KR100715545B1 - 오존과 자외선을 이용한 수처리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 아파트, 호텔 등과 같은 대형 건물에 설치된 대용량 저수조에 저장된 수도물을 오존과 자외선 램프 등으로 소독하기 위한 수처리기에 관한 것이다.

본 발명은 원판 형상의 상판(11)과, 상판 테두리부와 이에 인접한 저면에서 각각 하향 수직하게 결합된 원통형 내·외측벽(12)(13)과, 내측벽(12)보다 길이가 긴 외측벽(13)의 하단면에 결합된 바닥판(14)으로 이루어진 하우징(10)과; 상기 외측벽(13) 상부 일측에 결합된 입수관(20)과; 입수관(20)에 결합된 오존 주입관(30)과; 상기 외측벽(13) 상부 일측을 관통하여 내측벽(12) 상부 일측에 결합된 출수관(40)과; 상기 내측벽(12) 내경부 하단에 결합된 아이들 팬(50)과; 상기 아이들 팬(50) 직상의 내측벽(12) 내경부에 위치한 다수의 자외선 램프(60)로 구성된다.

본 발명은, 내측벽 내부로 오존을 공급시 내측벽 내경부에 구비된 무동력 팬을 이용하여 오존과 물의 접촉도를 증가시켜 정화 효율을 증가시키고, 또한, 미반응 회수 오존을 출수관으로 재투입함으로써 오존의 사용 효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

오존 정화, 자외선 램프, 수처리기

Description

오존과 자외선을 이용한 수처리기 {The device for sterlizing water with ozone and ultraviolet rays}

도 1은 본 발명 일실시예 장치의 구성도.

도 2는 본 발명을 구성하는 일실시예 내측벽 하단부의 절개 사시도

도 3은 본 발명을 구성하는 타실시예 하우징의 부분 절개 사시도.

도 4는 본 발명을 구성하는 일실시예 및 타실시예의 회수 오존 주입관과 출수관의 결합 구조도.

도 5는 본 발명 타실시예 장치의 구성도.

도 6은 본 발명 타실시예 하우징 내부의 블레이드 및 돌출부 구성 방법을 보인 것으로,

(가)는 2중의 돌출부로 구성된 하우징의 단면도이고,

(나)는 3중의 돌출부로 구성된 하우징의 단면도이다.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

10. 하우징 11. 상판

12. 내측벽 13. 외측벽

14. 바닥판 20. 입수관

30. 오존 주입관 40. 출수관

50. 아이들 팬 60. 자외선 램프

70. 회수 오존 주입관

B. 블레이드 E. 돌출부

F. 지지부재 H. 오존배출공

S1. 블레이드 상면 S2. 블레이드 저면

S3. 외측벽 내주면 S4. 내측벽 외주면

본 발명은 음용수 특히, 공동 주택이나 대형 건물 등과 같이 대용량 저수조에 수도물을 1차 저장한 후 이를 사용하는 경우, 저장된 수도물을 사용하기전 오존 및 자외선 램프로 정화하기 위한 수처리기로써, 물의 흐름에 따라 무동력 회전이 가능한 아이들 팬을 이용하여, 물에 대한 오존 흡수율이 극대화될 수 있도록 한 수처리기에 관한 것이다.

산업의 발전과 함께 도시의 인구 집중화가 가중되면서 도시의 존립을 위한 가장 기본적이고도 중요한 것은, 음용수를 비롯한 생활 용수의 충분한 확보로서, 이는 국가적인 차원에서도 매우 중요한 과제이나, 각종 공장 폐수와 인구 집중에 의한 생활 하수가 증가하면서 상수원에 대한 오염 역시 점차 심해지고 있는 바, 깨끗한 상수원의 확보가 무엇보다도 시급한 실정이다.

따라서, 정부나 각 지방자치단체는 상수원에 대한 관리를 위하여 상당한 노력을 기울이고 있으나, 상수원의 확보와 관리 못지 않게 중요한 것이, 상수원으로부터 채취한 원수를 정화한 후 최종 사용처까지의 공급 과정이다.

즉, 상수원에 대한 엄격한 관리와 상수원으로부터 채취된 원수에 대한 정화 기술의 향상에 따라 정수처리장에서 생산된 수도물은, 별도의 추가적인 정수 과정 없이 음용하기에 전혀 부족함이 없으나, 정수처리장에서 공급되는 시점부터 각 가정에 도달하기까지 수도물은 여러 요인에 의하여 지속적으로 오염되고 있는 실정이다.

그리고, 수도물을 오염시키는 여러 요인들 중 공급관로 상에서의 수도물에 대한 오염은, 주로 부식된 공급관로에 의해 발생되어 왔는 바, 부식된 공급관로는, 공급되는 수도물 중 상당한 양을 누출시켜 경제적인 부담을 상승시킬 뿐만 아니라, 깨끗이 처리된 수도물을 오염시키는 직접적인 원인을 제공하게 된다.

따라서, 공급관로는 주기적으로 교체 또는 세척이 이루어져야 하며, 이러한 주기적 공급관로의 교체나 세척에 의해 수도물에 대한 1차 오염은 충분히 방지될 수 있다.

그러나, 아파트, 호텔, 사무실 및 빌딩 등과 같은 대형 건물의 경우에는, 수도물이 정수 처리장으로부터 직접 공급된 상태 그대로 사용되지 못하고, 각 건물에 설치된 대용량 저수조에 1차 저장된 후 각 사용처로 공급되는 바, 공급관로 상에서 발생되는, 즉, 부식에 의해 발생되는 공급관로 내주면 상의 녹 등에 의한 단순한 불순물 오염 이상의 문제를 갖게 된다.

즉, 공급관로를 흐르는 동안 발생되는 수도물의 오염은, 주로 녹 등과 같은 불순물에 의한 것으로, 이는 부직포 등으로 만들어진 필터로 간단히 걸러낼 수 있으며, 경우에 따라서는, 수도물을 받은 후 흔들리지 않도록 일정 시간 유지하여 불순물을 가라 앉히는 방법을 통하여 불순물에 의한 오염의 문제를 해결할 수도 있다.

그러나, 저수조의 경우 그 용량이 클 뿐 아니라, 내부 청소 비용의 문제, 내부 청소시 수도물을 사용할 수 없다는 등의 제약에 의해, 음식물 그릇과 같이, 그때 그때 깨끗이 청소할 수 없다는 치명적인 약점을 필연적으로 가질 수 밖에 없다.

즉, 일반적인 대형 건물의 저수조는, 수개월에 1회정도의 주기적인 청소가 이루어지며, 그러한 청소 역시 그릇의 세척과 같이 완벽을 기할 수가 없는 바, 저수조의 내부가 기본적으로 어느 정도 비위생적일 수 밖에 없다는 점을 받아들이지 않을 수 없다.

또한, 대형 건물의 작지 않은 저수조 내부는 충분한 물과 습기를 가지고 있을 뿐 아니라, 외부와 왼벽하게 밀폐되는 구조가 아니기 때문에 쥐와 같은 작은 동물이 쉽게 출입할 수도 있으며, 모기 등과 같은 해충들의 온상이 될 수도 있을 뿐 아니라, 각종 박테리아나 병균들이 쉽게 증식할 수 있는 바, 이러한 요인들에 의한 수도물 오염이 공급관로에 의한 오염 보다 더욱 위험하고 치명적일 수 밖에 없다.

따라서, 생활수준의 향상과 함께 근래에는 정수기를 구비하는 가정이 점차 증가하고 있으며, 최근에 건축되었거나 건축되고 있는 아파트의 경우에는, 저수조에 저장되었던 수도물이 정수기를 통하여 각 가정에 공급되도록 대형의 공동 정수기를 설치하기도 하는 바, 종래의 대형 정수기를 살펴보면 다음과 같다.

대형 건물의 저수조에 자장되었던 물을 정수하기 위한 정수기는, 크게 두 종류로 구분할 수 있는 바, 그 하나는, 각종 필터부재를 이용하여 불순물을 걸러내는 필터식 정수기이며, 다른 하나는, 오존이나 자외선 등을 이용하여 불순물 보다는 소독이나 살균 처리를 위주로 하는 정수기이다.

대형 건물의 저수조에는, 이미 정수처리장에서 정수된 물이 채워지는 바, 불순물 보다는 저수조에 체류하면서 초래되는 병원성균 또는 바이러스 등에 의한 오염이 더욱 큰 문제이다.

또한, 대형 저수조에 저장된 물을 필터식 정수로 처리하기 위해서는 정수 후 다시 일정량의 물을 저장하여야 하는 문제가 있으며, 중앙 집중식 정수기를 설치할 경우 설비 비용이 과다하게 소요될 수도 있고, 각 사용처로 가는 모든 분기관 각각에 필터를 설치할 수도 있으나, 그 수가 많아지기 때문에 관리에 어려움이 있다.

따라서, 대형 저수조의 경우 필터식 정수기보다는, 병원성 균에 의한 오염을 방지할 수 있도록 오존이나 자외선 중의 적어도 어느 하나를 이용하는 소독살균 정수기(이하에서는 "수처리기"라 한다.)가 더욱 적합하나, 종래의 장치들은 오존 또는 자외선 중의 어느 하나만을 사용함으로써, 살균 소독 효율이 떨어지며, 오존과 자외선을 병행 사용하는 경우에도, 그 처리 과정에 있어서, 효율적이지 못한 단점이 있었다.

본 발명은 종래의 수처리기가 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 오존과 자외선을 함께 사용하되, 외부에서 공급되는 오존을 물에 주입시 물의 흐름에 따라 동력이 없이 스스로 회전하는 아이들 팬을 이용하여 오존 흡수율이 향상되도록 함으로써, 정화 효율을 개선하는 동시에, 자외선 램프를 이용한 추가적인 살균 소독이 이루어질 수 있도록 하며, 내측벽 내부 수면 공간으로 포집된 오존을 재투입할 수 있도록 함으로써, 오존의 사용 효율을 높인 수처리기를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 단면상 동심원을 이루는 외측벽과 내측벽이 구비된 2중벽 구조의 하우징과, 내측벽의 하단부에 결합된 아이들 팬에 의하여 달성된다.

본 발명의 오존과 자외선을 이용한 수처리기는, 2중벽 구조의 하우징과; 물 배관과; 오존 배관과; 아이들 팬 및 자외선 램프 등으로 구성되며, 상기 2중벽 구조의 하우징과 이이들 팬에 기술적 특징이 있는 바, 각각을 자세히 살펴보면 다음과 같다.

하우징은, 원판 형상의 상판과, 상판의 테두리부와 테두리부 내측 저면에 하향 수직 방향으로 각각 결합된 원통형 내·외측벽과, 길이가 긴 외측벽의 하단면에 결합된 원판상 바닥판으로 구성된다.

그리고, 하우징 외측벽 상부 일측으로 공급된 물은, 내·외측벽 사이의 상부 공간에서 하부로 이동한 후 내측벽의 하단부를 거쳐 그 내경 상부로 상승한 다음 내측벽 상부 일측을 통하여 하우징 외부로 배출되는 바, 하우징 외부로 물을 배출하는 배수관은, 내측벽 상부 일측에서 외측벽을 관통하여 외부로 연장된다.

즉, 하우징의 외측벽 상부로 공급된 물은, 외측벽과 내측벽 사이 공간을 거쳐 내측벽 하단부측으로 흐르게 되며, 그 물은 다시 내측벽 내경부에서 상승한 후 내측벽 내경 상부를 통하여 하우징 외부로 배출되는 바, 물의 이동 경로를 늘려 오존과 물의 접촉시간이 연장되도록 함으로써, 오존이 물에 보다 잘 흡수되도록 하기 위하여 하우징을 2중벽 구조로 만든 것이다.

물 배관은, 저수조에서 하우징 외측벽을 연결하는 입수관과, 하우징 내측벽 상부에서 외측벽을 관통하여 외부로 연장되는 출수관으로 구성되는 바, 입수관은 저수조의 물이 하우징 내부 즉, 내·외측벽 사이의 하우징 내부 공간으로 공급되는 통로가 되고, 출수관은, 소독된 물이 내측벽 내경부에서 하우징 외부로 배출되는 통로가 된다.

오존 배관은, 오존 주입기에서 상기 입수관에 연결되는 오존 주입관과, 내측벽 내경부 상판 일측에서 출수관으로 연결되는 회수 오존 주입관으로 구성되는 데, 오존 주입관은, 오존 주입기에서 입수관으로 공급되는 오존의 통로이며, 회수오존 주입관은, 물에 흡수되지 못하고 내측벽 상부 수면 위로 모이는 오존을 출수관으로 재주입하는 통로이다.

즉, 오존 주입관을 통하여 물과 함께 하우징 내부로 공급된 오존은, 외측벽 상부에서부터 내측벽 하단부를 통하여 내측벽 내경 상부로 흐르는 동안 일부는 물에 흡수되나, 나머지는 물에 흡수되지 못하고 내측벽 내경 상부의 수면 위 공간에 모이게 되는 바, 이 오존을 재사용하기 위한 것이 회수오존 주입관이다.

아이들 팬은, 내측벽 내경부 하단에서 상단 측으로 이동하는 물과 오존의 접촉 면적을 늘림으로써 오존 흡수율을 높이기 위한 것으로, 내측벽 내경 하단부에 결합되어 항상 물 속에 잠겨있는 상태이며, 모터와 같은 별도의 구동 수단에 의해서가 아닌, 상승 이동하는 물의 압력에 의해 스스로 회전하게 된다.

즉, 물의 유속에 따라 아이들 팬의 회전 속도가 변화하게 되며, 하우징 내부에 공급된 오존은, 아이들 팬의 회전에 의해 물과의 접촉시간이 길어지면서 물에 더욱 많이 흡수될 수 있게 된다.

자외선 램프는, 오존과 함께 살균력을 높여 주기 위한 것으로, 내측벽 내경부 아이들 팬 직상에 설치되어 오존이 흡수된 물을 재살균처리 하는 역할을 한다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

도 1에 본 발명 일실시예 수처리기의 단면도를, 도 2에 내측벽 하단부의 절개 사시도를 도시하였다.

도시된 바와 같이, 본 발명 오존과 자외선을 이용한 수처리기는, 원판 형상의 상판(11)과, 상판 테두리부와 이에 인접한 저면에서 각각 하향 수직하게 결합된 원통형 내·외측벽(12)(13)과, 내측벽(13)보다 길이가 긴 외측벽(13)의 하단면에 결합된 바닥판(14)으로 이루어진 하우징(10)과;

상기 외측벽(13) 상부 일측에 결합된 입수관(20)과;

상기 입수관(20)에 연결된 오존 주입관(30)과;

상기 외측벽(13) 상부 일측을 관통하여 내측벽(12) 상부 일측에 결합된 출수관(40)과;

상기 내측벽(12) 내경 하단부에 결합된 아이들 팬(50)과;

상기 아이들 팬(50) 직상의 내측벽(12) 내경부에 위치한 다수의 자외선 램프(60)로 구성된다.

하우징(10)은, 원판 형상의 상판(11) 테두리부와 이에 인접한 저면에서 각각 원통형 내·외측벽(12)(13)이 하향 수직하게 연장 결합된, 단면 상에서 서로 동심원을 이루는 2중 원통의 형상을 하나, 외측벽(13)의 길이가 내측벽(12)보다 긴 구조로서, 내측벽(12)의 하단면보다 낮은 위치에 있는 외측벽(13)의 하단면에는 원판상의 바닥판(14)이 결합되어 하우징 내부가 밀폐된다.

이때, 하우징(10) 외측벽(13) 상부에서 하부로 이동하는 물의 흐름을 빠르게 하는 동시에 그 회전력을 높여 오존 흡수율을 상승시키기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 외측벽(13)의 내주면에 나선형 블레이드(B)를 돌출 결합시키는 것도 바람직하다.

입수관(20)은, 저수조의 일측과 상기 외측벽(13)의 상부 일측을 서로 연결하는 관로로서, 저수조에 저장된 물이 하우징(10) 내부로 흐르게 되는 통로가 된다.

오존 주입관(30)은, 상기 입수관(20)에 연결되며, 하우징(10) 내부로 공급되 는 물에 오존을 주입하는 오존 공급관의 역할을 한다.

아이들 팬(50)은, 본 고안의 가장 특징적인 구성 요소로써, 상기 내측벽(12)의 내경 하단부에 구비된 고정수단, 예를 들어, 서로 직각으로 교차 결합된 십자형 지지부재(F)의 중앙 교차부에 회전 가능하게 결합된다.

상기 외에도 다양한 방법으로 내측벽(12) 하단부에 결합될 수 있는 아이들 팬(50)은, 내·외측벽(12)(13) 사이에서 내측벽(12) 내경 하단부를 통하여 상승하는 물의 수압에 의해 동력 없이 회전이 가능하고, 이 회전에 의해 오존과 물의 접촉 면적과 시간이 증가하면서 오존 흡수율도 높아지게 된다.

자외선 램프(60)는, 상기 아이들 팬(50) 직상의 내측벽(12) 내경부에 위치한 상판(11) 저면에 결합되며, 오존에 의해 1차 살균된 물을 2차 살균 처리하게 된다.

출수관(40)은, 상기 내측벽(12) 상부 일측에 결합되고 연장된 관로가 상기 외측벽(13) 상부 일측을 관통하여 외부로 연장된다. 또한, 상기 출수관(40)을 유입관(20)보다 낮은 곳에 위치하도록 하는 것이 물의 배출에 유리하다.

회수 오존 주입관(70)은, 상기 내측벽(12) 상부 공간과 하우징(10) 외부로 연장된 출수관(40)을 연결하는 관으로써, 물에 흡수되지 못하고 내측벽(12) 상부 공간에 포집되는 잔여 오존을, 출수관(40) 내부로 흐르는 물에 재투입 용해하는 역할을 한다.

그리고, 출수관(40)에 연결되는 회수 오존 주입관(70)의 하단부는, 도 4에 도시된 바와 같이, 출수관(40)의 외주면 일측을 관통하여 출수관(40) 내부에 삽입 결합되고, 하단면이 폐쇄된 상태에서 그 하단면에 인접한 외주면에 하나 이상의 오 존배출공(H)이 관통 형성된 구조로서, 내측벽(12) 상부 공간에 포집된 잔여 오존은, 출수관(40) 내부를 빠르게 흐르는 물 속으로 빨려 들어가게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 수처리기에서, 외측벽(13)의 내주면에 돌출 형성시킨 나선형 블레이드(B)의 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 그(B) 폭 방향 양 단부를 외측벽(13)의 내주면과 내측벽(12)의 외주면에 각각 결합시키는 것도 바람직하다.

즉, 외측벽(13) 내주면과 내측벽(12) 외주면이 블레이드(B)의 폭 방향 양 단부에 결합됨으로써, 외측벽(13) 내주면(S3), 내측벽(12) 외주면(S4), 블레이드(B)의 저면(S2) 및 그 상면(S1)이, 두 측벽 사이에서 나선형 파이프를 이루게 되고, 그에 따라, 물을 더욱 확실하게 회전시킬 수 있게 되기 때문이다.

이때, 블레이드(B)를 따라 회전 하강하는 물에는 공기와 오존이 함유되어 있는 바, 물이 회전 하강함에 따라 공기와 오존이 물로부터 분리되는 기수분리 현상이 초래되고, 기체와 액체가 상·하 2층으로 분리된 상태에서 회전 하강할 수가 있다.

따라서, 도 6의 (가), (나)에 도시된 바와 같이, 블레이드(B)의 상면(S1)과 저면(S2) 및 외측벽(13) 내주면(S3)과 내측벽(12) 외주면(S4) 중의 적어도 어느 한 면에 길이 방향을 따라 다수의 돌출부(E)를 형성시키는 것이 바람직하다.

즉, 내·외측벽(12)(13) 및 나선형 블레이드에 의해 형성되는 나선형 파이프를 통하여, 혼합되었거나 기수분리된 물, 공기 및 오존이 흘러갈 경우, 이들이 돌출부(E)와 충돌하면서 와류가 발생함으로써, 오존 등이 다시 물에 흡수된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 수처리기는, 내측벽 내경부에 구비된 아이들 팬을 이용하여 상승하는 물을 회전시킴으로써, 오존과 물의 접촉 면적과 시간을 극대화할 수 있으며, 하우징 내부의 미흡수 오존을 회수하여 재투입함으로써, 오존의 사용 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 오존과 자외선 램프를 이용한 수처리기에 있어서,

   원판 형상의 상판(11)과, 상판 테두리부와 이에 저면 중앙부에서 각각 하향 수직하게 연장 결합된 원통형 내·외측벽(12)(13)과, 내측벽(12)보다 길이가 긴 외측벽(13)의 하단면에 결합된 바닥판(14)으로 이루어진 하우징(10)과;

   상기 외측벽(13) 상부 일측에 결합된 입수관(20)과;

   상기 입수관(20)에 연결된 오존 주입관(30)과;

   상기 외측벽(13)을 관통하여 내측벽(12) 상부 일측에 결합된 출수관(40)과;

   상기 내측벽(12) 내경 하단부에 결합된 아이들 팬(50)과;

   상기 아이들 팬(50) 직상의 내측벽(12) 내경부에 위치한 다수의 자외선 램프(60)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 오존과 자외선을 이용한 수처리기.
2. 제 1항에 있어서, 내측벽(12) 내경 상부 공간과 출수관(40)은, 하단면이 폐쇄된 회수 오존 주입관(70)에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 오존과 자외선을 이용한 수처리기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 회수 오존 주입관(70)의 폐쇄된 하단면은, 출수관 (40)의 외주면 일측을 관통하여 관(40) 내부에 삽입 결합되고, 폐쇄된 하단면 인접한 외주면에는 하나 이상의 오존배출공(H)이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 오존과 자외선을 이용한 수처리기.
4. 제 1항에 있어서, 하우징(10)의 외측벽(13) 내주면에는 나선형 블레이드(B)가 돌출 결합된 것을 특징으로 하는 오존과 자외선을 이용한 수처리기.
5. 제 4항에 있어서, 상기 나선형 블레이드(B)의 폭 방향 양 단부는, 각각, 외측벽 내주면(S3)과 내측벽 외주면(S4)에 각각 결합된 것을 특징으로 하는 오존과 자외선을 이용한 수처리기.
6. 제 5항에 있어서, 상기 블레이드(B)의 상면(S1)과 저면(S2), 내·외측벽(12)(13)의 내주면(S3)과 외주면(S4) 중의 적어도 어느 한 면에는 길이 방향을 따라 다수의 돌출부(E)가 구비된 것을 특징으로 하는 오존과 자외선을 이용한 수처리기.

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