KR20240040862A - 자가발전, 전기분해 및 미세기포 기술을 이용한 항균 및 모공세정 기능이 있는 초미세기포 샤워기 - Google Patents

자가발전, 전기분해 및 미세기포 기술을 이용한 항균 및 모공세정 기능이 있는 초미세기포 샤워기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자가발전, 전기분해 및 미세기포 기술을 이용한 항균 및 모공세정 기능이 있는 초미세기포 샤워기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 샤워기 내부의 처리수 흐름을 이용하여 전기에너지를 생산하고 이를 통해 처리수를 방전 처리하여 세균이나 냄새분자를 제거하는 살균기능을 가지는 기능수로서의 기능을 할 수 있도록 함은 물론 방전열을 통한 기화작용으로 처리수 내 미세 기포를 부가하고, 동시에, 협소한 샤워기 내부 공간에서 처리수의 작동 방향을 하부에서 상부, 테두리에서 다시 중앙 등으로 다향하고 복잡한 구조로 가변시키면서 충돌, 마찰, 압축 및 팽장의 과정을 반복적으로 거치도록 해 보다 미립화되고 균질화된 다량의 미세기포가 처리수 내에서 성장할 수 있도록 하는 샤워기에 관한 것이다.

Description

자가발전, 전기분해 및 미세기포 기술을 이용한 항균 및 모공세정 기능이 있는 초미세기포 샤워기{Shower head using self-generation, electrolysis and micro-bubble with antibacterial and pore cleaning function}
본 발명은 자가발전, 전기분해 및 미세기포 기술을 이용한 항균 및 모공세정 기능이 있는 초미세기포 샤워기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 샤워기 내부의 처리수 흐름을 이용하여 전기에너지를 생산하고 이를 통해 처리수를 방전 처리하여 세균이나 냄새분자를 제거하는 살균기능을 가지는 기능수로서의 기능을 할 수 있도록 함은 물론 방전열을 통한 기화작용으로 처리수 내 미세 기포를 부가하고, 동시에, 협소한 샤워기 내부 공간에서 처리수의 작동 방향을 하부에서 상부, 테두리에서 다시 중앙 등으로 다향하고 복잡한 구조로 가변시키면서 충돌, 마찰, 압축 및 팽장의 과정을 반복적으로 거치도록 해 보다 미립화되고 균질화된 다량의 미세기포가 처리수 내에서 성장할 수 있도록 하는 샤워기에 관한 것이다.
수관의 관로나, 디스펜서 출구 주변에 미세기포 발생장치를 설치하여 발생된 미세기포를 이용함으로써 노폐물이나 이물질 등을 보다 효과적으로 제거하는 기능수를 제조해 사용하는 기술이 개시된 바 있다.
이러한 미세기포 발생장치로는 충격식 또는 선회식 노즐을 사용하는 방식 또는 미세기공필터를 사용하는 방식 등으로 대별될 수 있으며, 이 중 충격식 노즐을 사용하는 방식의 미세기포 발생장치는 단순히 기체-액체 혼합물을 충격판에 충돌되도록 하여 충돌 작용에 의해 거대 기체입자를 깨뜨려 미세화하는 원리이다.
그러나, 상기 충격식 노즐을 사용하는 방식은 5 내지 20 bar의 높은 압력이 필요할 뿐만 아니라, 유량손실이 크고, 다수의 노즐 및 부피가 큰 혼합탱크가 요구됨으로써, 장치의 구조와 설비가 매우 복잡해지는 단점이 있다.
상기 선회식 노즐을 사용하는 방식의 미세기포 발생장치는, 상기 충격식 노즐 방식과 같이, 단일 노즐로 미세기포를 발생시키지 못하며, 높은 압력이 필요할 뿐만 아니라, 부피가 큰 혼합탱크가 요구되는 등 장치의 구조와 설비가 매우 복잡한 단점이 있다.
그리하여, 상기 충격식 노즐 방식 및 상기 선회식 노즐 방식의 미세기포 발생장치는 처리 용량이 상대적으로 큰 전용 수처리시설에서 주로 사용하는 것이 적합하였으며, 일반 가정이나 소규모 용수 이용시설에서는 소형화된 미세기공필터를 수전이나 샤워기 등에 적용 설치하여 생활용수를 기능수로 개선해 이용하고 있는 실정이다.
미세기공필터는 통상 판 형태로서 복수의 기포형성공이 타공되어 있으며, 이에 처리수가 상기 기포형성공을 빠져나가게 되면서 발생하는 처리수의 난류, 아울러, 미세기공필터에 충돌하며 발생하는 복합적인 유체의 관성출돌 작용에 의해 처리수에 기포를 형성하는 원리이다.
한편, 이러한 소형화된 미세기공필터는 협소한 공간 내에 제한된 구조로서 범용적으로 설치되어야 하는 사용구조상의 특성상 획일적인 구조를 가진 것이 대부분이어서, 기포 형성 효율이 좋지 못한 문제가 있었고, 반복 사용시 상기 기포형성공의 일부 폐색 문제가 발생할 경우 기포발생 효율이 극히 저하되는 단점이 있었다.
등록특허 10-2004325
본 발명은 상기 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 샤워기 내부의 처리수 흐름을 이용하여 전기에너지를 생산하고 이를 통해 처리수를 방전 처리하여 세균이나 냄새분자를 제거하는 살균기능을 가지는 기능수로서의 기능을 할 수 있도록 함은 물론 방전열을 통한 기화작용으로 처리수 내 미세 기포를 부가하고, 동시에, 협소한 샤워기 내부 공간에서 처리수의 작동 방향을 하부에서 상부, 테두리에서 다시 중앙 등으로 다향하고 복잡한 구조로 가변시키면서 충돌, 마찰, 압축 및 팽장의 과정을 반복적으로 거치도록 해 보다 미립화되고 균질화된 다량의 미세기포가 처리수 내에서 성장할 수 있도록 하는 샤워기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 중공형으로 이루어지며 상단에는 샤워기 헤드가, 하단에는 처리수를 주입하는 배관이 연결되는 중공형의 몸체; 상기 몸체에 내장되며 상기 몸체로 유입되는 처리수에 기포를 형성하는 기포형성부; 상기 몸체에 내장되되 상기 기포형성부의 상부에 배치되어 처리수의 흐름을 통해 자가발전하여 기포가 형성된 처리수를 전기분해하는 전기분해부; 및 상기 몸체에 내장되되 상기 전기분해부의 상부에 배치되어 전기분해된 처리수를 여과처리하는 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기포형성부는, 원판 구조로 이루어지며 상하 방향으로 복수의 제1 기포형성홀이 관통 형성되는 제1 기포형성부재; 상기 제1 기포형성부재에서 상부로 이격 배치되며 상하 방향으로 복수의 제2 기포형성홀이 관통 형성되는 제2 기포형성부재; 및 상기 제1 기포형성부재와 제2 기포형성부재 사이에서 제1 기포형성부재와 제2 기포형성부재를 이격 지지하며 제1 기포형성부재와 제2 기포형성부재 사이로 버퍼존을 구성하며, 복수의 가이드홀이 관통 형성되는 버퍼존형성부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버퍼존형성부재는, 상하로 일정 길이를 가지며 상기 제1 기포형성부재와 제2 기포형성부재의 테두리 부위에 접촉 지지되는 중공형 구조의 실린더; 및 상기 실린더의 내측 상단에 일체형으로 이루어지되, 중심으로 갈수록 하방으로 치우치는 구조로 이루어지는 코어;를 포함하며, 상기 가이드홀은 상기 코어에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기포형성부는, 상단과 하단에 각각 제1 출수구와 제1 입수구를 가지며 내부로 상기 제1 기포형성부재, 제2 기포형성부재 및 버퍼존형성부재를 수용하는 제1 실링커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기분해부는, 처리수의 흐름에 의해 회전하여 전기발전을 수행하는 발전기유닛; 상기 발전기유닛의 상부에 연결 설치되며 상기 발전기유닛으로부터 생성된 전기에너지를 공급받아 처리수를 전기분해하는 전극유닛; 상하단이 개방 형성되되 내부로 상기 발전기유닛을 수용하는 제2 실링커버; 및 상하단이 개방 형성되되 내부로 상기 전극유닛을 수용하는 제3 실링커버;를 포함하며, 상기 필터부는, 원통형 필터체; 상기 필터체의 상단에 결합되며 중앙에는 필터체를 통과한 처리수를 배출하는 배출구가 형성되는 마감캡; 및 상기 필터체의 하단에 결합되며 전기분해부 측에서 유입된 처리수가 필터체 외측에서 와류되도록 하는 와류캡;을 포함하며, 상기 실린더의 상하 길이는 제1 기포형성부재의 상하 길이보다는 크고, 제2 기포형성부재의 상하 길이보다는 작게 이루어지며, 상기 코어의 상면에는 각각의 가이드홀 대응위치에 가이드홀의 최대 직경보다 큰 직경의 확장구가 함몰 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 샤워기 내부의 처리수 흐름을 이용하여 전기에너지를 생산하고 이를 통해 처리수를 방전 처리하여 세균이나 냄새분자를 제거하는 살균기능을 가지는 기능수로서의 기능을 할 수 있도록 함은 물론 방전열을 통한 기화작용으로 처리수 내 미세 기포를 부가하고, 동시에, 협소한 샤워기 내부 공간에서 처리수의 작동 방향을 하부에서 상부, 테두리에서 다시 중앙 등으로 다향하고 복잡한 구조로 가변시키면서 충돌, 마찰, 압축 및 팽장의 과정을 반복적으로 거치도록 해 보다 미립화되고 균질화된 다량의 미세기포가 처리수 내에서 성장할 수 있도록 하는 유리한 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 샤워기의 전체적인 외관구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 샤워기의 개략적인 분해구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 샤워기의 전체적인 단면구성을 도시한 도면.
도 4는 기포형성부의 분해구성을 도시한 도면.
도 5는 기포형성부 부분의 개략적인 단면구성을 도시한 도면.
도 6은 전기분해부의 분해구성을 도시한 도면.
도 7은 전기분해부 부분의 개략적인 단면구성을 도시한 도면.
도 8은 필터부의 분해구성을 도시한 도면.
도 9는 필터부 부분의 개략적인 단면구성을 도시한 도면.
도 10은 전기분해부와 필터부 각각의 평면구성을 도시한 도면.
도 11은 전기분해부와 필터부가 결합된 상태의 평면구성을 도시한 도면.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
본 발명에 따른 자가발전, 전기분해 및 미세기포 기술을 이용한 항균 및 모공세정 기능이 있는 초미세기포 샤워기(이하 샤워기라 함)은 크게 몸체(10), 기포형성부(100), 전기분해부(200) 및 필터부(300)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.
먼저, 몸체(10)는 상하로 긴 중공형 구조로 이루어지며 내부로 기포형성부(100), 전기분해부(200) 및 필터부(300)를 순차적으로 적층 수용한다. 몸체(10)의 상단에는 샤워기 헤드(11)가, 하단에는 처리수를 주입하는 배관(12)이 각각 연결되어 몸체(10) 내부로 처리수를 통과시킬 수 있으며, 이에 따라 배관(12)으로부터 유입된 처리수는 몸체(10) 내부에서 기포형성부(100), 전기분해부(200) 및 필터부(300)를 순차적으로 통과한 후 샤워기 헤드(11)를 통해 외부로 배출이 이루어질 수 있다.
몸체(10)의 내부는 원통형 공간으로 예시될 수 있으며, 이와 상보적으로 기포형성부(100), 전기분해부(200) 및 필터부(300)의 외형이 원통형 구조를 갖추도록 해 몸체(10) 내부에 기워맞춤이 이루어질 수 있도록 한다.
다음으로, 기포형성부(100)는 몸체(10)의 최 하단 내측에 내장되며 상기 몸체(10)로 유입되는 처리수에 미세 기포를 형성하는 역할을 한다.
기포형성부(100)는 직경이 10~수십㎛, 적어도 30㎛ 이하의 마이크로버블, 수백㎚~10㎛의 마이크로나노버블, 수백㎚ 이하의 초미세기포인 나노버블을 처리수 내에 형성할 수 있는 구조를 갖춘다.
처리수에 형성된 미세기포의 직경이 작으면 작을수록 미세기보가 처리수에서 빠른 속도로 상승해 표면에서 파열하는 것과 달리, 부피가 작은 만큼 부력을 적게 받아 수면으로의 상승속도가 매우 느려 수중에 오랜 시간 동안 기포상태를 유지하게 되고, 특히 기체용해효과와 자기가압효과, 대전효과 등의 특성을 가지고 있어 일반적인 생활용수의 물성 개선 뿐만 아니라 하수처리관련시설, 고도정수처리시설, 토양정화, 수산업 농업분야, 배수처리 세정 등의 다양한 분야로의 응용 가능성이 높다. 이러한 미세기포의 효과는 수처리 분야에서 익히 알려진바 있으므로, 구체적인 설명은 생략하고, 미세기포를 보다 효과적으로 형성하기 위한 기포형성부(100)의 구조적인 특징을 첨부되는 도면을 참고하여 설명하도록 한다.
기포형성부(100)는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 크게 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120), 버퍼존형성부재(130) 및 제1 실링커버(140)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.
제1 기포형성부재(110), 버퍼존형성부재(130), 제2 기포형성부재(120)는 상하로 적층 구성되어 처리수를 연이어 통과시키며, 이 와중에 처리수에 미세기포를 단계적으로 형성할 수 있도록 한다.
먼저, 제1 기포형성부재(110)는 원판 구조로 이루어지며 상하 방향으로 복수의 제1 기포형성홀(111)이 관통 형성되는 구조로 이루어진다.
이에 따라, 배관(12)을 통해 몸체(10) 하단으로 유입된 처리수는 먼저 제1 기포형성부재(110)에 충돌해 기포가 형성되고, 상대적으로 좁은 단면적의 제1 기포형성홀(111)을 통과하면서 제1 기포형성홀(111) 주변에 마찰 및 압축이 이루어진 후 제2 기포형성부재(120)를 향하는 방향으로 배출되어 다시 급격하게 팽창하는 과정에서 공동현상에 의해 다량의 미세기포가 형성되어질 수 있게 된다.
이러한 공동현상은 유체 압력의 급격한 변화로 인해, 유체가 상대적으로 압력이 낮은 곳으로 이동할 때 유체 내부에 기공이 생기는 현상을 의미하는 것으로, 제1 기포형성부재(110) 뿐만 아니라 후술 될 버퍼존형성부재(130), 제2 기포형성부재(120) 등을 통과할 때에도 이와 같은 현상에 의해 미세기포가 형성될 수 있다.
다음으로, 제2 기포형성부재(120)는 제1 기포형성부재(110)에서 상부로 이격 배치되며 상하 방향으로 복수의 제2 기포형성홀(121)이 관통 형성되는 구조로 이루어진다.
제1 기포형성부재(110)를 통과한 처리수는 제2 기포형성부재(120)에 충돌해 재차 기포가 형성되고, 상대적으로 좁은 단면적의 제2 기포형성홀(121)을 통과하면서 제2 기포형성홀(121) 주변에 재차 마찰 및 압축이 이루어지면서 반복적으로 미세기포를 형성할 수 있다.
즉, 몸체(10)로 유입된 처리수는 제1 기포형성부재(110)와 제2 기포형성부재(120)를 순차적으로 통과하게 되며 이 과정에서 미세기포가 양적으로 증대되는 한편, 제1 기포형성부재(110)와 제2 기포형성부재(120) 사이의 공간인 버퍼존에서는 처리수의 혼합, 팽창 등을 통해서 미세기포의 양적인 부가는 물론, 미세기포를 보다 작은 직경의 기포로 쪼개어 미립화를 이룰 수 있도록 한다.
이를 위한 버퍼존형성부재(130)는 제1 기포형성부재(110)와 제2 기포형성부재(120) 사이에서 제1 기포형성부재(110)와 제2 기포형성부재(120)를 이격 지지하여 제1 기포형성부재(110)와 제2 기포형성부재(120) 사이로 버퍼존을 구성하는 역할을 담당한다.
여기서 버퍼존이라 함은 제1 기포형성부재(110)를 통과한 처리수를 보다 넓은 영역에서 팽창시키고, 아울러 처리수에 와류 또는 난류가 형성될 수 있도록 충분한 공간을 제공하도록 해 처리수의 순간적인 팽창과 더불어 혼합이 이루어져 이 과정에서 미세기포의 미랍화와 처리수 내에서 균일한 분포도를 가질 수 있도록 하는 일정 영역의 공간을 의미한다.
즉, 제1 기포형성부재(110)를 통과한 처리수는 상대적으로 넓은 영역의 버퍼존으로 배출되고 배출되는 처리수는 순간적으로 급격하게 팽창함과 동시에 와류 또는 난류 형성에 의해, 미세기포들이 재차 폭발 및 혼합하면서 보다 작은 크기의 기포로 미립화되고 동시에 처리수에 와류 또는 난류 형성에 의해 미세기포들이 뭉치치 아니하게 되는 구조가 갖춰진다.
한편 처리수에 포함되는 미세기포는 이동 중에 서로 부딪히며 뭉쳐서 기포의 크기가 커지려는 성질이 있다. 본 실시예에서는, 상기 버퍼존을 거치며 미세기포가 생성된 처리수 내에서 미세기포들이 서로 붙어 뭉치지 않게 함으로써 기포의 크기가 커지는 현상을 방지할 수 있고, 더불어 와류 및 난류에 의해 미세기포를 추가적으로 더 발생시켜 물 속의 미세기포 발생량을 더 증대시킬 수 있도록 한다.
이를 위해, 버퍼존형성부재(130)는 상하로 일정 길이를 가지며 제1 기포형성부재(110)와 제2 기포형성부재(120)의 테두리 부위에 접촉 지지되는 중공형 구조의 실린더(131) 및 실린더(131)의 내측 상단에 일체형으로 이루어지되, 중심으로 갈수록 하방으로 치우쳐 중심이 제1 기포형성부재(110)의 상면에 접촉 지지되는 코어(132)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.
실린더(131)는 내부가 빈 통형 구조로서 실린더(131)의 내부를 상기 버퍼존이라 정의할 수 있다. 실린더(131)는 제1 기포형성부재(110)와 제2 기포형성부재(120)에 형성된 제1 기포형성홀(111)과 제2 기포형성홀(121)의 형성 부분을 간섭하지 아니하도록 각각의 테두리 부분에만 접하여 제1 기포형성부재(110)와 제2 기포형성부재(120)를 이격 지지할 수 있다.
실린더(131)의 상하 길이(L1)에 따라 제1 기포형성부재(110)와 제2 기포형성부재(120) 사이의 이격 거리가 정해지게 되며, 이때 실린더(131)의 상하 길이(L1)는 제1 기포형성부재(110)의 상하 길이(L2)보다는 크고, 제2 기포형성부재(120)의 상하 길이(L3)보다는 작게 이루어지도록 하여 최적의 버퍼존 영역을 확보할 수 있도록 한다.
다시 말해, 제1 기포형성부재(110), 버퍼존, 제2 기포형성부재(120) 순으로 상하 길이가 점진적으로 증가하게 되는 구조가 갖춰지게 되며, 이에 따라, 기포형성부(100)를 통과하는 처리수의 흐름을 보다 일정하게 구성하여 특별한 구간에서 처리수의 압력 강하에 따른 흐름성이 저하되는 문제를 예방할 수 있도록 한다.
처리수가 제1 기포형성부재(110)와 제2 기포형성부재(120)를 각각 통과하게 될 때 상대적으로 협소한 단면적의 제1 기포형성홀(111)과 제2 기포형성홀(121)을 통과하려고 함에 따라 처리수에 흐름성 저하가 발생하는데, 이러한 흐름성 저하는 제1 기포형성부재(110)와 제2 기포형성부재(120)의 길이가 증대됨에 따라 이와 비례적으로 심화될 수 있다.
이에, 제1 기포형성부재(110)의 상하 길이는 제2 기포형성부재(120)의 상하 길이에 1/2 길이로 이루어지는 상대적으로 얇은 구조로 이루어지도록 해 몸체(10) 내로 유입된 처리수의 초반 흐름성을 보장하도록 하고, 이 후 처리수의 압축 또는 팽창 정도를 점진적으로 증가시키도록 하여 미세기포가 점차 늘어나게끔 기회를 늘리는 것이 처리수의 흐름성을 저하시키지 아니하는 측면에서 보다 바람직하다.
만일, 이러한 구조에서 상기 실린더(131)의 상하 길이(L1)가 제1 기포형성부재(110)의 상하 길이(L2)보다도 작아지게 되면 제1 기포형성부재(110)와 제2 기포형성부재(120) 사이에 충분한 영역의 버퍼존이 형성될 수 없는 구조가 되며, 반대로, 실린더(131)의 상하 길이(L1)가 제2 기포형성부재(120)의 상하 길이(L3)보다도 더 길게 이루어지면 상대적으로 긴 버퍼존 영역으로 인해, 버퍼존으로 유출된 처리수에 불필요한 압력 강하가 발생하여 처리수의 흐름에 장애가 발생하는 문제가 있는 것이다.
따라서, 본 실시예에서는 제1 기포형성부재(110), 버퍼존형성부재(130) 및 제2 기포형성부재(120)의 구간이 점진적으로 길어지는 구조를 채택하여 처리수의 흐름성이 저하되지 아니하는 선에서 처리수 내에 충분한 양의 미세기포를 보다 효율적으로 형성할 수 있도록 한다.
다음으로, 실린더(131)와 일체로 이루어진 코어(132)는 실린더(131)의 상단 부분을 폐쇄하는 구조로 이루어지되, 처리수를 제2 기포형성부재(120)를 향하는 방향으로 유출시킬 수 있도록 가이드홀(132a)이 관통 형성되는 구조를 갖춘다.
코어(132)는 제1 기포형성부재(110)로부터 유출된 처리수를 가로 막아 충돌에 의한 기포 형성을 유도할 수 있으며 이렇게 코어(132)에 충돌된 처리수는 가이드홀(132a)을 통해 제2 기포형성부(100)를 향하는 방향으로 유출될 수 있다.
코어(132)는 실린더(131)의 상단과 접하는 제2 기포형성부재(120)와는 별다른 간섭을 이루지 아니하도록 제2 기포형성부재(120)의 하면에서 이격되도록 해 가이드홀(132a)을 통해 유출된 처리수가 제2 기포형성부(100)의 제2 기포형성홀(121)로 보다 용이하게 유입될 수 있도록 하되, 제1 기포형성부재(110)와는 부분적으로 접촉 지지가 이루어질 수 있도록 한다.
특히, 코어(132)는 중심으로 갈수록 하방으로 치우쳐 중심이 제1 기포형성부재(110)의 상면 중심에 접촉 지지되는 구조를 이루도록 하여 코어(132) 중심에서 제1 기포형성부재(110)의 상면에 충분한 지지 면적을 확보할 수 있도록 한다. 이때, 제1 기포형성부재(110)의 상면과 맞닿는 코어(132)의 하면 중심에는 제1 기포형성부재(110)의 상면과 평행한 일정 면적의 지지면(132b)이 형성되도록 해 코어(132)가 제1 기포형성부재(110)와 면대 면으로 접촉이 이루어져 충분한 지지력을 확보할 수 있도록 하고, 특히 지지면(132b)의 대응위치에는 별도의 가이드홀(132a)이 형성되지 아니하도록 한다. 다시 말해, 상기 코어(132)는 원뿔대 구조를 이룰 수 있다.
이와 같은 코어(132)의 구조로 인해, 실린더(131) 내부의 버퍼존은 코어(132)와 제1 기포형성부재(110) 사이의 제1 버퍼존(z1)과, 코어(132)와 제2 기포형성부재(120) 사이의 제2 버퍼존(z2)으로 구획 형성될 수 있다.
제1 버퍼존(z1)은 원뿔대 형상에 더하여 제1 기포형성부(100) 중앙에 맞닿는 코어(132)의 구조상 테두리 방향을 향해 점진적으로 확장되는 공간으로 이루어지게 되고, 제2 버퍼존(z2)은 이와 반대로 테두리에서 중앙을 향하는 방향으로 점진적으로 넓어지는 공간으로 이루어지게 된다.
이에 따라, 제1 기포형성부재(110)를 통과해 제1 버퍼존(z1)으로 유출된 처리수는 테두리 방향으로 갈수록 확장된 제1 버퍼존(z1) 구조에 의해 테두리 방향으로 갈수록 점진적으로 압력이 낮아지게 되고 이에 따른 공동현상으로, 중심부 대비 테두리 주변으로 비대칭적이게 미세기포를 형성하게 되는 한편, 중심부 대비 더 낮은 압력으로 인해 코어(132) 주변에서 강한 와류 발생이 유도되는 구조가 갖춰지게 된다.
이렇게 제1 버퍼존(z1) 내에서 혼합이 이루어진 처리수는 가이드홀(132a)을 통해 빠른 유속으로 제2 버퍼존(z2) 내로 유출되며 이때, 가이드홀(132a)은 제2 버퍼존(z2) 방향으로 갈수록 그 직경이 점진적으로 작아지는 구조로 이루어지도록 하고, 아울러, 중심을 향해 일정 각도로 경사지게 배치되도록 한다.
이에 따라, 와류가 발생된 처리수는 더욱 빠른 유속으로 제2 버퍼존(z2)으로 유출이 이루어지며 이때 처리수의 유출 방향이 제2 버퍼존(z2)의 중심을 향하는 방향으로 유도되어 제2 버퍼존(z2) 내에서 충분한 팽창 작용에 의해 기포형성이 이루어진 후 제2 기포형성부재(120)의 중앙을 향해 집중적으로 유출되어 제2 기포형성부재(120)에 충돌이 이루어질 수 있다.
제2 기포형성부재(120)에 충돌된 처리수는 다시 제2 기포형성홀(121)을 통해 분배되어 후술 될 전기분해부(200)를 향해 유입될 수 있다.
이와 같은 구조의 기포형성부(100)는 협소한 공간 내에서 처리수의 작동 방향을 하부에서 상부, 테두리에서 다시 중앙 등으로 다향하고 복잡한 구조로 가변시키면서 충돌, 마찰, 압축 및 팽장의 과정을 반복적으로 거치도록 해 보다 미립화되고 균질화된 다량의 미세기포가 처리수에 용해될 수 있도록 한다.
한편, 가이드홀(132a)의 상단부에 반복 사용에 의한 스케일 축적되면 직경이 점진적으로 좁아지는 구조적 특징으로, 처리수의 수압에 의해서도 스케일이 가이드홀(132a) 내에서 쉽게 배출되지 못하게 되어 이러한 현상이 심화되면 가이드홀(132a)이 완전히 폐색되는 문제가 발생한다.
이에 따라, 코어(132)의 제2 버퍼존(z2)을 향하는 상면에는 각각의 가이드홀(132a) 대응위치에 가이드홀(132a)의 최대 직경보다 큰 직경의 확장구(132c)가 함몰 형성되도록 한다.
이에, 스케일이 가이드홀(132a)의 상단 부위에 축적되지 아니하고 확장구(132c) 주변에 축적되길 유도하여 가이드홀(132a)의 폐색을 방지할 수 있도록 하고, 스케일에 의해 확장구(132c)가 폐색될 경우엔 확장구(132c)는 가이드홀(132a)과 같이 점진적으로 직경이 좁아지는 구조가 아닌바, 처리수의 수압에 의해 쉽게 탈락되어 자정작용이 이루어질 수 있게 되는 구조가 갖춰지게 된다.
또한, 기포형성부(100)의 분해 청소시 가이드홀(132a)의 상단은 상대적으로 작은 직경 구조로 인해, 브러쉬와 같은 청소 도구의 접근이 어려운 점을 보완하여 확장구(132c)를 통해 브러쉬를 상대적으로 작은 직경의 가이드홀(132a) 상단부에 보다 쉽게 접근이 가능하도록 하여 청소 용이성을 확보할 수 있도록 한다.
한편 처리수를 통과시키기 위한 제1 기포형성홀(111), 제2 기포형성홀(121) 및 가이드홀(132a)의 관통 면적이 서로 상이하게 이루어질 수 있다.
예컨대, 가이드홀(132a)의 최대 관통 면적은 상기 제1 기포형성홀(111)보다는 작고 제2 기포형성홀(121)보다는 크도록 하거나, 제1 기포형성홀(111)과 제2 기포형성홀(121)의 관통 면적은 같고, 가이드홀(132a)의 최대 관통 면적은 제1 기포형성홀(111) 또는 제2 기포형성홀(121)보다 작게 구성할 수 있도록 하여 보다 다향한 직경의 미세기포를 형성해 고루 혼재시킬 수 있도록 한다.
한편, 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120) 및 버퍼존형성부재(130)를 서로 적층해 밀착시켜 놓으면 처리수의 흐름과 압력 변화 및 미세기포에 의한 진동으로 서로 충돌해 사이로 처리수를 유출시킬 만한 유격을 발생시키거나, 마찰음과 같은 불필요한 소음 및 표면 마모를 유발한다.
이에, 기포형성부(100)의 제1 실링커버(140)는 내부로 상기 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120) 및 버퍼존형성부재(130)를 수용하여 몸체(10) 내에서 처리수의 작용에 의해 상기 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120) 및 버퍼존형성부재(130)가 유동하지 아니하도록 표면을 압착 고정할 수 있다.
이러한 제1 실링커버(140)는 전체가 실리콘, 고무 등과 같은 탄성소재로 이루어져 외충격을 용이하게 흡수 분산할 수 있도록 하며 특히, 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120) 및 버퍼존형성부재(130)의 둘레면이 몸체(10)에 직접적으로 접촉되지 아니하도록 한다.
제1 실링커버(140)는 상하단이 개방된 원통형 중공 구조로 이루어지며, 이때, 제1 실링커버(140)의 외경은 몸체(10)의 내경과 동일하게 이루어지고, 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120) 및 버퍼존형성부재(130)의 외경은 몸체(10)의 내경보다는 작되, 제1 실링커버(140)의 내경과 동일하게 이루어지도록 하여 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120) 및 버퍼존형성부재(130)의 둘레면과 몸체(10) 내주면 사이에 제1 실링커버(140)가 개재됨으로써 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120) 및 버퍼존형성부재(130)가 몸체(10)에 직접적으로 접촉되지 아니하도록 하는 구조를 갖출 수 있도록 한다.
이에 따라, 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120) 및 버퍼존형성부재(130)의 움직임에 의한 진동이 몸체(10)에 직접적으로 전달되지 아니하도록 하는 진동 절연 효과를 기대할 수 있다.
제1 실링커버(140)의 상단에는 내측을 향해 일정 길이의 상단 플랜지(141)가 돌출되고 하단에는 내측을 향해 일정 길이의 하단 플랜지(142)가 돌출 형성될 수 있도록 하며, 상단 플랜지(141) 중심으로는 제1 출수구(143)가, 하단 플랜지(142)의 중심으로는 제1 입수구(144)가 형성될 수 있도록 한다.
제1 입수구(144)를 통해 제1 실링커버(140) 내부로 처리수가 유입될 수 있으며, 이렇게 유입된 처리수는 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120) 및 버퍼존형성부재(130)를 통과한 후 제1 출수구(143)를 통해 후술 될 전기분해부(200)로 유출될 수 있다.
이때, 하단 플랜지(142)는 제1 기포형성부재(110)의 하부 테두리 부위를 받쳐 지지하고, 상단 플랜지(141)는 제2 기포형성부재(120)의 상부 테두리 부위를 받쳐 지지하므로 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120) 및 버퍼존형성부재(130)가 상하로 밀착된 상태가 견고히 유지될 수 있는 구조가 갖춰지며 이에 제1 실링커버(140) 내부에서 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120) 및 버퍼존형성부재(130)가 움직이거나 흔들리는 안정성 저하 현상을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.
또한, 제1 기포형성부재(110), 제2 기포형성부재(120) 및 버퍼존형성부재(130)가 제1 실링커버(140)를 통해 하나의 모듈형태로 결합이 되므로 유지보수를 위한 기포형성부(100)의 탈착 작업이 매우 용이해지는 효과를 기대할 수 있게 된다.
다음으로, 전기분해부(200)는 몸체(10)에 내장되되 상기 기포형성부(100)의 상부에 배치되어 처리수의 흐름을 통해 자가발전하여 기포가 형성된 처리수를 전기분해하는 역할을 담당한다.
즉, 본 실시예에 의한 샤워기는 1차적으로 유체의 흐름을 이용한 방식으로 처리수에 미세 기포를 형성하고, 2차적으로 수중전기방전을 통한 미세 기포를 형성하도록 함으로써 처리수에 더욱 미립화되고 많은 양의 미세 기포를 효과적으로 형성할 수 있는 구조가 갖춰진다.
보다 구체적으로, 전기분해부(200)는 처리수의 흐름에 의해 회전하여 전기발전을 수행하는 발전기유닛(210), 상기 발전기유닛(210)의 상부에 연결 설치되며 상기 발전기유닛(210)으로부터 생성된 전기에너지를 공급받아 처리수를 전기분해하는 전극유닛(220), 상하단이 개방 형성되되 내부로 상기 발전기유닛(210)을 수용하는 제2 실링커버(230) 및 상하단이 개방 형성되되 내부로 상기 전극유닛(220)을 수용하는 제3 실링커버(240)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.
발전기유닛(210)은 처리수 흐름에 의해 회전하는 임펠러가 마련되고, 이러한 임펠러의 회전에 따라 전기 발전을 수행하여 전극유닛(220)을 구동시킬 정도의 전기에너지를 생성하는 통상의 소형화된 회전형 발전기 구조를 이용할 수 있으므로, 이하 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
전극유닛(220)은 서로 평행하게 배열된 복수의 전극판(221) 및 상기 복수의 전극판(221)을 지지하는 전극하우징(222)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.
전극하우징(222)은 각각의 전극판(221)을 내부로 수용하는 함체 구조로 이루어지며 상면에 처리수의 배출을 위한 배출공(223)이 관통 형성되는 구조를 갖춘다.
상기 각각의 전극판(221)은 상기 발전기유닛(210)의 양극 및 음극 단자에 전기적으로 연결되어 전기에너지를 공급받을 수 있으며, 각각의 전극판(221) 사이를 통과하는 처리수에 방전을 일으킴으로 인해, 처리수(물)가 양이온과 음이온으로 분리되면서 OH라디칼 및 차아염소산이 생성되며, 이를 통해 세균이나 냄새분자를 제거하는 살균기능을 가지는 기능수로서의 기능을 할 수 있게 되는 한편, 전기적 영향이 미치는 전기장 내에 위치한 전극판(221)(음전극) 끝에서 국소적인 방전열이 발생하고 이러한 전극판(221)에 접촉된 처리수가 방전열에 의해 기화되면서 처리수 내에 미세 기포가 생성될 수 있다. 이러한 물의 방전 작용에 의한 작용효과는 이미 공지된 내용이므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
제2 실링커버(230)는 내부로 발전기유닛(210)을 수용하여 몸체(10)와 발전기유닛(210)이 직접적으로 접촉하지 아니하고 동시에 발전기유닛(210)이 유동하지 아니하도록 발전기유닛(210)의 외측을 커버한다.
제2 실링커버(230)는 전체가 실리콘, 고무 등과 같은 탄성소재로 이루어져 외충격을 용이하게 흡수 분산할 수 있도록 한다.
제2 실링커버(230)는 상하단이 개방된 원통형 중공 구조로 이루어지며, 이때, 제2 실링커버(230)의 외경은 몸체(10)의 내경과 동일하게 이루어지고, 발전기유닛(210)의 외경은 몸체(10)의 내경보다는 작되, 제2 실링커버(230)의 내경과 동일하게 이루어지도록 한다.
제2 실링커버(230)의 하단에는 발전기유닛(210)의 하부 테두리 부위를 받쳐 지지하도록 내측을 향해 일정 길이의 연장 플랜지(231)가 돌출 형성되고 연장 플랜지(231)의 끝단에서 하방을 향해 수직으로 결합 플랜지(232)가 일정 길이 돌출 형성되어 제1 실링커버(140)의 제1 출수구(143)로 삽입 결합이 이루어질 수 있도록 한다.
결합 플랜지(232)의 중심에는 제2 입수구(233)가 형성될 수 있으며, 이에 제1 출수구(143)와 제2 입수구(233)가 서로 연통 직결되어 처리수를 제1 실링커버(140)와 제2 실링커버(230) 사이 틈으로 유출 없이 발전기유닛(210)으로 가이드할 수 있다.
제3 실링커버(240)는 내부로 전극유닛(220)을 수용하여 몸체(10)와 전극유닛(220)이 직접적으로 접촉하지 아니하고 동시에 전극유닛(220)이 유동하지 아니하도록 전극유닛(220)의 외측을 커버한다.
제3 실링커버(240)는 전체가 실리콘, 고무 등과 같은 탄성소재로 이루어져 외충격을 용이하게 흡수 분산할 수 있도록 한다.
제3 실링커버(240)는 상하단이 개방된 원통형 중공 구조로 이루어지되, 대략 내측 중간 지점에는 격판(241)이 마련되고 격판(241) 하부로는 전극하우징(222)을 수용하기 위해 전극하우징(222)의 외형과 상보적인 결합공간(242)이 형성될 수 있도록 한다.
이에, 상기 결합공간(242)에 삽입 고정된 전극하우징(222)의 상부 이동이 상기 격판(241)에 의해 제한될 수 있으며, 이때 격판(241)에는 전극하우징(222)에 형성된 배출공(223)을 노출시키는 제3 출수구(243)가 관통 형성되어 전극판(221)을 통과한 처리수를 필터부(300)를 향해 유출시킬 수 있도록 하는 구조를 갖춘다.
제3 실링커버(240)의 외경은 몸체(10)의 내경과 동일하게 이루어질 수 있다.
다음으로, 필터부(300)는 몸체(10)에 내장되되 상기 전기분해부(200)의 상부에 배치되어 전기분해된 처리수를 여과처리하는 역할을 담당하는 구성으로, 처리수에 포함된 각종 입자상 물질이나 잔류 염소 등을 샤워기 헤드(11)에서 출수되기 직전 여과처리하여 처리수의 수질을 개선할 수 있도록 한다.
보다 구체적으로, 필터부(300)는 원통형 필터체(310), 상기 필터체(310)의 상단에 결합되며 중앙에는 필터체(310)를 통과한 처리수를 배출하는 배출구(321)가 형성되는 마감캡(320) 및 상기 필터체(310)의 하단에 결합되며 전기분해부(200) 측에서 유입된 처리수가 필터체(310) 외측에서 와류되도록 하는 와류캡(330)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.
이때, 상기 와류캡(330)은 개방된 제3 실링커버(240)의 상단에 일정 깊이 삽입 고정되어진 상태로 격판(241)에 지지될 수 있으며, 제3 실링커버(240)의 제3 출수구(243)를 통해 유출된 처리수를 곧장 필터체(310) 내부로 통과시키지 아니하고, 필터체(310)와 몸체(10) 사이의 공간으로 유도한 다음 이 공간에서 필터체(310) 외측으로 강한 와류를 발생시켜 수압 강하 없이 보다 빠른 유속으로 필터체(310)에 침투시킬 수 있도록 하는 구조를 갖춘다.
이를 위해, 와류캡(330)은 필터체(310) 하단 내측으로 일정 깊이 삽입되며 필터체(310) 하단 내측으로 처리수의 유입을 방지하는 유입방지구(331), 상기 유입방지구(331)의 테두리 부위에서 방사상으로 연장 형성되어 필터체(310)의 하단을 지지하는 지지 플랜지(332) 및 상기 지지 플랜지(332)의 외측에 원주방향을 따라 복수 개가 등각도로 배열되어 상기 제3 출수구(243)로 유출된 처리수에 와류를 형성하는 베인(333)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.
지지 플랜지(332)의 직경은 제3 실링커버(240)의 상단부 내경보다 작게 형성될 수 있으며 각각의 베인(333)은 제3 실링커버(240)의 내주면에 밀착 고정이 이루어질 수 있도록 한다. 이에 따라, 각각의 베인(333)과 제3 실링커버(240) 내주면 사이에 교호적으로 토출틈(334)이 마련되며 상기 토출틈(334)을 통해 제3 출수구(243)로 유입된 처리수가 몸체(10)와 필터체(310) 사이 공간으로 강하게 토출되어질 수 있다.
이때, 베인(333)의 상기 토출틈(334)을 바라보는 측면은 일정 각도 사선으로 경사진 사면(335)으로 형성되도록 해 처리수의 흐름 방향을 가변시켜 토출틈(334)으로 토출되어지는 처리수에 와류를 발생시키게 된다.
이에 따라, 토출틈(334)으로 토출된 처리수는 필터체(310)를 중심에 두고 와류 현상에 의해 강한 소용돌이로서 필터체(310) 표면에 강하게 흡착되어진 후 빠른 유속으로 필터체(310)를 통과해 마감캡(320)의 배출구(321)를 통해 수압 강하 없이 샤워기 헤드(11)로 원활히 공급될 수 있게 되는 구조가 갖춰진다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 몸체
100: 기포형성부
200: 전기분해부
300: 필터부

Claims (5)

  1. 중공형으로 이루어지며 상단에는 샤워기 헤드가, 하단에는 처리수를 주입하는 배관이 연결되는 중공형의 몸체;
    상기 몸체에 내장되며 상기 몸체로 유입되는 처리수에 기포를 형성하는 기포형성부;
    상기 몸체에 내장되되 상기 기포형성부의 상부에 배치되어 처리수의 흐름을 통해 자가발전하여 기포가 형성된 처리수를 전기분해하는 전기분해부; 및
    상기 몸체에 내장되되 상기 전기분해부의 상부에 배치되어 전기분해된 처리수를 여과처리하는 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전, 전기분해 및 미세기포 기술을 이용한 항균 및 모공세정 기능이 있는 초미세기포 샤워기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기포형성부는,
    원판 구조로 이루어지며 상하 방향으로 복수의 제1 기포형성홀이 관통 형성되는 제1 기포형성부재;
    상기 제1 기포형성부재에서 상부로 이격 배치되며 상하 방향으로 복수의 제2 기포형성홀이 관통 형성되는 제2 기포형성부재; 및
    상기 제1 기포형성부재와 제2 기포형성부재 사이에서 제1 기포형성부재와 제2 기포형성부재를 이격 지지하며 제1 기포형성부재와 제2 기포형성부재 사이로 버퍼존을 구성하며, 복수의 가이드홀이 관통 형성되는 버퍼존형성부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전, 전기분해 및 미세기포 기술을 이용한 항균 및 모공세정 기능이 있는 초미세기포 샤워기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 버퍼존형성부재는,
    상하로 일정 길이를 가지며 상기 제1 기포형성부재와 제2 기포형성부재의 테두리 부위에 접촉 지지되는 중공형 구조의 실린더; 및
    상기 실린더의 내측 상단에 일체형으로 이루어지되, 중심으로 갈수록 하방으로 치우치는 구조로 이루어지는 코어;를 포함하며,
    상기 가이드홀은 상기 코어에 형성되는 것을 특징으로 하는 자가발전, 전기분해 및 미세기포 기술을 이용한 항균 및 모공세정 기능이 있는 초미세기포 샤워기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기포형성부는,
    상단과 하단에 각각 제1 출수구와 제1 입수구를 가지며 내부로 상기 제1 기포형성부재, 제2 기포형성부재 및 버퍼존형성부재를 수용하는 제1 실링커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전, 전기분해 및 미세기포 기술을 이용한 항균 및 모공세정 기능이 있는 초미세기포 샤워기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전기분해부는,
    처리수의 흐름에 의해 회전하여 전기발전을 수행하는 발전기유닛;
    상기 발전기유닛의 상부에 연결 설치되며 상기 발전기유닛으로부터 생성된 전기에너지를 공급받아 처리수를 전기분해하는 전극유닛;
    상하단이 개방 형성되되 내부로 상기 발전기유닛을 수용하는 제2 실링커버; 및
    상하단이 개방 형성되되 내부로 상기 전극유닛을 수용하는 제3 실링커버;를 포함하며,
    상기 필터부는,
    원통형 필터체;
    상기 필터체의 상단에 결합되며 중앙에는 필터체를 통과한 처리수를 배출하는 배출구가 형성되는 마감캡; 및
    상기 필터체의 하단에 결합되며 전기분해부 측에서 유입된 처리수가 필터체 외측에서 와류되도록 하는 와류캡;을 포함하며,
    상기 실린더의 상하 길이는 제1 기포형성부재의 상하 길이보다는 크고, 제2 기포형성부재의 상하 길이보다는 작게 이루어지며,
    상기 코어의 상면에는 각각의 가이드홀 대응위치에 가이드홀의 최대 직경보다 큰 직경의 확장구가 함몰 형성되는 것을 특징으로 하는 자가발전, 전기분해 및 미세기포 기술을 이용한 항균 및 모공세정 기능이 있는 초미세기포 샤워기.
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