KR20090019975A - 집약형 미세기포 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음용수를 위한 수도 전과 생활용수를 위한 샤워 전에 직결되고 이 물들을 한 번 이상 물리적으로 분쇄하고 소정 압력하에서 공기와 혼합되게 하여 미세기포를 발생시키는 집약식 미세기포 발생장치를 제공한다.

집약형 미세기포 발생장치는 그 내부에 소정의 부압이 형성되게 하는 진공 쳄버로 구성시켜 공기체크밸브를 상부 면에 설치한 압력탱크와; 이 압력탱크의 하부에 설치되고 도립 된 T자형 동체로 되어, 일측 입구부로 음용수거나 생활용수를 유입하여 진공쳄버로 유도하는 수직의 제1 안내통로, 제1 안내통로 단부에 설치되어 유입되는 음용수거나 생활용수를 분쇄하여 분사하는 기포발생부, 소정의 부압이 형성된 진공쳄버에서 외부공기와 혼합된 미세기포를 함유한 혼합수를 미립화하는 분쇄기, 이 분쇄기가 그의 입구단에 설치되어 수평의 배출구로 유도하는 제2 안내통로와, 제1 안내통로와 연통되는 제1 연통로와 제2 안내통로와 연통하는 제2 연통로를 형성하고 그 내부로 피스톤을 설치한 실린더들로 구성되는 기포발생제어부들로 이루어진다.

기포발생부, 체크밸브, 미세기포 발생제어부, 분배오리피스, 수 분쇄기, 실린더

Description

집약형 미세기포 발생장치{Compacked Nanobubble Generating Apparatus}

본 발명은 음용수를 위한 수도전이거나 생활용수가 사용될 수 있는 샤워 전에 직결되게 하여 음이온을 갖는 미세기포를 발생시키는 집약식 미세기포 발생장치에 관한 것이다.

본 발명은 음용수거나 생활용수에 적용되어서 좋은 물로 변환가능한 미세기포를 발생시키는 것을 기술적 사상으로 한다.

수돗물은 일반적으로 안전하게 마시기 위하여 끓여서 유해성분을 제거되게 하고 가장 흔한 방법으로는 보리차거나 옥수수 차를 넣고 끓이게 된다. 그 이유는 소독약 냄새를 제거하고 끓이더라도 하루 정도 방치하여 휘발성 오염물이 날아가게 한다. 이외에도 수돗물에 숨을 넣어 정화하는 방법이 이용되기도 한다.

한편 좋은 물이라 하여 생수가 추천되고 있으며, 그 이유는 생수가 산소와 미네랄을 풍부히 가지고 있기 때문이다.

이러한 점에서, 좋은 물이라 하면 냄새거나 유해한 물질들을 제거하고 미네 랄 (칼슘, 마그네슘, 나트륨 등)이 풍부하게 녹아있으며, 알칼리성을 띄고 있으면서 활성산성을 없애는 항 활성산소 기능이 있어야 그 부류에 속한다 할 것이다.

이러한 점에서, 본 출원인은 출원한 특허출원 제2007-19209호는 미세기포정수기를 개시하고 있으며, 이 미세기포 정수기는 기존의 정수기의 단점을 해결하기 위하여 육각수를 재생하고, 활성산소를 없애도록 음이온을 가진 미세기포를 생성하는 구성으로 된다.

이를 위하여 정수기에 설치되는 미세기포 발생기는 정수를 저장하는 저수조의 물을 처리하여 미세기포를 함유하도록 한다.

즉, 펌프는 저수조의 물을 T자 연결관을 경유하여 그 내부로 유도한다. 이때, T자 연결관은 진공쳄버와 연결되므로 정화된 외기와 저장탱크로부터 산소 또는 탄소가스를 정수와 혼합하게 된다. 이렇게 혼합된 정수는 펌프의 내부로 유도되고 미립자로 분쇄되도록 하여 저수조로 공급된다. 한편, 진공쳄버는 공기를 정화하는 공기정화필터로부터 정화된 공기를 공급하는 외기공급부에 연결된다. 외기공급부는 급기관과 급기 컨트롤 밸브를 구비하고, 펌프의 출구단에 수압 작동관에 연결되어 작동제어되도록 구성된다.

이와 같은 구성에 따르면, 기포발생기는 정화된 공기와 산소 또는 탄소가스를 공급하는 외기공급부, 펌프에 의하여 배압상태로 되고 단독적으로 공급되는 외기공급부로부터 정화된 공기와 산소 또는 탄소가스를 혼합하여 펌프의 T자 연결관에 연결된 진공쳄버, 펌프의 내부압력에 응동하는 급기 콘트롤 밸브를 구비하여 진공쳄버 내에 배압을 형성하는 외기공급부를 구비하므로, 펌프로 유도되는 정수에 대하여 미세기포를 압축하여 공급하고 펌프 내로 유도된 정수가 다시 물리적으로 무수히 충돌되게 하여 기포를 더욱 미세하게 한다.

이상에서와 같이, 기포발생기는 모터펌프의 수 공급부측에 진공쳄버가 설치됨을 알 수 있다. 그러나 이 진공쳄버는 소형이기는 하나 내부 체적이 적어 내부를 소정의 진공상태로 유지되게 하여 일정한 배압상태로 유지하기 어렵다는 단점을 가진다. 그 이유는 외기 공급관의 급기콘트롤 밸브가 외부의 전자신호에 의하여 정밀하게 제어되어야 하기 때문이다.

한편, 본 출원인이 출원한 특허출원 제2006-97363호에서 개시된 미세기포 발생장치는 급수원의 물을 압력탱크로 공급하는 펌프, 펌프의 입수관에 대기를 공급하도록 입수관의 밸브와 펌프 사이에 연결된 급기관, 외기가 혼합된 급수를 일시적으로 저장하도록 연결관에 연결되고 펌프와 급수원 사이에 장착된 압력탱크들로 구성되며, 급기관은 그의 전단에 설치되어 전자 제어되는 급기밸브의 개폐로 그의 동체와 그에 연결된 진공백 사이에 진공밸브를 개폐시키므로 단속적으로 외기를 흡인하도록 한다.

그러므로, 펌프는 기포 발생 되고 기포를 혼합한 혼합수를 압력탱크로 공급한다. 압력탱크는 그 내부로 펌프에 의하여 미세기포의 혼합수를 수용하며, 그의 상부에 블리더가 설치되어 그 내부를 소정압력으로 유지되게 하므로 미세기포를 함유한 물을 더욱 미립화 시킨 물을 출력하게 된다.

이상에서와 같이, 미세기포 발생기는 모터펌프를 반드시 구비하여야 하며 전자 제어되어 외기를 단속적으로 시스템에 유입시키는 외기공급부거나 진공탱크를 구비한 급기관과 소정의 부압이거나 배압을 형성한 진공쳄버를 가진 압력탱크를 구비한다. 이외에도, 이 미세기포 발생기는 미세기포를 함유한 혼합수를 더욱 미세화되게 하는 별도의 물리적 분쇄수단, 즉 펌프순환로 내에 다수의 돌기거나 출수관 단부에 분쇄필터들이 설치되어 있다.

이러한 사실에 비추어 볼 때, 미세기포 발생기는 모터펌프 없이도 외기공급부 또는 급기관과 진공쳄버거나 압력탱크를 일체로 하여 임팩트한 구성으로 축조한다면 매우 바람직함을 알 수 있다.

미세기포 발생기는 물리적으로 미세기포를 발생시키는 분쇄기를 일체로 구비한다면 매우 바람직함을 알 수 있다.

미세기포 발생기는 가정이거나 일정한 수압을 가진 수공급 파이프에 설치되어도 소정의 미립자 크기로 되는 미세기포를 발생시킨다면 매우 혁신적이다 할 수 있다.

이러한 점을 감안하여 본 발명은 일정한 수압을 가진 수도전에 직결될 수 있고 공기 공급부를 압력탱크에 단일체로 설치하여 내부를 소정의 부압상태로 형성하여 미세기포를 발생시키는 집약식 미세기포 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 압력탱크 내에 공급수를 물리적으로 한 번 이상 분쇄 하여 미세기포를 발생시키는 하나 이상의 분쇄기를 설치한 집약식 미세기포 발생장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 집약형 미세기포 발생장치는 그 내부를 진공쳄버로 구성시켜 소정 부압이 형성되게 하여 미세기포를 발생시키는 공기체크밸브를 상부면에 설치한 압력탱크와; 이 압력탱크의 하단부에 설치되고 도립된 T자형 동체로 되어, 입구부로 음용수거나 생활용수를 유입하여 진공쳄버로 유도하는 수직의 제1안내통로, 제1안내통로 단부에 설치되어 유입되는 음용수거나 생활용수를 분쇄하여 분사하는 기포발생부, 소정의 부압이 형성된 진공쳄버에서 외부공기와 혼합된 미세기포를 함유한 혼합수를 미립화하는 분쇄기, 이 분쇄기가 그의 입구단에 설치되어 수평의 배출구로 유도하는 제2안내통로와, 제1안내통로와 연통되는 제1연통로와 제2안내통로와 연통하는 제2연통로를 형성하고 그 내부로 피스톤을 설치한 실린더들로 구성되는 기포발생제어부들로 이루어진다.

공기체크밸브는 체크밸브를 구비한 동체, 이 동체의 상면에 일측이 고정되어 체크밸브를 지지하는 링부와, 링부의 타측에 고정되어 체크밸브에 외부의 공기를 공급하도록 상면이 그물망으로 되고 동체의 중간부 둘레에 다수의 슬릿을 형성한 캡부로 구성된다.

기포발생부는 제1안내통로에 일측단부가 고정되고, 타측단부에는 분사구를 형성하며 진공쳄버의 높이보다 다소 작은 높이를 가지는 파이프와 이 파이프 내부 에 소정폭의 그물망이 나선형으로 감겨 형성한 나선체로 구성된다.

수분쇄기는 그 중심에는 미세관통구멍이 형성되고 원주둘레로는 다수의 요홈이 형성되어 제2안내통로에 밀착 설치된다.

수분쇄기는 내부의 거의 중심에 단턱을 형성하여 두개의 공간을 형성한 노즐동체, 이 노즐동체의 상단에는 적어도 3개 이상의 벤츄리 공간을 형성하도록 하나의 링과 두개의 그물망 디스크로 군을 이루어서 적어도 3개 이상 적층되고 상단에 적어도 3개의 미세구멍을 형성한 노즐을 설치하여 된 노즐부와 하단을 공간으로 하고 원주둘레로 여러개의 노즐 구멍들로 형성되고, 그의 동체 상단에는 플랜지를 형성하여 이 플랜지가 제2안내통로에 설치되므로, 동체와 안내통로 사이에 간극이 형성되게 한다.

기포발생제어부는 수입구부로부터 연장되는 수직의 제1안내통로와 수출구부로부터 연장되는 수직의 제2안내통로와 그 내부를 소정 공간으로 하여 피스톤이 설치되는 수평부로 이루어지는 동체를 구비한다.

기포발생부의 동체는 그 입구부가 모터펌프에 연결되어 음용수거나 생활용수를 공급받을 수 있다.

본 발명은 별도의 모터펌프를 설치하지 않고 수도적이거나 샤워 전에 직결로 설치되어 수돗물이거나 샤워물이 음이온 성분의 미세기포를 함유한 물로 생성되게 하므로 물 가운데 유해한 물질을 제거하고 물이 가지고 있는 미네랄을 그대로 보존되게 한 좋은 물을 생산하고 그 압력탱크내에 모든 구성부품을 집약하여 단일체로 구성한 집약식 미세기포 발생장치를 제공하도록 한다.

도 1에 도시와 같이, 미세기포발생장치(1)는 수도전(20)에 직결되도록 그에 인접하여 설치된다. 이 기포발생장치(1)는 압력탱크(10)를 구비하며, 이 입력탱크(10)는 그의 하단에 기포발생제어부(11)가 설치된다. 기포발생제어부(11)는 그의 양측면으로 입구부(2)와 출구부(3)가 형성되며, 하부로는 배출구(4)가 형성된다.

입구부(2)에는 수도전(20)을 형성하는 수도전 마운팅부(18)에 유입파이프(6)가 연결되고, 이로부터 음용수가 압력탱크(10) 내로 유입되게 한다. 출구부(3)는 이후 상세히 기재되는 바와 같이 제조된 다량의 미세기포를 가진 혼합수가 출구부(3)로 출력된다. 이 출구부(3)에는 공급파이프(7)가 결합된다. 그러므로 출구부(3)로 출력된 미세기포 혼합수는 다시 수도전(20)으로 공급되어 음용수거나 생활용수로 사용된다.

이와 같이 다량의 미세기포를 가진 혼합수를 제조하기 위하여서는 도 2에 도시와 같이 미세기포발생장치(1)는 압력탱크(10)의 하단에 기포발생제어기(11)가 설치되고 상단면에는 공기체크밸브(30)가 설치된다.

기포발생제어부(11)는 도립된 T자형의 동체(12)로 구성되고, 이 동체(12)의 수직부(5)에는 입구부(2)에서 압력탱크(10)내로 유도되는 제1안내통로(13)와 압력탱크(10)에서 출구부(3)로 유도되는 제2안내통로(14)가 형성된다. 수직부(5)의 하 부에 수평부(8)에는 실린더(15)가 형성된다. 실린더(15)는 그 내부로 스프링(17)에 의하여 탄성지지되는 피스톤(16)이 설치되고 피스톤(16)의 전면으로 제 1 안내통로(13)와 연통되게 하는 제 1 연통구(18)와 후면으로 제 2 안내통로(14)와 연통되는 제 2 연통구(19)가 형성된다.

그러므로, 입구부(2)로부터 유입되는 음용수의 압력 1.5㎏/㎠ 이상일 경우 피스톤(16)는 제2연통구(19)를 밀폐하는 상태로 하여 배출부(14)를 폐쇄한다.

압력탱크(10)는 그 내부가 소정의 부압을 갖는 진공쳄버(31)로 구성되며, 그의 상면에 공기체크밸브(30)에 의하여 소정의 부압상태로 될 수 있다.

이 공기체크밸브(30)는 도 3에 도시와 같이 그 내부로 체크밸브(24)를 구비한 체크벨브동체(25)를 구비한다. 링부(26)는 그의 외부둘레로 나선부가 형성되고 그 내부로 체크밸브(24)를 스프링(27)으로 탄성 지지하도록 된다. 그러므로, 체크밸브동체(25)는 링부(26)의 일부가 그의 상단에 나사식으로 삽입되고 링부의 위로는 캡부(21)가 링부(26)와 나사식으로 결합된다. 이 캡부(21)는 그의 상면으로 그물망(22)이 형성되고 동체의 중간에 원주둘레로 하나 이상의 슬릿(23)들이 형성된다. 그러므로, 공기체크밸브(30)는 압력탱크(10)의 상면에 진공쳄버(31)와 연통되도록 설치되고, 체크벨브(24)는 진공쳄버(31)가 소정압력의 부압을 형성하기 전에는 진공쳄버(31)를 밀폐상태로 한다. 여기서 소정압력이라 함은 기포발생이 이루어지도록 하는 부압이 이루어진 것을 의미한다.

한편, 압력탱크(10)는 기포발생제어부(11)와 결합되는 상태로 되는데, 기포발생제어부(11)에 제1안내통로(13)의 말단에 인접하여 물리적으로 미세기포를 발생 시키는 기포발생부(40)가 설치된다. 이 기포발생부(40)는 진공쳄버(31)의 내부의 전장보다 다소 작은 길이를 가진 중공의 파이프(35)로 되고, 그 내부에는 이 그물망으로 되는 나선체(36)가 삽입되고 상단에 노즐구멍(37)이 형성된다.

제2의 안내통로(14)의 말단부에는 분배오리피스(41)가 설치된다.

이 분배오리피스(41) 또한 물리적으로 기포를 함유한 혼합수를 최종적으로 미세화시키도록 한다. 이 분배오리피스(41)는 그의 동체중심에 바늘구멍과 같은 미세구멍(42)이 형성되고, 원주둘레로는 수많은 요홈(43)이 형성되는 구조로 된다.

분배오리피스(41) 대신에 노즐분쇄기(50)가 설치될 수 있다. 이 노즐분쇄기(50)는 상단에 플랜지(52)를 가지며 하단을 밀폐한 노즐동체(51)로 구성된다. 도면에서는 그 반대로 도시되어 있으나 상단플랜지(52)가 출구부(3)의 제2의 안내통로(14)의 입구단에 위치된다.

이 노즐동체(51)의 내부는 노즐부(53)가 설치되는 단턱(54)이 형성되고, 이 단턱(54)의 하부로는 원주둘레로 다수의 벤츄리구멍(55)이 형성된다. 노즐부(53)는 4단으로 구성되고, 1단에는 제1링(54a)과 함께 미세 그물망으로 되는 쌍을 이룬 제1디스크(55a)(56a)가 겹쳐서 위치되고, 그 위로는 제2링(54b)과 쌍을 이룬 제2 디스크(55b)(56b)가 위치되고, 제3링(54c)과 쌍을 이룬 제3디스크(55c)(56c)들이 위치된다. 그 다음 제4링(57)이 위치되고 소정수의 미세구멍을 가진 노즐(58)이 위치되어 일체로 조립된다. 이후 이 노즐분쇄기(50)는 그의 플랜지(52)가 제2안내통로(14)의 말단부 내부에 끼워맞춤되는 상태로 고정되어 노즐동체(51)와 제2안내통로(14)의 내벽 간에 미세간극이 형성된다. 그러므로, 노즐분쇄기(50)는 미립화된 혼합수를 물리적으로 더욱 미세하게 하도록 하여 미립자를 생성한다.

그러므로, 미세기포 발셍제어부(11)가 기포발생부(35)와 분배오리피스(40)거나 노즐분쇄기(50)로 조립된 공기체크밸브(30)가 압력탱크(10)와 결합되므로 미세기포발생장치(1)는 완성된다.

이와 같은 미세기포 발생장치(1)는 입구부(2)로 소정입력의 음용수가 유입되면서 실린더(15) 내에 피스톤(16)을 후진시켜 배출구(4)를 밀폐한다.

제1 안내통로(13)로 유도된 음용수는 기포발생부(35)를 통과하면서 그물망 나선체(36)와 노즐구멍(37)에 의하여 분쇄되고 미립화되어 분사된다.

이렇게 분사된 음용수는 진공쳄버(31)내로 유도되어 하단부터 상단으로 미세기포의 혼합수들로 채워지게 되고 이에 따라 부압 또는 배압이 형성된다. 이때 더욱 활발하게 압축공기가 혼합수와 결합되므로 나노버블이라 칭하는 미세기포가 생성된다.

이후 부압이 소정이상 형성되는데 따라 공기체크밸브(30)가 작동되고 그로부터 유입되는 공기들이 다시 혼합수와 결합되어 미세기포를 계속하여 생성한다. 그 다음, 미세기포롤 되는 혼합수는 분배오리피스(40)거나 노즐분쇄기(50)를 경유하여 더욱 미립화되어 제2안내통로(14)를 경유하여 출구부(3)에 연결된 수도전(20)으로 10μ이하의 미세기포를 가진 음용수거나 생활용수로 공급된다.

배출구(4)는 음용수의 공급이 없는 경우 실린더(15) 내에 피스톤(16)에 대한 압력이 해제된 때 제2의 연통구멍(19)이 개방되게 됨에 따라 압력탱크(10) 내에 남아있는 잔류물을 배출되게 한다.

이와 같이 구성되는 미세기포 발생장치(1)는 수도전(20)의 수압이 소정치 이하이거나 높은 압력의 출력수가 필요한 샤워 전에 적용할 경우 모터펌프(60)에 적용될 수 있다.

즉, 미세기포 발생장치(1)에 연결되기 위하여 모터펌프(60)의 입구부(61)에는 수도전(20)이거나 샤워를 위한 수도전(도시 않됨)이 연결될 수 있으며, 그의 출구(62)측에는 기포발생제어부(11)의 입구부(2)에 유입파이프(6)에 의하여 연결된다.

기포발생제어부(11)의 출구부(3)에는 파이프(7)에 의하여 샤워기(63)거나 수도전(20)에 연결될 수 있다.

여기서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 기포발생장치는 압력이 소정치 이상인 경우에는 모터펌프를 필요로 하지 않는다.

도1은 본 발명에 따른 기포발생장치를 수도전에 직결시켜 설치한 상태를 보인 도면.

도2는 본 발명에 따른 기포발생장치를 상세히 보인 단면도.

도3은 본 발명에 따른 공기체크밸브를 일부를 조립하여 보인 분해사시도.

도4는 본 발명에 따른 수 분쇄기의 또 다른 실시예를 분해하여 보인 분해사시도.

도5는 본 발명에 따른 기포발생장치를 모터펌프를 적용한 경우의 실시예를 보인 도면이다.

Claims (7)

1. 집약형 미세기포 발생장치에 있어서,

   그 내부를 부압이 형성되는 진공쳄버로 되게하는 공기체크밸브를 상부면에 설치한 압력탱크와;

   이 압력탱크의 하단부에 설치되고 도립된 T자형 동체로 되어, 입구부로 음용수거나 생활용수를 유입하여 진공쳄버로 유도하는 수직의 제1안내통로, 제1안내통로 단부에 설치되어 유입되는 음용수거나 생활용수를 분쇄하여 분사하는 기포발생부, 소정의 부압이 형성된 진공쳄버에서 외부공기와 혼합된 미세기포를 함유한 혼합수를 미립화하는 분쇄기, 이 분쇄기가 그의 입구단에 설치되어 수평의 배출구로 유도하는 제2안내통로와, 제1안내통로와 연통되는 제1 연통로와 제2 안내통로와 연통하는 제2 연통로를 형성하고 그 내부로 피스톤을 설치한 실린더들로 구성시킨 기포발생제어부들로 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 집약형 미세기포 발생장치.
2. 제1항에 있어서,

   공기체크밸브가 동체, 이 동체의 상면에 일측이 고정되고 체크밸브를 지지하는 링부와, 링부의 타측에 고정되어 체크밸브에 외기를 공급하도록 상면이 그물망으로 되고 동체의 중간 둘레에 다수의 슬릿을 형성한 캡부들로 구성시킨 것을 특징으로 하는 집약형 미세기포 발생장치.
3. 제1항에 있어서,

   기포발생부가 제1안내통로에 일측단부가 고정되고 타측단부에는 분사구를 형성하며, 진공쳄버의 높이보다 다소 작은 높이를 가지는 파이프와 이 파이프 내부에 소정폭의 그물망이 나선형으로 감겨 형성한 나선체들로 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 집약형 미세기포 발생장치.
4. 제1항에 있어서,

   수 분쇄기가 그 중심에는 미세관통구멍이 형성되고 원주둘레로는 다수의 요홈이 형성되어 제2안내통로에 밀착 설치되게 한 것을 특징으로 하는 집약형 미세기포 발생장치.
5. 제1항에 있어서,

   수분쇄기가 내부의 거의 중심에 단턱을 형성하여 두개의 공간을 형성한 노즐동체, 이 노즐동체의 상단에는 적어도 3개 이상의 벤츄리 공간을 형성하도록 하나의 링과 두개의 그물망 디스크로 군을 이루어서 적어도 3개 이상 적층되고, 상단에 적어도 3개의 미세구멍을 형성한 노즐을 설치한 노즐부와; 하단을 공간으로 하고 원주둘레로 여러개의 노즐 구멍들을 형성하고, 그의 동체 상단에는 플랜지를 형성하여 이 플랜지가 제2안내통로에 설치되므로, 동체와 안내통로 사이에 간극이 형성되게 한 노즐동체로 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 집약형 미세기포 발생장치.
6. 제1항에 있어서,

   기포발생제어부가 입구부로부터 연장되어 진공쳄버와 연통되는 수직의 제1안내통로와 출부구로부터 연장하여 진공쳄버와 연통되는 제2안내통로로 되는 수직부와 그 내부를 소정 공간으로 하여 피스톤이 설치되는 수평부로 이루어지는 동체들로 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 집약형 미세기포 발생장치.
7. 제1항 또는 제6항에 있어서,

   기포발생부의 동체가 그 입구부에는 모터펌프에 연결되어 음용수거나 생활용수를 공급받을 수 있게 한 것을 특징으로 하는 집약형 미세기포 발생장치.

Images