KR101254551B1 - 양의 압력제어형 가압수조와 부압에서 양의 압력까지 제어가 가능한 수조가 결합된 플라즈마 수족관 살균기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 수족관 살균기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수족관으로부터 이송되는 미정화수를 공급받아 오존의 가압처리를 통해 살균력을 향상시킨 가압수조와, 상기 가압수조로부터 살균처리된 처리수를 공급받아 과포화상태의 오존을 배출하고, 용존 산소량이 높은 상태의 처리수를 수족관으로 다시 순환시키는 감압수조로 이루어진 것으로, 상기 가압수조는 수족관으로부터 미정화수를 공급받기 위한 미정화수 공급관과, 상기 미정화수 공급관을 통해 공급된 미정화수를 수용하는 제1탱크와, 상기 제1탱크 내부로 오존과 공기를 공급하되, 외부로부터 공급되는 공기를 플라즈마 방전에 의해 오존을 생성시키는 오존공급관과, 상기 오존공급관의 배출지점의 내부에 설치되는 에어스톤과, 오존에 의해 살균처리된 제1처리수를 배출하기 위한 살균수배출관를 포함하여 이루어지며, 상기 감압수조는 상기 살균수배출관를 통해 유입되는 살균수를 수용하는 제2탱크와, 고압상태의 가압수조에서 이송되어 체적의 증가에 따라 압력이 낮아지면서 과포화된 오존이 빠져나가 저농도의 오존량을 유지하는 제2처리수를 일정한 압력을 유지하면서 배출하도록 하기 위한 압력유지관과, 상기 압력유지관에 연결되어 수족관으로 제2처리수를 순환시키기 위한 처리수공급관과, 상기 과포화된 오존을 대기중으로 배출하기 위한 오존배출관을 포함하여 이루어지는 수족관 살균기에 관한 것이다.

Description

양의 압력제어형 가압수조와 부압에서 양의 압력까지 제어가 가능한 수조가 결합된 플라즈마 수족관 살균기{AN AQUARIUM TYPE STERILIZER}
본 발명은 가압과 감압작용을 이용하여 수족관의 미정화수의 살균력을 높임과 동시에 최종 처리되어 수족관으로 공급되는 처리수가 높은 용존 산소량을 유지한 상태에서 공급될 수 있도록 함으로써, 기존의 수족관 살균기에서 나타나던 수족관으로 공급되는 처리수에서 오존 특유의 냄새가 나는 문제와 용존 산소량이 낮아 수족관 속의 물고기에게 최적의 환경을 공급할 수 없다는 문제를 해소할 수 있는 양의 압력제어형 가압수조와 부압에서 양의 압력까지 제어가 가능한 수조가 결합된 플라즈마 수족관 살균기에 관한 것이다.
수족관은 횟집 등에서 식용을 위하여 임시로 물고기들을 보관하거나, 또는, 일반인들이 관상용으로 기르기 위한 용기로 사용되고 있다. 그리고 물고기가 살아 있기 위하여 항상 물을 담아서 사용하기에 세균 등이 번식하기 쉬워서 종래에는 이에 대한 정화장치나 살균장치가 다양하게 개발되어 왔다. 일례로서 종래기술인 등록실용신안공보 등록번호 20-0355965호(공고일자 2004년07월16일)에는, 인조어류가 담겨진 투명 아크릴 또는 유리 재질의 물저장조, 적합한 재질의 수족관덮개, 상기 수족관 하단부에 장착된 사각 형태의 기대, 물속의 인조 또는 활어류, 상기 기대 내부에 설치된 공기펌프 및 상기 공기펌프와 연결되어 물속에 기포를 발생하도록 기대 내부에 설치된 기포발생관으로 이루어진 장식용 수족관에 있어서, 광촉매 공기정화 장치, 광촉매 물정화장치 및 초음파진동자로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기정화 및 가습기능이 겸비된 장식용 수족관이 공개되어 있다.
또 다른 일례로는 공개특허공보 공개번호 10-2005-0022499호 공개일자(2005년03월08일)에는, 수중생물과 물을 수납하기 위한 내부공간이 구비된 수족관 본체; 상기 수족관 본체의 수면 상측에 설치되는 한편, 물을 수납하기 위한 내부공간이 마련되고, 하부에는 수납된 물이 상기 수족관 본체의 내부공간으로 자유낙하하도록 복수의 출수공이 구비된 수조; 급수관을 경유하여 상기 수족관 본체의 물을 수조로 펌핑하여 실질적으로 물을 순환시키는 펌핑수단; 및 상기 수조의 물이 자유낙하함에 따라 상기 수족관 본체의 수면과 수조 사이에 형성되는 워터필터를 통과하도록 정화대상이 되는 공기를 유도하는 송풍수단;을 포함하는 수족관이 공개되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래 수족관들은 모두 정화작용 내지 살균작용이 충분하지 않으며, 또한 정화장치 내지 살균처리장치가 복잡하다는 단점이 있었다.
이와 같은 단점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 등록특허 10-1108146(등록일자 2012년01월13일) '플라즈마 모듈 정화 수족관'에 관한 기술을 개시한 바 있다.
그러나, 상기의 등록특허의 경우, 오존에 의한 살균력을 향상시킬 수는 있으나, 수족관 내의 물이 오존에 의한 냄새를 발생시키는 문제가 있었으며, 또한 용존 산소량의 향상을 크게 기대할 수 없어 수족관에 적합한 기술이 필요하였다.
이에 본 출원인은 가압작용에 의한 높은 살균처리과정을 거친 후에 감압작용에 의해 오존을 배출하고 높은 용존 산소량을 유지하는 처리수를 수족관으로 공급할 수 있도록 하는 기술을 개발함으로써 종래 기술의 문제를 해결할 수 있었다.
대한민국 등록실용신안 20-0355965(공고일자2004년07월16일) 대한민국 공개특허 10-2005-0022499(공개일자 2005년03월08일) 대한민국 등록특허 10-1108146(등록일자 2012년01월13일)
본 발명은 가압작용에 의해 높은 살균처리를 하는 가압수조와, 상기 가압수조에서 살균처리된 1차 처리수를 공급받아 과포화상태의 오존을 외부로 배출하고, 높은 용존 산소량을 유지하는 2차 처리수를 수족관으로 재순환시킴으로써, 수족관 내 미정화수의 높은 살균처리 기능과 동시에 높은 용존 산소량을 유지할 수 있어 수족관 내의 물고기의 서식환경을 최적화시켜 줄 수 있는 양의 압력제어형 가압수조와 부압에서 양의 압력까지 제어가 가능한 수조가 결합된 플라즈마 수족관 살균기(이하, '수족관 살균기'라 한다)를 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하고자,
본 발명은 수족관으로부터 이송되는 미정화수를 공급받아 오존의 가압처리를 통해 살균력을 향상시킨 가압수조와,
상기 가압수조로부터 살균처리된 처리수를 공급받아 과포화상태의 오존을 배출하고, 용존 산소량이 높은 상태의 처리수를 수족관으로 다시 순환시키는 감압수조로 이루어진 것으로서,
상기 가압수조는 수족관으로부터 미정화수를 공급받기 위한 미정화수 공급관과, 상기 미정화수 공급관을 통해 공급된 미정화수를 수용하는 제1탱크와, 상기 제1탱크 내부로 오존과 공기(air)를 공급하되, 외부로부터 공급되는 공기를 플라즈마 방전에 의해 오존을 생성시키는 오존공급관과, 상기 오존공급관의 배출지점의 내부에 설치되는 에어스톤과, 오존에 의해 살균처리된 제1처리수를 배출하기 위한 살균수배출관를 포함하여 이루어지며,
상기 살균수배출관 내부에는 유량가변밸브가 설치되어 있어, 상기 가압수조의 압력을 제어하면서 감압수조로 제1처리수를 이송하게 되며,
상기 감압수조는 상기 살균수배출관를 통해 유입되는 살균수를 수용하는 제2탱크와, 고압상태의 가압수조에서 이송되어 체적의 증가에 따라 압력이 낮아지면서 과포화된 오존이 빠져나가 저농도의 오존량을 유지하는 제2처리수를 일정한 압력을 유지하면서 배출하도록 하기 위한 '∩' 형상의 압력유지관과, 상기 압력유지관에 연결되어 수족관으로 제2처리수를 순환시키기 위한 처리수공급관과, 상기 과포화된 오존을 대기중으로 배출하기 위한 오존배출관을 포함하여 이루어지는 양의 압력제어형 가압수조와 부압에서 가압까지 제어가 가능한 수조가 결합된 플라즈마 수족관 살균기를 주요 기술적 구성으로 한다.
본 발명에 따른 수족관 살균기는 가압과 감압작용의 이원화된 구성을 통해, 높은 살균력을 가짐과 동시에 살균에 사용된 오존을 제거함으로써, 처리수에서 냄새가 거의 나지 않고, 높은 용존 산소량을 확보할 수 있어, 어류의 서식환경을 극대화시켜 줄 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 수족관 살균기의 구성을 보인 도면.
도 2는 본 발명의 수족관 살균기의 구성 중 가압수조를 보인 도면.
도 3은 본 발명의 수족관 살균기의 구성 중 감압수조를 보인 도면.
도 4는 가압수조의 오존공급관에서 공급되는 공기의 양에 대한 생성되는 오존의 양의 관계를 보인 그래프.
도 5는 플라즈마 전극이 설치되어 있는 오존공급관을 도시한 개략도.
도 6은 압력에 따른 오존의 용해도를 보인 그래프.
상기의 기술 구성에 대한 구체적인 내용을 도면과 함께 살펴보고자 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수족관 살균기(1)는 수족관으로부터 이송되는 미정화수를 공급받아 오존의 가압처리를 통해 살균력을 향상시킨 가압수조(10)와,
상기 가압수조(10)로부터 살균처리된 처리수를 공급받아 과포화상태의 오존을 배출하고, 용존 산소량이 높은 상태의 처리수를 수족관으로 다시 순환시키는 감압수조(20)로 이루어진 것으로서,
상기 양의 압력제어형 수조인 가압수조(10)는 수족관으로부터 미정화수를 공급받기 위한 미정화수 공급관(101)과, 상기 미정화수 공급관(101)을 통해 공급된 미정화수를 수용하는 제1탱크(102)와, 상기 제1탱크 내부로 오존과 공기(air)를 공급하되, 외부로부터 공급되는 공기를 플라즈마 방전에 의해 오존을 생성시키는 오존공급관(103)과, 상기 오존공급관(103)의 배출지점의 내부에 설치되는 에어스톤(103a)과, 오존에 의해 살균처리된 제1처리수를 배출하기 위한 살균수배출관(104)를 포함하여 이루어지며,
상기 부압에서 양의 압력까지 제어가 가능한 수조인 감압수조(20)는 상기 살균수배출관(104)를 통해 유입되는 살균수를 수용하는 제2탱크(201)와, 고압상태의 가압수조(10)에서 이송되어 체적의 증가에 따라 압력이 낮아지면서 과포화된 오존이 빠져나가 저농도의 오존량을 유지하는 제2처리수를 일정한 압력을 유지하면서 배출하도록 하기 위한 '∩' 형상의 압력유지관(202)과, 상기 압력유지관(202)에 연결되어 수족관으로 제2처리수를 순환시키기 위한 처리수공급관(203)과, 상기 과포화된 오존을 대기중으로 배출하기 위한 오존배출관(204)을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 있어 중요 기술 구성은 상기 가압수조(10)와 감압수조(20)에 의한 가압과 감압과정을 거침으로써 낮은 농도의 오존, 높은 농도의 산소를 확보할 수 있는 처리수를 수족관으로 공급할 수 있다는 데 있다.
본 발명에 따른 수족관의 가압과 감압의 전체 원리는 다음과 같다.
상기 가압수조(10)의 경우, 만일 물의 입력량과 출력량이 같을 때의 압력(Pa)은 물의 압력 + 공기 압력이다.
이때, 상기 가압수조(10)와 감압수조(20)의 사이에 유량 가변 밸브(valve)를 설치하게 되면, 공기 압력(Pa)은 1/A(A:관의 개방 단면적)의 수식으로 표현되다.
여기에서 상기 A의 최대 개방 면적을 K라고 한다면, 제어에 의해서 정해지는 A=1/(개방면적/K)로 되어서, A의 범위는 1에서 1 이상의 범주로 되게 되는 양의 기울기를 갖는다.
이와 같은 원리에 의해 형성된 압력은 가압수조(10)의 오존 용해도를 높이는 역할을 하게 되며, 이들은 고농도의 오존수가 되어 물에 포함되어 세균을 높은 살균력으로 사멸하게 된다.
상기 가압수조(10)를 거친 오존수는 과포화된 상태로서, 과포화상태의 오존수는 감압수조(20) 이송되면서 감압된다. 감압수조(20)로 이송된 오존수는 감압되면서 물과 결합되어 있던 오존이 분리되고, 이와 같이 분리되어 튀어나온 오존은 다시 감압수조(20)에 다시 압력을 가하는 인자로 변하게 된다. 이때 압력을 조절하기 위하여 오존배출관(204)에 설치되어 있는 배기팬(204a)을 작동시켜 물에서 빠져나온 오존을 대기중으로 배출하게 된다.
낮은 농도의 오존이 함유하고 있는 감압수조(20) 내의 오존수는 수족관으로 공급되어 용존산소량을 높이는데 사용되게 된다. 이때 오존에 의해 피해가 발생하지 않는 농도(주의 레벨 0.12ppm 이하)를 유지함으로써 수족관의 녹조, 적조 등 포자형 조류와 각종 균들의 살균력을 지속적으로 유지할 수 있으며, 또한 용존산소량을 높임에 따라 수족관의 밀식 양식되는 물고기의 서식 환경을 개선할 수 있게 된다.
도 2에 도시된 상기 가압수조(10)는 수족관으로부터 공급되는 미정화수를 오존에 의해 처리하되, 오존공급관(103)에 의해 공급되는 공기, 오존에 의한 제1탱크(102) 내부의 압력을 상승시켜 오존에 의한 살균력을 향상시키게 된다.
상기 오존(O3)은 산화력이 매우 강해 거의 모든 분야에 적용할 수 있으며, 산소로부터 생성되어 분해하여도 산소로 되며 염소계 약제 또는 다른 화학약품과는 달리 유해 반응생성물을 잔류시키지 않는다. 예를 들면, 수처리를 할 경우 염소계 약제는 물속의 유기물과 반응하여 변이원성과 발암성의 의문이 제기되는 THM(트리할로메탄;trihalomethane)등이 생성됨에 반하여 오존은 이러한 문제가 없이 더욱 효율이 좋은 살균을 할 수 있다.
오존에 의한 살균은 생물의 세포막을 파괴하거나, 세포막 내에 침입하여 DNA를 파괴하는 등의 살균 메카니즘을 갖고 있어, 세균의 세포막을 통과하여 흡수계 효소를 손상시키며 세포의 동화작용을 정지시켜 살균하는 염소계 약제에 비해 살균효과가 매우 빠르게 된다. 이러한 살균 메카니즘의 오존은 세균과 바이러스의 살균 및 불활성화에 좋은 효과를 발휘하며, 따라서 플랑크톤 및 바이러스에 대한 매우 좋은 증식 억제 효과를 얻을 수 있다. 결과적으로 미생물의 증식으로 인한 식품의 부패, 변질의 억제 효과는 그만큼 커지게 되는 것이다.
상기 오존공급관(103)은 도 1에 도시된 바와 같이, 흡입모터의 작동에 의해 공기흡입기를 통해 공급되는 공기(air)를 플라즈마 방전에 의해 오존을 생성하게 된다. 그리고 이와 같이 생성된 오존은 제1탱크(102) 내부로 공급된다.
이때, 상기 오존공급관(103)의 끝 부분으로 제1탱크(102)로 오존이 배출되는 지점의 관 내부에는 에어스톤(103a)이 설치되어 있어, 상기 에어스톤(103a)에 의해 오존의 물과의 접촉을 높이도록 하고, 또한 생성되는 기포의 크기를 작게 함으로써 부유 속도를 낮추어 오존의 용해도를 높여주게 된다.
상기 오존공급관(103)을 통해 공급되는 오존의 공급량은 도 4에 도시된 바와 같이, 유입되는 산소의 양에 따라 일정량까지 증가 곡선을 이루다가, 일정 시점이 되면 공기 유입량에 대해 선형적인 증가를 보이게 된다.
이와 같은 오존의 공급량(오존량)과 달리 오존수의 농도는 다른 결과를 보이게 되는데, 통상적으로 오존은 산소에 비해 약 20~30 배 정도 더 잘 녹는다. 그리고 압력에 따라 오존은 물속에서 더 많은 용해도를 보이게 된다.
즉, 오존공급관(103)을 통해 공급되는 오존은 부피가 정해져 있는 제1탱크(102)의 압력을 상승시킴으로써 오존이 더 많이 물에 용해될 수 있도록 한다.
이와 같은 과정을 통해 상기 제1탱크(102)로 유입된 물은 오존수로 변화되며, 이와 같은 오존수의 작용에 의해 물속의 균들에 대한 더 높은 살균력을 보이게 된다. 이때 오존수의 역할은 살균, 탈색, 화학물질 분해 등 많은 기능을 한다.
상기 오존공급관(103)은 플라즈마 전극이 설치되어 있는 것으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 방전 전극이 석영관의 내부에 형성되어 있어, 외부로부터 공급되는 공기와의 반응에 의해 오존이 형성될 수 있도록 구성된다.
상기 플라즈마는 자유로이 운동하는 양, 음의 하전입자가 공존하여 전기적으로 중성이 되어 있는 물질의 상태이다. 이러한 플라즈마는 운동에너지를 얻은 자유전자가 가스층을 통과할 때 가스 분자 또는 원자와 충돌하여 에너지를 손실하고 충돌에 의해 생성된 에너지가 가스 분자 또는 원자를 이온화시켜 생성된다.
상기 플라즈마 방전에 의한 오존 발생에 대해 살펴보면, 부분 방전과 마이크로 방전은 짧은 펄스 전류를 발생시키는데, 전자와 이온의 충돌, 반응 과정에서 전자들은 오존 형성에 대하여 매우 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있다.
오존 형성의 가장 첫 번째 단계는 산소 원자의 발생이다. 순수한 산소(O2)에서는 산소 분자들의 분열은 다음의 반응식(1)과 같이 두 여기상태(excited state)에 의해 일어나게 된다.
(반응식 1)
e + O2 → e + O2(A3Σu +) → e + O(3P) + O(3P)
→ e + O2(B3Σu -) → e + O(3P) + O(1P)
이 반응들은 각각 6eV, 8.4eV의 에너지를 요구한다. 만약 인입가스로 공기(air)가 사용되었다면, 질소 분자들은 단순한 캐리어(carrier)로 작용하는 것이 아니라 위에서 언급한 에너지를 가진 전자들에 의해 여기상태가 되어 산소 분자들을 원자들로 분열시킬 수 있게 된다.
마이크로 방전에서 전자들은 나노초(nanoseconds) 안에 사라지지만, 몇 종류의 원자들과 여기상태의 물질들은 좀 더 오랜 시간을 존재한다. 전자들의 충돌반응은 이체(two-body) 충돌이 주를 이루며 그 반응속도 계수(rate coefficient)가 전자의 에너지에 의존하지만, 중성입자들의 반응은 이체 또는 삼체(three-body) 충돌을 하며, 그 반응속도 계수는 기체의 압력과 온도에 의존하게 된다. 오존 형성의 주요과정은 다음 반응식 2의 삼체 충돌 반응이다.
(반응식 2)
O + O2 + M → O3 * + M → O3 + M (M: 충돌입자, O3 *: transient excited ozone)
위의 오존 생성 반응은 고기압에서 이체 반응보다 더 크게 나타나며, 이는 저기압에서의 그로우(glow) 방전이 오존 발생에 사용되지 못하는 이유이다. 산소 기체 내에서 위의 반응은 약 10㎲가 소요되며, 공기 중에서 그 두 배의 시간이 필요하다.
산소의 재결합 반응으로 오존의 생성에 유용한 산소원자를 제거함으로써 오존 생성을 방해하는 반응이다. 반응식 2의 반응은 선형적(linear)으로 나타나지만, 아래의 반응식 3의 반응은 2차(quadratic) 곡선으로 나타나며, 산소 원자 농도를 감소시키게 된다. 따라서 상대적으로 약한 마이크로 방전들을 많이 발생시키는 것이 보다 많은 오존을 생성시킬 수 있다. 오존 생성에 필요한 활성전자, 여기상태의 원자. 분자들은 이미 만들어진 오존을 다시 파괴하는 반응도 하게 된다. 그리고 연속하여 일어나는 마이크로 방전 또한 오존의 재분해 작용을 하게 된다. 이 때문에 오존은 포화 상태에 이르게 되며, 그 포화량은 온도(온도가 높을수록 오존의 포화농도는 더욱 낮아짐)와 방전 갭(discharge gap)에 크게 의존한다. 또한 이는 방전장치의 전극의 기하학적 구조(geometry)와 작동조건(operating condition)에 의해 결정되어진다.
(반응식 3)
O + O + M → O2 + M
그리고 상기 오존공급관(103)을 통해 공급되는 오존의 물에 대한 용해도는 압력에 의해 영향을 받게 되며, 이는 도 6에 도시된 바와 같이, 압력이 증가할수록 오존의 물에 대한 용해도는 증가하게 되며, 이와 같은 원리를 이용하여 상기 가압수조(10)의 용존되어 있는 오존량을 제어할 수 있게 된다.
상기 가압수조(10)의 제1탱크(102)는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 모양이 원통형을 이루고 있으며, 이는 일반 다각형의 경우 물이 벽과의 마찰에 의해서 일부 정체되는 것을 방지하기 위함이다. 상기 제1탱크(102)에서의 물의 입력과 출력은 등가로 하며, 제1탱크(102)의 내부 용적은 시간당 만들어지는 오존수의 최대치로 한다.
상기 가압수조(10)와 감압수조(20) 사이에 연결되어 있는 살균수배출관(104)의 내부에는 유량가변밸브(104a)가 설치되어 있어, 공기와 물의 유량변화 상황에서도 유량가변밸브(104a)에 의해 가압수조(10)의 압력, 오존량을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
상기 유량가변밸브(104a)에 의해 공급되는 유량이 제어되면서 감압수조(20)로 제1처리수를 공급하게 된다.
도 3에 도시된 상기 감압수조(20)는 상기 살균수배출관(104)를 통해 유입되는 제1처리수를 공급받아, 과포화상태의 오존을 대기중으로 배출하여 남은 높은 용존 산소량을 유지하는 제2처리수를 수족관으로 공급하는 기능을 갖는다.
이때, 살균수배출관(104)를 통해 유입되는 제1처리수는 높은 압력상태를 유지하게 되며, 이와 같은 제1처리수의 높은 압력을 적정 압력으로 낮추기 위해서 감압수조(20)의 도입부에는 감압펌프 모터가 설치된다.
상기 감압펌프 모터에서 압력이 조절되어 감압수조(20)로 유입되는 제1처리수에 용존되어 있는 오존은 압력이 낮아지면서 물에서 빠져나가게 되며, 이와 같이 빠져나가는 오존은 상기 감압수조(20)의 상부에 위치하는 오존배출관(204)을 통해 배출된다.
그리고, 상기 오존배출관(204)의 내부에는 배기팬(204a)이 설치되어 있어, 상기 배기팬(204a)의 속도에 따라 감압수조(20) 내의 압력을 조절할 수 있으며, 상기 배기팬(204a)을 통해 배출되는 오존은 오존배출관(204)에 연속하여 설치되는 활성탄 필터를 통해 정화되어 배출모터를 통해 대기중으로 배출된다.
상기 활성탄 필터는 활성탄소섬유(ACF; activated carbon fiber)를 이용한 필터로서, 상기 활성탄섬유는 Weight(g/㎡) 180~220, Specific density(㎡/g) 1400~1450, ACF density(g/㎤) 1.25, Solidity 0.07, Filter thickness(mm) 2.5인 것을 사용한다.
상기 활성탄소섬유는 Pt와 Ag가 1:1 중량비율로 혼합되어 있는 금속 촉매를 450℃의 전압하에서 코팅한 후 120℃에서 30분간 열처리하여 제조된 것을 사용한다.
상기 감압수조(20)로 유입되는 제1처리수 내의 오존은 압력이 낮아지면서 제1처리수에서 빠져나가게 되며, 이는 고압의 탄산수가 뚜껑을 여는 순간 밖으로 빠져나가는 것과 같은 원리이다.
그러나, 상기 감압수조(20)의 내부 공간은 한정된 공간이기 때문에 제1처리수에서 빠져나온 오존은 압력으로 작용하여 물에 다시 일정압력을 가하게 되고 이를 통하여 일정압력을 유지하게 된다. 여기서 감압수조(20)의 물의 위치는 물에 가해진 최종 제1처리수에 대한 압력이며, 이는 배기팬(204a)에 의해서 제어된다.
상기 배기팬(204a)의 속도를 증가시키면 물의 위치는 대기압과 같아지면서, 도 3에 도시된 바와 같이 A'구간의 최상위 위치에 놓이다가, 배기팬(204a)의 속도를 낮추게 되면, 면 압력이 증가되어 A'구간에서 아래쪽 위치에 놓이게 된다. 이렇게 배기팬(204a)을 이용하여 제1처리수의 압력을 제어하여 물에 용해되는 오존량을 제어할 수 있다.
또한, 이것을 자동으로 감지하기 위해서 상기 제2수조(20)에는 부유센서를 두어 이중적으로 물의 위치를 자동으로 감지할 수 있도록 한다.
상기 부유센서(floating sensor)는 일정한 통(혹은 탱크)에 남긴 유량을 측정하기 위해서 사용되는 것으로서, 이들의 방식에는 전기적으로 신호를 발생시켜주는 아날로그 출력형 센서와 일정 위치에서 접점동작으로 작동하는 접점 신호형이 있다.
일반적으로 차량에서 유류탱크에 기름을 넣어주면 기름량을 나타내는 유량계가 움직이는데 이는 유량에 따른 전기적 신호를 받아서 그 값을 탱크 내에 유량으로 표시한다. 또한 유량 탱크 내에서 유량이 일정 위치 아래로 내려가면 유류 경고등이 들어오는데 이는 기존 플로터(유량에 의해서 부양되는 부유체)가 일정 레벨 아래의 경우 접점이 위치가 반전되어, 예를 들어 NO(no-normal open)에서 NC(nc-normal close)로 변환하여 유량이 어떤 지점 아래로 내려갔는지 알게 하는 센서이다.
그리고, 감압수조(20)의 내부에는 부유센서가 있어, 감압수조(20) 내의 수위를 자동적으로 측정하여, 감압수조(20) 내부의 압력을 오존배출관(204) 내부에 설치되어 있는 배기팬(204a)의 회전속도에 따라 제어함으로써, 압력유지관(202)의 압력제어구간(A')를 통해 수족관으로 공급되는 제2처리수의 양을 제어함으로써 수족관으로 공급되는 용존산소량, 오존량을 제어할 수 있다.
즉, 과포화 상태의 오존이 대기중으로 배출된 상태의 제2처리수는 감압수조(20)의 하부에 설치되어 있는 '∩' 형상의 압력유지관(202)을 통해 처리수공급관(203)을 거쳐 수족관으로 공급된다.
이때 압력유지관(202)의 압력제어구간인 A'는 가압, 대기압, 부압에 따라 물의 배출량을 제어할 수 있기 때문에 수족관으로 공급되는 물의 용존산소량을 제어할 수 있다.
특히, 부유센서에 의해 물의 수위를 측정하여, 배기팬(204a)의 회전 속도를 이용하여 감압수조(20)의 내부압력을 조절함으로써 수족관으로 공급되는 물의 양을 상기 압력제어구간을 갖는 압력유지관(202)을 통해 제어함으로써, 수족관으로 공급되는 오존량과 용존산소량을 제어할 수 있게 된다.
그리고 상기 수족관으로 공급되는 제2처리수는 고밀도로 밀식 양식되는 물고기에 의해서 소비되는 수족관의 용존 산소를 보충하는 기능을 하여 수족관의 고기가 원활한 산소 공급으로 활성도를 높일 수 있다.
물에서 오존의 반감기는 30분이다. 수조에서는 저농도로 살균을 지속적으로 할 수 있으며, 산소에 비해 30배나 높은 용존 능력을 갖는 오존수는 물에 용존 산소량을 높이는 역할을 하여 물고기의 산소 부족에 의한 밀식 재배 환경을 산소가 충분한 환경으로 개선한다.
본 발명에 따른 수족관 살균기는 수족수의 살균과 함께 고농도의 용존 산소를 함유하고 있어 수족관의 어류 서식환경을 최적화할 수 있는 것으로서 기존의 살균기에서 오존 냄새가 발생하는 문제를 해소하고 용존 산소량이 떨어지는 것을 해소함으로써 산업상 이용가능성이 크다.
1: 수족관 살균기
10: 가압수조
20: 감압수조
101: 미정화수 공급관
102: 제1탱크
103: 오존공급관
103a: 에어스톤
104: 살균수배출관
201: 제2탱크
202: 압력유지관
203: 처리수공급관
204: 오존배출관
204a: 배기팬

Claims (2)

  1. 수족관으로부터 이송되는 미정화수를 공급받아 오존의 가압처리를 통해 살균력을 향상시킨 가압수조(10)와,
    상기 가압수조(10)로부터 살균처리된 처리수를 공급받아 과포화상태의 오존을 배출하고, 용존 산소량이 높은 상태의 처리수를 수족관으로 다시 순환시키는 감압수조(20)로 이루어진 것으로서,
    상기 가압수조(10)는 수족관으로부터 미정화수를 공급받기 위한 미정화수 공급관(101)과, 상기 미정화수 공급관(101)을 통해 공급된 미정화수를 수용하는 제1탱크(102)와, 상기 제1탱크 내부로 오존과 공기(air)를 공급하되, 외부로부터 공급되는 공기를 플라즈마 방전에 의해 오존을 생성시키는 오존공급관(103)과, 상기 오존공급관(103)의 배출지점의 내부에 설치되는 에어스톤(103a)과, 오존에 의해 살균처리된 제1처리수를 배출하기 위한 살균수배출관(104)를 포함하여 이루어지며,
    상기 살균수배출관(104) 내부에는 유량가변밸브(104a)가 설치되어 있어, 상기 가압수조(10)의 압력을 제어하면서 감압수조(20)로 제1처리수를 이송하게 되며,
    상기 감압수조(20)는 상기 살균수배출관(104)을 통해 유입되는 살균수를 수용하는 제2탱크(201)와, 고압상태의 가압수조(10)에서 이송되어 체적의 증가에 따라 압력이 낮아지면서 과포화된 오존이 빠져나가 저농도의 오존량을 유지하는 제2처리수를 일정한 압력을 유지하면서 배출하도록 하기 위한 '∩' 형상의 압력유지관(202)과, 상기 압력유지관(202)에 연결되어 수족관으로 제2처리수를 순환시키기 위한 처리수공급관(203)과, 상기 과포화된 오존의 배출량을 배기팬(204a)을 이용하여 제어함으로 감압수조(20) 내부의 압력을 조절하는 기능을 갖는 오존배출관(204)을 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 양의 압력제어형 가압수조와 부압에서 양의 압력까지 제어가 가능한 수조가 결합된 플라즈마 수족관 살균기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    감압수조(20)의 내부에는 부유센서가 있어, 감압수조(20) 내의 수위를 자동적으로 측정하여, 감압수조(20) 내부의 압력을 오존배출관(204) 내부에 설치되어 있는 배기팬(204a)의 회전속도에 따라 제어함으로써, 압력유지관(202)의 압력제어구간(A')를 통해 수족관으로 공급되는 제2처리수의 양을 제어함으로써 수족관으로 공급되는 용존산소량, 오존량을 제어할 수 있는 것임을 특징으로 하는 양의 압력제어형 가압수조와 부압에서 양의 압력까지 제어가 가능한 수조가 결합된 플라즈마 수족관 살균기.


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