KR20050088156A

KR20050088156A - 위생처리 시스템 및 오존처리된 액체를 만들어내는 시스템구성요소

Info

Publication number: KR20050088156A
Application number: KR1020057012867A
Authority: KR
Inventors: 저스틴 엘. 나메스페트라; 스콧 피. 히키; 스티브 엘. 헹스페르게르; 리차드 에스. 쥬리크; 크리스토퍼 비. 칼드웰
Original assignee: 테르사노 아이엔씨.
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2004-01-12
Publication date: 2005-09-01
Also published as: RU2371395C2; EP1590300A2; WO2004063100A2; AU2004205070B2; JP4809210B2; CA2512935A1; RU2005124717A; WO2004063100A3; AU2004205070A2; CA2512935C; HK1086247A1; AU2004205070A1; JP2006516930A

Abstract

시스템의 다른 구성요소들과 유동 연통되는 하나 또는 그 이상의 용기(2)를 포함하는 다용도 위생처리 시스템이 개시된다. 이 시스템의 구성요소들은 액체에 오존을 합체시키기 위한 하나의 와류-벤츄리(vortex-venturi)(5)와, 와류-벤츄리(5)에 오존을 제공하기 위한 하나의 오존 발생기(6)와, 액체로 하여금 용기(2)의 안팎으로 동시에 흐르게 하는 하나의 이중 체크 밸브(3)와 그리고 이 시스템을 통한 액체의 흐름을 촉진하는 하나의 펌프(4)를 포함한다. 하나의 선택적 일체형 기체 방출 밸브와, 하나의 오존 분해장치(ozone destructor)와, 하나의 산화-환원 전위 오존 센서(potential ozone sensor)와, 또는 하나의 주입-관통식 예비 필터(pour-through type pre-filter)를 구비한 기액 분리기(7)가 시스템에 선택적으로 합체될 수 있다.

Description

위생처리 시스템 및 오존처리된 액체를 만들어내는 시스템 구성요소{Sanitization system and system components producing ozonated liquid}

본 출원은, 그 전체가 본 명세서의 참고문헌을 이루는, 2003년 1월 10일자 미국 특허출원 제60/438,986호와 2003년 6월 26일자 미국 특허출원 제60/482,519호에 의한 우선권을 가지며 그 이익을 취할 권리가 있다(is entitled to benefit).

발명의 기술분야

본 발명은 일반적으로 위생처리 시스템 및 이 시스템의 개별 구성요소들에 관한 것이다.

미생물 오염은 질병의 주요한 원인이다. 세균과 바이러스는 물, 식품 및 물질표면(surfaces)에서 발견될 수 있다. 일반적으로 미생물 성장을 막고 그리고/또는 감소시킬 수 있는 여러 가지 다양한 기술들이 있다. 그러나, 특정 방법의 효과는 처리될 물질과 존재하는 미생물의 유형에 달려있다. 게다가, 화학 약품들은 그 자체가 또는 위생처리 과정동안 발생된 부산물에 의해 인간의 건강에 유해한 효과를 가진다.

조잡한 화학약품(Harsh chemicals)은, 물질표면을 위생적으로 할 수 있다고 해도, 제거가 어려운 냄새를 가지거나 사용자의 피부를 부식시키는 효과를 가질 수 있으며, 식품을 위생처리 하기에는 확실히 적합하지 않을 것이다.

레이드(Reid)의 미국 특허 4,173, 051호에는, 야채를 휘저어 씻기 위한 패들(paddles)을 사용하되 세균을 감소시키기 위한 설비(provision)가 없는 야채 세척기가 기술되어 있다.

웬(Wen)의 미국 특허 5,927,304호에는 흙을 제거하기 위한 진동과 세균을 박멸하기 위한 자외선 광선을 사용하는 식품 세척기가 기술되어 있다.

용도가 많으며 위생 또는 살균을 가능하게 하는 위생처리 시스템이 필요하다.

소비자로 하여금 경제적으로 그리고 단일장치만으로 현장에서(on site with a single unit) 물을 위생처리 하거나 소독하기 위한 안전한 방법이 필요하다. 더욱이, 다수의 사람들과 정기적으로 접촉하게 되는 식품, 야채, 식물 및 물질표면은 위험한 화학 약품을 사용하지 않는 효과적인 위생처리 시스템이 필요하다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "위생처리"는, 물과 같은 액체 또는 하나의 물건, 하나의 물질표면 또는 식품과 같은 고체 등의 물질로부터 원하지 않는 성분의 적어도 일부를 제거하는 것을 의미한다. 용어 "정화"는, 물 또는 다른 액체와 관련하여 사용될 때, 본 명세서에서는 용어 "위생처리"와 동의어로 사용된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "소독"은 액체 또는 고체의 높은 수준의 위생처리를 의미한다. 소독만으로, 살아있는 세균, 바이러스 및/또는 다른 "전염성(infective)" 병원체(agent)의 대다수가 액체 또는 고체로부터 제거된다. 그러나, 소독은 소독보다 훨씬 완전한 과정을 암시하며 위생처리의 상위 형태(high form)인 "살균"이라는 용어와 동의어로 사용되지 않는다.

물의 오존처리.

오존(O₃)은 강한 산화제이고, 식품과 물의 소독제로 널리 사용된다. 그 예들은, 덴비어(Denvir) 등의 미국 특허 6,171,625호와, 스미스 등의 미국 특허 6,200,618호와, 아우디(Audy) 등의 미국 특허 6,485,769호를 포함한다. 그러나, 이 시스템들은 대형 산업 시스템들이고, 소비자들에게 배달되기에 앞선 식품의 재오염을 방지할 수 없다. 콘래드(Conrad)의 미국 특허 6,391,191호에는 물을 소독하기 위해 오존을 사용하는 가정용 수처리 장치가 기술되어 있다.

머피(Murphy) 등의 미국 특허 5,460,705호; 머피 등의 미국 특허 5,770,033호; 및 앤드류(Andrews) 등의 미국 특허 5,989,407호에는 오존을 발생시킬 수 있는 장치가 개시되어 있다. 그렇게 만들어진 오존은 물을 오존처리하는데 사용될 수 있다.

와류-벤츄리 장치(Vortex-Veltturi Devices).

와류-벤츄리 장치의 영역을 규정짓는 선행 기술 문헌들은 마쩨이(Mazzei)의 미국 특허 4,123,800호; 쳉(Cheng)의 미국 특허 4,931,225호; 쳉의 미국 특허 5,061, 406호; 쳉의 미국 특허 5,302,325호; 마쩨이의 미국 특허 5,863,128호; 베링(Behring)의 미국 특허 5,880,378호; 및 가르시아(Garcia)의 미국 특허 5,893,641호를 포함한다.

하나의 유체를 다른 유체에 분산시키는 것은 여러 종류의 동작들(operations) 중의 중요한 특징이다. 예를 들어, 기체는 수많은 기체 용해, 기액 반응(gas-liquid reaction) 및 용해된 가스를 사용하기 위한 수많은 기체 제거(gas stripping)를 위해 액체에 분산된다. 기체는 또한 다른 기체와 혼합된다. 액체도 또한 희석 또는 액체-액체 반응을 위해 다른 액체에 분산된다. 그러한 예들은 소독제 또는 비료(fertilizers)의 물과의 혼합을 포함한다.

많은 장치들이 하나의 유체(부가 유체)를 다른 유체(메인 유체)에 분산시키기 위해 개발되었다. 그러한 장치의 목적은 하나의 유체의 비례적인 양을 다른 유체와 접촉하게 하는 것이다. 이 유체 계량 외에도, 부가 유체가 메인 유체에 잘 용해되고 분산되도록 하는 것이 필요할 수도 있다. 부가 유체가 기체라면, 용해의 효율은 거품 크기와 움직임(motion)에 달려있다. 작은 거품의 활발한 움직임은 기체의 용해를 촉진시킬 것이다. 활발한 운동은 또한 액체의 혼합을 도울 것이다.

예를 들어, 쳉(Cheng)의 미국 특허 4,931,225호는 기체를 액체에 분산시키기 위한 방법 및 장치를 기술한다. 기체는 벤츄리 상층의 액체에 주입된다. 액체-기체 혼합물은 이어서 벤츄리를 통해 흘러서, 초음속으로 가속되며, 그 다음에 음속 이하로 감속된다. 그에 따라 생긴 충격파가 거품을 분쇄하고 분산시킨다.

쳉의 미국 특허 5,061,406호는 벤츄리 장치로의 기체/액체 혼합물의 흐름을 제어하기 위해 조절가능한 원뿔형 믹서(adjustable conical mixer)를 사용하여 액체에 기체를 분산시키는 방법을 개시한다. 원뿔형 믹서는, 벤츄리에 하나의 고리형 개구부를 만들고 그 크기를 조절한다. 기체는 벤츄리의 상층에 초음속으로 주입된다. 액체-기체 혼합물은 초음속으로 가속되고 그 다음에 음속 이하로 감속된다. 그에 따라 생기는 충격파가 기체를 액체에 분산시킨다.

쳉의 미국 특허 5,302,325호는 원뿔형 믹서를 사용하여 기체를 액체에 분산시키는 방법을 개시한다. 이 믹서는 원통형 파이프내에 놓여져 환상 흐름(an annular flow)을 만든다. 기체는 믹서의 상층에 초음속으로 주입된다. 그 액체-기체 혼합물이 고리형 틈을 통과하기 때문에, 초음속으로 가속되었다가 음속 이하로 감속되며, 그에 따라 생기는 충격파가 기체를 분산시키는 것이다. 환상 흐름은 그 흐름의 대부분이 초음속이 되게 한다.

이 장치들은 기체를 분산시키기는 하나, 기체 주입을 위해 부가적인 에너지를 필요로 하는 문제점을 가진다.

벤츄리 이용 주입-믹서가 또한 공지되어 있다. 마쩨이의 미국 특허 4,123,800호는 하나의 수축부(constricting section)와 하나의 목부(throat section)와 하나의 확장부(expanding section)를 포함하여 구성되는 벤츄리 장치를 개시한다. 복수의 포트들이 상기 목부 내측 주위에 모나게 배열되어 있고, 목부 주위의 환형 챔버에 상호연결된다.

마쩨이의 미국 특허 5,863,128호는 하나의 수축부와 하나의 목부와 하나의 확장부를 구비한 벤츄리 식의 믹서-주입기(mixer-injector)를 개시한다. 그 주입 포트는 목부에 형성된 연속적인 홈의 형상으로 되어 있다. 그 수축부의 복수의 꼬임형 날개(twisting vanes)가 흐름의 외측부에 회전 운동을 만들어내고, 그 확장부의 복수의 직선형 날개(straight vanes)는 개선된 혼합을 위해 회전 운동의 일부를 제거한다.

가르시아의 미국 특허 5,893,641호는 하나의 수렴부(converging portion)와, 하나의 목부와, 하나의 확장부를 포함하여 구성되는 벤츄리 구동 주입기를 개시한다. 부가 유체가 확장부의 출구 근처의 하나의 홈에 방사상으로 배열된 복수의 포트를 통해 주입된다. 이 부가 유체는 메인 유체의 흐름에 대해 수직으로 주입된다.

기액 분리기(Gas-Liquid Separators)

종종 기체가 액체에 포함되어 있을 수 있는데, 이는 많은 경우 바람직하지 않다. 이들은 포함된 기체가 소음을 일으키거나 부품들을 손상시킬 수 있는 보일러 시스템과 수압 시스템(hydraulic systems)을 포함한다. 기체가 의도적으로 들어있는 시스템들도 있다. 이들은 산소를 빼내기 위해 액체에 질소를 첨가하는 것을 포함한다. 이 시스템들에서는, 기체 첨가후에 첨가된 기체와 빼낸 기체 모두를 제거하고 그 후에 기체가 제거된 액체를 공급할 필요가 있다.

기액 분리기의 다른 용도는, 산소와 오존을 물에 넣은 후에 불용 산소 또는 오존을 제거하는 것이다. 오존은 물을 소독하기 위해 사용된다. 물은 일정 양의 오존을 용해시킬 수 있으나, 대부분의 오존처리 과정은 일정량의 용해되지 않은 오존 기체를 발생시킨다. 용해되지 않은 오존은 대기로 직접 방출되어 위해하다. 그러한 과정들의 결과로서 형성된 불용 오존을 제거하고 처리하는 방법이 필요하다.

산화 환원 전위(ORP) 센서

산화 환원 전위 센서가 공지되어 있는데, 예를 들어 킨렌(Kinlen) 등의 미국 특허 5,218,304호와 모슬리(Mosley) 등의 미국 특허출원 003/0112012호이다.

킨렌 등의 미국 특허 5,218,304호는 유체의 pH와 ORP를 측정하기 위해 유체에 침적할 수 있는 센서를 개시한다. 이 센서는 은-염화은으로 된 하나의 기준 전국(reference electrode)과 금 또는 바람직하게는 백금과 같은 고가 금속으로 된 하나의 ORP 검출 전극(sensing electrode)을 사용한다. 그러한 기준 전극을 사용할 때의 단점은 소비자용 기기(consumer appliance)를 위한 제조 가능성과 함께 비용을 고려하여야 하는 것이다.

모슬리 등의 미국 특허출원 2003/0112012호는 하나의 감지 전극과 하나의 기준 전국을 포함하여 구성되는 동전기 탐침(galvanic probe)을 개시한다. 이 탐침은, 값비싼 금속 또는 안티몬 또는 창연, 선택적으로 그 산화물 또는 수산화물로 된 하나의 기준 전국과, 아연 또는 마그네슘, 선택적으로 그 산화물 또는 수산화물로 된 하나의 산화 환원 전위(ORP) 검출 전극을 포함한다. 그러한 감지 전극을 사용할 때의 단점은 소비자용 기기로서의 제조 가능성과 비용이다.

위생처리 장치 및 과정

다음의 미국 특허, 즉 보드거(Bodger) 등의 미국 특허 5,851,375호; 데 종(de Jong) 등의 미국 특허 6,379,628호; 퀸(Qin) 등의 미국 특허 6,019,031호; 부쉬넬(Bushnell) 등의 미국 특허 5,048,404호; 인(Yin) 등의 미국 특허 5,690,978호; 미탈(Mittal) 등의 미국 특허 6,093,432호; 그리고 구프타(Gupta) 등의 미국 특허 6,086,932호는 소독 및/또는 위생처리 과정과 관련된 것들이다.

대중적인 가정용 물 여과 장치는 주입-관통식 피처(pour-through pitcher)의 형태이다. 여과되지 않은 물은 일반적으로 위생처리 장치 상부의 집수통(basin)에 넣어진다. 그 물은 중력의 작용에 의해 집수통과 저수통(collection reservoir) 사이에 위치한 여과 매체(일반적으로 과립화 활성탄소로 구성됨)를 통과하면서 여과된다. 여과된 물은 저수통을 통해 나누어져 음용된다. 일반 공중에게 있어서, 중력-제어 피처식 물 여과 시스템(gravity-controlled pitcher-type water filtration systems)은 비용이 문제이다. 그러나, 물이 정화된다고 해도 중력 필터는 정화된 물에 오존과 같은 위생처리 기체를 주입시킬 수 없다. 또한, 그렇게 정화된 물은, 세균, 바이러스 또는 다른 원하지 않는 물질을 유통시키거나(mobilize) 씻어버리는 외에 접촉하게 되는 물질표면에 대한 위생처리 효과를 거의 가지지 않는다.

주입-관통식 장치는 작은 유기체와 미생물을 여과하고 소멸시킬 수 없다. 물의 흐름을 촉진시키기 위해, 물이 끌어들여지는 여과 매체는 다공성일 필요가 있다. 이러한 필요성 때문에, 그러한 장치는 다른 수 처리 장치에서처럼 효과적으로 물을 정화하거나 위생처리 하지 못한다. 이 비효율성의 일부는 추가 정수 단계가 없고 필터에만 의존하는 데에 기인한다. 게다가, 이 주입-관통식 여과 시스템들에서 사용된 필터 매체 또는 카트리지는 저수통까지 뻗어있어서 여과된 물과 접촉하게 된다. 몇몇의 경우, 달리 액체를 정화 또는 위생처리하지 않으면, 이는 나쁜 결과를 초래할 수 있다. 필터 매체의 다공성은 유기체의 침투, 운집 및 성장을 심지어 촉진할 수 있다. 따라서, 여과 매체가 집수통 안으로 뻗어있을 때 여과된 물의 오염 가능성이 증가한다.

폴라스키(Polasky) 등의 미국 특허 5,222,078호는 주입-관통식 중력식 피처 필터(pour-through gravity-flow pitcher filter)를 개시한다.

탠너(Tanner) 등의 미국 특허 6,103,114호는 내부 저장통과 여과된 물의 저장통 사이의 용기주둥이, 유출부(spout, pour area)의 밀봉부의 설계에 의해 교차 오염을 피하기 위한 장치를 설명한다. 그러나, 그러한 구조의 필터도 역시 여과된 물의 저장통 안까지 뻗어 있어서, 오염의 잠재적인 원인이다. 탠너 등의 미국 특허 6,290,848호에는 모든 3 - 4 ㎛ 와포자충(cryptosporidium) 및 다른 원생동물 포낭의 99.95%를 제거하기 위한 다공성 미립자 필터가 개시되어 있다. 탠너 등의 미국 특허 6,103,114호에는 물을 부을 때 처리되지 않은 물이 처리된 물과 혼합되는 것을 방지하기 위해 주연부에 하나의 립(lip)을 구비한 물병식 여과 장치(carafe-style filter device)가 또한 개시되어 있다.

콘래드(Conrad)의 미국 특허 6,391,191호에는 물을 소독하기 위해 오존과 탄소 블록 필터를 사용하는 펌프를 구비한 가정용 수 처리 장치가 개시되어 있다.

샤논(Shannon)의 미국 특허 6,238,552호에는 상부와 저부의 하나의 필터를 구비한 정수기용 범용 삽입물(universal insert)과 피처로 이 삽입물을 슬라이딩시키기 위한 하나의 가이드가 개시되어 있다.

한캄머(Hankammer)의 미국 특허 4,969,996호 및 4,306,971호는, 저수통안에 뻗어있는 원주형 필터 장치(column-like filter device)를 개시한다. 이러한 설계는 잠재적으로 오염의 원인을 제공한다.

커틀러(Cutler)의 미국 특허 6,405,875호는, 모든 3 - 4 ㎛ 미립자를 99.95% 제거하는 이온-교환 수지와 탄소 입자를 구비한 카라페식 여과 장치를 개시한다. 그러나, 이 장치는 여과된 물의 저장통안에 뻗어있고, 이에 따라 오염되기 쉽다.

본 명세서에 언급된 모든 문헌은 참고문헌을 이룬다.

따라서, 정화되고 위생처리되고 또는 소독된 물에 편리하게 접근할 수 있게 하는 위생처리 장치의 개량이 필요하다. 또한, 높은 수준의 위생처리를 달성하기 위하여 여러 기술을 사용하는 시스템이 필요하다. 더욱이, 대상물(objects), 식품 또는 물질표면이 그렇게 형성된 액체로 위생처리되어야 하는 경우, 다른 방식의 위생처리와 결합되어 액체를 정화하게 하는 시스템이 바람직하다.

또한. 식품, 대상물 및 물질표면을 위생처리할 수 있는 액체를 만들어낼 수 있는 효과적인 위생처리 시스템이 필요하다.

본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 참고하여 단지 예시의 목적으로 설명하기로 한다.

도 1은, 하나의 이중 체크 밸브 어셈블리의 하나의 실시예의 사시도이다.

도 2는, 도 1에 도시된 이중 체크 밸브 어셈블리의 실시예의 캡(cap)을 제외한 부분의 평면도이다.

도 3은, 도 1의 실시예의 이중 체크 밸브 어셈브리의 단면도이다.

도 4는, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이중 체크 밸브 어셈블리와 결합 구성요소(mating component)의 사시도이다.

도 5는, 도 4의 실시예에 따른 이중 체크 밸브 어셈블리의 하나의 캡과 결합 구성요소의 평면도이다.

도 6은, 도 4의 실시예의 이중 체크 밸브 어셈블리와 하나의 결합 구성요소의, 도 5의 A-A 선 단면도이다.

도 7은, 이중 체크 밸브 어셈블리와 하나의 결합 구성요소의 측면도이다.

도 8은, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와류-벤츄리의 사시도이다.

도 9는, 도 8에 도시된 와류 벤츄리의 단부측면도이다.

도 10은, 도 8에 도시된 와류-벤츄리의 실시예의 중심부를 관통하는, 도 9의 B-B선 단면도이다.

도 11은, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 오존 발생기의 사시도이다.

도 12는, 도 11에 도시된 오존 발생기의 평면도이다.

도 13은, 도 11에 도시된 실시예의 중심부를 관통하는, 도 12의 D-D 선 단면도이다.

도 14는, 오존 발생기의 도 13의 상세부(E)에 따른, 유전체, 접착제 접지 전극으로 된 구성의 상세단면도이다.

도 15는, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원심 기액 분리기의 사시도이다.

도1 6은, 도 15의 기액 분리기의 평면도이다.

도 17은, 도 15의 기액 분리기의 중심부를 관통하는, 도 16의 C-C선 단면도이다.

도 18은, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 사용될 수 있는 고전압 검출 회로의 개략도이다.

도 19는, 본 발명의 하나의 실시예에 사용될 수 있는 ORP 센서의 하나의 실시예의 단면도이다.

도 20은, 본 발명에 따른 시스템의 하나의 실시예의 개략도이다.

도 21은 이 시스템과 함께 용기로 사용될 수 있는 스프레이 분무병(spray bottle)을 나타낸 도면이다.

도 22는, 이 시스템과 함께 용기로 사용될 수 있는 유리물병(carafe)을 나타낸 도면이다.

도 23은, 이 시스템과 함께 용기로 사용될 수 있는 표면정화를 위한 저장용기(reservoir)와 패드(pad)를 나타낸 도면이다.

도 24는, 이 시스템과 함께 용기로 사용될 수 있는 걸름기(strainer)와 보울(bowl) 결합체를 나타낸 도면이다.

도 25는, 본 발명에 따라 용기와 연계동작(interface)할 수 있는 베이스 유닛(base unit)의 하나의 실시예의 사시도이다.

도 26은, 주입-관통식 여과 유닛(pour-through type filtration unit)을 포함하는(incorporating) 시스템의 하나의 실시예의 개략도이다.

도 27은, 본 발명에 따른 시스템의 하나의 실시예의 개략도이다.

발명의 요약

본 발명의 목적은 종래의 위생처리 또는 소독 시스템의 적어도 하나의 단점을 제거하거나 완화시키는 것이다. 본 발명은, 여러가지 물 그 자체의 위생처리와 그렇게 처리된 물이 접촉하게 되는 여러 가지 물질표면의 위생처리를 가능하게 한다. 많은 종래 시스템과 달리, 본 발명은 식품, 식물, 및 식품이 접촉하게 될 물질표면들에 적용가능하다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 이 시스템은 여러 가지 용도에 적합한 상이한 처리 용기(different treatment containers)에 대해 쉽게 적용할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 위생처리 시스템은 오존처리된 액체를 제조하기 위해 제공되는데, 이 시스템은, 시스템을 통해 액체를 순환시키기 위한 하나의 펌프와; 오존처리될 액체원(liquid source)과 연계동작하고 이를 시스템의 안팎으로 연속적으로 흐르게 하는 하나의 이중 체크 밸브와; 액체와 합체될(incorporate) 오존을 만들기 위한 하나의 오존 발생기와; 오존을 액체와 합체시키기 위한 와류-벤츄리를 포함하여 구성되며, 이 와류-벤츄리는 하나의 중앙 종축(central longitudinal axis)을 구비한 하나의 내부 챔버를 포함하고, 이 중앙 종축에 접하는 방향으로 하나의 액체가 이 내부 챔버로 들어가며, 이 내부 챔버는 확장 인입부(widened initial section)와, 오존 진입 포트(ozone entry ports)를 구비한 하나의 폭좁은 허리부(narrowed waist section)와, 그리고 오존처리 액체가 방출되는 확장된 혼합 액체 배출부(widened mixed fluid outlet section)를 포함하고, 그 오존발생기는 오존 진입 포트(ozone entry ports)에 오존을 공급하기 위해 와류-벤츄리와 유동 연통(fluid communication)된다.

또한, 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 하나의 액체 유입구와, 하나의 기체 유입구와, 하나의 액체-기체 혼합물 배출구와, 그리고 상기 액체 유입구와 상기 액체-기체 혼합물 배출구 사이에 나선형 통로를 가지는 하나의 내부 챔버를 구비한 하나의 원통체를 포함하여 구성되는 기체를 액체와 합체시키기 위한 와류-벤츄리가 제공되는데, 상기 내부 챔버는 대체로 원통 형상의 폭좁은 허리부(narrower waist section)를 형성하기 위하여 직경이 감소하는 하나의 확장 인입부(widened initial section)와, 상기 허리부보다 큰 직경으로 확장되는 하나의 확장 배출부(widened outlet section)를 포함하여 구성되며; 상기 액체 유입구가 그곳을 통해 흐르는 액체의 와류 효과를 나타내게 내부 챔버로 들어가도록 접하게 배치되고; 상기 기체 유입구가 상기 허리부에 형성된 진입 포트(entry ports)를 통해 내부 챔버로 들어간다.

본 발명의 다른 실시예로서, 시스템을 통해 액체를 순환시키기 위한 하나의 메인 펌프와; 하나의 액체 용기와; 시스템의 안팎으로 액체를 동시에 흐르게 하기 위한 액체 용기의 하나의 이중 체크 밸브와; 액체와 합체될 오존을 만들기 위한 하나의 오존 발생기와; 오존 발생기로부터의 오존을 액체와 합체시키기 위해 상기 이중 체크 밸브와 유동 연통되고 액체 용기에 배치되는 하나의 살포기(sparger)와; 그리고 오존을 상기 살포기로 이동시키기 위해 오존과 유동 연통되는 하나의 오존 펌프를 포함하여 구성되는, 오존처리 액체를 만들어내는 위생처리 시스템이 제공된다.

본 발명의 다른 측면과 특성들은 본 발명의 특정 실시예들에 대하여 첨부된 도면과 결합하여 다음에 설명함으로써 당업자들에게 명백하게 될 것이다.

상세한 설명

본 발명은 하나의 위생처리 시스템과 그러한 시스템의 개별적인 구성요소들을 제공한다. 이 시스템은, 처리된 다음에 식품 또는 물질표면과 같은 광범위한 여러 가지 대상물을 위생처리하기 위해 사용될 수 있는 유체의 위생처리를 가능하게 한다. 대상물의 위생처리는 이 시스템의 용기 내에서 완성될 수 있고, 또는 위생처리된 유체를 담은 용기가 베이스(base)에서 분리되어(removed) 다른 사용처로 옮겨질(transported) 수 있다.

본 명세서에 설명된 다용도 액체 위생처리 시스템은 하나의 베이스(base)와 적어도 하나의 분리가능한 용기로 구성된다. 이 베이스는 분리가능 용기로부터 받거나 그 용기로 흘러들어가는 물을 위생처리하기 위한 복수의 정화 장치를 포함하여 구성된다.

이제부터 본 발명에 따라 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템을 설명하기로 한다. 이 시스템의 하나의 실시예는, 시스템을 통해 액체를 순환시키기 위한 하나의 펌프와; 오존처리되고 시스템의 안팎으로 동시에 흐르도록 허용될 액체원(liquid source)과 연계동작하기 위한 하나의 이중 체크 밸브와; 액체와 합체될 오존을 만들기 위한 하나의 오존 발생기와; 그리고 오존을 액체와 합체시키기 위한 하나의 와류-벤츄리를 포함하여 구성된다. 와류-벤츄리는, 하나의 중앙 종축(central longitudinal axis)을 구비한 하나의 내부 챔버를 포함하고, 이 중앙 종축에 접하는 방향으로 액체가 이 내부 챔버로 들어가며, 이 내부 챔버는, 확장 인입부(widened initial section)와, 그곳에 형성된 오존 진입 포트(ozone entry ports)를 구비한 하나의 폭좁은 허리부(narrowed waist section)와, 그리고 오존처리 액체가 방출되는 확장된 혼합 액체 배출부(widened mixed fluid outlet section)를 포함한다. 그 오존 발생기는 오존 진입 포트(ozone entry ports)에 오존을 공급하기 위해 와류-벤츄리와 유동 연통된다.

선택적으로, 액체원(바람직하게는 물)은 펌프와 유동 연통되게 배치된 하나의 용기내에 담겨진다. 이 용기는 그 하부에 이중 체크 밸브를 합체할 수 있고, 그에 따라 액체가 이중 체크 밸브를 통해 용기의 안팎으로 순환된다. 선택적으로, 이 용기는 분리가능하게 할 수 있으나, 반드시 그렇게 할 필요는 없다. 추가 선택사항으로서, 이중 체크 밸브를 구비한 복수의 분리가능 용기들이 교대로 사용될 수 있다.

이 실시예에서, 펌프, 이중 체크 밸브, 오존 발생기, 및 와류-벤츄리는 하나의 베이스 내에 함께 배치될 수 있다.

이 시스템의 부가적인 선택적 구성요소들이 추가될 수 있다. 예를 들어, 이 시스템은 하나의 오존 발생기, 바람직하게는 코로나 방전 오존 발생기(corona discharge ozone generator)를 포함할 수 있다. 코로나 방전 오존 발생기는 고전압/고주파수 전원을 사용하여 오존을 발생시킨다. 이 경우에, 코로나 방전 오존 발생기는, 개방 단부들(open ends)과 각 개방 단부에 위치한 하나의 고전압 전극을 구비한 하나의 오존 발생 챔버와; 오존 발생 챔버와 접하는 방향에 형성된 기체 포트들을 구비하고 오존 발생기를 통해 와류가 흐르도록 하기 위해 오존 발생 챔버의 말단부에 위치된 절연 단부 캡들(insulating end caps)과; 그리고 유전체 재료에 부착된 금속 호일을 포함하여 구성되는 하나의 접지 전극을 포함하여 구성된다.

이 시스템은 유체의 오존 레벨을 검출하기 위해 시스템과 유동 연통되는 하나의 산화 환원 전위(oxidation reduction potential; ORP) 센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.

기액 분리기로부터 발생되는 비용해 오존 기체를 분해하기 위해, 하나의 오존 분해장치가 기액 분리기와 유동 연통되고 그 하부에 위치하도록 시스템에 결합될 수 있다.

또 하나의 부가적인 선택적 구성요소는, 오존처리 액체로부터 비용해 오존 기체를 분리하기 위해 와류-벤츄리의 하부에 배치되는 기액 분리기이다. 이 기액 분리기는 원심력을 사용하여 비용해 오존 기체를 분리한다. 예시적인 실시예로서, 이 기액 분리기는, 벤츄리로부터 발생되는 액체-기체 혼합물이 가압하에 유입되는 하나의 유입구와; 상기 유입구 다음에 오는 하나의 채널(channel)과; 채널의 중심부로 비용해 오존 기체를 그리고 채널의 주변부로 액체를 이동시키기 위한 원심력을 발생시키기 위해 압력하의 액체-기체 혼합물을 채널내의 하나의 와류로 만드는 수단과; 채널의 내측 주위에 위치하여 액체의 일부가 그를 통해 끌어당겨지는 하나의 슬롯(slot)과; 액체가 통과하는 상기 슬롯과 연통된 하나의 고리형 챔버와; 그리고 기체가 채널을 빠져나가는 채널 내의 하나의 기체 방출 포트를 포함하여 구성되는 기체 방출 밸브를 포함하여 구성된다.

기액 분리기는, 액체 레벨이 높을 때 기체 방출 포트를 닫기 위해 챔버내의 액체와 상호작용하기 위한 하나의 플로트를 선택적으로 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 시스템은 오존 발생기에의 전력의 공급을 확인하기 위해 고전압 및 고주파수 전원의 하나의 축전기-결합 감지기(capacitor-coupled detector)를 포함할 수 있다. 이러한 축전기-결합 감지기는, 오존 발생기에 대한 전력의 공급을 확인하기 위해, 오존 발생기에 대한 고전압/고주파수 리드선과 접촉하는 제1 전선과; 오존 발생기에 대한 고전압/고주파수 리드선과 근접하게 위치하고 상기 제1 전선과의 근접으로 인해 전기용량이 형성되는 제2 전선과; 그리고 이 전기용량을 감지하기 위해 하나의 마이크로프로세서와 하나의 모노스테이블(monostable)을 포함하여 구성되어 제2 전선과 연통되는 하나의 감지 회로를 포함하여 구성될 수 있다. 감지 회로는 외부 전원 또는 위의 전기용량에 의해 전력이 공급될 수 있다.

이 시스템은, 은 또는 도금한 은으로 만들어진 하나의 기준 전국과; 백금, 도금된 백금, 금 또는 도금된 금으로 만들어진 하나의 ORP 감지 전극과; 물의 통로(water path)와 유동 접촉하는 하나의 ORP 센서와; 그리고 처리 시간(process time)을 제어하는 하나의 연속 감시 센서(continuously monitoring sensor)를 포함하여 구성되는 하나의 산화 환원 전위 센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예는 또한, 하나의 내부 챔버와, 하나의 액체 유입구와, 하나의 기체 유입구와, 그리고 하나의 액체-기체 혼합물 배출구를 구비한 하나의 원통체를 포함하여 구성되는, 기체를 액체와 합체시키기 위한 와류-벤츄리에 관한 것으로서, 상기 내부 챔버는 상기 액체 유입구와 기액 배출구 사이에 나선형 통로를 가지며, 대체로 원통형의 폭좁은 허리부(narrower waist section)를 형성하기 위해 직경이 감소하는 하나의 확장 인입부(widened initial section)와 상기 허리부 보다 큰 직경으로 확장되는 하나의 확장 배출부(widened outlet section)를 포함하여 구성된다. 이 실시예에서, 액체 유입구는 그곳을 통과하는 액체 흐름의 와류 효과를 만들기 위해 내부 챔버로 들어가도록 접하게 배치되고, 여기서 기체 유입구는 허리부에 형성된 진입 포트를 통해 내부 챔버로 들어간다.

와류-벤츄리는 확장 배출부 표면의 내부 챔버에 형성된 하나 또는 그 이상의 날개(vanes)를 선택적으로 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는, 시스템을 통해 액체를 순환시키기 위한 하나의 메인 펌프와; 하나의 액체 용기와; 시스템의 안팎으로 액체를 동시에 흐르게 하기 위한 액체 용기내의 하나의 이중 체크 밸브와; 액체에 합체될 오존을 만들기 위한 오존 발생기로부터의 오존을 액체와 합체시키기 위해 하나의 살포기가 상기 이중 체크 밸브와 유동 연통되는 하나의 오존 발생기와; 그리고 오존을 상기 살포기로 이동시키기 위해 오존과 유동 연통되는 하나의 오존 펌프를 포함하여 구성되는, 오존처리된 액체를 만들어내기 위한 위생처리 시스템이다.

본 발명에 따른 이 시스템은 아래에 상세하게 설명될 하나의 주입-관통식 여과 유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 베이스는 하나의 펌프와, 하나의 벤츄리와, 하나의 원심 기체제거기(centrifugal degasser)와, 하나의 오존 발생기와, 하나의 오존 분해기(ozone destructor)와, 하나의 산화 환원 전위 센서와, 그리고 적절한 연결부(connections)와 전자장치(electronics)를 포함한다. 여러 가지 용기들이 어떤 처리가 필요한지에 따라 베이스 유닛에 놓여질 수 있다. 위생처리를 위한 하나의 피처(pitcher)와, 하나의 보울(bowl)과 그리고 야체 위생처리를 위한 걸름기(strainer), 또는 물질표면을 소독할 오존처리수(ozonated water)를 담을 하나의 분무기 또는 다른 용기가 포함될 수 있다. 이 용기들은 베이스와 연계동작하고 단일 연결점을 허용하는 하나의 이중 체크 밸브와 결합하여 합체된다.

하나의 실시예에 따르면, 베이스는 제위치에 있는 용기의 유형을 자동으로 감지할 수 있으며, 따라서 적절한 프로그램을 동작시킨다. 이와 달리, 사용자가 적절한 프로그램을 선택할 수도 있다.

이 시스템의 구성요소들은 위생처리 시스템에 대한 추가 설명과 함께 아래에 상세하게 개별적으로 설명된다. 이 시스템과 결합하여 사용될 수 있는 세가지 구성요소들은 이중 체크 밸브, (본 명세서에서 단순히 "벤츄리"로 불릴 수 있는) 와류-벤츄리 그리고 오존 발생기를 포함한다. 이들 각 구성요소들은 아래에 개별적으로 설명하기로 한다. [본 명세서에서 "기체제거기(degasser)"로 바꿔 불리는] 일체형 기체 방출 밸브(integral gas release valve)를 구비한 원심 기액 분리기, 하나의 오존 분해기, 하나의 산화 환원 전위 센서, 또는 액체를 위생처리할 수 있는 다른 구성요소들과 같은 부가적인 선택적 구성요소들이 사용될 수 있다.

이중 체크 밸브

본 발명에 따른 이중 체크 밸브 어셈블리는 유체를 제어할 수 있으며, 특히, 용기의 안팎으로 유체를 제어할 수 있으나 제어는 이에 한정되지 않는다. 용기는 고정식 또는 분리식으로 설치할 수 있으며, 용기의 안팎으로의 흐름이 동시에 또는 연속적으로 발생할 수 있다.

체크 밸브는 유체의 흐름이 한 방향으로 제한될 필요가 있는 여러 가지 용도에 사용된다. 그 예들은 탱크의 채움과 비움 그리고 파이프와 같은 도관에서의 유체 흐름의 제어를 포함한다. 그러나, 동시에 두 방향으로의 흐름, 예를 들어 탱크의 안팎으로의 흐름이 필요하면 두 개의 개별 체크 밸브들이 필요하고 이에 따라 탱크에는 두 개의 개구부(openings)가 필요하다.

본 발명의 하나의 실시예에 따라, 두 개의 독립적인 흐름들이 그를 통해 동시에 또는 독립적으로 발생하도록 하는 하나의 이중 체크 밸브가 구비된다.

이 이중 체크 밸브는 두 개의 개별적이고 독립적인 흐름이 단일 체크 밸브 어셈블리를 통해 발생하게 한다. 또한, 이 장치는, 각 흐름으로부터 유체의 완전한 혼합이 달성될 때까지 유체 흐름의 분리를 개선시키기 위하여, 하나 또는 두 개의 개별적인 흐름으로부터 흐름을 전환시킬 수 있는 하나의 캡(cap)을 선택적으로 포함할 수 있다. 캡의 밑에 흐름 변환부(flow diverters)가 구비되면, 이것은 통과하는 유체 흐름에 회전 방향을 줄 수 있다. 또한, 체크 밸브 어셈블리는 용기가 베이스와의 인터페이스(interface)로부터 제거될 수 있게 하고, 용기가 제위치에 없을 때 베이스 또는 용기로부터 유체가 누설되는 것을 방지한다. 체크 밸브 어셈블리내에 넣어진 두 개의 밸브 스템(valve stems)은 독립적으로 또는 협력적으로 작동될 수 있다.

이중 체크 밸브는, 독립적으로 작동되는 제1 및 제2 체크 밸브를 포함할 수 있는데, 제1 밸브는 제2 밸브내에 들어있다(상세하게는, 포개넣어진다). 두 개의 독립적 유체 흐름 통로가 이에 따라 만들어지는데, 제2 밸브 스템을 통해 그리고 제1 밸브 주위를 흐르는 제1 흐름과, 제2 밸브 스템 주위를 흐르는 제2 흐름이다.

하나의 실시예에 따라, 이중 체크 밸브 어셈블리는, 하나의 배출구와 하나의 유입구를 갖는 하나의 외부 동체(outer body)를 포함하며, 그 외부 동체에 제1 및 제2 밸브 스템이 들어있다. 이 외부 동체의 배출구는 제2 밸브 스템에 대한 밸브 시트(valve seat)이다. 제1 밸브 스템은 제2 밸브 스템보다 더 작고, 제2 밸브 스템내에 포함되며, 공동 축(common axis)을 따라 작동된다. 제2 밸브 스템은, 그곳을 통과하고 제1 밸브 스템이 들어있는 하나의 원통형 도관을 가지며, 또한 제1 밸브 스템을 위한 밸브 시트를 포함한다. 이에 따라, 유체는 제1 밸브 스템 주위를 그리고 제2 밸브 스템을 통과한다. 개개의 스프링들이 제1 및 제2 밸브 스템을 둘러싼다. 이 스프링들은 그 각각의 밸브 시트들과 결합하기 위해 밸브에 작용한다. 제1 및 제2 밸브 스템들은 독립적으로 또는 협력적으로 작동될 수 있다.

밸브들이 개방될 때, 두 개의 독립적인 유체 흐름들이 만들어지는데, 제2 밸브 스템 주위의 그리고 외부 동체의 배출구를 통한 하나의 흐름과, 제2 밸브 스템을 통한 그리고 제1 밸브 주위의 다른 하나의 흐름이 있다.

이 실시예에 따른 이중 체크 밸브 어셈블리는 붙박이식으로 설치되거나 분리가능한 하나의 유체 용기의 벽체에 일체로 설치되어 유체의 투입 및/또는 배출을 제어한다. 본 발명과 함께 사용되기 위한 가지 유형의 용기들이 다른 부분에서 설명된다. 이 밸브는 용기의 하부 벽체(바닥)에 일체로 설치되는 것이 바람직하다.

제1 밸브 스템은 그를 통해 일부가 형성된 하나의 원통형 도관을 선택적으로 가질 수 있으며, 제1 밸브 스템이 그 밸브 시트로부터 떨어질 때 유체로 하여금 도관을 통과하게 한다.

외부 동체는, 방사상으로 배열되어 배출부와 제1 및 제2 밸브 스템들을 둘러싸는 하나 또는 그 이상의 돌출부들(protrusions)을 선택적으로 통합할 수 있다. 이 돌출부들은 마운팅 보스(mounting bosses) 또는 흐름 변환부(flow diverters)의 형태를 가질 수 있다. 돌출부들이 흐름 변환부일 경우에, 이들은 제2 밸브 스템 주위를 나가는 유체에 회전 운동을 주는 외형을 가질 수 있다. 상기 돌출부들이 마운팅 보스일 경우에, 그러한 마운팅 보스는 외부 동체에 그리고 제1 및 제2 밸브 시트 위에 탈착가능 캡을 설치하기 위해 사용된다. 그러한 하나의 실시예에서, 캡은 흐름 변환부들과, 중심에 위치된 하나의 도관과, 그리고 하나의 밸브 시트를 포함할 수 있다.

그 경우 캡에 포함된 흐름 변환부들이 유체가 흐르게 될 채널을 만든다.

캡이 마운팅 보스에 설치될 수 있고, 이 흐름 변환부는 유체에 회전 운동을 부여할 수 있다. 제1 및 제2 밸브 스템들이 개방될 때, 제2 밸브 스템이 캡의 밸브 시트에 대해 설치되고, 제1 밸브 시트는 캡의 중심부를 통해 형성된 도관을 통과한다. 이에 따라, 두 개의 흐름 통로들이 효과적으로 분리되는데, 하나는 캡 아래의 그리고 흐름 변환부를 관통하는 제2 밸브 스템 주위를 흐르고, 다른 하나는 캡의 중심부에 그리고 제1 밸브 스템 주위의 도관을 통해 흐른다.

도 1은, 이중 체크 밸브 어셈블리(100)의 하나의 실시예의 사시도이다. 이중 체크 밸브 어셈블리는 어셈블리가 놓이는 용기의 내부와 마주보는 물질표면에 위치된 하나의 캡(102)을 가진다. 이 캡은 선택적이기는 하나, 이것이 있으면 용기 내의 혼합을 촉진시키는 역할을 한다. 캡의 밑에는 통과하는 물의 이동을 촉진하는 팬-형 블레이드(104)가 있다. 제1 밸브는 어셈블리의 중심축을 거쳐 형성되어, 유체가 하향으로 흐르게 한다. 제1 밸브는 (도 2와 3에 도시된) 하나의 제1 밸브 유입구와 제1 밸브 배출구(106)를 가진다. 제2 밸브는 제1 밸브 주위에 고리형 배열로 형성되고, 유체의 (상향으로의) 복귀 흐름을 가능하게 한다. 제2 밸브 유입구(108)는 이중 체크 밸브 어셈블리의 하단부에 위치되고, 제2 밸브 배출구는 도 2와 3에 나타낸 바와 같이 캡밑에, 이중 체크 밸브 어셈블리의 상단부에 있다.

도 2는 도 1에 나타낸 이중 체크 밸브 어셈블리의 하나의 실시예의 평면도로서, 캡이 분리된 상태이다. 이 도면은 캡 밑에 형성된 팬-형 블레이드(104)를 더 명확히 설명한다. 제1 밸브 유입구(2002)와 제2 밸브 배출구(204)는 캡이 분리된 때 눈에 보인다.

캡이 없을 때. 이중 체크 밸브는 동일한 기능을 할 수 있으나, 캡을 포함하는 실시예와 비교하여 용기내의 유체의 혼합이 덜 완전할 수 있다.

도 3은 이중 체크 밸브 어셈블리(100)의 단면도이다. 제1 체크 밸브 스템(302)은 제1 체크 밸브 유입구(202)내에 들어있는 것으로 나타나 있다. 제2 밸브 스템(304)은 제1 체크 밸브 유입구(202)의 밖에 있는 것으로 나타나 있다. 제1 밸브 스템의 O-링(o-ring)(306)은 제1 체크 밸브 스템 주위에 위치된 것으로 나타나 있다. 제2 밸브 스템 O-링(308)이 제2 밸브 스템을 둘러싸는 것으로 나타나 있다. 제2 밸브 스템 스프링(310)이 제1 밸브 스템 스프링(312)과 함께 도시되어 있다. 외부 동체 O-링(314)이 결합 구성요소(mating component)를 구비한 어셈블리의 밀봉된 (그리고 분리가능한) 결합을 가능하게 하기 위해, 이중 체크 밸브 어셈블리의 외부에 있다.

도 4는 도 1의 이중 체크 밸브 어셈블리(100)와 결합 구성요소(402)의 하나의 실시예의 사시도이다. 결합 구성요소는 하나의 제1 및 제2 체크 밸브로부터의 유체를 위한 하나의 저수통(reservoir)을 포함하여 구성된다. 하나의 복귀 흐름 관(406)이 유체로 하여금 제2 체크 밸브로 흐르게 하는 반면, 하나의 중심 관(404)은 유체가 제1 체크 밸브로부터 흐르게 한다. 이 실시예에서, 이중 체크 밸브 어셈블리와 결합 구성요소는 함께 분리가능하게 고정되며, 이 구성요소들 사이의 인터페이스(interface)는 도 3에 도시된 외부 동체 O-링에 의해 밀봉된다.

도 5는 도 4에 도시된 이중 체크 밸브 어셈블리와 결합 구성요소의 평면도를 나타낸다. 캡(102)은 팬-형 블레이드에 고정되게 하는 연결점들(connection points)(502)을 가지는 것으로 나타나 있다. 제1 밸브 유입구(202)와 제2 밸브 배출구(204)가 나타나 있다.

도 6은, 도 5의 A-A선에 따른, 도 4의 이중 체크 밸브 어셈블리와 결합 구성요소의 단면도이다. 제1 밸브 스템(302), 제2 밸브 스템(304), 제1 밸브 스템 O-링(306), 제2 밸브 스템 O-링(308), 제2 밸브 스템 스프링(310), 외부 동체 O-링(314), 및 제1 밸브 스템 스프링(312)이 나타나 있다. 또한, 이중 체크 밸브를 결합 구성요소에 밀봉하는 하나의 중심 도관 O-링(602)이 나타나 있다. 이 단면도에서 알 수 있듯이, 제1 체크 밸브로 흐르는 유체는 추가 처리를 위해 중심 관(404)을 통해 흐르는데, 여기서 유체는 제2 체크 밸브를 통한 복귀를 기다리는 동안 복귀 흐름 관(406)을 통해 그리고 중심 저수통(604)으로 흐른다. 이중 체크 밸브 어셈블리가 결합 구성요소와 연결이 끊길 때, 유체는 제2 체크 밸브를 통해 상향으로 흐르도록 허용되지 않는다. 이중 체크 밸브 어셈블리가 결합 구성요소에 결합될 때만 유체가 중심 저수통 밖으로 흐르게 된다. 이것은 용기가 베이스의 제자리에 없으면, 유체의 흐름을 제지하는 이점이 있다.

도 7은 도 4의 이중 체크 밸브 어셈블리와 결합 구성요소의 측면도이다. 캡(102), 중심 관(404), 복귀 흐름 관(406), 및 중심 저수통(604)이 도시되어 있다. 이 실시예에서, 복귀 흐름 관은, 각을 이루는 오프셋 위치(angled off set position)로부터 중심 저수통으로 들어가며, 이것은 중심 저수통에서 유체의 혼합을 촉진한다. 결합 구성요소의 상부(top portion)(702)가 이중 체크 밸브가 결합 구성요소와 연계동작하는 곳을 나타내며, 표시되어 있다.

와츄-벤츄리 장치

와류-벤츄리 장치는, 유체의 주입 및 혼합과 관련된 본 발명의 하나의 측면이다. 특히, 본 발명의 이러한 측면은 벤츄리 원리에 기초하여 유체의 혼합을 가능하게 하고, 부가 유체와 혼합하기 전에 메인 유체를 이 장치로 가속 유입시키기 위한 와류 구성요소를 도입한다. 와류-벤츄리 장치는, 본 발명의 시스템과 합체될 때, 추가 위생처리 과정에 사용될 오존처리수(ozonated water)를 만들기 위해, 오존과 같은 부가 유체를 물과 같은 메인 유체에 합체시킬 수 있다. 그렇게 만들어진 오존처리수는 또한 그 자체로 위생처리생산물(sanitized product)이다. 이 장치를 먼저 그 기능에 관해, 그리고 다음에는 위생처리 시스템에 합체될 때의 그 역할에 관해 설명하기로 한다.

와류-벤츄리 장치는 하나의 메인 유체 유입구, 하나의 부가 유체 유입구, 및 최종 혼합 유체의 하나의 배출구를 가진다. 메인 유체 유입구와 혼합 유체 배출구 사이에는, 하나의 메인 유체 유입구 채널과, 직경이 감소하는 하나의 수축부와, 하나의 목부와, 그리고 직경이 증가하는 하나의 확장부가 있다. 메인 유체 유입구는 혼합 유체 배출구를 통한 흐름의 축에 수직으로 위치되고, 메인 유체 유입구는 메인 유체 유입구 채널에 접하는 축에 배치되어 고속 와류 흐름을 만든다. 접선(또는 오프셋) 메인 유체 유입구는 우선 와류 효과를 일으킬 기능을 가지며, 그 결과 메인 유체의 흐름 속도가 빨라지고, 이에 따라 메인 유체와 부가 유체간의 혼합이 개선된다.

이 실시예에 따르면, 부가 유체 유입구는 장치내의 중심부에 위치한 하나의 중공관 또는 중공 니들(hollow tube or needle)을 포함하여 구성된다. 부가 유체 유입구는 목부로 뻗어 있으며, 이에 따라 부가 유체 유입구 주위에 하나의 고리형 채널을 형성한다. 부가 유체 유입구의 하나 또는 그 이상의 부가 유체 방출 포트는 메인 유체와 혼합하기 위해 부가 유체를 목부로 주입한다.

본 발명의 와류-벤츄리 장치는 기체를 주입하기 위한 부가 에너지를 이용할 필요없이 기체(또는 부가 유체)가 분산되는 이점이 있다. 본 발명은 부가 유체를 메인 유체로 이끌기 위해 벤츄리 효과를 사용하는 이점이 있다.

본 발명의 와류-베츄리 장치의 다른 이점은 메인 유체의 접선방향 유입이 고리형 채널내의 전체 흐름에 회전 운동(rotary motion)을 부여하고, 이에 따라 부가 유체 주입 과정을 통해 고리형 흐름을 만들어 낸다는 것이다. 이것은 메인 유체의 대부분으로 하여금 고속에 도달하게 하고 부가 유체와 직접 접촉하게 한다. 본 발명은 청소 그리고 포트의 수, 위치 및 크기, 또는 중공 니들 직경의 변경 및 그에 따른 목부의 횡단면부 크기의 변경을 용이하게 한다.

본 발명에 따른 와류-벤츄리 장치의 하나의 실시예를 아래에 설명하기로 한다.

하나의 실시예에 따라, 와류-벤츄리는, 하나의 메인 유체 유입구와, 하나의 부가 유체 유입구와, 그리고 하나의 배출구를 구비한 하나의 원통형 동체를 가진다. 메인 유체 유입구와 배출구 사이에는, 하나의 나선형 메인 유체 유입 채널과, 원뿔대형(frusto-conical) 또는 바람직하게는 연속 곡선형이면서 직경이 감소하는 하나의 수축부와, 하나의 대체로 원통형인 목부와, 그리고 원뿔대형이면서 직경이 증가하는 하나의 확장부가 있다.

이 실시예에서, 메인 유체 유입구는 배출구 흐름 축과 수직으로 그리고 나선형 유입구 채널과 접하게 위치되어 고속 와류 흐름을 유도한다. 회전 유체 흐름 속도는 직경이 감소됨에 따라 빨라지고, 이에 따라 정압(static pressure)을 감소시킨다.

이 실시예에 따른 와류-벤츄리 장치는, 목부로 뻗어있고 중심부에 위치한 하나의 중공 니들을 포함하여 구성되는 하나의 부가 유체 유입구를 가진다. 중공 니들과 목부 벽 사이에는 하나의 고리형 채널이 형성된다. 이 실시예에서, 중공 니들은 배출구 흐름 축과 평행하게 배열된 배출구 포트내의 목부에서 끝난다(terminates). 이와 달리, 중공 니들은 목부를 통해 뻗어나가 확장부에서 끝나고, 단부에 하나의 날카로운 정점(sharp point)을 가질 수 있다. 복수의 배출구 포트들이 니들 축에 수직인 중공 니들에 형성될 수 있으며, 부가 유체가 목부로 주입되게 위치할 수 있다.

부가 유체 유입구 니들이 하나의 별도의 몸체(separate body)의 일부로서 형성될 수 있으며, 와류-벤츄리 장치로부터 분리될 수 있거나 와류-벤츄리 장치의 받침대(rest)에 붙박이식으로 부착 또는 결합될 수 있다. 부가 유체 유입구 니들이 분리가능할 경우에, 그것은 스냅-고정 구성(snap-fit configuration), 클립, 나사산(thread) 또는 다른 적합한 부착 수단으로 메인 동체에 부착할 수 있다. 부가 유체 유입구 니들은 O-링으로 또는 당업자들에게 명백히 이와 동일시될 수 있는 다른 방법으로 밀봉될 수 있다.

부가 유체 흐름 유입구 동체는, 메인 유체의 흐름이 진공을 만들기에 불충분할 경우 부가 유체 유입구로부터 메인 유체의 역류를 막는 체크 밸브를 합체할 수 있다.

탈착가능 부가 유체 유입구 동체는 부가 유체 유입구 동체의 청소 및/또는 교환을 가능하게 하고, 이에 따라 혼합 비율 및/또는 흐름 속도를 변화시키기 위해 니들 직경 또는 포트 크기, 위치 및/또는 개수의 변경을 가능하게 한다.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 와류-벤츄리 장치는 확장부에 복수의 날개(vanes)를 가질 수 있다. 이 날개들은 배출구 흐름 축에 평행하게 그리고 방사상으로 위치될 수 있다. 그들은 혼합 효율을 높이기 위해 회전 유체 흐름과 상호작용할 수 있다.

도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와류-벤츄리 장치(800)의 사시도이다. 메인 유체 유입구(802)와 혼합 유체 배출구(804)가 도시되어 있다. 와류-벤츄리 장치가 예를 들어 위생처리 시스템내의 제자리에 고정된 다른 구성요소들과 연결될 수 있는 하나의 가능한 수단으로서 하나의 선택적 연결 수단((806)이 도시되어 있다.

도 9는 도 8에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 와류-벤츄리 장치의 단부측면도이다. 부가 유체 유입구(902)가 메인 유체 유입구의 위치와 함께 도시되고, 메인 유체 유입구 채널 외부(904)로 외부로부터 보이는, 메인 유체 유입구 채널의 원형 형상에 접하는 축과 함께 명확히 나타나 있다.

도 10은, 도 9의 B-B 선에 따른, 도 8의 와류-벤츄리 장치의 실시예의 중심부 단면도이다. 이 도면에는, 혼합 유체 배출구(804)와, 연결 수단(806)과, 부가 유체 유입구(902)와, 그리고 메인 유체 유입구 채널 외부(904)가 도시되어 있다. 또한, 하나의 수축부((1004)와, 하나의 목부(1006)와, 그리고 하나의 확장부(1008)를 구비한 메인 유체 유입구 채널(1002)이 도시되어 있다. 중앙에 위치한 중공 니들(1010)은 부가 유체 유입구(902)에 이어지며, 뽀족한 정점(1012)의 목부(1006)에서 끝난다. 복수의 부가 유체 배출구 포트들이 목부내의 가속 메인 유체내로 부가 유체를 주입하도록 하는데, 이 경우에 4개이며, 그 중 2개가 도시되어 있다. 이 실시예에서는 복수의 포트들에 대해 설명하였으나 본 발명에는 최소한 하나의 부가 유체 배출구 포트가 필요하다는 것을 알아야 한다. 복수의 날개들(1016)이 확장부(1008)에 존재하고, 와류 효과로 인해 회전 유체 흐름과 상호작용하여, 부가 유체와 메인 유체의 혼합 효율을 증가시킨다. 날개들이 이 장치에 꼭 필요한 것은 아니며, 하나 또는 그 이상의 날개가 있는 경우 최소한 하나의 날개가 사용될 수 있음을 알아야 한다. 여기에서는, 4개의 날개가 포함되고 그중 3개가 단면으로 도시되어 있다. 확장부((1008)는, 와류-벤츄리 장치 내부의 유체를 혼합 유체 배출구(804)로 당기는 진공 효과를 갖는 저압부(low pressure zone)를 만들기 위해 혼합 유체 배출구 근처에 형성된다.

와류-벤츄리 장치는, 본 발명에 따른 위생처리 시스템의 하나의 실시예와 합체될 때, 오존 발생기의 하부에 위치된다. 따라서, 부가 유체 흡입구(additive fluid intake)에는 상부 오존 발생기에서 오존처리된 공기가 제공된다. 오존처리된 공기는, 와류-벤츄리 장치내에서 만들어진 진공상태로 인해 유입되거나 이와 달리 펌프에 의해 부가 유체 유입구로 제공될 수 있다. 이중 체크 밸브를 통해 설치된 용기로부터 펌핑된 물은 메인 유체 유입구로 공급되어, 메인 유체 유입구 채널내에 와류를 형성하며, 그리고 벤츄리 효과가 수축부를 통해 물을 끌어당겨서 압력을 증대시키며 부가 유체 배출구 포트를 구비한 목부를 지나 고압과 물의 가속에 의해 오존과 물이 효율적으로 혼합되도록 하고, 오존과 물이 상호작용하고 더 혼합되는 확장부에서 추가 혼합이 일어난다. 물과 오존의 대부분이 물에 용해되었으므로, 혼합 유체 배출구에서는 부가 오존의 일부만이 분리된 기체로서 남아있다. 이 시스템내에 남아있는 오존 가스를 위해, 하나의 일체형 기체 방출 밸브를 구비한 기액 분리기가 혼합 유체 배출구의 하측을 따라 합체될 수 있다.

오존 발생기

본 발명의 시스템에 따른 오존 발생기는 코로나 방전을 일으키기 위한 비용 효과가 높은 장치이다. 오존은 산소 분자를 두 개의 산소 원자들로 분열시킬 수 있는 방전("스파크"와 같은)에 의해 발생될 수 있다. 이 방전은 또한 "코로나 방전"이라고 불린다. 이 불안정한 산소 원자들이 다른 산소 분자들과 결합하고, 이 결합으로 오존이 형성된다.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 오존 발생기는 코로나 방전식(corona discharge type)의 오존 발생기인 것이 바람직하다. 코로나 방전 오존 발생기는 두 개의 원통형, 절연 단부 캡과, 하나의 고전압 전극과, 하나의 접지 전극(ground electrode)과, 그리고 하나의 유전체(dielectric material)를 포함하여 구성된다. 그 길이에 비해 넓은 내경을 구비한 오존 발생기의 구성은 열을 소산시켜서 장시간에 걸쳐 일관된 출력을 가능하게 한다.

단부 캡은 유전체와 고전압 전극 사이에 일관된 공극(air gap)을 유지하도록 설계되었다. 공기는 단부 캡에 접하게 들어가서 오존 발생기를 통해 와동(vortex action)을 발생시키며 이에 따라 유전체와 고전압 전극 사이의 체류 시간(dwell time)을 증대시키고 오존 출력 효율을 높인다. 단부 캡은 코로나 방전 과정 동안의 열 소산이 가능하도록 하기 위해, 고전압 전극의 내경과 근접하게 맞는(matching) 커다란 개방 단부들을 가진다. 이와 달리, 오존 발생기에 대류 냉각(convection cooling)을 제공하기 위하여 하나의 팬(fan)이 단부 캡에 설치될 수 있다. 그러나, 열 소산을 일으키는 오존 발생기의 넓은 내경 설계로 인하여 팬이 꼭 필요하지는 않다.

단부 캡은 기저면(ground plane)과 유전체에 접착제를 사용하여 부착된다.

바람직한 유전체 재료는 실리콘 보레이트 글라스(silicon borate glass)이나, 세라믹 또는 열가소성 물질과 같은 다른 재료들 또한 사용될 수 있다.다.

용접된 또는 이음새없는 넓은 내경의 스테인레스 스틸 관으로 구성된 고전압 전극은 코로나 방전 과정동안 열 소산이 되게 한다.

이 실시예에 따라, 기저면은 일측에 고온 접착제가 적층된 하나의 박막 스테인레스 스틸 호일(foil)을 포함하여 구성된다. 이 호일은 그 다음에 유전체 재료(예를 들어 글라스)에 부착되어 기저면을 형성한다.

단부 캡을 통한 구성요소들 간의 아크발생(arcing)을 제거하기 위해 기저면, 유전체 재료 및 고전압 전극 간의 상대적인 길이가 서로 다르다.

이 오존 발생기의 다른 구성은, 예를 들어 (시스템이 베이스를 포함하는 경우) 베이스내에 코로나 방전 오존 발생기로의 입력부와 유동 연통되게 배치된 하나의 공기 펌프를 포함하여 구성된다. 공기 펌프는 코로나 방전 오존 발생기를 통해 공기를 펌핑하여 유입 공기의 적절한 공급이 가능하도록 하기 위해 사용된다. 코로나 방전 오존 발생기로부터 빠져 나온 공기는 이어서 살포기 또는 다공성 세라믹 구조체를 사용하여 유체 용기내에서 거품으로 될 수 있다. 이 경우에, 오존이 용기에 직접 합류하기 때문에 와류-벤츄리의 존재는 선택적이다. 복수의 용기들이 설치되면, 각 용기는 하나의 살포기를 수용하여, 베이스에 유동적으로 연결된다. 와류-벤츄리와 합체하는 시스템에 공기 펌프를 결합한 것이 본 발명에 따른 시스템에 포함되는 것은 당연하다.

도 11은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 오존 발생기(1100)의 사시도이다. 단부 캡(1102, 1104)과 오존 배출구(1106)와, 그리고 공기 유입구(1108)가 도시되어 있다. 공기 유입구와 오존 배출구는 모두 오존 발생기를 통한 기체의 흐름 축에 수직으로 그리고 모두 오존 발생기의 주연부에 접하게 위치된다. 이런 식으로, 오존 발생기로 들어가는 공기는 오존 발생기를 통해 전극을 지나 나선형 루트(spiral route)를 이동한다. 이에 따라, 나선형 루트는 동일한 부피의 공기로 하여금 오존 발생기내에서 더 긴 노출 시간(exposure time)을 가지게 하여, 오존 발생기로 들어간 공기의 단위 부피당 오존농축량을 증대시킨다.

도 12는 도 11의 오존 발생기의 평면도이다. 단부 캡(1102, 1104)과 오존 배출구(1106)와, 그리고 공기 유입구(1108)가 도시되어 있다. 도 13은, 도 12의 D-D 선에 따른, 도 11에 도시된 실시예의 중심부 단면도이다. 고전압 전극(1302)이 나타나 있다.

도 14는, 도 13의 상세부(E)에 따른, 오존 발생기의 유전체, 접착제 및 접지 전극으로 된 구성의 상세단면도이다. 이 실시예에서 스테인레스 스틸 호일인 접지 전극(1402)은 최외층(the outer-most layer)으로 도시되고, 고온 접착제층(1404)은 접지 전극 밑에 위치하며, 이 경우에는 유리관인 유전체(1406)가 접착제층 바로 아래에 나타나 있다. 하나의 예에서, 접지 (외부) 전압이 0V인 반면 고전압 (내부) 전극의 대표적인 전압은 약 4000V이다.

본 발명에 따른 시스템과 합체될 때, 오존 발생기의 배출구는 와류-벤츄리의 부가 유체 유입구의 상부에서 유동 연통되며 이에 따라 중앙에 위치한 중공 니들의 배출구 포트를 통해 오존을 부가 유체로서 공급한다.

지금부터 설명할 시스템의 나머지 구성요소들은 선택적인 것으로 이해되어야 한다. 다음의 구성요소들은 본 발명의 시스템의 기능 또는 작용을 위해 필수적이지 않다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 아래에 설명될 각각의 구성요소들이 존재한다.

일체형 기체 방출 밸브(Integral gas release valve)를 구비한 원심 기액 분리기

원심 기액 분리기가 본 발명에 따른 위생처리 시스템의 실시예에 사용될 수 있다. 이 원심 기액 분리기는 본 명세서에서 "기체제거기(degasser)"라고도 부른다. 이 기액 분리기는 하나의 일체형 기체 방출 밸브를 포함하며, 액체 흐름으로부터 그것에 흡입된 기체들을 제거한다. 더욱 상세하게는, 오존 가스가 오존처리수의 흐름에 흡입되어 있으면 기체 상태의 오존이 이 분리기를 사용하여 제거될 수 있다.

기액 분리기는 오존처리수로부터 그에 흡입된 오존 가스를 제거할 수 있도록, 와류-벤츄리 장치의 혼합 유체 배출구와 유동 연통된다. 기체 액체 분리기는, 용해된 오존이 액상으로 남아있게 하면서, 잠재적으로 유해한 오존 가스의 충분한 제거와 방출을 촉진한다. 따라서, 기체가 제거된 오존처리수의 형성이 이 시스템에 의해 달성된다.

본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 액체-기체 혼합물은 고속 와류를 처음 발생시키는 액체-기체 혼합물 유입구를 통해 나선형 채널로 근접하여 주입된다. 와동 액체-기체 혼합물(vortexing liquid-gas mixture)은 관 위로 올라가서, 원심력하에서 기체는 와류의 중심부로 보내지며 액체는 그 주연부로 보내진다. 액체-기체 혼합물이 관에서 올라가기 때문에, 관 주위의 슬롯(slot)은 액체 방출구를 통해 방출되는 액체의 일부를 빼낸다. 남아있는 액체-기체 혼합물은 밸브 챔버 안으로 올라간다. 밸브 챔버내의 액체 레벨은, 필요에 따라 기체를 방출하는 포트를 개폐하는 플로트(float)와 상호작용한다.

본 발명의 하나의 실시예에서, 기액 분리기는 원심력과 합체하고, 하나의 기체 방출 밸브를 포함한다. 하나의 액체-기체 혼합물이 가압하에 노즐을 거쳐 기액 분리기 베이스의 나선형 채널로 근접하여 들어간다. 액체-기체 혼합물은 빠른 회전 와류로 보내지고 관을 올라간다. 와류가 회전함에 따라 원심력이 발생되어 가벼운 기체를 중심부로 보내고 무거운 액체를 관의 벽을 향해 외측으로 보낸다. 관의 내측 주위에 위치된 슬롯(slot)이 액체의 일부를 관 주위의 고리형 챔버로 그리고 그 다음에 방출구 관 밖으로 빼낸다. 남아있는 액체-기체 혼합물은 밸브 챔버내로 올라간다. 하나의 플로트가 하나의 포트를 열거나 닫기 위해 액체 레벨과 상호작용한다. 기체가 액체 레벨에 대응하여 그 포트로부터 방출되어 시스템의 압력을 유지시킨다.

이 실시예에 따르면, 이 플로트는 와류 운동을 최소한으로 방해하면서 기체로 하여금 그 중심을 통과하게 하는 토러스(torus)의 형상을 취할 수 있다. 이와 달리, 이 플로트는 구(spherical) 형상 뿐만 아니라 폐쇄된 중심 토러스 (closed center torus)의 형상을 취할 수도 있다. 이 플로트는 레버 아암에 합체된 하나의 시일과 하나의 레버 아암을 통해 그 포트와 상호작용할 수 있다. 이 레버 아암은, 액체 레벨이 높을 때 그 포트를 효과적으로 밀봉하고 액체 레벨이 떨어질 때 그 포트로부터 밀봉을 제거하기 위해, 플로트의 힘(부력과 중력 모두)을 증대시킨다. 이 경우에, 이 레버 아암은 시스템의 내부 압력에 대항하여 그 포트로부터 밀봉을 효과적으로 제거하여 기체가 새어나가게 한다. 이와 달리, 하나의 전자 플로트 스위치가 플로트와 레버 아암을 대신할 수 있으며, 하나의 밸브가 공기를 방출하기 위해 개폐될 수 있다.

기액 분리기의 관은 원통형이거나, 하부로부터 상부로 가며 커지는 직경을 갖는 원뿔대형일 수 있다.

나선형 채널의 저부를 형성하는, 기액 분리기의 베이스의 하나의 캡은 분리가능하기 때문에 기액 분리기의 배액 및/또는 세척을 가능하게 한다. 하나의 밸브 챔버의 캡이, 기체 배출구 포트 그리고 레버 아암을 위한 피벗 포인트(pivot point)와 합체될 수 있다. 이 캡은 붙박이식으로 기액 분리기에 고정되거나, 밸브 어셈블리 및/또는 밸브 챔버의 점검과 세척을 위해 분리가능하게 할 수 있다.

이 캡은 격벽(baffle)을 위한 마운트(mounts)와 합체될 수 있다. 격벽은 그 중심부를 통한 하나의 구멍(hole)을 가질 수 있으며, 플로트의 중심 축과 일직선으로 정렬된다. 이 구멍은 기체가 격벽을 통과하게 하고 포트를 통해 새어나가게 한다. 이 구멍은 또한 아암이 플로트와 결합하게 한다. 격벽이 설치되면 유체가 기체 포트를 빠져나올 가능성을 감소시킨다.

도 15는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원심 기액 분리기(1500)의 사시도이다. 이 분리기의 원형 채널과 접하는 흐름축을 갖는 액체-기체 혼합물 유입구(1502)가 나타나 있다. 이 구성은 고속 와류의 생성을 가능하게 한다. 액체-기체 혼합물이 그를 통해 올라가는 유입구 위에 하나의 중심관((1504)이 위치된다. 하나의 액체 배출구(1506)가 중심관 위에 위치된 것으로 나타나 있다. 하나의 기체 배출구(1508)는 기액 분리기의 상부에 위치된다. 본 발명의 위생처리 시스템 내에 기액 분리기를 유지하기 위한 하나의 선택적 연결부(optional connector)(1510)가 도시되어 있다.

도 16은 도 15의 기액 분리기의 평면도이다. 액체 배출구(1506), 기체 배출구(1508), 그리고 연결부(1510)가 도시되어 있다.

도 17은 도 16의 C-C 선에 따른, 도 15의 기액 분리기의 중심부 단면도이다. 액체-기체 혼합물 유입구(1502), 기체 배출구(1508)에 더하여, 하나의 레버 아암(1702), 하나의 레버 아암 리테이너(1704), 하나의 레버 아암 피벗 포인트(1705), 하나의 밸브 챔버(1706), 하나의 레버 아암 시일(1708), 하나의 밸브 챔버 캡(1710),하나의 플로트(1712), 하나의 와류관(1714) 그리고 하나의 분리기 베이스(1716)가 도시되어 있다. 이 횡단면도에 나타난 바와 같이, 중심관 상부의 좁은 간극(1718)이 액체를 와류관(1714)과 밸브 챔버(1706) 사이에서 분리되게 한다.

기액 분리기가 시스템의 선택적 구성요소이기는 하나, 이것이 있으면, 특정의 특징들이 본 명세서에 설명된 실시예들에 이롭다는 것을 보여준 바 있다. 본 발명의 소규모 시스템에서 사용된 기액 분리기의 전체 높이가 약 3 내지 6 인치(대략 4 인치)인 것처럼, 다음의 치수들도 사용될 수 있다. 좁은 간극(1718)은 0.01 내지 0.1 인치이고, 바람직하게는 0.02 내지 0.06 인치일 수 있다. 좁은 간극이 중심관과 만나는 작은 단턱(slight step)이 있으면 유리하고, 또는 상방으로 뻗는 관의 넓힘도 이점이 있다. 4인치의 전체 높이를 갖는 하나의 실시예에서 중심관(1504)의 높이는 약 1인치일 수 있다. 그러나, 3 내지 6 인치의 전체 높이를 갖는 기액 분리기에 있어서는 약 0.5 인치 내지 약 3 인치의 높이가 좋을 것이다. 치수적으로, 중심관의 높이는 전체 기액 분리기의 높이의 약 1/4 일 수 있다. 중심관의 경사각은 0ㅀ(각도 없음) 내지 약 15ㅀ의 범위로 할 수 있다.

기액 분리기의 유입구 포트와 관은 오존을 물에 용해시키는 것을 돕기 위해 하나의 터보 믹서(turbo mixer)의 역할을 할 수 있다. 유입구 관이 기액 분리기의 길이방향 축에 접하게 위치되고 유입구로의 흡입이 빠른 구성에서 이러한 효과가 성취되어 우수한 혼합 결과가 얻어진다.

기액 분리기의 대안으로서, 유체 흐름내의 거품을 파쇄할 수 있는 혼합관(또는 "거품 파쇄기")이 사용될 수 있다. 거품 파쇄기를 구비한 한 셋트의 혼합관이 오존을 물에 효과적으로 용해시키는 동작을 하고 오존 가스제거기를 대신할 수 있다. 거품 파쇄 혼합관은 과다 오존을 방출시키지는 않으나, 오존 제거 및/또는 분해를 필요로 하지 않은 특정 국가에서 사용될 수 있을 것이다.

고전압 단전을 감지하기 위한 용량성 고전압 감지기 시스템(Capacitive High Voltage Detector System)

코로나 발생기는 오존 발생기가 사용되는 본 발명의 실시예를 위해 필요한 오존을 발생시키기 위해 고전압 및 고주파수 전원을 필요로 한다. 이 오존 발생기가 이 전원을 확실히 공급받도록 하는 것은 유닛이 제대로 기능하고 있다는 것을 확인하는데 유리하다. 오존 발생기로의 전력 공급을 감지할 수 있으며, 본 명세서에서 "고전압 감지기"로 바꿔 부를 비용 효율적이고 신뢰할 수 있는 감지 시스템을 설명하기로 한다.

이 고전압 감지기는 오존 발생기로 공급되는 전력의 고주파수 및 고전압이 하나의 소형 캐패시터(tiny capacitor)를 통해 검출 회로로 유용하게 큰 신호를 공급할 수 있다는 사실을 활용한다. 이 전기용량은 고전압부와 검출 회로의 입력부 사이에서 만들어진다.

전기용량은 전선의 하나의 단부를 검출 회로의 입력부에 단순히 연결하고 다른 단부를 오존 발생기를 위한 절연 고전압 공급 전선 주위에 감쌈으로써 만들어진다.

이와 달리, 고전압 검출기 전선을 고전압 공급 전선 또는 다른 고전압부에 근접하게 고정하는 다른 수단이 똑같이 잘 사용될 수 있다. 검출 회로의 입력부와 고전압부 사이에 전기용량을 만들고 활용하는 도체부 및 절연부의 다른 가능한 구성은 당업자들게에 명백할 것이며 이는 본 발명에 포함된다.

도 18은 본 발명의 하나의 실시예에 사용될 수 있는 용량성 픽업(capacitive pickup) [또는 고전압 검출기] 회로의 개략도이다. 도체들의 근접으로 생긴 전기용량은 신호를 통과시킨다. [회로의 공통부(common)의 연결을 완수하는] 전류 통로에 배선 또는 부유 용량에 의해 전력이 공급될 수 있는(hardwired or supplied by stray capacitance) 고전압 검출기가 도시되어 있다. 고전압 검출기는 고전압 단전의 검출을 위한 마이크로프로세서와 연계동작한다.

도 18에 나타낸 바와 같이, 고주파수 AC 전원이 오존 발생기에 설치되어 있다. 이러한 고전압 검출 시스템(1800)의 실시예는 다음과 같이 작동한다. 오존 발생기를 동작시키는 고전압이 오존 발생기 공급 전선(1802)에 존재한다. 이 전선은 오존 발생기(1806)를 위한 고주파수 AC 전원(1804)에 연결되어 있다. 오존 발생기를 동작시키는 고전압과 아주 근접한 하나의 전선(1808)이 그 길이의 일부에 걸쳐 위의 오존 발생기 공급 전선(1802)과 아주 근접하게 위치되어 있다. 이렇게 해서 캐패시터(1803)로 표시된 작은 전기용량이 만들어진다.

전선(1802)의 고주파수 및 고전압 신호는 캐패시터(1803)를 통해 적은 전류가 흐르게 한다. 이 전류는 전선(1808)에 그리고 고전압 검출기(1810)의 입력부에 하나의 전압이 나타나게 한다.

전선(1808)의 전류를 위한 전류 통로(1812)가 회로 공통부(1814)와 연결되는 점선으로 도시된 통로(1812)에 의해 완성된다. 이 전류 통로는, 부유 용량(stray capacitance)에 의해 또는 전선, 저항기, 캐패시터 또는 다른 형태의 유한 임피던스(non-infinite impedance)와 같은 물리적 구성요소들에 의해 전기가 공급될 수 있다.

고전압 검출기 회로(1810)는 전기 설계 업자들에 의해 이해될 수 있는 여러 방식으로 구현될 수 있다. 고전압 검출기의 일반적인 구현을 설명하는 회로(1816)는 모노스테이블 플립-플롭(monostable flip-flop)이며, 전압이 전선(1808)에 나타날 때 "온(on)" 된다(is triggered "on"). 모노스테이블(1818)은 시간이 지나면 "오프(off)" 상태로 되돌아가고, 어떤 순간, 전선(1808)의 신호에 의해 다시 온(on)이 된다. 마이크로프로세서(1820)는 "온(on)" 상태로 적절한 비율의 시간을 사용하는 것을 확인하기 위해 이 플립-플롭의 활동(activity)을 감시한다. 모노스테이블이 적절한 백분율의 시간동안 "온"이 아닌 것을 마이크로프로세서가 감지하면, 마이크로프로세서는 고전압 단전을 기록한다.

이 실시예에서, 시스템은, 코로나 방전 발생기에 적절한 전력을 공급하는 것을 확인하기 위해 고전압 및 고주파수 전력 공급의 검출기가 더 설치된다. 이 검출기는, 코로나 방전 발생기에 대한 고전압/고준파수 리드선과 접촉하는 하나의 도선(wire lead)[또는 "제1 전선"]과; 코로나 방전 발생기에 대한 고전압/고주파수 리드선과 아주 근접하게 위치하는 하나의 도선[또는 "제2 전선"]과; 그리고 하나의 검출 회로를 포함하여 구성된다. 이 검출 회로는 검출 전선의 전기용량에 의해 또는 외부전원에 의해 전력이 공급될 수 있다. 이 실시예에서, 전기용량은 제1 전선과 제2 전선의 밀접한 근접성으로 인해 만들어진다. 이 검출 회로는 전기용량을 검출하는 목적을 위해 제2 전선과 연통된다. 이 회로는 코로나 방전 발생기에 전력의 공급을 확인하기 위해 하나의 마이크로프로세서와 하나의 모노스테이블을 포함하여 구성된다.

산화 환원 전위(Oxidation Reduction Potential; ORP) 센서

위생처리 시스템의 처리 시간은 수동으로 또는 자동으로 제어될 수 있다. 자동 제어가 필요한 경우, 최종적으로 만들어지는 오존처리수에서의 오존 농도 레벨 또는 시간에 의해 제어하는 것은 선택사항이다. 시스템의 바람직한 실시예에서, 처리의 제어는 오존 농도에 의해 결정된다. 따라서, 물의 오존처리를 검출하기 위한 센서가 합체될 수 있다. 이 센서는 오존처리된 유체와 접촉될 수 있는 곳이면 본 발명의 시스템의 어느 곳이든 위치될 수 있다.

본 명세서에 설명된 센서는 본 발명의 시스템에 합체될 수 있는 수많은 센서들 중의 하나이다. 이 실시예에서, 하나의 기준 전국과 하나의 ORO 감지 전극은 위생처리 시스템과 유동 접촉하는 상태에 있다. 기준 전국인 제1 전극은 은 재료로 만들어진다. 이 전극은 순은(solid silver)이거나 기판 상부에 은으로 도금된 것일 수 있다. ORP 감지 전극은 백금 또는 금인 고가 금속이고, 순백금 또는 순금이거나 기판 상부에 도금된 것일 수 있다.

바람직한 실시예에서, 기준 전국과 ORP 감지 전극은 스테인레스 스틸 스크류(stainless steel screws) 상부에 도금된다. 이 스크류들은 그 다음에 각 스크류의 하부가 관을 통해 흐르는 물과 유동 접촉하도록 유입구 관내에 고정된다. 단자 러그(terminal lug)를 사용하여 도선이 스크류들에 부착된다. 오존이 풍부한 물이 지나가기 때문에, 산화-환원 전위가 발생된다. 이 전위는 시스템의 표준 전자장치 구성요소들에 의해 해석되고(interpreted), 이에 따라 처리 시간을 제어한다.

스크류는 대량으로 만들어내는 것이 용이하고, 은 및 백금의 도금 과정은 당업자들에게 잘 알려져 있으며 널리 사용되고 있다. 센서의 조립은 단순하고 경제적이다.

도 19는, 도 4의 이중 체크 밸브(100)에 부착된 것으로 도시된 것과 같은 위생처리 시스템의 결합 구성요소(402)내의 ORP 센서의 위치와 바람직한 실시예를 도시한다. 중심관(404), 복귀 흐름관(406), 그리고 중심 저수통(central reservoir)(604)이 나타나 있다. 유체가 시스템으로 들어가는 중심관과 근접한 전극들(1902 및 1904)의 배치가 도시되어 있다.

중력식 필터(Gravity-Fed Filter) 및 다른 선택적 정화 기술

본 발명은 중력식 필터를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 중력식 필터는 직물간 성형 탄소 필터(extruded carbon filter between fabric), 비-성형 탄소 필터, 또는 활성 탄소가 없는 직물 필터일 수 있다. 중력식 필터는 액체 용기의 상부에 위치되거나, 상부 저수통의 형태로 액체 용기와 일체를 이룰 수 있어, 용기의 용량을 상부 저수통과 여과수 저수통으로 분배할 수 있다. 중력식 필터는 여과수 저수통내의 물로 뻗어있지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 이 시스템은 대안으로 여과수 저수통내로 하향 연장되는 하나의 중력식 필터를 포함할 수 있다. 그러한 필터는 분리가능하고, 일회용이며, 그리고/또는 재장착가능한 카트리지의 형태일 수 있다.

부가적인 정화 기술이 이 시스템과 함께 선택적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 전극; 초, 극소 및 나노여과(ultra, micro and nanofiltration); 하나의 자오선 광원; 또는 부가적인 통기/산소첨가(aeration/oxygenation)이다. 부가 정화 기술을 사용한다면, 그것은 본 발명의 시스템을 통해 흐름에 따라 물에 작용하도록 적절히 구성된다. 부가 정화 기술로서, 펄스 전기장 위생처리 시스템 장치(pulsed electric field sanitization technology)가 그곳을 통과하는 물을 위생처리하고 정화하기 위하여 전극을 합체하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 그러한 기술은, 그 전체가 본 명세서의 참고문헌을 이루는, 2004년 1월 9일 출원되어 계류중인 본 출원인의 국제출원 PCT/CA04/ 호에 기술되어 있다.

중력식 여과를 포함하는 본 발명의 실시예는 미여과수를 수용하기 위한 하나의 상부 저수통을 구비한 하나의 용기를 포함하여 구성된다. 이 상부 저수통은 하나의 하부 개구부와; 그곳을 통과하는 미여과수를 여과하기 위한 상부 저수통의 하부 개구부내의 하나의 여과 매체와; 그리고 여과 매체를 통과하는 물을 수용하기 위한 하나의 하부 여과수 저수통을 가진다. 여과수 저수통은 이중 체크 밸브와 접하는 하나의 하부 개구부를 가진다.

중력식 여과를 채용하는 본 발명의 하나의 실시예에서, 용기는 여과 매체로서 하나의 박형 직물간 성형 탄소 시트를 갖는 하나의 피처를 포함하여 구성될 수 있다. 이 탄소 시트는 하나의 상부 저수통의 바닥면에 위치된다. 하나의 뚜껑(lid)이 상부 저수통을 덮기 위해 설치될 수 있다. 상부 저수통에 수용된 물이 성형 탄소 시트를 통해 천천히 여과되어 피처의 하부 저수통으로 흘러들어간다. 피처는 베이스의 특정 위치에 놓이기에 적합할 수 있다. 다른 대안으로서, 피처의 하부 저수통과 접하는 하나의 공기 펌프가 하부(여과수) 저장통에 존재하는 하나의 살포기 매체로 공기를 공급하고, 이에 따라 거품을 피처내에 보관된 물로 방출하여 물의 추가 정화를 가능하게 한다. 이 실시예에서, 하나의 플라스틱 반사재(plastic reflector)가 거품의 순환을 돕기 위해 살포기 매체위에 배치될 수 있다. 실제로, 이것은 탄소 필터를 통한 여과 그리고 피처와 연통된 펌프를 통한 통기/산소첨가 모두에 의해 물을 정화하는 것을 가능하게 한다. 피처의 안팎으로 물의 적절한 흐름이 수행되는 것을 보장하기 위해, 하나의 이중 체크 밸브가 이 실시예에 합체될 수 있다. 베이스에 위치한 피처의 탐지를 가능하게 하기 위해 전자 제어장치가 베이스내에서 사용될 수 있다. 탄소 필터가 상부 저수통의 바닥면 아래로 연장되지 않는 것이 바람직하기는 하나, 상부 저수통의 바닥면 아래로 그리고 하부 저수통에 포함된 물로 뻗어있는 성형 탄소 필터를 사용하는 것도 가능함을 알아야 한다.

다용도 위생처리 시스템

본 발명에 따른 시스템은, 하나의 유체 용기와; 그리고 오존 형성, 유체의 오존처리, 및 유체의 유체 용기로의 복귀순환을 가능하게 하는 구성요소들을 구비한 다용도 위생처리 시스템이다. 다른 액체 정화 장치들이 선택적으로 본 명세서에 기술된 장치들과 결합하여 사용될 수 있다. 또한, 과다한 (불용해) 오존을 제거하고, 오존 레벨을 감지하고, 과다한 오존을 분해하기 위한 선택적 수단이 채용될 수 있다. 유체 용기는 선택적으로 분리가능하게 할 수 있다. 위의 구성요소들은 용기가 배치된 베이스내에 수용될 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 시스템의 구성요소들은 용기가 놓일 수 있거나, (용기가 탈착불가능한 경우에) 용기가 연계동작하는 베이스내에 수용된다. 이 구성요소들은 하나의 펌프와, 하나의 오존 발생기와, 그리고 오존을 메인 유체와 합체하기 위한 하나의 와류-벤츄리를 포함한다. 용기가 분리가능한 실시예의 경우, 유체의 용기 안팎으로의 동시적인 흐름을 가능하게 하기 위한 하나의 이중 체크 밸브가 용기와 결합되며, 베이스와 일체인 하나의 결합 구성요소를 가질 수 있다. 선택적으로, 원심 기액분리기(또는 기체 제거기)가 베이스내에 포함된다. 또 다른 추가 선택사항으로서, 하나의 오존 분해기와, 하나의 산화 환원 전위 센서와, 그리고 제어 전자장치(control electronics)가 결합될 수 있다.

용기(또는 복수의 용기들)가 본 발명의 시스템내에 분리가능하게 설치되거나 또는 고정될 수 있다. 용기가 시스템과 일체인 (그리고 쉽게 분리가능하지 않은) 경우에, 그것은 하나의 대기탱크(holding tank)의 형태로 존재할 수 있다. 이 유형의 용기는 사용자가 휴대가능 용기를 필수적으로 필요로 하지 않을 대형 설계를 위해 적용가능하다. 그러나, 소형 또는 주거용을 위해, 오존처리수의 등분량(aliquots of ozonated water)이 예를 들어 하나의 탭(tap)을 통해, 또는 선택 장치에의 도관을 통해 뽑아낼 수 있는 있는 고정-위치의, 분리불가능 용기를 가지는 것이 바람직할 수도 있다.

하나의 실시예에 따르면, 본 발명의 시스템은 복수의 분리가능 용기를 포함한다. 물론, 본 발명의 실시예는 하나의 용기만 있어도 되며, 분리가능할 필요가 없다. 하나보다 많은 용기가 구비되고 이 용기들이 분리가능한 실시예를 아래에서 논의하기로 한다. 이 실시예에서, 제어 전자장치는 어떤 유형의 유체 용기가 베이스에 연결되는지를 탐지하고 적절한 프로그램을 작동시키기 위하여 자동-감지 회로와 합체된다. 예를 들어, 유체 용기가 음용수를 받아들일 필요가 있음이 감지되면 낮은 레벨의 오존처리가 요구될 것이다. 이와 달리, 유체 용기가 물질표면의 세척을 위해 사용될 수 있다는 것이 감지되면, 높은 레벨의 오존처리가 요구될 것이다.

자동-감지 회로의 대안으로서, 사용자가 적절한 사이클을 선택할 수 있다. 처리 시간은 수동으로 제어되거나 시간 및/또는 최종 처리수의 오존 농도에 기초하여 자동 제어되도록 설정될 수 있다.

분리가능한 용기는, 베이스 유닛과 연계동작하는 그 베이스의 하나의 이중 체크 밸브에 합체된다. 이 구성은 하나의 단일 연결점(single connection point)을 사용하는 한편 용기의 안팎으로 동시에 물이 흐르게 한다.

본 발명의 하나의 실시예에서, 용기가 베이스에 놓여질 때 자동-감지 회로가 동작된다. (선택적으로, 그 용기를 위한 하나의 특정한) 적절한 프로그램이 동작되고 준비된 조명이 비추어진다. 그러면 사용자는 버튼을 눌러 처리과정을 동작시킨다. 펌프가 물을 용기로부터 끌어올려서 벤츄리를 통해 물을 퍼낸다. 벤츄리는, 오존 발생기에서 나온 오존이 풍부한 공기를 끌어들이는 하나의 기체 유입구를 가진다. 공기중의 산소 일부를 오존으로 바꾸는 오존 발생기는 코로나-방전형이거나 다른 유형일 수 있다. 오존은 오존처리수를 만들기 위해 와류-벤츄리에서 물과 혼합된다. 오존처리수는 그 다음에 오존처리수에 존재하는 용해된 기체는 남겨두는 반면 공기 및 비용해 오존과 같은 비용해 기체를 제거하는 원심 기액 분리기로 넘겨진다. 이렇게 제거된 기체는 오존을 산소로 변환시켜 대기중으로 안전하게 방출하는 오존 분해기로 보내질 수 있다.

위와 달리, 기액 분리기는 방출된 기체를 물에 재용해시키기 위하여 벤츄리의 유입구로 되돌려 보내거나, 오존 발생기의 공기 유입구로 보낼 수 있다. 오존처리수는 기액 분리기를 떠나 유체 용기로 되돌려 보내진다. 이러한 사이클은 미리 결정된 시간 및/또는 오존 농도에 도달할 때까지 계속된다. ORP 센서는, 물의 오존 레벨을 계속 감시하고 유닛의 처리 사이클을 제어하는 시스템의 유입구에 위치된다.

기액 분리기로부터 방출된 기체의 재-용해에 대한 다른 대안으로서, 그러한 방출 기체(오존-함유)를 대기중으로 방출하는 것은 일정 국가(jurisdictions)에서 선택적이다. 따라서, 규정(regulations)이 허락하는 국가에서, 오존-함유 방출 기체의 재활용 또는 오존의 분해 모두 필요하지 않다. 북미에서는 방출 오존의 적절한 레벨을 결정하기 위한 규정이 존재한다.

처리가 완료되면, 용기를 분리할 수 있음을 표시하는 표시등 및/또는 가청 알람을 통해 사용자에게 알려진다.

각 용기는, 그 베이스의 이중 체크 밸브와 결합할 수 있는데, 그것은 시스템 베이스의 리셉터클(receptacle)과 연계동작하고 누수없이 용기를 분리되게 한다. 이중 체크 밸브는 물이 추가적 연결요소를 필요로 하지 않고서도 용기의 안팎으로 흐르게 한다. 용기로부터의 물은 펌프 또는 다른 수단에 의해 용기 밖으로 나왔다가 벤츄리를 통해, 기체제거기를 통해 용기로 되돌아 흐른다. 처리는 미리 설정된 시간 및/또는 오존 농도에 도달할 때까지 계속된다. 오존은 오존 발생기에서 발생되고 벤츄리의 물과 혼합된다. 기액 분리기는 물에 들어있는 공기뿐만 아니라 비용해 오존도 제거한다. 기액 분리기에 의해 제거된 오존은 오존 분해기에 의해 분리되고(dissociated), 대기중으로 안전하게 방출된다.

선택적으로, 용기는 음용수의 위생처리를 위한 하나의 피처의 형태를 취할 수 있다. 용기는 또한 과일과 야채를 위생처리하기 위한 보울 및 걸름기(a bowl and strainer)의 형태를 취할 수 있다. 이와 달리, 용기는 물질표면에 도포될 오존처리수를 담기 위해 하나의 분무병의 형태를 취할 수 있다. 용기는 또한 틀니, 유아 젖꼭지와 같은 작은 대상물을 위생처리하기 위하여 하나의 내외부 겸비 용기(an inner and outer container)의 형태를 취할 수 있다. 또한, 용기는 필요한 때 대량의 오존처리수를 담기 위한 마개있는 유리병(decanter)일 수 있다. 사용예들은 기구나 손을 씻어내고 고기와 같은 식품위에 붓는 것을 포함한다.

위생처리 시스템은 주거용 및 개인용 모두, 그리고 산업용 및/또는 의학용의 여러 가지 용도를 가진다. 이러한 사용예들은 정화된 음용수의 제조 또는 대상물 또는 물질표면의 위생처리를 위해 오존처리된 음용수의 형성을 포함한다. 위생처리 시스템에 의해 오존처리된 물은, (세균-관련 원인을 갖는) 여드름, 무좀, 벤 상처의 위생처리, 피부의 국부적인 의학적 치료, 의료 장비의 세척과 같은 의학적 상태를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 식품 제조 산업을 위한 산업 용도가 본 발명에 따라 만들어진 오존처리수를 사용할 수 있다. 예를 들어, 식당, (식육 처리 공장과 같은) 식품 처리 공장, 식품 포장 공장, 농산물이 신선하게 유지될 필요가 있는 슈퍼마켓에서의 표면 세척에서 상업적으로 사용하는 것이다. 신선한 농산물의 저장 수명은 본 발명에 따라 만들어진 오존처리수를 정기적으로 분무함으로써 연장될 수 있다. 종업원들은 산업 또는 공중 시설에서 손을 씻기 위해 오존처리수를 입수할 수 있어 이로울 것이다. 식물과 꽃들에게 본 발명에 따라 만들어진 오존처리수가 분무되거나 뿌려질 수 있을 것이다.

가정용으로, 야채와 과일은 베이스에 부착된 걸름기의 형태로 된 용기에서 헹구어질 수 있다. 구강 치료를 위해, 위와 같이 만들어진 오존처리수는 치아나 칫솔의 세척을 위해, 또는 구강 세정제로 사용될 수 있다. 가정 상처 간호(Home wound care)는 소독용 알코올(rubbing alcohol) 또는 과산화수소와 같은 강한 용매(stronger solvents) 대신에 오존처리수를 사용하는 것을 결합할 수 있을 것이다. 위와 같이 만들어진 오존처리수는 방취제로서 물질표면과 신발 등의 표면과 내면에 분무하기 위하여 사용될 수 있다.

또한, 가정용으로, 시스템은 주방용 조리대 모델 또는 생활가전기기에 물을 공급하는 상부 붙박이 장치(upstream built-in unit)로서 설치될 수 있다. 의복 세탁 또는 식기 세척을 위해 오존처리수를 사용함으로써, 필요한 세제의 양을 감소시키거나 사용하지 않게 될 수 있다.

다수의 다른 산업 및 주거용으로 사용하는 것이 당업자들에 의해 예측가능할 것이며, 그러한 사례들은 본 발명의 범위에 속한다.

도 20은 본 발명에 따른 다용도 위생처리 시스템의 하나의 실시예의 개략도이다. 도 20은 하나의 베이스(1)와, 그리고 하나의 분리가능한 용기(2)를 보여준다. 처리 용기는 하나의 단일 연결부를 통해 용기의 안팎으로 물을 흐르게 하는 하나의 이중 체크 밸브(3)와 합체되어 있다. 용기가 베이스에 놓이면 이중 체크 밸브는 하나의 소켓(21)과 연계동작한다. 전자장치(9)와 합체된 자동감지 회로가 오존처리 과정을 시작하기 위해 적절한 프로그램을 동작시킨다.

전력은 전선(20)을 통해 115V AC로 공급된다. 전자장치는 전선(19)를 통해 펌프(4)에 공급된 전기를 12V DC로 변환시키고, 전선(18)을 통해 오존 발생기로 공급될 전기를 고전압 AC로 변환시킨다.

시스템이 동작되면, 물이 용기로부터 인출되어 이중 체크 밸브를 통해 소켓으로 그리고 도관(10)을 통해 펌프로 보내진다. 그 다음에 물은 도관(11)을 통해 흐르고 와류-벤츄리(5)로 들어간다. 물이 와류-벤츄리를 통해 흐름에 따라, 공기를 입력부(13)를 통해 오존 발생기로 그리고 튜브(12)를 통해 와류-벤츄리로 끌어당기는 진공 상태가 발생한다. 오존 발생기는 공기의 산소 일부를 오존으로 변환시키는 코로나 방전형이다.

오존과 공기를 포함하는 거품을 동반한 물이 도관(14)을 통해 벤츄리를 떠나 원심 기액 분리기(7)로 들어간다. 기액 분리기내에서 발생된 원심력이 공기와 비용해 오존을 물 밖으로 내보낸다. 추출된 기체는 튜브(16)를 통해 오존 분해기(8)로 보내진다. 이 오존 분해기는, 오존을 산소로 해리하고, 대기(17)로 안전하게 방출하는, 카루라이트(CARULITE^TM) 촉매[CARULITE는 페루의 카루스 코포레이션(Carus Corp. of Peru, III.)의 등록상표임.]를 포함하는 것이 바람직하다.

이렇게 해서 용해된 오존을 포함하게 된 물은 도관(15)과 소켓(21)을 거쳐 이중 체크 밸브를 통해 용기(2)로 되돌려 보내진다. 이 과정은 프로그램이 완료될 때까지 계속된다.

도 21은, 본 발명의 시스템과 함께 용기로 사용될 수 있는 하나의 분무병(2100)을 도시한다.

도 22는, 본 발명의 시스템과 함께 용기로 사용될 수 있는 하나의 유리물병(2200)을 도시한다.

도 23은, 본 발명의 시스템과 함께 용기로 사용될 수 있는 표면 세척용 저수통(reservoir)과 패드(2300)를 도시한다.

도 24는, 본 발명의 시스템과 함께 용기로 사용될 수 있는 걸름기(strainer)와 보울(bowl)의 결합체(2400)를 도시한다. 걸름기(2402)는, 용기의 외측 부분으로 도시된 보울(2406)을 통해 그리고 그 안으로 액체가 지나가도록 하기 위한 개구부들(2404)을 갖는 용기의 내측 부분으로 도시되어 있다. 액체 인터페이스(2408)를 용기의 저면에서 볼 수 있는데, 이를 통해 물이 흘러서 용기로 들어가고 나간다. 이 인터페이스는 용기의 하부에 위치된 이중 체크 밸브(도시 안됨)와 유동 연통된다.

도 25는 본 발명에 따라 도 21 내지 24에 도시된 용기들과 연계동작할 수 있는 베이스(2500)의 하나의 실시예의 사시도이다. 베이스는 용기의 하부에 존재하는 하나의 이중 체크 밸브와 연계동작하는 하나의 결합 구성요소(2502)를 포함한다. 하나의 제어 버튼 표시 패드(2504)가 사용자가 접근하기 쉬운 베이스의 전방향부(forward-facing portion)에 도시되어 있다. 제어 버튼 표시 패드는 여하한 수의 제어장치 또는 표시 윈도우도 포함할 수 있다. 그러한 제어장치 또는 표시 윈도우는 하나의 온/오프 버튼과, 하나의 프로그램 선택 버튼과, 사용자에게 용기의 액체가 충분히 처리되었을 때를 나타내기 위한 하나의 "준비(ready)" 표시등 또는 사용자에게 적절한 메시지를 조언할 여하한 유형의 판독 표시장치를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 당업자들은 패드에 포함할 다른 유형의 제어장치 또는 표시 윈도우를 쉽게 결정할 수 있다. 이 실시예에서, 처리 구성요소들은 전체 장치를 소형으로 주방용 조리대에 배치 또는 설치할 수 있게 베이스내에 수용되어질 치수로 만들어진다. 그러나, 처리 구성요소들이 예를 들어 붙박이식 설치를 의미하는 대형화(scaled-up) 시스템의 베이스 그 자체내에 수용될 필요는 없다.

도 26은, 주입-관통식 여과 유닛을 결합한 시스템의 하나의 실시예를 나타내는 개략도이다. 이 실시예에서, 분리가능 용기(2602)는 미여과수(2606)를 담는 하나의 상부 저수통(2604)을 포함한다. 미여과수는 직물간 성형 탄소 필터와 같은 필터(2608)를 통해 여과된다. 그곳을 통과하는 물은 그 하부의 이중 체크 밸브(2612)와 연계동작하는 여과수 저수통(2610)에 들어간다. 이 용기는 하나의 와류-벤츄리(2616)와, 하나의 펌프(2618)와, 그리고 하나의 오존 발생기(2620)를 수용하는 베이스(2614)에 놓여진다.

도 27은 본 발명의 하나의 실시예의 개략도이다. 이 실시예에 따른 오존처리 액체를 만들어내는 위생처리 시스템은, 시스템을 통해 액체를 순환시키기 위한 하나의 펌프(2702)와; 시스템의 안팎으로 연속적인 흐름이 가능하고 오존처리될 액체원(2706)과 연계동작하기 위한 하나의 이중 체크 밸브(2704)와; 액체에 혼합될 오존을 만들기 위한 하나의 오존 발생기(2708)와; 그리고 오존을 액체와 혼합하기 위한 하나의 와류-벤츄리(2710)를 포함하여 구성된다. 다른 경우에 더 상세히 설명한 바와 같이, 와류-벤츄리는, 액체가 길이방향 축에 접하는 방향으로 들어가는 중심의 길이방향 축과 확장된 인입부를 갖는 하나의 내부 챔버와, 그곳에 형성된 오존 진입 포트를 구비한 하나의 폭좁은 허리부와, 그리고 오존처리 액체가 방출되는 하나의 확장된 혼합 유체 배출부를 포함하여 구성된다. 오존 발생기는 오존 진입 포트에 오존을 제공하기 위해 와류-벤츄리와 유동 연통된다.

본 발명의 상술한 실시예는 예시의 목적만을 위한 것이다. 특정 실시예들에 대한 변경, 변형 및 변동이 본 명세서에 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 당업자들에 의해 이루어질 수 있다.

Claims

오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템에 있어서,

시스템을 통해 액체를 순환시키기 위한 하나의 펌프와;

오존처리될 액체원(liquid source)과 연계동작하고 이를 시스템의 안팎으로 연속적으로 흐르게 하는 하나의 이중 체크 밸브와;

액체와 합체될(incorporate) 오존을 만들기 위한 하나의 오존 발생기와;

오존을 액체와 합체시키기 위한 와류-벤츄리를 포함하여 구성되며,

상기 와류-벤츄리가 하나의 중앙 종축(central longitudinal axis)을 구비한 하나의 내부 챔버를 포함하고, 이 중앙 종축에 접하는 방향으로 하나의 액체가 상기 내부 챔버로 들어가며, 상기 내부 챔버는 확장 인입부(widened initial section)와, 오존 진입 포트(ozone entry ports)를 구비한 하나의 폭좁은 허리부(narrowed waist section)와, 그리고 오존처리 액체가 방출되는 확장된 혼합 액체 배출부(widened mixed fluid outlet section)를 포함하고, 상기 오존발생기가 오존 진입 포트(ozone entry ports)에 오존을 공급하기 위해 상기 와류-벤츄리와 유동 연통(fluid communication)되는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제1항에 있어서, 상기 액체원이 펌프와 유동 연통되게 위치된 하나의 용기내에 담겨있는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제2항에 있어서, 상기 용기가 이중 체크 밸브를 포함하여 구성되고, 액체가 상기 이중 체크 밸브를 통해 상기 용기의 안팎으로 순환되는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 용기가 분리가능한(removable) 것인, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제2항에 있어서, 이중 체크 밸브를 구비한 복수의 탈착가능 용기들이 교환가능하게(interchangeably) 사용되는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프와, 이중 체크 밸브와, 오존 발생기와, 그리고 와류-벤츄리가 하나의 베이스(base)내에 위치된, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 오존 발생기가 하나의 코로나 방전 오존 발생기(corona discharge ozone generator)를 포함하여 구성되는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제7항에 있어서, 하나의 고전압/고주파수 전력 공급 장치(high voltage/high frequency power supply)를 사용하여 오존을 만드는 상기 코로나 방전 오존 발생기가,

개방 단부들((open ends)과 각 개방 단부에 위치한 하나의 고전압 전극을 구비한 하나의 오존 발생 챔버와; 상기 오존 발생기를 통한 와류 흐름이 가능하도록 상기 오존 발생 챔버와 접하는 방향에 형성된 기체 포트들을 구비하고 상기 오존 발생 챔버의 말단부에 위치된 절연 단부 캡들(insulating end caps)과; 그리고 유전체 재료에 부착된 금속 호일을 포함하여 구성되는 하나의 접지 전극을 포함하여 구성되는,

오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 액체내의 오존 레벨을 감지하기 위해 시스템과 유동 연통되는 하나의 산화 환원 전위(oxidation reduction potential; ORP) 센서를 더 포함하여 구성되는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 오존처리 액체로부터 미용해 기체(undissolved gasses)를 분리하기 위해 상기 와류-벤츄리의 하부에 하나의 기액 분리기를 더 포함하여 구성되는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제10항에 있어서, 상기 기액 분리기로부터 발생되는 미분해 오존 가스를 분해하기 위해, 상기 기액 분리기와 유동 연통되고 그 하부에 있는 하나의 오존 분해기를 더 포함하여 구성되는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제10항 또는 제11항에 있어서, 원심력을 사용하여 미용해 오존을 분리하는, 상기 기액 분리기가,

와류-벤츄리로부터 발생된 액체-기체 혼합물이 가압하에 유입되는 하나의 유입구(inlet)와;

상기 유입구에 뒤이어 있는 하나의 채널(channel)과;

상기 채널의 중심부로 미분해 오존 가스를 그리고 상기 채널의 주연부로 액체를 이동시키기 위힌 원심력을 발생시키기 위해 상기 액체-기체 혼합물을 가압하에 상기 채널내에 하나의 와류로 밀어내기 위한 수단과;

상기 채널의 내부 주위에 위치하고 액체의 일부가 빠지는(drawn off), 하나의 슬롯(slot)과;

액체가 통과하는 상기 슬롯과 연통된 하나의 고리형 챔버와; 그리고

기체가 통과해 나가고, 상기 채널내에 위치된 기체 방출 포트를 포함하는 기체방출 밸브를 포함하여 구성되는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제12항에 있어서, 액체 레벨이 높을 때 상기 기체 방출 포트를 닫기 위해 상기 챔버내의 액체와 상호작용하기 위한 하나의 플로트(float)를 더 포함하여 구성되는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 오존 발생기에 대한 전력 공급을 확인하기 위해,

오존 발생기에 대한 고전압/고주파수 리드선과 접촉하는 제1 전선과;

상기 오존 발생기에 대한 고전압/고주파수 리드선과 아주 근접하고 상기 제1 전선과 아주 근접함으로 인해 전기용량(capacitance)이 형성되는 제2 전선과;

오존 발생기에 대한 전력 공급을 확인하기 위하여, 하나의 마이크로프로세서와 하나의 모노스테이블(monostable)을 포함하여 구성되고 제2 전선과 연통되며 전기용량을 감지하기 위한 하나의 감지 회로를 포함하여 구성되는, 고전압 및 고주파수 전력 공급장치의 축전기-결합 감지기(capacitor-coupled detector)를 더 포함하여 구성되는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제14항에 있어서, 상기 감지 회로가 하나의 외부 전원 또는 상기 전기용량으로 전력이 공급되는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
제1항에 있어서,

은 또는 도금된 은으로 만들어진 하나의 기준 전국(reference electrode)과;

백금, 도금된 백금, 금 또는 도금된 금으로 만들어진 하나의 ORP 감지 전극과;

물흐름 통로와 유동 접촉된(in fluid contact) 하나의 ORP 센서와; 그리고

처리 시간을 제어하는 하나의 연속 감시 센서(continuously monitoring sensor)를 포함하여 구성되는 하나의 산화 환원 전위 센서를 더 포함하여 구성되는, 오존처리된 액체를 만들어내는 위생처리 시스템.
하나의 액체 유입구와, 하나의 기체 유입구와, 하나의 액체-기체 혼합물 배출구와, 그리고 상기 액체 유입구와 상기 액체-기체 혼합물 배출구 사이에 나선형 통로를 가지는 하나의 내부 챔버를 구비한 하나의 원통체를 포함하여 구성되고,

상기 내부 챔버는 대체로 원통 형상의 폭좁은 허리부(narrower waist section)를 형성하기 위하여 직경이 감소하는 하나의 확장 인입부(widened initial section)와, 상기 허리부보다 큰 직경으로 확장되는 하나의 확장 배출부(widened outlet section)를 포함하여 구성되며;

상기 액체 유입구가 그곳을 관통하는 액체 흐름의 와류 효과를 나타내게 내부 챔버로 들어가도록 접하게(tangentially) 배치되고; 상기 기체 유입구가 상기 허리부에 형성된 진입 포트(entry ports)를 통해 내부 챔버로 들어가는, 기체를 액체에 혼합시키기 위한 와류-벤츄리.
제17항에 있어서, 상기 확장 배출부 표면의 내부 챔버에 형성된 하나 또는 그보다 많은 날개를 갖는, 기체를 액체에 혼합시키기 위한 와류-벤츄리.
위생처리 시스템에 있어서, 시스템을 통해 액체를 순환시키기 위한 하나의 메인 펌프와;

하나의 액체 용기와;

액체가 시스템의 안팎으로 동시에 흐르게 하기 위한 상기 액체 용기내의 하나의 이중 체크 밸브와;

액체에 합체될 오존을 만들기 위한 하나의 오존 발생기와;

상기 오존 발생기로부터의 오존을 액체에 합체시키기 위해 상기 이중 체크 밸브와 유동 연통되고 상기 액체 용기에 배치된 하나의 살포기(sparger)와; 그리고

오존을 상기 살포기로 이동시키기 위해 상기 오존 발생기와 유동 연통되는 하나의 오존 펌프를 포함하여 구성되는, 오존처리 액체를 만들어내는 위생처리 시스템
하나의 주입-관통식 여과 유닛을 더 포함하여 구성되는 제1항에 따른 시스템.