KR101160342B1 - 중공사 분리막 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 복수개의 중공사 분리막이 복수개의 다공의 관형부에 의해 등분포 지지를 받게 하면서 다공의 관형부에서 흡입압이 형성되게 함으로써, 중공사 분리막이 변형되는 것이 방지되어서, 투과유체(Permeate)가 한 쪽으로 몰리는 채널링(Channeling) 현상이 방지되어 유체분리효율을 증대시킬 수 있어서 기체분리, 수처리, 접촉막 등의 모듈로 사용하기에 적합하게 하는 작용효과를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 중공사 분리막 모듈에 관한 것이다.
분리막 모듈을 이용한 산소발생장치가 한국 실용신안 등록 313568호에 개시되어 있다.
상기 개시된 산소발생장치는 하우징 내에 중공사 분리막들이 수천 가닥 이상 다발로 집속되어 채워져서 접착제포팅층에 양단이 지지되는 분리막 모듈, 분리막 모듈에 공기를 유입하기 위한 공기압축기, 공기압축기로부터 나온 공기에서 큰 입자의 수분을 제거하기 위한 수분필터, 외부로부터 공기압축기로 유입되는 공기 중에서 큰 먼지 등의 입자를 제거하기 위한 전처리필터, 그리고 압력조절밸브 등을 포함한다.
유입되는 외부 공기는 전처리필터를 거쳐 먼지 등의 불순물 입자들이 제거되고, 공기압축기에 의해 압축되며 압축된 공기의 수분은 수분필터를 통해 제거되어, 수분이 제거된 건조한 압축공기는 유입구를 통해 분리막 모듈로 유입된다. 건조 공기는 중공사 분리막을 거치면서 배출구로는 건조 질소를 내보내고, 토출구로는 건조 산소를 내보낸다. 이후 호흡을 위해 건조 산소는 물통 등과 같은 가습 수단을 거치게 된다.
그런데, 중공사 분리막은 상기 하우징 내에서 접착제포팅층에 의해 양단이 지지되어 있기 때문에, 공기압축기에 의해 공급되는 압축공기에 압력을 받게 될 경우, 하우징의 직경방향으로 변형되게 되어 중공사 분리막이 서로 겹쳐져 투과 유체가 한쪽으로 몰리는 현상이 발생할 뿐만 아니라, 분리막의 중공부에 차압이 발생하여 분리효율을 낮춘다고 하는 문제점을 가진다.
본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.
본 발명은, 복수개의 중공사 분리막이 복수개의 다공의 관형부에 의해 등분포 지지를 받게 하면서 다공의 관형부에서 흡입압이 형성되게 함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제해결수단에 의해 중공사 분리막이 변형되는 것이 방지되어서, 투과유체(Permeate)가 한 쪽으로 몰리는 채널링(Channeling) 현상이 방지되어 유체분리효율을 증대시킬 수 있어서 기체분리, 수처리, 접촉막 등의 모듈로 사용하기에 적합하게 하는 작용효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시예의 중공사 분리막 모듈에 대한 개념 단면도,
도 2은 도 1의 A-A 선 및 B-B 선에서 취한 단면도,
도 3은 도 1의 하나의 중공사 분리막 번들을 도시한 도면, 및
도 4는 도 3의 중공사 분리막 번들의 복수개가 도 1의 다공의 관형부에 복수회 외접된 상태를 도시한 도면
도 2은 도 1의 A-A 선 및 B-B 선에서 취한 단면도,
도 3은 도 1의 하나의 중공사 분리막 번들을 도시한 도면, 및
도 4는 도 3의 중공사 분리막 번들의 복수개가 도 1의 다공의 관형부에 복수회 외접된 상태를 도시한 도면
이하, 본 발명에 따른 실시예의 중공사 분리막 모듈이 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1에는 본 실시예의 중공사 분리막 모듈이 부호 100으로서 지시되어 있다.
상기 중공사 분리막 모듈(100)은, 복수개의 여과부(1)를 포함하고 있다.
상기 복수개의 여과부(1) 각각은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상류단이 막혀있고 하류단이 개구된 다공의 관형부(10), 상기 다공의 관형부(10) 각각에 외접되어 스페이서로 작용하는 메시 망(20), 및 상류단이 상기 메시 망(20)의 일단에 고정되어 있고 하류단이 상기 메시 망(20)의 타단에 고정되어 있는 복수개의 중공사 분리막 번들(30)을 포함하고 있다.
도 3에는 상기 복수개의 중공사 분리막 번들(30) 중 하나의 번들이 도시되어 있다.
상기 중공사 분리막 번들(30)들은 상기 메시 망(20) 각각의 상류측에서 하류측으로 나선형으로 뻗어서 상기 메시 망(20) 각각에 외접되되 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 댕기머리를 매듯이 교호로 엇갈려 배치되어 여러층으로 적층되어 있다.
또한, 상기 중공사 분리막 모듈(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형의 하우징(40), 및 상기 하우징(40)의 양단에 고정적으로 내접된 상류단접착제포팅층(51)과 하류단접착제포팅층(52)을 포함하고 있다.
상기 복수개의 여과부(1) 각각의 상류단은 상류단접착제포팅층(51)에 관통삽입고정되어 있고, 그리고 그 하류단은 하류단접착제포팅층(52)에 관통되어 삽입고정되어 상기 상류단접착제포팅층(51)과 상기 하류단접착제포팅층(52)에 의해 양단이 지지를 받는다.
상기 복수개의 여과부(1)는 상기 상/하류단접착제포팅층(51, 52)의 단면에 격자패턴으로 배치되어 있다. 예를 들면, 상기 복수개의 여과부(1)는 인접한 여과부(1)들을 이은 선이 삼각형 형상을 갖도록 배치되어 있다.
또한, 상기 중공사 분리막 모듈(100)은 상기 하우징(40)의 상류단에 외접되어 있고 상기 상류단접착제포팅층(51)에 대하여 일정 간격 이격되어 여유공간(S1)이 형성되어 있으며 처리대상의 유체가 공급되는 유입구(61)가 하류방향으로 개구되어 구비된 상류단캡(60), 및 상기 하우징(40)의 하류단에 외접되어 있고 상기 하류단접착제포팅층(52)에 대하여 일정 간격 이격되어 여유공간(S2)이 형성되어 있으며 하류방향으로 개구된 투과용 토출구(71)가 형성된 하류단캡(70)을 포함하고 있다.
또한, 상기 다공의 관형부(10)의 하류단에는 하류단이 상기 하류단접착제포팅층(52)에서 상기 투과용 토출구(71) 쪽으로 돌출되어 뻗어 있는 관형접속구(11)의 상류단이 유통가능하게 결합되어 있다.
그리고, 상기 하류단캡(70) 내에는 상기 하류단접착제포팅층(52)과 평행하게 뻗은 상태에서 상기 하류단캡(70)의 상기 여유공간(S2)을 두개의 공간으로 나누는 칸막이 디스크판(72)이 고정적으로 내접되어 있으며, 상기 칸막이 디스크판(72)에는 상기 관형접속구(11)의 하류단이 밀봉시일을 개재하여 삽입관통되어 있다.
또한, 상기 하류단캡(70)에는 상기 하류단접착제포팅층(52)과 상기 칸막이 디스크판(72) 사이에 배치되어 형성된 비투과용 토출구(73)가 형성되어 있다.
또한, 상기 투과용 토출구(71)에는 토출팬(80)이 개재되어 있다.
상기 중공사 분리막 번들(30)의 양단은 개구되어 상기 여유공간(S1, S2)에 유통가능하게 접속되어 있다.
상기와 같이 구성된 중공사 분리막 모듈(100)은 다음과 같이 작동될 수 있다.
먼저, 분리대상 혼합유체가 도시되지 않은 압축기 또는 펌프에 의해 흡입되어 상기 유입구(61)을 통하여 상기 여유공간(S1)에 유입되게 된다.
그 다음, 상기 유입된 분리대상 혼합유체가 상기 복수개의 중공사 분리막 번들(30)의 상류단을 통하여 하여 상기 복수개의 중공사 분리막 번들(30)의 중공부내로 유입되게 되고, 상기 중공부 내로 유입된 분리대상 혼합유체는 중공사 분리막의 투과 특성차로 인하여, 2개의 성분으로 분리되게 된다.
즉, 예를 들면, 상기 혼합유체가 산소와 질소를 함유하고 있는 경우에는 산소가 질소보다 투과성능이 좋아 투과유체에 산소함유량이 높게 되고, 상기 혼합유체가 메탄과 이산화탄소를 함유하고 있는 경우에는 이산화탄소가 메탄보다 투과성능이 좋아 투과유체에 이산화탄소함유량이 높게 된다.
상기 중공사 분리막을 투과된 투과유체(Permaeate)는 상기 메시망(20)을 관통하여 상기 다공의 관형부(10)의 다공을 통하여 상기 다공의 관형부(10) 내로 유입되어서, 상기 관형의 접속구(11)를 경유하여 상기 칸막이 디스크판(72)을 관통하여서 상기 투과용 토출구(71) 쪽으로 유동하게 되어 상기 하류단캡(70) 밖으로 빠져나오게 된다.
그리고 상기 중공사 분리막을 투과하지 못한 비투과유체(Retentate)는 상기 복수개의 중공사 분리막 번들(30)의 하류단을 통하여, 상기 하류단접착제포팅층(52)과 상기 칸막이 디스크판(72) 사이의 공간으로 빠져나와 상기 비투광용 토출구(73) 쪽으로 유동하게 되어, 상기 하류단캡(70) 밖으로 빠져나오게 된다.
이와 같이 구성된 중공사 분리막 모듈(100)은 중공사 분리막 번들(30)이 상기 다공의 관형부(10)에 의해 등분포로 지지를 받기 때문에, 중공사 분리막이 변형되는 것이 방지되어서, 투과유체(Permeate)가 한쪽으로 몰리는 채널링(Channeling) 현상이 방지되어 유체분리효율을 증대시킬 수 있어서 기체분리, 수처리, 접촉막 등의 모듈로 사용하기에 적합하게 하는 작용효과를 제공할 수 있다.
상기 실시예의 설명에서, 중공사 분리막 모듈이 하나의 투과용 토출구(71)을 상기 하류단캡(70)에 구비한 것으로 되어 있지만, 또 다른 실시예로서 상기 원통형 하우징(40)의 외벽 중간부분에는 또 다른 투과용 토출구(41)가 구비될 수 있다.
상기 또 다른 투과용 토출구(41)를 상기 중공사 분리막 모듈이 구비하면, 사용자의 요구에 따라 상기 중공사 분리막 번들(30)에서 투과된 유체를 상기 또 다른 투과용 토출구(41)를 통하여 빠져나오게 할 수 있다는 점에서 바람직하다.
10; 다공의 관형부, 20; 메시망, 30; 중공사 분리막 번들, 40; 원통형 하우징, 51; 상류단접착제포팅층, 60; 상류단캡, 70; 하류단캡, 80; 토출팬
Claims (5)
- 중공사 분리막 모듈에 있어서,
상기 중공사 분리막 모듈(100)은, 복수개의 여과부(1)를 포함하고 있고,
상기 복수개의 여과부(1) 각각은 상류단이 막혀있고 하류단이 개구된 다공의 관형부(10), 상기 다공의 관형부(10) 각각에 외접된 메시 망(20), 및 상류단이 상기 메시 망(20)의 일단에 고정되어 있고 하류단이 상기 메시 망(20)의 타단에 고정되어 있는 복수개의 중공사 분리막 번들(30)을 포함하고 있고,
상기 중공사 분리막 모듈(100)은 원통형의 하우징(40), 및 상기 하우징(40)의 양단에 고정적으로 내접된 상류단접착제포팅층(51)과 하류단접착제포팅층(52)을 포함하고 있다.
상기 복수개의 여과부(1) 각각의 상류단은 상류단접착제포팅층(51)에 관통삽입고정되어 있고, 그리고 그 하류단은 하류단접착제포팅층(52)에 관통되어 삽입고정되어 상기 상류단접착제포팅층(51)과 상기 하류단접착제포팅층(52)에 의해 양단이 지지를 받으며,
상기 복수개의 여과부(1)는 상기 상/하류단접착제포팅층(51, 52)의 단면에 격자패턴으로 배치되어 있고,
상기 복수개의 다공의 관형부(10)의 하류단은 흡입측 유통가능하게 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막 모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 중공사 분리막 모듈(100)은 상기 하우징(40)의 상류단에 외접되어 있고 상기 상류단접착제포팅층(51)에 대하여 일정 간격 이격되어 여유공간(S1)이 형성되어 있으며 처리대상의 유체가 공급되는 유입구(61)가 하류방향으로 개구되어 구비된 상류단캡(60), 및 상기 하우징(40)의 하류단에 외접되어 있고 상기 하류단접착제포팅층(52)에 대하여 일정 간격 이격되어 여유공간(S2)이 형성되어 있으며 하류방향으로 개구된 투과용 토출구(71)가 형성된 하류단캡(70)을 포함하고 있고,
상기 다공의 관형부(10)의 하류단에는 하류단이 상기 하류단접착제포팅층(52)에서 상기 투과용 토출구(71) 쪽으로 돌출되어 뻗어 있는 관형접속구(11)의 상류단이 유통가능하게 결합되어 있고,
상기 하류단캡(70) 내에는 상기 하류단접착제포팅층(52)과 평행하게 뻗은 상태에서 상기 하류단캡(70)의 상기 여유공간(S2)을 두개의 공간으로 나누는 칸막이 디스크판(72)이 고정적으로 내접되어 있으며,
상기 칸막이 디스크판(72)에는 상기 관형접속구(11)의 하류단이 밀봉시일을 개재하여 삽입관통되어 있고,
상기 하류단캡(70)에는 상기 하류단접착제포팅층(52)과 상기 칸막이 디스크판(72) 사이에 배치되어 형성된 비투과용 토출구(73)가 형성되어 있고,
상기 중공사 분리막 번들(30)의 양단은 개구되어 상기 여유공간(S1, S2)에 유통가능하게 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막 모듈. - 제 2항에 있어서,
상기 투과용 토출구(71)에는 토출팬(80)이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막 모듈. - 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원통형 하우징(40)의 외벽 부분에는 또 다른 투과용 토출구(41)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막 모듈. - 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중공사 분리막 번들(30)들은 상기 메시 망(20) 각각의 상류측에서 하류측으로 나선형으로 뻗어서 상기 메시 망(20) 각각에 외접되되 교호로 엇갈려 배치되어 복수개의 층으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사 분리막 모듈.
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