KR102583238B1 - Water quality improvement facility using evaporation method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 담수화 또는 정수화 설비에 사용되는 체임버 조립체에 관한 것으로, 내부 공간을 진공 상태로 만들어 유지하는 체임버; 및 상기 진공 상태의 내부 공간을 생성하기 위해, 상기 체임버를 해수 또는 오수로 가득 채운 후 중력에 의해 배출시키는 장치를 포함하되, 상기 체임버의 하부는 적어도 일 부분이 개방되어, 상기 개방된 하부를 통해 유입된 해수 또는 오수와 상기 체임버의 상부에 의해 밀폐된 진공 상태의 내부 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a chamber assembly used in desalination or water purification equipment, comprising: a chamber that creates and maintains an internal space in a vacuum state; and a device for filling the chamber with seawater or sewage and then discharging it by gravity to create the internal space in the vacuum state, wherein at least a portion of the lower portion of the chamber is open, and the chamber is opened through the open lower portion. It is characterized by forming an internal space in a vacuum state sealed by the inflow of seawater or sewage and the upper part of the chamber.
Description
본 발명은 증발법을 이용한 수질 개선 설비에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 진공 상태를 갖는 체임버 조립체를 이용하여 담수 또는 정수를 획득할 수 있는 수질 개선 설비에 관한 것이다.The present invention relates to a water quality improvement facility using an evaporation method, and more specifically, to a water quality improvement facility that can obtain fresh water or purified water using a chamber assembly in a vacuum state.
인간이 마실 수 있는 물(H2O)을 획득할 수 있는 기술로는 정수화 기술과 담수화 기술이 있다. 정수화 기술은 무기물, 유기물, 세균 등을 포함하고 있는 강물이나 저수지 물 등에서 음료수로 이용할 수 있도록 유해한 물질들을 제거하여 정수를 획득하는 기술이다. 담수화 기술은 염분을 포함하고 있는 바닷물이나 짠물 등에서 음료수나 기타 용도로 이용할 수 있도록 염분을 제거하여 담수를 얻는 기술을 총칭하며 염소(Cl-), 나트륨(Na+)뿐만 아니라 다수의 무기 염류를 제거하는 기술이다.Technologies that can obtain water (H 2 O) that humans can drink include water purification technology and desalination technology. Water purification technology is a technology that obtains purified water by removing harmful substances from river or reservoir water containing inorganic substances, organic substances, bacteria, etc. so that it can be used as drinking water. Desalination technology is a general term for technologies to obtain fresh water by removing salt from seawater or salty water containing salt so that it can be used for drinking or other purposes. It removes not only chlorine (Cl - ) and sodium (Na + ) but also many inorganic salts. It is a technique that does.
이 중 담수화 기술은 상(phase) 변화의 유무와 상 변화의 상태 등에 따라 증발법, 결정법, 막법, 용매 추출법 등으로 분류할 수 있다. 이 중 증발법과 막법이 현재 가장 널리 사용되고 있는 담수화 기술이다.Among these, desalination technologies can be classified into evaporation, crystallization, membrane, and solvent extraction methods depending on the presence or absence of phase change and the state of the phase change. Among these, evaporation and membrane methods are currently the most widely used desalination technologies.
증발법은 담수화 기술 중 가장 역사가 오래된 기술로서, 해수를 증발시켜서 염분과 수증기를 분리하고 수증기를 응결시켜 담수를 얻는 방법이다. 증발법은 증발기의 형상과 열원의 이용 방법에 따라 크게 다중 효용방식(Multi-EffectDistillation, MED), 다단 플래쉬방식(Multiple-Stage Flash Distillation, MSF), 증기압축식(Mechanical Vapor Compression Distillation, MVC) 등으로 분류할 수 있다.Evaporation is the oldest desalination technology, and is a method of obtaining fresh water by evaporating seawater, separating salt and water vapor, and condensing the water vapor. Depending on the shape of the evaporator and the method of using the heat source, evaporation methods include Multi-Effect Distillation (MED), Multiple-Stage Flash Distillation (MSF), and Mechanical Vapor Compression Distillation (MVC). It can be classified as:
막법은 담수화 기술 중 증발법 다음으로 많이 사용되고 있는 기술로서, 분리막을 이용하여 해수에서 담수를 분리하는 방법이다. 막법은 역 삼투 현상을 이용한 역삼투법(Reverse Osmosis method, RO)과 전기분해 현상을 이용한 전기투석법(Electrodialysis method, ED)으로 분류할 수 있다.The membrane method is the second most widely used desalination technology after the evaporation method, and is a method of separating fresh water from seawater using a separation membrane. Membrane methods can be classified into the Reverse Osmosis method (RO) using the reverse osmosis phenomenon and the Electrodialysis method (ED) using the electrolysis phenomenon.
그런데, 종래의 증발법은 해수를 수증기로 증발시키기 위해 많은 에너지를 지속적으로 공급해줘야 하는 문제가 있다. 또한, 종래의 막법은 내구성이 낮은 분리막의 잦은 교체가 요구되고, 해수를 충분히 전 처리해야 하는 과정이 필요한 문제가 있다.However, the conventional evaporation method has the problem of having to continuously supply a lot of energy to evaporate seawater into water vapor. In addition, the conventional membrane method has the problem of requiring frequent replacement of a membrane with low durability and requiring sufficient pretreatment of seawater.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 진공 상태의 체임버 조립체를 이용하여 담수 또는 정수를 경제적인 비용으로 획득할 수 있는 수질 개선 설비를 제공함에 있다.The present invention aims to solve the above-described problems and other problems. Another purpose is to provide a water quality improvement facility that can obtain fresh water or purified water at an economical cost using a vacuum chamber assembly.
또 다른 목적은 히트펌프 원리를 이용한 응축기 및 증발기를 진공 체임버의 내부에 장착하여 담수 또는 정수의 생산량을 향상시킬 수 있는 수질 개선 설비를 제공함에 있다.Another purpose is to provide a water quality improvement facility that can improve the production of fresh water or purified water by installing a condenser and evaporator using the heat pump principle inside the vacuum chamber.
또 다른 목적은 수증기 가열기를 진공 체임버의 내부에 장착하여 수증기의 온도를 상승시키고, 상기 수증기와 응축기 간의 온도 차이를 크게 하여 담수 또는 정수의 생산량을 향상시킬 수 있는 수질 개선 설비를 제공함에 있다.Another purpose is to provide a water quality improvement facility that can increase the temperature of water vapor by mounting a water vapor heater inside the vacuum chamber and increase the temperature difference between the water vapor and the condenser to improve the production of fresh water or purified water.
또 다른 목적은 응축기와 해수 또는 오수 사이에 히트 파이프를 설치하고, 응축기에서 받아들인 수증기 응축열을 히트 파이프를 통해 해수 또는 오수로 전달하여 냉매의 사용을 최소화할 수 있는 수질 개선 설비를 제공함에 있다.Another purpose is to provide a water quality improvement facility that can minimize the use of refrigerant by installing a heat pipe between the condenser and seawater or sewage and transferring the heat of condensation of water vapor received from the condenser to seawater or sewage through the heat pipe.
또 다른 목적은 사용되지 않는 높거나 낮은 온도의 폐열을 사용하여 담수 또는 정수의 생산량을 향상시킬 수 있는 수질 개선 설비를 제공함에 있다.Another purpose is to provide a water quality improvement facility that can improve the production of fresh water or purified water by using unused high or low temperature waste heat.
또 다른 목적은 진공 상태의 체임버 조립체를 이용하여 바닷속 깊은 곳에 위치하는 심층수를 해수면 위로 간편하게 인양할 수 있는 심층수 취수 설비를 제공함에 있다.Another purpose is to provide a deep water intake facility that can easily lift deep water located deep in the sea above the sea surface using a chamber assembly in a vacuum state.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 내부 공간을 진공 상태로 만들어 유지하는 체임버를 포함하되, 상기 체임버의 하부는 적어도 일 부분이 개방되어, 상기 개방된 하부를 통해 유입된 해수 또는 오수와 상기 체임버의 상부에 의해 밀폐된 진공 상태의 내부 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 체임버 조립체를 제공한다. In order to achieve the above or other objects, according to one aspect of the present invention, it includes a chamber that creates and maintains an internal space in a vacuum state, wherein at least a portion of the lower part of the chamber is open, so that water flows in through the open lower part. A chamber assembly is provided, characterized in that it forms an internal space in a vacuum state sealed by seawater or sewage and the upper part of the chamber.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 체임버의 내부 공간을 진공 상태로 유지하여 해수 또는 오수의 증발을 유도하는 체임버 조립체; 상기 체임버의 내부에 설치되어, 상기 체임버의 내부에서 발생하는 수증기를 담수 또는 정수로 응축시키는 응축기; 및 상기 응축기에서 만들어진 담수 또는 정수를 상기 체임버의 외부로 배출하는 물 배출 시스템을 포함하는 수질 개선 설비를 제공한다.According to another aspect of the present invention, a chamber assembly that induces evaporation of seawater or sewage by maintaining the internal space of the chamber in a vacuum state; A condenser installed inside the chamber to condense water vapor generated inside the chamber into fresh water or purified water; and a water discharge system that discharges fresh water or purified water produced in the condenser to the outside of the chamber.
본 발명의 실시 예들에 따른 체임버 조립체 및 이를 포함하는 수질 개선 설비의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effects of the chamber assembly and water quality improvement equipment including the same according to embodiments of the present invention will be described as follows.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버를 해수 또는 오수 위에 설치하여 체임버 내부에 존재하는 해수 또는 오수를 수증기로 증발시킴으로써, 종래의 담수화 또는 정수화 설비에 비해 경제적인 비용으로 담수 또는 정수를 획득할 수 있다는 장점이 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, a chamber having an internal space in a vacuum state is installed above seawater or sewage water to evaporate the seawater or sewage present inside the chamber into water vapor, making it more economical than conventional desalination or water purification facilities. It has the advantage of being able to obtain fresh water or purified water at a cost.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 히트펌프 원리를 이용한 응축기 및 증발기를 진공 체임버의 내부에 설치함으로써, 체임버 내부에 존재하는 수증기의 발생 및 응축을 촉진시켜 담수 또는 정수의 생산량을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, by installing a condenser and an evaporator using the heat pump principle inside the vacuum chamber, the production of fresh water or purified water is improved by promoting the generation and condensation of water vapor present inside the chamber. There is an advantage to being able to do it.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 체임버 내부에 존재하는 수증기의 온도를 상승시키는 수증기 가열기를 설치하여 수증기와 응축기 사이의 온도 차이를 크게 함으로써, 상기 응축기에서의 응축을 촉진시켜 담수 또는 정수의 생산량을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, a steam heater is installed to increase the temperature of the water vapor existing inside the chamber to increase the temperature difference between the water vapor and the condenser, thereby promoting condensation in the condenser to produce fresh water or It has the advantage of being able to improve the production of purified water.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 응축기와 체임버 내부의 해수 또는 오수 사이를 연결하는 히트 파이프를 설치함으로써, 상기 응축기에서 받아들인 수증기의 응축열을 식히기 위해 필요한 냉매의 양을 현저히 감소시켜 담수 또는 정수 생산 공정에 투입되는 에너지의 양을 줄일 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, by installing a heat pipe connecting the condenser and the seawater or sewage inside the chamber, the amount of refrigerant required to cool the condensation heat of water vapor received in the condenser is significantly reduced. It has the advantage of reducing the amount of energy input into the fresh water or purified water production process.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 응축기의 냉매 인입관을 통하여 해수 또는 오수의 온도보다 낮은 액체 또는 기체 상태의 냉매를 흘려줌으로써, 체임버 내부의 수면으로부터 증발된 수증기를 효과적으로 응축시켜 담수 또는 정수 생산 공정에 투입되는 에너지 비용을 현저하게 줄일 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, by flowing a liquid or gaseous refrigerant lower than the temperature of seawater or sewage through the refrigerant inlet pipe of the condenser, water vapor evaporated from the water surface inside the chamber is effectively condensed to produce fresh water. Alternatively, it has the advantage of significantly reducing the energy costs input into the purified water production process.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 증발기 또는 수증기 가열기의 열원 인입관을 통하여 발전소, 제철소, 화학플랜트 등 대규모 열량을 사용하는 사업장에서 발생한 폐열을 활용하거나 압축기 등의 설비로부터 발생한 높은 온도의 유체를 흘려줌으로써, 체임버 내부에 해수 또는 오수 보다 높은 온도를 가지는 수증기를 효과적으로 발생시켜 담수 또는 정수 생산 공정에 투입되는 에너지 비용을 현저하게 줄일 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, waste heat generated in workplaces that use large amounts of heat such as power plants, steel mills, and chemical plants is utilized through the heat source inlet pipe of the evaporator or steam heater, or high temperature generated from equipment such as compressors is utilized. By flowing the fluid, water vapor having a higher temperature than seawater or sewage can be effectively generated inside the chamber, thereby significantly reducing the energy cost input into the fresh water or purified water production process.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 체임버 내부에서부터 심해까지 연결된 심층수 인양관과, 상기 심층수 인양관을 통해 인양되는 심층수를 체임버 외부 또는 체임버 내부의 상부 구조로 배출하는 심층수 배출 시스템을 이용하여 표층수의 온도 관리를 위한 낮은 온도의 심층수와, 화장품 또는 각종 음료 산업 등 관련 산업에 이용되는 해양 심층수를 저렴하게 공급할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, a deep water salvage pipe connected from the inside of the chamber to the deep sea, and a deep water discharge system that discharges the deep water lifted through the deep water salvage pipe to the outside of the chamber or to the upper structure inside the chamber are used. Therefore, it has the advantage of being able to inexpensively supply low-temperature deep water for temperature management of surface water and deep ocean water used in related industries such as cosmetics or various beverage industries.
다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 수질 개선 설비가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects that can be achieved by the water quality improvement equipment according to the embodiments of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned are common knowledge in the technical field to which the present invention belongs from the description below. It will be clearly understandable to those who have.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수질 개선 설비의 구성을 개략적으로 나타내는 도면;
도 2a는 주변 압력의 변화에 따른 물의 끓는점의 변화를 나타내는 도면;
도 2b는 주변 온도 및 압력의 변화에 따른 물의 상태 변화를 나타내는 도면;
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 체임버 조립체의 일 구성을 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 체임버 조립체의 다른 구성을 나타내는 도면;
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 체임버 조립체를 진공 상태로 만드는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 체임버 조립체의 구성을 나타내는 도면;
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 체임버 조립체를 진공 상태로 만드는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 체임버 조립체의 구성과 체임버 조립체 내부를 진공 상태로 만들어 심층수를 인양하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 9는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 체임버 조립체의 구성을 나타내는 도면;
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 담수화 설비의 전체적인 형상을 나타내는 도면;
도 11은 도 10의 부유식 담수화 설비에 사용되는 담수 배출 시스템의 구성을 나타내는 도면;
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부유식 담수화 설비의 전체적인 형상을 나타내는 도면;
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정식 담수화 설비의 전체적인 형상을 나타내는 도면;
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고정식 담수화 설비의 전체적인 형상을 나타내는 도면;
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수질 개선 설비의 구성을 개략적으로 나타내는 도면;
도 16은 도 15의 수질 개선 설비에 사용되는 열 교환 시스템의 동작 원리를 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해수 담수화 설비의 전체적인 형상을 나타내는 도면;
도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해수 담수화 설비의 일부 형상을 나타내는 도면;
도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 해수 담수화 설비의 일부 형상을 나타내는 도면.1 is a diagram schematically showing the configuration of a water quality improvement facility according to an embodiment of the present invention;
Figure 2a is a diagram showing the change in boiling point of water according to the change in ambient pressure;
Figure 2b is a diagram showing changes in the state of water according to changes in ambient temperature and pressure;
3 is a diagram showing one configuration of a chamber assembly according to a first embodiment of the present invention;
4 is a view showing another configuration of a chamber assembly according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a view referenced to explain a method of making the chamber assembly into a vacuum state according to the first embodiment of the present invention;
Figure 6 is a diagram showing the configuration of a chamber assembly according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a view referenced to explain a method of making a chamber assembly into a vacuum state according to a second embodiment of the present invention;
Figure 8 is a view referenced to explain the configuration of the chamber assembly according to the third embodiment of the present invention and the method of lifting deep water by creating a vacuum inside the chamber assembly;
Figure 9 is a diagram showing the configuration of a chamber assembly according to a fourth embodiment of the present invention;
Figure 10 is a view showing the overall shape of a floating desalination plant according to an embodiment of the present invention;
Figure 11 is a diagram showing the configuration of a freshwater discharge system used in the floating desalination plant of Figure 10;
Figure 12 is a view showing the overall shape of a floating desalination plant according to another embodiment of the present invention;
Figure 13 is a diagram showing the overall shape of a fixed desalination plant according to an embodiment of the present invention;
Figure 14 is a view showing the overall shape of a fixed desalination plant according to another embodiment of the present invention;
Figure 15 is a diagram schematically showing the configuration of a water quality improvement facility according to another embodiment of the present invention;
FIG. 16 is a diagram referenced to explain the operating principle of the heat exchange system used in the water quality improvement facility of FIG. 15;
Figure 17 is a diagram showing the overall shape of a seawater desalination facility according to an embodiment of the present invention;
18 is a diagram showing a partial shape of a seawater desalination facility according to another embodiment of the present invention;
Figure 19 is a diagram showing a partial shape of a seawater desalination facility according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 첨부된 도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted. Hereinafter, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted. The attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes, equivalents, and changes included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited. It should be understood to include water or substitutes. In addition, the size of each component or specific part of the component in the attached drawings may be changed for convenience and clarity of explanation, and therefore does not entirely reflect the actual size.
이하, 본 명세서에서, 담수화 설비는 해수(또는 바닷물)를 담수로 변환하는 설비를 지칭하고, 정수화 설비는 오수(또는 오염수)를 정수로 변환하는 설비를 지칭한다. 수질 개선 설비(또는 음용수화 설비)는, 담수화 설비와 정수화 설비를 통칭하는 설비로서, 해수, 염수 또는 오수 등을 사람이 먹을 수 있는 깨끗한 물(clean water)로 변환하는 설비를 지칭한다. 본 발명의 다양한 실시 예들에서는, 담수화 설비를 구현하는 방법을 중심으로 설명하고 있지만, 동일한 방법을 이용하여 정수화 설비를 구현할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.Hereinafter, in this specification, desalination equipment refers to equipment that converts seawater (or seawater) into fresh water, and water purification equipment refers to equipment that converts sewage (or contaminated water) into purified water. Water quality improvement equipment (or drinking water treatment equipment) is a general term for desalination equipment and water purification equipment, and refers to equipment that converts seawater, salt water, or sewage water into clean water that can be consumed by humans. In various embodiments of the present invention, the description is centered on a method of implementing a desalination facility, but it will be apparent to those skilled in the art that a water purification facility can be implemented using the same method.
본 발명은 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버 조립체를 이용하여 담수 또는 정수를 경제적인 비용으로 획득할 수 있는 수질 개선 설비를 제안한다. 또한, 본 발명은 히트펌프 원리를 이용한 응축기 및 증발기를 진공 체임버의 내부에 장착하여 담수 또는 정수의 생산량을 향상시킬 수 있는 수질 개선 설비를 제안한다. 또한, 본 발명은 수증기 가열기를 진공 체임버의 내부에 장착하여 수증기의 온도를 상승시키고, 상기 수증기와 응축기 간의 온도 차이를 크게 하여 담수 또는 정수의 생산량을 향상시킬 수 있는 수질 개선 설비를 제안한다. 또한, 본 발명은 응축기와 해수 또는 오수 사이에 히트 파이프를 설치하고, 응축기에서 받아들인 수증기 응축열을 히트 파이프를 통해 해수 또는 오수로 전달하여 냉매의 사용을 최소화할 수 있는 수질 개선 설비를 제안한다. 또한, 본 발명은 사용되지 않는 높거나 낮은 온도의 폐열을 사용하여 담수 또는 정수의 생산량을 향상시킬 수 있는 수질 개선 설비를 제안한다. 또한, 본 발명은 진공 상태의 체임버 조립체를 이용하여 바닷속 깊은 곳에 위치하는 심층수를 해수면 위로 간편하게 인양할 수 있는 심층수 취수 설비를 제안한다.The present invention proposes a water quality improvement facility that can obtain fresh water or purified water at an economical cost using a chamber assembly having an internal space in a vacuum state. Additionally, the present invention proposes a water quality improvement facility that can improve the production of fresh water or purified water by installing a condenser and evaporator using the heat pump principle inside a vacuum chamber. In addition, the present invention proposes a water quality improvement facility that can improve the production of fresh water or purified water by mounting a steam heater inside the vacuum chamber to increase the temperature of the steam and increasing the temperature difference between the steam and the condenser. In addition, the present invention proposes a water quality improvement facility that installs a heat pipe between a condenser and seawater or sewage water, and transfers the heat of condensation of water vapor received from the condenser to seawater or sewage water through the heat pipe, thereby minimizing the use of refrigerant. Additionally, the present invention proposes a water quality improvement facility that can improve the production of fresh water or purified water by using unused high or low temperature waste heat. In addition, the present invention proposes a deep water intake facility that can easily lift deep water located deep in the sea above the sea surface using a chamber assembly in a vacuum state.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수질 개선 설비의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a water quality improvement facility according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수질 개선 설비(100)는 체임버 조립체(110), 응축기(120), 증발기(130) 및 물 배출 시스템(140)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 수질 개선 설비를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서상에서 설명되는 수질 개선 설비는 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.Referring to FIG. 1, a water
수질 개선 설비(100)는, 해수, 염수 또는 오수 등을 사람이 먹을 수 있는 깨끗한 물로 변환하는 설비로서, 해수를 담수로 변환하는 담수화 설비와 오수를 정수로 변환하는 정수화 설비를 포함할 수 있다. 상기 수질 개선 설비(100)는, 체임버 조립체(110)의 설치 유형에 따라, 부유식 수질 개선 설비와 고정식 수질 개선 설비로 분류될 수 있다.The water
체임버 조립체(110)는 해수 또는 오수 위에 떠있거나 혹은 해수 또는 오수 위에 고정되어 있는 구조물로서, 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버를 이용하여 해수 또는 오수를 수증기로 증발시키는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 기능을 수행하기 위해, 해수면 또는 오수면 아래에 위치하는 체임버의 하부 중 적어도 일 부분은 개방되어, 상기 개방된 하부를 통해 유입된 해수 또는 오수와 체임버의 측면에 의해 밀폐된 내부 공간이 진공 상태가 형성되도록 구성될 수 있고, 체임버 내부의 수면 위 상부는 체임버 외부와 밀폐되도록 구성될 수 있다. 체임버 내부에 존재하는 해수 또는 오수는 외부 대기압에 의해 체임버 외부의 수면으로부터 일정 높이(가령, 1 기압의 경우 약 10m)까지 상승하게 된다.The chamber assembly 110 is a structure that floats on seawater or sewage or is fixed on seawater or sewage, and can perform the function of evaporating seawater or sewage into water vapor using a chamber having an internal space in a vacuum state. In order to perform this function, at least a portion of the lower part of the chamber located below the sea level or sewage surface is opened, so that the seawater or sewage flowing in through the open lower part and the internal space sealed by the side of the chamber are in a vacuum state. It may be configured to be formed, and the upper part above the water level inside the chamber may be configured to be sealed from the outside of the chamber. Seawater or sewage present inside the chamber rises to a certain height (for example, about 10 m in the case of 1 atmosphere) from the water surface outside the chamber due to external atmospheric pressure.
또한, 체임버 조립체(110)는, 육상에 설치된 구조물로서, 체임버의 하단에서부터 일정 거리만큼 이격된 해수 또는 오수까지 연장되어 잠긴 파이프 조립체를 구비하며, 상기 파이프 조립체의 일 단이 개방되어, 상기 개방된 파이프가 상기 개방된 하부의 역할을 하여 해당 파이프 조립체의 입구가 설치된 위치의 수면으로부터 일정 높이까지 상승하도록 구성될 수도 있다.In addition, the chamber assembly 110 is a structure installed on land, and includes a pipe assembly that extends from the bottom of the chamber to seawater or sewage spaced a certain distance and is locked, and one end of the pipe assembly is open, and the open The pipe may serve as the open lower portion and be configured to rise to a certain height from the water level at the location where the inlet of the pipe assembly is installed.
한편, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 주변 압력이 감소함에 따라 물의 끓는점은 점점 낮아진다. 예컨대, 0.1 기압에서는 약 50℃ 부근에서 물이 끓게 되고, 0.01 기압에서는 약 10℃ 부근에서 물이 끓게 된다. 본 실시 예에서, 체임버 설치 당시, 체임버의 내부 수면 위 공간이 진공 상태이기 때문에, 해당 조건에서 물의 끓는점은 약 1℃ 이하의 온도까지 내려간다. 따라서, 체임버 내부에 존재하는 해수 또는 오수의 표면에서는 자연적인 증발 현상이 일어나고, 체임버 내부의 해수 또는 오수의 온도와 기압에 따라 체임버 내부의 수면으로부터 일정 깊이에 해당하는 수심까지의 물에서는 저압에 의한 저온 비등현상이 발생한다. 한편, 비등과 함께 발생하는 증발 현상은 점차적으로 감소하여 체임버의 내부 온도에 대응하는 포화 수증기압에 다다르게 된다. 포화 수증기압에 다다른 상황에서 체임버 내부의 해수면 또는 오수면에서의 자연 증발은 중지되지만 저온/저압 비등은 지속되며, 비등에 의해 발생하는 수증기량과 동일한 양의 과포화 수증기는 자연적으로 응결하여 체임버 내부의 수면으로 떨어진다.Meanwhile, as shown in FIGS. 2A and 2B, the boiling point of water gradually decreases as the surrounding pressure decreases. For example, at 0.1 atm, water boils around 50℃, and at 0.01 atm, water boils at around 10℃. In this embodiment, when the chamber is installed, the space above the water surface inside the chamber is in a vacuum state, so the boiling point of water under that condition is lowered to a temperature of about 1°C or lower. Therefore, a natural evaporation phenomenon occurs on the surface of the seawater or sewage present inside the chamber, and depending on the temperature and atmospheric pressure of the seawater or sewage inside the chamber, low pressure occurs in water up to a certain depth from the water surface inside the chamber. Low-temperature boiling occurs. Meanwhile, the evaporation phenomenon that occurs with boiling gradually decreases and reaches the saturation vapor pressure corresponding to the internal temperature of the chamber. When the saturation vapor pressure is reached, natural evaporation from the sea surface or sewage surface inside the chamber stops, but low-temperature/low-pressure boiling continues, and an amount of supersaturated water vapor equal to the amount of water vapor generated by boiling naturally condenses and flows to the water surface inside the chamber. It falls.
응축기(120)는 체임버 내부에 배치되어, 체임버 내부에서 발생하는 수증기를 응축시켜 담수 또는 정수로 변환시킬 수 있다. 응축기(120)는 일종의 열 교환기로서, 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프(pipe)와, 상기 열 교환 파이프와 접촉하는 흡열판과, 상기 흡열판의 하단에 배치되는 집수관을 포함할 수 있다. 상기 응축기(120)는 낮은 온도의 냉매를 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프 내부로 통과시켜 해당 파이프의 외부에 존재하는 수증기를 응축시킬 수 있다.The
즉, 응축기(120)는 수증기를 담수 또는 정수로 변환하는 과정에서 배출되는 응축열을 효과적으로 제거하기 위해 필요한 열 교환을 효율적으로 수행하기 위해 설계된 열 교환기로서, 상술한 형태에 국한되지는 않는다.That is, the
증발기(130)는 체임버 내부에 배치되어, 체임버의 하부 또는 외부에서 유입되는 해수 또는 오수를 증발시켜 수증기 상태로 변환시킬 수 있다. 상기 증발기(130)는 응축기(120)에서 수증기를 액화시키면서 온도가 상승한 해수 또는 오수를 일정 고도에서 분사하는 방식으로 증발시킬 수 있다. 또한, 상기 증발기(130)는 응축기(120)에서 수증기를 액화시키면서 온도가 상승한 해수 또는 오수를 미리 결정된 방향으로 배치된 판형 또는 파이프형 구조물을 따라 흘려 보내는 방식으로 증발시킬 수도 있다.The
일 실시 예로, 증발기(130)는, 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프와, 상기 열 교환 파이프와 접촉하는 방열판을 포함할 수 있다. In one embodiment, the
한편, 다른 실시 예로, 증발기(130)는 체임버의 내부 수면 위에 설치되는 수조와, 체임버의 내부 또는 외부에 존재하는 해수 또는 오수를 상기 수조로 공급하는 펌프 시스템과, 상기 수조의 내부에 설치되는 열 교환 파이프를 포함할 수 있다. 상기 증발기(130)는 펌프를 이용하여 체임버의 하부 또는 외부에서 유입되는 해수 또는 오수를 높은 온도의 유체가 내부로 흐르는 열 교환 파이프가 설치된 수조로 끌어 올리고, 상기 열 교환 파이프를 통해 수조에 담긴 해수 또는 오수의 온도 상승을 촉진시키는 방식으로 해수 또는 오수를 증발시킬 수 있다.Meanwhile, in another embodiment, the
증발기(130)는 체임버 내부에 존재하는 해수 또는 오수를 수증기로 기화시키는 과정을 돕기 위해 그 표면적을 넓혀주거나, 비등이 발생할 용적을 늘려주거나, 혹은 체임버 내부의 해수 또는 오수의 온도를 높이기 위해 효과적으로 설계된 장치로서, 상술한 형태에 국한되지는 않는다.The
본 발명에 따른 수질 개선 설비(100)는 일차적으로 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버를 이용하여 해수 또는 오수를 증발시키고 있기 때문에, 체임버 내부에 설치되는 증발기(130)는 본 발명의 필수적인 구성요소는 아니며, 생략 가능하도록 구성될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.Since the water
물 배출 시스템(140)은 응축기(120)에서 만들어진 담수 또는 정수를 한군데로 모아서 체임버 외부로 배출할 수 있다. 상기 물 배출 시스템(140)은, 해당 설비(100)에서 배출되는 물의 종류에 따라, 담수 배출 시스템 또는 정수 배출 시스템으로 지칭될 수도 있다.The
물 배출 시스템(140)은 체임버 내부에서 체임버 외부로 담수 또는 정수를 배출하는 배수관과, 상기 배수관에서의 담수 또는 정수 이동을 제어하는 체크밸브(또는 능동제어밸브)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 상기 체크밸브는 생략되도록 구성될 수 있다.The
이외에도, 수질 개선 설비(100)는 증발기(130)의 인접 영역에 배치되어, 체임버 내부에 존재하는 해수 또는 오수를 농축하여 배출하는 농축수 배출 시스템(미도시)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 증발기(130) 및 농축수 배출 시스템은, 무 폐수 방류 정수 시스템의 전처리 공정으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 증발기 및 농축수 배출 시스템은, 해수 또는 오수에 포함된 유용 자원을 검출하기 위한 유용 자원 회수 시스템의 전처리 공정으로 사용될 수도 있다.In addition, the water
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 체임버 조립체의 일 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 체임버 조립체의 다른 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing one configuration of a chamber assembly according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing another configuration of the chamber assembly according to the first embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 체임버 조립체(200, 300)는 체임버(210, 310)와, 상기 체임버(210, 310)를 상하 방향으로 이동하기 위한 체임버 이동 장치(220, 320)와, 체임버(210, 310) 내부에서 발생하는 불 응축 가스를 제거하기 위한 진공 이젝터(230, 330)와, 체임버(210, 310)의 상부를 개폐하기 위한 체임버 개폐부(미도시)를 포함할 수 있다.Referring to Figures 3 and 4, the
체임버(210, 310)는 내부에 빈 공간을 갖는 원통형 또는 다면체 형상으로 구성될 수 있다. 일정 규모 이하의 소형에서는 원통형의 체임버를 사용하는 것이 바람직하고, 일정 규모 이상의 대형에서는 직육면체 형상의 체임버를 사용하는 것이 바람직하다.The
체임버(210, 310)의 하면은 적어도 일 부분이 외부에 개방되도록 형성될 수 있고, 체임버(210, 310)의 상면은 외부와 완전히 밀폐되도록 형성될 수 있다. 상기 체임버의 하면은 체임버가 잠겨있는 수면에 의해 밀폐되므로, 별도의 밀폐 수단을 요구하지 않고 기밀 상태를 유지할 수 있다. 상기 체임버(210, 310)의 상면은 평평하게 형성되거나 혹은 곡면 형태로 형성될 수 있다. 일 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 체임버(210)의 상면은 곡면 형상(또는 구배 형상)으로 구성될 수 있다. 한편, 다른 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 체임버(210)의 상면은 평평한 형상으로 구성될 수 있다.The lower surfaces of the
체임버(210, 310)는, 내부 공간을 진공 상태로 유지할 수 있도록, 외부 압력에 의한 변형에 대항할 수 있는 단단한 재질로 형성될 수 있다. 또한, 체임버(210, 310)는 해수, 오수, 정수 또는 담수 등에 쉽게 부식되지 않는 재질로 형성될 수 있다.The
체임버(210, 310)는 강도를 유지하기 위해 수평 및 수직 방향의 골조(frame)에 근거하여 제작될 수 있다. 또한, 체임버(210, 310)는 외부 환경의 변화에 따른 영향을 최소화하고, 만일에 발생할 수 있는 사고로부터 내부의 진공 상태 파괴를 막기 위해 이중 벽면 구조로 이루어질 수 있다.The
체임버(210, 310)는, 체임버 내부에 존재하는 해수 또는 오수가 체임버 외부 대기압에 의해 체임버 외부의 수면으로부터 최대로 상승하는 높이(약 10m)보다 큰 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 이는 체임버(210, 310)의 내부에 진공 상태의 공간을 마련하기 위함이다.The
또한, 체임버(210, 310)는 해수면 또는 오수면 아래에 충분히 긴 침수 부위를 가질 수 있다. 이는 부력 탱크의 연결이라는 구조적 문제의 해결과 함께, 수면으로부터 일정 거리 아래에 있는 부유물 오염이 덜 된 해수 또는 오수가 자연적으로 체임버 내부로 공급될 수 있도록 하기 위함이다.Additionally, the
체임버 이동 장치(220, 230)는 체임버(210, 310)를 해수 또는 오수에 침수시켰다 다시 상승시키기 위해 상하 방향(또는 수직 방향)의 힘을 체임버(210, 310)로 제공할 수 있다. 이때, 상기 체임버 이동 장치(220, 230)는 해수 또는 오수 위에 설치되는 경우 부력을 제공하는 부력 장치로 구성될 수 있고, 육상에 설치되는 경우 크레인, 로프, 도르래, 랙과 피니언 등의 전기 또는 유압을 이용하는 기계식 장치로 구성될 수 있다.The
부력 장치(즉, 부력 탱크)를 이용한 체임버 조립체는, 해수면 또는 오수면 상에 설치되는 대형 수질 개선 설비에 사용하는 것이 바람직하다. 반면, 기계적 장치를 이용한 체임버 조립체는 육상에 설치되는 소형 수질 개선 설비에 사용하는 것이 바람직하다.A chamber assembly using a buoyancy device (i.e., a buoyancy tank) is preferably used in a large-scale water quality improvement facility installed on sea level or sewage water surface. On the other hand, it is preferable to use a chamber assembly using a mechanical device in a small water quality improvement facility installed on land.
이하, 본 실시 예에서는, 체임버(210, 310)를 수직 방향으로 이동시키기 위해 부력 탱크(또는 부력 구조물)를 이용하는 것을 예시하여 설명하도록 한다.Hereinafter, in this embodiment, the use of a buoyancy tank (or buoyancy structure) to move the
복수의 부력 탱크들(220, 320)은 수면에 수직한 방향으로 체임버(210, 310)가 떠있도록 부력을 제공할 수 있다. 또한, 복수의 부력 탱크들(220, 320)은 체임버(210, 310)가 옆으로 기울어지지 않도록 지지할 수 있다. 상기 체임버(210, 310)의 무게가 무거울수록, 좀 더 많은 개수의 부력 탱크들(220, 320) 또는 좀 더 큰 용적의 부력 탱크들(220, 320)이 해당 체임버(210, 310)에 장착될 수 있다.The plurality of
복수의 부력 탱크들(220, 320)은 체임버(210, 310)의 하부 영역에 장착될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 복수의 부력 탱크들(220, 320)은 체임버(210, 310)의 하단부 주변을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 복수의 부력 탱크들(220, 320)은 체임버(210, 310)의 단면 형상에 대응하는 모양으로 배열될 수 있다. 또한, 상기 복수의 부력 탱크들(220, 320)은 하나 이상의 배열을 갖도록 형성될 수 있다.A plurality of
복수의 부력 탱크들(220, 320)은 제1 체결 장치(미도시)를 통해 체임버(210, 310)와 연결될 수 있다. 각각의 부력 탱크(220, 320)는 제2 체결 장치(미도시)를 통해 인접한 부력 탱크(220, 320)와 연결될 수 있다. 또한, 각각의 부력 탱크(220, 320)는 압축 공기를 주입하기 위한 하나 이상의 공기 주입 밸브(미도시)와 부력 탱크(220, 320)를 침수시키기 위한 하나 이상의 침수 밸브(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 공기 주입 밸브와 침수 밸브는 3 방향 또는 4 방향 밸브를 통해 일체로 형성될 수 있다.The plurality of
각각의 부력 탱크(220, 320)는 구형, 타원형 또는 다면체 형상 등으로 구성될 수 있다. 가령, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 부력 탱크(220, 320)는 구형으로 형성될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 부력 탱크(220, 320)는 타원 형상으로 형성될 수 있다. 또 다른 실시 예로, 복수의 부력 탱크들은 일체로 형성되어 하나의 부력 탱크로 구성될 수도 있다.Each
진공 이젝터(230, 330)는 체임버(210, 310) 내부에서 발생하는 불 응축 가스를 제거할 수 있다. 여기서, 불 응축 가스는 물 속에 녹아 있는 산소(O2), 이산화탄소(CO2) 등과 같은 응축되지 않는 용존 가스를 지칭한다.The
체임버(210, 310)의 상부에는 하나 이상의 진공 이젝터(230, 330)가 설치될 수 있다. 일 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 체임버(210)의 상면에는 하나의 진공 이젝터(230)가 설치될 수 있다. 한편, 다른 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 체임버(310)의 상면에는 3개의 진공 이젝터(330)가 설치될 수도 있다. 체임버 조립체(200, 300)에 사용되는 진공 이젝터(230, 330)의 용량과 개수는 체임버(210, 310)의 크기 및 형상 등에 따라 결정될 수 있다.One or more vacuum ejectors (230, 330) may be installed at the top of the chambers (210, 310). For example, as shown in FIG. 3, one
체임버 개폐부는 체임버(210, 310)의 상부에 설치되어, 체임버(210, 310)의 적어도 일 부분을 개폐할 수 있다. 상기 체임버 개폐부는 체임버 내부의 상태 변화를 만들기 위해 사용될 수 있다. 즉, 체임버(210, 310)를 수면 속에 침수시키기 위해 체임버 개폐부를 개방하여 체임버 내부의 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하고, 체임버(210, 310)를 상승시켜 체임버 내부를 진공 상태로 만들기 위해 체임버 상승 전에 체임버 개폐부를 폐쇄할 수 있다. 상기 체임버 개폐부는 해치 형태로 만들어지거나 혹은 밸브 형태로도 만들어질 수 있다.The chamber opening/closing unit is installed at the top of the
체임버 개폐부가 밸브 형태로 만들어질 경우, 상기 체임버 개폐부는 진공 이젝터(230, 330)와 일체로 형성되거나 혹은 별개로 형성될 수 있다. 이하, 본 실시 예에서는, 체임버 개폐부와 진공 이젝터가 일체로 형성되어 있음을 가정하여 설명하도록 한다.When the chamber opening and closing part is made in the form of a valve, the chamber opening and closing part may be formed integrally with the vacuum ejector (230, 330) or may be formed separately. Hereinafter, this embodiment will be described assuming that the chamber opening and closing part and the vacuum ejector are formed as one body.
체임버(210, 310)의 상부를 닫은 경우, 체임버 개폐부는 외부 공기가 체임버 내부로 진입하는 것을 차단하여 체임버(210, 310)의 내부 공간을 진공 상태로 유지할 수 있다.When the upper part of the chamber (210, 310) is closed, the chamber opening/closing unit blocks external air from entering the chamber, thereby maintaining the internal space of the chamber (210, 310) in a vacuum state.
이러한 체임버 조립체(200, 300)는 담수화 설비뿐만 아니라 정수화 설비 등에 사용될 수 있다. 또한, 상기 체임버 조립체(200, 300)는 해수 또는 오수 위에 떠있도록 설치되거나 혹은 고정되도록 설치될 수 있다.These
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 체임버 조립체를 진공 상태로 만드는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 본 실시 예에서는, 진공 상태의 체임버 조립체를 바다 위에 설치하는 것을 예시하여 설명하도록 한다.Figure 5 is a diagram referenced to explain a method of making the chamber assembly in a vacuum state according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, installation of the chamber assembly in a vacuum state on the sea will be described as an example.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 체임버 조립체(200)를 바지선에 실은 후 바다 위의 설치 장소로 이동한다. 해당 설치 장치에서, 진공 이젝터(즉, 체임버 개폐부, 230)의 밸브와 각 부력 탱크(220)의 침수 밸브를 연 다음, 체임버 조립체(200)를 수직 방향으로 세워서 해수면 아래로 천천히 침수시킨다. 해수면 아래로 진공 이젝터(230)까지 침수되면, 체임버(210)와 각 부력 탱크(220)의 내부 공간으로 해수가 밀려 들어와서 체임버 내부에 공기가 전혀 남지 않게 된다.Referring to Figure 5, the
이러한 상태에서, 진공 이젝터(230)의 밸브와 각 부력 탱크(220)의 침수 밸브를 잠근 다음, 공기 조절 장치(미도시)를 통해 압축 공기를 복수의 부력 탱크들(220)에 주입하여 체임버 조립체(200)를 해수면 위로 천천히 상승시킨다.In this state, the valve of the
체임버 조립체(200)를 해수면 위로 계속 상승시키면, 체임버(210) 내부에 존재하는 해수는 체임버 외부 대기압에 의해 해수면으로부터 h 높이(1 기압에서 대략 10m)까지 상승하게 된다. 체임버 조립체(200)가 원하는 고도까지 상승하면, 공기 조절 장치를 통한 압축 공기의 주입을 중지한다. 그러면, 체임버(210) 내부에 존재하는 해수의 상부 공간(240)은 진공 상태를 형성하게 된다.If the
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 체임버 조립체의 구성을 나타내는 도면이다.Figure 6 is a diagram showing the configuration of a chamber assembly according to a second embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 체임버 조립체(400)는, 담수화 설비에 사용되는 체임버 조립체로서, 체임버(410)와, 상기 체임버(410)에 형성되는 진공 이젝터(420), 공기 조절용 개폐부(430), 개폐 가능한 해수주입시스템(440)과, 상기 체임버(410)의 하면에 형성되는 해수 유출입용 개폐부(450)를 포함할 수 있다. 한편, 체임버 조립체(400)가 정수화 설비에 사용되는 경우, 상기 개폐 가능한 해수주입시스템(440)은 개폐 가능한 오수주입시스템으로 지칭될 수 있고, 해수 유출입용 개폐부(450)는 오수 유출입용 개폐부로 지칭될 수 있다.Referring to FIG. 6, the
체임버(410)는 내부에 빈 공간을 갖는 원통형 또는 다면체 형상으로 구성될 수 있다. 상기 체임버(410)는 내부의 빈 공간을 진공 상태로 만든 다음 그 내부에 존재하는 해수 또는 오수를 수증기로 증발시키고, 증발된 수증기를 응축시켜 담수 또는 정수를 생성할 수 있다. The
체임버(410)의 상면 및/또는 하면은 다면 형상(또는 구배 형상)으로 형성되거나 혹은 평평한 형상으로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The upper and/or lower surfaces of the
체임버(410)는 외부 압력에 의한 변형에 대항할 수 있는 단단한 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 체임버(410)는 해수, 오수, 정수 또는 담수 등에 쉽게 부식되지 않는 재질로 형성될 수 있다.The
체임버(410)는 강도를 유지하기 위해 수평 및 수직 방향의 골조(frame)에 근거하여 제작될 수 있다. 또한, 체임버(410)는 외부 환경의 변화에 따른 영향을 최소화하고, 만일에 발생할 수 있는 사고로부터 내부의 진공 상태 파괴를 막기 위해 이중 벽면 구조로 이루어질 수 있다.The
체임버(410)는, 내부에 존재하는 해수 또는 오수가 체임버 외부 대기압에 의해 체임버 외부의 수면으로부터 최대로 상승하는 높이(약 10m)보다 더 큰 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 이는 체임버(410) 내부에 충분한 크기의 진공 공간을 마련하기 위함이다.The
진공 이젝터(420)는 체임버(410)의 상면에 설치되어, 상기 체임버(410)의 내부 공간에서 발생하는 불 응축 가스를 제거할 수 있다. 여기서, 불 응축 가스는 물 속에 녹아 있는 산소(O2), 이산화탄소(CO2) 등과 같은 응축되지 않는 용존 가스를 지칭한다.The
체임버(410)의 상부에는 하나 이상의 진공 이젝터(420)가 설치될 수 있다. 상기 체임버(410)에 설치되는 진공 이젝터(420)의 용량과 개수는 해당 체임버(410)의 크기 및 형상 등에 따라 변경될 수 있다.One or
공기 조절용 개폐부(또는 제1 체임버 개폐부, 430)는 체임버(410)의 상면에 설치되어, 체임버(410) 상부의 적어도 일 부분을 개폐할 수 있다. 상기 공기 조절용 개폐부(430)는 체임버(410)의 내부 공간을 진공 상태로 만들기 위해 사용될 수 있다. 즉, 체임버(410)에 해수 또는 오수를 주입할 때, 공기 조절용 개폐부(430)를 개방하여 체임버(410) 내부에 존재하는 공기를 외부로 배출하고, 상기 체임버(410) 내부에 해수 또는 오수가 가득 차 모든 공기가 외부로 배출되면, 공기 조절용 개폐부(430)를 폐쇄할 수 있다.The air control opening and closing unit (or first chamber opening and closing unit, 430) is installed on the upper surface of the
체임버(410)의 상부에는 하나 이상의 공기 조절용 개폐부(430)가 설치될 수 있다. 상기 공기 조절용 개폐부(430)는 진공 이젝터(420)와 일체로 형성되거나 혹은 별개로 형성될 수 있다.One or more
개폐 가능한 해수주입시스템(또는 제2 체임버 개폐부, 440)은 체임버(410)의 상면이나 측면에 설치되어, 상기 체임버(410)의 적어도 일 부분을 개폐할 수 있다. 상기 개폐 가능한 해수주입시스템(440) 역시 체임버(410)의 내부 공간을 진공 상태로 만들기 위해 사용될 수 있다. 즉, 개폐 가능한 해수주입시스템(440)을 개방하여 해수 또는 오수를 체임버(410) 내부로 주입하고, 상기 주입된 해수 또는 오수가 체임버(410)에 가득 차면, 개폐 가능한 해수주입시스템(440)을 폐쇄할 수 있다. 상기 체임버(410)에는 하나 이상의 개폐 가능한 해수주입시스템(440)이 설치될 수 있다.A seawater injection system (or a second chamber opening/closing unit, 440) that can be opened and closed is installed on the top or side of the
해수 유출입용 개폐부(460)는 체임버(410)의 하면에 설치되어, 상기 체임버(410) 하부의 적어도 일 부분을 개폐할 수 있다. 상기 해수 유출입용 개폐부(460)를 개방하여 체임버(410) 내부에 존재하는 해수 또는 오수를 외부로 배출하거나 혹은 외부에 존재하는 해수 또는 오수를 체임버(410) 내부로 유입시킬 수 있다.The opening/
체임버(410)의 하부에는 하나 이상의 해수 유출입용 개폐부(450)가 설치될 수 있다. 일 예로, 도면에 도시된 바와 같이, 체임버(410)의 하면에는 3개의 해수 유출입용 개폐부(450)가 설치될 수 있다. 상기 체임버(410)에 설치되는 해수 유출입용 개폐부(450)의 용량 및 개수는 해당 체임버(410)의 크기 및 형상 등에 따라 변경될 수 있다.One or
이와 같이 체임버(410)에 설치되는 개폐 장치들(430, 440, 450) 중 적어도 하나는 해치 형태로 만들어지거나 혹은 밸브 형태로도 만들어질 수 있다. 상기 개폐 장치들(430, 440, 450)의 개폐 조작을 통해, 체임버(410)의 하면은 적어도 일 부분이 외부에 개방되도록 형성될 수 있고, 체임버(410)의 상면은 외부와 완전히 밀폐되도록 형성될 수 있다. 체임버(410) 하면의 적어도 일 부분이 외부에 개방되더라도 체임버의 하면은 해수 또는 오수에 잠겨 그 해수면 또는 오수면에 의해 완전히 밀폐되므로 기밀 상태를 유지할 수 있다.In this way, at least one of the opening and
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 체임버 조립체를 진공 상태로 만드는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 본 실시 예에서는, 진공 상태의 체임버 조립체를 바다 위에 고정하여 설치하는 것을 예시하여 설명하도록 한다.Figure 7 is a diagram referenced to explain a method of making the chamber assembly in a vacuum state according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the description will be made by providing an example of fixing and installing the chamber assembly in a vacuum state on the sea.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 체임버 조립체(400)를 바지선에 실은 후 바다 위의 설치 장소로 이동한다. 해당 설치 장소에서, 해저 면에 고정 기둥(미도시)을 설치하고, 상기 고정 기둥을 이용하여 체임버 조립체(400)를 고정시킬 수 있다. 이때, 체임버 조립체(400)의 상부는 해수면 위에 위치하고, 하부는 해수면 아래에 위치하도록 고정시킬 수 있다.As shown in (a) of FIG. 7, the
체임버 조립체(400)가 고정된 상태에서, 체임버(410)의 하면에 설치된 해수 유출입용 개폐부(450)를 폐쇄하고, 체임버(410)에 설치된 공기 조절용 개폐부(430)와 개폐 가능한 해수주입시스템(440)을 개방할 수 있다.With the
도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 개방된 개폐 가능한 해수주입시스템(440)을 통해 해수를 주입하면, 체임버(410)의 하단에서부터 해수가 점점 채워지게 되고, 그에 해당하는 내부 공기가 공기 조절용 개폐부(430)를 통해 밖으로 배출되게 된다. 상기 체임버(410) 내부에 해수가 가득 차게 되면, 개폐 가능한 해수주입시스템(440)과 공기 조절용 개폐부(430)를 폐쇄하게 된다.As shown in (b) of FIG. 7, when seawater is injected through the open and openable
이후, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 체임버(410)의 하부에 설치된 해수 유출입용 개폐부(450)를 개방하면, 체임버(410) 내부에 존재하는 해수가 중력에 의해 아래 방향으로 이동하여 외부로 배출된다. 상기 체임버(410) 내부에 존재하는 해수는 체임버 외부 대기압에 의해 해수면으로부터 h 높이(1 기압에서 대략 10m) 지점까지 내려가게 된다. 그로 인해, 체임버(410) 내부에 존재하는 해수의 상부 공간에는 진공 상태가 만들어진다.Thereafter, as shown in (c) of FIG. 7, when the opening/
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 체임버 조립체의 구성과 체임버 조립체를 진공 상태로 만들어 심층수를 인양하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.Figure 8 is a diagram referenced to explain the configuration of the chamber assembly according to the third embodiment of the present invention and the method of lifting deep water by making the chamber assembly into a vacuum state.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 체임버 조립체(400)는, 체임버(410)와, 상기 체임버(410)에 형성되는 진공 이젝터(420), 공기 조절용 개폐부(430), 개폐 가능한 해수주입시스템(440)과, 상기 체임버(410)의 하면에 형성되는 해수 유출입용 개폐부(450), 체임버 내부에서 심해까지 연결된 심층수 인양관(460), 상기 심층수 인양관(460)을 통해 인양되는 심층수를 체임버 외부로 배출하기 위한 심층수 배출 시스템(470)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the
본 실시 예에 따른 체임버 조립체(400)는, 도 6의 체임버 조립체와 달리, 심층수 인양관(460) 및 심층수 배출 시스템(470)을 추가로 포함할 수 있다. 이하에서는, 도 6의 체임버 조립체에 추가되는 심층수 인양관(460) 및 심층수 배출 시스템(470)에 대해 상세히 설명하도록 한다.The
심층수 인양관(460)은, 체임버(410)의 하부에 설치된 해수 유출입용 개폐부(450)를 통해 체임버 내부에서 심해까지 수직 방향으로 연장되어, 해수면으로부터 일정 깊이 이상의 심층수를 인양할 수 있다. 이때, 상기 심층수 인양관(460)의 직경은 해수 유출입용 개폐부(450)의 직경보다 작아야 한다. 또한, 심층수 인양관(460)의 길이는 해당 심층수의 용도와 해당 수역의 상황 등에 따라 결정될 수 있다.The deep
한편, 본 실시 예에서는, 심층수 인양관(460)이 해수 유출입용 개폐부(450)를 관통하여 형성되는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 상기 해수 유출입용 개폐부(450)가 설치되지 않은 체임버(410)의 하면 또는 측면을 관통하여 설치될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.Meanwhile, in this embodiment, it is exemplified that the deep
심층수 인양관(460)의 상단은 체임버(410)의 내부 수면보다 더 높게 위치하도록 설치될 수 있다. 이는 심층수 인양관(460)의 내부에 존재하는 심층수와 체임버 내부에 존재하는 해수가 서로 섞이지 않도록 하기 위함이다.The upper end of the deep
심층수 인양관(460)의 상단은 체임버 내부의 빈 공간에 설치되어, 진공 상태의 내부 공간에 노출되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 심층수 인양관(460)은, 체임버 내부와 체임버 외부 간의 압력 차이로 인해, 바닷속 깊은 곳에 위치하는 심층수를 체임버 내부의 수면 부근까지 끌어올릴 수 있다.The upper end of the deep
심층수 인양관(460)의 상단에서부터 일정 깊이까지의 외부에는 표층수와의 열 교환을 통한 심층수의 온도 상승을 방지하기 위해 단열관(465)이 추가로 설치될 수 있다. 상기 단열관(465)은 심층수 인양관(460)의 외부에 더 큰 직경을 가지는 관을 추가로 설치하는 것으로 구성될 수 있다. 즉, 심층수 인양관(460)의 적어도 일 부분은 외부 단열을 위한 이중 파이프 구조로 형성될 수 있다.An
심층수 인양관(460)의 외측면과 단열관(465)의 내측면 사이에 존재하는 공간에 심층수 인양관(460)에서 끌어올린 심층수를 공급함으로써, 체임버 내부의 해수와 심층수 인양관(460) 사이에 직접적인 열 교환이 이루어지지 않도록 하여 심층수 인양관(460)의 내부에 존재하는 심층수의 온도 상승을 방지할 수 있다.By supplying deep water drawn from the deep
심층수 인양관(460)의 하부로부터 인양되는 심층수는 해양 심층수를 활용한 산업에 사용될 수 있으며, 해당 수역의 깊이에 따른 온도 변화를 이용하여 해수면의 온도보다 수 내지 수십 도 낮은 온도의 해수를 이용한 양식장의 온도 조절을 위한 용도 또는 담수화 설비 등 냉각이 필요한 곳에서의 열 교환을 위한 용도에 사용될 수 있다.The deep water salvaged from the lower part of the deep
심층수 배출 시스템(470)은, 심층수를 배출하기 위한 펌프(471), 상기 펌프(471)와 심층수 인양관(460) 사이를 연결하는 심층수 인입관(473), 상기 펌프(471)와 외부 장치(미도시) 사이를 연결하는 심층수 배출관(475)으로 구성될 수 있다. 상기 심층수 배출 시스템(470)은 심층수 인양관(460) 내부에 존재하는 심층수를 끌어 올려 외부 장치로 배출할 수 있다.The deep
펌프(471)는 체임버(410)의 상면에 설치될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 심층수 인입관(473)는 체임버 내부에 설치될 수 있다. 심층수 배출관(475)은 해당 심층수의 용도에 따라 열 교환기의 입력 단에 연결되거나, 혹은 저장탱크 또는 수송관에 연결될 수 있다.The
심층수 인양관(460) 및 심층수 배출 시스템(470)은 해수에 쉽게 부식되지 않는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 심층수 인양관(460)은 심해의 환경 변화에 견딜 수 있는 단단한 재질로 형성될 수 있다.The deep
이러한 체임버 조립체(400)는 진공 상태를 갖는 체임버를 이용하여 해수를 담수로 변환할 수 있을 뿐만 아니라 바닷속 깊은 곳의 심층수를 간편하게 인양할 수 있다. 이하에서는, 체임버 조립체 내부를 진공 상태로 만들어 심층수를 인양하는 방법에 대해 설명하도록 한다. This
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 체임버 조립체(400)를 바지선에 실은 후 바다 위의 설치 장소로 이동한다. 해당 설치 장소에서, 해저 면에 고정 기둥(미도시)을 설치하고, 상기 고정 기둥을 이용하여 체임버 조립체(400)를 고정시킬 수 있다.As shown in (a) of FIG. 8, the
체임버 조립체(400)가 고정된 상태에서, 체임버(410)의 하면에 설치된 해수 유출입용 개폐부(450)를 폐쇄하고, 체임버(410)에 설치된 공기 조절용 개폐부(430)와 개폐 가능한 해수주입시스템(440)을 개방할 수 있다.With the
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 개방된 개폐 가능한 해수주입시스템(440)을 통해 해수를 주입하면, 체임버(410)의 하단에서부터 해수가 점점 채워지게 되고, 그에 해당하는 내부 공기가 공기 조절용 개폐부(430)를 통해 밖으로 배출되게 된다. 체임버(410) 및 심층수 인양관(460) 내부에 해수가 가득 차게 되면, 개폐 가능한 해수주입시스템(440)과 공기 조절용 개폐부(430)를 폐쇄하게 된다.As shown in (b) of FIG. 8, when seawater is injected through the open and openable
이후, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 체임버(410)의 하부에 설치된 해수 유출입용 개폐부(450)를 개방하면, 체임버(410) 내부에 존재하는 해수가 중력에 의해 아래 방향으로 이동하여 외부로 배출된다. 상기 체임버(410) 내부에 존재하는 해수는 체임버 외부 대기압에 의해 해수면으로부터 h 높이(1 기압에서 대략 10m) 지점까지 내려가게 된다. 그로 인해, 체임버(410) 내부에 존재하는 해수의 상부 공간에는 진공 상태가 만들어진다.Thereafter, as shown in (c) of FIG. 8, when the opening/
한편, 심층수 인양관(460)의 내부 수면은 체임버 내부의 수면 높이와 거의 동일하나 일반적으로 심층수 인양관(460) 하부 부근의 심층 해수 밀도가 해수면 부근의 해수 밀도보다 더 높으므로 심층수 인양관 상단 부근의 해수를 펌프를 통해 인양함에 따라 인양관 내부의 해수는 밀도가 점점 높아져 심층수 인양관 내부의 수면은 체임버 내부의 수면보다 낮아지게 된다.Meanwhile, the inner water surface of the deep
도 9는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 체임버 조립체의 구성을 나타내는 도면이다.Figure 9 is a diagram showing the configuration of a chamber assembly according to a fourth embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 체임버 조립체(500)는, 선박 구조를 이용한 체임버(510, 520)와, 상기 체임버(510, 520)에 설치되는 진공 이젝터(511), 개폐 가능한 해수주입시스템(513), 공기 조절용 개폐부(515) 및 해수 유출입용 개폐부(517)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, the
체임버(510, 520)는 선박의 화물창으로 구성될 수 있다. 상기 화물창은 공정창(510)과 상기 공정창(510)의 인접 영역에 배치되는 저장창(520)을 포함할 수 있다.The
화물창은 강도를 유지하기 위해 수평 및 수직 방향의 골조(frame)에 근거하여 제작될 수 있다. 화물창은 종/횡격벽 등의 수밀 부재를 통해 다수개의 물리적인 공간을 갖도록 형성될 수 있다. 화물창의 상면 및/또는 하면은 다면 형상(또는 구배 형상)으로 형성되거나 혹은 평평한 형상으로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 화물창은 외부 압력에 의한 변형에 대항할 수 있는 단단한 재질로 형성될 수 있다. 또한, 화물창은 해수 또는 담수에 쉽게 부식되지 않는 재질로 형성될 수 있다.Cargo holds can be built based on horizontal and vertical frames to maintain strength. The cargo hold may be formed to have multiple physical spaces through watertight members such as longitudinal/transverse bulkheads. The upper and/or lower surfaces of the cargo hold may be formed in a multi-faceted shape (or gradient shape) or a flat shape, but are not necessarily limited thereto. The cargo hold can be made of a hard material that can resist deformation due to external pressure. Additionally, the cargo hold may be made of a material that is not easily corroded by seawater or freshwater.
공정창(510)은 화물창의 수밀 부재 등으로 둘러싸여 형성되고, 내부에 빈 공간을 갖는 원통형 또는 다면체 형상으로 구성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 상기 공정창(510)은 내부의 빈 공간을 진공 상태로 만든 다음 그 내부에 존재하는 해수를 수증기로 증발시키고, 상기 증발된 수증기를 응축시켜 담수를 생성할 수 있다.The
공정창(510)은, 내부에 존재하는 해수가 공정창 외부 대기압에 의해 수면으로부터 최대로 상승하는 높이(약 10m)보다 더 큰 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 이는 공정창(510) 내부 수면 위에 충분한 크기의 진공 공간을 마련하기 위함이다.The
공정창(510)은 내부의 빈 공간을 진공 상태로 만들어 매우 낮은 온도에서 해수의 증발 및 비등 현상을 유도할 수 있다. 이를 위해, 공정창(510)의 하부는 적어도 일 부분이 개방되어 해수가 지속적으로 유입될 수 있도록 구성할 수 있고, 공정창(510)의 상부는 외부와 밀폐되어 그 내부가 진공 상태를 유지할 수 있도록 구성할 수 있다.The
공정창(510) 내부에 존재하는 해수는 공정창 외부 대기압에 의해 해수면으로부터 일정한 높이까지 상승하게 된다. 또한, 공정창(510) 내부에 존재하는 해수의 표면에서는 증발 현상이 일어나게 되며, 공정창 내부 해수 표면 위 공간의 기압과 공정창 내부 해수의 온도에 의해 공정창 내부 해수 표면 아래 일정 깊이까지는 연속적인 저온/저압 비등 현상이 일어나 진공 상태의 공정창 내부 해수 표면 위 공간으로 수증기가 빠른 속도로 공급되게 된다.The seawater present inside the
이러한 공정창(510)에는 하나 이상의 진공 이젝터(511)와, 하나 이상의 개폐 가능한 해수주입시스템(513)과, 하나 이상의 공기 조절용 개폐부(515)가 설치될 수 있다.In this
진공 이젝터(511)는 공정창(510)의 상면에 설치되어, 상기 공정창(510)의 내부 해수 표면 위 공간에서 발생하는 불 응축 가스를 제거할 수 있다. 여기서, 불 응축 가스는 물 속에 녹아 있는 산소(O2), 이산화탄소(CO2) 등과 같은 응축되지 않는 용존 가스를 지칭한다.The
개폐 가능한 해수주입시스템(513)은 공정창(510)의 상면에 설치되어, 상기 공정창(510)의 적어도 일 부분을 개폐할 수 있다. 상기 개폐 가능한 해수주입시스템(513)은 공정창(510)의 내부 해수 표면 위 공간을 진공 상태로 만들기 위해 사용될 수 있다. 즉, 개폐 가능한 해수주입시스템(513)을 개방하여 해수를 공정창(510) 내부로 주입하고, 상기 주입된 해수가 공정창(510)에 가득 차면, 개폐 가능한 해수주입시스템(513)을 폐쇄할 수 있다.The openable
공기 조절용 개폐부(515)는 공정창(510)의 상면에 설치되어, 상기 공정창(510)의 적어도 일 부분을 개폐할 수 있다. 상기 공기 조절용 개폐부(515) 역시 공정창(510)의 내부 해수 표면 위 공간을 진공 상태로 만들기 위해 사용될 수 있다. 즉, 공정창(510)에 해수를 주입할 때, 공기 조절용 개폐부(515)를 개방하여 공정창(510) 내부에 존재하는 공기를 외부로 배출하고, 상기 공정창(510) 내부에 해수가 가득 차 모든 공기가 외부로 배출되면, 공기 조절용 개폐부(515)를 폐쇄할 수 있다.The air control opening/
해수 유출입용 개폐부(517)는 공정창(510)의 하면에 설치되어, 상기 공정창(510)의 적어도 일 부분을 개폐할 수 있다. 상기 해수 유출입용 개폐부(517)를 개방하여 공정창(510) 내부에 존재하는 해수를 외부로 배출하거나 혹은 외부에 존재하는 해수를 공정창(510) 내부로 유입시킬 수 있다.The opening/
저장창(520)은 화물창의 수밀 부재 등으로 둘러싸여 형성되고, 내부에 빈 공간을 갖는 원통형 또는 다면체 형상으로 구성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The
저장창(520)은 공정창(510)의 인접 영역에 배치되어, 상기 공정창(510)에서 생성된 담수를 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장창(520)은 체임버 조립체(500)가 해수 위에 떠있도록 소정의 부력을 제공할 수 있다.The
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 담수화 설비의 전체적인 형상을 나타내는 도면이다.Figure 10 is a diagram showing the overall shape of a floating desalination facility according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 담수화 설비(600)는 체임버 조립체(610), 담수 응축기(620), 해수 증발기(630) 및 담수 배출 시스템(640)을 포함할 수 있다. 이외에도, 상기 부유식 담수화 설비(600)는 플레이트 설비(또는 데크, 650), 담수 공급 펌프(660), 해수 공급 펌프(670), 공기 조절 장치(미도시), 전력 공급 장치(미도시), 동력 공급 장치(미도시), 앵커(anchor) 연결 장치(미도시), 제어 장치(미도시), 거주 및 조종 공간(미도시) 등을 추가로 포함할 수 있다.Referring to Figure 10, the floating
체임버 조립체(610)는 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버(611)와, 상기 체임버(611)의 외부 측면에 장착되는 복수의 부력 탱크들(612)과, 상기 체임버(611)의 상부에 설치되는 하나 이상의 진공 이젝터(613)를 포함할 수 있다. 상기 진공 상태의 내부 공간은, 도 5에 도시된 바와 같이, 체임버 조립체(610)를 해수면 아래로 침수시킨 다음 해수면 위로 상승시킴으로써 형성될 수 있다.The
체임버(611)는 내부 해수 표면 위 공간을 진공 상태로 유지하여 매우 낮은 온도에서 해수의 증발 현상을 유도할 수 있다. 이를 위해, 체임버(611)의 하면은 적어도 일 부분이 개방되어 해수가 지속적으로 유입될 수 있도록 구성할 수 있고, 체임버(611)의 상면은 외부와 밀폐되어 체임버의 내부 해수 표면 위 공간이 진공 상태를 유지할 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 체임버(611)의 하면은 체임버(611)가 잠겨있는 수면에 의해 밀폐되므로, 별도의 밀폐 수단을 요구하지 않으면서 기밀 상태를 유지할 수 있다.The
체임버(611) 내부에 존재하는 해수는 체임버 외부 대기압에 의해 해수면으로부터 일정한 높이까지 상승하게 된다. 또한, 체임버(611) 내부에 존재하는 해수의 표면에서는 연속적인 증발 현상이 일어나게 된다.The seawater present inside the
체임버(611)의 상면에는 하나 이상의 진공 이젝터(613)가 설치될 수 있다. 상기 진공 이젝터(613)는 체임버(611)의 내부 해수 표면 위 공간에서 발생하는 불 응축 가스를 제거할 수 있다. 또한, 상기 진공 이젝터(613)는, 체임버 조립체(610) 설치 또는 유지 보수 시, 체임버(611) 내부로 공기 또는 해수가 주입되도록 상기 체임버(611)의 적어도 일 부분을 개폐할 수 있다.One or
복수의 부력 탱크들(612)은 해수면에 수직한 방향으로 체임버(611)가 떠있도록 부력을 제공할 수 있다. 각 부력 탱크(612)의 하부에는 개구가 형성될 수 있고, 상부에는 공기 주입 밸브(미도시)와 침수 밸브(미도시)가 설치될 수 있다. 침수 밸브는 체임버 조립체(610)를 침수시킬 때 밸브를 개방하여 내부의 공기가 빠져 나오게 하고, 상기 체임버 조립체(610)가 원하는 깊이까지 잠수된 후에는 밸브를 닫아 수중에서의 깊이를 일정하게 유지할 수 있다. 공기 주입 밸브를 통해 압축 공기가 주입되면, 부력 탱크들(612)의 내부에 존재하는 해수가 하부의 개구를 통해 밖으로 빠져나가게 되고, 그 자리를 압축 공기가 차지함으로써 부력을 제공할 수 있게 된다. 상기 부력 탱크들(612)의 부력을 통해 체임버 조립체(610)를 원하는 깊이까지 상승시킬 수 있다.The plurality of
복수의 부력 탱크들(612)의 상부에는 플레이트 설비(650)가 설치될 수 있다. 상기 플레이트 설비(650) 상에는 담수 공급 펌프(660), 해수 공급 펌프(670), 공기 조절 장치, 전력 공급 장치, 동력 공급 장치, 앵커 연결 장치, 제어 장치, 거주 및 조종 공간 등과 같은 다양한 설비 또는 장비들이 배치될 수 있다.A
플레이트 설비(650)는 별도의 체결 장치(미도시)를 통해 부력 탱크들(612)의 상부에 고정되도록 구성될 수 있다. 한편, 다른 실시 예로, 상기 플레이트 설비(650)는 자체적인 부력 장치를 구비하여 체임버 조립체(610)를 중심으로 부력 탱크들(612) 위에 존재하는 해수면에 항상 떠있도록 구성될 수 있다.The
공기 조절 장치는 부력 탱크(612)의 내부로 압축 공기를 주입하거나 혹은 부력 탱크(612) 내부에 존재하는 압축 공기를 외부로 배출할 수 있다. 전력 공급 장치는 부유식 담수화 설비(600)의 구성 장치들에 전력을 공급할 수 있다. 동력 공급 장치는 부유식 담수화 설비(600)의 구성 장치들에 동력을 공급할 수 있다.The air conditioning device may inject compressed air into the
앵커 연결 장치는 플레이트 설비(650)와 앵커 장치(미도시)를 체결하여, 부유식 담수화 설비(600)가 해수 및 해풍 등에 밀려나가지 않도록 최초 설치 장소에 고정시킬 수 있다. 앵커 연결 장치는 필요 시 FPSO(Floating Production Storage and Offloading) 등의 특수 선박에 사용되는 자기 위치 유지 장치의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 자기 위치 유지 장치는 해상에서 선박을 4점에서 고정시키는 계류 시스템과 일정한 위치를 유지하기 위한 선회식 추력발생장치로 구성된다.The anchor connection device can be fixed to the initial installation location by fastening the
제어 장치는 부유식 담수화 설비(600)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 거주 및 조종 공간은 부유식 담수화 설비(600)의 운용을 맡을 요원들의 거주 및 근무를 위한 공간이다.The control device can control the overall operation of the floating
담수 공급 펌프(660)는 담수 배출 시스템(640)으로부터 집수한 담수를 담수가 필요한 곳과 연결된 배수관(665)을 통해 담수가 필요한 곳 방향으로 공급할 수 있다. 해수 공급 펌프(670)는 체임버 내부 또는 외부에 존재하는 해수를 취수하여 담수 응축기(620)로 공급할 수 있다.The fresh
해수 공급 펌프(670)와 체임버 내부 또는 외부의 해수 사이에는 취수관(680)이 설치될 수 있고, 해수 공급 펌프(670)와 담수 응축기(620) 사이에는 냉수 공급관(685)이 설치될 수 있으며, 담수 응축기(620)와 해수 증발기(630) 사이에는 온수 공급관(690)이 설치될 수 있다. 이에 따라, 취수관(680)을 통해 입수된 해수는 냉수 공급관(685)과 담수 응축기(620)의 열 교환 파이프를 거쳐 온수 공급관(690)으로 흘러가게 된다.A
담수 응축기(620)는 체임버(611) 내부 공간의 상부에 배치되어, 체임버(611) 내부 해수 표면 위 공간에서 발생하는 수증기를 응축시켜 담수로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예로, 상기 담수 응축기(620)는 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프(미도시)와, 상기 열 교환 파이프와 접촉하는 흡열판(미도시)과, 상기 흡열판의 하단에 배치되는 담수 집수관(625)으로 구성될 수 있다. 상기 담수 응축기(620)의 흡열판은 낮은 온도의 해수를 열 교환 파이프 내부로 통과시키는 과정에서 냉각되어 해당 파이프의 외부에 존재하는 수증기를 응축시킬 수 있고, 이 과정에서 기체 상태의 수증기가 액체 상태의 담수로 변환되는 과정에서 나오는 액화열을 열 교환 파이프 내부로 흐르는 해수에 전달하여 담수 응축기(620)의 열 교환 파이프를 지나는 해수의 온도를 상승하게 한다.The
담수 응축기(620)는 수증기를 담수로 변환하는 과정에서 배출하는 응축열을 효과적으로 제거하기 위해 필요한 열 교환을 효율적으로 수행하기 위해 설계된 열 교환기로서, 상술한 형태에 국한되지는 않는다.The
해수 증발기(630)는 담수 응축기(620)의 하부에 배치되어, 해수 공급관(690)에서 나오는 해수(즉, 담수 응축기에서 수증기를 액화시키면서 온도가 상승한 해수)를 분사하거나 혹은 수직 방향으로 배치된 판형 또는 파이프형 구조물을 따라 흘려 보내는 방식으로 해수를 증발시킬 수 있다.The
고온의 해수를 분사하는 경우, 체임버 내부의 해수면에 떨어지기까지 각각의 물방울 표면적의 총 합이 추가적인 증발 면적으로 작용하여 체임버 내부의 해수면 면적과 함께 해수의 증발에 기여하는 총 증발 면적이 된다. 한편, 고온의 해수를 판형 또는 파이프형 구조물을 따라 흘려 보내는 경우, 해당 판형 또는 파이프형 구조물의 표면적이 추가적인 증발 면적으로 작용하여 체임버 내부의 해수면 면적과 함께 해수의 증발에 기여하는 총 증발 면적이 된다.When high-temperature seawater is sprayed, the total sum of the surface areas of each water droplet until it falls on the sea surface inside the chamber acts as an additional evaporation area, which becomes the total evaporation area contributing to the evaporation of seawater along with the sea surface area inside the chamber. On the other hand, when high-temperature seawater flows along a plate-shaped or pipe-shaped structure, the surface area of the plate-shaped or pipe-shaped structure acts as an additional evaporation area, which becomes the total evaporation area contributing to the evaporation of seawater along with the sea surface area inside the chamber. .
한편, 다른 실시 예로, 해수 증발기(630)는 체임버의 내부 수면 위에 설치되는 수조와, 체임버의 내부 또는 외부에 존재하는 해수를 상기 수조로 공급하는 펌프 시스템과, 상기 수조의 내부에 설치되는 열 교환 파이프를 포함할 수 있다. 상기 해수 증발기(630)는 펌프를 이용하여 체임버의 하부 또는 외부에서 유입되는 해수를 높은 온도의 유체가 흐르는 열 교환 파이프가 설치된 수조로 끌어 올리고, 상기 열 교환 파이프를 통해 수조에 담긴 해수의 온도 상승을 촉진시키는 방식으로 해수를 증발시킬 수 있다.Meanwhile, in another embodiment, the
해수 증발기(630)는 체임버 내부에 존재하는 해수를 수증기로 기화시키는 과정을 돕기 위해 그 표면적을 넓혀주거나, 비등이 발생할 용적을 늘려주거나, 혹은 체임버 내부의 해수 온도를 높이기 위해 효과적으로 설계된 장치로서, 상술한 형태에 국한되지는 않는다.The
담수 응축기(620)와 해수 증발기(630)는 체임버 내부에 존재하는 해수와 이격되어 설치될 수 있다. 상기 해수 증발기(630)는 담수 응축기(620)와 일정 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.The
담수 배출 시스템(640)은 담수 공급 펌프(660)와 담수 집수관(625) 사이에 배치되어, 상기 담수 집수관(625)에 모인 담수를 체임버(611) 밖으로 배출할 수 있다. 상기 담수 배출 시스템(640)은 S 트랩(S trap) 구조를 응용하여 구성될 수 있다.The fresh
가령, 도 11에 도시된 바와 같이, 담수 배출 시스템(640)은 체임버 내부에서 체임버 외부로 담수를 배출하는 S자형 배수관(641)과, 상기 S자형 배수관(641)의 하단부에 설치되어 담수 이동을 제어하는 체크밸브(또는 능동 제어 밸브, 642)를 포함할 수 있다. 상기 S자형 배수관(641)은 두 개의 U 트랩 구조로 형성될 수 있다.For example, as shown in FIG. 11, the fresh
S자형 배수관(641)의 일 단은 체임버(611) 내부에 설치되어 담수 집수관(625)과 연결되도록 구성될 수 있다. 이때, S자형 배수관(641)의 일 단은 상부 방향을 향해 개방되도록 형성될 수 있다.One end of the S-shaped
S자형 배수관(641)은 담수 집수관(625)으로부터 하부 방향으로 제1 거리(L1)만큼 수직하게 연장되어 형성되는 제1 파이프와, 상기 제1 파이프의 하단 부분에서 U자 모양으로 절곡되어 형성되는 제1 U 트랩부와, 상기 제1 U 트랩부의 상부 방향으로 제2 거리(L2)만큼 수직하게 연장되어 형성되는 제2 파이프와, 상기 제2 파이프의 상단 부분에서 U자 모양으로 절곡되어 형성되는 제2 U 트랩부와, 상기 제2 U 트랩부의 하부 방향으로 제3 거리(L3)만큼 수직하게 연장되어 형성되는 제3 파이프를 포함할 수 있다.The S-shaped
S자형 배수관(641)의 타 단은 체임버(611) 외부에 설치되어 담수 공급 펌프(660)과 연결되도록 구성될 수 있다. 이때, S자형 배수관(641)의 타 단은 하부 방향을 향해 개방되도록 형성될 수 있다.The other end of the S-shaped
또 다른 실시 예로, 플레이트 설비(150) 상에 담수 공급 펌프(160)를 설치할 필요 없이, S자형 배수관(641)의 타단을 높게 배치하고, 상기 타단의 높이를 이용하여 담수가 필요한 곳에 설치되는 집수 장치까지 경사진 배수로를 통해 담수를 공급할 수도 있다.In another embodiment, without the need to install the fresh water supply pump 160 on the plate facility 150, the other end of the S-shaped
체크밸브(642)는 S자형 배수관(641) 중 제2 파이프의 하단부 또는 제1 U 트랩부의 하단부에 설치될 수 있다. 이때, 상기 체크밸브(642)는 미리 설정된 압력을 견딜 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 S자형 배수관(641)의 제1 파이프 및 제1 U 트랩부 내부에 담수가 없거나 또는 미리 설정된 압력(즉, 체크밸브 작동 압력)보다 낮은 압력에 해당하는 높이까지만 담수가 있는 경우, 체크밸브(642)는 체크밸브 반대편의 대기압에 의해 닫혀있는 상태를 유지한다.The
체크밸브(642)는, 담수 집수관(625)에 연결된 제1 파이프로 모아진 담수면의 높이(또는 고도, H1)가 체크밸브에 설정된 개방 압력(즉, 체크밸브 작동 압력)보다 큰 압력을 가질 수 있을 정도로 높아진 경우, 밸브가 자동으로 열려 담수를 체크밸브 너머로 배출할 수 있다. 이때, S자형 배수관(641)의 제2 파이프에는 아래로부터 위로 물이 차오르게 되며 공기가 체임버 내부로 들어가는 것을 막는 역할을 한다.The
담수 집수관(625)에 연결된 제1 파이프의 길이(L1)는, 체크밸브(642) 개방 시, 체임버 내부와 체임버 외부 간의 압력 차이로 인한 진공 상태의 파괴를 막기 위해 미리 설정된 것으로서, 제2 파이프의 길이(L2=H2)에 체크밸브 작동 높이(약 10m)를 더한 길이 이상인 것이 바람직하다.The length (L 1 ) of the first pipe connected to the fresh
담수 응축기(620)에서 만들어진 담수는 담수 집수관(625)을 통해 제1 파이프로 흐르게 되고, 제1 U 트랩부의 하단에서부터 차오르기 시작한 담수가 체크밸브의 제1 U 트랩부 쪽 밸브 면에 닿게 되고, 담수 집수관(625)에 연결된 제1 파이프 내부의 담수 높이(H1)가 미리 설정된 체크밸브 작동 높이를 넘게 되면 해당 체크 밸브가 자동으로 열리고 제2 파이프 내부의 수면은 높아지게 된다. 해당 담수가 계속 모여서 제2 U 트랩부를 넘어서면 제3 파이프를 통해 외부로 배출된다. 제1 파이프에 존재하는 담수의 높이(H1)가 체크밸브 작동 높이 이하가 되면, 해당 밸브가 자동으로 닫혀 체임버 내부의 진공 상태가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.The fresh water produced in the
제1 U 트랩부의 하단부에는 드레인을 위한 밸브를 설치하여 해수 배수 시 제1 파이프 내부에 있던 해수도 함께 배출할 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 필요 시, 제3 파이프에서의 배수가 원활하게 이뤄질 수 있도록 제2 U 트랩부의 상단부에 에어 벤트를 설치할 수 있다.A valve for draining can be installed at the bottom of the first U trap part so that when seawater is drained, the seawater inside the first pipe can also be discharged. Additionally, if necessary, an air vent can be installed at the top of the second U trap section to ensure smooth drainage from the third pipe.
한편, 담수 배출시스템은 하부 U 트랩 하나로 이루어진 비대칭 U자형 배수관으로 구성될 수도 있다.On the other hand, the freshwater discharge system may consist of an asymmetric U-shaped drain pipe with a single lower U trap.
비대칭 U자형 배수관은 담수 집수관(635)으로부터 하부 방향으로 제1 거리(L1)만큼 수직하게 연장되어 형성되는 제1 파이프와, 상기 제1 파이프의 하단 부분에서 U자 모양으로 절곡되어 형성되는 U 트랩부와, 상기 U 트랩부의 상부 방향으로 제2 거리(L2)만큼 수직하게 연장되어 형성되는 제2 파이프, 그리고 제1 U 트랩부 이후에 설치되는 체크 밸브를 포함할 수 있다. 설계자의 의도에 따라 제2 파이프는 생략될 수도 있다. 비대칭 U자형 배수관은 S자형 배수관의 체크 밸브 이후가 배제된 형태이기 때문에 별도의 도면은 추가하지 않도록 한다.The asymmetric U-shaped drain pipe includes a first pipe that extends vertically for a first distance (L 1 ) in the downward direction from the freshwater collection pipe 635, and a lower portion of the first pipe that is bent into a U shape. It may include a U trap part, a second pipe extending vertically for a second distance (L 2 ) in the upper direction of the U trap part, and a check valve installed after the first U trap part. The second pipe may be omitted depending on the designer's intention. Since the asymmetric U-shaped drain pipe excludes the check valve of the S-shaped drain pipe, a separate drawing should not be added.
비대칭 U자형 배수관의 작동원리는 S자형 배수관의 작동원리와 동일하다.The operating principle of the asymmetric U-shaped drain pipe is the same as that of the S-shaped drain pipe.
담수 응축기(630)에서 만들어진 담수는 담수 집수관(635)을 통해 제1 파이프로 흐르게 되고, U 트랩부의 하단에서부터 차오르기 시작한 담수가 체크 밸브의 U트랩부 쪽 밸브 면에 닿게 되고, 담수 집수관(635)에 연결된 제1 파이프 내부의 담수 높이(H1)가 미리 설정된 체크밸브 작동 고도를 넘게 되면 해당 체크 밸브가 자동으로 열리고 제2 파이프 내부의 수면은 높아지게 된다. 해당 담수가 계속 모여서 제2 파이프의 종단을 넘어서면 파이프 외부로 흘러내려 담수 공급 펌프(660)로 들어가게 된다. 제1 파이프에 존재하는 담수의 높이(H1)가 체크 밸브 작동 높이 이하가 되면, 해당 밸브가 자동으로 닫혀 체임버(611) 내부의 진공 상태가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.The fresh water produced in the
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 담수화 설비(600)는 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버를 바다 위에 설치하여 체임버 내부에 존재하는 해수를 통상의 증발법에 비해 매우 저온인 상태에서 수증기로 증발시킴으로써, 종래의 담수화 설비에 비해 경제적인 비용으로 담수를 획득할 수 있다.As described above, the floating
한편, 본 발명에 따른 부유식 담수화 설비는 저렴한 비용으로 진공 상태를 확보할 수 있어 굳이 해수 자체의 온도를 올리기 위해 별도의 열 에너지를 제공할 필요는 없지만, 낮은 온도에서 증발이 발생하기 때문에 체임버 내의 수증기를 응축하기 위해서 이보다 낮은 온도의 응축기가 제공되어야 하며, 담수의 생산량을 늘리기 위해서는 매우 낮은 온도의 응축기를 구축할 필요가 있다.On the other hand, the floating desalination facility according to the present invention can secure a vacuum state at a low cost, so there is no need to provide separate heat energy to raise the temperature of the seawater itself, but since evaporation occurs at a low temperature, the In order to condense water vapor, a lower temperature condenser must be provided, and in order to increase the production of fresh water, it is necessary to build a very low temperature condenser.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부유식 담수화 설비의 전체적인 형상을 나타내는 도면이다.Figure 12 is a diagram showing the overall shape of a floating desalination facility according to another embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부유식 담수화 설비(700)는 선박 구조에 기초한 부유식 담수화 설비로서, 체임버 조립체(710, 720), 열 교환 시스템(730) 및 담수 배출 시스템(740)을 포함할 수 있다. 이외에도, 상기 부유식 담수화 설비(700)는 해수 공급 펌프(750), 담수 하역 펌프(760), 전력 공급 장치(미도시), 동력 공급 장치(미도시), 동력 변환 장치(미도시), 제어 장치(미도시) 등을 추가로 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12, a floating
체임버 조립체는, 선박 구조를 이용한 체임버(710, 720)와, 상기 체임버(710, 720)에 설치되는 진공 이젝터(711), 개폐 가능한 해수주입시스템(713), 공기 조절용 개폐부(715) 및 해수 유출입용 개폐부(717)를 포함할 수 있다. 상기 체임버(710, 720)는 선박의 화물창으로서, 하나 이상의 공정창(710)과 상기 공정창(710)의 인접 영역에 배치되는 하나 이상의 저장창(720)을 포함할 수 있다.The chamber assembly includes chambers (710, 720) using a ship structure, a vacuum ejector (711) installed in the chambers (710, 720), an open/closeable seawater injection system (713), an air control opening (715), and a seawater inflow and outflow. It may include an opening/
공정창(710)은 화물창의 수밀 부재 등으로 둘러싸여 형성되고, 내부에 진공 상태의 빈 공간을 갖는 원통형 또는 다면체 형상으로 구성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 상기 공정창(710)은 내부 해수 표면 위 공간을 진공 상태로 만든 다음 공정창 내부에 존재하는 해수를 수증기로 증발시키고, 상기 증발된 수증기를 응축시켜 담수를 생성할 수 있다.The
공정창(710)은 상부의 단면적이 넓게 형성되고, 하부의 단면적이 좁게 형성되도록 구성할 수 있다. 즉, 상기 공정창(710)은 수직 및 수평 격벽을 통해 만들어지는 저장창(720)을 관통하는 해수 유출입관을 통해 하부의 개방부로 연결된다. 이때, 해수 유출입관의 단면적은 담수 생산량에 필요한 해수의 공급이 원활하면서도 해수의 유입 속도가 너무 빨라지지 않도록 충분히 넓게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 저장창(720)의 수평 격벽의 높이는 공정창(710) 내부의 운전 상황에 따라 공정창 내부의 수면으로부터 저온/저압 비등이 일어나는 수심까지의 공간이 공정창(710)에 포함될 수 있는 범위 내에서 최대한 높은 곳에 설치되는 것이 바람직하다. 이는 공정창 내부를 진공 상태로 만들기 위해 해수를 공정창 내부에 채우게 되는데, 상기 공정창 내부를 채우는 데 필요한 해수의 양을 적게 하여 진공을 형성하는 데 필요한 설비 및 에너지의 소모를 최소화하기 위함이다.The
이러한 공정창(710)에는 하나 이상의 진공 이젝터(711), 개폐 가능한 해수주입시스템(713) 및 공기 조절용 개폐부(715)가 설치될 수 있다. 상기 공정창(710)의 하부는 하나 이상의 해수 유출입용 개폐부(717)가 설치될 수 있다. 상기 진공 이젝터(711), 개폐 가능한 해수주입시스템(713), 공기 조절용 개폐부(715) 및 해수 유출입용 개폐부(713)는 상술한 도 8에 도시된 진공 이젝터(511), 개폐 가능한 해수주입시스템(513), 공기 조절용 개폐부(515) 및 해수 유출입용 개폐부(513)와 동일 또는 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.One or more vacuum ejectors 711, an open/closeable seawater injection system 713, and an air control opening/closing unit 715 may be installed in this
저장창(720)은 화물창의 수밀 부재 등으로 둘러싸여 형성되고, 내부에 빈 공간을 갖는 원통형 또는 다면체 형상으로 구성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 상기 저장창(720)의 중앙부에는 해수를 공급하기 위한 해수 유출입관에 대응하는 공정창(710)의 하단부가 배치된다.The
저장창(720)은 공정창(710)의 하단부를 둘러싸도록 배치되어, 상기 공정창(710)에서 생성된 담수를 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장창(720)은 부유식 담수화 설비(700)가 해수 위에 떠있도록 소정의 부력을 제공할 수 있다.The
열 교환 시스템(730)은 히트펌프 증발기(또는 담수 응축기, 731), 압축기(732), 히트펌프 응축기(해수 증발기, 733) 및 팽창 밸브(734)를 포함할 수 있다. 상기 열 교환 시스템(730)은 냉매가 히트펌프 증발기(731), 압축기(732), 히트펌프 응축기(733) 및 팽창 밸브(734)를 순환하는 구조를 갖는다.The
히트펌프 증발기(731)는 공정창(710)의 내부 공간 상부에 배치되어, 상기 공정창(710) 내부의 해수 표면 위 공간에서 발생하는 수증기를 응축시켜 담수로 변환시킬 수 있다. 상기 히트펌프 증발기(731)는 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프(미도시)와, 상기 열 교환 파이프와 접촉하는 흡열판(미도시)과, 상기 흡열판의 하단에 배치되는 담수 집수관(731a)으로 구성될 수 있다. 상기 히트펌프 증발기(731)는 저온의 냉매를 열 교환 파이프 내부로 통과시켜 해당 파이프와 흡열판의 외부에 존재하는 수증기를 응축시킬 수 있다.The
압축기(732)는 화물창(710, 720)의 외부에 설치되어, 히트펌프 증발기(731)에서 나오는 냉매를 압축하여 히트펌프 응축기(733)로 제공할 수 있다. 팽창 밸브(734)는 화물창부(710, 720)의 외부에 설치되어, 히트펌프 응축기(733)에서 나오는 냉매를 팽창시켜 히트펌프 증발기(731)로 제공할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는, 압축기(732) 및 팽창 밸브(734)가 화물창(710, 720) 외부에 설치되는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 화물창(710, 720) 내부 또는 기타 적절한 위치에 설치되도록 구성할 수도 있다.The
히트펌프 응축기(733)는 공정창(710)의 내부 공간에 배치되어, 해수 공급관(753)에서 나오는 해수를 증발시켜 수증기로 변환시킬 수 있다. 상기 히트펌프 응축기(733)는 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프(미도시)와, 상기 열 교환 파이프와 접촉하는 방열판(미도시)으로 구성될 수 있다. 상기 히트펌프 응축기(733)는 고온/고압의 기체 상태인 냉매를 열 교환 파이프에 통과시켜 저온의 액체 상태로 만드는 과정에서 발생되는 열을 방열판으로 전달하여 해당 파이프 및 방열판의 외부에 존재하는 해수를 증발시킬 수 있다.The
히트펌프 응축기(733)는 공정창(710) 내부의 해수면과 인접한 위치에 이격되어 설치될 수 있으며, 설계자의 의도에 따라 해수면 내부에 침수시켜 설치될 수도 있다. 또한, 상기 히트펌프 응축기(733)는 히트펌프 증발기(731)의 하부에 일정 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.The
한편, 본 실시 예에서는, 하나의 열 교환 시스템(730)이 공정창(710)에 설치되는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 복수의 열 교환 시스템이 공정창에 설치될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. Meanwhile, in this embodiment, it is illustrated that one
담수 배출 시스템(740)은 공정창(710)과 저장창(720) 사이를 가로지르는 수밀 격벽(770)을 관통하여 형성될 수 있다. 담수 배출 시스템(740)의 일 단은 공정창(710) 내부의 담수 집수관(731a)에 연결되도록 형성될 수 있고, 타 단은 수직 방향으로 연장되어 저장창(720)의 하단을 향하도록 형성될 수 있다.The fresh
담수 배출 시스템(740)은 공정창(710)에서 생성된 담수를 저장창(720)으로 이동할 수 있다. 상기 담수 배출 시스템(740)은 S 트랩(S trap) 구조를 응용하여 구성될 수 있다. 상기 담수 배출 시스템(740)은 도 10에 도시된 담수 배출 시스템(640)과 동일 또는 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.The fresh
히트펌프 응축기(733)가 해수 증발기로 사용되는 경우, 해수 공급 펌프(750)는 화물창(710, 720)의 상부에 설치되어, 부유식 담수화 설비 주변에 존재하는 해수를 취수하여 히트펌프 응축기(733)의 표면으로 공급할 수 있다. 이를 위해, 해수 공급 펌프(750)와 부유식 담수화 설비 주변의 해수 사이에는 취수관(751)이 설치될 수 있고, 해수 공급 펌프(750)와 히트펌프 응축기(733) 사이에는 해수 공급관(753)이 설치될 수 있다.When the
담수 하역 펌프(760)는 화물창(710, 720)의 상부에 설치되며, 제1 및 제2 배수관(761, 763)을 이용하여 상기 저장창(720)에 보관된 담수를 담수가 필요한 곳 방향으로 공급할 수 있다. 이때, 제1 배수관(761)은 담수 하역 펌프(760)와 저장창(720) 사이에 연결될 수 있고, 제2 배수관(763)은 담수 하역 펌프(760)와 담수가 필요한 곳 사이에 연결될 수 있다. 한편, 담수 하역 펌프는 필요에 따라 부유식 담수화 설비에 설치되지 않고 담수가 필요한 곳과 연결된 송수관의 말단 부근에 설치될 수도 있다. 이는 프로젝트 설계자의 재량으로 결정될 수 있으며 본 특허의 구성상 문제가 되지 않는다.The fresh
전력 공급 장치는 부유식 담수화 설비(700)의 구동에 필요한 전력을 제공할 수 있다. 동력 공급 장치는 부유식 담수화 설비(700)의 구동에 필요한 동력을 제공할 수 있다. 제어 장치는 부유식 담수화 설비(700)의 전반적인 해수 담수화 공정을 제어할 수 있다.The power supply device may provide the power necessary to drive the floating
동력 변환 장치는 신재생 에너지를 부유식 담수화 설비(700)의 구동에 필요한 동력 에너지로 변환할 수 있다. 동력 변환 장치는 회전 동력을 이용하는 장치, 즉 압축기(732), 해수 공급 펌프(750), 담수 하역 펌프(760), 진공 이젝터(711), 개폐 가능한 해수주입시스템(713), 공기 조절용 개폐부(715) 및 해수 유출입용 개폐부(717) 등을 구동할 수 있다. 또한, 동력 변환 장치는 여분의 동력으로 발전기를 구동하여 부유식 담수화 설비(700)의 운영에 필요한 전력을 공급하고, 추가적인 전력을 전력망에 공급할 수도 있다.The power conversion device can convert renewable energy into power energy required to drive the floating
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부유식 담수화 설비는 히트펌프 원리를 이용한 응축기, 압축기, 팽창 밸브 및 증발기 등을 공정창 및 그 인접 영역에 설치함으로써, 상기 공정창의 내부 해수 표면 위 공간에 존재하는 수증기의 발생 및 응축을 촉진시켜 담수 생산량을 향상시킬 수 있다.As described above, the floating desalination facility according to another embodiment of the present invention installs a condenser, compressor, expansion valve, and evaporator using the heat pump principle in the process window and the adjacent area, thereby watering the internal seawater of the process window. Freshwater production can be improved by promoting the generation and condensation of water vapor in the space above the surface.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정식 담수화 설비의 전체적인 형상을 나타내는 도면이다.Figure 13 is a diagram showing the overall shape of a fixed desalination plant according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정식 담수화 설비(800)는 체임버 조립체(810), 담수 응축기(820), 해수 증발기(830), 담수 배출 시스템(840) 및 담수 저장 장치(850)를 포함할 수 있다. 이외에도, 상기 고정식 담수화 설비(800)는 플레이트 설비(860), 담수 공급 펌프(870), 해수 공급 펌프(880), 복수의 고정 부재(890), 전력 공급 장치(미도시), 동력 공급 장치(미도시), 제어 장치(미도시), 거주 및 조종 공간(미도시) 등을 추가로 포함할 수 있다.Referring to Figure 13, the fixed
체임버 조립체(810)는 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버(811)와, 상기 체임버(811)에 설치되는 진공 이젝터(813), 개폐 가능한 해수주입시스템(미도시) 및 공기 조절용 개폐부(미도시)와, 상기 체임버(811)의 하부에 설치되는 해수 유출입용 개폐부(815)를 포함할 수 있다. 상기 진공 상태의 내부 공간은, 도 7에 도시된 바와 같이, 체임버 내부에 해수를 가득 채운 후 체임버 하부를 통해 해수를 배수시킴으로써 형성될 수도 있다.The
체임버(811)는 내부 공간을 진공 상태로 유지하여 매우 낮은 온도에서 해수의 증발 현상을 유도할 수 있다. 이를 위해, 체임버(811)의 하면은 적어도 일 부분이 개방되어 해수가 지속적으로 유입될 수 있도록 구성할 수 있고, 체임버(811)의 상면은 외부와 밀폐되어 체임버 내부가 진공 상태를 유지할 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 체임버(811)의 하면은 체임버가 잠겨있는 수면에 의해 밀폐되므로, 별도의 밀폐 수단을 요구하지 않으면서 기밀 상태를 유지할 수 있다.The
체임버(811) 내부에 존재하는 해수는 체임버 외부 대기압에 의해 해수면으로부터 일정한 높이까지 상승하게 된다. 또한, 체임버(811) 내부에 존재하는 해수의 표면에서는 연속적인 증발 현상이 일어나게 된다.The seawater present inside the
체임버(811)의 상면에는 하나 이상의 진공 이젝터(813)가 설치될 수 있다. 상기 진공 이젝터(813)는 체임버(811)의 내부에서 발생하는 불 응축 가스를 제거할 수 있다. 또한, 상기 진공 이젝터(813)는, 체임버 조립체(810) 설치 또는 유지 보수 시, 체임버(811) 내부로 공기 또는 해수가 주입되도록 체임버(811)의 적어도 일 부분을 개폐할 수 있다.One or
체임버(811)의 상면에는 하나 이상의 공기 조절용 개폐부가 설치될 수 있다. 상기 공기 조절용 개폐부는 체임버(811) 상부의 적어도 일 부분을 개폐할 수 있다. 상기 공기 조절용 개폐부는 체임버(811)의 내부 공간을 진공 상태로 만들기 위해 사용될 수 있다.One or more air control openings and closing units may be installed on the upper surface of the
체임버(811)의 상면이나 측면에는 하나 이상의 개폐 가능한 해수주입시스템이 설치될 수 있다. 상기 개폐 가능한 해수주입시스템은 체임버(811)의 적어도 일 부분을 개폐할 수 있다, 상기 개폐 가능한 해수주입시스템 역시 체임버(811)의 내부 공간을 진공 상태로 만들기 위해 사용될 수 있다.One or more seawater injection systems that can be opened and closed may be installed on the top or side of the
담수 저장 장치(850)는 체임버(811)에 인접하여 배치되며, 상기 체임버(811)에서 생성된 담수를 저장할 수 있다. 상기 담수 저장 장치(850)는 내부에 빈 공간을 갖는 원통형 또는 다면체 형상으로 구성될 수 있다.The fresh
복수의 고정 부재(또는 고정 기둥, 890)는 해수면에 수직한 방향으로 해저 면에 깊이 삽입되어 설치될 수 있다. 상기 복수의 고정 부재(890) 위에는 플레이트 설비(860)가 설치될 수 있다. 상기 플레이트 설비(860) 상에는 담수 공급 펌프(870), 해수 공급 펌프(880), 전력 공급 장치, 동력 공급 장치, 제어 장치, 거주 및 조종 공간 등과 같은 다양한 설비 또는 장비들이 배치될 수 있다.A plurality of fixing members (or fixing pillars, 890) may be installed by being deeply inserted into the seafloor in a direction perpendicular to the sea surface. A
복수의 고정 부재(890)와 결합된 플레이트 설비(860)는 별도의 지지 장치(미도시) 및/또는 체결 장치(미도시)를 통해 체임버 조립체(810) 및 담수 저장 장치(850)를 해수면에 수직한 방향으로 고정시킬 수 있다.The
제어 장치는 고정식 담수화 설비(800)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 전력 공급 장치는 고정식 담수화 설비(800)에 설치되는 장치들에 전력을 공급할 수 있다. 동력 공급 장치는 고정식 담수화 설비(800)의 구성 장치들에 동력을 공급할 수 있다. 거주 및 조종 공간은 고정식 담수화 설비(800)의 운용을 맡을 요원들의 거주 및 근무를 위한 공간이다. The control device may control the overall operation of the fixed
담수 공급 펌프(870)는 담수 저장 장치(850)에 보관된 담수를 담수가 필요한 곳과 연결된 배수관(875)을 통해 담수가 필요한 곳 방향으로 공급할 수 있다. 해수 공급 펌프(880)는 체임버(811) 주변에 존재하는 해수를 취수하여 담수 응축기(820)로 공급할 수 있다.The fresh
해수 공급 펌프(880)와 체임버 주변의 해수 사이에는 취수관(881)이 설치될 수 있고, 해수 공급 펌프(880)와 담수 응축기(820) 사이에는 냉수 공급관(883)이 설치될 수 있으며, 담수 응축기(820)와 해수 증발기(830) 사이에는 온수 공급관(885)이 설치될 수 있다. 이에 따라, 취수관(881)을 통해 입수된 해수는 냉수 공급관(883)과 담수 응축기(820)의 열 교환 파이프를 거쳐 온수 공급관(885)으로 흘러가게 된다.A
담수 응축기(820)는 체임버(811) 내부 공간의 상부에 배치되어, 체임버(811) 내부 해수 표면 위 공간에서 발생하는 수증기를 응축시켜 담수로 변환시킬 수 있다. 상기 담수 응축기(820)는 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프(미도시)와, 상기 열 교환 파이프와 접촉하는 흡열판(미도시)과, 상기 흡열판의 하단에 배치되는 담수 집수관(825)으로 구성될 수 있다.The
해수 증발기(830)는 담수 응축기(820)의 하부에 배치되어, 온수 공급관(885)에서 나오는 해수(즉, 담수 응축기에서 수증기를 액화시키면서 온도가 상승한 해수)를 분사하거나 혹은 수직 방향으로 배치된 판형 또는 파이프형 구조물을 따라 흘려 보내는 방식으로 해수를 증발시킬 수 있다.The
담수 응축기(820)와 해수 증발기(830)는 체임버(811) 내부에 존재하는 해수와 이격되어 설치될 수 있다. 상기 해수 증발기(830)는 담수 응축기(820)와 일정 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.The
담수 배출 시스템(840)은 담수 집수관(825)과 담수 저장 장치(850) 사이에 배치되어, 상기 담수 집수관(825)에 모인 담수를 체임버(811) 밖에 위치한 담수 저장 장치(850)에 배출할 수 있다. 상기 담수 배출 시스템(840)은 S 트랩(S trap) 구조를 응용하여 구성될 수 있다.The fresh
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정식 담수화 설비(800)는 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버를 바다 위에 고정식으로 설치하여 체임버 내부에 존재하는 해수를 통상의 증발법에 비해 매우 저온인 상태에서 수증기로 증발시킴으로써, 종래의 담수화 설비에 비해 경제적인 비용으로 담수를 획득할 수 있다.As described above, the fixed
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고정식 담수화 설비의 전체적인 형상을 나타내는 도면이다. 도 13의 고정식 담수화 설비(800)와 달리, 본 발명에 따른 고정식 담수화 설비(900)는 바다와 인접한 육지 상에 설치될 수 있다.Figure 14 is a diagram showing the overall shape of a fixed desalination plant according to another embodiment of the present invention. Unlike the fixed
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고정식 담수화 설비(900)는 체임버 조립체(910), 담수 응축기(920), 해수 증발기(930) 및 담수 배출 시스템(940)을 포함할 수 있다. 이외에도, 상기 고정식 담수화 설비(900)는 플레이트 설비(950), 복수의 고정 부재(960), 파이프 조립체(970), 담수 공급 펌프(미도시), 해수 공급 펌프(미도시), 전력 공급 장치(미도시), 동력 공급 장치(미도시), 제어 장치(미도시) 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기 고정식 담수화 설비(900)의 담수 응축기(920), 해수 증발기(930), 담수 배출 시스템(940) 등은 도 13에 도시된 담수 응축기(820), 해수 증발기(830), 담수 배출 시스템(840) 등과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.Referring to FIG. 14, a fixed
체임버 조립체(910)는 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버(911)와, 상기 체임버(911)에 설치되는 진공 이젝터(913), 개폐 가능한 해수주입시스템(미도시) 및 공기 조절용 개폐부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 진공 상태의 내부 공간은, 도 7에 도시된 바와 같이, 체임버 내부에 해수를 가득 채운 후 체임버 하부를 통해 해수를 배수시킴으로써 형성될 수 있다.The
체임버(911) 내부에 존재하는 해수는 체임버 외부 대기압에 의해 해수면으로부터 일정한 높이(약 10m)까지 상승하게 된다. 또한, 체임버(911) 내부에 존재하는 해수의 표면에서는 연속적인 증발 현상이 일어나게 된다.The seawater present inside the
체임버(911)의 상부는 평평한 형상으로 형성되거나 혹은 곡면 형상(또는 구배 형상)으로 형성될 수 있다. 체임버(911)의 하부는 아래 방향으로 갈수록 단면적이 점점 좁아지도록 형성될 수 있다. 상기 체임버(911)의 하부에는 파이프 조립체(970)가 연결될 수 있다.The upper part of the
파이프 조립체(970)의 일 단은 체임버(911)의 하부와 연결되고, 타 단은 육지와 인접한 해수면 아래로 연장될 수 있다. 이에 따라, 파이프 조립체(970)는, 별도의 외부 동력 없이, 체임버 내부의 압력과 체임버 외부 대기압 사이의 차이에 의거하여 해수를 체임버(911) 내부로 공급할 수 있다.One end of the
파이프 조립체(970)의 타 단에는 해수 유출입용 개폐부(미도시)가 설치될 수 있다. 상기 해수 유출입용 개폐부는 체임버(911)의 내부 공간을 진공 상태로 만들기 위해 사용될 수 있다.An opening and closing unit (not shown) for seawater inflow and outflow may be installed at the other end of the
복수의 고정 부재(또는 고정 기둥, 960)는 지표면에 수직한 방향으로 설치될 수 있다. 상기 복수의 고정 부재(960) 위에는 플레이트 설비(950)가 설치될 수 있다. 상기 플레이트 설비(950) 상에는 담수 공급 펌프, 해수 공급 펌프, 전력 공급 장치, 동력 공급 장치, 제어 장치, 체임버 지지 장치 등과 같은 다양한 설비 또는 장비들이 배치될 수 있다.A plurality of fixing members (or fixing pillars, 960) may be installed in a direction perpendicular to the ground surface. A
체임버 지지 장치는 플레이트 설비(950)의 바닥면에 수직한 방향으로 설치되며, 체임버(911)의 양 측면에 장착되어 상기 체임버(911)를 단단하게 지지할 수 있다. The chamber support device is installed in a direction perpendicular to the bottom surface of the
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고정식 담수화 설비(900)는 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버를 바다와 인접한 육지 상에 고정식으로 설치하여 체임버 내부에 존재하는 해수를 통상의 증발법에 비해 매우 저온인 상태에서 수증기로 증발시킴으로써, 종래의 담수화 설비에 비해 경제적인 비용으로 담수를 획득할 수 있다.As described above, the fixed
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수질 개선 설비의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.Figure 15 is a diagram schematically showing the configuration of a water quality improvement facility according to another embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수질 개선 설비(1000)는 체임버 조립체(1010), 열 교환 시스템(1020), 물 배출 시스템(1030) 및 동력 변환 장치(1040)를 포함할 수 있다. 상기 체임버 조립체(1010) 및 물 배출 시스템(1030)은 도 1에 도시된 체임버 조립체(110) 및 물 배출 시스템(140)과 동일 또는 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다. 한편, 도면에 도시된 구성요소들은 수질 개선 설비를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서상에서 설명되는 수질 개선 설비는 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.Referring to FIG. 15, a water
수질 개선 설비(1000)는, 해수 또는 오수 등을 사람이 먹을 수 있는 깨끗한 물로 변환하는 설비로서, 해수를 담수로 변환하는 담수화 설비와 오수를 정수로 변환하는 정수화 설비를 포함할 수 있다. 상기 수질 개선 설비(1000)는, 체임버 조립체(1010)의 설치 유형에 따라, 부유식 수질 개선 설비와 고정식 수질 개선 설비로 분류될 수 있다.The water
체임버 조립체(1010)는 해수 또는 오수 위에 떠있거나 혹은 고정되어 있는 구조물로서, 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버를 이용하여 해수 또는 오수를 수증기로 증발시키는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 기능을 수행하기 위해, 해수면 또는 오수면 아래에 위치하는 체임버의 하부 중 적어도 일 부분은 해수 또는 오수에 개방되어, 상기 개방된 하부를 통해 유입된 해수 또는 오수와 체임버의 측면에 의해 밀폐된 진공 상태의 내부 공간이 형성되도록 구성될 수 있고, 수면 위에 위치하는 체임버의 상부는 외부와 완전히 밀폐되도록 구성될 수 있다.The chamber assembly 1010 is a structure that floats or is fixed on seawater or sewage, and can perform the function of evaporating seawater or sewage into water vapor using a chamber with an internal space in a vacuum state. In order to perform this function, at least a portion of the lower part of the chamber located below the sea level or sewage surface is open to sea water or sewage water, and is in a vacuum state sealed by the sea water or sewage water flowing in through the open lower part and the side of the chamber. It can be configured to form an internal space, and the upper part of the chamber located above the water can be configured to be completely sealed from the outside.
열 교환 시스템(1020)은 히트펌프 증발기(1021), 압축기(1022), 히트펌프 응축기(1023) 및 팽창 밸브(1024)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 상기 열 교환 시스템(1020)은 히트펌프(heat pump) 원리를 응용하여 구성될 수 있다.The
히트펌프 증발기(1021)는 체임버 내부에 배치되어, 체임버 내부 해수 표면 위 공간에서 발생하는 수증기를 응축시켜 담수로 변환시키는 '담수 응축기' 또는 체임버 내부 오수 표면 위 공간에서 발생하는 수증기를 응축시켜 정수로 변환시키는 '정수 응축기'로 사용될 수 있다. 히트펌프 증발기(1021)는 저온의 액체 상태인 냉매를 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프 내부로 통과시키면서 해당 파이프의 외부에 존재하는 수증기의 잠열을 공급 받아 냉매를 기화시키면서 수증기를 담수 또는 정수로 응축시킬 수 있다.The
압축기(1022)는 히트펌프 증발기(1021)에서 나오는 기체 상태의 냉매를 고온/고압 상태의 기체로 압축하여 히트펌프 응축기(1023)로 제공할 수 있다. 팽창 밸브(또는 팽창변, 1024)는 히트펌프 응축기(1023)에서 나오는 저온/고압의 액체 상태인 냉매를 팽창시켜 히트펌프 증발기(1021)로 제공할 수 있다.The
히트펌프 응축기(1023)는 체임버 내부에 배치되어, 체임버 내부로 공급되는 해수를 증발시켜 수증기로 변환시키는 '해수 증발기' 또는 체임버 내부로 공급되는 오수를 증발시켜 수증기로 변환시키는 '오수 증발기'로 사용될 수 있다. 히트펌프 응축기(1023)는 고온의 냉매를 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프 내부로 통과시켜 해당 파이프의 외부에 존재하는 해수 또는 오수를 증발시키면서 열을 빼앗겨 고온/고압의 기체 상태인 냉매를 저온/고압의 액체 상태로 변환시킬 수 있다.The
열 교환 시스템(1020)에 사용되는 냉매는 상기 장치들(1021~1024)을 순환하면서 상 변화에 따라 외부의 열을 흡수하거나 혹은 외부로 열을 발산할 수 있다. 상기 열 교환 시스템(1020)에 사용 가능한 냉매의 종류로는 해수, 물, 이산화탄소, 암모니아, 프레온, 공기 등이 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The refrigerant used in the
가령, 도 16에 도시된 바와 같이, 열 교환 시스템(1020)을 냉매가 순환하면서, 히트펌프 증발기(1021)에서는 냉매가 외부의 열을 흡수하면서 증발하게 되고, 히트펌프 응축기(1023)에서는 냉매가 외부로 열을 발산하면서 응축하게 된다. 따라서, 히트펌프 증발기(1021)를 통과하는 수증기는 담수 또는 정수로 응축하게 되고, 히트펌프 응축기(1023)를 통과하는 해수 또는 오수는 수증기로 증발하게 된다.For example, as shown in FIG. 16, as the refrigerant circulates through the
물 배출 시스템(1030)은 히트펌프 증발기(1021)에서 만들어진 담수 또는 정수를 한군데로 모아서 체임버 외부로 배출할 수 있다. 상기 물 배출 시스템(1030)은, 해당 설비(1000)에서 배출되는 물의 종류에 따라, 담수 배출 시스템 또는 정수 배출 시스템으로 지칭될 수 있다.The
물 배출 시스템(1030)은 체임버 내부에서 체임버 외부로 담수 또는 정수를 배출하는 배수관과, 상기 배수관에서의 담수 또는 정수 이동을 제어하는 체크밸브를 포함할 수 있다.The
동력 변환 장치(1040)는 체임버 조립체(1010)의 하단부에 설치되어, 태양력, 풍력, 파력 등과 같은 신 재생 에너지를 회전 동력 에너지로 변환할 수 있다. 상기 동력 변환 장치(1040)는 회전 동력 에너지를 수질 개선 설비(1010)의 구성 장치들에 제공할 수 있다.The
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해수 담수화 설비의 전체적인 형상을 나타내는 도면이다.Figure 17 is a diagram showing the overall shape of a seawater desalination facility according to an embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 해수 담수화 설비(1100)는 체임버 조립체(1110), 열 교환 시스템(1120), 담수 배출 시스템(1130) 및 파력 변환 장치(1140)를 포함할 수 있다. 이외에도, 상기 해수 담수화 설비(1100)는 플레이트 설비(또는 데크, 1150), 담수 공급 펌프(1160), 해수 공급 펌프(1170), 염수 회수 펌프(1180), 공기 조절 장치(미도시), 전력 공급 장치(미도시), 앵커 연결 장치(미도시), 제어 장치(미도시), 거주 및 조종 공간(미도시) 등을 추가로 포함할 수 있다.Referring to Figure 17, the
해수 담수화 설비(1100)는, 체임버 조립체(1110)의 설치 유형에 따라, 부유식 담수화 설비와 고정식 담수화 설비로 분류될 수 있다. 이하, 본 실시 예에서는, 설명의 편의상, 부유식 담수화 설비를 예시하여 설명하도록 한다.The
체임버 조립체(1110)는 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버(1111)와, 상기 체임버(1111)의 외 측면에 장착되는 복수의 부력 탱크들(1112)과, 상기 체임버(1111)의 상부에 설치되는 하나 이상의 진공 이젝터(1113)를 포함할 수 있다. 상기 체임버 조립체(1110)는 도 10에 도시된 체임버 조립체(610)와 동일 또는 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다. The
부력 탱크들(1112)의 상부에는 플레이트 설비(1150)가 설치될 수 있다. 상기 플레이트 설비(1150) 상에는 파력 변환 장치(1140), 담수 공급 펌프(1160), 해수 공급 펌프(1170), 염수 회수 펌프(1180), 공기 조절 장치, 전력 공급 장치, 앵커 연결 장치, 제어 장치, 거주 및 조종 공간 등과 같은 다양한 설비 또는 장비들이 배치될 수 있다.A
공기 조절 장치는 부력 탱크(1112)의 내부로 압축 공기를 주입하거나 혹은 부력 탱크(1112)에 존재하는 압축 공기를 외부로 배출할 수 있다. 전력 공급 장치는 해수 담수화 설비(1100)에 설치되는 장치들에 전력을 공급할 수 있다. 앵커 연결 장치는 플레이트 설비(1150)와 앵커 장치(미도시)를 체결하여, 해수 담수화 설비(1100)가 해수 및 해풍 등에 밀려나가지 않도록 최초 설치 장소에 고정시킬 수 있다.The air conditioning device may inject compressed air into the
제어 장치는 해수 담수화 설비(1100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 거주 및 조종 공간은 해수 담수화 설비(1100)의 운용을 맡을 요원들의 거주 및 근무를 위한 공간이다.The control device can control the overall operation of the
파력 변환 장치(1140)는 체임버 조립체(1110)의 하단부에 설치되어, 파력 에너지를 회전 동력 에너지로 변환할 수 있다. 상기 파력 변환 장치(1140)는 부력을 이용해 파도의 움직임을 받아내는 부이(buoy), 파도의 힘을 회전 동력으로 변환하는 샤프트(shaft), 동력 전달을 위한 크랭크 암(crank arm) 또는 로프, 도르래, 래칫, 플라이 휠 등으로 구성될 수 있다. 상기 파력 변환 장치(1140)의 일부 구성은 플레이트 설비(1150) 상에 설치될 수 있고, 다른 일부 구성은 바다 속에 설치될 수 있다.The wave
파력 변환 장치(1140)는 회전 동력을 이용하는 장치, 즉 압축기(1122), 담수 공급 펌프(1160), 해수 공급 펌프(1170), 염수 회수 펌프(1180), 진공 이젝터(1113) 등을 구동할 수 있다. 또한, 파력 변환 장치(1140)는 여분의 동력으로 발전기를 구동하여 해수 담수화 설비(1100)의 운영에 필요한 전력을 공급할 수도 있다.The wave
담수 공급 펌프(1160)는 담수 배출 시스템(1130)으로부터 집수한 담수를 담수가 필요한 곳과 연결된 배수관(1165)을 통해 담수가 필요한 곳 방향으로 공급할 수 있다. 해수 공급 펌프(1170)는 체임버 내부 또는 그보다 더 깊은 심도에 존재하는 해수를 취수하여 해수 증발기(또는 히트펌프 응축기, 1123)로 공급할 수 있다. 이를 위해, 해수 공급 펌프(1170)와 체임버 내부의 해수 또는 그보다 더 깊은 심도의 해수 사이에는 취수관(1171)이 설치될 수 있고, 해수 공급 펌프(1170)와 해수 증발기(1123) 사이에는 해수 공급관(1175)이 설치될 수 있다.The fresh
염수 회수 펌프(1180)는 염수 배출 시스템(1185)을 통해 염수 집수관(1123a)에서 모은 농도가 매우 높은 염수(brine)를 회수할 수 있다. 염수 배출 시스템(1185)은 염수 회수 펌프(1180)와 염수 집수관(1123a) 사이에 배치되어, 상기 염수 집수관(1123a)에 모인 염수를 체임버(1111) 밖으로 배출할 수 있다. 염수 배출 시스템(1185)은 담수 배출 시스템(1130)에 사용된 S 트랩(S trap) 구조를 응용하여 구성될 수 있다. 상기 염수 배출 시스템(1185)은 체임버 내부에서 체임버 외부로 염수를 배출하는 S자형 배수관과, 상기 S자형 배수관에서의 염수 이동을 제어하는 체크밸브를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 상기 체크밸브는 생략되도록 구성될 수 있다.The
열 교환 시스템(1120)은 담수 응축기(또는 히트펌프 증발기, 1121), 압축기(1122), 해수 증발기(또는 히트펌프 응축기, 1123) 및 팽창 밸브(1124)를 포함할 수 있다. 상기 열 교환 시스템(1120)은 냉매가 담수 응축기(1121), 압축기(1122), 해수 증발기(1123) 및 팽창 밸브(1124)를 순환하는 구조를 갖는다.The
담수 응축기(1121)는 체임버(1111)의 내부 공간 상부에 배치되어, 체임버(1111) 내부에서 발생하는 수증기를 응축시켜 담수로 변환시킬 수 있다. 상기 담수 응축기(1121)는 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프(미도시)와, 상기 열 교환 파이프와 접촉하는 흡열판(미도시)과, 상기 흡열판의 하단에 배치되는 담수 집수관(1121a)으로 구성될 수 있다. 상기 담수 응축기(1121)는 저온의 냉매를 열 교환 파이프 내부로 통과시켜 해당 파이프와 흡열판의 외부에 존재하는 수증기를 응축시킬 수 있다.The
압축기(1122)는 체임버(1111)의 외부에 설치되어, 담수 응축기(1121)에서 나오는 냉매를 압축하여 해수 증발기(1123)로 제공할 수 있다. 팽창 밸브(1124)는 체임버(1111)의 외부에 설치되어, 해수 증발기(1123)에서 나오는 냉매를 팽창시켜 담수 응축기(1121)로 제공할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는, 압축기(1122) 및 팽창 밸브(1124)가 체임버(1111)의 외부에 설치되는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 체임버(1111)의 내부에 설치되도록 구성할 수도 있다.The
해수 증발기(1123)는 담수 응축기(1121)의 하부에 배치되어, 해수 공급관(1175)에서 나오는 해수를 증발시켜 수증기로 변환시킬 수 있다. 상기 해수 증발기(1123)는 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프(미도시)와, 상기 열 교환 파이프와 접촉하는 방열판(미도시)과, 상기 방열판의 하단에 배치되는 염수 집수관(1123a)으로 구성될 수 있다. 상기 해수 증발기(1123)는 고온 고압의 기체 상태인 냉매를 열 교환 파이프 내부로 통과시켜 저온의 액체 상태로 만드는 과정에서 발생되는 열을 방열판으로 전달하여 해당 파이프 및 방열판의 외부에 존재하는 해수를 증발시킬 수 있다.The
한편, 해수 증발기(1123)로 고온의 냉매를 공급하는 대신, 별도의 열원을 공급할 수도 있다. 예컨대, 해수 증발기(1123)는 인근의 보일러 또는 엔진 등의 폐열을 사용할 수 있다. 또한, 대형 산업 현장의 폐열 회수 장치를 통해 대부분의 열에너지를 회수한 곳에서도 더 이상 재활용되지 못하는 주변 온도 부근의 폐열을 사용할 수 있다. 또한, 해수 증발기(1123)는 태양열 집열기에서 수집된 열을 사용할 수 있다. 또한 상술한 각각의 열원을 복합적으로 사용할 수도 있다.Meanwhile, instead of supplying high-temperature refrigerant to the
담수 응축기(1121)와 해수 증발기(1123)는 체임버 내부에 존재하는 해수와 이격되어 설치될 수 있다. 상기 해수 증발기(1123)는 담수 응축기(1121)와 일정 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.The
담수 배출 시스템(1130)은 담수 공급 펌프(1160)와 담수 집수관(1121a) 사이에 배치되어, 상기 담수 집수관(1121a)에 모인 담수를 체임버(1111) 외부로 배출할 수 있다. 상기 담수 배출 시스템(1130)은 도 10에 도시된 담수 배출 시스템(640)과 동일 또는 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.The fresh
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해수 담수화 설비는 히트펌프 원리를 이용한 담수 응축기 및 해수 증발기를 진공 체임버의 내부에 설치함으로써, 체임버 내부에 존재하는 수증기의 발생 및 응축을 촉진시켜 담수의 생산량을 향상시킬 수 있다.As described above, the seawater desalination facility according to another embodiment of the present invention promotes the generation and condensation of water vapor present inside the chamber by installing a freshwater condenser and a seawater evaporator using the heat pump principle inside the vacuum chamber. This can improve freshwater production.
도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해수 담수화 설비의 일부 형상을 나타내는 도면이다.Figure 18 is a diagram showing a partial shape of a seawater desalination facility according to another embodiment of the present invention.
도 18을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해수 담수화 설비(1400)는 체임버 조립체(1410), 열 교환 시스템(1420), 담수 배출 시스템(1430) 및 복수의 히트 파이프(heat pipe, 1440)를 포함할 수 있다. 이외에도, 상기 해수 담수화 설비(1400)는 플레이트 설비(미도시), 담수 공급 펌프(미도시), 전력 공급 장치(미도시), 동력 공급 장치(미도시), 열원 공급 장치(미도시), 제어 장치(미도시), 거주 및 조종 공간(미도시) 등을 추가로 포함할 수 있다.Referring to FIG. 18, a
체임버 조립체(1410)는 진공 상태의 내부 공간을 갖는 체임버(1411)와, 상기 체임버(1411)의 상부에 설치되는 진공 이젝터(1413)를 포함할 수 있다. 상기 진공 상태의 내부 공간은, 도 5에 도시된 바와 같이, 체임버 조립체를 해수면 아래로 침수시킨 다음 해수면 위로 상승시킴으로써 형성될 수 있다. 또한, 상기 진공 상태의 내부 공간은, 도 7에 도시된 바와 같이, 체임버 내부에 해수를 가득 채운 후 체임버 하부를 통해 해수를 배수시킴으로써 형성될 수도 있다.The
체임버(1411)는 내부 공간을 진공 상태로 유지하여 매우 낮은 온도에서 해수의 증발 현상을 유도할 수 있다. 이를 위해, 체임버(1411)의 하면은 적어도 일 부분이 개방되어 해수가 지속적으로 유입될 수 있도록 구성할 수 있고, 체임버(1411)의 상면은 외부와 밀폐되어 체임버 내부가 진공 상태를 유지할 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 체임버(1411)의 하면은 체임버가 잠겨있는 수면에 의해 밀폐되므로, 별도의 밀폐 수단을 요구하지 않으면서 기밀 상태를 유지할 수 있다.The
체임버(1411)의 상면에는 하나 이상의 진공 이젝터(1413)가 설치될 수 있다. 상기 진공 이젝터(1413)는 체임버(1411)의 내부에서 발생하는 불 응축 가스를 제거할 수 있다.One or
진공 이젝터(1413)의 상단에는 진공 펌프가 연결되어, 1kPa 이하의 진공도를 유지할 수 있다. 상기 진공 이젝터(1413)의 하단에는 충분히 낮은 온도, 좀 더 바람직하게는 영하의 온도를 갖는 냉매를 순환시켜 진공 이젝터(1413) 아래(즉, 체임버의 최 상단)에 위치하는 수증기를 응축시킬 수 있도록 하는 열 교환기가 설치될 수 있다. 이는 진공 이젝터 하단에 위치하는 수증기를 응축시켜 불 응축 가스만을 외부로 배출시키기 위함이다.A vacuum pump is connected to the top of the
열 교환 시스템(1420)은 담수 응축기(또는 히트펌프 증발기, 1421), 압축기(1422), 수증기 가열기(또는 히트펌프 응축기, 1423) 및 팽창 밸브(1424)를 포함할 수 있다. 상기 열 교환 시스템(1420)은 냉매가 담수 응축기(1421), 압축기(1422), 수증기 가열기(1423) 및 팽창 밸브(1424)를 순환하는 구조를 갖는다.The
담수 응축기(1421)와 수증기 가열기(1423)는 체임버 내부에 존재하는 해수와 이격되어 설치될 수 있다. 상기 수증기 가열기(1423)는 담수 응축기(1421)와 일정 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.The
담수 응축기(1421)는 체임버(1411)의 내부 공간 상부에 배치되어, 체임버(1411) 내부에서 발생하는 수증기를 응축시켜 담수로 변환시킬 수 있다. 상기 담수 응축기(1421)는 상부 담수 응축기(1421a), 하부 담수 응축기(1421b) 및 담수 집수관(1421c)으로 구성될 수 있다. 상기 상부 담수 응축기(1421a) 및 하부 담수 응축기(1421b)는 별개의 열 교환기로 구성될 수 있다.The
일 예로, 상부 담수 응축기(1421a)는 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프로 구성될 수 있다. 상부 담수 응축기(1421a)는 저온의 냉매를 열 교환 파이프 내부로 통과시켜 해당 파이프의 외부에 존재하는 수증기를 응축시킬 수 있다. 하부 담수 응축기(1421b)는 상부 담수 응축기(1421a)와 접촉하는 흡열판으로 구성될 수 있다. 상기 하부 담수 응축기(1421b)는 상부 담수 응축기(1421a)에서 전달되는 온도를 통해 흡열판의 외부에 존재하는 수증기를 응축시킬 수 있다.As an example, the upper
하부 담수 응축기(1421b)에는 복수의 히트 파이프(1440)가 수직 방향으로 설치될 수 있다. 각 히트 파이프(1440)의 일 단은 하부 담수 응축기(1421b)와 연결되도록 구성되고, 타 단은 체임버 내부의 해수면 아래로 침수되도록 구성될 수 있다. 상기 히트 파이프(1440)는, 담수 응축기(1421)로 전달되는 수증기의 응축열을 해수로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.A plurality of
이러한 구성을 갖는 담수 응축기(1421)의 상단은 충분히 낮은 온도, 좀 더 바람직하게는 영하의 온도를 갖는 냉매에 의해 0도에 가까운 낮은 온도로 유지될 수 있고, 하단은 복수의 히트 파이프(1440)가 설치되어 주변의 수증기 온도보다는 낮고, 아래의 해수보다는 높은 온도로 유지될 수 있다. The top of the
압축기(1422)는, 체임버(1411)의 외부에 설치되어, 담수 응축기(1421) 및 진공 이젝터(1413)에서 나오는 냉매를 압축하여 수증기 증발기(1423)로 제공할 수 있다. The
팽창 밸브(1424)는, 체임버(1411)의 외부에 설치되어, 수증기 증발기(1423)에서 나오는 냉매를 팽창시켜 담수 응축기(1421) 및 진공 이젝터(1423)로 제공할 수 있다. The
한편, 본 실시 예에서는, 팽창 밸브(1424) 및 압축기(1422)에서 냉매가 분기되는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 팽창 밸브(1424)에서 나온 냉매가 진공 이젝터(1413)로 입력되고, 상기 진공 이젝터(1413)에서 나온 냉매가 담수 응축기(1421)로 입력되며, 상기 담수 응축기(1421)에서 나온 냉매가 압축기(1422)로 입력되도록 구성할 수도 있다.Meanwhile, in this embodiment, the refrigerant is branched from the
또한, 본 실시 예에서는, 압축기(1422) 및 팽창 밸브(1424)가 체임버(1411)의 외부에 설치되는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 체임버(1411)의 내부에 설치되도록 구성할 수도 있다.Additionally, in this embodiment, the
한편, 본 실시 예에서, 히트펌프를 이용하여 담수 응축기에 사용되는 냉매를 공급하는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않는다. 따라서, 상기 담수 응축기로 히트펌프를 통과한 냉매를 공급하는 대신, 별도의 냉각원을 공급할 수도 있다. 예컨대, 담수 응축기는 인근의 액화가스 재기화 설비에 필요한 재기화 기화기로 동작하도록 액화가스를 냉매로 사용할 수 있다. 이 경우, 체임버 조립체는, 부유식 액화가스 재기화 설비(Floating Storage and Regasification Unit, FSRU)의 화물창 또는 상부 구조에 설치될 수 있다. Meanwhile, in this embodiment, supplying the refrigerant used in the freshwater condenser using a heat pump is exemplified, but this is not limited. Therefore, instead of supplying the refrigerant that has passed through the heat pump to the freshwater condenser, a separate cooling source may be supplied. For example, a freshwater condenser can use liquefied gas as a refrigerant to operate as a regasification vaporizer required for a nearby liquefied gas regasification facility. In this case, the chamber assembly may be installed in the cargo hold or superstructure of a floating storage and regasification unit (FSRU).
담수 응축기는 액체 상태의 가스가 열 교환 파이프로 흐르면서 기화되어 주변의 수증기를 응축시킬 수 있다. 또한, 담수 응축기는, 외부의 액화가스 기화기에서 액화가스를 기화시키면서 냉각된 작동유체가 열 교환 파이프 내부로 흐르면서 주변의 수증기를 응축시킬 수 있다.A freshwater condenser can vaporize liquid gas as it flows through a heat exchange pipe, condensing the surrounding water vapor. In addition, the fresh water condenser can vaporize liquefied gas in an external liquefied gas vaporizer and condense surrounding water vapor while the cooled working fluid flows inside the heat exchange pipe.
특히 최근 수요가 늘고 있는 FSRU의 경우 액화천연가스의 재기화를 위하여 인근 해수를 펌프로 인입하여 액화천연가스의 기화열을 공급한 후 다시 바다로 내보내어 자체적인 에너지 소모뿐만 아니라 주변 해역의 해수 온도를 떨어트리는 문제를 야기하고 있다. 이렇게 낭비되는 냉각 에너지를 담수화 설비의 응축에 사용함으로써 에너지 절감뿐만 아니라 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 장점을 가질 수 있다.In particular, in the case of FSRU, for which demand is increasing recently, in order to regasify liquefied natural gas, nearby seawater is pumped in, supplying the heat of vaporization of liquefied natural gas, and then exporting it back to the sea, which not only consumes its own energy but also lowers the seawater temperature in the surrounding sea area. It's causing a dropping problem. By using this wasted cooling energy for condensation of desalination facilities, it can have the advantage of not only saving energy but also minimizing the impact on the environment.
또한, 담수 응축기의 냉매로 초 저온의 액화가스를 직접 사용하지 않고, 액화가스를 기화시키기 위해 사용해 온도가 낮아진 해수 또는 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 등의 중간 유체 등을 사용하도록 기존의 재기화 설비의 구성 중 일부를 개조하여 구성할 수도 있다.In addition, instead of using ultra-low temperature liquefied gas directly as a refrigerant in the freshwater condenser, existing regasification facilities use lowered temperature seawater or intermediate fluids such as ethylene glycol to vaporize the liquefied gas. It can also be configured by modifying some of the configuration.
또한, 담수 응축기에 냉매를 사용하지 않고 응축기와 외부에 설치된 공기식 액화가스 기화기 사이에 히트파이프를 설치하여 응축기에서 수집된 수증기의 응축열을 빠르게 공기식 기화기로 전달하여 공기식 기화기의 효율을 증가시킬 수도 있다.In addition, without using a refrigerant in the freshwater condenser, a heat pipe is installed between the condenser and an externally installed pneumatic liquefied gas vaporizer to quickly transfer the condensation heat of the water vapor collected in the condenser to the pneumatic vaporizer, thereby increasing the efficiency of the pneumatic vaporizer. It may be possible.
수증기 가열기(1423)는 담수 응축기(1421)의 하부에 배치되어, 체임버(1411)의 내부 진공 공간에 존재하는 자연 증발된 수증기를 가열시킬 수 있다. 상기 수증기 가열기(1423)는 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프와, 상기 열 교환 파이프와 접촉하는 방열판으로 구성될 수 있다. The
수증기 가열기(1423)는 고온/고압의 기체 상태인 냉매를 열 교환 파이프 내부로 통과시켜 저온의 액체 상태로 만드는 과정에서 발생되는 열을 방열판으로 전달하여 해당 파이프 및 방열판의 외부에 존재하는 수증기의 온도를 증가시킬 수 있다. 이는 체임버 내부에 존재하는 수증기의 온도를 담수 응축기(1021)의 하부 온도보다 높이기 위함이다.The
한편, 도면에 도시되고 있지 않지만, 상기 해수 담수화 설비(1400)는 체임버(1411)의 내부 수면과 수증기 가열기(1423) 사이에 설치되어, 체임버(1411)의 상부로 수증기를 이동시키고 상기 수증기 가열기(1423)로부터 발생하는 복사열을 차단하여 체임버(1411) 내부로 반사시키는 단열 수증기 투과층을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, although not shown in the drawing, the
또한, 본 실시 예에서, 수증기 가열기는 히트펌프 원리를 이용한 히트펌프 응축기로 구성되는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않는다. 따라서, 상기 수증기 가열기로 냉매를 공급하는 대신, 별도의 열원을 공급할 수도 있다. 예컨대, 수증기 가열기는 인근의 보일러 또는 엔진 등의 폐열을 사용할 수 있다. 또한, 대형 산업 현장의 폐열 회수 장치를 통해 대부분의 열에너지를 회수한 곳에서도 더 이상 재활용되지 못하는 주변 온도 부근의 폐열을 사용할 수 있다. 또한, 수증기 가열기는 태양열 집열기에서 수집된 열을 사용할 수 있다. 또한 상술한 각각의 열원을 복합적으로 사용할 수도 있다.Additionally, in this embodiment, the steam heater is configured as a heat pump condenser using the heat pump principle, but this is not limited. Therefore, instead of supplying refrigerant to the steam heater, a separate heat source may be supplied. For example, a steam heater may use waste heat from a nearby boiler or engine. In addition, waste heat near ambient temperature that can no longer be recycled can be used even where most of the heat energy has been recovered through waste heat recovery devices at large industrial sites. Additionally, steam heaters can use heat collected from solar thermal collectors. Additionally, each of the heat sources described above can be used in combination.
담수 배출 시스템(1430)은 담수 공급 펌프(미도시)와 담수 집수관(1421c) 사이에 배치되어, 상기 담수 집수관(1421c)에 모인 담수를 체임버(1411) 외부로 배출할 수 있다.The fresh
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 해수 담수화 설비는 히트펌프 원리를 이용한 담수 응축기 및 수증기 가열기를 진공 체임버의 내부에 설치함으로써, 체임버 내부에 존재하는 수증기의 발생 및 응축을 촉진시켜 담수의 생산량을 향상시킬 수 있다.As described above, the seawater desalination facility according to another embodiment of the present invention installs a freshwater condenser and a water vapor heater using the heat pump principle inside the vacuum chamber, thereby generating and condensing water vapor present inside the chamber. This can improve freshwater production.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 해수 담수화 설비의 일부 형상을 나타내는 도면이다.Figure 19 is a diagram showing a partial shape of a seawater desalination facility according to another embodiment of the present invention.
도 19를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 해수 담수화 설비(1500)는 체임버 조립체(1510), 열 교환 시스템(1520), 담수 배출 시스템(1530) 및 복수의 히트 파이프(1540)를 포함할 수 있다. 이외에도, 상기 해수 담수화 설비(1500)는 플레이트 설비(미도시), 담수 공급 펌프(미도시), 전력 공급 장치(미도시), 동력 공급 장치(미도시), 열원 공급 장치(미도시), 제어 장치(미도시), 거주 및 조종 공간(미도시) 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기 해수 담수화 설비(1500)의 열 교환 시스템(1520) 및 복수의 히트 파이프(1540)는 도 18에 도시된 열 교환 시스템(1420) 및 복수의 히트 파이프(1440)와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.Referring to FIG. 19, a
체임버 조립체(1510)는 미리 결정된 형상을 갖는 체임버(1511)와, 상기 체임버(1511)의 상부에 설치되는 진공 이젝터(1513)와, 상기 체임버(1511)의 하단을 둘러싸도록 배치되는 담수 저장 장치(1515)를 포함할 수 있다. 상기 체임버 조립체(1510)의 내부에 수직 격벽 및 수평 격벽을 설치하여 두 개의 분리된 공간, 즉 체임버(1511)와 담수 저장 장치(151)를 구성할 수 있다.The
상부의 체임버는 수직 및 수평 격벽을 통해 만들어지는 담수 저장 장치를 관통하는 해수 유출입관을 통해 하부의 개방부로 연결된다. 이때, 해수 유출입관의 단면적은 담수 생산량에 필요한 해수의 공급이 원활하면서도 해수의 유입 속도가 너무 빨라지지 않도록 충분히 넓게 결정되는 것이 바람직하다. 또한, 수평 격벽의 높이는 체임버 내부의 운전 상황에 따라 체임버 내부의 수면으로부터 저온/저압 비등이 일어나는 수심까지의 공간이 체임버에 포함될 수 있는 범위 내에서 최대한 높은 곳에 설치되는 것이 바람직하다. 이는 체임버 내부를 진공 상태로 만들기 위해 해수를 체임버 내부에 채우게 되는데, 상기 체임버 내부를 채우는 데 필요한 해수의 양을 적게 하기 위함이다.The upper chamber is connected to the lower opening through seawater inflow and outflow pipes that penetrate the freshwater storage system created by vertical and horizontal bulkheads. At this time, it is desirable that the cross-sectional area of the seawater inflow and outflow pipe is sufficiently large to ensure smooth supply of seawater necessary for freshwater production while preventing the inflow speed of seawater from becoming too fast. In addition, the height of the horizontal bulkhead is preferably installed as high as possible within the range that can be included in the chamber from the water surface inside the chamber to the depth of water where low-temperature/low-pressure boiling occurs, depending on the operating conditions inside the chamber. This is to fill the chamber with seawater to create a vacuum inside the chamber, and to reduce the amount of seawater needed to fill the chamber.
체임버(1511)는 진공 상태의 내부 공간을 구비할 수 있다. 상기 진공 상태의 내부 공간은, 도 5에 도시된 바와 같이, 체임버 조립체를 해수면 아래로 침수시킨 다음 해수면 위로 상승시킴으로써 형성될 수 있다. 또한, 상기 진공 상태의 내부 공간은, 도 7에 도시된 바와 같이, 체임버 내부에 해수를 가득 채운 후 체임버 하부를 통해 해수를 배수시킴으로써 형성될 수도 있다. 도 5에 도시된 방식으로 진공을 형성시키는 경우, 담수 저장 장치(1515)는 부력 탱크의 일부로 작용할 수도 있다.The
체임버(1511)는 내부 공간을 진공 상태로 유지하여 매우 낮은 온도에서 해수의 증발 현상을 유도할 수 있다. 이를 위해, 체임버(1511)의 하면은 적어도 일 부분이 개방되어 해수가 지속적으로 유입될 수 있도록 구성할 수 있고, 체임버(1511)의 상면은 외부와 밀폐되어 체임버 내부가 진공 상태를 유지할 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 체임버(1511)의 하면은 체임버가 잠겨있는 수면에 의해 밀폐되므로, 별도의 밀폐 수단을 요구하지 않으면서 기밀 상태를 유지할 수 있다.The
체임버(1511)의 상면에는 하나 이상의 진공 이젝터(1513)가 설치될 수 있다. 상기 진공 이젝터(1513)는 체임버(1511)의 내부에서 발생하는 불 응축 가스를 제거할 수 있다.One or
담수 저장 장치(1515)는 체임버(1511)에 인접하여 배치되며, 상기 체임버(1511)에서 생성된 담수를 저장할 수 있다. 상기 담수 저장 장치(1515)는 내부에 빈 공간을 갖는 원통형 또는 다면체 형상으로 구성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 상기 담수 저장 장치(1515)의 중앙부에는 해수를 공급하기 위한 체임버(1511)의 하단부가 배치된다.The fresh
담수 배출 시스템(1530)은 담수 저장 장치(1515)와 담수 집수관(1521c) 사이에 배치되어, 상기 담수 집수관(1521c)에 모인 담수를 담수 저장 장치(1515)로 배출할 수 있다. 담수 공급 펌프(미도시)는 담수 저장 장치(1515)에 보관된 담수를 담수가 필요한 곳과 연결된 배수관(1550)을 통해 담수가 필요한 곳 방향으로 공급할 수 있다.The fresh
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 해수 담수화 설비는 상단과 하단의 단면적이 서로 다른 체임버와 상기 체임버의 하단을 둘러싸는 담수 저장 장치를 설치함으로써, 체임버 내부에 존재하는 수증기의 발생 및 응축을 촉진시켜 담수의 생산량을 향상시킬 수 있다.As described above, the seawater desalination facility according to another embodiment of the present invention installs a chamber with different cross-sectional areas at the top and bottom and a freshwater storage device surrounding the bottom of the chamber, thereby reducing the amount of water vapor present inside the chamber. It can improve freshwater production by promoting generation and condensation.
한편, 본 명세서에서는, 본 발명에 따른 체임버 조립체를 이용하여 담수화 설비를 구현하는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 체임버 조립체를 이용하여 정수화 설비를 구현할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.Meanwhile, in this specification, the implementation of a desalination facility using the chamber assembly according to the present invention is exemplified, but this is not limited, and it will be apparent to those skilled in the art that a water purification facility can be implemented using the chamber assembly.
또한, 본 명세서에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In addition, although specific embodiments of the present invention have been described in this specification, it goes without saying that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and should be determined by the claims and equivalents thereof as well as the claims described later.
Claims (29)
상기 체임버의 내부 공간을 진공 상태로 만들기 위해, 상기 체임버를 해수 또는 오수로 가득 채운 후 중력에 의해 상기 해수 또는 오수를 배출시키는 장치를 포함하되,
상기 체임버의 하부는 적어도 일 부분이 개방되어, 상기 개방된 하부를 통해 유입된 해수 또는 오수와 상기 체임버의 상부에 의해 밀폐된 진공 상태의 내부 공간을 형성하고,
상기 장치는, 상기 체임버의 상부를 개방하고 하부를 밀폐한 상태에서 해수 또는 오수를 체임버 내부로 주입하여 가득 채운 다음, 상기 체임버의 상부를 밀폐하고 하부를 개방하여 중력에 의해 상기 체임버 내부에 존재하는 해수 또는 오수를 체임버 외부로 배출시켜, 대기압과 중력에 의해 상기 체임버의 내부 수면 위에 진공을 형성하는 것을 특징으로 하는 체임버 조립체.A chamber that creates and maintains a vacuum inside the space; and
In order to create a vacuum in the internal space of the chamber, it includes a device that fills the chamber with seawater or sewage and then discharges the seawater or sewage by gravity,
At least a portion of the lower part of the chamber is open, forming an internal space in a vacuum state sealed by seawater or sewage flowing in through the open lower part and the upper part of the chamber,
The device opens the upper part of the chamber and seals the lower part, injects seawater or sewage into the chamber to fill it, then seals the upper part of the chamber and opens the lower part to remove the water present inside the chamber by gravity. A chamber assembly characterized by discharging seawater or sewage to the outside of the chamber and forming a vacuum on the water surface inside the chamber by atmospheric pressure and gravity.
상기 체임버의 상부에 설치되어, 상기 체임버의 내부 공간에서 발생하는 불 응축 가스를 제거하기 위한 하나 이상의 진공 이젝터; 및
상기 체임버의 상부에 설치되어, 체임버 상부의 적어도 일 부분을 개폐하는 제1 체임버 개폐부를 더 포함하는 체임버 조립체.According to paragraph 1,
One or more vacuum ejectors installed on the upper part of the chamber to remove non-condensable gas generated in the internal space of the chamber; and
A chamber assembly further comprising a first chamber opening and closing portion installed on an upper portion of the chamber to open and close at least a portion of the upper portion of the chamber.
상기 체임버의 하부에 설치되어, 체임버 하부의 적어도 일 부분을 개폐하는 제2 체임버 개폐부를 더 포함하는 체임버 조립체.According to paragraph 3,
A chamber assembly further comprising a second chamber opening/closing portion installed at a lower portion of the chamber to open and close at least a portion of the lower portion of the chamber.
상기 제1 체임버 개폐부는 상기 진공 이젝터와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 체임버 조립체.According to paragraph 3,
A chamber assembly, characterized in that the first chamber opening and closing part is formed integrally with the vacuum ejector.
상기 진공 이젝터는, 낮은 온도를 갖는 냉매를 순환시켜 상기 체임버의 최 상단에 위치하는 수증기를 응축시키는 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 체임버 조립체.According to paragraph 3,
The vacuum ejector is a chamber assembly characterized in that it includes a heat exchanger that circulates a refrigerant having a low temperature to condense water vapor located at the top of the chamber.
상기 체임버는 상부의 단면적이 넓게 형성되고, 하부의 단면적이 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 체임버 조립체.According to paragraph 1,
The chamber assembly is characterized in that the upper cross-sectional area of the chamber is formed to be wide and the lower cross-sectional area is formed to be narrow.
상기 체임버의 내부 공간을 진공 상태로 만들기 위해, 상기 체임버를 해수 또는 오수로 가득 채운 후 중력에 의해 상기 해수 또는 오수를 배출시키는 장치를 포함하되,
상기 체임버의 하부는 적어도 일 부분이 개방되어, 상기 개방된 하부를 통해 유입된 해수 또는 오수와 상기 체임버의 상부에 의해 밀폐된 진공 상태의 내부 공간을 형성하고,
상기 장치는, 상기 체임버를 해수면 또는 오수면 아래에 가라앉혀 체임버 내부를 해수 또는 오수로 가득 채운 다음, 상기 체임버의 상부를 밀폐하고 상기 체임버를 해수면 또는 오수면 위로 상승시켜, 대기압과 중력에 의해 상기 체임버의 내부 수면 위에 진공을 형성하는 것을 특징으로 하는 체임버 조립체.A chamber that creates and maintains a vacuum inside the space; and
In order to create a vacuum in the internal space of the chamber, it includes a device that fills the chamber with seawater or sewage and then discharges the seawater or sewage by gravity,
At least a portion of the lower part of the chamber is open, forming an internal space in a vacuum state sealed by seawater or sewage flowing in through the open lower part and the upper part of the chamber,
The device sinks the chamber below the sea level or sewage level, fills the inside of the chamber with seawater or sewage water, then seals the upper part of the chamber and raises the chamber above the sea level or sewage level, so that the chamber is moved by atmospheric pressure and gravity. A chamber assembly characterized by forming a vacuum above the internal water surface.
상기 장치는, 상기 체임버에 부력을 제공하는 하나 이상의 부력 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 체임버 조립체.According to clause 8,
A chamber assembly, wherein the device includes one or more buoyancy structures that provide buoyancy to the chamber.
상기 체임버는, 선박 화물창의 적어도 일부로 구성되는 것을 특징으로 하는 체임버 조립체.According to paragraph 1,
A chamber assembly, characterized in that the chamber is composed of at least a part of a ship cargo hold.
상기 화물창은, 내부의 수면 상부 공간을 진공 상태로 유지하여 저온/저압 상태에서 해수의 증발 및 비등을 유도하는 공정창과, 상기 공정창의 인접 영역에 배치되어 상기 공정창에서 생성된 담수를 보관하는 저장창을 포함하는 것을 특징으로 하는 체임버 조립체.According to clause 11,
The cargo hold includes a process window that maintains the internal space above the water surface in a vacuum state to induce evaporation and boiling of seawater in a low temperature/low pressure state, and a storage space disposed in an area adjacent to the process window to store fresh water generated in the process window. A chamber assembly comprising a window.
상기 체임버의 개방된 하부를 통해 심해까지 연장되어, 해수면으로부터 일정 깊이 이상의 심층수를 인양하기 위한 심층수 인양관; 및
상기 심층수 인양관의 내부에 존재하는 심층수를 체임버 외부 또는 체임버 내부의 상부 구조로 인양하기 위한 심층수 배출 시스템을 더 포함하는 체임버 조립체.According to paragraph 1,
A deep water salvage pipe extending through the open lower part of the chamber into the deep sea to salvage deep water of a certain depth or more from the sea surface; and
A chamber assembly further comprising a deep water discharge system for lifting deep water existing inside the deep water salvage pipe to the outside of the chamber or to the upper structure inside the chamber.
상기 체임버의 내부에 설치되어, 상기 체임버의 내부에서 발생하는 수증기를 담수 또는 정수로 응축시키는 응축기; 및
상기 응축기에서 만들어진 담수 또는 정수를 상기 체임버의 외부로 배출하는 물 배출 시스템을 포함하되,
상기 체임버 조립체는, 상기 체임버의 내부 공간을 진공 상태로 만들기 위해, 상기 체임버를 해수 또는 오수로 가득 채운 후 중력에 의해 상기 해수 또는 오수를 배출시키는 장치를 포함하고,
상기 장치는, 상기 체임버의 상부를 개방하고 하부를 밀폐한 상태에서 해수 또는 오수를 체임버 내부로 주입하여 가득 채운 다음, 상기 체임버의 상부를 밀폐하고 하부를 개방하여 중력에 의해 상기 체임버 내부에 존재하는 해수 또는 오수를 체임버 외부로 배출시켜, 대기압과 중력에 의해 상기 체임버의 내부 수면 위에 진공을 형성하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 설비.A chamber assembly that induces evaporation of seawater or sewage water by maintaining the internal space of the chamber in a vacuum state;
A condenser installed inside the chamber to condense water vapor generated inside the chamber into fresh water or purified water; and
It includes a water discharge system that discharges fresh water or purified water produced in the condenser to the outside of the chamber,
The chamber assembly includes a device that fills the chamber with seawater or sewage water and then discharges the seawater or sewage water by gravity to create a vacuum state in the interior space of the chamber,
The device opens the upper part of the chamber and seals the lower part, injects seawater or sewage into the chamber to fill it, then seals the upper part of the chamber and opens the lower part to remove the water present inside the chamber by gravity. A water quality improvement facility characterized by discharging seawater or sewage to the outside of the chamber and forming a vacuum on the water surface inside the chamber by atmospheric pressure and gravity.
상기 응축기는 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프와, 상기 열 교환 파이프와 접촉하는 흡열판과, 상기 흡열판의 하단에 배치되는 집수관을 포함하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 설비.According to clause 14,
The condenser is a water quality improvement facility comprising heat exchange pipes arranged in a zigzag shape, a heat absorption plate in contact with the heat exchange pipe, and a water collection pipe disposed at a lower end of the heat absorption plate.
상기 체임버의 내부에 설치되어, 상기 체임버의 하부 또는 외부에서 공급되는 해수 또는 오수를 수증기로 증발시키는 증발기를 더 포함하는 수질 개선 설비.According to clause 14,
A water quality improvement facility further comprising an evaporator installed inside the chamber to evaporate seawater or sewage supplied from the bottom or outside of the chamber into water vapor.
상기 응축기의 적어도 일부는, 히트펌프 원리를 이용한 히트펌프 증발기로 구성되고, 상기 증발기의 적어도 일부는 히트펌프 원리를 이용한 히트펌프 응축기로 구성되는 것을 특징으로 하는 수질 개선 설비.According to clause 16,
Water quality improvement equipment, wherein at least a portion of the condenser is composed of a heat pump evaporator using a heat pump principle, and at least a portion of the evaporator is composed of a heat pump condenser using a heat pump principle.
상기 증발기는, 지그재그 형태로 배열된 열 교환 파이프와, 상기 열 교환 파이프와 접촉하는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 설비.According to clause 16,
The evaporator is a water quality improvement facility comprising heat exchange pipes arranged in a zigzag shape and a heat sink in contact with the heat exchange pipes.
상기 증발기는, 체임버의 내부 수면 위에 설치되는 수조와, 상기 체임버의 내부 또는 외부에 존재하는 해수 또는 오수를 상기 수조로 공급하는 펌프 시스템과, 상기 수조의 내부에 설치되는 열 교환 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 설비.According to clause 16,
The evaporator includes a water tank installed on the water surface inside the chamber, a pump system that supplies seawater or sewage existing inside or outside the chamber to the water tank, and a heat exchange pipe installed inside the water tank. Characterized by water quality improvement equipment.
상기 증발기의 열원으로 외부의 다른 설비의 폐열을 사용하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 설비.According to clause 16,
A water quality improvement facility that uses waste heat from other external facilities as a heat source for the evaporator.
상기 증발기의 인접 영역에 배치되어, 상기 해수 또는 오수를 농축하여 배출하는 농축수 배출 시스템을 더 포함하는 수질 개선 설비.According to claim 18 or 19,
A water quality improvement facility further comprising a concentrated water discharge system disposed in an area adjacent to the evaporator and concentrating and discharging the seawater or sewage water.
상기 체임버의 내부에 설치되어, 상기 체임버의 내부 진공 공간에 존재하는 자연 증발된 수증기를 가열시키는 수증기 가열기를 더 포함하는 수질 개선 설비.According to clause 14,
A water quality improvement facility further comprising a steam heater installed inside the chamber to heat naturally evaporated water vapor existing in an internal vacuum space of the chamber.
상기 수증기 가열기의 열원으로 외부의 다른 설비의 폐열을 사용하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 설비.According to clause 22,
A water quality improvement facility that uses waste heat from other external facilities as a heat source for the steam heater.
상기 응축기와 상기 체임버의 내부 수면 사이에 설치되어, 상기 응축기로 전달되는 수증기의 응축열을 해수 또는 오수로 전달하는 복수의 히트 파이프를 더 포함하는 수질 개선 설비.According to clause 14,
A water quality improvement facility further comprising a plurality of heat pipes installed between the condenser and the inner water surface of the chamber to transfer condensation heat of water vapor delivered to the condenser to seawater or sewage.
상기 응축기는, 상기 히트 파이프의 상부에 낮은 온도를 갖는 냉매를 순환시켜 체임버 상부에 위치하는 수증기를 응축시키는 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 설비.According to clause 24,
The condenser is a water quality improvement facility characterized in that it includes a heat exchanger that circulates a refrigerant having a low temperature in the upper part of the heat pipe to condense water vapor located in the upper part of the chamber.
상기 냉매가 순환되는 응축기의 상부와 상기 히트 파이프가 연결되는 응축기의 하부가 서로 분리되어 단절된 온도 차이가 발생하게 되는 것을 특징으로 하는 수질 개선 설비.According to clause 25,
A water quality improvement facility wherein the upper part of the condenser where the refrigerant circulates and the lower part of the condenser where the heat pipe is connected are separated from each other, resulting in a disconnected temperature difference.
상기 물 배출 시스템은, 상기 응축기에서 생성된 담수 또는 정수를 상기 체임버의 외부로 배출하는 배수관을 포함하고,
상기 배수관은 하나 이상의 U 트랩 구조로 형성되며,
상기 응축기의 하부에 설치되는 집수관 바닥면으로부터 상기 U 트랩의 하단까지의 거리는, 해당 거리로 인해 발생하는 담수 또는 정수의 압력이 외부의 대기압과 체임버 내부의 기압차보다 커질 수 있도록, 최소 10m 이상임는 것을 특징으로 하는 수질 개선 설비.According to clause 14,
The water discharge system includes a drain pipe that discharges fresh water or purified water generated in the condenser to the outside of the chamber,
The drain pipe is formed of one or more U trap structures,
The distance from the bottom of the water collection pipe installed at the bottom of the condenser to the bottom of the U trap is at least 10 m or more so that the pressure of fresh water or purified water generated due to the distance can be greater than the difference between the external atmospheric pressure and the air pressure inside the chamber. A water quality improvement facility characterized in that.
상기 물 배출 시스템은, 상기 배수관에서의 담수 이동을 제어하는 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 설비.According to clause 27,
The water discharge system is a water quality improvement facility, characterized in that it further includes a check valve that controls the movement of fresh water in the drain pipe.
상기 응축기는, 액화가스 기화기의 냉각 열을 냉각 원의 일부 또는 전부로 사용하는 것을 특징으로 하는 수질 개선 설비.According to clause 14,
The condenser is a water quality improvement facility characterized in that it uses the cooling heat of the liquefied gas vaporizer as part or all of the cooling source.
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JP6000111B2 (en) * | 2012-12-20 | 2016-09-28 | 昊二 藤田 | Seawater desalination equipment |
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JPS60111B2 (en) * | 1981-02-05 | 1985-01-05 | 関西ペイント株式会社 | Painting method |
KR101318971B1 (en) * | 2011-09-07 | 2013-10-17 | 곽상칠 | Heat pump used fresh water generator |
KR101314165B1 (en) * | 2011-11-08 | 2013-10-04 | 건국대학교 산학협력단 | Buoyancey chamber for collecting gas in a paddy field |
KR20130131643A (en) * | 2012-05-24 | 2013-12-04 | 대우조선해양 주식회사 | Seawater desalination and electricity generation system for ship |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6000111B2 (en) * | 2012-12-20 | 2016-09-28 | 昊二 藤田 | Seawater desalination equipment |
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AMND | Amendment | ||
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AMND | Amendment | ||
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