KR101007834B1 - 멀티 오존 믹서 및 이를 이용한 수처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물을 오존으로 처리하는 수처리 과정에 있어서, 오존 기체가 물속에 효율적으로 혼합될 수 있도록 단위 믹서가 다수 집합 형태로 이루어진 멀티 오존 믹서 및 이를 이용한 수처리 장치에 관한 것으로, 원통형 파이프 내부에 다수의 꼬임을 갖는 나선부재가 고정되도록 삽입된 다수의 단위믹서를 하우징내에 포함하고 회전수단에 의하여 회전함으로써, 물유입관으로 유입된 물과 오존유입관으로 유입된 오존을 믹싱하여 배출관을 통하여 배출시키는 멀티 오존 믹서 및 배출관을 통과하는 오존이 혼합된 물에서 기포를 포집하는 기포포집기를 포함한다. 따라서 특이한 구성에 의하여 효과적으로 균일하게 물에 오존을 혼합할 수 있고 간단한 구성에 의하여 제조비용을 절감할 수 있다.

Description

멀티 오존 믹서 및 이를 이용한 수처리 장치{Multi Ozone Mixer and Water-Treatment System Employed Same}
본 발명은 오존 믹서에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 물을 오존으로 처리하는 수처리 과정에 있어서, 오존 기체가 물속에 효율적으로 혼합될 수 있도록 단위 믹서가 다수 집합 형태로 이루어진 멀티 오존 믹서를 이용한 수처리 장치에 관한 것이다.
오존(O3)은 산소가 에너지에 의하여 변화된 강력한 산화력을 가진 기체로서, 음용수, 광천수, 수영장수, 폐수처리와 같은 수처리 분야에 다양하게 이용되고 있다. 따라서 오존을 이용하여 수처리를 행하는 방법이나 장치들도 매우 다양하게 개발되어 각 해당분야 적용되고 있다.
오존을 이용한 수처리 공정에서 가장 중요한 것은 가장 적은 비용으로 오존을 물(H2O)에 균일하게 혼합하는 것이다. 본 발명자는 오존을 이용한 수처리 공정에서 가장 적은 비용으로 오존을 물에 균일하게 혼합할 수 있는 본 발명의 멀티 오존 믹서를 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 멀티 오존 믹서는 오존과 물을 혼합하는 데에만 한정되지 않고, 과산화수소(H2O2)와 같은 다른 기체와 물을 혼합하는 데에도 적용할 수 있고, 물 외의 다른 액체도 또한 사용이 가능하고, 액체와 액체와의 혼합공정에도 모두 적용할 수 있다.
본 발명의 멀티 오존 믹서는 기포 포집기, 여과장치 등과 같은 부대장치와 함께 각종 수처리 장치에 사용될 수 있다.
본 발명의 목적은 오존을 물에 균일하게 혼합할 수 있는 새로운 멀티 오존 믹서를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 다른 목적은 적은 비용으로 효율적으로 오존을 물에 혼합할 수 있는 멀티 오존 믹서를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 멀티 오존 믹서를 적용하여 효율적으로 물과 오존을 혼합할 수 있는 수처리 장치을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 멀티 오존 믹서는 하우징(101, 202)과 그 하우징 내부에 혼합부재(52)를 원통형 파이프(51) 내부에 고정되도록 삽입한 다수의 단위 믹서로 이루어지는 것을 그 특징으로 하며, 혼합부재(52)는 다수의 꼬임을 갖는 나선부재로 할 수 있다.
상기 다수의 단위 믹서는 그 내부 중앙에 유체의 흐름을 차단하는 역할을 하는 중심부재(53)가 설치될 수 있다.
상기 하우징(202)은 조립 또는 분해하기에 편리하도록 양쪽 단부에 플랜지(201)가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 수처리 장치는 다수의 단위믹서로 이루어져 관의 입구로 유입된 물과 오존발생장치에서 발생한 오존을 믹싱하여 오존이 혼합된 물을 발생시키는 멀티 오존 믹서(100, 200) 및 멀티 오존 믹서를 회전시키기 위한 회전수단(20)을 포함하고, 단위믹서는 원통형 파이프 및 원통형 파이프 내부에 삽입 고정되어 원통형 파이프 내로 유입되는 물과 오존을 혼합시키는 다수의 꼬임을 갖는 나선형의 혼합부재(52)로 이루어진다.
상기 수처리 장치는 상기 멀티 오존 믹서에서 오존이 혼합된 오존수로부터 기포를 포집할 수 있도록 설치되는 기포 포집기(60)를 더 부가적으로 설치할 수 있다.
상기 수처리 장치는 관을 통과하는 물에서 슬러지 또는 입자상 물질 등 불순물을 제거하기 위한 여과장치(70)를 더 부가적으로 설치할 수 있다.
상기 수처리 장치의 멀티 오존 믹서 전후에는 초음파 발생장치(80) 및/또는 기포 포집기(60) 또는 여과장치(70)를 부가하여 설치할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.
본 발명에 따라 오존을 물에 혼합하여 오존수를 생성하기 위한 다수의 단위 믹서를 포함하는 멀티 오존 믹서에 의하면, 비교적 구성이 간단하여 제조비용을 절감할 수 있고 나선부재의 형상에 의하여 효과적으로 오존을 물에 균일하게 혼합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 수처리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 멀티 오존 믹서의 개략적인 사시도이다.
도 3은 다수개의 꼬임을 갖는 나선부재(52)가 원통형 파이프(51) 내부에 삽입된 본 발명에 따른 단위 믹서의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 구체예의 멀티 오존 믹서가 하우징(101)에 조립된 모습을 도시하기 위한 부분 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 구체예의 멀티 오존 믹서가 플랜지(201)가 구비된 하우징(202)에 조립된 모습을 도시하기 위한 부분 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 구체예에 따른 오존 수처리 장치의 일체식 멀티 오존 믹서를 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 다른 구체예에 따른 수처리 장치의 개략적인 구성도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구체예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 수처리 장치의 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 수처리 장치는 멀티 오존 믹서(50)를 포함하고, 멀티 오존 믹서(50)는 다수의 단위믹서로 이루어져 관의 입구로 유입된 물과 오존발생장치에서 발생한 오존을 믹싱하여 오존이 혼합된 물을 발생시킴으로써 수처리를 행한다.
도 2는 도 1의 멀티 오존 믹서(50)에 대한 개략적인 사시도이고, 도 3은 멀티 오존 믹서(50)를 구성하는 단위 믹서의 개략적인 도면이다. 도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 멀티 오존 믹서(50)는 하우징(101, 202)내에 삽입된 다수의 단위믹서를 포함한다. 단위 믹서는 물과 오존이 통과할 수 있는 긴 원통 모양으로 이루어져 내부로 들어온 오존 및 물을 잘 섞이도록 하는 구조로 되어 있다. 멀티 오존 믹서는 이러한 다수의 단위 믹서를 평행하게 밀집하여 구성된다. 또한, 아래에 설명하는 바와 같이 멀티 오존 믹서 내부에 들어온 오존 및 물은 멀티 오존 믹서의 회전에 의하여 함께 회전하면서 더 잘 섞이도록 할 수도 있다.
이러한 단위 믹서의 구성은 구체적으로 원통형 파이프(51) 및 원통형 파이프 내부에 삽입고정되어 원통형 파이프(51)에 유입된 유체를 혼합하는 혼합부재(52)를 포함한다. 본 발명의 한 구체예로서 혼합부재(52)는 다수개의 꼬임을 갖는 나선부재로 이루어질 수 있다. 단위 믹서의 입구로 오존과 물이 섞여서 들어오면 나선부재가 가진 다수의 꼬임 형상에 의하여 오존과 물이 회전되면서 균일하게 혼합된 오존수를 얻을 수 있다.
상기 나선부재는 유연성 있는 긴 평판의 양 말단을 반대방향으로 회전시킴으로써 형성될 수 있다. 나선부재로 사용할 평판은 알루미늄 등 유연성 있고 수압에 휘어지지 않는 경성 소재를 사용하여 형성될 수 있다. 다만, 이러한 형상은 본 발명의 한 구체예에 따른 것으로 유체의 흐름을 일정한 정도 저지시킴으로써 유체에 소용돌이 등을 생기게 하여 물과 오존을 섞는 다양한 형상으로 이루어진 혼합부재를 사용할 수도 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 한 구체예의 멀티 오존 믹서(100)가 하우징(101)에 조립된 모습을 도시하기 위한 부분 절개 사시도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 멀티 오존 믹서는 다수의 단위 믹서가 하우징(101)에 밀집하여 배열되어 있다. 멀티 오존 믹서는 도 4와 같이 특별한 형태 없이 단위 믹서를 밀집시켜 배치할 수도 있으나, 도 2에서와 같이 하우징(101)에 접하여 단위 믹서를 원형으로 배치하고 내부 중앙에는 유체의 흐름을 차단하는 역할을 하는 중심부재(53)를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 멀티 오존 믹서는 주로 혼합부재가 있는 단위 믹서가 회전수단에 의하여 회전함으로써 단위 믹서를 통과하는 물과 오존을 혼합시키도록 하는데, 단위 믹서가 회전축을 중심으로 큰 반경을 가지고 회전할 때 물과 오존은 더욱 큰 믹싱효율을 가지게 된다. 따라서 하우징의 중심 부근에 배치된 단위 믹서는 회전반경이 없거나 작아 믹싱효율이 낮으므로 단위 믹서를 회전축에서 먼 거리에 배치하여 효율적으로 동작하는 멀티 오존 믹서를 제조할 수 있다.
또한, 오존과 물의 혼합액이 배관을 통과하는 양이 중심부재(53)의 존재로 하여 갑자기 줄어들기 때문에 단위 믹서로 유입되는 오존과 물의 압력을 증가시켜 오존과 물의 믹싱 효율을 높이는 효과도 얻을 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 구체예의 멀티 오존 믹서가 플랜지(201)가 구비된 하우징(202)에 조립된 모습을 도시하기 위한 부분 절개 사시도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 멀티 오존 믹서(200)는 양 말단에 플랜지(201)를 구비한다. 멀티 오존 믹서(200)를 관에 삽입하는 한 방법으로 관을 절단하고 멀티 오존 믹서를 그 사이에 삽입하여 플랜지(201)에 의하여 관의 절단부와 멀티 오존 믹서를 고정 결합시킬 수 있으며 설치 또는 정비시 조립 및 분해를 용이하게 할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명은 상기 멀티 오존 믹서를 회전시키기 위한 회전수단(20)을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 회전수단(20)은 멀티 오존 믹서의 하우징 내부의 중심부재(도 2의 53)와 연결될 수 있다. 본 발명의 멀티 오존 믹서는 믹서의 유입구로 유입되는 유체, 즉 물과 오존의 유압에 의하여서만 유체를 혼합시킬 수도 있으나, 바람직하게는 유체가 각 단위 믹서를 통과하는 동안에 멀티 오존 믹서를 회전시킴으로써 유체의 믹싱효율을 상당히 높일 수 있다.
멀티 오존 믹서가 회전수단(20)에 결합하는 경우, 도 5에 도시된 바와 달리 플랜지는 하우징에 결합하지 않고, 멀티 오존 믹서의 하우징이 내면을 따라 회전할 수 있도록 하는 별도의 외부 관에 결합할 수 있다(도 1 및 6 참조). 따라서 외부 관의 내부에서 하우징에 의하여 고정결합된 다수의 단위 믹서가 회전수단에 의하여 회전할 수 있게 된다.
상기 회전수단으로 관을 통과하는 물의 압력에 의하여 회전하는 팬(Fan)을 사용할 수 있다. 팬은 다수의 날개를 포함하여 유체의 유압을 회전력으로 변환하고, 이러한 회전력을 멀티 오존 믹서에 전달하도록 구성할 수 있다.
상기 회전수단을 구동하기 위하여 모터를 사용할 수도 있다. 모터의 회전력을 직접 멀티 오존 믹서에 전달하여 각 단위 믹서를 회전시킴으로써 유체를 혼합시킬 수 있다.
회전수단으로 팬(20)을 사용하는 경우, 팬과 기어에 의하여 맞물린 보조모터(30)를 더 포함할 수 있다. 따라서 팬(20)의 회전력이 낮아 멀티 오존 믹서를 회전시키지 못하거나 적당한 정도의 회전이 일어나지 않는 경우에 보조모터(30)에 의하여 회전력을 지원받아 멀티 오존 믹서(50)를 적절한 속도로 회전시킴으로써 물과 오존의 원하는 믹싱효율을 유지할 수 있고, 또한 보조모터(30)에 의하여 팬(30)도 구동되기 때문에 팬(30)에 의한 유체의 펌핑 역할도 강화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 한 구체예로서 본 발명의 오존 수처리 장치는 관을 통과하는 물에서 슬러지 또는 입자상 물질 등 불순물을 제거하기 위한 여과장치(70)를 더 포함할 수 있다. 상기 여과장치(70)는 멀티 오존 믹서(50)의 전단 또는 후단에 연결되어 오존이 혼합된 물에서 불순물을 제거할 수 있다. 바람직하게는, 여과장치로 필터 또는 사이클론 필터를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 한 구체예로서 본 발명의 오존 수처리 장치는 초음파 발생장치(80)를 더 포함할 수 있다. 초음파 발생장치(80)에서 발생한 초음파는 관의 표면 또는 내부에 설치된 진동부(85)에 의하여 유체에 자극을 줌으로써 미세한 기포의 형성, 성장, 축소, 붕괴 등이 일어나는 캐비테이션(cavitation) 현상을 발생시켜, 관의 내면에 형성된 이물질을 탈리하여 제거시킨다. 초음파 발생장치(80)는 시스템의 크기나 처리 용량에 따라 적절한 개수를 설치할 수 있다. 바람직하게는 멀티 오존 믹서(50)의 전후에 설치하여 멀티 오존 믹서의 믹싱 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 한 구체예로서 본 발명의 오존 수처리 장치는 멀티 오존 믹서의 후단에 설치되어 상기 오존이 혼합된 물에서 기포를 포집하는 기포포집기(60)를 더 포함할 수 있다(도 7 참조). 상기 기포포집기(60)는 멀티 오존 믹서(50)의 후단에 연결되어 오존과 물의 혼합과정에서 발생하는 기포를 포집하여 오존수로부터 기포를 제거한다.
도 6a는 본 발명의 다른 구체예에 따른 오존 수처리 장치의 일체식 멀티 오존 믹서를 도시한 구성도이다. 도 6a을 참조하면, 본 발명의 한 구체예에 따른 오존 수처리 장치는 상술한 팬을 일체로 구성한 일체식 멀티 오존 믹서를 포함할 수 있다. 즉, 일체식 멀티 오존 믹서는 오존발생장치로부터 오존을 받아들이는 오존유입구(도시되지 않음), 유체의 유압에 의하여 발생한 회전력을 멀티 오존 믹서(50)에 전달하는 팬(20)을 더 포함하여 일체로 구성될 수 있다. 도 6a에서는 팬(20)의 위치가 멀티 오존 믹서(50)의 전단에 설치된 것으로 도시되어 있으나, 도 6b와 같이 멀티 오존 믹서(50)의 후단에 설치될 수도 있다.
이에 더하여 상기 일체식 멀티 오존 믹서는 팬의 회전력이 감소할 때 보조 회전력을 부여하여 멀티 오존 믹서의 회전력을 유지시키기 위한 보조모터(30)를 더 포함하여 일체로 구성될 수 있다. 이와 같이 팬(20)과 보조모터(30) 및 오존발생장치로부터 오존을 받아들이는 오존유입구를 일체로 구성하고 양쪽 단부에 플랜지(601)를 형성함으로써 각 장치의 외면의 일부 및 중간 연결부의 구성을 제거할 수 있어 제조비용을 낮출 수 있고, 제조과정을 단순화시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 구체예에 따른 수처리 장치의 개략적인 구성도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 수처리 장치는 다수의 멀티 오존 믹서(200), 기포포집기(60), 여과장치(70), 및 초음파 발생장치(80)를 포함한다.
상기 멀티 오존 믹서(200)는 다수 개가 배관을 따라 설치될 수 있다. 멀티 오존 믹서의 개수에 조절하여 물의 정화 정도를 조절할 수 있다. 또한, 각 멀티 오존 믹서(200)는 각각 회전수단을 구비하여 오존과 물이 더 잘 혼합되도록 할 수 있다.
상기 여과장치(70)는 도 1에서 설명한 바와 같이 멀티 오존 믹서의 전단 또는 후단에 적절한 개수를 설치하여 오존이 혼합된 물에서 불순물을 제거한다.
상기 기포포집기(60)는 도 1에서 설명한 바와 같이 멀티 오존 믹서의 후단에 적절한 개수를 설치하여 멀티 오존 믹서의 믹싱 과정에서 발생할 수 있는 기포를 포집 및 제거한다.
또한, 초음파 발생장치(80)를 설치할 수 있는데, 멀티 오존 믹서와 독립적으로 설치하거나 일체형 멀티 오존 믹서로 설치될 수도 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능하다. 또한, 첨부된 도면으로부터 용이하게 유추할 수 있는 사항은 상세한 설명에 기재되어 있지 않더라도 본 발명의 내용에 포함되는 것으로 보아야 할 것이며, 다양한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 아니될 것이다.
20: 회전수단 30: 보조모터
40: 오존 발생기 50: 멀티 오존 믹서
60: 기포 포집기 70: 여과장치
80: 초음파 발생장치
100, 200: 멀티 오존 믹서
51: 파이프 52: 나선부재
53: 중심부재 101: 하우징
201: 플랜지 202: 하우징

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 다수의 단위믹서로 이루어져 관의 입구로 유입된 물과 오존발생장치에서 발생한 오존을 믹싱하여 오존이 혼합된 물을 발생시키는 멀티 오존 믹서(100, 200); 및
    상기 멀티 오존 믹서를 회전시키기 위한 회전수단(20);
    을 포함하고, 상기 단위믹서는 원통형 파이프 및 상기 원통형 파이프 내부에 삽입 고정되어 상기 원통형 파이프 내로 유입되는 상기 물과 오존을 혼합시키는 다수의 꼬임을 갖는 나선형의 혼합부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오존 수처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 회전수단은 관을 통과하는 물의 압력에 의하여 회전하는 팬(Fan)인 것을 특징으로 하는 오존 수처리 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 회전수단은 모터에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 오존 수처리 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 팬과 기어에 의하여 맞물린 보조모터(30)를 더 포함하여, 상기 팬의 회전력이 낮은 경우 상기 보조모터에 의하여 회전력을 높이는 것을 특징으로 하는 오존 수처리 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 관을 통과하는 물에서 슬러지 또는 입자상 물질 등 불순물을 제거하기 위한 여과장치(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 수처리 장치.
  9. 제6항에 있어서, 초음파 발생장치(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 수처리 장치.
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