KR100931007B1 - 고농도 오존수 제조 시스템 - Google Patents

Abstract

오존가스와 원수의 접촉면적을 극대화시킴으로써, 오존가스의 용해율을 높일 수 있어 고농도의 오존수를 다량으로 제조할 수 있는 고농도 오존수 제조 시스템이 개시되어 있다. 본 발명에 따른 고농도 오존수 제조 시스템은 일단에 원수가 공급되게 하는 유입펌프가 배치되고, 유입펌프의 인접하게는 오존가스가 유입되게 하는 유입밸브가 배치되는 공급관, 공급관이 내측 상부로 연장되는 믹싱탱크와, 믹싱탱크로 연장된 공급관의 타단과 연결됨과 아울러 믹싱탱크의 내측 하부로 연장되는 믹싱관 및 믹싱관을 통해 안내된 오존가스를 원수에 용해시켜 오존수를 제조하는 믹싱부재를 가지는 믹싱부, 반응탱크, 믹싱탱크의 상부와 연결되고 믹싱탱크에서 제조된 오존수를 반응탱크의 내측 하부로 안내하는 제 1 월류관과, 반응탱크 내로 유입된 오존수의 오존 농도를 높이는 다수의 반응부재를 가지는 반응부, 및 반응부에서 월류된 고농도의 오존수가 저장 및 배출되는 배출부로 이루어진다.

Description

고농도 오존수 제조 시스템{SYSTEM OF MANUFACTURING AN OZONIC WATER}

본 발명은 고농도 오존수 제조 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오존가스와 원수를 접촉면적을 극대화시킴으로써, 오존가스의 용해율을 높일 수 있어 고농도의 오존수를 다량으로 제조할 수 있는 고농도 오존수 제조 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 오존수는 정화, 표백, 살균 등에 사용된다. 이러한 오존수는 화학적 처리방법에 사용되는 염소 소독 등의 처리 방식에 비해 잔류 물질의 증발을 위한 대기 시간을 거치지 않으며, 물에 포함되어 있는 난분해성 물질과 중금속을 산화 처리하는데 보다 탁월한 효과를 나타낸다.

오존은 오존 자체를 사용하기도 하지만, 물에 오존을 혼합시킨 오존수를 주로 사용한다. 오존수의 제조에서는 오존을 물에 혼합시키는 기술이 중요한데, 오존수를 제조하는 방법으로는, 터빈 교반식 방법, 레디얼 방법, 디퓨져 방법 및 인젝터 방법 등이 있다.

터빈 교반식 방법은 수조 저부에 오존화된 공기가 배관을 통해 분사될 때, 터빈 회전력에 의해 물의 회전시켜 오존화된 공기가 물과 섞이도록 하여 오존수를 제조하는 방법이며, 레디얼 방법은 수조 저부에 오존화된 공기가 배관을 통해 분사될 때, 펌프의 토출 압력으로 분사되는 물의 수압에 의해 와류를 만들어 오존가스를 함입시킴으로써 오존수를 제조하는 방법이다.

또한 디퓨져 방법은 수조 저부의 오존화된 공기가 배관을 통해 디스크판의 작은 기공을 통해 오존가스를 미세화시켜 물과 접촉시킴으로써 오존수를 제조하는 방법이며, 인젝터 방법은 인젝터를 이용하여 펌프 압력에 의해 오존가스를 진공 상태의 인젝터 내부로 흡수시켜 물과 함께 산기시킴으로써 오존수를 제조하는 방법이다.

그러나 전술한 터빈 교반식 방법은, 오존수를 발생하기 위한 동력이 과다하게 소비되며 터빈 구동부가 물속에 잠수된 상태로 유지되므로 유지, 관리, 보수가 어렵다는 문제점이 있으며, 레디얼 방법은 터빈 교반식 방법을 개선한 것이지만 펌프동력을 이용한다는 단점이 있었다. 또한, 디퓨져 방법은 수조의 수두가 5미터 이상 유지되어야 높은 효율이 유지되므로 수조 높이가 낮은 경우 효율이 낮아지며, 또한 탁도가 매우 높은 경우 1년에 1회 정도 청소가 필요한 문제점이 있으며, 인젝터 방법은 인젝터의 선정 시 상당한 주의가 필요하고 효율면에서 전술한 방법들에 비해 낮는 문제점이 있었다.

따라서, 제조가 단순하고 유지보수가 용이함과 아울러 고농도 오존수를 다량으로 제조할 수 있는 오존수 제조 시스템이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 오존가스와 원수와의 접촉면적을 극대화할 수 있어 고농도의 오존수를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 구조가 단순하여 제작비용이 저렴하고, 유지보수가 용이한 오존수 제조 시스템을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,

고농도 오존수 제조 시스템에 있어서,

고농도 오존수 제조 시스템은;

일단에 원수가 공급되게 하는 유입펌프가 배치되고, 유입펌프의 인접하게는 오존가스가 유입되게 하는 유입밸브가 배치되는 공급관;

공급관이 내측 상부로 연장되는 믹싱탱크와, 믹싱탱크로 연장된 공급관의 타단과 연결됨과 아울러 믹싱탱크의 내측 하부로 연장되는 믹싱관 및 믹싱관을 통해 안내된 오존가스를 원수에 용해시켜 오존수를 제조하는 믹싱부재를 가지는 믹싱부;

반응탱크, 믹싱탱크의 상부와 연결되고 믹싱탱크에서 제조된 오존수를 반응탱크의 내측 하부로 안내하는 제 1 월류관과, 반응탱크 내로 유입된 오존수의 오존 농도를 높이는 다수의 반응부재를 가지는 반응부; 및

반응부에서 월류된 고농도의 오존수가 저장 및 배출되는 배출부; 로 이루어진 오존수 제조 시스템을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고농도 오존수 제조 시스템은 믹싱부의 믹싱관을 통과하면서 원수에 일부분의 오존가스가 용해되고, 그리고 접촉면적을 극대화시킨 믹싱부재를 지나면서 원수에 오존가스가 완전히 용해되기 때문에 오존가스의 용해율이 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 반응부의 반응부재가 오존수의 흐름을 정체시키며 원수와 오존가스의 접촉면을 극대화시켜줌으로써 오존수의 오존 농도를 높일 수 있는 이점이 있다.

게다가 오존수 제조 시스템의 구조가 단순하기 때문에 유지보수가 용이할 뿐만 아니라 숙련된 작업자가 아니라도 오존수 제조 시스템을을 운영할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고농도 오존수 제조 시스템에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 고농도 오존수 제조 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고농도 오존수 제조 시스템(100)은, 원수 및 오존가스를 공급하는 공급관(110)과, 공급관(110)으로부터 공급되는 원수에 오존가스를 용해시켜 오존수를 제조하는 믹싱부(120)와, 믹싱부(120) 측에 월류된 오존수를 공급 받아 오존 농도를 높이는 반응부(140)와, 반응부(140)에서 월류된 고농도의 오존수가 저장 및 배출되는 배출부(160)로 이루어진다.

먼저, 공급관(110)은 외부에서부터 믹싱수단(120)의 측으로 연장된다. 이러한 공급관(110)의 일단에는 원수가 공급되게 하는 유입펌프(112)가 배치되고, 유입 펌프(112)의 인접하게는 오존가스가 유입되게 하는 유입밸브(114)가 배치된다. 누구나 알 수 있듯이 오존가스는 통상의 오존발생기에서 생성되며, 유입밸브(114)는 오존발생기와 연결된다.

도 2는 도 1에 도시된 믹싱부를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 믹싱부(120)는 믹싱탱크(122)와, 공급관(110)과 연결되고 공급관(110)을 통해 안내되는 원수와 오존가스를 접촉시키는 믹싱관(124)과, 믹싱관(124)을 통해 믹싱탱크(122) 내로 유입된 원수과 오존가스의 접촉면적을 극대화시켜 원수에 오존가스를 용해시키는 믹싱부재(132)로 이루어진다.

믹싱탱크(122)는 내부가 중공된 함체 형상을 가진다. 이러한 믹싱탱크(122)의 내측 상부 측으로는 공급관(110)의 타단이 연장된다. 이와 같이 형성된 믹싱탱크(122)의 내부에는 믹싱관(124) 및 믹싱부재(132)가 배치된다.

믹싱관(124)은 믹싱탱크(122) 내에 수직하게 배치된다. 믹싱관(124)의 상부는 믹싱탱크(122) 내로 연장된 공급관(110)의 타단과 연결되고, 믹싱관(124)의 하부는 믹싱탱크(122)의 내측 하부에 인접한 위치까지 연장된다. 이러한 믹싱관(124)의 내측 상부에는 공급관(110)을 통해 안내되는 원수와 오존가스에 의해 회전되면서 와류가 형성되게 하는 믹싱 팬(126)이 회전 가능하게 배치된다. 또한 믹싱관(124)의 내주면 상에는 믹싱 팬(126)을 통과한 원수와 오존가스가 부딪쳐 접촉되게 하는 파형 형상의 굴곡면(128)이 믹싱관(124)의 길이방향을 따라 형성된다. 한편, 믹싱관(124)의 하부에는 굴곡면(128)을 통과한 원수 및 오존가스가 용이하게 접촉됨과 아울러 원수 및 오존가스의 접촉시간을 증가시키면서 배출되게 하는 제 1 배출블록(130)이 배치된다. 바람직하게는 제 1 배출블록(130)은 통상의 디퓨져 또는 3차원 망목구조를 가지는 다공질 재료 중 어느 하나를 채택한다. 이렇게 믹싱관(124)을 통과한 원수에는 일부분의 오존가스가 용해된다.

한편, 믹싱부재(132)는 타공판 형상을 가지며 믹싱탱크(122)의 내측에 수평하게 이격 배치되는 한 쌍의 믹싱판(134)과, 서로 마주보는 믹싱판(134)의 내측면 상에 고정 장착되는 한 쌍의 제 1 혼합부재(136)와, 한 쌍의 제 1 혼합부재(136) 사이에 유동 가능하게 배치되는 다수의 제 2 혼합부재(138)를 구비한다. 도시된 바와 같이, 제 1 혼합부재(136)는 가느다란 재질의 금속을 얽어 만든 망 구조를 가지며, 제 2 혼합부재(138)는 납작한 형태의 다수의 링이 구 형상을 이루도록 결합된 형상을 가진다. 이러한 한 쌍의 믹싱판(134), 한 쌍의 제 1 혼합부재(136) 및 제 2 혼합부재(138)는 믹싱탱크(122)의 하부에서 상부 측으로 상승하는 원수와 오존가스의 접촉면적을 극대화시켜 원수에 오존가스가 완전히 용해되게 한다.

제 1 혼합부재(136) 및 제 2 혼합부재(138)는 스테인리스로 제작됨이 바람직하다. 경우에 따라서는 제 2 혼합부재(138)는 합성수지로 제작될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 반응수단 및 배출수단을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 반응부(140)는 반응탱크(142)와, 믹싱탱크(122)의 상부와 연결되고 믹싱탱크(122)에서 제조된 오존수를 반응탱크(142)의 내측 하부로 안내하는 제 1 월류관(148)과, 반응탱크(142) 내로 유입된 오존수의 오존 농도를 높이는 반응부재(152)로 이루어진다.

반응탱크(142)는 믹싱탱크(122)와 마찬가지로 내부가 중공된 함체 형상을 가 진다. 이러한 반응탱크(142)의 상부 일측에는 에어벤트(144)가 배치되고, 에어벤트(144)의 상부에는 잔류가스를 연소시키는 히팅코일(146)이 배치된다. 이와 같이 형성된 반응탱크(142)에는 제 1 월류관(148) 및 반응부재(152)가 배치된다.

제 1 월류관(148)은 일단은 믹싱탱크(122)의 상부에 연결되고 타단은 반응탱크(142)의 내측 상부로 연장된 후 반응탱크(142)의 내측 하부에 인접한 위치까지 연장된다. 이러한 제 1 월류관(148)의 하부에는 제 2 배출블록(150)이 배치된다. 바람직하게는 제 2 배출블록(150)은 통상의 디퓨져 또는 3차원 망목구조를 가지는 다공질 재료 중 어느 하나를 채택한다. 한편, 반응탱크(142) 내에는 다수의 반응부재(152)들이 배치되는데, 반응부재(152)는 타공판 형상을 가지면서 반응탱크(142) 내에 이격되게 배치된다. 이러한 반응부재(152)는 반응탱크(142)의 하부에서 상부 측으로 상승하는 오존수를 정체시키며 오존수의 접촉면을 극대화 시켜줌으로써 오존의 농도를 높이게 된다.

한편, 배출부(160)는 저장탱크(162)와 제 2 월류관(168)을 구비한다. 저장탱크(162)는 내부에 오존수가 저장될 수 있도록 내부가 중공된 함체 형상을 가진다. 이러한 저장탱크(162)의 일측면 하부에는 배출관(164)이 형성되고, 배출관(164)에는 배출펌프(166)가 장착된다. 한편, 제 2 월류관(168)은 반응탱크(142)의 상부와 저장탱크(162)의 상부를 연결된다. 즉, 반응탱크(142)의 상부 측으로 상승한 오존수는 제 2 월류관(168)을 통해 저장탱크(162) 측으로 유입된다.

하기에는 전술한 바와 같이 형성된 고농도 오존수 제조 시스템(100)의 사용 상태를 간략하게 설명한다.

본 발명에 따른 고농도 오존수 제조 시스템(100)을 이용하여 오존수를 제조하기 위해서는, 우선 공급관(110)을 통해 원수와 오존가스를 공급한다. 원수는 유입펌프(112)를 통해 공급관(110) 내로 유입되고, 오존가스는 오존발생기와 연결된 유입밸브(114)를 통해 공급관(110) 내로 유입되게 한다.

이렇게 공급관(110) 내로 유입된 원수와 오존가스는 믹싱관(124)의 상부 측으로 안내되고, 믹싱관(124)의 상부 측으로 안내된 원수와 오존가스는 믹싱 팬(126)을 회전시키면서 믹싱 팬(126)을 통과하게 되는데, 이때, 믹싱 팬(126)을 통과하는 원수와 오존가스는 소용돌이(와류)를 치면서 흐르게 되고, 믹싱 팬(126)을 지난 원수와 오존가스는 굴곡면(128)에 불규칙하게 부딪치게 되며, 다시 굴곡면(128)을 지난 원수와 오존가스는 디퓨져 또는 3차원 망목구조를 가지는 다공질 재질 중 어느 하나로 된 제 1 배출블록(130)을 통과하여 믹싱탱크(122)의 하부 측으로 유입된다. 이렇게 믹싱관(124)을 통과한 오존가스의 일부분은 믹싱 팬(126), 굴곡면(128) 및 제 1 배출블록(130)을 지나면서 일부분이 원수에 용해된다.

전술한 바와 같이, 오존가스의 일부분이 용해된 원수와 용해되지 않은 나머지 오존가스가 믹싱탱크(122)의 하부 측으로 유입되어 수위가 높아지면서 믹싱탱크(122)의 하부에 배치된 믹싱판(134), 하부에 배치되는 제 1 혼합부재(136) 및 유동하는 다수의 제 2 혼합부재(138), 그리고 상부에 배치된 또 다른 제 1 혼합부재(136) 및 상부에 배치된 또 다른 믹싱판(134)을 지나면서 용해되지 않은 나머지 오존가스는 원수에 완전하게 용해되고, 그 결과 믹싱탱크(122)의 상부 측에는 고농 도의 오존수가 제조된다. 즉, 믹싱부재(132)는 한 쌍의 믹싱판(134), 한 쌍의 제 1 혼합부재(136) 및 다수의 제 2 혼합부재(138)가 원수와 오존가스의 접촉면적을 극대화시키기 때문에 오존가스가 용이하게 원수에 용해된다.

한편, 믹싱탱크(122)의 상부로 안내된 오존수는 제 1 월류관(148)을 통해 반응탱크(142)의 하부로 유입되는데, 제 1 월류관(148)을 통해 반응탱크(142)로 유입된 오존수는 다수의 반응부재(152)에 의해서 정체되며, 이러한 반응부재(152)에 의해서 오존수의 오존 농도는 높아지게 된다. 그리고 반응탱크(142)의 상부로 안내된 오존수는 제 2 월류관(168)을 통해 저장탱크(162) 내로 유입되어 저장된다.

이와 같이 형성된 오존수 제조 시스템(100)은 믹싱부(120)의 믹싱관(124)을 통과하면서 원수에 일부분의 오존가스가 용해되고, 그리고 접촉면적을 극대화시킨 믹싱부재(132)를 지나면서 원수에 오존가스가 완전히 용해되기 때문에 오존가스의 용해율이 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 반응부(140)의 반응부재(152)가 오존수의 흐름을 정체시키며 접촉면을 극대화시켜 오존수의 오존 농도를 높일 수 있다.

아울러 시스템(100)의 구조가 단순하기 때문에 유지보수가 용이할 뿐만 아니라 숙련된 작업자가 아니라도 시스템(100)을 운영할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 고농도 오존수 제조 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고,

도 2는 도 1에 도시된 믹싱부를 확대하여 나타낸 도면이며, 그리고

도 3은 도 1에 도시된 반응수단 및 배출수단을 나타낸 도면이다.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

100 : 고농도 오존수 제조 시스템 110 : 공급관

120 : 믹싱부 122 : 믹싱탱크

124 : 믹싱관 132 : 믹싱부재

140 : 반응부 142 : 반응탱크

152 : 반응부재 160 : 배출부

162 : 저장탱크 164 : 배출관

Claims (8)

1. 고농도 오존수 제조 시스템에 있어서,

   상기 고농도 오존수 제조 시스템은;

   일단에 원수가 공급되게 하는 유입펌프가 배치되고, 상기 유입펌프의 인접하게는 오존가스가 유입되게 하는 유입밸브가 배치되는 공급관;

   상기 공급관이 내측 상부로 연장되는 믹싱탱크와, 상기 믹싱탱크로 연장된 상기 공급관의 타단과 연결됨과 아울러 상기 믹싱탱크의 내측 하부로 연장되는 믹싱관 및 상기 믹싱관을 통해 안내된 오존가스를 원수에 용해시켜 오존수를 제조하는 믹싱부재를 가지는 믹싱부;

   반응탱크, 상기 믹싱탱크의 상부와 연결되고 상기 믹싱탱크에서 제조된 오존수를 상기 반응탱크의 내측 하부로 안내하는 제 1 월류관과, 상기 반응탱크 내로 유입된 오존수의 오존 농도를 높이는 다수의 반응부재를 가지는 반응부; 및

   상기 반응부에서 월류된 고농도의 오존수가 저장 및 배출되는 배출부; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 오존수 제조 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 믹싱관의 내측 상부에는 상기 공급관을 통해 안내되는 원수와 오존가스에 의해 회전되면서 와류가 형성되게 하는 믹싱 팬이 회전 가능하게 배치되고, 상기 믹싱관의 내주면 상에는 상기 믹싱 팬을 통과한 원수와 오존가스가 부딪쳐 접촉되게 하는 파형 형상의 굴곡면이 상기 믹싱관의 길이방향을 따 라 형성되는 것을 특징으로 하는 오존수 제조 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 믹싱관의 하부에는 원수 및 오존가스가 용이하게 접촉됨과 아울러 원수 및 오존가스의 접촉시간을 증가시키면서 배출되게 하는 제 1 배출블록이 배치되며, 상기 제 1 배출블록은 디퓨져 또는 3차원 망목구조를 가지는 다공질 재료 중 어느 하나를 제조되는 것을 특징으로 하는 오존수 제조 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 믹싱부재는, 원수와 오존가스의 접촉면적을 극대화할 수 있도록 타공판 형상을 가지며 상기 믹싱탱크의 내측에 수평하게 이격 배치되는 한 쌍의 믹싱판과, 서로 마주보는 상기 믹싱판의 내측면 상에 고정 장착되는 한 쌍의 제 1 혼합부재와, 한 쌍의 상기 제 1 혼합부재 사이에 유동 가능하게 배치되는 다수의 제 2 혼합부재를 구비하고, 상기 제 1 혼합부재는 가느다란 재질의 금속을 얽어 만든 망 구조를 가지며, 상기 제 2 혼합부재는 다수의 납작한 형태의 다수의 링이 구 형상을 이루도록 결합된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 오존수 제조 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 반응탱크의 상부 일측에는 에어벤트가 배치되고, 상기 에어벤트의 상부에는 잔류가스를 연소시키는 히팅코일이 배치되는 것을 특징으로 하는 오존수 제조 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 월류관은 일단은 상기 믹싱탱크의 상부에 연결되고 타단은 상기 반응탱크의 내측 상부로 연장된 후 상기 반응탱크의 내측 하부에 인접한 위치까지 연장되며, 상기 제 1 월류관의 하부에는 제 2 배출블록이 배치되고, 상기 제 2 배출블록은 디퓨져 또는 3차원 망목구조를 가지는 다공질 재료 중 어느 하나를 제조되는 것을 특징으로 하는 오존수 제조 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 반응부재는 타공판 형상을 가지면서 상기 반응탱크 내에 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 오존수 제조 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 배출부는 저장탱크와 제 2 월류관을 구비하며, 상기 저장탱크의 일측면 하부에는 배출펌프가 장착된 배출관이 형성되고, 상기 제 2 월류관은 상기 반응탱크의 상부와 상기 저장탱크의 상부를 연결하는 것을 특징으로 하는 오존수 제조 시스템.

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