KR101576498B1 - 산소 용해 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력탱크 상부에 축적되는 잔류 산소를 다시 회수에서 압력탱크로 재공급함으로써 최소한의 산소를 공급하면서도 최대한의 산소 용해가 가능토록 한 산소용해 시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 물을 저장하는 저수탱크; 내부에 산소가 담겨있는 산소탱크; 상기 저수탱크의 물이 순환펌프에 의해 유입되고, 상기 산소탱크로부터 산소가 공급되어 상기 물과 산소가 접촉하면서 물속에 산소가 용해되도록 하는 압력탱크; 상기 압력탱크의 상단부에 형성되어 물에 용해되지 않은 잔류 산소에 의해 압력이 설정치 이상이 되면 자동으로 개방되어 상기 잔류 산소를 외부로 배출하는 에어벤트; 상기 에어벤트를 통해 배출된 잔류 산소가 재축적되는 산소완충탱크; 및 상기 압력탱크의 압력에 따라 자동 개폐되면서 상기 산소탱크와 상기 산소완충탱크 내부의 산소를 상기 압력탱크로 자동 공급되게 하는 솔레노이드밸브로 구성된 것이다.

Description

산소 용해 시스템{System to dis-solve oxygen}

본 발명은 산소용해 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압력탱크 상부에 축적되는 잔류 산소를 다시 회수에서 압력탱크로 재공급함으로써 최소한의 산소를 공급하면서도 최대한의 산소 용해가 가능토록 한 것이다.

일반적으로 식물의 성장에 있어서 기본적으로 물, 산소 그리고 기타 기체들을 필요로 하며, 식물의 성장에 필요로 하는 여러 가지 기체들 중에서 특히 산소는 가장 중요한 기체로서, 밭갈이를 하는 이유도 흙 속에 공기 즉, 산소를 불어넣기 위함이다.

좋은 흙은 단립구조가 발달한 흙으로서 보수성과 통기성을 가지고 있는데 이러한 흙은 식물의 뿌리에 쾌적한 환경을 조성하여 식물의 생육에 좋은 영향을 준다.

이를 위하여 종래에는 스프링클러, 분사호스, 점적호스를 사용하여 관수함으로써 물이 땅속으로 흘러들어감에 따라 공기가 흙 속 기공을 통하여 근권부에(뿌리에 가까운곳) 공급하도록 하였다.

그런데, 이는 단순히 액상으로만 물을 공급하게 되므로 식물이 필요로 하는 산소 요구량과 토양의 삼상(기상, 고상, 액상) 즉, 토양의 물리성을 좋게 하는 데는 많은 한계들을 가지고 있다.

이에 최근에는 물탱크에 산소를 넣어 산소를 용해시켜줌으로써 용존 산소량을 높여주고, 이러한 용존 산소량이 높은 물을 식물에 살포하여 작물의 생육에 도움을 주고 있다.

이를 위해서는 물에 산소를 공급하여 용해시켜주어야 하며, 이러한 산소용해장치로서 특허 제 703943 호 등 많은 산소용해장치가 개시된 바 있다.

특허 제 703943 호에 따른 산소용해장치는, 물 공급관과, 물 배출관이 설치된 압력탱크와, 상기 압력탱크와 산소공급관에 의해 연결되어 산소를 공급하는 산소 공급부와, 상기 물 공급관에 산소를 용존시키기 위한 물을 공급하는 펌프를 가지는 물 공급부를 구비하며, 상기 압력탱크에 설치된 압력센서에 의해 측정된 압력과, 물 배출관을 통하여 배출되는 물의 산소 용존량을 측정하는 측정센서에 의해 산소의 용존산소량을 측정하여 압력 탱크로의 산소의 공급 및 물의 공급을 제어하는 제어수단을 구비하여 이루어지는 것으로, 압력탱크 내부에서의 압력을 통해 산소가 물에 용이하게 용해되도록 한 것이다.

그러나, 특허 제 703943 호 등에 따른 종래의 산소용해장치는, 정량의 산소 공급이 어렵기 때문에 산소용해를 최대로 하기 위해 과포화 상태 이상의 산소를 투입하게 되는데, 이로 인해 산소가 압력 탱크 내부에 잔류되고, 압력탱크 상층부에는 계속해서 산소가 축적되며, 잔류 산소가 한계치에 이르게 되면 압력탱크 토출부로 물과 함께 빠져 나가면서 탱크 내부의 압력이 급감하고, 이때 용해율이 함께 떨어지게 된다.

또한, 압력탱크 내부의 압력이 한계치에 이르러 물과 함께 산소가 빠져나가는 순간 순환펌프의 소음이 발생되고, 용존 산소(DO)의 낮은 PPM의 물이 공급되며, 압력탱크의 용량에 따라 이 같은 현상이 발생되는 시간이 길어지게 된다. 이는 산소의 압축율이 있기 때문으로, 산소는 압축이 될 수 있는 반면 물은 압축되지 않는 데서 발생하고, 과포화된 산소를 주입하는데서 기인한다.

다시 말해, 1시간을 연속 운전시키게 되면, 그중 일부 시간은 상당히 낮은 PPM의 용존산소를 공급하게 되므로 이로 인해 전력 및 산소의 낭비를 초래하고, 펌프의 맥동으로 소음 발생 및 수명에도 영향을 미칠 수밖에 없었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 압력탱크 상부에 축적되는 잔류 산소를 다시 회수에서 압력탱크로 재공급함으로써 최소한의 산소를 공급하면서도 최대한의 산소 용해가 가능토록 한 산소 용해 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 물을 저장하는 저수탱크; 내부에 산소가 담겨있는 산소탱크; 상기 저수탱크의 물이 순환펌프에 의해 유입되고, 상기 산소탱크로부터 산소가 공급되어 상기 물과 산소가 접촉하면서 물속에 산소가 용해되도록 하는 압력탱크; 상기 압력탱크의 상단부에 형성되어 물에 용해되지 않은 잔류 산소에 의해 압력이 설정치 이상이 되면 자동으로 개방되어 상기 잔류 산소를 외부로 배출하는 에어벤트; 상기 에어벤트를 통해 배출된 잔류 산소가 재축적되는 산소완충탱크; 및 상기 압력탱크의 압력에 따라 자동 개폐되면서 상기 산소탱크와 상기 산소완충탱크 내부의 산소를 상기 압력탱크로 자동 공급되게 하는 솔레노이드밸브; 를 포함하되, 상기 산소완충탱크의 내부에는 상기 산소완충탱크의 내부에는 상기 압력탱크 상단부의 잔류 산소가 유입되면 팽창되고 잔류 산소 유입이 없으면 수축하면서 잔류 산소를 상기 압력탱크로 다시 유입시키는 탄성력을 갖는 튜브가 구비될 수 있다.

바람직하게는, 상기 산소탱크와 상기 산소완충탱크로부터 상기 압력탱크로 공급되는 산소량을 조절하는 가스조절밸브가 더 구비될 수 있다.

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바람직하게는, 상기 산소탱크와 상기 산소완충탱크의 산소배출관상에는 배출되는 산소의 역류를 방지할 수 있도록 체크밸브가 각각 구비될 수 있다.

본 발명은 압력탱크 상부에 잔류하는 산소를 배출하여 산소완충탱크에 축적하였다가 다시 압력탱크 내부로 유입시키는 것이므로 압력탱크의 압력을 상시 균일하게 유지할 수 있어 최소한의 산소를 사용하면서도 산소의 용해율을 높여줄 수 있으며, 순환펌프의 소음 발생 및 압력탱크의 맥동 현상을 방지할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 산소 용해 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 산소 용해 시스템의 요부 상세도.
도 3은 본 발명에 따른 산소 용해 시스템의 산소완충탱크 구성도.

이하, 본 발명을 제시되는 실시예 및 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명은 일반적인 산소 용해 시스템과 마찬가지로 물을 저장하는 저수탱크(10), 내부에 산소가 담겨있는 산소탱크(20), 저수탱크(10)의 물이 순환펌프(60)에 의해 유입되고, 산소탱크(20)로부터 산소가 공급되어 물과 산소가 접촉하면서 물속에 산소가 용해되도록 하는 압력탱크(30)가 구비된다.

본 발명은 이러한 산소 용해 시스템에 더 부가하여 압력탱크(30) 내부에 잔류하는 산소를 축적하였다가 다시 압력탱크(30)로 재공급하는 산소완충탱크(40)를 더 포함하는 것으로, 산소완충탱크(40)는 압력탱크(30)의 상단부와 잔류산소 유입관(41)을 통해 연결되며, 산소완충탱크(40)의 내부에는 압력탱크(30) 상단부의 잔류 산소가 유입되면 팽창되고 잔류 산소 유입이 없으면 수축하면서 잔류 산소를 압력탱크(30)로 다시 유입시키는 탄성력을 갖는 튜브(42)가 구비된다.

압력탱크(30)의 상단부에는 물에 용해되지 않은 잔류 산소에 의해 압력이 설정치 이상이 되면 자동으로 개방되어 잔류 산소를 산소완충탱크(40)로 유입시키는 에어벤트(31)가 장착된다.

또한, 산소탱크(20)와 산소완충탱크(40) 각각의 산소배출관(23)(43)상에는 배출되는 산소의 역류를 방지할 수 있도록 체크밸브(24)(44)가 각각 구비되고, 산소탱크(20)와 산소완충탱크(40)의 각 산소배출관(23)(43)은 하나의 산소배출관으로 합관되며, 합관된 산소배출관 상에는 압력탱크(30)의 압력에 따라 자동 개폐되면서 산소탱크(20)와 산소완충탱크(40) 내부의 산소를 압력탱크(30)로 자동 공급되게 하는 솔레노이드밸브(51)와, 산소탱크(20)와 산소완충탱크(40)로부터 압력탱크(30)로 공급되는 산소량을 조절하는 가스조절밸브(52)가 더 구비된다.

또한, 합관된 산소배출관은 저수탱크(10)와 압력탱크(30) 사이에 연결된 물유입관(11)과 합관되어 압력탱크(30) 내부로 물과 산소가 동시에 유입되도록 구성되고, 압력탱크(30)의 하부와 저수탱크(10)의 사이에는 압력탱크(30) 내부에서 산소가 용해된 산소수가 저수탱크(10)로 유입되도록 산소수 배출관(12)이 연결된다.

이와 같이 구성된 상태에서 저수탱크(10)에 채워진 물이 순환펌프(60)의 펌핑을 통해 압력탱크(30)로 유입됨과 동시에 산소탱크(20) 내부의 산소가 배출되어 물유입관(11)을 통해 물과 같이 압력탱크(30)로 유입된다.

압력탱크(30) 내부에서는 순환펌프(60) 및 산소탱크(20)의 유입압에 의해 압력이 발생되면서 물속에 산소가 용이하게 용해될 수 있으며, 압력탱크(30)의 압력이 설정치 이상이 되면 산소가 용해된 산소수가 다시 저수탱크(10)로 유입되는 사이클로 이루어진다.

이때, 압력탱크(30)로 유입되는 산소는 높은 압력을 가지고 있어 최대 80% 정도 물에 용해되고, 나머지 20% 정도는 물에 용해되지 않고 압력탱크(30)의 상부에 모여지게 되며, 압력탱크(30) 내부의 압력이 잔류 산소로 인해 높아지면서 한계치에 이르게 되면 에어벤트(31)가 개방되어 압력탱크(30) 내부의 잔류 산소가 잔류산소유입관(41)을 따라 산소완충탱크(40) 내부로 유입되고, 산소완충탱크(40) 내부의 튜브(42)가 잔류 산소의 유입을 통해 부풀어오르게 된다.

산소완충탱크(40)로의 잔류산소 유입이 멈추면 튜브(42)의 탄성력에 의해 튜브(2)가 수축되면서 튜브(42) 내부의 잔류 산소가 외부로 배출된다.

산소완충탱크(40)에는 산소배출관(43)이 연결되어 있고, 이러한 산소배출관(43)은 산소탱크(20)의 산소배출관(23)과 함께 하나의 산소배출관으로 합관되어 있어 자연스럽게 잔류 산소가 압력탱크(30)로 재유입될 수 있으며, 따라서 외부로 배출되는 산소없이 모든 산소가 물에 용해되는데 사용될 수 있는 것이다.

또한, 압력탱크(30)에서는 산소가 용해된 산소수가 산소수배출관(12)을 통해 자연스럽게 저수탱크(10)로 이동시킬 수 있으며, 압력탱크(30)의 압력이 균일해짐에 따라 순환펌프(60) 역시 소음 또는 맥동없이 자연스러운 작동이 이루어질 수 있게 된다.

또한, 도면상에 도시하지는 않았지만 압력센서, 수량센서, 산소량센서, 이들 센서의 감지신호에 따라 순환펌프(60)의 구동과 산소탱크(20)의 배출을 제어하는 컨트롤러 등이 구비되어야 함은 자명하며, 압력탱크(30)의 압력과 압력탱크(30)로 유입되는 물 유입량에 따라 순환펌프(60)를 구동하여 저수탱크(10)의 물이 압력탱크(30)로 유입될 수 있고, 산소완충탱크(40)로부터 배출되는 산소가 부족하면 산소탱크(20)의 압력으로 산소가 배출되도록 하여 압력탱크(30)로 유입되는 과정을 반복하게 된다.

10 : 저수탱크 11 : 물유입관
12 : 산소수 배출관 20 : 산소탱크
23,43 : 산소배출관 24,44 : 체크밸브
30 : 압력탱크 31 : 에어벤트
40 : 산소완충탱크 41 : 잔류산소 유입관
42 : 튜브 51 : 솔레노이드밸브
52 : 가스조절밸브 60 : 순환펌프

Claims (4)

1. 물을 저장하는 저수탱크;
   내부에 산소가 담겨있는 산소탱크;
   상기 저수탱크의 물이 순환펌프에 의해 유입되고, 상기 산소탱크로부터 산소가 공급되어 상기 물과 산소가 접촉하면서 물속에 산소가 용해되도록 하는 압력탱크;
   상기 압력탱크의 상단부에 형성되어 물에 용해되지 않은 잔류 산소에 의해 압력이 설정치 이상이 되면 자동으로 개방되어 상기 잔류 산소를 외부로 배출하는 에어벤트;
   상기 에어벤트를 통해 배출된 잔류 산소가 재축적되는 산소완충탱크; 및
   상기 압력탱크의 압력에 따라 자동 개폐되면서 상기 산소탱크와 상기 산소완충탱크 내부의 산소를 상기 압력탱크로 자동 공급되게 하는 솔레노이드밸브;
   를 포함하되,
   상기 산소완충탱크의 내부에는 상기 압력탱크 상단부의 잔류 산소가 유입되면 팽창되고 잔류 산소 유입이 없으면 수축하면서 잔류 산소를 상기 압력탱크로 다시 유입시키는 탄성력을 갖는 튜브가 구비된 것을 특징으로 하는 산소 용해 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 산소탱크와 상기 산소완충탱크로부터 상기 압력탱크로 공급되는 산소량을 조절하는 가스조절밸브가 더 구비된 것을 특징으로 하는 산소 용해 시스템.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 산소탱크와 상기 산소완충탱크의 각 산소배출관상에는 배출되는 산소의 역류를 방지할 수 있도록 체크밸브가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 산소 용해 시스템.
   

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