KR20190075113A

KR20190075113A - 수 처리 시스템

Info

Publication number: KR20190075113A
Application number: KR1020197015569A
Authority: KR
Inventors: 프레드 에이. 배트킨
Original assignee: 프레드 에이. 배트킨
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-06-28
Also published as: IL266307A; CN110114316A; CL2019001204A1; US20180118586A1; AU2017347950A1; EP3532436A4; WO2018081803A1; MA46639A; PE20191344A1; US10894728B2; CA3042264A1; ZA201903448B; MX2019005108A; BR112019008768A2; EP3532436A1

Abstract

본 발명은 농업 및 그 밖의 용도를 위해 물을 처리하는데 사용하기 위한 자기 수 처리 시스템에 관한 것이다. 천공형 전단 튜브 주위에서 중앙에 위치된 자기 챔버가 다수의 강철봉에 의해 증폭된 다수의 자석을 제공하며, 자기장을 제공하여 물을 처리함으로써 작은 물 클러스터를 가진 물을 이송시킨다. 물이 이송되는 방향에 대해 수직인 자기장과 그 밖의 다른 방향으로 제공되는 자기장은 물을 효과적으로 처리하게 한다.

Description

수 처리 시스템

본 특허출원은, 2016년 10월 31일에 출원되고 발명의 명칭이 "NOVEL DEVICE FOR TREATING WATER TO REDUCE SIZE OF WATER CLUSTERS, INCREASE DISSOLVED OXYGENATION LEVELS, PRODUCE FREE HYDROGEN ATOMS, PRODUCE"인 미국 가특허출원번호 62/415,400호를 기초로 우선권을 주장하고 있으며, 상기 미국 특허출원은 본 명세서에서 참조문헌으로서 인용된다.

본 발명은 수 처리 분야에 관한 것이다.

현재의 EMOH 시스템은 농업 분야의 관개(irrigation)를 위해 처리된 물을 제공하기 위해 고려되었지만, 그 밖의 다른 다양한 분야에서도 사용될 수 있다. 그 전제는, 자기장을 제공하여 물을 처리함으로써 작은 물 클러스터(water cluster)를 가진 물을 이송시키는 것이다.

자기장을 이용하는 물 처리 방법은 신규한 기술이 아니며, 본 출원인이 출원한 개념들 중 하나를 포함하는 그 밖의 다른 다수의 분야에 적용되어 왔다. 종래 기술에 따른 장치들은 모두 도 1에 도시된 것과 같이 물에 자기장을 제공하기 위하여 선형 디자인(linear design)을 이용하였다. 이와 다른 장치들은 다수의 자기 시스템(magnetic system), 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 영구적인 네오디뮴 자석, 철봉 자석 및 전자석 시스템을 사용하였다. 이러한 시스템은, 최근 40년간 산업계에서, 제한된 성공을 거두었다. 다수의 시스템, 가령, 미국, 캐나다, 및 오스트레일리아 등으로부터의 시스템들은, 관개 실시에 제공될 때, 특정 타입의 물에서만 효과적이었다.

본 발명의 발명자들이 각각의 EMOH 시스템 디자인을 검토해 보니, 본 발명의 발명자들은 각각의 프로그램이 비슷한 선형 자기장 디자인을 사용하였고 시스템을 통과하는 물 흐름의 100%를 처리하는 자기장에 따른다는 사실을 발견하였다.

종래 기술의 수 처리 유닛(water treatment unit)에서 자기장은, 초기에, 높은 성공 수준을 가진 수 처리 유닛들에 초점을 맞춘 내로 검토되었다. 부피(volume)와 압력에 상관없이, 물 흐름(water flow)에 영향을 끼치는데, 선형 형상(linear configuration)의 자기장은 적절하지 않다는 사실이 자명해 졌다. 본 발명의 발명자는 물과 자기장의 기본 개념을 처음부터 다시 연구하여, 물 흐름을 적절하게 처리하는 데 필요한 자기력선 수를 현저하게 증가시킬 수 있는 새로운 자기장 형상을 설계하였다. 이 작업 후에, 2년간 실험실에서 테스트를 수행한 결과, 이전 시스템과는 현저하게 상이한 현재 시스템을 개발하였다. 현재 시스템은 선형의 자기력선(magnetic line of force)을 이용하지 않으며, 그 대신, 다수의 평면에서 발생하는 자기력장을 제공하기 위하여 독특한 고유의 디자인의 자석(magnet)을 사용한다. 본 발명의 발명자는 비선형의 자기력선(nonlinear magnetic line of force)을 제공하기 위해 이러한 자기 위치(magnetic position)를 폴리포닉 디자인(polyphonic design)으로서 지정하였다.

다수의 자석 및 강철봉(steel rod)들을 사용하면, 다수의 방향으로 자기력선들이 형성되는데, 그 이유는, 자석과 강철봉들이 배열됨으로써, 각각의 자석과 강철봉들이 그들 자신들에 의해 자기력선을 생성하는 생성자(creator)로서 작용하기 때문이다.

그에 따라, 본 발명의 바람직한 실시예의 기본적인 목적은, 작은 물 클러스터(water cluster)를 가진 수 처리 시스템(water treatment system)을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 관개(irrigation) 및 그 밖의 다른 시스템에 사용하기 위해 작은 물 클러스터를 제공하기 위하여 자기장을 이용하는 수 처리 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 다수의 자석을 이용하여 금속봉(metal rod)들을 제공함으로써 다양한 방향으로 자기장을 제공하는 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 기체(gas)를 물 스트림(water stream)에 추가하기 위하여 벤투리 시스템(Venturi system) 또는 펌프(pump)를 이용하는 수 처리 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 한 목적은, 위에서 언급한 상기 목적들을 구현하는 데 비용이 저렴하고, 신뢰적이며, 매우 효율적인, 개선된 요소 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기 목적들과 그 밖의 다른 목적은, 첨부도면들을 참조하여 하기 본 발명의 상세한 설명을 읽음으로써 자명해 질 것이다. 본 발명의 상기 목적들은 본 발명에서 청구하고 있는 청구항들에만 제한되는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 어떠한 실시예도 위에서 언급한 본 발명의 목적들을 모두 포함할 필요는 없다는 것을 이해해야 한다. 대신, 제공된 실시예는 위에서 언급한 목적들 중 하나를 포함하거나 상기 목적들을 하나도 포함하지 않을 수도 있다. 또한, 상기 목적들은, 본 발명의 청구항들의 범위를 제한하기 위해 사용되는 것이 아니라는 것도 이해해야 한다.

도 1은 종래 기술의 자기 수 처리 시스템의 개략도.
도 2는 자기 수 처리 시스템에 사용하기 위한 현재 시스템의 자기 챔버의 도면.
도 3은 도 2의 챔버의 몇몇 구성요소들을 분해하여 예시한 도면.
도 4-9는 자기 챔버와 일체형으로 구성된 자기 수 처리 시스템을 통해 흐르는 물의 흐름을 도시한 도면.
도 10은 도 4-9의 자기 수 처리 시스템의 몇몇 구성요소들을 분해하여 예시한 도면.
첨부도면에 걸쳐서, 비슷한 도면부호들은 상응하는 특징부들을 가리킨다.

본 발명은 도 2-9에 도시된 것과 같이 자기 수 처리 시스템에 관한 것이다. 챔버 내의 자기 형상(magnetic configuration)은 종래 기술의 시스템과 현재 기술의 자기 수 처리 시스템 간의 주요한 한 차이점이다. 이러한 디자인은 물이 칼럼(column)을 통해 이동할 때 물이 균일하게 처리되도록 자기력선(magnetic line of force)의 폴리포닉 어레이(polyphonic array)를 제공한다. 폴리포닉 효과(polyphonic effect)를 생성하기 위하여, 자기력선, 가령, 예를 들어, A, B, C, 및 D를 증폭시키기 위해 강철봉(14)이 사용되고 챔버(12) 내에 네오디뮴 자석(10)들이 배열된다. 강철봉(14)들은 칼럼(12)을 통해 선형으로 위치되고 자석(14)들은 강철봉들에 대해 수직으로 배열된다. 이에 따라, 각각의 자석은 챔버에 걸쳐 자체적인 자기력선, 가령, 예를 들어, A, B, C, D를 방출하고, 챔버를 통해 이동될 때 물 분자가 상이한 전자력(electronic force)에 대한 노출을 극대화한다.

첨부도면들에서는, 다수의 실시예들에서 총 자기력선 수가 축소되어 표시되어 있지만, 이는 자기력장(field of magnetic force)을 단순하게 표시한 것으로 간주하여야 한다. 실제로, 자석이 배열됨으로써, 단지 4개가 아니라 무수한 서로 다른 자기력선이 생성된다. 오랫동안, 물 클러스터(water cluster)에 작용하는 자력은 물 클러스터의 흐름에 대해 수직으로 작용될 때 가장 높은 효율을 구현하는 것으로 알려져 왔다. 단일 평면에서 흐름의 외부에 자석을 배열하는 예전의 선형 모델에서는, 파이프를 통해 임의의 액체가 통과하면 상당한 난류(turbulence)가 발생되어, 다수의 물 클러스터가 선형의 자기력선에 대해 수직으로는 움직이지 않는 것에 대해서는 고려하지 않았다. 혁신적인 EMOH 장치는 복수의 자석을 이용하며, 각각의 자석의 자기력장은 서로 상호작용하고, 자석을 제자리에 고정하는 강철봉으로 자력을 증폭시킬 수 있는데, 본 출원인은 물 클러스터에 작용하는, 이론적으로는 무제한의 자기력장을 생성하였다. 뿐만 아니라, 압축상(도 6 참조) 또는 난류 챔버(도 8 참조)에서 물을 물리적으로 변환시키기 위해 전단 튜브(shearing tube)를 사용함으로써, 이론적으로 모든 물 클러스터를 수직 자석에 노출시킬 수 있다.

각각의 챔버(12)는, 장치의 직경에 따라, 64개 내지 128개의 개별 자석(10) 및 6개 내지 20개의 강철봉(14)을 가지는 것이 바람직하다. 각각의 개별 자석은 자체적인 일련의 자기력선을 생성하고, 어레이에 개별 자석의 개수와 강철봉의 개수를 더한 값을 곱하게 된다. 그 목적은 물이 챔버를 통과할 때 수직의 자기력선과 교차하게 하기 위한 것이다. 공개 문헌과 니콜라스 테슬라의 노트를 면밀히 검토해 보면, 충격(impact)을 극대화하고 적절하게 물을 처리하기 위하여, 물은 수직선을 통과해야만 한다. 이러한 작용(action)은, 물이 용존 산소를 보다 용이하게 수용할 수 있도록 물 클러스터를 분리(breakdown)하기 위하여, 이온화 공정(ionization process)을 극대화시킨다. 이러한 폴리포닉 노출 공정(polyphonic exposure process)은 물 처리에 있어서 일관적인 결과를 가져주며, 다양한 물 상태로 가는 처리 시스템의 변형을 줄여준다. 자석 배열 뿐만 아니라, 챔버의 코어(core)는 물 클러스터를 기계적으로 문지르도록(scrub) 구성되고 작은 클러스터로 분리시키는 데 도움을 주는 천공형 스테인리스 스틸 전단 튜브(20)(도 2 참조)를 포함한다. 본 발명의 발명자는, 자석 형상(magnet configuration)이 복수의 수원(water source), 가령, 우물 물, 천연 호수 및 강물 뿐만 아니라 폐수 늪지 및 수 처리 연못으로부터 오염된 물에서도 작용할 수 있도록 하기 위하여, 실험실에서 4년 동안 테스트를 수행하였다.

EMOH 흐름 디자인( EMOH FLOW DESIGN)

EMOH("전자석 산소 및 수소(Electron Magnetics Oxygen and Hydrogen)") 장치(100)(도 4 참조)는, EMOH 자체에서 압력과 변환된 물의 양을 제어하는 3개의 밸브에 의해 EMOH 장치를 통과하는 본선(main line)으로부터 변환시킴으로써, 1차 분배 라인(primary distribution line)을 통해 흐르는 물의 스트림(R)의 한 부분을 처리하도록 구성된다. 물은 본 장치를 통해 흐를 때, 3개의 개별 챔버("스테이지(stage)")에서 처리되고, 결국 1차 분배 라인으로 돌아온다.

스테이지 1: 압축 챔버

도 5-6에 도시된 것과 같이, 변환된 스트림(S)은 먼저 스테이지 1 처리 챔버(110)로 유입되며, 이 처리 챔버(110)는 챔버(20)에 배열될 수 있다. 이 상태에서, 스트림은 스테이지 2를 포함하는 벤투리 시스템(114)과 입구 밸브 사이의 압력차를 통해 압축된다. 압축은 물 분자가 자기력선(magnetic line of force)(도 2-3 참조)에 최대한 노출될 수 있게 하는데, 여기서 물 클러스터가 작은 유닛들로 분리되는 공정이 시작된다. 물이 자기장을 통과할 때, 전류가 발생되며 수소와 산소 결합을 분리시키기 위해 전기분해(electrolysis)가 시작된다. 또한, 물은 주위를 지나 천공형 구리 튜브(20)를 통과하여 작은 클러스터로 추가로 분리된다.

스테이지 2: 벤투리 챔버

EMOH 시스템은 처리 공정 동안 기체(도시되지 않음)의 임의의 혼합물을 스트림(T)에 추가하기 위해 간단한 벤투리 주입 시스템(114)(도 7 참조)을 이용한다. 대부분의 적용예를 위해, 대기(atmospheric air)가 기체와 산소의 최적의 혼합물을 물에 제공한다. 본 시스템은 순수 기체(pure gas), 가령, 산소, 질소 또는 임의의 그 밖의 기체 용도를 위해 유입하도록 구성될 수 있는데, 매립지로부터 침출수(leachate water)를 처리하는 공정은 대기 중의 산소(atmospheric oxygen)보다 순수 산소와 더 잘 작동한다. 본 시스템에는, 공기를 자연스럽게 유입하기 위해 상업적으로 구매가능한 벤투리가 장착될 수 있거나, 또는 몇몇 바람직한 실시예들에서는, 산소의 신속한 주입(rapid infusion)을 위해 강제식 공기 펌프(forced air pump)와 더 잘 작동되는 인젝터가 장착될 수도 있다. 벤투리는 본 발명의 핵심적인 요소로 고려되지 않는데, 그 이유는 벤투리는 이미 상업적으로 잘 알려져 있기 때문이다.

벤투리 내에서 기체 대 액체 비율(ratio)의 범위는 EMOH가 제공되는 용도에 따를 것이다. 예를 들어, 역삼투 시나리오(reverse osmosis scenario)에서 저비용과 효율을 올리기 위한 한 적용예에서, 벤투리는 본 시스템에서 허용되는 기체 없이도 완전히 밀폐될 수 있다(closed). 다른 한편으로는, 물 안에 실질적으로 고체물질(solid)이 있는 물 세척 상황(water clean-up situation)에서, 본 출원인은 유입된 기체의 부피를, 임의의 크기의 벤투리가 수용될 수 있는 부피를 초과하여 증가시키기 위해 컴프레서를 추가할 수 있다. 이는, 예를 들어, 액체 내에 상당한 양의 배설물(manure)이 있는 낙농장 폐수 늪지(dairy lagoon)에서, 작동될 수 있다. 농업 분야에서, 용존 산소를 증가시킬 뿐만 아니라 물 스트림에 식물 성장(plant growth)을 향상시키기 필요한 추가적인 기체로 보충하기 위하여, 대기를 물 스트림에 유입시키도록 벤투리를 사용할 수 있다. 벤투리의 크기는 그 사이를 통과하는 물의 양과 EMOH의 크기로 표시된다. 유출흐름(outflow)의 물리적 및 화학적 특성은 상이한 변수(variable)들을 최적화시키기 위해 모니터링 될 수 있다(monitored).

스테이지 3: 난류 챔버

벤투리로부터 유출되고 난 뒤, 스트림(U)은 산소를 흡수(uptake)하고 물 클러스터의 분리를 촉진시키기 위해 몇몇 디자인 특징들을 포함하는 난류 챔버(120)로 유입된다. 한 디자인 특징은 챔버의 상류 쪽에 위치된 특별히 제작된 노즐(122)로서, 이 노즐(122)은 물 흐름을 챔버의 표면적 주위로 균일하게 분산한다(spread). 상기 노즐은 물이 스테인리스 스틸 전단 튜브(20)의 내부 및 외부 쪽 사이에서 분리되게 한다. 또 다른 디자인 특징인 전단 튜브는 챔버의 중앙에 위치되어 물이 튜브의 양쪽에서 노즐로부터의 압력 하에서 흐를 수 있게 한다. 전단 튜브의 목적은 자기장 효과와 함께 물 분자를 기계적으로 분리하기 위한 것이다. 그 결과, H₂O로부터 자유로워진 추가적인 수소 분자로 인해, 자유 수소(free hydrogen)가 생성된다. 그러면, 자유 수소는 H₂O 분자와 결합하여 H₂O₂ 과산화수소를 형성하는데, 이러한 과산화수소는 열교환기 및 냉각 타워 내부 튜브 시스템으로부터 세척 스케일링(cleaning scaling)에 도움이 된다. 스테이지 2로부터의 주입된 산소, 폴리포닉 자기장 및 전단 튜브를 조합하면 나노버블(nanobubble)이 생성되는데, 스테이지 2 동안에 포획 기체(entrap gas)가 나노버블 내에 유입된다. 나노버블의 특징에 따르면, 포함될 수 있는 기체의 양이 상대적으로 작기 때문에 정상 버블(normal bubble)보다 부력(buoyant)이 작다. 나노버블은 나노버블의 부력에 접근하는 마찰계수를 가지며, 그에 따라 기체는 나노버블이 없는 경우에 비해 훨씬 오래 물 안에 유지된다. 이 현상으로 인해, EMOH 장치에 의해 처리되는 물은, 목적지까지 현저하게 많은 산소를 이송시킬 수 있으며 상당히 오랜 기간 동안 용존 산소 레벨을 유지할 수 있다.

스테이지 3으로부터 떠나고 나면, 처리된 물(S)은 처리된 물이 원하는 적용 분야로 흐르는 1차 분배 라인 내에 다시 유입된다.

본 발명이 바람직한 실시예 디자인에 관해 기술되었지만, 본 발명의 기본적인 개념을 적용하여, 본 발명이 속하는 기술에서 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도, 본 발명의 추가적인 변형예, 용도 및/또는 적용예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 위에서 기술된 실시예들에만 제한되는 것이 아니라, 하기 청구항들의 범위 내에서 모든 실시예들도 포함한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

자기 수 처리 시스템(magnetic water treatment system)에 있어서, 상기 자기 수 처리 시스템은:
물 입구와 물 출구;
입구로부터 출구로 흐르는 물을 처리하기 위해 입구와 출구 사이에 위치된 챔버를 포함하되,
상기 챔버는 자기력선(magnetic line of force)의 폴리포닉 어레이(polyphonic array)로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.
자기 수 처리 시스템(magnetic water treatment system)에 있어서, 상기 자기 수 처리 시스템은:
물 입구와 물 출구;
입구로부터 출구로 흐르는 물을 처리하기 위해 입구와 출구 사이에 위치된 챔버를 포함하되,
상기 챔버는 복수의 금속봉들로 둘러싸이며, 각각의 금속봉들은 상부에 장착된 하나 이상의 자석을 포함하는데, 이 자석들은 상기 챔버 내에서 자석들로부터 물로 자기력선(magnetic line of force)을 제공하기 위한 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.
제2항에 있어서, 상기 챔버를 둘러싸는 6개 내지 20개의 금속봉들이 제공되는 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.
제2항에 있어서, 상기 챔버를 둘러싸는 복수의 금속봉들 상에 64개 내지 128개의 자석들이 제공되는 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.
제2항에 있어서, 챔버를 둘러싸는 6개 내지 20개의 금속봉들이 제공되고, 금속봉들 상에는 총 64개 내지 128개의 자석들이 제공되며, 상기 금속봉들은 스틸로 제작되는 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.
제5항에 있어서, 각각의 자석들은 그 밖의 다른 자석들 중 임의의 자석의 자기력선과 일치하지 않는 자기력선을 가지는 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.
제2항에 있어서, 자석들은 자기력선의 폴리포닉 어레이를 제공하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.
제7항에 있어서, 자기력선들은 물 클러스터를 분리하여 물이 용존 산소를 용이하게 수용할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.
제2항에 있어서, 자기력선들은 물 클러스터를 분리하여 물이 용존 산소를 용이하게 수용할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.
제2항에 있어서, 물 입구와 물 출구 사이에서 물에 기체를 추가하기 위해 벤투리 챔버를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.
제2항에 있어서, 물 출구와 챔버 사이에서 물에 기체를 추가하기 위해 벤투리 챔버를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.
제2항에 있어서, 물 입구와 물 출구 사이에서 물에 기체를 추가하기 위해 컴프레서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.
제2항에 있어서, 자기장 효과와 함께 챔버 내에서 물 분자를 기계적으로 분리하기 위하여, 챔버에 스테인리스 스틸 전단 튜브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 수 처리 시스템.