KR20150106715A

KR20150106715A - 이물질제거용 유수처리장치

Info

Publication number: KR20150106715A
Application number: KR1020140029130A
Authority: KR
Inventors: 조재용
Original assignee: 리제너텍(주)
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-09-22
Also published as: KR101585618B1

Abstract

본 발명은 이물질제거용 유수처리장치에 관한 것으로서, 액상 물질의 유입 또는 유출이 이루어지는 경로를 제공하는 메인유동라인; 상기 메인유동라인에 설치된 가압펌프; 상기 가압펌프에 의해 가압된 액상 물질을 공급받도록 상기 메인유동라인에 설치되고, 복수개의 필터를 적층한 다단필터부로 상기 가압된 액상 물질을 여과하여 여과수를 만들거나, 비여과 액상 물질을 상기 메인유동라인을 통해 배출하는 필터조립체; 상기 필터조립체에 배관된 여과수배출라인; 상기 여과수배출라인의 끝단에 관통하게 결합된 순환라인; 및 상기 순환라인에 설치된 저장탱크를 포함한다.

Description

이물질제거용 유수처리장치{OIL-WATER TREATING APPARATUS FOR FOREIGN ELEMENT REMOVING}

본 발명은 이물질제거용 유수처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 기름이나 물에 함유된 이물질제거를 제거하기 위한 장치로서, 특히 해수의 선박평형수내의 이물질인 미생물 및 다른 지역의 해양생물을 제거하기 위한 이물질제거용 유수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박에는 연료유(fuel oil), 해수(sea water)가 아닌 담수 등을 의미하는 청수(fresh water), 선박의 무게중심을 조절하기 위해 밸러스트 탱크(ballast tank)에 저장되어 된 선박평형수(ballast water), 윤활유(lubrication oil), 오일과 물이 섞여 있는 유수 등과 같은 다양한 액상 물질이 사용된다. 이들 액상 물질은 선박의 내부의 구획된 공간 또는 저장 탱크에 보관하고 있다.

특히, 선박평형수는 선박을 안정시켜서 당해 선박의 내항능력(seaworthiness)을 확보하기 위해 바다에서 얻은 해수이다. 선박평형수는 밸러스트 탱크에 저장되어 사용되는데, 선박에 구비된 해수유동라인을 통해 이동된다. 즉, 선박은 선체의 흘수선(吃水線) 아래에 있는 해수 배출입 설비의 일종인 해수함(sea chest)을 통해서 해수를 유입받거나 유출하도록 되어 있다. 여기서, 해수함은 복수개로 선체에 마련되고, 해수함의 사이에는 해수유동라인이 배관된다. 또한, 어느 한 장소에서 얻은 선박평형수는 다른 어느 한 장소에서 방출되기 때문에, 외계 환경계로 미생물의 도입이 일어나고, 이러한 해양생물의 유입 및 방출로 인해 해당 지역의 생태계 혼란이 일어날 수 있다.

이러한 것을 막기 위해서, 발명의 배경이 되는 종래기술에는 하기의 특허문헌1,2에 개시되어 있거나, 일반적으로 선박에 적용된 방식으로서, 4가지 타입으로 전기분해방식, 자외선방식, 오존방식, 필터방식이 있다.

전기분해방식은 바닷물에서 염소를 추출해 미생물을 분해하는 방식으로 전력소비량이 적고 탁도와 상관없이 살균을 할 수 있으나, 선박평형수를 다시 바다로 보낼 때 염소를 중화시켜야하고, 전기분해방식의 특성상 고농도산소에 의한 화재사고 발생 위험이 있다.

자외선방식은 살균시 오염물질이 발생되지 않지만 바닷물 탁도에 의해 효율성에 대비하여 전력소모량이 크다는 단점이 있다.

오존방식은 대기 중의 산소를 활성이 높은 오존으로 변환하여 미생물을 살균하는 방식으로 염도나 탁도 상관없이 우수한 살균효과 또는 성능을 발휘하나, 인체와 환경에 유해하기 때문에 안전관리가 필요하고 전력소모가 큰 단점이 있다.

필터방식은 선박에는 발라스트수를 취할 때의 그 여과를 위한 조질의(coarse) 기계적 필터를 구비하고 있는 것으나, 필터의 정기적인 유지관리, 소정의 기간이 경과한 후의 교체를 요구한다는 점에 있어서 매우 불합리하다.

또한, 종래의 필터방식의 필터는 반영구적 사용이 매우 어렵고, 새로운 필터장치를 기존 선박에 설치하려는 경우, 기존의 선박에 구비된 시설을 변경시켜야 하거나, 새로운 설치공간이 요구되어서, 활용도가 매우 떨어지는 단점이 있다.

[특허문헌]

(특허문헌1)한국공개특허 제10-2012-0112485호(2012.10.11)

(특허문헌2)한국등록특허 제10-1071498호(2011.09.30)

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기름이나 물에 함유된 이물질, 물에 함유된 기름 물질, 또는 선박평형수(ballast water)와 같은 해수에 함유된 이물질을 원활하게 제거할 수 있고, 다단필터부를 반영구적으로 사용할 수 있음에 따라, 유지 보수 비용을 절감할 수 있고, 특히 해수의 선박평형수내에서 이물질인 미생물 및 다른 지역의 해양생물을 효율적으로 제거함으로써, 타 지역으로 선박 운항시 미생물 및 다른 지역의 해양생물로 인한 생태계 혼란을 막을 수 있는 이물질제거용 유수처리장치를 제공하기 위함이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액상 물질의 유입 또는 유출이 이루어지는 경로를 제공하는 메인유동라인; 상기 메인유동라인에 설치된 가압펌프; 상기 가압펌프에 의해 가압된 액상 물질을 공급받도록 상기 메인유동라인에 설치되고, 복수개의 필터를 적층한 다단필터부로 상기 가압된 액상 물질을 여과하여 여과수를 만들거나, 비여과 액상 물질을 상기 메인유동라인을 통해 배출하는 필터조립체; 상기 필터조립체에 배관된 여과수배출라인; 상기 여과수배출라인의 끝단에 관통하게 결합된 순환라인; 및 상기 순환라인에 설치된 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질제거용 유수처리장치가 제공된다.

또한, 상기 메인유동라인은, 상기 필터조립체와 상기 가압펌프 사이의 상기 메인유동라인에 설치된 제 1 제어밸브; 및 상기 필터조립체의 후단에 해당하는 상기 메인유동라인에 설치된 제 2 제어밸브를 포함한다.

또한, 상기 순환라인은, 상기 여과수배출라인의 끝단에 관통하게 결합된 라인분기관; 상기 라인분기관의 일측단과 상기 저장탱크의 유입단 사이의 상기 순환라인에 설치된 제 3 제어밸브; 상기 라인분기관의 타측단과 상기 저장탱크의 배출단 사이의 상기 순환라인에 설치된 순환펌프; 및 상기 순환펌프와 상기 라인분기관의 타측단 사이의 상기 순환라인에 설치된 제 4 제어밸브를 포함한다.

또한, 상기 필터조립체는, 상기 액상 물질을 유입받을 수 있도록 상기 메인유동라인의 유입단에 관통하게 연결되는 유입챔버, 상기 비여과 액상 물질을 배출할 수 있도록 상기 메인유동라인의 배출단에 관통하게 연결되는 배출챔버, 상기 유입챔버와 상기 배출챔버의 사이에 마련된 필터챔버, 상기 필터챔버의 외측과 몸체케이싱의 내측 사이에 마련되고 상기 여과수배출라인에 관통하게 연결된 여과수챔버를 구비한 몸체부; 및 상기 액상 물질을 여과하여 상기 여과수를 만드는 하나 이상의 상기 필터를 다단으로 상기 필터챔버의 내부에 적층한 상기 다단필터부를 포함한다.

또한, 상기 필터조립체는, 상기 다단필터부를 고정하도록 상기 필터챔버의 프레임 입구에 결합되고, 상기 다단필터부의 내경에 대응하는 유입부를 구비한 필터고정링; 상기 유입챔버의 개구부에 탈착 가능하게 결합되는 커버; 상기 유입부의 직경보다 상대적으로 작은 크기를 갖는 배출부를 구비하고 상기 필터챔버와 상기 배출챔버 사이에 형성된 격벽; 및 상기 필터조립체를 빠져나온 여과수를 상기 여과수챔버 쪽으로 이동시키도록 상기 필터챔버의 프레임에 마련된 다공부를 더 포함한다.

또한, 상기 필터는 엔지니어링 플라스틱 그룹에서 소재 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 결합한 소재로 이루어진다.

또한, 상기 필터는, 상기 필터챔버에 삽입될 수 있는 직경으로서 링 형상을 갖는 외륜부; 및 상기 외륜부의 내경 테두리를 기준으로 상기 외륜부의 일측면에서 돌출되고, 상호 이격되어 상기 외륜부의 원주 방향을 따라 이격 배치된 복수개의 여과돌기부를 포함하고, 상기 여과돌기부의 이격 간격은 여과 대상물의 사이즈에 대응하게 정해진다.

또한, 상기 제 3 제어밸브와 상기 저장탱크의 유입단 사이에는 자외선살균부가 더 설치되어 있다.

또한, 상기 필터조립체는 상기 다단필터부의 내부에 위치하고, 회전을 통해 상기 가압된 액상 물질의 압력을 증가시키는 스크류와, 상기 스크류의 회전축에 회전력을 제공하는 모터로 이루어진 스크류부를 더 포함한다.

또한, 상기 필터조립체는 직렬 연결 또는 병렬 연결되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 이물질제거용 유수처리장치에 의하면, 해수를 선박평형수로 이용시 유해생물을 제거하기 위하여 전기적 화학적인 방법이 아닌 물리적으로 제거하고 반영구적으로 사용 가능한 다단필터부를 갖는 필터조립체를 제공하고, 유지 보수 및 운용 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 다단필터부는 복수개의 필터를 필터조립체의 길이 방향으로 적층하여 필터조립체의 내부에 장착 또는 탈착될 수 있고, 엔지니어링 플라스틱으로 제작되어서 기존 필터방식에서 필터의 일정기간 사용 후 교체하는 것에 비교하여 반영구적인 사용이 가능하다.

또한, 본 발명의 다단필터부는 오랜 시간 사용후 일부 필터가 여과 역할을 못할 정도로 훼손될 경우, 부분적으로 해당 필터만을 교체 사용할 수 있고, 매우 경제적인 유지 보수가 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 필터조립체는 해수에 포함된 유해생물을 단순 여과하는 방식으로서 유해생물보다 작은 사이즈의 해수는 여과하여 여과수로 만든 후, 그 여과수를 밸러스트 탱크 등과 같은 저장탱크에 채우거나, 유해생물 및 유해생물의 크기보다 큰 사이즈에 의해 여과되지 않은 액상 물질은 다시 바다로 방출시킴으로써, 큰 에너지의 사용 없이 효율적으로 선박평형수를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 순환라인과 순환라인에 설치된 순환펌프 및 전자식 제어밸브를 더 구비하여, 미생물이 필터나 장치 배관에 흡착되었을 시, 저장탱크의 여과수를 거꾸로 필터조립체 쪽으로 유입시켜 미생물을 배출시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는 필요시 자외선살균부를 통해서 여과수의 미생물들을 자외선살균 처리함으로써, 더욱 양질의 선박평형수를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서는 모터 구동식 스크류부를 더 필터조립체에 더 장착하여 액상 물질의 압력을 더욱 증가시킬 수 있고, 이에 따라 상대적으로 많은 유량을 처리할 수 있는 장점이 있다.

이러한, 본 발명은 매우 경제적이고도 기존의 선박에 설치된 필터장치를 대체할 수 있을 정도로 콤팩트한 구성을 가지고 있음에 따라, 기존 선박에 용이하게 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 해수의 선박평형수내에서 이물질인 미생물 및 다른 지역의 해양생물을 효율적으로 제거할 수 있기 때문에, 타 지역으로 선박 운항시 미생물 및 다른 지역의 해양생물로 인한 생태계 혼란을 막을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이물질제거용 유수처리장치의 전체 처리 계통도.
도 2는 도 1에 도시된 필터조립체의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 필터조립체의 분해 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 다단필터부를 구성하는 필터의 정면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이물질제거용 유수처리장치의 전체 처리 계통도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이물질제거용 유수처리장치의 필터조립체의 단면도.
도 7은 본 발명의 응용예에 따른 이물질제거용 유수처리장치의 구성도.
도 8은 본 발명의 다른 응용예에 따른 이물질제거용 유수처리장치의 구성도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이물질제거용 유수처리장치의 전체 처리 계통도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예의 이물질제거용 유수처리장치는 컨트롤박스(100), 메인유동라인(200), 가압펌프(300), 필터조립체(400), 여과수배출라인(500), 순환라인(600), 저장탱크(700)를 포함한다.

컨트롤박스(100)는 후술되는 각종 제어 대상물인, 가압펌프(300), 제 1 제어밸브(800), 제 2 제어밸브(810), 제 3 제어밸브(820), 제 4 제어밸브(830), 순환펌프(840) 또는 제 2 실시예의 자외선살균부(900)(도 5 참조) 또는 제 3 실시예의 스크류부(910)의 모터(920)에 전기적으로 접속되어서, 해당 접속된 구성품에 전원을 공급하거나, 미리 정해진 제어 알고리즘에 대응하게 상기 구성품의 작동 또는 정지 등을 제어하는 역할을 담당한다.

또한, 제 1 내지 제 4 제어밸브(800,810,820,830)는 전자식 스위치에 의해 밸브를 개방 또는 폐쇄시키는 제어 작동이 가능한 컨트롤 밸브일 수 있다.

컨트롤박스(100)는 필터조립체(400) 또는 라인분기관(560)에 마련된 전자 제어식 압력계, 온도계, 유량계 중 어느 하나의 계측기(101,102,103)로부터 입력되는 신호를 피드백 받아서, 상기 해당 접속된 구성품의 작동을 제어하도록 구성되어 있다.

메인유동라인(200)은 처리 대상인 해수, 오일을 함유한 물, 즉 유수 등과 같은 액상 물질의 유입 또는 유출이 이루어지는 경로를 제공하는 역할을 담당한다. 메인유동라인(200)은 통상적인 배관 부재, 배관 연결 부재로 이루어져 있다. 또한, 메인유동라인(200)이 선박에 적용되는 경우, 메인유동라인(200)의 양단, 즉 메인유동라인(200)의 입구(W/in) 또는 출구(W/out)는 해수의 유입 또는 유출이 이루어지는 해당 해수함(sea chest)에 배관될 수 있다.

가압펌프(300)는 메인유동라인(200)에 설치된다. 가압펌프(300)는 메인유동라인(200) 또는 필터조립체(400)를 따라 유동하는 액상 물질에 압력 부하를 인가한다. 이런 가압펌프(300)에 의해서 액상 물질은 메인유동라인(200) 또는 필터조립체(400), 여과수배출라인(500), 순환라인(600)을 따라 유동될 수 있다. 여기서, 액상 물질은 메인유동라인(200)의 입구(W/in)를 통해서 메인유동라인(200)의 내부에 유입된다.

이후, 가압펌프(300)에 의해 가압된 액상 물질은 필터조립체(400)를 통해 여과된다.

필터조립체(400)는 가압펌프(300)에 의해 가압된 액상 물질을 공급받도록 상기 메인유동라인(200)에 설치되고, 하기에서 상세히 설명할 복수개의 필터를 적층한 다단필터부로 상기 가압된 액상 물질을 여과하여 여과수를 만들거나, 비여과 액상 물질을 상기 메인유동라인을 통해 배출시키는 역할을 담당한다.

여기서, 여과수배출라인(500)은 상기 필터조립체(400)에 배관되어 있고, 순환라인(600)은 상기 여과수배출라인(500)의 끝단에 관통하게 결합된다. 예컨대, 여과수배출라인(500)의 끝단과 순환라인(600)의 사이에는 라인분기관(560)이 관통하게 결합되어 있다. 또한, 저장탱크(700)는 상기 순환라인(600)에 설치되어 선박평형수의 공급원이 될 수 있다.

필터조립체(400)에 의해 여과된 여과수는 제 4 제어밸브(830)의 폐쇄, 제 3 제어밸브(820)의 개방상태에서 여과수배출라인(500) 및 순환라인(600)을 따라 저장탱크(700)에 채워질 수 있다.

아울러, 필터조립체(400)의 다단필터부에 의해 제거되지 않을 정도로 유해생물 및 유해생물의 크기보다 큰 사이즈를 갖는 비여과 액상 물질은 필터조립체(400)의 후단에 해당하는 메인유동라인(200)의 출구(W/out)를 통해서 배출된다.

한편, 앞서 언급한 바와 같이, 메인유동라인(200)은 제 1 제어밸브(800)와 제 2 제어밸브(810)를 포함한다. 여기서, 제 1 제어밸브(800)는 필터조립체(400)와 가압펌프(300) 사이의 메인유동라인(200)에 설치된다. 또한, 제 2 제어밸브(810)는 필터조립체(400)의 후단에 해당하는 메인유동라인(200)에 설치된다.

그리고, 순환라인(600)에는 라인분기관(560), 제 3 제어밸브(820), 제 4 제어밸브(830), 순환펌프(840)가 포함될 수 있다.

즉, 라인분기관(560)은 여과수배출라인(500)의 끝단에 관통하게 결합됨과 동시에 순환라인(600)에 관통하게 연결되도록 T자관 또는 삼방관과 같은 배관 부재로 구성될 수 있다.

또한, 제 3 제어밸브(820)는 라인분기관(560)의 일측단과 저장탱크(700)의 유입단(710) 사이의 순환라인(600)에 설치된다.

또한, 제 4 제어밸브(830)는 순환펌프(840)와 라인분기관(560)의 타측단 사이의 순환라인(600)에 설치된다.

아울러, 순환펌프(840)는 흡착물 제거를 위해 작동되는 것으로서, 라인분기관(560)의 타측단과 저장탱크(700)의 배출단(720) 사이의 순환라인(600)에 설치된다.

도 2는 도 1에 도시된 필터조립체의 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 필터조립체의 분해 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 필터조립체(400)는 몸체부(410) 및 다단필터부(420)를 포함한다.

몸체부(410)는 필터조립체(400)의 처리 용량에 대응한 사이즈를 갖고, 미리 정한 압력에 견딜 수 있는 구조의 압력 용기로 제작될 수 있다.

이런 몸체부(410)는 액상 물질을 유입받을 수 있도록 메인유동라인의 유입단(210)에 관통하게 연결되는 유입챔버(411)와, 상기 비여과 액상 물질을 배출할 수 있도록 상기 메인유동라인의 배출단(220)에 관통하게 연결되는 배출챔버(412)와, 상기 유입챔버(411)와 상기 배출챔버(412)의 사이에 마련된 필터챔버(413)(도 3 참조), 상기 필터챔버(413)의 외측과 몸체케이싱(410a)의 내측 사이에 마련되고 상기 여과수배출라인(500)에 관통하게 연결된 여과수챔버(414)를 구비할 수 있다.

여과수챔버(414)는 중공 튜브 구조로서 필터챔버(413)의 원주면을 감싸도록 몸체부(410)의 내부에 형성되어 있다.

여기서, 필터챔버(413)와 여과수챔버(414)의 경계를 이루는 프레임(413a)에는 여과수를 통과시키는 복수개의 구멍으로 이루어진 다공부(413b)가 형성된다. 프레임(413a)은 복수개의 지지부(413b)를 구비하여 몸체케이싱(410a)을 기반으로 이격된 상태로 지지될 수 있다. 여기서, 다공부(413b)는 다단필터부(420)를 빠져나온 여과수를 여과수챔버(414) 쪽으로 이동시키는 역할을 담당한다.

다단필터부(420)는 액상 물질을 여과하여 여과수를 만드는 하나 이상의 상기 필터(421)를 다단으로 상기 필터챔버(413)의 내부에 적층 및 장착된 물리적 여과 수단일 수 있다.

각 필터(421)는 엔지니어링 플라스틱 그룹에서 소재 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 결합한 소재로 이루어질 수 있다.

여기서, 엔지니어링 플라스틱 그룹은 폴리아미드(PA), 폴리에스테르(PE), 폴리아세탈(POM), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리술폰(PSF), 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐렌에테르(PPE), 변성 폴리페닐렌에테르(변성 PPE), 폴리페닐렌술피드(PPS), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리이미드(PI), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리아미노비스말레이미드, 메틸펜텐코폴리머(TPX), 결정성 폴리에스테르 및 입체규칙성 폴리스티렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔-스티렌블록 공중합체(SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌블록 공중합체(SIS), α-메틸스티렌-부타디엔-α-메틸스티렌블록 공중합체(α-MeS-Bd-MeS), α-메틸스티렌-이소프렌-α-메틸스티렌블록 공중합체, 스티렌-수소첨가 폴리올레핀-스티렌블록 공중합체(SEBS, SEPS)로 이루어져 있을 수 있다.

특히, 필터(421)는 필터챔버(413)에 삽입될 수 있는 직경으로서 링 형상을 갖는 외륜부(421-1)와, 상기 외륜부(421-1)의 내경 테두리를 기준으로 상기 외륜부(421-1)의 일측면에서 돌출되고, 상호 이격되어 상기 외륜부(421-1)의 원주 방향을 따라 이격 배치된 복수개의 여과돌기부(421-2)를 포함한다.

도 4는 도 3에 도시된 다단필터부를 구성하는 필터의 정면도이다.

도 4를 참조하면, 복수개의 여과돌기부(421-2)는 필터(421)의 외륜부(421-1)의 내경 테두리를 따라 원주 방향으로 이격 배치되어 있을 수 있다.

이때, 여과돌기부(421-2)의 이격 간격(C)은 여과 대상물의 사이즈에 대응하게 정해질 수 있다. 예컨대, 여과돌기부(421-2)의 이격 간격(C)은 해수를 여과시 해수의 유해생물보다 작게 형성되어서, 유해생물보다 작은 사이즈의 해수만을 여과시키고, 유해생물보다 큰 사이즈의 해수는 통과시키지 않을 수 있다. 또한, 유수로부터 물과 기름을 분리시키는 용도로 본 실시예가 사용되는 경우, 여과돌기부(421-2)의 이격 간격(C)을 더욱 세밀하게 형성하여, 본 발명의 다단필터부(420)의 필터(421)가 물과 기름을 분리 추출하는 역할을 수행할 수 있다.

한편, 도 3을 재 참조하면, 필터조립체(400)는 상기 다단필터부(420)를 고정하도록 상기 필터챔버(413)의 프레임(413a) 입구에 결합되고, 상기 다단필터부(420)의 내경에 대응하는 유입부(431)를 구비한 필터고정링(430)을 포함한다. 유입부(431)는 유입챔버(411) 쪽의 구멍 사이즈가 크고, 필터챔버(413) 쪽의 구멍 사이즈가 상대적으로 작게 형성되어 있는 좌광우협 구멍 단면을 가진다. 여기서, 좌광우협 구멍 단면은 유체 유동을 가이드하는 역할을 담당하여, 원활한 유체 유동을 가능케 한다.

또한, 액상 물질은 유입챔버(411)로부터 필터고정링(430)의 유입부(431)를 통해 필터조립체(400)의 내부로 유입된다. 이때, 유입량을 최대화시키기 위하여, 유입부(431)의 크기가 후술될 배출부(412-2)에 비하여 상대적으로 크게 형성된다.

또한, 필터조립체(400)는 유입챔버(411)의 개구부(411-1)에 탈착 가능하게 결합되는 커버(440)를 포함한다. 예컨대, 커버(440)의 테두리를 따라 커버(440)의 두께 방향으로 다수의 볼트 구멍이 형성되고, 역시 개구부(411-1)에도 상기 볼트 구멍에 대응한 체결 구멍이 형성된다. 따라서, 볼트가 상기 볼트 구멍 및 체결 구멍을 통해서 커버(440)를 유입챔버(411)의 개구부(411-1)에 착탈 가능하게 고정시킬 수 있다.

또한, 커버(440)와 유입챔버(411)의 개구부(411-1)의 사이에는 오링(o-ring), 패킹(packing) 등의 수밀부재가 더 구비될 수 있다.

아울러, 필터조립체(400)는 유입부(431)의 직경보다 상대적으로 작은 크기를 갖는 배출부(412-2)를 구비하고 상기 필터챔버(413)와 상기 배출챔버(412) 사이에 형성된 격벽(412-1)을 포함한다. 배출부(412-2)는 필터챔버(413) 쪽의 구멍 사이즈가 크고, 배출챔버(412) 쪽의 구멍 사이즈가 상대적으로 작게 형성되어 있는 좌광우협의 구멍 단면을 가진다.

이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 필터조립체(400)에서의 처리 대상인 액상 물질의 흐름(F)에 대하여 설명하고자 한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 컨트롤박스(100)는 제 1 제어밸브(800)를 개방, 제 2 제어밸브(810)를 폐쇄, 제 3 제어밸브(820)를 개방, 제 4 제어밸브(830)를 폐쇄한다.

이후, 컨트롤박스(100)는 가압펌프(300)를 작동시킨다. 이런 경우, 해수와 같은 액상 물질이 가압되어서 해수함 또는 메인유동라인(200)의 입구(W/in)를 통해 필터조립체(400)의 유입챔버(411)로 유입된다. 이후, 가압된 액상 물질은 제 2 제어밸브(810)의 폐쇄, 제 3 제어밸브(820)의 개방, 제 4 제어밸브(830)의 폐쇄 상태이므로, 유입챔버(411)에서 필터챔버(413)의 다단필터부(420)의 내부로 유입된다.

이후, 다단필터부(420)의 내부는 계속되는 가압된 액상 물질의 공급에 따라 압력이 증가된다.

따라서, 증가된 압력을 받고, 유해생물보다 작은 사이즈의 액상 물질의 흐름(F1)을 살펴보면, 작은 사이즈의 액상 물질은 다단필터부(420)의 필터(421)를 통해 여과되어서 여과수가 된다.

이러한 여과수는 필터챔버(413)로 모여지고, 이후 여과수배출라인(500)을 통해서 필터조립체(400)를 빠져나가게 된다. 이러한 여과수는 앞서 설명한 바와 같이 저장탱크(700)에 저장된다.

한편, 유해생물보다 큰 사이즈의 비여과 액상 물질은 필터(421)를 통과하지 못한다. 따라서, 유입챔버(411)에는 과도하게 압력이 증가된다.

이런 경우, 컨트롤박스(100)는 유입챔버(411)쪽의 계측기(103)를 통해 과도한 압력을 감지하고, 상기 폐쇄된 상태의 제 2 제어밸브(810)를 개방시킨다.

이런 경우, 유해생물보다 큰 사이즈의 비여과 액상 물질의 흐름(F2)과 같이, 비 여과 액상 물질은 격벽(412-1)의 배출부(412-2)를 통해 배출챔버(412)로 유입되고, 이후 메인유동라인(200)의 배출단(220)을 통해서 필터조립체(400)를 빠져나가게 된다. 이러한 비여과 액상 물질은 메인유동라인(200)의 출구(W/out)인 해수함을 통해서 바다로 배출될 수 있다.

이하, 필터조립체(400)의 미생물 흡착을 제거하는 과정에 대하여 설명하고자 한다.

컨트롤박스(100)는 미생물이 필터조립체(400)의 필터(421)나 장치 배관 라인에 과도하게 흡착되어, 설정치 보다 과도하게 압력이 증가되었다는 신호를 계측기(101,102,103)로부터 입력받을 경우, 컨트롤박스(100)에 마련된 램프, 디스플레이 장치, 스피커, 통신 장치 등의 수단에 의해 사용자에게 필터조립체(400)용 유지 보수 요구 신호를 발생 또는 전달하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 사용자는 컨트롤박스(100)에 마련된 각종 버튼, 레버, 스위치 등을 조작하여 유지 보수 명령을 입력할 수 있고, 이에 따라 컨트롤박스(100)가 가압펌프(300)를 정지시킴과 동시에 제 1, 제 3 제어밸브(800,820)를 폐쇄시키고, 제 2, 제 4 제어밸브(810,830)를 개방시킨 상태에서, 순환펌프(840)를 작동시킴으로써, 저장탱크(700)에 저장된 여과수가 순환라인(600) 및 여과수배출라인(500)을 통해 필터조립체(400)로 공급되도록 한다.

이런 경우, 저장탱크(700)에 저장된 여과수는 필터조립체(400)의 여과수챔버(414)로부터 여과 방향의 반대 방향인 필터챔버(413) 쪽을 향하는 방향, 즉 다단필터부(420)의 외부에서 다단필터부(420)의 내부 방향으로 유동하면서, 다단필터부(420)에 흡착된 미생물 등의 흡착물을 분리시킨다. 이렇게 분리된 흡착물을 함유한 여과수는 필터조립체(400)의 배출챔버 및 필터조립체(400)의 후단에 해당하는 메인유동라인(200)의 출구(W/out)를 통해서 배출될 수 있게 된다.

제 2 실시예

이 실시예에서 설명하는 본 발명의 이물질제거용 유수처리장치는 자외선살균부를 더 포함하고 있는 것을 제외하고 제 1 실시예와 동일하거나 매우 유사할 수 있다. 그러하므로, 도 1 내지 도 5에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이물질제거용 유수처리장치의 전체 처리 계통도이다.

도 5를 참조하면, 제 3 제어밸브(820)와 저장탱크(700)의 유입단 사이에는 자외선살균부(900)가 설치될 수 있다.

자외선살균부(900)는 해수 미생물 처리용 UV광원을 여과수에 조사할 수 있는 통상적인 장치 구성을 가질 수 있다.

이러한 자외선살균부(900)의 작동은 컨트롤박스(100)에 미리 정해진 작동 제어용 알고리즘에 의해 제어될 수 있다.

이러한 자외선살균부(900)를 통해서 여과수의 미생물들을 자외선살균 처리함으로써, 더욱 양질의 여과수 또는 선박평형수를 얻을 수 있다.

제 3 실시예

이 실시예에서 설명하는 본 발명의 이물질제거용 유수처리장치는 모터 구동식 스크류부를 더 포함하고 있는 것을 제외하고 제 1 실시예 또는 제 2 실시예와 동일하거나 매우 유사할 수 있다. 그러하므로, 도 1 내지 도 8에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이물질제거용 유수처리장치의 필터조립체의 단면도이다.

도 6을 참조하면, 필터조립체(400)는 다단필터부(420)의 내부에 위치하고, 회전을 통해 가압된 액상 물질의 압력을 더욱더 증가시키는 스크류(911)와, 상기 스크류(911)의 회전축(912)에 회전력을 제공하는 모터(920)로 이루어진 스크류부(910)를 더 포함할 수 있다.

스크류(911)의 회전축(912)은 필터챔버(413)의 축중심 라인을 따라 연장되고, 유입챔버(411) 및 배출챔버(412)의 측벽에 해당하는 커버(440,441)의 베어링 허브(bearing hub)의 베어링에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 또한, 베어링 허브에는 베어링뿐만 아니라 미리 정한 압력을 견딜 수 있는 씰링(seal ring) 또는 오링(o-ring) 등과 같은 수밀부재가 더 장착되어 있다. 액상 물질은 수밀부재에 의해 유입챔버(411) 및 배출챔버(412)의 내부 압력에 의해 필터조립체(400)의 외부로 누수되지 않을 수 있다.

스크류부(910)의 모터(920)와 회전축(912)의 사이에는 기어박스(930)가 더 개재되어 있어서, 모터(920)의 회전력을 증대시킬 수 있다. 여기서, 기어박스(930)의 출력샤프트는 일측 샤프트 커플러(shaft coupler)를 통해 회전축(912)과 축결합되고, 기어박스(930)의 입력샤프트는 타측 샤프트 커플러를 통해 모터(920)의 모터샤프트와 축결합되어 있다.

이를 통해서, 스크류부(910)의 스크류(911)가 회전할 경우, 필터챔버(413)의 다단필터부(420)의 내부 공간의 액상 물질의 압력을 증대시킬 수 있으므로, 여과 효율 증대를 도모하고, 상대적으로 많은 유량의 처리가 가능할 수 있다.

또한, 스크류부(910)의 스크류(911)의 회전은 다단필터부(420)의 내부의 액상 물질을 교반, 즉 잘 섞는 역할을 담당할 수 있다. 또한, 스크류부(910)의 스크류(911)가 정지시에는 액상 물질이 스크류(911)에 의해 가이드되어서 다단필터부(420)의 내주면 쪽으로 효율적으로 이동할 수 있게 도움을 주는 역할도 담당할 수 있다. 아울러, 컨트롤박스는 스크류부(910)의 모터(920)와 접속되어 있고, 다단필터부(420)의 내부 공간에 보다 많은 압력이 필요할 경우에만 한시적으로 모터(920)를 작동시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 응용예에 따른 이물질제거용 유수처리장치의 구성도이고, 도 8은 본 발명의 다른 응용예에 따른 이물질제거용 유수처리장치의 구성도이다.

도 7을 참조하면, 필터조립체(400a,400b)는 다수개의 설비로 구성되어서, 직렬로 서로 연결되어 사용할 수 있다.

이때, 필터조립체(400a, 400b)에 장착되는 다단필터부는 순차적 또는 단계적으로 여과를 수행할 수 있도록 서로 다른 규격의 여과 성능을 발휘할 수 있다.

즉, 1차적으로 일측 필터조립체(400a)에서 여과된 1차 여과수는 타측 필터조립체(400a)에 유입되어 2차적으로 여과됨에 따라, 더욱더 여과 품질을 증대시킬 수 있다.

이를 위해서, 직렬로 연결된 일측 필터조립체(400a)의 여과수배출라인(500)은 직렬 연결관(490)을 통해서 타측 필터조립체(400b)의 입력단(210)에 관통하게 배관되어 있을 수 있다.

또한, 타측 필터조립체(400b)에서 여과수가 배출되는 여과수배출라인(500b)은 앞서 실시예에서 설명한 바와 같은 순환라인(600)을 경유하여 저장탱크로 저장될 수 있다. 아울러, 필터조립체(400a,400b)는 도 7에서와 같이 2개로만 구성되는 것이 아니라, 2개 이상으로 구성되어 위와 같은 방식으로 직렬 연결하여 사용될 수 있다.

도 8을 참조하면, 필터조립체(400c,400d)는 다수개의 설비로 구성되어 있되, 병렬로 서로 연결되어 사용할 수 있다. 즉, 메인유동라인에는 액상 물질을 공급받는 병렬 연결관(491)이 구비되어 있다. 그 병렬 연결관(491)을 통해서 액상 물질이 필터조립체(400c,400d)에 유입되도록, 필터조립체(400c,400d)는 병렬로 서로 연결된다.

또한, 필터조립체(400c,400d)의 여과수배출라인(500c,500d)은 순환라인(600)에 연결되어 있다. 따라서, 복수개로서 병렬 연결된 필터조립체(400c,400d)를 통해서 대량으로 처리된 여과수가 순환라인(600)을 경유하여 저장탱크에 모일 수 있게 된다. 이런 경우, 이물질 제거 처리 용량이 증대될 수 있음과 함께, 이물질 제거 처리 시간이 상대적으로 단축될 수 있다.

100 : 컨트롤박스 101,102,103 : 계측기
200 : 메인유동라인 300 : 가압펌프
400 : 필터조립체 420 : 다단필터부
500 : 여과수배출라인 600 : 순환라인
700 : 저장탱크 800,810,820,830 : 제 1 내지 제 4 제어밸브
840 : 순환펌프 900 : 자외선살균부
910 : 스크류부 920 : 모터

Claims

액상 물질의 유입 또는 유출이 이루어지는 경로를 제공하는 메인유동라인;
상기 메인유동라인에 설치된 가압펌프;
상기 가압펌프에 의해 가압된 액상 물질을 공급받도록 상기 메인유동라인에 설치되고, 복수개의 필터를 적층한 다단필터부로 상기 가압된 액상 물질을 여과하여 여과수를 만들거나, 비여과 액상 물질을 상기 메인유동라인을 통해 배출하는 필터조립체;
상기 필터조립체에 배관된 여과수배출라인;
상기 여과수배출라인의 끝단에 관통하게 결합된 순환라인; 및
상기 순환라인에 설치된 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질제거용 유수처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 메인유동라인은,
상기 필터조립체와 상기 가압펌프 사이의 상기 메인유동라인에 설치된 제 1 제어밸브; 및
상기 필터조립체의 후단에 해당하는 상기 메인유동라인에 설치된 제 2 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질제거용 유수처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 순환라인은,
상기 여과수배출라인의 끝단에 관통하게 결합된 라인분기관;
상기 라인분기관의 일측단과 상기 저장탱크의 유입단 사이의 상기 순환라인에 설치된 제 3 제어밸브;
상기 라인분기관의 타측단과 상기 저장탱크의 배출단 사이의 상기 순환라인에 설치된 순환펌프; 및
상기 순환펌프와 상기 라인분기관의 타측단 사이의 상기 순환라인에 설치된 제 4 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질제거용 유수처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 필터조립체는,
상기 액상 물질을 유입받을 수 있도록 상기 메인유동라인의 유입단에 관통하게 연결되는 유입챔버, 상기 비여과 액상 물질을 배출할 수 있도록 상기 메인유동라인의 배출단에 관통하게 연결되는 배출챔버, 상기 유입챔버와 상기 배출챔버의 사이에 마련된 필터챔버, 상기 필터챔버의 외측과 몸체케이싱의 내측 사이에 마련되고 상기 여과수배출라인에 관통하게 연결된 여과수챔버를 구비한 몸체부; 및
상기 액상 물질을 여과하여 상기 여과수를 만드는 하나 이상의 상기 필터를 다단으로 상기 필터챔버의 내부에 적층한 상기 다단필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질제거용 유수처리장치.
제 4 항에 있어서,
상기 필터조립체는,
상기 다단필터부를 고정하도록 상기 필터챔버의 프레임 입구에 결합되고, 상기 다단필터부의 내경에 대응하는 유입부를 구비한 필터고정링;
상기 유입챔버의 개구부에 탈착 가능하게 결합되는 커버;
상기 유입부의 직경보다 상대적으로 작은 크기를 갖는 배출부를 구비하고 상기 필터챔버와 상기 배출챔버 사이에 형성된 격벽; 및
상기 필터조립체를 빠져나온 여과수를 상기 여과수챔버 쪽으로 이동시키도록 상기 필터챔버의 프레임에 마련된 다공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질제거용 유수처리장치.
제 4 항에 있어서,
상기 필터는 엔지니어링 플라스틱 그룹에서 소재 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 결합한 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이물질제거용 유수처리장치.
제 6 항에 있어서,
상기 필터는,
상기 필터챔버에 삽입될 수 있는 직경으로서 링 형상을 갖는 외륜부; 및
상기 외륜부의 내경 테두리를 기준으로 상기 외륜부의 일측면에서 돌출되고, 상호 이격되어 상기 외륜부의 원주 방향을 따라 이격 배치된 복수개의 여과돌기부를 포함하고, 상기 여과돌기부의 이격 간격은 여과 대상물의 사이즈에 대응하게 정해지는 것을 특징으로 하는 이물질제거용 유수처리장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제 3 제어밸브와 상기 저장탱크의 유입단 사이에는 자외선살균부가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이물질제거용 유수처리장치.
제 4 항에 있어서,
상기 필터조립체는 상기 다단필터부의 내부에 위치하고, 회전을 통해 상기 가압된 액상 물질의 압력을 증가시키는 스크류와, 상기 스크류의 회전축에 회전력을 제공하는 모터로 이루어진 스크류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질제거용 유수처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 필터조립체는 직렬 연결 또는 병렬 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 이물질제거용 유수처리장치.