KR20220108380A - 일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치 - Google Patents

일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 외부의 공기가 유입되는 공기유입부(10); 유입된 외부 공기에 전계 전자 에너지를 인가하여 산화질소, 활성산소 및 활성 분자를 생성하는 플라즈마 방전부(20); 상기 플라즈마 방전부(20)에서 이송된 산화질소 기체, 활성산소 및 활성 분자에 자기장을 인가하여 여기 상태를 유지하도록 하는 자기장 처리부(30); 일산화질소 기체 외의 이물질을 여과시키는 필터부(40); 상기 필터부(40)에 의해 통과된 일산화질소에 수증기를 공급하여 수증기와 일산화질소 기체가 혼합되도록 하는 수증기 혼합부(50); 상기 수증기 혼합부(50)에 의해 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물을 버블로 발생시키는 마이크로 버블기(60); 상기 마이크로 버블기(60)에 의해 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물의 버블이 하부로 공급되며 상기 버블이 물에 용해되도록 하는 수조(70);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치{Manufacturing Apparatus for Water Contained Nitrogen Monoxide}
본 발명은 일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하여 일산화질소를 생성하고 이를 수증기에 흡수되도록 하며, 일산화질소가 흡수된 수증기를 마이크로 버블기를 이용하여 물에 공급되도록 함으로써 일산화질소의 용해도가 높은 일산화질소수의 제조가 가능하도록 하는 일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 일산화질소(Nitric oxide or Nitrogen monoxide, NO)는 무색의 가스로 질소가 산화된 형태의 화합물이다. 이러한 산화질소는 라디칼인 O2 -와 반응하여 ONOO-를 형성할 수 있고, 이것은 수소이온과 반응하여 매우 유독한 히드록실(.OH) 라디칼을 형성할 수 있다. 이 히드록실(.OH) 라디칼은 특이적 또는 비특이적인 기작으로 표적 미생물이나 암세포들을 제거할 수 있다. 산화질소는 세포 내에서 아미노산인 아르기닌으로부터 형성되고, 일종의 신호전달 물질로서 면역 작용, 혈관 확장 및 신호 전달 등의 다양한 생리 활성에 관여하게 된다.
최근에는 산화질소가 전 세계적인 코로나19 펜데믹 상황에서 최고의 면역기능으로 주목받으며, 특히, 산화질소수는 사람이 마셔도 인체에 해가 전혀 없고 체내에 산화질소 농도를 높이는 성과를 내고 있다. 또한 사람이 노화에 따라 일산화질소의 손실로 인하여 생기는 안색 불량, 장벽 기능 상실, 잔주름 및 주름의 증가 등 노화의 징후를 증가시킵니다. 따라서 피부 세포에 의해 산화질소를 생산하는 능력을 상실한 사람들은 산화 질소의 공급이 필요하다. 일산화 질소가 들어간 화장품을 사용할 경우 안색 불량을 개선하며, 주름 개선 등의 노화 징후를 방지 할 수 있다. 또한 일산화질소는 식물의 많은 생리적 과정에 참여하는 중요한 분자로, 식물이 외부로부터 오는 스트레스로부터 식물을 보호하는 작용을 하며, 씨앗의 발아촉진, 식물 뿌리의 형성 및 성장, 식물에 병에 대한 저항성을 높여주며, 개화를 조절함으로 식물의 가장 좋은 조건에서 개화 할 수 있도록 도와준다. 과일 숙성을 방지함으로 과일이 빨리 부패하지 않도록 하는 역할도 한다.
이러한 산화질소를 제조하기 위한 방법으로는 다양한 제법이 있다.
첫 번째 방법은 진한 질산을 비스무트, 구리, 납, 수은 등으로 환원시켜 만드는 방법이 있고, 두 번째 방법으로는 질소와 산소의 혼합 기체를 고온에서 반응시키는 방법이 있으며, 세 번째 방법으로는 암모니아를 백금 촉매와 산소의 존재하에 가열시켜 얻는 방법이 있다.
이러한 방법들은 상용하기에 수율이 높지 않고 제조가 용이하지 않는 등 다양한 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 보다 용이하게 산화질소를 제조하기 위한 방법으로 플라즈마를 이용하여 질소와 산소의 혼합기체를 반응시킴으로써 일산화질소를 얻는 방법이 제안된 바 있다.
플라즈마를 이용하여 질소와 산소의 혼합기체를 반응시킴으로써 얻은 일산화질소는 다양한 산업분야에 이용되고 있다.
고전압 방전을 이용하여 일산화질소수를 생성하도록 하는 일예로는 한국등록특허 제10-1379274호(발명의 명칭: 살균 기능을 갖는 산화질소 함유수 제조장치)가 있다.
상기 산화질소 함유수 제조장치는, 흡입된 외부 공기에 전계 전자 에너지를 인가하여 산화질소, 활성산소 및 활성 분자를 생성하는 고전압 방전부; 상기 고전압 방전부에서 이송된 외부 공기에 자기장을 인가하여 여기 상태를 유지하도록 하는 자기장 처리부; 및 상기 자기장 처리부에서 이송되어 여기된 공기를 공정수에 용해시키는 용해조;를 포함하여 이루어진다.
상기 장치는 산화질소 외 아산화 질소, 이산화 질소, 삼산화 질소 , 오존 등다양한 가스가 포함되어 음용수나, 화장품, 식물 등 산화질소만 필요한 곳에 사용할 수 없는 단점이 있고, 또한 자기장을 인가하여 여기 상태를 유지할 수 있으나, 발생된 일산화질소가 물과의 접촉효율이 크지 않아 실제로 높은 농도의 일산화질소수를 생성할 수 없는 단점이 있다.
플라즈마를 이용하여 일산화질소가 생성되도록 하는 응용예로는, 한국공개특허 제10-2020-0111576호(발명의 명칭: 썬더볼트방전과 마이크로버블수를 이용한 악취제거시스템)가 있다.
상기 악취제거시스템은, 외부공기를 통기관(11) 내에서 회오리되어 송풍되도록 하는 회오리변환수단(12)을 갖는 기압상승수단(10) 및 상기 통기관(11)내에 한쌍의 방전극(21)에 고압전원을 공급하여 산화질소를 갖는 플라즈마가 생성되게 하는 방전불꽃(K)이 발생되게 하는 방전수단(20)이 있는 썬더볼트방전장치(100)와, 상기 통기관(11)에서 토출되는 플라즈마기체를 고압으로 송풍되게 하는 링브러워팬(7)을 갖는 플라즈마생성공급장치(1)와; 상기 플라즈마생성공급장치(1)에서 압송되는 플라즈마기체가 공급되고 용수가 공급되는 물수용실(40a)이 있고, 상기 물수용실(40a)내에서 플라즈마기체가 플라즈마버블이 되게 하는 플라즈마버블발생수단(50)을 갖는 마이크로버블수제조부(40)와; 상기 마이크로버블수제조부(40)에서 발생된 플라즈마버블을 갖는 용수가 수중펌프(45)에 의해 바이패스관(34)을 통해 압송시켜 마이크로버블처리실(63)을 통과하면서 마이크로버블이 되게 하여 OH- 라디칼로 변환된 마이크로버블수(W)를 얻도록 하는 콜로이드발생부(60)와; 상기 마이크로버블수제조부(40)에서 마이크로버블수를 공급받아 악취공간(G) 상부에서 고압안개분사장치(48)와 분사관(49)에 의해 분무되게 하여 악취가 제거되도록 구성되게 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 악취제거시스템은, 공기에 이용하여 플라즈마가 생성되도록 함으로써 공기중에 함유된 질소와 산소의 혼합기체를 반응시킴으로써 얻은 일산화질소를 물에 용해시킨 일산화질소수를 이용하여 악취를 제거하도록 하고 있다.
상기 악취제거시스템은 플라즈마생성공급장치(1)에서 생성된 일산화질소 플라즈마기체를 고압으로 송풍되도록 하고, 플라즈마기체를 용수에 공급하여 플라즈마기체가 플라즈마버블이 되도록 함으로써 일산화질소를 물에 용해시켜 일산화질소수를 생성하도록 하고 있다. 이와 같은 고압송풍 및 플라즈마버블을 이용한 방법은 일산화질소의 용해도를 높일 수는 있으나, 발생된 일산화질소가 물과의 접촉효율이 크지 않아 실제로 높은 농도의 일산화질소수를 생성할 수 없는 단점이 있다.
따라서, 고전압 방전에 의해 생성되는 플라즈마를 이용하여 악취를 제거하기 위해 다량의 일산화질소수를 이용하여야 하는 단점이 있다.
KR 10-1379274 B1(2014. 03. 27. 공고) KR 10-2020-0111576 A(2020. 09. 29. 공개)
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 플라즈마 상태의 일산화질소를 물에 용해되는 용해도를 높여 고농도의 일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 외부의 공기가 유입되는 공기유입부(10); 유입된 외부 공기에 전계 전자 에너지를 인가하여 산화질소, 활성산소 및 활성 분자를 생성하는 플라즈마 방전부(20); 상기 플라즈마 방전부(20)에서 이송된 산화질소 기체, 활성산소 및 활성 분자에 자기장을 인가하여 여기 상태를 유지하도록 하는 자기장 처리부(30); 일산화질소 기체 외의 이물질을 여과시키는 필터부(40); 상기 필터부(40)에 의해 통과된 일산화질소에 수증기를 공급하여 수증기와 일산화질소 기체가 혼합되도록 하는 수증기 혼합부(50); 상기 수증기 혼합부(50)에 의해 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물을 버블로 발생시키는 마이크로 버블기(60); 상기 마이크로 버블기(60)에 의해 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물의 버블이 하부로 공급되며 상기 버블이 물에 용해되도록 하는 수조(70);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라즈마 방전부(20)는, 상기 공기유입부(10)로 유입된 공기가 유동되며 종단면이 좌우로 길게 형성되고 내부가 중공된 장방형으로 된 터널형 공기유동관(21)과, 상기 터널형 공기유동관(21)의 외부 좌우 양쪽에 상기 터널형 공기유동관(21)의 길이방향으로 길게 설치되는 전극봉 고정판(22)과, 상기 전극봉 고정판(22)의 길이방향으로 일정간격 이격되고, 일측이 상기 전극봉 고정판(22)에 각각 연결되며, 타측이 상기 터널형 공기유동관(21)의 좌우 양측에서 상기 터널형 공기유동관(21)의 내부 중앙부위로 수평 설치되되 타측단부가 근접하도록 설치되고, 상부 및 하부에 일정거리 이격되어 상하로 각각 설치되는 좌우 한쌍의 전극봉(23)과, 상기 전극봉(23)에 전력을 인가하는 전력공급부(24)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 전력공급부(24)는 상기 터널형 공기유동관(21)의 유입방향에 위치한 상기 전극봉(23)으로부터 출구방향에 위치한 상기 전극봉(23)으로 점차적으로 높은 주파수의 전력이 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 수증기 혼합부(50)는, 원통으로 된 내통(51)과 상기 내통(51)의 외부에 원통으로 된 외통(52)으로 이루어지고, 상기 내통(51)과 외통(52) 사이로 기체가 유동되는 기체유동로(53)를 형성하며, 상기 외통(52)과 결합되어 상기 기체유동로(53)로 상기 필터부(40)에 의해 통과된 일산화질소를 공급되도록 하되, 상기 외통(52)의 접선방향과 동일한 방향으로 일산화질소를 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하여 상기 기체유동로(53)를 회전되도록 공급하는 일산화질소 공급부(54)와, 수증기를 발생시켜 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하되, 상기 외통(52)의 접선방향과 동일한 방향으로 수증기를 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하며 상기 일산화질소 공급부(54)에 의해 공급된 일산화질소의 회전방향과 동일하게 상기 기체유동로(53)를 회전하도록 수증기를 공급하는 수증기 공급부(55)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 플라즈마 방전부(20)에 의해 발생되어 필터부(40)를 통과한 일산화질소를 수증기와 혼합하여 수증기에 흡수되도록 하여 콜로이드 상태를 유지하여 물에 용해되도록 함으로써 고농도의 일산화질소수를 생산할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전력공급부(24)가 터널형 공기유동관(21)의 유입방향에 위치한 전극봉(23)으로부터 출구방향에 위치한 전극봉(23)으로 점차적으로 높은 주파수의 전력이 공급되도록 함으로써 일산화질소 기체 발생을 효율적으로 할 수 있게 되며, 일산화질소 기체의 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
아울러, 수증기와 일산화질소의 기체혼합물을 미세버블로 발생시킴으로써 일산화질소 기체혼합물의 용해도를 높게 할 수 있어 고농도의 일산화질소수를 생성할 수 있게 된다.
또한, 일산화질소(NO) 환경하에서 수증기를 회전시켜 일산화질소(NO)와 물이 접촉하는 면적을 최대화하여 일산화질소가 수증기에 흡수되는 접촉 시간을 길게 하여 고농도의 일산화질소수를 생성할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치의 플라즈마 방전부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치의 수증기 혼합부의 내부구조를 나타낸 도면이다.
본 발명을 첨부된 바람직한 실시 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
일산화질소(一酸化窒素, Nitric oxide) 또는 산화질소(酸化窒素)는 질소와 산소로 이루어진 화합물이며, 분자식은 NO이다.
일산화질소는 상온에서 무색의 기체로 존재하며, 녹는점은 -161 ㅀC, 끓는점은 -151 ㅀC이고, 임계 온도는 -92.9 ㅀC, 임계 압력은 64.6atm이다.
분자의 구조는 선형인데, 질소 원자와 산소 원자 사이의 결합 길이는 1.151ㅕ으로 이중 결합일 때의 기대 값과 삼중 결합일 때의 기대 값의 중간이다.
분자에 전자가 홀수 개로 존재하는 몇 안 되는 화합물 중 하나이다. 액체 상태에서는 이합체의 형성이 일어나며, 고체 상태에서는 대부분이 이합 체의 형태로 존재하나 기체 상태에서는 분자는 단독으로 존재한다. 전자의 개수가 홀수이기 때문에 전자를 얻거나 잃는 경향이 강하여 NO+, NO-과 같은 이온을 형성하기 쉽다.
화학적으로 매우 반응성이 큰 물질로, 산화되어 이산화질소로 되기 쉽다. 산소가 존재할 경우 이들과 반응하여 이산화질소가 된다. 700 ㅀC로 가열하면 다음과 같이 분해가 시작되어 1200 ㅀC까지 가열될 경우 60%가 분해된다.
2NO → N2 +O2
4NO → 2 N2O+O2
본 발명은 질소와 산소의 혼합기체를 플라스마를 이용하여 반응시켜 일산화 질소를 얻도록 하고 발생된 일산화질소의 수율을 높도록 하며 만들어진 일산화질소를 물속에 저장하여 손쉽게 음용할 수 있도록 한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은, 크게 공기유입부(10); 플라즈마 방전부(20); 자기장 처리부(30); 필터부(40); 수증기 혼합부(50); 마이크로 버블기(60); 수조(70);를 포함하여 이루어진다.
상기 공기유입부(10)는, 외부의 공기가 유입되며 유입된 공기는 플라즈마 방전부(20)로 유동되게 된다.
상기 공기유입부(10)에는 정화필터가 구비되어 정화된 공기가 유입되도록 한다.
상기 플라즈마 방전부(20)는, 유입된 외부 공기에 전계 전자 에너지를 인가하여 산화질소 기체, 활성산소 및 활성 분자를 생성하는 역할을 한다.
상기 자기장 처리부(30)는, 상기 플라즈마 방전부(20)에서 이송된 산화질소 기체, 활성산소 및 활성 분자에 자기장을 인가하여 여기 상태를 유지하도록 하는 역할을 한다.
상기 자기장 처리부(30)를 통과한 산화질소 기체, 활성산소 및 활성 분자로부터 일산화질소 기체 외의 이물질을 여과시키는 필터부(40)에 의해 여과되게 된다.
상기 필터부(40)를 통과한 일산화질소 기체는 수증기 혼합부(50)로 이동되어 수증기와 일산화질소 기체가 혼합되게 된다.
상기 필터부(40)는 Hopkalyte 촉매 또는 산화구리(CuO), 이산화망간 (MnO2),카본 중에 하나 이상 선택된 촉매 물질이 다공성 담체 또는 여과지에 함침시켜 사용하는 O3 제거필터부와, Co, Ni, Cu, Fe, Mn, Cr, Ti, Zn, Pb, Mo, V, W로부터 선택되는 1종 이상의 산화촉매가 함유된 제 1 흡착필터와, 제올라이트(Zeolite), 산화세륨(CeO), 염화리튬(LiCl) 중에서 하나 이상 선택된 다공성 담체 또는 여과지에 함침시켜 사용하는 질소산화물(NOX) 제거필터부로 이루어진다.
상기 수증기 혼합부(50)는, 상기 필터부(40)에 의해 통과된 일산화질소 기체에 수증기를 공급하여 수증기와 일산화질소 기체가 혼합되도록 한다.
상기 플라즈마 방전부(20)에 의해 생성된 일산화질소 기체는 매우 짧은 시간(수초 이내)에 공기중에 존재하는 산소 등과 결합하여 NO2등으로 재결합하게 된다.
본 발명은, 이 짧은 시간에 필터부(40)를 통과한 일산화질소 기체가 산소와 재결합하는 것을 방지하기 위하여 미세 수증기를 공급하여 일산화질소 기체가 수증기에 흡수되도록 한다.
이와 같이 수증기와 일산화질소 기체가 혼합되게 되면, 일산화질소 기체가 수증기에 흡수되게 되며 콜로이드 상태를 유지할 수 있게 되며, 후술할 수조(70)에 담긴 물에 일산화질소 기체와 수증기의 혼합물을 용해시킬 때 용해되기가 용이하게 되어 고농도의 일산화질소수를 생성할 수 있게 된다.
상기 수증기 혼합부(50)에 의해 혼합된 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물은 마이크로 버블기(60)에 의해 버블로 발생되게 된다.
상기 마이크로 버블기(60)는, 상기 수증기 혼합부(50)에 의해 혼합된 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물을 버블로 발생시키는 역할을 한다.
상기 마이크로 버블기(60)에 의해 상기 수증기 혼합부(50)에 의해 혼합된 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물을 미세 버블로 발생시키게 되면 수조(70)에 담긴 물에 혼합물의 미세 버블이 쉽게 용해될 수 있게 되며, 고농도의 일산화질소수의 생성이 가능하게 된다.
상기 수조(70)는, 상기 마이크로 버블기(60)에 의해 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물의 버블이 하부로 공급되며 상기 버블이 물에 용해되도록 하는 역할을 한다.
상기와 같은 구성으로 된 본 발명은, 플라즈마 방전부(20)에 의해 발생되어 필터부(40)를 통과한 일산화질소를 수증기와 혼합하여 수증기에 흡수되도록 하여 콜로이드 상태를 유지하여 물에 용해되도록 함으로써 고농도의 일산화질소수를 생산할 수 있도록 하는 효과가 있다.
상기 플라즈마 방전부(20)는, 공기가 유동되는 터널형 공기유동관(21)에 전극봉(23)을 상하 및 좌우로 4개로 각각 일정거리 이격되어 일렬로 설치되도록 함으로써 일산화질소 기체의 발생효율을 높도록 한다.
이를 위하여, 상기 플라즈마 방전부(20)는 터널형 공기유동관(21)과, 전극봉 고정판(22)과, 전극봉(23)과, 전력공급부(24)로 이루어진다.
상기 터널형 공기유동관(21)은, 상기 공기유입부(10)로 유입된 공기가 유동되며 종단면이 좌우로 길게 형성되고 내부가 중공된 장방형으로 된다.
상기 전극봉 고정판(22)은, 상기 터널형 공기유동관(21)의 외부 좌우 양쪽에 상기 터널형 공기유동관(21)의 길이방향으로 길게 설치된다.
상기 전극봉(23)은, 상기 전극봉 고정판(22)의 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개 설치되고, 일측이 상기 전극봉 고정판(22)에 각각 고정되며, 타측이 상기 터널형 공기유동관(21)의 좌우 양측에서 상기 터널형 공기유동관(21)의 내부 중앙부위로 수평 설치되되 타측단부가 근접하도록 설치되고, 상부 및 하부에 일정거리 이격되어 상하로 각각 설치되며, 상하 좌우 두쌍으로 이루어진다.
상기 전력공급부(24)는, 각각의 상기 전극봉(23)에 전력을 인가한다.
이때, 상기 전극봉(23)에 상기 전력공급부(24)에 의해 고전압 고주파수의 전력을 공급함으로써 대전하여 방전하면 순간적인 고온의 플라즈마가 발생되게 되고, 이렇게 발생한 플라즈마를 통하여 외부공기에 존재하는 N2와 O2의 공유결합이 분해되게 되고, 일산화질소 기체가 생성되게 된다.
아울러, 상기 터널형 공기유동관(21)은 전극봉(23)에서의 방전에 의해 발생하는 고온의 플라즈마의 외부 유출방지와 외부로의 대전을 방지하도록 하기 위하여 석영관으로 이루어지는 것이 바람직하다.
일반적으로 공급된 전력의 각 주파수 대역별에서 발생하는 일산화질소 기체의 생성량은 달리 나타나게 된다. 따라서, 일산화질소 기체의 생성량에 따라 주파수를 가변하여 작동시키는 방식을 채택할 수 있으나, 일산화질소 기체의 발생량을 실시간 측정할 수 있는 계측 장치가 없을 뿐만 아니라 이를 채택하더라도 매우 복잡한 구조를 가지게 되고 높은 주파수와 전압에 의해 다양한 문제의 발생 소지가 있게 된다. 따라서, 본 발명에서는 공기의 유동방향으로 점차적으로 높은 주파수의 전력이 공급되도록 하는 다단 주파수 고정 방식을 채택하도록 한다.
이를 위하여, 상기 전력공급부(24)는 상기 터널형 공기유동관(21)의 유입방향에 위치한 상기 전극봉(23)으로부터 출구방향에 위치한 상기 전극봉(23)으로 점차적으로 높은 주파수의 전력이 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 전력공급부(24)가 상기 터널형 공기유동관(21)의 유입방향에 위치한 상기 전극봉(23)으로부터 출구방향에 위치한 상기 전극봉(23)으로 점차적으로 높은 주파수의 전력이 공급되도록 하게 되면, 일산화질소 기체 발생을 효율적으로 할 수 있게 되며, 일산화질소 기체의 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 상기 마이크로 버블기(60)로부터 상기 수조(70)로 공급되는 버블공급관(61)에 연결되어 물을 공급되도록 함으로써 상기 마이크로 버블기(60)로부터 상기 수조(70)로 공급되는 공급되는 수증기와 일산화질소의 기체혼합물의 버블이 물에 용해되도록 보조하는 물공급부(80)가 더 구비된 것이 바람직하다. 이때, 물공급부(80)에 의해 공급되는 물은 정수필터를 거쳐 정화된 물을 공급하도록 한다.
이와 같이 물공급부(80)에 의해 버블공급관(61)으로 물을 공급함으로써 수증기와 일산화질소의 기체혼합물의 버블이 물에 용해되도록 보조하게 되면 일산화질소 기체혼합물의 용해도를 높게 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은, 상기 공기유입부(10)와 상기 플라즈마 방전부(20) 사이에 위치하여 상기 공기유입부(10)로 유입된 공기의 밀도를 높이도록 상기 공기유입부(10)로 유입된 공기를 냉각시키는 제 1 냉각부(90)가 구비된 것이 바람직하다.
이와 같이 5℃이하로 냉각된 밀도(1.2mmHg이상)가 높은 공기를 플라즈마 방전부(20)를 통과시켜 플라스마 방전이 되도록 하면 공기중에 있는 N2, O3의 공유 결합이 분해되고 NO, NO2, O3등의 생성효율은 높일 수 있게 된다.
또한, 본 발명은, 상기 필터부(40)와 상기 수증기 혼합부(50) 사이에 위치하여 상기 필터부(40)에 의해 통과된 일산화질소 기체의 밀도를 높이도록 상기 필터부(40)에 의해 통과된 일산화질소 기체를 냉각시키는 제 2 냉각부(100)가 구비된 것이 바람직하다.
상기 필터부(40)를 통과한 일산화질소 기체를 냉각(3~7℃)하여 수증기 혼합부(50)에 공급하게 되면 일산화질소 기체의 밀도가 높아져 보다 많은 양의 일산화질소 기체를 수증기에 혼합할 수 있게 되어 고농도의 일산화질소수의 생산이 가능하게 된다.
아울러, 본 발명의 수증기 혼합부(50)는, 수증기와 일산화질소 기체가 접촉하는 면적을 최대화하고 일산화질소가 수증기에 흡수되는 접촉 시간을 길게 하여 고농도의 일산화질소수를 생성할 수 있도록 하기 위하여 수증기와 일산화질소 기체를 회전시키면서 혼합되도록 하는 구성을 채택한다.
이를 위하여 상기 수증기 혼합부(50)는, 원통으로 된 내통(51)과 외통(52)이 구비되도록 하고, 내통(51)과 외통(52) 사이에 기체유동로(53)가 형성되도록 하며, 상기 기체유동로(53)를 회전되도록 공급하는 일산화질소 공급부(54)와, 상기 기체유동로(53)를 회전하도록 수증기를 공급하는 수증기 공급부(55)로 이루어지도록 한다.
상기 수증기 혼합부(50)는, 원통으로 된 내통(51)과 상기 내통(51)의 외부에 원통으로 된 외통(52)으로 이루어지고, 상기 내통(51)과 외통(52) 사이로 기체가 유동되는 기체유동로(53)를 형성한다.
상기 일산화질소 공급부(54)는, 상기 외통(52)과 결합되어 상기 기체유동로(53)로 상기 필터부(40)에 의해 통과된 일산화질소를 공급되도록 하되, 상기 외통(52)의 접선방향과 동일한 방향으로 일산화질소를 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하여 상기 기체유동로(53)를 회전되도록 공급하도록 하는 역할을 한다.
수증기의 발생은 압전소자에 전기를 가하면 진동판이 진동하여 물을 잘게 부수어 수증기가 발생하게 되는 것으로 가습기의 원리와 동일한 원리를 이용한다.
상기 압전 소자는 압전 소자의 중앙에 물을 공급할 수 있는 구멍이 형성 되어 있는 제품을 사용하여 일산화질소 기체가 통과하는 기체유동로(53)에 부착하여 공기의 혼합이 없는 순수한 수증기만을 공급하도록 한다.
상기 수증기 공급부(55)는, 수증기를 발생시켜 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하되, 상기 외통(52)의 접선방향과 동일한 방향으로 수증기를 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하며 상기 일산화질소 공급부(54)에 의해 공급된 일산화질소의 회전방향과 동일하게 상기 기체유동로(53)를 회전하도록 수증기를 공급하는 역할을 한다.
이와 같이 본 발명은, 일산화질소(NO) 환경하에서 수증기를 회전시켜 일산화질소(NO)와 물이 접촉하는 면적을 최대화하여 일산화질소가 수증기에 흡수되는 접촉 시간을 길게 하여 고농도의 일산화질소수를 생성할 수 있게 된다.
미설명부호 110은 플라즈마 방전부(20)를 통해 생성된 기체를 가열하여 자기장 처리부(30)에 의해 여기 상태를 유지하도록 보조하기 위해 가열하는 히터이다.
본 발명에 의한 일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치를 이용하여 제조된 일산화질소수는, 음용수, 공업용수, 화장품 원료, 식물영양제, 건강 보조 식품 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 상기한 실시예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
10 : 공기유입부 20 : 플라즈마 방전부
21 : 터널형 공기유동관 22 : 전극봉 고정판
23 : 전극봉 24 : 전력공급부
30 : 자기장 처리부 40 : 필터부
50 : 수증기 혼합부 51 : 내통
52 : 외통 53 : 기체유동로
54 : 일산화질소 공급부 55 : 수증기 공급부
60 : 마이크로 버블기 61 : 버블공급관
70 : 수조 80 : 물공급부
90 : 제 1 냉각부 100 : 제 2 냉각부

Claims (5)

  1. 외부의 공기가 유입되는 공기유입부(10);
    유입된 외부 공기에 전계 전자 에너지를 인가하여 산화질소, 활성산소 및 활성 분자를 생성하는 플라즈마 방전부(20);
    상기 플라즈마 방전부(20)에서 이송된 산화질소 기체, 활성산소 및 활성 분자에 자기장을 인가하여 여기 상태를 유지하도록 하는 자기장 처리부(30);
    일산화질소 기체 외의 이물질을 여과시키는 필터부(40);
    상기 필터부(40)에 의해 통과된 일산화질소에 수증기를 공급하여 수증기와 일산화질소 기체가 혼합되도록 하는 수증기 혼합부(50);
    상기 수증기 혼합부(50)에 의해 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물을 버블로 발생시키는 마이크로 버블기(60);
    상기 마이크로 버블기(60)에 의해 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물의 버블이 하부로 공급되며 상기 버블이 물에 용해되도록 하는 수조(70);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 방전부(20)는,
    상기 공기유입부(10)로 유입된 공기가 유동되며 종단면이 좌우로 길게 형성되고 내부가 중공된 장방형으로 된 터널형 공기유동관(21)과,
    상기 터널형 공기유동관(21)의 외부 좌우 양쪽에 상기 터널형 공기유동관(21)의 길이 방향으로 길게 설치되는 전극봉 고정판(22)과,
    상기 전극봉 고정판(22)의 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개 설치되고, 일측이 상기 전극봉 고정판(22)에 각각 고정되며, 타측이 상기 터널형 공기유동관(21)의 좌우 양측에서 상기 터널형 공기유동관(21)의 내부 중앙부위로 수평 설치되되 타측단부가 근접하도록 설치되고, 상부 및 하부에 일정거리 이격되어 상하로 각각 설치되는 상하 좌우 두쌍의 전극봉(23)과,
    상기 전극봉(23)에 전력을 인가하는 전력공급부(24)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력공급부(24)는 상기 터널형 공기유동관(21)의 유입방향에 위치한 상기 전극봉(23)으로부터 출구방향에 위치한 상기 전극봉(23)으로 점차적으로 높은 주파수의 전력이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수증기 혼합부(50)는,
    원통으로 된 내통(51)과 상기 내통(51)의 외부에 원통으로 된 외통(52)으로 이루어지고, 상기 내통(51)과 외통(52) 사이로 기체가 유동되는 기체유동로(53)를 형성하며,
    상기 외통(52)과 결합되어 상기 기체유동로(53)로 상기 필터부(40)에 의해 통과된 일산화질소를 공급되도록 하되, 상기 외통(52)의 접선방향과 동일한 방향으로 일산화질소를 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하여 상기 기체유동로(53)를 회전되도록 공급하는 일산화질소 공급부(54)와,
    수증기를 발생시켜 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하되, 상기 외통(52)의 접선방향과 동일한 방향으로 수증기를 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하며 상기 일산화질소 공급부(54)에 의해 공급된 일산화질소의 회전방향과 동일하게 상기 기체유동로(53)를 회전하도록 수증기를 공급하는 수증기 공급부(55)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 일산화질소가 함유된 일산화질소수 제조장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에서 선택되는 어느 한 항에 의한 제조장치에 의해 제조된 일산화질소수.
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