KR100621740B1 - 담수설비의 자가 레벨 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 담수설비의 자가 레벨 제어장치에 관한 것이며, 그 목적은 오리피스 단면적 조절 수단을 설치하여 담수설비 각단의 유량을 자동으로 제어함으로써 간단하면서도 담수설비를 안전하고 효율적으로 작동시킬 수 있는 담수설비의 자가 레벨 제어장치를 제공함에 있다.

본 발명은 열원을 이용하고 오리피스를 설치하여 구성된 담수설비에 있어서,

상기 오리피스의 일측면에 오리피스 단면적 조절 수단을 설치하여 구성함으로써, 연속적으로 형성된 쳄버 중 특정 쳄버의 해수 레벨이 높아지면 자동으로 단면적 조절 수단이 열리게 되어 다음 쳄버로 해수를 더 많이 흘려보냄으로써 적절한 해수 레벨을 유지하여 안전한 작동이 되도록 한 것을 그 기술적 요지로 한다.

담수 설비, 오리피스, 자가 레벨 제어장치, 해수

Description

담수설비의 자가 레벨 제어장치{Self-Level Control Unit for Desalination Plant}

도 1 의 (a)는 정상상태에서 종래의 멀티 스테이지 플레시(Multi-stage flash)형 담수 설비의 개략도이고, (b)는 외란에 의하여 유량이 증가하였을 경우를 나타내는 담수 설비의 개략도이다.

도 2 의 (a)는 정상상태에서 본 발명을 적용한 멀티 스테이지 플레시형 담수 설비의 개략도이고, (b)는 외란에 의하여 유량이 증가하였을 경우를 나타내는 담수 설비의 개략도이다.

도 3 의 (a)는 정상상태에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 수문의 개략 설치도이고, (b)는 외란에 의하여 유량이 증가하였을 경우 본 발명의 다른 실시예에 따른 수문의 개략 설치도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1,1′) : 쳄버(chamber) (2) : 데미스터(demister)

(3) : 해수(seawater) (4) : 둑(weir)

(5) : 오리피스(orifice) (6) : 가이드(guide)

(7) : 수문(gate) (8) : 부유장치(floating device)

(9) : 와이어(wire) (10) : 수문(gate)

(11) : 힌지(hinge)　

본 발명은 담수설비의 자가 레벨 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오리피스 단면적 조절 수단을 설치하여 별도의 장치 없이 자동으로 수문이 개폐되게 함으로써 담수설비의 각 쳄버에 담기게 되는 해수의 레벨을 조절하여 효과적이고 안전하게 담수설비가 작동되도록 한 담수설비의 자가 레벨 제어장치에 관한 것이다.

종래에 열원을 이용하는 담수설비는 크게 MSF(Multi-Stage Flash)형과 ME(Multi-Effect)형의 두 가지 형태가 사용되었다.

상기 MSF형은 해수에 특정온도가 되도록 열을 가하며, 일렬로 나열된 다수의 쳄버를 통과 시키면서 해수를 증발시키고 다시 응축시켜 원하는 물을 얻게 된다. 한편, 상기 ME형 또한 단위 조합을 다단으로 형성하고 해수를 유입하여 열원으로 증기를 발생시키고, 다시 응축시키는 원리이다.

도 1의(a)는 정상상태에서 MSF형 담수설비의 작동모습을 나타낸 것으로 해수(3)를 챔버(1)로 유입시켜 증발시키며, 증기는 데미스터(2)를 통과하여 상부에 설 치된 튜브(도면 미표기)에 의해 응축되고 응축수는 상기 튜브의 하단에 설치된 "V"자 형태의 기다란 물받이(도면 미표기)에 고이게 된다.

한편, 도 1의(b)는 외란, 즉 연속으로 설치된 쳄버 중 앞에 위치하는 쳄버(1)의 압력과 뒤에 위치하는 쳄버(1′)간의 압력차가 정상 압력차 보다 작아지거나, 해수 유량이 증가하게 되면 해수가 오리피스를 적절히 통과하지 못하게 되고 이로 인하여 해수의 레벨이 높아지게 된다. 결과적으로 해수가 데미스터(2)에 플래쉬 증기의 비말동반으로, 생산되는 담수의 수질이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 해수의 레벨에 의한 비평형 손실이 증가하여, 담수생산설비의 열효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 그 목적은 챔버 연결부에 형성된 오리피스의 단면적을 조절할 수 있도록 부유장치를 내장한 오리피스 단면적 조절 수단을 설치하여 담수설비의 유량을 자동으로 제어함으로써 별도의 장치 및 에너지 소비 없이 담수설비를 안전하고 효율적으로 작동시킬 수 있는 담수설비의 자가 레벨 제어장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 다수의 챔버를 일렬로 나열하고 상기 챔버와 챔버를 연결하는 벽 면 하단부에 오리피스를 설치하여 챔버 연속체를 구성하되,

상기 오리피스의 일측면에 상기 오리피스의 단면적을 조절할 수 있는 단면적 조절 수단을 설치하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 (a)는 정상상태에서 본 발명을 적용한 멀티 스테이지 플레시형 담수 설비의 개략도이고, (b)는 외란에 의하여 유량이 증가하였을 경우를 나타내는 담수 설비의 개략도로서, 본 발명은 다수의 챔버(1,1′)를 일렬로 나열하고 상기 챔버(1,1′) 들의 연결부 하단에 오리피스(5)를 설치하여 챔버 연속체를 구성하되,

상기 오리피스(5)의 일측면과 일정 간격을 두고 챔버(1,1′)의 하단부에 가이드(6)를 설치하며, 부유장치를 내장한 수문(7)을 상기 오리피스(5)와 상기 가이드(6) 사이에 형성된 공간부를 따라 아래위로 작동되도록 설치하여 구성된다.

상기 가이드(6)는 수문(7)의 궤도를 제한하기 위한 것이며, 상기 가이드(6)에 의하여 상기 수문(7)이 상기 오리피스(5)에 밀착하여 상하로 작동하게 된다.

도 2 (a)에서 보는 바와 같이 각 챔버(1,1′)의 하단부에는 해수(3)가 차 있고 상부에는 데미스터(2)와 증기 응축 장치(도면 미표기)가 설치된다. 도면상에는 두 개의 챔버(1,1′)만 표시하였지만 실제로는 다수의 챔버가 연결되어 있다.

상기 챔버(1)와 챔버(1′)사이의 해수(3)유량은 이전 챔버(1) 출구 하부의 압력과 다음 챔버(1′) 입구 하부간의 압력차와, 설치된 오리피스(5)의 크기에 의 해 결정되는데, 출구와 입구의 압력은 각 챔버(1,1′)의 상단부 기압과 하단부 수두가 더해진 압력이기 때문에 각 챔버(1,1′)에 담겨지는 해수(3)의 레벨에 따라서 유량이 변화하게 된다.

상기 수문(7)에 설치되는 부유장치는 부력을 조절할 수 있도록 하여 수문(7)이 해수(3)에 의하여 적절히 떠오르게 한다. 상기 부유장치는 밀폐된 용기 내부에 공기를 채우거나, 해수와 밀도 차이가 큰 고분자 물질로 제작하여, 부상된 부분과 흘수된 부분의 부피를 조절하여 설계할 수 있다. 부유장치의 흘수되는 부피는 부유장치가 전복되어 오리피스의 개구부의 크기를 조절하는 기능을 상실하지 않도록 설계한다.

도 2 (b)는 외란에 의하여 수문이 정상상태일 때 보다 높이 떠오른 모습을 나타내고 있는데, 유량이 증가하거나, 연속적으로 연결된 챔버 중 앞에 설치되는 챔버(1)의 압력과 후에 설치되는 챔버(1′) 간의 압력차가 설계된 압력차 보다 작아지는 경우, 즉 (P1-P1′)〈 (P1-P1′)normal 가 될 경우 발생한다.

도 3 의 (a)는 정상상태에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 수문의 개략 설치도이고, (b)는 외란에 의하여 유량이 증가하였을 경우 본 발명의 다른 실시예에 따른 수문의 개략 설치도로서, 담수를 생성하기 위한 담수장치의 챔버 배열은 상기와 동일하고, 개구 상부에 힌지(11)로 고정되며 부유장치(8)와 와이어(9)로 연결된 수문(10)을 오리피스에 설치하여 상기 힌지(11)를 중심으로 상기 수문(11)이 회동함으로써 오리피스의 개구부 면적을 조절 할 수 있도록 한다. 또한, 부유장치(8)의 이동범위를 제한하기 위한 가이드(6)가 설치된다.

앞서의 실시예와 같이 유량이 증가하거나, 압력차가 감소하는 경우, 상위 챔버의 레벨이 상승하게 되는데, 이에 따라 부유장치가 부상되고 연결된 수문의 개구부 면적이 증가하여 레벨의 상승폭이 제한되게 된다.

이하 상기와 같이 구성된 담수설비의 자가 레벨 제어장치 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

가열된 해수를 챔버 안으로 유입시킨 후 해수의 일부를 플래쉬 증발시키고, 증발된 증기는 데미스터를 통과하여 챔버 상단에 설치된 응축장치에 의해 다시 응축되고 모아져서 증류수를 만들어 낸다. 한편, 증발하지 않은 해수는 다음 챔버로 이동하여 전 단계 챔버에서와 같은 프로세스를 거치게 된다. 이때, 해수의 유량이 증가한다거나, 연속적으로 연결된 챔버간의 차압이 정상 차압보다 작아지는 경우 앞 챔버의 해수 레벨이 높아지게 되며, 이와 동시에 앞 챔버에 설치된 수문이 들어 올려지면서 챔버와 챔버 사이에 설치된 오리피스의 단면적을 넓히게 되고 결과적으로 더 많은 해수가 다음 챔버로 이동할 수 있도록 하여 수두를 일정범위에서 최대한 낮게 유지할 수 있음으로 비평형 손실 값을 최대한 줄이게 된다.

한편, 다른 실시예에 따라 수문을 힌지결합하고 와이어를 사용하여 부유장치와 연결한 경우에는 챔버의 해수 레벨이 높아지게 되면 부유장치가 상기 레벨에 맞추어 떠오르게 되고, 상기 부유장치와 와이어로 연결된 수문은 힌지를 중심으로 회동함으로써 오리피스의 단면적을 넓히게 되어 비평형 손실 값을 최대한 줄일 수 있 다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 복잡한 장치와 추가적인 에너지 소모 없이 챔버와 챔버사이에 설치되는 오리피스의 단면적을 조절함으로써 담수설비를 효과적으로 사용하는 동시에 챔버 내부를 흐르는 해수의 수위를 낮게 유지함으로써 해수와 데미스터의 접촉을 방지하여, 부식을 최소화하고, 플래쉬 비말 동반을 방지하여, 생성된 담수의 수질을 일정하게 하며, 높은 수두에 의한 비평형 손실을 최소화하여, 담수 생산설비의 열효율을 높일 수 있도록 고안된 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 열원을 이용하여 해수를 증발시키는 담수 설비에 있어서,

   다수의 챔버를 일렬로 나열하고 상기 챔버와 챔버를 연결하는 벽면 하단부에 오리피스를 설치하여 챔버 연속체를 구성하되,

   상기 오리피스의 일측면에는 오리피스의 일측면과 일정 간격을 두고 챔버 하단부에 가이드를 설치하고, 부유장치를 내장한 수문을 상기 오리피스와 상기 가이드 사이에 형성된 공간부에 설치하여 상기 수문이 상기 가이드를 따라 아래위로 작동되도록 하여 오리피스의 개구부의 면적을 조절하는 단면적 조절수단을 설치 구성한 것을 특징으로 하는 담수설비의 자가 레벨 제어장치.
3. 열원을 이용하여 해수를 증발시키는 담수 설비에 있어서,

   다수의 챔버를 일렬로 나열하고 상기 챔버와 챔버를 연결하는 벽면 하단부에 오리피스를 설치하여 챔버 연속체를 구성하되,

   상기 오리피스의 일측면에는 상기 챔버와 챔버를 연결하는 벽면의 개구 상부에 힌지로 고정되며 부유장치와 와이어로 연결된 수문을 오리피스에 설치하여, 상기 힌지를 중심으로 상기 수문이 회동함으로써 오리피스의 개구부 면적을 조절하는 단면적 조절수단을 설치 구성한 것을 특징으로 하는 담수설비의 자가 레벨 제어장치.
4. 제 2항 또는 3항에 있어서,

   상기 부유장치는 밀폐된 용기내에 공기를 충진하거나 해수와 비중차가 큰 물질로 제작하여 안정한 부상부피와 흘수부피를 갖도록 설계된 것을 특징으로 하는 담수 설비의 자가 레벨 제어장치.
5. 제 2항 또는 3항에 있어서,

   상기 자가 레벨 제어장치는 MSF형 또는 ME형 담수설비에 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 담수설비의 자가 레벨 제어장치.

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