KR20200030351A

KR20200030351A - 수중 용존 산소 증가 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20200030351A
Application number: KR1020180109114A
Authority: KR
Inventors: 홍성욱; 허균우
Original assignee: 주식회사 비엘에이치아쿠아텍
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2020-03-20

Abstract

본 발명은 수중 용존 산소 증가 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 용존 산소 증가 장치는, 수중에 전기장을 형성하여 물 분자 사이의 수소 결합을 해리시켜 물 클러스터를 분리하는 물 클러스터 분리 유닛; 및 상기 물 클러스터 분리 유닛에 의해 처리된 클러스터 분리수와 산소를 혼합시키는 산소 혼합 유닛;을 포함한다.

Description

수중 용존 산소 증가 장치 및 방법 {Apparatus and method for increasing dissolved oxygen in water}

본 발명은 어패류의 양식이나 농작물의 성장 촉진을 위해 사용되는 물의 용존 산소를 증가시키기 위한 수중 용존 산소 증가 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 물에 산소의 기포를 주입함으로써 통상의 물보다 용존 산소량을 증가시키는 기술에 대하여 많은 개발이 이루어지고 있으며, 이와 같이 수중 용존 산소가 증가된 물을 농사 또는 어패류의 양식에 사용함으로써 농작물이나 양식용 어패류의 성장을 촉진시킬 수 있다.

이러한 수중 용존 산소를 증가시키기 위한 기술로서, 일반적으로, 수조에서 흡인한 원수와 고농도의 산소를 펌프를 통해 밀폐 용기로 보내고, 압력을 가하여 산소를 물에 용해시킴으로써 용존 산소 증가수를 생성하며, 이 용존 산소 증가수를 미세 기포 발생 노즐을 통해 수조 내로 보내는 기술이 사용되고 있다. (하기 특허문헌 1 참조)

그러나 이와 같은 기술에 따르면, 수중 용존 산소량은 밀폐 용기에 가하는 압력의 크기 및 처리 시간에 비례하므로, 일정 이상의 수중 용존 산소량을 확보하기 위해서는 일정 이상의 압력 및 처리 시간이 요구된다. 특히, 농작지의 대면적화 등에 따라 대용량의 물이 필요한 경우, 대용량의 물의 용존 산소량을 증가시키기 위해서는 그만큼 높은 압력과 더 많은 처리 시간이 필요한 문제가 발생하게 된다.

일본특허공개공보 제2006-167612호 (2006.06.29.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 높은 압력과 많은 처리 시간이 요구되지 않으면서 간단한 구성을 통해 수중 용존 산소를 증가시킬 수 있는 수중 용존 산소 증가 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 수중에 전기장을 형성하여 물 분자 사이의 수소 결합을 해리시켜 물 클러스터를 분리하는 물 클러스터 분리 유닛; 및 상기 물 클러스터 분리 유닛에 의해 처리된 클러스터 분리수와 산소를 혼합시키는 산소 혼합 유닛;을 포함하는 수중 용존 산소 증가 장치가 제공된다.

또한, 상기 물 클러스터 분리 유닛은, 물 유입 및 배출을 위한 유입 및 배출 포트를 구비하는 하우징과; 상기 하우징 내에 설치되며, 절연 부재 내에 전극봉이 수용된 형태의 전극봉 조립체; 및 상기 전극봉 조립체의 전극봉에 전압을 인가하는 전압 인가부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 산소 혼합 유닛은, 산소를 발생시키는 산소 발생기; 및 상기 산소 발생기와 연결되며, 상기 배출 포트 내에 설치되거나 배출 포트와 연결되어 미세 기포를 클러스터 분리수와 혼합시키는 미세기포 혼합수단을 포함할 수 있다.

또한, 상기 미세기포 혼합수단은, 적층형 미세기포 발생장치, 벤츄리관형 미세기포 발생장치, 및 선회형 미세기포 발생장치 중 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 적층형 미세기포 발생장치는, 상기 배출 포트의 내면에 고정되는 지지 프레임과; 상기 산소 발생기의 산소 공급 튜브와 연통되며, 상기 지지 프레임 상에 일 방향을 따라 적층되는 링 적층체; 및 상기 지지 프레임에 고정되며, 상기 링 적층체 사이의 간극을 통해 미세 기포가 분출되도록 상기 링 적층체를 가압하는 한 쌍의 가압 플레이트;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 벤츄리관형 미세기포 발생장치는, 상기 배출 포트에 연결되며, 일단을 통해 물이 공급되는 벤츄리관과; 상기 벤츄리관의 목부에 형성되는 산소 공급공; 및 상기 벤츄리관의 타단에 형성되며, 상기 배출 포트 내에 버블수를 공급하는 버블수 배출공;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 선회형 미세기포 발생장치는, 축방향을 따라 산소 도입관이 구비된 혼합 용기와; 상기 혼합 용기의 외주 상에 접선 방향을 향하도록 형성되며, 상기 혼합 용기 내에 도입된 물에 선회 흐름이 발생되도록 하는 물 도입관과; 상기 혼합 용기에 축 방향을 따라 형성되며, 상기 물의 선회 흐름에 따라 상기 산소가 이루는 기주가 분열하여 발생된 버블수를 배출하는 버블수 배출관;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 전극봉 조립체는 상기 하우징 내에 복수개로 설치될 수 있다.

또한, 상기 물 클러스터 분리 유닛은, 상기 하우징과 전기적으로 연결되며, 상기 하우징 내에 각 전극봉 조립체의 주위를 둘러싸는 격자 형태의 수처리 공간을 형성하도록 상기 하우징의 내부 공간을 구획하는 도전성 재질의 구획 유닛;을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수중에 전기장을 형성하여 물 분자 사이의 수소 결합을 해리시킴으로써 물 클러스터를 분리하는 단계; 및 상기 물 클러스터 분리에 의한 클러스터 분리수에 산소를 혼합시키는 단계;를 포함하는 수중 용존 산소 증가 방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 수중 전기장에 이용하여 수십개의 물 분자로 된 큰 물 클러스터를 수 개의 물 분자로 된 작은 클러스터들로 분리할 수 있으며, 이와 같이 형성된 작은 클러스터들 사이 공간으로 산소를 공급함으로써 수중 용존 산소를 증가시킬 수 있다.

이와 같은 수중 전기장 증가 장치 및 방법에 따르면, 높은 압력과 많은 처리 시간이 요구되지 않으면서 간단한 구성 및 짧은 처리 시간을 통해 수중 용존 산소를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 물 클러스터 분리 유닛의 하우징 내에 복수의 전극봉 조립체과 각 전극봉 조립체를 둘러싸는 격자 형태의 수처리 공간을 형성하는 구획 유닛을 설치함으로써, 하우징 본체 내에 균일한 전기장을 갖는 수처리 공간을 격자 개수만큼 형성시킬 수 있는바, 간소화된 구조로서 처리 용량의 대용량화가 가능하면서도 인가 전압의 크기를 크게 높이지 않고도 수 처리 효율을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 용존 산소 증가 장치 및 방법을 개념적으로 나타낸 블록 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 수중 용존 산소 증가 장치의 세부 구성을 구체적으로 나타낸 도면.
도 3은 적층형 미세기포 발생장치의 형태로 구현된 미세기포 혼합수단의 일 예를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 미세기포 혼합수단의 부분 단면도.
도 5는 벤츄리관형 미세기포 발생장치의 형태로 구현된 미세기포 혼합수단의 일 예를 나타낸 단면도.
도 6은 선회형 미세기포 발생장치의 형태로 구현된 미세기포 혼합수단의 일 예를 나타낸 단면도.
도 7은 도 2에 도시된 물 클러스터 분리 유닛의 분해 사시도.
도 8은 도 2에 도시된 물 클러스터 분리 유닛의 종단면도.
도 9는 도 7에 도시된 구획 유닛의 분해 사시도.
도 10은 본 발명에 적용 가능한 구획 유닛의 여러 형태를 예시한 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 의한 수중 용존 산소 증가 장치 및 방법을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 용존 산소 증가 장치 및 방법을 개념적으로 나타낸 블록 구성도이다.

본 실시예에 따른 수중 용존 산소 증가 장치는 물 클러스터 분리 유닛(100) 및 산소 혼합 유닛(200)을 포함한다.

물은 2개의 수소원자(H)와 1개의 산소원자(O)로 이루어진 분자 구조를 갖는다. 자연 상태의 물은 H₂O 분자 단독적으로 존재하는 것이 아니라 수십 개의 물 분자가 덩어리(클러스터, cluster)를 이룬 상태로 존재한다. 물 클러스터는 계속적으로 형성되고 파괴되는 많은 수의 수소 결합에 의해 유지되며, 수소 결합에 영향을 미치는 수많은 인자들에 의해 물 클러스터의 크기가 달라진다.

물 클러스터 분리 유닛(100)은 수중에 전기장을 형성하여 물 분자 사이의 수소 결합을 해리시켜 물 클러스터를 분리한다. 즉, 수중 전기장에 의해 수십개의 물 분자로 된 큰 물 클러스터가 수 개의 물 분자로 된 작은 클러스터들로 분리될 수 있다.

산소 혼합 유닛(200)은 물 클러스터 분리 유닛(100)에 의해 처리된 클러스터 분리수에 산소를 혼합시킨다. 이상과 같은 물 클러스터 분리 유닛(100)의 처리에 따라 작은 클러스터들로 분리되게 되므로, 용존 산소가 함유될 수 있는 공간이 증가되게 되며, 산소 혼합 유닛(200)은 이와 같이 증가된 공간에 산소를 공급하여 수중 용존 산소를 증가시킬 수 있게 된다.

요약하면, 물 클러스터 분리 유닛(100)을 통해 수중 전기장을 형성하여 물 분자 사이의 수소 결합을 해리시킴으로써 물 클러스터를 분리할 수 있으며, 이와 같이 처리된 클러스터 분리수의 물 클러스터 사이의 공간에 산소를 공급함으로써 결과적으로 밀폐 용기 내에 압력을 가하는 작업 없이 수중 용존 산소를 효과적으로 증가시킬 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 수중 용존 산소 증가 장치의 세부 구성을 구체적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 물 클러스터 분리 유닛(100)은 하우징(10), 전극봉 조립체(40), 전압 인가부(50)를 포함한다.

하우징(10)은 내부에 수용된 물의 클러스터를 분리하기 위한 수 처리 공간을 제공한다. 하우징(10)은 물 유입을 위한 유입 포트(20)와, 물 배출을 위한 배출 포트(30)를 구비한다.

하우징(10)은 도전성 재질로서 그 내부에 수 처리를 위한 빈 공간을 가지며, 본 실시예와 같이 실린더 형태를 가질 수 있다.

유입 포트(20) 및 배출 포트(30)는 하우징(10)의 수 처리 공간과 연통하도록 하우징(10)에 그 일단이 연결된다. 유입 포트(20)의 타단은 물 공급원 측 배관에 연결되며, 배출 포트(30)의 타단은 물 클러스터의 분리 후 수 처리된 물이 공급되는 대상(예를 들어, 농업용 관수시설의 출력측 배관, 양식장 등) 측에 연결된다.

전극봉 조립체(40)는 하우징(10) 내에 설치되며, 전극봉 조립체(40)에 전압이 인가됨에 따라 그 주변에 전기장이 형성되게 된다. 전극봉 조립체(40)는 하나의 개수로 설치되는 것도 가능하나, 본 실시예와 같이, 하우징(10) 내에 복수 개로 설치될 수 있다. 각 전극봉 조립체(40)의 단부는 하우징(10)의 바닥으로부터 일정 간격만큼 이격된 위치에 배치될 수 있다.

전압 인가부(50)는 전극봉 조립체(40)의 전극봉(41, 도 8 참조)에 전압을 인가하며, 전압 인가를 위한 전원 및 전자 회로를 포함한다. 전압 인가부(50)는 케이블(51)을 통해 전극봉(41)과 전기적으로 연결될 수 있다.

산소 혼합 유닛(200)은, 산소를 발생시키는 산소 발생기(210)와, 산소 발생기(210)에 연결되는 미세기포 혼합 수단(220)를 포함할 수 있다.

산소 발생기(210)는 공지의 구성으로서 산소를 발생시키는 다양한 형태로 구현 가능하다. 예를 들어, 압축 공기를 발생시키는 에어 컴프레서와, 압축 공기로부터 질소 등의 성분을 흡착시키는 흡착 유닛을 포함하는 구성을 가질 수 있다. 산소 발생기(210)는, 그 밖에, 산소 공급 탱크 및 기타 다른 방식으로도 구현 가능하다 할 것이다.

산소 발생기(210)와 전압 인가부(50)에는 제어부(300)가 연결되며, 제어부(300)는 전압 인가부(50)와 산소 발생기(210)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 발생시켜 이들에 인가한다.

미세기포 혼합수단(220)은 산소 공급 튜브(230)를 통해 산소 발생기(210)와 연결될 수 있으며, 하우징(10)의 배출 포트(30) 내에 설치되거나 배출 포트(30)와 연결되도록 구성될 수 있다.

미세기포 혼합수단(220)은 배출 포트(30)를 통해 배출되는 클러스터 분리수에 산소 발생기(210)로부터 공급된 산소를 미세 기포 형태로서 혼합시킨다. 이와 같이 미세 기포(마이크로 버블, 나노 버블) 등의 형태로 산소를 공급함으로써, 산소의 용해 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

이와 같은 미세기포 혼합수단(220)로서 적층형 미세기포 발생장치(240, 도 3 및 4 참조), 벤츄리관형 미세기포 발생장치(250, 도 5 참조), 선회형 미세기포 발생장치(260, 도 6 참조) 등의 형태로 구현될 수 있으며, 이하에서는 이들 구성들의 일 예에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 3은 적층형 미세기포 발생장치의 형태로 구현된 미세기포 혼합수단의 일 예를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 미세기포 혼합수단의 부분 단면도이다.

도 3 및 4와 같이, 적층형 미세기포 발생장치(240)는 지지 프레임(221), 링 적층체(222), 및 한 쌍의 가압 플레이트(223,224)를 포함한다.

본 실시예에 따르면, 적층형 미세기포 발생장치(240)는 배출 포트(30)의 내부에 설치될 수 있으며, 이를 위해 지지 프레임(221)은 배출 포트(230)의 내면, 예를 들어, 바닥면에 설치될 수 있다. 지지 프레임(221)은 용접이나 별도의 체결 수단을 통해 배출 포트(230)의 내면에 견고하게 고정 가능하다.

링 적층체(222)는 중공이 형성된 링 형태의 디스크(플레이트)가 일 방향을 따라 적층된 구성으로서, 산소 발생기(210)로부터 연결된 산소 공급 튜브(230)와 연통되도록 구성된다. 본 실시예의 경우 링 적층체(222)가 물 배출 방향을 따라 적층된 구성이 예시되어 있다.

가압 플레이트(223,224)는 지지 프레임(221)에 고정되며, 링 적층체(222) 사이의 간극을 통해 미세 기포가 분출되도록 링 적층체(222)의 양측을 가압한다. 가압 플레이트(223,224)는 볼트(225)와 너트(226)와 같은 체결 수단을 통해 링 적층체(222)와 연결되며, 체결 수단의 체결력에 의해 링 적층체(222)를 가압하도록 구성 가능하다.

적층형 미세기포 발생장치(240)의 작동 과정을 설명하면, 산소 공급 튜브(230)를 통해 공급된 공기는, 도 4의 화살표와 같이, 링 적층체(222)의 중공(222a)을 통과하는 과정에서 링 적층체(222) 사이의 각 간극을 통과하면서 매우 작은 크기의 미세 기포의 형태로 배출 포트(30) 내 공간으로 분출되게 된다.

도 5는 벤츄리관형 미세기포 발생장치의 형태로 구현된 미세기포 혼합수단의 일 예를 나타낸 단면도이다.

도 5의 도시와 같이, 벤츄리관형 미세기포 발생장치(250)는 벤츄리관(251), 산소 공급공(253), 버블수 배출공(254)을 포함할 수 있다.

벤츄리관(251)은 배관의 관경이 축소되었다 확대되는 관으로서, 관경이 축소된 부분에 해당하는 목부(252)를 구비한다. 벤츄리관(251)은 일단이 개방되고 타단이 닫힌 구조를 가질 수 있으며, 개방된 부분을 통해 물이 공급되는 구조를 가질 수 있다. 여기서 벤츄리관(251)으로 공급되는 물은 별도로 저장된 물을 사용할 수도 있고, 하우징(10) 내의 클러스터 분리수를 추출하여 사용할 수도 있다.

산소 공급공(253)은 벤츄리관(251)의 목부(252)에 형성되며, 산소 발생기(210)에서 발생된 산소는 산소 공급공(253)을 통해 벤츄리관(251) 내로 공급될 수 있다. 벤츄리관(251)의 내경이 축소됨에 따라 물의 유속은 증가하게 되어 저압이 되며, 그에 따라 해당 부위의 산소 공급공(253)을 통해 산소가 벤츄리관(251)의 내부로 흡입되게 된다. 벤츄리관(251) 내로 흡입된 산소는 물과 충돌하면서 혼합되어 버블수가 생성되게 된다.

버블수 배출공(254)은 벤츄리관(251)의 타단에 형성되며, 벤츄리관(251) 내의 버블수를 그 외부로 배출한다. 버블수 배출공(254)의 벤츄리관(251)의 외부에 복수개로 형성될 수 있다. 벤츄리관(251)은 버블수 배출공(254)이 형성된 부분이 배출 포트(30) 내에 위치하도록 배출 포트(30)와 연결될 수 있으며, 예를 들어 배출 포트(30)의 외주면을 관통하여 설치될 수 있다. 버블수 배출공(254)을 통해 배출된 버블수는 배출 포트(30) 내의 클러스터 처리수와 혼합되어 미세 기포와 클러스터 분리수가 혼합되게 된다

도 6은 선회형 미세기포 발생장치의 형태로 구현된 미세기포 혼합수단의 일 예를 나타낸 단면도이다.

도 6의 도시와 같이, 선회형 미세기포 발생장치(260)는 혼합 용기(261), 물 도입관(263) 및 버블수 배출관(264)을 포함할 수 있다.

혼합 용기(261)는 외부에서 공급된 물과 산소를 혼합시켜 버블수를 생성하는 공간을 제공하며, 축 방향을 따라 관경이 축소되도록 원추 형상의 내부 공간을 구비한다. 혼합 용기(261)의 일단에는 축방향을 따라 산소 도입관(262)이 구비되며, 이는 산소 발생기(210)에 연결될 수 있다.

물 도입관(263)은 혼합 용기(261)의 외주 상에 혼합 용기(262)의 접선 방향을 따라 형성되며, 혼합 용기(261) 내로 도입된 물에 선회 흐름(도 6의 화살표 참조)이 발생되도록 한다. 물 도입관(263)으로 공급되는 물은 별도로 저장된 물을 사용할 수도 있고, 하우징(10) 내의 클러스터 분리수를 추출하여 사용할 수도 있다.

버블수 배출관(264)은 혼합 용기(261)에 축 방향을 따라 형성되며, 산소 도입관(262)의 반대 쪽에 배치된다. 물 도입관(263)을 통해 물이 도입되면, 원추 형태의 혼합 용기(261) 내벽을 따라 선회 흐름(와류)이 발생하고, 그에 따라 혼합 용기(261)의 중심부는 저압 상태(또는 진공 상태)가 되어 산소 도입관(262)을 통해 산소가 흡입되게 된다. 흡입된 물은 혼합 용기(261)의 중심 부분에 기주를 형성하게 되며, 주변의 와류수와 충돌함에 의해 대량의 마이크로 버블이 발생한다. 이러한 마이크로 버블과 물이 혼합된 버블수는 버블수 배출관(264)을 통해 외부로 배출된다.

혼합 용기(261)는 버블수 배출관(264)이 형성된 부분이 배출 포트(30) 내에 위치하도록 배출 포트(30)와 연결될 수 있으며, 예를 들어 배출 포트(30)의 외주면을 관통하여 설치될 수 있다. 버블수 배출관(264)을 통해 배출된 버블수는 배출 포트(30) 내의 클러스터 처리수와 혼합되어 미세 기포와 클러스터 분리수가 혼합되게 된다

이상에서는 미세기포 혼합수단(220)의 예로서 적층형 미세기포 발생장치(240), 벤츄리관형 미세기포 발생장치(250), 및 선회형 미세기포 발생장치(260)를 예로 들었으나, 그 밖에도 미세기포를 발생시켜 클러스터 분리수와 혼합시킬 수 있는 구성이라면 본 실시예에서 예시한 구성뿐 아니라 다른 방식이 적용된 구성으로 변형 실시 가능하다 할 것이다.

도 7는 도 2에 도시된 물 클러스터 분리 유닛의 분해 사시도이고, 도 8은 도 2에 도시된 물 클러스터 분리 유닛의 종단면도이다.

전극봉 조립체(40)는 전극봉(41)과, 전극봉(41)이 수용되는 절연 부재(42)를 포함한다. 전극봉(41)은 일정 길이를 갖는 도전성 재질(예를 들어, 알루미늄)의 막대 형태를 가지며, 하우징(10)에 (-) 전압이 인가되거나 그라운드된 상태로 (+) 전압이 인가되어 하우징(10) 내부에 전기장이 형성되도록 하는 기능을 한다. 절연 부재(42)는 전극봉(41)의 수용이 가능하도록 중공이 형성된 파이프 형상을 가질 수 있다. 절연 부재(42)의 재질로서 합성 수지(예를 들어, PPE)가 사용될 수 있으며, 전극봉(41)과 절연 부재(42)의 사이에는 에폭시, 실리콘과 같은 절연 물질들이 충전되어 전극봉(41)과 물 사이가 이중으로 차단되도록 할 수 있다.

지지 플레이트(70)는 절연성 재질로 형성되며, 하우징 본체(11)의 상단에 구비된 플랜지부(12)에 지지되어 하우징 본체(11)의 개구에 안착된다. 지지 플레이트(70)의 상부에는 금속 재질의 고정 플레이트(80)가 설치되며, 이는 하우징 본체(10) 내의 수압을 지지하는 기능을 한다. 고정 플레이트(79)는 지지 플레이트(70)를 사이에 두고 하우징 본체(11)의 플랜지부(12)와 체결되며, 본 실시예와 같이 볼트(78)와 너트(77)를 통해 체결 가능하다.

하우징(10)의 내부에는 각 전극봉 조립체(40)의 주위를 둘러싸는 격자 형태의 수처리 공간을 형성하도록 하우징(10)의 내부 공간을 구획하는 도전성 재질의 구획 유닛(60)이 구비될 수 있다. 구획 유닛(60)은 각 전극봉 조립체(40)의 개수 및 위치에 대응되는 개수의 격자를 형성하여, 구획 유닛(60)의 격자는 복수의 다각형이 조합된 형태를 가질 수 있다. 이에 따라 각 전극봉 조립체(40)마다 이에 대응되는 다각형 격자 형태의 수처리 공간이 형성될 수 있다.

도 7은 도 6에 도시된 구획 유닛의 분해 사시도이다.

도 7을 참조하면, 구획 유닛(60)은 복수의 측판부(61)와, 측판부(61)를 하우징(10)의 내면에 고정시키기 위한 고정부(62)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.

측판부(61)는 각 전극봉 조립체(40)로부터 일정 간격 떨어진 위치에 배치되어 격자 형태를 형성한다. 이러한 격자는 복수의 다각형이 조합된 형태를 가지며, 본 실시예의 경우 사각형이 조합된 형태를 예시하고 있다. 이에 따르면 4개의 측판부(61)가 조합되어 하나의 사각형 격자를 형성하게 되며, 각 전극봉 조립체(40)는 사각형 형태의 각 단위 격자의 중앙 위치에 위치하게 된다.

도 10은 본 발명에 적용 가능한 구획 유닛의 여러 형태를 예시한 도면으로서, (a)에 도시된 것처럼 사각형 형태의 격자 형태를 갖는 것도 가능하지만, (b)의 도시와 같은 삼각형 형태의 격자, (c)의 도시와 같이 육각형 형태의 격자를 갖는 것도 가능하며, 그 밖에 다양한 형태로 변형 실시 가능하다 할 것이다.

다시 도 9를 참조하면, 측판부(61)는 다각형 형태의 횡단면을 갖는 다각 기둥에 의해 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우 9개의 사각 기둥(65)을 사용하여 측판부(61)의 격자 구조를 형성한 것을 예시하고 있다.

또한 구획 유닛(60)의 서로 인접한 단위 격자는 단일의 측판부(61)를 공유하도록 구성된다. 본 실시예를 예로 들어 설명하면, 서로 인접한 사각형 격자는 그 사이의 하나의 측판부(61)를 공유하며, 나아가 4개의 사각 기둥(65)에 의해 둘러싸인 수처리 공간은 별도의 구조를 사용하지 않고 그 인접한 사각 기둥(65)과 측판부(61)에 의해 형성되므로 불필요한 재료의 소모없이 효율적인 제작이 가능하다 할 것이다.

고정부(62)는 측판부(61)를 하우징 본체(11)의 내주면에 고정시키는 기능을 함과 아울러 도전성 재질로서 각 측판부(61) 사이를 전기적으로 연결시키는 기능을 한다. 본 실시예의 경우 측판부(61)의 상단과 하단에 각각 고정부(62)가 구비된 것이 예시되어 있다.

고정부(62)는 하우징(10)의 내면에 대응되는 형태의 지지 링(63)과, 지지 링(63)의 내측에 격자 형태로 형성된 연결 격자(64)를 포함할 수 있다. 연결 격자(64)는 측판부(61)에 의해 형성된 격자의 형태에 대응되게 형성되며, 각 측판부(61)의 단부가 연결된다. 본 실시예의 경우 한 쌍의 고정부(62)에 측판부(61)의 양단이 연결되며, 용접 등과 같은 방식으로 부착 가능하다.

한편, 구획 유닛(60)은 상기와 같은 구성과 달리 다각형 격자를 이루는 측판부(61)가 서로 일체로 연결된 구성을 가지는 것도 가능하며, 이러한 경우 고정부(62) 없이 측판부(61)가 하우징 본체(11)에 직접 연결될 수 있다.

이상에서 설명한 구성의 물 클러스터 분리 유닛(100)의 작동 상태에 대하여 설명하면, 각 전극봉 조립체(40)의 전극봉(41)에는 (+) 전압이 인가되고, 하우징 본체(11)에는 (-) 전압이 인가되거나 그라운드된 상태에 있게 된다. 하우징 본체(11)의 내면에 구획 유닛(60)이 전기적으로 연결되어 있으므로 구획 유닛(60)의 각 측판부(61) 또한 하우징 본체(11)와 동일한 전위를 갖게 된다. 이에 따라 각 전극봉 조립체(40)를 둘러싸는 격자 공간마다 전극봉 조립체(40)와 측판부(61) 사이에 전기장이 형성되게 되는 것이다.

이에 따라 하우징 본체(11) 내에 균일한 전기장을 갖는 수처리 공간이 격자 개수만큼 형성되므로, 하우징 본체(11) 내에 대부분의 공간에 균일한 전기장을 형성할 수 있으며, 이에 따라 전극봉(41)에 인가되는 전압의 크게 높이지 않고도 수 처리 효율을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 하우징 11: 하우징 본체
20: 유입 포트 30: 배출 포트
40: 전극봉 조립체 41: 전극봉
42: 절연 부재 50: 전압 인가부
60: 구획 유닛 61: 측판부
62: 고정부 63: 지지 링
64: 연결 격자 65: 다각 기둥
100: 물 클러스터 분리 유닛 200: 산소 혼합 유닛
210: 산소 발생기 220: 미세기포 혼합수단
240: 적층형 미세기포 발생장치 250: 벤츄리관형 미세기포 발생장치
260: 선회형 미세기포 발생장치 300: 제어부

Claims

수중에 전기장을 형성하여 물 분자 사이의 수소 결합을 해리시켜 물 클러스터를 분리하는 물 클러스터 분리 유닛; 및
상기 물 클러스터 분리 유닛에 의해 처리된 클러스터 분리수와 산소를 혼합시키는 산소 혼합 유닛;을 포함하는 수중 용존 산소 증가 장치.
제1항에 있어서, 상기 물 클러스터 분리 유닛은,
물 유입 및 배출을 위한 유입 및 배출 포트를 구비하는 하우징;
상기 하우징 내에 설치되며, 절연 부재 내에 전극봉이 수용된 형태의 전극봉 조립체; 및
상기 전극봉 조립체의 전극봉에 전압을 인가하는 전압 인가부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 용존 산소 증가 장치.
제2항에 있어서, 상기 산소 혼합 유닛은,
산소를 발생시키는 산소 발생기; 및
상기 산소 발생기와 연결되며, 상기 배출 포트 내에 설치되거나 배출 포트와 연결되어 미세 기포를 클러스터 분리수와 혼합시키는 미세기포 혼합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 용존 산소 증가 장치.
제3항에 있어서, 상기 미세기포 혼합수단은,
적층형 미세기포 발생장치, 벤츄리관형 미세기포 발생장치, 및 선회형 미세기포 발생장치 중 하나인 것을 특징으로 하는 수중 용존 산소 증가 장치.
제4항에 있어서, 상기 적층형 미세기포 발생장치는,
상기 배출 포트의 내면에 고정되는 지지 프레임;
상기 산소 발생기의 산소 공급 튜브와 연통되며, 상기 지지 프레임 상에 일 방향을 따라 적층되는 링 적층체; 및
상기 지지 프레임에 고정되며, 상기 링 적층체 사이의 간극을 통해 미세 기포가 분출되도록 상기 링 적층체를 가압하는 한 쌍의 가압 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 용존 산소 증가 장치.
제4항에 있어서, 상기 벤츄리관형 미세기포 발생장치는,
상기 배출 포트에 연결되며, 일단을 통해 물이 공급되는 벤츄리관;
상기 벤츄리관의 목부에 형성되는 산소 공급공; 및
상기 벤츄리관의 타단에 형성되며, 상기 배출 포트 내에 버블수를 공급하는 버블수 배출공을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 용존 산소 증가 장치.
제4항에 있어서, 상기 선회형 미세기포 발생장치는,
축방향을 따라 산소 도입관이 구비된 혼합 용기;
상기 혼합 용기의 외주 상에 접선 방향을 향하도록 형성되며, 상기 혼합 용기 내에 도입된 물에 선회 흐름이 발생되도록 하는 물 도입관;
상기 혼합 용기에 축 방향을 따라 형성되며, 상기 물의 선회 흐름에 따라 상기 산소가 이루는 기주가 분열하여 발생된 버블수를 배출하는 버블수 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 용존 산소 증가 장치.
제2항에 있어서,
상기 전극봉 조립체는 상기 하우징 내에 복수개로 설치되는 것을 특징으로 하는 수중 용존 산소 증가 장치.
제5항에 있어서, 상기 물 클러스터 분리 유닛은,
상기 하우징과 전기적으로 연결되며, 상기 하우징 내에 각 전극봉 조립체의 주위를 둘러싸는 격자 형태의 수처리 공간을 형성하도록 상기 하우징의 내부 공간을 구획하는 도전성 재질의 구획 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 용존 산소 증가 장치.
수중에 전기장을 형성하여 물 분자 사이의 수소 결합을 해리시킴으로써 물 클러스터를 분리하는 단계; 및
상기 물 클러스터 분리에 의한 클러스터 분리수에 산소를 혼합시키는 단계;를 포함하는 수중 용존 산소 증가 방법.