KR100279806B1 - 다용도 혼합 용해기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혼합기 외관 양측에는 컨넥션 소켓(connection socket)이 결합되고 외관 내측에는 그릴 케이스를 설치하되 그 내부에 설치되는 그릴(grille)을 육각형 그릴로 형성하고, 상기 육각형 그릴과 육각형 그릴을 적층시켜 하단에는 격판을 설치하며, 상기 격판 저부에는 상부와 동일한 구조로된 육각형 그릴과 육각형 그릴이 적층되도록 설치하여 다단 육각형그릴 층으로 격막이 형성된 혼합기를 구성한 것으로서, 기체와 액체 또는 액체와 액체, 액체와 화학가스가 혼합기를 통과하면서 최대한의 접촉면적을 갖으면서 혼합되도록 한 것이다.

본 발명은 혼합기의 구조가 간단하고, 외관의 길이가 짧고 경량이면서도 혼합 믹싱시 이루어지는 접촉면적의 마찰 길이는 최대한으로 길게 하여 용해효율을 극대화시키도록 발명된 것이다.

Description

다용도 혼합 용해기

본 발명은 폐수처리장, 정수처리장, 양어장, 산업현장의 화공약품 혼합기 등으로 사용되는 혼합 용해기에 관한 것으로서, 혼합기 그릴 케이스 내부에 설치되는 다각형의 그릴을 다수로 적층된 격막으로 형성하여 기체와 액체, 액체와 액체의 혼합성능을 극대화시켜서 물질 전달속도를 최대한 증가시킬 수 있도록 발명된 다용도 혼합 용해기에 관한 것이다.

기존에는 양어장, 정수처리장 등에서는 주로 폭기장치나 산소 공급장치에 의하여 물 속의 산소량을 증가시키도록 하고 있으나 이러한 경우 물 속에 산소를 공급하는 동시에 기포가 부상하여 대기 중으로 탈기됨으로서, 시설 투자에 비하여 물속에 존재하는 산소의 용존량이 떨어지는 문제점이 있으며, 또한 폐수처리장, 산업현장의 화공약품의 혼합처리 등에서는 콤프레셔 등으로 기체 또는 액체를 에젝터에 유입시켜 분할에젝터 노즐을 통과하는 동시에 에젝터 저부의 연결관으로부터 흡인되는 유체가 함께 분할디퓨셔를 통과하면서 1차로 혼합믹싱 된 다음 이를 2차로 스테틱 믹서를 통과시키면서 접촉면적이 증대되도록 하고 있으나 이 역시 시설투자가 과다하게 소요될 뿐만 아니라 가스와 액체 또는 액체와 액체를 혼합시키는 공정이 에젝터, 분할 디프셔, 스테틱 믹서를 거치도록 함으로써, 폐수처리에는 어느 정도 효과를 볼 수 있으나 설비 설치 면적이 많이 소요되고, 설치비용에 비하여 얻어지는 효과는 투자비용을 따라가지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 혼합기 외관 양측에는 컨넥션 소켓(connection socket)이 결합되고 외관 내측에는 그릴 케이스를 설치하되 내부에 설치되는 그릴(grille)을 육각형 그릴로 형성하고, 상기 육각형 그릴과 육각형 그릴을 적층시켜 그 하단에는 격판을 설치하며, 상기 격판 저부에는 상부와 동일한 구조로 된 육각형 그릴과 육각형 그릴이 적층되도록 설치하여 혼합기를 구성한 것으로서, 기체와 액체 또는 액체와 액체, 액체와 화학가스가 다층으로 된 육각형 그릴을 통과하면서 최대한의 접촉면적으로 혼합 믹싱 되도록 한 것이다. 이렇게된 본 발명은 혼합기의 구조가 간단하고, 외관의 길이가 짧고 경량이면서도 혼합시 이루어지는 접촉면적과 마찰길이를 최대한으로 길게 하여 그 효율을 증대시키도록 발명된 것이다.

제1도는 본 발명의 평면 구성 단면도.

제2도는 본 발명의 결합상태 요부발췌 단면구성도,

제3도는 본 발명의 혼합기 중간 절단 상태의 분리사시도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예의 혼합기 단면 구성도.

제5도는 본 발명의 또 다른 실시예의 혼합기 단면 구성도.

제6도는 본 발명의

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 혼합기 2 : 외관

3,3' : 컨넥션 소켓 4 : 입구

5 : 출구 6 : 그릴

7 : 그릴 케이스 8 : 공간부

9, 10, 10', 10a, 10b : 격판 9', 10c : 통공

11, 11' : 다공편 12, 12' : 고정링

13 : 게이지 연결공 14 : 가스노즐

이하 첨부 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

액체와 기체, 기체와 가스, 액체와 약품을 혼합할 수 있도록된 혼합기에 있어서, 혼합기(1) 외관(2) 양측단에는 컨넥션 소켓(3)(3')이 결합되어 입구(4)와 출구(5)를 형성하고 내부에는 육각형 그릴(6)이 다단으로 설치된 케이스(7)와, 상기 다단 육각형 그릴(6)이 설치된 전체의 길이 중 입구(4)측으로부터 1/4 지점에 형성된 공간부(8)와, 상기 입구(4)측과 공간부(8) 사이의 x부분에는 육각형 그릴(6)과 육각형 그릴(6)이 상하 어긋나도록 적층되고 그 저면에 다수의 통공(9')이 형성된 격판(9)과, 상기 격판(9) 하부에는 상부와 동일하게 육각형 그릴(6)과 육각형 그릴(6)이 상하 어긋나도록 적층되어 액체와 기체가 이동시 격판(9)에 천공된 다수의 통공(9')을 통하여 하나의 사이클 형태로 상하 이동되도록 구성(X부)과, 상기 그릴 케이스(7) 내의 공간부(8)와 출구(5)측 사이의 y부분에는 육각형 그릴(6)과 육각형 그릴(6)을 적층시켜 다단으로 형성하고, 육각형 그릴과 육각형 그릴 사이에는 통공(9')이 형성되지 않은 격판(10)(10')을 각각 개재시켜 액체와 기체가 육각형 그릴 통로로 분산되어 작은 사이클 곡선으로 이동되면서 2차 혼합 믹싱이 이루어지도록 한 후 출구(5)로 배출될 수 있도록 한 것과, 상기 외관(2) 내에 설치되는 그릴 케이스(7) 좌우에는 다공편(11)(11')을 위치시키되 각각의 다공편(11)(11') 양측에는 고정링(12)(12')이 개재되어 다공편(11)(11')을 고정시키도록 한 케이스(7)와 상기 입구(4)측의 그릴 케이스(7) 전면에는 압력 게이지 연결공(13)과 가스노즐(14)이 구비된 혼합기(1)의 구성이다.

본 발명의 다른 실시 예로서, 그릴 케이스(7) 내의 x부분 육각형 그릴(6)과 y부분 육각형 그릴(6) 사이에 공간부(8)를 형성하지 않고, 상하 어긋나도록 적층된 육각형 그릴(6)은 3단으로 이루어지며 입구(4)에서 출구(5)까지의 육각형 그릴과 육각형 그릴 사이에는 일체로 된 격판(10a)(10b)을 각각 개재시킨 다음 입구(4)측의 x부분 격판(10a)(10b)에는 다수의 통공(10c)을 형성시켜 인입 된 액체와 기체가 어긋나도록 적층 된 육각형 그릴 상하 전체를 통과하면서 혼합 이동되고, y부분에 상하 어긋나도록 적층된 육각형 그릴을 통과 할 때에는 통공이 형성되지 않은 격판(10a)(10b) 사이에 위치한 각각의 육각형 그릴(6)로 이동하면서 혼합 믹싱되도록 된 혼합기(1)이다.

본 발명의 또 다른 실시 예로서, 그릴 케이스(7) 내에 단층으로 육각형 그릴(6)이 이루어져 입구(4)측에서 인입된 액체와 기체가 단일 통로로 이동하면서 혼합된 후 출구(5)측으로 배출되도록 된 혼합기(1)의 구성이다. 미 설명부호 15는 받침대이고, 16은 재료의 절감을 위하여 불필요한 공간을 일부 차단한 격벽이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 혼합기(1)는 정수처리장, 폐수처리장, 양어장, 산업현장의 화공약품 혼합기 등으로 사용시 도6과 같이 설치하여 액체와 기체, 액체와 액체, 화공약품과 화공약품을 혼합 믹싱하게 되는데 일 예로 액체와 기체를 혼합시 혼합기(1) 입구(4)측의 컨넥션 소켓(3)으로 액체가 인입된 후 다공편(11)을 통과하여 육각형 그릴(6)로 이동되는 동시에 그릴 케이스(7) 전면 일측에 외관(2)이 관통되도록 설치된 가스노즐(14)에서 기체가 분사되어 액체와 함께 육각형 그릴(6)의 x부분을 통과하게 된다. 이때 펌프의 압력에 의하여 상하 어긋나도록 적층된 육각형 그릴(6)에 도달한 액체는 가스노즐(14)에서 분사된 기체와 혼합되지 않은 상태에서 적층된 그릴(6)층으로 인입된 후 적층된 육각형 그릴과 육각형 그릴 사이의 격판(9)에 다수 형성된 통공(9')을 통하여 도2 x부분의 일부 발취 부분 확대도에 도시된 바와 같이 육각형 그릴 층의 하단부에서 상단부 까지 전체의 통로를 한 사이클 곡선(파형화살표)으로 이루어지면서 전면 육각형 그릴 층의 x부분을 통과함으로써 액체와 기체는 1차로 혼합 믹싱된다.

상기와 같이 1차 혼합된 액체와 기체는 공간부(8)에서 다시 전체적으로 모아진 다음 격판(10)(10')이 각각 개재되어 2단으로 적층된 각각의 육각형 그릴 통로를 통과하면 y부분의 부분확대 발취 도와 같이 상하 어긋나도록 적층된 육각형 그릴에서 작은 사이클 곡선을 이루면서 이동되므로 액체와 기체는 y부분에서 2차 혼합 믹싱이 이루어져 컨넥션 소켓(3')의 출구(5)로 배출된다.

상기 그릴 케이스(7) 내를 통과하는 액체와 기체는 육각형 그릴의 x부분을 통과한 후 공간부(8)에서 모아지면서 압축 혼합된 후 각각 적층된 3개의 그릴 통로에서 다시 혼합 믹싱되므로 액체와 기체, 액체와 액체, 화공약품과 화공약품등이 혼합시 접촉면적을 크게 하여 완전한 혼합을 이루게 된다.

본 발명의 혼합기(1)에 적용된 이론적 근거는 루이스(Lewis)의 이중경막(two-filem Theory) 이론으로 해석이 가능하다.

dm/dt = KgA (Cs - C)---------------①

(dm/dt : 물질전달속도, Kg : 기체의 확산계수, A : 기체가 이를 통하여 확산되는 면적, Cs : 용액중 기체의 포화농도, C : 용액중 기체의 농도)

①식에서 dm/dt = V × dc/dt, V × dc/dt = KgA (Cs - C)

(V × dc/dt :농도변화 속도, Cs - C : 포화까지의 결핍량)

상기의 식에서 알 수 있듯이 기체의 확산계수 및 포화결핍량에 비해 혼합하고자하는 물질의 접촉면적을 극대화함으로써 물질 전달속도를 증가시킬 수 있다. 따라서 반응성이 거의 없는 물질의 혼합, 서로 상이한 다른 물질에서도 상기 이론의 적용이 가능하다. 즉 같은 상이거나 또는 서로 다른 상에서 반응성이 큰 물질이라도 반응속도를 증대시키고 편차를 최소화하기 위해서는 혼합 과정에서 혼합하고자 하는 물질끼리의 접촉면적을 극대화함으로써 최대효과를 얻을 수 있다.

상기의 식에 의하여 본 발명의 혼합기는 접촉면적으로 극대화하기 위해 육각형 그릴을 상하 어긋나도록 적층시켜 짧은 거리에서 최대한의 접촉면적을 갖도록 한 것으로서 물질을 미세하게 분쇄한 다음 균일하게 혼합되는 과정을 거쳐 안정화되도록 하였으며, 혼합되는 메카니즘(Mechanism)이 그릴 케이스(7)의 밀폐된 공간에서 진행되도록 하였다.

이렇게 된 본 발명은 육각형 그릴(6)을 육각형 다중구조로 형성하였으며 설치되는 용도에 따라서 높이, 변의 길이, 폭 등을 제작시 선택적으로 할 수 있으며, 적층된 그릴의 층수 또한 혼합물질의 용량에 대응되도록 단층부터 여러층으로 통로가 어긋나도록 적층 시킬 수 있으며 적층된 육각형 그릴과 육각형 그릴 사이에는 격판(9), (10)(10')이 설치되어 혼합 믹싱 통로를 형성한 것이다.

본 발명의 다른 실시 예로서, 도4의 혼합기(1) 그릴 케이스(7) 내의 적층된 육각형 그릴과 유각형 그릴 사이에 설치되는 격판(10a)(10b)을 전면 x부에서 후면 y부까지 일체로 형성한 후 전면 x부분 격판에 다수의 통공(10c)을 형성시켜 액체와 기체가 육각형 그릴 층의 전면부에서는 다수의 통공(10c)을 통하여 상하 이동되면서 전체적으로 혼합되고, 다수의 통공(10c)이 형성되지 않은 y부분부터는 각각의 이동통로가 형성되어 액체와 기체가 이동시 다시 미세하게 분쇄되어 혼합되는 동시에 안정화를 이루도록 한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시 예로서, 도5의 혼합기(1)는 그릴 케이스(7)에 설치되는 육각형 그릴 적층 수를 단층으로 형성하여 작은 용량의 물질을 혼합할 때 사용토록 한 것이다.

또한 본 발명의 혼합기(1) 입구(4)측 상단에 형성된 게이지 연결공(13)에는 압력 및 유량 게이지가 장착되고, 하단의 가스노즐(14)측에는 가스공급 탱크와 가스 게이지가 연결되도록 한 것이다.

이하 실시예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

[실시예 1]

①적용분야 : 양어장의 용존산소 관리용,

②조건 : 해수사용량 250m³/hr, 원수의 D.O →7.4

③장소 : 경남 통영군 욕지면 소재,

상기의 양어장에 많은 양의 어류를 밀식 양어하는 사육수조에서 생리활동에 필요한 양의 용존 산소를 유지하기 위해서는 엄청난 양의 해수를 공급하여야 하고 다량의 산소를 지속적으로 공급해야 하는 실정이었다,

상기와 같은 상황에서 본 발명의 혼합기를 장착하여 해수공급시 산소를 함께 혼합하여 수조에 물을 공급한 결과 수조에 충분한 양의 용존 산소를 유지할 수 있어 고기의 활동이 그전보다 활발해지고, 해수의 사용량을 절반 이하로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 대량의 어류를 밀식시켜 운영하여도 고기의 생리활동에는 전혀 지장이 없고, 기존의 산소 공급량을 100% 기준으로 하였을 경우 20% 정도의 산소량만 공급하여도 충분한 활동을 할 수 있었다.

[실시예 2]

①적용분야 : 양어장의 용존산소 관리용,

②조건 : 해수사용량 260m³/hr, 원수의 D.O →7.4

③장소 : 부산광역시 일광면 소재,

상기의 실시예 1과 비슷한 양어장으로 지역여건상 적조현상이 자주 출현함에 따라서 부득이 해수공급을 중단할 경우 많은 폐사를 경험해 왔다. 그러나 본 발명의 혼합기를 사용하여 해수 공급시에 산소를 같이 혼합시키고, 만약 공급해수가 중단되더라도 수조의 해수를 이용하여 산소를 공급할 수 있어 충분한 용존 산소를 유지할 수 있다. 또한 기존 산소공급을 100% 기준으로 하였을 경우 약 20%의 산소를 공급할 수 있게되어 폐사되는 고기는 발생되지 않았다. 따라서 주변 지역의 적조현상이 발생되어 없어질때까지 고기가 폐사되는 일이 없게 양어장을 운영할 수 있었다.

[실시예 3]

①적용분야 : 화학공장의 배수처리를 위한 산소공급,

②장소 : 전남 여수 화치동 소재,

이 곳의 화학공장에서 배출되는 고농도 폐수를 처리하기 위해 순산소 폭기법으로 운영하고 이를 운전하기 위해 200m³/hr의 산소를 사용함으로써 막대한 비용을 부담하고 있었다. 그러나 본 발명의 혼합기를 반송 오니(찌꺼기)라인에 장착하여 산소를 공급한 결과 용존 산소가 10ppm이상 상승이 가능하였으며, 산소 사용량을 기존 사용량의 20% 정도로 운전이 가능하였다.

상기와 같은 실시 예에서도 알 수 있듯이 본 발명의 혼합기를 사용하였을 경우 혼합되는 액체와 기체, 액체와 액체, 화학약품과 화학약품 등이 혼합기의 그릴을 통과시 접촉면적을 크게 하여 육각형 그릴 층에서 미세한 크기로 분쇄하여 믹싱함으로써 정수처리장, 폐수처리장, 양어장 등에서 산소 공급시 용존산소량을 오래도록 유지할 수 있도록 한 것이다.

이와 같이 된 본 발명의 혼합기는 ①크기를 소형화하고, ②경량이며, ③설치비용이 기존에 비하여 저렴하고, ④혼합기의 입구와 출구가 컨넥션 소켓으로 이루어져 착탈이 용이하며, ⑤특히 적층 된 육각형의 그릴 층에서 액체와 기체 등의 물체가 혼합시 이루어지는 접촉면적 길이를 최대한 길게 하여 미세한 크기로 믹싱 됨으로써, 처리수 내에서 용존산소량을 오래 지속되도록 하여 정수처리장, 폐수처리장, 양어장 등에 산소의 공급량이 20% 정도만으로도 충분한 효과를 얻을 수 있게 되었다.

Claims (3)

1. 액체와 기체, 기체와 가스, 액체와약품을 혼합할 수 있도록된 혼합기에 있어서, 혼합기(1) 외관(2) 양측단에는 컨넥션 소켓(3)(3')이 결합되어 입구(4)와 출구(5)를 형성하고 내부에는 육각형 그릴(6)이 다단으로 설치된 케이스(7)와, 상기 다단 육각형 그릴(6)이 설치된 전체의 길이 중 입구(4)측으로부터 1/4 지점에 형성된 공간부(8)와, 상기 입구(4)측과 공간부(8) 사이에는 육각형 그릴(6)과 육각형 그릴(6)이 상하 어긋나도록 적층되고 그 저면에 다수의 통공(9')이 형성된 격판(9)과, 상기 격판(9) 하부에는 상부와 동일하게 육각형 그릴(6)과 육각형 그릴(6)이 상하 어긋나도록 적층되어 액체와 기체가 이동시 격판(9)에 천공된 다수의 통공(9')을 통하여 하나의 사이클 형태로 상하 이동되도록한 구성(X부)과, 상기 그릴 케이스(7) 내의 공간부(8)와 출구(5)측 사이에는 육각형 그릴(6)과 육각형 그릴(6)을 적층시켜 다단으로 형성하고, 육각형 그릴과 육각형 그릴 사이에는 통공(9')이 형성되지 않은 격판(10)(10')을 각각 개재시켜 액체와 기체가 육각형 그릴 통로로 분산되어 작은 사이클 곡선으로 이동되면서 2차 혼합 믹싱이 이루어지록 한 후 출구(5)로 배출될 수 있도록 한 것과, 상기 외관(2) 내에 설치되는 그릴 케이스(7) 좌우에는 다공편(11)(11')을 위치시키되 각각의 다공편(11)(11') 양측에는 고정링(12)(12')이 개재되어 다공편(11)(11')을 고정시키도록 한 케이스(7)와 상기 입구(4)측의 그릴 케이스(7) 전면에는 압력 게이지 연결공(13)과 가스노즐(14)이 구비된 혼합기(1)를 특징으로 하는 다용도 혼합 용해기.
2. 제1항에 있어서, 상기 그릴 케이스(7)내에 상하 어긋나도록 위치한 육각형 그릴(6)은 3단으로 설치하고 입구(4)에서 출구(5)까지 공간부(8)없이 육각형 그릴과 육각형 그릴 사이에 개재된 2개의 격판(10a)(10b)과, 상기 그릴 케이스(7)내 입구(4) 일측부분 (x부분) 격판(10a)(10b)에는 다수의 통공(10c)을 형성시켜 상하 연통되도록 하고, 타측 격판(10a)(10b)(y부분)에는 통공이 형성되지 않고 3개의 이동 통로만으로 구비된 혼합기(1)를 특징으로 하는 다용도 혼합 용해기.
3. 제1항에 있어서, 상기 그릴 케이스(7) 내에는 입구(4)측에서 인입된 액체와 기체가 하나의 통로만으로 상하 사이클이 이동하도록 격판을 설치하지 않고 육각형 그릴(6)과 육각형 그릴(6)이 어긋나도록 단일 층으로 형성하여 액체와 기체가 혼합된 혼합기(1)를 특징으로 하는 다용도 혼합 용해기.