KR20030090937A - 탈기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탈기장치에 관한 것이다.

본 발명은 탱크와, 원수공급부, 제어부 및 가스배출부 그리고 탈기수 공급부로 구성된 상태에서 진공압력을 이용하여 물속에 포함된 용존산소와 물을 분리시키는 탈기장치에 있어서, 상기 탱크의 상부에 실링이 개재되어 볼트로 고정된 뚜껑과, 상기 뚜껑의 중앙에 삽입 고정된 배출밸브와, 상기 배출밸브의 주면에 삽입 고정된 다수개의 분사노즐로 구성하되, 물에 포함된 용존산소가 필터부를 통해 이물질이 제거된 상태로 탱크의 상부에 설치된 분사노즐을 통해 분사되면서 진공압력에 의해 용존산소와 물이 분리되도록 하고, 용존산소가 분리된 탈기수는 탈기수 솔레노이드 밸브와 이송펌프를 통해 보조탱크로 송출되고, 물에서 분리된 용존산소는 탱크의 상부에 구비된 배출밸브를 통하여 배출되어 습기를 제거한 상태로 진공펌프를 통해 외부로 토출되도록 구성되므로서 단시간에 최대한 많은 양의 탈기수를 간편하게 얻을 수 있도록 한 것이다.

이러한 과정을 통해 얻어진 탈기수는 도시락, 두부, 두유 및 당류 등의 각종 식품제조에 사용함으로써, 그 제조과정에서 소요되는 원료의 불림공정 및 원료의 조직내로 침투되는 시간을 줄여 주어 짧은 시간에 우수한 품질의 식품을 얻을 수 있으며, 또한 가공시 식품원료의 손상을 방지하여 식품 본래의 맛을 즐길 수 있고, 아울러 보관이나 유통기간 중에 부패나 변질로 인해 식중독이 발생되는 것을 막을 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

Description

탈기장치{Degassing system}

본 발명은 탈기장치에 관한 것으로서, 특히 물속에 녹아 있는 산소, 질소,이산화탄소 등의 기체를 소정의 진공압을 이용하여 물로 부터 분리시켜 순수한 물을 얻을 수 있도록 하고, 이러한 물을 식품제조에 사용하도록 함으로써,식품제조에 소요되는 시간을 줄이면서 원료의 손상을 최소화하여 식품 본래의 맛을 볼 수 있도록 하고, 아울러 제조된 식품이 유통과정에서 쉽게 변질되는 것을 방지하여 식중독을 막을 수 있도록 하면서 장기간 보관 및 유통시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 물속에는 산소와 질소 및 이산화탄소 등의 각종 기체가 일정 비율로 녹아 있으며, 이중 물속에 녹아있는 분자상태의 산소를 용존산소로 일컫는다.

이러한 용존산소는 수중생물의 생육과 밀접한 관계가 있는 것으로, 소량의 오염물질이 유입되면 생물화학적 산소유구량(BOD)의 증가로 인해 물속의 용존산소의 농도는 급속히 감소하게 되어 결국, 어폐류와 호기성 미생물 등이 사멸을 초래하게 될 뿐만 아니라, 사멸된 유기물 등이 잔류하면서 물의 오탁을 가져오게 된다.

또한, 용존산소는 약 20 ℃, 1 atm의 대기하에서 순수(純水)의 용존산소는 9ppm 에서 포화상태에 이르며, 이 값은 온도가 오르면 감소하고, 대기압이 오르면 증가하는 고유한 특성이 있다.

그러나 용존산소는 이러한 특성 이외에 배관내를 이동하는 과정에서 배관내벽의 산화작용을 통해 부식이 촉진됨에 따라 물의 혼탁 및 배관의 수명을 단축시키는 원인이 있었다.

또한, 용존산소가 많이 포함된 물을 이용하여 식품을 제조할 경우, 제조된 식품이 물속에 포함된 용존산소에 의해 쉽게 변질되거나 부패되는 원인으로 작용하였고, 이로 인해 집단 식중독이 발생하는 또 다른 문제점이 있었다.

이러한 원인과 문제점을 해소하기 위한 방안으로 물속에 포함된 용존산소를 효율적으로 제거하기 위한 특허등록 제 7213호(1995.7.4)의 " 수중의 용존산소 제거장치"가 제안되었다.

제안된 용존산소 제거장치는 탈기조내에 채워진 물이 강수관을 통해 외부로 배출되면서 진공압이 발생되도록 하고, 탈기조 상부에 구비된 급수노즐을 통해 수조내의 물이 탈기조내로 유입되는 과정에서 탈기가 이루어져 탈기조의 상부에 모이도록 하고, 탈기된 산소는 진공펌프를 가동시켜 외부로 배출함으로써, 일정량의 탈기수를 얻을 수 있도록 한 것이다.

또한, 탈기조내에 채워진 탈기수는 펌프를 이용하여 수조내로 되돌리는 작용을 반복함으로써, 수조에 채워진 전체의 물을 탈기수로 만들도록 한 것이나, 탈기조내에 잔류된 탈기된 산소를 완전히 배출시키면서 다시 탈기조를 진공상태가 유지되도록 하기 위해 별도의 펌프를 가동시켜 탈기조로 수조내의 물을 공급하는 과정에서 탈기작용이 잠시 멈추게 됨에 따라 탈기율이 낮아지는 비효율적인 문제점이 있었다.

한편, 물속에 포함된 용존산소를 제거하기 위한 다른 방안으로 특허등록 제 302478호(2001.7.3)의 "활성탄소섬유촉매에 의한 수중 용해산소 제거장치" ("이하, "용해산소 제거장치"라함)가 제안되었고, 제안된 용해산소 제거장치는 용수탱크, 용수펌프, 유량제어기, 용존산소 농도측정기, 활성탄섬유 촉매반응기, 이온교환수지탑과 여과장치 그리고 수질감시 및 제어장치로 구성되어져 물속에 포함된 용해산소를 제거하여 금속재의 부식을 방지하도록 하였으나, 이온교환수지탑에서 처리수내의 불순물이 이온으로 제거된 물이 처리수 여과장치를 통과하면서 탁도성분이 제거되는 과정에서 처리수로 부터 제거된 이물질이 여과장치에 끼이게 됨에 따라 여과율이 낮아지게되어 규칙적으로 여과장치를 청소해주어야 하는 불편함이 따랐다.

또한, 활성탄 섬유의 재료가 백금, 팔라듐, 금, 니켈, 텅스텐, 코발트, 망간, 철, 구리, 루테늄, 로듐, 이리듐으로 구성되어 있음으로써, 제작 비용이 증가되는 비경제적인 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 산소, 질소, 이산화탄소 등의 기체가 녹아 있는 물이 복수개의 분사노즐을 통해 진공압이 작용하는 탱크내로 분사되는 가운데 탈기된 가스가 탱크의 상부를 통해 외부로 배출되도록 함과 동시에 탈기된 탈기수가 하부를 통해 보조탱크에 저장되도록 함으로써, 탈기율을 높여 많은 량의 탈기수를 효율적으로 얻을 수 있도록 하고, 양질의 탈기수를 얻기 위해 별도의 여과장치 및 활성탄 섬유를 사용하지 않음으로써, 제작비용을 줄일 수 있는 탈기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 보조탱크에 저장된 탈기수를 도시락, 두부, 두유 및 당류 식품제조에 사용함으로써, 제조과정에서 소요되는 불림공정 및 조직내로의 침투시간을 줄여 짧은 시간에 우수한 품질의 식품을 얻을 수 있도록 하고, 염소나 곰팡이 냄새, 흙 냄새 등이 다른 냄새의 맛을 포함해서 각종 유기물이 제거된 탈기수를 사용하여 가공시 식품의 손상을 방지하며 식품의 고유한 맛을 즐길수 있도록 하고, 아울러 유통기간 중 부패나 변질로 인해 식중독이 발생되는 것을 막을 수 있는 탈기장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 탱크와, 원수공급부, 제어부 및 가스배출부 그리고 탈기수 공급부로 구성된 상태에서 진공압력을 이용하여 물속에 포함된 용존산소와 물을 분리시키는 탈기장치에 있어서, 상기 탱크의 상부에 실링이 개재되어 볼트로 고정된 뚜껑과, 상기 뚜껑의 중앙에 삽입 고정된 배출밸브와, 상기 배출밸브의 주면에 삽입 고정된 다수개의 분사노즐로 구성하되, 물에 포함된 용존산소가 필터부를 통해 이물질이 제거된 상태로 탱크의 상부에 설치된 분사노즐을 통해 분사되면서 진공압력에 의해 용존산소와 물이 분리되도록 하고, 용존산소가 분리된 탈기수는 탈기수 솔레노이드 밸브와 이송펌프를 통해 보조탱크로 송출되고, 물에서 분리된 용존산소는 탱크의 상부에 구비된 배출밸브를 통하여 배출되어 습기를 제거한 상태로 진공펌프를 통해 외부로 토출되도록 구성됨을 특징으로 하는 탈기장치를 제공함에 그 목적이 달성된다.

도 1은 본 발명에 따른 탈기장치의 구성을 도시한 예시도.

도 2는 본 발명에 따른 탈기장치의 탱크 상부로 구비되는 뚜껑과, 뚜껑에 고정 삽입되는 분사노즐과 배출밸브의 결합상태를 도시한 요부 분해 사사도.

도 3은 본 발명에 따른 탈기장치의 다른 실시예를 도시한 예시도.

도 4는 본 발명에 따른 또 다른 실시예인 탈기장치의 구성을 도시한 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10,10a : 탱크 14 : 격벽 20 : 원수공급부

23 : 필터부 24,24a : 분사노즐 30 : 제어부

40 : 가스배출부 41 : 진공펌프 45 : 배출밸브

50 : 보조탱크 52 : 탈수기 드레인 솔레노이드 밸브

53 : 이송펌프 55 : 드레인 펌프 60 : 탈기수 공급부

이하, 본 발명에 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 탈기장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 탱크(10)와, 원수나 수돗물에 포함된 이물질이 제거된 상태로 상기 탱크(10)의 상부로 공급하는 원수공급부(20)와, 원수공급부(20)로 공급되는 원수나 수돗물(이하 "공급수"라함)의 량을 제어하는 제어부(30)와, 상기 제어부(30)를 통해 적정량의 공급수가 공급된 탱크(10)에 소정의 진공압력이 제공되도록 하여 공급수에 포함된 용존가스가 용이하게 분리되도록 하고, 물과 분리된 탈기가스(70)를 외부로 배출하는 가스배출부 (40)와, 상기 탱크내에서 용존가스와 분리된 물을 외부에 구비된 보조탱크(50)내로 송출하는 탈기수 공급부(60)로 구성된다.

여기에서, 상기 탱크(10)는 중공의 통형으로 하부는 폐쇄되어 있으며, 상부는 착탈 가능한 뚜껑(11)이 실링(12)에 개재된 상태로 볼트나 너트 및 클램핑과 같은 고정수단에 의해 기밀이 유지되도록 고정하되, 상기 뚜껑(11)의 상부에는 후술하는 분사노즐(24,24a)이 제어부(30)에 접속된 상태로 구비되어 있으며, 그 중앙에는 배출밸브(45)가 구비되어 있다. 상기 분사노즐(24,24a)은 뚜껑(11)의 상부에 구비된 배출밸브(45)를 중심으로 4개로 구성하도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 탱크(10)의 하부는 소정의 직경을 갖는 이송 파이프(51)가 탈기수 솔레노이드 밸브(52)와 이송펌프(53)에 연결된 상태로 이웃한 보조탱크(50)에 탈기수를 공급하도록 구비되어 있다.

또한, 상기 이송 파이프(51)는 탱크(10)의 하단 일측에서 분기된 상태로 드레인 솔레노이드 밸브(54)와 드레인 펌프(55)를 통해 불순물이 외부로 배출되어 처리되도록 구비되어 있다.

그리고 탱크(10)의 상,하부 일측에는 상기 제어부(30)에 연결된 상하한 리미트 스위치(56,57)가 접속되어 탱크로 유입되거나 탈기된 탈기수가 항상 일정한 수준이 유지되도록 구비되어 있다.

또한, 탱크(10)의 상부 일측에는 내부에 발생된 진공압을 인위적으로 해체하기 위한 압력해제용 솔레노이드 밸브(13)가 구비되어 있다.

이러한 탱크(10)의 크기는 공급수의 용량이 25ℓ일 경우, 탱크의 용량은 50ℓ로 하되, 전자밸브로 부터 급수되는 공급수의 량은 5ℓ/분으로 하고, 탈기시간은 약 5∼7분으로 하였을 때, 약 25ℓ의 탈기수를 얻을 수 있게 된다.

이렇게 탈기를 하였을 경우에 얻어지는 탈기수는 약 1ppm/ℓ를 갖게 된다.

본 발명에서는 분사노즐(24)로 부터 안개상태로 분사되는 공급수가 탱크(10)의 하방으로 직접 낙하되도록 구비하였으나, 도 3에 도시된 바와 같이 탱크(10)의 내벽에 상방향으로 넓어지는 형태를 갖는 다수개의 격벽(14)을 지그 재그형태로 형성하여 분사노즐(24)을 통해 하향으로 분사되는 물이 부딪쳐 분무율이 높아지도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 원수공급부(20)는 공급용 파이프 라인(21)에 구비된 공급용 펌프(22)와, 공급용 펌프(22)를 통해 공급되는 공급수에 포함된 이물질을 제거하는 필터부(23)와, 상기 제어부(30)에 접속되며 필터부(23)의 토출측에 연결된 상태로 탱크(10)의 상부에 구비된 다수개의 분사노즐(24,24a)로 구성되어 있다.

상기 공급용 펌프(22)는 탱크(10)의 상하부에 구비된 상하한 리이트 스위치(56,57)의 감지신호에 따른 제어부(30)의 신호로 작동되도록 구비되어 있다.

상기 필터부(23)는 공급용 펌프(22)를 통해 공급되는 공급수속에 포함된 미세한 이물질을 제거하는 기능을 갖는 것으로서, 10㎛필터(23a)와 카본필터(23b)로 구분된 상태로 이루어져 있다.

상기 10㎛필터(23a)와 카본필터(23b)를 경유하면서 이물질이 제거된 공급수는 공급수 솔레노이드 밸브(25)를 통해 다수개의 전자밸브(24,24a)로 공급되도록 구비되어 있다.

상기 제어부(30)는 상기 탱크(10)의 상하부에 구비된 상하한 리미트 스위치 (56,57)의 검출신호를 바탕으로 탱크(10)내에 항상 일정한 공급수가 채워지도록 공급용 펌프(22)의 구동과 공급수 솔레노이드 밸브(25)를 제어하고, 탈기수 공급부 (60)의 이송펌프(53)와 탈기수 솔레노이드 드레인 밸브(52) 및 드레인 펌프(55) 그리고 드레인 솔레노이드 밸브(54)를 제어하여 탈기된 물을 용이하게 배출되도록 구비되어 있다.

또한, 후술하는 가스배출부(40)의 진공펌프(41)와 진공차단 솔레노이드 밸브(42)을 작동시켜 탈기에 필요한 진공력을 용이하게 조절하여 탈기수의 량을 가감할 수 있도록 구비되어 있다.

상기 가스배출부(40)는 탱크(10)의 상부에서 하부로 다수개의 분사노즐 (24,24a)을 통해 안개상태로 분사되는 공급수로 부터 분리된 탈기가스(70)를 신속하게 외부로 배출시키는 가운데 진공압이 낮아지는 것을 방지하는 것으로서, 배출라인(43)에 연결된 진공펌프(41)와 진공차단 솔레노이드 밸브(42) 및 상기 진공펌프(41)와 진공차단 솔레노이드 밸브(42)의 중간부위에 수분제거필터(44)를 개재하여 상기 배출밸브(45)에 연결된 것으로 구성된다.

이와 같이 구성된 탈기장치를 이용하여 탈기수를 얻는 과정은 다음과 같다.

먼저, 제어부(30)의 미도시한 스위치를 ON 하면, 상하한 리미트 스위치 (56,57)를 통해 탱크(10)내에 채워진 물(탈기수)의 량이 제어부(30)로 인가되며,제어부(30)는 제어부(30)로 인가된 신호를 비교 판단하여 탈기수의 량이 하한 리미트 스위치(57)에 있을 경우, 공급용 펌프(22)를 가동시키게 된다.

제어부(30)에 의해 공급용 펌프(22)가 가동되면 공급용 파이프 라인(21)을 통해 공급수가 공급되면서 필터부(23)의 10㎛필터(23a)와 카본 필터(23b)를 경유하는 과정에서 공급수에 포함된 상당량의 이물질이 제거된다.

이물질이 제거된 공급수는 공급수 솔레노이드 밸브(25)를 통해 뚜껑(11)에 고정된 다수개의 분사노즐(24,24a)을 통해 탱크(10)의 내부 공간에 안개 상태로 분무된다.

이와 동시에 제어부(30)의 신호로 가스배출부(40)의 진공펌프(41)가 가동됨에 따라 배출라인(43)에 연결된 배출밸브(45)를 통해 탱크(10)내에 있는 산소를 포함한 공기가 배출되면서 내부공간이 진공상태가 유지된다.

탱크내부가 소정의 압력을 갖는 진공상태가 되고, 안개상태로 분무된 공급수는 헨리의 법칙에 따라 산소분자와 물분자가 서로 분리된다.

산소분자와 물분자가 분리된 상태에서 산소분자는 물분자 보다 무게가 가벼움으로 탱크(10)의 상부에 위치하게 되며, 물분자는 산소분자에 비해 무게가 무거움에 따라 낙하되어 탱크(10)의 하부에 모이게 된다.

탱크(10)의 하부에 물분자가 모인 탈기수는 이송펌프(53)의 구동에 따른 압력에 의해 이송 파이프(51)와 달수기 드레인 솔레노이드 밸브(54)를 통해 보조탱크 (50)로 채워지게 되고, 보조탱크(50)에 채워진 탈기수를 도시락이나 두부 및 두유 그리고 당류 식품의 제조에 사용하면 된다.

그리고 탈기수중에 포함된 잔류된 이물질은 드레인 펌프(55)의 구동에 따른 흡입력과 이를 조절하는 드레인 솔레노이드 밸브(54)를 통해 외부로 배출됨에 따라 일시에 처리하면 된다.

또한, 공급용 펌프(22)의 가동량 증가로 인해 탱크(10) 내부에 탈기수가 상한 리미트 스위치(56)를 넘었을 경우에는 제어부(30)를 통해 공급용 펌프(22)의 가동을 중지하거나 공급수 솔레노이드 밸브(25)를 조절하여 일정시간 동인 분사노즐(24)을 통해 공급되는 공급수의 공급량을 차단 내지는 감소시킴에 따라 과부하가 발생되는 것을 방지하게 된다.

또한, 탱크(10)의 내부에 복수개의 경사진 격벽(14)을 설치하였을 경우에는 분사노즐(24)로 부터 안개상태로 분사되는 공급수가 수회에 걸쳐 더 부딪침에 따라 미세한 분자상태로 되어 탈기율이 더 증가된다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 원수공급부(20)의 공급용 파이프 라인(21)에 구비된 필터부(23)를 통해 이물질이 제거된 공급수가 탱크(10)의 상부에 구비된 분사노즐(24,24a)을 통해 상부에서 하부를 향해 안개상태로 공급수가 분무되는 과정에서 일측에 별도의 탱크(10)를 하나 더 구비하여 병렬로 사용할 경우에는 1회당 탈기수를 얻는 비율을 높여 많은 량의 탈기수를 사용할 수 있게 된다.

즉, 종래와 같이 1개의 탱크를 이용하여 탈기수를 얻을 경우에는 공급수가 탱크내로 유입되고, 유입된 상태에서 외부로 빠져나가는 과정에서 발생되는 진공압에 의해 탈기를 하였으나, 이 경우에는 진공압이 발생되는 과정에서만 탈기가 일어날뿐 탱크내로 공급수가 유입되고 빠져나가는 과정에서는 전혀 탈기현상이 발생하지 않음으로써, 탈기율이 낮아지게 되는데 비하여 탱크를 병렬로 연결하여 사용할 경우에는 연속적인 탈기가 이루어짐에 따란 많은 량의 탈기수를 얻을 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 산소, 질소, 이산화탄소 등의 기체가 녹아 있는 공급수를 복수개의 분사노즐을 통해 소정의 진공압이 작용하는 탱크내로 분사되는 가운데 탈기된 가스는 탱크의 상부를 통해 외부로 배출되도록 하면서 동시에 탈기된 탈기수는 하부를 통해 보조탱크에 저장되도록 함으로써, 탈기율을 높여 많은 량의 탈기수를 얻을 수 있도록 한 것이다.

또한, 이러한 과정을 통해 얻어진 탈기수를 식품가공에 사용할 경우, 식품의 산화방지 및 생체조직의 보존효과를 통해 장기간 보관이 가능하도록 하며, 침투시간 및 식품의 유효성분의 추출성이 높아져 그 제조시간이 단축되도록 한 것이다.

또한, 식품가공중 불림공정에 탈기수를 사용할 경우, 불림시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 조직내로 흡수가 균일하게 이루어져 우수한 품질의 식품을 얻을 수 있게 된다.

그리고 염화성분인 염소나 곰팡이 냄새, 흙 냄새 등이 다른 냄새의 맛을 포함해서 각종 유기물이 제거되기 때문에 가공시의 식품의 손상을 방지하며 본래의 맛을 즐길수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 탱크와, 원수공급부, 제어부 및 가스배출부 그리고 탈기수 공급부로 구성된 상태에서 진공압력을 이용하여 물속에 포함된 용존산소와 물을 분리시키는 탈기장치에 있어서,

   상기 탱크(10)의 상부에 실링(12)이 개재되어 볼트로 고정된 뚜껑(11)과, 상기 뚜껑(11)의 중앙에 삽입 고정된 배출밸브(45)와, 상기 배출밸브(45)의 주면에 삽입 고정된 다수개의 분사노즐(24,24a)로 구성하되, 물에 포함된 용존산소가 필터부(23)를 통해 이물질이 제거된 상태로 탱크(10)의 상부에 설치된 분사노즐 (24,24a)을 통해 분사되면서 진공압력에 의해 용존산소와 물이 분리되도록 하고, 용존산소가 분리된 탈기수는 탈기수 솔레노이드 밸브(52)와 이송펌프(53)를 통해 보조탱크(50)로 송출되고, 물에서 분리된 용존산소는 탱크(10)의 상부에 구비된 배출밸브(45)를 통하여 배출되어 습기를 제거한 상태로 진공펌프(41)를 통해 외부로 토출되도록 구성됨을 특징으로 하는 탈기장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 탱크(10)의 내부에는 상방향으로 넓어지는 형태를 갖는 다수개의 격벽 (14)이 지그 재그형태로 형성되어 분사노즐(24,24a)을 통해 하향으로 분사되는 물이 수회 부딪쳐 분무율이 높아지도록 구성됨을 특징으로 하는 탈기장치.
3. 탱크와, 원수공급부, 제어부 및 가스배출부 그리고 탈기수 공급부로 구성된 상태에서 진공압력을 이용하여 물속에 포함된 용존산소와 물을 분리시키는 탈기장치에 있어서,

   상기 탱크(10)의 상부에 실링(12)이 개재되어 볼트로 고정된 뚜껑(11)과, 상기 뚜껑(11)의 중앙에 삽입 고정된 배출밸브(45)와, 상기 배출밸브(45)의 주면에 삽입 고정된 다수개의 분사노즐(24,24a)을 2개조 이상 병렬로 구성하여 원수공급부 (20)로 부터 공급되는 공급수에 포함된 물과 용존산소가 연속적으로 분리되도록 구성됨을 특징으로 하는 탈기장치.