KR101555123B1 - 레이저를 이용한 유수분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저를 이용하여 오일을 분리하기 위한 유수분리장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 유수분리장치는 물-오일-슬러지 혼합물로부터 오일을 분리하기 위한 유수분리장치로서, 상부가 개구되며 내부에 혼합물 수용공간이 형성되는 원통형상의 혼합물 수용용기; 상기 물-오일-슬러지 혼합물이 토출되는 토출구가 상기 혼합물 수용공간의 중심부로부터 편심된 위치에 위치되어 상기 토출구로부터 상기 혼합물 수용공간의 내벽에 원주방향으로 상기 물-오일-슬러지 혼합물을 공급함으로써, 상기 혼합물 수용공간에 수용된 상기 물-오일-슬러지 혼합물이 일방향으로 회전되도록 하는 회전력을 제공하는 혼합물 공급배관; 상기 혼합물 수용공간에 수용된 상기 물-오일-슬러지 혼합물에 기설정된 파장의 레이저를 조사하여, 상기 물-오일-슬러지 혼합물에 혼합되어 있는 오일 알갱이를 상기 물-오일-슬러지 혼합물로부터 떠오르게 하는 레이저 조사부; 상기 혼합물 수용용기의 상부측 외주에 마련되어 상기 혼합물 수용공간에 수용된 상기 물-오일-슬러지 혼합물로부터 분리된 오일이 상기 혼합물 수용용기로부터 넘쳐서 수집되는 오일수집부; 상기 혼합물 수용용기의 하측에 마련되며, 비중차이에 의하여 상기 물-오일-슬러지 혼합물로부터 가라앉아 분리된 슬러지가 포집되는 슬러지포집부; 상기 혼합물 수용용기의 일측을 관통하며, 상기 물-오일-슬러지 혼합물 중 물이 상기 혼합물 수용용기로부터 배출되는 물배출배관; 및 상기 물배출배관과 연결되어 상기 물배출배관을 통하여 배출되는 물이 수집되는 물수집부;를 포함한다.

Description

레이저를 이용한 유수분리장치{OIL SKIMMING APPARTUS USING LASER}

본 발명은 레이저를 이용하여 오일을 분리하기 위한 유수분리장치에 관한 것이다.

오일, 물 및 슬러지가 섞여 있는 혼합물로부터 오일, 물 및 슬러지를 각각 분리해야하는 경우에는 각각의 요소들의 비중차이를 이용하여 분리하게 된다.

비중을 이용하여 분리하는 경우에는 상기 혼합물을 일정한 수용공간에 수용시킨 다음, 일정 시간이 흐르게 하여 상기 혼합물로부터 오일, 물 및 슬러지가 자연스럽게 층을 형성하여 분리가 되도록 한다.

다만, 이러한 경우에 혼합물로부터 분리시간이 과도하게 소요되며, 대용량의 수용공간이 요구되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 한국특허공개공보 제10-2012-0041389호와 같이 별도의 오일제거링을 구비하는 구성이 제안되고 있으나, 이러한 경우에도 대용량의 수용공간이 요구되고 있다.

이에 본 발명에 따른 실시예는 비중차이를 이용하여 혼합물로부터 오일을 분리하는 과정에서 분리시간이 단축되며, 소형화되는 유수분리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예의 일 측면에 따른 유수분리장치는 물-오일-슬러지 혼합물로부터 오일을 분리하기 위한 유수분리장치로서, 상부가 개구되며 내부에 혼합물 수용공간이 형성되는 원통형상의 혼합물 수용용기; 상기 물-오일-슬러지 혼합물이 토출되는 토출구가 상기 혼합물 수용공간의 중심부로부터 편심된 위치에 위치되어 상기 토출구로부터 상기 혼합물 수용공간의 내벽에 원주방향으로 상기 물-오일-슬러지 혼합물을 공급함으로써, 상기 혼합물 수용공간에 수용된 상기 물-오일-슬러지 혼합물이 일방향으로 회전되도록 하는 회전력을 제공하는 혼합물 공급배관; 상기 혼합물 수용공간에 수용된 상기 물-오일-슬러지 혼합물에 기설정된 파장의 레이저를 조사하여, 상기 물-오일-슬러지 혼합물에 혼합되어 있는 오일 알갱이를 상기 물-오일-슬러지 혼합물로부터 떠오르게 하는 레이저 조사부; 상기 혼합물 수용용기의 상측에 마련되어 상기 혼합물 수용공간에 수용된 상기 물-오일-슬러지 혼합물로부터 분리된 오일이 수집되는 오일수집부; 상기 혼합물 수용용기의 하측에 마련되며, 비중차이에 의하여 상기 물-오일-슬러지 혼합물로부터 가라앉아 분리된 슬러지가 포집되는 슬러지포집부; 상기 혼합물 수용용기의 일측을 관통하며, 상기 물-오일-슬러지 혼합물 중 물이 상기 혼합물 수용용기로부터 배출되는 물배출배관; 및 상기 물배출배관과 연결되어 상기 물배출배관을 통하여 배출되는 물이 수집되는 물수집부;를 포함할 수 있다.

상기 오일 수집부는, 상기 혼합물 수용용기의 외주면을 따라서 형성되며 상기 혼합물 수용용기의 상측 단부로터 일정 높이만큼 낮은 위치에 위치되는 오일 수집공간; 및 상기 오일 수집공간에 수집된 상기 오일을 외부로 배출하기 위한 오일배출배관;을 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에 의하면, 상기 오일 수집부는, 상기 혼합물 수용용기의 상부에 구비되어 상기 혼합물 수용용기의 내부를 밀폐시키는 상부커버; 상기 상부커버의 일측에 구비되어 상기 혼합물 수용용기의 내부에 포집된 오일이 외부로 배출되는 통로를 제공하는 오일배출배관; 및 상기 오일배출배관에 구비되어 상기 혼합물 수용용기의 내부공간 압력이 기 설정된 압력에 도달하면 상기 오일배출배관을 개방시켜 상기 오일이 배출될 수 있도록 제어하는 제어밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 물배출배관은 절곡된 형상으로 형성되며, 상기 물배출배관의 물유입구는 상기 혼합물 수용공간에 위치되며, 상기 물배출배관의 물배출구는 상기 혼합물 수용용기의 상측단부보다 낮은 위치에 위치될 수 있다.

상기 레이저조사부는 한 쌍으로 마련되며, 하나의 상기 레이저 조사부는 상기 혼합물 수용용기의 상측 위치되어, 상기 물-오일-슬러지 혼합물의 상방에서 기설정된 파장의 레이저를 조사하며, 다른 하나의 상기 레이저 조사부는 상기 혼합물 수용용기의 하측에 위치되어, 상기 물-오일-슬러지 혼합물의 하방에서 기설정된 파장의 레이저를 조사할 수 있다.

제안되는 실시예에 의하면 물-오일-슬러지 혼합물로부터 오일, 물 및 슬러지의 분리가 비중 및 레이저에 의하여 신속하게 분리될 수 있다.

또한, 물-오일-슬러지 혼합물로부터 오일, 물 및 슬러지의 분리가 연속적으로 수행됨에 따라서 혼합물 수용공간의 크기가 소형화될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유수분리장치의 구성도
도 2는 도 1의 유수분리장치를 상측에서 바라본 평면도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유수분리장치의 구성을 보인 단면도.

이하에서는 본 발명의 실시예에 다른 유수분리장치를 첨부되는 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유수분리장치의 구성도이며, 도 2는 도 1의 유수분리장치를 상측에서 바라본 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유수분리장치(1)는 기설정된 파장의 레이저를 이용하여 물-오일-슬러지 혼합물(M)로부터 오일(O), 물(W) 및 슬러지(S)를 분리하여 오일(O)을 수집하기 위한 장치로서, 혼합물 수용용기(10)와, 혼합물 공급배관(61)과, 레이저조사부(50)와, 오일수집부(20)와, 슬러지포집부(30)와, 물배출배관(62)과, 물수집부(40)를 포함한다.

보다 상세히, 혼합물 수용용기(10)는 상부가 개구되며 내부에 혼합물 수용공간(11)이 형성되는 기설정된 높이의 원통형상으로 형성된다.

그리고, 혼합물 공급배관(61)은 혼합물 수용용기(10)의 일측을 관통하여 물-오일-슬러지 혼합물(M)을 혼합물 수용공간(11)으로 공급한다. 이때, 물-오일-슬러지 혼합물(M)이 토출되는 혼합물 공급배관(61)의 토출구(611)는 혼합물 수용공간(11)의 중심부로부터 편심된 위치, 즉 혼합물 수용공간(11)의 내벽측에 위치되어 토출구(611)로부터 혼합물 수용공간(11)의 내벽을 향하여 원주방향으로 물-오일-슬러지 혼합물(M)을 공급함한다. 따라서, 혼합물 공급배관(61)은 혼합물 수용공간(11)에 일정 높이 만큼 수용된 물-오일-슬러지 혼합물(M)이 일방향으로 회전되도록 하는 회전력을 제공한다.

레이저 조사부(50)는 혼합물 수용공간(11)에 수용된 물-오일-슬러지 혼합물에 기설정된 파장의 레이저를 조사하여, 물-오일-슬러지 혼합물(M)에 혼합되어 있는 오일 알갱이를 물-오일-슬러지 혼합물(M)로부터 혼합물 수용공간(11)의 상측으로 떠오르게 한다.

이때, 레이저 조사부(50)는 상측 레이저 조사부(51) 및 하측 레이저 조사부(52)를 포함할 수 있다. 상측 레이저 조사부(51)는 혼합물 수용용기(11)의 상측 위치되어 물-오일-슬러지 혼합물(M)의 상방에서 기설정된 파장의 레이저를 조사하며, 하측 레이저 조사부(52)는 혼합물 수용용기(52)의 하측에 위치되어, 물-오일-슬러지 혼합물(M)의 하방에서 기설정된 파장의 레이저를 조사한다. 상기 상측 레이저 조사부(51) 및 하측 레이저 조사부(52)는 적어도 어느 하나만 구비되는 것도 가능하다.

오일수집부(20)는 혼합물 수용용기(10)의 상부측 외주에 마련되며, 오일수집부(20)에는 혼합물 수용공간(11)에 수용된 물-오일-슬러지 혼합물(M)로부터 분리된 오일(O)이 혼합물 수용용기(10)로부터 넘쳐서 수집된다.

오일 수집부(20)는 혼합물 수용용기(10)의 외주면을 따라서 형성되며 혼합물 수용용기(10)의 상측 단부로터 일정 높이만큼 낮은 위치에 위치되는 오일 수집공간(21)과, 오일 수집공간(20)에 수집된 상기 오일(O)을 외부로 배출하기 위한 오일배출배관(22)을 포함한다.

슬러지포집부(30)는 혼합물 수용용기(10)의 하측에 마련되며, 슬러지포집부(30)에는 혼합물 수용용기(10)에서 비중차이에 의하여 물-오일-슬러지 혼합물(M)로부터 가라앉아 분리된 슬러지(S)가 포집된다. 슬러지포집부(30)는 혼합물 수용용기(10)의 직경보다 큰 직경으로 형성되며, 혼합물 수용공간(11)의 하측과 연통되는 슬러지포집공간(31)과 포집된 슬러지(S)를 외부로 배출시키기 위한 슬러지배출배관(32)을 포함한다.

물배출배관(62)은 혼합물 수용용기(10)의 일측을 관통하며, 물-오일-슬러지 혼합물(M) 중 물(W)이 혼합물 수용용기(11)로부터 배출된다. 이때, 물배출배관(62)이 혼합물 수용용기(10)의 일측을 관통한 위치는 혼합물 공급배관(61)이 관통된 위치보다 낮은 위치에 위치된다.

물수집부(40)는 물배출배관(62)과 연결되어 물배출배관(62)을 통하여 배출되는 물(W)이 수집되며, 물배출배관(62)과 연통되는 물수집공간(41)과, 물수집공간(41)에 수집된 물(W)을 외부로 배출하기 위한 드레인밸브(42)를 포함한다.

한편, 물배출배관(62)은 절곡된 형상으로 형성되며, 물배출배관(62)의 물유입구(621)는 혼합물 수용공간(11)의 내부에 위치되며, 물배출배관(62)의 물배출구(622)는 혼합물 수용용기(11)의 상측 단부보다 낮은 위치에 위치된다. 따라서, 물-오일-슬러지 혼합물(M)의 분리과정에서 물(W) 층의 위치는 물배출구(622)의 높이, 즉 혼합물 수용용기(11)의 상측 단부보다 낮은 위치까지만 위치될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유수분리장치(1)에 의한 물-오일-슬러지 혼합물(M)의 분리과정을 상세하게 설명한다.

먼저, 내부가 비어 있는 혼합물 수용용기(10)에 혼합물 공급배관(61)을 통하여 물-오일-슬러지 혼합물(M)을 채운다.

물-오일-슬러지 혼합물(M)이 혼합물 수용용기(10)의 상측 단부에 인접하는 높이만큼 채워지는 과정에서, 혼합물 공급배관(61)은 물-오일-슬러지 혼합물(M)을 혼합물 수용공간(11)의 중심으로부터 편심된 위치를 향하여 공급함으로써, 혼합물 수용용간(11)에 수용된 물-오일-슬러지 혼합물(M)은 일정한 방향으로 회전하게 된다.

물-오일-슬러지 혼합물(M)이 일정한 방향으로 회전하게 되면 원심력, 중력 및 비중 차이에 의하여, 비중이 가장 작은 오일(O)은 물-오일-슬러지 혼합물(M)의 중심측에 위치되며 물-오일-슬러지 혼합물(M)의 상측부를 완전하게 덮고 하부측으로 갈수록 직경이 작아지는 층을 형성하며, 비중이 가장 큰 슬러지(S)는 물-오일-슬러지 혼합물(M)의 외곽측에 위치되며 물-오일-슬러지 혼합물(M)의 하측부 측으로 갈수록 밀도가 높아지는 층을 형성한다. 그리고, 비중이 오일(O)과 슬러지(S) 사이에 위치되는 물(W)은 오일(O) 층과 슬러지(S) 층 사이에 층을 형성한다.

혼합물 공급배관(61)으로부터 계속하여 물-오일-슬러지 혼합물(M)이 공급되면, 공급되는 물-오일-슬러지 혼합물(M)의 회전력에 의하여 물-오일-슬러지 혼합물(M)은 회전하면서 오일(O), 물(W) 및 슬러지(S) 층을 각각 형성하며 그 높이가 상승하게 된다.

오일(O) 층의 높이가 혼합물 수용용기(10)의 높이를 초과하게 되면, 오일(O)은 넘쳐서 오일수집부(20)에서 수집되며, 연속적으로 물-오일-슬러지 혼합물(M)가 공급됨에 따라서 계속하여 오일(O)이 혼합물 수용용기(10)의 상측 단부로부터 넘쳐서 오일수집부(20)에서 수집된다.

이때, 물(W) 층의 높이는 일측 단부(621)가 혼합물 수용공간(11)의 내부에 관통되어 물(W) 층에 위치되며 타측 단부(622)가 혼합물 수용용기(10)의 상측 단부보다 낮은 위치에 위치되는 물배출배관(62)에 의하여 물배출배관(62)의 타측 단부(622)를 넘지 못하고, 물(W)은 연속적으로 물배출배관(62)을 통하여 혼합물 수용용기(61)의 외부로 배출되게 된다.

그리고, 물-오일-슬러지 혼합물(M)이 분리되는 과정에서 레이저 조사부(50)는 연속적으로 레이저를 혼합물 수용공간(11)을 향하여 조사함으로써, 혼합물 수용공간(11)에 수용된 물-오일-슬러지 혼합물(M)로부터 오일(O)이 원활하게 분리될 수 있도록 한다.

제안되는 실시예에 의하면 물-오일-슬러지 혼합물(M)로부터 오일(O), 물(W) 및 슬러지(S)의 분리가 비중 및 레이저에 의하여 신속하게 분리될 수 있다.

또한, 물-오일-슬러지 혼합물(M)로부터 오일(O), 물(W) 및 슬러지(S)의 분리가 연속적으로 수행됨에 따라서 혼합물 수용공간(11)의 크기가 소형화될 수 있는 이점이 있다.

이하 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 유수분리장치의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유수분리장치의 구성을 보인 단면도가 도시되어 있다.

도 3의 구성은 도 1 및 도 2에 도시된 유수분리장치의 구성과 오일수집부의 구성이 상이한 것으로 다른 구성요소는 동일하다. 이하 설명에서는 차이점을 중심으로 설명하고 기 설명된 구성요소에 대해서는 중복된 설명을 생략하기로 한다.

도 3에 도시된 오일 수집부는, 상기 혼합물 수용용기(10)의 상부에 구비되어 상기 혼합물 수용용기(10)의 내부를 밀폐시키는 상부커버(110); 상기 상부커버(110)의 일측에 구비되어 상기 혼합물 수용용기(10)의 내부에 포집된 오일이 외부로 배출되는 통로를 제공하는 오일배출배관(111); 및 상기 오일배출배관(111)에 구비되어 상기 혼합물 수용용기(10)의 내부공간 압력이 기 설정된 압력에 도달하면 상기 오일배출배관(111)을 개방시켜 상기 오일이 배출될 수 있도록 제어하는 제어밸브를 더 포함할 수 있다.

상부커버(110)는 도 3에서 도시되었듯이, 상측으로 갈수록 반경이 작아디는 원뿔형상으로 형성될 수 있고, 상기 혼합물 수용용기(10)의 내부를 밀폐시킨다. 상기 상부커버(110)에 의해 밀폐된 상기 혼합물 수용용기(10)는 혼합물이 유입됨에 따라 내부의 압력이 상승하게 된다.

상기 상부커버(110)의 상측에는 오일이 배출되는 오일배출배관(111)이 구비되고, 상기 오일배출배관(111)에는 제어밸브(113)가 구비될 수 있다. 상기 제어밸브(113)는 상기 상부커버(110)의 상측을 선택적으로 개폐하는 구성으로 상기 제어밸브(113)를 통해 오일이 외부로 배출되는 것이다.

상기 제어밸브(113)는 기 설정된 시간에 따라 개폐되거나, 기 설정된 압력에 도달하면 개폐되는 것도 가능하다. 이는 사용자가 필요에 따라 설정할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상기에서 설명된 실시예에 한정되지 아니하고, 청구범위에 의하여 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있는 것은 자명하다고 할 것이다.

1 : 유수분리장치 10 : 혼합물 수용용기
11 : 혼합물 수용공간 20 : 오일수집부
21 : 오일수집공간 22 : 오일배출배관
30 : 슬러지수집부 31 : 슬러지배출공간
32 : 슬러지배출배관 40 : 물수집부
41 : 물수집공간 42 : 드레인밸브
50 : 레이저 조사부 61 : 혼합물 공급배관
62 : 물배출배관

Claims (5)

1. 물-오일-슬러지 혼합물로부터 오일을 분리하기 위한 유수분리장치로서,
   상부가 개구되며 내부에 혼합물 수용공간이 형성되는 원통형상의 혼합물 수용용기;
   상기 물-오일-슬러지 혼합물이 토출되는 토출구가 상기 혼합물 수용공간의 중심부로부터 편심된 위치에 위치되어 상기 토출구로부터 상기 혼합물 수용공간의 내벽에 원주방향으로 상기 물-오일-슬러지 혼합물을 공급함으로써, 상기 혼합물 수용공간에 수용된 상기 물-오일-슬러지 혼합물이 일방향으로 회전되도록 하여 상기 물-오일-슬러지 혼합물의 비중차이에 의해 회전중심이 되는 부분에 상기 오일이 위치하도록 회전력을 제공하는 혼합물 공급배관;
   상기 혼합물 수용공간에 수용된 상기 물-오일-슬러지 혼합물에 기설정된 파장의 레이저를 조사하여, 상기 물-오일-슬러지 혼합물에 혼합되어 있는 오일 알갱이를 상기 물-오일-슬러지 혼합물로부터 떠오르게 하고, 상기 오일이 위치하는 상기 회전중심 부분에 위치하여 상기 레이저를 조사하는 레이저 조사부;
   상기 혼합물 수용용기의 상측에 마련되어 상기 혼합물 수용공간에 수용된 상기 물-오일-슬러지 혼합물로부터 분리된 오일이 수집되는 오일수집부;
   상기 혼합물 수용용기의 하측에 마련되며, 비중차이에 의하여 상기 물-오일-슬러지 혼합물로부터 가라앉아 분리된 슬러지가 포집되는 슬러지포집부;
   상기 혼합물 수용용기의 일측을 관통하며, 상기 물-오일-슬러지 혼합물 중 물이 상기 혼합물 수용용기로부터 배출되는 물배출배관; 및
   상기 물배출배관과 연결되어 상기 물배출배관을 통하여 배출되는 물이 수집되는 물수집부;를 포함하고,
   상기 슬러지포집부는,
   상기 혼합물 수용용기보다 큰 직경으로 형성되고, 상기 혼합물 수용공간의 하측과 연통되는 슬러지포집공간;
   상기 포집된 슬러지를 외부로 배출시키기 위한 슬러지배출배관을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유수분리장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 오일 수집부는,
   상기 혼합물 수용용기의 외주면을 따라서 형성되며 상기 혼합물 수용용기의 상측 단부로터 일정 높이만큼 낮은 위치에 위치되는 오일 수집공간; 및
   상기 오일 수집공간에 수집된 상기 오일을 외부로 배출하기 위한 오일배출배관;을 포함하는 유수분리장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 오일 수집부는,
   상기 혼합물 수용용기의 상부에 구비되어 상기 혼합물 수용용기의 내부를 밀폐시키는 상부커버;
   상기 상부커버의 일측에 구비되어 상기 혼합물 수용용기의 내부에 포집된 오일이 외부로 배출되는 통로를 제공하는 오일배출배관; 및
   상기 오일배출배관에 구비되어 상기 혼합물 수용용기의 내부공간 압력이 기 설정된 압력에 도달하면 상기 오일배출배관을 개방시켜 상기 오일이 배출될 수 있도록 제어하는 제어밸브를 더 포함하는 유수분리장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 물배출배관은 절곡된 형상으로 형성되며, 상기 물배출배관의 물유입구는 상기 혼합물 수용공간에 위치되며, 상기 물배출배관의 물배출구는 상기 혼합물 수용용기의 상측단부보다 낮은 위치에 위치되는 것을 특징으로 하는 유수분리장치.
   
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 레이저조사부는 한 쌍으로 마련되며,
   하나의 상기 레이저 조사부는 상기 혼합물 수용용기의 상측 위치되어, 상기 물-오일-슬러지 혼합물의 상방에서 기설정된 파장의 레이저를 조사하며,
   다른 하나의 상기 레이저 조사부는 상기 혼합물 수용용기의 하측에 위치되어, 상기 물-오일-슬러지 혼합물의 하방에서 기설정된 파장의 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 유수분리장치.

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