KR20130018455A

KR20130018455A - 유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치

Info

Publication number: KR20130018455A
Application number: KR1020110091559A
Authority: KR
Inventors: 우도 아르바이터
Original assignee: 티아이지 오토메이션 게엠베하
Priority date: 2011-08-15
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2013-02-25
Also published as: EP2614880A1; CA2751932A1; EP2614880A9; MA34044B1; SG190838A1; KR20130060253A; WO2013023711A9; EP2559477A1; US20130043178A1; DK2559477T3; TW201306922A; EP2559477B1; WO2013023711A1; ES2415862T3; IL226163A0; CN102935332A; JP2013039555A

Abstract

본 발명은 특히 울트라 필터링 방법, 역삼투 방법 및 나노 필터 방법에 따라 박막(13)을 이용해서 유동 매체(15)를 필터링 및 분리하기 위한 장치(10)에 관한 것으로서, 상기 장치는 박막(13)이 배치되어 있는 하우징(12), 상기 장치(10) 안으로 유도되고 분리될 유동 매체(15)를 위한 유입구(14), 그리고 상기 장치(10) 안에서 발생하는 침투물(17)을 송출하기 위한 배출구(16) 및 찌꺼기(19)를 위한 배출구(18)를 포함하며, 실제로 분리 유닛(11)을 형성하도록 구성된다. 상기 유동 매체(15)를 필터링 및 분리하기 위한 장치(10)는 또한 용기(20)를 구비하고, 상기 용기 안에는 두 개 이상의 분리 유닛(11)이 상호 연결된 상태로 수용되며, 분리될 유동 매체(21)를 두 개 이상의 분리 유닛(11)에 공급하기 위하여 하나의 공동 유입구(22)를 구비한다.

Description

유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치 {DEVICE FOR FILTERING AND SEPARATING FLOWING MEDIA}

본 발명은 특히 울트라 필터링 방법, 역삼투 방법 및 나노 필터 방법에 따라 박막을 이용해서 유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 박막이 배치되어 있는 하우징, 상기 장치 안으로 유도되어 분리될 유동 매체를 위한 유입구, 그리고 상기 장치 안에서 발생하는 침투물을 송출하기 위한 배출구 및 찌꺼기를 위한 배출구를 포함하며, 실제로 분리 유닛을 형성하도록 구성된다.

상기와 같은 방식의 장치들은 선행 기술에 매우 다양한 실시예로 공지되어 있고, 아주 다양한 유체 혼합물을 매우 다양한 방법으로 분리하려는 과제들을 위하여 선박, 해양 탐사 플랫폼, 전함과 같은 산업 분야, 자동차 설계 분야, 비행기 설계 분야 및 개인적인 분야에도 사용되며, 특히 유체 혼합물이 자체 성분들로 분해되어야만 하는 경우에는 항상 사용된다. 따라서, 예를 들어 서문에 언급된 유형의 장치들은 예를 들어 고정된 유닛에 사용될 뿐만 아니라 단수를 음료수 또는 용수로서 획득하기 위하여 해수를 탈염 처리해야만 하는 경우에는 선박 등과 같은 이동 가능한 유닛에도 사용된다. 그러나 상기와 같은 유형의 장치들은 예를 들어 생성되는 정화수가 주변 환경으로 방출될 수 있도록 쓰레기 저장소에서 생성되는 지하수를 유해한 혼합 성분들로부터 분리시키기 위하여 고정된 상태로도 사용된다.

상기와 같은 장치들의 매우 넓은 적용 분야는 가스 형태의 유체 혼합물을 분리하는 것으로서, 이때 중요한 적용 분야는 예를 들어 천연 가스로부터 그 안에 성분적으로 함유된 불활성 가스를 분리해내거나 또는 벤진 등과 같은 가스 형태의 탄화수소 및 공기로 이루어진 가스 형태의 혼합물로부터 벤진을 액화 상태로 분리해내기 위한 석유 화학 분야이며, 이 경우 상기와 같은 혼합물은 예를 들어 벤진 액체 레벨 위에 있는 거대한 벤진 저장소 또는 탱크 안에서 생성되고, 그 과제는 박막 분리에 의해서 벤진 성분을 역 수득하는 것이다.

상기와 같은 목적을 위해서 사용되는 박막은 일반적으로 전문 분야에 통상적으로 공지된 폴리머 박막이며, 이 경우 원하는 특수한 분리 과제를 위해서는 원하는 분리 과제를 충족시킬 수 있는 적합한 상이한 박막들이 각각 이용된다.

서문에 언급된 유형의 장치들은 실제로 분리될 매체 혹은 유체 혼합물의 종류와 상관없이, 각각 원하는 분리 과제를 위해 충분한 크기의 박막 면적을 제공하기 위하여 연속으로 그리고/또는 병렬로 접속된 장치 안에 규칙적으로 설치된다. 전문 분야에서는 원하는 분리 과제와 관련해서 상호 접속되어야만 하는 분리 모듈도 여러 번 언급되고 있다. 이와 같은 분리 모듈은 설계상으로 그리고 구조상으로 매우 많은 작업을 요구하는데, 그 이유는 복잡한 관 설치 방식으로 인해서 그리고 특히 분리될 매체, 즉 유체 혼합물을 위해서뿐만 아니라 통합되고 서로 연결된 다수의 장치로부터 배출되는 침투물 및 마찬가지로 상기 장치들로부터 배출되는 찌꺼기를 위해서도 각각의 장치 혹은 각각의 모듈이 다른 분리 모듈과 연결되어야만 하기 때문이다.

울트라 필터링의 경우에는 침투물이 여과물로도 불린다.

상기와 같은 관 결합체는 최고의 밀봉 요구 조건을 충족시켜야만 하는데, 그 이유는 상기와 같은 장치들을 사용할 때에 발생할 수 있거나 예상할 수 있는 모든 가능한 압력- 및 온도 조건들 하에서 상기 관 결합체가 절대적으로 밀봉됨으로써, 결과적으로 제공되는 분리될 매체, 침투물 및 찌꺼기와 같은 세 개의 성분들이 혼합될 수 있는 가능성이 배제되어야만 하기 때문이다. 단 두 개의 성분이 혼합되더라도 상기 장치 혹은 상호 결합된 다수의 장치는 소용없게 되고, 복잡한 과정을 거쳐서 해체, 세척 및 새로 밀봉된 후에 다시 결합 되어야만 한다. 이와 같은 과정은 매우 많은 시간을 요구하며, 이러한 사실은 상기와 같은 장치 어셈블리의 수용 불가능한 정도의 비신뢰성을 야기하는 이외에 상기 과정을 위해서 지출될 비용에도 직접적인 영향을 미친다.

본 발명의 과제는, 다수의 장치를 연결하는 비용이 최소로 줄어들 수 있고 상기와 같은 다수 장치의 작동 안전성이 공지된 장치들에 비해 현저히 증가할 수 있도록, 다수의 장치가 상호 연결된 상태로 통합될 수 있는 서문에 언급된 유형의 장치를 제공하는 것이며, 그 목적은 상기와 같은 장치 어셈블리의 제조 비용을 최소화하고 이와 같은 장치 어셈블리를 위해서 지금까지 필요하던 공간 수용도 마찬가지로 최소화함으로써, 전체적으로 작동 안전성을 높이는 동시에 생산- 및 관리 비용을 현저히 줄이는 것이며, 이와 같은 목적은 조립- 및 해체 비용에 대해서도 마찬가지로 적용된다.

상기 과제는 본 발명에 따라 용기가 제공되고, 상기 용기 안에 두 개 이상의 분리 유닛이 상호 연결된 상태로 수용되며, 분리될 유동 매체를 두 개의 분리 유닛에 공급하기 위하여 하나의 공동 유입구가 제공됨으로써 해결된다.

본 발명에 따른 해결책의 장점은 분리될 매체, 즉 전문 분야에서 "공급 재료(feed)"로도 언급되는 유체를 공급하기 위한 별도의 관 결합부가 없더라도 두 개 이상의 분리 유닛이 설치 비용 없이 관에서 서로 일체로 결합할 수 있거나 또는 상호 연결될 수 있다는 것이다. 두 개의 분리 유닛은 단지 용기 안으로만 삽입되고, 용기 안에 사전에 설치된 연결 수단에 의해서 상호 일체로 연결된다. 이와 같은 설치 방식은 분리될 매체를 위한 공급부와 두 개 분리 유닛 간의 공간이 영구적으로 압력 밀봉 방식으로 연결될 수 있도록 보증해준다. 또한, 적어도 두 개의 분리 유닛을 위해서는 설치 비용이 전혀 필요치 않으며, 그 결과 비 밀봉성의 발생 가능성도 현격하게 줄어들고, 공지된 장치들에 비해 전체 장치의 중량도 상당히 감소한다. 본 발명에 따른 해결책에 의해서는, 현저하게 축소된 외부 치수 및 중량 때문에 지금까지 사용 불가능했던 장치가 예를 들어 가동 유닛에, 그리고 또한 각각의 추가 중량만큼 축소된 항해 플랫폼에도 사용될 수 있도록 해주며, 이와 같은 장점은 장치를 위해서 필요한 공간 용적에도 동일하게 적용된다. 본 발명에 따른 장치 자체는 재차 건설 키트 원리에 따라 큰 설치 비용 없이도 본 발명에 따른 다수의 장치와 결합하여 원하는 박막 전체 면적에 따라 원하는 대형 분리 유닛을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 해결책은 전술된 바와 같은 모든 과제를 충족시킨다.

서두에 언급한 바와 같이, 상기와 같은 유동 매체 혹은 유체를 위한 분리- 및 필터링 과제를 위해서는 특수한 분리 과제를 위해서 이용되는 박막 또는 박막 소자가 적용된다. 그러나 사용되는 박막 재료, 일반적으로는 탄소를 기재로 하는 폴리머로 이루어진 박막 재료와 관련하여 박막을 형성하는 것도 중요할 뿐만 아니라 기계적인 구조와 관련된 박막의 종류도 중요하다. 따라서, 원칙적으로는 예컨대 박막 쿠션의 형태로 된 평탄한 박막 또는 나선형으로 감긴 권선 박막도 사용될 수 있지만, 본 발명에 따른 장치를 위해서는 박막을 중공 실 박막 및/또는 모세관 박막으로 형성하는 것이 바람직한 것으로 입증되었다.

용기는 분리 유닛이 실제로 용기 축 상에 연속으로 배치되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 형성에 의하여, 분리될 매체를 두 개의 분리 유닛에 공급하는 공급부는 분리될 매체 혹은 유체를 분리 유닛 안으로 유도하기 위한 최소의 가이드 연결부를 필요로 하게 된다.

특히 바람직한 것은, 분리될 유동 매체를 위한 유입구가 용기에 배치됨으로써 상기 용기로부터 유동 매체가 동시에 하나의 분리 유닛 안으로뿐만 아니라 다른 분리 유닛 안으로도 유도될 수 있다는 것인데, 다시 말하자면 그 목적은 분리될 매체를 거의 T자 모양으로 형성된 연결부를 통해 분리 유닛 안으로 유입시키려는 것이다.

용기 자체는 원칙적으로는 다른 형상들도 가능하지만 실제로 관 모양으로 형성될 수 있는데, 예를 들면 두 개의 분리 유닛이 실제로 나란히 배치된 형상이다. 용기를 실제로 관 모양으로 형성하면 분리 유닛을 용기 자체 안에 신속하고도 안전하게 설치할 수 있게 되며, 이 경우에는 분리 유닛이 용기 안에서 자동으로 안정화됨으로써, 결과적으로 분리 유닛을 용기 내부에 고정 및 정렬하기 위한 복잡한 고정- 및 정렬 수단이 전혀 필요치 않게 되고, 그럼으로써 생산비 그리고 수리- 및 관리 비용도 더욱 줄어들 수 있게 된다.

장치의 또 하나의 바람직한 실시예에서는 용기가 실제로 원형의 횡단면을 갖는데, 다시 말하자면 용기가 바람직하게 실제로 선형의 관으로 형성됨으로써, 결과적으로 용기 안으로 삽입될 분리 유닛은 실제로 연속으로 대열을 형성한 상태로 배치되어 자동으로 안정화되고 정렬된다. "연속으로"라는 표현은 분리 유닛이 자체 분리 기능과 관련하여 연속으로 접속되거나 항상 연속으로 접속되어야만 한다는 것을 의미하는 것은 아니며, 단지 분리 유닛이 기계식으로 배치되어 거의 연속으로 대열을 형성하게 된다는 것만을 의미한다.

장치의 또 다른 바람직한 실시예에서는 용기의 실제로 마주 놓인 장소에 분리될 유동 매체를 위한 유입구가 각각 하나씩 제공되는데, 다시 말하자면 바람직하게 유입구의 장소가 - 용기가 예를 들어 관 모양으로 형성된 경우에는 - 용기의 길이 연장부를 기준으로 실제로 중앙에 위치 설정됨으로써, 분리될 매체를 용기 안으로 유입하기 위한 전체 유입구 횡단면은 간단히 2배로 확대될 수 있으며, 그 결과 유동 매체의 흐름은 용기를 거치면서 간단한 방식으로 확대될 수 있고, 용기 자체는 원하는 더 높은 수준의 개별 분리 성능에 간단한 방식으로 매칭될 수 있다.

침투물을 위한 배출구가 바람직하게 용기의 실제로 마주 놓인 단부에 형성됨으로써, 결과적으로 침투물을 배출하기 위해서 반드시 필요한 설비는 줄어들 수 있고, 용기 자체도 전체적으로 볼 때 다수의 용기로 이루어진 배터리의 형태로 상응하게 형성된 대형 분리 유닛 안으로 삽입될 수 있다. 배출구 자체는 상응하는 밀봉 수단을 구비한 경우에는 마찬가지로 밀봉 수단을 구비할 수 있는 수용부 안으로 삽입되며, 이 경우에는 추가의 설비가 전혀 필요치 않다.

찌꺼기를 위한 배출구는 바람직하게 실제로 마주 놓인 단부 영역에서 실제로 용기 하우징에 대하여 가로로 형성되고, 상기 단부들은 밀봉 수단을 구비한 경우에는 마찬가지로 밀봉 수단을 구비할 수 있고 대형 분리 유닛 안에 배치되어 있는 수용부 안으로 용기 하우징에 대하여 실제로 가로 방향으로 삽입될 수 있으며, 이 경우에는 용기로부터 배출되는 찌꺼기를 수집하기 위한 추가의 설비가 전혀 필요치 않다.

선행 기술에 공지된 장치들의 단점, 특히 상기 장치들의 상당한 중량으로 인한 단점과 관련해서는 본 발명을 이용해서 중량을 전체적으로 줄이려는 노력이 강구되었고, 이와 같은 중량 축소는 바람직하게 용기를 플라스틱으로 형성함으로써 성취되었으며, 이 경우 특히 바람직한 것은 용기를 형성하기 위해서 반드시 필요한 플라스틱의 중량을 더욱 줄이기 위하여 상기 플라스틱을 탄소 섬유 또는 유리 섬유로 보강하는 것이다. 또한, 용기 형성 재료인 플라스틱의 장점은 분리될 매체 혹은 유체 혼합물과 관련해서 플라스틱이 실제로 부식에 대하여 충분히 안정적이라는 것인데, 그 이유는 재료가 액체 또는 가스 형태인 경우에 예상 가능한 온도 범위 안에서는 그 재료의 중량이 적더라도 형태는 충분히 안정적이기 때문이다.

용기 안에 수용되는 분리 유닛이 각각 압력에 대하여 충분히 안정적이어야만 하는 하우징에 의해서 수용되기 때문에, 하우징 및/또는 분리 유닛의 양측 차단 소자는 금속으로 이루어지며, 이로써 분리 유닛 자체의 형태 안정성은 분리 유닛의 하우징 안에 수용된 박막 소자의 변형을 지속적으로 보증할 수 있을 정도로 충분히 보장되며, 적어도 압력 관으로도 불리는 하우징은 플라스틱 혹은 유리 섬유 보강된 플라스틱으로 이루어질 수도 있다. 단부 플레이트로도 불리는 양측 차단 소자는 규칙적으로 알루미늄으로 이루어진다. 공지된 강철이 매우 우수한 강도 특성을 갖기 때문에, 지금까지는 분리 유닛의 하우징 뿐만 아니라 상기 하우징에 일반적으로 제공된 양측 차단 소자도 마찬가지로 강철로 형성되었다. 그러나 강철은 상당한 비중을 갖고 원칙적으로 특정 상황에서는 서두에서 제기된 목적, 즉 공지된 장치보다 더 가벼운 장치를 형성하려는 목적에 역행하기 때문에, 본 발명에 따라 적어도 양측 차단 소자를 티타늄으로 형성하는 것이 바람직하다.

조립 및 해체의 목적으로 분리 유닛을 신속하게 그리고 실제로 공구 없이 용기 하우징 안에 삽입하거나 또는 수선 및 관리의 목적으로 분리 유닛을 제거할 수 있기 위하여, 용기 하우징은 바람직하게 두 개 이상의 용기 하우징 소자로 분할될 수 있고, 상기 용기 하우징 소자들은 재차 연결 수단을 통해서 서로 연결될 수 있으며, 이 경우 상기 연결 수단은 임의의 적합한 형태, 예를 들면 피팅(fitting) 연결부 혹은 삽입 연결부의 형태를 가질 수 있지만, 매우 바람직한 형태는 용기 하우징 소자에 형성될 나선 영역 및/또는 비틀림 연결부를 이용해서 연결 소자를 상기 용기 하우징 소자에 일체로 형성하는 것이다. 나선 연결부는 자동으로 센터링 되어 고정되고, 이와 같은 정렬 방식은 비틀림 연결부에도 동일하게 적용되기 때문에 결과적으로 두 개의 하우징 소자를 고정하기 위해서는 추가의 수단이 전혀 필요치 않게 되며, 이로써 본 발명의 과제에 따라 중량이 줄어들 수 있고, 조립 및 해체 작업도 최소로 축소될 수 있다.

본 발명은 도면부의 개략도에 도시된 실시예 그리고 상기 실시예의 변형 예를 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다.

도 1은 두 개의 용기 하우징 소자로 이루어지고 두 개의 분리 유닛을 수용하기 위한 용기를 포함하는 본 발명에 따른 장치의 사시도이고,
도 2는 중공 실 박막 및/또는 모세관 박막의 형태로 된 박막이 장착된 분리 유닛을 세부 사항을 생략한 상태에서 부분적으로 절단하여 도시한 측면도이며,
도 3은 도 1에 도시된 두 개의 분리 유닛을 수용하기 위한 용기를 부분적으로 절단하여 부분적으로 확대 도시한 개략도이고,
도 4는 도 3에 따른 용기의 정면을 도시한 개략도이며,
도 5a 및 도 5b는 도 3에 따른 측면도를 각각 90°만큼 회전시켜 도시한 개략도이고,
도 5c는 도 5a 및 도 5b의 정면을 도시한 개략도이며, 그리고
도 6a 내지 도 6c는 도 5a 내지 도 5c와 유사하지만 분리될 유동 매체를 위한 두 개의 유입구가 제공된 상태에서 도시한 개략도이다.

장치(10)의 기본적인 구조를 설명하기 위하여 먼저 도 1 및 도 2가 참조된다.

도 1에는 장치(10)의 용기(20)가 사시도로 도시되어 있으며, 이 경우 용기 하우징(31)은 두 개의 용기 하우징 소자(310, 311)로 분할되어 있다. 용기 하우징 소자(310, 311) 안에는 분리 유닛(11, 110)이 각각 하나씩 수용되며, 이 경우 분리 유닛(11, 110)은 규칙적으로 동일한 구조를 갖지만, 장치(10)의 다른 해결책도 생 각할 수 있는데, 이와 같은 해결책의 경우에는 분리 유닛(11, 110)이 상이한 구조를 갖고 두 개의 분리 유닛(11, 110)을 위한 하나의 유입구(22) 안으로 공동으로 공급되는 유동 매체(21) - 이 유동 매체는 유동체 또는 "공급 재료(feed)"와 같이 다중으로도 불림 - 와 관련하여 각각 상이한 분리 특성을 갖는다.

예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 분리 유닛(11, 110)의 기본적인 구성은 일반적으로 공지되어 있으며, 이 경우 도 2에 도시된 분리 유닛(11, 110)에는 중공 실 박막 및/또는 모세관 박막의 형태로 된 박막(13)이 설치되어 있다. 그러나 기본적으로는 용기(20) 안에 수용되어야만 하고 쿠션 박막의 형태로 된 또는 나선형으로 감긴 권선 박막의 형태로 된 박막을 구비한 분리 유닛(11, 110)도 사용될 수 있다. 분리 유닛(11, 110)은 기본적으로 하우징(12)을 구비하며, 상기 하우징은 하우징 내부에서 가해지는 유동 매체(15)의 압력을 견딜 수 있고 일반적으로 플라스틱 혹은 섬유 보강된 플라스틱으로 형성되지만, 강철로부터 강철관의 형태로 형성될 수도 있다. 하우징의 양단부에는 공지된 방식으로 차단 소자(120, 121)가 제공되어 있고, 상기 차단 소자들 사이에 중공 실 박막 또는 모세관 박막(13)이 설치되어 있으며, 이와 관련해서는 도 2가 참조될 수 있다. 적합하게 상호 거리를 두고 있는 차단 소자(120, 121)는 하우징(12)과 함께 압력 밀봉 방식의 공간을 형성하고, 상기 공간 안에서는 분리될 유동 매체(15)가 흐른다. 일반적으로 상기와 같은 분리 유닛(11, 110)에서는 하우징(12)이 중앙 관(122)을 가로지르고, 상기 중앙 관은 주변에 분포된 홀(123)을 구비하며, 상기 홀은 관(122)의 벽을 가로지른다. 상기 중앙 관(122) 안에는 침투물(17)이 수집되어 방출된다.

박막(13)이 중공 실 박막으로 형성된 경우에는, 유동 매체(15)가 중공 실을 관류하며, 이 경우 침투물(17)은 중공 챔버로부터 출발하여 내부로부터 외부로 가면서 중공 실 박막의 벽을 가로지른다.

차단 소자(120) 외부에 배치되어 있고 관(122)에 연결된 유입구(14)를 통해서는 분리될 유동 매체(15)가 관(122) 안으로 유도되어 홀(123)을 거쳐서 박막(13)이 배치되어 있는 하우징(12)의 내부 공간 안으로 유입된다. 유동 매체(15)는 박막(13)이 선택적으로 통과시키는 유동 매체(15) 안에 있는 혼합 성분과 관련하여 상기 박막의 벽을 공지된 방식으로 가로지른다. 박막(13) 내부에서는, 즉 전술된 예와 관련된 중공 챔버 박막 또는 모세관 박막의 중공 챔버 안에서는 그 안에 수집된 침투물(17)이 하우징(12)의 한 단부에, 상황에 따라서는 양단부에 수집되고(본 경우에는 상세하게 설명되어 있지 않음), 배출구(16)를 통해 침투물(17)로서 외부로 배출된다.

관(122)의 연장부인 배출구(18)를 통해서 분리 장치(11)로부터 배출되는 응축된 유동 매체(15), 즉 박막(13)을 통과한 부분만큼 줄어든 나머지 유동 매체(15)는 찌꺼기(19)로서 관(122)의 연장부인 하우징(12)으로부터 외부로 배출된다.

참고할 사항은, 상기와 같은 분리 장치(11)의 전술된 개략적인 구조는 이와 같은 형태로 그리고 그와 유사한 형태로 전문 분야에 공지되어 있기 때문에, 이곳에서는 더 이상 분리 유닛(11)의 구조에 대하여 언급할 필요가 없다는 것이다. 그럼에도, 언급할 내용은 이곳에 도시된 장치(10)에 따르면 양측 차단 소자(120, 121) 및/또는 하우징(12)은 예를 들어 한 편으로는 중량을 줄이려는 이유에서 그리고 유동 매체(15)에 대한 기계적인 안정성 및 화학적인 안정성의 이유에서 강철 대신 고합금 강철보다 더 높은 강도에서 훨씬 더 작은 중량을 갖는 알루미늄 또는 티타늄으로 제조될 수 있다는 것이다.

전술된 분리 유닛(11)은 다양한 타입의 박막(중공 실 박막, 모세관 박막, 권선 박막, 박막 쿠션)에 따라서 전술된 방식과 동일한 방식으로 작동될 수 있다. 사용되는 다양한 타입의 박막에 따라서 분리될 유동 매체(15)의 공급 그리고 침투물(17)의 배출 그리고 찌꺼기(19)의 배출이 변형된 방식으로 이루어지기는 하지만, 분리될 유동 매체(15)의 전술된 분리 원리는 전혀 변동이 없다.

도 3에는 두 개의 분리 유닛(11, 110)을 수용하기 위한 용기(20)가 도시되어 있다. 용기(20)가 대체로 원형의 내부 횡단면을 갖는 실제로 관 형태의 몸체로 이루어짐으로써, 분리 유닛(11, 110)은 상기 관 형태의 몸체 안에 뻗어 있는 상태로 수용될 수 있는데, 그 이유는 분리 유닛(11, 110)의 횡단면이 실제로 용기(20)의 내부 횡단면에 상응하기 때문이다. 이미 도 1의 설명과 관련하여 언급된 바와 같이 용기의 길이 연장부(25), 즉 상기 용기의 원래의 용기 하우징(31)과 관련하여 용기(20)는 실제로 동일한 크기의 두 개의 용기 하우징 소자(310, 311)를 구비하며, 이 경우 실제로 두 개 용기 하우징 소자(310, 311)의 중앙에는 유동 매체(21)를 위한 적어도 하나의 유입구(22)가 제공되어 있으며, 이때 상기 유동 매체(21)는 분리 유닛(11)의 설명과 관련하여 위에서 기술된 바와 같이 유동 매체(15)와 동일한 매체이다.

두 개의 분리 유닛(11)이 용기(20) 내부에 위치 설정되면, 유동 매체(21)는 유입구(22)를 거쳐 개별 분리 유닛(11, 110)의 유입구(14) 안으로 흘러간다. 이와 같은 유입 과정은 도 3의 유입구(22) 양측에 화살표(15, 21)로 상징적으로 도시되어 있다. 용기(20)의 유입구(22)와 개별 분리 유닛(11, 110) 간의 연결이 분리 유닛(11, 110)의 유입구(14)의 상응하는 구조적인 형상에 의해서뿐만 아니라 용기(20) 내부에 있는 유입구(22)의 상응하는 구조적인 형상에 의해서도 보증됨으로써, 결과적으로 유입구(22)와 유입구(14) 간에는 기계적으로 안전한 연결 및 압력 밀봉 방식의 연결이 보장된다.

특히 도 5a 내지 도 6c에 따르면 용기(20)의 양단부(28, 280)에는 장치(10) 또는 용기(20)로부터 배출되는 침투물(27)을 위한 개별 배출구(26, 260)가 제공되어 있으며, 이때 상기 침투물은 다른 방식의 사용을 위하여, 경우에 따라서는 여러 번 분리되거나 또는 배출되고 수집된다. 일반적으로 배출구(26, 260)는 용기(20)를 가로지르는 가상의 용기 축(23)에 대하여 동심으로 배치되어 있다.

그와 마찬가지로 용기(20) 또는 용기 하우징(31)의 단부(28, 280) 영역에는 실제로 용기 하우징으로부터 방사형으로 뻗어나오는 그리고 장치(10)로부터 배출되는 찌꺼기(30)를 위한 배출구(29, 290)가 제공되어 있으며, 이 경우 찌꺼기(30)는 분리 순환계에 재차 공급되거나 또는 다른 방식으로 수집되어 다른 방식의 이용을 위해서 제공된다.

도 5a 내지 도 5c에 도시된 장치(10)는 용기(20)의 양단부(28, 280)에 전술된 바와 같이 찌꺼기(30)를 위한 배출구(29, 290)를 각각 하나씩 구비하고 있으며, 이와 같은 구성은 도 6a 내지 도 6c에 따른 장치에도 동일하게 적용된다. 장치(10)의 다른 작동 방식에서는 배출구(29 또는 290)가 분리 유닛(11) 혹은 분리 유닛(11, 110)의 하우징의 배기 장치로서 이용되고/이용되거나 용기(20) 혹은 용기 하우징의 배기 장치로서 이용될 수도 있다.

"데드-엔드-작동(Dead-End-Operation)"으로 표기되는 장치(10)의 작동 방식에서는 배출구(29, 290)가 폐쇄되어 있다. 다른 작동 방식, 소위 "크로스-플로우-작동(Cross-Flow-Operation)"에서는 배출구(29, 290)가 찌꺼기(30)를 배출하기 위하여 개방되어 있다.

하지만, 도 6a 내지 도 6c에 따른 장치(10)의 형상에서는 도 5a 내지 도 5c에 따른 장치(10)의 형상에 비하여 장소(24, 240)에 유동 매체(21)를 위한 유입구(22, 220)가 각각 하나씩 제공되어 있으며, 특히 직경 상 용기 축(23)에 대하여 방사 방향으로 마주 보도록 배치되어 있다. 이와 같은 장치(10)의 형상은 도 3 및 도 4에도 도시되어 있다. 그럼으로써, 유동 매체(21)를 위하여 단 하나의 유입구(22)를 구비한 장치(10)의 실시예에 비하여 상기 장치(10)를 통과하는 유동 매체(21)의 시간당 유동율은 더 높아질 수 있고, 두 개의 또는 다수 개의 분리 유닛(11, 110)에 대하여 공급되는 분리될 유동 매체(21)의 병렬 분포는 더욱 개선될 수 있다.

이미 언급한 바와 같이, 용기(20)는 두 개 이상의 용기 하우징 소자(310, 311)를 구비하고, 상기 용기 하우징 소자들은 각각 나선 결합 방식 및/또는 비틀림 결합 방식을 통해서 용기 하우징(31)의 중간 섹션에 연결될 수 있다(도면에는 도시되어 있지 않음). 이와 같은 해체 가능한 또는 분리 가능한 연결 방식은 예를 들어 수리 및 관리의 목적으로 그리고 기본적인 최초 조립을 위해서 용기 하우징 안에 수용된 분리 유닛(11, 110)에 대한 더욱 신속한 접근을 가능하게 하기 위하여 용이하게 분리 및 장착될 수 있도록 해준다. 용기 하우징(21)은 실제로 플라스틱으로 이루어지되, 특히 탄소 섬유- 혹은 유리 섬유 보강된 플라스틱으로 이루어지며, 이 경우 처음에 언급된 탄소 섬유 보강된 플라스틱은 중량이 가벼우면서 강도가 높다는 장점을 갖는다.

침투물(27)을 위한 모든 배출구(26, 260) 그리고 찌꺼기(30)를 위한 모든 배출구(29, 290)는 분리될 유동 매체(21)를 위한 유입구(22, 220)와 마찬가지로, 예를 들어 다수의 장치가 도면에 도시되어 있지 않은 분리 유닛 혹은 분리 배터리 안에서 병렬로 또는 직렬로 상호 연결되어야만 하는 경우 또는 부분적으로 병렬로뿐만 아니라 부분적으로 직렬로도 연결되어야만 하는 경우에는 상기 유입구들이 추가 장치(20)와의 신속한 압력 밀봉 방식의 결합을 가능하게 하도록 구조적으로 형성되어 있다.

10: 장치
11: 분리 유닛
110: 분리 유닛
12: 하우징
12: 차단 소자
121: 차단 소자
122: 관
13: 박막(들)
14: 유입구 / 유동 매체(하우징)
15: 유동 매체(하우징)
16: 배출구 / 침투물(하우징)
17: 침투물(하우징)
18: 배출구 / 찌꺼기(하우징)
19: 찌꺼기(하우징)
20: 용기
21: 유동 매체(용기)
22: 유입구 / 유동 매체(용기)
220: 유입구 / 유동 매체(용기)
23: 용기 축
24: 장소
240: 장소
25: 길이 연장부(용기)
26: 배출구 / 침투물(용기)
260: 배출구 / 침투물(용기)
27: 침투물(용기)
28: 단부(용기)
280: 단부(용기)
29: 배출구 / 찌꺼기(용기)
290: 배출구 / 찌꺼기(용기)
30: 찌꺼기(용기)
31: 용기 하우징
310: 용기 하우징 소자
311: 용기 하우징 소자

Claims

특히 울트라 필터링 방법, 역삼투 방법 및 나노 필터 방법에 따라 박막(13)을 이용해서 유동 매체(15)를 필터링 및 분리하기 위한 장치(10)로서,
상기 박막(13)이 배치되어 있는 하우징(12),
상기 장치(10) 안으로 유도되고 분리될 유동 매체(15)를 위한 유입구(14), 그리고
상기 장치(10) 안에서 발생하는 침투물(17)을 송출하기 위한 배출구(16) 및 찌꺼기(19)를 위한 배출구(18)를 포함하며,
실제로 분리 유닛(11)을 형성하도록 구성된,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치에 있어서,
용기(20)가 제공되고, 상기 용기 안에는 두 개 이상의 분리 유닛(11)이 상호 연결된 상태로 수용되며,
분리될 유동 매체(21)를 두 개 이상의 분리 유닛(11)에 공급하기 위하여 하나의 공동 유입구(22)가 제공되는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 박막(13)은 중공 실 박막 및/또는 모세관 박막인 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항 또는 두 개의 항에 있어서,
상기 용기(20)는 상기 분리 유닛(11)이 실제로 용기 축(23) 상에 연달아 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 있어서,
상기 분리될 유동 매체(21)를 위한 유입구(22)는 유동 매체(21)가 상기 유입구로부터 동시에 하나의 분리 유닛(11) 안으로 유도될 뿐만 아니라 다른 분리 유닛(110) 안으로도 유도될 수 있도록 용기(20)에 배치되는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 있어서,
상기 용기(20)는 실제로 관 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 있어서,
상기 용기(20)는 실제로 원형의 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 있어서,
상기 용기(20)는 실제로 선형의 관으로서 형성되는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 있어서,
상기 용기(20)의 실제로 마주 놓인 장소(24, 240) 앞에는 상기 분리될 유동 매체(21)를 위한 유입구(22, 220)가 각각 하나씩 연결되어 있는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 유입구(22, 220)의 장소(24, 240)는 상기 용기(20)의 길이 연장부(25)를 기준으로 실제로 중앙에 위치 설정되는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 있어서,
상기 침투물(27)을 위한 배출구(26, 260)는 실제로 상기 용기(20)의 마주 놓인 단부(28, 280)에 배치되는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 있어서,
상기 찌꺼기(30)를 위한 배출구(29, 290)는 실제로 마주 놓인 단부(28, 280) 영역에서 용기 하우징(31)에 대하여 실제로 가로로 배치되는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 있어서,
상기 용기(20)는 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 플라스틱은 탄소 섬유 보강된 그리고/또는 유리 섬유 보강된 플라스틱인 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 있어서,
상기 분리 유닛(11)의 양측 차단 소자(120, 121) 및/또는 하우징(12)은 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 14 항에 있어서,
적어도 상기 양측 차단 소자(120, 121)는 티타늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 있어서,
상기 용기 하우징(31)은 두 개 이상의 용기 하우징 소자(310, 311)로 분할될 수 있고, 상기 용기 하우징 소자들은 연결 수단을 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 16 항에 있어서,
상기 연결 수단은 용기 하우징 소자(310, 311)에 형성된 나선 영역이거나 또는 비틀림 연결부인 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 있어서,
상기 유동 매체(21)를 위한 유입구(22, 220) 및/또는 상기 침투물(27)을 위한 배출구(26, 260) 및/또는 상기 찌꺼기(30)를 위한 배출구(29, 290)는 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 금속은 강철인 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 금속은 티타늄인 것을 특징으로 하는,
유동 매체를 필터링 및 분리하기 위한 장치.