KR102651722B1 - 반응조 물의 자동 정화 수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템에 관한 것으로, 반응조에 공급된 물과 공기로부터 아크방전의 초고열과 방전광의 고열에 의해 산화질소스팀을 생성하는 생성부: 상기 생성부와 연관되어 상기 반응조에서 생성된 산화질소스팀을 흡착여과제에 의해 높은 순도로 정제하는 정제부: 상기 정제부와 연관되어 상기 정제부에 의해 정제된 상기 산화질소스팀을 액상의 산화질소수로 응축하는 응축부: 상기 반응조 물이 혼탁해지면 설정된 전원 전류 값을 감지하는 센서(sencer)의 감지 신호에 따라 상기 반응조의 물이 자동으로 정화(淨化)처리되는 정화부: 를 포함하여 구성된 것이다.
본 발명에 의하면, 상기 산화질소 생성부에 의해 생성된 산화질소스팀을 정제 및 응축의 수순을 거쳐 산화질소수를 생성하는 한편, 외부에서 내부의 관찰이 어려운 상기 반응조의 물이 정화할 수준으로 혼탁해지면, 설정된 전원 전류 값을 감지하는 센서의 감지신호에 따라 산화질소스팀의 생성의 중단 없이 자동으로 반응조 물이 정화처리 되어 반응조의 청정 유지에 의해 고순도의 산화질소수를 보다 능률적으로 생성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 산화질소 생성부에 의해 생성된 산화질소스팀을 정제 및 응축의 수순을 거쳐 산화질소수를 생성하는 한편, 외부에서 내부의 관찰이 어려운 상기 반응조의 물이 정화할 수준으로 혼탁해지면, 설정된 전원 전류 값을 감지하는 센서의 감지신호에 따라 산화질소스팀의 생성의 중단 없이 자동으로 반응조 물이 정화처리 되어 반응조의 청정 유지에 의해 고순도의 산화질소수를 보다 능률적으로 생성할 수 있다.
Description
본 발명은 반응조(反應槽) 물의 자동 정화(淨化)수단을 포함하는 산화질 소수의 생성시스템에 관한 것으로
반응조(reaction chamber)에 공급된 물과 공기로부터 아크방전의 초고열과 방전광의 고열에 의해 산화질소스팀(nitric oxide steam)을 생성(生成)하는 생성부: 상기 생성부와 연관되어 상기 반응조에서 생성된 산화질소스팀을 흡착여과제에 의해 높은 순도(純度)로 정제(精製)하는 정제부: 상기 정제부와 연관되어 상기 정제부에 의해 정제된 상기 산화질소스팀을 액상의 산화질소수로 응축(condense)하는 응축부: 상기 생성부와 관련하여 상기 반응조 물의 혼탁(混濁) 정도를 방전 전원의 전류 값에 의해 감지하는 센서(sensor)의 감지신호에 따라 상기 반응조의 물이 자동으로 정화(淨化)처리되는 정화부:를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상기 산화질소 생성부에 의해 생성된 산화질소스팀을 정제 및 응축의 수순을 거쳐 산화질소수를 생성하는 한편, 외부에서 내부의 관찰이 어려운 상기 반응조의 물이 정화할 수준으로 혼탁해지면, 상기 센서에 의해 설정된 전류 값의 감지신호에 따라 산화질소스팀의 생성의 중단 없이 자동으로 반응조 물이 정화(purify) 처리되어 보다 능률적이고 경제적으로 고순도의 산화질소수를 생성할 수 있다.
일반적으로, 산화질소(Nitric Oxide, NO)는 무색, 무취의 기상(氣相) 물질이며, 실험실에서는 구리(Cu)에 비중 1.2의 질산을 주입(注入)하여 얻을 수 있다. 이때의 화학식은 3Cu + 8H(NO2) = 3Cu(NO3) + 4H2O + 2NO이다. 산화질소는 공기 또는 산소(O2)와 접촉되면 적갈색의 아질산(HNO2)으로 변하고 다시 분해되어 산화질소(NO) 또는 질산염으로 분해된다. 물 1v%에 약 0.07v%의 산화질소가 용해되며, 산화질소는 활성이 강하여 다른 물질과도 잘 작용한다.
또 인체의 동맥(動脈) 내피(內皮)세포에서 생리적으로 생성되는 산화질소는 세포신호전달 분자로 혈관의 확장으로 혈류를 증가시켜 혈압조절은 물론 혈전의 생성을 억제하는 강력한 혈관 확장물질로 알려져 있다.
산화질소가 인체에 미치는 효과를 처음 발견한 사람은 루이스 이그나로(Louis ignarro) 박사 외에 2명이며, 이 연구로 1998년 노벨 생리의학상을 수상한 이후로 산화질소에 대한 의학계의 관심이 높아져서, 최근에는 코로나 19 (Covid 19) 환자에 대하여 산소호흡을 적용한 것보다 산화질소 호흡을 적용한 결과가 보다 효과적인 사실이 확인되었고 기타 산화질소 연구에 관한 많은 리포트( report)가 계속 나오고 있다. 또한 산화질소는 우수한 항균성과 탈취(脫臭)능력이 있으며, 방역(防役), 의약, 의료, 화장품, 음료, 농업, 축산업, 수산업, 미생물, 등 다양한 분야에서 산화질소의 산업적 유익한 이용에 대한 연구기 활발히 진행되고 있는 것으로 알려져 있다.
종래 산화질소 생성(produce)의 선행기술은 아크방전(arc discharge)의 플라스마(plasma) 영역에서 공기, 또는 산소(O)와 질소(N)를 접촉시켜 산화질소(NO)를 생성하는 방식, 또한 일정한 공간용적을 가진 반응조에 공급된 물과 공기로부터 아크방전에 의해 산화질소를 생성하는 방식, 또한 반응조에서 정제(精製)된 산소와 질소가스를 아크방전에 의해 접촉하여 산화질소를 생성하는 방식, 등 기타 다양한 산화질소 생성기법이 알려져 있다.
상기 특허문헌 1.2.3은 반응조에서 물과 공기로부터 아크방전에 의해 산화질소수를 생성하는 방식에 관한한 문헌이고 상기 특허문헌 4는 정제된 산소와 질소 가스를 반응조에서 아크방전에 의해 결합시켜 산화질소를 생성하는 방식에 관한 문헌이다.
일반적으로 반응조에 물과 공기를 공급하여 아크방전에 의해 산화질소스팀을 생성하는 방식에서는, 정수(淨水)를 사용하는 점에서, 외부에서 내부관찰(observation)이 어려운 상기 반응조의 물의 혼탁에 대하여 거의 관심을 갖지 않는다. 그러나 상기 반응조에 공급되는 정수라 해도 지하수, 또는 상수도의 물을 사용하고 있어, 반응조에서 산화질소스팀을 생성할 때, 반응조의 물이 스팀으로 증발되어도 상기 반응조 물에는 증발되지 않고 잔류(殘溜)되는 각종 물질의 미립자가 분산 누적(累積)된다. 시간의 경과에 따라 상기 불순물의 농도가 증가되면서 반응조의 물이 점차적으로 혼탁(混濁) 해진다.
상기 반응조 물이 혼탁 되면 생성되는 산화질소스팀의 순도에 영향을 줄 뿐 아니라, 혼탁 된 물은 방전 전원의 전기저항 값이 커지기 때문에 결국 산화질소스팀생성에 사용되는 아크방전용 전기료도 보다 높아지는 비경제적인 문제점이 있었다.
또한 상기 반응조의 물을 정화처리하기 위해서는 산화질소스팀의 생성을 중단하고 상기 반응조의 혼탁 된 물을 모두 배수한 다음 외부의 맑은 정수를 급수하여 정화하기 때문에 산화질소스팀의 생성중단 및 다시 가동하기까지의 허비되는 시간과 정화에 소요되는 인력 비용이 추가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 산화질소스팀의 생성부에 의해 산화질소스팀을 생성하는 한편, 상기 반응조의 물이 정화할 수준의 탁도(濁度;degree of turbidity에 이르게 되면, 산화질소스팀의 생성중단 없이, 계속 가동하면서, 자동으로 반응조의 물을 정화(淨化)처리하는 문제해결을 발명의 과제로 한다.
본 발명의 목적은 반응조에 공급되는 물과 공기로부터 아크방전에 의해 초고순도의 산화질소스팀을 연속적으로 생성할 수 있는, '반응조 물의 자동 정화(淨化)수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템'을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 산화질소스팀을 생성하는 반응조 물의 혼탁정도를 방전전원의 설정된 전류 값에 의해 감지하는 센서의 감지신호에 따라 반응조의 물이 자동으로 정화처리 되는, '반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템'을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 반응조 물의 정화처리 중에도 산화질소스팀의 생성 중단 없이 계속적인 생성이 가능하여 산화질소스팀/산화질소수를 보다 능률적으로 생성할 수 있는 '반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템'을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 반응조의 정화된 물에 의해 초고순도의 산화질소스팀/산화질소수를 경제적으로 저렴하게 생성할 수 있는 '반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소함유수의 생성시스템'을 제공하는 데 있다.
본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
반응조(reaction chamber)에 공급된 물과 공기로부터 아크방전의 초고열과 방전광의 고열에 의해 산화질소스팀(nitric oxide steam)을 생성(生成)하는, 생성부:
상기 생성부와 연관하여 반응조에서 생성된 산화질소스팀을 높은 순도(純度)로 정제(精製)하는, 정제부:
상기 정제부와 연관하여 정제부에 의해 정제된 상기 산화질소스팀을 액상의 산화질소수로 응축(condense)하는 응축부:
상기 생성부와 관련하여 반응조 물의 혼탁(混濁) 정도를 알리는 방전 전원의 전류 값을 감지하는 센서(sensor)의 감지신호에 따라 상기 반응조의 물이 자동으로 정화(淨化) 처리되는 정화부:를 포함하여 구성된다.
상기 각부를 보다 구체적으로 아래에 설명 한다.
상기 생성부는 : 산화질소스팀을 생성하는 반응조와, 상기 반응조에 물을 일정한 수위로 공급하는 급수기와, 상기 반응조에 공기를 급기(給氣)하는 에어펌프(air pump)와, 상기 반응조에 소정의 간격을 두고 나란히 구비된 2상(相), 또는 3상(相)의 아크방전(arc dischage)용 복수의 전극봉(electric rod)을 포함하여 이루고 있다.
상기 정제(精製)부는 : 상기 생성부와 연관되고 상기 생성부의 반응조에서 유입되는 산화질소스팀에 포함된 각종 불순물과 미립자등을 흡착제거하는 흡착여과제가 다단으로 적층된 정제실을 포함하여 이루고 있다.
상기 응축부는 : 상기 정제부와 연관되어 상기 정제부에 의해 정제된 산화질소스팀의 일부를 액상의 산화질소수로 응축하는, 선택적으로 이용되는 수냉각기와, 공내각기를 포함하여 이루고 있다.
또한 상기 응축부에는 응축되는 산화질소수를 저장하는 저장탱크가 부가되어 있다.
상기 정화부는 : 상기 생성부와 관련하여 반응조 물의 배수용 전자밸브와, 상기 반응조 물의 혼탁정도를 알리는 방전전원의 설정된 전류(電流) 값을 감지하는 센서와, 상기 센서의 감지신호에 따라 상기 전자밸브가 제어되어 상기 반응조의 물이 정화처리 되는, 전자제어기를, 포함하여 이루고 있다.
상기 정화부의 전자제어기에는 감지할 전류 값을 설정하는 버튼이 구비되어 있다. 상기 버튼에 의해 설정되는 전류 값은 상기 반응조의 물을 정화해야 되는 수준의 탁도(dgree of turbidity)와 대응되는 전류 값으로 수치(數値)적으로 한정되는 것이 아니다. 상기 버튼은 L단 버튼과 H단 버튼으로 감지할 전류 값을, 차등(差等)을 두고 설정할 수 있다. 그러나 어느 버튼을 적용해도 정화의 작동과 결과는 차이가 없다.
또한 상기 산화질소 생성부의 반응조에 구비되는 전극봉의 아크방전에는 규모에 따라 60Hz AC 220v, 2상(相), AC 380v (R,S,T, 3상(相), 또는 AC 460v 등의 전원이 선택적으로 사용된다.
상기 방전 전원의 전류는, 전압(V)과 전류(I) 및 부하(R)의 관계가
I = V/R[A] [식 1]
로 표시되는 정형파 교류이다. 상기 아크방전 전기의 등가(等價)회로는 미시적(微示的)으로는 상기 반응조에 구비된 두 전극봉 사이의 공간적 용량저항(C)이 포함되나, 거시적(巨視的)으로는 두 전극봉 사이의 반응조 물의 저항(R) 값을 갖는 직열접속회로(serial connect circuit)이다.
따라서 상기 [식 1] 에서 알 수 있는 바와 같이, 공급되는 전원의 일정한 전압(V)에서 상기 반응조 물의 저항 값(R)의 변동에 따라 전원의 전류 값(I)도 함수비(函數比)로 변동되므로 변동되는 전원 전류 값의 감지에 의해 외부에서 내부 관찰이 어려운 상기 반응조 물의 혼탁정도를 간접적으로 파악할 수 있다.
또한 상기 반응조에 공급되는 산화질소(NO) 생성에 사용되는 물은 지하수, 또는 상수도의 정수(淨水)가 사용된다,
지하수, 또는 수돗물에는 본래 수원지(水源池), 또는 하천을 통하여 유입된 각종 세균, 곤충사체, 갑각류(甲殼類)의 골분(骨粉), 녹조(綠藻), 미생물, 침식성 유리(遊離)탄소, 연(鉛), 아연(亞鉛), 크롬, 구리(銅), 철, 규산, 망강, 산화알루미늄, 비소(砒素), 유산(硫酸)이온, 기타 유기질과 무기질의 각종 미립자들이 분산되어 있다.
수돗물은 정수처리 및 살균처리 되어 있어, 이를 마셔도 위생적으로 인체에 무해하나, 수질(水質)에 있어 순수한 증류수와는 다르다. 한편, 산화질소 생성에 사용되는 액상의 물은 기상(氣相)의 산소나 수소에 비하여 분자밀도가 보다 크기 때문에 원료대비/생성수율이 훨씬 높고 또 정제된 기상의 산소나 수소를 원료로 사용하는 것에 비하여 물을 원료로 사용하는 것이 보다 경제적으로 저렴한 이점이 있다.
본 발명의 작용효과를 설명하면 아래와 같다.
상기 반응조에는 급수기에 의해 일정한 수위로 물이 채워지고 상기 반응조에 담긴 물에는 초기의 방전전류의 유도를 위해 처음에 0.1~1중량%의 전해질물질(NaCl)을 첨가된다. 또한 상기 정화부의 전류감지기의 L단, 또는 H단 버튼에 의해 방전전원의 감지할 전류 값을 설정하고 상기 반응조에 담긴 물에는 에어펌프에 의해 일정량의 공기를 주입하는 상태에서 전극봉에 전원을 인기하여 아크방전을 개시한다.
상기 반응조의 물과 공기는, 아크방전의 초고열과 방전광의 고열에 의해, 물의 분자(H2O), 그리고 산소 약20% 및 질소 약80v%로 조성된 공기의 분자가 산소(O), 수소(H), 질소(N) 등의 각 원소(element)로 열분해 되고 분해된 각 원소는 서로 결합하여 물(H2O)을 비롯하여 산화질소(NO), 수산기(OH 라디칼), HNO2, NO2, NO3, NO4, NO5. O, O2, O3, O4, O5,... 오죤 등 다양한 물질을 생성한다.
이들 생성물은 반응조의 고온에 의해 발생되는 산화질소스팀과 함께 반응조의 내부 압력에 의해 상기 산화질소의 정제부 측으로 이동된다. 이동과정에서 온도의 변화에 따라 일부 기체는 액체로 응축되어 자중(自重)에 의해 상기 반응조로 유입되고 상기 산화질소스팀은 상기 정제부로 유입된다.
상기 정제부로 유입되는 산화질소스팀에 포함된, 얻고자 하는 산화질소 성분을 제외한, 불순물 각종 미립자 등은 다단으로 적층된 흡착여과제에 의해 흡착 제거되어 초고순도의 상기 산화질소스팀으로 정제(精製)된다.
또한 정제된 상기 산화질소스팀의 일부는 스팀 상태로 용도별로 제공되고 산화질소스팀의 나머지 일부는 공냉각기 및 수냉각기 겸용으로 된 응축부에 의해 액상의 산화질소수로 응축되어 저장 탱크에 저장된 다음 산화질소액은 용기에 담아 출하한다.
또한 상기 산화질소 생성부에 의해 산화질소스팀을 생성하는 공정이 장시간이 경과되면 반응조의 물에는 증발되지 않고 잔류되는 미립자의 누적으로 불순물의 농도가 증가된다. 따라서 정화(淨化)할 수준으로 물이 혼탁 되면 물의 전기저항 값이 커지며 방전전원의 전류 값도 상승된다. 이때 상기 정화부의 전자제어부에 구비된 L단 버튼, 또는 L단 버튼으로 설정한 방전 전원의 전류 값을 센서에 의해 감지되고 상기 센서의 감지신호에 따라 상기 전자제어부에 의해 상기 전자밸브가 제어되어 상기 반응조의 혼탁 된 물의 배수와 새로운 정수(淨水)의 유입이 동시적으로 이루어져서 정화(purify) 처리된다.
상기 반응조 물의 정화에 따라 물의 전기저항 값이 기본 값으로 환원되면서 상기 센서의 감지신호가 소거(消去)되므로 상기 정화부에 의한 반응조 물의 정화처리는 종료된다.
또한 상기 반응조 물의 정화처리 시, 상기 반응조의 혼탁(混濁)한 물이 배출되는 만큼의 정수가 동시적으로 유입됨으로 상기 반응조에는 물이 일정한 수위로 유지되며, 따라서 산화질소스팀의 생성중단 없이, 계속적으로 산화질소스팀을 생성하면서 상기 반응조 물의 정화처리가 가능하다,
이와 같이, 본 발명에 의하면 종래 방식과 달리, 보다 능률적이고 경제적으로 고순도의 산화질소스팀/산화질소수를 생성할 수 있다.
상기 반응조에서 아크방전에 의해 생성되는 아질산(nitrus acid)(HNO2)은 아소염료 제조 시에 아민을 디아조늄 화합물로 전화시키는데 유용하다.
상기 아질산은 산화질소(NO)와 이산화질소(NO2) 또는 질산(HNO3)으로 분해된다. 상기 아질산은 산화제나 환원제로 작용할 수 있다.
상기 산화질소(NO)와 수산기(OHradical)는 산화력(살균, 소독, 분해능,)이 불소(F) 다음으로 강력하고 오존(O3) 과 염소(Cl2) 보다 강력하나 불소, 오존, 염소처럼 인체에 독성이 있거나 유해한 물질이 아니다. 상기 산화질소(NO)와 수산기(OH radical)는 공기와 물속의 오염물질과 직접 관여하여 모든 오염물질을 안전한 물(H2O), 이산화탄소(CO2)로 환원되어 인체에 무해하게 된다.
본 발명에 의해 생성된 산화질소수에 의한 항균시험은 다음 표 1과 같다,
상기 시험성적표에서 알 수 있는 바와 같이 산화질소수는 살균력이 99.9%임을 알 수 있다.
본 발명의 산화질소수 탈취시험성적표는 다음과 같다.
상기 [표 2] ~ 상기 [표5]의 산화질소수 탈취시험성적표에서 알 수 있는 바와 같이, 평균 99%이상으로 강력한 탈취능력을 확인할 수 있다. 따라서 산화질소는 인체에 무해한 각종 탈취제에 적합하다.
본 발명에 의해 생성된 산화질소스팀(nitric oxide steam) 및 이를 응축한 산화질소수(Nitric Oxide water)는 순도가 매우 높고 품질이 우수하기 때문에 사우나, 찜질기, 반신욕, 족욕, 좌훈, 미용, 의료기기, 가습기, 건조기, 정수기, 가정용품, 기타 각종요도에 제공될 수 있다.
본 발명은 산화질소 생성부에 의해 반응조에 공급되는 물과 공기로부터 아크방전에 의해 산화질소스팀을 생성하기 때문에 원료대비 / 생성율이 보다 높은 산화질소수를 생성할 수 있다.
또한 정제부에 의해 상기 반응조에서 생성되는 산화질소스팀의 기체상태에서 다단으로 적층된 흡착여과제에 의해 정제하기 때문에 액상의 정제에 비하여 정제효과가 향상되어 초고순도의 산화질소스팀을 얻을 수 있다.
또한 이미 고순도로 정제된 산화질소스팀을 응축부에 의해 액상으로 응축하기 때문에 별도의 정제수순 없이 초고순도의 산화질소수를 얻을 수 있다.
또한 반응조의 물의 혼탁 되면, 방전(放電)전원의 미리 설정된 전류 값을 감지한 센서의 감지신호에 따라 반응조의 물을 자동으로 정화처리 되기 때문에 외부에서 내부관찰이 어려운 상기 반응조 물을 항상 청정(淸淨)상태로 관리할 수 있다.
또한 반응조 물이 정화처리에 의해 항상 청정유지 됨으로 생성되는 산화질소스팀의 품질을 보다 높일 수 있다.
또한 반응조 물의 정화처리 중에도 산화질소스팀의 생성중단 없이 계속 가동할 수 있기 때문에 보다 능률적으로 다량의 산화질소수를 생성할 수 있다.
또한 반응조 물의 정화처리에 별도의 인력이 소요되지 않아 정화처리 비용이 절감되고 반응조 물의 정화에 따라 아크방전의 전기료를 절감할 수 있는 등의 여러 가지 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 예시도.
도 2는 본 발명의 반응조 물의 청정상태를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 반응조 물의 혼탁상태를 나타낸 예시도
도 4는 본 발명의 반응조 물의 정화된 상태를 나타낸 예시도
도 2는 본 발명의 반응조 물의 청정상태를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 반응조 물의 혼탁상태를 나타낸 예시도
도 4는 본 발명의 반응조 물의 정화된 상태를 나타낸 예시도
본 발명의 시스템을 첨부도면에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1에 표시된 바와 같이, 반응조에 공급된 물과 공기로부터 아크방전에 의해 산화질소스팀을 생성하는, 생성부(100): 상기 생성부와 연관되어 상기 반응조에서 생성된 산화질소스팀을 고순도로 정제하는, 정제부(200); 상기 정제부와 연관되어 상기 정제부에 의해 정제된 산화질소스팀을 액상의 산화질소수로 응축하는 응축부(300): 상기 생성부와 관련하여 상기 반응조의 혼탁된 물을 정화처리하는, 정화부(200): 를 포함하여 구성된다.
상기 산화질소스팀을 생성하는 생성부(100)는, 산화질소를 생성하는 반응조(110)와, 상기 반응조(110)에 물을 일정한 수위로 공급 유지하는 수위조절기(121)를 가진 급수기(120)와, 상기 반응조(110)에 내장된 분사노즐(131)과 급기관(132)을 통하여 공기를 급기(給氣)하는 에어펌프(130)가 포함되어 있어, 상기 반응조(110)에 물과 공기가 계속 공급된다. 또한 상기 반응조(110)에는 스테인리스(stainless)봉(141)과 물에 티타늄Titanium)봉(142)이 접속구(143)에 의해 교체가능하게 직선 봉으로 결합된 복수의 전극봉(140)이, AC 220v의 전원에는 2개, 380v의 전원에는 3개, 460v의 전원에는 4개씩 일정한 간격을 두고 나란히 배치된다, 도1에는 AC 220v 전원에 2개의 전극봉(140)이 표시되어 있다,
상기 각 전극봉(140)의 단자(144)에 연결된 전원 도선(L1)(L2)을 통하여 AC 220v의 전원을 공급하면 상기 반응조(110)의 물(w)에는 0.1~1중량%의 전해질물질(NaCl)이 첨가되어 있어, 초기에 용이하게 아크방전이 일어난다. 따라서 상기 전극봉(140)의 아크방전의 초고열(약 1000℃ 이상)과 방전광의 고열에 의해 상기 반응조(110)의 물(w)과 공기(air)의 분자가 분해되고 결합되는 반응에 의해 산화질소스팀이 생성된다.
상기 반응조(110)에서 생성된 산화질소스팀은 상기 정제부(200)에 의해 정제된다.
상기 정제부(200)는, 상기 생성부(100)의 반응조(110)와 도관(D1)으로 연관된 일정공간의 정제실(210)이 구비되고 상기 정제실(210)에 산화질소스팀에 포함되는 불순물을 흡착 제거하는 흡착여과제(220)가 다단으로 구비되어 있다. 따라서 상기 산화질소 생성부(100)의 상기 반응조(110)에서 생성된 산화질소스팀은 기체상태로 유출부(151)의 도관(d1)을 통하여 상기 정제부(200)의 정제실(210)로 유입되고 상기 정제실(210)을 통과하는 과정에서 흡착여과제(220)에 의해 상기 산화질소이외의 다른 물질과 성분, 미립자 등은 모두 흡착 제거 되어 초고순도의 산화질소스팀으로 정제된다.
상기 정제된 산화질소스팀의 일부는 상기 정제실(210)에서 도관(d2)(d3)을 통하여 외부로 제공되고, 또한 일부 산화질소스팀은 상기 도관(d3)에서 분기된 도관(d4)을 통하여 응축부(300)로 유입되어 액상으로 응축된다.
상기 응축부(300)는, 도관(d5)(d6)로 연관된 수냉각기(310)와 공냉각기(320)의 겸용으로 되어 있어 어느 하나의 냉각기(310),(320)를 선택적으로 이용하여 상기 정제된 산화질소스팀을 액상으로 응축할 수 있다.
상기 응축부(300)에서 응축된 산화질소수(rq)는 도관(d7)을 통하여 일정한 공간용적을 가진 저장 탱크(500)에 저장된다, 상기 탱크(500)에 저정된 산화질소수는 도관(d8)을 통하여 용기에 담아 출하된다.
상기 산화질소 생성부(100)에서 장시간 계속적으로 산화질소스팀을 생성하는 동안 상기 산화질소 생성부(100)의 상기 반응조(110)의 물은 상기 정화부(400)에 의해 정화처리 된다.
상기 정화부(400)는, 상기 반응조(110)의 배수(排水)부(150)에 연관된 배수관(p1)(p2)중 하나의 배수관(p2)에 연관된 전자밸브(410)와, 상기 전극봉(140)의 방전전원 도선(L1)(L2)을 통하여 지정된 전류(電流) 값을 감지하는 센서(420)와, 상기 센서(420)의 감지신호에 의해 상기 전자밸브(410)를 제어하는 전자제어기(430)가 포함하여 구성되고 상기 전자 제어기(430)에는 감지할 전류 값을 지정하는 L단 버튼(BL)과 H단 버튼(BH)이 구비되어 있다. 상기 두 버튼이 지정하는 감지할 전류 값의 차등(差等)은 약 1mA로 설정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도2에 도시된 바와 같이. 상기 정화부(400)의 전자제어기(430)에 구비된 어느 하나의 버튼(BL)/(BH)에 의해 감지할 전류 값을 설정하고 상기 산화질소 생성부(100)를 가동하여 산화질소스팀을 생성한다, 이때 상기 반응조(110)의 물(w)은 급수된 정수 그대로이고 아직 혼탁 되어 있지 않다.
도3에 도시된 바와 같이, 상기 산화질소 생성부(100)의 가동 시간이 경과됨에 따라, 상기 반응조(110)의 물은 잔류(殘溜)된 불순물의 누적에 의해 점차적으로 혼탁 된다. 외부에서 상기 반응조(110)의 내부 상태를 직접 관찰하기 어려우나, 상기 반응조(110) 물이 정화할 수준으로 혼탁 되면, 상기 센서(420)에 의해 미리 설정된 방전전원의 전류 값이 감지된다.
상기 센서(420)의 감지신호에 따라 상기 전자제어기(430)가 상기 전자밸브(410)를 개방 제어하여 상기 반응조(110)의 혼탁 된 물이 상기 전자밸브(410)를 통하여 배수되는 동시에, 상기 반응조(110) 물의 수위가 하강됨에 따라 상기 급수기(120)에 의해 정수가 동시적으로 급수되어, 상기 반응조(110)의 물은 일정한 수위를 유지하면서 정화처리 된다.
따라서 상기 산화질소 생성부(100)의 가동을 중단함이 없이 상기 반응조(110) 물의 정화처리가 가능하다.
도4에 도시된 바와 같이, 상기 반응조(110) 물이 정화됨에 따라 상기 센서(420)에 의해 감지되었던 전류 값이 소거(消去)됨으로 상기 전자제어기(430)의 전자지시에 따라 상기 전자밸브(410)는 지수(止水)되고 상기 반응조(110) 물의 정화처리는 종료 된다.
이와 같이, 상기 반응조(110)의 물이 정화부(400)에 의해 자동으로 정화처리 되기 때문에 상기 반응조(110)의 물은 항상 청정유지 되므로 청정 환경에서 초고순도의 산화질소수를 보다 능률적이고 경제적으로 저렴하게 생성할 수 있다.
100 : 생성부 110 : 반응조
120 : 급수기 121 : 수조절기
130 : 에어펌프 131 : 분사노즐
132 : 급기관 140 : 전극봉
141 : 스테인레스봉 142 : 티타늄봉
143 : 접속구 144 : 단자
150 : 배수부 151 : 유출부
200 : 정제부 210 : 정제실
220 : 흡착여과제 300 : 응축부
310 : 수냉각기 320 : 공냉각기
400 : 정화부 410 : 전자밸브
420 : 센서 430 : 전자제어기
500 : 저장탱크 BL BH : 버튼
d : 도관 P ; 배수 파이프
120 : 급수기 121 : 수조절기
130 : 에어펌프 131 : 분사노즐
132 : 급기관 140 : 전극봉
141 : 스테인레스봉 142 : 티타늄봉
143 : 접속구 144 : 단자
150 : 배수부 151 : 유출부
200 : 정제부 210 : 정제실
220 : 흡착여과제 300 : 응축부
310 : 수냉각기 320 : 공냉각기
400 : 정화부 410 : 전자밸브
420 : 센서 430 : 전자제어기
500 : 저장탱크 BL BH : 버튼
d : 도관 P ; 배수 파이프
Claims (10)
- 반응조에 공급된 물과 공기로부터 아크방전에 의해 산화질소스팀을 생성하는 생성부;
상기 생성부와 연관되어 상기 생성부에서 생성된 산화질소스팀을 흡착여과제에 의해 높은 순도로 정제하는 정제부;
상기 정제부와 연관되어 정제부에서 정제된 상기 산화질소스팀을 수냉각기와 공냉각기에 의해 액상의 산화질소수로 응축하는 응축부; 및
상기 생성부와 관련하여 반응조의 물이 혼탁되면 설정된 전원 전류 값을 감지하는 센서의 감지신호에 따라 자동으로 정화처리 되는 정화부;를 포함하고,
상기 응축부는 수냉각기와 공냉각기가 선택적으로 적용 가능한 것을 특징으로 하는 반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템. - 제1항에 있어서,
반응조에 구비된 아크방전용 전극봉은 스테인레스 봉과 티타늄 봉이 접속구에 의해 교체가능하게 직선 봉으로 결합하여 된, 반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템. - 제1항에 있어서,
아크방전용 전극봉은 전원 AC 220v에는 2개, 380v에는 3개, 460v 에는 4개씩 반응조에 구비되는, 반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소함유수의 생성시스템. - 제1항에 있어서,
산화질소 생성부의 반응조는 수위조절기를 가진 급수기와, 공기를 급기 하는 에어펌프가 구비 된, 반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템. - 제1항에 있어서,
정제부는, 산화질소스팀을 생성하는 반응조와 연관된 정제실에 순도 높은 산화질소스팀으로 정제하는, 흡착여과제가 다단으로 적층된, 반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
정화부는, 반응조 물의 정화에 상응하게 설정된 방전전원의 전류 값을 감지하는 센서와, 반응조의 배수를 제어하는 전자밸브와, 상기 센서의 감지신호에 의해 상기 전자밸브를 제어하여 반응조의 물을 정화하는 전자제어기를 포함하여 된, 반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템. - 제7항에 있어서
정화부에 의해 반응조 물의 정화 시에 혼탁 된 물과 정수(淨水)가 동시적으로 교체되어 정화(purify)처리되는, 반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템. - 제7항에 있어서
정화부의 전자제어기는 감지할 전원의 전류 값을 설정하는 버튼이 구비된, 반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템. - 제9항에 있어서,
전자제어기에 구비된 버튼은 감지할 전원의 전류 값을 차등(差等)을 두고 설정되는 L단 버튼과 H단 버튼이 구비된, 반응조 물의 자동 정화수단을 포함하는 산화질소수의 생성시스템.
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