KR20220064690A - 효과적인 라돈 제거를 위한 마이크로 버블의 확대 분사형 라돈 정수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 버블의 확대 분사형 라돈 정수장치에 관한 것으로, 한정된 물탱크 내부 공간에서 마이크로 버블을 보다 효과적으로 생성하고 수중 확산을 촉진하여 라돈 제거효과를 극대화할 수 있도록 한 것이다.
이러한, 본 발명은 상단부에 환기구를 구비한 물탱크; 상기 물탱크 내부로 정수하고자 하는 물을 공급하는 급수관; 상기 물탱크 내 하부에서 물탱크 저면을 향해 하방 경사지게 설치되어 고압으로 물을 분사하면서 수중에서 안개상의 마이크로 버블을 생성하여, 생성된 안개상의 마이크로 버블이 수중 전체로 점진적으로 확산되면서 수중에 포함된 라돈과 함께 부상하도록 유도하는 버블 분사노즐; 상기 물탱크 내부의 물 일부를 순환시키면서 순환된 물이 상기 버블 분사노즐에 공급되도록 유도하는 순환관; 상기 순환관 중간에 설치되어 상기 버블 분사노즐에 공급되는 물을 고압으로 가압하는 순환펌프; 상단부 입구가 설정된 일정 수위에 위치하도록 설치되어 물탱크 내에서 마이크로 버블과 함께 수표면으로 부상한 불순물들을 마이크로 버블과 함께 물탱크 외부로 배출시켜주는 월류관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

효과적인 라돈 제거를 위한 마이크로 버블의 확대 분사형 라돈 정수장치{MICRO BUBBLE EXPANSION INJECTION TYPE RADON WATER PURIFIER FOR EFFECTIVE RADON REMOVAL}

본 발명은 라돈 정수장치에 관한 것으로, 특히 한정된 물탱크 내부 공간에서 마이크로 버블을 보다 효과적으로 생성하고 수중 확산을 촉진하여 라돈 제거효과를 극대화할 수 있도록 한 라돈 정수장치에 관한 것이다.

일반적으로 상수도가 보급되지 않은 도서지역이나 두메산골 등지에서는 자체적으로 간이상수도를 마을이나 지역단위로 운용하고 있으며, 이러한 간이상수도의 대부분은 산의 중턱과 같은 높은 곳에 물탱크를 설치하고, 수맥이 있는 지점에 지하로 파이프를 묻고 모터펌프를 가동하여 지하수를 끌어올리거나 계곡을 따라 흐르는 자연 계곡수를 끌어오는 등 다양한 취수원으로부터 물탱크에 저수한 후 집집에 공급하여 사용하고 있다.

이처럼 다양한 취수원으로부터 물탱크로 유입되는 물은 여러 오염원에 노출되어 있는 관계로 정수처리가 필수적이며, 정수처리를 위해 한국등록특허공보 제1899923호(2018.09.12.)에 개시된 것처럼 물탱크에 염소를 주기적으로 투입하는 등의 방법을 사용하고 있다.

하지만, 취수원으로부터 유입되는 물에 라돈이 포함된 경우 이를 제거할 수 있는 적당한 방안이 아직 없다는 문제가 있었다. 라돈 제거와 관련하여 일반적으로 대규모 정수시설에서는 폭기 방식을 주고 이용하고 있는데 이처럼 폭기를 이용한 방식은 물탱크에 적용하기에는 공간이 너무 좁은 데다가 충분한 수준의 라돈 제거효과를 기대할 수 없었다.

한국등록특허공보 제1899923호(2018.09.12.)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 한정된 물탱크 내부 공간에서 마이크로 버블을 보다 효과적으로 생성하고 수중 확산을 촉진하여 라돈 제거효과를 극대화할 수 있도록 한 라돈 정수장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 라돈 정수장치는, 상단부에 환기구를 구비한 물탱크; 상기 물탱크 내부로 정수하고자 하는 물을 공급하는 급수관; 상기 물탱크 내 하부에서 물탱크 저면을 향해 하방 경사지게 설치되어 고압으로 물을 분사하면서 수중에서 안개상의 마이크로 버블을 생성하여, 생성된 안개상의 마이크로 버블이 수중 전체로 점진적으로 확산되면서 수중에 포함된 라돈과 함께 부상하도록 유도하는 버블 분사노즐; 상기 물탱크 내부의 물 일부를 순환시키면서 순환된 물이 상기 버블 분사노즐에 공급되도록 유도하는 순환관; 상기 순환관 중간에 설치되어 상기 버블 분사노즐에 공급되는 물을 고압으로 가압하는 순환펌프; 상단부 입구가 설정된 일정 수위에 위치하도록 설치되어 물탱크 내에서 마이크로 버블과 함께 수표면으로 부상한 불순물들을 마이크로 버블과 함께 물탱크 외부로 배출시켜주는 월류관;을 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

상기 버블 분사노즐은 분사압을 높일 수 있도록 선단부로 갈수록 내경이 점진적으로 줄어드는 형태로 형성되고, 선단면에는 둘레방향을 따라 이격을 두고 배치된 복수의 분사구가 형성되되 상기 분사구들은 4mm 이하의 내경을 가지며, 분사방향은 버블 분사노즐의 전방 중앙을 향하도록 하여 분사된 후 마이크로 버블을 생성하는 물이 버블 분사노즐의 전방 중앙에서 회오리 형태로 섞이면서 교란되어 마이크로 버블의 수중 확산을 촉진하도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 물탱크의 내부 저면에서 상방 경사지게 설치되어 저수된 물을 물탱크의 일측벽을 향해 대각방향 상부로 이동시켜주는 제1순환팬과, 상기 물탱크의 일측벽에 상방 경사지게 설치되어 제1순환팬에 의해 이동되어 온 물을 물탱크의 타측벽을 향해 대각방향 상부로 이동시켜주는 제2순환팬과, 상기 물탱크의 타측벽에 하방 경사지게 설치되어 상기 제2순환팬에 의해 이동되어 온 물을 제1순환팬이 설치된 물탱크의 저면으로 이동시켜주는 제3순환팬을 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 라돈 정수장치는 버블 분사노즐이 물탱크 내부에서 물탱크 저면을 향하여 하방 경사진 방향으로 고압의 물을 분사하는 방식으로 마이크로 버블을 생성할 수 있도록 함으로써 안개상으로 생성된 마이크로 버블이 바로 부상하지 않고 수중에서 떠돌아다니면서 넓게 확산되어 일부는 터지고 일부는 부상하여 라돈을 포함한 불순물들을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 물탱크 속에서 하방 경사지게 설치되어 있는 버블 분사노즐에서 분사되는 물로부터 생성되는 마이크로 버블은 물탱크 바닥에서부터 빛을 투과하지 못할 정도로 밀집되어 떠돌아다니다가 일부는 터지면서 물속에서 용존산소량을 늘려주게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 라돈 정수장치의 구성을 설명하기 위한 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 라돈 정수장치에서 버블 분사노즐의 구성을 설명하기 위한 버블 분사노즐의 확대도
도 3은 안개상의 마이크로 버블이 수중에서 생성된 후 확산되는 모습을 보인 참고사진
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 라돈 정수장치에서 순환팬들의 작용을 설명하기 위한 참조도

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 라돈 정수장치에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.

또한, 제1 및 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 지니고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 지니는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

<실시예>

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 라돈 정수장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 라돈 정수장치에서 버블 분사노즐의 구성을 설명하기 위한 버블 분사노즐의 확대도이며, 도 3은 안개상의 마이크로 버블이 수중에서 생성된 후 확산되는 모습을 보인 참고사진이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 라돈 정수장치에서 순환팬들의 작용을 설명하기 위한 참조도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 라돈 정수정치는 물탱크(110), 버블 분사노즐(120), 순환펌프(130), 순환관(140), 월류관(150), 급수관(160), 수위센서(170), 제1순환팬(180a), 제2순환팬(180b) 및 제3순환팬(180c)을 주요 구성요소로 포함하여 이루어지며, 이들 구성요소들을 중심으로 한정된 물탱크(110) 내부 공간에서 마이크로 버블을 보다 효과적으로 생성하고 수중 확산을 촉진하여 라돈 제거효과를 극대화할 수 있도록 구성된다.

이하, 상기 각 구성요소들을 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 라돈 정수장치에 대해 상세히 설명한다.

상기 물탱크(110)는 통상의 물탱크(110)와 다르지 않지만 상단부가 상측으로 갈수록 좁은 폭을 갖도록 형성되고 천정 중앙에는 배기팬(111)이 설치된 환기구(110a)를 구비한다.

상기 버블 분사노즐(120)은 물탱크(110) 내부의 하부 모서리 인근에서 물탱크(110) 저면을 향해 하방 경사지게 설치되어 고압(약 10kg_f/cm²)로 물을 분사하면서 수중에서 안개상의 마이크로 버블을 생성하는 역할을 한다.(참고로 도 3에는 분사각도는 다르지만 버블 분사노즐로부터 분사된 물이 안개상의 마이크로 버블을 생성하는 모습을 보여줌)

여기서, 상기 버블 분사노즐(120)은 도 2의 확대도면에 도시된 것처럼 분사압을 높일 수 있도록 선단부로 갈수록 내경이 점진적으로 줄어드는 형태로 형성되고, 선단면(121)에는 둘레방향을 따라 이격을 두고 배치된 복수의 분사구(121a)가 형성된다. 상기 분사구(121a)들은 4mm 이하의 내경(보다 바람직하게는 3mm 이하의 내경)을 가지며, 분사방향은 버블 분사노즐의 전방 중앙을 향하도록 형성되되 약간 분사각도를 틀어서 분사구(121a)로부터 분사된 후 마이크로 버블을 생성하는 물이 버블 분사노즐의 전방 중앙에서 회오리 형태로 섞이면서 교란되어 마이크로 버블의 수중 확산을 촉진하도록 한다.

이같은 버블 분사노즐(120)의 구성에 따르면 우선은 버블 분사노즐(120)이 물탱크(110) 저면 중앙부를 향해 고압의 물을 분사하여 안개상의 마이크로 버블을 생성함으로써 안개상의 마이크로 버블이 물탱크(110) 저면으로부터 시작하여 수중 전체에 점진적으로 확산된다. 이때 분사방향 버블 분사노즐의 전방 중앙을 향하도록 형성된 복수의 분사구(121a)로부터 분사된 후 마이크로 버블을 생성하는 물이 버블 분사노즐(120)의 전방 중앙에서 회오리 형태로 섞이면서 교란되어 마이크로 버블 생성을 더욱 풍성하게 증폭시키면서 수중 확산을 촉진하게 된다.

이처럼 본 발명에서 라돈 제거를 위해 이용하는 마이크로 버블은 워낙 미세하여 수중에서 수표면으로 곧바로 부상을 하지 않고 수중에서 안개처럼 떠돌아다니면서 확산되는데, 마이크로 버블은 - 전극을 띠고 라돈 등의 불순물은 + 전극을 띠는데, + 전극의 불순물이 ?? 전극의 마이크로 버블에 접촉하여 엉겨 붙은 상태로 마이크로 버블이 수표면 위로 부상하여 터지면서 라돈이 물탱크(110) 내 공기 중으로 방출된 후 환기구(110a)를 통하여 외부로 배출된다. 한편, 공기 중으로 방출되지 않고 남아 있는 불순물은 수표면에서 월류관(150)을 통해 외부로 배출된다. 여기서 마이크로 버블이 물탱크(110) 내부에서 안개처럼 돌아다니면서 터지는데 400m/s 정도의 초음파가 발생하며 살균을 하고 수중에 산소를 공급하여 활성산소를 없애는 대신 용존 산소량을 늘려주어 양질의 물을 만들어준다.

상기 버블 분사노즐(120)의 구성과 관련하여 주목할 수 있는 점은 수중에서 마이크로 버블을 생성하는 방식은 기존 컴프레셔를 이용하여 수중에 공기를 공급하는 방식이나 폭기식과는 유사한 듯 하지만 그와는 완전히 다른 방식이라는 점이다. 이같은 기존 방식과 비교하면 마이크로 버블을 이용하면서도 복수의 버블 분사구(121a)에 의해 분사되는 물이 회오리 형태로 섞이면서 교란되는 형태로 마이크로 버블을 보다 풍부하게 생성하면서도 수중 확산을 촉진하게 된다. 이로써 기존 기술 대비 수백 배 많은 양의 라돈을 제거하는 것이 가능하고 보다 많은 양의 산소를 공급할 수 있게 된다.

상기 급수관(160)은 물탱크(110) 내부로 정수하고자 하는 물을 공급하는 역할을 한다. 상기 급수관(160)을 통한 물 공급은 설정된 수위에 도달하면 감지하는 수위센서(170)와 연동하여 설정된 수위에 도달할 때까지 이루어진다. 그리고 수위가 설정된 수위에 도달하면 상기 급수관(160)을 통한 물 공급은 중단된다. 상기 설정된 수위는 만수위를 주로 염두에 두지만 필요에 따라 다양하게 정할 수 있다.

상기 순환관(140)은 물탱크(110) 내부의 물 일부를 순환시키면서 순환된 물이 상기 버블 분사노즐(122)에 공급되도록 유도한다. 이를 위해 순환관(140)의 일단부는 상기 물탱크(110) 저면에 연결되고 순환관(140)의 타단부는 버블 분사노즐(122)에 연결된다.

상기 순환펌프(130)는 순환관(140) 중간에 설치되어 버블 분사노즐(122)에서 공급되는 물을 고압으로 가압하는 역할을 한다. 이로써 상기 버블 분사노즐(122)이 마이크로 버블을 생성할 수 있는 수준으로 물을 고압 분사할 수 있게 된다.

상기 월류관(150)은 상단부 입구가 물탱크(110) 내 일정 높이에 위치하도록 설치되어 마이크로 버블과 함께 수면으로 부상한 불순물들을 물탱크(110) 외부로 배출시켜주는 역할을 한다. 이처럼 월류관(150)을 구비한 구성에 의해 수표면으로 부상한 불순물들을 효과적으로 배출하는 것이 가능해진다.

상기 제1순환팬(180a)은 도 4에 도시된 것처럼 물탱크(110)의 내부 저면에서 상방 경사지게 설치되어 저수된 물을 물탱크(110)의 일측벽을 향해 대각방향 상부로 이동시켜준다. 상기 제2순환팬(180b)은 물탱크(110)의 일측벽에 상방 경사지게 설치되어 제1순환팬(180a)에 의해 이동되어 온 물을 물탱크(110)의 타측벽을 향해 대각방향 상부로 이동시켜준다. 제3순환팬(180c)은 물탱크(110)의 타측벽에 하 경사지게 설치되어 상기 제2순환팬(180b)에 의해 이동되어 온 물을 제1순환팬(180a)이 설치된 물탱크(110)의 저면으로 이동시켜준다. 이처럼 제1순환팬(180a), 제2순환팬(180b) 및 제3순환팬(180c)이 구비된 구성에 따르면 마이크로 버블을 생성하기 전부터 물탱크(110) 내부로 공급된 물을 전체적으로 신속히 순환시키면서 수중에 포함된 불순물을 들뜬 상태로 만들어 주어 마이크로 버블이 본격적으로 생성될 때에 불순물이 마이크로 버블과 쉽게 반응할 수 있도록 유도한다. 또한 생성된 마이크로 버블을 저수된 물 전체로 확산시키는 역할도 하여 마이크로 버블에 의한 라돈 제거 효율을 높일 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

110: 물탱크 120: 버블 분사노즐
130: 순환펌프 140: 순환관
150: 월류관 160: 급수관
170: 수위센서 180a, 180b, 180c: 순환팬

Claims (3)

1. 상단부에 환기구를 구비한 물탱크;
   상기 물탱크 내부로 정수하고자 하는 물을 공급하는 급수관;
   상기 물탱크 내 하부에서 물탱크 저면을 향해 하방 경사지게 설치되어 고압으로 물을 분사하면서 수중에서 안개상의 마이크로 버블을 생성하여, 생성된 안개상의 마이크로 버블이 수중 전체로 점진적으로 확산되면서 수중에 포함된 라돈과 함께 부상하도록 유도하는 버블 분사노즐;
   상기 물탱크 내부의 물 일부를 순환시키면서 순환된 물이 상기 버블 분사노즐에 공급되도록 유도하는 순환관;
   상기 순환관 중간에 설치되어 상기 버블 분사노즐에 공급되는 물을 고압으로 가압하는 순환펌프; 및
   상단부 입구가 설정된 일정 수위에 위치하도록 설치되어 물탱크 내에서 마이크로 버블과 함께 수표면으로 부상한 불순물들을 마이크로 버블과 함께 물탱크 외부로 배출시켜주는 월류관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 정수장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 버블 분사노즐은 분사압을 높일 수 있도록 선단부로 갈수록 내경이 점진적으로 줄어드는 형태로 형성되고, 선단면에는 둘레방향을 따라 이격을 두고 배치된 복수의 분사구가 형성되되 상기 분사구들은 4mm 이하의 내경을 가지며, 분사방향은 버블 분사노즐의 전방 중앙을 향하도록 하여 분사된 후 마이크로 버블을 생성하는 물이 버블 분사노즐의 전방 중앙에서 회오리 형태로 섞이면서 교란되어 마이크로 버블의 수중 확산을 촉진하도록 한 것을 특징으로 하는 라돈 정수장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 물탱크의 내부 저면에서 상방 경사지게 설치되어 저수된 물을 물탱크의 일측벽을 향해 대각방향 상부로 이동시켜주는 제1순환팬과, 상기 물탱크의 일측벽에 상방 경사지게 설치되어 제1순환팬에 의해 이동되어 온 물을 물탱크의 타측벽을 향해 대각방향 상부로 이동시켜주는 제2순환팬과, 상기 물탱크의 타측벽에 하방 경사지게 설치되어 상기 제2순환팬에 의해 이동되어 온 물을 제1순환팬이 설치된 물탱크의 저면으로 이동시켜주는 제3순환팬을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 라돈 정수장치.

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