KR20030008255A - 응축 정수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바다를 주된 생활의 터전으로 하는 선박이나 물이 귀한 섬 등 기타의 많은 곳에서 식수를 비롯한 생활 용수로 바닷물을 담수화하기 위하여, 증류한 물을 응집처리 등을 통하여 생활 용수로 만들어 사용하기 위한 방법의 하나로 삼투 현상을 이용한 후 가열하여, 이때 발생한 수증기를 응축 시켜 이를 사용하는 장치이다.

본 발명에 의하면, 지금까지는 수도 헤아릴 수없이 많은 방법의 정수기가 개발되어 사용되고 있으나, 바다를 주된 생활의 터전으로 하는 선박 등에서 사용하고 있는 방식은 거의가 역삼투압 방식으로 된 정수기가 많이 사용되고 있어, 이를 사용 함에는 시설비용을 포함 하여 운영비 등에서 많은 비용이 소요되고 있다 하겠다.

여기에 반하여, 본 발명의 정수 방식은 삼투현상을 그대로 이용 한 것으로서, 바닷물 중에서 반투막을 통해 들어온 물을 끓여 수증기로 하고, 이 수증기를 유입 원수인 바닷물을 이용해 냉각 시켜 이 때 수증기가 식으면서 물로 응결되는 방법으로 하여 순수한 물로 하는 것으로 이의 사용 장소는 바다에만 국한 된 것이 아니고, 많은 곳에서 어떠한 종류의 물이든 물만 있으면 바로 생활용수로 만들어 사용할 수 있게 하는 물로 만들 수 있다는 것이다.

Description

응축 정수기{CLEAN WATER BY CONDENSING}

본 발명에 관한 연구는 오래 전에 전쟁을 치르면서 해군들의 식수 등을 구하기 위한 과거의 미국에서 시작 하여 지금에 이르기까지 많은 발전을 거듭하여 그 종류만 하여도 많이 있다.

그러나, 거의 모두가 역삼투압이라는 짙은 농도의 용액 쪽으로 힘을 가해 낮은 용액 쪽으로 거꾸로 용매인 물분자가 흐르게 하는 방식이 주를 이루고 있다 하겠다.

이 외에도 자연적인 정수의 방법도 여러 가지가 있으니, 그의 대표적인 방법으로는 숯 등 활성탄을 이용하여 흡착 시키는 활성탄 여과 방법 등이 있다.

그 외에도, 이온 교환 방법, 전해 이온수 복합 방법, 맥 반석 이용 방법 등 여러 가지가 있다.

본 발명의 방법은 자연 상태에서 존재하는 삼투현상을 그대로 응용하는 방법으로, 일단의 끝을 바닷물에 넣어 전기모터를 사용하여 원수로 바닷물을 채취 한 후 이 바닷물 속에 있는 물분자만을 뽑아 내기 위하여 반투막을 두른 안쪽 용기 속에 바닷물 보다 훨씬 짙은 농도의 소금물을 넣으면, 삼투현상 효과에 의하여 바닷물 속의 물분자만이 흡수 되어 들어 오게 되는데, 이를 전기에 의한 열 파이프로 데우면 소금은 그냥 있고 물만이 수증기로 되어 나가게 되고, 이들 수증기를 모아서 냉각시키면 응축되어 생활용수로의 가능한 물로 되는 것으로 한 것이다.

이 때 수증기를 식히는 냉각수로는 원수인 바닷물을 채취하는 과정의 물로 하고 있다.

또한, 열 파이프로 물을 끓이는 동안 안쪽 용기의 농도가 짙은 소금물 쪽 온도가 상당히 고온의 상태로 있다는 것이 삼투 효과를 높이고 있다 하겠다.

이러는 동안 삼투조의 안으로 계속 용매인 물분자들이 들어오고 이에 수증기로 발산되는 양과의 관계를 같게 맞추는 것이다.

이렇게 하여 모인 담수를 한 곳에 모아 두고 음용수 등의 생활용수로 사용하는 것이다.

본 발명은 바다를 주된 생활 터전으로 하는 선박이나, 외부로부터 급수를 받아야 생활이 가능한 곳에서 사용한 물 등 종류를 불문하고 물만 있으면, 그 물을 이용하여 음용이 가능한 생활용수로 정수하는 것이다.

이제껏까지의 물의 정수 방법으로는 많은 종류의 방법이 이용되고 있으나, 대표적인 예로 자연적으로 일어나는 삼투 현상 원리를 반대로 인위적으로 농도가 낮은 쪽으로 물이 들어오게 하기 위하여 많은 힘을 가하는 등의 방법에 따라서 이에는 많은 경비와 주의 등이 뒤따르고 있다 하겠다.

또, 바닷물이나 빗물 등에는 많은 이물질들이 섞여 있는 관계로 정해진 양의 활성탄 사용 등은 그 사용 범위가 너무 한정이 되어 있는 것이다.

계속하여 많은 생활 용수 등을 만들어 사용하거나, 많은 양의 물을 저장하고다녀야만 하는 선박 등이나 열악한 환경에서 외부로부터의 맑은 물을 공급 받지 않고서는 생활 할 수 없는 곳 등에서 적은 경비로 많은 효과의 맑은 물을 공급 받을 수 있게 한다는 것이다.

본 발명은 우선 바닷물 중의 큰 이물질을 제거하기 위하여 부직포 등으로 흡입구를 막고 모터로 뽑아 올려 수증기의 냉각용으로 사용하고, 이들을 바닷물보다 농도가 훨씬 짙은 소금 물을 담은 용기의 주변에 머물게 하여 이 때 용기의 주변을 둘러 싸고 있는 반투막을 통하여 용매인 물분자만이 들어오게 하고, 용기 속의 소금 물의 농도는 항상 바닷물보다 짙은 상태를 유지하면서 전기의 열로 끓여 이들 소금물로부터 수증기를 뽑아 내어 이 수증기를 식힐 때 생기는 응축 수를 받아 음용수로 사용 한다는 것이다.

이때 물을 끓이는 곳은 열 보호 막의 내부에서 이루어 지게 하여 발생한 수증기는 보호 막 위로 바로 나가게 하고 아래의 차가운 물이 올라 오게 하는 회전 효과를 내게 하는 것이다.

이상과 같이 바닷물이나 기타 어떠한 물이든지 물만 있다면 그 혼합물들 속의 순수한 물분자만을 삼투 현상으로 하여 음용수로 만든다는 것이다.

결과적으로 생산된 물은 순수이기에 마지막으로 맥반석을 담수통의 바닥에 깔아 줌으로 하여 이에서 나오는 무기물인 미네랄이 함유되게 하는 것이다.

도면 1. 본 발명의 조립 단면도.

도면 2. 삼투조의 구조도

도면 3. 삼투조의 상세도

도면 4. 냉각조와 응축 파이프의 상세도

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭)

1. 부직포 판 2. 해수 흡입 모터

3. 응축 파이프 4. 냉각부 통(냉각조)

5. 고압 고무 링 6. 코르크 두껑

7. 열 파이프(세라믹) 8. 속 케이스

9. 열선 전선 10. 수증기 배기 파이프

11. 겉 케이스(삼투파이프) 12. 반투막

13. 진한 소금 물 14. 응축 수

15. 수증기 모음 통 16. 방수 링

17. 사용꼭지 18. 삼투조

19. 담수 저장조 20. 온도 조절기

21. 맥반석 22. 압력 조절 핀

23. 수위 조절 에어 볼 24. 열 보호 막

본 발명은 위에서 언급한 것과 같이 바다나 기타의 생활용수를 외부로부터 공급을 받아야 하는 곳에서 주변에 있는 바닷물이나 기타의 사용한 물들로부터 삼투현상을 이용하여 생활용수로 사용하는 정수기에 관한 것이다.

우선 선박에서 바닷물을 정수하여 사용하는 예를 들어 설명하고자 한다. 정수기 일단의 끝에 원수인 바닷물에서 부피가 큰 이물질을 제거하여 흡입하기 위하여 부직포를 판(1)으로 하여 입구를 막아 사용하고자 하는 물 속에 넣고, 전기 모터(2)를 이용하여 뽑아 올리는 것으로 시작한다.

이렇게 하여 들어온 원수는 냉각조(4)의 아래로 들어와 냉각조 속에 있는 코일형의 수증기 파이프(3)를 냉각 시켜 이 파이프(3)를 통과하는 수증기를 응축시키는 역할을 하는 것이다.

다시 이 원수는 이때의 열로 약간 높아진 온도의 활발한 분자 활동으로하여 삼투조(18)의 아래 쪽으로 하여 들어가게 되는 것이다.

이때 삼투조(18)의 안에는 도면 1.에서 보듯이 많은 삼투 파이프(11)가 세워져 설치되어 있어 이 바닷물로부터 삼투 파이프(11)속의 짙은 농도의 소금물(13)에 의하여 발생하는 삼투 현상으로 물분자들이 들어가는 것이다.

여기에 모터로부터의 압력이 이곳 삼투조(18)의 원수에 힘을 가하여 삼투효과를 높이고 있다 하겠다.

이들 삼투 파이프(11)는 도면 3.에서 보듯이 모든 부품들이 조립형으로 언제나 청소, 부품 교환 등이 손쉽게 이루어질 수있게 되어있다.

우선 바깥의 바닷물 쪽으로 삼투 파이프(11)라는 겉 케이스가 있고, 그물망과 같이 많은 구멍이 뚫려 있어 바닷물과의 접촉이 많게 되어 있다.

이들의 구멍에 접촉한 바닷물의 많은 물질들 중 겉 케이스(11) 안쪽에 있는반투막(12)에 의하여 물분자만이 통과하여 안으로 들어가게 하였다.

이때의 반투막은 속 케이스(8)와의 사이에 단단하게 위치 시킨 것이다.

속 케이스(8)도 바깥 케이스(11)와 마찬가지로 많은 구멍을 뚫어 두고 안에는 밖의 바닷물보다 훨씬 농도가 짙은 소금물(13)을 넣은 것이다.

이렇게 함으로 하여 농도가 낮은 바닷물 쪽의 물분자들이 반투막(12)을 통과하여 속 케이스(8)안의 농도가 짙은 소금물 쪽으로 들어 오게 한 것이다.

들어온 물분자들이 소금물과 합하여지고 이때 도면 2.에서 보듯이 각각의 삼투 파이프(11)속에는 전기 열선 파이프(7)가 있어 고온으로 소금물을 데워 열선 파이프(7) 주위로부터 수증기를 발생시키는 것이다.

이때 짙은 소금물 쪽의 안쪽에는 고온으로 되는데 이것이 또한 삼투율을 높여 주는 것이라 하겠다.

각각의 삼투 파이프(11)에서 나오는 수증기를 수증기 모음 통(15)에 모아서 수증기 파이프(3)를 지나게 하고, 이 냉각 파이프는 냉각조(4)를 코일형으로 하여 지나면서 속을 통과하는 수증기를 응축 시켜 응축 수로 되어 담수통(19)에 모아 사용하는 것이다.

이렇게 함에 있어, 도면 2.와 3.에서 볼 수 있듯이 삼투 파이프(11)는 자체의 모든 구성이 조립형으로 되어 있다.

먼저 도면 3.을 보면, 겉 케이스(11)와 속 케이스(8) 사이에 반투막(12)을 끼우게 하였다. 이는 반투막을 단단하게 고정 시키기 위함이다.

또, 두껑인 코르크(6)는 안쪽의 밑을 둥글게 하고 가운데 수증기가 빠져나갈수 있게 수증기 파이프(10)를 꽂아 놓았다.

그리고, 바로 옆에는 전기 열선 파이프(7)를 부착하여 두었다.

이들 전기 열선 파이프(7)는 세라믹(7')으로 표면처리 하여 세라믹의 주위 가까운 곳의 소금물에서 끓게 하여 수증기를 발생 시키는 것이다.

이는 세라믹을 둘러 싸고 있는 열 보호 막(24)의 안에서 끓이는 저온 끓임으로 수증기는 위(24')로 내보내고 밑으로부터 찬물의 오르는 현상을 가속화 하는 것이다.

또한 열선 세라믹(7')은 위쪽으로 위치시켜 안 케이스(8) 속의 진한 소금물의 빠른 회전을 유도하여 세라믹(7') 주위의 침전물을 털어 내는 것이다.

그리고 세라믹의 과열조절 등 모든 전기적 조정을 위한 조절기(20)를 두고 있다.

이렇게 함으로서 삼투 파이프(11)속의 온도가 반투막12)에 지장이 없는 범위에서 작동하게 하고 있다.

이렇게 구성된 삼투 파이프(11)를 삼투조(18)에 조립하는 것은 구멍에 끼우고 돌려서 하는 것인데 이때 고무바킹(16)을 꼭 끼워 삼투조(18)안의 압력에 의한 누수 방지를 해야 한다는 것이다.

그리고, 이때 삼투조 안의 압력 조절을 위하여 핀(22)을 두고 이에 의한 조정으로 하여 삼투조(18)안의 물이 밖으로 배출되게 하였다.

이는 삼투조(18)안의 압력 조절에 의한 것으로 거의 정기적인 회전으로 하는 것이다.

도면 4.는 냉각조(4)를 중심의 도면으로 수증기 파이프(10)들이 모인 수증기 모음통(15) 속의 수증기의 온도가 높고 냉각조(4)속의 코일 모양에 따라 냉각수에 의하여 식으면서 높은 온도 쪽의 수증기를 잡아 내리는 힘이 작용하여 연속적으로 내려가며 응결하여 담수통(19)에 모이는 것이다.

이렇게 모아진 물은 그 구성 성분이 순수이고, 대기 중의 물질만이 녹아 있는 상태이기에 음용수로는 적합 하지가 않다.

이에 맥반석(21)을 담수통의 바닥에 깔아 둠으로 하여 이에서 나오는 무기물질인 미네랄이 녹아 나와 물맛을 좋게 하여 음용이 가능하게 하는 것이다.

냉각조(4)의 구성물 역시 모두 조립형으로 하여 둥글게 코일형으로 꼬인 수증기 파이프(3)마저 착탈 시킬 수 있게 하였다.

본 발명은 이제까지의 정수 방식에서는 볼 수 없는 자연적인 삼투현상을 그대로 응용한 것으로, 바다를 오랜 기간 항해하는 선박에서나, 외딴 섬 등 식수를 비롯한 생활용수를 외부로부터 공급을 받거나 싣고 다녀야 하는 곳에서 효과적으로 음용수나 생활용수를 만들어 사용할 수있는 정수기이다.

본 발명은 삼투현상이 일어나는 원리를 그대로 이용하여 안쪽에 바깥의 원수 농도보다 훨씬 높은 농도의 소금물을 넣으면 바깥 낮은 농도의 원수쪽에 있는 물의 분자들이 반투막을 통과하여 짙은 농도의 소금물 쪽으로 오는 현상을 이용하고, 다시 이를 전기 열선을 내포한 세라믹 등에 의하여 끓여 이 중의 물 성분이 수증기로 되어 밖으로 발산되고 이를 모아서 냉각시켜 담수로 만들어 이를 사용하는 방식으로 어떠한 자연 환경에서도 사용할 수 있게 한다는 것이다.

특히 요즘과 같이 환경의 오염이 수질의 오염에도 깊이 관여하고 있다는 것이 큰 문제이다. 대기 속의 각종 오염을 비롯하여 지표면의 한없이 배출되는 각종 공업용수 등으로부터의 오염수는 결국 지하수를 오염 시키고, 바다를 오염 시키고 있다는 사실에 비추어 보면 각종 중금속과 세균오염의 가능성은 약수나 생수도 어쩔 수없이 갖고 있는 문제인 것이다.

이렇게 하여 생산된 물에는 어떠한 성분의 유.무기물도 없기에 음용에는 맛이 없다거나 하여 맥반석으로 담수 통의 바닥에 깔아 두고 여기에서 나오는 무기물인 미네랄에 의하여 물맛이 좋게 되어 음용이 가능한 것이다.

Claims (6)

1. 바닷물 등 어떠한 물이라도 정수하여 생활용수로 만들어 사용함에 있어 자연의 삼투 현상을 그대로 이용하고, 이를 위하여 삼투조 안에는 삼투작용이 일어나는 삼투 파이프를 다량 설치하여 많은 양의 수증기를 모아 담수화 하는 응축 정수기.
2. 제 1항에 있어서, 반투막의 안쪽에 농도가 바깥 원수의 농도보다 훨씬 짙은 소금물을 사용하여 계속적으로 삼투현상이 일어나도록 한 응축 정수기.
3. 제 1항에 있어서, 삼투 효율을 높이기 위하여 원수를 빨아들이는 모터에 의한 압력이 삼투 파이프의 외부에 작용하여 삼투율이 높아지게 한 응축 정수기.
4. 제 1항에 있어서, 삼투 현상이 일어나는 삼투 파이프 속에 전기 열선을 내입 한 세라믹의 열선을 두고, 세라믹 주위의 열 보호 막을 두어 좁은 범주에서 끓는 저온 끓임으로 하여 발생하는 수증기는 곧 바로 위로 나가게 하고 밑에서는 찬물이 올라 오게 하여 물의 회전을 하게하는 응축 정수기.
5. 제 4항에 있어서, 삼투 현상이 일어나는 곳의 수온이 올라감에 따라 삼투율이 높아지는 응축 정수기.
6. 운영비 저감 등을 위하여 일반 정수기에 있어서 필터에 해당하는 반투막까지 간단하게 청소 및 교환을 할 수 있도록 모든 부품을 조립, 분해가 가능하게 한 응축 정수기.