KR20080001577U - 가압기체용해장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 물에 대한 용해도가 낮은 공기, 산소, 오존 등의 기체를 대기압보다 높은 압력으로 가압시켜 물에 용해시키는 가압기체용해장치에 관한 것으로, 가압펌프, 용해탱크, 이젝터(ejector)로 구성되고, 기체의 공급과 기체량의 제어가 이젝터와 용해탱크 내부에 설치된 부구밸브(Float valve)로 이루어지는 것이 특징이다.

가압펌프, 용해탱크, 부구밸브, 이젝터 사이에서 순환되는 물을 이젝터의 구동유체(motive fluid)로서 사용하여, 이젝터가 기체를 기체저장탱크나 대기 중에서 흡입하여 공급하고, 이젝터가 흡입하여 공급하는 기체량은 용해탱크 내부에 설치된 부구밸브가 용해탱크 내부의 수위변동에 따라 이젝터로 순환되는 물의 양을 조절함으로써 제어된다. 이로써 기체는 용해탱크 내부에서 일정 부피를 유지하고, 일정 시간 물과 접촉하며 용해되어 기체용해수를 생성한다.

상기와 같이 본 고안에 따른 가압기체용해장치는, 기체의 공급과 기체량의 제어가 기체공급장치와 수위 감지기, 수위 제어기, 전자 밸브, 전기 배전반 등으로 이루어지는 종래의 가압기체용해장치에 비해 장치가 단순하고 제작비가 저렴하다.

기체용해, 가압용해, 기체용해수, 이젝터(Ejector), 부구밸브(Float valve)

Description

가압기체용해장치 {A pressurized gas saturater}

본 고안은 물에 대한 용해도가 낮은 공기, 산소, 오존 등의 기체를 대기압보다 높은 압력으로 가압시켜 물에 용해시키는 가압기체용해장치에 관한 것으로, 공기용해수는 하수, 폐수, 정수처리 공정 중 부상분리와 세척 공정, 기포 목욕 등에 사용되고, 산소용해수는 수산물 양식용수, 수경재배 용수의 산소 공급과 호소 등의 수질 개선 등에 사용되며, 오존용해수는 각종 용수의 살균, 탈취, 탈색과 유기물의 분해, 산화 등에 사용된다.

가압기체용해장치는 일반적으로 가압펌프, 용해탱크, 기체공급장치로 구성되는데, 용해탱크 내부에 가압펌프로 물을 주입하고, 기체공급장치로 기체를 주입하여, 용해탱크 내부에서 물과 기체가 일정 접촉면적과 접촉시간을 갖게 함으로서, 기체를 물에 용해시켜 기체용해수를 생성하는 장치이다.

종래의 가압기체용해장치는 기체의 공급이 기체공급장치로 이루어지고, 공급되는 기체량의 제어가 수위 감지기, 수위 제어기, 전자 밸브, 전기 배전반 등으로 이루어지는데, 장치가 복잡하고, 제작비가 고가이다. 여기서 기체공급장치는 공기의 경우 공기압축기, 오존의 경우 오존 발생기와 압축기, 산소의 경우 산소발생기와 압 축기 등이 사용되고, 기체를 가압하여 공급한다.

상기 종래의 가압기체용해장치에 관한 참고 문헌으로는 국내 등록실용공보 20-0409393 '산소용해장치', 국내 등록특허공보 10-0646861 '용존오존부상조, 고압오존산화조 및 용존오존산화조를 구비한 폐수처리장치 및 이를 이용한 폐수처리방법', 국내 등록실용공보 20-0319923 '압축 순환식 기체용해장치' 등이 있다.

본 고안은 가압기체용해장치의 기체공급과 공급되는 기체량의 제어를 종래의 가압기체용해장치에 비해 단순하고, 저렴하게 할 수 있는 수단을 제공하는데 목적이 있다.

본 고안은 가압펌프, 용해탱크, 이젝터로 구성되며, 이젝터는 기체공급수단으로 제공되고, 용해탱크 내부에 설치된 부구밸브는 기체량 제어수단으로 제공된다.

가압펌프, 용해탱크, 부구밸브, 이젝터 사이에서 순환되는 물을 이젝터의 구동유체로서 사용하여, 이젝터가 기체를 기체저장탱크나 대기 중에서 흡입하여 공급하고, 이젝터가 흡입하여 공급하는 기체량은 용해탱크 내부에 설치된 부구밸브가 용해탱크 내부의 수위변동에 따라 이젝터로 순환되는 물의 양을 조절함으로써 제어된다. 이로써 기체는 용해탱크 내부에서 일정 부피를 유지하고, 일정 시간 물과 접촉하며 용해되어 기체용해수를 생성한다.

본 고안에 의한 가압기체용해장치는 기체의 공급과 기체량의 제어가 이젝터와 용해탱크 내부에 설치된 부구밸브로 이루어짐으로써, 종래의 가압기체용해장치가 기체의 공급이 기체공급장치로 이루어지고, 공급되는 기체량의 제어가 수위 감지기, 수위 제어기, 전자 밸브, 전기 배전반 등으로 이루어지는 것에 비해, 장치가 단순하고, 제작비가 저렴하다.

본 고안은 가압기체용해장치에 관한 것으로, 가압펌프, 용해탱크, 이젝터로 구성되고, 기체의 공급과 기체량의 제어가 이젝터와 용해탱크 내부에 설치된 부구밸브로 이루어지는 것이 특징이다.

가압펌프, 용해탱크, 부구밸브, 이젝터 사이에서 순환되는 물을 이젝터의 구동유체로서 사용하여, 이젝터가 기체를 기체저장탱크나 대기 중에서 흡입하여 공급하고, 이젝터가 흡입하여 공급하는 기체량은 용해탱크 내부에 설치된 부구밸브가 용해탱크 내부의 수위변동에 따라 이젝터로 순환되는 물의 양을 조절함으로써 제어된다. 이로써 기체는 용해탱크 내부에서 일정 부피를 유지하고, 일정 시간 물과 접촉하며 용해되어 기체용해수를 생성한다.

본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 가압기체용해장치의 구성과 기체 용해과정 및 운전, 제어방법을 설명하기 위해 도시된 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 가압기체용해장치는, 물을 주입하는 가압펌프(1), 기체와 물을 접촉시켜 용해시키는 용해탱크(2), 기체를 흡입하여 공급하는 이젝터(3)로 구성된다.

가압펌프(1)은 일반적으로 원심펌프나 다단 터빈펌프 등이 사용된다.

용해탱크(2)는 스텐레스판, 철판 등과 같은 금속재질로 원통형이 일반적이다.

용해탱크(2)의 내부에는 부구밸브(V1)가 설치되고, 부구밸브(V1)는 용해탱크(2) 내부 수위에 따라 열림과 닫힘을 반복하며 용해탱크(2) 내부에서 가압되어 순환되는 물을 이젝터(3)로 주입하거나, 주입을 중지한다. 여기서 부구밸브(V1)는 부구(F)가 부착되어 작동되며, 부구(F)의 최저수위(L1)에서 닫히고, 부구(F)의 최고수위(L2)에서 전부 열린다. 그리고 부구(F)와 부구밸브(V1)는 용해탱크(2) 내부의 압력을 견딜 수 있는 것으로, 시중에서 판매되고 있는 제품이나, 일정 사양으로 제작하여 사용한다.

또한, 용해탱크(2) 내부에는 충전재(5)가 상부 물 분배판(6)과 하부 물 분배판(7) 사이에 충전된다. 여기서 물 분배판은 주입된 물을 충전재(5)위에 고르게 분산되어 흘러내리게 하여 기체용해도를 높인다. 그리고 충전재(packings)는 기체와 액체의 접촉면적을 크게 하여, 기체의 용해도를 높여 주는 것으로 플라스틱, 세라믹, 금속 등의 재질과 팔링(pall rings), 링(rings) 등의 형상으로 되어있으며, 기체 용해수의 종류와 사용목적에 따라 재질과 형상을 정한다.

또한, 용해탱크(2)와 기체용해수 사용처(4) 사이의 배관에 압력조절밸브(V2)가 설치된다. 여기서 압력조절밸브로는 전동밸브, 수동밸브 등을 사용한다.

기체용해수 사용처(4)는 수처리 공정 중 가압 부상조, 양식장 등을 들 수 있다.

또한, 가압펌프(1)와 용해탱크(2) 사이의 배관에는 첵크밸브(V7)가 설치되며, 여기서 첵크밸브(check valve)는 운전 중이나 운전 정지 시 용해탱크(2) 내부의 가압 된 기체나 물이 가압펌프(1)로 역류 되지 않도록 한다.

또한, 용해탱크(2)에는 내부의 압력을 알 수 있도록 압력계(8)가 설치된다.

이젝터(3)는 일반적으로 시중에서 판매되고 있는 제품을 사용하거나, 일정 사양으로 제작하여 사용하며, 금속이나 플라스틱 재질 등으로 되어있다.

이젝터(3)에서 순환되는 물의 입구와 출구에는 물의 량을 조절할 수 있도록 밸브(V3)와 밸브(V4)가 설치되고, 흡입되는 기체량을 조절할 수 있는 밸브(V5)와 운전 중이나 운전 정지 시 용해탱크(2) 내부에서 가압 된 물이나 기체의 역류를 막도록 첵크밸브(V6)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 가압기체용해장치의 기체 용해과정과 운전, 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 용해탱크(2)의 내부에 공기, 산소, 오존 등의 기체가 대기압으로 채워진 상태에서 가압펌프(1)를 가동하면, 기체용해수 사용처(4)에서 흡입된 물은 용해탱크(2) 내부의 상부로 주입된다. 주입된 물은 용해탱크(2)의 내부에 충전된 충전재(5)를 통과하며 흘러내려 하부로부터 차오르며, 압력조절밸브(V2)를 거쳐 기체용해수 사용처(4)로 배출된다. 여기서 주입되는 물은 압력조절밸브(V2)의 설정압력에 따라 용해탱크(2) 내부의 압력을 높이면서 설정압력에 도달할 때까지 용해탱크(2) 내부에서 차오르며, 기체용해수 사용처(4)로 배출되며, 압력조절밸브(V2)의 설정압력은 5 내지 6기압이 일반적이다. 또한 기체용해수 사용처(4)로 배출되는 물은 사용목적에 맞게 사용한 후 부분 또는 전량이 가압펌프(1)로 흡입되어

순환된다. 그리고 압력조절밸브(V2)를 거쳐 기체용해수 사용처(4)로 배출되는 기체용해수의 배출수위는 부구(F)의 최저수위(L1) 하부에 위치한다.

다음에, 용해탱크(2) 내부에서 차오르는 물은 용해탱크(2)의 내부 수위를 부구(F)의 최저수위(L1)에서 부구(F)의 최고수위(L2)로 상승시키면서 부구밸브(V1)을 열리게 하고, 열린 부구밸브(V1)를 통해 가압 된 물은 이젝터(3)로 주입된다. 이때 이 젝터(3)로 주입되는 물은 이젝터(3)를 통과하면서 이젝터(3)의 구동유체로서 작용하여, 기체의 흡입표시(G)과 같이 기체를 기체저장탱크나 대기 중에서 흡입하게 된다. 여기서 이젝터(3)를 통과하는 물의 량은 밸브(V3)와 밸브(V4)로 조절되고, 흡입되는 기체량은 밸브(V5)로 조절된다. 이어서 흡입된 기체는 물과 함께 가압펌프(1)로 주입되고, 이어 용해탱크(2)로 주입되고 용해탱크(2) 내부에서 증가하며 저류하게 된다. 여기서 부구밸브(V1)는 부구(F)의 최저수위(L1)에서 닫히고, 수위가 상승함에 따라 열려서 부구(F)의 최고수위(L2)에서 전부 열린다.

다음에, 용해탱크(2) 내부에서 증가하며 저류되고 있는 기체는, 일부는 용해되어 기체용해수로 배출되고, 나머지는 계속하여 증가 되며, 용해조(2)의 내부 수위를 부구(F)의 최고수위(L2)에서 부구(F)의 최저수위(L1)로 하강시켜, 부구밸브(V1)을 서서히 닫혀 이젝터(3)로 물의 주입을 중단시키고, 이에 따라 이젝터(3)에서 기체 흡입과 공급이 중단된다. 여기서 부구(F)의 최고수위(L2)는 용해탱크(3) 내부에 충전된 충전재(5)의 하부 물 분배판(7)의 하부에 위치한다.

다음에, 용해탱크(2)의 상부에서 주입되는 물은 용해탱크(2)의 내부에 충전된 충전재(5)를 통과하며, 기체와 일정 접촉면적과 접촉시간을 갖고 하부로 흘러내리면서 기체를 용해시키는데, 이때 물에 용해되어 기체용해수로 배출되는 량 만큼의 기체부피가 줄어들고, 용해탱크(2)의 내부 수위는 다시 부구(F)의 최저수위(L1)에서 부구(F)의 최고수위(L2)로 상승하면서, 부구밸브(V1)가 열리고 용해탱크(2) 내부에서 가압 된 물이 이젝터(3)로 주입되면서 기체의 흡입과 공급이 다시 시작된다. 이로써 기체는 용해탱크(2) 내부에서 일정 부피를 유지하고, 일정 시간 물과 접촉하며 용해되어 기체용해수를 생성한다.

상기와 같이 본 고안에 의한 가압기체용해장치는 기체의 공급과 기체량의 제어가 이젝터(3)와 용해탱크(2) 내부에 설치된 부구밸브(V1)로 이루어짐으로써

종래의 가압기체용해장치가, 기체의 공급은 기체공급장치로 이루어지고, 공급되는 기체량의 제어는 수위 감지기, 수위 제어기, 전자 밸브, 전기 배전반 등으로 이루어지는 것에 비해, 장치가 단순하고, 제작비가 저렴하다.

1도는 본 고안에 의한 가압기체용해장치의 구성과 기체 용해과정 및 제어방법을 설명하기 위해 도시된 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 가압펌프 2 - 용해탱크

3 - 이젝터 4 - 기체용해수 사용처

5 - 충전재 6 - 상부 물 분배판

7 - 하부 물 분배판 8 - 압력계

F - 부구 G - 기체의 흡입표시

L1 - 부구(F)의 최저수위 L2 - 부구(F)의 최고수위

V1 - 부구밸브 V2 - 압력조절밸브

V3 - 밸브 V4 - 밸브

V5 - 밸브 V6 - 첵크밸브

V7 - 첵크밸브

Claims (3)

1. 물에 대한 용해도가 낮은 공기, 산소, 오존 등의 기체를 대기압보다 높은 압력으로 가압시켜 물에 용해시키는 가압기체용해장치에 있어서

   물을 주입하는 가압펌프(1);

   물과 기체를 접촉시켜 용해시키는 용해탱크(2);

   기체를 흡입하여 공급하는 이젝터(3); 및

   상기 용해탱크(2) 내부에, 용해조(2) 내부의 수위변동에 따라 이젝터(3)로 순환되어 주입되는 물의 양을 조절함으로써 이젝터(3)로부터 흡입하여 용해탱크(2)로 공급되는 기체량을 제어하는 부구밸브(V1)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가압기체용해장치.
2. 제1항에 있어서

   상기 가압펌프(1), 용해탱크(2), 용해탱크(2)의 내부에 설치된 부구밸브(V1), 이젝 터(3) 사이를 순환하는 물을 이젝터(3)의 구동유체로서 사용하여, 이젝터(3)가 기체를 기체저장탱크나 대기 중에서 흡입하여 용해탱크(2)에 공급하는 것을 특징으로 하는 가압기체용해장치.
3. 제1항에 있어서

   상기 용해탱크(2) 내부에 충전재(5)가 상부 물 분배판(6)과 하부 물 분배판(7) 사이에 충전되고, 용해탱크(3) 내부에 설치된 기체량을 제어하는 부구밸브(V1)의 부구(F)의 최고수위(L2)가 하부 물 분배판(7)의 하부에 위치하고, 압력조절밸브(V2)를 거쳐 기체용해수 사용처(4)로 배출되는 기체용해수의 배출수위는 부구(F)의 최저수위(L1) 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 가압기체용해장치.

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