KR100935217B1

KR100935217B1 - 가스 용해수 제조 장치

Info

Publication number: KR100935217B1
Application number: KR1020090011037A
Authority: KR
Inventors: 오진범
Original assignee: 오진범
Priority date: 2009-02-11
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2010-01-06

Abstract

가스 용해수 제조 장치가 개시된다. 본 발명의 가스 용해수 제조 장치는, 물과 가스(gas)가 교반되어 물/가스 혼합물로 제조되는 장소를 형성하는 적어도 하나의 교반조; 가스를 공급하는 가스 공급원과 교반조에 연결되어 교반조의 내부공간으로 가스를 공급하는 가스 공급관; 및 물을 공급하는 물 공급원과 교반조에 연결되며, 교반조와 인접된 후단부 영역에서 가스 공급관의 일 영역을 감싸도록 가스 공급관의 반경 방향 외측에 배치되어 교반조의 내부공간으로 물을 공급하는 물 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 물과 가스의 교반 작업이 잘 이루어질 수 있어 물에 대한 가스의 용해율을 종래에 비해 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 장비를 종래에 비해 간소화할 수 있어 장비 구축에 필요한 전체적인 생산 비용을 절감할 수 있다.

가스, 물, 산소수, 가스 용해수, 교반조, 용해조, 냉각부, 산기부

Description

가스 용해수 제조 장치{Manufacturing Apparatus for Dissolute Gas in Water}

본 발명은, 가스 용해수 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 물과 가스의 교반 작업이 잘 이루어질 수 있어 물에 대한 가스의 용해율을 종래에 비해 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 장비를 종래에 비해 간소화할 수 있어 장비 구축에 필요한 전체적인 생산 비용을 절감할 수 있는 가스 용해수 제조 장치에 관한 것이다.

가스 용해수란 순수한 물에서 벗어나 예컨대 평균치 이상의 산소, 이산화탄소, 수소, 오존 등이 용해되어 있는 물을 가리키며, 각각 산소수, 탄산수, 수소수, 오존수 등으로 불리는데, 이하에서는 그 중 일 예인 산소수를 예로 들어 설명하기로 한다.

산소수는 통상의 순수한 물보다 더 많은 양의 산소가 용해된 물을 일컫는다. 산소가 물에 많이 포함될수록, 물 속에 존재하는 호기성 생물의 생장을 촉진하고 혐기성 미생물, 박테리아 등의 오염을 일으키는 유기물질의 생분해를 촉진할 수 있기 때문에, 화학공장, 산소농법, 정화조, 양어장, 청량음료 제조 등에 종사하는 업 자들은 산소수 제조에 대한 연구에 몰두하고 있다.

또한 산소가 많이 포함된 산소수를 마시게 되면, 인체의 혈중 산소 농도를 향상시켜 인체의 신진 대사에 활력을 줄 수 있으며, 심폐기능이 향상되고 피로회복이 촉진될 수 있어 음료수에도 많은 양의 산소를 포함시키기 위한 연구가 실행되고 있다.

이러한 산소수에 있어서 용존 산소량은 물 속에 용해되어 있는 산소량을 가리키는 것으로서, 이러한 산소량은 온도나 기압에 의해 좌우된다. 산소는 온도가 낮을수록 잘 용해되기 때문에, 물에 산소를 용해시킬 때 물의 온도를 낮추는 것과 주입되는 산소의 온도를 낮추는 것이 중요하다.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 산소수 제조 장치의 일반적인 구성을 도시한 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이, 종래의 일 실시예에 따른 산소수 제조 장치(1)는, 물(2)과 산소(3)를 교반하는 교반조(30)와, 교반조(30)에 의해 교반된 물/산소 혼합물(4)을 저장된 물에 용해시키는 다수의 용해조(40a, 40b)를 구비한다. 다만 여기서는 용해조(40a, 40b)가 2개 마련된 것에 대해 설명하나 실제로는 더 많은 수의 용해조가 결합될 수 있다.

다수의 용해조(40a, 40b)의 마지막에 배치되는 용해조(40b)는 물 공급원(21)과 연결되어 다수의 용해조(40a, 40b)에 의해 산소가 용해된 물, 즉 산소수를 다시 물 공급원(21)으로 재순환시킬 수 있으며, 재순환된 산소수를 다시 전술한 과정을 거치게 함으로써 용존 산소량이 높은 산소수를 얻을 수 있다.

그런데, 이러한 종래의 일 실시예에 따른 산소수 제조 장치(1)에 있어서는, 산소(3)와 물(2)이 각각 교반조(30)의 내부공간으로 공급될 때 산소(3)와 물(2)이 각각 다른 영역으로 분사되는 구조를 가짐으로써 산소(3)와 물(2)의 교반이 잘 이루어지지 못하는 단점이 있으며, 이에 따라 용존 산소량을 높이기 위해 많은 수의 용해조를 마련함으로써 전체적인 장비가 커질 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 물과 가스의 교반 작업이 잘 이루어질 수 있어 물에 대한 가스의 용해율을 종래에 비해 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 장비를 종래에 비해 간소화할 수 있어 장비 구축에 필요한 전체적인 생산 비용을 절감할 수 있는 가스 용해수 제조 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 물과 가스(gas)가 교반되어 물/가스 혼합물로 제조되는 장소를 형성하는 적어도 하나의 교반조; 상기 가스를 공급하는 가스 공급원과 상기 교반조에 연결되어 상기 교반조의 내부공간으로 상기 가스를 공급하는 가스 공급관; 및 상기 물을 공급하는 물 공급원과 상기 교반조에 연결되며, 상기 교반조와 인접된 후단부 영역에서 상기 가스 공급관의 일 영역을 감싸도록 상기 가스 공급관의 반경 방향 외측에 배치되어 상기 교반조의 내부공간으로 상기 물을 공급하는 물 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 용해수 제조 장치에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 가스 공급관 및 상기 물 공급관은 상기 교반조의 상단부에 연 결되며, 상기 가스 공급관 및 상기 물 공급관이 상호 중첩된 구간은, 분사되는 물의 중앙에 형성된 중공 영역으로 상기 가스가 분사될 수 있도록 이중관으로 마련될 수 있다.

상기 가스 공급관에 결합되어 상기 가스 공급관을 통해 이송되는 상기 가스를 냉각시키는 가스 냉각부를 더 포함할 수 있다.

상기 가스 냉각부는, 상기 가스 공급관에 부분적으로 접촉되는 냉각부재; 및 상기 냉각부재를 보호하는 케이스를 포함할 수 있다.

상기 냉각부재는 인가된 전류에 의해 양면이 각각 독립적으로 냉각 및 가열되어 한쪽 면은 냉각면을 형성하고 다른 쪽 면은 가열면을 형성하는 열전소자 또는 펠티어소자일 수 있으며, 상기 냉각부재의 냉각면은 상기 가스 공급관에 부분적으로 접촉될 수 있다.

상기 교반조의 주변에 상기 교반조와 독립적으로 마련되어 상기 교반조로부터 이송되는 상기 물/가스 혼합물을 저장되어 있는 물에 용해시키는 적어도 하나의 용해조; 및 일단부는 상기 교반조에 연결되고 타단부는 상기 용해조의 내부를 지나 상기 용해조 내의 상부 영역에 배치되어 교반조로부터 상기 물/가스 혼합물을 상기 용해조로 이송시키는 이송관을 더 포함할 수 있다.

상기 이송관의 단부에 마련되어 상기 이송관을 통해 이송되는 상기 물/가스 혼합물을 산기하여 분사시키는 산기부를 더 포함할 수 있다.

상기 산기부는, 내부가 상기 이송관과 연통되게 마련되는 원반 형상의 산기몸체; 및 상기 산기몸체의 둘레를 따라 규칙적으로 관통 형성되어 상기 용해조 내 의 하방으로 상기 물/가스 혼합물을 분사하는 복수의 산기구를 포함할 수 있다.

상기 가스는 산소일 수 있으며, 상기 적어도 하나의 용해조는 하나의 용해조이고, 상기 하나의 용해조와 상기 물 공급관은, 용해 과정을 거친 가스 용해수를 상기 물 공급관으로 재순환시키는 재순환관에 의해 연결될 수 있다.

상기 적어도 하나의 용해조는 다수의 용해조일 수 있고, 두 번째 이후의 용해조로 공급되는 물은 앞선 용해조로부터 제공된 물/가스 혼합물일 수 있으며, 상기 적어도 하나의 교반조는 다수의 교반조일 수 있고, 두 번째 이후의 교반조로 공급되는 물은 앞선 교반조로부터 제공된 물/가스 혼합물일 수 있다.

상기 물 공급관에 결합되어 상기 교반조 쪽으로 상기 물이 이동될 수 있는 구동력을 발생시키는 펌프를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 물과 가스의 교반 작업이 잘 이루어질 수 있어 물에 대한 가스의 용해율을 종래에 비해 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 장비를 종래에 비해 간소화할 수 있어 장비 구축에 필요한 전체적인 생산 비용을 절감할 수 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

한편, 가스 용해수란 순수한 물에서 벗어나 예컨대 평균치 이상의 산소, 이산화탄소, 수소, 오존 등이 용해되어 있는 산소수, 탄산수, 수소수, 오존수 등을 가리키는데, 이하에서는 산소수를 예로 들어 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 권리범위가 이에 제한되지 않음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소수 제조 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 교반조와 교반조에 결합되는 산소 공급관 및 물 공급관의 형상을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 산소 공급관 및 물 공급관에 의해 산소와 물이 교반되는 형상을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 5는 도 2에 도시된 용해조의 내부공간에 수용되는 산기부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 산소수 제조 장치(100)는, 일단부가 산소 공급원(111)에 연결되어 산소 공급원(111)으로부터 공급되는 산소(102)가 이송되는 파이프 형상의 산소 공급관(110)과, 일단부가 물 공급원(121)에 연결되어 물 공급원(121)으로부터 공급되는 물(101)이 이송되는 파이프 형상의 물 공급관(120)과, 산소 공급관(110) 및 물 공급관(120)의 후단부가 연통되게 연결되며 산소 공급관(110)을 따라 공급되는 산소(102)와 물 공급관(120)을 따라 공급되는 물(101)을 교반하는 공간이 형성된 교반조(130)와, 이송관(150)에 의해 교반조(130)와 연결되며 교반조(130)에 의해 교반된 물/산소 혼합물(103, 도 2 참조)을 저장된 물(104, 도 2 참조)에 용해시키는 용해조(140)를 포함한다. 여기서 용해조(140)와 물 공급원(121)은 재순환관(미도시)에 의해 연결될 수 있으며, 이에 따라 산소수의 용존 산소량을 보다 높일 수 있다.

산소 공급관(110)은 산소 공급원(111)과 교반조(130) 사이에 연결되어 산소 공급원(111)으로부터 교반조(130)로 산소(102)를 이송시키는 역할을 담당한다.

그리고 물 공급관(120)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 교반조(130)와 물 공급원(121) 사이에 연통되게 연결되는 물(101)의 이동 경로로서, 종래에는 산소 공급관(10, 도 1 참조)과 물 공급관(20, 도 1 참조)이 별도로 교반조(30, 도 1 참조)에 연결된 것과는 달리 본 실시예의 물 공급관(120)은 그 후단부가 산소 공급관(110)의 후단부를 감싸도록 마련된다.

따라서 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 산소 공급관(110)을 통해 분사되는 산소(102)는 물 공급관(120)에 의해 둘러싸이게 되며, 이에 따라 종래에 비해 물(101)과 산소(102)의 교반이 더 잘 이루어질 수 있다. 즉 도 3에 확대 도시된 바와 같이, 산소 공급관(110)과 물 공급관(120)의 상호 중첩된 구간은, 분사되는 물(101)의 중앙에 형성된 중공 영역으로 산소(102)가 분사될 수 있도록 이중관으로 마련된다. 따라서 종래에 비해 산소(102)와 물(101)과의 교반이 잘 된 물/산소 혼합물(103)을 제조할 수있다.

부연하면, 종래기술인 도 1과 같이, 산소와 물이 각각 다른 영역에서 제공되면서 교반조(30, 도 1 참조) 내에서 단순히 합쳐지는 경우에는 구조상 산소와 물의 교반(또는 혼합)이 잘 이루어질 수 없다.

도 1의 대안으로, T 자형 접속구조를 이용하여 산소와 물을 동시에 투입시키는 방법을 고려해볼 수는 있으나, 이 방법은 산소의 투입 압력 조절이 용이하지 않아 산소와 물의 교반 효율을 높이기 어렵다. 예컨대, 물의 흐름 압력과 산소의 투입 압력의 조화가 맞지 않을 경우, 즉, 산소의 투입 압력이 물의 흐름 압력보다 적을 경우에는 산소가 물에 제대로 섞이지 못하게 되고, 반대로 산소의 투입 압력이 물의 흐름 압력보다 클 경우에는 케비데이션 현상(유체흐름상 관이 기체로 채워져서 비어있는 현상)이 발생하여 산소 용해가 제대로 이루어지지 못하게 된다.

결과적으로, 위에 기술한 종래기술들, 즉 도 1과 같이 산소와 물을 개별적으로 투입하는 기술이나, 도시하지는 않았지만 T 자형 접속구조를 산소와 물을 동시에 투입하는 기술들의 경우에는 구조 또는 원리상 산소와 물의 교반 효율을 높이기 어려웠으나, 본 실시예와 같이 산소(102)가 물(101)에 둘러싸여 공급되도록 하면 산소(102) 또는 물(101)의 투입 압력 조절을 정밀하게 조절할 필요도 없을 뿐만 아니라 동작 중에 케비데이션 현상 등이 발생되지도 않기 때문에 자연스럽게 산소(102)와 물(101)의 교반 효율이 높아질 수 있게 된다. 따라서 최종적으로 용해조(140) 내에는 산소(102)와 물(101)과의 교반이 잘 된 물/산소 혼합물(103)이 충전될 수 있게 되는 것이다.

이에 대해 보다 상세히 설명하면, 물(101)이 가상의 중공을 이루며 소정 속도로 분사됨으로써 물(101)의 속도에 의해 물(101)의 중공 영역(A, 도 4 참조), 즉 산소(102)가 분사되는 영역(A)은 압력강하에 의해 주변 영역(B)에 비해 상대적으로 저압이 되는데, 이러한 압력강하로 인해 보다 더 많은 양의 산소(102)가 물(101) 속으로 더 잘 침투할 수 있고, 이로 인해 물(101)과 산소(102)의 교반 작업이 종래에 비해 보다 효과적으로 진행될 수 있다. 여기서, 물(101)의 속도에 의해 중공 영역(A)의 압력이 낮아지는 것은 베르누이 원리로 설명될 수 있다.

전술한 바와 같이, 산소 공급관(110)을 통해 이송되는 산소(102)는 가스 냉각부(115)에 의해 냉각되어 산소 공급관(110)을 통해 공급되고, 이때 공급되는 산소(102)의 주변을 따라 물(101)이 분사됨으로써 물(101)에 대한 산소(102)의 교반율은 종래에 비해 현저히 향상될 수 있는 것이다.

한편, 산소 공급관(110)에는 산소 공급관(110)을 따라 이송되는 산소(102)의 온도를 낮추기 위한 가스 냉각부(115)가 장착되어 있다.

가스 냉각부(115)는 산소 공급관(110)을 따라 이송되는 산소(102)의 온도를 낮춤으로써 교반조(130)에서 물(101)과 만날 때 산소(102)가 물(101)에 더 잘 용해될 수 있도록 한다.

이는 산소(102)의 온도가 낮아질수록 액화되기 쉬운 성질을 이용한 것으로서, 통상적으로 산소(102)는 온도가 낮을수록 물(101)에 잘 용해된다. 즉 대기압(760mmHg) 하에서 25℃의 순수한 용존산소량은 약 8mg/ℓ, 20℃의 순수의 용존 산소량은 약 9mg/ℓ, 8℃의 순수의 용존 산소량은 약 12mg/ℓ, 2℃의 순수의 용존산소량은 약 14mg/ℓ가 되는 것으로 알려지고 있다.

결과적으로, 온도가 낮을수록 더 많은 산소(102)가 물(101)에 용해될 수 있음을 알 수 있으므로, 본 실시예와 같이, 가스 냉각부(115)를 더 마련하여 산소 공급관(110)을 따라 이송되는 산소(102)의 온도를 낮추는 경우에는 보다 더 많은 양 의 산소(102)를 물(101)에 용해시킬 수 있게 되는 것이다.

가스 냉각부(115)는, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 산소 공급관(110)의 외면에서 산소 공급관(110)의 일부분을 둘러싸며 결합되는 냉각부재(116)와, 냉각부재(116)를 감싸며 결합되어 냉각부재(116)를 보호하는 케이스(117)를 구비한다.

냉각부재(116)는 전기적 성질을 이용하여 산소 공급관(110)을 냉각시킬 수 있는데, 이러한 냉각부재(116)로서 열전소자 또는 펠티어소자를 이용할 수 있다.

열전소자 또는 펠티어소자는 금속과 반도체를 접속한 두 점 사이에 회로를 구성하고, 이에 전류를 흘리면 한쪽 면은 열이 발생하고 다른 쪽 면은 열을 흡수하는 현상인 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용한 소자이다.

이러한 열전소자 또는 펠티어소자로서의 냉각부재(116)에 전류를 인가하면, 인가된 전류에 의해 냉각부재(116)의 양면은 각각 독립적으로 냉각 및 가열되어 한쪽 면은 냉각면을 형성하게 되고 다른 쪽 면은 가열면을 형성하게 되는데, 냉각면에 산소 공급관(110)을 접촉시킴으로써 산소 공급관(110)을 따라 이송되는 산소(102)의 온도를 낮출 수 있다. 이 경우, 가열면 쪽은 방열을 시켜야 하는데, 도시 않은 방열판 등을 냉각부재(116)의 가열면에 접촉시키면 된다.

케이스(117)는, 금속 재질 또는 플라스틱 재질 등으로 마련될 수 있으며, 외부로부터 케이스(117) 내에 마련된 냉각부재(116)로 압력이 가해지거나 또는 액체 등이 접근하는 것을 저지하는 역할을 담당한다.

한편, 물 공급관(120)에는 물 공급원(121)의 물(101)이 교반조(130)로 원활 히 이송될 수 있도록 구동력을 발생시키는 펌프(123)가 더 장착된다.

또한 물 공급원(121)은 교반조(130)로 저온의 물(101)을 공급하기 위하여 냉각저장탱크로 마련된다. 따라서 교반이 이루어지는 교반조(130)의 공간에서 저온의 물(101)과, 저온의 산소(102)가 저압 상태로 교반될 수 있어, 종래에 비해 높은 교반율을 얻을 수 있다.

한편, 교반조(130)에 의해 교반된 물/산소 혼합물(103)은 교반조(130)와 용해조(140)를 잇는 이송관(150)을 따라 용해조(140)로 이송되어 용해조(140)에 저장되어 있는 물(104, 도 2 및 도 4 참조)에 용해된다. 여기서, 이송관(150)에는 물/산소 혼합물(103)의 흐름을 원활하게 하면서도 역류를 방지하기 위한 펌프장치(미도시)가 장착될 수 있다.

본 실시예의 용해조(140)는, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 물/산소 혼합물(103)이 용해되는 물(104)이 저장되어 있다. 이러한 용해조(140)에 저장되어 있는 물(104)에도 역시 산소(105, 도 5 참조)가 용해되어 있는데, 용해되어 있는 산소(105) 중 일부는 기화되어 물(104)로부터 이탈되려는 성질이 있다. 따라서 물(104)에 용해된 산소(105)의 양이 줄어들어 용존 산소량이 줄어들 소지가 있지만, 이러한 현상이 발생되지 않도록 본 실시예의 경우에는 산기부(160)를 더 마련하고 있다.

산기부(160)는 이송관(150)의 단부, 즉 용해조(140) 내의 상부 영역에 배치되는 이송관(150)의 단부에 마련되어 이송관(150)을 통해 이송되는 물/산소 혼합물(103)을 용해조(140)로 균일하게 공급함과 동시에 용해조(140) 내에 이미 저장된 물(104)로부터 산소가 이탈되는 것을 방지하는 역할을 겸한다.

이러한 산기부(160)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 이송관(150)의 단부에서 이송관(150)과 연통되게 연결되어 용해조(140)에 전체적으로 물/산소 혼합물(103)을 분사하는 산기몸체(161)와, 산기몸체(161)의 둘레 방향을 따라 마련되어 용해조(140)의 하부 방향으로 물/산소 혼합물(103)을 분사하는 복수의 산기구(163)를 구비한다.

산기몸체(161)는, 용해조(140)에 저장된 물(104) 방향으로 균등하게 물/산소 혼합물(103)이 분사될 수 있도록 원반 형상으로 마련되며, 둘레의 하단부 영역에 산기구(163)가 규칙적으로 마련되어 있다. 본 실시예의 경우, 용해조(140)가 원통 구조를 가지기 때문에 산기몸체(161)가 원반 형상으로 마련되지만, 산기몸체(161)가 반드시 원반 형상으로 마련되어야 할 필요는 없다.

산기구(163)는 산기몸체(161)의 전 영역으로 퍼지는 물/산소 혼합물(103)을 용해조(140)로 직접 분사하는 부분이다. 따라서 산기구(163)에 의해 물/산소 혼합물(103)이 분사될 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 저장된 물(104)로부터 이탈하는 산소(105)를 다시 물/가스 혼합물에 혼합시켜 용해조(140)의 물(104)에 낙하될 수 있으며, 이로 인해 산소(105)가 저장된 물(104)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 교반조(130)에서 물(101)과 산소(102)의 교반이 보다 잘 이루어질 수 있고, 또한 교반된 물/산소 혼합물(103)이 산기부(160) 구조에 의해 용해조(140)에서 보다 잘 용해될 수 있다. 따라서 종래에 비해 많은 양의 산소(102)가 용해된 산소수를 제조할 수 있으며, 또한 효과적인 교반 작업 및 용해 작업으로 인해 단계적인 용해 작업을 위한 용해조(140)의 수를 종래보다 줄일 수 있고, 이로 인해 전체적인 장비의 크기를 축소할 수 있어 장비 구축에 요구되는 비용을 절감할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 산소수의 용존 산소량을 보다 높이기 위해, 용해조(140)와 물 공급관(120) 사이를 재순환관에 의해 연결시킬 수 있다. 즉, 교반조(130) 및 용해조(140)를 거치며 용해된 산소수를 다시 물 공급관(120)으로 보내고, 전술한 바와 동일한 과정으로 산소수를 공급함으로써 산소수에 보다 많은 양의 산소(102)가 포함될 수 있도록 할 수 있다. 이때, 재순환관에는 산소수의 원활한 흐름 및 산소수의 역류를 방지하기 위한 펌프장치가 장착될 수 있다.

이하에서는 이러한 구성을 갖는 산소수 제조 장치(100)의 작동 방법에 대해서 설명하기로 한다.

물 공급원(121) 및 산소 공급원(111)을 작동시켜 물 공급관(120)을 통해 물(101)이, 또한 산소 공급관(110)을 통해 산소(102)가 이송될 수 있도록 한다. 이송된 물(101)은 물 공급관(120)의 후단부에서 교반조(130)의 하부 방향으로 분사되고, 마찬가지로 산소(102)는 산소 공급관(110)의 후단부에서 교반조(130)의 하부 방향으로 분사된다.

이때, 물(101)과 산소(102)가 분사될 때의 형상은, 도 4에 도시된 바와 같이, 산소(102)가 물(101) 분사에 의해 형성되는 중공 영역(A)에서 하방으로 분사되고, 물(101)이 산소(102)를 둘러싸며 하방으로 분사되는 형상을 갖는데, 이러한 분 사 구조에 의해 물(101)과 산소(102)의 교반이 잘 이루어질 수 있다. 즉 물(101)이 가상의 중공을 이루며 소정 속도로 분사됨으로써 물(101)의 속도에 의해 물(101)의 중공 영역(A, 도 4 참조), 즉 산소(102)가 분사되는 영역(A)은 주변 영역(B)에 비해 상대적으로 저압이 되기 때문에 이 영역에서 압력강하가 발생되고, 이러한 압력강하로 인해 보다 더 많은 양의 산소(102)가 물(101) 속으로 더 잘 침투할 수 있게 됨으로써 물(101)과 산소(102)의 교반이 보다 더 잘 이루어질 수 있다.

교반조(130)에서 교반 작업에 의해 마련된 물/산소 혼합물(103)은 교반조(130)와 용해조(140)를 잇는 이송관(150)을 따라 용해조(140)로 이송된다.

이송관(150)에 의해 용해조(140)로 이송된 물/산소 혼합물(103)은 산기부(160)에 의해 용해조(140)로 균일하게 산기되어 분사된다. 즉, 이송관(150)에 의해 이송된 물/산소 혼합물(103)은 원반 형상의 산기몸체(161)에서 둘레 방향 전체적으로 퍼지고, 복수의 산기구(163)를 통해 분사되어 용해조(140)의 하방으로 낙하된다. 이후 낙하되는 물/산소 혼합물(103)은 용해조(140)에 저장된 물(104)에 용해된다. 다만, 물/산소 혼합물(103)이 낙하될 때 용해조(140)에 저장되어 있는 물(104)로부터 이탈하는 산소(105, 도 5 참조)가 물/산소 혼합물(103)에 재포함될 수 있어 산소(105)의 이탈을 방지할 수 있다.

이후, 용해된 산소수는 인접한 제2의 용해조(미도시)로 이송되어 다시 한 번 용해 과정을 거칠 수 있으며, 원하는 용존 산소량을 구현한 경우 소정의 과정에 의해 밀폐된 장소에 저장될 수 있다.

또는 전술한 바와 같이, 재순환관에 의해 다시 물 공급관(120)으로 이송되어 전술한 과정을 다시 거침으로써 산소수의 용존 산소량을 보다 높게 할 수도 있다.

이와 같이, 본 실시예에 의하면, 물 공급관(120)의 후단부가 산소 공급관(110)의 후단부를 감싸며 결합되는 구조를 가짐으로써 최초 물(101)과 산소(102)가 만날 때 물(101)과 산소(102)의 교반이 종래보다 효과적으로 이루어질 수 있어 물(101)의 용존 산소량을 종래보다 증가시킬 수 있고, 또한 물/산소 혼합물(103)이 용해조(140)에 저장되어 있는 물(104)에 낙하될 때 물(104)로부터 산소(105)가 이탈되는 것을 방지할 수 있어 용존 산소량이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 가스 냉각부(115)가 산소 공급관(110)을 통해 이송되는 산소(102)의 온도를 저하시킴으로써 교반조(130)에서 물(101)과 산소(102)의 교반이 더 잘 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

한편, 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 산소수 제조 장치를 설명하면 다음과 같다. 단, 본 발명의 일 실시예에 따른 산소수 제조 장치에서 설명한 바와 동일한 것에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 산소수 제조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 산소수 제조 장치(200)는, 2개의 교반조(230a, 230b)와, 2개의 용해조(240a, 240b)를 구비한다.

즉, 물 공급원(221)과 제1 교반조(230a)가 제1 물 공급관(220a)에 의해 연결되고, 제1 교반조(230a)와 제2 교반조(230b)가 제2 물 공급관(220b)에 의해 직렬적 으로 연결되고, 제2 교반조(230b)와 제1 용해조가 제1 이송관(250a)에 의해 직렬적으로 연결되며, 제1 용해조(240a)와 제2 용해조(240b)가 제2 이송관(250b)에 의해 직렬적으로 연결된다. 따라서 교번 작업 및 용해 작업이 두 번씩 진행될 수 있어 종래에 비해 물의 용존 산소량을 증가시킬 수 있다.

본 실시예의 제1 교반조(230a)와 제2 교반조(230b)를 연결하는 제2 물 공급관(220b)은 1회 교반 작업이 수행된 물/산소 혼합물을 제2 교반조(230b)로 이송하는 역할을 담당한다. 제2 물 공급관(220b)의 후단부는 산소 공급관(210)을 감싸며 마련되고, 이로 인해 물/산소 혼합물과 산소의 재교반 작업이 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.

또한 본 실시예의 제1 이송관(250a) 및 제2 이송관(250b)의 후단부에는 각각 산기부(260a, 260b)가 장착되어 전술한 바와 같이 용해 작업이 원활히 이루어질 수 있다.

결과적으로, 본 실시예의 경우, 제2 물 공급관(220b)은 제1 교반조(230a) 내의 물/산소 혼합물을 제2 교반조(230b)로 공급하고, 제2 이송관(250b)은 제1 용해조(240a) 내의 물/산소 혼합물을 제2 용해조(240b)로 공급하기 때문에 교번 작업 및 용해 작업이 두 번씩 진행될 수 있어 종래에 비해 물의 용존 산소량을 증가시킬 수 있다.

도 6의 경우, 2개의 교반조(230a, 230b)와, 2개의 용해조(240a, 240b)가 각각 병렬적으로 배열되는 구조에 대해 도시 및 설명하였으나, 2개의 교반조(230a, 230b) 및 2개의 용해조(240a, 240b)가 상호 번갈아 가면서 배치되도록 장치를 구현 할 수도 있다. 즉 교반조(230a), 용해조(240a), 교반조(230b), 용해조(240b)의 순서로 배열될 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 교반조(230a, 230b) 및 용해조(240a, 240b)의 개수가 각각 2개 마련됨으로써 물과 산소의 교반 작업 및 용해 작업이 종래보다 신뢰성 있게 진행될 수 있도록 하는 효과가 있다.

전술한 실시예들에서는, 교반조와 용해조가 각각 2개 이하로 마련되는 산소수 용해 장치에 대해 설명하였으나, 교반조와 용해조의 개수는 원하는 용존 산소량의 값에 맞게 선택적으로 마련될 수 있음은 자명한 일이다.

전술한 실시예들에서는 설명을 생략하고 있지만 교반조 및 용해조에 연결되는 각 관들, 즉 가스 공급관, 물 공급관, 이송관 등의 관들에는 필요에 따라 체크 밸브와, 솔레노이드 밸브 등의 각종 밸브가 더 결합되어 사용될 수 있다. 체크 밸브는 해당 관에서 가스나 물이 역류되는 것을 저지하는 역할을 하고, 솔레노이드 밸브는 해당 관의 유로를 선택적으로 개폐하는 역할을 할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 산소수 제조 장치의 일반적인 구성을 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소수 제조 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 3은 도 2에 도시된 교반조와 교반조에 결합되는 산소 공급관 및 물 공급관의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4는 도 3에 도시된 산소 공급관 및 물 공급관에 의해 산소와 물이 교반되는 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5는 도 2에 도시된 용해조의 내부공간에 수용되는 산기부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 산소수 제조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 산소수 제조 장치 110 : 산소 공급관

111 : 산소 공급원 115 : 가스 냉각부

102 : 물 공급관 121 : 물 공급원

130 : 교반조 140 : 용해조

150 : 이송관 160 : 산기부

Claims

물과 가스(gas)가 교반되어 물/가스 혼합물로 제조되는 장소를 형성하는 적어도 하나의 교반조;

상기 가스를 공급하는 가스 공급원과 상기 교반조에 연결되어 상기 교반조의 내부공간으로 상기 가스를 공급하는 가스 공급관;

상기 물을 공급하는 물 공급원과 상기 교반조에 연결되며, 상기 교반조와 인접된 후단부 영역에서 상기 가스 공급관의 일 영역을 감싸도록 상기 가스 공급관의 반경 방향 외측에 배치되어 상기 교반조의 내부공간으로 상기 물을 공급하는 물 공급관:

상기 교반조의 주변에 상기 교반조와 독립적으로 마련되어 상기 교반조로부터 이송되는 상기 물/가스 혼합물을 저장되어 있는 물에 용해시키는 적어도 하나의 용해조;

일단부는 상기 교반조에 연결되고 타단부는 상기 용해조의 내부를 지나 상기 용해조 내의 상부 영역에 배치되어 상기 교반조로부터 상기 물/가스 혼합물을 상기 용해조로 이송시키는 이송관; 및

내부가 상기 이송관과 연통되게 마련되는 원반 형상의 산기몸체와, 상기 산기몸체의 둘레를 따라 규칙적으로 관통 형성되어 상기 용해조 내의 하방으로 상기 물/가스 혼합물을 분사하는 복수의 산기구를 구비하는 산기부를 포함하며,

상기 가스 공급관 및 상기 물 공급관은 상기 교반조의 상단부에 연결되며, 상기 가스 공급관 및 상기 물 공급관은 상기 가스 공급관이 내측에 배치되고 상기 물 공급관이 외측에 배치되는 이중관으로 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 용해수 제조 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 가스 공급관에 결합되어 상기 가스 공급관을 통해 이송되는 상기 가스를 냉각시키는 가스 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 용해수 제조 장치.
제3항에 있어서,

상기 가스 냉각부는,

상기 가스 공급관에 부분적으로 접촉되는 냉각부재; 및

상기 냉각부재를 보호하는 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 용해수 제조 장치.
제4항에 있어서,

상기 냉각부재는 인가된 전류에 의해 양면이 각각 독립적으로 냉각 및 가열되어 한쪽 면은 냉각면을 형성하고 다른 쪽 면은 가열면을 형성하는 열전소자 또는 펠티어소자이며,

상기 냉각부재의 냉각면은 상기 가스 공급관에 부분적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 가스 용해수 제조 장치.
삭제
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삭제
제1항에 있어서,

상기 가스는 산소이며,

상기 적어도 하나의 용해조는 하나의 용해조이고, 상기 하나의 용해조와 상기 물 공급관은, 용해 과정을 거친 가스 용해수를 상기 물 공급관으로 재순환시키는 재순환관에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 용해수 제조 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 물 공급관에 결합되어 상기 교반조 쪽으로 상기 물이 이동될 수 있는 구동력을 발생시키는 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 용해수 제조 장치.