KR100882222B1 - 오존수 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오존수 발생장치에 관한 것으로서, 오존의 용해효율이 뛰어난 고농도의 오존수를 생성할 수 있는 오존수 발생장치에 관한 것이다.

본 발명의 오존수 발생장치는 내부에 수용공간이 마련된 하우징과, 상기 하우징의 수용공간에 설치되어 오존수를 생성하기 위한 것으로, 산소발생기와, 상기 산소발생기와 연결되어 산소발생기로부터 생성된 산소를 방전시켜 오존을 발생시키는 오존발생기와, 상기 오존발생기로부터 생성된 오존을 원수공급관을 통해 급수되는 원수 중에 용해시켜 오존수를 형성하는 혼합수단과, 상기 혼합수단과 연결되어 상기 원수에 용해되지 않은 오존 및 오존으로부터 분해된 산소가 오존수와 분리되는 기액분리기와, 상기 기액분리기에서 분리된 오존 및 산소가 상기 오존발생기로 순환되어 유입되는 가스순환관과, 상기 기액분리기와 연결되어 상기 하우징 외부로 연장되는 오존수배출관을 구비한다.

본 발명에 의하면 벤츄리부재에서 1차적으로 오존이 용해된 오존수에 스크루가 와류를 형성시키면서 2차적으로 오존을 한번 더 분사시키므로 고농도의 오존이 용해된 오존수를 제조할 수 있고, 기액분리조에서 미용해된 오존 및 산소를 다시 오존발생기로 순환시켜 재사용하므로 오존의 생성효율을 향상시킬 수 있음과 동시에 오존이 대기로 방출되는 것을 방지할 수 있다.

오존, 산소, 오존수

Description

오존수 발생장치{Ozonic water generation apparatus}

본 발명은 오존수 발생장치에 관한 것으로서, 오존의 용해효율이 뛰어난 고농도의 오존수를 생성할 수 있는 오존수 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 오존이 용해되어 있는 오존수가 여러 분야에서 유용하다는 것은 기 공지된 사실이다. 이러한 오존수 생성하기 위한 장치는 물 속에 오존을 주입, 용해시켜 처리 대상물을 정화, 살균처리한다.

오존발생기에서 발생된 오존을 피처리수와 효율적으로 접촉시키는 것은 오존을 발생시키는 것에 못지 않은 중요한 오존처리기술의 하나이다. 즉, 최적조건에 따라 효율적으로 오존을 발생시켰다 하더라도 이를 최종적으로 피처리수와 접촉시킬 때 비효율적이면 전체 공정이 모두 수포로 돌아가며, 이때 물에 흡수되지 않은 오존이 대기중으로 배출되기 때문에 처리도 안될뿐만 아니라, 여러 가지 환경문제를 일으키므로 접촉시간, 처리목적, 에너지 소비량 등을 면밀히 검토하여 최적의 접촉방법이 필요하고 이에 대한 분석적인 연구가 요구되어진다.

이러한 오존과 물과의 접촉방법에 대해 공지된 것으로는 산기방식, 가압인젝터방식, 인젝터방식 등이 있다.

먼저, 산기방식은 오존가스 내 세라믹 또는 스테인레스와 같은 오존성 재질의 다공성 산기관을 통하여 물과 접촉하는 방식으로서, 수심 약 6m를 갖는 수조에서 3~6mm 크기의 기포가 수면으로 상승하면서 수중에서 용해시키고 상부에 토출된 잉여오존을 재이용하는 가장 대표적인 방식이다.

다음으로, 가압인젝터방식은 처리 대상수와 오존을 동시에 가압시켜 처리 속도를 빠르게 하기 위한 것으로, 오존의 잔류효과가 크기 때문에 정수 살균용으로 사용되거나 접촉조를 크게 할 수 없는 수영장등의 용수처리용으로 대부분 사용된다.

마지막으로, 인젝터 방식은 펌프에 의해 압력이 걸린 상태에서 처리 대상수를 인젝터를 통과시키면서 부압이 발생되는 것을 이용하여 오존가스를 빨아들여 기체와 액체가 혼합되도록 하는 방식이다.

상기한 방법들은, 물속에 오존을 투입시키는 폭기식의 형태를 취하였으나, 여기에서 생성되는 오존수의 양은 극히 소량으로, 많은 양의 오존이 이용되지 못하고 그냥 대기중에 배출되어 버리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 오존의 생성과 용해효율이 높은 오존수 발생장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오존수 발생장치는 내부에 수용공간이 마련된 하우징과, 상기 하우징의 수용공간에 설치되어 오존수를 생성하기 위한 것으로, 산소발생기와, 상기 산소발생기와 연결되어 산소발생기로부터 생성된 산소를 방전시켜 오존을 발생시키는 오존발생기와, 상기 오존발생기로부터 생성된 오존을 원수공급관을 통해 급수되는 원수 중에 용해시켜 오존수를 형성하는 혼합수단과, 상기 혼합수단과 연결되어 상기 원수에 용해되지 않은 오존 및 오존으로부터 분해된 산소가 오존수와 분리되는 기액분리기와, 상기 기액분리기에서 분리된 오존 및 산소가 상기 오존발생기로 순환되어 유입되는 가스순환관과, 상기 기액분리기와 연결되어 상기 하우징 외부로 연장되는 오존수배출관을 구비하며, 상기 혼합수단은 내부가 중공인 원통형의 혼합조와, 상기 원수공급관과 연결되어 상기 혼합조의 상부에서 하방으로 원수를 분사하며 내부에 교축통로를 가지는 벤츄리부재와, 상기 원수공급관상에 설치되어 원수의 이송속도를 증가시키는 가압펌프와, 상기 오존발생기와 제 1오존공급관으로 연결되며 단부가 상기 벤츄리부재의 교축통로상에 설치되어 오존을 분사하는 인젝터와, 상기 혼합조의 바닥을 수직으로 관통하여 설치되며 내부에 제 1유로가 형성된 회전바와, 상기 회전바의 일측에 설치되며 상기 제 1 오존공급관으로부터 분기된 제 2오존공급관과 연결되어 상기 제 1유로로 오존이 유입되도록 하는 로터리조인트와, 상기 회전바를 구동시키는 구동부와, 상기 회전바의 외주면에서 방사상으로 연장되며 상기 제 1유로와 연통되는 제 2유로가 형성되고 상부에 다수의 분사공이 형성된 분사바와, 상기 회전바의 상단부에 결합되어 오존수에 와류를 형성시키는 스크루를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징은 전면이 개방된 통형으로 형성되며, 상기 하우징의 수용공간의 전면에 형성된 조작패널과, 상기 조작패널의 일측에 마련된 디스플레이부와, 상기 하우징의 일측에 힌지결합되어 상기 수용공간을 개폐하며 상기 디스플레이부와 대응되는 위치에 투시창이 마련된 도어를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 오존수 발생장치에 의하면 벤츄리부재에서 1차적으로 오존이 용해된 오존수에 스크루가 와류를 형성시키면서 2차적으로 오존을 한번 더 분사시키므로 고농도의 오존이 용해된 오존수를 제조할 수 있다.

또한, 기액분리조에서 미용해된 오존 및 산소를 다시 오존발생기로 순환시켜 재사용하므로 오존의 생성효율을 향상시킬 수 있음과 동시에 오존이 대기로 방출되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오존수 발생장치에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오존수 발생장치를 개략적으로 나타내 는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 오존수 발생장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 오존수 발생장치에 적용된 혼합조의 내부를 나타내는 일부 절개 사시도이고, 도 4는 도 2의 혼합조의 요부를 발췌한 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 오존수 발생장치(10)는 크게 하우징(20)과, 산소발생기(70)와, 오존발생기(80)와, 혼합수단과, 기액분리조(90)로 구비된다. 또한, 도시되지 않았지만 하우징(20)의 수용공간 내부에는 본 장치의 구성요소들을 제어하기 위한 통상의 컨트롤러와 전기회로가 설치된다.

하우징(20)은 전면이 개방된 통형으로 형성되며, 내부에 상기의 구성요소들이 수용되는 수용공간이 마련된다. 하우징(20)의 형상은 도시된 예외에도 다양한 형상으로 이루어질 수 있음은 물론이다.

개방된 하우징(20)의 전면측에는 얇은 판형의 조작패널(30)이 설치된다. 조작패널(30)에는 본 발명의 오존수 발생장치(10)를 작동시키기 위한 전원버튼이나 유량조절스위치 등 각종 버튼 및 스위치 등이 설치된 조작부(60)가 마련된다. 그리고 조작패널(30)의 일측에는 LCD로 이루어진 디스플레이부(50)가 마련된다. 디스플레이부(50)는 압력, 유량, 오존의 농도 등의 정보를 수치나 그래프로 출력하여 나타낸다.

그리고 조작패널(30)의 전면에는 도어(40)가 설치된다. 도어(40)의 일측은 하우징(20)의 전면에 경첩(49)에 의해 힌지결합된다. 경첩(49)이 설치된 맞은편 도어측에는 손잡이(41)가 설치된다. 그리고 바람직하게 도어(40)의 일측에는 유리나 아크릴 등으로 이루어진 투명소재의 투시창(47)이 마련된다. 투시창(47)은 디스플 레이부(50)와 대응되는 위치에 마련되어 도어(40)를 닫은 상태에서도 디스플레이부(50)에서 출력되는 정보를 사용자고 볼수 있도록 한다. 또한, 도시된 바와 같이 또 하나의 투시창(45)이 더 형성되어 계기판을 볼 수 있도록 한다.

그리고 조작패널(40)의 후방에 위치한 하우징(20)의 수용공간에는 오존수를 생성하기 위한 산소발생기(70)와, 오존발생기(80)와, 혼합수단과, 기액분리조(90)가 내장되어 설치된다.

상기의 산소발생기 및 오존발생기, 기액분리조는 통상적인 구성을 가지며, 다수의 특허 문헌등에서 공지된 것으로서, 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

산소발생기(70)에서 생성된 산소는 오존 발생기(80)로 공급된다. 이 경우 산소발생기(70)와 오존발생기(80)는 산소공급관(미도시)으로 연결되어 산소발생기(70)에서 발생된 산소가 오존발생기(80)로 유입되도록 구성된다.이외에도 산소발생기를 하우징(20)의 수용공간에 내장하지 않고 하우징(20)의 외부에 설치한 후 산소발생기와 오존발생기(80)를 연결하는 산소공급관을 통해 오존발생기(80)로 산소를 공급할 수 있음은 물론이다. 이와 같이 본 발명의 오존수 발생장치(10)는 오존발생기(80)에 공기를 공급하는 것이 아니라 산소를 공급함으로써 오존의 생성효율을 크게 높일 수 있다.

오존발생기(80)는 방전에 의해 산소를 오존으로 생성시키는 통상적인 오존발생기를 이용한다. 이 경우 오존발생기(80)로부터 발생되는 열을 효과적으로 제거하기 위해 별도의 냉각장치가 더 설치될 수 있다. 오존발생기(80)로부터 생성된 오존은 혼합수단에 의해 원수에 용해되어 오존수로 만들어진다.

본 발명의 가장 큰 특징인 혼합수단은 내부가 중공인 원통형의 혼합조(100)와, 원수공급관(150)과 연결되어 혼합조(100)의 상부에서 하방으로 원수를 분사하며 내부에 교축통로를 가지는 벤츄리부재(101)와, 오존발생기(80)와 제 1오존공급관(85)으로 연결되며 단부가 벤츄리부재(111)의 교축통로상에 설치되어 오존을 분사하는 인젝터(105)와, 혼합조(100)의 바닥을 수직으로 관통하여 설치되며 내부에 제 1유로가 형성된 회전바(110)와, 회전바(110)의 일측에 설치되며 제 1오존공급관(85)으로부터 분기된 제 2오존공급관(87)과 연결되어 제 1유로로 오존이 유입되도록 하는 로터리조인트(140)와, 회전바(110)를 구동시키는 구동부와, 회전바(110)의 외주면에서 방사상으로 연장되며 제 1유로와 연통되는 제 2유로가 형성되고 상부에 다수의 분사공(135)이 형성된 분사바(130)와, 회전바(110)의 상단부에 결합되어 오존수에 와류를 형성시키는 스크루(120)를 구비한다.

혼합조(100)는 원통형의 탱크의 형상을 가지며, 하부에는 하우징(20)의 바닥내측에 지지된 지지다리(109)가 설치된다. 그리고 원수공급관(150)은 혼합조(100)의 상부에서 관통되어 내부공간의 상부로 연장된다. 따라서 원수공급관(150)을 통해 공급되는 원수공급관(150)의 출구를 통하여 혼합조(100)의 내부로 분사된다. 원수공급관(150)에는 일정한 압력으로 원수가 이송되도록 가압펌프(155)가 설치된다.

혼합조(100)의 내부로 연장된 물공급관(150)의 단부에 횡단면적이 점진적으로 줄어들다 다시 늘어나는 교축통로를 갖는 벤츄리부재(101)가 설치된다. 이 경우 벤츄리부재(101)의 외측면에 제 1오존공급관(85)과 연결된 인젝터(105)가 벤츄리부재(101)의 교축통로와 연통되도록 설치된다. 제 1오존공급관(85)은 오존발생기(80) 와 연결되어 오존발생기(80)에서 발생된 오존가스가 인젝터(105)를 통해 벤츄리부재(101)의 교축통로상으로 분사된다.

따라서 일정한 압력으로 원수공급관(150)을 통해 원수가 공급되면 물이 벤츄리부재(101)의 축소 경부를 통과할 때 유속이 빨라지고 압력은 낮아져 오존가스를 강하게 흡입 혼화한다. 이후 확대 경부를 통과하면서 유속은 낮아지고 압력은 높아져 공급되는 원수에 오존가스가 가압용해된다.

이와 함께 제 2오존공급관(87)을 통해 오존가스가 이송되어 로터리조인트(140)를 통해 회전바(110)의 제 1유로로 유입된다. 로터리 조인트(140)는 회전하는 회전바(110)에 연속적으로 오존을 공급하기 위한 연결장치이다. 로터리 조인트(140)의 내측에는 회전바(110)의 외주면과 접촉하는 베어링(177)과 실링부재(179)가 설치되어 기밀을 유지하면서 회전바(110)가 회전될 수 있도록 한다.

로터리조인트(140)의 내부에 위치한 회전바(110)의 측면에는 로터리조인트(140)로 공급되는 오존가스가 회전바(110)의 내부로 유입될 수 있도록 유입공(115)이 형성된다.

그리고 혼합조(100)의 바닥을 관통하여 설치되는 회전바(110)의 외측에는 도시되지 않았지만 베어링과 실링부재가 설치되어 수밀이 유지되면서 회전될 수 있도록 한다. 회전바(110)를 회전시키기 위한 구동부는 플랜지에 의해 회전바(110)의 단부에 결합되는 종동풀리(147)와, 혼합조(100)의 하부에 설치된 전동모터(145)와, 전동모터(145)의 구동축에 축결합된 구동풀리(146)와, 구동풀리(146)와 종동풀리(147)를 연결하는 벨트(148)로 이루어진다.

상기와 같은 구성을 가지는 혼합수단에 의해 벤츄리부재(101)에서 1차적으로 오존이 용해된 오존수가 하방으로 분사되어 혼합조(100)의 하부에 머무르게 된다. 이 때 회전하는 스크루(120)는 오존수에 와류를 형성시켜 가압하게 되고, 스크루(120)와 함께 연동하여 회전하는 분사바(130)에서 분사되는 오존가스가 미세하게 분쇄되면서 1차적으로 오존이 용해된 오존수에 오존가스가 더 용해됨으로써 오존의 농도를 높일 수 있다.

혼합조(100)에서 생성된 오존수는 연결관(160)을 통해 통상적인 기액분리조(90)로 이송된다. 이 경우 혼합조(100)의 내부에는 용해되지 않은 오존가스와, 오존에서 분해된 산소가스가 존재하게 되는 데, 연결관을 통해 오존수와 함께 오존가스와 산소가스가 기액분리조로 이송된다.

기액분리조(90)에서 기체상태의 오존 및 산소가스와 액체상태의 오존수는 분리되어 배출된다. 오존 및 산소가스는 기액분리조와 오존발생기(80)를 연결하는 가스순환관(미도시)을 통해 오존발생기(80)로 유입되어 재사용된다. 이와 같이 본 발명은 미반응된 오존을 다시 오존발생기(80)로 순환시킴으로써 오존의 생성효율을 향상시킬 수 있음과 동시에 대기로 방출되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 기액분리조(90)는 하우징(100)의 외부로 연장되는 오존수 배출관(160)과 연결된다. 오존수배출관(160)을 통해 기액분리조에서 분리된 오존수가 외부로 배출된다. 그리고 원수공급관(150) 및 오존수 배출관(160)에는 유로를 개폐하는 밸브가 설치될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오존수 발생장치를 개략적으로 나타내는 블록도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 오존수 발생장치를 나타내는 사시도이고,

도 3은 도 2의 오존수 발생장치에 적용된 혼합조의 내부를 나타내는 일부 절개 사시도이고,

도 4는 도 2의 혼합조의 요부를 발췌한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20: 하우징 30: 조작패널

40: 도어 70: 산소발생기

80: 오존발생기 90: 기액분리조

100: 혼합조

Claims (2)

1. 내부에 수용공간이 마련된 하우징과,

   상기 하우징의 수용공간에 설치되어 오존수를 생성하기 위한 것으로,

   산소발생기와, 상기 산소발생기와 연결되어 산소발생기로부터 생성된 산소를 방전시켜 오존을 발생시키는 오존발생기와, 상기 오존발생기로부터 생성된 오존을 원수공급관을 통해 급수되는 원수 중에 용해시켜 오존수를 형성하는 혼합수단과, 상기 혼합수단과 연결되어 상기 원수에 용해되지 않은 오존 및 오존으로부터 분해된 산소가 오존수와 분리되는 기액분리기와, 상기 기액분리기에서 분리된 오존 및 산소가 상기 오존발생기로 순환되어 유입되는 가스순환관과, 상기 기액분리기와 연결되어 상기 하우징 외부로 연장되는 오존수배출관을 구비하며,

   상기 혼합수단은 내부가 중공인 원통형의 혼합조와, 상기 원수공급관과 연결되어 상기 혼합조의 상부에서 하방으로 원수를 분사하며 내부에 교축통로를 가지는 벤츄리부재와, 상기 원수공급관상에 설치되어 원수의 이송속도를 증가시키는 가압펌프와, 상기 오존발생기와 제 1오존공급관으로 연결되며 단부가 상기 벤츄리부재의 교축통로상에 설치되어 오존을 분사하는 인젝터와, 상기 혼합조의 바닥을 수직으로 관통하여 설치되며 내부에 제 1유로가 형성된 회전바와, 상기 회전바의 일측에 설치되며 상기 제 1오존공급관으로부터 분기된 제 2오존공급관과 연결되어 상기 제 1유로로 오존이 유입되도록 하는 로터리조인트와, 상기 회전바를 구동시키는 구동부와, 상기 회전바의 외주면에서 방사상으로 연장되며 상기 제 1유로와 연통되는 제 2유로가 형성되고 상부에 다수의 분사공이 형성된 분사바와, 상기 회전바의 상단부에 결합되어 오존수에 와류를 형성시키는 스크루를 구비하는 것을 특징으로 하는 오존수 발생장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 하우징은 전면이 개방된 통형으로 형성되며,

   상기 하우징의 수용공간의 전면에 형성된 조작패널과, 상기 조작패널의 일측에 마련된 디스플레이부와, 상기 하우징의 일측에 힌지결합되어 상기 수용공간을 개폐하며 상기 디스플레이부와 대응되는 위치에 투시창이 마련된 도어를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 오존수 발생장치.

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