KR20230171343A - 나노버블발생용 용해장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 물과 공기가 혼합된 혼합수가 이송되는 과정에서 함유된 기체를 나노버블화하여 나노버블수를 발생시키도록 됨은 물론, 발생되는 나노버블수에 함유된 나노버블을 균질화한 상태로 제공하도록 되어, 사용품질이 증대되도록;
이송압력을 가지는 혼합수를 공급받도록 된 공급구와 외부로 토출하는 토출구를 가지며, 상기 공급구와 상기 토출구의 사이공간에 외부에 대하여 밀폐되어 물에 대한 기체의 용해압력을 형성하도록 된 용해공간이 구비된 용해수단과; 양단이 관통되며 하단이 상기 공급구에 공간적으로 연결되면서 결속되고 상단을 통해 혼합수를 상기 용해공간으로 분사하도록 된 분사수단;을 포함하는 나노버블발생용 용해장치에 있어서; 상기 용해수단의 용해공간을 상기 분사수단을 통해 혼합수가 공급되면서 나노버블화하는 활성공간과 나노버블이 포함된 나노버블수가 배수되는 배수공간으로 분할구획하면서 나노버블이 통과하도록 된 다수의 통과공들이 형성되는 '판(板;plate)' 형상의 구획판을 구비하는 구획수단;을 더 포함하는 나노버블발생용 용해장치를 제공한다.

Description

나노버블발생용 용해장치{A Dissolution device for generating nano bubbles}

본 발명은, 직경이 미세단위를 가지는 미세기포인 나노버블을 발생시키는 나노버블발생시스템에 적용되어 물과 공기가 혼합된 혼합수가 이송되는 과정에서 함유된 기체를 용해하여 나노버블을 발생시키도록 된 용해장치에 관한 것이다.

구체적으로는, 구조적 단순화와 소형화를 통해 소형의 나노버블설비 또는 장치에 적용할 수 있음은 물론, 발생되는 나노버블수에 함유된 나노버블을 균질화한 상태로 제공하도록 되어, 사용품질이 증대되도록 된 나노버블발생용 용해장치에 관한 것이다.

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

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

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

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

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

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

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

아울러 나노버블이 함유된 혼합수는, 별도의 기체용해장치를 경유하여 나노버블의 탈기를 억제하면서 액체의 내부에 기체 용존율을 높이게 된다

상기와 같은 나노버블용해장치는, 한국특허출원번호 제10-2007-0106679호(명칭: 기체용해장치/20071023)에서 공지된 바와 같이, 액체공급부와 기체공급부를 포함하여 구성되는 공급부와; 상기 공급부에 결합되는 용해조; 및 상기 용해조의 다른 일 측에 결합되는 배출부를 포함하여 구성되며; 상기 공급부의 단부는, 용해조의 내측벽을 향하도록 구성되어; 상기 공급부의 단부에서 토출되는 혼합수가 상기 용해조의 내측벽에 충돌하여 충돌압력을 인가받아 나노버블발생을 증가시키도록 되어 있다.

한국특허출원번호 제10-2007-0106679호

그러나, 상기와 같은 종래의 나노버블용해장치는, 구조적으로 소형화에 불리하여 사용성이 떨어짐은 물론, 나너버블품질이 떨어져 사용효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하게 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 직경이 미세단위를 가지는 미세기포인 나노버블을 발생시키는나노버블발생시스템에 적용되어 물과 공기가 혼합된 혼합수가 이송되는 과정에서 함유된 기체를 용해하여 나노버블을 발생시키도록 된 것으로, 구조적 단순화와 소형화를 통해 소형의 나노버블설비 또는 장치에 적용할 수 있음은 물론, 발생되는 나노버블수에 함유된 나노버블을 균질화한 상태로 제공하도록 되어, 사용품질이 증대되도록 된 나노버블발생용 용해장치를 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 나노버블발생용 용해장치는, 이송압력을 가지는 혼합수를 공급받도록 된 공급구와 외부로 토출하는 토출구를 가지며, 상기 공급구와 상기 토출구의 사이공간에 외부에 대하여 밀폐되어 물에 대한 기체의 용해압력을 형성하도록 된 용해공간이 구비된 용해수단과; 양단이 관통되며 하단이 상기 공급구에 공간적으로 연결되면서 결속되고 상단을 통해 혼합수를 상기 용해공간으로 분사하도록 된 분사수단;을 포함하는 나노버블발생용 용해장치에 있어서; 상기 용해수단의 용해공간을 상기 분사수단을 통해 혼합수가 공급되면서 나노버블화하는 활성공간과 나노버블이 포함된 나노버블수가 배수되는 배수공간으로 분할구획하면서 나노버블이 통과하도록 된 다수의 통과공들이 형성되는 '판(板;plate)' 형상의 구획판을 구비하는 구획수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 나노버블발생용 용해장치는, 분사수단을 통해 혼합수가 용해공간의 활성공간으로 공급되면서 지속적으로 나노버블화됨과 동시에 구획수단을 통과하는 나노버블수만이 토출구를 통해 토출되도록 됨에 따라, 나노버블수에 함유된 나노버블의 품질이 향상됨과 아울러 사용처에서의 사용품질이 증대되는 효과를 가진다.

즉, 혼합수가 구획수단을 구성하는 통과공들을 통해 구획되는 활성공간에서 배수공간을 경유하면서 함유된 기포들 중에서 통과공의 내경에 따라 비교적 큰 내경을 가지는 기포들이 배수공간으로 이동되는 것을 방지함은 물론, 활성공간에서의 지속적인 미립화가 촉진되면서 나노버블발생품질이 극대화되는 효과를 가진다.

도 1은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 나노버블발생용 용해장치를 구성하는 용해몸체를 보인 개략 분리 사시 예시도.
도 2는, 본 실시 예에 의한 나노버블발생용 용해장치를 구성하는 용해몸체를 보인 개략 사시 예시도.
도 3은, 본 실시 예에 의한 나노버블발생용 용해장치를 보인 개략 단면 예시도.
도 4 및 도 5는, 본 실시 예에 의한 나노버블발생용 용해장치의 사용상태를 보인 개략 예시도.
도 6 및 도 7은, 본 실시 예에 의한 나노버블발생용 용해장치를 구성하는 구획수단의 다른 에를 보인 개략 예시도.

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

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

도 1 내지 도 5는, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 나노버블발생용 용해장치(1)를 보인 도면으로, 본 실시 예에 의한 나노버블발생용 용해장치(1)는, 이송압력을 가지는 혼합수를 공급받도록 된 공급구(21)와 외부로 토출하는 토출구(22)를 가지며, 상기 공급구(21)와 상기 토출구(22)의 사이공간에 외부에 대하여 밀폐되어 물에 대한 기체의 용해압력을 형성하도록 된 용해공간이 구비된 용해수단(2)과; 양단이 관통되며 하단이 상기 공급구(21)에 공간적으로 연결되면서 결속되고 상단을 통해 혼합수를 상기 용해공간으로 분사하도록 된 분사수단(3);을 포함한다.

즉, 이송압력을 가지는 상기 혼합수(예를 들면, 수돗물과 공기의 혼합물)가 나노버블발생시스템 상에서 강제로 형성된 이송압력을 통해 상기 용해수단(2)의 용해공간을 경유하여 이동되는 과정에서 상기 용해공간에 형성된 용해압력을 통해 혼합수에 함유된 기체가 용해되어 나노화됨에 따라, 나노버블수를 발생시키게 된다.

아울러 발생된 나노버블수는, 상기 토출구(22)를 통해 사용처로 공급된다.

이때, 상기 공급구(21)에서 공급되는 혼합수가 상기 분사수단(3)을 통해 상기 용해공간으로 분사되면서 분사시 발생되는 분사압력을 통해 상기 용해수단(2)의 내측면과의 충돌을 통해 형성되는 충돌압력에 의해 나노버블발생효율이 증대된다.

이에 따라, 구조적으로 단순하여 생산효율이 높아 경제적이며 특히, 소형화에 적합하여, 소형의 가정용 나노버블수공급장치에 적합하게 적용가능하다.

상기에서 용해수단(2)은, 상기 공급구(21)와 상기 토출구(22)들이 각각의 외측단부와 각각의 상측면들에 각각 공간적으로 연결되면서 각각 구비되는 용해몸체(23)와; 하부가 개방되며 상기 용해몸체(23)의 상부에 내부공간이 공간적으로 연결되도록 결합하여 상기 용해공간을 형성하도록 된 용해통(24);을 포함할 수 있다.

즉, 상기 용해몸체(23)의 상기 공급구(21)를 통해 공급되는 혼합수가 상기 용해통(24)의 내부에 형성되는 용해공간으로 공급되면서 상기 토출구(22)로 이동되는 과정에서 상기 용해공간에 형성된 용해압력을 통해 나노버블화된다.

한편, 상기에서 분사수단(3)은, 상기 용해몸체(23)에서 상기 용해공간과 상기 공급구(21)를 공간적으로 개방하는 공급결속단(211)에 맞춤되게 결속되는 '관(管;pipe)' 형상의 '분사관'으로 이루어지며, 상기 분사관의 하부 일위치에 상기 용해공간에 충수되는 혼합수가 내부로 유입되어 재분사되는 유입공(31)이 형성된다.

즉, 상기 분사관의 내부를 통해 상기 용해공간으로 분출되는 혼합수의 분출압력과 상기 용해공간의 유체압력의 차이에 따라, 상기 용해공간에 충수되는 혼합수가 상기 유입공(31)을 통해 내부로 압인되면서 재분사된다.

이에 따라, 상기 용해공간의 내부에서 혼합수의 대류가 자연발생적으로 형성되어 나노버블발생효율이 향상된다.

이와 같이, 상기 분사관을 통해 혼합수를 상기 용해공간으로 고압분사하는 중에, 상기 용해공간으로 충수되는 혼합수가 상기 유입공(31)을 통해 상기 분사수단(3)의 내부로 재공급되면서 재분사되어 상기 용해공간의 내부에서 혼합수의 대류가 자연발생적으로 형성되어 나노버블발생효율이 향상된다.

상기에서 분사관의 하단은, 상기 결속단(211)에 억지끼움되면서 결속될 수 있는 것으로; 그 결속구성 및 결속구조는, 종래 공지된 기술들 중에서 사용자의 선택에 따른 결속구성 및 결속구조가 적합하게 적용될 수 있다.

상기에서 분사관의 하단은, 상기 결속단관(211)의 단부에 끼움결속 및 나사결합될 수 있는 것으로; 그 결속구성 및 결속구조는, 종래 공지된 기술들 중에서 사용자의 선택에 따른 결속구성 및 결속구조가 적합하게 적용될 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 나노버블발생용 용해장치(1)는, 상기 용해수단(2)의 용해공간을 상기 분사수단(3)을 통해 혼합수가 공급되면서 나노버블화하는 활성공간(A)과 나노버블이 포함된 나노버블수가 배수되는 배수공간(B)으로 분할구획하면서 나노버블이 통과하도록 된 다수의 통과공(41)들이 형성되는 '판(板;plate)' 형상의 구획판(42)을 구비하는 구획수단(4);을 포함한다.

즉, 상기 용해공간이 상기 구획판(42)들을 통해 상부에는 상기 활성공간(A)이 배치되고, 그 하부에 상기 배수공간(B)이 구비되도록 분할구획하게 된다.

이때, 혼합수가 상기 분사관을 통해 상기 활성공간(A)으로 공급되어 내부에 형성되는 용해압력에 의해 용해되어 나노버블화되는 중에, 상기 활성공간(A)에서의 지속적인 혼합수의 유입에 따른 배수압의 증대에 따라, 나노버블수가 상기 통과공(41)들을 통과하면서 상기 배수공간(B)으로 이동된 후, 상기 토출구(22)를 통해 외부로 토출되어 별도의 사용처(미도시됨)로 공급되어 사용된다.

한편, 상기 나노버블수가 상기 구획판(42)을 통해 형성되는 각각의 상기 활성공간(A)에서 상기 배수공간(B)으로 상기 통과공(41)들을 각각 경유하면서 함유된 기포들 중에서 비교적 큰 내경을 가지는 기포들이 배출되는 것을 방지하하게 되며 상기 활성공간(A)에서의 지속적인 미립화가 촉진되면서 나노버블발생품질이 극대화 된다.

이에 따라, 상기 토출구(22)로 토출되는 나노버블수에 함유된 나노버블의 품질이 고품질로 이루어질 수 있어, 사용처에서의 사용품질이 증대될 수 있다.

상기에서 구획판(42)은, 상기 용해몸체(23)의 개방부위에서 상기 결속단(211)을 제외한 나머지 부위들을 감싸면서 상기 활성공간(A)과 상기 배수공간(B)으로 분할구획하게 될 수 있다.

즉, 상기 구획판(42)에는, 상기 결속단에 결합된 상기 분사관이 관통하는 관통공(43)이 형성되어, 상기 분사관을 통해 혼합수가 상기 활성공간(A)으로 공급되도록 됨과 아울러, 상기 배수공간(B)을 상기 활성공간(A)에 대하여 구획하도록 될수 있다.

상기에서 구획판(42)의 외주면은, 상기 용해몸체(23)의 내측면에 맞춤되게 밀착되도록 형성되어 기밀성을 확보하도록 될 수 있다.

상기에서 분사관에 형성된 상기 유입공(31)은, 상기 구획판(42)에 대하여 상기 활성공간(A)측으로 간격을 가지는 위치에 배치되어, 상기 활성공간(A)에 잔류하는 혼합수가 상기 유입공(31)으로 유입되어 재분사되도록 될 수 있다.

이에 따라, 상기 배수공간(B)에 잔류하는 나노버블수는, 상기 분사관으로 회수되지 않도록 됨에 따라, 배수가 용이하게 이루어지게 될 수 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 나노버블발생용 용해장치(1)에서, 상기 구획판(42)은, 도 6 및 도 7에서 도시된 바와 같이, 상기 활성공간(A)측의 표면이 상기 관통공(43)을 중심으로 곡선면을 가지는 '반구형'으로 이루어져, 상기 활성공간(A)에서의 상기 유입공(31)으로의 혼합수의 유입으로 형성되는 순환대류가 더욱 원활하게 이루어지도록 될 수 있다.

즉, 혼합수가 상기 구획판(42)의 곡선면을 통해 안내되면서 상기 유입공(31)으로의 유입이 안정되게 이루어져, 혼합수의 순환대류가 원할하게 이루어짐에 따라, 나노버블발생효율이 향상될 수 있다.

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

1 : 나노버블발생장치 100 : 기포
2 : 용해수단 21 : 공급구
211 : 결속단 22 : 토출구
23 : 용해몸체 24 : 용해통
3 : 분사수단 31 : 유입공
4 : 구획수단 41 : 통과공
42 : 구획판 43 : 관통공
A : 활성공간 B : 배수공간

Claims (1)

1. 이송압력을 가지는 혼합수를 공급받도록 된 공급구와 외부로 토출하는 토출구를 가지며, 상기 공급구와 상기 토출구의 사이공간에 외부에 대하여 밀폐되어 물에 대한 기체의 용해압력을 형성하도록 된 용해공간이 구비된 용해수단과; 양단이 관통되며 하단이 상기 공급구에 공간적으로 연결되면서 결속되고 상단을 통해 혼합수를 상기 용해공간으로 분사하도록 된 분사수단;을 포함하는 나노버블발생용 용해장치에 있어서;
   상기 용해수단의 용해공간을 상기 분사수단을 통해 혼합수가 공급되면서 나노버블화하는 활성공간과 나노버블이 포함된 나노버블수가 배수되는 배수공간으로 분할구획하면서 나노버블이 통과하도록 된 다수의 통과공들이 형성되는 '판(板;plate)' 형상의 구획판을 구비하는 구획수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노버블발생용 용해장치.

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