KR101905782B1 - 막 모듈 교체 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 막 모듈 교체장치 및 이를 이용하는 막 모듈 교체방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 막 모듈 교체장치는 베셀의 상부를 통하여 제1 막 모듈을 상기 베셀에 삽입하는 막 모듈 삽입부; 및 상기 베셀의 하부를 통하여 상기 베셀로부터 제2 막 모듈을 취출할 수 있는 막 모듈 배출부;를 포함할 수 있다.

Description

막 모듈 교체 장치 및 그 방법 {MEMBRANE MODULE HOLDER EXCHANGING APPARATUS AND METHOD FOR EXCHANGING THEREOF}
본 발명은 막 모듈 교체장치 및 막 모듈을 교체하는 방법에 대한 발명이다.
역삼투 공정이나 나노여과 공정은 선택적 분리막의 특성을 이용하여 용액 속에 포함된 물질을 효과적으로 제거하는 공정으로서, 다양한 분야에 보급되어 널리 활용되고 있다. 특히 최근 대체수자원 개발과 관련하여 해수담수화 분야 및 순수처리 분야에서 각광을 받고 있다.
일반적으로 해수담수화 공정, 수처리 공정 등에 적용되는 역삼투 모듈, 나노여과 모듈 등과 같은 막 모듈은 압력조건에서 운전되기 때문에 "베셀(vessel)"이라고 불리는 압력용기 내에 설치되며, 처리 용량 및 목적에 따라서는 1개의 베셀에 1개부터 8개 정도의 모듈이 장착된다.
이러한 막 모듈은 직경에 따라 표준화되어 있으며, 2.5인치부터 16인치까지 다양한 형태로 구성되어 있다. 2.5인치나 4인치 직경의 막 모듈은 소규모 수처리 용량에 적용되는데, 그 크기가 작아서 장착 및 분해가 간단하다는 장점이 있다. 그러나 최근 해수담수화 및 수처리 공정에 가장 많이 활용되고 있는 막 모듈은 8인치 직경의 모듈이며, 최근에는 16인치 직경의 모듈도 개발되고 있다.
종래에는 막 모듈을 베셀의 내부에 장착하거나 또는 베셀의 내부로부터 막 모듈을 빼내어 분리하기 위해서는 작업자의 인력을 이용하였다. 따라서 작업의 정확도가 부족하고, 여러 개의 막 모듈을 베셀 내에 장착하는데 는 많은 인력과 시간이 소요되는 단점이 있었으며, 직경이 8인치 이상인 막 모듈의 경우, 크기가 크고 중량도 많이 나가기 때문에 인력을 이용하여 막 모듈을 장착하고 분리하는데 많은 시간과 힘이 소요되었다. 특히 최근 개발된 16인치 직경의 대형 막 모듈의 경우 자체 무게가 무거워서 인력으로 운반, 장착 및 분리하기가 현실적으로 어려우며, 기중기 등과 같은 일반 화물 운송에 이용되는 장비를 이용하고 있으나, 막 모듈에 특화된 장비가 아니라서 오히려 사용이 불편하고 복잡하여 현장에서 작업자들이 사용을 기피하는 문제가 발생하고 있다.
또한, 상당부분 인력에 의존하여 막 모듈의 베셀 내 장착 및 분리작업이 진행되기 때문에, 작업과정에서 막모듈이 손상되는 것은 물론이고, 작업하는 인력의 부상 위험 등에 노출되어 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 장치 및 방법의 도입이 매우 시급한 실정이다.
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 종래의 문제점에 착안하여 발명된 것으로서, 대형 막 모듈을 용이하고 효과적으로 교체할 수 있는 막 모듈 교체장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베셀의 상부를 통하여 제1 막 모듈을 상기 베셀에 삽입하는 막 모듈 삽입부; 및 상기 베셀의 하부를 통하여 상기 베셀로부터 제2 막 모듈을 취출할 수 있는 막 모듈 배출부;를 포함하는 막 모듈 교체장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 막 모듈 삽입부는 상기 제1 막 모듈을 상기 베셀의 주입구의 상부로 이동시키고, 상기 제1 막 모듈을 상기 주입구의 상부로부터 하강시켜 상기 주입구로 삽입하는 막 모듈 교체장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 막 모듈 배출부는, 상기 제2 막 모듈이 상기 베셀의 배출구 측에 구비되는 캡 상에 올려진 상태에서 상기 캡을 하강시킬 수 있는 승하강유닛을 포함하는 막 모듈 교체장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 막 모듈 배출부는 상기 베셀의 외부에 구비되는 스토퍼를 더 포함하고, 상기 스토퍼는, 상기 승하강유닛이 상기 제2 막 모듈을 상기 베셀의 외부로 취출하면, 상기 제2 막 모듈의 상부에 구비되는 제3 막 모듈의 하강을 방지하도록 이동하는 막 모듈 교체장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 막 모듈 배출부는, 상기 승하강유닛은 상기 제2 막 모듈이 하역되면, 지지대가 탑재되어 상기 베셀 측으로 승강하도록 구성되는 막 모듈 교체장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 지지대는 리세스를 구비하고, 상기 승하강유닛은 상기 스토퍼가 상기 리세스에 수용되고 상기 제3 막 모듈을 지지하도록 지지대를 이동시키는 막 모듈 교체장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 스토퍼는 상기 지지대가 상기 제3 막 모듈을 지지하면, 상기 제3 막 모듈과 상기 지지대로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 막 모듈 교체장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 스토퍼는, 상기 스토퍼가 슬라이드 이동할 수 있도록 상기 스토퍼를 안내하고, 상기 배출구 측에 구비되는 가이드를 더 포함하고, 상기 스토퍼는 상기 가이드를 따라 슬라이드 이동함으로써, 상기 제3 막 모듈의 하강을 막는 방향으로 이동하도록 구성되는 막 모듈 교체장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 막 모듈 배출부는, 상기 베셀이 연장되는 방향과 나란한 회전축을 중심으로 스토퍼를 회전시키는 회전부를 더 포함하고, 상기 스토퍼는 회전부를 통하여 회전함으로써, 상기 제3 막 모듈 측으로 이동하도록 구성되는 막 모듈 교체장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 스토퍼는, 상기 제2 막 모듈의 측면과 접촉하는 측부; 및 상기 제 2 막모듈의 하면과 접촉하는 하부를 더 포함하는 막 모듈 교체장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 베셀의 하부를 통하여 상기 베셀로부터 제2 막 모듈을 취출하는 막 모듈 배출단계; 및 베셀의 상부를 통하여 제1 막 모듈을 상기 베셀에 삽입하는 막 모듈 삽입단계;를 포함하는 막 모듈 교체방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 막 모듈 배출단계는, 승하강유닛이, 상기 베셀의 배출구 측으로 승강하여 상기 배출구의 캡을 지지하는 지지단계; 상기 캡이 상기 베셀로부터 해제되어 상기 배출구를 개방하는 배출구 개방단계; 및 상기 캡 상에 상기 제2 막 모듈이 놓여진 상태에서, 상기 캡이 상기 승하강유닛과 함께 하강하는 하강단계를 포함하는 막 모듈 교체방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 막 모듈 삽입단계와 상기 막 모듈 배출단계가 동시에 진행되고, 상기 막 모듈 삽입단계에서의 상기 제1 막 모듈의 삽입은 상기 막 모듈 배출단계에서의 상기 하강단계 이후에 실시되는 막 모듈 교체방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 막 모듈 배출단계는, 상기 승하강유닛의 하강 후, 상기 스토퍼가 상기 제2 막 모듈의 상측에 구비되는 제3 막 모듈과 제2 막 모듈의 사이로 이동하고, 상기 지지대가 이동하는 동안, 스토퍼를 통하여 상기 제2 막 모듈의 상측에 구비되는 제3 막 모듈을 지지하는 이탈방지단계를 더 포함하는 막 모듈 교체방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 막 모듈 배출단계는, 상기 지지대가 상기 제2 막 모듈과 제3 막 모듈 사이로 이동한 후, 상기 스토퍼를 상기 제3 막 모듈과 상기 지지대로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 스토퍼 해제단계를 더 포함하는 막 모듈 교체방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 크기가 크고 무게가 무거운 막 모듈도 용이하고 효과적으로 교체할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 베셀이 프레임에 삽입된 상태를 개념적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 베셀 내부의 막 모듈의 배열을 나타낸 측단면도이다.
도 3은 막 모듈의 내부 구조를 나타내는 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 막 모듈 교체장치를 나타내는 개념도이다.
도 5는 도 4의 막 모듈 교체장치에 의해 막 모듈이 삽입, 배출되는 것을 나타내는 개념도이다.
도 6은 도 4의 스토퍼가 막 모듈을 지지하는 것을 나타내는 개념도이다.
도 7은 도 4의 막 모듈 교체장치에 의해 막 모듈이 베셀 내부로부터 배출되는 과정을 나타내는 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 지지대의 사시도이다.
도 9는 도 8의 C-C'에 따른 지지대의 측단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 막 모듈 교체장치에 의해 막 모듈이 베셀 내부로부터 배출되는 과정을 나타내는 것이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스토퍼의 사시도이다.
도 12는 도 11의 D-D'에 따른 측단면도이다.
도 13은 도 11의 스토퍼의 작동을 나타내는 개념도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 막 모듈 교체장치에 의해 막 모듈이 베셀 내부로부터 배출되는 과정을 나타내는 것이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '접촉'되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 접속, 접촉되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 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.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며, 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 베셀(10) 및 막 모듈(20, 30, 40)에 대하여 설명한다. 도 1은 베셀이 프레임에 삽입된 상태를 나타내는 것이고, 도 2는 베셀 내부에 배열된 막 모듈을 나타낸 측단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 베셀(10)은 원형의 파이프 형상을 가질 수 있으며, 양단부에 주입구(12) 및 배출구(13)를 구비할 수 있다. 이러한 주입구(12)에는 주입구(12)의 개방과 폐쇄를 위한 캡(14)이 구비될 수 있다. 베셀(10)은 복수 개가 병렬로 배치될 수 있으며, 프레임에 의해 지지될 수 있다. 이러한 베셀(10)은 세로 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상방에 주입구(12)가 위치하고 하방에 배출구(13)가 위치하도록, 지면에 대하여 수직하게 배치될 수 있다. 이러한 주입구(12)를 통하여 막 모듈(20, 30, 40)이 주입될 수 있고, 배출구(13)를 통하여 막 모듈(20, 30, 40)이 배출될 수 있으며, 이러한 주입구(12) 및 배출구(13) 중 하나 이상에는 이를 선택적으로 막을 수 있는 캡(14)이 구비될 수 있다. 베셀(10)의 내부에는 막 모듈(20, 30, 40)이 복수 개 수용될 수 있고, 교체를 위해 베셀(10)로 삽입되거나, 베셀(10)로부터 취출될 수 있다. 예를 들어, 제1 막 모듈(20)이 베셀(10)로 삽입되어 주입구(12)에 인접하게 배치될 수 있고, 배출구(13)에 인접하게 제2 막 모듈(30)이 배치될 수 있으며, 제2 막 모듈(30)에 인접하게 제3 막 모듈(40)이 배치될 수 있다.
이러한 복수 개의 막 모듈(20, 30, 40)은 베셀(10) 내에서 직렬로 배치되며, 어느 하나의 막 모듈의 유출구(25)가 다른 하나의 막 모듈의 투입구(24)와 연결부(50)를 통해 서로 연결된다. 이러한 연결부(50)는 파이프로 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 막 모듈 중 제2 막 모듈(30)과 제3 막 모듈(40)이 인접하여 배치되는 경우, 제2 막 모듈(30)의 유출구(25)와 제3 막 모듈(40)의 투입구(24)가 연결부(50)를 통해 연결될 수 있다. 이 경우, 제2 막 모듈(30)을 통과한 여과수는 연결부(50)를 거쳐 제3 막 모듈(40)에 투입되어 여과될 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 막 모듈(20, 30, 40)의 예시적인 구성을 설명한다. 도 3은 막 모듈의 내부 구조를 나타내는 분해도이다.
도 3을 참조하면, 막 모듈(20, 30, 40)의 내부에는 역삼투막 엘리먼트(Reverse Osmosis(RO) 막 엘리먼트, 21)가 구비되어 있으며, 원형의 파이프 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 막 모듈(20, 30, 40)의 내부에는 RO 막 엘리먼트(21)와 염분 함유수의 통과를 위한 스페이서(22)가 중심 파이프(23)의 외주를 둘러싸도록 구성될 수 있다. 또한, 막 모듈(20, 30, 40)의 일 단부에는 염분 함유수의 유입을 위한 투입구(24)가 구비되며, 타 단부에는 물 성분의 유출을 위한 유출구(25)가 구비되어 있다. 투입구(24)를 통해 유입된 염분 함유수는 RO 막 엘리먼트(21)의 사이에 구비되는 스페이서(22)에 흘러들어가게 된다. 이러한 염분 함유수에 삼투압 힘 이상의 압력이 가해짐으로써, 염분 함유수는 여과수와 농축수로 분리되며, 이 중 여과수는 RO 막 엘리먼트(21)를 투과하여, 내부의 중심 파이프(23)로 흘러들어가고, 중심 파이프(23)를 지나 유출구(25)를 통해 배출된다. 이상으로 막 모듈(20, 30, 40)의 예시적인 구성을 설명하였으나, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 막 모듈(20, 30, 40)의 내부 구성은 자유롭게 변형 실시될 수 있다.
한편, 베셀(10) 내에 구비되는 이러한 막 모듈(20, 30, 40)은 본 발명의 일 실시예에 따른 막 모듈 교체장치(1)에 의해 교체될 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여, 이러한 막 모듈 교체장치(1)의 구성을 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 막 모듈 교체장치를 나타내는 개념도이고, 도 5는 도 4의 막 모듈 교체장치에 의해 막 모듈이 삽입, 배출되는 것을 나타내는 개념도이며, 도 6은 도 4의 스토퍼가 막 모듈을 지지하는 것을 나타내는 개념도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 막 모듈 교체장치(1)는 베셀(10)의 내에는 복수 개의 막 모듈(20, 30, 40)을 삽입하거나, 취출될 수 있다. 이러한 복수 개의 막 모듈(20, 30, 40)을 식별하기 위해, 교체작업을 통해 베셀(10) 내에 삽입되는 막 모듈을 제1 막 모듈(20)로 칭하고, 교체작업을 통해 베셀(10)로부터 외부로 취출되는 막 모듈을 제2 막 모듈(30)이라 칭하며, 연결부(50)를 통하여 제2 막 모듈(30)과 연결되고 제2 막 모듈(30)에 인접하게 배치되는 막 모듈을 제3 막 모듈(40)이라 칭한다. 이러한 제1 막 모듈(20), 제2 막 모듈(30) 및 제3 막 모듈(40)은 동일한 구조를 가질 수 있다.
막 모듈 교체장치(1)는 베셀(10)의 주입구(12)를 통하여 제1 막 모듈(20)을 주입하는 막 모듈 삽입부(100); 및 베셀(10)의 배출구(13)를 통해서 제2 막 모듈(200)을 취출할 수 있는 막 모듈 배출부(200)를 포함할 수 있다. 막 모듈 삽입부(100)는 베셀(10)의 상부에 위치하고, 막 모듈 배출부(200)는 베셀(20)의 하부에 배치될 수 있다. 또한, 베셀(10)은 지면(G)에 대하여 어긋나게 세로로 배치될 수 있다.
막 모듈 삽입부(100)는 제1 막 모듈(20)을 주입구(12)의 상부로 이동시키고, 제1 막 모듈(20)을 주입구(12)의 상부로부터 아래로 하강시켜, 주입구(12)를 통하여 제1 막 모듈(20)을 베셀(10) 내부로 삽입할 수 있다. 막 모듈 삽입부(100)는 제1 막 모듈(20)에 체결될 수 있는 고정구(110)를 포함할 수 있으며 이러한 고정구(110)는 구동장치에 의해 승,하강 될 수 있다. 이러한 구동장치는 유압식으로 작동하는 크레인일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
막 모듈 배출부(200)는 제2 막 모듈(30)을 베셀(10) 외부로 안정적으로 배출시키도록 구동될 수 있다. 이러한 막 모듈 배출부(200)는 승하강유닛(210) 및 스토퍼(240)를 포함할 수 있다.
승하강유닛(210)은 막 모듈(20, 30)이 탑재될 수 있는 탑재부(211)를 구비할 수 있으며, 이러한 탑재부(211)는 승,하강될 수 있다. 승하강유닛(210)은 베셀(10)의 배출구(13) 측에 구비될 수 있으며, 지면(G)의 아래에 배치될 수 있다. 승하강유닛(210)은 승강함으로써 베셀(10)과 인접하는 방향으로 이동할 수 있고, 하강함으로써 베셀(10)과 이격되는 방향으로 이동할 수 있다.
스토퍼(240)는 베셀(10)의 배출구(13)에 인접하게 구비되어 선택적으로 배출구(13)를 막을 수 있다. 스토퍼는 이를 위해 스토퍼 이동부(241), 스토퍼 보관부(242) 및 스토퍼 지지부(243)를 포함할 수 있다. 스토퍼(240)의 스토퍼 이동부(241)는 막 모듈(20, 30, 40)의 교체작업이 진행되지 않을 때에는 스토퍼 보관부(242) 측으로 이동하여 배출구(13)를 개방할 수 있다. 스토퍼 보관부(242)는 배출구(13)에 인접한 일측에 구비되어 스토퍼 이동부(241)를 수용하도록 구성될 수 있다. 막 모듈(20, 30 40)의 교체작업 중 제3 막 모듈(40)의 하강을 방지할 필요가 있는 경우, 스토퍼 이동부(241)가 배출구(13)의 일측으로부터 배출구(13)의 타측으로 이동하여, 제3 막 모둘(40)의 하강을 방지하도록 배출구(13)를 가로막을 수 있다. 이러한 스토퍼 이동부(241)는 구동장치(미도시)에 의해 이동할 수 있으며, 예를 들어 유압모터, 전기모터, 피스톤, 롤러 등을 포함할 수 있다.
이러한 스토퍼(240)는, 예를 들어 스토퍼 이동부(241)가 슬라이드 이동하는 방식으로 구성될 수 있으며, 이를 위해 배출구(13)에 인접하게 구비되는 가이드가 스토퍼(240)의 이동을 안내할 수 있다. 또한, 타측으로 이동한 스토퍼(240)는 스토퍼 지지부(243)에 의해 지지될 수 있으며, 스토퍼 지지부(243)는 배출구(13)에 인접한 타측에 구비될 수 있다. 일 예로, 스토퍼 지지부(243)는 배출구(13)를 중심으로 스토퍼 보관부(242)의 맞은 편에 구비될 수 있다. 한편, 본 실시예 및 이에 따른 도면에서는 스토퍼(240)가 바(bar) 형태루 구성되는 것으로 나타내었으나, 이는 예시에 불과하고 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 파지장치의 작용 및 효과에 대하여, 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 막 모듈이 베셀 내부로부터 배출되는 과정을 나타내는 것이다.
막 모듈의 수명이 도래함에 따라, 베셀(10) 내부의 막 모듈(20, 30, 40)은 교체가 요구된다. 이러한 막 모듈의 교체작업은 외부로부터 막 모듈(제1 막 모듈(20))이 삽입되는 작업과 베셀(10) 내부의 막 모듈(제2 막 모듈(30))이 취출되는 작업을 수반한다.
이하, 도 7을 참조하여 제2 막 모듈(30)이 베셀(10)로부터 취출되는 과정(막 모듈 배출단계; S100)을 설명한다. 제2 막 모듈(30)의 취출을 위해 막 모듈 교체장치(1)의 막 모듈 배출부(200)가 이용된다. 승하강유닛(210)의 탑재부(211)가 배출구(13)측으로 승강하고, 배출구(13) 측의 캡(14)을 지지한다(지지단계; S110). 승하강유닛(210)이 캡(14)을 지지한 상태에서 배출구(13)에 대한 캡(14)의 체결이 해제되고(배출구 개방단계; S120), 승하강유닛(210)이 하강함으로써 캡(14)이 하강한다(하강단계; S130). 배출구(13) 측의 캡(14)은 제2 막 모듈(30)을 지지하고 있으므로, 캡(14)은 제2 막 모듈(30)이 올려진 상태에서 아래로 하강하게 된다. 한편, 제3 막 모듈(40)은 제2 막 모듈(30)의 상부에 구비되고, 연결부(50)를 통해 제2 막 모듈(30)과 직렬로 연결되어 있다. 따라서 제2 막 모듈(30)의 하강에 따라 제3 막 모듈(40)과 같이 제2 막 모듈(30)의 상부에 구비되는 막 모듈도 하강하게 된다. 승하강유닛(210)은 이러한 제3 막 모듈(40)이 베셀(10)에서 외부로 빠져나오지 않으면서 제2 막 모듈(30)이 베셀(10)로부터 완전히 빠져나올 때까지 하강한다.
승하강유닛(210)의 하강에 의해 제2 막 모듈(30)이 베셀(10) 외부로 취출되면, 스토퍼(240)의 스토퍼 이동부(241)가 스토퍼 보관부(242)로부터 배출구(13) 측으로 이동하여 배출구(13)를 가로막는다. 스토퍼 이동부(241)가 배출구(13)를 막음으로써 제3 막 모듈(40)을 지지하게 되고, 제3 막 모듈(40)이 하강하여 베셀(10)로부터 이탈하는 것을 방지한다(S140; 이탈방지단계). 스토퍼 이동부(241)는 배출구(13) 일측으로부터 배출구(13) 타측으로 이동할 수 있고, 이동한 스토퍼 이동부(241)는 스토퍼 지지부(243)에 의해 고정될 수 있다. 스토퍼(240)가 제3 막 모듈(40)을 지지하는 동안 제2 막 모듈(20)과 제3 막 모듈(30) 사이의 연결부(50)가 해제된다. 이러한 연결부(50)의 해제로 인해 제2 막 모듈(20)은 베셀(10) 및 제3 막 모듈(30)로부터 분리되고, 분리된 제2 막 모듈(20)은 별도의 막 모듈 처리장치로 이송될 수 있다(막 모듈 철거단계; S150).
이후, 제2 막 모듈(20)이 승하강유닛(210)으로부터 하역되고, 승하강유닛(210)은 탑재부(211)에 캡(14)이 안착된 상태에서 상승하여 배출구(13)측으로 이동한다(제1 승강단계; S160). 이러한 일련의 작업이 이루어지는 동안 배출구(13)는 여전히 스토퍼(240)에 의해 막혀있게 되고, 승하강유닛(210)은 스토퍼(240)가 위치하는 지점까지 승강하여 스토퍼(240)와 접촉하게 된다. 승하강유닛(210)이 스토퍼(240)측으로의 이동을 완료하면 스토퍼 이동부(241)는 스토퍼 보관부(242)측으로 이동하게 되고, 제3 막 모듈(40)은 스토퍼(240)의 제한을 받지 않게 된다(스토퍼 해제단계; S170). 이러한 스토퍼(240)의 해제로 인해 스토퍼(240)에 의해 지지되던 제3 막 모듈(40)은 승하강유닛(210)에 구비된 캡(14)에 안착하게 된다. 이후, 캡(14)이 베셀(10)에 맞물리도록 승하강유닛(210)이 2차적으로 상승하게 되고(제2 승강단계; S180), 캡(14)이 베셀(10)에 체결되어 고정되게 된다(배출구 폐쇄단계; S190).
이하, 제1 막 모듈(20)이 베셀(10)에 삽입되는 과정(막 모듈 삽입단계; S200)을 설명한다. 제1 막 모듈(20)의 삽입을 위해 막 모듈 교체장치(1)의 막 모듈 삽입부(100)가 이용된다. 막 모듈 삽입부(100)의 고정구(110)가 제1 막 모듈(20)의 일측에 고정되고, 막 모듈 삽입부(100)는 제1 막 모듈(20)을 베셀(10)의 주입구(12)의 상부까지 이송시킨다. 한편, 제1 막 모듈(20)의 삽입을 위해 베셀(10)의 주입구(12)는 캡(14)이 개방되고, 개방된 주입구(12)를 통해 제1 막 모듈(20)이 베셀 (10)의 내부로 삽입된다. 제1 막 모듈(20)의 삽입이 완료되면 고정구(110)와 제1 막 모듈(20) 간의 고정이 해제된다.
이러한 구조를 통해 크기가 크고 무게가 무거운 막 모듈을 용이하고 효과적으로 교체할 수 있게 된다는 효과가 있다.
한편, 본 실시예의 설명에서는 막 모듈 배출단계(S100)와 막 모듈 삽입단계(S200)가 순차적으로 이루어질 수도 있으나, 보다 효율적인 막 모듈의 교체를 위해 막 모듈 배출단계(S100)와 막 모듈 삽입단계(S200)가 동시에 진행될 수 있다. 이 경우, 막 모듈 삽입단계(S200)는 막 모듈 배출단계(S100)의 하강단계(S230) 이후에 제1 막 모듈(20)을 삽입하도록 진행될 수 있다.
한편, 이러한 구성 이외에도 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 막 모듈 교체장치(1)의 승하강유닛(210)은 스토퍼(240)를 수용할 수 있도록 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어서, 상술한 실시예와 비교하였을 때 지지대(220)에 차이점이 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.
이하, 도 8 및 도 9을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예의 지지대의 사시도이고, 도 9는 도 8의 C-C'에 따른 지지대의 측단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 막 모듈 배출부(200)에 구비되는 승하강유닛(210)은 탑재부(211)에 지지대(220)가 탑재된 상태에서 승, 하강할 수 있으며, 이러한 지지대(220)는 베셀(10)의 배출구(13)를 막으면서 막 모듈을 지지할 수 있다. 또한, 이러한 지지대(220)에는 스토퍼(240)가 수용될 수 있는 스토퍼 수용부(221)가 마련될 수 있다.
한편, 이러한 지지대(220)는 베셀(10)의 배출구(13)에 체결될 수 있다. 이를 위해 지지대(220)의 가장자리에는 베셀(10)의 배출구(13)와 맞물리는 형상을 가지는 맞물림부(222)가 구비될 수 있다. 맞물림부(222)는 배출구(13)측으로 돌출되는 형상을 가질 수 있고, 배출구(13)의 외측에서 맞물릴 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 지지대(220)는 맞물림부(222)의 내부에 돌출부(223)가 구비될 수 있다. 지지대(220)가 베셀(10)의 배출구(13)에 체결되었을 때, 제3 막 모듈(40)을 지지할 수 있도록 돌출부(223)의 직경(D1)은 제3 막 모듈(40)의 직경보다 더 크게 형성될 수 있다. 또한, 스토퍼(240)를 수용할 수 있는 스토퍼 수용부(221)는 이러한 돌출부(223)의 상부에 마련될 수 있다. 이 경우, 지지대(220)가 스토퍼(240)에 접촉하였을 때, 스토퍼(240)가 돌출부(223) 상부의 스토퍼 수용부(221)에 수용될 수 있도록, 돌출부(223)가 맞물림부(222)보다 더욱 돌출되도록 구성될 수 있다. 한편, 돌출부(223)는 중공형으로 구성될 수 있으며, 이 경우, 돌출부(223)의 내경(D2)은 제3 막 모듈(40)의 직경보다 더 작게 형성될 수 있다.
이하에서는 도 10을 참조하여 이러한 다른 실시예에 따른 작용 및 효과에 대해 서술한다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 막 모듈 교체장치에 의해 막 모듈이 베셀 내부로부터 배출되는 과정을 나타내는 것이다. 또한, 도 10에서 검은색 스토퍼는, 스토퍼(240)가 배출구(13)를 가로막는 상태를 나타낸 것이며, 흰색 스토퍼는, 스토퍼(240)가 배출구(13)를 가로막지 않는 상태를 나타낸 것이다.
한편, 다른 실시예와 상술한 실시예를 비교할 때, 막 모듈을 베셀로부터 배출하는 단계에서, 연결부(50)가 해제되고 제2 막 모듈(20)이 취출된 이후의 과정에 차이가 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명한다.
도 10을 참조하면, 막 모듈의 교체를 위해 막 모듈 배출부(200)가 제2 막 모듈(30)을 하강시킬 수 있다. 이러한 제2 막 모듈(30)의 하강에 따라 제3 막 모듈(40)과 같이 제2 막 모듈(30)의 상부에 구비되는 막 모듈도 하강하게 된다(S130). 하강 후, 스토퍼(240)가 배출구(13)를 막음으로써 제3 막 모듈(40)을 지지하게 되고, 제3 막 모듈(40)이 하강하여 베셀(10)로부터 이탈하는 것을 방지한다(S140). 이후, 제2 막 모듈(30)이 승하강유닛(210)으로부터 하역되고(S150), 지지대(220)가 탑재부(211)에 탑재된다(S151). 이러한 지지대(220)에는 스토퍼(240)가 수용될 수 있는 스토퍼 수용부(221)가 마련될 수 있다.
승하강유닛(210)은 지지대(220)를 탑재한 상태에서 스토퍼(240)가 제3 막 모듈(40)을 지지하는 지점에 도달할 때까지 지지대(220)를 승강시킨다(S160). 지지대(220)가 상승하면 스토퍼(240)가 스토퍼 수용부(221)에 수용되고, 이와 함께 돌출부(223)는 제3 막 모듈(40)을 지지하게 된다(S161). 이후, 스토퍼 이동부(241)는 스토퍼 보관부(242)측으로 이동하게 되고, 제3 막 모듈(40)은 스토퍼(240)의 제한을 받지 않게 된다(S170). 제3 막 모듈(40)은 지지대(220)에 의해 지지되므로, 스토퍼(240)가 해제되더라도 제3 막 모듈(40)은 하강하지 않는다. 한편, 돌출부(223)는 맞물림부(222) 보다 더 돌출되어 있고, 스토퍼 수용부(221)는 돌출부(223)의 단부에 구비되어 있으므로, 돌출부(223)가 제3 막 모듈(40)을 지지하고 스토퍼(240)가 배출구(13)를 개방하는 동안에도, 맞물림부(222)는 배출구(13)에 맞물리지 않을 수 있다.
스토퍼(240)는 지지대(220)의 스토퍼 수용부(221)에 수용되면, 지지대(220)는 승하강유닛(210)에 의해 2차적으로 상승하고(S180), 맞물림부(222)가 배출구(13)와 맞물리게 된다. 지지대(220)가 상승하는 동안 제3 막 모듈(40)은 돌출부(223)에 의해 지지된다. 제3 막 모듈(40)은 승하강유닛(210)이 추가 상승하는 만큼 베셀(10)의 안쪽으로 삽입되게 된다. 맞물림부(222)와 배출구(13)가 맞물리면, 맞물림부(222)가 배출부(13)로부터 이탈되지 않도록 체결될 수 있으며, 배출부(13)에 체결된 맞물림부(222)는 캡의 기능을 수행할 수 있다. 다시 말해, 배출부(13)는 지지대(220)에 의해 폐쇄될 수 있다(S190).
한편, 이러한 구성 이외에도 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 막 모듈 고체장치(1)의 스토퍼(240)는 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 이하, 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다. 도 11는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스토퍼의 사시도이고, 도 12은 도 11의 D-D'에 따른 측단면도이며, 도 13은 도 11의 스토퍼의 작동을 나타내는 개념도이다.
본 발명의 또 다른 실시예를 설명함에 있어서, 상술한 실시예들과 비교하였을 때, 스토퍼(240)가 회전할 수 있다는 것에 차이점이 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 원용한다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 스토퍼(240)는 회전축(246), 측부(247)와 하부(248)을 포함할 수 있다. 스토퍼(240)는 회전축(236)을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 이러한 회전축(236)은 베셀(10)이 연장되는 방향과 나란한 방향으로 배치될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 측부(247)는 제3 막 모듈(40)의 측면과 대응하는 형상을 가질 수 있다. 다시 말해, 측부(247)는 베셀(10)이 연장되는 방향과 나란한 방향으로 연장되는 원형의 파이프 형상을 가질 수 있다. 이러한 측부(247)는 회전축(236)을 중심으로 회전할 수 있다. 하부(248)는 제3 막 모듈(40)의 아래를 지지할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 하부(248)는 측부(247)의 하부에 연결될 수 있으며, 측부(247)와 어긋나는 방향으로 배치되어 지면(G)와 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 하부(248)는 측부(247)의 안쪽으로 연장되는 원형의 플렌지로 구성될 수 있다.
이하에서는 도 14를 참조하여 이러한 또 다른 실시예에 따른 작용 및 효과에 대해 서술한다. 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 막 모듈 교체장치에 의해 막 모듈이 베셀 내부로부터 배출되는 과정을 나타내는 것이다.
한편, 다른 실시예와 상술한 실시예를 비교할 때, 연결부(50)가 해제되고 제2 막 모듈(20)이 취출된 이후의 과정에서 차이가 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명한다.
막 모듈의 교체를 위해 막 모듈 배출부(200)가 제2 막 모듈(30)을 베셀(10)의 배출구(13)로부터 하강시킬 수 있다. 이러한 제2 막 모듈(30)의 하강에 따라 제3 막 모듈(40)과 같이 제2 막 모듈(30)의 상부에 구비되는 막 모듈도 하강하게 된다(S130). 하강 후, 스토퍼(240)가 회전축(246)을 중심으로 배출구(13)를 가로막는 방향으로 회전하여 배출구(13)측으로 이동하고 배출구(13)를 가로막는다. 스토퍼(240)가 배출구(13)를 막음으로써 제3 막 모듈(40)을 지지하게 되고, 제3 막 모듈(40)이 하강하여 베셀(10)로부터 이탈하는 것을 방지한다(S140). 이때, 스토퍼(240)의 측부(247)가 제3 막 모듈(40)을 둘러싸고 스토퍼(240)의 하부(248)가 제3 막 모듈(40)의 하부를 지지할 수 있다. 제2 막 모듈(20)과 제3 막 모듈(30) 사이의 연결부(50)가 해제된다. 이러한 연결부(50)의 해제로 인해 제2 막 모듈(20)은 베셀(10) 및 제3 막 모듈(30)로부터 분리되어 철거되고, 분리된 제2 막 모듈(20)은 별도의 막 모듈 처리장치로 이송될 수 있다(S150).
이후, 제2 막 모듈(20)이 승하강유닛(210)으로부터 하역되고, 승하강유닛(210)은 탑재부(211)에 캡(14)이 안착된 상태에서 상승하여 배출구(13)측으로 이동한다(S160). 이러한 일련의 작업이 이루어지는 동안 배출구(13)는 여전히 스토퍼(240)에 의해 막혀있게 되고, 승하강유닛(210)은 스토퍼(240)가 위치하는 지점까지 캡(14)을 승강시키고, 캡(14)과 스토퍼(240)는 접촉하게 된다. 캡(14)의 승강이 완료되면 스토퍼(240)는 회전축(246)을 중심으로 배출구(13)를 개방하는 방향으로 회전한다. 스토퍼(240)의 회전에 의해 배출구(13)는 개방된다. 따라서, 제3 막 모듈(40)은 더 이상 스토퍼(240)에 의해 지지되지 않고 캡(14)으로 낙하하게 된다(S170). 이후, 캡(14)이 베셀(10)에 맞물리도록 승하강유닛(210)이 2차적으로 상승하게 되고(S180), 캡(14)이 베셀(10)에 체결되어 고정되게 된다(S190).
이상 본 발명의 실시예에 따른 막 모듈 교체장치 및 방법을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 막 모듈 교체장치 10: 베셀
11: 프레임 20: 제1 막 모듈
21: RO 막 엘리먼트 22: 스페이서
23: 중심 파이프 24: 투입구
25: 유출구
30: 제2 막 모듈 40: 제3 막 모듈
50: 연결부 100: 막 모듈 삽입부
110: 고정구 200: 막 모듈 배출부
210: 승하강유닛 211: 탑재부
220: 지지대 221: 스토퍼 수용부
222: 맞물림부 223: 돌출부
240: 스토퍼 241: 스토퍼 이동부
242: 스토퍼 보관부 243: 스토퍼 지지부
246: 회전축 247: 측부
248: 하부 D1: 돌출부의 외경
D2: 돌출부의 내경 G: 지면

Claims (15)

  1. 베셀의 상부를 통하여 제1 막 모듈을 상기 베셀에 삽입하는 막 모듈 삽입부; 및
    상기 베셀의 하부를 통하여 상기 베셀로부터 제2 막 모듈을 취출할 수 있는 막 모듈 배출부;를 포함하고,
    상기 막 모듈 배출부는,
    상기 제2 막 모듈이 상기 베셀의 배출구 측에 구비되는 캡 상에 올려진 상태에서 상기 캡을 하강시킬 수 있는 승하강유닛을 포함하는 막 모듈 교체장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 막 모듈 삽입부는
    상기 제1 막 모듈을 상기 베셀의 주입구의 상부로 이동시키고, 상기 제1 막 모듈을 상기 주입구의 상부로부터 하강시켜 상기 주입구로 삽입하는 막 모듈 교체장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 막 모듈 배출부는 상기 베셀의 외부에 구비되는 스토퍼를 더 포함하고,
    상기 스토퍼는,
    상기 승하강유닛이 상기 제2 막 모듈을 상기 베셀의 외부로 취출하면, 상기 제2 막 모듈의 상부에 구비되는 제3 막 모듈의 하강을 방지하도록 이동하는 막 모듈 교체장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 막 모듈 배출부는,
    상기 승하강유닛은 상기 제2 막 모듈이 하역되면, 지지대가 탑재되어 상기 베셀 측으로 승강하도록 구성되는 막 모듈 교체장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 지지대는 리세스를 구비하고,
    상기 승하강유닛은 상기 스토퍼가 상기 리세스에 수용되고 상기 제3 막 모듈을 지지하도록 지지대를 이동시키는 막 모듈 교체장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 지지대가 상기 제3 막 모듈을 지지하면, 상기 제3 막 모듈과 상기 지지대로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 막 모듈 교체장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 스토퍼는, 상기 스토퍼가 슬라이드 이동할 수 있도록 상기 스토퍼를 안내하고, 상기 배출구 측에 구비되는 가이드를 더 포함하고,
    상기 스토퍼는 상기 가이드를 따라 슬라이드 이동함으로써, 상기 제3 막 모듈의 하강을 막는 방향으로 이동하도록 구성되는 막 모듈 교체장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 막 모듈 배출부는, 상기 베셀이 연장되는 방향과 나란한 회전축을 중심으로 스토퍼를 회전시키는 회전부를 더 포함하고,
    상기 스토퍼는 회전부를 통하여 회전함으로써, 상기 제3 막 모듈 측으로 이동하도록 구성되는 막 모듈 교체장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스토퍼는,
    상기 제2 막 모듈의 측면과 접촉하는 측부; 및
    상기 제 2 막모듈의 하면과 접촉하는 하부를 더 포함하는 막 모듈 교체장치.
  11. 베셀의 하부를 통하여 상기 베셀로부터 제2 막 모듈을 취출하는 막 모듈 배출단계; 및
    베셀의 상부를 통하여 제1 막 모듈을 상기 베셀에 삽입하는 막 모듈 삽입단계;를 포함하고,
    상기 막 모듈 배출단계는,
    승하강유닛이, 상기 베셀의 배출구 측으로 승강하여 상기 배출구의 캡을 지지하는 지지단계;
    상기 캡이 상기 베셀로부터 해제되어 상기 배출구를 개방하는 배출구 개방단계; 및
    상기 캡 상에 상기 제2 막 모듈이 놓여진 상태에서, 상기 캡이 상기 승하강유닛과 함께 하강하는 하강단계를 포함하는 막 모듈 교체방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 막 모듈 삽입단계와 상기 막 모듈 배출단계가 동시에 진행되고,
    상기 막 모듈 삽입단계에서의 상기 제1 막 모듈의 삽입은 상기 막 모듈 배출단계에서의 상기 하강단계 이후에 실시되는 막 모듈 교체방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 막 모듈 배출단계는,
    상기 승하강유닛의 하강 후, 스토퍼가 상기 제2 막 모듈의 상측에 구비되는 제3 막 모듈과 제2 막 모듈의 사이로 이동하고, 지지대가 이동하는 동안, 스토퍼를 통하여 상기 제2 막 모듈의 상측에 구비되는 제3 막 모듈을 지지하는 이탈방지단계를 더 포함하는 막 모듈 교체방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 막 모듈 배출단계는,
    상기 지지대가 상기 제2 막 모듈과 제3 막 모듈 사이로 이동한 후, 상기 스토퍼를 상기 제3 막 모듈과 상기 지지대로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 스토퍼 해제단계를 더 포함하는 막 모듈 교체방법.
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