KR101688295B1

KR101688295B1 - 정지형 유체 혼합 장치 및 이것을 사용하는 밸러스트수 처리 장치

Info

Publication number: KR101688295B1
Application number: KR1020147034074A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 나가후지; 슌지 우에다; 지 우에다; 마사키 츠네야마; 유스케 시모노; 마사노리 우라타
Original assignee: 제이에프이 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2016-12-20
Also published as: JP2013252509A; CN104284712A; KR20150003398A; CN104284712B; WO2013168745A1; JP5995188B2

Abstract

간단한 형상이며, 단시간에 복수의 유체를 효율적으로 혼합 가능한 염가인 정지형 유체 혼합 장치 및 이것을 사용한 컴팩트하며 염가인 밸러스트수 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 주 유체 관로에 동심적으로 개재된 링부(5)와 그의 내주면의 둘레 방향의 복수 위치로부터 상기 관로의 중심선을 향해 돌출된 플랩부(6)를 포함하며, 주 유체에 공급한 부 유체를 플랩부가 주 유체에 생기게 한 카르만 와열로 주 유체에 혼합하는 혼합 부재를 구비하는 정지형 유체 혼합 장치는: 링부가 그 반경 방향으로 넓어지는 판 부재로 만들어지고, 그의 내주면이 상기 관로의 내주면과 면일이며, 각각의 플랩부가 상기 둘레 방향으로 서로 이격되며 상기 반경 방향 내측을 향하는 직선 형상 양측 에지(6A-1)와 상기 내측을 향한 양측 에지의 단부의 사이를 연장하며 상기 중심선을 향해 돌출된 원호 형상 돌출 에지(6B-1)를 포함하고, 링부 내주면의 내측에서 복수의 플랩부 사이에 규정된 개구(8)가 복수의 원호 형상 돌출 에지 사이에 협애 영역(7)을 갖는다.

Description

정지형 유체 혼합 장치 및 이것을 사용하는 밸러스트수 처리 장치{STATIC FLUID MIXER AND BALLAST WATER TREATMENT DEVICE USING SAME}

본 발명은 관로 내를 흐르는 주 유체에 대해 부 유체를 첨가하여 부 유체를 주 유체에 균일하게 혼합하기 위한 정지형 유체 혼합 장치, 및 이것을 사용하여 선박의 밸러스트 탱크(ballast tank)에 적재하는 밸러스트수(ballast water)에 대해 소망의 처리를 하기 위해서, 및/또는 상기 밸러스트 탱크로부터 배출된 밸러스트수에 대해 소망의 처리를 하기 위한 밸러스트수 처리 장치에 관한 것이다.

정지형 유체 혼합 장치는 가동 부재를 포함하지 않고, 구조가 용이하며, 게다가 대유량의 주 유체에 대해서도 적용이 가능하다. 이와 같은 정지형 유체 혼합 장치는, 예컨대 선박에 적재하는 밸러스트수(예컨대 해수 또는 하천수)에 대해 살균제를 첨가하여 살균제를 밸러스트수에 균일하게 혼합하거나, 선박으로부터 밸러스트수를 배출할 때에 밸러스트수 중에 존재하고 있는 살균 성분을 무해화하기 위해서 선박으로부터 배출하는 밸러스트수에 살균 성분 무해화제를 첨가하여 선박으로부터 배출되는 밸러스트수에 살균 성분 무해화제를 균일하게 혼합하기 위해 사용하는데 매우 적합하다.

<종래의 정지형 유체 혼합 장치>

정지형 유체 혼합 장치는, 예컨대, 미국 특허 제 5,839,828 호(특허문헌 1)로부터 알려져 있다.

이 정지형 유체 혼합 장치는, 짧은 통 형상의 링(ring)부와, 링부의 내주면에 있어서 링부의 둘레 방향으로 전체 둘레에 걸쳐서 연장되어 있는 동시에 링부의 반경 방향의 내측을 향해 돌출되어 있는 내측 플랜지(flange)부와, 내측 플랜지부의 둘레 방향의 복수 개소의 각각으로부터 링부의 반경 방향의 중심을 향해 대략 반원 형상으로 연장되는 플랩(flap)부를 갖고 있다. 각각의 플랩부의 양측 에지의 각각의 기단 부위는 내측 플랜지부의 내주단과 매끄러운 곡선으로 연결되어 있다.

이러한 종래의 정지형 유체 혼합 장치는, 서로 동심적으로 배치되어 있는 2개의 관로의 서로 인접한 2개의 단부의 2개의 이음에 링부의 양측면이 협지된 상태에서, 이들 2개의 이음 사이에 고정된다. 링부에는 링부의 반경 방향을 따라서 링부의 외주면으로부터 내주면을 향해 소경의 파이프(pipe)가 관통되어 있다. 소경의 파이프의 내측단은, 링부의 내주면에 있어서, 상기 2개의 관로의 일방으로부터 타방을 향해 정지형 유체 혼합 장치를 거쳐서 흐르는 주 유체(예컨대 밸러스트수)의 흐름의 방향을 따라서 내측 플랜지부에 대해 하류측에 배치되어 있다. 상기 주 유체(예컨대 밸러스트수)에 대해 혼합되는 부 유체(예컨대 살균제 또는 살균 성분 무해화제)는 상기 소경의 파이프를 거쳐서 주 유체 중으로 첨가된다.

이러한 종래의 정지형 유체 혼합 장치에 있어서는, 상기 복수의 플랩부 사이의 간극을 통과한 주 유체가 각 플랩부의 하류측에 생기는 카르만 와열(Karman vortex street)에 의해 상기 첨가된 부 유체를 신속하게 주 유체 중에 균일하게 혼합한다. 따라서, 이러한 종래의 정지형 유체 혼합 장치를 사용하면, 이러한 종래의 정지형 유체 혼합 장치로부터 하류측의 짧은 범위 내에서 주 유체에 대한 복유체(複流體)의 균일한 혼합을 얻을 수 있다.

<종래의 밸러스트수 처리 장치>

일반적으로, 공하(空荷) 또는 적하가 소정의 중량보다 적은 상태의 선박은, 프로펠러(propeller) 몰수심도의 확보, 안정된 항행의 확보 등의 필요성으로, 항행 전에 밸러스트 탱크에 밸러스트수(예컨대 해수 또는 하천수)가 주수(注水)된다. 반대로, 소정의 중량 이상으로 적하를 하여 항행하는 경우에는, 밸러스트 탱크로부터 밸러스트수가 수중으로 배출된다.

서로 환경이 다른 짐을 실은 항구와 짐을 내릴 항구의 사이를 왕복하는 선박에 의해, 각각의 항구에서 밸러스트수의 취수 및 배수가 실행되면, 취수가 실행된 항구의 물(예컨대 해수 또는 하천수)에 포함되는 세균류나 플랑크톤(plankton) 등의 생물이 배수가 실행된 항구의 물(예컨대 해수 또는 하천수)에 들어오게 된다. 그 결과로, 배수가 실행된 항구의 부근의 본래의 연안 생태계가 교란된다. 그래서, 2004년 2월, 선박의 밸러스트수 관리에 관한 국제 회의에서, 선박의 밸러스트수 및 밸러스트수 중의 침전물의 규제 및 관리를 위한 국제 조약이 채택되어 밸러스트수의 처리가 의무가 되었다.

국제 해사 기구(IMO: International Maritime Organization)가 정하는 밸러스트수의 처리 기준에 의하면, 선박으로부터 배출되는 밸러스트수에 포함되는 50㎛ 이상의 생물(주로 동물 플랑크톤)의 수가 1㎥ 중에 10개 미만, 10㎛ 이상 50㎛ 미만의 생물(주로 식물 플랑크톤)의 수가 1㎖ 중에 10개 미만, 콜레라균(Vibrio cholera)의 수가 100㎖ 중에 1cfu 미만, 대장균(Escherichia coli)의 수가 100㎖ 중에 250cfu 미만, 장구균(enterococcus)의 수가 100㎖ 중에 100cfu 미만이 되도록 규정되어 있다.

종래의 밸러스트수의 처리 장치는, 예컨대 일본 특허 공개 제 2007-144391 호 공보(특허문헌 2)에 의해 알려져 있다. 이 종래의 밸러스트수 처리 장치는: 밸러스트수로서 해수를 취수할 때에, 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하고 제거하는 여과 장치와; 해수 중의 세균류를 살균시키는 살균제를 여과된 해수 중에 공급하는 살균제 공급 장치와; 살균제가 공급된 여과 해수 중에 캐비테이션(cavitation)을 발생시켜서 여과 해수 중에 상기 살균제를 확산시키는 것에 의해 여과 해수 중의 세균류를 살균시키는 동시에 여과 해수 중의 잔존 수생 생물을 파괴시키는 벤츄리관(Venturi tube) 장치를 구비하고 있다.

미국 특허 제 5,839,828 호 일본 특허 공개 제 2007-144391 호 공보

그렇지만, 미국 특허 제 5,839,828 호(특허문헌 1)에 기재된 종래의 정지형 유체 혼합 장치에 있어서는, 복수의 플랩부의 각각의 측면 에지가 원호 형상인 동시에 각각의 플랩부의 양 기단 부위의 각각이 매끄러운 곡선으로 내측 플랜지부의 내주단과 연결되어 있다. 따라서, 이 종래의 정지형 유체 혼합 장치에서 복수의 플랩부의 각각의 측면 에지와 내측 플랜지부의 내주단으로 규정되어 있는 개구의 윤곽이 복잡한 곡선으로 되어 있어서, 종래의 정지형 유체 혼합 장치의 제조 비용이 비싸다. 그래서, 종래에 비하여 보다 제조 비용이 저렴한 정지형 유체 혼합 장치가 요망되고 있다.

또한, 정지형 유체 혼합 장치를 이미 기술한 바와 같이 선박의 밸러스트수의 처리에 적용한 경우에는, 종래보다 더욱 짧은 거리, 즉 보다 단시간에, 밸러스트수에 살균제 또는 살균 성분 무해화제를 균일하게 혼합하는 것이 요망되고 있다. 이것은 정지형 유체 혼합 장치를 사용한 밸러스트수 처리 장치의 소형화를 의미하고 있으며, 또한 이러한 밸러스트수 처리 장치의 설치를 위해 선박 내에 필요한 공간의 축소를 의미하고 있다. 미국 특허 제 5,839,828 호(특허문헌 1)에 기재된 종래의 정지형 유체 혼합 장치는, 내측 플랜지의 내주연이 주 유체가 흐르는 관로의 내주면보다 내측으로 돌출되어 있으므로, 종래의 정지형 유체 혼합 장치에서 주 유체가 통과하는 개구의 면적을 작게 하고 있다. 그 결과, 정지형 유체 혼합 장치에 있어서의 유량, 따라서, 유체의 혼합 능력을 낮추고 있다.

또한, 밸러스트수 처리 장치에 관해서는, 생물의 제거 처리 및 살균 처리를 수반하는 밸러스트수의 취수는 선박으로부터 짐을 내리는 시간 내에 종료할 필요가 있어서, 단시간에 대량의 밸러스트수에 살균제를 균일하게 혼합하는 처리가 가능한 정지형 유체 혼합 장치가 바람직하다. 일본 특허 공개 제 2007-144391 호 공보(특허문헌 2)의 밸러스트수 처리 장치와 같이 정지형 유체 혼합 장치로서 벤츄리관 장치를 이용하면, 밸러스트수의 대량 처리를 위해서는 복수의 벤츄리관이 필요하게 되어, 밸러스트수 처리 장치가 대형화되고, 선박의 기관실을 대형화할 필요가 생기거나 제조 비용이 비싸진다.

본 발명의 목적은, 종래의 정지형 유체 혼합 장치에 비해, 보다 간단한 형상을 갖고 있으며, 보다 단시간에 효율적으로 복수의 유체를 혼합 가능한 염가인 정지형 유체 혼합 장치를 제공하는 것, 및 종래의 밸러스트수 처리 장치에 비해, 이러한 정지형 유체 혼합 장치를 사용한 보다 컴팩트(compact)하며 염가인 밸러스트수 처리 장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적은, 이하와 같이 구성되는 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치 그리고 이것을 사용한 밸러스트수 처리 장치에 의해 달성된다.

<정지형 유체 혼합 장치>

본 발명의 정지형 유체 혼합 장치는, 주 액체가 흐르는 관로에 대해 동심적으로 개재된 링부와, 상기 링부의 내주면에 있어서 상기 링부의 둘레 방향에 따른 복수의 위치로부터 상기 관로의 길이 방향 중심선을 향해 돌출되며 상기 주 유체에 카르만 와열을 일으키게 하는 복수의 플랩부를 포함하고, 상기 관로를 흐르는 주 유체에 공급된 부 유체를 카르만 와열을 이용하여 주 유체와 균일하게 혼합하는 혼합 부재를 구비한다.

그리고 본 발명에 따르면,

상기 혼합 부재의 상기 링부가, 상기 링부의 반경 방향으로 넓어지는 판 부재로 만들어져 있고, 상기 링부의 상기 내주면이 상기 관로의 내주면과 면일(面一; 단차가 없는 상태)이며,

상기 복수의 플랩부의 각각이, 상기 둘레 방향으로 서로 이격되며 상기 반경 방향의 내측을 향해 직선 형상으로 연장되는 양측 에지와, 상기 내측을 향한 상기 양측 에지의 단부의 사이를 연장하며 상기 길이 방향 중심선을 향해 돌출된 원호 형상 돌출 에지를 포함하고 있고,

상기 링부의 상기 내주면의 내측에서 상기 복수의 플랩부 사이에 규정된 개구가 상기 복수의 플랩부의 상기 복수의 원호 형상 돌출 에지 사이에 협애(狹隘) 영역을 갖고 있다.

이러한 구성의 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치에서는, 혼합 부재의 링부의 내주면에 있어서 링부의 둘레 방향에 따른 복수의 위치로부터 관로의 길이 방향 중심선을 향해 돌출되어 있는 복수의 플랩부의 각각의 상기 둘레 방향으로 서로 이격되고 링부의 반경 방향의 내측을 향하는 양측 에지가 직선 형상이며, 상기 내측을 향한 상기 양측 에지의 단부의 사이를 연장하며 상기 길이 방향 중심선을 향해 돌출되어 있는 돌출 에지만이 원호 형상이다. 따라서, 링부의 내주면의 내측에 복수의 플랩부 사이에 규정되는 개구의 윤곽의 형상이 간단하게 되어 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치의 제조 비용을 염가로 할 수 있다.

또한, 링부의 내주면이 주 유체가 흐르는 관로의 내주면과 면일이므로, 상기 개구의 면적이 상기 반경 방향의 외측으로 링부의 내주면까지 커지고, 동시에 상기 둘레 방향으로 링부의 내주면을 따라서 커져서, 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치의 상기 개구를 통과하는 주 유체에 부여하는 저항이 감소되어, 주 유체에 대한 상기 개구의 유통 능력이 개선되고 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치는 보다 단시간에 효율적으로 복수의 유체를 혼합 가능하다.

본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치에 있어서는, 상기 혼합 부재의 상기 복수의 플랩부의 각각에 있어서 상기 길이 방향 중심선에 따른 방향을 향한 양측면은 상기 길이 방향 중심선에 대해 직각으로 교차하고 있는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치에 있어서 상기 혼합 부재의 상기 링부는 상기 링부의 반경 방향으로 넓어지는 판 부재로 만들어져 있으므로, 상기 혼합 부재의 상기 복수의 플랩부의 각각을 이와 같이 함으로써, 혼합 부재의 전체를 상기 링부의 반경 방향으로 넓어지는 판 부재로 만들 수 있다. 그 결과, 상기 혼합 부재의 제조 비용을 더욱 염가로 할 수 있다.

또한, 상기 혼합 부재의 전체가 상기 링부의 반경 방향으로 넓어지는 판 부재이면, 부 유체의 공급을 위한 노즐을 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치에 마련할 때에, 상기 노즐의 내측단을 상기 관로 내의 상기 주 유체의 흐름 방향에서 상기 혼합 부재에 대해 상류측, 하류측, 그리고 혼합 부재와 동일한 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 배치하는 것이 용이하다. 또한, 상기 관로 내를 흐르는 주 유체의 흐름의 방향을 반대로 해도 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치에 의해 동일한 효과를 확실히 얻는 것이 가능하다.

이것에 의해, 복수 종류의 부 유체를 주 유체에 대해 본 발명에 따른 하나의 정지형 유체 혼합 장치로 확실히 균일하게 혼합시킬 수 있으며, 또한, 관로 내의 주 유체의 흐름의 조건이나 주 유체에 대한 부 유체의 혼합 조건 등에 대응하여 주 유체의 흐름 방향에서의 혼합 부재와 부 유체를 위한 노즐의 위치 관계를 적절하게 적합화 할 수 있다.

본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치에 있어서는, 복수의 플랩부의 각각은, 링부에 인접한 기단 부위와 상기 원호 형상 돌출단을 포함하는 돌출단 부위를 갖고, 적어도 상기 돌출단 부위가 상기 링부에 대해 상기 관로를 흐르는 상기 주 유체의 하류측을 향해 경사지게 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 상기 돌출단 부위가 상기 주 유체에 부여하는 저항을 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치에 있어서는, 상기 혼합 부재는, 상기 링부의 상기 내주면과 상기 복수의 플랩부의 상기 기단 부위와의 사이에, 상기 관로의 상기 내주면과 접하도록 구성된 환상부가 마련되어 있게 할 수 있다. 상기 환상부를 마련함으로써, 상기 링부의 상기 내주면과 환상부의 사이, 그리고 환상부와 상기 복수의 플랩부의 상기 기단 부위와의 사이의 각각에 굴곡 부위가 생긴다. 해당 굴곡 부위는, 환상부가 상기 관로의 상기 내주면에 접하고 있는 것과 동시에, 혼합 부재의 강도를 향상시킨다. 이 때문에, 주 유체가 혼합 부재의 복수의 플랩부에 부여하는 저항이 다소 커져도, 복수의 플랩부에, 나아가서는 혼합 부재에, 변형이나 손상을 일으키지 않는다. 또한, 상기 관로의 상기 내주면에 접하고 있는 환상부는, 상기 정지형 유체 혼합 장치의 유체 혼합 성능을 실질적으로 크게 저하시키는 정도로는, 상기 혼합 부재의 상기 개구의 면적을 실질적으로 크게 감소시키지 않는다.

본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치에 있어서는, 상기 관로의 외측으로부터 상기 관로의 내측으로 상기 부 유체를 공급하기 위한 부 유체 공급 노즐을 추가로 구비하고 있으며, 상기 부 유체 공급 노즐의 내측단이 상기 관로 내의 상기 주 유체의 흐름 방향에서 상기 혼합 부재에 대해 상류측, 하류측, 그리고 혼합 부재와 동일한 위치 중 적어도 하나의 위치에 배치되어 있을 수 있다. 이 부 유체 공급 노즐은, 상기 관로에 대해 상기 혼합 부재와는 독립하여 마련할 수 있으며, 상기 혼합 부재에 조립될 수도 있다. 또한, 상기 부 유체 공급 노즐의 내측단은, 상기 관로의 길이 방향 중심선에 따른 방향에서 보아 상기 혼합 부재의 상기 개구의 범위 내에 있으면 된다. 또한, 상기 부 유체 공급 노즐의 수도 자유롭게 설정할 수 있다.

<밸러스트수 처리 장치>

본 발명의 밸러스트수 처리 장치는 전술한 본 발명의 정지형 유체 혼합 장치를 사용한다.

밸러스트수 취수용의 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 밸러스트수로서 취수된 액체를 밸러스트 탱크까지 인도하는 밸러스트수 취수관로와, 상기 밸러스트수 취수관로에 개재되며 상기 액체를 여과하여 상기 액체 중의 생물을 포착하는 여과 장치와, 상기 여과 후의 액체 중에 존재하는 생물과 세균류를 살균하는 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치와, 상기 밸러스트수 취수관로에 개재되며 상기 살균제 공급 장치로부터 공급된 살균제를 상기 여과 후의 액체에 균일하게 혼합하는 유체 혼합 장치를 구비하고, 상기 유체 혼합 장치가 전술한 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치이다.

밸러스트수 배출용의 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 밸러스트 탱크로부터 배출된 밸러스트수가 흐르는 밸러스트수 배수관로와, 상기 배출된 밸러스트수 중에 잔류하는 살균 성분을 무해화하는 살균 성분 무해화제를 공급하는 살균 성분 무해화제 공급 장치와, 상기 밸러스트수 배수관로에 개재되며 상기 살균 성분 무해화제 공급 장치로부터 공급된 상기 살균 성분 무해화제를 상기 배출된 밸러스트수 중에 균일하게 혼합하는 유체 혼합 장치를 구비하고, 상기 유체 혼합 장치가 전술한 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치이다.

밸러스트수 취수용 및 밸러스트수 배출용의 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 밸러스트수로서 취수된 액체를 밸러스트 탱크까지 인도하는 밸러스트수 취수관로와, 상기 밸러스트수 취수관로에 개재되며 상기 액체를 여과하여 상기 액체 중의 생물을 포착하는 여과 장치와, 상기 여과 후의 액체 중에 존재하는 생물과 세균류를 살균하는 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치와, 상기 밸러스트수 취수관로에 개재되며 상기 살균제 공급 장치로부터 공급된 상기 살균제를 상기 여과 후의 액체에 균일하게 혼합하는 유체 혼합 장치와, 밸러스트 탱크로부터 배출된 밸러스트수가 흐르는 밸러스트수 배수관로와, 상기 배출된 밸러스트수 중에 잔류하는 살균 성분을 무해화하는 살균 성분 무해화제를 공급하는 살균 성분 무해화제 공급 장치와, 상기 살균 성분 무해화제 공급 장치로부터 공급된 상기 살균 성분 무해화제를 상기 배출된 밸러스트수 중에 균일하게 혼합하는 유체 혼합 장치를 구비하고, 상기 밸러스트수 취수관로에 개재된 상기 유체 혼합 장치와 상기 밸러스트수 배수관로에 개재된 상기 유체 혼합 장치는 동일하며 겸용되고 있고, 상기 밸러스트수 취수관로와 상기 밸러스트수 배수관로가 이 동일하며 겸용되고 있는 상기 유체 혼합 장치에서 교차되어 있으며,

상기 밸러스트수 취수관로를 거쳐서 상기 밸러스트 탱크로 상기 밸러스트수를 인도할 때에는 상기 밸러스트수 배수관로가 차단되는 동시에 상기 유체 혼합 장치로의 상기 살균 성분 무해화제 공급 장치에 의한 상기 살균 성분 무해화제의 공급이 정지되고, 대신에 상기 유체 혼합 장치로의 상기 살균제 공급 장치에 의한 상기 살균제의 공급이 실행되며,

상기 밸러스트수 배수관로를 거쳐서 상기 밸러스트 탱크로부터 상기 밸러스트수를 배출할 때에는 상기 밸러스트수 취수관로가 차단되는 동시에 상기 유체 혼합 장치로의 상기 살균제 공급 장치에 의한 상기 살균제의 공급이 정지되고, 대신에 상기 유체 혼합 장치로의 상기 살균 성분 무해화제 공급 장치에 의한 상기 살균 성분 무해화제의 공급이 실행되며,

상기 동일하며 겸용되고 있는 상기 유체 혼합 장치가 전술한 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치이다.

도 1은 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치의 제 1 실시형태가 설치되어 있는 관로의 부분을, 정지형 유체 혼합 장치와 함께, 일부를 파단하여 도시하는 사시도,
도 2는 도 1 중에 도시되어 있는 정지형 유체 혼합 장치가 설치되어 있는 관로의 부분의 길이 방향 중심선을 따른 단면도,
도 3a는 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 정지형 유체 혼합 장치에 이용되는 혼합 부재의 제 1 예를, 일부를 파단하여 도시하는 사시도,
도 3b는 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 정지형 유체 혼합 장치에 이용되는 혼합 부재의 제 2 예를, 일부를 파단하여 도시하는 사시도,
도 3c는 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 정지형 유체 혼합 장치에 이용되는 혼합 부재의 제 3 예를, 일부를 파단하여 도시하는 사시도,
도 4는 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 정지형 유체 혼합 장치의 변형예가 설치되어 있는 관로의 부분의 길이 방향 중심선을 따른 단면도,
도 5는 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 제 1 실시형태의 정지형 유체 혼합 장치에 있어서의 주 유체에 대한 부 유체의 혼합 상태를 실시예로 하고, 미국 특허 제 5,839,828 호(특허문헌 1)에 기재된 종래의 정지형 유체 혼합 장치의 혼합 상태를 비교예로 하여 함께 나타내는 그래프,
도 6a는 본 발명에 따른 정지형 유체 혼합 장치의 제 2 실시형태를 일부 파단하여 도시하는 사시도,
도 6b는 도 6a의 정지형 유체 혼합 장치의 제 2 실시형태가 설치되어 있는 관로의 부분을, 정지형 유체 혼합 장치와 함께, 일부를 파단하여 도시하는 사시도,
도 7은 도 6b의 관로의 부분의 길이 방향 중심선을 따른 단면도,
도 8은 본 발명의 여러 가지의 실시형태 중 하나 또는 변형예에 따른 정지형 유체 혼합 장치를 사용한, 밸러스트수 취수용의 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 여러 가지의 실시형태 중 하나 또는 변형예에 따른 정지형 유체 혼합 장치를 사용한, 밸러스트수 배출용의 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 여러 가지의 실시형태 중 하나 또는 변형예에 따른 정지형 유체 혼합 장치를 사용한, 밸러스트수 취수 및 밸러스트수 배출의 양쪽에 이용할 수 있는, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.

<제 1 실시형태>

도 1 및 도 2 중에는 본 발명의 제 1 실시형태의 정지형 유체 혼합 장치(1)가 도시되어 있으며, 이 정지형 유체 혼합 장치(1)는 혼합 부재(2)를 구비하고 있는 동시에 부 유체 공급 노즐(3)도 구비하고 있다. 혼합 부재(2)는 전체가 평탄한 판상 부재로 만들어져 있으며, 화살표(A)로 나타내고 있는 방향으로 주 유체가 흐르는 관로에 개재되어 있다. 상세하게는, 혼합 부재(2)는, 상기 관로의 일부를 구성하고 있는 동심적으로 인접한 2개의 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A) 사이에 협지되어 있다. 부 유체 공급 노즐(3)은 상기 주 유체의 흐름의 방향(A)에 있어서의 상류측에 위치하고 있는 관 부재(4)의 관벽을 외측으로부터 내측까지 관 부재(4)의 반경 방향으로 관통하며, 혼합 부재(2)의 상기 상류측에 인접하여 배치되어 있다. 부 유체 공급 노즐(3)의 내측단에는 상기 주 유체에 혼합되는 부 유체의 토출구가 마련되어 있다. 이 실시형태에서 부 유체 공급 노즐(3)의 내측단은, 관 부재(4)의 길이 방향 중심선까지 도달하고 있다.

본 실시형태에서는, 관 부재(4, 4)의 각각은 이음(4A)의 근방 부위가 이음(4A)에 접근함에 따라서 서서히 내경을 넓히는 테이퍼 형상으로 되어 있다. 관 부재(4, 4)에 있어서 혼합 부재(2)가 협지되는 이음(4A, 4A)의 근방 부위가 테이퍼 형상에 의해 서서히 내경을 넓히고 있음으로써, 혼합 부재(2)에 규정되어 있는 후술하는 개구의 면적을 크게 할 수 있으므로, 상기 관로 내를 흐르는 주 유체가 혼합 부재(2)에서 발생시키는 압력 손실을 작게 할 수 있다. 다만, 혼합 부재(2)의 상기 개구에서 상기 주 유체에 생기는 압력 손실이 허용 가능한 정도이면, 관 부재(4, 4)에 있어서 이음(4A, 4A)의 근방에서 내경을 넓힐 필요는 없다.

도 3a, 도 3b, 그리고 도 3c에는, 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 정지형 유체 혼합 장치(1)에서 사용되는 혼합 부재(2)의 3개의 예가 도시되어 있다. 3개의 예의 혼합 부재(2)의 각각은, 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 2개의 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A) 사이에 협지되는 것에 의해 상기 관로에 대해 동심적으로 개재되는 링부(5)와, 링부(5)의 내주면에 있어서 링부(5)의 둘레 방향에 따른 복수의 위치로부터 상기 관로의 길이 방향 중심선을 향해 돌출된 복수의 플랩부(6)를 포함한다. 각각의 혼합 부재(2)에서는, 링부(5)의 둘레 방향을 따라서 180° 서로 이격된 2개의 위치로부터 2개의 플랩부(6)가 링부(5)의 반경 방향의 내측을 향해 돌출되어 있다. 그렇지만, 본 발명의 개념에 따르면, 플랩부(6)의 개수는 3매, 4매, 그리고 4매 이상이어도 좋다. 링부(5)의 내주면의 내측에는, 복수의 플랩부(6)의 상호간에 개구(8)가 규정되어 있다.

도 3a 중에 도시되어 있는 혼합 부재(2)의 제 1 예에서는, 링부(5)는, 이음(4A)의 내경 및 외경과 동일한 내경 및 외경을 갖고 있으며, 링부(5)의 반경 방향으로 넓어지는 판 부재로 만들어져 있다. 링부(5)에는, 링부(5)를 상기 관로의 2개의 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A)에 고정하기 위해서 이용되는 복수의 볼트(bolt)(도시하지 않음)를 통과시키기 위한 복수의 볼트 관통 구멍(5B)이 링부(5)의 둘레 방향으로 서로 등간격으로 이격된 복수 위치에 형성되어 있다. 링부(5)가 상기 관로의 2개의 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A)에 의해 협지되어 고정된 후에는, 링부(5)의 내주면(5A)은 상기 관로의 2개의 관 부재(4, 4)의 내주면과 면일하게 된다.

도 3b 중에 도시되어 있는 혼합 부재(2)의 제 2 예에서는, 링부(5)는, 링부(5)의 반경 방향으로 넓어지는 판 부재로 만들어져 있으며, 이음(4A)의 내경과 동일한 내경을 갖고 있지만, 이음(4A)의 외경보다는 작은 외경을 갖고 있다. 제 2 예의 혼합 부재(2)는, 링부(5)를 상기 관로의 2개의 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A)으로 동심적으로 협지한 후에, 2개의 이음(4A, 4A)에서 링부(5)보다 반경 방향의 외측의 환상 부위가 둘레 방향으로 서로 등간격으로 이격된 복수의 위치에서 예컨대 볼트(도시하지 않음)와 같은 공지의 고정 요소에 의해 고정되는 것에 의해, 2개의 이음(4A, 4A)에 고정된다. 링부(5)가 상기 관로의 2개의 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A)에 의해 협지되어 고정된 후에는, 링부(5)의 내주면(5A)은 상기 관로의 2개의 관 부재(4, 4)의 내주면과 면일하게 된다.

도 3c 중에 도시되어 있는 혼합 부재(2)의 제 3 예에서는, 링부(5)는, 링부(5)의 반경 방향으로 넓어지는 판 부재로 만들어져 있으며, 링부(5)의 외주면에 있어서 링부(5)의 둘레 방향의 특정 위치(이 예에서는, 2개의 플랩부(6)의 일방의 상기 둘레 방향에 있어서의 중심)로부터 링부(5)의 반경 방향의 외측으로 가시(可視) 돌기(2A)가 돌출되어 있다. 가시 돌기(2A)는, 링부(5)가 2개의 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A)에 의해 이들과 동심적으로 전술한 제 1 예나 제 2 예와 같이 협지되어 고정되어 있는 사이에, 이음(4A, 4A)의 반경 방향의 외측으로 돌출되어 있어서 육안으로 확인할 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같은 고정 동안에, 2개의 이음(4A, 4A)의 둘레 방향에 있어서의 복수의 플랩부(6)의 위치 및 상기 둘레 방향에 있어서의 부 유체 공급 노즐(3)에 대한 복수의 플랩부(6)의 위치 관계를 용이하게 확인할 수 있다. 링부(5)가 상기 관로의 2개의 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A)에 의해 협지되어 고정된 후에는, 링부(5)의 내주면(5A)은 상기 관로의 2개의 관 부재(4, 4)의 내주면과 면일하게 된다.

도 3a, 도 3b, 그리고 도 3c 중에 도시되어 있던 제 1 예, 제 2 예, 그리고 제 3 예의 각각의 혼합 부재(2)의 복수의 플랩부(6)의 각각에 있어서 상기 관로의 2개의 관 부재(4, 4)의 길이 방향 중심선에 따른 방향을 향한 양측면은 상기 길이 방향 중심선에 대해 직각으로 교차하고 있다.

복수의 플랩부(6)의 각각은, 링부(5)의 둘레 방향으로 서로 이격되며 링부(5)의 반경 방향의 내측을 향해 직선 형상으로 연장되는 양측 에지(6A-1)와, 상기 내측을 향한 양측 에지(6A-1)의 단부의 사이를 연장하며 상기 길이 방향 중심선을 향해 돌출된 원호 형상 돌출 에지(6B-1)를 포함한다.

전술한 여러 가지의 예의 각각의 플랩부(6)의 원호 형상 돌출 에지(6B-1)는 또한 양측 에지(6A-1)를 상기 반경 방향의 내측으로 연장하는 선보다 링부(5)의 둘레 방향에서 외측으로 돌출되어 있다.

링부(5)의 내주면의 내측에서 복수의 플랩부(6, 6)의 사이에 규정되어 있는 개구(8)는, 복수의 플랩부(6)의 원호 형상 돌출 에지(6B-1)의 상호 간에 협애 영역(7)을 갖고 있다.

전술한 여러 가지의 예의 각각의 플랩부(6)의 양측 에지(6A-1)는, 링부(5)로부터 원호 형상 돌출 에지(6B-1)를 향해 서서히 상호 간의 거리를 단축하는 테이퍼(taper) 형상으로 되어 있다.

그 때문에 개구(8)는, 서로 인접한 2개의 플랩부(6, 6) 사이가 부채 형상을 한 부채 형상 영역(9)으로 되어 있다. 복수의 플랩부(6, 6) 사이의 복수의 부채 형상 영역(9)은 협애 영역(7)에 의해 서로 연통되어 하나의 개구(8)로 되어 있다.

각각의 플랩부(6)에 있어서, 링부(5)에 인접한 부위는 기단 부위(6A)이며, 원호 형상 돌출 에지(6B-1)를 포함하는 부위는 돌출단 부위(6B)이다.

각각의 플랩부(6)의 양측 에지(6A-1)의 각각과 양측 에지(6A-1)의 각각이 교차하는 링부(5)의 내주면(5A)의 위치에 있어서의 접선이 교차하는 각도를 90도 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 각도이면, 링부(5)에 인접한 플랩부(6)의 기단 부위(6A)의 강도를 크게 할 수 있다. 또한 상기 각도는 90도로 하는(도 3a, 도 3b, 그리고 도 3c 중에 도시되어 있는 여러 가지의 예의 각각의 혼합 부재(2)와 같이 2개의 플랩부(5)를 포함하는 경우에는, 각각의 플랩부(6)의 양측 에지(6A-1)의 각각에 있어서의 상기 반경 방향의 내측으로의 연장선이 상기 길이 방향 중심선과 교차함) 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 플랩부(6)의 기단 부위(6A)의 강도를 충분히 확보할 수 있는 동시에, 정지형 유체 혼합 장치(1)의 혼합 부재(2)가 그 기능을 가장 양호하게 발휘할 수 있는 개구(8)의 복수의 부채 형상 영역(9)의 최적인 면적 비율로 할 수 있다.

이러한 본 실시형태의 정지형 유체 혼합 장치(1)가 개재되어 있는 전술한 관로에, 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 화살표(A) 방향으로 주 유체를 흘리면, 주 유체는 혼합 부재(2)의 개구(8)를 통과한다. 개구(8)를 통과한 주 유체는, 복수의 플랩부(6, 6)의 배면측, 즉 하류측에서 카르만 와열을 형성한다. 카르만 와열은 복수의 플랩부(6, 6)의 돌출단 부위(6B)의 배면측, 즉 하류측에서, 특히 크게 발달한다. 따라서, 부 유체 공급 노즐(3)로부터 상기 관로 내에 공급된 부 유체는, 주 유체와 함께 혼합 부재(2)의 개구(8)를 통과한 후에 카르만 와열에 의해 상기 관로 내의 주 유체의 전체에 급속하게 넓고 균일하게 확산되어 주 유체 내에 균일하게 혼합된다.

게다가, 혼합 부재(2)의 개구(8)에 있어서 협애 영역(7)보다 큰 면적을 갖고 있는 동시에 상기 관로의 내주면과 면일한 원호를 갖는 부채 형상 영역(9)은, 개구(8)를 통과하는 주 유체에 대해 부여하는 저항을 감소시켜, 개구(8)를 통과하는 주 유체의 큰 유량을 확보한다. 그 결과, 혼합 부재(2)에 의한 주 유체에 대한 부 유체의 혼합 처리 능력을 높인다.

<제 1 실시형태의 변형예>

도 4 중에는, 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1)의 변형예가 도시되어 있다. 이 변형예에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1')에 있어서 혼합 부재(2)에는, 링부(5)의 내주면과 복수의 플랩부(6)의 기단 부위와의 사이에, 상기 관로의 일방의 관 부재(4)의 내주면에 접하도록 구성된 환상부(10)가 마련되어 있다.

이 변형예에서는 또한, 복수의 플랩부(6) 중 적어도 돌출단 부위(6B)가 링부(5)에 대해 상기 관로를 흐르는 주 유체의 하류측으로 경사져 있다.

환상부(10)를 마련함으로써, 링부(5)의 내주면과 환상부(10)와의 사이, 그리고 환상부(10)와 복수의 플랩부(6)의 기단 부위(6A)와의 사이의 각각에 굴곡 부위가 생긴다. 이들의 굴곡 부위는, 환상부(10)가 상기 관로의 내주면에 접하고 있는 것과 동시에, 혼합 부재(2)의 강도를 향상시킨다. 이 때문에, 주 유체가 혼합 부재(2)의 복수의 플랩부(6)에 부여하는 저항이 다소 크게 되어도, 복수의 플랩부(6)에, 나아가서는 혼합 부재(2)에 변형이나 손상을 일으키지 않는다. 상기 관로의 상기 내주면에 접하고 있는 환상부(10)는 변형예의 정지형 유체 혼합 장치(1')의 유체 혼합 성능을 실질적으로 크게 저하시키는 정도로는, 혼합 부재(2)의 개구(8)의 면적을 실질적으로 크게 감소시키지 않는다.

도 1 및 도 2, 그리고 도 4 중에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 관로의 서로 인접한 2개의 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A)의 각각의 근방이 테이퍼 형상으로 내경이 확대되어 있으면, 환상부(10)를 어느 하나의 테이퍼 형상 부분의 내주면에 접촉시킴으로써, 환상부(10)가 관 부재(4)의 원통 형상 부분의 내주면보다 관 부재(4)의 반경 방향의 내측으로 돌출하지 않게 된다. 따라서, 환상부(10)의 존재에 의해, 관 부재(4)를 흐르는 주 유체에 대해 발생시키는 유체 저항을 더욱 감소시킬 수 있다. 또한, 복수의 플랩부(6)의 각각의 전술한 바와 같이 경사진 돌출단 부위(6B)는, 복수의 플랩부(6)가 상기 관로 내를 흐르는 주 유체에 부여하는 유체 저항을 감소시킨다.

본 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1) 또는 변형예에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1')가 개재되는 상기 관로 내 및 부 유체 공급 노즐(3) 중으로 흐르는 주 유체 그리고 부 유체의 각각은 액체 혹은 기체이면 된다.

본 발명의 개념에 따르면, 부 유체 노즐(3)은 상기 관로에 있어서 정지형 유체 혼합 장치(1) 또는 정지형 유체 혼합 장치(1')의 상류측의 근방에 위치하고 있지 않아도 된다. 부 유체는, 상기 관로에 있어서 정지형 유체 혼합 장치(1) 또는 정지형 유체 혼합 장치(1')의 상류측으로 이격된 위치로부터 어떠한 공지의 수단에 의해 상기 관로 내를 흐르는 주 유체 내에 공급되면 된다. 상기 관로에 있어서 정지형 유체 혼합 장치(1) 또는 정지형 유체 혼합 장치(1')의 상류측으로 이격된 위치에서 이미 주 유체에 부 유체가 공급 완료된 경우에는, 상기 상류측에서 주 유체에 대한 부 유체의 확산 및 혼합이 불충분해도, 혼합 부재(2)를 통과하면, 전술한 바와 같이 혼합 부재(2)의 하류측에서 부 유체는 주 유체에 대해 신속하게 충분히 확산되어 균일하게 혼합된다.

부 유체 공급 노즐(3)을 사용하여 상기 관로 내를 흐르는 주 유체에 대해 부 유체를 공급하는 경우, 혼합 부재(2)에서 주 유체에 발생하는 카르만 와열에 의해 주 유체에 대해 부 유체를 충분히 균일하게 혼합할 수 있다면, 부 유체 공급 노즐(3)은 주 유체의 흐름 방향에서 혼합 부재(2)에 대해, 상류측, 하류측, 및 혼합 부재(2)와 동일한 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 마련해도 좋다. 또한, 부 유체 공급 노즐(3)은 혼합 부재(2)의 상류측, 하류측 및 혼합 부재(2)와 동일한 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에서 복수 마련해도 좋다.

또한, 상기 관로 내에 있어서의 부 유체 공급 노즐(3)의 부 유체의 토출구의 위치나 수, 그리고 부 유체 공급 노즐(3)의 수는, 혼합 부재(2)에서 주 유체에 발생하는 카르만 와열에 의해 주 유체에 대해 부 유체를 충분히 균일하게 혼합할 수 있다면, 자유롭게 설정할 수 있다.

그렇다고는 하지만, 부 유체 공급 노즐(3)을 사용하여 상기 관로 내를 흐르는 주 유체에 대해 부 유체를 공급하고, 혼합 부재(2)에서 주 유체에 발생하는 카르만 와열에 의해 주 유체에 대해 부 유체를 가장 효율적으로 충분히 균일하게 혼합하려면, 도 1, 도 2, 그리고 도 3 중에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 관로 내를 흐르는 주 유체의 흐름의 방향에서 혼합 부재(2)에 대해 상류측의 근방에 부 유체 공급 노즐(3)을 배치하고, 부 유체 공급 노즐(3)의 내측단의 부 유체의 토출구가 상기 관 부재(4)의 길이 방향 중심선에 위치하고 있으며, 주 유체의 상기 흐름의 방향에서 보아 혼합 부재(2)의 개구(8)의 협애 영역(7)의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

또한, 이 부 유체 공급 노즐(3)의 토출구로부터 관 부재(4) 내로 공급되는 부 유체의 유속은, 관 부재(4) 내를 흐르는 주 유체의 유속의 1/10 정도로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 관 부재(4)의 길이 방향 중심선을 따라서 혼합 부재(2)의 개구(8)의 협애 영역(7)의 범위 내에 도달한 부 유체는, 혼합 부재(2)의 복수의 플랩부(6)에 의해 플랩부(6)의 하류측에서 주 유체에 발생한, 특히 혼합 부재(2)의 개구(8)의 협애 영역(7)에 인접한 복수의 플랩부(6)의 돌출단 부위(6B)의 하류측에서 주 유체에 강하게 발생한, 카르만 와열에 의해 주 유체 내에 확산되며, 혼합 부재(2)의 개구(8)의 협애 영역(7)으로부터 관 부재(4)의 길이 방향 중심선에 따른 방향의 짧은 거리의 범위 내에서 주 유체 내에 균일하게 혼합된다. 관 부재(4) 내를 흐르는 주 유체의 유속에 대한 부 유체의 유속이, 전술한 값보다 크면, 부 유체가 주 유체에 생기는 카르만 와열에 말려 들어가기 어려워져, 주 유체에 대해 부 유체가 균일하게 혼합될 때까지, 상기 길이 방향 중심선에 따른 방향에서 혼합 부재(2)로부터 긴 거리의 범위를 필요로 하게 되어버린다.

도 1 및 도 2, 그리고 도 4 중에 도시되어 있던 제 1 실시형태 및 변형예에서는, 혼합 부재(2)는, 링부(5)가 주 유체가 흐르는 관로의 2개의 인접한 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A) 사이에 협지되어 예컨대 볼트와 같이 공지의 고정 요소를 사용하여 이음(4A, 4A)에 장착 고정되어 있다. 그렇지만, 혼합 부재(2)를 착탈 가능하게 고정 가능한 공지의 혼합 부재 고정 구조를 상기 관로의 소망의 개소에 미리 개재해 두고, 이 혼합 부재 고정 구조에 혼합 부재(2)를 착탈 가능하게 고정해도 좋다.

<실시예와 비교예의 시험 결과>

다음에, 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1)에 있어서의 주 유체에 대한 부 유체의 혼합 상태를 실시예로 하고, 미국 특허 제 5,839,828 호(특허문헌 1)에 기재된 종래의 정지형 유체 혼합 장치에 있어서의 혼합 상태를 비교예로 한 시험의 결과가 도 5 중에 나타나 있다.

도 5에 있어서, 횡축은, 관로에 있어서의 제 1 실시형태의 정지형 유체 혼합 장치(1) 및 종래의 정지형 유체 혼합 장치의 각각으로부터의 상기 관로를 흐르는 주 유체의 흐름의 방향에서의 하류측의 거리비(상기 각각의 정지형 유체 혼합 장치로부터의 하류측의 거리(X)를 상기 관로를 구성하고 있는 관 부재의 내경(D)으로 나눈 비임)를 나타내며, 거리비 0인 위치가 상기 각각의 정지형 유체 혼합 장치의 위치(도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 제 1 실시형태의 정지형 유체 혼합 장치의 구성에서는 혼합 부재(2)의 위치)이고, P는 부 유체 공급 노즐의 위치이다.

종축은, 상기 관로의 길이 방향 중심선에 대해 수평인(도 2에 있어서 지면에 대해 직각인) 방향의 복수의 위치에서 측정한 주 유체에 대한 부 유체의 농도비를 나타내고 있다. 농도비는, 주 유체에 대한 부 유체의 농도의 측정값을 주 유체에 대해 부 유체가 실질적으로 균일하게 혼합되었을 때의 농도의 값으로 나눈 값이며, 농도비 1이 주 유체에 대해 부 유체가 실질적으로 균일하게 혼합된 때의 농도의 값이다.

즉, 도 5는 상기 관로의 길이 방향 중심선에 따른 다른 위치마다, 상기 길이 방향 중심선에 대해 수평인(도 2에 있어서 지면에 대해 직각인) 방향의 복수의 위치에서 측정한 농도비의 분포를 나타내고 있다. 실선으로 둘러싸는 범위가 실시 예의 농도비 분포를 나타내고 있으며, 파선으로 둘러싸는 범위가 비교예의 농도비 분포를 나타내고 있다.

도 5에서는, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1)에 있어서의 상기 혼합 상태를 실선으로 나타내는 실시예에서는, 상기 관로 내의 주 유체의 흐름의 방향에 있어서의 정지형 유체 혼합 장치(1)의 위치(거리비 0)에서는 상기 관로의 길이 방향 중심선에 대해 수평인 방향으로, 넓은 범위의 농도비가 분산되어 있지만, 정지형 유체 혼합 장치(1)의 위치로부터 상기 흐름의 방향에서의 하류측에 있어서 거리비 2~3이라는 짧은 거리의 사이에서 상기 수평인 방향에서의 농도비의 분포가 급속히 1로 수속되어 있다. 이것에 대해, 미국 특허 제 5,839,828 호(특허문헌 1)에 기재된 종래의 정지형 유체 혼합 장치에 있어서의 상기 혼합 상태를 파선으로 나타내는 비교예에서는, 상기 관로 내의 주 유체의 흐름의 방향에서의 상기 종래의 정지형 유체 혼합 장치의 위치로부터 상기 하류측으로 거리비 4~5 이격된 위치에서 상기 수평인 방향에서의 농도비의 분포가 1로 수속되어 있다.

또한, 전술한 농도비를, 상기 관로의 길이 방향 중심선을 따른 다른 위치마다, 상기 길이 방향 중심선에 대해 수직인(도 2에 있어서 지면을 따른 상하의) 방향의 복수의 위치에서 측정했을 경우에도, 도 5 중에 도시되어 있는 것과 거의 동일한 결과를 얻었다.

이들의 시험 결과는, 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1)에서는, 상기 관로 내의 주 유체의 흐름의 방향으로 제 1 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1)에 대해 하류측의 꽤 가까운 위치에서 상기 주 유체의 횡단면의 전체에 걸쳐서 농도비 1, 즉 상기 주 유체에 대한 상기 부 유체의 혼합이 실질적으로 균일한 상태로 되어 있으므로, 상기 균일한 혼합을 위해서 필요로 하는 상기 관로의 길이를 작게 할 수 있는 것을 의미하고 있다. 따라서, 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1)를 밸러스트수 처리 장치의 정지형 유체 혼합 장치로서 사용한 경우에는, 밸러스트수 처리 장치의 전체를 컴팩트(compact)하게 할 수 있다.

<제 2 실시형태>

다음에, 도 6a, 도 6b, 그리고 도 7을 참조하면서, 본 발명의 제 2 실시형태에 따르고 있는 정지형 유체 혼합 장치(1")에 대해 설명한다. 이 실시형태에 따르고 있는 정지형 유체 혼합 장치(1")에서는, 혼합 부재(2)와 부 유체 공급 노즐(3)이 하나의 유닛(unit)으로 구성되어 있다.

이 실시형태에서는, 정지형 유체 혼합 장치(1")의 혼합 부재(2)의 링부(5)의 일방의 측면에, 혼합 부재(2)의 내경과 동일한 내경과 혼합 부재(2)의 외경보다는 작은 외경을 갖고 있는 짧은 통 형상의 연결부(11)가 동심적으로 밀봉 상태로, 예컨대 용접 등의 공지의 밀봉 고정 기술에 의해 고정되어 있다. 연결부(11)는, 연결부(11)의 중심선에 따른 방향에서 혼합 부재(2)의 링부(5)와는 반대측의 단부에, 혼합 부재(2)의 링부(5)와 동일한 형상 및 치수를 가진 환상 플레이트(plate)(12)가 동심적으로 밀봉 상태로, 예컨대 용접 등의 공지의 밀봉 고정 기술에 의해 고정되어 있다. 따라서, 혼합 부재(2)의 링부(5)의 내주면과, 연결부(11)의 내주면과, 또한 환상 플레이트(12)의 내주면은 서로 면일이며 하나의 연속하는 내주면을 형성한다.

연결부(11)에는, 그 둘레 방향의 적어도 한 개소(이 실시형태에서는, 혼합 부재(2)의 링부(5)의 내주면에 있어서 복수의 플랩부(6)가 링부(5)의 반경 방향의 내측으로 돌출되어 있는 복수의 위치 중 적어도 1개에 인접한 위치)에, 연결부(11)의 반경 방향의 외측으로 연장되는 부 유체 공급 노즐 지지통(13)이 예컨대 용접 등의 공지의 밀봉 고정 기술에 의해 고정되어 있다. 부 유체 공급 노즐 지지통(13)의 내경은 부 유체 공급 노즐(3)의 외경보다 크다. 부 유체 공급 노즐 지지통(13)의 외측단에는 부 유체 공급 노즐 지지통(13)의 외경보다 큰 덮개 부재(14)가 밀봉 상태로 고정되어 있다. 덮개 부재(14)의 중앙에는 부 유체 공급 노즐(3)이 관통되는 관통 구멍(14A)이 형성되어 있으며, 관통 구멍(14A)에 삽입된 부 유체 공급 노즐(3)은 관통 구멍(14A)에 예컨대 용접 등의 공지의 밀봉 고정 기술에 의해 밀봉 상태로 고정되어 있다. 덮개 부재(14)의 외측 플랜지(flange)부는, 도시되어 있지 않은 부 유체 공급원으로부터 연장되어 있는 부 유체 공급관의 선단의 도시되어 있지 않은 외측 플랜지부와 공지의 밀봉 고정 기술에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있다. 이 실시형태에서는, 이러한 공지의 밀봉 고정 기술로서, 부 유체 공급 노즐 지지통(13)의 덮개 부재(14)의 외측 플랜지부와 도시되어 있지 않은 부 유체 공급원으로부터 연장되어 있는 부 유체 공급관의 선단의 도시되어 있지 않은 외측 플랜지부와의 사이에 개재된 예컨대 O-링(O-ring)과 같이 환상의 밀봉 부재와 덮개 부재(14)의 외측 플랜지부에서 둘레 방향으로 서로 이격된 복수 위치에 형성되어 있는 장착 구멍(14B)에 삽입되며 도시되어 있지 않은 부 유체 공급원으로부터 연장되어 있는 부 유체 공급관의 선단의 도시되어 있지 않은 외측 플랜지부에 고정되는 도시되어 있지 않은 고정 볼트와의 조합이 사용되고 있다.

이와 같이 부 유체 공급 노즐 지지통(13) 중에 삽입되어 고정된 부 유체 공급 노즐(3)은, 도 1 및 도 2 중에 도시되어 있던 제 1 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1)에 있어서의 부 유체 공급 노즐(3)의 경우와 마찬가지로, 내측단의 토출구가 상기 관로의 일부를 구성하고 있는 서로 인접하고 있는 관 부재(4, 4)의 길이 방향 중심선 상에 위치하고 있다.

이와 같이 혼합 부재(2)와 부 유체 공급 노즐(3)이 일체화된 유닛(unit)은, 도 6b 그리고 도 7 중에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 관로의 일부를 구성하고 있는 서로 인접한 2개의 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A) 사이에 이들과 동심적으로 협지되어 고정된다.

관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A)의 각각에는 복수의 볼트 구멍(4A-1)이 관 부재(4)의 둘레 방향으로 서로 이격된 복수 위치에 형성되어 있다. 복수의 볼트 구멍(4A-1)의 피치원(pitch circle)은 관 부재(4)의 길이 방향 중심선과 동심적이며, 이 피치원의 직경은, 상기 유닛의 혼합 부재(2)의 링부(5)의 외경 그리고 환상 플레이트(12)의 외경보다 크다.

본 실시형태의 상기 유닛은, 서로 인접한 2개의 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A) 사이에 이음(4A, 4A)과 동심적으로 배치된 후, 2개의 이음(4A, 4A)의 복수의 볼트 구멍(4A-1)에 삽입되는 복수의 볼트(도시하지 않음)에 의해, 2개의 이음(4A, 4A) 사이에 협압 보지된다. 이와 같이 이음(4A, 4A) 사이에 보지된 상기 유닛의 부 유체 공급 노즐(3)의 내측단의 토출구는 서로 인접한 2개의 관 부재(4, 4)의 길이 방향 중심선 상에 위치한다.

이와 같이, 상기 유닛을 2개의 서로 인접한 관 부재(4, 4)의 이음(4A, 4A)의 사이에 장착한 후에, 도시되어 있지 않은 부 유체 공급원으로부터 연장되어 있는 부 유체 공급관의 선단의 도시되어 있지 않은 외측 플랜지부가 지지통(13)의 덮개 부재(14)의 외측 플랜지부에 대하여, 전술한 바와 같이 공지의 밀봉 고정 기술에 의해 착탈 가능하게 고정된다.

본 실시형태의 정지형 유체 혼합 장치(1")가 혼합 부재(2)와 부 유체 공급 노즐(3)이 하나의 유닛으로서 구성되어 있으므로, 취급이 용이하다.

본 실시형태에서는, 정지형 유체 혼합 장치(1")의 연결부(11)의 외주면에, 정지형 유체 혼합 장치(1")의 취급이 용이해지도록, 적하편(吊下片)을 마련해 두는 것이 바람직하다.

<밸러스트수 취수용의 밸러스트수 처리 장치>

다음에, 도 1 내지 도 4 및 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 제 1 실시형태, 그 변형예, 및 제 2 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1, 1', 1") 중 어느 하나를 사용한, 밸러스트수 취수용의 밸러스트수 처리 장치에 대해 도 8을 참조하면서 설명한다.

도 8은 밸러스트수 취수용의 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 이 밸러스트수 처리 장치는, 도 8 중에 도시되어 있는 바와 같이, 밸러스트수용의 액체로서 예컨대 해수 또는 하천수를 선 내에 취입하기 위해서 선박에 마련되어 있는 씨 체스트(sea chest)(해수 흡입구)(40), 밸러스트수로서 씨 체스트(40)에서 취수된 밸러스트수를 밸러스트 탱크(47)까지 인도하는 밸러스트수 취수관로(41), 밸러스트수 취수관로(41)에 개재되며 씨 체스트(40)에서 밸러스트수를 취수하고 밸러스트수 취수관로(41)를 거쳐서 밸러스트수 탱크(47)까지 밸러스트수를 압송하는 펌프(43), 밸러스트수 취수관로(41)에 있어서 펌프(43)의 하류측에 개재되며 밸러스트수용의 액체를 여과하여 상기 액체 중에 존재하는 플랑크톤류를 포함하는 생물을 포착하는 여과 장치(44), 여과 후의 액체 중에 존재하는 세균류나 플랑크톤류를 포함하는 생물을 살균하는 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치(45), 밸러스트수 취수관로(41)에 개재되며 살균제 공급 장치(45)로부터 공급된 살균제를 상기 여과 후의 액체 중에 확산하여 균일하게 혼합하는 유체 혼합 장치(46)를 구비하고 있으며, 유체 혼합 장치(46)에서 살균제가 균일하게 혼합된 상기 여과 후의 액체는 또한 밸러스트수 취수관로(41)에 의해 유체 혼합 장치(46)의 하류측의 밸러스트 탱크(47)로 이송된다.

본 실시형태에서는, 유체 혼합 장치(46)로서, 도 1 내지 도 4 및 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 제 1 실시형태, 그 변형예, 및 제 2 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1, 1', 1") 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 이 경우, 유체 혼합 장치(46)로서 사용된 본 발명의 제 1 실시형태, 그 변형예, 및 제 2 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1, 1', 1") 중 어느 하나의 부 유체 공급 노즐(3)에 살균제 공급 장치(45)로부터 살균제가 공급되며, 혼합 부재(2)의 개구(8)를 주 유체로서 여과 장치(44)를 통과한 밸러스트수가 흐른다.

여과 장치(44)는, 씨 체스트(해수 흡입구)(40)로부터 취수되며, 펌프(43)에 의해 밸러스트수 취수관로(41)를 거쳐서 이송되어 온 밸러스트수로서의 예컨대 해수 또는 하천수 중의 플랑크톤류를 포함하는 생물을 종래 알려져 있는 여과재로 포착한다. 여과재는, 여과용 개구가 30㎛~100㎛인 여과재를 이용하는 것이 바람직하다. 여과용 개구를 30㎛~100㎛로 하는 것은, 동물성 플랑크톤 및 식물성 플랑크톤을 포함하는 생물의 포착률을 일정한 레벨로 유지하면서, 상기 여과용 개구의 막힘을 방지하기 위해서 필요한 역류 세정의 빈도를 줄여 기항지에서의 밸러스트수 처리 시간을 단축하기 위해서이다. 여과용 개구가 100㎛보다 크면 동물 플랑크톤 및 식물 플랑크톤을 포함하는 생물의 포착률이 현저하게 낮아지고, 여과용 개구가 30㎛보다 작으면 역류 세정의 빈도가 높아져 기항지에서의 밸러스트수 처리 시간이 길어진다.

여과 장치(44)로서는, 노치 와이어 필터(notch wire filter), 웨지 와이어 필터(wedge wire filter) 또는 적층 디스크(disc)를 여과재로 하는 여과 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 여과 장치(44)로서, 여과재가 금속 메쉬 필터(mesh filter) 또는 수지 크로스 필터(cross filter)로 구성되어 있는 여과 장치를 이용하는 것도 바람직하다.

여과용 개구가 30㎛~100㎛ 정도인 여과재를 사용한 여과 장치(44)는, 밸러스트수로서 취수된 예컨대 해수 또는 하천수 중의 동물성 플랑크톤과 식물성 플랑크톤을 포함하는 생물의 대부분을 포착하므로, 여과 장치(44)를 통과한 후의 밸러스트수로서 취수된 예컨대 해수 또는 하천수 중에서 살균제에 의해 살균해야 하는 것은, 여과 장치(44)에 의해 여과되지 않은 미소한 플랑크톤을 포함하는 생물과 세균류가 된다. 그 때문에, 여과 장치(44)를 이용하지 않고, 밸러스트수로서 취수된 예컨대 해수 또는 하천수 중의 동물성 플랑크톤과 식물성 플랑크톤을 포함하는 생물 및 세균류를 단순히 살균제만을 사용하여 살균하는 경우에 비해, 살균제의 사용량을 대폭 감소시킬 수 있다. 그 결과, 살균제의 매입 비용을 저감할 수 있으며, 나아가 살균제 공급 장치(45)에 있어서의 살균제를 위한 저장조를 작게 할 수 있으므로, 밸러스트수 처리 장치를 위해 선박 내에 필요하게 되는 격납 공간을 감소시킬 수 있다. 또한, 밸러스트 탱크(47)로부터 밸러스트수를 선박 외부로 배수할 때에 필요하게 되는, 살균제 중의 살균 성분을 무해화하기 위한 살균 성분 무해화제의 사용을 불필요하게 할 수 있거나, 혹은 사용량을 크게 줄일 수 있다.

살균제 공급 장치(45)는, 여과 장치(44)에 의해 여과된 후의 밸러스트수로서의 예컨대 해수 또는 하천수 중에 잔존하고 있는 세균류나 플랑크톤을 포함하는 생물을 살균하기 위한 살균제를 공급하는 장치이며, 도 8 중에 도시되어 있는 밸러스트수 처리 장치 중에 유체 혼합 장치(46)로서 사용되고 있는 도 1 내지 도 4 및 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 제 1 실시형태, 그 변형예, 및 제 2 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1, 1', 1") 중 어느 하나를 위한 부 유체 공급 노즐(3)에 상기 살균제를 공급한다. 살균제 공급 장치(45)는, 상기 살균제를 저장하는 탱크, 상기 살균제를 소정 농도의 유체로 부 유체 공급 노즐(3)에 이송하는 공지의 구조의 살균제 송출 장치를 포함한다. 상기 살균제로서는, 예컨대 차아염소산 나트륨(sodium hypochlorite: NaOCl), 염소, 이산화염소, 이염화이소시아뉼산 나트륨(sodium dichloroisocyanurate: C₃N₃O₃Cl₃Na), 과산화수소, 오존(ozone), 과초산, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있지만, 이외의 살균제를 사용하는 것도 가능하다.

다음에, 이상과 같이 구성된 도 8 중에 도시되어 있는 본 실시형태의 밸러스트수 취수용의 밸러스트수 처리 장치의 동작을 설명한다. 펌프(43)를 가동하는 것에 의해, 씨 체스트(40)로부터 밸러스트 탱크(47)를 향해 밸러스트수 취수관로(41)에 의해 밸러스트수로서 예컨대 해수 또는 하천수가 이송된다. 이 사이에 밸러스트수로부터 여과 장치(44)의 여과재의 여과용 개구의 치수보다 큰 동물성 플랑크톤 및 식물성 플랑크톤 등을 포함하는 생물이 포착된다.

여과 장치(44)에서 포착된 플랑크톤 등을 포함하는 생물은, 밸러스트수를 취수한 것과 동일한 수역에서 여과 장치(44)의 여과재를 역세정하고 세정액을 선외로 배수하는 것에 의해 밸러스트수를 취수한 선외의 수중, 예컨대 해역 내 또는 하천 내로 되돌려진다. 상기 수중으로 되돌려도 밸러스트수를 취수한 수역과 동일한 수역이므로 상기 수역의 생태계에 악영향을 일으키지 않는다.

여과 장치(44)에서 여과된 밸러스트수에는 살균제 공급 장치(45)로부터 유체 혼합 장치(46)를 거쳐서 전술한 살균제가 공급되며, 여과 후의 밸러스트수 중에 유체 혼합 장치(46)에 의해 상기 살균제가 확산되어 균일하게 혼합되는 것에 의해 여과 후의 밸러스트수의 살균 처리가 실행된다. 살균 처리 후의 밸러스트수는 밸러스트수 취수관로(41)에 의해 밸러스트 탱크(47)에 인도되어 밸러스트 탱크(47) 내에 저류된다.

밸러스트 탱크(47) 내에 저류되어 있는 밸러스트수에는, 전술한 살균제의 살균 성분이 소정 농도 이상으로 잔존하는 것이 바람직하다. 밸러스트 탱크(47) 내에 소정 농도 이상으로 잔존하는 살균 성분은 세균류의 재성장을 억제한다. 밸러스트 탱크(47) 내에 잔존시키는 살균 성분의 농도는 살균제의 종류 및 밸러스트 탱크(47)의 재질이나 도장의 종류에 따라서 적절하게 결정하며, 이 결정에 근거하여 살균제 공급 장치(45)에 의한 유체 혼합 장치(46)로의 상기 살균제의 공급량을 조정한다.

또한, 밸러스트수의 살균 처리는, 예컨대 해수 또는 하천수를 밸러스트수로서 밸러스트 탱크(47)에 적재할 때에 실행하지 않으며, 밸러스트 탱크(47)로부터 밸러스트수를 선외로 배출할 때에 살균 처리하는 경우도 있다. 이 경우는, 밸러스트수로서 취수한 예컨대 해수 또는 하천수를 여과도 살균도 하지 않고 밸러스트 탱크(47)에 이송하여 밸러스트 탱크(47) 내에 저류한다. 그 후, 밸러스트수를 밸러스트 탱크(47)로부터 도 8 중에 도시되어 있는 펌프(43), 여과 장치(44), 살균제 공급 장치(45)와 조합되어 있는 유체 혼합 장치(46)가 이 순서로 개재되어 있는 밸러스트수 배수관로를 거쳐서 선외로 배출한다. 이 사이에 밸러스트 탱크(47)로부터 펌프(43)에 의해 밸러스트수 배수관로 내를 선외를 향해 배출되는 밸러스트수는, 여과 장치(44)에 의해 플랑크톤류를 포함하는 생물이 여과되고, 유체 혼합 장치(46)에 의해 살균제 공급 장치(45)로부터의 살균제가 확산되어 균일하게 혼합되어, 배출되는 밸러스트수 중에 여과 후에 잔존하고 있는 플랑크톤류를 포함하는 생물 및 세균류가 살균된 후에 선외로 배출된다.

도 8을 참조하면서 이상 설명한 것으로부터 명확한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 밸러스트수 취수용의 밸러스트수 처리 장치에 있어서는, 씨 체스트(40)로부터 밸러스트수로서 취수된 예컨대 해수 또는 하천수가 밸러스트수 취수관로(41)에 의해 밸러스트 탱크(47)로 인도되는 동안에, 여과 장치(44)에서 30㎛~100㎛ 이상의 동물성 플랑크톤 및 식물성 플랑크톤을 포함하는 생물이 포착된 후에, 살균제 공급 장치(45)로부터 유체 혼합 장치(46)로 공급된 살균제에 의해 여과 후의 밸러스트수에 잔존하고 있는 세균류나 플랑크톤을 포함하는 생물을 확실히 살균할 수 있으므로, 밸러스트수로서 취수된 예컨대 해수 또는 하천수가 어떠한 수질이어도 확실하고 또한 염가로 국제 해사 기구(IMO)가 정하는 밸러스트수 기준을 만족시키는 밸러스트수의 처리를 실현할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 따른 밸러스트수 취수용의 밸러스트수 처리 장치의 구성이 간소하고 컴팩트하므로, 기존 선박에의 적용이 용이하다.

<밸러스트수 배수용의 밸러스트수 처리 장치>

다음에, 도 1 내지 도 4 및 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 제 1 실시형태, 그 변형예, 및 제 2 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1, 1', 1") 중 어느 하나를 사용한, 밸러스트수 배수용의 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치에 대해 도 9를 참조하면서 설명한다.

도 9는 밸러스트 탱크(47)에 저류되어 있는 밸러스트수를 배수하기 위한, 밸러스트수 배수용의 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 이 밸러스트수 처리 장치는, 도 9 중에 도시되어 있는 바와 같이, 밸러스트 탱크(47)로부터 배출된 밸러스트수가 흐르는 밸러스트수 배수관로(49)와, 상기 배출된 밸러스트수 중에 잔류하고 있는 살균 성분을 무해화하는 살균 성분 무해화제를 공급하는 살균 성분 무해화제 공급 장치(50)와, 밸러스트수 배수관로(49)에 개재되며 살균 성분 무해화제 공급 장치(50)로부터 공급된 상기 살균 성분 무해화제를 상기 배출된 밸러스트수 중에 균일하게 혼합하는 유체 혼합 장치(51)와, 그리고, 밸러스트수 배수관로(49)에 개재되며 밸러스트 탱크(47)로부터 배출된 밸러스트수를 밸러스트수 배수관로(49)의 출구까지 압송하는 펌프(52)를 구비한다. 밸러스트수 배수관로(49)의 출구는, 이 밸러스트수 처리 장치를 장비한 선박의 외벽에 개구하고 있다.

본 실시형태에서는, 유체 혼합 장치(51)로서, 도 1 내지 도 4 및 도 6을 참조하여 전술한 본 발명의 제 1 실시형태, 그 변형예, 및 제 2 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1, 1', 1") 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 이 경우, 유체 혼합 장치(51)로서 사용된 전술한 본 발명의 제 1 실시형태, 그 변형예, 및 제 2 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1, 1', 1") 중 어느 하나를 위한 부 유체 공급 노즐(3)에 살균 성분 무해화제 공급 장치(50)로부터 살균 성분 무해화제가 공급되며 혼합 부재(2)의 개구(8)를 주 유체로서 밸러스트 탱크(47)로부터 배출된 밸러스트수가 흐르게 된다.

밸러스트 탱크(47)에 저류되어 있는 밸러스트수에는 세균류의 재성장을 억제하기 위해, 밸러스트수의 취수 시에 밸러스트수에 공급된 살균제의 살균 성분을 소정의 농도 이상으로 잔류시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 밸러스트수를 밸러스트 탱크(47)로부터 선외로 배출할 때에는, 배출하는 밸러스트수에 밸러스트수 배수관로(49)에 개재된 유체 혼합 장치(51)를 사용하여 살균 성분 무해화제 공급 장치(50)로부터의 살균 성분 무해화제를 공급하고 확산시켜 균일하게 혼합시키는 것에 의해, 살균 성분 무해화 처리를 실행하는 것이 바람직하다. 밸러스트 탱크(47)로부터의 밸러스트수의 배수도 선박으로의 하적 시간 내에 종료할 필요가 있으며, 밸러스트 탱크(47)로부터 배출되는 밸러스트수 중으로의 살균 성분 무해화제의 확산 및 균일한 혼합은 단시간에 실행되는 것이 필요하다.

살균제로서 차아염소산 나트륨, 염소 등의 염소계 살균제를 사용한 경우에는, 이들에 대해 공급되는 살균 성분 무해화제로서 예컨대 아황산 나트륨(sodium sulfite: Na₂SO₃), 중아황산 나트륨(아황산 수소 나트륨)(sodium bisulfite: NaHSO₃), 티오황산나트륨(sodium thiosulfate: Na₂S₂O₃·5H₂O)을 이용할 수 있다. 또한, 살균제로서 과산화수소를 사용한 경우에도, 살균 성분 무해화제로서 예컨대 아황산나트륨, 중아황산 나트륨(아황산 수소 나트륨), 티오황산나트륨을 사용할 수 있다.

전술한 바와 같이 도 1 내지 도 4 및 도 6을 참조하여 전술한 본 발명의 제 1 실시형태, 그 변형예, 및 제 2 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1, 1', 1") 중 어느 하나를 정지형 유체 혼합 장치(51)로서 사용하는 것에 의해 살균 성분 무해화제 공급 장치(50)로부터의 살균 성분 무해화제를 밸러스트 탱크(47)로부터 배출되는 밸러스트수 중으로 신속하게 확산하여 균일하게 혼합시킬 수 있으므로, 밸러스트 탱크(47)로부터 배출되는 밸러스트수를 단시간에 무해화 처리할 수 있어서, 선외로 배출할 수 있다. 또한, 본 발명의 제 1 실시형태, 그 변형예, 및 제 2 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1, 1', 1") 중 어느 하나를 유체 혼합 장치(51)로서 사용함으로써, 본 실시형태에 따른 밸러스트수 배출용의 밸러스트수 배출 장치의 구성을 컴팩트하게 할 수 있어서, 기존 선박에의 적용이 용이하다.

<밸러스트수 취수용 및 밸러스트수 배수용의 밸러스트수 처리 장치>

다음에, 도 10을 참조하면서 전술한 바와 같이 도 1 내지 도 4 및 도 6을 참조하여 전술한 본 발명의 제 1 실시형태, 그 변형예, 및 제 2 실시형태에 따른 정지형 유체 혼합 장치(1, 1', 1") 중 어느 하나를, 밸러스트수 취수관로(41)에 개재된 유체 혼합 장치(46)로서, 또한 밸러스트수 배수관로(49)에 개재된 유체 혼합 장치(51)로서 겸용하여 사용하는, 밸러스트수 취수용과 밸러스트수 배수용의 양쪽에 대처할 수 있는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치를 설명한다.

도 10 중에 도시되어 있는 바와 같이, 이 제 3 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 밸러스트수로서 취수된 예컨대 해수 또는 하천수와 같은 액체를 밸러스트 탱크(47)까지 인도하는 밸러스트수 취수관로(41)와, 밸러스트수 취수관로(41)에 개재되며 상기 액체를 여과하여 상기 액체 중의 플랑크톤을 포함하는 생물을 포착하는 여과 장치(44)와, 상기 여과 후의 액체 중에 존재하는 플랑크톤을 포함하는 생물과 세균류를 살균하는 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치(45)와, 밸러스트수 취수관로(41)에 개재되며 살균제 공급 장치(45)로부터 공급된 상기 살균제를 상기 여과 후의 액체에 균일하게 혼합하는 유체 혼합 장치(46)와, 밸러스트 탱크(47)로부터 배출된 밸러스트수가 흐르는 밸러스트수 배수관로(49)와, 상기 배출된 밸러스트수 중에 잔류하는 살균 성분을 무해화하는 살균 성분 무해화제를 공급하는 살균 성분 무해화제 공급 장치(50)와, 밸러스트수 배수관로(49)에 개재되며 살균 성분 무해화제 공급 장치(50)로부터 공급된 상기 살균 성분 무해화제를 상기 배출된 밸러스트수 중에 균일하게 혼합하는 유체 혼합 장치(51)를 구비하고 있다.

그리고, 밸러스트수 취수관로(41)에 개재된 유체 혼합 장치(46)와 밸러스트수 배수관로(49)에 개재된 유체 혼합 장치(51)는 동일하며 겸용되고 있고, 밸러스트수 취수관로(41)와 밸러스트수 배수관로(49)가 이 동일하며 겸용되고 있는 유체 혼합 장치(46(51))에서 교차되어 있다.

또한, 밸러스트수 취수관로(41)에 개재된 펌프(43)와 밸러스트수 배수관로(49)에 개재된 펌프(52)도 또한 동일하며 겸용되고 있고, 밸러스트수 취수관로(41)와 밸러스트수 배수관로(49)가 이 동일하며 겸용되고 있는 펌프(43(52))에서도 교차되어 있다.

밸러스트수 취수관로(41)에 있어서 펌프(43)의 상류측과 하류측에는 개폐 밸브(61, 62)가 개재되어 있으며, 밸러스트수 배수관로(49)에 있어서 펌프(52)의 상류측과 하류측에는 개폐 밸브(63, 64)가 개재되어 있다.

밸러스트수 취수관로(41)를 거쳐서 밸러스트 탱크(47)에 밸러스트수를 인도할 때에는, 밸러스트수 배수관로(49)의 개폐 밸브(63, 64)가 폐쇄되어 밸러스트수 배수관로(49)가 차단되는 동시에 밸러스트수 취수관로(41)의 개폐 밸브(61, 62)가 개방되고, 또한 유체 혼합 장치(46(51))로의 살균 성분 무해화제 공급 장치(50)에 의한 상기 살균 성분 무해화제의 공급이 정지되며, 대신에 유체 혼합 장치(46(51))로의 살균제 공급 장치(45)에 의한 상기 살균제의 공급이 실행된다.

밸러스트수 배수관로(49)를 거쳐서 밸러스트 탱크(47)로부터 밸러스트수를 배출할 때에는, 밸러스트수 취수관로(41)의 개폐 밸브(61, 62)가 폐쇄되어 밸러스트수 취수관로(41)가 차단되는 동시에 밸러스트수 배수관로(49)의 개폐 밸브(63, 64)가 개방되고, 또한 유체 혼합 장치(46(51))로의 살균제 공급 장치(45)에 의한 상기 살균제의 공급이 정지되며, 대신에 유체 혼합 장치(46(51))로의 살균 성분 무해화제 공급 장치(50)에 의한 상기 살균 성분 무해화제의 공급이 실행된다.

밸러스트수 취수 시에는, 밸러스트수 취수관로(41)의 개폐 밸브(61, 62)를 개방하고, 밸러스트수 배수관로(49)의 개폐 밸브(63, 64)를 폐쇄한다. 이렇게 함으로써, 도 8 중에 도시되어 있던 밸러스트수 취수용의 밸러스트수 처리 장치와 동일한 구성이 되어 동일한 기능을 수행할 수 있다.

밸러스트수 배수 시에는, 밸러스트수 취수관로(41)의 개폐 밸브(61, 62)를 폐쇄하고, 밸러스트수 배수관로(49)의 개폐 밸브(63, 64)를 개방한다. 이렇게 함으로써, 도 9 중에 도시되어 있던 밸러스트수 배수용의 밸러스트수 처리 장치와 동일한 구성이 되어 동일한 기능을 수행할 수 있다.

겸용의 유체 혼합 장치(46(51))와 밸러스트 탱크(47) 사이의 밸러스트수 취수관로(41)의 부분과 겸용의 유체 혼합 장치(46(51))와 밸러스트 탱크(47) 사이의 밸러스트수 배수관로(49)의 부분은 겸용으로 할 수 있다. 이와 같이 하면, 이 밸러스트수 처리 장치의 구성이 보다 컴팩트하게 되어, 이 밸러스트수 처리 장치를 선박에 탑재할 때에 필요한 공간을 작게 할 수 있으며, 또한 이 밸러스트수 처리 장치의 제조 비용을 저감할 수 있다.

1, 1', 1" : 정지형 유체 혼합 장치 2 : 혼합 부재
2A : 가시 돌기 3 : 부 유체 공급 노즐
4 : 관 부재(관로) 5 : 링부
5A : 내주면 5B : 볼트 관통 구멍
6 : 플랩부 6A : 기단 부위
6A-1 : 양측 에지 6B : 돌출단 부위
6B-1 : 원호 형상 돌출단 에지 7 : 협애 영역
8 : 개구 9 : 부채 형상 영역
10 : 환상부 11 : 연결부
12 : 환상 플레이트 13 : 부 유체 공급 노즐 지지통
14 : 덮개 부재 14A : 관통 구멍
14 : 장착 구멍 40 : 씨 체스트
41 : 밸러스트수 취수관로 43 : 펌프
44 : 여과 장치 45 : 살균제 공급 장치
46 : 유체 혼합 장치 47 : 밸러스트 탱크
49 : 밸러스트수 배수관로 50 : 살균 성분 무해화제 공급 장치
51 : 유체 혼합 장치 52 : 펌프
61, 62, 63, 64 : 개폐 밸브

Claims

주 유체가 흐르는 관로에 대해 동심적으로 개재된 링부(5)와, 상기 링부의 내주면(5A)에 있어서 상기 링부의 둘레 방향에 따른 대향하는 한쌍의 위치로부터 상기 관로의 길이 방향 중심선을 향해 돌출되며 상기 주 유체에 카르만 와열을 일으키게 하는 한쌍의 플랩부(6)를 포함하며, 상기 관로를 흐르는 주 유체에 공급된 부 유체를 카르만 와열을 이용하여 주 유체와 균일하게 혼합하는 혼합 부재(2)를 구비하는 정지형 유체 혼합 장치에 있어서,
상기 혼합 부재의 상기 링부가, 상기 링부의 반경 방향으로 넓어지는 판 부재로 만들어져 있으며, 상기 링부의 상기 내주면이 상기 관로의 내주면과 면일(面一)이고,
상기 한쌍의 플랩부의 각각이, 상기 둘레 방향으로 상호에 이간되어 상기 반경 방향의 내측을 향해 직선 형상으로 연장되는 양측 에지(6A-1)를 포함하며 상기 링부(5)에 인접한 기단 부위(6A)와, 상기 내측을 향한 상기 양측 에지의 단부 사이를 연장하며 상기 길이 방향 중심선을 향해 돌출된 원호 형상 돌출 에지(6B-1)를 포함하는 돌출단 부위(6B)를 구비하고 있으며,
상기 한쌍의 플랩부의 각각에 있어서 적어도 기단 부위(6A)의 상기 길이 방향 중심선에 따른 방향을 향한 양측면은 상기 길이 방향 중심선에 대해서 직각으로 교차하고 있고 상기 링부(5)에 연속하는 판상 부재이며,
상기 한쌍의 플랩부(6)의 각각의 상기 원호 형상 돌출 에지(6B-1)가 상기 양측 에지(6A-1)를 상기 반경 방향의 내측으로 연장하는 선보다 상기 링부(5)의 둘레 방향에 있어서 외측으로 돌출되어 있고,
상기 한쌍의 플랩부(6)의 상기 양측 에지(6A-1)와 상기 양측 에지(6A-1)가 교차하는 상기 링부(5)의 내주면(5A)의 위치에 있어서의 접선이 교차하는 각도가 90도 이상이며,
상기 한쌍의 플랩부(6)의 각각의 상기 양측 에지(6A-1)가 상기 링부(5)로부터 상기 원호 형상 돌출 에지(6B-1)를 향해 서서히 상호 간의 거리를 단축하는 테이퍼(taper) 형상으로 되어 있고,
상기 링부(5)의 상기 내주면(5A)의 내측에서 상기 한쌍의 플랩부(6) 사이에 규정된 개구(8)가, 상기 관로의 내주면과 면일한 원호부를 구비하는 동시에 한쌍의 플랩부(6)의 기단 부위(6A)의 양측 에지(6A-1)에 의해 규정된 직선부를 각각이 갖는 한쌍의 부채 형상 영역(9)을 갖고, 상기 길이 방향 중심선의 반경 방향에 있어서 상호에 이간되어 있는 상기 한쌍의 플랩부의 상기 한쌍의 원호 형상 돌출 에지 사이에 협애(狹隘) 영역(7)을 갖고, 상기 한쌍의 부채 형상 영역(9)은 협애 영역(7)에 의해 상호에 연통되어서 하나의 개구(8)로 되어 있는
정지형 유체 혼합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 한쌍의 플랩부(6)의 각각의 돌출단 부위(6B)는 상기 링부(5) 및 상기 기단 부위(6A)에 연속하는 판상 부재로서, 상기 혼합 부재(2)를 전체로서 평탄한 판상 부재로 되어 있는
정지형 유체 혼합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 한쌍의 플랩부(6)의 각각은 적어도 상기 돌출단 부위가 상기 링부에 대해 상기 관로를 흐르는 상기 주 유체의 하류측을 향해 경사져 있는
정지형 유체 혼합 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 혼합 부재(2)는, 상기 링부(5)의 상기 내주면(5A)과 상기 한쌍의 플랩부(6)의 상기 기단 부위(6A)와의 사이에, 상기 관로의 상기 내주면과 접하도록 구성된 환상부(10)가 마련되어 있는
정지형 유체 혼합 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관로의 외측으로부터 상기 관로의 내부로 상기 부 유체를 공급하기 위한 부 유체 공급 노즐(3)을 추가로 구비하고 있으며, 상기 부 유체 노즐의 상기 부 유체의 토출구가 상기 관로 내의 상기 주 유체의 흐름 방향에서 혼합 부재(2)에 대해 상류측, 하류측, 그리고 혼합 부재와 동일한 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 배치되어 있는
정지형 유체 혼합 장치.
밸러스트수로서 취수된 액체를 밸러스트 탱크(47)까지 인도하는 밸러스트수 취수관로(41)와, 상기 밸러스트수 취수관로에 개재되며 상기 액체를 여과하여 상기 액체 중의 생물을 포착하는 여과 장치(44)와, 상기 여과 후의 액체 중에 존재하는 생물과 세균류를 살균하는 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치(45)와, 상기 밸러스트수 취수관로에 개재되며 상기 살균제 공급 장치로부터 공급된 상기 살균제를 상기 여과 후의 액체에 균일하게 혼합하는 유체 혼합 장치(46)를 구비하며, 상기 유체 혼합 장치가 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 정지형 유체 혼합 장치인
밸러스트수 취수용의 밸러스트수 처리 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 관로의 외측으로부터 상기 관로의 내부로 상기 부 유체를 공급하기 위한 부 유체 공급 노즐(3)을 추가로 구비하고 있으며, 상기 부 유체 노즐의 상기 부 유체의 토출구가 상기 관로 내의 상기 주 유체의 흐름 방향에서 혼합 부재(2)에 대해 상류측, 하류측, 그리고 혼합 부재와 동일한 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 배치되어 있는
밸러스트수 취수용의 밸러스트수 처리 장치.
밸러스트 탱크(47)로부터 배출된 밸러스트수가 흐르는 밸러스트수 배수관로(49)와, 상기 배출된 밸러스트수 중에 잔류하는 살균 성분을 무해화하는 살균 성분 무해화제를 공급하는 살균 성분 무해화제 공급 장치(50)와, 상기 밸러스트수 배수관로에 개재되며 상기 살균 성분 무해화제 공급 장치로부터 공급된 상기 살균 성분 무해화제를 상기 배출된 밸러스트수 중에 균일하게 혼합하는 유체 혼합 장치(51)를 구비하며, 상기 유체 혼합 장치가 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 정지형 유체 혼합 장치인
밸러스트수 배출용의 밸러스트수 처리 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 정지형 유체 혼합 장치가 상기 관로의 외측으로부터 상기 관로의 내부로 상기 부 유체를 공급하기 위한 부 유체 공급 노즐(3)을 더 구비하고 있고, 상기 부 유체 노즐의 상기 부 유체의 토출구가 상기 관로 내의 상기 주 유체의 흐름 방향에 있어서 혼합 부재(2)에 대해 상류측, 하류측, 그리고 혼합 부재와 동일한 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 배치되어 있는
밸러스트수 배출용의 밸러스트수 처리 장치.
밸러스트수로서 취수된 액체를 밸러스트 탱크(47)까지 인도하는 밸러스트수 취수관로(41)와, 상기 밸러스트수 취수관로에 개재되며 상기 액체를 여과하여 상기 액체 중의 생물을 포착하는 여과 장치(44)와, 상기 여과 후의 액체 중에 존재하는 생물과 세균류를 살균하는 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치(45)와, 상기 밸러스트수 취수관로에 개재되며 상기 살균제 공급 장치로부터 공급된 상기 살균제를 상기 여과 후의 액체에 균일하게 혼합하는 유체 혼합 장치(46)와, 밸러스트 탱크로부터 배출된 밸러스트수가 흐르는 밸러스트수 배수관로(49)와, 상기 배출된 밸러스트수 중에 잔류하는 살균 성분을 무해화하는 살균 성분 무해화제를 공급하는 살균 성분 무해화제 공급 장치(50)와, 상기 밸러스트수 배수관로에 개재되며 상기 살균 성분 무해화제 공급 장치로부터 공급된 상기 살균 성분 무해화제를 상기 배출된 밸러스트수 중에 균일하게 혼합하는 유체 혼합 장치(51)를 구비하며,
상기 밸러스트수 취수관로에 개재된 상기 유체 혼합 장치(46)와 상기 밸러스트수 배수관로에 개재된 상기 유체 혼합 장치(51)는 동일하며 겸용되고 있고, 상기 밸러스트수 취수관로(41)와 상기 밸러스트수 배수관로(49)가 이 동일하며 겸용되고 있는 상기 유체 혼합 장치에서 교차되어 있으며,
상기 밸러스트수 취수관로를 거쳐서 상기 밸러스트 탱크로 상기 밸러스트수를 인도할 때에는 상기 밸러스트수 배수관로가 차단되는 동시에 상기 유체 혼합 장치로의 상기 살균 성분 무해화제 공급 장치에 의한 상기 살균 성분 무해화제의 공급이 정지되고, 대신에 상기 유체 혼합 장치로의 상기 살균제 공급 장치에 의한 상기 살균제의 공급이 실행되며,
상기 밸러스트수 배수관로를 거쳐서 상기 밸러스트 탱크로부터 상기 밸러스트수를 배출할 때에는 상기 밸러스트수 취수관로가 차단되는 동시에 상기 유체 혼합 장치로의 상기 살균제 공급 장치에 의한 상기 살균제의 공급이 정지되고, 대신에 상기 유체 혼합 장치로의 상기 살균 성분 무해화제 공급 장치에 의한 상기 살균 성분 무해화제의 공급이 실행되며,
동일하며 겸용되고 있는 상기 유체 혼합 장치가 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 정지형 유체 혼합 장치인
밸러스트수 취수용 및 밸러스트수 배출용의 밸러스트수 처리 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 정지형 유체 혼합 장치가 상기 관로의 외측으로부터 상기 관로의 내부로 상기 부 유체를 공급하기 위한 부 유체 공급 노즐(3)을 더 구비하고 있고, 상기 부 유체 노즐의 상기 부 유체의 토출구가 상기 관로 내의 상기 주 유체의 흐름 방향에 있어서 혼합 부재(2)에 대해 상류측, 하류측, 그리고 혼합 부재와 동일한 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 배치되어 있는
밸러스트수 취수용 및 밸러스트수 배출용의 밸러스트수 처리 장치.