KR100881868B1 - 용해 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제 1 유체 내에 제 2 유체를 용해시켜 용해수를 생산하는 용해 장치에 있어서, 제 1 유체가 공급되는 제 1 공급관; 제 2 유체가 공급되는 제 2 공급관; 제 1 공급관 및 제 2 공급관과 연통되고, 상부는 개방되고 하부는 폐쇄되어 제 1 유체 및 제 2 유체가 상부로 이동되도록 하는 와류 유도 하우징; 와류 유도 하우징의 내부를 폐쇄하며 복수 개의 개구들이 형성된 플레이트; 플레이트의 개구에 장착되어 제 1 유체 및 제 2 유체를 와류 유도 하우징의 상부로 유동시키되, 제 1 유체 및 제 2 유체의 출구가 마주보도록 쌍을 이루어 배열된 와류유도관들; 및 일측에 제 1 유체에 제 2 유체가 용해된 용해 액체를 유출시키는 출구가 형성되고 와류 유도 하우징을 둘러싼 형상으로서, 와류 유도 하우징의 개방된 상부로부터 출구까지 용해 액체를 안내하는 체류조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
와류유도관, 플레이트, 용해

Description

용해 장치{DEVICE FOR DESOLVING FLUID}
본 발명은 용해 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수 개의 와류유도관들 및 플레이트들을 구비하여 제 2 유체의 제 1 유체에 대한 용해도를 증가시켜 유체들 상호 간의 용해를 용이하게 하는 용해 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 탄산수 제조는 물을 소정의 깊이로 담을 수 있는 전용 용기와, 전용 용기의 입구측을 밀봉할 수 있는 밀봉부재를 구비하는 가스 주입 노즐을 사용하여 용기 속에 물을 넣고 밀봉 부재로 용기의 입구를 밀봉시킨 상태에서, 용기 속에 이산화탄소를 소정의 압력으로 유입시켜 이산화탄소가 물에 용해되도록 하여 탄산수를 제조하였다.
그러나, 이러한 종래의 탄산수 제조기기는 가스 주입 노즐을 사용하여 기체를 액체에 직접 분사시켜 탄산수를 제조하는 것으로서, 기체의 액체에 대한 접촉 면적이 기체 분사 영역에 한정되어, 효율적으로 기체를 액체에 용해시키지 못한다는 문제점이 존재한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수 개의 와류유도관들 및 플레이트들에 의해 제 2 유체의 제 1 유체에 대한 접촉 면적을 넓혀, 효율적으로 제 2 유체가 제 1 유체에 고농도로 용해될 수 있는 용해 장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 제 1 유체 내에 제 2 유체를 용해시켜 용해수를 생산하는 용해 장치에 있어서, 제 1 유체가 공급되는 제 1 공급관; 제 2 유체가 공급되는 제 2 공급관; 제 1 공급관 및 제 2 공급관과 연통되고, 상부는 개방되고 하부는 폐쇄되어 제 1 유체 및 제 2 유체가 상부로 이동되도록 하는 와류 유도 하우징; 와류 유도 하우징의 내부를 폐쇄하며 복수 개의 개구들이 형성된 플레이트; 플레이트의 개구에 장착되어 제 1 유체 및 제 2 유체를 와류 유도 하우징의 상부로 유동시키되, 제 1 유체 및 제 2 유체의 출구가 마주보도록 쌍을 이루어 배열된 와류유도관들; 및 일측에 제 1 유체에 제 2 유체가 용해된 용해 액체를 유출시키는 출구가 형성되고 와류 유도 하우징을 둘러싼 형상으로서, 와류 유도 하우징의 개방된 상부로부터 출구까지 용해 액체를 안내하는 체류조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 제 1 유체 내에 제 2 유체를 용해시켜 용해수를 생산하는 용해 장치에 있어서, 제 1 유체가 공급되는 제 1 공급관; 제 2 유체가 공급되는 제 2 공급관; 제 1 공급관 및 제 2 공급관과 연통되고, 상부는 개방되고 하부는 폐쇄 되어 제 1 유체 및 제 2 유체가 상부로 이동되도록 하는 와류 유도 하우징; 와류 유도 하우징의 내부를 폐쇄하며 복수 개의 개구들이 형성된 플레이트; 플레이트의 개구에 장착되어 제 1 유체 및 제 2 유체를 와류 유도 하우징의 상부로 유동시키되, 제 1 유체 및 제 2 유체의 출구가 마주보도록 쌍을 이루어 배열된 와류유도관들; 및 일측에 제 1 유체에 제 2 유체가 용해된 용해 액체를 유출시키는 출구가 형성되고 와류 유도 하우징의 개방된 상부와 연결되어, 제 1 유체에 제 2 유체가 용해된 용해 액체를 하향 유동시킨 후 하부의 출구를 통해 용해 액체를 유출시키는 체류조를 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 복수 개의 와류유도관들 및 플레이트들을 이용하여 제 2 유체의 제 1 유체에 대한 접촉 면적을 넓힐 수 있고, 이에 따라 제 2 유체의 제 1 유체에 대한 용해도를 효율적으로 증가시킬 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제 1 실시예
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 용해 장치(100)의 단면도이며, 제 1 유체 및 제 2 유체의 순환이 도시된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명인 용해 장치(100)는 체류조(101), 제 1 공급관(111), 제 2 공급관(112), 와류 유도 하우징(110), 플레이트(130), 및 와류유도관들(141, 142)을 포함한다. 용해 장치(100)는 제 1 유체에 제 2 유체를 용해시켜 용해수를 생산하는 장치이다. 제 1 유체는 물과 같은 액체를 말하며, 제 2 유체는 제 1 액체와 성질이 다른 액체 또는 기체를 말한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 제 1 유체는 제 1 액체로, 제 2 유체는 제 2 액체 또는 기체로하여 설명하기로 한다.
체류조(101)는 와류 유도 하우징(110)을 둘러싼 형상으로서, 일측에 용해 액체를 유출시키는 출구(102)가 형성된다. 체류조(101)는 적어도 하나의 와류 유도 하우징(110)를 포함한다. 체류조(101)는 와류 유도 하우징(110)의 개방된 상부로부터 출구(102)까지 용해 액체를 안내하고, 용해 액체를 수용하는 부재이다. 용해 액체는 제 1 공급관(111)으로 투입된 제 1 액체에, 제 2 공급관(112)으로 투입된 제 2 액체 또는 기체가 용해된 액체이다. 용해 액체는 제 1 액체가 물이고, 제 2 공급관으로 투입된 기체가 이산화탄소이면 탄산수, 산소이면 산소수가 될 것이며, 제 2 공급관으로 투입된 제 2 액체가 염료원료이면 희석된 염료액이 될 것이다.
와류 유도 하우징(110)은 체류조(101)의 내부에 설치되며, 제 1 공급관(111) 및 제 2 공급관(112)과 연통된다. 와류 유도 하우징(110)은 제 1 공급관(111) 및 제 2 공급관(112)을 통해 와류 유도 하우징(110)의 내부로 공급된 제 1 액체 및 제 2 액체, 또는 제 1 액체 및 기체를 와류 유도 하우징(110)의 상부로 이동하도록 안 내하는 부재이다. 와류 유도 하우징(110)의 형상은 상부가 개방되고 하부가 폐쇄된 형상이다. 와류 유도 하우징은 도 1에 도시된 바와 같이 개방된 부분이 체류조 내의 상부에 위치될 수도 있으나, 체류조 내의 측면에 위치될 수도 있다. 아울러, 와류 유도 하우징의 형상, 설치 위치, 및 개수 등에 대해서는, 당업자의 입장에서 자명하다고 인정되는 범위 내에서 다양하게 변형 및 변경 가능하게 실시할 수 있다.
플레이트(130)는 와류 유도 하우징(110)의 내부에 설치되어, 와류 유도 하우징(110)의 내부를 폐쇄한다. 플레이트(130)에는 복수 개의 개구(131)들이 형성되어, 와류 유도 하우징(110) 내부로 유입된 제 1 액체 및 기체, 또는 제 1 액체 및 제 2 액체는 복수 개의 개구(131)들을 통해 와류 유도 하우징(110)의 상부로 유동한다. 플레이트(130)의 형상, 크기, 및 개수 등에 대해서는 당업자의 입장에서 자명한 범위 내에서 변형 및 변경할 수 있다.
제 1 와류유도관(141) 및 제 2 와류유도관(142)은 플레이트(130)의 개구(131)들에 설치되며, 더욱 바람직하게는 플레이트(130)의 개구(131)들을 관통하여 상하로 돌출되도록 설치된다.
제 1 와류유도관(141)의 형상은 제 1 유입개구(141a) 및 제 1 배출개구(141b)가 형성된 기역자(ㄱ) 형상의 관형상이고, 제 2 와류유도관(142)의 형상은 제 2 유입개구(142a) 및 제 2 배출개구(142b)가 형성된 기역자(ㄱ) 형상의 관형상이 바람직하다.
제 1 와류유도관(141) 및 제 2 와류유도관(142)은 제 1 배출개구(141b)와 제 2 배출개구(142b)가 상호 간에 마주보도록 한쌍을 이루어 플레이트(130) 상에 배열 된다. 와류유도관들(141, 142)의 형상, 크기, 및 개수 등에 대해서는 당업자의 입장에서 자명한 범위 내에서 변형 및 변경할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 와류 유도 하우징(110)의 내부에 와류 유도 하우징의 길이 방향(즉, 유체의 유동 방향)으로 복수 개의 플레이트(130) 및 복수 개의 와류유도관들(141, 142)을 설치한다. 이는, 제 1 액체 및 기체, 또는 제 1 액체 및 제 2 액체의 유동이 복수 개의 플레이트 및 와류유도관들을 거치면서 연속적으로 진행될 수 있도록 하여, 제 1 액체에 대한 기체의 용해도를 증가시키고, 아울러, 상호 간에 특성이 다른 제 1 액체와 제 2 액체 상호 간의 용해도를 증가시키도록 할 수 있기 때문이다.
이제, 이하에서는 도 1을 참조하여, 와류 유도 하우징(110)의 내부로 유입된 기체 및 제 1 액체의 흐름, 및 이에 따른 와류 형성에 대하여 살펴보기로 한다. 제 1 액체와 제 2 액체의 흐름 및 이에 따른 와류 형성은 기체 및 제 1 액체의 흐름과 동일하다. 이하에서는 제 1 액체 및 기체의 흐름 및 와류 형성을 중심으로 살펴보기로 하며, 제 1 액체 및 기체의 흐름은 화살표를 따라 진행된다.
우선, 제 1 액체 및 기체가 와류 유도 하우징(110)에 연통된 제 1 공급관(111) 및 제 2 공급관(112)를 통해 와류 유도 하우징(110)의 하부로 유입된다. 이와 같이 유입된 기체 및 제 1 액체는 뒤이어 유입되는 제 1 액체 및 기체로 인하여 상향 유동한다. 상향 유동하는 제 1 액체 및 기체의 일부는 상향 유동하여 제 1 유입개구(141a) 및 제 2 유입개구(142a)를 통해 제 1 와류유도관(141) 및 제 2 와류유도관(142)으로 유입되고, 나머지 일부는 플레이트(130)의 하단(130b)에 차단되 어 와류 유도 하우징(110)의 하부로 방향이 전환된다. 플레이트(130)의 하단(130b)에 차단된 제 1 액체 및 기체는 충돌에 의해 와류가 발생되며, 이로 인하여 기체가 제 1 액체에 용해될 것이다.
제 1 유입개구(141a)로 유입된 제 1 액체 및 기체는 제 1 와류유도관(141)의 형상에 따라 유동 방향이 제 1 배출개구(141b) 쪽으로 전환된다. 제 2 와류유도관(142)으로 유입된 제 2 액체 및 기체의 유동도 제 2 와류유도관(142)의 형상을 따라 제 2 배출개구(142b) 쪽으로 유동 방향이 전환된다.
와류 유도 하우징(110)의 내부로 유입되어 상향 유동하던 제 1 액체 및 기체는 제 1 와류유도관(141) 및 제 2 와류유도관(142)에서 방향이 전환되어, 상호 간에 마주보게 위치된 제 1 배출개구(141b) 및 제 2 배출개구(142b)를 통해 배출된다. 이와 같이 상호 간에 마주보는 방향에서 배출된 제 1 액체 및 기체의 충돌에 의하여 와류가 형성되며, 이에 따라 제 1 액체 및 기체 상호 간에 접촉 면적이 넓어져, 기체의 제 1 액체에 대한 용해도가 증가된다. 이러한 과정에 의하여 제 1 액체에 기체가 용해된 용해 액체가 생성된다.
제 1 및 제 2 배출개구들(141b, 142b)를 통해 배출된 제 1 액체 및 기체는 충돌 후, 뒤이어 유입되는 기체 및 제 1 액체에 의하여 위를 향하도록 유동 방향이 전환된다. 상술한 제 1 액체 및 기체의 유동은 화살표 방향을 따라 반복적으로 진행된다.
복수 개의 플레이트(130)와 복수 개의 와류유도관들(141, 142)을 거치면서 생성된 고농도의 용해 액체가 와류 유도 하우징(110)의 개방된 상부로부터 체류 조(101) 내로 유동된다. 용해 액체 및 기체는 와류 유도 하우징(110)의 개방된 상부로부터 출구(102)로 이동하는 과정에서 체류조(101) 내에서 이들의 혼합상태가 안정화된다. 용해 액체는 체류조(101)의 일측에 위치한 출구(102)를 통해 배출된다.
이하부터는, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 용해 장치에 대하여 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
제 2 실시예
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 용해 장치(200)의 단면도이며, 제 1액체 및 기체의 순환이 도시된다. 제 1 액체와 제 2 액체의 순환은 제 1 액체 및 기체의 순환과 동일하다.
본 실시예에서는, 상술한 제 1 실시예에서와 동일한 기능을 수행하는 와류 유도 하우징(210)의 형상, 플레이트(230) 및 와류유도관들(241, 242)의 형상 및 위치, 제 1 공급관(211) 및 제 2 공급관(212)의 위치, 액체의 유동 방향, 및 기체의 유동 방향 등에 대해서는 반복적인 설명을 생략하도록 한다.
이하에서는 제 1 실시예와 차이가 있는 부분인 체류조(201)의 형상 및 체류조(201)와 와류 유도 하우징(210)과의 연결관계에 대해서만 설명하기로 한다. 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 와류 유도 하우징(210)은 체류조(201) 내에 수용된 것이 아니라, 와류 유도 하우징(210)의 상부와 체류조(201)의 상부가 서로 연결 된다. 즉, 와류 유도 하우징(210)과 체류조(201)는, 와류 유도 하우징(210)의 상부와 체류조(201)의 상부가 서로 연결된 ∩형상을 이룬다.
한편, 와류 유도 하우징(210)의 내부로 유입된 제 1 액체 및 기체는 제 1 실시예와 동일하게 유동하여, 와류 유도 하우징(210)의 개방된 상부를 통해 체류조(201) 내로 유입된다.
위에 설명된 예시적인 실시예는 제한적이기보다는 본 발명의 모든 관점들 내에서 설명적인 것이 되도록 의도되었다. 따라서 본 발명은 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명들로부터 얻어질 수 있는 많은 변형 및 상세한 실행이 가능하다. 다음의 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 이러한 모든 변형 및 변경은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 용해 장치(100)의 단면도이며, 제 1 유체 및 제 2 유체의 순환이 도시된다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 용해 장치(200)의 단면도이며, 제 1 유체 및 제 2 유체의 순환이 도시된다.

Claims (2)

  1. 제 1 유체 내에 제 2 유체를 용해시켜 용해수를 생산하는 용해 장치에 있어서,
    제 1 유체가 공급되는 제 1 공급관;
    제 2 유체가 공급되는 제 2 공급관;
    상기 제 1 공급관 및 상기 제 2 공급관과 연통되고, 상부는 개방되고 하부는 폐쇄되어 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체가 상기 상부로 이동되도록 하는 와류 유도 하우징;
    상기 와류 유도 하우징의 내부를 폐쇄하며 복수 개의 개구들이 형성된 플레이트;
    상기 플레이트의 개구에 장착되어 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체를 상기 와류 유도 하우징의 상부로 유동시키되, 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체의 출구가 마주보도록 쌍을 이루어 배열된 와류유도관들; 및
    일측에 상기 제 1 유체에 상기 제 2 유체가 용해된 용해 액체를 유출시키는 출구가 형성되고 상기 와류 유도 하우징을 둘러싼 형상으로서, 상기 와류 유도 하우징의 개방된 상부로부터 상기 출구까지 상기 용해 액체를 안내하는 체류조를 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 장치.
  2. 제 1 유체 내에 제 2 유체를 용해시켜 용해수를 생산하는 용해 장치에 있어서,
    제 1 유체가 공급되는 제 1 공급관;
    제 2 유체가 공급되는 제 2 공급관;
    상기 제 1 공급관 및 상기 제 2 공급관과 연통되고, 상부는 개방되고 하부는 폐쇄되어 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체가 상기 상부로 이동되도록 하는 와류 유도 하우징;
    상기 와류 유도 하우징의 내부를 폐쇄하며 복수 개의 개구들이 형성된 플레이트;
    상기 플레이트의 개구에 장착되어 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체를 상기 와류 유도 하우징의 상부로 유동시키되, 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체의 출구가 마주보도록 쌍을 이루어 배열된 와류유도관들; 및
    일측에 상기 제 1 유체에 상기 제 2 유체가 용해된 용해 액체를 유출시키는 출구가 형성되고
    상기 와류 유도 하우징의 개방된 상부와 연결되어, 상기 제 1 유체에 상기 제 2 유체가 용해된 용해 액체를 하향 유동시킨 후 하부의 출구를 통해 상기 용해 액체를 유출시키는 체류조를 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 장치.
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