KR20030076649A - 원자 유리형 수용액 생성장치, 원자 유리형 수용액생성방법, 및 원자 유리형 수용액 - Google Patents

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Abstract

물을 도입하는 도입구 (6) 와, 물의 염소 화합물을 분해하여 제 1 수를 생성하는 탈염소 처리부 (1) 와, 상기 제 1 수에 자장을 인가하는 처리를 실시한 제 2 수를 생성하는 자기 처리부 (2) 와, 상기 제 2 수에 방사선을 조사하는 처리를 실시한 제 3 수를 생성하는 방사선 처리부 (3) 와, 상기 제 3 수와 이온 교환하는 처리를 실시한 제 4 수를 생성하는 이온 교환부 (4) 와, 상기 제 4 수에 고전계를 인가하는 처리를 실시한 제 5 수를 생성하는 전계 인가부 (5) 와, 상기 제 5 수를 취출할 수 있는 제 5 수 취출구 (7-5) 를 구비하는 원자 유리형 수용액 생성 장치이며, 살균ㆍ소독 작용을 갖고, 강한 세정력을 갖는 물을 생성할 수 있다.

Description

원자 유리형 수용액 생성장치, 원자 유리형 수용액 생성방법, 및 원자 유리형 수용액{FREE ATOM AQUEOUS SOLUTION PRODUCING APPARATUS, FREE-ATOM AQUEOUS SOLUTION PRODUCING METHOD, AND FREE-ATOM AQUEOUS SOLUTION}
「물」에는 그 성질이나 제법에 따라 여러 가지 종류가 있으며, 각각의 특성이나 기능에 따라 다양한 방법으로 제조되어 사용되고 있다. 주된 것으로는, 통상의 음료수, 공업용수 이외에 순수, 기능수 등이 있다.
순수는 물 속의 불순물을 될 수 있는 한 제거하여 순도를 향상시킨 물이다. 생성은 여과, 탈기, 이온 교환 등에 의해 용해되어 있는 염류, 유기물, 미립자, 균류, 용존 가스, 이온류를 제거함으로써 실시한다. 순수의 주용도는 반도체 프로세스에서의 각종 세정액, 약품의 용매, 원자력 플랜트에서의 순환수, 의료용 제약에서의 세정ㆍ제조용, 병원에서의 약제 조합ㆍ수술용 등이다.
기능수는 주로 통상의 음료수에 다양한 처리를 하여 그 물의 특성을 변화시킨 물이다. 처리 방법으로는 자기적 처리 방법, 전기적 처리 방법, 물질 첨가 처리 방법, 물질 제거 처리 방법 등이 있다. 순수는 물질 제거 처리 방법에 의한 기능수의 일종이라고도 할 수 있다.
전기적 처리 방법의 예로서 알칼리 이온수가 있다. 알칼리 이온수란 수돗물을 전처리 후에 전기 분해하였을 때, 그 음극측으로부터 얻어지는 알칼리성의 전기 분해수를 말하며, OH이온을 많이 함유하고, pH 는 약 10 정도이다. 생체에서의 칼슘의 흡수 촉진이나 장내 세균의 활성화 등, 생체 활동 향상에 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
자기적 처리 방법의 예로서 자기 처리수가 있다. 도 8 에 그 제법의 개략을 나타낸다. 자기 처리 장치는 자기 처리관 (101), 자석 (102), 자석 (103) 을 구비한다. 물은 여과, 탈염소 처리 등의 전처리 후, 자기 처리관 (101) 으로 들어간다. 자기 처리관 (101) 에는 2 개의 자석 (102 및 103) 이 평행하게 존재한다. 물은 이들 자석 사이의 공간을 통과함으로써 자기 처리된다. 이 자기 처리수에 의해 육성된 식물은 일반적인 것보다 성장이 빨라지고, 자기 처리수를 사용한 콘트리트는 강도가 향상되는 등의 효과가 보고되어 있다.
물질 첨가 처리 방법의 예로서 미네랄 첨가수가 있다. 마그네슘이나 칼슘 등의 이온을 증량한 물이다. 방법은 산호사 (산호의 일종 : 주성분은 탄산칼슘) 등을 함유하는 필터에 물을 통과시킴으로써, 물에 미네랄분을 흡수시키는 방법이다. 이 미네랄은 생체에 필요하며 또한 물을 맛있게 하는 효과도 있는 것으로 알려져 있다.
본 발명은, 기능수의 생성 장치, 생성 방법 및 그 생성 방법에 의해 생성된 기능수에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치의 제 1 실시 형태를 나타내는 구성도이다.
도 2 는 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치 중, 탈염소 처리부를 나타내는 구성도이다.
도 3(a) 는 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치 중, 자기 처리부를 나타내는 구성도이다.
도 3(b) 는 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치 중, 자기 처리부의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 3(c) 는 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치 중, 자기 처리부의 자석을 나타내는 구성도이다.
도 4 는 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치 중, 방사선 처리부를 나타내는 구성도이다.
도 5 는 본 발명인 원자 유리형 생성 장치 중, 이온 교환부를 나타내는 구성도이다.
도 6 은 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치 중, 전계 인가부를 나타내는 구성도이다.
도 7 은 종래 예의 자기 처리수 생성 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8 은 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치의 제 2 실시 형태를 나타내는 구성도이다.
도 9 는 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치 중, 산소 첨가부를 나타내는 구성도이다.
도 10 은 본 발명인 원자 유리형 수용액의 산화 환원 전위를 나타내는 표이다.
도 11 은 본 발명인 원자 유리형 수용액 및 종래 기술의 기능수의 pH 를 나타내는 표이다.
도 12 는 본 발명인 원자 유리형 수용액의 대장균 O157:H7 에 대한 살균 효과 시험의 결과를 나타내는 표이다.
도 13 은 본 발명인 원자 유리형 수용액의 메티실린 내성 포도구균에 대한 살균 효과 시험의 결과를 나타내는 표이다.
따라서, 본 발명의 목적은 살균ㆍ소독 작용을 갖는 물 또는 수용액의 생성 장치 및 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기기 설비에 대한 강한 세정력을 갖는 물 또는 수용액의 생성 장치 및 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 활성 수소를 풍부하게 함유하는 물 또는 수용액의 생성 장치 및 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 생물의 육성에 유효하게 작용하는 물 또는 수용액의 생성 장치 및 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 생물의 소생력 향상에 유효하게 작용하는 물 또는 수용액의 생성 장치및 생성 방법을 제공하는 것이다.
따라서, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 장치는 물을 도입하는 도입구와, 상기 물의 염소 화합물을 분해하여 제 1 수를 생성하는 탈염소 처리부와, 상기 제 1 수에 자장을 인가하는 처리를 한 제 2 수를 생성하는 자기 처리부와, 상기 제 2 수에 방사선을 조사하는 처리를 한 제 3 수를 생성하는 방사선 처리부와, 상기 제 3 수와 이온 교환하는 처리를 한 제 4 수를 생성하는 이온 교환부와, 상기 제 4 수에 고전계를 인가하는 처리를 한 제 5 수를 생성하는 전계 인가부 (5; 도 1) 와, 상기 제 5 수를 취출할 수 있는 제 5 수 취출구를 구비한다.
또한, 본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 장치는 물을 도입하는 도입구와, 상기 물의 염소 화합물을 분해하여 제 1 수를 생성하는 탈염소 처리부와, 상기 제1 수에 자장을 인가하는 처리를 한 제 2 수를 생성하는 자기 처리부와, 상기 제 2 수에 방사선을 조사하는 처리를 한 제 3 수를 생성하는 방사선 처리부와, 상기 제 3 수와 이온 교환하는 처리를 한 제 4 수를 생성하는 이온 교환부와, 상기 제 4 수에 고전계를 인가하는 처리를 한 제 5 수를 생성하는 전계 인가부와, 상기 제 5 수에 산소를 첨가하는 처리를 한 제 6 수를 생성하는 산소 첨가부와, 상기 제 6 수를 취출할 수 있는 제 6 수 취출구를 구비한다.
또한, 본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 장치는 상기 자기 처리부가, 상기 제 1 수를 흐르게 하는 자기 처리관과, 상기 자기 처리관을 사이에 두고서, 상이한 종류의 자극이 상기 자기 처리관을 향해 마주본 상태로 서로 떨어져 설치된 복수 쌍의 자석을 구비한다.
또한, 본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 장치는 상기 방사선 처리부가, 자신을 통과하는 상기 제 2 수에 효율적으로 방사선이 조사되도록 방사선 물질을 함유하는 재료를 갖는 광석 세라믹층과, 상기 광석 세라믹층을 유지하는 세라믹 충전 용기를 구비한다.
또한 본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 장치는 상기 방사선 처리부의 상기 광석 세라믹층이, 이 광석 세라믹층을 통과하는 상기 제 2 수에 효율적으로 원적외선이 조사되도록 원적외선 방사물질을 함유하는 재료를 추가로 구비한다.
또한 본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 장치는 상기 전계 인가부가 상기 제 4 수 중에서 코로나 방전을 행한다.
또한 본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 장치는 상기 산소 첨가부가 상기제 5 수 중에서 산소를 거품 형상으로 하여 상기 제 5 수에 첨가하는 거품발생장치를 구비한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 방법은 물의 염소 화합물을 분해하여 얻어지는 제 1 수를 생성하는 단계와, 상기 제 1 수에 자장을 인가하는 처리를 하여 얻어지는 제 2 수를 생성하는 단계와, 상기 제 2 수에 방사선을 조사하는 처리를 하여 얻어지는 제 3 수를 생성하는 단계와, 상기 제 3 수와 이온 교환하는 처리를 하여 얻어지는 제 4 수를 생성하는 단계와, 상기 제 4 수에 고전계를 인가하는 처리를 하여 얻어지는 제 5 수를 생성하는 단계를 구비한다.
또한, 본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 방법은 상기 제 5 수에 산소를 첨가하는 처리를 하여 얻어지는 제 6 수를 생성하는 단계를 추가로 구비한다.
또한, 본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 방법은 상기 제 2 수를 생성하는 단계가 상기 제 1 수에 방향이 다른 자장을 번갈아 부여하는 단계를 구비한다.
또한, 본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 방법은 상기 제 3 수를 생성하는 단계가, 상기 제 2 수에 방사선 및 원적외선이 동시에 3㎜ 이하인 입경의 광석에 의해 조사되는 단계를 구비한다.
또한 본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 방법은 상기 제 5 수를 생성하는 단계가 상기 제 4 수 중에서 코로나 방전을 행한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 원자 유리형 수용액은 산화 환원 전위가 980㎷ 이상이다.
또한 본 발명의 원자 유리형 수용액은 pH 가 대략 6 이다.
본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치의 실시형태에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 장치는 물의 산소와 수소 등의 원자 성분을, 자연계 환경에 가까운 상태에서 분리ㆍ유리시키면서 물 자신의 계면 활성 효과 (세정력) 나 활성 산소 효과 (살균력), 활성 수소 효과 (소생력) 를 이끌어 낸 종래의 물과는 다른 물인「원자 유리형 수용액」의 생성 시스템이다.
우선, 원자 유리형 수용액에 대해 설명한다.
자연계에는 높은 세정력이나 살균력, 소생력을 갖는 다양한 기능수가 존재한다. 이들 기능수가 자연계에서 형성되는 과정은 이하와 같은 5 가지 단계를 거쳐 완성되는 것으로 생각된다.
제 1 단계: 빗물 등은 대기중이나 땅속의 불순물이나 유기물을 많이 함유하고 있다. 이들은 지상으로 내리 쏟아져 그대로 지하로 침투된다. 그 과정에서 물은 자연계 토양에 의해 여과되는 동시에, 토양중의 광물로부터 미네랄을 흡수하여 미네랄수가 된다.
제 2 단계: 미네랄수로서 땅속에 깊게 저장된 물은 땅속의 철광석 등의 광물이나 지자기 등에 의한 자력에 의해 원자 유리가 생기고 원자가 활성화되어 라디칼이나 활성 수소 등을 함유하게 된다.
제 3 단계: 활성화된 물은 땅속의 방사성 원소를 함유하는 천연석 등의 자연계에 의한 방사선이나 원적외선에 의해 원자의 유리나 활성화가 촉진되어 활성 수소나 그 외의 라디칼을 많이 함유하게 된다. 그리고, 거듭된 미네랄 흡수를 실시하여 활성 수소 등이나 미네랄을 많이 함유한 자연수가 된다.
제 4 단계: 활성 수소 등이나 미네랄을 많이 함유한 자연수가 된 물은 지하 깊은 곳으로부터 땅의 표면을 향해 용출된다. 이 때, 토양의 여과 작용에 의해 미네랄분이 조정되고, 어떤 것은 미네랄이 풍부하게 함유된 물이 되고, 어떤 것은 미네랄이 적은 물이 된다.
제 5 단계: 땅의 표면으로 용출된 이러한 물은, 어떤 것은 대기중의 오존 등을 흡수하여 높은 세정력이나 살균력을 갖고, 어떤 것은 활성 수소 등에 의한 소생력을 갖는 자연수가 된다.
따라서, 상기 5 가지 단계는 원칙적으로는 그 순서대로 연속적으로 모두 실행되는 것이 자연계「기능수」를 생성하기 위해 바람직한 것으로 생각된다. 그래서, 상기 5 가지 단계를 인공적으로 만들어 내고 이들 단계를 거친 기능수를 생성할 수 있으면 매우 기능적인 물이 될 것으로 예측된다. 이러한 물을「원자 유리형 수용액」이라고 부른다 (이하,「본 수용액」이라고 함). 본 수용액은 통상적인 물과는 성분이나 그 상태 (활성 수소 등의 각 성분량이나 각 분자가 모노머 상태인 것 등) 가 다르기 때문에 굳이 수용액이라고 부르고 있다. 상기 5 가지 자연계 단계를 거쳐 생성되기 때문에 매우 이콜러지컬한(ecological) 방법에 의해 생성된 기능수로 이해된다.
본 발명의 원자 유리형 수용액 생성 장치는 상기 5 가지 단계를 인공적으로 만들어 내고 그 순서대로 연속적으로 모두 실행함으로써 본 수용액 (원자 유리형 수용액) 을 생성할 수 있는 장치이다. 본 장치에 의해 높은 세정력이나 살균력을 가진 물이나 소생력을 가진 물 등을 생성할 수 있다.
또한, 상기 5 가지 단계를 거친 본 수용액에 산소를 첨가하는 제 6 프로세스를 가하면, 본 수용액 중에서의 산소 이동이 활성화된다. 그럼으로써 세정력이나 살균력이 더욱 향상된 물이나, 소생력이 더욱 향상된 물 등을 생성할 수 있다.
(실시예 1)
이어서, 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치의 제 1 실시형태에서의 구성에 대해 도 1 내지 6 을 사용하여 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치의 제 1 실시형태의 구성도이다. 원자 유리형 수용액 생성 장치 (8) 는 탈염소 처리부 (1), 자기 처리부 (2), 방사선 처리부 (3), 이온 교환부 (4), 전계 인가부 (5), 도입구 (6), 제 1 ∼ 제 5 수 취수구 (7-1 ∼ 5), 입구 밸브 (9-1 ∼ 5), 출구 밸브 (10-1 ∼ 5) 를 구비한다.
수돗물 등의 물이 도입구 (6) 로부터 본 장치내에 도입되고, 탈염소 처리부 (1) 로부터 순서대로 탈염소 처리 (1) - 자기 처리 (2) - 방사선 처리 (3) - 이온 교환 처리 (4) - 전계 인가 처리 (5) 가 실시되고, 제 5 수 취수구 (7-5) 로부터 본 수용액으로 취출된다.
탈염소 처리부 (1) 는 입구 밸브 (9-1) 를 통하여 도입구 (6) 와 배관으로 접속되어 있다. 그리고, 도 2 에 나타내는 바와 같이 배관으로 접속된 탈염소부 (12) 및 필터부 (11) 를 구비한다.
필터부 (11) 는 도입구 (6) (후술) 로부터의 배관 및 탈염소부 (12) 로의 배관이 접속되어 있다. 부직포의 필터재가 충전되어 여과에 의해 수중의 비교적 큰 철녹 등의 쓰레기를 제거한다. 탈염소부 (12) 는 아황산칼슘 또는 아황산칼슘을 함유하는 펠릿 (직경 2.5㎜φ인 구형상) 이 내부에 충전되어 있다. 그리고, 아황산칼슘을 사용하여 필터부 (11) 를 통과한 물 안에 함유되어 있는 염소화합물을 환원 처리한다.
단, 아황산칼슘과 동등한 염소 제거능을 갖는 필터여도 된다. 이러한 필터로는 활성탄 필터, 중공사 필터 등이 예시된다. 여기에서, 염소 제거능이란, 수중의 염소분자를 없애는 능력이다.
자기 처리부 (2) 는 출구 밸브 (10-1) 및 입구 밸브 (9-2) 를 통하여 탈염소 처리부 (1) 와 배관으로 접속된다. 도 3a 에 나타내는 바와 같이 자석 (13) 및 자기 처리관 (14) 을 구비하고, 자기 처리관 (14) 내에 물을 흐르게 함으로써 물에 대해 자기 처리를 실시한다. 자기 처리관 (14) 은 배관이 접속되어 있는 자기 처리관 단부 (14-1) 와 자기 처리관 처리부 (14-2) 로 이루어진다.
자석 (13) (13-1 ∼ 3, 13-1’ ∼ 3’) 은 한개 당 12,000 가우스의 자력을 나타낸다. 자석 (13) 의 단면으로서 대표적으로 자석 (13-1) 의 단면을 도 3c 에 나타낸다. 자석 (13-1) 은 영구자석 (13-1-a) 과 코어 (13-1-b) 로 이루어진다. 코어 (13-1-b) 는 자석 (13) 의 자장의 방향성을 강하게 하는 작용이 있고, 자석 (13-1-a) 측이 철, 그 외측이 납인 2 층 구조이다. 자석 (13) 은 자기 처리관 처리부 (14-2) 를 사이에 두고 양측에 위치하고 (예컨대, 13-1 과 13-1’), 관내에 물이 흐르는 방향을 따라 각각 3 개씩 합계 6 개가 나열되어 있다. 자석 자기 처리관 처리부 (14-2) 를 사이에 두고 대향하는 자석 (13) 끼리 (예컨대, 13-2 와 13-2’) 또는 인접하는 자석 (13) 끼리 (예컨대, 13-1 과 13-2) 는 각각 상반되는 자극을 자기 처리관 처리부 (14-2) 를 향하고 있다. 자석 (13) 은 도 3a 에서는 영구자석이지만, 전자석을 사용해도 된다. 그 경우「자기 처리관 처리부 (14-2) 를 사이에 두고 대향하는 자석 (13) 끼리 또는 인접하는 자석 (13) 끼리가 각각 상반되는 자극을 자기 처리관 처리부 (14-2) 를 향한다」라는 자장 인가조건을 유지하면서 교류자계를 가함으로써 낮은 자계에서도 큰 효과를 얻을 수 있다.
자기 처리관 (14) 은 도 3a 에 나타내는 바와 같이, 자기 처리관 단부 (14-1) 가 다른 배관과 접속하기 위해 굵게 되어 있지만, 자기 처리를 실시하는 자석 자기 처리관 처리부 (14-2) 는 얇게 되어 있다. 그 단면은 도 3b 에 나타내는 바와 같이, a ×b 의 크기이다. a 는 얇고, 자석 자기 처리관 처리부 (14-2) 로 흐르는 물이 가능한 한 강한 자장의 작용을 받도록 되어 있다. b 는 자석 (13) 의 가로 폭 (c) (물이 흐르는 방향과 수직인 방향의 자석 폭) 과 동일한 정도 또는 그 이하이며, 보다 바람직하게는 c 의 크기보다 작다. 자석 (13) 의 자장을 관내의 물에 보다 균일하게 작용시키기 위해서이다. 인접하는 자석 (13) 끼리의 거리 (d) (예컨대 13-1 과 13-2 사이의 거리) 는 기본적으로 0 이면 되지만, 보다 바람직하게는 a 와 동일한 정도로 하고 인접하는 자석 (13) 과 조금 떨어지게 둔다. 자석 자기 처리관 처리부 (14-2) 를 사이에 두고 대향하는 자석 (13) 끼리 (예컨대 13-2 와 13-2’) 가 대향하는 자극간에서 만들어 내는 자장에 대한 인접 자석 (13) (예컨대 13-2 에서의 13-1) 의 영향을 억제하기 위해서이다. 또한, 지나치게 떨어지게 두면 물에 자장이 인가되지 않는 영역이 넓어지므로 지나치게 떨어지게 두지 않도록 한다.
본 실시예에서는 a = 3㎜, b = 2㎝, c = 2㎝, d = 3㎜ 이다. 또, 자석 자기 처리관 처리부 (14-2) 의 길이는 20㎝ 이다. 관은 비자성체 재료 (예컨대 오스테나이트계 스테인레스나 알루미늄, 수지) 제이며, 본 실시예에서는 내부는 오스테나이트계 스테인레스 SUS304, 외부는 알루미늄 합금을 사용하고 있다. 또, 처리수량에 따라 자석 (13) 및 자기 처리관 (14) 의 쌍를 전술한 자장 인가조건을만족시키는 나열 방법으로 복수 병렬로 상하 또는 좌우로 나열할 수도 있다.
방사선 처리부 (3) 는 물을 방사선 등으로 처리하는 곳이다. 그 입구측은 출구 밸브 (10-2) 및 입구 밸브 (9-3) 를 통하여 배관으로 자기 처리부 (2) 와 접속되어 있다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 세라믹 충전 용기 (15) 내의 입구 및 출구에 필터재를 넣은 필터층 (15-2) 을, 그 사이에 방사선을 방사하는 천연 광석, 원적외선을 방사하는 천연 광석 및 소성한 세라믹의 3 종류의 분쇄물을 혼합한 광석 세라믹층 (15-1) 을 갖고 있다.
입구 및 출구측 필터층 (15-2) 은 부직포, 여과지 등의 필터를 사용하지만, 본 실시예에서는 폴리에스테르계 부직포이다. 광석 세라믹층 (15-1) 으로부터의 각 재료의 유출방지용이다. 또, 들어 온 물을 물의 통과방향과 수직방향의 방사선 처리부 (3) 의 단면 전체에 고르게 확산시키기 위한 것이기도 하다. 광석 세라믹층 (15-1) 은 천연 토륨ㆍ우라늄을 함유하는 천연 광석 (본 실시예에서는 지르콘을 사용) 이 방사선 처리용, 원적외선을 방사하는 천연 광석 (본 실시예에서는 전기석을 사용) 이 원적외선 처리용이다. 또, 소성한 세라믹은 알루미나 및 실리카를 사용하고 있다. 방사성 물질을 함유하는 천연 광석과 원적외선을 조사하는 천연 광석과 소성한 세라믹의 비는 대략 3:3:4 이다.
광석 세라믹층 (15-1) 에서는 물에 효율적으로 방사선 및 원적외선을 조사해야 한다. 이를 위해, 다음과 같은 각 광석을 사용하는 것이 고려된다. ① 한번 잘게 분쇄한 후, 다공체가 되도륵 소성한 것. 다공체로 하기 위해서는 분쇄한 재료를 부드럽게 성형하여 소성시킨다. 또는, 분쇄한 재료에 포어 포머 (pore former: 소정 종류의 유기 재료) 를 넣어 혼합하고, 그것을 성형하여 소성한다 (유기재가 연소되어 CO2가 발생하여 소성체로부터 빠져 나갈 때 포어 (구멍) 를 형성). ② 잘게 분쇄하여 소립자형상으로 한 것. 입자 직경은 5㎜ 이하이며, 보다 바람직하게는 2㎜ 이하이다.
① 의 경우, 다공체 광석은 외형이 동일한 정도의 통상적인 광석과 비교하여 표면적이 현저하게 커진다. 따라서, 다공체 광석의 미세한 구멍 안을 물이 투과할 때 물이 매우 효율적으로 광석에 접촉한다. 즉, 방사선 및 원적외선의 효과를 보다 강하게 느낄 수 있게 된다.
② 의 경우, 소립자형상의 광석의 집합체는 집합체와 동일한 용적의 통상적은 광석과 비교하여 표면적이 현저하게 커진다. 따라서, 소립자형상의 광석의 집합체 중을 물이 통과할 때 물이 매우 효율적으로 광석에 접촉한다. 따라서, 방사선 및 원적외선의 효과를 보다 강하게 느낄 수 있게 된다.
또, ① 및 ② 에 공통적으로, 광석 세라믹층 (15-1) 을 물이 투과할 때 여과, 흡착이 일어나 수중의 불순물 제거가 가능해진다.
단, 좁은 공간 (다공체의 구멍, 소립자 집합체 중의 입자간) 에 물을 통과시키고자 하면, 그 통과량이 제한되기 때문에 물의 처리속도가 현저하게 저하된다. 따라서, 본 실시예에서는 ① 및 ② 의 기술을 사용하면서 물의 처리속도와의 관계도 고려하여 이하의 재료를 사용한다. 방사성 물질을 함유하는 천연 광석에 대해서는 입경 ∼ 4㎜ 정도의 분쇄된 광석을 사용한다. 원적외선을 방사하는 천연 광석에 대해서는 광석을 잘게 분쇄한 후 소성한, 크기가 입경 ∼ 4㎜ 정도의 다공체를 사용한다.
그리고, 세라믹 충전 용기 (15) 내에서의, 그러한 광석을 유지하기 위해 입경 ∼ 4㎜ 정도의 세라믹을 광석과 함께 충전한다. 각 광석 및 세라믹의 입경을 동일한 정도로 하는 것은 균일하게 충전하기 위해서이다.
이로써, 수처리 속도를 확보하면서 효율적으로 방사선 및 원적외선을 물에 조사할 수 있다.
세라믹 충전 용기 (15) 를 충분히 크게 취할 수 있는 경우나 처리할 수량이 적은 경우에는, 전술한 ① 또는 ② 의 기술을 전면적으로 적용할 수 있게 된다. 즉 ① 의 경우, 세라믹 충전 용기 (15) 전체를 차지하도록 하나의 다공체를 사용한다. ② 의 경우, 매우 잘게 분쇄한 광석을 사용한다. 수처리량은 떨어지지만, 방사선 및 원적외선의 조사가 매우 효율적으로 이루어지게 된다. 또, 매우 작은 미립자의 다공체를 사용함으로써 ① 및 ② 의 효과를 상승적으로 발휘시킬 수도 있다.
또한, 방사선 처리부 (3) 에 함유되는 방사성 물질의 방사선 농도는 원료 단계에서 370 베크렐/g 이하이다. 그리고, 장치 사용자가 1 년간 장치를 취급해도 피폭되는 방사선의 선량 당량은 연간 1mSv 미만이 되는 양으로 조정되어 있다. 방사성 물질은 필터층 (15-2) 에 의해 외부로 유출되지 않도록 억제되어 있다. 또한, 방사선 처리부 (3) 는 전체가 착탈이 용이한 용기로 되어 있어 신품으로의교환을 간단하게 할 수 있다.
이온 교환부 (4) 는 출구 밸브 (10-3) 및 입구 밸브 (9-4) 를 통하여 입구측이 방사선 처리부 (3) 에 배관으로 접속되어 있다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 이온 교환수지 충전부 (16) (양이온 교환부 (16-1) 및 음이온 교환부 (16-2) 를 갖고, 배관으로 접속되어 있다. 수중의 불순물 양이온 (Na+, Ca2+등) 및, 불순물 음이온 (Cl-, F-등) 을 제거한다. 각각에 양이온 교환수지 및 음이온 교환수지가 충전되어 있다. 상기 효과가 얻어지는 한, 수지의 형상, 또는 박형의 응용 등, 방법이나 수단은 관계없다.
전계 인가부 (5) 는 입구측이 배관으로 이온 교환부 (4) 에 접속되어 있고, 출구측이 제 5 수 취출구 (7-5) 에 접속되어 있다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 방전부 (20), 전원부 (21), 양극측 출구 밸브 (22), 음극측 출구 밸브 (23), 배출 밸브 (24) 를 갖는다. 방전부 (20) 는 격막 (17), 양극 (18), 음극 (19) 을 구비한다. 격막 (17) 을 중심으로 좌우에 양극 (18) 및 음극 (19) 을 형성하여 물을 흐르게 하고 수중에서 방전을 실시한다. 격막 (17) 은 전극에서 반응한 생성물의 상호 확산을 억제하기 위한 것이다. 본 실시예에서는 고분자막인 불소계 수지를 사용하고 있다. 양극 (18) 및 음극 (19) 은 내부의 물에 대해 전계를 가하기 위한 전극이다. 코로나 방전이 실시되기 쉽도록 쌍방의 전극이 가는 봉형상으로 평행하게 놓여져 있다. 또, 쌍방의 전극이 평행하게 빗살모양을 하고 있는 것이나, 한쪽 전극이 원통형상이고 다른쪽 전극이 원형의 중심선 상에 봉형상으로 되어 있는 것이어도 된다. 본 실시예에서는 전극재로서 크롬 합금을 티탄 도금한 것을 사용하고 있다. 전원부 (21) 는 양극 (18) 및 음극 (19) 에 전계를 가하기 위한 전원이며, 도체선으로 양극 (18) 및 음극 (19) 에 접속되어 있다. 통상은 직류 고전압을 인가하지만, 전원은 교환이 가능하며 교류전압을 인가할 수도 있다.
도입구 (6) 는 장치 외부의 수도 등으로부터 물을 도입하기 위한 입구의 밸브이다. 배관을 접속하기 쉽도록 각종 접합 이음매를 장착하는 형으로 할 수 있다. 제 1 취수구 (7-1) 는 탈염소 처리부 (1) 의 처리가 실시된 물 (이하,「제 1 수」라고 함) 을 취출하기 위한 취수구의 밸브이다. 제 2 취수구 (7-2) 는 자기 처리부 (2) 의 처리가 실시된 물 (이하,「제 2 수」라고 함) 을 취출하기 위한 취수구 밸브이다. 제 3 취수구 (7-3) 는 방사선 처리부 (3) 의 처리가 실시된 물 (이하,「제 3 수」라고 함) 을 취출하기 위한 취수구 밸브이다. 제 4 취수구 (7-4) 는 이온 교환부 (4) 의 처리가 실시된 물 (이하,「제 4 수」라고 함) 을 취출하기 위한 취수구 밸브이다. 제 5 취수구 (7-5) 는 전계 인가부 (5) 의 처리가 실시된 물 (이하,「제 5 수」라고 함) 을 취출하기 위한 취수구 밸브이다. 이들 도입구, 취수구는 수동 또는 자동 (전자 밸브 등) 으로 개폐를 실시한다.
입구 밸브 (9-1) 및 출구 밸브 (10-1) 는 탈염소 처리부 (1) 의 입구 및 출구의 밸브이다. 입구 밸브 (9-2) 및 출구 밸브 (10-2) 는 자기 처리부 (2) 의 입구 및 출구의 밸브이다. 입구 밸브 (9-3) 및 출구 밸브 (10-3) 는 방사선 처리부 (3) 의 입구 및 출구의 밸브이다. 입구 밸브 (9-4) 및 출구 밸브 (10-4)는 이온 교환부 (4) 의 입구 및 출구의 밸브이다. 입구 밸브 (9-5) 및 출구 밸브 (10-5) 는 전극인가부 (5) 의 입구 및 출구의 밸브이다. 이들 입구 밸브 및 출구 밸브는 수동 또는 자동 (전자 밸브 등) 으로 개폐를 실시한다.
이어서, 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치의 제 1 실시형태의 동작에 대해 도 1 내지 도 6 을 사용하여 상세하게 설명한다.
도 1 을 참조하여, 우선 수도 등이 수원으로서 도입구 (6) 에 접속되어 있다. 그리고, 본 수용액을 제조함에 있어서 제 1 수 ∼ 제 5 수 중 어느 물이 필요한지를 고려하여 필요한 입구 밸브, 출구 밸브 및 취수구를 개방한다. 본 실시예에서는 제 5 수를 취수하는 것으로 한다. 이어서, 도입구 (6) 를 개방하여 물을 도입한다.
물은 우선 탈염소 처리부 (1) 로 들어간다. 도 2 를 참조하여, 물은 필터부 (11) 로 들어가 비교적 큰 쓰레기가 제거되고 탈염소부 (12) 로 들어간다.
수돗물 중에는 소독을 위해 염소가 첨가되어 있다. 첨가된 염소는 수중에서 하이포아염소산 및 염화수소와 평형상태에 있고 용해되어 있다. 탈염소부 (12) 에서는 아황산칼슘을 함유하는 펠릿이 수류에 의해 적량 용출되고, 하이포아염소산 및 염소를 분해하여 염소 이온으로 한다. 염소 이온은 후단계의 이온 교환부 (4) 에서 제거된다.
단, 아황산칼슘과 동등한 염소 제거능을 갖는 필터를 사용하는 경우, 필터는 수중의 염소를 흡착 제거함으로써 염소의 이온화를 촉진시킨다.
그 단계의 물 (제 1 수) 은 쓰레기가 제거되어 있지만, 염소 이온이나 미네랄 등을 함유하고 있다. 미시적으로 보면, 수분자끼리가 클러스터 ((H2O)n) 를 형성하고 있다. 수분자끼리는 결합ㆍ이산을 반복하고 다이나믹하고 랜덤하게 변화하고 있다. 클러스터 형상으로서 가장 많은 것이 수분자 중의 산소원자가 정사각면체의 정점 및 중심에 위치하는 펜타머 (5 원체) 로 생각된다.
탈염소 처리부 (1) 로부터 나온 물 (제 1 수) 은 자기 처리부 (2) 로 들어간다.
도 3 을 참조하여, 편평형상의 자기 처리관 (14) 은 평탄한 공간으로, 그 곳에 고자장 (24,000 가우스 ×3 쌍 = 72,000 가우스) 을 가하고 있다. 그 공간을 물 (제 1 수) 이 통과하면 자석 (13) 의 배치에 의해 상향과 하향이라는 역방향의 자력을 교대로 받게 된다. 전하의 치우침이 있는 수분자는 그 자력에 의해 전자 유도 작용에 의해 영향을 받기 때문에, 수분자끼리의 충돌 회수 및 충돌 에너지가 높아질 것으로 예측된다. 그 결과, 클러스트가 분해되어 수분자의 미시적인 농도의 치우침이 적어지는 것으로 생각된다. 또, 원래 수분자 중의 수소원자는 주위의 산소원자와 결합ㆍ이산을 반복하고 다이나믹하고 랜덤하게 변화하고 있지만, 전자 유도 작용의 영향에 의해 그 랜덤한 변화가 일부 도중에 끊어져 수분자 자신의 분해도 일어나는 것으로 생각된다.
이 단계의 물 (제 2 수) 은 고자력을 받아 수분자는 모노머가 되고, 동시에 일부는 활성 수소 (OH-, H+,ㆍH) 등으로 예측된다.
자기 처리부 (2) 로부터 나온 물 (제 2 수) 은 방사선 처리부 (3) 로 들어간다.
도 4 를 참조하여, 방사선 처리부 (3) 에서는 필터층 (15-2) 에서 여과되면서 물이 확산되어 용기 측면부까지 물이 널리 퍼진다. 그리고, 방사선을 방사하는 지르콘 및 원적외선을 방사하는 전기석을 많이 함유하는 광석 세라믹층 (15-1) 에서 방사선 및 원적외선의 조사를 받는다. 이들 효과에 의해 활성 수소 등을 함유하는 단수명 활성 종이나 라디칼을 많이 갖는 물이 될 것으로 생각된다. 수중에서 일어나고 있는 반응으로서 예컨대 이하와 같은 것을 생각 할 수 있다. 물은 방사선에 의한 광전 효과 또는 콤프턴 효과에 의해 H2O+와 e-(전자) 로 전리된다. e-는 수분자와 반응하여 e-aq (수화전자) 가 된다. 일부의 H2O+는 수분자와 반응하여 H3O+및 ㆍOH (라디칼) 가 된다. 그리고 e-aq 와ㆍOH 가 반응하여ㆍOH-(활성 수소) 가 된다. 다른 일부는 형광을 발하여 H2O 로 되돌아간다.
방사선을 수분자에 조사시켜 전리를 시험할 때, 통상 수분자의 클러스터에 의한 표면 장력에 의해 에너지는 고출력을 필요로 할 것으로 예측된다. 그러나, 본 발명이라면, 이 시점의 물 (제 2 수) 의 분자는 단일 분자화 또는 라디칼화되고 있을 것으로 생각되어, 방사능이 낮은 방사성 물질을 사용해도 높은 효과를 기대할 수 있다. 각 광석은 표면적이 크고 물과 보다 효율적으로 접촉할 수 있는 것도 높은 효과와 결부될 것으로 예상된다.
또, 필터층 및 각종 천연 광물이나 세라믹을 함유하는 층은 필터로서의 기능을 지녀 수중의 불순물을 저감시키는 효과도 있다.
이 단계의 물 (제 3 수) 은 방사선에 의해 일부는 단일 분자가 전리를 일으켜 활성 수소 등을 함유하는 단수명 활성 종이나 라디칼이 되는 것으로 생각된다. 이들 단수명 활성 종 등의 수중에서의 비율은 제 2 수보다 증가하는 것으로 예측된다.
방사선 처리부 (3) 로부터 나온 물 (제 3 수) 은 취수가 필요하면 제 3 취수구 (7-3) 로부터 취수된다. 이 단계에서의 물은 활성 수소 등을 함유하는 단수명 활성 종 또는 라디칼을 많이 함유하고 있는 것으로 생각되고, 또한 미네랄분을 제거하고 있지 않기 때문에, 생물의 소생력 향상에 유효한 물이 될 것으로 예상된다. 즉, 생물의 육성 등에 유효할 것으로 생각된다.
방사선 처리부 (3) 로부터 나온 물 (제 3 수) 은 이온 교환부 (4) 로 들어간다.
도 5 를 참조하여, 물은 우선 양이온 교환부 (16-1) 의 양이온 교환수지에 의해 미네랄 등의 양이온이 제거된다. 이어서, 음이온 교환부 (16-2) 의 음이온 교환수지에 의해 염소 등의 음이온이 제거된다. 이 시점의 각 불순물의 활성은 자계 및 방사선에 의해 상승하고 있으므로, 통상적인 이온 교환에 의한 치환 작용보다 효과적으로 작용할 것으로 생각된다.
이 단계의 물 (제 4 수) 은 이온 교환에 의해 Mg, Ca, Na, Zn, Fe, Cu, Cl,F 등의 불순물이 제거되어 있다. 또한, 이 물은 활성 수소 등의 단수명 활성 종 또는 라디칼을 많이 함유하고, 모노머의 수분자로 구성되어 있는 것으로 생각된다.
이 물은 미네랄분을 함유하지 않지만, 활성 수소 등의 단수명 활성 종 및 라디칼을 많이 함유하고, 모노머의 수분자로 구성되어 생물에 흡수되기 쉽고 소생력이 있는 것으로 여겨져 생물의 육성에 유효할 것으로 생각된다.
이온 교환부 (4) 로부터 나온 물 (제 4 수) 은 전계 인가부 (5) 로 들어간다.
도 6 을 참조하여, 전계 인가부 (5) 에서는 방전부 (20) 에서 물은 고전압을 인가받는다. 고전압은 수중의 양극 (18) 과 음극 (19) 사이에 가해진다. 그리고 양극 (18) 에서 처리된 물을 본 수용액 (제 5 수) 으로서 취출한다.
본 수용액은 제 4 수의 단계에서는 활성 종류는 OH-, H+, ㆍH 등 (활성 수소) 으로만 이루어져 전하를 갖는 순수 상태로 상정되고, 미네랄 등의 불순물은 함유하지 않는 것으로 생각된다. 여기서, 코로나 방전을 실시함으로써, 고압ㆍ고전계에 의한 오존 효과에 의해 물이 산화되어 H2O2가 생성되는 것으로 생각된다. 일부는 OH 가 되어 제 4 수에서 존재하는 OH 와 결합되어 H2O2가 되는 것으로 예측된다. 또한 다른 일부는 활성 산소를 생성하는 것으로 생각된다.
제 4 수는 활성 수소 등의 수명이 짧은 활성 종류 및 라디칼을 많이 함유한 모노머의 수분자로 구성된 물로 생각되기 때문에, 코로나 방전의 효과는 통상적인물의 코로나 방전의 경우와 비해 매우 큰 것으로 생각된다.
이 단계의 물 (제 5 수) 인 본 수용액은 단분자화된 분자로 형성되고, 활성 H2O2(과산화수소수) 및 활성 산소를 함유하는 물 (수용액) 로 생각된다. 즉, 본 수용액은 과산화수소수 및 활성 산소를 함유하며 클러스터를 갖지 않고 강한 살균력ㆍ소독력이 있으므로, 각종 세정 등에 유효한 것으로 생각된다.
이렇게 해서 생성된 본 수용액 (제 5 수) 에 대해서 살균 효과를 조사하기 위해 다음과 같은 시험을 행하였다.
시험에 사용한 균은 대장균, 녹농균, 메티실린 내성 황색 포도구균, 헬리코박터 피롤리균, 스타필로코쿠스 에피데르미디스균이다. 이들을 생리식염수에 용해시켜 균 농도를 107개/㎖ 용액으로 하여 시험에 사용하였다 (이하, 「시험용 균액」이라고 함). 또, 0.9% 생리식염수를 사용하여 본 수용액 (제 5 수) 을 희석하여 본 수용액 (제 5 수) 의 4ppm 용액을 생성하여 시험 대상의 소독액으로 하였다 (이하, 「본 소독액」이라고 함).
시험 방법은 먼저 본 소독액을 5㎖ 채취하고 시험용 균액을 1㎖ 첨가한다. 그 이후, 10 초, 60 초, 5 분마다 100㎕ 를 채취한다. 채취한 액에 본 소독액의 효과를 중화시키기 위해서 0.5% 티오황산나트륨 900㎕ 를 첨가한다. 그리고, 중화시킨 후의 용액을 100㎕ 채취하여 한천 배지에 파종하고 1 일간 배양한다 (헬리코박터 피롤리균은 1 주일간). 배양된 배지의 콜로니 수를 세어 본 수용액의 효과로 한다.
또, 단백질에 대한 효과로는 이하와 같은 시험으로 한다.
먼저, 단백질로서 알부민 100㎕ 를 준비한다. 다음으로, 본 소독액을 각각 4.9㎖ 채취하고, 거기에 알부민을 첨가한다. 그 이후, 10 초, 60 초, 5 분마다 100㎕ 를 채취한다. 채취한 액에 본 소독액의 효과를 중화시키기 위해서 0.5% 티오황산나트륨 900㎕ 를 첨가한다. 그리고, 중화시킨 후의 용액을 100㎕ 채취하여 한천 배지에 파종하고 1 일간 배양한다. 배양된 결과, 단백질이 완전히 분해된 시간에 따라 본 수용액 (제 5 수) 의 효과로 한다.
상기 결과, 모든 시험용 균액에 있어서 본 소독액에 시험용 균액을 첨가한 다음 10 초 후의 채취액에 대해서 배지의 콜로니는 전혀 관찰되지 않았다. 또, 단백질에 대해서도 분해되었으며 검출되지 않았다. 즉, 본 수용액 (제 5 수) 의 4ppm 생리식염수를 사용하면, 시험용 균액의 각 균 및 단백질은 모두 사멸하여 살균력 및 세정력이 있음이 판명되었다. 따라서, 본 수용액 (제 5 수) 은 겨우 4ppm 으로 살균 효과가 있으므로, 매우 강력한 살균 세정액이 되는 것을 알 수 있다.
본 발명에서 도 6을 참조하여 전 단계의 제 4 수가 활성 종류가 OH-, H+, ㆍH 등 (활성 수소) 만의 순수로 상정되므로, 전계 인가부 (5) 의 음극 (19) 에서 처리된 물은 활성 수소가 더 증가할 것으로 예측된다. 따라서, 활성 수소 등의 수명이 짧은 활성 종류 또는 라디칼을 제 3 수 또는 제 4 수보다 많이 함유한 물 (수용액) 이 되는 것으로 생각된다. 즉, 생물의 소생력 향상에 유효한 물이 되는 것으로 생각된다.
(실시예 2)
다음으로, 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치의 제 2 실시 형태의 구성에 대해서 도 2 ∼ 도 6, 도 8, 도 9 를 사용하여 상세하게 설명한다.
도 8 은 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치의 제 2 실시 형태의 구성도이다. 원자 유리형 수용액 생성 장치 (38) 는 탈염소 처리부 (31), 자기 처리부 (32), 방사선 처리부 (33), 이온 교환부 (34), 전계 인가부 (35), 산소 첨가부 (43), 도입구 (36), 제 1 ∼ 제 6 수 취수구 (37-1 ∼ 6), 입구 밸브 (39-1 ∼ 6), 출구 밸브 (40-1 ∼ 6), 산소 공급부 (42), 조정부 (41) 를 구비한다.
본 실시예에서는, 실시예 1 에서 얻어지는 원자 유리형 수용액에 산소를 첨가하는 제 6 프로세스를 부가하는 점이 실시예 1 과 다르다. 산소 첨가에 의해 본 수용액 (실시예 2 에서는 산소 첨가를 행한 후의 원자 유리형 수용액을 본 수용액으로 부르기로 함) 내에서의 산소 이동이 활성화된다. 그럼으로써, 본 수용액은 세정력이나 살균력, 소생력을 더욱 향상시킬 수 있다.
수돗물 등의 물이 도입구 (36) 를 통해 본 장치 내에 도입되고, 탈염소 처리부 (31) 에서부터 순서대로 탈염소 처리 (31) - 자기 처리 (32) - 방사선 처리 (33) - 이온 교환 처리 (34) - 전계 인가 처리 (35) - 산소 첨가 (36) 가 실시되고, 제 6 수 취수구 (37-6) 로부터 본 수용액으로 취출된다.
원자 유리형 수용액 생성 장치 (38) 에서, 탈염소 처리부 (31), 자기 처리부 (32), 방사선 처리부 (33), 이온 교환부 (34), 전계 인가부 (35), 도입구 (36),제 1 ∼ 제 5 수 취수구 (37-1 ∼ 5), 입구 밸브 (39-1 ∼ 5), 출구 밸브 (40-1 ∼ 5) 는, 각각 실시예 1 의 탈염소 처리부 (1), 자기 처리부 (2), 방사선 처리부 (3), 이온 교환부 (4), 전계 인가부 (5), 도입구 (6), 제 1 ∼ 제 5 수 취수구 (7-1 ∼ 5), 입구 밸브 (9-1 ∼ 5), 출구 밸브 (10-1 ∼ 5) 와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
산소 첨가부 (43) 는 출구 밸브 (40-5) 및 입구 밸브 (39-6) 를 사이에 두고 전계 인가부 (35) 와 배관에 의해 접속되어 있다. 도 9 에 나타낸 바와 같이 가스 혼합부 (43-1) 및 거품발생장치 (43-2) 를 구비한다.
거품발생장치 (43-2) 는 산소 공급부 (42) 로부터 조정부 (41) 경유로 송출되는 가스를 다수의 작은 거품 형상으로 하여 가스 혼합부 (43-1) 내로 분출된다. 거품의 크기는 가스의 압력 및 유량에 따라 조정할 수 있다. 조정부 (41) 측에 필요에 따라 역류 방지 밸브를 구비한다.
가스 혼합부 (43-1) 는 제 5 수에 산소를 혼합하여 첨가하는 용기 형상의 실이다. 본 실시예에서는, 배관보다 직경이 큰 원통 형상의 용기 또는 직방체 형상의 용기이다. 용기 내부에는 제 5 수가 흘러 들어가 용기를 거의 채우고 있다. 이 제 5 수는 거품발생장치 (43-2) 에서 발생되는 거품 (산소) 에 의해 산소가 첨가된다.
조정부 (41) 는 산소 공급부 (42) 에서 공급되는 산소 가스의 압력 및 유량을 조정한다. 매스플로우우 (41-1) 및 압력조정 밸브를 구비한다.
압력조정 밸브 (41-2) 는 일측을 산소 공급부 (42) 에, 타측을 매스플로우우(41-1) 에 접속시킨다. 압력조정 밸브 (41-2) 는 산소 공급부 (42) 에서 공급되는 고압의 1 차 압력을 갖는 산소 가스를, 저압의 2 차 압력 (매스플로우우 (41-1) 의 사용 가능 압력) 으로 변환시키는 압력조정 밸브이다. 압력조정 밸브의 종류에 따라 1 차 압력 및 2 차 압력은 자유롭게 선택할 수 있다.
매스플로우우 (41-1) 는 일측을 압력조정 밸브 (41-2) 에, 타측을 거품발생장치 (43-2) 에 접속시킨다. 매스플로우우 (41-1) 는 압력조정 밸브 (41-2) 에 의해 압력이 조정된 산소 가스를 원하는 유량으로 송출한다.
산소 공급부 (42) 는 조정부 (41) 에 접속되어 있다. 그리고, 산소 첨가부 (43) 에 조정부 (41) 를 통해 산소를 공급한다. 예컨대, 고순도의 산소 가스 또는 본 원자 유리형 수용액 생성 장치 (38) 가 설치되어 있는 시설의 유틸리티 산소 등이다. 본 실시예에서는 의료용 고순도 산소 가스 봄베 (순도 98%) 이다.
도입구 (36) 는 장치 외부의 수도 등을 통해 물을 도입하기 위한 입구 밸브이다. 배관을 접속시키기 쉽도록 각종 접합 이음매를 부착하는 형태로 할 수 있다. 제 1 취수구 (37-1) ∼ 제 5 취수구 (37-5) 는 각각 실시예 1 에서 서술한 제 1 수 ∼ 제 5 수를 취출하기 위한 취수구의 밸브이다. 또, 제 6 취수구 (37-6) 는 산소 첨가부 (43) 의 처리가 실시된 물 (이하, 「제 6 수」 라고함) 을 취출하기 위한 취수구의 밸브이다. 이들 도입구, 취수구는 수동 또는 자동 (전자 밸브 등) 으로 개폐를 행한다.
입구 밸브 (39-1 ∼ 39-5) 및 출구 밸브 (40-1 ∼ 40-5) 는 각각 탈염소 처리부 (31) ∼ 전계 인가부 (35) 의 입구 및 출구 밸브이다. 또, 입구 밸브 (39-6) 및 출구 밸브 (40-6) 는 산소 첨가부 (43) 의 입구 및 출구 밸브이다. 이들 입구 밸브 및 출구 밸브는 수동 또는 자동 (전자 밸브 등) 으로 개폐를 행한다.
다음으로, 본 발명인 원자 유리형 수용액 생성 장치의 제 2 실시 형태의 동작에 대해서 도 2 ∼ 도 6, 도 8, 도 9 를 이용하여 상세하게 설명한다.
도 8 을 참조하여 수도 등이 수원으로서 도입구 (36) 에 접속되어 있다. 그리고, 본 수용액을 제조함에 있어서, 제 1 수 ∼ 제 6 수의 어느 물이 필요한지를 고려하여 필요한 입구 밸브, 출구 밸브 및 취수구를 개방한다. 본 실시예에서는 제 6 수를 취수하기로 한다. 다음으로, 도입구 (36) 를 개방하여 물을 도입한다.
물은 탈염소 처리부 (31) 에 들어간다. 여기서, 탈염소 처리부 (31) 에서 전계 인가부 (35) 까지의 동작은 실시예 1 과 동일하므로 그 설명을 생략한다.
또, 전계 인가부 (35) 에서 나온 물 (제 5 수) 은 취수의 필요가 있으면 제 5 취수구 (37-5) 에서 취수된다.
전계 인가부 (35) 에서 나온 물 (제 5 수) 은 산소 첨가부 (43) 에 들어간다.
제 5 수의 단계에서는 단분자화된 분자로 형성되고, 활성 H2O2(과산화수소수) 및 활성 산소를 함유하는 물 (수용액) 로 생각된다. 즉, 본 수용액은 과산화수소수 및 활성 산소를 함유하며 클러스터를 갖지 않고 강한 살균력ㆍ소독력이 있으므로, 각종 세정 등에 유효한 것으로 생각된다.
도 9 를 참조하여 산소 공급부 (42) 에서 발생되는 고압 산소 가스는 압력조정 밸브 (41-2) 에 의해 설정된 저압으로 된다. 본 실시예에서는 2㎏/㎠ 이다. 그리고, 매스플로우우 (41-1) 에 의해 설정된 유량으로 산소 첨가부 (43) 의 거품발생장치 (43-2) 에 공급된다. 본 실시예에서는 4∼15L/min. 이다. 이 값은 가스 혼합부 (43-1) 에서의 제 5 수의 유량의 20 ∼ 75% 이다. 필요한 양의 산소량을 제 5 수에 공급하기 위함이다. 30% 이상을 혼합하는 것이 보다 바람직하다.
산소 첨가부 (43) 에서는 제 5 수가 가스 혼합부 (43-1) 를 채우면서 일정한 유량으로 흐르고 있다. 본 실시예에서는 20L/min. 이다. 그리고, 거품발생장치 (43-2) 에 의해 작은 거품 형상의 산소 가스가 제 5 수 중에 방출된다. 거품의 크기는 산소 가스의 압력 및 거품발생장치 (43-2) 의 구조에 의해 조정할 수 있다. 산소의 거품의 직경은 2㎜φ 이하의 크기가 산소 첨가에는 바람직하다. 표면적의 비율이 높아 용해되기 쉽기 때문이다. 보다 바람직하게는 1㎜φ 이하이다. 본 실시예에서는 주로 0.1 ∼ 0.5㎜φ 로 행하고 있다.
제 5 수는 활성 과산화수소나 활성 산소 등을 많이 함유하고 있어 첨가되는 산소와 이들의 상호 작용이 매우 강한 것으로 생각된다. 그리고, 산소 첨가부 (43) 에서는 그 효과에 의해 제 5 수에 매우 많은 산소를 용존시킬 수 있을 것으로 예상된다.
즉, 본 수용액 (제 6 수) 은 이 단계에서는 활성 과산화수소나 활성 산소, 용존 산소를 매우 많이 함유한 상태의 물로 되는 것으로 상정된다.
이렇게 해서 생성된 본 수용액 (원자 유리형 수용액, 제 5 수 및 제 6 수) 에 대해서 화학적 특성을 조사한 결과를 도 10 및 도 11 에 나타낸다.
도 10은 본 수용액 (원자 유리형 수용액) 의 산화 환원 전위에 대해서 조사한 결과를 나타내는 표이다. 산소 첨가를 하지 않은 원자 유리형 수용액 (제 5 수), 산소를 5L/min. ∼ 15L/min. 의 조건에서 첨가한 원자 유리형 수용액 (제 6 수) 의 산화 환원 전위를 나타내고 있다. 비교 대상으로 시수 및 염소를 제거한 시수의 산화 환원 전위를 기재하고 있다.
도 10 에 나타낸 바와 같이 원자 유리형 수용액의 산화 환원 전위 (ORP) 는 995mV 이상의 높은 값을 나타내고 있다. 이 값은 시수 및 염소를 제거한 시수의 523mV 및 253mV 로 크게 다르다. 이는 활성 과산화수소나 활성 산소를 많이 함유한 수용액인 것이 이유로 생각된다.
덧붙여서 도 11 에 나타낸 바와 같이 4L/min. 의 산소 첨가에서는 980mV 였다.
또, 산소 첨가에 따라 산화 환원 전위가 커진다. 이는 첨가된 산소가 제 5 수 중에 용존하고, 제 5 수에 함유된 활성 과산화수소 및 활성 산소와 연결되는 것, 이에 따라 활성 과산화수소나 활성 산소 등의 라디칼이 더 활성되는 것 등이 이유로 생각된다. 또한, 도 10 에서는 산화 환원 전위의 최고값은 1014mV 이지만, 산소 첨가량에 따라 산화 환원 전위는 더욱 크게 할 수 있다.
한편, 도 10 에서 설명한 원자 유리형 수용액에 대해서 수소 이온 농도 (pH) 에 대해서 측정하였다. 그 결과, 수소 이온 농도를 나타내는 pH 는 4 종류 모두 약 6.0 이다. 즉, 약간 산성측에 치우쳐 있지만 기본적으로는 중성에 가까운 값을 나타낸다.
즉, 원자 유리형 수용액은 중성이면서 높은 산화 환원 전위를 갖는 수용액임을 알 수 있다.
상기 산화 환원 전위와 수소 이온 농도의 결과를 정리한 표를 도 11 에 나타낸다. 도 11 에는 원자 유리형 수용액 이외에 종래 기술에 의한 기능수 또는 전해수의 측정 결과도 모두 나타내고 있다. 도 11 에서 살균 스프레이는 물에 살균용 약제를 첨가하고 있고, 또한 강산성 수 및 염산 첨가 강산성 수는 물에 강산을 첨가하고 있다. 따라서, 순수하게 물 성분만으로 생성되는 것은 원자 유리형 수용액, 위생 제균 수 및 전해 차아수(次亞水)뿐이다.
원자 유리형 수용액은 전술한 5 개의 처리 (또는 6 개의 처리) 를 거쳐 불순물은 제거되었다. 그리고, 순수 성분만으로 생성되었다. 즉, 시수를 원자 유리형 수용액 생성 장치를 통과시킴으로써 순수에 물만으로 생성된 수용액이다. 그리고, 도 11 에서 알 수 있듯이 원자 유리형 수용액은 중성에 가까운 물이면서 매우 높은 산화 환원 전위를 나타내고 있다. 즉, 물을 주성분으로 하는 수용액으로는 매우 특이한 성질을 갖고 있음을 알 수 있다. 이는 활성 과산화수소나 활성 산소, 용존 산소를 매우 많이 함유하여 라디칼 간의 상호 작용이 큰 상태의 물로 되어 있기 때문으로 생각된다.
본 실시예의 원자 유리형 수용액 (제 6 수) 의 살균 효과를 조사하기 위해서 이하와 같은 시험을 행하였다.
(1) 사용 균주 :
대장균 O157 : H7 (이하, O157 이라고 함)
메티실린 내성 포도구균 (이하, MRSA 라고 함)
(2) 시험 재료 및 대조
<시험 재료> 원자 유리형 수용액 (제 6 수)
<대조 소독약> 클로르헥시딘 (상품명 「히비텐」) 0.05% 수용액 : 수술시의 피부 및 기구의 소독에 사용
<대조> 멸균 생리식염수
(3) 시험 방법
① O157 및 MRSA 를 배양한다. 그리고, O157 및 MRSA 의 각각에 대해서 추정 세균수 1.0×108CFU/㎖ 의 시험 균액을 제조한다.
② 상기 시험 균액을 멸균 생리식염수로 희석하여 각 균에 대해 3 종류의 희석 균액을 제조한다. 즉, 희석 균액 A : 10-1배 희석 (균수 1×107CFU/㎖), 희석 균액 B : 10-2배 희석 (균수 1×106CFU/㎖), 희석 균액 C : 10-3배 희석 (균수 1×105CFU/㎖) 이다.
③ 각 희석 균액 (A ∼ C) 0.2㎖ 를 27㎜×200㎜ 의 멸균 검정 시험관에 나눠 붓는다.
④ 상기 멸균 검정 시험관을 20℃ 항온조에 넣는다. 그리고, 거기에 원자 유리형 수용액, 클로르헥시딘 0.05% 수용액 및 멸균 생리식염수를 각각 20㎖ 씩 첨가한다.
⑤ 작용 시간 (tA) 을 1 분, 2 분, 3 분, 5 분, 10 분으로 한다.
⑥ 각 작용 시간을 경과한 각 희석 균액을 함유하는 각 수용액 (④ 에서 작성) 50㎕ 와 티오황산나트륨 0.5% 수용액 450㎕ 를 시험관 안에서 혼합하여 반응을 정지시킨다.
⑦ 각 시간 처리 균액 (⑥ 에서 작성) 을 멸균 생리식염수로 10 배 단계 희석을 행한다. 그리고, 희석된 각 균액 0.1㎖ 를 하트 인퓨젼 한천 배지에 도포한다.
⑧ 37℃에서 18 시간 동안 배양한 후 출현 콜로니 수를 측정한다.
(4) 시험 결과
O157 에 대한 시험 결과를 도 12 의 표에 나타낸다. 표는 좌측에서부터 첫번째 열이 사용한 수용액 (상기 (2) 시험 재료 및 대조), 두번째 열이 시험 균액의 희석 단계 (상기 (3) ② 의 희석 균액), 세번째 열이 희석 균액 내의 균수 (상기 (3) ③ 멸균 검정 시험에서의 균수 ; 접종 균액 0.2㎖ 중에 포함되는 총 균수), 네번째 열이 작용 시간 (tA) 에 대한 검출 균 (상기 (3) ⑧ 의 측정 결과 ; 시험 용액 20㎖ 중에 포함되는 균수/㎖ 로 표시) 을 나타낸다. 또한, 네번째 열은 다시 작용 시간마다 나눠 표시하고 있다.
도 12 의 표에서 원자 유리형 수용액에서는 O157 은 접종 균수가 1.42×106CFU/㎖ 인 경우에 완전히 사멸되었다. 또한, 1.42×107CFU/㎖ 인 경우에도 상당히 많은 균이 사멸되었음을 알 수 있다. 같은 희석 단계 (10-1) 에서 비교하면, 멸균 생리식염수보다 효과가 높고, 클로르헥시딘에 가까운 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 추정 멸균 균수는 7.1×104CFU/㎖ (1㎖ 중 당 71000 개) 이다.
즉, 원자 유리형 수용액은 O157 에 대하여 살균적으로 작용함이 확인되었다. 그리고, 1㎖ 중 당 10 만 개 이하의 균에 대하여 1 ∼ 2 분 이내에 살균적으로 작용하는 것으로 생각된다.
MRSA 에 대한 시험 결과를 도 13 의 표에 나타낸다. 표를 보는 방법은 도 12 의 경우와 동일하다.
도 13 의 표에서 원자 유리형 수용액에서는 MRSA 는 파종 균수가 0.85×106CFU/㎖ 인 경우에 완전히 사멸되었다. 또한, 0.85×107CFU/㎖ 인 경우에도 상당한 균이 사멸되었음을 알 수 있다. 같은 희석 단계 (10-1) 에서 비교하면, 멸균 생리식염수보다 효과가 높고, 클로르헥시딘에 가까운 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 추정 멸균 균수는 4.25×104CFU/㎖ (1㎖ 중 당 42500 개)이다.
즉, 원자 유리형 수용액은 MRSA 에 대하여 살균적으로 작용함이 확인되었다. 그리고, 1㎖ 중 당 10 만 개 이하의 균에 대하여 1 ∼ 2 분 이내에 살균적으로 작용하는 것으로 생각된다.
또, 동물성 기름때 (고기즙 등) 을 닦은 웨스를, 원자 유리형 수용액 및 40도의 온수의 각각에 담궜다가 비벼 빨고, 그 세정 효과를 비교하였다. 단, 세제는 일체 사용하지 않는다. 그 결과, 원자 유리형 수용액을 사용한 것이 40도의 온수의 경우와 비교하여 현격히 기름때가 제거됨이 판명되었다. 즉, 오일분에 대한 강한 세정 작용을 갖고 있음이 확인되었다.
또, 사람 피부의 지질 및 단백질에 대해서 그 세정 효과를 검토한 바, 피부 상의 지질 및 단백질이 용해되어 있음이 확인되었다. 즉, 지질 및 단백질에 대해서도 세정 효과를 갖고 있음이 확인되었다.
본 실시예의 제 6 수는 제 5 수에 산소를 첨가함으로써, 원자 유리형 수용액의 효과를 더 높인 것이다. 즉, 제 5 수에 갖는 높은 살균ㆍ세정 작용을 더 높여 보다 높은 살균 작용, 세정 작용을 갖는 수용액으로 되어 있다.
제 6 수는 도 1 의 장치에 의해 제 5 수를 생성한 후, 도 9 에 나타낸 바와 같은 기기에 의해 별도로 산소를 첨가함으로써 얻을 수도 있다.
또, 원자 유리형 수용액은 장시간 또는 어느 정도의 온도에서 대기 중에 노출시키면, 시수 상태에 가까워지는 성질이 있다. 예컨대, 산화 환원 전위 1014mV 의 원자 유리형 수용액은 약 2 시간 동안에 산화 환원 전위가 약 900mV 로저하된다. 또, 999mV 의 산화 환원 전위를 갖는 원자 유리형 수용액은, 33도 10분에서 산화 환원 전위가 약 850mV 로 저하된다.
따라서, 원자 유리형 수용액은 높은 살균 작용, 세정 작용을 갖는 수용액이지만, 어느 정도의 기간 (약 1 일) 대기 중에 방치되면, 통상적인 물 (시수) 에 가까워진다. 이는 원자 유리형 수용액은 물에서 나왔고, 특별한 물질은 첨가되지 않았기 때문으로 생각된다. 즉, 원자 유리형 수용액은 처리하기 쉬워 친환경적인 수용액임을 알 수 있다.
또, 본 발명에서 자기 처리부 (2) 와 방사선 처리부 (3) 의 순서는 교환할 수 있다. 이온 교환부 (4) 의 배치는 방사선 처리부 (3) 의 후단계이며 전계 인가부 (5) 의 전단계이면 교환할 수 있다. 바람직하게는 도 1 에 나타낸 자기 처리부 (2) - 방사선 처리부 (3) - 이온 교환부 (4) 의 순서이다.
또한, 본 발명에서 자기 처리부 (2) 및 방사선 처리부 (3) 는 생략할 수 있다. 단, 이 경우에는 살균ㆍ세정의 효과가 저하될 가능성이 있다.
본 발명에 의해 살균ㆍ소독ㆍ세정 작용 및 세정력을 갖는 물을 생성할 수 있게 된다. 또, 본 발명에 의해 활성 과산화수소수를 풍부하게 함유하는 물을 생성할 수 있게 된다.
의료 관련 분야에서 살균력ㆍ세정력을 살려 의료용 기기의 세정에 사용할 수 있다. 또한, 입원 환자나 피간호자를 위한 입욕용 원수(元水)로서 이용할 수 있다.
식품 관련 분야에서 생선 야채의 살균ㆍ세정이나 이들을 취급하는 기기의 살균ㆍ세정에 효과가 있다. 또한, 조리용 기기의 살균ㆍ세정 등에도 이용할 수 있다.
식물 관련 분야에서 토양 중의 잡균을 제거하는 효과가 있다. 또한, 식물 육성을 촉진시킬 수도 있다.

Claims (14)

  1. 물을 도입하는 도입구와,
    상기 물의 염소 화합물을 분해하여 제 1 수를 생성하는 탈염소 처리부와,
    상기 제 1 수에 자장을 인가하는 처리를 실시하여 제 2 수를 생성하는 자기 처리부와,
    상기 제 2 수에 방사선을 조사하는 처리를 실시하여 제 3 수를 생성하는 방사선 처리부와,
    상기 제 3 수와 이온 교환하는 처리를 실시하여 제 4 수를 생성하는 이온 교환부와,
    상기 제 4 수에 고전계를 인가하는 처리를 실시하여 제 5 수를 생성하는 전계 인가부와,
    상기 제 5 수를 취출할 수 있는 제 5 수 취출구를 구비하는 원자 유리형 수용액 생성 장치.
  2. 물을 도입하는 도입구와,
    상기 물의 염소 화합물을 분해하여 제 1 수를 생성하는 탈염소 처리부와,
    상기 제 1 수에 자장을 인가하는 처리를 실시하여 제 2 수를 생성하는 자기 처리부와,
    상기 제 2 수에 방사선을 조사하는 처리를 실시하여 제 3 수를 생성하는 방사선 처리부와,
    상기 제 3 수와 이온 교환하는 처리를 실시하여 제 4 수를 생성하는 이온 교환부와,
    상기 제 4 수에 고전계를 인가하는 처리를 실시하여 제 5 수를 생성하는 전계 인가부와,
    상기 제 5 수에 산소를 첨가하는 처리를 실시하여 제 6 수를 생성하는 산소 첨가부와,
    상기 제 6 수를 취출할 수 있는 제 6 수 취출구를 구비하는 원자 유리형 수용액 생성 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자기 처리부는,
    상기 제 1 수를 흐르게 하는 자기 처리관과,
    상기 자기 처리관을 사이에 두고서, 상이한 종류의 자극이 상기 자기 처리관을 향해 마주본 상태로 서로 떨어져 설치된 복수 쌍의 자석을 구비하는 원자 유리형 수용액 생성 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사선 처리부는,
    상기 방사선 처리부를 통과하는 상기 제 2 수에 효율적으로 방사선이 조사되도록 방사선 물질을 함유하는 재료를 갖는 광석 세라믹층과,
    상기 광석 세라믹층을 유지하는 세라믹 충전 용기를 구비하는 원자 유리형수용액 생성 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 방사선 처리부의 상기 광석 세라믹층은, 이 광석 세라믹층을 통과하는 상기 제 2 수에 효율적으로 원적외선이 조사되도록 원적외선 방사물질을 함유하는 재료를 추가로 구비하는 원자 유리형 수용액 생성 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전계 인가부는, 상기 제 4 수 중에서 코로나 방전을 행하는 방전부를 구비하는 원자 유리형 수용액 생성 장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 산소 첨가부는, 상기 제 5 수 중에서 산소를 거품 형상으로 하여 상기 제 5 수에 첨가하는 거품 발생장치를 구비하는 원자 유리형 수용액 생성 장치.
  8. 물의 염소 화합물을 분해하여 제 1 수를 생성하는 단계와,
    상기 제 1 수에 자장을 인가하는 처리를 실시하여 제 2 수를 생성하는 단계와,
    상기 제 2 수에 방사선을 조사하는 처리를 실시하여 제 3 수를 생성하는 단계와,
    상기 제 3 수와 이온 교환하는 처리를 실시하여 제 4 수를 생성하는 단계와,
    상기 제 4 수에 고전계를 인가하는 처리를 실시하여 제 5 수를 생성하는 단계를 구비하는 원자 유리형 수용액 생성 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 5 수에 산소를 첨가하는 처리를 실시하여 제 6 수를 생성하는 단계를 추가로 구비하는 원자 유리형 수용액 생성 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 수를 생성하는 단계는, 상기 제 1 수에 방향이 다른 자장을 번갈아 부여하는 단계를 구비하는 원자 유리형 수용액 생성 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 3 수를 생성하는 단계는, 상기 제 2 수에 방사선 및 원적외선을, 2㎜ 이하인 입경의 광석에 의해 동시에 조사하는 단계를 구비하는 원자 유리형 수용액 생성 방법.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 5 수를 생성하는 단계는, 상기 제 4 수 중에서 코로나 방전을 행하는 단계를 구비하는 원자 유리형 수용액 생성 방법.
  13. 산화 환원 전위가 980㎷ 이상인, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 원자 유리형 수용액 생성 장치를 이용하여 생성되는 원자 유리형 수용액.
  14. 제 13 항에 있어서, pH 는 대략 6 인 원자 유리형 수용액.
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