KR101823455B1 - 선박밸러스트수 처리장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일측면에 유입구(11H)를 형성한 유입관(11) 및 타측면에 파이프(22)를 구비하고, 내부에 공간을 형성하며, 내부 관로를 형성하고 고정부를 가지는 복수의 암(A)을 설치한 하부 바디(10); 일측면에 유출구(21H)를 형성한 유출관(21)을 가지고, 하면에 복수의 홀(23H) 및 상기 홀(23H) 둘레에서 홈을 형성하여 직립 설치된 장착부(23P)를 구비한 바닥면(23)을 형성하며, 내부에 공간을 형성한 상부 바디(20); 상기 장착부(23P)의 상기 홈에 삽입되어 결합되고, 중앙에 수직하게 상기 암(A)과 연통하는 종방향 관로(BCH) 및 상기 종방향 관로(BCH)와 연통하는 복수의 횡방향 흡입로(BH)를 구비한 블레이드(B)를 내부에 설치한 필터 엘리먼트(41, 42, 43); 상기 블레이드(B)의 하면에 연결되어 있고 수평면에 대해 경사진 상태로 서로 간격을 둔 복수의 날개(IB)를 구비한 임펠러(I); 상기 하부 바디(10)의 내벽 및 상기 상부 바디(20)의 내벽에 각각 설치되어 상기 하부 바디(10) 및 상기 상부 바디(20)의 내부 공간들 사이의 압력차를 감지하는 압력감지센서; 상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이에 설치되어, 상기 감지된 내부 공간들 사이의 압력차를 상기 압력감지센서로부터 수신하고 수신된 상기 압력차를 미리 설정된 압력차와 비교하여 판단하는 제어기; 상기 제어기로부터의 명령에 의해 상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이의 유로를 개폐하는 솔레노이드 밸브(50); 및 상기 유출관(21)에 연결되는 파이프 상에 설치되는 메인펌프의 동작으로 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43)에서 유입되는 해수에 포함된 이물질을 여과하는 도중에 백플러싱을 수행하는 백플러싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박밸러스트수 처리장치(70) 및 방법에 관한 것이다.

Description

선박밸러스트수 처리장치 및 방법{Treatment Device And Method Of Ship Ballast Water}
본 발명은 일측면에 유입구(11H)를 형성한 유입관(11) 및 타측면에 파이프(22)를 구비하고, 내부에 공간을 형성하며, 내부 관로를 형성하고 고정부를 가지는 복수의 암(A)을 설치한 하부 바디(10); 일측면에 유출구(21H)를 형성한 유출관(21)을 가지고, 하면에 복수의 홀(23H) 및 상기 홀(23H) 둘레에서 홈을 형성하여 직립 설치된 장착부(23P)를 구비한 바닥면(23)을 형성하며, 내부에 공간을 형성한 상부 바디(20); 상기 장착부(23P)의 상기 홈에 삽입되어 결합되고, 중앙에 수직하게 상기 암(A)과 연통하는 종방향 관로(BCH) 및 상기 종방향 관로(BCH)와 연통하는 복수의 횡방향 흡입로(BH)를 구비한 블레이드(B)를 내부에 설치한 필터 엘리먼트(41, 42, 43); 상기 블레이드(B)의 하면에 연결되어 있고 수평면에 대해 경사진 상태로 서로 간격을 둔 복수의 날개(IB)를 구비한 임펠러(I); 상기 하부 바디(10)의 내벽 및 상기 상부 바디(20)의 내벽에 각각 설치되어 상기 하부 바디(10) 및 상기 상부 바디(20)의 내부 공간들 사이의 압력차를 감지하는 압력감지센서; 상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이에 설치되어, 상기 감지된 내부 공간들 사이의 압력차를 상기 압력감지센서로부터 수신하고 수신된 상기 압력차를 미리 설정된 압력차와 비교하여 판단하는 제어기; 상기 제어기로부터의 명령에 의해 상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이의 유로를 개폐하는 솔레노이드 밸브(50); 및 상기 유출관(21)에 연결되는 파이프 상에 설치되는 메인펌프의 동작으로 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43)에서 유입되는 해수에 포함된 이물질을 여과하는 도중에 백플러싱을 수행하는 백플러싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박밸러스트수 처리장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 선박 밸러스터수로 사용하기 위한 해수를 유출입하면서 이물질을 여과하는데 사용되는 선박밸러스트수 처리장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 배는 물건이나 사람들을 태우고 다니는 운송수단으로 사용되며, 배에 물건을 싣게 되면 무거워져서 살짝 가라앉게 되며 그 경우 무게중심이 잡혀서 안정적이지만 반대로 물건을 하역하게 되면 배가 가벼워져서 무게 중심이 상대적으로 위쪽으로 이동해 작은 흔들림이나 파도에도 심하게 요동치는 불안정한 상태로 바뀌게 되는데, 이때 인위적으로 무게중심을 맞추기 위해서 넣는 것이 바로 선박 밸러스터수(ballast water)이다.
한편, 점차적으로 국제교역량이 증가되고, 해상운송 비율이 증가됨에 따라 선박의 대형화가 급속하게 이루어지고 있으며, 이에 따라 선박에서 사용되는 선박 밸러스터수의 양도 많이 증가되고 있다.
선박에서 사용되는 선박 밸러스터수의 양이 증가함에 따라 외래 해양생물종들로 인한 토착 해양생태계의 피해 발생사례 역시 증가하고 있는 바, 이러한 국제적인 환경문제를 해결하기 위해 국제해사기구(IMO)에서는 선박 밸러스터수 관리에 관한 국제협약(International convention for the control and management of ship's ballast water and sediments)을 2004년에 채택하였다. 이 협약은 30개국 이상이 가입하고, 가입국 선복량이 세계 선복량의 35% 이상이 되는 날로부터 1년 후에 발효된다. 최근에는 한국과 일본 등 51개국이 가입하여 비준 조건인 30개국 기준은 넘었지만, 선복량은 34.87%로 비준 조건인 35%에는 조금 미치지 못하고 있는 상황이다. 이 협약이 발효되면 선박에는 밸러스터수를 관리하기 위한 선박 밸러스터수 관리시스템(BWMS)을 의무적으로 설치하여 밸러스터수로 인한 생태계 교란, 유해 병원균 확산 등의 피해가 발생하는 것을 방지해야 한다.
종래의 선박밸러스트수 처리는 상기 협약의 규정(IMO D-2 규정)을 만족하기 위해 설계된 필터, 자외선 조사장치, 전기분해장치 등을 사용하여 선박밸러스트수의 유입, 배출 또는 보관시 선박밸러스트수에 포함된 생물체 등을 처리하고 있다.
선박밸러스트수 처리기술은 선박의 다양한 운항 경로에 따라 [선박밸러스트수 관리 협약]의 관리 지침의 처리 기준을 만족하는 적절한 성능을 보장하기 위하여 탁도, 온도 및 염분 농도와 같은 다양한 해수 조건을 고려하게 된다.
이하 종래의 선박밸러스트수 처리장치용 필터에 관해 간략히 설명한다.
도 12는 종래의 선박밸러스트수 처리장치의 여과 시의 해수의 흐름과 백플러싱 시의 해수의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 종래의 선박밸러스트수 처리장치는 선박밸러스트수가 유입 및 배출될 수 있도록 유입구(110)와 배출구(210)가 각각 구비되고, 내부에는 복수개의 필터 엘리먼트(410, 420, 430)가 설치되며, 필터 엘리먼트(410, 420, 430)의 상부와 하부에 각각 상부 암(A1)과 하부 암(A2)가 연결되고 상부 암(A1)은 다시 메인펌프(P)에 연결되어 있고, 상부 암(A1)의 종방향 관로에는 백플러싱 펌프(300)가 연결되어 있다.
여기서, 필터 엘리먼트(410, 420, 430)는 표면에 대략 40 ~ 50㎛의 미세한 공극을 형성함으로써, 메인펌프(P)의 작동 시 도 12의 좌측도면에 도시된 바와 같은 흐름으로 선박밸러스트수에 포함된 생물체나 고형물 등을 여과하게 되는 것이다.
따라서 선박밸러스트수는 필터 엘리먼트(410, 420, 430)로 진입한 후 미세한 공극을 통해 외부로 빠져나가는 과정에서 생물체나 고형물 등이 여과되는 것이다.
한편, 필터 엘리먼트(410, 420, 430)는 공극의 막힘을 방지하기 위하여 도 12의 우측에 도시된 바와 같이, 역세척 과정, 즉 백플러싱 과정을 거치게 된다.
백플러싱은 백플러싱 펌프(300)의 작동에 의해 수행되며, 백플러싱 펌프(300)가 작동되면 도 12의 우측 도면에서 화살표로 도시된 바와 같은 흐름으로 필터 엘리먼트(410, 420, 430)에 부착된 이물질을 세척하도록 하는 것이다.
그러나 상기와 같은 종래의 선박밸러스트수 처리장치의 경우, 필터 내의 압력과 대기압과의 차압에 의해 역류하도록 흐름을 형성하여 필터 엘리먼트(410, 420, 430)의 공극을 세척하도록 하는 것이어서 이러한 흐름만으로는 공극에 이물질이 끼여 있을 때에는 이를 떼내어 세척하기 다소 곤란한 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같은 종래의 선박밸러스트수 처리장치는 하부암(A2) 뿐만 아니라 상부 암(A1)도 구비하고 있는 관계로 전체 부피가 커지고 사용부품도 많아져 비용적인 측면에서도 불리한 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1473429호(2014.12.10). 대한민국 등록특허 제10-1412598호(2014.6.20).
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 밸러스트수의 흐름 뿐 아니라 필터 엘리먼트에 끼인 이물질에 물리적인 힘을 가하여 이물질을 떼내고 이물질을 흡입력으로 흡입하여 배출하는 선박밸러스트수 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전체 부피가 작고 사용부품도 적어 비용적인 측면에서 유리한 선박밸러스트수 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박밸러스트수 처리장치(70)는 일측면에 유입구(11H)를 형성한 유입관(11) 및 타측면에 파이프(22)를 구비하고, 내부에 공간을 형성하며, 내부 관로를 형성하고 고정부를 가지는 복수의 암(A)을 설치한 하부 바디(10); 일측면에 유출구(21H)를 형성한 유출관(21)을 가지고, 하면에 복수의 홀(23H) 및 상기 홀(23H) 둘레에서 홈을 형성하여 직립 설치된 장착부(23P)를 구비한 바닥면(23)을 형성하며, 내부에 공간을 형성한 상부 바디(20); 상기 장착부(23P)의 상기 홈에 삽입되어 결합되고, 중앙에 수직하게 상기 암(A)과 연통하는 종방향 관로(BCH) 및 상기 종방향 관로(BCH)와 연통하는 복수의 횡방향 흡입로(BH)를 구비한 블레이드(B)를 내부에 설치한 필터 엘리먼트(41, 42, 43); 상기 블레이드(B)의 하면에 연결되어 있고 수평면에 대해 경사진 상태로 서로 간격을 둔 복수의 날개(IB)를 구비한 임펠러(I); 상기 하부 바디(10)의 내벽 및 상기 상부 바디(20)의 내벽에 각각 설치되어 상기 하부 바디(10) 및 상기 상부 바디(20)의 내부 공간들 사이의 압력차를 감지하는 압력감지센서; 상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이에 설치되어, 상기 감지된 내부 공간들 사이의 압력차를 상기 압력감지센서로부터 수신하고 수신된 상기 압력차를 미리 설정된 압력차와 비교하여 판단하는 제어기; 상기 제어기로부터의 명령에 의해 상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이의 유로를 개폐하는 솔레노이드 밸브(50); 및 상기 유출관(21)에 연결되는 파이프 상에 설치되는 메인펌프의 동작으로 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43)에서 유입되는 해수에 포함된 이물질을 여과하는 도중에 백플러싱을 수행하는 백플러싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상기 백플러싱 수단은 상기 파이프(L1)에 연결되어 설치된 백플러싱 펌프(30); 및 상기 파이프(L1), 이물질을 외부로 배출하기 위해 백플러싱 펌프(30)에 연결된 파이프(L2), 및 상기 파이프(22)로 이루어지는 백플러싱 라인을 포함하고, 상기 백플러싱 펌프(30)의 작동에 의해 상기 백플러싱이 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 백플러싱 수단은 선박밸러스트 탱크(TANK)에 연결된 파이프와 이 파이프에 연결된 유출관(21) 사이에 설치된 콘트롤밸브(C), 및 상기 파이프(L1)와 상기 파이프(22)로 이루어지는 백플러싱 라인을 포함하고, 상기 콘트롤밸브(C)의 부분적인 폐쇄에 의해 상기 백플러싱이 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 횡방향 흡입로(BH)는 상기 종방향 관로(BCH)와 연통되되 상기 종방향 관로(BCH)에 대해 수평하거나 아래쪽으로 경사진 것을 특징으로 한다.
상기 블레이드(B)는 상기 메인펌프의 작동으로 상기 임펠러(I)의 회전 시 함께 회전하면서 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43)의 내벽에 부착된 이물질을 떼내 는 것을 특징으로 한다.
수신된 상기 압력차가 상기 미리 설정된 압력차 미만일 때에만, 상기 제어기로부터의 명령에 의해, 상기 백플러싱 펌프(30)가 작동하거나 또는 상기 콘트롤밸브(C)가 부분적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박밸러스트수 처리방법은, 상기 선박밸러스트수 처리장치(70)로 필터를 자동세척하기 위하여, 상기 메인펌프를 동작시키는 단계; 상기 메인펌프의 동작에 의해 해수가 상기 유입구(11H), 상기 임펠러(I), 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43), 및 상기 유출구(21H)를 거쳐 유출되면서 해수 내의 이물질을 여과하는 단계; 상기 압력감지센서로 상기 하부 바디(10) 및 상기 상부 바디(20)의 내부 공간들 사이의 압력차를 감지하는 단계; 상기 제어기가 상기 감지된 내부 공간들 사이의 압력차를 상기 압력감지센서로부터 수신하고 수신된 상기 압력차를 미리 설정된 압력차와 비교하여 판단하는 단계; 상기 판단의 결과에 의거하여 상기 제어기가 상기 솔레노이드 밸브를 개방되게 하여 상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이의 유로를 개방하도록 명령하는 단계; 및 상기 메인펌프의 동작으로 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43)에서 유입되는 해수에 포함된 이물질을 여과하는 도중에 백플러싱을 수행하는 백플러싱 수행단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
수신된 상기 압력차가 상기 미리 설정된 압력차 미만일 때에만, 상기 제어기로부터의 명령에 의해, 상기 백플러싱 펌프(30)가 작동하거나 또는 상기 콘트롤밸브(C)가 부분적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명은 밸러스트수의 흐름 뿐 아니라 필터 엘리먼트에 끼인 이물질에 물리적인 힘을 가하여 이물질을 떼내고 이물질을 흡입력으로 흡입하여 배출하고, 전체 부피가 작고 사용부품도 적어 비용적인 측면에서 유리한 선박밸러스트수 처리장치(70)를 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 기술적 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박밸러스트수 처리장치의 선박내 설치상태를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박밸러스트수 처리장치의 선박내 설치상태를 도시하는 개략도이다.
도 3은 도 1의 실시예에 따른 선박밸러스트수 처리장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 일부를 절개하여 도시하되 메인펌프만 작동하는 경우의 밸러스트수의 흐름을 나타내는 일부 절개사시도이다.
도 5는 도 4의 블레이드(B) 및 이 블레이드(B)에 연결된 임펠러(I)의 사시도이다.
도 6은 도 4에서 메인펌프가 동작하고 있는 상태에서 백플러싱 펌프가 동작하는 경우의 밸러스트수의 흐름을 나타내는 일부 절개사시도이다.
도 7은 블레이드(B)의 결합 전 분해된 두 부분의 모습을 도시하는 도면이다.
도 8은 백플러싱 펌프가 동작하는 경우에 블레이드(B)에서 밸러스트수의 흐름을 화살표로 나타낸 도면이다.
도 9는 필터 엘리먼트의 상부를 일부 절개하여 도시한 사시도이다.
도 10은 일부분이 절개된 하부 바디와 이 하부 바디에 결합된 필터 엘리먼트를 위로부터 본 모습을 도시하는 사시도이다.
도 11은 일부분이 절개된 하부 바디와 이 하부 바디에 결합된 필터 엘리먼트를 아래로부터 본 모습을 도시하는 사시도이다.
도 12는 종래의 선박밸러스트수 처리장치의 여과 시의 해수의 흐름과 백플러싱 시의 해수의 흐름을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.
또한, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 아울러, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 각 구성 단계에 대한 상세한 설명에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위하여 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 대해 설명한다.
(제1 실시예)
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박밸러스트수 처리장치의 선박내 설치상태를 도시하는 개략도이고, 도 3은 도 1의 실시예에 따른 선박밸러스트수 처리장치의 사시도이며, 도 4는 도 3의 일부를 절개하여 도시하되 메인펌프만 작동하는 경우의 밸러스트수의 흐름을 나타내는 일부 절개사시도이고, 도 5는 도 4의 블레이드(B) 및 이 블레이드(B)에 연결된 임펠러(I)의 사시도이며, 도 6은 도 4에서 메인펌프가 동작하고 있는 상태에서 백플러싱 펌프가 동작하는 경우의 밸러스트수의 흐름을 나타내는 일부 절개사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박밸러스트수 처리장치(70)의 선박(80) 내 설치상태가 도시되어 있는데, 상기 선박밸러스트수 처리장치(70)는 흘수선 아래 해수의 출입 설비로서 선박(80) 내 우하측에 마련된 씨체스터(seachest)(60)에 연결된 라인에 연결된 유입관(11)과, 상기 유입관(11)을 통해 유입되는 해수에 포함된 이물질이 내부의 필터 엘리먼트들을 통해 여과된 후 여과된 해수가 이송되도록 선박밸러스트 탱크(TANK)에 연결된 파이프에 연결된 유출관(21), 및 필터 엘리먼트(41, 42, 43)의 내부를 깨끗하게 청소하는 역세척 작업인 백플러싱 작업을 수행하는, 파이프(L1), 파이프(22), 및 백플러싱 펌프(30)를 포함한다.
여기서, 상기 백플러싱 펌프(30)는 유입관(11)과 동일 방향으로 연장되어 있는 라인상에 설치되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 백플러싱 펌프(30)가 유입관(11)과 반대 방향으로 연장되어 있는 라인상에 설치되어 있어도 좋고 유입관(11)과 일정 각도를 가지는 방향으로 연장되어 있는 라인상에 설치되어 있어도 무방하다.
도 3 내지 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박밸러스트수 처리장치(70)는 하부 바디(10), 상부 바디(20), 필터 엘리먼트(41, 42, 43), 임펠러(I), 압력감지센서, 제어기, 솔레노이드 밸브(50), 및 백플러싱 수단을 구성하는, 백플러싱 펌프(30)와 백플러싱 라인을 포함한다.
상기 하부 바디(10)는 일측면에 유입구(11H)를 형성한 유입관(11) 및 타측면에 파이프(22)를 구비하고, 내부에 공간을 형성하며, 내부 관로를 형성하고 고정부를 가지는 복수의 암(A)을 설치하고 있다.
상기 상부 바디(20)는 일측면에 유출구(21H)를 형성한 유출관(21)을 가지고, 하면에 복수의 홀(23H) 및 상기 홀(23H) 둘레에서 홈을 형성하여 직립 설치된 장착부(23P)를 구비한 바닥면(23)을 형성하며, 내부에 공간을 형성하고 있다.
도 9는 필터 엘리먼트의 상부를 일부 절개하여 도시한 사시도이고, 도 10은 일부분이 절개된 하부 바디와 이 하부 바디에 결합된 필터 엘리먼트를 위로부터 본 모습을 도시하는 사시도이며, 도 11은 일부분이 절개된 하부 바디와 이 하부 바디에 결합된 필터 엘리먼트를 아래로부터 본 모습을 도시하는 사시도이다.
도 9 내지 11을 참조하면, 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43)는 블레이드(B)의 종방향 관로(BCH)의 상부에 배치된 해수용 부시(BBT)에 중앙의 하측 연장부(CL)를 통해 결합된 엘리먼트 커버(Cv)로 상부가 덮혀 있으며 상기 장착부(23P)의 상기 홈에 삽입되어 결합되고, 중앙에 수직하게 상기 암(A)과 연통하는 종방향 관로(BCH) 및 상기 종방향 관로(BCH)와 연통하는 복수의 횡방향 흡입로(BH)를 구비한 블레이드(B)를 내부에 설치하고 있다. 본 실시예에서, 횡방향 흡입로(BH)는 종방향 관로(BCH)를 중심으로 좌우측 두 곳 모두 형성되고 종방향 관로(BCH)와 연통되되 종방향 관로(BCH)에 대해 수평하거나 아래쪽으로 경사져 있으며, 수평한 횡방향 흡입로(BH)나 아래쪽으로 경사진 횡방향 흡입로(BH)는 직선형 관로이다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예에서는, 예를 들어 횡방향 흡입로(BH)는 종방향 관로(BCH)를 중심으로 좌우측 중 한 곳에만 형성되거나 종방향 관로(BCH)는 경사진 경우에는 직선형으로 되어 있어도 무방하고 구불구불하거나 지그재그 형태로 되어 있어도 무방하다.
상기 임펠러(I)는 상기 블레이드(B)의 하면에 연결되어 있고 수평면에 대해 경사진 상태로 서로 간격을 둔 복수의 날개(IB)를 구비하고 있으며 메인펌프의 동작 시 해수는 임펠러(I)의 날개(IB)들에 부딪혀 옆으로 이동하여 임펠러(I)의 날개(IB)들의 사이를 통해 필터 엘리먼트(41, 42, 43) 내로 유입되거나 임펠러(I)의 날개(IB)들의 사이를 통해 바로 필터 엘리먼트(41, 42, 43) 내로 유입되는데, 이때 임펠러(I)의 경사진 날개(IB)들에 부딪히는 해수에 의해 임펠러(I)가 자동으로 회전하게 되고 임펠러(I)가 회전함에 따라 임펠러(I)에 연결된 블레이드(B)도 자동으로 회전하게 된다.
도 7은 블레이드(B)의 결합 전 분해된 두 부분의 모습을 도시하는 도면이고, 도 8은 백플러싱 펌프가 동작하는 경우에 블레이드(B)에서 밸러스트수의 흐름을 화살표로 나타낸 도면이다.
도 7, 8에서 보듯이 상기 블레이드(B)는 종방향 관로(BCH)를 중심으로 좌우 대칭의 두 날개로 구성되는데, 메인펌프의 작동으로 상기 임펠러(I)의 회전 시 함께 회전하면서 필터 엘리먼트(41, 42, 43)의 내벽에 부착된 이물질을 떼 낸다. 본 실시예에서, 필터 엘리먼트(41, 42, 43)는 3개만 도시되고 설명되었으나 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 1개 이상의 복수 개가 설치되는 것이 가능하다.
상기 압력감지센서는 하부 바디(10)의 내벽 및 상기 상부 바디(20)의 내벽에 각각 설치되어 상기 하부 바디(10) 및 상기 상부 바디(20)의 내부 공간들 사이의 압력차를 감지한다.
상기 제어기는 상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이에 설치되어, 상기 감지된 내부 공간들 사이의 압력차를 상기 압력감지센서로부터 수신하고 수신된 상기 압력차를 미리 설정된 압력차와 비교하여 판단한다.
상기 솔레노이드 밸브(50)는 상기 제어기로부터의 명령에 의해 상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이의 유로를 개폐한다.
도 1, 3을 참조하면, 선박밸러스트 탱크(TANK)가 비어 있을 경우, 예컨대 유출관(21)의 수평연장선으로부터 선박밸러스트 탱크(TANK) 내에 저장된 밸러스트수의 표면까지의 높이(H2)가 10m 미만일 경우 하부 바디(10)에 연결된 파이프(22)의 압력보다 유출관(21)의 압력이 더 낮기 때문에 백플러싱 작업 수행 시에 정상적인 이물질이 배출되지 못하고 역류하는 현상이 발생한다. 이러한 역류현상을 방지하고자 백플러싱 펌프(30)를 설치하여 선박밸러스트 탱크(TANK)가 비어져 있더라도 이물질이 역류하지 않고 강제 배출될 수 있도록 한다.
상기 파이프(L1)에 연결되어 설치된 백플러싱 펌프(30); 및 상기 파이프(L1), 이물질을 외부로 배출하기 위해 백플러싱 펌프(30)에 연결된 파이프(L2), 및 상기 파이프(22)로 이루어지는 백플러싱 라인이 백플러싱 수단을 구성하는데, 상기 백플러싱 펌프(30)의 작동에 의해 상기 백플러싱이 수행된다.
상기 백플러싱 수단은 상기 유출관(21)에 연결되는 파이프 상에 설치되는 메인펌프의 동작으로 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43)에서 유입되는 해수에 포함된 이물질을 여과하는 도중에 백플러싱을 수행한다. 또한, 상기 백플러싱 펌프(30)는 메인펌프가 동작하는 상태에서 작동한다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 메인펌프의 동작으로 필터 엘리먼트(41, 42, 43)에서 유입되는 해수에 포함된 이물질을 여과하는 도중에 백플러싱 펌프(30)가 동작하여 백플러싱(backflushing), 즉 역세척을 수행하여 필터 엘리먼트(41, 42, 43)의 내부를 깨끗하게 청소하는 것이 가능하다. 백플러싱에 의해 필터 엘리먼트(41, 42, 43)의 내부로부터 떨어져 나온 이물질, 예컨대 슬러지(sludge)는 파이프(L2)를 통해 외부로 배출된다.
여기에서, 제어기에서 수신된 압력감지센서로부터의 압력차가 미리 설정된 압력차 미만, 예컨대 1 bar 미만이면, 제어기로부터의 명령에 의해 솔레노이드 밸브(50)가 개방됨과 동시에 백플러싱 펌프(30)가 작동하고, 백플러싱 펌프(30) 작동시 블레이드(B)는 횡방향 흡입로(BH)를 통해 상기 이물질을 흡입한다.
본 실시예에서는, 미리 설정된 압력차가 1 bar 미만일 때에 제어기가 솔레노이드 밸브(50)를 개방되게 하여 파이프(22)와 파이프(L1) 사이의 유로를 개방하도록 명령하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 다른 실시예에서는 제품의 사양에 따라 미리 설정되는 압력차가 다를 수 있으며, 예를 들어 0.7 bar일 수 있다.
상기 압력차와 관련하여, 백플러싱 펌프(30)는 하부 바디(10)의 내부공간과 연통하고 있기 때문에 백플러싱 라인에서의 압력인 P(b/f)는 하부 바디(10)의 내부 공간의 압력과 동일하고, 유출관(21)이 상부 바디(20)의 내부공간과 연통하고 있기 때문에 유출관(21)에서의 압력인 P(out)은 상부 바디(20)의 내부 공간의 압력과 동일한데, 아래 표 1에서와 같이 압력 P(b/f)이 1 bar로 설정되고, 유출관(21)의 수평연장선으로부터 선박밸러스트 탱크(TANK) 내에 저장된 밸러스트수의 표면까지의 높이(H2)가 변동하고 압력 P(out)도 변동하는 경우에 백플러싱 펌프(30)가 작동하는 조건은 P(out)-P(b/f)<1 bar임을 확인할 수 있었다.
Figure 112017088972523-pat00001
백플러싱 펌프(30)의 작동조건 : P(out)-P(b/f)<1 bar
이하, 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명한다.
(제2 실시예)
한편, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박밸러스트수 처리장치의 선박내 설치상태를 도시하는 개략도이다.
도 2에 도시된 제2 실시예에서는 선박밸러스트 탱크(TANK)에 연결된 파이프와 이 파이프에 연결된 유출관(21) 사이에 콘트롤밸브(C)가 설치되어 있고 백플러싱 펌프(30)가 없이 파이프(L1)와 상기 파이프(22)로 이루어지는 백플러싱 라인만 구비되어 있는 것을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예와 동일하다.
도 2를 참조하면, 선박밸러스트 탱크(TANK)가 비어 있을 경우, 예컨대 유출관(21)의 수평연장선으로부터 선박밸러스트 탱크(TANK) 내에 저장된 밸러스트수의 표면까지의 높이(H2)가 10m 미만일 경우, 파이프(L1)와 상기 파이프(22)로 이루어지는 백플러싱 라인의 압력보다 유출관(21)의 압력이 더 낮기 때문에 백플러싱 작업 수행 시에 정상적으로 이물질이 배출되지 못하고 역류하는 현상이 발생한다.
상기한 역류현상을 방지하고자 선박밸러스트 탱크(TANK)에 연결된 파이프와 이 파이프에 연결된 유출관(21) 사이에 콘트롤밸브(C)를 설치하고 이 콘트롤밸브(C)의 개방각을 좁아지게 조절하여 콘트롤밸브(C)가 부분적으로 폐쇄되게 함으로써 파이프(L1)와 파이프(22)로 이루어지는 백플러싱 라인보다 더 높은 압력을 선박밸러스트 탱크(TANK)에 연결된 파이프와 이 파이프에 연결된 유출관(21)에 형성시켜 백플러싱이 수행되게 함으로써 이물질의 역류를 방지한다.
상기 백플러싱 수단이 선박밸러스트 탱크(TANK)에 연결된 파이프와 이 파이프에 연결된 유출관(21) 사이에 설치된 콘트롤밸브(C), 및 상기 파이프(L1)와 상기 파이프(22)로 이루어지는 백플러싱 라인이 백플러싱 수단을 구성하는데, 상기 콘트롤밸브(C)의 개방각 조절에 의해 상기 백플러싱이 수행된다.
구체적으로, 상기 콘트롤밸브(C)는 개방각이 좁아지게 조절되어 콘트롤밸브(C)가 부분적으로 폐쇄되게 하는 방식으로 백플러싱을 수행한다. 또한, 상기 콘트롤밸브(C)는 메인펌프가 동작하는 상태에서 개방각이 조절된다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 메인펌프의 동작으로 필터 엘리먼트(41, 42, 43)에서 유입되는 해수에 포함된 이물질을 여과하는 도중에 콘트롤밸브(C)의 개방각이 좁아지게 조절되어 백플러싱(backflushing), 즉 역세척을 수행하여 필터 엘리먼트(41, 42, 43)의 내부를 깨끗하게 청소하는 것이 가능하다. 백플러싱에 의해 필터 엘리먼트(41, 42, 43)의 내부로부터 떨어져 나온 이물질, 예컨대 슬러지는 백플러싱 라인을 통해 외부로 배출된다.
여기에서, 하부 바디(10) 및 상기 상부 바디(20)의 내부 공간들 사이의 압력차가 미리 설정된 압력차 미만, 예컨대 1 bar 미만이면 제어기로부터의 명령에 의해 솔레노이드 밸브(50)를 개방함과 동시에 콘트롤밸브(C)의 개방각이 좁아지게 조절되고, 이와 같은 콘트롤밸브(C)의 조절 시 상기 블레이드(B)는 상기 횡방향 흡입로(BH)를 통해 상기 이물질을 흡입한다.
본 실시예에서는, 미리 설정된 압력차가 1 bar 미만일 때에 제어기가 솔레노이드 밸브(50)를 개방되게 하여 파이프(22)와 파이프(L1) 사이의 유로를 개방하도록 명령하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 다른 실시예에서는 제품의 사양에 따라 미리 설정되는 압력차가 다를 수 있으며, 예를 들어 0.7 bar일 수 있다.
상기 압력차와 관련하여, 백플러싱 라인은 하부 바디(10)의 내부공간과 연통하고 있고 콘트롤밸브(C)는 상부 바디(20)의 내부공간과 연통하고 있기 때문에, 백플러싱 라인에서의 압력인 P(b/f)는 하부 바디(10)의 내부 공간의 압력과 동일하고 유출관(21)에서의 압력인 P(out)은 상부 바디(20)의 내부 공간의 압력과 동일한데, 아래 표 2에서와 같이 압력 P(b/f)이 1 bar로 설정되고, 유출관(21)의 수평연장선으로부터 선박밸러스트 탱크(TANK) 내에 저장된 밸러스트수의 표면까지의 높이(H2)가 변동하고 압력 P(out)도 변동하는 경우에 콘트롤밸브(C)의 개방각이 좁아지게 조정되는 조건은 P(out)-P(b/f)<1 bar임을 확인할 수 있었다.
Figure 112017088972523-pat00002
콘트롤밸브(C)의 개방각 조정조건 : P(out)-P(b/f)<1 bar
이하, 본 발명의 선박밸러스트수 처리방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 선박밸러스트수 처리방법은, 상기 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 선박밸러스트수 처리장치(70)로 필터를 자동세척하기 위하여, 상기 메인펌프를 동작시키는 단계; 상기 메인펌프의 동작에 의해 해수가 상기 유입구(11H), 상기 임펠러(I), 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43), 및 상기 유출구(21H)를 거쳐 유출되면서 해수 내의 이물질을 여과하는 단계; 상기 압력감지센서로 상기 하부 바디(10) 및 상기 상부 바디(20)의 내부 공간들 사이의 압력차를 감지하는 단계; 상기 제어기가 상기 감지된 내부 공간들 사이의 압력차를 상기 압력감지센서로부터 수신하고 수신된 상기 압력차를 미리 설정된 압력차와 비교하여 판단하는 단계; 상기 판단의 결과에 의거하여 상기 제어기가 상기 솔레노이드 밸브를 개방되게 하여 상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이의 유로를 개방하도록 명령하는 단계; 및 상기 메인펌프의 동작으로 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43)에서 유입되는 해수에 포함된 이물질을 여과하는 도중에 백플러싱을 수행하는 백플러싱 수행단계를 포함한다.
여기서, 수신된 상기 압력차가 상기 미리 설정된 압력차 미만일 때에만, 상기 제어기로부터의 명령에 의해, 상기 백플러싱 펌프(30)가 작동하거나 또는 상기 콘트롤밸브(C)가 부분적으로 폐쇄된다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용, 변형 및 개작을 행하는 것이 가능할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 하부 바디
11 : 유입관
11H : 유입구
20 : 상부 바디
21 : 유출관
22, L1 : 파이프
21H : 유출구
23 : 바닥면
23P ; 장착부
30 : 백플러싱 펌프
41, 42, 43 : 필터 엘리먼트
50 : 솔레노이드 밸브
60 : 씨체스터
70 : 선박밸러스트수 처리장치
80 : 선박
A : 암
B : 블레이드
C : 콘트롤밸브
Cv : 커버
BCH : 종방향 관로
BH : 횡방향 흡입로
I : 임펠러

Claims (10)

  1. 일측면에 유입구(11H)를 형성한 유입관(11) 및 타측면에 파이프(22)를 구비하고, 내부에 공간을 형성하며, 내부 관로를 형성하고 고정부를 가지는 복수의 암(A)을 설치한 하부 바디(10);
    일측면에 유출구(21H)를 형성한 유출관(21)을 가지고, 하면에 복수의 홀(23H) 및 상기 홀(23H) 둘레에서 홈을 형성하여 직립 설치된 장착부(23P)를 구비한 바닥면(23)을 형성하며, 내부에 공간을 형성한 상부 바디(20);
    상기 장착부(23P)의 상기 홈에 삽입되어 결합되고, 중앙에 수직하게 상기 암(A)과 연통하는 종방향 관로(BCH) 및 상기 종방향 관로(BCH)와 연통하는 복수의 횡방향 흡입로(BH)를 구비한 블레이드(B)를 내부에 설치한 필터 엘리먼트(41, 42, 43);
    상기 블레이드(B)의 하면에 연결되어 있고 수평면에 대해 경사진 상태로 서로 간격을 둔 복수의 날개(IB)를 구비한 임펠러(I);
    상기 하부 바디(10)의 내벽 및 상기 상부 바디(20)의 내벽에 각각 설치되어 상기 하부 바디(10) 및 상기 상부 바디(20)의 내부 공간들 사이의 압력차를 감지하는 압력감지센서;
    상기 파이프(22)와, 상기 파이프(22)로부터 간격을 둔 파이프(L1)의 사이에 설치되어, 상기 감지된 내부 공간들 사이의 압력차를 상기 압력감지센서로부터 수신하고 수신된 상기 압력차를 미리 설정된 압력차와 비교하여 판단하는 제어기;
    상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이에 설치되어 상기 제어기로부터의 명령에 의해 상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이의 유로를 개폐하는 솔레노이드 밸브(50); 및
    상기 유출관(21)에 연결되는 파이프 상에 설치되는 메인펌프의 동작으로 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43)에서 유입되는 해수에 포함된 이물질을 여과하는 도중에 백플러싱을 수행하는 백플러싱 수단을 포함하고,
    상기 블레이드(B)는 상기 메인펌프의 작동으로 상기 임펠러(I)의 회전 시 함께 회전하면서 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43)의 내벽에 부착된 이물질을 떼내며,
    상기 횡방향 흡입로(BH)는 종방향 관로(BCH)를 중심으로 좌우측 두 곳 모두 형성되고 종방향 관로(BCH)와 연통되되 종방향 관로(BCH)에 대해 수평하거나 아래쪽으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 선박밸러스트수 처리장치(70).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백플러싱 수단이 상기 파이프(L1)에 연결되어 설치된 백플러싱 펌프(30); 및 상기 파이프(L1), 이물질을 외부로 배출하기 위해 백플러싱 펌프(30)에 연결된 파이프(L2), 및 상기 파이프(22)로 이루어지는 백플러싱 라인을 포함하고,
    상기 백플러싱 펌프(30)의 작동에 의해 상기 백플러싱이 수행되는 것을 특징으로 하는 선박밸러스트수 처리장치(70).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 백플러싱 수단이 선박밸러스트 탱크(TANK)에 연결된 파이프와 이 파이프에 연결된 유출관(21) 사이에 설치된 콘트롤밸브(C), 및 상기 파이프(L1)와 상기 파이프(22)로 이루어지는 백플러싱 라인을 포함하고,
    상기 콘트롤밸브(C)의 부분적인 폐쇄에 의해 상기 백플러싱이 수행되는 것을 특징으로 하는 선박밸러스트수 처리장치(70).
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    수신된 상기 압력차가 상기 미리 설정된 압력차 미만일 때에만, 상기 제어기로부터의 명령에 의해, 상기 콘트롤밸브(C)가 부분적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 선박밸러스트수 처리장치(70).
  7. 제2항에 있어서,
    수신된 상기 압력차가 상기 미리 설정된 압력차 미만일 때에만, 상기 제어기로부터의 명령에 의해, 상기 백플러싱 펌프(30)가 작동하는 것을 특징으로 하는 선박밸러스트수 처리장치(70).
  8. 제1항의 선박밸러스트수 처리장치(70)로 필터를 자동세척하기 위하여,
    상기 메인펌프를 동작시키는 단계;
    상기 메인펌프의 동작에 의해 해수가 상기 유입구(11H), 상기 임펠러(I), 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43), 및 상기 유출구(21H)를 거쳐 유출되면서 해수 내의 이물질을 여과하는 단계;
    상기 압력감지센서로 상기 하부 바디(10) 및 상기 상부 바디(20)의 내부 공간들 사이의 압력차를 감지하는 단계;
    상기 제어기가 상기 감지된 내부 공간들 사이의 압력차를 상기 압력감지센서로부터 수신하고 수신된 상기 압력차를 미리 설정된 압력차와 비교하여 판단하는 단계;
    상기 판단의 결과에 의거하여 상기 제어기가 상기 솔레노이드 밸브를 개방되게 하여 상기 파이프(22)와 상기 파이프(L1) 사이의 유로를 개방하도록 명령하는 단계; 및
    상기 메인펌프의 동작으로 상기 필터 엘리먼트(41, 42, 43)에서 유입되는 해수에 포함된 이물질을 여과하는 도중에 백플러싱을 수행하는 백플러싱 수행단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박밸러스트수 처리방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 백플러싱 수단이 상기 파이프(L1)에 연결되어 설치된 백플러싱 펌프(30); 및 상기 파이프(L1), 이물질을 외부로 배출하기 위해 백플러싱 펌프(30)에 연결된 파이프(L2), 및 상기 파이프(22)로 이루어지는 백플러싱 라인을 포함하고,
    상기 백플러싱 펌프(30)의 작동에 의해 상기 백플러싱이 수행되며,
    수신된 상기 압력차가 상기 미리 설정된 압력차 미만일 때에만, 상기 제어기로부터의 명령에 의해, 상기 백플러싱 펌프(30)가 작동하는 것을 특징으로 하는 선박밸러스트수 처리방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 백플러싱 수단이 선박밸러스트 탱크(TANK)에 연결된 파이프와 이 파이프에 연결된 유출관(21) 사이에 설치된 콘트롤밸브(C), 및 상기 파이프(L1)와 상기 파이프(22)로 이루어지는 백플러싱 라인을 포함하고,
    상기 콘트롤밸브(C)의 부분적인 폐쇄에 의해 상기 백플러싱이 수행되며,
    수신된 상기 압력차가 상기 미리 설정된 압력차 미만일 때에만, 상기 제어기로부터의 명령에 의해, 상기 콘트롤밸브(C)가 부분적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 선박밸러스트수 처리방법.
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