KR100900561B1 - A control apparatus and control method of ultraviolet-rays disinfector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박의 발라스트 탱크에 유입, 배출되는 평형수의 살균처리를 위하여 자외선 살균장치의 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 선박의 발라스트 탱크에 설치된 자외선 살균장치를 제어함에 있어서 평형수의 유량과 투과도의 변화는 물론 자외선 램프의 강도, 램프 안정기의 상태 그리고 램프의 청정상태 등을 검출하여 이에 따라 자외선 램프의 강도를 가변적으로 제어하는 자외선 소독기의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control apparatus and a control method of an ultraviolet sterilizer for sterilizing ballast water flowing into and out of a ballast tank of a ship, and the flow rate of the ballast water in controlling an ultraviolet sterilizer installed in a ballast tank of a ship. The present invention relates to a control apparatus and a control method of an ultraviolet sterilizer for detecting a change in transmittance as well as an intensity of an ultraviolet lamp, a state of a lamp ballast, and a clean state of the lamp.
본 발명에 따른 자외선 살균장치의 제어장치은 평형수의 양을 검출하는 유량계와, 투과도를 검출하는 투과계와, 자외선 램프의 안정기 출력 전류를 검출하는 검침계와, 자외선 램프의 출력강도를 측정하는 강도계와, 자외선 램프를 작동시키는 구동부와, 자외선 램프의 조사 표면을 세척하는 램프 세척부와, 상기 유량계에서의 유량값과 상기 투과계에서의 투과율값과 상기 검침계에서 안정기의 출력 전류값과 상기 강도계에서 자외선의 강도 측정값을 전송받아 비교 분석하여, 상기 구동부로 자외선 램프의 출력강도에 대한 제어신호와 상기 램프 세척부로 램프 세척의 작동신호를 출력하는 제어부로 구성된다.The control device of the ultraviolet sterilizer according to the present invention includes a flow meter for detecting the amount of ballast water, a penetrometer for detecting the permeability, a meter for detecting the ballast output current of the ultraviolet lamp, and an intensity for measuring the output intensity of the ultraviolet lamp. A driving unit for operating the ultraviolet lamp, a lamp cleaning unit for cleaning the irradiation surface of the ultraviolet lamp, a flow rate value at the flow meter, a transmittance value at the transmission meter, an output current value of the ballast at the meter reading and It is composed of a control unit for receiving the intensity measurement value of the ultraviolet light from the intensity meter to compare and analyze, and outputs a control signal for the output intensity of the ultraviolet lamp to the drive unit and the operation signal of the lamp cleaning to the lamp cleaning unit.
자외선 램프, 안정기, 살균장치, 발라스트 탱크, 평형수 UV lamps, ballasts, sterilizers, ballast tanks, ballast water
Description
본 발명은 선박의 발라스트 탱크에 유입, 배출되는 평형수(해수)의 살균을 위하여 자외선을 사용하는 살균장치의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control device and a control method of a sterilization apparatus using ultraviolet light for sterilization of ballast water (sea water) flowing into and out of a ballast tank of a ship.
본 발명에 따른 살균장치의 제어장치 및 제어방법은 선박의 발라스트 탱크에 설치된 자외선 살균장치를 제어함에 있어서, 평형수의 유량과 투과도의 변화는 는 물론 자외선 램프의 강도, 램프 안정기의 상태 그리고 램프의 청정상태 등을 검출하여 이에 따라 자외선 램프의 강도를 가변적으로 제어하는 자외선 소독기의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.The control device and control method of the sterilizer according to the present invention, in controlling the ultraviolet sterilizer installed in the ballast tank of the vessel, as well as the change in the flow rate and transmittance of the ballast water, as well as the intensity of the ultraviolet lamp, the state of the lamp ballast and The present invention relates to a control apparatus and a control method of an ultraviolet sterilizer for detecting a clean state and thereby variably controlling the intensity of an ultraviolet lamp.
전세계 화물 이동량의 80% 이상을 차지하는 해양 화물선은 선적 화물이 충분하지 않을 경우 물속에서 추진기 및 방향타의 효율적인 작동과 균형 유지 및 안정성을 높이기 위해 발라스트 탱크(Ballast Tank)에 해수를 담은 상태로 운항되는데, 상기 발라스트 탱크 내에 적재되는 물을 통상 평형수(Ballast Water, 발라스트수)라 부른다.Marine cargo ships, which account for more than 80% of the world's cargo movement, operate in balast tanks with seawater to ensure efficient operation, balance, and stability of propellers and rudders in the water when there is not enough cargo. The water loaded in the ballast tank is commonly referred to as ballast water.
이러한 평형수는 선박의 흘수(吃水)와 트림(Trim:배의 앞뒤 경사)을 조정하 기 위하여 적재하는 중량물로써 선박의 균형 유지와 안정성을 높이는 기능을 하게 되며, 화물을 충분히 적재하지 않은 경우에 추진기와 방향타가 물속에서 효과적으로 작동되게 하는 보조기능을 수행하게 된다.These ballast waters are heavy loads for adjusting the ship's draft and trim, and serve to improve the balance and stability of the ship. The propulsion and rudders perform an auxiliary function to effectively operate in water.
상기 평형수는 선박이 철재로 건조되기 시작한 1870년대 후반부터 사용되었으며며, 선박에 따라 평형수를 적재하지 않고, 광석이나 모래 등을 발라스트로 사용하는 경우도 있으나, 오늘날에는 해수나 담수를 평형수로 사용하는 것이 일반화 되었다.The ballast water has been used since the late 1870s when ships started to be built of steel, and some ships use ballast ore or sand as ballast without loading ballast water, but today seawater or fresh water is used as ballast water. It is common to use it.
한편, 항만이나 수로 및 대양에서 해수 또는 담수를 취수하여 발라스트 탱크에 적재되는 평형수에는 여러 가지 해양생물이 평형수와 함께 취수되어 선박의 발라스트 탱크로 옮겨진다.On the other hand, in the ballast water, which is taken from seawater or fresh water from a port, a waterway and the ocean and loaded into a ballast tank, various marine organisms are collected with the ballast water and transferred to a ballast tank of a ship.
평형수의 취수와 배출은 선박이 기항하는 국가의 산업발전 정도, 자원 등의 부존 여부 등에 따라 차이가 있을 수 있는데, 선박의 특성상 평형수를 대량으로 적재해야 하는 유조선이나 산적 화물선(Bulk Carrier)의 경우, 산유국이나 철광석 등의 원료 수출국이 수입국에 비하여 평형수에 기생하는 각종 병원균이나 외래 해양 생물종의 위험에 노출될 가능성이 많다.The intake and discharge of ballast water may vary according to the industrial development of the country to which the vessel is calling, or the absence of resources, etc.By the characteristics of the vessel, the tanker or bulk carrier In this case, the exporters of raw materials such as oil producing countries or iron ore are more likely to be exposed to various pathogens and foreign marine species parasitic in the ballast water than the importing countries.
이러한 평형수의 가장 큰 문제점은 기본적으로 평형수가 외래 해양 생물종을 전파하는 매체로 이용된다는 점인데, 즉 평형수 내에 포함된 특정 해역의 생물 또는 병원균 등이 평형수를 담고 있는 선박에 의해 전혀 다른 타 해역으로 이송되어 그 해역의 환경과 생태계를 교란시키는 부작용을 유발하게 된다.The biggest problem with such ballast water is that it is basically used as a medium for spreading foreign marine species, that is, organisms or pathogens in a specific sea area contained in the ballast water are completely different by the vessel containing the ballast water. It is transported to other seas and causes side effects that disturb the environment and ecosystem of the sea area.
더구나 상기의 문제는 생태계 교란뿐만 아니라 연안 산업이나 다른 상업적 활동 또는 자원에도 큰 피해를 유발하게 되어, 나아가 기존 토착생태계를 파괴 또는 교란시키거나, 병원균 및 독성생물에 의해 수산자원 및 인간 건강을 위협하고, 생물종의 제거나 기타 수산 경제적 측면에서 막대한 손실을 유발하는 피해를 초래하는 문제점이 있었다.Moreover, the above problems not only disrupt ecosystems, but also cause serious damage to coastal industries and other commercial activities or resources, further destroying or disturbing existing indigenous ecosystems, or threatening aquatic resources and human health by pathogens and toxic organisms. In addition, there has been a problem of causing damage that causes enormous losses in the removal of species and other fisheries economic aspects.
따라서 선박의 발라스트 탱크의 유입구 또는 출구에는 상기 평형수를 살균, 소독처리하는 장치를 구비한다. 이러한 살균장치의 구조는 가열, 자외선(UV) 조사, 감마선 조사, X선 조사 등의 물리적 방법과 할로겐류 산화제(액체 염소, 치아연소산염, 클로라민, 이산화염소 등 각종 염소화합물, 브롬, 수소), 비할로겐 산화제(오존, 과망간산칼륨, 과산화수소), 금속(은이온, 동인은, 철산염), 계면활성제, 이온교환체(이온교환수지, 이온교환막) 등의 화학적 방법 등이 있다.Therefore, the inlet or outlet of the ballast tank of the ship is provided with a device for sterilizing and disinfecting the ballast water. The structure of the sterilizer includes physical methods such as heating, ultraviolet (UV) radiation, gamma radiation, and X-ray irradiation, and halogen oxidants (liquid chlorine compounds such as liquid chlorine, hexanitrate, chloramine, chlorine dioxide, bromine, hydrogen), And chemical methods such as non-halogen oxidizing agents (ozone, potassium permanganate, hydrogen peroxide), metals (silver ions, phosphorus is iron salts), surfactants, ion exchangers (ion exchange resins, ion exchange membranes).
상기 자외선 및 이온 소독 방법 이외의 소독 방법은 잔류 독성에 인한 생태계 파괴, 소독 장치의 운전상 안정성에 문제가 있어서 자외선 소독 방법이 점차적으로 확대되어 가고 있다. 상기 자외선 소독 장치는 평형수와 평행하게 설치된 자외선 램프에서 방사되는 자외선이 평형수 내의 미생물에 조사되어 미생물의 DNA 구조를 파괴시켜 살균하게 되는데, 이는 인체에 유해성이 없으며 지속적인 살균이 가능하고, 설치 및 운전이 용이한 등 다양한 이점이 있다.Disinfection methods other than the ultraviolet and ion disinfection methods have problems in destroying the ecosystem due to residual toxicity and operational stability of the disinfection apparatus, and thus, ultraviolet disinfection methods are gradually being expanded. The ultraviolet disinfection apparatus is irradiated with microorganisms in the ballast water by ultraviolet rays emitted from the ultraviolet lamp installed in parallel with the ballast water to destroy the microorganism's DNA structure, which is not harmful to the human body and can be sterilized continuously, installation and There are various advantages such as easy operation.
그러나 이와 같은 자외선 살균장치는 이용되는 평형수의 유량을 미리 예측하 여 자외선 램프의 수, 즉 자외선 램프의 조사량을 결정하게 된다. 하지만, 이후 평형수의 투과도 변화나 유량의 변화에 대해서는 효율적으로 대처하지 못하는 결점이 있었다. 특히 살균장치에 구성되는 자외선 램프의 수명에 따른 강도의 효율과 자외선 램프를 구성하는 안정기(ballast stabilizer)의 효율이 사용기간에 따라 낮아지는 오차 등을 반영하지 못하여 효과적인 살균작용이 되지 못하고 있는 실정이다.However, such an ultraviolet sterilizer determines the flow rate of the ballast water used in advance to determine the number of ultraviolet lamps, that is, the irradiation amount of the ultraviolet lamps. However, there have been shortcomings that cannot effectively cope with changes in permeability and flow rate of ballast water. In particular, the efficiency of the intensity according to the life of the ultraviolet lamp of the sterilization device and the efficiency of the ballast stabilizer constituting the ultraviolet lamp does not reflect the error that decreases with the use period, so the effective sterilization is not effective. .
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 평형수를 화학적 방법이아닌 물리적 방법인 자외선 살균방법에 따른 살균장치를 구성함에 있어 평형수의 투과 변화와 유량의 변화에 따른 자외선 강도의 조절은 물론 자외선 램프의 수명에 따른 강도의 효율과 자외선 램프를 구성하는 안정기의 효율이 사용기간에 따라 낮아지는 오차 등을 반영할 수 있는 자외선 살균장치의 제어장치과 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, in the composition of the sterilization apparatus according to the ultraviolet sterilization method, which is a physical method of the ballast water, not a chemical method, as well as the control of the UV intensity according to the change of transmission and flow rate of the ballast water It is an object of the present invention to provide a control device and a control method of an ultraviolet sterilizer which can reflect the efficiency of intensity according to the life of the ultraviolet lamp and the efficiency of the ballast constituting the ultraviolet lamp decreases with the use period.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선박의 발라스트 탱크에 사용되는 평형수에 자외선을 조사시켜 살균 처리하도록 적어도 하나 이상의 자외선 램프를 포함하는 자외선 살균장치의 제어장치에 있어서, 상기 발라스트 탱크로 유입 또는 배출되는 평형수의 양을 검출하는 유량계와; 상기 자외선 살균장치의 전후단에 설치되어 유입 또는 배출되는 평형수의 투과도를 검출하는 투과계와; 상기 자외선 램프의 출력에 따른 램프 안정기의 출력 전류를 검출하여 제어부로 전송시키는 검침계와; 상기 자외선 램프의 출력에 따른 자외선 강도를 측정하여 제어부로 전송시키는 강도계와; 입력되는 제어신호에 따라 상기 자외선 살균장치의 자외선 램프를 작동시키는 구동부와; 입력되는 작동신호에 따라 상기 자외선 램프의 조사 표면을 세척하는 램프 세척부와; 상기 유량계에서의 유량값과 상기 투과계에서의 투과율값과 상기 검침계에서 안정기의 출력 전류값과 상기 강도계에서 자외선의 강도 측정값을 전송받아 비교 분석하여, 상기 구동부로 자외선 램프의 출력강도에 대한 제어신호와 상기 램프 세척부로 램프 세척의 작동신호를 출력하는 제어부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 자외선 살균장치의 제어장치을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the control device of the ultraviolet sterilization apparatus including at least one ultraviolet lamp to sterilize by irradiating the ballast water used in the ballast tank of the ship with ultraviolet rays, the ballast tank A flow meter for detecting the amount of ballast water introduced or discharged; A transmission system installed at the front and rear ends of the ultraviolet sterilizer and detecting the transmission of ballast water flowing in or out; A meter reading unit which detects an output current of a lamp ballast according to the output of the ultraviolet lamp and transmits it to a control unit; An intensity meter for measuring the intensity of ultraviolet rays according to the output of the ultraviolet lamps and transmitting them to a control unit; A driving unit for operating an ultraviolet lamp of the ultraviolet sterilizer according to an input control signal; A lamp cleaning unit for cleaning the irradiation surface of the ultraviolet lamp according to an input operation signal; The flow rate value of the flowmeter, the transmittance value of the transmission meter, the output current value of the ballast from the meter and the intensity measurement value of the ultraviolet ray are received from the intensity meter, and are analyzed and compared with each other. And a control unit for outputting a control signal and a lamp cleaning operation signal to the lamp cleaning unit.
또한, 상기 제어부는, 비교 분석된 정보 데이터를 선박 관리시스템으로 전송하되, 정보 데이터에는 상기 검침계로부터 전송받은 안정기의 출력 전류값으로 자외선 강도에 대비한 램프 안정기의 상태신호가 더욱 포함되어 램프 안정기의 수명을 예측할 수 있는 것을 특징으로 하는 자외선 살균장치의 제어장치을 제공한다.The control unit may transmit the comparatively analyzed information data to the ship management system, and the information data may further include a status signal of a lamp ballast in preparation for ultraviolet intensity as an output current value of the ballast received from the meter reading device. It provides a control device of the ultraviolet sterilizer characterized in that the life of the can be predicted.
또한, 상기 투과계는 253.7nm 파장의 자외선을 사용하여 투과도를 검출하며; 상기 램프 세척부에는 적어도 하나 이상의 와이퍼(wiper) 장치가 구비되는 것;을 특징으로 하는 자외선 살균장치의 제어장치울 제공한다.In addition, the transmission system detects transmittance using ultraviolet rays having a wavelength of 253.7 nm; The lamp cleaning unit is provided with at least one wiper (wiper) device; it provides a control device of the ultraviolet sterilizer.
한편, 선박의 발라스트 탱크에 사용되는 평형수에 자외선을 조사시켜 살균 처리하도록 적어도 하나 이상의 자외선 램프를 포함하는 자외선 살균장치의 제어방법에 있어서, 상기 발라스트 탱크로 유입 또는 배출되는 평형수의 유량과 투과율을 바탕으로 상기 자외선 램프를 구동시키는 제 1단계; 상기 구동하고 있는 자외선 램프의 출력 강도 및 자외선 램프 안정기의 출력전류를 바탕으로 상기 자외선 램프의 출력 강도를 가변적으로 재조정하는 제 2단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자외선 살균장치의 제어방법을 제공한다.On the other hand, in the control method of the ultraviolet sterilizer including at least one ultraviolet lamp to sterilize the ballast water used in the ballast tank of the vessel by ultraviolet irradiation, the flow rate and transmittance of the ballast water flowing into or out of the ballast tank A first step of driving the ultraviolet lamp based on the; And a second step of variably adjusting the output intensity of the ultraviolet lamp based on the output intensity of the driving ultraviolet lamp and the output current of the ultraviolet lamp stabilizer.
또한, 상기 제 2단계에는 자외선 램프의 조사 표면을 세척하는 것이 더욱 포함되는 것을 특징으로 하는 자외선 살균장치의 제어방법을 제공한다.In addition, the second step provides a control method of the ultraviolet sterilizer, characterized in that further comprising washing the irradiation surface of the ultraviolet lamp.
또한, 상기 제 2단계 수행 후, 선박 관리시스템으로 평형수의 유량값, 투과율값, 램프 안정기의 출력 전류값, 자외선의 강도 측정값으로 이루어지는 정보 데이터를 전송하되, 상기 정보 데이터에는 램프 안정기의 출력 전류값으로 자외선 강도에 대비한 램프 안정기의 상태신호가 더욱 포함되는 것을 특징으로 하는 자외선 살균장치의 제어방법을 제공한다.In addition, after performing the second step, to the ship management system transmits the information data consisting of the flow rate value of the ballast water, the transmittance value, the output current value of the lamp ballast, the measurement of the intensity of the ultraviolet light, the output of the lamp ballast to the information data It provides a control method of the ultraviolet sterilizer, characterized in that the current signal further comprises a status signal of the lamp ballast in preparation for the ultraviolet intensity.
본 발명에 따른 자외선 살균장치의 제어장치과 제어방법은 자외선 살균장치를 제어함에 있어서 평형수의 유량과 투과도의 변화는 물론 자외선 램프의 강도, 램프 안정기의 상태 그리고 램프의 청정상태 등을 검출하여 이에 따라 자외선 램프의 강도를 가변적으로 제어함으로써 살균에 필요한 최적의 자외선 램프 출력을 얻을 수 있다.The control apparatus and control method of the ultraviolet sterilizer according to the present invention detects the change in the flow rate and transmittance of the ballast water, as well as the intensity of the ultraviolet lamp, the state of the lamp ballast and the clean state of the lamp in controlling the ultraviolet sterilizer. By controlling the intensity of the ultraviolet lamp variably, the optimum ultraviolet lamp output required for sterilization can be obtained.
또한, 본 발명은 효과적인 자외선 램프의 출력을 통하여 자외선 램프의 수명 연장 및 소비전력을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that it is possible to reduce the power consumption and extend the life of the ultraviolet lamp through the output of the effective ultraviolet lamp.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 각 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, each preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, a detailed description of related well-known technologies or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. If so, the detailed description thereof will be omitted.
첨부된, 도 1은 본 발명에 따른 자외선 살균장치의 계략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자외선 살균장치의 구성도 및 도 3은 본 발명에 따른 자외선 살균방법을 보여주는 흐름도이다.Attached, Figure 1 is a schematic diagram of the ultraviolet sterilizer according to the present invention, Figure 2 is a schematic view of the ultraviolet sterilizer according to the invention and Figure 3 is a flow chart showing the ultraviolet sterilization method according to the present invention.
본 발명의 목적은 선박의 발라스트 탱크에 유입, 배출되는 평형수를 살균처리하는 살균장치에 있어서, 상기 살균장치를 구동제어하는 제어장치의 구성과 이를 구동하는 제어방법에 관한 것이다.An object of the present invention is a sterilization apparatus for sterilizing ballast water introduced into and discharged from a ballast tank of a ship, and a configuration of a control apparatus for driving control of the sterilization apparatus and a control method for driving the same.
특히, 도 1에서와 같이 본 발명에 따른 제어장치은 자외선 램프의 조사광인 자외선의 강도를 가변적으로 조절하기 위하여 평형수의 유량 및 투과도의 측정값을 제어부에서 전송받아 이에 따른 자외선 강도를 조절한다. 이에 더하여 조사 중인 자외선 램프의 실제 강도를 측정하고 구동중인 자외선 램프의 안정기에서 현재 출력 전류를 제어부에서 비교 분석하여 더욱 정확한 현재 출력중인 자외선 강도와 자외선 램프의 수명 경과에 의한 오차값에 따른 강도의 보정 등을 제어하도록 구성된다.In particular, as shown in FIG. 1, the control device according to the present invention receives the measured values of the flow rate and transmittance of the ballast water from the controller in order to variably control the intensity of the ultraviolet light, which is the irradiation light of the ultraviolet lamp, and adjusts the ultraviolet light intensity accordingly. In addition, the actual intensity of the UV lamp under investigation is measured, and the current output current is compared and analyzed by the controller in the ballast of the UV lamp in operation. And so on.
상기 자외선 램프의 안정기(ballast stabilizer)는 통상의 방전등에 구성되는 것으로서, 그 구성은 철심에 코일을 감은 초크코일로 해당 램프와 직렬로 연결하여 전류의 증가를 방지하는 장치이다. 즉, 안정기는 해당 램프가 방전하기 위한 필요한 전압보다 높은 전압이 인가되는 것을 방지하는 것이다.The ballast stabilizer of the ultraviolet lamp is configured in a normal discharge lamp, the configuration is a device to prevent the increase of current by connecting in series with the lamp in the choke coil wound around the iron core. That is, the ballast prevents the application of a voltage higher than the voltage required for the lamp to discharge.
한편, 통상의 안정기는 해당 램프의 사용기간에 따라 운용 효율이 떨어지기 때문에 장기간 사용시 해당 램프로 인가되는 전압이 불규칙하게 된다. 따라서 살균장치에 구성되는 제어부가 평형수의 유량과 투과도에 의해 계산된 자외선 강도에 따른 출력 전압을 자외선 램프에 보내더라도 노후된 안정기의 효율에 때문에 필요 충분한 자외선 강도가 출력되지 못하는 문제점이었다.On the other hand, since the operation efficiency of the normal ballast decreases depending on the period of use of the lamp, the voltage applied to the lamp becomes irregular when used for a long time. Therefore, even if the control unit configured in the sterilizer sends an output voltage according to the ultraviolet intensity calculated by the flow rate and permeability of the ballast water to the ultraviolet lamp, the sufficient ultraviolet intensity is not output due to the efficiency of the aging ballast.
더구나 자외선 램프는 직접적으로 평형수에 자외선을 조사하기 위하여 램프의 조사 표면은 평형수에 노출될 수밖에 없다. 이는 평형수에 의해 설치된 자외선 램프 조사표면이 더러워지기도 하는 요인이었다.Moreover, in order to irradiate ultraviolet light directly to the ballast water, the ultraviolet lamp has to be exposed to the ballast water. This was a factor in which the ultraviolet ray irradiation surface installed by the ballast water became dirty.
이와 같이 조사 표면이 더러워진 자외선 램프의 경우 제어부가 적정 자외선 강도에 따른 출력 전압을 자외선 램프에 보내더라도 필요 충분한 자외선 강도가 출력되지 못하는 문제점이었다.In the case of the UV lamp, the irradiation surface is dirty as described above, even if the control unit sends an output voltage according to the appropriate UV intensity to the UV lamp, sufficient UV intensity is not output.
도 2에서 보이는 본 발명에 따른 제어장치은, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 평형수의 유량과 투과도 변화를 측정하는 유량계(110), 투과계(120)는 물론 자외선 램프 안정기(11)의 상태를 측정하는 검침계(130), 자외선 램프(10)의 강도를 측정하는 강도계(140) 그리고 램프의 조사표면을 청소하는 램프 세척부(160) 각각을 제어부(170)에서 동작관리하도록 구성한다.The control device according to the present invention shown in Figure 2, in order to solve the above problems, the
상기 유량계(110)는 발라스트 탱크로 유입 또는 배출되는 평형수의 양을 검출하는 계측기로서 발라스트 탱크의 유입구 또는 배출구에 설치 구성되면 충분하며 상기 유입구 및 배출구 각각에 모두 설치할 수도 있다.The
상기 투과계(120)는 상기 발라스트 탱크에 구비되는 자외선 살균장치의 전후단에 설치되면 충분하며 유입 또는 배출되는 평형수의 투과도를 검출하도록 한다. 투과도란 유체(평형수)의 흐림 정도를 나타내는 것으로 투시도나 탁도와 같이 빛의 통과를 방해하는 또는 통과할 수 있는 지표를 측정할 수 있으면 충분하며, 상기 투과계(120)는 253.7nm 파장의 자외선을 사용하도록 하는 것이 해수를 사용하는 평형수를 측정함에 효과적이다.The
상기 유량계(110)와 투과계(120)는 제어부(170)로 각각의 측정값인 유량값과 투과율값을 전송한다. 구동부(150)는 상기 제어부(170)로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 자외선 살균장치의 자외선 램프(10)를 작동시키도록 구성된다.The
상기 평형수의 유량과 투과도에 따른 자외선 조사 강도의 연관은 다음과 같다. 자외선 조사량은 자외선의 세기를 측정할 수 있는 자외선 강도계가 설치된 챔버(Chamber)로 유입되는 유량과 직접적인 관계가 있다. 즉, 피 조사물이 임의의 공간을 통과하면서 받을 수 있는 에너지가 자외선 조사량이므로, 그 에너지는 조사되는 자외선의 강도와 상기 챔버를 통과하는 데 소요되는 시간의 곱으로 설명될 수 있다. 따라서, '자외선 조사량 = 자외선 강도 * 광에 다시 노출되는 시간(체류시간)'으로 계산될 수 있다.Correlation of ultraviolet irradiation intensity according to the flow rate and transmittance of the ballast water is as follows. The UV irradiation dose is directly related to the flow rate flowing into the chamber (Chamber) in which an ultraviolet intensity meter which can measure the intensity of ultraviolet rays is installed. That is, since the energy that the irradiated object can receive while passing through any space is the amount of ultraviolet radiation, the energy can be explained by the product of the intensity of the irradiated ultraviolet rays and the time required to pass through the chamber. Therefore, it can be calculated as 'ultraviolet radiation dose = ultraviolet intensity * time (retention time) to be exposed to light again'.
선박에 적용되는 살균장치의 경우, 선박 설계에 있어 적용된 발라스트(Ballast Pump)의 규격에 따라 유입될 수 있는 유량이 결정되게 되고 그에 맞추어 적정한 용량(자외선 램프(10)의 개수 등)의 살균장치가 설치된다. 즉, 유량에 따라 적절한 자외선 강도를 설정할 수 있다.In the case of sterilizers applied to ships, the flow rate that can be introduced is determined according to the specifications of the ballast (Ballast Pump) applied in the ship design, and according to the sterilizers of appropriate capacity (such as the number of ultraviolet lamps 10) Is installed. That is, the appropriate ultraviolet intensity can be set according to the flow rate.
하지만, 유입되는 평형수의 투과도는 자외선 광의 전달을 방해함으로써 자외선 강도를 변화시킬 수 있는 주요 변수 중의 하나임에도 불구하고 인위적으로 설정 해둘 수가 없는 요소이다. 따라서, 자외선 램프(10) 또는 램프 안정기(11)의 자체적인 결함을 제외한 유입 평형수의 수질 변화에 대한 자외선 강도 변화의 측정이 반드시 필요하다.However, although the transmission of the ballast water flowing in is one of the main variables that can change the UV intensity by disturbing the transmission of ultraviolet light, it cannot be artificially set. Therefore, it is necessary to measure the change in the intensity of the ultraviolet ray against the change in the water quality of the influent ballast water except for the defects of the
검침계(130)는 상기 자외선 램프(10)의 출력에 따른 램프 안정기(11)의 출력 전류를 검출하여 제어부로 전송시키며, 강도계(140)는 자외선 램프(10)의 출력에 따른 자외선 강도를 측정하여 제어부로 전송시키도록 구성된다. 또한, 램프 세척부(160)는 상기 제어부(170)로부터 입력되는 작동신호에 따라 자외선 램프(10)의 조사 표면을 세척하도록 구성된다.The
상기 램프 세척부(160)는 적어도 하나 이상의 와이퍼(wiper) 장치가 구비되도록 하여, 상기 와이퍼가 자외선 램프(10) 특히, 램프의 조사 표면에 닿아 일정시간 동안 반복적으로 움직이도록 구성하는 것이 바람직하다.The
한편, 상기 제어부(170)는 상기 유량계(110)에서의 유량값과 상기 투과계(120)에서의 투과율값과 상기 검침계(130)에서 안정기의 출력 전류값과 상기 강도계(140)에서 자외선의 강도 측정값을 전송받아 비교 분석하여, 상기 구동부(150)로 자외선 램프(10)의 출력강도에 대한 제어신호와 상기 램프 세척부(160)로 램프 세척의 작동신호를 출력하도록 구성된다. 이러한 제어부(170)는 통상의 PLC(Programmable Logic Controller)로 구현되면 충분하다.On the other hand, the
또한, 상기 제어부(170)는 상기 각 측정값을 비교 분석하여 정보데이터로 만 들어 선박 관리시스템(200)으로 전송하도록 구성한다. 상기 비교 분석된 정보 데이터에는 상기 검침계(130)로부터 전송받은 안정기의 출력 전류값으로 자외선 강도에 대비한 램프 안정기(11)의 상태신호가 더욱 포함되어 램프 안정기의 수명을 예측하도록 한다.In addition, the
또한, 이에 상기 선박 관리시스템(200)은 선박 관리자에게 현재 발라스트 탱크의 살균처리 현황을 알려주고 예기치 못한 상황이라 판단되면 알람(Alarm) 등을 발생시키도록 구성하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the
상술한 본 발명에 따른 제어장치을 도 3의 자외선 살균방법을 보여주는 흐름도를 통하여 제어방법을 설명하기로 한다.The control method according to the present invention described above with reference to the flow chart showing the ultraviolet sterilization method of Figure 3 will be described.
상술한 제어장치으로 구성되어, 선박의 발라스트 탱크에 사용되는 평형수를 살균 처리하는 자외선 살균장치의 제어방법은 먼저, 제 1단계(s10)로써 발라스트 탱크로 유입 또는 배출되는 평형수의 유량과 투과율을 바탕으로 상기 자외선 램프를 구동한다.The control method of the ultraviolet sterilizer which is composed of the above-described control device and sterilizes the ballast water used in the ballast tank of the ship, first, the flow rate and transmittance of the ballast water introduced or discharged into the ballast tank in the first step (s10). The ultraviolet lamp is driven based on this.
더욱 자세하게는 자외선 살균장치를 초기 구동할 경우, 평형수 유입 배관에 설치된 유량계(110)와 투과도(120)를 통해 유입되는 평형수의 유량과 투과도를 검출한다.More specifically, when the ultraviolet sterilizer is initially driven, the flow rate and permeability of the ballast water flowing through the
검출된 상기 유량값과 투과율값이 설정된 유량값과 투과율값을 만족시키지 못할 경우에는 제어장치(170)에서 출력을 내보내지 않도록 하며, 선박 관리시스템으로(200) 오류보고(Alarm)가 이루어지도록 한다.If the detected flow rate value and transmittance value do not satisfy the set flow rate value and transmittance value, the
한편, 유량값과 투과율값이 모두 미리 설정된 값 이내인 경우에는 제어장치(170)를 통해 자외선 램프 안정기(11)를 동작시켜 자외선 램프(10)를 작동시키게 된다.On the other hand, when both the flow rate value and the transmittance value is within a predetermined value, the
다음으로, 상기 구동하고 있는 자외선 램프(10)의 출력 강도 및 자외선 램프 안정기(11)의 출력전류를 바탕으로 상기 자외선 램프(10)의 출력 강도를 가변적으로 재조정하는 제 2단계(s20)가 이루어진다. 또한, 상기 제 2단계에는 자외선 램프(10)의 조사 표면을 세척하는 것이 더욱 포함되도록 한다.Next, a second step s20 is performed to variably readjust the output intensity of the
이러한 제 2단계의 구체적인 일 실시예를 알아보면 다음과 같다. 먼저, 방전등인 상기 자외선 램프(10)는 안정화되기 까지는 일반적으로 작동 후 수분(대략 5분)의 시간이 요구된다.Looking at a specific embodiment of the second step as follows. First, the
자외선 램프(10)가 안정화된 다음, 제어부(170)는 강도계(140)과 검침계(130)를 통해 자외선 강도 및 안정기 출력전류를 검출하여 자외선 강도에 대비한 자외선 안정기(11)의 노후상태를 진단하게 된다.After the
검출된 자외선 강도와 연산된 평형수의 노출시간 등의 상관관계를 이용하여 제어장치(170)에서 자외선 조사량을 비교 분석하게 된다. 한편, 자외선 램프가 초기 구동시 안정화되기까지의 시간 동안에는 제어부(170)가 비교 분석하지 않도록 하는 것이 바람직하다.The amount of UV irradiation is analyzed by the
상기 비교 분석된 값이 미리 설정된 조사량 범위를 벗어날 경우는 다음과 같이 두 가지의 서로 다른 흐름을 가지도록 한다.When the comparatively analyzed value is out of a preset dosage range, it has two different flows as follows.
먼저, 측정된 자외선 조사량이 설정값보다 낮을 경우에는 살균장치에 설치된 램프 세척부(160)에 의해 와이퍼 장치가 자외선 램프(10) 조사표면을 닦아주도록 하여 오염 물질을 제거하도록 한다. 한편, 상기 오염 물질 제거 후의 측정된 자외선 조사량값이 정상값으로 복귀되지 않을 경우에는 제어장치(170)를 통해 미리 설정된 값에 따라 램프 안정기(11)의 출력을 가변시킴으로써 자외선 램프(10)의 출력을 변화시키도록 함이 바람직하다.First, when the measured UV irradiation amount is lower than the set value, the wiper device to wipe the irradiation surface of the
한편, 측정된 자외선 조사량이 설정값보다 큰 경우에는 상기의 램프 세척과정을 거치지 않고 상기와 동일한 방식으로 자외선 램프(10)의 출력을 변화시키도록 함이 바람직하다.On the other hand, if the measured UV irradiation amount is larger than the set value, it is preferable to change the output of the
그리고, 상기 제 2단계 수행 후 상기 선박 관리시스템(200)으로 평형수의 유량값, 투과율값, 램프 안정기의 출력 전류값, 자외선의 강도 측정값으로 이루어지는 정보 데이터를 전송하되, 상기 정보 데이터에는 램프 안정기의 출력 전류값으로 자외선 강도에 대비한 램프 안정기의 상태신호가 더욱 포함되도록 하여 사용자가 살균장치의 상태를 감시 가능하도록 함이 바람직하다.After performing the second step, the
이는 상기 자외선 램프(10)가 정상 동작 되고 있고, 램프 안정기(11)의 상태가 양호한 경우에도 지속적으로 유량과 투과도 검출값을 비교 분석하며 만약, 이상값 (정상값 범위를 벗어난 값)으로 판단될 경우에는 살균장치(또는 이의 제어장치)으로 동작 차단의 신호와 함께 자외선 살균처리된 평형수가 선박의 발라스트 탱크로의 유입 또는 배출이 이루어지지 않도록 선박의 평형수 관리장치(선박관리 시스템)에 지령(Alarm)을 내리게 하기 위함이다.This means that even when the
상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시한 예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.Although the above has been described above with reference to a preferred embodiment according to the present invention, the technical idea of the present invention is not limited thereto, and each component of the present invention is changed or modified within the technical scope of the present invention for achieving the same object and effect. Could be.
도 1은 본 발명에 따른 자외선 살균장치의 계략도.1 is a schematic diagram of an ultraviolet sterilizer according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 자외선 살균장치의 구성도.Figure 2 is a schematic view of the ultraviolet sterilizer according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 자외선 살균방법을 보여주는 흐름도.Figure 3 is a flow chart showing the ultraviolet sterilization method according to the present invention.
* 도면에 사용된 주요부호에 대한 설명 *Explanation of the main symbols used in the drawings
10 : 자외선 램프 11 : 램프의 안정기10: UV lamp 11: ballast of the lamp
110 : 평형수의 유량계 120 : 평형수의 투과계110: ballast water flow meter 120: ballast water permeation meter
130 : 램프 안정기의 검침계 140 : 램프의 강도계130 meter reading of the
150 : 구동부 160 : 램프 세척부150: driving unit 160: lamp cleaning unit
170 : 제어부 200 : 선박 관리시스템170: control unit 200: ship management system
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