KR20230010494A - 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 제공한다. 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템은 초음파 진동부; 초음파 진동부의 일측면에 설치되어 물을 전기 분해하여 살균수를 생성하는 전기 분해 살균수 생성부; 및 초음파 진동부의 타측면에 설치되어 공동 현상(cavitation effect)이 발생하도록 하여, 고온, 고압, 나노 버블 효과를 살균수에 제공하는 초음파 수질 정화부를 포함할 수 있다.
Description
본 개시(disclosure)는 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템에 관한 것이다.
급격한 산업화와 도시화로 환경오염은 날로 심각해지고 있으며, 배출되는 하수, 폐수, 오수(이하 '오폐수'라 한다)의 형상 또한 매우 다양해짐에 따라 이의 처리를 위한 시설 역시 고도화됨으로써 그에 따른 처리비용도 크게 증가하고 있는 실정이다.
또한, 완전히 처리되지 않은 오폐수 중의 수질 오염 물질이 하천이나 호소(湖沼)를 비롯한 기타 상수원에 유입됨에 따라 효율적인 수질 관리에 많은 문제점을 발생시키고 있다.
현재 정수 및 오폐수 처리 기술로는 침전, 여과, 약품응집, 산화처리, 용존공기부상법 등의 물리 화학적 처리방법과, 활성슬러지가 저류된 생물반응조 내에서 미생물의 대사과정을 극대화하여 각종 오염물질을 제거하는 생물학적 처리방법이 있다.
물리 화학적 처리방법 중에는 미세기포발생기에 의해 발생된 미세기포를 수중의 수질오염입자에 부착시켜 수질오염입자를 수면으로 부상시켜 제거하는 용존공기 부상법이 대표적이다.
이러한 용존공기부상법은 수질오염입자뿐만 아니라 총인 제거에도 안정적이고 높은 효율의 처리 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 용존공기부상법을 위해 미세기포를 발생하는 종래의 미세기포발생기는 단순히 미세기포만을 발생함으로써 다양한 종류의 수질오염입자를 제거하기 곤란한 단점이 있다.
특히, 녹조류나 적조류와 같이 입자의 크기가 비교적 큰 수질오염입자의 경우에 미세기포에 의한 부착/부상 효과가 떨어져 제거가 쉽지 않은 단점이 있다.
또한, 녹조류나 이끼, 세균 등은 살균에 의한 제거가 필요함에도 불구하고, 단순히 미세기포를 이용한 부착/부상 만으로는 제거가 어려운 단점도 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 개시에 따른 해결하고자 하는 과제는 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 제공하는데 있다. 일례로, 본 개시에 따른 해결하고자 하는 과제는, 물의 전기 분해를 통하여 얻어지는 살균수와 초음파에 의해 발생되는 공동 현상(Cavitation effect), 고온, 고압, 나노버블 효과를 살균수에 인가하여 살균 및 수질 정화가 가능하도록 하기 위한 시스템을 제공하기 위한 것으로, 양/음 전극에 저전압을 인가하여 전류가 흐르면서 수중에서 방전이 이루어지며 서로 다른 극성의 전극 사이로 물이 통과하도록 하여 수중에 잔류된 미생물을 살균 또는 소멸시키는 동시에 전기 분해 과정에서 수중 방전에 의해 저온 플라즈마가 형성되고, 나노 버블이 형성됨으로 수소 이온은 전자를 잃어 수소 양이온이되며 산소 분자는 전자를 받아 들여 산소 음이온이 되고, 이러한 공정에서 생성된 잔류 염소를 포함하는 산화체 등에 의하여 산화 및 살균 작용이 원활하게 이루어져 전기 분해가 이루어진 후에는 잔류 염소 중 많은 양을 차지하는 차아염소산의 살균력에 의하여 오염된 수중에 잔류하는 곰팡이, 세균, 박테리아, 바이러스 병원균 등을 멸균시켜 물을 정화할 수 있는 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 제공하는데 있다. 여기서, 생성된 살균수는 인가된 초음파 나노 버블의 공동 캐비테이션 현상에 의해 오염 물질 및 부유물이 제거되고 살균수에 의해 각종 세균 및 미생물이 제거되며, 초음파를 통하여 살균수 내에 초음파 나노 버블이 전달되면 살균수 내에 수 많은 나노 버블이 생성되고 소멸되며, 이러한 공동 현상에 의해 물의 일부가 과산화수소로 재합성되면서 바이러스, 세균 등에 대한 살균 작용을 수행한다
본 개시에 따른 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템은 초음파 진동부; 초음파 진동부의 일측면에 설치되어 물을 전기 분해하여 살균수를 생성하는 전기 분해 살균수 생성부; 및 초음파 진동부의 타측면에 설치되어 공동 현상(cavitation effect)이 발생하도록 하여, 고온, 고압, 나노 버블 효과를 살균수에 제공하는 초음파 수질 정화부를 포함할 수 있다.
이와 같이 하여 본 개시는 물의 전기 분해를 통하여 얻어지는 살균수와 초음파에 의해 발생되는 공동 현상(Cavitation effect), 고온, 고압, 나노 버블 효과를 살균수에 인가하여 살균 및 수질 정화가 가능한 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 제공한다.
초음파 진동부는 사각 형태의 지지판; 지지판의 네변으로부터 수직 방향으로 절곡된 플랜지; 및 네개의 플랜지를 덮는 커버판을 포함할 수 있다.
이와 같이 하여 본 개시는 초음파 진동부가 공동 현상(Cavitation effect), 고온, 고압, 나노 버블 효과를 살균수에 제공하는 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 제공한다.
전기 분해 살균수 생성부 및 초음파 수질 정화부에 각각 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 전원 공급부가 관통하는 플랜지의 영역에 설치된 적어도 하나의 걸림부를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 하여 본 개시는 전원 공급부를 통해 전기 분해 살균수 생성부 및 초음파 수질 정화부에 전원을 용이하게 공급할 수 있고, 또하 다수의 걸림부를 통해 시스템을 외부 장치에 용이하게 결합되어 고정할 수 있는 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 제공한다.
전기 분해 살균수 생성부는 지지판의 내측에서 외측까지 관통하는 양전극 지지 볼트; 지지판의 내측에서 외측까지 관통하는 음전극 지지 볼트; 양전극 지지 볼트와 지지판 사이에 개재된 양전극 방수 가스켓; 음전극 지지 볼트와 지지판 사이에 개재된 음전극 방수 가스켓; 양전극 지지 볼트에 직사각 플레이트 형태로 결합된 양전극판; 및 음전극 지지 볼트에 직사각 플레이트 형태로 결합된 음전극판을 포함할 수 있다.
이와 같이 하여 본 개시는 전기 분해 살균수 생성부가 양/음 전극판에 저전압을 인가하여 전류가 흐르도록 하여 수중에서 방전이 이루어지는 동시에 서로 다른 극성의 전극 사이로 물이 통과하도록 하여 수중에 잔류된 미생물이 살균 또는 소멸되도록 하는 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 제공한다.
초음파 수질 정화부는 지지판의 내측에 결합된 다수의 초음파 진동자를 포함하고, 공동 현상은 초음파 진동자 및 초음파 진동부에 의해 제공될 수 있다. 초음파 진동자는 듀얼 진동자로서 48kHz 내지 200kHz의 초음파 진동수(주파수)를 제공할 수 있다. 초음파 진동부는 SUS316L 또는 SUS304를 포함할 수 있다.
이와 같이 하여 본 개시는 초음파를 살균수 내에 제공하여 결국 초음파 나노 버블이 살균수에 전달되도록 하고, 이에 따라 살균수 내에 수 많은 나노 버블이 생성되고 소멸되도록하여, 나노 버블이 살균수 내에 용해되어 있던 기체를 흡수하고 폭발을 반복하여 공동 현상을 제공함으로써, 물의 일부가 과산화수소(H202)로 재합성되도록 하고, 이에 따라 과산화수소가 바이러스, 세균 등을 살균하고, 또한 슈퍼박테리아(MRSA), 백선균, 뮤탄스균, 칸디다균, 상거스균, 대장균, 황색포도상구균, 살모빌라균 등 각종 다양한 세균에 대해 확실한 살균력을 제공하는 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 제공한다.
본 개시는 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 제공한다. 일례로, 본 개시는, 물의 전기 분해를 통하여 얻어지는 살균수와 초음파에 의해 발생되는 공동 현상, 고온, 고압, 나노버블 효과를 살균수에 인가하여 살균 및 수질 정화가 가능하도록 하기 위한 시스템을 제공하기 위한 것으로, 양/음 전극에 저전압을 인가하여 전류가 흐르면서 수중에서 방전이 이루어지며 서로 다른 극성의 전극 사이로 물이 통과하도록 하여 수중에 잔류된 미생물을 살균 또는 소멸시키는 동시에 전기 분해 과정에서 수중 방전에 의해 저온 플라즈마가 형성되고, 나노 버블이 형성됨으로 수소 이온은 전자를 잃어 수소 양이온이되며 산소 분자는 전자를 받아 들여 산소 음이온이 되고, 이러한 공정에서 생성된 잔류 염소를 포함하는 산화체 등에 의하여 산화 및 살균 작용이 원활하게 이루어져 전기 분해가 이루어진 후에는 잔류 염소 중 많은 양을 차지하는 차아염소산의 살균력에 의하여 오염된 수중에 잔류하는 곰팡이, 세균, 박테리아, 바이러스 병원균 등을 멸균시켜 물을 정화할 수 있는 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 제공한다. 여기서, 생성된 살균수는 인가된 초음파 나노 버블의 공동 캐비테이션 현상에 의해 넓은 지역에 골고루 분산되어 오염 물질 및 부유물이 제거되고 살균수에 의해 각종 세균 및 미생물이 제거되며, 초음파를 통하여 살균수 내에 초음파 나노 버블이 전달되면 살균수 내에 수 많은 나노 버블이 생성되고 소멸되며, 이러한 공동 현상에 의해 물의 일부가 과산화수소로 재합성되면서 바이러스, 세균 등에 대한 살균 작용을 수행한다.
즉, 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템은 물의 전기 분해를 통하여 얻어지는 살균수와 초음파에 의해 발생되는 공동 현상(Cavitation effect), 고온, 고압, 나노 버블 효과를 살균수에 인가하여 살균 및 수질 정화가 가능한 시스템을 제공한다.
전기 분해 살균수 생성부는 양/음 전극에 저전압을 인가하여 전류가 흐르면 수중에서 방전이 이루어지며 서로 다른 극성의 전극 사이로 물이 통과하도록 하여 수중에 잔류된 미생물을 살균 또는 소멸시키는 기술로 전기 분해 과정에서 수중 방전에 의해 저온 플라즈마가 형성되고 나노 버블이 형성됨으로 수소 이온은 전자를 잃어 수소 양이온(H+)이 되며, 산소 분자는 전자를 받아 들여 산소 음이온(0-)이 된다. 이러한 공정에서 생성된 잔류염소(HOCI, OCI-)를 포함하는 산화체(03, H202, HOCI, OCI-, OH 라디칼) 등에 의하여 산화 및 살균 작용이 원활하게 이루어지며, 전기 분해가 이루어 진 후에는 잔류 염소 중 많은 양을 차지하는 차아염소산(HOCI)의 살균력에 의하여 오염된 수중에 잔류하는 곰팡이, 세균, 박테리아, 바이러스 병원균 등을 멸균시켜 물을 정화할 수 있다.
전기 분해 반응이 진행되면 물에 함유되어 있는 세균 및 미생물은 직접산화 반응과 아울러, 양극판에서 발생되는 염소, 오존, OH 라디칼, 산소 라디칼 등의 다양한 산화성 혼합물질들이 생성되며 이 과정에서 생성된 살균수는 인가된 초음파 나노 버블의 공동 캐비테이션 현상에 의해 넓은 지역에 골고루 분산되어 오염물질 및 부유물이 제거되고 살균수에 의해 각종 세균 및 미생물이 제거된다.
초음파를 통하여 살균수 내에 초음파 나노 버블이 전달되면, 살균수 내에 수 많은 나노 버블이 생성되고 소멸된다. 이들 나노 버블은 살균수 내에 용해되어 있던 기체를 흡수하고 폭발을 반복하는데 이 때 각 기포는 수천℃에서 수만℃, 1000 기압 이상의 고온 고압 상태가 되며 이러한 현상을 초음파에 의한 공동 현상 (Cavitation effect)이라 한다. 이러한 공동 현상에 의해 물의 일부가 과산화수소(H202)로 재합성되는데 과산화수소는 강력한 산화제로서 바이러스, 세균 등에 대한 살균 효과가 있다. 이러한 원리로 슈퍼박테리아(MRSA), 백선균, 뮤탄스균, 칸디다균, 상거스균, 대장균, 황색포도상구균, 살모빌라균 등 각종 다양한 세균에 대해 확실한 살균력을 제공한다.
도 1은 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 도시한 외부 사시도이다.
도 2는 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 도시한 외부 사시도이다.
도 3은 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 도시한 외부 사시도이다.
도 4는 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 도시한 내부 사시도이다.
도 5는 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 도시한 내부 사시도이다.
도 2는 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 도시한 외부 사시도이다.
도 3은 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 도시한 외부 사시도이다.
도 4는 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 도시한 내부 사시도이다.
도 5는 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 도시한 내부 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 개시들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1 내지 3은 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템(100)을 도시한 외부 사시도이고, 도 4 및 5는 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템(100)을 도시한 내부 사시도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템(100)은 초음파 진동부(110), 전기 분해 살균수 생성부(120) 및 초음파 수질 정화부(130)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템(100)은 전원 공급부(140)를 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템(100)은 걸림부(150)를 더 포함할 수 있다.
초음파 진동부(110)는 지지판(111), 플랜지(112) 및 커버판(113)을 포함할 수 있다. 초음파 진동부(110)는, 일례로, 물속에서도 장기간 녹이 슬지 않는 SUS316L 또는 SUS304로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 초음파 진동부(110)는 초음파의 캐비테이션 현상에 의해 초음파의 방사면이 침식되지 않도록(에로젼 현상), 티타늄이나 SUS304 등의 금속을 대략 2 mm 내지 5 mm의 두께로 제조하여 제공하거나, 또는 표면에 대략 2 mm 내지 5 mm 두께의 경질 크롬 및/또는 티타늄을 도금하여 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 초음파 진동부(110)는 티타늄으로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 초음파 진동부(110)는 에로젼 현상이 발생하지 않도록 표면이 대략 1㎛ 내지 대략 10㎛보다 작은 거칠기를 가질 수 있도록 연마될 수 있다.
지지판(111)은 대략 사각판, 원형 또는 다각 형태를 하며, 지지판(111)에 전기 분해 살균수 생성부(120) 및 초음파 수질 정화부(130)가 부착될 수 있다. 플랜지(112)는 지지판(111)의 네변으로부터 대략 수직 방향으로 절곡되어 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 지지판(111)의 폭 또는 넓이에 비해 플랜지(112)의 폭 또는 넓이가 상대적으로 더 작을 수 있다. 커버판(113)은 플랜지(112)를 덮으며, 내부의 다양한 부품을 물로부터 보호할 수 있다. 일부 예들에서, 지지판(111), 플랜지(112) 및 커버판(113)에 의해 외부 공간과 격리되는 내부 공간이 제공될 수 있고, 이러한 내부 공간의 지지판(111) 상에 초음파 수질 정화부(130)가 부착될 수 있고, 외부 공간의 지지판(111) 상에 전기 분해 살균수 생성부(120)가 부착될 수 있다.
일부 예들에서, 전기 분해 살균수 생성부(120) 및 초음파 수질 정화부(130)에 각각 전원을 공급하는 전원 공급부(140)는 네개의 플랜지(112)중 어느 한 플랜지(112)에 관통 결합될 수 있다.
또한 일부 예들에서, 적어도 하나의 걸림부(150)가 전원 공급부(140)가 관통하는 플랜지(112)의 영역에 설치될 수 있다.
일부 예들에서, 상부에 위치된 플랜지(112)에 전원 공급부(140) 및 다수의 걸림부(150)가 설치될 수 있다. 따라서, 걸림부(150)가 외부의 구조물 등에 결합됨으로써, 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템(100)이 세워진 채로 물속에 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템(100)은 사용처(예: 저수지, 댐, 수영장, 양식장 등)의 크기에 따라 다양한 갯수로 설치될 수 있다.
전기 분해 살균수 생성부(120)는 초음파 진동부(110)의 일측면, 예를 들면, 지지판(111)의 외측면에 설치되어 물을 전기 분해하여 살균수를 생성할 수 있다.
이를 위해, 전기 분해 살균수 생성부(120)는 양전극 지지 볼트(121), 음전극 지지 볼트(122), 양전극 방수 가스켓(123), 음전극 방수 가스켓(124), 양전극판(125) 및 음전극판(126)을 포함할 수 있다.
양전극 지지 볼트(121)는 지지판(111)의 내측에서 외측까지 관통하여 설치될 수 있다. 양전극 지지 볼트(121)는 상호간 이격되어 한쌍으로 제공되거나, 또는 홀수개의 짝수개의 양전극 지지 볼트(121) 및 홀수개의 음전극 지지 볼트(121)(이에 따라 양전극판은 짝수개, 음전극판은 홀수개가 구비됨)으로 제공될 수 있다. 음전극 지지 볼트(122) 역시 지지판(111)의 내측에서 외측까지 관통하여 설치될 수 있다. 음전극 지지 볼트(122)는 상호간 이격되어 한쌍으로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 양전극 지지 볼트(121) 및 음전극 지지 볼트(122)는 티타늄 재질을 포함할 수 있다. 양전극 방수 가스켓(123)은 양전극 지지 볼트(121)와 지지판(111) 사이에 개재될 수 있다. 음전극 방수 가스켓(124)은 음전극 지지 볼트(122)와 지지판(111) 사이에 개재될 수 있다. 일부 에들에서, 양전극 방수 가스켓(123) 및 음전극 방수 가스켓(124)은 테프론 재질을 포함할 수 있다. 양전극판(125)은 대략 직사각 플레이트 형태로 제공되며, 한쌍의 양전극 지지 볼트(121)에 전기적/기계적으로 접속될 수 있다. 음전극판(126)은 대략 직사각 플레이트 형태로 제공되며, 한쌍의 음전극 지지 볼트(122)에 전기적/기계적으로 접속될 수 있다. 일부 예들에서, 양전극판(125)과 음전극판(126)은 상호간 대략 1mm 내지 대략 100mm, 바람직하게는 대략 1mm 내지 대략 10mm 이격될 수 있으며, 이들은 지지판(111)에 대하여 대략 수직 방향 및/또는 대략 수평 방향으로 위치될 수 있다.
이와 같이 하여, 전기 분해 살균수 생성부(120)는 양전극판(125) 및 음전극판(126)에 저전압이 인가되어 전류가 흐르면 수중에서 방전이 이루어지며 서로 다른 극성의 전극판 사이로 물이 통과하도록 하여 수중에 잔류된 미생물을 살균 또는 소멸시킬 수 있다.
또한, 전기 분해 과정에서 수중 방전에 의해 저온 플라즈마가 형성되고 나노 버블이 형성됨으로 수소 이온은 전자를 잃어 수소 양이온(H+)이 되고, 산소 분자는 전자를 받아 들여 산소 음이온(0-)이 된다.
이러한 공정에서 생성된 잔류염소(HOCI, OCI-)를 포함하는 산화체(03, H202, HOCI, OCI-, OH 라디칼) 등에 의하여 산화 및 살균 작용이 원활하게 이루어지며, 전기 분해가 이루어 진 후에는 잔류 염소 중 많은 양을 차지하는 차아염소산(HOCI)의 살균력에 의하여 오염된 수중에 잔류하는 곰팡이, 세균, 박테리아, 바이러스 병원균 등을 멸균시켜 물을 정화할 수 있다.
한편, 전기 분해 반응이 진행되면 물에 함유되어 있는 세균 및 미생물은 직접산화 반응과 아울러, 양전극판(125)에서 발생되는 염소, 오존, OH 라디칼, 산소 라디칼 등의 다양한 산화성 혼합물질들이 생성되며 이 과정에서 생성된 살균수는 하기할 초음파 나노 버블의 공동 캐비테이션 현상에 의해 넓은 지역에 골고루 분산되어 오염물질 및 부유물이 제거되고 살균수에 의해 각종 세균 및 미생물이 제거될 수 있다.
일부 예들에서, 캐비테이션 현상은 초음파가 물속에서 전파될 때 발생하는 (+) (-)압력의 변화에 의한 캐비티의 붕괴시 발생하는 큰 충격 현상으로, 압력이 수백 기압에 이를 만큼 강력하다. 이러한 현상은 수십 밀리초 정도의 짧은 순간에 발생하며, 이러한 현상에 의해 각종 오염 물질 및 부유물들이 제거될 수 있다.
초음파 수질 정화부(130)는 초음파 진동부(110)의 타측면에 설치되어 공동 현상(cavitation effect)이 발생하도록 하여, 고온, 고압, 나노 버블 효과를 살균수에 제공함으로써, 수질이 정화되도록 한다.
이를 위해 초음파 수질 정화부(130)는 지지판(111)의 내측에 결합된 다수의 초음파 진동자(131)를 포함하고, 공동 현상은 이러한 초음파 진동자(131) 및 초음파 진동부(110)에 의해 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 초음파 진동자(131)는 듀얼 진동자(131)로서 다수개가 병렬로 연결되어 동작될 수 있다. 일부 예들에서, 초음파 진동자(131)는 대략 48kHz 내지 대략 200kHz의 초음파 진동수를 초음파 진동부(110)에 제공할 수 있으며, 이러한 초음파 진동수는 시간에 따라 순차적으로 변경될 수 있다.
일부 예들에서, 초음파 진동자는 초음파 진동부(110)의 에멀젼 현상이 방지 수 있도록 초음파 진동부의 전체 영역에서 가로 방향 및 세로 방향으로 균일한 피치를 가지며 정렬될 수 있다. 예를 들면, 초음파 진동부(110)의 좌측 영역에 2 x 3개의 동일한 피치를 갖도록 초음파 진동자(131)가 정렬될 수 있고, 초음파 진동부(110)의 우측 영역에 2 x 3개의 동일한 피치를 갖도록 초음파 진동자(131)가 정렬될 수 있다.
일부 예들에서, 양전극판(125)과 음전극판(126)은 상술한 바와 같이 전기 분해뿐만 아니라 초음파 진동부(110)와 함께 초음파를 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 양전극판(125)과 음전극판(126) 역시 물속에서도 장기간 녹이 슬지 않는 백금, 티타늄 등의 재질에 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 이산화티탄(Ti02)등으로 대략 1 ㎛ 내지 대략 10 ㎛ 사이의 두께로 도금을 하여 피복층을 입힌 재질을 판형 또는 메쉬형태의 전극을 사용한다. 일부 예들에서, 양전극판(125)과 음전극판(126)은 초음파의 캐비테이션 현상에 의해 초음파의 방사면이 침식되지 않도록(에로젼 현상), 표면에 대략 1 ㎛ 내지 대략 10 ㎛ 두께의 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 이산화티탄(Ti02), 경질 크롬 및/또는 티타늄이 도금될 수 있다. 일부 예들에서, 양전극판(125)과 음전극판(126)는 티타늄으로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 양전극판(125)과 음전극판(126)는 에로젼 현상이 발생하지 않도록 표면이 대략 1㎛ 내지 대략 10㎛보다 작은 거칠기를 가질 수 있도록 연마될 수 있다.
이와 같이 하여 초음파 수질 정화부(130)는 초음파를 통하여 살균수 내에 초음파 나노 버블을 전달한다. 그러면, 살균수 내에 수 많은 나노 버블이 생성되고 소멸된다. 이들 나노 버블은 살균수 내에 용해되어 있던 기체를 흡수하고 폭발을 반복하는데 이 때 각 기포는 수천℃에서 수만℃, 1000 기압 이상의 고온 고압 상태가 되며 이러한 현상을 초음파에 의한 공동 현상 (Cavitation effect)이라 한다. 이러한 공동 현상에 의해 물의 일부가 과산화수소(H202)로 재합성되는데 과산화수소는 강력한 산화제로서 바이러스, 세균 등에 대한 살균 효과가 있다. 이러한 원리로 슈퍼박테리아(MRSA), 백선균, 뮤탄스균, 칸디다균, 상거스균, 대장균, 황색포도상구균, 살모빌라균 등 각종 다양한 세균에 대해 확실한 살균력을 제공한다.
결론적으로, 본 개시에 따른 예시적 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템(100)은 물의 전기 분해를 통하여 얻어지는 살균수와 초음파에 의해 발생되는 공동 현상(Cavitation effect), 고온, 고압, 나노 버블 효과를 살균수에 인가하여 초음파의 음압방사효과로 넓은 지역을 고루 살균 및 수질 정화가 가능한 시스템(100)을 제공한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템
110; 초음파 진동부 111; 지지판
112; 플랜지 113; 커버판
120; 전기 분해 살균수 생성부 121; 양전극 지지 볼트
122; 음전극 지지 볼트 123; 양전극 방수 가스켓
124; 음전극 방수 가스켓 125; 양전극판
126; 음전극판 130; 초음파 수질 정화부
131; 초음파 진동자 140; 전원 공급부
150: 걸림부
110; 초음파 진동부 111; 지지판
112; 플랜지 113; 커버판
120; 전기 분해 살균수 생성부 121; 양전극 지지 볼트
122; 음전극 지지 볼트 123; 양전극 방수 가스켓
124; 음전극 방수 가스켓 125; 양전극판
126; 음전극판 130; 초음파 수질 정화부
131; 초음파 진동자 140; 전원 공급부
150: 걸림부
Claims (7)
- 초음파 진동부;
초음파 진동부의 일측면에 설치되어 물을 전기 분해하여 살균수를 생성하는 전기 분해 살균수 생성부; 및
초음파 진동부의 타측면에 설치되어 공동 현상(cavitation effect)이 발생하도록 하여, 고온, 고압, 나노 버블 효과를 살균수에 제공하는 초음파 수질 정화부를 포함하는, 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템. - 제 1 항에 있어서,
초음파 진동부는 사각 형태의 지지판; 지지판의 네변으로부터 수직 방향으로 절곡된 플랜지; 및 네개의 플랜지를 덮는 커버판을 포함하는, 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템. - 제 2 항에 있어서,
전기 분해 살균수 생성부 및 초음파 수질 정화부에 각각 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 전원 공급부가 관통하는 플랜지의 영역에 설치된 적어도 하나의 걸림부를 더 포함하는, 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템. - 제 2 항에 있어서,
전기 분해 살균수 생성부는 지지판의 내측에서 외측까지 관통하는 양전극 지지 볼트; 지지판의 내측에서 외측까지 관통하는 음전극 지지 볼트; 양전극 지지 볼트와 지지판 사이에 개재된 양전극 방수 가스켓; 음전극 지지 볼트와 지지판 사이에 개재된 음전극 방수 가스켓; 양전극 지지 볼트에 직사각 플레이트 형태로 결합된 양전극판; 및 음전극 지지 볼트에 직사각 플레이트 형태로 결합된 음전극판을 포함하는, 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템. - 제 2 항에 있어서,
초음파 수질 정화부는 지지판의 내측에 결합된 다수의 초음파 진동자를 포함하고, 공동 현상은 초음파 진동자 및 초음파 진동부에 의해 제공되는, 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템. - 제 5 항에 있어서,
초음파 진동자는 듀얼 진동자로서 48kHz 내지 200kHz의 초음파 진동수를 제공하는, 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템. - 제 2 항에 있어서,
초음파 진동부는 SUS316L 또는 SUS304를 포함하는, 울트라소닉 나노 버블 전기 분해 수질 정화 시스템.
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