KR101783211B1 - 막증류 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 막증류 모듈에 대한 것으로서, 특히 오염된 원수와 처리수의 온도차를 이용하여 오염된 원수를 막증류하여 정화하는 막증류 모듈에 관한 것이다. 본 발명은 막증류 모듈 내에 원수 저장공간과 처리수 저장공간을 구비하여 별도의 저류조 없이 막증류 모듈만으로도 원수를 막증류하여 정화할 수 있다. 또한, 본 발명은 원수 이동 모듈과 처리수 이동 모듈을 적층개수를 조절함으로써 원수 저장공간과 처리수 저장공간의 크기, 즉, 막증류 모듈의 원수 처리 용량을 쉽게 조절할 수 있다.
Description
본 발명은 막증류 모듈에 대한 것으로서, 특히 오염된 원수와 처리수의 온도차를 이용하여 오염된 원수를 막증류하여 정화하는 막증류 모듈에 관한 것이다.
막증류법은 소수성 표면을 가지는 다공성 분리막(porous hydrophobic membranes)을 이용하여 원수(feed water)로부터 순수한 증기상태의 물만을 추출해내는 방법이다. 여기서, 물질이동의 원리는 분리막을 경계로 높은 온도의 원수(feed side)와 보다 낮은 온도의 처리수(permeate side) 사이에 형성되는 온도구배이며, 이러한 온도차이로 인해 형성되는 물의 증기압(vapour pressure) 차이는 액체상태의 물이 수증기 상태로 전환되면서 원수로부터 처리수쪽으로 이동하게 만드는 구동력(driving force)이 된다.
이러한 원리는 원수를 정화하는데 이용될 수 있어, 막증류 장치로 구현되어 사용되고 있다. 하지만, 기존의 막증류 장치는 원수와 처리수를 공급하는 장치와, 처리수를 이용하여 원수를 정화하는 장치를 별도로 구비하여 전체적인 장치의 크기가 커지는 문제점이 있다. 또한, 분리막을 이용하여 원수를 정화하는 장치 역시 각각이 개별적인 구성으로 구비되어 원수 처리 용량을 제어하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 큰 공간을 차지 않고 간단하게 설치 및 운용할 수 있는 막증류 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 원수 처리 용량을 쉽게 제어할 수 있는 막증류 모듈을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 정화 대상인 원수가 내부의 원수 저장공간으로 유입되어 외부로 배출되는 원수 이동 모듈, 상기 원수보다 온도가 낮은 처리수가 내부의 처리수 저장공간으로 유입되어 외부로 배출되는 처리수 이동 모듈, 및 상기 원수 이동 모듈과 상기 처리수 이동 모듈 사이에 구비되며, 일면이 상기 원수와 접하며 타면이 상기 처리수와 접하는 분리막을 포함하는 막증류 모듈을 제공한다.
상기 원수 이동 모듈은 내부 가장자리를 따라 원수가 유입되는 유입 원수 저장공간과 처리수가 유입되는 유입 처리수 저장공간, 분리막과 접한 원수가 배출되는 배출 원수 저장공간 및 정화된 원수가 혼합된 처리수가 배출되는 배출 처리수 저장공간이 서로 이격되도록 형성되고, 상기 유입 원수 저장공간과 배출 원수 저장공간, 상기 유입 처리수 저장공간과 배출 처리수 저장공간은 각각이 서로 연통되며, 서로 연통된 유입 원수 저장공간과 배출 원수 저장공간은, 서로 연통된 유입 처리수 저장공간과 배출 처리수 저장공간과 서로 교차되도록 형성된다.
상기 원수 이동 모듈과 분리막 및 상기 처리수 이동 모듈은 적어도 하나 이상이 적층된다.
상기 원수 이동 모듈은 순차적으로 적층된 제1 내판과, 제2 내판, 제1 내판, 분리막용 가스켓 및 스페이서를 포함하며, 상기 유입 원수 저장공간은 상기 제1 내판에 형성된 제1 내판 유입 원수 저장공간과, 상기 제2 내판에 형성된 제2 내판 유입 원수 저장공간, 상기 분리막용 가스켓에 형성된 분리막용 가스켓 유입 원수 저장공간을 포함하고, 상기 배출 원수 저장공간은 상기 제1 내판에 형성된 제1 내판 배출 원수 저장공간과, 상기 제2 내판에 형성된 제2 내판 배출 원수 저장공간, 상기 분리막용 가스켓에 형성된 분리막용 가스켓 배출 원수 저장공간을 포함하며, 상기 유입 처리수 저장공간은 상기 제1 내판에 형성된 제1 내판 유입 처리수 저장공간과, 상기 제2 내판에 형성된 제2 내판 유입 처리수 저장공간, 상기 분리막용 가스켓에 형성된 분리막용 가스켓 유입 처리수 저장공간을 포함하고, 상기 배출 처리수 저장공간은 상기 제1 내판에 형성된 제1 내판 배출 처리수 저장공간과, 상기 제2 내판에 형성된 제2 내판 배출 처리수 저장공간, 상기 분리막용 가스켓에 형성된 분리막용 가스켓 배출 처리수 저장공간을 포함한다.
상기 분리막용 가스켓은 중심부에 상기 분리막과 연통되는 분리막용 가스켓 개구부가 형성되며, 상기 분리막용 가스켓 개구부는 상기 분리막용 가스켓 유입 원수 저장공간과 분리막용 가스켓 배출 원수 저장공간, 분리막용 가스켓 유입 처리수 저장공간 및 분리막용 가스켓 배출 처리수 저장공간으로부터 이격되어 둘러싸일 수 있다.
상기 원수 이동 모듈과 처리수 이동 모듈의 외면에 각각 구비되어 외부로부터 원수와 처리수를 공급받는 상부 커버와 하부 커버를 포함하고, 상기 원수 이동 모듈과 하부 커버, 상기 처리수 이동 모듈과 상부 커버 사이에 구비된 상하부 가스켓을 포함하며, 상기 상하부 가스켓에는 상기 유입 원수 저장공간과 배출 원수 저장공간, 유입 처리수 저장공간 및 배출 처리수 저장공간과 각각 연통되는, 상하부 가스켓 유입 원수 저장공간과 상하부 가스켓 배출 원수 저장공간, 상하부 가스켓 유입 처리수 저장공간 및 상하부 가스켓 배출 처리수 저장공간을 포함한다.
본 발명은 막증류 모듈 내에 원수 저장공간과 처리수 저장공간을 구비하여 별도의 저류조 없이 막증류 모듈만으로도 원수를 막증류하여 정화할 수 있다.
또한, 본 발명은 원수 이동 모듈과 처리수 이동 모듈을 적층개수를 조절함으로써 원수 저장공간과 처리수 저장공간의 크기, 즉, 막증류 모듈의 원수 처리 용량을 쉽게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 막증류 모듈의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 상부 커버와 하부 커버의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 상하부 가스켓의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 제1 내판의 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 제2 내판의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 분리막용 가스켓의 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 스페이서의 평면도.
도 8은 본 발명에 따른 막증류 모듈의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 상부 커버와 하부 커버의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 상하부 가스켓의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 제1 내판의 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 제2 내판의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 분리막용 가스켓의 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 스페이서의 평면도.
도 8은 본 발명에 따른 막증류 모듈의 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 막증류 모듈의 사시도이다.
본 발명에 따른 막증류 모듈은 도 1에 도시된 바와 같이, 원수와 처리수가 유입 및 배출되는 상부 커버(100) 및 하부 커버(100)와, 상부 커버(100) 및 하부 커버(100) 사이에 각각 구비되는 두 개의 상하부 가스켓(200), 두 개의 상하부 가스켓(200) 사이에 구비되는 필터링 모듈(FM)을 포함한다.
도 2는 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 상부 커버와 하부 커버의 평면도이다.
상부 커버(100)와 하부 커버(100)는 원수와 처리수가 유입 및 배출시키는 구조로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 커버(100)와 하부 커버(100)의 일측에 형성된 원수 유입구(112), 타측에 형성된 원수 배출구(114), 일측과 타측 사이에서 서로 대향하도록 형성된 처리수 유입구(122)와 처리수 배출구(124)를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 상하부 가스켓의 평면도이다.
상하부 가스켓(200)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 커버(100)와 하부 커버(100)의 일면과 접하도록 구비되어 상부 커버(100)와 하부 커버(100)에 형성된 원수 유입구(112)와 원수 배출구(114), 처리수 유입구(122)와 처리수 배출구(124)로 유입 및 배출되는 원수와 처리수가 저장되는 공간을 제공한다. 이를 위해서, 상하부 가스켓(200)에는 상하부 가스켓 유입 원수 저장공간(212)과 상하부 가스켓 배출 원수 저장공간(214), 상하부 가스켓 유입 처리수 저장공간(222)과 상하부 가스켓 배출 처리수 저장공간(224)이 형성된다. 또한, 상하부 가스켓 유입 원수 저장공간(212)은 상하부 가스켓(200)의 일측에 형성되며, 상하부 가스켓 배출 원수 저장공간(214)은 유입 원수 저장공간과 대향하는 타측에 형성된다. 상하부 가스켓 유입 처리수 저장공간(222)과 상하부 가스켓 배출 처리수 저장공간(224)은, 상하부 가스켓 유입 원수 저장공간(212)과 상하부 가스켓 배출 원수 저장공간(214) 사이에서 서로 대향하도록 형성된다. 또한, 상하부 가스켓(200)이 상부 커버(100) 상에 적층되면 상하부 가스켓 유입 원수 저장공간(212)은 원수 유입구(112)와 연통되고, 상하부 가스켓 배출 원수 저장공간(214)은 원수 배출구(114)와 연통된다. 상하부 가스켓 유입 처리수 저장공간(222)은 처리수 유입구(122)와 연통되고 상하부 가스켓 배출 처리수 저장공간(224)은 처리수 배출구(124)와 연통된다. 본 실시예는 상하부 가스켓 유입 원수 저장공간(212)과 상하부 가스켓 배출 원수 저장공(214)간, 상하부 가스켓 유입 처리수 저장공간(222) 및 상하부 가스켓 배출 처리수 저장공간(224)이 직사각형으로 형성되는 것을 예시한다. 물론, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상하부 가스켓 유입 원수 저장공간(212)과 상하부 가스켓 배출 원수 저장공간(214), 상하부 가스켓 유입 처리수 저장공간(222) 및 상하부 가스켓 배출 처리수 저장공간(224)은 타원형 또는 다각형으로 형성될 수도 있다.
필터링 모듈(FM)은 오염된 원수를 정화시키는 모듈로서 상하부 가스켓(200) 사이에 구비된다. 또한, 필터링 모듈(FM)은 상하부 가스켓(200)을 통해 유입 및 배출되는 원수를 처리수에 의해 정화하기 위해서, 원수가 유입되는 원수 이동 모듈(CM)과, 원수 이동 모듈(CM)의 일면에 구비된 분리막(700), 및 분리막(700)을 중심으로 원수 이동 모듈(CM)과 대향하는 처리수 이동 모듈(PM)을 포함한다. 한편, 본 실시예는 필터링 모듈(FM)이 하나의 원수 이동 모듈(CM)과 하나의 분리막(700) 및 하나의 처리수 이동 모듈(PM)을 구비하는 것으로 예시한다. 하지만, 본 발명에 따른 필터링 모듈(FM)은 후술될 필터링 모듈(FM)이 다수개가 적층될 수 있으며, 이에 따라 용량을 조절할 수 있다. 또한, 필터링 모듈(FM)에 포함된 원수 이동 모듈(CM)과 처리수 이동 모듈(PM)은 각각이 일체형으로 제작되거나, 필터링 모듈(FM) 자체가 일체형으로 제작될 수도 있다. 물론, 순차적으로 적층된 제1 내판(300)과 제2 내판(400) 및 제1 내판(300)이 하나의 모듈이 되고, 이들이 서로 교차되도록 적층되는 것이므로, 순차적으로 적층된 제1 내판(300)과 제2 내판(400) 및 제1 내판(300)을 일체로 제작할 수도 있다.
원수 이동 모듈(CM)은 정화가 필요한 원수가 유입되어 배출되는 구조로서, 제1 내판(300)과, 제1 내판(300)의 일면에 구비된 제2 내판(400), 제2 내판(400)의 일면에 구비된 분리막용 가스켓(500), 및 분리막용 가스켓(500)의 일면에 구비된 스페이서(600)를 포함한다.
도 4는 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 제1 내판의 평면도이다.
제1 내판(300)은 일측에 제1 내판 유입 원수 저장공간(310)이 형성되고 타측에 제1 내판 배출 원수 저장공간(320)이 형성된다. 또한, 일측과 타측의 사이에 제1 내판 유입 처리수 저장공간(330)과 제1 내판 배출 처리수 저장공간(340)의 서로 대향하도록 형성된다.
제1 내판 유입 원수 저장공간(310)과 제1 내판 배출 원수 저장공간(320), 제1 내판 유입 처리수 저장공간(330) 및 제1 내판 배출 처리수 저장공간(340)은 내부에는 두 개의 격벽이 형성된다. 여기서, 제1 내판 유입 원수 저장공간(310)과 제1 내판 배출 원수 저장공간(320), 제1 내판 유입 처리수 저장공간(330) 및 제1 내판 배출 처리수 저장공간(340)에 형성된 격벽은, 제1 내판 유입 원수 저장공간 격벽(312a, 312b)과 제1 내판 배출 원수 저장공간 격벽(322a, 322b), 제1 내판 유입 처리수 저장공간 격벽(332a, 332b) 및 제1 내판 배출 처리수 저장공간 격벽(342a, 342b)으로 정의한다. 이에 따라, 제1 내판 유입 원수 저장공간(310)과 제1 내판 배출 원수 저장공간(320), 제1 내판 유입 처리수 저장공간(330) 및 제1 내판 배출 처리수 저장공간(340)은 각각이 서로 연통된 3개의 공간으로 구분될 수 있다. 제1 내판 유입 원수 저장공간(310)은 제1 내판 유입 원수 저장공간 1영역(311a)과 제1 내판 유입 원수 저장공간 2영역(311b) 및 제1 내판 유입 원수 저장공간 3영역(311c)으로 구분되며, 제1 내판 배출 원수 저장공간(320)은 제1 내판 배출 원수 저장공간 1영역(321a)과 제1 내판 배출 원수 저장공간 2영역(321b) 및 제1 내판 배출 원수 저장공간 3영역(321c)으로 구분된다. 또한, 제1 내판 유입 처리수 저장공간(330)은 제1 내판 유입 처리수 저장공간 1영역(331a)과 제1 내판 유입 처리수 저장공간 2영역(331b) 및 내판 유입 처리수 저장공간 3영역(331c)으로 구분되며, 제1 내판 배출 처리수 저장공간(340)은 제1 내판 배출 처리수 저장공간 1영역(341a)과 1 내판 배출 처리수 저장공간 2영역(341b) 및 제1 내판 배출 처리수 저장공간 3영역(341c)으로 구분된다. 여기서, 제1 내판 유입 원수 저장공간(310)과 제1 내판 배출 원수 저장공간(320), 제1 내판 유입 처리수 저장공간(330) 및 제1 내판 배출 처리수 저장공간(340) 내부에 형성된 각각의 격벽은 유입되는 원수 또는 처리수가, 제1 내판 유입 원수 저장공간(310)과 제1 내판 배출 원수 저장공간(320), 제1 내판 유입 처리수 저장공간(330) 및 제1 내판 배출 처리수 저장공간(340) 각각의 내부 전체에 고른 압력을 주도록 하기 위한 것이다.
한편, 제1 내판 유입 원수 저장공간(310)과 제1 내판 배출 원수 저장공간(320) 사이에는, 제2 내판(400)에서 유입되는 원수를 분리막(700)으로 배출하는 제1 내판 유입 원수/처리수 배출구(350)와, 분리막(700)과 접촉된 원수를 제1 내판(300)의 외부로 배출하는 제1 내판 배출 원수/처리수 배출구(360)가 형성된다. 여기서, 제1 내판 유입 원수/처리수 배출구(350)와 제1 내판 배출 원수/처리수 배출구(360)는, 제1 내판(300)의 상부 또는 하부에 분리막(700)이 적층될 경우 작동되며, 제1 내판(300)의 하부 또는 상부에 상하부 가스켓(200)이 위치될 경우 작동하지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 제2 내판의 평면도이다.
제2 내판(400)은 제1 내판(300)의 상부에 적층되며, 일측에 제2 내판 유입 원수 저장공간(410)과, 타측에 제2 내판 배출 원수 저장공간(420)이 형성된다. 또한, 제2 내판 유입 원수 저장공간(410)과 제2 내판 배출 원수 저장공간(420) 사이에는 서로 대향하도록 형성된 제2 내판 유입 처리수 저장공간(430)과 제2 내판 배출 처리수 저장공간(440)이 형성된다.
제2 내판 유입 원수 저장공간(410)은 제2 내판(400)으로 유입된 원수를 저장하고 저장된 원수를 제1 내판 유입 원수/처리수 배출구(350)로 배출한다. 이를 위해서, 제2 내판 유입 원수 저장공간(410)은 유입 원수 저장영역(411)과, 유입 원수 저장영역(411)에서 연장된 유입 원수 배출영역(412)을 포함한다.
유입 원수 저장영역(411)은 유입 원수 배출영역(412)과 연통되어 전술된 제1 내판 유입 원수 저장공간(310)에서 유입된 원수가 유입 원수 배출영역(412)으로 이동되도록 한다. 이러한 유입 원수 저장영역(411)은 제2 내판 유입 원수 저장공간 격벽(413a, 413b)에 의해 다수개의 영역으로 구획될 수 있다. 물론, 제2 내판 유입 원수 저장공간 격벽(413a, 413b)은 유입 원수 저장영역(411)의 길이방향과 교차되는 방향의 일부 영역이 개방되도록 하여 유입 원수 저장영역(411)이 완전히 분리되지 않고 영역만이 나눠지도록 한다. 또한, 이에 따라, 유입 원수 저장영역(411)은 다수개의 영역으로 정의되며, 본 실시예는 유입 원수 저장영역(411)이 두 개의 제2 내판 유입 원수 저장공간 격벽(413a, 413b)에 의해, 제1 유입 원수 저장영역(411a)과 제2 유입 원수 저장영역(411b) 및 제3 유입 원수 저장영역(411c)으로 나눠지는 것을 예시한다. 여기서, 제2 유입 원수 저장영역(411b)은 실질적으로 원수가 직접 유입되는 공간이며, 제2 유입 원수 저장영역(411b)으로 유입된 원수는 제2 내판 유입 원수 저장공간 격벽(413a, 413b)에 의해 유속이 감소되어 제1 유입 원수 저장영역(411a)과 제3 유입 원수 저장영역(411c)으로 유입된다.
유입 원수 배출영역(412)은 유입 원수 저장영역(411)과 연통되어 유입 원수 저장영역(411)을 통과한 원수를 제1 내판 배출 원수/처리수 배출구(360)로 이동시킨다. 여기서, 본 실시예는 유입 원수 배출영역(412)이 4개의 유입 원수 배출영역, 즉, 제1 유입 원수 배출영역(412a)과 제2 유입 원수 배출영역(412b), 제3 유입 원수 배출영역(412c) 및 제4 유입 원수 배출영역(412d)을 포함하는 것을 예시한다. 또한, 제1 유입 원수 배출영역(412a)과 제2 유입 원수 배출영역(412b)은 제1 유입 원수 저장영역(411a)과 연통되며, 제3 유입 원수 배출영역(412c)과 제4 유입 원수 배출영역(412d)은 제3 유입 원수 저장영역(411c)과 연통되는 것을 예시한다. 또한, 제1 유입 원수 배출영역(412a)과 제2 유입 원수 배출영역(412b) 제3 유입 원수 배출영역(412c) 및 제4 유입 원수 배출영역(412d)은 서로 분리되어 형성되며, 각각의 형상은 직사각형을 예시한다. 여기서, 제1 유입 원수 배출영역(412a)과 제2 유입 원수 배출영역(412b), 제3 유입 원수 배출영역(412c) 및 제4 유입 원수 배출영역(412d)은 배출되는 원수의 압력이 서로 동일한 압력이 되도록 서로 동일한 면적으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 제2 내판 배출 원수 저장공간(420)은 전술된 제2 내판 유입 원수 저장공간(410)과 동일한 형상이되 제2 내판(400)에서 그 형상이 대칭이다. 이에 따라, 제2 내판 배출 원수 저장공간 격벽(413a, 413b)에 의해 배출 원수 저장영역(421)이, 제1 배출 원수 저장영역(421a)과 제2 배출 원수 저장영역(421b) 및 제3 배출 원수 저장영역(421c)으로 구획된다. 또한, 배출 원수 배출영역(422)은 제1 배출 원수 배출영역(422a)과 제2 배출 원수 배출영역(422b), 제3 배출 원수 배출영역(422c) 및 제4 배출 원수 배출영역(422d)으로 구획된다.
제2 내판 유입 처리수 저장공간(430)과 제2 내판 배출 처리수 저장공간(440)은 전술된 바와 같이, 서로 대향되는 위치에 형성되되, 전술된 제1 내판 유입 원수 저장공간(310)과 제1 내판 배출 원수 저장공간(320), 제1 내판 유입 처리수 저장공간(330) 및 제1 내판 배출 처리수 저장공간(340)과 동일한 형상으로 형성된다. 이에 따라, 제2 내판 유입 처리수 저장공간(430)은 제2 내판 유입 처리수 저장공간 격벽(432a, 432b)에 의해 구획된 제2 내판 유입 처리수 저장공간 1영역(430a)과 제2 내판 유입 처리수 저장공간 2영역(430b) 및 제2 내판 유입 처리수 저장공간 3영역(430c)으로 구획된다. 또한, 제2 내판 배출 처리수 저장공간(440)은 제2 내판 배출 처리수 저장공간 격벽(442a, 442b)에 의해 제2 내판 배출 처리수 저장공간 1영역(440a)과 제2 내판 배출 처리수 저장공간 2영역(440b) 및 제2 내판 배출 처리수 저장공간 3영역(440c)으로 구획된다.
도 6은 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 분리막용 가스켓의 평면도이다.
분리막용 가스켓(500)은 스페이서(600)와 제2 내판(400) 사이에 구비되며, 분리막용 가스켓 유입 원수 저장공간(510)과 분리막용 가스켓 배출 원수 저장공간(520), 분리막용 가스켓 유입 처리수 저장공간(530) 및 분리막용 가스켓 배출 처리수 저장공간(540)이 형성된다. 분리막용 가스켓 유입 원수 저장공간(510)과 분리막용 가스켓 배출 원수 저장공간(520)은 분리막용 가스켓의 일측과 타측에 형성된다. 또한, 분리막용 가스켓 유입 처리수 저장공간(530)과 분리막용 가스켓 배출 처리수 저장공간(540) 역시 서로 대향하도록 형성된다. 여기서, 분리막용 가스켓 유입 원수 저장공간(510)과 분리막용 가스켓 배출 원수 저장공간(520), 분리막용 가스켓 유입 처리수 저장공간(530) 및 분리막용 가스켓 배출 처리수 저장공간(540)은 평면도를 기준으로 분리막용 가스켓의 좌측, 우측, 상측 및 하측에 형성된다. 또한, 분리막용 가스켓 유입 원수 저장공간(510)과 분리막용 가스켓 배출 원수 저장공간(520), 분리막용 가스켓 유입 처리수 저장공간(530) 및 분리막용 가스켓 배출 처리수 저장공간(540)의 형상은 상하부 가스켓(200)의 상하부 가스켓 유입 원수 저장공간(212)과 상하부 가스켓 배출 원수 저장공간(214), 상하부 가스켓 유입 처리수 저장공간(222), 및 상하부 가스켓 배출 처리수 저장공간(224)과 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 분리막용 가스켓(500)의 중심부에는 스페이서(600)에 대응되도록 분리막용 가스켓 개구부(550)가 형성되며, 본 실시예는 사각형상의 개구부를 예시한다.
도 7은 본 발명에 따른 막증류 모듈에서 스페이서의 평면도이다.
스페이서(600)는 원수 이동 모듈(CM)과 처리수 이동 모듈(PM) 사이에 구비되어 후술될 분리막(700)을 지지한다. 이를 위해서, 스페이서(600)는 분리막(700)과 동일한 크기 및 형상으로 형성된다. 또한, 스페이서(600)는 도시된 바와 같이, 메쉬형태로 형성되어 분리막(700)을 지지하되 정화된 원수가 스페이서(600) 및 분리막(700)을 통과하는데 어려움이 없도록 하는 것이 바람직하다. 물론, 이러한 스페이서(600)는 효율증가를 위해서 구비되는 것이 바람직하나, 생략될 수도 있다.
도 8은 본 발명에 따른 막증류 모듈의 단면도이다.
한편, 본 발명은 원수 이동 모듈(CM)이 제1 내판(300)과 제2 내판(400), 제1 내판(300), 분리막용 가스켓(500), 스페이서(600) 순으로 적층되고, 처리수 이동 모듈(PM) 역시, 제1 내판(300′)과 제2 내판(400′), 제1 내판(300′), 분리막용 가스켓(500′), 스페이서(600′) 순으로 적층된다. 또한, 본 발명에 따른 막증류 모듈은 하부 커버(100)와 상하부 가스켓(200), 원수 이동 모듈(CM), 분리막(700), 처리수 이동 모듈(PM) 순으로 적층된다. 제2 내판(400)은 원수 이동 모듈(CM)에 적층될 때와 처리수 이동 모듈(PM)에 적층될 때 서로 교차되는 방향으로 적층된다. 여기서, 막증류 모듈 적층 시 스페이서(600)의 크기로 인해서, 스페이서(600)를 사이에 둔 2개의 분리막용 가스켓(500)의 가장자리에는 공간이 생성된다. 따라서, 본 발명은 분리막용 가스켓(500) 사이의 가장자리에 실리콘 등과 같은 재질을 충진하여 분리막용 가스켓(500)의 가장자리에 공간이 생성되는 것을 방지한다. 물론, 실리콘 등을 사용하지 않고 분리막용 가스켓(500)의 가장자리를 생성되는 공간만큼 일면으로 돌출시켜, 적층 시 공간이 발생되지 않도록 할 수도 있다.
분리막(700)은 멤브레인 막으로서, 예를 들어, PVDF(polyvinylidene fluoride)재질의 소수성 막 등을 사용할 수 있다. 이러한 분리막(700)은 일면에 가열된 원수가 흐르고, 타면에 원수보다 온도가 낮은 처리수가 흐르게 되면, 가열된 원수가 증발하여 분리막(700)을 투과해 처리수에 혼합되게 한다. 이때, 원수에 포함된 오염물질은 분리막(700)을 투과하지 못하며, 정화된 깨끗한 원수만이 분리막(700)을 투과하여 처리수에 혼합된다. 이에 따라, 원수는 막증류 모듈에 유입될 때보다 배출될 때 오염물질의 농도가 증가하게 된다.
처리수 이동 모듈(PM)은 오염물질을 제외한 원수가 분리막(700)을 투과하도록 처리수를 유입시켜 배출하는 구조로서, 전술된 원수 이동 모듈(CM)과 동일하게 제1 내판(300′)과, 제1 내판(300′)의 일면에 구비된 제2 내판(400′), 제2 내판(400′)의 일면에 구비된 분리막용 가스켓(500′), 및 분리막용 가스켓(500′)의 일면에 구비된 스페이서(600′)를 포함한다. 여기서, 본 발명은 원수 이동 모듈(CM)과 처리수 이동 모듈(PM)이 동일한 구조이되, 제1 내판(300′)의 제1 내판 유입 원수/처리수 배출구(350)와 제1 내판 배출 원수/처리수 배출구(360)는 원수 대신 처리수를 배출한다. 즉, 원수 이동 모듈(CM)과 처리수 이동 모듈(PM)은 제1 내판 유입 원수/처리수 배출구(350)와 제1 내판 배출 원수/처리수 배출구(360)로 원수가 배출되는지 처리수가 배출되는지에 따라 결정되며, 이는 해당 모듈에 원수 유입밸브(10)와 처리수 유입밸브(30)의 연결 위치에 따라 달라진다. 또한, 이에 따라, 원수와 처리수는 막증류 모듈 내에서 서로 교차되는 방향으로 흐르게 된다.
다음은 본 발명에 따른 막증류 모듈의 동작에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 8을 참조하면, 우선, 원수 이동 모듈(CM)을 중심으로 설명하면 도 8에 도시된 바와 같이, 원수 유입밸브(10)와 처리수 유입밸브(30)를 통해 원수와 처리수가 각각 공급된다. 이후, 원수 유입밸브(10)를 통해 가열되어 공급된 원수는 상부 커버(100)와 하부 커버(100)의 원수 유입구(112)로 유입되며, 원수 유입구(112)와 상하부 가스켓 유입 원수 저장공간(212), 제1 내판 유입 원수 저장공간(310), 제2 내판 유입원수 저장공간(410), 분리막용 가스켓 유입 원수 저장공간(510)이 서로 연통되어 형성된 원수 유입공간에 저장된다. 또한, 원수 유입공간에 저장된 원수는 제2 내판(400)의 유입 원수 배출영역(412)과, 제1 내판(300)의 제1 내판 유입 원수/처리수 배출구(350)를 통해 분리막용 가스켓 개구부(550)로 이동한다. 여기서, 원수는 스페이서(600)를 통과하고 분리막(700)을 투과하여 처리수에 혼합되며, 원수에 포함된 오염물질은 분리막(700)을 투과하지 못한다. 오염물질이 투과하지 못한 원수는 오염물질 농도가 높아진 상태로 제1 내판 배출 원수/처리수 배출구(360)로 배출된다. 여기서, 본 실시예는 제1 내판 배출 원수/처리수 배출구(360)로 배출되는 원수가, 분리막용 가스켓 배출 원수 저장공간(520)과, 제2 내판 배출 원수 저장공간(420), 제1 내판 배출 원수 저장공간(320), 상하부 가스켓 배출 원수 저장공간(214), 및 원수 배출구(114)가 연통되어 형성된 원수 배출공간에 저장된다. 또한, 원수 배출공간에 저장된 원수는 원수 배출구(114)를 통해 원수 배출밸브(20)로 배출된다.
한편, 처리수 이동 모듈(PM)은 전술된 원수 이동 모듈(CM)과 동일한 구조이며, 제2 내판의 방향만 90도로 회전되어 적층된다. 이에 따라, 처리수 이동 모듈(PM)을 관점으로 처리수의 이동을 설명하면, 처리수는 처리수 유입밸브(30)를 통해 공급되어, 상하부 가스켓 유입 처리수 저장공간(222)과, 제1 내판 유입 처리수 저장공간(330), 제2 내판 유입 처리수 저장공간(430), 분리막용 가스켓 유입 처리수 저장공간(530)이 연통되어 형성된 유입 처리수 저장공간에 저장된다. 또한, 저장된 처리수는 처리수 이동 모듈(PM)에 구비된 제1 내판 유입 원수/처리수 배출구(350)를 통해 배출되어 분리막용 가스켓 개구부(550)를 통해, 원수가 지나가는 분리막(700)의 일면의 반대면인 타면으로 흐르게 된다. 이때, 전술된 바와 같이, 분리막(700)을 통과한 원수, 즉, 정화된 원수가 처리수에 혼합되어 처리수 이동 모듈(PM)에 구비된 제1 내판 배출 원수/처리수 배출구(360)를 통해 배출된다. 배출된 처리수는 상하부 가스켓 배출 처리수 저장공간(224)과, 제1 내판 배출 처리수 저장공간(340), 제2 내판 배출 처리수 저장공간(440), 분리막용 가스켓 배출 처리수 저장공간(540)이 연통되어 형성된 배출 처리수 저장공간에 저장된다. 이후, 배출 처리수 저장공간에 저장된 처리수는 처리수 배출밸브(40)를 통해 배출된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 막증류 모듈 내에 원수 저장공간과 처리수 저장공간을 구비하여 별도의 저류조 없이 막증류 모듈만으로도 원수를 막증류하여 정화할 수 있다. 또한, 본 발명은 원수 이동 모듈과 처리수 이동 모듈을 적층개수를 조절함으로써 원수 저장공간과 처리수 저장공간의 크기, 즉, 막증류 모듈의 원수 처리 용량을 쉽게 조절할 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
FM: 필터링 모듈 CM: 원수 이동 모듈
PM: 처리수 이동 모듈 10: 원수 유입밸브
20: 원수 배출밸브 30: 처리수 유입밸브
40: 처리수 배출밸브 100: 상부 커버, 하부 커버
112: 원수 유입구 114: 원수 배출구
122: 처리수 유입구 124: 처리수 배출구
200: 상하부 가스켓
212: 상하부 가스켓 유입 원수 저장공간
214: 상하부 가스켓 배출 원수 저장공간
222: 상하부 가스켓 유입 처리수 저장공간
224: 상하부 가스켓 배출 처리수 저장공간
300: 제1 내판
310: 제1 내판 유입 원수 저장공간
311a: 제1 내판 유입 원수 저장공간 1영역
311b: 제1 내판 유입 원수 저장공간 2영역
311c: 제1 내판 유입 원수 저장공간 3영역
312a, 312b: 제1 내판 유입 원수 저장공간 격벽
320: 제1 내판 배출 원수 저장공간
321a: 제1 내판 배출 원수 저장공간 1영역
321b: 제1 내판 배출 원수 저장공간 2영역
321c: 제1 내판 배출 원수 저장공간 3영역
322a, 322b: 제1 내판 배출 원수 저장공간 격벽
330: 제1 내판 유입 처리수 저장공간
331a: 제1 내판 유입 처리수 저장공간 1영역
331b: 제1 내판 유입 처리수 저장공간 2영역
331c: 제1 내판 유입 처리수 저장공간 3영역
332a, 332b: 제1 내판 유입 처리수 저장공간 격벽
340: 제1 내판 배출 처리수 저장공간
341a: 제1 내판 배출 처리수 저장공간 1영역
341b: 제1 내판 배출 처리수 저장공간 2영역
341c: 제1 내판 배출 처리수 저장공간 3영역
342a, 342b: 제1 내판 배출 처리수 저장공간 격벽
350: 제1 내판 유입 원수/처리수 배출구
360: 제1 내판 배출 원수/처리수 배출구
400: 제2 내판
410: 제2 내판 유입 원수 저장공간
411: 유입 원수 저장영역 411a: 제1 유입 원수 저장영역
411b: 제2 유입 원수 저장영역 411c: 제3 유입 원수 저장영역
412: 유입 원수 배출영역 412a: 제1 유입 원수 배출영역
412b: 제2 유입 원수 배출영역 412c: 제3 유입 원수 배출영역
412d: 제4 유입 원수 배출영역
413a, 413b: 제2 내판 유입 원수 저장공간 격벽
420: 제2 내판 배출 원수 저장공간
421: 배출 원수 저장영역 421a: 제1 배출 원수 저장영역
421b: 제2 배출 원수 저장영역 421c: 제3 배출 원수 저장영역
422: 배출 원수 배출영역 422a: 제1 배출 원수 배출영역
422b: 제2 배출 원수 배출영역 422c: 제3 배출 원수 배출영역
422d: 제4 배출 원수 배출영역
423a, 423b: 제2 내판 배출 원수 저장공간 격벽
430: 제2 내판 유입 처리수 저장공간
431a: 제2 내판 유입 처리수 저장공간 1영역
431b: 제2 내판 유입 처리수 저장공간 2영역
431c: 제2 내판 유입 처리수 저장공간 3영역
432a, 432b: 제2 내판 유입 처리수 저장공간 격벽
440: 제2 내판 배출 처리수 저장공간
441a: 제2 내판 배출 처리수 저장공간 1영역
441b: 제2 내판 배출 처리수 저장공간 2영역
441c: 제2 내판 배출 처리수 저장공간 3영역
442a, 442b: 제2 내판 배출 처리수 저장공간 격벽
500: 분리막용 가스켓
510: 분리막용 가스켓 유입 원수 저장공간
520: 분리막용 가스켓 배출 원수 저장공간
530: 분리막용 가스켓 유입 처리수 저장공간
540: 분리막용 가스켓 배출 처리수 저장공간
550: 분리막용 가스켓 개구부 600: 스페이서
700: 분리막
PM: 처리수 이동 모듈 10: 원수 유입밸브
20: 원수 배출밸브 30: 처리수 유입밸브
40: 처리수 배출밸브 100: 상부 커버, 하부 커버
112: 원수 유입구 114: 원수 배출구
122: 처리수 유입구 124: 처리수 배출구
200: 상하부 가스켓
212: 상하부 가스켓 유입 원수 저장공간
214: 상하부 가스켓 배출 원수 저장공간
222: 상하부 가스켓 유입 처리수 저장공간
224: 상하부 가스켓 배출 처리수 저장공간
300: 제1 내판
310: 제1 내판 유입 원수 저장공간
311a: 제1 내판 유입 원수 저장공간 1영역
311b: 제1 내판 유입 원수 저장공간 2영역
311c: 제1 내판 유입 원수 저장공간 3영역
312a, 312b: 제1 내판 유입 원수 저장공간 격벽
320: 제1 내판 배출 원수 저장공간
321a: 제1 내판 배출 원수 저장공간 1영역
321b: 제1 내판 배출 원수 저장공간 2영역
321c: 제1 내판 배출 원수 저장공간 3영역
322a, 322b: 제1 내판 배출 원수 저장공간 격벽
330: 제1 내판 유입 처리수 저장공간
331a: 제1 내판 유입 처리수 저장공간 1영역
331b: 제1 내판 유입 처리수 저장공간 2영역
331c: 제1 내판 유입 처리수 저장공간 3영역
332a, 332b: 제1 내판 유입 처리수 저장공간 격벽
340: 제1 내판 배출 처리수 저장공간
341a: 제1 내판 배출 처리수 저장공간 1영역
341b: 제1 내판 배출 처리수 저장공간 2영역
341c: 제1 내판 배출 처리수 저장공간 3영역
342a, 342b: 제1 내판 배출 처리수 저장공간 격벽
350: 제1 내판 유입 원수/처리수 배출구
360: 제1 내판 배출 원수/처리수 배출구
400: 제2 내판
410: 제2 내판 유입 원수 저장공간
411: 유입 원수 저장영역 411a: 제1 유입 원수 저장영역
411b: 제2 유입 원수 저장영역 411c: 제3 유입 원수 저장영역
412: 유입 원수 배출영역 412a: 제1 유입 원수 배출영역
412b: 제2 유입 원수 배출영역 412c: 제3 유입 원수 배출영역
412d: 제4 유입 원수 배출영역
413a, 413b: 제2 내판 유입 원수 저장공간 격벽
420: 제2 내판 배출 원수 저장공간
421: 배출 원수 저장영역 421a: 제1 배출 원수 저장영역
421b: 제2 배출 원수 저장영역 421c: 제3 배출 원수 저장영역
422: 배출 원수 배출영역 422a: 제1 배출 원수 배출영역
422b: 제2 배출 원수 배출영역 422c: 제3 배출 원수 배출영역
422d: 제4 배출 원수 배출영역
423a, 423b: 제2 내판 배출 원수 저장공간 격벽
430: 제2 내판 유입 처리수 저장공간
431a: 제2 내판 유입 처리수 저장공간 1영역
431b: 제2 내판 유입 처리수 저장공간 2영역
431c: 제2 내판 유입 처리수 저장공간 3영역
432a, 432b: 제2 내판 유입 처리수 저장공간 격벽
440: 제2 내판 배출 처리수 저장공간
441a: 제2 내판 배출 처리수 저장공간 1영역
441b: 제2 내판 배출 처리수 저장공간 2영역
441c: 제2 내판 배출 처리수 저장공간 3영역
442a, 442b: 제2 내판 배출 처리수 저장공간 격벽
500: 분리막용 가스켓
510: 분리막용 가스켓 유입 원수 저장공간
520: 분리막용 가스켓 배출 원수 저장공간
530: 분리막용 가스켓 유입 처리수 저장공간
540: 분리막용 가스켓 배출 처리수 저장공간
550: 분리막용 가스켓 개구부 600: 스페이서
700: 분리막
Claims (6)
- 정화 대상인 원수가 내부의 원수 저장공간으로 유입되어 외부로 배출되는 원수 이동 모듈과, 상기 원수보다 온도가 낮은 처리수가 내부의 처리수 저장공간으로 유입되어 외부로 배출되는 처리수 이동 모듈, 및 상기 원수 이동 모듈과 상기 처리수 이동 모듈 사이에 구비되며, 일면이 상기 원수와 접하며 타면이 상기 처리수와 접하는 분리막을 포함하며,
상기 원수 이동 모듈은 내부 가장자리를 따라 원수가 유입되는 유입 원수 저장공간과 처리수가 유입되는 유입 처리수 저장공간, 분리막과 접한 원수가 배출되는 배출 원수 저장공간 및 정화된 원수가 혼합된 처리수가 배출되는 배출 처리수 저장공간이 서로 이격되도록 형성되고, 상기 유입 원수 저장공간과 배출 원수 저장공간, 상기 유입 처리수 저장공간과 배출 처리수 저장공간은 각각이 서로 연통되며, 서로 연통된 유입 원수 저장공간과 배출 원수 저장공간은, 서로 연통된 유입 처리수 저장공간과 배출 처리수 저장공간과 서로 교차되도록 형성되고,
상기 원수 이동 모듈과 분리막 및 상기 처리수 이동 모듈은 적어도 하나 이상이 적층되며,
상기 원수 이동 모듈은 순차적으로 적층된 제1 내판과, 제2 내판, 제1 내판, 분리막용 가스켓 및 스페이서를 포함하고, 상기 유입 원수 저장공간은 상기 제1 내판에 형성된 제1 내판 유입 원수 저장공간과, 상기 제2 내판에 형성된 제2 내판 유입 원수 저장공간, 상기 분리막용 가스켓에 형성된 분리막용 가스켓 유입 원수 저장공간을 포함하며, 상기 배출 원수 저장공간은 상기 제1 내판에 형성된 제1 내판 배출 원수 저장공간과, 상기 제2 내판에 형성된 제2 내판 배출 원수 저장공간, 상기 분리막용 가스켓에 형성된 분리막용 가스켓 배출 원수 저장공간을 포함하고, 상기 유입 처리수 저장공간은 상기 제1 내판에 형성된 제1 내판 유입 처리수 저장공간과, 상기 제2 내판에 형성된 제2 내판 유입 처리수 저장공간, 상기 분리막용 가스켓에 형성된 분리막용 가스켓 유입 처리수 저장공간을 포함하며, 상기 배출 처리수 저장공간은 상기 제1 내판에 형성된 제1 내판 배출 처리수 저장공간과, 상기 제2 내판에 형성된 제2 내판 배출 처리수 저장공간, 상기 분리막용 가스켓에 형성된 분리막용 가스켓 배출 처리수 저장공간을 포함하는 막증류 모듈. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 분리막용 가스켓은 중심부에 상기 분리막과 연통되는 분리막용 가스켓 개구부가 형성되며,
상기 분리막용 가스켓 개구부는 상기 분리막용 가스켓 유입 원수 저장공간과 분리막용 가스켓 배출 원수 저장공간, 분리막용 가스켓 유입 처리수 저장공간 및 분리막용 가스켓 배출 처리수 저장공간으로부터 이격되어 둘러싸이는 막증류 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 원수 이동 모듈과 처리수 이동 모듈의 외면에 각각 구비되어 외부로부터 원수와 처리수를 공급받는 상부 커버와 하부 커버를 포함하고,
상기 원수 이동 모듈과 하부 커버, 상기 처리수 이동 모듈과 상부 커버 사이에 구비된 상하부 가스켓을 포함하며,
상기 상하부 가스켓에는 상기 유입 원수 저장공간과 배출 원수 저장공간, 유입 처리수 저장공간 및 배출 처리수 저장공간과 각각 연통되는, 상하부 가스켓 유입 원수 저장공간과 상하부 가스켓 배출 원수 저장공간, 상하부 가스켓 유입 처리수 저장공간 및 상하부 가스켓 배출 처리수 저장공간을 포함하는 막증류 모듈.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170041071A KR101783211B1 (ko) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | 막증류 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101783211B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101402603B1 (ko) * | 2013-01-10 | 2014-06-11 | 순천대학교 산학협력단 | 직접 접촉 막증류 장치 및 이를 포함하는 시스템 |
| KR101524225B1 (ko) * | 2014-02-04 | 2015-05-29 | 한국과학기술연구원 | 막 증류용 분리막 모듈 |
-
2017
- 2017-03-30 KR KR1020170041071A patent/KR101783211B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101402603B1 (ko) * | 2013-01-10 | 2014-06-11 | 순천대학교 산학협력단 | 직접 접촉 막증류 장치 및 이를 포함하는 시스템 |
| KR101524225B1 (ko) * | 2014-02-04 | 2015-05-29 | 한국과학기술연구원 | 막 증류용 분리막 모듈 |
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|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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