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JP2009045619A - 集約型微細気泡発生装置 - Google Patents

集約型微細気泡発生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】動力部を選択的に採用できるので、システムの使用範囲を拡大し、構成部品を圧力タンクに集約してシステムを構成した集約型微細気泡発生装置を提供する。
【解決手段】圧力タンク10に水を供給する流入管の圧力検知を行う圧力検知部221と、圧力タンク10に外気を供給させる第1真空チャンバー222を制御する電源制御部220と、所定圧力下で水と空気を混合し物理的に水を粉砕し微細気泡を発生させる圧力タンク10とからなった集約型気泡発生部240と、電子制御部210の制御によって流入管からの水を気泡発生部240に供給するようにモーター207によって作動するポンプ206と、逆止弁208を経由して外気をポンプ206に供給する第2真空チャンバー209で構成される動力部230とからなるので、動力部がなくても水道栓と生活用水用シャワー栓に直結して、水を物理的に粉砕して所定圧力下で空気と混合させ、微細気泡を発生させる。
【選択図】図2

Description

本発明は、システムの一部として構成される構成部品に集約される圧力タンクとシステムの使用範囲を拡大するためにシステムに選択的に適合される動力部とからなる集約型微細気泡発生装置の提供に関するものである。
微細気泡発生器は浴槽で使用する水に気泡を発生させてマッサージと同一な効果を得るもので、多様な種類の装置が開発されている。その代表的な例としては、特許文献1に開示された微細気泡発生装置がある。
図1に示すように、この微細気泡発生装置100が作動すると、制御部120が給水弁115を作動させると共に、圧力タンク121内の圧力と温度を検知する圧力センサー122及び温度検知センサー123から検知信号を受信する。これと同時に制御部120は、駆動モーター111を通電させてポンプ112を作動させると、ポンプにより発生する圧送力により水タンク内の貯蔵水Wは吸収口113と給水管114を通じて吸引された後、水平衡機116と連結管117を経由して圧力タンク121に供給される。圧力タンク121からの水は出水管128を通じて流出する。この時、圧力タンク121はその内部に流入する水によって所定の圧力状態になり、上部に備えられたブリーダー124によって内部の圧力が調節される。このような圧力を形成するために給水弁115とポンプ112との間には給気管119を介して真空チャンバー130が連結されている。真空チャンバー130を通じて所定圧力に圧縮された外部空気がポンプ112に流入すると、この圧縮空気は空気清浄フィルター131を経由してろ過され清浄空気になった後、給気制御弁133に給気される。給気制御弁133は連結管117に接続されている水圧作用管111を通じてポンプ112の水圧を検知する。したがって、給気制御弁133は検知した水圧に基づいて空気浄化フィルター132を通過しながら浄化された一定量の空気を真空チャンバー130に給気させる。
このような構成を有する微細気泡発生装置100は圧力タンク121の内部圧力を一定に維持するだけでなく、一定量の微細気泡を発生させることによって、システムを安定化させる長所を有する。
しかし、微細気泡発生装置100は圧力タンク121が一定の内部圧力になるまでシステムが作動した時点から一定時間待機しなければならないので、商品性を低下させる結果を招く。また、微細気泡発生装置100はポンプ112を設けなければならないため、その使用に制限があり、構成部品がいくつかに分散されてシステムの用途に制限がある。このような点に鑑みて構成部品を統合し、その使用範囲を拡大することが非常に好ましい。すなわち、上水道と生活用水への適用時には次の事項に留意しなければならない。
水道水は一般的に安全に飲むために、煮沸して有害性分を除去する。この時、最も通常に使用する方法は、麦やとうもろこし粒の茶を入れて煮ることである。その理由は消毒薬の臭いを除去して煮ても、一日程度放置しなければ揮発性汚染物を除去することができないからである。それ以外にも水道水に炭を入れて浄化する方法を利用することもある。
一方、良質の水としてミネラルウォーターが推薦されており、その理由はミネラルウォーターが酸素とミネラルを豊富に含んでいるからである。このような点で、良い水とは、においや有害物質が除去され、ミネラル(カルシウム、マグネシウム、ナトリウムなど)が豊富に溶けており、アルカリ性でありながら、活性酸性をなくした抗活性酸素機能を有する部類に属するものをいう。
このような点で、本出願人が出願した特許文献2には微細気泡浄水器が開示されている。この微細気泡浄水器は既存の浄水器の短所を解決するために、六角水を再生し、活性酸素をなくすように陰イオンを有した微細気泡を生成する構成を有する。このために浄水器に設けられる微細気泡発生器は浄水を保存する貯水槽の水を処理して微細気泡を含有させるようにする。
すなわち、ポンプは貯水槽の水をT字連結管を経由してその内部に誘導する。この時、T字連結管は真空チャンバーと連結されるので、浄化された外気と貯蔵タンクからの酸素または炭素ガスを浄水と混合させる。このように混合した浄水はポンプの内部に誘導され、微粒子で粉砕されて貯水槽に供給される。一方、真空チャンバーは空気を浄化する空気浄化フィルターから浄化された空気を供給する外気供給部に連結される。外気供給部は給気管と給気制御弁を備え、ポンプの出口端で水圧作動管に連結されてその作動を制御するように構成される。
以上のように、微細気泡発生器はモーターポンプの給水部側に真空チャンバーが設けられることが分かる。しかし、この真空チャンバーは小型であるが、内部体積が小さいため内部を所定の真空状態に維持させて一定の背圧状態を維持することが難しい短所を有する。その理由は外気供給管の給気制御弁を外部の電子信号によって精密に制御しなければならないからである。
このような事実に鑑みると、微細気泡発生器はモーターポンプがなくても外気供給部または給気管と真空チャンバー、または圧力タンクを一体化してコンパクトの構造に構成すると、非常に好ましいことが分かる。
また、微細気泡発生器は物理的に微細気泡を発生させる水粉碎機を一体に備えることが非常に好ましい。
さらに、微細気泡発生器は家庭などで一定の水圧を有する給水パイプに設けても所定の微粒子大きさにな微細気泡を発生させると、非常に革新的であり得る。
韓国特許第787042号公報 韓国特許第844870号公報
このような点に鑑みてなされた本発明は、動力部を選択的に採用できるので、使用範囲を拡大し、構成部品を一つのユニットに集約してシステムを構成した集約型微細気泡発生装置を提供することにその目的がある。
本発明の他の目的は一定の水圧を有する水道栓に直結でき、空気供給部を圧力タンクに単一体で設けて内部を所定の負圧状態に形成することによって、微細気泡を発生させる集約型微細気泡発生装置を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は圧力タンク内に供給水を物理的に一回以上粉砕して微細気泡を発生させる一つ以上の水粉碎(砕)機を設けた集約型微細気泡発生装置を提供することにある。
前述の目的を達成するための本発明に係る集約型微細気泡発生装置は、三方弁を制御して流入管からの流入水を気泡発生部と動力部のうちいずれかに供給し、圧力タンクに水を供給する流入管の圧力検知を行う圧力検知部と、圧力タンクに外気を供給させる第1真空チャンバーの作動を制御する電源制御部と、内部の所定圧力下で水と空気を混合し物理的に水を粉砕させることによって微細気泡を発生させる圧力タンクとからなった集約型気泡発生部と;電子制御部の制御によって流入管からの水を気泡発生部に供給するようにモーターによって作動するポンプと、給気管を通じて外気をポンプに供給すると共に、逆止弁を経由して外気をポンプに供給する第2真空チャンバーで構成される動力部と;からなることを特徴とする。
また、本発明に係る集約型微細気泡発生部は、その内部が真空チャンバーで構成され、所定負圧が形成されるようにして微細気泡を発生させる空気逆止弁と、第1真空チャンバーから流入した外気を噴射する空気ノズルと、流入管からの水を圧縮噴射するスプレーが上部に設けられた圧力タンクと;この圧力タンクの下段部に設けられ、倒立したT字状の胴体でなっており、入口部に流入する飲用水や生活用水を真空チャンバーに誘導する垂直の第1案内通路と、第1案内通路の端部に設けられて流入する飲用水や生活用水を粉砕して噴射する微粒水発生部と、所定の負圧が形成された真空チャンバーで外部空気と混ざり合った微細気泡を含有した混合水を微粒化する水粉碎機と、この水粉碎機がその入口端に設けられ、水平の排出口に誘導する第2案内通路と、第1案内通路と連通する第1連通路と、第2案内通路と連通する第2連通路を形成し、その内部にピストンを設けたシリンダーで構成される気泡発生制御部と;からなることを特徴とする。
ここで、空気逆止弁は、逆止弁を備える胴体と、この胴体の上面に一側が固定され、逆止弁を支持するリング部と、リング部の他側に固定され、逆止弁に外気を供給するように上面が網になっており、胴体の中間周りに多数のスリットを形成したギャップ部と、から構成されるのが好ましい。
また、微粒水発生部は、第1案内通路に一側端部が固定され、他側端部には噴射口が形成され、真空チャンバーの高さよりやや低いパイプと、このパイプ内部に所定幅の網が螺旋状に外嵌された螺旋体と、からなるのが好ましい。
また、水粉碎機は、その中心に微細貫通孔が形成され、円周周りには多数の凹溝が形成されて第2案内通路に密着して設けられる分配オリフィスであることが好ましい。
さらに、水粉碎機は、内部のほぼ中心に形成された段差部により二つの空間が形成されるノズル胴体と;このノズル胴体の上段に少なくとも3個以上のベンチュリ空間を形成するように一つのリング及び二つの網ディスクからなる群が少なくとも3個以上積層され、上段に少なくとも3個の微細孔が形成されたノズルを設けたノズル部と;を含み、前記ノズル胴体は、下段を空間として円周周りに複数のノズル孔が形成され、その胴体の上段にはフランジが形成され、このフランジが第2案内通路に設けられることによって、胴体と案内通路との間に間隙が形成されるようにするノズル粉碎機であることが好ましい。
さらに、気泡発生制御部は、入口部にから延びて真空チャンバーと連通する垂直の第1案内通路と、出口部から延びて真空チャンバーと連通する第2案内通路が形成される垂直部と、その内部を所定空間としてピストンが設けられる水平部とからなる胴体を含むことが好ましい。
またさらに、微粒水発生部の胴体は、その入口部にモーターポンプに連結されて飲用水や生活用水の供給を受けることができるようにすることが好ましい。
本発明によれば、モーターとポンプで構成される動力部を選択的に利用するようにして、大容量の微細気泡を発生させることができ、別の動力部を構成しなくても水道栓やシャワー栓に直結して設けて水道水やシャワー水が陰イオン成分の微細気泡を含有した水を生成するので、水中の有害物質を除去して水に含まれているミネラル成分をそのまま保存している良質の水を生産できる。また、本発明は圧力タンクの内部及びその外部に隣接して全ての構成部品を集約して単一体で構成した集約型微細気泡発生装置を提供できる。
図2に示すように、本発明に係る微細気泡発生装置100は、動力部230と気泡発生部240で構成される。動力部230は電子制御部210のシステムにより制御され、モーター207を起動させてポンプ206を作動させる。ポンプ206の作動によって流入管201を通じて水タンクから流入した水は浄水フィルター202を経由してポンプ206に吸引される。これと同時に、電子制御部210は電子弁204を開放して給気管205を通じて流入した空気をポンプ206内に供給させる一方、第2真空チャンバーを作動させて第2真空チャンバー209内の圧縮空気が逆止弁208を経由してポンプ206内に供給されるようにする。これらの空気はポンプ206内で水と混ざり合いながら気泡発生部240の圧力タンク10に供給される。
気泡発生部240は電源制御部220を具備して単独でシステムの作動が可能になっている。電源制御部220は三方弁225を制御して流入管201を通じて流入した水を圧力タンク10に直接誘導して供給できる。さらに、電源制御部220は圧力検知部221を作動させて圧力タンク10に供給される流入管201の水圧を検知し、検知した水圧に基づいてモーター207の作動可否を判断する。また、電源制御部220は第1真空チャンバー222を作動させて圧縮した外気を逆止弁223を経由して流入管に誘導した後、空気噴射ノズル226を通じて圧力タンク10に供給する。圧力タンク10は以下に詳細に記述するように、多量の微細気泡を含有した混用水またはバブル水をバブル膨脹ノズル227を通じて使用者に供給する。ここで、バブル膨脹ノズル227はシャワー栓に適用した噴射ノズルを意味する。圧力タンク10の上部には後述する空気逆止弁30及びスプレー225が設けられる。
次に、図3に示すように、微細気泡発生部1は水道栓20に直結するために、それに隣接して設けられる。この気泡発生部1は圧力タンク10を備え、この入力タンク10はその下段に気泡発生制御部11が設けられる。気泡発生制御部11はその両側面に入口部2と出口部3が形成され、下部には排出口4が形成される。
入口部2は流入パイプ6を通じて水道栓20を構成する水道栓装着部18に連結され、これからの飲用水は圧力タンク10内に流入するようになる。出口部3は以後詳細に記述するように、作られた多量の微細気泡を有する混合水を流出させる役割をする。この出口部3には供給パイプ7が結合されているので、出口部3に流出された微細気泡混合水はまた水道栓20に供給され、飲用水や生活用水として使用する。
このように多量の微細気泡を有した混合水を作るためには、図4に示すように、微細気泡発生部1を構成する圧力タンク10の下段に気泡発生制御機11を設け、上部には空気逆止弁30を設ける。その外にも、圧力タンク10の上部には第1真空チャンバー222からの圧縮した外気をタンクの内部に導入するための空気ノズル226と、流入管201を通じて流入した水を圧縮噴射するスプレー225が設けられる。
気泡発生制御部11は倒立したT字状の胴体12で構成され、この胴体12の垂直部5には入口部2からの水を圧力タンク10内に誘導する第1案内通路13と、圧力タンク10からの水を出口部3に誘導する第2案内通路14が形成される。垂直部5の下部にある水平部8にはシリンダー15が形成される。このシリンダー15は、その内部にスプリング17によって弾支されるピストン16が設けられる。また、ピストン16を中心にシリンダー15の一側、すなわちピストン16の前面には第1案内通路13と連通する第1連通孔18が形成され、スプリング17が内蔵されるシリンダー15の他側、すなわちピストン16の後面には第2案内通路14と連通する第2連通孔19が形成される。
したがって、入口部2から流入した飲用水の圧力が、例えば1.5kg/cm以上である場合、ピストン16は第2連通孔19を密閉した状態になって排出部14を閉鎖する。
圧力タンク10は、その内部が所定の負圧を有する真空チャンバー31で構成され、その上面にある空気逆止弁30によって内部を所定の負圧状態に維持できる。
この空気逆止弁30は図5に示すように、その内部に逆止弁24を有する逆止弁胴体25を備える。リング部26はその外部周りに螺旋部が形成され、その内部にはスプリング27により逆止弁24が弾支されている。逆止弁胴体25はリング部26の一部が、その上段にネジ式で挿入され、リング部26の上にはギャップ部21がリング部26とネジ式で螺合される。このギャップ部21は、その上面に網22が形成され、胴体の中間には円周周りに一つ以上のスリット23が形成される。したがって、空気逆止弁30は圧力タンク10の上面で真空チャンバー31と連通するように設けられ、逆止弁24は真空チャンバー31が所定圧力の負圧を形成する前には真空チャンバー31を密閉状態に維持する。ここで、所定圧力とは、真空チャンバーの内部を負圧として気泡が発生するようにする圧力を意味する。
一方、再び図4を参照すれば、圧力タンク10は気泡発生制御部11と結合される状態になり、気泡発生制御部11には第1案内通路13の末端に隣接して物理的に微細気泡を発生させる微粒水発生器40が設けられる。この微粒水発生器40は真空チャンバー31の内部の全長よりやや短い中空のパイプ35を含み、その内部には網状の螺旋体36が挿入され、上段には噴射口38が形成される。第2の案内通路14の先端部には、水粉碎機としての分配オリフィス41が設けられる。この分配オリフィス41も物理的に気泡を含有した混合水を最終的に微細化させるようにする。この分配オリフィス41は、その胴体中心に針穴のような微細孔42が形成され、円周周りには数多くの凹溝43が形成される構造になっている。
図6に示すように、分配オリフィス41の代りに、水粉碎機の他の実施形態としてノズル粉碎機50を設けることができる。このノズル粉碎機50は、上段にフランジ52を有し、下段が密閉されたノズル胴体51で構成される。図面では反対にして示したが、上段フランジ52は出口部3の第2の案内通路14の入口端に配置される。
このノズル胴体51の内部はノズル部53が設けられる段差部54が形成され、この段差部54の下部には円周周りに多数のベンチュリ孔55が形成される。ノズル部53は4段で構成される。1段には第1リング54aと共に微細網状の対をなした第1ディスク55a、56aが重なって位置し、その上には第2リング54bと対をなした第2ディスク55b、56bが位置し、第3リング54cと対をなした第3ディスク55c、56cが位置する。その上には第4リング57が位置し、所定数の微細孔を有したノズル58が位置して一体に組み立てられる。以後、このノズル粉碎機50は、そのフランジ52が第2案内通路14の先端内部に嵌合される状態で固定されてノズル胴体51と第2案内通路14の内壁との間に微細間隙を形成する。したがって、ノズル粉碎機50は微粒化された混合水を物理的により一層微細化させて微粒子を生成する。
さらに、この微細気泡発生部1は動力部230をさらに備える場合に、大容量の微細気泡を発生させることができ、このために流入管201のポンプ206を経由して空気と混ざり合った圧縮混合水が圧力タンク10内に設けたスプレー225に供給されて噴射される。これと同時に、圧力タンク10内では空気ノズル226から圧縮空気が噴射されて、微粒水とより一層活発に混ざり合うようになる。
この微細気泡発生制御部11は微粒水発生部35,分配オリフィス(41)やノズル粉碎機50と空気逆止弁30が圧力タンク10と結合されて微細気泡発生部1が完成する。このような微細気泡発生部1は入口部2に所定圧力の飲用水が流入しながらシリンダー15内のピストン16を後進させて排出口4を密閉する。
したがって、第1案内通路13に誘導された飲用水は微粒水発生部35を通過しながら、網状の螺旋体36とノズル孔37によって粉砕され、微粒化されて噴射される。
このように噴射された飲用水は真空チャンバー31内に誘導されて下段から上段に微細気泡の混合水が満たされるようになり、これによって、負圧または背圧が形成される。この時、より一層活発に圧縮空気が混合水と結合するので、ナノバブルと称する微細気泡が生成される。
以後、所定以上の負圧が形成されることによって、空気逆止弁30が作動し、それから流入する空気はまた混合水と結合して微細気泡を続けて生成する。その後、多量の微細気泡を含んでいる混合水は分配オリフィス41やノズル粉碎機50を経由してより一層微粒化され、第2案内通路14を経由して出口部3に連結された水道栓20に10μ以下の微細気泡を有した優秀し飲用水や生活用水として供給される。
排出口4は飲用水の供給がない場合、シリンダー15内にピストン16に加えられる圧力が解除された時、第2連通孔19が開放されることによって、圧力タンク10内に残っている水や残留物を排出させる。
このように構成される微細気泡発生部1は、図7に示すように、水道栓20の水圧が所定値以下であるか、高い圧力の出力水を必要とするシャワー栓に適用する場合、モーターポンプ60に適用できる。
すなわち、微細気泡発生部1は,モーターポンプ60の入口部61には水道栓20やシャワー用水道栓(不図示)を連結でき、その出口62側は流入パイプ6によって気泡発生制御部11の入口部2に連結される。気泡発生制御部11の出口部3にはパイプ7によってシャワー機63や水道栓20を連結できる。
従来技術の微細気泡発生装置の全体システムを示したブロック線図である。 本発明に係る集約型微細気泡発生装置の全体システムを示したブロック線図である。 本発明に係る集約型微細気泡発生装置を水道栓に直結して設けた状態を示した図面。 本発明に係る集約型微細気泡発生装置を詳細に示した断面図である。 本発明に係る空気逆止弁の一部が組み立てられた状態を示した分解斜視図である。 本発明に係る水粉碎機の他の実施形態を分解して示した分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る集約型微細気泡発生装置をモーターポンプを適用した場合の実施形態を示した図面である。
符号の説明
10 圧力タンク
11 微細気泡発生制御部
40 微粒水発生器
100 微細気泡発生装置
230 動力部
240 微細気泡発生部

Claims (8)

  1. 集約型微細気泡発生装置において、
    三方弁を制御して流入管からの流入水を気泡発生部と動力部のうちいずれかに供給し、圧力タンクに水を供給する流入管の圧力検知を行う圧力検知部と、圧力タンクに外気を供給させる第1真空チャンバーの作動を制御する電源制御部と、内部の所定圧力下で水と空気を混合し物理的に水を粉砕させることによって微細気泡を発生させる圧力タンクとからなった集約型気泡発生部と;
    電子制御部の制御によって流入管からの水を気泡発生部に供給するようにモーターによって作動するポンプと、給気管を通じて外気をポンプに供給すると共に、逆止弁を経由して外気をポンプに供給する第2真空チャンバーで構成される動力部と;からなることを特徴とする集約型微細気泡発生装置。
  2. 集約型微細気泡発生部において、
    その内部が真空チャンバーで構成され、所定負圧が形成されるようにして微細気泡を発生させる空気逆止弁と、第1真空チャンバーから流入した外気を噴射する空気ノズルと、流入管からの水を圧縮噴射するスプレーが上部に設けられた圧力タンクと;
    この圧力タンクの下段部に設けられ、倒立したT字状の胴体でなっており、入口部に流入する飲用水や生活用水を真空チャンバーに誘導する垂直の第1案内通路と、第1案内通路の端部に設けられて流入する飲用水や生活用水を粉砕して噴射する微粒水発生部と、所定の負圧が形成された真空チャンバーで外部空気と混ざり合った微細気泡を含有した混合水を微粒化する水粉碎機と、この水粉碎機がその入口端に設けられ、水平の排出口に誘導する第2案内通路と、第1案内通路と連通する第1連通路と、第2案内通路と連通する第2連通路を形成し、その内部にピストンを設けたシリンダーで構成される気泡発生制御部と;からなることを特徴とする集約型微細気泡発生装置。
  3. 空気逆止弁は、逆止弁を備える胴体と、この胴体の上面に一側が固定され、逆止弁を支持するリング部と、リング部の他側に固定され、逆止弁に外気を供給するように上面が網になっており、胴体の中間周りに多数のスリットを形成したギャップ部と、から構成される請求項2に記載の集約型微細気泡発生装置。
  4. 微粒水発生部は、第1案内通路に一側端部が固定され、他側端部には噴射口が形成され、真空チャンバーの高さよりやや低いパイプと、このパイプ内部に所定幅の網が螺旋状に外嵌された螺旋体と、からなる請求項2に記載の集約型微細気泡発生装置。
  5. 水粉碎機は、その中心に微細貫通孔が形成され、円周周りには多数の凹溝が形成されて第2案内通路に密着して設けられる分配オリフィスである請求項2に記載の集約型微細気泡発生装置。
  6. 水粉碎機は、内部のほぼ中心に形成された段差部により二つの空間が形成されるノズル胴体と;このノズル胴体の上段に少なくとも3個以上のベンチュリ空間を形成するように一つのリング及び二つの網ディスクからなる群が少なくとも3個以上積層され、上段に少なくとも3個の微細孔が形成されたノズルを設けたノズル部と;を含み、前記ノズル胴体は、下段を空間として円周周りに複数のノズル孔が形成され、その胴体の上段にはフランジが形成され、このフランジが第2案内通路に設けられることによって、胴体と案内通路との間に間隙が形成されるようにするノズル粉碎機である請求項2に記載の集約型微細気泡発生装置。
  7. 気泡発生制御部は、入口部にから延びて真空チャンバーと連通する垂直の第1案内通路と、出口部から延びて真空チャンバーと連通する第2案内通路が形成される垂直部と、その内部を所定空間としてピストンが設けられる水平部とからなる胴体を含む請求項2に記載の集約型微細気泡発生装置。
  8. 微粒水発生部の胴体は、その入口部にモーターポンプに連結されて飲用水や生活用水の供給を受けることができるようにした請求項2または7に記載の集約型微細気泡発生装置。
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