KR100253661B1

KR100253661B1 - Manufacturing device of high concentrated ozone water

Info

Publication number: KR100253661B1
Application number: KR1019980010930A
Authority: KR
Inventors: 문재덕
Original assignee: 문재덕
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 2000-04-15
Also published as: KR19990076201A

Abstract

PURPOSE: A manufacturing device of ozonic water is provided which improves the composition and structure of electrode, the form, cycle and size of impressing power source, and the quality of electrode, to provide water containing high concentration of ozone. CONSTITUTION: The device comprises: (i) a case(9) having a water supplying pipe(6) and a discharge pipe; (ii) a separating membrane(12) which is installed on the center of the case(9); and (iii) mesh-shaped or fine stripe-shaped anode(13) and cathode(11) which are parallel installed on left and right side of the separating membrane(12), wherein the anode is made of platinum alloy containing palladium and pulse voltages(Vp)(Vpac) are impressed between an anode terminal(15) and a cathode terminal(17). The device further has a pair of flat electrodes(21)(23) being additionally installed on the outside of the anode(13) and the cathode(11) and having pulse voltage(Vpac)(Vp)(VpA)(VpB) impressing means.

Description

High concentration ozone water production device

본 발명은 전극을 수중에 대향 설치하고, 이 대향전극에 소정의 펄스전압을 인가하여 수중에서 효과적인 고전압 방전과 전해작용을 일으키게 하여 수중에 고농도의 오존을 제조되게 하는 고농도 오존수 제조장치의 고 효율화에 관한 것이다.The present invention is to increase the efficiency of the high-concentration ozone-water production apparatus, in which an electrode is disposed in the water and a predetermined pulse voltage is applied to the counter electrode to cause an effective high voltage discharge and electrolysis in the water, thereby producing a high concentration of ozone in the water. It is about.

통상의 수중에 오존을 함유시키는 방법은 두 가지가 있다. 첫 번째 방법은 공기(또는 산소)중에서 코로나 방전(corona discharge)으로 오존을 발생시켜서 이 오존함유 공기를 다시 수중에 혼입시키고 오존이 수중에 용존하게 하는 방법이다. 따라서 이 경우 송풍기와 미세 기포발생기가 부설되어야 하므로 이에 따른 가격상승은 물론 이들에 의한 효율감소, 구멍 막힘, 소음, 그리고 배출 공기중의 오존 유출이 환경에 공해로 야기되는 문제점이 있다.There are two ways to contain ozone in ordinary water. The first method is to generate ozone from corona discharge in air (or oxygen) to reintroduce the ozone-containing air into water and allow ozone to dissolve in water. Therefore, in this case, since the blower and the fine bubble generator should be installed, there is a problem that the increase in price, efficiency reduction, clogging, noise, and ozone outflow of the exhaust air are caused by pollution to the environment.

통상의 두 번째 방법으로서는 수주에 대향전극으르 설치하고 이 대향전극에 소정의 펄스전압을 인가하여 수중에서 직접 오존기포를 발생시켜 수중에 용존시키는 방법으로, 이 방법은 본 발명인의 기술로서 구체적인 것은 특허 제36389호, 제40625호, 제54405호에 기술되어 있다.As a second conventional method, a counter electrode is installed in a column, and a predetermined pulse voltage is applied to the counter electrode to generate ozone bubbles directly in the water, and dissolved in the water. Nos. 36389, 40406, 54405.

이와 같은 수중 오존발생 방법은 수중에서 직접 분자크기의 오존을 발생시키기 때문에 송풍기나 기포발생기를 필요로 하지 않으며, 2차 공해를 유발하는 공기 중으로의 잔류오존배출도 거의 없는 매우 효과적이고 경제적이며, 살균 소독, 탈취, 탈색 강력한 산화작용 등을 이용하여 상·하수 처리, 식품부관과 살균처리, 농산물이나 어물의 살균처리, 산업폐수처리, 악취와 유기공해 기체처리, 농약 대용 그리고 제약이나 식품 제조공정 중의 처리, 나아가 최근에는 치과용 등의 의료기구로서도 응용되는 등 여러 분야에 다양하게 적용될 수 있는 기술이다.This underwater ozone generation method generates molecular ozone directly in water, so it does not require a blower or bubble generator, and it is very effective, economical, and sterilized with little residual ozone emission into the air causing secondary pollution. Disinfection, deodorization, decolorization, strong oxidization, water and sewage treatment, food affairs and sterilization, agricultural and fish sterilization, industrial wastewater treatment, odor and organic pollution gas treatment, pesticide substitute, and pharmaceutical and food manufacturing process It is a technology that can be applied to various fields, such as processing, and more recently, also applied as a medical device such as dental.

이와 같은 다양한 분야에 적용하기 위한 통상의 기술 중 첫 번째 방법은 전술했듯이 기술적 경제적 문제점이 있으며, 두 번째 방법은 수중에 발생되어 배출되는 오존량(즉, 오존농도)이 많지 못한 문제점이 있는 것이다.As described above, the first method has a technical and economic problem, and the second method has a problem in that the amount of ozone generated (ie, ozone concentration) is not generated.

제1도는 출력 오존농도가 비교적 낮은 종래 오존수 발생장치(가)를 도시한 것으로 급수관(6)과 오존수 배출관(8)과 절연케이스(9)내부에 그물전극(1)(3)을 적정거리로 이격시켜 평행하도록 대향 설치한 것으로, 급수관(6)을 통해 공급되는 공급수가 그물전극(1)(3)간을 통과할 때 제2도와 같은 종래 오존수 발생장치에 인가하는 펄스파형(Vps)에 의해 전해되어 오존이 발생되고 수중에 용존되어 배출관(8)을 통해 오존수가 배출되는 구성이다.1 shows a conventional ozone water generator (A) having a relatively low output ozone concentration. The net electrodes (1) and (3) are placed within the water supply pipe (6), the ozone water discharge pipe (8), and the insulating case (9) at an appropriate distance. Spaced apart and parallel to each other, and is supplied by a pulse waveform (Vps) applied to a conventional ozone water generator as shown in FIG. 2 when the supply water supplied through the water supply pipe 6 passes between the net electrodes 1 and 3; Electrolyzed to generate ozone and dissolved in water, ozone water is discharged through the discharge pipe (8).

상기한 종래 오존수 발생장치(가)는 그물전극(1)(3)에 제2도와 같이 정극성 펄스전압(Vp+) 및 부극성 펄스전압(Vp-)이 교번(交番)으로 인가되기 때문에 두 그물 전극(1)(3)에서 교대로 오존이 발생 용존되어 수중으로 나오게 되어 있으며, 그물전극 (1)(3)간의 이격 거리도 가능한 한 낮은 인가 펄스전압에서 작동시키기 위해 매우 짧게 설정(0.01∼2mm)된 것이다.In the conventional ozone water generator (a), since both the positive and negative pulse voltages Vp + and Vp− are alternately applied to the net electrodes 1 and 3 as shown in FIG. Ozone is generated and dissolved alternately in the electrodes (1) and (3) to come out of the water, and the separation distance between the net electrodes (1) and (3) is also set very short to operate at the lowest applied pulse voltage (0.01 to 2 mm). )

그래서 높은 펄스전압 인가가 되지 못하여 오존수 발생 능력이 비교적 약하고, 또한 급수를 상대적으로 줄이고 인가 펄스전압을 증가시켜서 많은 오존을 발생시켜도 그물전극(1)(3)간의 좁은 공간에 많은 전류가 흐르고 따라서 전류의 자승에 비례한 많은 열이 발생되어 오존의 열분해 되어 식(1)과 같이 산소로 분해해 버려서 배출관(8)으로 나오는 오존농도는 크게 증가시킬 수 없는 것이었다.Therefore, the high pulse voltage is not applied and the ozone water generating ability is relatively weak, and even though a large amount of ozone is generated by reducing the water supply and increasing the applied pulse voltage, a large amount of current flows in a narrow space between the net electrodes (1) and (3). As much heat is generated in proportion to the square of, the ozone pyrolysis is decomposed into oxygen as shown in Eq. (1).

또한, 전극 재질로서는 수수백금(Pt)을 사용하고 있으나 높은 펄스전압을 인가하기 때문에 수명이 길지 못한 단점이 있는 것이었다.In addition, as the electrode material, several hundreds of platinum (Pt) is used, but it has a disadvantage in that its lifetime is not long because a high pulse voltage is applied.

본 발명은 이상과 같은 통상의 수중 오존발생장치(가)의 전극의 구성과 구조, 인가전원의 형태와 주기와 크기, 전극재질을 개선하여 고 효율화함으로써 고농도의 오존이 함유된 물을 제조함을 목적으로 한다.The present invention improves the composition and structure of the electrode of the conventional underwater ozone generator (A), the shape and cycle and size of the applied power source, and the electrode material to improve the efficiency to produce water containing high concentration of ozone. The purpose.

상기 목적을 달성하기 위하여 오존발생전극(양전극)은 수중 석출이 거의 없는 팔라듐(Pd)이 함유된 백금합금(Pt+Pd)전극으로 하거나 강유전체와 열팽창 계수가 비슷한 금속(예, dumet, Al 등)상에 강 유체층을 형성하여 오존 발생전극의 수명을 대폭적으로 연장시키고, 외부 전극은 평판형으로 형성하고 내부 전극은 수류(水流)가 유통되는 개부(구멍)를 갖는 세편대(細片帶)형이나 그물전극으로 구성함으로써 내부 전극간의 수류의 속도와 전극 간의 이격거리를 좁혀 적은 소비전력으로도 고 효율화하고, 인가 전압은 구형파 펄스 또는 이와 유사한 파형의 고전압을 적정주기로 시분 제어하여 인가함으로서 물을 고전압 전기방전 및 전해함은 물론 인가 펄스 전압을 교번하게 함으로서 전극 표면으로의 고형 불순물 부착(scale)속도를 크게 줄이고, 공급수 중에 고농도의 오존수가 생성하게 함은 물론 강산화 물질 중의 하나인 HCl0가 형성되기 위하여 필요한 Cl함유 첨가물(예 NaCl, KCl 등)을 첨가하여 고농도의 강 산화물질 용존 수(水)를 함유한 강산성수와 강 알카리성 수(水)와 중성수도 얻을 수 있도록 한 것으로, 이하 본 발명의 바람직하 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.In order to achieve the above object, the ozone generating electrode (positive electrode) is a platinum alloy (Pt + Pd) electrode containing palladium (Pd) which hardly precipitates in water, or a metal having a similar thermal expansion coefficient to a ferroelectric (eg, dumet, Al, etc.). A strong fluid layer is formed on the membrane to greatly extend the life of the ozone generating electrode, the outer electrode is formed into a flat plate shape, and the inner electrode has a three-segment having openings (holes) through which water flows. Consists of a mold or a net electrode to reduce the speed of water flow between the internal electrodes and the separation distance between the electrodes to improve efficiency with low power consumption, and the applied voltage is controlled by applying a square wave pulse or similar waveform high voltage at an appropriate period to control water. High voltage electric discharge and electrolysis, as well as alternating applied pulse voltage, greatly reduces the rate of solid impurity scale on the electrode surface, Strong acidic water and steel containing high concentration of strong oxidizing dissolved water by adding high concentration of ozone water as well as Cl-containing additives (eg NaCl, KCl, etc.) needed to form HCl0, one of the strong oxidizing materials. Alkaline water and neutral water are also obtained, which will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention.

제1도는 종래 오존수 발생장치.1 is a conventional ozone water generator.

제2도는 종래 오존수 발생장치에 인가하는 전원의 파형도.2 is a waveform diagram of a power source applied to a conventional ozone water generator.

제3도는 본 발명 일 실시 예로적용한 오존수 제조장치 구성도.3 is a block diagram of an ozone water production apparatus applied to an embodiment of the present invention.

제4도는 본 발명 일 실시 예로서 적용한 구형파 펄스전원 파형도.4 is a waveform diagram of a square wave pulse power source applied as an embodiment of the present invention.

제5도는 본 발명 일 실시 예로 적용한 반파 펄스전원 파형도.5 is a half-wave pulse power waveform diagram applied to an embodiment of the present invention.

제6도는 본 발명 일 실시 예로 적용한 고농도 오존수 제조장치의 구성도.6 is a block diagram of a high concentration ozone water production apparatus applied to an embodiment of the present invention.

제7도는 본 발명 일 실시 예로 적용한 반파 펄스전원 회로도.7 is a half-wave pulse power supply circuit applied to an embodiment of the present invention.

제8도는 본 발명 일 실시 예로 적용한 삼펄스 전원 파형도.8 is a three-pulse power waveform diagram applied to an embodiment of the present invention.

제9도는 본 발명 일 실시 예로 적용한 시분 제어 삼펄스 전원 파형도.9 is a time-division controlled three-pulse power waveform diagram applied to an embodiment of the present invention.

제10도는 본 발명 일 실시 예로 적용한 시분제어 삼펄스전원의 다른 파형도.10 is another waveform diagram of a time-division controlled three-pulse power supply applied to an embodiment of the present invention.

제11도는 본 발명 일 실시 예로 적용한 시분제어 삼펄스전원의 회로도.11 is a circuit diagram of a time-division controlled three-pulse power supply applied to an embodiment of the present invention.

제12도는 본 발명 일 실시 예로 적용한 중성수 제조장치.12 is a neutral water production apparatus applied to an embodiment of the present invention.

제13도는 수도수를 급수할 때 발생하는 오존농도 그래프.13 is a graph of ozone concentration generated when water is supplied to tap water.

제14도는 소금물을 급수할 때 발생하는 오존농도 그래프.14 is a graph of ozone concentration generated when salt water is supplied.

제15도는 수도수를 급수할 때 배출수의 pH 그래프.15 is a graph of the pH of the discharge water when watering the tap water.

제16도는 소금물을 급수할 때 배출수의 pH 그래프.16 is a graph of pH of effluent when watering brine.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

가 : 종래 오존수 발생장치A: Conventional ozone water generator

나 : 본 발명 일 실시 예로 적용한 오존수 제조장치B: ozone water production apparatus applied to an embodiment of the present invention

다 : 본 발명 고농도 오존수 제조장치 라 : 중성수 제조장치C: high concentration ozone water production device of the present invention d: neutral water production device

1,3 : 그물전극 2,4 : 절연체1,3: net electrode 2,4: insulator

5,7 : 전극단자 6 : 급수관5,7 electrode terminal 6: water pipe

8 : 배출관 9 : 절연 케이스8: discharge pipe 9: insulated case

11 : 음 그물 전극 12 : 분리막11: negative net electrode 12: separator

13 : 양 그물 전극 14 : 소수조13: positive electrode 14: hydrophobic tank

15 : 양 전극 단자 17 : 음전극단자15: positive electrode terminal 17: negative electrode terminal

16 : 음 전극수 배출관 18 : 양 전극수 배출관16: negative electrode water discharge pipe 18: positive electrode water discharge pipe

21 : 음 전극수 배출관 23 : 내부 음극전극21: negative electrode water discharge pipe 23: internal cathode electrode

Vps : 종래 오존수 발생장치에 인가하는 펄스 파형Vps: Pulse waveform applied to conventional ozone water generator

Vp+ : 정극성 펄스전압 Vp : 구형파 펄스전압Vp +: Positive Pulse Voltage Vp: Square Wave Pulse Voltage

Vp- : 부극성 펄스전압 Vpac : 반파 펄스전압Vp-: Negative Pulse Voltage Vpac: Half Wave Pulse Voltage

d : 전극간격 D : 수류폭d: electrode spacing D: flow width

A : 음 전극수 영역 A' : 내부 음 전극수 영역A: negative electrode area A ': internal negative electrode area

B : 양 전극수 영역 B' : 내부 양 전극수 영역B: positive electrode area B ': internal positive electrode area

Vp_B: B쪽 펄스전압 Vp_A: A쪽 펄스전압Vp _B : Pulse voltage at B side Vp _A : Pulse voltage at A side

V_G: 방전 펄스전압 M : 중성수 제조수단(장치)V _G : discharge pulse voltage M: neutral water production means (apparatus)

W_B: 양 전극수(강산성수) W_A: 음 전극수(강 알카리수)W _B : Positive electrode number (strongly acidic) W _A : Negative electrode number (strongly alkaline)

W_C: 혼합수(중성수)W _C : Mixed Water (Neutral Water)

① 전극의 구성과 형태① Composition and form of electrode

종래 오존수 발생장치(가)의 출력오존수의 농도가 낮은 문제점을 보완하기 위하여 오존이 제조되는 양 전극수 영역(B)쪽의 양 전극수(오존수)와 오존이 제조되지 않는 음 전극수 영역(A)쪽을 분리막(12)으로 분리하여 양전극 배출관(18)과 음전극 배출관(16)으로 분리배출 함으로써 오존수 배출관(18)속의 오존농도를 식(2)와 식(3)에서 표시되는 바와 같이 상대적으로 높게 하였다.To compensate for the problem of low concentration of output ozone water of the conventional ozone water generator (A), the positive electrode water (ozone water) on the side of the positive electrode water region (B) where ozone is manufactured and the negative electrode water area (A) on which ozone is not manufactured Separation and separation of the separator 12 into the positive electrode discharge pipe 18 and the negative electrode discharge pipe 16 resulted in a relatively high ozone concentration in the ozone water discharge pipe 18 as shown in equations (2) and (3).

이때 분리막(12)은 전기적 도전성이 좋으면서도 두 영역(A)(B)의 물이 혼합되지 않는 특성을 갖는 것이 좋다.In this case, the separator 12 may have good electrical conductivity and may not mix water in the two regions (A) and (B).

이와 같은 본 발명 일 실시 예로 적용한 오존수 제조장치(나)의 인가 전원으로는 제4도의 구형파 펄스전압(Vp)이나 제5도의 반파 펄스전압(Vpac)이 적용될 수 있다.As the applied power source of the ozone water producing apparatus (b) applied to the embodiment of the present invention as described above, the square wave pulse voltage Vp of FIG. 4 or the half wave pulse voltage Vpac of FIG. 5 may be applied.

그러나, 이 경우 전극(11)(13)에 급수 중의 불순물이 부착(scale)하여 수십 시간 이내에 전류가 급격히 감쇄되면서 오존발생의 중단을 가져오게 되다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 전극(11)(13)의 극성을 반전시켜 주는 것이 필요하다.However, in this case, impurities in the water supply adhere to the electrodes 11 and 13, and the current is rapidly attenuated within several tens of hours, resulting in the interruption of ozone generation. In order to solve this problem, it is necessary to reverse the polarity of the electrodes (11, 13).

즉, 양 그물전극(13)에 부극성(음극성)의 전압을 인가하고, 음 그물전극(11)에 정극성(양극성)의 전압을 인가하되, 두 전극(11)(13)간의 인가전원 극성을 적정시간 간격(수분∼수 십부 정도)으로 교번하여 주는 수단이 필요하며, 이때 당연히 오존수 배출구도 바뀌게 되므로 이에 대한 수단(전자변 등을 사용 자동 변환자치 부설 등)이 필요하게 된다.That is, a positive voltage (positive) voltage is applied to the positive net electrode 13, and a positive voltage (positive) voltage is applied to the negative net electrode 11, but an applied power source between the two electrodes 11 and 13 is applied. Means for alternating the polarity at appropriate time intervals (a few minutes to several tens) are necessary. In this case, the ozone water outlet is also changed, so a means for this (autonomous autonomous installation using electronic valves, etc.) is required.

본 발명 일 실시 예로 적용한 오존수 제조장치(나)는 제3도와 같이 그물형으로 된 양 그물전극(13)과 음 그물전극(11)이 분리막(12)의 양측에 좁은 간격으로 각각 대향 설치되는 바, 두전극(11)(13)의 평면적은 가능한 넓게 하고 이격거리(d)는 좁게 설치하여 두 전극(11)(13)간의 전기 저항이 감소되게 함으로서 가능한 한 낮은 전압으로도 효과적으로 작동시킬 수 있으며 전극의 소모도 적게 하고 있다.In the ozone water production apparatus (b) applied to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the positive net electrode 13 and the negative net electrode 11 are formed at opposite sides of the separator 12 at narrow intervals, respectively. As the planar area of the two electrodes 11 and 13 is as wide as possible and the separation distance d is narrow, the electrical resistance between the two electrodes 11 and 13 is reduced to effectively operate at the lowest voltage possible. The consumption of electrodes is also reduced.

그러나, 이와 같은 경우 두 전극 간(d)이 좁게 설치되므로 이 두 전극(11)(13)간에 수류(水流)가 와류(渦流)로 형성되며, 따라서 두 전극(11)(13) 주변에 수직으로 이동해야하는 전류를 난류화하여 전해효율을 크게 떨어뜨리는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 두 전극 간격(d)에 각각 분리되어 온 이온들이 공간전하로 작용하여 전극간의 전압을 감소시키는 공간전하 제한작용을 받게 되어 전해작용을 더욱 크게 감소시키게 된다.However, in this case, since the two electrodes (d) are installed narrowly, water flow is formed between the two electrodes (11) and (13) as vortices, thus vertically around the two electrodes (11) (13). Not only does it have a problem of greatly reducing the electrolytic efficiency by turbulizing the current to be moved, but the ions that are separated at the two electrode gaps d act as space charges and thus receive a space charge limiting action that reduces the voltage between the electrodes. This further reduces the electrolysis.

상기와 같은 문제점(난류발생)은 제4도와 같이 두 전극(11)(13)을 사용하여 전극간격(d)은 작게 하면서도 상대적인 수류폭(D)을 크게 하여 두 전극(11)(13)간에서 제조된 오존수가 그물구멍을 통하여 폭이 넓은 외측(D)으로 나오게 함으로서 전극간의 수류 속도와 난류를 크게 줄여 해결할 수 있으며, 이러한 경우 두 전극(11)(13)간의 이격 거리(d)를 상대적으로 더욱 좁힐 수 있어서 낮은 인가 전압에서도 상대적으로 더 높은 전계 상태로 작동되어 매우 효과적인 수중방전 발생과 전해 작용을 일으킬 수 있음은 물론 전력효율도 크게 향상되는 장점이 있다.As described above, the problem (turbulence generation) is achieved by using the two electrodes 11 and 13 as shown in FIG. 4 while increasing the relative flow width D while reducing the electrode spacing d between the two electrodes 11 and 13. The ozone water produced in the present invention can be solved by greatly reducing the water flow rate and turbulence between the electrodes by allowing the ozone water to come out to the wider outside (D). In this case, the distance (d) between the two electrodes (11) and (13) As it can be narrowed further, it can operate at a relatively high electric field even at a low applied voltage, which can cause very effective underwater discharge generation and electrolysis, and also greatly improves power efficiency.

이때, 전극의 간격(d)은 분리막(12)의 양측에 근접(d=0)되게 하거나 또는 분리막(12)에서 크게 격리(d=D)시킬 수 있으며, 이 값 전극간격(d)은 필요 오존수 농도와 수량, 장치의 크기와 가격 등에 따라 임의 결정할 수 있다.At this time, the electrode spacing d may be close to both sides of the separator 12 (d = 0) or largely separated from the separator 12 (d = D), and this value electrode spacing d is necessary. It can be arbitrarily determined according to the concentration and quantity of ozone water, the size and price of the device.

그러나 제3도의 본 발명 일 실시 예로 적용한 오존수 제조장치 (나)는 제1도의 종래 오존수 발생장치(가)에 비해서는 고농도의 오존수를 얻을 수 있으나, 아직도 충분하지 못하다.However, the ozone water production apparatus (b) applied to an embodiment of the present invention of FIG. 3 can obtain a higher concentration of ozonated water than the conventional ozone water generator (a) of FIG. 1, but is still not sufficient.

왜냐하면, 전극간격(d)이 좁아지면 수류 속도가 빨라지고 구형파 펄스전압(Vp)이 증가에 따라 전류밀도(이온밀도) 또한 높아져서 공간전하 제한작용이 커지기 때문에 전류가 작아져서 효과적으로 오존을 발생시킬 수 없기 때문이다.Because the narrower the electrode distance d, the faster the current flow rate and the higher the current density (ion density) as the square wave pulse voltage (Vp) increases, the larger the space charge limiting action, so the current is smaller and effectively cannot generate ozone. Because.

왜냐하면, 본 발명 일 실시 예로 적용한 오존수 제조자치(나)의 경우 구형파 펄스전압(Vp)에 의해 집속되어 온 역 극성의 전하(방전에 의하거나 전해된 이온과 수중이온 등)들이 두 전극(11)(13)부근의 공간에 밀집되고, 밀집된 이들 전하("공간전하"라고 한다.)가 다음에 이동되어 오는 동일 극성의 전하를 배척하여 그 이동을 방해(Cou lomb척력이 작용)하는 작용(공간전하 제한효과)을 하게 되어 전류가 감소되고 따라서 오존발생 효율도 크게 감소되기 때문이다.In the case of the ozone water manufacturer (b) applied to an embodiment of the present invention, charges of reverse polarity (such as discharged or electrolyzed ions and underwater ions, etc.) focused by a square wave pulse voltage (Vp) have two electrodes 11. (13) The action of condensing adjacent spaces and discharging these charged charges (called "space charges") to prevent the movement of the same polarity that is moved next (the coulomb repulsion). Charge limiting effect), the current is reduced and thus the ozone generation efficiency is greatly reduced.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명 일 실시 예로 적용한 오존수 제조장치(나)의 구성을 제6도와 같은 구성으로 개량하였다. 즉, 음 그물전극(11)의 외측에 외부 음극전극(21)을 그리고 양 그물전극(13)의 외측에 내부 음극전극(23)을 추가로 부설함으로서 양 그물전극(13)과 분리막(12)간과 음 그물전극(11)과 분리막(12)간의 밀집 전하들이 B쪽 펄스전압(Vpb)와 A쪽 펄스전압(Vpa)에 의한 인력(Coulomb force)으로 급속히 각각 같은 전극수 영역(B)와 음 전극수 영역(A)쪽의 외부로 인출시킴으로 두 전극(11)(13)간의 전하를 크게 감쇄시켜 공간전하 제한작용이 거의 일어나지 않도록 하여 동일 구형파 펄스전압(Vp)에서 상대적으로 큰 전계(electric field, E=Vp/d)를 얻게 하여 오존발생 능력을 크게 하였다.In order to solve such a problem, the configuration of the ozone water production apparatus (b) applied to an embodiment of the present invention was improved to the configuration as shown in FIG. That is, the positive net electrode 13 and the separator 12 are further provided by additionally placing the external negative electrode 21 on the outside of the negative net electrode 11 and the internal negative electrode 23 on the outside of the positive net electrode 13. Dense charges between the liver and the negative net electrode 11 and the separator 12 rapidly become the same number of electrode areas B and the number of negative electrodes, respectively, due to the coulomb force caused by the B side pulse voltage Vpb and the A side pulse voltage Vpa. By drawing out to the outside of the area A, the charge between the two electrodes 11 and 13 is greatly attenuated so that the space charge limiting action hardly occurs, so that a relatively large electric field E at the same square wave pulse voltage Vp is obtained. = Vp / d) was obtained to increase the ozone generating capacity.

이렇게 함으로서 좁은 두 전극(11)913)간의 밀집 전하뿐만 아니라 오존이 용존된 오존수가 전하의 이동에 따른 흐름(ion wind)에 동반되어 용이하게 각각 외부 음극전극(21)과 내부 음극전극(23)쪽 즉, 음 전극수 영역(A)과 양 전극수 영역(B)으로 유출되어 난류와 공간전하 제한작용은 물론 식(1)과 같은 열분해 작용도 크게 감소시켜 더욱 효과적으로 오존이 발생 용존 된다.In this way, not only the dense charge between the two narrow electrodes 11 and 913 but also the ozone water in which ozone is dissolved is accompanied by an ion wind due to the movement of the charge, thereby facilitating the external cathode electrode 21 and the internal cathode electrode 23, respectively. That is, the negative electrode water region (A) and the positive electrode water region (B) flows out to limit the turbulence and space charge as well as the thermal decomposition action as shown in Equation (1), ozone is more effectively generated and dissolved.

이렇게 전극(11)(13)을 그물형이나 세편 대형으로 하고 또 전극간걱(d)을 좁게 하는 것은 두 전극(11)(13)간에 고전압 방전을 효과적으로 발생시키기 위함이다. 즉, 방전은 날카로운 곳(예, 피뢰침)이나 직경이 작은 것(예, 가는 선)에서는 비교적 낮은 전계에서도 쉽게 발생하게 된다. 특히 수중의 음 그물 전극(11)상에는 고전압 펄스가 인가되면 전해작용에 의해 식(4)와 같이 산소(O₂)가 발생된다.The electrodes 11 and 13 are mesh-shaped or three-sized and the electrode spat d is narrowed to effectively generate a high voltage discharge between the two electrodes 11 and 13. That is, the discharge is easily generated even at a relatively low electric field in sharp places (e.g., lightning rods) or small diameters (e.g., thin lines). In particular, when a high voltage pulse is applied on the negative net electrode 11 in the water, oxygen (O ₂ ) is generated as shown in equation (4).

이 산소분자는 물분자에 비해 유전율이 매우 낮기 때문(물과 산소의 유전율비는 80대1)에 대부분의 전압이 산소분자ㅡ에 인가되어 산소 분자가 방전으로 파괴되므로 식(5)와 같이 아기산소(O)가 만들어지게 된다.This oxygen molecule has a very low dielectric constant compared to the water molecule (the ratio of water and oxygen is 80 to 1), so most of the voltage is applied to the oxygen molecule and the oxygen molecules are destroyed by discharge. Oxygen (O) is made.

상기 아기산소가 다식 식(6)과 같이 산소분자(O₂)와 결합하여 오존(O₃)이 만들어지게 된다. 이때 직류전원(direct current power)이나 교류전원(alternate current power), 그리고 기타 다른 전원(맥류나 고주파전원 등)에 비해 펄스전원의 경우 전압 상승시간(voltage rise time)을 매우 짧게 제어할 수 있어서 낮은 전력으로 순간적인 고전압 방전을 일으킬 수 있어서 매우 효과적이면서도 경제적이다. 이에 대한 자세한 것은 다음의 펄스전원 인가수단에서 설명된다.As the baby oxygen is combined with the oxygen molecule (O ₂ ), as shown in Formula (6), ozone (O ₃ ) is made. Compared to direct current power, alternating current power, and other power sources such as pulsed or high frequency power, the voltage rise time can be controlled very short. Power can cause instantaneous high voltage discharges, making it very effective and economical. The details thereof will be explained in the following pulse power applying means.

이때, 전극(11)(13)을 그물코(mesh)형으로 하거나 세편대(fine stripe)형으로 하는 경우 선의 굵기나 간격, 그리고 편대(stripe)의 폭은 인가전압의 형태나 크기 또는 발생 오존농도나 수량, 전극의 수명과 장치간격 등에 따라 가변 조절하게 된다.In this case, when the electrodes 11 and 13 are mesh-shaped or fine stripe-shaped, the thickness or spacing of the lines and the width of the stripe may be the shape or size of the applied voltage or the generated ozone concentration. B, it is variable depending on the quantity, life of electrode and device interval.

왜냐하면, 전극 재질로 가격이 비싼 백금족의 합금(Pt+Pd)을 사용하기 때문이며, 다만 가격이 싸고 긴 수명을 요구하지 않는 소규모 장치인 경우나 또는 짧은 주기의 수명으로 자주 갈아줄 수 있는 경우에는 스텐레스나 다른 형태나 재질의 금속 또는 합금을 사용할 수도 있게 된다.This is because an expensive platinum group alloy (Pt + Pd) is used as the electrode material. However, in case of a small device which is inexpensive and does not require long life, or can be frequently changed to a short cycle life, stainless steel is used. It is also possible to use metals or alloys of other forms or materials.

또한, 분리막(12)은 전기 도전성이 좋으면서도 두 영역 (A), (B) 간의 물이 서로 혼합되지 않는 특성을 갖는 것으로, 통상의 이온교환 수지계가 사용될 수 있으나, 기공율(porosity)이 큰 천이나 수지, 또는 세라믹 등도 사용할 수 있다.In addition, the separator 12 has a good electrical conductivity and does not mix water between the two regions (A) and (B), and a conventional ion exchange resin system may be used, but a cloth having a large porosity is used. Or resins or ceramics may also be used.

② 펄스전원의 형태와 주기 및 인가수단② Form, period and application means of pulse power supply

종래 오존수 발생장치(가)에 인가하는 전원으로는 구형파 펄스전원(제4도 )(제5도)을 사용하면 매우 효과적으로 수중방전 발생 및 전해작용을 일으킬 수 있음이 실험결과 확인되었다.Experimental results show that the use of a square wave pulse power supply (FIG. 4) (FIG. 5) as a power source applied to the conventional ozone water generator (A) can cause underwater discharge generation and electrolysis.

왜냐하면, 펄스 파형을 인가 작용시킴으로써 맥류보다 수배의 큰 전류(또는 전력)를 순간적으로 공급함으로서 효과적인 방전발생 및 전해효율은 올리면서도 전체 평균전력은 맥류전압보다 낮게 할 수 있는 장점이 있기 때문이다.This is because the instantaneous supply of the current (or power) several times larger than the pulse current by applying the pulse waveform increases the effective discharge generation and the electrolytic efficiency while lowering the overall average power than the pulse voltage.

한편, 맥류전아의 경우 전력 P_O는 식(7)과 같이 표시되나, 제4도와 같은 펄스전력(P_P)일 경우에는 식(8)과 같이 표시된다.On the other hand, in the case of pulmonary babies, the power P _O is expressed as shown in Equation (7), but in the case of pulse power P _P as shown in FIG.

여기서 t_p=t_on+t_off이다. 맥류전원 P_O의 경우는 t(전압 인가시간)는 고정하고 V(인가 전압)만 가변하게 되어 I(인가 전류)는 자동종속(발전소에서 고정)되나, 펄스전력 P_P의 경우는 V_P와 I_P를 최대(보통직류의 V와 I의 2배정도)로 하고 t_p를 적절히 가변 함으로써 큰 순시전력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 용이하게 인가 전력을 t_on으로 가변 시킴으로써 출력수의 오존농도를 임의로 조절할 수도 있는 장점이 있다.Where t _p = t _on + t _off . Pulsating flow when the power P _O is termed t (voltage application time) is fixed, and V is only the variable (applied voltage), I (electric current) is automatically dependent (fixed at the power plant), in the case of pulsed power P _P is V _P and The maximum instantaneous power can be obtained by setting I _P to the maximum (about twice as large as V and I of the direct current) and t _p appropriately, and easily adjusting the applied ozone concentration of the output water by easily changing the applied power to t _on . There may be advantages.

이와 같은 효과적인 전압 파형(V_P)을 발생시키기 위해서는 제7도와 같은 전자 회로를 이용할 수 있다. 즉, 교류전원(ac)을 변압기(LT)를 이용하여 적정전압으로 변환하고 정류기(R)를 통하여 정류한 후 평활 콘덴서(Cf)로 평활하고, 적정주기(t= t_on+t_off의 t_on또는 t_off주기)로 트리거(trigger)시킬 수 있는 트리거 회로(T)에 의해 반도체 스위칭 전력제어소자(Tr, IGBT)로 상기 직류전압을 펄스화 시키면 제4도와 같은 구형파 펄스전압(V_P)이 발생된다. 이때 비교적 부피가 크고, 가격이 비싼 평활 콘덴서( Cf)를 제거하면 제5도와 같은 출력 전압 파형(Vpac)이 발생되며, 이들 펄스 파형을 본 발명 오존수 제조장치나)의 전원으로 사용할 수도 있다.In order to generate such an effective voltage waveform V _P , an electronic circuit shown in FIG. 7 may be used. That is, the AC power after conversion to (ac) to the appropriate voltage by a transformer (LT) and rectified through a rectifier (R) and a smoothing with a smoothing capacitor (Cf), titration period (t = t _{on +} t _off of t _on or t _off period) as the trigger (trigger) the power semiconductor switch by the trigger circuit (T) that can control element (Tr, IGBT), a square wave pulse voltage (V _P), the fourth help when pulsed the DC voltage Is generated. At this time, when the bulky capacitor Cf, which is relatively bulky and expensive, is removed, an output voltage waveform Vpac as shown in FIG. 5 is generated, and these pulse waveforms may be used as a power source for the ozone water production apparatus of the present invention.

그러나, 본 발명 고농도 오존수 제조장치(다)의 경우, 세 개의 전원(V_G,V_PA,V_PB)이 필요하게 되며, 이 경우 V_G나 V_PA와 V_PB는 각각 제8도와 같은 파형의 전압을 사용할 수 있다. 그러나 더욱 효과적인 고전압 방전 및 전해작용을 위해서는 제9도와 같이 V_PA와 V_PB및 V_G를 교대로 인가하거나, 또는 제12도와 같이 V_G는 계속 인가하나 V_PB와 V_PA는 교대로 인가하는 수단 즉, 시분 제어(sequence control) 할 수도 있는 전원의 경우와 더욱 유효하다.However, in the high concentration ozone water production apparatus (C) of the present invention, three power sources (V _G , V _PA , V _PB ) are required, and in this case, V _G , V _PA, and V _PB each have the same waveform as in FIG. 8. Voltage can be used. However, for more effective high voltage discharge and electrolysis, V _PA and V _PB and V _G are alternately applied as shown in FIG. 9, or V _G is continuously applied but V _PB and V _PA are alternately applied as shown in FIG. That is, it is more effective than the case of the power supply which may perform sequence control.

이 때 V_PA, V_PB그리고 V_G를 발생하기 위한 전원 회로도는 제11도와 같으며, 기본 동작원리는 제7도와 같으나 한 개의 저압변압기(LT)를 사용하고 3개의 펄스발생회로를 직열로 구성하여 트리거회로(T)를 적정히 시분 제어함으로써 제8도, 제9도, 제10도와 같은 펄스전압을 발생시킬 수 있게 된다.At this time, the power circuit diagram for generating V _PA , V _PB and V _G is shown in FIG. 11, and the basic operation principle is the same as in FIG. 7 but using one low voltage transformer (LT) and three pulse generation circuits in series. By appropriately time-controlling the trigger circuit T, pulse voltages as shown in FIGS. 8, 9, and 10 can be generated.

또한, 본 발명에서 효과적인 펄스전원의 파형 폭(파형의 시비율＜duty＞r ate:t_on및 t_off의 비율)은 트리거회로(T)의 신호파를 적절히 제어 조절하므로서 매우 용이하면서 효과적으로 출력 오존농도를 조절할 수 있게 된다.In addition, the waveform width (the ratio of waveform ratio <duty> rate: t _on and t _off ) of the pulse power supply effective in the present invention is very easy and effectively output ozone by appropriately controlling and adjusting the signal wave of the trigger circuit T. You can adjust the concentration.

이때, 내부 그물전극(11)(13)에 인가하는 전압 V_G와 외부 평판전극(21)(23)간에 인가하는 전압 V_PA또는 V_PB는 발생 오존수 용량과 필요 오존농도, 전극들(1 1)(13)(21)(23)의 크기와 간격(D,d)에 따라 적절한 전압 값으로 설정할 수 있으며, V_G와 V_PA와 V_PB의 값은 대개 20∼1000V정도가 실용적이나 특수 목적을 위해서는 증감할 수 있다. 즉, 고 순도의 순수(純水)의 경우는 이보다 더 높은 전압이 요구되며, 초소형의 장치에는 이보다 더 작은 전압이 사용될 수 있다.At this time, the voltage V _PA or V _PB applied between the voltage V _G applied to the internal mesh electrodes 11 and 13 and the external plate electrodes 21 and 23 is generated by the generated ozone water capacity, the required ozone concentration, and the electrodes 1 1. According to the size and spacing (D, d) of (13) (21) (23), it can be set to the appropriate voltage value, and the value of V _G , V _PA and V _PB is usually 20 ~ 1000V To increase or decrease. In other words, in the case of high purity pure water, a higher voltage is required, and a smaller voltage may be used in a micro device.

그리고, 제8도와 제10도에서는 구형파(square wave)로 나타내었으나 실제 반도체 전원회로에서 발생하는 펄스는 약간의 과도적 현상(exponential rising and falling, 그리고 over and/or under shoots)을 갖는 파형으로 나타나며, 펄스의 시비율(duty rate)은 전극의 형태와 크기 및 출력 오존수 용량에 따라 최적의 조건으로 가변할 수 있으며, 실험결과 t_on=10^-2∼10⁴s(초)로 하고, t_off=10^-3∼10^-2s(초)의 범위가 비교적 유효하나 필요와 목적에 따라 증감 가변 할 수도 있다.In FIG. 8 and FIG. 10, a square wave is shown as a square wave, but a pulse generated in a semiconductor power supply circuit is represented by a waveform having some transient rising and falling and over and / or under shoots. , The duty rate of the pulse can be changed to the optimum condition according to the shape and size of the electrode and the output ozone water capacity.The experimental result is t _on = 10 ^-2 ~ 10 ⁴ s (sec), t _off The range of = 10 ^-3 to 10 ^-2 s (seconds) is relatively effective, but may be increased or decreased depending on necessity and purpose.

③ 전극재질결정③ Electrode Material Crystal

통상의 오존수 발생장치(가)는 양전극(1)(또는 (3))재질로 순수백금(99,9%)을 사용하기 때문에 발생오존을 고 농도화 하기 위해 높은 전류를 공급하면 순수백금으로 된 전극재질이 수준에서 분리 석출되어 전극(1)(또는 (3))의 사용수명이 짧아지는 문제점이 있다.In general, the ozone water generator (A) uses pure platinum (99,9%) as the positive electrode (1) (or (3)) material. Since the electrode material is separated and precipitated at the level, the service life of the electrode 1 (or (3)) is shortened.

이와 같은 문제점은 대향전극 물질로 백금(Pt)에 팔라듐(Pd)을 적정량(0.1 ∼15wt%)으로 혼합하여서 된 백금합금(Pt+Pd)을 사용하면 전극(1)(또는 (3))에 100V 이상의 높은 전압을 인가하더라도 전극의 분리 석출이 크게 감소되어 수명이 4,000시간 이상으로 연장되어 매우 유용한 것이 실제 적용 실험결과 확인되었다.This problem is caused by using platinum alloy (Pt + Pd) formed by mixing palladium (Pd) in an appropriate amount (0.1-15 wt%) with platinum (Pt) as the counter electrode material. Even if a high voltage of 100V or more is applied, separation of the electrode is greatly reduced, and the useful life is extended to more than 4,000 hours.

따라서, 직접 오존을 생성시키는 양 그물 전극(13)이나 외부 양전극(23)의 경우 전술한 팔듐이 합금 된 백금 재질로 형성하는 것이 매우 유용하다. 그러나, 필요 오존량이 매우 적은 경우나 수명이 짧아도 되는 경우에는 양전극(13)(23)을 가격이 싼 스텐레스나 다른 형태의 금속 또는 합금재질을 사용할 수도 있으며, 그리고, 음전극(11)(21)의 경우는 스텐레스 등과 같은 재질로 사용해도 유효하다.Therefore, in the case of the positive electrode 13 or the external positive electrode 23 which directly generates ozone, it is very useful to form the above-described palladium alloyed platinum material. However, when the amount of ozone required is very small or the life may be short, stainless steel or another type of metal or alloy material of low cost may be used for the positive electrodes 13 and 23, and the negative electrodes 11 and 21 may be used. In this case, it is also effective to use a material such as stainless steel.

또한, 이와 같이 펄스전압을 인가하는 경우에는 금속 전극 상에 비유전율이 매우 높은 강유전체 물질(비유전율, εr)을 피복하는 경우도 전극 물질의 석출소모가 거의 없게 된다. 왜냐하면, 전극의 석출소모는 Faraday의 석출법칙에서 직류전류(I)에 비례하기 때문에 펄스전압의 경우 직류 전류분(直流電流分)을 매우 적게 함으로서 전극의 석출 소모량을 줄일 수 있게 된다.In addition, in the case of applying the pulse voltage in this way, even when the ferroelectric material having a very high dielectric constant (relative dielectric constant (εr)) is coated on the metal electrode, there is almost no precipitation consumption of the electrode material. Because the precipitation consumption of the electrode is proportional to the direct current (I) in Faraday's precipitation law, the pulse consumption of the electrode can be reduced by reducing the direct current in the pulse voltage.

이 경우는 펄스전압의 시비율이 적은 비교적 높은 주파수가 효과적이게 되며, 강유전체의 비유전율은 물의 비유전율(εr=80)에 비해 클수록 또한 강유전체층이 얇을수록 효과적이며, 또한 전극 상에 적정크기의 요철이 있는 것이 방전발생과전해작용이 효과적이다.In this case, a relatively high frequency with a small ratio of pulse voltages becomes effective, and the relative dielectric constant of the ferroelectric is more effective than the relative dielectric constant of water (εr = 80) and the thinner ferroelectric layer, and also has an appropriate size on the electrode. Unevenness is effective in the occurrence of discharge and electrolytic action.

또한, 강유전체 구형체(ferroelectric pellets)를 내·외부 전극간(D,d)에 일부 또는 전체적으로 충진 설치하는 것도 동일효과를 얻을 수 있게 된다.In addition, the same effect can be obtained by filling ferroelectric pellets partially or entirely between the internal and external electrodes D and d.

④ 출력오존수의 특성제어 및 첨가물제어④ Characteristic control of additive ozone water and additive control

본 발명 고농도 오존수 제조장치(다)에 적정형태의 전원(제8도, 제9도, 제10도)을 인가하고 적정전압(또는 전류)의 크기를 설정하여 작동시키면 영역B의 양극 출관(18)에서는 오존수가 배출되고 영역A의 음전극 배출관(16)에서도 공급수의 일부가 배출된다. 그런데 음 그물 전극(11)과 양 그물 전극(13)이 구조상 그물전극 형태이며, 또한 (D)＞(d)이기 때문에 내부 음 전극수 영역(A')과 내부 양 전극수 영역(B')에는 크 게 전계강도(E=V_G/d)로 되어 음 그물 전극(11)과 양 그물 전극(13)상에는 강한 부분방전 현상과 전해작용이 일어나게 되어 전기 물리 화학적 반응(electrophysicoch emical reaction)이 매우 강력하게 일어나므로 다음 식(9), (10)과 같이 오존(O₃)과 산소(O₂)와 아기산소(O)와 부착적으로 과산화수소(H₂O₂)와 같은 강 산호 물질들이 매우 효과적으로 생생된다.In the present invention, when an appropriate type of power supply (Figs. 8, 9, and 10) is applied to the high concentration ozone water production apparatus (C) and operated by setting an appropriate voltage (or current), the anode discharge pipe of region B (18) is operated. ), Ozone water is discharged, and part of the supply water is discharged from the negative electrode discharge pipe 16 in the area A. However, since the negative net electrode 11 and the positive net electrode 13 are structurally in the form of a net electrode and (D) > (d), the negative net electrode 11 and the positive net electrode 13 are large in the internal negative electrode area A 'and the internal positive electrode area B'. The electric field strength (E = V _G / d) causes strong partial discharge and electrolytic action on the negative net electrode 11 and the positive net electrode 13, resulting in a very strong electrophysicoch emical reaction. Therefore, as shown in the following equations (9) and (10), strong coral corals such as ozone (O ₃ ), oxygen (O ₂ ) and baby oxygen (O) adhere to hydrogen peroxide (H ₂ O ₂ ). do.

이때, 내부 음 전극수 영역(A')에 있던 수중 음이온(예 Cl^-, SiO₂ ^-, SO₃ ^-등)은 내부 양 전극수 영역(B')으로 정전력(Coulomb 인력)에 의해 이동하게 되고, 같은 원리로 내부 양 전극수 영역(B')에 있던 수중 양이온(Ca⁺⁺, Fe⁺⁺, Mg⁺⁺, Cu^-등의 금속 mineral ion들)이 내부 음 전극수 영역(A')로 이동되어, 상호 이온분리 작용도 함께 발생하게 된다.At this time, the underwater anions (eg Cl ⁻ , SiO ₂ ⁻ , SO ₃ ^−, etc.) in the inner negative electrode region A 'are moved to the internal positive electrode region B' by electrostatic force (Coulomb attraction), is moved to the ^- (such as a metal ion in mineral of ^{^{^{Ca ++, Fe ++, Mg ++}}} , Cu) the number of electrodes inside the negative region (a cationic water was on), number of electrodes both on the same principle internal area (B), Mutual ion separation also occurs.

또한 이때, 외부 음극전극(21)과 내부 음극전극(23)에도 적정 전압을 인가하면 각각 내부 음 전극수 영역(A')과 내부 양 전극수 영역(B')에 있던 각각의 이온들이 음 전극수 영역(A)과 양 전극수 영역(B)로 다시 유출되게 되어 각각 음 전극 배출관(16)과 양 전극 배출관(18)을 통해 배출되게 된다.In addition, when an appropriate voltage is also applied to the external cathode electrode 21 and the internal cathode electrode 23, the respective ions in the internal negative electrode area A ′ and the internal positive electrode area B ′ are respectively negative electrode area ( A) and the positive electrode water region B are discharged again and are discharged through the negative electrode discharge pipe 16 and the positive electrode discharge pipe 18, respectively.

따라서 양 전극 배출관(18)쪽의 출력수인 양극수는 오존을 많이 포함한 (다량의 O₃, 그리고 미량의 O₂, O, H₂O₂등) 오존 산성수(acid water, 음이온이 많이 함유된 물)가 되고, 음전극 배출관(16)쪽의 출력수인 음극수는 알카리수(alkari water, 양이온이 많이 함유된 물)가 배출되게 된다.Therefore, the positive water, which is output water from the positive electrode discharge pipe 18, contains ozone acid water (a large amount of O ₃ , and a small amount of O ₂ , O, H ₂ O _2, etc.) containing ozone acid water and a lot of anions. Water), and the cathode water which is the output water of the negative electrode discharge pipe 16 is discharged from alkaline water (water containing a lot of cations).

배출수중의 오존을 많이 포함한 오존수(O₃, O₂, O, H₂O₂등)와 이온농도는 인가전원의 전압의 크기(V_G, V_PA, V_PB)나 주기 (특히 t_on)등을 수동 및 자동(자동제어회로 이용 등)으로 제어함으로서 용이하게 조절할 수 있게 된다. 또한, 전극(11) (13)(2 1)(23)의 크기나 전극간격(d)나 수류폭(D)를 가변 시킴으로써 조절할 수도 있다.The ozone water (O ₃ , O ₂ , O, H ₂ O _2, etc.) and ion concentration containing a lot of ozone in the discharged water are the magnitude (V _G , V _PA , V _PB ) or period (especially t _on ) of the applied power source. By controlling the back manually and automatically (using an automatic control circuit, etc.), it can be easily adjusted. It is also possible to adjust by varying the size of the electrodes 11, 13, 21 and 23, the electrode spacing d and the water flow width D.

한편, Cl^-가 함유 또는 생성 가능한 물질 예컨데, 수도물이나 소금(NaCl)이나 염화칼륨(KCl) 등이 공급수 중에 존재하면 강산화성 물질과 이온농도가 높아질 수 있다.On the other hand, a substance containing or generating Cl ^−, for example, if tap water, salt (NaCl), potassium chloride (KCl) or the like is present in the feed water, a strong oxidizing substance and ion concentration may be increased.

즉, NaCl이 수중에 들어가면 상호결합력이 약해져서(수중에서는 1/80이 됨) 낮은 인가전압에서도 위의 식 (11), (12)와 같이 Na⁺나 K⁺, 그리고, Cl^-로 쉽게 분해되어 Na⁺와 K⁺는 음전극(11)(21)으로, 그리고 Cl^-은 양전극(13)(23)으로 이동 집속되어, 전류 및 이온농도를 크게 증가시킬 수 있게 된다.In other words, when NaCl enters water, the mutual coupling force becomes weak (1/80 in water), and even at low applied voltage, it is easily decomposed into Na ⁺ , K ⁺ , and Cl ⁻ as shown in Equations (11) and (12) above. Na ⁺ and K ^{+ move} to the negative electrodes 11 and 21, and Cl ⁻ moves to the positive electrodes 13 and 23, thereby greatly increasing the current and ion concentration.

이때, 특히 양 전극수 영역(B)와 내부 양극수 영역(B')에는 많은 량의 Cl^-을 함유하게 되며, 또 식(13)과 같이 H₂0가 전해되어 생성된 OH가 Cl과 결합하여 식(14)와 같이 HClO(강산화성물질)를 생성하게 되어 HClO가 많이 함유된 가산화성물질(다량의 HClO와 O3, 그리고 미량의 H2O2, O, O2 등)을 생성하게 되어 더욱 다양하게 적용할 수 있게 된다.In this case, particularly, the positive electrode region B and the internal anode region B 'contain a large amount of Cl ⁻ , and as shown in Equation (13), OH generated by electrolysis of H ₂ 0 combines with Cl. As shown in Eq. (14), HClO (strong oxidizing material) is generated to produce oxidizing material containing a lot of HClO (a large amount of HClO and O3, and a small amount of H2O2, O, O2, etc.). It becomes possible.

이때, 급수관으로 공급되는 물은 주로 수도 수나 지하수 등이 될 수 있으나, 필요와 목적에 따라서는 다양한 수용액(증류수나 시약 용존수 용액 등)이 사용될 수 있다. 또한 이 수용액 또는 수중에 투입하는 첨가물(NaCl, KCl 등)은 종류와 필요 이온농도, 그리고 적용조건에 따라 다소 간의 차이가 있으나, 약 0.01%-1% 정도의 중량비로 투입하는 것이 효과적이고 경제적임을 실험결과 확인할 수 있었다.In this case, the water supplied to the water supply pipe may be mainly tap water or ground water, but various aqueous solutions (such as distilled water or reagent dissolved water solution) may be used depending on necessity and purpose. In addition, the additives (NaCl, KCl, etc.) added to this aqueous solution or water vary somewhat depending on the type, required ion concentration, and application conditions, but it is effective and economical to add them in a weight ratio of about 0.01% -1%. Experimental results were confirmed.

통상의 이온수 장치의 경우는 양전극 출수관과 음전극 출수관에서 통상 pH 4-6정도의 산성수와 pH 8-10정도의 알카리수가 배출되며, 주로 알카리수의 음용 목적으로 사용되고 있다.In the case of a conventional ionized water device, acidic water having a pH of about 4-6 and alkaline water having a pH of about 8-10 are usually discharged from the positive electrode discharge tube and the negative electrode discharge tube, and are mainly used for drinking alkaline water.

또한, 최근 일본에서 개발된 고농도의 산성 전해수 장치의 경우도 양전극(陽電極)을 티탄(Ti)위에 백금(Pt)을 피복(도금 등)한 평판형 전극을 이온교환 수지 양측에 설치하고 인가전압이 10-20v(전압이 20V이상이 되면 전극의 수명이 급격히 짧아진다.) 정도의 직류 또는 맥류를 사용하여 전해작용(약 3V이상에서 일어나는 전해작용 (electrolysis)의 원리만을 이용하는 통상의 이온수 장치와 동일 구조이며, 양과 음전극 출수관으로부터 pH 2-4 및 pH 10-12정도의 고농도의 이온수가 배출되게 되어 있다. 이 경우 pH 2-4의 강산성수장치가 살균소독 등의 목적으로 현재 개발 중에 있으나, 산성의 농도가 너무 높고, 강산화성물질(HClO)만 함유되고 오존은 거의 없기 때문에 오존수가 용이하게 적용할 수 있는 곳에서는 실적용이 안되는 등 많은 제한이 있게 되는 문제점이 있다.In addition, in the case of the highly concentrated acidic electrolyzed water developed in Japan recently, a flat plate electrode coated with platinum (Pt) on titanium (Ti) on both sides of the ion exchange resin is applied to the applied voltage. The normal ionized water device using only the principle of electrolysis (electrolysis that occurs at about 3 V or more) by using a direct current or a pulse current of about 10 to 20 volts (the voltage of the electrode exceeds 20 V). It has the same structure and high concentration of ionized water of pH 2-4 and pH 10-12 is discharged from the positive and negative electrode discharge pipes.In this case, a strong acidic water device of pH 2-4 is currently being developed for the purpose of sterilization and disinfection. Since the concentration of acid is too high, contains only strong oxidizing material (HClO) and there is little ozone, there is a problem that there are many limitations such as not being used in the place where ozone water can be easily applied. All.

⑤ 중성수 제조 수단⑤ Neutral water production means

본 발명 고농도 오존수 제조장치(다)의 경우 양전극 배출관(18)에서는 강산화성물질을 포함한 강산성수가 방출되어 종래 오존수 발생장치(가)의 경우 배출수인 오존수 와는 그 특성에 차이가 있게 된다. 즉, 종래 오존수 발생장치(가)의 배출수는 pH7인 반면에 본 발명 고농도 오존수 제조장치(다)의 배출수는 pH 2-4의 강산성수가 되어 실적용상 특성에 따라 장단점과 제한이 있을 수 있기 때문이다.In the high concentration ozone water production apparatus (C) of the present invention, the positive electrode discharge pipe (18) emits strong acidic water including a strong oxidizing material, and thus, in the case of the conventional ozone water generator (A), its characteristics are different from ozone water, which is the discharge water. That is, while the discharge water of the conventional ozone water generator (a) is pH7, while the discharge water of the high concentration ozone water production apparatus (C) of the present invention becomes a strong acidic water of pH 2-4, there may be advantages and disadvantages and limitations depending on the performance characteristics. .

따라서, 본 발명 고농도 오존수 제조장치(다)의 경우 이를 해결하기 위하여 제12도에서와 같이 영역 A로부터 배출되는 음 전극수(강 알카리수)(W_A)와 영역B에서 배출되는 양 전극수(강 산성수)(W_B)로 두 출수관(16)(18)으로부터 배출되는 강산성수와 강 알카리수를 중성수 제조 수단(M)에서 혼합시키는 방법을 적용함으로서 처음의 급수관(6)에서와 같은 pH7의 중성수(W_C)로 만들 수 있게 된다.Therefore, in the case of the high concentration ozone water production apparatus (C) of the present invention, the negative electrode water (strong alkaline water) W _A discharged from the area A and the positive electrode water discharged from the area B as shown in FIG. ) (W _B) to the two water outlet pipe (deionized of pH7 as in the first water supply pipe (6) of the by applying the method of mixing in deionized water producing means (M) for gangsanseongsu river alkaline water discharged from the 16) (18) (W _C ) can be made.

이와 같이 중성수(W_C)는 pH 7의 중성수가 되나, 이때 방전 및 전해에 의해 생성된 다량의 산화물질(주로 O₃, H₂O₂, HClO 등)은 제15도와 같이 다수 감소하나 상당량이 귿로 중성수 중에 남게 되어 살균 소독작용은 충분히 갖게 된다.(0.3ppm의 경우 대장균의 살균력은 10초간에 99.9%사멸) 이때 사용되는 중성수 생성수단으로는 단지 혼합조의 설치만으로도 되나, 목적과 필요에 따라 적절한 방법 등의 장치가 추가로 사용될 수도 있다. 즉 혼합하는 W_A또는 W_B의 량과 pH에 따라 W_C는 중성수 뿐만 아니라, 약산성수 또는 약 알카리성 수(水)로 pH를 임의로 조절시킬 수 있게 된다.As such, the neutral water (W _C ) becomes a neutral water of pH 7, but at this time, a large amount of oxides (mainly O ₃ , H ₂ O ₂ , HClO, etc.) generated by discharge and electrolysis are reduced in a large number as shown in FIG. This will remain in the neutral water, so that the sterilization and disinfection effect will be sufficient (in case of 0.3ppm, the bactericidal power of E. coli kills 99.9% in 10 seconds). The neutral water generating means used here is simply a mixing tank. Depending on the device, such as a suitable method may be further used. That is, according to the amount and pH of W _A or W _{B to be} mixed, W _C can arbitrarily adjust the pH to not only neutral water but also weakly acidic water or weakly alkaline water.

한편, 이와 같이 중성수(W_C)가 최종적으로 만들어지는 것은 본인의 특허 제544 50호 "액 중 오존발생장치"(92. 4. 24)에 의해 만들어지는 오존수와 동일한 기능과 작용효과가 얻어진다.On the other hand, the neutral water (W _C ) is finally produced by the same function and effect as the ozone water produced by my patent No. 544 50 "Ozone Generator in Liquid" (92. 4. 24) Lose.

즉, 상기 특허 제54450호 "액 중 오존발생장치"의 구조(가)는 본 발명의 오존수 제조장치(나)에서 이온 분리막(12)을 제거하면 구조적으로 완전히 동일구조가 되기 때문이며, 또한 본 발명의 고농도 오존수 제조자치(다)는 오존수 제조장치(나)를 더욱 개량한 것이기 때문이다.That is, the structure (a) of Patent No. 54450 "Ozone Generator in Liquid" is that when the ion separation membrane 12 is removed from the ozone water production apparatus (b) of the present invention, the structure is completely identical, and the present invention This is because the high concentration ozone water manufacturer value (c) is a further improvement of the ozone water production apparatus (b).

따라서, 본 발명의 오존수 제조장치(나)나 고농도 오존수 제조장치(다)는 본인의 특허 제54450호 "액 중 오존발생장치" 대신에 같은 기능 및 작용을 하게되어 같은 목적이나 응용분야에 동일하게 적용할 수 있게 됨은 물론, 배출수의 특성도 더욱 고농도의 오존수(다량의 O₃와 기타 O, H₂O₂, O₂등 포함)와 고농도의 강 산화물질 용존수(다량의 HClO와 O₃, 미량의 H₂O₂, O, O₂등)가 얻어지고 또한 pH 2-12사이의 임의의 값으로 조절하여 사용할 수도 있게 되는 매우 유용한 것이다.Accordingly, the ozone water production device (b) or the high concentration ozone water production device (c) of the present invention has the same function and function in place of my own patent No. 54450, "Ozone Generator in Liquid," which is the same for the same purpose or application. In addition to being able to be applied, the characteristics of the effluent are also higher concentrations of ozone water (including large amounts of O ₃ and other O, H ₂ O ₂ , O _2, etc.) and high concentrations of strong oxidizing dissolved water (large amounts of HClO and O ₃ , Trace amounts of H ₂ O ₂ , O, O _2, etc.) are obtained and can also be used to adjust to any value between pH 2-12.

이와 같이 개선된 본 발명 고농도 오존수 제조장치(다)는 수도수를 사용하는 경우 제13도와 같은 오존수 발생특성을 보여주며, 수도수에 미량의 소금을 혼합시키는 경우 제14도와 같이 매우 높은 강산화성물질 함유수가 제조 되며, 이는 종래 오존수 발생장치(가)에 의해 생성되는 것보다 각각 3배 및 15배의 강력한 초 고 농도수를 새성하게 되는 장점이 있을 뿐만 아니라, 제14도와 같이 초고농도의 이온수 즉, pH 2-3의 강산성수(W_B)와 pH 11-12의 강 알카리 수(W_A)와 그리고, 중성수(W_C)를 각각 분리 배출시킬 수 있게 된다.The improved high-concentration ozone water production apparatus (C) of the present invention exhibits ozone water generation characteristics as shown in FIG. 13 when tap water is used, and very high strongly oxidizing substances as shown in FIG. 14 when a small amount of salt is mixed with tap water. The containing water is produced, which not only has the advantage of generating three times and fifteen times stronger ultra-high concentration water, respectively, than that produced by the conventional ozone water generating device. In addition, strong acidic water (W _B ) at pH 2-3, strong alkaline water (W _A ) at pH 11-12, and neutral water (W _C ) can be discharged separately.

또한, 본 발명 고농도 오존수 제조장치(다)의 경우 급수관(6)에 통상의 Cl^-가 함유되지 않은 물을 급수함으로서 오존이 다량 함유된 오존수가 만들어지고, Cl^-가 많이 함유된 물(염수 등)을 급수함으로서 HClO와 O₃가 다량 함유된 강 산화물질 함유수가 얻어지게 되어 더욱 다양한 분야에의 실적용이 가능해진다.In the high concentration ozone water production apparatus (C) of the present invention, ozone water containing a large amount of ozone is made by supplying water not containing ordinary Cl ⁻ to the water supply pipe 6, and water containing a large amount of Cl ⁻ (salt water, etc.). ) Can be used to obtain a strong oxide-containing water containing a large amount of HClO and O ₃ can be used for performance in a variety of fields.

이렇게 하여 얻어진 중성수(W_C)는 살균소독, 탈취, 탈색, 강력한 산화작용 등을 이용하여 상하수 처리, 음용수 및 고도정수 제조시의 처리, 육류나 식품보관 및 살균처리, 농산물이나 어류의 설균처리, 사업폐수나 산업폐수 처리, 유해 유기 기체 처리, 농약대용, 그리고 제약이나 식품제조공정 중의 처리, 나아가 최근에는 의료기구(예, 의사나 본원관계자 및 식당 식품 제조자 등 손의 살균소독처리, 환자나 의사의 의류, 치과 구강살균소독 및 세척수 등)로서도 응용되는 등 여러 분야에 다양하고 폭넓게 사용 및 적용할 수 있다.The neutral water (W _C ) thus obtained is treated with water and sewage treatment, drinking water and highly purified water, sterilization of meat or food, sterilization of agricultural products or fishes using sterilization, deodorization, decolorization, strong oxidation, etc. Treatment of business or industrial wastewater, treatment of hazardous organic gases, substitution of pesticides, and treatment in pharmaceutical or food manufacturing processes, and more recently, medical devices (e.g. disinfection and disinfection of hands such as doctors, headquarters and restaurant food manufacturers, patients and It can be applied to various fields and applied to various fields such as doctor's clothing, dental oral disinfection and washing water).

또한, 이 중성수(W_C)중에는 급수관(6)으로부터 초기 투입된 다소의 첨가제 (KCl 또는 NaCl 등)가 모두 고전압 방전에 의해 분해되거나 전해 분리되어 이온화되어 없어지기 때문에 이들 첨가지로부터 야기 발생되는 문제점(염해 등)도 해결되기 때문에 더욱 다양하게 적용될 수 있다.In addition, some of the additives (KCl or NaCl, etc.) initially introduced from the water supply pipe 6 are decomposed by the high-voltage discharge or are electrolytically separated and ionized in the neutral water (W _C ), resulting from these additives. (Salt, etc.) can also be applied in a variety of ways because it is solved.

또한, 강산성수(W_B)는 여러 가지 세균의 살균소독은 물론이거니와 곰팡이, 이끼, 조류 및 해충이 구제애까지 사용할 수 있어서 이차 공해를 유발하지 않는 농약대용, 축산폐수의 살균처리, 탈취처리, 의료용(치과의 구강 살균 및 세척기, 위나 장 세척기, 병원의 세균 감염 벽 등) 등의 더욱 여러 분야에 다목적으로 적용이 가능해진다.In addition, strong acidic water (W _B ) is not only sterilization and disinfection of various bacteria, but also fungi, moss, algae and pests can be used to control pesticide substitutes that do not cause secondary pollution, sterilization of livestock wastewater, deodorization treatment, medical More versatile applications such as oral sterilization and washing of dental, gastric or intestinal washing, and bacterial infection walls of hospitals.

한편, 강 알카리수(W_A)는 특수 목적으로 사람이나 가축의 음용수나, 식물의 특수 재배용수(수경이나 관수 용 등)등으로도 적용될 수 있으며, 강산성수의 중화, 산성토질의 중화, 산성화된 양액 재배(수경재배 등)수의 중화 등이 용도로 사용될 수 있으며, 식물체의 발아 및 생장 촉진수 등 여러 목적으로 폭넓게 사용할 수 있게 된다.On the other hand, strong alkaline water (W _A ) can be applied to drinking water of humans or livestock for special purposes, or specially grown water for plants (eg hydroponic or irrigation), and neutralizing strong acidic water, neutralizing acidic soils, and acidified nutrient solution. Neutralization of the number of cultivated plants (hydroponic cultivation, etc.) may be used for the purpose, and it may be widely used for various purposes such as water for promoting germination and growth of plants.

그리고, 본 발명의 오존수 제조장치(나)와 본 발명 고농도 오존수 제조장치(다)의 경우 강 알카리 이온수(W_A)중에도 제13도와 제14도에서 나타냈듯이 다소의 산화물질(O₃, H₂O₂, HClO 등)을 미량 함유시킬 수도 있게 되어 살균수로서의 더욱 다 목적수로 적용할 수 있게 된다.In addition, in the ozone water production apparatus (b) of the present invention and the high concentration ozone water production apparatus (c) of the present invention, some oxides (O ₃ , H, as shown in FIGS. 13 and 14) are also found in the strong alkaline ionized water (W _A ). ₂ O ₂ , HClO, etc.) can also be contained in a small amount, so that it can be applied to the target water even more as sterilized water.

Claims

In a conventional underwater ozone water generator (A) in which electrodes are provided in a case (9) having a water supply pipe (6) and a discharge pipe (8), and a pulse voltage (Vps) is applied to the counter electrodes (1) and (3). In this case, the separator 12 is provided at the center of the case 9, and the positive electrode 13 and the negative electrode 11, which are mesh-shaped or three large, are disposed in parallel on the left and right sides of the separator 12, and the palladium is made of positive electrode material. (Pd) -containing platinum alloy (Pt + Pd), and the ozone water production apparatus by applying a pulse voltage (Vp) (Vpac) between the positive electrode 13 and the negative electrode 11 terminal (15) (17).

A pair of flat plate electrodes 21 and 23 are provided outside the positive electrode 13 and the negative electrode 11, and the pulse voltage Vpac ( High concentration ozone water production apparatus, characterized by having a means for applying Vp) (Vp _A ) (Vp _B ).

The method according to any one of claims 1 to 4, wherein a high voltage pulse having a rapid rise time of the pulse voltage is applied to the mesh electrodes 11, 13, and the plate electrodes 21, 23, and the pulse period is time-divided. An apparatus for producing high concentration ozone water, characterized by having alternating application means for controlling the sequence.

The counter electrode (21) (23) and the net electrode (11) (13) according to any one of claims 1 and 2 are composed of platinum (Pt + Pd) itself or alloyed with palladium (Pd). High concentration ozone water production apparatus, characterized in that the electrode material is entirely and partially coated on the surface.

The counter electrode (21) (23) and the net electrode (11) (13) according to any one of the preceding claims, wherein the coefficient of thermal expansion completely or partially covers the ferroelectric on a metal surface such as a ferroelectric. An apparatus for producing a high concentration of ozone water, characterized by filling a ferroelectric spherical body partially or entirely between electrodes (D, d).

The high-concentration ozone water according to any one of claims 1 to 2, which has a means for effectively generating pulse discharge and electrolytic action on the surfaces of the electrodes 11 and 12 by making the mesh or the three-piece large. Manufacturing equipment.

The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the two electrodes (11) and (13) are meshed or divided into three large formations, each containing a high concentration of ozone water or a high concentration of strong oxide-containing water between two narrow electrodes. High density ozone water production apparatus, characterized in that it has a means for allowing the high-density ions to flow out between the two electrodes (d).

The method according to claim 1, wherein the means for producing strong alkaline water (W _A ) and strong acidic water (W _B ) and mixed neutral water (W _C ) or weakly acidic and weakly alkaline water. High concentration ozone water production apparatus characterized by having.

The high concentration ozone water production apparatus according to claim 5, wherein the ferroelectric layer on the metal electrode is formed to be sharply uneven on the surface.