KR100854139B1 - 용존 오존 분해 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 오존수 중의 용존 오존을 효율적으로 분해 처리하는 것이다.
케이스(2) 내에 제1 분해탑(30)과 제2 분해탑(40)을 설치한다. 제1 분해탑(30)은 급수구(21)에 연통하는 유로관(31)과, 유로관(31) 내에 고정한 조절판(35)과, 유로관(31) 내에 설치한 자외선 투과 재료로 이루어지는 보호관(32)과, 보호관(32) 내에 수용되는 자외선 램프(33)를 구비하고, 유로관(31) 내를 흐르는 오존수를 조절판(35)에 충돌시켜 체류를 일으켜, 자외선 램프(33)로부터 발광되는 광 에너지로 오존수 중의 용존 오존을 분해한다. 한편, 제2 분해탑(40)은 유로관(31)과 배수구(22)에 연통하는 서브 탱크(41)이고, 자외선 분해로 생성된 활성 래디컬과 오존의 연쇄 반응을 일으켜, 유로관(31)으로부터 유출한 용액 중의 용존 오존이 보다 많이 분해되도록 한다.

Description

용존 오존 분해 장치{OZONOLYSIS APPRATUS}
도 1은 실시예 1의 용존 오존 분해 장치의 구성을 도시하는 외관도로서, a는 정면도, b는 좌측면도, c는 배면도이다.
도 2는 도 1의 장치의 내부 구조를 도시하는 종단면도이다.
도 3은 도 1의 장치에서의 분해탑의 구성을 도시하는 확대도로서, a는 정면도, b는 A-A선 단면도, c는 B-B선 단면도, d는 조절판의 분해도, e는 로드의 분해도이다.
도 4는 도 3의 조절판의 변형예를 도시하는 분해도이다.
도 5는 도 1의 장치에서의 분해탑의 고정 구조를 도시하는 부분 단면도이다.
도 6은 실시예 2의 용존 오존 분해 장치의 구성을 도시하는 외관도로서, a는 정면도, b는 좌측면도, c는 배면도이다.
도 7은 도 6의 장치의 내부 구조를 도시하는 종단면도이다.
도 8은 실시예 3의 용존 오존 분해 장치의 구성을 도시하는 외관도이다.
도 9는 실시예 4의 용존 오존 분해 장치의 구성을 도시하는 단면도로서, a는 병렬 접속의 예, b는 직렬 접속의 예를 도시하는 도면이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1, 1-2, 1-3, 1-4 : 용존 오존 분해 장치
2 : 케이스 3 : 컨트롤러부
4 : 터치 패널 5 : 비상 정지 스위치
6 : 수전 램프 7 : 전원 접속 단자대
8 : 배기팬 9 : 누전 브레이커
11 : 전원 제어 기판 12 : 분해탑용 드레인 배관
13 : 배트용 드레인 배관 14 : 앞문
15 : 장착편 21 : 급수구
22 : 배수구 23 : 조인트
24 : 보강 커버 30 : 제1 분해탑
31 : 유로관 32 : 보호관
33 : 자외선 램프 34 : 덮개
35 : 조절판 36 : 로드
40 : 제2 분해탑 41 : 서브 탱크
50 : 급수관 51 : 급수구
60 : 배수관 61 : 배수구
70 : 연결관
본 발명은, 주로 반도체 제조 프로세스나 액정 기판 제조 프로세스에서 사용 한 오존수의 폐액(廢液) 시에, 오존수 중에 용존되어 있는 오존을 분해할 목적으로 이용되는 용존 오존 분해 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 제조 프로세스의 웨이퍼 처리 공정에서, 실리콘 웨이퍼 표면에 부착된 유기물을 제거하기 위해서, 예컨대 순수 중에 오존 가스를 용해시킨 오존수를 사용하여 세정이 행하여지고 있다. 오존수의 산화력은 대단히 강하여, 약품을 섞지 않아도 유기물을 확실히 제거할 수 있는 반면, 세정 후의 오존수를 그대로 폐액하면, 각종 설비의 배관을 부식해버린다. 따라서, 사용이 끝난 오존수를 폐액할 때에는, 오존수 중에 용존하고 있는 오존을 분해하여, 순수로 되돌린 후에 배수할 필요가 있다. 그래서 종래에는, 오존수 중의 용존 오존을 분해하는 방법으로서, 예컨대 본 출원인이 앞서 출원한 용존 오존 분해 장치를 이용하고 있었다(하기의 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] 일본국 실용신안 등록 제3068405호 공보
상기 문헌에 개시된 장치는, 용존 오존의 분해에 자외선을 이용한 것으로, 케이스 내에 오존수가 흐르는 유로관을 설치하고, 이 유로관의 외주에 복수 개의 자외선 램프를 배치한 구조이다. 그리고, 유로관 내에 오존수를 흐르게 하고, 자외선 램프로부터 발광되는 자외선을 오존수에 조사하여, 오존수 중의 용존 오존을 분해하도록 되어 있다.
그러나, 이 종래의 용존 오존 분해 장치는, 유로관 내의 오존수에 자외선을 효율적으로 조사하기 위해서 고가의 자외선 램프를 복수 개 설치한 것이어서, 장치의 제조 코스트가 높아진다는 문제가 있었다. 또한, 대유량이나 고농도의 오존수 를 분해 처리하는 경우에는, 유로관의 사이즈를 크게 하고 자외선 램프의 개수를 늘릴 필요가 있어, 장치가 대형화되고 비용이 더 높아지게 된다는 문제도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 장치의 대폭적인 비용 인상을 초래하는 일 없이, 또한 가급적 콤팩트한 설계로, 대유량이나 고농도의 오존수를 효율적으로 분해 처리할 수 있도록 한 용존 오존 분해 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본원의 제1 발명은, 급수구로부터 케이스 내의 분해탑으로 오존수를 유입시켜, 그 분해탑에서 오존수 중의 용존 오존을 분해하고, 분해 후의 액체를 배수구로부터 유출하는 용존 오존 분해 장치로서, 상기 분해탑은, 상기 급수구에 연통한 입구와 상기 배수구에 연통한 출구를 가지는 유로관과, 상기 유로관 내를 흐르는 오존수의 흐름을 조절하는 수류 조절 기구와, 상기 유로관 내에 설치되고, 석영 등의 자외선 투과 재료로 구성된 보호관과, 상기 보호관 내에 수용되고, 상기 유로관 내를 흐르는 오존수에 자외선을 조사하는 자외선 램프를 구비하고, 상기 수류 조절 기구는, 상기 유로관 내에 원반의 일부를 절결한 형상의 조절판을 배치하여, 상기 유로관 내를 흐르는 오존수의 진로를 부분적으로 차단한 구조인 것을 특징으로 한다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위해서, 본원의 제2 발명은, 급수구로부터 케이스 내의 제1 및 제2 분해탑으로 오존수를 유입시켜, 각각의 분해탑에서 오존수 중의 용존 오존을 분해하고, 분해 후의 액체를 배수구로부터 유출하는 용존 오존 분해 장치로서, 상기 제1 분해탑은, 상기 급수구에 연통한 입구를 가지는 유로관과, 상기 유로관 내를 흐르는 오존수의 흐름을 조절하는 수류 조절 기구와, 상기 유로관 내에 설치되고, 석영 등의 자외선 투과 재료로 구성된 보호관과, 상기 보호관 내에 수용되고, 상기 유로관 내를 흐르는 오존수에 자외선을 조사하는 자외선 램프를 구비하고, 상기 제2 분해탑은, 상기 유로관의 출구에 연통한 입구와 상기 배수구에 연통한 출구를 가지고, 상기 유로관 내를 통과한 액체를 일시적으로 저류하는 서브 탱크로서, 상기 수류 조절 기구는, 상기 유로관 내에 원반의 일부를 절결한 형상의 조절판을 배치하여, 상기 유로관 내를 흐르는 오존수의 진로를 부분적으로 차단한 구조인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발명과 제2 발명에 관해서, 상기 수류 조절 기구의 일례로서, 상기 유로관 내에 원반의 일부를 절결한 형상의 조절판을 배치하여, 상기 유로관 내를 흐르는 오존수의 진로를 부분적으로 차단함으로써, 유로관 내를 흐르는 오존수의 흐름을 조절할 수 있다. 또한, 상기 급수구를 상기 배수구보다도 낮은 위치에 설치함으로써, 수위 상승을 이용하여 분해탑 내에서의 오존수의 체류 시간을 버는 것도 가능하다.
또한, 상기 제1 발명과 제2 발명에 관하여, 상기 유로관의 주위에, 상기 자외선 램프로부터 조사되는 자외선을 차단하고, 또한 상기 유로관 내를 흐르는 오존수의 내압을 견딜 수 있는 강도를 구비한 보강 커버를 장착하여도 된다. 이 경우, 상기 보강 커버에는 상기 유로관을 투과한 자외선을 반사하는 내면 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보호관이 파장 200∼300㎚의 자외선을 투과하는 재료로 구성되어 있으면, 보호관을 투과한 자외선이 유로관 내의 오존수에 확실하게 조사되어, 오존의 분해 효율이 향상된다.
또한, 플루오르화수소산 수용액이 혼합된 산성 오존수를 분해 처리하는 경우, 플루오르화수소산은 석영을 침식해버리므로, 상기 보호관은 사파이어로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또, 상술한 용존 오존 분해 장치를 유닛화하여도 된다. 예를 들어 각 장치의 급수구를 1개의 급수관에 병렬 접속하는 동시에, 각 장치의 배수구를 1개의 배수관에 병렬 접속함으로써, 보다 대유량의 오존수에 대응할 수 있다. 또한, 각 장치의 배수구를 이웃의 장치의 급수구에 순차 직렬 접속해가고, 선두의 장치의 급수구를 1개의 급수관에 접속하는 동시에, 최후미의 장치의 배수구를 1개의 배수관에 접속함으로써, 보다 고농도의 오존수를 분해 처리하는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명의 상세에 관해서, 첨부 도면을 참조하면서 실시예를 들어 설명한다.
[실시예 1]
도 1은 실시예 1의 용존 오존 분해 장치의 구성을 도시하는 외관도, 도 2는 장치의 내부 구조를 도시하는 단면도, 도 3은 장치 내의 분해탑의 구성을 도시하는 확대도, 도 4는 조절판의 변형예를 도시하는 분해도, 도 5는 분해탑의 고정 구조를 도시하는 부분 단면도이다.
본 실시예의 용존 오존 분해 장치(1)는, 예를 들어 반도체 제조 프로세스의 웨이퍼 처리 공정에서, 실리콘 웨이퍼 표면의 유기물을 세정할 때에 이용한 오존수를 분해 처리하고, 분해 후의 순수를 배수하는 장치로서 사용된다. 그 사용예로는, 오존 발생기에 접속한 세정 장치의 후단에 이 용존 오존 분해 장치(1)를 접속하고, 본 장치(1)의 후단에 순수 재생 시스템 등을 접속함으로써 순수 리사이클 시스템을 구축하는 것이 가능하다.
우선, 용존 오존 분해 장치(1)의 개략을 설명하면, 도 1에 도시하는 바와 같이 케이스(2)의 위에 컨트롤러부(3)가 재치되어 있고, 컨트롤러부(3)에 설치된 터치 패널(4)을 조작함으로써, 케이스(2)에 내장된 전원 제어 기판(11)을 통하여 오존수의 분해 처리가 제어된다. 컨트롤러부(3)의 정면에는 터치 패널(4) 외에, 비상 정지 스위치(5)와 수전(受電) 램프(6)가 설치되고, 배면에는 전원 접속 단자대(7), 배기 팬(8), 및 누전 브레이커(9)가 설치되어 있다. 한편, 케이스(2)의 내부에는 오존수의 분해 처리를 행하는 분해탑이 설치되는 동시에, 케이스(2)의 배면 아래쪽에 급수구(21)를 개구하고, 배면 위쪽에 배수구(22)를 개구하여 급수구(21)가 배수구(22)보다도 낮은 위치에 설정된다. 또한, 12는 케이스(2)내에 설치된 분해탑용의 드레인 배관, 13은 케이스(2) 내의 바닥면에 설치된 배트용의 드레인 배관이다.
다음으로, 용존 오존 분해 장치(1)의 내부 구조를 자세히 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이 케이스(2)의 내부에는 오존수 중의 용존 오존을 분해하기 위한 분해탑이 설치되지만, 본 실시예에서는, 이하에 설명하는 2개의 분해탑을 복합시킨 구조를 채용하고 있다.
[제1 분해탑]
도 2에서 30으로 도시하는 것이 제1 분해탑이다. 제1 분해탑(30)은, 오존수에 자외선을 조사하여 오존 분해를 행하는 「자외선 조사식」의 분해탑이고, 유로관(31), 보호관(32), 및 자외선 램프(33)를 구비하여 구성된다. 유로관(31)은 케이스(2)의 내부에 가로 방향으로 설치되고, 그 양단을 덮개(34)에 의해서 밀폐하고, 배면 측의 덮개(34b)에 입구(31a)를 개구하는 동시에 유로관(31)의 정면 측 상단에 출구(31b)를 개구해 둔다. 또한, 유로관의 입구(31a)는 급수구(21)에 연통하고, 유로관의 출구(31b)는 후술하는 서브 탱크의 입구(41a)에 연통하고 있다. 급수구(21)와 유로관(31), 유로관(31)과 서브 탱크(41)는 각각 액 누설되지 않도록 새니터리 클램프 조인트, 플랜지 조인트, 유니온 조인트 등의 조인트(23)로 연결하여, 시일성을 높이고 있다. 또, 유로관(31)과 덮개(34)는 오존수에 접액하기 때문에, 약품에 대한 내성이 우수한 4플루오르에틸렌 수지(PTFE)로 구성되어 있다. 또한, 접액 부분에만 한정하여 불소 수지 가공을 실시하여도 좋다.
유로관(31) 내의 중심에는 이것보다도 소직경의 보호관(32)이 설치되어 있고, 보호관(32)은 양단의 덮개(34, 34)에 의해서 지지되어 있다. 보호관(32)은 자외선 투과율이 높은 재료이고, 또한 오존 분해 파장으로서 알려진 200∼300㎚의 자외선을 투과하는 재료로 구성된다. 본 실시예에서는, 특히 파장 253.7㎚ 부근의 자외선의 투과성이 우수한 석영관을 사용하였다.
보호관(32)의 내부에는 자외선 램프(33)가 수용되지만, 본 실시예에서는 유 로관(31)을 가로 방향으로 설치하였으므로, 케이스(2) 정면의 앞문(14)을 열면 보호관(32) 내의 자외선 램프(33)를 앞쪽으로 빼내는 것만으로 취출할 수 있어, 자외선 램프(33)의 교환 작업을 간단하게 행할 수 있게 되어 있다.
제1 분해탑(30)에서는, 유로관(31) 내에 오존수의 흐름을 조절하는 수류 조절 기구가 설치되어 있는 것이 특징이다. 수류 조절 기구의 구성예는 다양한 종류를 생각할 수 있으나, 본 실시예에서는 유로관(31)을 가로 방향으로 설치한 관계로, 반(半)원반 형상의 조절판(35)을 유로관(31) 내의 오존수의 진행 방향을 따라서 상하 교대로 배치하는 것으로 하였다. 또한, 그 장착 구조로서, 7매의 조절판(35)(35-1∼35-7)을 4개의 로드(36)(36-1∼36-4)에 끼우고, 그 로드(36)를 유로관(31) 내에 삽입 고정하는 구조를 채용하였다.
도 3d에 도시하는 조절판(35)은, 그 중심에 상기 보호관(32)을 통과시키는 절결부(35a), 둘레 가장자리 3개소에 로드(36)를 끼우는 홈(35b)이 형성되어 있고, 도 3e에 도시하는 로드(36) 중, 위 로드(36-1)에는 조절판(35)의 홈에 끼워맞춤하는 홈(36b)이 4개, 아래 로드(36-2)에는 홈(36b)이 3개, 좌우 로드(36-3, 36-4)에는 홈(36b)이 7개 형성되어 있다. 그리고, 4매의 상측 조절판(35-1, 35-3, 35-5, 35-7)을 위 로드(36-1)의 홈(36b)과 좌우 로드(36-3, 36-4)의 홈(36b)에 1개씩 걸어 끼워 넣어 고정한다. 또한, 3매의 하측 조절판(35-2, 35-4, 35-6)을 아래 로드(36-2)의 홈(36b)과 좌우 로드(36-3, 36-4)의 나머지의 홈(36b)에 끼워 넣고, 유로관(31) 내에 삽입하여 덮개(34)로 고정한다. 이에 의해, 유로관(31)의 길이 방향을 따라서 조절판(35)이 상하 교대로 배치된다. 또한, 조절판(35)과 로드(36)도 오존수에 접액하므로, 4플루오르에틸렌 수지(PTFE)로 구성되어 있다.
또한, 조절판(35)의 형상은 상기 반원반 형상에 한정되지 않고, 도 4에 도시한 각종 조절판(35A, 35B, 35C)과 같이 원반의 일부를 절결한 형상을 채용할 수 있다. 이들 형상은 유로관(31)을 흐르는 오존수의 유속, 즉 유로관(31)의 내경이나 길이에 따라서 최적의 단면적인 것을 적절히 선택하면 되고, 또한 상이한 형상의 것을 조합하여 사용하여도 된다.
또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 유로관(31)의 외주에 보강 커버(24)를 장착하는 것으로 하였다. 이 보강 커버(24)는 자외선 램프(33)로부터 조사되는 자외선을 차단하고, 유로관(31) 내를 흐르는 오존수의 내압을 견딜 수 있는 강도를 구비하고 있다. 본 실시예에서는 SUS관을 절반으로 나누어 유로관(31)의 상하에 덮어서 끼우고, 양 측면으로 연장되는 플랜지(24a, 24a)를 케이스(2) 내에 고정한 장착편(15, 15)에 나사 장착하여 유로관(31)과 일체로 고정되어 있다. 또한, 유로관(31) 내에서의 오존의 분해 효율을 높이기 위해서, 보강 커버(24)의 내면에는 유로관(31)을 투과한 자외선을 반사하는 경면(鏡面) 가공이 실시되어 있다.
이상이 제1 분해탑(30)의 구성이지만, 이하 그 작용을 도 2에 기초하여 설명한다. 도 2에는 오존수와 분해 후의 액체의 흐름을 흰 화살표로 도시하고 있다. 우선 세정 장치로 사용된 세정 후의 오존수는, 급수구(21)를 통해 입구(31a)로부터 유로관(31) 내에 유입한다. 유로관(31) 내에 오존수가 고이면, 컨트롤러부(3)의 터치 패널(4)을 조작하여 자외선 램프(33)를 점등시킨다. 이에 의해, 자외선 램프(33)로부터 발광되는 자외선이 보호관(32)을 지나서 유로관(31) 내를 흐르는 오존 수에 조사되어, 자외선 중의 오존 분해 파장인 자외선과 오존수가 반응하여, 오존 분해 처리가 행하여진다. 그 분해 메커니즘은 다음과 같다고 되어 있다.
(A) O3+H2O+hυ → O2+H2O2
(B) H2O2+hυ → 2HO·
(C) O3+H2O+hυ → O2+2HO·
상기 (A)와 같이, 오존수(O3+H2O)와 광 에너지(hυ)가 반응하면, 오존(O3)이 분해되어 산소(O2)가 발생하고, 활성산소(O-)와 물(H2O)이 반응하여 과산화수소(H2O2)가 생성된다. 생성된 과산화수소(H2O2)는, 다시 상기 (B)와 같이 광 에너지(hυ)와 반응하고, 이에 의해 활성력이 강한 히드록실 래디컬(HO·)이 생성된다. 그 한편, 상기 (C)와 같이, 오존수(O3+H2O)와 광 에너지(hυ)가 반응하면 오존(O3)이 분해되어 산소(O2)가 발생하고, 활성산소(O-)와 물(H2O)의 반응에 의해서도, 히드록실 래디컬(HO·)이 생성된다.
즉, 제1 분해탑(30)에서의 오존 분해 처리는, 자외선에 의해서 오존을 분해하는 것이다. 또한, 제1 분해탑(30)의 유로관(31) 내에는, 상술한 바와 같이 조절판(35)이 오존수의 진행 방향을 따라서 상하 교대로 배치되어 있으므로, 유로관의 입구(31a)로부터 유입한 오존수는, 도 2에 도시한 바와 같이 조절판(35)에 잇달아 충돌하면서 유로관(31) 내를 진행하여, 출구(31b)로부터 제2 분해탑(40)으로 빠지 도록 되어 있다. 이 때문에, 유입한 오존수가 유로관의 입구(31a)로부터 출구(31b)로 단시간에 유출하는 쇼트컷 현상이 없어져, 유로관(31) 내에서 체류가 일어나 상기 분해 반응이 촉진되므로, 오존수 중의 용존 오존의 분해 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
[제2 분해탑]
도 2에서 40으로 도시하는 것이 제2 분해탑이다. 제2 분해탑(40)은, 제1 분해탑(30)을 통과한 액체를 일시적으로 저류하여 오존 분해 반응을 촉진시키는 「자기 분해식」의 분해탑으로서, 서브 탱크(41)를 구비하여 구성되어 있다. 서브 탱크(41)는 유로관(31)의 위에 가로 방향으로 설치되고, 정면측 하단에 입구(41a)를 개구하고, 배면에 출구(41b)가 개구되어 있다. 또한, 서브 탱크의 입구(41a)는 유로관의 출구(31b)에 연통하고, 서브 탱크의 출구(41b)는 배수구(22)에 연통하고 있다. 유로관(31)과 서브 탱크(41), 서브 탱크(41)와 배수구(22)는, 각각 액 누설되지 않도록 새니터리 클램프 조인트 등의 조인트(23, 23)로 연결된다. 또, 서브 탱크(41)에 관해서도 유로관(31)과 마찬가지로, 4플루오르에틸렌수지(PTFE)로 구성하는 것이 바람직하다.
이상이 제2 분해탑(40)의 구성이지만, 이하 그 작용을 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이 상기 제1 분해탑(30)에서 자외선 분해된 액체는, 유로관의 출구(31b)에 연결된 서브 탱크의 입구(41a)로부터 서브 탱크(41) 내로 유입한다. 서브 탱크(41) 내로 유입한 액체는 더 분해 처리되어, 서브 탱크의 출구(41b)로부터 배수구(22)를 통하여 배수된다. 이 서브 탱크(41) 내에서의 분해 메커니즘은 다음과 같다고 되어 있다.
(D) HO·+O3 → HO2+O2
(E) HO2+O3 → HO·+2O2
자외선 분해 후의 액체 중에 오존(O3)이 잔존하고 있었던 경우, 이 오존(O3)과 상기 (B)(C)에서 생성된 히드록실 래디컬(HO·)과의 반응이 일어난다. 히드록실 래디컬(HO·)은 활성력이 강하여, 안정하고자 하여 상기 (D)와 같이 오존(O3)과 반응하므로, 오존(O3)이 분해되어 산소(O2)가 발생하고, 새로 히드로페록실 래디컬(HO2·)이 생성된다. 이 생성된 히드로페록실 래디컬(HO2·)도 또한 활성력이 강하므로, 상기 (E)와 같이 오존(O3)과 반응하여 오존(O3)을 분해하고, 다시 히드록실 래디컬(HO·)이 생성된다. 그리고, 이 히드록실 래디컬(HO·)도, 상기 (D)와 같이 오존(O3)과의 반응을 되풀이한다.
즉, 제2 분해탑(40)에서의 오존 분해 처리는, 상기한 바와 같이 히드록실 래디컬(HO·)과 오존의 반응 → 히드로페록실 래디컬(HO2·)과 오존의 반응 → 히드록실 래디컬(HO·)과 오존의 반응이라는 활성 래디컬에 의한 연쇄 반응을 일으켜, 액체 중에 잔존하는 오존의 자기 분해를 촉진시키는 것이다. 따라서, 제2 분해탑(40)을 통과한 액체는, 보다 많은 용존 오존이 분해되어 순수에 가까워지고, 그 고순도의 물이 서브 탱크의 출구(41b)로부터 배수구(22)를 통해 용존 오존 분해 장치(1)의 외부로 배수된다.
이상과 같이 본 실시예의 용존 오존 분해 장치(1)는, 제1 분해탑(30)에서의 자외선을 이용한 분해와, 제2 분해탑(40)에서의 활성 래디컬의 연쇄 반응을 이용한 자기 분해와의 상승 작용에 의해서 오존수 중의 용존 오존을 분해하는 것이다. 따라서, 오존의 분해 효율을 높이기 위해서, 종래와 같이 유로관의 사이즈를 크게 하거나, 자외선 램프의 개수를 늘릴 필요가 없어, 장치의 대폭적인 비용 인상을 초래하는 일없이 콤팩트한 설계로, 대유량이나 고농도의 오존수를 효율적으로 분해 처리하여, 고순도의 물을 배수할 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 자외선 램프(33)를 수용하는 보호관(32)으로 석영관을 채용하였지만, 플루오르화수소산 수용액이 혼합된 오존수를 분해 처리하는 경우, 플루오르화수소산은 석영을 침식해버리므로, 석영관 대신에 사파이어관을 채용하는 것이 바람직하다.
[실시예 2]
도 6은 실시예 2의 용존 오존 분해 장치의 구성을 도시하는 외관도, 도 7은 장치의 내부 구조를 도시하는 단면도이다. 본 실시예에서 상술한 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는, 동일 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 용존 오존 분해 장치(1-2)는, 실시예 1의 장치(1)에 비하여 케이스(2)의 사이즈를 그 높이 방향으로 확대하여, 분해 처리 가능한 오존수의 유량을 증대시킨 것이 특징이다. 실시예 1과 마찬가지로, 케이스(2)의 내부에는 오존수 중의 용존 오존을 분해하기 위한 분해탑이 설치되지만, 본 실시예에서는 제1 분해탑(30)과 제2 분해탑(40)을 케이스(2)의 높이 방향에 2단으로 겹쳐, 합계 4개의 분해탑이 설치되어 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 하단의 제1 분해탑(30-1)에서, 유로관의 입구(31a)는 실시예 1과 같이 급수구(21)에 연통하고 있지만, 제2 분해탑(40-1)에서의 서브 탱크의 출구(41b)는 실시예 1과 달리 배면 측 상단에 개구하고 있다. 또한, 상단의 제1 분해탑(30-2)에서는 유로관의 입구(31a)를 배면 측 하단에 개구하고, 상단의 제2 분해탑(40-2)에서는 서브 탱크의 출구(41b)가 배수구(22)에 연통하고 있다. 급수구(21)와 유로관(31), 유로관(31)과 서브 탱크(41), 및 서브 탱크(41)와 배수구(22)는 각각 액 누설되지 않도록 새니터리 클램프 조인트 등의 조인트(23)로 연결된다. 또한, 하단의 제1 분해탑(30-1)과 제2 분해탑(40-1), 및 상단의 제1 분해탑(30-2)과 제2 분해탑(40-2)에서의 기타 구성은 실시예 1과 동일하다.
본 실시예의 용존 오존 분해 장치(1-2)는, 상술한 실시예 1과 마찬가지로, 자외선을 이용한 분해 메커니즘과, 활성 래디컬의 연쇄 반응을 이용한 분해 메커니즘의 상승 작용에 의해서 오존수 중의 용존 오존을 분해하는 것이기 때문에, 대유량이나 고농도의 오존수를 효율적으로 분해 처리하는 것이 가능하다. 이에 더하여 본 실시예에서는, 하단의 제2 분해탑(40-1)의 상단에 제1 분해탑(30-2)과 제2 분해탑(40-2)이 더 설치되어 있고, 하단의 서브 탱크(41-1)로부터 유출한 액체에 대하여 자외선 조사와 활성 래디컬의 연쇄 반응에 의한 분해가 재차 행하여지므로, 보다 대유량이나 고농도의 오존수에 대응할 수 있어, 배수구(22)로부터 한층 더 고순도인 물을 배수할 수 있다.
[실시예 3]
도 8은 실시예3의 용존 오존 분해 장치의 구성을 도시하는 외관도이다. 본 실시예에서 상술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는, 동일 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 용존 오존 분해 장치(1-3)는, 실시예 2의 용존 오존 분해 장치(1-2)를 유닛화하여 케이스(2)의 폭 방향으로 5대 나열하여 연결하고, 그것을 1개의 집합 배관에 접속함으로써 분해 처리 가능한 오존수의 유량을 더욱 증대시킨 것이 특징이다. 실시예 2와 마찬가지로, 각 용존 오존 분해 장치(1-2)의 케이스(2) 내에는, 제1 분해탑(30)과 제2 분해탑(40)을 2단으로 겹쳐 연결하여, 합계 4개의 분해탑이 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 5대의 장치(1-2, 1-2, …)의 급수구(21, 21, …)를 1개의 급수관에 병렬 접속하는 동시에, 각 장치의 배수구(22, 22, …)도 동일하게 1개의 배수관에 병렬 접속한 매니폴드(다기관) 구조를 채용하였다.
본 실시예의 용존 오존 분해 장치(1-3)에 따르면, 급수관에 한번에 대유량의 오존수를 흘렸다고 해도, 대량 오존수는 각 급수구(21, 21, …)에서 분류(分流)되어, 각 장치(1-2, 1-2, … ) 내에서 개개로 분해 처리가 행하여져 각 배수구(22, 22,…)로부터 배수관으로 배수된다. 따라서, 보다 대유량의 오존수의 분해 처리 시에 적합하다. 또한, 도시는 생략하지만, 분해 처리하는 오존수의 유량이나 농도에 따라서, 장치(1-2)의 대수나 장치(1-2) 내의 분해탑(30, 40)의 수를 적절히 증감시키는 것도 가능하다. 또한, 서로 이웃하는 장치의 급수구(21)와 배수구(22)를 직렬 접속함으로써, 고농도의 오존수를 분해 처리하는 것도 가능하다.
[실시예 4]
도 9는 실시예 4의 용존 오존 분해 장치의 구성을 도시하는 단면도이다. 본 실시예에서 상술한 실시예와 동일한 구성에서는, 동일 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.
본 실시예의 용존 오존 분해 장치(1-4)는, 케이스(2)의 내부에 복수의 분해탑을 설치하고, 이들을 1개의 집합 배관에 접속하여 대유량이나 고농도의 오존수를 분해 처리할 수 있도록 한 것이 특징이다.
도 9a에 도시한 것은, 복수의 분해탑을 병렬 접속한 예이다. 케이스(2)의 내부에는 제1 분해탑(30), 제2 분해탑(40), 제1 분해탑(30)의 순서로 연결된 유닛이 4개 설치되고, 각 유닛의 선두에 있는 유로관의 입구(31a)를 1개의 급수관(50)에 병렬 접속하는 동시에, 최후미의 유로관의 출구(31b)도 마찬가지로 1개의 배수관(60)에 병렬 접속하여 구성되어 있다. 급수관(50)의 급수구(51)와 배수관(60)의 배수구(61)는 각각 장치(1-4)의 외부 배관에 연결된다.
이러한 병렬 접속의 예에 의하면, 급수구(51)로부터 급수관(50)에 공급된 오존수는 각 유닛의 유로관의 입구(31a, 31a, …)에서 분류되고, 제1 분해탑(30), 제2 분해탑(40), 제1 분해탑(30)의 순서로 통과하여 분해 처리되어, 각 유닛의 유로관의 출구(31b, 31b, …)로부터 배수관(60)으로 배수된다. 따라서, 대유량의 오존수에 대응할 수 있다. 또한, 유저는 급수구(51)와 배수구(61)를 외부 배관에 연결하기만 하면 되므로, 배관 작업도 간단하다.
한편, 도 9b에 도시된 것은, 복수의 분해탑을 직렬 접속한 예이다. 케이스 (2)의 내부에는 8개의 제1 분해탑(30)과 4개의 제2 분해탑(40)이 설치되고, 선두에 배치된 제1 분해탑(30)에서의 유로관의 입구(31a)를 급수관(50)에 접속하는 동시에, 최후미에 배치된 제1 분해탑(30)에서의 유로관의 출구(31b)를 배수관(60)에 접속하고, 서로 이웃하는 분해탑들을 연결관(70, 70,…)에 의해서 직렬 접속하여 구성되어 있다. 급수관(50)의 급수구(51)와 배수관(60)의 배수구(61)는, 병렬 접속 시와 마찬가지로 장치(1-4)의 외부 배관에 연결된다.
이러한 직렬 접속의 예에 의하면, 급수구(51)로부터 급수관(50)에 공급된 오존수는 모든 분해탑을 통과한 후에 배수관(60)으로 배수된다. 따라서, 제1 분해탑(30)의 개수와 동일 횟수의 자외선 조사 처리와, 제2 분해탑(40)의 개수와 동일 횟수의 자기 분해 처리를 거치게 되므로, 보다 고농도의 오존수를 분해할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 급수관(50)과 배수관(60)을 케이스(2)의 내부에 수용하고 있지만, 이들 집합 배관은 케이스(2)의 외부에 설치하여도 된다. 또한, 분해 처리하는 오존수의 유량이나 농도에 맞추어, 제1 분해탑(30)과 제2 분해탑(40)의 개수나 배열을 적절히 변경하는 것도 가능하다.
본 발명의 용존 오존 분해 장치에 의하면, 분해탑의 유로관 내에 오존수의 흐름을 조절하는 조절판을 배치하였으므로, 유로관 내에 유입한 오존수가 이 조절판에 충돌하면서 관 내를 진행하게 되어, 유로관의 입구로부터 출구로 단시간에 유출하는 쇼트컷 현상을 방지할 수 있다. 이에 의해, 오존수가 유로관 내에서 체류하여 자외선에 의한 분해 반응이 촉진되어, 유로관을 크게 하거나 자외선 램프의 개수를 늘리지 않아도, 오존수 중의 용존 오존의 분해 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 자외선 조사에 의한 제1 분해탑의 후단에 서브 탱크에 의한 제2 분해탑을 설치한 경우에는, 이 서브 탱크 내에서 자외선 분해 후에 생성된 활성 래디컬과 오존의 연쇄 반응이 일어나, 용액 중에 잔존하는 오존이 보다 많이 분해되므로, 한층 더 순도가 높은 물을 배수할 수 있다.
또한, 제1 분해탑과 제2 분해탑을 복수 연결하여 설치하는 구성이나, 혹은 본 장치를 유닛화하여 1개의 집합 배관에 병렬이나 직렬로 접속하는 구성을 채용하면, 보다 대유량이나 고농도의 오존수에 대응할 수 있다.

Claims (19)

  1. 급수구로부터 케이스 내의 분해탑으로 오존수를 유입시켜, 그 분해탑에서 오존수 중의 용존 오존을 분해하고, 분해 후의 액체를 배수구로부터 유출하는 용존 오존 분해 장치로서,
    상기 분해탑은,
    상기 급수구에 연통한 입구와 상기 배수구에 연통한 출구를 가지는 유로관과,
    상기 유로관 내를 흐르는 오존수의 흐름을 조절하는 수류 조절 기구와,
    상기 유로관 내에 설치되고, 자외선 투과 재료로 구성된 보호관과,
    상기 보호관 내에 수용되고, 상기 유로관 내를 흐르는 오존수에 자외선을 조사하는 자외선 램프를 구비하고,
    상기 수류 조절 기구는, 상기 유로관 내에 원반의 일부를 절결한 형상의 조절판을 배치하여, 상기 유로관 내를 흐르는 오존수의 진로를 부분적으로 차단한 구조인 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  2. 급수구로부터 케이스 내의 제1 및 제2 분해탑으로 오존수를 유입시켜, 각각의 분해탑에서 오존수 중의 용존 오존을 분해하고, 분해 후의 액체를 배수구로부터 유출하는 용존 오존 분해 장치로서,
    상기 제1 분해탑은,
    상기 급수구에 연통한 입구를 갖는 유로관과,
    상기 유로관 내를 흐르는 오존수의 흐름을 조절하는 수류 조절 기구와,
    상기 유로관 내에 설치되고, 자외선 투과 재료로 구성된 보호관과,
    상기 보호관 내에 수용되고, 상기 유로관 내를 흐르는 오존수에 자외선을 조사하는 자외선 램프를 구비하고,
    상기 제2 분해탑은,
    상기 유로관의 출구에 연통한 입구와 상기 배수구에 연통한 출구를 가지고, 상기 유로관 내를 통과한 액체를 일시적으로 저류하는 서브 탱크이고,
    상기 수류 조절 기구는, 상기 유로관 내에 원반의 일부를 절결한 형상의 조절판을 배치하여, 상기 유로관 내를 흐르는 오존수의 진로를 부분적으로 차단한 구조인 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 급수구가 상기 배수구보다도 낮은 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 유로관의 외주에, 상기 자외선 램프로부터 조사되는 자외선을 차단하고, 또한 상기 유로관 내를 흐르는 오존수의 내압을 견딜 수 있는 강도를 구비한 보강 커버가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 용 존 오존 분해 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 보강 커버에는 상기 유로관을 투과한 자외선을 반사하는 내면 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 보호관이 파장 200∼300㎚의 자외선을 투과하는 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 보호관이 사파이어로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 용존 오존 분해 장치를 유닛화하고, 각 장치의 급수구를 1개의 급수관에 병렬 접속하는 동시에, 각 장치의 배수구를 1개의 배수관에 병렬 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  9. 청구항 3에 기재된 용존 오존 분해 장치를 유닛화하고, 각 장치의 급수구를 1개의 급수관에 병렬 접속하는 동시에, 각 장치의 배수구를 1개의 배수관에 병렬 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  10. 청구항 4에 기재된 용존 오존 분해 장치를 유닛화하고, 각 장치의 급수구를 1개의 급수관에 병렬 접속하는 동시에, 각 장치의 배수구를 1개의 배수관에 병렬 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  11. 청구항 5에 기재된 용존 오존 분해 장치를 유닛화하고, 각 장치의 급수구를 1개의 급수관에 병렬 접속하는 동시에, 각 장치의 배수구를 1개의 배수관에 병렬 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  12. 청구항 6에 기재된 용존 오존 분해 장치를 유닛화하고, 각 장치의 급수구를 1개의 급수관에 병렬 접속하는 동시에, 각 장치의 배수구를 1개의 배수관에 병렬 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  13. 청구항 7에 기재된 용존 오존 분해 장치를 유닛화하고, 각 장치의 급수구를 1개의 급수관에 병렬 접속하는 동시에, 각 장치의 배수구를 1개의 배수관에 병렬 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  14. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 용존 오존 분해 장치를 유닛화하고, 각 장치의 배수구를 이웃의 장치의 급수구에 순차 직렬 접속해가고, 선두의 장치의 급수구를 1개의 급수관에 접속하는 동시에, 최후미의 장치의 배수구를 1개의 배수관에 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  15. 청구항 3에 기재된 용존 오존 분해 장치를 유닛화하고, 각 장치의 배수구를 이웃의 장치의 급수구에 순차 직렬 접속해가고, 선두의 장치의 급수구를 1개의 급수관에 접속하는 동시에, 최후미의 장치의 배수구를 1개의 배수관에 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  16. 청구항 4에 기재된 용존 오존 분해 장치를 유닛화하고, 각 장치의 배수구를 이웃의 장치의 급수구에 순차 직렬 접속해가고, 선두의 장치의 급수구를 1개의 급수관에 접속하는 동시에, 최후미의 장치의 배수구를 1개의 배수관에 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  17. 청구항 5에 기재된 용존 오존 분해 장치를 유닛화하고, 각 장치의 배수구를 이웃의 장치의 급수구에 순차 직렬 접속해가고, 선두의 장치의 급수구를 1개의 급수관에 접속하는 동시에, 최후미의 장치의 배수구를 1개의 배수관에 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  18. 청구항 6에 기재된 용존 오존 분해 장치를 유닛화하고, 각 장치의 배수구를 이웃의 장치의 급수구에 순차 직렬 접속해가고, 선두의 장치의 급수구를 1개의 급수관에 접속하는 동시에, 최후미의 장치의 배수구를 1개의 배수관에 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
  19. 청구항 7에 기재된 용존 오존 분해 장치를 유닛화하고, 각 장치의 배수구를 이웃의 장치의 급수구에 순차 직렬 접속해가고, 선두의 장치의 급수구를 1개의 급수관에 접속하는 동시에, 최후미의 장치의 배수구를 1개의 배수관에 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용존 오존 분해 장치.
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