the temperature change of the porous surface and to reduce the amount of change in the amount of aerosol generated, it is preferable to use TLC-A, a silica that is relatively insensitive to temperature than TLC-C, a temperature sensitive aluminum, and aerosol according to temperature change. It is preferable to use TLC-C, alumina, rather than TLC-A, which is silica, in order to expand the volume of aerosol, regardless of the width of change in the amount of formation.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 생성된 에어로졸을 포집하거나, 생성된 에어로졸을 에어로졸 생성시스템의 외부로 이동시키는 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, it may further include a step of collecting the generated aerosol or moving the generated aerosol to the outside of the aerosol generation system (not shown).
전술한 바와 같이, 생성된 에어로졸을 인체나 동물 등에 제공하기 위해 에어로졸을 이동할 필요가 있으며, 에어로졸이 생성된 이후 유입된 외기에 의해 배출구를 통해 상기 에어로졸을 배출시킬 수 있다.As described above, it is necessary to move the aerosol in order to provide the generated aerosol to the human body or animals, and the aerosol may be discharged through the outlet by the external air introduced after the aerosol is generated.
이를 위해 에어로졸생성시스템은 액적적하장치(10)와 다공성 물질(20) 사이에는 액적이 통과 가능한 실린더나, 상기 생성된 에어로졸을 외부로 유도하기 위한 덕트 등을 더 포함할 수 있다.To this end, the aerosol generating system may further include a cylinder through which droplets can pass between the
에어로졸 생성장치에 대한 구체적인 실시예는 후술하기로 한다.A specific embodiment of the aerosol generating device will be described later.
에어로졸 생성장치Aerosol generator
전술한 에어로졸 생성방법에 의해 에어로졸을 생성하는 장치를 구현할 수 있다. 본 발명은 에어로졸 생성장치를 특별히 한정하지 않으나, 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 생성장치(30)는, 외관을 형성하는 본체(31)와, 본체(31) 내하부에 위치한 다공성 물질(20)과, 본체(31) 내상부 수용공간에 저장된 액체(33)와, 상기 수용공간에 저장된 액체가 하부로 낙하할 수 있도록 상기 수용공간의 하부에 형성된 노즐(34)을 포함할 수 있다.An apparatus for generating an aerosol can be implemented by the above-described method for generating an aerosol. The present invention does not specifically limit the aerosol generating device, but as shown in FIG. 6, the
사용자에 의해 파지가능한 손잡이(36)는 상기 수용공간의 상부에 가압판(35)과 결합될 수 있고, 사용자에 의해 가해진 압력에 의해 상기 수용공간의 내압이 증가함으로써 노즐(34)을 통해 상기 수용공간 내에 저장된 액체는 액적(droplet) 형태로 중력에 의해 낙하할 수 있다. 다공성 표면으로 낙하한 액적에 의해 에어로졸(32)이 발생하게 된다.The
본체(31)는 외기가 내부로 유입될 수 있는 유입구(38)와, 상기 외기가 본체(31) 내부를 통해 밖으로 배출될 수 있는 배출구(39)를 포함할 수 있고, 에어로졸(32)이 생성된 이후, 유입구(38)를 통해 유입된 외기에 의해 상기 생성된 에어로졸(32)을 배출구(39)를 통해 외부로 배출할 수 있다.The
여기서, 유입구(38)는 본체(31)의 하부에, 그리고 배출구(39)는 본체(31)의 상부에 위치하여, 다공성 표면에서 분산 형성된 에어로졸(32)이 부유된 상태에서 효율적으로 외부로 제공될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Here, the
에어로졸이 생성되는 방법이나 생성되는 에어로졸을 제어하는 구체적인 방법에 대해서는 앞서 설명한 것과 같으므로 그에 갈음하고, 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the method of generating the aerosol or the specific method of controlling the generated aerosol is the same as described above, a detailed description thereof will be omitted.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. The description of the present invention is for illustrative purposes only, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning, scope, and equivalent concepts of the claims are included in the scope of the present invention. It must be interpreted.
10: 액적적하장치
11: 액적
12: 에어로졸
13: 미세기포
20: 다공성 물질
30: 에어로졸 생성장치
31: 본체
32: 에어로졸
33: 액체(약물)
34: 노즐
35: 가압판
38: 유입구
39: 배출구10: droplet dropping device 11: droplet
12: aerosol 13: microbubbles
20: porous material 30: aerosol generating device
31: main body 32: aerosol
33: liquid (drug) 34: nozzle
35: pressure plate 38: inlet
39: outlet
Claims (13)
상기 액적과 상기 다공성 표면 간의 충격에 의해 상기 다공성 표면에서 공기 중으로 에어로졸이 분산되는 단계;
를 포함하는 에어로졸 생성방법.Dropping freely on the porous surface by gravity; And
Dispersing an aerosol from the porous surface into the air by an impact between the droplet and the porous surface;
Aerosol generating method comprising a.
상기 자유낙하하는 단계는,
상기 액적이 상기 다공성 표면까지 낙하하는 거리 변화에 따라 상기 액적이 상기 다공성 표면 위에 충돌하는 속도가 변화하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.The method of claim 1,
The free fall step,
The method of generating an aerosol, characterized in that the speed at which the droplets collide on the porous surface changes according to a change in a distance at which the droplets fall to the porous surface.
상기 자유낙하하는 단계는, 상기 액적에 기능성 물질이 용해되어,
상기 에어로졸 속에는 상기 기능성 물질이 용해되어 있는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.The method of claim 1,
In the free falling step, a functional material is dissolved in the droplet,
An aerosol generating method, characterized in that the functional substance is dissolved in the aerosol.
상기 에어로졸이 분산되는 단계는,
상기 다공성 표면에 상기 기능성 물질이 침투되어 있어, 상기 에어로졸 속에는 기능성 물질이 용해되어 있는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.The method of claim 1,
The step of dispersing the aerosol,
The method of generating an aerosol, characterized in that the functional material has penetrated into the porous surface, and the functional material is dissolved in the aerosol.
상기 에어로졸이 분산되는 단계는,
상기 다공성 표면에 충돌하는 액적의 크기, 표면장력 또는 점성 변화에 따라 상기 에어로졸의 크기 분포와 발생량이 변화하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.The method of claim 1,
The step of dispersing the aerosol,
The method of generating an aerosol, characterized in that the size distribution and generation amount of the aerosol are changed according to changes in the size, surface tension, or viscosity of the droplets colliding with the porous surface.
상기 에어로졸이 분산되는 단계는,
상기 액적이 상기 다공성 표면에 충돌하여 접면방향으로 팽창하고, 상기 팽창된 액적이 최대 지름에 도달하면 미세기포들이 상기 팽창된 액적과 상기 다공성 표면 사이의 계면에 혼입되며, 상기 팽창된 액적의 일부가 상기 다공성 표면에 흡수되어 상기 팽창된 액적의 높이가 감소하지만 상기 미세기포들은 상기 다공성표면에 수용되어 있던 공기로 인해 크기가 성장하고, 상기 미세기포들은 상기 팽창된 액적과 상기 팽창된 액적 표면의 공기 사이의 계면을 만나 미세분사수를 생성하면서 파열되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.The method of claim 1,
The step of dispersing the aerosol,
The droplet collides with the porous surface and expands in a contact surface direction, and when the expanded droplet reaches a maximum diameter, microbubbles are mixed into the interface between the expanded droplet and the porous surface, and a part of the expanded droplet Although the height of the expanded droplet is reduced by being absorbed by the porous surface, the microbubbles grow in size due to the air contained in the porous surface, and the microbubbles are the expanded droplet and the air on the surface of the expanded droplet. The method of generating an aerosol, characterized in that it ruptures while meeting the interface therebetween to generate fine spray water.
상기 팽창된 액적 속에 생성되는 미세기포의 수는, 상기 액적의 상기 다공성 표면에 대한 충돌속도와 비례하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.The method of claim 6,
The number of microbubbles generated in the expanded droplet is proportional to the collision velocity of the droplet against the porous surface.
상기 팽창된 액적 속에 생성되는 미세기포의 수는, 상기 다공성 표면의 소재에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.The method of claim 6,
The aerosol generating method, characterized in that the number of microbubbles generated in the expanded droplet is different depending on the material of the porous surface.
상기 팽창된 액적의 높이는, 상기 액적의 상기 다공성 표면에 대한 충격속도와 반비례하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.The method of claim 6,
The height of the expanded droplet is inversely proportional to the impact velocity of the droplet on the porous surface.
상기 팽창된 액적의 높이는, 상기 다공성 표면의 소재에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.The method of claim 6,
The height of the expanded droplet, the method of generating an aerosol, characterized in that different depending on the material of the porous surface.
상기 에어로졸의 크기 분포와 발생량은, 상기 다공성 표면의 온도에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.The method of claim 6,
The aerosol generating method, characterized in that the size distribution and the amount of the aerosol differ depending on the temperature of the porous surface.
상기 에어로졸이 분산되는 단계 이후에, 유입된 외기에 의해 상기 에어로졸을 이동시키는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.The method of claim 1,
After the step of dispersing the aerosol, moving the aerosol by the introduced outside air;
Aerosol generating method, characterized in that it further comprises.
상기 본체의 내하부에 위치한 다공성 물질;
상기 본체의 내상부 수용공간에 저장된 액체; 및
상기 수용공간에 저장된 액체를 상기 다공성 물질로 액적형태로 제공하기 위해 상기 수용공간 하부에 위치한 노즐;
을 포함하되,
상기 본체는, 상기 노즐을 통해 낙하한 액적이 상기 다공성 물질을 충격하여 생성된 에어로졸을 상기 본체 외부로 배출하기 위한 배출구, 및 상기 생성된 에어로졸을 상기 배출구로 유도하기 위해 상기 본체의 외부의 공기를 상기 본체의 내부로 유입되는 유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성장치.A main body forming the exterior;
A porous material located in the inner and lower portions of the body;
Liquid stored in the receiving space of the inner upper part of the main body; And
A nozzle located under the receiving space to provide the liquid stored in the receiving space in the form of droplets as the porous material;
Including,
The main body includes an outlet for discharging the aerosol generated by impacting the porous material by the droplets falling through the nozzle to the outside of the main body, and air outside the main body to guide the generated aerosol to the outlet. An aerosol generating device comprising an inlet through which the body is introduced.
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