KR100588608B1 - 교류 고전압 및 막스 회로를 이용한 은 이온수의 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 은 이온수 제조장치에 관한 것으로서, 특히, 정전 유도에 의한 강제 진동을 주어 물분자의 변형을 일으키기 위하여 물에 교류 고전압을 인가하고 물이 통과하는 관을 나선형으로 형성하여 인덕턴스를 만들어 공진회로를 구성함으로써, 정전 유도 작용에 의하여 물에 최대 에너지가 공급될 수 있도록 하는 전처리부와 전기 분해시 초기의 높은 물의 저항을 해소하기 위하여 전기 분해를 위하여 인가되는 전원부에 막스 회로를 이용한 것을 특징으로 하는 교류 고전압 및 막스 회로를 이용한 은 이온수의 제조 장치에 관한 것이다.

은 이온수, 막스 회로

Description

교류 고전압 및 막스 회로를 이용한 은 이온수의 제조 장치{Apparatus for Producing Ion Water by Alternative High Voltage and Marx Circuit}

도 1 은 본 발명 은 이온수 제조 장치의 블럭도,

도 2 는 본 발명 전처리부의 상세도,

도 3 은 본 발명 전처리부의 등가회로도,

도 4 는 본 발명 전원부의 회로도,

도 5 는 본 발명 막스회로부의 회도도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10; 전처리 전원부 30; 원수부

40; 정수부 41; 정수기 수도관

42; 정수 저장용기 50; 전처리부

51; 토출관 52; 전처리수 저장용기

53; 트랜스 54; 부유 용량

60; 냉각부 61; 냉각조

70; 은판 전극 80; 전원부

81; 트랜스 82; 변류기

83; 막스회로부 84; 마그네트 스위치

85; 정류기 86; 평활 캐패시터

87; 상시 분해회로부

90; 전기분해부 91; 분해조

100; 은이온수 정수부

본 발명은 은 이온수 제조장치에 관한 것으로서, 특히, 정전 유도에 의한 강제 진동을 주어 물분자의 변형을 일으키기 위하여 물에 교류 고전압을 인가하고 물이 통과하는 관을 나선형으로 형성하여 인덕 턴스를 만들어 공진회로를 구성함으로써, 정전 유도 작용에 의하여 물에 최대 에너지가 공급될 수 있도록 하는 전처리부와 전기 분해시 초기의 높은 물의 저항을 해소하기 위하여 전기 분해를 위하여 인가되는 전원부에 막스 회로를 이용한 것을 특징으로 하는 교류 고전압 및 막스 회로를 이용한 은 이온수의 제조 장치에 관한 것이다.

전 세계적으로 먹거리의 무(저)농약 재배 및 유기 재배가 관심사가 되고 있는 작금에 농약의 살포를 줄이고 생산량을 증대시킬 수단으로 은 이온수를 농약 대신 사용하는 방법이 떠오르고 있으며, 이로 인하여 은 이온수를 제조하는 많은 고안이나 발명품이 제안되고 있다.

그러나, 지금까지 제안된 고안이나 발명품들은 저전압을 사용하여 은 이온수를 제조하므로, 처리할 수 있는 량에 제한이 있어 은 이온수를 단위 시간당 소량으 로 생산할 수 밖에 없었다.

또한, 은 이온수를 제조할 경우 직류만을 이용해 전기 분해하므로, 은 이온수 입자의 크기가 일정치 않아 은 이온수의 이온 농도가 높지 않은 문제점이 있었다.

또한, 전기분해 초기에 물의 전기 저항이 높아 전기 분해가 잘 이루어질 수 없어 제조시간이 길며 전력 소모가 커서 경제성에 문제가 있었다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 단위 시간당 은 이온수의 생산량을 향상시키며, 고 이온 농도와 균일한 입자 크기를 가진 은 이온수를 제조하는 장치 및 방법을 제공하기 위함이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은,

은 전극을 통해 전기분해 할 때 물에 함유되어 있는 불순물(특히 염소 등)로 인하여 은이 화학 반응시 발생할 수 있는 독성 물질이 생기지 않게 하기 위하여 정수부를 설치하고, 외부 온도의 상승 또는 기온이 높은 나라에서 물의 온도가 높아 제조 효율이 떨어지는 것을 막기 위해 냉각부를 설치하고, 소비 전력은 적으면서 물에 최대 에너지가 공급될 수 있도록 하기 위하여 물을 전기 분해하기 전에 최대 50,000 볼트까지의 교류 고전압을 인가하고 수도관을 나선형으로 설치하여 물이 인덕턴스 및 부유 용량이 형성되도록 배치한 전(前)처리부를 설치하고, 물을 전기 분해시키는 은 전극에 일정한 전압이 인가되도록 출력단에 고압용 캐패시터가 병렬로 접속되고 상시 분해 전압보다 더 높은 전압을 인가하기 위하여 막스 회로를 추가한 전원부를 설치한 구성을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성을 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명 은 이온수 제조 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도면을 참조하면, 원수부(30)는 후술할 정수부(40)에 의하여 불순물이 걸러지지 않은 상태의 원수(原水)가 수용되거나 또는 상기 원수가 외부 저수조(미도시)로부터 공급되는 부분이다.

정수부(40)는 후술할 전기 분해부(90)를 통하여 물이 은전극에 의하여 전기 분해 될때 물에 함유되어 있는 염소 등의 불순물에 의한 독성 물질의 발생을 방지하기 위한 부분으로서, 통상의 정수 필터 등을 설치하여 상기 원수부(30)로부터 공급되는 원수로부터 불순물을 제거시키는 부분이다.

전(前)처리부(50)는 후술할 전기 분해부(90)에 의하여 은 전극이 전기 분해될때 은 전극으로부터 분해되는 은 이온이 물속에 침투되는 것을 용이하게 하기 위하여 설치되는 부분으로서, 상기 정수부(40)를 통하여 정수된 물에 정전 유도에 의한 강제 진동을 주어 물분자 결합의 변형을 주기 위한 사전 처리 단계이며, 이하, 도 2 에 도시된 본 발명 실시예의 전처리부(50)의 구성도를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2 를 참조하면, 본 발명 실시예의 전처리부(50)는 상술한 정수부(40)의 정수 처리 과정을 거쳐서 정수기 수도관(41)으로 유입된 정수 처리된 물이 수용되는 정수 저장용기(42)의 하측에 상기 정수 처리된 물이 토출되는 토출관(51)을 연결하되, 상기 토출관(51)은 상기 토출관(51)을 통하여 유입된 물에 인덕턴스(L)를 부여하고 물이 토출관(51) 내부에서 보다 많은 시간동안 유동되도록 하기 위하여 바람직하게는 나선형으로 형성된다.

아울러, 상기 토출관(51)에 유입된 물에 정전 유도에 의한 강제 진동을 주어 물분자 결합의 변형을 주기 위하여 상기 토출관(51)에 전처리 전원부(10)의 교류 고전압을 인가하는 트랜스(53)를 연결하였다.

상기 트랜스(53)는 입력 전압이 200~240 V(volt), 출력 전압이 300~50,000 V 승압용 교류 전압용 트랜스인것이 바람직하고, 출력 전압의 주파수는 50~20,000 Hz 인 것이 좋다.

따라서, 도 3 에 도시된 상기 전처리부(50)의 등가회로도와 같이, 상기 토출관(51) 자체 및 상기 토출관(51)과 트랜스(53)를 연결하는 선로에 의하여 상기 트랜스(53)의 출력측에 소정의 저항(R) 성분이 생성되고, 토출관(51)이 나선형으로 형성됨으로 인하여 소정의 인덕턴스(L) 성분이 생성되고, 또한, 상기 토출관(51)의 나선형 관과 관 사이 또는 관과 대지간에 부유용량(54)을 가진 캐패시턴스(C) 성분이 생성되어 도시된 바와 같은 R,L,C 의 등가회로를 구성하게 된다.

그럼으로써 상기 나선형으로 형성된 토출관(51)의 재질 또는 전체의 길이를 조절하여 저항(R) 성분을 조절하거나 또는 상기 토출관(51)의 나선의 수량을 조절하여 인덕턴스(L) 성분을 조절하거나 또는 관과 관 사이의 간극을 조절하고 토출관 (51)의 대지로부터의 이격 거리를 조절하여 캐패시턴스(C) 성분을 조절함에 의하여, 상기 R,L,C 의 등가 회로가 회로상에 임피던스를 형성하여 공진 조건을 이루는 시정수가 얻어지도록 함으로써 상기 트랜스(53)로부터 인가되는 교류 전압이 상기 상기 토출관(51)에 유동되는 물에 최대의 에너지를 공급하도록 조절될 수 있다.

따라서, 상기 토출관(51)에 유입된 물의 물분자 결합의 변형을 더욱 신속하고 효율적으로 수행할 수 있게 된다. 이후, 토출관(51)을 경유한 물은 전처리수 저장용기(52)로 수용되고 후술할 냉각부(60)로 이송된다.

한편, 상기 토출관(51)은 녹의 발생을 방지하기 위하여 동 파이프나 스테인레스 재질로 되어 있는 것이 바람직하고, 상기 정수저장용기(42)는 정수기 수도관(41)과 용기(42)에 수용된 물과의 사이에서 누설 전류가 발생되지 않도록 상기 정수기 수도관(41)과 소정 간극을 유지하여 이격시키고, 절연성이 우수한 재질로서 형성되는 것이 바람직하다. 상기 전처리수 저장용기(52)도 절연성의 재질로서 이루어진 용기를 사용하는 것이 바람직하다.

냉각부(60)는 외부 온도의 상승 또는 기온이 높은 나라에서 물의 온도가 높아 전기 분해 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위하여 설치되는 부분으로서, 상기 전처리부(50)를 통과한 물을 통상의 냉각조(61) 또는 강제 냉각기를 이용하여 냉각시킨다. 외부 온도 조건이 적합하다면 냉각부(60)의 설치를 생략하거나 이의 작동을 중지시키는 것도 좋다.

상기와 같이 냉각부(60)로 통과한 물은 도 4 에 도시된 바와 같이 한쌍의 은판 전극(70)이 설치된 전기분해부(90)의 분해조(91)로 수용되며, 상기 은판 전극 (70)에 전원이 인가되면 상기 은판 전극(70)에 포함된 은이 전기 분해되어 은 이온 상태로 분해조(91)에 수용된 물로 침투되어 분해조(91)에 수용된 물은 은 이온수로서 변화된다.

전원부(80)는 상기 은판 전극(70)을 전기 분해시키기 위한 전원을 인가하는 부분으로서, 본 발명 실시예에서는 도 4 의 전원부 회로도 및 도 5 의 막스 회로에 도시된 바와 같은 회로 구성을 가지고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예의 전원부(80)는 종래 전기 분해 초기의 물의 전기 저항이 높음으로 인하여 전기 분해가 잘 이루어질 수 없어 은 이온수의 제조 시간이 길어지고 전력 소모가 낭비되었던 문제점을 해소하기 위하여 창안된 부분으로서, 특히, 전기분해 초기에 상시(常時) 분해 전압보다 더욱 높은 전압을 인가할 수 있도록 도 5 에 도시된 바와 같은 막스회로부(83)를 이용한 구성이다.

도 4 를 참조하면, 상기 전원부(80)는 트랜스(81)의 출력 전압이 인가되는 막스회로부(83)를 가지고 있으며, 상기 막스회로부(83)는 인가된 트랜스(81)의 전압을 고전압으로 변환하여 은판 전극(70)으로 출력한다.

또한, 상기 막스 회로부(83)의 출력이 일정치 이상의 전류값을 가지면 상기 트랜스(81)의 출력을 상시 분해 회로부(87)로 절환시키기 위하여 상기 막스회로(83)의 출력단에는 변류기(current transformer, 82)가 연결되고, 상기 트랜스(81)의 출력단과 막스회로부(83)와 상시분해회로부(87)의 각각의 입력단 및 상기 막스회로부(83)와 상시분해회로부(87)의 각각의 출력단에는 상기 변류기(82)의 감지 전 류에 의하여 상기 막스회로부(83)와 상시분해회로부(87)를 서로 절환시키는 마그네트스위치(84)가 연결된다.

상기 트랜스(81)는 입력 전압이 200~240 V 이며 출력 전압은 10,000~15,000 V 인것이 바람직하며, 전기 분해시 흐르는 전류가 상당히 높으므로 트랜스의 용량이 50kVA 이상의 것이 바람직하다.

상기 막스회로부(83)는 도 5 에 도시된 바와 같이, 인가된 입력 전압을 고전압으로 변환시켜 출력하는 일종의 고전압 발생회로로서 플라즈마 발생기 등에 채용되는 회로이다. 그 구성은 트랜스(81)로부터의 출력이 고저항 Rh 로 인가되고, 상기 고저항 Rh 로 인가된 전압이 이와 연결된 콘덴서 C 를 충전시키고, 콘덴서 C 에 충전된 전압이 시동갭(starting gap) S1 을 방전시키면 불꽃갭(spark gap) S2, S3, S4, S 이 순차적으로 방전하여 모든 콘덴서가 직렬로 접속되어 인가된 트랜스(81)의 전압이 접속된 콘덴서에 의하여 충전되었다가 동시에 방전되므로 약간의 손실분을 제외한 높은 고전압의 출력이 얻어지게 되는 회로이다.

한편, 미설명 부호 85 와 86 은 상시분해회로부(87)에 포함된 브릿지 정류기(85)와 평활용 캐패시터(86)이고, 은이온수 정수부(100)는 통상의 필터를 사용하여 전기 분해시 생성될 수 있는 불순물을 최종적으로 제거하는 부분이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 은 이온수 제조 장치의 작동은 다음과 같다.

원수부(30)에 수용된 물이 정수부(40)에서 정수되어 염소 등의 불순물이 제거되면, 정수부(40)를 통과한 물은 수도관(41)을 경유하여 정수 저장용기(42)에 저 수되며, 상기 정수 저장용기(42)로부터 전처리부(50)로 유입되는데, 상기 전처리부(50)로의 유입은 상기 정수 저장용기(42)의 하측에 형성된 나선형의 토출관(51)으로 물이 유입됨으로써 이루어진다.

상기 토출관(51)으로 유입된 물은 나선형으로 형성된 관 내부를 유동하면서 전처리 전원부(10)의 트랜스(53)에 의하여 출력 전압이 300~50,000 V, 주파수 50~20,000 Hz 의 교류 고전압이 인가되어 정전 유도에 의한 강제 진동을 주어 물분자 결합의 변형을 주게 된다.

이때, 상기 상기 전처리부(50)는 상술한 바와 같은 R,L,C 의 등가회로를 구성하게 되므로, 회로상에 임피던스를 형성하여 공진 조건을 이루는 시정수가 얻어지도록 조절하면 상기 트랜스(53)로부터 인가되는 교류 전압이 상기 토출관(51)에 유동되는 물에 최대의 에너지를 공급하도록 조절될 수 있다.

이후, 토출관(51)을 경유한 물은 전처리수 저장용기(52)로 수용되고 냉각부(60)의 냉각조(61)로 이송되어 소정 온도로 냉각된다.

냉각부(60)를 통과한 물은 도 4 에 도시된 바와 같이 한쌍의 은판 전극(70)이 설치된 전기분해부(90)의 분해조(91)로 수용되며, 상기 은판 전극(70)에 전원부(80)에서 출력된 전압이 인가되면 상기 은판 전극(70)에 포함된 은이 전기 분해되어 은 이온 상태로 분해조(91)에 수용된 물로 침투되어 분해조(91)에 수용된 물은 은 이온수로서 변화된다.

이때, 상기 전원부(80)는 초기 상태에서는 상기 막스 회로부(83)의 전압 출력이 일정치 이하이므로, 상기 변류기(82)에 의한 절환이 이루어지지 않아 트랜스 (81)의 출력 전압은 막스회로부(83)로 인가되며, 상기 막스회로부(83)는 전술한 바와 같이 고저항 Rh 로 인가된 전압이 이와 연결된 콘덴서 C 를 충전시키고, 콘덴서 C 에 충전된 전압이 시동갭(starting gap) S1 을 방전시키게 되어 불꽃갭(spark gap) S2, S3, S4, S 이 순차적으로 방전되므로, 모든 콘덴서가 직렬로 접속되어 인가된 트랜스(81)의 전압이 접속된 콘덴서에 의하여 충전되었다가 동시에 방전되어 높은 고전압으로 변환 출력되어 은판 전극(70)으로 인가된다.

상기와 같은 막스회로부(83)의 출력이 지속되면, 막스 회로부(83)의 출력이 일정치 이상의 전류값을 가지게 되고, 이의 전류값을 변류기(82)가 감지하여 상기 트랜스(81)의 출력을 상시분해회로부(87)로 절환시키게 되므로 트랜스(81)의 출력 상기분해회로부(87)의 브릿지 정류회로(85)와 평활 캐패시터(86)를 거쳐서 은판 전극(70)으로 인가된다.

이후, 상기와 같이 전기분해부(90)에서의 전기 분해가 종료되면 제조된 은 이온수를 은이온수 정수부(100)에서 정수하여 불순물을 제거시켜 은 이온수의 제조를 종료한다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 효과는 다음과 같다.

첫째, 전처리부에 의하여 물을 전기 분해하기 전에 정전 유도에 의한 강제 진동을 주어 물분자 결합의 변형을 부여하므로 은 전극이 전기 분해될때 은 전극으로부터 분해되는 은 이온이 물속에 침투되는 것이 더욱 용이하게 개선되어 고 이온 농도와 균일한 입자 크기를 가진 은 이온수를 제조할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 정수부에 의하여 염소 등의 불순물이 제거됨으로 전기분해시 발생할 수 있는 독성 물질이 제거되는 효과가 있다.

셋째, 냉각부에 의하여 물의 온도를 냉각시킬 수 있으므로 온도의 상승 또는 기온이 높은 나라에서 물의 온도가 높아 제조 효율이 떨어지는 것을 방지하는 효과가 있다.

넷째, 막스회로에 의하여 은판 전극에 고전압을 인가할 수 있으므로, 전기 분해 초기의 물의 높은 전기 저항을 극복하여 단시간 내에 은 이온수를 제조할 수 있어 단위 시간당 은 이온수의 생산량을 증대시키며, 아울러 소비 전력의 소모를 감소시킨 효과가 있는 진보한 발명인 것이다.

Claims (9)

1. 은 이온수 제조 장치에 있어서,

   불순물이 걸러지지 않은 상태의 원수가 수용된 원수부(30); 및

   상기 원수부(30)로부터 공급되는 원수의 불순물을 제거하는 정수부(40); 및

   상기 정수부(40)의 정수 처리된 물이 수용되는 정수 저장용기(42)의 하측에 상기 정수 처리된 물이 토출되는 나선형의 토출관(51)과, 상기 토출관(51)에 교류 고전압을 인가하는 트랜스(53)와, 토출관(51)을 경유한 물이 수용되는 전처리수 저장용기(52)로 이루어진 전처리부(50); 및

   상기 전처리수 저장용기(52)에 수용된 물이 이송되어 담겨지는 분해조(91)와 상기 분해조(91)에 설치된 한 쌍의 은판 전극(70)로 이루어진 전기분해부(90); 및

   상기 은판 전극(70)을 전기 분해시키기 위한 전원을 인가하는 전원부(80); 를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 은 이온수 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전처리부(50)의 상기 토출관(51) 자체 및 상기 토출관(51)과 트랜스(53)를 연결하는 선로에 의하여 상기 트랜스(53)의 출력측에 저항(R) 성분이 생성되고, 토출관(51)이 나선형으로 형성됨으로 인하여 인덕턴스(L) 성분이 생성되고, 상기 토출관(51)의 나선형 관과 관 사이 또는 관과 대지간에 부유용량(54)을 가진 캐패시턴스(C) 성분이 생성되어 R,L,C 의 등가회로를 구성하고,

   상기 R,L,C 의 등가 회로가 회로상에 임피던스를 형성하여 공진 조건을 이루는 시정수가 얻어지도록 하여 상기 트랜스(53)로부터 인가되는 교류 전압이 상기 상기 토출관(51)에 유동되는 물에 최대의 에너지를 공급하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 은 이온수 제조장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 토출관(51)은 동 파이프나 스테인레스 재질인 것을 특징으로 하는 은 이온수 제조장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 전처리수 저장용기(52)로 수용된 물을 냉각시키는 냉각부(60); 를 더 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 은 이온수 제조장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 전기분해부(90)에 의한 전기분해가 종료된 은 이온수에 포함된 불순물을 제거하는 은이온수 정수부(100); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 은 이온수 제조장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전원부(80)는,

   트랜스(81)의 출력 전압을 고전압으로 변환하여 상기 은판 전극(70)으로 출력하는 막스회로부(83)를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 은 이온수 제조장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 전원부(80)는,

   상기 트랜스(81)의 출력 전압을 전압 변환없이 상기 은판 전극(70)으로 출력하는 상시 분해 회로부(87)와,

   상기 막스 회로부(83)의 전류값을 측정하는 변류기(82)와,

   상기 막스 회로부(83)의 출력이 일정치 이상의 전류값을 가지면 상기 변류기(82)의 검측에 의하여 상기 트랜스(81)의 출력을 막스회로부(87)로부터 상기 상시 분해 회로부(87)로 절환시키는 마그네트스위치(84)를 더 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 은 이온수 제조장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 상시분해회로부(87)는 상기 트랜스(81)의 출력 신호를 정류하는 브릿지 정류기(85)와 출력 신호의 리플을 제거하는 평활용 캐패시터(86)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 은 이온수 제조장치.
9. 제 6 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 막스회로부(83)는 트랜스(81)로부터의 출력이 고저항 Rh 로 인가되고, 상기 고저항 Rh 로 인가된 전압이 이와 연결된 콘덴서 C 를 충전시키고, 콘덴서 C 에 충전된 전압이 시동갭 S1 을 방전시키면 불꽃갭 S2, S3, S4, S 이 순차적으로 방전하여 모든 콘덴서가 직렬로 접속되어 인가된 트랜스(81)의 전압이 접속된 콘덴서에 의하여 충전되었다가 동시에 방전되어 높은 고전압의 출력을 얻는 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 은 이온수 제조장치.

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