KR20230000635U - 나노버블발생기 - Google Patents

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Abstract

본 고안은, 혼합수가 이동하는 관로에서 전단압력을 부여받음은 물론, 이동공간에서 케비테이션공간을 형성하여 혼합류(난류)에 의한 나노버블의 발생효율을 향상시키도록;
외부에서 물과 공기의 혼합수를 유입받도록 된 유입구 및 배출되는 배출구와 상기 유입구와 상기 배출구의 사이에 구비되며 나노버블을 발생시키도록 된 버블발생공간을 구비하는 '관(管:pipe)' 형상의 버블발생관과; 상기 버블발생관의 상기 버블발생공간에서 혼합수의 이동방향으로 간격을 가지며서 다수개가 구비되며 혼합수의 상기 유입구측 방향으로 전단부가 돌출구비되며 후단부는 내측으로 파여진 '난류요부'가 형성된 '반구형' 형상의 충돌캡부재들;을 포함하는 나노버블발생기를 제공한다.

Description

나노버블발생기{Nano-bubble generator}
본 고안은, 물과 공기가 혼합된 혼합수가 이송되는 관로상에서 직경이 미소 단위를 가지는 미세 기포인 나노버블을 발생시키는 나노버블발생기에 관한 것이다.
구체적으로는, 혼합수가 이동하는 관로에서 전단압력을 부여받음은 물론, 이동공간에서 케비테이션공간을 형성하여 혼합류(난류)에 의한 나노버블의 발생효율을 향상시키도록 된 나노버블발생기에 관한 것이다.
더 구체적으로는, 대량생산이 가능한 구조를 가지어 경제적인 이익을 구현할 수 있도록 된 나노버블발생기에 관한 것이다.
일반적으로 나노 버블은, 눈으로 확인할 수 없는 초미세 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 나노 버블은 수중에서 압력에 의해 축소되며 다양한 에너지를 발생시키며 소멸한다.
그리고 상기와 같은 나노 버블은 초 극미한 거품으로 물과 공기를 격렬하게 회전시키는 경우 주로 발생한다.
이와 같은 나노 버블은 "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 나노 버블 발생장치를 통해 나노 버블을 발생시키기 위해서는 기체가 혼합된 액체(공급수)를 공급받아 기체를 미세기포로 전환시켜 나노 버블을 생성하게 된다.
상기에서 공급수가 미세기포로 전환되는 과정은 기포가 함유된 공급수가 미세관로가 구비된 발생수단의 미세 관로를 통과하는 중에 분리 및 압축되는 과정을 통해 이루어진다.
상기한 바와 같이 나노 버블을 발생하는 나노버블 발생장치들 중 하나로, 한국특허등록번호 제10-1146040호(명칭: 나노 버블 발생장치)가 있으며, 상기 나노 버블 발생장치는, 공보에 기재된 바와 같이, 물이 유입되는 물유입구 및 공기가 유입되는 공기유입구와 토출되는 토출구가 구비된 버블생성실과, 상기 버블생성실의 물유입구 및 공기유입구와 토출구의 사이에 마련되며 모터의 축에 끼워져 회전되고 물유입구와 공기유입구를 통해 유입된 물이 유도되는 다수의 유도공이 구비된 회전디스크와, 상기 회전디스크의 물과 공기의 이동방향에 밀착되도록 마련되며 유도공을 통해 유도된 물과 공기를 외 측 방향으로 분기시킴과 동시에 상기 회전디스크의 회전에 따라 물과 공기를 교반하도록 회전디스크방향으로 돌출형성된 다수의 교반편들이 구비된 고정디스크로 이루어져 있다.
이에 따라, 물과 공기가 상기 교반편들과 마찰되면서 교반됨은 물론 교반편들의 사이를 지그 잭으로 통과하면서 마찰되기 때문에, 으깨어지듯이 물과 공기를 강하게 교반함과 동시에 압착하도록 되어 있다.
이러한 충격 방식의 미세기포 발생장치는, 5 내지 20 bar의 높은 압력이 필요할 뿐만 아니라, 유량손실이 크고, 다수의 노즐 및 부피가 큰 혼합탱크가 요구됨으로써, 장치의 구조와 설비가 복잡해지는 단점이 있었다.
한편, 선회액체류방식의 미세기포 발생장치는, 상기 충격식 노즐 방식과 같이, 물과 공기가 혼합된 혼합수를 와선형으로 공간을 통해 이송하는 과정에서 유입되는 이송압력을 통해 나노버블을 발생시키도록 된 것으로, 와선형 관로를 형성하여 혼합수가 와류를 형성하면서 이송되는 중에 발생된 와류압에 의해 나노버블이 발생하도록 되어 있다.
그러나 이러한 선회액체류방식의 미세기포 발생장치는, 단일노즐을 통해서는, 미세기포를 발생시키지 못하며, 높은 압력이 필요할 뿐만 아니라, 부피가 큰 혼합탱크가 요구되는 문제점이 있었다.
한편, 일반 수도관에 바로 연결되어 수도관을 통해 이송압력을 가지면서 공급되는 중에 나노버블을 발생시키도록 된 다양한 나노버블발생기들이 제안되고 있다.
즉, 물과 공기가 혼합된 혼합수가 이송되는 관로상에서 직경이 미소 단위를 가지는 미세 기포인 나노버블을 발생시키도록 된 것으로, 한국특허출원번호 제10-2011-0129520호(명칭: 수도관의 직수를 이용하는 미세 기포 발생장치/2011.12.06.)가 있으며, 상기 기포발생장치는, 공보에 기재된 바와 같이, 수돗물이 공급되는 수도관에 연결되는 것으로, 상기 수도관에 압축공기를 주입하는 공기주입부, 압축공기와 혼합된 수돗물을 펌핑하고 미세 기포를 생성하는 펌프부 및 상기 펌프부에서 토출된 기포수를 저장하는 압력탱크를 포함하며, 상기 압축공기가 주입된 수돗물이 통과하는 배관에는 공기를 가르는 혼합부재가 구비되어 있고, 상기 혼합부재는 수돗물의 흐름 방향에 대항하여 예각으로 형성된 엣지부가 돌출되어 있는 복수의 예각블록과, 상기 예각블록을 연결하며 배관의 내측면에 고정되는 결합부를 포함하고, 상기 예각블록들은 상기 배관의 길이 방향에 따라 복수가 서로 이격되어 있으며, 이웃하는 예각블록들은 상기 배관의 중심축에 따라 비스듬하게 경사져 있는 구성을 가진다.
한국특허등록번호 제10-1146040호 한국특허출원번호 제10-2011-0129520호
그러나 상기와 같은 종래의 나노버블발생장치는, 복수의 예각블록들을 통해 혼합수를 단순히 와류형태로 이송하도록 된 것으로, 나노버블발생효율을 극대화하지 못하는 문제점이 있었다.
즉, 혼합수의 이송중에 난류 등과 같은 고도의 버블발생공간을 형설하지 못하여 나노버블발생효율이 향상되지 못하는 문제점이 있었다.
본 고안은, 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 고안의 목적은, 물과 공기가 혼합된 혼합수가 이송되는 관로상에서 직경이 미소 단위를 가지는 미세 기포인 나노버블을 발생시키도록 된 것으로, 혼합수가 이동하는 관로에서 전단압력을 부여받음은 물론, 이동공간에서 케비테이션공간을 형성하여 혼합류(난류)에 의한 나노버블의 발생효율을 향상시키도록 된 나노버블발생기를 제공하는 것에 있다.
본 고안의 다른 목적은, 대량생산이 가능한 구조를 가지어 경제적인 이익을 구현할 수 있도록 된 나노버블발생기를 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 나노버블발생기는, 외부에서 물과 공기의 혼합수를 유입받도록 된 유입구 및 배출되는 배출구와 상기 유입구와 상기 배출구의 사이에 구비되며 나노버블을 발생시키도록 된 버블발생공간을 구비하는 '관(管:pipe)' 형상의 버블발생관과; 상기 버블발생관의 상기 버블발생공간에서 혼합수의 이동방향으로 간격을 가지며서 다수개가 구비되며 혼합수의 상기 유입구측 방향으로 전단부가 돌출구비되며 후단부는 내측으로 파여진 '난류요부'가 형성된 '반구형' 형상의 충돌캡부재들;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 이루어지는 본 고안에 의한 나노버블발생기는, 버블발생관의 버블발생공간을 혼합수가 이동되는 과정에서 다수의 충돌캡부재들의 전단표면에 대하여 전단압력을 부여받으면서 이송됨은 물론, 충돌캡부재들의 후단부에 형성된 각각의 난류요부들을 통해 혼합수가 난류를 형성하면서 버블발생이 촉진되면서 이송하도록 됨에 따라, 나노버블의 발생효율이 향상되는 효과를 가진다.
아울러, 구조적으로 단순하여 대량생산이 가능하도록 됨에 따라, 경제적으로 제공할 수 있어, 사용성이 향상되는 효과를 가진다.
도 1은, 본 고안에 따른 일 실시 예에 의한 나노버블발생기를 보인 개략 사시 예시도.
도 2는, 본 실시 예에 의한 나노버블발생기를 보인 개략 단면 예시도.
도 3은, 본 실시 예에 의한 나노버블발생기의 작용상태를 보인 개략 예시도.
도 4 내지 도 6은, 본 실시 예에 의한 나노버블발생기를 구성하는 충돌캡부재의 다른 예를 보인 개략 예시도.
도 7 내지 도 12는, 본 실시 예에 의한 나노버블발생기를 구성하는 충돌캡부재의 또 다른 예를 보인 개략 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 고안에 따른 바람직한 실시 예에 의한 나노버블발생기를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 고안의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 고안의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 고안을 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 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1 내지 도 12는, 본 고안에 따른 일 실시 예에 의한 나노버블발생기(1)를 보인 도면으로, 본 실시 예에 의한 나노버블발생기(1)는, 외부에서 물과 공기의 혼합수를 유입받아 이송하는 중에 충돌과 압력을 인가하여 혼합된 공기를 미세화시켜 나노버블발생장치에 적용되어 상기 혼합수가 이동하는 중에 충돌압력과 전단압력을 인가하여 나노버불을 발생시키도록 된 것이다.
즉, 물과 공기가 혼합된 혼합수가 이송되는 '관로'에서 직경이 미소 단위를 가지는 미세 기포인 나노버블을 발생시키도록 된 것이다.
이러한 본 실시 예에 의한 나노버블발생기(1)는, 외부에서 물과 공기의 혼합수를 유입받도록 된 유입구(10) 및 배출되는 배출구(11)와 상기 유입구(10)와 상기 배출구(11)의 사이에 구비되며 나노버블을 발생시키도록 된 버블발생공간을 구비하는 '관(管:pipe)' 형상의 버블발생관(2);을 가진다.
즉, 상기 유입구(10)를 통해 유입된 혼합수가 상기 버블발생관(2)의 내부의 버블발생공간을 혼합수가 경유하여 상기 배출구(11)로 배출되는 중에 충돌압력과 전단압력 및 난류에 의한 교반을 통해 나노버블이 발생된다.
상기에서 나노발생관(2)은, 상기 유입구(10)와 상기 배출구(11)가 직선적으로 연결된 '직선형'의 관으로 이루어질 수 있는 것으로, 사용자의 선택에 따라 적합하게 적용되는 것이 바람직하다.
이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 나노버블발생기(1)는, 상기 버블발생관(2)의 상기 버블발생공간에서 혼합수의 이동방향으로 간격을 가지며서 다수개가 구비되며 혼합수의 상기 유입구(10)측 방향으로 전단부가 돌출구비되며 후단부는 내측으로 파여진 '난류요부'(31)가 형성된 '반구형' 형상의 충돌캡부재(3)들;을 포함하여 이루어진다.
즉, 상기 버블발생관(2)의 버블발생공간을 혼합수가 이동되는 과정에서 다수의 상기 충돌캡부재(3)들의 전단표면에 대하여 전단압력을 부여받으면서 이송되어 나노버블이 발생하게 된다.
아울러, 각각의 상기 충돌캡부재(3)들의 전단표면을 거쳐 후단부로 이동된 혼합수는, 상기 충돌캡부재(3)들의 후단부에 형성된 각각의 상기 난류요부(31)들에 내입되면서 난류를 형성하게 되어, 나노버블발생이 촉진되면서 이송하게 된다.
즉, 각각의 상기 난류요부(31)들을 통해 극부적인 케비테이션공간을 형성하여 혼합류(난류)에 의한 나노버블의 발생효율을 향상시키게 된다.
이와 더불어, 나노버블의 발생구조가 구조적으로 단순하여 대량생산이 가능하도록 되어 경제적으로 제공할 수 있음은 물론, 공간점유범위가 작아 사용성이 향상될 수 있다.
상기와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 나노버블발생기(1)에서, 각각의 상기 충돌캡부재(3)들에는, 상기 버블발생관(2)의 버블발생공간에 고정지지하도록 된 지지부재(32)가 각각 구비된다.
즉, 상기 지지부재(32)를 통해 각각의 상기 충돌캡부재(3)들이 상기 버블발생공간의 네측면에 지지되면서 시설된다.
상기에서 지지부재(32)는, 상기 충돌캡부재(3)의 전단부 또는 후단부에서 외측방향으로 길이를 가지면서 각각의 단부들이 상기 버블발생관(2)의 내측면에 밀착되면서 억지 끼움되면서 고정되는 지지대(321)들;을 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 상기 지지대(321)들이 상기 버블발생관(2)의 내측면에 끼움되면서 지지고정되어 상기 충돌캡부재(3)들을 각각 지지고정하게 될 수 있다.
상기에서 지지대(321)들은, 상기 충돌캡부재(3)의 전단부 또는 후단부에서 중앙을 중심으로 '╋'형상으로 서로 교차하면서 외측방향으로 연장형성되어 구비될 수 있으며; 상기 지지대(321)들은, 상기 충돌캡부재(3)의 성형제조시 일체로 형성될 수 있는 것으로, 사용자의 선택에 따라 적합하게 적용되는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시 예에 의한 나노버블발생기(1)에서, 각각의 상기 충돌캡부재(3)들은, 상기 버블발생공간의 길이방향으로 간격을 가지면서 배열되면서 연결되도록 되는 연결대(33);를 통해 일체로 연결형성될 수 있다.
즉, 상기 연결대(33)를 통해 다수의 상기 충돌캡부재(3)들을 연결하면서 배열형성하게 될 수 잇다.
상기에서 연결대(33)는,상기 충돌캡부재(3)의 성형제조시 일체로 형성될 수 있는 것으로, 사용자의 선택에 따라 적합하게 적용되는 것이 바람직하다.
이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 나노버블발생기(1)에서, 각각의 상기 충돌캡부재(3)에는, 관통된 다수의 유통공(34)들이 형성되어 각각의 상기 충돌캡부재(3)들의 전단부를 거치면서 이동되는 혼합수들 중 소량의 혼합수가 상기 난류요부(31)의 내부를 경유하면서 이동되도록 될 수 있다.
즉, 상기 유통공(34)들을 통해 혼합수가 상기 난류요부(31)를 통해 이동되도록 됨에 따라, 상기 난류요부(31)에서 난류를 형성하는 혼합수에 대한 상기 배출구(11)로의 이동성을 형성하게 되어, 상기 난류요부(31)에 혼합수가 과도하게 적체되는 것을 방지하도록 되어, 구조적 안정성을 확보하게 될 수 있다.
이상에서 설명된 본 고안의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 고안이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 고안은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 고안은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 나노버블발생기
10 : 유입구 11 : 배출구
2 : 버블발생관 3 : 충돌캡부재
31 : 난류요부 32 : 지지부재
321 : 지지대 33 : 연결대
34 : 유통공

Claims (1)

  1. 외부에서 물과 공기의 혼합수를 유입받도록 된 유입구(10) 및 배출되는 배출구(11)와 상기 유입구(10)와 상기 배출구(11)의 사이에 구비되며 나노버블을 발생시키도록 된 버블발생공간을 구비하는 '관(管:pipe)' 형상의 버블발생관(2)과; 상기 버블발생관(2)의 상기 버블발생공간에서 혼합수의 이동방향으로 간격을 가지며서 다수개가 구비되며 혼합수의 상기 유입구측 방향으로 전단부가 돌출구비되는 충돌캡부재(3)들;을 포함하는 나노버블발생기(1)에 있어서;
    상기 충돌캡부재(3)들은,
    후단부는 내측으로 파여진 '난류요부'(31)가 형성된 '반구형' 형상으로 이루어지며;
    각각의 상기 충돌캡부재(3)에는,
    관통된 다수의 유통공(34)들이 형성되어 각각의 상기 충돌캡부재(3)들의 전단부를 거치면서 이동되는 혼합수들 중 소량의 혼합수가 상기 난류요부(31)의 내부를 경유하면서 이동되도록 되는 것을 특징으로 하는 나노버블발생기.
KR2020230000284U 2021-06-21 2023-02-13 나노버블발생기 KR20230000635U (ko)

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