KR20210048789A - Apparatus for dissolving gas using ultrasound bubble - Google Patents

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KR20210048789A
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Abstract

The present invention relates to a gas dissolving device and, more particularly, to a gas dissolving device using ultrasound bubbles which increases solubility of gas by controlling generation of fog when microbubbles are generated using ultrasonic waves, produces high concentration microbubbles, and can stably maintain gas concentration at room temperature and atmospheric pressure. Moreover, miniaturization can be achieved through a simple structure, the gas can be dissolved in a short time, and the microbubbles having various sizes and concentrations can be easily generated as well as improved gas solubility.

Description

초음파 버블을 이용한 기체용해장치{Apparatus for dissolving gas using ultrasound bubble}Gas dissolving device using ultrasonic bubble {Apparatus for dissolving gas using ultrasound bubble}

본 발명은 기체용해장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 초음파를 이용하여 미세버블의 생성시 포그의 발생을 제어하여 기체의 용해도를 높이고 고농도의 미세버블을 제조할 수 있으며, 상온 및 상압의 조건에서 기체의 농도가 안정적으로 유지될 수 있고, 간단한 구조를 통해 소형화를 이룰 수 있고 빠른 시간 내에 기체를 용해시킬 수 있으며, 기체의 용해도의 향상뿐만 아니라 다양한 크기와 농도를 가지는 미세버블을 용이하게 생성할 수 있는 초음파 버블을 이용한 기체용해장치에 대한 것이다.The present invention relates to a gas dissolving device, and more particularly, it is possible to increase the solubility of gas and produce high-concentration microbubbles by controlling the generation of fog when generating microbubbles using ultrasonic waves. The concentration of the gas can be stably maintained, the compact structure can be achieved through a simple structure, and the gas can be dissolved in a short time, and the solubility of the gas can be improved, as well as the easy generation of microbubbles having various sizes and concentrations. It is about a gas dissolving device using an ultrasonic bubble that can be used.

물 등의 용매 내에 기체(예컨대, 이산화탄소, 수소, 산소, 오존 등)의 용존률을 높이기 위해 기체용해장치가 사용되고 있다. 상기 기체용해장치는 기체의 용해도를 높이기 위해 다양한 방법이 이용되고 있는데, 하기 실용신안문헌은 기체의 압축 순환을 이용하는 기체용해장치의 일 예를 개시하고 있다.A gas dissolving device is used to increase the dissolution rate of gas (eg, carbon dioxide, hydrogen, oxygen, ozone, etc.) in a solvent such as water. Various methods are used for the gas dissolving device to increase the solubility of gas, and the following utility model document discloses an example of a gas dissolving device using compression circulation of gas.

<실용신안문헌><Utility Model Literature>

등록실용신안공보 제20-0319923호(2003. 07. 02. 등록) "압축순환식 기체용해장치"Registered Utility Model Publication No. 20-0319923 (Registered on July 02, 2003) "Compression circulation gas dissolving device"

하지만, 종래의 기체용해장치는 저온 및 고압 상태에서 기체의 용해가 이루어지므로, 구조가 복잡하며 경제성이 떨어지고, 특정 기체가 용해된 용액을 이용하게 되는 상온 및 상압 상태에서 기체의 농도를 유지하기가 어려운 문제가 있다.However, the conventional gas dissolving device dissolves the gas at low temperature and high pressure, so the structure is complex and economical, and it is difficult to maintain the concentration of the gas at room temperature and pressure when a solution in which a specific gas is dissolved is used. There is a difficult problem.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,The present invention was devised to solve the above problems,

본 발명은 초음파를 이용하여 미세버블의 생성시 포그의 발생을 제어하여, 기체의 용해도를 높이고 고농도의 미세버블을 제조할 수 있는 초음파 버블을 이용한 기체용해장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a gas dissolving device using ultrasonic bubbles capable of increasing the solubility of gas and producing high-concentration fine bubbles by controlling the generation of fog when generating fine bubbles using ultrasonic waves.

또한, 본 발명은 상온 및 상압의 조건에서 기체의 농도가 안정적으로 유지될 수 있는 초음파 버블을 이용한 기체용해장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a gas dissolving apparatus using ultrasonic bubbles capable of stably maintaining a gas concentration under conditions of room temperature and pressure.

또한, 본 발명은 기체를 용매 내 또는 초음파 발생원 근처에 공급할 필요가 없고, 고온 및 저온을 유지하기 위한 구성을 필요치 않아, 간단한 구조를 통해 소형화를 이룰 수 있고 빠른 시간 내에 기체를 용해시킬 수 있는 초음파 버블을 이용한 기체용해장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention does not need to supply gas in a solvent or near an ultrasonic generator, and does not require a configuration for maintaining high and low temperatures, so it is possible to achieve miniaturization through a simple structure and to dissolve the gas in a short time. The purpose of this is to provide a gas dissolving device using bubbles.

또한, 본 발명은 기체의 용해도의 향상뿐만 아니라, 다양한 크기와 농도를 가지는 미세버블을 용이하게 생성할 수 있는 초음파 버블을 이용한 기체용해장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a gas dissolving apparatus using ultrasonic bubbles capable of easily generating microbubbles having various sizes and concentrations, as well as improving the solubility of gas.

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

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체용해장치는 액체 상태의 용매를 수용하는 수용탱크와; 상기 수용탱크 내 기체를 공급하는 기체제공부와; 상기 수용탱크 내에 수용된 용매에 초음파를 가하는 초음파발생원과; 상기 기체의 용해도를 증가시키기 위해, 상기 초음파발생원을 작동시켜 미세 버블 및 포그의 생성을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a gas dissolving device according to the present invention includes a receiving tank for accommodating a liquid solvent; A gas supply unit for supplying gas in the receiving tank; An ultrasonic generator for applying ultrasonic waves to the solvent contained in the receiving tank; And a controller for controlling the generation of fine bubbles and fog by operating the ultrasonic generator in order to increase the solubility of the gas.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체용해장치에 있어서 상기 컨트롤러는 상기 수용탱크 내에 일정 수위로 용매가 공급되도록 제어하는 용매공급부를 포함하며, 상기 수용탱크 내 용매의 표면과 수용탱크 상면 사이에는 일정 간격이 형성되어 용매의 표면 위에서 생성된 포그가 위치할 수 있는 일정 공간이 형성될 수 있도록, 상기 용매공급부는 상기 수용탱크에 일정량의 용매를 공급하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the gas dissolving device according to the present invention, the controller includes a solvent supply unit for controlling the supply of the solvent to a predetermined level in the receiving tank, and the surface of the solvent in the receiving tank and the receiving tank The solvent supply unit supplies a certain amount of solvent to the receiving tank so that a certain gap is formed between the upper surfaces to form a certain space in which the fog generated on the surface of the solvent can be located.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체용해장치에 있어서 초음파발생원의 설치 위치, 용매의 수위, 사용되는 초음파발생원의 개수, 초음파발생원이 발생시키는 초음파 주파수, 초음파발생원의 직경 중 어느 하나 이상의 조절을 통해, 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 gas dissolving device according to the present invention, any one of the installation location of the ultrasonic generator, the level of the solvent, the number of ultrasonic generators used, the ultrasonic frequency generated by the ultrasonic generator, and the diameter of the ultrasonic generator. Through one or more adjustments, it is possible to generate or prevent fog, and it is possible to control the amount of fogging.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체용해장치에 있어서상기 컨트롤러는 기체의 용해도를 증가시키고, 특정 사이즈와 농도를 가지는 버블을 생성하기 위해 저장부에 저장된 설정테이블에 따라, 상기 초음파발생원이 용매에 초음파를 가하는 작동을 제어하여 포그 발생량을 조절하는 포그조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the gas dissolving apparatus according to the present invention, the controller increases the solubility of the gas and according to the setting table stored in the storage to generate bubbles having a specific size and concentration, the controller It characterized in that it comprises a fog control unit for controlling the operation of the ultrasonic generator to apply ultrasonic waves to the solvent to control the amount of fog generated.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체용해장치는 상기 초음파발생원의 수용탱크 내에서의 위치를 조절하는 위치조절부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the gas dissolving device according to the present invention is characterized in that it further comprises a position control unit for adjusting the position of the ultrasonic generator in the receiving tank.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체용해장치에 있어서 상기 포그조절부는 상기 위치조절부를 제어하여 초음파발생원을 용매 내의 특정 위치에 위치시킨 후 초음파발생원에 일정 시간 전원이 공급되도록 하여 특정량의 포그가 발생되도록 하는 조절모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the gas dissolving device according to the present invention, the fog control unit controls the position control unit to position the ultrasonic generator at a specific position in the solvent, and then supply power to the ultrasonic generator for a certain period of time. It characterized in that it comprises a control module to generate a specific amount of fog.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체용해장치에 있어서 상기 포그조절부는 상기 위치조절부를 제어하여 초음파발생원을 용매 내의 제1의 위치에 위치시킨 후 초음파발생원에 일정 시간 전원이 공급되도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하고, 연이어 상기 위치조절부를 제어하여 초음파발생원을 용매 내의 제2의 위치에 위치시킨 후 초음파발생원에 일정 시간 전원이 공급되도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하는 조합모듈을 포함하며, 상기 제1의 위치와 제2의 위치는 서로 상이하며, 상기 초음파발생원이 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 gas dissolving device according to the present invention, the fog control unit controls the position control unit to position the ultrasonic generator at the first position in the solvent, and then power is supplied to the ultrasonic generator for a certain period of time. A combination module that allows a certain amount of fog to be generated so that a certain amount of fog is generated, and then the ultrasonic generator is placed at a second position in the solvent by controlling the position control unit, and then the power is supplied to the ultrasonic generator for a certain amount of time. The first position and the second position are different from each other, and the amount of fog generated when the ultrasonic generator is in the first position and the amount of fog generated when the ultrasonic generator is in the second position are different. It is characterized.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체용해장치에 있어서 상기 초음파발생원은 초음파 진동자가 사용되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the gas dissolving apparatus according to the present invention, the ultrasonic generator is characterized in that an ultrasonic vibrator is used.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체용해장치에 있어서 상기 컨트롤러는 기체가 용해되고 미세 버블이 포함된 용액이 상기 수용탱크에서 배출되도록 제어하는 용매배출부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the gas dissolving device according to the present invention, the controller further comprises a solvent discharge unit for controlling the gas to be dissolved and a solution containing fine bubbles to be discharged from the receiving tank. It is done.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체용해장치에 있어서 상기 컨트롤러는 상기 기체제공부의 작동을 제어하여 상기 수용탱크 내에 일정 유량으로 기체가 공급되도록 하는 기체공급부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the gas dissolving apparatus according to the present invention, the controller further comprises a gas supply unit for controlling the operation of the gas supply unit so that gas is supplied to the receiving tank at a constant flow rate. It is characterized.

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 that will be described below with the present embodiment.

본 발명은 초음파를 이용하여 미세버블의 생성시 포그의 발생을 제어하여, 기체의 용해도를 높이고 고농도의 미세버블을 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of increasing the solubility of gas and producing high-concentration microbubbles by controlling the generation of fog when generating microbubbles using ultrasonic waves.

또한, 본 발명은 상온 및 상압의 조건에서 기체의 농도가 안정적으로 유지될 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that the concentration of the gas can be stably maintained under the conditions of room temperature and pressure.

또한, 본 발명은 기체를 용매 내 또는 초음파 발생원 근처에 공급할 필요가 없고, 고온 및 저온을 유지하기 위한 구성을 필요치 않아, 간단한 구조를 통해 소형화를 이룰 수 있고 빠른 시간 내에 기체를 용해시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention does not need to supply gas in a solvent or near an ultrasonic generator, and does not require a configuration for maintaining high and low temperatures, so it is possible to achieve miniaturization through a simple structure and to dissolve the gas in a short time. There is.

또한, 본 발명은 기체의 용해도의 향상뿐만 아니라, 다양한 크기와 농도를 가지는 미세버블을 용이하게 생성할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention not only improves the solubility of gas, but also has an effect of easily generating microbubbles having various sizes and concentrations.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체용해장치의 개략 구성도.
도 2는 도 1의 건트롤러의 세부구성을 나타내는 블럭도.
도 3 및 4는 도 1의 기체용해장치를 미세 버블을 제조하는 방법을 설명하기 위한 참고도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체용해장치를 이용하여 기체 용해 방법을 설명하기 위한 실험 장치의 모식도.1 is a schematic configuration diagram of a gas dissolving apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the gun controller of Figure 1;
3 and 4 are reference diagrams for explaining a method of manufacturing fine bubbles in the gas dissolving device of FIG. 1.
5 is a schematic diagram of an experimental apparatus for explaining a gas dissolving method using a gas dissolving apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 초음파 버블을 이용한 기체용해장치를 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, a gas dissolving apparatus using ultrasonic bubbles according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same components in the drawings are denoted by the same reference numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted. Unless otherwise defined, all terms in this specification are the same as the general meaning of the term as understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, and in case of conflict with the meaning of the term used in the present specification, It is in accordance with the definitions used herein.

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 버블을 이용한 기체용해장치를 도 1 내지 4를 참조하여 설명하면, 상기 기체용해장치는 액체 상태의 용매를 수용하는 수용탱크(1)와, 상기 수용탱크(1) 내 기체를 공급하는 기체제공부(2)와, 상기 수용탱크(1) 내에 수용된 용매에 초음파를 가하는 초음파 발생원(3)과, 상기 초음파 발생원(3)의 작동을 제어하여, 미세버블 및 포그를 생성하여 기체 용해도를 증가시키고, 미세버블의 발생시 포그의 생성량을 조절함으로써 용매에 포함된 미세 버블의 사이즈와 농도를 조절하는 컨트롤러(4);를 포함하는 것을 특징으로 한다. When a gas dissolving device using ultrasonic bubbles according to an embodiment of the present invention is described with reference to FIGS. 1 to 4, the gas dissolving device includes a receiving tank 1 for receiving a solvent in a liquid state, and the receiving tank 1 ) By controlling the operation of the gas supply unit 2 for supplying the internal gas, the ultrasonic generator 3 for applying ultrasonic waves to the solvent contained in the receiving tank 1, and the ultrasonic generator 3, microbubbles and fogging It characterized in that it comprises a; to increase the gas solubility by generating and, by adjusting the amount of fog generated when the microbubbles are generated, thereby controlling the size and concentration of the microbubbles contained in the solvent.

상기 수용탱크(1)는 액체 상태의 용매를 수용하는 구성으로, 용매유입로(11), 용매배출로(12), 기체유입로(13) 및 기체배출로(14) 등을 포함한다.The receiving tank 1 is configured to receive a liquid solvent, and includes a solvent inlet passage 11, a solvent outlet passage 12, a gas inlet passage 13, and a gas outlet passage 14.

상기 용매유입로(11)는 일단이 수용탱크(1)와 연통되어 상기 수용탱크(1) 내에 액체 상태의 용매가 공급되도록 하는 구성으로, 상기 용매유입로(11)를 개폐하는 밸브(111), 상기 용매유입로(11)를 통해 상기 수용탱크(1) 내로 용매가 이동하도록 힘을 가하는 펌프(112) 등을 포함한다.The solvent inlet passage 11 has one end in communication with the receiving tank 1 so that a liquid solvent is supplied into the receiving tank 1, and a valve 111 that opens and closes the solvent inlet passage 11 , And a pump 112 for applying a force so that the solvent moves into the receiving tank 1 through the solvent inflow path 11.

상기 용매배출로(12)는 일단이 수용탱크(1)와 연통되어 기체가 용해되고 미세 버블이 형성된 상기 수용탱크(1) 내의 용액이 배출되도록 하는 구성으로, 상기 용매배출로(12)를 개폐하는 밸브(121) 등을 포함한다.The solvent discharge path 12 has one end in communication with the accommodation tank 1 so that the gas is dissolved and the solution in the accommodation tank 1 in which fine bubbles are formed is discharged, and the solvent discharge path 12 is opened and closed. It includes a valve 121 and the like.

상기 기체유입로(13)는 일단이 수용탱크(1)에 연통되어 상기 수용탱크(1) 내에 기체가 공급되도록 하는 구성이다.The gas inflow path 13 has one end in communication with the receiving tank 1 so that gas is supplied into the receiving tank 1.

상기 기체배출로(14)는 일단이 수용탱크(1)에 연통되어 상기 수용탱크(1) 내의 기체의 일부가 외부로 배출되도록 하는 구성으로, 상기 기체배출로(14)를 개폐하는 밸브(141) 등을 포함한다. 상기 수용탱크(1) 내에 공급된 기체가 일부 배출되도록 함으로써 기체를 상기 수용탱크(1) 내에 계속적으로 공급하면서도 상기 수용탱크(1) 내부의 압력을 일정하게 유지할 수 있으며, 도시하지 않았지만 상기 기체배출로(14)를 통해 배출된 기체는 따로 모아 다시 기체유입로(13)를 통해 상기 수용탱크(1)에 공급될 수 있다.The gas discharge passage 14 has one end in communication with the receiving tank 1 so that a part of the gas in the receiving tank 1 is discharged to the outside, and a valve 141 that opens and closes the gas discharge passage 14 ), etc. By allowing some of the gas supplied in the receiving tank 1 to be discharged, the pressure inside the receiving tank 1 can be kept constant while the gas is continuously supplied into the receiving tank 1, and although not shown, the gas is discharged. The gas discharged through the furnace 14 may be separately collected and supplied to the receiving tank 1 through the gas inlet 13.

상기 기체제공부(2)는 상기 수용탱크(1) 내 기체를 공급하는 구성으로, 기체가 저장되며, 상기 기체유입로(13)와 연통된 기체탱크(미도시)와, 상기 기체유입로(13)를 개폐하는 밸브(21), 상기 기체유입로(13)를 통해 상기 수용탱크(1) 내로 기체가 이동하도록 힘을 가하는 펌프(22) 등을 포함한다. 상기 기체제공부(2)에 공급된 기체는 용매의 상층에 위치하게 된다.The gas supply unit 2 is configured to supply gas in the receiving tank 1, and stores gas, a gas tank (not shown) in communication with the gas inlet passage 13, and the gas inlet passage ( It includes a valve 21 for opening and closing 13), a pump 22 for applying a force to move the gas into the receiving tank 1 through the gas inflow path 13. The gas supplied to the gas providing unit 2 is located in the upper layer of the solvent.

상기 초음파발생원(3)은 상기 수용탱크(1) 내에 수용된 용매에 초음파를 가하는 구성으로, 상기 초음파발생원(3)은 상기 수용탱크(1) 내에 수용된 용매에 초음파를 가하는 구성으로, 종래의 초음파 진동자가 사용될 수 있다. 상기 초음파발생원(3)는 복수 개가 다양한 위치에 설치되는 것도 가능하며, 상부가 코팅되거나, 마개(미도시) 등에 의해 끼워져 상기 수용탱크(1) 내부에 위치하는 것도 가능하다. 용매 내부에 위치하는 초음파발생원(3)을 작동시키면 초음파가 발생하여 용매에 진동을 가하여, 용매 속에 미세 버블이 형성되고, 용매 내부에 형성된 압력장에 의해 용매 표면에서 기체층으로 상승하는 물기둥이 형성되며, 이때 동시에 용매 표면 위에서는 포그(안개)가 형성되도록 할 수 있다. 초음파발생원의 설치 위치, 용매의 수위, 사용되는 초음파발생원의 개수, 초음파발생원이 발생시키는 초음파 주파수, 초음파발생원의 직경 등의 다양한 조건에 따라, 미세 버블 생성시 포그가 발생하거나 발생하지 않도록 하는 것이 가능하며, 포그의 발생량을 조절하는 것이 가능하다. 즉, 용매 속에 위치하는 초음파발생원을 작동시키면 반드시 미세 버블은 발생하게 되나 용매 표면 위에서 포그가 발생하거나 발생하지 않도록 할 수 있으며, 포그가 발생하는 경우 포그의 발생량을 조절할 수 있다. 예컨대, 초음파발생원이 용매의 수면에 가깝게 위치할수록 포그가 많이 발생하게 된다.The ultrasonic generator 3 is configured to apply ultrasonic waves to the solvent contained in the receiving tank 1, and the ultrasonic generator 3 is configured to apply ultrasonic waves to the solvent contained in the receiving tank 1, and a conventional ultrasonic vibrator Can be used. A plurality of the ultrasonic generators 3 may be installed in various positions, and the upper portion may be coated or inserted into the receiving tank 1 by means of a stopper (not shown). When the ultrasonic generator 3 located inside the solvent is operated, ultrasonic waves are generated and vibration is applied to the solvent, forming microbubbles in the solvent, and a water column rising from the surface of the solvent to the gas layer by the pressure field formed inside the solvent. At this time, fog (fog) can be formed on the surface of the solvent at the same time. Depending on various conditions such as the installation location of the ultrasonic generator, the level of the solvent, the number of ultrasonic generators used, the ultrasonic frequency generated by the ultrasonic generator, and the diameter of the ultrasonic generator, it is possible to prevent or generate fog when fine bubbles are generated. And it is possible to control the generation amount of fog. That is, when the ultrasonic generator located in the solvent is operated, fine bubbles are necessarily generated, but fog may or may not be generated on the surface of the solvent, and when fog is generated, the amount of fog generated can be controlled. For example, the closer the ultrasonic generator is to the water surface of the solvent, the more fog is generated.

상기 컨트롤러(4)는 상기 초음파발생원(3)의 작동을 제어하여, 미세버블 및 포그를 생성하여 기체 용해도를 증가시키고, 미세버블의 발생시 포그의 생성량을 조절함으로써 용매에 포함된 미세 버블의 사이즈와 농도를 조절하는 구성으로, 용매공급부(41), 용매배출부(42), 기체공급부(43), 전원공급부(44), 포그조절부(45), 저장부(46), 제어부(47) 등을 포함한다.The controller 4 controls the operation of the ultrasonic generator 3 to increase gas solubility by generating microbubbles and fog, and adjusts the amount of fog generated when microbubbles are generated, thereby reducing the size and size of microbubbles contained in the solvent. With a configuration to control the concentration, the solvent supply unit 41, the solvent discharge unit 42, the gas supply unit 43, the power supply unit 44, the fog control unit 45, the storage unit 46, the control unit 47, etc. Includes.

상기 용매공급부(41)는 상기 수용탱크(1) 내에 일정 수위로 용매가 공급되도록 제어하는 구성으로, 예컨대 밸브(111)를 제어하여 용매유입로(11)를 개방시키고 펌프(112)를 일정 시간 동안 작동시켜 상기 수용탱크(1)에 일정 수위로 용매가 공급되도록 할 수 있다. 상기 수용탱크 내 용매의 표면과 수용탱크 상면 사이에는 일정 간격이 형성되도록, 즉 용매의 표면 위에서 생성된 포그가 위치할 수 있는 일정 공간이 형성될 수 있도록, 상기 용매공급부(41)는 상기 수용탱크(1)에 용매를 공급하게 된다.The solvent supply unit 41 is configured to control the supply of the solvent to a certain level in the receiving tank 1, for example, by controlling the valve 111 to open the solvent inlet passage 11 and the pump 112 for a certain period of time. During operation, the solvent may be supplied to the receiving tank 1 at a predetermined level. The solvent supply unit 41 includes the receiving tank so that a certain gap is formed between the surface of the solvent in the receiving tank and the upper surface of the receiving tank, that is, a certain space in which fog generated on the surface of the solvent can be positioned. The solvent is supplied to (1).

상기 용매배출부(42)는 기체가 용해되고 미세 버블이 포함된 용액이 상기 수용탱크(1)에서 배출되도록 제어하는 구성으로, 예컨대 밸브(121)을 제어하여 용매배출로(12)를 개방시켜 기체가 용해되고 미세 버블이 포함된 용액이 배출되도록 할 수 있다.The solvent discharge part 42 is configured to control the gas dissolving and the solution containing fine bubbles to be discharged from the receiving tank 1, for example, by controlling the valve 121 to open the solvent discharge path 12 The gas is dissolved and the solution containing fine bubbles can be discharged.

상기 기체공급부(43)는 상기 수용탱크(1) 내에 일정 유량으로 기체가 공급되도록 제어하는 구성으로, 예컨대 밸브(21, 141)를 제어하여 기체유입로(13)와 기체배출로(14)를 개방시키고 펌프(22)를 작동시켜, 상기 수용탱크 내부가 일정 압력으로 유지되면 일정 유량으로 기체가 공급되도록 할 수 있다. The gas supply unit 43 is configured to control gas to be supplied into the receiving tank 1 at a constant flow rate, for example, by controlling the valves 21 and 141 to connect the gas inlet passage 13 and the gas discharge passage 14 By opening and operating the pump 22, when the interior of the receiving tank is maintained at a constant pressure, gas can be supplied at a constant flow rate.

상기 전원공급부(44)는 상기 초음파발생원(5)을 작동시키는 전원을 공급하는 구성이다.The power supply unit 44 is configured to supply power to operate the ultrasonic generator 5.

상기 포그조절부(45)는 기체의 용해도를 증가시키고, 특정 사이즈와 농도를 가지는 버블을 생성하기 위해 저장부(46)에 저장된 설정테이블에 따라, 상기 초음파발생원이 용매에 초음파를 가하는 작동을 제어하여 포그 발생량을 조절하는 구성으로, 조절모듈(451), 조합모듈(452) 등을 포함한다. 일반적으로 상기 포그조절부(45)에 의해 미세 버블의 생성시 포그를 발생시키는 경우 포그를 발생시키지 않는 경우 보다 기체의 용해도를 증가시키고, 작은 사이즈 및 고농도를 가지는 미세 버블을 생성할 수 있고, 포그의 생성량이 많은 경우 적은 경우보다 기체의 용해도를 증가시키고, 작은 사이즈 및 고농도를 가지는 미세 버블을 생성할 수 있게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 다양한 방법한 방법의 의해 초음파발생원의 작동에 의해 포그의 발생량을 조절하는 것이 가능한데, 이하에서는 초음파발생원(2)의 위치를 조절하는 위치조절부(5)의 작동을 상기 포그조절부(45)가 제어하여 포그의 생성량을 조절함으로써 생성된 기체의 용해도, 및 미세 버블의 사이즈와 농도를 조절하는 것을 일 예로 들어 설명하기로 한다. 상기 위치조절부(5)는 상기 초음파발생원(3)의 수용탱크(1) 내에서의 위치를 조절하는 구성으로, 모터, 실린더를 등을 사용하는 종래의 기술이 사용될 수 있으면, 예컨대 수용탱크에 실린더(51)가 설치되고 실린더축(511)에 초음파발생원(3)가 설치되어 실린더(51) 작동에 의해 초음파 발생원(3)이 승하강하여 위치를 조절할 수 있게 된다.The fog control unit 45 controls the operation of the ultrasonic generator applying ultrasonic waves to the solvent according to the setting table stored in the storage unit 46 to increase the solubility of the gas and generate bubbles having a specific size and concentration. Thus, it is a configuration for adjusting the amount of fog generated, and includes an adjustment module 451, a combination module 452, and the like. In general, when the fog is generated when fine bubbles are generated by the fog control unit 45, the solubility of gas is increased compared to when the fog is not generated, and fine bubbles having a small size and high concentration can be generated. When the amount of produced is large, the solubility of the gas is increased, and fine bubbles having a small size and high concentration can be generated. As described above, it is possible to control the amount of fog generated by the operation of the ultrasonic generator in a variety of ways. Hereinafter, the operation of the position control unit 5 for adjusting the position of the ultrasonic generator 2 is controlled by the fog control. It will be described as an example that the unit 45 controls the amount of fog generated to adjust the solubility of the generated gas and the size and concentration of the fine bubbles. The position control unit 5 is configured to adjust the position in the receiving tank 1 of the ultrasonic generator 3, and if a conventional technology using a motor, a cylinder, etc. can be used, for example, in the receiving tank The cylinder 51 is installed and the ultrasonic generator 3 is installed on the cylinder shaft 511 so that the ultrasonic generator 3 can be moved up and down by the cylinder 51 to adjust the position.

상기 조절모듈(451)은 상기 위치조절부(5)를 제어하여 초음파발생원(3)을 용매 내의 특정 위치에 위치시킨 후 전원공급부(44)가 초음파발생원(3)에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 특정량의 포그가 발생되도록 하는 구성으로, 상기 저장부(46)에는 초음파발생원(3)가 용매 내에서 특정 위치에 위치할 경우 발생되는 포그량에 대한 정보가 기재되어 있고 특정 포그량에 따라 생성되는 기체의 용해도, 및 미세버블의 사이즈와 농도에 대한 정보가 기재되어 있으므로, 상기 조절모듈(451)이 위치조절부(5)의 작동을 제어하여 포그 발생량을 제어함으로써 기체의 용해도를 증가시키고, 특정 사이즈와 농도를 가지는 미세버블을 제조할 수 있다.The control module 451 controls the position control unit 5 to position the ultrasonic generator 3 at a specific position in the solvent, and then the power supply 44 supplies power to the ultrasonic generator 3 for a certain period of time. A configuration in which a specific amount of fog is generated.In the storage unit 46, information on the amount of fog generated when the ultrasonic generator 3 is located at a specific position in the solvent is described, and is generated according to a specific amount of fog. Since information on the solubility of the gas and the size and concentration of the fine bubbles are described, the control module 451 controls the operation of the position control unit 5 to control the amount of fog generated, thereby increasing the solubility of the gas, Microbubbles having a specific size and concentration can be prepared.

상기 조합모듈(452)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 위치조절부(5)를 제어하여 초음파발생원(3)을 용매 내의 제1의 위치에 위치시킨 후 전원공급부(44)가 초음파발생원(3)에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하고, 연이어 도 4에 도시된 바와 같이 상기 위치조절부(5)를 제어하여 초음파발생원(3)를 용매 내의 제2의 위치에 위치시킨 후 전원공급부(44)가 초음파발생원(3)에 일정 시간 전원을 공급하도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하는 구성으로, 제1의 위치와 제2의 위치는 서로 상이하며, 따라서 초음파발생원(3)가 제1의 위치에 있을 때 발생하는 포그량과 제2의 위치에 있을 때 발생하는 포그량은 달라지게 된다. 상기 저장부(46)에는 특정 포그량을 발생시킨 후 다른 포그량을 발생시킬 때 생성되는 미세 버블의 사이즈와 농도에 대한 정보가 기재되어 있다. 일정 포그량을 발생시키는 후 연이어 다른 포그량을 발생시키는 경우 사이즈의 조절을 더 정교하게 할 수 있으며 고농도의 미세 버블을 형성할 수 있다. As shown in FIG. 3, the combination module 452 controls the position control unit 5 to position the ultrasonic generator 3 at the first position in the solvent, and then the power supply unit 44 turns the ultrasonic generator 3 ) To generate a certain amount of fog by supplying power for a certain period of time, and subsequently controlling the position control unit 5 as shown in FIG. 4 to position the ultrasonic generator 3 at a second position in the solvent. After the power supply unit 44 is configured to supply power to the ultrasonic generator 3 for a certain amount of 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 generator 3 The amount of fog generated when is in the first position and the amount of fog generated when in the second position are different. In the storage unit 46, information on the size and concentration of fine bubbles generated when a specific amount of fog is generated and then a different amount of fog is generated is described. When a certain amount of fog is generated and then another amount of fog is continuously generated, the size can be adjusted more precisely and fine bubbles of high concentration can be formed.

상기 저장부(46)는 특정 사이즈와 농도를 가지는 버블을 생산하기 위해 발생시켜야 하는 포그의 양이 매칭된 설정테이블이 저장되어 있으며, 상기 제어부(47)는 상기 컨트롤러(4)의 전체적인 작동을 제어한다.The storage unit 46 stores a setting table in which the amount of fog to be generated in order to produce a bubble having a specific size and concentration is matched, and the control unit 47 controls the overall operation of the controller 4 do.

상기와 같은 구성을 포함하는 기체용해장치를 사용하여 기체의 용해시 기체의 용해도를 증가시킬 수 있는 원리를 살펴보면, 상기 장치의 작동시 용매 내에는 미세 버블이 형성되고, 용매 표면이 기체층으로 상승하여 물기둥이 형성되며, 상기 기체층에는 포그가 형성되는데, 미세 버블은 상승 속도 현저히 낮고 제타 전위 증가에 따른 분산 안정성이 우수하여 지속적으로 용매 내에서 가스 용해(흡수)를 위한 효과적인 수단으로 작용하며, 물기둥 형성 시 압축 및 수축하는 압력장 내에서의 효과에 의해 주위 기체를 용매로 용해 및 확산시키며, 기체가 표면적이 큰 포그 내에 용해된 후 다시 용매로 재순환하므로(다만, 기체의 양에 비해 너무 많은 포그가 생성되는 경우 적량의 포그가 생성되는 경우에 비해 기체의 용해도가 떨어질수도 있음), 기체의 용해도를 증가시킬 수 있다.Looking at the principle of increasing the solubility of gas when the gas is dissolved by using a gas dissolving device having the above configuration, fine bubbles are formed in the solvent when the device is operated, and the surface of the solvent rises to the gas layer. As a result, a water column is formed, and a fog is formed in the gas layer, and the microbubbles are remarkably low in rising speed and excellent dispersion stability due to an increase in the zeta potential, which acts as an effective means for continuously dissolving (absorption) gas in the solvent When the water column is formed, the surrounding gas is dissolved and diffused into the solvent due to the effect in the pressure field that compresses and contracts, and the gas is dissolved in the fog with a large surface area and then recycled back to the solvent. When fog is generated, the solubility of the gas may be lower than when an appropriate amount of fog is generated), and the solubility of the gas may be increased.

또한, 본 발명은 기체의 용해도를 증가시킬뿐만 아니라, 용매 내 미세 버블의 크기를 작게 하고 농도를 크게 할 수 있으며, 버블의 크기 및 농도를 조절하는 것이 가능한데, 이하에서는 이에 대한 원리를 살펴보기로 한다. 먼저, 종래의 초음파 진동자를 이용하여 미세 버블을 생성하는 원리 및 문제점을 살펴보면, 물 속에 위치하는 초음파 진동자는 물에 초음파를 가하여 물을 진동시켜 미세 버블을 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 버블은 진동자와 멀어지는 방향으로 이동하는데 반해, 초음파 진동자의 표면과 먼 쪽에 발생하는 스탠딩 웨이브 필드(standing wave field)에서는 버블들이 일정 간격을 두고 특정한 곳에 모이게 된다. 상기 버블들은 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 버블를 생성하는 것이 어렵게 된다. 이에 따라, 본 발명은 초음파발생원에 의해 버블 생성시, 수면 위로 포그(fog)가 생성되도록 하여, 즉 상기 포그가 합쳐지기 전의 버블들을 운반하는 역할을 하여 수용탱크 전반의 버블을 순환시킴을 이용하여, 작은 사이즈의 버블을 고농도로 제조할 수 있게 된다. 또한, 본 발명은 포그의 발생(량)을 조절하여 생성되는 버블의 사이즈와 크기를 조절하는 것이 가능하게 된다(포그의 발생이 없거나 작은 경우 포그의 발생이 많은 경우보다 미세 버블의 융합이 이루어져 더 큰 사이즈를 가지게 됨).In addition, the present invention not only increases the solubility of gas, but also reduces the size and concentration of fine bubbles in the solvent, and it is possible to control the size and concentration of the bubbles. do. First, looking at the principle and problem of generating fine bubbles using a conventional ultrasonic vibrator, an ultrasonic vibrator located in water applies ultrasonic waves to water to vibrate water to generate fine bubbles. At this time, the ultrasonic wave has an effect only in a certain range by the straightness of the ultrasonic wave, and the pressure field generated when the ultrasonic vibrator is operated has different characteristics depending on the height of water. A traveling pressure field is generated near the surface of the ultrasonic vibrator and the generated bubble moves in a direction away from the vibrator, whereas in a standing wave field that occurs far from the surface of the ultrasonic vibrator. Bubbles gather in specific places at regular intervals. Since the bubbles have a Bjerknes force acting on each other in the wave field of the vibrator, coalescence occurs, which increases in size by being combined with each other, resulting in a decrease in concentration. Therefore, it becomes difficult to generate fine bubbles of small size and high concentration. Accordingly, in the present invention, when bubbles are generated by the ultrasonic generator, fog is generated above the water surface, that is, by circulating bubbles throughout the receiving tank by carrying the bubbles before the fog is combined. , It is possible to manufacture small-sized bubbles at high concentration. In addition, the present invention makes it possible to control the size and size of the generated bubbles by controlling the generation (amount) of fog. Will have a larger size).

또한, 본 발명은 포그에 의해 생성된 버블이 합쳐지지 않고 순환하므로 빠른 시간에 기체를 용해시킬 수 있고, 원하는 미세 버블를 생성할 수 있다. 또한, 본 발명은 기체를 용매 내 또는 초음파 발생원 근처에 공급할 필요가 없고, 고온 및 저온을 유지하기 위한 구성을 필요치 않아, 간단한 구조를 통해 소형화를 이룰 수 있고 빠른 시간 내에 기체를 용해시킬 수 있으며, 상온 및 상압의 조건에서 기체의 농도가 안정적으로 유지시킬 수 있다.In addition, in the present invention, since the bubbles generated by the fog circulate without being combined, it is possible to dissolve the gas in a short time and to generate the desired fine bubbles. In addition, the present invention does not need to supply gas in a solvent or near an ultrasonic generator, and does not require a configuration for maintaining high and low temperatures, and thus can achieve miniaturization through a simple structure and can dissolve the gas in a short time. The gas concentration can be stably maintained under the conditions of room temperature and pressure.

<실시예 1> 실험 장치의 준비<Example 1> Preparation of experimental apparatus

도 5에 도시된 바와 같이, 직육면체의 수조(100)를 준비하고, 상기 수조(100) 내 물과 일정 간격(H)을 가지도록 상기 수조(100)를 덮는 커버(200)를 준비하였다. 상기 수조(100)에는 물이 유입되는 유입구(미도시)가 형성되어 있으며, 상기 커버(200)에는 기체가 유입되는 유입로(미도시) 및 기체의 일부가 배출되는 배출로(미도시)가 형성되고, 상기 유입로에는 펌프의 작동에 의해 기체저장탱크에 저장된 기체를 공급하는 공급관(미도시)이 연결되고, 상기 배출로에는 상기 수조(100) 내 기체의 일부를 배출하는 배출관(미도시)이 연결되어 있다. 상기 수조(100) 내 하면에 초음파 진동자 세트 A(미도시)를 위치시키고, 상기 수조 내 좌측면 및 우측면에 하면으로부터 0.5cm 떨어진 곳에 초음파 진동자세트 B(미도시)를 위치시켜, 실험 장치를 준비하였다. 상기 초음파 진동자 세트 A는 16개의 초음파 진동자가 정 간격으로 하면에 부착되어 형성되며, 상기 초음파 진동자 세트 B는 좌측면에 세로 방향으로 정 간격으로 8개의 초음파 진동자가 위치하고 우측면에 세로 방향으로 정 간격으로 8개의 초음파 진동자가 위치하여 형성된다. 상기 수조(100)는 가로(l)는 31cm이고 세로가 31cm이며, 상기 초음파 진동자 각각은 1.7MHz의 가진 주파수를 가지고 20mm의 직경을 가지며, 48VDC 및 450mA의 전원에서 작동하게 된다. 또한, 상기 초음파 진동자는 15um 두께의 폴리아미드 필름으로 코팅하였다.As shown in FIG. 5, a rectangular parallelepiped water tank 100 was prepared, and a cover 200 covering the water tank 100 was prepared so as to have a predetermined distance H with water in the water tank 100. The water tank 100 is provided with an inlet (not shown) through which water is introduced, and the cover 200 includes an inlet through which gas is introduced (not shown) and a discharge channel through which a part of the gas is discharged (not shown). Is formed, and a supply pipe (not shown) for supplying the gas stored in the gas storage tank by the operation of a pump is connected to the inlet passage, and a discharge pipe (not shown) for discharging a part of the gas in the water tank 100 to the discharge passage. ) Is connected. An ultrasonic vibrator set A (not shown) is placed on the bottom of the tank 100, and an ultrasonic vibrator set B (not shown) is placed on the left and right sides of the tank at a distance of 0.5 cm from the bottom, thereby preparing an experimental device. I did. The ultrasonic vibrator set A is formed by attaching 16 ultrasonic vibrators to the lower surface at regular intervals, and the ultrasonic vibrator set B has eight ultrasonic transducers positioned at regular intervals in the vertical direction on the left surface and at regular intervals in the vertical direction on the right surface. It is formed by placing eight ultrasonic vibrators. The water tank 100 has a width (l) of 31 cm and a length of 31 cm, and each of the ultrasonic vibrators has an excitation frequency of 1.7 MHz and a diameter of 20 mm, and operates at a power of 48 VDC and 450 mA. In addition, the ultrasonic vibrator was coated with a polyamide film having a thickness of 15 μm.

<실시예 2> 기체의 용해도 및 미세버블에 대한 포그의 영향 확인<Example 2> Confirmation of the effect of fog on the solubility of gas and microbubbles

1. 실시예 1에서 준비된 실험 장치의 커버(200) 위치를 조절하여 수조의 하면과 커버 사이의 간격이 10cm가 되도록 한 후, 상기 수조(100)의 내부 가스를 모두 제거하고, 외부에서 상대압력 기준 0.5bar, 유속 400ml/min의 조건으로 상기 유입로를 통해 25℃의 이산화탄소(CO2)를 수조 내로 공급하고 이와 함께 일부의 이산화탄소를 배출로를 통해 배출되도록 하여 수소 내부가 0.2bar를 유지하도록 하였다. 이후, 상기 수조(100) 내부에 22℃의 DI 워터(3ℓ)를 공급하고(H는 대략 6.87cm임), 초음파 진동자 세트 A와 B를 각각 4분 동안 작동시켰다.1.After adjusting the position of the cover 200 of the experimental apparatus prepared in Example 1 so that the gap between the bottom of the water tank and the cover is 10 cm, all of the gas inside the water tank 100 is removed, and the relative pressure is applied from the outside. Under the condition of a standard 0.5 bar and a flow rate of 400 ml/min, carbon dioxide (CO 2 ) of 25°C is supplied into the water tank through the inlet passage, and some carbon dioxide is discharged through the discharge passage so that the inside of hydrogen is maintained at 0.2 bar. I did. Thereafter, DI water (3 L) of 22° C. was supplied into the water tank 100 (H is approximately 6.87 cm), and ultrasonic vibrators sets A and B were operated for 4 minutes, respectively.

2. 이후, 육안으로 포그가 발생하였는지 확인하고, 용액의 온도 및 이산화탄소 농도, 용액 및 포그에 포함된 버블의 크기와 농도를 측정하고, 상기 용액을 상온 및 상압에서 15분간 유지한 후 용액의 이산화탄소 농도를 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 물 및 포그에 포함된 버블의 크기와 농도의 측정은 NTA(Nanoparticle Tracking Analysis, Malvern사의 NS300)를 이용하여 측정하였다.2. Afterwards, check whether fog has occurred with the naked eye, measure the temperature and carbon dioxide concentration of the solution, and the size and concentration of the bubbles contained in the solution and fog, and hold the solution at room temperature and pressure for 15 minutes, and then carbon dioxide in the solution. The concentration was measured, and the results are shown in Table 1. The size and concentration of bubbles contained in water and fog were measured using NTA (Nanoparticle Tracking Analysis, Malvern's NS300).

2. 표 1을 보면, 초음파 진동자의 위치가 달라짐에 따라 포그 생성 여부를 결정할 수 있고, 포그가 발생하는 경우 기체 용해도를 증가시키고, 미세 버블의 크기를 줄일 수 있고 농도를 크게 할 수 있으며, 이는 포그가 기체가 용해된 미세 버블을 운반하였기 때문인 것으로 보인다. 또한, 포그가 발생하는 경우 상온 및 상온에서 기체의 농도를 안정적으로 유지함을 확인할 수 있다.2. Looking at Table 1, depending on the location of the ultrasonic vibrator, it is possible to determine whether or not to generate fog. If fog is generated, gas solubility can be increased, the size of fine bubbles can be reduced, and the concentration can be increased. This appears to be because the fog carried fine bubbles in which the gas was dissolved. In addition, when fog occurs, it can be confirmed that the concentration of the gas is stably maintained at room temperature and room temperature.

초음파 진동자 세트 A 사용Using ultrasonic oscillator set A 초음파 진동자 세트 B 사용Using ultrasonic oscillator set B 포그 생성 여부Whether fog is generated 발생Occur 미발생Not occurring CO2 농도(ppm)CO 2 concentration (ppm) 27202720 19871987 용액의 온도(℃)Solution temperature (℃) 2626 2525 15분 후의 CO2 농도(ppm) CO 2 concentration after 15 minutes (ppm) 29002900 17561756 물에 포함된 버블 크기(nm)Bubble size in water (nm) 159159 305305 물에 포함된 버블 농도(개수/ml)Bubble concentration in water (number/ml) 1.27×109 1.27×10 9 9.83×107 9.83×10 7 포그에 포함된 버블 크기(nm)Bubble size in fog (nm) 157157 -- 포그에 포함된 버블 농도(nm)Bubble concentration in fog (nm) 8.51×109 8.51×10 9 --

<실시예 3> 용매 및 기체를 달리하여 포그의 영향 확인<Example 3> Confirmation of the effect of fog by different solvents and gases

1. DI 워터 대신에 0.2mol의 K2SO4가 분산된 DI 워터를 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 2의 1과 동일하게 하여 실험하고, 4분 후의 이산화탄소의 농도를 측정하고, 용액을 상온 및 상압에서 15분간 유지한 후 용액의 이산화탄소 농도를 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.1. Except that DI water in which 0.2 mol of K 2 SO 4 was dispersed in place of DI water was used, the experiment was carried out in the same manner as in Example 2 1, and the concentration of carbon dioxide after 4 minutes was measured, and the solution After maintaining at room temperature and pressure for 15 minutes, the carbon dioxide concentration of the solution was measured, and the results are shown in Table 2.

2. 실시예 1에서 준비된 실험 장치의 커버(200) 위치를 조절하여 수조의 하면과 커버 사이의 간격이 20cm가 되도록 한 후, 상기 수조(100)의 내부 가스를 모두 제거하고, 외부에서 상대압력 기준 0.5bar, 유속 500ml/min의 조건으로 상기 유입로를 통해 25℃의 O2를 수조 내로 공급하고 이와 함께 일부의 O2를 배출로를 통해 배출되도록 하여 수소 내부가 0.3bar를 유지하도록 하였다. 이후, 상기 수조(100) 내부에 24℃의 DI 워터(5ℓ)를 공급하고(H는 대략 14.8cm임), 초음파 진동자 세트 A와 B를 각각 4분 동안 작동시켰다. 이후, O2의 농도를 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.2. After adjusting the position of the cover 200 of the experimental apparatus prepared in Example 1 so that the gap between the bottom of the water tank and the cover is 20 cm, all of the gas inside the tank 100 is removed, and the relative pressure from the outside O 2 of 25° C. was supplied into the water tank through the inlet passage under the condition of a standard 0.5 bar and a flow rate of 500 ml/min, and a portion of the O 2 was discharged through the discharge passage so that the inside of the hydrogen was maintained at 0.3 bar. Thereafter, DI water (5 liters) of 24° C. was supplied into the water tank 100 (H is approximately 14.8 cm), and ultrasonic vibrators sets A and B were operated for 4 minutes, respectively. Thereafter, the concentration of O 2 was measured, and the results are shown in Table 2.

3. 표 2를 보면, 용매 또는 기체를 달리하여도, 포그가 발생하는 경우 기체 용해도를 증가시키고, 상온 및 상온에서 기체의 농도를 안정적으로 유지함을 확인할 수 있다.3. From Table 2, it can be seen that even if the solvent or gas is different, the gas solubility is increased when fog is generated, and the concentration of the gas is stably maintained at room temperature and room temperature.

초음파 진동자 세트 A 사용Using ultrasonic oscillator set A 초음파 진동자 세트 B 사용Using ultrasonic oscillator set B CO2 농도(ppm)
(용매에 K2SO4 포함)CO 2 concentration (ppm)
(K 2 SO 4 included in the solvent) 39203920 27302730 15분 후 CO2 농도(ppm)
(용매에 K2SO4 포함) CO 2 concentration after 15 minutes (ppm)
(K 2 SO 4 included in the solvent) 45404540 26782678 O2 농도(ppm)O 2 concentration (ppm) 6161 4949

<실시예 4> 생성되는 포그 변화에 따른 기체 용해도, 버블의 크기 및 농도 확인<Example 4> Confirmation of gas solubility, bubble size and concentration according to the generated fog change

1. 실시예 1에서 준비된 커버(200)의 위치를 조절하여 수조의 하면과 커버 사이의 간격이 각각 3.2(H는 대략 0임), 10, 20cm로 한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 2의 1과 동일하여 실험하였다(단, 초음파 진동자 세트 A만 사용). 이후, 용액의 이산화탄소 농도, 용액에 포함된 버블의 크기와 농도를 측정하여, 그 결과를 표 3에 나타내었다.1.Example 2 under other conditions except that the distance between the bottom surface of the tank and the cover was set to 3.2 (H is approximately 0), 10, and 20 cm by adjusting the position of the cover 200 prepared in Example 1. The experiment was carried out in the same manner as in 1 of (however, only the ultrasonic vibrator set A was used). Thereafter, the carbon dioxide concentration of the solution, and the size and concentration of the bubbles contained in the solution were measured, and the results are shown in Table 3.

2. 표 3을 보면, 수면과 커버의 간격이 좁아질수록 기체의 용해도가 감소하고 물에 포함된 버블의 크기가 커지고 농도가 작아짐을 확인할 수 있어, 포그가 발생하여 위치하는 곳의 부피를 조절하여 기체의 용해도 및 물에 포함된 버블의 크기 및 농도를 조절할 수 있음을 알 수 있다.2. From Table 3, as the distance between the water surface and the cover decreases, it can be seen that the solubility of the gas decreases, the size of the bubble contained in the water increases, and the concentration decreases, so that the volume of the location where fog occurs is controlled. Thus, it can be seen that the solubility of the gas and the size and concentration of the bubbles contained in the water can be controlled.

간격 3.2cmThickness 3.2cm 간격 10cm10cm spacing 간격 20cm20cm spacing CO2 농도(ppm)CO 2 concentration (ppm) 19231923 27202720 28202820 물에 포함된 버블 크기(nm)Bubble size in water (nm) 288288 159159 147147 물에 포함된 버블 농도(개수/ml)Bubble concentration in water (number/ml) 8.8×107 8.8×10 7 1.27×109 1.27×10 9 4.05×109 4.05×10 9

<실시예 5> 작동 조건을 달리하여 미세 버블의 크기 및 농도 조절의 확인<Example 5> Confirmation of control of the size and concentration of fine bubbles by varying the operating conditions

1. 초음파 진동자 세트 A를 4분 동안 작동시키고 바로 초음파 진동자 세트 B를 4분 동안 작동시킨 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 2의 1과 동일하게 하여 실험하였다. 이후 물에 포함된 버블의 크기와 농도를 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타내었다.1. Except that the ultrasonic vibrator set A was operated for 4 minutes and immediately the ultrasonic vibrator set B was operated for 4 minutes, other conditions were tested in the same manner as in Example 2 1. After measuring the size and concentration of the bubbles contained in the water, the results are shown in Table 4.

2. 표 4를 보면, 진동자 A 또는 B만을 사용할 때와, 진동자 A와 B를 조합하였을 때, 다른 크기와 농도를 가지는 버블를 제조할 수 있음을 알 수 있어, 발생되는 포그를 조절하여 기체의 용해도로를 증가시킬 뿐만 아니라 다양한 크기와 농도를 가지는 미세 버블을 제조할 수 있음을 알 수 있다.2. From Table 4, it can be seen that bubbles having different sizes and concentrations can be produced when only vibrators A or B are used and when vibrators A and B are combined, so the solubility of gases is controlled by controlling the generated fog. It can be seen that not only the furnace can be increased, but also fine bubbles having various sizes and concentrations can be produced.

초음파 진동자 세트
A 사용Ultrasonic oscillator set
A use 초음파 진동자 세트
B 사용Ultrasonic oscillator set
B use 초음파 진동자 세트 A 사용후 초음파 진동자 세트 B 사용After using ultrasonic vibrator set A, use ultrasonic vibrator set B 버블크기(nm)Bubble size (nm) 159159 305305 187.1187.1 버블농도(개수/ml)Bubble concentration (number/ml) 1.27×109 1.27×10 9 9.87×107 9.87×10 7 9.1×108 9.1×10 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 such embodiments are only one embodiment embodying the technical idea of the present invention, and any changes or modifications may be made as long as the technical idea of the present invention is implemented. It should be construed as falling within the scope of.

1: 수용탱크 2: 기체제공부 3: 초음파발생원
4: 컨트롤러 5: 위치조절부 11: 용매유입로
12: 용매배출로 13: 기체유입로 14: 기체배출로
21: 밸브 22: 펌프 41: 용매공급부
42: 용매배출부 43: 기체공급부 44: 전원공급부
45: 포그조절부 46: 저장부 47: 제어부
111: 밸브 112: 펌프 121: 밸브
141: 밸브1: receiving tank 2: gas supply unit 3: ultrasonic generator
4: Controller 5: Positioning unit 11: Solvent inlet path
12: solvent discharge passage 13: gas inlet passage 14: gas discharge passage
21: valve 22: pump 41: solvent supply
42: solvent discharge unit 43: gas supply unit 44: power supply unit
45: fog control unit 46: storage unit 47: control unit
111: valve 112: pump 121: valve
141: valve

Claims (10)

액체 상태의 용매를 수용하는 수용탱크와; 상기 수용탱크 내 기체를 공급하는 기체제공부와; 상기 수용탱크 내에 수용된 용매에 초음파를 가하는 초음파발생원과; 상기 기체의 용해도를 증가시키기 위해, 상기 초음파발생원을 작동시켜 미세 버블 및 포그의 생성을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.A receiving tank for accommodating a liquid solvent; A gas supply unit for supplying gas in the receiving tank; An ultrasonic generator for applying ultrasonic waves to the solvent contained in the receiving tank; And a controller for controlling generation of fine bubbles and fog by operating the ultrasonic generator in order to increase the solubility of the gas. 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 수용탱크 내에 일정 수위로 용매가 공급되도록 제어하는 용매공급부를 포함하며,
상기 수용탱크 내 용매의 표면과 수용탱크 상면 사이에는 일정 간격이 형성되어 용매의 표면 위에서 생성된 포그가 위치할 수 있는 일정 공간이 형성될 수 있도록, 상기 용매공급부는 상기 수용탱크에 일정량의 용매를 공급하는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.The method of claim 1,
The controller includes a solvent supply unit for controlling the supply of the solvent to a predetermined level in the receiving tank,
The solvent supply unit supplies a certain amount of solvent to the receiving tank so that a predetermined space is formed between the surface of the solvent in the receiving tank and the upper surface of the receiving tank so that a predetermined space in which fog generated on the surface of the solvent can be placed. Gas dissolving device, characterized in that to supply. 제1항에 있어서,
초음파발생원의 설치 위치, 용매의 수위, 사용되는 초음파발생원의 개수, 초음파발생원이 발생시키는 초음파 주파수, 초음파발생원의 직경 중 어느 하나 이상의 조절을 통해, 포그가 발생하거나 발생하지 않도록 하는 것이 가능하며, 포그의 발생량을 조절하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 기체용해장치.The method of claim 1,
By adjusting any one or more of the installation location of the ultrasonic generator, the level of the solvent, the number of ultrasonic generators used, the ultrasonic frequency generated by the ultrasonic generator, and the diameter of the ultrasonic generator, it is possible to prevent or prevent fogging. Gas dissolving device, characterized in that it is possible to control the amount of generation. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는
기체의 용해도를 증가시키고, 특정 사이즈와 농도를 가지는 버블을 생성하기 위해 저장부에 저장된 설정테이블에 따라, 상기 초음파발생원이 용매에 초음파를 가하는 작동을 제어하여 포그 발생량을 조절하는 포그조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.The method of claim 1, wherein the controller
In order to increase the solubility of gas and to generate bubbles having a specific size and concentration, according to a setting table stored in the storage unit, the ultrasonic generator includes a fog control unit that controls the operation of applying ultrasonic waves to the solvent to control the amount of fog generated. Gas dissolving device, characterized in that. 제4항에 있어서,
상기 기체용해장치는 상기 초음파발생원의 수용탱크 내에서의 위치를 조절하는 위치조절부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.The method of claim 4,
The gas dissolving device further comprises a position adjusting unit for adjusting the position of the ultrasonic generator in the receiving tank. 제5항에 있어서, 상기 포그조절부는
상기 위치조절부를 제어하여 초음파발생원을 용매 내의 특정 위치에 위치시킨 후 초음파발생원에 일정 시간 전원이 공급되도록 하여 특정량의 포그가 발생되도록 하는 조절모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.The method of claim 5, wherein the fog control unit
And a control module that controls the position control unit to position the ultrasonic generator at a specific position in the solvent, and then supplies power to the ultrasonic generator for a certain amount of time to generate a specific amount of fog. 제5항에 있어서, 상기 포그조절부는
상기 위치조절부를 제어하여 초음파발생원을 용매 내의 제1의 위치에 위치시킨 후 초음파발생원에 일정 시간 전원이 공급되도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하고, 연이어 상기 위치조절부를 제어하여 초음파발생원을 용매 내의 제2의 위치에 위치시킨 후 초음파발생원에 일정 시간 전원이 공급되도록 하여 일정량의 포그가 발생되도록 하는 조합모듈을 포함하며, 상기 제1의 위치와 제2의 위치는 서로 상이하며, 상기 초음파발생원이 제1의 위치에 있을 때 발생하는 포그량과 제2의 위치에 있을 때 발생하는 포그량은 달라지게 되는 것을 특징으로 하는 기체용해장치. The method of claim 5, wherein the fog control unit
The position control unit is controlled to position the ultrasonic generator at the first position in the solvent, and then power is supplied to the ultrasonic generator for a certain amount of time to generate a certain amount of fog, and the position control unit is subsequently controlled to control the ultrasonic generator in the solvent. It includes a combination module that generates a certain amount of fog by supplying power to the ultrasonic generator for a certain period of time after being positioned at the position of 2, wherein the first position and the second position are different from each other, and the ultrasonic generator is A gas dissolving device, characterized in that the amount of fog generated when in the position 1 and the amount of fog generated in the second position are different. 제5항에 있어서, 상기 초음파발생원은
초음파 진동자가 사용되는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.The method of claim 5, wherein the ultrasonic generator is
Gas dissolving device, characterized in that the ultrasonic vibrator is used. 제5항에 있어서, 상기 컨트롤러는
기체가 용해되고 미세 버블이 포함된 용액이 상기 수용탱크에서 배출되도록 제어하는 용매배출부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.The method of claim 5, wherein the controller
A gas dissolving device, characterized in that it further comprises a solvent discharge unit for controlling the gas to be dissolved and the solution containing fine bubbles to be discharged from the receiving tank. 제5항에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 기체제공부의 작동을 제어하여 상기 수용탱크 내에 일정 유량으로 기체가 공급되도록 하는 기체공급부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기체용해장치.The method of claim 5, wherein the controller
Gas dissolving device, characterized in that it further comprises a gas supply unit for controlling the operation of the gas supply unit to supply gas at a constant flow rate in the receiving tank.
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