KR20220105178A - 나노버블수 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유입원수로부터 초순수를 제조하는 전처리조; 상기 전처리조로부터 제조되는 초순수가 유입되고 수소 또는 산소 중 선택된 하나 이상이 공급되며 미세기포 발생 유도하여 상기 초순수에 수소 또는 산소가 용존 및 혼합된 혼합물을 제조하고 상기 혼합물을 배출하는 혼합용해조; 및 상기 혼합용해조에서 배출되는 혼합물을 저장하는 저장조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노버블수 제조장치에 관한 것이다.

Description

나노버블수 제조장치{Nano bubble water manufacturing apparatus}
본 발명은 초순수에 산소 또는 수소 중 선택된 하나 이상이 함유되게 하여 산소수 또는 수소수 또는 이들이 적정비율로 함유되는 산소/수소수를 제조하는 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복잡한 기계적 요소 없이도 초순수의 이동 과정에서 미세기포 발생을 효율적으로 유도함으로써 산소 또는/및 수소의 용해도를 보다 향상시킬 수 있도록 하는 나노버블수 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 가스만을 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 수소 가스만이 이용 되었으므로 혼합가스 전체를 이용하였다고 보기 어렵다.
또 단순히 산소 가스와 수소 가스를 물에 주입하는 방법만으로는 수소 이외에 산소를 일정수준 이상 포함하는 음용수를 제조하기란 매우 곤란하다.
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 가수소수를 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.
한편 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 접촉 표면적에도 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 있다. 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 녹아 있는 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 이른바 좋은 물의 새로운 필수조건인 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.
대한민국 등록특허 제10-0761099호
따라서, 상기 언급한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 초순수에 산소 또는 수소 중 선택된 하나 이상이 함유되게 하여 산소수 또는 수소수 또는 이들이 적정비율로 함유되는 산소/수소수를 제조함에 있어 복잡한 기계적 요소 없이도 초순수의 이동 과정에서 미세기포 발생을 효율적으로 유도함으로써 산소 또는/및 수소의 용해도를 보다 향상시킬 수 있도록 하는 나노버블수 제조장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 이루기 위한 수단으로서 본 발명의 나노버블수 제조장치는 유입원수로부터 초순수를 제조하는 전처리조; 상기 전처리조로부터 제조되는 초순수가 유입되고 수소 또는 산소 중 선택된 하나 이상이 공급되며 미세기포 발생 유도하여 상기 초순수에 수소 또는 산소가 용존 및 혼합된 혼합물을 제조하고 상기 혼합물을 배출하는 혼합용해조; 및 상기 혼합용해조에서 배출되는 혼합물을 저장하는 저장조;를 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 혼합용해조는, 내부에 길이방향을 따라 둘 이상의 단위공간이 구획된 혼합공간이 마련되고 상기 혼합공간에 연통하여 일단에 유입구가 타단에 배출구가 형성되어 유입된 초순수가 일측에서 타측으로 이동되는 하우징; 및 상기 혼합공간 내에서 상기 단위공간 간 경계영역에 설치되고, 초순수의 이동 방향과 평행한 방향으로 초순수가 통과되며 상기 초순수의 통과 방향과 직교하는 방향으로 선택된 산소 또는 수소가 공급되고, 교차되는 초순수와 산소 또는 수소가 충돌되어 미세기포 발생이 유도되면서 초순수에 산소 또는 수소가 용존 및 혼합되게 하는 하나 이상의 접촉벽;을 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 접촉벽은, 탄성을 가진 선부재가 나선형으로 적층되어 선부재 간에 미세간극이 형성되면서 내부에 연직방향의 중공이 형성되는 탄성코일이 상기 단위공간 간 경계영역을 따라 복수로 나란히 설치되며, 상기 혼합용해조는, 각 탄성코일의 일측 중공과 연통되어 선택된 산소 또는 수소를 공급하는 공급관; 및 각 탄성코일의 타측 중공과 연통되어 중공을 통과한 산소 또는 수소를 회수하는 회수관;을 더 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 저장조에 설치되어 산소 또는 수소 중 어느 하나의 용해 농도를 계측하는 센서모듈와, 상기 센서모듈에서 계측되는 용해 농도를 기준값과 비교 분석하여 선택적으로 제어신호를 출력하는 제어모듈과, 상기 혼합용해조의 유입구와 상기 저장조 간에 연통되는 순환관 및 상기 순환관에 장착되고 상기 제어모듈로부터 출력되는 제어신호에 의해 작동되어 순환환을 통해 혼합물이 상기 혼합용해조와 저장조 간을 순환되게 하는 순환펌프를 포함하는 순환수단;을 더 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 하나 이상의 미네랄이 포함되는 미네랄수 또는 하나 이상의 이온성 물질이 포함되는 이온수가 각각 개별 수용되고, 상기 혼합용해조에 연통되어 선택된 미네랄수 또는 이온수가 상기 혼합용해조에 유입되게 하는 첨가조;를 더 포함하는 것이 특징이다.
이와 같이 본 발명의 나노버블수 제조장치 선행 공정에서 제조되는 초순수에 산소 또는 수소 중 선택된 하나 이상이 함유되게 하여 산소수 또는 수소수 또는 이들이 적정비율로 함유되는 산소/수소수를 제조함에 있어 복잡한 기계적 요소 없이도 초순수의 이동 과정에서 미세기포 발생을 효율적으로 유도하면서 접촉 표면적과 접촉량을 증대시키고, 특히 초순수의 반복적인 미세기포화 과정과 수중체류시간이 충분히 확보되게 함으로써 산소 또는/및 수소의 용해도를 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 나노버블수 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 혼합용해조의 구성을 나타내는 측단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 접촉벽을 나타내는 부분 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성코일의 작동상태를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 순환수단의 구성을 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1을 참조하면 본 발명의 나노버블수 제조장치는 전처리조(10)와 혼합용해조(20) 및 저장조(30)를 포함하여 구성된다.
상기 전처리조(10)는 유입원수로부터 초순수를 제조하고, 제조된 초순수를 상기 혼합용해조(20)로 공급한다.
이때 상기 유입원수는 정수된 물인 상수 또는 지하수 중 어느 하나일 수 있으며, 미립자가 직경 0.1㎛ 이하의 것이 20개/㎤ 이하, 생균이 100㎤당 1개 이하 등의 제한치를 충족한 순수한 물을 제조한다.
이러한 전처리조(10)은 이온교환, 역침투 등의 공지의 다양한 처리 공정을 적용하여 제조될 수 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 혼합용해조(20)는 상기 전처리조(10)로부터 제조되는 초순수가 유입되고 수소 또는 산소 중 선택된 하나 이상이 공급되며 미세기포 발생 유도하여 상기 초순수에 수소 또는/및 산소가 용존 및 혼합된 혼합물을 제조하고 상기 혼합물을 배출한다.
즉 상기 혼합용해조(20)는 미세기포를 초순수 중에 발생시킴으로써 공급된 수소 또는/및 산소의 용존 시간을 길게 할 수 있으며, 물속의 산소 또는/및 수소 이온 전자를 활성화시킴으로써, 미세기포가 함유되는 고농도의 산소수 또는 미세기포가 함유되는 고농도의 수소수 중 선택된 하나 또는 이들이 혼합된 혼합수를 제조할 수 있다.
이때 상기 미세기포는 나노 또는 마이크로 크기의 미세기포일 수 있다.
그리고 상기 "미세기포가 함유되는 고농도 산소수"라 함은 산소를 대량으로 포함하고, 용존산소량(DO)을 80 ppm 이상, 수소이온농도(pH)를 70 보다 약간 높게 유지하며, 직경이 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 범위에 해당하는 기포를 대량으로 포함하는 물"이라고 정의할 수 있으며, "미세기포가 함유되는 고농도 수소수"라 함은 수소를 대량으로 포함하고, 용존수소량(DH)을 18 ppm 이상, 산화환원전위(ORP)를 -500mV 이하, 수소이온농도(pH)를 70 보다 약간 높게 유지하며, 직경이 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 범위에 해당하는 기포를 대량으로 포함하는 물"이라고 정의할 수 있다.
본 발명의 나노버블수 제조장치는 상기 혼합용해조(20)에 각각 연통되어 선택적으로 산소 또는/및 수소를 상기 혼합용해조(20)에 일정 압력으로 공급하기 위한 산소공급탱크(41)와 수소공급탱크(42)를 더 포함한다.
상기 산소공급탱크(41)와 수소공급탱크(42)에 각각 저장되는 산소 또는 수소는 물의 전기분해를 통해 생성되는 통상의 순산소 또는 순수소이다.
일 예로, 본 발명의 나노버블수 제조장치는 도면에 도시된 바 없으나 상기 전처리조(10)에 연결되어 초순수를 공급받고 전기 분해에 의해 고순도의 산소 가스와 수소 가스를 생산하는 가스생산부가 마련되고, 이러한 가스생산부에서 생산되는 산소 가스와 수소 가스는 각각 연결라인을 통해 상기 산소공급탱크(41)와 수소공급탱크(42)에 각각 저장될 수 있다.
음용을 전제로 하는 산소 가스와 수소 가스는 연료용으로 이용되는 경우에 비해 고순도일 것이 요구되므로, 상기 가스생산부는, 전해질을 사용하지 않고 초순수를 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 초순수가 함께 발생 및 배출되므로 수소와 물을 분리하는 장치를 부가하여 수소 가스 공급배관을 형성하고, 수소와 분리된 초순수는 다시 분기 배관과 연결되어 상기 전처리조(10)에 순환되게 하는 것이 바람직하다.
상기 산소공급탱크(41)와 수소공급탱크(42)에는 각각 상기 혼합용해조(20)와 연통되는 공급관과, 상기 공급관에 장착되어 저장된 산소 또는 수소 중 하나 이상이 상기 혼합용해조(20)에 공급되게 하면서 그 공급량이 조절될 수 있도록 하는 제어밸브를 포함한다.
한편 본 발명이 일 실시 예에 따른 혼합용해조(20)는 유입구(220)와 배출구(230)가 구비되어 상기 전처리조(10)로부터 유입되는 초순수가 통과되게 하는 하우징(200)과, 상기 하우징(200)의 내부에 마련되어 초순수의 통과 과정에서 미세기포가 발생되게 하면서 공급된 산소 또는/및 수소가 용해되도록 하는 하나 이상의 접촉벽(240)을 포함한다.
상기 하우징(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 길이방향을 따라 둘 이상의 단위공간(211)이 구획된 혼합공간(210)이 마련되어 있으며, 상기 혼합공간(210)에 연통하여 일단에 유입구(220)가 타단에 배출구(230)가 각각 형성되어 유입된 초순수가 일측에서 타측으로 이동되게 한다.
상기 접촉벽(240)은 상기 혼합공간(210) 내에서 상기 단위공간(211) 간 경계영역에 설치되고, 초순수의 이동 방향과 평행한 방향으로 초순수가 통과되며 상기 초순수의 통과 방향과 직교하는 방향으로 선택된 산소 또는/및 수소가 공급되게 한다.
이러한 접촉벽(240)은 교차되는 초순수와 산소 또는/및 수소가 상호 접촉 및 충돌되게 하여 미세기포 발생이 유도되게 하면서 초순수에 산소 또는/및 수소가 용해 및 혼합되게 한다.
구체적으로 상기 접촉벽(240)은 도 3에 도시된 실시 예를 통해 구현될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 접촉벽(240)은 탄성을 가진 선부재(242)가 나선형으로 적층되어 선부재(242) 간에 미세간극(243)이 형성되면서 내부에 연직방향의 중공(244)이 형성되는 탄성코일(241)이 상기 단위공간(211) 간 경계영역을 따라 복수로 나란히 설치되는 구조를 가질 수 있다.
즉, 상기 접촉벽(240)은 연직방향으로 배치되는 탄성코일(241)의 집합체에 의해 경계영역에 대한 구획벽을 형성하는 것이며, 상기 탄성코일(241)의 경우 선부재(242)가 나선형으로 적층됨으로써 그 둘레를 따라 미세간극(243)이 형성되는 스프링 구조를 가지게 되는 것이다.
이러한 탄성코일(241)의 구조에 의하면, 도 4에 도시된 바와 같이 탄성을 가지는 선부재(242)가 초순수의 충돌에 의해 연속적인 미세진동이 발생하게 되고 초순수가 각 선부재(242)의 피치 간을 통과하는 과정에서 피치 간 미세간극(243)과 이를 통과하는 초순수의 물 입자에도 진동이 전달 및 부여됨에 따라 초순수의 물 입자가 미세하게 분쇄 및 분리되어 미세화됨으로써, 상기 중공(244)을 통과하는 기체(산소 또는/및 수소)와의 접촉 표면적과 그 접촉량을 증대시키게 되는 바, 결과적으로 초순수를 기반으로 한 미세기포수를 생성함에 있어 더욱 효과적으로 산소 또는/및 수소가 용해될 수 있으므로 미세기포가 함유되는 고농도의 산소수 또는 고동도의 수소수 또는 고농도의 혼합수를 생산하게 되는 것이다.
뿐만 아니라 본 실시 예의 혼합용해조(20)의 경우 상기 혼합공간(210)을 복수의 단위공간(211)으로 구획하고, 각 단위공간(211)의 경계영역마다 상술한 접촉벽(240)을 개재함으로써, 초순수의 미세화와 산소 또는/및 수소의 혼합 과정이 수회 반복적으로 실시되게 하면서 미세기포의 충분한 수중체류시간이 확보되게 하여 산소 또는/및 수소의 용해 효율이 더욱 배가될 수 있도록 하는 것이다.
또한 상기 혼합용해조(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 하우징(200)의 외측에서 각 탄성코일(241)의 일측 중공(244)과 연통되어 선택된 산소 또는/및 수소를 공급하는 공급관(250) 및 각 탄성코일(241)의 타측 중공(244)과 연통되어 중공(244)을 통과한 산소 또는/및 수소를 회수하는 회수관(260)을 더 포함한다.
상기 회수관(260)을 통해 회수되는 산소 또는 수소는 상기 산소공급탱크(41) 또는 수소공급탱크(42)로 유입되어 미세기포수의 생산 과정 중 산소 또는/및 수소의 연속적인 순환이 이루어질 수 있도록 한다.
한편 본 발명의 나노버블수 제조장치는 상기 혼합물 즉 미세기포가 함유되는 고농도 산소수 또는 미세기포가 함유되는 고농도 수소수에 미네랄 또는 이온성 물질이 더 혼합되게 하는 하나 이상의 첨가조(40)를 포함할 수 있다.
상기 첨가조(40)는 하나 이상의 미네랄이 포함되는 미네랄수 또는 하나 이상의 이온성 물질이 포함되는 이온수가 각각 개별 수용되고, 상기 혼합용해조(20)에 연통되어 선택된 미네랄수 또는 이온수가 상기 혼합용해조(20)에 적접한 농도로 혼합될 수 있게 유입된다.
이러한 첨가조(40)는 미세기포가 함유되는 고농도 산소수 또는 미세기포가 함유되는 고농도 수소수 또는 이들이 혼합된 고농도 혼합수의 사용 목적에 따라 선택적으로 미네랄의 첨가나 이온성 물질 또는 이들 모두가 첨가되게 한다.
상기 저장조(30)는 상기 혼합용해조(20)에서 배출되는 혼합물 즉 미세기포가 함유되는 고농도 산소수 또는 미세기포가 함유되는 고농도 수소수를 저장한다.
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 본 발명에 있어 상기 산소수 또는 수소수 또는 혼합수는 정수된 초순수을 이용하여 제조되는 것이나, 본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며, 먹는 샘물, 혼합음료, 드링크류, 주류 또는 화장품, 식료품 등의 제조, 음식물의 조리, 나아가 원예, 농업, 양어, 축산, 의료 등에 그 용도와 목적에 따라 적합한 일반 정수에도 적용 가능함은 당연하다.
한편, 본 발명의 나노버블수 제조장치는 상기 혼합용해조(20)에서 제조되는 산소수 또는 수소수의 요구되는 용존산소량(DO; Dissolved Oxygen) 또는 용존수소량(DH; Dissolved Hydrogen)이 부족할 경우, 상기 혼합용해조(20)와 저장조(30) 간을 적어도 2회 이상 순환시켜 산소 또는/및 수소의 용해도를 높이게 하는 순환수단을 더 포함할 수 있다.
상기 순환수단은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 저장조(30)에 설치되어 산소 또는 수소 중 어느 하나의 용해 농도를 계측하는 센서모듈(500)와, 상기 센서모듈(500)에서 계측되는 용해 농도를 기준값과 비교 분석하여 선택적으로 제어신호를 출력하는 제어모듈(510)과, 상기 혼합용해조(20)의 유입구(220)와 상기 저장조(30) 간에 연통되는 순환관(520) 및 상기 순환관(520)에 장착되고 상기 제어모듈(510)로부터 출력되는 제어신호에 의해 작동되어 순환환(520)을 통해 혼합물이 상기 혼합용해조(20)와 저장조(30) 간을 순환되게 하는 순환펌프(530)를 포함한다.
여기서 상기 순환수단은 상기 전처리조(10)의 배출구를 개폐하여 혼합용해조(20)에 초순수의 유입을 제어하는 제 1밸브와, 상기 저장조(30)의 배출구를 개폐하는 제 2밸브 및 상기 순환관(520)을 개폐하는 제 3밸브를 포함하며, 상기 순환수단에 의한 순환 과정 중에는 제 1밸브 및 제 2밸브를 폐쇄하여 산소수 또는 수소수의 순환 과정이 이루어질 수 있도록 하고, 반대로 순환 과정이 멈추면 제 1밸브 및 제 2밸브를 개방하면서 제 3밸브만이 폐쇄되게 하여 정상적인 산소수 또는 수소수의 배출이 실시될 수 있도록 한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
10 : 전처리조 20 : 혼합용해조
30 : 저장조 40 : 첨가조
41 : 산소공급탱크 42 : 수소공급탱크
200 : 하우징 210 : 혼합공간
211 : 단위공간 220 : 유입구
230 : 배출구 240 : 접촉벽
241 : 탄성코일 242 : 선부재
243 : 미세간극 244 : 중공
250 : 공급관 260 : 회수관
500 : 센서모듈 510 : 제어모듈
520 : 순환관 530 : 순환펌프

Claims (5)

  1. 유입원수로부터 초순수를 제조하는 전처리조;
    상기 전처리조부로부터 제조되는 초순수가 유입되고 수소 또는 산소 중 선택된 하나 이상이 공급되며 미세기포 발생 유도하여 상기 초순수에 수소 또는 산소가 용존 및 혼합된 혼합물을 제조하고 상기 혼합물을 배출하는 혼합용해조; 및
    상기 혼합용해조에서 배출되는 혼합물을 저장하는 저장조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노버블수 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합용해조는,
    내부에 길이방향을 따라 둘 이상의 단위공간이 구획된 혼합공간이 마련되고 상기 혼합공간에 연통하여 일단에 유입구가 타단에 배출구가 형성되어 유입된 초순수가 일측에서 타측으로 이동되는 하우징; 및
    상기 혼합공간 내에서 상기 단위공간 간 경계영역에 설치되고, 초순수의 이동 방향과 평행한 방향으로 초순수가 통과되며 상기 초순수의 통과 방향과 직교하는 방향으로 선택된 산소 또는 수소가 공급되고, 교차되는 초순수와 산소 또는 수소가 충돌되어 미세기포 발생이 유도되면서 초순수에 산소 또는 수소가 용존 및 혼합되게 하는 하나 이상의 접촉벽;을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노버블수 제조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 접촉벽은,
    탄성을 가진 선부재가 나선형으로 적층되어 선부재 간에 미세간극이 형성되면서 내부에 연직방향의 중공이 형성되는 탄성코일이 상기 단위공간 간 경계영역을 따라 복수로 나란히 설치되며,
    상기 혼합용해조는,
    각 탄성코일의 일측 중공과 연통되어 선택된 산소 또는 수소를 공급하는 공급관; 및
    각 탄성코일의 타측 중공과 연통되어 중공을 통과한 산소 또는 수소를 회수하는 회수관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노버블수 제조장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 저장조에 설치되어 산소 또는 수소 중 어느 하나의 용해 농도를 계측하는 센서모듈와, 상기 센서모듈에서 계측되는 용해 농도를 기준값과 비교 분석하여 선택적으로 제어신호를 출력하는 제어모듈과, 상기 혼합용해조의 유입구와 상기 저장조 간에 연통되는 순환관 및 상기 순환관에 장착되고 상기 제어모듈로부터 출력되는 제어신호에 의해 작동되어 순환환을 통해 혼합물이 상기 혼합용해조와 저장조 간을 순환되게 하는 순환펌프를 포함하는 순환수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노버블수 제조장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    하나 이상의 미네랄이 포함되는 미네랄수 또는 하나 이상의 이온성 물질이 포함되는 이온수가 각각 개별 수용되고, 상기 혼합용해조에 연통되어 선택된 미네랄수 또는 이온수가 상기 혼합용해조에 유입되게 하는 첨가조;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노버블수 제조장치.
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