KR20040006540A - 오존농축공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리카겔에 의한 흡착법을 이용하여 고농도의 농축오존을 추출하고 추출된 농축오존을 공급하기 위한 오존농축공급장치(100)에 관한 것으로, 희석 오존을 발생하는 오존발생수단(110)과, 상기 오존발생수단(110)을 통해 발생된 희석 오존을 흡착하는 오존흡착수단(120)과, 상기 오존흡착수단(120)의 오존흡착시간을 결정하기 위한 오존농도를 검출하고 표시하는 오존농도검출수단(130)과, 상기 오존흡착수단(120)으로부터 오존 탈리를 유도하여 농축오존을 추출하고 공급하는 오존추출공급수단(140)과, 상기 오존추출공급수단(140)을 통해 공급되는 농축오존의 샘플링을 위한 오존샘플링수단(150)으로 이루어진 구성이므로 고농도의 농축오존을 생산하고 이를 정밀하게 공급할 수 있으며 실리카겔에 의한 흡착법을 이용하므로 안정적으로 오존을 취급할 수 있음은 물론 오존의 농축/공급과정에서 오존의 유출 및 농축저하를 효율적으로 방지할 수 있고 오존흡착 및 농축의 유무를 용이하게 파악할 수 있는 유용함이 있다.

Description

오존농축공급장치{OZONE CONDENSATION SUPPLY APPARATUS}

본 발명은 오존농축공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리카겔에 의한 흡착법을 이용하여 고농도의 오존을 농축할 수 있도록 하고 이러한 고농도의 농축오존을 정밀하게 공급할 수 있도록 한 오존농축공급장치에 관한 것이다.

오존은 순수한 산소의 동소체(同素體)로서 기체일 때는 독특한 냄새가 나는 담청색이고, 액체일 때는 청색이며, 고체일 때는 암자색을 띤다.

오존의 용도를 살펴보면, 극장·학교·병원 등에서 산소에 분해되는 성질을 이용하여 공기의 정화(淨化)에 사용되며, 살균작용에 의한 음료수 소독, 표백이나 유기화합물의 구조 결정 등에 사용된다. 하지만, 독성이 있어 사람이 장시간 흡입하게 되면 호흡기관을 해치므로 주의해야 한다.

이러한 오존은 산소에 물리·화학적 자극으로 에너지를 가하면 발생하며, 오존을 발생시키는 방법으로는 무성방전법, 전해법, 광화학반응법, 고주파계전법, 방사선 조사법 등이 있으나 에너지효율·성능의 안전성·조작 및 제어의 편리성 등의 특성을 갖는 무성방전법이 산업용으로 가장 널리 사용되고 있다.

한편, 상기 방법들에 의해 발생된 오존은 고농도로 사용하기 위해 농축 사용하게 되는데, 오존을 농축시키는 방법으로는 오존의 액화점(162K)과 산소의 액화점(90K)의 차이를 이용하여 오존만을 응축시켜 농축하는 액화에 의한 증류법과 냉각 실리카겔에 오존을 선택적으로 흡착시켜서 농축하는 실리카겔에 의한 흡착법등이 있다.

상기 액화에 의한 증류법은 액화 오존 용기 내에 촉매가 되는 금속분이 침투하면 급격하게 오존 분해되어 폭발이 일어나게 되며 기계적인 충격과 진동 또는 빛의 조사에 의해서도 폭발이 일어날 수 있어 취급에 매우 어려운 단점이 있으며, 상기 실리카겔에 의한 흡착법은 실리카겔 입자중에 다수 존재하는 세공(細孔) 내의 흡착점에 오존이 각각 물리적으로 흡착되어 연쇄적인 분해반응이 일어나지 않고 흡착에너지에 의해 오존 분자가 안정하게 존재하는 장점이 있어 가장 널리 사용되고 있다.

본 발명이 목적으로 하는 바는 실리카겔에 의한 흡착법을 이용하여 고농도의 오존을 농축할 수 있도록 하고 고농도의 농축오존을 정밀하게 공급할 수 있도록 한 오존농축공급장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 오존의 농축/공급과정에서 오존의 유출 및 농축저하를 효율적으로 방지할 수 있도록 하며 오존흡착 및 농축의 유무를 용이하게 파악할 수 있도록 한 오존농축공급장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 공급되는 농축오존의 샘플링을 가능하게 하여 더욱 정밀한 공급이 이루어질 수 있도록 한 오존농축공급장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 오존농축공급장치를 개략적으로 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 오존농축공급장치의 일실시예를 나타낸 전체 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 오존농축공급장치 110: 오존발생수단

111: 오존발생기 112: 개폐밸브

120: 오존흡착수단 121: 오존흡착실

122: 유입관 123: 배출관

124: 냉각실 130: 오존농도검출수단

131: 농도감지센서 132: 모니터

140: 오존추출공급수단 141: 배기관

142,143,153: 조절밸브 144: 오존분해히터

145: 배기펌프 146,154: 압력측정계

147: 공급조절밸브 150: 오존샘플링수단

151: 샘플링관 152: 저장실

155: 온도측정계

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 희석 오존을 발생하는 오존발생수단이 구비된 오존농축공급장치에 있어서: 상기 오존발생수단에서 발생하는 희석 오존의 흡착을 위한 오존흡착실을 설치하되 상기 오존발생수단에 연결되어 상기 오존흡착실 내부로 오존을 유입되게 하는 유입관 및 상기 오존흡착실 내의 오존을 배출하는 배출관을 형성하고, 상기 오존흡착실을 냉각시키기 위한 냉각실을 설치한 오존흡착수단과; 상기 오존흡착수단의 배출관측에 설치하며, 오존흡착의 포화에 따라 상기 배출관을 통해 방출되는 오존의 농도를 감지하여 전기적신호를 발생하는 농도감지센서 및 상기 농도감지센서로부터 신호를 받아 오존농도값을 산출하고 표시하는 모니터를 구비한 오존농도검출수단과; 상기 배출관측에서 배기관을 분기하되 상기 배기관에 오존의 흐름 조절을 위한 조절밸브와 오존의 외부 유출방지를 위한 오존분해히터 및 상기 오존흡착실의 진공 배기와 농축오존의 추출을 위한 배기펌프를 연결 설치하고, 상기 배출관측에는 오존의 압력변화를 측정하는 압력측정계 및 추출된 농축오존의 공급량에 대한 정밀조정을 가능하게 하는 공급조절밸브를 연결 설치한 오존추출공급수단으로 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 하며, 이 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 오존농축공급장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 오존농축공급장치의 일실시예를 나타낸 전체 구성도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 오존농축공급장치(100)는 희석 오존을 발생하는 오존발생수단(110)과, 상기 오존발생수단(110)을 통해 발생된 희석 오존을 흡착하는 오존흡착수단(120)과, 상기 오존흡착수단(120)의 오존흡착시간을 결정하기 위한 오존농도를 검출하고 표시하는 오존농도검출수단(130)과, 상기 오존흡착수단(120)으로부터 오존 탈리를 유도하여 농축오존을 추출하고 공급하는 오존추출공급수단(140)과, 상기 오존추출공급수단(140)을 통해 공급되는 농축오존의 샘플링을 위한 오존샘플링수단(150)으로 이루어진다.

상기 오존발생수단(110)은 희석 오존을 발생하는 오존발생기(111)를 구비하며 오존흡착수단(120)으로 희석 오존의 공급 및 중단을 조절하는 개폐밸브(112a)를 연결 구성한다.

이때, 상기 오존발생기(111)는 무성방전법을 이용하도록 한다.

상기 오존흡착수단(120)은 상기 오존발생수단(110)에서 발생하는 희석 오존의 흡착을 위한 오존흡착실(121)을 설치하되 상기 오존발생수단(110)에 연결되어 상기 오존흡착실(121) 내부로 오존을 유입되게 하는 유입관(122) 및 상기 오존흡착실(121) 내의 오존을 배출하는 배출관(123)을 형성하고, 상기 오존흡착실(121)을 내부에 위치시키며 이를 냉각되게 하는 냉각실(124)을 설치한다.

이때, 상기 유입관(122)은 일측이 상기 오존발생수단(110)의 개폐밸브(112a)에 연결되고 타측은 오존흡착실(121) 내의 하부까지 위치되도록 하며, 상기 배출관(123)은 오존흡착실(121)의 상면에 연결된다.

여기서, 상기 오존흡착실(121)은 진공을 형성하고 그 내부에는실리카겔입자(121a)가 가득 채워지며, 오존흡착실(121)은 오존의 시각확인이 가능하도록 내열유리재질로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 냉각실(124)은 오존흡착실(121)을 내부로 수용하는 형태이며 그 내부에는 오존흡착실(121) 및 그 내부에 존재하는 실리카겔입자(121a)를 냉각시키기 위한 냉매(124a)가 채워진다. 상기 냉매(124a)는 드라이아이스와 에탄올의 혼합물을 사용하도록 하며 이와 유사한 특성을 갖는 혼합물의 사용도 가능하다.

상기 오존농도검출수단(130)은 상기 오존흡착수단(120)의 배출관(123)측 시작부분에 설치되며, 오존흡착의 포화에 따라 상기 배출관(123)을 통해 방출되는 오존의 농도를 감지하여 전기적신호를 발생하는 농도감지센서(131)와 상기 농도감지센서(131)로부터 신호를 받아 오존농도값을 산출하고 표시하는 모니터(132)로 구성된다.

상기 오존추출공급수단(140)은 상기 배출관(123)측 중간부분에서 배기관(141)을 분기하되 상기 배기관(141)에 오존의 흐름 조절을 위한 조절밸브(142,143)와 오존의 외부 유출방지를 위한 오존분해히터(144) 및 상기 오존흡착실(122)의 진공 배기와 농축오존의 추출을 위한 배기펌프(145)를 연결 설치하고, 상기 배기관(141) 바로 옆의 배출관(123)측에 오존의 압력변화를 측정하기 위한 압력측정계(146)를 설치하고, 실리카겔(121a)로부터 탈리되어 추출된 농축오존의 공급량에 대한 정밀조정을 가능하게 하는 공급조절밸브(147)의 일측을 상기 배출관(123)측 끝단에 연결한다.

이때, 상기 조절밸브(142)는 배기관(141)의 시작부분에 연결되고,조절밸브(143)는 배기관(141)의 끝단에 설치된 배기펌프(145)의 바로 앞에 연결되며, 공급조절밸브(147)의 타측으로 농축오존의 공급을 위한 공급관(148)이 연결된다.

상기 오존샘플링수단(150)은 농축오존이 공급되는 상기 배출관(123)측에서 샘플링관(151)을 분기하되 그 끝단에 샘플링되는 농축오존을 저장하는 저장실(152)을 연결하고, 상기 샘플링관(151)측에 농축오존의 샘플을 유도하는 조절밸브(153) 및 샘플농축오존의 압력상태를 나타내는 압력측정계(154)를 연결 설치하며, 상기 저장실(152)로 샘플링되는 농축오존의 온도상태를 나타내는 온도측정계(155)를 설치한다.

여기서, 상기 저장실(152)은 내부식성·열전도성 등이 우수한 알루미늄재질로 구성하는 것이 바람직하며, 저장실(152)에 샘플링된 농축오존은 회수관(156)을 통해 상기 오존발생기(111)로 회수되게 하여 재활용하도록 한다.

한편, 상기 유입관(122), 배출관(123), 배기관(141), 공급관(148) 및 샘플링관(151)은 오존추출과정에서 공기의 침입에 따른 오존농도의 저하를 방지하기 위하여 모두 스테인리스관을 사용하도록 하는 것이 가장 바람직한데, 상기 배기관(123)은 테프론튜브를 사용할 수도 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 오존농축공급장치(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉각실(124)을 통해 진공 형성되어있는 오존흡착실(121)을 냉각시킨 후 오존발생기(111)를 작동하여 희석 오존을 발생시키고 개폐밸브(112)를 개방하여유입관(122)을 통해 오존흡착실(121) 내부로 희석 오존을 도입되게 한다.

희석 오존의 도입과 함께 실리카겔입자(121a)에는 오존이 흡착되기 시작하여 실리카겔입자(121a)는 짙은 청색으로 변색된다. 이때, 오존흡착실(121)은 내열유리재질로 투명하게 구성하였기 때문에 작업자가 직접 흡착과정을 용이하게 파악할 수 있는 유용함을 갖게 된다.

오존 흡착이 계속해서 이루어져 포화되기 시작하면 흡착되지 못한 오존은 배출관(123)을 통해 오존흡착실(121)을 빠져나가게 되며, 배출관(123)측의 시작부분에 설치된 농도감지센서(131)에 의해 감지된 후 모니터(132)를 통해 오존농도값을 산출하고 표시하게 된다. 이때, 모니터(132)에 표시된 오존농도값을 확인하여 오존흡착에 따른 농축작업의 계속 또는 완료를 결정하게 된다.

오존흡착에 따른 오존농축이 완료되면 개폐밸브(112)의 폐쇄와 동시에 오존발생기(111)의 동작을 중단하여 오존흡착실(121)로 희석 오존의 도입이 차단되도록 하고, 배기관(141)측의 조절밸브(143)를 열고 배기펌프(145)를 작동시킨 후 조절밸브(142)를 천천히 열어 오존흡착실(121)의 진공 배기가 이루어지게 한다.

진공 배기에 의해 실리카겔입자(121a)에 흡착된 농축오존이 탈리되어 추출되면 배출관(123)측의 중간부분에 설치된 압력측정계(146)를 통해 압력의 변화를 파악하면서 조절밸브(142)를 조절하여 일정 압력이 유지되게 한다. 이때, 일정 압력의 유지에 의해 실리카겔입자(121a)로부터 오존의 탈리가 계속 진행되어 새로운 농축오존이 추출되며 배출관(123) 내에 체류하는 오존은 배기관(141)을 통해 배기된다. 여기서, 배기관(141)을 통해 배기되는 오존은 배기관(141)측에 설치된 오존분해히터(144)를 통해 분해되며 이에 의해 대기로의 유출을 방지하게 됨은 물론 배기펌프(145)로의 유출 또한 방지하므로 배기펌프(145) 오일의 산화 및 고화를 방지하여 고장발생을 사전에 방지한다.

나아가, 상기 배기관(141)을 통해 배기되는 오존은 오존분해히터(144)를 통해 분해하기 전에 오존발생기(111)로 회수하여 재활용하게 할 수도 있다.

진공 배기에 의해 추출되는 농축오존은 배출관(123)측 끝단에 연결 설치된 공급조절밸브(147)의 정밀조정을 통해 농축오존의 필요공급량을 공급관(148)으로 보내 고농도 오존을 공급하게 된다.

한편, 샘플링관(151)측에 연결된 조절밸브(153)의 조절을 통해 공급되는 농축오존의 샘플링이 가능한데, 압력측정계(154)를 통해 저장실(152)로 샘플링되는 농축오존의 압력을 파악할 수 있고 온도측정계(155)를 통해 저장실(152)로 샘플링된 농축오존의 온도를 파악할 수 있어 공급되는 농축오존의 상태를 미리 확인할 수 있게 되며 이를 통해 농축오존의 더욱 정밀한 공급을 가능하게 한다. 이때, 저장실(152)은 알루미늄재질로 구성되므로 내부식성·열전도성 등의 특성에 의해 농축오존에 대한 샘플측정의 정확성을 더해준다.

상기와 같은 구성 및 작용으로 이루어지는 본 발명의 오존농축공급장치(100)는 향료의 합성이나 박막결정구조를 형성하는 반도체 및 초전도체 제조 등에 고농도의 농축오존을 공급하는데 주로 사용할 수 있으며, 오존흡착실(121) 및 그 내에 들어있는 실리카겔입자(121a)를 냉각하기 위한 수단으로 물리적인 요소를 이용하는 냉각실(124) 대신 전기/기계적인 요소를 이용하는 냉각기(미도시됨)로 대체 설치하면 그 적용분야를 더욱 넓힐 수 있게 된다. 즉, 정수장 및 수영장의 정수나 살균처리·대용량의 폐수처리·공기 정화 등에도 사용할 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 오존농축공급장치는 첨부된 도면 및 구체적인 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 구체적인 실시예의 구성 또는 첨부된 도면에 의하여 특별히 제한되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 수정이 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 오존농축공급장치에 의하면, 고농도의 오존을 농축시킬 수 있되 실리카겔에 의한 흡착법을 이용하므로 안정적으로 오존을 취급할 수 있고, 고농도의 농축오존을 정밀하게 공급할 수 있으며 특히 공급되는 농축오존의 샘플링을 통해 더욱 정밀한 공급을 가능하게 있는 유용함이 있다.

또한, 오존의 농축/공급과정에서 오존의 유출 및 농축저하를 효율적으로 방지할 수 있으며 오존 흡착 및 농축의 유무를 용이하게 파악할 수 있는 유용함이 있다.

Claims (2)

1. 희석 오존을 발생하는 오존발생수단(110)이 구비된 오존농축공급장치(100)에 있어서:

   상기 오존발생수단(110)에서 발생하는 희석 오존의 흡착을 위한 오존흡착실(121)을 설치하되 상기 오존발생수단(110)에 연결되어 상기 오존흡착실(121) 내부로 오존을 유입되게 하는 유입관(122) 및 상기 오존흡착실(121) 내의 오존을 배출하는 배출관(123)을 형성하고, 상기 오존흡착실(121)을 냉각시키기 위한 냉각실(124)을 설치한 오존흡착수단(120)과;

   상기 오존흡착수단(120)의 배출관(123)측에 설치하며, 오존흡착의 포화에 따라 상기 배출관(123)을 통해 방출되는 오존의 농도를 감지하여 전기적신호를 발생하는 농도감지센서(131) 및 상기 농도감지센서(131)로부터 신호를 받아 오존농도값을 산출하고 표시하는 모니터(132)를 구비한 오존농도검출수단(130)과;

   상기 배출관(123)측에서 배기관(141)을 분기하되 상기 배기관(141)에 오존의 흐름 조절을 위한 조절밸브(142,143)와 오존의 외부 유출방지를 위한 오존분해히터(144) 및 상기 오존흡착실(121)의 진공 배기 및 농축오존의 추출을 위한 배기펌프(145)를 연결 설치하고, 상기 배출관(123)측에는 오존의 압력변화를 측정하는 압력측정계(146) 및 추출된 농축오존의 공급량에 대한 정밀조정을 가능하게 하는 공급조절밸브(147)를 연결 설치한 오존추출공급수단(140)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오존농축공급장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 오존추출공급수단(140)에 의해 추출된 농축오존을 샘플링하기 위해 상기 배출관(123)측에서 샘플링관(151)을 분기하되 샘플링되는 농축오존을 저장하는 저장실(152)을 연결하고, 상기 샘플링관(151)측에 농축오존의 샘플을 유도하는 조절밸브(153) 및 샘플링된 농축오존의 압력상태를 나타내는 압력측정계(154)를 연결 설치하며, 상기 저장실(152)측에 샘플링된 농축오존의 온도상태를 나타내는 온도측정계(155)를 설치한 오존샘플링수단(150)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오존농축공급장치.