KR102095409B1 - 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치 - Google Patents

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KR102095409B1
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Abstract

본 발명은 수처리시설의 응집지, 침전지 또는 수로 등에서 발생하는 부유물을 표면장력과 부력을 저하시키는 원리에 의해 분해 및 침강되도록 한 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 수처리시설의 응집지, 침전지 또는 수로에 가로 질러 설치되어 물 위에 부상된 부유물을 분해 및 침강시키도록 구성된 자동화 청소장치에 있어서, 상기 자동화 청소장치는, 내부에 처리공간부(120)를 갖는 몸체하우징(100); 상기 몸체하우징(100)의 끝부에 다수의 배관(220)이 분기되게 설치된 분기관(200); 상기 배관(220)에 일정간격마다 설치된 것으로 타단부가 하향 분사를 이루는 다수개의 분사노즐(300); 상기 배관(220)에 각 설치되어 상기 분기관(200)으로의 고압수 공급을 선택적으로 개방시키거나 폐쇄시키기 위한 밸브(400); 및 상기 밸브(400)와 연결 설치되어 상기 밸브(400)의 개폐동작을 제어하는 제어수단(500);을 포함하되, 상기 분사노즐(300)은 중심 축에 대해 일측 또는 타측 중 어느 일방향으로 회전되게 구성되며 각 분사노즐이 동시에 회전되면서 고압수를 분사할 경우 그 고압수간의 교차영역이 평면상 허니컴 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치{Automated cleaning device using high pressure jet nozzle}
본 발명은 수처리시설의 응집지, 침전지 또는 수로 등에서 발생하는 부유물을 표면장력과 부력을 저하시키는 원리에 의해 분해 및 침강되도록 한 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치에 관한 것이다.
일반적으로 정수처리과정 및 하·폐수 처리과정 등에 있어서, 원수에 함유된 무기물 또는 각종 유기화합물에 응집제를 투입시킴에 따라 수산화알루미늄과 플록을 형성하여 침전지에서 침전 제거되나, 일부 플록은 수면으로 부상하여 부유물을 형성하게 된다. 이 같은 원인은 수중의 정수처리공정 또는 하·폐수 처리공정에서 발생된 미세기포 또는 플록과 결합하여 부력에 의해 수면으로 부상하기 때문이며, 이를 방치할 경우에는 침전 수질을 불량하게 할 뿐만 아니라 외관상으로 혐오감을 줌으로 반드시 제거해 주어야 한다.
이와 관련된 선행기술로써, 한국 등록특허 제10-2013599호에 '송풍장치를 활용한 하수처리장 침전조의 스컴 제거장치'가 개시되어 있다.
위 기술은 하수처리장 및 정수장에서 공기압축기를 통해 생산한 압축공기를 일렬로 배열한 다수의 노즐을 통해 스컴을 강제로 한쪽으로 이송시켜 스컴스키머가 수거하도록 하는 것이다.
그러나 위와 같은 기술은, 수면과 이격되게 설치되어 상당한 공기압이 요구되며 공기압이 분사될 때, 수면의 표면장력에 의해 공기압 모멘트가 불규칙적으로 분산됨에 따라 일부만이 국부적으로 제거되고, 다량의 물도 함께 제거되어 수처리의 효율이 떨어지는 단점과 함께 미처 제거되지 못한 부유물을 제거하기 위해선 작업자가 주기적으로 청소를 시행해야 했기 때문에 인건비가 과다 소모되는 문제점이 있었다.
한국 등록특허 제10-2013599호(2019.08.19. 송풍장치를 활용한 하수처리장 침전조의 스컴 제거장치) 한국 등록특허 제10-0957695호(2010.05.14. 하수처리조의 플록 및 이끼 저감 배출장치) 한국 등록특허 제10-0850162호(2008.07.28. 하수처리조의 부유물 처리장치)
본 발명은 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수처리시설의 응집지, 침전지 또는 수로 등에서 발생하는 부유물에 고압수를 회전시키면서 분사시킴으로써, 표면장력이 최소화됨과 동시에 부력이 현저히 저하되어 부유물의 분해 및 침강이 용이하게 이루어지는 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 처리공간부에 저류된 물의 오염상태에 따라 분사노즐의 밸브를 자동 개폐시켜 운용 효율성이 향상되도록 한 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은,
수처리시설의 응집지, 침전지 또는 수로에 가로 질러 설치되어 물 위에 부상된 부유물을 분해 및 침강시키도록 구성된 자동화 청소장치에 있어서,
상기 자동화 청소장치는,
내부에 처리공간부(120)를 갖는 몸체하우징(100);
상기 몸체하우징(100)의 끝부에 다수의 배관(220)이 분기되게 설치된 분기관(200);
상기 배관(220)에 일정간격마다 설치된 것으로 타단부가 하향 분사를 이루는 다수개의 분사노즐(300);
상기 배관(220)에 각 설치되어 상기 분기관(200)으로의 고압수 공급을 선택적으로 개방시키거나 폐쇄시키기 위한 밸브(400); 및
상기 밸브(400)와 연결 설치되어 상기 밸브(400)의 개폐동작을 제어하는 제어수단(500);을 포함하되,
상기 분사노즐(300)은 중심 축에 대해 일측 또는 타측 중 어느 일방향으로 회전되게 구성되며 각 분사노즐이 동시에 회전되면서 고압수를 분사할 경우 그 고압수간의 교차영역이 평면상 허니컴 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 몸체하우징(100)의 내측에는, 처리공간부(120)의 최하측에 해당하는 하접점에서부터 최상측에 해당하는 상접점에 이르기까지 적어도 한 개 이상의 오염도측정센서(140)가 설치되고,
상기 제어수단(500)은, 상기 오염도측정센서(140)로부터 측정된 수중 오염도에 대한 결과 값을 송신하여 데이터베이스에 입력된 값과 비교하고, 비교된 결과에 따라 도출된 값을 명령신호로 변환하여 그 명령신호를 바탕으로 밸브(400)의 개방 또는 폐쇄동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 몸체하우징(100)의 내부 하측에는, 중앙으로 갈수록 하향 경사지게 형성된 경사판침전조(160)가 설치될 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성 중, 상기 분사노즐(300)은,
일단부가 배관(220)과 연결되고 내부에는 고압수가 유통되는 공간을 갖는 연결대(310);
상기 연결대(310)의 타단부에 베어링(330)으로 지지되며 회전 가능하도록 설치되되, 내측 중앙부에는 회전 축(322)이 고정 설치되며 외주연 하단에는 나사산을 형성시켜 된 회전부재(320);
상기 회전부재(320)의 내부에 장착되고 상기 회전 축(322)과 축 결합되어 상기 회전부재(320)를 일측 또는 타측 중 어느 일방향으로 회전시키는 구동모터(340); 및
상기 회전부재(320)에 형성된 나사산에 내측 둘레면의 일부영역이 나사 결합되며, 고압수가 분사되는 방향으로 다수의 확산공(352)을 형성시켜 된 노즐체(350);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분사노즐(300)은 제어수단(500)과 연결되고, 상기 제어수단(500)을 통해 구동모터(340) 축의 회전속도를 제어함으로서 그 회전속도에 비례하여 분사노즐(300)에서 분사되는 고압수의 확산범위가 증감되는 것을 특징으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한하지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치는,
수처리시설의 응집지, 침전지 또는 수로 등에서 발생하는 부유물에 고압수를 회전시키면서 분사시킴으로써, 표면장력이 최소화됨과 동시에 부력이 현저히 저하되어 부유물의 분해 및 침강이 용이하게 이루어지는 효과가 있다.
또한, 처리공간부에 저류된 물의 오염상태에 따라 분사노즐의 밸브를 자동 개폐시킴으로써, 운용 효율성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 추가 실시예에 따른 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치를 도시한 정단면도.
도 3은 도 1의 분사노즐 구조를 확대해서 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 추가 실시예에 따른 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치를 도시한 정단면도.
도 5는 도 1의 분사노즐이 회전되면서 고압수를 분사할 때의 고압수간 교차영역을 예시한 평면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치에 대해 상세하게 설명하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치는,
수처리시설의 응집지, 침전지 또는 수로에 가로 질러 설치되어 물 위에 부상된 부유물을 분해 및 침강시키도록 구성된 자동화 청소장치에 있어서,
상기 자동화 청소장치는,
내부에 처리공간부(120)를 갖는 몸체하우징(100);
상기 몸체하우징(100)의 끝부에 다수의 배관(220)이 분기되게 설치된 분기관(200);
상기 배관(220)에 일정간격마다 설치된 것으로 타단부가 하향 분사를 이루는 다수개의 분사노즐(300);
상기 배관(220)에 각 설치되어 상기 분기관(200)으로의 고압수 공급을 선택적으로 개방시키거나 폐쇄시키기 위한 밸브(400); 및
상기 밸브(400)와 연결 설치되어 상기 밸브(400)의 개폐동작을 제어하는 제어수단(500);을 포함하되,
상기 분사노즐(300)은 중심 축에 대해 일측 또는 타측 중 어느 일방향으로 회전되게 구성되며 각 분사노즐이 동시에 회전되면서 고압수를 분사할 경우 그 고압수간의 교차영역이 평면상 허니컴 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 몸체하우징(100)은 내부에 처리공간부(120)를 갖고 그 처리공간부(120)는 일측에서 유입된 물을 저류한다.
본 발명의 추가 실시예에 의하면, 상기 몸체하우징(100)의 내부 하측에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 중앙으로 갈수록 점차 하향 경사지게 형성된 경사판침전조(160)가 설치될 수 있다. 상기 경사판침전조(160)의 구조에 의하면, 수중에서 바닥으로 침강된 부유물이 자연스럽게 중앙부로 집적되게 하여 그 집적된 부유물을 용이하게 배출시킬 수 있게 된다.
상기 분기관(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 몸체하우징(100)의 끝부에 설치된 것으로, 상기 분기관(200)에는 다수개의 배관(220)이 분기되게 설치된다.
상기 분사노즐(300)은 배관(220)에 일정간격마다 연이어지게 설치된 것으로 일단부는 상기 배관(220)과 배관 연결되고, 타단부는 처리공간부(120)를 향해 하향 분사가 이루어지도록 한다.
이때, 상기 분사노즐(30)은 회전되면서 분사되는 구조로 형성되는데, 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 상기 분사노즐(300)은 일단부가 배관(220)과 연결되고 내부에는 고압수가 유통되는 공간을 갖는 연결대(310)와, 상기 연결대(310)의 타단부에 베어링(330)으로 지지되며 회전 가능하도록 설치되되, 내측 중앙부에는 회전 축(322)이 고정 설치되며 외주연 하단에는 나사산을 형성시켜 된 회전부재(320)와, 상기 회전부재(320)의 내부에 장착되고 상기 회전 축(322)과 축 결합되어 상기 회전부재(320)를 일측 또는 타측 중 어느 일방향으로 회전시키는 구동모터(340) 및 상기 회전부재(320)에 형성된 나사산에 내측 둘레면의 일부영역이 나사 결합되며, 고압수가 분사되는 방향으로 다수의 확산공(352)을 형성시켜 된 노즐체(350)를 포함하여 이루어진다.
상기 연결대(310)는 내부에 고압수가 유통되는 공간을 갖고, 일단부가 상기 배관(220)과 연결되며 타단부는 회전부재(320)와 연결된다.
상기 회전부재(320)는 상기 연결대(310)에 대해 좌측 또는 우측방향으로 회전되게 구성되며, 이를 위해 상기 회전부재(320)와 연결대(310)가 접하는 지점에 베어링(330)이 설치된다. 또한 상기 회전부재(320)를 회전시키기 위한 동력을 제공하기 위해 상기 회전부재(320)의 내부에는 구동모터(340)가 장착된다.
이때, 상기 회전부재(320)의 내측 중앙부에는 회전 축(322)이 고정 설치되고, 이 회전 축(322)과 상기 구동모터(340)의 축이 결합됨으로써 상기 구동모터가 작동할 때 구동모터(340) 축이 회전됨에 따라 상기 회전 축(322)이 고정 설치된 회전부재(320)도 동시에 회전되게 된다. 여기서, 상기 구동모터(340)는 외부에서 전원을 공급하는 별도의 전원공급수단과 전기적으로 배선 연결됨은 자명하다.
상기 회전부재(320)의 외주연 하단에는 나사산이 형성되고, 이 나사산에 의해 노즐체(350)의 내측 둘레면의 일부영역이 나사 결합되며 체결된다.
상기 노즐체(350)는 고압수가 분사되는 방향으로 다수의 확산공(352)이 형성되는데, 이 확산공(352)은 고압수의 분사범위가 넓어지도록 도모한다. 이를 위한 바람직한 형태로써, 상기 확산공(352)이 형성된 면을 처리공간부(120) 측으로 블록하게 처리할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 분사노즐(300)이 중심 축에 대해 일측 또는 타측 중 어느 일방향으로 회전되게 구성되어 각 분사노즐이 동시에 회전되면서 고압수를 분사할 경우 그 고압수간의 교차영역이 발생함과 동시에 평면상 허니컴 형상을 이루게 된다. 이는 표면장력과 부력을 낮추는 동역학적 원리에 기인한 것으로, 분사노즐을 통해 분사되는 분사영역이 마치 허니컴 형태와 흡사하게 됨으로써, 부유물의 침강 효율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 전체 면적에 걸쳐 부유물을 균일하게 침강시킬 수 있는 것이다.
또한, 유속과 압력을 일정하게 유지시킬 수 있어서, 벽면을 타고 수직하강되어 처리공간부(120) 내에 적체된 부유물이 교란되면서 재부상되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
참고로, 상기에서는 본 발명에 따른 실시예에서 분사노즐에 대해 회전식 구조로만 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 상기 배관에 분사노즐이 고정 설치되는 고정식 구조로도 실시할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 배관(220)에는 상기 분기관(200)으로의 고압수 공급을 선택적으로 개방시키거나 폐쇄시키기 위한 밸브(400)가 각 배관(220)마다 설치된다. 이때, 상기 밸브(400)는 개방 또는 폐쇄동작이 자동으로 이루어지게 할 수 있으며, 이를 위해 제어수단(500)과 전기적으로 연결된다. 상기 제어수단(500)과 전기적으로 연결된 밸브(400)는 기본적으로 제어수단(500)의 명령신호에 의해 밸브(400)의 개방 또는 폐쇄동작이 이루어지나, 사용자가 임의로 제어수단(500)을 통해 명령을 내려 밸브(400)를 개방 또는 폐쇄시킬 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 몸체하우징(100)의 내측에는, 처리공간부(120)의 최하측에 해당하는 하접점에서부터 최상측에 해당하는 상접점에 이르기까지 적어도 한 개 이상의 오염도측정센서(140)가 설치될 수 있으며, 상기 제어수단(500)은 상기 오염도측정센서(140)로부터 측정된 수중 오염도에 대한 결과 값을 송신하여 데이터베이스에 입력된 값과 비교하고, 그 비교된 결과에 따라 도출된 값을 명령신호로 변환하여 그 명령신호를 바탕으로 밸브(400)의 개방 또는 폐쇄동작을 제어할 수 있다.
이를테면, 상기 오염도측정센서(140)를 통해 측정된 값이 데이터베이스에 기 입력된 값 보다 낮으면, 제어수단(500)은 부유물의 양이 적다고 판단하고 그에 준하는 양을 처리할 수 있을 정도의 분사노즐(300)만을 작동시키기 위한 선택적인 밸브 개폐동작 명령을 내린다. 반대로 상기 오염도측정센서(140)를 통해 측정된 값이 데이터베이스에 기 입력된 값 보다 높으면, 제어수단(500)은 부유물의 양이 많다고 판단하고 그에 준하는 양을 처리할 수 있을 정도의 분사노즐(300)만을 작동시키기 위한 선택적인 밸브 개폐동작 명령을 내린다. 그리고 상기 오염도측정센서(140)는 수시로 측정신호를 송신하여 시간 변화에 따라 달라질 수 있는 부유물의 처리 양에 능동적으로 대응할 수 있게 된다.
상기 오염도측정센서(140)는 처리공간부(120) 내에 저류된 수질에 대한 오염도를 더욱 정밀하게 측정하게 위해, 상기 몸체하우징(100) 내측에 상기 오염도측정센서(140)를 2개 이상 설치하여서 각 오염측정센서(140)를 통해 측정된 측정 값을 평균 값으로 나누고, 그 평균 값을 바탕으로 제어수단(500)에서 명령을 내리도록 할 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에 있어서, 상기 분사노즐(300)은 제어수단(500)과 전기적으로 배선 연결하고, 상기 제어수단(500)을 통해 구동모터(340) 축의 회전속도를 제어함으로서 그 회전속도에 비례하여 분사노즐(300)에서 분사되는 고압수의 확산범위를 증감시키도록 구성할 수 있다.
가령, 동역학적 측면에서 볼 때, 회전속도가 빠를 경우 원심력이 커지면서 궤도 중심으로부터 멀어지는 작용이 크게 작용하고, 회전속도가 느릴 경우 원심력은 작아지면서 궤도 중심으로부터 멀어지는 작용이 작게 작용하는 바, 상기 구동모터(340) 축의 회전속도를 빠르게 하면 분사노즐(300)에서 분사되는 고압수의 확산범위가 넓어지고, 상기 구동모터(340) 축의 회전속도를 느리게 하면 분사노즐(300)에서 분사되는 고압수의 확산범위가 좁아지게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치는, 수처리시설의 응집지, 침전지 또는 수로 등에서 발생하는 부유물에 고압수를 회전시키면서 분사시킴으로써, 표면장력이 최소화됨과 동시에 부력이 현저히 저하되어 부유물의 분해 및 침강이 용이하게 이루어짐은 물론 처리공간부에 저류된 물의 오염상태에 따라 분사노즐의 밸브를 자동 개폐시킴으로써, 운용 효율성이 향상되는 매우 유용한 발명이다.
100 : 몸체하우징 120 : 처리공간부
140 : 오염도측정센서 160 : 경사판침전조
200 : 분기관 220 : 배관
300 : 분사노즐 310 : 연결대
320 : 회전부재 322 : 회전 축
330 : 베어링 340 : 구동모터
350 : 노즐체 352 : 확산공
400 : 밸브 500 : 제어수단

Claims (5)

  1. 수처리시설의 응집지, 침전지 또는 수로에 가로 질러 설치되어 물 위에 부상된 부유물을 분해 및 침강시키도록 구성된 자동화 청소장치에 있어서,
    상기 자동화 청소장치는,
    내부에 처리공간부(120)를 갖는 몸체하우징(100);
    상기 몸체하우징(100)의 끝부에 다수의 배관(220)이 분기되게 설치된 분기관(200);
    상기 배관(220)에 일정간격마다 설치된 것으로 타단부가 하향 분사를 이루는 다수개의 분사노즐(300);
    상기 배관(220)에 각 설치되어 상기 분기관(200)으로의 고압수 공급을 선택적으로 개방시키거나 폐쇄시키기 위한 밸브(400); 및
    상기 밸브(400)와 연결 설치되어 상기 밸브(400)의 개폐동작을 제어하는 제어수단(500);을 포함하되,
    상기 분사노즐(300)은 중심 축에 대해 일측 또는 타측 중 어느 일방향으로 회전되게 구성되며 각 분사노즐이 동시에 회전되면서 고압수를 분사할 경우 그 고압수간의 교차영역이 평면상 허니컴 형상을 이루고,
    상기 분사노즐(300)은,
    일단부가 배관(220)과 연결되고 내부에는 고압수가 유통되는 공간을 갖는 연결대(310);
    상기 연결대(310)의 타단부에 베어링(330)으로 지지되며 회전 가능하도록 설치되되, 내측 중앙부에는 회전 축(322)이 고정 설치되며 외주연 하단에는 나사산을 형성시켜 된 회전부재(320);
    상기 회전부재(320)의 내부에 장착되고 상기 회전 축(322)과 축 결합되어 상기 회전부재(320)를 일측 또는 타측 중 어느 일방향으로 회전시키는 구동모터(340); 및
    상기 회전부재(320)에 형성된 나사산에 내측 둘레면의 일부영역이 나사 결합되며, 고압수가 분사되는 방향으로 다수의 확산공(352)을 형성시켜 된 노즐체(350);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 몸체하우징(100)의 내측에는, 처리공간부(120)의 최하측에 해당하는 하접점에서부터 최상측에 해당하는 상접점에 이르기까지 적어도 한 개 이상의 오염도측정센서(140)가 설치되고,
    상기 제어수단(500)은,
    상기 오염도측정센서(140)로부터 측정된 수중 오염도에 대한 결과 값을 송신하여 데이터베이스에 입력된 값과 비교하고, 비교된 결과에 따라 도출된 값을 명령신호로 변환하여 그 명령신호를 바탕으로 밸브(400)의 개방 또는 폐쇄동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 분사노즐(300)은 제어수단(500)과 연결되고, 상기 제어수단(500)을 통해 구동모터(340) 축의 회전속도를 제어함으로서 그 회전속도에 비례하여 분사노즐(300)에서 분사되는 고압수의 확산범위가 증감되는 것을 특징으로 하는 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 몸체하우징(100)의 내부 하측에는, 중앙으로 갈수록 하향 경사지게 형성된 경사판침전조(160)가 설치되는 것을 특징으로 하는 고압분사노즐을 활용한 자동화 청소장치.
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