KR20100106419A - 향상된 세척 및 처리 장치 - Google Patents

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KR20100106419A
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liquid
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compartment
liquid processing
cleaning means
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KR1020107013919A
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렌나르트 백크만
마그너스 칼슨
Original Assignee
발레니우스 바터 악티에볼락
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Abstract

본 발명은 액체 처리 유닛을 위한 장치에 관한 것이며, 상기 액체 처리 유닛은 격실의 내부에 배치되는 UV 발생 수단을 포함하고, 상기 격실은 액체 처리 엔클로저 내에 배치되며, 상기 엔클로저는 출구 및 배출구를 갖도록 배치되고, 상기 격실은 UV광 투과성 재료를 포함하며, 상기 처리될 액체는 상기 격실을 둘러싼다. 본 발명은 상기 장치가, 상기 유닛이 작동중일 때 상기 격실의 외부 표면에 배치되며 상기 외부 표면을 세척할 수 있는 기계식 세척 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

향상된 세척 및 처리 장치{ENHANCED CLEANING AND TREATMENT DEVICE}
본 발명은 UV 발생 수단을 활용하는 액체 처리 장치 내에서 사용되는 장치 및 특히 UV 발생 수단과 액체 사이에서 재료가 처리되게 하는 UV 투과(UV transmission)에 관한 것이다.
액체를 처리하기 위해 UV 발생 수단이 사용되는 많은 응용예가 존재한다. 본 발명에 대한 출원인인 스웨덴의 Wallenius Water AB는 액체 처리 장비를 개발하였고 판매중이며, 이 액체 처리 장비는 입구 및 출구를 갖는 긴 관상의 처리 챔버를 포함하는 정수기(water purifier)를 갖는다. 처리 챔버의 중앙에는 일반적으로 관상인 석영 유리가 배치되며, 석영 유리 내부에는 UV 영역 내에서 파장을 발생시킬 수 있는 램프와 같은 UV 발생 수단이 배치된다. 처리 챔버의 내부 표면은 티타늄 디옥사이드(titanium dioxide)와 같은 촉매 재료로 덮일 수 있으며, 촉매는 처리 재료를 촉진시키고 처리 재료의 양을 증가시킨다.
본 출원인이 개발한 다른 유형의 처리 반응기는 또한 처리 챔버를 포함하며, 이 처리 챔버는 마주하여 배치된 입구 및 출구를 가지며, 이 처리 챔버 내에서 UV 발생 수단이 긴 석영 유리 관 내에 배치된다. 이들 관은 처리 챔버를 통해 처리될 액체의 유동에 직각으로 배치된다. 촉매 플레이트(catalytic plates)의 추가 스택(stacks)들은 유동에 일반적으로 평행하게 배치되며, UV 발생 수단에 의해 관통된다.
전술된 처리 유닛은 모든 종류의 액체 및 특히 물을 처리하기 위해 매우 우수하게 기능하며, 이러한 처리 유닛은 특히 배에서 밸러스트 수(ballast water)를 처리하도록 구성된다. 처리되는 액체는 종종 미립자 및 처리 유닛에 의해 죽게 되는 유기체가 아닌 다른 고형 물질(solid matter)을 포함한다. 이들 미립자 및 죽은 유기체로부터의 다른 잔류물은 처리 유닛의 내부 표면상에 고착되어 스케일링(scaling)을 증가시키는 경향을 갖는다. 촉매 표면에 관하여, 그 기능은 이들 표면이 덮여질 때 감소되기 쉽다. 이는 UV 발생 수단을 둘러싸는 석영 유리에 대해서도 마찬가지이며, 이로 인해 방사 작용(radiation)의 양이 감소된다.
이는 처리 장치의 최적의 효율을 갖기 위해 내부가 정기적으로 세척되어야 함을 의미한다. 일 양태에 따르면, 세척은 세척액을 처리 챔버 내부로 주입함으로써 실행되며, 이때 세척액은 표면상의 스케일링을 제거하도록 개발된다. 그러나 세척액이 처리 챔버의 표면상의 스케일링 등의 증착물을 제거하는데 효율적이더라도, 세척액은 처리 유닛이 일정기간의 시간동안 중지되는 것을 필요로 하며, 따라서 이로 인해 액체의 처리가 실행될 수 없다.
본 발명의 목적은 처리 유닛 내부의 촉매 표면에 대해 우수한 노출을 제공할 뿐 아니라 우수한 작동 조건으로 처리 유닛의 표면을 유지시키기 위해 개선된 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립 특허 청구항에 따른 장치에 의해 본 발명에 따라 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속 특허 청구항의 요지를 형성한다.
본 발명의 주요 양태에 따르면, 액체 처리 유닛을 위한 장치로서, 상기 액체 처리 유닛은 격실 내부에 배치되는 UV 발생 수단을 포함하고, 상기 격실은 액체 처리 엔클로저(liquid treatment enclosure) 내에 배치되며, 상기 엔클로저는 입구 및 출구를 갖도록 배치되고, 상기 격실은 UV광 투과성 재료를 포함하며, 상기 처리될 액체는 상기 격실을 둘러싸는, 액체 처리 유닛을 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 상기 유닛이 작동중일 때, 상기 격실의 외부 표면에 배치되며 상기 외부 표면을 세척할 수 있는 기계식 세척 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 기계식 세척 수단은 상기 처리 유닛을 통하는 액체 유동에 의해 작동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 기계식 세척 수단은 상기 격실 주위에 감기며 상기 격실과 접촉하는 내부 에지를 갖는 나선(spiral)으로 설계되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 기계식 세척 수단은 광-촉매 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가 양태에 따르면, 상기 기계식 세척 수단은 액체 투과성 재료로서 배치되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게 상기 액체 투과성 재료는 석영 유리 메시(quartz glass mesh)를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 기계식 세척 수단은 상기 처리 엔클로저의 내부 표면을 세척할 수 있도록 설계되고 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 여타 양태는 첨부 도면 및 하기의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 따른 다수의 이점들이 존재한다. 기계식 세척 수단은 처리 유닛의 우수한 성능을 유지시키기 위해 적어도 UV 발생 수단을 둘러싸는 케이싱이 기계식으로 작동되도록 보장하여, 증착물 및 스케일링이 UV 발생 수단을 둘러싸는 투명한 벽 상에 고착되는 것을 방지한다.
바람직하게 기계식 세척 수단은 UV 발생 격실 주위를 둘러싸는 나선이며, 액체의 유동은 나선이 격실 주위에서 회전하도록 한다. 나선의 내부 에지는 그 후 투명한 벽과 접촉될 것이며, 이에 따라 임의의 증착물 또는 스케일링을 벗긴다.
또한, 나선은 액체를 포함하는 엔클로저의 벽과 접촉하도록 배치될 수도 있으며, 이에 따라 나선의 외부 에지는 액체를 포함하는 엔클로저의 내부 벽과 접촉하여 임의의 증착물 및 스케일링을 벗겨낸다. 이는 액체를 포함하는 엔클로저의 내부 표면이 광-촉매 특성을 갖는 재료로 제조되거나 이를 포함할 때 특히 유리하다. 이에 따라 증착물 또는 스케일링이 이들 표면상에 고착되거나, 광-촉매 효과를 감소시킬 위험성이 낮아진다.
바람직한 실시예에 따르면, 기계식 세척 수단은 광-촉매 특성을 갖는 재료로 제조되거나 이를 포함한다. 기계식 세척 수단은 또한 처리 유닛에서, 특히 기계식 세척 수단이 회전식 나선일 때 광-촉매 반응을 더 향상시킬 것인데, 이는 회전식 나선의 표면이 처리 챔버에 걸쳐서 UV 방사 작용(UV radiation)에 노출될 것이기 때문이다.
나선은 UV 방사 작용에 대한 광-촉매 재료의 증가된 노출을 제공하기 때문에, 주로 세척 수단으로서가 아니라 단지 이들 특성을 위해서 이러한 광-촉매 나선을 가질 수 있다.
본 발명의 여타 양태 및 본 발명에 따른 이점들은 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 대한 하기의 상세한 설명에서, 첨부 도면이 참조될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 측단면도이고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예의 부분 측단면도이며,
도 3은 본 발명의 제 3 실시예의 측단면도이며,
도 4는 본 발명의 추가 실시예의 측단면도이며,
도 5는 도 4의 V-V선에 따른 횡단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 일반적으로 관상 형태의 처리 챔버(2)가 배치되며, 이 처리 챔버는 처리될 액체를 위한 입구(2a) 및 출구(2b) 연결부를 갖는다. 챔버의 중심에는 일반적으로 관상의 긴 관(4)이 배치되며, 이 관은 유리, 특히 석영 유리와 같은 광 투과성 재료로 제조된다. 석영 유리관 내부에는 UV 스펙트럼들 내에서 빛을 발생시킬 수 있는 램프와 같은 UV 발생 수단(5)이 배치된다.
석영 유리 관은 도시된 실시예에서 나선형 구조물인 세척 구조물(6)에 의해 둘러싸인다. 나선은 나선의 내부 에지(8) 표면이 석영 유리관(2)과 접촉하는 치수로 형성되며, 그러한 치수를 갖는다. 바람직하게 내부 에지는 약간의 탄력성 및 그에 따라 약간의 세척 특성을 갖는 재료로 제조된다. 또한, 나선은 석영 유리관 주위에서 회전할 수 있도록 배치된다. 바람직하게 나선은 적합한 베어링 수단(10)에 의해 그 단부에서 저널링된다(journalled). 회전은 그 후 처리중에 처리 챔버를 통하여 유동하는 물에 의해 이루어지며, 도시된 실시예에서 액체의 유동은 UV 발생 수단 및 석영 유리관에 대해 일반적으로 평행하다. 따라서, 나선이 석영 유리관 주위에서 회전될 때, 내부 에지는 유리관의 외부 표면상에서 미끄러지며, 이에 따라 표면상에 고착될 수 있는 임의의 고형 물체 및 다른 재료를 벗긴다. 또한, 나선이 회전되고 유리관의 표면이 연속적으로 닦이기 때문에, 더 적은 재료가 표면상에 고착될 수 있다.
베어링 수단(10)은 예를 들면 주위(environment)에 적합한 재료로 된 볼 베어링 또는 롤러 베어링일 수 있지만, 예를 들면 PTFE 또는 다른 유형의 적합한 재료로 된 슬라이딩 베어링일 수도 있다.
또한, 또는 그 대신에, 나선의 외부 에지(12)는 처리 챔버의 내부 표면(14)과 접촉할 수 있으며, 내부 표면은 바람직하게 티타늄 디옥사이드와 같은 촉매 재료로 덮인다. 이에 관하여, 전체 처리 챔버는 부식 문제를 위한 티타늄으로 제조될 수 있고, 그 다음 처리 챔버의 내부 표면은 티타늄 디옥사이드 층을 생성하기 위해 적합한 방식으로 처리된다. 촉매 재료 대신, 처리 챔버의 내부 표면에는 UV 방사 작용의 확산을 증가시키는 반사 재료가 제공될 수 있으며, 이러한 표면은 또한 정기적으로 세척될 필요가 있다.
추가 실시예와 같이, 나선은 촉매 재료로 제조될 수 있거나 촉매 재료로 덮일 수 있거나, 나선 재료 내에 매입된 촉매 재료를 가질 수 있다. 촉매 재료는 UV 방사 작용과 함께 처리될 액체 내에 광-촉매 반응을 일으킬 수 있는 임의의 재료의 금속, 합금 등을 포함할 수 있다. 또한, 나선은 고형 재료로 제조됨으로써, 플레이트형 표면을 제공할 수 있지만, 나선은 메시, 예를 들면 석영 유리와 같은 다공성 재료로 제조될 수도 있다. 이는 그에 따라 나선이 처리 챔버를 통하여 빛의 확산에 악영향을 미치지 않는 이점을 갖는다. 촉매 캐리어와 같은 나선을 사용함으로써, 처리 챔버 내에서 촉매 표면이 증가된다. 다른 이점은 구조물이 처리 챔버를 통하여 액체의 유동에 영향을 미침으로써 액체 내에서 혼합이 이루어지며, 이에 따라 처리의 효율이 증가하는 점이다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 세척 구조물 없이 회전하는 나선 구조물을 사용할 수 있음은 물론이며, 즉 내부 에지 또는 외부 에지가 임의의 표면과 접촉하지 않게 된다. 회전하는 나선 구조물은 그 대신 가능한 효과적으로 UV 방사 작용에 촉매 재료를 노출시키는데 사용된다. 도 2는 입구(22) 및 출구(24)를 갖는 처리 챔버(20)의 대안적인 실시예를 도시하며, 이 처리 챔버에서 UV 발생 광원(26)은 액체의 유동에 직각으로 배치되는 석영 유리관(28) 내에 배치된다. 각각의 유리관은 유리관 둘레에 회전식으로 배치되는 하나 이상의 나선형으로 감긴 광-촉매 부재(photo-catalytic member)(30)에 의해 둘러싸인다. 따라서, 액체가 처리 챔버를 통하여 유동할 때, 유동은 나선을 회전하게 할 것이며, 이에 따라 광-촉매 표면들은 램프로부터의 UV 방사 작용에 노출된다.
도 3은 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한다. 이때, 나선 대신, 세척 구조물은 긴 관상 유리를 둘러싸는 다수의 동심 디스크(40)를 포함하며, 이 디스크의 내부 표면은 관(4)의 표면과 접촉한다. 이 디스크는 디스크 스택을 형성하도록 적합한 연결 부재(42)와 상호 연결된다. 또한, 다수의 터빈 블레이드(44)는 액체가 처리 챔버를 통하여 유동할 때 디스크 스택의 회전을 가능하게 하기 위해 디스크 스택에 부착된다. 디스크 스택의 하단부에는, 도면에서 좌측으로, 평면 표면(46)이 배치되며, 처리 챔버의 단부 표면에는 만곡형 표면(sinus-shaped surface)(48)이 배치된다. 다수의 롤러(50)가 평면 표면과 만곡형 표면 사이에 배치됨으로써, 디스크 스택이 회전될 때 만곡형 표면은 관을 따라 스택을 앞뒤로 이동하게 할 것이며, 그에 따라 관과 접촉하는 디스크의 내부 에지는 유리관 상의 임의의 스케일링 또는 증착물을 벗길 것이다. 이러한 실시예에 따라, 디스크는 바람직하게 액체 유동이 너무 많이 차단되지 않게 하기 위해 다공성 재료 또는 메시형 구조물로 된다.
도 4는 세척 구조물이 유리관(4)의 종방향과 일반적으로 평행하게 배치되는 다수의 플레이트형 부재(60)를 포함하며, 플레이트형 부재의 내부 표면이 관의 표면과 접촉하는 추가 실시예를 도시한다. 플레이트형 부재는 패키지에 대해 적합한 연결 부재(62)와 상호 연결되며, 패키지를 회전시킬 수 있는 터빈(64)에 배치된다. 또한, 적합한 수단은 패키지(미도시)의 용이한 회전을 가능하게 하기 위해 배치된다. 따라서, 액체가 처리 챔버를 통하여 유동할 때, 이러한 유동은 패키지가 유리관의 표면을 회전 및 세척시키도록 한다.
도면에 도시되며 전술된 실시예는 본 발명의 비제한적인 예로서만 간주되며, 특허청구범위의 범주 내에서 다수의 방식으로 변형될 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (8)

  1. 액체 처리 유닛을 위한 장치로서,
    상기 액체 처리 유닛은 격실 내부에 배치되는 UV 발생 수단을 포함하고, 상기 격실은 액체 처리 엔클로저(liquid treatment enclosure) 내에 배치되며, 상기 엔클로저는 입구 및 출구를 갖도록 배치되고, 상기 격실은 UV광 투과성 재료를 포함하며, 상기 처리될 액체는 상기 격실을 둘러싸는, 액체 처리 유닛을 위한 장치에 있어서,
    상기 장치는 상기 유닛이 작동중일 때, 상기 격실의 외부 표면에 배치되며 상기 외부 표면을 세척할 수 있는 기계식 세척 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    액체 처리 유닛을 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계식 세척 수단은 상기 처리 유닛을 통하는 액체 유동에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는
    액체 처리 유닛을 위한 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기계식 세척 수단은 상기 격실 주위에 감기며 상기 격실과 접촉하는 내부 에지를 갖는 나선으로 설계되는 것을 특징으로 하는
    액체 처리 유닛을 위한 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계식 세척 수단은 광-촉매 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    액체 처리 유닛을 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기계식 세척 수단은 액체 투과성 재료로서 배치되는 것을 특징으로 하는
    액체 처리 유닛을 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 액체 투과성 재료는 석영 유리 메시(quartz glass mesh)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    액체 처리 유닛을 위한 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계식 세척 수단은 상기 처리 엔클로저의 내부 표면을 세척할 수 있도록 설계되고 배치되는 것을 특징으로 하는
    액체 처리 유닛을 위한 장치.
  8. 제 3 항에 따른 제 7 항에 있어서,
    상기 나선은 상기 처리 엔클로저의 내부 표면과 접촉하는 외부 에지와 배치되는 것을 특징으로 하는
    액체 처리 유닛을 위한 장치.
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