KR20090078891A

KR20090078891A - 오존수 제조장치

Info

Publication number: KR20090078891A
Application number: KR1020080004731A
Authority: KR
Inventors: 김두환; 권준용
Original assignee: 주식회사 동아지질
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2009-07-21

Abstract

본 발명은 오존수 제조장치에 관한 것으로, 오존수의 오존 용존량을 검출하여 오존발생기를 제어함으로써 사용체에 적합한 오존수를 제조할 수 있고, 용존되지 않은 오존의 농도를 검출하여 소각하여 대기로 방출하거나 그대로 대기로 배출할 수 있도록 하는 오존수 제조장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 공기 또는 산소가 유입되는 공기관이 설치되고, 생성된 오존이 배출되는 오존관이 설치된 오존발생기; 물이 유입되는 유수관과 오존관이 접속되는 부분에 설치되어 물에 오존을 용해시키는 용해장치; 용해장치에 설치되어 물과 오존이 혼합된 혼합수가 이송되는 혼합관;을 포함하여 구성된 오존수 제조장치에 있어서, 상기 혼합관의 단부에 비용존비용존오존제거필터가 설치되고; 비용존비용존오존제거필터에 오존수관과 오존관이 설치되며; 상기 오존수관에는 ORP센서가 설치되고, 상기 오존관에는 오존센서가 설치되고; 상기 오존관의 단부측에는 히터가 설치되며; 상기 ORP센서와 오존센서는 제어장치에 연결되고; 제어장치는 ORP센서에 의해 오존발생기를 제어하고, 오존센서에 의해 히터를 작동시킴을 특징으로 하는 오존수 제조장치가 제공된다.

오존, 오존수, 살균, 세척, 히터

Description

오존수 제조장치{Appatatus of generating ozonied-water}

오존수는 물에 일정량의 오존(O₃)을 분사하여 용해되도록 하여 제조되는데, 물 자체를 살균함은 물론이고 오존수를 이용하여 과일, 채소 등의 잔류 농약까지 분해한다. 따라서 위생 관리가 요구되는 식품 공장, 각종 식당, 병원, 가정 등 모든 산업분야에서 오존수를 세척 및 살균을 목적으로 사용하고 있다.

가정에서의 오존수 활용은 과일, 야채, 생선류의 세척과 살균 및 잔류 농약 등의 제거하고 에틸렌 가스를 제거하여 장시간 보관에 의한 신선도의 하락을 방지하게 된다. 또한 치솔 등의 살균과 세척, 악취 제거에 사용되고, 관상어 수조에 사 용함으로써 관상어의 질병 방지와 산소 공급으로 위생적인 사육이 가능하게 된다. 그리고 병원에서는 각종 피부 질환의 원인이 되는 모낭충, 백상선 등의 잡균을 살균하고, 의료기기나 의류를 소독하는데 사용된다. 또한 농업 분야에서는 농약의 사용없이 재배하는 효과가 있고, 악취 제거와 파리 모기 등을 구제하는 역할도 한다.

이와 같이 다양한 산업 분야에 사용되는 오존수는 오존(O₃)을 물에 용해시킨 것으로, 오존의 성질을 그대로 활용하는 것이다. 즉 오존의 산소원자 중 하나를 다른 물질에 주어 산소(O₂)가 되려고 하는 성질이 강한 산화작용으로 살균, 소독, 냄새 제거, 표백 등의 작용을 하고, 하나의 산소가 분리된 후 오존의 나머지는 산소로 환원되므로 매우 안정적이고 잔류 독성을 남기지 않게 된다.

이와 같은 오존수를 제조하는 장치는 공기를 방전시켜 오존을 생성하는 오존발생기와, 오존을 물과 혼합하는 용해장치로 구성되었다. 오존발생기에서 공기가 오존으로 생성되고, 용해장치에 의해 물에 오존이 용해되면서 물은 천연물질인 OH 라디칼이라는 강력한 살균력을 갖고 있는 물질이 생성된다. 이와 같이 OH 라디칼이 용존한 물을 오존수라 하고, 독성이 전혀 없고 인체에 무해하며, 살균, 소독, 탈취 후 산소가 풍부한 물과 산소로 환원된다.

종래의 오존수 제조장치는 상기에서와 같이 오존발생기와 용해장치로 구성되어, 오존발생기에서 생성되는 오존량을 제어할 수 없었다. 따라서 채소류의 세척, 살균, 각종 도구의 살균 등 가정, 공장, 식당, 병원 등 오존수의 사용처에 적합한 오존의 살균력을 제어할 수 없었다. 그리고 오존발생기에서 생성된 오존은 용해장치에서 전량이 물에 용해되지 않으므로, 용해되지 않은 오존은 분해하여 다기로 방충하여야 하나, 종래의 경우는 이를 제어하지 못하여 유해한 오존 그대로가 대기로 방출되었다. 따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하는 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 오존과 물이 혼합되어 생성된 혼합수가 지나는 혼합수 관로에 비용존오존제거필터를 설치하여 용해되지 않은 오존 가스를 분리하고, 비용존오존제거필터를 지나 순수 오존수가 지나는 오존수관에 ORP센서를 설치하여 오존수를 사용하는 목적에 적합한 살균력이 있는지를 판단한 후 오존발생기로 피드백하여 오존 발생량을 조절하도록 하며, 비용존오존제거필터를 지나 필터링된 순수 오존 가스가 지나는 오존관 또는 오존탱크에 오존센서를 설치하여 대기로 방출하여도 되는 농도인지를 판단하고, 농도가 일정 수준을 넘은 경우 히터를 가동하여 오존을 분해 후 대기로 방출하도록 하는 구조를 제공하게 된다.

이와 같이 본 발명은 비용존오존제거필터를 설치하여 용해되지 않은 오존 가스를 오존수로부터 필터링함으로써 독성이 있는 오존 가스만을 걸러 안정성을 높이고, 오존수의 세척력을 검출하여 적정한 수준이 되도록 오존발생기를 제어할 수 있으며, 물에 용해되지 않은 오존 가스를 분해하여 대기로 방출함으로써 유독한 오존으로부터 환경을 보호하고 인체를 보호할 수 있게 된다.

본 발명은 공기 또는 산소가 유입되는 공기관(1)이 설치되고, 생성된 오존이 배출되는 오존관(2a)이 설치된 오존발생기(3); 물이 유입되는 유수관(4)과 오존관(2a)이 접속되는 부분에 설치되어 물에 오존을 용해시키는 용해장치(5); 용해장치(5)에 설치되어 물과 오존이 혼합된 혼합수가 이송되는 혼합관(6);을 포함하여 구성된 오존수 제조장치에 있어서, 상기 혼합관(6)의 단부에 비용존오존제거필터(7)가 설치되고; 비용존오존제거필터(7)에 오존수관(8)과 오존관(2b)이 설치되며; 상기 오존수관(8)에는 ORP센서(9)가 설치되고, 상기 오존관(2b)에는 오존센서(10)가 설치되고; 상기 오존관(2b)의 단부측에는 히터(12)가 설치되며; 상기 ORP센서(9)와 오존센서(10)는 제어장치(13)에 연결되고; 제어장치(13)는 ORP센서(9)에 의해 오존발생기(3)를 제어하고, 오존센서(10)에 의해 히터(12)를 작동시킴을 특징으로 한다.

상기의 오존관(2b)에는 오존탱크(14)가 설치될 수도 있고, 이 경우에는 오존 센서(10)는 상기와 같이 오존관(2b)에 설치되거나 오존탱크(14)에 설치될 수도 있다. 그리고 상기의 히터(12)는 오존탱크(14)나 오존센서(10) 이후의 오존관(2b)에 설치된다. 또한 그리고 오존발생기(3)에 설치된 공기관(1)에는 제습장치(15)가 설치되고, 제습장치(15)의 전방 공기관(1)에 흡기블로워(16)가 설치된다.

이와 같은 구조를 가진 본 발명은 도 1에 전체 구성이 도시되어 있다.

흡기블로워(16)는 오존을 발생시키기 위해 산소를 포함한 공기를 오존발생기(3)로 공급하기 위함이다. 물론 공기 대신에 산소를 이용할 수도 있고, 산소를 이용할 경우 산소발생기 또는 산소 탱크를 직접 오존발생기에 연결할 수도 있다.

공기 또는 산소는 습기가 없는 건조한 기체여야 한다. 따라서 본 발명에 제습장치(15)가 설치되어 있다. 제습장치(15)는 유입된 공기 또는 산소의 습기를 제거하기 위한 것으로, 공기 또는 산소를 이슬점 온도로 유지하여 습기를 제거하는 것이다.

오존발생기(3)로 투입되는 전기 에너지는 대부분이 열로 변환되므로, 기중의 질소와 습기는 고온에 의해 이산화질소가 생성되고, 이는 전극의 부식을 초래하고 물속의 미네랄을 파괴하므로 제거하여야 한다. 즉, N₂ + O₂ → 2NO가 되고, 산소분자와 반응하여 2NO +O₂ → 2NO₂가 생성된다. 본 발명에서는 제습장치(15)로 펠티에 소자를 이용한다.

제습된 공기 또는 산소는 오존발생기(3)로 유입되어 오존화 된다. 오존발생 기(3)는 무성방전법을 이용한 것으로 냉각수가 흐르는 본체 내부에 방전관이 삽입되고, 건조한 공기 또는 산소가 연속적으로 주입되며, 고압을 인가함으로써 방전관 주변을 통과하는 공기 또는 산소의 산소 분자가 O₂ → O + O 로 분해되고, 다시 산소분자와 결합해 O₂ + O → O₃ 가 되는 반응을 가진다.

오존발생기(3)에서 생성된 오존은 물과 혼합되어 오존수가 되는데, 우선 오존과 물을 혼합하는 장치로서 용해장치(5)가 필요한다. 본 발명의 용해장치(5)는 벤츄리 인젝터가 사용된다. 벤츄리 인젝터는 베르누이 원리를 이용한 것으로 관의 직경을 조절하여 물의 속도를 변화시켜 진공상태를 만들고, 대기압 상태에 있는 오존을 압력차에 의해 유입되게 하여 물과 오존이 혼합되게 하는 장치이다.

따라서 벤츄리 인젝터에서 물과 오존이 홉합되어 오존수가 생성되는데, 아래와 같은 반응식으로 혼합된다.

O₃ + H₂O → HO₃ ⁺ + OH^-

HO₃ ⁺ + OH^- → 2HO₂

O₃ + H₂O → HO + 2O₂

HO + H₂O → H₂O + O₂

상기와 같이 용해장치(5)에서는 오존이 물과 혼합되어 이상적인 오존수가 생성되어야 한다. 그러나 오존이 전부 용해되지 않고 일부는 오존 가스로 잔류하게 된다. 순수 오존은 독성이 있으므로 이를 제거할 필요가 있는데, 본 발명은 혼합수(완전한 오존수가 아니므로 혼합수라 표기함)에서 순수 오존 가스를 분리하는 장치가 부가된다. 즉, 혼합관(6)을 통해 용해장치(5)를 거친 혼합수는 혼합관(6)의 단부에 설치된 비용존오존제거필터(7)에서 순수한 오존수와 오존 가스로 분리된다.

비용존오존제거필터(7)는 물속에 녹지 않은 오존 가스를 오존수와 분리해 내는 장치로서, 멤버레인을 통과시켜 비 용존 오존을 배출하는 방식이다. 사용되는 멤버레인은 발수성이 있고 기체 투과성이 있는 것으로 Silicone resin 계통이나 Fluo resin 계통이다.

상기와 같이 비용존오존제거필터(7)를 거치게 되면, 완전한 오존수가 제조되고 오존 가스는 별도의 관로를 통해 제거된다.

우선, 오존수는 오존수관(8)을 통해 사용처로 송급된다. 그러나 사용처에 따라서 오존수의 살균력 등이 달라야 하기 때문에 오존수의 OH 라디칼 용존량이 달라야 한다. 따라서 본 발명은 오존수의 OH 라디칼 용존량을 제어하기 위하여 오존발생기(3)를 제어하는 장치로서, 오존수관(8)에 ORP센서(9)가 설치되어 있다.

ORP센서(9)는 오존수 내의 용존 오존량을 파악하고 제어하기 위해 사용된다. 즉, 세척대상에 맞는 오존 투입량의 조절 기능을 한다. 이와 같은 ORP센서(9)의 실시예는 산화-환원 전위를 검출하고 이에 비례한 오존량을 알 수 있는 ORP(Oxidation-Reduction Potential)값을 이용한다.

따라서 본 발명은 상기 ORP센서(9)의 값을 이용하여 오존발생기(3)에서의 오 존 발생량을 제어하도록 하는 제어장치(13)가 구비된다.

그리고 비용존오존제거필터(7)에 의해 용해되지 않은 순수 오존 가스는 오존관(2b)을 통해 배출된다. 오존관(2b)에는 오존 가스를 모아두는 오존탱크(14)가 구비될 수도 있다. 따라서 오존관(2b)이나 오존탱크(14)에 오존센서(10)가 부착된다.

상기의 오존센서(10)는 오존농도를 검출하는 것으로, 오존 농도를 제어장치(13)로 전송하고, 제어장치(13)는 이에 따라 히터(12)를 작동시킨다. 즉, 오존센서(10)는 오존관(2b)이나 오존탱크(14)에서 오존 농도를 측정하여 이를 제어장치(13)에 전송하면, 제어장치(13)는 오존 농도가 0.06ppm을 기준으로 하여 그 이하이며 바로 대기로 배출시키고, 0.06ppm을 초과하면 모든 오존 가스를 히터(12)로 보내고, 히터(12)를 작동시켜 가열하게 한다.

히터(12)는 비 용존 오존이 대기로 방출되는 것을 방지하기 위한 장치로서, 오존이 배출되는 통로에 설치되어 열을 가함으로써 잔존 오존이 높은 온도에서 가열되어 열분해되어 산소로 바뀌도록 하는 것이다.

따라서 본 발명에서는 오존센서(10)와 제어장치(13) 및 히터(12)에 의해 유해한 오존이 대기로 방출되는 것을 방지하게 된다.

도 1은 본 발명의 전체 구성도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 공기관 2a, 2b : 오존관

3 : 오존발생기 4 : 유수관

5 : 용해장치 6 : 혼합관

7 : 비용존오존제거필터 8 : 오존수관

9 : ORP센서 10 : 오존센서

12 : 히터 13 : 제어장치

14 : 오존탱크 15 : 제습장치

16 : 흡기블로워

Claims

공기 또는 산소가 유입되는 공기관(1)이 설치되고, 생성된 오존이 배출되는 오존관(2a)이 설치된 오존발생기(3); 물이 유입되는 유수관(4)과 오존관(2a)이 접속되는 부분에 설치되어 물에 오존을 용해시키는 용해장치(5); 용해장치(5)에 설치되어 물과 오존이 혼합된 혼합수가 이송되는 혼합관(6);을 포함하여 구성된 오존수 제조장치에 있어서, 상기 혼합관(6)의 단부에 비용존오존제거필터(7)가 설치되고; 비용존오존제거필터(7)에 오존수관(8)과 오존관(2b)이 설치되며; 상기 오존수관(8)에는 ORP센서(9)가 설치되고, 상기 오존관(2b)에는 오존센서(10)가 설치되고; 상기 오존관(2b)의 단부측에는 히터(12)가 설치되며; 상기 ORP센서(9)와 오존센서(10)는 제어장치(13)에 연결되고; 제어장치(13)는 ORP센서(9)에 의해 오존발생기(3)를 제어하고, 오존센서(10)에 의해 히터(12)를 작동시킴을 특징으로 하는 오존수 제조장치.