KR100799663B1

KR100799663B1 - 오존을 이용한 살균수 제조장치

Info

Publication number: KR100799663B1
Application number: KR1020070014483A
Authority: KR
Inventors: 이배성
Original assignee: 이배성
Priority date: 2007-02-12
Filing date: 2007-02-12
Publication date: 2008-01-30

Abstract

본 발명은 오존을 이용한 살균수 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기액(氣液) 혼합 이젝터(ejector)를 이용하여 수중에 다량의 오존을 혼입시키고, 상기 이젝터에 이어 가압펌프와 기액 와류탱크를 설치하여 고압상태에서 수중에 용해된 오존의 산화력을 증진하여 OH 라디칼의 생성을 촉진하므로서, 빠른 시간 내에 연속적으로 강력한 살균기능을 갖는 살균수를 제조하는 장치에 관한 것이다.

오존, 살균수, OH 라디칼, 기액혼합 이젝터

Description

오존을 이용한 살균수 제조장치{Apparatus for preparing sterilized water by using ozone}

도 1은 본 발명에 따른 살균수 제조장치의 구성도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 ; 흡입펌프 20 ; 이젝터(ejector)

30 ; 오존발생기 40 ; 제1 가압펌프

50 ; 기액(氣液) 와류탱크 54 ; 오존 처리필터

57 ; 원뿔형 격판 60 ; 제2 가압펌프

잘 알려진 바와 같이, 오존(O₃)은 산소의 삼원소 동소체로서 여러 가지 면에서 산소와 비슷한 성질을 갖는다. 하지만, 산소에 비하여 월등히 뛰어난 살균력으로 각종 유해물질을 분해 및 제거하는 기능을 발휘하기 때문에 오존을 이용한 폐수 처리장치 또는 공기 정화장치들이 다양하게 개발되어 있다. 또한, 오존은 물에 잘 녹지 않는 수불용성 기체이지만, 수중에 강제로 오존을 용해시킨 소위 '오존수' 는 그 자체가 강력한 살균력을 가지며, 이러한 오존수는 식용이나, 가습기용, 주방세척용 등으로 일상생활에서 널리 사용되고 있다.

한편, 오존은 물과 융합하여 수산기(OH^-), 즉 'OH 라디칼(OH radical)'을 생성하는데, 상기 OH 라디칼은 지구상에 존재하는 거의 모든 오염물질들을 화학적으로 분해 또는 제거하는 기능을 갖는 것으로 알려져 있다. 특히, OH 라디칼은 오존 보다 훨씬 강력한 살균 및 제독기능을 가지면서도 오존과 달리 인체에는 무해한 천연물질이다. 그래서 최근에는 강제로 OH 라디칼을 생성시킨 소위 'OH 라디칼수'를 개발하는 장치들이 다양하게 소개되어 있고, OH 라디칼수는 식용, 가습용, 공기정화용, 주방살균용, 오폐수 처리용, 표백용, 축산용, 미용, 의료용 등으로 폭넓게 사용되고 있다.

이와같이 상기 오존이나 OH 라디칼은 각종 오폐수 등에 포함된 오염물질을 분해 및 제거하는 기능을 가지며, 동시에 오염물질이 포함되지 않은 오존수나 OH 라디칼수는 그 자체가 살균, 탈취 및 표백기능을 갖는다. 이하, 본 발명에서는 이 러한 오존수와 OH 라디칼수를 편의상 '살균수'로 통칭한다.

종래에도 오존이나 OH 라디칼을 이용한 오폐수 처리방치 및 살균수 제조장치들이 다양하게 개발되어 있다. 예컨대, 국내 공개특허 제10-2004-49470호(공개일자; 2004.06.12.)에는 일정한 분량의 물이 저장된 살균수 제조실과, 살균수 제조실 내에 자외선을 조사하는 자외선 램프와, 살균수 제조실 바닥에 비치된 광촉매와, 살균수 제조실에 각각 오존과 과산화수소를 공급하는 2개의 파이프로 이루어진 멸균수 제조장치가 소개되어 있다. 상기 멸균수 제조장치에서는 살균수 제조실에 저장된 물이 자외선과 오존에 의해서 직접 살균될 뿐 아니라, 상기 오존과 과산화수소 및 광촉매에 의해서 각각 OH 라디칼이 발생되어 이 OH 라디칼이 역시 강력한 살균기능을 발휘하는 것으로 기술되어 있다.

그러나 상기와 같은 제조장치에서는 오존이 물에 거의 녹지 않기 때문에 오존에 의한 살균효과를 기대하기 힘들고, 자외선과 광촉매에 의해서 생성되는 OH 라디칼의 양도 아주 부족하기 때문에 이를 산업적으로 활용하기에는 제반 성능이 크게 부족한 문제가 있었다.

상기 제조장치 이외에도 물에 대한 오존의 용해도를 높이고, 동시에 OH 라디칼의 생성을 촉진시키는 방법으로서, 예컨대 에어펌프를 이용하여 물탱크 내에 오존을 강제 주입시키는 수중 폭기 방식, 물을 고속으로 뿜어주는 이젝터(ejector)에 오존 공급관을 연결하여 물의 유속에 의해서 오존가스가 물에 저절로 흡입되도록 하는 이젝터 혼합 방식, 그리고 물탱크 내에 오존을 강제 주입하면서 모터로 교반 날개를 회전시켜 오존의 용해도를 높여주는 강제 교반 방식 등이 제안되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 방법들 역시 오존의 용해도나 OH 라디칼의 생성량이 부족하고, 이를 증가시키지 위해서는 전체적인 구조나 장치에 있어서 대형 설비가 필요하며, 특히 종래의 방법들은 대부분 배치(Batch)식 이기 때문에 이를 가정용으로 사용하거나, 가습기나 휴대용 분무기 등에 적용하기는 곤란한 문제점이 있었다.

이와같이 오존은 물에 잘 녹지 않는 수불용성 기체이기 때문에 다량의 오존을 용해시키기 위해서는 가압조건이 필요하다. 그런데 이젝터를 통해서 기체상태의 오존과 액체상태의 물을 혼합하면, 이젝터에서 토출되는 기액(氣液)) 혼합물은 압력이 급격히 소실된다. 그래서 본 발명에서는 상기 이젝터 다음에 가압펌프를 설치하여 상기 이젝터에서 소실된 압력을 보상해 주는 기액 가압 용해장치를 개발하여 본 발명에 이르게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 비교적 간단하고 콤팩트한 설비로서 수중에 다량의 오존을 용해시키고, 나아가 오존의 산화력을 증진하여 OH 라디칼의 생성을 촉진하므로서, 빠른 시간 내에 연속적으로 강력한 살균능력을 갖는 살균수를 제조하는 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 살균수 제조장치는, 급수관에 설치된 흡입펌프와; 상기 흡입펌프의 배출관에 연결되어 내경이 좁은 노즐부를 통해서 물을 고속으로 토출하는 이젝터와; 오존 공급관을 통해서 상기 이젝터와 병 렬로 연결되어 이젝터에 오존가스를 공급하는 오존발생기와; 상기 이젝터에 직렬로 연결되어 상기 이젝터에서 토출되는 기액 혼합물을 가압하는 제1 가압펌프와, 상기 제1 가압펌프에서 토출되는 기액 혼합물을 노즐을 통해서 수직으로 상향 분출하며, 상단에는 배기밸브가 설치되고, 하단에는 배액밸브가 설치된 기액 와류탱크; 상기 배액밸브에 연결된 제2 가압펌프;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 좀더 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1의 구성도에 나타낸 바와 같이, 흡입펌프(10)와 이젝터(20)와 오존발생기(30)와 제1 가압펌프(40)와 기액 와류탱크(50) 및 제2 가압펌프(60)로 이루어진다.

먼저 흡입펌프(10)은 급수관(11)에 설치되고, 급수관(11)을 통해서 공급되는 물을 가압하여 배출관(12)으로 배출한다.

이젝터(20)는 상기 배출관(12)에 연결되고, 내경이 좁은 노즐부(21)를 통해서 물을 고속으로 토출한다. 이때, 상기 배출관(12)과 노즐부(21)의 크기는 내경의 비율이 10 : 4의 비율을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한 상기 노즐부(21)의 바깥둘레에는 후방이 폐쇄된 원통형 중공부(22)를 형성하는 것이 바람직하다.

오존발생기(30)는 오존 공급관(31)을 통해서 상기 이젝터(20)와 병렬로 연결되어 이젝터(20)에 오존가스를 공급한다. 상기 오존 공급관(31)은 상기 원통형 중공부(22)에 연결된다. 그리고, 본 발명에서 오존발생기(30)는 코로나 방전을 이용 한 오존발생기 등 공지에 사용되고 있는 오존발생기 중 어느 것을 사용해도 좋다.

제1 가압펌프(40)는 상기 이젝터(20)의 전방에 직렬로 연결되어 상기 이젝터(20)에서 토출되는 기액 혼합물을 가압 배출시켜 준다.

기액 와류탱크(50)는 내부 중앙에 분사노즐(51)이 설치되고, 하단 일측에는 배액밸브(52)가 설치되며, 상단에는 배기밸브(53)가 설치되어 있는 밀폐된 공간으로서, 상기 배기밸브(53)에는 오존 처리필터(54)가 설치된다. 그리고, 상기 와류탱크(50) 내부에는 상단 중앙에 분출공(55)이 형성되고, 그 주변에는 통수공(56)이 형성된 원뿔대 형상의 원뿔형 격판(57)이 설치된다. 상기 노즐(51)은 상기 분출공(55)과 연통되도록 분출공(55) 하단에 설치된다.

마지막으로 제2 가압펌프(60)는 상기 와류탱크(50)의 배액밸브(52)에 연이어 설치된다.

이하, 본 발명의 살균수 제조장치에 대한 작용 및 효과를 설명한다.

외부로부터 급수관(11)을 통해서 공급된 물은 흡입펌프(10)와 배출관(12)을 통해서 이젝터(20)로 공급된다. 이젝터(20)로 공급된 물은 내경이 좁은 노즐부(21)를 통과하면서 유속이 급격히 빨라지고, 원통형 중공부(22)는 압력이 급격히 낮아진다.

한편, 오존발생기(30)에서는 오존가스를 생성하고, 이 오존가스는 오존 공급관(31)을 통해서 이젝터(20)의 원통형 중공부(22)로 연결된다. 이때, 상기 원통형 중공부(22)는 압력이 매우 낮은 상태이기 때문에 오존가스는 자연히 원통형 중공 부(22) 속으로 빨려 들어와서 상기 노즐부(21)를 통과하는 물과 혼합되어 기액 혼합물을 형성한다.

이어 상기 기액 혼합물은 상기 이젝터(20)에 직렬로 연결된 제1 가압펌프(40)로 공급된다. 제1 가압펌프(40)는 상기 기액 혼합물이 이젝터(20) 통과하면서 소실된 압력을 보상하여 고압 생태의 기액 혼합물을 와류탱크(50)로 토출한다.

기액 와류탱크(50)에서는 고압의 기액 혼합물이 와류탱크(50) 중앙의 분사노즐(51)과 분출공(55)을 통해서 상향 분출된다. 상기 기액 혼합물은 와류탱크(50)의 내벽 주위로 다시 흘러내린 다음, 통수공(56)을 통해서 원뿔형 격판(57) 밑으로 흘러내려 저장된다. 원뿔형 격판(57) 밑에 저장된 기액 혼합물 중에서 물에 용해되지 않은 오존가스는 노즐(51)을 통해 분사되는 기액 혼합물과 함께 분출공(55)을 통해서 다시 상향 분출되는 와류현상을 일으킨다. 이러한 과정은 모두 고압환경에서 진행되며, 오존가스는 급속히 물속으로 용해되고, 일부 오존은 물과 융합하여 OH 라디칼을 생성하면서 멸균수가 제조된다.

한편, 상기 기액 와류탱크(50) 내에서 용해되지 못한 오존가스는 자연히 와류탱크(50)의 상단 공간을 차지하게 되고, 배기밸브(53) 및 오존처리 필터(54)를 통해서 정제 분해된 다음 밖으로 배출된다. 그리고, 상기 원뿔형 격판(57) 밑에 저장된 멸균수는 배액밸브(52)를 통해서 배출된다.

상기 배액밸브(52)에는 제2 가압펌프(60)가 설치되어 있어서 멸균수를 다시 가압하여 오존의 산화 및 OH 라디칼의 생성을 촉진한다. 상기 제2 가압펌프(60)를 통과한 살균수는 필요에 따라 가습기(도시하지 않음)로 공급되어 실내 공기 정화 및 가습용으로 사용할 수도 있고, 정수기(도시하지 않음)에 연결하여 식용이나 주방용으로 사용할 수도 있으며, 분무기(도시하지 않음)에 연결하여 축사나 하수구 살균 및 소독용으로 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명의 살균수 제조장치는 별다른 구조변경 없이 그대로 각종 오폐수를 정화하는 장치로 사용할 수도 있다. 즉, 급수관(11)을 통해서 본 발명의 살균수 제조장치에 각종 오폐수를 공급하면, 상기 오존과 OH 라디칼에 의해서 상기 오폐수에 포함된 각종 오염물질들이 분해 및 살균되는 효과를 얻게 된다. 이와같이 본 발명의 살균수 제조장치를 오폐수 처리용이나 공기 정화용 등으로 용도로 사용하는 것 역시 본 발명의 권리범위에 속한다.

본 발명에 따른 살균수 제조장치는 비교적 간단하고 콤팩트한 설비로서 수중에 다량의 오존을 용해시키고, 오존의 산화력을 가속화하여 OH 라디칼의 생성을 촉진하므로서, 빠른 시간 내에 연속적으로 강력한 살균능력을 갖는 살균수를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 살균수 제조장치는 별다른 구조변경 없이 오폐수 처리용이나 공기 정화용 등의 용도로도 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

급수관(11)에 설치된 흡입펌프(10)와;

상기 흡입펌프(10)의 배출관(12)에 연결되어 내경이 좁은 노즐부(21)를 통해서 물을 고속으로 토출하는 이젝터(20)와;

오존 공급관(31)을 통해서 상기 이젝터(20)와 병렬로 연결되어 이젝터(20)에 오존가스를 공급하는 오존발생기(30)와;

상기 이젝터(20)에 직렬로 연결되어 상기 이젝터(20)에서 토출되는 기액 혼합물을 가압하는 제1 가압펌프(40)와;

상기 제1 가압펌프(40)에서 토출되는 기액 혼합물을 분사노즐(51)을 통해서 수직으로 상향 분출하며, 하단에는 배액밸브(52)가 설치되고 상단에는 배기밸브(53)가 설치된 기액 와류탱크(50)와;

상기 배액밸브(52)에 연결된 제2 가압펌프(60); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 살균수 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 이젝터(20)의 노즐부(21)의 바깥둘레에는 후방이 폐쇄된 원통형 중공부(22)가 형성되어 있고, 이 원통형 중공부(22)에 상기 오존 공급관(31)이 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 살균수 제조장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기액 와류탱크(50)에는 내부 공간을 상하로 구분하는 원뿔형 격판(57)이 설치되고, 이 원뿔형 격벽(57)의 돌출된 중앙 상단에는 분출공(55)이 형성되며, 그 주변에는 통수공(56)이 형성된 것을 특징으로 하는 살균수 제조장치.