KR101735492B1 - 멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 및 분리하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멤브레인(13)을 이용해서 유체(11)를 필터링 하고 분리하기 위한 방법 및 장치(10)와 관련이 있으며, 이때 본 발명에 따른 방법 및 장치는 실질적으로 압력 밀봉 방식의 하우징(14)을 포함하고, 상기 하우징 내에는 다수의 멤브레인(13)이 배치되어 있으며, 상기 장치(10) 내부로 가이드 되는 분리될 유체(11)를 위한 적어도 하나의 유입구(15)를 포함하며, 및 상기 장치(10)로부터 외부로 가이드 되는 침투 물질(18)을 위한 적어도 하나의 배출구(16) 그리고 외부로 가이드 되는 잔류물(19)을 위한 배출구(17)를 포함하며, 이 경우 상기 멤브레인(13)은 멤브레인 내부 공간(137)에 수집되는 침투 물질(18)을 배출시키기 위한 개구 영역(131)을 구비하는 멤브레인 쿠션의 형태를 따라 형성되었다. 하나의 멤브레인 스택(12)을 형성하는 상기 멤브레인(13) 양(quantity)의 개별 부분 양들이 분리될 유체(11)와 관련하여 상이한 분리 범위를 위해 형성됨으로써, 결과적으로 상기 상이한 부분 영역의 멤브레인(13) 세트 중의 하나의 개별 부분 세트는 상기 분리될 매체(11)의 각각 사전에 결정된 상이한 압력으로 작동되거나 또는 상기 멤브레인(13)의 침투 물질 측에서 상이한 진공으로 작동된다.

Description

멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 및 분리하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR FILTERING AND SEPARATING FLUIDS USING MEMBRANES}

본 발명은 멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 방법에 관한 것이며, 이때 본 발명에 따른 방법은 실질적으로 압력 밀봉 방식의 하우징을 포함하고, 상기 하우징 내에는 다수의 멤브레인이 배치되어 있으며, 장치 내부로 가이드 되는 분리될 유체를 위한 적어도 하나의 유입구를 포함하며, 및 상기 장치로부터 외부로 가이드 되는 침투 물질을 위한 배출구 그리고 외부로 가이드 되는 잔류물을 위한 배출구를 포함하며, 이 경우 상기 멤브레인은 멤브레인 내부 공간에 수집되는 침투 물질을 배출시키기 위한 개구 영역을 구비하는 멤브레인 쿠션의 형태를 따라 형성되었으며, 그리고 본 발명은 멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치와도 관련이 있으며, 이때 본 발명에 따른 장치는 실질적으로 압력 밀봉 방식의 하우징을 포함하고, 상기 하우징 내에는 다수의 멤브레인이 배치되어 있으며, 장치 내부로 가이드 되는 분리될 유체를 위한 적어도 하나의 유입구를 포함하며, 및 상기 장치로부터 외부로 가이드 되는 침투 물질을 위한 적어도 하나의 배출구 그리고 외부로 가이드 되는 잔류물을 위한 배출구를 포함하며, 이 경우 상기 멤브레인은 멤브레인 내부 공간에 수집되는 침투 물질을 배출시키기 위한 개구 영역을 구비하는 멤브레인 쿠션의 형태를 따라 형성되었다.

본 발명과 동류의 방법 및 이와 같은 방법을 실시할 수 있는 장치는 예를 들어 EP-A-1 445 013호에 기술되어 있으며, 이 간행물에서 장치는 소위 나선형 멤브레인의 형태로 형성된 고유한 분리 유닛과 관련하여 형성되었으며, 상기 분리 유닛은 압력 밀봉 방식의 하우징 내부에 수용될 수 있다.

상기 간행물에 따른 방법 및 장치에서 사용되었고, 소위 멤브레인 쿠션의 형태로 규칙적으로 형성되었으며, 전문 분야에서 쿠션 멤브레인 또는 멤브레인 포켓으로서도 명명되는 멤브레인 부재들은 분리될 매체와 관련해서 그리고 자신의 크기(멤브레인 면)와 관련해서도 개별 분리 목적에 적응되었으며, 이 경우에는 멤브레인 쿠션을 형성하는 재료 선택적인 고유의 멤브레인도 마찬가지로 분리될 매체의 분리 목적을 위해서 특정하게 선택된다.

사람들은 압력에 의해서 작동되는 분리 기술에서 여과(filtration), 한외 여과(ultrafiltration), 나노 여과(nanofiltration) 및 역삼투를 구별한다. 상기 압력에 의해서 작동되는 분리 기술이 부분적으로 상호 중복됨으로써, 결과적으로 전문 분야의 엄격한 분리는 멤브레인 내부에서 일어나는 재료 분리의 물리적인 작용 메커니즘과 관련해서 단지 이론적으로만 관찰된다. 그럼에도, 상기와 같은 개략적인 분류는 규칙적으로 사용되며, 이와 관련해서는 "멤브레인 분리 방법, 한외 여과 및 역삼투, 로베르트 라우텐바흐, Salle + Sauerlaender 출판사, 1981년"이 참조 된다.

멤브레인을 이용한 재료 분리는 산업 경제의 거의 모든 분야에 침투해 있는데, 예컨대 선박 및 바다에서 사용되거나 혹은 바다에 고정된 드릴링 플랫폼과 같은 해양 설비에서의 재료 분리 분야로부터 원수(raw water) 및 감수(sweet water)를 발생시키기 위한 해수 탈염 분야 및 예컨대 쓰레기 처리장 그리고 산업 현장에서 및 도로 청소시에 발생하는 폐수를 소각할 때에 발생하는 누출수(seepage water)의 분리 분야에까지 미치고 있다.

이와 같은 다수의 액체 유체는 상이한 액체 성분의 다양한 혼합물로 조성되고, 부분적으로는 심지어 기체 형태의 성분과 혼합되며, 이와 같은 기체 형태의 성분을 위해서는 지금까지 분리 방법을 실행한 후에 각각의 원하는 분리 생성물을 얻기 위해서, 분리 방법을 실시할 수 있는 장치 혹은 생성물 특유의 분리 장치가 제공되어야만 했다. 이와 같은 상황은, 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 장치적인 고비용 그리고 더 나아가서는 복잡한 재료 혼합물을 분리시키기 위해서 이용되어야만 하는 또는 실시되어야만 하는 복잡한 방법 제어 과정까지도 요구하고 있다. 재료 혼합물로 이루어진 다수의 분리될 재료는 전술된 분류의 의미에서 상이한 분리 메커니즘에 따라 분리될 재료 혼합물로부터 분리되어 나와야만 하는데, 그 이유는 한 가지 특정한 분리 방법은 분리될 재료 혼합물로 이루어진 특정 재료에 대해서는 적합하지 않고, 단지 다른 방법만이 성공으로 이끌기 때문이다. 심지어, 화학적으로/물리적으로 동일한 재료 그룹에 속하는 재료 혼합물 내에 있는 상이한 재료들조차도 지금까지는 단지 한 가지 재료 분리 방법에 의해서만 분리되었으며, 분리될 전체 혼합물로부터 재료를 분리하는 다른 한 가지 방법에 의해서는 분리되지 않았다.

추가로, 전술된 바와 같이, 지금까지 복잡하게 조성된 유체의 경우에는 각각 분리시킬 원하는 생성물을 목표로 삼은 장치들을 재차 새로 순환함으로써 중간 생성물의 분리가 연속으로 달성될 수 있었다. 이와 같은 상황은 앞에서 이미 언급된 장치적인 고비용 이외에 또한 매우 많은 시간을 필요로 하고, 높은 에너지 비용도 요구한다.

본 발명의 과제는, 각각 단지 상이한 분리 메커니즘에만 접근할 수 있는 분리될 복잡한 재료 혼합물로 이루어진 다양한 생성물을 한 가지 처리 과정으로 분리시킬 수 있는 방법을 제시하는 것이며, 이 경우에는 상기 방법이 지금까지의 분리 장치들에 비해 적은 장치적 비용을 요구하고, 예를 들어 상기와 같은 방법을 실시할 수 있어야만 하는 장치의 개장도 필요치 않음으로써, 결과적으로 본 발명에 따른 방법은 신속하고도 경제적으로 실시될 수 있다.

상기 과제는, 멤브레인 스택에서 상이한 분리 범위들을 갖는 멤브레인의 세트들 각각이 분리될 매체의 각각 사전에 결정된 상이한 압력으로 작동될 수 있는 본 발명에 따른 제 1 해결책에 의해서 해결되며, 그리고 멤브레인 스택에서 상이한 분리 범위들을 갖는 멤브레인의 세트들 각각이 분리될 매체의 각각 사전에 결정된 상이한 진공으로 작동될 수 있는 본 발명에 따른 제 2 해결책에 의해서 해결된다.

상기 두 가지의 특별하게 바람직한 본 발명에 따른 해결책 중에 제 2 해결책은 또한 예를 들어 단지 예컨대 투석 증발(pervaporation)의 방법에 따라서 동작하는 멤브레인에 의해서만 실시될 수 있는 복잡한 재료 혼합물로 이루어진 재료의 분리도 가능하게 한다.

개별 분리 방법과 관련된 본 발명에 따른 해결책들의 장점은, 목적에 초점 맞추어진 바와 같이, 제공되는 모든 멤브레인 부재의 세트 중의 각각의 부분 세트의 선택된 상이한 분리 범위에 의해서 야기되는 단 한 가지 방법 단계에서 선택적인 재료 분리가 가능하다는 것, 다시 말하자면 분리될 재료 혼합물로 이루어진 각각 원하는 생성물을 위해 선택적으로 재료 분리가 이루어질 수 있다는 것이다. 그럼으로써, 지금까지 필요했던 여러 번 사용될 분리 방법은 원칙적으로 한 가지 분리 방법으로 줄어들 수 있다. 이와 같은 장점은, 얻고자 했던 바와 같이, 현저한 장치적인 장점일 뿐만 아니라, 시간 및 비용 절감 측면에서 나타나는 장점이기도 하다.

원칙적으로는, 재료 분리 공정이 부압(진공)에 의해서 이루어지는, 다시 말하자면 특정 재료 혼합물의 분리가 단지 부압에 의해서 멤브레인 부재의 침투 물질 측에서만 가능한 방법을 이용해서 재료 분리 공정이 이루어지는 본 발명에 따라 제안된 해결책에서도 동일한 장점에 도달한다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 일 개선 예에 따르면, 멤브레인 스택의 멤브레인의 세트 중의 사전에 결정된 부분 세트는 분리될 매체의 상이한 압력으로 작동되는데, 다시 말하자면 한 멤브레인 스택의 멤브레인 부재들의 개별 세트는 단지 한 가지 분리 과제 혹은 하나의 분리 범위에 대해서만 책임이 있는 한편, 멤브레인 스택의 멤브레인의 세트 중의 다른 부분 세트는 분리될 매체의 다른 분리 범위를 위해서 특정화되었다. 멤브레인의 개별 부분 세트들에 대한 세트의 강력함은 생성되는 분리될 유체의 및 분리되어야만 할 전체 재료 혼합물에서 특정의 상이한 재료가 차지하는 예상 가능한 비율의 양(용적)에 의해서 재차 결정된다.

동일한 내용은 바람직하게 부압을 이용한 재료 분리에도 유사하게 적용되며, 이 경우에는 바람직하게 멤브레인 스택의 멤브레인의 세트 중의 사전에 결정될 수 있는 부분 세트는 분리될 매체와 관련하여 상이한 레벨의 진공으로 작동된다.

또한, 멤브레인 스택의 멤브레인의 세트 중의 사전에 결정된 적어도 하나의 제 1 부분 세트가 상이한 레벨의 진공으로 작동되는 것 그리고 멤브레인의 세트 중의 사전에 결정된 적어도 하나의 제 2 부분 세트는 분리될 매체와 관련해서 상이한 압력으로 작동되는 것도 바람직하게 가능하다.

멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 및 분리하기 위한 서문에 언급된 방법을 실시할 수 있는, 멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 및 분리하기 위한 장치는 바람직하게 하나의 멤브레인 스택을 형성하는 멤브레인의 세트 중의 각각의 부분 세트들이 분리될 유체와 관련하여 상이한 분리 범위를 위해서 형성되도록 구성되었다.

따라서, 멤브레인 스택을 형성하는 멤브레인의 세트 중의 한 가지 부분 세트는 예를 들어 나노 여과를 위해서 적합한 것으로 구성되고, 멤브레인의 다른 한 가지 부분 세트는 분리를 위해 역삼투 원리에 따라 동작할 수 있는 것으로 구성되며, 그리고 상기 멤브레인 스택의 멤브레인의 다른 한 가지 세트는 분리를 위해 한외 여과 원리에 따라 형성된 것으로 구성되며, 이 경우 상이한 분리 범위들을 위한 상이한 멤브레인 세트의 이와 같은 열거는 단지 예로서만 이해해야만 하며, 이 경우에는 또한 모든 다른 멤브레인도 명확하게 언급되어 있지 않은 멤브레인 스택의 멤브레인의 개별 부분 세트를 형성할 수 있다. 본 발명에 따라 형성된 장치를 위해서는, 서문에 언급된 본 발명에 따른 방법과 관련하여 기술된 바와 의미상으로 동일한 과제에서의 장점들이 적용된다.

원칙적으로 본 발명에 따른 장치는 이 장치 내부에서의 혹은 이 장치에 속하는 하우징 내부에서의 멤브레인 배치 상태와 관련하여 임의로 적합하게 선택될 수 있지만, 다시 말하자면 멤브레인 부재가 중공 쓰레드(thread)- 혹은 모세관 멤브레인으로 이루어진 장치들도 원칙적으로는 적합하지만, 멤브레인 스택을 다층 나선 형태를 따라 형성하는 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 멤브레인 스택은 나선형 모듈로도 불리고, 실제로 나선 형태로 배치된 멤브레인을 가로지를 때에 정면에서 나선을 관류하는 분리될 매체를 위해 모든 종류의 멤브레인에서 동일한 압력 비율이 나타난다는 큰 장점을 갖는다. 코일형 모듈로도 불리는 이와 같은 나선형 모듈은 동일한 공간 용적에서, 예를 들어 분리될 매체가 멤브레인 부재 스택을 통하여 상기 분리될 매체를 위한 입구에서 장치로부터 잔류물을 배출시키는 배출구까지 곡류 형태로 관통하는 멤브레인 부재 스택보다 큰 멤브레인 면을 수용할 수 있다.

나선형 모듈 혹은 코일형 모듈의 형상은 상이한 분리 범위의 멤브레인의 개별 세트들의 본 발명에 따른 배치 상태를 위해서, 그 경우에도 멤브레인 면의 모든 장소에서 분리될 매체(feeds)의 동일한 압력 비율이 나타난다는 장점을 제공해준다.

멤브레인 기술에서 중요한 사실은, 멤브레인 쿠션의 내부 공간에서 재료 선택적인 멤브레인 부재들 사이에서 생성되는, 즉 멤브레인 쿠션의 원래의 멤브레인들 사이에서 생성되는 침투 물질이 신속하게 그리고 아무런 방해도 받지 않고 유출된다는 것이다. 상이한 분리 범위 - 멤브레인은 이 상이한 분리 범위를 위해서 설계됨 - 에서는 침투 물질이 상이한 유동 특성을 지니기 때문에, 적어도 하나의 중간 부재를 자신의 내부 공간에서 멤브레인 부재들 사이에 배치함으로써 유동 특성을 최적화하는 것이 바람직한데, 이때 상기 중간 부재는 간격 유지 기능을 할 뿐만 아니라, 즉 한 멤브레인 쿠션의 멤브레인의 두 개의 내부 면이 간격을 두고 유지되도록 해줄 뿐만 아니라, 상기 멤브레인 쿠션의 내부 공간에서 침투 물질을 아무런 방해 없이 또는 장애를 받지 않고 유출시키기 위한 기능까지도 담당한다.

바람직한 것은, 전체적으로 평평하게 형성된 중간 부재가 멤브레인 쿠션의 분리 범위에서 상응하게 사전에 선택될 수 있는 상이한 두께를 갖는다는 것이며, 이 경우 상기 선택된 분리 범위 - 멤브레인 부재는 이 선택된 분리 범위를 위해서 선별되었거나 형성됨 - 에서의 두께는 튜닝 되었고, 멤브레인 내부 공간에 수집되는 침투 물질의 유출 장애를 피하기 위하여 최적화된 형태로 제공된다는 것이다.

분리될 유체를 멤브레인 스택을 통해 가급적 장애를 받지 않고 유동시키기 위하여, 본 발명의 바람직한 추가의 일 실시 예에 따라 상기 멤브레인 스택을 형성하는 멤브레인 쿠션들 사이에는 간격 유지 부재가 배치되어 있다. 상기 간격 유지 부재는 분리될 유체가 실제로 아무런 방해를 받지 않고 멤브레인 스택을 통해 흐를 수 있도록 해주어야만 한다. 또한, 멤브레인 스택을 관통하는 분리될 매체를 위한 유동 채널과 관련해서도, 전체적으로 평평하게 또는 격자 형태로 형성된 간격 유지 부재는 멤브레인 부재의 분리 범위에 상응하게 적어도 양측에서 이웃하는 각각의 멤브레인 쿠션을 위해 선택될 수 있는 상이한 두께를 갖는다는 것이 바람직하다. 상기 간격 유지 부재의 두께도 멤브레인 스택을 통해 흐르는 분리될 유체의 가급적 방해받지 않은 흐름을 위해서 결정적이며, 이 경우 상기 간격 유지 부재의 두께는 개별 멤브레인 쿠션의 선택된 분리 범위에 적응된 상태로 선택될 수 있다. 이와 같은 방식에 의해서는 재차 멤브레인 스택을 통과하는 분리될 매체의 최적의 유동 상태에 도달하려는 목적으로 간단한 적응이 가능해진다.

본 발명의 다른 바람직한 일 실시 예에 따르면, 멤브레인 스택을 형성하는 멤브레인 쿠션은, 상기 멤브레인 쿠션의 개구 영역이 침투 물질 유출- 및 수집 방향에 상응하는 침투 물질 개구와 연결되도록 장치를 가로지르는 침투 물질- 및 수집 장치 둘레에 나선의 형태를 따라 서로 감겨 있다. 이 목적을 위하여 상기 침투 물질 유출- 및 수집 장치는 다수의 홀을 구비하고, 상기 홀들은 상기 개구 영역의 튜브 모양의 재킷을 관통하며, 이 경우 상기 홀들은 이 홀들이 멤브레인 쿠션의 침투 물질 유출 개구 혹은 침투 물질 유출 영역과 연결될 수 있도록 그리고 침투 물질이 상기 홀들을 통해 유출될 수 있도록 정렬되어 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시 예에 따르면, 나선 형태를 따라 형성된 멤브레인 스택은 별도의 튜브 부재에 감겨 있으며, 이 경우 상기 튜브 부재의 내부 보어에는 침투 물질 유출- 및 수집 장치가 수용된다. 본 실시 예의 장점은, 나선형 모듈 혹은 코일형 모듈이 거의 기능적으로 완전하게 사전에 제작될 수 있고, 단지 튜브 형태로 형성된 그리고 본 실시 예에서 별도로 제공되는 침투 물질 유출- 및 수집 장치만 밀어 넣으면 된다는 것이다. 이와 같은 장치 실시 예에서, 튜브 형태의 침투 물질 유출- 및 수집 장치는 또한 상기 나선형의 혹은 코일형의 모듈은 상기 장치의 하우징 내부에 압력 밀봉 방식으로 수용할 수 있기 위하여 상기 장치의 하우징을 가로지르는 중앙 인장 볼트로서도 사용될 수 있다.

마찬가지로 서문에서 이미 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 장치 원리를 각각 하나의 양을 교체하면서 상호 스택 되고 디스크 형태로 형성된 간격 유지 부재 및 멤브레인 쿠션에 의해서 형성되는 멤브레인 스택에 적용하는 것도 가능하다. 이와 같은 장치는 예를 들어 EP-A-0 289 740호에 공지되어 있으며, 상기 장치는 원리상 동일한 구조로 선행 기술에서 다수의 실시 예로 공지되어 있다. 장치와 관련된 그리고 또한 방법과도 관련된 본 발명에 따른 원리는 상기와 같은 멤브레인 스택에 아무런 문제 없이 적용될 수 있다.

상기와 같이 형성된 멤브레인 스택에서 작용 면에서 전술된 바와 유사하게 평평하게 형성되고 규칙적인 격자 모양으로 형성된 간격 유지 부재가 멤브레인 면 위에서 그리고 상기 멤브레인 면 아래에서 분리될 매체를 위한 상응하는 공간에 도달하도록 하기 위하여, 바람직하게 상기 간격 유지 부재의 적어도 하나의 표면에는 상기 표면으로부터 융기 돌출된 다수의 돌출부가 제공되어 있으며, 상기 돌출부들의 높이는 멤브레인 쿠션의 개별 액체 선택적인 면이 상기 돌출부의 표면에 올려지지 않고 오히려 상기 면이 멤브레인 쿠션에 대하여 단지 약간의 간격만을 두고서 필요에 따라 지지가 되도록 치수 설계되었다. 다른 형태의 돌출부에서는, 디스크 모양 간격 유지 부재의 표면에 대하여 융기 돌출된 돌출부의 약간의 면이 상기 간격 유지 부재의 표면에 대하여 평행하게 형성됨으로써, 결과적으로 멤브레인 부재는 재료 선택적인 멤브레인 표면의 손상을 피하기 위하여 상기 돌출부의 평행한 표면에 지지가 될 수 있다.

일반적으로는, 간격 유지 부재의 두께가 바람직하게 돌출부의 높이에 의해서 규정된다는 내용이 적용된다.

마지막으로, 상기 멤브레인 스택의 실시 예에서는 또한 간격 유지 부재에도 외부 둘레 에지가 제공될 수 있고, 상기 에지는 각각 간격 유지 부재의 표면으로부터 돌출하며, 이 경우 간격 유지 부재의 두께는 상기 간격 유지 부재의 에지의 높이에 의해서 규정된다.

따라서, 상기 멤브레인 부재 스택의 실시 예에서는, 분리될 매체를 위한 채널이 항상 돌출부의 높이에 적응되도록 항상 보증되고/보증되거나 매체의 원하는 부분 영역에 상응하게 에지의 높이에 적응되도록 간단한 방식으로 보증된다.

본 발명은 이하에서 설명되는 개략적인 도면들에 도시된 제 1 실시 예를 참조하여 상세하게 기술되며, 이 경우 제 2 실시 예는 단지 제 1 실시 예에 대한 변형과 관련해서만 간략히 설명된다:
도 1은 본 발명에 따른 장치의 단면도이며,
도 2는 도 1에 따른 장치의 부분의 단면도로서, 상기 부분은 쿠션 멤브레인 및 간격 유지 부재로 이루어진 나선들로 이루어지고, 상기 나선들은 튜브 부재에 상호 감겨 있으며, 상기 나선 위로는 상기 장치를 대체로 가로지르는 볼트 형태의 침투 물질 유출- 및 수집 장치가 삽입될 수 있고,
도 3은 본 발명의 구조를 설명하기 위하여 도 2에 따른 선 C-D에 따라 나선을 절단하여 도시한 단면도이지만, 튜브 부재의 내부 공간으로 삽입되어 있고 도 2에 대하여 확대된 척도로 도시된 침투 물질 유출- 및 수집 장치 그리고 아직까지 상호 감기지 않은 멤브레인 쿠션 및 상기 멤브레인 쿠션 사이에 배치된 간격 유지 부재가 제공되어 있으며,
도 4a는 간격 유지 부재의 절단 부분을 매우 확대된 척도로 도시한 측면도이고,
도 4b는 간격 유지 부재를 매우 확대된 척도로 도시한 평면도이며,
도 5는 침투 물질 유출 개구를 형성하는 일 측면 영역을 갖는 본 발명에 따라 사용된 멤브레인 쿠션에 대한 개략도이고,
도 6은 중간 부재를 구비한 멤브레인 쿠션의 구조를 보여주는, 도 5의 선 A-B를 따라 절단하여 도시한 단면도이며,
도 7은 중간 부재를 구비하지 않은 멤브레인 쿠션의 구조를 보여주는, 도 5의 선 E-F를 따라 절단하여 도시한 단면도이고,
도 8은 대체로 원통형 멤브레인 스택의 형태를 따라 형성된 분리 장치에서 사용되는 것과 같은 간격 유지 부재의 평면도로서, 이때 모든 간격 유지 부재의 양은 멤브레인 쿠션을 암시하는 평면도의 모든 멤브레인 쿠션의 양으로 교체되며(본 발명에 따른 장치의 제 2 변형 예), 그리고
도 9는 본 발명에 따른 장치를 이해하기 위해서 불필요한 세부 사항을 생략한 상태에서 도 8의 간격 유지 부재의 단면을 도시한 측면도이다

장치(10)의 구조와 관련해서는 우선 도 1 및 도 2가 참조 된다. 장치(10)는 압력 밀봉 방식의 하우징(14)을 포함하고, 상기 하우징은 본 도면에서는 튜브 실린더 형태의 부재로서 형성되었다. 하우징(14)에 대하여 대체로 축 방향으로는 상기 장치(10)를 대체로 가로지르는 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21)가 제공되어 있으며, 상기 장치는 추가로 분리 장치(110)를 지지하거나 고정시키는 인장 볼트의 기능도 가지며, 이와 관련해서는 더 아래에서 상세하게 설명될 것이다.

분리 유닛(110)의 한 부분은 도 2에 도시되어 있으며, 이 경우 상기 분리 유닛은 장치(10)를 볼트 형태로 가로지르는 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21) 이외에 폐쇄 부재(25, 26)를 구비하며, 상기 폐쇄 부재는 도면에 대한 개관을 명확히 할 목적으로 도 2에는 도시되어 있지 않다.

침투 물질 유출- 및 수집 장치(21) 상에는 별도의 튜브 부재(27)가 있으며, 상기 튜브 부재는 상기 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21) 상에 삽입될 수 있지만 이 장치로부터 인출될 수도 있다.

장치(10)를 마찬가지로 대체로 가로지르고 하우징(14)의 축 방향 길이보다 약간 더 짧은 축 방향 길이를 갖는 별도의 튜브 부재(27) 상에는 멤브레인 쿠션(13)의 형태를 따라서 형성된 다수의 멤브레인이 다수 개의 부재로 형성된 혹은 다수 개의 층으로 형성된 나선(20)의 형태를 따라서 상호 감겨 있으며, 이에 대해서는 도 3이 또한 참조 될 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 상기 다수 개의 부재로 이루어진 나선(20)이 상호 감긴 최종 상태에서 도시되어 있다.

도 1 및 도 2에 따른 모든 멤브레인 부재의 세트는 도 3에 도시된 바와 같은 그리고 더 아래에서 상세하게 설명되는 바와 같은 멤브레인 스택(12)을 형성한다. 상기 멤브레인 스택(12)을 형성하는 멤브레인 쿠션(13)은 분리될 유체(11)와 관련하여 상이한 분리 범위를 위해서 형성된다. 다시 말하자면, 멤브레인 스택(12)의 한 부분은 멤브레인 부재(13)로부터 형성되며, 상기 멤브레인 부재는 예를 들어 역삼투를 위해서, 예를 들어 나노 여과를 위해서, 예를 들어 한외 여과를 위해서 또는 정상적인 여과를 위해서 또는 투석 증발의 방법에 따른 재료 분리를 위해서 형성되었다.

멤브레인 스택(12)을 형성하는 멤브레인 쿠션(13)의 세트 중의 특정 부분 세트들은 전술된 의미에서 멤브레인 스택(12)을 형성할 목적으로 사용될 수 있다.

예를 들어 멤브레인 쿠션(13)이 적합하게 형성된 경우에 투석 증발의 진공 지원되는 방법을 이용해서 재료 분리를 실시하는 것도 가능하다. 유체(11)의 다양한 분리 범위들의 모든 조합이 가능하고, 나선 형태로 구성된 멤브레인 스택(12)을 형성할 수 있다.

도 2의 선 C-D를 따라 도 2를 절단하여 도시되어 있지만 더 큰 척도로 도시된 도 3의 도시는 도 2에 도시된 바와 달리, 개별 멤브레인 쿠션(13)으로 이루어진 다수 부재 형태의 나선(20)이 상호 감기지 않은 상태에서 튜브 부재(27)의 내부 보어(270)에 삽입된 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21)를 보여주고 있다. 도 3에 실선으로 도시된 멤브레인 쿠션은 척도에 맞게 도시되어 있지 않다. 구현된 일 실시 예에서 멤브레인 쿠션은 예를 들어 950 mm의 폭 및 755 mm의 길이를 가지며, 이 경우 상기 길이는 튜브 부재(27)의 방향에서 볼 때 멤브레인 쿠션(13)의 효과적인 길이로서 간주 된다. 상기 멤브레인 쿠션과 관련된 폭 및 길이에 대한 지시는 단지 가능한 일 실시 예에만 관련이 있으나, 장치(10)의 상이한 형상과 관련해서는 완전히 다른 폭 및 길이의 멤브레인 쿠션(13)도 제공될 수 있다.

도 3에 도시된 실시 예에서 다수 개의 부재로 이루어진 나선(20)은 18개의 멤브레인 쿠션(13)으로 구성되며, 이 경우에도 다른 개수의 멤브레인 쿠션(13)이 나선(20)을 형성할 수 있다는 내용이 지시될 수 있다.

멤브레인 스택(12)을 형성하는 멤브레인 쿠션(13)의 세트 중의 개별 부분 세트가 원하는 사용 방식에 따라 선택됨으로써, 목적하는 재료 분리와 관련해서 복잡하게 조성된 유체(11)는 사전에 통합될 수 있는데, 다시 말하자면 양적으로 그리고 질적으로 도달될 원하는 분리 정도 및 원하는 분리 결과에 따라서도 전체적으로 통합될 수 있다.

언급할 또 다른 사실은, 도 3의 도시는 장치(10)를 더 잘 이해하기 위해서 단지 개략적으로만 이해되어야 한다는 것이다. 그렇기 때문에 다수 개의 부재로 이루어진 나선(20)을 형성하는 개별 멤브레인 쿠션(13)은 본원에서 준(quasi)-분해도로도 도시되어 있다.

멤브레인 쿠션(13)은 도 5, 도 6 및 도 7에 도시되어 있는 바와 같은 구조를 가지며, 이에 대해서는 더 아래에서 상세하게 설명될 것이다. 다수 개의 부재로 구성된 나선(20)이 최종적으로 상호 감긴 상태에서, 상기 나선(20)은 도 1 및 도 2에 측면 단면도로 도시된 바와 같은 형태를 취한다.

다수 개의 부재로 구성된 나선(20)의 멤브레인 쿠션(13)이 침투 물질 유출 개구(131)를 구비한 튜브 부재(27)에 대하여 상대적으로 배치됨으로써, 상기 침투 물질 유출 영역 혹은 -개구(131)는 상기 튜브 부재(27) 내부에 형성된 방사형 홀(271)을 향해 정렬되거나 또는 상기 방사형 홀 내부와 연통 되며, 이에 대해서는 재차 도 3이 참조 된다. 따라서, 멤브레인(13)의 침투 물질 유출 개구로부터 배출되는 침투 물질(18)은 방사형 홀(271) 내부로 유입될 수 있고, 상기 방사형 홀을 관통하여 튜브 부재(27)의 내부 보어(270) 내에 위치 설정된 상기 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21)의 침투 물질 유입 개구(210) 내부로 유입될 수 있는데, 그 이유는 침투 물질 유입 개구(210)가 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21) 상에 형성된 상기 침투 물질 유입 개구(210) 위에 있는 축 방향 그루브의 형태로 상기 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21)의 일 단부에 형성된 링 채널로 가이드 될 수 있고, 그곳으로부터 침투 물질 배출구(16)를 통해 외부로 배출되기 때문이다.

그루브 형태의 별도의 침투 물질 유입 개구(210) 대신에, 튜브 부재(27)의 내부 보어(270)와 장치(10)를 대체로 가로지르는 볼트 형태의 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21) 사이에 링 형태의 채널을 제공하는 것도 가능하며, 상기 채널을 통해서는 추후에 침투 물질(18)이 침투 물질 배출구(16)로 가이드 된다.

도면에 도시된 장치(10)의 실시 예에서는 18개의 멤브레인 쿠션(13)에 상응하게 18개의 방사형 홀(271)이 튜브 부재(27) 내부에 제공되어 있다. 상기 별도의 튜브 부재(27)를 따라서는, 멤브레인 쿠션(13)을 벗어나는 침투 물질(18)의 가급적 균일한 유출을 보증하기 위하여, 멤브레인 쿠션(13)의 길이에 상응하게 다수의 방사형 홀(271)이 축 방향으로 열 형태로 배치된 상태로 제공되어 있다.

다수 개의 부재로 구성된 제 2 나선(22)은 간격 유지 부재(23)에 의해서 형성되며, 상기 간격 유지 부재는 다수 개의 부재로 구성된 나선(20)을 형성하는 멤브레인 쿠션(13)이 상기 다수 개의 부재로 구성된 제 2 나선(22)을 형성하는 전술된 다수의 간격 유지 부재(23)에 의해서 상호 이격 된 상태를 유지하도록 배치되어 있다. 도 3에서 간격 유지 부재(23)는 멤브레인 쿠션(13)과 달리 파선으로 도시되어 있다.

멤브레인 쿠션(13)과 거의 동일한 길이 및 폭을 갖는 간격 유지 부재(23)는 격자 모양의 구조를 가지며, 이에 대해서는 도 4a 및 도 4b가 참조 된다. 도 4a 및 도 4b에서 간격 유지 부재(23)의 도시는 이 간격 유지 부재(23)의 구조를 명확하게 설명할 목적으로 확대 도시되어 있다. 간격 유지 부재(23)의 격자 모양 구조는 대체로 직각으로 교차하는 다수의 제 1 및 제 2 부재(230, 231)에 의해서 형성된다. 상기 부재(230, 231)는 막대 형태로 형성되었다. 이 경우 상기 제 1 부재(230)는 횡단면 상으로 볼 때 제 2 부재(231)보다 크게 형성되었다. 상기 간격 유지 부재(23)는 다수 개의 부재로 구성된 제 2 나선(22)을 형성하기 위하여 장치(10) 내부에 혹은 상기 다수 개의 부재로 구성되고 멤브레인 쿠션(13)으로 이루어진 제 1 나선(20)에 대하여 상대적으로 배치되어 있으며, 이 경우에는 간격 유지 부재(23)의 제 1 부재(230)가 튜브 부재(27)에 대하여 혹은 볼트 형태의 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21)에 대하여 대체로 축 방향으로 정렬되어 있음으로써, 결과적으로 나선(20 혹은 22)을 가로지르는 분리될 유체(11)는 제 2 부재(231)를 따라서 흐를 수 있게 되는데, 다시 말하자면 상기 분리될 유체(11)를 위해서 무시할 수 있을 정도로 작은 유체 저항을 형성한다.

간격 유지 부재(23)의 제 1 및 제 2 부재(230, 231)는 본원의 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시 예에서 대체로 원형의 구조를 갖는다. 그러나 멤브레인 쿠션(13)이 넘칠 때에 예를 들어 분리될 유체(11)의 난류가 의도한 바대로 다수 개의 부재로 구성된 나선(20)을 관류해야만 하는 경우에는, 기본적으로 다른 횡단면 형태들도 가능하며, 이와 같은 형상은 본 발명에 따른 장치를 특별히 원하는 용도로 사용하는 경우에 필요할 수 있다. 간격 유지 부재(23)는 탄력적인 재료, 예를 들면 탄성 중합체 플라스틱일 수 있는 플라스틱으로 이루어진다.

각각 원하는 멤브레인 쿠션(13)의 특정 세트로 형성된 상기 멤브레인 쿠션(13)의 부분 세트의 종류에 따라서, 간격 유지 부재(23)는 선택 가능한 상이한 두께를 가질 수 있다. 이와 같은 간격 유지 부재(23)의 선택 가능한 두께(232)에 의해서는 인접하는 두 개 멤브레인 쿠션(13) 사이의 유체(11)를 위한 개별 유동 채널이 결정될 수 있으며, 그리고 특히 상기 유체(11)의 원하는 분리 결과 및 각각의 원하는 분리 범위에 따라서도 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 멤브레인 스택(12)에서는 특정한 분리 범위를 위해서 형성된 멤브레인 쿠션(13)의 개별 부분 세트에 따라서도 상이한 간격 유지 부재(23), 즉 상이한 두께(232)를 갖는 상이한 간격 유지 부재가 사용될 수 있다.

다수 개의 부재로 구성되고 멤브레인 쿠션(13)으로 이루어진 제 1 나선(20)이 자신의 최종 형태로 되면(도 1 및 도 2 참조), 멤브레인 쿠션(13) 사이에 배치된 간격 유지 부재(23)는 각각 이웃하는 멤브레인 쿠션(13)의 이웃하는 개별 멤브레인 부재(133, 134)에 밀착하게 되고, 상기 각각 이웃하는 멤브레인 쿠션(13)의 개별 멤브레인 부재(133, 134)가 직접 서로 상하로 겹쳐져서 분리될 유체(11)를 위한 유동 채널을 형성함으로써, 결과적으로 상기 유체는 정면에서 다수 개의 부재로 구성되고 멤브레인 쿠션(13)으로 이루어진 나선(20) 내부로 유입될 수 있으며(도 1의 우측 참조), 그리고 멤브레인 쿠션(13)의 전체 길이를 통과한 후에는 상기 다수 개의 부재로 구성된 나선(20)으로부터 재차 배출될 수 있다(도 1의 좌측 참조). 다수 개의 부재로 구성된 제 1 나선(20)의 멤브레인 부재들 사이에 위치 설정되어 있고 마찬가지로 다수 개의 부재로 구성된 제 2 나선(22)을 형성하는 간격 유지 부재(23)를 제공함으로써, 유동 횡단면 상으로 볼 때에 유체(11)를 위해 충분히 큰 유동 채널이 항상 보증된다.

다수 개의 부재로 구성된 제 1 및 제 2 나선(20, 22) - 추후에 본원에 기술된 예에서는 36개의 부재, 다시 말하자면 18개의 멤브레인 쿠션(13) 및 18개의 간격 유지 부재(23)로 이루어질 수 있음 - 이 자신의 최종적으로 감긴 위치로 이동하면(도 1 및 도 2 참조), 즉 멤브레인 쿠션(13)이 간격 유지 부재(23)의 개별 중간 위치 설정하에서 서로 상하로 겹쳐지면, 상기 나선(20, 22)은 자신의 외부 둘레(24)에 고정된다(도 2 참조). 이와 같은 과정은 상기 나선(20, 22)이 추후에 자신의 외부 둘레(24)에서 하나의 실 형태 부재 또는 다수의 실 형태 부재에 의해 감김으로써 이루어질 수 있다. 여전히 감긴 상태에서 상기 나선(20, 22)에 더 높은 강도를 제공하기 위하여, 사람들은 실 형태의 부재들을 경화 가능한 수지 또는 플라스틱으로 침지할 수 있다. 열을 적절히 공급함으로써 또는 수지 혹은 플라스틱의 경화 과정을 적합하게 설정함으로써, 나선(20, 22)을 감는 과정이 이루어진 후에는 실 모양 부재의 응고 과정이 유도될 수 있다. 그러나 예를 들어 탄성 중합체 플라스틱으로 이루어진 밴드를 이용해서 상기 나선(20, 22)을 자체 외부 둘레(24)에 코일의 형태로 감는 것도 또한 가능하다.

예를 들어 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 나선(20, 22)으로부터 상기와 같이 완성된 몸체는 추후에 장치(10)를 볼트 형태로 가로지르는 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21) 위로 삽입된다. 그 다음에 양측에서 다수 개의 부재로 구성된 나선(20, 22) 및 튜브 부재(27)로 이루어진 상기 몸체에는 각각 양측에서 인접하는 폐쇄 부재(25, 26)가 제공되며, 상기 폐쇄 부재 내에는 각각 분리될 매체(11)를 위한 적어도 하나의 유입구(15) 및 잔류물(19)을 위한 적어도 하나의 배출구(17)가 제공되어 있다. 적합한 밀봉 부재 그리고 커플링 부시에 의해서 상기 폐쇄 부재(25, 26)는 튜브 부재(17)에 대하여 상대적으로 밀봉 방식으로 고정되며, 이 경우 상기 폐쇄 부재(25, 26)는 밀봉 수단을 구비하고, 상기 밀봉 수단에 의해서는 나선(20, 22), 침투 물질 유출- 및 수집 장치(20) 그리고 간격 유지 부재(25, 26)로 구성된 분리 유닛(110)이 하우징(14) 내부로 삽입된 후에 상기 폐쇄 부재들이 하우징(14)에 대하여 밀봉 방식으로(도 1 참조) 위치 설정될 수 있다.

장치(10) 내에서 사용된 멤브레인 쿠션(13)은 대체로 직사각형의 구조를 갖는다(도 5 참조).

상기와 같은 형태의 멤브레인 쿠션(13)은 예를 들어 EP-B-0 129 663호에 기술되어 있고, 공지된 방식으로 제조될 수 있다.

상기 멤브레인 쿠션(13)은 두 개의 멤브레인 부재(133, 134)로 규칙적으로 이루어지고, 일반적으로는 적합한 폴리머 재료로 제조되며, 이 경우 폴리머는 상기 폴리머가 특별히 장치(10)에 의해서 실행될 분리 과제에 따라서, 다시 말하자면 분리될 유체(11)에 따라서 선별되는 방식으로 선택된다. 상기 두 개의 멤브레인 부재(133, 134)(도 6 및 도 7 참조)는 자신의 주변 에지(136)에 공지된 방식으로 예를 들어 초음파 처리에 의해서 용접되어 있거나 또는 적합하게 접착되어 있다.

본 발명에 따른 장치와 관련해서 사용되는 멤브레인 쿠션(13)에서의 특별한 점은, 멤브레인 쿠션(13)에서 그 정면(132)에, 다시 말하자면 사전에 결정된 영역에 침투 물질 유출 개구(131)가 형성되어 있고, 상기 개구가 튜브 부재(27)의 전술된 방사형 홀(271)과 동일 평면에 놓임으로써, 결과적으로 멤브레인 쿠션(13)으로부터 상기 침투 물질 유출 개구(131)를 통해 배출되는 침투 물질(18)이 튜브 부재(27)의 방사형 홀(271) 내부로 유입될 수 있다는 것이다. 멤브레인 쿠션 내부(13)에는, 다시 말해 상기 멤브레인 쿠션(13)을 형성하는 멤브레인 부재(133, 134) 사이에는 적어도 하나의 중간 부재(135)가 배치될 수 있으며, 이에 대해서는 도 6에 따른 멤브레인 쿠션(13)의 형상이 참조 된다.

중간 부재(135)는 또한 하나의 멤브레인 쿠션(13)을 형성하는 두 개의 재료 선택적인 멤브레인 층 사이에서 형성된 중공 공간을 상기 멤브레인 쿠션(13) 내에서 생성되는 침투 물질(18)과 관련해서 분리될 유체(11)에 최적으로 적응시키기 위하여 상이한 두께(139)를 가질 수 있다. 장치(10)를 이용해서 분리될 유체(11)에 따라서, 중간 부재(135)의 두께(139)를 적합하게 선택함으로써 원래 멤브레인의 형성 방식 및 적합하게 선택될 수 있는 간격 유지 부재(23)의 두께(232) 이외에 또 다른 파라미터가 존재하는데, 상기 파라미터는 선택 가능하고, 분리될 유체(11)에 대한 최적의 적응을 가능하게 한다. 상기 중간 부재(135)는 멤브레인 쿠션(13)에 대해서도 기계적으로 안정화시키는 작용을 하며, 이 경우 모든 중간 부재(135)의 양은 멤브레인 스택(12)을 전체적으로 재차 기계적으로 추가로 안정화시킬 수 있다.

상기 중간 부재(135)가 부직포와 유사한 구조를 가질 수 있음으로써, 침투 물질은 침투 물질 유출 개구(131)로 더 용이하게 흘러갈 수 있거나 또는 외부로 유출될 수 있다. 그러나 기본적으로는, (도 7에 따른 멤브레인 쿠션(13)의 형상과 비교할 때) 멤브레인 부재(133, 134) 사이에 중간 부재(135)를 제공하지 않는 것도 가능하다.

장치(10)는 주로 - 일반적으로 나선형의 혹은 코일형의 멤브레인 모듈에서 통상적인 바와 같이 - 구조와 관련해서 기술되었다. 본 발명에 따른 장치(10) 및 본 발명에 따른 방법은 원칙적으로는 분리 장치의 형태로 형성된 멤브레인 스택(12)에서도 적용될 수 있으며, 이와 같은 분리 장치에서는 원통형 스택의 형태를 따라 스택 형태로 통합된 간격 유지 부재가 각각 하나의 멤브레인 쿠션(13)의 중간 위치 아래에 제공되어 있으며, 이 경우 상기와 같은 장치는 예를 들어 EP-A-0 289 740호에 기술되어 있다.

상기와 같은 디스크 모양의 간격 유지 부재는 예를 들어 도 8 및 도 9에 도시되어 있으며, 이 경우 유체(11)는 멤브레인 쿠션(13) 및 평면 형태로 형성된 간격 유지 부재(23)로 구성된 스택을 상기 유체(11)를 위한 유입구로부터 잔류물을 위한 배출구까지 곡류 형태로 관류한다. 침투 물질은 공지된 방식으로 중앙의 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21)에 수집되고 침투 물질을 위한 배출구를 통해서 이곳으로부터 상세하게 도시되어 있지 않은 장치로부터 외부로 가이드 된다. 간격 유지 부재(23)는 두 개의 표면(28, 29)을 가지며, 상기 표면들은 서로에 대하여 대체로 평행하게 형성되어 있고, 다수의 돌출부(30)를 구비하며, 상기 돌출부의 높이(31)는 유체(11)를 위한 유동 채널을 결정하도록 형성되고, 각각 두 개 사이에는 하나의 멤브레인 쿠션(13)이 포함되어 있다. 폐쇄 부재(23)를 양측에서 둘러싸는 에지(32, 33)도 마찬가지로 상기 돌출부(30)의 높이(31)에 대하여 대안적으로 또는 추가로 상기 폐쇄 부재(23)의 표면의 양측에서 유체(11)를 위한 유동 횡단면을 결정한다. 선행 기술에 공지되어 있는 바와 같이, 간격 유지 부재(23)의 몇몇 실시 예에서는 멤브레인 쿠션(12)이 단지 돌출부(30)의 피크들 사이에서만 지지가 되고, 상기 피크 위에는 올려지지 않는 반면, 다른 폐쇄 부재(23)의 경우에는 돌출부(30)의 피크에서 멤브레인 쿠션(12)이 간격 유지 부재의 표면에 대하여 평행하게 그리고 평평하게 형성된 돌출면 위에 쉽게 올려진다.

일반적으로는, 도 8 및 도 9와 관련해서 기술되어 있는 바와 같은 장치(10)가 전술된 나선형의- 혹은 코일형의 멤브레인 모듈과 관련해서 기술되어 있는 바와 같이 멤브레인 쿠션(12)을 구비하고, 상기 멤브레인 쿠션에 의해서 작동될 수 있다는 내용이 적용된다.

본 발명에 따른 방법은 예를 들어 본 발명에 따라 기술된 바와 같은 장치(10)에 사용되면서 다음과 같이 구현된다:

유체(11)는 멤브레인(13)에 의해서 분리되고, 이때 상기 장치(10)는 실질적으로 압력 밀봉 방식의 하우징(14)을 포함하고, 상기 하우징 내에는 다수의 멤브레인(13)이 배치되어 있으며, 상기 장치 내부로 가이드 되는 분리될 유체(11)를 위한 적어도 하나의 유입구(15)를 포함하며, 및 상기 장치로부터 외부로 가이드 되는 침투 물질(11)을 위한 배출구(13) 그리고 외부로 가이드 되는 잔류물을 위한 배출구(17)를 포함한다. 상기 멤브레인(13)은 멤브레인 내부 공간(137)에 수집되는 침투 물질(18)을 배출시키기 위한 개구 영역(131)을 구비하는 멤브레인 쿠션의 형태를 따라 형성되었다. 본 발명에 따른 방법은 상기와 같이 진행되고, 본 발명에 따른 장치(10)는 하나의 멤브레인 스택(12)을 형성하는 상기 멤브레인(13)의 세트 중의 각각의 부분 세트들이 분리될 유체(11)와 관련하여 상이한 분리 범위를 위해 형성되도록 구성된다.

상기 방법 및 장치(10)는 멤브레인 스택(12)의 멤브레인(13)의 상이한 분리 범위를 위해서 상기 멤브레인이 분리될 유체(11)에 대하여 가해지는 각각 사전에 결정될 수 있는 상이한 압력으로 작동되도록 형성되었다. 그러나 상이한 분리 범위를 위해서 각각 상이하고 사전에 결정된 진공을 분리될 매체의 예컨대 침투 물질 측에 제공하는 것도 또한 가능하다.

10: 장치 110: 분리 유닛
11: 유체 12: 멤브레인 스택
13: 멤브레인/멤브레인 쿠션 130: 단부 멤브레인 쿠션
131: 침투 물질 유출 개구 132: 정면
133: 멤브레인 부재 134: 멤브레인 부재
135: 중간 부재 136: 영역
137: 멤브레인 내부 공간 138: 에지
139: 두께/중간 부재 14: 하우징
15: 유입구 16: 침투 물질용 배출구
17: 침투 물질용 배출구 18: 침투 물질
19: 잔류물 20: (제 1) 나선
21: 침투 물질 유출- 및 수집 장치
210: (침투 물질 유출- 및 수집 장치의) 침투 물질 유출 개구
22: (제 2) 나선 23: 간격 유지 부재
230: 막대 모양의 제 1 격자 부재
231: 막대 모양의 제 2 격자 부재
232: 두께/간격 유지 부재 24: (나선의) 외부 둘레
25: 폐쇄 부재 26: 폐쇄 부재
27: 튜브 부재 270: 내부 보어
271: 방사형 홀 28: 표면
29: 표면 30: 돌출부
31: 돌출부의 높이 32: 에지
33: 에지 34: 에지의 높이

Claims (17)

1. 멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 방법으로서, 실질적으로 압력 밀봉 방식의 하우징을 포함하고, 상기 하우징 내에는 다수의 멤브레인이 배치되어 있으며, 장치 내부로 가이드 되는 분리될 유체를 위한 적어도 하나의 유입구를 포함하며, 및 상기 장치로부터 외부로 가이드 되는 침투 물질을 위한 배출구 그리고 외부로 가이드 되는 잔류물을 위한 배출구를 포함하며, 이때 상기 멤브레인은 멤브레인 내부 공간에 수집되는 침투 물질을 배출시키기 위한 개구 영역을 구비하는 멤브레인 쿠션의 형태를 따라 형성된, 멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 방법에 있어서,
   멤브레인 스택에서, 상이한 분리 범위들을 갖는, 멤브레인들의 세트 중의 각각의 부분 세트는, 사전에 결정된 분리될 매체의 상이한 압력으로 각각 작동되어서, 서로 다른 재료들의 혼합물(mixture)인 상기 분리될 매체가 상기 상이한 분리 범위들에 의해서 각각의 개별 재료로 분리되는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 멤브레인 스택의 멤브레인 세트 중의 사전에 결정될 수 있는 부분 세트는 분리될 매체의 상이한 압력으로 작동되는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 방법.
3. 멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 방법으로서, 실질적으로 압력 밀봉 방식의 하우징을 포함하고, 상기 하우징 내에는 다수의 멤브레인이 배치되어 있으며, 장치 내부로 가이드 되는 분리될 유체를 위한 적어도 하나의 유입구를 포함하며, 및 상기 장치로부터 외부로 가이드 되는 침투 물질을 위한 배출구 그리고 외부로 가이드 되는 잔류물을 위한 배출구를 포함하며, 이때 상기 멤브레인은 멤브레인 내부 공간에 수집되는 침투 물질을 배출시키기 위한 개구 영역을 구비하는 멤브레인 쿠션의 형태를 따라 형성된, 멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 방법에 있어서,
   멤브레인 스택에서, 상이한 분리 범위들의, 멤브레인 세트 중의 각각의 부분 세트는, 분리될 매체의 침투 물질 측에서 사전에 결정된 상이한 진공에 의해서 각각 작동되어서, 서로 다른 재료들의 혼합물인 상기 분리될 매체가 상기 상이한 분리 범위들에 의해서 각각의 개별 재료로 분리되는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 멤브레인 스택의 멤브레인 세트 중의 사전에 결정될 수 있는 부분 세트는 분리될 매체와 관련하여 상이한 레벨의 진공으로 작동되는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 멤브레인 스택의 멤브레인 세트 중의 사전에 결정될 수 있는 적어도 하나의 제 1 부분 세트는 상이한 레벨의 진공으로 작동되고, 멤브레인 세트 중의 사전에 결정될 수 있는 적어도 하나의 제 2 부분 세트는 분리될 매체와 관련해서 상이한 압력으로 작동되는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 방법.
6. 멤브레인(13)을 이용해서 유체(11)를 필터링 하고 분리하기 위한 장치(10)로서, 실질적으로 압력 밀봉 방식의 하우징(14)을 포함하고, 상기 하우징 내에는 다수의 멤브레인(13)이 배치되어 있으며, 상기 장치(10) 내부로 가이드 되는 분리될 유체(11)를 위한 적어도 하나의 유입구(15)를 포함하며, 및 상기 장치(10)로부터 외부로 가이드 되는 침투 물질(18)을 위한 적어도 하나의 배출구(16) 그리고 외부로 가이드 되는 잔류물(19)을 위한 배출구(17)를 포함하며, 이때 상기 멤브레인(13)은 멤브레인 내부 공간(137)에 수집되는 침투 물질(18)을 배출시키기 위한 개구 영역(131)을 구비하는 멤브레인 쿠션의 형태를 따라 형성된, 멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치에 있어서,
   하나의 멤브레인 스택(12)을 형성하는 상기 멤브레인(13)들의 세트 중의 각각의 부분 세트는 분리될 유체(11)와 관련해서 상이한 분리 범위들을 위해 형성되어서, 서로 다른 재료들의 혼합물인 상기 분리될 유체(11)가 상기 상이한 분리 범위들에 의해서 각각의 개별 재료로 분리되는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 멤브레인 스택(12)은 다층 나선(20)의 형태를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 멤브레인 쿠션(13)의 내부 공간(137)에서 재료 선택적인 멤브레인 부재(133, 134) 사이에 적어도 하나의 중간 부재(135)가 배치되는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 전체적으로 평평하게 형성된 중간 부재(135)는 상기 멤브레인 쿠션(13)의 분리 범위에 상응하게 선택될 수 있는 상이한 두께(139)를 갖는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치.
10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 멤브레인 스택(12)을 형성하는 멤브레인 쿠션(13) 사이에 간격 유지 부재(23)가 배치되고, 상기 간격 유지 부재를 통해서는 분리될 유체(11)가 실질적으로 방해를 받지 않고 흘러갈 수 있는 것을 특징으로 하는,
    멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전체적으로 평평하게 형성된 간격 유지 부재(23)는 적어도 양측에서 이웃하는 멤브레인 쿠션(13)의 분리 범위에 상응하게 선택될 수 있는 상이한 두께(232)를 갖는 것을 특징으로 하는,
    멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치.
12. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 멤브레인 스택(12)을 형성하는 멤브레인 쿠션(13)은 나선(22)의 형태를 따라서 상기 장치(10)를 가로지르는 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21) 둘레에 상호 감기며, 상기 멤브레인 쿠션(13)의 개구 영역(136)은 상기 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21)의 상응하는 침투 물질 유출 개구(210)에 결합 되는 것을 특징으로 하는,
    멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    나선(27)의 형태를 따라 형성된 상기 멤브레인 스택(12)은 별도의 튜브 부재(27) 상에 감겨 있으며, 이때 상기 튜브 부재의 내부 보어(270)에는 침투 물질 유출- 및 수집 장치(21)가 수용되는 것을 특징으로 하는,
    멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치.
14. 제 6 항에 있어서,
    상기 멤브레인 스택(12)은 양을 교대하면서 서로 상하로 스택 되는 그리고 디스크 모양으로 형성된 간격 유지 부재(23) 및 멤브레인 쿠션(13)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는,
    멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 간격 유지 부재(23)의 적어도 하나의 표면(28, 29)에는 상기 표면(28, 29)으로부터 융기 돌출된 다수의 돌출부(30)가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 간격 유지 부재(23)의 기능적인 두께(232)는 상기 돌출부(30)의 높이(31)에 의해서 규정되는 것을 특징으로 하는,
    멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치.
17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간격 유지 부재(23)는 각각 상기 간격 유지 부재(23)의 표면(28, 29)으로부터 돌출하는 적어도 하나의 외부 둘레 에지(32, 33)를 구비하며, 이때 상기 간격 유지 부재(23)의 기능적인 두께(232)는 상기 에지(32, 33)의 높이(34)에 의해서 규정되는 것을 특징으로 하는,
    멤브레인을 이용해서 유체를 필터링 하고 분리하기 위한 장치.

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