KR102246183B1 - 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치 - Google Patents

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김창규
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주식회사 영창터보텍
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Abstract

본 발명은 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 바이오가스를 저장하는 제1 공간을 형성하는 가스 멤브레인; 상기 가스 멤브레인을 둘러싸고 외부의 공기가 저장될 수 있는 제2 공간을 형성하는 외부 멤브레인; 상기 가스 멤브레인과 상기 외부 멤브레인 사이에 제공되고, 상기 가스 멤브레인으로부터 누출되는 상기 바이오가스를 포집할 수 있는 제3 공간을 형성하는 포집 멤브레인; 상기 제2 공간에 공기를 공급할 수 있은 에어 블로어; 상기 제3 공간에 포집된 상기 바이오가스가 외부로 배출될 수 있도록, 상기 가스 멤브레인을 관통하지 않되 상기 외부 멤브레인과 상기 포집 멤브레인을 관통하는 연통 배관; 및 상기 제2 공간이 기 설정된 압력 범위를 유지할 수 있도록 상기 에어 블로어의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치.

Description

압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치 {PRESSURE REGULATING MEMBRANE BIO GAS STARAGE APPARATUS}
본 발명은 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치에 관한 것이다.
일반적으로 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물은 혐기소화시설 내에서 바이오가스를 발생시키며, 바이오가스는 바이오가스 저장 장치(또는 바이오가스 홀더라고 함) 내에 수집 및 저장된다. 이후, 바이오가스 저장 장치에 수집된 바이오가스는 발전용, 난방용 또는 자동차의 연료 등으로 사용될 수 있다.
종래의 바이오가스 저장 장치는 철 재질로 이루어진 저장 장치가 사용되었다. 그러나 이러한 바이오가스 저장 장치는 제작비용이 높고, 설치에 오랜기간이 소요되며, 바이오가스에 의하여 폭발 위험이 있으며, 보수가 어렵다는 단점이 있었다.
이러한 단점을 해결하기 위하여, 한국 공개공보 10-2012-0094207 (2012.08.24)에서는 이중 멤브레인으로 이루어진 바이오가스 저장 장치가 제안된바 있다.
그러나, 이러한 이중 멤브레인으로 이루어진 바이오가스 저장 장치는 내부 멤브레인과 외부 멤브레인 사이에 메탄가스가 누출에 의한 폭발을 방지하기 위하여 에어블로어를 24시간 작동해야 하는 문제가 있었다.
또한, 에어 블로어의 24시간 작동으로 소음이 지속적으로 발생하는 문제가 있으며, 에어블로어를 작동하기 위한 많은 전력이 소요된다는 문제가 있다.
특허문헌: 한국 공개공보 10-2012-0094207 (2012.08.24)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 에어 블로어가 작동하지 않는 경우에도 폭발의 위험이 없는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치를 제공하고자 한다.
또한, 소음이 적은 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치를 제공하고자 한다.
또한, 에어 블로어의 작동 시간을 감소시켜 전력 소모를 줄일 수 있는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 바이오가스를 저장하는 제1 공간을 형성하는 가스 멤브레인; 상기 가스 멤브레인을 둘러싸고 외부의 공기가 저장될 수 있는 제2 공간을 형성하는 외부 멤브레인; 상기 가스 멤브레인과 상기 외부 멤브레인 사이에 제공되고, 상기 가스 멤브레인으로부터 누출되는 상기 바이오가스를 포집할 수 있는 제3 공간을 형성하는 포집 멤브레인; 상기 제2 공간에 공기를 공급할 수 있은 에어 블로어; 상기 제3 공간에 포집된 상기 바이오가스가 외부로 배출될 수 있도록, 상기 가스 멤브레인을 관통하지 않되 상기 외부 멤브레인과 상기 포집 멤브레인을 관통하는 연통 배관; 및 상기 제2 공간이 기 설정된 압력 범위를 유지할 수 있도록 상기 에어 블로어의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 외부 멤브레인에는, 상기 제2 공간의 압력이 기 설정된 값 이하인 경우 폐쇄되고, 상기 제2 공간의 압력이 기 설정된 값 초과인 경우 개방되고, 상기 제2 공간에 형성된 압력이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 폐쇄된 상태가 유지되는 자동개폐밸브가 제공되는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치가 제공될 수 있다.
또한, 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치는, 상기 제2 공간의 압력을 측정하여 상기 제어부로 전송할 수 있는 압력센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제2 공간에 형성된 압력이 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 제2 공간에 공기가 공급되도록 상기 에어 블로어를 작동시키도록 제어하고, 상기 제2 공간에 형성된 압력이 기 설정된 압력 값 초과인 경우, 상기 제2 공간에 공기가 공급되지 않도록 상기 에어 블로어의 작동을 정지시키도록 제어하고, 상기 제2 공간에 형성된 압력이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 상기 제2 공간에 공기가 공급되지 않도록 상기 에어 블로어의 작동이 정지된 상태가 유지되도록 제어하는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치가 제공될 수 있다..
또한, 상기 포집 멤브레인의 재질은 메탄이 투과되지 않는 재질로 제공되는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 가스 멤브레인과 상기 외부 멤브레인과 상기 포집 멤브레인 중 적어도 하나는 PVC 코팅이된 폴리에스로 제공되는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제3 공간은 상기 제2 공간의 부피보다 작게 제공되는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제3 공간의 압력은 대기압으로 유지되고, 상기 제2 공간의 압력은 상기 제3 공간의 압력보다 높게 유지되고, 상기 제1 공간의 압력은 상기 제2 공간의 압력과 동일하거나 낮게 유지되는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 외부 멤브레인의 내측에는 상기 제1 공간에 저장된 바이오가스의 저장량을 측정하기 위한 레벨 센서가 제공되는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 레벨 센서는 상기 포집 멤브레인과 외부 멤브레인이 하부로 쳐지거나 상승하는 거리를 측정할 수 있는 로드셀로 제공되는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치가 제공될 수 있다.
또한, 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치는, 상기 제3 공간과 상기 제2 공간 사이에는 제4 공간이 형성되도록, 외부 멤브레인과 포집 멤브레인 사이에 제공되는 추가 포집 멤브레인; 및 상기 제4 공간에 포집된 바이오가스가 외부로 배출되도록, 상기 외부 멤브레인과 상기 추가 포집 멤브레인을 관통하는 추가 관통 배관을 더 포함하는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치는 에어 블로어가 작동하지 않는 경우에도 가연성 메탄가스에 의한 폭발 위험이 없는 장점이 있다.
또한, 소음이 적은 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치를 제공할 수 있다.
또한, 에어 블로어의 작동 시간을 감소시켜 전력 소모를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치에서 1/4을 절개한 사시도를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 연통 배관(42)을 확대한 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에서 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치를 A방향으로 바라본 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치(1)에서 1/4을 절개한 사시도를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치(1)의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 연통 배관(42)을 확대한 단면을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 도 2에서 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치를 A방향으로 바라본 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치(1)는 바이오 가스를 저장하는 제1 공간(12)과, 제1 공간(12)으로부터 누출된 바이오가스(예를 들어, 메탄가스)가 포집될 수 있는 제3 공간(16)과, 제3 공간(16)으로부터 분리된 제2 공간(14)을 형성하고, 제3 공간(16)은 연통 배관(42)을 통해 외부와 연통하도록 형성하고, 제2 공간(14)은 외부와 차단되도록 함으로써 제2 공간(14)에 공기를 공급하는 에어 블로어(32)의 작동 시간을 단축시킬 수 있다.
예를 들어, 메탄가스는 제3 공간(16)으로부터 연통 배관(42)을 통해 외부로 배출되고, 제2 공간(14)은 공기를 저장하고 폐쇄되어 있는바, 제2 공간(14)에 공기를 공급하는 에어 블로어(32)의 작동시간을 6시간 이하로 줄일 수 있다.
바람직하게는 에어 블로어(32)는 4시간 이하로 작동할 수 있으며, 보다 바람직하게는 에어 블로어(32)는 2시간 이하로 작동할 수 있고, 보다 바람직하게는 에어 블로어(32)는 1시간 이하로 작동할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치(1)는 바이오가스를 저장하는 제1 공간(12)을 제공하는 가스 멤브레인(22); 가스 멤브레인(22)을 외부로부터 보호하고 제2 공간(14)을 제공하는 외부 멤브레인(24); 가스 멤브레인(22)과 외부 멤브레인(24) 사이에 제공되고 가스 멤브레인(22)으로부터 누출되는 바이오가스(예를 들어, 메탄)를 포집할 수 있는 제3 공간(16)을 제공하는 포집 멤브레인(26); 제2 공간(14)의 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 제2 공간(14)에 공기를 공급할 수 있은 에어 블로어(32); 및 제3 공간(16)에 포집된 상기 바이오가스가 외부로 배출될 수 있도록, 가스 멤브레인(22)을 관통하지 않되 외부 멤브레인과 포집 멤브레인(26)을 관통하는 연통 배관(42)을 포함할 수 있다.
또한, 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치(1)는 제2 공간(14)의 압력을 측정하기 위한 압력센서(50)와, 압력센서(50)로부터 압력 신호를 전달받아 자동개폐밸브(34)와 에어 블로어(32) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어부(60)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 바이오가스(biogas)는 산소가 없는 환경에서 유기물이 분해되면서 생산되는 다양한 기체의 혼합물로 이해될 수 있으며, 농업 쓰레기, 두엄, 축산 분뇨, 식물 물질, 오물, 음식물 쓰레기와 같은 원료로부터 만들어질 수 있다. 일 예로, 바이오가스는 주로 메탄, 이산화 탄소로 되어 있으며, 적은 양의 황화 수소, 수분, 실록산이 포함될 수 있다.
가스 멤브레인(22)은 바이오가스 생성 장치(2)로 부터 생성된 바이오가스를 저장하는 아래 위로 이동될 수 있는 유동성 있는 막으로 이해될 수 있다. 여기서, 바이오가스 생성 장치(2)는 바이오가스를 생성할 수 있는 혐기성 소화조일 수 있으며, 바이오가스 생성 장치(2)에서 생성된 바이오가스는 가스인입관(P1)을 통해 가스 멤브레인(22)이 형성하는 제1 공간(12)으로 유입될 수 있다.
가스 멤브레인(22)은 바이오가스를 저장하기 위해 바닥면과 둘레면을 둘러싸는 반구 형상, 또는 구 형상에서 하단이 절단된 형상일 수 있다. 다만, 이러한 형상은 예시적인 것으로서, 직육면체 형상, 삼각뿔 형상 등 공지된 모든 형상을 포함할 수 있다. 즉, 가스 멤브레인(22)에 의해 제1 공간(12)은 폐쇄공간을 형성하여 바이오가스를 저장할 수 있다.
바이오가스 생성 장치(2)로부터 바이오가스가 제1 공간(12)에 투입되는 경우, 가스 멤브레인(22)은 부풀어 제1 공간(12)이 커질 수 있다. 또한, 제1 공간(12)으로부터 사용처(3)로 바이오가스가 배출되는 경우 가스 멤브레인(22)은 아래로 쳐져 제1 공간(12)이 작아질 수 있다. 이때, 제3 공간(16)은 대기압으로 유지되고, 제2 공간(14)은 대기압보다 높은 일정한 압력을 유지할 수 있다.
포집 멤브레인(26)은 가스 멤브레인(22)을 둘러싸고, 가스 멤브레인(22)으로부터 투과된 바이오가스(예를 들어, 메탄)를 포집할 수 있다.
가스 멤브레인(22)과 포집 멤브레인(26) 사이에 형성된 공간은 제3 공간(16)으로 이해될 수 있으며, 제3 공간(16)에 포집된 바이오가스(예를 들어, 메탄)는 후술하는 연통 배관(42)을 통해 외부로 자연적으로 배출될 수 있다. 또한, 후술하는 연통 배관(42)을 통해 제3 공간(16)과 외부가 연결될 수 있는바, 제3 공간(16)은 대기압과 동일한 압력을 유지할 수 있다. 즉, 제3 공간(16)은 대기와 동일한 압력을 유지하는 개방공간으로 이해될 수 있다.
이하에서는, 제1 공간(12)과 제2 공간(14)은 폐쇄공간, 제3 공간(16)은 개방공간일 수 있다. 여기서, 폐쇄공간은 대기압보다 높은 압력을 유지할 수 있는 공간으로 이해될 수 있으며, 개방공간은 적어도 일부가 개방되어 대기와 동일한 압력을 유지하는 공간으로 이해될 수 있다.
도 1 내지 도 3 에서는 제3 공간(16)을 개념적으로 설명하기 위해 제3 공간(16)을 크게 도시하였으나, 본 실시예의 가스 멤브레인(22)과 포집 멤브레인(26)은 제3 공간(16)을 형성하는 이중막으로서, 제1 공간(12)에 저장된 바이오가스의 양에 따라 동일하게 상승하거나 하강할 수 있다.
예를 들어, 가스 멤브레인(22)과 포집 멤브레인(26) 사이의 간격은 1mm 내지 5cm 사이 일 수 있으며, 바람직하게는 가스 멤브레인(22)과 포집 멤브레인(26)의 간격은 2mmcm 내지 1cm 일 수 있다.
외부 멤브레인(24)은 가스 멤브레인(22)과 포집 멤브레인(26)을 외부로부터 보호하는 막으로서, 가스 멤브레인(22)과 포집 멤브레인(26)을 둘러쌀 수 있다. 외부 멤브레인(24)과 포집 멤브레인(26) 사이에 제2 공간(14)이 형성될 수 있으며, 제2 공간(14)은 폐쇄공간으로서 일정한 압력이 유지될 수 있다.
또한, 외부 멤브레인(24)과 가스 멤브레인(22) 사이에는 후술하는 레벨 센서(70)가 배치되어 제1 공간(12)에 저장된 바이오가스의 양을 측정할 수 있다.
가스 멤브레인(22)과 외부 멤브레인(24)은 양면이PVC 재질로 코팅된 폴리에스터 일 수 있고, 포집 멤브레인(26)은 PVC 재질일 수 있다.
또한, 가스 멤브레인(22)과 외부 멤브레인(24)과 포집 멤브레인(26)은 메탄 투과도가 서로 다르도록 제공될 수 있다.
예를 들어, 포집 멤브레인(26)은 메탄이 투과되지 않도록 제공될 수 있다. 이 경우, 제3 공간(16)에 포집된 메탄은 제2 공간(14)으로 투과되지 않고, 용이하게 연통 배관(42)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 또한, 가스 멤브레인(22)과 외부 멤브레인(24)과 포집 멤브레인(26)의 메탄 투과율은 39cm3·mm/m2 atm D이하일 수 있다.
가스 멤브레인(22)과 포집 멤브레인(26)과 외부 멤브레인(24)의 연결부위는 고주파용접기로 가열 융착 한 후, 융착 부위는 PVC 밴드로 보강될 수 있다. 이 경우, 연결부위로부터 가스가 누출되는 것을 더욱 완벽하게 방지할 수 있다.
연통 배관(42)은 제3 공간(16)에 포집된 바이오가스(예를 들어, 메탄)가 외부로 배출될 수 있도록, 외부 멤브레인(24)과 포집 멤브레인(26)을 관통하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 연통 배관(42)은 원통 형상의 슬리브일 수 있다.
연통 배관(42)은 제3 공간(16)과 외부를 연결하는 통로를 제공할 수 있는바, 제3 공간(16)의 압력은 대기압과 동일할 수 있다.
연통 배관(42)은 가스 멤브레인(22)을 관통하지 않는바, 제1 공간(12)에 저장된 바이오가스가 외부로 배출되는 것이 차단될 수 있다.
연통 배관(42)은 포집 멤브레인(26)과 외부 멤브레인(24)의 둘레를 따라 기 설정된 간격으로 복수 개 제공될 수 있다. 예를 들어, 연통 배관(42)은 포집 멤브레인(26)과 외부 멤브레인(24)의 둘레를 따라 4개 이상 50개 미만의 개수로 제공될 수 있다.
압력센서(50)는 외부 멤브레인(24)과 포집 멤브레인(26) 사이에 형성되는 제2 공간(14)의 압력을 측정하는 장치로서, 외부 멤브레인(24) 내측에 부착될 수 있다. 다만, 압력센서(50)는 제2 공간(14)의 압력을 측정할 수 있기만 하면, 부착되는 위치가 제한되는 것은 아니다.
압력센서(50)에 의해 측정된 제2 공간(14)의 압력은 후술하는 제어부(60)에 전송될 수 있다.
자동개폐밸브(34)는 외부 멤브레인(24)에 부착되어, 제2 공간(14)이 개방되도록 선택적으로 개폐될 수 있다.
자동개폐밸브(34)는 제2 공간(14)의 압력이 기 설정된 압력 이상인 경우, 제2 공간(14)에 있는 공기를 외부로 배출할 수 있다.
자동개폐밸브(34)는 외부 멤브레인(24)에 복수 개 제공될 수 있다. 예를 들어, 자동개폐밸브(34)는 외부 멤브레인(24)의 상부에 2개 이상 제공될 수 있다.
자동개폐밸브(34)는 스프링이 형성된 밸브일 수 있다. 이 경우, 제2 공간(14)의 압력이 기 설정된 압력 초과인 경우, 제2 공간(14)의 공기가 스프링을 밀어내고 외부로 배출될 수 있으며(제2 공간(14) 개방), 제2 공간(14)의 압력이 기 설정된 이하인 경우 스프링 압력에 의해 제2 공간(14)이 폐쇄될 수 있다.
다만, 자동개폐밸브(34)는 스프링이 형성된 밸브에 한정되는 것은 아니며, 제어부(60)에 의해 개방 및 폐쇄되도록 제어될 수도 있다. 예를 들어, 제2 공간(14)에 형성된 압력이 기 설정된 값 이하인 경우, 제어부(60)에 의해 자동개폐밸브(34)가 폐쇄될 수 있고, 제2 공간(14)에 형성된 압력이 기 설정된 값 초과인 경우, 제어부(60)에 의해 자동개폐밸브(34)가 개방될 수 있고, 제2 공간(14)에 형성된 압력이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 제어부(60)에 의해 자동개폐밸브(34)가 폐쇄상태가 유지될 수 있다.
에어 블로어(32)는 제2 공간(14)이 기 설정된 압력을 유지할 수 있도록 외부의 공기를 제2 공간(14)에 투입할 수 있는 펌프를 포함할 수 있다.
또한, 외부 멤브레인(24)의 내측에는 제1 공간(12)에 저장된 바이오가스의 저장량을 측정하기 위한 레벨 센서(70)가 제공될 수 있다.
구체적으로, 레벨 센서(70)는 로드셀(Load Cell)로 제공되고, 가스 멤브레인(22)과 포집 멤브레인(26)을 하나의 점으로 연결하는 연결부(72)를 포함할 수 있다(도 4 참조)
여기서, 하나의 점이란 가스 멤브레인(22)의 전체 면적의 1% 미만의 면적으로 접촉하는 구성으로 이해될 수 있다.
이 경우, 레벨 센서(70)는 가스 멤브레인(22)과 포집 멤브레인(26)이 하부로 쳐지는 거리를 측정하여, 제1 공간(12)에 저장된 바이오가스의 양을 측정할 수 있다.
제어부(60)는 에어 블로어(32), 자동개폐밸브(34), 인입밸브(V1), 송출밸브(V2) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(60)는 제2 공간(14)의 압력이 기 설정된 값 이하인 경우, 제2 공간(14)에 공기가 공급되도록 에어 블로어(32)를 작동되도록 제어할 수 있고, 제2 공간(14)의 압력이 기 설정된 값 초과인 경우, 제2 공간(14)에 공기가 공급되지 않도록 에어 블로어(32)의 작동을 정지시킬 수 있고, 제2 공간(14)의 압력이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 에어 블로어(32)의 작동이 정지된 상태가 유지될 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(60)는 레벨 센서(70)로부터 제1 공간(12)에 저장된 바이오가스에 대한 정보를 수신하여, 인입밸브(V1) 및 송출밸브(V2)의 개폐를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(60)는 레벨 센서(70)로부터 제1 공간(12)에 저장된 바이오가스가 한계용량에 도달하였다는 신호를 수신하는 경우, 인입밸브(V1)를 폐쇄하고 송출밸브(V2)를 개방하여 사용처(3)로 제1 공간(12)에 저장된 바이오가스를 송출할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 가스 멤브레인(22)에 의해 제1 공간(12)이 형성되고, 가스 멤브레인(22)과 포집 멤브레인(26) 사이에 제3 공간(16)이 형성되고, 포집 멤브레인(26)과 외부 멤브레인(24) 사이에 제2 공간(14)이 형성될 수 있다.
여기서, 제3 공간(16)의 압력은 연통 배관(42)에 의해 외부와 개방되므로 대기압으로 유지될 수 있고, 제2 공간(14)의 압력은 제3 공간(16)의 압력인 대기압의 압력보다 높게 유지될 수 있고, 제1 공간(12)의 압력은 제2 공간(14)의 압력과 동일하거나 낮게 유지될 수 있다.
즉, 제1 공간(12)과 제2 공간(14) 사이에 형성되는 제3 공간(16)의 압력이 가장 낮게 형성될 수 있는바, 가스 멤브레인(22)과 포집 멤브레인(26)이 서로 밀착하는 방향(제3 공간(16)이 좁아지는 방향)으로 압력을 받을 수 있다. 따라서, 제3 공간(16)에 포집되는 메탄 가스가 연통 배관(42)을 통해 용이하게 외부로 배출될 수 있다.
구체적으로, 제1 공간(12)과 제2 공간(14)의 압력은 제3 공간(16)의 압력보다 10mmAg 내지 700mmAg, 바람직하게는 50mmAg 내지 300 mmAg 만큼 큰 압력을 유지할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서는 제어부(60)가 에어 블로어(32)만을 제어하는 것을 예시하여 설명하였으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, 제어부(60)가 에어 블로어(32)와 자동개폐밸브(34)를 동시에 제어하는 것을 포함할 수도 있다.
예를 들어, 제2 공간(14)의 압력이 기 설정된 값 이상인 경우, 제어부(60)는 자동개폐밸브(34)를 개방하고, 에어 블로어(32)의 작동을 정지시키도록 자동개폐밸브(34)와 에어 블로어(32)를 제어할 수 있다. 이 경우, 자동개폐밸브(34)로부터 제2 공간(14)에 있는 공기가 외부로 방출될 수 있으며, 에어 블로어(32)에 의해 제2 공간(14)으로 공기가 투입되지 않는바, 제2 공간(14)은 기 설정된 압력에 도달할 수 있다.
또한, 제2 공간(14)의 압력이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 제어부(60)는 자동개폐밸브(34)를 폐쇄하고 에어 블로어(32)의 작동 정지 상태를 유지하도록 제어할 수 있다.
또한, 제2 공간(14)의 압력이 기 설정된 값 이하인 경우, 제어부(60)는 자동개폐밸브(34)를 폐쇄하고, 에어 블로어(32)를 작동시키도록 자동개폐밸브(34)와 에어 블로어(32)를 제어할 수 있다. 이 경우, 자동개폐밸브(34)로부터 제2 공간(14)에 있는 공기가 외부로 방출되는 것이 차단될 수 있으며, 에어 블로어(32)에 의해 제2 공간(14)으로 공기가 투입되는바, 제2 공간(14)은 기 설정된 압력에 도달할 수 있다. 그 후, 제2 공간(14)의 압력이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 제어부(60)는 에어 블로어(32)의 작동을 정지시키고, 자동개폐밸브(34)의 폐쇄 상태를 유지하도록 제어할 수 있다.
이하에서는 바이오가스 생성 장치(2)로부터 제1 공간(12)에 바이오가스가 저장되는 경우 에어 블로어(32)의 작동되는 시간에 대해 설명하면 다음과 같다.
인입밸브(V1)가 개방되는 경우 바이오가스 생성 장치(2)로부터 바이오 가스가 제1 공간(12)에 저장될 수 있다. 제1 공간(12)에 저장된 바이오가스(예를 들어, 메탄)는 제3 공간(16)으로 누출될 수 있으며, 제3 공간(16)으로 누출된 바이오가스는 연통 배관(42)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
이때, 제2 공간(14)의 압력이 제3 공간(16)의 압력보다 높아 포집 멤브레인(26)으로부터 제2 공간(14)에 바이오가스가 누출되는 것이 차단될 수 있으며, 제2 공간(14)은 에어 블로어(32)로부터 공기를 공급받고 일정한 압력을 유지할 수 있다. 제2 공간(14)은 폐쇄공간으로서 일정시간동안 기 설정된 압력을 유지할 수 있는바, 이 경우 제어부(60)는 에어 블로어(32)의 작동을 정지시킬 수 있다. 즉, 제2 공간(14)에는 바이오가스(예를들어, 메탄)가 없을 수 있으므로, 제2 공간(14)은 폭발위험이 없는 공간인바, 에어 블로어(32)를 통해 제2 공간(14)으로 일정 시간 공기의 공급을 중단할 수 있다.
제2 공간(14)으로부터 공기가 누출되어, 기 설정된 압력 이하로 떨어지는 경우에만, 에어 블로어(32)를 작동시켜 제2 공간(14)으로 공기를 공급할 수 있고, 이때 에어 블로어(32)의 작동시간은 6시간 이하일 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 다만, 제2 실시예는 상술한 도 1 내지 도 4의 제1 실시예와 비교하여 추가 포집 멤브레인 및 추가 관통 배관이 더 제공되는 점에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 동일한 부분에 대하여는 제1 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 4를 참조하면, 제3 공간(16)과 제2 공간(14) 사이에 제4 공간(18)이 형성되도록, 외부 멤브레인(24)과 포집 멤브레인(26) 사이에 추가 포집 멤브레인(28)이 더 제공될 수 있다.
또한, 제4 공간(18)에 포집된 바이오가스(예를 들어, 메탄)가 외부로 배출되도록, 외부 멤브레인(24)과 추가 포집 멤브레인(28)을 관통하는 추가 관통 배관(44)이 더 제공될 수 있다. 이때, 추가 관통 배관(44)은 포집 멤브레인(26)과 가스 멤브레인(22)을 관통하지 않을 수 있다.
추가 포집 멤브레인(28)이 더 제공됨으로써, 제3 공간(16)에 포집된 메탄이 제2 공간(14)으로 이동하는 것이 더욱 완벽하게 방지될 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치를 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: 압력 조절형 멤브레인 가스 저장 장치 12: 제1 공간
14: 제2 공간 16: 제3 공간
22: 가스 멤브레인 24: 외부 멤브레인
26: 포집 멤브레인 32: 에어 블로어
34: 자동개폐밸브 42: 연통 배관
50: 압력센서 60: 제어부
70: 레벨 센서

Claims (10)

  1. 바이오가스를 저장하는 제1 공간을 형성하는 가스 멤브레인;
    상기 가스 멤브레인을 둘러싸고 외부의 공기가 저장될 수 있는 제2 공간을 형성하는 외부 멤브레인;
    상기 가스 멤브레인과 상기 외부 멤브레인 사이에 제공되고, 상기 가스 멤브레인으로부터 누출되는 상기 바이오가스를 포집할 수 있는 제3 공간을 형성하는 포집 멤브레인;
    상기 제2 공간에 공기를 공급할 수 있은 에어 블로어;
    상기 제3 공간에 포집된 상기 바이오가스가 외부로 배출될 수 있도록, 상기 가스 멤브레인을 관통하지 않되 상기 외부 멤브레인과 상기 포집 멤브레인을 관통하는 연통 배관; 및
    상기 제2 공간이 기 설정된 압력 범위를 유지할 수 있도록 상기 에어 블로어의 작동을 제어하는 제어부; 및
    상기 제2 공간의 압력을 측정하여 상기 제어부로 전송할 수 있는 압력센서를 포함하고,
    상기 외부 멤브레인에는,
    상기 제2 공간의 압력이 기 설정된 값 이하인 경우 폐쇄되고, 상기 제2 공간의 압력이 기 설정된 값 초과인 경우 개방되고, 상기 제2 공간에 형성된 압력이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 폐쇄된 상태가 유지되는 자동개폐밸브가 제공되고,
    상기 제어부는, 상기 제2 공간에 형성된 압력이 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 제2 공간에 공기가 공급되도록 상기 에어 블로어를 작동시키도록 제어하고, 상기 제2 공간에 형성된 압력이 기 설정된 압력 값 초과인 경우, 상기 제2 공간에 공기가 공급되지 않도록 상기 에어 블로어의 작동을 정지시키도록 제어하고, 상기 제2 공간에 형성된 압력이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 상기 제2 공간에 공기가 공급되지 않도록 상기 에어 블로어의 작동이 정지된 상태가 유지되도록 제어하고,
    상기 가스 멤브레인과 상기 포집 멤브레인과 상기 외부 멤브레인는 서로 연결되어 있고, 상기 가스 멤브레인과 상기 포집 멤브레인과 상기 외부 멤브레인의 연결부위는 PVC밴드로 보강되어 있는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 포집 멤브레인의 재질은 메탄이 투과되지 않는 재질로 제공되는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 멤브레인과 상기 외부 멤브레인은 양면이 PVC 재질로 코팅된 폴리에스터로 제공되고, 상기 포집 멤브레인은 PVC 재질로 제공되는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 공간은 상기 제2 공간의 부피보다 작게 제공되는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 공간의 압력은 대기압으로 유지되고,
    상기 제2 공간의 압력은 상기 제3 공간의 압력보다 높게 유지되고,
    상기 제1 공간의 압력은 상기 제2 공간의 압력과 동일하거나 낮게 유지되는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 멤브레인의 내측에는 상기 제1 공간에 저장된 바이오가스의 저장량을 측정하기 위한 레벨 센서가 제공되는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 레벨 센서는 상기 포집 멤브레인과 가스 멤브레인의 무게를 측정할 수 있는 로드셀로 제공되고,
    상기 로드셀에 의해 측정되는 무게에 의해 상기 가스 멤브레인 내부에 있는 바이오가스의 양을 측정할 수 있는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치는,
    상기 제3 공간과 상기 제2 공간 사이에는 제4 공간이 형성되도록, 외부 멤브레인과 포집 멤브레인 사이에 제공되는 추가 포집 멤브레인; 및
    상기 제4 공간에 포집된 바이오가스가 외부로 배출되도록, 상기 외부 멤브레인과 상기 추가 포집 멤브레인을 관통하는 추가 관통 배관을 더 포함하는 압력 조절형 멤브레인 바이오가스 저장 장치.

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