KR101458278B1 - 탄성수단을 구비하는 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 램프 연결 조립체 - Google Patents

탄성수단을 구비하는 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 램프 연결 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터는, 해수가 유입되는 해수 유입구와, 상기 해수 유입구로 유입된 해수가 내부를 통과하는 몸체와, 상기 몸체를 통과한 해수가 유출되는 해수 유출구와, 지면과 수평한 방향으로 상기 몸체 내부를 가로지르도록 상기 몸체 내부에 배치되는 중공의 보호관 및 상기 보호관 속에서 상기 보호관의 길이방향으로 연장되며 상기 몸체를 통과하는 해수를 자외선 살균하는 자외선 램프를 포함하고, 상기 보호관의 개구된 양단부는 상기 몸체의 벽을 관통하고, 상기 자외선 램프의 양단부는 상기 보호관 양단부의 개구부로 그 일부가 삽입되는 부시 조립체에 의해 고정되고, 상기 부시 조립체는, 상기 보호관 내부로 삽입되어 상기 자외선 램프와 결합하는 고정부재와, 상기 몸체에 고정되는 연결부재를 포함하고, 상기 고정부재는 상기 연결부재에 대해 상기 자외선 램프의 길이방향으로 이동 가능하고, 상기 고정부재와 상기 연결부재 사이에는 상기 자외선 램프의 중심 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재가 결합된다.

Description

탄성수단을 구비하는 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 램프 연결 조립체{Connection structure of UV lamp for Treatment Apparatus of Ship's Ballast Water having Elastic Element}
본 발명은 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터의 자외선 램프 연결 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발라스트 탱크에 채워지는 발라스트수(Ballast Water)에 의해 선박의 무게 중심의 변동을 최소화하는 발라스트수 처리장치에서 발라스트수를 자외선(Ultra violet; UV) 살균하기 위해 자외선 리액터(Reactor)에 사용되는 자외선 램프의 연결 구조에 관한 것이다.
일반적으로 선박에 설치된 발라스트 탱크는 화물의 선적 및 하역에 의해 선박의 무게중심이 변동되는 것을 최소화하여 안전한 항해가 가능하도록 돕는 것이다. 즉, 선박에 화물이 가득 선적되면 발라스트 탱크에 발라스트수를 채우지 않아도 선박의 무게중심이 해수면 아래에 위치하기 때문에 외력이 작용하더라도 선박이 안전하게 항해할 수 있으나, 선적된 화물이 없거나 적은 경우에는 화물이 선적된 것과 동일하게 선박의 일정 부분이 해수면 아래 위치하게 할 수 있도록 발라스트 탱크에 발라수트수를 채워 운항하도록 하고 있다.
위와 같이 선박의 안전 운항을 위해 사용되는 발라스트수는 특정 해역의 생물 또는 병원균 등을 다른 해역으로 전파하는 매체로 이용되는 문제점이 있다.
발라스트 탱크에 채워지는 발라스트수에는 각종 해양 생물 및 병원균 등이 포함될 수 있으며, 이러한 발라스트수의 유입과 유출이 서로 다른 지역에서 이루어지게 되므로, 발라스트수의 유입시 함께 유입된 특정 해역의 해양 생물 또는 병원균이 다른 해역으로 유출됨에 따라서 환경과 생태계를 교란시키는 부작용을 유발하게 되는 것이다.
따라서, 발라스트수의 유출입시 발라스트수에 포함된 해양 생물이나 병원균을 처리하는 설비 도입이 의무화되고 있다.
도 1은 일반적인 발라스트수 처리장치의 구성을 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 발라스트수 처리장치(1)는 전처리 필터(10)와 자외선 리액터(20)를 구비하여 유입 또는 유출되는 발라스트수를 살균처리하도록 구성되어 있다.
먼저 발라스트수의 유입 과정을 살펴보면, 도 1에서 "A"로 표시된 구성이 해양이 되고, "B"로 표시된 구성이 발라스트 탱크가 된다.
발라스트수의 유입시, 유입관(11)의 밸브(21)와 연결관(12)의 밸브(22)는 개방되고, 분기관(13)의 밸브(23)는 폐쇄된다. 해양(A)으로부터 유입된 해수는 유입관(11)을 통해 전처리 필터(10)로 유입되고, 연결관(12)을 통해 자외선 리액터(20)를 거쳐 이물질 제거와 살균처리 과정을 거친 다음 배출관(14)을 통해 발라스트 탱크(B)로 유입된다.
반대로, 발라스트수의 유출 과정을 살펴보면, 도 1에서 "B"로 표시된 구성이 해양이 되고, "A"로 표시된 구성이 발라스트 탱크가 된다(해양과 발라스트 탱크는 공통라인(common line)에 의해 연결되어 있다). 발라스트수의 유출시, 유입관(11)의 밸브(21)와 연결관(12)의 밸브(22)는 폐쇄되고, 분기관(13)의 밸브(23)는 개방된다. 발라스트 탱크(A)로부터 유출된 해수는 분기관(13)을 통해 자외선 리액터(20)로 유입되어 살균처리 과정을 거친 다음 배출관(14)을 통해 해양(B)으로 배출된다.
최근 IMO(국제 해사 기구)에서 체결된 협정에 따라 선박에 사용된 발라스트수는 살균처리를 필요로 한다.
발라스트수 처리를 위한 살균처리는 전기분해, 열처리, 자외선 광 조사, 막분리 등 다양한 방법의 적용이 가능하지만, 자외선 광 조사 처리는 별도의 화학물질의 첨가가 필요하지 않고, 제어가 간편하기 때문에 널리 이용되고 있다.
상술한 자외선 리액터(20)는 해수에 자외선을 조사하기 위한 것으로, 자외선을 조사하는 복수의 자외선 램프(미도시)를 구비한다. 자외선 리액터(20)를 통과하는 해수는 자외선 램프에서 조사되는 자외선에 의해 살균처리된다.
이러한 자외선 램프는 선박의 진동이나 자외선 램프의 발열에 의해 파손될 수 있는데, 이러한 파손은 특히 자외선 리액터의 몸체에 자외선 램프를 연결하는 연결부에서 많이 발생하게 된다.
자외선 램프가 파손됨에 따른 리액터의 효율 감소를 막기 위해 선박의 진동이나 램프 발열에 강한 자외선 램프의 연결 구조체가 제공될 필요가 있다.
대한민국 특허공개공보 제10-2008-0090098호
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자외선 리액터와 자외선 램프의 연결 부위를 개선하여, 자외선 램프의 파손을 효과적으로 방지할 수 있는 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터와 그 자외선 램프의 개선된 연결 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터는, 해수가 유입되는 해수 유입구와, 상기 해수 유입구로 유입된 해수가 내부를 통과하는 몸체와, 상기 몸체를 통과한 해수가 유출되는 해수 유출구와, 지면과 수평한 방향으로 상기 몸체 내부를 가로지르도록 상기 몸체 내부에 배치되는 중공의 보호관 및 상기 보호관 속에서 상기 보호관의 길이방향으로 연장되며 상기 몸체를 통과하는 해수를 자외선 살균하는 자외선 램프를 포함하고, 상기 보호관의 개구된 양단부는 상기 몸체의 벽을 관통하고, 상기 자외선 램프의 양단부는 상기 보호관 양단부의 개구부로 그 일부가 삽입되는 부시 조립체에 의해 고정되고, 상기 부시 조립체는, 상기 보호관 내부로 삽입되어 상기 자외선 램프와 결합하는 고정부재와, 상기 몸체에 고정되는 연결부재를 포함하고, 상기 고정부재는 상기 연결부재에 대해 상기 자외선 램프의 길이방향으로 이동 가능하고, 상기 고정부재와 상기 연결부재 사이에는 상기 자외선 램프의 중심 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재가 결합된다.
일 실시예에 따르면, 상기 고정부재는 상기 자외선 램프의 양단부를 고정하는 대경의 제1고정부 및 상기 제1고정부로부터 연장되는 소경의 제1연장부를 구비하고, 상기 연결부재는 상기 몸체에 고정되는 대경의 제2고정부와 상기 제2고정부로부터 연장되는 소경의 제2연장부를 구비하며, 상기 제1연장부는 상기 제2연장부에 형성된 통공에 삽입되어 상기 통공 내부에서 이동 가능하다.
또한, 상기 탄성부재는 상기 제2 연장부의 둘레를 감싸도록 배치되는 코일 스프링일 수도 있다.
도 1은 일반적인 발라스트수 처리장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 리액터의 사시도이다.
도 3은 도 2의 자외선 리액터를 길이방향으로 절반을 절개한 단면 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 램프 조립체를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 리액터(100)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 자외선 리액터(100)를 길이방향으로 절반을 절개한 단면 사시도이다. 도 2에서는 설명의 편의를 위해 몸체(300)를 투명하게 도시하였다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 자외선 리액터(100)는 해양 또는 발라스트 탱크(미도시)로부터 유입되는 해수가 해수 유입구(401)를 통해 리액터(100) 내부로 유입될 수 있는 해수 유입관로(400), 상기 해수 유입관로(400)를 통해 유입된 해수가 내부를 통과하는 몸체(300) 및, 상기 몸체(300)를 통과한 해수가 해수 유출구(501)를 통해 유출될 수 있는 해수 유출관로(500)를 포함한다.
본 실시예에 따른 몸체(300)는 대략 직사각면체 형상으로 형성되며, 그 저부와 상부에 각각 몸체(300)의 장변 방향으로 연장되는 해수 유입관로(400) 및 해수 유출관로(500)가 형성된다.
해수 유입구(401)를 통해 해수 유입관로(400)로 유입된 해수는 다공판(402)을 통과해 몸체(300) 내부를 채우고, 몸체(300)를 통과한 해수는 해수 유출관로(500)를 거쳐 해수 유출구(501)로 빠져나가 리액터 내에서 해수가 순환하게 된다.
몸체(300)에는 복수의 자외선 램프 조립체(200)들이 연결된다. 자외선 램프 조립체(200)들은 각각 자외선 램프(210)를 포함한다.
자외선 램프(210)에는 전원 공급장치(미도시)가 연결되고, 전원이 공급되면 자외선 램프(210)가 자외선을 조사하여 몸체(300) 내부를 통과하는 해수를 살균처리하게 된다.
자외선 램프 조립체(200)들은 각각 서로 다른 높이에 배치되어, 해수의 살균 효과를 높인다.
도 3을 참조하면, 자외선 램프 조립체(200)는 긴 형태의 자외선 램프(210)와, 지면과 수평한 방향으로 몸체(300)의 내부를 가로지르도록 배치되고 그 내부에 자외선 램프(210)를 수용하는 중공의 보호관(220) 및, 자외선 램프(210) 및/또는 보호관(220)을 몸체(300)에 연결시켜 주는 연결구조체(230)로 구성된다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 램프 조립체(200)를 도시한 것이다.
보호관(220)은 그 양단부가 몸체(300)의 외벽을 관통하도록 연장된다. 보호관(220)과 몸체(300) 사이에는 오링(o-ring)(281)이 배치되어 몸체(300) 내부의 해수(sea water)가 외부로 유출되지 않도록 한다.
보호관(220)의 양단부가 몸체(300)의 외벽을 관통하도록 연장되므로, 보호관(220) 내부의 자외선 램프(210)는 해수와 격리되어 해수로부터 보호된다.
본 실시예에 따른 보호관(220)은 투명의 석영 재질로 형성되어, 자외선 램프(210)로부터 조사되는 자외선이 해수로 전달될 수 있도록 한다.
자외선 램프(210)의 양단부는 보호관(220)의 양단부에 형성된 개구부를 통해 보호관(220) 내부로 그 일부가 삽입되는 부시 조립체(231, 232)에 의해 고정되고, 부시 조립체(231, 232)는 몸체(300)의 외벽에 결합되는 덮개(233, 234)에 의해 몸체(300)에 고정된다.
부시 조립체(231, 232)는 보호관(200)의 내부로 삽입되어 자외선 램프(210)와 결합하는 고정부재(231)와, 덮개에 의해 몸체(300)에 고정되는 연결부재(232)를 포함한다.
고정부재(231)는 자외선 램프(210)의 양단부에 형성된 단자(211)를 고정하는 대경의 제1고정부(241)와, 상기 제1고정부(241)로부터 연장되며 제1고정부(241)에 비해 소경인 제1연장부(242)를 구비한다. 제1고정부(241)는 자외선 램프의 단자(211)의 둘레를 감싸도록 형성된다.
제1고정부(241)는 자외선 램프(210)의 중심축에 대해 수직한 방향으로 연장하는 복수의 돌기(243)를 구비한다. 돌기(243)가 수직한 방향으로 연장됨에 따라 복수의 돌기(243)에 의해 제1고정부(241)의 표면적이 최대로 증가할 수 있다.
돌기(243)의 높이를 포함한 제1고정부(241)의 직경은 보호관(220)의 내경 보다 약간 작아서, 자외선 램프(210)의 단자(211)에서 전달되는 열에 의해 제1고정부(241)가 반경방향으로 열 팽창하여 보호관(220)을 파손시키지 않도록 한다.
일반적으로 자외선 램프(210)에 전원이 공급되면 자외선 램프(210)의 양단부에 위치한 단자(211)에서 가장 큰 열이 발생하게 된다. 단자(211)에서 발생한 열은 제1고정부(241)로 전달되어 해수로 방출됨으로써 단자(211)가 냉각된다.
단자(211)에서 발생한 열이 해수로 잘 방출되지 못하는 경우, 자외선 램프(210)에 고장이 발생하거나 심한 경우 램프가 깨지는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1고정부(241)의 표면적이 돌기(243)에 의해 크게 증가하기 때문에, 단자(211)에서 발생한 열을 보호관(220) 외부의 해수로 전달하는 열 전달 효율이 대폭 증가한다.
제1고정부(241)보다 소경인 제1연장부(242)의 중앙에는 제1연장부(242)의 길이방향으로 제1통공(271)이 형성되어 있다. 제1통공(271)은 단자(211)와 맞닿아 단자(211)와 연통된다.
한편, 연결부재(232)는 몸체(300)에 대해 고정되는 대경의 제2고정부(251)와, 상기 제2고정부(251)로부터 연장되며 제2고정부(252)에 비해 소경인 제2연장부(252)를 구비한다. 제2연장부(252)의 중심에는 제2통공(272)이 형성되어 있다.
고정부재(231)의 제1연장부(242)는 연결부재(232)의 제2연장부(252)에 형성된 제2통공(272)에 삽입되어 제2통공(272) 내부에서 이동 가능하다.
연결부재(232)는 몸체(300)의 외벽에 결합되는 덮개(233, 234)에 의해 몸체(300)에 고정된다.
덮개(233, 234)는 몸체(300)의 외벽에 결합되는 스페이서 부재(233)와, 스페이서 부재(233)의 후단면에 결합되어 부시 조립체(231, 232)를 보호하는 커버 부재(234)를 포함한다.
스페이서 부재(233)의 중앙에 형성된 제3통공(273) 속으로 부시 조립체(231, 232)가 삽입되는데, 도 4에 도시된 바와 같이, 스페이스 부재(233)는 주로 연결부재(232)의 제2고정부(252)의 외주를 감싸게 된다.
도 4를 참조하면, 스페이서 부재(233)의 내주에는 연결부재(232)의 제2고정부(252)의 후단에 돌출 형성된 플랜지(253)의 두께에 대응하는 간격으로 돌출턱(292)과 탄성 재질의 스냅 링(snap ring)(291)이 형성되어 있다.
여기서 용어 "후단"은 자외선 램프(220)의 가운데 부분에서 먼 단부 측을 의미한다. 이와 반대되는 용어 "전단"은 용어 "후단"과 반대 방향의 단부 측을 의미한다.
연결 구조체(230)를 조립하기 위해서, 먼저 스페이서 부재(233)를 몸체(300) 외벽에 결합시킨 후 부시 조립체(231, 232)를 제3통공(273)을 통해 삽입하여 보호관(220) 내부로 위치시키게 되는데, 이때, 플랜지(253)를 돌출턱(292)과 스냅링(291) 사이에 위치시킴으로써, 부시 조립체(231, 232)를 몸체(300)에 대해 고정시킬 수 있다. 그 후, 커버 부재(234)의 플랜지(261)를 스페이서 부재(233)의 후단면에 결합시킨다.
커버 부재(234)에는 후단부로 연장되는 연장부(262)가 형성되는데, 연장부(262)의 안 쪽 공간에는 각종 전선 또는 장비들이 수용될 수 있다.
연장부(262)의 후단부에는 제4통공(274)이 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1통공(271), 제2통공(272), 제3통공(273) 및 제4통공(274)는 서로 연통된다.
따라서, 전원 공급장치(미도시)로부터 연결된 전선(미도시)을 상기 통공(271 내지 273)들로 통과시켜 자외선 램프(210)의 단자(211)로 연결함으로써 램프에 전원을 공급할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 돌기(243)의 높이를 포함한 제1고정부(241)의 직경을 보호관(220)의 내경보다 작게 형성하여, 단자(211)에서 전달되는 열에 의해 제1고정부(241)가 반경방향으로 열 팽창되는 경우에도 보호관(220)을 보호할 수 있음을 설명하였다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 고정부재(231)의 제1고정부(241)의 후단면과 연결부재(232)의 제2연장부(252)의 전단면 사이에 소정의 유격(S)이 형성되도록 하여, 단자(211)에서 전달되는 열에 의해 고정부재(231) 및/또는 연결부재(232)가 길이방향으로 열 팽창하는 경우에도 자외선 램프(210)를 보호할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 자외선 램프(210)의 길이(t1)와, 마주하는 고정부재(231)들의 제1고정부(241)의 전체 길이에서 두 단자(211)의 길이를 뺀 길이(2×t2)의 합(t3)이 마주하는 두 연결부재(232)의 제2연장부(252)의 전단면들 사이의 거리(t4)보다 작도록 한다. 이때, 길이(t4)- 길이(t3)= 2× 유격(S)의 길이(2S)가 된다.
이러한 유격(S)의 길이는 금속인 고정부재(231)의 열 팽창율을 고려하여 조정될 수 있음이 이해될 것이다.
한편, 자외선 램프(210)가 선박의 진동에 의해 그 길이방향으로 진동하는 경우가 발생하다. 이때, 고정부재(231)가 연결부재(232)에 대해 완전히 자유롭다면 자외선 램프(210)에 충격이 가해져 램프가 깨지거나 하는 일이 발생할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 코일 스프링(240)이 연결부재(232)의 제2연장부(252)를 감싸도록 배치된다. 코일 스프링(240)의 전단부는 고정부재(231)의 최후단 돌기(242)의 후단면에 접하고, 후단부는 연결부재(232)의 제2고정부(251)의 전단면에 접한다.
코일 스프링(240)은 고정부재(231)와 연결부재(232) 사이에서 자외선 램프(210)의 중심 방향으로 탄성력을 부여하여, 고정부재(231)가 연결부재(232)와 갑자기 충동하는 것을 방지한다.
이에 따라서, 자외선 램프(210)가 선박의 진동에 의해 그 길이방향으로 진동하는 경우에도 자외선 램프(210)의 단부에 충격이 발생하여 파손되는 것을 방지할 수 있다.
100: 자외선 리액터
200: 자외선 램프 조립체
210: 자외선 램프
220: 보호관
230: 연결 구조체
231: 고정부재
232: 연결부재
233: 스페이서 부재
234: 커버 부재
300: 몸체
400: 해수 유입관로
500: 해수 유출관로

Claims (3)

  1. 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터로서,
    해수가 유입되는 해수 유입구;
    상기 해수 유입구로 유입된 해수가 내부를 통과하는 몸체;
    상기 몸체를 통과한 해수가 유출되는 해수 유출구;
    지면과 수평한 방향으로 상기 몸체 내부를 가로지르도록 상기 몸체 내부에 배치되는 중공의 보호관; 및
    상기 보호관 속에서 상기 보호관의 길이방향으로 연장되며, 상기 몸체를 통과하는 해수를 자외선 살균하는 자외선 램프를 포함하고,
    상기 보호관의 개구된 양단부는 상기 몸체의 벽을 관통하고,
    상기 자외선 램프의 양단부는 상기 보호관 양단부의 개구부로 그 일부가 삽입되는 부시 조립체에 의해 고정되고,
    상기 부시 조립체는,
    상기 몸체에 대해 고정되는 연결부재와,
    상기 연결부재와 길이방향으로 연결되며, 상기 보호관 내부에 위치하여 상기 자외선 램프와 결합하는 고정부재를 포함하고,
    상기 고정부재의 외경이 상기 보호관의 내경보다 작게 형성되어 상기 고정부재의 외면과 상기 보호관의 내면이 소정 간격으로 완전 이격되어 비접촉 상태를 유지하고,
    상기 고정부재의 적어도 일부가 상기 연결부재에 삽입되어 상기 고정부재가 상기 연결부재에 대해 상기 자외선 램프의 길이 방향으로 이동 가능하고,
    상기 고정부재와 상기 연결부재 사이에는 상기 자외선 램프의 중심 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재가 결합되고,
    상기 자외선 램프의 양단부를 고정하는 상기 고정부재의 제1고정부에는 복수의 돌기가 형성되고, 상기 돌기의 높이를 포함한 상기 제1고정부의 직경은 상기 보호관의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 자외선 리액터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 자외선 램프의 양단부를 고정하는 대경의 제1고정부 및 상기 제1고정부로부터 연장되는 소경의 제1연장부를 구비하고,
    상기 연결부재는 상기 몸체에 고정되는 대경의 제2고정부와 상기 제2고정부로부터 연장되는 소경의 제2연장부를 구비하며,
    상기 제1연장부는 상기 제2연장부에 형성된 통공에 삽입되어 상기 통공 내부에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 자외선 리액터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 제2 연장부의 둘레를 감싸도록 배치되는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 자외선 리액터.
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