KR102452838B1 - Water trapping and removing device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수분 미세구조부가 구비된 수분 포집 및 제거 장치를 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치는 수분을 포함하는 유체를 유입하는 유입부; 상기 수분을 포함하는 유체로부터 수분을 포집하여 제거하는 수분 제거부; 및 상기 수분이 제거된 유체를 유출하는 유출부를 포함하며, 상기 수분 제거부의 일 면에는, 다수의 마이크로 크기의 콘(cone)을 포함하는 포집부 및 상기 포집부보다 하단에 형성되고, 다수의 유로를 포함하는 배수부를 포함하는 수분 미세구조부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a water trapping and removing device provided with a water microstructure. Moisture collection and removal apparatus according to an embodiment of the present invention is an inlet for introducing a fluid containing moisture; a water removal unit for collecting and removing water from the fluid containing the water; and an outlet for discharging the fluid from which the moisture has been removed, wherein on one surface of the moisture removing part, a collecting unit including a plurality of micro-sized cones and a lower end of the collecting unit are formed, and a plurality of It is characterized in that the moisture microstructure including the drainage section including the flow path is formed.
Description
본 발명은 수분 포집과 배수 효율이 높은 수분 미세구조부가 형성된 수분 포집 및 제거 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a moisture trapping and removing device in which moisture microstructures with high moisture trapping and drainage efficiency are formed.
메쉬형 및 파형의 디미스터(demister)는 열 해수 담수화에서 물 분리에 널리 사용되고 있다.Meshed and corrugated demisters are widely used for water separation in thermal seawater desalination.
메쉬형 디미스터는 파형 디미스터에 비해 저속 공기 흐름에서 우수한 수분 분리 특성을 나타내나, 디미스터 표면에 물이 범람하는 문제가 발생하여 포집된 물이 공기로 재유입될뿐만 아니라 유로를 따라 압력 강하가 크게 증가하는 문제가 있다.Mesh-type demisters show superior water separation properties at low airflow compared to wave demisters, but there is a problem with water overflowing on the surface of the demister, so the collected water not only re-enters the air, but also pressure drop along the flow path. There is a problem with a large increase in
파형 디미스터는 메쉬형 디미스터의 문제를 해결할 수 있으나, 그 성능이 습한 공기 내의 액적의 크기 및 유속에 의해 영향을 받는다.Waveform demisters can solve the problem of mesh demisters, but their performance is affected by the size and flow rate of droplets in humid air.
구체적으로, 파형에 의한 수분 분리 특성은 20μm 미만의 액적에 대한 분리 효율이 크게 감소한다.Specifically, the separation efficiency for droplets smaller than 20 μm is greatly reduced in the water separation characteristic by the wave shape.
또한, 고속 기류(3m/s 이상)에서 포집된 물이 기체로 재유입되는 경향이 증가하며, 이는 결국 파형 디미스터의 성능을 저하시킨다.In addition, the tendency for the captured water to re-enter the gas at high-speed airflow (3 m/s or more) increases, which in turn degrades the performance of the wave demister.
또한, 8m/s 이상의 유속에서는 포집된 수분의 재유입 현상이 심화되는 문제가 있다. 물방울의 파열로 인해 이 현상이 심화되기도 한다.In addition, there is a problem in that the re-inflow phenomenon of the collected moisture intensifies at a flow rate of 8 m/s or more. This phenomenon is sometimes exacerbated by the rupture of water droplets.
이러한 문제를 해결하기 위해, 유로의 구성을 수정하거나 플레이트 표면에 후크를 설치하는 방법이 제시되었지만, 이는 디미스터의 유로를 따라 압력 강하가 심화되는 문제가 있다.In order to solve this problem, a method of modifying the configuration of the flow path or installing a hook on the plate surface has been proposed, but this has a problem in that the pressure drop along the flow path of the demister is deepened.
본 발명의 실시예는 포집부와 배수부가 계층적으로 형성된 수분 미세구조부가 형성되어, 포집부를 통해 수분을 포함하는 유체로부터 수분을 빠르게 포집하는 동시에 배수부를 통해 포집된 수분을 빠르게 배수할 수 있는 수분 포집 및 제거 장치를 제공하고자 한다.In an embodiment of the present invention, a moisture microstructure part in which a collecting part and a drainage part are hierarchically formed is formed, so that moisture can be quickly collected from a fluid containing moisture through the collecting part, and at the same time, the moisture that can be quickly drained through the drainage part It is intended to provide a collection and removal device.
본 발명의 실시예는 포집부와 배수부가 계층적으로 형성된 수분 미세구조부가 형성되어, 수분을 포함하는 유체가 저속뿐만 아니라 고속으로 유입되는 경우에도 우수한 수분 포집 효율을 가질 수 있는 수분 포집 및 제거 장치를 제공하고자 한다.In an embodiment of the present invention, a moisture collecting and removing device that can have excellent moisture collection efficiency even when a moisture microstructure is formed in which the collecting part and the drainage part are hierarchically formed, so that a fluid containing moisture is introduced at a high speed as well as a low speed would like to provide
본 발명의 실시예는 수분의 포집과 배수 효율이 높은 수분 미세구조부를 수분제거부의 일 면에 직접 형성하거나, 얇은 박막 형태의 수분 미세구조부가 형성된 필름을 수분 제거부 일 면에 부착함으로써, 기존 장치의 변형 없이 수분 포집 기능을 향상시킬 수 있는 수분 포집 및 제거 장치를 제공하고자 한다.In an embodiment of the present invention, by directly forming a moisture microstructure part with high moisture collection and drainage efficiency on one surface of the moisture removal unit, or attaching a film formed with a thin thin film type moisture microstructure part to one surface of the moisture removal part, An object of the present invention is to provide a water collection and removal device capable of improving the water collection function without deformation of the device.
본 발명에 따른 수분 포집 및 제거 장치는, 수분을 포함하는 유체를 유입하는 유입부; 상기 수분을 포함하는 유체로부터 수분을 포집하여 제거하는 수분 제거부; 및 상기 수분이 제거된 유체를 유출하는 유출부를 포함하며, 상기 수분 제거부의 일 면에는, 다수의 마이크로 크기의 콘(cone)을 포함하는 포집부 및 상기 포집부보다 하단에 형성되고, 다수의 유로를 포함하는 배수부를 포함하는 수분 미세구조부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.Moisture collection and removal device according to the present invention, the inlet for introducing a fluid containing moisture; a water removal unit for collecting and removing water from the fluid containing the water; and an outlet for discharging the fluid from which the moisture has been removed, wherein on one surface of the moisture removing part, a collecting unit including a plurality of micro-sized cones and a lower end of the collecting unit are formed, and a plurality of It is characterized in that the moisture microstructure including the drainage section including the flow path is formed.
본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치에 따르면, 상기 포집부와 상기 배수부는 교대로 형성될 수 있다.According to the apparatus for collecting and removing moisture according to an embodiment of the present invention, the collecting part and the draining part may be alternately formed.
본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치에 따르면, 상기 포집부와 상기 배수부는 1:0.1 내지 1:5의 폭 비율을 가질 수 있다.According to the apparatus for collecting and removing moisture according to an embodiment of the present invention, the collecting part and the draining part may have a width ratio of 1:0.1 to 1:5.
본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치에 따르면, 상기 다수의 마이크로 크기의 콘의 높이는 100μm 내지 5mm일 수 있다.According to the apparatus for collecting and removing moisture according to an embodiment of the present invention, the height of the plurality of micro-sized cones may be 100 μm to 5 mm.
본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치에 따르면, 상기 다수의 마이크로 크기의 콘의 간격은 콘의 밑면 지름 대비 5배 이하일 수 있다.According to the apparatus for collecting and removing moisture according to an embodiment of the present invention, the distance between the plurality of micro-sized cones may be 5 times or less compared to the diameter of the bottom of the cone.
본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치에 따르면, 상기 다수의 유로의 높이는 10μm 내지 5mm일 수 있다.According to the apparatus for collecting and removing moisture according to an embodiment of the present invention, the height of the plurality of flow paths may be 10 μm to 5 mm.
본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치에 따르면, 상기 다수의 유로의 폭은 10μm 내지 5mm일 수 있다.According to the apparatus for collecting and removing moisture according to an embodiment of the present invention, the width of the plurality of flow paths may be 10 μm to 5 mm.
본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치에 따르면, 상기 다수의 유로는 서로 상이한 폭 또는 서로 상이한 높이를 가질 수 있다.According to the apparatus for collecting and removing moisture according to an embodiment of the present invention, the plurality of flow paths may have different widths or different heights from each other.
본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치에 따르면, 상기 수분 미세구조부의 재질은 PU(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 에폭시(epoxy), 에코-플렉스(eco-flex), PDMS(polydimethylsiloxane) 및 PP(polypropylene)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.According to the apparatus for collecting and removing water according to an embodiment of the present invention, the material of the water microstructure is PU (polyurethane), polyester, epoxy, eco-flex (eco-flex), PDMS (polydimethylsiloxane) ) and PP (polypropylene) may be any one selected from the group consisting of.
본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치에 따르면, 상기 수분 제거부는 상기 수분을 포함하는 유체의 흐름 방향에 대하여 0° 내지 90° 방향으로 구부러질 수 있다.According to the apparatus for collecting and removing water according to an embodiment of the present invention, the water removal unit may be bent in a direction of 0° to 90° with respect to the flow direction of the fluid containing the water.
본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치에 따르면, 상기 수분 제거부는 사이클론 구조일 수 있다.According to the apparatus for collecting and removing water according to an embodiment of the present invention, the water removal unit may have a cyclone structure.
본 발명의 실시예에 따르면, 수분 포집 및 제거 장치는 포집부와 배수부가 계층적으로 형성된 수분 미세구조부가 구비되어, 포집부를 통해 수분을 포함하는 유체로부터 수분을 빠르게 포집하는 동시에 배수부를 통해 포집된 수분을 빠르게 배수할 수 있어 수분 포집과 배수 효율을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the moisture collecting and removing device is provided with a moisture microstructure in which a collecting part and a draining part are hierarchically formed, so that moisture is rapidly collected from a fluid containing moisture through the collecting part, and at the same time, the collected water is collected through the draining part. Water can be drained quickly, improving water collection and drainage efficiency.
본 발명의 실시예에 따르면, 포집부와 배수부가 계층적으로 형성된 수분 미세구조부가 구비되어, 수분을 포함하는 유체가 저속뿐만 아니라 고속으로 유입되는 경우에도 우수한 수분 포집과 배수 효율을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the moisture microstructure part in which the collecting part and the drainage part are hierarchically formed is provided, so that even when a fluid containing moisture is introduced at a high speed as well as a low speed, it can have excellent moisture collection and drainage efficiency.
본 발명의 실시예에 따르면, 포집과 배수 효율이 높은 수분 미세구조부를 수분제거부의 일 면에 직접 형성하거나, 얇은 박막 형태의 수분 미세구조부가 형성된 필름을 수분 제거부 일 면에 부착함으로써, 기존 장치의 변형 없이 수분 포집과 배수 기능을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by directly forming a moisture microstructure part with high collection and drainage efficiency on one surface of the moisture removal unit, or attaching a film formed with a thin thin film type moisture microstructure part to one surface of the moisture removal part, Moisture collection and drainage functions can be improved without modification of the device.
도 1a 본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치의 구체적인 모습을 도시한 투시 사시도이며, 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치의 구체적인 모습을 도시한 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 수분 미세구조부의 구체적인 모습을 도시한 사시도이며, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 수분 미세구조부의 구체적인 모습을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포집부의 세로 방향에 대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배수부의 가로 방향에 대한 확대 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 대조예 1, 비교예 1, 실시예 2 및 실시예 1의 유체 수송 능력을 도시한 이미지이다.
도 6a는 저속 유동(0.5m/s)에서의 대조예 1, 비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2의 유체 공급 시간 대비 수분 포집량을 도시한 그래프이며, 도 6b는 고속 유동에서의 대조예 1, 비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2의 유체 공급 속도 대비 수분 포집량을 도시한 그래프이다.
도 7은 대조예 2, 비교예 2, 실시예 3 및 실시예 4의 유체 공급 속도 대비 수분 포집량을 도시한 그래프이다.Figure 1a is a perspective view showing a specific state of the water collecting and removing device according to an embodiment of the present invention, Figure 1b is a cross-sectional view showing a specific state of the moisture collecting and removing device according to another embodiment of the present invention.
Figure 2a is a perspective view showing a specific state of the water microstructure according to an embodiment of the present invention, Figure 2b is a cross-sectional view showing a specific state of the water microstructure according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view in the longitudinal direction of the collecting unit according to an embodiment of the present invention.
4 is an enlarged cross-sectional view taken in a horizontal direction of a drainage unit according to an embodiment of the present invention.
5A to 5D are images showing the fluid transport capacity of Control Example 1, Comparative Example 1, Example 2, and Example 1. FIG.
6A is a graph showing the amount of water capture versus the fluid supply time of Control Example 1, Comparative Example 1, Examples 1 and 2 in a low-speed flow (0.5 m/s), and FIG. 6B is a control in a high-speed flow. Example 1, Comparative Example 1, Example 1 and Example 2 are graphs showing the amount of moisture capture compared to the fluid supply rate.
7 is a graph showing the amount of moisture collected compared to the fluid supply rate of Control Example 2, Comparative Example 2, Examples 3 and 4;
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural, unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components, steps, or elements mentioned.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.As used herein, “embodiment”, “example”, “aspect”, “exemplary”, etc. are to be construed as advantageous in any aspect or design described as being preferred or advantageous over other aspects or designs. it is not doing
또한, '또는'이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or'이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다'라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.Also, the term 'or' means 'inclusive or' rather than 'exclusive or'. That is, unless stated otherwise or clear from context, the expression 'x employs a or b' means any one of natural inclusive permutations.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, as used herein and in the claims, the singular expression "a" or "an" generally means "one or more" unless stated otherwise or clear from the context that it relates to the singular form. should be interpreted as
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terms used in the description below are selected as general and universal in the related technical field, but there may be other terms depending on the development and/or change of technology, customs, preferences of technicians, and the like. Therefore, the terms used in the description below should not be understood as limiting the technical idea, but should be understood as exemplary terms for describing the embodiments.
또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.In addition, in certain cases, there are also terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the corresponding description. Therefore, the terms used in the description below should be understood based on the meaning of the term and the content throughout the specification, not the simple name of the term.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.
한편, 본 발명의 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Meanwhile, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms used in this specification are terms used to properly express an embodiment of the present invention, which may vary according to the intention of a user or operator or a custom in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1a 본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치(100)의 구체적인 모습을 도시한 투시 사시도이다.Figure 1a is a perspective perspective view showing a specific state of the water collection and
도 1a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치(이하, 본 발명의 수분 포집 및 제거 장치)는 수분을 포함하는 유체를 유입하는 유입부(110), 상기 수분을 포함하는 유체로부터 수분을 포집하여 제거하는 수분 제거부(120) 및 상기 수분이 제거된 유체를 유출하는 유출부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1A , the moisture collection and removal device (hereinafter, the moisture collection and removal device of the present invention) according to an embodiment of the present invention includes an
이때, 상기 수분을 포함하는 유체는 수분을 포함하는 기체일 수 있으며, 액적(droplet) 형태의 수분을 포함하는 기체일 수 있다. 이때, 기체의 미세 액적(수분)을 액적의 관성력을 이용하여 제거하는 원리는 미스트 일리미레이터(mist eliminator)의 원리일 수 있으며, 상기 기체가 포함하는 액적은 수분 뿐만 아니라 오일 등의 기타 다른 액적을 포함할 수 있다.In this case, the fluid containing moisture may be a gas containing moisture, or may be a gas containing moisture in the form of droplets. At this time, the principle of removing the fine droplets (moisture) of the gas by using the inertial force of the droplets may be the principle of a mist eliminator, and the droplets contained in the gas are not only water but also other liquids such as oil. It can include enemies.
예를 들어, 상기 수분을 포함하는 유체는 가습기로부터 25℃에서 분무된 습도 70%의 기체일 수 있다. For example, the fluid containing moisture may be a gas having a humidity of 70% sprayed at 25° C. from a humidifier.
유입부(110)는 상기 수분을 포함하는 유체가 유입되는 곳으로, 구체적으로 상기 수분을 포함하는 유체가 유입되는 지점으로부터 수분 상기 수분을 포함하는 유체가 본 발명의 수분 포집 및 제거 장치로 유입되는 유입구와, 유입구를 통해 유입된 상기 수분을 포함하는 유체가 수분 제거부까지 이동되는 유입로를 포함할 수 있다.The
즉, 유입부(110)는 상기 수분을 포함하는 유체가 유입되는 지점으로부터 수분 제거부에 도달하는 지점까지 상기 수분을 포함하는 유체가 흐르는 곳을 의미한다.That is, the
실시예에 따라서, 상기 수분을 포함하는 유체는 유입부 내에서 3m/s 내지 10m/s의 속도로 고속 유입되거나, 0.1m/s 내지 3m/s의 속도로 저속 유입될 수 있으며, 상기 유입 속도에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 유입되는 유체의 속도에 상관없이 고효율의 수분 포집과 배수 효율을 가지며, 특히 고속의 유입 속도에서도 높은 수분 포집과 배수 효율을 갖는다.According to an embodiment, the fluid containing moisture may be introduced at a high speed within the inlet at a speed of 3 m/s to 10 m/s, or may be introduced at a low speed at a speed of 0.1 m/s to 3 m/s, the inflow rate is not limited to That is, the present invention has high efficiency of water collection and drainage regardless of the velocity of the inflowing fluid, and in particular, has high moisture collection and drainage efficiency even at a high inflow velocity.
수분 제거부(120)는 일 면에 수분 미세구조부(300)가 형성되어 상기 수분을 포함하는 유체로부터 수분을 포집하여 제거할 수 있다. 이때, 수분 미세구조부는 수분제거부의 일 면에 직접 형성되거나, 얇은 박막 형태의 수분 미세구조부가 형성된 필름을 수분 제거부 일 면에 부착하여 형성됨으로써, 기존 장치의 변형 없이 수분 포집과 배수 기능을 향상시킬 수 있다.The
수분 미세구조부(300)에 대한 설명은 후술할 도 2a 및 도 2b를 통해 자세히 설명하도록 한다.The description of the
유출부(130)는 수분 제거부(120)에 의해 수분이 제거된 유체가 유출되는 곳으로, 구체적으로 상기 수분이 제거된 유체가 수분 제거부에서 유출되는 지점으로부터 본 발명의 수분 포집 및 제거 장치에서 유출되는 지점까지 상기 수분이 제거된 유체가 흐르는 곳을 의미한다.The
유출부(130)는 상기 수분이 제거된 유체가 수분 제거부에서 유출되는 지점으로부터 이동되는 유출로와, 상기 수분이 제거된 유체가 본 발명의 수분 포집 및 제거 장치에서 유출되는 유출구를 포함할 수 있다.The
이때, 상기 수분이 제거된 유체는 수분 제거부에 의해 수분이 포집되어 제거된 기체일 수 있으며, 구체적으로 수분 제거부에 의해 수분이 포집 및 제거되어 25℃에서 습도 10% ~ 100% 이하의 기체일 수 있다.At this time, the fluid from which the moisture is removed may be a gas in which moisture is collected and removed by the moisture removal unit, specifically, a gas in which moisture is collected and removed by the moisture removal unit and a humidity of 10% to 100% or less at 25°C can be
본 발명의 수분 포집 및 제거 장치(100)는 유입부(110), 수분 제거부(120) 및 유출부(130)가 동일 선 상에 위치할 수 있으나, 실시예에 따라서 구부러진 형상을 가져 수분 포집 효율을 향상시킬 수 있다.In the water collecting and removing
구체적으로, 수분 제거부(120)는 도 1a에 도시된 바와 같이 상기 수분을 포함하는 유체가 흐르는 방향에 대하여 수직인 방향으로 구부러진 형상을 가질 수 있으며, 다른 실시예에서 따라서는 유체의 흐름 방향에 대하여 0° 내지 90° 방향으로 구부러진 형상을 가질 수 있으며, 유입부로 유입된 유체가 수분 제거부의 구부러진 통로에 의해 흐름이 방해되고, 이에 따라 수분 제거부의 일 면에 형성된 수분 미세구조부와 부딪히면서 수분이 용이하게 포집 및 제거될 수 있다.Specifically, the
실시예에 따라서, 수분 제거부는 사이클론 구조일 수 있으며, 이하 도 1b를 통해 설명하면 다음과 같다.According to an embodiment, the moisture removal unit may have a cyclone structure, and will be described below with reference to FIG. 1B.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치의 구체적인 모습을 도시한 단면도이다.Figure 1b is a cross-sectional view showing a specific state of the water collection and removal device according to another embodiment of the present invention.
도 1b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수분 포집 및 제거 장치는 유입부, 유출부 및 사이클론 구조의 수분 제거부를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1B , the apparatus for collecting and removing water according to another embodiment of the present invention may include an inlet, an outlet, and a water removing unit having a cyclone structure.
이때, 유입부 및 유출부는 상술한 도 1a의 구성요소를 포함하므로 중복 설명은 생략하도록 한다.In this case, since the inlet and the outlet include the components of FIG. 1A described above, redundant description will be omitted.
수분 제거부는 사이클론 구조를 가질 수 있으며, 일 면에 유체에 포함된 수분을 포집하고 제거하는 수분 미세구조가 형성될 수 있다.The moisture removal unit may have a cyclone structure, and a moisture microstructure for collecting and removing moisture contained in the fluid may be formed on one surface.
구체적으로, 유입부(210)를 통해 유입된 유체는 회전 흐름 발생 장치(250)를 통해 회전하게 되며, 회전 운동을 하는 유체는 수분 제거부(220)를 통과하여 흐르게 된다. 이때, 유입부에서 유체가 회전 흐름이라면, 회전 흐름 발생 장치(250)를 포함하지 않을 수도 있다. 또한, 수분 제거부(220)에 의해 포집된 수분은 중력 방향(240)으로 흘러 배수되며, 수분이 제거된 유체는 유출부(230)를 통해 유출되게 된다.Specifically, the fluid introduced through the
이하, 수분 제거부의 일 면에 형성되는 수분 미세구조부에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the moisture microstructure formed on one surface of the moisture removal unit will be described.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 수분 미세구조부(300)의 구체적인 모습을 도시한 사시도이며, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 수분 미세구조부(300)의 구체적인 모습을 도시한 단면도이다.Figure 2a is a perspective view showing a specific state of the
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 수분 미세구조부(300)는 다수의 마이크로 크기의 콘(cone)(311)을 포함하는 포집부(310) 및 포집부(310)보다 하단에 형성되고, 다수의 유로(321)를 포함하는 배수부(320)를 포함할 수 있다.2A and 2B, the
포집부(310)는 y축 방향으로 배열된 다수의 마이크로 크기의 콘(311)을 포함하는 영역으로, 수분을 포함하는 유체가 포집부(310)와 충돌하면서 액적이 다수의 마이크로 크기의 콘 표면에 맺힘에 따라 수분을 포집할 수 있다.The collecting
이때, 포집부는 마이크로 크기의 콘을 포함하여, 콘 표면에 포집된 수분을 빠르게 배수부로 이동시킬 수 있어 효율적으로 수분 포집이 가능하다.In this case, since the collecting unit includes a micro-sized cone, the moisture collected on the surface of the cone can be quickly moved to the drainage unit, so that it is possible to efficiently collect water.
구체적으로, 본 발명의 포집부는 마이크로 크기의 콘 형상의 상부와 하부의 직경(지름) 차이로 인해, 즉 콘의 하부로 갈수록 직경이 커지는 것으로 인해 라플라스 프레셔(Laplace Pressure)가 발생하고, 이러한 라플라스 프레셔에 의해 콘의 상부에 맺힌 수분이 빠르게 콘의 하부와 유로로 이동하게 되고, 상부에서의 수분 제거가 빠르기 때문에 새로운 수분이 빨리 포집되어 포집 효율이 향상될 수 있다. 즉, 유체에 포함된 수분 액적이 콘 표면에 맺힌 후 콘의 상부와 하부의 직경 차이로 인해 유발되는 라플라스 프레셔에 의해 수분 액적이 빠르게 하부를 통해 배수부로 이동하기 때문에 수분의 포집과 배수 효율이 향상되는 것이다.Specifically, the collecting unit of the present invention generates Laplace pressure due to the difference in diameter (diameter) between the top and bottom of the micro-sized cone, that is, the diameter increases toward the bottom of the cone, and this Laplace pressure occurs. As a result, moisture condensed on the top of the cone quickly moves to the bottom of the cone and the flow path, and since moisture is quickly removed from the top, new moisture can be quickly collected and the collection efficiency can be improved. In other words, after the water droplets contained in the fluid form on the surface of the cone, the water collection and drainage efficiency is improved because the water droplets quickly move through the lower part to the drainage part by the Laplace pressure caused by the difference in diameter between the top and the bottom of the cone. will become
배수부(320)는 포집부(310)보다 하단에 형성될 수 있으며, 이에 따라 수분 미세구조부는 포집부와 배수부의 계층적인 구조를 가질 수 있다.The
또한, 배수부(320)는 y축 방향으로 연장된 홈 형상을 가지는 다수의 유로(321)를 포함할 수 있으며, 모세관 현상을 이용하여 다수의 유로를 통해 포집부로부터 포집된 수분을 용이하게 배수할 수 있다.In addition, the
구체적으로, 배수부가 포집부보다 하단에 형성되고, 큰 미세유로 안에 작은 미세유로를 포함하는 계층적 구조로 인해 배수 효율을 높일 수 있다.Specifically, the drainage efficiency may be increased due to the hierarchical structure in which the drainage unit is formed at a lower level than the collection unit and includes the small microchannels in the large microchannels.
본 발명은 콘을 포함하는 포집부(310)와 계층적 구조의 미세유로를 갖는 배수부(320)를 함께 포함함으로써, 콘의 형태로 인해 포집 효율 향상과 계층적 구조의 미세유로로 인해 수분 배수 효율 향상을 동시에 달성할 수 있다. 즉, 상기에서와 같이 라플라스 프레셔가 발생하여 수분이 빠르게 콘의 하부를 거쳐 유로로 이동이 되고, 포집부와 포집부 사이에 존재하는 미세유로는 모세관 힘에 의해 수분을 빠르게 이동시킬 수 있기 때문에(큰 미세유로 안에 작은 미세유로가 형성되어 있는 구조로 인한 것임) 수분 제거 효율이 향상되는 것이다.The present invention includes a
수분 미세구조부는 수분 제거부의 일 면으로부터 포집부가 돌출되도록 직접 형성될 수 있으며, 실시예에 따라서 수분 제거부의 일 면과 맞닿는 면에 별도로 접착층을 형성할 수 있다.The moisture microstructure may be directly formed so that the collecting part protrudes from one surface of the moisture removing part, and an adhesive layer may be separately formed on the surface in contact with the one surface of the moisture removing part according to an embodiment.
수분 제거부의 일 면에 부착된 수분 미세구조부는 수분을 포함하는 유체와 충돌하게 되고, 유체에 포함된 수분은 포집부에 의해 포집되며 라플라스 프레셔에 의해 배수부로 빠르게 이동되고, 배수부의 계층적 미세유로 구조의 모세관 현상에 의해 수분이 빠르게 제거될 수 있다.The moisture microstructure attached to one surface of the moisture removal unit collides with the fluid containing moisture, and the moisture contained in the fluid is collected by the trapping part and rapidly moved to the drainage part by the Laplace pressure, and the hierarchical microstructure of the drainage part Moisture can be quickly removed by capillary action of the flow path structure.
또한, 수분 미세구조부는 포집부와 배수부의 계층 구조로 인해 포집부를 통해 포집된 수분을 배수부로 용이하게 이동시키고 모세관 힘에 의해 수분을 배수할 수 있으며, 이러한 모세관 힘으로 인해 기체의 유속에 의한 재유입(re-entrainment)을 방지할 수 있다.In addition, due to the hierarchical structure of the collecting unit and the drainage unit, the water microstructure can easily move the water collected through the collecting unit to the drainage unit and drain the moisture by capillary force. Re-entrainment can be prevented.
포집부와 배수부는 실시예에 따라서 교대로 형성될 수 있으며, x축 방향으로 포집부-배수부-포집부-배수부-포집부-배수부-??와 같은 순서로 형성될 수 있다.The collecting unit and the draining unit may be alternately formed according to the embodiment, and may be formed in the same order as the collecting unit-draining unit-collecting unit-draining unit-collecting unit-draining unit-?? in the x-axis direction.
구체적으로, x축 방향으로 포집부의 폭(W1)과 배수부의 폭(W2)은 1:0.1 내지 1:5의 비율을 가질 수 있다.Specifically, the width W 1 of the collecting part and the width W 2 of the drainage part in the x-axis direction may have a ratio of 1:0.1 to 1:5.
수분 미세구조부는 CNC(computerized numerical control) 공정 또는 레이저 패터닝으로 수분 제거부의 일 면에 구현이 가능하며, 몰드를 만들어 액상 수지를 이용하여 고분자 필름으로 제조할 수 있다.The water microstructure can be implemented on one side of the water removal unit by CNC (computerized numerical control) process or laser patterning, and can be made into a polymer film using a liquid resin by making a mold.
상기 몰드의 재질은 아크릴, 알루미늄, 테프론, PC(Polycarbonate) 및 금형강 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 액상 수지는 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 PP(polypropylene)일 수 있다.The material of the mold may be any one of acrylic, aluminum, Teflon, polycarbonate (PC), and mold steel, and the liquid resin may be polydimethylsiloxane (PDMS) or polypropylene (PP).
수분 미세구조부의 재질은 PU(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 에폭시(epoxy), 에코-플렉스(eco-flex) PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 PP(polypropylene) 등의 몰딩이 가능한 폴리머일 수 있으나, 상기 물질에 제한되는 것은 아니다.The material of the moisture microstructure may be a moldable polymer such as PU (polyurethane), polyester, epoxy, eco-flex, PDMS (polydimethylsiloxane), or PP (polypropylene). It is not limited to the material.
통상적으로 유속이 너무 높아지면 포집된 수분이 빠른 유속으로 인해 배출되지 못하고 유동 방향으로 재유입 현상이 발생하게 되나, 본 발명의 계층적 미세유로 구조로 인해 모세관 힘을 발생시키기 때문에 고속의 유동에서도 재유입 현상을 막고, 포집된 액적을 원활하게 효율적으로 배출시킬 수 있다.In general, when the flow rate is too high, the collected moisture cannot be discharged due to the high flow rate and re-inflow occurs in the flow direction. However, because the hierarchical micro-channel structure of the present invention generates capillary force, it The inflow phenomenon can be prevented and the collected droplets can be smoothly and efficiently discharged.
이하, 수분 미세구조부의 구체적인 형상을 도 3 및 도 4를 통해 설명하도록 한다.Hereinafter, a detailed shape of the water microstructure will be described with reference to FIGS. 3 and 4 .
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포집부의 세로 방향(y축 방향)에 대한 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken in the vertical direction (y-axis direction) of the collecting unit according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 다수의 마이크로 크기의 콘의 높이(hc)는 100μm 내지 5mm일 수 있다.Referring to FIG. 3 , a height h c of a plurality of micro-sized cones may be 100 μm to 5 mm.
콘의 높이가 100μm 미만이면, 콘의 높이가 과도하게 낮아 유체로부터 포집되는 수분량이 적을 수 있다.If the height of the cone is less than 100 μm, the height of the cone may be excessively low and the amount of moisture collected from the fluid may be small.
또한, 다수의 마이크로 크기의 콘의 간격(Lc)은 콘의 밑면 지름(D) 대비 5배 이하일 수 있다. 여기서 콘의 간격(Lc)은 하나의 콘의 중심부와 인접한 다른 콘의 중심부 사이의 거리를 의미한다.In addition, the spacing (L c ) of the plurality of micro-sized cones may be 5 times or less compared to the diameter (D) of the bottom surface of the cones. Here, the distance between the cones (L c ) means the distance between the center of one cone and the center of another adjacent cone.
예를 들어, 콘의 밑면 지름이 10μm일 때 콘의 간격 Lc는 50μm일 수 있다.For example, when the diameter of the base of the cone is 10 μm, the distance L c between the cones may be 50 μm.
또는, 콘의 간격 Lc가 지름과 같을 경우, 콘의 밑면이 서로 접하도록 콘이 형성될 수 있다.Alternatively, when the distance L c between the cones is equal to the diameter, the cones may be formed so that the bottom surfaces of the cones are in contact with each other.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배수부의 가로 방향(x축 방향)에 대한 확대 단면도이다.4 is an enlarged cross-sectional view taken in a horizontal direction (x-axis direction) of a drainage unit according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 다수의 유로의 높이(ht)는 10μm 내지 5mm일 수 있다.Referring to FIG. 4 , the height (h t ) of the plurality of flow paths may be 10 μm to 5 mm.
이때, 유로의 높이는 배수부의 마루부와 바닥면의 수직 방향으로의 높이를 의미한다.In this case, the height of the flow passage means the height in the vertical direction between the floor and the bottom of the drain unit.
유로의 높이가 10μm 미만이면, 유로의 높이가 과도하게 낮아 모세관 힘이 약해 포집된 수분이 유체로 다시 유입되는 현상이 발생할 수 있다.If the height of the channel is less than 10 μm, the height of the channel is excessively low and the capillary force is weak, so that the collected moisture may flow back into the fluid.
또한, 다수의 유로의 폭(Lt)은 10μm 내지 5mm일 수 있다.In addition, the width (L t ) of the plurality of flow paths may be 10 μm to 5 mm.
이때, 유로의 폭은 x축 방향에 대한 배수부의 바닥면 길이를 의미한다.In this case, the width of the flow path means the length of the bottom surface of the drain unit in the x-axis direction.
유로의 폭이 상기 범위를 벗어날 경우에는 본 발명과 같이 높은 배수 효율을 달성할 수 없다.When the width of the flow path is out of the above range, high drainage efficiency as in the present invention cannot be achieved.
실시예에 따라서, 배수부는 서로 상이한 폭 또는 서로 상이한 높이를 가지는 다수의 유로를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the drain unit may include a plurality of flow paths having different widths or different heights.
예를 들어, 배수부는 ht1 및 Lt1을 가지는 유로와 ht2 및 Lt2를 가지는 유로를 포함할 수 있다.For example, the drain unit may include a flow path having h t1 and L t1 and a flow path having h t2 and L t2 .
또한 실시예에 따라서 배수부는 1개 내지 10개의 유로를 포함할 수 있다.Also, according to an embodiment, the drain unit may include 1 to 10 flow paths.
본 발명의 수분 포집 및 제거 장치는 포집부와 배수부가 계층적으로 형성된 수분 미세구조부가 구비되어, 포집부를 통해 수분을 포함하는 유체로부터 수분을 빠르게 포집하는 동시에 배수부를 통해 포집된 수분을 빠르게 배수할 수 있어 수분 포집과 배수 효율을 향상시킬 수 있다.The moisture collecting and removing device of the present invention is provided with a moisture microstructure in which a collecting part and a draining part are hierarchically formed, so that moisture can be rapidly collected from a fluid containing moisture through the collecting part, and at the same time, the collected moisture can be quickly drained through the draining part. This can improve water collection and drainage efficiency.
본 발명에 따라 포집부와 배수부가 계층적으로 형성된 수분 미세구조부가 구비되어, 수분을 포함하는 유체가 저속뿐만 아니라 고속으로 유입되는 경우에도 우수한 수분 포집과 배수 효율을 가질 수 있다.According to the present invention, the moisture microstructure part in which the trapping part and the drainage part are hierarchically formed is provided, so that it can have excellent moisture collection and drainage efficiency even when a fluid containing moisture is introduced at a high speed as well as a low speed.
또한, 본 발명에서 포집과 배수 효율이 높은 수분 미세구조부를 수분제거부의 일 면에 직접 형성하거나, 얇은 박막 형태의 수분 미세구조부가 형성된 필름을 수분 제거부 일 면에 부착함으로써, 기존 장치의 변형 없이 수분 포집과 배수 기능을 향상시킬 수 있다.In addition, in the present invention, by directly forming a moisture microstructure part with high collection and drainage efficiency on one surface of the moisture removal part, or by attaching a film formed with a thin thin film type moisture microstructure part to one surface of the moisture removal part, the deformation of the existing device It is possible to improve the water collection and drainage function without
이하, 수분 미세구조부 및 이를 포함하는 수분 포집 및 제거 장치를 실시예, 비교예 및 대조예를 통해 제조한 후 이들의 물 수송 능력 및 수분 포집량을 평가하였다.Hereinafter, the water microstructure and the water collection and removal device including the same were prepared through Examples, Comparative Examples and Control Examples, and then their water transport ability and water collection amount were evaluated.
제조예production example
1. 수분 미세구조부의 제조1. Preparation of water microstructures
[실시예 1][Example 1]
액상 PDMS(Sylgard 184, 다우 코닝 사)와 경화제를 10:1의 중량비로 혼합하여 PDMS 탄성중합체를 제조하였다.A PDMS elastomer was prepared by mixing liquid PDMS (Sylgard 184, Dow Corning) and a curing agent in a weight ratio of 10:1.
이후, PDMS 탄성중합체를 계층적 미세 구조(포집부 및 배수부)가 형성된 아크릴 몰드에 붓고, 탈기 공정 및 경화 공정을 60℃에서 6시간 동안 수행하였다.Thereafter, the PDMS elastomer was poured into an acrylic mold in which a hierarchical microstructure (collecting part and drainage part) was formed, and a degassing process and a curing process were performed at 60° C. for 6 hours.
몰드로부터 샘플을 분리한 후, 120℃에서 1시간 동안 추가로 경화시켜 수분 미세구조부를 제조하였다.After separating the sample from the mold, it was further cured at 120° C. for 1 hour to prepare moisture microstructures.
이때, 미세 구조는 CNC 장치를 이용하여 제조되었으며, 포집부는 600μm의 밑면 지름, 1400μm의 높이를 가지는 콘을 포함하고 콘의 간격은 1000μm이다. 배수부는 폭 1000μm, 깊이 800μm인 큰 유로에 폭 100μm, 깊이 400μm의 작은 유로 3개를 포함한다.At this time, the microstructure was manufactured using a CNC device, and the collecting part includes a cone having a bottom diameter of 600 μm and a height of 1400 μm, and the distance between the cones is 1000 μm. The drainage section includes a large flow path with a width of 1000 μm and a depth of 800 μm and three small flow paths with a width of 100 μm and a depth of 400 μm.
제조된 수분 미세구조부는 폭 5cm, 길이 5cm, 및 두께 3mm를 가진다.The prepared water microstructure had a width of 5 cm, a length of 5 cm, and a thickness of 3 mm.
[비교예 1][Comparative Example 1]
배수부는 형성되지 않고 미세 콘 구조의 포집부만 형성되었으며, 이외에 상기 [실시예 1]과 동일한 방법으로 수분 미세구조부를 제조하였다.The drainage part was not formed, only the collecting part of the fine cone structure was formed, and a moisture microstructure part was manufactured in the same manner as in [Example 1].
[실시예 2][Example 2]
계층적 미세유로의 배수부만 형성되고 미세 콘 구조의 포집부는 형성되지 않았으며, 이외에 상기 [실시예 1]과 동일한 방법으로 수분 미세구조부를 제조하였다.Only the drainage part of the hierarchical micro-channel was formed, and the collecting part of the micro-cone structure was not formed. Other than that, the moisture micro-structure part was manufactured in the same manner as in [Example 1].
[대조예 1][Control Example 1]
평판의 수분 미세구조부.Moisture microstructures on the plate.
2. 수분 포집 및 제거 장치의 제조2. Manufacture of water collection and removal device
[실시예 3][Example 3]
기존 수분 포집 장치인 유입부와 유출부가 연결된 파형(wave type)의 통로 일 면에 상기 [실시예 1]의 수분 미세구조부를 부착하여 수분 포집 및 제거 장치를 제조하였다.A moisture collection and removal device was manufactured by attaching the moisture microstructure of [Example 1] to one surface of a wave-type passage where an inlet and an outlet, which are existing moisture collecting devices, were connected.
[비교예 2][Comparative Example 2]
유입부와 유출부가 연결된 파형(wave type)의 통로 일 면에 상기 [비교예 1]의 수분 미세구조부를 부착하여 수분 포집 및 제거 장치를 제조하였다.A moisture collecting and removing device was manufactured by attaching the moisture microstructure of [Comparative Example 1] to one surface of the wave type passage where the inlet and the outlet were connected.
[실시예 4][Example 4]
유입부와 유출부가 연결된 파형(wave type)의 통로 일 면에 상기 [실시예 2]의 수분 미세구조부를 부착하여 수분 포집 및 제거 장치를 제조하였다.A water collecting and removing device was manufactured by attaching the water microstructure of [Example 2] to one surface of the passage of the wave type connected to the inlet and the outlet.
[대조예 2][Control Example 2]
유입부와 유출부가 연결된 파형(wave type)의 통로 일 면에 상기 [대조예 1]의 수분 미세구조부를 부착하여 수분 포집 및 제거 장치를 제조하였다.A moisture collection and removal device was manufactured by attaching the moisture microstructure of [Control Example 1] to one surface of the wave type passage where the inlet and the outlet were connected.
평가 방법Assessment Methods
1. 수분 미세구조부의 물 수송 능력1. Water transport capacity of water microstructures
상기 대조예 1, 비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2의 수분 미세구조부 끝단에 10μL의 물을 5mm 높이에서 떨어뜨린 후 물이 수송된 거리를 측정하였다.After dropping 10 μL of water from a height of 5 mm to the ends of the moisture microstructures of Control Example 1, Comparative Example 1, Examples 1 and 2, the distance the water was transported was measured.
2. 수분 미세구조부와 수분 포집 및 제거 장치의 수분 포집량 측정2. Measurement of water capture amount of water microstructure and water collection and removal device
습한 기체를 생성하는 가습장치를 설치한 후 유입부를 통해 습한 공기를 유입하였다.After installing a humidifier that generates humid gas, humid air was introduced through the inlet.
이후, 수분 미세구조부에 의해 기체의 수분을 포집 및 배수한 후, 배수된 수분의 무게를 전자 저울을 이용하여 측정하였다.Then, after collecting and draining the moisture of the gas by the moisture microstructure, the weight of the drained moisture was measured using an electronic scale.
특성 평가characterization
1. 수분 미세구조부의 물 수송 능력 및 수분 포집량 측정1. Measurement of water transport capacity and water capture amount of water microstructures
도 5a 내지 도 5d는 대조예 1, 비교예 1, 실시예 2 및 실시예 1의 유체 수송 능력을 도시한 이미지이다.5A to 5D are images showing the fluid transport capacity of Control Example 1, Comparative Example 1, Example 2, and Example 1. FIG.
도 5a 내지 도 5d는 각각 대조예 1, 비교예 1, 실시예 2 및 실시예 1의 수분 미세구조부 끝단에 10μL의 물을 5mm 높이에서 떨어뜨린 후 물이 수송된 거리를 측정한 결과를 도시한 이미지이다.5a to 5d show the results of measuring the distance the water was transported after dropping 10 μL of water from a height of 5 mm to the ends of the moisture microstructures of Control Example 1, Comparative Example 1, Example 2 and Example 1, respectively. It is an image.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 미세 콘 구조와 유로가 형성된 상기 실시예 1(도 5d)은 물을 떨어뜨린 후 3초 동안 물이 약 44mm 이동된 것을 확인할 수 있었으며, 배수부에 유로만이 형성된 실시예 2(도 5c)에서도 약 45mm 이동의 유사한 결과를 확인할 수 있었다.Referring to FIGS. 5A to 5D , in Example 1 ( FIG. 5D ) in which a micro-cone structure and a flow path were formed, it was confirmed that the water moved about 44 mm for 3 seconds after water was dropped, and only the flow path was A similar result of about 45 mm movement was confirmed in Example 2 (FIG. 5c) formed.
반면, 미세 콘 구조만 형성된 상기 비교예 1(도 5b)은 물을 떨어뜨린 후 3초 동안 물이 수송된 거리가 상기 실시예 1과 실시예 2보다 짧은 것을 확인할 수 있다.On the other hand, in Comparative Example 1 ( FIG. 5b ) in which only the microcone structure was formed, it can be seen that the distance through which water was transported for 3 seconds after dropping water was shorter than those of Examples 1 and 2 .
또한, 미세 구조가 형성되지 않은 상기 대조예 1(도 5a) 역시 물을 떨어뜨린 후 3초 동안 물이 수송된 거리가 상기 실시예 1과 실시예 2보다 매우 짧은 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that Comparative Example 1 ( FIG. 5A ) in which a microstructure is not formed also has a very short distance to which water is transported for 3 seconds after dropping water compared to Examples 1 and 2 .
따라서, 유로가 형성된 수분 미세구조부는 모세관 현상에 의해 물을 수송하는 능력이 우수한 것을 알 수 있으며, 이로 인해 수분 배수 효율이 향상된다는 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the water microstructure in which the flow path is formed has an excellent ability to transport water by capillary action, thereby improving the water drainage efficiency.
도 6a는 저속 유동(0.5m/s)에서의 대조예 1, 비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2의 유체 공급 시간 대비 수분 포집량을 도시한 그래프이며, 도 6b는 고속 유동에서의 대조예 1, 비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2의 유체 공급 속도 대비 수분 포집량을 도시한 그래프이다.6A is a graph showing the amount of water capture versus the fluid supply time of Control Example 1, Comparative Example 1, Examples 1 and 2 in a low-velocity flow (0.5 m/s), and FIG. 6B is a control in a high-speed flow. Example 1, Comparative Example 1, Example 1 and Example 2 are graphs showing the amount of moisture capture compared to the fluid supply rate.
먼저 도 6a를 참조하면, 미세 콘 구조와 유로가 모두 형성된 상기 실시예 1(Hybrid 구조)는 동일한 유체 공급 시간에 대하여 가장 많은 수분을 포집하며, 미세 콘 구조만 형성된 상기 비교예 1(미세 콘 구조), 미세 유로(미세 채널) 구조만 형성된 상기 실시예 2(미세 채널 구조) 및 평판의 상기 대조예 1(평판) 순서로 많은 수분을 포집하는 것을 확인할 수 있다.First, referring to FIG. 6A , Example 1 (hybrid structure) in which both a micro-cone structure and a flow path are formed captures the most moisture for the same fluid supply time, and Comparative Example 1 (micro-cone structure) in which only a micro-cone structure is formed ), it can be seen that a large amount of moisture is collected in the order of Example 2 (microchannel structure) in which only a microchannel (microchannel) structure is formed, and Control Example 1 (flat plate) of a flat plate.
도 6b를 참조하면, 수분을 포함하는 유체를 고속(6m/s, 8m/s 및 10m/s)으로 유입할 시 미세 콘 구조와 유로가 모두 형성된 상기 실시예 1(hybrid)의 수분 포집량은 미세 콘 구조만 형성된 상기 비교예 1(콘) 및 평판인 상기 대조예 1(평판)보다 높은 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6b , when a fluid containing moisture is introduced at high speed (6 m/s, 8 m/s and 10 m/s), the moisture capture amount of Example 1 (hybrid) in which both a micro-cone structure and a flow path are formed It can be seen that Comparative Example 1 (cone) in which only a fine cone structure was formed and Comparative Example 1 (flat plate), which is a flat plate, were higher.
특히, 수분을 포함하는 유체의 유입 속도가 10m/s로 증가할수록 상기 실시예 1과 비교예 1, 실시예 1과 대조예 1, 또는 실시예 1과 실시예 2의 수분 포집량 차이가 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있다.In particular, as the inflow velocity of the fluid containing water increases to 10 m/s, the difference in the amount of water capture between Example 1 and Comparative Example 1, Example 1 and Control Example 1, or Example 1 and Example 2 significantly increases. can confirm that
또한, 상기 비교예 1, 대조예 1, 실시예 2는 유체의 유입 속도가 증가할수록 수분 포집량이 감소하는 반면, 상기 실시예 1는 유체의 유입 속도가 증가할수록 수분 포집량이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 실시예 1에서와 같이 다수의 마이크로 크기의 콘 구조와 계층적 미세유로 구조를 갖는 경우에는 고속의 유입 속도에서도 수분 포집량이 증가하고, 상기에서와 같이 배수 효율도 증가함을 알 수 있다.In addition, in Comparative Example 1, Comparative Example 1, and Example 2, the amount of water capture decreases as the flow rate of the fluid increases, whereas in Example 1, it can be confirmed that the amount of water capture increases as the flow rate of the fluid increases. . That is, it can be seen that, in the case of having a plurality of micro-sized cone structures and a hierarchical micro-channel structure, as in Example 1, the amount of water collected increases even at a high inflow rate, and the drainage efficiency is also increased as described above.
따라서, 본 발명의 수분 미세구조부는 고속의 유체 유입 속도 하에서 종래보다 우수한 수분 포집 효율을 가지는 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the water microstructure of the present invention has superior water collection efficiency than the prior art under a high fluid inflow rate.
또한, 미세 콘 구조와 유로가 모두 형성된 수분 미세구조부는 미세 콘 구조를 이용하여 수분을 우수하게 포집하는 동시에 유로를 이용하여 포집된 수분을 배수함으로써 수분 포집 및 제거 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the moisture microstructure in which both the microcone structure and the flow path are formed can excellently collect moisture using the microcone structure, and at the same time drain the collected moisture using the flow path, thereby improving the moisture collection and removal efficiency.
2. 수분 포집 및 제거 장치의 수분 포집량 측정2. Measurement of water capture amount of water collection and removal device
도 7은 대조예 2, 비교예 2, 실시예 3 및 실시예 4의 유체 공급 속도 대비 수분 포집량을 도시한 그래프이다.7 is a graph showing the amount of moisture collected compared to the fluid supply rate of Control Example 2, Comparative Example 2, Examples 3 and 4;
또한, 상기 실시예 3은 유체 유입 속도가 증가할수록 수분 포집량이 증가하는 반면, 상기 대조예 2는 유체 유입 속도가 증가할수록 수분 포집량이 감소하는 경향을 가지는 것을 확인할 수 있다.Further, in Example 3, it can be seen that the moisture capture amount increases as the fluid inflow rate increases, whereas in Comparative Example 2, it can be seen that the moisture collection amount tends to decrease as the fluid inflow rate increases.
따라서, 본 발명의 수분 미세구조부를 기존의 수분 포집 및 제거 장치에 부착하여 사용하여도 우수한 수분 포집 효율을 가지는 것을 확인할 수 있다.Therefore, it can be confirmed that the water microstructure of the present invention has excellent water collecting efficiency even when used by attaching it to the existing water collecting and removing device.
도 7을 참조하면, 수분을 포함하는 유체를 고속(6m/s, 8m/s 및 10m/s)으로 유입할 시 미세 콘 구조와 유로가 모두 형성된 상기 실시예 3(hybrid)의 수분 포집량은 미세 콘 구조만 형성된 상기 비교예 2(콘) 및 평판인 상기 대조예 2(평판)보다 높은 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, when a fluid containing moisture is introduced at high speed (6 m/s, 8 m/s, and 10 m/s), the amount of moisture collected in Example 3 (hybrid) in which both a micro-cone structure and a flow path are formed is It can be seen that Comparative Example 2 (cone) in which only a fine cone structure is formed and Comparative Example 2 (flat plate), which is a flat plate, are higher.
특히, 수분을 포함하는 유체의 유입 속도가 10m/s로 증가할수록 상기 실시예 3과 비교예 2, 실시예 3과 대조예 2, 또는 실시예 3과 실시예 4의 수분 포집량 차이가 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있다.In particular, as the inflow velocity of the fluid containing water increases to 10 m/s, the difference in the amount of water capture between Example 3 and Comparative Example 2, Example 3 and Control Example 2, or Example 3 and Example 4 increases significantly. can confirm that
또한, 상기 비교예 2, 대조예 2, 실시예 4는 유체의 유입 속도가 10m/s로 고속일 경우에는 유체의 유입 속도가 6m/s인 저속일 경우보다 수분 포집량이 감소하는 반면, 상기 실시예 3은 유체의 유입 속도가 10m/s로 고속일 경우에는 유체의 유입 속도가 6m/s인 저속일 경우보다 수분 포집량이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 실시예 3에서와 같이 다수의 마이크로 크기의 콘 구조와 계층적 미세유로 구조를 갖는 경우에는 고속의 유입 속도에서도 수분 포집량이 증가하고, 상기에서와 같이 배수 효율도 증가함을 알 수 있다.In addition, in Comparative Examples 2, 2, and 4, when the fluid inflow speed is high as 10 m/s, the amount of water capture is reduced compared to when the fluid inflow speed is 6 m/s at a low speed, whereas in the above embodiment In Example 3, it can be confirmed that, when the fluid inflow velocity is high as 10 m/s, the amount of water capture increases compared to when the fluid inflow velocity is low in 6 m/s. That is, it can be seen that, in the case of having a plurality of micro-sized cone structures and a hierarchical micro-channel structure, as in Example 3, the amount of moisture collected increases even at a high inflow rate, and the drainage efficiency is also increased as described above.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and variations from these descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims as well as the claims and equivalents.
100, 200: 수분 포집 및 제거 장치
110, 210: 유입부
120, 220: 수분 제거부
130, 230: 유출부
140, 240: 수분 배출방향
250: 회전 흐름 발생 장치
300: 수분 미세구조부
310: 포집부
311: 콘
320: 배수부
321: 유로100, 200: moisture collection and removal device
110, 210: inlet
120, 220: moisture removal unit
130, 230: outlet
140, 240: moisture discharge direction
250: rotational flow generating device
300: moisture microstructure
310: collection unit
311: cone
320: drain unit
321: Euro
Claims (11)
상기 수분을 포함하는 유체로부터 수분을 포집하여 제거하는 수분 제거부; 및
상기 수분이 제거된 유체를 유출하는 유출부
를 포함하며,
상기 수분 제거부의 일 면에는 수분 미세구조부가 형성되어 있고,
상기 수분 미세구조부는 다수의 마이크로 크기의 콘(cone)을 포함하는 포집부 및 상기 다수의 마이크로 크기의 콘(cone)의 하단에 형성된 다수의 유로를 포함하는 배수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수분 포집 및 제거 장치.
an inlet for introducing a fluid containing moisture;
a water removal unit for collecting and removing water from the fluid containing the water; and
an outlet for discharging the fluid from which the moisture has been removed
includes,
A water microstructure is formed on one surface of the water removal unit,
The water microstructure part includes a collecting part including a plurality of micro-sized cones and a drainage part including a plurality of flow paths formed at the lower end of the plurality of micro-sized cones. and removal devices.
상기 포집부와 상기 배수부는 교대로 형성된 것을 특징으로 하는 수분 포집 및 제거 장치.
The method of claim 1,
The moisture collecting and removing device, characterized in that the collecting part and the draining part are alternately formed.
상기 포집부와 상기 배수부는 1:0.1 내지 1:5의 폭 비율을 가지는 것을 특징으로 하는 수분 포집 및 제거 장치.
The method of claim 1,
The water collection and removal device, characterized in that the collecting portion and the drainage portion has a width ratio of 1:0.1 to 1:5.
상기 다수의 마이크로 크기의 콘의 높이는 100μm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 수분 포집 및 제거 장치.
According to claim 1,
The water collecting and removing device, characterized in that the height of the plurality of micro-sized cones is 100μm to 5mm.
상기 다수의 마이크로 크기의 콘의 간격은 콘의 밑면 지름 대비 5배 이하인 것을 특징으로 하는 수분 포집 및 제거 장치.
According to claim 1,
The distance between the plurality of micro-sized cones is a water collection and removal device, characterized in that 5 times or less compared to the diameter of the bottom surface of the cone.
상기 다수의 유로의 높이는 10μm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 수분 포집 및 제거 장치.
According to claim 1,
The water collection and removal device, characterized in that the height of the plurality of passages is 10μm to 5mm.
상기 다수의 유로의 폭은 10μm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 수분 포집 및 제거 장치.
According to claim 1,
The water collection and removal device, characterized in that the width of the plurality of passages is 10μm to 5mm.
상기 다수의 유로는 서로 상이한 폭 또는 서로 상이한 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 수분 포집 및 제거 장치.
The method of claim 1,
The plurality of flow passages are water collection and removal device, characterized in that having different widths or different heights from each other.
상기 수분 미세구조부의 재질은 PU(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 에폭시(epoxy), 에코-플렉스(eco-flex), PDMS(polydimethylsiloxane) 및 PP(polypropylene)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수분 포집 및 제거 장치.
According to claim 1,
The material of the moisture microstructure is any one selected from the group consisting of PU (polyurethane), polyester, epoxy, eco-flex, PDMS (polydimethylsiloxane) and PP (polypropylene) Moisture collection and removal device, characterized in that.
상기 수분 제거부는 상기 수분을 포함하는 유체의 흐름 방향에 대하여 0° 내지 90° 방향으로 구부러진 것을 특징으로 하는 수분 포집 및 제거 장치.
According to claim 1,
The moisture removal unit is a water collection and removal device, characterized in that bent in a direction of 0 ° to 90 ° with respect to the flow direction of the fluid containing the moisture.
상기 수분 제거부는 사이클론 구조이고,
상기 사이클론 구조의 수분 제거부의 일 면에는 회전 운동을 하는 유체에 포함된 수분을 포집하고 제거하는 상기 수분 미세구조부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수분 포집 및 제거 장치.According to claim 1,
The water removal unit has a cyclone structure,
Moisture collection and removal device, characterized in that the moisture microstructure part for collecting and removing moisture contained in the fluid in rotational motion is formed on one surface of the moisture removal part of the cyclone structure.
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