KR100861234B1 - 염소 투입량 보정이 가능한 염소투입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 염소 투입량 보정이 가능한 염소투입장치에 관한 것으로, 저장용기에 저장되어 있는 염소의 시간당 중량 변화를 측정하는 방식에 의해 염소의 시간당 실제 투입량을 정확히 산출하고, 이를 근거로 염소 투입기의 투입량을 보정할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명은, 액체 상태의 염소를 저장하는 저장용기와, 저장용기로부터 기화되는 염소를 공급받아 이를 배수지로 보내지는 물에 투입하는 이젝터와, 저장용기와 이젝터 사이에 설치되어 이젝터로 공급되는 염소의 양을 조절하는 투입기와, 저장용기의 하측에 설치되어 저장용기에 저장된 염소의 중량을 측정하는 중량 측정수단을 포함하여 구성된다.

염소투입장치, 염소, 보정

Description

염소 투입량 보정이 가능한 염소투입장치{CHLORINE INJECTION APPARATUS POSSIBLE OF COMPENSATING INJECTED CHLORINE AMOUNT}

도 1은 종래의 염소투입장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 염소투입장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 기화용 가열기를 설명하기 위한 참조구성도.

도 4는 본 발명에 따른 기화용 가열기를 설명하기 위한 사용상태도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

111 : 저장용기 113 : 중량 측정수단

115 : 기화용 가열기 121 : 투입기

131 : 이젝터 141 : 분사노즐

151 : 제어기 161 : 펌프

본 발명은 염소투입장치에 관한 것으로, 특히 저장용기에 저장되어 있는 염소의 시간당 중량 변화를 측정하는 방식에 의해 염소의 시간당 실제 투입량을 정확 히 산출하고, 이를 근거로 염소 투입기의 투입량을 보정할 수 있는 염소 투입량 보정이 가능한 염소투입장치에 관한 것이다.

일반적으로, 염소투입장치는 배수지로 보내지는 물에 염소를 투입하기 위한 장치를 가리키며, 이를 통해 물속에 남아있는 각종 세균을 소독할 수 있게 된다.

정수된 물이 각 가정으로 공급되기 위한 과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다. 즉, 취수장에서 취수된 원수(原水)에 포함된 이물질 및 유해물질을 제거하기 위하여 약품투입실에서 정수용 약품이 투입된다. 이후, 혼화지에서 물 속에 넣은 약품과 물이 잘 섞이도록 혼화제가 투입되며, 응집지에서는 물 속에 포함된 응집물을 가라앉혀 찌꺼기는 버리고 맑은 물만 여과지로 보내게 된다. 여과지에서는 침전지에서 없애지 못한 아주 작은 응집물 등을 두꺼운 모래층에 통과시켜 모두 없앤다.

그리고 나서 여과지를 통과한 물을 각 가정에 공급하기 위하여 배수지로 보내기 전에 물에 염소를 투입하여 남아 있는 각종 세균을 소독하게 된다. 이때 염소는 염소투입장치에 의해 정수된 물에 투입되며, 사용되는 염소는 저렴하고 소독효과가 크며, 배수계통의 오염으로부터 음용수를 보호하는 잔류효과가 있어 소독제로 가장 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래의 염소투입장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도시된 바와 같이 염소투입장치는 염소를 저장하는 저장용기(11), 염소의 공급량을 조절하는 투입기(21), 염소가스를 분사하여 배수지로 보내지는 물에 투입하는 이젝터(31)를 구비하고 있다.

이같은 구성에 따르면, 펌프(61)가 작동하여 여과지(81)로부터 배수지(71) 또는 정수지로 물이 보내지는 동안 이젝터(31)를 통해 염소가 투입되어 물과 혼합된다.

이때 저장용기(11)와 이젝터(31) 사이의 연결라인(L)상에는 투입기(21)가 설치되어 염소의 투입량을 조절하게 된다. 상기 투입기(21)는 밸브의 개폐된 정도를 통해 염소의 투입량을 조절한다.

그러나 종래기술에 의한 염소투입장치는 투입기(21)에 개폐된 정도에 의존하여 부피단위를 기준으로 염소의 투입량을 조절하는 관계로 기온 차이가 많이 나는 계절에 따라 적절히 대응하지 못하는 한편 오랜 기간동안 사용된 투입기(21)가 노후해지면서 실제 투입되는 염소의 양에 상당 수준의 오차가 발생되곤 하였다. 하지만 이같은 염소 투입량의 오차가 있는지 여부조차 파악할 수 없는 실정이었다.

또한, 종래기술에 의한 염소투입장치는 기온이 급격히 떨어진 상태에서 염소의 기화가 원활하게 일어나지 않는 문제점도 있었다. 물론, 상기와 같이 염소의 기화가 원활하게 이루어지지 못하던 문제를 해소하기 위해 일부 염소투입장치에서는 염소를 강제 기화시키는 별도의 기화기(91)가 설치되곤 하였다. 그러나 이 경우 대형 수조를 구비하는 습식 기화기를 설치하는 것은 곤란하여 보다 간단한 구조를 갖는 건식 기화기(91)를 설치하였다.

하지만 상기와 같은 건식 기화기(91)는 전기히터를 염소에 거의 직접적으로 접촉시켜 극소적으로만 가열하는 관계로 넓은 전열면적을 확보하지 못하여 에너지 소비에 비해 기화효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 염소가 폭발성이 있는 것은 아니지만 전기히터의 강한 열을 직접 받는 것으로 인한 위험성도 배재할 수는 없었다. 아울러 습식에 비해 구조가 간단한 건식 기화기(91)라고는 하지만 설치비용이 적지 않게 지출되는 문제도 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 저장용기에 저장되어 있는 염소의 시간당 중량 변화를 측정하여 이를 근거로 염소 투입량 보정이 가능한 염소투입장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 염소 투입량 보정이 가능한 염소투입장치는, 액체 상태의 염소를 저장하는 저장용기와, 상기 저장용기로부터 기화되는 염소를 공급받아 이를 배수지로 보내지는 물에 투입하는 이젝터와, 상기 저장용기와 이젝터 사이에 설치되어 상기 이젝터로 공급되는 염소의 양을 조절하는 투입기와, 상기 저장용기의 하측에 설치되어 상기 저장용기에 저장된 염소의 중량을 측정하는 중량 측정수단을 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 시간 간격을 두고 상기 중량 측정수단이 측정한 수치를 전달받아 염소의 시간당 실제 투입량을 산출하고, 이를 근거로 염소 투입기의 투입량을 조절하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 저장용기 하부에 접촉되게 설치되어 상기 저장용기에 저장된 염소를 가열하여 기화시키는 기화용 가열기를 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있 다.

또한, 상기 기화용 가열기는, 저장용기 하부를 감싸도록 설치되고 밀폐된 내부 공간을 갖는 가열용기와, 상기 가열용기의 내부 공간에 설치되는 히터와, 상기 가열용기의 내부 공간에 저장되고, 상기 히터에 의해 가열되어 증발하면서 상기 가열용기 내벽에 증기형태로 접촉하여 상기 저장용기에 저장된 염소를 가열하여 기화시키는 열전달수를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 열전달수는 상기 히터에 의해 모두 증발되는 경우 상기 가열용기의 내부공간을 충진하는 양으로 존재하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 가열용기의 내부공간은 진공상태로 밀폐된 것을 특징으로 하는 된 것을 특징으로 할 수 있다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

본 발명의 염소 투입량 보정이 가능한 염소투입장치는 저장용기에 저장되어 있는 염소의 시간당 중량 변화를 측정하는 방식에 의해 염소의 시간당 실제 투입량을 정확히 산출하고, 이를 근거로 염소 투입기의 투입량을 보정할 수 있도록 구성된다.

이로써 본 발명은 기온 변화가 큰 계절에 맞게 염소의 투입량을 정확히 보정할 수 있으며, 투입기의 노후화로 인해 발생 가능한 염소 투입량의 변화를 정확하 게 파악하여 대처할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 염소 투입량 보정이 가능한 염소투입장치의 구성을 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 염소투입장치의 구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은 저장용기(111), 이젝터(131), 투입기(121), 중량 측정수단(113) 및 제어기(151)를 포함하여 구성된다. 이같은 구성에 따르면 상기 중량 측정수단(113)에 의해 저장용기(111)에 저장되어 있는 염소의 시간당 중량 변화를 측정할 수 있으므로, 염소의 시간당 실제 투입량 또는 소비량을 정확하게 파악할 수 있게 된다. 따라서, 이를 근거로 상기 투입기(121)를 조절하여 염소의 투입량을 보정할 수 있게 된다. 아래에서는 상기 각 구성요소들에 대해 상세히 설명한다.

상기 저장용기(111)는 내부에 형성된 수용공간에 액화된 염소를 저장하는 통상의 용기이다.

상기 저장용기(111)의 하부에는 그 내부에 저장된 염소를 가열하여 기화시키는 기화용 가열기(190)가 설치된다. 상기 기화용 가열기(190)는 기온이 낮아져서 염소의 기화가 원활하게 일어나지 못하는 경우에 작동되어 염소를 강제 기화시키는 역할을 한다. 이같은 기화용 가열기(190)가 구비되면 기온이 급격히 떨어진 겨울철에도 원하는 양의 염소를 원활하게 공급할 수 있게 된다. 참고로 염소는 끓는점이 -34.6℃로 매우 낮은 편이라서 통상 상온에서도 매우 활발하게 기화되지만 주변 온도가 매우 낮게 떨어지고 기압이 높은 날에는 기화가 활발히 일어나지 못하는 경우 도 발생한다. 상기 기화용 가열기(190)의 구체적인 구성에 대해서는 차후에 상세히 설명한다.

상기 이젝터(131)는 여과지(181)에서 배수지(171) 또는 정수지로 보내지는 물에 염소를 혼합하는 역할을 하며 이를 위해 연결라인(L)의 종단과 연결되는 벤츄리관을 구비한다. 이로써 펌프(161)에 의해 여과지(181)로부터 펌핑되어 벤츄리관을 빠른 속도로 통과하는 물에 의해 낮은 압력이 형성되고 이로 인해 상기 저장용기(111)로부터 염소가 빨려나와 벤츄리관 내부로 분사되면서 흐르는 물과 혼합된다.

상기 투입기(121)는 상기 저장용기(111)와 이젝터(131) 사이의 연결라인(L)상에 설치되어, 상기 이젝터(131)로 염소의 양을 조절하여 공급하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 투입기(121)는 하나 혹은 다수의 전동밸브를 구비할 수 있으며 밸브의 개폐된 정도를 통해 상기 이젝터(131)로 공급되는 염소의 양을 조절할 수 있다. 상기 투입기(121)는 중량 측정수단(113)과 연동되도록 상기 제어기(151)에 연결된다.

상기 중량 측정수단(113)은 상기 저장용기(111)의 하부에 설치되어 저장용기(111)에 수용된 염소의 중량을 측정하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 중량 측정수단(113)은 정밀한 측정이 가능한 전자저울로 구비되는 것이 바람직하다. 하지만 상기 중량 측정수단(113)은 상당한 시간 간격을 두고 염소의 중량차를 측정하는 것이기 때문에 전자저울과 같이 정밀하지 않아도 거의 문제가 되지 않는다. 따라서 초정밀도를 갖는 저울이 아니더라도 무방하다고 할 수 있다. 상기 중량 측정수 단(113)은 원하는 때에 언제든지 측정된 중량 수치를 제어기(151)에 통보할 수 있도록 제어기(151)와 연결된다. 상기 중량 측정수단(113)이 구비되면 시간 간격을 두고 장시간에 걸쳐 소비된 염소의 양을 중량단위로 측정함으로써 실제 투입되는 염소의 양을 정확하게 산출할 수 있다.

이같은 중량 측정수단(113)은 기온에 따라 변도폭이 심한 부피 대신 중량단위로 염소의 중량을 측정하기 때문에 계절에 따른 측정오차를 줄일 수 있다. 따라서 이같은 중량 측정수단(113)이 구비되면 밸브의 개폐된 정도를 통해 부피단위로 염소의 투입량을 조절하는 투입기(121)의 오차를 파악하여 염소의 투입량을 정확하게 보정하는 것이 가능해진다.

상기 제어기(151)는 상기 투입기(121)와 중량 측정수단(113)과 연결되어 있다. 이로써 상기 제어기(151)는 상기 중량 측정수단(113)에서 시간 간격을 두고 측정한 중량을 비교하여 염소의 시간당 실제 투입량을 산출하고 이를 근거로 상기 투입기(121)를 조절하여 염속의 투입량을 보정할 수 있게 된다. 또한, 상기 제어기(151)은 가열기(190) 및 펌프(161)와도 연결되어 이들을 제어한다.

계속해서 본 발명에 따른 기화용 가열기(190)에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 기화용 가열기를 설명하기 위한 참조구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 기화용 가열기를 설명하기 위한 사용상태도이다.

본 발명에 따른 기화용 가열기(190)는 가열용기(191), 히터(193), 열전달수(195)를 포함하여 이루어진다.

상기 가열용기(191)는 내부에 밀폐된 공간을 갖는 용기이며 저장용기 하부를 감쌀 수 있도록 가열용기(191)의 하단부가 삽입되어 끼워지는 삽입홈이 그 상부에 형성된다. 상기 삽입홈은 가열용기(191)의 하단부 형태에 부합된 형태로 형성된다.

상기 히터(193)는 상기 가열용기(191)의 내부 공간에서 저면부에 설치된다. 상기 히터(193)는 전원이 인가되면 주울열이 발생되는 전열선(미도시됨)을 내부에 구비하고 상기 전열선을 감싸서 열전달수(195)가 직접 접촉되지 않도록 보호하는 외부 케이싱을 구비한다.

상기 열전달수(195)는 상기 히터(193)에 의해 가열되어 증발될 수 있도록 가열용기(191)의 내부 공간에 소량 구비된다. 이로써 상기 열전달수(195)는 히터(193)에 의해 증기로 변화되면서 상기 가열용기(191) 내벽과 접촉되며 이때 증기를 매개로 히터(193)의 열이 상기 저장용기에 저장된 염소에 간접적으로 전달되어 염소가 기화한다. 이같은 구성에 따르면 열전달수(195)의 증기가 온수보다 훨씬 높은 온도까지 상승하고 분자의 운동이 매우 활발해지므로 히터(193)의 열을 액체상태인 염소에 빠른 속도로 전달할 수 있게 된다.

이때 상기 가열용기(191)와 저장용기가 서로 접촉되는 면적이 곧 열전달수(195)의 증기가 접촉되어 열교환하는 전열면적이 되기 때문에 작은 설치공간만으로도 넓은 전열면적을 확보할 수 있다. 따라서 염소의 기화는 보다 활발히 진행된다.

또한, 열전달수(195)의 증기 온도는 온수보다 훨씬 높게 형성되어 염소를 신속하게 기화시킴에도 불구하고 히터(193)보다는 훨씬 낮은 온도인 관계로 히터(193)의 고열로 인한 폭발이나 화재의 염려가 거의 없다.

여기서 상기 열전달수(195)는 상기 히터(193)에 의해 모두 증발되는 경우 가열용기(191)의 내부공간을 충진하는 정도의 양으로 구비된다. 다만, 상기 열전달수(195)가 완전히 증발된 상태에서 상기 가열용기(191)의 내부공간을 충진하는 공기가 포화상태 또는 포화상태보다 약간 낮은 포화도를 갖는 정도로 충수되는 것이 바람직하다. 이는 가열용기(191)의 내부공간에서 열전달수(195)가 모두 증발되지도 않은 상태에서 포화상태가 되어 증발이 원활하게 이루어지지 않게 되는 현상을 방지하기 위함이다. 물론, 상기 증기의 포화도는 적당하게 설정된 내부공간의 압력 및 온도 등을 고려하여 조절된다.

또한, 상기 가열용기(191)의 내부공간을 진공시키기 위하여 상기 가열용기(191)의 내부공간 압력을 측정하는 압력계나 압력센서(미도시됨)와 상기 가열용기(191)의 내부공간과 연통되는 진공펌프(197)가 더 설치될 수 있다. 상기 압력계는 압력 변화에 따른 기체의 열전도도(熱傳導度), 전리도(電離度)의 변화를 측정원리로 하여 대기압보다 낮은 압력을 측정하는데 적합한 매클라우드게이지, 피라니게이지, 전리진공계(電離眞空計) 등과 같이 다양한 종류가 사용될 수 있다. 상기 진공펌프(197)는 연결배관(199)에 의해 가열용기(191)와 연통된다.

상기 진공펌프(197)에 의해 가열용기(191)의 내부공간이 진공상태가 되면 상기 히터(193)가 작동된 직후 온도가 높지 않은 상태에서도 열전달수(195)의 증발이 활발하게 일어나며, 증발된 증기의 입자 또한 활발하게 운동할 수 있게 되어 염소를 가열하는 속도가 비약적으로 향상된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 염소 투입량 보정이 가능한 염소투입장치의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 저장용기(111) 내부에 저장되어 있던 염소가 기화되면서 유출되어 연결라인(L)을 따라 투입기(121)로 보내진다. 이후 투입기(121)에 보내진 염소는 임시적으로 저장된 상태로 있게 된다.

한편, 전원이 인가되어 펌프(161)가 작동하면 여과지(181)에 저수된 물(WA)이 펌핑되어 배수지(171) 또는 정수지로 유입된다. 이 과정에서 펌핑된 물이 이젝터(131)에 구비된 벤츄리관을 빠른 속도로 통과할 때 형성되는 낮은 압력에 의해 상기 투입기(121)에 임시로 저장된 염소가 연결라인(L)을 통해 이젝터(131) 쪽으로 빨려 들어와 벤츄리관 내부를 흐르는 물에 투입된다. 이로써, 저장용기(111)에 저장되어 있는 염소가 물에 투입된다. 이후 염소를 함유한 물은 분사노즐(141)에 의해 배출되어 배수지(171) 또는 정수지에 저수된다. 상기 배수지(171) 또는 정수지에 저수된 물(WB)은 투입된 염소에 의해 소독된 상태가 된다.

한편, 중량 측정수단(113)은 이젝터(131)에 의해 물에 염소가 투입되는 동안 시간 간격을 두고 상기 저장용기(111)에 저장되어 있는 염소의 양을 측정하여 제어기(151)에 통보한다. 그러면 제어기(151)는 시간에 따른 염소의 중량차에 의해 염소의 시간당 실제 투입량을 산출한다. 예컨대, 24시간동안 저장용기(111)에서 소비된 염소의 중량차가 24[kg]이면 염소의 시간당 실제 투입량은 1[kg/hour] 또는 16.7[g/min]이 되는 것이다.

이같은 염소의 시간당 실제 투입량이 산출되면 제어기(151)는 상기 투입 기(121)에 초기 설정되어 있는 시간당 염소 투입량과 비교하여 오차 여부를 판단한다. 만약 염소의 시간당 실제 투입량이 초기 설정된 염소의 시간당 투입량과 비교하여 오차범위를 벗어난다면 투입기(121)를 재조절하여 염소의 시간당 실제 투입량을 보정한다. 여기서, 상기 중량 측정수단(113)은 염소의 투입량을 파악하기 위해 부피를 측정하지 않고 기온에 따라 변동이 없는 중량을 측정하기 때문에 주변 기온변화에 관계없이 염소의 시간당 실제 투입량을 정확하게 산출하여 정확한 보정을 가능케 한다.

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.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 투입량 조정이 가능한 염소투입장치는 저장용기에 저장되어 있는 염소의 시간당 중량 변화를 측정하는 방식에 의해 염소의 시간당 실제 투입량을 정확히 산출하고, 이를 근거로 염소 투입기의 투입량을 보정할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 기온이 급격히 떨어져서 염소의 기화가 원활하지 못한 겨울철에도 기화용 가열기에 의해 원화는 양의 염소를 원활하게 기화시켜 공급할 수 있다.

또한, 본 발명은 염소의 기화를 위해 별도의 기화기를 설치하는 대신 간단하 면서도 동일 설치공간에 대하여 전열면적을 극대화시키고 기화효율은 뛰어난 간접 가열방식의 가열기를 사용한다.

Claims (6)

1. 액체 상태의 염소를 저장하는 저장용기와;

   상기 저장용기로부터 기화되는 염소를 공급받아 이를 배수지로 보내지는 물에 투입하는 이젝터와;

   상기 저장용기와 이젝터 사이에 설치되어 상기 이젝터로 공급되는 염소의 양을 조절하는 투입기와;

   상기 저장용기의 하측에 설치되어 상기 저장용기에 저장된 염소의 중량을 측정하는 중량 측정수단과;

   시간 간격을 두고 상기 중량 측정수단이 측정한 수치를 전달받아 염소의 시간당 실제 투입량을 산출하고, 이를 근거로 염소 투입기의 투입량을 조절하는 제어기와;

   상기 저장용기 하부에 접촉되게 설치되어 상기 저장용기에 저장된 염소를 가열하여 기화시키는 기화용 가열기를 포함하고,

   상기 기화용 가열기는, 저장용기 하부를 감싸도록 설치되고 밀폐된 내부 공간을 갖는 가열용기와; 상기 가열용기의 내부 공간에 설치되는 히터와; 상기 가열용기의 내부 공간에 저장되고, 상기 히터에 의해 가열되어 증발하면서 상기 가열용기 내벽에 증기형태로 접촉하여 상기 저장용기에 저장된 염소를 가열하여 기화시키는 열전달수를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 염소 투입량 보정이 가능한 염소투입장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 가열용기의 내부공간은 진공상태로 밀폐된 것을 특징으로 하는 염소 투입량 보정이 가능한 염소투입장치.

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