KR100678489B1

KR100678489B1 - 산소수 제조장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100678489B1
Application number: KR1020050065140A
Authority: KR
Inventors: 권혁윤; 이기영; 아키오 도쿠우미
Original assignee: 케미코아 주식회사; 비고가부시키가이샤
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2007-02-02
Also published as: WO2007037583A1; DE112006001896T5; KR20070010498A; CN101218181A; JP2007021472A; WO2007037583A8

Abstract

산소수 제조장치 및 그 방법이 개시된다.

상기 본 발명에 따른 산소수 제조장치는 공급된 압축공기로부터 산소를 분리하는 산소발생수단; 및 상기 산소발생수단으로부터 발생한 산소를 공급받아 물에 용해시키는 접촉막;을 구비한다.

상기 산소수 제조장치 및 그 방법은 산소를 고효율 및 고농도로 용존시키면서도 오염을 억제할 수 있고, 상당기간 고농도의 산소를 유지할 수 있는 산소수를 간단한 공정에 의해 제조할 수 있게 된다.

산소수 제조장치, 산소수 제조방법

Description

산소수 제조장치 및 그 방법 {Apparatus for preparing oxygen dissolved water and process for preparing oxygen dissolved water}

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 산소수 제조장치의 개략적인 시스템을 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 분리막의 일예 및 구현원리를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 흡착법의 일구현예를 나타내는 개략도이다.

도 4는 본 발명에 따른 접촉막의 구현원리를 나타내는 개략도이다.

<도면에 사용된 부호의 간단한 설명>

1: 접촉막 2: 산소발생수단

3: 2헤드 압축기 4: 산소수통

5: 공급수 우회밸브 6: 수압 측정장치

7: 공급산소 압력계 8: 압축공기 압력계

9: 배출산소 조절밸브 10: 배출질소 조절밸브

11: 산소수 유량 측정기

12: 용존산소 측정장치

본 발명은 산소수 제조장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 산소를 고효율 및 고농도로 용존시키면서도 오염을 억제할 수 있고 상당기간 고농도의 산소를 유지할 수 있는 산소수 제조장치 및 간단한 공정만으로 고농도의 산소를 용존시킬 수 있는 산소수 제조방법을 제공한다.

사람이 섭취하는 일반적인 음용수로는 수돗물, 정수물, 자연수, 끓인 물, 증류수 등이 있다. 최근 건강을 중요시하는 사회분위기가 성숙되면서 깨끗하면서도 건강한 물을 찾고자 하는 많은 시도가 증가되고 있으며, 이에 따라 수돗물보다는 정수물, 자연수 등에 대한 선호도가 점점 증가하는 추세이다. 그러나 정수물은 필터 등을 통과하면서 몸에 유익한 미네랄 성분 등이 제거되고, 용존산소의 양도 급격히 저하된다는 문제가 있고, 자연수의 경우에도 환경 오염에 대한 불신으로 인하여 선호도에 비해 그 사용량은 많지 않은 형편이다. 증류수나 끓인 물은 특히 용존산소가 모두 증발되어 없는 상태이므로 인체에 산소를 전혀 공급할 수 없게 된다.

물 속에 존재하는 용존산소는 인체의 혈중 산소 농도를 증가시킬 수 있으며, 이와 같은 혈중 산소 농도의 향상은 인체의 신진대사를 활발하게 하는 기능을 수행하여 인체를 보다 건강하게 하는데 도움을 주게 된다. 특히 호흡기관의 기능 부실, 피부의 호흡기능상실, 산소의 과도한 사용으로 인한 산소 부족은 세포의 기능부실을 유발하여 각종 질병의 원인이 되거나 심지어는 사망에 이르게까지 될 수 있다고 알려져 있다.

따라서 물 속에 존재하는 용존산소의 양을 증가시키기 위한 다양한 시도가 이루어져 왔으며, 이와 같은 산소수를 제조하는 종래기술로는 미세기포를 이용하는 산기방식으로 기체-액체 접촉 면적을 증대시켜 용해율을 높이는 브로워 방식과, 압력을 높이는 가압방식, 이젝터 원리를 이용한 분산 방식 등이 알려져 있다. 이들 중 가압방식은 과포화개념에서 용해효율을 높일 수는 있으나, 일반인에게는 고압을 적용하여 구동해야 하는 어려움이 있으며, 브로워 방식과 이젝터 방식 등은 산소가 물에 용해되기 전에 기포를 통해 상부로 부상하여 손실되므로 산소의 용해효율이 낮아지므로 고농도 과포화 용존 산소수를 제조하기에는 미흡한 면이 있다.

특히 흡착제를 사용하여 발생된 산소를 물속에 용존시키는 흡착법의 경우, 흡착제의 사용으로 인하여 흡착제의 분진이 발생하게 되므로 인체에 유해한 흡착제 분진이 물속에 용존되는 경향이 있으며, 이러한 분진을 제거하기 위해 별도의 각종 필터 혹은 수조를 구비하는 등의 복잡한 구성이 요구되므로 경제적으로 바람직하지 않다는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고농도 및 고품질의 산소수를 제조하기 위한 산소수 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 제조장치를 이용한 산소수의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

공급된 압축공기로부터 산소를 분리하는 산소발생수단; 및

상기 산소발생수단으로부터 발생한 산소를 공급받아 물에 용해시키는 접촉막;을 구비하는 산소수 제조장치를 제공한다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 산소발생수단 및 접촉막으로서는 다공성막 또는 비다공성막이 바람직하다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 산소발생수단 및 접촉막으로서는 중공사형 또는 평막형이 바람직하다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 산소 발생수단은 흡착법 또는 분리막법을 채용한다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 산소수 제조장치는 공기를 공급받아 이를 산소발생수단에 공급하는 제1 헤드 및 상기 산소발생수단에 진공을 걸어주어 분리된 발생산소의 순도를 증가시킴과 동시에 이를 상기 접촉막에 가압하에 공급하는 제2 헤드를 포함하는 2헤드 압축기를 더 구비한다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 산소수 제조장치는 공기를 공급받아 이를 산소발생수단에 공급하는 압축기 및 상기 산소발생수단에 진공을 걸어주어 분리된 발생산소의 순도를 증가시킴과 동시에 이를 상기 접촉막에 가압하에 공급하는 진공펌프를 더 구비한다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 산소수 제조장치는 제조된 산소수를 저장하는 산소수통을 더 구비하며, 여기에는 산소수 유량측정기 및/또는 용존산수 측정장치가 장착될 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 산소발생수단 및 접촉막을 항균처리할 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 공급수의 전단 또는 후단에 자외선 램프 혹은 항균스펀지를 설치하여 항균처리할 수 있다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

공기를 압축하여 산소 발생 수단에 공급하는 단계;

상기 산소 발생 수단으로부터 분리된 산소를 접촉막에 공급하는 단계; 및

접촉막에 물을 공급하여 산소를 용해시키는 단계;를 포함하는 산소수 제조방법을 제공한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 산소수 제조장치의 개략적인 시스템이 도시되어 있다.

본 발명에 따른 산소수 제조장치는 기본적으로 공급받은 공기로부터 산소를 발생시키기 위한 산소 발생 수단(2) 및 상기 산소 발생수단으로부터 공급된 고농도의 산소를 물과 접촉시켜 용해시키는 접촉막(1)을 구비하고 있다.

본 발명에서 사용되는 산소발생수단(2)으로서는 종래 알려져 있는 산소 발생수단을 제한 없이 사용할 수 있으나, 예를 들어 흡착법 또는 분리막법 등을 사용할 수 있다. 상기 흡착법의 경우 흡착제의 사용으로 인하여 필연적으로 분진이 발생하여 이를 제거하는 별도의 수단을 요구하였으나, 본 발명에서는 이와 같은 흡착제를 채용하는 흡착법을 사용하더라도 후에 산소를 물에 용해시키는 수단인 접촉막(2)에서 자연적으로 분진이 여과될 수 있어 별도의 분진 제거 장치가 필요하지 않게 되므로 흡착제를 사용하는 흡착법이라도 아무런 제한 없이 자유롭게 이용할 수 있게 된다.

이와 같은 흡착법의 기본원리는 도 3에 나타낸 바와 같이 분자체와 같은 흡착제로 충진된 흡착탑을 압축공기가 고압상태로 통과하면서 선택도가 높은 성분인 질소 등은 우선 흡착하게 되고, 선택도가 낮은 산소는 통과시켜 흡착탑 외부로 배출시키게 된다. 압축기를 통해 압축된 공기는 흡착력의 증가 또는 수분의 제거를 위해 필요에 따라 냉각될 수 있으며, 냉각된 공기는 두 개의 흡착탑 중 하나에 인입되며, 공기 중의 질소분자는 흡착력의 차이에 따라 산소분자보다 먼저 흡착된다. 흡착탑 내의 흡착제가 상기 질소 분자에 의해 포화되면 이를 감지한 전자 제어 장치에 의해 솔레노이드 밸드가 작동되어 다른 흡착탑으로 압축공기가 이송되며, 이와 동시에 질소가스로 포화된 흡착탑은 재생을 위하여 퍼징에 의한 탈착단계를 수행하여 배출질소 조절밸브(10)를 통해 배출되게 된다. 이러한 과정을 반복하여 산소를 연속적으로 생산할 수 있게 된다. 이러한 반복과정은 매 수십초 간격으로 이루어지며 흡착제는 연속해서 흡/탈착을 반복하게 된다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 산소 발생수단(2)으로서 상기 흡착법 외에 분리막법을 사용할 수 있다. 이와 같은 분리막은 다공성 또는 비다공성의 기체 분리막으로 평판형 및 중공사형 중에서 선택될 수 있다.

분리막법의 기본원리를 예로 들면, 막을 투과하는 여러 기체 혼합물 중의 각 기체 성분의 투과도 차이에 기인한 것을 들 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이 분리막에 공급되는 압축공기는 산소 및 질소를 포함하는 다양한 기체 혼합물로 이루어져 있으며, 이와 같은 기체 혼합물은 분리막의 한쪽 면과 접촉하여 기체 성분들 중의 최소한 한 성분이 선택적으로 투과된다. 막에 의해 선택적으로 투과되는 기체 성분은 기체 혼합물 중 적어도 하나 이상의 기체 성분보다 더 빠르게 통과해야 한다. 상대적으로 투과되지 못한 기체 성분들은 기체 혼합물 중 하나 이상의 성분들보다 더 느리게 막을 투과해야 한다. 이러한 원리에 의해서 기체 혼합물은 선택적으로 투과된 기체가 많은 흐름과 투과되지 못한 기체 성분들이 많은 흐름 두가지로 분리된다. 따라서 기체 혼합물을 적절하게 분리하기 위해서는 특정 기체 성분에 대해 높은 투과선택성을 갖는 막 형성물질이 선택되어야 한다.

혼합 기체를 선택적으로 분리, 농축하기 위하여 일반적으로 기체 분리막은 표면의 치밀한 분리층과 하부의 다공성 지지체로 이루어지는 비대칭 구조를 가지는 것이 바람직하다. 특정 막 형성물질에 대하여 혼합 기체의 선택적 분리 능력은 분리층의 치밀함 정도에 따라 달라지며, 선택적으로 분리된 기체의 흐름량은 분리층의 두께 및 비대칭 막의 하부 구조인 다공성 지지체의 다공성 정도에 따라 달라진다. 혼합기체를 선택적으로 분리하기 위해서는 분리층의 표면에 가급적 결함이 없어야 하며, 기공 크기가 5Å 이하인 것이 좋다. 아울러 높은 기체 투과도를 얻기 위하여 분리층은 가능한 한 얇아야 하는데 이것은 기체 투과도가 유효막 두께에 반비례하기 때문이다. 분리층을 선택적으로 통과한 기체 흐름에 대한 저항을 최소화하기 위하여 비대칭막의 하부 구조는 되도록 다공성 구조를 갖는 것이 좋다. 그 형 태로서는 중공사형, 평막형 등으로 제조할 수 있다.

상기 분리막 혹은 흡착제 등의 산소 발생수단(2)에 의하여 발생한 산소는 접촉막(1)으로 이동하여 물과 접촉함으로써 용해되는 과정을 거치게 된다. 본 발명에 다른 상기 접촉막(1)의 구조는 액체를 관의 외부로 혹은 내부로 통과시킬 수 있으며, 이때 반대쪽에서 농축된 산소를 공급하여 용해시키게 된다. 상기 접촉막(1)을 통해 상기 산소 발생수단(2)으로부터 발생된 산소가 유입되며, 이 때 기포를 발생하지 않고 이는 상기 접촉막(1)을 통과한 산소가 확산에 의해 물과 같은 액체에 용해된다는 것을 의미한다. 본 발명에서는 이와 같은 접촉막(1)을 사용함으로써 분자단위의 산소를 물 속에 용존시켜 간단하게 용존산소의 함량을 증가시키고 용존시간도 증가시킬 수 있게 할 수 있게 된다. 특히 종래기술에서 사용되어 온 분사기의 설치, 용기의 압력강화, 용기의 온도 저하 등이 요구되지 않는다는 장점을 갖게 된다.

상기 접촉막(1)의 경우 접촉면적 및 유속의 영향 등을 고려할 때 액체의 흐름을 관 내부로 하는 것이 외부로 하는 것보다 더 바람직하며, 접촉막(1)의 길이가 길면 효율이 감소하는 경향이 있어 지나치게 길게 형성하지 않는 것이 바람직하다. 상기 접촉막(1)은 액체와 접촉하는 표면적을 늘리기 위하여 주름진 구조로 형성하는 것이 또한 바람직하다. 또한 다공성 혹은 비다공성 모두 가능하며, 기체의 확산을 보다 적절히 유도하기 위해서는 비다공성막이 바람직하다. 그 형태로서는 중공사형, 평막형 등으로 제조할 수 있다. 또한 그 재질로서는 폴리설폰, 폴리설폰복합물, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 테프론, 실리콘, 폴리테트라플루오르에틸렌 및 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 막을 사용할 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 접촉막(1)에는 한쪽 말단을 통하여 물과 같은 액체가 유입되는 바, 이 때 그 배관 중 일부에 수압측정장치(6)를 장착하여 수압을 측정함으로써 지나치게 과도한 수압이 가해지는 경우 우회밸브(5)를 통하여 유입수를 배출시킴으로써 항상 적절한 수압의 물이 상기 접촉막(1)으로 유입되도록 할 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 산소발생수단(2)에 압축공기를 공급하기 위해서 별도의 압축기 및 진공펌프를 사용할 수 있다. 즉 상기 산소 발생수단(2)에 공기를 압축하여 공급하는 압축기 및, 상기 산소발생수단으로부터 발생되는 산소에 진공을 걸어 고순도의 산소 발생을 유도하고 이를 상기 접촉막(1)에 공급하는 진공펌프를 별도로 구비할 수 있다.

이와 다른 방법으로서 본 발명에서는 공기를 공급받아 이를 압축하여 얻어지는 압축공기를 공급하는 제1 헤드 및, 상기 산소 발생수단으로부터 발생하는 산소에 진공을 걸어 더욱 고순도의 산소를 발생시킴과 동시에 이를 상기 접촉막에 가압하에 공급하는 제2 헤드를 구비하는 2헤드 압축기(3)를 사용하는 것이 이들을 별개로 사용하는 것과 비교하여 보다 바람직하다. 왜냐하면 이와 같은 2헤드 압축기(3)는 가압과 진공을 동시에 사용할 수 있어 저압운전에 의해서도 하나의 압축기로 압력차를 최대한 유발하여 산소 발생수단(2) 및 접촉막(1)에 압축공기 및/또는 농축산소 공급을 동시에 가능하게 함으로써 상기 산소발생수단(2)으로부터 고농도의 산 소 발생을 가능하게 하고, 이것이 가압하에 접촉막(1)을 통과함으로써 상기 산소 발생수단(2)에서 발생된 농축산소보다 약 10% 정도 더 높은 순도를 갖는 산소를 발생시키며, 이 고순도의 산소가 단분자의 형태로 물에 용해될 수 있게 한다. 또한 하나의 압축기만을 사용함으로써 사용되는 전력의 양을 감소시킬 수 있으며, 구동시 소음 발생의 정도를 감소시킬 수 있어 바람직하다.

본 발명의 일구현예에 따르면 상기 2헤드 압축기(3)의 제1 헤드의 출력부에는 압력계(8)를 장착하여 상기 산소발생수단(2)으로 공급되는 압축공기의 압력을 측정함으로써 적절한 압력을 유지할 수 있으며, 제2 헤드의 출력부에도 압력계(7)를 장착하여 상기 산소발생수단(2)으로부터 발생한 농축산소의 압력을 측정함으로써 적절한 압력을 유도할 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면 상기 본 발명에 따른 산소수 제조장치는, 산소수통(4)을 더 구비할 수 있으며, 이는 상기 접촉막(1)으로부터 배출된 산소수를 저장하는 역할을 수행할 수 있게 된다. 이와 같은 산소수통(4)은 산소수 유량측정기(11) 및/또는 용존산소 측정장치(12)를 구비하여 상기 산소수 발생 시스템의 구동을 제어하는 역할도 수행하게 된다. 즉 산소수 공급이 과도한 경우 상기 산소수 유량 측정기(11)가 이를 감지하여 산소수 생성 시스템을 정지시키며, 부족한 경우에는 이를 다시 구동시키게 된다. 특히 용존산소 측정장치(12)에 의해 용존산소의 함량을 측정함으로써 목적하는 용도에 따라 적절한 산소의 함량을 갖도록 상기 시스템을 자동 제어장치에 의해 적절히 제어할 수 있게 할 수 있다.

이와 같은 용존산소 측정장치(12)로서는 일반적으로 사용되고 있는 산소 센 서를 아무런 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 갈바닉형이 있다. 상기 갈바닉형은 전기 화학식 산소센서로 귀금속 전극에서 환원반응이 일어나며 이때 접촉된 산소 농도에 따라 환원전류가 발생되는 연료 전지 방식의 센서로서 상온의 온도 범위 내에서 사용될 수 있는 대표적인 산소 센서로서 PPM 단위의 저농도 산소 분석용으로 많이 이용된다.

이와 같은 산소수통(4)은 특히 정수기와 같은 장치에서 더욱 유용하게 적용될 수 있다. 즉 산소수통(4)에 산소수를 저장한 후, 이를 적절한 방법을 통해 냉각 혹은 가온시켜 제공할 수 있게 되므로 편리해진다. 산소수는 인간이 섭취하는 용도인 것이 대부분인 만큼, 가급적 정수하는 것이 바람직한 바, 상기 산소수 제조장치, 즉 접촉막(1)에 공급되기 전에 공급수를 정수하는 것이 바람직하다. 산소수를 제조한 후 정수하는 경우 용존산소가 다양한 필터에 의해 제거될 수 있어 바람직하지 않다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 산소수에 세균이 번식하지 않도록 상기 제조장치에 항균처리를 하는 것이 바람직하며, 상기 산소발생수단(2), 접촉막(1), 하우징, 산소수통(4) 및 배관 등을 광촉매, 예를 들어 TiO₂, WO₃, ZnO, SiC, CdS 등으로 처리하거나, 은나노입자로 처리하여 항균성을 부여할 수 있으며, 공급수의 공급과정에서 자외선 살균처리 혹은 항균 스펀지를 통과시켜 항균처리할 수 있다. 혹은 산소수통 자체에 자외선 램프를 조사하여 항균처리하는 것도 가능하다. 이와 같은 항균처리에 의해 상기 산소수의 안전성 및 안정성이 더욱 증가하게 된다.

본 발명에 따른 산소수 제조 공정을 그 공정 순서에 따라 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선 2헤드 압축기(3)의 제1 헤드를 통하여 압축된 공기는 산소발생수단(2), 예를 들어 흡착탑 혹은 분리막에 공급되어 고농도의 산소를 발생시키며, 산소를 제외한 나머지 기체 성분들, 예를 들어 질소 등은 조절밸브(10)을 통해 외부로 배출된다. 상기 산소 발생수단(2)에 의해 분리된 고농도 산소는 상기 2헤드 압축기(3)의 제2 헤드를 통한 진공에 의해 더욱 고순도의 산소로 형성되어 가압하에 접촉막(1)의 한쪽 말단으로 투입된다. 투입된 고농도의 농축 산소는 상기 접촉막(1)의 다른 말단으로 유입된 물과 같은 액체와 접촉막 상에서 확산에 의해 접촉하여 용해된다. 산소가 고농도로 용해된 산소수는 산소수통(4)으로 유입되며, 산소수통(4)의 일측에 부착된 산소수 유량 측정기(11)에 의해 위와 같은 순환과정은 적절히 제어된다. 또한 상기 산소수통(4)의 일측에 부착된 용존산소 측정장치(12)에 의해 상기 산소의 함량도 적절히 제어될 수 있다.

이와 같은 공정에 의해 생성된 산소수는 정수기에 사용되어 음용수로서 이용될 수 있으며, 술과 같은 주류, 아이스크림과 같은 빙과류, 음료수 등의 원료로서 이용될 수 있다. 특히 고품질의 산소를 고농도로 물속에 용존시킬 수 있으므로 체내에 원활하게 산소공급이 가능한 보다 유용한 건강한 산소수를 사용자에게 제공하는 효과가 있다.

이하에서는 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

도 1에 도시한 바와 같은 산소수 제조장치를 제조하였다. 우선 2헤드 압축기(3)의 제1 헤드를 통해 산소발생 분리막(2)(비다공성 폴리설폰복합막, 직경 48mm * 길이 182mm, 유효막 면적 0.58m²)에 1kg/cm²의 압축공기를 가하고, 다른 하나의 헤드인 제2 헤드를 통해 상기 산소발생 분리막(2)에서 발생한 농축산소를 진공 400mmHg의 진공으로 당겨 약 42%의 산소 순도를 가지는 농축산소를 접촉막(1)(비다공성 폴리설폰복합막, 직경 70mm * 길이 232mm, 유효막 면적 1.58m²)에 압축하여 가하였다. 이 때 접촉막에 가해지는 수압이 1.5kg/cm² 이상일 때는 우회밸브를 사용하여 유량을 조절하였다.

용존산소량은 실험온도 25℃, 농축산소 공급압력 1Kg/cm²에서 용존산소 측정기(Maxtec사 제조)로 측정하여 34mg/L을 얻었으며, 25℃에서 압력에 따른 변화는 하기 표 1과 같고, 시간에 따른 용존산소의 변화는 하기 표 2와 같다.

압력 (Kg/cm²)	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.4
용존산소량 (mg/L)	14	19	24	29	34	38	41

시간 (분)	5	10	15	20	25	30
용존산소량 (mg/L)	34.0	33.0	32.7	32.5	32.4	32.4

상기 표 1 및 표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같은 본 발명에 따른 산소수 제조장치는 접촉막의 사용으로 인하여 분자단위의 산소를 물속에 용존시켜 간단하게 용존율 증가 및 용존시간 증가가 가능해지므로 산소수를 보다 고효율로 제조할 수 있게 된다. 또한 일반적으로 산소를 발생시키기 위해 2kg/cm² 이상의 압력을 가해야 하나 본 발명에서는 2헤드 압축기를 사용하여 약 1kg/cm² 전후의 가압과 진공을 동시에 사용할 수 있어 저압운전에 의해서도 하나의 압축기로 압력차를 최대한 유발하여 산소발생 및 접촉막에 농축산소 공급을 동시에 할 수 있게 하므로 전력소모량을 줄이고, 구동시 소음을 감소시킬 수 있다.

특히 일반적인 수돗물의 경우 상온에서 용존산소량이 6 내지 10mg/L에 불과하며, 종래의 방법은 산소 용존율을 높이기 위해 분사기 설치, 용기의 압력 강화, 용기의 온도 저하 등의 방법을 취하나 본 발명은 별도의 산소용존 장치 없이 용존산소량이 14 내지 41mg/L, 혹은 그 이상의 산소수를 공급할 수 있다. 결과적으로 본 발명에 따른 산소수 제조장치를 사용할 경우 기존의 부가설비에 적용시 산소용존율 증가 뿐만 아니라 용존시간을 길게 하는 것이 가능하다.

또한 수온의 감소시 산소의 용존율을 더욱 높일 수 있을 뿐 아니라 용량에 따라 분리막 및 접촉막의 면적을 넓혀 사용자가 사용하기에 간편한 산소수 공급장치를 제공할 수 있게 된다.

또한 기체분리막의 특성상 공급측의 압력을 1kg/cm² 이상으로 높일 경우 또는 진공도를 높일 경우 산소의 순도가 높아짐에 따라 상온, 상압에서도 용존 산소량은 70mg/L 이상으로 올려 고농도의 산소를 음용하는 것이 가능해진다. 아울러 기존의 산소수 정수기에서는 장치내에 물이 체류됨에 따른 균의 번식이 우려되나 본 발명은 이러한 문제를 멸균기능을 부여하여 극복할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 산소수 제조장치는 접촉막을 채용하여 분진 발생의 우려가 없고, 산소의 용존율 및 용존 시간이 개선된 산소수를 제공하는 것이 가능하며, 2헤드 압축기를 채택함으로써 저전력 및 저소음으로 고효율로 산소수를 제조할 수 있으며, 본 발명에 따른 산소수 제조 장치 및 제조방법에 의해 얻어진 산소수는 정수기 등에 활용되어 다양한 음용수를 제공할 수 있으며, 빙과류, 음료수, 주류 등에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

공급된 압축공기로부터 산소를 분리하는 산소발생수단;

상기 산소발생수단으로부터 발생한 산소를 공급받아 물에 용해시키는 접촉막; 및

공기를 공급받아 이를 산소발생수단에 공급하는 제1 헤드;와 상기 산소발생수단에 진공을 걸어주어 분리된 발생산소의 순도를 증가시킴과 동시에 이를 상기 접촉막에 가압하에 공급하는 제2 헤드;를 포함하는 2헤드 압축기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 산소발생수단 및 접촉막이 다공성막 또는 비다공성막인 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 산소발생수단 및 접촉막이 중공사형 또는 평막형인 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 산소 발생수단이 흡착법 또는 분리막법을 채용한 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.
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제1항에 있어서, 공기를 공급받아 이를 산소발생수단에 공급하는 압축기 및 상기 산소발생수단에 진공을 걸어주어 분리된 발생산소의 순도를 증가시킴과 동시에 이를 상기 접촉막에 가압하에 공급하는 진공펌프를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.
제1항에 있어서, 접촉막을 거쳐 얻어진 산소수를 저장하는 산소수통을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.
제7항에 있어서, 상기 산소수통의 일측에 산소수 유량측정기 및 용존산소 측정장치 중 적어도 어느 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.
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