KR20030043044A - 오존수 및 청정수 제조 장치 - Google Patents

오존수 및 청정수 제조 장치 Download PDF

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이성칠
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이형호
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주식회사 나우바이오
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Abstract

본 발명은 오존과 물과의 용존 효율을 향상시켜 염소에 의한 발암 물질 발생 과 배오존에 의한 대기 오염을 방지토록 하기 위한, 오존수 및 청정수 제조 장치에 관한 것으로서, 관(管)내에서 무성 코로나를 발생하여 유입된 공기로부터 오존 가스를 생성하는 오존 방전관(210); 상기 공기의 유입량을 일정하게 유지하는 인젝터(220)를 포함하고 상기 생성된 오존 가스와 유입된 물을 혼합하여 오존수를 생성하는 오존수 생성부(230); 상기 유입된 물 및 상기 생성된 오존수의 흐름을 일정하게 유지하는 펌프(240); 상기 생성된 오존수를 여과하여 음용수로 만드는 필터(260); 및 상기 오존수 및 상기 음용수를 각기 배출하는 배출관(250,270)을 포함하여 구성되며, 상기 오존 방전관(210)은 관형 외부 전극(211)과, 상기 외부 전극(211) 내에 삽입된 나선 코일 봉형의 내부 전극(212)과, 상기 외부 전극(211)과 상기 내부 전극(212) 사이를 절연하는 유전체(213)를 포함하여 구성되어, 오존 방전관에 연결된 인젝터의 일정한 흡입 유량에 의하여 오존 방전관 내부로 원료 공기의 투입유량을 일정하게 유지하고, 나선 코일 봉형의 내부전극을 사용하여 고효율 오존 발생이 가능토록 하였으며, 펌프의 펌핑에 의해 물의 흐름을 일정하게 유지함과 아울러 인젝터의 분사로 오존가스를 투입하여 물과 오존과의 용존효율을 극대화시킴으로서, 오존수의 생성시 오존가스의 대기중 방출을 방지하는 환경 친화적 오존수 발생장치의 제공 효과가 창출된다.

Description

오존수 및 청정수 제조 장치{Ozonized Water Manufacturing Apparatus}
본 발명은 오존수 및 청정수 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오존과 물과의 용존 효율을 향상시켜 배오존에 의한 대기 오염을 방지함과 기존의 염소 수처리 방법에 의한 발암 물질 발생 등을 방지토록 하기 위한, 오존수 및 청정수 제조 장치에 관한 것이다.
산업 사회의 발달로 산업 폐수, 농경지 및 골프장 유출수 등과 같이 오염 물질이 다양화되어 수질 오염이 심각하고, 대기 오염 등이 국제 환경 파과 문제로 부각되고 있으며, 이와 관련하여 도쿄(Tokyo) 의정서에 명시된 것과 같이 환경 규제가 전세계적으로 강화되고 있는 실정이다.
지표수 및 지하수의 수질 오염은 전 세계적으로 심각한 환경 문제로 부각되고 있고, 이에 대한 해결을 위하여 일반적으로 물속에 염소를 투입하는 방법으로 수처리하고 있으나, 이와 같은 염소 이용 방법은 발암성 물질인 트리할로메탄(THM)가 수처리시 부산물의 생성으로 2차 오염이 유발되는 문제가 있었다. 따라서, 근래에 들어 오존에 의한 수처리 방법을 도입하여 상기 염소에 의한 문제를 해결하고 있다.
종래의 오존수 제조 장치는 대기압 이상의 방전관 압력에서 오존을 수중으로 강제 투입하여 오존수를 제조하는 방식으로서, 일예를 설명하면 다음과 같다.
종래의 오존수 제조 장치의 제조 방식은, 도 1에 도시된 바와 같이, 오존발생장치(Ozonizer)(11)로부터 발생된 오존가스를 오존호스(Ozone hose)(12)와 오존 접촉기(Contactor)(13)를 통해 직접 물(14)속에 투입하여 오존수를 제조하였는 바, 이와 같이 발생된 오존을 물속에 직접 투입하게 되면 대부분의 오존이 대기중으로 방출되어 대기중 오존 오염에 의한 호흡 곤란, 두통 등 심각한 환경공해가 야기되고, 더 나아가 기존의 오존수 제조장치에 사용되는 소형의 상기 오존발생장치(11)는 오존 발생 특성이 가스 원료의 투입량에 따라 민감하여 반응하여 오존용존 특성이 극히 불안한 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 그 목적은 오존과 물과의 용존 효율을 극대화하고 고효율의 오존수를 제조함과 아울러 오존수의 제조 시 대기중 오존 방출은 방지할 수 있는, 오존수 및 청정수 제조 장치를 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 종래의 오존수 제조 장치의 제조 방식에 대한 설명을 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오존수 및 청정수 제조 장치의 블록 구성도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존수 및 청정수 제조 장치의 블록 구성도이고,
도 4는 도 2 및 도 3의 오존 방전관의 상세 구성도이고,
도 5는 도 2 또는 도 3과 같이 구성된 본 발명 구성의 외관 사진이고,
도 6은 도 2 또는 도 3과 같이 구성된 본 발명의 장치를 주방용 싱크대에 부착 설치한 적용예를 사진으로 나타낸 도면이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
210 : 오존 방전관 211 : 외부 전극
212 : 내부 전극 213 : 유전체
214 : 연결구 215 : 호스
220 : 인젝터 230 : 오존수 생성부
240 : 펌프 250 : 오존수 배출관
251,271 : 밸브 260 : 필터
270 : 음용수 배출관 280 : 전원공급부
290 : 플로우 스위치 300 : 체크 밸브
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 오존수 및 청정수 제조 장치는, 물내에 오존가스를 투입하여 오존수를 생성하는 장치에 있어서, 오존방전관(管)내에서 전기적 방식으로 무성 코로나를 발생하여, 유입된 공기로부터 오존 가스를 생성하는 오존가스 생성수단; 상기 공기의 유입량을 일정하게 유지하는 공기유입 유지수단; 상기 생성된 오존 가스와 유입된 물을 혼합하여 오존수를 생성하는 오존수 생성수단; 상기 유입된 물 및 상기 생성된 오존수의 흐름을 일정하게 유지하는 유속 유지수단; 상기 생성된 오존수를 여과하여 음용수로 만드는 여과수단; 및 상기 오존수 및 상기 음용수를 각기 배출하는 배출수단을 포함하여 구성된다.
상기 오존가스 생성 수단은, 관형 외부 전극과, 상기 외부 전극 내에 삽입된 나선 코일 봉형의 내부 전극과, 상기 외부 전극과 상기 내부 전극 사이를 절연하는 유전체와, 상기 내부 전극에 전원을 인가하는 전원장치를 포함하여 구성된다.
상기 오존수 생성수단은, 상기 물을 일측으로 유입하여 타측으로 배출하는 물 유입관과, 상기 생성된 오존가스를 상기 유입관내로 유도하는 오존가스 유도관(선택적 구성)과, 상기 물 유입관 내의 상기 물 흐름을 감지하여 전원을 온/오프하는 플로우 스위치(Flow Switch)를 포함하여 구성된다.
상기 공기유입 유지수단은 상기 오존가스 생성수단의 상기 오존방전관의 일단인 배출단에 연결되어, 그 오존방전관의 타단인 유입단으로부터 유입되는 공기를 상기 연결된 배출단측에서 흡입하여 상기 오존수 생성수단의 상기 유입관의 중앙부내로 분사하는 인젝터로 구성되고, 상기 유속 유지수단은 펌프로 구성되며, 역류 방지 장치로서의 체크밸브가 상기 오존가스 생성수단과 상기 공기유입 유지수단 사이에 설치되어 상기 유입된 물 및/또는 상기 생성된 오존수가 상기 오존가스 생성수단측으로 흐르지 못하도록 역방향 흐름을 방지하는 역할을 한다..
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오존수 및청정수 제조 장치에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오존수 및 청정수 제조 장치의 블록 구성도로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 관(管)내의 방전 갭(gap)에서 무성 코로나를 발생하여, 유입된 공기로부터 오존 가스를 생성하는 오존 방전관(Discharge Tube)(210); 상기 오존 방전관(210)의 내부로 유입되는 상기 공기의 유입량을 일정하게 유지하기 위하여, 그 오존 방전관(210)의 출구(210b)측에 설치되어 입구(210a)로부터 유입되는 공기를 그 출구(210b)측에서 흡입하여 상기 생성된 오존가스를 분사하는 인젝터(Injector)(220); 물 유입관(231)을 통해 유입되는 물과 상기 인젝터(220)에 의해 분사되어 오존수 유도관(232)을 통해 투입된 상기 오존 가스를 혼합하여 오존수를 생성하는 관형의 오존수 생성부(230); 상기 유입된 물 및/또는 상기 생성된 오존수에 대한 적어도 상기 오존수 생성부(230)내에서의 흐름을 일정하게 유지하기 위하여, 그 오존수 생성부(230)의 출구(230b)측에 설치되어 펌핑(pumping)을 수행하는 펌프(240); 상기 펌핑된 오존수를 배출하는 오존수 유출관(250); 그 오존수 유출관(250) 상에 설치된 오존수 잠금밸브(251); 상기 펌핑된 오존수 중에 존재하는 오존을 제거하여 음용수로 만드는 필터(260); 상기 음용수를 배출하는 음용수 배출관(270); 그 음용수 배출관(270) 상에 설치된 음용수 잠금밸브(271); 상기 오존 방전관(210)을 포함한 각 구성에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부(280); 상기 물 유입관(231) 상에 설치되어 그 물 유입관(231) 내의 물 흐름을 감지하고 그 감지 결과에 따라 상기 전원공급부(Power Supply)(280)로부터 공급되는 전원을 온/오프하는 플로우 스위치(Flow Switch)(290); 상기 오존방전관(210)의 상기 출구(210b)와 상기 인젝터(220) 사이에 설치되어 상기 유입된 물 및/또는 상기 생성된 오존수가 상기 오존 방전관(210) 측으로 흐르지 못하도록 역방향 흐름을 방지하는 체크 밸브(Check Valve)(300)로 구성되어 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존수 및 청정수 제조 장치의 블록 구성도로서, 도 2의 구성과 비교하여, 상기 오존수 유도관(232)의 구성이 배제되고 상기 관형의 오존수 생성부(230)와 상기 인젝터(220)가 일체로 구성되어 있는 것이 차이점이고 그외의 구성은 모두 동일한 바, 이와 같은 구성으로 인해 상기 인젝터(220)에서 분사되는 오존가스가 상기 오존수 생성부(230)내로 직접 투입되어 상기 유입된 물과의 용존율을 향상시킨다.
도 4는 도 2 및 도 3의 상기 오존 방전관(210)의 상세 구성도로서, 구리 또는 알루미늄 중 하나의 재질로 구성된 관형의 외부 전극(211); 상기 외부 전극(211) 내에 삽입된 나선 코일 봉형이고 스테인레스 재질의 내부 전극(212); 상기 외부 전극(211)과 상기 내부 전극(212) 사이를 절연하는 봉형이고 내열 유리로된 유전체(213); 상기 봉형 유전체의 양단에 호스 등의 관(215)을 고정결합하기 위한 연결구(214)로 구성되어 있다. 참조번호 216은 상기 전원공급부(280)와 상기 내부 전원(212)을 전기적 연결하는 전원공급선(216)을 나타낸다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에서, 상기 인젝터(220)의 작동 수압은 약 0.3∼2kg/cm2로, 작동 수량은 2ℓ 이상으로 함이 바람직한 바, 이와 같이 상기 인젝터(220)의 작동 수압과 작동 수량을 조정하여 필요에 따라 용존도 선택이 가능하게 된다. 상기 체크 밸브(300)의 동작 압력은 0.1kg/cm2이상, 상기 플로우 스위치(290)의 동작 수압은 0.3∼2kg/cm2로 함이 바람직하며, 상기 오존 방전관(210)의 방전방식은 나선 코일형 봉전극으로서의 상기 내부전극(212)과 상기 외부전극(211) 간의 무성방전을 이용한 무성방전 방식으로서, 방전 갭은 약 1mm로 함이 바람직하다.
도 5는 도 2 또는 도 3과 같이 구성된 본 발명 구성의 외관 사진으로서, 동 도면에서, 상기 오존 방전관(Discharge Tube)(210), 상기 인젝터(Injector)(220), 상기 오존수 생성부(230), 상기 펌프(240), 상기 오존수 유출관(250), 상기 오존수 잠금밸브(251), 상기 필터(260), 상기 음용수 배출관(270); 상기 음용수 잠금밸브(271); 상기 전원공급부(280); 상기 플로우 스위치(Flow Switch)(290); 상기 체크 밸브(Check Valve)(300)에 대한 각 외관 및 실제 설치 상태를 알 수 있다.
도 6은 상기와 같이 구성된 본 발명의 장치를 주방용 싱크대에 부착 설치한 적용예를 사진으로 나타낸 것이다.
본 발명에 대해 주요 구성 요소별로 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 오존 방전관(210)의 상기 외부 전극(211)은 상기 유전체(213) 외표면에 부착되어 접지되는 구성 요소이고, 상기 내부 전극(212)은 나선 코일형 스테인레스 봉으로서 고주파 전원이 인가되는 구성 요소이며 이와 같이 나선 코일형태로 인해 고효율의 오존가스 발생이 가능토록 하였고 스테인레스 재질에 의해 강한 산화력을 가진 오존에 대한 내구성을 강화시켰으며, 상기 유전체(213)는 상기 외부전극(211)과 상기 내부 전극(212) 간을 절연시켜 고전압의 인가를 가능케 하는 것이다.
상기 인젝터(220)는 상기 공기의 흐름을 일정하게 하고 오존 가스와 물을 고효율로 혼합시켜 오존 용존도가 향상되도록 한다. 상기 플로우 스위치(290)는 물의 흐름을 감지하여 본 발명의 오존수 제조장치의 전원을 온 또는 오프시킨다. 상기 펌프(240)는 물의 흐름을 일정하게 하여 상기 오존가스와 상기 물의 용존 효율을 상승시킨다. 상기 전원공급부(280)는 25kHz 정도의 고전압(10W-15kV)을 발생시켜 상기 내부 전극(212)에 인가한다. 상기 필터(260)는 살균된 오존수 중에 존재하는 오존을 제거하여 청정수로 만들어 음용수로 사용할 수 있도록 한다.
이어 본 발명의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 오존 방전관(210) 내에 상기 입구(210a)를 통해 유입된 공기를 흘리면서, 그 방전관(210)의 상기 내부 전극(212)과 상기 외부 전극(211) 간에 상기 전원공급부(280)를 통해 약 25KHz이고 6∼9KV의 고주파 전압을 인가하면 그 오존 방전관(210)내의 방전갭에서 무성 코로나가 발생하고, 그 결과로 공기중의 산소분자(O2)와 산소원자(O)가 결합되어 오존(O3)이 생성된다.
상기 오존 방전관(210)내로의 공기 유입시, 상기 인젝터(220)를 통해 상기 출구(210b)측에서 상기 유입되는 공기를 일정한 압력으로 흡입하고 분사하도록 하여, 그 오존 방전관(210) 내의 공기 흐름량이 일정하도록 한다.
즉, 기존과 같이 방전관 내부의 압력이 대기압 이하로 되면 오존 발생 특성의 변화가 심하지만, 본 발명에서는 상기 인젝터(220)에 의해 공기 배출량을 일정하게 하고 이에 따라 상기 유입되는 공기량이 일정하게되므로 상기 코로나의 생성이 안정화되어 오존 발생 특성도 안정화된다.
상기 플로우 스위치(290)는 상기 물 유입관(231)을 통해 유입되는 물의 흐름을 감지하고, 그 감지 결과에 따라 본 발명 장치의 전원을 상기 전원공급부(280)의 동작을 온/오프(ON/OFF) 제어함으로써 제어하게되는데, 상기 물 유입관(231)을 통해 상기 오존수 생성부(230)내로 물이 유입되면, 상기 전원공급부(280)의 동작을 온시킴으로써 상기 오존 방전관(210)의 내부전극(212)에 고주파 펄스형 고전압의 전원을 인가하여 상술된 바와 같이 오존가스를 생성하는 동작 과정이 수행되어, 상기 인젝터(220) 및/또는 상기 오존수 유도관(232)을 통해 상기 물이 유입되는 상기 오존수 생성부(230) 내에 상기 생성된 오존 가스가 일정량을 유지하면서 분사 투입되도록 한다.
상기 오존수 생성부(230)에서는 상기 유입된 물과 상기 인젝터(220)에 의해 분사되어 직접 투입된 오존가스가 혼합되어 오존수가 생성되는 데, 이 과정의 수행시 상기 펌프(240)는 상기 유입된 물 및 상기 생성된 오존수의 흐름량이 일정하게 유지되도록 펌핑하게되고, 상기 체크밸브(300)는 상기 유입된 물 및/또는 상기 생성된 오존수가 상기 오존 방전관(210)측으로 흐르지 못하도록 역류를 방지한다.
상기 펌핑된 오존수는 상기 오존수 잠금밸브(251)의 개폐 상태에 따라 상기 오존수 유출관(250)을 통해 외부로 유출되거나 또는 상기 음용수 잠금밸브(271)의 개폐 상태에 따라 상기 필터(260)를 통해 그 오존수 내에 용존된 오존이 제거되어 청정수로서의 음용수로 만든어진 다음 상기 음용수 배출관(270)을 통해 외부로 배출된다.
이와 같이 본 발명에 따른 오존수 및 청정수 제조 장치는, 악취제거, 잔류 농약 성분 및 합성 세제 제거, 과일 및 야채 세척, 어류 세척, 유아 용품 소독 세척, 각종 피부 질환 치료, 청격 위생 유지, 구강 및 면도시 위생 처리, 욕실 위생 처리, 미용수로 이용, 음식 맛의 개선, 양어 및 수족관용, 식기 및 주방 용기의 소독 세척, 대장균, 박테리아, 바이러스 제거, 각종 중금속 제거, 발암 물질 제거, 미네랄 보호 등에 적용 가능하다.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 오존수 및 청정수 제조 장치는, 오존 방전관에 연결된 인젝터의 일정한 흡입 유량에 의하여 오존 방전관 내부로 원료 공기의 투입유량을 일정하게 유지하고, 나선 코일 봉형내부전극을 사용하여 고효율 오존 발생이 가능토록 하였으며, 펌프의 펌핑에 의해 물의 흐름을 일정하게 유지함과 아울러 인젝터의 분사로 오존가스를 투입하여 물과 오존과의 용존효율을 극대화시킴으로서, 오존수의 생성시 오존가스의 대기중 방출을 방지하는 환경 친화적 오존수 발생장치의 제공 효과가 창출된다.

Claims (9)

  1. 물내에 오존가스를 투입하여 오존수를 생성하는 장치에 있어서,
    관(管)내에서 무성 코로나를 발생하여, 유입된 공기로부터 오존 가스를 생성하는 오존가스 생성수단;
    상기 공기의 유입량을 일정하게 유지하는 공기유입 유지수단;
    상기 생성된 오존 가스와 유입된 물을 혼합하여 오존수를 생성하는 오존수 생성수단;
    상기 유입된 물 및 상기 생성된 오존수의 흐름을 일정하게 유지하는 유속 유지수단;
    상기 생성된 오존수를 여과하여 음용수로 만드는 여과수단; 및
    상기 오존수 및 상기 음용수를 각기 배출하는 배출수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 오존수 및 청정수 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오존가스 생성 수단은,
    관형 외부 전극;
    상기 외부 전극 내에 삽입된 나선 코일 봉형의 내부 전극;
    상기 외부 전극과 상기 내부 전극 사이를 절연하는 유전체; 및
    상기 내부 전극에 전원을 인가하는 전원장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 오존수 및 청정수 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외부 전극은 구리 또는 알루미늄 중 하나의 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 오존수 및 청정수 제조 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 내부 전극은 스테인레스 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 오존수 및 청정수 제조 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 유전체는 내열 유리로 구성된 것을 특징으로 하는 오존수 및 청정수 제조 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 오존수 생성수단은,
    상기 물을 일측으로 유입하여 타측으로 배출하는 물 유입관;
    상기 오존가스를 상기 유입관내로 유도하는 오존가스 유도관; 및
    상기 물 유입관 내의 상기 물 흐름을 감지하여 전원을 온/오프하는 플로우 스위치(Flow Switch)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 오존수 및 청정수 제조 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기유입 유지수단은 상기 관의 일단에 연결되어, 타단으로부터 유입되는 공기를 그 일단측에서 흡입하여 상기 오존수 생성수단 내로 분사하는 인젝터로 구성된 것을 특징으로 하는 오존수 및 청정수 제조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유속 유지수단은 펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 오존수 및 청정수 제조 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 오존가스 생성수단과 상기 공기유입 유지수단 사이에 설치되어, 상기 유입된 물 및/또는 상기 생성된 오존수가 상기 오존가스 생성수단측으로 역류하는 것을 방지하는 체크 밸브(Check Valve)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 오존수 및 청정수 제조 장치.
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