KR100517404B1 - An Ultrasonic Device for Atomizing Liquid - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일반적으로 액체를 분무시키기 위한 초음파 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 적어도 하나의 분무 유닛(unit); 상기 모든 분무 유닛에 연결된 저수조; 상기 각각의 유닛의 액체 수위를 유지시켜 주는 수단; 상기 각각의 변환기에 연결되는 고 진동수의 전력 공급 장치; 및 분무되는 액체가 저수조로부터 각각의 변환기 위를 가로질러 저수조로 다시 돌아가도록 순환시키는 수단으로 이루어지며, 여기에서 상기 각각의 유닛은 침전된 불순물과 부유하는 불순물을 제거하기 위한 하부 배출구(10) 및 상부 배출구(9)를 갖는 초음파 액체 분무 장치에 관한 것이다.The present invention relates generally to ultrasonic devices for spraying liquids. More specifically, the present invention provides at least one spray unit; A reservoir connected to all said spray units; Means for maintaining a liquid level in each unit; A high frequency power supply connected to each of the transducers; And means for circulating the sprayed liquid back from the reservoir tank back over the respective transducers back to the reservoir, where each unit comprises a bottom outlet 10 for removing precipitated and suspended impurities; An ultrasonic liquid spray device having an upper outlet 9 is provided.
액체 분무용 표준 초음파 장치는 일반적으로 하나의 분무 유닛으로 구성되어 있고, 여기에서 상기 분무 유닛 바닥 부분에는 초음파 변환기가 위치하고 있으며 그 위로는 액체로 차 있고, 상기 유닛의 상부는 개방되어있다(기체로 덮여 있음). 이러한 기존의 장치는 많은 작동상의 문제를 야기하는데, 즉 다양한 적용을 불가능하게 한다. 이는 기존 장치의 각각의 구성 요소가 특별한 작동상의 한계를 나타내기 때문이다.Standard ultrasonic devices for liquid spraying generally consist of a single spray unit, in which the ultrasonic transducer is located at the bottom of the spray unit, filled with liquid above it, and the top of the unit is open (covered with gas). has exist). Such existing devices cause many operational problems, that is, various applications are impossible. This is because each component of the existing device represents a particular operational limitation.
첫째, 종래의 초음파 변환기는 작동 중 공기(또는 기체)에 노출되면 거의 순간적으로 과열된다. 표준 장치의 진동은 변환기 위의 액체 수위를 기울어지게 하여 상기 변환기를 공기 또는 기체에 노출시키는 결과를 낳을 것이다. 설사 변환기 위에 충분하게 긴 액체 칼럼(column)을 설치하여 이러한 문제점을 극복하려는 시도를 해 볼 수 있을지 몰라도, 이러한 방법은 변환기 작동 효율에 영향을 미친다.First, conventional ultrasonic transducers overheat almost instantaneously when exposed to air (or gas) during operation. Vibration of the standard device will tilt the liquid level above the transducer, resulting in exposing the transducer to air or gas. Even if an attempt can be made to overcome this problem by installing a sufficiently long liquid column above the transducer, this method affects the efficiency of the transducer operation.
둘째, 초음파 변환기의 진동 표면은 액체 조건이 침전물을 축적시키고 불순물을 둘러싸이게 할 수 있으므로 역효과가 날 수 있다. 이렇게 불순물이 둘러싸이게 되면 변환기 효율이 저하되고 열적 단열층을 형성하여, 변환기 과열의 결과를 낳게된다.Second, the vibrating surface of the ultrasonic transducer can be counterproductive because liquid conditions can cause deposits to accumulate and envelop impurities. This entrapment of impurities degrades the converter efficiency and forms a thermal insulation layer, resulting in converter overheating.
액체 내에 존재하는 불순물은 많은 원인들에 의해서 생성된다. 종종 불순물들은 처음부터 액체에 존재할 수도 있으며, 공기(또는 기체)와 접촉하여 액체로 들어 갈 수 있다. 때로는 불순물이 액체와 장치의 부품(예를 들어, 펌프 및 가스킷 등) 사이의 상호 작용에 의한 결과물일 수도 있다. 더 나아가 불순물은 변환기와의 상호 작용(예를 들어, 초음파 파장, 화학 반응 또는 전기 분해 등)에 의해 생성될 수 있다. 이러한 불순물은 응집하여 변환기 표면에 침전물로 축적되어 코팅(coating)된다.Impurities present in the liquid are produced by many causes. Often impurities may be present in the liquid from the outset and enter the liquid in contact with air (or gas). Sometimes impurities may be the result of interactions between liquids and parts of the device (eg pumps and gaskets, etc.). Furthermore, impurities can be produced by interaction with the transducer (eg, ultrasonic waves, chemical reactions or electrolysis, etc.). These impurities aggregate and accumulate as deposits on the transducer surface and are coated.
셋째, 동일 분무 유닛(분무 속도와 생산량 증가에 목적이 있음) 내에 많은 변환기를 사용함으로 인하여 변환기에서 액체 교류 현상(liquid turbulence effects)(파괴적인 전기 에칭 현상을 포함)이 발생하게 된다. Third, the use of many transducers in the same spray unit (which is aimed at increasing spray speed and yield) results in liquid turbulence effects (including destructive electroetching) in the transducer.
본 발명의 장치는 상기의 문제점들을 극복하여 변환기의 노출의 위험 없이 장치의 위치 이동을 가능하게 하고, 불순물 축적을 예방하기 위한 것이다.The device of the present invention overcomes the above problems and enables the device to be repositioned without the risk of exposure of the transducer and to prevent the accumulation of impurities.
더 나아가 대부분의 공지된 분무 장치는 분무 입자의 입경이 통계적으로 광범위하게 분포된다. 특히, 초정밀 전달 시스템(예컨대 의약, 소독, 살균제 등)에 적용시에는 문제점들이 발견된다. 본 발명의 구체예에서는 특히 분무 입자의 입경이 약 0.5 내지 50 ㎛로 좁은 통계적 분포를 갖는다. 미국특허 제3,901,443호는 액체로 채워진 분무실, 분무실 바닥에 설치된 압전 변환기, 및 변환기를 진동시키는 한 쌍의 트랜지스터로 구성된 초음파 분무기에 관하여 개시하고 있다. 상기 분무실은 초기 측정치의 액체 수위로 조정하는 수단을 가지고 있다. 그렇지만 미국특허 제3,901,443호는 상기에 언급된 문제점을 어느 정도 극복하였지만 불순물에 관련한 문제에 관해서는 그 해결책을 제시하지 못하였다. 더 나아가 미국특허 제3,901,443호는 하나의 분무실에서 작동되는 단지 하나의 변환기에 관한 것이며, 여러 개의 분무 유닛이 동시에 작동되는 가능성에 관해서는 다루고 있지 않다. 이는 작동되는 분무 유닛이 늘어날수록 복잡한 해결책이 필요하기 때문이다.Furthermore, most known spray apparatuses have a statistically wide distribution of particle diameters of spray particles. In particular, problems are found when applied to ultra-precision delivery systems (eg medicaments, disinfectants, disinfectants, etc.). In embodiments of the present invention in particular the particle diameter of the spray particles has a narrow statistical distribution of about 0.5 to 50 μm. U. S. Patent No. 3,901, 443 discloses an ultrasonic nebulizer consisting of a spray chamber filled with a liquid, a piezoelectric transducer installed at the bottom of the spray chamber, and a pair of transistors for vibrating the transducer. The spray chamber has means for adjusting to the liquid level of the initial measurement. Nevertheless, U.S. Patent No. 3,901,443 overcomes some of the problems mentioned above but does not provide a solution to the problems related to impurities. Furthermore, U. S. Patent No. 3,901, 443 relates to only one transducer operating in one spray chamber and does not address the possibility of several spray units operating simultaneously. This is because as more spray units are operated, complex solutions are required.
도 1은 기본적인 구체예의 장치 일부분을 통과하는 액체 순환 경로의 단면도를 나타낸 것이다.1 illustrates a cross-sectional view of a liquid circulation path through a portion of an apparatus of the basic embodiment.
도 2는 바람직한 구체예의 장치 일부분을 통과하는 액체 순환 경로의 단면도를 나타낸 것이다.2 illustrates a cross-sectional view of a liquid circulation path through a portion of the device of a preferred embodiment.
도 3은 바람직한 구체예의 또 다른 장치 일부분을 통과하는 액체 순환 경로의 단면도를 나타낸 것이다.3 illustrates a cross-sectional view of a liquid circulation path through another portion of the device of a preferred embodiment.
도 1은 기본적인 구체예의 장치 일부분에서 액체가 순환되는 경로의 단면도를 나타낸 것이다. 액체를 분무하는 초음파 장치의 부분들이 도시되어 있으며, 상기 장치 부분들은 복수 개의 분무 장치 유닛(1)(여기에서 유닛의 상부는 개방되어 기체로 덮여있음); 상기 유닛에 거의 위로 향해 위치하고 있는 초음파 변환기(2); 파이프(4),(5)에 의해 모든 유닛에 연결된 저수조(3); 및 저수조를 통과하여, 그리고 파이프와 변환기를 가로질러 분무되는 액체가 순환하도록 하는 펌프(6)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.1 shows a cross-sectional view of a path through which liquid is circulated in a portion of the device of the basic embodiment. Portions of an ultrasonic device for spraying liquid are shown, wherein the device parts comprise a plurality of atomizing device units 1, wherein the top of the unit is open and covered with gas; An ultrasonic transducer (2) positioned almost upward in the unit; A reservoir 3 connected to all units by pipes 4 and 5; And a pump 6 which circulates the liquid sprayed through the reservoir and across the pipe and the transducer.
작동면으로 살펴보자면, 액체는 액체 분산 파이프(4)를 거쳐 저수조(부유하고 침전하는 불순물이 최저인)의 중심 지역으로부터 펌핑된다. 이렇게 펌핑된 액체는 각 유닛을 향하여 각각의 변환기의 표면을 가로지르게 된다. 이러한 펌핑된 액체의 운동 에너지는 변환기 표면에 있는 침전형 불순물을 최소화하고, 침전형 불순물은 액체의 흐름에 의해 이동하게 된다. 부유형 불순물은 이와 동시에 액체의 표면 위에서 증가하게 된다.On the working side, the liquid is pumped through the liquid dispersion pipe 4 from the central region of the reservoir (with the lowest floating and settling impurities). The pumped liquid then crosses the surface of each transducer towards each unit. The kinetic energy of this pumped liquid minimizes precipitated impurities on the transducer surface, and the precipitated impurities are moved by the flow of the liquid. At the same time, the floating impurities increase on the surface of the liquid.
각 유닛의 액체 표면은 범람하여 배출 파이프(5)로 나간다. 넘친 액체는 부유형 불순물과 침전형 불순물들을 모두 멀리 운반시킨다. 이렇게 넘친 액체가 저수조에 되돌아오면서 순환이 완성된다. 따라서 불순물은 유닛이나 변환기 표면보다는 저수조에 집중되는 것이다.The liquid surface of each unit overflows and exits to the discharge pipe 5. The overflowed liquid carries both suspended and precipitated impurities away. The overflowed liquid returns to the reservoir, completing the circulation. Thus, impurities are concentrated in the reservoir rather than on the unit or transducer surface.
도 2는 바람직한 구체예의 장치 일부분에서 액체가 순환되는 경로의 단면도를 나타낸 것이다. 액체를 분무하는 초음파 장치의 부분들이 도시되어 있으며, 상기 장치 부분들은 복수 개의 분무 장치 유닛(1)(여기에서 유닛의 상부는 개방되어 기체로 덮여있음); 상기 유닛에 거의 위로 향해 위치하고 있는 초음파 변환기(2); 파이프(4),(5)에 의해 모든 유닛에 연결된 저수조(3); 및 저수조를 통과하여, 그리고 파이프와 변환기를 가로질러 분무되는 액체가 순환하도록 하는 펌프(6)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.2 shows a cross-sectional view of a path through which liquid is circulated in a portion of the device of the preferred embodiment. Portions of an ultrasonic device for spraying liquid are shown, wherein the device parts comprise a plurality of atomizing device units 1, wherein the top of the unit is open and covered with gas; An ultrasonic transducer (2) positioned almost upward in the unit; A reservoir 3 connected to all units by pipes 4 and 5; And a pump 6 which circulates the liquid sprayed through the reservoir and across the pipe and the transducer.
각 유닛에는 액체 주입구 (역류 방지) 오리피스(8)(여기에서 상기 오리피스는 끌어올린(펌프된) 액체를 변환기 표면으로 보냄), 부유형 불순물을 배출하기 위한 상부 배출구(9), 및 침전형 불순물이 배출되는 하부 배출구(10)를 포함하는 것이다. 오리피스(8)의 직경은 오리피스(10)의 직경보다 훨씬 크다.Each unit has a liquid inlet (backflow prevention) orifice 8 (where the orifice sends a raised (pumped) liquid to the transducer surface), an upper outlet 9 for discharging suspended impurities, and precipitated impurities It is to include a lower outlet 10 is discharged. The diameter of the orifice 8 is much larger than the diameter of the orifice 10.
기능적으로 저수조는 두 부분으로 나뉘는데, 어떠한 액체도 두 부분을 통과하게 되며(유닛으로부터 저수조를 통과하여 지나감) 각 부분을 진입하는 액체의 속도는 서로 다르다. 여기에서 저수조는 통상의 저수조 부분(3)과 유닛의 특수한 저수조 부분(7)으로 나뉘어진다.Functionally, the reservoir is divided into two parts, with any liquid passing through the two parts (passing through the reservoir from the unit) and the speed of liquid entering each part is different. Here the reservoir is divided into a conventional reservoir part 3 and a special reservoir part 7 of the unit.
유닛의 특수한 저수조 부분은 유닛으로부터의 배출구의 연장선인 두 개의 배출구(9),(10) 및 통상의 저수조(3)로 나 있는 배출구(11)를 가진다. 기능적으로 유닛의 특수한 저수조는 유닛 주입구 오리피스(8)와 관련하여 분무 조작시 각 유닛의 최저 액체 수위를 유지시켜 준다. 이러한 최저 액체 수위는 유닛에 관련된 배출구(11)의 높이에 해당한다. 더 나아가 새로운 액체를 오리피스(8)를 통해 유닛으로 들여보내는데 실패하게 된다면, 저수조 부분(7)으로부터 오리피스(10)을 통과하여 유닛(1)으로 다시 돌아가는 역류 현상을 낳게 된다.The special reservoir portion of the unit has two outlets 9, 10, which are extensions of the outlet from the unit, and an outlet 11, which is divided into a conventional reservoir 3. Functionally, the unit's special reservoir maintains the lowest liquid level of each unit during spraying operation with respect to the unit inlet orifice 8. This lowest liquid level corresponds to the height of the outlet 11 associated with the unit. Further failure of introducing fresh liquid through the orifice 8 into the unit results in a backflow from the reservoir portion 7 through the orifice 10 back to the unit 1.
도 3은 바람직한 구체예의 장치 일부분에서 액체가 순환되는 경로의 단면도를 나타낸 것이다. 액체를 분무하는 초음파 장치의 부분들이 도시되어 있으며, 상기 장치 부분들은 복수 개의 분무 장치 유닛(1)(여기에서 유닛의 상부는 개방되어 기체로 덮여있음); 상기 유닛에 거의 위로 향해 위치하고 있는 초음파 변환기(2); 파이프(4),(5)에 의해 모든 유닛에 연결된 저수조(3); 및 저수조를 통과하여, 그리고 파이프와 변환기를 가로질러 분무되는 액체가 순환하도록 하는 펌프(6)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.3 illustrates a cross-sectional view of a path through which liquid is circulated in a portion of the device of the preferred embodiment. Portions of an ultrasonic device for spraying liquid are shown, wherein the device parts comprise a plurality of atomizing device units 1, wherein the top of the unit is open and covered with gas; An ultrasonic transducer (2) positioned almost upward in the unit; A reservoir 3 connected to all units by pipes 4 and 5; And a pump 6 which circulates the liquid sprayed through the reservoir and across the pipe and the transducer.
각 유닛에는 액체 주입구 (역류 방지) 오리피스(8)(여기에서 상기 오리피스는 끌어올린(펌프된) 액체를 변환기 표면으로 보냄), 부유형 불순물을 배출하기 위한 상부 배출구(9), 및 침전형 불순물이 배출되는 하부 배출구(10)를 포함하는 것이다. 오리피스(8)의 직경은 오리피스(10)의 직경보다 훨씬 크다.Each unit has a liquid inlet (backflow prevention) orifice 8 (where the orifice sends a raised (pumped) liquid to the transducer surface), an upper outlet 9 for discharging suspended impurities, and precipitated impurities It is to include a lower outlet 10 is discharged. The diameter of the orifice 8 is much larger than the diameter of the orifice 10.
기능적으로 저수조는 두 부분으로 나뉘는데, 어떠한 액체도 두 부분을 통과하게 되며(유닛으로부터 저수조를 통과하여 지나감) 각 부분을 진입하는 액체의 속도는 서로 다르다. 여기에서 저수조는 통상의 저수조 부분(3)과 유닛의 특수한 저수조 부분(7)으로 나뉘어진다.Functionally, the reservoir is divided into two parts, with any liquid passing through the two parts (passing through the reservoir from the unit) and the speed of liquid entering each part is different. Here the reservoir is divided into a conventional reservoir part 3 and a special reservoir part 7 of the unit.
유닛의 특수한 저수조 부분은 유닛으로부터의 배출구의 연장선인 두 개의 배출구(9),(10) 및 통상의 저수조(3)로 나 있는 두 개의 배출구(11),(12)를 가진다. 배출구(12)의 직경은 매우 작은데, 이것은 본 발명의 장치가 장기간 가동이 중지되어 그에 의해 유닛 내에 잔류하는 액체의 대부분이 통상의 저수조(3)로 배출될 때, 저수조 부분(7)의 액체 수위에 단지 영향을 미칠 뿐이다.The special reservoir part of the unit has two outlets 9, 10 which are extensions of the outlet from the unit and two outlets 11, 12 which are divided into a conventional reservoir 3. The diameter of the outlet opening 12 is very small, which means that the liquid level of the reservoir portion 7 is when the apparatus of the present invention has been shut down for a long time so that most of the liquid remaining in the unit is discharged into the conventional reservoir 3. It just affects.
도면에 도시하지는 않았지만, 상단의 범람 벽(13)을 공유하는 다른 유닛의 유사한 상단 배출구와 관련하여 볼 때, 기능적으로 상단 배출구(11)는 분무 조작시 각 유닛의 최저 액체 수위를 유지시켜 주는 역할을 한다. 이러한 최저 액체 수위는 유닛에 관련한 배출구(11)의 높이에 해당한다. 상단 범람 벽은 복수 개의 분무 유닛의 일부 또는 전부를 둘러싸고 있다. 따라서 동일한 상단 범람 벽을 공유하는 모든 분무 유닛들은 이들 유닛의 일부에서 범람하는 상태가 발생될 때마다 효과적으로 통상의 저수조에서 작용된다. 유닛으로 새로운 액체를 들여보내는데 실패하게 되면, 저수조 부분(7)의 액체가 배출구(10)를 통하여 유닛으로 역류될 것이다. Although not shown in the figures, with respect to similar top outlets of other units sharing the top flood wall 13, the top outlet 11 functionally serves to maintain the minimum liquid level of each unit during the spraying operation. Do it. This lowest liquid level corresponds to the height of the outlet 11 relative to the unit. The top flood wall surrounds some or all of the plurality of spray units. Thus, all spray units that share the same top flood wall are effectively operated in conventional reservoirs whenever an overflow condition occurs in some of these units. If it fails to introduce fresh liquid into the unit, the liquid in the reservoir portion 7 will flow back to the unit through the outlet 10.
발명의 요약Summary of the Invention
본 발명은 액체를 분무하는 초음파 장치에 관한 것이다. 본 장치는 적어도 하나의 분무 유닛(여기에서 상기 분무 유닛 바닥 부분에는 초음파 변환기가 수직 방향은 아니지만 거의 위로 향하여 위치하고 있으며, 상기 유닛의 상부는 개방되어있고(기체로 덮여 있음)); 상기 모든 유닛에 연결된 저수조; 분무시 각 유닛의 최저 액체 수위를 유지시켜 주는 수단; 각 변환기에 연결되는 고 진동수 전력 공급 장치; 및 분무되는 액체가 저수조를 통과하여 각 변환기를 가로질러 저수조로 다시 들어가도록 순환시키는 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an ultrasonic device for spraying a liquid. The apparatus comprises at least one spray unit, wherein at the bottom of the spray unit the ultrasonic transducer is located almost upwards, but not vertically, and the top of the unit is open (covered with gas); A reservoir connected to all the units; Means for maintaining a minimum liquid level of each unit when spraying; A high frequency power supply connected to each converter; And means for circulating the sprayed liquid through the reservoir and back into the reservoir across each transducer.
발명의 상세한 설명Detailed description of the invention
본 발명의 명세서상 문맥 중에서 "변환기"라는 용어는 기계 부품, 전기 부품 또는 전자 부품이 합쳐진 것으로, 800 KHz 이상의 진동수에 의해서 분무 입자가 생성되거나 액체의 분무화 또는 에어로졸을 생성시키는 것이다. 또한 본 발명의 명세서상 문맥 중에서 "위로 향하여 위치하고 있는" 초음파 변환기란 생성물인 분무 입자, 분무화 또는 에어로졸의 주 궤도 방향을 말하는 것이다. 본 발명의 명세서상 문맥 중에서 "거의 위로 향하여"란 직각에서 매우 약간 비스듬이 빗겨나 있는 것을, 즉 수직으로 향해있는 것을 의미하는 것은 아니다.In the context of the present invention, the term "converter" is a combination of mechanical parts, electrical parts or electronic parts, in which spray particles are generated by a frequency of 800 KHz or higher, or spray atomization or aerosol of a liquid is generated. Also in the context of the present invention an ultrasonic transducer "located upwards" refers to the direction of the main orbital of the spray particles, atomizations or aerosols which are products. In the context of the present invention, "almost upwards" does not mean to be very slightly oblique at right angles, ie to be oriented vertically.
본 발명은 액체를 분무하는 초음파 장치에 관한 것이며, 특히 분무 입자의 입경의 통계적 분포가 약 0.5 내지 50 ㎛로 좁은 분포를 갖는다는 점에서 유용하다. 본 장치는 적어도 하나의 분무 유닛을 가지며, 그 유닛의 바닥에는 수직은 아니지만 거의 위로 향하여 초음파 변환기가 바닥에 위치하고 있고 유닛의 상부는 개방되어 있어 기체로 차 있다.The present invention relates to an ultrasonic device for spraying a liquid, and is particularly useful in that the statistical distribution of the particle diameter of the spray particles has a narrow distribution of about 0.5 to 50 μm. The apparatus has at least one spray unit, which is not perpendicular to the bottom of the unit but is almost upwards, with the ultrasonic transducer at the bottom and the top of the unit being open and filled with gas.
변환기를 정확히 위로 위치시키는 대신에 수직은 아니지만 거의 위로 향하게 하는 것이 더 유리하다. 첫 번째 이점은 무거운 분무 입자를 피하여 되돌아오는 궤도에 관한 것이다. 이러한 무거운 분무 입자는 무한하게 공기를 타고 위로 향할 수 있는 충분한 운동량을 가지고 있지 않아, 유닛 내의 액체에 다시 떨어지게 된다. 만약 변환기가 정확하게 위로 향해 있다면 무거운 분무 입자의 다시 떨어지는 궤도는 분무 입자로 하여금 액체 표면 위로 바로 되돌아 떨어지게 되며, 이에 의해 변환기가 압력을 받게 된다. 이렇게 되돌아 떨어지는 것은 일시적으로 새로운 분무 입자의 출현을 방해하여, 에어로졸 입자 생성(분무화) 효율에 역효과를 주게 되는 것이다.Instead of positioning the transducer exactly upwards, it is more advantageous to point it upright, but not vertically. The first benefit relates to the trajectory coming back from the heavy spray particles. These heavy spray particles do not have enough momentum to ride up indefinitely and fall back to the liquid in the unit. If the transducer is precisely up, the falling trajectory of the heavy spray particles causes the spray particles to fall directly back onto the liquid surface, thereby putting the transducer under pressure. This fall back temporarily impedes the appearance of new spray particles, adversely affecting the aerosol particle generation (spray atomization) efficiency.
만약 변환기가 거의 위로 향하도록 설치한다면(약간 비스듬하게), 무거운 입자가 되돌아 떨어지는 궤도는 이러한 같은 입자의 출현 궤도와 일치하지 않게 된다. 따라서 변환기의 효율은 비스듬한 각으로 인한 아주 적은 손실만이 있게 된다.If the transducer is installed almost upwards (a little obliquely), the trajectory of the return of heavy particles will not coincide with the orbit of such particles. Thus, the efficiency of the converter is only very small loss due to the oblique angle.
본 발명의 장치에 있어서 구체예들은 하나의 분무 유닛으로부터 약 100개의 분무 유닛을 포함하고, 본 발명의 장치에 있어서 바람직한 구체예에서는 약 12 내지 36개의 분무 유닛이 구비되어 있다. Embodiments of the apparatus of the present invention include about 100 spray units from one spray unit, and in a preferred embodiment of the apparatus of the present invention, about 12 to 36 spray units are provided.
본 발명의 명세서상 문맥 중에서, "파이프"란 튜브, 덕트, 도관, 터널 및 통로 등을 말한다. 본 발명의 장치는 파이프에 의해 모든 유닛에 연결되는 저수조; 분무 시 각 유닛의 최저 액체 수위를 유지시켜 주는 수단; 변환기에 연결되는 고 진동수 전력 공급 장치; 및 분무되는 액체가 저수조를 통과하여 각각의 변환기를 가로질러 저수조로 다시 들어가도록 순환시키는 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. In the context of the present invention, "pipe" refers to tubes, ducts, conduits, tunnels and passageways. The apparatus of the present invention comprises a reservoir connected to all units by pipes; Means for maintaining a minimum liquid level of each unit when spraying; A high frequency power supply connected to the converter; And means for circulating the sprayed liquid through the reservoir and across the respective transducers back into the reservoir.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 변환기에 공급되는 전기의 작동 진동수는 800 KHz 이상이다. 이 진동수 범위는 초미립 에어로졸 분무 입자(0.5 내지 50 ㎛의 입경)의 생성에 더욱 유용하다.In a preferred embodiment of the invention, the operating frequency of the electricity supplied to the converter is at least 800 KHz. This frequency range is more useful for the production of ultrafine aerosol spray particles (particle diameters of 0.5 to 50 μm).
변환기 수명은 진동 표면에 쌓인 불순물과 침전물의 최소화에 좌우된다. 이러한 불순물과 침전물은 변환기와 액체간의 상호 작용에 의해 유발될 수 있다. 본 발명은 이와 같은 변환기 표면상에 침전물이 축적되는 것을 방지하기 위한 주요 메커니즘으로 각 변환기를 가로질러 액체를 순환시켰다(이로 인해 변환기가 불순물로 뒤덥히거나 침전물이 쌓이는 것 예방).The transducer life depends on the minimization of impurities and deposits that build up on the vibrating surface. These impurities and deposits can be caused by the interaction between the converter and the liquid. The present invention circulates the liquid across each transducer as a main mechanism for preventing deposits from accumulating on such transducer surfaces (this prevents the converter from being overheated with impurities or deposits of sediment).
본 발명의 바람직한 실시예에서는 저수조에서 부유하는 불순물, 가라앉은 불순물, 침전물 또는 여과 가능한 불순물이 액체에서 제거된다. 어떤 종류를 또는 얼마나 많은 종류의 불순물(또는 침전물)을 제거하느냐는 분무되는 액체의 성질에 따라 결정된다.In a preferred embodiment of the present invention, impurities suspended in the reservoir, sunken impurities, precipitates or filterable impurities are removed from the liquid. What kind or how many kinds of impurities (or deposits) are removed depends on the nature of the liquid being sprayed.
물리적 흡수 및 액체에 운반되는 불순물과 침전물의 응착 성질은 액체의 유속에 따라 좌우된다. 불용성, 침전성 및 부유 공정은 (가로질러 흐르는 액체가 없는) 고정된 저수조에서 최적이라고 할 수 있다.The physical absorption and the adhesion properties of impurities and deposits carried in the liquid depend on the flow rate of the liquid. Insoluble, sedimentable, and suspended processes are optimal in fixed reservoirs (with no liquid flowing across them).
작동면으로 바람직한 구체예에서, 저수조는 두 개의 부분으로 나뉘며, 모든 액체(유닛으로부터 저수조를 통과하여 지나가는)가 상기 두 부분을 통과하며, 각 부분에 진입하는 액체의 유속은 각기 다르다. 두 액체의 서로 다른 속도를 이용함으로써 불순물 및 침전물 제거 공정은 바람직한 저수조 부분에서 수행된다.In a preferred embodiment of the operating side, the reservoir is divided into two parts, all liquid (passing from the unit through the reservoir) passes through these two parts, and the flow rate of the liquid entering each part is different. By using different rates of the two liquids, the impurity and sediment removal process is carried out in the preferred reservoir section.
분무 조작시 각 유닛의 최저 액체 수위를 유지시킬 수 있는 많은 수단들이 있다. 상기 수단들에는 액체 수위 센서(예를 들어, 부표 및 전극 등)와 각각의 유닛을 위한 제어된 보충 액체 흐름 제어 밸브(refilling liquid flow valve)가 포함된다.There are many means to maintain the lowest liquid level of each unit in the spray operation. The means include a liquid level sensor (eg buoy and electrode) and a controlled refilling liquid flow valve for each unit.
본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 분무 조작시 각 유닛의 최저 액체 수위를 유지시키는 수단은 저수조와 일직선의 높이(그럼으로써 저수조에 유지되는 액체 수위는 유닛에 일정한 액체 수위를 제공함)를 가지는 복수개의 유닛으로 구성되며, 액체 수위 센서에 의해 조절되는 주입 밸브로 저수조의 액체 수위를 일정하게 유지시킨다(저수조의 액체 수위가 떨어질 경우 센서가 작용하여 차례로 밸브를 열어 저수조 수위가 회복될 때까지 보충액이 가해짐). According to a preferred embodiment of the invention, the means for maintaining the lowest liquid level of each unit during the spraying operation comprises a plurality of means having a height in line with the reservoir (so that the liquid level maintained in the reservoir provides a constant liquid level to the unit). It is composed of a unit, and the inlet valve controlled by the liquid level sensor keeps the liquid level in the reservoir constant. (When the liquid level in the reservoir drops, the sensor acts to open the valves one by one until the reservoir level is restored. load).
본 발명의 명세서상 문맥 중에서, 상기 "일직선의 높이"란 저수조와 유닛의 수압이 같아지는 것에 관한 것이다. 상기와 같이 저수조와 유닛의 수압을 같게 하기 위해서는 물리적으로 수위를 같은 높이로 맞추거나 또는 펌프를 이용해 높이의 차이를 보충할 수 있다.In the context of the present invention, the "straight height" refers to the equal pressure of the reservoir and the unit. In order to equalize the water pressure of the reservoir and the unit as described above, it is possible to compensate the difference in height by physically adjusting the water level to the same height or by using a pump.
본 발명의 장치의 바람직한 실시예에 의하면, 각 변환기에 연결되는 전력 공급 장치에는 센서가 연결되어 있다. 상기 센서는 저수조의 액체 수위가 초기 측정치 보다 낮아질 때마다 자동적으로 전력 공급을 차단한다.According to a preferred embodiment of the device of the invention, a sensor is connected to a power supply connected to each converter. The sensor automatically shuts off the power supply whenever the reservoir liquid level is lower than the initial measurement.
더욱이, 각각의 변환기에 연결되어 있는 상기 전력 공급 장치는 전력 공급 장치에 연결된 센서를 갖는다. 상기 센서는 저수조의 표면 각도가 초기 측정 한계에서 벗어 날 때마다 자동적으로 전력 공급을 차단한다.Moreover, the power supply connected to each converter has a sensor connected to the power supply. The sensor automatically shuts off the power supply whenever the reservoir surface angle deviates from the initial measurement limit.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 관성 분리 사이클론(생성된 분무 입자의 입경이 약 5.0 ㎛보다 큰 분무 입자를 제거하는 역할을 함)이다. 이 사이클론은 모든 분무화 장치의 상부에 부착된 통상의 증기실; 상기 증기실에 부착된 에어 펌프(높은 속도의 공기나 기체를 증기실 안으로 연속적으로 공급하는 역할을 함); 및 증기실에 연결된 것으로써 상부가 개방된 직립의 실린더 또는 원추(그럼으로써 증기실내의 공기와 증기가 접선으로 실린더나 원추의 밑바닥에서부터 진입됨)로 이루어져 있다.Another preferred embodiment of the present invention is an inertial separation cyclone (which serves to remove spray particles having a particle diameter of generated spray particles larger than about 5.0 μm). This cyclone is a conventional vapor chamber attached to the top of all atomization apparatus; An air pump attached to the steam chamber, which serves to continuously supply high velocity air or gas into the steam chamber; And an upright cylinder or cone, connected to the steam chamber, with the top open, whereby air and steam in the steam chamber tangentially enter from the bottom of the cylinder or cone.
작동면으로 살펴보자면, 생성된 증기 중의 입자들은 고속의 공기(또는 기체)에 의해 분무 장치의 상부에서부터 이동된다. 이러한 분무 입자가 실린더(또는 원추)의 나선 경로로 진입하면, 좀 더 크고 무거운 입자는 실린더(또는 원추)와 충돌하여 사이클론 벽을 따라 떨어진다(결국은 저수조로 돌아옴).On the working side, the particles in the resulting vapor are moved from the top of the spray apparatus by high velocity air (or gas). As these spray particles enter the spiral path of the cylinder (or cone), larger and heavier particles collide with the cylinder (or cone) and fall along the cyclone wall (and eventually return to the reservoir).
또한 본 발명은 도 1 내지 3에 나타나 있다. 상기 도면들은 단지 본 발명의 몇 가지 구체예를 명확하게 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 이에 제한하는 것은 아니다. The present invention is also shown in Figures 1-3. The drawings are only intended to clearly explain some embodiments of the invention, but do not limit the scope thereof.
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