KR20210148753A - 범용 수관 부착용 자화수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 범용 수관 부착용 자화수기에 관한 것으로, 십자형 상부철판의 좌, 우측 키 돌출부를 각각 몸체 케이스의 좌, 우측 키홈에 삽입하고 하나 이상의 볼트로 상부자석을 가압하는 방식으로 체결되어 수관에 체결이 용이하고, 다른 직경을 갖는 수관에도 범용적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

범용 수관 부착용 자화수기{UNIVERSAL MAGNETIZED WATER GENERATING DEVICE FOR ATTACHING TO WATER PIPE}

본 발명은 자화수기(자화수 생성장치)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직경 크기가 다양한 수도관이나 샤워 호스 등 수관에 부착할 수 있는 범용 수관 부착용 자화수기에 관한 것이다.

물 분자 하나는 산소원자 하나에 수소원자 2개가 104.5도의 각도를 이루며 한쪽으로 치우쳐 결합하고 있어서, 수소원자 쪽은 양의 전하를 띠고 산소원자 쪽은 음의 전하를 띠어 쌍극자를 이루고 있다. 이 때문에 물은 나트륨과 같은 특정 이온 등을 중심에 두고 그 주변으로 덩어리(수화물)를 이루거나, 물 분자끼리 결합하여 덩어리(water cluster)를 이루며 존재한다.

최근 밝혀진 바에 의하면, 하나의 물 클러스터는 통상 36~37개 물 분자로 이루어져 있고, 오염된 물일수록 결합하는 물 분자가 많아져 물의 클러스터 크기가 커지는 것으로 알려져 있다.

좋은 물이란 5~6개의 물 분자가 모여서 이루어진 소위 오각수, 육각수로 불리는 것을 말하는데, 특히 육각수는 인체 세포막의 투과가 용이하여 세포 내의 오염물질을 씻어낼 수 있고, 세포 내 칼슘 이온 동원능력이 높아져서 세포가 활성화되고 세포의 본래의 기능을 회복시키는 작용 등이 있어 건강에 좋고 질병의 치료에 도움을 줄 수 있는 것으로 알려져 있다.

그런데, 음식이나 식수는 물론이고 샤워 등 몸을 씻는데 광범위하게 사용되고 있는 수돗물은 정화된 물일 뿐이고 상술한 육각수가 아니다.

따라서 수돗물에서 육각수를 얻는 방법들이 다양하게 연구되고 있는데, 그 중에서 한국 등록특허 제10-0472614호 및 공개특허 제10-2011-0084145호 등이 있다. 전자는 수도관 끝 부분에 부착하여 사용할 수 있도록 구성되고, 후자는 수관을 절단하여 그 사이에 끼워서 사용할 수 있도록 구성되어 있다. 이들은 모두 수도관, 정수기 등 다양한 수관에 사용하기 어려운 점이 있을뿐더러, 전자는 수돗물이 흐르는 길이 방향으로 자석을 배열하여 자력선은 물의 흐름 방향으로 형성되어 자화수(자계로 처리된 물로 자화육각수를 포함하는 것으로, 이하 간단히 '자화수'라 함) 생성에 효과적이지 못한 문제점이 있고, 후자는 물이 흐르는 케이스 내부에 물흐름 유도 날개 부와 여러 개의 자석이 체결된 영구자석 틀을 넣어 물이 자석 주위를 나선형으로 휘감아 흐르게 하여 물이 흐르는 이동거리를 늘려 자화수로 변환되는 효율을 높이려는 것이나, 그 구조가 복잡하고 불필요하게 많은 영구자석을 사용하는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명자는 수관 부착용 자화수 생성장치를 개발하여 한국 특허 제10-1795520호를 받은 바 있다. 이 특허에 의하면, 수관을 상하 양측에서 감싸며 체결하는 구조이어서 체결에 용이한 점은 있으나, 수관을 감싸는 상, 하부 케이스의 내측에 오목 홈이 형성되어, 직경이 다른 수관에 체결하기 어려운 점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 다른 직경을 갖는 수관에도 범용적으로 사용할 수 있는 범용 수관 부착용 자화수기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 범용 자화수기는 마주보는 위치에 좌, 우측 키홈이 각각 형성된 좌, 우측판과 상기 좌, 우측판을 연결하는 바닥판으로 구성된 U자형 몸체 케이스; 상기 몸체 케이스의 상기 바닥판 상에 삽입된 하부자석; 상기 하부자석의 위에 상기 하부자석과 마주하도록 상기 몸체 케이스에 삽입된 상부자석; 상기 상부자석 상에 구비되어 상기 좌, 우측 키홈에 각각 삽입되는 좌, 우측 키 돌출부를 갖고 하나 이상의 볼트 체결용 관통공이 형성된 십자형 상부철판; 및 상기 관통공에 체결되어 상기 상부자석을 가압하는 하나 이상의 볼트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 상부자석의 상부에는 상기 볼트의 뿌리가 안착되는 안착홈이 하나 이상 형성되고, 상기 하부자석의 상부에는 하부실리콘패드가, 상기 상부자석의 하부에는 상부실리콘패드가 각각 더 구비된 것을 본 발명에 의한 범용 자화수기의 다른 특징으로 한다.

상기 상부철판은 상기 상부자석을 전부 가리는 크기를 갖고, 상기 관통공은 상기 좌, 우측 키 돌출부를 사이에 두고 대칭되게 둘 이상 형성된 것을 본 발명에 의한 범용 자화수기의 다른 특징으로 한다.

상기 몸체 케이스는 소정의 두께를 갖는 철판으로 상기 좌, 우측판과 상기 바닥판이 일체로 형성되도록 절곡한 것이고, 상기 좌, 우측 키홈은 상기 바닥판과 수직인 방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성된 것을 본 발명에 의한 범용 자화수기의 다른 특징으로 한다.

상기 길이는 상기 상부철판의 상기 좌, 우측 키 돌출부를 포함한 상기 상부철판 폭의 대각선 길이의 제곱에 상기 바닥판 폭의 제곱을 뺀 수치의 제곱근과 같거나 큰 것을 본 발명에 의한 범용 자화수기의 다른 특징으로 한다.

상기 좌, 우측 키홈은 각 키홈의 좌, 우 양측에 소정의 곡률반경을 갖는 오목홈을 갖는 것을 본 발명에 의한 범용 자화수기의 다른 특징으로 한다.

본 발명은 십자형 상부철판의 좌, 우측 키 돌출부를 각각 몸체 케이스의 좌, 우측 키홈에 삽입하고 하나 이상의 볼트로 상부자석을 가압하는 방식으로 체결되어 수관에 체결이 용이하고, 다른 직경을 갖는 수관에도 범용적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 범용 자화수기의 사용 상태도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 실시예로 수관에 체결하는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 1의 실시예로 수관에 체결하는 모습을 보여주는 정면도이다.
도 5는 도 1의 실시예로 직경이 작은 수관에 체결하는 모습을 보여주는 정면도이다.
도 6은 도 1의 실시예로 수관에 체결된 모습을 보여주는 측면도이다.
도 7 및 도 8은 각각 도 1의 실시예로 체결시 상부철판의 좌, 우측 키 돌출부를 좌, 우측 키홈에 끼우는 모습을 보인 측면도와 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 범용 자화수기는, 도 1 및 도 2에 공통으로 예시된 바와 같이, 수관(수도관이나 샤워 호스 등 물이 흐르는 관, 1)을 일측에서 U자형 몸체 케이스(10)로 감싸며 바로 체결할 수 있도록 구비된다.

상기 몸체 케이스(10)는, 도 2와 같이, 마주보는 위치에 좌, 우측 키홈(11, 12)이 각각 형성된 좌, 우측판(13, 14)과 좌, 우측판을 연결하는 바닥판(15)으로 구성된다.

여기서, 상기 바닥판(15)은 좌, 우측판(13, 14)과 재질 및 두께 중 하나 이상을 달리하거나 별도 부착할 수 있으나, 일정 두께를 갖는 철판으로 좌, 우측판(13, 14)과 일체로 U자형으로 절곡한 것이 바람직하다. 이는 제작 측면에서 장점을 가짐은 물론 후술하는 상부철판(40)에 대응되는 하부철판을 바닥판(15) 위에 별도 구비하지 않더라도, 도 4 및 도 6과 같이, U자형으로 절곡된 몸체 케이스(10)의 바닥판(15)을 상부철판(40)에 대응되는 하부철판으로 할 수 있기 때문이다.

실시예에 따라, 본 발명에 의한 범용 자화수기는, 도 2와 같이, U자형 몸체 케이스(10)의 내측에는 소정의 공간(16)이 만들어지는데, 상기 공간(16)에 몸체 케이스(10)의 바닥판(15) 상에 삽입된 하부자석(20); 상기 하부자석의 위에 하부자석(20)과 마주하도록 몸체 케이스(10)에 삽입된 상부자석(30); 상기 상부자석 상에 구비되어 상기 좌, 우측 키홈(11, 12)에 각각 삽입되는 좌, 우측 키 돌출부(41, 42)를 갖고 하나 이상의 볼트 체결용 관통공(43, 44)이 형성된 십자형 상부철판(40); 및 상기 관통공(43, 44)에 체결되어 상기 상부자석(30)을 가압하는 하나 이상의 볼트(52, 54)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 상부자석(30)의 상부에는, 도 2와 같이, 상기 볼트(52, 54)의 뿌리가 안착되는 안착홈(32, 34)이 하나 이상 형성되고, 상기 하부자석(20)의 상부에는 하부실리콘패드(62)가, 상기 상부자석(30)의 하부에는 상부실리콘패드(64)가 각각 더 구비될 수 있다.

상기 안착홈(32, 34)은 별도 구비하지 않아도 되나, 이를 구비할 경우에는 상술한 실시예에 의한 범용 자화수기를 수관(1)에 체결할 때, 도 3과 같이, 수관(1)을 하부자석(20) 위에 위치시키고, 상부자석(30)을 볼트(52, 54)가 체결된 상부철판(40)과 수관(1) 사이로 측면에서 밀어 삽입 체결하게 되는데, 이 때 상부자석(30)의 제 위치를 바로 찾을 수 있게 되고, 삽입 후 볼트(52, 54)로 조이기 전이라도 이탈하지 않게 되는 장점이 있다.

상기 하부실리콘패드(62)와 상기 상부실리콘패드(64)는 각각 수관(1)과 접촉하는 하부자석(20)과 상부자석(30) 사이에서 자력에 영향을 주지 않으면서 완충 역할을 하게 되어 볼트(52, 54)로 조일 때, 수관(1)을 보호하게 된다. 따라서, 상기 하부실리콘패드(62)와 상기 상부실리콘패드(64)는 다른 비자성물질의 탄성부재로 대체될 수도 있다.

상기 상부철판(40)은 좌, 우측 키 돌출부(41, 42)와 하나 이상의 볼트 체결용 관통공(43, 44)만 있으면, 어떤 형태도 가능하나, 도 1과 같이, 상부자석(30)을 전부 가리는(커버하는) 크기를 갖는 것이 바람직하다. 이는 상부자석(30)을 하부자석(20)의 극과 같은 극이 마주하도록 상하로 배치시킬 경우(예를 들어, N극과 N극 또는 S극과 S극이 서로 마주보게 상하로 배치), 상부철판(40)은 상부자석(30)을 전부 가리는 크기를 가짐으로써, 상부자석(30)의 반대 극(하부자석과 마주하는 면에서 나오는 극과 반대되는 극)에서 나오는 자력선을 보다 휘어지게(굴절되게) 하여 수관(1)의 내부에 반발하는 자력선의 수를 더 높이게 되기 때문이다.

상기 상부철판(40)의 관통공(43, 44)은 너트 대용으로 볼트(52, 54)를 체결하기 위한 것이므로, 내측에 통상의 너트와 같이 나사산이 형성되어 있다. 실시예에 따라, 한 개 또는 그 이상으로 다양하게 형성될 수 있으나, 도 2와 같이, 좌, 우측 키 돌출부(41, 42)를 사이에 두고 대칭되게 둘(43, 44) 이상 형성된 것이 바람직하다. 이는 후술하는 바와 같이, 볼트(52, 54)를 너트용 상부철판(40)의 관통공(43, 44)에 삽입하여 상부자석(30)을 가압하며 조일 때, 좌, 우측 키홈(11, 12)에 각각 삽입된 좌, 우측 키 돌출부(41, 42)를 중심으로 어느 일측에 기울지 않게 체결할 수 있기 때문이다.

도 4는 도 1의 실시예에 의한 범용 자화수기를 수관(1)에 체결하는 모습을 보여주는 정면도이다. 도 3과 같이, 상부자석(30)을 볼트(52, 54)가 체결된 상부철판(40)과 수관(1) 사이로 측면에서 밀어 삽입한 이후에는, 도 4와 같이, 볼트(52, 54)를 돌리며 상부자석(30)을 가압하기만 하면 쉽게 체결할 수 있게 된다.

도 2 내지 도 6을 참조하며, 본 발명에 의한 범용 자화수기를 수관(1)에 체결하는 방법과 원리에 대하여 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, U자형 몸체 케이스(10)의 바닥판(15) 상의 공간(16)에 하부자석(20)을 삽입한다. 실시예에 따라, 하부자석(20)은 몸체 케이스(10)의 바닥판(15) 상에 미리 삽입 부착된 상태로 구비될 수 있다. 하부실리콘패드(62)도 하부자석(20) 상에 미리 부착되어 있을 수 있다.

다음, 하부자석(20) 또는 하부실리콘패드(62) 위에 수관(1)을 두고, 십자형 상부철판(40)의 좌, 우측 키 돌출부(41, 42)를 몸체 케이스(10)의 좌, 우측 키홈(11, 12)에 각각 삽입 체결한다.

이어, 상부자석(30)을 상부철판(40)과 수관(1) 사이로 측면에서 밀어 삽입하고, 볼트(52, 54)를 나사산이 있는 관통공(43, 44)에 넣고 돌려주면 된다. 물론, 도 3과 같이, 볼트(52, 54)가 상부철판(40)에 체결된 상태에서 상부자석(30)을 측면에서 밀어 삽입할 수 있다.

상기 볼트(52, 54)를 돌려주게 되면, 도 4와 같이, 너트용 상부철판(40)의 좌, 우측 키 돌출부(41, 42)는 각각 몸체 케이스(10)의 좌, 우측 키홈(11, 12)의 상단(11a, 12a)으로 이동하여 더 이상 올라가지 못하여 각 상단 위로 가압하게 되고, 볼트(52, 54)의 뿌리는 안착홈(32, 34)을 통해 상부자석(30)을 아래로 가압하게 되면서, 그 하향 가압력은 몸체 케이스(10)의 바닥판(15)으로 전달되어 수관(1)을 사이에 두고, 상부자석(30)와 상부실리콘패드(64)가 하부실리콘패드(62) 및 하부자석(20)와 서로 조이면서 단단히 체결하게 된다.

본 발명에 의한 범용 자화수기는 상기와 같은 방식으로 체결하게 되므로, 도 5와 같이, 직경이 작은 수관(2)에도 얼마든지 체결할 수 있게 된다.

실시예에 따라, 상기 몸체 케이스(10)의 좌, 우측 키홈(11, 12)은 다양하게 형성될 수 있으나(좌, 우측 키 돌출부를 삽입해 걸칠 수 있으면 되므로, 좌, 우측판에 일정 깊이의 비관통 홈으로 형성될 수도 있고, 도 2와 같이, 좌, 우측판에 관통되어 형성될 수도 있음), 몸체 케이스(10)의 공간(16) 낭비를 줄이고, 상부철판(40)의 좌, 우측 키 돌출부(41, 42)의 용이한 삽입을 위해, 도 4 및 도 7과 같이, 상기 바닥판(15)과 수직인 방향으로 소정의 길이(L)를 갖도록 형성됨이 바람직하다.

상기 길이(L)는, 도 7과 같이, 상부철판(40)의 좌, 우측 키 돌출부(41, 42)를 포함한 상부철판 폭의 대각선(45) 길이(D)의 제곱에 바닥판 폭(W)의 제곱을 뺀 수치의 제곱근(

)과 같거나 큰 것, 즉 L ≥

인 것이 바람직하다.

실시예에 따라, 상기 좌, 우측 키홈(11, 12)은, 도 8과 같이, 각 키홈의 좌, 우 양측에 소정의 곡률반경(r)을 갖는 오목홈(12c)이 더 형성될 수도 있다. 이렇게 할 경우, 상부철판(40)을 수관(1)의 길이 방향으로 상하 기울이면서, 즉 좌, 우측 키 돌출부(41, 42)를 오목홈(12c)에 삽입후 회전시키며 좌, 우측 키홈(11, 12)에 체결할 수도 있게 된다. 이 경우, 상기 오목홈(12c)의 곡률반경(r)은 각 키 돌출부(41)(42)의 단면 대각선(46, 수관의 길이 방향으로 절단시 단면 대각선) 길이의 절반보다 크게 하는 것이 바람직하다.

상기 각 실시예에서, 하부자석(20)과 상부자석(30)은 영구자석으로 80 ℃ 이상의 온수 수관에 체결시도 자성을 잃지 않기 위해 네오디뮴(Nd), 철(Fe), 붕소(B) 및 디스프로슘(Dy)을 포함하는 내열성 자석이 바람직하다. 이는 디스프로슘(Dy)이 포함되지 않은 통상의 네오디뮴 자석을 사용하였을 경우와 본 실시예의 디스프로슘(Dy)이 포함된 80 ℃ 이상의 내열성 자석을 사용하는 경우를 대비한 결과 현저한 차이점이 있기 때문이다.

구체적으로, 하부자석(20)과 상부자석(30)은 각각 네오디뮴(Nd) 20~33 중량%, 철(Fe) 66~76 중량%, 붕소(B) 0.4~1 중량% 및 디스프로슘(Dy) 0.6~3 중량%의 조성비로 제조된 것으로 사용될 수 있다. 내열성을 높이기 위해서는 네오디뮴(Nd)의 함량을 낮추고, 이에 치환되는 디스프로슘(Dy)의 함량을 더 높일 수 있다.

또한, 하부자석(20)과 상부자석(30)은 각각 80 ℃ 이상의 내열성을 갖기 위해 진성보자력(Hcj)이 14.0 kOe 이상인 것으로 함이 바람직하다.

네오디뮴(Nd)과 디스프로슘(Dy)이 희토류 원소임을 감안하여, 상기 각 자석은 네오디뮴(Nd), 철(Fe) 및 붕소(B)를 포함하는 조성을 갖는 네오디뮴 자석으로 하되, 네오디뮴이 갖는 결정립(자구, Grain)의 구조를 변형시킨 내열성 자석이 바람직하다. 네오디뮴 자석에서 네오디뮴의 결정립이 자석의 극성방향인 c-축과 수직한 방향으로 커지게 한 이방성(anisotropic) 구조를 가지게 함으로써, 희토류 원소인 디스프로슘(Dy)을 사용하지 않고도 내열성을 갖는 네오디뮴 자석을 만들수 있음이 알려져 있다(참고논문: Journal of the Korean Magnetics Society Vol. 22, No. 6, December 2012 참조). 따라서, 상기 각 실시예에서도 네오디뮴의 결정립이 c-축과 수직한 방향으로 최소 2배 이상 커진 이방성(anisotropic) 구조를 가진 네오디뮴 자석을 사용하는 것이 바람직하다.

10: 몸체 케이스 20: 하부자석
30: 상부자석 32, 34: 안착홈
40: 상부철판 41, 42: 좌, 우측 키 돌출부
43, 44: 나사산이 형성된 관통공 52, 54: 볼트
62: 하부실리콘패드 64: 상부실리콘패드

Claims (6)

1. 마주보는 위치에 좌, 우측 키홈이 각각 형성된 좌, 우측판과 상기 좌, 우측판을 연결하는 바닥판으로 구성된 U자형 몸체 케이스;
   상기 몸체 케이스의 상기 바닥판 상에 삽입된 하부자석;
   상기 하부자석의 위에 상기 하부자석과 마주하도록 상기 몸체 케이스에 삽입된 상부자석;
   상기 상부자석 상에 구비되어 상기 좌, 우측 키홈에 각각 삽입되는 좌, 우측 키 돌출부를 갖고 하나 이상의 볼트 체결용 관통공이 형성된 십자형 상부철판; 및
   상기 관통공에 체결되어 상기 상부자석을 가압하는 하나 이상의 볼트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 범용 자화수기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부자석의 상부에는 상기 볼트의 뿌리가 안착되는 안착홈이 하나 이상 형성되고,
   상기 하부자석의 상부에는 하부실리콘패드가, 상기 상부자석의 하부에는 상부실리콘패드가 각각 더 구비된 것을 특징으로 하는 범용 자화수기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부철판은 상기 상부자석을 전부 가리는 크기를 갖고,
   상기 관통공은 상기 좌, 우측 키 돌출부를 사이에 두고 대칭되게 둘 이상 형성된 것을 특징으로 하는 범용 자화수기.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 몸체 케이스는 소정의 두께를 갖는 철판으로 상기 좌, 우측판과 상기 바닥판이 일체로 형성되도록 절곡한 것이고,
   상기 좌, 우측 키홈은 상기 바닥판과 수직인 방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 범용 자화수기.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 길이는 상기 상부철판의 상기 좌, 우측 키 돌출부를 포함한 상기 상부철판 폭의 대각선 길이의 제곱에 상기 바닥판 폭의 제곱을 뺀 수치의 제곱근과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 범용 자화수기.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 좌, 우측 키홈은 각 키홈의 좌, 우 양측에 소정의 곡률반경을 갖는 오목홈을 갖는 것을 특징으로 하는 범용 자화수기.

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