KR20220096953A - 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기를 개시한다.
본 발명에 따른 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기는, 내부에 식품을 보관하기 위한 케이스 및 이 케이스의 일측에 설치되어 케이스 내부의 공기를 일측에서 흡입하여 타측으로 배출하기 위한 통로를 제공하기 위한 메인관로; 상기 메인관로의 내부에 상대적으로 감소된 지름으로 구비되는 관로 요소로 외부 일측에 설치된 수분 공급기로부터 수분 클러스터를 공급받되 수분의 온도가 0~100℃인 반응관로; 상기 반응관로 일측에 하나 또는 간격을 두고 복수 설치되어 0.1kw~10kw의 공급에너지를 가진 알에프를 조사하여 공급된 수분에 대한 유전가열 작용을 통해 단위 물분자들로 분리시켜 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 개질화시키는 알에프공급모듈; 상기 반응관로에 형성되는 것으로 알에프공급모듈을 통하여 단위 물분자들로 분리되어진 초미세 물방울을 상기 반응관로의 외측으로 공급하기 위하여 반응관로 외측에 형성된 복수의 배출홀 로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 단분자 형태의 물분자를 연속적 제공이 가능함에 따라 처리대상물과의 반응효율을 높일 수 있으며, 반응 후의 잔여물이 물로 변함에 따라 환경오염물질의 발생 억제와 함께 초리효율의 극대화를 꾀할 수 있는 유용한 효과가 기대된다.
본 발명에 따른 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기는, 내부에 식품을 보관하기 위한 케이스 및 이 케이스의 일측에 설치되어 케이스 내부의 공기를 일측에서 흡입하여 타측으로 배출하기 위한 통로를 제공하기 위한 메인관로; 상기 메인관로의 내부에 상대적으로 감소된 지름으로 구비되는 관로 요소로 외부 일측에 설치된 수분 공급기로부터 수분 클러스터를 공급받되 수분의 온도가 0~100℃인 반응관로; 상기 반응관로 일측에 하나 또는 간격을 두고 복수 설치되어 0.1kw~10kw의 공급에너지를 가진 알에프를 조사하여 공급된 수분에 대한 유전가열 작용을 통해 단위 물분자들로 분리시켜 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 개질화시키는 알에프공급모듈; 상기 반응관로에 형성되는 것으로 알에프공급모듈을 통하여 단위 물분자들로 분리되어진 초미세 물방울을 상기 반응관로의 외측으로 공급하기 위하여 반응관로 외측에 형성된 복수의 배출홀 로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 단분자 형태의 물분자를 연속적 제공이 가능함에 따라 처리대상물과의 반응효율을 높일 수 있으며, 반응 후의 잔여물이 물로 변함에 따라 환경오염물질의 발생 억제와 함께 초리효율의 극대화를 꾀할 수 있는 유용한 효과가 기대된다.
Description
본 발명은 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식품을 냉장 상태에서 보관 저장하기 위한 내장실 내부의 악취를 제거하고 멸균 공기를 공급하여 식품의 보존상태를 양호하게 유지시킬 수 있도록 하느 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 생성기에 관한 것이다.
최근 들어 실내에서의 거주 시간이 늘어나고 실내 공간이 점차 밀폐됨으로써 실내 공기질에 대한 관심이 높아지고 있으며, 실내 공기를 오염시키는 물질은 외기에서 실내로 유입되거나 또는 거주자의 실내 활동에 따라 자체적으로 발생되는 오염물질의 농도가 높을 수록 심하게 나타날 수 있다.
이러한, 분진 및 오염물질들은 보다 세분화하여 퓸(Fume), 미스트, 연기 및 휘발성유기화합물(VoCs) 등의 환경오염물질과 인간에게 해를 끼칠 수 있는 바이러스(인플루엔자, 구제역, 지카, 사스 등) 등이 있으며, 퓸의 경우 지름 0.1 미크론 이하이며 가스 상태에서 응축하여 생긴 고형 미립자로, 금속으로부터 증발하여 기체로 된 성분이 대기 중에서 산화한 후 응축하여 된 고형미립자이며, 상기 미스트는 액체가 증발한 후 응축하여 생긴 액체 미립자로 분무 또는 비말화(飛沫化)를 통해 생성되고, 상기 연기는 연소에 의해 생기는 미립자상의 탄화물이다.
한편, 미생물성 오염물질의 경우 공기 중에 부유하는 먼지나 수증기에 부착되는 부유세균, 지표면으로 낙하는 낙하세균, 대기중의 미생물 등으로 구분되며, 공기 중에 부유하고 있는 세균은 먼지나 수증기 등에 미생물 들이 부착되어 생존하고 있으며, 이 미생물이 다습하고 공기질이 나쁠 경우 잘 증식하는 특성을 갖는다.
또한, 이 미생물은 각종 살포제, 공기정화기, 냉장고, 가습기, 애완동물 등으로부터 기인하며, 환기장치나 공조기의 덕트 내에 쌓인 먼지가 실내먼지와 미생물성 물질의 또 다른 발생원인이 되기도 한다.
특히, 식품을 보관하는 저온고나 냉장고 또는 냉장시설의 경우 다양한 식품을 한곳에 장기 보관함에 따라 변질과 부패에 따른 악취 발생이 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하고자 종래에는 냉장고 내의 공기를 탈취 또는 멸균시키기 위한 기술이 제안된 바 있으며, 대표적으로 건식방식과 습식방식으로 대별된다.
건식 방식의 경우 오염된 공기를 팬으로 흡입한 뒤, 필터를 강제 통과시켜 이 과정에서 먼지나 세균류가 걸러지도록 한 것으로 여과 밀도가 서로 다른 필터를 순차 배치하여 입자가 큰 먼지에서 미세 먼지를 걸러내도록 구성되어 있다. 여기서, 상기 필터는 0.3의 입자에 대해 집진효율이 80%에서 99.97%에 이르는 고밀도의 필터로서 작은 입자의 집진에 효율적이지만, 사용기간이 오래되어 필터의 여재에 침착된 먼지입자가 늘어나게 되면 압력손실이 커지게 되면서 풍량이 감소하게 되어 공기 청정기의 정화용량이 감소하게 되고, 필터의 오염으로 인한 오염 배출원이 될 수도 있으므로 새로 교체를 해야만 한다.
따라서, 주기적인 여과필터의 교환과 폐기로 인한 고비용 발생뿐만 아니라 환경오염의 원인이 되는 단점이 있으며, 대부분의 건식방식의 공기청정기에서는 집진용량과 여과필터의 수명을 늘리기 위해 전처리 필터와 중성능 필터를 함께 사용하고 있으나, 수시로 각각의 필터를 청소, 교체해야 하는 불편함이 따른다.
습식 방식의 경우 흡입한 공기를 물을 분사시켜 생성되는 액적액막기포 등에 공기 중의 부유하고 있는 먼지 입자들이 접촉함으로써 관성충돌직접흡수확산이 이루어져 먼지 입자들을 제거하는 방식으로서, 이러한 방식은 건식방식에 비하여 별도의 필터를 사용하지 않으므로 그에 따른 교체 필요성이 없는 장점이 있으나 물을 자주 갈아주지 않는 경우 세균번식에 의한 오염발생 및 비교적 큰 입자의 오염물질 처리만 가능하여 미세 먼지에 대한 집진효율이 낮은 폐단으로 인해 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.
한편, 최근 들어서는 상기 건식방식의 공기청정기에 양전하를 띠고 있는 오염된 먼지나 양이온을 중화시킬 수 있도록 음이온 발생장치를 부가 구성하고 있으나, 상기 음이온 발생장치의 경우 음이온 발생시 오존 발생에 따른 폐해가 있는 단점이 있다.
이외에도 자외선(UV)램프를 부가 설치하여 자외선을 이용한 살균을 도모하는 장치가 제안되었으나 자외선 광원으로부터 일정거리(예컨대, 대략 20cm 이내)에서 일정한 접촉시간을 거쳐야 오염원에 대한 살균, 탈취와 같은 작용이 이루어지므로 장치내로 공기가 충분히 유입되어야 적절한 효과를 얻을 수 있으며 광원으로 사용되는 램프의 오염정도나 수명한계에 따라 그 효과는 제한적이다. 또한 공기 중에 부유하는 오염원이 아닌 시설내부에 부착된 오염원은 제거할 수 없는 단점이 있다.
이외에도 오존발생장치를 부가 설치한 장치가 있으나, 오존살균은 공기 또는 산소를 이온화하여 만들어진 오존을 사용하여 공기 중 오염원의 제거와 함께 부착된 오염원의 제거에 효과적이며 잔여물이 남지 않아 최근의 소비형태의 제품을 다루는 시설에 적합하지만, 오존 사용시 실내 거주 안전성의 문제 외에 생활환경에서 수시로 발생하는 오염원의 효과적 제거를 위한 보완장치가 미흡한 실정이다. 이는 일반적인 공기살균기의 경우 기준은 0.05ppm이하로 규정하고 있는데 식품과학 분야에서 일반적으로 알려진 바에 따르면, 오존농도가 최소 0.5ppm이상일 때 수초에서 수분의 시간에 사멸율은 99.9%이상을 나타내기 때문에 그 이하 농도의 오존 또는 활성종이 가지는 살균력은 제한적일 수 밖에 없다.
이와 같이 종래 기술에 따른 플라즈마 발생기나 오존 발생기 및 자외선램프를 이용한 공기청정기의 경우 공기 중 부유하는 미생물의 부착 및 증식속도를 고려하거나 잦은 오염원이 유입되는 시설의 경우 살균력을 안정되게 유지시질 수 있어야 하나 현실적으로 오존이나 플라즈마의 경우 반응시간이 수초 이하이어서 생성과 동시에 소멸됨에 따라 실내 공기 내 부유균과 같은 미생물 제거효율을 높이는데 한계가 있을 뿐만 아니라 오염원의 잦은 유입 및 유입된 미생물이 시설, 장치, 보관품 등의 표면에 고착하여 부착균이 되는 경우 이러한 오염원 제거가 불가능한 단점이 있었다.
즉, 종래 기술에 따른 공기청정기는 단순히 실내 공기를 흡입하여 헤파 필터 등의 고밀도 여과재를 통과시켜 오염물질을 걸러내는 방식을 통해 먼지나 이물질을 제거하여 실내 오염정도를 낮출 수는 있는 것에 불과하고, 플라즈마 발생기, 이온발생기, 자외선 램프 및 오존발생기를 부착한 공기청정기의 경우에도 대장균이나 살모넬라균 등과 같은 병원성 균을 비롯하여 실내벽이나 물품등에 고착한 곰팡이 및 각종 악취의 원인물질 등에 대한 지속적이고 효과적인 살균소독이 어려운 문제점이 있었다.
또 다른 종래기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0042081호를 통해 ' 나노 버블 발생기 및 나노 버블 발생장치'가 제안된 바 있으며, 그 청구항 1에는 '하우징; 적어도 하나의 블레이드; 적어도 하나의 제1 자석; 및 적어도 하나의 제2 자석을 포함하는 나노 버블발생기로서, 상기 하우징은, 매크로 버블이 함유된 액체를 수용하기 위한 입구; 상기 입구의 하류에 작동 가능하게 배치된 제1 챔버; 상기 제1 챔버의 하류에 작동 가능하게 배치된 제2 챔버; 및 상기 제2 챔버의 하류에 작동 가능하게 배치된 출구를 형성하고 상기 적어도 하나의 블레이드는, 상기 제1 챔버 내에 위치되며, 사용시, 이러한 매크로 버블을 마이크로 버블로 변환하기 위하여 액체에 함유된 마이크로 버블을 절단하며; 상기 적어도 하나의 제1 자석은 상기 제2 챔버 내에 위치되며; 상기 적어도 하나의 제2 자석은 상기 제2 챔버와 관련되고, (ⅰ) 적어도 하나의 제1 자석 및 적어도 하나의 제2 자석은, 적어도 하나의 제1 자석의 극성이 적어도 하나의 제2 자석의 극성에 반대가 되도록 배치되며, (ⅱ) 적어도 하나의 제1 자석은 적어도 하나의 제2 자석에 대해 이동 가능한 나노 버블 발생기.'가 제안된 바 있다.
그러나 상기 종래기술에 따른 나노 버블 발생기는 마이크로 버블을 블레이드를 사용하여 물리적으로 절단하는 기술로서 다수의 물분자가 군집을 이룬 단위 표면적인 큰 상태의 물방울을 쪼개는데 한계가 있으며, 특히 단분자 형태로 가공하기에는 불가능한 단점이 있었다.
또 다른 종래기술로는 대한민국 공개특허공보제10-2006-0085647호를 통해 스트리머 방전을 이용하는 공기정화장치가 제안된 바 있으나, 스트리머 방전으로 래디컬을 발생시키고, 상기 래디컬 등의 확산 현상에 의해 살균 처리를 수행하여 살균 성능 향상이 어려운 문제점이 있으며, 또한, 살균 처리 성능을 향상시키기 위하여 방전 강도를 높여야 하므로 다량의 오존이 규정치 이상으로 발생하는 문제점이 있다.
또한 라디컬에 의한 살균 처리 성능을 향상시키기 위하여 촉매수단을 필요로 하고 이러한 촉매수단은 토출구측에 공기 유로와 수직한 방향으로 배치됨에 따라 공기 유동의 방해가 되어 차압을 증가시키고, 종래기술들에 개시된 방전유닛의 구조는 공기 유동을 방해하여 차압이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 방전유닛의 형상에 제약이 따르고, 이에 따라 다양한 형상의 공기청정기에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 공기 중의 여러 오염물질을 비롯한 바이러스를 안전하고 신속하게 제거 및 살균시킬 수 있는 기술개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 단분자 형태의 초미세 물방울은 다수의 물분자가 군집을 이룬 클러스터형태의 물방울과 달리 단위 표면적이 매우 크면서 단분자 상태의 유전 쌍극자가 노출되어 있어 화학적 반응성이 매우 뛰어나면서도 유해성이 없는 물분자를 생성시킬 수 있는 알에프를 이용한 초미세 물방울 발생 장치를 이용한 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 관로 상에 수분공급기에 의하여 수분을 공급하고, 알에프공급기에 의하여 알에프에너지를 공급함으로서 관로상의 수분을 유전가열 증발시킴으로써 단분자형태의 물분자를 형성시키며, 관로의 외측에 형성되어진 타공홀을 통하여 관로 외부로 토출되어짐으로써 단분자형태의 초미세물방울을 연속적으로 생성하여, 컴팩트하면서 공기 중의 오염물질에 대한 효과적인 제거가 가능한 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기는, 내부에 식품을 보관하기 위한 케이스 및 이 케이스의 일측에 설치되어 케이스 내부의 공기를 일측에서 흡입하여 타측으로 배출하기 위한 통로를 제공하기 위한 메인관로; 상기 메인관로의 내부에 상대적으로 감소된 지름으로 구비되는 관로 요소로 외부 일측에 설치된 수분 공급기로부터 수분 클러스터를 공급받되 수분의 온도가 0~100℃인 반응관로; 상기 반응관로 일측에 하나 또는 간격을 두고 복수 설치되어 0.1kw~10kw의 공급에너지를 가진 알에프를 조사하여 공급된 수분에 대한 유전가열 작용을 통해 단위 물분자들로 분리시켜 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 개질화시키는 알에프공급모듈; 상기 반응관로에 형성되는 것으로 알에프공급모듈을 통하여 단위 물분자들로 분리되어진 초미세 물방울을 상기 반응관로의 외측으로 공급하기 위하여 반응관로 외측에 형성된 복수의 배출홀로 구성된 것을 그 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 수분공급기는 고온의 증기를 공급하는 증기발생기 또는 고압의 수분을 노즐을 통해 분무하는 분무기 또는 초음파발진을 이용한 초음파발진기 중 어느 하나 인 것에 있다.
본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 반응관로는 내부의 온도를 높이도록 전원을 공급받아 가열작용을 하는 발열히터가 내측 또는 외측에 구비되는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 반응관로는 일측에 초기 플라즈마 방전을 형성하기 위한 착화기;를 포함하여 구성된 것에 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 반응관로에 외측에 구비되어 토출되는 기체 중 단분자형태의 물분자 농도를 측정하기 위한 유전율 측정모듈; 상기 유전율 측정모듈가 제어회로에 연결되어 상기 수분공급기 및 알에프공급모듈에 제어신호를 인가하는 컨트롤러로 구성되는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 반응관로는 기체를 와류형태로 토출하기 위하여 배출홀이 사선으로 형성된 것에 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 메인관로는 일측에 공기를 흡입하기 위한 흡입팬 또는 송풍팬이 설치되는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 메인관로는 일측에 내부압력을 조절하기 위한 압력펌프가 연결된 것에 있다.
본 발명에 따른 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기는 단분자 형태의 수 옹스트롬 크기의 단분자형태의 초미세물방울을 연속적으로 생성시킬 수 있으며, 이러한 단분자 형태의 초미세 물방울 이용한 여러 악취유발 물질의 효과적인 제거를 위한 장치에 적용시킬 수 있는 유용한 효과가 기대된다.
즉, 수 옹스트롬 크기의 단분자형태의 초미세물방울을 연속적으로 생성시킬 수 있으며, 알에프에너지에 의해 플라즈마 방전을 발생시켜 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼을 형성시킬 수도 있다. 이들 단분자형태의 초미세물방울, 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼을 이용한 여러 악취유발물질에 대한 효과적인 제거가 가능한 이점이 기대된다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명에 따른 물분자들끼리 수소결합으로 군집을 이루고 있는 수분(클러스터형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환과정에 대한 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환에 대한 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환에 대한 화학반응식 모식도.
도 4는 본 발명에 따른 실시사례로서 초미세물방울의 화학반응식 예시 모식도.
도 5는 본 발명에 따른 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기에서 알에프 가열에 의한 수분의 물분자로서의 변환 및 알에프 플라즈마 방전에 의한 개질화 변화를 설명하기 위한 개념도,
도 6은 본 발명에 따른 초미세물방울의 농도를 측정 개념도.
도 7은 본 발명에 따른 알에프 플라즈마 초미세물방울 생성방법의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환에 대한 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환에 대한 화학반응식 모식도.
도 4는 본 발명에 따른 실시사례로서 초미세물방울의 화학반응식 예시 모식도.
도 5는 본 발명에 따른 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기에서 알에프 가열에 의한 수분의 물분자로서의 변환 및 알에프 플라즈마 방전에 의한 개질화 변화를 설명하기 위한 개념도,
도 6은 본 발명에 따른 초미세물방울의 농도를 측정 개념도.
도 7은 본 발명에 따른 알에프 플라즈마 초미세물방울 생성방법의 구성도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 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 있는 것을 의미한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 물분자들끼리 수소결합으로 군집을 이루고 있는 수분(클러스터형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환과정에 대한 개념도이다.
도면에는 수분을 구성하고 있는 클러스터형태의 물분자들(10)이 알에프 유전가열에 의해 단분자형태의 물분자(20)로 변환되는 과정을 설명하기 위한 개념도이다. 물분자를 구성하고 있는 산소(Oxygen)는 상대적으로 강한 전자친화력에 의해 일정부분 전기음성도를 가지므로 약한 음전하(δ-)를 지니고, 물분자를 구성하고 있는 수소(hydrogen)는 상대적으로 약한 전자친화력에 의해 약한 전기음성도를 가지므로 약한 양전하(δ+)를 띠게 된다. 이와 같이 약한 음전하(δ-)를 지닌 산소와 약한 양전하(δ+)를 띤 수소간의 결합은 수소결합(hydrogen bonds)를 형성하여 클러스터 형태를 지니게 된다. 직접가열 혹은 대류가열 방식에 의한 액체의 물을 가열하는 경우, 물분자사이의 수소결합을 끊기가 어려워 물분자들은 클러스터(10) 형태로 증발하게 된다. 그러나 알에프(혹은 전자기파)에 의한 유전가열의 경우, 물분자가 지니고 있는 수소의 양전하(δ+)와 산소의 음전하(δ-)를 전기장에너지를 사용하여 흔들어 놓는 방식의 유전가열을 통하여 물분자 클러스터(10)로부터 단분자 형태의 물분자(20)들로 떼어놓을 수 있게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환에 대한 개념도이다. 물분자 클러스터(10)가 알에프 유전가열에 의해 단분자형태의 물분자(20)들로 변환한 후, 더욱 더 알에프 에너지를 조사하게 되면 플라즈마 방전현상이 발생하며 이 과정에서 단분자형태의 물분자(20)는 화학적 반응성이 매우 뛰어나서 화학반응이 신속하게 이루어지는 효과가 있으며, 부산물로서 물을 형성하므로 환경오염의 피해를 줄일 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환에 대한 화학반응식 모식도이다. n개의 물분자들로 이루어진 단위 클러스터가 알에프 유전가열에 의해 n개의 단분자형태의 물분자로 변환된 사례를 보여주고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 실시사례로서 초미세물방울의 화학반응식 예시 모식도이다. 환경유해물질 중 하나인 톨루엔 혹은 클로로포름에 대한 화학적 분해의 일 실시예로서 화학적 반응성이 매우 뛰어난 단분자형태의 물분자를 만나 분해되는 과정을 보여주고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기에서 알에프 가열에 의한 수분의 물분자로서의 변환 및 알에프 플라즈마 방전에 의한 개질화 변화를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 초미세물방울의 농도를 측정 개념도이다. 단분자 형태의 물분자(1)은 수소의 양전하(δ+)와 산소의 음전하(2δ-)로 인하여 양의 전하와 음의 전하가 분극되어진 단위 유전체분자(2)로 인식되어 질 수 있다. 이러한 유전체분자는 두 개의 전극판에 인가되는 전압을 측정하게 되는 경우, 군집을 이루는 클러스터(10)형태의 물분자와 단분자(1) 형태의 물분자일 때 측정되는 전압의 차이가 발생되어 단분자형태의 물분자 농도를 측정할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 알에프 플라즈마 초미세물방울 생성장치의 구성도이다.
도면에는 수분을 공급하기 위한 수분공급기로부터 수분을 공급받기 위한 수분공급부(51), 상기 수분공급기로부터 수분을 공급받는 반응관로(54), 상기 수분공급기에 의해 상기 반응관로 내로 공급되어진 수소결합으로 이루어진 수분 클러스터를 알에프에 의해 유전가열함으로써 단위 물분자들로 분리시켜 초미세물방울로 변환시키기 위한 장치로서 상기 반응관로의 일측에 구비된 알에프공급모듈(53), 상기 알에프공급모듈로부터 반응관로(54) 내부로 조사하기 위한 알에프 안테나(52), 상기 알에프공급모듈을 통하여 단위 물분자들로 분리되어진 초미세 물방울을 상기 반응관로의 외측으로 공급하기 위하여 반응관로 외측에 형성된 복수의 배출홀(55)와 상기 반응관로를 감싸는 관로요소로 내부에 처리대상 기체가 통과하는 메인관로(57)로 이루어진 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기가 도시되어 있다.
이상의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기 의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명은 크게 수분을 공급하기 위한 수분공급기(미도시)와, 복수의 배출홀(55)을 형성한 반응관로(54)와, 상기 반응관로(54)의 내부로 알에프를 조사하기 위한 알에프공급모듈(53)과, 배출홀(55) 그리고 메인관로(57)로 구성된다.
도시하지는 않았으나, 본 발명은 냉장고 또는 냉장시설 또는 식품을 보관하기 위한 설비나 장치에 적용될 수 있으며, 본 발명에서는 편의상 냉장식품을 보관 저장할 수 있도록 수용공간을 제공하는 케이스를 외체로 지정하여 설명하였다.
케이스는 도시하지는 않았으나 외체를 형성하는 것으로 내부에는 온도를 냉장상태로 유지시킬수 있도록 하기 위한 공지의 열교환기 냉각모듈 이 구성되어 있으며, 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.
수분공급기는 후술할 반응관로(54)의 내부로 클러스터 형태의 수분을 공급하기 위한 요소이다.
이러한 수분공급기는 고온의 증기를 공급하는 증기발생기 또는 고압의 수분을 노즐을 통해 분무하기 위한 분무기 또는 초음파 발진을 이용한 초음파 발진기 중 어느 하나가 사용될 수 있으며, 이외에도 공지의 가열식, 초음파식, 자연기화식 및 복합식 등 수분의 입자를 작게하여 공급할 수 있는 특징을 갖는다면 공지의 다양한 기술이 적용되어도 무방하다.
한편, 본 발명에서는 바람직하게는 노즐 분무기가 사용되는 것을 제안하며, 이때의 수분의 온도는 50~100℃의 범위를 갖는 것이다. 이는 고온의 수분 클러스터가 공급되는 경우 후술할 알에프공급모듈(53)에 의한 유전가열에 의한 개질화 작용이 용이해지기 때문이다.
반응관로(54)는 상기 수분공급기로부터 0~100℃의 온도를 갖는 수분 클러스터를 공급받는 일종의 관로이다. 이러한 반응관로(54)는 내부에 공급된 수분의 온도를 높이도록 전원을 공급받아 발열 작용을 하는 발열히터가 내측 또는 외측에 구비될 수 있으며, 이때의 발열히터는 가열과정 중 후술할 알에프공급모듈(53)에 의한 유전가열이 아닌 히터가열을 통하여 일정 온도까지 상승시키기 위한 역할을 한다.
한편, 상기 반응관로(54)는 내부에 상기 수분공급기로부터 공급되는 수분의 온도가 설정치를 충족하는지 여부를 확인할 수 있도록 온도감지센서가 구비될 수 있으며, 이러한 온도감지센서는 회로적으로 연결된 제어요소인 컨트롤러에 감지신호를 인가하고, 상기 컨트롤러는 전기적으로 연결된 발열히터의 온도를 제어하도록 구성될 수 있을 것이다.
또한, 상기 반응관로(54)는 일측에 초기 플라즈마 방전을 형성하기 위하여 컨트롤러에 의해 제어를 받아 동작하는 착화기가 구비될 수 있으며, 이때의 착화기는 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에서의 반응관로(54)는 알에프가 통과할 수 있는 비금속성으로 제공되거나 적어도 그 일부가 비금속성 외벽으로 이루어지는 구성이다.
알에프공급모듈(53)은 상기 반응관로(54)의 일측에 하나 또는 간격을 두고 복수 설치되어 외부로부터 전원을 공급받아 알에프를 조사하는 요소이다.
이러한 알에프공급모듈(53)은 0.1kw~10kw의 공급에너지를 가진 알에프를 조사하여 공급된 수분에 대한 유전가열 작용을 통해 단위 물분자들로 분리시키는 과정을 통해 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 개질화를 유도하기 위한 것으로, 상기 반응관로(54)의 크기와 처리용량에 따라 공급에너지의 크기는 적절하게 설계 반영될 수 있다. 즉, 본 발명에서의 알에프공급모듈(53)은 하나 또는 복수개로 구성될 수 있다.
이와 같은 구성의 알에프공급모듈(53)은 고온의 수분 클러스터에 대해 알에프를 조사함으로써, 수분 클러스터에 유전가열을 일으키게 되고, 결과적으로 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 개질화 된다. 이렇게 개질화 된 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼은 널리 알려진 바와 같이 공기 중의 오염물질을 제거하게 되며, 본 발명에서는 상기 반응관로(54)에 형성된 배출홀(55)을 통해 메인관로(57)의 내부로 유입되면서 메인관로(57)를 경유하는 공기 중의 오염물질과 반응하여 제거하게 된다.
이러한 반응관로(54)는 개질화 된 이온과 초미세 물방울을 와류 형태로 토출하기 위하여 배출홀(55)이 사선으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 알에프공급모듈(53)은 제어신호를 인가받아 알에프를 발생시키는 하나 또는 복수개로 이루어진 알에프공급기와, 상기 알에프공급기의 알에프 출력량 또는 반사량 신호를 측정하는 알에프 측정기와, 상기 알에프 측정기의 측정신호를 인가받아 알에프의 출력량 또는 메인관로 내부로의 물분자급량을 설정치 범위 내에 유지되도록 제어하는 알에프 제어기로 구성되는 것을 제안한다.
메인관로(57)는 상기 반응관로(54)를 감싸는 관로요소로 내부에 처리대상 기체인 오염공기가 통과하는 구성을 갖는다.
이러한 메인관로(57)는 일측에 정화대상 공기를 흡입하기 위한 흡입팬 또는 송풍팬이 설치되며, 이들 흡입팬과 송풍팬은 컨트롤러의 제어신호를 받아 동작이 제어되도록 구성되며, 이는 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명에서의 메인관로(57)는 일측에 내부압력을 조절하기 위한 압력펌프가 연결되는 구성이며, 이러한 압력펌프 역시 상기 컨트롤러에 연결되어 제어신호를 인가받아 동작이 제어되도록 구성된다.
이외에도 상기 메인관로(57)의 입구와 출구측에는 건식여과요소인 공지의 다양한 필터가 구비되는 것도 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기는, 상기 반응관로에 외측에 구비되어 토출되는 기체 중 단분자형태의 물분자 농도를 측정하기 위한 유전율 측정모듈과, 상기 유전율 측정모듈가 제어회로에 연결되어 상기 수분공급기 및 알에프공급모듈에 제어신호를 인가하는 컨트롤러를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은 메인관로(57)를 경유한 공기의 성분을 검출하기 위한 단분자 형태의 물분자 농도 측정기와, 온도측정을 위한 온도측정기가 설치될 수 있으며, 상기 물문자 농도 측정기와 온도측정기로부터 검출된 측정값을 컨트롤러에서 인가받아 상기 반응관로(54)에 공급되는 수분의 공급량과 및 알에프 에너지의 공급량을 선택적으로 제어하도록 회로 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기 의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 액체상태 혹은 클러스터 상태의 물을 가열함에 있어서, 복수의 물분자들 사이에 작용하는 수소결합의 고리를 단절시키기 위한 수단으로서, 알에프 즉, 전자기파에너지를 조사하여 물분자가 지니고 있는 전기 쌍극자를 자극하여 인접한 물분자와의 수소결합을 끊어내도록 유도하여 결과적으로 단분자 형태의 물분자를 형성시킴과 아울러 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 개질화시키는데 그 기술적 특징이 있다.
이러한 본 발명은 상기 반응관로(54)의 내부에 고온의 수분 클러스터가 공급됨과 동시에 알에프공급모듈(53)에서 알에프를 조사하게 되면, 상기 수분 클러스터는 유전가열함으로써 단위 물분자들로 분리시켜 이온화 또는 라디칼화를 위한 개질을 유도하게 된다.
이렇게 개질화 된 단위 물분자를 비롯한 라디칼화 된 물질은 반응관로(54)의 배출홀(55)을 통해 메인관로(57)의 내부로 공급되어지며, 이때 상기 메인관로(57)의 내부로 유입되는 정화대상 공기 중에 포함된 악취유발 물질을 비롯한 오염물질은 상기 이온화 또는 라디칼화 된 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼과 반응하면서 빠르게 제거된다.
한편, 본 발명은 기재된 실시례에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
1 : 단분자형태의 물분자구조
2 : 단분자형태의 물분자구조의 분극쌍극자
10 : 클러스터형태로 군집을 이룬 물분자
20 : 단분자형태의 물분자
31 : 수소라디칼
32 : 수산기라디칼
33 : 수소이온
34 : 수산기이온
51 : 수분공급부
52 : RF공급기
53 : RF공급모듈(안테나)
54 : 반응관로
55 : 배출홀
56 : 토출된 초미세물방울
57 : 메인관로
2 : 단분자형태의 물분자구조의 분극쌍극자
10 : 클러스터형태로 군집을 이룬 물분자
20 : 단분자형태의 물분자
31 : 수소라디칼
32 : 수산기라디칼
33 : 수소이온
34 : 수산기이온
51 : 수분공급부
52 : RF공급기
53 : RF공급모듈(안테나)
54 : 반응관로
55 : 배출홀
56 : 토출된 초미세물방울
57 : 메인관로
Claims (8)
- 내부에 식품을 보관하기 위한 케이스;
상기 케이스의 일측에 설치되어 케이스 내부의 공기를 일측에서 흡입하여 타측으로 배출하기 위한 통로를 제공하기 위한 메인관로;
상기 메인관로의 내부에 상대적으로 감소된 지름으로 구비되는 관로 요소로 외부 일측에 설치된 수분 공급기로부터 수분 클러스터를 공급받되 수분의 온도가 0~100℃인 반응관로;
상기 반응관로 일측에 하나 또는 간격을 두고 복수 설치되어 0.1kw~10kw의 공급에너지를 가진 알에프를 조사하여 공급된 수분에 대한 유전가열 작용을 통해 단위 물분자들로 분리시켜 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 개질화시키는 알에프공급모듈;
상기 반응관로에 형성되는 것으로 알에프공급모듈을 통하여 단위 물분자들로 분리되어진 초미세 물방울을 상기 반응관로의 외측으로 공급하기 위하여 반응관로 외측에 형성된 복수의 배출홀;로 구성된 것을 특징으로 하는 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기. - 제 1항에 있어서, 상기 알에프공급모듈은,
제어신호를 인가받아 알에프를 발생시키는 하나 또는 복수개로 이루어진 알에프공급기;
상기 알에프공급기의 알에프 출력량 또는 반사량 신호를 측정하는 알에프 측정기;
상기 알에프 측정기의 측정신호를 인가받아 알에프의 출력량 또는 메인관로 내부로의 물분자급량을 설정치 범위 내에 유지되도록 제어하는 알에프 제어기;로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기.
- 제 1항에 있어서, 상기 반응관로는 내부의 온도를 높이도록 전원을 공급받아 가열작용을 하는 발열히터가 내측 또는 외측에 구비된 것을 특징으로 하는 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기.
- 제 1항에 있어서, 상기 반응관로는 일측에 초기 플라즈마 방전을 형성하기 위한 착화기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기.
- 제 1항에 있어서, 상기 반응관로에 외측에 구비되어 토출되는 기체 중 단분자형태의 물분자 농도를 측정하기 위한 유전율 측정모듈;
상기 유전율 측정모듈가 제어회로에 연결되어 상기 수분공급기 및 알에프공급모듈에 제어신호를 인가하는 컨트롤러;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기. - 제 1항에 있어서,
상기 반응관로는 기체를 와류형태로 토출하기 위하여 배출홀이 사선으로 형성된 것을 특징으로 하는 알에프를 이용한 초미세 물방울 발생 방법. - 제 1항에 있어서, 상기 메인관로는 일측에 공기를 흡입하기 위한 흡입팬 또는 송풍팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기.
- 제 1항에 있어서, 상기 메인관로는 일측에 내부압력을 조절하기 위한 압력펌프가 연결된 것을 특징으로 하는 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기.
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| KR1020200189837A KR20220096953A (ko) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 냉장식품 보관장치용 알에프를 이용한 단분자형 물방울 발생기 |
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2020
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