KR100950029B1 - 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어업이나 농업 또는 환경, 의료 등의 각종 산업분야에서 널리 쓰일 수 있는 세정수(洗淨水)를 대량으로 생산하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 일반적인 사용수(使用水)가 공기와 함께 펌프를 통해 가압과 감압이 반복되면서 보조탱크 내부에서 확산 토출되며 미립자 상태의 기포(氣泡)로 확산되게 하고, 상기의 보조탱크는 메인탱크와 연결되어 메인탱크 내부에서 미립자 상태의 기포에 대한 재차 확산 분포가 이루어지도록 하는 것이며, 메인탱크의 배출관로 상에 내장된 확산토출판은 미립자 상의 기포가 혼합된 사용수를 순간적으로 확산 배출시키면서 기포의 쪼개짐에 의한 마이크로 크기의 기포를 갖는 기능성 세정수로 배출되게 구성함으로써,

마이크로 크기의 버블이 소멸할 때 발생하는 물리적이고 화학적인 특성인 초음파 발생 및 높은 음압 그리고 고도의 열기로 인해 멸균 상태의 세정수를 저비용으로 대량 생산할 수 있는 것으로서, 멸균 상태의 세정수는 무균 상태로 과채(果菜)를 세척하거나 세안의 경우 모공 내 찌꺼기의 제거 효과가 탁월한 것이며, 많은 량의 음이온 및 순간 초음파와 초고온은 인체에 매우 유익하게 작용하는 것이고, 디톡스(Detox) 효과와 더불어 고도의 용존산소량으로 인해 동식물의 생장(生長)을 매우 이롭게 하는 효과를 갖는 것이다.

세정수, 마이크로, 버블, 기포, 용존산소, 보조탱크, 메인탱크, 분사노즐

Description

마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치 {Apparatus for producing functional washing water using micro bubble}

본 발명은 어업이나 농업 또는 환경, 의료 등의 각종 산업분야에서 널리 쓰일 수 있는 세정수(洗淨水)를 대량으로 생산하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 보통의 사용수(使用水)를 공기와 함께 펌프를 통해 가압과 감압을 실행시켜 보조탱크 내에서 확산 토출되게 하고, 보조탱크로부터 잘게 부수어진 기포(氣泡)는 메인탱크 내에서 재차 확산 토출되게 하여 기포에 대한 확산이 이루어지도록 한 후, 가압 상태의 사용수가 배출관로 상에 내장된 확산토출판을 통해 급격하게 확산 배출되면서 사용수 내에 마이크로 크기의 기포가 분포되게 한 기능성 세정수의 대용량 생산장치에 대한 것이다.

일반적으로 수산물을 키우기 위한 양식장이나 가축을 키위기 위한 축사 및 다양한 작물을 재배하기 위한 하우스와 같은 설비를 이용하는 농수축산 분야에서는 이들 대상물을 키우거나 재배하기 위해 많은 량의 물을 사용하게 된다. 즉, 상기와 같은 물은 음용수나 사용수로 직접 이용되고 있으며 사용수의 경우에는 다양한 수확물이나 재배품 등을 세척하기 위한 용도로 이용되고 있는 것이다.

또한, 목욕탕이나 수영장 또는 온천과 같은 편의시설은 물론 분수대나 냉각탑 및 정수처리시설물의 살균 세척장치와 같은 다양한 산업분야에서도 많은 량의 사용수를 이용하는 것이 필수적인 것이다.

이와 같은 음용수 또는 사용수는 대부분 상수와 같이 깨끗한 물을 이용하는 것이 기본이고, 경우에 따라서는 중금속이나 세균으로부터 오염된 물을 사용하지 않기 위해 가열 처리방법이나 다양한 화학적 처리방법을 수행하여 무균 상태의 물을 사용하게 되는 것이다.

즉, 대부분의 농,축산 또는 산업분야에서 사용되는 물은 지하수 및 상수를 그대로 이용하는 것이 보편적이고, 특별한 위생처리가 필요한 분야에서만 제한적으로 사용수를 재처리하여 무균 또는 정화 상태의 처리수를 사용하게 되는 것이다.

예를 들어 식품에 관련된 과일이나 채소 등을 세척하기 위한 세정수는 식품의 보관기간이나 유통기간을 연장하기 위해 살균수를 사용하는 것이 특징적인데, 살균수를 이용하여 다양한 식품을 세척하는 경우에는 세정수 내에 포함되어 있던 미생물이나 세균이 식품으로 옮겨가지 않아 이들에 의한 변질이나 부패를 예방할 수 있는 것이고 이와 동시에 상기 식품에 포함되어 있던 미생물이나 세균 등을 상기 살균수를 통해 깨끗하게 제거하므로 더욱 위생적인 공급과 소비가 이루어질 수 있도록 하고 있는 것이다.

그러나, 상기와 같은 살균수를 사용하여 다양한 식품을 세척하는데에는 많은 시간과 비용이 소요되는 것이고, 세척 전의 식품으로부터 씻겨져 나온 미생물이나 세균은 살균수에 포함되어 있다가 새로운 식품이 투입되면 이를 오염시키게 되므로 살균수에 의한 세척 효과는 기대할만한 수준에 미치지 못하고 있는 것이 현실이다.

따라서, 효과적인 살균 세척을 위해서는 무균 상태인 살균수를 지속적으로 공급함과 동시에 식품에 노출된 상태의 살균수를 신속하게 회수하여 재처리를 행한 후 이를 다시 배출시켜야 하는 순환 살균 구조를 도입하여야 하는 것인데, 이와 같은 순환식 살균수에 의한 세척장치는 설치비에 대한 부담이 매우 크고 극히 넓은 면적을 차지함은 물론 고비용의 운용비에 의한 경제적인 압박이 극심하여 소규모의 농,축산 분야에서는 적용되기 힘든 것이 사실이다.

또한, 다양한 무균 처리시설에서 사용되는 살균수의 경우 통상적으로 가열처리 대신 빠르고 경제적인 효과가 탁월한 화학적 살균처리를 통해 세정수로 사용하게 되는 것인데, 상기의 살균처리에 사용되는 화학약품은 여전히 인체에 유해한 성질의 것으로 분류되어 있으므로 과다 섭취하거나 장기간 또는 장시간 노출되는 경우 그에 따른 심각한 신체의 위해 요소로 작용할 수도 있는 것이다.

이에 따라 상기와 같은 세정수를 사용하는 다양한 분야에서는 보다 간편하고 효과적인 세정수에 대한 생산설비를 절실하게 요구하고 있는 것이고, 이와 같은 생산설비는 농업이나 어업 및 축산분야에 한정되지 않고 의료분야 및 다양한 편의 시설이나 살균 처리 분야 및 인체와 관련 있는 다양한 산업분야 전반에 걸쳐 무균 및 살균 상태의 세척수 또는 세정수를 생산할 수 있는 설비에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선한 것으로서, 일반적인 사용수가 공기와 함께 펌프를 통해 가압과 감압이 반복되면서 보조탱크 내부에서 확산 토출되며 미립자 상태의 기포(氣泡)로 확산되게 하고, 상기의 보조탱크는 메인탱크와 연결되어 메인탱크 내부에서 미립자 상태의 기포에 대한 재차 확산 분포가 이루어지도록 하는 것이며, 메인탱크의 배출관로 상에 내장된 확산토출판은 미립자 상의 기포가 혼합된 사용수를 순간적으로 확산 배출시키면서 기포의 쪼개짐에 의한 마이크로 크기의 기포를 갖는 기능성 세정수로 배출되게 구성함으로써,

세정수 내에 포함된 마이크로 크기의 기포가 소멸하는 과정에서 발생하는 물리적이면서도 화학적인 특징에 의해 과채(果菜) 및 인체에 극히 이로운 상태의 세정수가 대량으로 생산될 수 있게 한 마이크로 버블(Micro Bubble)에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사용수가 제공되는 유입관로의 끝단에는 펌프를 연결하고, 상기의 펌프는 제1연결관로를 통해 보조탱크와 연결되며, 상기의 보조탱크는 제2연결관로에 의해 메인탱크와 연결되고, 상기 메인탱크에는 배출관로를 장착하며, 상기 보조탱크에는 별도의 에어콤프레셔가 에어관을 통해 연결되게 하되,

상기 유입관로에는 공기흡입관을 형성하고, 상기 보조탱크의 내부에는 제1연결관로의 끝단에 결합되는 회전분사노즐을 장착하며, 상기 메인탱크의 내부에는 제2연결관로의 끝단에 결합되는 고정분사노즐을 장착하고, 상기 배출관로 내에는 토출공을 갖는 확산토출판을 장착하여 이루어지는 것이다.

본 발명은, 마이크로 크기의 버블이 소멸할 때 발생하는 물리적이고 화학적인 특성인 초음파 발생 및 높은 음압 그리고 고도의 열기로 인해 멸균 상태의 세정수를 저비용으로 대량 생산할 수 있는 것으로서, 멸균 상태의 세정수는 무균 상태로 정수, 하수처리 및 과채를 세척하거나 세안의 경우 모공 내 찌꺼기의 제거 효과가 탁월한 것이며, 많은 량의 음이온 및 순간 초음파와 초고온은 인체에 매우 유익하게 작용하는 것이고, 디톡스(Detox) 효과와 더불어 고도의 용존산소량으로 인해 동식물의 생장(生長)을 매우 이롭게 하는 효과를 갖는 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기 로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 블럭 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 전체 구성도이다.

본 발명에 따른 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 생산장치는, 일본의 유명한 온천인 백탁탕의 효능을 기초로 하여 개발된 것으로, 일본에서도 유명한 뉴토온천에 가게 되면 처음 가는 사람의 경우 매우 놀라운 광경을 목격하게 되는데 마치 온천에 우유를 풀어 놓은 듯 탕 안 전체가 뽀얗게 보이는 것이다. 이는 자연에서 발생한 매우 초미세한 기포(Micro bubble)가 탕 안에 가득하기 때문이다.

그런데 더 놀라운 것은 단순할 것 같은 초미세 기포가 인체에 다양한 효능과 건강 증진에 탁월한 역할을 수행하는 것으로 알려져 있어 일본인에게 백탁탕은 일명 밀크탕이라 불리며 '한국에 인삼이 있다면 일본에는 백탁탕이 있다'라고 이야기 할 정도인 것이다.

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 초미세한 기포를 포함한 세정수를 인위적인 기계장치를 통해 대량으로 생산할 수 있도록 함으로써, 상기의 세정수를 다양한 목적으로 다양한 분야에서 간편하게 대량으로 사용할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 생산장치는, 외부로부터 상수를 제공받는 유입관로(10)와 그 유입관로(10)에 연결된 펌프(20) 및 순차적으로 보조탱크(40)와 메인탱크(60)가 제1연결관로(30) 및 제2연결관로(50)에 의해 연결되어 있고, 상기 메인탱크(60)의 하부로부터 별도의 배출관로(70)가 연결되어 있어 상기 배출관로(70)를 통해 기능성 세정수를 외부로 배출시키는 것이다.

이때, 별도의 에어콤프레셔(80)를 구비하여 에어관(81)을 통해 상기 보조탱크(40)와 연결되게 하고, 상기 배출관로(70) 내에는 확산토출판(72)이 내장되는 것이며, 상기 유입관로(10)에는 별도의 필터부(90)가 장착 형성되는 것이다.

여기서, 상기의 유입관로(10)에는 도시와 같이 필터부(90)와 유입측개폐밸브(12) 및 유입측체크밸브(13)가 순차적으로 장착되어 있는 것인데, 상기의 필터부(90)는 유입관로(10)를 분기하여 일측은 상부 외측에 연결되고 타측은 하부 중앙에 연결되는 통체(91)로 이루어져 있으며 상기 통체(91)의 내부에는 바닥면에 밀착되게 한 필터재(92)가 설치되어 있는 것이다.

상기의 필터재(92)는 부직포나 활성탄 또는 조밀구조의 직조물 등을 이용하여 만들어지는 것인데, 상수관과 연결된 측의 유입관로(10)로부터 사용수가 통체(91)의 내부로 공급되면 사용수는 필터재(92)를 통과하면서 이물질 등이 여과된 상태로 펌프(20)를 향하여 제공되는 것이다.

이어, 상기의 유입관로(10) 상에 설치된 유입측개폐밸브(12)는 개폐 여부에 따라 사용수의 공급량을 조절 또는 공급하거나 차단하는 등의 역할을 수행하는 것이고, 유입측체크밸브(13)는 유입관로(10)를 통해 펌프(20)를 향하여 제공되는 사용수가 압력차에 의해 유입방향으로 역류하는 것을 방지하는 역할을 하게 되는 것이다.

이와 같은 유입관로(10)에는 유입측체크밸브(13)와 펌프(20)의 사이에 위치하는 공기흡입관(11)이 형성되어 있는 것으로서, 상기의 공기흡입관(11)은 유입관로(10)가 외부로부터 관통되게 한 작은 내경의 관체인 것인데 유입관로(10)를 따라 사용수가 흐르는 동시에 상기 공기흡입관(11)을 통해 외부로부터 소정의 공기를 흡입시켜 상기 사용수와 함께 펌프(20)를 향하여 제공되도록 하는 역할을 수행하게 되는 것이다.

즉, 상기 유입관로(10)의 내부에는 사용수가 고속으로 제공됨에 따라 저압이 형성될 것이고(베르누이 정리) 이에 따라 외부로부터 개방된 공기흡입관(11)을 통해 상기 압력에 상응하는 량의 공기가 유입되는 것이다. 따라서, 상기의 유입관로(10)를 따라 제공되는 사용수의 량이 많은 경우(유속이 빠를 경우)에는 비례하여 흡입되는 공기량도 증가할 것이고 사용수의 공급량이 적을 경우(유속이 느릴 경우)에는 흡입되는 공기량도 감소하게 되는 것이다.

이와 같이 사용수와 공기가 함께 펌프(20)로 공급되면 상기의 펌프(20)는 제공된 사용수를 가압 펌핑하여 제1연결관로(30)를 통해 보조탱크(40)로 공급하게 된다.

이때, 상기의 제1연결관로(30)의 끝단부에는 보조탱크(40)를 향하여 점차 축소되는 형태의 제1축소관(31)이 형성되어 있음으로 제1연결관로(30) 내의 사용수는 제1축소관(31)를 통과하는 순간 유속이 증가하면서(가압구간) 보조탱크(40) 내부의 회전분사노즐(41)를 통해 고속 고압으로 확산 배출되는 것이다. 여기서, 상기의 회전분사노즐(41)은 배출되는 사용수의 압력으로 인해 종축방향으로 연속 회전하면서 사용수를 넓게 확산 배출시키므로 이와 같은 배출과정에서 사용수 내에 포함되어 있는 기포는 일차적인 분쇄가 이루어지게 된다.

이때, 상기의 보조탱크(40)의 내측으로는 에어콤프레셔(80)로부터 인출된 에 어관(81)이 위치하고 있으므로 상기 에어콤프레셔(80)를 작동시켜 에어관(81)을 통해 보조탱크(40)의 내부로 더욱 많은 량의 공기를 강제로 공급함은 물론 공급되는 공기량에 의해 보조탱크(40)의 내부 압력은 상승하게 되는 것이다. 특히, 상기 에어관(81)에는 에어체크밸브(82)를 장착함에 따라 보조탱크(40) 내부의 공기가 역류하는 것을 방지할 수 있는 것으로서, 상기의 에어콤프레셔(80)는 필요에 따라 연속 작동하거나 간헐 작동되면서 공급되는 공기의 량을 조절할 수 있을 것이다.

또한, 상기와 같은 보조탱크(40) 내부의 사용수는 제2연결관로(50)를 통해 메인탱크(60)의 내부로 배출되는 것인데, 상기 제2연결관로(50)의 끝단부 역시 메인탱크(60)를 향하여 점차 내경이 축소되는 형태의 제2축소관(51)이 장착되어 있으므로 1차 기포분쇄가 이루어진 상태의 사용수는 상기의 제2축소관(51)을 지나치며 순간적으로 유속이 빨라지면서 메인탱크(60) 내의 고정분사노즐(61)을 통해 사방으로 확산 배출되는 것이다.

이때의 고정분사노즐(61)은 회전되지 않는 것이나 사방으로 관통 형성된 작은 내경의 배출공(63)(63')을 통해 고압으로 사용수를 쪼개어 배출시킴에 따라 이 과정에서 기포에 대한 2차 분쇄가 이루어지는 것이다.

이와 같은 2차의 기포 분쇄 과정을 거친 사용수는 배출관로(70)를 통해 외부로 배출되는 것인데, 상기의 배출관로(70) 내의 사용수는 메인탱크(60)로부터 사용수가 배출되는 과정에서의 압력 상실로 인해 최초 유입관로(10) 내의 압력과 동등한 수준을 유지하게 될 것이다.

이와 같은 상태에서 상기 배출관로(70) 내의 사용수는 확산토출판(72)에 형 성된 토출공(71)을 통해 외부로 배출되는 것인데, 상기의 토출공(71)은 배출관로(70)의 내경이 비해서 매우 작은 크기의 내경을 갖고 있을 것이므로 상기의 사용수는 토출공(71)을 통과하는 순간 고도의 압력을 생성하면서 매우 고속의 배출 속도를 갖게 될 것이다.

따라서, 순간적으로 고압 배출되는 사용수는 미립자 형태의 포말과 같은 성상을 나타내며 확산토출판(72)을 통과하여 외부로 배출되는 것이다. 이때의 배출관로(70)에는 상기 사용수의 배출 및 차단을 제어하기 위한 배출측개폐밸브(73)가 장착되는 것이 바람직할 것이다.

이에 따라 상기의 사용수를 잘게 부수는 동시에 사용수 내부의 공기에 대한 3단계의 분쇄 과정이 이루어지면서 결국 상기의 사용수 내부에는 미립자 상태인 즉, 5마이크로미터 이하의 극히 작은 기포인 마이크로 버블이 무수히 포함된 기능성 세정수가 완성되는 것이다.

여기서, 도 3 내지 도 6은 상기 보조탱크(40) 내부에 위치하는 회전분사노즐(41)을 도시한 것으로서, 상기의 회전분사노즐(41)은 보조탱크(40)의 선단을 통해 내부로 돌출된 제1연결관로(30)의 끝단부에 결합되어 보조탱크(40)의 선단으로부터 하향 장착되어 있는 것이다.

이와 같은 회전분사노즐(41)은 내부가 비어 있는 수직 장방형의 통체(44)에 수직 절개공 형태로 다수의 배출구(45)(45')가 형성되어 있는 것으로서, 상기의 배출구(45)(45')는 평면상 통체(44)의 중심으로부터 경사각을 갖고 있는 균등 분할의 개체수를 갖고 있는 것이다. 이에 따라 상기의 통체(44) 내부로 고압의 사용수가 제공되면 사용수는 경사각을 갖고 있는 배출구(45)(45')를 통해 외부로 배출되는 것이고 이와 같은 경사각의 배출구(45)(45')에 작용하는 수압으로 인해 상기의 통체(44)는 회전력을 부여받게 되는 것이다.

이에 상기의 통체(44) 선단에는 내부에 베어링(42)이 내장된 체결구(43)를 결합하고 상기 체결구(43)는 제1연결관로(30)의 끝단에 나사 결합하여 고정함에 따라 상기 통체(44)에 작용하는 회전력으로 인해 상기의 통체(44)는 체결구(43)로부터 자유 회전 상태가 이루어지는 것이므로 상기와 같이 배출구(45)(45')에 수압이 작용하게 되면 그 배출구(45)(45')가 갖는 경사각으로 인해 상기의 통체(44)는 일측방향으로 연속적인 회전을 하게 된다.

따라서, 상기의 통체(44) 내에 사용수가 제공되면 통체(44)가 수압에 의해 회전을 하게 되는 것이고, 회전과 동시에 배출되는 사용수는 수직의 배출구(45)(45')를 통해 다방향으로 회전 분기되면서 보조탱크(40) 내부로 확산 배출되는 것이다. 이와 같은 확산 배출과정에서 사용수에 대한 분기 및 그 사용수 내에 포함되어 있는 기포의 쪼개짐이 이루어지는 것이다.

이때의 회전분사노즐(41)에 형성된 배출구(45)(45')는 평면상 3분할의 구성이 가장 이상적일 것이고 그 경사각은 수직 및 수평선을 기준으로 30~60°가 바람직한데 경사각이 적을 경우에는 통체(44)에 대한 회전력을 발생시키지 못할 것이고 경사각이 지나치게 클 경우에는 저항력이 너무 커 과도한 압력을 유발시키게 될 것이다.

이와 같은 보조탱크(40)로부터 일차적인 기포 분쇄가 이루어진 상태의 사용 수는 메인탱크(60)의 내부에서 고정분사노즐(61)을 통해 2차의 기포 분쇄과정을 수행하게 되는 것인데 상기의 고정분사노즐(61)은 도 7 내지 도 10의 도시와 같다.

즉, 상기의 고정분사노즐(61)은 제2연결관로(50)의 끝단에 고정 체결되어 메인탱크(60)의 선단으로부터 내측 하부를 향하여 장착되는 것인데, 원형의 구 형상으로 된 원통체(62)에는 내,외를 관통하는 배출공(63)(63')이 사방으로 무수히 형성되어 있는 것이다.

이에 따라 제2연결관로(50)를 통해 원통체(62) 내부로 제공되어진 사용수는 상기의 배출공(63)(63')을 통과하기 위한 일시적인 가압상태가 이루어지는 것이고, 압력 상승에 따라 상기의 사용수는 고속 고압으로 배출공(63)(63')을 통해 사방으로 확산 배출되는 것이다. 이때의 사용수에 대한 배출 형태는 포말 성상을 나타내게 되는 것이고 이에 따라 사용수의 잘게 쪼개짐은 물론 사용수 내의 기포 역시 극히 미립자 형태로 분쇄되는 작용을 하게 되는 것이다.

또한, 상기와 같은 메인탱크(60) 내부에서의 2차 기포 분쇄과정을 거친 사용수는 메인탱크(60)의 하부에 위치하는 배출관로(70)를 통해 외부로 배출되어 이를 사용할 수 있는 것인데, 상기의 배출관로(70) 내부에는 또 한 번의 기포 분쇄 작용을 수행하는 확산토출판(72)이 내장되어 있는 것이다.

상기의 확산토출판(72)은 도 11의 도시와 같이 다양한 내경의 토출공(71)을 갖는 것으로 선택 사용할 수 있는 것으로서, 상기 토출공(71)에 대한 선택은 기능성 세정수의 생산량에 따른 수압의 조절을 위한 것이다. 즉, 보다 많은 량의 세정수를 생산하기 위하여 다수의 펌프(20)를 구동한 상태로 많은 량의 상수를 공급하 는 경우에는 장치 전체적으로 압력이 상승할 것이므로 이때에는 상기 토출공(71)의 내경이 큰 것을 사용하여야 할 것이고 단일의 펌프(20) 만으로 일정한 량의 기능성 세정수를 생산할 경우에는 보다 작은 내경의 토출공(71)을 갖는 확산토출판(72)을 사용함으로써 기능성 세정수를 생산하기 위한 사용수의 공급량에 관계없이 사용수의 확산 및 분포 단계에서의 압력이 균일하게 유지되도록 하는 것이다. 이때의 압력을 측정하는 장비로는 일반적인 압력게이지를 예로 들 수 있는 것인데 통상적인 압력게이지를 유입측을 포함한 제1분쇄구간 및 제2분쇄구간 그리고 배출구간에 고르게 장착함에 따라 상기 압력게이지에 의한 표시와 이에 준하는 확산토출판(72)의 교체 장착으로 동일한 조건이 성립되도록 하여야 할 것이다.

즉, 상기의 확산토출판(72)은 전기한 바와 같이 배출관로(70)를 따라 외부를 향하는 세정수가 상기의 확산토출판(72)에 형성된 토출공(71)을 통과하는 순간 극히 좁아지는 내경으로 인해 순간적으로 고압이 발생하게 될 것이고 이와 같은 고압으로 인해 세정수가 매우 빠른 유속을 갖고 토출공(71)을 통과하게 되면 도 12의 도시와 같이 상기 토출공(71) 보다는 넓은 내경의 배출관로(70)로 뿜어져 나오게 되므로 급격한 압력 상실로 인해 포말 형태와 같은 성상의 기능성 세정수로 배출되는 것이다.

이는 흡사 분무기의 원리와 같은 것으로서, 강한 압력으로 좁은 토출공(71)을 빠져나오는 세정수가 미세한 크기의 포말 형태로 배출되면서 내부의 기포에 대한 최종적인 분쇄작업을 수행하게 되는 것이다.

이와 같은 다단계의 기포 분쇄과정을 거친 사용수는 내부에 5마이크로미터 이내의 극히 작은 마이크로 버블이 무수히 확산 분포된 상태의 기능성 세정수로 변모하게 되는 것이다. 여기서, 상기의 확산토출판(72)은 메인탱크(60)와 연결된 배출관로(70)의 일측 끝단부에 내장 설치하여도 무관하고 상기 배출관로(70)의 배출측 끝단에 내장 설치하여도 무방한 것으로서, 그 확산토출판(72)의 설치 위치에 따라 마이크로 버블의 소멸량은 극히 미세한 차이를 보일 것이나 전체적으로 기능성 세정제가 갖는 본래의 작용과 역할에는 큰 차이를 보이지 않을 것이다.

이에 따라 상기와 같은 배출관로(70)를 통해 배출되는 기능성 세정수에는 5마이크로미터 이하의 육안으로 확인할 수 없을 정도의 초미세한 크기의 기포가 무수히 확산되어 있는 것인데, 상기의 마이크로 버블은 일반적인 크기의 기포와는 달리 수면으로 0.1cm/sec의 아주 느린 속도로 상승하게 된다. 이때 많은 마이크로 버블은 수면에 다다르기 전에 수압으로 인해 대부분 소멸하게 되는데 상기의 마이크로 버블이 소멸하는 순간 기체 용해 효과 및 자기 가압 효과와 대전 효과 등 다양한 물리적, 화학적인 특성을 나타내게 된다. 특히, 40Khz의 초음파와 140db의 높은 음압 그리고 4,000~6,000℃의 순간적인 고열을 방출하는 것을 알려져 있는 것이다.

이와 같은 마이크로 크기의 버블이 포함된 세정수를 사용하여 세안을 하게 되면 초미세 크기의 마이크로 버블이 모공으로 침투하여 피부 각질 및 찌꺼기를 제거하고 모낭충 등의 세균을 없애 피부를 깨끗하게 한다. 또한 마이크로 버블이 파열할 때 발생하는 초음파와 초고온의 열기는 지방을 분해하여 피지 제거는 물론 체지방을 감소시키는 역할을 하게 되는 것이고 이와 더불어 모공 내 산소를 공급하게 되는 것이다.

여기서 일반적으로 모공의 크기가 25마이크로미터인데 반하여 상기의 세정수에 포함된 마이크로 버블은 5마이크로미터 이내이므로 자유롭게 모공 내로 침투하여 상기와 같은 작용 및 효과를 나타내게 되는 것이다.

특히, 상기의 마이크로 버블이 소멸되는 순간에는 1㎤당 21만개의 음이온이 방출되는 것으로 실험을 통해 확인된바 있고 많은 량의 원적외선이 함께 방사되며, 초음파를 통해 4,000~6,000℃의 고온이 발생하는 것이며, 오존 발생 효과로 인해 대장균이나 녹농균 및 살모렐라균, 비브리오균, 레지오넬라균 등을 멸균 및 살균시키는 효과를 나타내게 된다. 더욱이 마이크로 버블이 무수히 확산된 상태의 기능성 세정수는 용존산소량이 매우 높아 산소 공급이 우수하므로 동,식물의 생장에 매우 이로울 것이다.

여기서, 상기의 음이온에 대한 설명을 부연하자면 자연에서의 음이온은 통상적으로 물이 높은 곳에서 떨어지면서 수면 또는 바위에 부딪히면서 이탈되는 수분자에 순간적 분쇄 현상이 일어나게 된다. 이때의 물방울이 분사하면서 그 주위의 공기는 전기층을 형성하는 성질을 가지고 있어 주위의 공기층은 음의 미약 전류를 띤 음이온을 발생시키는 것이다. 본 발명에 따른 기능성 세정수 생산장치 역시 마이크로 버블이 수면에 부딪히면서 다량의 음이온이 발생하게 되는 것이다.

이와 같은 음이온은 혈액의 정화 및 자율신경 조정, 면역력 증가, 세포의 부활과 저항력 증진, 천식 및 호흡기 질환 개선, 피로 회복과 스트레스 해소, 멸균 및 살균 작용을 촉진하는 것으로 알려져 있는 것이다.

더욱이 본 발명에 따른 생산장치로부터 얻어진 기능성 세정수는 1㎤당 100,000~200,000개의 음이온을 포함한 것(한국원적외선응용연구평가연구원 발급번호:KFIM 314호)으로 확인된바 있다. 이는 일반 숲 속의 경우 1㎤당 500~800개의 음이온 수를 나타내고 폭포주변의 경우 1㎤당 5,000~10,000개의 음이온 수를 나타내는 것이 비할 때 매우 월등한 수준이라 할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 기능성 세정수 생산장치에서 만들어지는 세정수 내의 마이크로 버블이 갖는 또 다른 특징으로는 마이크로 버블의 파열시 발생하는 초음파와 초고온 작용을 들 수 있을 것이다.

즉, 상기의 마이크로 버블은 수중 또는 수면에서의 파열시 40kHz의 초음파와 4,000~6,000℃의 고온을 발생하는 것인데, 상기의 초음파는 음파의 진동으로 인한 에너지의 압축과 팽창 및 마찰에 의해 고온의 열기를 발생시키게 된다. 따라서, 상기의 초음파와 초고온은 세포 조직의 온도 상승과 혈류량 증가 및 혈관 확장과 진통 및 염증의 제거 그리고 골절 치유와 살균 작용, 류마티스와 퇴행성 관절염 치유, 신경통과 요통 및 체지방 분해를 도와주게 되는 것이다.

이는, 초음파가 피부 깊숙이 침투하여 심부 온도를 상승시켜 신진대사를 촉진하고 분산 및 세정 작용으로 인한 피부 표면과 모공의 노폐물을 제거하며 투열 작용으로 환부 온도 상승에 따른 통증 완화를 기대할 수 있게 하는 것이다. 이와 같은 일련의 디톡스(Detox) 요법으로 인해 아토피 개선 효과와 다이어트 및 세정과 살균 작용을 이롭게 하고 풍부한 음이온을 방출하게 되는 것이다.

더욱이, 사춘기를 지나면서 모공 내부의 피지선에서 많은 량의 피지가 발생되면 그 피지는 먼지 등과 결합하여 각질이 되고 이와 같은 각질은 모공을 막기도 하여 각종 피부 질환 및 노화의 촉발점이 되어 나이가 들어감에 따라 피부는 퇴행을 거듭하게 된다. 이에 본 발명에 따른 기능성 세정수가 피부에 접촉하게 되면 자연스럽게 피부에 흡착하는 성질을 갖고 있어 쉽게 모공 속으로 마이크로 기포가 빨려들어가게 되는 것이고, 모공 속으로 빨려들어간 마이크로 기포는 미세한 진동과 초음파를 발생시켜 각종 노폐물과 각질을 제거하여 모공 밖으로 배출시키는 것이다. 또한 노폐물이 제거되고 산소의 유입이 원활한 모공은 피부노화 방지 및 각종 피부질환에 탁월한 효과를 가져 오게 한다.

또한, 아토피는 '비정상적인 반응' 또는 '알 수 없다'라는 의미의 그리스에서 유래된 것으로 일반적인 아토피는 피부병을 알려져 있지만 근본 원리는 면역체 이상에서 오는 질환이라는 게 정설이다.

이와 같은 아토피는 유전이나 체질 또는 음식이나 약물, 환경오염, 공기오염, 노화에 따라 인체의 심부 온도가 내려가 혈관이 수축하고 혈류량 감소로 혈액 속의 산소 공급 부족으로 발생하는 질환으로 충분한 산소 공급으로 이를 개선할 수 있는 것이다.

이에 따라 본 발명의 기능성 세정수를 통해 피부 표피와 각질 속의 노폐물과 이물질을 제거해 만성가려움증을 완화시켜 줄 수 있는 것이다. 더불어 모공과 각질 속에 기생하는 세균을 제거하고 신선한 산소를 공급하며 혈행을 촉진시켜 세포의 상태를 최적의 활성화된 상태로 회복시켜 주는 것이며, 면역성분인 글로블린(globulin)의 양을 증가시켜 인체 면역력을 높여주는 역할을 하게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 의한 세정수에 포함된 마이크로 버블은 수면 위로 느리게 부상하면서 수면에 다다르기 전에 수축하면서 파열되는데 이와 같은 파열 과정에서 40Khz의 초음파와 4,000~6,000℃의 순간 고열을 발생시킨다. 이때 발생하는 초음파는 인체 깊은 곳까지 안전하고 무해하게 침투하면서 온열과 진동의 고유한 기능으로 인해 체지방을 분해되기 쉬운 상태로 만들어주는 것이고, 분자의 선형운동을 동반하는 마이크로 스트리밍에 의해 혈액 및 림프액의 순환을 촉진하여 분해된 지방을 원활하게 배출되도록 돕는 것이다.

특히, 상기와 같은 마이크로 버블을 포함하고 있는 기능성 세정수는 모낭충을 제거하는데 매우 탁월한 것으로서 상기의 모낭충은 얼굴과 머리의 모낭에 서식하는데 일반인의 98% 정도가 모낭충을 갖고 있는 것이다. 이와 같은 모낭충은 피부 진피층의 콜라겐과 엘라스틴을 먹고 살며 진피층의 실핏줄을 갉아먹고 모세혈관을 파괴시켜 피부를 괴사시키는 것으로 알려져 있다.

또한, 상기의 모낭충은 모근의 영양분을 섭취하여 모근을 악화시키고 수시로 드나들며 모공을 확장시켜 탈모를 촉진하는 원인이 되고 있으며, 얼굴이 주름이 생기는 것은 콜라겐과 엘라스틴이 부족할 때 생기므로 이를 먹고 사는 모낭충을 제거하는 것이 매우 중요하다 할 것이다.

또한, 본 발명에 의한 기능성 세정수는 수중에 존재하는 다양한 유해물질이나 세균류를 분해 및 살균하는 것으로 실험에 의한 결과(한국원적외선응용평가연구원 발급번호 제KFIA-243호) 99.9%의 살균 효과가 나타나는 것으로 입증된바 있다.

즉, 마이크로 버블이 갖는 흡착 효과로 인해 농수축산물의 잔류 농약을 분해 제거하는 것이고, 수족관이나 양식장에 기능성 세정수를 충분히 공급하여 수질을 개선시킬 수도 있을 것이며, 산소의 살균 작용으로 일상 생활의 세균이나 악취 및 다양한 냄새 등을 제거하는데 매우 탁월한 것이다. 따라서, 용존산소량이 매우 풍부하고 세포 자극으로 인해 과일이나 채소 등의 농산물에 대한 재배 수확량이 크게 늘어나게 되는 것이다.

이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 블럭 구성도

도 2는 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 전체 구성도

도 3은 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 보조탱크 단면도

도 4는 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 회전분사노즐 사시도

도 5는 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 회전분사노즐 단면도

도 6은 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 회전분사노즐 작동도

도 7은 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 메인탱크 단면도

도 8은 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 고정분사노즐 전체도

도 9는 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 고정분사노즐 단면도

도 10은 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 고정분사노즐 작동도

도 11은 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 다양한 확산토출판 예시도

도 12는 본 발명에 따른 세정수 생산장치의 확산토출판에 의한 배출 작동도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

10 : 유입관로 11 : 공기흡입관

12 : 유입측개폐밸브 13 : 유입측체크밸브

20 : 펌프

30 : 제1연결관로 31 : 제1축소관

40 : 보조탱크 41 : 회전분사노즐

42 : 베어링 43 : 체결구

44 : 통체 45,45' : 배출구

50 : 제2연결관로 51 : 제2축소관

60 : 메인탱크 61 : 고정분사노즐

62 : 원통체 63,63' : 배출공

70 : 배출관로 71 : 토출공

72 : 확산토출판 73 : 배출측개폐밸브

80 : 에어콤프레셔 81 : 에어관

82 : 에어체크밸브

90 : 필터부 91 : 통체

92 : 필터재

Claims (18)

1. 사용수가 제공되는 유입관로(10)의 끝단에는 펌프(20)를 연결하고, 상기의 펌프(20)는 제1연결관로(30)를 통해 보조탱크(40)와 연결되며, 상기의 보조탱크(40)는 제2연결관로(50)에 의해 메인탱크(60)와 연결되고, 상기 메인탱크(60)에는 배출관로(70)를 장착하며, 상기 보조탱크(40)에는 별도의 에어콤프레셔(80)가 에어관(81)을 통해 연결되게 하되,

   상기 유입관로(10)에는 공기흡입관(11)을 형성하고, 상기 보조탱크(40)의 내부에는 제1연결관로(30)의 끝단에 결합되는 회전분사노즐(41)을 장착하며, 상기 메인탱크(60)의 내부에는 제2연결관로(50)의 끝단에 결합되는 고정분사노즐(61)을 장착하고, 상기 배출관로(70) 내에는 토출공(71)을 갖는 확산토출판(72)을 장착하여 구성됨을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
2. 제 1항에 있어서,

   확산토출판(72)을 통과하여 배출관로(70)의 끝단으로 배출되는 세정수는, 5마이크로미터 이하의 기포가 혼합 상태로 배출되도록 구성함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
3. 제 1항에 있어서,

   유입관로(10)에는, 필터부(90)를 장착하여 구성함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
4. 제 3항에 있어서,

   필터부(90)는 공기흡입관(11)보다 선행하여 유입관로(10)에 장착되게 구성함에 따라, 유입관로(10)로 제공되는 사용수가 필터부(90)를 통과한 상태로 공기흡입관(11)을 경유하여 펌프(20)로 공급되게 함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
5. 제 3항에 있어서,

   필터부(90)는, 선단 일측과 하부 중앙에 분기된 유입관로(10)가 장착되는 통체(91)와 상기 통체(91)의 내부에 고정된 필터재(92)로 구성됨을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
6. 제 1항에 있어서,

   유입관로(10)에는, 유입측개폐밸브(12)를 장착하여 구성함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
7. 제 1항에 있어서,

   유입관로(10)에는, 유입측체크밸브(13)를 장착하여 구성함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
8. 제 1항에 있어서,

   제1연결관로(30)에는, 회전분사노즐(41)을 향하여 점차 축소되는 제1축소관(31)을 장착하여 구성함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
9. 제 1항에 있어서,

   회전분사노즐(41)은, 보조탱크(40)의 내측 선단으로부터 하향 장착되게 구성함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
10. 제 1항에 있어서,

    회전분사노즐(41)은, 보조탱크(40) 내측으로 돌출되는 제1연결관로(30)로부터 배출되는 수압에 의해 자동 회전되게 하되, 회전분사노즐(41)의 선단에는 내장된 베어링(42)에 의해 자유 회전되는 체결구(43)를 결합 형성하고, 상기 체결구(43)는 제1연결관로(30)의 끝단에 결합 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
11. 제 1항에 있어서,

    회전분사노즐(41)은, 평면상 원형의 수직 장방형의 통체(44)로 구성되고 상기 통체(44)의 측부에는 통체(44)의 중심으로부터 평면상 경사각을 갖는 균등 분할의 배출구(45)(45')를 수직으로 관통 형성하여 구성함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
12. 제 1항에 있어서,

    제2연결관로(50)에는, 고정분사노즐(61)을 향하여 점차 축소되는 제2축소관(51)을 장착하여 구성함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
13. 제 1항에 있어서,

    고정분사노즐(61)은, 메인탱크(60)의 내측 선단으로부터 하향 장착되게 구성함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
14. 제 1항에 있어서,

    고정분사노즐(61)은, 내부가 비어 있는 원통체(62)로 이루어지고 상기 원통체(62)에는 사방으로 내,외를 관통하는 배출공(63)(63')을 형성하여, 메인탱크(60) 내측으로 돌출되는 제2연결관로(50)로부터 배출되는 사용수가 배출공(63)(63')을 통해 사방으로 확산 배출되도록 구성함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
15. 제 1항에 있어서,

    확산토출판(72)은, 메인탱크(60)와 연결되는 배출관로(70)의 일측 끝단부에 결합 고정하여 됨을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
16. 제 1항에 있어서,

    확산토출판(72)은, 외부로 배출되는 배출관로(70)의 일측 끝단부에 결합 고정하여 됨을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
17. 제 1항에 있어서,

    배출관로(70)에는, 배출측개폐밸브(73)를 장착하여 구성함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.
18. 제 1항에 있어서,

    에어콤프레셔(80)의 에어관(81)에는, 에어체크밸브(82)를 장착하여 구성함을 특징으로 하는 마이크로 버블에 의한 기능성 세정수의 대용량 생산장치.

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