KR101163627B1 - 순간 혼화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 순간 혼화장치에 관한 것으로 특히, 소정 용적을 갖고 일측에 원수 주입구가 구비된 원수 공급부와; 상기 원수 공급부 전체와 혼합부 일부를 수직방향으로 관통하게 설치되어 대기중의 공기가 혼합부 내로 유입되게 하는 공기 유입관과; 상기 공기 유입관의 중앙을 관통하게 설치되어 혼합부 내로 약품을 공급하는 약품 공급관과; 상기 원수 공급부의 저단에 일체로 또는 분해 조립 가능하게 설치되어 원수를 소정 압력으로 배출하며 약품 공급관을 통해 공급되는 약품이 대기중의 공기와 함께 원수 내에 고르게 혼합되게 하는 혼합부;로 구성하되, 상기 공기유입관의 저단부 외측과 혼합부의 토출관 사이의 교축부를 통해 배출되는 원수의 압력 및 유속에 의해 공기 유입관 및 약품 공급관의 하부에서 진공부가 형성되고 상기 진공부의 진공에 의해 공기와 약품이 유입되어 원수에 자동 혼화되도록 하고, 상기 교축부의 저부에 위치되는 혼합부의 토출관은 외부에서 공기가 역유입되어 공기 유입관 및 약품 공급관의 하부에 형성되는 진공이 저하되지 않도록 하는 단면적과 길이를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.
따라서, 혼합부를 통해 원수가 배출될 때 발생되는 압력 및 유속에 의해 공기 유입관과 약품 공급관의 저단부에서 진공이 생성되어 약품 공급관을 통해 공급되고 있는 약품이 벤츄리 작용에 의해 원수에 자동으로 흡입/희석됨은 물론 공기 유입관을 통해 대기중의 공기가 급격히 흡입되면서 원수와 약품의 순간 혼화 효율을 대폭 증대할 수 있는 것이다.

Description

순간 혼화장치{Flash Mixer}

본 발명은 정수장이나 하수 처리장 등의 수처리 공정에서 불순물을 제거할 목적으로 투입하는 응집제 및 각종 약품을 처리수에 분사 혼화하는 순간 혼화장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 깔때기형의 혼합부를 일체로 또는 분해 가능하게 구비하고 수직방향으로 세워지는 형태를 갖는 원통형의 원수 공급부 중심선 상에 공기 유입관과 약품 공급관을 2중관 형태로 설치하되, 공기 유입관과 약품 공급관의 저단부가 혼합부의 토출 구멍 시작점(즉, 토출관의 상단부)보다 약간 높은 위치에 위치되도록 설치함은 물론 상기 교축부의 저부에 위치되는 혼합부의 토출관은 외부에서 공기가 역유입되어 공기 유입관 및 약품 공급관의 하부에 형성되는 진공이 저하되지 않도록 하는 단면적과 길이를 갖도록 하여, 혼합부의 토출 구멍을 통해 원수가 배출될 때 발생되는 압력 및 유속에 의해 공기 유입관과 약품 공급관의 저단부에서 진공현상이 생성되어 약품 공급관을 통해 공급되고 있는 약품이 벤츄리 작용에 의해 원수에 자동으로 흡입/희석됨은 물론 공기 유입관을 통해 대기중의 공기가 급격히 흡입되면서 원수와 약품의 순간 혼화 효율이 크게 증대되도록 하거나, 또는 원통형 원수 공급부의 저부 개구부와 혼합부 사이에 설치되는 격판에 복 수개의 원수 분사노즐을 혼합부의 중심선을 향해 소정 각도로 경사지게 정해진 간격을 두고 설치하고, 상기 원수 공급부의 상면과 격판의 중앙부에는 공기 유입관을 수직방향으로 관통되게 설치하며, 상기 공기 유입관의 중앙에는 약품 공급관을 설치하되, 상기 공기 유입관과 약품 공급관의 단부는 상기한 수개의 원수 분사노즐에 의해 분사되는 원수의 분사 교차점의 상방부(즉, 원수 분사노즐을 통해 분사되는 원수의 분사압력 및 유속에 의해 진공부가 형성되는 부위)에 위치되도록 설치하고, 상기 혼합부는 호퍼 형상으로 형성하여, 원수 분사노즐들을 통해 원수가 분사될 때 발생되는 분사압력 및 유속에 의해 격판과 혼합부 내 분사 원수 교차점 사이에서 진공현상이 생성되어 약품 공급관을 통해 공급되고 있는 약품이 벤츄리 작용에 의해 분사되고 있는 원수에 자동으로 흡입/희석됨은 물론 공기 유입관을 통해 대기중의 공기가 급격히 흡입되면서 원수와 약품의 분사압력이 커져 순간 혼화 효율이 크게 증대되도록 하여 약품의 혼화 효율을 더욱 증대시킬 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 정수처리시설에서는 유입되는 대유량의 원수에서, 물속의 불순물을 제거하기 위하여 정수약품을 10mg/ℓ～100mg/ℓ정도로 미량을 주입하고 있으며, 이 정수약품 중에 어떤 약품의 성질은 순간적으로 짧은 시간 내에 균일하게 확산되지 않으면, 가수분해되어서 포리머를 형성하는 등으로 약품의 효능이 떨어지는 성질도 있으므로 1초 이내 또는 가능한 한 짧은 시간 내에 균일하게 혼화되어야 한다고 정수약품의 혼화에 관해 연구한 학자들이 보고하고 있으며, 어떤 약품은 균일하게 확산된 다음 일정한 체류시간을 요하는 것도 있다.

정수처리에서 응집과정이란, 콜로이드와 박테리아나 바이러스를 포함한 미소한 부유물질의 표면하전위(表面荷電位)를 응집제에 의해 중화점 가까이까지 낮추는 공정이다.

이 급속 혼화공정을 달성하는 수단으로서는 급속 교반 조작이 반드시 필요하다. 즉 급속 교반의 목적은 정수약품인 응집제를 처리수 중에 신속하고 균일하게 확산시키는 것이다.

황산 알미늄이나 염화 제2철과 같은 금속염응집제를 사용할 때에는, 이들 응집제가 1초이내에 가수분해되며, 콜로이드입자에 흡착되는 것도 거의 동시에 일어나기 때문에 효과적인 급속교반이 특히 중요하다. 이론적으로는 금속염응집제의 확산을 몇 분의 1초 이내에 완료시켜야 하며, 이 때문에 실제로 설계할 때에는 될 수 있는 한 단시간인 1～2초 이내에 완료되도록 하고 있다.

급속 교반은 정수처리에 있어서 중요한 공정이지만, 일반적으로 많은 정수장에서는 30～40%정도 과잉으로 응집제를 사용하므로 급속교반기를 사용하지 않더라도 양호하게 물을 생산할 수도 있음에 따라 급속 교반은 정수처리를 위해서 절대적으로 필수적이며 없어서는 아니 된다는 문헌이 많이 있음에도 불구하고, 많은 기존의 정수장에서는 앞에서 설명한 바와 같이 과잉으로 약품을 주입방법으로 실시하고 있다.

응집제의 급속 교반은 화학공업에서 채택하고 있는 일반적인 '액체-액체'간의 급속 교반과는 다르며, 정수처리분야에서는 황산 알미늄 등의 응집제와 원수와의 용적비는 1/10,000～1/100,000정도임에 따라 이러한 극소량의 응집제를 대유량의 원수 중에 순간적으로 확산시키는 것은 특이한 '액체-액체'간의 혼합이다.

그런데 종래 대부분은 혼화조에 원수가 들어올 때, 약품을 주입하고서 기계식 급속 혼화기(급속 교반기라고도 함)로 교반시키고 있었으며, 혼화조에서의 체류시간은 1～5분 정도를 갖도록 환경부에서 제정 발간한 상수도시설기준에서 급속 혼화조의 체류시간으로 정하고 있다.

이와 같은 기계식 교반기는 손실수두에 관한 문제가 거의 없으므로, 일반적으로 급속 교반의 유효한 방법이라고 보아 왔다.

실제로는 이렇게 미량의 응집제 등 정수약품을 대유량에 주입하였으므로 균 일하게 혼화가 이루어지지 못하였으며, 아울러 단락류 현상으로 일부의 원수는 약품과는 만나지도 못하고 혼화조를 지나가는 등으로 순간적인 교반과 균일한 혼화를 달성하지 못하는 문제가 있었으며, 이에 따라 약품도 과다하게 소비되고 있었다.

즉 적절한 저류판이 없는 혼화조 내에서의 기계식 교반은 약품주입에 필요한 순간적인 교반을 할 수 없었으며, 또한 효과도 좋지 않았다.

급속 교반 공정에 있어서 백 믹싱(back mixing)의 나쁜 영향에 대해 강조하는 보고도 있는데, 여기서 백믹싱이란, 이미 약품이 주입된 원수에 교반되면서 다시 약품이 혼화되는 것을 말하며, 이와 같은 백믹싱이 일어나는 전형적인 예로서는, 1～2분의 체류시간을 갖는 혼화조의 중앙에 기계식 교반장치를 이용해서 황산 알미늄 등의 응집제를 혼화시키는 경우를 들 수 있다.

또한 기계식 교반장치는 시설비가 과다할 뿐 아니라 유지관리비로서 전력사용량도 상당하다는 문제도 있는데, 이와 같은 기계식 급속 교반장치를 급속 교반용으로 사용하고 있는 대부분의 정수장 운전자들이, 급속 교반기를 돌리거나 혹은 돌리지 않거나 간에 효과를 거의 알 수 없다고 말하는 경우도 있으며, 실제 소음이나 에너지손실과 같은 기계상의 문제나 높은 유지관리비용 때문에 급속 교방장치를 운전하지 않는 이유로도 들고 있다.

이러한 문제를 개선하기 위한 것으로 2단 혼화, 가압수 확산 교반, 인라인(in-line)믹서 등의 기술이 개발되고 있다.

이 중에서 2단 혼화는 앞서 설명한 혼화조의 혼화방법인 1단 혼화방법을 2회 시행한다는 의미로서 종래의 혼화방법에 비해서는 개선된 방법 중의 하나이나, '약품의 순간적인 교반과 균일한 혼화'라고 하는 약품 혼화의 2대 목표 즉 '순간적이고 균일함'을 충족시키지 못하는 혼화조에서의 문제점이 대부분 그대로 상존하고 있으므로, 해결하고자 하였던 문제들이 완전히 해소된 것은 아니었다.

가압수 확산 교반방법에는 대유량 원수 관로의 중앙에서 유수방향과 정반대의 방향으로 깔때기형(full cone)분사노즐에 의해 약품이 섞인 혼화수를 방사형으로 90˚내외의 각도로 분사시키는 방법으로 지금까지 개발된 방법 중에서는 가장 효과적인 방법이나, 이 가압수 확산 교반방법 중에서 노즐부분의 앞 단계 즉 분사부에서 30cm보다 거리가 먼 거리의 지점에서 약품을 혼화수에 혼화시키게 되면, 약품주입지점에서부터 약 30cm를 지난 지점의 약품이 혼화된 압력수 관로에 스러지 케익이 생겨서 약품 주입관이 페색되므로 수처리를 종종 중단해야 하는 어려움이 있음에 따라 약품주입지점은 노즐의 프렌지부에서 주입해야만 하는 즉 분사지점으로부터 30cm이내에서 주입시켜야 하는 어려움이 있었다.

그러나 혼화용 압력수에 그 보다 높은 압력으로 약품을 주입해야 하는 문제와 노즐 속의 가압수 내에서 순간적으로 압력수에 균일하게 혼화되지 않는 문제도 있으며, 설령 가압수에 완전하게 혼화되었다고 하더라도 정상적으로 운전되고 있는 경우에는 유수의 중앙부분에는 과다하게 약품이 주입되어 혼화되고, 원수 관로의 중심에서 멀어질수록 상대적으로 약품주입량이 적게 되는 문제가 있다.

또 다른 방법으로 스러지 케익의 발생을 방지하고자 하는 방법으로서 깔때기형분사노즐의 분사부분에 약품 주입관을 함께 둠으로써 노즐에서 압력수가 분사될 때에 발생되는 저압을 이용하거나 또는 강제로 정수약품을 펌프로 주입하면서 분사시키면서 압력수를 운반자로 이용하는 경우도 있으나, 이는 약품 주입관의 출구단이 향하고 있는 가압수 분출부가 향하는 평면의 중앙부에 한하여 약품이 집중적으로 주입된다.

이를 해소하고자 노즐 분사부의 일정거리에 노즐을 향해서 약품의 반사판을 설치하는 경우가 있으나, 이렇게 한다고 문제가 완전히 해소되는 것은 아니었다.

한편 압력수를 운반체로 해서 약품을 균일하게 수송하고자 하였으나 약품의 분사방향의 작은 편차가 있으면 약품은 한쪽으로 편기되는 결점이 있었다. 즉 약품의 공간적인 균일한 확산에는 효과적이지 못하였다.

또한 약품 주입용의 미량 주입펌프는 맥류(pulse)를 이루는 경우가 있어서 약품의 시간적인 균일함도 이루지 못하는 경우가 있다.

가압수 확산방식으로서의 또 다른 방법으로서는 대유량의 원수관 주변에 걸쳐서 약품주입관을 원형으로 주변장에 따라 설치하고서, 이 원형의 관로에 적당한 간격으로 분사노즐을 배치해서 원수관로의 중심을 향해서 분사시키는 방법이 있다.

이는 정수약품의 혼화 효율은 양호하나 노즐이나 약품주입을 위한 가압수 관로에 스러지케익이 생겨서 가압 수관로와 노즐이 막히므로, 이 또한 시설의 운전을 중단해야 하는 사태도 발생하였다.

인라인 급속 교반기는 가동부가 없는 교반기로 알려져 있으며, 최근에는 6종류의 인라인 고정형 급속 교반기가 이용되고 있다. 인라인 고정형 급속 교반기는 적정하게 선정하고 이용하면 응집처리에 아주 큰 효과를 얻을 수 있다.

이 방식은 효과가 좋았으므로 처음에는 산업계에서 이용되었다. 인라인 고정형 급속 교반기의 특징은, 가동부가 없다는 것과 외부로부터의 동력이 필요하지 않다는 것 및 가압수 확산 교반에 비해 노즐이 막히는 문제가 적다는 것이 장점이다.

그러나 교반 강도와 교반 시간은 유량에 의해 제약된다는 것과 제작사에서 작성한 제품 성능 표에만 의존해야 한다는 것이 큰 단점이다.

실용상 정수처리에 만족할 범위는, 교반시간은 1～3초, 최대 손실수두는 600mm정도로 된다. 시설설계에서는 큰 부유물이 교반장치를 막지 않도록 장치의 상류부에 스크린을 설치해야 하며, 또 쓰레기나 녹을 쉽게 제거할 수 있도록 하기 위해서 내부의 저류판을 들어낼 수 있도록 해 두어야 한다는 등의 어려움이 있다.

1. 등록특허공보 10-1042893호(2011년 06월 14일) 2. 공개특허공보 특2003-0043084호(2003년 06월 02일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 깔때기형의 혼합부를 일체로 또는 분해 가능하게 구비하고 수직방향으로 세워지는 형태를 갖는 소정용적의 원통형 원수 공급부 중심선 상에 공기 유입관과 약품 공급관을 2중관 형태로 설치하되, 공기 유입관과 약품 공급관의 저단부가 혼합부의 토출 구멍 시작점(즉, 토출관의 상단부)보다 약간 높은 위치에 위치되도록 설치하고 상기 교축부의 저부에 위치되는 혼합부의 토출관은 외부에서 공기가 역유입되어 공기 유입관 및 약품 공급관의 하부에 형성되는 진공이 저하되지 않도록 하는 단면적과 길이를 갖도록 하여, 혼합부의 토출 구멍을 통해 원수가 배출될 때 발생되는 압력 및 유속에 의해 공기 유입관과 약품 공급관의 저단부에서 진공현상이 생성되어 약품 공급관을 통해 공급되고 있는 약품이 벤츄리 작용에 의해 원수에 자동으로 흡입/희석됨은 물론 공기 유입관을 통해 대기중의 공기가 급격히 흡입되면서 원수와 약품의 순간 혼화 효율을 대폭 증대할 수 있는 순간 혼화장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 소정용적을 갖는 원통형 원수 공급부의 저부 개구부와 혼합부 사이에 복 수개의 원수 분사노즐이 혼합부의 중심선을 향해 소정 각도로 경사지게 정해진 간격을 두고 설치된 격판을 설치하고, 상기 원수 공급부의 상면과 격판의 중앙부에는 공기 유입관을 수직방향으로 관통되게 설치하며, 상기 공기 유입관의 중앙에는 약품 공급관을 설치하되, 상기 공기 유입관과 약품 공급관의 단부는 상기한 수개의 원수 분사노즐에 의해 분사되는 원수의 분사 교차점의 상방부에 위치되도록 설치하고, 상기 혼합부는 호퍼 형상으로 형성하여 줌으로써, 원수를 복수의 원수 분사노즐들을 통해 분사시킬 때 원수의 분사압력 및 유속에 의해 격판과 혼합부 내 분사 원수 교차점 사이에서 진공현상이 생성되어 약품 공급관을 통해 공급되고 있는 약품이 벤츄리 작용에 의해 분사되고 있는 원수에 자동으로 흡입/희석됨과 동시에 공기 유입관을 통해 대기중의 공기가 급격히 흡입되면서 원수의 분사압력과 약품의 흡입압력이 더 커지게 되어 원수와 약품의 순간 혼화 효율을 대폭 증대시킬 수 있는 순간 혼화장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예는, 정수장이나 하수 처리장의 수처리 공정에서 불순물을 제거하기 위해 투입하는 응집제 및 각종 약품을 처리수인 원수에 분사 혼화하는 순간 혼화장치를 구성함에 있어서, 소정 용적을 갖고 일측에 원수 주입구가 구비된 원수 공급부와; 상기 원수 공급부 전체와 혼합부 일부를 수직방향으로 관통하게 설치되어 대기중의 공기가 혼합부 내로 유입되게 하는 공기 유입관과; 상기 공기 유입관의 중앙을 관통하게 설치되어 혼합부 내로 약품을 공급하는 약품 공급관과; 상기 원수 공급부의 저단에 일체로 또는 분해 조립 가능하게 설치되어 원수를 소정 압력으로 배출하며 약품 공급관을 통해 공급되는 약품이 대기중의 공기와 함께 원수 내에 고르게 혼합되게 하는 혼합부;로 구성하되,

상기 공기유입관의 저단부 외측과 혼합부의 토출관 사이의 교축부를 통해 배출되는 원수의 압력 및 유속에 의해 공기 유입관 및 약품 공급관의 하부에서 진공부가 형성되고 상기 진공부의 진공에 의해 공기와 약품이 유입되어 원수에 자동 혼화되도록 하고,

상기 교축부의 저부에 위치되는 혼합부의 토출관은 외부에서 공기가 역유입되어 공기 유입관 및 약품 공급관의 하부에 형성되는 진공이 저하되지 않도록 하는 단면적과 길이를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 혼합부의 토출관 단면적은 교축부 직전에서 공기 유입관과 혼합부 사이에서 형성하는 토출 단면적보다는 작고, 교축부의 최소 단면적 보다는 크며, 토출관의 길이는 교축부의 최소 단면적에 해당하는 관의 지름에 수배(적어도 3배) 이상인 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예는, 소정 용적을 갖고 일측에 원수 주입구가 구비된 원통형 원수 공급부와; 상기 원수 공급부의 저단 개구부와 혼합부 사이에 분해 조립 가능하게 설치되어 원수와 희석액이 섞이지 않도록 하는 격판과; 상기 격판에 정해진 간격을 두고 설치되되, 혼합부의 중심선을 향해 소정 각도로 경사지게 설치되어 원수 공급부 내로 유입된 원수를 혼합부 측으로 소정 압력을 갖고 고르게 분사시켜 주는 복 수개의 원수 분사노즐과; 상기 원수 공급부의 상면과 격판의 중앙부를 수직방향으로 관통하게 설치되어 대기중의 공기가 혼합부 내로 유입되게 하는 공기 유입관과; 상기 공기 유입관의 중앙에 설치되어 혼합부 내로 약품을 공급하는 약품 공급관과; 상기 격판의 저부에 설치되어 원수 분사노즐들을 통해 소정 압력으로 분사되는 원수에 약품 공급관을 통해 공급되는 약품이 대기중의 공기와 함께 혼합되도록 하는 혼합부;로 구성하여, 상기 원수 분사노즐을 통해 분사된 원수의 압력 및 유속에 의해 진공부가 형성되고 상기 진공부의 진공에 의해 혼합부내로 공기와 약품이 유입되어 혼화하되, 상기 혼합부의 토출관의 단면적은 혼합부로 공기가 역유입되지 않는 단면적 비를 갖도록 성형한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기한 두 실시 예에 있어서, 상기 약품 공급관의 끝단이 공기 유입관의 끝단보다 더 돌출되게 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 다른 실시 예에 있어서, 상기 공기 유입관과 약품 공급관의 단부는 상기한 복 수개의 원수 분사노즐을 통해 분사되는 원수의 분사압력 및 유속에 의해 진공부가 형성되는 원수의 분사 교차점 상방부와 격판의 저면 사이 중 어느 한 공간부에 위치되도록 하여 원수의 분사압력 및 유속에 의해 형성되는 진공부가 형성될 때 발생되는 벤츄리 작용에 의해 대기속 공기와 약품이 자동으로 흡입되어 고르게 순간 혼화되도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 상기한 두 실시 예에 있어서, 상기 공기 유입관은 상단부에 걸림형 플랜지를 구비하고 상기 원수 공급부의 상판에 형성된 플랜지 걸림홈에 상단 걸림형 플랜지가 끼워져 설치되는 공기 유도관과; 상면 중앙에는 약품 공급관 삽입공이 천공되고 주연부에는 공기 유입공이 천공되며 저단부에는 플랜지가 일체로 구비된 형상을 갖고 상기 원수 공급부의 상면에 수개의 볼트를 통해 착탈 가능하게 고정되어 대기속 공기가 공기 유도관 측으로 공급되게 하는 원통형 캡;으로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 두 실시 예에 있어서, 상기 약품 공급관은 수개의 공기 통과공을 구비하고 상기 공기 유입관의 원통형 캡 내면과 상기 약품 공급관의 외면 사이에 고정 설치되는 링형 고정구에 의해 공기 유입관의 중앙부에서 수직방향으로 고정 설치된 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 상기한 두 실시 예에 있어서, 상기 혼합부는 대기의 공기와 함께 공급되는 약품이 원수에 고르게 혼화될 수 있도록 하는 호퍼와; 상기 호퍼에서 혼화되어 내려오는 약품 희석액을 외부로 배출시켜 주는 토출관으로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 다른 실시 예에 있어서, 상기 격판의 상면에는 원수 분사노즐을 통해 분사되는 원수의 분사각도가 혼합부의 중심부를 향해 정해진 각도로 경사지도록 원수 분사노즐을 설치하기 위한 수개의 경사 고정부를 구비시킨 것을 특징으로 한다.

이때, 상기한 복수의 원수 분사노즐은 각각 45도나 60도 또는 90도 또는 120도 중 어느 한 각도를 갖도록 3개 이상 8개 이내로 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기한 두 실시 예에 있어서, 상기 링형 고정구에 천공되는 수개의 공기 통과공은 소정각도로 경사지게 천공시켜 상기 공기 유입관의 원통형 캡 내로 유입된 대기중의 공기가 수개의 공기 통과공을 통과할 때 와류를 일으키며 공기 유도관 내로 공급되도록 한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 순간 혼화장치에 의하면, 깔때기형의 혼합부를 일체로 또는 분해 가능하게 구비하고 수직방향으로 세워지는 형태를 갖는 소정용적의 원통형 원수 공급부 중심선 상에 공기 유입관과 약품 공급관을 2중관 형태로 설치하되, 공기 유입관과 약품 공급관의 저단부가 혼합부의 토출 구멍 시작점(즉, 토출관의 상단부)보다 약간 높은 위치에 위치되도록 설치하고, 상기 교축부의 저부에 위치되는 혼합부의 토출관은 외부에서 공기가 역유입되어 공기 유입관 및 약품 공급관의 하부에 형성되는 진공이 저하되지 않도록 하는 단면적과 길이를 갖도록 하여 줌으로써 혼합부의 토출 구멍을 통해 원수가 배출될 때 발생되는 압력 및 유속에 의해 공기 유입관과 약품 공급관의 저단부에서 진공현상이 생성되어 약품 공급관을 통해 공급되고 있는 약품이 벤츄리 작용에 의해 원수에 자동으로 흡입/희석됨은 물론 공기 유입관을 통해 대기중의 공기가 급격히 흡입되면서 원수와 약품의 순간 혼화 효율을 대폭 증대할 수 있는 것이다.

뿐만 아니라 본 발명의 다른 실시 예에 따른 순간 혼화장치에 의하면, 소정용적을 갖는 원통형 원수 공급부의 저부 개구부와 혼합부 사이에 복수 개의 원수 분사노즐이 혼합부의 중심선을 향해 소정 각도로 경사지게 정해진 간격을 두고 설치된 격판을 설치하고, 상기 원수 공급부의 상면과 격판의 중앙부에는 공기 유입관을 수직방향으로 관통되게 설치함은 물론 상기 공기 유입관의 중앙에는 약품 공급관을 설치하되, 상기 공기 유입관과 약품 공급관의 단부는 상기한 수개의 원수 분사노즐에 의해 분사되는 원수의 분사 교차점의 상방부에 위치되도록 설치하고, 상기 혼합부는 호퍼 형상으로 형성하여 줌으로써, 원수를 복수의 원수 분사노즐들을 통해 분사시킬 때 원수의 분사압력 및 유속에 의해 격판과 혼합부 내 분사 원수 교차점 사이에서 진공현상이 생성되어 약품 공급관을 통해 공급되고 있는 약품이 벤츄리 작용에 의해 분사되고 있는 원수에 자동으로 흡입/희석됨과 동시에 공기 유입관을 통해 대기중의 공기가 급격히 흡입되면서 원수의 분사압력과 약품의 흡입압력이 더 커지게 되므로 원수와 약품의 순간 혼화 효율을 대폭 증대시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예가 적용된 혼합부 일체형 순간 혼화장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예가 적용된 혼합부 일체형 순간 혼화장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예가 적용된 혼합부 일체형 순간 혼화장치의 정 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예가 적용된 혼합부 분리형 순간 혼화장치의 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예가 적용된 혼합부 분리형 순간 혼화장치의 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예가 적용된 혼합부 분리형 순간 혼화장치의 정 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 혼합부 분리형 순간 혼화장치의 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 혼합부 분리형 순간 혼화장치의 분해 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 혼합부 분리형 순간 혼화장치의 정 단면도.
도 10의 (a)(b)는 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 순간 혼화장치에 있어서 혼합부를 단순 관체 형상으로 형성한 것과 호퍼 형태로 형성한 상태에서 상호 시험한 결과를 보여주는 사진.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예가 적용된 혼합부 일체형 순간 혼화장치의 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예가 적용된 혼합부 일체형 순간 혼화장치의 분해 사시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예가 적용된 혼합부 일체형 순간 혼화장치의 정 단면도를 나타낸 것이다.

또, 도 4는 본 발명의 일 실시 예가 적용된 혼합부 분리형 순간 혼화장치의 사시도를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예가 적용된 혼합부 분리형 순간 혼화장치의 분해 사시도를 나타낸 것이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예가 적용된 혼합부 분리형 순간 혼화장치의 정 단면도를 나타낸 것이다.

또한, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 혼합부 분리형 순간 혼화장치의 사시도를 나타낸 것이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 혼합부 분리형 순간 혼화장치의 분해 사시도를 나타낸 것이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 혼합부 분리형 순간 혼화장치의 정 단면도를 나타낸 것이고, 도 10의 (a)(b)는 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 순간 혼화장치에 있어서 혼합부를 단순 관체 형상으로 형성한 것과 호퍼 형태로 형성한 상태에서 상호 시험한 결과를 보여주는 사진이다.

이에 따르면 본 발명의 일 실시 예에 따른 순간 순화장치는,

정수장이나 하수 처리장의 수처리 공정에서 불순물을 제거하기 위해 투입하는 응집제 및 각종 약품을 처리수인 원수에 분사 혼화하는 순간 혼화장치를 구성함에 있어서,

소정 용적을 갖고 일측에 원수 주입구(1a)가 구비된 원통형 원수 공급부(1)와;

상기 원수 공급부(1) 전체와 혼합부(6) 일부를 수직방향으로 관통하게 설치되어 대기중의 공기가 혼합부(6) 내로 유입되게 하는 공기 유입관(4)과;

상기 공기 유입관(4)의 중앙을 관통하게 설치되어 혼합부(6) 내로 약품을 공급하는 약품 공급관(5)와;

저면에 토출관(62)이 일체로 또는 분해 조립 가능하게 구비하고 외부 공기가 역유입되지 않도록 종단면에 깔때기 형상을 가진 상태에서 상기 원수 공급부(1)의 저단 개구부에 일체로 형성되거나 또는 분해 조립 가능하게 설치되어 상기 원수 공급부(1) 내로 유입된 원수를 소정 압력으로 배출하며 약품 공급관(5)을 통해 공급되는 약품이 대기중의 공기와 함께 원수내에 고르게 혼합되도록 하는 혼합부(6);로 구성하고,

상기 공기 유입관(4)의 저단부와 혼합부(6)의 토출관(62) 사이의 교축부를 통해 배출되는 원수의 압력 및 유속에 의해 원수의 분사 교차점(P)과 공기 유입관(4) 및 약품 공급관(5)의 저단부 사이에서 진공부가 형성되고, 상기 진공부의 진공에 의해 혼합부(6)내로 공기와 약품이 자동 유입되어 원수에 혼화되도록 하고,

상기 교축부의 저부에 위치되는 혼합부(6)의 토출관(62)은 외부에서 공기가 역유입되어 공기 유입관(4) 및 약품 공급관(5)의 하부에 형성되는 진공이 저하되지 않도록 하는 단면적과 길이를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 혼합부(6)의 토출관(62) 단면적(c)은 교축부 직전에서 공기 유입관(4)과 혼합부(6) 사이에서 형성하는 토출 단면적(a)보다는 작고, 교축부의 최소 단면적(b) 보다는 크며, 토출관(62)의 길이(l)는 교축부의 최소 단면적(b)에 해당하는 관의 지름에 수배(적어도 3배) 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 순간 순화장치는,

정수장이나 하수 처리장의 수처리 공정에서 불순물을 제거하기 위해 투입하는 응집제 및 각종 약품을 처리수인 원수에 분사 혼화하는 순간 혼화장치를 구성함에 있어서,

소정 용적을 갖고 일측에 원수 주입구(1a)가 구비된 원통형 원수 공급부(1)와;

상기 원수 공급부(1)의 저단 개구부와 혼합부(6) 사이에 분해 조립 가능하게 설치되어 원수와 희석액이 섞이지 않도록 하는 격판(2)과;

상기 격판(2)에 정해진 간격을 두고 설치됨은 물론 혼합부(6)의 중심선을 향해 소정 각도로 경사지게 설치되어 원수 공급부(1) 내로 유입된 원수를 혼합부(6) 측으로 소정 압력을 갖고 고르게 분사시켜 주는 복수의 원수 분사노즐(3)과;

상기 원수 공급부(1)의 상면과 격판(2)의 중앙부를 수직방향으로 관통하게 설치되어 대기중의 공기가 혼합부(6) 내로 유입되게 하는 공기 유입관(4)과;

상기 공기 유입관(4)의 중앙에 설치되어 혼합부(6) 내로 약품을 공급하는 약품 공급관(5)과;

상기 격판(2)의 저부에 설치되어 원수 분사노즐(3)들을 통해 소정 압력으로 분사되는 원수에 약품 공급관(5)을 통해 공급되는 약품이 대기중의 공기와 함께 혼합되도록 하는 혼합부(6);로 구성하고,

상기 원수 분사노즐(3)을 통해 분사된 원수의 압력 및 유속에 의해 진공부가 형성되고, 상기 진공부의 진공에 의해 혼합부(6)내로 공기와 약품이 유입되어 혼화되도록 하되,

상기 혼합부(6)의 토출관(62)은 외부에서 공기가 역유입되어 공기 유입관(4) 및 약품 공급관(5)의 하부에 형성되는 진공이 저하되지 않도록 하는 단면적과 길이를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기한 두 실시 예에 있어서, 상기 약품 공급관(5)의 끝단이 공기 유입관(4)의 끝단보다 더 돌출되게 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 다른 실시 예에 있어서, 상기 공기 유입관(4)과 약품 공급관(5)의 단부는 상기한 수개의 원수 분사노즐(3)을 통해 분사되는 원수의 분사압력 및 유속에 의해 진공부가 형성되는 원수의 분사 교차점(P) 상방부와 격판(2)의 저면 사이 중 어느 한 공간부에 위치되도록 하여 원수의 분사압력 및 유속에 의해 형성되는 진공부가 형성될 때 발생되는 베르누이 정리에 의한 벤츄리 작용에 의해 대기속 공기와 약품이 자동으로 흡입되어 고르게 순간 혼화되도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 상기한 두 실시 예에 있어서, 상기 공기 유입관(4)은 상단부에 걸림형 플랜지(41a)를 구비하고 상기 원수 공급부(1)의 상판에 형성된 플랜지 걸림홈(1b)에 상단 걸림형 플랜지(41a)가 끼워져 걸려게 설치되는 공기 유도관(41)과;

상면 중앙에는 약품 공급관 삽입공(42a)이 천공되고 주연부에는 공기 유입공(42b)이 천공되며 저단부에는 플랜지(42c)가 일체로 구비된 형상을 갖고 상기 원수 공급부(1)의 상면에 수개의 볼트(10)를 통해 착탈 가능하게 고정되어 대기속 공기가 상기 공기 유도관(41)을 통해 혼합부(6) 측으로 공급되게 하는 원통형 캡(42);으로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 두 실시 예에 있어서, 상기 약품 공급관(5)은 수개의 공기 통과공(7a)을 구비하고 상기 공기 유입관(4)의 원통형 캡(42) 내면과 상기 약품 공급관(5)의 외면 사이에 고정 설치되는 링형 고정구(7)에 의해 공기 유입관(4)의 중앙부에서 수직방향으로 고정 설치된 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 상기한 두 실시 예 중 원수 곱급부(1)의 저면에서 분리형으로 설치되는 상기 혼합부(6)는 대기의 공기와 함께 공급되는 약품이 경사지게 분사되는 원수에 고르게 혼화될 수 있도록 하는 호퍼(61)와;

상기 호퍼(61)에서 혼화되어 내려오는 약품 희석액을 외부로 배출시켜 주는 토출관(62)으로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 다른 실시 예에 있어서, 상기 격판(2)의 상면에는 원수 분사노즐(3)을 통해 분사되는 원수의 분사각도가 혼합부(6)의 중심부를 향해 정해진 각도로 경사지도록 원수 분사노즐(3)을 설치하기 위한 수개의 경사 고정부(2a)를 구비시킨 것을 특징으로 한다.

이때, 상기한 복수의 원수 분사노즐(3)은 각각 45도나 60도 또는 90도 또는 120도 중 어느 한 각도를 갖도록 3개 이상 8개 이내로 설치한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기한 두 실시 예에 있어서, 상기 공기 유입관(4)의 공기 유도관(41) 상부의 걸림형 플랜지(41a) 상면과 원통형 캡(42)의 플랜지(42c) 저면 사이의 실링을 위해 O링(11)을 더 설치한 형태를 갖는다.

또한, 상기한 다른 실시 예에 있어서, 상기 격판(2)의 상,하면 주연부에 원수 공급부(1)의 플랜지(1c) 저면과 혼합부(6)의 플랜지(63) 상면 사이를 실링을 위한 O링(11)을 설치하기 위해 O링 삽입홈(2b)(2c)를 각각 더 형성하며, 상기 공기 유입관(4)의 공기 유도관(41)의 외면에는 격판(2)의 중앙에 천공된 관 삽입공(2d) 내면 사이의 접촉부에 대한 실링을 위한 O링(11)을 설치하기 위해 O링 삽입홈(41b)을 더 형성한 형태를 갖는다.

또, 상기한 두 실시 예에 있어서, 상기 링형 고정구(7)에 천공되는 수개의 공기 통과공(7a)은 소정각도로 경사지게 천공시켜 상기 공기 유입관(4)의 원통형 캡(42) 내로 유입된 대기중의 공기가 수개의 공기 통과공(7a)을 통과할 때 와류를 일으키며 공기 유도관(41) 내로 공급되도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명 순간 혼화장치에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예는 도 1 내지 도 6과 같이, 원수 공급부(1)와 공기 유입관(4), 약품 공급관(5) 및 혼합부(6)를 포함하는 것을 주요기술 구성요소로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예는 도 7 내지 도 9와 같이, 원수 공급부(1)와 격판(2), 복수의 원수 분사노즐(3), 공기 유입관(4), 약품 공급관(5) 및 혼합부(6)를 포함하는 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 상기 원수 공급부(1)는 두 실시 예 모두 처리하고자 하는 원수가 충분히 공급될 수 있도록 소정 용적을 갖는 원통체 형상을 가짐은 물론 일측에는 원수 주입구(1a)가 구비되고, 상면에는 공기 유입관(4)의 공기 유도관 삽입공(1d) 및 플랜지 걸림홈(1b)이 구비되며, 또한 혼합부(6)가 상기 원수 공급부(1)의 저면에 분해 조립 가능하게 설치되는 경우(도 4 내지 도 9 참조)는 상기 원수 공급부(1) 자체가 저면이 개구된 원통체 형상을 가짐은 물론 그 저면에 혼합부(6)를 분해 조립 가능하게 설치하기 위한 원판형 플랜지(1c)가 더 구비된 형태를 갖고 있다.

상기한 두 실시 예 중 일 실시 예에서 사용된 혼합부(6)는 저면에 토출관(62)이 일체로 또는 분해 조립 가능하게 구비되고 외부 공기가 토출관(62)을 통해 역유입되지 않도록 단순한 관체로 성형하지 않고 종단면에 깔때기 형상을 가진 상태에서 상기 원수 공급부(1)의 저단 개구부에 도 1 내지 도 3과 같이 일체로 형성되거나, 또는 도 4 내지 도 6과 같이 분해 조립 가능하게 설치되어 상기 원수 공급부(1) 내로 유입된 원수를 소정 압력으로 토출관(62)을 통해 배출하며 약품 공급관(5)을 통해 공급되는 약품이 공기 유입관(4)을 통해 유입되는 대기중의 공기와 함께 원수내에 고르게 혼합되도록 한다.

뿐만 아니라, 상기 일 실시 예에서 적용된 상기 혼합부(6)의 토출관(62) 단면적(c)은, 혼합부(6) 내의 저부에서 형성되는 교축부(즉, 공기 유입관(4)의 저단부와 혼합부(6)의 내측 테이퍼 면이 사이에 형성된 틈새) 직전에서 공기 유입관(4)과 혼합부(6) 사이에서 형성하는 토출 단면적(a)보다는 작게 형성하고, 교축부의 최소 단면적(b) 보다는 크게 형성하돠, 그 길이(l)는 교축부의 최소 단면적(b)에 해당하는 관의 지름에 수배(예를 들어 적어도 3배) 이상으로 설정하여, 외부의 공기가 토출관(62)을 통해 진공 형성부로 역유입되는 것을 방지하였다.

따라서 공기 유입관(4)의 저단부와 혼합부(6) 내면 중 저부 사이에서 좁은 통로의 교축부가 생성됨은 물론 혼합부(6)의 토출관(62)를 통해 원수가 빠른 유속으로 배출될 때, 토출관(62) 내부에 형성되는 원수의 교차점(P)과 공기 유입관(4) 및 약품 공급관(5)의 저단부 사이 공간에서 정확히 진공부가 형성되어 많은 량의 대기중 공기와 약품 공급관(5) 내의 약품이 혼합부(6) 내로 자동 흡입되어 토출관(62)을 통해 배출되는 원수 내로 고르게 자동 혼화될 뿐만 아니라, 혼합부(6)의 토출관(61)을 통해 외부 공기가 역유입되지 않게 된다.

이때, 상기한 혼합부(6) 중 상기 원수 공급부(1)의 저단 개구부에 분해 조립 가능하게 설치한 혼합부(6)는 도 4 내지 도 6과 같이 호퍼(61)와 토출관(62) 및 플랜지(63)로 성형하였다.

상기한 구성요소 중 호퍼(61)는 원수 공급부(1) 내의 원수가 경사면을 따라 빠른 유속으로 하강하며 토출관(62) 측으로 유입되도록 하여 원수의 교차점(P)이 토출관(62) 내에서 형성되며 원수의 교차점(P)과 공기 유입관(4) 및 약품 공급관(5)의 저단부 사이에서 진공부가 형성되게 하여 진공부를 통해 대기중의 공기와 함께 자동 유입되는 약품이 원수에 고르게 혼화될 수 있도록 하는 기능을 수행하고, 상기 토출관(62)은 호퍼(61)에서 혼화되어 내려오는 약품 희석액이 자체 내를 꽉 찬 형태에서 외부로 배출되도록 한다.

한편, 상기 토출관(62)은 전술한 바와 같이 양 실시 예에서 기본적으로 외부에서 공기가 역유입되어 공기 유입관(4) 및 약품 공급관(5)의 하부에 형성되는 진공이 저하되지 않도록 하는 단면적과 길이를 갖도록 하되, 이와 같은 토출관(62)은 호퍼(61)의 저면에 일체로 연장 성형시킬 수도 있고, 또 필요에 따라서는 별도로 성형하여 호퍼(61)의 저면에 용접을 통해 고정 설치하거나 또는 파이프 대 파이프를 나사 결합하는 형태로 착탈 가능하게 결합할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에서 상기 공기 유입관(4)은 원수 공급부(1) 전체와 혼합부(6) 일부를 수직방향으로 관통하게 설치하여, 전술한 바와 같이 원수 공급부(1) 내에 원수가 소정 압력과 속도로 혼합부(6)의 토출관(62)을 통해 배출되므로 인해 상기 공기 유입관(4)의 저단부 측에서 진공이 형성될 때 대기중의 공기가 혼합부(6) 내로 자동 유입되게 하는 기능을 수행하게 된다.

또, 상기 약품 공급관(5)은 공기 유입관(4)의 중앙을 관통하는 형태로 설치되어 전술한 바와 같이 원수가 소정 압력과 속도를 갖고 혼합부(6)의 토출관(62)을 통해 배출되므로 인해 상기한 공기 유입관(4)의 저단부를 포함하여 약품 공급관(5)의 저단부 측에서 진공이 형성될 때 대기중의 공기와 함께 약품 자체가 벤츄리 효과에 의해 혼합부(6) 내로 자동 흡입 및 공급되어 배출되는 원수 내로 고르게 분산되게 하는 기능을 수행하게 된다.

이때, 상기 공기 유입관(4)과 약품 공급관(5)의 저단부는 상기한 혼합부(6) 내에서 토출관(62)의 상단부보다 약간 높은 위치 즉, 토출관(62)을 통해 소정압력 및 유속을 갖고 배출되므로 인해 형성되는 진공부 내 공간 중 어느 한 공간부에 위치되도록 설치하여 줌으로써 토출관(62) 내에 형성되는 원수의 분사 교차점(P) 상방부와 공기 유입관(4) 및 약품 공급관(5)의 저단부 사이의 공간부에서 압력이 크게 저하(즉, 진공생태가 형성)되므로 베르누이 정리에 의한 벤츄리 작용이 크게 발생되어 공기 유입관(4)을 통해 유입되는 공기량이 매우 많게 되므로 대기속 공기와 약품이 자동으로 원활히 흡입된 다음 분사되는 원수에 고르게 순간 혼화된다.

뿐만 아니라, 상기 약품 공급관(5)의 끝단이 공기 유입관(4)의 끝단보다 더 돌출되게 설치하여 줌으로써 토출관(62) 내에 형성되는 원수의 분사 교차점(P) 상방부와 공기 유입관(4) 및 약품 공급관(5)의 저단부 사이에서 진공이 형성되어 강하게 유입되는 공기속에 약품이 원활히 흡입된 다음 배출 또는 분사되는 원수속에 약품이 고르게 순간 혼화될 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 두 실시 예에서는 상기 공기 유입관(4)을 하나의 관체로 성형하지 않고 공기 유도관(41)과 원통형 캡(42)으로 구분하여 설치하였다.

이때 상기 공기 유도관(41)은 상단부에 구비시킨 걸림형 플랜지(41a)가 상기 원수 공급부(1)의 상판에 형성시킨 플랜지 걸림홈(1b)에 걸려진 형태로 설치된다.

또, 상기 원통형 캡(42)은 상면 중앙에 약품 공급관 삽입공(42a)이 천공되고 주연부에는 공기 유입공(42b)이 천공되며 저단부에는 플랜지(42c)가 일체로 구비된 형상을 갖고 상기 원수 공급부(1)의 상면에 수개의 볼트(10)를 통해 착탈 가능하게 고정된 상태에서 대기속 공기가 상기 공기 유도관(41)을 통해 혼합부(6) 측으로 공급되게 한다.

또한, 상기 공기 유입관(4)의 중심부를 관통하도록 설치되는 상기 약품 공급관(5)은 수개의 공기 통과공(7a)을 구비하고 상기 공기 유입관(4)의 원통형 캡(42) 내면과 상기 약품 공급관(5)의 외면 사이에 고정 설치되는 링형 고정구(7)에 의해 공기 유입관(4)의 중앙부에서 수직방향으로 고정 설치된 상태를 유지하도록 함으로써 약품 공급관(5)의 외주면과 공기 유도관(41)의 내주면 사이가 동일한 간격을 유지함은 물론 공기 유입관(4)의 원통형 캡(42) 내로 유입된 대기중의 공기가 링형 고정구(7)에 천공된 수개의 공기 통과공(7a)을 통해 공기 유도관(41) 내로 원활히 공급시킬 수 있다.

이때, 상기 링형 고정구(7)에 천공되는 수개의 공기 통과공(7a)을 수직방향으로 천공시키지 않고 비록 도시는 생략하였으나 소정각도로 경사지게 천공시켜 주게 되면, 상기 공기 유입관(4)의 원통형 캡(42) 내로 유입된 대기중의 공기가 링형 고정구(7)에서 경사지게 천공된 수개의 공기 통과공(7a)을 통해 공기 유도관(41) 내로 공급될 때 수개의 공기 통과공(7a)을 수직방향으로 천공한 경우와 달리 와류를 일으키며 공기 유도관(41) 내로 공급된다.

따라서, 상기 혼합부(6) 내에서 토출관(62)을 통해 소정 압력으로 배출하는 원수에, 약품 공급관(5)을 통해 공급되는 약품과 공기 유입관(4)을 통해 유입되는 대기중의 공기가 혼합될 때 공기의 와류에 의해 혼합효율이 더욱 증대되게 된다.

한편, 도 7 내지 도 9로 도시한 본 발명의 다른 실시 예에서 사용된 상기 격판(2)은 비교적 두꺼운 원판 형상으로 성형됨은 물론 그의 상면에는 원수 분사노즐(3)을 통해 분사되는 원수의 분사각도가 혼합부(6)의 중심부를 향해 정해진 각도로 경사지도록 원수 분사노즐(3)을 설치하기 위한 수개의 경사 고정부(2a)를 일체로 구비하고 중심점에는 원수 공급노즐(3)이 삽입 설치되는 관 삽입공(2d)이 천공된 형태를 갖고, 상기 원수 공급부(1)의 저면과 혼합부(6)의 상면 사이에 분해 조립 가능하게 고정 설치된 상태에서 수개의 원수 분사노즐(3)과 공기 유입관(4)의공기 유도관(41)을 고정 및 지지해 주는 역할을 수행함과 동시에 원수 공급부(1) 내로 유입된 원수가 혼합부(6) 내의 희석액과 섞이지 않고 수개의 원수 분사노즐(3)을 통해서만 혼합부(6)로 분사되도록 한다.

또한, 상기한 수개의 원수 분사노즐(3)은 전술한 격판(2)에 형성되어 있는 수개의 경사 고정부(2a)에 각각 정해진 각도를 두고 설치된 상태에서, 원수 공급부(1) 내로 유입된 원수가 혼합부(6) 내로 정해진 분사속도 및 유속을 갖고 고르게 분사되도록 하는 함은 물론 원수의 분사압력에 의해 공기 유입관(4)과 약품 공급관(5)의 저면부에 진공이 형성되며 베르누이 정의에 의한 벤츄리 효과에 의해 약품과 대기중의 공기가 분사되는 원수 내로 자동 흡입되게 하는 기능을 수행하게 된다.

이때, 상기한 수개의 원수 분사노즐(3)의 설치 각도 및 설치 개수는 본 발명이 적용된 순간 혼화장치의 전체 크기 등에 따라 결정되는데, 본 발명에서는 각각 45도와 60도, 90도 및 120도 중 어느 한 각도를 갖도록 3개 이상 8개 이내(즉, 45도 각도로 설치할 시에는 8개, 60도 시에는 6개, 90도 시에는 4개, 120도 시에는 3개)에서 선택적으로 설치할 수 있도록 한다(도면 상에서는 각각 120도의 간격을 두고 3개를 설치한 것을 예시함).

한편, 본 발명의 다른 실시 예에서 사용된 상기 공기 유입관(4)은 원수 공급부(1)의 상면과 격판(2)의 중앙부를 수직방향으로 관통하게 설치하여 전술한 바와 같이 격판(2)에 설치한 수개의 원수 분사노즐(3)을 통해 원수가 소정 압력과 속도로 혼합부(6)에 분사되므로 인해 상기 공기 유입관(4)의 저단부 측에서 진공이 형성될 때 대기중의 공기가 혼합부(6) 내로 자동 유입되게 하는 기능을 수행하게 된다.

또, 상기 약품 공급관(5)은 공기 유입관(4)의 중앙을 관통하는 형태로 설치되어 전술한 바와 같이 격판(2)에 설치한 수개의 원수 분사노즐(3)을 통해 원수가 소정 압력과 속도로 혼합부(6)에 분사되므로 인해 상기한 공기 유입관(4)의 저단부를 포함하여 약품 공급관(5)의 저단부 측에서 진공이 형성될 때 대기중의 공기와 함께 약품 자체가 벤츄리 효과에 의해 혼합부(6) 내로 자동 흡입 및 공급되게 하는 기능을 수행하게 된다.

이때, 상기 공기 유입관(4)과 약품 공급관(5)의 단부는 상기한 수개의 원수 분사노즐(3)을 통해 분사되는 원수의 분사압력 및 유속에 의해 진공부가 형성되는 원수의 분사 교차점(P) 상방부와 격판(2)의 저면 사이 중 어느 한 공간부에 위치되도록 설치하여 줌으로써 복수의 원수 분사노즐(3)에서 분사되는 원수의 분사압력 및 유속에 의해 원수의 분사 교차점(P) 상방부와 격판(2)의 저면 사이에서 압력이 크게 저하(즉, 진공생태가 형성)되므로 베르누이 정리에 의한 벤츄리 작용이 크게 발생되어 공기 유입관(4)을 통해 유입되는 공기량이 매우 많게 되므로 대기속 공기와 약품이 자동으로 원활히 흡입된 다음 분사되는 원수에 고르게 순간 혼화된다.

즉, 상기 공기 유입관(4)과 약품 공급관(5)의 단부를 원수의 분사 교차점(P) 하방까지 연장 설치할 경우 복수의 원수 분사노즐(3)을 통해 분사되는 원수의 분사압력 및 유속에 의해 격판(2)의 저면과 원수의 분사 교차점(P) 사이에 형성되는 진공압력이 공기 유입관(4)과 약품 공급관(5)의 저단부에는 전혀 또는 매우 미약하게 작용하여 대기중의 공기 및 약품 공급관(5) 내의 약품이 분사되는 원수 속으로 자동 흡입되지 않게 되므로 본 발명에서는 상기 공기 유입관(4)과 약품 공급관(5)의 단부가 원수의 분사 교차점(P) 상방부와 격판(2)의 저면 사이의 공간부 중 어느 한 공간부에 위치되도록 설치하여 줌으로써 복수의 원수 분사노즐(3)에서 분사되는 원수의 분사압력 및 유속에 의해 공기 유입관(4)을 통해 유입되는 대기중 공기와 약품 공급관(5)을 통해 공급되는 약품이 원활히 흡입되어 원수에 고르게 순간 혼화되는 것이다.

이하, 상기 공기 유입관(4)과 링형 고정구(7)에 대한 구체적인 형상과 구성 및 설치 형태 등은 본 발명의 일 실시 예에서 상세히 설명하였으므로 중복 설명을 피하기 위해 생략한다.

다만, 본 발명의 두 실시 예에 있어서 상기 공기 유입관(4)의 공기 유도관(41) 상부의 걸림형 플랜지(41a) 상면과 원통형 캡(42)의 플랜지(42) 저면 사이에 O링(11)을 더 설치하여 주고, 또 본 발명의 다른 실시 예에서 사용된 상기 격판(2)의 상,하면 주연부에 O링 삽입홈(2b)(2c)를 각각 더 형성하고 이에 O링(11)을 각각 설치하여 줌은 물론 상기 격판(2)에 중앙에 천공된 관 삽입공(2d) 내면과 접촉되는 상기 공기 유입관(4)의 공기 유도관(41) 외면에 O링 삽입홈(41b)을 더 형성하여 O링(11)을 설치하여 줌으로써 이들 결합부 사이에서 발생될 수 있는 교축부를 통한 원수 등의 누출을 완벽히 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에서 사용된 상기 혼합부(6)는 일 실시 예와 달리 상기 격판(2)의 저부에 설치되어 원수 분사노즐(3)들을 통해 소정 압력으로 분사되는 원수에, 약품 공급관(5)을 통해 공급되는 약품과 공기 유입관(4)을 통해 유입되는 대기중의 공기가 원활히 혼합되도록 하는 기능을 수행하게 된다.

본 발명의 다른 실시 예에서도 상기 혼합부(6)를 단순한 관체로 성형하지 않고 호퍼(61)와 토출관(62) 및 플랜지(63)로 성형하였는데, 상기 호퍼(61)는 대기중의 공기와 함께 공급되는 약품이 경사지게 분사되는 원수에 고르게 혼화될 수 있도록 하는 기능을 수행하고, 상기 토출관(62)은 호퍼(61)에서 혼화되어 내려오는 약품 희석액이 자체 내를 꽉 찬 형태에서 외부로 배출되도록 하여 복 수개의 원수 분사노즐(3)을 통해 강하게 분사되는 원수의 교차점(P)과 격판(2)의 저면 사이에서 정확히 진공부가 형성되어 많은 량의 대기중 공기와 약품 공급관(5) 내의 약품이 분사되는 원수 내로 자동 흡입될 수 있도록 한다.

즉, 상기 혼합부(6)를 단순한 관체 형상으로 성형하여 실험한 결과, 희석액이 배출되는 구멍이 호퍼(61)의 저부에 일체로 성형한 토출관(62)의 구멍보다 그만큼 크게 되므로 외부 공기의 일부가 배출관(62)을 통해 혼합부(6) 내로 역유입되어 복수의 원수 분사노즐(3)을 통해 분사되는 원수의 교차점(P)과 격판(2)의 저면 사이의 공간부에 진공이 정확히 걸리지 않게 되므로 공기 유입관(4)을 통해 진공부 측으로 유입되는 대기중 공기와 약품 공급관(5)을 통해 공급되는 약품의 흡입량이 적게 되어 도 10의 (a)에 제시한 사진과 같이 혼합부(6)를 통해 배출되는 희석액이 작음을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 상기 혼합부(6)의 호퍼(61) 저부에 비교적 지름이 작은 토출관(62)을 일체로 성형 또는 분해 조립 가능하게 설치하여 상기 격판(2)의 저부에 고정 설치한 다음 실험한 결과, 도 10의 (b)에 제시된 사진과 같이 복 수개의 원수 분사노즐(3)을 통해 분사되는 원수의 교차점(P)이 호퍼(61)와 토출관(62)의 경계선 부분에서 형성되고, 또 혼합부(6) 내로 유입되며 혼화된 원수와 약품 및 대기중 공기가 토출관(62)의 내부를 꽉 찬 형태로 배출되므로 원수의 교차점(P)과 격판(2)의 저면 사이에서 진공부가 정확히 형성되어 많은 량의 대기중 공기와 약품 공급관(5) 내의 약품이 분사되는 원수 내로 자동 흡입되어 혼화 효율이 대폭 향상(실험 결과 관체 형상을 갖는 것에 비해 20-30% 정도 혼화 효율이 향상됨)되었음을 알 수 있었다.

즉, 격판(2)에 설치된 상기한 원수 분사노즐(3)들을 통해 깔때기형 혼합부(6) 내로 원수가 강하게 분사될 때 원수의 분사압력 및 유속에 의해 공기 유입관(4) 및 약품 공급관(5)의 저단부 주변 압력이 크게 저하(즉, 진공생태가 형성)되므로 베르누이 정리에 따른 벤츄리 효과가 발생하게 되어 공기 유입관(4)을 통해 유입되는 공기와 상기 약품 공급관(5) 내부의 약품이 원수 분사노즐(3)들을 통해 분사되고 있는 원수에 자동으로 흡입되며 혼합되게 된다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

1 : 원수 공급부
1a : 원수 주입구 1b : 플랜지 걸림홈
1c : 플랜지 1d : 공기 유도관 삽입공
2 : 격판 2a : 경사 고정부
2b, 2c : O링 삽입홈 2d : 관 삽입공
3 : 원수 분사노즐
4 : 공기 유입관
41 : 공기 유도관 41a : 걸림형 플랜지
41b : O링 삽입홈
42 : 원통형 캡 42a : 약품 공급관 삽입공
42b : 공기 유입공 42c : 플랜지
5 : 약품 공급관
6 : 혼합부 61 : 호퍼
62 : 토출관 62a : 희석액 배출공
63 : 플랜지
7 : 링형 고정구 7a : 공기 통과공
10 : 볼트
11 : O링

Claims (7)

1. 수처리 공정에서 불순물을 제거하기 위해 각종 약품을 분사 혼화하는 순간 혼화장치를 구성함에 있어서,
   소정 용적을 갖고 일측에 원수 주입구가 구비된 원수 공급부와;
   상기 원수 공급부 전체와 혼합부 일부를 관통하게 설치되어 대기중의 공기가 혼합부 내로 유입되게 하는 공기 유입관과;
   상기 공기 유입관의 중앙을 관통하게 설치되어 혼합부 내로 약품을 공급하는 약품 공급관과;
   상기 원수 공급부의 저단에 일체로 또는 분해 조립 가능하게 설치되어 원수를 소정 압력으로 배출하며 약품 공급관을 통해 공급되는 약품이 원수 내에 고르게 혼합되게 하는 혼합부;로 구성하되,
   상기 공기유입관의 저단부 외측과 혼합부의 토출관 사이의 교축부를 통해 배출되는 원수의 압력 및 유속에 의해 공기 유입관 및 약품 공급관의 하부에서 진공부가 형성되고 상기 진공부의 진공에 의해 한 방향으로 공기가 유입되도록 하고,
   상기 교축부의 저부에 위치되는 혼합부의 토출관은 외부에서 공기가 역유입되지 않는 단면적과 길이를 갖도록 하되,
   상기 혼합부의 토출관 단면적은 교축부 직전에서 공기 유입관과 혼합부 사이에서 형성하는 토출 단면적보다는 작고, 교축부의 최소 단면적 보다는 크며, 토출관의 길이는 교축부의 최소 단면적에 해당하는 관의 지름에 3배 이상인 것을 특징으로 하는 순간 혼화장치.
   
2. 수처리 공정에서 불순물을 제거하기 위해 각종 약품을 분사 혼화하는 순간 혼화장치를 구성함에 있어서,
   소정 용적을 갖고 일측에 원수 주입구가 구비된 원수 공급부와;
   상기 원수 공급부의 저단 개구부와 혼합부 사이에 분해 조립 가능하게 설치되어 원수와 희석액이 섞이지 않도록 하는 격판과;
   상기 격판에 설치되어 원수 공급부 내로 유입된 원수를 혼합부 측으로 소정 압력을 갖고 고르게 분사시켜 주는 원수 분사노즐과;
   상기 원수 공급부의 상면과 격판의 중앙부를 수직방향으로 관통하게 설치되어 대기중의 공기가 혼합부 내로 유입되게 하는 공기 유입관과;
   상기 공기 유입관의 중앙에 설치되어 혼합부 내로 약품을 공급하는 약품 공급관과;
   상기 격판의 저부에 설치되어 원수 분사노즐들을 통해 소정압력으로 분사되는 원수에 약품 공급관을 통해 공급되는 약품이 혼합되도록 하는 혼합부;로 구성하여,
   상기 원수 분사노즐에 의해 소정 압력과 유속으로 원수가 분사되면 원수의 분사 교차점 상방부에 진공부가 형성되고, 혼합부의 토출관은 희석수에 의해 막혀 공기가 역 유입되지 않고 대기중의 공기가 공기 유입관으로만 유입되어 약품이 순간 고르게 혼화하되,
   상기 혼합부의 토출관은 외부에서 공기가 역유입되지 않는 단면적과 길이를 갖도록 하되,
   상기 혼합부의 토출관 단면적은 교축부 직전에서 공기 유입관과 혼합부 사이에서 형성하는 토출 단면적보다는 작고, 교축부의 최소 단면적 보다는 크며, 토출관의 길이는 교축부의 최소 단면적에 해당하는 관의 지름에 3배 이상인 것을 특징으로 하는 순간 혼화장치.
   
3. 삭제
4. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 약품 공급관의 끝단이 공기 유입관의 끝단보다 더 돌출되게 설치한 것을 특징으로 하는 순간 혼화장치
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 원수 분사노즐은 격판에 복 수개를 설치하되,
   상기 격판에 정해진 간격을 두고 혼합부의 중심선을 향해 소정 각도로 경사지게 설치한 것을 특징으로 하는 순간 혼화장치.
   
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 공기 유입관과 약품 공급관의 단부는 상기한 원수 분사노즐을 통해 분사되는 원수의 분사압력 및 유속에 의해 진공부가 형성되는 원수의 분사 교차점 상방부와 격판의 저면 사이 중 어느 한 공간부에 위치되도록 한 것을 특징으로 하는 순간 혼화장치.
   
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 격판의 상면에는 원수 분사노즐을 통해 분사되는 원수의 분사각도가 혼합부의 중심부를 향해 정해진 각도로 경사지도록 원수 분사노즐을 설치하기 위한 수개의 경사 고정부를 구비시킨 것을 특징으로 하는 순간 혼화장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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