KR20220023711A - Seawater Desalination System using Solar thermal energy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 해수담수화 시스템에 관한 것이다. 구체적으로는 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a seawater desalination system. Specifically, it relates to a seawater desalination system using solar energy.
소용량 해수담수화 장치는 도서지역, 오지, 및 저개발국가 등에서 매우 유용하게 사용될 수 있으나 현재 이러한 지역에 적용할 수 있는 적절한 장치의 개발은 미진한 상황이다. A small-capacity seawater desalination device can be very usefully used in island areas, remote areas, and underdeveloped countries, but development of an appropriate device applicable to these areas is still insufficient.
그러나 다단증발법(MSF:Multi-stage Flash), 다중효율법(MED:Multi-effect Distillation), 역삼투법(RO:Reverse Osmosis) 등 기존 주요 해수담수화 기술은 중·대형 규모의 플랜트를 위한 방식으로 비싼 초기구축 비용 및 유지 관리비, 물의 수송비용, 과다한 에너지소비, 환경오염 등의 문제로 인하여 소용량 담수화장치에 적용하기 곤란한 문제점이 있었다.However, existing major seawater desalination technologies, such as multi-stage flash (MSF), multi-effect distillation (MED), and reverse osmosis (RO), are expensive for medium and large-scale plants. Due to problems such as initial construction cost, maintenance cost, water transportation cost, excessive energy consumption, and environmental pollution, it was difficult to apply to a small-capacity desalination system.
기존의 역삼투법(RO) 방식의 해수담수화 제품은 소규모 해수담수화 설비로 우수한 특징을 보이나, 전력 소요가 크고, 유지 비용 및 관리의 어려움이 있어 생산 중단 등의 문제가 빈번히 발생하는 문제점이 있었다.Existing reverse osmosis (RO) seawater desalination products have excellent characteristics as small-scale seawater desalination facilities, but there is a problem in that problems such as production stop occur frequently due to large power consumption, maintenance costs and difficulties in management.
역삼투법(RO) 방식 해수담수화 방식의 대체 기술로 태양에너지를 이용한 해수담수화의 기술 개발이 꾸준히 진행되고 있으나, 흐리거나 계절적으로 일사량이 부족할 경우 담수화 효율에 있어 아직 만족하지 못하는 수준이다.Although the technology development of seawater desalination using solar energy as an alternative technology to the reverse osmosis (RO) method seawater desalination method is steadily progressing, desalination efficiency is still not satisfactory when it is cloudy or seasonally insufficient in solar radiation.
본 발명에 따른 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템은 다음과 같은 해결과제를 가진다.The seawater desalination system using solar energy according to the present invention has the following problems.
첫째, 낮은 일사량에서도 해수의 충분한 증발을 발생시키고자 한다.First, it is intended to cause sufficient evaporation of seawater even at low insolation.
둘째, 해수증발부재의 적층구조를 활용하여 해수증발의 효율을 증가시키고자 한다.Second, it is intended to increase the efficiency of seawater evaporation by utilizing the laminated structure of the seawater evaporation member.
셋째, 집광장치를 이용하여, 스팀튜브에 에너지를 집중시키켜 해수의 증발효율을 증가시키고자 한다.Third, it is intended to increase the evaporation efficiency of seawater by concentrating energy on the steam tube using a condensing device.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템으로서, 담수화 대상인 해수가 저장되는 해수공급부; 중공구조로 구비되며, 상기 해수공급부로부터 해수가 공급되며, 내부에서 해수의 증발이 발생되는 스팀튜브; 상기 스팀튜브 내주면 일부 또는 전부에 배치되며, 스팀튜브에 공급된 해수를 증발시키는 해수증발부재; 상기 스팀튜브에서 배출된 수증기가 유입되는 담수저장부; 및 상기 스팀튜브에서 배출된 염수가 유입되는 염수저장부를 포함한다.The present invention provides a seawater desalination system using solar energy, comprising: a seawater supply unit in which seawater to be desalinated is stored; a steam tube provided with a hollow structure, seawater is supplied from the seawater supply unit, and evaporation of seawater is generated therein; a seawater evaporating member disposed on part or all of the inner circumferential surface of the steam tube and evaporating the seawater supplied to the steam tube; a fresh water storage unit into which the steam discharged from the steam tube is introduced; and a salt water storage unit into which the salt water discharged from the steam tube is introduced.
본 발명에 있어서, 상기 스팀튜브는 회전가능하도록 구비될 수 있다.In the present invention, the steam tube may be provided to be rotatable.
본 발명에 있어서, 상기 해수증발부재는 상부층에는 다공성 소재로 이루어진 증발부가 구비되고, 중간층에는 해수를 흡수하는 흡수부이 구비되고, 하부층에는 단열부재로 이루어진 단열부가 구비될 수 있다.In the present invention, the seawater evaporating member may be provided with an evaporating unit made of a porous material in an upper layer, an absorbing unit for absorbing seawater in an intermediate layer, and an insulating unit made of a heat insulating member in the lower layer.
본 발명에 있어서, 상기 해수증발부재는 상부층에는 다공성 소재로 이루어진 증발부가 구비되고, 하부층에는 단열부재로 이루어진 단열부가 구비되며, 상기 단열부에는 상하로 관통되는 통공이 형성되고, 상기 통공에는 해수를 흡수하는 흡수부가 구비될 수 있다.In the present invention, the seawater evaporating member is provided with an evaporation part made of a porous material in an upper layer, a heat insulating part made of a heat insulating member is provided in the lower layer, a through hole penetrating vertically is formed in the heat insulating part, and seawater is provided in the through hole An absorbing part that absorbs may be provided.
본 발명에 있어서, 상기 증발부는 그래파이트 플레이크 또는 다공성 금속 소재로 구비될 수 있다.In the present invention, the evaporator may be made of graphite flakes or a porous metal material.
본 발명에 있어서, 상기 흡수부는 해수를 흡수할 수 있는 섬유소재로 구비될 수 있다.In the present invention, the absorption unit may be provided with a fiber material capable of absorbing seawater.
본 발명에 있어서, 상기 단열부는 카본 폼(Carbon foam), 니켈 폼(nickel foam) 및 폴리스티렌 수지 발포체 중 어느 하나의 재질로 구비될 수 있다.In the present invention, the heat insulating part may be made of any one of a carbon foam, a nickel foam, and a polystyrene resin foam.
본 발명에 있어서, 상기 스팀튜브의 외측에 집광부가 더 구비되어, 스팀튜브에 열에너지를 집중시킬 수 있다.In the present invention, a light collecting part is further provided on the outside of the steam tube, so that thermal energy can be concentrated on the steam tube.
본 발명에 있어서, 상기 집광부는 집광렌즈 또는 파라볼릭미러로 집광될 수 있다.In the present invention, the light condensing unit may be condensed by a condensing lens or a parabolic mirror.
본 발명에 따른 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템은 다음과 같은 효과를 가진다.The seawater desalination system using solar energy according to the present invention has the following effects.
첫째, 스팀튜브 내부에 구비된 해수증발부재를 이용하여, 낮은 일사량에서도 충분한 증발을 발생시키는 효과가 있다.First, by using the seawater evaporation member provided inside the steam tube, there is an effect of generating sufficient evaporation even at low solar radiation.
둘째, 해수증발부재의 적층구조를 활용하여 저비용, 고효율의 해수증발이 가능한 효과가 있다.Second, there is an effect that low-cost, high-efficiency seawater evaporation is possible by utilizing the laminated structure of the seawater evaporation member.
셋째, 집광장치 및 태양광패널을 이용하여, 스팀튜브에 에너지를 집중시키고, 에너지 비용이 낮은 해수담수화를 제공하는 효과가 있다.Third, there is an effect of concentrating energy on a steam tube and providing seawater desalination with a low energy cost by using a light collecting device and a solar panel.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명에 따른 해수담수화 시스템의 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따른 중공구조의 스팀튜브를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 스팀튜브 및 그 내부에 해수증발부재가 구비되는 실시예들을 나타낸다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3b의 스팀튜브가 회전하는 실시예를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c는 도 3d의 스팀튜브가 회전하는 실시예를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 해수증발부재의 적층구조의 여러 실시예를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 있어서, 파라볼릭 미러로 구비된 집광부를 이용한 해수담수화 시스템의 개요도이다.1 is a schematic diagram of a seawater desalination system according to the present invention.
Figure 2 shows a steam tube of a hollow structure according to the present invention.
3A to 3D show embodiments in which a steam tube according to the present invention and a seawater evaporating member are provided therein.
4A to 4C show an embodiment in which the steam tube of FIG. 3B rotates.
5A to 5C show an embodiment in which the steam tube of FIG. 3D rotates.
6 and 7 show several embodiments of the lamination structure of the seawater evaporating member according to the present invention.
8 is a schematic diagram of a seawater desalination system using a light collecting unit provided as a parabolic mirror in the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. As can be easily understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, the embodiments described below may be modified in various forms without departing from the concept and scope of the present invention. Wherever possible, identical or similar parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, operation, element, component and/or It does not exclude the presence or addition of groups.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical terms and scientific terms used in this specification have the same meaning as those commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related art literature and the presently disclosed content, and unless defined, are not interpreted in an ideal or very formal meaning.
본 발명은 해수증발부재를 이용한 해수담수화 시스템으로서, 낮은 일사량에서도 해수의 증발을 가능하게 하는 해수증발부재를 활용하는 해수담수화 기술이다.The present invention is a seawater desalination system using a seawater evaporation member, and is a seawater desalination technology using a seawater evaporation member that enables the evaporation of seawater even at low insolation.
본 발명에 따른 스팀튜브 및 해수증발부재를 활용하면, 낮은 일사량에서도 충분한 증발을 발생시켜 일사량이 계절적으로 편중되는 우리나라에서도 충분히 높은 효율의 태양 에너지 해수담수화 기술이 가능할 수 있다. If the steam tube and seawater evaporation member according to the present invention are used, sufficient evaporation occurs even at low insolation, so that solar energy seawater desalination technology with sufficiently high efficiency is possible even in Korea where solar radiation is seasonally biased.
또한 태양에너지 집광 기술을 이용하여 흐린 날씨나 일사량이 아주 낮은 상황에서도 해수담수화가 가능할 수 있다.In addition, seawater desalination may be possible even in cloudy weather or in conditions of very low insolation by using solar energy concentrating technology.
나아가, 추가적인 에너지 사용이 거의 없어, 소용량의 태양열 판넬의 사용으로 별도의 전원 공급없이 에너지 비용이 극도로 낮은 해수담수화가 가능할 수 있다. 이를 통해 도서 지역의 역삼투(RO) 방식 해수담수화의 가장 큰 문제인 높은 유지 비용과 고장으로 인한 동작 중단의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.Furthermore, since there is little additional energy use, seawater desalination with extremely low energy cost may be possible without a separate power supply by using a small-capacity solar panel. This has the effect of solving the biggest problems of reverse osmosis (RO) seawater desalination in island areas, high maintenance cost and interruption of operation due to failure.
한편, 태양열 증발법은 해수를 담수화하는데 필요한 에너지를 태양열 집열기로부터 공급받는 친환경적인 담수화 장치로서 직접법과 간접법이 있다. On the other hand, the solar evaporation method is an eco-friendly desalination device that receives the energy required for desalination of seawater from a solar collector, and there are a direct method and an indirect method.
직접법은 태양에너지를 모으는 집열기와 해수증발기가 하나가 되는 방식이며, 간접법은 태양열시스템과 담수화장치가 분리되어 있는 것으로 태양열 집열기에 모아진 열에너지를 에너지원으로 간접 이용하는 방식이다.The direct method is a method in which the solar energy collector and the seawater evaporator become one, and the indirect method is a method in which the solar heat system and the desalination device are separated, and the heat energy collected in the solar heat collector is indirectly used as an energy source.
본 발명은 태양에너지를 모으는 집열기와 해수증발기가 하나가 되는 방식이 되는 직접법에 해당되는 해수 담수화시스템이다. The present invention is a seawater desalination system corresponding to a direct method in which a solar energy collector and a seawater evaporator become one.
다만, 다른 직접법 해수담수화장치와 차별적인 점은 별도의 증발 소재를 사용하여 낮은 일사량에서도 증발 효율을 높일 수 있는 방식이다.However, what sets it apart from other direct method seawater desalination systems is that it uses a separate evaporation material to increase evaporation efficiency even at low insolation.
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명을 설명하고자 한다. 참고로, 도면은 본 발명의 특징을 설명하기 위하여, 일부 과장되게 표현될 수도 있다. 이 경우, 본 명세서의 전 취지에 비추어 해석되는 것이 바람직하다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. For reference, the drawings may be partially exaggerated in order to explain the features of the present invention. In this case, it is preferable to be interpreted in light of the whole meaning of this specification.
도 1은 본 발명에 따른 해수담수화 시스템의 개요도이다.1 is a schematic diagram of a seawater desalination system according to the present invention.
본 발명은 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템으로서, 담수화 대상인 해수가 저장되는 해수공급부(100); 중공구조로 구비되며, 상기 해수공급부로(100)부터 해수가 공급되며, 내부에서 해수의 증발이 발생되는 스팀튜브(200); 상기 스팀튜브(200) 내주면 일부 또는 전부에 배치되며, 스팀튜브(200)에 공급된 해수를 증발시키는 해수증발부재(300); 상기 스팀튜브(200)에서 배출된 수증기가 유입되는 담수저장부(400); 및 상기 스팀튜브(200)에서 배출된 염수가 유입되는 염수저장부(500)를 포함한다.The present invention provides a seawater desalination system using solar energy, comprising: a
도 2는 본 발명에 따른 중공구조의 스팀튜브를 나타낸다.Figure 2 shows a steam tube of a hollow structure according to the present invention.
본 발명에 따른 스팀튜브(200)는 내부가 속이 빈 중공구조로 구비되고, 스팀튜브(200)의 내주면의 일부 또는 전부에는 해수증발부재(300)가 배치되어 있다(도 3 참조).The
스팀튜브(200)의 유입구(210)를 통해 해수(10)가 유입되며, 유입된 해수(10)는 해수증발부재(300)에 흡수되고, 해수증발부재(300)에 흡수된 해수는 증발하게 된다. 증발된 수증기(11)는 스팀튜브(200)의 유출구(220)를 통해 담수저장부(400)로 이동되어 담수로 저장된다. 증발후 남은 해수는 고염도의 염수(12)가 되며, 염수는 스팀튜브(200)의 유출구(220)를 통해 염수저장부(500)로 이동되어 염수로 저장된다(도 2 참조).The
도 4a 내지 도 4c는 도 3b의 스팀튜브가 회전하는 실시예를 나타낸다. 도 5a 내지 도 5c는 도 3d의 스팀튜브가 회전하는 실시예를 나타낸다.4A to 4C show an embodiment in which the steam tube of FIG. 3B rotates. 5A to 5C show an embodiment in which the steam tube of FIG. 3D rotates.
본 발명에 따른 스팀튜브(200)는 회전가능하도록 구비될 수 있다. 스팀튜브(200)는 회전하면서, 유입된 해수(10)를 해수증발부재(300)에 골고고 흡수되게 할 수 있다. 해수가 해수증발부재(300)에 골고루 전달되면, 해수의 반응 열접촉 표면적이 증가하게되어, 증발효율이 증가될 수 있다.The
스팀튜브(200)의 회전은 공지의 구동수단(미도시)으로 구현될 수 있을 것이다.The rotation of the
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 해수증발부재의 적층구조의 여러 실시예를 나타낸다.6 and 7 show various embodiments of the lamination structure of the seawater evaporating member according to the present invention.
해수증발부재의 제1 실시예는 도 6에 도시된 3층 적층구조의 실시예로서, 해수증발부재(300)는 상부층에는 다공성 소재로 이루어진 증발부(310)가 구비되고, 중간층에는 해수를 흡수하는 흡수부(320)이 구비되고, 하부층에는 단열부재로 이루어진 단열부(330)가 구비될 수 있다.The first embodiment of the seawater evaporating member is an embodiment of the three-layer laminated structure shown in FIG. 6 . The
해수증발부재의 제2 실시예는 도 7에 도시된 2층 적층구조의 실시예로서, 해수증발부재(300)는 상부층에는 다공성 소재로 이루어진 증발부(310)가 구비되고, 하부층에는 단열부재로 이루어진 단열부(330)가 구비되며, 단열부(330)에는 상하로 관통되는 통공(331)이 형성되고, 상기 통공(331)에는 해수를 흡수하는 흡수부(320)가 구비될 수 있다.The second embodiment of the seawater evaporating member is an embodiment of the two-layer laminated structure shown in FIG. 7 . The
상기 증발부(310)는 그래파이트 플레이크(graphite flakes) 또는 다공성 금속 소재로 구비될 수 있다.The
그래파이트 소재는 여타 재료에서 얻을 수 없는 고온윤활 내열, 내식 전기전도 및 정밀가공 등 매우 독특한 특성과 물성을 가지고 있어 고온 내열재료와 구조재료 특수 기계 부품 등으로 각 분야에서 광범위하게 이용되고 있다.Graphite material has very unique characteristics and properties such as high temperature lubrication heat resistance, corrosion resistance, electrical conduction resistance, and precision processing that cannot be obtained from other materials, so it is widely used in each field as high temperature heat resistance material and structural material special machine parts.
따라서, 본 발명에 따른 해수증발부재에 있어서, 증발부의 소재는 친수성, 기공성 열전도율이 좋은 소재를 사용하는 것이 가능하며, 그래파이트 플레이크(graphite flakes), 다공성 금속 소재 또는 카본 계열 소재를 사용할 수 있을 것이다.Therefore, in the seawater evaporation member according to the present invention, it is possible to use a material with good hydrophilicity, porosity and thermal conductivity as the material of the evaporation part, and graphite flakes, a porous metal material, or a carbon-based material may be used. .
본 발명에 따른 흡수부(320)는 해수를 흡수할 수 있는 소재로 구비될 수 있다. 일 실시예로, 흡수력이 좋은 섬유소재로 구비되는 것이 가능할 것이다.The
본 발명에 따른 단열부(330)는 카본 폼(Carbon foam), 니켈 폼(nickel foam) 및 폴리스티렌 수지 발포체 중 어느 하나의 재질로 구비될 수 있다.The
단열부(330)는 열에너지가 유입되어 스팀튜브(200)의 하측에서 이동되는 해수에 전달되는 것을 차단하고, 열에너지가 흡수부(320)를 통해 증발부(310)로 이동된 해수를 증발시키는 것에 활용되도록 하여, 증발효율을 증가시키는 기능작용을 한다.The
본 발명에 따른 해수담수화 시스템은 스팀튜브(200)의 외측에 집광부(600)가 더 구비되어, 스팀튜브(200)에 열에너지를 집중시키는 것이 가능하다.The seawater desalination system according to the present invention is further provided with a
본 발명에 따른 집광부(600)는 집광렌즈(도 1 참조) 또는 파라볼릭미러(도 8 참조)로 집광되는 실시예가 가능하다.An embodiment in which the
본 발명에 따른 해수담수화 시스템이 구동되는 실시예를 설명하면 다음과 같다.An embodiment in which the seawater desalination system according to the present invention is driven will be described as follows.
바다 속에 설치된 해수공급부(100)에는 해수가 계속 공급된다. 해수공급부(100)의 해수는 별도의 구동수단(미도시)등을 통해 스팀튜브(200)로 유입된다.Seawater is continuously supplied to the
유입된 해수는 해수증발부재(300)의 흡수부(320)를 통해 증발부(310)에 골고루 이동하게 된다.The introduced seawater is uniformly moved to the
태양광의 열에너지가 스팀튜브(200)를 통해 증발부(310)에 가해지면, 증발부(310)에서 해수의 증발이 발생된다.When the thermal energy of sunlight is applied to the
이때, 가해지는 열에너지를 스팀튜브(200)에 집중적으로 증가시키기 위하여, 스팀튜브(200) 외측에 집광렌즈 또는 파라볼릭미러 방식의 집광부(600)가 추가로 구비될 수 있다.At this time, in order to intensively increase the applied thermal energy to the
스팀튜브(200)에 유입된 해수(10)는 증발된 수증기(11)와 고염도의 염수(12)로 분리될 수 있을 것이다.The
수증기(11)는 담수저장부(400)로 이동되며, 염수(12)는 염수저장부(500)로 이동될 수 있을 것이다.The
여기서, 염수저장부(500)를 생략하고, 염수(12)를 바다에 그대로 배출하는 실시예도 가능할 것이다.Here, an embodiment in which the salt
한편, 태양광 에너지를 보다 더 효율적으로 집광하기 위하여, 태양추적장치를 추가구비하는 실시예도 가능할 것이다.On the other hand, in order to more efficiently condense solar energy, an embodiment in which a solar tracking device is additionally provided will be possible.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments described in this specification and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, since the embodiments disclosed in the present specification are for explanation rather than limitation of the technical spirit of the present invention, it is obvious that the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Modifications and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical spirit included in the specification and drawings of the present invention should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10 : 해수
100 : 해수공급부
200 : 스팀튜브
210 : 유입구
220 : 유출구
300 : 해수증발부재
310: 증발부
320 : 흡수부
330 : 단열부
331 : 통공
400 : 담수저장부
500 : 염수저장부
600 : 집광부
10: seawater 100: seawater supply unit
200: steam tube 210: inlet
220: outlet 300: seawater evaporation member
310: evaporation unit 320: absorption unit
330: insulation 331: through hole
400: fresh water storage unit 500: salt water storage unit
600: light collecting unit
Claims (9)
중공구조로 구비되며, 상기 해수공급부로부터 해수가 공급되며, 내부에서 해수의 증발이 발생되는 스팀튜브;
상기 스팀튜브 내주면 일부 또는 전부에 배치되며, 스팀튜브에 공급된 해수를 증발시키는 해수증발부재;
상기 스팀튜브에서 배출된 수증기가 유입되는 담수저장부; 및
상기 스팀튜브에서 배출된 염수가 유입되는 염수저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템.a seawater supply unit for storing seawater to be desalinated;
a steam tube provided with a hollow structure, seawater is supplied from the seawater supply unit, and evaporation of seawater is generated therein;
a seawater evaporating member disposed on a part or all of the inner circumferential surface of the steam tube and evaporating the seawater supplied to the steam tube;
a fresh water storage unit into which the steam discharged from the steam tube is introduced; and
Seawater desalination system using solar energy, characterized in that it comprises a salt water storage unit into which the salt water discharged from the steam tube is introduced.
상기 스팀튜브는 회전가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템.The method according to claim 1,
The steam tube is a seawater desalination system using solar energy, characterized in that provided to be rotatable.
상기 해수증발부재는
상부층에는 다공성 소재로 이루어진 증발부가 구비되고,
중간층에는 해수를 흡수하는 흡수부이 구비되고,
하부층에는 단열부재로 이루어진 단열부가 구비된 것을 특징으로 하는 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템.The method according to claim 1,
The seawater evaporation member is
An evaporation unit made of a porous material is provided on the upper layer,
An absorption part for absorbing seawater is provided in the intermediate layer,
A seawater desalination system using solar energy, characterized in that the lower layer is provided with an insulating part made of an insulating member.
상기 해수증발부재는
상부층에는 다공성 소재로 이루어진 증발부가 구비되고,
하부층에는 단열부재로 이루어진 단열부가 구비되며,
상기 단열부에는 상하로 관통되는 통공이 형성되고, 상기 통공에는 해수를 흡수하는 흡수부가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템.The method according to claim 1,
The seawater evaporation member is
An evaporation unit made of a porous material is provided on the upper layer,
The lower layer is provided with a heat insulating part made of a heat insulating member,
A seawater desalination system using solar energy, characterized in that the heat insulating part has a vertical penetrating through hole, and an absorber for absorbing seawater is provided in the through hole.
상기 증발부는 그래파이트 플레이크 또는 다공성 금속 소재로 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템.5. The method according to claim 3 or 4,
The evaporation unit is a seawater desalination system using solar energy, characterized in that provided with graphite flakes or porous metal material.
상기 흡수부는 해수를 흡수할 수 있는 섬유소재로 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템.4. The method according to claim 3,
The seawater desalination system using solar energy, characterized in that the absorption unit is provided with a fiber material capable of absorbing seawater.
상기 단열부는 카본 폼(Carbon foam), 니켈 폼(nickel foam) 및 폴리스티렌 수지 발포체 중 어느 하나의 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템.5. The method according to claim 3 or 4,
The heat insulating part is a seawater desalination system using solar energy, characterized in that it is provided with any one of carbon foam, nickel foam, and polystyrene resin foam.
상기 스팀튜브의 외측에 집광부가 더 구비되어,
스팀튜브에 열에너지를 집중시키는 것을 특징으로 하는 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템.The method according to claim 1,
A light collecting part is further provided on the outside of the steam tube,
Seawater desalination system using solar energy, characterized in that the heat energy is concentrated in the steam tube.
상기 집광부는 집광렌즈 또는 파라볼릭미러로 집광되는 것을 특징으로 하는 태양광에너지를 이용하는 해수담수화 시스템.9. The method of claim 8,
The seawater desalination system using solar energy, characterized in that the light condensing unit is condensed with a condensing lens or a parabolic mirror.
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|---|---|---|---|---|
| JP2016049480A (en) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 實野 孝久 | Desalination plant using solar heat |
| KR20160111282A (en) * | 2015-03-16 | 2016-09-26 | 대우조선해양 주식회사 | Vacuum vaporizing solar-wall and Desalination system using the same |
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|---|---|---|---|---|
| JP2016049480A (en) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 實野 孝久 | Desalination plant using solar heat |
| KR20160111282A (en) * | 2015-03-16 | 2016-09-26 | 대우조선해양 주식회사 | Vacuum vaporizing solar-wall and Desalination system using the same |
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