KR101125646B1

KR101125646B1 - 산소 용해장치

Info

Publication number: KR101125646B1
Application number: KR1020110126654A
Authority: KR
Inventors: 진봉연; 진권
Original assignee: (주) 선바이오투
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-03-27

Abstract

본 발명은 산소용해장치에 관한 것으로서 긴 원통형 탱크인 본체와 덮개 및 물과 산소의 공급을 제어하는 제어밸브로 구성되어 있다.

Description

산소 용해장치{DEVICE DISSOLVING OXYGEN}

본 발명은 산소공급부에서 공급하는 산소를 물에 용해하여 산소가 풍부한 산소수를 어패류 양식장, 시설재배하우스, 축사 등에 공급하는 산소용해장치에 관한 것이다.

일반적으로 물과 산소는 동식물의 생장에 있어 필수적인 요소로서 어패류 양식장 및 축사 시설재배 하우스 등에 산소가 풍부히 용존된 무리 동식물에 적절하게 공급되어야 한다. 동식물의 양식에 사용되는 지하수의 경우 지층 표면의 공기와 접촉하기 어려운 위치에 있으므로 대부분 산소 용존량이 부족하며 해수의 경우 고온의 여름철에는 수중의 용존산소량이 급격히 떨어지게 된다. 이에 액체산소나 기화 산소 등 용기에 수용된 산소를 동식물에 공급하기 위하여 물에 산소를 용해하는 방법으로는 표면에 미세 기공을 갖은 에어스톤이나 벤추리관 형태의 인젝터 혹은 가압 방식의 용해기를 사용하여 물과 산소를 강제 혼합하고 있으나 산소발생기의 압력이 공급되어지는 압력보다 낮은 문제점이 있어 산소를 공급하는데 제약이 있었고 기체상태인 산소와 액체상태인 물의 상의 차이로 인한 장력의 작용으로 완전 용해가 어려우며 용해가 되었다 해도 산소가 탈기하는 문제가 있다. 또한 산소가 용존된 물을 저장하는 수조에서 산소가 쉽게 탈기하게 되면 수조에 저장된 물의 용존산소량은 위치별 구역에 따라 상이하게 되므로 어패류의 양식장의 경우 용존산소량의 편차에 의한 발육저하 및 생장 등에 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 특허등록 제1060526호는 제1 산소용해통과 복수 개가 직렬로 연계된 제2 산소용해통 및 제2 산소용해통과 연결된 제3 산소용해통 등으로 구성된 산소용해기를 제시하고 있으나 구성이 매우 복잡하여 실용적이지 못하다. 또 대한민국 공개특허 제2011-0001626호는 상기 액체산소탱크에서 산소공급관을 통해 산소를 공급받아 배출하는 산소공급부; 상방향으로 개방된 개구부를 통해 물이 인입되어, 내측 상부 구비된 상기 산소공급부로부터 공급되는 산소가 용해되는 산소용해부; 및 하측부가 상기 산소용해부의 내측에 구비되어, 산소가 용해되어 상기 산소용해부의 하측에 위치된 물을 펌프를 통해 상측부로 배출하는 배출관으로 구성된 산소용해장치를 제시하고 있으나 이 경우 산소의 40～50%만 물에 녹으므로 충분하지 않다.

따라서 구조가 비교적 간단하면서도 산소를 효율적으로 물에 용해시킬 수 있는 산소용해장치의 개발이 요망되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서 동일한 구조의 산소용해장치(1)를 2개 설치하여 교대로 사용할 수 있도록 함으로써 해결할 수 있게 되었다.

본 발명은 그 구조가 간단하면서도 물에 산소를 효율적으로 용해시킬 수 있는 구조를 갖추고 있으므로 실험 결과 산소가 물에 녹는 용해율을 90～95%까지 달성할 수 있으므로 단시간에 용존산소가 풍부한 산소수를 양어장 등에 공급할 수 있다.

제 1 도 : 본 발명 산소 용해장치의 구조를 보여 주는 구조도
제 2 도 : 산소용해장치의 내부 구조도

본 발명은 물에 산소를 용해시키는 산소용해장치 및 방법에 관한 것이다. 이하, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명 산소 용해장치의 구조를 보여 주는 구조도이고 도 2는 산소용해장치의 내부 구조도이다.

본 발명은 공급하는 물의 압력보다 낮은 압력의 기체산소를 효율적으로 물에 용해시키기 위하여 동일한 구조의 산소용해장치(1)를 2개 이상 설치하여 교대로 사용할 수 있도록 하였다.

산소용해장치(1)는 긴 원통형 탱크인 본체(100)와 덮개(200) 및 물과 산소의 공급을 제어하는 제어밸브(300)로 구성되어 있다.

상기 본체(100) 내부에는 도 2에서 보는 바와 같이 일정한 간격으로 프렌지(120)가 2개 이상 형성되어 있고 각 프렌지(120) 하부에는 여과수단(110)이 부착되어 있으며, 프렌지(120)와 프렌지(120) 사이는 격실(130)을 형성하고 있다. 또 본체(100) 하부에는 산소용해작업 결과 산소가 풍부하게 용존된 물(산소수)을 외부로 배출하는 배출구(140)가 형성되어 있다.

프렌지(120)는 본체(100)의 내경과 동일한 외경을 갖는 원판으로서 마치 타공판처럼 1～5mm 구경의 미세한 구멍이 촘촘하게 형성되어 있으며, 프렌지(120)와 프렌지(120) 사이는 격실(130)을 형성하고 있다. 따라서 각 프렌지(120)는 격실(130)의 벽을 형성하게 된다.

여과수단(110)은 원형판(111)과 상기 원형판(111)의 상부와 하부에 1～5mm 간격으로 촘촘하게 형성되어 있는 미세모(微細毛) 또는 미세한 세라믹 입자(112, 이하, 미세모'라 함)로 구성되어 있다. 상기와 같이 프렌지(120)에는 미세한 구멍을 촘촘하게 형성하고 또 여과수단(110)에도 미세모를 촘촘하게 형성한 이유는 물과 산소를 가능한 한 오래 함께 있도록 함으로써 물에 녹는 산소의 양을 증대시키기 위한 것이다. 왜냐하면 비록 물이 산소와 수소가 결합되어(H₂O) 생성되지만 물은 극성이고 산소는 비극성이므로 산소가 물에 잘 녹지 않는다. 바닷물이나 강물 등에 산소가 포함되어 있는 것은 오랜 세월동안 물 표면과 공기가 맞닿아서 산소가 서서히 물에 녹아 들어갔기 때문이다. 한편, 물 분자에는 300～400나노미터 정도의 공간이 형성되어 있고 산소수를 만들기 위해서는 산소원자를 이 공간에 넣어야 하므로 가능한 한 물과 산소를 오래도록 함께 있도록 할 필요가 있기 때문이다.

이하, 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.

우선 동일한 구조의 산소발생장치(1)를 2개 이상 나란히 설치한 후 제어밸브(200)를 열고 산소공급기(10)로부터 산소공급관(11)을 통해 제1 산소발생장치(1-1)에 산소를 공급하여 맨 위 격실(130-1)의 80～90%를 채운 후 펌프(20)를 가동하여 제1 산소발생장치(1-1)에 물을 공급한다. 이와 같이 하면 물이 산소보다 무거우므로 자연히 산소는 더 이상 제1 산소발생장치(1-1)로 유입되지 못하게 된다. 한편, 제1 산소발생장치(1-1)로 유입된 물은 먼저 맨 위 격실(130-1)로 유입되어 있는 산소와 혼합되지만 계속 유입되는 물의 압력에 밀려 물과 산소의 혼합물은 맨 위 격실(130-1) 아래에 형성되어 있는 다음 격실(130-2)쪽으로 밀려 들어가려고 하게 된다.

그러나 물과 산소가 격실(130)을 통과하려면 여과수단(110)과 프렌지(120)를 통과하여야 하지만, 여과수단(110)에는 미세모(112)가 촘촘하게 형성되어 있고 또 프렌지(120)에도 미세구멍이 촘촘하게 형성되어 있으므로 물과 산소는 프렌지(120) 통과가 저지되어 소량의 물과 산소만 프렌지(120)를 억지로 통과하고 대부분의 물과 산소는 프렌지(120) 앞에서 소용돌이를 치게 되며 그 결과 물의 압력은 증가 된다. 따라서 물의 압력이 크면 클수록 산소가 더욱 잘 용해된다는 헨리의 법칙에 따라 산소의 용해작용이 시작되어 그간 물에 혼합되어 있던 산소의 일부가 물의 미세공간으로 유입되어 물에 용해되지만 대부분의 물과 산소는 물의 흡착력에 의하여 분리되지 않고 서로 혼합된 상태에 있게 된다. 그러나 펌프(20)에서는 물을 계속 공급하므로 물과 산소가 혼합된 물은 뒤이어 유입되는 물의 압력에 밀려 프렌지(120)를 억지 통과하는 순간 유속이 크게 증대되어 빠른 속도로 다음 격실(130-2)로 진입하지만 이 격실(130-2)에서도 역시 프렌지(120)에 저지되어 물과 산소는 더욱 격렬하게 소용돌이를 치게 되고 그 결과 물의 압력이 더 높아지므로 이 격실(130-2)에서는 보다 많은 양의 산소가 물에 용해된다. 그러나 아직도 많은 양의 산소가 물에 용해되지 않고 물과 산소가 혼합된 상태에 있으므로 이들 물과 산소의 혼합물과 산소가 용해된 물을 다시 다음 격실(130-3)로 억지 유입시키는 과정을 되풀이하게 되며, 이와 같이 격실(130)을 여러 개 억지 통과하는 과정에서 물에 용해되는 산소의 양은 점점 많아지게 된다. 따라서 격실(130)의 용량과 수에 따라 물에 최대 산소의 80～95%까지 용해시킬 수 있다.

상기와 같이 산소가 충분히 용해된 물(산소수)은 배출구(10)를 통해 배출되어 수조에 저장되어 있다가 양어장이나 수족관 기타 필요한 곳으로 보내진다. 한편, 물에 용해되지 않고 남아 있는 산소는 산소수가 배출됨과 동시에 회수되어 재사용하게 된다.

한편, 제1 산소발생장치(1-1)에 물이 유입되는 동안 제2 산소발생장치(1-2)에는 물이 유입되지 않으므로 이번에는 제2 산소발생장치(1-2)로 산소가 유입되어 제2 산소발생장치(1-2)의 맨 위 격실(130-1)의 80～90%를 채우고 이어 맨 위 격실(130-1)에 뭉리 유입되는 등 제1 산소발생장치(1-1)에서와 동일한 과정의 산소용해작업을 하게 된다. 이후 제1 산소발생장치(1-1)와 제2 산소발생장치(1-2)가 교대로 산소용해작업을 수행하게 되며, 그 결과 보다 더 많은 양의 용존산소가 풍부한 산소수를 생성할 수 있다.

산소발생장치(1)는 필요에 따라 3개 이상 설치할 수도 있으며, 산소발생장치(1)가 많이 설치될수록 산소수를 더욱 많이 생산할 수 있다.

따라서 본 발명은

긴 원통형 탱크인 본체(100)와 덮개(200) 및 물과 산소의 공급을 제어하는 제어밸브(300)로 구성된 산소용해장치(1)를 2개 이상 준비하는 단계; 공지공용의 산소공급기(10)와 펌프(20)를 준비하는 단계; 제어밸브(200)를 열고 산소공급기(10)로부터 산소공급관(11)을 통해 제1 산소발생장치(1-1)에 산소를 공급하여 맨 위 격실(130-1)의 80～90%를 채우는 단계; 펌프(20)를 가동하여 제1 산소발생장치(1-1)에 물을 공급하여 물과 산소를 혼합하여 산소용해작업을 하는 단계; 계속 물을 공급하여 맨 위 격실(130-1)에서 물과 산소가 혼합된 물을 여과수단(110)과 프렌지(120)를 억지 통과시켜 제2 격실(130-2)로 유입시켜 물에 산소를 용해시키는 작업을 계속하는 단계; 제2 격실(130-2)에서 산소가 용해된 물과 산소와 물의 혼합물을 다시 다음 격실(130-3)로 억지 유입시키는 과정을 되풀이하여 여러 개의 격실(130)을 억지 통과시켜 산소가 90～95% 용해된 산소수를 생성하는 과정; 상기 산소수를 배출구(10)를 통해 수조로 배출하여 저장하는 단계; 제2 산소발생장치(1-2)에 물을 공급하여 물과 산소를 혼합하여 제1 산소발생장치(1-1)에서와 도일한 산소용해작업을 하는 단계; 및 제1 산소발생장치(1-1)와 제2 산소발생장치(1-2)를 교대로 가동하여 산소수를 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 산소용해방법.

1 : 산소용해장치
10 : 산소탱크 11 : 산소공급관
20 : 펌프 21 : 물 공급관
100 : 본체
110 : 여과수단 111 : 원형판
112 : 미세모 120 : 프렌지
130 : 격실 140 : 배출구
200 : 덮개 300 : 제어밸브

Claims

긴 원통형 탱크인 본체와 덮개 및 물과 산소의 공급을 제어하는 제어밸브로 구성된 산소용해장치에 있어서,
상기 본체는
본체(100)의 내경과 동일한 외경을 갖는 원판으로서 마치 타공판처럼 1～5mm 구경의 미세한 구멍이 촘촘하게 형성되어 있으며, 일정한 간격으로 본체(100) 내부에 2개 이상 형성되어 있는 프렌지(120);
원형판(111)과 상기 원형판(111)의 상부와 하부에 1～5mm 간격으로 촘촘하게 형성되어 있는 미세모로 구성되고 상기 프렌지(120) 하부에 부착되어 있는 여과수단(110);
상기 프렌지(120)와 프렌지(120) 사이에 형성되고 물에 산소를 용해시키는 작업을 하는 격실(130); 및
본체(100) 하부에 형성되어 있고 산소용해작업 결과 산소가 90～95% 용존된 물을 본체 외부로 배출하는 배출구(140);로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 산소용해장치
삭제
긴 원통형 탱크인 본체(100)와 덮개(200) 및 물과 산소의 공급을 제어하는 제어밸브(300)로 구성된 산소용해장치(1)를 2개 이상 준비하는 단계;
공지의 산소공급기(10)와 펌프(20)를 준비하는 단계;
제어밸브(200)를 열고 산소공급기(10)로부터 산소공급관(11)을 통해 제1 산소발생장치(1-1)에 산소를 공급하여 맨 위 격실(130-1)의 80～90%를 채우는 단계;
펌프(20)를 가동하여 제1 산소발생장치(1-1)에 물을 공급하여 물과 산소를 혼합하여 산소용해작업을 하는 단계;
계속 물을 공급하여 맨 위 격실(130-1)에서 물과 산소가 혼합된 물을 여과수단(110)과 프렌지(120)를 억지 통과시켜 제2 격실(130-2)로 유입시켜 물에 산소를 용해시키는 작업을 계속하는 단계;
제2 격실(130-2)에서 산소가 용해된 물과 산소와 물의 혼합물을 다시 다음 격실(130-3)로 억지 유입시키는 과정을 되풀이하여 여러 개의 격실(130)을 억지 통과시켜 산소가 90～95% 용해된 산소수를 생성하는 과정;
상기 산소수를 배출구(10)를 통해 수조로 배출하여 저장하는 단계;
제2 산소발생장치(1-2)에 물을 공급하여 물과 산소를 혼합하여 제1 산소발생장치(1-1)에서와 동일한 산소용해작업을 하는 단계; 및
제1 산소발생장치(1-1)와 제2 산소발생장치(1-2)를 교대로 가동하여 산소수를 생성하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 산소용해방법.