KR20010013956A

KR20010013956A - 물 증발장치

Info

Publication number: KR20010013956A
Application number: KR1019997011982A
Authority: KR
Inventors: 펜톤 고다드
Original assignee: 아쿠아젯 테크놀로지즈 엘티디
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2001-02-26
Also published as: EP1017629A4; JP2002512558A; CA2294275A1; NZ502373A; EP1017629A1; WO1998057891A1; BR9815536A; CN1260764A

Abstract

드럼(14)내에 포함된 물(12)을 증발시키기 위한 물 증발장치(10)는 상기 물(12)내에서 부동되면서(floating) 열적으로 절연되는 부동 조립체(16)를 포함한다. 부동 조립체(16)는 공간(18)을 마련하며, 공간(18)은 상기 부동 조립체(16)의 바닥벽(24)을 관통하여 형성되는 구멍(22)을 경유하여 물(12)과 연통된다. 부동 조립체(16)는 또한 배기통(26)을 포함한다. 배기통(26)은 상기 공간(18)으로부터 연장되고 드럼(14)의 외부에 배치되는 배출 단부(28)를 갖는다. 일정 체적의 물(20)이 상기 구멍(22)을 관통하여 상기 공간(18)내로 유동된다. 히터(30)는 상기 공간(18)내에서 물(20)의 높이보다 낮게 위치되어 물을 증발시킨다. 물의 증발에 따라 발생되는 수증기 및 다른 증기들은 상기 배기통(26)을 통하여 상승되며 상기 배출 단부(28)를 통하여 배출된다. 물(20)이 증발됨에 따라, 드럼(14)으로부터의 물(12)이 상기 구멍(22)을 관통하여 상기 공간(18)내에 채워진다. 이러한 방식으로, 상기 드럼(14)내의 물이 점진적으로 증발된다. 드럼(14)내의 물의 높이가 가장 낮은 높이(L)로 떨어지면, 상기 배기통(26)에 장착된 정지구(70)에 의해 스위치(68)가 절환되어 히터(30)에의 전원 공급을 차단한다.

Description

물 증발장치{WATER EVAPORATION APPARATUS}

서로 다른 형태의 많은 물 증발장치들, 시스템들 및 방법들이 폐수를 처리하거나 가습기에 사용되는 것과 같은 다양한 목적을 위해 당 업계에 공지되어 있다. 하나의 예로서 강제 통풍형 증발기를 들 수 있으며, 강제 통풍형 증발기는 관의 상부로 펌핑되어 하방으로 자유낙하하는 물의 스프레이에 대해 역방향으로 유동되도록 공기를 강제 급송시키는 송풍기를 사용한다. 이러한 형태의 증발기는, 증발되는 폐수가 다른 공정에 의해 예열될 때 그리고 폐수가 공기중으로 용이하게 전달되어 공기 오염을 유발하거나 증가시키는 휘발성 성분들을 포함하지 않는 경우에, 비용적인 면에서 효과적이고 효율도 높게 된다. 그러나, 이러한 형태의 증발기는 높은 정도의 용존 또는 부유 고형물 성분들을 갖는 물에는 적용되기 어렵고, 그 이유는 상기 용존 또는 부유 고형물 성분들이 증발기의 내부에 침적되어 물의 유동을 차단하기 때문이다.

다른 형태의 증발기는 보일러이다. 보일러는 비교적 간단한 장치로서, 물은 전형적으로 물을 담고 있는 탱크 바로 아래에 마련되는 격실(chamber)내에서 화석 연료를 연소시킴으로써 그 비등점까지 가열된다. 물이 비등하면, 증가가 발생되며, 발생된 증기는 배기 파이프를 경유하여 배기된다. 이러한 형태의 증발기는, 발생되는 열이 물의 비등을 위해 사용될 뿐만아니라 장치 자체 및 주변 구역을 가열하는 데에도 사용되기 때문에, 에너지 사용의 관점에서 비효율적이게 된다. 또한, 폐수가 용존 또는 부유 고형물들을 포함하는 경우에는, 상기 고형물들이 탱크의 바닥에 침전되어 열원과 물 사이에 절연층을 형성하기 때문에, 효율이 급격히 떨어진다. 아울러, 보일러가 적당하게 정비되지 않으면, 상기 고형물들이 탱크의 바닥에서 굳어져서 제거하기가 어렵게 되고 탱크의 부식을 촉진시켜 탱크의 조기 고장을 일으키게 된다.

드럼 또는 용기내의 물을 증발시키기 위해 사용되는 다른 형태의 증발기는 밴드형 전기 가열 요소를 포함하며, 밴드형 전기 가열 요소는 드럼의 외면 둘레에 권취된다. 이러한 형태의 증발기도 증발을 위해 물 자체를 가열할 뿐만아니라 드럼 및 주변 구역도 함께 가열하기 때문에 에너지 사용의 관점에서 비효율성을 띠게 된다. 또한, 이러한 형태의 증발기는, 부주의하게 드럼의 외면을 만지는 사람에 대해 안전상의 위험을 초래할 수 있다.

본 발명은 배타적인 것은 아니지만 특히 폐수를 처리하기 위해 사용되는 물 증발장치에 관한 것이다.

도 1은 비어있는 리셉터클을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 물 증발장치를 나타내는 단면도.

도 2는 도 1의 물 증발장치에 있어서 리셉터클이 완전히 채워진 상태를 나타내는 단면도.

도 3은 리셉터클내에서 가장 낮은 작동 높이에 유지되고 있는 도 1의 물 증발장치를 나타내는 단면도.

도 4는 도 1 내지 도 3에 도시한 물 증발장치에 통합되는 부동 조립체를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물 증발장치를 나타내는 단면도.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 선행기술에 있어서의 결점들을 극복할 수 있는 물 증발장치를 제공함에 있다.

본 발명에 따라, 리셉터클내에 포함된 물을 증발시키기 위한 물 증발장치가 제공되며: 상기 물 증발장치는, 리셉터클내에 포함된 물내에서 부동(孚動)되며, 리셉터클내의 물과 유체연통(fluid communication)되는 공간을 마련하여 일정 체적의 물이 상기 공간내로 유동될 수 있도록 하고, 상기 공간으로부터 상기 리셉터클 외부의 지점까지 연장되는 배기통을 갖는, 열적으로 절연되는 부동 조립체; 및 상기 공간내에 유지되는 일정 체적의 물을 가열하므로써 물을 증발시키도록 상기 부동 조립체에 의해 지지되며, 상기 공간내에서 상기 일정 체적의 물이 증발됨에 따라 증발된 물이 상기 배기통을 관통하여 리셉터클 외부의 지점으로 배기되도록 하고 리셉터클로부터 상기 공간내로 유동되는 물이 상기 증발된 물을 대체하도록 하여 리셉터클로부터의 물을 점진적으로 증발시키는, 히터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 부동 조립체는 구멍이 형성되는 바닥벽을 가지며, 상기 구멍은 리셉터클과 상기 공간을 유체연통시키고, 상기 구멍의 하부 개방부는 물의 표면 높이보다 낮게 위치되어 물이 상기 물의 표면 높이보다 낮은 높이에서 상기 공간내로 유동되도록 한다.

바람직하게는, 상기 공간에 하부 표면이 형성되며, 상기 하부 표면은 상기 구멍을 향하여 하방으로 경사되므로써 상기 물의 체적으로부터 침전되는 침전물 또는 침강물이 상기 하부 표면의 하단부로 지향되고나서 상기 구멍을 관통하여 유동되어 리셉터클의 바닥에 가라앉을 수 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 구멍은, 상기 침전물 또는 침강물이 상기 공간으로부터 상기 구멍을 관통하여 리셉터클내로 역류되는 것을 방해하지 않도록, 상기 공간으로 유입되는 물의 유속을 제한하는, 직경을 갖는다.

바람직하게는, 상기 하부 표면은 100-140°의 내부 정점각을 갖는 원추의 형상을 취한다. 가장 바람직하게는, 상기 하부 표면의 내부 정점각은 약 120°로 된다.

바람직하게는, 상기 구멍은 5-10 mm 범위의 직경을 갖는다. 가장 바람직하게는, 상기 구멍은 약 7.5 mm의 직경을 갖는다.

바람직하게는, 상기 바닥벽의 바닥 표면은, 상기 바닥벽의 외측 주변부로부터 상기 구멍의 상기 하부 개방부에 일치하는 중심점을 향하여 반경방향 하측으로 테이퍼된다.

바람직하게는, 상기 물 증발장치는 뚜껑을 추가적으로 구비하고; 상기 뚜껑은, 리셉터클의 개방되는 단부를 덮도록 크기가 결정되며 상기 배기통이 관통하여 통과되어 슬라이딩 이동될 수 있는 개구부가 형성되어, 리셉터클로부터 물이 증발되거나 리셉터클에 물이 더해짐에 따라 상기 배기통이 물 높이의 변화에 부응하여 상기 뚜껑을 관통하여 상하방향으로 슬라이딩 이동될 수 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 물 증발장치는, 상기 히터에의 전원 공급을 제어하기 위한 스위치를 추가적으로 구비하고; 상기 스위치는 물의 높이가 제 1의 예정된 높이로 떨어질 때 상기 히터에의 전원 공급을 차단하도록 자동적으로 작동된다.

바람직하게는, 상기 스위치는 상기 뚜껑에 장착되며, 상기 배기통에 형성되거나 또는 결합되는 정지구에 의해 그 작동이 절환된다.

바람직하게는, 상기 배기통을 따른 상기 정지구의 위치가 조절되므로써 상기 제 1의 예정된 높이를 조절할 수 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 배기통 및 부동 조립체가, 분리가능하게 결합되는 별도의 부분품들로서 성형되므로써, 필요시 상기 히터의 수리 및 상기 공간의 보수를 위해 서로 격리될 수 있게 된다.

바람직하게는, 상기 부동 조립체 또는 배기통에, 상기 리셉터클내로의 물의 유입을 제어하는 밸브를 작동시키기 위한 제 2 정지구가 제공되고; 제 2 정지구는 부동 조립체가 상기 제 1의 예정된 높이보다 높은 제 2의 높이에 있을 때 상기 밸브를 작동시켜 상기 리셉터클내로의 물의 더이상의 유입을 금지한다.

바람직하게는, 상기 물 증발장치는, 오존 발생기를 추가적으로 구비하며; 오존 발생기는 오존을 발생시키고 발생된 오존을 상기 물의 체적 상부의 공간으로 반송시켜 상기 배기통으로부터 배출되는 공기 증기 및 증발된 물을 정화시킨다.

임의적으로, 상기 물 증발장치에는, 상기 배기통으로부터 증발된 물 및 공기를 외부로 인출시키기 위해 상기 배기통을 따라 장착되는 배기 팬이 제공될 수 있다. 부가적으로, 리셉터클내의 물의 표면 높이보다 높은 높이에서 상기 부동 조립체 또는 배기통에는 하나 이상의 통기공이 형성되어 공기가 상기 부동 조립체내로 인입될 수 있도록 할 수 있다. 선택적으로, 상기 물 증발장치에는, 물의 체적의 표면 근처 또는 상기 표면보다 높은 높이에서 상기 공간내로 공기를 급송하여 상기 수증기 및 에어 증기를 배기통의 상부를 통하여 외부로 배송하는 것을 돕기 위한 팬이 제공될 수 있다. 다른 변형예에 있어서, 상기 오존 발생기에는, 오존을 상기 공간내로 급송하고 수증기 및 공기 증기를 배기통의 상부를 거쳐 외부로 배송하기 위한 일체화된 팬이 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 임의적인 특성에 있어서, 상기 물 증발장치에는, 물의 표면으로부터 오일들 또는 다른 부유 물질들을 거르기 위한 표면 거르개가 제공될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.

첨부한 도면, 특히 도 1 내지 도 3을 참조하면, 드럼(14)과 같은 리셉터클내에 포함된 물(12)을 증발시키기 위한 물 증발장치(10)는 물(12)내에서 부동되면서 열적으로 절연되는 부동 조립체(16)를 포함하며, 부동 조립체(16)는 드럼(14)내의 물(12)과 유체연통되는 공간(18)을 마련하여 일정 체적의 물(20)이 상기 공간(18)내로 유동될 수 있도록 한다. 상기 공간(18)과 드럼(14) 사이의 유체연통은 부동 조립체(16)의 바닥벽(24)을 관통하여 형성되는 구멍(22)을 경유하여 이루어진다. 상기 부동 조립체(16)는 또한 배기통(26)을 포함한다. 배기통(26)은 상기 공간(18)으로부터 연장되고 드럼(14)의 외부에 위치되는 배출 단부(28)를 갖는다. 히터(30)는 상기 일정 체적의 물(20)에 열을 인가하여 상기 일정 체적의 물(20)을 증발시키기 위해 상기 공간(18)내에 배치된다. 증발되는 물은 수증기의 형태를 취하며, 수증기는 상기 배기통(26)을 통하여 상승되어 상기 배출 단부(28)를 통하여 배출된다. 물(20)이 증발됨에 따라, 드럼(14)으로부터 상기 구멍(22)을 관통하여 상기 공간(18)내로 유동되는 물(12)이 상기 증발된 물(20)을 대체한다. 이러한 방식으로, 드럼(14)내의 물(12)은 점진적으로 증발된다.

(배기통(26)을 포함하는) 부동 조립체(16)의 부력 및 히터(30)의 병렬 배치는, 히터(30)가 바람직하게는 4 mm의 최소 깊이 및 10 mm의 최대 깊이 사이에서 항상 물에 잠기도록, 이루어진다. 실험결과, 합당하게 예견될 수 있는 순수(pure water)와 ";가장 더러운"; 물 사이의 비중에 있어서의 최대 차이는 약 6 mm인 것으로 밝혀졌다. 그러므로, 히터(30)의 높이 및 부동 조립체(16)/배기통(26)의 부력은 전형적으로 순수내에서 상기 부동 조립체(16)가 10 mm의 깊이만큼 잠기도록 결정된다.

도 4를 참조하면, 상기 바닥벽(24)의 바닥 표면(32)은 원추 형상으로 성형되고, 이에 따라 바닥 표면(32)은 그 반경방향 최외측 주변 연부로부터 그 중심을 향하여 하방으로 테이퍼된다. 상기 구멍(22)도 그 하부 개방부(34)가 상기 바닥 표면(32)의 정점에 위치되도록 상기 바닥벽(24)의 중심을 관통하여 통과한다. 부동 조립체(16)가 물(12)내에 위치될 때, 구멍(22)의 상기 하부 개방부(34)는 물의 표면 높이보다 낮게 위치된다. 결과적으로, 상기 공간(18)내로 유입되는 물(12)은 물 표면 높이보다 낮은 위치에서 유입되기 때문에, 오일들 또는 (부유 입자들의 경우 명확한 바와 같이) 다른 부유 입자들 또는 물질들이 상기 공간(18)내로 유입될 수 있는 가능성이 감소된다.

공간(18)의 하부 표면(38)은 원추형의 형상을 마련하는 방식으로 하방을 향하여 경사되며, 상기 구멍(22)과 함께 깔때기형 구조물을 형성한다. 결과적으로, 상기 일정 체적의 물로부터 침전되는 부유 입자들은 상기 하부 표면(38)상에서 구르거나 슬라이딩되거나 또는 다른 방식으로 상기 하부 표면(38)의 하단부를 향하여 이동되고 구멍(22)을 관통하여 통과하고나서 물(20)의 주된 체적부로 복귀된뒤 최종적으로 드럼(14)의 바닥에 침전된다. 이러한 침전 공정은 상기 하부 표면(38)을 특별한 경사도를 갖도록 형성하며 상기 구멍(22)을 특별한 직경 범위를 갖도록 형성하므로써 최적화될 수 있다. 상기 하부 표면(38)의 정점 둘레의 내각 θ(도 4 참조)가 100-140°이고 구멍(22)의 직경이 5-10 mm일 때, 상기 구멍(22)을 관통한 상기 공간(18)내로의 물의 유속은 상기 공간(18)내에서 침전되는 부유 고형물들이 상기 공간(18)으로부터 상기 드럼(14)을 향하여 역방향으로 유동되는 데에 부정적인 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌다. 시험결과, 특별히 유용한 조합은 하부 표면(38)의 내각 θ가 약 120°이며 구멍(22)의 직경이 약 7.5 mm인 것으로 드러났다.

부동 조립체(16)에는 상부의 절두원추형 동체 부분(40)이 형성되고, 절두원추형 동체 부분(40)은 상방향 내측으로 테이퍼되어 상기 배기통(26)에 결합된다. 상기 동체(40)의 정부(top)와 바닥(bottom)에는 분할선(42 및 44)이 형성되며, 이에 따라 상기 공간(18)에의 도달 및 상기 공간(18)내에 하우징되는 히터(30)를 포함하는 부분품들의 보수를 위해 부동 조립체(16) 및 배기통(26)이 분리될 수 있게 된다. 상기 배기통(26), 동체(40) 및 부동 조립체(16)의 베이스 부분(46)은 예컨대 베이어닛 장착물, 스크루우 장착물 또는 나사 고정구를 포함하는 편리한 기계적 고정수단에 의해 분리가능하게 결합될 수 있다.

물 증발장치(10)는 또한 드럼(14)의 개방되는 상단부를 덮도록 크기가 결정되는 뚜껑(48)을 포함한다. 상기 뚜껑(48)에는 중심 개구부(52)가 형성되고, 상기 중심 개구부(52)를 관통하여 상기 배기통(26)이 통과되므로써 왕복적으로 슬라이딩 이동될 수 있게 된다. 또한, 상기 뚜껑(48)은 부동 조립체(16) 및 특히 동체(40)의 외부 형상에 대응되는 방식으로 윤곽이 결정되어, 드럼(14)내에서의 물(12)의 높이가 도 2에 도시한 바와 같이 가장 높은 높이(H)에 유지될 때 상기 부동 조립체(16)를 그 내부에 수용한다. 이에 따라, 드럼(14)내에서의 부동 조립체(16)의 최대 이동거리가 증가되어 드럼(14)으로부터 증발될 수 있는 물의 체적이 극대화된다. 상기 뚜껑(48)은 또한 상기 뚜껑(48)에 의해 지지되는 유입 파이프(56)의 경로중에 배설되는 유입 밸브(54)를 포함한다. 유입 파이프(56)의 상류 단부(58)는 뚜껑(48)의 상부로 연장되어 증발될 폐수를 반송하는 호스(60)에 대한 연결 지점을 제공한다. 유입 파이프(56)의 하류 단부는 하방으로보다는 측방으로 물을 배출하도록 배열된다. 상기 유입 밸브(54)는, 폐수가 호스(60)로부터 상기 유입 밸브(54) 및 유입 파이프(56)를 관통하여 드럼(14)내로 유동될 수 있도록, 정상적으로는 개방된 상태로 유지된다. 부동 조립체(16)의 외면상에는 정지구(64)가 형성되어 드럼(14)내의 물의 높이가 상기 최대 높이(H)에 도달될 때 밸브(54)의 컨트롤 레버(66)를 작동시키게 된다. 상기와 같이 물의 높이가 상기 최대 높이(H)에 도달되면, 상기 정지구(64)가 상기 컨트롤 레버(66)를 작동시켜 밸브(54)를 차폐시킴으로써 드럼(14)의 오버플로(overflow)를 방지하게 된다.

상기 물 증발장치(10)에는 또한, 히터(30)에의 전원 공급을 제어하기 위해 뚜껑(48)의 외면상에 장착되는 스위치(68)가 제공된다. 상기 스위치(68)는 물의 높이가 가장 낮은 높이(L)(도 3 참조)로 떨어질 때 히터(30)에의 전원 공급을 자동적으로 차단한다. tm위치(68)는 배기통(26)상에 장착되는 정지구(70)에 의해 작동된다. 드럼(14)내의 물 높이가 상기 가장 낮은 높이(L)에 도달되면, 상기 정지구(70)는 상기 스위치(68)를 밀어서 히터(30)에의 전원 공급을 차단한다. 이 점과 관련하여, 스위치(68)는 물 증발장치(10)의 전체적인 작동을 제어하는 컨트롤 박스(72)에 제어값을 입력시키는 기능을 한다. 컨트롤 박스(72)와 히터(30)의 사이에서 연장되는 케이블(74)은 히터(30)에 대한 제어신호 뿐만아니라 전원도 아울러 공급하는 와이어들을 포함한다.

상기 정지구(70)는, 그 위치가 변화되므로써 히터(30)에의 전원이 차단되도록 하는 시점을 제공하는 드럼(14)내에서의 물의 가장 낮은 높이(L)를 변화시키도록 하는 방식으로 배기통(26)상에 장착된다. 상기 가장 낮은 높이(L)가 드럼(14)의 바닥에 너무 근접하지 않아서 적당한 체적의 슬러지(76)가 드럼(14)의 바닥에 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 상기 물 증발장치(10)는 장시간동안, 예컨대 수개월 또는 수년동안, 슬러지(76)가 물 증발장치(10)의 작동을 방해하지 않도록 하기 위해 드럼(14)으로부터 슬러지(76)를 제거할 필요가 없도록 하면서, 작동될 수 있다. 최악의 시나리오에 있어서, 만약 슬러지(76)가 상기 구멍(22)을 폐쇄시켜 물(12)이 상기 공간(18)으로 유동되는 것을 방해하게 되는 경우에는, 통상적인 과열 방지 회로(도시안됨)가 히터(30)에의 전원 공급을 차단하며, 최소한 가시적인 또는 가청적인 경보기를 작동시켜 이러한 사실을 알리게 된다. 이에 따라, 작동자가 물 증발장치(10)를 체크하고 슬러지(76)를 제거할 수 있다.

상기 물 증발장치(10)에는 임의적으로 오일 거르개(78)가 제공될 수 있으며, 오일 거르개(78)는 오일 및 다른 부유되는 액체들 또는 입자들을 걸러내기 위해 부동 조립체(16) 베이스(46)의 외면에 부착된다. 물이 물의 표면 높이보다 낮은 높이에서 공간(18)내로 유입됨에 따라, 상기 오일들 및 입자들은 정상적으로는 물 증발장치(10)의 작동을 방해하지는 않는다. 그럼에도 불구하고, 상기 오일 거르개(78)를 설치하므로써 별도로 폐기되거나 재순환될 수 있는 물질의 회수가 가능하게 된다.

임의적으로, 상기 물 증발장치(10)에는 배기 팬(도시안됨)이 제공될 수 있고, 배기 팬은 수증기 및 증기의 추출을 돕기 위해 상기 배출 단부(28)를 횡단하여 장착된다. 배기 팬의 작동은 히터(30)의 작동과 연관되며, 히터(30)가 작동중일 때에만 배기 팬이 작동된다. 이러한 본 발명의 임의적인 특성에 따라, 부가적인 공기가 상기 공간(18) 및 배기통(26)내로 유동되는 것을 허용하기 위해 상기 물 높이보다 높은 위치에서 부동 조립체(16) 및/또는 배기통(26)에 하나 이상의 구멍이 형성될 수 있다. 이에 따라, 증발 공정이 원활화되는 것으로 밝혀졌다.

도 5에는 본 발명의 제 2 실시예를 도시하며, 본 제 2 실시예에 있어서 도 1내지 도 4에 도시한 제 1 실시예의 경우와 동일한 부품에는 동일한 도면부호를 사용한다. 본 제 2 실시예는 이하에 설명하는 차이점을 제외하고는 제 1 실시예와 동일하다. 제 2 실시예에 있어서 부동 조립체(16) 및 배기통(26)은 중공형으로 되고 중공형 공간에 공기가 충진된다. 이와 같이 충진되는 공기는 열적인 절연 및 부력을 제공한다. 또한, 제 2 실시예의 배기통(26)은 제 1 실시예의 배기통(26)과 동체(40)의 조합체와 같이 구조되지는 않으며, 이에 따라 제 1 실시예의 분할선(42)이 필요없게 된다. 부가적으로, 본 제 2 실시예에 따른 물 증발장치(10)는, 수증기/증기가 배기통(26)으로부터 배출되기 전에 상기 수증기/증기를 정화시키기 위해 상기 뚜껑(48)의 외면에 장착되는 오존 발생기(80)를 포함한다. 호스(82)는 상기 오존 발생기(80)로부터 배기통(26)의 상단부에 근접하여 형성되는 급송 구멍(84)으로 연장된다. 이에 따라, 오존이 상기 중공형 배기통(26)내로 급송된다. 배기통(26)의 바닥에 근접한 부분에는 배출 구멍(86)이 형성되어 물(20)의 높이보다 높은 높이에서 상기 공간(18)내로 오존을 지향시키게 된다. 물론, 이 때 하나 이상의 배출 구멍(86)이 제공될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 이해할 수 있다.

상기 물 증발장치(10)에 대한 전형적인 적용예를 이하에 설명한다.

자동차 정비공장에 있어서는, 부품 세척기로 엔진 블럭과 같은 엔진 부품들을 세척하는 것이 일반적이다. 많은 부품 세척기들이 세척을 위해 물 및 세정제를 사용하고 있다. 물은 상기 부품 세척기에 의해 여러번 재순환될 수 있고 그리고나서 폐기물 처리 회사에 의해 수집되기 위해 저장용 탱크내에 모아진다. 일단 모아지면, 폐수는 다양한 방식으로 처리될 수 있다. 본 발명에서는 물 증발장치(10)가 폐수가 모아지는 저장용 탱크에 사용되는 것으로 상정한다. 전형적으로, 상기 저장용 탱크는 (다른 형태도 취할 수 있기는 하지만) 44 갤론 드럼의 형태를 취한다. 뚜껑(48)을 포함하는 상기 물 증발장치(10)는 상기 저장용 탱크의 상부에 그리고 상기 저장용 탱크의 내부에 동시에 설치되며 호스(60)는 상기 부품 세척기로부터 인출되는 배출 호스에 연결된다. 정지구(70)의 위치는, 상당한 시간이 경과된 뒤에야 탱크내의 슬러지(76) 높이가 제거가 필요한 높이까지 도달되도록, 조절될 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이 탱크가 비어있는 상태에서는, 정지구(70)는 히터(30)에의 전원 공급을 차단하도록 스위치(68)를 작동시키고, 이에 따라 어떠한 증발도 발생되지 않는다. 상기 부품 세척기로부터 물이 펌핑되면, 물은 호스(70), 유입 밸브(54) 및 유입 파이프(56)를 관통하여 탱크내로 유입된다. 물의 높이가 상기 가장 낮은 높이(L)(도 3 참조)를 초과하면, 부동 조립체(16)가 상방향으로 부동되면서 정지구(70)가 스위치(68)를 절환하며, 이에 따라 히터(30)에의 전원 공급이 개시된다. 이 때, 탱크내의 물은 구멍(22)을 관통하여 상기 공간(18)내로 유입된다. 상기 공간(18)내에서의 물의 높이는 물 증발장치(10)를 그 내부에 유지하고 있는 드럼 또는 탱크내의 물의 높이와 대체로 동일하게 된다는 것을 알 수 있다. 일정 체적의 물(20)이 공간(18)내에 위치된 상태에서, 히터(30)는 물에 작용하여 물을 증발시킨다. 증발된 물, 즉 수증기 및 다른 증기는 배기통(26)을 관통하여 통과하고 상기 배출 단부(28)를 통하여 상기 저장용 탱크의 외부로 배출된다. 이러한 증발 공정은 탱크내의 물의 높이가 상기 가장 낮은 높이(L) 미만으로 떨어질 때까지 계속된다. 만약 물의 높이가 상기 가장 높은 높이(H)에 도달되면, 상기 정지구(64)가 유입 밸브(54)상의 레버(66)를 작동시켜 탱크내로 더이상의 물이 유입되는 것을 차단하며 이에 따라 물의 오버플로를 방지한다.

많은 경우들에 있어서, 증발될 물은 부유 입자들을 포함한다. 상기 입자들은 상기 일정 체적의 물(20)과 함께 상기 공간(18)내로 유입될 수 있다. 상기 입자들이 상기 일정 체적의 물(20)로부터 침전되면, 상기 입자들은 공간(18)의 경사되는 하부 표면(38)상으로 낙하되어 구멍(22)을 향하여 구르고 슬라이딩되거나 또는 하방향으로 가라앉는다. 하부 표면(38)의 기울기 및 구멍(22)의 직경은, 공간(18)내로 유입되는 물의 유속이 침전되는 부유물의 구멍(22)을 관통한 탱크내로의 역방향 이동을 저해하지 않도록, 결정된다.

상당한 시간이 경과된 뒤에, 탱크내에 형성된 슬러지(76)는 통상적인 방법에 의해 제거되어야 한다. 그러나, 본 발명에 따라, 이러한 제거작업은 수개월 또는 수년동안 필요치 않게 되는 것으로 상정된다. 부가하여, 다수의 물 증발장치(10)들이 동일한 시간에 동일한 장소에서 작동하는 경우에는, 다수의 탱크들내에서 생성되는 슬러지는 단일의 저장용 탱크내로 모아질 수 있고, 이에 따라 폐기물 처리회사의 서비스가 매우 긴 시간이 경과된 후에나 필요하게 된다.

상기한 설명으로부터, 본 발명의 실시예들이 선행기술에 비해 수개의 장점과 이점들을 제공한다는 것을 알 수 있다. 특히, 부동 조립체(16)가 절연되고 주어진 시간에 작은 체적의 물에 대해 작용하기 때문에, 매우 효율적이게 된다. 전체 체적의 물 및 상기 물을 포함하고 있는 용기 또는 컨테이너를 함께 일시에 가열하지 않기 때문에, 에너지가 낭비되는 일이 없게 된다. 또한, 물 증발장치(10)에 의해 발생되는 수증기 또는 증기가 탱크의 외부 지점으로 배출되기 때문에, 탱크의 내부에 응축물이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 부식성 개스들 또는 증기들이 탱크에 작용할 가능성을 배제할 수 있다. 또한, 물 증발장치(10)가 전체적으로 탈착가능하도록 구조되기 때문에, 물 증발장치(10)가 탱크로부터 탱크로 용이하게 이동될 수 있고, 다른 크기를 갖는 탱크들에서도 작동될 수 있다. 사실, 장치가 작동하는 탱크의 직경이 크면 클수록 부동 조립체(16)의 주어진 수직방향 변위에 대해 더 많은 체적의 물이 증발될 수 있다. 부가적으로, 증발되기 위해 공간(18)내로 유입되는 물이 탱크내의 물의 표면 높이보다 낮은 높이에서 상기 공간(18)내로 유입되기 때문에, 이와 같이 유입되는 물에는 오일들 또는 다른 유기 화합물들이 거의 포함되지 않는다. 그러므로, 발생되는 증기 및 수증기는 탱크내에서 상당한 체적의 물을 증발시킴으로써 얻어지는 증기 및 수증기보다 깨끗하게 된다.

본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 상술하였지만, 본 발명의 개념을 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다. 예컨대, 부동 조립체(16), 배기통(26) 및/또는 동체는 특정의 적당한 절연 재료 또는 절연 구조물로 형성될 수 있다. 또한, 폐수 처리와 관련하여 상기 실시예들을 설명하였지만, 본 발명에 따른 물 증발장치는 가습기에 있어서와 같이 다른 형태의 물 또는 액체를 증발시키기 위해 사용될 수 있다. 아울러, 단지 하나의 구멍(22)만이 형성되어 공간(18)의 내부와 외부를 유체연통시키는 것으로 도시하였지만, 다수의 구멍들을 형성하는 것도 가능하다. 부가적으로, 다른 형태의 히터들 또는 열원들을 사용하는 것도 가능하지만, 상기 적용예에 있어서 가장 바람직한 히터(30)는 전기 액침 히터(electric immersion heater)이다. 히터의 특정 특성은 본 발명의 광의적인 해석에 있어서 임계성을 띠지 않는다. 그러나, 명확하거니와, 히터의 선택에 따라 본 발명에 따른 실시예들의 작동 효율이 영향을 받을 수 있다. 모든 상기 개조와 변화 및 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 다른 사항들은 전기한 설명 및 이하의 청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 분야에 포함된다.

Claims

리셉터클내에 포함된 물을 증발시키기 위한 물 증발장치에 있어서,

리셉터클내에 포함된 물내에서 부동되며, 리셉터클내의 물과 유체연통되는 공간을 마련하여 일정 체적의 물이 상기 공간내로 유동될 수 있도록 하고, 상기 공간으로부터 상기 리셉터클 외부의 지점까지 연장되는 배기통을 갖는, 열적으로 절연되는 부동 조립체; 및

상기 공간내에 유지되는 일정 체적의 물을 가열하므로써 물을 증발시키도록 상기 부동 조립체에 의해 지지되며, 상기 공간내에서 상기 일정 체적의 물이 증발됨에 따라 증발된 물이 상기 배기통을 관통하여 리셉터클 외부의 지점으로 배기되도록 하고 리셉터클로부터 상기 공간내로 유동되는 물이 상기 증발된 물을 대체하도록 하여 리셉터클로부터의 물을 점진적으로 증발시키는, 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 리셉터클내에 포함된 물을 증발시키기 위한 물 증발장치.
제 1 항에 있어서,

상기 부동 조립체가 구멍이 형성되는 바닥벽을 가지며, 상기 구멍은 리셉터클과 상기 공간을 유체연통시키고, 상기 구멍의 하부 개방부는 물의 표면 높이보다 낮게 위치되어 물이 상기 물의 표면 높이보다 낮은 높이에서 상기 공간내로 유동되도록 하는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 2 항에 있어서,

상기 공간에 하부 표면이 형성되며, 상기 하부 표면은 상기 구멍을 향하여 하방으로 경사되므로써 상기 물의 체적으로부터 침전되는 침전물 또는 침강물이 상기 하부 표면의 하단부로 지향되고 나서 상기 구멍을 관통하여 유동되어 리셉터클의 바닥에 가라앉을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 3 항에 있어서,

상기 구멍은, 상기 침전물 또는 침강물이 상기 공간으로부터 상기 구멍을 관통하여 리셉터클내로 역류되는 것을 방해하지 않도록, 상기 공간으로 유입되는 물의 유속을 제한하는, 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 4 항에 있어서,

상기 하부 표면이 100-140°의 내부 정점각을 갖는 원추의 형상을 취하는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 5 항에 있어서,

상기 하부 표면의 내부 정점각이 약 120°인 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 4 항에 있어서,

상기 구멍이 5-10 mm 범위의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 7 항에 있어서,

상기 구멍이 약 7.5 mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 2 항에 있어서,

상기 바닥벽의 바닥 표면이, 상기 바닥벽의 외측 주변부로부터 상기 구멍의 상기 하부 개방부에 일치하는 중심점을 향하여 반경방향 하측으로 테이퍼되는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 1 항에 있어서,

뚜껑을 추가적으로 구비하고; 상기 뚜껑은, 리셉터클의 개방되는 단부를 덮도록 크기가 결정되며 상기 배기통이 관통하여 통과되어 슬라이딩 이동될 수 있는 개구부가 형성되어, 리셉터클로부터 물이 증발되거나 리셉터클에 물이 더해짐에 따라 상기 배기통이 물 높이의 변화에 부응하여 상기 뚜껑을 관통하여 상하방향으로 슬라이딩 이동될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 10 항에 있어서,

상기 히터에의 전원 공급을 제어하기 위한 스위치를 추가적으로 구비하고; 상기 스위치는 물의 높이가 제 1의 예정된 높이로 떨어질 때 상기 히터에의 전원 공급을 차단하도록 자동적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 11 항에 있어서,

상기 스위치가 상기 뚜껑에 장착되며, 상기 배기통에 형성되거나 또는 결합되는 정지구에 의해 그 작동이 절환되는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 12 항에 있어서,

상기 배기통을 따른 상기 정지구의 위치가 조절되므로써 상기 제 1의 예정된 높이를 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배기통 및 부동 조립체가, 분리가능하게 결합되는 별도의 부분품들로서 성형되므로써, 필요시 상기 히터의 수리 및 상기 공간의 보수를 위해 서로 격리될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 1 항에 있어서,

상기 부동 조립체 또는 배기통에, 상기 리셉터클내로의 물의 유입을 제어하는 밸브를 작동시키기 위한 제 2 정지구가 제공되고; 제 2 정지구는 부동 조립체가 상기 제 1의 예정된 높이보다 높은 제 2의 높이에 있을 때 상기 밸브를 작동시켜 상기 리셉터클내로의 물의 더이상의 유입을 금지하는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 1 항에 있어서,

오존 발생기를 추가적으로 구비하며; 오존 발생기는 오존을 발생시키고 발생된 오존을 상기 물의 체적 상부의 공간으로 반송시켜 상기 배기통으로부터 배출되는 공기 증기 및 증발된 물을 정화시키는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 16 항에 있어서,

상기 오존 발생기가, 오존을 상기 공간내로 급송하고 수증기 및 공기 증기를 배기통의 상부를 거쳐 외부로 배송하기 위한 일체화된 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배기통으로부터 증발된 물 및 공기를 외부로 인출시키기 위해 상기 배기통을 따라 장착되는 배기 팬을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 18 항에 있어서,

리셉터클내의 물의 표면 높이보다 높은 높이에서 상기 부동 조립체 또는 배기통에 하나 이상의 통기공이 형성되어 공기가 상기 부동 조립체내로 인입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.
제 1 항에 있어서,

물의 체적의 표면 근처 또는 상기 표면보다 높은 높이에서 상기 공간내로 공기를 급송하여 상기 수증기 및 에어 증기를 배기통의 상부를 통하여 외부로 배송하는 것을 돕기 위한 팬을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 물 증발장치.