KR101573914B1

KR101573914B1 - 모듈형 오존발생 시스템

Info

Publication number: KR101573914B1
Application number: KR1020150110956A
Authority: KR
Inventors: 김형태; 이호규
Original assignee: 주식회사 에코셋
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2015-12-04

Abstract

본 발명 모듈형 오존 발생 시스템은 음극판과 양극판이 서로 이격 배치되고, 냉각수 라인과 산소 라인을 갖는 복수개의 오존발생용 블럭이 연속하여 적층되어 배열된 블럭 조립체와 상기 음극판과 양극판사이에 코로나방전에 의한 플라즈마가 형성되도록 상기 음극판과 양극판에 전원을 인가하는 전원공급부와 상기 블록조립체가 올려져 배치되는 제1받침대와, 상기 전원공급부가 올려져 배치되는 제2받침대를 수직대에 일정간격을 두고 높이방향으로 복수개 구비하고, 냉각수 인렛, 액화산소인렛, 냉각수 아웃렛 및 오존아웃렛을 구비하는 모듈하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

모듈형 오존발생 시스템{Ozone Generating System of Module Type }

본 발명은 상하수도 시스템의 소독을 위하여 사용되는 오존을 발생시키는 오존발생 시스템에 관한 것으로, 오존 발생 시스템을 모듈화하여 현장에서의 설치 및 증설이 용이하고, 모듈별 운전으로 전체시스템의 셧다운 없이 관리유지할 수 있는 한편, 가동하는 모듈 수를 조절할 수 있도록 하여 수요에 맞추어 운전할 수 있는 모듈형 오존발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 오존(O3)이란 상압, 실온의 환경에서 특유한 냄새가 있는 미청색(微靑色)의 기체로 존재하는 산소(O2)의 동소체 물질로서 이러한 오존은 산소에 비하여 1.5배의 밀도와 12.5배의 용해도를 가지는 물질인데, 이러한 오존은 난 분해성 물질을 산화시켜 생분해성 물질로 전환시켜 주는 강력한 살균, 소독, 탈색, 탈취 효과가 있는 것이다.

특히 오존의 순간적인 살균력은 불소(F) 다음으로 높아 염소의 7~8배나 되기 때문에 근래에 들어 날로 심각해지는 환경오염으로 인한 오수 및 폐수처리 분야나 상수처리 및 수자원의 살균 등의 분야에 이용되고 있으며, 반도체 세정공정 등에도 이용되고 있다. 이러한 오존은 일반적인 대기 상태에 항상 소량(통상 0.01~0.03 PPM)이 존재하고 있지만, 쉽게 전기분해되는 불안정한 상태이기 때문에 이를 산업적으로 이용하기 위해서는 인공적으로 오존을 발생시키는 장치가 필요한 것이다

상기와 같은 오존 발생장치는 오존을 발생하기 위하여 여러 가지 방법이 사용되는데, 통상적으로 오존을 발생시키는 방법은 두 전극 사이에 코로나 방전(Corona Discharge)을 일으켜 이 코로나 방전에 의한 플라즈마 화학반응으로 산소에서 오존을 발생시키는 방법과, 물을 전기분해하여 오존을 발생시키는 방법과, 산소에 자외선을 조사하여 오존을 발생시키는 방법 등이 알려져 있는 것이다. 이러한 방법에 의한 오존발생장치 중에서 종래 코로나 방전에 의한 플라즈마 화학반응으로 오존을 발생시키는 코로나 방전식 플라즈마 오존 발생장치는 주로 실린더 형태의 원통관(음극)과 원통관 내에 와이어 형태의 전극(양극)에 고전압을 인가하여 플라즈마를 형성시켜 오존을 발생시키게 되는 것이다. 이러한 구성으로 플라즈마를 형성할 경우, 고전압과 고전류(약5A 이상)로 높은 에너지가 소비되며, 고전류로 인해 시간이 경과 함에 따라 오존발생기의 온도가 증가하게 됨에 따라, 오존발생기의 온도상승으로 인해 오존이 산소로 환원되는 반응을 억제하기 위해 오존발생기 외벽에 냉각수단을 구비해야 하는 것이다.

그러나 이러한 오존발생기에 냉각수단을 구비한다고 하더라도 산소에서 오존으로 변환되는 변환율이 12~14%에 불과하여 오존 발생효율이 낮을 뿐만 아니라 에너지 소비율이 높다는 문제점이 있는 것이고, 또한, 공공 수처리, 양식장 및 산업설비와 같은 현장에서의 설치시 모듈화하여 배치설계가 곤란하고, 복잡해지기 때문에 설비관리유지비가 과다하게 소요되는 문제점이 있는 것이다.

(특허문헌 1) KR10-2010-0055021 A

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 오존 발생기를 모듈화하여 현장에서의 배치 설치와 증설이 용이하고, 모듈별 운전으로 전체시스템의 셧다운 없이 관리유지할 수 있도록 하기 위한 것이고, 모듈별 운전으로 정지된 모듈 외에 다른 모듈의 운전을 통하여 수요에 가변적으로 적응할 수 있는 모듈형 오존발생 시스템을 제공하기 위한 것이다. 또한 본 발명의 다른 목적은 모듈별로 사용할 수 있으므로 수요에 적합한 량의 오존을 발생시킬 수 있으며 이에 따라 에너지 절약과 과 오존 발생 등을 방지할 수 있는 것이다.

상기한 목적을 가진 본 발명 모듈형 오존 발생 시스템은 음극판과 양극판이 서로 이격 배치되고, 냉각수 라인과 산소 라인을 갖는 복수 개의 오존발생용 블럭이 연속하여 적층되어 배열된 블럭 조립체와 상기 음극판과 양극판 사이에 코로나방전에 의한 플라즈마가 형성되도록 상기 음극판과 양극판에 전원을 인가하는 전원공급부와 상기 블록조립체가 올려져 배치되는 제1받침대와, 상기 전원공급부가 올려져 배치되는 제2받침대를 수직대에 일정간격을 두고 높이방향으로 복수개 구비하고, 냉각수 인렛, 액화산소인렛, 냉각수 아웃렛 및 오존아웃렛을 구비하는 모듈하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. 또한 바람직하게는 상기 오존발생용 블럭은 음극판을 갖는 제1원형 블럭과, 상기 음극판과 일정간격을 두고 이격되는 양극판을 갖는 제2원형 블럭을 포함하고, 상기 제1,2원형 블럭의 상부면에 관통형성된 냉각수 주입용 제1연결공과 액화산소주입용 제1연결공에 연통되어 냉각수와 액화산소가 각각 공급되는 상부 블럭을 포함하고, 상기 제1,2원형 블럭의 하부면에 관통형성된 냉각수 배출용 제2연결공과 오존배출용 제2연결공에 연통되어 열교환된 냉각수와 발생된 오존과 잔류하는 액화산소가 각각 안내배출되는 하부 블럭을 포함하여 구성될 수 있는 것이다. 또한 바람직하게는 상기 냉각수 인렛과 연결되는 냉각수공급라인에는 공급되는 냉각수의 공급 흐름을 제어하는 제1제어변을 갖추고, 상기 액화산소 인렛과 연결되는 액화산소공급라인에는 공급되는 액화산소의 공급 흐름을 제어하는 제2제어변을 갖추고, 상기 냉각수 아웃렛과 연결되는 냉각수배출라인에는 배출되는 냉각수의 배출 흐름을 제어하는 제3제어변을 갖추는 한편, 상기 오존 아웃렛과 연결되는 오존배출라인에는 발생된 오존의 배출 흐름을 제어하는 제4제어변을 갖추고, 상기 제1 내지 4제어변과 전기적으로 연결되어 냉각수 및 오존의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명 모듈형 오존발생시스템은 모듈 하우징의 내부에 다층으로 간편하게 설치할 수 있고, 설계에 따라 증설이 용이하며, 전력공급 실패시에도 99.5%의 용량을 커버할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한 본 발명의 다른 효과는 모듈별로 운전제어가 가능하여 운전정지된 모듈 외에 다른 모듈은 오존을 발생시키는 가동운전이 가능하여 안정적인 운전을 도모할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한 본 발명의 다른 효과는 모듈별 운전으로 인하여 전체 시스템 셧 다운 없이 오존 발생 시스템 검사를 수행할 수 있어 설비를 안정적으로 운영할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한 본 발명 모듈형 오존 발생 시스템은 예비 오존 발생장치가 필요 없는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명 모듈형 오존발생 시스템을 도시한 외관도,
도 2는 본 발명 모듈형 오존발생 시스템 구성도로서, (a)는 평면도이고, (b)는 정면도이며, (c)는 우측면도이며, (d)는 좌측면도이며, (e)는 배면도이고,
도 3은 본 발명 예에 따른 모듈형 오존발생 시스템의 내부를 도시한 외관도, 도 4는 본 발명 모듈형 오존발생 시스템에 구비되는 블럭 조립체를 도시한 구성도이다.

상기와 같은 목적을 가진 본 발명 모듈형 오존발생 시스템을 도 1 내지 도 4를 기초로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 모듈형 오존발생 시스템을 도시한 외관도 이다. 상기도 1에서 본 발명 모듈형 오존발생 시스템의 외관 구성은 본 발명에 적용되는 모듈 하우징(130)의 외부 면에는 상기 복수 개의 오존발생용 블럭으로 냉각수를 공급하는 냉각수공급라인과 연결되어 냉각수를 공급하는 냉각수 인렛(135)과, 상기 복수 개의 오존발생용 블럭을 액화산소를 공급하는 액화산소공급라인과 연결되어 액화산소를 공급하는 액화산소 인렛(136)과, 상기 복수 개의 오존발생용 블럭의 내부에서 열교환된 냉각수를 외부로 배출하도록 냉각수배출라인과 연결되는 냉각수아웃렛(137) 및 상기 복수 개의 오존발생용 블럭의 플라즈마 형성영역에서의 화학반응에 의해 생성된 오존을 외부로 배출하는 오존배출라인과 연결되는 오존아웃렛(138)을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 상기 모듈 하우징(130)의 다른 외부 면에는 상기 제1,2 받침대에 올려진 블럭 조립체와 전원공급부의 작동상태를 외부에서 간편하게 확인할 수 있도록 투명창(139a)을 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 모듈 하우징에 의해서 그 내부에 상하 한조로 설치되는 블럭 조립체와 전원공급부는 외부환경으로부터 보호받을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 수직 대에 높이방향으로 설치되는 제1,2 받침대에 한조로 설치되는 블럭 조립체와 전원공급부의 설치갯 수를 조절하여 전체적인 오존 발생량을 가변시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 냉각수 인렛과 연결되는 냉각수공급라인에는 공급되는 냉각수의 공급흐름을 제어하는 제1제어변을 구비하고, 상기 액화산소 인렛과 연결되는 액화산소공급라인에는 공급되는 액화산소의 공급 흐름을 제어하는 제2제어변을 구비하며, 상기 냉각수 아웃렛과 연결되는 냉각수배출라인에는 배출되는 냉각수의 배출 흐름을 제어하는 제3제어변을 구비하고, 상기 오존 아웃렛과 연결되는 오존 배출라인에는 발생된 오존의 배출 흐름을 제어하는 제4제어변을 구비하는 것으로 상기 제1 내지 4제어변과 전기적으로 연결되어 냉각수 및 오존의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있는 것이다.

도 2는 본 발명 모듈형 오존발생 시스템 구성도로서, (a)는 평면도이고, (b)는 정면도이며, (c)는 우측면도이며, (d)는 좌측면도이며, (e)는 배면도 이다. 상기도 2에서 본 발명 모듈형 오존발생 시스템은 모듈 하우징(130)의 외부 면에는 상기 복수 개의 오존발생용 블럭으로 냉각수를 공급하는 냉각수공급라인과 연결되어 냉각수를 공급하는 냉각수 인렛(135)과, 상기 냉각수 인렛(135) 하부에 상기 복수 개의 오존발생용 블럭을 액화산소를 공급하는 액화산소공급라인과 연결되어 액화산소를 공급하는 액화산소 인렛(136)과, 상기 액화산소 인렛(136)에서 일정거리 이격된 하부에 상기 복수 개의 오존발생용 블럭의 내부에서 열교환 된 냉각수를 외부로 배출하도록 냉각수배출라인과 연결되는 냉각수아웃렛(137) 및 상기 냉각수 아웃렛(137) 하부에 상기 복수개의 오존발생용 블럭의 플라즈마 형성영역에서의 화학반응에 의해 생성된 오존을 외부로 배출하는 오존배출라인과 연결되는 오존아웃렛(138)이 구성된 것임을 나타내고 있는 것이다.

도 3은 본 발명 예에 따른 모듈형 오존발생 시스템의 내부를 도시한 외관도 이다. 상기도 3에서 본 발명 예에 따른 모듈형 오존발생 시스템의 내부 구성에서 오존발생용 블럭(111)은 음극판을 갖는 제1원형 블럭(112)과, 상기 음극판과 일정간격을 두고 이격되는 양극판을 갖는 제2원형 블럭(113)을 포함하고, 상기 제1,2원형 블럭(112,113)의 상부면에 관통형성된 냉각수 주입용 제1연결공(114a)과 액화산소주입용 제1연결공(114b)에 연통되어 냉각수와 액화산소가 각각 공급되는 상부 블럭(114)을 포함하고, 상기 제1,2원형 블럭의 하부면에 관통형성된 냉각수 배출용 제2연결공과 오존배출용 제2연결공에 연통되어 열교환 된 냉각수와 발생된 오존과 잔류하는 액화산소가 각각 안내배출되는 하부 블럭(115)을 포함하여 구성된 것임을 나타내고 있는 것이다. 또한 상기 제1,2원형 블럭(112,113)은 상기 음극판과 양극판이 서로 일정간격을 두고 이격 배치되도록 복수 개의 체결 부재(116)에 의해서 합체되며, 복수 개의 오존발생용 블럭(111)은 제1,2원형 블럭의 몸체 중앙을 관통하는 일정길이를 갖는 복수 개의 연결용 체결 부재(117)에 의해서 일체로 조립되는 것이다. 또한, 상기 제1,2원형 블럭(112,113)이 서로 접하는 경계면에는 내부로 공급된 냉각수와 액화산소의 외부유출이 곤란하도록 밀봉처리되어야 하는 것이고, 상기 복수 개의 오존발생용 블럭이 다층으로 적층된 블럭 조립체(110)는 외부면에 적층방향과 나란하게 설치되는 일정길이의 지지대(118)를 구비하여 안정적으로 체결되는 것이 바람직한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명 모듈형 오존 발생 시스템은 음극판과 양극판에 일정 세기의 전압이 인가되면, 서로 마주하도록 일정간격을 두고 이격 배치된 음극판과 양극판 사이에서 코로나 방전이 일어나 저온(상온)의 플라즈마 발생영역이 형성됨과 동시에 이러한 플라즈마 발생영역을 액화산소가 통과하면서 화학반응이 일어나 오존이 발생하고, 발생된 오존은 반응하지 않은 액화산소와 더불어 상기 오존발생용 블럭(111)이 다층으로 적층된 블럭 조립체(110)의 외부로 배출되는 것이다. 또한 상기 전원공급부(120)는 상기 제1원형 블럭에 구비된 음극판과 상기 제2원형 블럭에 구비된 양극판 사이에서 코로나방전에 의하여 오존을 발생시키기 위한 플라즈마가 형성되도록 상기 음극판과 양극판에 전원을 인가하는 것이고 이러한 전원공급부는 상기 제1,2원형 블럭의 경계면으로부터 외부로 인출되는 전원연결구(125)과 전원케이블을 매개로 하여 전기적으로 연결되는 것이 바람직한 것이다.

도 4는 본 발명 모듈형 오존발생 시스템에 구비되는 블럭 조립체를 도시한 구성도이다. 상기도 4에서 본 발명 모듈형 오존발생 시스템에 구비되는 블럭 조립체는 설치현장에서 배치식의 설치 및 증설이 용이하도록 모듈화하고, 모듈별 운전으로 전체시스템의 셧다운 없이 관리유지할 수 있으며, 모듈별 운전으로 정지된 모듈 외에 다른 모듈의 운전을 유지할 수 있도록 블럭 조립체(110), 전원공급부(120) 및 모듈하우징(130)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 상기에서 상기 블럭 조립체(110)는 음극판과 양극판이 서로 이격 배치되고, 냉각수라인과 산소라인을 갖는 복수 개의 오존발생용 블럭(111)이 연속하여 적층되어 배열된 조립구조물인 것을 특징으로 하는 것임을 나타내고 있는 것이다. 또한, 상기 모듈 하우징(130)은 복수 개의 오존발생용 블럭(111)이 도면상 수평방향으로 연속하여 적층된 블록조립체(111)가 올려져 안정적으로 수평하게 독립적으로 배치되는 제1받침대(131)와, 상기 블럭 조립체(111)의 각 오존발생용 블럭에 전원공급하는 전원공급부(120)가 올려져 독립적으로 배치되는 제2받침대(132)를 복수 개의 수직대(133)에 높이방향으로 일정간격을 두고 복수개 구비한 대략 직육면체 상의 수직한 박스체로 이루어질 수 것임을 나타내고 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

110 : 블럭조립체, 111 : 오존발생용 블럭,
112 : 제1블럭, 113 : 제2블럭,
120 : 전원공급부, 130 : 모듈하우징,
131 : 제1받침대, 132 : 제2받침대,
133 : 수직대, 135 : 냉각수 인렛,
136 : 액화산소 인렛, 137 : 냉각수 아웃렛,
138 : 오존 아웃렛

Claims

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오존 수요량에 맞추어 오존을 공급하기 위한 모듈형 오존 발생 시스템에 잇어서,
상기 모듈형 오존 발생 시스템은,
음극판과 양극판이 서로 이격배치되고, 냉각수라인과 산소라인을 갖는 것으로 복수개로 구성되고 음극판을 갖는 제1원형 블럭(112)과 상기 음극판과 일정간격을 두고 이격되는 양극판을 갖는 제2원형 블럭(113)을 포함하고, 상기 제1,2원형 블럭(112,113)의 상부면에 관통형성된 냉각수 주입용 제1연결공(114a)과 액화산소주입용 제1연결공(114b)에 연통되어 냉각수와 액화산소가 각각 공급되는 상부 블럭(114)을 포함하고, 상기 제1,2원형 블럭(112,113)의 하부면에 관통형성된 냉각수 배출용 제2연결공과 오존배출용 제2연결공에 연통되어 열교환된 냉각수와 발생된 오존과 잔류하는 액화산소가 각각 안내배출되는 하부 블럭(115)을 포함하는 오존발생용 블럭(111)이 연속하여 적층되어 배열된 블럭 조립체(110)와 ;
상기 음극판과 양극판사이에 코로나방전에 의한 플라즈마가 형성되도록 상기 음극판과 양극판에 전원을 인가하는 전원공급부(120)과;
상기 블록조립체(110)가 올려져 배치되는 제1받침대(131)와, 상기 전원공급부가 올려져 배치되는 제2받침대(132)를 수직대(133)에 일정간격을 두고 높이 방향으로 복수개 구비하고, 냉각수 인렛(135), 액화산소 인렛(136), 냉각수 아웃렛(137) 및 오존아웃렛(138)을 구비하는 모듈하우징;
및 상기 냉각수 인렛(135)과 연결되는 냉각수공급라인에는 공급되는 냉각수의 공급흐름을 제어하는 제1제어변을 갖추고, 상기 액화산소 인렛(136)과 연결되는 액화산소공급라인에는 공급되는 액화산소의 공급흐름을 제어하는 제2제어변을 갖추고, 상기 냉각수 아웃렛(137)과 연결되는 냉각수배출라인에는 배출되는 냉각수의 배출흐름을 제어하는 제3제어변을 갖추는 한편, 상기 오존 아웃렛(138)과 연결되는 오존배출라인에는 발생된 오존의 배출 흐름을 제어하는 제4제어변을 갖추고, 상기 제1 내지 4제어변과 전기적으로 연결되어 냉각수 및 오존의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모듈형 오존발생 시스템.