KR20050091151A - 산소수 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 산소수 제조장치는 물탱크와; 상기 물탱크와 연결되어 물탱크 내의 물을 순환시키기 위한 순환관과; 이 순환관에 설치되는 순환펌프와; 상기 순환관에 설치되어 산소발생기로부터 발생된 산소와 물을 혼합하는 혼합기와; 상기 순환관에 설치되어 상기 혼합기에 의해 산소가 혼합된 물을 다단계로 난류화 시켜 물에 산소를 용해시키는 적어도 하나의 산소용해기와; 이 순환관으로부터 분기되거나 물탱크에 설치되며 밸브를 가지는 산소수 배출관;을 구비한다.

Description

산소수 제조장치{apparatus for manufacturing of oxygen water}

본 발명은 산소수 제조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 물에 산소의 용존율을 높일 수 있는 산소수 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 산소는 사람을 포함한 생명체가 생명을 영위하는데 있어서 반드시 필요한 물질이다. 그러나 근래에는 산업화의 가속에 따른 심각한 환경파괴에 의해 대기중의 산소량이 점차 감소되어 왔으며, 특히 문명이 발달한 대도시의 사람들은 항상 산소부족으로 인해 건강의 위협을 받고 있는 실정이다.

산소는 주로 호흡을 통해 체내에 흡수되지만, 마시는 물을 통해 흡수할 수 도 있으며, 용존 산소가 풍부한 물을 마시게 되면 혈중 산소농도가 향상되고 이에 따라 인체의 신진대사가 활발해지는 등의 효과가 있으므로, 고농도의 용존산소가 포함된 산소수를 제조할 수 있는 정수기 등의 장치가 다양하게 개발되고 있다.

그러나, 종래의 산소수 정수기는 물에 보다 다량의 산소를 용해시키려는 기능에만 치중하여 그 구조가 상대적으로 복잡하다.

대한 민국 실용신안 등록 제20-0273318호에는 고농도 산소수 정수기의 일예가 개시되어 있다.

개시된 산소수 정수기는 냉수탱크의 산소용해기 순환라인에 순환펌프와 산소용해기를 구성하고, 부상부력과 압력을 이용한 산소용해기에 산소발생장치에서 토출되는 산소를 투입하는데 용해기의 순환펌프 흡입구에 연계투입하는 구조를 가진다.

그리고 대한민국 실용신안 등록 제20-0287586호에 개시된 산소수 정수기는 산소수 발생부와, 이 산소수 발생기와 정수기의 냉수탱크를 상호 연결하여 산소발생부에서 발생된 산소를 냉수탱크에 주입하는 산소수 공급라인과, 산소수 공급라인을 통하여 물이 역류하는 것을 방지하는 첵크밸브를 포함한다.

대한민국 실용신안 등록 제 20--3-55788호에 개시된 산소수 용해장치는 산소수 흡입라인을 통하여 물과 함께 산소탱크 또는 산소 발생기의 산소를 동시에 투입시켜 병렬 연결 구성된 순환펌프에서 흡입되게 하는 것과, 각 산소용해기 후단부에 유량 조절밸브를 순차적으로 설치하여 유량과 압력을 제어한다.

상기와 같은 산소수 제조장치는 탱크의 내부에 산소 발생기로부터 발생된 산소를 분사하거나 산소용해기를 통하여 물에 분사하여 용해시키는 구조를 가지고 있다. 산소를 물에 직접 분사하는 경우 산소의 용존량을 높이는 데에 한계가 있으므로 상기와 같이 산소용해기를 이용하게 되는데, 종래의 산소용해기는 코러게이트 형상의 판재에 딤풀을 형성하여 물과 산소의 혼합을 촉진시키거나 벌집모양의 그릴을 적층시켜 산소가 혼합된 물을 난류화 시킴으로써 산소의 용존율을 높이고 있다. 그러나 이러한 방식은 산소 용해기를 통과하는 물의 관내손실수두를 증가시켜 물의 유속을 떨어뜨리게 되므로 물에 산소의 용존율을 높일 수가 없다.

이러한 점을 감안하여 본 출원인은 물의 산소 용존율을 높이기 위한 산소수 제조장치를 한국 특허출원 제 2003-0065375호로 출원한 바 있다. 특히 본 출원인은 산소수 용존율을 높이기 위한 지속적인 연구를 수행하는 과정에서 물과 산소의 혼합 및 산소의 용해율을 높이기 위한 물의 와류 구조를 개선하여 출원하기에 이르렀다.

본 발명은 상술한 점들을 감안하여 물의 순환 및 난류화를 촉진시켜 물의 용존산소량을 높일 수 있는 산소수 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 물과 산소의 혼합이 다단계로 이루어져 산소수 제조에 따른 장치의 효율을 높일 수 있는 산소수 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 산소수 제조장치는

물탱크와; 상기 물탱크와 연결되어 물탱크 내의 물을 순환시키기 위한 순환관과; 이 순환관에 설치되는 순환펌프와; 상기 순환관에 설치되어 산소발생기로부터 발생된 산소와 물을 혼합하는 혼합기와; 상기 순환관에 설치되어 상기 혼합기에 의해 산소가 혼합된 물을 다단계로 난류화 시켜 물에 산소를 용해시키기 위한 적어도 하나의 산소용해기와; 이 순환관으로부터 분기되거나 물탱크에 설치되며 밸브를 가지는 산소수 배출관;을 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 탱크와 연결된 순환관의 토출측에 물에 혼합된 산소를 미립화 시켜 물의 산소용존량을 높이는 분사노즐을 더 구비한다. 이 분사노즐은 상기 순환관의 토출측에 연결되며 내부에 테이퍼진 분사구를 가지는 노즐본체와, 상기 노즐본체에 지지되며 상기 분사구와 대응되며 소정간격 이격된 분쇄판을 구비한다.

상기 혼합기는 제1유입포트와 제2유출포트 및 이들과 연결되는 제1내부 공간부를 가지는 제1본체와, 상기 제1유입포트로 유입된 물을 교축시켜 제1유출포트 측으로 분사하며 상기 제1내부 공간부를 구획하는 교축노즐부와, 상기 본체의 측면에 설치되어 교축 노줄부의 출구측의 제1내부 공간부와 연통되는 산소 공급부를 구비한다. 상기 산소용해기는 제2유입포트와 제2유출포트 및 이들과 연결되는 제2내부 공간부를 가지는 제2본체와, 상기 본체의 내부에 상호 교호적으로 설치되며 상호 대향되는 방향으로 연장되는 복수개의 격판들을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 산소수 제조장치의 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 산소수 제조장치는 물에 산소의 용존율을 높이기 위한 것으로, 그 일 실시예를 도 1에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 산소수 제조장치(10)는 물탱크(11)와, 상기 물탱크(11)와 연결되어 물탱크(11) 내의 물을 순환시키기 위한 순환관(12)을 구비하는데, 이 순환관(12)의 양단부는 물탱크(11)와 연결되어 하나의 폐루프를 이룬다. 그리고 상기 순환관(12)에는 배출관(13)이 연결되는데, 이 배출관(13)에는 물의 흐름을 단속하는 밸브(14)가 설치된다. 그리고 상기 순환관(12)에는 물을 순환시키기 위한 순환펌프(15)가 설치되는데, 상기 펌프는 격막펌프 또는 기어펌프, 원심펌프 등이 이용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한 상기 순환관(12)에는 산소발생기(20)로부터 발생되는 산소와 물을 혼합하여 물에 산소의 용존율을 높이기 위한 혼합기(30)가 설치된다. 그리고 상기 혼합기(30)와 물탱크(11) 사이의 순환관(12)에는 혼합기(30)에 의해 혼합된 산소와 물을 난류화 시켜 산소가 물에 용해되도록 하는 적어도 하나의 산소 용해기(40)가 설치된다.

한편, 상기 탱크(11)와 연결된 순환관(12)의 토출측에 설치되어 물에 혼합된 산소를 미립화 시켜 물의 산소용존량을 높이이기 위한 분사노즐(50)을 더 구비한다.

상기와 같이 구성된 산소수 제조장치(10)를 구성요소별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 산소 발생기(20)는 대기중의 공기를 압축펌프(25)를 이용하여 압축하고, 이 압축된 공기로부터 산소를 분리하여 공급할 수 있는 것으로, 일반적인 솔레노이드 밸브(26)를 가진 제올라이트(zeoliite ;24)가 이용된다. 상기 산소 발생기(20)와 혼합기(30)를 연결하는 연결관(21)에는 물이 상기 산소 발생기(20) 측으로 역류하는 것을 방지하기 위한 첵크밸브(22)와, 연결관(21)을 통하여 공급되는 산소의 량을 조절하기 위한 컨트롤러 및 컨트롤 밸브(23)가 설치된다. 상기 산소 발생기는 산소를 발생시켜 상기 혼합기(30) 측으로 공급할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

한편 상기 산소발생기(20)의 연결관(21)에는 이로부터 분기되며 플랙 시블한 분기관(61)과, 이 분기관(61)과 연결되어 사용자가 호흡할 수 있도록 하는 공급구(63)와, 상기 분기관(61)에 설치되어 산소의 공급을 단속하는 밸브(62)을 가진 산소 분기수단(60)을 더 구비한다.

상기 혼합기(30)는 물과 상기 산소 발생기(20)로부터 발생된 물을 혼합하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 제1유입포트(31)와 제2유출포트(32) 및 이들과 연결되는 제1내부 공간부(33)를 가지는 본체(34)와, 상기 제1유입포트(31)로 유입된 물을 교축시켜 제1유출포트(34) 측으로 분사하며 상기 제1내부 공간부(33)를 구획하는 교축노즐부(36)와, 상기 제1본체(34)의 측면에 설치되어 교축노줄부(36)의 출구측의 제1내부 공간부와 연통되며 산소 발생기(20)의 연결관(21)과 연결되는 산소 공급포트(37)를 구비한다. 상기 교축노즐부(36)의 노즐공은 테이퍼진 관상으로 이루어지며 상기 제1유입포트를 통하여 공급된 물이 제1유출포트(34) 측의 공간부로 고압분사될 수 있도록 제1유입포트(31)의 직경보다 상대적으로 작게 형성함이 바람직하다. 그리고 상기 산소 공급포트(37)의 위치는 상기 교축 노즐부(36)의 단부와 대응되는 위치의 본체(34) 외주면에 형성함이 바람직하다. 여기에서 상기 혼합기(30)는 상기 실시예에 의해 한정되지 않고, 가능한 한 산소를 작은 기포 상태로 물에 혼합시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

상기 산소 용해기(40)는 혼합기와 물탱크(11) 사이에 적어도 하나가 설치되어 혼합기(30)에 의해 물에 혼합된 산소가 물에 용해 될 수 있도록 하는 것으로, 그 일 실시예를 도 1 및 도 3, 4나타내 보였다.

도면을 참조하면, 산소 용해기(40)는 제2유입포트(41)와 제2유출포트(42) 및 이들과 연결되는 제2내부 공간부(43)를 가지는 제2본체(44)와, 상기 본체(44)의 내부에 상호 교호적으로 설치되며 상호 대향되는 방향으로 연장되는 복수개의 제1, 2격판(45)(46)들을 포함한다. 상기 제1,2격판(45)(46)은 제2본체(44)의 상호 대향되는 내면으로부터 상호 교호적으로 배열된 상태로 연장되어 상기 제2유입포트(41)로부터 유입된 산소가 혼합된 물이 제2유출포트(42)로 유입되는 코러게이트 형상을 이루며 흐르되 인접하는 격판들 사이의 공간에서 와류가 형성된다. 상기 제1,2격판의 단부는 상호 접촉되지 않으면서 중첩되지 않도록 함이 바람직한데, 제1,2격판(45)(46) 단부 사이의 간격(L1)은 0.5 내지 1mm 이격되도록 함이 바람직하다.

상기 분사노즐(50)은 순환관(12)의 토출측에 설치되어 산소용해기(40)를 통과한 물에 포함된 산소를 분쇄함과 아울러 물을 난류화시켜 산소의 용존율을 높인 것으로, 그 일 실시예를 도 5에 나타내 보였다.

도면을 참조하면 분사노즐(50)은 내부에 테이퍼진 분사구(51)를 가지는 노즐본체(52)와, 상기 노즐본체(52)에 지지되며 상기 분사구(51)와 대응되며 소정간격 이격된 분쇄판(53)을 구비한다. 여기에서 도면에는 도시되어 있지 않으나 상기 분쇄판(53)은 이와 분사구의 간격을 조절 할 수 있도록 함이 바람직하다. 상기 분사구(51)와 대응되는 분쇄판(53)의 내면에는 물을 가이드 하는 수단이 더 형성될 수 있으며 물의 난류화를 촉진시키기 위해 요철을 형성할 수도 있다. 여기에서 상기 분사구의 직경(D)는 0.5 내지 1mm 로 함이 바람직하며, 상기 분사구(51) 측의 단부와 분시판(53) 사이의 간격(L2)는 0.3 내지 1.5mm가 유지되도록 함이 바람직하다. 상기 분사노즐(50)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 산소와 물을 혼합시킴과 아울러 산소를 분쇠할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

한편, 상기 물탱크(11)에는 물을 냉각시키기 위한 어름 장착부가 더 구비될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 필터(72)가 내장된 내부용기(71)가 설치되어 물탱크(11)에 공급되는 물을 필터링 할 수 있는 필터수단(70)이 더 구비될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 산소수 제조장치(10)의 작용을 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 산소수 제조장치(10)를 이용하여 산소수를 제조하기 위해서는 탱크(11)에 물을 공급한 상태에서 순환관(12)에 설치된 펌프(15)를 구동시킴과 아울러 산소발생기(20)를 작동시킨다. 이와 같이 하면, 상기 탱크(11) 내의 물은 펌프(15)에 의해 순환관(12)을 통하여 순화된다. 이 과정에서 상기 물은 산소발생기(20)와 연결관(21)에 의해 연결된 혼합기(30)를 통과하면서 산소와 혼합된다.

즉, 상기 펌프(15)에 의해 펌핑된 물이 혼합기(30)의 교축노즐부(36)를 통과하면서 제1유출포트(32) 측으로 분사되고, 제1유출포트(32) 측의 제1내부 공간부 측에서 난류화 및 와류화가 발생되고, 산소 공급기(20)로부터 공급됨으로써 물에 산소가 기포 상태로 혼합된다. 이와 같이 산소가 혼합된 물은 순환관(12)을 통하여 산소 용해기(40)의 제2유입포트(41)로 공급된다. 이와 같이 공급된 물은 제2본체(44)의 내부에 교호적으로 설치된 제1,2격판(45)(46)들에 의해 그 유로가 사행 형상을 이루게 되고 도 4에 도시된 바와 같이 산소가 포함된 물은 각 격판들의 사이에서 소용돌이 치게되어 물에 산소가 용해되게 된다.

이와 같이 산소용해기(40)를 통과한 물은 순환관(12)을 통하여 탱크(11)로 유입되는데, 이 순환관(12)의 토출측에는 분사노즐(50)이 설치되어 있으므로 물과 작은 기포로 존재하는 물이 다시 혼합되어 산소의 용존율을 높이게 된다. 즉, 상기 분사노즐(50)의 분사구(51)를 통하여 고압으로 분사되는 산소의 기포가 혼합된 물은 분쇄판(53)에 의해 부딪침과 아울러 소용돌이치면서 산소가 작은 방울로 분쇄되고, 나아가서는 물에 용해됨으로써 물의 산소 용존율 5분 이내에 40ppm 이상으로 높일 수 있다. 상술한 바와 같은 방법으로 탱크(11) 내의 물은 연속하여 순환하면서 산소가 물에 용해되어 물의 용존율이 높아지게 된다.

그리고 이와 같이 제조된 산소수는 사용자가 배출관(13)을 통하여 컵에 따른 후 먹게 된다. 상기 배출관 측에는 컵의 유무를 감지하는 센서를 설치하여 배출관(13)의 밸브(14)를 개폐할 수 있도 있다. 또한 산소 발생기(10)는 연결관(21)로부터 분기된 분기수단(60)의 분기관(61)을 통하여 공급되는 산소를 호흡할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 산소수 제조장치는 산소의 용존율을 높인 고 농도의 산소수를 제조할 수 있으며, 순환관에 주입되는 산소가스를 미세한 방울로 쪼개어져 다단계로 물과 혼합함으로써, 산소가 물에 보다 효과적으로 용해 될 수 있고, 나아가서는 고농도의 산소수를 신속하게 제조할 수 있다. 특히 순환관을 통과하는 물을 전해 살균하게 되므로 살균시간을 대폭 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 산소수 제조장치를 개략적으로 나타내 보인 도면,

도 2는 도 1에 도시된 혼합기를 나타내 보인 분리 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 산소수 제조장치의 산소 용해기를 나타내 보인 일부절제 사시도,

도 4는 산소 용해기의 단면도,

도 5는 분사노즐을 발췌하여 도시한 일부절제 사시도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10; 산소수 제조장치

20;산소 제조기

30; 혼합기 40;산소용해기

50; 분사노즐

Claims (6)

1. 물탱크와; 상기 물탱크와 연결되어 물탱크 내의 물을 순환시키기 위한 순환관과; 이 순환관에 설치되는 순환펌프와; 상기 순환관에 설치되어 산소발생기로부터 발생된 산소와 물을 혼합하는 혼합기와; 상기 순환관에 설치되어 상기 혼합기에 의해 산소가 혼합된 물을 다단계로 난류화 시켜 물에 산소를 용해시키는 적어도 하나의 산소용해기와; 이 순환관으로부터 분기되거나 물탱크에 설치되며 밸브를 가지는 산소수 배출관;을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 탱크와 연결된 순환관의 토출측에 물에 혼합된 산소를 미립화시켜 물의 산소용존량을 높이는 분사노즐을 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 분사노즐은 상기 순환관의 토출측에 연결되며 내부에 테이퍼진 분사구를 가지는 노즐본체와, 상기 노즐본체에 지지되며 상기 분사구와 대응되며 소정간격 이격된 분쇄판을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 혼합기는 제1유입부와 제2유출부 및 이들과 연결되는 제1내부 공간부를 가지는 제1본체와, 상기 제1유입부로 유입된 물을 교축시켜 제1유출부 측으로 분사하며 상기 제1내부 공간부를 구획하는 교축노즐부와, 상기 본체의 측면에 설치되어 교축 노줄부의 출구측의 제1내부 공간부와 연통되는 산소 공급부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 산소 용해기는 제2유입부와 제2유출부 및 이들과 연결되는 제2내부 공간부를 가지는 제2본체와, 상기 본체의 내부에 상호 교호적으로 설치되며 상호 대향되는 방향으로 연장되는 복수개의 격판들을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 산소발생기는 상기 혼합기와 연결관에 의해 연결되는 것으로 대기중의 공기를 압축하는 압축펌프와, 압축펌프에 의해 압축된 공기로부터 산소를 분리하여 공급하는 제올라이트를 구비하며, 상기 연결관과 연결된 분기관과 연결되어 산소를 호흡할 수 있도록 고정구를 가지는 분리수단을 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 산소수 제조장치.