KR102105176B1 - 중공사막을 이용한 수증기 교환장치 - Google Patents
중공사막을 이용한 수증기 교환장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 중공사막을 이용한 수증기 교환장치에 관한 것으로서, 특히 다수개의 중공사막부재 내부를 이동하는 유체의 농도를 조절할 수 있는 중공사막을 이용한 수증기 교환장치에 관한 것이다.
본 발명의 중공사막을 이용한 수증기 교환장치는, 내부에 진공실이 형성된 중공 기둥 형상의 하우징과; 상기 하우징의 길이방향으로 상기 하우징의 내부를 관통하여 장착되고, 내부에 고온유체가 이동하는 제1중공사막부재와; 상기 하우징의 길이방향으로 상기 제1중공사막부재와 이격되어 상기 하우징의 내부를 관통하여 장착되고, 내부에 저온유체가 이동하는 제2중공사막부재;를 포함하여 이루어지되, 상기 제1중공사막부재의 외주면과 상기 제2중공사막부재의 외주면은 상기 하우징의 내주면과 이격되면서 상기 진공실에 의해 상호 이격되고, 상기 제1중공사막부재와 제2중공사막부재는 수증기가 투과하는 소수성 고분자 재질로 이루어지며, 상기 제1중공사막부재의 내부와 상기 진공실 상호간의 증기압차에 의해 상기 고온유체에서 발생되어 상기 제1중공사막부재를 투과한 후 상기 진공실로 이동한 수증기는, 상기 진공실과 제2중공사막부재 내부 상호간의 증기압차에 의해 상기 제2중공사막부재를 투과한 후 상기 저온유체에 흡수되어 함께 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 중공사막을 이용한 수증기 교환장치는, 내부에 진공실이 형성된 중공 기둥 형상의 하우징과; 상기 하우징의 길이방향으로 상기 하우징의 내부를 관통하여 장착되고, 내부에 고온유체가 이동하는 제1중공사막부재와; 상기 하우징의 길이방향으로 상기 제1중공사막부재와 이격되어 상기 하우징의 내부를 관통하여 장착되고, 내부에 저온유체가 이동하는 제2중공사막부재;를 포함하여 이루어지되, 상기 제1중공사막부재의 외주면과 상기 제2중공사막부재의 외주면은 상기 하우징의 내주면과 이격되면서 상기 진공실에 의해 상호 이격되고, 상기 제1중공사막부재와 제2중공사막부재는 수증기가 투과하는 소수성 고분자 재질로 이루어지며, 상기 제1중공사막부재의 내부와 상기 진공실 상호간의 증기압차에 의해 상기 고온유체에서 발생되어 상기 제1중공사막부재를 투과한 후 상기 진공실로 이동한 수증기는, 상기 진공실과 제2중공사막부재 내부 상호간의 증기압차에 의해 상기 제2중공사막부재를 투과한 후 상기 저온유체에 흡수되어 함께 이동하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 중공사막을 이용한 수증기 교환장치에 관한 것으로서, 특히 다수개의 중공사막부재 내부를 이동하는 유체의 농도를 조절할 수 있는 중공사막을 이용한 수증기 교환장치에 관한 것이다.
막 증류법은, 처리수 중 수증기만을 투과하는 소수성 다공질막을 이용하여, 가온된 원수(고온수)로부터, 포화수증기압차에 의해 소수성 다공질막을 통과한 수증기를 응축시켜, 증류수를 얻는 방법이다.
막 증류법은, 원수에 압력을 가하여 역침투막으로 여과하여 정제수를 얻는 역침투법과 비교하여, 고압을 필요로 하지 않아, 동력에너지를 저감할 수 있다.
또한, 막 증류법은, 염분 등의 불휘발성의 용질의 분리 성능이 매우 높기 때문에, 고순도의 물을 얻는 것이 가능해진다.
종래에는 이러한 막 증류법을 이용하여 해수에서 수증기를 추출하여 담수화하는 장치가 개발되어 있다.
그러나, 이러한 장치들은 모두 고온유체에서 발생된 수증기만을 별도로 수집하도록 되어 있어, 수증기의 배출 및 유입에 의해 유체의 농도를 조절하는데 사용되지 못한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 중공사막 내부를 이동하는 고온유체에서 발생된 수증기를 저온유체로 흡수시키면서 저온유체와 함께 이동시켜 고온유체와 저온유체의 농도를 조절할 수 있는 중공사막을 이용한 수증기 교환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 중공사막을 이용한 수증기 교환장치는, 내부에 진공실이 형성된 중공 기둥 형상의 하우징과; 상기 하우징의 길이방향으로 상기 하우징의 내부를 관통하여 장착되고, 내부에 고온유체가 이동하는 제1중공사막부재와; 상기 하우징의 길이방향으로 상기 제1중공사막부재와 이격되어 상기 하우징의 내부를 관통하여 장착되고, 내부에 저온유체가 이동하는 제2중공사막부재;를 포함하여 이루어지되, 상기 제1중공사막부재의 외주면과 상기 제2중공사막부재의 외주면은 상기 하우징의 내주면과 이격되면서 상기 진공실에 의해 상호 이격되고, 상기 제1중공사막부재와 제2중공사막부재는 수증기가 투과하는 소수성 고분자 재질로 이루어지며, 상기 제1중공사막부재의 내부와 상기 진공실 상호간의 증기압차에 의해 상기 고온유체에서 발생되어 상기 제1중공사막부재를 투과한 후 상기 진공실로 이동한 수증기는, 상기 진공실과 제2중공사막부재 내부 상호간의 증기압차에 의해 상기 제2중공사막부재를 투과한 후 상기 저온유체에 흡수되어 함께 이동하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1중공사막부재의 외주면 및 상기 제2중공사막부재의 외주면은 상기 진공실에 의해 둘러싸여 있다.
상기 제1중공사막부재의 내부를 이동하는 고온유체는 고농도이고, 상기 제2중공사막부재의 내부를 이동하는 저온유체는 저농도이되, 상기 고온유체에서 상기 진공실을 거쳐 상기 저온유체로 이동하는 수증기에 의해 상기 고온유체의 농도는 초기농도보다 더 낮아지고 상기 저온유체의 농도는 초기농도보다 더 높아진다.
상기 제1중공사막부재의 내부를 이동하는 고온유체는 저농도이고, 상기 제2중공사막부재의 내부를 이동하는 저온유체는 고농도이되, 상기 고온유체에서 상기 진공실을 거쳐 상기 저온유체로 이동하는 수증기에 의해 상기 고온유체의 농도는 초기농도보다 더 높아지고 상기 저온유체의 농도는 초기농도보다 더 낮아진다.
상기 제1중공사막부재의 내부를 이동하는 고온유체와, 상기 제2중공사막부재의 내부를 이동하는 저온유체는 동일 농도이되, 상기 고온유체에서 상기 진공실을 거쳐 상기 저온유체로 이동하는 수증기에 의해 상기 고온유체의 농도는 초기농도보다 더 낮아지고 상기 저온유체의 농도는 초기농도보다 더 높아진다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 중공사막을 이용한 수증기 교환장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 고온유체가 이동하는 상기 제1중공사막부재의 내부에서 발생된 수증기가 상기 진공실을 거쳐 상기 제2중공사막부재의 내부를 이동하는 저온유체에 흡수되어 저온유체와 함께 이동하게 됨으로써, 고온유체와 저온유체의 농도를 변화시켜 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중공사막을 이용한 수증기 교환장치의 사시도,
도 2는 도 1의 A-A선을 취하여 본 평단면도,
도 3은 도 1의 B-B선을 취하여 본 정단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 중공사막을 이용한 수증기 교환장치를 설명하기 위해 간략하게 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 A-A선을 취하여 본 평단면도,
도 3은 도 1의 B-B선을 취하여 본 정단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 중공사막을 이용한 수증기 교환장치를 설명하기 위해 간략하게 도시한 단면도.
본 발명의 중공사막을 이용한 수증기 교환장치는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(10)과, 제1중공사막부재(20)와, 제2중공사막부재(30)를 포함하여 이루어진다.
상기 하우징(10)은 내부에 진공실(11)이 형성된 중공 기둥 형상으로 이루어진다.
상기 제1중공사막부재(20)는 전체적으로 긴 막대 형상으로 이루어지고, 상기 하우징(10)의 길이방향으로 상기 하우징(10)의 내부를 관통하여 장착된다.
상기 제1중공사막부재(20)의 내부에는 고온유체가 이동하게 된다.
상기 제2중공사막부재(30)는 전체적으로 긴 막대 형상으로 이루어지고, 상기 하우징(10)의 길이방향으로 상기 하우징(10)의 내부를 관통하여 장착되며, 상기 제1중공사막부재(20)와 이격되어 배치된다.
상기 제2중공사막부재(30)의 내부에는 상기 제1중공사막부재(20)의 내부를 이동하는 고온유체보다 온도가 낮은 저온유체가 이동하게 된다.
상기 제1중공사막부재(20)와 상기 제2중공사막부재(30)는 다수개의 중공사막이 길이방향으로 길게 배치되어 있고, 다수개의 중공사막의 양단을 별도의 클램프 등으로 가압하여 고정 결합시킨다.
상기 제1중공사막부재(20)의 외주면과 상기 제2중공사막부재(30)의 외주면은 상기 하우징(10)의 내주면과 이격되면서 상기 진공실(11)에 의해 상호 이격된다.
그리고, 상기 제1중공사막부재(20)의 외주면 및 상기 제2중공사막부재(30)의 외주면은 상기 진공실(11)에 의해 둘러싸여 있다.
상기 제1중공사막부재(20)와 제2중공사막부재(30)는 수증기가 투과하는 소수성 고분자 재질로 이루어진다.
따라서, 상기 제1중공사막부재(20)와 제2중공사막부재(30) 내부를 통하는 액체는 상기 제1중공사막부재(20)와 제2중공사막부재(30)가 소수성 고분자 재질로 이루어져 있기 때문에, 상기 제1중공사막부재(20)와 제2중공사막부재(30)를 투과하지 못하고, 수증기만이 상기 제1중공사막부재(20)와 제2중공사막부재(30)를 투과하게 된다.
상기 제1중공사막부재(20)의 내부에 고온유체가 이동하고, 상기 제2중공사막부재(30)의 내부에 저온유체가 이동하게 되면, 상기 제1중공사막부재(20)의 내부에는 고온유체에 의해 수증기가 발생하게 된다.
이때 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1중공사막부재(20)의 내부와 상기 진공실(11) 상호간의 증기압차에 의해, 상기 제1중공사막부재(20) 내부에 존재하는 수증기는 상기 제1중공사막부재(20)를 투과한 후 상기 진공실(11)로 이동하게 된다.
그리고, 상기 진공실(11)에 수증기가 어느 정도 이상 충진되게 되면, 상기 진공실(11)과 상기 제2중공사막부재(30) 내부 상호간의 증기압차에 의해 상기 진공실(11)에 존재하는 수증기는 상기 제2중공사막부재(30)를 투과한 후 상기 제2중공사막부재(30) 내부를 이동하는 상기 저온유체에 흡수되어 상기 저온유체와 함께 이동하게 된다.
위와 같이 본 발명은 고온유체가 이동하는 상기 제1중공사막부재(20)의 내부에서 발생된 수증기가 상기 진공실(11)을 거쳐 상기 제2중공사막부재(30)의 내부를 이동하는 저온유체에 흡수되어 저온유체와 함께 이동하게 됨으로써, 고온유체와 저온유체의 농도를 변화시킬 수 있다.
그리고, 상기 제1중공사막부재(20)와 제2중공사막부재(30)가 상기 진공실(11)에 의해 상호 이격되어 있기 때문에, 상기 제1중공사막부재(20) 내부를 이동하는 고온유체와 상기 제2중공사막부재(30) 내부를 이동하는 저온유체의 열교환이 상기 진공실(11)에 의해 차단되어, 온도차에 의해 발생하는 수증기가 보다 장시간 효과적으로 저온유체로 원활하게 이동할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 제1중공사막부재(20)와 제2중공사막부재(30)의 둘레를 상기 진공실(11)이 감싸고 있기 때문에, 상기 제1중공사막부재(20)의 내부에 존재하는 수증기가 상기 진공실(11)로 보다 많이 투과될 수 있고, 또한 진공실(11)에 존재하는 수증기가 상기 제2중공사막부재(30)의 내부로 보다 많이 투과될 수 있다.
상기 제1중공사막부재(20)의 내부를 이동하는 고온유체가 고농도이고, 상기 제2중공사막부재(30)의 내부를 이동하는 저온유체는 저농도인 경우, 상기 고온유체에서 상기 진공실(11)을 거쳐 상기 저온유체로 이동하는 수증기에 의해 상기 고온유체의 농도는 초기농도보다 더 낮아지고 상기 저온유체의 농도는 초기농도보다 더 높아지게 된다.
그리고, 상기 제1중공사막부재(20)의 내부를 이동하는 고온유체가 저농도이고, 상기 제2중공사막부재(30)의 내부를 이동하는 저온유체가 고농도인 경우, 상기 고온유체에서 상기 진공실(11)을 거쳐 상기 저온유체로 이동하는 수증기에 의해 상기 고온유체의 농도는 초기농도보다 더 높아지고 상기 저온유체의 농도는 초기농도보다 더 낮아지게 된다.
또한, 상기 제1중공사막부재(20)의 내부를 이동하는 고온유체와, 상기 제2중공사막부재(30)의 내부를 이동하는 저온유체의 농도가 동일한 경우, 상기 고온유체에서 상기 진공실(11)을 거쳐 상기 저온유체로 이동하는 수증기에 의해 상기 고온유체의 농도는 초기농도보다 더 낮아지고 상기 저온유체의 농도는 초기농도보다 더 높아지게 된다.
위와 같은 본 발명에 의해 주스 등의 액체의 농도 등을 변화시킬 수 있다.
본 발명인 중공사막을 이용한 수증기 교환장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10 : 하우징, 11 : 진공실,
20 : 제1중공사막부재,
30 : 제2중공사막부재.
20 : 제1중공사막부재,
30 : 제2중공사막부재.
Claims (5)
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- 내부에 진공실이 형성된 중공 기둥 형상의 하우징과;
상기 하우징의 길이방향으로 상기 하우징의 내부를 관통하여 장착되고, 내부에 고온유체가 이동하는 제1중공사막부재와;
상기 하우징의 길이방향으로 상기 제1중공사막부재와 이격되어 상기 하우징의 내부를 관통하여 장착되고, 내부에 저온유체가 이동하는 제2중공사막부재;를 포함하여 이루어지되,
상기 제1중공사막부재의 외주면과 상기 제2중공사막부재의 외주면은 상기 하우징의 내주면과 이격되면서 상기 진공실에 의해 상호 이격되고,
상기 제1중공사막부재와 제2중공사막부재는 수증기가 투과하는 소수성 고분자 재질로 이루어지며,
상기 제1중공사막부재의 내부와 상기 진공실 상호간의 증기압차에 의해 상기 고온유체에서 발생되어 상기 제1중공사막부재를 투과한 후 상기 진공실로 이동한 수증기는, 상기 진공실과 제2중공사막부재 내부 상호간의 증기압차에 의해 상기 제2중공사막부재를 투과한 후 상기 저온유체에 흡수되어 함께 이동하며,
상기 제1중공사막부재의 외주면 및 상기 제2중공사막부재의 외주면은 상기 진공실에 의해 둘러싸여 있으며,
상기 제1중공사막부재의 내부를 이동하는 고온유체는 고농도이고,
상기 제2중공사막부재의 내부를 이동하는 저온유체는 저농도이며,
상기 고온유체에서 상기 진공실을 거쳐 상기 저온유체로 이동하는 수증기에 의해 상기 고온유체의 농도는 초기농도보다 더 낮아지고 상기 저온유체의 농도는 초기농도보다 더 높아지는 것을 특징으로 하는 중공사막을 이용한 수증기 교환장치. - 내부에 진공실이 형성된 중공 기둥 형상의 하우징과;
상기 하우징의 길이방향으로 상기 하우징의 내부를 관통하여 장착되고, 내부에 고온유체가 이동하는 제1중공사막부재와;
상기 하우징의 길이방향으로 상기 제1중공사막부재와 이격되어 상기 하우징의 내부를 관통하여 장착되고, 내부에 저온유체가 이동하는 제2중공사막부재;를 포함하여 이루어지되,
상기 제1중공사막부재의 외주면과 상기 제2중공사막부재의 외주면은 상기 하우징의 내주면과 이격되면서 상기 진공실에 의해 상호 이격되고,
상기 제1중공사막부재와 제2중공사막부재는 수증기가 투과하는 소수성 고분자 재질로 이루어지며,
상기 제1중공사막부재의 내부와 상기 진공실 상호간의 증기압차에 의해 상기 고온유체에서 발생되어 상기 제1중공사막부재를 투과한 후 상기 진공실로 이동한 수증기는, 상기 진공실과 제2중공사막부재 내부 상호간의 증기압차에 의해 상기 제2중공사막부재를 투과한 후 상기 저온유체에 흡수되어 함께 이동하며,
상기 제1중공사막부재의 외주면 및 상기 제2중공사막부재의 외주면은 상기 진공실에 의해 둘러싸여 있으며,
상기 제1중공사막부재의 내부를 이동하는 고온유체는 저농도이고,
상기 제2중공사막부재의 내부를 이동하는 저온유체는 고농도이며,
상기 고온유체에서 상기 진공실을 거쳐 상기 저온유체로 이동하는 수증기에 의해 상기 고온유체의 농도는 초기농도보다 더 높아지고 상기 저온유체의 농도는 초기농도보다 더 낮아지는 것을 특징으로 하는 중공사막을 이용한 수증기 교환장치. - 내부에 진공실이 형성된 중공 기둥 형상의 하우징과;
상기 하우징의 길이방향으로 상기 하우징의 내부를 관통하여 장착되고, 내부에 고온유체가 이동하는 제1중공사막부재와;
상기 하우징의 길이방향으로 상기 제1중공사막부재와 이격되어 상기 하우징의 내부를 관통하여 장착되고, 내부에 저온유체가 이동하는 제2중공사막부재;를 포함하여 이루어지되,
상기 제1중공사막부재의 외주면과 상기 제2중공사막부재의 외주면은 상기 하우징의 내주면과 이격되면서 상기 진공실에 의해 상호 이격되고,
상기 제1중공사막부재와 제2중공사막부재는 수증기가 투과하는 소수성 고분자 재질로 이루어지며,
상기 제1중공사막부재의 내부와 상기 진공실 상호간의 증기압차에 의해 상기 고온유체에서 발생되어 상기 제1중공사막부재를 투과한 후 상기 진공실로 이동한 수증기는, 상기 진공실과 제2중공사막부재 내부 상호간의 증기압차에 의해 상기 제2중공사막부재를 투과한 후 상기 저온유체에 흡수되어 함께 이동하며,
상기 제1중공사막부재의 외주면 및 상기 제2중공사막부재의 외주면은 상기 진공실에 의해 둘러싸여 있으며,
상기 제1중공사막부재의 내부를 이동하는 고온유체와, 상기 제2중공사막부재의 내부를 이동하는 저온유체는 동일 농도이고,
상기 고온유체에서 상기 진공실을 거쳐 상기 저온유체로 이동하는 수증기에 의해 상기 고온유체의 농도는 초기농도보다 더 낮아지고 상기 저온유체의 농도는 초기농도보다 더 높아지는 것을 특징으로 하는 중공사막을 이용한 수증기 교환장치.
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| KR1020190019782A KR102105176B1 (ko) | 2019-02-20 | 2019-02-20 | 중공사막을 이용한 수증기 교환장치 |
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| KR1020190019782A KR102105176B1 (ko) | 2019-02-20 | 2019-02-20 | 중공사막을 이용한 수증기 교환장치 |
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