KR102042005B1

KR102042005B1 - 정유량 발생기 및 이를 구비한 수질측정장치

Info

Publication number: KR102042005B1
Application number: KR1020190083484A
Authority: KR
Inventors: 박규원; 박석원; 김성태; 권경안; 류채형
Original assignee: (주) 테크로스
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2019-11-07

Abstract

본 발명은 정유량 발생기에 관한 것으로, 원통형으로 형성되는 베이스부; 베이스부의 길이방향 일단에 구비되고, 일단방향으로 갈수록 반지름이 점점 확대되도록 형성되는 제1확장부; 및 베이스부의 길이방향 타단에 구비되고, 타단방향으로 갈수록 반지름이 점점 확대되도록 형성되는 제2확장부;를 포함한다.

Description

정유량 발생기 및 이를 구비한 수질측정장치{Constant flow device and Apparatus for measuring water quality having thereof}

본 발명은 정유량 발생기 및 이를 구비한 수질측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유입 유량을 일정하도록 하여 정확한 측정값을 획득할 수 있도록 하는 정유량 발생기 및 이를 구비한 수질측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 오폐수처리장이나 하수처리장 등의 처리시설에서 오염된 물을 물리 화학적 또는 생물학적으로 처리하여 최종 방류구를 통하여 일반 수계로 배출할 때는 방류되는 물의 수질을 측정하게 된다.

선박이 균형을 유지할 수 있도록 선박에 설치된 밸러스트탱크에 채워지는 선박평형수 또한 선박평형수 처리장치로 유입되거나 선박 외부로 배출될 때에 COD(화학적 산소 요구량) 등의 다양한 항목의 수질이 측정될 수 있다.

수질측정은 수질을 측정할 샘플 유체가 유입되어 배출되는 수질측정장치를 통해 수행된다.

종래의 수질측정장치들에서, 샘플 유체는 소정길이의 유입배관을 지나 하우징 내로 유입되는데, 유체 가압수단과 하우징의 내부 구조에 따라 다양한 유동특성을 가지게 된다. 예를 들어, 가압수단이 맥동이 발생하는 펌프인 경우, 펌프 자체의 맥동에 의해 불규칙한 유입 유속을 갖게 되며, 하우징의 내부 구조에 의해서도 유체가 회전되거나 수직, 수평운동 등 다양한 유동특성을 갖게 된다.

이와 같이 수질측정장치로 유입되는 샘플 유체가 일정하지 않고 다양한 유동특성을 갖기 때문에 종래의 수질측정장치로는 정확한 측정값을 획득하기가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 샘플 유체가 하우징 내부로 유입될 때에는 대개 기포가 발생하는데, 이러한 기포가 센서부로 유입될 경우에도 정확한 수질 측정을 방해하게 된다.

한국 등록특허 제10-1593450호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 정확한 측정값을 획득할 수 있도록 하는 정유량 발생기 및 이를 구비한 수질측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일관점에 따른 정유량 발생기는, 원통형으로 형성되는 베이스부; 베이스부의 길이방향 일단에 구비되고, 일단방향으로 갈수록 반지름이 점점 확대되도록 형성되는 제1확장부; 및 베이스부의 길이방향 타단에 구비되고, 타단방향으로 갈수록 반지름이 점점 확대되도록 형성되는 제2확장부;를 포함한다.

여기서, 제1확장부 및 제2확장부 사이에는, 제1확장부의 길이방향 내측단에서 제2확장부의 길이방향 내측단까지 연장되는 제1연장부가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에서는, 제1확장부의 일단에서 길이방향으로 돌출 형성되고, 일단에서 멀어지는 방향으로 갈수록 반지름이 점점 줄어들도록 형성되는, 선회 유도부를 더 구비할 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 제1확장부, 제1연장부 및 제2확장부는 베이스부의 길이방향을 따라 복수개가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 제1확장부와 제1연장부의 연결부분 또는 제1연장부와 제2확장부의 연결부분은 라운드지게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 관점에 따른 수질측정장치는, 샘플 유체가 유입되고 배출되는 유입부 및 배출부가 구비되는 하우징; 원통형으로 형성되는 베이스부와, 베이스부의 하단에 구비되어 하방으로 갈수록 반지름이 점점 확대되도록 형성되는 제1확장부와, 베이스부의 상단에 구비되어 상방으로 갈수록 반지름이 점점 확대되도록 형성되는 제2확장부와, 베이스부의 하단에서 하방으로 돌출 형성되어 하방으로 갈수록 반지름이 점점 줄어들도록 형성되는 선회 유도부를 포함하고, 하우징내에 설치되는, 정유량 발생기; 및 하우징 내의 정유량 발생부 상측에 설치되어 수질을 측정하는 센서부;를 적어도 포함하고, 하우징의 유입부는, 선회 유도부의 하단에 인접하여 배치되고, 하우징의 배출부는, 정유량 발생기보다 상측에 배치된다.

본 발명에 의하면 수질측정장치에 구비된 센서부로 유입되는 유체가 일정유량으로 공급되도록 정유량 발생기를 구비함으로써 정확도 높은 측정이 가능해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 선회 유도부에 의해 유입된 유체가 선회하도록 유도함으로써 수질측정장치 내에서 발생된 기포가 센서부로 유입되는 것을 방지하여 수질 측정의 정확도를 더욱 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수질측정장치의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수질측정장치의 하부를 보다 확대한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수질측정장치에 구비된 정유량 발생기의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수질측정장치의 유입부에서의 유속변화와 센서부에서의 유속변화를 도시한 유동해석 결과그래프이고,
도 5는 본 발명의 정유량 발생기를 배관에 설치한 예를 도시한 것이고,
도 6 및 도 7은 본 발명의 정유량 발생기의 다른 실시예들을 각각 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수질측정장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수질측정장치의 하부를 보다 확대한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수질측정장치에 구비된 정유량 발생기의 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수질측정장치(100)는, 샘플 유체가 유입되고 배출되는 유입부(103) 및 배출부(105)가 구비되는 하우징(101)과, 하우징(101)의 내측에 설치되는 정유량 발생기(110)와, 하우징(101) 내의 정유량 발생기(110)의 상측에 위치하는 센서부(131)를 포함한다.

하우징(101)은, 일측을 관통하여 형성되는 유입부(103)와 타측을 관통하여 형성되는 배출부(105)가 구비되는 하부 하우징(101a)과, 하부 하우징(101a)의 개구부에 결합되어 내측 수용공간을 형성하며 센서부(131)를 하측에 구비한 수질다항목측정기(130)가 관통 설치되는 상부 하우징(101a)을 포함한다.

여기서, 유입부(103)는 하부 하우징(101a)의 하부 좌측 모퉁이 부분에 형성되고, 배출부(105)는 하부 하우징(101a)의 상부 우측 모퉁이 부분에 형성된다.

센서부(131)는 수질다항목측정기(130)의 하측단에 구비되며, 정유된 샘플 유체의 수질을 측정하도록 하우징(101) 내의 정유량 발생부(110)의 유출측인 상측에 설치된다.

정유량 발생기(110)는, 하우징(101)의 유입부(103)을 통해 유입되는 샘플 유체가 센서부(130)로 유동되는 경로상의 하우징(101) 내부에 설치되어 유체가 일정한 유량으로 센서부(130)에 유입되도록 한다.

즉, 정유량 발생기(110)는 하우징(101)의 내부 구조를 변화시킴으로써 펌프(미도시)로 가압되어 유입되면서 그 맥동(surging)에 의해 혼팅(haunting)되며 불규칙한 유입 유속, 압력을 갖는 유체를 충돌손실을 통해 크게 감쇄 또는 상쇄시켜 일정한 속도 및 압력으로 정류(定流)된 유체가 센서부(130)로 유입되도록 하는 것으로, 그 형상은 유로상에 단면적이 급격하게 축소되는 급축소부(121)와, 단면적이 급격하게 확대되는 급확대부(123)를 형성하고, 급축소부(125)를 다시 형성하여 급축소부(121,125)가 반복되도록 형성된다.

종래에는 일정 유량을 공급하기 위해서 배관시스템의 적정 유량을 자동으로 제어하여 정확하게 설계 유량으로 공급할 수 있는 정유량 조절밸브를 사용하였지만, 본 발명의 수질측정장치(100)에서는 독특한 형상으로 형성된 정유량 발생기(110)를 하우징(101) 내에 포함함으로써 배관내의 여러 작용, 펌프의 불안전동작 등 여러 외부요인에 의한 유입 유량(또는 유속)변화를 보다 간단하게 안정화시킬 수 있게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 정유량 발생기(110)는, 원통형으로 형성되는 베이스부(115)와, 베이스부(115)의 하단 및 상단에 각각 구비되는 제1확장부(111) 및 제2확장부(113)를 포함한다.

제1확장부(111)는, 베이스부(115)의 길이방향 일단, 즉 도 1 내지 도 3에서는 베이스부(115)의 하단에 구비되고 베이스부(115)의 일단방향, 즉 도 1 내지 도 3에서는 하방으로 갈수록 반지름이 점점 확대되도록 형성된다.

제2확장부(113)는, 베이스부(115)의 길이방향 타단, 즉 도 1 내지 도 3에서는 베이스부(115)의 상단에 구비되고 베이스부(115)의 타단방향, 즉 도 1 내지 도 3에서는 상방으로 갈수록 반지름이 점점 확대되도록 형성된다. 이에 따라, 제1확장부(111)와 제2확장부(113)가 베이스부(115)의 중앙을 중심으로 실질적으로 서로 대칭되게 된다.

여기서, 제1확장부(111) 및 제2확장부(113) 사이에는, 제1확장부(111)의 길이방향 내측단, 즉 도 1 내지 도 3의 실시예에서는 제1확장부(111)의 상단에서 제2확장부의 길이방향 내측단, 즉 도 1 내지 도 3의 실시예에서는 제2확장부(113)의 하단까지 연장되는 제1연장부(115)가 구비될 수도 있다. 상기 제1연장부(115)는 베이스부(115)와 동일한 반경으로 형성될 수 있으며, 이 경우 베이스부(115)의 길이방향 중에서 일부, 즉 제1확장부(111) 및 제2확장부(113)을 제외한 가운데 부분의 베이스부(115)가 제1연장부(115)와 일치하게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 정유량 발생기(110)는, 제1확장부(111)의 일단에 길이방향으로(도 1 내지 도 3의 실시예에서는 하방으로) 돌출 형성되고, 일단에서 멀어지는 방향으로 갈수록(도 1 내지 도 3의 실시예에서는 하방으로 갈수록) 반지름이 점점 줄어들도록 형성되는 선회 유도부(117)를 구비한다. 이에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 선회 유도부(117)는 대략 원뿔형으로 형성되게 된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 필요에 따라서는 선회 유도부(117)의 표면을 따라 돌출되는 스파이럴(spiral) 형상의 유동가이드가 추가될 수도 있다.

여기서, 정유량 발생기(110)가 하우징(101) 내에 장착될 수 있도록 선회 유도부(117)의 하단에는 상하방향으로 체결되는 체결볼트(118)가 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 수질측정장치(100)에서 하우징(101)의 유입부(103)는, 선회 유도부(117)의 하단, 즉 원뿔형의 하단 꼭지점에 인접하여 배치되고, 원통형 하우징(101) 내에서 원주방향으로 최외각 지점에 대략 원통형 하우징(101)의 내면을 따라 입사하도록 배치됨으로써 유입부(103)를 통해 유입되는 유체가 선회 유도부(117)의 하측을 따라 회전하면서 상승하게 된다.

하우징(101)의 유입부(103)를 통해 편심방향으로 유입된 유체는 전술한 바와 같이 선회 유도부(117)에 의해 회전되는데, 이때 유체의 회전력은 상쇄되지 않고 유지되며, 유지된 회전력(또는 원심력)에 의해 유체내부에 발생한 기포가 회전 중심의 바깥쪽으로 밀려나 하우징(101) 내부의 원주방향 바깥쪽에 집중 위치됨으로써 기포가 센서부(121)로 유입되는 것을 방지하여 보다 정확하고 정밀하게 수질 데이터를 측정할 수 있게 된다.

이후, 선회 유도부(117)를 따라 선회하며 상승한 유체는 정유량 발생기(110)의 제1확장부(111), 연장부(115) 및 제2확장부(113)와 하부 하우징(101a)의 내벽 사이에 차례로 형성되는 급축소부(121), 급확대부(123) 및 급축소부(125)를 통과하면서 센서부(131)로 이동하게 되는데, 이때 유체의 압력과 속도가 정유량 발생기(110)과의 충돌손실에 의해 상쇄되면서 정류되어 일정한 압력과 속도를 가지게 된다.

이후, 센서부(131)는, 일정한 압력과 속도를 가지며 유입된 유체의 여러가지 수질항목을 측정한다.

측정이 완료된 유체는 하우징(101)의 배출부(105)를 통해 배출된다. 여기서, 하우징(101)의 배출부(105)는, 하우징(101)의 내측벽을 관통하여 형성되며 정유량 발생기(110)보다 상측에 배치된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수질측정장치의 유입부에서의 유속변화와 센서부에서의 유속변화를 도시한 유동해석 결과그래프이다.

도 4를 참조하면, 하우징(101)의 유입부(103)에서 ± 10% 유속변화를 가지는 유체가 본 발명의 일실시예에 따른 정유량 발생기(110)를 통과한 후, 센서부(131)에서는 유속변화의 폭이 ±2%로 대폭 줄어드는 효과를 확인할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 3의 실시예에서 정유량 발생기(110)는, 제1확장부, 제1연장부 및 제2확장부가 한번 형성되어 급축소부가 모두 2번 형성되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 베이스부의 길이방향을 따라 반복되어 복수개가 구비될 수 있다. 정유량 발생기(110)에 형성된 이러한 급수축부 개수를 증가 또는 감소 시킴으로써 원하는 지점(일례로 센서부의 측정지점)에서 안정된 유속을 얻을 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 정유량 발생기를 배관에 설치한 예를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에서 정유량 발생기(210)는 배관(201) 내부에 설치되고, 제1확장부(211), 제1연장부(215) 및 제2확장부(213)이 3번 반복되어 설치된다. 이러한 정유량 발생기(210)를 통해 별도의 정유량 밸브를 설치하지 않고도, 보다 단순한 구조로 일정한 유량과 유속값을 얻을 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 5의 실시예에서는, 일방향으로 유동하는 배관(201)에 설치되기 때문에 도 1 내지 도 3의 실시예와는 달리 별도의 선회 유도부를 구비하지 않는다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 정유량 발생기의 다른 실시예들을 각각 도시한 것이다.

도 6의 실시예에서 정유량 발생기(310)은 제1확장부(311)와 제1연장부(315)의 연결부분 또는 제1연장부(315)와 제2확장부(313)의 연결부분이 각이 생기지 않고 라운드지게 형성되어 샘플 유체에 와류(vortex)가 발생하지 않으며 원활하게 유동할 수 있도록 구성된다. 일실시예로서 소정의 반경(R1)을 갖는 원의 일부인 호로 구성될 수 있다.

도 7은 정유량 발생기(410)의 다른 실시예로서, 제1확장부(411)의 유입단과, 제1연장부(315)에서 제2확장부(413)로 연결되는 부분, 제2확장부(413)의 배출단에 의해 형성되는 급확대부 및 급축소부를 모두 라운드(R2,R3)지게 형성하여 유동 유체에 와류가 발생하지 않고 원활하게 유동할 수 있도록 구성된다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수질측정장치(100)는, 독특한 형상의 정유량 발생기(310)를 유로에 삽입하여 이를 통과한 유체가 정류되어 일정한 유속 및 유압을 가지며 토출되도록 하는 효과가 있다.

또한, 정유량 발생기(310)에 구비된 선회 유도부(117)를 통해 유입 유체를 선회시킴으로써 유체 내에서 생성된 기포를 하우징(101) 내부의 바깥쪽으로 집중시켜 센서부로의 유입을 방지하여 센서부(131)가 보다 정확하게 수질을 측정할 수 있게 한다.

이와 같이, 본 발명은 수질측정장치(100)의 하우징(101) 설계를 근본적으로 개선함으로써, 배관에 별도의 추가장치 없이 수질다항목측정기와 같은 제품의 수질연속측정을 가능하게 하고 정확한 데이터를 확보할 수 있도록 한다.

본 발명은 전술된 바와 같이 정밀한 측정 값을 얻기 위한 다양한 용도의 수질측정장치에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 일정한 유압 및 유속으로 유체를 공급하는 다양한 장치에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 수질측정장치
101: 하우징
110,210,310,410: 정유량 발생기
111: 제1확장부
113: 제2확장부
115: 제1연장부
121,125: 급축소부
123: 급확대부
131: 센서부

Claims

원통형으로 형성되는 베이스부;
베이스부의 길이방향 일단에 구비되고, 일단방향으로 갈수록 반지름이 점점 확대되도록 형성되는 제1확장부; 및
베이스부의 길이방향 타단에 구비되고, 타단방향으로 갈수록 반지름이 점점 확대되도록 형성되는 제2확장부;를 포함하되,
제1확장부의 일단에서 길이방향으로 돌출 형성되고, 일단에서 멀어지는 방향으로 갈수록 반지름이 점점 줄어들도록 형성되는, 선회 유도부를 더 구비하는, 정유량 발생기.
청구항 1에 있어서,
제1확장부 및 제2확장부 사이에는,
제1확장부의 길이방향 내측단에서 제2확장부의 길이방향 내측단까지 연장되는 제1연장부가 구비되는, 정유량 발생기.
삭제
청구항 2에 있어서,
제1확장부, 제1연장부 및 제2확장부는 베이스부의 길이방향을 따라 복수개가 구비되는, 정유량 발생기.
청구항 2에 있어서,
제1확장부와 제1연장부의 연결부분 또는 제1연장부와 제2확장부의 연결부분은 라운드지게 형성되는, 정유량 발생기.
샘플 유체가 유입되고 배출되는 유입부 및 배출부가 구비되는 하우징;
원통형으로 형성되는 베이스부와, 베이스부의 하단에 구비되어 하방으로 갈수록 반지름이 점점 확대되도록 형성되는 제1확장부와, 베이스부의 상단에 구비되어 상방으로 갈수록 반지름이 점점 확대되도록 형성되는 제2확장부와, 베이스부의 하단에서 하방으로 돌출 형성되어 하방으로 갈수록 반지름이 점점 줄어들도록 형성되는 선회 유도부를 포함하고, 하우징내에 설치되는, 정유량 발생기; 및
하우징 내의 정유량 발생부 상측에 설치되어 수질을 측정하는 센서부;를 적어도 포함하고,
하우징의 유입부는,
선회 유도부의 하단에 인접하여 배치되고,
하우징의 배출부는,
정유량 발생기보다 상측에 배치되는, 수질측정장치.
청구항 6에 있어서,
정유량 발생기의 제1확장부 및 제2확장부 사이에는,
제1확장부의 상단에서 제2확장부의 하단까지 연장되는 제1연장부가 구비되는, 수질측정장치.
청구항 7에 있어서,
제1확장부와 제1연장부의 연결부분 또는 제1연장부와 제2확장부의 연결부분은 라운드지게 형성되는, 수질측정장치.