KR102610683B1 - 삼투모듈용 다공성 유출관 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 제 1 통과홀이 길이방향을 따라 관통 형성되는 제 1 부분과 복수 개의 제 2 통과홀이 길이방향을 따라 관통 형성되는 제 2 부분을 포함하는 중공관; 및 상기 중공관의 개방된 일단을 통하여 상기 제 1 부분의 내부로 유입된 유체와 상기 제 2 통과홀을 통해 상기 제 2 부분의 내부로 유입되는 유체를 서로 차단하기 위하여, 상기 중공관 내부에 구비되어 상기 중공관의 제 1 부분 및 제 2 부분을 구획하고, 상기 제 1 부분에 인접하는 제 1 면 및 상기 제 2 부분에 인접하는 제 2 면으로 구성되는 격벽 부재; 를 포함하고, 상기 제 1 면은 상기 중공관의 내주면과 접하는 제 1 위치 및 상기 제 1 위치에 180도 이격된 제 2 위치를 포함하고, 상기 제 1 위치가 상기 제 2 위치보다 상기 중공관의 유체 유입구에 더 가깝게 배치되는 삼투모듈용 다공성 유출관이 제공된다.
Description
본 발명은 삼투모듈용 다공성 유출관에 관한 것이다.
삼투현상은 지구온난화에 의한 기후변화, 산업화에 따른 공업용수증가, 인구증가에 따른 물수요의 증가로 심각해진 물 부족을 해결할 수 있는 방법 중의 하나인 바닷물을 이용한 담수화 기술의 핵심이다.
그러나 현재까지의 해수 담수화 공정은 고도의 에너지 집약형공정으로 중동과 같은 물 부족 지역이 아니면 아직까지 경제적인 면에서 한계를 가지고 있다.
바닷물 속의 염을 제거하여 사용하기 위한 방법으로는 증발법과 역삼투법으로 크게 나눌 수 있다.
이 중 정삼투(FO) 방식은 낮은 농도의 용액이 높은 농도의 용액 쪽으로 이동함으로써 막 분리를 하는 것으로서, 자연적인 삼투막 현상을 이용함으로 인해, 별도의 압력이 요구되지 않아 역삼투막 공법에 대비하여 매우 경제적이다. 따라서 최근 정삼투막 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 역삼투(reverse osmosis)법과 반대의 개념인 정삼투법은 정삼투 분리막, 삼투모듈 내 포함되고 분리막 내부로 원수를 유출시키는 기능을 담당하는 유출관 등이 역삼투법에 사용되는 그것과는 구별되는 특징이 있다. 따라서, 역삼투 방식에 적용되는 분리막, 유출관은 정삼투 방식에 적용되기 어렵다.
또한, 압력지연 삼투 방식은 원수에 삼투압 이하의 압력을 가하는 점에서, 삼투압 이상의 압력을 가하는 역삼투 방식과 다르고, 이에 따라 압력지연 삼투 방식에 사용하는 분리막, 유출관은 역삼투 방식에 사용되는 그것과 다른 특징이 있다. 따라서, 역삼투 방식에 적용되는 분리막, 유출관은 압력지연 삼투 방식에 적용되기 어렵다.
상술한 바와 같이 정삼투 방식 및 압력지연 삼투 방식은 역삼투와 달리 원수에 압력을 가하지 않거나(정삼투 방식) 삼투압 보다 낮은 수준의 압력을 고염도의 물쪽에 가하므로(압력지연 삼투 방식), 이에 사용되는 유출관은 높은 압력을 견뎌야 하는 역삼투 방식에 사용되는 유출관과는 다른 구성을 가진다.
한편 나권형 모듈에서 정삼투 방식을 적용함에 있어서, 종래의 역삼투 모듈의 센트럴 파이프를 그대로 적용할 수 없다. 정삼투 방식에서는 유도용액이 센트럴 파이프로부터 외측의 분리막으로 배출되어야 하는데 역삼투 방식의 센트럴 파이프는 홀의 사이즈가 작아 유도용액의 원활한 배출이 어렵기 때문이다.
또한, 종래의 정삼투 방식의 센트럴 파이프는 유도용액을 센트럴 파이프 외측으로 배출시키기 위하여 센트럴 파이프 중간에 직각 형태의 격막을 구비하는데 격막에 의해 유도용액의 유량 손실이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유도용액이 분리막과 센트럴 파이프간에 원활하게 유동할 수 있는 삼투모듈용 다공성 유출관이 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 제 1 통과홀이 길이방향을 따라 관통 형성되는 제 1 부분과 복수 개의 제 2 통과홀이 길이방향을 따라 관통 형성되는 제 2 부분을 포함하는 중공관; 및 상기 중공관의 개방된 일단을 통하여 상기 제 1 부분의 내부로 유입된 유체와 상기 제 2 통과홀을 통해 상기 제 2 부분의 내부로 유입되는 유체를 서로 차단하기 위하여, 상기 중공관 내부에 구비되어 상기 중공관의 제 1 부분 및 제 2 부분을 구획하고, 상기 제 1 부분에 인접하는 제 1 면 및 상기 제 2 부분에 인접하는 제 2 면으로 구성되는 격벽 부재; 를 포함하고, 상기 제 1 면은 상기 중공관의 내주면과 접하는 제 1 위치 및 상기 중공관의 중심축을 기준으로 상기 제1 위치에서 180도 회전된 제2 위치를 포함하고, 상기 제 1 위치가 상기 제 2 위치보다 상기 중공관의 유체 유입구에 더 가깝게 배치되는 삼투모듈용 다공성 유출관이 제공된다.
이 때, 상기 격벽 부재의 제 1 면은 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치를 연결하는 평면으로 형성될 수 있다.
이 때, 상기 격벽 부재의 제 1 면은 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치를 연결하는 곡면으로 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제 2 위치에서 상기 격벽 부재의 제 1 면과, 상기 격벽부재의 하부면과 접하는 상기 중공관의 내주면이 이루는 각은 90도 초과 내지 135도의 범위일 수 있다.
이 때, 상기 제 2 면은 상기 중공관의 내주면과 접하는 제 3 위치 및 상기 중공관의 중심축을 기준으로 상기 제 3 위치에서 180도 회전된 제 4 위치를 포함하고,
상기 제 3 위치가 상기 제 4 위치보다 상기 중공관의 유체 유출구에 더 가깝게 배치되거나, 상기 유체 유출구로부터 동일한 거리에 배치될 수 있다.
상기 제 3 위치가 상기 제 4 위치보다 상기 중공관의 유체 유출구에 더 가깝게 배치되거나, 상기 유체 유출구로부터 동일한 거리에 배치될 수 있다.
이 때, 상기 격벽 부재의 제 2 면은 상기 제 3 위치와 상기 제 4 위치를 연결하는 평면으로 형성될 수 있다.
이 때, 상기 격벽 부재의 제 2 면은 상기 제 3 위치와 상기 제 4 위치를 연결하는 곡면으로 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제 2 위치에서 상기 격벽 부재의 제 1 면과, 상기 제2위치가 존재하는 격벽 부재의 하부면과 접하는 상기 중공관의 내주면이 이루는 각은 90도 초과 내지 135도의 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관은 제 1 유체의 유량 손실을 방지할 수 있는 격벽 부재를 포함하여, 제 1 통과홀을 통해 중공관 외부로 유출되는 제 1 유체의 흐름과 제 2 통과홀을 통해 중공관 내부로 유입되는 제 1 유체의 흐름이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 사시도이다.
이하, 본 발명의 제 1 내지 제 6 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관(1)의 구조를 설명한다. 다음으로 각 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관(1)의 격벽 부재를 설명한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관(1)은 외측면에 다수의 홀이 형성된 중공관(100), 중공관(100)의 외주면에 감겨 배치되는 다수의 분리막 및 중공관(100) 내부에 배치되어, 중공관(100)을 제 1 부분(2) 및 제 2 부분(4)으로 구획하는 격벽 부재를 포함할 수 있다.
먼저, 중공관(100)은 삼투모듈의 길이방향을 따라 중앙부를 가로지르도록 배치되는 것으로, 중공관(100)의 일단부 측으로 유입되는 제 1 유체가 중공관(100)의 길이방향으로 격벽 부재(10)를 향해 이송될 수 있다.
이 때, 중공관(100)은 양단부가 개방되는 중공형의 관부재로 구비될 수 있으며, 중공관(100)의 외주면에는 길이방향을 따라 중공관(100)의 외측면을 관통하도록 형성되는 다수의 제 1 통과홀(3a) 및 제 2 통과홀(3b)이 형성될 수 있다.
이 때, 중공관(100)은 내부에 격벽 부재(10)를 구비할 수 있고, 이에 의해 중공관(100)은 제 1 부분(2) 및 제 2 부분(4)으로 구획될 수 있다. 도 2 내지 도 6에 도시된 단면도에서 격벽 부재(10)를 중심으로 좌측에 위치한 부분을 제 1 부분(2), 우측에 위치한 부분을 제 2 부분(4)으로 정의한다. 또한, 제 1 유체가 유입되는 중공관(100)의 일단부를 격벽 부재를 중심으로 좌측에 위치한 개구로 본다.
이 때, 중공관(100)의 제 1 부분(2)의 외주면에는 제 1 통과홀(3a)이 형성되어 중공관(100) 내부를 흐르는 제 1 유체가 제 1 통과홀(3a)을 통해 중공관(100) 외부로 유출될 수 있다. 또한, 제 2 부분(4)의 외주면에는 제 2 통과홀(3b)이 형성되는데, 후술하는 바와 같이, 중공관(100) 외부로 유출되는 제 1 유체가 제 2 통과홀(3b)을 통과하여 중공관(100)의 제 2 부분(4)으로 유입될 수 있다.
이와 같이, 제 1 통과홀(3a) 및 제 2 통과홀(3b)은 중공관(100)의 일단부로 유입된 제 1 유체가 중공관(100)의 외부로 유출되거나 외부로부터 내부로 유입되는 통로의 기능을 하며, 제 1 통과홀(3a)에서의 제 1 유체의 흐름방향과 상기 제 2 통과홀(3b)에서의 제 1 유체의 흐름방향은 서로 반대방향이다.
일례로, 상기 중공관(100)의 일단부로 유입된 제 1 유체는 제 1 통과홀(3a)을 통해서 외부로 유출되어 분리막 측으로 이동되고, 분리막에서 중공관(100)의 내부로 유입되는 제 1 유체는 제 2 통과홀(3b)을 통해서만 중공관(100)의 내부로 유입된다.
본 발명의 제 1 실시예에서, 제 1 통과홀(3a) 및 제 2 통과홀(3b)은 중공관(100)의 길이방향을 따라 배치될 수 있으며, 각 통과홀의 개수는 중공관(100)을 흐르는 유체의 종류에 따라 달라질 수 있다. 또한, 각 통과홀은 중공관(100)의 여러 반경 방향으로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 중공관(100)은 통과홀이 90° 간격의 방향으로 형성되고, 그 통과홀이 길이방향으로 형성된 것이다.
또한, 복수 개의 제 1 통과홀(3a) 및 제 2 통과홀(3b)은 길이방향을 따라 일직선상에 배열될 수도 있고, 나선형상으로 구비될 수도 있으며, 지그재그 방식으로 배열될 수도 있다. 상기의 배치관계들은 본 발명의 설명을 위한 예시에 불과한 것으로 다양한 형태로 형성될 수 있고 이 역시 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
다음으로 분리막은 중공관(100)의 외주면에 감겨 배치되는 막 부재로서, 삼투막일 수 있다. 이 때, 분리막은 중공관(100)의 외주면에 다수개가 감겨 배치될 수 있고, 분리막의 외측으로 제 2 유체가 흐를 수 있다. 분리막을 흐르는 제 2 유체는 중공관(100)을 흐르는 제 1 유체보다 농도가 낮으므로 제 1 유체와 제 2 유체가 분리막에 의해 삼투압이 형성될 수 있다. 이 때, 삼투압의 방향은 농도가 낮은 제 2 유체로부터 농도가 높은 제 1 유체 방향으로 형성되고, 이에 의해 제 2 유체에 포함된 물 등이 제 1 유체에 유입될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에서, 분리막은 염을 제거하고자 하는 제 2 유체의 종류 및 제거하고자 하는 염의 종류에 따라 달리 형성될 수 있다.
즉, 중공관(100)을 흐르는 제 1 유체가 제 1 부분(2)으로 진입하고, 제 1 부분(2)의 외측면에 형성된 제 1 통과홀(3a)을 통해 중공관(100) 외측으로 이동할 수 있다. 중공관(100) 외측으로 이동한 제 1 유체는 분리막에 의해 제 2 유체로부터 물을 공급받고, 농도가 낮아진 상태로 제 2 통과홀(3b)을 통해 중공관(100)의 제 2 부분(4)으로 유입될 수 있다. 상기의 과정을 반복적으로 거치면서, 제 1 유체의 농도는 낮아지고, 제 2 유체에는 제거하고자 하는 염의 양이 감소하게 된다.
본 명세서에서, 제 1 유체는 중공관(100)을 흐르는 유도용액일 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관(1)은 중공관(100) 내부에 격벽 부재(10)를 구비할 수 있다. 이 때, 격벽 부재(10)는 전술한 바와 같이, 제 1 통과홀(3a)을 통해 제 1 유체가 유출되는 측의 제 1 부분(2)과, 유출된 제 1 유체가 제 2 통과홀(3b)을 통해 다시 중공관(100) 내부로 유입되는 제 2 부분(4)으로 구획될 수 있다.
격벽 부재는 제 1 부분(2)과 제 2 부분(4)의 제 1 유체의 흐름을 완전히 차단할 수 있는 것이다. 따라서, 제 1 부분(2)에 위치하는 제 1 유체는 격벽 부재에 의해 제 1 통과홀(3a)로 유출될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에서, 격벽 부재는 중공관(100)의 제 1 부분(2)에 위치한 제 1 유체와 접하는 제 1 면(12) 및 제 2 부분(4)에 위치한 제 1 유체와 접하는 제 2 면(14)으로 구성될 수 있다.
제 1 면 및 제 2 면은 중공관(100)의 폭 방향 단면이 중공관(100)의 단면과 일치하도록 원형으로 형성될 수 있음은 모든 실시예에 공통되나, 중공관(100)의 길이 방향 단면은 제 1 유체의 유량 손실을 줄이기 위해 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 이하, 본 발명의 제 1 내지 제 6 실시예에 따른 격벽 부재(10 내지 60)의 형상을 설명한다.
먼저 도 2 내지 도 7에 도시된 제 1 내지 제 6 실시예의 격벽 부재의 공통적인 특징을 설명한다. 도면에 도시된 바와 같이, 중공관의 내주면과 제 1 면(12)이 접하는 두 부분 중 상부에 위치한 것을 제 1 위치(P1), 하부에 위치한 것을 제 2 위치(P2)로 정의한다. 이 때, 단면이므로 제 1 위치(P1) 및 제 2 위치(P2)는 중공관의 중심축을 기준으로 180도 회전될 수 있다. 또한 본 발명의 제 1 내지 제 6 실시예에서는 제 1 위치(P1)가 제 2 위치(P2)보다 중공관의 유체 유입구 측에 가깝게 배치될 수 있다. 이 때, 유체 유입구란 중공관의 개방된 양 단부 중 제 1 부분에 위치한 단부로 본다.
이와 유사하게, 중공관의 내주면과 제 2 면(14)이 접하는 두 부분 중 상부에 위치한 것을 제 3 위치(P3), 하부에 위치한 것을 제 4 위치(P4)로 정의한다. 이 때, 단면이므로 제 3 위치(P3) 및 제 4 위치(P4)는 중공관의 중심축을 기준으로 180도 회전될 수 있다. 또한 본 발명의 제 1 내지 제 6 실시예에서는 제 3 위치(P3)가 제 4 위치(P4)보다 중공관의 유체 유출구 측에 가깝게 배치될 수 있다. 이 때, 유체 유출구란 중공관의 개방된 양 단부 중 제 2 부분에 위치한 단부로 본다.
다만, 제 2 실시예 및 제 6 실시예에서는 제 2 면의 제 3 위치(P3)와 제 4 위치(P4)가 유체 유출구로부터 동일한 거리에 배치될 수 있다. 즉, 제 2 면이 중공관의 내주면과 수직하도록 형성되는 것이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 면 및 제 2 면은 중공관(100)의 내주면 중 하부에 위치한 면과 소정의 각도(θ1, θ2)를 이루되, 중공관(100)의 길이 방향 단면이 직선이 되도록 형성될 수 있다. 이 때, 격벽 부재의 제 1 면 및 제 2 면 모두 평면으로 형성될 수 있다.
이 때, 소정의 각도(θ)란 90° < θ1, θ2 < 135° 의 범위에서 정해질 수 있고, θ1과 θ2가 동일한 경우 중공관(100)의 단면 상에서 제 1 면 및 제 2 면이 대칭으로 이루어질 수도 있으나, 서로 달리 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 면(22)은 중공관(100)의 내주면 중 하부에 위치한 면과 소정의 각도(θ1)를 이루되, 중공관(100)의 길이 방향 단면이 직선이 되도록 형성될 수 있다. 반면, 제 2 면(24)이 중공관(100)의 내주면 중 하부에 위치한 면과 수직되도록 형성될 수 있다.
이 때, 격벽 부재(20)의 제 1 면 및 제 2 면 모두 평면으로 형성될 수 있다.
이 때, 소정의 각도란 90° < θ1 < 135° 의 범위에서 정해질 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 면(32)은 중공관(100)의 내주면 중 하부에 위치한 면과 소정의 각도(θ1)를 이루도록 형성될 수 있다. 반면, 제 2 면(34)은 격벽 부재(30)의 중심부 측으로 만곡되도록 형성될 수 있다. 이 때, 격벽 부재(30)의 제 1 면(32)은 평면으로 형성될 수 있고, 제 2 면은 곡면으로 형성될 수 있다.
이 때, 소정의 각도란 90° < θ1 < 135° 의 범위에서 정해질 수 있다.
이 때, 만곡된 제 2 면의 구체적인 형상은 포물선 또는 원호, 바람직하게는 타원의 호로 이루어질 수 있다. 상기의 형상은 제 1 유체의 종류, 제 1 유체가 유입되는 속도 및 유량 등을 종합적으로 고려하여 구체적인 상황에 따라 달리 결정될 수 있는 것이다.
이 때, 제 2 면은 중공관(100)의 내주면 중 하부에 위치한 면과 소정의 각도(θ2)를 이루도록 형성될 수 있고, 소정의 각도는 90° < θ2 < 135° 의 범위에서 정해질 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 면(42) 및 제 2 면(44)은 격벽 부재(40)의 중심부 측으로 만곡되도록 형성될 수 있다. 이 때, 격벽 부재의 제 1 면 및 제 2 면은 곡면으로 형성될 수 있다.
이 때, 만곡된 제 1 면 및 제 2 면의 구체적인 형상은 포물선 또는 원호, 바람직하게는 타원의 호로 이루어질 수 있다. 상기의 형상은 제 1 유체의 종류, 제 1 유체가 유입되는 속도 및 유량 등을 종합적으로 고려하여 구체적인 상황에 따라 달리 결정될 수 있는 것이다.
이 때, 제 1 면 및 제 2 면은 중공관(100)의 내주면 중 하부에 위치한 면과 소정의 각도(θ1, θ2)를 이루도록 형성될 수 있고, 소정의 각도는 90° < θ1, θ2 < 135° 의 범위에서 정해질 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 면(52)은 격벽 부재(50)의 중심부 측으로 만곡되도록 형성될 수 있다. 반면 제 2 면(54)은 중공관(100)의 내주면 중 하부에 위치한 면과 수직되도록 형성될 수 있다.
이 때, 격벽 부재의 제 1 면은 곡면으로 형성될 수 있고, 제 2 면은 평면으로 형성될 수 있다. 이 때, 만곡된 제 1 면의 구체적인 형상은 포물선 또는 원호, 바람직하게는 타원의 호로 이루어질 수 있다. 상기의 형상은 제 1 유체의 종류, 제 1 유체가 유입되는 속도 및 유량 등을 종합적으로 고려하여 구체적인 상황에 따라 달리 결정될 수 있는 것이다.
이 때, 제 1 면 및 제 2 면은 중공관(100)의 내주면 중 하부에 위치한 면과 소정의 각도(θ1, θ2)를 이루도록 형성될 수 있고, 소정의 각도는 90° < θ1, θ2 < 135° 의 범위에서 정해질 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관의 길이 방향 단면도이다.
본 발명의 제 6 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 면(62)은 격벽 부재(60)의 중심부 측으로 만곡되도록 형성될 수 있다. 반면, 제 2 면(64)은 중공관(100)의 내주면 중 하부에 위치한 면과 소정의 각도(θ2)를 이루되, 중공관(100)의 길이 방향 단면이 직선이 되도록 형성될 수 있다. 이 때, 격벽 부재의 제 1 면은 곡면으로 형성될 수 있고, 제 2 면은 평면으로 형성될 수 있다.
이 때, 만곡된 제 1 면의 구체적인 형상은 포물선 또는 원호, 바람직하게는 타원의 호로 이루어질 수 있다. 상기의 형상은 제 1 유체의 종류, 제 1 유체가 유입되는 속도 및 유량 등을 종합적으로 고려하여 구체적인 상황에 따라 달리 결정될 수 있는 것이다.
이 때, 제 1 면은 중공관(100)의 내주면 중 하부에 위치한 면과 소정의 각도(θ1)를 이루도록 형성될 수 있고, 소정의 각도는 90° < θ1 < 135° 의 범위에서 정해질 수 있다.
다음은 전술한 제 1 내지 제 6 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관(1)과 제 1 면 및 제 2 면이 모두 수직되도록 형성된 격벽 부재를 포함하는 종래의 삼투모듈용 다공성 유출관(1)의 제 1 유체의 유입량을 도시한 표이다. 이 때, 유도용액인 제 1 유체는 1M 농도의 NaCl이며 정삼투압은 0.6bar이다.
| 제 1 면 | 제 2 면 | 제 1 유체 유입량 | |||
| 형상 | 각도 θ1 | 형상 | 각도 θ2 | ||
| 제 1 실시예 | 평면형 |
90°<θ1<135° | 평면형 | 90°<θ2<135° | 7.5 |
| 제 2 실시예 | 평면형 |
평면형 | 90° | 6.5 | |
| 제 3 실시예 | 평면형 |
곡면형 | 90°<θ2<135° | 7.6 | |
| 제 4 실시예 | 곡면형 |
90°<θ1<135° | 곡면형 | 90°<θ2<135° | 8 |
| 제 5 실시예 | 곡면형 |
평면형 | 90°<θ2<135° | 7.8 | |
| 제 6 실시예 | 곡면형 |
평면형 | 90° | 7 | |
| 비교예 | 직선형 |
90° | 직선형 | 90° | 4 |
상기 표 1의 제 1 유체 유입량을 비교하면, 비교예인 종래의 삼투모듈용 다공성 유출관(1)은 격벽 부재의 제 1 면과 제 2 면이 수직으로 형성되고, 수직으로 형성된 격벽 부재에 의해 중공관(100)으로 유입되는 제 1 유체의 흐름이 원활하지 못한 문제가 있었다. 하지만 본 발명의 제 1 내지 제 6 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관(1)에서는 제 1 유체의 유량 손실을 방지할 수 있는 다양한 형상의 격벽 부재(10 내지 60)를 포함하여 제 1 유체의 유입량이 개선된 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관(1)은 종래 정삼투 방식의 삼투모듈의 단점인 낮은 유량을 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삼투모듈용 다공성 유출관(1)이 정삼투 방식의 삼투모듈에 적용되는 경우, 역삼투 방식의 삼투모듈에 비해 에너지 소비를 줄일 수 있고, 종래의 정삼투 방식의 삼투모듈에 비해 높은 유량을 가질 수 있는 장점이 있다. 또한, 정삼투 방식의 삼투모듈에 적용되는 것으로 제한되지 않으며 압력지연 삼투 방식에도 적용되어 종래의 삼투모듈에 비해 경제성과 실용성을 확보할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1 : 삼투모듈용 다공성 유출관 2 : 제 1 부분
4 : 제 2 부분 3a : 제 1 통과홀
3b : 제 2 통과홀 10 내지 60 :격벽 부재
100 : 중공관
4 : 제 2 부분 3a : 제 1 통과홀
3b : 제 2 통과홀 10 내지 60 :격벽 부재
100 : 중공관
Claims (8)
- 복수 개의 제 1 통과홀이 길이방향을 따라 관통 형성되는 제 1 부분과 복수 개의 제 2 통과홀이 길이방향을 따라 관통 형성되는 제 2 부분을 포함하는 중공관; 및
상기 중공관의 개방된 일단을 통하여 상기 제 1 부분의 내부로 유입된 유체와 상기 제 2 통과홀을 통해 상기 제 2 부분의 내부로 유입되는 유체를 서로 차단하기 위하여, 상기 중공관 내부에 구비되어 상기 중공관의 제 1 부분 및 제 2 부분을 구획하고, 상기 제 1 부분에 인접하는 제 1 면 및 상기 제 2 부분에 인접하는 제 2 면으로 구성되는 격벽 부재; 를 포함하고,
상기 제 1 면은 상기 중공관의 내주면과 접하는 제 1 위치 및 상기 중공관의 중심축을 기준으로 상기 제1 위치에서 180도 회전된 제2 위치를 포함하고,
상기 제 1 위치가 상기 제 2 위치보다 상기 중공관의 유체 유입구에 더 가깝게 배치되는 삼투모듈용 다공성 유출관. - 제 1 항에 있어서,
상기 격벽 부재의 제 1 면은 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치를 연결하는 평면으로 형성되는 삼투모듈용 다공성 유출관. - 제 1 항에 있어서,
상기 격벽 부재의 제 1 면은 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치를 연결하는 곡면으로 형성되는 삼투모듈용 다공성 유출관. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 위치에서 상기 격벽 부재의 제 1 면과, 상기 격벽부재의 하부면과 접하는 상기 중공관의 내주면이 이루는 각은 90도 초과 내지 135도의 범위인 삼투모듈용 다공성 유출관. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 면은 상기 중공관의 내주면과 접하는 제 3 위치 및 상기 중공관의 중심축을 기준으로 상기 제 3 위치에서 180도 회전된 제 4 위치를 포함하고,
상기 제 3 위치가 상기 제 4 위치보다 상기 중공관의 유체 유출구에 더 가깝게 배치되거나, 상기 유체 유출구로부터 동일한 거리에 배치되는 삼투모듈용 다공성 유출관. - 제 5 항에 있어서,
상기 격벽 부재의 제 2 면은 상기 제 3 위치와 상기 제 4 위치를 연결하는 평면으로 형성되는 삼투모듈용 다공성 유출관. - 제 5 항에 있어서,
상기 격벽 부재의 제 2 면은 상기 제 3 위치와 상기 제 4 위치를 연결하는 곡면으로 형성되는 삼투모듈용 다공성 유출관. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 위치에서 상기 격벽 부재의 제 1 면과, 상기 제2위치가 존재하는 격벽 부재의 하부면과 접하는 상기 중공관의 내주면이 이루는 각은 90도 초과 내지 135도의 범위인 삼투모듈용 다공성 유출관.
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