Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
BUBBLE VOLUME CONTROL METHOD AND BUBBLE VOLUME CONTROLLING APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/164493
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a bubble volume control method and a bubble volume controlling apparatus wherein the volume of a bubble is adjusted using a method to increase and decrease the volume of the bubbles by radiating in the direction of a bubble ultrasonic waves having resonance frequencies depending on the size of a bubble located on a wall surface of a container from an upper part of the container in which liquid such as water having bubbles composed of air, steam and the like is contained using an ultrasound generator; and furthermore a bubble volume control function is maximized using the resonance effect using a method of controlling the surface level of liquid having bubbles depending on the ultrasonic wavelength.

Inventors:
SON GI HUN (KR)
LEE JAE WON (KR)
Application Number:
PCT/KR2018/002736
Publication Date:
September 13, 2018
Filing Date:
March 06, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
UNIV SOGANG RES FOUNDATION (KR)
International Classes:
B06B1/02; A61B17/22; A61K9/00; A61K41/00; A61N7/00
Foreign References:
JP2014050817A2014-03-20
JP2014198327A2014-10-23
JP2003265939A2003-09-24
KR20160099794A2016-08-23
JP2006289183A2006-10-26
Attorney, Agent or Firm:
SUH, Hyun et al. (KR)
Download PDF:
Claims:
【청구의 범위】

【청구항 11

밀도가 p , 비열비 Y 인 액체가 수용된 수용기의 저면에 반지름 R인 기포가 존재하는 경우, 액면 상부에 구비된 초음파 발생장치를 통해 아래의 공진 주파수 fN 을 갖는 초음파를 기포 방향으로 조사하여 기포를 가압하여 기포의 부피가 감소되 도록 조절하는 기포의 체적 조절방법.

- 아래 -

* p는 수조에 담긴 액체 밀도,

* R은 생성된 기포 반지름,

* Po는 대기 압력 ,

* σ는 액체의 표면 장력

【청구항 2】

제 1항에 있어서,

상기 초음파 발생장치는 사인파 형태의 아래의 식에 따른 압력파 (Ps)를 액체 를 매질로 기포에 전달는 방법으로 기포를 가압하는 것을 특징으로 하는 기포의 체 적 조절방법 .

- 아래 -

Ps = P + a * εΐη(2 π *ί*ϋ ) * a 는 초음파의 진폭

* f는 초음파의 진동수

* t는 시간

【청구항 3]

제 2항에 있어서,

상기 기포는 수용기의 바닥면에 위치하고, 상기 기포에서 액면까지의 높 이 (H)는 초음파의 파장 ( λ )의 1/4의 크기인 것을 특징으로 하는 기포의 체적 조절 방법.

【청구항 4】

제 1항에 있어서,

상기 초음파 발생장치는 구형파 형태의 압력파 (Ps)를 기포에 전달하는 것을 특징으로 하는 기포의 체적 조절방법 .

【청구항 5]

제 4항에 있어서,

상기 기포는 수용기의 바닥면에 위치하고, 상기 기포에서 액면까지의 높 이 (H)는 초음파의 파장 ( λ )의 1/2의 크기인 것을 특징으로 하는 기포의 체적 조절 방법.

【청구항 6】

제 1항에 있어서,

상기 초음파 발생장치의 작동을 증단시키면 상기 기포에 가해지는 압력이 제 거되어 기포의 부피는 원래의 부피로 회복되는 것을 특징으로 하는 기포의 체적 조 절방법 .

【청구항 7]

제 6항에 있어서,

상기 초음파 발생장치가 작동하는 작동 기간과 작동이 중단되는 비작동 기간 을 반복시켜 기포의 부피를 미리 결정된 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 기포 의 체적 조절방법 .

【청구항 8]

제 1항에 있어서,

상기 초음파 발생장치에 의하여 발생되는 초음파에 의하여 체적이 조절되는 기포의 직경은 1 μ πι ~ 100 u m 범위인 것을 특징으로 하는 기포의 체적 조절방법. 【청구항 9】

제 2항또는 제 4항에 있어서,

상기 압력파 (Ps)의 진폭 압력은 1.013 kPa ~ 10. 13 kPa 범위인 것을 특징으 로 하는 기포의 체적 조절방법.

【청구항 10]

저 U항에 있어서,

상기 공진 주파수 ( fN)는 33 kHz 내지 4745kHz 인 것을 특징으로 하는 기포의 체적 조절방법 .

【청구항 11】

제 3항또는 제 5항에 있어서,

상기 액면의 높이 (H)는 81 μ ηι ~ 11647 μ πι 인 것을 특징으로 하는 기포의 체적 조절방법 .

【청구항 12】

제 1항에 있어서,

상기 기포의 반지름과 상기 초음파 발생장치에서 발생되는 초음파의 공진 주 파수 fN 은 반비례하고, 액면의 높이 (H)는 비례하는 것을 특징으로 하는 기포의 체 적 조절방법.

【청구항 13]

초음파 발생장치 및 ;

액체 수용기;를 포함하고 ,

상기 액체 수용기에는 밀도가 P , 비열비 X 인 액체가 수용되몌 상기 초음 파 발생장치는 상기 액체 수용기의 액면 방향으로 초음파을 조사하고, 상기 액체 수용기의 저면에 존재하는 기포의 반지름 R인 경우, 상기 초음파 발생장치는 아래 의 공진 주파수 를 갖는 초음파를 발생시켜 기포를 가압하여 기포의 부피가 감소 되도록 기포의 체적을 조절하는 기포의 체적 조절장치.

- 아래 -

* p는 수조에 담긴 액체 밀도,

* R은 생성된 기포 반지름,

* Po는 대기 압력, * σ는 액체의 표면 장력

【청구항 14】

제 13항에 있어서,

상기 초음파 발생장치에서 발생되는 초음파는 사인파 형태의 평면파이며, 상 기 액체 수용기에 수용되는 액체의 액면의 높이는 상기 액체 수용기의 저면으로부 터 상기 초음파 발생장치에서 발생되는 공진 주파수 공진 주파수 fN인 초음파의 파 장 ( λ )의 1/4의 크기인 것을 특징으로 하는 기포의 체적 조절장치.

Description:
【명세서】

【발명의 명칭】

기포의 체적 조절방법 및 기포의 체적 조절장치

【기술분야】

본 발명은 기포의 체적 조절방법 및 기포의 체적 조절장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 공기, 수증기 등으로 구성된 기포가 있는 물과 같은 액 체가 수용되는 수용기 상부에서 초음파 발생기를 사용하여 수용기의 저면에 위치한 기포의 크기에 따른 공진 주파수를 가지는 초음파를 기포 방향으로 조사하여 기포 의 체적을 증가 및 감소시키는 방법으로 기포의 체적을 조절하며, 더 나아가 기포 가 존재하는 액체의 액면의 높이를 조사되는 초음파의 파장에 따라 조절하는 방법 으로 공진효과에 의한 기포의 체적 조절 기능을 극대화하는 기포의 체적 조절방법 및 기포의 체적 조절장치에 관한 것이다.

【배경기술】

본 발명은 공기, 수증기 등으로 구성된 기포가 있는 물과 같은 액체가 수용 되는 수용기 상부에서 초음파 발생기를 사용하여 수용기의 벽면에 위치한 기포의 크기에 따른 공진 주파수를 가지는 초음파를 기포 방향으로 조사하여 기포의 체적 을 증가 및 감소시키는 방법으로 기포의 체적을 조절하며, 더 나아가 기포가 존재 하는 액체의 액면의 높이를 초음파의 파장에 따라 조절하는 방법으로 공진효과에 의한 기포의 체적 조절 기능을 극대화하는 기포의 체적 조절방법 및 기포의 체적 조절장치에 관한 것이다.

최근 초음파 영역에서의 기포 거동은 체외 파쇄술 및 선택적 약물전달 등의 의료용 진단 및 시술뿐만 아니라 Lab-on-a-chip (L0C) 장치에서의 화학적 혼합 기 술, 초음파 세척 및 케비테이션 등에 기술이 적용 및 연구되고 있다.

기존의 초음파 영역에서의 기포 거동에 대한 연구는 다양한 분야에서 활용이 시도되고 있다.

구체적인 예로서, 수 μ πι 직경의 혈관 내 조영제 기포를 이용하는 초음파 검 사에 활용되거나, 혈관 내의 기포의 크기를 성장시켜 혈관을 차폐시키는 방법으로 혈류를 막아 암세포와 같은 인체에 유해한 세포 및 물질의 괴사 및 차단올 시키는 기술이 연구되고 있으며, 기포 내에 약물입자를 포함하여 체내에 주입시킨 후 치료 가 필요한 조직 근처에서 초음파를 이용하여 가압하여 기포를 터트려 약물을 전달 하는 기술에도 적용이 시도되고 있다.

이와 같이 초음파를 이용한 기포의 제어 가술은 의료용 이외에도 Lab-on-a- chip (L0C) 장치에서의 화학적 혼합 기술, 초음파 세척 및 케비테이션 등에 기술이 적용 및 연구되고 있다.

그러나, 아직 액체 내부에서 기포를 제거하거나 또는 생성하는 기술에 대해 서는 어느 정도 기술이 축적되었으나, 정밀하게 액체 내부의 기포의 체적을 증가 또는 감소시켜 원하는 크기로 기포의 체적을 조절하는 기술에 대해서는 연구가 시 급하다.

【발명의 상세한 설명】

【기술적 과제】

본 발명은 액체가 수용되는 수용기 상부에서 초음파를 기포 방향으로 조사하 여 기포의 체적을 증가 및 감소시키는 방법으로 기포의 체적을 조절하며, 더 나아 가 기포가 존재하는 액체의 액면의 높이를 초음파의 파장에 따라 조절하는 방법으 로 공진효과에 의한 기포의 체적 조절 기능을 극대화하는 기포의 체적 조절방법 및 기포의 체적 조절장치를 제공하는 것을 해결하고자하는 과제로 한다.

【기술적 해결방법】

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 밀도가 P , 비열비 Y 인 액체가 수용된 수용기의 저면에 반지름 R인 기포가 존재하는 경우, 액면 상부에 구비된 초 음파 발생장치를 통해 아래의 공진 주파수 을 갖는 초음파를 기포 방향으로 조사 하여 기포를 가압하여 기포의 부피가 감소되도록 조절하는 기포의 체적 조절방법을 제공할수 있다.

- 아래 - 여기서 , p는수조에 담긴 액체 밀도, R은 생성된 기포 반지름, P는 대기 압 력, σ는 액체의 표면 장력이다.

이 경우, 상기 초음파 발생장치는 사인파 형태의 아래의 식에 따른 압력 파 (Ps)를 기포를 가압할수 있다.

-아래 -

Ps = P + a * sin(2 *f*t )

여기서, a는 초음파의 진폭, f는 초음파의 진동수, t는 시간이다. 또한, 상기 기포는 수용기의 바닥면에 위치하고, 상기 기포에서 액면까지의 높이 (H)는 초음파의 파장 ( λ )의 1/4의 크기일 수 있다.

그리고, 상기 초음파 발생장치는 구형파 형태의 압력파 (Ps)를 기포에 전달할 수 있다. 이 경우, 상기 기포는 수용기의 바닥면에 위치하고, 상기 기포에서 액면까지 의 높이 (H)는 초음파의 파장 ( λ )의 1/2의 크기일 수 있다.

또한, 상기 초음파 발생장치의 작동을 중단시키면 상기 기포에 가해지는 압 력이 제거되어 기포의 부피는 회복될 수 있다.

이 경우, 상기 초음파 발생장치가 작동하는 작동 기간과 작동이 중단되는 비 작동 기간을 반복시켜 기포의 부피를 미리 결정된 범위로 제어할 수 있다.

또한, 상기 초음파 발생장치에 의하여 발생되는 초음파에 의하여 체적이 조 절되는 기포의 직경은 1 li m ~ 100 urn 범위일 수 있다.

그리고ᅳ 상기 압력파 (Ps)의 진폭 압력은 1.013 kPa ~ 10.13 kPa 범위일 수 있다.

또한, 상기 공진 주파수 (fN)는 33 kHz 내지 4745kHz 일 수 있다.

여기서, 상기 액면의 높이 0 는 81 μ πι ~ 11647 μ ηι 일 수 있다.

、또한, 상기 기포의 반지름과 상기 초음파 발생장치에서 발생되는 초음파의 공진 주파수 fN 은 반비례하고, 액면의 높이 (H)는 비례할 수 있다.

또한ᅳ 상기 과제를 해결하기 위하여 , 본 발명은 초음파 발생장치 및 액체 수 용기;를 포함하고, 상기 액체 수용기에는 밀도가 p , 비열비 인 액체가 수용되 며, 상기 초음파 발생장치는 상기 액체 수용기의 액면 방향으로 초음파을 조사하 고, 상기 액체 수용기의 저면에 존재하는 기포의 반지름 R인 경우, 상기 초음파 발 생장치는 아래의 공진 주파수 f N 를 갖는 초음파를 발생시켜 기포를 가압하여 기포의 부피가 감소되도록 기포의 체적을 조절하는 기포의 체적 조절장치를 제공할 수 있 다.

- 아래 - 여기서, p는 수조에 담긴 액체 밀도, R은 생성된 기포 반지름, Po는 대기 압력, σ는 액체의 표면 장력이다.

또한, 상기 초음파 발생장치에서 발생되는 초음파는 사인파 형태의 평면파이 며, 상기 액체 수용기에 수용되는 액체의 액면의 높이는 상기 액체 수용기의 저면 으로부터 상기 초음파 발생장치에서 발생되는 공진 주파수 공진 주파수 f N 인 초음파 의 파장 ( λ )의 1/4의 크기일 수 있다.

【발명의 효과】

본 발명에 따른 기포의 체적 조절방법 및 기포의 체적 조절장치에 의하면, 수용기 저면에 위치한 기포의 크기에 대응하는 공진 주파수를 갖는 초음파를 초음 파의 파장과 일정 비율의 크기의 높이를 갖는 수면 상에서 조사하면, 초음파 -기포 에 의한 공진 현상과 진폭이 가장 큰 파장 길이를 고려한 수용기 높이 효과에 의한 공진 현상이 증폭되는 다중 공진에 의해 기포가 위치하는 지점의 압력을 조절할 수 있으므로, 변화된 압력에 의하여 기포의 체적을 성장, 수축 및 제거 등의 거동을 조절할 수 있다.

더 나아가, 위와 같은 기포의 성장, 수축 또는 제거 효과는 수용기 저면과 기포의 접촉각이 작을수록 액체의 압축성 효과가 증대되어 시간에 따라 더욱 높은 가압형태를 나타낼 수 있다.

【도면의 간단한 설명】

도 1은 본 발명에 따른 기포 체적 조절방법에 사용되는 기포 체적 조절장치 의 구성도를 도시한다.

도 2은 액면 위에서 초음파가 발생되는 상태에서 액체 수용기에 수용된 액체 내부에서 위치에 따른 압력 변화를 도시한다.

도 3은 기포와 액체 수용기 저면의 접촉각에 따른 압력 변화를 도시한다. 도 4는 액체 수용기의 시간의 흐름과 수면 높이에 따라 기포에 가해지는 압 력와 대기압에 대한 증가비율의 크기 변화를 도시한다.

【발명을 실시하기 위한 최선의 형태】

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설 명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 발명의 사상이 층분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 기포 체적 조절방법에 사용되는 기포 체적 조절장 치 (1)의 구성도를 도시한다.

본 발명은 밀도가 P , 비열비 γ 및 표면장력 σ인 액체가 수용된 수용 기 (200)의 저면에 반지름 R인 기포 (b)가 존재하는 경우, 대기압이 Po인 조건에서 액면 상부에 구비된 초음파 발생장치 (100)를 통해 아래의 공진 주파수 f N 을 갖는 초 음파를 기포 (b) 방향으로 조사하여 기포에 압력을 인가하여 기포의 부피가 감소되 도록 조절하는 기포의 체적 조절방법 및 동일한 방법이 사용되는 기포의 체적 조절 방법 및 그 기포의 체적 조절장치를 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 기포의 체적 조절장치 (1)는 물 등의 액체가 담긴 수용 기 (200)의 내부 벽면, 구체적으로 저면에 미세한 공기 둥의 기체로 구성되는 기 포 (b)를 형성한다. 생성된 기포의 반지름 (R)에 따라 기포의 공진 주파수 f N 은 다음 과 같은 식에 따라 결정된다.

― - 제 1식

여기서, p는 수조에 담긴 액체 밀도, R은 생성된 기포 반지름, P는 대기 압 력, σ는 액체의 표면 장력을 의미한다. 즉, 기포의 공진 주파수는 기포의 크기 또 는 액체의 성질 등에 따른 기포의 특성을 의미한다. 따라서, 기포의 크기 둥이 커 지는 경우에는 제 1 식을 통해 확인 가능하듯이 각각의 기포의 공진 주파수는 감소 되는 것으로 이해될 수 있다. 본 발명에 따른 기포의 체적 조절장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 액체의 수용기 (200)의 액면 바로 상부에 구비된 초음파 발생기 (100)는 다음과 같은 사인파 형태의 압력파 (p s )를 조사하여 액체 매질을 통해 압력파 ( Ps )가 수용기 (200 ) 저면에 위치하는 기포에 전달될 수 있다.

Ps = P + a * sin(2 jt *f*t) 제 2식

여기서, a는 초음파의 진폭, f는 초음파의 주파수 및 t는 시간을 의미한다. 이 때, 초음파의 파장 ( λ )은 λ = c / f 로 정의되며, 여기서 c는 매질로서 의 수용기에

수용되는 액체 (L) 내에서의 음속을 의미한다.

초음파 발생기에서 조사되는 평면 압력파 (Ps)의 파장 λ는 사인파 주기함수 형태에 의해 λ / 4 에서 가장 큰 진폭을 가지게 된다. 반면 구면파의 경우, 가장 큰 진폭을 가지는 파장은 λ / 2이 될 수 있다.

따라서, 초음파 발생장치 (100)에서 발생된 초음파가 전달되는 액면의 높이 Η, 즉 초음파 발생기 (100)부터 수용기 저면까지의 λ 파장을 갖는 초음파가 경유하 는 거리 Η = λ / 4 을 만족하게 되면, 수용기 저면에 위치하는 기포는 발생기에서 조사되는 압력파 (Ps)로서의 초음파가 가장 큰 진폭일 때에 만나게 되어 다중 공진 현상이 발생 된다.

따라서, 초음파 발생장치가 가장 큰 진폭을 가지는 파장 ( λ ) 길이에 해당하 는 높이 (Η = λ I 4)를 가지는 액면 상부에서 제 1 식에 따른 기포의 공진 주파 수 ( fN)와 일치하는 주파수를 갖는 압력파 (Ps)로서의 초음파를 조사하게 되면, 다중 공진 현상 등에 의하여 기포의 압력 변화는 증폭될 수 있고, 기포에 가해지는 압력 역시 최대가 될 수 있다. 이와 같은 원리를 통해, 액체 수용기의 벽면, 즉 저면에 위치한 공기 등의 기포의 체적을 성장, 수축 및 제거하는 둥의 기포의 체적조절이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.

본 발명에서 미세 기포 크기에 따른 공진 주파수 및 공진 효과가 증폭되는 수면의 높이 (H)들의 예시는 아래의 표 1와 같다.

본 발명에 따른 기포의 체적 조절방법을 사용할 수 있는 범위는 실험적으로 확인한 결과 다음과 같은 조건에서 효과적임을 확인하였다.

우선, 미세 공기 등의 기포의 크기는 1 μ πι ~ 100 μ πι, 초음파 발생기에서 조사되는 압력파 (Ps)의 압력 진폭은 1.013 ~ 10.13kPa, 기포의 크기에 따른 공진 주파수와 일치하도록 초음파 발생장치에서 발생되는 초음파의 주파수는 33 kHz ~ 4745 kHz , 다중공진 조건을 만족하는 수면의 높이 H는 81 kHz - 11647 μ πι 범위에서 발명의 효과가 입증됨을 확인할 수 있었다. 물론, 기포의 반지름, 공진 주파수 또 는 액면의 높이 등의 위 범위를 벗어나는 경우에도 어느 정도의 체적 조절이 가능 하였으나, 현저한 효과를 얻기 위해서는 위 범위를 만족하도록 변수를 조절하는 것 이 바람직하다.

아래의 표 1에 도시된 바와 같이, 상기 기포의 반지름 (R)에 따른 공진 주파 수 (f N )은 반비례하고, 액면의 높이 (H)는 비례하는 관계라는 것을 확인할 수 있다. 기포의 반지름 (R)과 공진 주파수 ( ft 그리고 더 나아가 기포와 액면의 높 이 (H) 조건이 아래의 표에 도시된 바와 같은 조합으로 결정되는 경우, 다증 공진에 의한 압력파 (Ps)에 따른 기포의 체적 조절 기능이 극대화될 수 있다. 【표 1】

본 발명의 실시예에 따른 구체적인 시험 결과를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

구체적인 시험조건은 다음과 같다. 압력파 (P S )로서의 초음파의 진폭 압력은 a = 2.026 kpa 이며, 수중 공기 기포의 고유 진동수 ( fN)와 같은 진동수 f=725kHz (수증기의 경우, 비열비 γ 값이 변하게 되어 진동수도 변화)의 사인파 형태의 평 면파가 조사되는 초음파 발생기가 액면 상부에 위치하며, 파장 λ이 2 , 124 μ ΐϋ인 평면파의 가장 큰 진폭을 가지는 λ /4에 해당하는 높이 Η=531 μ πι의 수용기에 물을 채운 후, 수용기 저면에 반지름이 5 μ πι인 공기 기포를 생성한다.

도 2은 액면 위에서 초음파가 발생되는 상태에서 액체 수용기에 수용된 액체 내부에서 위치에 따른 압력 변화를 도시한다.

초음파 발생기에서 조사되는 압력파 (Ps)는 그래프의 청색 실선과 같은 반복 적인 사인파 형태를 갖는다.

매질 (물 등의 액체) 을 통해 전달되는 압력파 (Ps)는 수용기의 저면에 위치한 기포에 도달하게 되는데, 수용기의 높이 효과와 물의 압축성 특성에 의해 적색 실 선 그래프에 도시된 바와 같이 시간이 지남에 따라 압력이 증가됨을 확인할 수 있 다.

즉, 기포의 반지름, 초음파의 주파수 그리고 더 나아가 기포와 액면의 높이 가 적절하게 조합되는 경우, 액체 매질 상부에서 조사되는 초음파가 액체 내부의 수용기 저면에 위치한 기포에 도 2의 적색 그래프와 같은 형태의 크기가 시간에 따 라 증가하는 사인파 형태의 압력파 (Ps)를 전달하여, 기포를 가압하는 방법으로 기 포의 체적을 조절할 수 있음을 발견하였다. 즉, 상기 초음파 발생장치 (100)의 작동 이 유지되는 작동 기간에는 기포의 체적이 서서히 감소되고, 초음파의 발생을 중지 하는 비작동 기간에는 다시 기포의 체적이 서서히 회복될 수 있으므로, 초음파 발 생장치 (100)의 작동기간과 비작동 기간을 적절하게 조합하는 경우에는 원래의 기포 의 크기를 일정 범위로 축소한 후 의도된 범위에서 축소된 기포의 체적을 유지할 수도 있다.

즉, 시간에 따라 압력파 (Ps)의 크기가 증대되므로, 급격하게 기포를 제거하 는 종래 소개된 기술들과 구별된다. 기존의 연구들이 기포의 크기를 조절할 수 있 음을 전제로 하여 다양한 활용을 모색하였으나, 구체적으로 기포의 체적이 어떠한 방법으로 조절되는지 특히 기포의 크기, 초음파의 주파수, 파장과 액면의 높이 등 의 관계에 대하여는 연구된 바가 없었으나, 위와 같은 조건에 의하여 기포의 체적 을 적극적으로 제어할 수 있게 되었다.

도 3은 기포와 액체 수용기 저면의 접촉각에 따른 압력 변화를 도시한다. 수용기 저면에 위치한 기포는 초음파 -기포에 의한 공진 현상과 진폭이 가장 큰 파장 길이를 고려한 수용기 높이 효과에 의해 공진 현상이 증폭되는 다중 공진 에 의해 기포가 위치하는 지접의 압력이 급격하게 변하게 된다. 시간이 지남에 따라 기포가 없을 때의 압력 변화 (도 2의 적색 실선) 보다 급격하게 가압되어 1 Mpa ~ 2 Mpa 까지 가압되며, 변화된 압력에 의하여 기포는 성 장, 수축 및 제거 등의 거동을 나타내게 된다.

더 나아가, 위와 같은 기포의 성장, 수축 또는 제거 효과는 수용기 저면과 기포의 접촉각이 작을수록 액체의 압축성 효과가 증대되어 시간에 따라 더욱 높은 가압형태를 나타낼 수 있음을 확인할 수 있다.

따라서, 기포의 체적 조절의 웅답성 똔느 체적 변화비율을 조절하기 위해서 는 기포를 상대적으로 납작하게 형성하거나, 초음파를 통한 사전 가압 등을 통해 기포의 체적 변화가 필요한 순간에서의 체적 조절 성능을 극대화할 수도 있을 것으 로 예상된다.

도 4는 액체 수용기의 시간의 흐름과 수면 높이에 따라 기포에 가해지는 압 력의 대기압에 대한 증가비율의 크기 변화를 도시한다.

실시예에 부합되는 공진효과를 최대화할 수 있는 조건 Η= λ /4가 아닌 경 우, 즉 기포의 반지름, 그에 따른 제 1 식에 의한 초음파의 주파수를 동일하게 하고 액면의 높이를 초음파의 파장의 75% 정도로 구성한 청색 실험 (Η=0.75 λ ) , 50% 정 도로 구성한 녹색 실험 (Η=0.50 λ )의 경우에는 기포의 크기에 따라 초음파의 주파 수 등을 다중 공진 조건에 만족시켰다고 하여도 시간에 따른 압력파 (Ps)의 크기 변 화가 크지 않음을 확인할 수 있다. 즉, 시간이 흘러도 기포의 체적 변화가 크게 발 생되지 않음을 확인할 수 있다.

반면, 액면의 높이를 초음파의 파장의 25% 정도로 구성한 적색 실험, 즉 초 음파의 파장 ( λ )의 1/4에 해당하도톡 액면의 높이를 설정 (Η=0.25 λ )한 경우에는 시간에 따른 압력파 (Ps)의 크기가 공진 현상에 의하여 가파르게 증가되어 기포의 체적조절 기능이 극대화될 수 있음을 확인할 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기 술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구 성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.