KR101022588B1 - 오에이치라디컬 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상하수 및 각종 용수의 정수,정화처리시설용 용수의 관로에 설치되는 오에이치 라디컬(OH-,Hydroxyl Radical)수 발생장치에 관한 것으로서 오존발생장치와 용수를 밀어내는 펌프와 오존과 용수를 일차 혼합해주는 벤츄리관과 용수와 오존을 흡입하면서 오존수를 마이크로버블(micro bubble)화시켜 OH 라디컬수로 만드는 구성의 웨스코(WESTCO) 임펠라(Impella)방식 용존 펌프로 구성된 특징을 갖는 오에이치라디컬발생장치로 오존용수가 오에이치라디컬 용수화되는 구성과 오존 용존도가 기존 장치 대비 현저히 높아지는 구조로 호수나 골프장 및 상하수도 용수의 정수에 있어 기존 여타 오존 장치보다 강력한 살균 및 정화 효과를 갖는다.

오존발생,임펠라,웨스코펌프,오에이치라디컬

Description

오에이치라디컬 발생장치 {An hydroxyl radical generation device}

본 발명시스템은 오존발생 장치와 오존수를 마이크로 버블화시켜 하이드록실라디컬(OH-)수화 시키는 오에이치라디컬발생장치에 관한 것이다.

[문헌1] 대한민국 발명공개특허 10-2002-0012974 오존발생장치

[문헌2] 대한미국 특허출원 10-2008-0022260 오존발생 및 재순환장치

[문헌3] 한국폐기물학회지 제17권 제2호 O3과 O3/OH- 산화공정에 의한 페놀분해

그 동안의 오존용수생성장치는 그 섞임구조에 따른 용존성 및 배출오존 처리가 중요한 기술로 취급되어 왔으며 오존용수와 이며 이 분야에 오존 업체들이 많은 기술을 개발해왔다. 그리고 상기 [문헌3]과 같이 오존이 오에이치라디컬과 같이 오염된 용수에 적용될 때 정수에 있어 더 효과가 좋다는 실험적 결과가 계속 발표되고 있다. 그리고 그 동안의 특허를 등록한 기술을 살펴 보면 격벽을 사용한다든가 아니면 오존을 좀더 여러 단계로 나누어 섞어줌에 따라 오존을 잘게 부수어 오에이라디컬의 발생을 유도하는 기술이 시험성적이나 데이터가 잘나와 좀더 상용화에 성공한 사실을 알 수 있다. 따라서 오에이치라디컬을 좀더 적극적으로 생성하게끔하 는 기술의 개발이 필요하게 되었다.

기존의 오존발생장치는 대다수가 용존도가 떨어지는 구성을 하고 있거나 오존의 발생만을 염두에 두고 오에이치라디컬을 활용하지 못하는 구성으로 되어 있는 문제점이 있었다.

상기 [문헌 1]의 오존발생장치는 용존성을 위해 흡입식 구조와 함께 벤츄리관 및 격벽구조를 하고 있으나 그 흡입구조가 미약하고 격벽의 효과가 미약해 실제 상용화에 적용되지 못하고 있다.

그리고 [문헌 2]의 오존발생장치는 본 출원인이 일차 개발한 방식으로 흡입식 펌프와 다단계의 섞임 구조를 가지고 있으나 흡입식 펌프를 일반적인 펌프로 적용하여 오존수를 잘게 자르는 효과가 적절하게 적용되지 못해 오존수의 용존성에 문제점을 가지고 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명장치는 벤츄리관의 효과를 증대시키기 위해 용수를 밀어 주는 펌프를 구비하고 흡입방식 펌프를 오존용수를 잘게 잘라 주어 마이크로버블화 시키는 웨스코(WESTCO)임펠러(IMPELLA) 방식 펌프가 구성되는 특징을 갖는다.

따라서 본 발명장치는 일차적으로 펌프와 벤츄리관의 작용으로 일차 오존의 섞임이 이루어진 상태에서 이차 임펠러 방식의 펌프를 통해 오존용수를 마이크로버블화 함에 의해 오에이치라디컬과 오존이 동시에 대량 발생하여 기존보다 강화된 살균능력에 의해 용수의 정수에 있어 기존 장치대비 탁월한 효과가 있다.

본 발명장치는 오존발생장치와 용수를 벤츄리관에 밀어 넣은 가압펌프와 벤츄리관 후단에 흡입용 펌프로 구성되어 마이크로버블화된 오에이치라디컬수를 제조하는 특징을 갖는 하이드록실라디컬 발생장치에 관한 것으로서

본 발명시스템이 여타 오존발생 장치에 대한 차별화로 좀더 상세히 설명하면 다음과 같은 기술의 특징이 있기 때문이다.

1) 가압용 펌프와 벤츄리관의 적용을 통해 오존의 섞임 구조를 높임 : 기존의 오존발생장치의 경우 단순 벤츄리관만 적용하여 용수의 유속이 늦어 벤츄리관이 제성능을 내지 못하는 점이 많아 이를 개선하여 벤츄리관 전단에 유속의 흐름을 빠르게 하는 가압용 펌프를 적용하여 일차적으로 오존이 용수에 좀더 잘 섞이는 특징을 갖는다.

2) 마이크로 버블화와 오에이치라디컬생성을 위한 흡입용 웨스코(WESTCO)형 임펠라 방식 펌프적용 : 웨스코 임펠라 방식의 펌프는 용수에 함유된 오존을 잘게 잘라서 마이크로버블화 시키며 잘게 잘라진 오존은 물과 좀더 많이 접촉되어 오에이치라디컬을 생성한다.

즉, 물분자는 자체적으로 매우 불안한 원자구조를 가지고 있어 오존을 만나면 쉽게 H와 OH로 나누어지고 또한 오존의 경우도 O3는 매우 불완전하여 물분자와 만나거나 온도가 조금이라도 높아지면 O2와 O로 분해된다. 결과적으로 임펠라형 펌프는 오존을 물과 섞어주면서 마이크로의 크기로 잘라주는 역할을 하며 많이 잘라줄수록 오에이치라디컬은 오존과 접촉되는 면이 넓어져 더 많이 발생되는 특징을 갖기 때문이다.

그리고 웨스코형식의 임펠라 펌프는 로터리(rotary)펌프의 높은 토출압력과 원심(Centrifugal)펌프의 유연한 운전성을 결합한 펌프로써 외륜에 이중 날개(Vane)의 구조로 유체가 자연흐름으로 임펠러의 첫부분에 마찰을 일으켜 회전하면 높은 압력과 함께 고속으로 회전되는 임펠러와 부딪혀 반대 토출구로 뿌려지게 되는데 이 과정에서 오존수는 잘게 부서져 오존의 공기방울이 um단위로 마이크로버블화되는 특징을 갖는다. 기존의 일반 펌프는 낮은 압력으로 구동되어 기포가 섞여 있을 경우 역류 현상과 함께 펌프가 헛도는 경우가 발생되어 기포를 잘게 부수는 효과를 기대할 수 없었다. 또한 이렇게 잘게 부서져서 물과 섞여 있는 오존은 공기방울이 작기 때문에 수면위로 올라가는 힘이 적어 배출오존이 바로 배출되지 않고 좀더 장시간 용수와 섞여 정수 활동을 하여 기존 장치에 비해 훨씬 좋은 용존성을 갖는다.

그리고 유속이 빠르게 구성되는 조건하에서는 급수펌프나 벤츄리관이 없이 상기 웨스코임펠라방식 용존펌프만으로 구성되어도 오존방울이 잘게 부서져 물과 섞임에 의해 정수효과나 용존성에 있어서 타 장치에 비해서 좋은 결과가 나옴을 실험적으로 알 수 있었다.

결론적으로 상기1)과 2)의 조건에 의해 많은 양의 잘게 잘라진 오존과 오에 이치라디컬이 발생하게 되는데 이는 상기 [문헌3]의 예와 같이 단순 오존발생장치에 비해 훨씬 강력한 용수의 정수능력을 갖는 특징을 갖는다.

도 1은 본 발명장치의 기본 구성도로서 오존발생관(100)이 구성되고 용수의 급수부(200)를 통해 급수용 펌프(300)가 구성되어 용수의 유속을 조정하는 역할을 하고 상기 오존발생관(100)에서 생성된 오존가스가 상기 용수가 공급되는 과정에 설치된 벤츄리관(500)의 중앙흡입부(400)로 연결되어 일차 오존과 용수를 섞어주는 구성과 상기 벤츄리관(500) 후단에 흡입 및 마이크로버블화 되는 섞임 수단이 구비된 웨스코방식 임펠라 펌프(600)가 상기 일차 용해된 용수를 흡입하여 잘게 부수는 분쇄 수단의 구성과 웨스코방식 임펠라 펌프(600) 후단에 펌프의 압력조정을 위한 압력계(700)와 압력조절을 위한 잠금장치(800)와 오존수 토출부(900)로 구성되는 것을 특징으로 하는 오에이치라디컬 발생장치

도 2는 본 발명장치의 상기 분쇄수단이 구비된 용존용펌프(600)와 일반 펌프를 비교하여 실험한 자료로서 도 2a는 일반 펌프를 통해 생성된 오존용수이고 도 2b는 웨스코 임펠라방식을 이용한 펌프를 통해 실험한 것으로서 도2b는 오존의 공기방울이 15um 이하의 크기로 마이크로버블화되는 상황을 육안으로 파악할 수 있다.

또한 본 발명장치로 정수효과를 호수에 실험한 결과 기존장치대비 수 배 이상의 빠른 호수 정화(호수의 맑아짐을 육안으로 확인)가 이루어짐이 확인 되었다.

도 3은 웨스코임펠라 방식 펌프를 설명한 것으로서 도3 a는 펌프의 단면 구조이고 도 3b는 펌프 날개(임펠라)의 모형도면이다. 웨스코임펠라 펌프는 일반펌프의 2배 정도 고속(주로 3600RPM이상)으로 임펠라(1000)가 회전하여 토출압력이 4kg/cm2이상으로 구성되고 임펠라의 양날개(vane,1100)와 펌프케이스와의 좁은 거리(1200)에 의해 임펠라(1100)가 강하게 회전하면서 양날개를 통해 유수가 점점 세게 구동 되면서 오존 공기방울이 잘게 잘라지는 특징을 갖는다.

도 1은 본 발명의 기본 구조도 예

도 2는 본 발명장치의 오존수 기포를 잘게 부수는 실증도 예

도 3은 웨스코임펠라 펌프에 대한 설명도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 오존발생장치 200 용수관로

300 오존가스배출관 400 오존연결부

500 벤츄리관

600 흡입 및 마이크로버블화용 용존펌프

700 압력계

800 잠금장치 900 오에이치라디컬수 토출부

Claims (3)

1. 벤츄리 또는 임펠라방식 펌프를 사용하여 오존가스를 물에 용해시키는 오존수 혼합장치에 있어서

   벤츄리관을 통해 일차 오존을 용해시키는 구성과 상기 벤츄리관을 통해 용해된 오존수를 웨스코방식의 임펠라펌프로 이차 용해시켜 마이크로버블화 시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 오에이치라디컬 발생장치
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