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KR101930936B1 - 나노 버블 생성장치 및 이를 포함하는 나노 버블 생성시스템 - Google Patents

나노 버블 생성장치 및 이를 포함하는 나노 버블 생성시스템 Download PDF

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KR101930936B1
KR101930936B1 KR1020180099214A KR20180099214A KR101930936B1 KR 101930936 B1 KR101930936 B1 KR 101930936B1 KR 1020180099214 A KR1020180099214 A KR 1020180099214A KR 20180099214 A KR20180099214 A KR 20180099214A KR 101930936 B1 KR101930936 B1 KR 101930936B1
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KR
South Korea
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bubbles
bubble
nano bubble
water tank
liquid
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KR1020180099214A
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Inventor
사토루 고바야시
김종규
김범재
Original Assignee
글로벌인프라텍(주)
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Publication date
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Abstract

나노 버블 생성장치 및 이를 포함하는 나노 버블 생성시스템이 소개된다.
이 중에서 나노 버블 생성장치는 액체의 수용이 가능한 수조와, 액체에 진동에너지를 하나 이상의 축으로 제공하여 버블이 발생되는 버블 구역을 복수 개 생성하는 하나 이상의 진동기; 및 버블을 생성하고 생성된 상기 버블을 더 작게 재분쇄하도록 수조에 회전 가능하게 설치되는 하나 이상의 회전체; 및 버블을 생성하고 생성된 상기 버블을 더 작게 재분쇄하도록 수조에 설치되는 하나 이상의 메쉬 스크린을 포함할 수 있다.

Description

나노 버블 생성장치 및 이를 포함하는 나노 버블 생성시스템{APPARATUS FOR PRODUCING NANO BUBBLE AND SYSTEM HAVING THE SAME}
본 발명은 나노 버블 생성장치 및 이를 포함하는 나노 버블 생성시스템에 관한 것이다.
나노 버블은 그 직경이 1㎛ 미만, 특히 수십에서 수백 nm 크기의 버블을 말하는 것으로서, 그 특성으로 인하여 나노 버블이 많이 포함되어 있는 물은 세정, 살균 등에 탁월한 효과가 있고, 높은 산소포화도 등으로 농업, 수산업에 적용될 경우 다양한 장점을 나타낼 수 있다.
이에 따라 최근 들어 국내외적으로 나노 버블의 효능 효과에 대한 연구가 매우 활발하게 진행되고 있고, 이를 각 분야의 산업에 적용하고자 하는 노력도 다양하게 시도되고 있다. 그러나 아직도 본격적인 상업적 적용이 이루어지지 않고 있는 것은, 이제까지 개발된 기술 및 방법으로는 나노 버블을 단시간에 대량으로 생산할 수 있는 방법이 개발되지 못함에 따른 것이다.
만약 나노 버블을 경제적으로 대량 생산할 수 있는 기술 및 방법이 출현한다면, 거의 모든 산업 분야에서 그를 활용한 새로운 발전이 가능할 것으로 예상된다.
국내 공개특허공보 10-2015-0139775호 (2015.12.14. 공개)
본 발명의 실시 예들은 매우 월등하게 단시간 내에 대량의 나노 버블을 생성할 수 있는 나노 버블 생성 장치 및 이를 포함하는 나노 버블 생성 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 나노 버블 생성장치는, 액체의 수용이 가능한 수조; 상기 액체에 진동에너지를 하나 이상의 축으로 제공하여 버블이 발생되는 버블 구역을 복수 개 생성하는 하나 이상의 진동기; 및 회전하면서 버블을 생성함과 동시에 진동 에너지로 진동하면서 버블을 생성하고, 생성된 상기 버블을 더 작게 재분쇄하도록 상기 수조에 회전 가능하게 설치되는 하나 이상의 회전체를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명은 상기 액체가 통과되면서 버블을 생성함과 동시에 진동기의 진동 에너지로 진동하면서 버블을 생성하고, 수조 내에 생성된 버블이 통과하면서 더 작게 재분쇄되도록 상기 수조의 내부에 설치되는 메쉬 스크린을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 수조의 내부에 있는 상기 액체 속에 외부 기체를 공급하기 위한 기체 공급 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 진동기는 진동에너지를 생성하고 전달하는 진동체; 적어도 일면이 상기 액체에 접촉하고, 상기 수조에 고정 또는 유동 가능하게 장착되는 하나 이상의 진동판; 및 상기 진동체와 상기 진동판 사이를 연결하되, 상기 진동체와 상기 진동판, 하나 이상의 상기 진동판 사이에 서로 이격하여 배치되는 복수의 진동 전달로드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전체는 상기 수조의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전 샤프트; 상기 회전 샤프트에 하나 이상의 단으로 설치되고, 각 단별로 서로 다른 길이를 갖는 브러쉬를 포함할 수 있다.
또한, 상기 메쉬 스크린은 복수 개의 메쉬 홀을 포함하고, 상기 회전체의 원심력에 의해, 상기 액체가 상기 메쉬 홀을 통과하면서 버블이 생성되고, 상기 수조 내에 생성된 상기 버블을 재분쇄할 수 있다.
또한, 상기 기체 공급 유닛은 외부 기체를 상기 액체 내에 공급하는 기체 공급기; 상기 외부 기체가 상기 액체 내에 분사되도록 상기 수조의 내부에 설치되는 기체 공급편; 및 상기 기체 공급기 및 상기 기체 공급편 사이를 연결하여, 상기 기체 공급기에서 공급되는 상기 외부 기체를 상기 기체 공급편에 전달하는 라인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전체는 상기 회전체에 의해 생성되고 분쇄된 버블이 상기 진동기의 진동 에너지에 의해 재분쇄되도록, 상기 버블을 상기 버블 구역으로 안내할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 미세 버블 생성 시스템은, 상술한 나노 버블 생성 장치; 상기 나노 버블 생성 장치와 버블을 순환시키기 위한 나노 버블 순환장치; 상기 나노 버블 생성 장치에서 생성된 버블을 상기 나노 버블 순환장치로 안내하는 제 1 유로; 및 상기 나노 버블 순환장치에서 순환된 버블을 상기 나노 버블 생성 장치로 안내하는 제 2 유로를 포함할 수 있다.
이때, 상기 나노 버블 순환장치는 액체가 수용 가능하고, 상기 나노 버블 생성 장치와 상기 버블의 유입 및 유출이 가능한 순환조; 및 상기 나노 버블 생성 장치에서 유입된 상기 액체 속의 상기 버블이 재분쇄되고, 버블이 추가 생성되도록 상기 수조에 회전 가능하게 설치되는 하나 이상의 회전체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 나노 버블 순환장치는 상기 액체가 통과되면서 상기 버블이 재분쇄되고, 버블이 추가 생성되도록 상기 순환조 내부에 설치되는 메쉬 스크린을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전체는 상기 순환조의 내부에 회전 가능하게 설치되는 상부 회전체 축과 하부 회전체 축; 및 상기 상부 회전체 축과 하부 회전체 축의 일단에 설치되는 브러쉬를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 유로는 상기 나노 버블 생성 장치의 버블 구역에 대응되도록 상기 나노 버블 생성 장치의 하부벽 및 상기 나노 버블 순환 장치의 하부벽을 관통하여 형성되고, 상기 제 2 유로는 상기 나노 버블 생성 장치의 상부벽 및 상기 나노 버블 순환 장치의 상부벽을 관통하여 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 배관 내 스케일의 제거 및 슬라임 발생을 억제할 수 있는 미세 버블을 효과적으로 생성할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 수조의 내부 압력을 고압으로 유지함으로써, 수조 내 액체 속의 버블이 수면으로 배출되는 것을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 진동기의 진동 및 고주파 Hz와, 회전체의 rpm을 조절함으로써, 마이크로 버블, 파인버블 및 울트라파인 버블(나노 버블)의 생성 양을 자유롭게 조절할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 액체에 진동에너지를 다초점으로 제공함으로써, 수조 내 복수의 버블 구역을 생성할 수 있고, 생성된 버블을 보다 작은 크기로 분쇄할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 회전체의 브러쉬 간 길이를 서로 다르게 설계함으로써, 수조 내에서 버블의 흐름을 제어할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 버블 생성장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 버블 생성장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 나노 버블 생성장치를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 나노 버블 생성장치의 회전체를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 나노 버블 생성장치를 포함하는 나노 버블 생성시스템을 도시한 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 버블 생성장치를 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 버블 생성장치(10)는, 액체에 진동에너지를 다초점으로 제공하여 버블을 다량 생성하는 동시에, 생성된 버블에 대한 연속적으로 파쇄가 가능하므로, 다양한 크기의 미세 버블을 다량으로 생성할 수 있다.
본 실시예에서는 나노 버블을 생성하기 위한 구성에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 나노 버블 이외에도, 본 발명을 통해 나노 버블보다 직경이 크거나 작은 마이크로 버블, 파인 버블, 울트라파인 버블을 생성할 수 있음은 물론이다.
이러한 나노 버블 생성장치(10)는, 수조(100), 진동기(200) 및 회전체(300) 를 포함할 수 있다.
수조(100)는 액체의 수용이 가능도록 밀폐된 내부공간을 포함할 수 있다. 이 수조(100)는 내부공간이 일정 압력으로 가압된 상태로 유지될 수 있는 압력 용기 형태로 제공될 수 있다. 이와 같이, 수조(100)는 내부 압력을 대기압보다 높은 일정 압력으로 유지할 수 있으므로, 수조(100) 내 액체의 버블(기포)이 수면으로 부상하여 배출되는 것을 최소화할 수 있다.
본 실시예에서, 수조(100)는 압력 용기 형태로 제공되지만, 이에 한정되지는 아니하며, 수조(100)는 액체 내 버블이 내부공간에서 오랜 시간 유지될 수 있도록 하는 다양한 형태로 제공될 수 있을 것이다.
특히, 수조(100) 내에서는 진동기(200), 회전체 및 메쉬 스크린의 작용으로 발생된 버블이 다시 각각의 작용에 의해 연속 재파쇄됨에 따라, 마이크로 버블, 파인 버블, 울트라파인 버블/나노 버블이 가속적으로 다량 생성될 수 있다. 이때, 진동기(200)의 진동 및 고주파 Hz와, 회전체(300)의 rpm을 조절함으로써, 마이크로 버블, 파인버블 및 울트라파인 버블/나노 버블이 생성되는 양은 조절될 수 있다.
진동기(200)는 액체에 진동에너지를 하나 이상의 축으로 제공함으로써, 수조(100) 내 복수의 버블 구역(B)을 생성할 수 있다. 여기서, 버블 구역(B)은 진동기(200)의 진동에너지에 의해 버블이 다량 생성되는 구역으로 정의될 수 있다. 아울러, 진동기(200)는 생성된 버블에 진동에너지를 제공함으로써, 버블을 보다 작은 크기로 분쇄할 수 있다.
예를 들어, 진동에너지가 하나의 초점으로 수조(100) 내 액체에 제공되면, 액체에는 버블 구역(B)이 하나로 제한되지만, 진동에너지가 복수의 초점으로 수조(100) 내 액체에 제공되면, 액체에는 버블 구역(B)이 복수로 증가될 수 있다. 증가된 버블 구역(B)에서는 버블의 생성뿐만 아니라, 진동기(200)의 진동 에너지에 의해 버블에 대한 재분쇄가 이루어질 수 있다.
이를 위해, 진동기(200)는 진동에너지를 생성하고 전달하는 진동체(210)와, 적어도 일면이 액체에 접촉가능하게 수조(100) 내 배치되는 진동판(220)과, 진동에너지가 액체에 다초점으로 전달되도록 하는 복수의 진동 전달로드(230)를 포함할 수 있다.
이때, 진동판(220)은 수조 자체가 될 수도 있고, 수조에 고정 또는 유동 가능하게 장착될 수 있는 적어도 하나 이상의 진동판으로 구성될 수 있다. 복수의 진동 전달로드(230)는 진동체(210)와 진동판(220) 사이에 서로 이격하여 배치되거나, 하나 이상의 진동판(220) 사이에 서로 이격하여 배치될 수 있다.
그리고 진동판(220)의 가장자리부와 수조(100)의 내벽 사이에는, 고정장치(221, 일 예로 패킹)가 설치될 수 있다. 고정장치는 수조(100) 내 액체의 수밀을 유지하는 동시에, 진동판(220)이 수조(100)의 내벽에서 유동(진동)될 수 있도록 한다. 복수의 진동 전달로드(230)는 진동판(220)의 타면에 대해서 서로 이격하여 배치되므로, 진동판(220)의 전체 면적에 대응하여 버블을 고르게 생성시킬 수 있다. 다시 말해, 복수의 진동 전달로드(230)는 복수의 버블 구역(B)을 수조(100) 내에 분산하여 생성할 수 있다.
회전체(300)는 고속 회전이 가능하도록 수조(100)에 설치됨으로써, 수조 내에 버블을 생성하고, 생성된 버블을 더 작게 분쇄할 수 있다. 아울러, 회전체(300)는 브러쉬의 길이를 다르게 구성함으로써, 수조(100) 내 액체의 흐름을 조절할 수 있다.
이러한 회전체(300)는 수조(100)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전샤프트(310)와, 회전샤프트(310)에 하나 이상의 단으로 설치되는 복수의 브러쉬를 포함할 수 있다. 예를 들어, 브러쉬는 회전샤프트(310)의 일단에 설치되는 제 1 브러쉬(320)와, 회전샤프트(310)의 타단에 설치되는 제 2 브러쉬(330)로 구성될 수 있다.
여기서, 제 1 브러쉬(320)의 길이와 제 2 브러쉬(330)의 길이는 서로 다른 길이를 갖도록 구성되므로, 수조(100) 내 액체는 수조(100) 내에서 일방향으로 유동될 수 있다. 예컨대, 제 2 브러쉬(330)의 길이가 제 1 브러쉬(320)의 길이보다 크게 설계되면, 회전샤프트(310)의 고속 회전시 제 2 브러쉬(330)의 원심력이 제 1 브러쉬(320)의 원심력보다 크게 되므로, 액체는 제 1 브러쉬(320)에서 제 2 브러쉬(330) 방향으로 유동될 수 있다.
이에 따라, 회전체(300)에 의해 분쇄된 버블은, 제 1 브러쉬(320) 및 제 2 브러쉬(330) 간 서로 다른 길이를 통해, 수조(100) 내 버블 구역(B)으로 안내될 수 있고, 버블 구역(B)으로 안내된 버블은 진동기(200)의 진동에너지에 의해 더 작은 버블로 재분쇄될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 버블 생성장치를 도시한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 버블 생성장치(10')는, 수조(100), 진동기(200), 회전체(300) 및 메쉬 스크린(500)을 포함할 수 있다.
여기서, 메쉬 스크린(500)을 제외한 수조(100), 진동기(200) 및 회전체(300) 구성은, 제 1 실시예에서 설명한 수조(100), 진동기(200) 및 회전체(300) 구성과 전체적으로 유사하므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 다른 실시예를 설명하기로 한다.
메쉬 스크린(500)은 수조(100) 내에서 회전체(300)를 둘러 싸도록 설치될 수 있다. 이 메쉬 스크린(500)은 버블의 직경보다 작은 직경을 갖는 복수개의 메쉬홀을 포함할 수 있다.
이에 따라, 메쉬 스크린(500)이 회전체(300)를 둘러 싸게 되면, 액체 내 버블은 회전체(300)의 고속 회전에 의해, 회전체(300)의 반경 방향 외측으로 이동하게 될 수 있다. 이때, 액체는 메쉬 스크린(500)의 메쉬홀을 통과하면서, 작은 버블을 생성할 수 있고, 액체 내 버블은 메쉬 스크린(500)의 메쉬홀을 통과하면서, 작은 버블로 재분쇄될 수 있다.
이와 같이, 수조(100) 내에서는 진동기(200), 회전체 및 메쉬 스크린의 작용에 의해 발생된 버블이 다시, 진동기, 회전체(300) 및 메쉬 스크린(500)의 작용에 의해 연속 파쇄됨에 따라, 마이크로 버블, 파인 버블, 울트라파인 버블/나노 버블이 가속적으로 다량 생성될 수 있다.
도 3는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 나노 버블 생성장치를 도시한 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 나노 버블 생성장치(10")는, 수조(100), 진동기(200), 회전체(300), 메쉬 스크린(500) 및 기체 공급 유닛(400)을 포함할 수 있다.
여기서, 기체 공급 유닛(400)을 제외한 나머지 구성들, 예를 들어, 수조(100), 진동기(200), 회전체(300) 및 메쉬 스크린(500)은 제 2 실시예에서 설명한 수조(100), 진동기(200), 회전체(300) 및 메쉬 스크린(500) 구성과 대응되므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
기체 공급 유닛(400)은 수조(100)의 내부에 외부 기체(대기 또는 특수 외부 기체를 포함)를 다량으로 살포함으로써, 진동기(200)와 회전체만으로 버블을 생성하는 방식에 비하여, 더 많은 버블(마이크로 버블, 파인 버블, 울트라파인 버블/나노 버블)을 수조(100) 내에 생성시킬 수 있다.
이러한 기체 공급 유닛(400)은 외부 기체를 공급하는 기체 공급기(410)와, 수조(100) 내 버블 구역(B)을 향해 외부 기체가 분출되도록 수조(100)의 내벽에 고리 형태로 제공되는 기체 공급편(420)과, 기체 공급기(410) 및 기체 공급편(420) 사이를 연결하여, 기체 공급기(410)에서 생성된 외부 기체를 기체 공급편(420)에 전달하는 라인(430)으로 구성될 수 있다.
이로써, 기체 공급 유닛(400)을 통해 수조(100)의 내부에 공급된 외부 기체는, 진동기(200)에 의해서 생성된 버블과 함께, 진동기(200)에 의해 분쇄될 수 있고, 액체의 유동시 회전체(300) 및 메쉬 스크린(500)에 의해 다시 분쇄될 수 있다. 결국, 수조(100) 내 버블은 연속적인 분쇄 과정을 통해, 상대적으로 크기가 큰 마이크로 버블부터 상대적으로 작은 크기의 울트라파인/나노 버블까지, 다양한 버블로 다량 생성될 수 있다.
본 실시예에서는, 기체 공급기(410), 기체 공급편(420) 및 라인(430)으로 구성된 기체 공급 유닛(400)에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 아니하며, 수조(100) 내 외부 기체의 원할한 공급을 위해, 기체 공급 유닛(400)은 다양한 구조로 변경될 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 나노 버블 생성장치의 회전체를 도시한 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 회전체(300')는, 와류에 의한 버블의 분쇄 효과를 제공할 수 있다.
이를 위해, 회전체(300')는 수조(100)의 내부에 이격하여 배치되는 복수의 회전샤프트(310)와, 복수의 회전샤프트(310) 일단에 각각 설치되는 제 1 브러쉬(320)와, 복수의 회전샤프트(310) 타단에 각각 설치되는 제 2 브러쉬(330)를 포함할 수 있다.
이때, 복수의 회전샤프트(310)는 서로 다른 방향으로 회전된다. 예를 들어, 도 4에서 보듯이, 중앙에 위치한 회전샤프트(310)가 반시계방향으로 회전하면, 일측 및 타측에 위치한 회전샤프는 시계방향으로 각각 회전된다.
이와 같이, 이들 회전샤프트(310)에 설치된 각각의 브러쉬(320, 330)가, 이웃하는 브러쉬(320, 330)와 서로 다른 방향으로 회전되면, 이들 브러쉬(320, 330)의 사이공간에는 와류 발생에 따른 액체 간의 충돌이 발생되고, 액체 내 버블에서는 와류에 의한 분쇄 효과가 구현될 수 있다.
본 실시예에서는 3개의 회전샤프트(310)가 수조(100) 내에 이격 배치되는 구성에 대하여 설명하였지만, 효과적인 와류 발생을 위해, 회전샤프트(310)의 개수 및 배치는 수조(100) 내에서 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
이와 같은 구성으로 이루어진 나노 버블 생성장치의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 진동기(200)의 진동에너지가 수조(100) 내 액체에 다초점으로 제공되면, 수조(100) 내에는 복수의 버블 구역(B)이 생성될 수 있다. 이때, 버블 구역(B)에서 생성된 버블은, 진동기(200)의 진동에너지에 의해 더 작은 버블로 재분쇄될 수 있다.
그리고 회전체(300)가 수조(100) 내에서 고속 회전되면, 회전체(300)의 브러쉬는 액체 내 버블을 더 잘게 분쇄할 수 있다. 이때, 액체 내 버블은 회전체(300)의 고속 회전에 의해, 회전체(300)의 외경측으로 이동하게 될 수 있고, 메쉬 스크린(500)의 메쉬홀을 통과하면서, 더 작은 버블로 재분쇄될 수 있다.
아울러, 제 2 브러쉬(330)의 원심력이 제 1 브러쉬(320)의 원심력보다 크므로, 액체는 제 1 브러쉬(320)에서 제 2 브러쉬(330) 방향으로 이동되어, 수조(100) 내 버블 구역(B)으로 이동될 수 있다. 버블 구역(B)으로 이동된 버블은 진동기(200)의 진동에너지에 의해 더 작은 버블로 재분쇄될 수 있다. 이에 따라, 수조(100) 내에는 다양한 크기의 미세 버블(마이크로 버블, 파인 버블, 울트라파인 버블/나노 버블)이 보다 많이 생성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 나노 버블 생성장치를 포함하는 나노 버블 생성시스템을 도시한 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 버블 생성시스템(1)은, 버블의 순환을 통한 연속적인 버블 분쇄 과정을 통해, 나노 버블을 포함한 다양한 크기의 미세 버블(마이크로 버블, 파인 버블, 울트라파인)을 보다 많이 생성할 수 있다.
이 나노 버블 생성시스템(1)은 나노 버블 생성장치(10), 나노 버블 순환장치(20), 제 1 유로(31) 및 제 2 유로(32)를 포함할 수 있다. 여기서, 나노 버블 생성장치(10)는 앞서 설명한 제 2 실시예에 따른 나노 버블 생성장치(10)와 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 나노 버블 생성장치(10)의 내부공간은 제 1 유로(31) 및 제 2 유로(32)를 통해, 나노 버블 순환장치(20)와 연통될 수 있다.
나노 버블 순환장치(20)는 액체의 수용이 가능한 순환조(700)와, 수조(100)에 회전 가능하게 설치되는 회전체(800)와, 회전체(800)를 둘러 싸도록 순환조(700)의 내부공간에 장착되는 메쉬 스크린(500)을 포함할 수 있다.
여기서, 순환조(700)는 제 1 유로(31)를 통해 나노 버블 생성장치(10)의 버블을 공급받을 수 있고, 제 2 유로(32)를 통해 순환조(700) 내 버블을 미세 버블 생성 장치(10)로 제공할 수 있다. 그리고 회전체(800)는 순환조(700)로 유입된 버블을 회전력을 이용하여 재분쇄할 수 있고, 재분쇄된 버블을 제 2 유로(32)를 향해 유동시킬 수 있다.
일 예로, 회전체(800)는 순환조(700)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전체 축(810)과, 회전체 축(810)에 마련되는 브러쉬(820)로 구성될 수 있다. 그리고 회전체 축(810)은 상부 회전체 축(811)과 하부 회전체 축(812)로 이루어질 수 있고, 브러쉬(820)는 상부 회전체 축(811)의 일단에 설치되는 상부 브러쉬(821)와, 하부 회전체 축(812)의 타단에 설치되는 하부 브러쉬(822)로 구성될 수 있다. 이때, 상부 브러쉬(821) 및 하부 브러쉬(822) 간 사이 공간에는 버블이 안내되어 이동될 수 있다. 이를 위해, 상부 브러쉬(821)의 하부는 상부보다 더 긴 길이를 갖고, 하부 브러쉬(822)의 상부는 하부보다 더 긴 길이를 갖는다.
메쉬 스크린(500)은 버블의 직경보다 작은 직경을 갖는 복수개의 메쉬홀을 포함할 수 있다. 이 메쉬 스크린(500)은 회전체(800)의 외경방향으로 이동하는 버블을 통과시키면서, 액체에서 작은 버블을 생성할 수 있고, 액체 내 버블을 재분쇄할 수 있다.
제 1 유로(31)는 나노 버블 생성장치(10)의 버블 구역(B)에 대응되도록 나노 버블 생성장치(10)의 하부벽 및 나노 버블 순환장치(20)의 하부벽을 관통하여 형성되는 안내 경로일 수 있다. 이 제 1 유로(31)는 나노 버블 생성장치(10)에서 생성된 버블을 나노 버블 순환장치(20)로 가이드할 수 있다.
제 2 유로(32)는 나노 버블 생성장치(10)의 상부벽 및 나노 버블 순환장치(20)의 상부벽을 관통하여 형성되는 안내 경로일 수 있다. 이 제 2 유로(32)는 나노 버블 순환장치(20)에서 순환된 버블을 나노 버블 생성장치(10)로 가이드할 수 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 나노 버블 생성시스템의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 5에서 보듯이, 나노 버블 생성장치(10)의 버블은 회전체(300) 및 회전체(800)의 고속 회전에 의해, 제 1 유로(31)를 통해 나노 버블 순환장치(20)의 하측공간, 보다 자세하게, 순환조(700)의 하측공간으로 유입된다. 이때, 순환조(700)로 유입된 버블은 회전체(800)의 회전력에 의해 분쇄될 수 있다.
회전체(800)의 회전력에 의해 분쇄된 버블은, 상부 브러쉬(821)와 하부 브러쉬(822)의 사이 공간으로 유동되면서, 메쉬 스크린(500)을 통과하게 된다. 이때, 액체는 메쉬 스크린(500)의 메쉬홀을 통과하면서, 작은 버블을 생성할 수 있고, 버블은 메쉬 스크린(500)의 메쉬홀과 충돌하면서 더 작은 버블로 재분쇄될 수 있다.
회전체(800) 및 메쉬 스크린(500)에 의해 연속 파쇄된 버블은, 제 2 유로(32)를 통해 나노 버블 순환장치(20)에서 나노 버블 생성장치(10)로 이동될 수 있다. 나노 버블 생성장치(10)로 이동된 버블은 상술한 나노 버블 생성장치(10)의 작동 과정을 거친후, 다시 나노 버블 순환장치(20)로 유입되면서, 앞서 설명한 순환 과정을 반복할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 수조의 내부 압력을 고압으로 유지함으로써, 수조 내 액체의 버블이 수면으로 배출되는 것을 최소화할 수 있고, 진동기의 진동 및 고주파 Hz와, 회전체의 rpm을 조절함으로써, 마이크로 버블, 파인버블 및 울트라파인 버블(나노 버블)의 생성 양을 자유롭게 조절할 수 있고, 액체에 진동에너지를 다초점으로 제공함으로써, 수조 내 복수의 버블 구역을 생성할 수 있고, 생성된 버블을 보다 작은 크기로 분쇄할 수 있으며, 회전체의 브러쉬 간 길이를 서로 다르게 설계함으로써, 수조 내에서 버블의 흐름을 제어할 수 있다는 등의 우수한 장점을 갖는다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
10 :나노 버블 생성장치 20 :나노 버블 순환장치
31 :제 1 유로 32 :제 2 유로
100 :수조 200 :진동기
210 :진동체 220 :진동판
230 :진동 전달로드 300, 800 :회전체
310 :회전샤프트 320 :제 1 브러쉬
330 :제 2 브러쉬 400 :기체 공급 유닛
500:메쉬 스크린 700 :순환조
810 :회전체 축 820 : 브러쉬

Claims (14)

  1. 액체의 수용이 가능한 수조;
    상기 액체에 진동에너지를 하나 이상의 축으로 제공하여 버블이 발생되는 버블 구역을 복수 개 생성하는 하나 이상의 진동기; 및
    회전하면서 버블을 생성함과 동시에 진동 에너지로 진동하면서 버블을 생성하고, 생성된 상기 버블을 더 작게 재분쇄하도록 상기 수조에 회전 가능하게 설치되는 하나 이상의 회전체를 포함하고,
    상기 회전체는
    상기 수조의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전 샤프트; 및
    상기 회전 샤프트에 둘 이상의 단으로 설치되고, 각 단별로 서로 다른 길이를 갖는 브러쉬를 포함하는 나노 버블 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체가 통과되면서 버블을 생성함과 동시에 상기 진동기의 진동 에너지로 진동하면서 버블을 생성하도록 상기 수조의 내부에 설치되는 메쉬 스크린을 더 포함하는 나노 버블 생성 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수조의 내부에 있는 상기 액체 속에 외부 기체를 공급하기 위한 기체 공급 유닛을 더 포함하는 나노 버블 생성 장치.
  4. 액체의 수용이 가능한 수조;
    상기 액체에 진동에너지를 하나 이상의 축으로 제공하여 버블이 발생되는 버블 구역을 복수 개 생성하는 하나 이상의 진동기; 및
    회전하면서 버블을 생성함과 동시에 진동 에너지로 진동하면서 버블을 생성하고, 생성된 상기 버블을 더 작게 재분쇄하도록 상기 수조에 회전 가능하게 설치되는 하나 이상의 회전체를 포함하고,
    상기 진동기는
    진동에너지를 생성하고 전달하는 진동체;
    적어도 일면이 상기 액체에 접촉하고, 상기 수조에 고정 또는 유동 가능하게 장착되는 하나 이상의 진동판; 및
    상기 진동체와 상기 진동판 사이를 연결하되, 상기 진동체와 상기 진동판, 하나 이상의 상기 진동판 사이에 서로 이격하여 배치되는 복수의 진동 전달로드를 포함하고,
    상기 회전체는
    상기 수조의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전 샤프트; 및
    상기 회전 샤프트에 둘 이상의 단으로 설치되고, 각 단별로 서로 다른 길이를 갖는 브러쉬를 포함하는 나노 버블 생성 장치.
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서
    상기 메쉬 스크린은 복수 개의 메쉬 홀을 포함하고,
    상기 회전체의 원심력에 의해, 상기 액체가 상기 메쉬 홀을 통과하면서 버블이 생성되고, 상기 수조 내에 생성된 상기 버블을 재분쇄하는 나노 버블 생성 장치.
  7. 제3항에 있어서
    상기 기체 공급 유닛은
    외부 기체를 상기 액체 내에 공급하는 기체 공급기;
    상기 외부 기체가 상기 액체 내에 분사되도록 상기 수조의 내부에 설치되는 기체 공급편; 및
    상기 기체 공급기 및 상기 기체 공급편 사이를 연결하여, 상기 기체 공급기에서 공급되는 상기 외부 기체를 상기 기체 공급편에 전달하는 라인을 포함하는 나노 버블 생성 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회전체는
    상기 회전체에 의해 생성되고 분쇄된 버블이 상기 진동기의 진동 에너지에 의해 재분쇄되도록, 상기 버블을 상기 버블 구역으로 안내하는 나노 버블 생성 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 또는 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 나노 버블 생성 장치;
    상기 나노 버블 생성 장치와 버블을 순환시키기 위한 나노 버블 순환장치;
    상기 나노 버블 생성 장치에서 생성된 버블을 상기 나노 버블 순환장치로 안내하는 제 1 유로; 및
    상기 나노 버블 순환장치에서 순환된 버블을 상기 나노 버블 생성 장치로 안내하는 제 2 유로를 포함하는 나노 버블 생성 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 나노 버블 순환장치는
    액체가 수용 가능하고, 상기 나노 버블 생성 장치와 상기 버블의 유입 및 유출이 가능한 순환조; 및
    상기 나노 버블 생성 장치에서 유입된 상기 액체 속의 상기 버블이 재분쇄되고, 버블이 추가 생성되도록 상기 수조에 회전 가능하게 설치되는 하나 이상의 회전체를 포함하는 나노 버블 생성 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 나노 버블 순환장치는
    상기 액체가 통과되면서 상기 버블이 재분쇄되고, 버블이 추가 생성되도록 상기 순환조 내부에 설치되는 메쉬 스크린을 포함하는 나노 버블 생성 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 회전체는
    상기 순환조의 내부에 회전 가능하게 설치되는 상부 회전체 축과 하부 회전체 축; 및
    상기 상부 회전체 축과 하부 회전체 축의 일단에 설치되는 브러쉬를 포함하는 나노 버블 생성 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제 1 유로는
    상기 나노 버블 생성 장치의 버블 구역에 대응되도록 상기 나노 버블 생성 장치의 하부벽 및 상기 나노 버블 순환 장치의 하부벽을 관통하여 형성되고,
    상기 제 2 유로는
    상기 나노 버블 생성 장치의 상부벽 및 상기 나노 버블 순환 장치의 상부벽을 관통하여 형성되는 나노 버블 생성 시스템.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 메쉬 스크린은
    복수 개의 메쉬홀을 포함하고, 상기 수조 내에서 상기 회전체를 둘러 싸도록 설치되는 나노 버블 생성 장치.
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