KR970006137B1 - Fluid treatment device using vibration by magnetic field and ultrasonic generation - Google Patents

Fluid treatment device using vibration by magnetic field and ultrasonic generation Download PDF

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KR970006137B1
KR970006137B1 KR1019940016153A KR19940016153A KR970006137B1 KR 970006137 B1 KR970006137 B1 KR 970006137B1 KR 1019940016153 A KR1019940016153 A KR 1019940016153A KR 19940016153 A KR19940016153 A KR 19940016153A KR 970006137 B1 KR970006137 B1 KR 970006137B1
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주진섭
노경석
장부규
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주진섭
노경석
장부규
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Abstract

Permanent magnet(2) is placed inside or outside of a pipe(1) facing the same poles. A number of supersonic vibrators(3) are installed to the other side where permanent magnet is placed apart in same distance and a vibrating plate(5) is fixed as a wide plate at the end of vibrating axis installed to protrude inside of pipe. Thermometer(7) and acidity sensor(8) are installed to sense temperature and acidity of inside of pipe. Therefore, increase safety and reliability by piling up operation with magnetic force line and controlling occurring level of vibration by supersonic and negative pressure and positive pressure based on viscosity and speed of current of fluid.

Description

자기장과 초음파 발생에 의한 진동을 동시에 이용한 유체처리장치Fluid treatment device using vibration by magnetic field and ultrasonic generation

제1도 본 발명의 일실시예를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 도관 2 : 영구자석1: Conduit 2: Permanent Magnet

3 : 초음파진동자 4 : 진동축3: ultrasonic vibrator 4: vibration axis

5 : 진동판 6 : 제어장치5: diaphragm 6: control device

7 : 온도계 8 : 산성도감지기7: thermometer 8: acidity detector

본 발명은 자기장과 초음파 발생에 의한 진동을 동시에 이용하여 유체를 처리하는 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 액체속에 있는 반자성체 분자들의 이온화극성을 유도한 가운데 초음파 에너지를 진동에너지로 변환시켜 유체의 공동현상과 산화작용 등에 의한 에너지를 유체에 부가하여 강력한 에너지로 유체를 처리할 수 있도록 한 장치이다.The present invention relates to a device for treating a fluid by using a magnetic field and vibration generated by the ultrasonic wave at the same time. More specifically, to induce ionization polarity of diamagnetic molecules in a liquid while converting ultrasonic energy into vibration energy, the phenomenon of fluid cavitation It is a device to treat the fluid with strong energy by adding energy to the fluid due to over oxidation.

일반적으로 유체처리 방법은 자장을 이용한 전자기유체역학적(magneto hydrodynamic)방법과 정전기적이용 방법 등의 물리적방법과 화학적방법으로는 산성의 약품을 첨가하는 방법 등이 개발되어 보급되고 있다. 전자의 방법인 자력선만을 이용한 방법은 영구자석, 전자석으로 유체속에 함유된 입자들을 자력선에 의해 하전을 발생시키고 구조적변화를 일으켜서 스케일의 형성을 방지한다.In general, the fluid treatment method has been developed and spread in the physical and chemical methods such as the electromagnetic hydrodynamic method (magneto hydrodynamic) using the magnetic field and the method of adding acidic chemicals to the chemical method. The method using only the magnetic force line, the former method, permanently magnets and electromagnets to charge the particles contained in the fluid by the magnetic force lines and to cause structural changes to prevent the formation of scale.

자기장에 의한 유체처리의 이론적 배경은 유체속의 반자성체 분자들에 이온화속성을 유도하기 위해 강력한 자성체를 유체의 속도방향과 수직으로 흘려주면 qV×B(q : 전하량, V : 속도, B : 자기장) 방향으로 힘이 작용하여 유도극성을 발휘한다. 이 때 유체에서 이온화 현상을 얻으려면 외부로부터 강력한 자력선이 필요하거나 또는 유체의 속도를 증가시켜야 한다. 그러나 강력한 자력선을 가진 자성체를 구비하기에는 많은 비용과 부피증가에 의한 결점이 있게 되며, 유체의 속도를 증가시키는 것도 한계가 있을 뿐 아니라, 유체의 종류와 유속 등에 따른 안정성이 입증되지 못하는 결점을 가지고 있었다. 또한 초음파라는 것은 인간이 들을 수 없는 주파수 영역의 음파로 20000Hz 이상의 높은 주파수를 가진 것으로 초음파통신, 초음파가공, 초음파세척기, 의료용 등에서 응용되어 공업적으로 많이 이용되고 있다. 이러한 초음파의 발생에 의한 유체 처리 장치의 예로는 한국 특허공고 89-1302호(88. 4. 29 공고)를 들 수 있다.The theoretical background of the fluid treatment by magnetic field is that if a strong magnetic body is flowed perpendicularly to the velocity direction of the fluid to induce ionization properties in the diamagnetic body molecules in the fluid, qV × B (q: charge amount, V: velocity, B: magnetic field) direction The force acts to exert the induced polarity. In this case, to obtain ionization phenomenon in the fluid, a strong magnetic force line from the outside is required or the speed of the fluid must be increased. However, there is a drawback of cost and volume increase to have a magnetic body with a strong magnetic force line, and there is a limit to increase the velocity of the fluid, and also has a defect that the stability of the fluid type and flow rate cannot be proved. . In addition, the ultrasonic wave is a sound wave in the frequency range which is inaudible to human beings and has a high frequency of more than 20000 Hz. An example of a fluid treatment apparatus by the generation of such ultrasonic waves is Korean Patent Publication No. 89-1302 (88. 4. 29 publication).

상기 특허는 송수관 내에서 흐르는 유체를 균질하게 처리하는데 적합하도록 초음파 발생기와 수신기로 이루어져 있다. 상기한 방식과 같이 직접 유체에 초음파를 투사하는 것이 효과적인 것으로 현재까지 생각해 왔으나 유체를 균질하게 처리하는데 전체 유체에 초음파를 작용시키기가 현실적으로 불가능하다는 문제점이 있다.The patent consists of an ultrasonic generator and a receiver adapted to homogeneously treat the fluid flowing in the water pipe. Although it has been thought to be effective to directly project the ultrasonic wave to the fluid as described above, there is a problem that it is practically impossible to apply the ultrasonic wave to the entire fluid to homogeneously treat the fluid.

본원 발명의 목적은 상기한 문제점을 감안하여 초음파를 진동에 의한 압력파로 변화시켜 유체에 효율적으로 작용토록하여 스케일의 생성을 방지토록 하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to change the ultrasonic wave into a pressure wave caused by vibration so as to effectively act on a fluid to prevent generation of scale.

본원 발명의 또다른 목적은 초음파에 의한 진동압력파와 자기장은 동시에 이용하여 유체를 처리함으로써 처리효과를 극대화시킨 장치를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide an apparatus that maximizes the treatment effect by treating a fluid using ultrasonic pressure waves and magnetic fields at the same time.

이를 위해 본 발명은 처리하고자 하는 유체를 통과시키는 도관내 일측으로 복수개의 영구자석을 서로 같은 극끼리 대향하도록 배열 설치하고 그의 타측으로 복수개의 초음파 진동자에 의해 진동하는 진동판을 설치함으로써 진동판이 진동할 때 액체를 압축, 팽창을 반복시키게 되며 이 때 발생되는 기포의 폭기 작용으로 이온화 작용을 촉진하고 금속 착물의 스케일 형성을 방지하게 된다.To this end, the present invention, when the diaphragm vibrates by arranging a plurality of permanent magnets on one side of the conduit for passing the fluid to be treated to face the same poles and installing a diaphragm vibrating by a plurality of ultrasonic vibrators on the other side thereof. The liquid is compressed and expanded repeatedly, and the aeration of bubbles generated at this time promotes ionization and prevents scale formation of metal complexes.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의해 상술한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.

부호 1은 처리하고자 하는 유체를 통과시키는 도관이며, 도관(1)의 내측 또는 외부에 복수개의 영구자석(2)를 같은 극끼리 대향하도록 배열설치한다. 영구자석(2)이 배치된 타측으로는 복수개의 초음파 진동자(3), 본 발명의 실시예에서는 2개가 일정 간격으로 이격되어 설치되고 도관(1) 내부로 돌설된 진동축(4) 선단에 넓은 판상의 진동판(5)이 고정 설치된다.Reference numeral 1 denotes a conduit through which the fluid to be treated passes, and a plurality of permanent magnets 2 are arranged inside or outside the conduit 1 such that the same poles face each other. On the other side of which the permanent magnet 2 is disposed, a plurality of ultrasonic vibrators 3, in the embodiment of the present invention, two are spaced apart at regular intervals and wide at the tip of the vibrating shaft 4 protruding into the conduit 1. The plate-shaped diaphragm 5 is fixedly installed.

부호(6)은 제어장치로서 온도와 유속과 이온수의 산성도 등을 감안하여 초음파의 강도와 진폭을 조절하기 위한 장치이며, 이를 위해 도관(10 내부의 온도와 산성도를 감지하기 위한 온도계(7)와 산상도 감지기(8)가 설치되어 있다. 또한 도시하지 아니하였지만 유속측정기 등을 설치하게 된다.Symbol (6) is a control device for adjusting the intensity and amplitude of the ultrasonic wave in consideration of temperature, flow rate and acidity of the ionized water, for this purpose, the conduit (the thermometer 7 for detecting the temperature and acidity inside the 10 and An acidity detector 8 is provided, and although not shown, a flow rate meter or the like is installed.

이와 같은 본원 발명은 다음가 같은 원리에 의해 유체를 처리하게 된다.In the present invention, the fluid is treated according to the following principle.

영구자석(2)에 의해 유체에 자장을 걸어주면 플레밍의 왼손법칙에 의한 힘이 유체 표면에 작용한다. 유체에 자장이 작용하면 스케일 형성에 원인이 되는 파괴된 물분자와 정상상태로 환원되게 된다. 또한 초음파 진동자(3)가 작동하면 그의 선단에 고정된 진동판(5)이 주파수만큼 진동하게 된다.When the magnetic field is applied to the fluid by the permanent magnet (2), the force of Fleming's left hand law acts on the fluid surface. When the magnetic field acts on the fluid, it breaks down to a steady state with the water molecules that are responsible for scale formation. In addition, when the ultrasonic vibrator 3 operates, the diaphragm 5 fixed to its tip vibrates by the frequency.

여기서 진동에 의한 진동파는 그 자체가 초음파로서 유체에 전해지며 진동판의 진동에 따라 유체에 가해지는 압력은 주기적으로 변화하여 액체는 압축과 팽창을 주기적으로 반복하게 된다.Here, the vibration wave caused by the vibration is transmitted to the fluid as ultrasonic waves itself, and the pressure applied to the fluid is periodically changed by the vibration of the diaphragm, and the liquid is repeatedly compressed and expanded.

진동판(5)이 한싸이클을 진동하는 동안 진동축(4)이 전진하면 유체는 압축되고 후진하면 팽창하게 된다. 유체가 급격히 팽창되면 음압이 형성되면서 유체중에 진공상태가 되는 부분 즉, 공동이 생긴다.If the oscillation shaft 4 moves forward while the diaphragm 5 vibrates one cycle, the fluid will be compressed and expand back. When the fluid expands rapidly, a negative pressure is generated and a vacuum part of the fluid, that is, a cavity, is formed.

이때 주위의 액체중에 녹아 있는 공기 등의 가스가 팽창하여 공동에 모여든다. 다음에 음압이 양이 되면 액체가 압축되어 공동에 심한 고압이 가해져서 공동은 찌부러 뜨려지든지 주위의 작은 기포들이 모여서 큰 기포가 되어 터질 때 폭기작용으로 큰압력과 고온도를 발생한다. 이와 같은 액체중이 기포의 배출에 의하여 이온화작용이 발생하고 금속착물의 스케일(scale) 형성을 제거하고 방지할 수 있다. 공동 현상중 기포중의 활성화산소는 전리에 의한 것이며, 약한 산화작용을 나타내며 산화작용에 의해서는 세균과 조류(elge)등을 죽일 수 있기 때문에 정수장, 수영장, 폐수처리장에 이용할 수 있다. 그리고 초음파의 성질에는 파괴분산작용 미립자의 직접화학반응의 촉진 등의 효과가 있어 초음파의 진동변화에 따른 공동현상으로 유체를 처리할 수 있게 되는 것이다.At this time, gas such as air dissolved in the surrounding liquid expands and gathers in the cavity. The next time the negative pressure is positive, the liquid is compressed and a high pressure is applied to the cavity, and the cavity is crushed, or when small bubbles gather around and become large bubbles, aeration creates large pressure and high temperature. Ionization occurs by the discharge of bubbles in the liquid, and it is possible to eliminate and prevent scale formation of the metal complex. Activated oxygen in bubbles during cavitation is due to ionization, which shows weak oxidation, and can be used in water purification plants, swimming pools, and wastewater treatment plants because it can kill bacteria and algae. In addition, the properties of the ultrasonic wave have the effect of promoting the direct chemical reaction of the fracture-dispersing particles, so that the fluid can be treated by the cavitation caused by the vibration change of the ultrasonic wave.

이에 따라 본 발명은 유체의 점도와 유속에 따라 초음파에 의한 진동과 음압과 양압의 발생 정도를 조절하며 자력선과의 중첩 작용에 의해 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.Accordingly, the present invention is to adjust the degree of vibration and sound pressure and positive pressure generated by the ultrasonic wave according to the viscosity and flow rate of the fluid and to improve the stability and reliability by the overlapping action of the magnetic lines.

여기서 초음파의 구동력은 음압이 진동파에 균일하게 가해질 때 그 진동파의 실효면적과 음압을 곱한 값으로 결정되므로 진동파의 면적을 넓게 형성하여 줌이 바람직하며 이를 위해 진동소자면에 반자성의 진동판을 길이 방향으로 설치하여 유체에 균일하게 진동에 의한 충격파를 전하도록 하며 특히 자력선의 밀도가 높은 N극과, N극, S극과 S극의 연결부분에 진동파가 집중적으로 조사되도록 하면 자력선과의 상승 작용으로 스케일 형성을 방지하는데 더욱 효과적이 된다.Here, the driving force of the ultrasonic wave is determined by multiplying the effective area of the vibration wave by the sound pressure when the sound pressure is applied uniformly to the vibration wave. Therefore, it is preferable to form a wide area of the vibration wave. It is installed in the longitudinal direction to uniformly transmit the shock wave by vibration to the fluid. Especially, if the vibration wave is concentrated on the connection of N pole with high density of magnetic line and N pole, S pole and S pole, Synergism makes it more effective in preventing scale formation.

Claims (2)

유체를 자력선 또는 초음파에 의해 처리하는 스케일 형성 방지 장치에 있어서, 처리하고자 하는 유체를 통과시키는 도관내 일측으로 같은 극성끼리 대항하도록 복수개의 영구자석을 배열설치하며, 그와 대향되는 도관의 타측으로 복수개의 초음파 진동자를 설치하며 상기 복수개의 초음파 진동자의 진동축을 상기 도관 내부로 돌설하여 상기 진동축 선단에 판상의 진동판을 고정 설치하므로써 상기 진동판의 진동에 의한 파장을 상기 영구자석에 집중 전달되도록 하며 진동에 따라 유체의 압축팽창현상을 반복적으로 일으켜 이때 발생하는 기포의 폭기 작용으로 이온화 작용을 촉진하고 금속 착물의 스케일 형성을 방지시키게 됨을 특징으로 하는 자기장과 초음파 발생에 의한 진동을 동시에 이용한 유체 처리장치.A scale forming prevention apparatus for processing a fluid by magnetic lines or ultrasonic waves, wherein a plurality of permanent magnets are arranged so as to face the same polarity to one side in a conduit through which the fluid to be treated passes, and the plurality of permanent magnets are opposite to the conduit facing the same. Two ultrasonic vibrators and protruding the vibration axes of the plurality of ultrasonic vibrators into the conduit to fix plate-shaped diaphragms at the tip of the vibrating shaft so that the wavelengths of the vibrations of the diaphragm are transmitted to the permanent magnets. Accordingly, the fluid treatment device using the magnetic field and the vibration generated by the ultrasonic wave at the same time characterized in that it causes the compression expansion of the fluid repeatedly to promote the ionization action by the aeration of bubbles generated at this time to prevent the formation of scale of the metal complex. 제1항에 있어서, 상기 초음파 진동자의 진동강도는 유체의 유속과 온도 및 산성도에 의해 조절되는 것임을 특징으로 하는 자기장과 초음파 발생에 의한 진동을 동시에 이용한 유체 처리장치.The fluid treatment apparatus of claim 1, wherein the vibration intensity of the ultrasonic vibrator is controlled by the flow rate, temperature, and acidity of the fluid.
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