KR20200139373A - 나노버블발생용해장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 물과 공기가 혼합된 혼합수가 이송되는 과정에서 함유된 기체를 나노화하여 나노버블수를 발생시키도록; 혼합수를 공급받도록 된 공급구와 외부로 토출하는 토출구를 가지며, 상기 공급구와 상기 토출구의 사이공간에 외부에 대하여 밀폐되어 물에 대한 기체의 용해압력을 형성하도록 된 용해공간이 구비된 용해조;를 포함하여 이루어지는 나노버블용해장치에 있어서; 상기 용해조는, 내부에 혼합수에 대하여 용해압력을 형성하도록 된 용해공간을 가지며 바닥면에 상기 공급구가 상기 용해공간과 공간적으로 연결되게 형성되고 외주면의 일위치에 상기 토출구가 상기 용해공간과 공간적으로 연결되게 형성되고 상부가 개구된 용해통과; 상기 용해통의 상부의 개구를 폐쇄하도록 결속되는 덮개와; 상기 용해통과 상기 덮개의 결속단부에 구비되어 외부에 대하여 공간적으로 밀폐하도록 된 밀폐링;을 포함하여 이루어지되; 상기 용해통의 바닥면에는, 상기 공급구와 공간적으로 연결되며 상부측 방향으로 돌출형성되고 외주면에 나사산들이 형성된 결속관체가 일체로 성형되고; 상기 결속관체에는, 혼합수가 분사되는 분사노즐이 착탈되는 분사관의 하단이 나사결합되며; 상기 용해조의 용해공간에서 상기 분사노즐이 위치되는 공간에는, '와이어'가 '수세미구조'를 가지면서 꼬이면서 뭉쳐져 내외가 연통되는 다수의 '기공'들이 불규칙하게 형성된 기공체가 구비되는 나노버블발생용해장치를 제공한다.

Description

나노버블발생용해장치{Dissolving device for Nano-bubble}

본 발명은, 직경이 나노 단위를 가지는 미세 기포인 나노버블을 발생시키는 나노버블발생시스템에서 혼합수에 함유된 공기를 용해하도록 된 나노발생용해장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 물과 공기가 혼합된 혼합수가 이송되는 과정에서 함유된 기체를 나노화하여 나노버블수를 발생시키도록 됨은 물론, 특히 구조적 단순화와 소형화를 통해 소형의 나노버블설비 또는 장치에 적용할 수 있도록 된 나노버블발생용해장치에 관한 것이다.

일반적으로, 나노버블은, 눈으로 확인할 수 없는 초 미세 기포로써, 일반 버블의 1/2,000 크기로 피부의 모공 25㎛ 이하의 미세한 공기 입자이며, 소멸할 때 1) 40KHz의 초음파 발생시키고, 2) 140db의 높은 음압을 발생시키며, 3) 4,000도~6,000도의 순간적인 고열 발생된다.

즉, 일반기포는 물속에서 상승해 표면에서 파열하지만 나노버블은 수중에서 압력에 의해 축소되며 다양한 에너지를 발생시키며 소멸한다.

이러한 나노버블은 초 극미한 거품으로 물과 공기를 격렬하게 회전시키는 경우 주로 발생한다.

이와 같은 나노버블은 "기체 용해 효과, 자기가압효과, 대전효과" 등의 물리적, 화학적 특성에 의해 다양한 영역에서 활용되고 있으며, 근자에 이르러 특히 어업, 농업 분야에서는 각종 양식, 수경재배에 이용되고, 의료 분야에서는 정밀진단에 이용되며, 각종 분야에서 물리치료, 고순도 정수 처리, 환경장치 등에 사용되고 있는 실정이다.

즉, 그 사용분야가 온천욕부터 암진단까지 광범위하며 피부도 재생해주는데다가 살균효과도 뛰어나다고 알려져 있다.

상기와 같은 나노 버블은 선회액체류식, 스테이트믹서식, 아젝터식, 밴추리식, 가압용해식, 초음파식, 전기분해식, 미세기공필터식 등 다양한 방식으로 생성된다.

이와 같은 다양한 방식의 나노버블발생설비 또는 장치를 통해 나노버블을 발생시키기 위해서는 기체가 혼합된 액체(공급수)를 공급받아 기체를 미세기포로 전환시켜 나노 버블을 생성하게 된다.

이러한 나노버블이 함유된 혼합수는, 별도의 기체용해장치를 경우하여 나노버블의 탈기를 억제하면서 액체의 내부에 기체 용존율을 높이게 된다.

상기와 같은 나노버블용해장치는, 한국특허출원번호 제10-2007-0106679호(명칭: 기체용해장치/2007.10.23.)에서 공지된 바와 같이, 액체공급부와 기체공급부를 포함하여 구성되는 공급부와; 상기 공급부에 결합되는 용해조; 및 상기 용해조의 다른 일 측에 결합되는 배출부를 포함하여 구성되며; 상기 공급부의 단부는, 공보에 첨부된 도 3a에 도시된 것과 같이, 용해조의 내측벽을 향하도록 구성되어; 상기 공급부의 단부에서 토출되는 혼합수가 상기 용해조의 내측벽에 충돌하여 충돌압력을 인가받아 나노버블발생을 증가시키도록 되어 있다.

한국특허출원번호 제10-2007-0106679호

그러나, 이와 같은 종래의 나노버블용해장치는, 구조적으로 소형화에 불리하여 사용성이 떨어짐은 물론, 생산성이 떨어져 경제적으로 제공할 수 없는 문제점이 있었다.

아울러, 나노버블의 발생효율을 극대화하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 구조적으로 단순하여 소형화에 적합하고 특히, 혼합수가 저장되는 중에 증대된 충돌압력을 인가하여 나노버블발생을 극대화함으로서 나노버블의 용해를 촉진시키도록 된 나노버블용해장치를 제공하는 것에 있다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 나노버블용해장치는, 이송압력을 가지는 물과 공기가 혼합된 혼합수를 공급받도록 된 공급구와 외부로 토출하는 토출구를 가지며, 상기 공급구와 상기 토출구의 사이공간에 외부에 대하여 밀폐되어 물에 대한 기체의 용해압력을 형성하도록 된 용해공간이 구비된 용해조;를 포함하여 이루어지는 나노버블용해장치에 있어서; 상기 용해조는, 내부에 혼합수에 대하여 용해압력을 형성하도록 된 용해공간을 가지며 바닥면에 상기 공급구가 상기 용해공간과 공간적으로 연결되게 형성되고 외주면의 일위치에 상기 토출구가 상기 용해공간과 공간적으로 연결되게 형성되고 상부가 개구된 용해통과; 상기 용해통의 상부의 개구를 폐쇄하도록 결속되는 덮개와; 상기 용해통과 상기 덮개의 결속단부에 구비되어 외부에 대하여 공간적으로 밀폐하도록 된 밀폐링;을 포함하여 이루어지되; 상기 용해통의 바닥면에는, 상기 공급구와 공간적으로 연결되며 상부측 방향으로 돌출형성되고 외주면에 나사산들이 형성된 결속관체가 일체로 성형되고; 상기 결속관체에는, 혼합수가 분사되는 분사노즐이 착탈되는 분사관의 하단이 나사결합되며; 상기 용해조의 용해공간에서 상기 분사노즐이 위치되는 공간에는, '와이어'가 '수세미구조'를 가지면서 꼬이면서 뭉쳐져 내외가 연통되는 다수의 '기공'들이 불규칙하게 형성된 기공체가 구비되어 상기 분사노즐의 외부를 감싸도록 된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 나노버블용해장치는, 구조적으로 단순하여 생산효율이 높아 경제적이며 특히, 소형화에 적합하여, 소형의 가정용 나노버블수공급장치에 적합하게 적용할 수 있는 효과를 가진다.

아울러, 분사관의 종단에 결속된 분사노즐을 통해 덮개측 방향으로 분사되는 혼합수가 기공체의 기공들을 경유하면서 기체의 분쇄효율이 극대화함으로써, 나노버블발생효율이 증대하는 효과를 가진다.

도 1은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치가 적용된 나노버블발생시스템을 보인 개략 예시도.
도 2는, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치를 보인 개략 예시도.
도 3은, 본 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치의 사용상태를 보인 개략 예시도.
도 4는, 본 발명에 따른 다른 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치를 보인 개략 예시도.
도 5는, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치가 적용된나노버블발생시스템의 제어상태를 보인 개략 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1 내지 도 3은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1)를 보인 도면으로, 본 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1)는, 물과 공기가 혼합된 혼합수가 이송되는 중에 기체를 나노화하여 나노버블수를 발생시키도록 된 나노버블발생시스템(10)에 적용되어 혼합수에 함유된 기체를 용해하여 원활하게 나노버블수를 형성하는 것에 적용된다.

상기에서 나노버블발생시스템(10)은, 혼합수가 유입되는 유입구(31)와 배출되는 배출구(32)를 가지며 상기 유입구(31)와 상기 배출구(32)의 사이공간에 전원공급부(4)의 전원을 제어수단(5)의 제어를 통해 공급받아 회전력을 발생시키도록 된 모터(33)에서 발생된 회전력을 통해 혼합수를 가압하여 강제로 이송시키도록 된 임펠러(34)가 배치되는 펌프실(35)을 가지는 펌프(3)와; 상기 펌프(3)의 상기 배출구(32)를 통해 가압되어 강제로 이송압력을 가지는 혼합수를 공급받아 토출하는 과정에서 나노버블화하도록 된 본 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1))와; 상기 펌프(3)의 상기 배출구(32)와 상기 본 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1)을 공간적으로 연결하며 길이와 내경을 가지는 '관(管;pipe)체'로 이루어지는 연결호스(6);를 포함하여 이루어질 수 있다.

즉, 상기 펌프(3)를 통해 상기 전원공급부(4)의 전원을 상기 제어수단(5)의 제어를 통해 공급받아 물과 공기가 혼합된 혼합수에 대하여 강제로 이송압력을 형성하게 됨과 아울러, 혼합수가 상기 펌프(3)에 의해 강제로 형성된 이송압력을 통해 상기 연결호스(6)와 상기 본 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1)을 경유하여 이동되는 과정에서 용해공간(A)에 형성된 용해압력을 통해 함유된 기체가 용해되어 나노화된 후, 상기 연결호스(6)를 통해 미도시된 사용처로 공급되도록 되어 있다.

상기와 같은 나노버블발생시스템(10)을 구성하는 본 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1)는, 이송압력을 가지는 혼합수를 공급받도록 된 공급구(21)와 외부로 토출하는 토출구(22)을 가지며, 상기 공급구(21)와 상기 토출구(22)의 사이공간에 외부에 대하여 밀폐되어 물에 대한 기체의 용해압력을 형성하도록 된 용해공간(A)이 구비된 용해조(2);를 포함하여 이루어진다.

즉, 혼합수가 상기 나노버블발생시스템(10) 상에서 강제로 형성된 이송압력을 통해 상기 용해조(2)의 용해공간(A)을 경유하여 이동되는 과정에서 상기 용해공간(A)에 형성된 용해압력을 통해 혼합수에 함유된 기체가 용해되어 나노화됨에 따라, 나노버블수를 발생시키켜 상기 토출구(22)를 통해 상기 연결호스(6)를 경유하여 미도시된 사용처로 공급된다.

이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1)에서, 상기 용해조(2)는, 내부에 혼합수에 대하여 용해압력을 형성하도록 된 용해공간(A)을 가지며 바닥면에 상기 공급구(21)가 상기 용해공간(A)과 공간적으로 연결되게 형성되며 외주면의 일위치에 상기 토출구(22)가 상기 용해공간(A)과 공간적으로 연결되게 형성되고 상부가 개구된 용해통(23)과; 상기 용해통(23)의 상부의 개구를 폐쇄하도록 결속되는 덮개(24)와; 상기 용해통과 상기 덮개의 결속단부에 구비되어 외부에 대하여 공간적으로 밀폐하도록 된 밀폐링(25);을 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 용해통(23)과 상기 덮개(24)의 결합된 내부에 형성되는 상기 용해공간(A)이 상기 밀폐링(25)을 통해 외부에 대하여 밀폐되어 혼합수의 유입시에 용해압력을 형성함에 따라, 공급되는 혼합수에 함유된 기체가 용해압력을 통해 되어 나노버블수를 형성하게 된다.

한편, 본 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1)에서, 상기 용해통(23)의 바닥면에는, 상기 공급구(21)와 공간적으로 연결되며 상부측 방향으로 돌출형성되고 외주면에 나사산들이 형성된 결속관체(26)가 일체로 성형되고; 상기 결속관체(26)에는, 상단에 혼합수가 분사되는 분사노즐(27)이 착탈되는 분사관(28)의 하단이 나사결합된다.

즉, 상기 공급구(21)를 통해 상기 용해공간(A)으로 공급되는 혼합수가 상기 분사관(28)을 경유하여 상기 분사노즐(27)을 통해 분사된다.

이때, 혼합수가 상기 분사노즐(27)에 의해 확산되면서 분사됨은 물론, 상기 용해공간(A)의 내주면과 충돌압력이 증대되면서 충돌하여 나노버블발생효율이 극대화된다.

상기와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1)는, 적용되는 나노버블발생시스템(10)에서, 다수의 상기 용해조(2)들이 상기 연결호스(6)를 통해 혼합수가 이송되는 경로가 직렬로 형성되도록 연결되어, 혼합수가 상기 펌프(3)의 이송압력을 통해 상기 용해조(2)들을 각각 경유하면서 용해되어, 나노버블발생효율을 증대시키도록 될 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1)는, 상기 용해조(2)의 용해공간(A)에서 상기 분사노즐이(27)이 위치되는 공간에는, '와이어(wire)'가 '수세미구조'를 가지면서 꼬이면서 뭉쳐져 내외가 연통되는 다수의 '기공'들이 불규칙하게 형성된 기공체(7)가 구비되어 상기 분사노즐(27)의 외부를 감싸도록 되어 있다.

즉, 상기 분사관(28)의 종단에 결속된 상기 분사노즐(27)을 통해 상기 덮개(24)측 방향으로 분사되는 혼합수가 상기 기공체(7)의 '기공'들을 경유하면서 기체의 분쇄효율이 극대화함으로써, 나노버블발생효율이 증대하게 된다.

상기에서 기공체(7)는, '금속재질'의 '와이어'의 성형을 통해 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1)의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1)는, 상기 제어수단(5)을 통해 상기 전원공급부(3)의 전원을 선택적으로 제어하여 상기 펌프(3)의 모터(33)를 구동하여 공급되는 혼합수에 대하여 강제적으로 형성된 이동압력을 통해 공급받아, 상기 용해공간(A)을 경유하는 중에 기체가 용해되어 나노버블화됨에 따라 나노버블수를 형성하게 되는 상기 나노버블발생시스템(10)에 적합하게 적용된다.

이때, 상기 용해조(2)에 형성된 용해압력에 의해 혼합수에 함유된 기체가 물에 용해되어 나노버블화됨은 물론, 혼합수가 상기 분사노즐(27)에 의해 상기 덮개(24)측 방향으로 분사되면서 상기 기동체(7)의 '기공'들을 경유하게 되며; 이 과정에서 혼합수에 합유된 '기체'가 분쇄되어 나노버블화된다.

아울러, 상기 기공체(7)를 통과한 혼합수가 상기 용해공간(A)의 내주면과 충돌압력이 증대되면서 충돌하여 나노버블화 된 후, 상기 토출구(22)를 통해 외부로 배출되어 사용처로 전달된다.

도 4는, 본 발명에 따른 다른 실시 예에 의한 나노버블발생용해장치(1)를 보인 조면으로, 상기 기공체(7)는, 상기 덮개(24)에서 상기 분사관(28)의 길이방향으로 길이를 가지면서 연장형성된 수용캡(8)의 내부에 끼움결합되되, 내부에 상기 분사관(28)이 끼움수용되는 길이를 가지는 관통공이 형성된 '관(管;PIPE)' 형상의 '관체'로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, '관체'로 이루어지는 상기 기공체(7)가 상기 덮개(24)에 일체로 형성된 상기 수용캡(8)에 끼움고정됨에 따라, 혼합수의 수위에 따라 무단으로 유동되는 것을 방지하여 구조적 안정성을 확보하게 된다.

상기에서 수용캡(8)과 상기 기공체(7)는, 하단이 상기 용해통(23)의 바닥면과 사이간격을 가지도록 된 크기로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.

이상에서 설명된 본 발명의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 용해장치 10 : 나노버블발생시스템
2 : 용해조 21 ; 공급구
22 : 토출구 23 : 용해통
24 : 덮개 25 : 밀폐링
26 : 결속관체 27 : 분사노즐
28 : 분사관 3 : 펌프
31 : 유입구 32 : 배출구
33 : 모터 34 : 임펠러
35 : 펌프실 4 : 전원공급부
5 : 제어수단 6 : 연결호스
7 : 기공체 8 : 수용캡
A : 용해공간

Claims (1)

1. 이송압력을 가지는 물과 공기가 혼합된 혼합수를 공급받도록 된 공급구와 외부로 토출하는 토출구를 가지며, 상기 공급구와 상기 토출구의 사이공간에 외부에 대하여 밀폐되어 물에 대한 기체의 용해압력을 형성하도록 된 용해공간이 구비된 용해조;를 포함하여 이루어지는 나노버블용해장치에 있어서;
   상기 용해조는,
   내부에 혼합수에 대하여 용해압력을 형성하도록 된 용해공간을 가지며 바닥면에 상기 공급구가 상기 용해공간과 공간적으로 연결되게 형성되고 외주면의 일위치에 상기 토출구가 상기 용해공간과 공간적으로 연결되게 형성되고 상부가 개구된 용해통과; 상기 용해통의 상부의 개구를 폐쇄하도록 결속되는 덮개와; 상기 용해통과 상기 덮개의 결속단부에 구비되어 외부에 대하여 공간적으로 밀폐하도록 된 밀폐링;을 포함하여 이루어지되;
   상기 용해통의 바닥면에는,
   상기 공급구와 공간적으로 연결되며 상부측 방향으로 돌출형성되고 외주면에 나사산들이 형성된 결속관체가 일체로 성형되고;
   상기 결속관체에는,
   혼합수가 분사되는 분사노즐이 착탈되는 분사관의 하단이 나사결합되며;
   상기 용해조의 용해공간에서 상기 분사노즐이 위치되는 공간에는,
   '와이어'가 '수세미구조'를 가지면서 꼬이면서 뭉쳐져 내외가 연통되는 다수의 '기공'들이 불규칙하게 형성된 기공체가 구비되어 상기 분사노즐의 외부를 감싸도록 된 것을 특징으로 하는 나노버블발생용해장치.

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