KR20100000454A - 산소 가스와 수소 가스를 이용한 미세기포 함유 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치 및 수소 가스를 이용한 미세기포 함유 수소수의 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 실시예는 고순도의 산소 가스와 수소 가스를 이용한 미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치에 관한 것이다.

실시예에 따른 고순도의 산소 가스와 수소 가스를 이용한 미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치는, 급수된 물로부터 산소 가스와 수소 가스를 생성하는 산소 가스 및 수소 가스 생성 유닛; 생성된 산소 가스와 물을 다공질 요소를 통하여 미세기포를 발생시켜 혼합시키는 제 1 혼합부; 생성된 수소 가스와 물을 다공질 요소를 통하여 미세기포를 발생시켜 혼합시키는 제 2 혼합부; 상기 제 1 혼합부와 연결되며, 산소 가스와 물의 혼합 유체인 미세기포를 가압하여 산소 가스의 용해도를 증가시키기 위한 제 1 용해부; 상기 제 2 혼합부와 연결되며, 수소 가스와 물의 혼합 유체인 미세기포를 가압하여 산소 가스의 용해도를 증가시키기 위한 제 2 용해부; 및 상기 각 용해부와 연결되어 상기 각 용해부로부터 배출되는 산소수와 수소수를 각각 저장시키는 제 1 저장 탱크 및 제 2 저장 탱크가 포함된다.

산소, 수소

Description

고순도의 산소 가스와 수소 가스를 이용한 미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치{An simultaneous and parallel manufacturing apparatus of water with oxygen and hydrogen using oxygen and hydrogen gas}

본 실시예는 고순도의 산소 가스와 수소 가스를 이용한 미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치에 관한 것이다.

산소 및 수소 혼합기체는 사용자에 따라 그 명칭이 다양하지만(브라운가스, 산소수소혼합가스, 수소산소혼합가스, 수산화가스, 하이드록스가스 등), 물의 전기분해로 얻어지는 기체로서 수소와 산소의 당량비가 2:1로 발생하는 기체를 이르는 것으로서, 브라운가스처럼 한꺼번에 포집하는 것이 아니라, 따로따로 포집한 것으로, 이하에서는 '산소 가스와 수소 가스'로 통칭한다.

음용을 전제로 이용되는 산소 가스와 수소 가스는, 연료로 사용되는 통상의 경우에 비해 고순도일 것이 요구된다. 고순도의 산소 가스와 수소 가스는 전해질의 불순물을 제거하는 장치를 포함하는 종래의 전해조를 중심으로 하는 전기분해방식과 전해질의 첨가 없이 이온교환막을 중심으로 하는 전기분해방식 등에 의해서 얻을 수 있다.

고순도의 산소 가스와 수소 가스를 깨끗하고 안전한 물(수돗물, 정제수 또는 생수)에 투입하여 음용 가능하도록 만드는 방법과 장치를 제안한 이전의 기술들은 크게 산소 가스와 수소 가스 전체를 이용하는 경우와, 그 중 수소 가스 만을 이용하는 경우 또는 산소가스 만을 이용하는 경우의 3가지로 대별된다.

최근에 산소 가스와 수소 가스 전체를 이용한 음용수 제조를 제안한 경우가 있으나(등록번호 10-0761099), "일부의 수소가 금속나노콜로이드에 흡착되어 기체로 되지 않고 안정된 상태로 되고, 수소분자와 산소는 밖으로 방출된다"고 제안된 실시예에서 밝히고 있듯, 실제로 제조된 환원수소수에는 수소가스 만 이용되었으므로 혼합가스 전체를 이용하였다고 보기 어렵다.

또 단순히 산소 가스와 수소 가스를 물에 주입하는 방법만으로는 수소 이외에 산소를 일정수준 이상 포함하는 음용수를 제조하기란 불가능한 것이다. 본 출원인의 특허출원(출원번호 10-2008-0030490)은 바로 이런 점을 개선한 경우에 해당된다.

수소가스만을 이용하는 경우는 최근에 가수소수를 제조하는 발명이 이에 해당된다. 다만, 종래에 널리 알려진 바와 같이 이온수기를 제안하는 것은 그 원리상 유사하기는 하지만 가수소수 제조와는 동일한 발명으로 보기는 어렵다. 그 이유는 이온수기 발명기술은 정수된 물을 직접 전기분해하여 수산화이온(OH-)의 이동에 의해 음극에 모인 알칼리수에 관한 것으로서, 이러한 알칼리수의 경우 수소(H2) 가스가 금방 공기 중으로 날아가 버려 실제로 물속에 수소분자가 안정적으로 존재하지 못하며, 강알칼리성을 띄게 된다. 반면, 수소가스를 직접 물에 혼합, 용해하여 가 수소수를 제조하는 기술의 경우, 수산화이온(OH-)이 아닌 수소 가스인 분자 상태(H2)로 물속에서 오래 안정적으로 존재하게 되어 물이 중성에 보다 가까운 성질을 갖게 된다.

산소가스 만을 이용하는 경우는 용존산소정수기, 산소수정수기 또는 산소수를 제조하는 제안이 이에 해당된다.

산소수정수기 또는 산소수 제조방법을 제안하는 경우, 종래의 기체를 액체에 용해하려는 하수처리 기술을 이용하거나 원용한다. 즉 대용량의 폐수나 양어장의 물 등을 깨끗하게 정수 처리하는 기술로서 전개되어왔다. 특히 산소의 용해도는 공기방울이 물과 만나는 접촉표면적에도 관계가 있으며, 버블러가 미세기포를 생성하면, 기포와 수계가 만나는 표면적이 많아져 버블러의 용량은 같아도 산소의 용해도는 더 커지게 되는 원리를 주로 이용한다.

구체적으로 용존산소량을 늘리기 위한 방법으로서 마이크로필터나 다공질요소를 포함하여 미세기포 발생원리를 이용하거나 발생된 미세기포를 강제선회류 및 와류를 통해서 균일하게 혼합하는 등 선행하는 기술들을 이용하여 대기압 하에서 용해할 수 있는 산소농도보다 10배 이상의 과포화농도로 용해시켜 기능수의 기능을 가진 음용수를 제조하는 장치와 방법을 제안하고 있다.

용존산소량(DO; Dissolved Oxygen)은 물속에 용해돼 있는 산소의 양을 ppm(mg/L)으로 나타낸 것이다. 물속의 용존산소량이 80 ppm 이상일 경우 치료의 기능을 가진다고 알려져 있다.

아울러 최근 미세기포의 연구와 응용에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있 다. 특히 마이크로버블은 직경이 10 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 범위인 버블로 정의되며, 액체 중으로의 흡수효율이 높고, 균일성과 분산성이 뛰어나며, 생체의 생물 활성을 높여주고, 초음파를 쏘이면 70도 정도까지 발열하는 등의 특성을 살려, 암의 진단이나 치료 등에 응용되고 있다.

이온수기나 환원수소수 또는 가수소수 제조장치에 대한 제안의 경우, 종래의 이온수기 제조방법(등록번호 10-0479644 등) 이외에도 상기한 미세기포 발생원리를 이용하여 용존수소량과 산화환원전위를 일정수준으로 유지하는 가수소수를 제조하는 방법이 제안되고 있다(등록번호 10-0803832). 용존수소량(DH; Dissolved Hydrogen)은 물속에 용해돼 있는 수소의 양을 ppb 또는 ppm으로 나타낸 것이다. 수돗물에는 2.3 ~ 2.6 ppb, 미네랄워터에는 1.2 ~ 2.4 ppb가 들어있다는 일본에서의 보고가 있다. 최근에 항산화기능으로 알려져 있는 물질이 활성수소가 아닌 수소분자라는 주장이 대두됨에 따라 중요하게 측정되어야 할 수치로 용존수소량의 쓰임새가 늘어나고 있는 중이다.

산화환원전위(ORP; Oxidation Reduction Potential)는 인체에 한정하지 않고 산화환원계를 포함한 계(용액)에서 백금과 같이 그 자체는 산화환원반응에 관여하지 않는 불활성전극을 그 용액에 침지시키면 전극 간에 전위차가 나타나는데, 이 전위차가 산화환원전위이며 단위는 mV이다. 이온수기, 환원수소수, 가수소수를 비롯한 마이너스 ORP의 물은 매우 높은 플러스 ORP를 갖는 활성산소의 파괴력을 상쇄할 수 있는 능력이 있는 것으로 알려져 있다. 참고로 인체의 소화기관의 각 부위에서 측정한 ORP 값을 살펴보면, 위 +150mV, 십이지장 -150mV, 소장 -150mV, 대장 -250mV 이다. 인체에서 혈액으로 흡수되는 물의 ORP를 낮추어 인체 곳곳에서 발생하는 활성산소의 작용을 억제하는 작용을 하는 기관이 바로 대장이다. 그러므로 물이 빨리 흡수되기 위해선 낮은 ORP를 유지해야 한다.

우리가 보통 마시는 물의 ORP는, 일반 생수의 경우 약 +200m이고 수돗물은 그 보다 훨씬 더 높다. 따라서 수돗물이나 생수는 인체의 소화기관과 균형을 이룰 수 없는 것으로 판단된다.

종래의 이온수기는 ORP 수치의 마이너스 절대값을 크게 하면, 상대적으로 수소이온농도(pH)가 높아져 강알칼리가 되는 문제가 있다. 그래서 한국과 일본에서는 이온수기는 일반인이 음용하는 물이 아닌 의료용 물질생성기로 허가되었다. 최근 정부는 일부 그 치료효과를 인정하여 알칼리이온수로 허가한 바 있다. 한편 이온수기에 녹아있는 용존산소량은 수돗물과 별차이가 없는 것으로 알려져 있다.

근래에 들어 국내뿐 아니라 전세계적으로 건강 및 웰빙에 대한 관심이 지속적으로 상승하고 있음은 주지의 사실이다. 그 관심의 한복판에 있는 것 중의 하나가 바로 물이다. 이제는 깨끗하고 안전한 물을 넘어서서 건강기능을 포함하는 물을 원하는 소비자도 점차 그 기반을 넓혀가고 있는 중이다. 이러한 흐름에 발맞춰 깨끗하고 안전할 뿐만 아니라 건강기능을 포함하는 음용수를 제공하려는 발명가 및 기업의 노력도 함께 진행되고 있어, 종래의 정수기능뿐만 아니라 활성산소를 제거해준다고 제안하는 이온수기, 산소를 대량 공급하여 활력을 증가시킨다고 제안하는 산소수정수기 등으로 확장되고 있는 실정이다.

이런 즈음에 깨끗하고 안전한 물을 넘어서서 이른 바 좋은 물의 새로운 필수 조건인 건강기능을 제안하면서도 수소가스만을 이용하거나 산소가스만을 별도로 이용하는 개별적이고도, 낭비적인 요소가 있는 종래의 접근을 하나로 통합하여 고순도의 산소 가스와 수소 가스를 따로따로 이용하되 한 곳에서 한 번에 이용하는 것이 요구된다.

본 실시예는 목적은 일정의 압력에서 고순도의 산소 가스와 수소 가스 각각을 깨끗하고 안전한 원수의 일부와 일정 비율로 혼합하여 일정 크기 이하의 직경을 가진 미세기포를 발생시켜 용해시킨 후, 이를 개방형 수조 또는 밀폐형 탱크의 원수에 분산 또는 투입하여 각각 산소가 풍부한 미세기포 함유 고농도 산소수와 수소가 풍부한 미세기포 함유 수소수를 동시 병렬적으로 제조하는 장치를 제안하는 것에 있다.

본 실시예에 따른 고순도의 산소 가스와 수소 가스를 이용한 미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조 장치는, 급수된 물로부터 산소 가스와 수소 가스를 생성하는 산소 가스 및 수소 가스 생성 유닛; 생성된 산소 가스와 물을 다공질 요소를 통하여 미세기포를 발생시켜 혼합시키는 제 1 혼합부; 생성된 수소 가스와 물을 다공질 요소를 통하여 미세기포를 발생시켜 혼합시키는 제 2 혼합부; 상기 제 1 혼합부와 연결되며, 산소 가스와 물의 혼합 유체인 미세기포를 가압하여 산소 가스의 용해도를 증가시키기 위한 제 1 용해부; 상기 제 2 혼합부와 연결되며, 수소 가스와 물의 혼합 유체인 미세기포를 가압하여 산소 가스의 용해도를 증가시키기 위한 제 2 용해부; 및 상기 각 용해부와 연결되어 상기 각 용해부로부터 배출되는 산소수와 수소수를 각각 저장시키는 제 1 저장 탱크 및 제 2 저장 탱크가 포함된다.

제안되는 실시예에 의하면, 고순도의 산소 가스와 수소 가스 각각을 물과 일정 비율로 혼합하여 일정 크기 이하의 직경을 가진 미세기포를 발생시킴으로써, 산소가 풍부한 산소수와 수소가 풍부한 수소수를 독립적으로 동시에 생성할 수 있으며, 각자 생성된 산소수와 수소수가 모두 미세기포를 함유하므로 산소와 수소가 물속에 안정적으로 오래 유지될 수 있는 장점이 있다.

또한, 산소가 풍부한 산소수는 체내에 산소를 쉽게 공급할 수 있으며, 수소가 풍부한 수소수는 과잉 생산된 체내의 활성 산소를 용이하게 없앨 수 있게 된다.

이하에서는 도면을 참조하여 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 제 1 실시예에 따른 미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치의 구성을 보여주는 블럭도이다.

본 실시예는 시판의 정수기 형태에 그대로 또는 일부 변형 적용되어 산소수와 수소수를 독립적으로 동시에 생성하는 방법을 제안한다.

본 실시예에서 설명되는 "미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수"의 경우, 먼저 "미세기포 함유 고농도 산소수"는 산소를 대량으로 포함하고, 용존산소량(DO)을 80 ppm 이상, 수소이온농도(pH)를 7.0 보다 약간 높게 유지하며, 직경이 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 범위에 해당하는 기포를 대량으로 포함하는 물"이라고 정의된다.

또한, "미세기포 함유 고농도 수소수"는 수소를 대량으로 포함하고, 용존수 소량(DH)을 1.8 ppm 이상, 산화환원전위(ORP)를 -500mV 이하, 수소이온농도(pH)를 7.0 보다 약간 높게 유지하며, 직경이 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 범위에 해당하는 기포를 대량으로 포함하는 물"이라고 정의한다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 이 두 가지로 정의된 물을 통칭하여 "미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수"로 부르며 더 간략하게는 "산소수와 수소수"라 칭하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치는, 급수부(50)와, 외부로부터 급수된 물 및 산소수와 수소수가 구획되어 저장되는 저장 유닛(100)과, 급수된 물로부터 산소 가스와 수소 가스를 생성하는 산소 가스와 수소 가스 생성 유닛(400: 이하에서는 설명의 편의를 위하여 "가스 생성 유닛"이라 함)과, 물과 산소 가스 및 물과 수소 가스가 각각 혼합되도록 하는 혼합부(510, 520)와, 각각의 산소 가스와 수소 가스가 물에 용해되도록 하는 용해부(310, 320)가 포함된다.

상세히, 수도 배관(P1)은 정수 필터(52)에 연결된다. 연결 배관(P2)는 저장 수조(110)에 연결된다. 그리고, 상기 저장 수조(110)는 연결 배관(P3)에 의해서 제 1 저장 탱크(120; 통상은 냉수탱크의 역할)와 연결되고, 연결 배관(P4)에 의해서 제 2 저장탱크(130; 통상은 냉수탱크의 역할)에 연결된다.

상기 수도 배관(P1)은 일정 수압으로 물을 공급하기 위한 것으로, 통상은 배수지와 배수관을 통해 연결된 배관일 수 있으며, 또는 가압 펌프가 구비된 식수 탱크에 연결된 형태일 수 있다.

상기 정수 필터(52)는 주지의 필터가 이용될 수 있으며, 이러한 주지의 필터로는 활성탄필터, 역삼투압필터 또는 중공사막 멤브레인 필터 등이 이용될 수 있다. 또한 본 실시예에 있어 상기 정수 필터는 다른 두 종 이상의 필터가 조합되어 사용될 수도 있다.

제 1 정수 공급 배관(P5)은 상기 제 1 저장 탱크(120)로부터 제 1 혼합부(510)의 입구 단과 연결된다. 상기 제 1 정수 공급 배관(P5)에는 제 1 감압 밸브(210)가 설치되어, 제 1 정수 공급 배관(P5)을 유동하는 물이 상기 제 1 감압 밸브(210)에서 일정압력 이하로 감압되도록 한다.

제 2 정수 공급 배관(P6)은 상기 제 2 저장 탱크(120)로부터 제 2 혼합부(520)의 입구 단과 연결된다. 상기 제 2 정수 공급 배관(P6)에는 제 2 감압 밸브(230)가 설치되어, 제 2 정수 공급 배관(P6)을 유동하는 물이 상기 제 2 감압 밸브(230)에서 일정압력 이하로 감압되도록 한다.

이와 같이 상기 각 정수 공급 배관(P5, P6)을 유동하는 물이 감압되도록 하는 이유는, 상기 제 1 혼합부(510) 및 제 2 혼합부(520)로 유입되는 물과 함께 가스 생성 유닛(400)에서 발생된 산소 가스와 수소 가스가 상기 혼합부(510, 520)로 원활히 공급될 수 있도록 하기 위한 것이다. 본 실시예에서는 가스 생성 유닛(400)에서 발생되는 산소 가스와 수소 가스의 압력을 고려할 때, 상기 각 정수 공급배관(P5, P6)의 감압 밸브(210, 230)를 지난 물의 수압은 2 kgf/㎠ 정도로 설정될 수 있다.

또한, 상기 정수 공급배관(P5, P6)에는, 상기 각 감압 밸브(210, 230)와 상 기 각 혼합부(510, 520) 사이에 위치하여, 상기 각 정수 공급배관(P5, P6) 내부의 유량을 조절하는 제 1 유량조절부(220)와 제 2 유량조절부(240)가 구비된다. 여기서 상기 각 정수 공급배관(P5, P6) 내부의 유량은 상기 각 혼합부(510, 520)로 공급되는 단위 시간 동안의 물의 양을 의미한다.

한편, 상기 연결 배관(P2)에서 분기된 분기 배관(P7)에는 물을 공급받아서 전기 분해에 의해 고순도의 산소 가스와 수소 가스를 발생시키는 가스 생성 유닛(400)이 연결된다.

음용을 전제로 하는 산소 가스와 수소 가스는 연료용으로 이용되는 경우에 비해 고순도일 것이 요구되므로, 상기 가스 생성 유닛(400)은, 전해질을 사용하지 않고 물을 이용하여 전기분해를 하는 방식을 채용하는 것이 가장 바람직하다. 다만, 도시되지는 않았으나, 이 방식을 채용할 경우, 전기분해장치의 양(+)극에서는 산소가 발생 및 배출되고, 음(-)극에서는 수소와 물이 함께 발생 및 배출되므로 수소와 물을 분리하는 장치를 부가하여 수소가스 공급배관(P9)을 형성하고, 수소와 분리된 물은 다시 분기 배관(P7)과 연결되어 순환 사용되는 것을 포함한다. 그러나 종래의 전해질을 이용하여 물을 전기분해하는 방식을 채용할 경우, 반드시 불순물을 제거하는 장치를 자체부착한 방식이 바람직하다.

이 때 상기 가스 생성 유닛(400)으로는 정제수가 공급되어야 하므로, 이를 위하여 상기 분기 배관(P7)으로 유입되는 물이 먼저 이온교환수지와 같은 정수 필터(402)를 통과하여 유입되도록 한다. 그리고 상기 정수 필터(402)를 통과한 물은 생성부(401)로 유입되어 전기 분해된다.

상기 가스 생성 유닛(400)에서 발생된 산소 가스와 수소 가스는 산소 가스 공급배관(P8) 및 수소 가스 공급배관(P9)을 통하여 각각 제 1 혼합부(510)와 제 2 혼합부(520)로 이동된다.

이 때, 산소 가스 공급배관(P8) 및 수소 가스 공급배관(P9)에는 각각 제 1 활성탄필터(403)와 제 2 활성탄필터(404)가 구비될 수 있으며, 이러한 활성탄필터(403,404)는 산소 가스와 수소 가스와 함께 물 내로 유입될 수 있는 이물질을 여과한다.

또한 상기 산소 가스 공급배관(P8) 및 수소 가스 공급배관(P9)에는, 상기 제1 및 제 2 활성탄필터(403,404)와 각각 제 1 및 제 2 혼합부(510,520) 사이에 위치하여, 상기 산소 가스 공급배관(P8) 및 수소 가스 공급배관(P9) 내부의 유량을 조절하는 제 3 유량조절부(407)와 제 4 유량조절부(410)가 구비된다. 여기서 상기 산소 가스 공급배관(P8) 및 수소 가스 공급배관(P9) 내부의 유량은 각각 제 1 혼합부(510)와 제 2 혼합부(520)로 공급되는 단위 시간 동안의 산소 가스와 수소 가스의 양을 말한다.

도 2는 제 1 실시예에 따른 혼합부의 구성을 보여주는 도면이다.

본 실시예에서 제 1 및 제 2 혼합부(510, 520)는 그 구성이 동일하므로, 도 2에서는 하나의 혼합부 만을 도시하여, 제 1 및 제 2 혼합부를 동시에 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 각 혼합부(510, 520)는 내부에 노즐(503, 506)과 다공질요소(505)를 포함하는 원형 또는 각형인 관체이다.

상기 각 혼합부(510)에는 각각 상기 제 1 및 2 정수 공급배관(P5, P6)이 수밀 결합된다. 상기 각 혼합부(510, 520)의 다른 단부에는 각각 산소 가스를 공급하는 산소 가스 공급배관(P8) 및 수소 가스를 공급하는 수소 가스 공급배관(P9)이 수밀 결합된다.

상기 산소 가스 공급배관(P8) 및 수소 가스 공급배관(P9)에는 각각 제 1 역류방지 밸브(406)와 제 2 역류방지 밸브(409)가 구비되어, 상기 제 1 및 제 2 정수 공급배관(P5, P6)에서 공급된 물이 상기 산소 가스 공급배관(P8) 및 수소 가스 공급배관(P9)으로 역류하는 것이 방지되도록 한다.

또한, 상기 산소 가스 공급배관(P8) 및 수소 가스 공급배관(P9)에는 각각 제1 압력 조절장치(405)와 제 2 압력조절장치(408)가 구비되어, 일정한 압력의 산소 가스와 수소 가스가 각각 상기 제 1 혼합부(510)와 제 2 혼합부(520)로 공급되도록 한다.

상기 각 혼합부(510, 520)의 내부에는 각각 노즐(503, 506)이 구비되어 고압으로 분사된 물이 더 고압으로 분사되도록 형성되어 있다. 통상적으로 물을 음속 이하로 분사시키므로 노즐의 형상은 유로 면적이 매끈하게 적당히 작아지는, 소위 테이퍼(taper) 노즐(503)이면 된다. 그러나 물을 음속 이상으로 분사하는 경우에는 다시 유로 면적을 크게 할 필요가 있기 때문에 역테이퍼 노즐(506)이 필요하게 되므로, 테이퍼 노즐(503)과 역테이퍼 노즐(506)을 조합한 것이 바람직하다.

상기 각 혼합부(510, 520) 내에는 관체의 길이 방향으로 각각 확산실(504)이 구비된다. 상기 확산실(504)은 상기 제 1 정수 공급배관(P5)을 따라 흐르는 정수된 물과 산소 가스 공급배관(P8) 및 상기 제 2 정수 공급배관(P6)을 따라 흐르는 정수된 물과 수소 가스 공급배관(P9)을 통하여 공급된 각각의 산소 가스 혼합 유체 및 수소 가스의 혼합 유체를 확산시키기 위한 것이다.

상기 확산실(504)에는, 소정의 홀 지름을 가지는 일종의 필터인 다공질 요소(505)가 충진되어 있다. 이는 상기 확산실(504)에 도입되는 물과 산소 가스의 혼합 유체 및 물과 수소 가스의 혼합 유체를 각각 다공질 요소(505)를 개재하여 분사함으로써 다공으로 형성되어 있는 홀의 직경과 동일한 직경의 미세기포를 형성하기 위한 것이다.

상기 다공질 요소(505)는 두께 5 ~ 10㎜의 범위, 직경 2 ~ 120㎛범위의 홀을 가지는 스테인리스 스틸의 소결체가 바람직하다. 시장에서 입수할 수 있는 소결체인 타일러 메쉬의 경우, 직경 10 ㎛이하의 미세기포를 형성시키기 위해서는 120 메쉬 이상을 선택한다.

상기 각 혼합부(510, 520)는 산소 가스와 수소 가스의 용해도를 높이기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이 테이퍼 노즐과 역테이퍼 노즐이 조합된 더블 튜브 구조와 다공질 요소(505)를 연속결합하여 사용할 수 있다.

한편, 상기 각 혼합부(510, 520)의 출구단에는 각각 제 1 순환펌프(330)와 제 2 순환펌프(340)가 연결된다. 상기 각 혼합부(510, 520)에서 토출된 미세기포가 다량으로 포함된 각각의 산소 가스와 물의 혼합 유체 및 수소 가스와 물의 혼합 유체는 상기 각 순환 펌프(330,340)의 작동에 의해 소정의 압력을 가지면서 각각 제 1 용해부(310)와 제 2 용해부(320)를 통과하게 된다.

상기 제 1 및 제 2 감압 밸브(210, 230)를 통과하면서 약 2 kgf/ 정도로 감압된 수압은 상기 제 1 및 제 2 순환펌프(330,340)를 통과하면서 약 7 kgf/ 정도가 되며, 이러한 압력을 가지면 상기 제 1 및 제 2 용해부(310, 320)를 통과하면서 물에 각각 산소 가스와 수소 가스가 용존된다.

도 3은 제 1 실시예에 따른 용해부의 구성을 보여주는 도면이다.

본 실시예에서 제 1 및 제 2 용해부(310, 320)는 그 구성이 동일하므로, 도 3에서는 하나의 용해부 만을 도시하여, 제 1 및 제 2 용해부를 동시에 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 본 실시예의 상기 제 1 및 제 2 용해부(310, 320)는 내측에 부직포 또는 마이크로필터(331)를 구비하는 적어도 두 개 이상의 통으로 이루어지는 바람직하다.

더욱 바람직하게는 도 3에 도시된 바와 같이 서로 직렬로 연결되는 4개의 통으로 구성되는 것이다. 부직포나 마이크로필터는 상기 제 1 및 제 2 혼합부(510, 520)에서와 마찬가지로 미세기포를 더욱 세밀하게 쪼개는 작용을 한다. 마이크로 단위로 쪼개진 물과 산소 가스와 수소 가스가 혼합되어 산소 가스와 수소 가스가 용존되는 원리로 이루어져 있다. 마이크로필터의 크기는 0.1~20 ㎛범위의 다양한 필터를 사용할 수 있다.

또한, 용해통(341, 342, 343, 344)을 4개로 직렬로 연결하는 것이 바람직하며, 이 때 상기 부직포 또는 마이크로필터(331)는 각각 물과 산소 가스 혼합 유체 및 물과 수소 가스의 혼합 유체가 유입되는 유입 측에 설치된다.

제 1 용해통(341)의 유입 측에 연결된 인젝터(320)는 내경이 0.5Φ인 관형 형상으로, 상기 제 1 및 제 2 혼합부(510, 520)에서 각각 물과 산소 가스의 혼합 유체 및 물과 수소 가스의 혼합 유체가 상기 제 1 및 제 2 순환 펌프(330, 340)를 통하여 진행되다가 좁은 곳을 통과하면서 유속이 빨라지도록 한다.

상기 제 1 및 제 2 순환펌프(330, 340)의 일정 압력에 의해 상기 용해통(341, 342, 343, 344)의 상부에서 각각 미세기포 상태의 산소 가스와 물의 혼합 유체 및 미세기포 상태의 수소 가스와 물의 혼합 유체가 유입되어 하부로 토출된다. 이 때, 상기 제 1 용해통(341)에서 각각 물과 산소 가스 및 물과 수소 가스가 혼합되어 형성된 미세기포 상태로 상부에서 하부로 이동할 때 산소 가스와 수소 가스는 더욱 세밀한 미세기포로 형성되고 기포는 물의 유속과 함께 하부로 이동되다가 각각 제 2 용해통(342)으로 유입된다. 이 과정에서 각각의 산소 가스와 수소 가스는 초미세 기포화되어 물 속에서 물리적으로 강제 용해된다. 이러한 자연 흐름에 의한 낙차 원리를 제 3 용해통(343)과 제 4 용해통(344)에서도 반복적으로 구성하여 목적하는 용존량의 농도에 따라 유량, 유속 및 압력 등이 설정되어 설계된다.

따라서, 상기 산소 가스 공급배관(P8) 및 수소 가스 공급배관(P9)을 통해 배출된 각각의 고농도의 산소 가스와 수소 가스는 제 1 및 제 2 정수 공급배관(P5, P6)을 따라 흐르는 정수된 물과 함께 제 1 및 제 2 혼합부(510,520)를 거치면서 미세기포로 쪼개지고, 다시 제 1 및 제 2 순환펌프(330,340)를 거쳐 제 1 및 제 2 용해부(310, 320)를 지나면서 물 내에 산소 가스와 수소 가스 용존량은 크게 증가하게 되며, 산소 가스와 수소 가스가 용존된 물(각각 산소수와 수소수)은 상기 제 1 및 제 2 저장 탱크(120,130) 내에 저장된다.

상기 제 1 및 제 2 저장 탱크(120, 130) 내에 저장된 각각의 산소수와 수소수는 상기 제 1 및 제 2 순환 펌프(330,340)가 작동하는 동안에는 제 1 및 제 2 정수 공급배관(P5, P6)을 따라 다시 순환하면서 물의 산소 가스와 수소 가스 용존량은 포화상태를 초과하여 증가하게 된다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 저장 탱크(120, 130)에는 산소수와 수소수의 수위를 측정하기 위한 제 1 최저수위센서(140)와 제 2 최저수위센서(150)가 각각 구비된다.

상기 제 1 및 제 2 최저수위센서(140, 150)는 각각 상기 제 1 및 제 2 저장 탱크(120, 130) 내부의 산소수와 수소수의 기준 최저 수위를 감지하는 역할을 한다. 따라서 상기 제 1 및 제 2 최저수위센서(140, 150)에서 산소수와 수소수의 기준 최저수위가 감지되는 경우 상기 제 1 및 제 2 저장 탱크(120, 130)의 내부로 각각 상기 저장 수조(110)의 물이 공급된다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 저장 탱크(120, 130)에는 솔레노이드밸브와 같이 각각 제 1 전자제어식 개폐밸브(710)와 제2 전자제어식 개폐밸브(720)가 구비되고 각각 제 1 출수관(P10)과 제 2 출수관(P11)이 연결된다. 상기 제 1 및 제 2 전자제어식 개폐밸브(710, 720)는 제어부(600)에서 전달되는 전기적 제어신호에 의해 개폐조작이 이루어진다.

도 1에서 상기 제 1 및 제 2 출수관(P10, P11)은 각각 제 1 및 제 2 저장 탱크(120, 130)와 제 1 및 제 2 용해부(310,320) 사이의 배관에서 분기되는 것으로 도시하고 있으나, 상기 제 1 및 제 2 출수관(P10, P11)은 각각 상기 제 1 및 제 2 저장 탱크(120,130)에 직접 연결되어도 무방하다.

한편, 상기 제어부(600)는 상기 제 1 및 제 2 전자제어식 개폐밸브(710, 720)의 개폐를 제어한다. 그리고 상기 제어부(600)에는 제 1 및 제 2 출수관(P10, P11)의 선단에 인접 위치하여 컵 또는 용기의 유무를 비접촉식으로 감지하여 신호를 전달하는 제 1 센서(610)와 제 2 센서(620)가 각각 연결된다. 이러한 제 1 및 제 2 센서(610, 620)로는 인체의 적외선신호를 감지하여 전기적인 신호를 발생시키는 초전센서가 이용될 수 있다.

또한, 상기 제어부(600)는 제 1 및 제 2 순환펌프(330, 340)와 가스 생성 유닛(400)을 직접 제어할 수 있도록 연결된다. 특히, 본 실시예에 있어, 상기 제어부(600)는 상기 제 1 및 제 2 센서(610, 620)의 on/off 동작을 카운트하기 위한 카운터 회로부를 포함하며, 설정된 카운트 값마다 상기 가스 생성 유닛(400) 및 상기 제 1 및 제 2 순환펌프(330, 340)을 설정된 시간 동안 만 작동되도록 제어한다.

따라서, 상기 제어부(600)는, 일정량 이상 물을 사용한 것으로 판단되는 경우에는 설정시간 동안 가스 생성 유닛(400)과 상기 제 1 및 제 2 순환펌프(330, 340)를 작동하여 각각 물 내의 산소 가스와 수소 가스 용존량을 증가시키도록 한다.

이 때, 상기 가스 생성 유닛(400)과 상기 제 1 및 제 2 순환 펌프(330, 340)의 작동 시간은 상기 제 1 및 제 2 저장 탱크(120, 130)의 용량에 따라서 경험적 또는 실험적으로 결정된 후에 상기 제어부(600) 내에 설정값으로 지정될 수 있다.

다른 한편으로, 상기 제어부(600)에는 상기 제 1 및 제 2 순환펌프(330, 340) 및 상기 가스 생성 유닛(400)의 작동 여부를 사용자가 직접 제어할 수 있도록 전원 스위치(630)가 연결될 수 있다. 즉 사용자는 산소 가스와 수소 가스가 용존된 물의 사용이 필요할 경우에는 상기 전원 스위치(630)를 조작하여 상기 제 1 및 제 2 순환펌프(330, 340) 및 상기 가스 생성 유닛(400)의 작동을 제어할 수 있다.

상기 전원 스위치(630)는 상기 제 1 및 제 2 순환펌프(330, 340) 및 상기 가스 생성 유닛(400)만을 제어하게 되므로, 상기 전원 스위치(630)의 조작과 무관하게 상기 제 1 및 제 2 센서(610, 620)의 신호에 의한 제 1 및 제 2 개폐밸브(710,720)의 on/off 는 동일하게 이루어진다.

여기서, 상기 제 1 및 제 2 저장 탱크(120, 130)에 도시되지 않은 냉각장치를 추가하여, 상기 제 1 및 제 2 저장 탱크(120,130)에 저장된 고농도의 산소수와 수소수를 일정한 온도로 유지시키도록 하는 것이 바람직하다.

도 4는 제 1 실시예에 따른 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치의 제어구조를 보여주는 블럭도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치는, 상기 제 1 혼합부(510)으로 공급되는 물의 양을 조절하는 제 1 유량조절부(220)와, 상기 산소 가스 공급배관(P8)으로부터 제 1 혼합부(510)로 공급되는 산소 가스의 양을 조절하는 제 3 유량조절부(407)와, 상기 제 2 혼합부(520)으로 공급되는 물의 양을 조절하는 제 2 유량조절부(240)와, 상기 수소 가스 공급배관(P9)으로부터 상기 제 2 혼합부(520)로 공급되는 수소 가스의 양을 조절하는 제 4 유량 조절부(410)와, 상기 제 1 저장 탱크(120) 내의 최저 수위를 감지하는 제 1 최저수위센서(140)와, 상기 제 2 저장 탱크(130) 내의 회전 수위를 감지하는 제 2 최저수위센서(150)와, 상기 각 최저수위센서(140, 150)에서 감지된 수위정보에 따라 상기 각 유량조절부(220, 240, 407, 410)를 제어하는 제어부(600)가 포함된다.

상세히, 상기 각 최저수위센서(140, 150)는 일례로 압력센서가 사용될 수 있다. 그리고 상기 각 최저수위센서(140, 150)에서 기준 최저수위가 감지되면, 상기 제어부(600)는 상기 연결 배관(P2)에 구비되는 밸브(미도시)를 작동시켜, 상기 각 저장 탱크(120, 130) 내부로 물이 공급되도록 한다.

여기서, 최저 수위에 도달한 경우가 기준 최저수위에 도달하지 않을 때 보다 상기 각 최저수위센서(140, 150)에서 감지되는 압력이 작다. 따라서 상기 각 최저수위센서(140, 150)에서 기준 최저수위가 감지된다는 것은, 상기 각 최저수위센서(140, 150)에서 감지된 압력이 순간적으로 작아지기 시작한 때를 감지하는 것을 말한다.

그리고 상기 저장 탱크(120, 130)에 기준 수위만큼 물이 저장된 경우, 상기 제어부(600)는 산소수와 수소수가 상기 저장 탱크(120, 130)에 저장되도록 하기 위하여, 상기 각 유량조절부(220, 240, 407, 410)의 작동을 제어한다.

그리고 상기 제 1 유량조절부(220)의 작동에 의해서 상기 제 1 혼합부(510)로는 단위시간당 제 1 기준량의 물이 유입되고, 상기 제 3 유량조절부(407)의 작동에 의해서 상기 제 1 혼합부(510)로 단위시간당 제 2 기준량의 산소 가스가 공급된다. 그리고 상기 제 1 기준량은 상기 제 2 기준량보다 큰 값을 가진다.

그리고 상기 제 2 유량조절부(240)의 작동에 의해서 상기 제 2 혼합부(520)로는 단위시간당 제 1 기준량의 물이 유입되고, 상기 제 4 유량조절부(410)의 작동에 의해서 상기 제 2 혼합부(520)로 단위시간당 제 3 기준량의 수소 가스가 공급된다. 그리고 상기 제 1 기준량은 상기 제 3 기준량보다 큰 값을 가진다.

상세히, 상기 제 1 기준량과 상기 제 2 기준량의 비율은 대략 77~91 : 1 정도가 되고, 상기 제 1 기준량과 상기 제 3 기준량의 비율은 대략 38~45 : 1 정도가 된다(분당 산소는 11~13cc, 수소는 22~26cc 발생하는 전기 분해장치를 채용하여 물1L에 혼합하는 경우). 이에 따라 상기 각 혼합부(510, 520)의 물과 산소 가스의 비율은 대략 77~91 : 1, 물과 수소 가스의 비율은 대략 38~45 : 1 이 된다.

상기 혼합 비율은 상기 각 혼합부(510, 520) 내에 구비되어 있는 다공질 요소의 홀의 크기와 확산실로 공급되는 물과 산소 가스와 수소 가스의 수압, 수량 등의 조건에 따라 물의 공급비율이 각각 77~91(산소 가스의 경우), 38~45(수소 가스의 경우) 범위 내에서 그 정확한 비율이 결정된다.

이와 같이 일정 비율로 물과 산소 가스와 수소 가스가 상기 각 혼합부(510, 520)에 공급되므로, 상기 제어부(600)는 상기 각 유량 조절부(220, 240, 407, 410)의 작동시간을 제어한다. 즉, 상기 제어부(600)는 동일한 시간 동안 각각 유량 조절부(220, 240, 407, 410)가 작동되도록 한다.

이와 같은 본 실시예에 의하면, 물에 산소 가스와 수소 가스가 일정 비율 혼합되어 미세기포를 다량 함유하는 고농도의 산소수와 수소수를 독립적으로 동시에 생성할 수 있게 된다.

즉, 본 실시예에서 목적으로 하는 산소를 다량으로 포함하고, 용존산소량(DO)을 80 ppm 이상, 수소이온농도(pH)를 7.0 보다 약간 높게 유지하며, 직경이 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 범위에 해당하는 기포를 대량으로 포함하는 물(즉, 미세기포 함유 고농도 산소수)과, 수소를 다량으로 포함하고, 용존수소량(DH)을 1.8 ppm 이상, 산화환원전위(ORP)를 -500mV 이하, 수소이온농도(pH)를 7.0 보다 약간 높게 유지하며, 직경이 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 범위에 해당하는 기포를 대량으로 포함하는 물(즉, 미세기포 함유 고농도 수소수)을 제조할 수 있게 된다.

이와 같이 생성된 산소수와 수소수는 일정시간이 지나도 안정적으로 물속에 존재할 수 있게 되므로 산소수는 체내에 필요한 산소를 쉽게 공급할 수 있으며, 수소수는 체내에 과잉 생산된 활성산소를 용이하게 제거할 수 있게 된다.

또한, 산소수와 수소수의 수위가 감지되어 물의 공급이 자동으로 이루어지므로, 상기 각 저장 탱크(120, 130)에 각각 산소 가스와 물, 수소 가스와 물이 일정비율 혼합된 산소수와 수소수가 일정하게 저장될 수 있으므로, 사용자의 편의성이 증가되는 장점이 있다.

아래의 표는 제 1 실시예에 따라 제조된 정수기 형태의 제조장치에서 제조된 물의 용존산소량(DO)과 용존수소량(DH), 산화환원전위(ORP)를 측정한 결과를 제시한 것이다. 용존산소량은 옥시가드의 Handy Polaris 모델로, 용존수소량은 일본전파공업의 DH-35A 모델로, 산화환원전위는 일본전파공업의 RM-20P 모델로 측정하였다. 그리고, 실험 대상 제조장치는, 15분 가동, 45분 휴식 기준 하에서 작동하였으 며, 각 저장탱크의 용량은 3L이다.

	0분	330분	360분	390분	480분
DO(ppm)	8	77.4	84.3	81.2	86.0
DH(ppm)	0.02	1.99	2.17	2.17	1.72
ORP(mV)	552	-520	-513	-542	-556

도 5는 제 2 실시예에 따른 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치를 구성하는 블럭도이다.

본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시예와 동일하고, 다만 급수부의 작동과 산소 가스와 수소 가스의 선택에 있어서 차이가 있다. 따라서 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명한다. 또한, 본 실시예는 제조장치의 형태 뿐만 아니라, 대용량의 산소수와 수소수를 독립적으로 동시에 또는 선택적으로 생성하는 방법을 제안한다.

도 5를 참고하면, 수도 배관(P1)은 정수 필터(52)를 통과한 후에 가스 생성 유닛(400)으로 유입되거나, 미리 정수된 정수조(160)를 통해 연결배관(P13)에 의해서 가스 생성 유닛(400)으로 유입된다.

또한, 상기 가스 생성 유닛(400)에서 산소 가스 공급배관(P8)과 수소 가스 공급배관(P9)을 필요에 따라 선택할 수 있는 선택부(810)가 구비된다.

즉, 상기 산소 가스 공급배관(P8) 및 상기 수소 가스 공급배관(P9)으로 산소 가스 및 수소 가스가 공급되도록 하거나, 어느 한 공급배관으로만 산소 가스 또는 수소 가스가 공급되도록 할 수 있다. 이 때, 가스 생성 유닛(400)에는 산소 가스 및 수소 가스가 생성되므로, 선택되지 않은 가스는 상기 가스 생성 유닛(400)의 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.

따라서 대량제조시의 필요에 따라, 산소수와 수소수 두 가지를 동시에 독립적으로 제조하거나, 어느 한 가지를 선택하여 제조할 수 있게 된다.

이와 같은 본 실시예에 의하면, 물에 산소 가스와 수소 가스가 일정 비율 혼합되어 미세기포를 다량 함유하는 고농도의 산소수와 수소수를 독립적으로 동시에 생성할 수 있게 된다. 즉, 본 실시예에서 목적으로 하는 산소를 다량으로 포함하고, 용존산소량(DO)을 80 ppm 이상, 수소이온농도(pH)를 7.0 보다 약간 높게 유지하며, 직경이 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 범위에 해당하는 기포를 대량으로 포함하는 물(즉, 미세기포 함유 고농도 산소수)과 수소를 다량으로 포함하고, 용존수소량(DH)을 1.8 ppm 이상, 산화환원전위(ORP)를 -500mV 이하, 수소이온농도(pH)를 7.0 보다 약간 높게 유지하며, 직경이 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 범위에 해당하는 기포를 대량으로 포함하는 물(즉, 미세기포 함유 고농도 수소수)을 제조할 수 있게 된다.

이와 같이 생성된 산소수와 수소수는 일정시간이 지나가도 안정적으로 물에 존재할 수 있게 되므로 필요에 따라 알루미늄팩, 알루미늄캔, 유리병, PET병 등에 진공 충진하여 장기간 유통 보관할 때 상당히 유리한 장점이 있다.

그리고 상기의 예는 산소수와 수소수를 정수된 대용량의 원수에 적용한 것이지만, 본 실시예는 이에 한정되지 않고 먹는 샘물, 혼합음료, 드링크류, 주류 또는 화장품, 식료품 등의 제조, 음식물의 조리, 나아가 원예, 농업, 양어, 축산 등에 공급되는 대용량의 원수에 널리 적용될 수 있다. 또한 주택, 아파트, 호텔, 오피스빌딩, 병원, 학교, 리조트 등 다양한 규모의 시설물에 대한 대용량의 원수 공급 등에 빌트인(built-in) 시공하여 적용할 수 있다.

도 6은 제 3 실시예에 따른 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치를 보여주는 블럭도이다.

본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 2 실시예와 동일하고, 다만, 저장탱크의 용도 및 저장탱크에 분사노즐이 구비되는 것에 있어서 차이가 있다. 따라서 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명한다.

본 실시예에서는 욕조(저장탱크)에 산소수와 수소수를 독립적으로 동시에 또는 선택적으로 저장되도록 하는 방법을 제안한다.

도 6을 참조하면, 수도 배관(P1)은 정수 필터(52)를 통과한 후에 연결배관(P12)에 의해서 가스 생성 유닛(400)으로 유입되거나, 미리 정수된 정수통(160)을 통하여 연결배관(P13)에 의해서 가스 생성 유닛(400)으로 유입된다. 본 실시예에서는 일반 가정용 욕조(330L: 910, 920)에 산소나 수소를 용존하여 투입하는 것이므로, 소량의 정제된 물이 상기 가스 생성 유닛(400)으로 공급되는 조건이면 충분하다.

또한, 상기 가스 생성 유닛(400)에서 산소 가스 공급배관(P8)과 수소 가스 공급배관(P9)을 필요에 따라 선택할 수 있는 선택부(810)가 구비된다.

따라서, 욕탕수 제조시의 필요에 따라, 산소수와 수소수 두 가지를 동시에 독립적으로 제조하거나, 어느 한 가지를 선택하여 제조할 수 있게 된다. 일반 가정에서는 어느 한 가지를 선택하게 될 것이며, 영업용일 경우 필요에 따라 두 가지를 모두 선택하거나 어느 한 가지를 선택할 수 있게 된다.

그리고, 상기 욕조(910, 920)에는, 용해된 수소와 물의 혼합 윤체 또는 용해된 산소와 물의 혼합 유체가 상기 욕조(910, 920)에 분사되도록 하는 분사노즐(1020)이 구비된다.

도 7은 제 3 실시예에 따른 분사 노즐의 구성을 보여주는 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기 분사 노즐(1020)은 그 내측의 공동부에 일정한 간격을 유지하는 2장의 마이크로필터(1021)가 설치되어 있고, 보다 미세한 기포를 배출할 수 있도록 된다. 이 필터는 소정의 마이크로필터의 앞, 뒷면을 SUS316망 네트(1022)로 끼운 구조로 된다. 또한 상기 분사 노즐(1020)의 노즐구(1023)는 직경 2의 작은 구멍을 다수 개 뚫은 구성으로 된다.

이와 같은 본 실시예에 의하면, 물에 산소 가스와 수소 가스를 일정 비율 혼합되어 미세기포를 다량 함유하는 고농도의 산소수와 수소수를 따로따로 동시에 생성할 수 있게 된다. 상기 실시예 1과 2에서와는 다소 차이가 있지만, 본 실시예가 목적으로 하는 산소를 다량으로 포함하고, 용존산소량(DO)을 20 ppm 이상(통상 욕탕수가 40도 내외 정도일 경우, 용존산소량은 80 ppm 보다 낮은 범위를 보인다), 수소이온농도(pH)를 7.0 보다 약간 높게 유지하며, 직경이 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 범위에 해당하는 기포를 대량으로 포함하는 욕탕수(즉, 미세기포 함유 고농도 산소 욕탕수)와 수소를 다량으로 포함하고, 용존수소량(DH)을 1.0 ppm 이상(통상 욕탕수가 40도 내외 정도일 경우, 용존수소량은 1.8 ppm 보다 낮은 범위를 보인다), 산화환원전위(ORP)를 -400mV 이하(통상 욕탕수가 40도 내외 정도일 경우, 산화환원전위는 -500mV 보다 높은 범위를 보인다), 수소이온농도(pH)를 7.0 보다 약간 높게 유지하며, 직경이 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 범위에 해당하는 기포를 대량으로 포함하는 욕탕수(즉, 미세기포 함유 고농도 수소 욕탕수)를 제조할 수 있게 된다.

상기의 실시예에 의하면, 욕조(910, 920) 내부로 순환되는 욕탕수와 산소 가스(또는 수소 가스)의 혼합 유체는 산소(또는 수소)를 보통의 욕탕수에 비해 많이 함유하고 기포도 매우 미세하고 풍부한 것이기 때문에, 기분 좋은 입욕감을 얻을 수 있다. 게다가, 반복해서 욕탕수를 순환시켜도 그때마다, 수질이 개선되기 때문에 물을 청정하게 유지할 수 있다. 특히 욕탕수와 수소 가스의 혼합 유체는 아토피성 피부 질환 등 피부 질환에 특히 효과가 좋은 것으로 알려져 있다.

그리고 상기의 예는 산소(또는 수소)를 욕조에 적용한 것이지만, 본 실시예는 이에 한정되지 않고 풀장과 온천, 거품온천 등에 레저시설, 스파시설, 건강시설 등에 널리 적용할 수 있다. 또는 이 장치가 내장된 욕조를 제조하는 데에 적용할 수 있다.

도 1은 제 1 실시예에 따른 미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치의 구성을 보여주는 블럭도.

도 2는 제 1 실시예에 따른 혼합부의 구성을 보여주는 도면.

도 3은 제 1 실시예에 따른 용해부의 구성을 보여주는 도면.

도 4는 제 1 실시예에 따른 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치의 제어구조를 보여주는 블럭도.

도 5는 제 2 실시예에 따른 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치를 구성하는 블럭도.

도 6은 제 3 실시예에 따른 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조장치를 보여주는 블럭도.

도 7은 제 3 실시예에 따른 분사 노즐의 구성을 보여주는 도면.

Claims (4)

1. 급수된 물로부터 산소 가스와 수소 가스를 생성하는 산소 가스 및 수소 가스 생성 유닛;

   생성된 산소 가스와 물을 다공질 요소를 통하여 미세기포를 발생시켜 혼합시키는 제 1 혼합부;

   생성된 수소 가스와 물을 다공질 요소를 통하여 미세기포를 발생시켜 혼합시키는 제 2 혼합부;

   상기 제 1 혼합부와 연결되며, 산소 가스와 물의 혼합 유체인 미세기포를 가압하여 산소 가스의 용해도를 증가시키기 위한 제 1 용해부;

   상기 제 2 혼합부와 연결되며, 수소 가스와 물의 혼합 유체인 미세기포를 가압하여 산소 가스의 용해도를 증가시키기 위한 제 2 용해부; 및

   상기 각 용해부와 연결되어 상기 각 용해부로부터 배출되는 산소수와 수소수를 각각 저장시키는 제 1 저장 탱크 및 제 2 저장 탱크가 포함되는, 고순도의 산소 가스와 수소 가스를 이용한 미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 혼합부에는 테이퍼 노즐과 역테이퍼 노즐이 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 고순도의 산소 가스와 수소 가스를 이용한 미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 용해부에는, 직렬로 연결되는 다수 개의 용해통이 포함되는, 고순도의 산소 가스와 수소 가스를 이용한 미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 생성 유닛에서 생성된 산소 가스와 수소 가스의 상기 각 혼합부로의 유동 여부를 선택하기 위한 선택부가 더 포함되며,

   상기 선택부의 조작에 따라서, 산소 가스 및 수소 가스가 각각 상기 각 혼합부로 유동하거나, 산소 가스 및 수소 가스 중 어느 하나가 상기 각 혼합부 중 어느 하나로 유동되는 것을 특징으로 하는, 고순도의 산소 가스와 수소 가스를 이용한 미세기포 함유 고농도 산소수와 수소수의 동시 병렬적 제조 장치.

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