KR102164207B1

KR102164207B1 - 초음파 탁도제거장치

Info

Publication number: KR102164207B1
Application number: KR1020200027408A
Authority: KR
Inventors: 박석원; 김성태; 권경안; 김대원; 장정화; 조유경
Original assignee: (주) 테크로스
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2020-10-12
Also published as: WO2021177505A1

Abstract

본 발명은 초음파 탁도제거장치에 관한 것으로, 유입부와 배출부가 구비되어 유입부로 유입된 샘플수가 배출부를 통해 배출되는 유로가 내측에 형성되고, 유입부로 유입된 샘플수가 샘플수 측정장치로 배출되도록 유로상의 일측과 연결되는 샘플링부가 구비되는 하우징; 샘플링부로 배출되는 샘플수를 필터링하도록 하우징 내측에 설치되는 필터; 및 하우징의 일측에 설치되는 초음파 진동자;를 포함한다.

Description

초음파 탁도제거장치{Apparatus for removing turbidity by using ultrasonics}

본 발명은 초음파 탁도제거장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탁도가 높은 샘플수가 유입될 경우에도 안정적으로 샘플수를 측정할 수 있도록 하는 초음파 탁도제거장치에 관한 것이다.

일반적으로 해상에서 운송하는 화물 선박은 유사한 화물의 상호 교환을 위하여 왕복 항해하는 선박을 제외하고는 대부분 편도 운항을 한다. 그리고, 편도 운항을 만재 상태로 항해한 후 귀환 항해 시에는 선박의 균형, 안전성 및 조종 성능 향상 등을 위하여 선박평형수(ballast water)를 선내로 유입하여 밸러스트 상태로 항해를 하게 된다.

이때, 선박평형수는 한 항구에서 채워져서 다른 곳으로 이송되어, 거기서 새로운 항구 내에 배출된다. 이와 같이, 먼 위치로부터 실려져 온 선박평형수에 포함된 해양 생물 및 병원균의 방출은 새로운 환경에 유해할 뿐만 아니라, 새로운 항구에서도 사람과 동물 모두에게 위험할 수 있다.

비-천연적인 해양 생물을 신규 생태계로 도입시키면, 신규 종에 대해 자연적인 방어체계를 지니고 있지 않을 수 있는 천연 식물군 및 동물군에게 파괴적인 효과를 미칠 수 있다. 또한, 콜레라와 같은 해로운 세균성 병원균이 원래의 항구에 존재할 수 있다. 이러한 병원균은 시간이 지남에 따라 밸러스트 탱크 내에서 증식되어, 이들이 방출되는 영역에서 질병을 발생시킬 수 있다.

이러한 해양 생물 및 병원균에 의해 제기되는 위험은 선박평형수 내에 존재하는 상기한 종들을 치사(致死)시켜 조절할 수 있다.

선박평형수를 살균 처리하는데 주로 전기 분해 방식을 이용하는데, 전기 분해 방식을 이용한 선박평형수 처리 시스템은 선박평형수의 TRO 측정하기 위한 TRO 센서를 구비하고 있다.

여기서 "TRO"는 "Total Residual Oxidant"의 약어로서, 선박평형수에 존재하는 전체 잔류 산화제를 의미하며, 통상적으로 전기 분해 과정을 통하여 발생하는 염소가 선박평형수 내의 수중 생물을 산화시키고 남은 염소의 잔류 염소 수치를 측정하여 구한다. TRO는 바닷물이나 염분이 섞여있는 물을 전기분해 또는 염소 소독할 경우 활성 염소 대신 브로민 등의 원자로 대체되어 여러 종류의 산화제가 공존하게 되는데, 이때 존재하는 모든 활성 산화제를 가리킨다.

전술한 TRO센서는 선박이 항해하는 경로에 따라 담수, 해수 등 다양한 수질 조건에서 작동해야 하기 때문에, 수질변화에 덜 민감한 DPD 시약을 이용한 TRO 센서를 주로 사용한다.

그러나, 탁도가 높은 지역에서는 DPD방식 TRO센서로 유입되는 샘플수의 탁도가 높아 센서의 측정값이 불안정해지는 문제점이 있다.

또한, 샘플수의 유입 유로상에 필터를 설치하더라도 탁도가 높은 샘플수에 의해 막힘 현상이 발생할 수 있으며, 그 결과 샘플수의 TRO 측정이 불가능해지는 문제점이 있다.

한국 등록특허 제10-1303349호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 샘플수의 탁도가 높은 경우에도 안정적으로 샘플수를 측정할 수 있도록 하는 초음파 탁도제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치는, 유입부과 배출부가 구비되어 유입부로 유입된 샘플수가 배출부를 통해 배출되는 유로가 내측에 형성되고, 유입부로 유입된 샘플수가 샘플수 측정장치로 배출되도록 유로상의 일측과 연결되는 샘플링부가 구비되는 하우징; 샘플링부로 배출되는 샘플수를 필터링하도록 하우징 내측에 설치되는 필터; 및 하우징의 일측에 설치되는 초음파 진동자;를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서 하우징은, 필터가 설치되는 안착부가 형성되고, 샘플링부가 구비되는 제1커버와, 제1커버에 결합되고, 유로가 형성되는 제2커버를 포함한다.

여기서, 안착부는, 필터와 제1커버 사이에 이격공간이 형성되어 필터를 통과한 샘플수가 샘플링부로 유동되도록 복수개의 이격돌기가 구비되고 샘플링부와 연결되는 관통홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 필터는, 판형으로 형성되어 안착부에 안착될 수 있는데, 일례로 소결 금속 필터(Sintered metal filter)로 구성할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 제2커버는, 소정 두께를 갖는 판형으로 형성되되, 제1커버를 향하는 내측면과 제1커버에서 멀어지는 방향을 향하는 외측면을 가지며, 유로는 내측면 및 외측면을 관통하여 형성될 수 있다.

또한, 제2커버의 외측면에는 유로를 포함하는 넓이를 갖도록 요홈부가 형성되고, 요홈부에 설치되는 초음파 진동자가 장착되는 초음파 진동자 고정판이 더 포함될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 유로는, 유동 방향을 변화시키는 적어도 하나의 방향 전환부를 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 유로는, 단면이 내측면 및 외측면 방향으로 길이가 더 긴 장방형으로 형성되고, 방향 전환부의 적어도 일부가 라운드지게 형성될 수 있다.

일실시예로서 유로는, 제1방향으로 유입된 후 180도로 방향전환되는 제1방향전환부를 거쳐 제1방향과 반대되는 제2방향으로 유동되고, 180도로 방향전환되는 제2방향전환부를 거쳐 다시 제1방향으로 유동된 다음, 180도로 방향전환되는 제3방향전환부를 거쳐 제2방향으로 유동될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 제2커버는, 유입부 및 배출부와 각각 연결되는 유입홀 및 배출홀이 형성되고, 유입홀의 내경은 배출홀의 내경보다 더 크게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 유로는, 샘플수가 층류로 유동되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예로서, 제2커버의 적어도 하나의 두께면에 유입부과 배출부가 구비되고, 유입부와 배출부는 유로의 양 끝단과 각각 연결되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 초음파 진동자는, 샘플수가 샘플링부를 통해 배출되는 샘플링시에는 OFF되고, 샘플수가 샘플링부로 배출되지 않고 배출부로만 배출되는 바이패스시에는 ON될 수 있다.

본 발명에 의하면 유로의 방향을 전환시키면서 연장시켜 샘플수의 유동 속도를 높임으로써 샘플수가 균일하게 섞이도록 하여 샘플수의 측정 정확도를 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 샘플수가 층류 상태로 유동될 수 있도록 유로를 형성함으로써 샘플수 유동시 기포의 발생을 최소화하여 초음파 진동자의 진동이 필터에 잘 전달되어 세척 효과가 증대되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 필터를 구비하여 탁도가 높은 샘플수의 탁도를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 초음파 진동자를 구비하여 필터를 세척함으로써 필터의 막힘 현상을 자동으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치의 분해 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치의 결합 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치에 구비된 제1커버의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치에 구비된 제2커버의 사시도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치에 구비된 제2커버의 측면도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치에 구비된 제2커버의 평면도로서 샘플수의 바이패스 유동을 도시한 것이고,
도 7은 샘플수 바이패스시의 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치에서의 유동 및 필터에서 이탈된 클레이를 도시한 것이고,
도 8은 샘플수 샘플링시의 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치에서의 유동 및 필터 표면에 부착된 클레이(clay)를 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 초음파 탁도제거장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치의 결합 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치에 구비된 제1커버의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치에 구비된 제2커버의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치에 구비된 제2커버의 측면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치(100)는, 외관을 형성하고 샘플수가 유입되어 배출되도록 유입부와 배출부가 구비되는 하우징(10)과, 하우징(10)의 내측에 설치되어 샘플링되는 샘플수를 필터링하는 필터(140)와, 하우징(10)의 일측에 설치되어 필터(140)를 초음파 세척하도록 진동을 발생시키는 초음파 진동자(135)를 포함한다.

하우징(10)은, 다양한 형태로 형성될 수 있는데, 본 발명의 일실시예에서는 소정 두께를 갖는 대략 사각형의 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 하우징(10)은 분해 및 조립이 가능하여 내측에 필터(140)를 용이하게 설치하고 유지 및 보수가 편리하도록 제1커버(110)와 제2커버(120)로 분리되고 다수개의 너트(171)와 볼트(135)에 의해 체결될 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서, 제1커버(110)와 제2커버(120) 사이에는 적어도 하나의 가스켓(151,153)이 설치되어 밀폐성을 높일 수 있다. 또한, 하우징(10)은 초음파 진동자(135)가 장착되는 초음파 진동자 고정판(130)을 더 포함할 수 있다.

제1커버(110)는 필터(140)가 내측에 설치되도록 내측면에 안착부(111)가 형성되고, 외측면에는 샘플수를 샘플수 측정장치(미도시)로 배출하도록 샘플링부(115)가 구비된다.

여기서, 안착부(111)는 도 3에 도시된 바와 같이 복수개의 이격돌기(111a)가 구비됨으로써 필터(140)와 제1커버(110) 사이에 이격공간이 형성되도록 구성된다. 이에 따라 필터(140)를 통과한 샘플수가 이격공간을 통해 이동된 이후, 안착부(111)의 일측에 형성된 관통홀(112)을 통해 샘플수가 배출되게 된다. 상기 관통홀(112)는 샘플링부(115)와 연결된다.

제2커버(120)는 제1커버(110)와 결합되고, 도 4에 도시된 바와 같이 유로(121)가 형성되어 샘플수가 유입되어 유로(121)를 따라 유동한 후 배출되도록 구성된다. 본 발명의 일실시예에서 제2커버(110)는, 소정 두께를 갖는 판형으로 형성될 수 있으며, 제1커버(110)를 향하는 내측면과 제1커버(110)에서 멀어지는 방향을 향하는 외측면을 가지며, 유로(121)는 내측면 및 외측면을 관통하여 형성될 수 있다. 관통 형성된 유로(121)는 내측면 방향으로는 필터(140)가 설치되고, 외측면 방향으로는 초음파 진동자 고정판(130)이 설치되어 유로(121)가 전체적으로 단면이 대략 사각형으로 형성되게 된다.

또한, 제2커버(120)는, 도 2를 참조하면, 제2커버(120)의 적어도 하나의 두께면에 유입부(125)과 배출부(126)가 구비된다. 유입부(125)와 배출부(126)는 내측에 형성된 유로(121)의 양 끝단과 각각 연결되도록 도 5에 도시된 바와 같이 두께면을 관통하여 형성된 유입홀(123)과 배출홀(124)에 각각 연결된다.

여기서, 유입홀(123)과 배출홀(124)은 그 내경이 서로 다르도록 형성함으로써 초음파 탁도제거장치(100)의 내부, 즉 유로(121)에서 내부 압력이 발생하도록 구성할 수 있다. 바람직하게는 유입홀(123)의 내경이 배출홀(124)의 내경보다 더 크게 형성되어 초음파 탁도제거장치(100)에 내부에 양(+)의 압력이 생성되도록 함으로써, 형성된 내부 압력에 의해 샘플링부(115)를 통한 샘플링을 원활하게 수행할 수 있도록 한다.

더욱 바람직하게는, 유입홀(123)과 배출홀(124)은, 샘플링된 샘플수가 공급되는 샘플수 측정장치(미도시)의 설치높이를 고려하여 각각 그 내경의 크기를 설계할 수 있다. 샘플수 측정장치(미도시)는 본 발명의 초음파 탁도제거장치(100)보다 상측 또는 하측에 설치될 수 있는데, 일례로 상측에 설치된 경우에는 유입홀(123)과 배출홀(124)의 내경 차이로 발생되는 차압에 의해 상측 샘플수 측정장치(미도시)로 샘플수를 유입시킬 수 있을 정도로 설계할 수 있다. 한편, 샘플수 측정장치(미도시)가 본 발명의 초음파 탁도제거장치(100)보다 하측에 위치한 경우에도 연결배관(미도시)에서 압력손실이 발생되기 때문에 이를 고려하여 적절한 차압이 발생되도록 유입홀(123) 및 배출홀(124)의 내경을 설계할 수 있다.

제1커버(110)에 구비된 샘플링부(115)는 유로(121)상의 일측과 연결된다. 즉, 필터(140)를 통과한 샘플수가 안착부(111)의 일측에 형성된 관통홀(112)을 통해 샘플링부(115)로 배출되는데, 유로(121)를 따라 유동하는 샘플수의 일부가 샘플링되어 샘플수 측정장치(미도시), 일례로 TRO측정장치로 샘플수를 공급하게 된다.

여기서, 유로(121)는, 유입된 샘플수의 속도를 증가시키도록 단면적의 크기가 작게 형성되고 길이방향으로 길게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 유로(121)는 유로(121)에 진동을 가하는 초음파 진동자(135)의 진동을 잘 전달받도록 초음파 진동자(135)가 배치된 형상에 대응되도록 평면상으로 대략 사각형을 이루며 밀집되는 것이 바람직하다. 이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 유로(121)는, 유동 방향을 변화시키는 적어도 하나의 방향 전환부(121a,121b,121c)를 구비하여 유로(121)를 초음파 진동자(135) 주위로 밀집시킨다.

일실시예로서 유로(121)는, 도 4에 도시된 바와 같이 제1방향(도면에서는 좌측 방향)으로 유입된 후 180도로 방향전환되는 제1방향전환부(121a)를 거쳐 제1방향과 반대되는 제2방향(도면에서는 우측방향)으로 유동되고, 180도로 방향전환되는 제2방향전환부(121b)를 거쳐 다시 제1방향으로 유동된 다음, 180도로 방향전환되는 제3방향전환부(121c)를 거쳐 제2방향으로 유동될 수 있다.

여기서, 방향 전환부(121a,121b,121c)는 적어도 일부가 라운드지게(R) 형성될 수 있는데, 이와 같이 구성됨으로써 방향전환부(121a,121b,121c)에서 유동이 원활하게 진행되며 사장체적(Dead volume)을 축소할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에서 유로(121)는, 단면이 제2커버(120)의 내측면 및 외측면 방향으로 길이가 더 긴 장방형으로 형성되어 초음파 진동자(135)에 의해 발생된 진동이 진행하는 방향으로 상대적으로 더 많은 표면적을 노출시킴으로써 초음파 진동자(135)에 의해 넓은 범위에서의 샘플수 물분자가 가속되어 피세정물(필터(140))을 두들겨 그 충격력에 의해 피세정물(필터(140))의 이물질을 효과적으로 박리시킬 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 실시예에서 유로(121)는, 유입된 샘플수가 기포 발생을 최소화시켜 초음파의 전이가 방해되는 것을 최소화하도록 층류로 유동되도록 구성되는 것이 바람직하다. 흐름이 층류인지 난류인지는 아래의 레이놀드수에 의해 결정된다.

Re = v x d /υ

여기서, v는 유로내의 평균유속(m/sec)이고, d는 유로의 내경(m)이고, υ는 액체의 동점도(m²/sec)이다.

유로(121)를 유동하는 샘플수가 층류로 유동되기 위해서는 상기식에 의해 산출되는 레이놀드수가 2100보다 작아야 한다. 따라서, 평균유속과 유로(121)의 내경을 층류가 되도록 설계하여야 하는데, 본 발명의 실시예에서는 샘플수가 균일하게 섞이고 초음파 진동자(135)의 초음파 전이 효과가 크도록 유로(121)에서의 유속이 빠르게(대략 2~3m/s) 설계하기 때문에 이에 따라 유로(121)의 단면적을 작게 하여야 한다.

이를 위해, 일실시예로서 전술된 바와 같이 단면이 제2커버(120)의 내측면 및 외측면 방향으로는 초음파 세척력을 향상시키도록 길이가 더 길게 형성되고 이에 수직인 면들은 짧게 형성된 장방형으로 형성되는 배플 형식(baftle type)의 유로(121)가 적용될 수 있다.

여기서, 유로(121)의 배플 팩터(Baffle factor)는, 아래 식에 의해 계산될 수 있다.

배플 팩터 = T₁₀ / T

= (배출농도가 유입농도의 10%에 도달하는 시간) / (유로의 용량/유속)

본 발명의 일실시예에서 배플 팩터는 0.6 ~ 0.8 범위, 보다 바람직하게는 대략 0.7가 되는 것이 바람직하다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치(100)는 유로(121)에서 층류를 유지하는 것이 중요하다. 난류 유동이 발생할 경우, 샘플수 유동에 교란이 발생하거나 사장체적이 형성될 수 있고, 기포가 발생될 가능성이 커지게 된다. 기포가 발생되면, 기포에 의해 초음파 진동자(135)로부터 초음파 전이가 방해되어 필터(149)에 부착된 이물질의 분리 효율이 저하될 뿐만 아니라　초음파 진동자(135)도 손상(damage)을 받게 된다.

본 발명에서는 앞서 언급된 바와 같이 방향전환부(121a,121b,121c)가 라운드지게 형성되어 사장체적을 최소화할 뿐만 아니라 유로(121)내에서의 층류 조건을 유지하도록 구성함으로써 이러한 범위의 배플 팩터를 가질 수 있게 된다.

한편, 제2커버(120)의 외측면에는 도 4에 도시된 바와 같이, 유로(121)를 포함하는 넓이를 갖도록 요홈부(127)가 형성될 수 있다. 상기 요홈부(127)에는 초음파 진동자(135)가 고정 장착되는 초음파 진동자 고정판(130)이 안착되어 설치될 수 있다.

초음파 진동자 고정판(130)은 진동이 발생되는 초음파 진동자(135)가 견고하게 설치되며 진동을 잘 전달할 수 있도록 스테인레스 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 다수개의 볼트(175)에 의해 체결될 수 있다. 여기서, 초음파 진동자 고정판(130)와 요홈부(127) 사이에는 가스켓(155)이 설치되어 유로(121)를 유동하는 샘플수가 외부로 누출되지 않도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 제1커버(110) 및 제2커버(120)는 내부식성 및 가공성이 우수하고 초음파 진동자(135)의 진동을 효과적으로 흡수할 수 있는 소재인 PVC로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서 필터(140)는, 판형으로 형성되어 제1커버(110)의 내측면에 형성된 안착부(111)에 안착된다. 여기서, 필터(140)는 탁도가 높은 해수에 포함될 수 있는 클레이(clay)의 제거효율이 높아야 하며 필터(140)를 통과하여 샘플수 측정장치(미도시)로 배출될 샘플수의 샘플링이 원활하도록 적정한 유동(flux)이 확보되어야 한다. 이를 만족시키는 필터의 일례로, 소결 금속 필터(Sintered metal filter)가 있다. 본 발명의 실시예에서 소결 금속 필터는 스테인레스 재질로 형성되고, 공극은 클레이를 제거하기 위해 대략 2㎛로 설계하고, 기공률(porosity)은 대략 60%인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서 소결 금속 필터를 적용할 경우, 초음파 진동자(135)의 주파수는 대략 40kHz~1MHz, 특히 바람직하게는 40kHz, 출력은 100W 조건에서 세척 효율이 가장 우수하고, 필터(140)를 통과하는 유동(flux)이 일정하게 유지될 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치에 구비된 제2커버의 평면도로서 샘플수의 바이패스 유동을 도시한 것이고, 도 7은 샘플수 바이패스시의 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치에서의 유동 및 필터에서 이탈된 클레이를 도시한 것이다. 여기서, 도 7 및 도 8은 유동 및 클레이 분리상태를 잘 표현하기 위해 제1커버, 필터 및 제2커버가 분리된 형태로 표시되었지만, 실제로는 결합된 상태에서 동작하게 된다. 이하에서 도 1 내지 도 5와 동일한 도면부호를 가지는 구성은 동일한 기능을 하는 동일한 구성으로, 그 설명을 생략하고 차별되는 구성을 중심으로 설명한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제2커버(120)에 구비된 유입부(125)를 통해 샘플수가 유입되고, 이후 방향전환부(121a,121b,121c)를 통해 3번 방향이 전환되며 유동된 다음 배출부(126)를 통해 배출됨으로써 바이패스 유동이 완료된다. 이와 같이 바이패스 유동은 샘플링부(115)로 샘플링되지 않고 바이패스되어 유로(121)로만 유동되게 된다.

이러한 바이패스 유동시, 도 7에 도시된 바와 같이 초음파 진동자(135)가 ON되어 진동이 샘플수를 통해 필터(140)로 전달된다. 그 결과, 필터(140)에 부착된 클레이(180)가 필터(140)로부터 이탈되어 바이패스 유동하는 샘플수에 의해 초음파 탁도제거장치(100)의 외부로 배출되면서 필터(140)의 막힘을 방지하게 된다. 여기서, 바이패스 유동은 예를 들면 30초 동안 수행될 수 있다.

도 8은 샘플수 샘플링시의 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치에서의 유동 및 필터 표면에 부착된 클레이(clay)를 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 샘플링시에는 제2커버(120)에 구비된 유로(121)를 따라 샘플수가 유동되는데, 샘플수 중 일부는 유로(121)에서 분기된 샘플링부(115)를 통해 샘플링되고, 나머지는 배출부(126)를 통해 배출된다. 이와 같이 샘플링시에는 초음파 진동자(135)가 OFF되는데, 샘플수가 필터(140)를 통과하여 샘플링부(115)로 배출되면서 필터(140) 표면에는 클레이(180)가 축적되게 된다. 여기서, 샘플링은 바이패스 유동시보다 긴 시간동안, 예를 들면 60초 동안 수행될 수 있다. 한편, 축적된 클레이(180)는 전술된 바와 같이 도 7의 바이패스 유동시에 초음파 진동자(135)가 ON되면서 제거된다.

도 7 및 도 8의 실시예에서, 제1커버(110)는 상측에 위치하고 제2커버(120)는 하측에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 설치됨으로써 필터(140)에서 이탈된 클레이(180)가 중력에 의해 하방으로 낙하하여 하측에 위치한 제2커버(120)의 유로(121)를 통해 배출부(126)를 배출된다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치(100)는 초음파 진동자(135)를 통해 신속하고 효과적으로 필터(140)에 축적된 클레이(180)를 제거함으로써 필터(140) 막힘을 자동으로 방지할 수 있으며, 샘플링 시간(일례로 60초)을 바이패스 시간(일례로 30초)에 비해 길게 함으로써 샘플링 효율을 높일 수 있게 된다. 또한, 미리 샘플링 시간 및 바이패스 시간을 정할 경우, 별도의 복잡한 제어수단이 필요없이 간단한 ON/OFF 구동을 통해 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치(100)를 제어할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탁도제거장치(100)는 유로의 방향을 전환시키면서 연장시켜 샘플수의 유동 속도를 높여서 샘플수가 균일하게 섞이도록 할 뿐만 아니라 샘플수가 층류 상태로 유동되어 기포의 발생을 최소화함으로써 초음파 진동자에 의한 세척 효과를 증대시키게 된다.

또한, 초음파 탁도제거장치(100)는 필터(140) 막을 이용한 필터링을 통해 오염을 분리하고 초음파 진동자(135)를 통해 초음파 세척함으로써 소형화가 가능하며 분리/체결이 간단하도록 구성되어 소모품 교체등의 유지관리가 간편한 장점이 있다.

본 발명에 따른 초음파 탁도제거장치(100)는 샘플수의 탁도를 효과적으로 낮추며 안정적인 측정 또는 분석이 가능하도록 하는 것으로, 선박평형수의 TRO측정장치 뿐만 아니라 다양한 샘플수의 측정 또는 분석장치의 유입단에 설치되어 사용될 수 있다.

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: 초음파 탁도제거장치
110: 제1커버
111: 안착부
111a: 이격돌기
115: 샘플링부
120: 제2커버
121: 유로
125: 유입부
126: 배출부
127: 요홈부
135: 초음파 진동자
140: 필터

Claims

유입부와 배출부가 구비되어 유입부로 유입된 샘플수가 배출부를 통해 배출되는 유로가 내측에 형성되고, 유입부로 유입된 샘플수가 샘플수 측정장치로 배출되도록 유로상의 일측과 연결되는 샘플링부가 구비되는 하우징;
샘플링부로 배출되는 샘플수를 필터링하도록 하우징 내측에 설치되는 필터; 및
하우징의 일측에 설치되는 초음파 진동자;를 포함하되,
하우징은,
필터가 설치되는 안착부가 형성되고, 샘플링부가 구비되는 제1커버와,
제1커버에 결합되고, 유로가 형성되는 제2커버를 포함하고,
제2커버는,
소정 두께를 갖는 판형으로 형성되되, 제1커버를 향하는 내측면과 제1커버에서 멀어지는 방향을 향하는 외측면을 가지며,
제2커버의 외측면에는 유로를 포함하는 넓이를 갖도록 요홈부가 형성되고,
제1커버는 상측에 위치하고, 제2커버는 하측에 위치하고,
요홈부에 설치되며 초음파 진동자가 장착되는 스테인레스 재질의 초음파 진동자 고정판이 더 포함되고,
초음파 진동자는,
샘플수가 샘플링부를 통해 배출되는 샘플링시에는 OFF되고,
샘플수가 샘플링부로 배출되지 않고 배출부로만 배출되는 바이패스시에는 ON되는, 초음파 탁도제거장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
필터는,
판형으로 형성되어 안착부에 안착되는, 초음파 탁도제거장치.
청구항 3에 있어서,
안착부는,
필터와 제1커버 사이에 이격공간이 형성되어 필터를 통과한 샘플수가 샘플링부로 유동되도록 복수개의 이격돌기가 구비되고 샘플링부와 연결되는 관통홀이 형성되는, 초음파 탁도제거장치.
청구항 3에 있어서,
필터는,
금속 재질이며 크기가 2㎛ 이하인 공극을 갖는 필터인, 초음파 탁도제거장치.
청구항 1에 있어서,
유로는 내측면 및 외측면을 관통하여 형성되는, 초음파 탁도제거장치.
삭제
청구항 6에 있어서,
유로는,
유동 방향을 변화시키는 적어도 하나의 방향 전환부를 구비하는, 초음파 탁도제거장치.
청구항 8에 있어서,
유로는,
단면이 내측면 및 외측면 방향으로 길이가 더 긴 장방형으로 형성되고, 방향 전환부의 적어도 일부가 라운드지게 형성되는, 초음파 탁도제거장치.
청구항 8에 있어서,
유로는 제1방향으로 유입된 후 180도로 방향전환되는 제1방향전환부를 거쳐 제1방향과 반대되는 제2방향으로 유동되고, 180도로 방향전환되는 제2방향전환부를 거쳐 다시 제1방향으로 유동된 다음, 180도로 방향전환되는 제3방향전환부를 거쳐 제2방향으로 유동되는, 초음파 탁도제거장치.
청구항 9에 있어서,
제2커버는,
유입부 및 배출부와 각각 연결되는 유입홀 및 배출홀이 형성되고,
유입홀의 내경은 배출홀의 내경보다 더 크게 형성되는, 초음파 탁도제거장치.
청구항 1에 있어서,
유로는,
샘플수가 층류로 유동되도록 구성되며,
배플 팩터는 0.6 ~ 0.8 범위이고, 유로에서의 유속은 2 ~ 3 m/s인, 초음파 탁도제거장치.
청구항 1에 있어서,
제2커버의 적어도 하나의 두께면에 유입부과 배출부가 구비되고,
유입부와 배출부는 유로의 양 끝단과 각각 연결되도록 구성되는, 초음파 탁도제거장치.
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