KR20100102258A - 파력을 이용한 해수담수화 장치 - Google Patents

Abstract

외부에서 별도의 동력원으로부터 전력 등의 투입이 필요없이 파력을 이용한 해수담수화 장치를 제공하기 위하여, 본 발명은 해수면의 승강에 따라 부유되는 플로터의 운동을 전달받는 회전로드; 상기 회전로드의 운동에 연동되어 승강되는 피스톤이 설치되어, 상기 피스톤의 승강에 따라 해수를 흡입 및 가압토출하는 실린더; 상기 실린더로부터 가압되어 토출되는 해수를 담수화하는 역삼투압 해수담수화수단; 및 상기 실린더의 흡입구 및 토출구의 해수의 흐름을 일방향으로 유지하는 가압유지수단을 포함하여 이루어지는 파력을 이용한 해수담수화 장치를 제공한다.

파력, 실린더, 해수담수화, 역삼투압

Description

파력을 이용한 해수담수화 장치{apparatus for making fresh water from sea water using force of wave}

본 발명은 파력을 이용한 해수담수화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파력 이외의 별도의 동력원이 없이 역삼투압 정수를 위한 압력을 발생시킬 수 있는 파력을 이용한 해수담수화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 해수를 담수화하기 위해서는 많은 에너지를 필요로 하기 때문에 해수담수화에 있어서 중요한 문제는 에너지를 얼마나 효율적으로 사용하여 담수를 생산하는지에 관한 것이었다.

즉, 종래의 해수담수화 장치는 대체적으로 역삼투압에 이르도록 해수를 가압하여 역삼투압 멤브레인을 통과시켜 담수화되도록 하였으나, 상기 해수를 역삼투압 이상으로 가압하기 위해서는 많은 에너지와 자원이 소모되므로 쉽게 상용화되기 어려운 문제점이 있었으며, 이러한 문제점으로 인하여 연료자원이 풍부한 일부 산유국에서만 역삼투 방식의 해수담수화 장치가 설치되어 실시되는 실정이었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 많은 연구가 수행되고 있으며, 그 중에는 신재생에너지를 사용하여 해수를 담수화하는 장치에 관한 연구도 포함된다. 대체적으 로, 이러한 신재생에너지를 사용한 해수담수화방법은 크게 태양열, 파력, 풍력을 이용한 방법으로 구분될 수 있다.

그러나, 종래의 방식으로 해수를 담수화하기 위해서는 해수를 펌핑하여 역삼투압 멤브레인 필터로 해수를 통과시키켜 담수로 만들거나, 신재생에너지로부터 발생된 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 증류법에 의하여 해수를 담수화시키는 것과 같이, 신재생에너지를 활용하여 전기를 생산한 후 생산된 전력을 사용하여 해수를 담수화하므로 에너지 효율이 낮은 문제점이 있었다.

더욱이, 풍력을 사용하는 경우에도 발생되는 출력이 상태적으로 낮아서 해수를 역삼투압에 이르기까지 가압하기 어렵고, 그의 기계적/전자적 구성이 복잡하여 실질적으로 양산화되기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하여 실질적으로 별도의 에너지원을 추가적으로 필요로 하지 않는 파력을 이용한 해수담수화 장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 해수면의 승강에 따라 부유되는 플로터의 운동을 전달받는 회전로드; 상기 회전로드의 운동에 연동되어 승강되는 피스톤이 설치되어, 상기 피스톤의 승강에 따라 해수를 흡입 및 가압토출하는 실린더; 상기 실린더로부터 가압되어 토출되는 해수를 담수화하는 역삼투압 해수담수화수단; 및 상기 실린더의 흡입구 및 토출구의 해수의 흐름을 일방향으로 유지하는 가압유지수단을 포함하여 이루어지는 파력을 이용한 해수담수화 장치를 제공한다.

여기서, 상기 역삼투압 해수담수화수단은 상기 실린더로부터 토출되는 해수가 가압된 상태로 저장되는 압력탱크와, 상기 압력탱크로부터 토출되는 해수의 이물질을 필터링하는 전처리필터부와, 상기 전처리필퍼부로부터 해수를 전달받아 역삼투압 방식으로 담수화된 물을 통과시키는 역삼투 멤브레인부를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 가압유지수단은 상기 실린더 토출구 측으로부터 상기 역삼투압 해수담수화수단 유입구 측으로 해수의 통과만을 개방하는 제1체크밸브와, 상기 해수저장조로부터 상기 실린더 흡입구 측으로 해수의 통과만을 개방하는 제2체크밸브 를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 회전로드의 타단부에는 수평로드가 구비되되, 상기 수평로드의 회전시 발생되는 동력을 전달받도록 상기 수평로드의 양단에 각각 상기 실린더가 구비되며, 상기 플로터는 비틀림모멘트를 전달하도록 상기 회전로드의 설치방향과 수직되는 수평방향을 따라 소정길이 연장된 형체로 이루어지며, 상기 회전로드와 그를 지지하는 지지대의 연결부분에는 상기 회전로드의 시소운동 및 회전운동을 동시에 지지하는 베어링장치가 구비됨이 바람직하다.

한편, 상기 플로터에는 파도의 출렁거림에 따라 해수가 유입 및 유출되면서 자연식으로 세척작용이 이루어지는 거름망이 설치되며, 상기 거름망 하단부에 구비된 미세필터부에 상기 실린더의 흡입구와 연결된 합류관이 연결됨이 바람직하다.

본 발명의 상기의 해결 수단을 통해서 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 별도의 자원 및 에너지의 투입 없이 파력에너지를 이용하여 실질적으로 무동력으로 작동되는 역삼투압 방식의 해수담수화 장치를 제공하므로, 많은 자원과 에너지가 소요되어 산유국 이외의 국가에서 쉽게 상용화되지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.

둘째, 상기 실린더로부터 토출되는 해수가 압력탱크에 저장됨으로써 상기 압력탱크가 엑츄에이터 기능을 수행하며 압력에너지를 저장하여 연속적인 역삼투압 해수담수화수단의 구동을 도모함으로써 효율적인 해수담수화를 이룰 수 있다.

셋째, 해수면의 지속적인 변화를 동력으로 전달받은 상기 회전로드가 지지대 를 기준으로 시소동작을 함에 따라 지렛대 원리에 의하여 상대적으로 큰 가압력이 실린더로 전달될 수 있으며, 상기 실린더가 댐퍼완충 기능도 수행하므로 장치의 내구성을 증대시키며 안정적인 동작을 보장할 수 있다.

넷째, 해수면의 3차원적인 변화를 상기 회전로드를 통한 수직방향의 시소운동 및 상기 수평로드를 통한 수평방향의 회전운동으로 전달받음으로써 작은 변위에도 불구하고 상기 역삼투압 해수담수화에 필요한 해수의 가압을 위한 지속적인 동력을 발생시킬 수 있다. 즉, 본원발명에 따른 해수를 이용한 구동장치는 상기 회전로드의 시소운동 뿐만 아니라 비틀림모멘트에 의한 회전운동까지도 상기 수평로드 양단측에 배치된 상기 실린더로 지속적으로 전달할 수 있다.

다섯째, 한쌍의 실린더, 역삼투압 해수담수화수단 및 압력탱크 간을 연결하는 연결배관이 간단한 구조의 체크밸브 어셈블리를 포함하는 가압유지수단에 의하여 상기 역삼투압 해수담수화수단으로 가압된 상태의 해수의 유입이 일방향으로 유지될 수 있으므로, 구조가 간단하고 경제적이며 지속적인 동력의 전달이 수행될 수 있다.

여섯째, 상기 해수의 흡입부는 상기 해수면에 부유되는 부이를 포함하여 이루어지되, 파도의 출렁거림에 따라 해수가 유입 및 유출되면서 자연식으로 세척작용이 이루어지는 거름망이 설치되므로, 바닷물로부터 흡입되는 해수 중의 이물질 유입량을 효율적으로 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파력을 이 용한 해수담수화 장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치의 개요를 나타낸 측면도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치는 구동부, 실린더(50), 역삼투압 해수담수화수단, 가압유지수단을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 구동부는 해수면의 승강에 따라 부유되는 플로터(10)의 운동을 전달받아 상기 실린더(50)에 내설된 피스톤으로 전달하는 회전로드(20)를 포함하여 이루어진다. 상기 구동부의 작동에 의하여 실린더(50)는 바닷물에 함유된 해수를 흡입하여 가압한 후 역삼투압 해수담수화수단 측으로 전달한다. 이때, 상기 해수가 흡입되는 실린더 흡입구측 배관(52)의 단부는 해수 중의 이물질을 걸러내는 거름장치(미도시)가 구비된 플로터(10)에 연결됨이 바람직하다.

한편, 상기 실린더(50)에 의하여 가압된 해수가 공급되는 역삼투압 해수담수화수단은 압력탱크(90), 압력밸브(68a), 전처리필터부(69), 역삼투 멤브레인부(60), 그리고 저수조(70)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

상세히, 상기 역삼투압 해수담수화수단은 역삼투(REVERSE OSMOSIS) 현상을 이용하여 해수를 담수화하는 장치로서, 해수와 같이 고농도 용액측에 삼투압 이상의 압력을 가하면 고농도 용액측의 물이 역삼투 멤브레인을 거쳐 저농도 용액측으로 이동되면서 담수화된다. 이와 같은 방식으로 담수화된 물은 염분이 제거되며 실질적으로 증류수와 같은 순수한 물이 되어 미네랄의 추가 등 사후처리를 통하여 음 용수로도 사용될 수 있다. 이때, 상기 역삼투압 멤브레인을 통과시키려면 역삼투압에 해당되는 고압이 요구되므로 해수가 가압되어야 하며, 이 과정에서 대략 50%의 이상(현재의 기술수준으로는 90%)의 해수는 담수화되지 못하고 회수라인을 통하여 다시 외부로 배출될 수 있다.

여기서, 상기 압력탱크(90)는 상기 실린더로(50)부터 공급된 해수가 가압된 상태로 충진되는 엑츄에이터로서 기능하며, 가압된 해수의 저장 및 완충기능을 수행한다. 즉, 상기 압력탱크(90)는 유체의 가압에 소요된 에너지를 저장함으로써, 상기 압력탱크(90)로부터 상기 역삼투 멤브레인부(60)로의 해수 공급상태를 비교적 연속적인 상태로 유지하도록 할 수 있다. 그리고, 상기 압력탱크(90)의 토출단에 구비된 연결배관(68)에는 압력밸브(68a)가 구비되는데, 상기 압력밸브(68a)는 상기 압력탱크(90) 내측의 해수 압력이 역삼투압 이상으로 상승될 때까지 상기 압력탱크(90)를 밀폐하도록 제어수단에 의하여 제어됨이 바람직하다.

또한, 상기 압력탱크(90)의 가압된 해수는 연결배관(68)을 통하여 해초류 및 슬러지 등의 이물질을 필터링하는 전처리필터부(69)를 거쳐 역삼투 멤브레인이 내설된 역삼투 멤브레인부(60)로 공급되며, 상기 공급된 해수를 사용하여 역삼투 멤브레인부(60) 내에서 역삼투 방식으로 담수화된 물은 필요처에 사용되도록 저수조(70)에 저장된다. 이때, 상기 역삼투 멤브레인부(60)에서 담수화되지 않는 해수는 다시 외부로 배출(drain)되며, 이렇게 배출되는 해수도 가압된 상태의 압력에너지를 가지므로 유체구동모터 및 발전기와 연결하여 발전에 사용되도록 할 수도 있을 것이다.

한편, 상기 실린더로부터 해수가 가압된 상태로 토출되도록 상기 실린더의 흡입구 및 토출구의 해수의 흐름을 일방향으로 유지하는 가압유지수단이 구비되는데, 상기 가압유지수단은 도시된 바와 같이 실린더(50)의 흡입구측 배관(52)에 구비된 제1체크밸브와 상기 실린더의 토출구측 배관(51)에 구비된 제2체크밸브(56)로 이루어진다. 상기 가압유지수단의 작용에 관해서는 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 외부에서 별도의 자원 및 에너지의 투입 없이 파력에너지 만으로 해수가 담수화될 수 있도록 함으로써 실질적인 무동력의 해수담수화 장치를 구현하게 된다. 즉, 역삼투압 방식의 해수담수화 장치에 해수가 역삼투압에 이르도록 하기 위한 동력을 실질적으로 파력 에너지로부터 발생시켜 전달하는 구동부를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치 구동부는 지지대(30), 회전로드(20), 실린더(50), 그리고 가압유지수단을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 지지대(30)는 바닷가 등과 같이 수위의 높낮이가 자연적인 환경에 의하여 변화되는 지역의 인근 방파제(1)에 설치됨이 바람직하다. 여기서, 상기 방파제(1)는 일반적인 바닷가의 방파제 뿐만 아니라 파도가 이는 해수면에 인접하여 제공된 해상구조물의 외곽테두리부를 포함하는 개념이다.

또한, 상기 회전로드(20)는 상기 지지대(30)에 회전가능하게 설치된다. 이때, 상기 회전로드(20)와 지지대(30)의 연결부에는 베어링장치(25)가 구비됨이 바 람직하며, 이를 통하여 상기 회전로드(20)는 지지대(30)의 상단을 기준으로 다양한 방향으로 회전될 수 있다.

상세히, 상기 회전로드(20)의 일단부는 수면을 향하도록 배치되되 그의 단부에는 부력에 의하여 수면의 승강을 따라 부유되는 플로터(10)가 구비된다. 이때, 상기 플로터(10)는 상기 회전로드(20)의 설치방향과 수직되는 수평방향을 따라 소정길이 연장된 형체로 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기 회전로드(20)의 타단부는 상기 방파제(1) 내측을 향하여 배치되되, 상기 타단부에 연결된 연장로드(40)의 단부에는 상기 실린더(50)에 내설되는 피스톤(도 5의 41 참조)이 연결된다. 상기 연장로드(40)와 회전로드(20)의 연결부에도 별도의 베어링장치(26)가 구비됨으로써 다양한 방향으로 유동되는 회전로드(20)의 운동이 상기 연장로드(40)로 원활히 전달되도록 한다.

여기서, 상기 방파제(1) 내측공간에 고정된 실린더(50)의 내부에는 해수가 충진되는 공간이 형성되며, 상기 공간 상에 배치된 상기 피스톤의 상하 이동에 따라 상기 해수의 흡입 및 가압토출 작용이 수행되도록 한다. 이와 동시에, 상기 실린더(50)는 상기 회전로드(20)의 운동을 완충하는 댐퍼 기능도 수행한다.

즉, 해수면의 승강에 따라 움직이는 상기 회전로드(20)에 연동하여 상기 피스톤이 실린더(50) 내에서 승강되며, 이러한 승강과정에서 실린더(50) 내측에 저장된 해수는 가압되어 외부의 역삼투압 해수담수화수단 측으로 선택적으로 토출된다. 이를 위하여 상기 실린더(50)의 토출구는 역삼투압 해수담수화수단의 압력탱크(90)와 토출구측 배관(51)으로 연결된다. 즉, 상기 회전로드(20)의 운동을 전달받아 상 기 실린더(50)는 해수를 흡입하여 가압한 후 상기 해수담수화수단으로 공급함으로써 실질적인 무동력 역삼투압 방식의 해수담수화 장치를 구현한다.

여기서, 상기 역삼투압 해수담수화수단은 상기 실린더(50)로부터 가압되어 토출되는 해수가 가압된 상태로 저장되는 압력탱크(90)와, 상기 압력탱크(90)로부터 해수를 전달받아 역삼투압 방식으로 담수화된 물을 통과시키는 역삼투 멤브레인부(60)와, 상기 역삼투 멤브레인부(60)를 통하여 담수화된 물이 필요처에 사용되도록 저수되는 저수조(70)을 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 물론, 상기 압력탱크(90)와 역삼투 멤브레인부(60)의 사이에는 해수의 이물질을 필터링 하는 전처리 필터부가 구비될 수도 있다.

한편, 도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치의 주요부를 나타낸 사시도이다.

도 2a에서 보는 바와 같이, 상기 회전로드(20)는 상기 지지대(20)에 의하여 지지된 채로 시소운동을 하는 수직로드(21)와 상기 수직로드(22)의 후단에 구비된 수평로드를 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 여기서, 상기 회전로드(20)의 타단부에 구비된 수평로드(22)의 회전시 발생되는 동력은 그의 양단에 각각 연결배치된 실린더(50)로 전달된다.

일반적으로 해수면은 균일한 평면 상태로 승강되는 것이 아니라, 불규칙적이며 3차원적인 승강이 반복된다. 따라서, 이러한 해수면의 3차원적인 변화에 따른 상기 플로터(10)의 승강은 상기 수직로드(21)의 시소작동을 통하여 상기 수평로드(22)의 승강운동으로 전달된다. 또한, 해수면의 3차원적인 승강상태의 차이에 따 라 상기 플로터(10)는 승강 뿐만 아니라 회전되기도 하며, 이러한 플로터(10)의 회전은 상기 수직로드(21)의 축방향 회전작동을 통하여 상기 수평로드(22)의 회전운동으로 전달된다.

이를 위하여, 상기 플로터(10)는 비틀림모멘트를 전달하도록 상기 회전로드(20)의 수직로드(21) 설치방향과 수직되는 해수면의 수평방향을 따라 소정길이 연장된 형체로 이루어짐이 바람직하다.

상기 해수면의 변화에 따른 상기 회전로드(20)의 운동이 상기 실린더(50) 내의 피스톤으로 전달되는 과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치의 회전로드의 지지구조의 일예를 나타낸 사시도이다.

도 2b에서 보는 바와 같이, 상기 회전로드(20)와 지지대(30)의 연결부에는 베어링장치(25)가 구비된다. 상세히, 상기 베어링장치(25)는 상기 회전로드의 회주를 감싸도록 배치된 한쌍의 원통형 베어링(25a)와 상기 원통형 베어링(25a)을 연결하는 지지프레임에 구비되되 상기 지지프레임에 연결되는 회전지지장치(25b)를 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 상기 베어링 장치(25)는 특수한 형태의 유니버설 조인트로 기능한다.

따라서, 상기 회전로드(20)는 상기 회전지지장치(25b)에 의하여 상기 지지대(30)를 기준으로 시소운동을 함은 물론이고, 상기 원통형 베어링(25a)에 의하여 지지된 채로 회전됨으로써 상기 회전로드(20)의 3차원적인 운동을 가능하게 한다. 이때, 상기 회전지지장치(25b)도 원통형 베어링이 결합되어 이루어지는 구성으로 이루어질 수 있다.

또한, 전술된 구조의 베어링장치는 상기 수평로드(도 2a의 22)와 연장로드(도 2a의 40)의 연결부분에 구비되는 베어링장치(26)에도 동일하게 적용될 수 있다.

물론, 상기 베어링장치는 필요에 따라 상기 회전로드의 3차원적인 운동을 보장할 수 있다면 볼베어링, 일반적인 유니버설 조인트, 기타 다양한 연결수단으로 대체되어 사용될 수 있다.

이와 같이, 상기 지지대(30), 회전로드(20), 실린더(50), 및 베어링 장치(25)를 포함한 구성은 전체적으로 매우 효율적인 해수를 이용한 구동부 내지 동력전달장치를 이룬다. 상기 구동부는 해수담수화 이외에 전력발전의 용도를 위해 적용될 수 있으며, 이러한 경우 실린더로 흡입/토출되는 해수는 유압유와 같은 작동유체로 대체될 수도 있을 것이다.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치의 수평회전 작동을 나타낸 개요도이고, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치의 수직회전 작동을 나타낸 개요도이다.

도 3a에서 보는 바와 같이, 상기 해수면 상에 배치된 플로터(10)가 수직방향으로 승강되는 경우, 상기 회전로드의 수직로드(21)는 수직면을 따라 시소운동을 하게 된다. 이때, 지렛대의 원리에 의하여 보다 강한 힘이 상기 수직로드(21) 후단에 구비된 수평로드(22) 및 연장로드(40)를 통하여 좌우 대칭적으로 실린더(50)로 전달된다.

더욱이, 도 3b에서 보는 바와 같이, 상기 플로터(10)가 회전되는 경우, 상기 회전로드의 수직로드(22)는 비틀림모멘트를 전달받아 상기 수평로드(22)가 회전되도록 한다. 이를 통한, 상기 수평로드(22)의 회전력은 좌우 비대칭적으로 연장로드(40)를 통하여 실린더(50)로 전달된다. 즉, 본원발명에 따른 해수를 이용한 구동장치는 회전로드(20)의 시소운동 뿐만 아니라 비틀림모멘트에 의한 회전운동까지도 상기 수평로드(22) 양단측에 배치된 실린더(50)로 지속적으로 전달할 수 있다. 물론, 이러한 실린더는 한쌍에 국한되지 않고 다수의 쌍으로 배치될 수도 있을 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치의 전체 구성도이다.

도 4에서 보는 바와 같이, 상기 실린더(50) 내부 공간은 상기 피스톤(41)을 기준으로 상하로 구획되며, 상측 및 하측의 공간에는 각각 흡입구 및 토출구가 형성된다. 상기 피스톤(41)이 상측으로 이동되면, 상기 실린더(50) 내 상측공간의 해수는 가압되어 토출되고 하측공간으로는 해수가 흡입된다. 반대로 상기 피스톤(41)이 하측으로 이동되면, 상기 실린더(50) 내 상측공간으로는 해수가 흡입되고 하측공간의 해수는 가압되어 토출된다.

이와 같이, 해수면의 승강에 따라 상기 수평로드(22)에 구비된 연결로드(40)와 연결된 피스톤(41)의 반복적인 승강에 따라 먼저 상기 실린더(50) 흡입구를 통하여 해수가 선택적으로 흡입된다.

여기서, 바닷물과 같은 해수의 저장원(R, reservoir)으로서 무한한 담수화 재료의 공급원이 되며, 이러한 바닷물에 상기 실린더(50)의 흡입구측 배관(52)과 연결된 합류관(54)이 잠기도록 함으로써 해수가 흡입되도록 한다. 물론, 방파제와 해수면 간의 수위차가 커서 흡입시 압력손실이 무시할 수 없는 경우라면 펌프(미도시)를 사용하여 해수를 펌핑하여 상기 합류관(54)으로 공급되도록 할 수도 있을 것이다.

한편, 상기 실린더(50)로 흡입된 해수는 가압되어 토출구를 통하여 역투압 해수담수화수단의 압력탱크(90) 측으로 공급된다. 이렇게 가압된 상태로 공급된 해수는 압력탱크(90)에 충진된 후 전처리필터부(69)를 거쳐 역삼투 멤브레인부(60)에서 담수화된다.

한편, 전술된 바와 같이 상기 수평로드(22)를 기준으로 양측의 실린더(50)의 피스톤(41)은 상호 대칭적으로 승강될 수도 있고, 각각 상호 반대방향으로 승강될 수도 있다. 이러한 경우에도, 상기 역삼투압 해수담수화수단의 압력탱크(90)에는 지속적인 일방향의 해수의 흐름이 보장될 필요가 있으며, 이러한 흐름은 가압유지수단에 의하여 이루어질 수 있다.

설명의 편의상, 상기 실린더(50)의 흡입구에 연결된 배관들은 흡입구측 배관(52)이라 하고, 그의 토출구측에 연결된 배관들은 토출구측 배관(51)이라고 한다.

도 4에서 보는 바와 같이, 상기 가압유지수단은 제1체크밸브(56) 및 제2체크밸브(57)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

상세히, 상기 토출구측 배관(51)에는 상기 실린더(50) 토출구측으로부터 상 기 역삼투압 해수담수화수단 측으로 흐르는 해수의 통과만을 개방하고 그 반대방향의 해수의 흐름은 차단하는 제1체크밸브(56)가 각각 구비되며, 상기 흡입구측 배관(52)은 합류관(54)을 통하여 해수의 저장원(R)로부터 상기 실린더(50) 흡입구 측으로 해수의 통과만을 개방하고 그 반대방향의 해수의 흐름은 차단하는 제2체크밸브(57)가 구비된다.

따라서, 상기 피스톤(41)의 운동에 따라 실린더(50)로부터 토출되는 해수는 상기 토출구측 배관(51)을 통해서만 압력탱크(90)를 경유하여 역삼투압 해수담수화수단 측으로 유입되어 역삼투 멤브레인부(60)를 거치면서 담수화과정을 거치게 된다. 반면에, 상기 피스톤(41) 운동에 따라 상기 합류관(54)을 통하여 흡입되는 해수의 저장원(R)의 해수는 상기 흡입구측 배관(52)를 통해서만 상기 실린더(50)로 흡입된다.

이와 같은 가압유지수단에 의하여 상기 역삼투압 해수담수화수단의 압력탱크(90)에는 가압된 상태의 해수만 유입되는 일방향의 해수 흐름이 유지될 수 있다.

또한, 상기 가압유지수단은 상기 역삼투압 해수담수화수단를 기준으로 해수의 이동을 일방향으로 유지할 수 있는 구성의 일예로서, 다양한 구성으로 용이하게 변형실시될 수 있을 것이며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

이와 같은 구성을 통하여, 외부로부터 별도의 에너지 및 자원의 투입 없이, 파력에너지 만으로 역삼투압 방식의 해수담수화를 실현할 수 있는 실질적인 무동력 역삼투압 해수담수화 장치를 제공한다.

한편, 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 실린더 흡입구측 배관(52) 단부의 합류관(54)은 해수를 흡입할 때 이물질을 걸러내기 위한 거름장치가 구비된 플로터(10)에 연결된 상태로 해수면에 잠기도록 배치됨이 바람직하다.

즉, 상기 플로터(10)는 상기 해수면에 부유되는 부이(16)를 포함하여 이루어지되, 파도의 출렁거림에 따라 해수가 유입 및 유출되면서 자연식으로 세척작용이 이루어지는 거름망(17)이 설치되며, 상기 거름망(17) 하단부에 구비된 미세필터부(18)에 상기 실린더 흡입구측 배관(52)과 연결된 합류관(54)이 연결된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치에 적용되는 플로터의 작동을 나타내도록 도 4의 A-A' 방향 측단면도이다.

도 5에서 보는 바와 같이, 파도의 출렁거림에 따라 해수면이 오목하게 낮아진 경우에는 상기 거름망(17) 내측에 차있던 해수가 부분적으로 유출되면서 표면에 유착되어 있던 해조류 등의 이물질을 세척한다(state 1). 반면에, 파도가 높아져 바닷물이 상기 거름망(17) 외주의 상부를 에워싸는 경우 해수는 급격히 상기 거름망 내측으로 유입되게 된다(state 2).

이와 같은 과정(state 1,2)을 반복하면서, 상기 거름망(17)의 외주에 부착되는 해조류 및 조개 등을 제거함으로써 이물질이 상기 거름망(17) 내측으로 유입되는 것을 최대한 감소시킬 수 있으며, 상기 실린더 측으로 흡입되는 해수 중의 이물질 함유량을 감소시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분 야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치의 개요를 나타낸 측면도.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치 구동부의 구성을 나타낸 사시도.

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치의 회전로드의 지지구조를 나타낸 사시도.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치 구동부의 수평회전 작동을 나타낸 개요도.

도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치의 수직회전 작동을 나타낸 개요도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치의 전체 구성도.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파력을 이용한 해수담수화 장치에 적용되는 해수 흡입구 정화장치의 작동을 나타내는 도 4의 A-A' 방향 측단면도.

<본 발명의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 플로터 20: 회전로드

21: 수직로드 22: 수평로드

30: 지지대 40: 연결로드

50: 실린더 60: 역삼투 멤브레인부

70: 저수탱크 90: 압력탱크

Claims (5)

1. 해수면의 승강에 따라 부유되는 플로터의 운동을 전달받는 회전로드;

   상기 회전로드의 운동에 연동되어 승강되는 피스톤이 설치되어, 상기 피스톤의 승강에 따라 해수를 흡입 및 가압토출하는 실린더;

   상기 실린더로부터 가압되어 토출되는 해수를 담수화하는 역삼투압 해수담수화수단; 및

   상기 실린더의 흡입구 및 토출구의 해수의 흐름을 일방향으로 유지하는 가압유지수단을 포함하여 이루어지는 파력을 이용한 해수담수화 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 역삼투압 해수담수화수단은

   상기 실린더로부터 토출되는 해수가 가압된 상태로 저장되는 압력탱크와,

   상기 압력탱크로부터 토출되는 해수의 이물질을 필터링하는 전처리필터부;

   상기 전처리필퍼부로부터 해수를 전달받아 역삼투압 방식으로 담수화된 물을 통과시키는 역삼투 멤브레인부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 파력을 이용한 해수담수화 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가압유지수단은

   상기 실린더 토출구 측으로부터 상기 역삼투압 해수담수화수단 유입구 측으로 해수의 통과만을 개방하는 제1체크밸브와,

   상기 해수저장조로부터 상기 실린더 흡입구 측으로 해수의 통과만을 개방하는 제2체크밸브를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 파력을 이용한 해수담수화 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전로드의 타단부에는 수평로드가 구비되되, 상기 수평로드의 회전시 발생되는 동력을 전달받도록 상기 수평로드의 양단에 각각 상기 실린더가 구비되며,

   상기 플로터는 비틀림모멘트를 전달하도록 상기 회전로드의 설치방향과 수직되는 수평방향을 따라 소정길이 연장된 형체로 이루어지며,

   상기 회전로드와 그를 지지하는 지지대의 연결부분에는 상기 회전로드의 시소운동 및 회전운동을 동시에 지지하는 베어링장치가 구비됨을 특징으로 하는 파력을 이용한 해수담수화 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 플로터에는 파도의 출렁거림에 따라 해수가 유입 및 유출되면서 자연식으로 세척작용이 이루어지는 거름망이 설치되며, 상기 거름망 하단부에 구비된 미세필터부에 상기 실린더의 흡입구와 연결된 합류관이 연결됨을 특징으로 하는 파력 을 이용한 해수담수화 장치.

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