KR20000063475A - 오존수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오존을 물에 용해시킨 오존수가 나오는 기계로써, 오존용해 장치의 크기를 줄이고 용존 오존 농도를 높이되, 별도의 동력을 사용하지 않고 간단한 방법으로 0.2 ∼ 9.7ppm의 오존수를 만드는 장치이다.

Description

오존수기 {Ozonized Water Generator}

오존은 산화력이 염소에 비하여 7배나 높고 살균력이 우수할 뿐만 아니라 BOD, COD, 페놀, 색소 등의 유기물 제거 효과가 높으므로 상수도 등에 많이 사용되고 있으나, 물에 대한 용해도가 극히 낮은 난용성기체이므로 용해도를 높이기 위하여 여러형태의 복잡한 오존 용해 장치가 사용되 있다. 일반적으로 사용되는 장치는 도 1과 같이 물이 저장된 접촉조(14)에 오존 산기석(11)을 넣고 산기석(11) 속으로 오존을 주입하여 오존을 물 속으로 산기 시킴으로써 오존을 물에 용해시키는 방법을 쓰고 있다.

이러한 방법은 수백내지 수천리터의 용해 탱크가 필요하고, 접촉조의 높이가 수미터로 높아져야 하므로 설치 비용이 많이 투자되어야 하고, 설치 장소가 넓어야하는 단점이 있으며, 별도로 물탱크의 액위를 조절해야하는 등의 불편이 있다. 무엇보다도 발생되는 오존을 1∼30% 밖에 물에 녹이지 못함으로써, 오존이용 효율이 극히 낮고, 오존수 제조장치의 크기가 커지며, 별도의 동력이 소요되는 단점이 있다. 이에 대한 대책으로 도 2 와 같이 원수 주입라인(15)에 분지관(16)을 설치하고 분지관에 가압펌프(17)를 설치하여 인젝터 혹은 스테틱 믹서(Static mixer)를 설치하여 오존을 용해시키는 방법을 쓰고 있으나, 펌프의 수압 조정이 힘들고 가압펌프(17) 고장시 오존 용해 시스템 전체가 고장이 발생하는 문제점이 있으며, 설치비와 설치공간이 많이 들고 운전비가 비싼 문제를 안고 있다.

탱크와 산기석을 이용하여 오존을 물에 용해시키거나, 가압펌프를 사용하여 오존을 물에 용해시키는 상기 방법의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 오존을 효율적으로 물에 용해시켜서 고농도의 오존수를 즉시 얻을 수 있으며, 비용이 수십 만원대로 저렴하고, 별도의 동력비가 들지 않으며, 고장이 없는 오존 용해장치로써, 사용자가 배관 혹은 수도관에 연결만하면 즉시 오존수를 얻을 수 있는 오존수 제조 기계인 오존수기를 제공함을 목적으로 한다.

도 1, 2는 기존의 오존 용해 장치

도 3, 4는 본 발명의 오존수기

도 5는 본 발명의 벤추리 인젝터 구조

도 6,7은 본 발명에 의한 오존수기에서 생산되는 오존수의 용존오존농도

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 개폐밸브 2, 5 ∼ 9 : 유로

3 : 벤추리 인젝터 4 : 용기

10 : 오존 주입관 11 : 산기석

12 : 기포 13 : 물

14 : 접촉조 15 : 원수 주입 라인

16 : 분지관 17 : 가압펌프

A1 : 물 유입구의 단면적 A2 : 오존 유입구의 단면적

Q1 : A1에서의 유량 Q2 : A2에서의 유량

오존 용해효율을 높이기 위하여 오존을 지름 12내지 70미크론의 기체로 미세하게 쪼개어서 물 속에 주입함으로써 용존 효율을 65 내지 92%로 높이고 오존이 용해된 오존수 중의 오존농도가 물의 유량에 따라서 0.2 ∼7.8 ppm인 오존수 제조장치로써 도 3에 나타낸 바와 같이, 물이 유입되는 유로 (2)와 그 유로 (2)에서 분지되는 유로(7)에 오존주입 벤추리 인젝터(Venturi - injector) (3)과, 유로를 개폐하는 밸브(1)로 구성되어, 유로 개폐밸브(1)를 열어주면 유로(2) 입구에서 0.3∼4.2kg/㎠의 압력을 가진 물의 일부가 벤츄리 인젝터(3) 입구(7)로 흐른다. 오존은 벤추리 인젝터(3)의 오존 주입 유로(8)로 유입되어 미세한 기체로 쪼개지면서 유로 9 방향으로 흐르면서 용해되어 고농도 오존수가 되고, 이 오존수는 오존수 수수용기(4)로 유입되는 구조이다. 개폐밸브(1)을 열어주면 유로(7)의 단면적과 벤추리 인젝터(3)의 내부 단면적에 따라 70 ∼ 80%는 5의 방향으로 흐르고, 20∼30%의 물은 분지되는 유로 7 방향으로 흐른다.

분지된 유로 7로 흐르는 20∼30%의 물은 벤추리 인젝터(3)을 지나면서 벤추리 인젝터(3)의 출구에 도달하는 동안, 도 5에 나타낸 벤추리 인젝터의 기하학적 구조로 인하여 벤추리 인젝터 출구 유로(9) 보다 입구 유로(7) 지점이 항상 35∼290% 높은 압력을 유지하며, 이 압력차로 인해, 오존 주입 유로(8)에서 오존이 주입되면서 직경 12∼70 미크론의 미세 기포로 깨어져서 오존이 용해된 오존수가 출구 유로(9)방향으로 흐른다.

직경이 12내지 70 미크론의 지름이 작은 오존 기포는 기포 1 세제곱 센티미터당의 표면적이 1,490 내지 4,980 제곱센티미터의 표면적을 가지므로 직경 1 내지 5 밀리미터의 오존기포에 비하면 접촉 면적이 200∼174,000배 커지므로 오존의 용해도가 7배 내지 52배 높아져서 난용성기체인 오존의 용해도는 0.2∼7.8ppm으로 높아진다.

오존수기의 구조를 더욱 단순화 하기 위하여 도 4처럼 유로(2)상에 도 5의 기하학적인 구조를 가진 벤추리 엔젝터(3)를 설치하여 오존을 물속에 용해시키는 오존수 제조장치를 만드는 경우에도 오존 용해도가 0.3 내지 9.7ppm으로 높아진다.

물 차단밸브(1)을 열면 유로(7)에서 물은 0.3∼4.2g/㎠의 압력으로 오리피스를 거쳐서 유로 9의 방향으로 흐르면서 베르누이 원리에 의하여 오존 주입 유로(8)에서 오존이 유입되어 직경 12내지 70 미크론으로 갈라지면서 1 세제곱 센티미터의 표면적이 1,490∼4,980 제곱센티미터로 커지므로 오존용해도가 0.3 내지 9.7ppm으로 높아졌다.

이때 사용한 도3 및 도4의 벤추리 인젝터의 기하학적 구조는 도 5에서와 같이 벤추리 인젝터(3)의 물입구(7)의 단면적을 A1, 오존 주입구(8)의 단면적을 A2라고 할 때 A1/A2의 비율이 6∼68배인 구조가 벤추리 인젝터(3)의 물입구(7)에서의 수압 0.3 내지 4.2kg/㎠에서 오존 기포 크기가 12 내지 70 미크론을 형성하여 고농도의 오존수를 얻을 수 있었다. 한편, 인젝터의 재질은 오존의 강력한 산화력 때문에 황동, 주철, 나일론 등의 재질은 쉽게 부식되어 장치의 정밀성을 얻을 수 없었으나, 스테인레스, PVC, PVDF 및 PTFE 등의 재질로 만든 인젝터는 5년 이상 정밀도를 유지할 수 있었다.

[ 실시예 1 ]

도 3과 같이 분지형 유로를 설치하여 분지관에 벤추리 인젝터(3)을 설치하고, 인젝터의 오존주입유로(8)에 오존을 주입하여 용해시키는 오존수기인 경우 유로(2) 입구에서 물의 유량과 오존 주입 유로(8)의 오존의 유량비에 따라서 용존 오존 농도가 도 6과 같이 0.2 ∼ 7.8ppm의 오존수가 생산되는 오존수기를 만들 수 있었다.

[ 실시예 2 ]

도 4와 같이 입구 유로(7)과 물 출구 유로(9) 사이에 벤추리 인젝터(3)을 설치하여 오존을 주입하여 용해시키는 오존수기인 경우, 생산된 오존수 중의 용존 오존 농도은 오존유량과 물 유량비에 따라서 도 7과 같이0.3 내지 9.7ppm인 오존수를 생산하는 오존수기를 만들 수 있었다.

본 발명에 의한 오존수 제조장치인 오존수기는 제작방법이 간단하고 비용이 수십만원으로 매우 적게 소요될 뿐만 아니라, 별도의 동력이 필요없이 수돗물만으로 고농도의 오존수를 연속으로 생산할 수 있다. 특히 장치 규모가 매우 소형이고 별도의 부대장치 없이 좁은 공간에서 설치할 수 있으므로 주방 등의 좁은 공간에서도 고농도의 오존수를 즉시 생산하여 살균, 농약제거 등의 목적으로 사용할 수 있다.

Claims (3)

1개 이상의 물 공급유로와 유로(2)의 전단에 개폐 밸브(1)가 있어서 물을 공급 혹은 차단하고, 유로(2)에 벤추리 인젝터(3)를 설치하여 벤유리 인젝터(3)의 오존주입 유로(8)에 오존을 주입하여 물 속에 오존을 용해시킴으로써 오존수를 제조하는 오존수기

청구항 1에 있어서 유로(2)에 분지관을 설치하여 분지관에 벤추리 인젝터(3)를 설치하여 벤추리 인젝터(3)의 오존 주입 유로(8)에 오존을 주입하여 물 속에 오존을 용해시킴으로써 오존수를 연속으로 제조하는 오존수기

청구항 1 또는 2항에 있어서 벤추리 인젝터(3)의 구조가 물 유입부의 단면적(A1)과 오존 유입부의 단면적(A2)비 A1/A2가 5내지 37배 이고, 그 재질로써 오존에 부식되지 않는 스테인레스, PVC, PVDF 및 PTFE 등의 재료로 만든 인젝터를 구성부품으로 하는 오존수기