KR200451808Y1 - 액체 불소 정량 투입장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 액체 불소 정량 투입장치에 관한 것으로서, 액상의 불소를 보다 안정적으로 투입할 수 있도록 하여 시설의 안정성을 확보함은 물론 유지 보수를 원활히 할 수 있도록 한 것이다. 이를 위해 본 고안에 따른 액체 불소 정량 투입장치는, 메인저장탱크(10)와 보조저장탱크(20)를 옥외 및 옥내에 각각 설치하여 불소를 저장하고, 제어반(90)의 제어에 따라 보조저장탱크(20)와 연계된 정량펌프(30)가 구동하여 적정량의 불소를 펌핑 투입하며, 상기 정량펌프(30)에 의해 펌핑된 불소를 인젝터(50)가 가압수와 함께 정수 공급라인(P3)에 고압 분사하여 급속 혼화과정을 거쳐 정수에 투입시키게 된다. 이렇게 불소가 함유된 정수를 정수지(70)에서 정수할 때, 일부 정수의 샘플을 추출하여 불소농도 분석계(80)로 불소이온의 농도를 측정하고, 불소농도 분석계(80)로부터 감지된 신호 및 상기 불소 투입과정 및 정수 유동과정에서 유량계(62), 계량저울(21), 수위계(22), 정량펌프(30) 쪽에서 측정한 불소 투입량 등을 제어반(90)에서 인가받아 이것을 연산하여 상기 정량펌프(30)의투입을 제어하여 불소 농도를 조절하게 된다.

그리고, 상기 제어반(90)에 인가되는 각종 신호 및 상기 메인저장탱크(10), 보조저장탱크(20)의 불소 잔류량과 상기 불소 투입라인(P2) 상에 설치되는 각종 구성 설비의 작동 관계를 모니터링 시스템(91)을 통해서 관리 운영자가 확인할 수 있게 되어 있다.

불소, 불화규산, 정수지, 액체, 인젝터, 정량펌프, 모니터링

Description

액체 불소 정량 투입장치{Fixed Quantity Throw in System for Liquid Fluorine}

본 고안은 액체 불소 정량 투입장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반인의 충치 예방에 사용되는 액상의 불화규산(H₂SiF₆) 약품을 정수장의 정수에 일정 비율로 투입하는 데 있어서 보다 안정적으로 투입할 수 있도록 하여 시설의 안정성을 확보함은 물론 유지 보수를 원활히 할 수 있도록 한 액체 불소 정량 투입장치에 관한 것이다.

일반적으로 상수원의 원수에는 각종 부유 물질, 오니, 중금속 등의 오염원이 함유되어 있어 음용수로 사용하기 부적합한 상태로 존재하게 된다.

따라서, 상수도 시설을 통해서 원수를 정수 과정을 거쳐 깨끗한 물로 가정에 공급하여 음용수로 사용할 수 있도록 하고 있다.

즉, 상수도 시설은 취수장에서 취수된 원수를 착수정, 혼화지, 침전지, 여과지, 정수지 등으로 경유하는 과정에서 고도정수처리시설인 입성활성탄 여과지를 이용하고, 최종적으로 염소를 투입하여 깨끗한 물로 만든 후 가정에 공급하게 되는 것이다.

이때, 통상적으로 원수를 침전 여과, 소독하여 정수로 만드는 과정에서 정수에 미량의 불소를 투입함으로써, 치아 건강에 유익하도록 하고 있다.

여기서, 국민의 충치 예방을 위한 불소화합물을 투입 과정은 정수 처리 공정에서 이루어진다.

이렇게 투입되는 불소화합물은, 물 속에서 불소이온(F^-)으로 존재하며, 불화소다(NaF), 불화규산(H₂SiF₆), 불화규산소다(Na₂SiF₆)의 세 가지 종류가 대표적으로사용되고 있다.

이들 불소화합물 중 불화소다와 불화규산소다는 백색 분말 또는 결정체를 이루는 고체 상태로 사용되고, 불화규산은 무색 투명한 액체 상태로 사용된다.

한편, 이러한 고체 또는 액체 상태의 불소화합물을 투입함에 있어서, 고체 상태인 불화소다와 불화규산소다의 투입 방식은, 정수의 유동량에 따른 단위 시간당 불화소다 또는 불화규산소다의 용적(Volume)량 비율로 투입하는 방법이 있고, 또 정수의 유동량에 따른 단위 시간당 불화소다 또는 불화규산소다의 중량 비율로 투입하는 방법이 사용된다.

즉, 종래 알려진 고체 상태의 불소화합물을 단위 시간당 용적량 또는 중량의 비율로 투입하는 방법은, 상술한 바와 같이 정수의 유량 변화에 대응하여 요구되는 불소이온의 비율을 형성하기 어렵고, 이들 고체 상태의 불소화합물을 투입함에 있어 작업자에 의해 이루어짐에 따라 작업자의 노동력과 그에 따른 비용이 증가되는 비경제적인 문제가 있었다.

또한, 불소화합물이 인체에 접촉될 경우 호흡기 질환 등 안전사고의 위험이 있으며, 불소화합물을 투입하는 각종 설비에 있어서도 강산성의 불소이온에 의해 부식을 포함한 설비의 수명이 단축되는 문제가 있었다.

한편, 이러한 문제점을 해결하기 위한 방편으로 불소화합물 중 불화규산 즉, 액상의 불소화합물을 투입하는 불소 투입방법 및 시스템에 관련하여 대한민국 등록특허 234882호(1999.9.20)에 개시된 바 있다.

즉, 대한민국 등록특허 234882호에 개시된 기술은 정수의 유량에 따른 불소화합물의 투입량의 실험적 데이터를 기준으로 정수의 유량을 측정하여 그 측정값에 대응하는 불소화합물의 일정량을 배출시키는 구성인 관계로 실질적인 정수지의 정수되는 물에 대응하여 정상적인 불소이온의 농도 비율을 기대하기 어려운 문제가 있었다.

또한, 상술한 실험적 데이터에 의존하여 설정된 불소화합물 양을 투입하는 것은, 대용량의 정수장에 있어서 불소이온 농도 비율의 실험적 데이터를 정확하게 설정하기 어렵고, 이때 과다한 불소이온이 투입될 경우 불소이온은 설비의 부식 및 인체에 유해한 요인으로 작용될 위험이 있으며, 불소이온이 다소 적은 용량으로 투입될 경우 그에 따른 효과를 기대하기 어려운 관계로 불필요한 경비로 소요될 우려가 있었다.

한편, 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 국내 등록특허 제329172호(2002. 3. 6. 등록)에 개시된 상수도의 불소 투입장치는, 분말 상태인 불소의 공급을 무인작업으로 변경하여 작업장에서 발생되는 위험한 직업병을 줄이도록 하고, 탱크 내로 공급되는 불소의 량을 정수된 유량에 따라 정량의 불소량을 공급하도록 함으로써, 용존 불소의 농도를 항상 일정하게 유지하도록 한 것이다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원인에 의해 출원 개시된 상수도의 불소투입장치는, 불소 분말을 투입하여 원수와 혼합하여 희석하는 교반기(122,123)가 구비된 약품 희석탱크(120)와, 정수의 일부를 채취하여 용해된 불소량을 측정하는 측정기(150)와; 측정기(150)의 값을 비교하여 불소 투입량을 제어함은 물론 기기 전체를 제어하는 제어부(160)와, 제어부(160)에 접속된 모니터링 시스템(161) 및 출력장치(162) 등을 포함하고, 상기 약품 희석탱크(120)의 공간 내부를 배플 플레이트(121)로 분리하여 복수의 교반기(122,123)를 갖추고 1, 2차에 걸쳐 불소가 희석되도록 함과 동시에 상기 약품 희석탱크(120)에 불소 분말을 투입하기 위해 분말불소를 진공으로 흡입하여 자동으로 배출시키는 이송부(110)와; 상기 이송부(110)의 하부에 설치되는 분말 저장호퍼(101)와 스텝모터(102)로 구동되는 피드부(103)를 이루어진 공급부(100)와; 상기 약품 희석탱크(120)의 오버 플로워측에서 디퓨져(126)와의 사이에 설치된 체크밸브(124)와; 미 희석된 불소를 완전히 희석시키기 위한 인젝터(125)와; 디퓨져(126)의 하부에 설치되어 여과지(130)에서 생산되는 물의 유량을 측정하는 플로우메터(131)를 포함하며, 상기 이송부(110)는 도시되지 않은 압력기와 블로워로 구성되어 진공을 발생시키는 진공발생기(112)와, 상기 진공발생기(112)의 압력으로 작동하는 진공이송장치(111)와, 상기 진공이송장치(111)의 일측에 플레시블 파이프(113)로 연결되어 분말 불소포대 및 약품이 담겨져 있는 곳으로부터 약품을 흡입하여 진공이송장치(111)로 보내주는 흡입기(114)와, 상기 진공발생기(112)를 컨트롤하여 진공이송장치(111)를 기동시키면서 흡입기(114)로 분말을 흡입한 다음 공급부(100)의 분말 저장호퍼(101)로 이송하도록 제어하는 진공이송장치 제어유닛(170)으로 이루어진다.

이러한 불소 투입장치를 이용하여 분말 불소 투입 과정에서 용존 불소농도를 보정하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 가압수 펌프(132,133)를 이용하여 정수지(140)로부터 상수도수를 약품 희석탱크(120)로 취수하여 약품과 혼화될 수 있도록 하고, 진공발생기(112)를 가동시켜 그 진공력으로 흡입기(114)로 일정량의 분말 불소를 진공 흡입한 다음, 플렉시블한 파이프(113)를 통해 다량의 불소 분말이 진공이송장치(111) 내부로 흡입한다.

이렇게 흡입된 불소 분말을 그 하부에 설치된 분말 저장호퍼(101)로 공급되며, 이렇게 이송되어진 분말 불소는 피드부(103)로 가득차게 되어 분말 불소의 밀도가 일정하게 유지되면서 약품 희석탱크(120)로 균일하게 배출될 수 있도록 대기하게 된다.

이 상태에서 샘플수 펌프(141)의 가동으로 채취된 정수 중에 함유된 불소량을 측정한 측정기(150)의 측정값을 제어부(160)가 비교하여, 그 공급량에 따라 피드부(103)의 스텝모터(102)를 회전시키게 된다.

즉, 상기 피드부(103)에서 약품을 약품 희석탱크(120)로 투입하기 전에 원수의 불소농도를 분석하여 일정한 정수의 잔류 불소농도를 유지하기 위하여 잔류 불소를 자동 측정하는 측정기(150)로 측정한 다음, 정수의 잔류 불소 농도에 따라 피드부(103)의 스텝모터(102) 회전수를 조절하여 피드부(103)에서의 약품 투입량을 조절한다.

이때, 상기 피드부(103)에서의 약품 투입량은 여과지(130)에서의 물 생산량을 플로우메터(131)로 측정하여 측정된 유량값에 따라서도 조절된다.

상기와 같은 방식에 의해 불소 투입량이 결정되어 조절되면, 스텝모터(102)의 회전으로 불소가 약품 희석탱크(120) 내로 일정량 공급되며, 제2,3교반기(122,123)를 경유하여 완전 용해가 된다.

즉, 상기 약품 희석탱크(120)에서는 각각의 제2,3교반기(122,123)에 의해 1,2차에 걸쳐 가압수 펌프(132,133)로 취수된 정수와 불소가 잘 혼화되고, 상기 약품 희석탱크(120)에서 불소와 잘 혼화되어진 일정농도의 불소가 함유된 정수는 인젝터(125)에 의해서 일부 희석되지 않은 부분까지 완전히 혼화되며, 인젝터(125)에서는 완전히 혼화시킨 불소가 함유된 불소 희석수를 원거리까지 빠르게 이송시켜 디퓨져(126)로 보내게 된다.

이때, 용해된 불소용액은 공급되는 정수에 의해 넘쳐 체크밸브(124)를 통과하는 과정에서 압력이 변하게 되고, 이어 인젝터(125)를 경유하면서 미희석된 나머지 불소가 용해되어 디퓨져(126)로 공급되어 여과지(130)를 거친 정수와 혼합되는 것이다.

다시 말해, 상기 디퓨져(126)에 보내진 약품 희석수는 여과지(130)에서 생산되어지는 일정량의 물에 투입되고, 투입된 약품 희석수는 정수지(140)에 도달하게 되며, 정수지(140)에서 샘플수 펌프(141)로 취수한 정수는 불소를 자동 측정하는 측정기(150)로 보내져 정수지(140)내에 잔류불소 농도를 측정하여 기준 농도를 유지할 수 있도록 제어부(160)에서 피드부(103)에 지시하여 불소 투입량을 조절하는 반복적인 과정을 통해 불소 투입이 이루어지게 된다.

즉, 상기 불소 투입장치는 분말상태의 불소를 진공을 이용하여 피더(feeder)로 공급하도록 함으로써, 작업환경을 개선시켜 직업병의 발생율을 낮추도록 하고, 아울러 정수에 용해된 용존 불소의 농도를 일정량을 정확히 유지하면서 불소를 공급할 수 있는 장점을 갖는 것이다.

그러나, 본 출원인에 의해 연구 개발되어 출원 개시된 불소 투입장치는 고체 분말 상태의 불소를 투입하는 무인 장치로 적용 가능하나, 액상 상태의 불소화합물을 투입하는 장치로는 다소 미흡한 점이 있었다.

이에 본 고안은 종래 본 출원인에 의해 개시된 분말 상태의 불소 투입장치를 참조하여 이를 보완 개선하여 액상의 불소화합물을 안정적으로 투입할 수 있는 액체 불소 정량 투입장치를 제공하고자 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 액상의 불화규산(H₂SiF₆) 약품을 정수장의 정수에 일정 비율로 투입하는 데 있어서 보다 안정적으로 투입할 수 있도록 하여 시설의 안정성을 확보함은 물론 유지 보수를 원활히 할 수 있도록 한 액체 불소 정량 투입장치를 제공하는 데 있다.

즉, 본 고안에 따른 액체 불소 정량 투입장치는 약품의 과다 투입으로 인한 안전문제를 해결하고, 불소 투입장치의 고장 시 약품 누출의 우려성을 해결하며, 인젝터를 설치하여 급속 혼화를 함으로써, 균일한 불소 농도 유지와 더불어 불소 약품이 한쪽으로 편중화되는 현상을 막으면서도 빠른 혼화가 이루어져 관리자가 원하는 정확한 농도를 유지함은 물론 비용 절감의 효과를 극대화 할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 불소 투입장치는 불소라는 독성이 강한 약품을 상수도에 투입하는 설비로서 원활한 유지관리가 절대적으로 필요한 관계로, 작업자의 안전사고를 미연에 방지하도록 하고, 내산성 재질의 사용으로 각 설비의 부식 및 그에 따른 손상을 방지하여 설비의 수명을 연장함과 동시에 불소 투입 설비의 모든 상황을 모니터링 함으로써, 완벽한 관리 체계를 구축하고 이로 인한 인적 비용의 절감을 극대화 시킬 수 있는 시스템을 구축할 수 있도록 한 액체 불소 정량 투입장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 액체 불소 정량 투입장치는, 옥외에서 비상 저류조 내에 설치되어 많은 량의 불소를 저장 공급할 수 있도록 마련되고, 그 내부에 저장된 불소의 감소분을 측정 감지할 수 있는 수위계가 구비된 메인저장탱크와; 상기 메인저장탱크와 불소 투입라인으로 연결되어 불소 넘침방지턱이 마련된 옥내에 설치되고, 불소 투입라인 상에 구비된 전동밸브를 통해서 1일 불소 투입량을 고려하여 적정량의 불소가 공급 저장됨에 따라 불소의 과다 투입을 사전에 방지할 수 있도록 마련됨과 아울러 불소 저장량의 높이와 무게로 확인 감시할 수 있도록 그 하부에 계량저울이 설치되고 그 내부에 수위계가 설치된 보조저장탱크와; 상기 보조저장탱크의 최대 불소 저장수위보다 높은 위치에 설치되고, 제어반의 제어를 통해 보조저장탱크에 저장된 불소를 적정량 펌핑하여 정수 공급라인 쪽으로 공급할 수 있게 불소 투입라인 상에 설치된 정량펌프와; 상기 정량펌프에 의해 펌핑 투입되는 불소를 고압으로 당겨 가압수 펌프로부터 제공되는 가압수와 함께 정수 공급라인에 고압 분사하여 불소를 급속 혼화시킬 수 있도록 불소 투입라인과 정수 공급라인의 교차지점에 설치된 인젝터와; 상기 인젝터에 의한 불소의 급속 혼화과정에서 불소 투입라인에 형성되는 진공에 의한 싸이폰 작용을 방지하기 위해 불소 투입라인에 체크 밸브를 매개로 별도로 연결되어 에어를 공급할 수 있도록 구비된 에어공급수단과; 여과된 정수를 정수지로 공급하는 정수 공급라인 상에 액체 상태의 불소를 투입할 수 있도록 여과수거 및 수로가 마련되고, 상기 수로 상에 정수의 공급에 따른 정수의 수위/유량을 측정 감지하도록 마련된 유량계와; 정수지에 수용되는 불소가 함유된 원수를 정수하는 과정에서 일부 원수의 샘플을 샘플링 펌프를 통해서 추출하여 불소이온의 농도를 측정하는 불소농도 분석계와; 상기 유량계, 계량저울, 수위계, 정량펌프 쪽에서 측정한 불소 투입량 및 상기 불소농도 분석계로부터 감지된 신호를 인가 받아 이것을 연산하여 상기 정량펌프의 투입을 제어하는 제어반과; 상기 제어반에 인가되는 각종 신호 및 상기 메인저장탱크, 보조저장탱크의 불소 잔류량과 상기 불소 투입라인 상에 설치되는 각종 구성 설비의 작동 관계를 관리 운영자가 확인할 수 있게 표시하는 중앙 제어실에 마련된 모니터링 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 보조저장탱크 내에는 일정량 이상의 불소가 투입되지 않도록 강제 차단기능을 갖는 플로트 밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 모니터링 시스템과 통신으로 연결되어 지역 보건소에서 불소 투입에 따른 운영관리 현황을 모니터링할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 불소 넘침방지턱 내에는 제어반에 연결되어 불소가 누출된 상황을 신속히 관리 운영자가 파악할 수 있도록 된 누액 감지센서로 이루어진 경보시설을 갖추는 것이 바람직하다.

본 고안에 의하면, 액상의 불화규산(H₂SiF₆) 약품을 정수장의 정수에 일정 비율로 투입하는 데 있어서 보다 안정적으로 투입할 수 있도록 하여 시설의 안정성을 확보함은 물론 유지 보수를 원활히 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 정수의 유량과 정수지의 불소이온 농도의 실질적인 측정값을 기준하여 비교 보완함과 동시에 불소의 투입량을 계속적으로 확인하며 요구되는 불소를 투입하게 됨에 따라 정수지의 정수된 물은 정확한 농도의 불소이온이 함유된 상태를 이루게 되는 효과가 있다.

즉, 본 고안에 따른 액체 불소 정량 투입장치는 약품의 과다 투입으로 인한 안전문제를 해결할 수 있고, 불소 투입장치의 고장 시 약품 누출의 우려성을 해결할 수 있으며, 인젝터를 설치하여 급속 혼화를 함으로써, 균일한 불소 농도 유지와 더불어 불소 약품이 한쪽으로 편중화되는 현상을 막으면서도 빠른 혼화가 이루어져 관리자가 원하는 정확한 농도를 유지함은 물론 비용 절감의 효과를 극대화 할 수 있는 것이다.

특히, 불소 투입장치는 불소라는 독성이 강한 약품을 상수도에 투입하는 설비로서 원활한 유지관리가 절대적으로 필요한 관계로, 작업자의 안전사고를 미연에 방지할 수 있어야 하는 바, 본 고안은 내산성 재질의 사용으로 각 설비의 부식 및 그에 따른 손상을 방지하여 설비의 수명을 연장함과 동시에 불소 투입 설비의 모든 상황을 모니터링 함으로써, 완벽한 관리 체계를 구축하고 이로 인한 인적 비용의 절감을 극대화 시킬 수 있는 시스템을 구축할 수 있게 되는 효과가 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 액체 불소 정량 투입장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 액체 불소 정량 투입장치의 구성 및 동작 관계를 설명하기 위한 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 액체 불소 정량 투입장치는, 불소화합물을 저장할 수 있는 메인저장탱크(10)와 보조저장탱크(20)를 옥외 및 옥내에 각각 구획 배치하여 불소 투입라인(P2)을 통해 상호 연결 구비하고 있다.

즉, 옥외에 설치되는 메인저장탱크(10)는 불소를 저장함에 있어서 탱크의 결함 및 비상사태를 대비하기 위함으로, 탱크의 용량을 충분히 고려한 용량과 규격을 갖도록 선정 시설하게 된다.

본 고안의 바람직한 실시예에서는 20㎥ 용량의 메인저장탱크(10)를 복수개 구비하여 불소 인입라인(P1) 및 불소 투입라인(P2)에 통상적인 연결방법을 통해 각각 병렬로 연결 배치함으로써, 액체 상태의 불화규산(불소)을 충분히 저장 공급하도록 하고 있다.

특히, 상기 메인저장탱크(10)는 비상 저류조(13) 내에 설치함으로써, 예기치 못한 사고로 메인저장탱크(10)로부터 액상의 불소가 외부로 넘쳤을 때, 독성의 불소가 비상 저류조(13) 밖으로 빠져 나가지 못하도록 하여 설비의 안정성을 확보하도록 되어 있다.

이때, 상기 각각의 메인저장탱크(10)의 내부에는 불소의 수위 레벨을 측정하여 불소의 감소분을 감지하도록 하는 수위계(12)가 설치된다.

본 고안의 바람직한 실시예에서는 상기 수위계(12)로 초음파 수위계를 사용하고 있다.

물론, 상기 메인저장탱크(10)의 하부에는 불소의 감소분을 측정하기 위한 중량계(11)를 별도로 설치하여 상기 수위계(12)와 병행 또는 독립적으로 불소의 감소분을 감지하도록 할 수도 있다.

그리고, 전술한 바와 같이 옥외에 설치된 메인저장탱크(10)와 옥내에 설치된 보조저장탱크(20)는 불소 투입라인(P2)을 통해 상호 연결되게 되는 바, 상기 보조저장탱크(20)는 불소를 1일 사용량 정도씩 저장할 수 있는 작은 용량(예를 들어, 본 고안의 실시예에서는 0.2㎥ 용량의 보조저장탱크를 사용한다)을 갖는 저장탱크로써, 불소 저장상의 안전과 과다 투입되는 문제를 사전에 방지하기 위해 구비되는 것이다.

이때, 상기 옥외의 메인저장탱크(10)와 옥내의 보조저장탱크(20) 사이를 연결하는 불소 투입라인(P2) 상에는 보조저장탱크(20)의 용량을 고려하여 불소 공급량을 조절할 수 있는 전동밸브(15)가 구비된다.

상기 전동밸브(15)는 메인저장탱크(10)로부터 보조저장탱크(20)로 1일 불소 사용량 정도씩만 공급될 수 있도록 공급 용량을 조절하여 차단하는 기능을 갖는 차단밸브 역할을 하는 것으로, 강산성의 불소 약품에 잘 견딜 수 있는 내산성을 갖는 자동 밸브이다.

그리고, 상기 메인저장탱크(10)에서와 마찬가지로, 상기 보조저장탱크(20)에는 불소 저장량을 높이와 무게로 확인 감시할 수 있도록 그 하부에 계량저울(21)이 설치되고 그 내부에 플로트 타입의 수위계(22)가 설치된다.

즉, 상기 보조저장탱크(20)에 설치된 계량저울(21)과 수위계(22)를 통해서 적정량 이상의 불소가 보조저장탱크(20)로 들어오는 것을 막아줌으로써, 불소 투입 과정에서 불소의 과다 투입을 사전에 방지하여 사용상의 안정성을 유지할 수 있게 된다.

특히, 상기 보조저장탱크(20)에는 내산 재질의 불소용 플로트 밸브(25)가 설치되어 있다.

상기 플로트 밸브(25)는 강제적으로 보조저장탱크(20)로 일정량 이상의 불소가 공급되지 않도록 차단하는 기능을 갖는다.

즉, 상기 보조저장탱크(20)에는 전술한 바와 같이 일정량의 불소만 공급되도록 설정되어 있어, 상기 보조저장탱크(20)에 설정된 일정량의 불소가 공급되면, 공급된 불소가 다 소진될 때까지 상기 전동밸브(15)의 공급 차단 기능과 수위계(21) 및 계량저울(22)의 감시 기능을 통해서 정확한 불소 공급량을 조절하는 기능을 충분히 감당하게 되나, 만약 예기치 못한 비상사태가 발생하여 관리 운영자가 메인저장탱크(10)의 밸브 등을 닫아서 불소가 보조저장탱크(20)로 공급되지 않도록 해야 하는 상황에서 혹시나 이를 확인하지 못했을 경우에 상기 플로트 밸브(25)가 강제적으로 일정량 이상의 불소가 보조저장탱크(20)로 공급되는 것을 차단하게 되는 것이다.

이처럼, 본 고안은 2중, 3중의 안전장치를 통해서 불소 투입 설비의 안정성을 확보하는 방안을 강구하고 있다.

그러나, 이러한 전동밸브(15), 플로트 밸브(25)와 같은 안전장치를 구비하여 설비의 안정성을 확보하고자 노력했음에도 불구하고, 옥내 설치된 보조저장탱크(20)에서 불소가 넘쳤을 경우, 불소 농도를 조정하기 위한 장비가 설치된 조정실 바닥으로 불소가 넘쳐 강산인 불소에 의해 강한 부식이 발생할 수 있는 상황이 초래될 수 있다.

이에 본 고안에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 보조저장탱크(20)가 설치되는 옥내 공간상에 불소 넘침 방지턱(23)과 같은 안전시설을 구비함과 동시에 보조저장탱크(20)로부터 불소가 누출된 상황을 신속히 관리 운영자가 파악할 수 있도록 누액 감지센서(24)와 같은 경보시설을 갖추고 있다.

상기 누액 감지센서(24)는 제어반(90)에 연결되어 누액 경보 상황을 전달하게 되고, 제어반(90)에 전달된 경보 내용은 제어반(90)과 연결된 중앙 제어실의 모니터링 시스템(91)에 나타나게 됨은 물론이다.

한편, 보조저장탱크(18)로부터 후술하는 정수 공급라인(P3)으로 이어지는 불소 투입라인(P2) 상에는, 불소의 유동량을 조절 공급하기 위한 정량펌프(30)가 설치되게 된다.

물론, 상기 정량펌프(30) 쪽에는 불소의 유동량을 측정하여 제어반(90)에 전달하는 기능을 갖추고 있다.

즉, 후술하는 정수 공급라인(P3)을 통해 정수가 공급하고, 여기에 일정량의 불소를 투입하기 위해서는 상기 정량펌프(30)의 구동에 의해 보조저장탱크(20)에 저장된 불소가 불소 투입라인(P2)을 통해 정수 공급라인(P3)으로 투입되어야만 한다.

이때, 상기 보조저장탱크(20)에 설치된 계량저울(21)과 수위계(22)에서 감지된 측정량과 정량펌프(30) 쪽에서 감지된 유동량 등은 종합적으로 제어반(90)에 전달됨으로써 불소의 정확한 투입량이 측정되고, 이러한 측정값을 통해 보다 정확한 불소 농도를 파악하여 농도를 조절할 수 있는 구성을 이루게 되는 것이다.

여기서, 본 고안에서는 상기 정량펌프(30)를 설치하는 데 있어서, 상기 보조저장탱크(20)의 최대 불소 저장수위 이상되는 높이에 정량펌프(30)가 설치되도록 되어 있다.

이는 상기 정량펌프(30)에 정상적인 투입 명령이 전달되어 정량펌프(30)가 구동할 경우에만 펌핑에 의한 불소 투입이 이루어지고, 정량펌프(30)가 구동되지 않을 때에는 불소가 임의적으로 투입되지 않도록 하기 위함이다.

즉, 상기 보조저장탱크(20)에 저장된 불소의 최대 저장 수위보다 더 높은 위치를 갖도록 정량펌프(30)를 설치하게 되면, 후술하는 문제점을 해결할 수 있게 되는 것이다.

즉, 통상적으로 정량펌프가 설치되는 구조에 있어서는 저장탱크와 정량펌프가 나란하게 설치되어 저장탱크의 저장 수위보다 아래쪽에 정량펌프가 배치되게 됨에 따라 평상시 저장탱크에서 투입라인을 따라 흘러나온 약품들이 정량펌프의 인입단까지 유입된 상태를 유지하게 되고, 이와 같은 상태에서 정량펌프가 구동하면 곧 바로 펌핑이 이루어지게 되어 있었다.

이와 같은 상황에서 만약 정량펌프의 고장과 제어가 잘못될 경우, 정량펌프가 구동하지 않아도 약품이 자연적인 저장 압력을 받아 압력이 낮은 투입라인 쪽으로 밀려나면서 자연적으로 정량펌프를 지나 계속 투입되는 현상이 발생할 수 있고, 이를 방지하기 위해서는 별도의 차단장비 및 시설을 갖추어야 하는 문제점이 있었기 때문에, 본 고안에서는 사전에 이러한 문제를 간단하게 해결하기 위해 상기 정량펌프(30)의 설치 높이를 보조저장탱크(20)의 최대 저장 수위보다 높게 설치하여 약품의 저장 압력에 임의적으로 투입되는 현상을 사전에 예방하고자 하는 것이다.

또한, 이는 후술하는 인젝터(50)를 통해서 불소를 고압 분사하여 정수와 혼화하는 과정에서 불소 투입라인(P2)에 인젝터(50)에 의한 강한 고압이 걸려 정량펌프(30)가 구동하지 않아도 보조저장탱크(20)로부터 불소가 펌핑될 수 있는 상황을 미연에 방지하고자 하는 배치구조의 문제점을 사전에 예방하고자 하는 의도도 내포하고 있다.

이때, 본 고안의 바람직한 실시예에서는 상기 정량펌프(30)가 복수개 구비되어 보조저장탱크(20)와 불소 투입라인(P2) 사이에 병렬로 연결 배치되는 구조를 갖는다.

이와 같이 복수개의 정량펌프(30)를 구비함으로써, 하나의 정량펌프가 고장 날 경우, 병렬로 연결된 다른 하나의 정량펌프(30)의 구동하여 항시 불소 투입이 가능하도록 하고 있는 것이다.

즉, 상기 정량펌프(30)의 고장과 같은 예기치 못한 상황에 대비하여 예비적인 측면에서 복수개의 정량펌프(30)를 구비하고 있는 것이다.

한편, 상수도에 연계된 불소 투입장치에 있어서, 불소 농도를 조절하는 과정에서 가장 중요시 되는 것은 적정량의 불소를 적정하게 주입하여 상수도의 전체 정수에 불소가 고르게 분포됨은 물론 적정한 농도를 갖도록 조절하는 데 있다.

그런데, 정수장에서 생산되는 정수에 투입되는 불소는 전체 정수량에 비해서 상대적으로 아주 작은 미량을 주입하게 되는 바, 이렇게 미량 투입되는 불소가 정수 전체에 고르게 섞여 분포되도록 하는 것은 불소 투입장치의 제품 신뢰도 및 기술력을 판단하는 매우 중요한 요소가 아닐 수 없다.

이에 투입되는 불소가 정수에 급속 혼화할 수 있도록 하기 위해 고압의 분사기능을 갖는 인젝터(50)를 불소 투입장치의 불소 투입라인(P2)과 정수 공급라인(P3)이 만나는 지점에 설치하게 된다.

즉, 본 고안에 따른 액체 불소 정량 투입장치에서도 급속 혼화용 인젝터(50)를 설치하여 이 인젝터(50) 통해서 불소 투입라인(P2)을 따라 공급되는 불소를 가압수 펌프(61)를 통해 가압된 가압수와 함께 정수 공급라인(P3)에 고압 분사될 수 있도록 구성하고 있는 것이다.

이러한 인젝터(50)는 고압으로 분사하는 기능을 가지고 있어 불소 투입라인(P2)에서 진공으로 불소를 급속히 유도하는 효과가 있어서 불소가 빠르게 주입 지점에 도착하여 급속 혼화가 이루어지게 된다.

그리고, 주입에서 농도 조절의 결과까지 순환의 시간이 빨라서 주입에 대한 결과 분석을 빠르게 할 수 있어 신속한 대응 할 수 있다는 장점을 갖는다.

특히, 불소농도 조절을 위한 고가의 부가 장비를 설치할 필요가 없어 경제적인 잇점을 가지며, 상기 인젝터(50)를 통한 고압 분사 방식으로 급속 혼화를 하게 되면, 정량펌프(30)에 무리를 주지 않아서 펌프의 수명에도 좋은 영향을 미치게 된다.

한편, 상기 인젝터(50)를 통한 고압 분사방식으로 급속 혼화하는 경우, 전술한 바와 같이 불소 투입라인(P2)에 진공이 형성될 수 있으며, 이러한 진공에 의해서 원거리에 있는 불소가 빠르게 당겨져 투입하고자 하는 지점까지 신속하게 공급되게 되나, 이렇게 빠르게 당겨지는 진공 압력을 적당한 곳에서 끊어 주지 않으면, 정량펌프(30)까지 진공 압력이 작용하여 싸이폰(siphon) 작용에 의한 정량펌프(30)에 악영향을 미쳐 정량펌프(30)에 무리가 오게 되는 문제점이 발생하게 된다.

이에 본 고안에서는 상기 정량펌프(30)와 인젝터(50) 사이에 싸이폰 작용을 방지하기 위해서 불소 투입라인(P2)에 별도로 연결된 에어공급수단(40)을 설치하고 있다.

즉, 불소의 급속 혼화를 위해 인젝터(50)를 가동하게 되면, 전술한 바와 같이 상기 정량펌프(30)와 인젝터(50) 사이의 불소 투입라인(P2)에 진공이 형성될 수 있는 바, 이때, 상기 에어공급수단(40)을 통해 진공이 형성된 불소 투입라인(P2)에 에어를 공급하여 정점을 형성하여 주면, 정량펌프(30)에 무리가 가는 것을 방지함과 동시에 인젝터(50)의 기능과 효과를 최대로 유지할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 에어공급수단(40)과 불소 투입라인(P2) 사이에는 체크밸브(41)를 구비하여 불소 투입라인(P2)의 불소가 에어공급수단(40) 쪽으로 흘러 들어가는 것을 방지하고 있다.

이상, 상기한 바와 같이 메인저장탱크(10) 및 보조저장탱크(20)에 저장된 불소가 불소 투입라인(P2)을 통해 여과 공정을 거친 정수에 투입되기 전까지의 구성 설비들에 대해서 살펴보았는데, 이하에서는 여과 공정을 거친 정수의 공급 과정 및 기타 구성 설비들에 대해서 살펴보기로 한다.

도시되지 않은 여과지에서 여과 공정을 통해서 여과된 정수가 정수지(70)로 공급하는 과정에서 정수 공급라인(P3) 상에 여과수거(60)가 마련되고, 이 여과수거(60)에서 정수지(70)로 정수의 공급을 유도하는 소정길이의 수로가 형성되는 바, 이 수로 상에는 정수의 유량을 측정하기 위한 유량계(62)가 설치된다.

이렇게 설치되는 유량계(62)는, 수로를 통해 정수지(70)로 공급하는 정수의 유량을 정확하게 감지하기 위한 수단으로써, 상류층에서 하류층으로 공급하는 정수의 흐름에 대응하여 정수의 유속과 수로의 규격을 대비하여 정수의 유량을 측정하는 구성으로 이루어진다.

그리고, 상기 여과수거(60)의 정수 공급라인(P3) 상에는, 유량계(62)의 감지된 측정값에 대응하여 액상의 불소규산 즉, 불소를 일정 비율로 투입하기 위한 인젝터(50)와 불소 투입라인(P2)이 연결 구비된다.

또한, 상기 정수 공급라인(P3) 상에는 여과수거(60)에서 정수의 일부를 취수하여 정수와 불소가 잘 혼화되도록 하기 위한 가압수 펌프(61)가 구비된다.

즉, 상기 가압수 펌프(61)를 통해 가압된 정수가 인젝터(50)로 전달되어 불소와 가압수가 함께 고압 분사되게 되는 것이다.

그리고, 정수지(70)에서는 불소가 함유된 정수가 수용되어 정수 과정을 수행하게 되고, 이때 정수지(70) 일측으로 연통하여 연결되는 배관(P4) 상에는 정수지(70)에 수용되는 정수의 일부를 추출하는 샘플링펌프(71)가 설치된다.

또한, 상기 배관(P4)의 다른 단부에는, 샘플링펌프(71)에 의해 추출되어 유동하게 되는 정수를 대상으로 함유된 불소이온의 농도 비율을 측정하는 불소농도 분석계(80)가 설치된다.

여기서, 전술한 바와 같이, 정수의 유량을 측정하는 유량계(62), 불소의 투입량을 측정하는 계량저울(21), 수위계(22), 정량펌프(30) 쪽에서 측정된 유량 및 정수지(70)에 수용되는 정수에 대응하여 불소이온 농도 비율을 측정하는 불소농도 분석계(80)는 각각의 측정값을 제어반(90)에 인가하도록 구성된다.

이때 제어반(90)은 인가되는 각 신호에 대응하여 정수지(70)에 수용되는 정수와 이 정수에 함유된 불소이온의 농도를 항시 일정 수준의 비율로 유지되도록 정량펌프(30)의 구동을 제어하게 된다.

한편, 상기 제어반(90)은, 상술한 각 구성의 상태를 관리 운영자로 하여금 용이하게 확인하도록 하는 중앙 제어실의 모니터링 시스템(91)에 연결되며, 이 모니터링 시스템(91)에는 상술한 각 구성의 상태를 확인하여 선택적으로 제어가 가능하도록 하는 조작부를 포함하는 구성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어반(90)을 통해서도 관리 운영자가 각 구성의 제어가 가능하게 됨은 물론이다.

그리고, 상기 중앙제어실의 모니터링 시스템(91)과 연계하여 지역 통제실(혹은 보건소, 92)에서 통신을 통해서 운영관리 현황을 모니터링할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

즉, 정수장이 설치된 지역의 통제실(보건소, 92)에서도 상시 불소 투입 상태와 그에 따른 자료를 상시로 점검 확인 할 수 있도록 하고 있는 것이다.

이처럼, 정수장과 그 지역 통제실(보건소, 92)에서 상시 모니터링을 할 수 있도록 함으로써, 2중 3중으로 안전한 운영 체계를 구축하고 이로 인한 인적 비용의 절감도 극대화 할 수 있게 된다.

한편, 이러한 구성에 따른 본 고안의 액체 불소 정량 투입장치의 구동 관계를 살펴보면, 먼저, 옥외에 설치된 메인저장탱크(10)에 저장된 불소가 옥내에 설치된 보조저장탱크(20)로 전달 공급되어 저장되게 된다.

이때, 상기 보조저장탱크(20)에는 보통 1일 불소 투입량 정도씩 적정량의 불 소만 공급 저장됨으로써, 불소의 과다 투입을 사전에 방지하게 된다.

그리고, 여과 공정에서 정수 공급라인(P3)을 통해 정수지(70)로 유동하는 정수는, 정수 공급라인(P3) 상에 형성된 여과수거(60) 및 수로를 통과하게 됨에 따라 수로 상에 설치된 유량계(62)에 의해 그 유량이 감지된다.

한편, 상기 유량계(62)는 감지된 신호를 제어반(90)에 인가하게 되고, 제어반(90)은 이 신호를 바탕으로 상기 보조저장탱크(20)와 연계된 정량펌프(30)의 구동을 제어하게 된다.

이렇게 정량펌프(30)가 제어되어 구동하게 되면, 보조저장탱크(20)에서 불소 투입라인(P2)을 통해 불소가 펌핑되고, 이렇게 펌핑 투입된 불소는, 상기 정수 공급라인(P3)으로 이어지는 인젝터(50)가 작동하여 가압수 펌프(61)로부터 제공되는 가압수와 함께 섞여 고압으로 분사됨으로써, 정수와 불소가 급속 혼화되는 과정을 거치게 된다.

이렇게 인젝터(50)를 통해 급속 혼화 과정으로 거쳐서 액상의 불소가 정수에 투입 공급됨으로써, 미량의 불소가 보다 빠르고 고르게 정수에 분포되게 되는 것이다.

한편, 전술한 바와 같이 상기 인젝터(50)에 의한 급속 혼화 과정에서 불소 투입라인(P2) 상에 싸이폰 작용이 발생하는 것을 방지하기 위해 에어공급수단(40)에서 적정한 에어가 불소 투입라인(P2)에 공급되게 됨은 물론이다.

또한, 이때 상기 제어반(90)은 불소의 투입량을 계량저울(21)와 수위계(22) 및 정량펌프(30) 쪽에서 측정된 유량을 통해 적정 수준의 불소 투입량을 상호 보완 적으로 확인하게 되고, 이렇게 확인된 상태 신호를 모니터링 시스템(91)에 인가하여 운영 관리자로 하여금 확인할 수 있도록 되어 있다.

이렇게 상술한 과정을 통해 정수 공급라인(P3) 상에서 급속 혼화과정을 거친 소정의 불소가 투입되어 유동하는 정수와 혼합되고, 이렇게 불소가 혼합된 정수는 정수 공급라인(P3)을 통해 정수지(70)로 유동하게 된다.

그리고, 상기 정수지(70)로 유동하여 수용되는 정수의 일부는 다시 샘플링펌프(71)에 의해 배관(P4)을 따라 불소농도 분석계(80)로 유동하게 되고, 불소농도 분석계(80)는 다시 정수에 함유된 불소이온의 농도 비율을 측정하여 그 신호를 제어반(90)에 인가하게 된다.

따라서, 제어반(90)은 불소농도 분석계(80)의 측정값에 대응하여 상술한 정량펌프(30)의 구동 즉, 정량펌프(30)에서 불소의 투입량을 조절하게 되고, 이러한 연속되는 과정을 통에서 정수지(70)의 정수에 함유되는 불소이온 농도 비율은 항시 일정하게 조절되게 되는 것이다.

한편, 도면에 도시되고 설명되지 않은 미설명부호 14는 외부에서 메인저장탱크(10)에 불소를 공급 저장할 수 있도록 불소 인입라인(P1)에 구비된 인입구(14)를 도시하고 있는 것이다.

이상에서 본 고안은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 고안의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 분말 상태의 불소를 투입하는 불소 투입장치의 구성을 도시한 구성도,

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 액체 불소 정량 투입장치의 구성 및 동작 관계를 설명하기 위한 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 메인저장탱크 11 : 중량계

12 : 수위계 13 : 비상 저류조

15 : 전동밸브 20 : 보조저장탱크

21 : 계량저울 22 : 수위계

23 : 불소 넘침방지턱 24 : 누액 감지센서

25 : 플로트 밸브 30 : 정량펌프

40 : 에어공급수단 41 : 체크밸브

50 : 인젝터 60 : 여과수거

61 : 가압수 펌프 62 : 유량계

70 : 정수지 71 : 샘플링 펌프

80 : 불소농도 분석계 90 : 제어반

91 : 모니터링 시스템 92 : 지역 통제실(혹은 보건소)

Claims (4)

1. 불소를 저장 공급할 수 있으면서 그 내부에 저장된 불소의 감소분을 측정 감지하는 수위계가 구비되어 옥외의 비상저류조(13) 내에 설치되는 메인저장탱크(10)와, 상기 메인저장탱크(10)와 불소투입라인(P2)으로 연결되어 불소투입라인(P2) 상에 구비된 전동밸브(15)를 통해서 1일 불소 투입량을 고려하여 적정량의 불소를 저장 공급할 수 있도록 하부에 불소 저장량의 높이와 무게를 감시하는 계량저울(21)이 설치되고 그 내부에 수위계(22)를 갖춘 상태로 불소넘침방지턱(23)이 마련된 옥내에 설치되는 보조저장탱크(20)와, 제어반(90)의 제어를 통해서 보조저장탱크(20)에 저장된 불소를 적정량 펌핑하여 정수공급라인(P3) 쪽으로 공급할 수 있게 불소투입라인(P2) 상에 설치된 정량펌프(30)와, 여과된 정수를 정수지(70)로 유동시키는 정수공급라인(P3) 상에 액체 상태의 불소를 투입할 수 있도록 여과수거(60) 및 수로가 마련되고, 상기 수로 상에 정수의 공급에 따른 정수의 유량을 측정 감지하도록 마련된 유량계(62)와, 불소가 함유된 정수 중 일부를 정수지(70)에서 샘플링펌프(71)를 통해서 샘플로 추출하여 불소이온의 농도를 측정하는 불소농도분석계(80)와, 상기 유량계(62), 계량저울(21), 수위계(22), 정량펌프(30) 쪽에서 측정한 불소 투입량 및 상기 불소농도분석계(80)로부터 감지된 신호를 인가받아 이것을 연산하여 상기 정량펌프(30)의 구동을 제어하는 제어반(90)과, 상기 제어반(90)에 인가되는 각종 신호 및 상기 메인저장탱크(10), 보조저장탱크(20)의 불소 잔류량과 상기 불소투입라인(P2) 상에 설치되는 각종 구성 설비의 작동관계를 관리 운영자가 확인할 수 있게 표시하는 중앙제어실에 마련된 모니터링시스템(91)을 포함하는 액체 불소 정량 투입장치에 있어서,

   상기 정량펌프(30)는 보조저장탱크(20)의 최대 불소 저장수위보다 높은 위치에 설치되고, 상기 정량펌프(30)에 의해 펌핑 공급되는 불소를 고압으로 당겨 가압수펌프(61)로부터 제공되는 가압수와 함께 정수공급라인(P3)에 고압 분사하여 불소를 급속 혼화시킬 수 있도록 불소투입라인(P2)과 정수공급라인(P3)의 교차지점에 인젝터(50)가 설치되며, 상기 인젝터(50)에 의한 불소의 급속 혼화과정에서 불소투입라인(P2)에 형성되는 진공에 의한 싸이폰 작용을 방지하기 위해 불소투입라인(P2)에 체크밸브(41)를 매개로 별도로 연결되어 에어를 공급할 수 있는 에어공급수단(40)이 구비되는 것을 특징으로 하는 액체 불소 정량 투입장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 보조저장탱크(20) 내에는 일정량 이상의 불소가 공급되지 않도록 강제 차단기능을 갖는 플로트 밸브(25)가 설치되는 것을 특징으로 하는 액체 불소 정량 투입장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 모니터링 시스템(91)과 통신으로 연결되어 지역 통제실(92)에서 불소 투입에 따른 운영관리 현황을 모니터링할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 액체 불소 정량 투입장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 불소 넘침방지턱(23) 내에는 제어반(90)에 연결되어 불소가 누출된 상황을 신속히 관리 운영자가 파악할 수 있도록 된 누액 감지센서(24)로 이루어진 경보시설을 갖춘 것을 특징으로 하는 액체 불소 정량 투입장치.

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