KR200285236Y1 - 고효율 오존살균수 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 부하(오존방전튜브)에 인가되는 전압 및 주파수를 제어하여 안정된 오존(오존 발생 농도 및 발생량)을 발생시켜 오존가스배출호스를 통하여 가스상태로 사용할 수도 있고, 또한 발생된 오존가스를 베르누이 원리에 의해서 기계적으로 최적 설계된 벤츄리형 인젝타(injector)와 혼합펌프(mixing pump)를 이용하여 고효율 오존수를 만들어 오존수배출호스를 통하여 공급이 가능토록 설계된 고효율 오존살균수 제조장치에 관한 것이다.

본 고안의 고효율 오존살균수 제조장치는 인젝타(injector), 플로우 스위치(flow switch), 오존방전튜브, 체크밸브(check valve), 고주파고전압변압기, 전력변환장치, 공기펌프(air pump), 혼합펌프(mixing pump), 각종 밸브와 호스등으로 구성되어, 오존 용존도는 필요 용도에 따라 0.02∼1.0 ppm범위에서 자유롭게 가변시킬 수 있다.

Description

고효율 오존살균수 제조장치 {Ozonized Water Manufacturing System with High Efficiency}

본 고안은 고효율 오존살균수 제조장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 고안은 오존방전튜브 부하전원의 전압 및 주파수를 제어하여 안정된 오존(오존 농도 및 발생량)을 발생시킨 후 이 오존가스를 그대로 사용할 수도 있고, 또한 이 오존가스를 베르누이 원리에 의해서 기계적으로 최적 설계된 벤츄리형 인젝타에서 수돗물과 오존을 혼합하여 오존 살균수를 공급할 수 있는 고효율 오존살균수 제조장치에 관한 것이다.

오존은 불안정한 기체로서 화학적으로 매우 활성이 높아 공기나 물 속의 박테리아나 바이러스, 곰팡이균, 악취를 내는 각종 유해가스 및 인체에 해로운 유기물질(솔벤트류, 농약, 중금속 성분 등)등과 화학 반응을 일으켜 산화시킨다. 이러한 성질을 이용하여 공기나 물을 깨끗하고 살균된 상태로 만들게 된다.

대장균의 경우 오존은 염소보다 삼천 배나 빠른 살균속도를 가지고 있으며,수중에서도 종래의 염소보다 25배의 바이러스 살균력을 보유하면서도 잔류성이 없어 오존에 의한 수처리가 권장되고 있다.

종래의 오존수 제조방식은 도1에 도시된 바와 같이 발생된 오존가스를 직접 물속에 투입하는 산기 방식이었는 바, 난용성 기체인 오존의 대부분이 대기 중으로 배기되어 오존용존 효율이 떨어질 뿐 아니라, 대기 중으로 방출된 오존은 호흡곤란, 두통 등을 유발하는 등 인체에 유해한 영향을 끼친다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 공개실용신안공보에 게재된 고안인 '오존수 제조장치'(공개번호 실1998-026575) 또는 등록실용신안공보에 게재된 고안인 '오존수 생성장치'(등록번호 20-0192903) 등이 있었다.

상기 '오존수 제조장치'는 도2에 도시된 바와 같이 외부 공기를 유입시키는 공기펌프와, 유입된 공기를 세라믹 연면 방전체를 통과시켜 오존을 발생시키는 오존 발생기와, 인입호스로 유입된 물에 오존을 함입시켜 배출호스로 배출시키는 인젝타를 구비시킴으로써 오존처리 효율을 개선시킨 것이며, 상기 '오존수 생성장치'는 상기 '오존수 제조장치'를 개량한 것으로서 상기 '오존수 제조장치'의 구성요소들을 최적의 위치에 배치하고, 오존수 혼합기를 추가하여 좀 더 안정적으로 오존수를 제조하는 장치를 제공한 것이었다.

그러나 상기한 '오존수 제조장치' 내지 '오존수 생성장치'는 오존처리 효율은 향상시켰지만 상기 장치에 사용되는 소형 오존발생기의 오존 발생 특성이 가스원료의 투입량에 따라 민감하게 반응한다. 이런 장치들은 일본, 프랑스 등의 제품을 모방하여 설계된 것으로 오존방전관에 투입되는 공기는 대기압 이상으로써 공기펌프(air pump)에 의하여 강제 투입되는 방식으로 오존발생 성능이 투입공기량에 크게 좌우되어 오존발생특성이 매우 불안하다. 따라서 물에 용해되는 오존의 용존도가 불안정하고, 대기 중으로 유출되는 배오존 가스량을 규제치(0.1ppm)이하로 억제치 못하는 등 심각한 문제점이 야기되고 있다.

본 고안은 상기한 문제점들을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 오존방전튜브(90)의 부하전원(전압 및 주파수)을 제어하여 안정된 오존(오존 농도 및 발생량)을 발생시킨다. 이때 오존은 가스형태와 오존수형태로 선택적으로 사용할 수 있으며, 안정된 특성을 가진 오존가스를 베르누이 원리에 의해서 기계적으로 최적 설계된 벤츄리형 인젝타(80)에서 물과 혼합시켜 안정된 특성을 가진 오존수를 생성시킨다. 또한 인젝타(80)에서 만들어진 오존수를 혼합펌프 (60)를 이용하여 반복적으로 물과 오존을 혼합시킴으로써 오존 처리효율을 극대화하여 안정되고 고용존도의 특성을 가진 오존수를 생성시키는데 그 목적이 있다.

도1은 종래 산기 방식의 오존수 제조방법을 나타내는 개략도이다.

도2는 종래 오존수 제조장치의 개략도이다.

도3은 본 고안의 고효율 오존살균수 제조장치의 개략도이다.

도4는 본 고안의 원수유입호스, 오존수배출호스, 오존방전튜브, 플로우스위치, 체크밸브, 인젝타 및 혼합펌프의 개략도이다.

도5는 본 고안의 오존방전튜브의 개략도이다.

도6은 본 고안의 체크밸브의 단면도이다.

도7은 본 고안의 분배밸브의 개략도이다.

도8는 본 고안의 실시상태 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 원수유입호스 20 : 공기유입호스

30 : 오존가스배출호스 40 : 오존수배출호스

50 : 공기펌프 60 : 혼합펌프

70 : 체크밸브 72 : 오존가스배출밸브

80 : 인젝타 90 : 오존방전튜브

91 : 내부도체 92 : 외부도체

93 : 절연체 100 : 플로우스위치

110 : 분배밸브 111 : 선택레바

120 : 전력변환장치 121 : 용존도조절터치버튼

122 : 가스전용터치버튼 130 : 고주파고전압전원장치

본 고안은 상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로서 오존방전튜브의 부하전원의 전압 및 주파수를 제어한다. 이 부하전원 제어장치는 오존 방전튜브의 인가전압 및 주파수를 가변시킨다. 오존 발생부의 부하전류는 오존방전튜브의 온도,유입 공기의 양 및 습도 변동 등에 따라 가변적이므로 필요한 부하전압 및 주파수를 제어함으로써 원하는 오존을 발생시킬 수 있다.

이하 첨부한 도면에 의하여 본 고안의 구체적 실시 예를 상세히 설명한다.

도3은 본 고안의 구체적 실시 예에 따른 고효율 오존살균수 제조장치의 개략도이다.

도시된 바와 같이 본 고안의 고효율 오존살균수 제조장치는 크게 원수유입호스(10),공기유입호스(20),오존가스배출밸브(72),플로우스위치(100),오존방전튜브 (90), 체크밸브(70), 인젝타(80), 공기펌프(50), 혼합펌프 (60), 전력변환장치 (120), 고주파고전압전원장치(130), 오존가스배출호스 (30) 및 오존수배출호스(40)로 구성된다.

이와 같은 본 고안의 고효율 오존살균수 제조장치의 각 구성요소를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

상기 원수유입호스(10)는 오존수 처리를 위한 수돗물이 유입되는 관으로서, 수도꼭지와 같은 원수 공급장치에 연결된다.

상기 원수유입호스(10)에는 도4의 플로우스위치 (100)가 설치된다.

상기 플로우스위치(100)는 물의 흐름을 감지하여 본 고안의 고효율 오존살균수 제조장치의 전원을 ON/OFF 시키는 장치로서, 상기 플로우스위치(100) 내부에는 물의 흐름에 의하여 움직이는 봉형의 막대자석이 있고, 상기 플로우스위치(100) 외부에는 리드 스위치(reed switch)가 구비되어 있다. 상기 원수유입호스(10)를 통해 물이 유입되어 상기 플로우스위치(100) 내부에 있는 막대자석에 일정 압력 이상의 물이 흐르면 막대자석이 이동하여 상기 리드 스위치를 폐로(ON)시켜 상기 전력변환장치(120)에 전원이 인가되게 한다.

상기 전력변환장치(120)는 상기 플로우스위치(100)에 일정 압력이상의 물이 흘러 내부에 있는 막대자석에 일정 압력 이상의 물이 흐르면 막대자석이 이동하여, 상기 리드 스위치가 폐로(ON)되어 전원이 인가되는 장치이다. 상기 전력변환장치(120)는 제어기를 구비하며, 상기 제어기는 오존방전튜브(90)의 방전전류를 지속적으로 검출하여 오존방전튜브(90)의 인가전압 및 주파수를 가변시킨다. 상기 오존방전튜브(90)의 부하전류는 오존방전튜브(90) 내부의 온도, 유입 공기의 양 및 습도의 변동 등에 따라 가변적이므로 부하전류를 제어하여 인가전압 및 주파수를 가변시킴으로써 원하는 오존특성(농도 및 발생량)을 얻을 수 있다. 본 고안의 전력변환장치(120)는 전원장치의 출력주파수 및 전압을 제어하여 오존방전튜브(90)의 내부도체(91)와 외부도체(92)간에 발생하는 무성 코로나방전에 의하여 오존을 발생시키게 된다.

한편 상기 전력변환장치(120)는 케이스 외부에 용존도조절터치버튼(121)이 취부되어 있으며, 상기 용존도조절터치버튼(121)은 상기 고주파고전압전원장치 (130)의 전압을 조정하여, 오존방전튜브(90)의 내부도체(91)와 외부도체(92)간에 인가되는 전압을 조절함으로써 원하는 오존가스를 발생시켜, 오존 용존도를 용도에 따라 0.02∼1.0 ppm의 범위에서 자유롭게 조절되게 한다. 또한 상기 전력변환장치(120)는 플로우스위치(100)가 작동되지 않을 경우에도 전원을 인가할 수 있는 수동전기인가회로를 포함하고 있다.

상기 고주파고전압전원장치(130)는 상기 전력변환장치(120)에 의하여 제어되어 상기 오존방전튜브(90)에 전원을 인가하는 장치로서, 본 고안에서는 수십kHz의고주파와 (수∼수십)kV의 고전압이 상기 오존방전튜브(90)의 내부도체(91)와 외부도체(92)간에 인가되어 오존을 발생시키게 한다.

한편 상기 오존방전튜브(90)에서 발생하는 오존을 가스형태로 사용할 경우에는 상기 플로우스위치(100)가 작동하지 않게 되므로 상기 전력변환장치(120)에 포함된 가스전용터치버튼(122)을 사용하여 상기 전력변환장치(120)에 전원을 인가한다.

상기 오존방전튜브(90)는 도5에 도시된 바와 같이 동축 원통형으로서 내부도체(91), 외부도체(92) 및 절연체(93)로 구성되며, 상기 오존방전튜브의 한쪽 끝에는 공기유입호스(20)가 연결되고 다른 한쪽 끝에는 체크밸브(70), 오존가스배출밸브(72) 및 오존가스배출호스(30)가 연결된다.

상기 내부도체(91)는 강한 산화력을 가진 오존에 내구성을 유지하기 위하여 스테인레스 재질의 봉 도체와 이를 둘러싼 helical coil의 일체형이 사용되며, 내부도체(91)와 외부도체(92)간의 절연체(93)는 파이렉스 유리가 사용된다. 상기 절연체(93)의 표면에는 외부도체(92)로 구리(Cu)테이프가 부착된다.

상기 고주파고전압전원장치(130)에 의하여 고주파 및 고전압이 상기 오존방전튜브(90)에 인가되면 무성 코로나 방전이 일어나고, 상기 공기유입호스(20)로 유입된 공기가 상기 오존방전튜브(90)를 통과하면 산소 분자(O2)가 2개의 산소 원자(O)로 분해되고, 불안정한 산소 원자는 산소 분자(O2)와 반응하여 오존(O3)이 발생되게 된다.

한편 상기 공기유입호스(20)에 연결된 상기 공기펌프(50)는 상기 오존방전튜브(90)에서 만들어진 오존을 상기 오존가스배출호스(30)로 가스형태로 배출시키는 데 사용되며, 이때 상기 오존가스배출밸브(72)는 ON상태가 된다.

상기 체크밸브(70)는 상기 오존방전튜브(90)와 상기 인젝터(80) 사이에 위치하여, 상기 원수유입호스(10)에서 유입된 수돗물이 상기 오존방전튜브(90)로 역류하지 못하도록 한다. 도6에는 체크밸브(70)의 단면을 나타내는 상세도가 표시되어 있다.

상기 인젝터(80)는 도6에 도시된 바와 같이 입구와 출구의 관경은 같고 중간이 좁은 벤츄리 관으로 이루어지며, 입구는 상기 원수유입호스(10)와 연결되고 중간 부분은 상기 체크밸브(70)와 연결되며, 출구는 상기 오존수배출호스(40) 및 상기 혼합펌프(60)와 연결된다.

상기 인젝터(80)의 입구로 물이 유입되어 흐르게 되면 베르누이의 정리에 의하여 관경이 좁은 중간 부분에서는 유속이 빨라지고 관경이 넓은 입구와 출구에는 유속이 느리기 때문에 이 유속의 차이만큼 압력차가 발생하여 중간부분의 내부압력이 감소한다. 따라서 상기 오존방전튜브(90)에서 생성된 오존가스는 상기 압력차에 의하여 상기 인젝터(80)로 유입되어 자연적으로 입구로 유입된 물에 함입되게 된다. 이때 물의 유입량이 많으면 상기 인젝터(80)내의 내부 압력차가 커지므로 오존가스 유입량이 증가하고 물의 유입량이 적으면 내부 압력차가 적어지므로 오존가스의 유입량도 감소하게 된다.

상기 오존수배출호스(40)는 상기 인젝터(80)의 출구에 연결되어 상기 인젝터 (80)에서 생성된 오존수를 배출하게 된다. 또한 상기 혼합펌프(60)는 1차적으로 인젝타(80)에서 물에 함입된 오존이 2차적으로 물속에 용존되도록 하여 오존처리효율 99% 이상의 고용존도의 오존수를 생성시킬 경우에 이용된다.

도8은 본 고안의 바람직한 실시상태를 나타내는 것으로서 본 고안의 고효율 오존살균수 제조장치는 도시된 바와 같이 케이스의 내부에 장착하고, 주방 씽크대나 목욕 샤워실에 부착하여 사용할 수 있다. 이 때 수도꼭지에 상기 장치의 원수 유입호스(10) 및 오존수배출호스(40)를 연결함에 있어 도7에 도시된 분배밸브(110)를 이용함이 바람직하다.

상기 분배밸브(110)는 수도꼭지에 설치되어 수돗물 원수와 오존수를 선택할 수 있게 하는 장치로서, 오존수를 원하는 경우에는 상기 원수유입호스(10)로 수돗물 원수를 유입시켜 본 고안의 고효율 오존살균수 제조장치에 의하여 오존수를 공급하고, 그냥 수돗물 원수를 원하는 경우에는 상기 원수유입호스(10)로 수돗물 유입을 차단하도록 한다. 상기 수돗물 원수 또는 오존수는 상기 분배밸브(110)에 부착된 선택레버(111)에 의하여 선택적으로 사용된다.

본 고안의 실시 예에 따른 고효율 오존살균수 제조장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 사용자의 선택에 따라 오존수 또는 수돗물을 선택할 수 있고, 오존수를 선택한 경우에는 상기 원수유입호스(10)로 물이 유입된다.

유입된 물이 상기 플로우스위치(100)를 통과하게 되면 상기 플로우스위치 (100)가 물의 흐름을 감지하여 상기 리드 스위치가 폐로(ON)되어 상기 전력변환장치(120)에 전원을 인가하게 된다.

상기 전력변환장치(120)에 전원이 인가되면 상기 전력변환장치(120)는 상기 고주파고전압전원장치(130)를 제어하여 오존방전튜브(90)에서 일정한 오존특성(농도 및 발생량)이 발생하도록 한다.

한편 상기 전력변환장치(120)는 케이스 외부에 용존도조절터치버튼(121)이 취부되어 있으며, 상기 용존도조절터치버튼(121)은 상기 고주파고전압전원 장치(130)의 전압을 조정하여, 오존방전튜브(90)의 내부도체(91)와 외부도체(92)간에 인가되는 전압을 조절함으로써 원하는 오존가스를 발생시키며 필요에 따라 오존 용존도를 0.02∼1.0 ppm의 범위에서 자유롭게 조절되게 한다.

상기 고주파고전압전원장치(130)는 상기 전력변환장치(120)에 의하여 제어되어 상기 오존방전튜브(90)에 수십kHz의 고주파와 (수∼수십)kV의 고전압이 인가되어 오존을 발생시키게 한다.

상기 오존방전튜브(90)는 상기 고주파고전압전원장치(130)에서 인가된 고주파, 고전압에 의하여 상기 오존방전튜브(90) 내에 유입된 공기를 방전시켜 오존가스를 생성시키는데 사용된다.

한편 상기 공기유입호스(20)에 연결된 상기 공기펌프(50)는 상기 오존방전튜브(90)에서 만들어진 오존을 상기 오존가스배출호스(30)로 가스형태로 배출시키는 데 사용된다. 상기 공기펌프(50)는 케이스의 내부취부형 또는 외부취부형으로 선택적으로 사용할 수 있다.

한편 상기 원수유입호스(10)로 유입된 물은 상기 플로우스위치(100)를 거쳐 상기 인젝터(80)로 유입되는데 상기 인젝터(80)는 벤츄리관으로 이루어져 베르누이정리에 의하여 물의 유속변화에 따른 인젝타(80)의 출구부, 입구부 및 중간부분의 압력차에 의하여 상기 오존방전튜브(90)에서 생성된 오존가스가 상기 인젝터(80)로 유입된다. 이 오존가스를 베르누이 원리에 의해서 기계적으로 최적 설계된 벤츄리형 인젝타(80)에서 1차적으로 물속에 함입시켜 오존수가 생성된다. 또한 상기 혼합펌프(60)에 의해서 2차적으로 물과 오존을 혼합시킴으로써 오존처리효율 99% 이상의 고용존도의 오존살균수가 제조된다. 이렇게 제조된 오존살균수는 상기 오존수배출호스(40)를 통해 배출된다.

본 고안은 상기 오존가스배출호스(30)에 연결되는 상기 오존가스배출밸브 (72)의 작용으로 오존가스와 오존수의 배출을 선택할 수 있다.

상기 오존가스배출밸브(72)를 개방(ON상태)하여 오존가스만 배출시킬 수 있으며, 상기 오존가스배출밸브(72)를 차단(OFF상태)하여 오존수만을 배출시킬 수 있다.

본 고안의 고효율 오존살균수 제조장치는 오존방전튜브(90)의 전압 및 주파수를 제어하여 오존발생 특성(농도 및 발생량)이 안정되게 하고, 이 오존이 베르누이 원리에 의해서 기계적으로 최적 설계된 벤츄리형 인젝타(80)에서 물과 혼합시킴으로써 오존처리 효율이 99%이상인 고용존도의 오존수를 제조하게 된다.

상기 젼력변환장치(120)의 케이스 외부에는 용존도조절터치버튼(121)이 취부되어 있으며, 상기 용존도조절터치버튼(121)은 상기 고주파고전압전원장치(130)의 전압을 조정하여, 상기 오존방전튜브(90)의 내부도체(91)와 외부도체(92)간에 인가되는 전압을 조절함으로써 원하는 오존가스를 발생시키며 필요에 따라 오존 용존도를 0.02∼1.0 ppm의 범위에서 자유롭게 조절되게 할 수 있다.

또한 상기 오존방전튜브(90)의 공기유입호스(20)에 연결된 상기 공기펌프 (50)는 상기 오존방전튜브(90)에서 만들어진 오존을 상기 오존가스배출호스(30)로 가스형태로 배출하여 오존가스가 필요한 부분에 사용하며 상기 오존가스배출호스 (30)에 연결되는 상기 오존가스배출밸브(72)의 작용으로 오존가스와 오존수의 배출을 선택할 수 있다. 한편 상기 오존방전튜브(90)에서 발생하는 오존을 가스형태로 사용할 경우에는 상기 플로우스위치(100)가 작동하지 않게 되므로 상기 전력변환장치(120)에 포함된 가스전용터치버튼(122)을 사용하여 상기 전력변환장치(120)에 전원을 인가한다.

한편 수도꼭지에 상기 분배밸브(110)를 설치함으로써 필요에 따라 수돗물 원수와 오존수를 선택하여 사용할 수 있다.

Claims (3)

1. 오존수 처리를 위한 물이 유입되는 원수유입호스;

   상기 원수유입호스와 연결되어 일정 압력이상의 물이 흐르면 이를 감지하여 후술하는 전력변환장치에 전원을 인가하는 플로우스위치;

   상기 플로우스위치에 의해 전원이 인가되어 부하의 전압 및 주파수를 제어하는 전력변환장치;

   상기 전력변환장치에 의하여 제어되며, 후술하는 오존방전튜브에 고주파, 고전압을 인가하는 고주파고전압전원장치;

   상기 고주파고전압전원장치에 의하여 인가된 고주파, 고전압으로 공기를 무성 방전시켜 오존가스를 발생시키는 오존방전튜브;

   상기 오존방전튜브에 연결되어 오존가스 처리를 위한 공기가 유입되는 공기유입호스;

   상기 공기유입호스에 부착되어 상기 오존방전튜브에 외부공기를 흡입시키고 상기 오존방전튜브에서 발생한 오존가스를 가스형태로 배출시키는 공기펌프;

   상기 오존방전튜브에서 발생한 오존가스가 가스형태와 오존수형태로 선택되어 배출되도록 작용하는 오존가스배출밸브;

   상기 오존방전튜브에서 발생하는 오존을 가스형태로 사용할 경우에 상기 전력변환장치에 수동으로 전원을 인가하는 가스전용터치버튼;

   상기 오존가스배출밸브에 연결되어 오존가스를 배출하는 오존가스배출호스;

   상기 원수유입호스에 연결되어 상기 원수유입호스를 통하여 유입된 물을 상기 오존방전튜브에서 만들어진 오존가스와 혼합시키는 인젝타;

   상기 인젝타에 연결되어 상기 원수유입호스에서 유입된 수돗물 원수가 오존방전튜브로 유입되는 것을 방지하는 체크밸브;

   상기 인젝타에 연결되어 오존수의 용존효율을 상승시키는 데 사용되는 혼합펌프;및,

   상기 혼합펌프에 연결되어 오존수를 배출하는 오존수배출호스

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 오존살균수 제조장치.
2. 제1항에서, 상기 전력변환장치는 오존방전튜브에 인가되는 전원특성을 가변함으로써 오존가스와 오존수의 특성 조절이 가능한 용존도조절터치버튼을 구비하는 것을 특징으로 하는 고효율 오존살균수 제조장치.
3. 제1항에서, 상기 오존방전튜브는 동축 원통형으로서, 내부도체는 스테인레스 재질의 봉전극과 이를 둘러싼 헬리칼코일(helical coil)의 일체형이 사용되며, 내부전극과 외부전극간의 절연체는 파이렉스 유리, 외부도체로는 절연체의 표면에 구리(Cu)테이프가 부착된 것을 특징으로 하는 고효율 오존살균수 제조장치.