KR20030025230A - 액체 세정 장치 - Google Patents

Abstract

액체 세정 장치는 용기(1), 바닥판(3), 가열 장치 및 가열된 액체를 라이저를 통해 상승시키도록 상기 용기에 정렬된 관형 라이저(12)를 포함하며, 상기 라이저(12)의 상부 개방 단부로부터 상기 가열된 액체가 중력에 의해 상기 라이저 외측 및 아래로 유동하여 재가열되고 상기 라이저를 통해 다시 상승한다. 상기 용기(1)는 원통형이고 실질적으로 그 전체 베이스(17)는 상기 가열 장치(171)에 의해 가열될 수 있다. 동일한 크기를 갖는 복수의 디스크(51-54)가 상기 용기(1)의 상부에 정렬되고 상기 디스크는 상기 라이저(12)용 중심 구멍(510)과 상기 디스크의 전체 표면에 걸쳐 균일하게 분포되고 드립 에지(5110)를 구비하는 복수의 작은 홀(511)을 포함한다. 분배기(14)가 상기 라이저 밖으로 나온 상기 고온의 액체를 최상부 디스크(51) 상에 균일하게 분포시키도록 상기 라이저(12)의 상단부에 정렬된다.

Description

액체 세정 장치 {A LIQUID CLEANING DEVICE}

본 발명이 해결하고자 하는 문제점은 다음과 같다. 대부분의 대도시에서 수돗물은 대형 플랜트에서 생산되어 파이프 시스템을 통해 소비자에게 전달된다. 전달 중에 감염 위험으로부터 수돗물을 보호하기 위해 청정수(clean water)가 플랜트를 떠나기 전에 소정 양의 염소가 표준적으로 첨가된다.

상기 소정 양의 염소는 공급 도중에 소모되고 청정수가 소비자에 도달할 때 소정의 양의 염소가 청정수 내에 잔류한다. 염소를 첨가하는 이유는 파이프 내에 잠재적으로 존재하는 유해한 유기 오염물을 분해시키기 위함이다. 상기 분해 현상이 발생할 때 클로로포름(chloroform) 및 브로모포름(bromoform)과 같은 염소화 탄화수소(chlorinated hydrocarbons)가 생성된다. 그러므로 이러한 물질은 소비자에게 도달하는 청정수 내에 어느 정도 존재하게 된다.

염소 및 염소화 탄화수소의 양이 청정수 내에 소량일지라도, 소량의 청정수 내에 있는 이러한 형태의 화합물은 돌연변이를 유발시키는 것으로 공지되어 있으므로 이러한 형태의 화합물을 가능한 한 제거되는 것이 바람직하다.

시장에는 수도 또는 개인 소유 우물로부터 물을 정화하는데 적절한 다양한 형태의 필터가 오랫동안 판매되어 왔다. 그러나, 미세한 메쉬 네트(fine-meshed nets) 형태의 종래 필터는 염소 및 염소화 탄화수소와 같은 휘발성 물질을 차단하지 못한다. 이온 교환 화합물(예를 들어, 연화제)을 함유하는 필터 또한 이를 달성하지 못한다.

이러한 이유 때문에 활성탄을 함유하는 필터가 자주 사용된다. 활성탄의 단점은 필터가 언제 채워지는지 인식하기 어렵고 많은 조사에서 로드가 예상 외로 증가하면 활성탄이 그 효과를 신속히 잃어, 박테리아 및 다른 발열원을 위한 은신처, 영양 공급원 및 발아 지점으로 변형된다.

탄소 필터는 종종 다른 방법으로 조립 입자와 유기 재료를 차단시키는 예비 필터, 박테리아를 죽이는 자외선을 갖는 램프 및 이온을 끌어당기는 이온 교환기를 포함하는 다소 복잡한 장치와 결합된다. 이러한 설비는 상대적으로 고가이고 조립 필터, 자외선 램프, 이온 교환 화합물 및 활성탄을 철저한 관리하에 교체해 주는 경우에만 만족스럽게 작동한다. 이러한 다단계 필터의 대안은 증류 및 역삼투 현상에 기초해서 발전되었다. 그러나, 이들 개선된 방법 중 어느 것도 염소 및 염소화 탄화수소를 전체적으로 충분히 제거하지 못하고, 활성탄의 최종 필터에 의해 보충되어야 한다. 상기 최종 필터 상의 로드가 전술한 다단계 필터 내의 탄소 필터 상의 로드 보다 작을지라도, 이러한 필터는 여전히 정규적으로 교체해야 되고 과로드의 문제가 존재한다.

박테리아를 죽이고 물로부터 다른 휘발성 물질 뿐만 아니라 염소 및 염소화 탄화수소를 제거하는 보다 단순한 방법은 보일러 또는 개방 용기 내에서 물을 끓이는 것이다. 이러한 간단한 방법은 전술한 방법과 비교할 때 3가지 문제점을 갖는다. 휘발성 오염물이 제거되었는지 확인하기 위해 상당한 양의 물이 비등되어야 하는데, 이는 첫째 물을 소비하고 둘째, 물 내에 존재할 수도 있는 비휘발성 오염물의 농축화를 야기한다. 세 번째 단점은 사용자가 언제 만족스런 결과에 도달되었는지 알 수 없다는 것이다.

가스로부터 액체, 액체로부터 가스 및 또다른 가스로부터 가스를 분리시키는 상당히 많은 산업적 방법이 개발되어 왔다. 가장 일반적인 원리는 사이클론 원리인데 이에 의해 증기/가스/물 혼합물이 원심분리되고 액체는 혼합물로부터 분리된다. 매우 유사한 원리에 의하면, 상기 혼합물은 많은 벤드를 갖는 파이프를 관통하며, 액체는 벤드 내의 다양한 형상의 장치에 의해 차단된다.

물/가스/증기 혼합물이 대형 플레이트 상에 분사되게 하거나 대형 플레이트 또는 스틸 울 또는 플라스틱 펠릿과 같은 대형 표면을 갖는 다른 형태의 장치로 흐르게 하는 표면 확대 장치가 사용된다.

또한 공기 또는 질소와 같은 가스가 혼합물을 통해 강제로 흐르게 할 수 있다. 이러한 가스는 혼합물 내의 다른 가스를 분리시키거나 끌어당긴다. 종종 이러한 기술은 조합되어 이용된다.

이미 공지된 이러한 형태의 액체 세정기는 스웨덴 특허 제 510,287호에 개시되어 있으며, 여기서 물은 용기의 바닥 내의 작은 함몰부(depression)에서 가열된다. 물은 상부에서 개방된 라이저를 통해 상부로 유동하고 용기의 뚜껑에 의해 차단될 때 자발적으로 하강한다. 용기는 또한 라이저를 따라 상대적으로 멀리 떨어져(1.5-2.5㎝) 위치되고 상이한 직경을 갖는 복수의 볼록 및 오목 디스크를 포함한다.

상기 액체 세정기는 그 자체로 잘 작동하지만 저비용으로 단위 시간당 보다 많은 액체를 제공할 수 있는 개선된 버전의 액체 세정기를 기술적 발전을 통해 달성하는 것이 바람직하다.

본 발명은 가열 수단이 제공된 하부와 액체를 수용하는 상부, 및 가열된 액체를 상승시키도록 내부에 중심 정렬된 관형 라이저를 포함하는 오염물로부터 액체를 정화하기 위한 액체 세정 장치에 관한 것이며, 상기 장치에 있어서 상기 라이저의 상부 개방 단부로부터 가열된 액체는 중력에 의해 상기 라이저의 상부를 통해 외측으로 유동하여 흘러내려 재가열 및 증발되고 상기 라이저를 통해 다시 상승하는 등의 작동을 반복한다.

본 발명은 이제 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 액체 용기를 개략적으로 도시하며,

도 2는 액체 용기에 부속되는 뚜껑을 개략적으로 도시하며,

도 3은 액체 용기에 부속되는 바닥판을 개략적으로 도시하는 도면이며,

도 4는 디스크 세트를 개략적으로 도시한 평면도이며,

도 5는 도 4에 도시된 디스크 세트를 개략적으로 도시한 측면도이며,

도 6은 디스크 세트 중 하나의 디스크를 개략적으로 도시한 평면도이며,

도 7은 도 6에 도시된 디스크를 A-A를 따라 취한 측면도이며, 그리고

도 8은 도 6에 도시된 디스크 내의 복수의 홀 중 하나의 홀을 도시한 측단면도이다.

본 발명에 따른 전술한 형태의 액체 세정 장치에서, 용기는 원통형이고 실질적으로 그 전체 베이스는 가열 장치에 의해 직접 가열될 수 있다. 더욱이, 평면이고 동일한 크기의 평형 디스크는 용기의 상부에 배열되고, 상기 디스크는 라이저용 중앙 구멍과 디스크의 전체 표면을 가로질러 균일하게 분포된 복수의 작은 홀을 갖는다. 본 발명에 따른 액체 세정 장치의 이러한 장점은 청구 범위에 개시된다.

도 1에 도시된 액체 용기(1)는 손잡이(10)와 주둥이(11)를 갖는 일반적인 원통형 용기와 유사하다. 시작 버튼(101)과 정지 버튼(102)이 손잡이 상에 제공된다. 용기의 바닥에는 바닥(17)의 하부측(가려져 있음) 상에 있고 상부로 돌출된 전기 접촉부(31)를 통해 바닥판(3)으로부터 전기가 공급되는 평평한 전기 가열 장치(171)에 의해 가열되는 용기의 바닥(17)에 의해 아래로부터 가열되는 특정 양의 액체를 제한하기 위한 절연재의 돔(15)이 위치되어 있다. 돔(15)은 약 20㎜의 높이를 갖고 공기가 돔 아래에 모이지 않도록 원뿔형 또는 아치된 형태를 갖는다. 이러한 형태로 인해 액체가 가열될 때 물이 용이하게 유동한다.

도 2에 도시된 용기(1)용 뚜껑(2)에는 용기(1)의 개구와 일치하는 베요넷 체결부(bayonet coupling)가 제공된다.

도 1은 용기(1) 내에 있는 라이저(12)를 도시하는데, 상기 라이저는 돔(15)에서 가열된 액체가 라이저(12)를 통해 상승하도록 설계된 내부 중심의 관형 부재이다. 돔(15)은 라이저(12)의 하단부(125)에 위치되고 용기의 바닥에 고정되는 동시에, 라이저를 위한 부착기구로서 작용한다. 도 5에 도시된 복수의 디스크(51, 52, 53, 54)는 라이저(12)의 상부에 배치되고, 라이저가 끼워지는 중앙 구멍을 포함한다. 디스크는 뚜껑과 동일한 직경을 갖고 서로 동일한 거리, 약 0.9㎝ 떨어져 위치된다. 디스크는 다양한 방식으로 천공될 수도 있다. 도시된 실시예에서 디스크는 전체 표면에 걸쳐 직경 2㎜ 내지 4㎜의 동일한 홀을 갖도록 천공된다. 홀에는 도 8에 도시된 것처럼 물방울 형성을 용이하게 하여 액체(물)가 디스크 아래에 균일하게 분포되도록 디스크 하측부 상에 드립 에지(5110)가 제공되어 있다. 디스크는 세정을 위해 라이저로부터 제거될 수 있다.

도 4는 디스크 세트(51 내지 54, 최상부 디스크가 도면 부호 51로 도시됨)를 도시하는데, 디스크 세트에는 중앙 구멍(510)과 디스크 전체 표면에 걸쳐서 홀(511, 천공)이 제공되어 있다. 도 6은 홀을 갖는 디스크(51) 만을 도시하고, 도 7은 도 6의 A-A를 따라 취한 디스크(51)의 측면도이다. 홀 중 하나가 B로 표시되고, 드립 에지(5110)를 명확히 도시하기 위해 도 8의 확대 단면도로 도시되어 있다.

정위치에 디스크(51 내지 54)를 갖는 라이저(12)는 용기(1) 내에 삽입되고 돔(15)의 하부는 바닥(17)과 접촉하고 있다.

사용시 용기(1)는 액체(물)로 채워지고 그후 바닥판(3) 및 전기 접촉부(31) 상에 위치되어 코드(32)를 통해 전기 공급원에 자동적으로 연결된다. 액체가 가열될 때, 기포가 용기의 바닥에서 형성되고 돔(15)에 의해 라이저(12)를 향해 모여가열된 물이 스팀에 의해 라이저(12) 내로 상승된다. 이러한 물은 물을 제 1 디스크(51)에 걸쳐 균일하게 분배시키는 특정 분배기(물 분무기)를 향해 라이저(12)를 통해 분무된다. 그후 물은 홀(511)과 외부 에지(512)를 통해 다음 디스크(52)로 유동하며 이 공정이 반복된다. 물은 액체가 경험상 오염물로부터 정화되고 이용 가능할 때까지 4개의 디스크를 통해 아래로 유동하고 라이저(12)를 통해 다시 상승된다.

용기(1)의 바닥은 가열되기 때문에, 절연 돔 아래의 물은 끓을 것이다. 형성된 기포는 이미 가열된 물을 라이저(12)를 통해 상부로 가압할 것이다. 돔(15)은 물을 돔 내로 아래로 유동시키지만 증기가 라이저(12) 이외에 다른 곳을 통해 유출되는 것을 방지하는 라이저의 하단부에 있는 밸브를 통해 점차적으로 채워진다. 이는 기포가 형성될 때, 기포가 밸브 상에서 압축하고 기포가 라이저를 통해 상승할 때 밸브가 해체되어 물이 돔 내로 유동할 수 있기 때문이다. 이러한 기술 자체는 예를 들어 스웨덴 특허 제 510,287호, 4쪽 6번째 패러그래프에 공지되어 있다.

공정 중에 추출된 오염 혼합물(polluting compound)은 용기의 주둥이(11)를 통해 그리고 용기(1)와 뚜껑(2) 사이의 갭을 통해 사라질 것이다.

시험 결과

신규한 액체 세정 장치는 물 표본으로부터 오염물이 어느 정도 제거되었는지 확인하기 위해 소정의 시험을 거쳤다. 다음 표 1-1 및 표 1-2는 좌측으로부터 다음을 나타낸다.

Ⅰ 열 : 오염 물질

Ⅱ 열 : 오염 물질의 비등점

Ⅲ 열 : 본 발명에 따른 신규한 장치로 3.5분 가열 후 오염 물질의 제거%

Ⅳ 열 : 본 발명에 따른 신규한 장치로 6분 가열 후 오염 물질의 제거%

Ⅴ 열 : 스웨덴 특허 제 510,287호에 따른 장치로 12분 가열 후 오염 물질의 제거%.

신규한 액체 세정 장치로 6분 가열 후 시험 결과는 예를 들어 스웨덴 특허제 510287호에 개시된 공지된 기술에 따른 장치로 12분 가열 후의 시험 결과보다 양호하며 물 소모량은 적다.

본 발명은 본질적으로 전술한 실시예에 제한되지 않는다. 본 발명의 청구범위 내에서 다양한 방식으로 수정될 수 있다.

액체 세정 장치는 수 데시리터의 액체에서 수 리터의 액체용으로 설계되고, 바닥판(3) 내의 전류에 의해 또는 가스, 석유 가스, 바이오매스(biomass), 고상 또는 액상 형태의 석탄 또는 다른 연료로부터의 화염, 또는 태양 에너지에 의해 가열용으로 설계될 수도 있다. 세정 장치는 분리식이거나 스토브, 오븐, 히터 또는 다른 가열 수단 내에 형성될 수도 있다. 세정 장치는 또한 물로 연소적으로 채워지도록 물 파이프에 연결될 수도 있다.

일 실시예에 따라 정화된 액체는 특정의 콘테이너에 이송될 수 있으며 예를 들어 압축기에 의해 냉각된 전기 루프에 의해 고온 또는 고온으로 유지된 상태로 이용되거나, 음료수를 준비하기 위해 사용될 수 있다.

또다른 실시예에 따라 가열된 액체는 예를 들어 전기 펌프에 의해 라이저(파이프, 12)를 통해 펌핑된다.

상당히 증가된 성능을 갖는 액체 세정 장치는 가정 또는 아파트 블록용 지역 난방 플랜트 내에 설치될 수 있다. 이러한 세정 장치는 정수(pure water) 필요성이 발생할 때 자동적으로 적절히 작동된다. 이러한 형태의 대형 세정 장치는 식품 공업 등의 레스토랑, 호텔에 이용될 수도 있다.

모든 용기에서 가열수에 수반되는 심각한 문제점은 칼슘 및 산화철이 석출된다는 점이다. 그러므로 특정 콘테이너 내의 물 표면 위에, 그러나 중앙 라이저(12)의 구멍 아래에 칼슘 필터 또는 다른 이온 교환기를 삽입하는것이 적절하다. 이는 칼슘 증착물을 구속하는 부품이기 때문에 이것은 단단한 증착물로부터 용이한 세정을 허용하는 가요성 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 상기 부품에는 칼슘이 용이하게 제거될 수 있도록 날카로운 에지가 제공되어 있다. 그러나, 탈칼슘화(decalcification)는 시트르산 또는 아세트산과 같은 약산을 사용하거나, 자기 영향을 통해 용이하게 수행될 수 있다.

Claims (2)

1. 오염물로부터 액체를 정화하는 액체 세정 장치로서, 상기 액체용 용기(1), 바닥판(3), 가열 장치 및 가열된 액체를 상승시키도록 상기 용기(1)의 중심에 정렬된 관형 라이저(12)를 포함하며, 상기 라이저(12)의 상부 개방 단부로부터 상기 가열된 액체가 중력에 의해 상기 라이저의 외측 아래로 유동하여 재가열되고 상기 라이저를 통해 다시 상승하는 등의 작동을 하는 액체 세정 장치에 있어서,

   상기 용기(1)는 원통형이고 실질적으로 상기 용기의 전체 베이스(17)가 상기 가열 장치(171)에 의해 가열될 수 있으며, 동일한 크기를 갖는 복수의 디스크(51-54)가 상기 용기의 상부에 정렬되며, 상기 디스크는 상기 라이저(12)용 중심 구멍(510)과 상기 디스크의 전체 표면에 걸쳐 균일하게 분포되고 드립 에지(5110)를 구비하는 복수의 작은 홀(511)을 포함하며, 분배기(14)가 상기 라이저 밖으로 나온 상기 고온의 액체를 최상부 디스크(51) 상에 균일하게 분포시키도록 상기 라이저(12)의 상단부에 정렬되는 것을 특징으로 하는 액체 세정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 디스크(51-54)의 직경은 상기 원통형 용기(1)의 내측 직경과 거의 일치하며, 상기 평형 디스크 사이의 거리는 약 9㎜이며, 상기 디스크(51-54) 내의 작은 홀은 약 2-4㎜의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 액체 세정 장치.