KR101043203B1 - 현탁물질 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고전압 현탁물질 제거장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 고전압 현탁물질 제거장치는 용액을 담기 위한 용액을 담기 위한 침전 탱크와, 고전압 전기를 발생시키는 변압기와, 상기 침전 탱크의 상부면을 관통하여 수직하게 설치되는 길다란 봉 형태의 전기봉으로서 상기 침전 탱크의 외부에 위치하는 상기 전기봉의 상단부는 상기 변압기와 고압선에 의해 연결되고 상기 침전 탱크의 내부에 위치하는 하단부는 상기 침전 탱크에 담긴 용액에 잠기기 위하여 설치되는 전기봉과, 상기 침전 탱크의 바닥면 위에 설치되고 용액을 통과하되 침전물은 걸리도록 하는 필터 및 위쪽 면은 볼록하고 아래쪽 면은 오목한 곡면을 가진 판 형태를 가지고 상기 필터를 덮어씌우도록 상기 필터의 상단에 결합되며 둘레의 가장자리가 상기 침전 탱크의 내부 면과 이격되도록 상기 침전 탱크의 내부에 설치되고, 금속 도체로 이루어지며 외부 대지와 연결된 도선에 연결됨으로써 접지되는 가로막판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

경유, 탁주, 고전압, 네온변압기, 현탁물질

Description

현탁물질 제거장치{omitted}

본 발명은 고전압 현탁물질 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고농도의 현탁물질이 있는 현탁용액에 포함된 현탁물질을 침전시켜서 제거하는 장치에 관한 것이다.

경유나 탁주에 현탁되어 있는 고형물은 지름이 1∼100μm의 다양한 입자 크기를 가지는 침전하기 어려운 부유물질로 구성되어 있다.

이들의 미세한 고체입자들은 전통주인 탁주의 맛을 감소시키고 숙취를 유발한다.

그리고 동물성 성분이 상대적으로 많은 경유에는 미세한 고체입자들이 많이 함유되어 있으며, 이러한 고체입자들은 내연기관의 연료공급 장치의 배관을 막히게 하여 고장의 원인이 된다. 또한, 자동차의 내연기관에서 연소할 때 불완전 연소가 되어 인체에 유해한 배기가스를 다량으로 배출시킨다. 이러한 유해배기 가스는 눈이 따갑고 역한 냄새와 함께 두통과 호흡 곤란 증세를 유발시키면서 대기를 오염시킨다. 만약, 경유에 현탁되어 있는 고체입자의 수를 크게 줄여주면 내연기관에서의 연소시에 악취의 발생이 거의 없게 된다.

따라서 경유나 탁주에 분산되어 있는 현탁물질을 미세한 입자 크기까지 분리 제거 할 필요가 있으나, 종래에는 이를 위해 고안된 장치가 없어서 경유나 탁주로부터의 현탁물질 분리를 신속하고 효과적으로 해낼 마땅한 방법이 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 경유에 현탁되어 있는 고체입자 수를 크게 줄임으로써 매연과 유해 배기가스를 줄이고 연소시의 악취 발생을 방지할 수 있고, 탁주에 현탁되어 있는 고체입자 수를 크게 줄임으로써 탁주의 맛을 좋게 하고 숙취를 방지하는 고전압 현탁물질 제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고전압 현탁물질 제거장치는 용액을 담기 위한 침전 탱크와, 고전압 전기를 발생시키는 변압기와, 상기 침전 탱크의 상부면을 관통하여 수직하게 설치되는 길다란 봉 형태의 전기봉으로서 상기 침전 탱크의 외부에 위치하는 상기 전기봉의 상단부는 상기 변압기와 고압선에 의해 연결되고 상기 침전 탱크의 내부에 위치하는 하단부는 상기 침전 탱크에 담긴 용액에 잠기기 위하여 설치되는 전기봉과, 상기 침전 탱크의 바닥면 위에 설치되고 용액은 통과하되 침전물은 걸리도록 하는 필터 및 위쪽 면은 볼록하고 아래쪽 면은 오목한 곡면을 가진 판 형태를 가지고 상기 필터를 덮어씌우도록 상기 필터의 상단에 결합되며 둘레의 가장자리가 상기 침전 탱크의 내부 면과 이격되도록 상기 침전 탱크의 내부에 설치되고, 금속 도체로 이루어지며 외부 대지와 연결된 도선에 연결됨으로써 접지되는 가로막판을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 가로막판에 형성되는 가스 배출공 및 하단 구멍이 상기 가스 배출공과 연통되도록 상기 가로막판의 상면에 결합되고 상단 구멍이 상기 침전 탱크에 담긴 용액의 수면 위로 나오도록 상부 방향으로 길게 뻗는 가스 배출용 파이프를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변압기는 네온 변압기인 것이 바람직하다.

또한, 상기 필터에 의해 덮인 상기 침전 탱크의 바닥면 중심에 배출공이 형성되고, 상기 침전 탱크의 바닥면 가장자리에는 관통공이 형성되며, 상기 배출공과 상기 관통공은 순환관에 의해 서로 연결되고, 상기 순환관의 도중에는 순환펌프가 설치되어 상기 순환펌프가 작동되면 침전 탱크의 용액이 상기 관통공을 통해 유입되어 상기 순환관을 통해 상기 배출공을 통해 필터 내부로 배출되도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전기봉의 하단에는 금속 도체로 이루어진 원반 형태의 전기봉 헤드가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 필터는 상면 및 측면에 거름망이 구비된 원통형 필터인 것이 바람직하다.

또한, 상기 침전 탱크의 하부 측면에는 침전물을 제외한 고순도 용액을 배출하기 위한 배출코크가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 침전 탱크의 바닥면은 중심을 향하여 하향 경사져서 상기 침전 탱크의 하단부가 바가지 형태를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 현탁물질 제거장치를 이용하여 오염도를 낮춘 경유를 사용하는 경우 매연이 상당한 정도로 감소되어 대기오염 물질을 줄일 수 있고 연료의 불완전연소가 줄어들고 연료 공급 장치의 배관이 막히는 현상이 방지되며 연료 효율이 높다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 현탁물질 제거장치를 이용하여 오염도를 낮춘 탁주는 그 맛이 좋고 숙취 유발이 방지된다는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 현탁물질 제거장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 현탁물질 제거장치를 나타낸 정단면도이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 현탁물질 제거장치는 침전 탱크(100), 네온변압기(200), 고압선(300), 전기봉(400), 필터(500), 가로막판(600), 가스 배출용 파이프(700), 순환펌프(800), 순환관(810) 등을 포함하여 구성된다.

동물성 성분이 많은 기름인 경유나 전통주인 탁주와 같이 고농도의 고체 침전물이 현탁되어 있는 현탁용액에 50,000V 이하의 고전압 전기를 조사시켜주면 미 세한 고체입자들에 미는 힘과 당기는 힘이 작용한다. 이에 따라 미세한 고체입자들이 서로 빠르게 응집되고 하방으로 미는 힘이 가해져 침강 속도가 빨라진다.

이와 같이 현탁용액에 현탁되어 있는 미세한 고체입자들을 빠르게 응집 및 침전시켜 제거하기 위하여 본 발명에서는 220V/130mA의 일반용 저압전기를 네온 변압기(200)를 이용하여 9,000∼50,000V/20mA의 고전압으로 변환시켜서 사용한다.

침전 탱크(100)는 투명 에프알피(FRP)로 이루어진 용기로서, 바닥면은 중심을 향하여 하향 경사짐으로써 하단부는 바가지와 같은 형태를 가지고, 그 윗부분은 원통 형태를 가진다. 침전 탱크(100)의 상면은 열고 닫을 수 있게 구성한다. 침전 탱크(100)의 상부 측면에는 현탁 용액을 주입하기 위한 투입구(110)가 형성되고, 하부 측면에는 침전물을 제외한 고순도 용액을 배출하기 위한 배출코크(120)가 구비되며, 바닥면의 중심에 형성된 배출공(130)과 바닥면의 가장자리에 형성된 관통공(140)을 잇는 순환관(810)이 하단에 구비되며 순환관(810) 중에서 관통공(140)과 가까운 부위에는 순환펌프(800)가 구비되고, 순환관(810)의 중간 부분은 배출구(150)와 연결된다. 배출코크(120)와 배출구(150) 각각에는 개폐 밸브(121,151)가 있어서 장치의 작동 중에는 개폐 밸브(121,151)를 닫고, 고순도의 용액을 빼낼 때는 배출코크(120)의 개폐 밸브(121)를 개방시키며, 나머지 용액을 빼내고 청소할 때는 배출구(150)의 개폐 밸브(151)를 개방시킨다.

금속 도체로 이루어진 전기봉(400)은 침전 탱크(100)의 상면을 관통하면서 수직 방향으로 길게 설치된다. 전기봉(400)의 상단은 네온 변압기(200)에서 출력되는 전기가 지나는 고압선(300)과 연결되고, 전기봉(400)의 하단에는 전기 전도율이 높은 구리로 된 원반 형태의 전기봉 헤드(410)가 구비된다. 이와 같이 전기봉 헤드(410)의 형태를 원반형으로 한 것은 고전압 전하가 전후좌우로 고르게 분사되도록 하여 전기입자가 모든 용액에 골고루 전달되는 데 유리하기 때문이다. 전기봉 헤드(410)는 구리 대신 은이나 금 등을 재료로 할 수 있다. 전기봉(400)은 전기봉 헤드(410)가 투입구(110)보다 낮게 위치되도록 하여 현탁 용액에 잠길 수 있게 설치한다.

바가지 형태를 가진 침전 탱크의 하단부 중심에는 내부가 빈 원통 형태의 필터(500)가 설치된다. 필터(500)의 상면은 스테인리스 스틸로 된 거름망(510)으로 이루어지고 필터(500)의 측면에도 일정 간격마다 스테인리스 스틸로 된 거름망(510)이 구비된다. 원통형 필터(500)에 침전물이 유입되면서 침전물은 필터의 거름망(510)에 걸리게 되어 필터(500)에 침전물들이 모이게 된다.

필터(500)의 위에는 위쪽은 볼록하고 아래쪽은 오목한 포물면을 가지는 가로막판(600)이 구비된다. 다수 개의 직선 환봉들과 하나의 원형 환봉들이 서로 연결되어 도 1에 도시된 것과 같은 형태를 이루는 받침대(620)가 가로막판(600)의 하단에 연결되어 수평하게 위치하며, 이러한 받침대(620)의 일부가 필터의 상면과 결합됨으로써 가로막판(600)을 필터(500) 위에 고정시킨다.

가로막판(600)의 재질은 스테인리스 스틸이다. 가로막판(600)은 보울(bowl)을 필터(500) 위에 거꾸로 엎어놓은 것과 유사한 형태를 가진다. 가로막판(600)의 가장자리는 침전 탱크(100)의 내측 벽면과 일정 거리만큼 이격된 상태를 유지하도록 설치되며, 가로막판(600)의 중심에서 약간 떨어진 부분에 가스 배출공(610)이 형성된다.

가로막판(600)의 상면에는 가스 배출용 파이프(700)의 하단 구멍이 가스 배출공(610)과 통하도록 결합되며, 가스 배출용 파이프(700)의 상단 구멍은 현탁 용액의 수면보다 높게 위치한다. 가로막판(600)은 외부 접지(910)와 통하는 접지선(900)과 연결되어 접지된다.

가로막판(600)의 기능은 세 가지인데, 첫째는 위에서 밑으로 내려오는 전기 입자를 잡아서 접지(910) 쪽으로 보내는 것이고, 둘째는 고체 입자들이 서로 결합해서 응집되어 침강하는데 이때 가로막판(600)의 위쪽 곡면을 타고 침전물이 매끄럽게 잘내려가도록 하는 것이며, 셋째는 가로막판(600)의 밑에 있는 찌꺼기들에서 발생하는 가스를 모이게 해서 가스 배출용 파이프(700)를 통해 공기 중으로 배출시키는 것이다.

상기와 같이 구성된 고전압 현탁물질 제거장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

배출코크(120)와 배출구(150)를 폐쇄시킨 상태에서 경유나 탁주를 투입구(110)를 통해 침전 탱크(100) 안으로 넣는다. 침전시킬 용액의 오염 정도나 용량에 따라 네온 변압기(200)를 이용하여 9,000∼50,000V/20mA의 고접압 전기를 48∼72시간 동안 걸어주면, 원반형 전기봉 헤드(410)를 통하여 모든 현탁용액에 강력한 고전압의 전하가 분산되어 흐르게 된다. 이때 용액에 현탁되어 있는 미세한 고체입자들도 전기를 흡수하여 고전압 전하가 흐르게 되면 전자석의 원리에 의하여 서로 큰 덩어리로 결합하면서 무게가 증가하고 강력한 고전압에 의하여 하방으로 미는 힘이 가해져 침강속도가 상승한다. 전기봉 헤드(410)에서 조사되는 고전압 전하는 가로막판(600)에 유도되고 접지선(900)을 통해 음전기가 흐르는 대지(910)로 유도되어 사라진다.

한편, 네온변압기(200)에서 발생된 고전압 전기가 전기봉(400)을 통해 현탁용액으로 전달되기 시작하면 12시간마다 10분 이내로 순환펌프(800)를 작동시켜 침전 탱크(100) 하단부의 용액을 순환관(810)으로 끌어들여 침전 탱크(100) 하단부의 중심에 형성된 배출공(130)을 통해 필터(500)로 보내준다. 이와 같이 침전탱크(100) 하단부의 현탁용액을 순환펌프(800)에 의해 강제적으로 필터(500)로 계속 보내주는 이유는 침전 탱크(100) 하단부에 찌꺼기들이 많이 쌓이면 정체 현상이 일어나서 침강속도가 느려지므로 하단부에 형성되는 찌꺼기들을 순환펌프(800)로 흡입시켜 필터(500)에 가두기 위함이다.

위와 같은 일련의 작용으로 미세입자들이 제거되면 배출코크(120)를 개방해서 가로막판 (600) 위쪽의 깨끗해진 고순도 용액만을 따로 회수하여 이용한다. 나머지 용액은 배출구(150)를 통해 내보내고 필터(500)를 청소한다.

주유소에서 시판 중인 경유(이하 "1번 시료" 라 함)를 본 발명에 의한 고전압 현탁물질 제거장치를 이용하여 현탁물질을 제거한 경유(이하 "2번 시료" 라 함)와 비교하는 시험을 하였다.

아래의 표 1에 나타낸 것과 같이, 2006년 7월 26일 한국석유품질관리원에서 검사한 결과에 의하면 고형입자의 포함 정도에 따른 오염도를 나타내는 기준인 엔에이에스(NAS) 오염도가 9등급인 1번 시료를 본 발명에 따른 장치를 사용하여 엔에 이에스(NAS) 오염도가 6등급인 2번 시료로 개선시켰다.

[표 1]

아래의 표 2에 나타낸 것과 같이, 2007년 4월 2일 한국석유품질관리원에서 검사한 결과에 의하면 엔에이에스(NAS) 오염도가 7등급인 1번 시료를 본 발명에 따른 장치를 사용하여 엔에이에스(NAS) 오염도가 5등급인 2번 시료로 개선시켰다.

[표 2]

또한, 시중에서 구한 탁주(이하 "탁주 A" 라 함)를 본 발명에 의한 고전압 현탁물질 제거장치를 이용하여 현탁물질을 제거한 탁주(이하 "탁주 B" 라 함)와 비교하는 시험을 하였다.

아래의 표 3 및 표 4에 나타낸 것과 같이, 2007년 10월 9일 한국석유품질관리원에서 검사한 결과에 의하면 엔에이에스(NAS) 오염도가 측정불가인 탁주 A를 본 발명에 따른 장치를 사용하여 엔에이에스(NAS) 오염도가 12등급 초과인 탁주 B로 개선시켰다.

[표 3]

시료명 : 탁주 A

(상기 시료는 광원이 투영되지 않아 측정이 불가함.)

[표 4]

시료명 : 탁주 B

또한, 본인 소유인 1991년식 승합차를 이용하여 자동 자동차 매연 정밀검사를 하였다.

아래의 표 5에 나타낸 것과 같이, 2005년 12월 16일 일반주유소 경유를 이용하여 서수원 검사소에서 실시한 자동차 매연 정밀검사 결과에서는 4200rpm에서 3회 평균 53%의 배출가스가 나왔으나, 아래의 표 6에 나타낸 것과 같이, 2008년 1월 8일 본 발명에 따른 장치를 사용하여 얻은 경유를 주유하여 검사한 결과에서는 4200rpm에서 3회 평균 17.3%의 배출가스가 나왔다.

[표 5]

(차명:그레이스장축9, 대기온도:3.00, 대기압력:101.00)

[표 6]

(차명:그레이스장축9, 대기온도:6.30, 대기압력:101.10)

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 바람직한 구체적인 예들에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체적인 예들을 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 현탁물질 제거장치를 나타낸 사시도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고전압 현탁물질 제거장치를 나타낸 정단면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 침전 탱크 110: 투입구

120: 배출코크 121: 개폐밸브

130: 배출공 140: 관통공

150: 배출구 151: 개폐밸브

200: 네온 변압기 300: 고압선

400: 전기봉 410: 전기봉 헤드

500: 원통형 필터 510: 거름망

600: 가로막판 610: 가스 배출공

620: 받침대 700: 가스 배출용 파이프

800: 순환 펌프 810: 순환관

900: 접지선 910: 접지

Claims (9)

1. 용액을 담기 위한 침전 탱크;

   전류를 출력하는 변압기;

   상기 침전 탱크의 상부면을 관통하여 수직하게 설치되는 길다란 봉 형태의 전기봉으로서,

   상기 침전 탱크의 외부에 위치하는 상기 전기봉의 상단부는 상기 변압기와 고압선에 의해 연결되고, 상기 침전 탱크의 내부에 위치하는 하단부는 상기 침전 탱크에 담긴 용액에 잠기기 위하여 설치되는 전기봉;

   상기 침전 탱크의 바닥면 위에 설치되고 액체는 통과하되 침전물은 걸리도록 하는 필터; 및

   위쪽 면은 볼록하고 아래쪽 면은 오목한 곡면을 가진 판 형태를 가지고, 상기 필터를 덮어씌우도록 상기 필터의 상단에 연결되며, 둘레의 가장자리가 상기 침전 탱크의 내부 면과 이격되도록 상기 침전 탱크의 내부에 설치되고, 금속 도체로 이루어지며, 외부 대지와 연결된 도선에 연결됨으로써 접지되는 가로막판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 현탁물질 제거장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가로막판에 형성되는 가스 배출공; 및

   하단 구멍이 상기 가스 배출공과 연통되도록 상기 가로막판의 상면에 결합되고, 상단 구멍이 상기 침전 탱크에 담긴 용액의 수면 위로 나오도록 상부 방향으로 길게 뻗는 가스 배출용 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현탁물질 제거장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 변압기는 네온 변압기인 것을 특징으로 하는 현탁물질 제거장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 필터에 의해 덮인 상기 침전 탱크의 바닥면 중심에 배출공이 형성되고, 상기 침전 탱크의 바닥면 가장자리에는 관통공이 형성되며, 상기 배출공과 상기 관통공은 순환관에 의해 서로 연결되고, 상기 순환관의 도중에는 순환펌프가 설치되어 상기 순환펌프가 작동되면 침전 탱크의 용액이 상기 관통공을 통해 유입되어 상기 순환관을 통해 상기 배출공을 통해 상기 필터로 배출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 현탁물질 제거장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 전기봉의 하단에는 금속 도체로 이루어진 원반 형태의 전기봉 헤드가 구비되는 것을 특징으로 하는 현탁물질 제거장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 필터는 상면 및 측면에 거름망이 구비된 원통형 필터인 것을 특징으로 하는 현탁물질 제거장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 침전 탱크의 하부 측면에는 침전물을 제외한 고순도 용액을 배출하기 위한 개폐 가능한 배출코크가 구비되는 것을 특징으로 하는 현탁물질 제거장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 침전 탱크의 바닥면은 중심을 향하여 하향 경사져서 상기 침전 탱크의 하단부가 바가지 형태를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 현탁물질 제거장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 침전 탱크의 재질은 투명 에프알피(FRP)인 것을 특징으로 하는 현탁물질 제거장치.

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