KR101243174B1

KR101243174B1 - 관내 이물질의 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기

Info

Publication number: KR101243174B1
Application number: KR1020120103285A
Authority: KR
Inventors: 박경종; 박노익; 정윤기; 김지수
Original assignee: 주식회사 알카리온
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2013-03-15

Abstract

본 발명은 관내 이물질 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기에 관한 것으로, 그 목적은 다수개의 이온화 부재가 내부에 충전된 회전체가 수류에 의해 회전하면서 이온화 부재간의 격렬한 충돌과, 물과 이온화 부재의 강한 마찰을 유도함으로써, 이온화 및 정전기의 발생 강도를 높여 이물질에 대한 보다 효과적인 처리가 가능하도록 한 관내 이물질의 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명의 이온수 처리기는 일측에 유체의 유입을 위한 유입구(101)가 형성되고, 타측에 유체의 배출을 위한 배출구(102)가 형성되며, 구리, 황동, 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘, 불소수지(PTFE) 중 어느 하나의 재질로 구성된 케이스(100); 상기 케이스(100)의 내부에 설치되고, 케이스(100)의 내부로 유입되는 유체의 흐름에 의해 회전하며, 내외부로 유체가 유동할 수 있도록 다수개의 유동홀(220)이 형성됨과 더불어 구리, 황동, 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘, 불소수지(PTFE) 중 어느 하나의 재질로 구성되되, 상기 케이스(100)와 서로 다른 재질로 구성되며, 케이스(100)의 내부에서 상호 직렬 구조를 갖도록 배치되는 2개의 회전체(200); 상기 회전체(200)의 회전시 회전체(200)의 내부에서 서로 충돌하면서 수류와 마찰되도록 회전체(200)의 내부에 충전되는 다수개의 이온화 부재; 및 상기 각각의 회전체(200)의 양측에 위치하도록 케이스(100)의 내부에 배치되어 회전체(200)의 회전을 지지하는 다수개의 회전지지체(400,400`)로 구성되며, 상기 다수개의 이온화 부재는 구리 부재, 황동 부재, 아연 부재, 은 부재, 금 부재, 백금 부재, 마그네슘 부재, 불소수지 부재로 이루어진 그룹(G) 중 선택된 하나 이상의 부재를 포함하되, 상기 그룹(G) 중 케이스(100) 및 회전체(200)와 다른 재질로 이루어진 부재를 하나 이상 포함하는 것으로 구성되고, 상기 회전지지체(400,400`) 중 케이스(100)의 유입구(101)와 배출구(102)에 가장 근접한 위치에 배치되는 회전지지체(400`)의 밀착지지부(420`)는 유체가 유입되는 입구측의 두께(t1)가 출구측의 두께(t2) 보다 크게 형성된 것으로 구성된다.

Description

관내 이물질의 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기{Ionization device for busting rust, scale and slime of pipe}

본 발명은 이종금속간의 전위차로 인해 발생되는 이온화 현상을 이용하여 배관내에 스케일, 슬라임, 녹과 같은 이물질이 생성되는 것을 억제하고, 배관내에 형성된 이물질을 제거하는 이온수 처리기에 관한 것으로, 특히 다수개의 이온화 부재가 내부에 충전된 회전체가 수류에 의해 회전하면서 이온화 부재간의 격렬한 충돌과 물과 이온화 부재 간의 강한 마찰을 유도함으로써, 이온화 및 정전기의 발생 강도를 높여 이물질에 대한 보다 효과적인 처리가 가능하도록 한 관내 이물질의 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기에 관한 것이다.

유체가 유동하는 배관내에 스케일, 슬라임, 녹과 같이 이물질이 생성되는 것을 억제하고, 더불어 생성된 이물질을 제거하여 배관을 청결한 상태로 유지하는 하나의 방법으로 이온수 처리기가 사용되고 있다.

상기 이온수 처리기는 서로 다른 전위를 갖는 이종금속의 사이에 형성되는 전위차로 인하여 발생되는 이온화 현상을 이용하여 이물질의 생성을 억제하고, 이미 생성된 이물질을 점차적으로 제거하도록 한 것이다.

주지된 바와 같이, 동일한 환경에서 서로 다른 두 금속이 전기적으로 접속된 상태에서 전해질용액과 접촉하면, 두 금속의 전위차에 의하여 이온화 경향이 큰 금속이 이온화되면서 부식되고, 상대적으로 이온화 경향이 작은 금속은 방식된다.

따라서 유체가 유동하는 배관내에 배관 보다 이온화 경향이 큰 금속을 설치해 놓게 되면, 두 금속의 전위차에 의하여 전류가 흐르고, 이때 이온화 경향이 큰 금속의 표면에서 원자가 전자를 잃어 이온이 방출되며, 이처럼 방출되는 이온이 스케일이이나 녹과 같은 이물질의 생성을 억제하며 더불어 이미 생성된 이물질을 제거하게 된다.

이러한 원리를 이용한 이온수 처리기의 일례가 대한민국 등록특허공보 제0885390호에 개시되어 있다.

도 1은 종래 이온수 처리기의 구조를 보인 사시도를 도시하고 있다.

상기 발명에 개시된 이온수 처리기는 원통형의 케이스(10) 내부에 다수개의 정전기 발생용 유전체(20)가 서로 이격된 구조로 설치되고, 상기 정전기 발생용 유전체(20)의 사이에 유체의 흐름에 의해 회전되는 희생 양극용 스크류(30)가 설치된 구조를 갖고 있다.

이러한 이온수 처리기는 황동 재질로 이루어진 케이스(10)와 아연 재질로 이루어진 희생 양극용 스크류(30)의 전기적 접합으로 전위차가 발생하고, 이때 희생 양극용 스크류의 이온화가 발생되어 희생 양극용 스크류로부터 아연 이온이 방출되어 배관내의 녹이나 스케일과 같은 이물질의 발생을 억제하게 되며, 유체의 흐름에 의해 희생 양극용 스크류가 회전하면서 아연 이온의 이동 거리를 증대시켜 이물질의 제거 영역을 증가시키도록 한 장점을 갖고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 이온수 처리기는 이물질의 생성을 억제하고 제거하기 위한 이온을 방출하는 희생 양극용 스크류가 일정한 형상이나 구조를 유지하는 정형화된 구조를 갖고 있으므로, 사용자의 요구에 부응하는 고성능의 이온수 처리기를 제공하는데 제한이 따르는 문제점이 있다.

또한 상기 이온수 처리기는 희생 양극용 스크류(30)의 회전으로 압력을 증대시켜 이온의 이동 거리를 증가시키는 것으로 설명하고 있으나, 희생 양극용 스크류(30)와 함께 케이스(10) 내에 설치된 정전기 발생용 유전체(20)가 저항체로 작용하여 유체의 유속이나 이송압력을 저하시켜 이온의 이동 거리를 증가시킬 수 없거나, 이온의 이동 거리 증가폭이 작은 문제점이 있다.

즉 희생 양극용 스크류의 회전에 의하여 유체의 압력을 증대시킨다 할지라도, 희생 양극용 스크류를 거친 유체는 정전기 발생용 유전체(20)에 형성된 통수공을 통해 유동하는 구조를 갖고 있으므로, 유로면적의 급격한 감소로 인하여 유체의 유동 저항이 증가하고, 이로 인하여 유체의 유속이나 이송압력이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제0885390호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 다수개의 이온화 부재가 내부에 충전된 회전체가 수류에 의해 회전하면서 이온화 부재간의 격렬한 충돌과, 물과 이온화 부재의 강한 마찰을 유도함으로써, 이온화 및 정전기의 발생 강도를 높여 이물질에 대한 보다 효과적인 처리가 가능하도록 한 관내 이물질의 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 회전체의 회전방향과 반대되는 구조를 갖도록 형성된 나선형 홈을 케이스의 내부에 형성하여 버블을 형성함으로써, 물속의 용존산소량과 pH를 증가시키고, 상처의 치유 촉진 및 세탁 효과를 증대시킴으로써, 처리수의 사용 범위를 확장시킬 수 있도록 한 관내 이물질의 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 2개의 회전체를 직렬 구조로 배치하되, 두 회전체가 서로 다른 방향을 향하도록 설치하여 불규칙한 난류의 발생을 유도함으로써, 이온화 부재 간의 충돌을 더욱 격렬하게 유도하고, 더불어 물과 이온화 부재 간의 마찰을 더욱 효과적으로 유도하여 이온화의 강도 및 정전기 효과를 극대화한 관내 이물질의 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 관내 이물질 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기는 일측에 유체의 유입을 위한 유입구(101)가 형성되고, 타측에 유체의 배출을 위한 배출구(102)가 형성되며, 구리, 황동, 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘, 불소수지(PTFE) 중 어느 하나의 재질로 구성된 케이스(100); 상기 케이스(100)의 내부에 설치되고, 케이스(100)의 내부로 유입되는 유체의 흐름에 의해 회전하며, 내외부로 유체가 유동할 수 있도록 다수개의 유동홀(220)이 형성됨과 더불어 구리, 황동, 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘, 불소수지(PTFE) 중 어느 하나의 재질로 구성되되, 상기 케이스(100)와 서로 다른 재질로 구성되며, 케이스(100)의 내부에서 상호 직렬 구조를 갖도록 배치되는 2개의 회전체(200); 상기 회전체(200)의 회전시 회전체(200)의 내부에서 서로 충돌하면서 수류와 마찰되도록 회전체(200)의 내부에 충전되는 다수개의 이온화 부재; 및 상기 각각의 회전체(200)의 양측에 위치하도록 케이스(100)의 내부에 배치되어 회전체(200)의 회전을 지지하며, 케이스(100)의 내부에서 유동하는 유체와 마찰되어 정전기를 발생시키는 다수개의 회전지지체(400,400`)로 구성되며, 상기 다수개의 이온화 부재는 구리 부재, 황동 부재, 아연 부재, 은 부재, 금 부재, 백금 부재, 마그네슘 부재, 불소수지 부재로 이루어진 그룹(G) 중 선택된 하나 이상의 부재를 포함하되, 상기 그룹(G) 중 케이스(100) 및 회전체(200)와 다른 재질로 이루어진 부재를 하나 이상 포함하는 것으로 구성되고, 상기 회전지지체(400,400`)는 회전체(200)와 결합되어 회전체의 회전을 지지하는 회전지지부(410)와, 상기 회전지지부(410)의 외면에서 서로 이격된 채로 방사형의 구조로 연장되어 케이스(100)의 내면에 접촉되는 다수개의 밀착지지부(420)로 구성되며, 다수개의 회전지지체(400) 중, 케이스(100)의 유입구(101)와 배출구(102)에 가장 근접한 위치에 배치되는 회전지지체(400`)의 밀착지지부(420`)는 유체가 유입되는 입구측의 두께(t1)가 출구측의 두께(t2) 보다 크게 형성된 것을 특징으로 한다.

한편 상기 케이스(100)는 황동으로 구성되고, 상기 회전체(200)는 불소수지(PTFE)로 구성되며, 상기 이온화 부재(300)는 아연 부재와 마그네슘 부재를 혼용하여 구성될 수 있다.

한편 상기 회전체(200)의 외주면에는 케이스(100)의 내부로 유입되는 수류와 충돌하여 회전력을 발생시키는 다수개의 날개(210)가 형성된 것으로 구성될 수 있다.

한편 상기 케이스(100)의 내주면에는 회전체(200)의 회전방향과 역방향의 나선구조를 그리며 케이스(100)의 일측으로부터 타측으로 연장되는 나선형 홈(111)이 형성될 수 있다.

한편 상기 회전체(200)는 몸체(230)와 캡(240)으로 구성되며, 몸체(230)와 캡(240)의 분해 조립을 통하여 내부에 충전된 이온화 부재(300)의 교체가 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

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한편 상기 이온화 부재(300)들은 구-형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편 상기 케이스(100)는 내부 영역(110a)과 외부 영역(110b)으로 구성되며, 상기 내부 영역(110a)은 구리, 황동, 불소수지(PTFE), 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘 중 어느 하나의 재질로 구성되고, 상기 외부 영역(110b)은 구리, 황동, 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘 중 선택된 어느 하나의 재질로 구성되되, 내부 영역(110a)과 외부 영역(110b)이 서로 다른 재질로 구성될 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 이온화 현상의 발생 강도를 높여 보다 많은 양의 이온 방출을 유도함으로써 녹, 스케일 및 슬라임과 같은 관내 이물질의 생성을 효과적으로 억제할 수 있고, 생성된 이물질의 효과적인 제거가 가능하며, 더불어 방출된 이온이 전달되는 범위를 확장시켜 이온수 처리기의 영향이 미치는 범위를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 유동하는 유체 내에 공동현상(cavitation)으로 인한 버블의 생성을 유도하고, 이처럼 생성된 버블은 상처의 치유 촉진, 세탁물 침투로 인한 세탁성능의 향상, 그리고 용존산소량과 pH를 증가시킴으로써, 이온수 처리기에 의해 처리된 유체의 활용 범위를 더욱 넓힐 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래 이온수 처리기의 구조를 보인 사시도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온수 처리기의 구조를 보인 사시도,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온수 처리기의 구조를 보인 분해 사시도,
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온수 처리기의 구조를 보인 단면도,
도 5 는 본 발명에 따른 케이스의 구조를 보인 단면도,
도 6 은 본 발명에 따른 회전체의 구조를 보인 사시도,
도 7 은 본 발명에 따른 회전체의 구조를 보인 단면도,
도 8 은 2개의 회전체가 직렬구조를 갖도록 배치된 상태를 나타낸 예시도,
도 9 는 본 발명에 따른 회전지지체의 구조를 보인 사시도,
도 10 은 본 발명에 따른 회전지지체의 또 다른 구조를 보인 사시도,
도 11 은 도 10에 도시된 회전지지체에 형성된 밀착지지부를 전개하여 나타낸 예시도,
도 12 은 본 발명에 따른 이온수 처리기가 배관과 연결된 상태를 보인 상태도,
도 13 은 본 발명에 따른 이온수 처리기를 이용한 실험결과를 나타낸 표,
도 14 는 본 발명에 따른 이온수 처리기를 이용한 실험결과로서 60분 통과시험의 pH 결과치를 나타낸 그래프,
도 15 는 본 발명에 따른 이온수 처리기를 이용한 실험결과로서 10분 통과시험과 60분 통과시험의 아연 결과치를 나타낸 그래프,
도 16 은 본 발명에 따른 이온수 처리기를 이용한 실험결과로서 10분 통과시험과 60분 통과시험의 마그네슘 결과치를 나타낸 그래프,
도 17 은 본 발명에 따른 이온수 처리기를 이용한 실험결과로서 10분 통과시험의 pH 결과치를 나타낸 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온수 처리기의 구조를 보인 사시도를, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온수 처리기의 구조를 보인 분해 사시도를, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온수 처리기의 구조를 보인 단면도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 이온수 처리기는 스케일, 녹, 슬라임과 같은 이물질의 생성을 억제하고, 이미 생성된 이물질의 제거를 위한 아연 이온(Zn²⁺) 또는 마그네슘 이온(Mg²⁺)을 방출하거나, 정전기를 발생시키는 다수개의 이온화 부재를 회전체의 내부에 충전하고, 상기 회전체가 유동하는 유체 내에서 회전되게 하여 회전체 내에 충전된 이온화 부재들 간의 격렬한 충돌을 유도함으로써, 보다 많은 양의 이온이 방출될 수 있도록 하고, 더불어 수류와의 마찰을 통해 정전기 효과를 극대화 시킬 수 있도록 한 특징을 갖는 것으로, 케이스(100)와 회전체(200) 및 이온화 부재(300)들을 포함하는 것으로 구성되어 있다.

도 5는 본 발명에 따른 케이스의 구조를 보인 단면도를 도시하고 있다.

상기 케이스(100)는 일측에 유체의 유입을 위한 유입구(101)가 형성되고, 타측에는 처리된 유체의 배출을 위한 배출구(102)가 형성된 것으로 구성되며, 이러한 구성의 케이스(100)는 유체가 유동하는 배관의 유로와 연속된 유로를 형성하도록 배관과 결합된다.

이와 같은 케이스(100)는 메인 케이스(110)와, 상기 메인 케이스(110)의 양끝단부에 설치되는 연결 소켓(120)으로 구성되며, 이때 상기 메인 케이스(110)는 내부에 회전체(200)가 설치될 수 있도록 원통형의 구조로 형성되며, 상기 연결 소켓(120)은 메인 케이스(110)의 양끝단부에 나사결합되어 배관과 연결되도록 구성된다.

한편 도 5에는 연결 소켓(120)에 플랜지(121)가 형성되어 플랜지를 매개로 배관과 연결 소켓(120)이 결합되는 구조가 도시되어 있으나, 연결 소켓(120)에 수나사 또는 암나사를 형성하여 나사 결합을 통해 배관과 연결 소켓의 결합이 이루어지도록 구성될 수도 있다.

한편 상기 메인 케이스(110)는 구리, 황동, 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘, 불소수지(PTFE) 중 어느 하나의 재질로 구성되며, 요구되는 무게나 성질, 제조비용을 고려하여 내부 영역(110a)과 외부 영역(110b)의 재질을 달리하여 구성될 수도 있다.

즉, 상기 내부 영역(110a)을 구리, 황동, 불소수지(PTFE), 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘 중 선택된 어느 하나의 재질로 구성하고, 외부 영역(110b)을 구리, 황동, 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘 중 선택된 어느 하나의 재질로 구성하되, 내부 영역(110a)과 외부 영역(110b)의 서로 다른 재질로 구성하게 된다.

또한 상기 메인 케이스(110)의 내면에는 나선형 홈(111)이 형성되되, 상기 나선형 홈(111)은 회전체의 회전방향과 반대 방향으로 꼬인 구조를 갖도록 형성된다.

도 6은 본 발명에 따른 회전체의 구조를 보인 사시도를, 도 7은 본 발명에 따른 회전체의 구조를 보인 단면도를, 도 8은 2개의 회전체가 직렬구조를 갖도록 배치된 상태를 나타낸 예시도를 도시하고 있다.

상기 회전체(200)는 이온화 부재(300)들을 내부에 충전한 채로 케이스(100)의 내부로 유입되는 유체에 의해 회전하도록 케이스(100)의 내부에 설치된다.

이러한 회전체(200)는 케이스(100)의 내부에서 자유롭게 회전할 수 있도록 원통형의 구조로 이루어지고, 내부에 충전된 이온화 부재(300)의 이탈을 방지할 수 있도록 양측면이 폐쇄된 구조로 형성되며, 외주면에는 케이스(100)로 유입되는 수류와 충돌하여 회전력을 발생시키는 다수개의 날개(210)가 형성되어 있다.

한편 회전체(200)의 내외부로 유체가 자유롭게 유동할 수 있도록 하기 위하여 회전체(200)의 외측면부(200a)와 양측면부(200b,200c)에는 다수개의 유동홀(220)이 형성되며, 이러한 유동홀(220)의 크기나 배열구조는 이온수 처리기의 크기나 유체의 유속, 이온화 부재의 크기 등 요구조건에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

또한 상기 회전체(200)의 양측면에는 후술될 회전지지체에 결합되는 회전축(250)이 돌출된 구조로 형성되어 있다.

이와 같이 구성되는 회전체(200)는 내부에 충전된 이온화 부재(300)의 교체가 가능하도록 하기 위하여 몸체(230)와, 상기 몸체(230)에 결합되는 캡(240)으로 구성하는 것이 바람직하다.

이때 상기 몸체(230)는 일측면이 개방된 원통형의 구조로 형성되며, 개방된 일측단부에는 수나사 또는 암나사로 형성된 제1 체결부(231)가 형성되고, 상기 제1 체결부(231)에 대응하는 구조를 구비하여 제1 체결부(231)와 체결되는 제2 체결부(241)가 캡(240)에 형성되어 몸체(230)와 캡(240)의 분해 조립을 통하여 이온화 부재(300)의 교체가 가능하도록 구성되며, 이러한 몸체(230)와 캡(240)의 조립에 의하여 양측면이 폐쇄된 회전체(200)가 구성된다.

이와 같은 회전체(200)는 다수개로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 2개의 회전체(200,200`)가 케이스(100)의 내부로 유입되는 유체를 순차적으로 처리하도록 직렬구조로 배치되되, 두 회전체(200,200`)가 서로 다른 방향을 향하도록 설치하게 된다.

이와 같이 두 회전체(200,200`)가 서로 다른 방향을 향하도록 설치하게 되면, 결국 두 회전체(200,200`)는 서로 마주하도록 배치되며, 유체가 유입되는 쪽에 위치한 선행 회전체(200)에 의해 형성된 와류가 후행 회전체(200`)에 형성된 날개에 충돌하면서 불규칙한 난류가 형성된다. 이처럼 형성된 난류는 이온화 부재(300)들 간의 충돌을 더욱 활발하게 유도하고, 유체가 케이스(100)와 회전체(200`) 및 이온화 부재(300)들과 더욱 효율적으로 마찰되게 함으로써 큰 정전기의 발생을 유도하게 된다.

한편 상기와 같이 두 회전체(200,200`)가 서로 다른 방향을 향하도록 배치되어 서로 마주한 경우에도 두 회전체(200,200`)에 형성된 날개(210)는 도 8에 도시된 바와 같이 동일한 구조를 형성하게 되므로, 두 회전체(200,200`)는 동일한 방향으로 회전하게 된다.

상기와 같은 회전체(200,200`)는 구리, 황동, 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘, 불소수지(PTFE) 중 어느 하나의 재질로 구성되되, 케이스(100)와 회전체(200)를 서로 다른 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명에 따른 회전지지체의 구조를 보인 사시도를, 도 10은 본 발명에 따른 회전지지체의 또 다른 구조를 보인 사시도를, 도 11은 도 10에 도시된 회전지지체에 형성된 밀착지지부를 전개하여 나타낸 예시도를 도시하고 있다.

상기 회전체(200)의 회전을 지지하기 위한 다수개의 회전지지체(400,400`)가 케이스(100)의 내부에 더 설치되며, 상기 회전지지체(400,400`)는 회전체(200)의 양측에 위치하도록 케이스(100)의 내부로 삽입되며, 회전체(200)로부터 연장되는 회전축(250)과 결합되어 회전체(200)의 회전을 지지하게 된다.

이러한 회전지지체(400,400`)와 회전축(250)은 직접 결합될 수도 있으며, 베어링이나 부싱과 같이 축의 회전을 원활히 지지하여 주는 기계요소를 매개로 결합될 수도 있다.

이와 같은 회전지지체(400,400`)는 유체와의 마찰을 통해 정전기를 발생시킬 수 있도록 불소수지(PTFE)로 구성되며, 회전축(250)과 결합되는 회전지지부(410)의 외면에 다수개의 밀착지지부(420)가 형성된 것으로 구성된다.

이때 상기 다수개의 밀착지지부(420)는 상호 일정 간격 이격된 구조를 구비하여 밀착지지부(420) 간의 사이 공간을 통하여 유체의 유동이 가능하도록 구성되고, 밀착지지부(420)의 끝단은 케이스(100)의 내면에 밀착되어 케이스(100)와 안정된 결합상태를 유지하도록 구성된다.

이와 같은 구조의 회전지지체(400,400`)는 밀착지지부(420)의 사이에 형성된 공간을 통하여 유체가 유동할 수 있는 충분한 공간을 제공하게 되므로, 유체의 이동저항이 증가하거나 유체의 이송압력이 저하되는 것을 방지하게 된다.

한편 다수개의 회전지지체(400,400`) 중 케이스(100)의 유입구(101)와 배출구(102)에 가장 근접한 위치에 배치되는 두 회전체(400`)의 경우, 밀착지지부(420`)의 두께가 점차적으로 줄어드는 구조로 형성되어 있다.

즉, 상기 회전체(400`)의 밀착지지부(420`)는 유체가 유입되는 입구측의 두께(t1)가 출구측의 두께(t2) 보다 크게 형성되며, 이러한 구조에 의하면, 이웃한 두 밀착지지부(420`)의 사이에는 점차적으로 단면적이 확장되는 유로가 형성되고, 이러한 유로를 통해 유체가 유동하는 과정에서 공동현상(Cavitation)이 발생되어 버블이 발생하게 된다. 이러한 버블에 의해 발생되는 효과는 이후에 설명하도록 한다.

상기 이온화 부재(300:도 4에 도시됨)는 다수개가 회전체(200)의 내부에 충전될 수 있도록 작은 크기의 블록으로 형성되며, 바람직하게는 이온화 부재(300)들의 사이로 유체가 원활히 유동할 수 있도록 하기 위하여 구(球)형상으로 형성된다.

즉, 이온화 부재(300)를 구형상으로 형성하는 경우, 이웃하는 두 이온화 부재(300)가 점과 점의 구조로 접촉하게 되므로 이온화 부재(300)의 사이에 유체가 유동할 수 있는 공간을 충분히 확보할 수 있는 반면, 이온화 부재(300)를 다면체의 구조로 형성하게 되면, 일부 이온화 부재(300)가 면과 면의 구조로 접촉하여 유체가 유동할 수 있는 공간이 축소되므로, 이온화 부재(300)를 구형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같은 이온화 부재(300)는 구리 부재, 황동 부재, 아연 부재, 은 부재, 금 부재, 백금 부재, 마그네슘 부재, 불소수지 부재로 이루어진 그룹(G) 중 선택된 하나 이상의 부재를 포함하되, 상기 그룹(G) 중 케이스(100) 및 회전체(200)를 구성하는 재질과 다른 재질로 이루어진 부재를 하나 이상 포함하는 것으로 구성된다.

한편 상기 구리 부재는 구리를 재질로 하여 형성된 덩어리이고, 상기 황동 부재는 황동을 재질로 하여 형성된 덩어리이며, 상기 아연 부재는 아연을 재질로 하여 형성된 덩어리이고, 상기 은 부재는 은을 재질로 하여 형성된 덩어리이며, 상기 금 부재는 금을 재질로 하여 형성된 덩어리이고, 상기 백금 부재는 백금을 재질로 하여 형성된 덩어리이며, 상기 마그네슘 부재는 마그네슘을 재질로 하여 형성된 덩어리이고, 상기 불소수지 부재는 불소수지를 재질로 하여 형성된 덩어리이다.

이와 같은 이온화 부재(300)는 케이스(100)와의 전위차 또는 회전체(200)와의 전위차 또는 이온화 부재(300) 간의 전위차에 의하여 이온화 되면서 이물질의 생성을 억제하고 제거하기 위한 이온을 방출하고, 물과 마찰되어 정전기를 발생시키게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 이온수 처리기가 갖는 작용효과를 설명하도록 한다.

한편 작용효과의 설명에 있어서, 케이스(100)와 회전체(200)는 구리, 황동, 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘, 불소수지(PTFE) 중 어느 하나의 재질로 구성되되, 서로 다른 재질로 구성되고, 상기 이온화 부재(300)들은 구리 부재, 황동 부재, 아연 부재, 은 부재, 금 부재, 백금 부재, 마그네슘 부재, 불소수지 부재로 이루어진 그룹(G) 중 선택된 하나 이상의 부재를 포함하되, 상기 그룹(G) 중 케이스(100) 및 회전체(200)와 다른 재질로 이루어진 부재를 하나 이상 포함하는 조건을 만족하는 범위 내에서 케이스(100)와 회전체(200) 및 이온화 부재(300)의 재질을 가정하고, 이에 기초하여 작용효과에 대한 설명을 하도록 한다.

먼저, 케이스(100)는 황동으로 구성되고, 상기 회전체(200)는 불소수지(PTFE)로 구성되며, 상기 이온화 부재(300)들은 아연 부재와 마그네슘 부재를 혼용한 것으로 가정하고, 이러한 이온화 부재(300)들이 내부에 충전된 2개의 회전체(200,200`)가 케이스(100)의 내부에 직렬 구조로 설치되되, 2개의 회전체(200,200`)가 서로 다른 방향을 향하도록 설치된 것으로 가정하도록 한다.

한편 이온수 처리기의 구성은, 케이스(100)의 내부에 회전지지체(400,400`)와 회전체(200,200`)를 순차적으로 삽입하여 각각의 회전체(200,200`)가 회전지지체(400,400`)에 의해 지지된 채로 회전될 수 있도록 한 상태에서 케이스(100)의 양측에 연결 소켓(120)을 나사결합함으로써 구성되며, 케이스(100)의 양측에 결합된 연결 소켓(120)이 케이스(100)의 내부에 삽입된 회전지지체(400)와 회전체(200)의 이탈을 방지하게 된다.

이와 같이 구성된 이온수 처리기(I)는 유체가 유동하는 배관(P)의 유로와 연속되는 유로를 형성하도록 배관에 설치되어 배관을 통해 유동하는 유체를 처리하게 된다.(도 12 참조)

즉, 이온수 처리기의 내부로 유입되는 물은 회전지지체(400`)에 형성된 밀착지지부(420`)의 사이 공간을 통해 유동하여 회전체(200)가 설치된 영역으로 유입되고, 이처럼 회전체(200)로 유동하는 물이 날개(210)와 충돌하면서 회전력을 발생시킴으로써 회전체(200)의 회전이 이루어지게 된다.

한편 밀착지지부(420`)의 사이 공간을 통해 물이 유동하는 과정에서 밀착지지부(420`)의 구조로 인하여 유로의 단면적이 변화됨으로써, 유속에 변화가 발생되며, 이러한 물의 유속변화로 인하여 밀착지지부(420`)의 표면에는 부분적으로 압력이 낮은 곳이 생기면서 물 속에 포함되어 있는 기체가 빠져나와 모이면서 버블이 발생된다.

이와 같이 공동현상(Cavitation)을 이용하여 물 속에 버블을 형성하게 되면, 창상 치유를 촉진시킬 수 있고, 용존산소량과 pH를 증가시키게 되므로, 이온수 처리기에 의해 처리된 물의 활용 범위를 확장시킬 수 있는 이점이 있다.(배정선, "수중 전기방전을 이용한 마이크로/나노 버블수의 창상치유 효과", 박사학위논문, 전남대학교, 2011)

또한 물 속에 형성되는 버블은 세탁물에 침투하여 세탁성능을 향상시키는 효과가 있다.

다음으로 회전체(200,200`)에 충전된 이온화 부재(300)의 이온화 발생과정을 살펴보면, 회전체(200,200`)의 내부에 충전된 아연 볼과 마그네슘 볼의 전위차로 인해 마그네슘 볼의 이온화가 진행되어 물속에 마그네슘 이온(Mg2+)이 용해된다.

한편 회전체(200,200`)의 내부에 충전된 다수개의 아연 볼과 다수개의 마그네슘 볼은 회전체(200,200`)의 회전으로 인하여 격렬하게 충돌하게 되므로, 기존의 이온수 처리기에 비하여 보다 많은 양의 마그네슘 이온 방출을 유도할 수 있으며, 또한 회전지지체(400,400`)와 케이스(100) 그리고 회전체(200,200`) 및 이온화 부재(300)가 물이 마찰되어 강한 정전기를 발생시키게 된다.

이와 같이 마그네슘 볼로부터 방출되는 마그네슘 이온은 물에 용해되어 물과 함께 유동하면서 배관 내에 녹과 스케일 및 슬라임과 같은 이물질이 생성되는 것을 억제하고, 이미 생성된 이물질을 제거하게 된다.

참고로, 배관 내부에 생성된 스케일(녹)의 결정체는 대략 6~8㎛의 미세한 크기로 날카로운 침상 조직인데, 이러한 스케일(녹) 결정체가 이온수 처리기를 지나면서 약 전하를 발생시키고, 발생된 약 전하(1~1.5volt)에 반응하여 약 10~15배 커져 평균 100~110㎛ 원형의 구상화 조직으로 변화됨으로서, 침상 조직이 이탈되어 +이온과 -이온을 분리시키면서 스케일(녹) 조직을 분해시키게 된다.

또한 많은 스케일(녹) 결정체가 배관 내부에서 마그네타이트 조직으로 변화하여 배관내부를 코팅하게 되며, 이처럼 배관의 내부에 마그네타이트가 코팅되면 매우 단단해져 배관의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

이처럼 마그네슘 이온을 이용하여 이물질의 생성을 억제하고 제거함에 있어서, 본 발명에 따른 이온수 처리기의 경우, 이온화 부재(300)가 내부에 충전된 회전체(200,200`)를 회전시킴으로써 이온화 부재(300) 간의 격렬한 충돌로 인해 많은 양의 이온 방출을 유도하고 더불어 강한 정전기의 발생을 유도하는 특징을 갖고 있다.

상기와 같은 특징으로 인하여 본 발명에 따른 이온수 처리기의 경우, 많은 양의 마그네슘 이온 방출을 유도하는 것과 함께 회전체(200,200`)의 회전에 의해 형성되는 와류를 이용하여 마그네슘 이온을 보다 먼 거리의 배관까지 전달할 수 있게 되므로, 결과적으로 이온수 처리기의 영향이 미치는 범위를 증대시킬 수 있는 이점을 갖게 된다.

또한 케이스(100)의 내면에 형성된 나선형 홈(111)은 회전체(200)의 회전 방향과 반대 반향으로 꼬인 구조로 형성되어 있으므로, 나선형 홈(111)에 의해 형성되는 수류와 회전체(200)의 회전에 의해 형성되는 수류가 서로 충돌하면서 버블의 발생을 유도함으로써 보다 많은 양의 버블 발생이 가능하게 된다.

한편 케이스(100)의 유입구(101)측에 배치된 회전체(200)에 의해 와류를 형성하며 유동하는 물은 케이스(100)의 배출구(102)측에 배치된 또 다른 회전체(200`)에 형성된 날개(210)에 충돌하면서 불규칙한 난류를 형성하게 되며, 이러한 난류의 발생으로 인하여 회전체(200`) 내의 이온화 부재(300)가 더욱 강력하게 충돌하면서 물과 마찰된다. 따라서 이온화의 발생 강도 및 정전기의 발생강도를 한 층 더 향상시켜 녹, 스케일, 슬라임과 같은 이물질의 생성억제 및 제거 기능을 보다 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

한편 이온수 처리기의 장기간 사용으로 인하여 회전체(200,200`)의 내부에 충전된 마그네슘 볼이 모두 소실된 경우, 마그네슘 볼에 비하여 상대적으로 이온화 경향이 작은 아연 볼의 이온화가 진행되면서 아연 이온(Zn²⁺)이 방출되어 이물질의 생성억제 및 제거 기능을 지속적으로 유지할 수 있게 된다.

즉, 마그네슘 볼이 모두 소실된 경우, 황동으로 구성된 회전체(200)와 아연 볼의 사이에 발생되는 전위차에 의하여 아연 볼의 이온화가 진행되므로, 종래 하나의 희생양극을 이용하는 이온수 처리기 보다 사용기간을 현저히 증가시켜 유지관리의 편의성을 현저히 증가시킬 수 있게 된다.

다음으로, 케이스(100)가 아연으로 구성되고, 회전체(200)가 마그네슘으로 구성되며, 이온화 부재(300)가 불소수지로 구성된 것으로 가정하여 본 발명에 따른 이온수 처리기가 갖는 작용효과에 대해 설명하도록 한다.

이와 같은 경우, 아연으로 구성된 케이스(100)와 마그네슘으로 구성된 회전체(200) 사이의 전위차에 의하여 회전체(200)가 이온화되어 마그네슘 이온이 방출되며, 이처럼 회전체(200)로부터 방출되는 마그네슘 이온에 의하여 녹, 스케일, 슬라임과 같은 이물질의 생성을 억제하고 제거하게 된다.

한편 케이스(100)의 내부로 유입되는 물에 의하여 회전체(200)가 회전하면서 와류가 발생되고, 이러한 과정에서 회전체(200)의 내부에 충전된 이온화 부재(300)의 상호 충돌하면서 물과 강하게 마찰되어 강한 정전기가 발생시키게 된다.

또한 서로 반대방향으로 회전하는 두 회전체(200)로 인해 형성되는 난류가 이온화 부재(300) 간의 더욱 강렬한 충돌을 유도함으로써, 보다 강한 정전기가 생성되며, 이를 통해 스케일의 생성을 보다 효과적으로 억제하고, 제거할 수 있게 된다.

도 13은 본 발명에 따른 이온수 처리기를 이용한 실험결과를 나타낸 표를, 도 14 내지 도 17은 본 발명에 따른 이온수 처리기를 이용한 실험결과를 나타낸 그래프이다.

한편 실험은 황동으로 구성된 케이스의 내부에 불소수지로 구성된 2개의 회전체를 배치하고, 두 회전체의 양측에 불소수지로 구성된 회전지지체를 배치하여 회전체의 회전을 지지하도록 하며, 각각의 회전체의 내부에 아연 볼과 마그네슘 볼을 충전시킨 것으로 구성된 이온수 처리기를 이용하여 실시되었다.

또한 실험유체로는 상수원수로 사용되는 물을 이용하였으며, 0.5㎏ 수압과 200ℓ/h의 조건하에서 10분간 그리고 60분간 실험유체를 순환시키면서 실험을 실시하되, 회전체(200,200`)의 내부에 충전된 아연 볼과 마그네슘을 볼의 비율을 변화시켜가며 10분 통과수와 60분 통과수의 pH, 아연 함량, 마그네슘 함량을 측정하였다.

도 13 내지 도 17에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 이온수 처리기에 의해 처리된 물은 아연 성분이 음용에 적합하고, 아연과 마그네슘 성분 함량이 모두 증가되고 있으므로 이온화 효과 즉, 이물질의 생성억제 및 제거 효과를 기대할 수 있으며, 인체에 유익한 미네랄 이온수를 제공할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(100) : 케이스 (101) : 유입구
(102) : 배출구 (110a) : 내부 영역
(110b) : 외부 영역 (111) : 나선형 홈
(200) : 회전체 (210) : 날개
(220) : 유동홀 (230) : 몸체
(240) : 캡 (300) : 이온화 부재
(400) : 회전지지체

Claims

일측에 유체의 유입을 위한 유입구(101)가 형성되고, 타측에 유체의 배출을 위한 배출구(102)가 형성되며, 구리, 황동, 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘, 불소수지(PTFE) 중 어느 하나의 재질로 구성된 케이스(100);
상기 케이스(100)의 내부에 설치되고, 케이스(100)의 내부로 유입되는 유체의 흐름에 의해 회전하며, 내외부로 유체가 유동할 수 있도록 다수개의 유동홀(220)이 형성됨과 더불어 구리, 황동, 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘, 불소수지(PTFE) 중 어느 하나의 재질로 구성되되, 상기 케이스(100)와 서로 다른 재질로 구성되며, 케이스(100)의 내부에서 상호 직렬 구조를 갖도록 배치되는 2개의 회전체(200);
상기 회전체(200)의 회전시 회전체(200)의 내부에서 서로 충돌하면서 수류와 마찰되도록 회전체(200)의 내부에 충전되는 다수개의 이온화 부재; 및
상기 각각의 회전체(200)의 양측에 위치하도록 케이스(100)의 내부에 배치되어 회전체(200)의 회전을 지지하며, 케이스(100)의 내부에서 유동하는 유체와 마찰되어 정전기를 발생시키는 다수개의 회전지지체(400,400`)로 구성되며,
상기 다수개의 이온화 부재는 구리 부재, 황동 부재, 아연 부재, 은 부재, 금 부재, 백금 부재, 마그네슘 부재, 불소수지 부재로 이루어진 그룹(G) 중 선택된 하나 이상의 부재를 포함하되, 상기 그룹(G) 중 케이스(100) 및 회전체(200)와 다른 재질로 이루어진 부재를 하나 이상 포함하는 것으로 구성되고,
상기 회전지지체(400,400`)는 회전체(200)와 결합되어 회전체의 회전을 지지하는 회전지지부(410)와, 상기 회전지지부(410)의 외면에서 서로 이격된 채로 방사형의 구조로 연장되어 케이스(100)의 내면에 접촉되는 다수개의 밀착지지부(420)로 구성되며, 다수개의 회전지지체(400) 중, 케이스(100)의 유입구(101)와 배출구(102)에 가장 근접한 위치에 배치되는 회전지지체(400`)의 밀착지지부(420`)는 유체가 유입되는 입구측의 두께(t1)가 출구측의 두께(t2) 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 관내 이물질 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기.
청구항 1에 있어서,
상기 케이스(100)는 황동으로 구성되고, 상기 회전체(200)는 불소수지(PTFE)로 구성되며, 상기 이온화 부재(300)는 아연 부재와 마그네슘 부재를 혼용하여 구성된 것을 특징으로 하는 관내 이물질 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기.
청구항 1에 있어서,
상기 회전체(200)의 외주면에는 케이스(100)의 내부로 유입되는 수류와 충돌하여 회전력을 발생시키는 다수개의 날개(210)가 형성된 것을 특징으로 하는 관내 이물질 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기.
청구항 1에 있어서,
상기 케이스(100)의 내주면에는 회전체(200)의 회전방향과 역방향의 나선구조를 그리며 케이스(100)의 일측으로부터 타측으로 연장되는 나선형 홈(111)이 형성된 것을 특징으로 하는 관내 이물질 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기.
청구항 1에 있어서,
상기 회전체(200)는 몸체(230)와 캡(240)으로 구성되며, 몸체(230)와 캡(240)의 분해 조립을 통하여 내부에 충전된 이온화 부재(300)의 교체가 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 관내 이물질 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기.
삭제
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 이온화 부재(300)들은 구-형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 관내 이물질 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기.
청구항 1에 있어서,
상기 케이스(100)는 내부 영역(110a)과 외부 영역(110b)으로 구성되며,
상기 내부 영역(110a)은 구리, 황동, 불소수지(PTFE), 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘 중 어느 하나의 재질로 구성되고, 상기 외부 영역(110b)은 구리, 황동, 아연, 은, 금, 백금, 마그네슘 중 선택된 어느 하나의 재질로 구성되되, 내부 영역(110a)과 외부 영역(110b)이 서로 다른 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 관내 이물질 생성억제 및 제거를 위한 이온수 처리기.