KR100620433B1 - 물의 활성화 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

통수관(通水管) 내의 물에 자력과 전자를 작용시켜 물의 활성화도를 향상시키는 방법 및 이를 위한 장치로서, N극과 S극을 대향시킨 적어도 한 쌍의 영구 자석을 통수관을 사이에 두고 설치하고, 이 영구 자석 사이의 자속을 향하는 위치에 역시 통수관을 사이에 두고 한 쌍의 비자성 도전성 금속판을 대향으로 설치하며, 통수관 내부를 물이 통과함으로써 자속 및 유수의 방향과 직교 방향으로 생기는 전계를 비자성 도전성 금속판으로 차단함에 의해, 전자의 누설을 저지하고 이 전자를 통수관 내의 유수에 작용시킴과 동시에, 영구 자석의 자력에 의해 처리하는 물의 활성화 방법이며, 또한 상기의 자석 및 통수관과 비자성 도전성 금속판을 수용하는 하우징을 구비하고 있는 물의 활성화 장치이다.

영구 자석, 통수관, 비자성 도전성 금속판, 하우징, 물의 활성화 장치, 저수조, 피처리수, 송수 펌프

Description

물의 활성화 방법 및 그 장치 {WATER ACTIVATING METHOD AND APPARATUS THEREOF}

도 1은 본 발명에 의한 물 활성화 장치의 요부를 도시하는 사시도이다.

도 2는 도 1의 A-A 선 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 물 활성화 장치의 횡단면도이다.

도 4는 시험예에 사용한 설비의 개요를 도시하는 개략도이다.

본 발명은 물의 활성화 방법 및 이를 위한 장치이며, 특히 음료수, 생활용수, 식물 육성수(育成水), 수경 재배수, 낙농 가축용 음료수, 식품 가공수(加工水), 공업용 세정수 등에 적합하도록 물을 활성화시키는 방법 및 이를 위한 장치이다.

종래부터 자력의 작용에 의해 물의 클러스터(cluster), 즉 물의 분자 집합체를 분열시켜 작게 함으로써 물을 활성화하는 방법이 널리 알려져 있다. 이 방법을 이용하는 장치로서는 여러가지가 제안되어 있지만, 기본적으로는 통수관을 사이에 두고 적어도 한 쌍의 영구 자석을 설치하고 그 S극과 N극을 대향으로 배치하는 구 성의 것과, S극끼리를 대향으로 배치하는 구성의 것이 있다.

본 발명자도 다른 발명자와 공동으로 N극과 S극을 대향시킨 적어도 한 쌍의 영구 자석을 통수관을 사이에 두고 설치하고, 이 영구 자석 사이의 자속을 향하는 위치에, 역시 통수관을 사이에 두고 대향하며 일부가 통수관의 내부와 도통(導通)하는 한 쌍의 비자성 도전성 금속판을 대향으로 설치하여, 상기 통수관 내부를 물이 통과함으로써 상기 자속 및 유수의 방향과 직교 방향으로 생기는 기전류(起電流)를 상기 비자성 전도(電導) 금속판으로 안내하고, 이것에 의해 전자를 상기 통수관 내의 유수에 작용시킴과 동시에, 영구 자석의 자력에 의해 처리하는 물의 활성화 방법 및 이를 위한 장치를 개발하였다(일본국 특개평 11-138173호 공보 참조).

이들 종래의 활성화 장치, 즉, 통수관을 사이에 두고 영구 자석을 대향으로 배치만 하는 구성을 가지는 장치에서, 그 유효성을 높이는 수단은 강력한 자석을 사용하는 것 뿐이었지만, 자력을 작용시키는 것만으로는 물의 활성화도가 낮다는 문제점이 있다. 한편, 상기의 공개 특허 공보에 개시되어 있는 장치는 물의 활성화력이 높지만, 비자성 전도 금속판과 통수관 내부와의 도통은, 비자성 전도 금속판에 전극봉(실제로는 탄소봉)을 설치하고 통수관에 형성된 투공(透孔)에 이 전극봉을 끼위넣음으로써 이루어지며, 통수관의 천공(穿孔) 및 비자성 전도 금속판에 대한 탄소봉의 접착 등이 번거롭다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기의 특허 공개 공보에 개시된 장치를 개량하고 또한 물의 활성화력에 있어서도 동등 또는 보다 우수한 장치 및 이 장치를 이용하는 물의 활성화 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 상기의 과제는 N극과 S극을 대향시킨 적어도 한 쌍의 영구 자석을 통수관을 사이에 두고 설치하고, 이 영구 자석 사이의 자속을 향하는 위치에 역시 통수관을 사이에 두고 한 쌍의 비자성 도전성 금속판을 대향하여 설치하며, 상기 통수관 내부를 물이 통과함으로써 상기 자속 및 유수의 방향과 직교 방향으로 생기는 전계를 상기 비자성 도전성 금속판으로 차단함에 의해, 전자의 누설을 저지하고 이 전자를 상기 통수관 내의 유수에 작용시킴과 동시에, 상기 영구 자석의 자력에 의해 처리하는 것을 특징으로 하는 물의 활성화 방법에 의해 달성함과 동시에, 상기의 목적이 달성된다.

한편, 본 발명에 따른 물의 활성화 장치는 통수관과, 이 통수관을 사이에 두고 또한 N극과 S극을 대향시켜 설치한 적어도 한 쌍의 영구 자석과, 이 영구 자석 사이의 자속을 향하는 위치에 역시 상기 통수관을 사이에 두고 대향으로 설치된 한 쌍의 비자성 도전성 금속판과, 상기 통수관, 영구 자석 및 비자성 도전성 금속판을 수용하는 하우징을 구비하고 있는 것이 특징이다.

즉, 본 발명은 상기 특허 공개 공보에 개시되어 있는 발명에서의 비자성 도전성 금속판과 통수관의 내부를 도통하지 않고도 원하는 바의 효과를 얻을 수 있는 참신한 아이디어에 근거하고 있다.

본 발명에 의한 물의 활성화 장치에 있어서, 비자성 도전성 금속판의 소재로 는 수소의 표준 전극 전위보다 전위가 높은 금속이 사용된다. 이 금속 소재로서는 예를 들면, 구리, 은, 금 등을 들 수 있으며, 이것들은 단일체의 금속 판체(板體)이거나, 이종(異種)의 다른 금속판을 중첩하여 접합시킨 복합판이거나, 합금으로 이루어진 판체이다. 또한, 상기 금속 소재가 아니라, 예를 들면, 알루미늄판에 상기와 같은 전위가 높은 금속을 도금한 것이라도 상관이 없다. 단, 복합판의 경우는 전위가 높은 쪽의 금속판 면이, 또한 도금 처리한 금속판의 경우는 도금면이 통수관 측에 위치하는 것이, 다시 말해 통수관의 외면과 접촉하는 것이 중요하다.

◆ 실시 형태

이어서 본 발명에 따른 물의 활성화 방법의 원리를 도시하는 도 1 및 도 2와 더불어 이 원리를 구체화한 장치의 종단면을 도시하는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1에 있어서, 참조 부호(10)는 본 발명에 의한 물의 활성화 장치의 내부 구조를 도시하고 있으며, 12A 및 12B는 N극 측과 S극 측이 대향하는 상태로, 또한 통수관(14)을 사이에 두고 서로 이격된 상태로 설치된 두 쌍의 영구 자석을 각각 도시하며, 16A 및 16B는 상기의 영구 자석의 화살표(18)로 도시된 방향의 자속을 향한 위치에, 상기 통수관을 사이에 두고 대향으로 배치되어 있는 비자성 도전성 금속판을 각각 도시하고 있다.

영구 자석과 비자성 도전성 금속판이 전술한 바와 같이 배치되어 있는 경우, 이들 부재로 에워싸인 영역 내를 피처리수가 화살표(20) 방향으로 통수관 내부를 흐르면 기전류가 발생하며, 이 기전류는 자속의 방향(18) 및 피처리수 흐름의 방향(20)과 직교하는 방향으로, 즉, 화살표(22)로 도시되어 있는 바와 같이 비자성 도전성 금속판(16A 및 16B)의 면과 직교하는 방향으로 흐른다.

이 기전류의 강도는 자속 밀도, 전극간 거리 및 유속에 비례하며, 다음 식으로 표시할 수 있다.

E = KㆍBㆍdㆍV

E: 기전류, K: 정수, B: 자속 밀도, d: 전극간 거리, V: 물의 유속

이 기전류를 방전 손실이 없도록 유도 대전(帶電)시키고, 이 대전에 의해 생긴 전자를 유수 속에 효율적으로 방출(도 2의 화살표(24) 참조)시키기 위해 배치되어 있는 것이, 전술한 비자성 도전성 금속판(16A 및 16B)이며, 따라서 소재로서는 전위가 높은 금속, 예를 들면 동판이 선택된다. 전자의 방출 효율을 더 높이기 위해서는 전위가 높은 금속판과 전위가 낮은 금속판을 중첩 접합시킨 복합판으로 구성하고, 전위가 높은 쪽의 금속판 면이 통수관 측이 되도록 배치된다. 왜냐 하면, 이 경우, 소위 「접촉 전지 작용」에 의해 전위가 높은 금속은 전위가 더욱 높아지고, 전위가 낮은 금속은 전위가 더욱 높아지기 때문에, 전자의 방출이 촉진됨과 동시에, 전자를 상기 비자성 도전성 금속판에 의해 반사시켜 통수관 속의 유수로 안내하는 효율이 높이지기 때문이다. 또한 비자성 도전성 금속판은 반자성체이기 때문에 자속(18)을 통수관의 중앙부로 눌러 굽히는 작용을 가지고 있으며, 따라서 통수관의 중심부에서의 자속 밀도가 높아지고(도 2의 점선 부분(18A) 참조), 이로 인해 유수에 의한 전자 유도 작용이 향상하여 전자를 유수 속에 방출하는 효과가 높아진다.

유수 속으로 방출된 전자는 물 분자(H₂O)의 일부를 구성하는 산소가 전자 수용체이기 때문에, 이 산소에 전하를 부여하여 물의 쌍극성을 높인다, 즉, 수소 원자의 결합각을 넓혀, 이것에 의해 물 분자 사이의 집합 밀도가 증가하여, 환원력이 있는 활성수로 되기 때문에 물의 산화 환원 전위는 저하한다. 또한 물 분자 집합체(클러스터)는 수소 결합에 기인하는 것이지만, 전자가 풍부하게 되면 물 분자의 산소 원자에 들어간 전자와 전자의 반발이 강하기 때문에, 수소 결합이 절단되어 클러스터가 미세화되고, 물 분자는 브라운 운동을 한다.

동시에, 유수 속으로 방출된 전자는 미약하지만 피처리수에 전기 분해[H₂O →(H⁺+ e^-) + OH]를 일으키며, 이것에 의해 히드록실기(hydroxyl radical)를 형성하여 물을 약알칼리화 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 흐르는 피처리수에 공지(公知)의 자력을 작용시킴과 동시에 전자를 작용시켜, 이들의 상승 작용에 의해 물을 활성화시키는 것이다.

상기의 통수관(14), 영구 자석(12A 및 12B) 및 비자성 도전성 금속판(16A 및 16B)는 하우징(28) 내에 수용되어 실제의 물 활성화 장치(30)가 된다(도 3 참조). 이 하우징은 2개의 반부(28A 및 28B, 半部)로 구성되어 있지만, 영구 자석(12A 및 12B)의 자력이 강력하기 때문에, 접착제 등에 의해 양쪽의 반부를 반드시 서로 접합할 필요는 없다.

◎ 시험예 및 비교 시험예

도 3에 도시된 본 발명에 따른 물의 활성화 장치(30)를 이용하고, 또한 도 4에 도시된 요령 및 설비로 수처리를 완료한 물과 미처리수의 핵자기 공명 진동수의 반값 폭, 산화 환원 전위 및 pH를 측정했다.

즉, 수조(40)에 피처리수인 수돗물(42)을 200 리터 저수하여, 폴리염화비닐관(44)을 배관하고, 이 배관의 도중에 펌프(46) 및 본 발명에 따른 물의 활성화 장치(30)를 설치하여, 대조하기 위한 미처리수, 즉 수조(40) 내의 원수를 채취하여 상기 항목에 관한 측정을 하며, 또한 발명에 따른 물의 활성화 장치(30)를 원 패스(one pass)로 하여, 보조 수조(48)에 도달한 처리수를 채취하여 상기 항목에 관한 측정을 동일하게 실시했다.

도 4에 도시된 설비의 사양은 하기의 표 1에 도시되어 있다.

본 발명에 의한 물의 활성화 장치(30)의 사양은 표 2에 도시되어 있다.

측정 결과는 하기의 표 3 내지 표 5에 도시되어 있다.

상기의 표 3 내지 표 5의 각 표에 도시된 바와 같이, 핵자기 공명 진동수의 반값 폭에 관해서는 미처리수가 138Hz 임에 비해, 본 발명에 따른 비활성화 장치를 1회만 통과하여 처리된 것이 109Hz이며, 이 값은 미처리수의 약 79%에 해당한다. 이 핵자기 공명 진동에 관한 수치는 작을수록 물의 클러스터가 작고 분자 활동이 활발하다는 의미한다.

한편, 산화 환원 전위는 미처리수가 268mV임에 비해, 본 발명에 따른 물 활성화 장치를 1회만 통과하여 처리된 것이 218mV이며, 이 값은 미처리수의 약 81%에 해당한다. 이것은, 본 발명에 의한 장치를 이용하여 처리하면, 피처리수가 전자를 흡수하여 환원력이 향상함과 동시에 쌍극성이 높아진다는 것을 의미한다.

또한, pH는 미처리수가 7.32임에 비해, 본 발명에 따른 물 활성화 장치로 퍼리한 물은 7.6으로서 알카리 쪽으로 변화하였으며, 이것은 히드록실기가 생성되었다는 것, 즉 물의 전기 분해도가 높아졌다는 것을 의미한다.

본 발명에 의하면, 자력과 전자의 상승 작용에 의해 물의 활성화가 이루어진다. 이렇게 활성화된 물은 전술한 바와 같이, 다음과 같은 물리적, 전기화학적 및 생물학적 효과를 발현한다.

ㆍ물리적 효과:

밀도가 작고, 분자 배열이 규칙적으로 됨으로써, 물 맛이 좋고 또한 열전도성이 향상하기 때문에 빨리 끓는다.

침투성이 증가함으로써, 습윤성(濕潤性)이 향상되어 세정 효과가 높아진다.

ㆍ전기화학적 효과:

쌍극성이 높아지기 때문에 음이온계 계면 활성 작용과 비슷한 역할을 함으로써, 소수성(疎水性) 물질과 미셀(micell, 교질(膠質)입자)을 쉽게 형성하여, 소수성 물질의 에멀젼화(emulsification)를 가능하게 한다.

환원력이 있고, 또한 에너지가 높기 때문에, 수도관의 붉은 녹의 원인이 되는 수산화철의 수소를 빼앗아 흑색의 견고한 산화철인 3산화철(Fe₂O₃), 4산화철(Fe₃O₄)로 되기 때문에, 부식의 진행이 정지된다. 또한 수산화칼슘, 수산화마그네슘에 대해서도 동일한 효과가 있기 때문에, 수도관의 막힘 방지 효과를 얻을 수 있다.

ㆍ생물학적 효과:

생체의 반투막에 대한 침투성이 증가하기 때문에, 세포에 대한 물의 흡수가 활발해져 신진대사를 촉진한다.

식물의 뿌리에서 침투성을 양호하게(침투압을 상승) 하여 생육을 촉진한다.

소수성의 식물을 에멀젼화하여 소화를 도우며, 위장에서의 흡수를 촉진한다.

또한 본 발명에 가장 접근한 종래 기술인 일본 특개평 11-138173호 공보에 개시되어 있는 장치와 비교하는 경우에, 통수관을 천공하고 비자성 도전성 금속판에 탄소봉을 부착하여 이 탄소봉을 통수관의 천공된 구멍에 끼워넣을 필요성이 없기 때문에 공작의 인건비가 줄고 조립이 간단하다.

Claims (6)

1. N극과 S극을 대향시킨 적어도 한 쌍의 영구 자석을 통수관을 사이에 두고 설치하고, 이 영구 자석 사이의 자속을 향한 위치에 통수관을 사이에 두고 구리, 은 또는 금을 구성요소로서 함유하는 한 쌍의 비자성 도전성 금속판을 상기 통수관의 내부와 도통하지 않고 대향하여 설치하며, 상기 통수관 내부를 물이 통과함으로써 상기 자속 및 유수의 방향과 직교 방향으로 생기는 전계를 상기 비자성 도전성 금속판으로 차단함에 의해, 전자의 누설을 저지하고 상기 전자를 상기 통수관 내의 유수에 작용시킴과 동시에, 상기 영구 자석의 자력에 의해 처리하는 것을 특징으로 하는 물의 활성화 방법.
2. 통수관과, 상기 통수관을 사이에 두고, N극과 S극을 대향시켜 설치한 적어도 한 쌍의 영구 자석과, 상기 영구 자석 사이의 자속을 향하는 위치에 상기 통수관을 사이에 두고 상기 통수관의 내부와 도통하지 않고 대향하여 설치된 구리, 은 또는 금을 구성요소로서 함유하는 한 쌍의 비자성 도전성 금속판과, 상기 통수관, 영구 자석 및 비자성 도전성 금속판을 수용하는 하우징을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 물의 활성화 장치.
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