KR20100002244U - 자화수기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자석에 의해 물의 구조를 변경하여 활성화시키는 자화수기에 관한 것으로 보다 상세하게는 사각파이프로 관 높이를 줄이고 자석 간 간격을 균일하게 하여 관 내부에 균일한 자속밀도를 구현함으로써 원형파이프를 사용하는 종래 자화수기의 단점을 극복하고 동시에 저가의 자석으로도 고가의 고성능 자석의 효율을 발휘하는 저렴한 고기능성 자화수기에 관한 것이다.

본 고안에 의한 자화수기는 양단부에 원통 형상의 유입부와 유출부가 각각 형성되고, 중앙부에 사각통 형상의 자화부가 형성되며, 상기 유입부 및 유출부가 사면을 갖는 경사부에 의해 상기 자화부와 일체로 각각 연결되면서 내부로 물이 유통될 수 있는 자화관; 각 일측면이 상기 자화부의 상, 하부 내측면의 각 면적을 포함하는 면적을 가지면서 상기 자화부의 상, 하면에 각각 밀착 배치되는 영구자석; 및 상기 영구자석이 외부로 노출되지 않도록 상기 자화관에 결합되는 덮개부;가 포함된다.

자화수기, 자석, 자속밀도, 네오디뮴

Description

자화수기 {Magnetized water device}

본 고안은 자석에 의해 물의 구조를 변경하여 활성화시키는 자화수기에 관한 것으로 보다 상세하게는 사각파이프로 관 높이를 줄이고 자석 간 간격을 균일하게 하여 관 내부에 균일한 자속밀도를 구현함으로써 원형파이프를 사용하는 종래 자화수기의 단점을 극복하고 동시에 저가의 자석으로도 고가의 고성능 자석의 효율을 발휘하는 저렴한 고기능성 자화수기에 관한 것이다.

근래 물에 대한 오염이 심각하여 물에 대한 관심이 높아지고 있을 뿐만 아니라, 단순히 물을 깨끗하게 하는 것에서 더 나아가 기능을 갖는 기능수에 관심이 높아지고 있고, 그에 따른 연구와 개발이 부단하게 이뤄지고 있다.

그 일예로 자화수기를 들 수 있는데, 우선 물분자는 5각이나 6각으로 된 고리 구조로 서로 손을 맞잡고 있는 형태로 되어 있는데 이중에서 6각형 고리 구조로 되어 있는 물을 육각수라고 부른다.

NMR(핵자기공명장치)를 이용하여 세포 레벨의 물 환경을 스핀·격자완화 시 간에 의해 측정한 결과를 보면 당뇨병이나 암 환자의 세포의 물은 정상세포에 있는 물에 비해서 구조화의 정도가 낮은 것으로 확인된 바 있고, 세포내의 구조화된 물(육각수)은 세포의 생리 활성을 정상적으로 유지하는 방향으로, 구조화 정도가 낮은 물은 세포의 생리활성을 혼란, 저하시키는 방향으로 작용한다는 것이 밝혀진 바 있다.

이처럼 우리가 마시는 물은 그 화학적 구조가 6각형 고리구조, 5각형 고리구조, 5각형 사슬구조의 세 가지 중에서 6각형 고리구조를 가질 때 체내 세포가 가장 좋아하는 물이라고 알려져 있다.

물을 이 육각수로 변화시키기 위한 장치로서 자화수기가 등장하였으며, 자화수기는 자석의 강력한 자기장(Magnetic field) 사이로 물을 통과시키게 되면 자기장을 통과하는 물의 분자 구조가 이온 활성화되어 물이 육각수로 변화하게 된다는 연구결과에 기초한 장치이다.

종래 자화수기를 살펴보면, 원통형의 수도관 외부에 상, 하 또는 좌, 우 방향으로 자석의 N극과 S극을 상호 마주보게 고정시켜 수도관의 내부에 자기장이 형성되도록 하고, 물을 이 곳으로 통과시킴으로써 물을 활성화 시키는 것이 일반적이다.

이 자화수기는 자화성의 향상 측면에서 통상 자력의 세기에만 의존하고 있으며, 자력이 셀수록 자석의 가격이 비싸기 때문에 자화성이 보다 향상된 자화수기를 갖추기 위해서는 그만큼 구입비용이 증가할 수밖에 없는 문제가 있다.

그리고, 현재 기술에서 12000GAUSS 이상의 고자력 자석의 제작이 쉽지 않은 문제 또한 종래 자화수기의 자속밀도의 한계가 극복되지 못하는 원인이 되고 있다.

또한, 종래 자화수기는 자력이 강한 희토류 원소인 네오디뮴(Nd)을 사용하더라도 전술한 배열 형태에서는 수도관 내부에 자기장 분포의 사각지대가 생기는 문제가 있는데, 예를 들어 자석이 수도관의 상, 하 위치에 배치된 경우에는 수도관 내부의 좌, 우 각측이 자기장의 사각지대가 되는 것이다.

또한, 자기장의 세기는 거리의 자승에 반비례하여 수도관 외측의 자석 배치지점에서 관의 중심부 쪽으로 거리가 멀어짐에 따라 자기장의 세기는 급격히 감소하게 된다.

이 때문에 종래 원형관 타입의 자화수기는 수도관의 지름에 따라 중앙부에 전달되는 자기장의 세기가 달라질 뿐만 아니라 자석이 수도관 외측면에 밀착되지 못함에 의하여 관 내부의 자속밀도의 불균일성이 초래되고 있다.

본 고안은 전술한 종래 자화수기의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안은 물이 통과되는 관 내부에 자기장의 분포의 사각지대가 없이 균일하게 되고, 또한 자속밀도가 증가하도록 되어 자화성이 보다 향상되는 자화수기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 자화수기는, 양단부에 원통 형상의 유입부와 유출부가 각각 형성되고, 중앙부에 사각통 형상의 자화부가 형성되며, 상기 유입부 및 유출부가 사면을 갖는 경사부에 의해 상기 자화부와 일체로 각각 연결되면서 내부로 물이 유통될 수 있는 자화관; 각 일측면이 상기 자화부의 상, 하부 내측면의 각 면적을 포함하는 면적을 가지면서 상기 자화부의 상, 하면에 각각 밀착 배치되는 영구자석; 및 상기 영구자석이 외부로 노출되지 않도록 상기 자화관에 결합되는 덮개부;가 포함되어 이루어진다.

본 고안에 의하면, 자화부의 단면적이 사각형으로 이루어짐으로써 자석의 일측면 전체가 자화부의 일측면과 맞닿게 되고, 이로써 유로관 내부에는 자기장 분포의 사각지대가 발생되지 않는 동시에 자화부 내부로 자기가 투과되는 면적이 극대 화되는 이점이 있다.

또한, 자화부의 관 높이가 크게 낮아짐에 따라 자석 간의 간격(거리)이 좁아지게 되어 자화부 내부로 투과되는 자속의 밀도가 크게 증가하는 동시에 자화부 내부에서 자기장의 균일성이 유지되는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 자화부의 두께가 종래 수도관의 두께보다 얇게 제작되므로 투과성이 보다 향상되는 이점이 있다.

자기장 균일성의 유지 및 자속밀도의 증가에 관한 상기의 효과는 자석 간 간격의 좁음과 자기 투과성이 자석의 유수(流水) 방향의 길이만큼 확보됨에 의하여 보다 극대화된다.

전술한 이점의 반사효과로서 본 고안에 의하면, 기존의 저렴한 자석을 사용하더라도 고가의 고성능 자석의 자화 효율을 넘어서는 효과를 발휘할 수 있으며, 더불어 물의 계면활성력이 증가로 세재 절약에 의한 수질오염의 최소화를 이루고, 물의 향균력의 증가에 의한 급·배수관의 오염을 방지하며, 방류수의 부영양화의 억제로 인한 하수 처리비용을 절감할 수 있는 등의 반사이익까지 저렴한 제작비용이 드는 본 고안에 의해 누릴 수 있는 효과가 있다.

본 고안의 바람직한 실시예에 의한 자화수기는, 양단부에 원통 형상의 유입부와 유출부가 각각 형성되고, 중앙부에 사각통 형상의 자화부가 형성되며, 상기 유입부 및 유출부가 사면을 갖는 경사부에 의해 상기 자화부와 일체로 각각 연결되 면서 내부로 물이 유통될 수 있는 자화관; 각 일측면이 상기 자화부의 상, 하부 내측면의 각 면적을 포함하는 면적을 가지면서 상기 자화부의 상, 하면에 각각 밀착 배치되는 영구자석; 및 상기 영구자석이 외부로 노출되지 않도록 상기 자화관의 에 결합되는 덮개부;가 포함되어 이루어진다.

여기에 더하여, 자화부의 내부 단면적은 상기 유입부 내부 단면적의 0.8 ~ 1.0 배가 되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 자화부 내부 단면의 세로길이(높이)는 3 ~ 30 mm 가 되도록 제작될 수 있다.

한편, 영구자석은 네오디뮴 자석을 사용할 수 있다.

그리고, 자화부는 그 두께가 1 ~ 2 mm 가 되도록 제작될 수 있다.

본 고안의 바람직한 일 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 의한 자화수기를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 자화수기의 분해사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 자화수기의 Ⅲ-Ⅲ선의 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 자화수기의 Ⅳ-Ⅳ선의 단면도이며, 도 5는 도 1에 도시된 자화수기의 사용상태도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 의한 자화수기(1)는 자화관(100)과, 영구자석(200), 그리고 덮개부(300)가 포함되어 이루어진 다.

자화관(100)은 그 내부로 물이 유통될 수 있도록 일반 가정 또는 건물에 설치된 수도관이나 정수기의 물 분배관에 연결된다.

이 자화관(100)은 전술한 수도관 또는 물 분배관에 연결될 수 있도록 양 단부에 유수(流水) 방향으로 바라본 단면상 원형을 갖는 유입부(110) 및 유출부(130)가 각각 형성되며, 물은 유입부(110)를 통해 후술할 자화관(100) 내부로 유입되고 자화부(120)를 지나면서 자화된 후 유출부(130)를 통해 다시 유출된다.

이 유입부(110)와 유출부(130)의 내경 및 두께는 본 실시예의 자화수기(1)가 설치되는 전술한 수도관 또는 물 분배관 등의 내경 및 두께를 고려하여 다양한 선택범위에서 결정될 수 있다.

이 유입부(110)와 유출부(130) 사이의 중앙부에는 자화부(120)가 형성되며, 이 자화부(120)와 유입부(110) 및 유출부(130)는 사면을 갖는 경사부(115,125)에 의해 서로 일체로 연결된다.

자화부(120)는 후술할 영구자석(200)이 배치되면 이 자석에 의해 자화관 (100) 내부로 유통되는 물이 자화되는 구간을 이룬다.

자화부(120)는 전체적으로 사각관 형상으로 이루어지며, 자화부(120)의 상, 하면에 각각 배치되는 자석 간 거리를 짧게 하여 자화부(120) 내부로 유통되는 물의 자화성이 보다 극대화되도록 자화부(120)는 유수(流水)방향으로 바라본 단면(도 4 참조)에서 그 좌, 우변의 길이, 즉 세로길이가 상, 하변의 길이, 즉 가로길이보 다 짧게 형성되는 직사각형의 형상을 갖는 것이 바람직하다.

이때, 가로길이와 세로길이를 곱하여 얻어지는 이 자화부(120) 내부의 단면적은 전술한 유입부(110) 직경의 제곱에 원주율(π)을 곱하여 얻어지는 유입부(110)의 내부 단면적과 비교하여 80% 이상 100% 미만에 해당되는 면적을 갖는 것이 바람직하다.

이는 패러데이 법칙이 응용된 것으로 유입부(110)의 단면적보다 자화부(120)의 단면적이 줄어듦에 따라 자화부(120)를 통과하는 물의 유속의 증가하게 되고, 유속의 증가에 의해 자속밀도가 증가하게 되며, 그 결과 물의 자화성이 보다 향상될 수 있다.

자화부(120) 내부의 단면적이 유입부(110) 내부 단면적의 80% 미만인 경우에는 유속이 더 증가될 수는 있겠으나 이 경우 물의 흐름이 오히려 방해될 수 있고 또한 이물질이 쉽게 침착되거나 끼어 자화부(120) 내부를 폐쇄하는 문제가 발생될 수 있다. 자화부(120) 내부의 단면적이 유입부(110) 내부 단면적의 100%를 초과하는 경우에는 물 흐름에는 지장이 없겠으나 유속이 감소하여 자속밀도의 증가에 기여하지 못할 뿐 아니라 자화부(120) 내부에서 흐름이 지체되는 물이 생길 수 있어 자화부(120) 내부에 이물질이 쉽게 침착되는 문제가 발생될 수 있다. 전술한 바람직한 자화부(120) 내부 단면적은 상기 문제점을 또한 고려한 것이다.

전술한 바와 같이 유입부(110)는 그 내경이 수도관, 또는 물 분배관 등의 내경을 고려하여 결정되므로 5 mm 이상 100 mm 이하의 내경을 갖도록 구비될 수 있으며, 다만 이 범위는 현재 일반적으로 사용되는 수도관과 분배관의 내경을 고려한 것으로 유입부(110)의 내경이 이 범위로 한정되는 것은 아니다.

이 내경의 범위에 해당하는 유입부(110) 내부 단면적을 고려하여 전술한 바와 같은 바람직한 자화부(120) 내부의 단면적이 결정된다.

이때, 자화부(120) 내부의 단면에서 높이에 해당되는 세로길이는 전술한 바와 같이 자석 간 거리를 좁혀 자화성이 극대화될 수 있게 3 mm 이상 30 mm 이하의 범위에서 결정되는 것이 바람직하며, 가로길이는 자화부(120) 내부 단면적이 전술한 바람직한 범위에 포함될 수 있도록 이 세로길이를 고려하여 결정된다.

한편, 자화부(120) 내부로 자석에 의한 자기의 투과성이 극대화되게 하고 또한 본 실시예에 의한 자화수기의 제조비용을 크게 절감시키기 위하여 자화부(120)의 두께는 1 ~ 2 mm 로 제작되는 것이 바람직하다. 자화부(120)의 두께가 이보다 더 얇게 제작되는 경우에 자기 투과성이 보다 더 향상됨을 확인할 수 있었으나 자석의 인력이나 기타 외력에 의한 자화부(120)의 변형이 쉽게 발생되는 단점이 있었기에 이를 고려하여 상기와 같은 바람직한 두께의 범위가 제시된다.

유입부(110)에서 자화부(120)로 이어지는 부위는 경사부(115)가 형성되어 물이 자연스럽게 자화부(120) 내부로 유입될 수 있게 하고, 자화부(120)에서 유출부(130)로 이어지는 부위에도 마찬가지의 경사부(125)가 형성된다.

자화부(120)의 상, 하면에는 영구자석(200)이 각각 배치되는데 영구자석(200)으로는 직육면체 형상으로 된 자석이 사용된다.

자화부(120)는 전술한 바와 같이 단면상 사각형으로 되어 그 상, 하면이 평평한 형상으로 이루어짐에 따라 영구자석(200)의 일측면이 자화부(120)의 상, 하면과 밀착되면서 배치될 수 있으며, 이로써 자화부(120) 내부로 자기장이 형성되는 영역이 극대화되어 물의 자화성이 보다 향상될 수 있다.

또한, 자화부(120) 상, 하면에 밀착되는 영구자석(200) 일측면의 면적은 자화부(120) 내부 공간의 상, 하측 면적을 포함하고, 이 영구자석(200)이 자화부(120) 내부 공간의 상, 하측면에 상응하는 위치에 각각 배치됨으로써 자화부(120) 내부 공간에서 자속이 미치지 않는 사각지대가 발생하지 않게 된다. 이와 같이 되어 자화부(120) 내부 공간에는 균일한 자기장이 형성된다.

이 영구자석(200)으로는 강한 자력을 갖는 희토류계(希土類系) 자석이 사용될 수 있으며 그 중 네오디뮴 자석(3000 ~ 12000 GAUSS)이 사용되는 것이 바람직하다.

희토류라는 말은 화학 주기율표상에서 여러가지 원소들 중 란틴계열의 사마륨(Sm)이나 네오디뮴(Nd) 등의 원소를 일컫는 말이며, 희토류계 자석이라고 하면 사마륨 자석(SmCo)이나 네오디뮴 자석(Nd-Fe-B)을 말한다.

네오디뮴 자석은 온도특성에서 사마륨 자석보다 불리한 단점이 있기는 하나, 코팅되어 사용됨으로써 이러한 단점이 보완되고 있고, 잔류 자속밀도나 보자력 측면에서, 그리고 가격 측면에서 사마륨 자석보다 유리하므로 이를 고려하여 네오디뮴 자석이 사용되는 것이 바람직하다.

한편, 영구자석(200)의 노출면으로는 덮개부(300)가 덮이면서 이 영구자석(200)이 외부로 노출되지 않게 된다.

덮개부(300)는 영구자석(200)을 덮도록 자화관(100)에 결합되며, 이 덮개부(300)에 의해 영구자석(200)의 유동 또한 방지될 수 있다.

덮개부(300)는 다양한 결합방식에 의해 영구자석(200)을 덮을 수 있으며, 도 2에서는 덮개부(300)가 자화부(120)의 상, 하측으로 각각 결합되는 상, 하부 덮개부로 이루어지되, 하부 덮개부 테두리 일측 및 타측에 나사부(2)가 각각 구비되고, 이 나사부(2)에 대응하여 상부 덮개부의 테두리에 결합부(3)가 구비되며, 이 결합부(3)를 관통한 나사부(2)를 너트(4)로 체결함으로써 덮개부(300)가 영구자석(200)을 덮도록 결합되는 방식의 예가 제시되고 있다. 이러한 결합방식에 한정되지 않음은 물론이다.

이때, 도시되어 있지는 않지만 덮개부(300)와 영구자석(200)의 사이에는 자기 절연판이 개재될 수 있다.

자기 절연판은 영구자석(200)을 덮으면서 자화관(100)의 상, 하부에 결합되고, 이 경우 덮개부(300)는 이 영구자석(200)과, 자기 절연판을 함께 덮게 된다.

자기 절연판에 의해 영구자석(200)의 자력은 자화부(120) 내부 방향 이외의 방향으로는 노출이 차단되고 자화부(120) 내부 방향으로만 노출되어 자화부(120) 내부를 통과하는 물을 보다 효율적으로 자화시킬 수 있게 된다.

본 고안은 실용신안등록청구범위에서 청구하는 요지를 벗어나지 않고도 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 본 고안의 기술보호범위는 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 의한 자화수기를 도시한 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 자화수기의 분해사시도,

도 3은 도 1에 도시된 자화수기의 Ⅲ-Ⅲ선의 단면도,

도 4는 도 1에 도시된 자화수기의 Ⅳ-Ⅳ선의 단면도,

도 5는 도 1에 도시된 자화수기의 사용상태도이다.

* 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 *

1; 자화수기 100; 자화관

110; 유입부 115; 경사부

120; 자화부 125; 경사부

130; 유출부 200; 영구자석

300; 덮개부

Claims (5)

1. 양단부에 원통 형상의 유입부와 유출부가 각각 형성되고, 중앙부에 사각통 형상의 자화부가 형성되며, 상기 유입부 및 유출부가 사면을 갖는 경사부에 의해 상기 자화부와 일체로 각각 연결되면서 내부로 물이 유통될 수 있는 자화관;

   각 일측면이 상기 자화부의 상, 하부 내측면의 각 면적을 포함하는 면적을 가지면서 상기 자화부의 상, 하면에 각각 밀착 배치되는 영구자석; 및

   상기 영구자석이 외부로 노출되지 않도록 상기 자화관에 결합되는 덮개부;가 포함되는 것을 특징으로 하는 자화수기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 자화부의 내부 단면적은 상기 유입부 내부 단면적의 0.8배 이상 1.0배 미만인 것을 특징으로 하는 자화수기.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 자화부 내부 단면의 세로길이(높이)는 3 ~ 30 mm 인 것을 특징으로 하는 자화수기.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 영구자석은 3000 ~ 12000 GAUSS의 네오디뮴 자석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자화수기.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 자화부의 두께는 1 ~ 2 mm 인 것을 특징으로 하는 자화수기.

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