KR20160090423A

KR20160090423A - 산소용해장치

Info

Publication number: KR20160090423A
Application number: KR1020150009793A
Authority: KR
Inventors: 강형석
Original assignee: 주식회사 아스페
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2016-08-01

Abstract

본 발명은 산소용해장치에 관한 것으로서, 산소가 물에 용해되면서 혼합되는 공간이 내부에 형성되는 본체혼합부; 상기 본체혼합부의 상부 개구를 개폐하는 본체뚜껑; 및 상기 본체혼합부 내에 배치되며, 상기 산소를 수 마이크로(micro) 이하로 잘게 쪼개서 상기 물과의 접촉 면적을 넓힘으로써 상기 산소용해도를 향상시키는 스파저(sparger)를 포함한다.

Description

산소용해장치{Oxygen dissolving apparatus}

본 발명은, 산소용해장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고농도로 산소를 용해시킬 수 있어 산소수를 건강 또는 의학상 목적으로 사용할 수 있는 산소용해장치에 관한 것이다.

산소용해장치는 산소를 물에 용해시켜 물 속의 산소 용존률을 높이기 위한 목적으로 사용되는 장치이다.

그간 산소용해장치는 수도정화처리장, 폐수처리장, 정수처리장, 정수기, 수경재배를 위한 양액, 양식장 또는 양어장 등에 주로 적용되어 왔다.

하지만, 근래에 들어서는 건강 또는 의학상 목적으로 다량의 산소가 함유된 산소수에 대한 수요가 증대되고 있기 때문에 이러한 용도로 산소용해장치가 개발되어 사용되고 있다.

산소수를 만들기 위한 산소용해장치의 구조에는 여러 가지 타입이 있으나 주로 공기확산형과 기계형의 두 가지 방식이 주로 사용되는 것으로 알려지고 있다.

공기확산형 산소용해장치는 공기나 순수 산소를 잠수식 다공성 확산부재 또는 노즐을 통해 수중으로 유입하는 방식을 가지며, 기계식 산소용해장치는 물을 교란하여 대기 중의 공기를 용해시키는 방식을 갖는다.

이러한 방식들 중, 기계식 산소용해장치가 주로 사용되고 있다. 기계식 산소용해장치는 산소용해탱크에 물과 산소가 동시에 공급되어 와류를 형성하도록 함으로써, 물과 산소가 접촉하게 되고 이에 따라 물에 산소가 용해되도록 함으로써 산소수를 얻는 방식이다.

하지만, 이와 같은 기계식 산소용해장치를 비롯한 기존의 산소용해장치의 경우에는 고농도로 산소를 용해시키는 방식이 아니기 때문에 기존의 산소용해장치를 통해서는 건강 또는 의학상 목적으로 사용될 다량의 산소가 포함된 산소수를 제조하기가 곤란하다는 점을 고려해볼 때, 고농도로 산소를 용해시킬 수 있는 산소용해장치에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다.

대한민국특허청 출원번호 제10-2004-7016309호 대한민국특허청 출원번호 제10-2011-0100268호

본 발명의 목적은, 고농도로 산소를 용해시킬 수 있어 산소수를 건강 또는 의학상 목적으로 사용할 수 있는 산소용해장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 산소가 물에 용해되면서 혼합되는 공간이 내부에 형성되는 본체혼합부; 상기 본체혼합부의 상부 개구를 개폐하는 본체뚜껑; 및 상기 본체혼합부 내에 배치되며, 상기 산소를 수 마이크로(micro) 이하로 잘게 쪼개서 상기 물과의 접촉 면적을 넓힘으로써 상기 산소용해도를 향상시키는 스파저(sparger)를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소용해장치에 의해 달성될 수 있다.

상기 본체뚜껑에 결합되며, 상기 본체혼합부의 내압이 설정압 이상으로 상승되는 것을 저지시키는 안전변; 및 상기 안전변의 주변에 배치되며, 상기 본체뚜껑을 개방하기 전에 상기 본체혼합부 내의 잔존 산소를 방출시키는 벤트부를 더 포함할 수 있다.

상기 본체혼합부 내에 마련되어 상기 본체혼합부 내의 물을 회전시켜 상기 산소용해도를 향상시키는 교반부재를 더 포함하며, 상기 교반부재는, 전동식 또는 자력식으로 동작될 수 있다.

본 발명에 따르면, 고농도로 산소를 용해시킬 수 있어 산소수를 건강 또는 의학상 목적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 산소용해장치의 구조도,
도 2는 도 1에 도시된 안전변의 구조도,
도 3은 도 1에 적용되는 스파저의 이미지,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 산소용해장치의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 산소용해장치의 구조도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 산소용해장치의 구조도이고, 도 2는 도 1에 도시된 안전변의 구조도, 도 3은 도 1에 적용되는 스파저의 이미지이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 산소용해장치(100)는 종전과 달리 고농도로 산소를 용해시킬 수 있어 산소수를 건강 또는 의학상 목적으로 사용할 수 있도록 한 것으로서, 본체혼합부(110), 본체뚜껑(120), 그리고 스파저(130)를 포함한다.

우선, 본체혼합부(110)는 내부에 물이 저장될 수 있는 일종의 용기이다. 즉 본체혼합부(110)는 산소가 물에 용해되면서 혼합되는 공간이 내부에 형성되는 용기이다.

본체혼합부(110)는 고압에 견딜만한 재질로 제작될 수 있는데, 산소의 주입을 감안하여 본체혼합부(110) 내에 물이 꽉 채워지지는 않는다.

이러한 본체혼합부(110)의 일측에는 본체혼합부(110)를 들어 본체혼합부(110) 내에 물을 담거나 본체혼합부(110) 내의 물을 쏟기 위해 핸들링하는 손잡이(111)가 마련된다.

물론, 본 실시예의 경우, 본체혼합부(110)가 일반적인 주전자 혹은 커피포트와 같은 형태로 도시되었으나 이는 하나의 예에 불과할 뿐이다. 즉 본체혼합부(110)는 도시된 형상을 벗어나 얼마든지 다양한 형태로 제조될 수 있으므로 도시된 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

도시되지는 않았으나 본체혼합부(110) 내에는 본체혼합부(110) 내에 충전되는 물의 양을 계측할 수 있는 눈금 등이 마련될 수 있다.

다음으로, 본체뚜껑(120)은 본체혼합부(110)의 상부 개구를 개폐한다. 산소수가 만들어지는 과정에서 본체혼합부(110)와 본체뚜껑(120) 사이는 충분히 밀폐되어야 한다.

이를 위해 본체혼합부(110)와 본체뚜껑(120) 사이에는 연결부(125), 예컨대 개스킷이 마련되어 본체혼합부(110)와 본체뚜껑(120) 사이를 기밀 유지시킬 수 있다. 이때, 연결부(125)는 본체혼합부(110)의 내압을 견딜 수 있는 재질로 제작될 수 있다.

선택적으로 본체혼합부(110)와 본체뚜껑(120)의 밀폐력을 높이기 위해 본체혼합부(110)에 본체뚜껑(120)을 록킹하기 위한 잠금장치(미도시)가 구비되는 것도 가능할 것이다. 잠금장치는 후크 타입이나 벨트 타입 등 다양한 형태가 적용될 수 있을 것이다.

본체뚜껑(120)에는 각종 부속들, 예컨대, 안전변(152) 및 벤트부(153)가 결합된다. 물론, 도시된 바와 달리, 안전변(152) 및 벤트부(153)는 본체혼합부(110)의 일측에 연결될 수도 있다.

안전변(152)은 본체뚜껑(120)에 결합되며, 본체혼합부(110)의 내압이 설정압 이상으로 상승되는 것을 저지시키는 역할을 한다.

안전변(152)은 도 2에 도시된 바와 같이, 일측에 본체뚜껑(120)과 연통되는 제1 통공(152a)이 형성되고 타측에 압력이 배출되는 제2 통공(152b)이 형성되는 하우징(152c)과, 하우징(152c)의 제1 통공(152a)을 개폐하는 볼(152d)과, 볼(152d)에 연결되고 볼(152d)이 제1 통공(152a)을 차폐하는 방향으로 탄성바이어스되는 탄성부재(152e)를 포함한다. 볼(152d)은 하우징(152c) 내의 볼 가이드(152f) 상에 배치되어 평상 시 제1 통공(152a)을 차폐할 수 있도록 한다.

이러한 구조에서 본체혼합부(110)의 내압이 설정압 이상으로 상승된 경우, 상승된 압력이 볼(152d)을 밀어 탄성부재(152e)가 압축됨에 따라 본체혼합부(110)의 내압은 제1 통공(152a) 및 제2 통공(152b)을 통해 하우징(152c)의 외부로 배출될 수 있다. 따라서 본체혼합부(110) 및 본체뚜껑(120)이 과도한 압력에 의해 손상되거나 터져 안전문제를 유발시키는 것을 저지시킬 수 있다.

벤트부(153)는 안전변(152)의 주변에 배치되는 것으로서, 본체뚜껑(120)을 개방하기 전에 본체혼합부(110) 내의 잔존 산소를 방출시키는 역할을 한다.

즉 산소의 용해 과정이 완료되면 본체혼합부(110) 내에 산소의 압력이 존재하기 때문에 이 상태에서 본체뚜껑(120)을 개방하면 사고의 위험이 발생된다. 이에, 본체뚜껑(120)을 개방하기 전에 벤트부(153)를 통해 본체혼합부(110) 내의 잔존 산소가 방출되도록 함으로써, 사고의 위험을 줄일 수 있도록 하고 있다.

마지막으로, 스파저(130)는 본체혼합부(110) 내의 공간에 배치되며, 물에 상기 산소를 용해시키면서 산소용해도를 향상시키는 역할을 한다.

즉 스파저(130)는 산소를 수 마이크로(micro) 이하로 잘게 쪼개서 물과의 접촉 면적을 넓힘으로써 산소용해도를 더 향상시키는 역할을 수행하게 된다.

다시 말해, 스파저(230)는 도 3에 이미지로 나타낸 것처럼 물 속에서 산소를 1 마이크로 이하로 잘게 쪼개 물 속에 용해되도록 한다.

참고로, 본 실시예의 경우, 파이프(pipe) 타입의 스파저(130)를 사용하고 있으나 파이프 타입이 아닌 다른 방식, 예컨대 판이나 플레이트 타입의 스파저를 사용할 수도 있는데, 이러한 사항 모두는 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.

스파저(130)는 도시않은 산소 공급부(미도시)와 연결될 수 있으며, 산소 공급부(미도시)는 산소 발생기이거나, 별도의 용기에 수용된 산소용기가 될 수 있다.

본체혼합부(110) 내에 채워진 물 대비 공급되는 산소량은 원하는 용해농도를 기초로 적정하게 결정될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 산소용해장치(100)의 작용을 설명한다.

우선, 본체뚜껑(120)을 열고, 본체혼합부(110) 내에 적당량의 물을 담은 후, 본체뚜껑(120)을 닫아 밀폐시킨다.

그런 다음, 스파저(130)를 통해 잘게 부서진 산소를 공급하면, 물과의 접촉 면적이 넓어져 고농도로 산소를 용해시킬 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 산소용해장치의 구조도이다.

본 실시예에 따르면, 스파저(130) 외에 교반부재(230)가 추가적으로 구비된다. 또한 교반부재(230)의 동작을 위해 전동부(240)와 스위치(241)가 구비된다.

전동부(240)는 본체혼합부(110)의 일측에 결합되며, 교반부재(230)의 동작을 위한 동력을 제공하며, 스위치(241)는 전동부(240)의 동작을 온/오프(on/off)시키는 역할을 한다.

이때, 교반부재(130)는 회전축(131) 및 적어도 하나의 교반날개를 포함할 수 있다. 교반날개는 하부 교반날개(132) 및 상부 교반날개(133)일 수 있다.

회전축(131)은 전동부(140) 측의 모터와 연결되며, 전동부(140) 측의 모터에서 발생된 회전동력을 교반날개로 전달한다.

이때, 전동부(240) 측의 모터에서 발생된 회전운동이 회전축(231)으로 전달되기 위해 회전축(231)에는 운동전달부(234)가 연결된다.

하부 교반날개(232)는 회전축(231)에 연결되며, 본체혼합부(110) 내의 하부 영역에 배치되는 물을 회전시켜 산소용해도를 향상시키는 역할을 한다.

그리고 상부 교반날개(233)는 하부 교반날개(232)와 대칭되게 배치되며, 본체혼합부(110) 내의 상부 영역에 배치되는 물을 회전시켜 산소용해도를 향상시키는 역할을 한다.

이러한 구성을 갖는 산소용해장치(200)의 작용을 설명한다.

그런 다음, 스파저(130)를 통해 본체혼합부(110) 내로 산소를 공급하면서 전동부(240)를 통해 교반부재(230)가 회전되도록 한다.

그러면 하부 교반날개(232) 및 상부 교반날개(233)가 제자리에서 강력하게 회전되면서 본체혼합부(110) 내의 물을 회전시켜 물과 산소가 용해되도록 함으로써 산소용해도를 향상시킬 수 있다.

즉 하부 교반날개(232) 및 상부 교반날개(233)로 주입된 물과 산소를 믹싱함으로써, 고농도, 예컨대, 140ppm 이상까지 산소를 용해시킬 수 있게 된다.

본 실시예의 구조가 적용되면, 교반부재(230)와 스파저(130)에 의해 더욱 효과적으로 고농도로 산소를 용해시킬 수 있어 산소수를 건강 또는 의학상 목적으로 사용할 수 있다

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 산소용해장치의 구조도이다. 본 실시예에 따른 산소용해장치는 제2 실시예와는 달리 자력식 교반부재(230')가 구비된다. 또한 자력식으로 형성되는 교반부재(230')의 동작을 위해 자력발생부(240')와 작동스위치(241')가 본체혼합부(110) 일측, 바람직하게 하부에 구비된다.

도시된 실시예에서, 교반부재(230')의 형상이 바(bar)형으로 도시되고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니므로, 십자형, 타원형 등 다양한 형태를 취할 수 있으며, 자성 재질로 형성될 수 있다.

자력발생부(240')는 본체혼합부(110)의 일측에 결합되며, 교반부재(230')의 동작을 위한 자력을 발생시키며, 작동스위치(141')는 자력발생부(140')의 동작을 온/오프(on/off) 및 자력을 조절하는 역할을 한다.

이에 따라 자력발생부(240')에 전원이 연결되고 작동스위치(241')를 동작시키면, 자력발생부(240') 내부에 수용된 자석의 자력에 따라 본체혼합부(110) 내에 배치된 교반부재(230')가 스핀 동작되면서, 본체혼합부(110)에 투입되어진 산소와 물을 혼합하게 된다.

상술한 실시예에 의하여서도 더욱 효과적으로 고농도로 산소를 용해시키는 것이 가능하다.

상술한 실시예들에 따른 산소용해장치들은 그 자체로 사용될 수 있지만, 필요에 따라 냉장고나 정수기 등 다른 전자제품들과 결합하여 사용될 수도 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 산소용해장치 110 : 본체혼합부
111 : 손잡이 120 : 본체뚜껑
125 : 연결부 130 : 스파저
230 : 교반부재 152 : 안전변
153 : 벤트부
231 : 회전축 232 : 하부 교반날개
233 : 상부 교반날개 234 : 운동전달부
240 : 전동부 241 : 스위치

Claims

산소가 물에 용해되면서 혼합되는 공간이 내부에 형성되는 본체혼합부;
상기 본체혼합부의 상부 개구를 개폐하는 본체뚜껑; 및
상기 본체혼합부 내에 배치되며, 상기 산소를 수 마이크로(micro) 이하로 잘게 쪼개서 상기 물과의 접촉 면적을 넓힘으로써 상기 산소용해도를 향상시키는 스파저(sparger)를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
제1항에 있어서,
상기 본체뚜껑에 결합되며, 상기 본체혼합부의 내압이 설정압 이상으로 상승되는 것을 저지시키는 안전변; 및
상기 안전변의 주변에 배치되며, 상기 본체뚜껑을 개방하기 전에 상기 본체혼합부 내의 잔존 산소를 방출시키는 벤트부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.
제1항에 있어서,
상기 본체혼합부 내에 마련되어 상기 본체혼합부 내의 물을 회전시켜 상기 산소용해도를 향상시키는 교반부재를 더 포함하며,
상기 교반부재는, 전동식 또는 자력식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 산소용해장치.