QUARTZ TUBE CLEANING APPARATUS

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 석영관 세척장치를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 석영관 세척장치가 개념적으로 도시된 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 석영관 세척장치는, 세정액 저장탱크(100), 공기 공급부(200), 공급 펌프(300), 미세기포 생성부(400), 세척 모듈(500), 에어 펌프(600)를 포함한다.

세정액 저장탱크(100)는 소정 크기 및 형상을 가지며, 내부에는 화학 세정액이 수용되는 공간이 형성된다. 화학 세정액(이하 ‘세정액’이라고 함)은 화학 반응에 의해 석영관 표면에 고착된 스케일을 제거하는 용액으로, 예를 들어 인산이 3 ~ 5%로 희석된 용액일 수 있다.

세정액 저장탱크(100)의 상면 또는 측면 상부에는 세정액 저장탱크(100) 내부의 공기를 외부로 인출하는 공기 배출구(110)가 형성될 수 있다. 또한, 세정액 저장탱크(100) 내부에 수용된 화학 세정액의 수위를 감지하는 수위 센서(120)가 세정액 저장탱크(100)의 소정 위치 또는 세정액 저장탱크(100)와 이격된 위치에 형성될 수 있다.

세정액 저장탱크(100)의 하면 또는 측면 하부에는 세정액 저장탱크(100)에 저장된 세정액이 유동하는 제1 유로(L1)가 형성된다. 제1 유로(L1)는 소정의 외경과 내경을 가지는 관 형상일 수 있다. 제1 유로(L1)는 세정액 저장탱크(100)와 공급 펌프(300)를 연결하고, 선택적으로 제1 유로(L1)를 유동하는 세정액의 유량을 제어하는 유량 밸브(V1)가 설치될 수 있다.

공기 공급부(200)는 제1 유로(L1)를 유동하는 세정액에 공기를 공급하여 세정액과 공기를 혼합시킨다. 공기가 혼합된 공기혼합 세정액은 공급 펌프(300)로 유입된다. 공기 공급부(200)는 제1 유로(L1)와 연통하여 형성되고 외부의 공기를 제1 유로(L1) 내부로 공급할 수 있는 모든 수단이 가능하다.

예를 들어, 공기 공급부(200)는 제1 유로(L1)의 소정 위치에 관통 형성된 공기 유입홀일 수 있다. 또한, 공기 공급부(200)는 제1 유로(L1)와 연통하는 에어 펌프일 수 있다.

또한, 공기 공급부(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부 공기를 유입할 수 있는 공기 유입구를 구비한 벤츄리관 형태로 형성될 수 있다. 벤츄리관은 외부의 공기가 유동할 수 있는 공기 유로(L5)와 연결될 수 있다. 제1 유로(L1)를 유동하는 세정액이 벤츄리관의 좁은 영역을 통과할 때, 유속이 빨라지게 되고, 이에 따라 좁은 영역에서의 압력이 감소하게 된다. 압력 감소에 의해 압력 구배가 형성되어, 별도의 에어 펌프가 없어도 외부의 공기는 공기 유로(L5)를 통해 제1 유로(L1)로 유입되어 세정액과 혼합될 수 있다. 공기 유로(L5)에는 벤츄리관으로 유동하는 공기의 유량을 조절하는 유량 밸브(V2)와 공기 또는 세정액이 역류하지 않도록 하는 체크 밸브(V3)가 형성될 수 있다.

공급 펌프(300)는 공기 공급부(200)에 의해 공급된 공기를 공급펌프 내로 흡입하고 공급펌프 내의 임펠러에 의해 1차 파쇄하여 미세기포 생성을 용이하게 한다. 또한 공급 펌프(300)는 공기가 혼합된 공기혼합 세정액을 미세기포 생성부(400)로 펌핑하여 공기혼합 세정액을 가속시킨다. 공급 펌프(300)는 압력 구배를 형성하여 세정액이 제1 내지 제3 유로를 유동할 수 있도록 한다.

미세기포 생성부(400)는 공급 펌프(300)로부터 공급된 공기혼합 세정액에 포함된 공기를 미세기포로 변환시켜서 미세기포과 세정액이 혼합된 미세기포혼합 세정액을 생성한다. 미세기포 생성부(400)는 생성된 미세기포혼합 세정액의 적어도 일부를 세정액 저장탱크(100)로 공급하고, 생성된 미세기포혼합 세정액의 나머지를 석영관이 배치된 세척 모듈(500)로 공급한다.

이에 대해, 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2의 A 부분의 일 실시예가 상세하게 도시된 도면이고, 도 4는 도 3의 B-B’ 라인을 따라 절개한 단면도이며, 도 5는 도 2의 A 부분의 다른 실시예가 상세하게 도시된 도면이고, 도 6은 도 5의 C-C’ 라인을 따라 절개한 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 세정액 저장탱크(100)에 저장된 세정액은 제1 유로(L1)를 따라 유동하고 공기 공급부(200)에 의해 공급된 공기와 혼합되면서 공급 펌프(300)로 유입된다. 유입된 공기혼합 세정액은 공급 펌프(300)에서 펌핑되어 가속되면서 미세기포 생성부(400)로 유입된다.

미세기포 생성부(400)는 공급 펌프(300)로부터 유입된 공기혼합 세정액이 나선 운동을 할 수 있는 형상으로 형성된다. 미세기포 생성부(400)는 중앙 부분의 직경이 크고 양측으로 갈수록 직경이 작아지는 쌍원추 형상의 공간으로 형성될 수 있다. 여기서, 중앙 부분은 반드시 정중앙을 의미하는 것은 아니다. 쌍원추 형상은 양측의 원추 형상이 대칭인 대칭형일 수 있고, 양측의 원추 형상이 비대칭인 비대칭형일 수 있다. 물론, 여기서 쌍원추 형상은 하나의 예시이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 미세기포 생성부(400)는 중앙 부분의 단면적이 크고 양측으로 갈수록 단면적이 작아지는 다각뿔 형상의 공간으로 형성될 수 있다.

공급 펌프(300)로부터 유입된 공기혼합 세정액은 미세기포 생성부(400)를 이루는 공간의 벽면에 부딪히면서 나선 운동을 하면서 공기혼합 세정액에 포함된 일정 부피의 공기는 쪼개지면서 더 작은 부피의 공기 방울로 된다. 본 명세서에서 일정 부피의 공기가 작은 부피로 되는 것을 분화로 정의하고, 작은 부피로 된 공기 방울을 미세기포로 정의한다. 미세기포는 후술하는 세정액의 반복 순환에 따른 반복 분화에 의해 마이크로미터 크기로 형성될 수 있고, 나노미터 크기로 형성될 수 있다.

미세기포 생성부(400)를 이루는 공간 벽면에는 요철 구조(410)가 형성될 수 있다. 요철 구조(410)는 공기혼합 세정액과의 접촉 면적을 늘리면서 공기혼합 세정액에 포함된 공기의 분화를 촉진시킬 수 있다. 즉, 공기와 벽면이 부딪힐 수 있는 면적을 늘리면서, 공기가 요철 구조(410)의 각진 부분에 부딪히도록 하여 공기의 분화를 촉진시킬 수 있다.

미세기포 생성부(400)의 일측(도면에서 우측)에는 미세기포 회수구(420)가 형성되고, 미세기포 생성부(400)는 미세기포 회수구(420)를 통해 세정액 저장탱크(100)와 연통하여 형성될 수 있다. 미세기포 생성부(400)의 타측(도면에서 좌측)에는 제2 유로(L2)와 연결되는 연결구(430)가 형성될 수 있다. 여기서, 연결구(430)의 내경은 미세기포 회수구(420)의 직경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 미세기포 회수구(420)의 직경이 연결구(430)의 내경보다 큰 경우, 미세기포 생성부(400)에서 생성된 미세기포들 중에서 제2 유로(L2)로 유동하는 미세기포가 상대적으로 감소하게 되어 미세기포에 의한 석영관 세척 효율이 감소될 수 있다.

한편, 미세기포 생성부(400)의 중앙 부분에는 유입된 공기혼합 세정액의 유동 방향을 가이드하는 가이드 돌기(440)가 형성될 수 있다. 공기혼합 세정액은 가이드 돌기(440)에 부딪힌 후, 양 측으로 분기되어 나선 운동을 하면서 분화될 수 있다.

미세기포 생성부(400)에서 생성된 미세기포혼합 세정액 중 일부는 미세기포 회수구(420)을 통해 세정액 저장탱크(100)로 회수되고, 나머지는 제2 유로(L2)를 유동하여 세척 모듈(500)로 유입되어 세척 모듈(500) 내에 배치된 석영관 표면을 세척한다.

세정액 저장탱크(100)로 회수된 미세기포혼합 세정액은 기 저장된 세정액과 혼합되어 다시 제1 유로(L1)를 따라 유동하면서 공기 공급부(200)에 의해 공급된 공기와 혼합되면서 공급 펌프(300)로 유입된다. 유입된 공기혼합 세정액은 공급 펌프(300)에서 펌핑되어 가속되면서 미세기포 생성부(400)로 유입된다. 이때, 미세기포 생성부(400)로 유입되는 공기혼합 세정액에는, 공기 공급부(200)에 의해 공급된 공기와 1차 분화된 미세기포가 포함된다. 미세기포 생성부(400)에서 공기는 미세기포 생성부(400)를 이루는 공간 벽면과 부딪히면서 1차 분화되고, 1차 분화된 미세기포는 미세기포 생성부(400)를 이루는 공간 벽면과 부딪히면서 더 작은 부피의 미세기포로 2차 분화된다.

1차 분화된 미세기포의 일부와 2차 분화된 미세기포의 일부는 다시 미세기포 회수구(420)을 통해 세정액 저장탱크(100)로 회수되고, 나머지는 제2 유로(L2)를 유동하여 세척 모듈(500)로 유입되어 세척 모듈(500) 내에 배치된 석영관 표면을 세척한다. 여기서, 본 발명의 석영관 세척장치 운영시에는, 공급 펌프(300)에 의해 미세기포 생성부(400)에서 세정액 저장탱크(100)로 압력 구배가 형성되므로, 세정액 저장탱크(100)에 저장된 세정액은 미세기포 회수구(420)을 통해 미세기포 생성부(400)로 유동하지 않게 된다.

이와 같이, 공기 공급부(200)에서 공급된 공기는 공급 펌프(300), 미세기포 생성부(400), 세정액 저장탱크(100) 다시 공급 펌프(300)로의 반복 순환을 통해서 마이크로미터 크기 또는 나노미터 크기의 미세기포로 변환될 수 있다. 물론, 반복 순환의 회수에 따라 더 작은 크기의 미세기포로도 변환될 수 있다.

또한, 반복 순환 중인 미세기포혼합 세정액의 일부만을 제2 유로(L2)를 통해 세척 모듈(500)로 공급되므로, 공급 펌프(300)의 펌프 부하가 감소되어 상대적으로 작은 압력을 발생시키는 펌프로도 본 발명의 석영관 세척장치를 가동시킬 수 있다.

도 5 및 도 6에는 미세기포 생성부(400)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 다른 실시예에 따른 미세기포 생성부(400)는 공급 펌프(300)로부터 유입된 공기혼합 세정액이 미세기포 생성부(400)에서 나선 운동을 하도록 가이드하는 가이드부재(450)가 형성된다. 미세기포 회수구(420)와 연결구(430)는 전술한 일 실시예와 실질적으로 동일하다. 가이드부재(450)는 공기혼합 세정액의 나선 운동을 촉진 가속시킨다. 이에 따라 공기혼합 세정액의 유동 속도가 빨라져서 공기혼합 세정액에 포함된 공기의 유동 속도도 빨라진다. 가속화된 공기가 미세기포 생성부(400)의 벽면 또는 가이드부재(450)에 충돌하면, 보다 더 작은 부피를 갖는 미세기포를 생성할 수 있게 된다. 가이드부재(450)는 미세기포 생성부(400)에서의 유속 흐름을 촉진시킬 수 있는 형상이면 어떤 형상으로 형성되어도 무방하다.

세척 모듈(500)은 제2 유로(L2)를 통해 미세기포혼합 세정액을 공급 받아서 내부에 배치된 석영관 표면을 세척한다. 세척 모듈(500)은 석영관을 고정 지지하는 지지대(미도시)와, 석영관 표면을 세척하는 세정액 칼럼(510)을 포함한다.

이하, 도 7을 참조하여 세척 모듈 내부에 배치되는 세정액 칼럼에 대해 설명한다. 도 7은 세척 모듈 내부에 배치되는 세정액 칼럼이 도시된 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 세정액 칼럼(510)은 기어드 모터(511)와, 스크류 샤프트(512)와, 드라이브 너트(513)와, 칼라 프레임(514)과, 칼라(5150)를 포함한다.

기어드 모터(511)는 정회전 또는 역회전하여 회전력을 생성한다. 스크류 샤프트(512)는 기어드 모터(511)의 회전축으로 기어드 모터(511)의 정회전 또는 역회전에 따라 정회전 또는 역회전한다. 드라이브 너트(513)는 스크류 샤프트(512)에 연결 형성되어 스크류 샤프트(512)의 정회전 또는 역회전에 따라 좌측 또는 우측으로 이동한다. 칼라 프레임(514)은 드라이브 너트(513)의 이동에 따라 좌측 또는 우측으로 함께 이동하도록 구성된다. 칼라(5150)는 제2 유로(L2)와 연결 형성된다. 제2 유로(L2)를 유동하는 미세기포혼합 세정액은 칼라(5150) 내부를 유동하면서 석영관(Q) 표면을 세척한다.

기어드 모터(511)의 회전에 따라 스크류 샤프트(512)가 회전하고, 드라이브 너트(513)는 드라이브 너트(513)에 연결된 칼라 프레임(514)과 함께 좌우로 이동한다. 칼라 프레임(514)의 이동에 따라 칼라 프레임(514)에 각각 체결된 칼라(5150)가 석영관의 표면을 따라 좌우로 이동한다. 칼라(5150)가 좌우로 이동하는 동안, 제2 유로(L2)를 유동하는 미세기포혼합 세정액은 세정액 유입구(5152)로 유입되어, 석영관(Q) 표면을 세척한 후, 세정액 유출구(5153)를 통해 유출된다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 칼라(5150)의 자세한 구성에 대해 설명한다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 칼라(5150)는 외부 케이싱(5151), 세정액 유입구(5152), 세정액 유출구(5153), 회전 로터(5154), 마찰 세정부(5155), 웨어링(5156), 와이퍼링(5157)을 포함한다.

외부 케이싱(5151)은 석영관(Q) 표면을 감싸는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 외부 케이싱(5151)에는 제2 유로(L2)를 유동하는 미세기포혼합 세정액이 유입되는 세정액 유입구(5152)와, 석영관 표면을 세척한 미세기포혼합 세정액이 유출되는 세정액 유출구(5153)가 형성될 수 있다.

회전 로터(5154)는 외부 케이싱(5151) 내부에서 석영관(Q) 표면을 감싸도록 형성되며, 세정액 유입구(5152)를 통해 유입된 미세기포혼합 세정액에 의해 석영관 표면 주위를 회전하도록 형성된다.

회전 로터(5154)와 석영관 표면 사이에는 마찰 세정부(5155)가 개재될 수 있다. 마찰 세정부(5155)는 고분자 수지 계열 부직포나 브러쉬, 다공체 등으로 구성될 수 있다. 마찰 세정부(5155)는 회전 로터(5154)의 하부(석영관 표면 방향)에 고정 형성되어, 회전 로터(5154)의 회전과 함께 회전한다. 또한, 마찰 세정부(5155)는 석영관(Q) 표면을 접촉하면서 감싸도록 형성된다. 한편, 회전 로터(5154)에는 유입된 미세기포혼합 세정액이 마찰 세정부(5155)에 원활하게 스며들도록 하는 로터홀(5154a)이 형성될 수 있다.

마찰 세정부(5155)는 미세기포혼합 세정액에 의해 회전 로터(5154)가 회전될 때, 회전 로터(5154)와 함께 회전하면서 석영관(Q) 표면을 접촉하여, 석영관 표면에 고착된 스케일 등의 이물질을 제거한다.

마찰 세정부(5155)는 로터홀(5154a)을 통해 마찰 세정부(5155)로 스며든 미세기포혼합 세정액에 의한 화학 반응으로 석영관 표면을 세척함과 동시에 마찰 세정부(5155)가 석영관 표면을 접촉하면서 회전하여 석영관 표면을 물리적으로 세척할 수 있게 되어 세척 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

웨어링(5156)은 석영관(Q)을 감싸서 고정하도록 형성되며, 세척 시에 칼라(5150)의 가동으로 석영관이 편심되는 것을 방지한다. 와이퍼링(5157)은 외부 케이싱(5151)의 양 측에서 석영관을 감싸도록 형성되며, 유입된 미세기포혼합 세정액이 외부로 누출되는 것을 방지한다.

제2 유로(L2)는 세척 모듈(500)에 수용된 세정액 칼럼(510)의 개수만큼 분기되어 형성될 수 있다. 도 2를 참조하면, 세척 모듈(500) 내에 3개의 세정액 칼럼(510)이 배치되어 있으므로, 제2 유로(L2)는 3개의 유로로 분기되어 각각의 세정액 칼럼(510)에 형성된 세정액 유입구(5152)로 유입될 수 있다. 이때, 각각의 유로에는 유량을 조절하는 유량 밸브(V4)가 형성될 수 있다. 유량 밸브(V4)는, 예를 들어 솔레노이드 밸브일 수 있다.

각각의 세정액 칼럼(510)에 형성된 세정액 유출구(5153)는 세정액 저장탱크(100)로 유동하는 제3 유로(L3)와 연통한다. 세정액 칼럼(510)에서 석영관 표면을 세척한 후, 미세기포혼합 세정액은 세정액 유출구(5153)를 통해 유출되어 제3 유로(L3)를 통해 세정액 저장탱크(100)로 회수된다. 회수되는 미세기포혼합 세정액에서 미세기포는 석영관 세척시에 일부 소멸된다. 세척 모듈(500) 이후의 과정에서는 미세기포혼합 세정액이 아니라 통상의 세정액으로 칭한다. 물론, 회수 과정의 세정액에도 미세기포가 포함될 수 있다.

세정액 유출구(5153)와 제3 유로(L3)가 연결되는 부분에는 체크 밸브(V5)가 형성될 수 있다. 체크 밸브(V5)는 어느 하나의 세정액 칼럼(510)에 형성된 세정액 유출구(5153)를 통해 유출된 세정액이 다른 세정액 칼럼(510)에 형성된 세정액 유출구(5153)로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

제3 유로(L3)에는 세정액의 유량 변화를 측정하는 유량 센서(S1) 또는 유압 센서(S2)가 설치될 수 있다. 유량 센서(S1) 또는 유압 센서(S2)는 유량 변화를 측정하여 세정액의 누수 여부를 감지한다. 유량 센서(S1) 또는 유압 센서(S2)는 유량의 변화량 또는 유압의 변화량으로부터 세정액의 누수 여부를 감지하는 것이므로, 정확한 정량 계측이 요구되는 것은 아니다.

유량 센서(S1) 또는 유압 센서(S2)에 의해 유량 변화가 감지되면, 제1 유로(L1), 제2 유로(L2) 또는 세척 모듈(500) 내부에서 세정액의 누수가 발생한 것으로 판단할 수 있으며, 사용자는 수동으로 또는 장치 자체의 제어부가 자동으로 장치의 가동을 중단할 수 있다. 장치 가동을 중단하여 세정액이 누수되는 것을 방지할 수 있다.

제3 유로(L3)에는 세정액 저장탱크(100)로 회수되는 세정액의 유량을 조절하는 유량 밸브(V6)가 형성될 수 있다. 유량 밸브(V6)는, 예를 들어 솔레노이드 밸브일 수 있다.

에어 펌프(600)는 석영관 세척 완료 후에, 칼라(5150) 내부에 잔존하는 세정액을 회수할 때 사용된다. 에어 펌프(600)는 공기 유로(L4)를 통해 제2 유로(L2)에 고압의 공기를 공급한다. 에어 펌프(600)로 제2 유로(L2)에 공급된 공기는 분기된 유로를 통해 세정액 유입구(5152)로 유입되어 세정액 유출구(5153)로 유출된다. 이 과정에서 유입된 공기에 의해 칼라(5150) 내부에 잔존하는 세정액은 세정액 유출구(5153)로 유출되고 제3 유로(L3)를 유동하여 세정액 저장탱크(100)로 회수된다. 공기 유로(L4)에는 공기의 공급을 온/오프하는 체크 밸브(V7)가 설치되고, 제2 유로(L2)에는 회수시에 미세기포혼합 세정액이 세척 모듈(500)로 유입되는 것을 차단하는 체크 밸브(V8)가 설치된다. 또한, 체크 밸브(V8)는 에어 펌프(600)에서 공급된 공기가 역류하는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 석영관 세척장치를 이용한 세척방법을 설명한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 석영관 세척장치에서 세정액 공급시의 세정액 유동 상태가 도시된 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 석영관 세척장치에서 세정액 회수시의 세정액 유동 상태가 도시된 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 석영관 세척장치에서 세정액을 공급할 경우, 공급 펌프(300)의 동작을 가동(ON)하고, 에어 펌프(600)의 동작은 중단(OFF)한다.

세정액 저장탱크(100)에 저장된 세정액은 제1 유로(L1)를 따라 유동하면서 공기 공급부(200)에 의해 공급된 공기와 혼합되면서 공급 펌프(300)로 유입된다. 유입된 공기혼합 세정액은 공급 펌프(300)에서 펌핑되어 가속되면서 미세기포 생성부(400)로 유입된다.

미세기포 생성부(400)에서 생성된 미세기포혼합 세정액 중 일부는 미세기포 회수구(420)을 통해 세정액 저장탱크(100)로 회수되고, 나머지는 제2 유로(L2)를 유동하여 세척 모듈(500)로 유입되어 세척 모듈(500) 내에 배치된 석영관 표면을 세척한다. 석영관 표면을 세척한 세정액은 제3 유로(L3)를 경유하여 세정액 저장탱크(100)로 회수된다. 이때, 유량 센서(S1) 또는 유압 센서(S2)에 의해 제3 유로(L3)를 유동하는 세정액의 유량 변화가 감지되면, 세정액이 누수되는 것으로 판단하여 수동 또는 자동으로 장치의 가동을 중단한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 석영관 세척장치에서 세정액을 회수할 경우, 공급 펌프(300)의 동작은 중단(OFF)하고, 에어 펌프(600)의 동작을 가동(ON)한다.

공급 펌프(300)의 동작이 중단되어, 세정액 저장탱크(100)에 저장된 세정액은 제1 유로(L1)를 따라 유동하지 않게 된다. 에어 펌프(600)의 동작이 가동되어, 공기 유로(L4)를 통해 고압의 공기가 유동하여 제2 유로(L2)로 공급된다. 이때, 제2 유로(L2)에 설치된 체크 밸브(V8)에 의해 공기가 역류하는 것을 방지한다.

제2 유로(L2)에 공급된 공기는 분기된 유로를 통해 세정액 유입구(5152)로 유입되고, 유입된 공기에 의해 칼라(5150) 내부에 잔존하는 세정액은 세정액 유출구(5153)로 유출된 후, 제3 유로(L3)를 유동하여 세정액 저장탱크(100)로 회수된다.

다음으로, 도 11 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 석영관 세척장치의 효과에 대해 설명한다.

시험에는 자외선 소독설비에서 사용하는 석영관으로 하수처리장 내에서 장기간 사용으로 인하여 오염된 석영관을 이용하여 시험을 진행하였다. 오염된 석영관은 UVC 254nm파장에서 초기 투과도가 약 5% 미만으로 측정되는 오염 상태가 매우 심각한 석영관으로, 시험 전 석영관을 화장지 및 기타 클리너에 인산 및 물을 묻혀 물리적인 방법으로 닦아도 오염이 제거가 되지 않는 상태의 석영관을 사용하였다.

시험은 도 11과 같이 세정액 칼럼(510)에 오염된 석영관을 삽입하여 세정액이 아래에서 위로 흐르도록 하였으며, Z 영역이 집중적으로 세정되도록 하였다.

시험에 사용된 세정액은 인산염 5%를 증류수에 희석한 세정액으로 진행하였으며, 화학 세정액이 순환될 때와 순환되지 않을 때, 미세기포가 있을 때와 없을 때로 나누어 석영관의 세정 효율을 비교하였다. 시험 조건은 아래 [표 1]과 같다.

도 12 내지 도 14는 [표 1]에 따라 진행한 시험 결과를 보여준다.

도 12 내지 도 14를 참조하면, 시험 결과 화학 세정액의 세정액의 유동이 정지된 상태인 비순환식 세정(도 12)과 세정액의 유동을 형성시킨 순환식 세정(도 13 및 도 14)과 비교하였을 때, 순환 형식의 세정 방법이 매우 효과적이었다. 순환 형식은 약 1.5시간에 세정이 종료되었으며, 비순환식 방법은 5시간이 경과한 후에도 세정이 완료되지 않았다.

세정액 순환 시험의 경우, 도 13과 같이 인산 단독으로 순환된 경우보다 도 14와 같이 미세기포(미세기포)혼합 세정액을 사용하면 세정 효율이 높아지는 것을 확인할 수 있었다.

세정 효율 향상의 정량적 검증을 위해 석영관 투과도 측정장치로 석영관의 세정된 부분의 투과도를 측정하였고, 측정 결과는 도 15 내지 도 20에 도시된 바와 같다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 순환식 세정(도 16)의 경우 미오염 석영관과 비교하여 1.5시간 만에 투과도 편차 7% 수준으로 미사용 석영관의 투과도에 근접해졌지만, 비순환식 세정(도 15)의 경우 5시간 접촉 후에도 미오염석영관과의 차이가 약12% 이상이었다.

도 16 및 도 17을 참조하면, 세정액 단독순환으로 세정된 석영관(도 16)의 경우는 각 파장별 평균 약 7% 차이가 확인되었고, 미세기포혼합 세정액으로 세정된 석영관(도 17)은 사용되지 않은 새 석영관과 비교할 때 평균 약 3%정도의 파장별 투과도 차이가 확인되었다.

도 18은 세정 방식 별로 유사 시간대에 대한 각각의 세정 효율을 비교한 것을 보여준다. 순환식 세정방법은 1.5시간 후에 미세기포 유무와 상관없이 10% 이내의 편차를 나타내었지만, 비순환식 세정방법은 2시간 후에도 미오염 석영관과 편차가 33% 이상임을 알 수 있었다.

도 19를 참조하여, 254nm에서의 시간별 투과도 변화를 보면 미세기포의 존재 유무에 따라 세정 효율이 매우 달라졌다. 두 석영관 모두 세정 종료 후 미오염된 새 석영관의 투과도를 비교해 보면 3.5%, 7.8% 비교적 큰 차이는 나지 않았지만, 세정 시간에 따른 효율은 서로 달랐다.

미세기포혼합 세정액을 사용한 경우, 석영관의 투과도는 40분 순환 세정 후 75%였으며, 인산 단독으로 순환 세정된 석영관의 투과도는 90분 후 76.5%로 두 조건의 석영관 투과도가 약 2% 이내였다.

즉, 미세기포와 함께 세정된 석영관의 경우 약 40분 순환 세정만 하면, 인산단독 순환 세정을 90분 진행한 것과 동일 수준으로 미세기포가 포함된 순환식 세정이 2배 이상 빠른 속도로 처리가 가능함을 확인하였다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

[부호의 설명]

100 : 세정액 저장탱크 200 : 공기 공급부

300 : 공급 펌프 400 : 미세기포 생성부

500 : 세척 모듈 600 : 에어 펌프

L1 : 제1 유로 L2 : 제2 유로

L3 : 제3 유로