KR100760671B1 - 오존을 이용한 살균수 제조장치 - Google Patents

오존을 이용한 살균수 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오존을 이용한 살균수 제조장치로서, 살균수를 생성하기 위하여 물과 오존가스를 삼 단계에 걸쳐 혼합하는 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명에 따르는 오존을 이용한 살균수 제조장치는, 공급수 저장탱크, 압력펌프, 오존발생기, 인젝터, 제 1 살균수 저장탱크, 차압노즐, 제 2 살균수 저장탱크, 수중 오존농도 측정센서, 오존농도 조절기, 및 폐오존 소각기로 구성된다.
본 발명에 따르면, 살균수에 용해된 오존농도를 사용자가 직접 확인하여 다분야에서 살균처리를 할 수 있도록 오존농도를 직접 조절할 수 있고, 수중의 오존가스를 마이크로 입자로 혼합하여 수중용해 효율을 극대화시켜 소용량의 오존발생기로도 대규모 살균처리가 가능한 장치를 제공한다.
공급수 저장탱크, 압력펌프, 오존발생기, 인젝터, 제 1 살균수 저장탱크, 차압노즐, 제 2 살균수 저장탱크, 수중 오존농도 측정센서, 오존농도 조절기, 폐오존 소각기,

Description

오존을 이용한 살균수 제조장치 {Sterilizing Water Production Apparatus Using Ozone}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오존 살균장치의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1의 a를 구체적으로 보여주는 상세도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11: 공급수 저장탱크, 12: 압력펌프,
13: 오존발생기, 14: 인젝터,
15: 제 1 살균수 저장탱크, 16: 차압노즐,
17: 제 2 살균수 저장탱크, 18: 수중 오존농도 측정센서,
19: 오존농도 조절기, 20: 폐오존 소각기,
21: 급수부, 22: 스프링형 정밀용해기,
23: 배수부, 24: 공급수의 방향,
25: 고압부, 26: 1차 혼합부,
27: 오존가스 자흡방향, 28: 저압부,
29: 1차 혼합수의 압력방향, 30: 스프링형 정밀용해기의 인장력방향.
본 발명은 오존을 이용한 살균수 제조장치로서, 더욱 상세하게는, 살균수를 생성하기 위하여 공급수와 오존가스를 삼 단계에 걸쳐 혼합하는 살균장치에 관한 것이다.
최근에는, 산소에 대한 반응이 없는 많은 화학 혼합물을 산화시킬 수 있는 오존의 산화력으로 인해 수영장 물과 같은 염소에 의한 오염이 존재하는 곳의 살균, 소독과 비료나 세척제, 제초제, 살충제 등과 같은 오염물질의 산화와 철분, 망간의 제거, 음료수, 일반용수와 미네랄 워터의 살균처리, 폐수처리, 양어장 등과 같은 분야에 걸쳐 이용되고 있다.
표 1은 오존을 이용하는 일례로 대장균 및 각종 세균의 살균시험결과를 보여주는 표이다.
Figure 112006035128728-pat00001
표 1을 참조하면, 표 1에 사용된 오존의 평균주입량은 0.188ppm이고 오존살균 효과는 그램음성 세균류가 그램양성 세균류보다 더 탁월했다.
표 2는 오존을 이용하는 또 다른 일례로 오존처리에 의한 시간에 따라 농약성분 분해되는 실험의 결과를 보여주는 표이다.
Figure 112006035128728-pat00002
표 2와 같은 결과를 도출하기 위해 대부분의 농약을 실험하였으나 여기서는 유기계, 카바메이트(Carbamate)계 등 여러 계열의 농약 중 대표적인 한 품목만을 기재하였고, 실험에 사용한 오존발생장치 기종은 일본의 야나코사 제품(OLM-100형)이다. 또한, 표 2에서 설정한 실험환경으로는 오존의 평균주입속도는 2.87mg/분이고 반응 5분 후의 수중 오존농도는 리터당 0.2mg이다.
이렇게 살균과 산화 등에 유용한 오존을 발생시키기는 일반적인 방법은 산소를 포함하고 있는 공기의 흐름에 고압전기를 가하면, 이로 인해 발생하는 조용한 방전(Silent Discharge)이 공기중의 산소 일부를 오존으로 바꿔놓음과 동시에 자외선을 발생시키는 'Siem-ens Ozonizer' 방법을 사용한다.
다음의 표 3은 이렇게 생성된 오존의 주입률에 따른 용도를 보여주는 표이다.
Figure 112006035128728-pat00003
표 3을 참조하면, 오존을 처리대상수에 적절히 이용하기 위해서는 용존 오존율을 표 3과 같이 적절히 유지시켜야하나, 종래에는 오존수 내에 용해된 오존의 농도가 해당 용도에 적합한 농도인지를 측정하기 어려워 대강 사용하는 경우가 많았고, 물에 오존이 용해되어 살균수를 생성하는 과정에서도 오존 용해효율의 저하로 인해 오존발생기의 용량이 무리하게 증대되어 설치비용이 과다하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 점에 착안하여 창출된 것으로서, 살균수 내의 오존농도를 사용자가 직접 확인하여 다분야에서 살균소독 및 산화처리를 할 수 있도록 오존농도를 직접 조절할 수 있으며, 공급수와 오존가스를 마이크로 입자로 혼합하여 오존의 수중용해 효율을 극대화시켜 소용량의 오존발생기로도 대규모 살균처리가 가능한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오존을 이용한 살균수 제조장치에 따르면, 오존을 물에 용해시켜 살균하는 장치에 있어서,
물을 저장하는 공급수 저장탱크, 공급수 저장탱크에서 물을 인젝터로 공급하기 위한 압력펌프, 압력펌프에서 물을 공급받아 오리피스 현상에 의한 압력차로 오존발생기에서 생성된 오존가스를 흡입하여 1차 혼합하는 인젝터, 1차 혼합수를 스프링형 정밀용해기의 내부로 공급받아 1차 혼합수의 압력과 스프링형 정밀용해기의 외부 인장력 차에 의해 2차 혼합하는 제 1 살균수 저장탱크, 제 1 살균수 저장탱크에서 2차 혼합수를 공급받아 마이크로 차압노즐에 의해 분사혼합하는 차압노즐이 내설되고, 저장된 3차 혼합수 내의 오존농도를 측정하는 수중 오존농도 측정센서가 내설되어, 3차 혼합수를 살균처에 공급하는 제 2 살균수 저장탱크, 수중 오존농도 측정센서에서 측정된 오존농도정보에 의해 오존의 생성량을 조절하는 오존농도 조절기가 내장되어 오존을 발생시키는 오존 발생기, 및 제 2 살균수 저장탱크에서 발생하는 폐 오존가스를 흡입하여 탈기한 후 외부로 방출하는 폐오존 소각기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 제 1 살균수 저장탱크는 1차 혼합수를 급수받는 관의 내경보다 넓은 면적의 원형 외부면에 관이 접합하여 1차 혼합수가 스프링형 정밀용해기의 내부로만 공급되도록 접합부에 원형의 통로가 형성되어 스프링형 정밀용해기의 좌측선단에 부착된 급수부와 급수부에서 급수된 1차 혼합수가 더 이상 진행하지 못하도록 원형으로 밀폐되어 스프링형 정밀용해기의 우측선단에 부착된 배수부 및 내부는 비어있어 1차 혼합수를 공급받고, 외부는 밀폐된 나선형태의 스프링 형상으로 감겨져 배수부에 의해 진행을 방해받은 1차 혼합수의 트러블에 의해 밀폐된 나선형태로 감긴 접합면에 틈이 생겨 틈으로 1차 혼합수와 오존가스를 재혼합하여 방출하도록 형성된 스프링형 정밀용해기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 이상과 같은 구성요소 들을 포함하여 이루어진 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부 도면을 통하여 보다 구체적으로 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오존 살균장치의 구성을 보여주는 개략도이고, 도 2는 도 1의 a를 구체적으로 보여주는 상세도이다.
도 1을 참조하면, 오존 살균장치는 공급수 저장탱크(11), 압력펌프(12), 오존발생기(13), 인젝터(14), 제 1 살균수 저장탱크(15), 차압노즐(16), 제 2 살균수 저장탱크(17), 수중 오존농도 측정센서(18), 오존농도 조절기(19), 및 폐오존 소각기(20)로 구성된다.
즉, 상기 공급수 저장탱크(11)는 오존가스와 혼합되어 살균수를 생성하기 위한 물인 공급수를 저장하는 곳이며, 상기 압력펌프(12)는 압력조절이 가능하고 공급수 저장탱크(11)에 저장된 공급수를 펌핑하여 인젝터(14)로 보내는 역할을 하며, 상기 인젝터(14)는 오존발생기(13)에서 생성된 오존가스와 상기 공급수를 1차 혼합시키는 역활을 하게 된다.
즉, 도 2에 의하면, 압력펌프(12)가 부호 24로 표시한 화살표 방향으로 인젝터(14)에 공급수를 펌핑하면, 고압부(25)와 저압부(28)에 비해 좁은 반경의 1차 혼합부(26)에 의해 오리피스(Orifice) 현상이 발생한다. 이에 따라, 고압부(25)에서는 높은 수압이 걸리고, 이 수압이 상부로 작용할 때 1차 혼합부(26)는 오리피스 현상으로 인해 오존 발생기(13)로부터 오존가스를 부호 27로 나타낸 자흡방향(27) 으로 흡입하고, 흡입된 오존가스는 공급수와 1차 혼합용해되어 1차 혼합수가 생성되나, 이 1차 혼합수에는 물에 잘 용해되지 않는 오존의 특성으로 인해 상당부분의 오존가스가 용해되지 않은 채로 함께 존재하게 된다.
이렇게 용해되지 않은 오존가스가 상당부분 존재하는 1차 혼합수는 고압부(25)의 수압보다 낮은 수압의 저압부(28)를 경유하여 용해되지 않은 오존가스를 재차 용해시키기 위해 1차 혼합수의 압력방향(29)으로 제 1 살균수 저장탱크(15)로 보내지게 된다.
상기, 제 1 살균수 저장탱크(15)의 급수부(21)는 1차 혼합수를 급수하도록 1차 혼합수가 급수되는 관과 연결되는 원형의 통로가 형성되고, 또한 상기 통로 외에 1차 혼합수가 누출되지 않도록 밀폐된 원형의 막을 가진다. 급수부(21)로 급수된 1차 혼합수는 더 이상 진행하지 못하도록 원형의 막으로 밀폐되어 형성된 배부부(23)에 의해 더이상 진행하지 못하고, 스프링형 정밀용해기(22) 내부에서 트러블이 발생하게 된다. 상기 스프링형 정밀용해기(22)의 외부는 나선형태의 스프링형상으로 밀폐되어 감긴 형상으로 1차 혼합수가 급수되지 않을 때에는 외부와 밀폐되는 구조이고, 내부는 1차 혼합수가 공급되도록 비어 있는 구조를 지닌다. 또한 스프링형 정밀용해기(22)의 좌측선단에는 급수부(21)가 부착되며, 우측선단에는 배수부(23)가 부착된다.
상기 트러블은 스프링형 정밀용해기(22)의 인장력보다 약 5% 높은 1차 혼합수의 압력에 의해 스프링형 정밀용해기(22)의 나선형태로 감긴 스프링 사이에 틈을 생기게 하는데 그 틈으로 1차 혼합수와 오존가스가 우윳빛과 같은 마이크로 거품형 태로 변하여 화살표와 같이 혼합방출된다. 이러한 혼합방출 과정을 통해 1차 혼합수 속에 오존가스가 재용해되어 2차 혼합수가 생성되어 제 1 살균수 저장탱크(15)에 저장되어 제 2 살균수 저장탱크(17)로 보내진다.
바람직하게, 나선형태로 감긴 스프링형태의 스프링형 정밀용해기(22)는 인장 스프링을 사용하여야 하며, 재질은 STS 316A로서 재료의 굵기와 길이 그리고 원형의 크기와 열처리 방법은 사양에 따라 다르다.
바람직한 일례로, 공급수의 양이 145LPM, 고압부(25)의 압력이 3.5kg/cm2, 오존가스 자흡방향(27)으로 자흡되는 오존가스의 량이 2LPM, 저압부(28)의 압력이 2.5kg/cm2, 스프링형 정밀용해기(22)의 인장력이 2.3kg/cm2라면 스프링형 정밀용해기(22)를 구성하는 나선형의 스프링은 굵기가 3.5t(여기서, t=thickness, 1t = 1mm), 규격은 외경 32φ*145L로 설계되고 펌프의 양정은 온양정 3.5kg/cm2인 것이 바람직하다.
여기서 양정은 물을 퍼올리는 높이를 지칭하는 것으로서, 온양정은 펌프 흡입배관의 입구에서 펌프 흡입구까지의 길이와 펌프 흡입구에서 토출구 높이를 합한 것이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 1차 살균수 저장탱크(15)에서 생성된 2차 혼합수는 제 2 살균수 저장탱크(17)로 진행되어 그 내부의 미세한 마이크로 노즐들을 갖춘 차압노즐(16)에 의해 2차 혼합수와 오존가스가 혼합분사되어 3차 혼합수로 생성된다.
제 2 살균수 저장탱크(17)의 내부에 저장된 3차 혼합수에 녹아있는 오존의 농도가 용도에 적절한지를 측정하기 위해 수중 오존농도 측정센서(18)가 설치되는데, 이에 의해 측정된 오존농도정보는 오존 발생기(13) 내의 오존농도 조절기(19)로 전송되어 분석되고, 이 분석정보에 의해 오존농도 조절기(19)는 오존의 농도가 과다하면, 오존 발생기(13)에서 생성되는 오존가스의 양을 줄이고 오존의 농도가 부족하면 오존 발생기(13)에서 생성되는 오존가스의 량을 늘린다.
또한, 제 2 살균수 저장탱크(17) 내의 상층에는 여전히 용해되지 않은 오존가스들이 존재하므로, 이러한 폐 오존들은 폐오존 소각기(20)로 흡수탈기시킨 후 대기중으로 방출한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 오존을 이용한 살균수 제조장치의 실시예가 구성된다. 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따른 오존을 이용한 살균수 제조장치는, 살균수 내의 오존농도를 사용자가 직접 확인할 수 있어 다분야에서 살균처리를 할 수 있도록 오존농도를 직접 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 수중의 오존가스를 마이크로 입자로 혼합하여 수중용해 효율을 극대화시켜 소용량의 오존발생기로도 대규모 살균처리가 가능한 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 오존을 물에 용해시켜 살균하는 장치에 있어서,
    상기 물을 저장하는 공급수 저장탱크(11); 상기 공급수 저장탱크(11)에서 물을 인젝터(14)로 공급하기 위한 압력펌프(12); 상기 압력펌프(12)에서 물을 공급받아 오리피스 현상에 의한 압력차로 오존발생기(13)에서 생성된 상기 오존가스를 흡입하여 1차 혼합하는 인젝터(14); 상기 1차 혼합수를 스프링형 정밀용해기(22)의 내부로 공급받아 상기 1차 혼합수의 압력과 스프링형 정밀용해기(22)의 외부 인장력 차에 의해 2차 혼합하는 제 1 살균수 저장탱크(15); 상기 제 1 살균수 저장탱크(15)에서 2차 혼합수를 공급받아 마이크로 차압노즐에 의해 분사혼합하는 차압노즐(16)이 내설되고, 저장된 3차 혼합수 내의 오존농도를 측정하는 수중 오존농도 측정센서(18)가 내설되어, 상기 3차 혼합수를 살균처에 공급하는 제 2 살균수 저장탱크(17); 상기 수중 오존농도 측정센서(18)에서 측정된 오존농도정보에 의해 오존의 생성량을 조절하는 오존농도 조절기(19)가 내장되어 오존을 발생시키는 오존 발생기(13); 및 상기 제 2 살균수 저장탱크(17)에서 발생하는 폐 오존가스를 흡입하여 탈기한 후 외부로 방출하는 폐오존 소각기(20)로 구성되는 것을 특징으로 하는 오존을 이용한 살균수 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 살균수 저장탱크(15)는 1차 혼합수를 급수받는 관의 내경보다 넓은 면적의 원형 외부면에 상기 관이 접합하여 1차 혼합수가 상기 스프링형 정밀용해기(22)의 내부로만 공급되도록 접합부에 원형의 통로가 형성되어 상기 스프링형 정밀용해기(22)의 좌측선단에 부착된 급수부(21)와 상기 급수부(21)에서 급수된 상기 1차 혼합수가 더 이상 진행하지 못하도록 원형으로 밀폐되어 상기 스프링형 정밀용해기(22)의 우측선단에 부착된 배수부(23) 및 내부는 비어있어 상기 1차 혼합수를 공급받고, 외부는 밀폐된 나선형태의 스프링 형상으로 감겨져 상기 배수부(23)에 의해 진행을 방해받은 1차 혼합수의 트러블에 의해 밀폐된 나선형태로 감긴 접합면에 틈이 생겨 상기 틈으로 1차 혼합수와 오존가스를 재혼합하여 방출하도록 형성된 스프링형 정밀용해기(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존을 이용한 살균수 제조장치.
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