KR102057834B1

KR102057834B1 - 유화수 제조 장치

Info

Publication number: KR102057834B1
Application number: KR1020180102900A
Authority: KR
Inventors: 허관; 김경희; 김효심; 김민수
Original assignee: 주식회사 첨단환경
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-01-22

Abstract

본 발명은 정제수와 오일이 혼합된 유화수가 저장되고, 유화가 이루어지는 제1탱크, 상기 제1탱크에서 유화가 이루어진 유화수가 이송되어 저장되는 제2탱크, 상기 제1탱크 내부에 위치되며, 상기 정제수와 상기 오일이 유화수가 되도록 유화시키는 오리피스, 상기 오일이 저장되고, 상기 제1탱크와 연결되며, 상기 제1탱크에서 유화되지 않은 오일이 선택적으로 공급 및 저장되도록 구비되는 오일 저장탱크, 상기 제2탱크로부터 공급된 상기 정제수에 상기 오일 저장탱크로부터 공급된 상기 오일이 혼합된 상태에서, 상기 오리피스를 통과하도록 압력을 제공하는 가압펌프 및 상기 제2탱크에 저장된 상기 정제수가 상기 오리피스의 내부에 기설정된 압력으로 유입되도록 압력을 제공하는 가압펌프 및 상기 오일 저장탱크와 연결되며, 상기 오일 저장탱크에 저장된 상기 오일이 미리 설정된 첨가비를 따르며 공급, 상기 정제수와 혼합되어 상기 가압펌프를 통해 상기 오리피스 내부에 유입되도록 상기 오일의 공급량을 가이드 하는 정량펌프를 포함한다.

Description

유화수 제조 장치{Manufacturing apparatus of emulsion}

본 발명은 유화수 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유화제를 사용하지 않으면서도, 물과 오일을 유화수로 제조할 수 있는 유화수 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 화장품이나 의약품, 의약외품, 베이비스킨케어, 항균방향제, 섬유탈취제의 경우 서로 섞이지 않은 물질(예를 들어 물과 기름)을 함께 혼합하여 사용해야 하는 경우가 다수 발생한다.

이를 위해, 대부분 제3의 물질인 혼화제를 사용하거나, 고속교반방식 또는 초음파 방식을 활용하여 혼합을 수행하는 것이 대부분이었다.

하지만, 위와 같은 종래기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 혼화제를 사용하는 경우 혼합 효율을 높이는 것은 가능하지만, 화학성분이 포함될 수 있어 인체에 유해할 수 있고, 친환경적이지 않은 문제점을 가지고 있으며, 또한 고속 교반방식 또는 초음파 방식의 경우 혼화제를 사용하지는 않지만, 시간이 지남에 따라 유분과 수분이 분리되는 문제점이 있어 상품화가 어려운 단점을 가지고 있다.

이를 개선하기 위해, 오리피스를 이용하여 단시간 동안 혼합을 하기 위한 기술로 한국공개특허 10-2013-0133255(적어도 두 개의 성분을 혼합하기 위한 장치)가 개시되어 있다.

그러나, 이는 단시간 동안의 혼합을 위한 것으로 바로 혼합물을 사용하는 경우에는 적합할 수 있으나, 장시간 혼합상태를 유지할 수 있는 제품에는 적용이 어려운 문제점을 가지고 있다

본 발명의 목적은, 오일이 저장된 오일 저장탱크에 정량펌프를 설치하여 미리 설정된 첨가비를 따르며 정제수 및 오일이 공급 및 혼합되도록 하고, 혼합된 상태의 정제수 및 오일을 미리 설정된 압력으로 오리피스의 내부에 공급함으로써, 오리피스를 이용하여 물리적인 방식의 혼합을 하면서 장시간 동안 혼합된 상태를 유지할 수 있도록 하는 유화수 제조장치를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 유화수 제조 장치는 정제수와 오일이 혼합된 유화수가 저장되고, 유화가 이루어지는 제1탱크와, 상기 제1탱크에서 유화가 이루어진 유화수가 이송되어 저장되는 제2탱크와, 상기 제1탱크 내부에 위치되며, 상기 정제수와 상기 오일이 유화수가 되도록 유화시키는 오리피스와, 상기 오일이 저장되고, 상기 제1탱크와 연결되며, 상기 제1탱크에서 유화되지 않은 오일이 선택적으로 공급 및 저장되도록 구비되는 오일 저장탱크와, 상기 제2탱크로부터 공급된 상기 정제수에 상기 오일 저장탱크로부터 공급된 상기 오일이 혼합된 상태에서, 상기 오리피스를 통과하도록 압력을 제공하는 가압펌프 및 상기 오일 저장탱크와 연결되며, 상기 오일 저장탱크에 저장된 상기 오일이 기설정된 첨가비를 따르며 공급, 상기 정제수와 혼합되어 상기 가압펌프를 통해 상기 오리피스 내부에 유입되도록 상기 오일의 공급량을 가이드 하는 정량펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 유화수 제조 장치.

한편, 본 발명에 따른 유화수 제조 장치는 상기 오리피스의 유입관에서 분기되어 형성된 분기관과 연결되며, 상기 분기관을 통해 선택적으로 상기 제1탱크에서 유화수 저장탱크로 공급되는 유화수에 포함된 이물질을 제거하도록 설치되는 필터박스를 더 포함한다.

여기서, 상기 제1탱크는 상기 제2탱크로 유화수가 공급되도록 형성되는 제1공급관과, 상기 제1공급관에서 분기되어 형성되며, 유화되지 않은 오일이 바이패스되어 상기 오일 저정탱크로 공급되도록 형성되는 제2공급관 및 상기 제2공급관의 선택적인 개방을 가이드 하도록 형성되는 레벨 게이지를 구비한다.

이러한 상기 레벨 게이지는 상기 제1탱크의 유화수 수위를 검출하여 미리 설정된 가이드 수위 이하로 유화수 수위가 낮아지게 되면, 상기 제1공급관을 차단하고, 상기 제2공급관이 개방되도록 하여 유화되지 않은 오일이 상기 오일 저장탱크로 공급되게 가이드 한다.

그리고, 상기 가이드 수위는 5 mm 이하로 설정된다.

또한, 상기 정량펌프는 상기 가압펌프의 압력이 변화됨에 따라 대응하여 상기 오일의 첨가비가 가변되도록 상기 오일의 공급량을 가이드 한다.

여기서, 상기 가압펌프는 상기 정제수와 상기 오일이 혼합된 상태에서의 상기 오리피스를 통과하는 압력이 30㎏/㎤ 이상~ 100㎏/㎤ 이하가 되도록 공급 압력이 설정되며, 상기 오일의 첨가비는 상기 공급 압력에 대응하며 상기 정제수 공급량 대비 공급량이 0.05% ~ 1% 의 비율을 따르도록 설정된다.

한편, 상기 제1탱크에서 상기 오리피스에 의해 생성된 유화수는 상기 제2탱크 및 상기 오일 저장탱크로 공급되며, 상기 제2탱크 및 상기 오일 저장탱크에서 재배출되어 상기 가압펌프에 의해 상기 오리피스로 재공급되고, 재유화가 이루어지는 반복 공정을 통해 혼합되어 형성되며, 상기 반복 공정은, 1회 이상 ~ 6회 이하로 반복 수행된다.

그리고, 상기 가압펌프는 상기 오리피스 내부에 누적되는 이물질에 의해 토출되는 양이 줄어드는 경우, 출력을 상승시키고, 출력 상승 후에도 토출되는 양의 변화가 없는 경우에는 외부에 압력저하 신호가 출력되도록 한다.

또한, 본 실시예에 따른 유화수 제조 장치는 상기 제1탱크, 상기 제2탱크 및 상기 오일 저장탱크 각각의 둘레를 감싸도록 구비되고, 냉각수가 이동하는 통로를 형성하며, 상기 냉각수를 통해 상기 제1탱크, 상기 제2탱크 및 상기 오일 저장탱크의 온도가 미리 설정된 온도로 유지되도록 마련되는 냉각수 이송관을 더 포함한다.

본 발명은, 오일이 저장된 오일 저장탱크에 정량펌프를 설치하여 미리 설정된 첨가비를 따르며 정제수 및 오일이 공급 및 혼합되도록 하고, 미리 설정된 첨가비로 혼합된 상태의 정제수 및 오일을 미리 설정된 압력으로 오리피스의 내부에 공급함으로써, 오리피스를 이용하여 물리적인 방식의 혼합을 하면서 장시간 동안 혼합된 상태를 유지할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

그에 따라, 본 발명은 유화제 없이 장기간 동안 에멀젼 상태를 유지할 수 있으며, 고농도의 유화수를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 정제수 대신에 오일과 혼합이 곤란한 단일 성분의 수용성 액체 또는 2종 이상의 성분이 함유된 수용성 혼합 액체 또한 유화제 없이 오일과 혼합하여 장기간 동안 에멀젼 상태를 유지할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 정제수와 오일의 혼합 후 유화되지 않은 오일이 선택적으로 오일 저장탱크로 공급되게 하여 순환되는 유화수에 재공급, 오리피스를 반복적으로 통과하도록 함으로써, 효과적으로 유화수가 제조되도록 하는 효과를 갖는다.

아울러, 본 발명은 최종 완성 상태의 유화수를 보관하는 유화수 저장탱크와 연결된 분기관에 필터박스를 설치하여 최종 완성 상태의 유화수 중에 포함된 세균 등과 같은 이물질이 제거될 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 유화수 제조 장치의 구조 및 정제수와 오일의 이동을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 유화수 제조 장치의 필터박스를 보여주는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 유화수 제조 장치에 대한 냉각수 이송관을 보여주는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 유화수 제조 장치에 대한 오리피스의 구조를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 유화수 제조 장치의 구조 및 정제수와 오일의 이동을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 유화수 제조 장치의 필터박스를 보여주는 도면이다.

또한, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 유화수 제조 장치에 대한 냉각수 이송관을 보여주는 도면이고, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 유화수 제조 장치에 대한 오리피스의 구조를 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 유화수 제조 장치는 제1탱크(100), 제2탱크(200), 오리피스(300), 오일 저장탱크(400), 가압펌프(500) 및 정량펌프(600)를 포함한다.

먼저, 제1탱크(100)는 속이 통 형상으로 형성되고, 그 상부가 개방된 형태로 제작된다.

제1탱크(100)는 정제수와 오일(편백나무 오일 등의 식물성 오일)이 혼합된 유화수가 저장되고, 내부에서 유화가 이루어지며, 제2탱크(200) 및 오일 저장탱크(400)와 연결된다.

여기서, 본 실시예에서는 정제수와 오일의 혼합을 한정하여 설명하였으나, 유화수 제조 장치를 이용하여 정제수 대신에 오일과 혼합이 곤란한 단일 성분의 수용성 액체 또는 2종 이상의 성분이 함유된 수용성 혼합 액체 또한 유화제 없이 혼합하여 장기간 동안 에멀젼 상태를 유지하게 할 수도 있다.

한편, 제1탱크(100)는 제1공급관(110), 제2공급관(120) 및 레벨 게이지(130)를 구비한다.

제1공급관(110)은 제1탱크(100) 및 제2탱크(200)를 연통시키기 위한 것으로, 제1탱크(100)의 유화수가 제2탱크(200)로 유화수가 공급되도록 형성된다.

또한, 제2공급관(120)은 제1탱크(100) 및 오일 저장탱크(400)를 연통시키기 위한 것으로, 오일 저장탱크(400)로 유화되지 않은 오일이 공급되도록 형성된다.

즉, 제1탱크(100) 내부에 보관중인 정제수와 오일이 혼합된 유화수에는 그 표면에 오리피스(300)를 통과하며 유화되지 않은 오일이 소정의 두께를 가지는 층 형태로 형성되게 되는데, 제2공급관(120)은 이러한 유화되지 않은 오일이 다시 오일 저장탱크(400)로 공급 및 저장되도록 하는 통로의 역할을 한다.

이를 위해, 레벨 게이지(130)는 제1공급관(110) 및 제2공급관(120), 다시 말해 각각에 설치된 밸브(미도시)에 대한 선택적인 개방 및 차단을 가이드 하며, 바람직하게는 제1탱크(100) 내부의 유화수 수위를 검출하기 위해 일반적인 플로트 타입으로 이루어진다.

이러한 레벨 게이지(130)는 제1탱크(100)에 저장된 유화수가 제2탱크(200)로 공급된 후 제1탱크(100)에 저장된 유화수 수위를 검출하는데, 이때 유화수 수위가 미리 설정된 가이드 수위 이하로 낮아지게 되면, 밸브(미도시)의 개폐를 제어하여 제1공급관(110)을 차단함과 동시에, 제2공급관(120)이 개방되도록 하여 유화되지 않은 오일이 오일 저장탱크(400)로 다시 공급되게 가이드 한다.

다시 말해, 제1탱크(100)에서 유화되지 않은 오일을 레벨 게이지(130)를 이용하여 선택적으로 분별, 제2공급관(120)을 통해 오일 저장탱크(400)로 공급되게 함으로써, 제1탱크(100)에 저장된 유화수는 제2탱크(200)에, 제1탱크(100)에서 유화되지 않은 오일은 오일 저장탱크(400)에 각각 선택적으로 재공급되게 할 수 있다.

그에 따라, 본 실시예에서는 상기와 같은 레벨 게이지(130)의 역할을 통해 유화되지 않은 오일이 바이패스 되어 오일 저장탱크(400)에 다시 공급되도록 하는 한편, 가압펌프(500)를 통한 유화수의 재공급 시 오일 저장탱크(400)에 저장된 유화되지 않은 오일 또한 함께 공급, 오리피스(300)를 다시 통과하도록 하여 유화수 제조가 이루어지게 함으로써, 효과적으로 유화수가 제조되게 할 수 있다.

여기서, 선택적으로 제1공급관(110)을 차단하고, 제2공급관(120)을 개방하기 위하여 레벨 게이지(130)에 설정된 가이드 수위는 5 mm 이하로 설정되는 것이 바람직하다.

이는, 5 mm 이상이 되면, 오일과 함께 상대적으로 많은 양의 유화수가 오일 저장탱크(400)로 공급되어 오일 저장탱크(400)에 상대적으로 많은 양의 유화수가 포함된 오일이 저장되기 때문에, 제1탱크(100)에서 유화되지 않은 오일을 별도로 분리 및 저장, 오일 저장탱크(400)에서 재공급하여 유화수와 혼합시키는 공정들이 무의미하게 되므로, 이를 개선하도록 하기 위함이다.

제2탱크(200)에는 최초 정제수가 공급되어 저장되며, 이후 제1탱크(100)에서 유화가 이루어진 유화수가 이송되어 저장된다.

이러한 제2탱크(200)는 제1공급관(110)을 통해 제1탱크(100)와 연결되며, 또한 가압펌프(500) 동작에 의해 내부에 저장된 유화수(최초 정화수)가 토출되도록 형성된다.

한편, 본 실시예에 따른 유화수 제조 장치는 정제수와 오일을 혼합하는 것일 수 있으며, 서로 성질이 다른 정제수와 오일은 쉽게 혼합되지 않으므로, 종래에는 별도의 유화제를 사용하는 경우가 대부분이었다.

하지만, 친환경적인 관점에서 화학 성분의 유화제를 사용하는 것에 거부감을 느끼는 소비자들이 발생함에 따라, 본 실시예에서는 유화수를 제조함에 있어서, 오리피스(300)를 이용, 정제수와 오일을 균질하게 혼합시켜 장기간동안 혼합상태를 유지하게 할 수 있다.

이러한 오리피스(300)는 제1탱크(100) 내부에 위치되며, 통과되는 정제수와 오일을 혼합하여 유화수가 생성되도록 하기 위한 것으로, 정제수와 오일이 함께 유입되어 오리피스(300)를 통과하는 과정에서 분산 및 걸름, 와류, 금속과의 충돌(여울), 가압(압축), 팽창, 역와류, 소용돌이, 금속과의 충돌, 소용돌이, 가압(압축)팽창, 분쇄 등의 과정을 거치면서 액체의 운동에너지를 극대화하도록 유도되며, 이와 같은 오리피스(300)의 구성이 도 4에 개시되어 있다.

그리고, 오일 저장탱크(400)에는 오일이 저장되고, 제1탱크(100)와 연결되어 제1탱크(100)를 향하여 오일을 공급하며, 제1탱크(100)에서 유화되지 않은 오일이 선택적으로 공급 및 저장되도록 구비된다.

더 자세하게는, 오일 저장탱크(400)는 미리 설정된 오일의 첨가비를 따르며 정량펌프(600)의 구동 시 오일이 바이패스관(420)을 통과, 제2이송관(410)으로 공급되어 제1이송관(210)을 통해 공급되는 최초 정화수와 혼합되도록 구비되는데, 여기서 오일은 미리 설정된 첨가비를 따르는 경우에만 정량펌프(600) 구동을 통해 바이패스관(420)을 통과하여 공급되며, 유화되지 않은 오일이 공급되는 경우에는 제2이송관(410)을 통해 공급되도록 한다.

또한, 가압펌프(500)는 제2탱크(200)로부터 공급된 정제수와 오일 저장탱크(4000)로부터 공급된 오일이 혼합된 상태에서, 오리피스(300)의 내부로 공급되도록 압력을 제공한다.

즉, 오리피스(300)에 의해 제1탱크(100)에 생성된 유화수는 제2탱크(200)로 이송된 후, 다시 제2탱크(200)에서 배출되어 오일 저장탱크(400) 내부의 유화되지 않은 오일과 함께 가압펌프(500)에 의해 오리피스(300)로 전달, 다시 혼합이 이루어지게 되는데, 이러한 반복되는 공정은 1회 이상 ~ 6회 이하로 반복 수행될 수 있으며, 그 횟수의 설정이 선택적으로 가능할 수 있다.

다시 말해, 제2탱크(200)에는 가압펌프(500)로 유화수가 유입되도록 하는 제1이송관(210)이 구비되는데, 이러한 제1이송관(210)을 통해 유입된 유화수는 제2이송관(410)을 통해 유입된, 즉 유화되지 않은 오일과 혼합된 상태에서 가압펌프(500)를 통과하며 소정의 압력으로 가압되고, 유입관(310)을 통해 오리피스(300)로 유입, 정제수와 오일이 혼합되는 상기의 과정들을 1회 이상 ~ 6회 이하 반복하여 미세입자화 되면서 혼합 과정을 반복하게 된다.

상기와 같은 유화수 및 오일의 이송은 가압펌프(500)에 의해 수행되며, 이때 오리피스(300)를 통과할 때 압력은 30㎏/㎤ 이상 ~ 100㎏/㎤ 이하로 설정되고, 이와 같이 생성된 유화수는 2년이상 유화상태를 유화할 수 있는 등 유화제를 사용하지 않고도 유화수를 생성할 수 있게 된다.

이는, 만일 오리피스(300)를 통과할 때 압력이 30㎏/㎤ 이하가 될 경우, 정제수와 오일이 혼합되어 유화수를 생성할 수는 있으나, 이러한 압력으로 생성된 유화수는 유화상태를 2년 이상 유지되지 못하게 되고, 수일 또는 수개월 내에 정제수와 오일이 분리될 수 있기 때문이다.

아울러, 오리피스(300)를 통과할 때 압력이 100㎏/㎤ 이하로 설정되는 것은, 본 실시예에 따른 유화수 제조 장치에 대한 과부하 등의 문제가 발생되지 않도록 설정된 값으로, 고정된 값은 아니며, 이는 오리피스(300)를 통과할 때의 압력이 높으면 높을수록 그 압력에 비례하여 정제수에 대한 오일의 농도가 높은 유화수를 얻을 수 있기 때문이다.

다시 말해, 오리피스(300)를 통과할 때 압력이 100㎏/㎤ 이상이 되면, 그에 따라 오일 또한 미리 설정된 첨가비 이상으로 공급할 수 있고, 유화 상태가 상대적으로 더 길어지는 유화수를 얻을 수 있으므로, 고농도의 유화수를 얻기 위해 오리피스(300)를 통과할 때의 압력의 최대 값은 공급하고자 하는 오일의 첨가비에 따라 더 증가될 수도 있다.

또한, 가압펌프(400)는 상기와 같은 미리 설정된 압력을 제공하도록 유지되되, 오리피스(300) 내부에 누적되는 오일 등의 이물질에 의해 유화수량이 줄어드는 경우, 가압펌프(400)의 출력에는 변화가 없이 미리 설정된 출력은 유지한 채 유화수량 만을 변화시키도록 가압펌프(400)에 인버터를 설치할 수 있다.

더 자세히 설명하면, 오리피스(300)의 내부는 액체의 미세입자화를 위해 다양한 형상의 관로들이 형성되어 있어 수회 반복사용 시 오일 등의 이물질이 축적되어 유화수의 배출이 원활하지 않고, 이물질이 유화수에 포함될 수 있어 유화수의 오염의 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 주기적으로 오리피스(300)의 내부를 청소하는 것이 필요한데, 이를 위해 가압펌프(500)를 통과하는 유화수량을 이용하여 오리피스(300) 내부의 청소가 필요한 시기를 예측하도록 하는 것이다.

이는, 가압펌프(500)에는 균일한 전력공급을 통하여 균일한 압력이 제공되도록 하는데, 오리피스(300) 내에 이물질이 다수 축적되어 있는 경우 유화수 토출량이 변화가 생기게 되는 바, 이를 계측하도록 하기 위한 것으로, 일단 압력을 증가시켜 오리피스(300) 내의 이물질이 압력에 의해 배출될 수 있도록 하고, 가압펌프(500)의 출력을 증가시켜도 압력이 높아지지 않는 경우에는 오리피스(300) 내의 이물질을 배출하도록 신호를 출력하는 것이다.

정량펌프(600)는 오일 저장탱크(400)와 연결되며, 오일 저장탱크(400)에 저장된 오일이 미리 설정된 첨가비를 따르며 정량으로 공급되도록 공급량을 가이드 하는 역할을 하는 것으로, 소정의 압력을 제공하며 오일을 공급하기 때문에, 최초 정제수와 오일이 용이하게 혼합되게 한다.

이러한 정량펌프(600)는 바이패스관(420)에 설치되어 있어, 오일의 공급, 더 구체적으로는 최초 정제수가 공급됨에 따라 미리 설정된 첨가비에 해당하는 정량의 오일이 공급되게 할 수 있다.

여기서, 정량펌프(600)는 가압펌프(500)의 미리 설정된 압력이 변화됨에 따라 대응하여 오일의 첨가비가 가변되도록 오일의 공급량을 가이드 할 수 있는데, 이는 미리 설정된 첨가비를 따르며 오일이 공급되게 하여 오리피스(300)를 통과하기 위한 정제수에 오일이 정확한 비율로 공급되도록 하기 위함이다.

다시 말해, 종래에는 별도 밸브(미도시) 개방을 통해 오일 저장탱크(400)의 오일이 제2이송관(410)을 따라 이동하여 정제수와 혼합되도록 하였으나, 이러한 경우 만일 오일 저장탱크(400)에 저장된 오일 양이 많으면 밸브(미도시) 개방 시 중력에 의해 상대적으로 많은 양의 오일이 제1이송관(210)으로 이동, 정제수와 혼합되게 되는 반면, 만일 오일 저장탱크(400)에 저장된 오일 양이 적으면, 상대적으로 적은 양의 오일이 제1이송관(210)으로 이동하게 되어 그 비율이 일정치 않으므로, 추후에 공급되는 정제수에는 오일이 공급되지 않을 수 있게 되고, 그에 따라 오리피스(300)로 공급되기 위한 정제수 대비 오일의 첨가비가 미리 설정된 비율을 따르게 되지 못하게 되는 문제가 발생하게 된다.

이를 위해, 정량펌프(600)는 미리 설정된 첨가비를 따라 오일이 공급되도록 오일의 공급량을 가이드 함으로써, 상기와 같은 문제를 해결할 수 있다.

즉, 오리피스(300)를 통과할 때의 압력 변화별 정제수 대비 오일의 첨가비에 대한 실험 결과는 오리피스(300)를 통과할 때 압력이 30㎏/㎤ 이상에서 40㎏/㎤ 미만의 경우, 정제수 대비 오일의 첨가비는 0.05% 이상에서 0.2% 미만, 압력이 40㎏/㎤ 이상에서 60㎏/㎤ 미만의 경우, 정제수 대비 오일의 첨가비는 0.2% 이상에서 0.6% 미만, 압력이 60㎏/㎤ 이상에서 80㎏/㎤ 미만의 경우, 정제수 대비 오일의 첨가비는 0.6% 이상에서 0.9% 미만, 압력이 80㎏/㎤ 이상에서 100㎏/㎤ 미만의 경우, 정제수 대비 오일의 첨가비는 0.9% 이상에서 1.1% 미만으로 공급되어야 공급되는 정제수에 대하여 오일이 정량만큼 공급되는 것이기 때문에, 결국 오일의 첨가비는 공급 압력에 대응하며 공급량이 0.05% ~ 1% 의 비율을 따르도록 설정되어 정제수로 공급되게 하는 것이 바람직하다.

결과적으로, 본 실시예에 따른 유화수 제조 장치에 대한 오리피스(300)를 통과할 때의 압력이 30㎏/㎤ 이상 ~ 100㎏/㎤ 이하 설정하여 운전한 경우, 정제수에 포함된 오일의 첨가비가 0.05% ~ 1% 의 비율로 설정되어 공급되도록, 예를 들어 100L 정제수가 30㎏/㎤ 이상 ~ 100㎏/㎤ 이하의 공급 압력으로 공급되는 것으로 가정할 때, 정량펌프(600)를 통해 정제수 대비 0.05 ~ 1.0L 오일이 공급되도록 함으로써, 공급되는 정제수에 대하여 오일이 정량만큼 모두 혼합된 상태에서 오리피스(300)를 통과, 효과적인 유화수 제조가 이루어지게 할 수 있다.

한편, 본 실시예에 구성을 통한 유화수 흐름을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1이송관(210) 및 제2이송관(410)을 개방하여 제1탱크(100) 및 오일 저장탱크(400)로부터 각각 정제수 및 오일이 공급되도록 한다.

이때, 오리피스(300)를 통과할 때 압력이 예를 들어 30㎏/㎤ 이상 ~ 100㎏/㎤ 이하로 설정되어 운전한 경우 공급되는 정제수에 포함된 오일의 첨가비는, 공급되는 0.05% ~ 1% 의 비율로 설정되며, 이를 위해 정량펌프(600)는 오일이 미리 설정된 첨가비에 해당하는 정량만큼 제2이송관(410)을 통해 공급되도록 가이드 한다.

즉, 가압펌프(500)를 통해 정제수가 제1이송관(210)으로 공급된 상태에서, 미리 설정된 오일의 첨가비에 해당하도록 정량펌프(600)를 통해 바이패스관(420)을 따라 오일이 공급되도록 함으로써, 정제수와 오일이 혼합된 상태가 되게 한다.

이러한 상태, 다시 말해 정제수와 오일의 양이 미리 설정된 첨가비에 해당하도록 제2탱크(200)와 오일 저장탱크(400)에 저장되고, 미리 설정된 첨가비에 해당하는 정제수와 오일이 혼합된 상태로 가압펌프(500)를 통해 30㎏/㎤ 이상 ~ 100㎏/㎤ 이하의 압력으로, 연속해서 정제수와 오일이 오리피스(300)를 통과하도록 하여, 만일 레벨 게이지(230)를 통해 제2탱크(200)의 수위가 미리 설정된 가이드 수위 이하로 되면, 이때의 가압펌프(500) 및 정량펌프(600)는 중단 상태가 된다.

즉, 혼합된 상태의 정제수와 오일이 오리피스(300)를 통과하며 미세입자화 되면서 서로 혼합되게 되고, 유화수 상태로 제1탱크(100)에 저장되게 된다.

이때, 제1탱크(100)에 저장된 유화수에는 유화되지 않은 오일이 유화수의 표면에 두께를 가지는 층 형태로 형성되게 되는데, 오리피스(300)를 반복 통과하여 상기와 같은 유화되지 않은 오일이 생기지 않도록, 즉 완전한 유화수가 제조되도록 전술된 바와 같은 공정은 설정에 따라 1회 이상 ~ 6 회 이하로 반복 수행된다.

즉, 상기와 같은 반복 공정은 먼저 제1탱크(100)에 저장된 유화수를 제1공급관(110)을 개방하여 제2탱크(200)로 이동 및 저장되게 하고, 만일 레벨 게이지(130)를 통해 제1탱크(100)의 수위가 미리 설정된 가이드 수위 이하로 되면, 제1공급관(110)을 차단함과 동시에, 제2공급관(120)을 개방하여 유화되지 않은 오일이 제2공급관(120)을 통해 오일 저장탱크(400)로 이동 및 저장되게 한다.

이는, 유화되지 않은 오일을 그대로 제2탱크(200)에 공급하는 것이 아니라, 제2공급관(120)을 통해 별도로 오일 저장탱크(400)에 공급되도록 하여 반복 공정을 위한 유화수의 공급 시 오일 저장탱크(400)에 공급된 유화되지 않은 오일 또한 제2이송관(410)을 통해 함께 공급되어 유화수와 혼합, 가압펌프(500)를 통해 다시 오리피스(300)로 공급되어 서로 혼합되게 함으로써, 유화되지 않은 오일에 대한 반복적인 혼합이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

여기서, 오리피스(300)를 통과하지 못한, 즉 오일이 혼합된 유화수(최초 정제수)는 반송관(220)을 통해 다시 제2탱크(200)로 유입된다.

따라서, 본 실시예에 따른 유화수 제조 장치는 상기와 같은 공정을 1 회 ~ 6 회 반복함을 통해 유화되지 않은 오일의 발생 없이 유화수의 제조가 이루어지게 함으로써, 별도의 유화제를 사용하지 않고도 유화수가 2년 이상 유화상태를 유지하게 할 수 있다.

이때, 반복 공정을 거쳐 유화수의 제조가 완료된 상태인 최종 완성 상태의 유화수는 오리피스(300)의 유입관(310)에서 분기되어 형성된 분기관(312)을 통해 유화수 저장탱크(1)로 이동하여 저장되게 되는데, 이때 분기관(312)에는 도 2에 도시된 바와 같이 필터박스(700)가 설치되어 유화수 저장탱크(1)로 공급되는 최종 완성 상태의 유화수에 포함된 세균 등의 이물질이 제거되게 할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 제1탱크(200)의 외주면에는 냉각수 이송관(800)이 둘레를 따라 감싸도록 구비되어, 냉각수가 이동하며 제1탱크(200)의 온도를 미리 설정된 온도로 일정하게 유지시켜줄 수 있다.

여기서, 냉각수 이송관(800)의 중단에는 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관(810)이 구비될 수 있고, 이러한 냉각수 유입관(810)을 통해 제1탱크(200)로 냉각수가 유입될 수 있다.

또한, 도면에 도시되지는 않았으나 냉각수 유입관(810)에는 냉각수 공급펌프가 연결되어 냉각수 공급펌프의 압력에 의해 냉각수가 이송될 수 있다.

아울러, 제1탱크(200)의 내부에는 온도센서(미도시)가 구비될 수 있으며, 온도센서(미도시)의 온도측정치에 의해 냉각수의 이송이 제어될 수 있는데, 이러한 제1탱크(200)의 온도는 20℃ 이상 ~ 40℃ 이하로 일정하게 유지되도록 미리 설정될 수 있어 유화수가 효율적으로 제조될 수 있는 온도조건을 맞추도록 할 수 있다.

상기와 같은 냉각수 이송관(800)은, 제1탱크(200)에 한정하여 설명하였으나, 제2탱크(300) 및 오일 저장탱크(400)에도 설치되어 유화수가 효율적으로 제조될 수 있는 온도조건을 맞추도록 할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 오리피스(300)를 통해 액체가 미세입자화 되는 과정을 살펴보면, 다음과 같다.

제1케이스(10)의 액체유입구(10a)로 액체가 유입되어 제1회전분쇄구(16)의 오목홈부(16b)를 거쳐 나선홈(16a)을 따라 유동되다가 제1회전분쇄구(16)의 오목홈(16c)에서 와류와 충돌을 일으킨 이후 가속되어 다시 나선홈(16a)을 따라 유동된다.

이때, 액체가 나선홈(16a)을 따라 유동되는 과정에서 제1회전분쇄구(16)는 축회전을 하게 되고 이러한 축회전에 의해 액체가 미세하게 분쇄되는 것이다.

그리고, 제1회전분쇄구(16)를 통과한 액체는 가속구(18)의 분사공(18a)을 통해 제2회전분쇄구(20)로 가속 분사되고, 액체는 계속해서 나선홈(20a)을 따라 유동하게 되며, 여기서도 오목홈(20c)에서 와류와 충돌을 일으킨 후 가속되어 다시 나선홈(20a)을 따라 유동되다가 오목홈부(20b)를 통해 연결구(14)의 분사공(14a)으로 안내된다.

이렇게 연결구(14)의 분사공(14a)에 도달한 액체는 다시 이 분사공(14a)을 통해 제2케이스(12)의 중공부(12b)로 분사가 시작되어 이 중공부(12b)에 배치되어 있는 회전분쇄관(22)의 분산돌부(22b)와 부딪히면서 사방으로 분산된다.

또한, 겹겹이 겹층되어 있는 회전분쇄관(22, 26, 30)과 비회전분쇄관(24, 28, 32)을 통과하게 되는데, 여기서 액체는 회전분쇄관(22, 26, 30)의 나선회전돌기(22a, 26a, 30a)를 따라 유동되면서 회전분쇄관(22, 26, 30)을 축회전시키는 한편, 비회전분쇄관(24, 28, 32)의 직선회전돌기(24a, 28a, 32a)를 거치면서 상방으로 밀어내게 된다.

여기서, 회전분쇄관(22, 26, 30)의 축회전과 비회전분쇄관(24, 28, 32)의 직선회전돌기(24a, 28a, 32a)와의 충돌에 의해서 액체는 재차 분쇄된 후 이들의 액체통공(22c, 24b, 26b, 28b, 30b, 32b)을 통해 제2케이스(12)의 액체토출구(12a)로 토출되어 미세립자로 분쇄된 액체를 생성할 수 있다.

이와 같이, 오리피스(300)를 거치면 정제수 및 오일은 미세입자화되어 서로 혼합된 상태로 되어 제1탱크(100)에 저장된다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

1 : 유화수 저장탱크 100 : 제1탱크
110 : 제1공급관 120 : 제2공급관
130, 230 : 레벨 게이지 200 : 제2탱크
210 : 제1이송관 220 : 반송관
300 : 오리피스 310 : 유입관
312 : 분기관 400 : 오일 저장탱크
410 : 제2이송관 420 : 바이패스관
500 : 가압펌프 600 : 정량펌프
700 : 필터박스 800 : 냉각수 이송관
810 : 냉각수 유입관

Claims

정제수와 오일이 혼합된 유화수가 저장되고, 유화가 이루어지는 제1탱크;
상기 제1탱크에서 유화가 이루어진 유화수가 이송되어 저장되는 제2탱크;
상기 제1탱크 내부에 위치되며, 상기 정제수와 상기 오일이 유화수가 되도록 유화시키는 오리피스;
상기 오일이 저장되고, 상기 제1탱크와 연결되며, 상기 제1탱크에서 유화되지 않은 오일이 선택적으로 공급 및 저장되도록 구비되는 오일 저장탱크;
상기 제2탱크로부터 공급된 상기 정제수에 상기 오일 저장탱크로부터 공급된 상기 오일이 혼합된 상태에서, 상기 오리피스를 통과하도록 압력을 제공하는 가압펌프; 및
상기 오일 저장탱크와 연결되며, 상기 오일 저장탱크에 저장된 상기 오일이 기설정된 첨가비를 따르며 공급, 상기 정제수와 혼합되어 상기 가압펌프를 통해 상기 오리피스 내부에 유입되도록 상기 오일의 공급량을 가이드 하는 정량펌프;를 포함하며,
상기 제1탱크는,
상기 제2탱크로 유화수가 공급되도록 형성되는 제1공급관;
상기 제1공급관에서 분기되어 형성되며, 유화되지 않은 오일이 바이패스되어 상기 오일 저장탱크로 공급되도록 형성되는 제2공급관; 및
상기 제2공급관의 선택적인 개방을 가이드 하도록 형성되는 레벨 게이지;를 구비하는 것을 특징으로 하는 유화수 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 오리피스의 유입관에서 분기되어 형성된 분기관과 연결되며, 상기 분기관을 통해 선택적으로 상기 제1탱크에서 유화수 저장탱크로 공급되는 유화수에 포함된 이물질을 제거하도록 설치되는 필터박스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유화수 제조 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 레벨 게이지는,
상기 제1탱크의 유화수 수위를 검출하여 미리 설정된 가이드 수위 이하로 유화수 수위가 낮아지게 되면, 상기 제1공급관을 차단하고, 상기 제2공급관이 개방되도록 하여 유화되지 않은 오일이 상기 오일 저장탱크로 공급되게 가이드 하는 것을 특징으로 하는 유화수 제조 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 가이드 수위는,
5 mm 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 유화수 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 정량펌프는,
상기 가압펌프의 압력이 변화됨에 따라 대응하여 상기 오일의 첨가비가 가변되도록 상기 오일의 공급량을 가이드 하는 것을 특징으로 하는 유화수 제조 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 가압펌프는,
상기 정제수와 상기 오일이 혼합된 상태에서의 상기 오리피스를 통과하는 압력이 30㎏/㎤ 이상~ 100㎏/㎤ 이하가 되도록 공급 압력이 설정되며,
상기 오일의 첨가비는, 상기 공급 압력에 대응하며 상기 정제수 공급량 대비 공급량이 0.05% ~ 1% 의 비율을 따르도록 설정되는 것을 특징으로 하는 유화수 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1탱크에서 상기 오리피스에 의해 생성된 유화수는,
상기 제2탱크에 공급되는 한편, 유화되지 않은 오일은 상기 오일 저장탱크로 공급되며, 상기 제2탱크 및 상기 오일 저장탱크에서 재배출되어 상기 가압펌프에 의해 상기 오리피스로 재공급되고, 재유화가 이루어지는 반복 공정을 통해 혼합되어 형성되며,
상기 반복 공정은, 1회 이상 ~ 6회 이하로 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 유화수 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가압펌프는,
상기 오리피스 내부에 누적되는 이물질에 의해 토출되는 양이 줄어드는 경우, 출력을 상승시키고, 출력 상승 후에도 토출되는 양의 변화가 없는 경우에는 외부에 압력저하 신호가 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 유화수 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1탱크, 상기 제2탱크 및 상기 오일 저장탱크 각각의 둘레를 감싸도록 구비되고, 냉각수가 이동하는 통로를 형성하며, 상기 냉각수를 통해 상기 제1탱크, 상기 제2탱크 및 상기 오일 저장탱크의 온도가 미리 설정된 온도로 유지되도록 마련되는 냉각수 이송관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유화수 제조 장치.