KR100754853B1 - 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수질분석을 위한 반응장치를 이루는 몸체 내에 계량조와 반응조를 설치하고, 상기 반응조의 상단에 반응조 내의 시료수를 사이펀 원리에 의해 수질분석을 위한 적정 시료수를 유지할 수 있도록 조절관을 설치함으로써, 반응조 내로 유입된 시료수와 시약의 혼합액 유량을 용이하게 계량할 수 있으며, 또한, 계량조와 반응조의 설치를 위한 설치공간을 최대한 축소하여 수질분석시스템의 전체부피를 최소화함으로써, 수질분석이 필요한 장소로 용이하게 이동 및 설치하여 수질을 분석할 수 있도록 한 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치에 관한 것으로,

본 발명에 따르면,

수질분석을 위해 채취된 시료수 내의 고형물을 걸러내기 위한 여과기와, 상기 여과기를 경유하여 유입된 시료수를 일정량 저수하기 위한 저수조와, 상기 시료수와 반응하는 시약을 일정량 저수하기 위한 시약탱크와, 상기 저수조에서 유입된 시료수와 시약탱크에서 유입된 시약을 혼합한 혼합액을 반응시키기 위한 반응장치 및 상기 반응장치 내의 결과를 수치로 환산하여 나타내기 위한 제어부를 포함하여 구성된 수질분석시스템에 있어서,

상기 반응장치는

격벽에 의해 내부가 구획되어 상부에 제1 나선홈을 갖는 제1 걸림턱이 형성되고, 하부에 설치공간이 형성되며, 상기 격벽의 상부에 제1 나선홈 보다 작은 내경의 제2 나선홈을 갖는 제2 걸림턱이 형성되고, 상기 제2 걸림턱의 인접한 외측 격벽에 바이패스관이 연결된 몸체;

상기 제2 나선홈에 볼트체결방식에 의해 제1 연결관이 체결되어, 내부에 시료수와 시약을 혼합,반응시키기 위한 공간을 제공하는 반응조;

상기 제1 나선홈에 볼트체결방식에 의해 제2 연결관이 체결되어, 상기 반응조에서 범람하는 시료수와 시약이 유입되도록 공간을 제공하며, 유입된 혼합액을 상기 바이패스관을 통해 방출시켜 상시 반응조 내의 혼합액 수위보다 낮은 수위를 유지하는 계량조;

상기 반응조의 상단에 설치되어 반응조 내의 유량을 조절할 수 있도록 일단의 단부가 상기 반응조 내에서 수질분석에 필요한 유량의 높이에 위치되고, 타단의 단부가 상기 계량조 내에서 상기 반응조 내의 일단보다 더 긴 길이를 갖도록 형성된 조절관 및

상기 설치공간 내에 설치되어 반응조 내의 혼합액을 교반시키기 위한 교반기를 포함하여 구성된다.

시료수, 시약, 반응조, 조절관, 사이펀

Description

수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치{The quality of water analysis system weighing and reaction device}

본 발명은 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 반응장치를 이루는 몸체 내에 계량조와 반응조를 설치하고, 상기 반응조의 상단에 반응조 내의 시료수를 사이펀 원리에 의해 수질분석을 위한 적정 유량으로 유지할 수 있도록 조절관을 설치함으로써, 반응조 내로 유입된 시료수와 시약의 혼합액 유량을 용이하게 계량할 수 있으며, 또한, 계량조와 반응조의 설치를 위한 설치공간을 최대한 축소하여 수질분석시스템의 전체부피를 최소화함으로써, 수질분석이 필요한 장소로 용이하게 이동 및 설치하여 수질을 분석할 수 있도록 한 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치에 관한 것이다.

최근 수질오염에 대한 중요성과 관심도가 증가하면서 국내의 수질환경기준 및 규제기준치가 강화되고 있으며, 수질에 대한 신속하고 정확한 측정은 매우 중요한 사안으로 부각되고 있다. 따라서 수질의 돌발적 변화를 미연에 감지하기 위하여 수질조사지점에 여러 종류의 수질분석시스템을 설치하고 있으며, 이러한 장비의 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.

일반적으로 수질분석시스템은 정,오수 및 폐수처리장, 플랜트 제어 및 생산공정, 수영장 및 광천과 온천수, 지하수 생산품의 공정라인 및 도금처리설비, 수경재배 및 양어장, 식품 프로세스라인, 제약회사 프로세스라인, 산업 프로세스라인의 수질제어, 수질측정 감시 및 제어분야에서 사용되는 수질의 온도측정, 수소이온측정, 화학적산소요구량측정, 부유물질량측정, 전체질소량측정, 전체인량측정, 염소량측정을 하는 것이다.

이와 같은 수질분석시스템은 기존에 실험실에서 손수 분석하던 수질분석법을 자동화 한 것으로, 수질의 특정물질을 분석하기 위해 시료수에 화학시약을 정량으로 투입하여 그 반응과정을 통해 수질을 분석한다.

이러한 수질분석법중 습식 화학적 중화적정법은 산과 염기의 중화반응을 이용하는 적정. 정량분석(定量分析)의 일종이다.

산표준용액(염산·황산 등)으로 염기를 적정하는 경우를 알칼리적정, 염기표준액(일반적으로 수산화나트륨)으로 산을 적정하는 경우를 산적정이라고 한다. 반응의 종말점을 적당한 수단으로 결정하고, 그때까지 소비된 시약의 부피에서 시료수 속의 산이나 염기의 양을 산출한다. 적정에 사용되는 반응은 반응에 관계하는 두 물질 사이에서 일정한 관계가 있으며, 또한 정량적으로 반응하는 것이 필요하다. 두 물질의 당량수가 같아진 점을 당량점이라 하며, 실험상으로 관찰되는 반응의 종료점을 종말점이라 한다. 되도록 일치하는 조건을 선택해서 두 물질을 적정하는 것이 이 방법의 중요한 점이다. 특히 색변화를 육안으로 관찰하여 종말점을 결정하는 지시약을 써서 종말점을 결정할 경우에는 시약의 선정이 중요하다.

이와 같은 수질분석시스템은 일반적으로 시료수와 시약을 일정량 혼합하여 반응시키는 반응장치가 필수적으로 설치된다.

이에, 상기 반응장치는 수질분석에 필요한 시료수를 일정량 계량하기 위한 계량조와 상기 계량조에 의해 계량된 시료수와 일정량의 시약을 혼합하여 반응시키기 위한 반응조가 밸브를 통해 연결되어 있다.

그러나 이와 같은 종래 수질분석시스템의 반응장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

종래 반응장치는 그 부피가 커서 수질분석시스템에 적용함에 있어 넓은 설치공간을 미리 확보해야 했으며, 이에 따라 수질분석시스템의 대형화를 초래하여 수질분석을 위한 이동,설치시 많은 어려움이 있었다. 즉, 종래 반응장치는 시료수의 유량을 계량하기 위한 계량조와, 시료수와 시약을 혼합하여 반응시키는 반응조를 동시에 구비되어야 하기 때문에 그만큼 전체적으로 부피가 커지는 구조적인 문제점이 있었기 때문이다.

또한, 일반적으로 수질분석시스템은 정기적으로 계량조와 반응조 내에 적층된 물때를 제거해야 하는데, 종래 반응장치는 계량조와 반응조에 각각 별도로 물때 제거작업을 시행해야 했기 때문에 작업공정의 번거로움과 아울러 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 종래 반응장치의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 반 응장치를 이루는 몸체 내에 계량조와 반응조를 설치하고, 상기 반응조의 상단에 반응조 내의 시료수를 사이펀 원리에 의해 수질분석을 위한 적정 유량으로 유지할 수 있도록 조절관을 설치함으로써, 반응조 내로 유입된 시료수와 시약의 혼합액 유량을 용이하게 계량할 수 있으며, 또한, 계량조와 반응조의 설치를 위한 설치공간을 최대한 축소하여 수질분석시스템의 전체부피를 최소화함으로써, 수질분석이 필요한 장소로 용이하게 이동 및 설치하여 수질을 분석할 수 있도록 한 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치를 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 또한, 정기적으로 시행되는 계량조와 반응조의 물때 제거작업을 서로 구분하여 시행하지 않고 한번에 제거하여 용이하게 물때 제거작업을 시행할 수 있으며, 또한, 세정 시간단축시킴으로써 이에 따른 세정효율을 증대시킬 수 있도록 한 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치를 제공한다.

상기 목적을 달성시키기 위한 본 발명은

수질분석을 위해 채취된 시료수 내의 고형물을 걸러내기 위한 여과기와, 상기 여과기를 경유하여 유입된 시료수를 일정량 저수하기 위한 저수조와, 상기 시료수와 반응하는 시약을 일정량 저수하기 위한 시약탱크와, 상기 저수조에서 유입된 시료수와 시약탱크에서 유입된 시약을 혼합한 혼합액을 반응시키기 위한 반응장치 및 상기 반응장치 내의 결과를 수치로 환산하여 나타내기 위한 제어부를 포함하여 구성된 수질분석시스템에 있어서,

상기 반응장치는

격벽에 의해 내부가 구획되어 상부에 제1 나선홈을 갖는 제1 걸림턱이 형성되고, 하부에 설치공간이 형성되며, 상기 격벽의 상부에 제1 나선홈 보다 작은 내경의 제2 나선홈을 갖는 제2 걸림턱이 형성되고, 상기 제2 걸림턱의 인접한 외측 격벽에 바이패스관이 연결된 몸체;

상기 제2 나선홈에 볼트체결방식에 의해 제1 연결관이 체결되어, 내부에 시료수와 시약을 혼합,반응시키기 위한 공간을 제공하는 반응조;

상기 제1 나선홈에 볼트체결방식에 의해 제2 연결관이 체결되어, 상기 반응조에서 범람하는 시료수와 시약이 유입되도록 공간을 제공하며, 유입된 혼합액을 상기 바이패스관을 통해 방출시켜 상시 반응조 내의 혼합액 수위보다 낮은 수위를 유지하는 계량조;

상기 반응조의 상단에 설치되어 반응조 내의 유량을 조절할 수 있도록 일단의 단부가 상기 반응조 내에서 수질분석에 필요한 유량의 높이에 위치되고, 타단의 단부가 상기 계량조 내에서 상기 반응조 내의 일단보다 더 긴 길이를 갖도록 형성된 조절관 및

상기 설치공간 내에 설치되어 반응조 내의 혼합액을 교반시키기 위한 교반기를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면, 반응장치를 이루는 몸체 내에 계량조와 반응조를 설치하고, 상기 반응조의 상단에 반응조 내의 시료수를 사이펀 원리에 의해 수질분석을 위한 적정 유량으로 유지할 수 있도록 조절관을 설치함으로써, 반응조 내로 유입된 시료수와 시약의 혼합액 유량을 용이하게 계량할 수 있으며, 또한, 계량조와 반응조의 설치를 위한 설치공간을 최대한 축소하여 수질분석시스템의 전체부피를 최소화함으로써, 수질분석이 필요한 장소로 용이하게 이동 및 설치하여 수질을 분석할 수 있는 효과가 있다.

또한, 정기적으로 시행되는 계량조와 반응조의 물때 제거작업을 서로 구분하여 시행하지 않고 한번에 제거하여 용이하게 물때 제거작업을 시행할 수 있으며, 또한, 세정 시간단축시킴으로써 이에 따른 세정효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치가 적용된 상태를 나타낸 수질분석시스템의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치를 나타낸 요부단면도이다.

일반적으로 본 발명의 반응장치(100)가 적용되는 수질분석시스템(10)은 여과기(20), 저수조(30), 시약탱크(40), 반응장치(100) 및 제어부(50)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 여과기(20)는 수질분석을 위해 채취하는 시료수에 포함된 고형물의 이물질을 걸러낼 수 있도록 시료수가 유입되는 공급관에 설치된다.

또한, 상기 저수조(30)는 상기 여과기(20)를 통과한 시료수를 일정량 저수하여 상기 반응장치(100)에 공급할 수 있도록 상기 여과기(20)가 연결된 공급관에 설치된다.

한편, 상기 시약탱크(40)는 시료수와 반응하는 시약을 일정량 저수하여 상기 반응장치(100)로 공급할 수 있도록 상기 반응장치(100)와 연결관을 통해 연결되도록 설치된다.

이에, 상기 반응장치(100)는 저수조(30)에서 공급되는 시료수와 시약탱크(40)에서 공급되는 시약을 혼합한 혼합액을 교반기(150)를 통해 교반하여 반응시킨다.

한편, 상기 제어부(50)는 시료수와 시약이 혼합된 상기 반응조 내의 혼합액농도를 계산하여 그 수치를 LCD표시창을 통해 표시한다.

이와 같은 개략구성으로 이루어진 수질분석시스템(10)에 적용되는 본 발명의 반응장치(100)는 몸체(110), 반응조(120), 계량조(130), 조절관(140) 및 교반기(150)를 포함하여 구성된다.

상기 몸체(110)는 그 내부가 격벽(111)에 의해 구획되어 상부에 제1 나선홈(112)을 갖는 제1 걸림턱(113)이 형성되고, 하부에 설치공간(114)이 형성된다. 또한, 상기 격벽(111)의 상부에는 상기 제1 나선홈(112) 보다 작은 내경의 제2 나선홈(115)을 갖는 제2 걸림턱(116)이 형성되고, 상기 제2 걸림턱(116)의 인접한 외측의 격벽(111)에는 바이패스관(117)이 연결된다.

한편, 상기 반응조(120)는 상기 제2 나선홈(115)에 제1 연결관(121)의 외주 면 하부가 볼트체결방식에 의해 체결되어 이루어진다. 이때, 상기 반응조(120)는 그 상부가 개구되어 그 내부가 시료수와 시약을 혼합,반응시키기 위한 공간을 제공한다.

또한, 상기 계량조(130)는 상기 제1 나선홈(112)에 제2 연결관(135)의 외주면 하부가 볼트체결방식에 의해 체결되어 이루어진다.

이때, 상기 계량조(130)는 반응조(120)에서 범람하는 시료수와 시약이 유입되도록 공간을 제공하며, 이렇게 유입된 혼합액을 상기 바이패스관(117)을 통해 방출시켜 상시 반응조(120) 내의 혼합액 수위보다 낮은 수위를 유지한다.

또한, 상기 계량조(130)의 상부에는 계량조(130)의 상부를 개폐하기 위한 덮개(131)가 구비되며, 상기 덮개(131)에는 상기 반응조(120)로 시료수를 공급하는 제1 공급관(132)과 상기 반응조(120)로 시약을 공급하는 제2 공급관(133) 및 반응조(120) 내로 유입되어 혼합된 시료수와 시약의 농도를 측정하기 위한 센서(134)가 설치된다.

한편, 상기 조절관(140)은 상기 반응조(120)의 상단에 설치되어 반응조(120) 내의 시료수와 시약의 혼합액 유량을 조절한다.

이때, 상기 조절관(140)은 그 일단이 짧은 "∩"자 형상으로 이루어져 있다. 이때, 상기 조절관(140)은 그 짧은 일단이 상기 반응조(120) 내에 위치되며, 타단이 상기 계량조(130) 내에 위치된다.

여기서, 상기 반응조(120) 내에 위치된 일단의 단부는 수질분석에 필요한 유량의 높에 위치되고, 상기 계량조(130) 내에 위치된 타단의 단부는 상기 반응 조(120) 내에 위치한 일단보다 더 긴 길이로 계량조(130)의 바닥을 향하도록 설치된다.

또한, 상기 조절관(140)을 반응조(120)에 견고시 설치할 수 있도록 상기 반응조(120)의 상단에는 "∪"자형 연결홈(125)이 형성되어, 상기 조절관(140)이 연결홈(125)에 안착된다. 이때, 상기 연결홈(125)과 조절관(140) 사이에는 조절관(140)의 이탈을 방지하기 위한 연결구(126)가 연결된다.

여기서, 상기 연결구(126)는 그 내측에 조절관(140)이 삽입연결되는 관통공(127)이 형성되고, 외주면에는 상기 연결홈(125)의 내주면에 끼움,결합할 수 있도록 슬릿홈(128)이 형성된다.

한편, 상기 교반기(150)는 상기 설치공간(114) 내에 설치되어 반응조(120) 내의 혼합액을 교반시킨다. 이때, 상기 교반기(150)는 분석을 위한 용액을 교반시키기 위한 공지의 기술사항으로 이에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이에, 상기와 같은 결합구성으로 이루어진 본 발명의 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치는 계량조 내에 반응조를 설치하고, 상기 반응조의 상단에 반응조 내의 시료수를 사이펀 원리에 의해 수질분석을 위한 적정 유량으로 유지할 수 있도록 조절관을 설치함으로써, 반응조 내로 유입된 시료수와 시약의 혼합액 유량을 용이하게 조절할 수 있으며, 또한, 계량조와 반응조의 설치를 위한 설치공간을 최대한 축소하여 수질분석시스템의 전체부피를 최소화함으로써, 수질분석이 필요한 장소로 용이하게 이동 및 설치하여 수질을 분석할 수 있도록 한 것으로, 이에 따른 작동관계를 설명하기로 한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치의 동작상태를 나타낸 작동상태도이다.

먼저, 수질분석을 하기 위해서는 상기 반응조(120) 내에 수질분석을 위한 시료수와 시약을 공급하여 반응시킨 후 상기 반응조(120) 내에 수질분석에 필요한 혼합액의 유량만을 남겨놓은 후 나머지 잔량을 모두 배출시켜야 한다.

즉, 상기 제1 공급관(132)과 제2 공급관(133)을 통해 시료수와 시약이 반응조(120)로 지속적으로 유입되면, 반응조(120) 내에서는 시료수와 시약의 혼합액이 교반기(150)에 의해 교반된다.

이와 같이 교반된 시료수와 시약의 혼합액은 수질분석에 필요한 유량만을 제외하고는 반응조(120)에서 범람함과 동시에 조절관(140)을 통해 계량조(130)로 유입되며, 계량조(130)로 유입된 혼합액은 몸체(110)에 연결된 바이패스관(117)을 통해 외부로 유출된다.

즉, 일단이 반응조(120) 내에서 수질분석에 필요한 유량이 되는 높이에 위치되고 타단이 계량조(130) 내에서 일단 보다 더 긴 길이를 갖는 조절관(140)은 계량조(130) 내의 혼합액이 바이패스관(117)을 통해 배출됨과 동시에 반응조(120) 내의 혼합액을 상기 조절관(140)에 발생하는 압력에 의해 흡입되어 계량조(130)로 배출한다.

이와 같은 조절관(140) 내의 현상은 높은 쪽의 액면(液面)에 작용하는 대기압(大氣壓)으로 인해 액체가 조절관(140) 안으로 밀어 올려지는 사이펀을 이용한 것이다.

이에, 반응조(120)에 남은 혼합액을 통해 수질분석을 이룰 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 반응조(120) 내에서 수질분석에 필요한 유량만을 용이하게 계량하여 수질분석을 가능하도록 함과 아울러 반응장치의 부피를 최소화하는 구조적를 갖도록 하여 수질분석시스템(10)의 전체 부피를 소형화하여 수질분석이 필요한 장소에 용이하게 설치할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치가 적용된 상태를 나타낸 수질분석시스템의 개략도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치를 나타낸 요부단면도 및

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치의 동작상태를 나타낸 작동상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 수질분석시스템 20 : 여과기

30 : 저수조 40 : 시약탱크

50 : 제어부 100 : 반응장치

110 : 몸체 120 : 반응조

130 : 계량조 140 : 조절관

150 : 교반기

Claims (1)

1. 수질분석을 위해 채취된 시료수 내의 고형물을 걸러내기 위한 여과기(20)와, 상기 여과기(20)를 경유하여 유입된 시료수를 일정량 저수하기 위한 저수조(30)와, 상기 시료수와 반응하는 시약을 일정량 저수하기 위한 시약탱크(40)와, 상기 저수조(30)에서 유입된 시료수와 시약탱크(40)에서 유입된 시약을 혼합한 혼합액을 반응시키기 위한 반응장치(100) 및 상기 반응장치(100) 내의 결과를 수치로 환산하여 나타내기 위한 제어부(50)를 포함하여 구성된 수질분석시스템에 있어서,

   상기 반응장치(100)는

   격벽(111)에 의해 내부가 구획되어 상부에 제1 나선홈(112)을 갖는 제1 걸림턱(113)이 형성되고, 하부에 설치공간(114)이 형성되며, 상기 격벽(111)의 상부에 제1 나선홈(112) 보다 작은 내경의 제2 나선홈(115)을 갖는 제2 걸림턱(116)이 형성되고, 상기 제2 걸림턱(116)의 인접한 외측 격벽(111)에 바이패스관(117)이 연결된 몸체(110);

   상기 제2 나선홈(115)에 볼트체결방식에 의해 제1 연결관(121)이 체결되어, 내부에 시료수와 시약을 혼합,반응시키기 위한 공간을 제공하는 반응조(120);

   상기 제1 나선홈(112)에 볼트체결방식에 의해 제2 연결관(135)이 체결되어, 상기 반응조(120)에서 범람하는 시료수와 시약이 유입되도록 공간을 제공하며, 유입된 혼합액을 상기 바이패스관(117)을 통해 방출시켜 상시 반응조(120) 내의 혼합액 수위보다 낮은 수위를 유지하는 계량조(130);

   상기 반응조(120)의 상단에 설치되어 반응조(120) 내의 유량을 조절할 수 있도록 일단의 단부가 상기 반응조(120) 내에서 수질분석에 필요한 유량의 높이에 위치되고, 타단의 단부가 상기 계량조(130) 내에서 상기 반응조(120) 내의 일단보다 더 긴 길이를 갖도록 형성된 조절관(140) 및

   상기 설치공간(114) 내에 설치되어 반응조(120) 내의 혼합액을 교반시키기 위한 교반기(150)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 수질분석시스템용 적정계량 및 반응장치.

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