KR101374268B1 - 냉각시스템용 순환수 수질관리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수조와, 수조에 연결되는 공급라인 사이에 정수장치를 설치하여, 순환수의 수질을 효과적으로 관리하여 종래의 문제점을 해소할 수 있으며, 특히 순환수의 유량 감소를 줄여 에너지 소모를 최소화할 수 있는 냉각시스템용 순환수 수질관리장치에 관한 것이다.

Description

냉각시스템용 순환수 수질관리장치{Apparatus controlling water quality for Cooling system}
본 발명은 냉각시스템용 순환수 수질관리장치에 관한 것으로, 더 상세히는 냉각시스템을 개선하여 순환수의 수질을 효과적으로 관리하여 스케일에 의한 생산설비의 중단 및 유량의 감소를 줄일 수 있는 냉각시스템용 순환수 수질관리장치에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 냉각시스템은 수조(1)와, 상기 수조(1)에 연결되어 용수를 순환시키는 공급라인(2) 및 회수라인(5)과, 상기 공급라인(2)에 설치되며 용수를 강제로 압송하는 메인펌프(3) 및 용수 냉각부(4)와, 상기 회수라인(5)에 설치되는 쿨링타워(6)로 이루어진다.
이와 같이, 종래의 냉각시스템은 공급라인과 회수라인, 용수 냉각부를 통과하면서 일정량의 순환수가 증발하게 된다. 이렇게 순환수 중 물은 증발되고, 순환수에 함유된 이물질(먼지, 녹 등)이나 스케일성분{칼슘이온(Ca2+) 또는 마그네슘이온(Mg2+)}은 그대로 순환수에 함유된 상태로 순환되어 총경도의 증가되고, 수질오염의 요인이 되었다. 그리고 사용중에 순환수가 증발된 만큼의 용수가 보급수계통을 통해 상기 수조측으로 공급되는데, 이 역시 사용중에 순환수의 물만 증발되어져 점차적으로 상기 수조내의 순환수가 농축된 상태로 순환됨에 따라, 배관의 부식이나 스케일성분에 의해 용수의 수질 저하 및 배관의 막힘 현상이 발생되며, 특히 순환수가 통과하는 용수 냉각부(사출기, 금형, 칠러, 보일러, 열교환기) 등의 고장을 유발하여 제품의 생산을 중단하는 사태가 초래되는 문제점이 있었다.
그리고 용수 냉각부의 불균일 냉각에 의한 품질저하, 스케일 성분에 의한 관경 감소에 의한 유량 감소 및 열량감소가 이루어지는 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해소하기 위해 본 발명은 수조와, 수조에 연결되는 공급라인 사이에 정수장치를 설치하여, 순환수의 수질을 효과적으로 관리하여 종래의 문제점을 해소할 수 있으며, 특히 품질 최적화, 에너지 절감으로 생산성을 향상시킬 수 있는 냉각시스템용 순환수 수질관리장치를 제공한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 냉각시스템용 순환수 수질관리장치는 수조와, 상기 수조에 연결되어 순환수를 순환시키는 공급라인 및 회수라인과, 상기 공급라인에 설치되며 용수를 강제로 압송하는 메인펌프 및 용수 냉각부와, 상기 회수라인에 설치되는 쿨링타워로 이루어진 용수 냉각시스템에 있어서, 상기 메인펌프의 전방측 공급라인과 수조 사이에 설치되어 상기 공급라인측으로 공급되는 순환수의 일부를 상기 주조측으로 순환시키는 연결관과; 상기 연결관에 설치되며, 순환수에 함유된 이물질을 필터링함과 동시에 스케일성분을 포집하는 정수장치로 구성된다.
그리고, 본 발명의 냉각시스템용 순환수 수질관리장치는 수조와, 상기 수조에 연결되어 순환수를 순환시키는 공급라인 및 회수라인과, 상기 공급라인에 설치되며 용수를 강제로 압송하는 메인펌프 및 용수 냉각부와, 상기 회수라인에 설치되는 쿨링타워로 이루어진 용수 냉각시스템에 있어서, 상기 메인펌프의 후방측 공급라인과 수조 사이에 설치되어 상기 공급라인측으로 공급되는 순환수의 일부를 상기 수조측으로 순환시키는 연결관과; 상기 연결관에 설치되며 상기 연결관측을 통해 유입된 순환수를 상기 수조측으로 강제로 압송하는 보조펌프와; 상기 보조펌프의 전방측에 순차적으로 설치되며 순환수에 함유된 이물질을 필터링함과 동시에 스케일성분을 포집하는 정수장치로 구성된다.
따라서, 본 발명의 냉각시스템용 순환수 수질관리장치는 수조와, 수조에 연결되는 공급라인 사이에 정수장치를 설치하여, 순환수의 수질을 효과적으로 관리하여 상기 공급라인 및 회수라인의 스케일성분에 의해 순환수의 수질 저하 및 배관의 막힘 현상이 발생을 줄일 수 있으며, 특히 순환수가 통과하는 용수 냉각장치(사출기, 금형, 칠러, 보일러, 열교환기) 등의 효율 및 생산성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 냉각시스템을 보인 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 순환수 수질관리장치를 보인 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 순환수 수질관리장치의 다른실시예를 보인 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 순환수 수질관리장치의 또 다른실시예를 보인 개략도.
이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉각시스템용 순환수 수질관리장치는 수조(10)와, 상기 수조(10)에 연결되어 순환수를 순환시키는 공급라인(11) 및 회수라인(12)과, 상기 공급라인(11)에 설치되며 순환수를 강제로 압송하는 메인펌프(13)와, 상기 공급라인(11)에 설치되며 순환수를 강제로 압송하는 메인펌프(13) 및 순환수 냉각부(18)와, 상기 회수라인(12)에 설치되는 쿨링타워(14)로 이루어지며, 상기 메인펌프(13)의 전방측 공급라인(11)과 수조(10) 사이에 설치되어 상기 공급라인(11)측으로 공급되는 순환수의 일부를 상기 수조(10)측으로 순환시키는 연결관(16)과, 상기 연결관(16)에 설치되며, 순환수에 함유된 이물질을 필터링함과 동시에 스케일성분을 포집하는 정수장치로 구성된다.
상기 정수장치는 연결관(16)에 설치되며, 순환수에 함유된 이물질 등을 필터링하는 하나 또는 그 이상의 필터(15) 및 스케일성분을 포집하는 스케일생성방지부(19)로 이루어진다.
상기 스케일생성방지부(19)는 연결관(16)에 설치되어 이 연결관(16)을 통과하는 스케일성분을 포집하는 이온교환수지(19-1)가 충진된다.
상기 수조(10)는 수질기준이 0∼70ppm 이하로 유지하는 것이 바람직한 바, 여기서 상기 스케일생성방지부(19)의 교환시기를 줄이면 석회성분의 농도를 낮게 할 수 있고, 교환시기를 늦추면 석회성분의 농도를 높일 수 있는 것으로, 순환수 냉각부에서 진행되는 사출물의 특성에 따라 석회성분의 농도를 제어할 수 있는 것이다.
그리고 상기 스케일생성방지부(19)는 본인이 선등록한 10-1123623호를 적용가능하며, 이에 한정하지 않고 다양한 방법이 제공됨은 물론이다.
이와 같이, 본 발명의 냉각시스템용 순환수 수질관리장치는 냉각시스템 동작중에 상기 메인펌프(13)의 전방측에 연결관(16)을 통해 순환수의 일부가 이동되면, 먼저 상기 필터(15)를 거쳐 이물질 등을 필터링하고, 이어서 상기 스케일생성방지부(19)에 의해 순환수에 함유된 녹이나 스케일성분을 포집하여 다시 수조(10)측으로 회수시킨다.
이처럼 상기 수조(10)에 보관되거나 순환되는 순환수의 일부를 상기 연결관(16)을 통해 일정구간에서만 순환되도록 하여, 이를 지속적으로 진행하여 수조(10)의 수질을 관리함에 따라 상기 공급라인(11) 및 회수라인(12)의 스케일성분에 의해 순환수의 수질 저하되는 것을 줄일 수 있으며, 특히 순환수가 통과하는 순환수 냉각부(18)(사출기, 금형, 칠러, 보일러, 열교환기) 등의 고장을 최소화할 수 있는 것이다.
그리고 상기 스케일생성방지부(19)의 이온교환수지를 통과하면서 칼슘이온(Ca2+) 또는 마그네슘이온(Mg2+) 등의 스케일성분이 이온교환수지에 흡착되어 스케일성분에 의해 배관 등이 막히는 현상을 줄일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉각시스템용 순환수 수질관리장치는 수조(10)와, 상기 수조(10)에 연결되어 순환수를 순환시키는 공급라인(11) 및 회수라인(12)과, 상기 공급라인(11)에 설치되며 순환수를 강제로 압송하는 메인펌프(13) 및 순환수 냉각부(18)와, 상기 회수라인(12)에 설치되는 쿨링타워(14)로 이루어지며, 상기 메인펌프(13)의 후방측 공급라인(11)과 수조(10) 사이에 설치되어 상기 공급라인(11)측으로 공급되는 순환수의 일부를 상기 수조(10)측으로 순환시키는 연결관(16)과, 상기 연결관(16)에 설치되며 상기 연결관(16)측을 통해 유입된 순환수를 상기 수조(10)측으로 강제로 압송하는 제1보조펌프(17)와, 상기 제1보조펌프(17)의 전방측에 순차적으로 설치되며 순환수에 함유된 이물질을 필터링함과 동시에 스케일성분을 포집하는 정수장치로 구성된다.
이와 같이, 상기 메인펌프(13)의 후방과 수조(10) 사이에 연결관(16)이 설치되어 상기 제1보조펌프(17)의 동작에 의해 상기 연결관(16)을 통해 수조(10)측으로 순환수 회수되는 것이다.
상기 정수장치는 도 2에서 설명한 바와 같이 동일한 작용효과를 수행한다.
이와 같이, 본 발명의 냉각시스템용 순환수 수질관리장치는 냉각시스템 동작중에 상기 메인펌프(13)의 후방측에 연결관(16)을 통해 순환수의 일부가 이동되면, 상기 제1보조펌프(17)의 동작에 의해 연결관(16)을 따라 순환수가 강제로 이송된다.
이때, 상기 필터(15)에 의해 이물질 등이 필터링하고, 이어서 상기 스케일생성방지부(19)에 의해 순환수에 함유된 녹이나 스케일성분을 포집하여 다시 수조(10)측으로 회수시킨다.
도 2에 설명한 바와 같이, 도 3 역시 동일한 작용효과를 갖는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉각시스템용 순환수 수질관리장치는 수조(10)와, 상기 수조(10)에 연결되어 순환수를 순환시키는 공급라인(11) 및 회수라인(12)과, 상기 공급라인(11)에 설치되며 순환수를 강제로 압송하는 메인펌프(13) 및 순환수 냉각부(18)와, 상기 회수라인(12)에 설치되는 쿨링타워(14)로 이루어진 순환수 냉각시스템에 있어서, 상기 메인펌프(13)의 전방측 공급라인(11)과 수조(10) 사이에 설치되어 상기 공급라인(11)측으로 공급되는 순환수의 일부를 상기 주조측으로 순환시키는 연결관(16)과; 상기 연결관(16)에 설치되며 이물질을 제거하는 제1,2필터수단(40,50)과, 상기 제2필터수단(50)을 통과한 순환수에 함유된 스케일성분을 흡착하는 이온교환수지(64)가 충진된 저장탱크(60)와, 상기 저장탱크(60)의 이온교환수지(64)를 재생시키기 위해 충진된 소금용액을 강제로 이동시키는 제2보조펌프(82)가 구비된 소금탱크(80)와, 상기 저장탱크(60)의 제1유입관(62)측으로 순환수 및 소금성분의 공급을 선택적으로 유도하는 제1,2자동밸브(63,83)와, 상기 저장탱크(60)의 제2유입관(79)과 공급라인(11)에 연결되며 순환수가 상기 이온교환수지(64)를 통과되도록 하여 상기 이온교환수지(64)에 달라붙은 스케일성분의 세척을 유도하는 제3,4자동밸브(72,73)와, 상기 저장탱크(60)의 제1,2,3배출관(65,67,69)에 설치되며 세척된 순환수와 소금성분을 외부로 배출시키는 제5,6,7자동밸브와, 상기 제2보조펌프(82) 및 제1,2,3,4,5,6,7자동밸브(63,83,72,73,70,68,66)를 선택적으로 콘트롤하여 순환수와 소금용액을 공급시킴과 아울러 이온교환수지(64)의 세척과 재생을 유도하는 제어부로 이루어진다.
상기 제1,2필터수단(40,50)은 마이크로 필터(micro filter), 활성탄 등 전처리용으로 선택적으로 구비될 수 있으며, 하부에는 수동으로 동작하는 드레인밸브가 설치된다.
상기 제1필터수단(40)은 수조(10)에서 이송된 순환수에 함유된 입자가 30～100㎛ 이상인 이물질을 제거하게 된다.
상기 제2필터수단(50)은 제1필터수단(40)를 거친 순환수에 함유된 입자가 5～25㎛ 이상인 이물질을 제거하게 된다.
상기 제1자동밸브(63)는 저장탱크(60)에 순환수를 공급하는 공급라인(11)측에 설치되어 상기 추후 설명할 상기 저장탱크(60)의 제1유입관(62)측으로 순환수를 공급하게 된다.
상기 저장탱크(60)는 이온교환수지(64)가 충진된 통체(61)와, 상기 통체(61)의 상부에 설치되며 순환수 또는 소금용액의 투입을 유도하는 제1유입관(62)과, 상기 통체(61)의 하부에 연통되며, 세척수와 소금용액을 배출시키는 제1배출관(65)과, 상기 통체(61)의 하부에 설치되며, 세척과 재생시 순환수의 투입을 유도하는 제2유입관(79)과, 상기 통체(61)의 상부에 설치되며, 상기 제2유입관(79)으로 유입된 순환수가 이온교환수지(64)을 거쳐 외부로 배출을 유도하는 제2,3배출관(67,69)으로 이루어진다.
상기 연결관(16)과 제2배출관(67)에 연통되게 제3배출관(69)이 설치된다.
상기 제1,2,3배출관(65,67,69)에는 저장탱크(60)의 세척 및 이온교환수지(64)의 세척과 재생시 발생된 세척수와 소금용액을 외부로 배출되도록 적소에 제5,6,7자동밸브(70,68,66)가 설치되며, 상기 제5,6,7자동밸브(70,68,66)의 고장이나 오작동시 수동을 동작되는 수동밸브(75,76,77)가 각각 설치된다.
상기 소금탱크(80)는 내부에 수용공간을 가지며, 일정량의 소금용액(NaCl)이 충진되고, 이 소금용액의 량을 측정하는 레벨센서와 알람이 설치되며, 하부에는 수동으로 동작하는 드레인밸브가 구비될 수 있는 것이다.
그리고 상기 소금탱크(80)와 제1유입관(62) 사이에 소금공급라인(81)이 설치되며, 상기 소금공급라인(81)에는 제2보조펌프(82)와 제2자동밸브(83)가 구비되어 상기 제2보조펌프(82)의 동작에 의한 상기 제2자동밸브(83)의 개폐에 따라 상기 소금탱크(80)의 소금용액이 상기 제1유입관(62)을 거쳐 상기 저장탱크(60)로 공급된다.
상기 제3자동밸브(72)는 공급라인(11)과 저장탱크(60)의 제2유입관(79) 사이의 역세척관(71)에 설치되며, 상기 역세척관(71)을 거쳐 상기 제2유입관(79)을 통해 순환수를 공급하여 이온교환수지(64)의 역세척을 유도한다.
상기 제4자동밸브(73)는 제3자동밸브(72)의 역세척 동작중에 밸브를 클로스(Close)시켜 상기 제2유입관(79)측으로 순환수의 흐름을 유도한다. 그리고 정상적인 동작이 이루어지는 경우에는 밸브가 오픈(Open)되어 상기 연결관(16)을 통해 상기 수조(10)로 회수시킨다.
한편, 상기 제5,6,7자동밸브(70,68,66)들이 설치된 적소에 수동밸브(75,76,77)를 설치하여 자동밸브(70,68,66)의 고장시 수동밸브(75,76,77)로 시운전이나 동작이 가능한 것이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 냉각시스템용 순환수 수질관리장치의 작용을 설명하면, 상기 메인펌프(13)의 동작에 의해 순환수가 상기 연결관(16)을 통해 유입되어 먼저 상기 제1필터수단(40)을 거치면서 입자가 30～100㎛인 비교적 큰 이물질이 걸러지게 되며, 이어 제2필터수단(50)을 거치면서 입자가 5～25㎛인 비교적 작은 이물질이 걸러지게 된다. 이어 상기 제1자동밸브(63)가 오픈(OPEN)되어 상기 제1유입관(62)을 통해 저장탱크(60)내로 유입된다. 이때 제어부에서 상기 제5자동밸브(70)와 제3자동밸브(72)는 크로스(Close)시킴과 아울러 상기 제4자동밸브(73)는 오픈(Open)시킨다. 상기 저장탱크(60)내의 이온교환수지(64)를 순차적으로 통과하여 상기 제2유입관(79)을 통해 상기 제4자동밸브(73)를 통해 상기 연결관(16)을 거쳐 상기 수조(10)로 회수된다.
이 과정에서 상기 저장탱크(60)의 이온교환수지(64)를 통과하면서 칼슘이온(Ca2+) 또는 마그네슘이온(Mg2+) 등의 스케일성분이 이온교환수지(64)에 흡착된다.
이와 같은 일정기간 사용하다보면, 상기 저장탱크(60)의 내부에 채워진 이온교환수지(64)의 흡착력이 저하되는데, 이때 저장탱크(60)의 이온교환수지 재생방법으로는 제어부에서 상기 제1자동밸브(63)와 제4자동밸브(73)를 클로스시킴과 아울러 소금공급라인(81)의 제2자동밸브(83)를 오픈시킨다. 이어서 상기 제2보조펌프(82)의 동작에 의해 상기 소금탱크(80)내의 소금용액이 상기 제2자동밸브(83)를 통해 상기 제1유입관(62)을 거쳐 상기 저장탱크(60)내로 공급된다. 이렇게 상기 저장탱크(60)내에 일정량의 소금용액이 투입되면, 소금용액과 이온교환수지(64)의 표면에 부착된 칼슘이온(Ca2+) 또는 마그네슘이온(Mg2+)와 같은 스케일성분이 이온교환수지(64)에서 이탈되는 화학반응을 일으키게 되어 이온교환수지(64)에 흡착된 스케일성분이 분리된다. 일정시간이 지나 상기 이온교환수지(64)의 재생을 완료되면, 제어부에서 상기 제7자동밸브(66)를 오픈시켜 순환수와 소금용액을 외부로 배출시킨다. 이어 상기 제7자동밸브(66)와 제2자동밸브(83)는 크로스시키고, 상기 제3자동밸브(72)를 오픈하면, 순환수를 상기 역세척관(71)과 제2유입관(79)을 통해 상기 저장탱크(60)내의 하부로부터 순환수가 공급되어 이온교환수지(64)를 세척하게 된다. 이때 상기 제4자동밸브(73)는 크로스 상태가 되고, 상기 제5,6자동밸브(70,68)가 오픈되어 상기 제5,6자동밸브(70,68)를 통해 세척된 순환수가 외부로 배출된다.
다음으로, 상기 저장탱크(60) 내부의 잔여 소금성분을 제거한 후에는 정상적으로 스케일성분을 포집할 수 있는 상태가 된다.
이어 상기 제4자동밸브(73)가 개폐되어 상기 이온교환수지(64)를 통과한 순환수가 상기 연결관(16)을 통해 상기 수조(10)로 회수된다.
이와 같이 본 발명의 냉각시스템용 순환수 수질관리장치는 연결관(16)에 제1,2필터수단(40,50) 및 이온교환수지(64)가 충진된 저장탱크(60)가 설치되어 도 2와 동일한 작용효과를 가지며, 특히 상기 저장탱크(60)내의 이온교환수지(64)를 세척하여 재사용할 수 있어 작업시간의 단축과 아울러 비용을 절감할 수 있는 것이다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
10: 수조 13: 메인펌프
15: 필터 16: 연결관
19: 스케일생성방집부

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 수조(10)와, 상기 수조(10)에 연결되어 순환수를 순환시키는 공급라인(11) 및 회수라인(12)과, 상기 공급라인(11)에 설치되며 순환수를 강제로 압송하는 메인펌프(13) 및 순환수 냉각부(18)와, 상기 회수라인(12)에 설치되는 쿨링타워(14)로 이루어진 순환수 냉각시스템에 있어서,
    상기 메인펌프(13)의 전방측 공급라인(11)과 수조(10) 사이에 설치되어 상기 공급라인(11)측으로 공급되는 순환수의 일부를 상기 수조(10)측으로 순환시키는 연결관(16)과; 상기 연결관(16)에 설치되며 이물질을 제거하는 제1,2필터수단(40,50)과, 상기 제2필터수단(50)을 통과한 순환수에 함유된 스케일성분을 흡착하는 이온교환수지(64)가 충진된 저장탱크(60)와, 상기 저장탱크(60)의 이온교환수지(64)를 재생시키기 위해 충진된 소금용액을 강제로 이동시키는 제2보조펌프(82)가 구비된 소금탱크(80)와, 상기 저장탱크(60)의 제1유입관(62)측으로 순환수 및 소금성분의 공급을 선택적으로 유도하는 제1,2자동밸브(63,83)와, 상기 저장탱크(60)의 제2유입관(79)과 공급라인(11)에 연결되며 순환수가 상기 이온교환수지(64)를 통과되도록 하여 상기 이온교환수지(64)에 달라붙은 스케일성분의 세척을 유도하는 제3,4자동밸브(72,73)와, 상기 저장탱크(60)의 제1,2,3배출관(65,67,69)에 설치되며 세척된 순환수와 소금성분을 외부로 배출시키는 제5,6,7자동밸브와, 상기 제2보조펌프(82) 및 제1,2,3,4,5,6,7자동밸브(63,83,72,73,70,68,66)를 선택적으로 콘트롤하여 순환수와 소금용액을 공급시킴과 아울러 이온교환수지(64)의 세척과 재생을 유도하는 제어부가 포함된 정수장치로 구성된 것을 특징으로 하는 냉각시스템용 순환수 수질관리장치.
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