KR101440406B1

KR101440406B1 - 유체 정화 장치 및 유체 정화 방법

Info

Publication number: KR101440406B1
Application number: KR1020087018357A
Authority: KR
Inventors: 도시하루 다나카
Original assignee: 가부시키가이샤 기츠
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2014-09-15
Also published as: CN101365654A; DE112006003564T5; JP2007167807A; TW200734276A; US8282879B2; KR20080091162A; WO2007074669A1; JP4355315B2; US20090269240A1; GB2447824B; GB0813498D0; CN101365654B; TWI403466B; GB2447824A

Abstract

간단한 구성에 의해 높은 살균·정화 기능을 발휘할 수 있는 유체 정화 장치를 제공하는 것이며, 물 등의 액체로 이루어지는 피처리 유체의 살균·정화시에 소음이나 고전압 대전의 발생 등을 억제하여, 안정한 상태에서 살균·정화 기능을 할 수 있는 유체 정화 장치를 제공하는 것.

비도전성의 재료로 이루어지는 내통(27)과 이 내통(27)으로부터 소정의 공간(S)을 두고 비도전성의 재료로 이루어지는 외통(28)을 동일 중심 상에 설치하고, 외통(28)의 내측의 일부 또는 전체 둘레에 도전성 부재를 부착해서 전극(30)을 설치하여 장치 본체(10)를 형성하고, 이 장치 본체(10)의 전극(30)에 전압을 가했을 때에 내통(27)의 내부를 흐르는 물 등의 액체로 이루어지는 피처리 유체(W)를 접지 전극으로 하여 공간(S)으로 방전하고, 이 공간(S)을 흐르는 산소 또는 공기 등의 기체와 반응시켜 오존을 발생시키고, 이 오존을 피처리 유체(W)에 혼합하여 정화하는 액체 정화 기능을 구비한 유체 정화 장치이다.

유체 정화 장치, 유체 정화 방법

Description

유체 정화 장치 및 유체 정화 방법{FLUID DEPURATOR AND FLUID DEPURATION METHOD}

본 발명은, 예를 들면 욕조 물이나 풀장 물, 또는 생활 폐수, 산업 폐수 등의 피처리 유체를 살균·정화하는 유체 정화 장치 및 유체 정화 방법에 관한 것이다.

종래, 목욕물이나 풀장용 물, 양식용 물 등의 물을 살균·정화하는 정화 장치로서, 피정화 수단을 여과하는 여과 수단과 피정화수에 접촉하도록 설치된 광촉매 및 광촉매를 조사하는 광원으로 이루어지는 살균 수단에 의해 구성된 수정화 장치가 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.).

이 수정화 장치는 광촉매와 형광등이나 자외선 램프로 이루어지는 광원에 의해 피정화수를 정화하도록 하고 있다.

한편, 목욕물 등의 피처리수가 흐르는 배관에 설치되는 반응용기 내에 큰 표면적 재료를 설치하고, 이 큰 표면적 재료에 자외선을 조사하는 자외선 광원과 반응용기의 상류측에 오존을 주입하는 오존 주입 수단을 설치한 수처리 장치가 있다(예를 들면 특허문헌 2 참조.).

이 수처리 장치는, 오존 주입 수단에 의해 피처리수에 오존을 주입하고, 투 명하게 형성한 반응용기의 외면으로부터 자외선을 조사하여 반응용기 내의 큰 표면적 재료의 표면에 광촉매를 생성함으로써, 오존과 광촉매에 의해 피처리수의 정화를 행하고 있다.

또, 목욕물 등의 피처리 유체가 흐르는 배관의 도중에 외통과 내통을 구비한 이중관으로 이루어지는 반응용기를 설치하고, 이 반응용기의 외통 전체 둘레에 한쪽 전극을 위치시키고, 외통으로부터 소정의 공간을 두도록 설치한 투명한 내통에 한쪽 전극과 쌍을 이루는 다른 쪽 전극을 설치하고, 외통과 내통 사이의 전극간에 방전을 발생시키면서 외통과 내통의 공간에 산소 또는 공기를 공급함으로써 오존을 생성시키도록 하고, 이 오존을 피처리 유체에 혼합시켜 정화하도록 한 유체 정화 장치가 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조.). 반응용기는 외통을 스테인리스제에 의해 형성하고, 한편, 내통을 석영 유리 또는 붕규산 유리제에 의해 형성하고, 외통측의 한쪽 전극을 접지 전극으로 하고 있다.

이 유체 정화 장치는, 내통 내에 광촉매를 설치하고, 오존을 발생시키기 위한 방전에 의해 발생한 자외선을 이용하여 이 광촉매를 활성화하여 기능시키도록 하여, 오존과 광촉매에 의해 피처리 유체의 정화를 행하고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 평8-89725호 공보

특허문헌 2: 일본 특허공개 2004-154742호 공보

특허문헌 3: 일본 특허공개 2004-223345호 공보

(발명의 개시)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

그렇지만, 특허문헌 1의 수정화 장치는 자외선 램프만에 의한 살균 대신에 광촉매와 광원에 의해 살균하여 살균능력을 향상시키고자 하고 있는데, 피처리수를 충분하게 살균처리할 수 있는 살균능력을 갖고 있다고는 하기 어려웠다.

특허문헌 2의 수처리 장치는, 피처리수에 오존을 주입함으로써 광촉매와 아울러 살균작용이 높은 오존에 의해 살균능력을 높일 수는 있는데, 이 경우 오존 주입 수단을 반응용기의 상류측에 별도의 장치로서 설치하고, 이 외부의 오존 주입 수단에 의해 오존을 별도로 생성하는 구조의 수처리 장치로 하고 있기 때문에, 장치 전체가 복잡하게 되어 대형화된다는 문제가 있었다.

특허문헌 3의 유체 정화 장치에서는, 이중관으로 이루어지는 반응용기 내에서 오존과 광촉매를 생성하고, 오존의 강한 살균작용을 작용시키면서 간단한 구조로 피처리 유체를 정화함으로써 특허문헌 2의 문제를 해결하고자 하는 것인데, 이 유체 정화 장치는 반응용기의 외통을 스테인리스로 이루어지는 금속, 내통을 투명한 유리로 이루어지는 유전체로 한 구조이기 때문에, 다음과 같은 문제가 새롭게 생기고 있었다.

즉, 이 유체 정화 장치에서는, 반응용기의 전극간에 방전을 발생시키는 것이지만, 내통과 외통 사이에 전극을 설치하여 방전하는 경우, 내통의 외면측에 전극을 설치하여 방전시키면, 아크방전이 생겨 큰 소리가 발생한다고 하는 문제가 있었다.

한편, 내통의 내면측에 전극을 밀착시키면, 무성 방전이 되어 소리 발생의 문제는 해결할 수 있지만, 이 경우에 있어서 내통 내면측의 전극을 고압측으로 대전시키면, 내통 내부를 흐르는 유체가 액체일 경우 이 액체가 고압으로 대전되고, 이 결과, 내통에 접속되어 있는 배관이 고압으로 대전되어 위험한 상태로 될 우려가 있었다. 또, 이와 같이 내면측을 고압으로 대전시키면 보호장치가 필요하게 되는데, 이 보호장치의 장착이 곤란하게 되고 있었다.

또, 외통을 고압측으로 대전시키도록 했다고 해도, 외통의 외부측에 악영향을 미칠 우려가 있기 때문에, 고압 전원의 보호 장치가 필요하게 되어 있었다.

본 발명은, 상기한 실상을 감안하여 예의 검토한 결과 개발에 이른 것이며, 그 목적으로 하는 바는 간단한 구성에 의해 높은 살균·정화 기능을 발휘할 수 있는 유체 정화 장치 및 유체 정화 방법을 제공하는 것으로, 물 등의 액체로 이루어지는 피처리 유체의 살균·정화시에 소음이나 고전압의 대전의 발생 등을 억제하여, 안정한 상태에서 살균·정화 기능을 작용하게 할 수 있는 유체 정화 장치 및 유체 정화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기의 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1 기재의 발명은, 비도전성의 재료로 이루어지는 내통과 이 내통으로부터 소정의 공간을 두고 비도전성의 재료로 이루어지는 외통을 동일 중심 상에 설치하고, 외통의 내측의 일부 또는 전체 둘레에 도전성 부재를 부착해서 전극을 설치해서 장치 본체를 형성하고, 이 장치 본체의 전극에 전압을 가했을 때 내통의 내부를 흐르는 물 등의 액체로 이루어지는 피처리 유체를 접지 전극으로 하여 공간으로 방전하고 이 공간을 흐르는 산소 또는 공기 등의 기체와 반응시켜 오존을 발생시키고, 이 오존을 피처리 유체에 혼합하여 정화하는 액체 정화 기능을 구비한 유체 정화 장치이다.

청구항 2 기재의 발명은, 비도전성의 재료로 이루어지는 내통과 이 내통으로부터 소정의 공간을 두고 비도전성의 재료로 이루어지는 외통을 동일 중심 상에 설치하고, 외통의 내측의 일부 또는 전체 둘레에 도전성 부재를 부착하여 한쪽 전극으로 함과 아울러, 내통의 내측에 외통의 전극과 동등 또는 그 이상의 폭의 도전성 부재를 부착하여 다른 쪽 전극을 설치해서 장치 본체를 형성하고, 이 장치 본체의 전극 간에 전압을 가했을 때 공간으로 방전하여 이 공간을 흐르는 산소 또는 공기 등의 기체와 반응시켜서 오존을 발생시키고, 이 오존을 내통의 내부를 흐르는 기체로 이루어지는 피처리 유체에 혼합하여 정화하는 기체 정화 기능을 구비한 유체 정화 장치이다.

청구항 3 기재의 발명은, 내통 내에 광촉매를 형성하도록 한 유체 정화 장치이다.

청구항 4 기재의 발명은, 외통과 내통을 투명 또는 반투명의 재료에 의해 형성하고, 외통의 외주측에 자외광을 조사하는 자외선 광원을 설치한 유체 정화 장치이다.

청구항 5 기재의 발명은, 자외선 광원을 무전극 방전관으로 한 유체 정화 장치이다.

청구항 6 기재의 발명은, 외통과 내통의 공간을 흐르는 기체를 압축기 등의 기기로 0.2∼1MPa로 가압한 후에, 유체 제어기로 1∼20ℓ/min으로 유량 조절한 유체 정화 장치이다.

청구항 7 기재의 발명은, 외통과 내통의 공간을 흐르는 기체를 압축기 등의 기기로 0.2∼1MPa로 가압한 후에 에어 드라이어를 경유시켜, 유체 제어기로 1∼20ℓ/min으로 유량 조절한 유체 정화 장치이다.

청구항 8 기재의 발명은, 장치 본체의 상류측에 통 형상체를 장착하고, 이 통 형상체의 내부에 적어도 헤어 캐처(hair catcher)를 착탈 자유롭게 내장한 유체 정화 장치이다.

청구항 9 기재의 발명은, 비도전성의 재료로 이루어지는 내통과 이 내통으로부터 소정의 공간을 두고 비도전성의 재료로 이루어지는 외통을 동일 중심 상에 설치하고, 외통의 내측의 일부 또는 전체 둘레에 도전성 부재를 부착해서 전극으로 하고, 이 전극에 전압을 가했을 때에 내통의 내부를 흐르는 물 등의 액체로 이루어지는 피처리 유체를 접지 전극으로 하여 공간으로 방전하여 이 공간을 흐르는 산소 또는 공기 등의 기체와 반응시켜서 오존을 발생시키고, 이 오존을 피처리 유체에 혼합하여 정화시키는 유체 정화 방법이다.

청구항 10 기재의 발명은, 비도전성 재료로 이루어지는 내통과 이 내통으로부터 소정의 공간을 두고 비도전성의 재료로 이루어지는 외통을 동일 중심 상에 설치하고, 외통의 내측의 일부 또는 전체 둘레에 도전성 부재를 부착하여 한쪽 전극으로 함과 아울러, 내통의 내측에 외통의 전극과 동등 또는 그 이상의 폭의 도전성 부재를 부착하여 다른 쪽 전극으로 하고, 이 전극 사이에 전압을 가했을 때에 공간으로 방전하여 이 공간을 흐르는 산소 또는 공기 등의 기체와 반응시켜서 오존을 발생시키고, 이 오존을 내통의 내부를 흐르는 기체로 이루어지는 피처리 유체에 혼합하여 정화시키는 유체 정화 방법이다.

청구항 11 기재의 발명은, 내통 내에 광촉매를 형성하고, 이 광촉매를 공간 내에서 방전했을 때에 생기는 자외광으로 기능하게 하도록 하는 유체 정화 방법이다.

청구항 12 기재의 발명은, 청구항 11의 유체 정화 방법에 있어서, 외통의 외주측에 자외선 광원을 설치하고, 이 자외선 광원의 자외광으로 광촉매를 기능하게 하도록 하는 유체 정화 방법이다.

(발명의 효과)

청구항 1에 따른 발명에 의하면, 간단한 구성에 의해 오존을 대량으로 발생하여 효과적으로 피처리 유체에 혼합시켜 높은 살균·정화 기능을 발휘할 수 있는 유체 정화 장치이며, 피처리 유체가 액체일 경우에, 무성 방전에 의해 방전을 행함으로써 큰 소리가 발생하거나 배관이 고전압으로 대전되거나 하는 것을 억제하면서 살균·정화 기능을 하게 할 수 있는 유체 정화 장치를 제공할 수 있다. 또, 보호 장치를 필요로 하지 않기 때문에, 안정한 상태에서 오존을 발생할 수 있다.

청구항 2에 따른 발명에 의하면, 피처리 유체가 기체이더라도 대량의 오존을 안전하게 발생시킬 수 있는 유체 정화 장치이며, 이 오존을 피처리 유체에 효율적으로 혼합시켜 살균·정화 효과가 높은 유체 정화 장치를 제공할 수 있다.

청구항 3에 따른 발명에 의하면, 전극으로부터의 방전에 의해 생긴 자외선을 광촉매에 작용시키고, 이 광촉매에 의해 효과적으로 피처리 유체를 살균·정화하는 것이 가능한 유체 정화 장치를 제공할 수 있다.

청구항 4에 따른 발명에 의하면, 자외선 광원으로부터 자외광을 효과적으로 광촉매에 조사할 수 있고, 이 자외광에 의해 광촉매에 의한 살균·정화 기능을 대폭 향상시키는 것이 가능한 유체 정화 장치를 제공할 수 있다.

청구항 5에 따른 발명에 의하면, 전극을 형성하지 않고 자외선 광원을 발광시킬 수 있어, 자외선 광원을 발광시키기 위한 부속품 등을 생략하여 구조를 간략하게 할 수 있어, 비용도 삭감할 수 있는 유체 정화 장치를 제공할 수 있다.

청구항 6에 따른 발명에 의하면, 외통과 내통 사이를 흐르는 산소나 공기로부터 오존을 효과적으로 발생할 수 있는 유체 정화 장치이며, 또한 청구항 7에 따른 발명에 의하면, 산소나 공기의 결로를 막고, 이 공급된 산소나 공기를 낭비 없이 이용하여 보다 오존을 효과적으로 발생할 수 있는 유체 정화 장치를 제공할 수 있다.

청구항 8에 따른 발명에 의하면, 피처리 유체에 혼합된 머리카락이나 쓰레기 등의 혼합물을 제거할 수 있고, 또한 전체의 컴팩트화를 도모할 수 있다. 유체 정화 장치를 교환하고자 하는 경우에는, 장치 본체를 통 형상체로부터 떼어내기만 하면 되어, 교환에 필요한 작업 공간을 작게 할 수 있다.

청구항 9에 따른 발명에 의하면, 간단한 구성에 의해 오존을 대량으로 발생해서 효과적으로 피처리 유체에 혼합시켜 높은 살균·정화 기능을 발휘할 수 있는 유체 정화 방법이며, 피처리 유체가 액체일 경우에, 무성 방전에 의해 방전을 행함으로써 큰 소리가 발생하거나 배관이 고전압으로 대전되거나 하는 것을 억제하면서 살균·정화 기능을 하게 할 수 있는 유체 정화 방법이다. 또, 보호 장치를 필요로 하지 않기 때문에, 안정한 상태에서 오존을 발생할 수 있다.

청구항 10에 따른 발명에 의하면, 피처리 유체가 기체이더라도 대량의 오존을 안전하게 발생시킬 수 있는 유체 정화 방법이며, 이 오존을 피처리 유체에 효율적으로 혼합시켜 살균·정화 효과를 높일 수 있는 유체 정화 방법이다.

청구항 11에 따른 발명에 의하면, 전극으로부터의 방전에 의해 발생한 자외선을 광촉매에 작용시키고, 이 광촉매에 의해 효과적으로 피처리 유체를 살균·정화할 수 있는 유체 정화 방법이다.

청구항 12에 따른 발명에 의하면, 자외선 광원으로부터 자외광을 효과적으로 광촉매에 조사할 수 있고, 이 자외광에 의해 광촉매에 의한 살균·정화 기능을 대폭 향상시킬 수 있는 유체 정화 방법이다.

도 1은 유체 정화 시스템을 도시한 개념도이다.

도 2는 본 발명의 유체 정화 장치의 일례를 도시한 정면도이다.

도 3은 도 2의 주요부를 확대한 단면도이다.

도 4는 방전시에 있어서의 전압과 오존의 발생량의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 5는 외통과 내통의 간극폭의 차이에 따른 오존의 발생 효율을 나타낸 그래프이다.

도 6은 유체 정화 시스템의 다른 예를 도시한 개념도이다.

도 7은 유체 정화 시스템의 또 다른 예를 도시한 개념도이다.

(부호의 설명)

10 장치 본체

15 컴프레서(기기)

16 유체 제어기

17 에어 드라이어

27 내통

28 외통

30 전극

32 광촉매

34 자외선 광원

S 공간

W 피처리 유체

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

본 발명에서의 유체 정화 장치 및 유체 정화 방법의 일례를 실시형태에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1에서, 본 발명의 유체 정화 장치를 이용한 유체 정화 시스템의 개념도를 도시하고 있고, 이 유체 정화 시스템(1)은 물 등의 액체를 피처리 유체로서 처리하는 것으로서, 본 실시형태에서는 온천이나 건강시설 등에서 이용되고, 순환되는 목 욕물을 피처리 유체(피처리수)(W)로서 처리하도록 한 것이다.

유체 정화 시스템(1)에서, 욕조(2) 중에는 피처리수(W)가 고여 있고, 이 피처리수(W)를 헤어 캐처(4), 유체 정화 장치의 장치 본체(10), 순환 펌프(5), 여과 탱크(6), 열교환기(7)를 순환용 배관(3)으로 연결하여 순환시키도록 하고 있다.

헤어 캐처(4)는 장치 본체(10)의 앞에 설치되어 있고, 욕조(2)의 피처리수(W)에 혼합된 머리카락이나 쓰레기 등의 비교적 큰 혼입물을 회수하도록 하고 있다. 장치 본체(10)에는, 후술하는 통 형상체(21, 22)를 장착하고 있고, 이 중, 상류측의 통 형상체(21)의 내부에서 적어도 이 헤어 캐처(4)를 착탈 자유롭게 내장하고 있다.

순환 펌프(5)는 욕조(2)의 피처리수(W)를 퍼 올려 순환용 배관(3) 내를 순환시키도록 하고 있다. 여과 탱크(6)는 순환 펌프(5)의 하류측에 설치되고, 헤어 캐처(4)에 의해 회수할 수 없는 미세한 이물 등을 여과하여 제거 가능하게 설치하고 있다. 열교환기(7)는 여과 탱크(6)의 하류측에 설치되어, 피처리수(W)의 온도를 소정 온도로 승온시키도록 하고 있다.

배관(3a)은 펌프의 1차측이 되기 때문에 일반적으로 부압으로 되고, 펌프 2차측의 배관(3b)은 정압으로 된다. 이 정압이 가장 높아지는 열교환기(7)의 앞쪽부터 분기된 가지관(3c)을 혼합 장치(이젝터)(14)에 배관하고, 오존과 피처리 유체(W)의 혼합을 촉진하고 있다.

장치 본체(10)에는, 순환용 배관(3)과는 별도로 에어 배관(11)이 접속되고, 이 에어 배관(11)에는 필터(12), 에어 펌프(13), 이젝터(14)가 설치되어 있다. 필 터(12)는 에어 펌프(13)에 의해 흡기된 산소나 공기 등의 기체에 혼입된 먼지 등의 이물을 제거하고, 이 기체를 에어 펌프(13)에 의해 에어 배관(11), 이젝터(14)를 통하여 장치 본체(10)에 공급 가능하게 설치하고 있다.

이젝터(14)는 장치 본체(10)의 앞에 부착되고, 세라믹이나 금속을 재료로 하여 도시하지 않은 링 형상으로 형성하고 있다. 이것에 의해, 에어 펌프(13)로부터의 기체를 가지관(3c)으로부터의 유체와 혼합함으로써 미세 기포 형상으로 하여 장치 본체(10)측으로 방출하고 있다.

도 2, 3에서, 장치 본체(10)는 케이스 본체(20), 피처리 유체(W)의 유로인 상류, 하류측의 어떤 통 형상체(21, 22), 고압 전원(24), 오존 공급 유로(25)를 조합하여 형성하고 있으며, 이것에 체크 밸브(26)와 전술의 이젝터(14)를 조합하고 있다.

케이스 본체(20)의 내부에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 내부측에 피처리수(W)가 흐르는 유체 유로(29)를 갖는 내통(27)과, 이 내통(27)으로부터 소정 공간(S)을 두고 외통(28)을 설치하고 있다. 내통(27)과 외통(28)의 공간(S)의 간격으로서는, 예를 들면 0.5∼2mm 정도의 간격으로 하고, 내통(27)과 외통(28)을 동심 형상으로 설치하고 있음으로써 이 간격이 원주방향에 있어서 균일하게 되도록 하고 있다.

이 경우, 도 5에 도시하는 바와 같이, 공간의 간격을 0.6∼1.5mm 정도의 범위로 설치하는 것이 가장 바람직하고, 상이한 전압에 대해서도 수율비가 향상되어, 후술하는 오존의 발생량을 많게 할 수 있다.

내통(27)과 외통(28)은, 비도전성의 재료에 의해 형성되고, 예를 들면 자외선을 투과하는 투명 또는 반투명의 유리 재료에 의해 형성하고 있다. 이 유리 재료로서는, 석영 유리나 붕규산 유리 등의 보다 자외선을 통과시키기 쉬운 것으로 하는 것이 바람직하고, 특히 붕규산 유리, 고규산 유리는 비교적 저렴하며 통상의 재료를 그대로 사용할 수 있지만, 자외선 투과율, 내열성, 강도 등의 점을 고려한 경우, 석영 유리가 가장 바람직하다.

외통(28)의 내측에는 도전성 부재를 설치하여 전극(30)으로서 이것을 고압 대전용으로 하고 있으며, 이 전극(30)은 외통(28) 외부에 설치한 고압 전원(24)의 도시하지 않은 플러스측에 접속되어 있다. 고압 전원(24)에 의해 전극(30)에 전압이 가해지면, 외통(28)이 대전되고 내통(27)측으로 방전할 수 있게 하고 있다. 전극(30)은 띠 형상의 단순한 형상이면 되고, 본 실시형태에서 단면 대략 C자 형상으로 형성하고, 외통(28)의 내주면(28a)을 따라 이 내주면(28a)의 원주방향의 일부에 대략 10∼50mm의 폭으로 설치하고 있는데, 이 전극(30)은 내주면(28a)을 따라 거의 한바퀴(전체 둘레)에 걸쳐서 설치하도록 해도 된다.

전극(30)의 재료로서는, 예를 들면 스테인리스제로 하고, 이것을 박막 형상으로 형성한 것을 사용하고 있는데, 이것 이외에도, 니켈 크롬을 진공증착으로 장착함으로써 방전에도 오존에도 강한 박막을 형성하는 것이 가능하게 된다. 그 밖의 재료로서는, 알루미늄이나 구리, 또는 티탄 등을 사용할 수도 있는데, 알루미늄이나 구리를 사용하는 경우에는 내오존용으로서 도장 등에 의한 표면처리를 행하는 것이 필요하게 된다. 단, 공기나 산소의 수분 함유율이 낮으면 문제없이 사용할 수 있다.

내통(27)의 내부에는 망이나 티탄 선, 섬유상 티탄 재료의 집합체, 그 밖의 다공성 티탄 재료 등으로 이루어지는 티탄 또는 티탄 합금제의 큰 표면적 재료(31)를 수납하고 있다. 이 큰 표면적 재료(31)에는, 미리 표면측에 이산화티탄의 광촉매(32)가 형성되어 있거나, 또는 후술과 같이 발생시킨 오존에 의해 사용 중에 이산화티탄의 광촉매(32)를 형성하는 것이어도 된다.

큰 표면적 재료(31)는, 가는 모양으로 형성함으로써 오존과의 반응성이 높아져 확실하게 광촉매(32)를 형성할 수 있다. 이 큰 표면적 재료(31)는 티탄이나 티탄 합금 이외의 재료에 의해 형성하도록 해도 되고, 예를 들면 유리나 스테인리스, 실리카겔 등의 재료를 큰 표면적 재료로 할 수도 있다.

외통(28)의 외주측에는 자외광을 조사하는 형광등 등의 자외선 광원(34)을 배열 설치하고 있다. 이 자외선 광원(34)은 이산화티탄의 광촉매(32)가 정공 및 전자를 효율적으로 생기게 하는 자외광(예를 들면, 파장이 410nm 이하)을 많이 포함하는 것이 바람직하고, 자외선 램프나 저압 또는 고압 수은 램프, 또는 300∼400nm의 파장을 갖는 형광 램프 등이어도 된다. 게다가, 자외광을 조사하는 LED를 복수개 배열한 것이어도 된다. LED 램프를 사용하면, 수명을 연장시킬 수 있고 소형화도 가능하게 된다. 또한, 발열량도 억제되기 때문에 보다 효율이 좋은 유체의 정화가 가능하게 된다.

또, 자외선 광원(34)은, 직선(스트레이트)형, 원통(서클)형, 나선형, 파형 등의 각종 형상으로 형성함으로써, 광촉매(32)를 보다 효과적으로 기능시킬 수도 있고, 또한 본 실시형태의 자외선 광원(34)은, 무전극에 의해 방전할 수 있는 무전극 방전관으로 하고 있고, 이것에 의해 오존 생성시에 있어서의 방전시에 이 무전극 방전관(34)을 전극(30)에 근접시켜 둠으로써 무전극에 의해 발광 가능하게 설치하고 있다. 무전극 방전관(34)을 밝게 점등시키기 위해서는, 고전압에서 고주파의 전극(30)을 사용하도록 하는 것이 좋다. 또한, 자외선 광원(34)은 무전극 방전관 이외에도 통상의 전극을 설치하여 발광시키는 타입의 것을 사용하도록 해도 된다.

외통(28)의 또한 외주측에는, 단열성을 갖는 보호통(35)을 설치하고 있고, 이것에 의해 외통(28)과 이 보호통(35) 사이에 단열 공간(S₁)을 형성하고, 상기의 자외선 광원(34)은 이 단열 공간(S₁)에 수납되어 있다. 자외선 광원(34)이나 전극(30)에 의한 방전광을 보다 효과적으로 조사하기 위해서는, 이 보호통(35)의 내면측에 도시하지 않은 알루미늄 등을 증착 등의 수단으로 붙이도록 해도 되고, 이 경우 자외광 등을 반사할 수 있는 것에 의해 고효율로서 조사하는 것이 가능하게 된다.

내통(27), 외통(28), 보호통(35)은 부착통(36, 37)에 의해 일체화되고, 내통(27), 외통(28)과, 부착통(36, 37) 사이에는, 예를 들면 EPDM(에틸렌과 프로필렌 및 가교용 다이엔 모노머의 3원 공중합체)제에 의한 O링(38, 39)이 장착되고, 이것에 의해 외부로의 오존 및 피처리수(W)의 누설을 없애고, 또 메인터넌스 등에서의 분해시에 용이하게 부착통(36, 37)을 떼어낼 수 있게 하고 있다.

부착통(36, 37)을 조합한 후에는, 부착통(36, 37) 내부에 형성한 에어 유 로(36b, 37b)와 공간(S)이 연통되어, 부착통(37)에 설치한 도입구(37a)로부터 공기 또는 산소 등의 기체를 도입시키면, 이 기체는 에어 유로(36b)를 통하여 공간(S)을 통과한 후에, 부착통(36) 내의 에어 유로(36b)를 통하여 토출구(36a)로부터 토출 가능하게 설치하고 있다. 토출구(36a)와 접속한 오존 공급 유로(25)의 도중에는 체크 밸브(26)가 설치되어 있기 때문에, 토출구(36a)로부터 토출된 오존은 체크 밸브(26)를 거쳐 이젝터(14)의 내부의 도시하지 않은 좁은 통로에 의해 가지관(3c)으로부터의 유체의 유속이 빨라져, 혼합된 상태에서 통 형상체(21)로부터 공급된다.

오존 공급구(21b)는 유체 유로(29)에 연통되어 이 유체 유로(29)를 흐르는 피처리수(W)에 오존을 혼합 가능하게 설치되어 있다.

부착통(36, 37)에는 유입구(21a), 유출구(22a)를 갖는 통 형상체(21, 22)가 접속되고, 이것에 의해 유입구(21a)로부터 유입한 피처리수(W)는 유체 유로(29)를 통과하여 오존이 혼합된 후에 유출구(22a)로부터 유출된다.

계속해서, 본 발명에서의 유체 정화 장치의 상기 실시형태의 동작을 설명한다. 피처리수(W)는 순환 펌프(5)에 의해 가압되어 여과 탱크(6) 내로 압송되고, 이물 등이 제거된 후에 열교환기(7)를 통하여 일정한 온도로 데워져 욕조(2) 내로 되돌려진다. 또, 순환 펌프(5)의 상류측에서는, 이 순환용 펌프(5)에 의해 흡인된 욕조(2)로부터의 피처리수(W)가 헤어 캐처(4)에 의해 머리카락 등이 제거된 후에 장치 본체(10)의 내부에 유입한다.

한편, 에어 배관(11)에 의해 장치 본체(10)의 도입구(37a)로부터 기체가 도입되면, 이 기체는 에어 유로(37b)를 통하여 공간(S)으로 도입된다.

이 때, 고압 전원(24)에 의해 외통(28)에 설치한 전극(30)을 플러스로 대전시키면, 내통(27)의 유체 유로(29)를 흐르는 피처리수(W)가 접지 전극이 되어 마이너스로 대전되고, 전극(30)으로부터 접지 전극(피처리수(W))을 향하여 방전이 행해진다. 이 방전은 전극(30)이 띠 형상인 것과 피처리수(W)가 액체인 것에 의해 무성 방전으로 되고, 이 방전 구간을 기체가 통과함으로써 오존이 생성된다.

생성된 오존은 에어 유로(36b)를 통하여 토출구(36a)로부터 토출되고, 피처리수(W)의 상류측의 체크 밸브(26)와 이젝터(14)를 거쳐 오존 공급구(21b)로부터 미세 기포의 상태로 공급되고, 유체 유로(29)의 상류측으로부터 피처리수(W)에 혼합된다. 이것에 의해 오존에 의한 피처리수(W)의 정화처리가 행해진다.

오존이 혼합된 피처리수(W)는 큰 표면적 재료(31)의 간극을 통과하는데, 전극(30)의 방전시에는 자외광이 발생하고 있고, 이 자외광을 큰 표면적 재료(31)의 광촉매(32)에 조사함으로써 광촉매(32)에 의한 살균·정화 기능이 후술과 같이 작용하고, 이것에 의해 피처리수(W)의 처리도 동시에 행하고 있다.

이 때, 내통(27)과 외통(28)을 투명 또는 반투명의 유리 재료에 의해 형성하고 있으므로, 자외선 광원(34)으로부터의 자외광을 높은 효율로 광촉매(32)에 조사할 수 있어, 광촉매(32)의 기능을 향상시키고 있다.

큰 표면적 재료(31)는 표면의 광촉매(32)가 박리된 경우에도 노출된 티탄 원자에 대하여 피처리수(W) 중의 오존이 산화반응하여, 큰 표면적 재료(31)의 표면에 이산화티탄에 의한 광촉매(32)를 항상 발생시킬 수 있다.

이 때의 광촉매(32)를 사용한 살균·정화작용의 원리를 설명한다. 반도체 물 질인 이산화티탄 등의 광촉매(32)에 파장이 400nm 이하의 자외광이 조사되면, 원자가 전자대에 정공이 발생함과 아울러 전도대에 전자가 발생한다. 이 정공의 산화전위는 불소, 오존, 과산화수소 등의 산화 전위보다도 낮고, 유기물은 광촉매(32)에 의해 완전하게 산화분해되어 최종적으로는 이산화탄소 가스와 물, 황산, 질산 등에 완전 산화된다. 광촉매(32)에 의한 산화반응의 메커니즘은 광촉매(32)에 자외광이 조사되었을 때에 발생하는 정공 또는 이 정공과 물이 반응하여 발생하는 극히 반응활성이 풍부한 하이드록실 라디컬(OH 라디컬)에 의해, 산화반응이 일어나는 것으로 생각되고 있다. 이 때, 자외광이 조사되었을 때에 발생하는 정공과 동시에 발생하는 전자와 산소 가스 등과의 환원반응이 평행하게 진행한다. 광촉매(32)의 작용은 이러한 강력한 산화반응에 의해 종래의 오존이나 과산화수소, 염소 등의 살균제보다도 강한 살균능력을 갖고, 유기물의 분해능력도 구비하고 있다. 또, 광조사에 의해 발생한 정공이나 OH 라디컬의 수명은 밀리초 이하로 짧으므로, 오존이나 과산화 수소 등의 산화제와 같이 처리 후에 잔류하지 않아, 잔류 산화제를 처리할 장치가 불필요하다는 이점이 있다. 이러한 점에서, 광촉매(32)를 사용하여 효과적으로 피처리수(W)를 정화할 수 있다.

오존은 살균력이 강하고, 정화력이 대단히 높다. 또, 유기물의 분해도 할 수 있기 때문에, 순환수의 정화, 상하수도의 정화, 살균 등에 큰 효과가 있다. 그러나, 어떤 종류의 산화물이나 유기물에서 오존에 반응하지 않는 물질도 있고, 온천 등의 순환수에서는 온천수의 질에 의해 처리할 수 없는 것도 있다. 이 경우, 오존과 광촉매(32)를 복합함으로써 대부분의 온천수질에 대응할 수 있다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 장치 본체(10)의 상류측에 컴프레서(압축기) 등의 기기(15)를 설치하도록 해도 되고, 구체적으로는 컴프레서(15)에 이어 필터(12)와, 이것과 아울러 유체 제어기(16)를 에어 배관(11)에 설치한 유체 정화 시스템(40)으로 해도 된다.

이 유체 정화 시스템(40)은 컴프레서(15)에 의해 0.2∼1MPa 정도로 공기를 가압한 후에 유량제어기(16)에 보내고, 이 유체 제어기(16)에 의해 1∼20ℓ/min으로 유량 조절하여 내통(27)과 외통(28)의 공간(S)에 이 공기를 흘리도록 하고, 이것에 의해 통상의 에어 펌프나 이젝터에 의한 흡입만을 행하는 경우에 비해 1.3∼1.5배 정도의 오존의 발생량이 얻어진다.

또, 도 7에 도시하는 바와 같이, 컴프레서 등의 기기(15)에 이어 필터(12), 에어 드라이어(17), 유체 제어기(16)를 에어 배관(11)에 설치한 유체 정화 시스템(41)으로 해도 된다. 이 유체 정화 시스템(41)은 컴프레서(15)에 의해 0.2∼1MPa 정도로 공기를 가압한 후에, 에어 드라이어(17)를 거친 후에 유량제어기(16)로 보내고, 이 유체 제어기(16)에 의해 1∼20ℓ/min으로 유량 조절하여 공간(S)에 이 공기를 흘리도록 하고 있다. 이와 같이, 오존을 생성할 때의 공기는 건조공기가 바람직하고, 오존의 생성에 컴프레서에 의해 압축한 공기를 사용하고, 또한 건조공기로 함으로써 오존의 발생량이 비약적으로 상승한다.

도 4의 그래프에서는, 에어 유량 5ℓ/min일 때의 전압과 오존 발생량의 관계를 나타내고 있다. 이 그래프에 의하면, 에어 펌프(13)만인 경우의 오존 발생량과, 도 7의 컴프레서(15)와 에어 드라이어(17)를 조합한 경우의 오존의 발생량에는 약 2.4배의 차이가 있다. 또, 도 6의 컴프레서(15)를 사용한 경우에도, 에어 펌프 사용시와 비교하면, 1.4배의 효과가 확인된다(80V에서).

도 4의 그래프의 조건으로서는, 사용하는 컴프레서(15)의 압력을 0.5MPa로 했을 때의 효과이지만, 이 압력을 높게 함으로써 발생량을 보다 증가시킬 수 있다.

또, 에어 드라이어(17) 대신, 도시하지 않은 실리카겔 등의 건조제나 또는 냉동식 드라이어를 사용하여 공기를 건조시켜도 되고, 이 경우에 있어서도 에어 드라이어(17)를 사용한 경우와 동등한 효과가 얻어진다.

게다가, 도시하지 않은 산소 봄베나 산소 발생기(일반적으로는, PSA 장치)를 사용하여 오존의 발생을 늘릴 수도 있다.

방전시에는 전술한 바와 같이 자외광이 발생함으로 인해, 이 자외광을 피처리수(W)에 직접 조사함으로써 살균할 수도 있고, 게다가 전술한 바와 같이 내통(27)과 외통(28)을 유리 재료에 의해 형성하고 있기 때문에, 자외광의 투과율이 높아져 피처리수(W)에 대한 자외광의 조사량을 늘려 살균력을 높일 수 있다. 또, 이 방전광에 의해 광촉매를 활성화하는 것도 가능하다.

게다가, 외통(28)의 외부에는 자외선 광원(34)을 별도로 설치하고 있기 때문에, 이 자외선 광원(34)으로부터의 강한 자외광에 의해 피처리수(W)를 살균·정화할 수도 있어, 그 정화 효과를 한층더 높이고 있다.

이상과 같이, 유체 정화 시스템(1)은 산소를 효과적으로 오존으로 변화시켜 고농도의 오존을 생성할 수 있고, 이 오존을 피처리수(W)에 혼합하여 정화하는 액체정화 기능을 구비하고 있다. 또한, 광촉매(32), 자외선에 의해 피처리수(W)의 살 균이나 유기물의 분해 처리 및 정화를 행함으로써 효율적으로 정화 처리를 행할 수 있다.

이 유체 정화 시스템을 설치하는 목욕탕으로서는, 예를 들면 공기를 원료로 한 경우, 3g/h까지의 오존 발생량이 얻어지므로, 20∼60t 정도의 욕조까지 대응할 수 있다. 이 때, 욕조 내에 발생하려고 하는 레지올라균 등에 의한 오염을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 산소를 원료로 한 경우, 15g/h 정도의 오존 발생량이 얻어지고, 300t 정도의 욕조까지 대응할 수 있다.

이 유체 정화 방법에서, 피처리수(W)는 욕조(2)의 탕 이외의 각종 유체를 대상으로 할 수 있고, 예를 들면 생활 배수나 공업용수 등의 액체도 처리할 수 있다. 또, 액체 이외에도 산소나 공기, 또는 그 밖의 기체를 피처리 유체(W)로서 정화 처리할 수도 있다.

이 경우, 외통의 내측의 일부 또는 전체 둘레에 도전성 부재를 부착하여 한쪽 전극으로 하고, 내통의 내측에 외통의 전극과 동등 또는 그 이상의 폭의 도전성 부재를 부착하고 다른 쪽 전극으로서, 이 전극 사이에 전압을 가하여 내통과 외통의 공간으로 방전하여 오존을 발생시키고, 이 오존을 내통 내부를 흐르는 기체에 혼합함으로써 기체 정화 기능을 발휘할 수 있다.

Claims

비도전성의 재료로 이루어지는 내통과 이 내통으로부터 소정의 공간을 두고 비도전성의 재료로 이루어지는 외통을 동일 중심 상에 설치하고, 상기 외통의 내측의 일부 또는 전체 둘레에 도전성 부재를 부착하고 전극을 설치하여 장치 본체를 형성하고, 이 장치 본체의 전극에 전압을 가했을 때에 상기 내통의 내부를 흐르는 액체인 피처리 유체를 접지 전극으로 하여 상기 공간으로 방전하여 이 공간을 흐르는 산소 또는 공기의 기체와 반응시켜서 오존을 발생시키고, 이 오존을 상기 피처리 유체에 혼합하여 정화하는 액체 정화 기능을 구비하고,

상기 외통과 내통을 투명 또는 반투명의 재료에 의해 형성하고, 상기 외통의 외주측에 자외광을 조사하는 자외선 광원을 설치한 것을 특징으로 하는 유체 정화 장치.
비도전성의 재료로 이루어지는 내통과 이 내통으로부터 소정의 공간을 두고 비도전성의 재료로 이루어지는 외통을 동일 중심 상에 설치하고, 상기 외통의 내측의 일부 또는 전체 둘레에 도전성 부재를 부착하여 한쪽 전극으로 함과 아울러, 상기 내통의 내측에 상기 외통의 전극과 동등 또는 그 이상의 폭의 도전성 부재를 부착하여 다른쪽 전극을 설치하여 장치 본체를 형성하고, 이 장치 본체의 전극 사이에 전압을 가했을 때에 상기 공간으로 방전하여 이 공간을 흐르는 산소 또는 공기의 기체와 반응시켜 오존을 발생시키고, 이 오존을 상기 내통의 내부를 흐르는 기체로 이루어지는 피처리 유체에 혼합하여 정화하는 기체 정화 기능을 구비하고,

상기 외통과 내통을 투명 또는 반투명의 재료에 의해 형성하고, 상기 외통의 외주측에 자외광을 조사하는 자외선 광원을 설치한 것을 특징으로 하는 유체 정화 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내통 내에 광촉매를 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 유체 정화 장치.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자외선 광원을 무전극 방전관으로 한 것을 특징으로 하는 유체 정화 장치.
제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 외통과 내통의 공간을 흐르는 기체를 압축기로 0.2∼1MPa로 가압한 후에, 유체 제어기로 1∼20ℓ/min으로 유량조절하는 것을 특징으로 하는 유체 정화 장치.
제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 외통과 내통의 공간을 흐르는 기체를 압축기로 0.2∼1MPa로 가압한 후에 에어 드라이어를 경유시키고, 유체 제어기로 1∼20ℓ/min으로 유량조절하는 것을 특징으로 하는 유체 정화 장치.
제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 장치 본체의 상류측에 통 형상체를 장착하고, 이 통 형상체의 내부에 적어도 헤어 캐처를 착탈 자유롭게 내장한 것을 특징으로 하는 유체 정화 장치.
비도전성의 재료로 이루어지는 내통과 이 내통으로부터 소정의 공간을 두고 비도전성의 재료로 이루어지는 외통을 동일 중심 상에 설치하고, 상기 외통의 내측의 일부 또는 전체 둘레에 도전성 부재를 부착해서 전극으로 하고, 이 전극에 전압을 가했을 때에 상기 내통의 내부를 흐르는 액체인 피처리 유체를 접지 전극으로 하여 상기 공간으로 방전하고, 이 공간을 흐르는 산소 또는 공기의 기체와 반응시켜 오존을 발생시키고, 이 오존을 상기 피처리 유체에 혼합하여 정화시키고,

상기 외통과 내통을 투명 또는 반투명의 재료에 의해 형성하고, 상기 외통의 외주측에 자외광을 조사하는 자외선 광원을 설치한 것을 특징으로 하는 유체 정화 방법.
비도전성의 재료로 이루어지는 내통과 이 내통으로부터 소정의 공간을 두고 비도전성의 재료로 이루어지는 외통을 동일 중심 상에 설치하고, 상기 외통의 내측의 일부 또는 전체 둘레에 도전성 부재를 부착하여 한쪽 전극으로 함과 아울러, 상기 내통의 내측에 상기 외통의 전극과 동등 또는 그 이상의 폭의 도전성 부재를 부착하여 다른쪽 전극으로 하고, 이 전극 사이에 전압을 가했을 때에 상기 공간으로 방전하여 이 공간을 흐르는 산소 또는 공기의 기체와 반응시켜 오존을 발생시키고, 이 오존을 상기 내통의 내부를 흐르는 기체로 이루어지는 피처리 유체에 혼합하여 정화시키고,

상기 외통과 내통을 투명 또는 반투명의 재료에 의해 형성하고, 상기 외통의 외주측에 자외광을 조사하는 자외선 광원을 설치한 것을 특징으로 하는 유체 정화 방법.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 내통 내에 광촉매를 형성하고, 이 광촉매를 상기 공간 내에서 방전했을 때에 발생하는 자외광으로 기능하게 하도록 하는 것을 특징으로 하는 유체 정화 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 자외선 광원의 자외광으로 광촉매를 기능하게 하도록 하는 유체 정화 방법.