KR20150077035A

KR20150077035A - 압력지연 삼투용 다공성 유출관 및 이를 포함하는 압력지연 삼투 모듈

Info

Publication number: KR20150077035A
Application number: KR1020130165855A
Authority: KR
Inventors: 이승윤; 심연주; 이종화
Original assignee: 도레이케미칼 주식회사
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-07
Also published as: KR101572661B1

Abstract

본 발명은 삼투용 다공성 유출관 및 이를 포함하는 삼투 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센트럴 파이프 내에 길이방향을 따라 격벽을 배치하여 서로 다른 유체가 섞이지 않고 유동되는 세 개의 유로를 형성하여 분리막 측으로 유도용액이 계속적으로 공급되도록 함으로써 복수 개의 모듈이 직렬 연결되더라도 압력지연 삼투막(PRO)의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 압력지연 삼투용 다공성 유출관 및 이를 포함하는 압력지연 삼투 모듈에 관한 것이다.
본 발명은 외부면에 둘레방향을 따라 다수 개의 분리막이 나권형으로 권취되는 다공성 유출관에 있어서, 일측에 길이방향을 따라 관통형성되는 제1관통홀 및 제2관통홀을 갖는 중공관; 및 상기 중공관의 내부에 길이방향을 따라 배치되어 서로 다른 유체가 섞이지 않고 유동될 수 있도록 상기 중공관의 내부를 제1유로, 제2유로 및 제3유로로 구획하는 적어도 하나의 격벽;을 포함하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관을 제공한다.

Description

압력지연 삼투용 다공성 유출관 및 이를 포함하는 압력지연 삼투 모듈{Perforated flux pipe for pressure retarded osmosis module and pressure retarded osmosis module having it}

본 발명은 삼투용 다공성 유출관 및 이를 포함하는 삼투 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센트럴 파이프 내에 길이방향을 따라 격벽을 배치하여 서로 다른 유체가 섞이지 않고 유동되는 세 개의 유로를 형성하여 분리막 측으로 유도용액이 계속적으로 공급되도록 함으로써 복수 개의 모듈이 직렬 연결되더라도 압력지연 삼투막(PRO)의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 압력지연 삼투용 다공성 유출관 및 이를 포함하는 압력지연 삼투 모듈에 관한 것이다.

물은 투과시키지만 물에 용해되어 있는 용질(이온 및 분자)은 거의 투과시키지 않는 성질을 가진 반투과성 멤브레인을 고농도 용액과 저농도 용액 사이에 설치하면 저농도 용액의 용매가 고농도 용액으로 이동하여 농도평형을 이루려 하는 자연현상이 발생하며 이를 "삼투작용" 또는 "삼투현상"이라고 한다. 삼투현상은 1867년 독일의 화학자 M. 트라우베가 발견하였고, 삼투현상에 의해 발생하는 삼투압은 1877년 페퍼가 처음으로 측정하였다.

상기와 같은 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 정삼투법에 적용되는 분리막, 유출관 등은 역삼투막에 적용되기 어렵다.

한편, 삼투압 발전은 염도차가 있는 두 흐름이 만나는 곳에서의 삼투압 작용을 이용하여 전력을 생산하는 것을 의미하며, 27bar의 삼투압을 가지는 해수와 0에 가까운 삼투압을 가지는 강물이 만나는 곳에서의 27 bar 삼투압이 전력생산에 이용될 수 있다.

상기 전력생산은 압력지연삼투(PRO) 방식을 사용한다. 압력지연 삼투방식을 이용하여 고농도의 해수쪽을 삼투압보다 낮은 압력으로 가해주면 삼투압에 의해 막을 투과하는 물의 플럭스는 감소하게 되고, 이로 인해 삼투압은 수압으로 바뀜으로써 이러한 수압을 이용하여 터빈을 돌려 전기를 생산하게 되는 것이다.

상기 압력지연삼투는 원수에 삼투압 이상의 압력을 가해주는 역삼투 방식 보다 낮은 압력을 원수에 가함에 따라 압력지연 삼투방식에 사용하는 분리막, 유출관 등은 역삼투방식에 사용되는 그것과 다른 특징이 있으며, 따라서 압력지연 삼투법에 적용되는 분리막, 유출관 등은 역삼투막에 적용되기 어렵다.

상술한 바와 같이 정삼투 방식 및 압력지연 삼투 방식은 역삼투와 달리 원수에 압력을 가하지 않거나(정삼투 방식) 삼투압 보다 낮은 수준의 압력을 원수에 가함(압력지연 삼투 방식)에 따라 이에 사용되는 유출관은 높은 압력을 견뎌야 하는 역삼투 방식에 사용되는 유출관과 구별된다.

이에 따라 높은 압력에 대한 내압성을 구비하도록 설계된 역삼투 방식에 사용되는 유출관은 정삼투 방식 또는 압력지연 삼투 방식에 동일하게 사용할 수 없는 문제점이 있으며, 종래의 압력지연 삼투에 사용되는 유출관(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 유입된 유체가 격판(3)에 의해 흐름 경로가 변경되어 유출홀(2)을 통해 분리막 측으로 배출된 후 분리막 사이로 유동되는 유체와 삼투 작용이 일어나는 구조이다. 이에 따라, 복수 개의 모듈이 직렬 연결되는 경우 분리막 사이에 유동되는 유체는 분리막 내부에서 유동되는 유체와의 삼투 작용에 의해 점진적으로 희석되어 삼투 구배가 원활하지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 센트럴 파이프 내에 길이방향을 따라 격벽을 배치하여 서로 다른 유체가 섞이지 않고 유동되는 세 개의 유로를 형성하여 분리막 측으로 유도용액이 계속적으로 공급되도록 함으로써 복수 개의 모듈이 직렬 연결되더라도 압력지연 삼투막(PRO)의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 압력지연 삼투용 다공성 유출관 및 이를 포함하는 압력지연 삼투 모듈을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외부면에 둘레방향을 따라 다수 개의 분리막이 나권형으로 권취되는 다공성 유출관에 있어서, 일측에 길이방향을 따라 관통형성되는 제1관통홀 및 제2관통홀을 갖는 중공관; 및 상기 중공관의 내부에 길이방향을 따라 배치되어 서로 다른 유체가 섞이지 않고 유동될 수 있도록 상기 중공관의 내부를 제1유로, 제2유로 및 제3유로로 구획하는 적어도 하나의 격벽;을 포함하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관을 제공한다.

바람직하게는, 상기 제1유로는 상기 제1관통홀을 통하여 상기 분리막의 내부로 유출되는 제1유체가 유동되고, 상기 제2유로는 상기 분리막의 외부측으로 공급되는 제2유체가 유동되며, 상기 제3유로는 상기 제1유체와의 삼투 작용에 의해 희석된 제2유체가 유동될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1관통홀 및 제2관통홀은 상기 제1유로과 연통되도록 구비될 수 있다.

바람직하게는, 상기 중공관은 상기 제1유로의 길이중간에 격판이 구비되어 상기 제1유로가 상기 제1관통홀이 배치되는 제1부분과 상기 제2관통홀이 배치되는 제2부분으로 구획됨으로써 상기 제1유체의 흐름경로가 변경될 수 있다.

바람직하게는, 상기 중공관은 상기 제2유체가 상기 제2유로으로부터 상기 분리막의 외부측으로 공급될 수 있도록 상기 제2유로과 연통되는 적어도 하나의 제3관통홀이 관통형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 중공관의 일단부에는 상기 분리막 사이에서 유동되어 상기 제1유체와의 삼투 작용에 의해 희석된 제2유체가 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있도록 일정면적을 갖는 차단판이 상기 희석된 제2유체의 흐름방향에 대하여 수직한 방향으로 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 차단판에는 적어도 하나의 유출홀이 관통형성되어 상기 희석된 제2유체가 상기 유출홀을 통해 외부로 유출될 수 있다.

바람직하게는, 상기 중공관은 일측에 상기 제3유로와 연통되는 유입구가 구비되고, 상기 유입구는 전방측에 인접하여 배치되는 압력지연 삼투용 다공성 유출관의 유출홀과 서로 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 중공관의 선단에는 상기 제3유로로 제1유체 및 제2유체가 유입되는 것을 차단하기 위한 제1막음판이 선택적으로 구비될 수 있다.

바람직하게는, 상기 중공관의 후단에는 상기 제2유로를 따라 유동되는 제2유체가 외부로 유출되는 것을 차단하기 위한 제2막음판이 선택적으로 구비될 수 있다.

바람직하게는, 상기 압력지연 삼투용 다공성 유출관은 복수 개로 구비되고, 서로 인접하는 중공관은 제1유로는 제1유로끼리, 제2유로는 제2유로끼리, 제3유로는 제3유로끼리 서로 연결되도록 직렬 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 격벽은 상기 중공관의 중심점으로부터 상기 중공관의 내부면까지 연장되는 제1격벽, 제2격벽 및 제3격벽으로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1격벽, 제2격벽 및 제3격벽은 등각도를 갖도록 배열될 수 있다.

바람직하게는, 상기 격벽은 일정면적을 갖는 판상의 부재로 이루어진 제1격벽 및 제2격벽으로 구비될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1격벽 및 제2격벽은 상기 중공관의 중심점을 지나는 가상의 평면과 서로 평행하도록 간격을 두고 배치될 수 있다.

또한, 본 발명은 압력지연 삼투용 다공성 유출관; 상기 다공성 유출관의 외주면에 둘레방향을 따라 나권형으로 권취되는 복수 개의 분리막; 및 상기 유출관 및 분리막이 삽입배치되는 외부케이스;를 포함하는 압력지연 삼투 모듈을 제공한다.

본 발명에 의하면, 센트럴 파이프 내에 길이방향을 따라 격벽을 배치하여 서로 다른 유체가 섞이지 않고 유동되는 세 개의 유로를 형성하여 분리막 측으로 유도용액이 계속적으로 공급되도록 함으로써 복수 개의 모듈이 직렬 연결되더라도 유도용액이 희석되는 것을 방지하여 압력지연 삼투막(PRO)의 성능을 유지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 삼투용 다공성 유출관을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관을 나타낸 전체사시도.
도 3은 도 2의 부분절개도.
도 4는 본 발명에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관이 직렬 연결된 상태를 개념적으로 나타낸 단면도.
도 5는 도 4에서 유체의 흐름경로를 나타낸 개념도.
도 6는 본 발명에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관에서 격벽의 배치관계를 나타낸 변형도.
도 7은 본 발명에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관이 적용된 삼투 모듈을 나타낸 종단면도.
도 8는 도 7의 부분 절개 사시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

이하에서, 발명의 이해를 돕기 위해 도면부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되었다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

더불어, 도 4 및 도 5에 도시된 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")의 단면도는 설명의 편의를 위하여 세 개의 유로가 상방에서 하방으로 순차적으로 배열되는 것으로 도시하였지만, 세 개의 유로(111,112,113)가 서로 연통되지 않고 독립적인 유로를 형성한다는 것으로 이해되어야 할 것이지 세 개의 유로가 상방에서 하방으로 순차적으로 적층 배열되는 것으로 한정하는 것이 아님을 밝혀둔다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")은 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이 중공관(110)의 내부에 길이방향을 따라 격벽(120)을 배치하여 서로 다른 유체가 섞이지 않고 유동되는 세 개의 유로(111,112,113)를 형성하고 분리막(30) 측으로 유도용액이 계속적으로 공급되도록 함으로써 복수 개의 모듈이 직렬 연결되더라도 압력지연 삼투막(PRO)의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 데 기술적 특징이 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")은 중공관(110) 및 격벽(120)을 포함한다.

상기 중공관(110)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 삼투 모듈(10)의 길이방향을 따라 중앙부를 가로지르도록 설치되는 것으로, 외부로부터 유입된 유체가 길이방향을 따라 이송되면서 외주면을 감싸고 있는 분리막(30) 측으로 유입되도록 하는 이송관의 역할을 수행한다.

이러한 중공관(110)은 일정길이를 갖춘 중공형의 관부재로 구비되며, 외주면에는 길이방향을 따라 관통형성되는 복수 개의 제1관통홀(115) 및 제2관통홀(116)이 구비됨으로써 유체가 유,출입될 수 있도록 한다.

이때, 상기 중공관(110)은 내부에 길이방향을 따라 배치되는 적어도 하나의 격벽(120)을 통하여 내부가 제1유로(111), 제2유로(112) 및 제3유로(113)로 구획된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")은 서로 다른 3개의 유체가 서로 섞이지 않고 상기 세 개의 유로(111,112,113)를 따라 각각 독립적으로 유동될 수 있도록 한다.

여기서, 상기 제1유로(111)는 상기 제1관통홀(115)을 통하여 상기 분리막(30)의 내부로 유출되는 제1유체(A)가 유동되고, 상기 제2유로(112)는 상기 분리막의 외부측으로 공급되는 제2유체(B)가 유동되며, 상기 제3유로(113)는 상기 제1유체(A)와의 삼투 작용에 의해 희석된 제2유체(B')가 각각 유동된다.

이때, 상기 제1유로(111)의 길이중간에는 격판(130)이 배치되어 상기 제1유로(111) 측으로 유입된 제1유체(A)의 흐름경로를 변경하도록 한다. 즉, 상기 중공관(110)의 일측에는 상기 제1유로(111)와 연통되도록 상기 제1관통홀(115) 및 제2관통홀(116)이 각각 관통형성되며, 상기 제1유로(111)는 상기 격판(130)을 경계로 제1관통홀(115)이 형성되는 제1부분(111a)과 상기 제2관통홀(116)이 형성되는 제2부분(111b)으로 구분된다.

이와 같은 제1관통홀(115) 및 제2관통홀(116)은 상기 제1유로(111)의 선단으로 유입된 제1유체가 상기 제1유로(111)의 외부로 유출되어 분리막(30) 측으로 이동하거나 분리막(30)으로부터 제1유로(111)의 내부로 유입되는 통로역할을 수행하며, 상기 제1관통홀(115)에서의 유체의 흐름방향과 상기 제2관통홀(116)에서의 유체의 흐름방향은 서로 반대방향이다.

일례로, 상기 제1유로(111)를 따라 유동되는 제1유체(A)는 상기 제1관통홀(115)을 통해서만 외부로 유출되어 상기 분리막(30)-더욱, 자세하게는 분리막(30)의 내부로 이동되고, 상기 분리막(30)의 내부에서 제1유로(111)로 유입되는 제1유체(A)는 상기 제2관통홀(116)을 통해서만 제1유로(111)로 유입된다.

구체적으로 설명하면, 상기 제1유로(111)의 선단으로 유입된 제1유체(A)는 상기 격판(130)에 의해 유체의 흐름경로가 막혀 상기 제1관통홀(115)을 통해 외부로 유출되도록 유도됨으로써 상기 분리막(30) 측으로 더 많은 양의 유체가 흐를 수 있도록 한다. 이에 따라, 상기 중공관(110)의 외부를 감싸고 있는 분리막(30) 측으로 흐르는 유체의 양을 증가시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 격판(130)은 제1유로(111)의 내부를 따라 흐르는 유체의 압력을 견딜 수 있는 적절한 두께를 갖도록 구비되며, 에폭시 경화제가 사용될 수 있지만 통상적으로 압력지연 삼투용 다공성 유출관에 사용되는 격판의 재질인 경우 제한 없이 사용될 수 있으며, 실리콘이나 고무 등과 같은 재질도 사용될 수 있음을 밝혀둔다.

한편, 도면과 설명에는 상기 격판(130)이 제1유로(111) 전체길이의 1/2인 지점에 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니며 제1유로(111) 전체길이의 1/3, 1/4지점과 같은 다양한 위치에 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.

상기 제2유로(112)는 선단을 통해 유입된 제2유체(B)가 유동되는 통로 역할을 수행한다. 이를 위해, 상기 중공관(110)에는 상기 제2유로(112)와 연통되는 적어도 하나의 제3관통홀(117)이 구비된다. 이에 따라, 상기 제2유로(112)의 선단을 통해 유입된 제2유체(B)는 상기 제3관통홀(117)을 통해 외부로 유출되어 복수 개의 분리막(30) 사이로 공급된다. 이로 인해, 본 발명에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")은 상기 제2유로(112)를 따라 유동되는 제2유체(B)가 상기 제3관통홀(117)을 통해 분리막(30)의 외부측으로 계속적으로 공급됨으로써 복수 개의 모듈이 직렬 연결되더라도 상기 제2유체(B)가 분리막(30)의 내부에서 유동되는 제1유체(A)와의 삼투 작용이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")이 복수 개로 구비되어 직렬 연결되는 경우, 최후방에 위치되는 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100")에는 상기 제2유로(112)를 따라 유동되는 제2유체(B)가 외부로 유출되는 것을 차단하기 위한 제2막음판(119)이 추가적으로 구비될 수 있다.

상기 제3유로(113)는 상기 제1관통홀(115)을 통해 분리막(30)의 내부로 유입된 제1유체(A)와 상기 제2유로(112)에서 제3관통홀(117)을 통해 분리막(30)의 외부로 공급된 제2유체(B) 또는 외부에서 분리막(30)의 외부측으로 직접 공급된 제2유체(B)와의 삼투 작용에 의해 희석된 제2유체(B')가 유동되는 통로 역할을 수행한다.

이때, 본 발명에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")은 상기 중공관(110)의 일단부에 일정면적을 갖는 판상의 차단판(140)이 구비되어 상기 분리막(30) 측에서 제1유체(A)와의 삼투 작용에 의해 희석된 제2유체(B')가 외부로 유출되는 것을 차단한다. 이와 같은 차단판(140)은 상기 희석된 제2유체(B')의 흐름방향에 대하여 수직한 방향으로 배치되며, 일측에는 적어도 하나의 유출홀(142)이 관통형성되어 상기 희석된 제2유체(B')가 상기 유출홀(142)을 통해서만 외부로 유출될 수 있도록 한다.

더불어, 상기 중공관(110)에는 일측에 상기 제3유로(113)와 연통되는 별도의 유입구(114)가 마련되어 복수 개의 모듈이 서로 직렬 연결되는 경우 상기 유입구(114)가 전방에 배치되는 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100')의 유출홀(142)과 서로 연결된다. 이에 따라, 상기 제1유체(A)와의 삼투작용에 의해 희석된 제2유체(B')는 상기 차단판(140)에 의해 흐름이 막혀 삼투 모듈(10)의 후단부에서 모인 후 상기 유출홀(142)과 연결된 유입구(114)를 통하여 인접하게 연결된 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100)의 제3유로(113) 측으로 모두 이동된다.

여기서, 복수 개의 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")이 서로 직렬 연결되는 경우 최선단에 배치되는 다공성 유출관(100')의 선단에는 상기 제3유로(113)로 제1유체(A) 및 제2유체(B)가 유입되는 것을 차단하기 위한 제1막음판(118)이 구비된다.

한편, 상기 차단판(140)이 별도의 판상의 부재로 구비되어 상기 중공관의 단부에 결합되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니며 통상의 삼투 모듈에서 단부에 결합되는 캡에 상기 차단판이 일체로 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.

본 발명에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 복수 개가 서로 직렬 연결되는 경우 제1유로(111)는 제1유로(111)끼리, 제2유로(112)는 제2유로(112)끼리, 제3유로(113)는 제3유로(113)끼리 서로 연결되도록 한다. 더불어, 전방에 배치되는 다공성 유출관(100,100',100")에 구비되는 유출홀(142)은 인접하여 후방에 배치되는 다공성 유출관(100,100',100")에 구비되는 유입구(114)와 서로 연결되도록 한다.

이에 따라, 외부로부터 공급되는 제1유체(A) 및 제2유체(B)는 최선단에 배치되는 다공성 유출관(100')의 제1유로(111) 및 제2유로(112) 측으로 각각 유입된다. 이후, 상기 제1유체(A)는 상기 제1관통홀(115)을 통해 분리막(30)의 내부로 이동되고, 상기 제2유로(112)로 유입된 제2유체(B) 중 일부는 제3관통홀(117)을 통해 분리막(30)의 외부로 공급되고 나머지는 후방에 인접하게 연결된 다공성 유출관(100)의 제2유로(112)측으로 직접 이동된다. 그리고, 상기 제3관통홀(117)을 통해 분리막(30)의 외부로 공급된 제2유체(B)는 제1유체(A)와의 삼투 작용에 의해 희석되어 차단판(140)을 통해 모인 후 유출홀(142)을 통해 인접하게 연결된 다공성 유출관(100)의 제3유로(113)측으로 유입된다.

여기서, 상기 분리막(30)의 내부로 이동된 제1유체(A)는 분리막(30)의 외부에서 유동되는 제2유체(B)와의 삼투 작용이 일어난 후 제2관통홀(116)을 통해 제1유로(111)로 다시 회수된 후 인접하게 배치된 다공성 유출관(100)의 제1유로(111)측으로 직접 이동된다.

다음으로, 최선단으로부터 2번째에 배치된 다공성 유출관(100)도 최선단에 배치된 다공성 유출관(100')에서와 동일한 과정을 거치게 된다. 즉, 첫번째 다공성 유출관(100')의 제1유로(111)로부터 두번째 다공성 유출관(100)의 제1유로(111)로 직접 이동된 제1유체(A)는 상기 제1관통홀(115)을 통해 분리막(30)의 내부로 이동되고, 첫번째 다공성 유출관(100')의 제2유로(112)로부터 두번째 다공성 유출관(100)의 제2유로(112)로 직접 유입된 제2유체(B) 중 일부는 제3관통홀(117)을 통해 분리막(30)의 외부로 공급되고 나머지는 세번째 다공성 유출관(100")의 제2유로(112)측으로 직접 이동된다. 그리고, 상기 제3관통홀(117)을 통해 분리막(30)의 외부로 공급된 제2유체(B)는 제1유체(A)와의 삼투 작용에 의해 희석되어 차단판(140)을 통해 모인 후 유출홀(142)을 통해 세번째 다공성 유출관(100")의 제3유로(113)측으로 유입된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")은 복수 개가 서로 직렬 연결되더라도 항상 제2유로(112)를 통해 희석되지 않은 원상태의 제2유체(B)가 분리막(30)의 외부측으로 계속적으로 공급됨으로써 분리막(30)의 외부로 흐르는 제2유체(B)가 희석된 상태에서 다시 사용되는 것이 방지되어 압력지연 삼투막(PRO)의 성능을 유지할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")에서 상기 중공관(110)의 내부를 세 개의 유로(111,112,113)로 구획하는 격벽(120)은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 격벽(120a,120b)은 중공관(110)의 중심점으로부터 상기 중공관(110)의 내부면까지 연장되는 제1격벽(121), 제2격벽(122) 및 제3격벽(123)으로 구성될 수 있다.(도 6a, 도 6b참조) 이러한 제1격벽(121), 제2격벽(122) 및 제3격벽(123)은 서로 등각도를 이루도록 배치될 수도 있고(도 6a), 서로 다른 각도를 갖도록 배치될 수도 있다.(도 6b) 그리고, 상기 제1격벽(121), 제2격벽(122) 및 제3격벽(123)이 모이는 중심점이 상기 중공관(110)의 중심점과 일치하지 않도록 구비될 수도 있다.(도 6c)

더불어, 상기 격벽(120d)은 일정면적을 갖는 판상의 부재로 이루어진 제1격벽(121) 및 제2격벽(122)으로 구비되어 상기 중공관(110)의 중심점을 지나는 가상의 평면과 서로 평행하도록 간격을 두고 배치될 수도 있다.(도 6d)

또한, 상기 격벽(120e,120f)은 일정면적을 갖는 판상의 부재로 이루어진 제1격벽(121) 및 제2격벽(122)으로 구비되고, 상기 제1격벽(121) 및 제2격벽(122)은 서로 평행하지 않게 배열될 수도 있다.(도 6e 및 도 6f)

즉, 상기 제1격벽(121) 및 제2격벽(122)은 일단이 서로 겹쳐지도록 배열될 수도 있으며(도 6e), 서로 겹치지 않고 엇갈리게 배열될 수도 있다.(도 6f)

여기서, 도 6에 도시된 격벽(120)의 다양한 형태는 발명을 이해하기 위한 예시적인 형태로 이에 한정하는 것은 아니며, 단면상이 직선이 아닌 곡선을 포함하는 다양한 형태로 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.

한편, 본 발명에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 외주면에 둘레방향을 따라 나권형으로 귄취되는 다수 개의 분리막(30)이 배치되고 이를 수용하는 별도의 외부케이스(20)가 제공되는 압력지연 삼투 모듈(10)을 구성할 수 있다. 그리고, 상기 압력지연 삼투용 다공성 유출관(100,100',100")의 일단부 측에는 희석된 제2유체(B')가 곧바로 외부로 유출되는 것을 차단하기 위한 차단판(140)이 구비되며, 이러한 차단판(140)은 상기 다수 개의 분리막(30)의 단부를 모두 커버할 수 있는 면적을 갖도록 구비된다. 더불어, 상기 차단판(140)은 상기 외부케이스(20)의 일단부에 기밀하게 결합된다.

여기서, 분리막(30)은 압력지연용 삼투막이 사용될 수 있으며 2장의 분리막이 겹쳐져 포켓 형상을 이루는 통상적인 구성이므로 상세한 설명은 생략한다. 더불어, 상기 외부케이스(20) 역시 압력지연 삼투 모듈에 사용되는 통상적인 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기에서 본 발명의 특정 실시예와 관련하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정 구조에 한정하는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 벗어나지 않고서도 용이하게 수정 또는 변경할 수 있을 것이다. 그러나, 이러한 단순한 설계변형 또는 수정을 통한 등가물, 변형물 및 교체물은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속함을 미리 밝혀둔다.

10 : 삼투 모듈 20 : 외부케이스
30 : 분리막
100, 100', 100" : 압력지연 삼투용 다공성 유출관
110 : 중공관 111: 제1유로
111a : 제1부분 111b : 제2부분
112 : 제2유로 113 : 제3유로
114 : 유입구 115 : 제1관통홀
116 : 제2관통홀 117 : 제3관통홀
118 : 제1막음판 119 : 제2막음판
120,120a,120b,120c,120d,120e,120f : 격벽
121 : 제1격벽 122 : 제2격벽
123 : 제3격벽 130 : 격판
140 : 차단판 142 : 유출홀
A : 제1유체 B : 제2유체
B' : 희석된 제2유체

Claims

외부면에 둘레방향을 따라 다수 개의 분리막이 나권형으로 권취되는 다공성 유출관에 있어서,
일측에 길이방향을 따라 관통형성되는 제1관통홀 및 제2관통홀을 갖는 중공관; 및
상기 중공관의 내부에 길이방향을 따라 배치되어 서로 다른 유체가 섞이지 않고 유동될 수 있도록 상기 중공관의 내부를 제1유로, 제2유로 및 제3유로로 구획하는 적어도 하나의 격벽;을 포함하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 1항에 있어서,
상기 제1유로는 상기 제1관통홀을 통하여 상기 분리막의 내부로 유출되는 제1유체가 유동되고, 상기 제2유로는 상기 분리막의 외부측으로 공급되는 제2유체가 유동되며, 상기 제3유로는 상기 제1유체와의 삼투 작용에 의해 희석된 제2유체가 유동되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 2항에 있어서,
상기 제1관통홀 및 제2관통홀은 상기 제1유로과 연통되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 3항에 있어서,
상기 중공관은 상기 제1유로의 길이중간에 격판이 구비되어 상기 제1유로가 상기 제1관통홀이 배치되는 제1부분과 상기 제2관통홀이 배치되는 제2부분으로 구획됨으로써 상기 제1유체의 흐름경로가 변경되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 2항에 있어서,
상기 중공관은 상기 제2유체가 상기 제2유로으로부터 상기 분리막의 외부측으로 공급될 수 있도록 상기 제2유로과 연통되는 적어도 하나의 제3관통홀이 관통형성되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 2항에 있어서,
상기 중공관의 일단부에는 상기 분리막 사이에서 유동되어 상기 제1유체와의 삼투 작용에 의해 희석된 제2유체가 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있도록 일정면적을 갖는 차단판이 상기 희석된 제2유체의 흐름방향에 대하여 수직한 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 6항에 있어서,
상기 차단판에는 적어도 하나의 유출홀이 관통형성되어 상기 희석된 제2유체가 상기 유출홀을 통해 외부로 유출되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 7항에 있어서,
상기 중공관은 일측에 상기 제3유로와 연통되는 유입구가 구비되고, 상기 유입구는 전방측에 인접하여 배치되는 압력지연 삼투용 다공성 유출관의 유출홀과 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 1항에 있어서,
상기 중공관의 선단에는 상기 제3유로로 제1유체 및 제2유체가 유입되는 것을 차단하기 위한 제1막음판이 선택적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 1항에 있어서,
상기 중공관의 후단에는 상기 제2유로를 따라 유동되는 제2유체가 외부로 유출되는 것을 차단하기 위한 제2막음판이 선택적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 1항에 있어서,
상기 압력지연 삼투용 다공성 유출관은 복수 개로 구비되고, 서로 인접하는 중공관은 제1유로는 제1유로끼리, 제2유로는 제2유로끼리, 제3유로는 제3유로끼리 서로 연결되도록 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 1항에 있어서,
상기 격벽은 상기 중공관의 중심점으로부터 상기 중공관의 내부면까지 연장되는 제1격벽, 제2격벽 및 제3격벽으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 12항에 있어서,
상기 제1격벽, 제2격벽 및 제3격벽은 등각도를 갖도록 배열되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 1항에 있어서,
상기 격벽은 일정면적을 갖는 판상의 부재로 이루어진 제1격벽 및 제2격벽으로 구비되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 14항에 있어서,
상기 제1격벽 및 제2격벽은 상기 중공관의 중심점을 지나는 가상의 평면과 서로 평행하도록 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투용 다공성 유출관.
제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 압력지연 삼투용 다공성 유출관;
상기 다공성 유출관의 외주면에 둘레방향을 따라 나권형으로 권취되는 복수 개의 분리막; 및
상기 유출관 및 분리막이 삽입배치되는 외부케이스;를 포함하는 압력지연 삼투 모듈.