KR101304364B1 - 오존을 이용한 물 살균장치 - Google Patents

Abstract

오존을 이용한 물 살균장치가 개시된다. 상기 오존을 이용한 물 살균장치는 주입되는 물과 오존을 미세하게 분쇄하므로, 물과 오존이 완전히 혼합된다. 또한, 상호 혼합된 물과 오존을 압축 및 분산하므로, 물과 오존이 더욱 완전히 혼합된다. 물과 오존이 완전히 혼합된다는 것은, 많은 오존이 물에 용해되는 것을 의미하므로, 물은 오존에 의하여 와전히 살균된다. 또한, 많은 오존이 물에 용해되므로, 물속에 잔존하는 오존의 양도 줄어든다.

Description

오존을 이용한 물 살균장치 {WATER STERILIZER USING OZONE}

본 발명은 오존을 이용한 물 살균장치에 관한 것이다.

오존(O₃)은 물에서 산소보다 잘 녹으며, 상온에서는 서서히 분해되어 산소가 된다. 그리고, 오존은 세균 및 바이러스의 제거, 공기의 정화, 상수도의 살균, 폐수처리 등에 사용된다.

이러한 오존의 특성을 이용한 종래의 물 살균장치는 살균하고자 하는 물과 오존을 탱크의 내부로 주입한 후, 물과 오존을 상호 혼합하여 물을 살균하므로, 살균효율이 저하되는 단점이 있다.

물과 오존을 혼합만 하여 살균하는 물 살균장치의 효율을 향상시키기 위하여 탱크의 내부에 영구자석을 설치하고, 상기 영구자석을 이용하여 물 분자를 미세하게 분쇄하는 물 살균장치가 개발되었으나, 이 또한 살균효율이 저하되는 단점이 있다. 또한, 살균된 물 속에 많은 오존이 잔류하고, 물속에 잔류하는 오존이 대기로 배출되어 환경을 오염시키는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 살균효율을 향상시킴과 동시에 배출되는 오존을 줄여 환경 오염을 방지할 수 있는 오존을 이용한 물 살균장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오존을 이용한 물 살균장치는, 일측에는 오존(O₃)과 함께 살균하고자 하는 물이 주입되는 주입구가 형성되고 타측에는 살균된 물이 방출되는 방출구가 형성된 탱크; 상기 탱크 내부에 설치되며 상기 탱크로 주입되는 오존과 물을 혼합하는 초음파발생기; 상기 탱크 내부에서 상호 간격을 두고 설치되는 복수의 영구자석; 상기 주입구 상측과 상기 영구자석 사이에 배치되며, 상기 탱크 내부로 주입된 물과 오존이 상기 탱크의 중앙부 측으로 모인 후 상기 탱크의 내면 측을 통하여 상기 탱크의 상측으로 이동되도록 안내하는 분산방지 판; 상기 분산방지 판과 상기 영구자석 사이에 배치되며, 혼합된 물과 오존을 압축시켜 상기 탱크의 상측으로 분출시키는 제 1 인젝트 노즐; 복수의 토출공이 형성되고, 상기 제 1 인젝트 노즐과 상기 영구자석 사이에 배치되어서, 혼합된 물과 오존을 분산하여 상기 영구자석 측으로 분출시키는 타공판: 상기 영구자석과 상기 방출구 사이에 배치되며, 상기 타공판을 통해서 분출되는 혼합된 물과 오존을 압축시켜 탱크의 상측으로 분출하는 제 2 인젝트 노즐을 포함하며, 상기 분산방지 판의 테두리부와 상기 탱크의 내면 사이에는 틈이 존재하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 오존을 이용한 물 살균장치는 주입되는 물과 오존을 미세하게 분쇄하므로, 물과 오존이 완전히 혼합된다. 또한, 상호 혼합된 물과 오존을 압축 및 분산하므로, 물과 오존이 더욱 완전히 혼합된다. 물과 오존이 완전히 혼합된다는 것은, 많은 오존이 물에 용해되는 것을 의미하므로, 물은 오존에 의하여 와전히 살균된다. 또한, 많은 오존이 물에 용해되므로, 물속에 잔존하는 오존의 양도 줄어든다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 오존을 이용한 물 살균장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 살균장치의 구성을 보인 도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 물 살균장치는 측면 하부측 및 상부측에 주입구(12) 및 방출구(14)가 형성된 탱크(10)를 가진다. 주입구(12)로는 오존(O₃)과 살균하고자 하는 물이 주입되고, 방출구(14)로는 살균된 물과 살균된 물에 잔존하는 오존이 방출된다. 탱크(10)는 살균하고자 하는 물이 오존에 의하여 살균되도록 살균하고자 하는 물을 장시간 체류시키는 기능을 한다.

탱크(10)의 내부, 더 구체적으로는 탱크(10)의 하면 중앙부측에는 초음파발생기(20)가 설치된다. 초음파발생기(20)는 탱크(10)로 주입된 오존과 물이 완전히 혼합될 수 있도록, 초음파진동을 발생하여 오존과 물을 분쇄 혼합한다. 오존과 물의 분자 크기가 작으면 오존과 물의 접촉면적이 넓어지므로, 오존과 물은 완전히 혼합되는 것이다. 즉, 오존과 물이 완전히 혼합된다는 것은 오존이 완전히 물속에 녹음으로써 물속에 녹지 않은 상태로 잔존하는 오존의 양이 적음을 의미하고, 이는 곧 물이 완전히 살균된다는 것을 의미한다.

주입구(12)를 통하여 탱크(10)의 내부로 주입되어 상호 혼합된 오존과 물이 초음파발생기(20)에서 발생되는 초음파진동을 많이 받을 수 록 미세하게 분쇄되어 완전히 혼합된다. 이를 위하여, 주입구(12) 상측의 탱크(10) 내부에는 상기 탱크로 주입되어 상호 혼합된 물과 오존이 초음파발생기(20)와 대응되는 탱크(10)의 중앙 부측으로 모인 후 탱크(10)의 내면측을 통하여 탱크(10)의 상측으로 이동되도록 안내하는 분산방지판(30)이 설치된다.

분산방지판(30)은 초음파발생기(20)와 대응되는 중앙부측이 상측으로 돌출된 삿갓 형태로 형성된다. 그리고, 분산방지판(30)의 테두리부와 탱크(10)의 내면 사이에는 틈이 존재한다. 분산방지판(30)이 삿갓 형상으로 형성되므로, 주입구(12)를 통하여 탱크(10)의 내부로 주입된 상호 혼합된 오존과 물이 분산방지판(30)의 테두리부와 탱크(10)의 내면 사이의 틈으로 즉시 배출되지 못하고, 분산방지판(30)의 중앙부측으로 모인 후 분산방지판(30)의 테두리부와 탱크(10)의 내면 사이의 틈으로 배출된다. 그리고, 분산방지판(30)의 중앙부측으로 상호 혼합된 오존과 물이 모이면, 초음파발생기(20)에서 발생되는 초음파진동을 많이 받으므로 미세하게 분쇄되어 완전히 혼합되는 것이다. 미설명 부호 35는 지지바이다.

분산방지판(30) 상측의 탱크(10) 내부에는 제 1 인젝트 노즐(40)이 설치된다. 제 1 인젝트 노즐(40)은 상호 혼합된 물과 오존을 압축시켜 탱크(10)의 상측으로 분출시킨다. 상호 혼합된 물과 오존은 제 1 인젝트 노즐(40)에서 압축되므로, 오존은 물에 과포화상태가 된다. 그러면, 물과 혼합되지 않은 상태로 잔존하는 오존의 양은 더욱 줄어들고, 물은 오존에 의하여 더욱 살균되는 것이다.

제 1 인젝트 노즐(50) 상측의 탱크(10) 내부에는 복수의 토출공(52)이 형성된 타공판(50)이 설치된다. 타공판(50)은 상호 혼합된 물과 오존이 분산되어 탱크(50)의 상측으로 분출되게 하는데, 상호 혼합된 물과 오존이 분산되어 분출되므로, 물과 오존은 더욱 완전하게 혼합된다.

제 1 인젝트 노즐(50) 상측의 탱크(10) 내부에는 복수의 영구자석(60)이 상호 간격을 가지면서 설치된다. 이로 인해, 물과 혼합되지 않고 잔존하는 오존의 양은 더욱 줄어들고, 물은 오존에 의하여 더욱 살균된다. 이때, 영구자석(60)은 자속밀도는 8,500∼11,000가우스인 것이 바람직하다.

영구자석(60) 상측의 탱크(10) 내부에는 제 2 인젝트 노즐(70)이 설치된다. 제 2 인젝트 노즐(70)은 제 1 인젝트 노즐(40)과 동일하게 상호 혼합된 물과 오존을 압축시켜 탱크(10)의 상측으로 분출시킨다. 상호 혼합된 물과 오존은 제 2 인젝트 노즐(70)에서 압축되므로, 오존은 물에 과포화상태가 된다. 그러면, 물속에 분해되지 않고 잔존하는 오존의 양은 더욱 줄어들고, 물은 오존에 의하여 더욱 살균되는 것이다.

이때, 제 2 인젝트 노즐(70)과 방출구(14)는 탱크(10)의 저면을 기준으로 가상의 동일 수직선상에 위치하지 않고 어긋나게 배치된다. 이는, 제 2 인젝트 노즐(70)에서 분출된 상호 혼합된 물과 오존이 제 2 인젝트 노즐(70) 상측의 탱크(10) 내부를 순환한 후, 방출구(14)로 방출되게 하기 위함이다. 그러면, 물과 오존이 상호 혼합된 시간이 길어지므로, 오존은 더욱 많이 물에 녹게되고, 물은 더욱 살균되는 것이다.

이중격막 이론에 따르면 액체 속에서의 기체 확산 속도를 나타내는 물질전달계수는 수학식1로 표현된다.

dm/dt = kgㆍA(Cs - C ) ------- 수학식1

(dm/dt : 물질전달계수, kg : 기체 확산계수, A : 기체가 확산되는 면적,

Cs : 용액중 기체의 포화농도, C : 용액중 기체의 농도)

수학식1을 통하여 알 수 있듯이 물질 전달속도는 액상물질과 기상물질의 접촉면적에 비례한다. 그러므로, 물에 대한 오존의 용해도는 물과 오존의 접촉면적을 증대시킴으로써 극대화 할 수 있다. 즉 물과 접촉하는 오존 기포의 크기가 작을수록 오존은 빨리 용해된다.

표 1은 본 실시예에 따른 살균장치와 종래의 살균장치를 이용하여 물을 살균하였을 때를 대비한 표로서, 이를 설명한다.

종래 및 본 실시예에 따른 살균장치를 이용하여 물을 살균하였을 때의 대비

구분	종래의 살균장치			본 실시예에 따른 살균장치
	실험1	실험2	실험3	실험1	실험2	실험3
오존주입량(㎎/ℓ)	100	100	100	100	100	100
오존농도 (㎎/ℓ)	65	67	68	99	98.8	99
잔류오존 (ppm)	2.5	2.32	2.2	0.23	0.3	0.25

표 1을 통하여 알 수 있듯이, 종래의 살균장치에 오존 100㎎/ℓ를 각각 주입하면서, 그 농도를 65㎎/ℓ, 67㎎/ℓ, 68㎎/ℓ로 하였을 때, 종래의 살균장치에서 방출되는 살균된 물속에 잔존하는 오존의 양은 2.5, 2.32, 2.2ppm이었다.

반면, 본 실시예에 따른 살균장치에 오존 100㎎/ℓ를 각각 주입하면서, 그 농도를 99㎎/ℓ, 98.8㎎/ℓ, 99㎎/ℓ로 하였을 때, 본 실시예에 따른 살균장치에서 방출되는 살균된 물속에 잔존하는 오존의 양은 0.23, 0.3, 0.25ppm이었다.

즉, 종래의 살균장치로 주입되는 오존의 농도 보다 본 실시예에 따른 살균장치에 주입되는 오존의 농도가 약 0.5배 높음에도 불구하고, 본 실시예에 따른 살균장치에서 방출되는 살균된 물속에 잔존하는 오존의 양은 종래의 살균장치에 비하여 약 10배 감소하였다. 이는, 본 실시예에 따른 살균장치에 주입된 오존이 물속에서 완전히 용해된 것을 의미하므로, 오존에 의한 물의 살균효율이 향상된 것을 의미한다.

이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 살균장치의 구성을 보인 도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 탱크 20 : 초음파발생기

30 : 분산방지판 40 : 제 1 인젝트 노즐

50 : 타공판 60 : 영구자석

70 : 제 2 인젝트 노즐

Claims (6)

1. 일측에는 오존(O₃)과 함께 살균하고자 하는 물이 주입되는 주입구가 형성되고 타측에는 살균된 물이 방출되는 방출구가 형성된 탱크;

   상기 탱크 내부에 설치되며 상기 탱크로 주입되는 오존과 물을 혼합하는 초음파발생기;

   상기 탱크 내부에서 상호 간격을 두고 설치되는 복수의 영구자석;

   상기 주입구 상측과 상기 영구자석 사이에 배치되며, 상기 탱크 내부로 주입된 물과 오존이 상기 탱크의 중앙부 측으로 모인 후 상기 탱크의 내면 측을 통하여 상기 탱크의 상측으로 이동되도록 안내하는 분산방지 판;

   상기 분산방지 판과 상기 영구자석 사이에 배치되며, 혼합된 물과 오존을 압축시켜 상기 탱크의 상측으로 분출시키는 제 1 인젝트 노즐;

   복수의 토출공이 형성되고, 상기 제 1 인젝트 노즐과 상기 영구자석 사이에 배치되어서, 혼합된 물과 오존을 분산하여 상기 영구자석 측으로 분출시키는 타공판:

   상기 영구자석과 상기 방출구 사이에 배치되며, 상기 타공판을 통해서 분출되는 혼합된 물과 오존을 압축시켜 탱크의 상측으로 분출하는 제 2 인젝트 노즐을 포함하며,

   상기 분산방지 판의 테두리부와 상기 탱크의 내면 사이에는 틈이 존재하는 것을 특징으로 하는 오존을 이용한 물 살균장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 주입구 및 상기 방출구는 상기 탱크의 측면 하부측 및 상부측에 각각 형성되고,

   상기 초음파발생기는 상기 탱크의 하면 중앙부측에 설치되며,

   상기 영구자석은 상기 초음파발생기 상측의 상기 탱크 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 오존을 이용한 물 살균장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 분산방지 판은 중앙부 측이 상측으로 돌출된 삿갓 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 오존을 이용한 물 살균장치.
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