WO2017026621A1 - 해수 담수화 장치 - Google Patents

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WO2017026621A1
WO2017026621A1 PCT/KR2016/003425 KR2016003425W WO2017026621A1 WO 2017026621 A1 WO2017026621 A1 WO 2017026621A1 KR 2016003425 W KR2016003425 W KR 2016003425W WO 2017026621 A1 WO2017026621 A1 WO 2017026621A1
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seawater
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salt
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박정원
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박정원
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Definitions

  • the present invention relates to a seawater desalination apparatus, and more particularly, to a seawater desalination apparatus capable of desalination of seawater using a solar collector or a solar generator.
  • seawater desalination apparatuses capable of desalination of seawater have been developed and used.
  • evaporation method is a method of preparing fresh water by low pressure evaporation at low temperature by lowering the pressure after supplying a heat source to the seawater.
  • Reverse osmosis is a method of producing fresh water by pressing 55 to 60 kgf / cm 3 of seawater on the high pressure side of the reverse osmosis membrane.
  • the freezing method if the sea water is cooled below freezing point (-1.8 ° C), salts in the sea water are excluded from the ice growth phase, and crystals of ice are precipitated, and the ice crystals are separated and washed in the concentrated seawater between the crystal surface and the crystals. It is a method of desalination of seawater.
  • Korean Patent No. 10-0982053 (registered on September 7, 2010) relates to a desalination apparatus using water vapor, which is installed in a marine structure and forms a space for moving deep sea water introduced through a seawater inlet; An air transfer unit configured to transfer the wet air sucked through the air suction unit separated from the sea water inlet unit into the main body to exchange heat with deep sea water to condense water vapor; And a fresh water separator for collecting fresh water by collecting the water vapor condensed in the air conveying part, and discharging the air to the outside, wherein the air suction part is formed with a wide inlet to gradually inhale a large amount of humid air floating around the ocean.
  • Collector consisting of a configuration narrowed to; A suction pipe connected to the collector for transferring wet air sucked into the collector; And a suction pump installed in the suction pipe to provide suction power.
  • Korean Patent No. 10-1109534 (registered on Jan. 18, 2012) describes a seawater desalination system using solar energy and hydropower generation.
  • a fresh water part for evaporating and desalination of seawater by using a phase change of a phase change medium a solar heat collecting part for heating the phase change medium by collecting solar heat, and converting the solar power into an available AC power source
  • a seawater desalination system is configured to be used as a driving force of a plurality of pumps used in the solar collector, but a driving power source of an eject pump for vacuuming the inside of the desalination device installed in the desalination unit to promote evaporation of seawater.
  • the desalination apparatus using the conventional evaporation method consumes a lot of energy because it must be evaporated by applying heat to seawater.
  • the present invention has been made in an effort to solve the problems described above, and provides a seawater desalination apparatus formed to desalination seawater using solar heat through a solar heat collecting unit or a solar power generating unit.
  • the main body A sea water storage unit formed in the main body unit to store sea water; A solar heat collector formed on a lower inner surface of the sea water storage unit and configured to collect solar heat and evaporate seawater with the collected solar heat; A solar power generation unit which is formed outside the main body and receives electricity from the solar heat collecting plate to produce electricity; It is formed on the lower outer surface of the sea water storage unit, the heater unit for receiving fresh water from the solar power generation unit to make fresh water by evaporating sea water; A circulation unit for circulating air to deliver water vapor evaporated from the solar heat collecting unit or the heater unit; A condenser for condensing the water vapor delivered from the circulation part; And it provides a seawater desalination apparatus including a fresh water storage unit for storing the fresh water generated in the condensation unit.
  • the body portion it may be characterized in that it comprises a heat insulating material for keeping warm.
  • the main body portion may further include a cover portion formed of a double upper transparent glass plate.
  • the seawater inlet is formed in connection with the upper side of the seawater storage unit for introducing seawater; And a seawater discharge part connected to one side of the lower portion of the seawater storage part to discharge seawater.
  • the circulation unit a passage for connecting an upper portion of the sea water storage portion and the upper portion of the condensation portion and a lower portion of the condensation portion and the upper portion of the sea water storage portion; And a fan formed at an upper portion of the condensation unit to circulate air.
  • the circulation portion may be further formed on an upper portion of the sea water storage portion, characterized in that it further comprises a transparent window formed to be transparent so that solar heat passes.
  • the transparent window it may be characterized in that formed of acrylic or tempered glass plate.
  • the transparent window may be formed to be inclined toward the condenser.
  • the solar heat collector it may be characterized in that formed of black marble.
  • the solar heat collecting portion is formed on the lower portion of the marble, it may be characterized in that it comprises a copper tube member for generating heat.
  • the salt discharge portion is formed on the back of the sea water storage, for discharging salt;
  • a salt storage unit formed at a lower portion of the salt discharge unit to store the salt discharged to the salt discharge unit;
  • a salt removing unit formed in the sea water storage unit to push the salt toward the salt discharge unit.
  • the present invention by collecting the solar heat through the solar heat collecting unit to increase the ambient temperature to evaporate seawater, there is an effect that can be eco-friendly desalination without using extra energy.
  • the present invention by converting the solar heat stored through the solar power generation unit into electrical energy, there is an effect that can be used even at night or cloudy weather difficult to collect solar heat.
  • FIG. 1 is a view for explaining a seawater desalination apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining the main body in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a view for explaining the main body in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view for explaining the circulation unit in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a view for explaining the solar heat collecting unit in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a view illustrating a seawater desalination apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view illustrating a seawater desalination apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the seawater desalination apparatus 10 may include a main body 100, a seawater storage 200, a solar heat collecting unit 300, a solar power generating unit 400, a heater unit 500, and a circulation unit ( 600, a condensation unit 700, and a fresh water storage unit 800.
  • the main body part 100 forms a predetermined space therein, and the seawater storage part 200, the solar heat collecting part 300, the heater part 500, the circulation part 600, the condensation part 700, The fresh water reservoir 800 is provided.
  • the seawater storage unit 200 is formed inside the main body unit 100 and receives and stores seawater from the outside.
  • the seawater storage unit 200 may be formed in various shapes, such as a rectangular cylinder shape, a round tank shape.
  • the solar heat collecting unit 300 is formed on the lower inner surface of the seawater storage unit 200 and collects solar heat to evaporate seawater with the collected solar heat.
  • the solar heat collecting unit 300 is formed of a black marble, absorbs the solar heat to increase the temperature to heat the seawater stored in the seawater storage unit 200.
  • the solar power generation unit 400 is formed outside the main body unit 100 to receive solar heat from the solar heat collecting plate to produce electricity, and transfer the produced electricity to the heater unit 500.
  • the solar power generation unit 400 includes a solar heat collecting plate (not shown in the drawings for convenience of description), a charging member (not shown in the drawings for convenience of description), and an inverter (not shown in the drawings for convenience of description). It can be formed as.
  • the solar heat collecting plate is formed in an upper direction outside of the main body part 100 to collect solar heat.
  • the filling member stores sunlight collected through the solar heat collecting plate. At this time, when there is a lot of solar heat collected in the solar heat collecting plate to charge a large amount so that it can be used at night or cloudy days.
  • the inverter converts the solar heat stored in the solar heat collecting plate into electrical energy and transmits it to the heater unit 500.
  • the heater unit 500 is formed on the lower outer surface of the seawater storage unit 200 and receives electricity from the solar power generation unit 400 and is heated to evaporate seawater to produce fresh water.
  • the heater unit 500 may be used as a 600W output, it may always maintain a constant temperature. That is, when the temperature of the seawater storage unit 200 is low, the heating amount is large, and when the temperature of the seawater storage unit 200 is high, the heating amount can be controlled to be small.
  • the circulation unit 600 circulates air to transfer the water vapor evaporated by the solar heat collection unit 300 or the heater unit 500 to the condensation unit 700. At this time, the air passing through the condensation unit 700 is circulated to the seawater storage unit 200 again.
  • the condensation unit 700 condenses water vapor delivered from the circulation unit 600 to generate fresh water.
  • the condensation unit 700 is formed as a heat exchange element, the water vapor through the heat exchange may take the heat phase change into a liquid state. At this time, the warm air through the circulation unit 600 may move to the sea water storage unit 200 to circulate again.
  • four heat exchange elements are used as the 60W output, so a total of 240W output is required.
  • the fresh water storage unit 800 is formed at the bottom of the main body 100 to store fresh water generated by the condensation unit 700.
  • the stored fresh water can be supplied to domestic water such as washing water and toilet.
  • the fresh water storage unit 800 may form a discharge port for discharging fresh water stored therein.
  • the seawater desalination apparatus 10 having the above-described configuration includes a seawater inflow unit 900, a seawater discharge unit 1000, a memory member (not shown in the drawings for convenience of description), and a control member (in the drawings for convenience of description). Not shown).
  • the seawater inflow unit 900 is connected to one side of the upper portion of the seawater storage unit 200 to receive seawater from the outside.
  • the seawater inlet 900 may include an inlet valve for adjusting the amount of seawater to be introduced.
  • the seawater discharge unit 1000 is connected to the lower side of the seawater storage unit 200 to discharge the seawater stored in the seawater storage unit 200 to the outside.
  • the seawater discharge unit 1000 may include a discharge valve for adjusting the amount of seawater for discharge.
  • the memory member stores information necessary for the control operation of the control member.
  • the memory member, the discharge reference height for discharging when the seawater stored in the seawater storage unit 200 reaches a predetermined height (for example, 40 cm), seawater in the seawater storage unit 200 after discharging seawater Inflow can be stored by setting the reference height (for example, 80cm) for inflow.
  • the memory member when the salinity concentration of the seawater stored in the seawater storage unit 200 is a predetermined concentration or more discharge standard concentration (for example, 70% from the amount of seawater introduced) Can be set and stored.
  • the control member is introduced by comparing the height of the seawater stored in the seawater storage unit 200 with the discharge reference height stored in the memory member, or comparing the concentration of seawater stored in the seawater storage unit 200 with the discharge reference concentration stored in the memory member. Control the operation of the valve and discharge valve.
  • the control member when the seawater stored in the seawater storage unit 200 is a predetermined height, the control member reads information about the discharge reference height stored in the memory member and controls the discharge valve according to the readout information to control the seawater. Can be discharged. After the sea water is completely discharged, the inlet valve can be controlled to receive sea water up to the inflow reference height stored in the memory member.
  • the control member when the seawater stored in the seawater storage unit 200 is a predetermined height, the control member reads information about the discharge reference height stored in the memory member and controls the discharge valve according to the readout information to control the seawater. Can be discharged. At this time, it is possible to receive the sea water by controlling the inlet valve while discharging the sea water. That is, while maintaining the height of the seawater stored in the seawater storage unit 200 may be made only the concentration of salt light.
  • control member when the salinity concentration of the seawater stored in the seawater storage unit 200 reaches a predetermined concentration, the discharge valve in accordance with the information to read the information on the discharge reference concentration stored in the memory member Can control the discharge of sea water. After discharging the seawater, the inflow valve may be controlled to receive the seawater up to the inflow reference height stored in the memory member.
  • the seawater desalination apparatus 10 having the above-described configuration collects solar heat through the solar heat collecting unit 300 and raises the temperature of the seawater storage unit 200 to evaporate the seawater to be eco-friendly without using extra energy. Desalination can be, and can be used in the night or cloudy weather difficult to collect solar heat by converting the solar heat stored through the solar power generation unit 400 to electrical energy. That is, freshwater may be generated at any time using the solar heat collecting unit 300 and the solar power generating unit 400.
  • FIG. 2 is a view for explaining the main body in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a view for explaining the main body in FIG. 1.
  • the body portion 100 includes a heat insulating material 110.
  • the heat insulating material 110 is formed in the wall surface of the main body portion 100, and the sea water storage unit 200, the solar heat collecting unit 300, the heater unit 500, the circulation unit 600, the condensation unit 700, Keep the fresh water reservoir 800 warm.
  • the thermal insulation 110 may be formed of various materials such as urethane material, mineral wool material.
  • the main body 100 having the configuration as described above may further include a cover 120.
  • the cover part 120 is formed of a transparent tempered glass plate on the upper end of the main body part 100 to allow solar heat to pass through, and to keep the solar heat that has passed through.
  • FIG. 3 is a view for explaining the circulation unit in FIG. 1.
  • the circulation unit 600 includes a passage 610 and a fan 620.
  • the passage 610 connects an upper portion of the seawater storage unit 200, an upper portion of the condensation unit 700, a lower portion of the condensation unit 700, and an upper portion of the seawater storage unit 200 to circulate air.
  • the fan 620 is formed on the upper portion of the condensation unit 700, and sucks and circulates air while rotating.
  • the circulation unit 600 having the configuration as described above may further include a transparent window 630.
  • the transparent window 630 is formed on an upper portion of the seawater storage unit 200, and is transparently formed to allow solar heat to pass therethrough.
  • the transparent window 630 is formed to be inclined at a predetermined angle (for example, about 10 to about 30 kPa) toward the condenser 700. Accordingly, when water vapor generated by evaporation of seawater stored in the seawater storage unit 200 is condensed to form water droplets on the transparent window 630, the waterdrops may fall into the condensation unit 700.
  • a predetermined angle for example, about 10 to about 30 kPa
  • FIG. 4 is a view for explaining the solar heat collecting unit in FIG. 1.
  • the solar heat collecting unit 300 includes a copper tube member 310.
  • the copper tube member 310 is formed under the solar heat collecting part 300 (black marble), and receives heat from the solar heat collected by the solar heat collecting part 300 to generate heat.
  • the copper tube member 310 may receive heat and generate heat to heat and evaporate seawater stored in the seawater storage unit 200.
  • the copper tube member 310 may be formed of one or more, it may be formed in various forms.
  • FIG. 5 is a view illustrating a seawater desalination apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • the seawater desalination apparatus 10 may include a main body 100, a seawater storage 200, a solar heat collecting unit 300, a solar power generating unit 400, a heater unit 500, and a circulation unit ( 600), the condensation unit 700, fresh water storage unit 800, salt discharge unit 1100, salt storage unit 1200, salt removing unit 1300.
  • Reference numeral 800 is similar to that of the component of FIG. 1, so a description thereof will be omitted and only other portions will be described below.
  • the salt discharge unit 1100 is formed at the rear of the seawater storage unit 200 and discharges the salt pushed through the salt remover 1300 to the outside.
  • the salt storage unit 1200 is formed under the salt discharge unit 1100 and stores the salt discharged to the salt discharge unit 1100.
  • the salt removing unit 1300 is formed inside the seawater storage unit, and removes the salt by pushing the salt toward the salt discharge unit 1100 while moving from the front side to the rear side of the seawater storage unit 200.
  • the salt removal unit 1300 after discharging the seawater through the seawater discharge unit 1000 to the outside from the front of the seawater storage unit 200, while the seawater evaporates only the remaining salt and foreign matter Can be removed.
  • the salt removing unit 1300 is formed at the height of the solar heat collecting unit 300, it is possible to remove the salt or foreign matter accumulated on the upper surface of the solar heat collecting unit 300.

Abstract

본 발명은 태양열 집열기 또는 태양열 발전기를 이용하여 담수화할 수 있도록 한 해수 담수화 장치에 관한 것으로, 본체부; 상기 본체부의 내부에 형성되어, 해수를 저장하기 위한 해수 저장부; 상기 해수 저장부의 하부 내측면에 형성되며, 태양열을 집열하여 집열된 태양열로 해수를 증발시키기 위한 태양열 집열부; 상기 본체부의 외부에 형성되며, 태양열 집열판으로 태양열을 전달받아 전기를 생산하기 위한 태양열 발전부; 상기 해수 저장부의 하부 외측면에 형성되어, 상기 태양열 발전부로부터 전기를 전달받아 해수를 증발시켜 담수를 만들기 위한 히터부; 공기를 순환시켜 상기 태양열 집열부 또는 상기 히터부에서 증발된 수증기를 전달하기 위한 순환부; 상기 순환부로부터 전달되는 수증기를 응축시키기 위한 응축부; 및 상기 응축부에서 생성되는 담수를 저장하기 위한 담수 저장부를 포함한다.

Description

해수 담수화 장치
본 발명은 해수 담수화 장치에 관한 것으로, 특히 태양열 집열기 또는 태양열 발전기를 이용하여 해수를 담수화할 수 있도록 한 해수 담수화 장치에 관한 것이다.
사막, 섬 등 이용할 수 있는 담수가 부족한 지역에서는 풍부한 해수를 담수화하여 사용할 수 밖에 없는 상황이 발생한다. 특히, 최근에는 지구 온난화 등에 의한 영향으로 사막화가 급속히 확산되고, 가용할 수 있는 담수가 부족한 지역이 확산되고 있다.
이에 따라 해수를 담수화할 수 있는 해수 담수화 장치가 개발되어 사용되고 있다.
해수로부터 담수를 제조하는 방법으로는 증발법, 역삼투압법, 냉동법 등이 사용되는데, 증발법은 해수에 열원을 공급한 후 압력을 낮추어 낮은 온도에서 증발하는 저압증발에 의해 담수를 제조하는 방법이고, 역삼투압법은 역삼투막의 고압측에 55∼60kgf/㎤의 해수를 가압하여 담수를 제조하는 방법이다. 그리고 냉동법은 해수를 빙점(-1.8℃)이하로 냉각시키면 해수 중의 염분은 얼음의 성장계면에서 배제되면서 얼음의 결정체가 석출되고 얼음 결정이 결정표면과 결정 사이에 있는 농축된 해수 중의 염분을 분리세정해서 해수를 담수화하는 방법이다.
한국등록특허 제10-0982053호(2010.09.07 등록)는 수증기를 이용한 담수화장치에 관한 것으로, 해양구조물에 설치되고, 해수유입부를 통해 유입된 심해수가 이동하는 공간을 형성하는 본체; 상기 해수유입부와 분리된 공기흡입부를 통해 흡입된 습한 공기를 본체 내부로 이송시켜 심해수와 열 교환하여 수증기를 응결시키는 공기이송부; 및 상기 공기이송부에서 응결된 수증기를 수집하여 담수를 생성하고, 공기를 외부로 배출하는 담수분리부를 포함하고, 상기 공기흡입부는 해양 주변에서 부유하는 습한 공기를 다량으로 흡입하도록 입구부가 넓게 형성되고 점차적으로 좁아지는 구성으로 이루어지는 포집체; 상기 포집체에 연결되어 흡입된 습한 공기를 이송하는 흡입관; 및 상기 흡입관에 설치되어 흡입력을 제공하는 흡입펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한국등록특허 제10-1109534호(2012.01.18 등록)는 태양에너지와 소수력 발전을 이용한 해수담수화 시스템에 관하여 기재되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 상변화 매체의 상변화를 이용하여 해수를 증발시켜 담수화시키는 담수부와, 태양열을 집열하여 상기 상변화 매체를 가열하기 위한 태양열 집열부와 태양광을 모아 사용가능한 교류전원으로 변환한 후, 상기 태양열 집열부에서 사용되는 다수의 펌프의 구동력으로 사용되도록 하는 해수 담수화 시스템을 구성하되, 해수의 증발이 촉진되도록 상기 담수부에 설치된 담수화장치 내부를 진공상태로 만드는 이젝트 펌프의 구동전원을 상기 태양광을 사용하지 않고, 상기 담수화장치 내에서 증발된 해수를 응축하고 배출되는 해수의 응축수 배출라인에 소수력 발전기를 설치하여 미활용 에너지를 활용함으로써, 상기 이젝터 펌프 사용 전기에너지의 60-80% 충당할 수 있도록 하여, 담수 시스템과 소수력 발전이 동기성을 가지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 종래의 증발법을 이용한 담수화장치는 해수에 열을 가하여 증발시켜야 하기 때문에 많은 에너지가 소비되는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양열 집열부 또는 태양열 발전부를 통해 태양열을 이용하여 해수를 담수화할 수 있도록 형성된 해수 담수화 장치를 제공한다.
이러한 과제를 해결하기 위해서는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 본체부; 상기 본체부의 내부에 형성되어, 해수를 저장하기 위한 해수 저장부; 상기 해수 저장부의 하부 내측면에 형성되며, 태양열을 집열하여 집열된 태양열로 해수를 증발시키기 위한 태양열 집열부; 상기 본체부의 외부에 형성되며, 태양열 집열판으로 태양열을 전달받아 전기를 생산하기 위한 태양열 발전부; 상기 해수 저장부의 하부 외측면에 형성되어, 상기 태양열 발전부로부터 전기를 전달받아 해수를 증발시켜 담수를 만들기 위한 히터부; 공기를 순환시켜 상기 태양열 집열부 또는 상기 히터부에서 증발된 수증기를 전달하기 위한 순환부; 상기 순환부로부터 전달되는 수증기를 응축시키기 위한 응축부; 및 상기 응축부에서 생성되는 담수를 저장하기 위한 담수 저장부를 포함하는 해수 담수화 장치를 제공한다.
일 실시 예에서, 상기 본체부는, 내부에 형성되어 보온시키기 위한 보온재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 본체부는, 상단이 투명한 강화 유리판으로 이중 형성된 덮개부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 해수 저장부의 상부 일측과 연결 형성되어 해수를 유입하기 위한 해수유입부; 및 상기 해수 저장부의 하부 일측과 연결 형성되어 해수를 배출하기 위한 해수배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 순환부는, 상기 해수 저장부의 상부와 상기 응축부의 상부 및 상기 응축부의 하부와 상기 해수 저장부의 상부를 연결하기 위한 통로; 및 상기 응축부의 상부에 형성되어 공기를 순환시키기 위한 팬을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 순환부는, 상기 해수 저장부의 상부에 형성되며, 태양열이 통과하도록 투명하게 형성되는 투명창을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 투명창은, 아크릴 또는 강화 유리판으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 투명창은, 상기 응축부 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 태양열 집열부는, 흑색의 대리석으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 태양열 집열부는, 상기 대리석의 하부에 형성되어, 열을 발생시키기 위한 동관부재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 해수 저장부의 후면에 형성되어, 소금을 배출하기 위한 소금배출부; 상기 소금배출부의 하부에 형성되어, 상기 소금배출부로 배출된 소금을 저장하기 위한 소금저장부; 및 상기 해수 저장부의 내부에 형성되어, 상기 소금배출부쪽으로 소금을 밀어내기 위한 소금제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 태양열 집열부를 통해 태양열을 집열하여 주위 온도를 상승시켜 해수를 증발시킴으로써, 별도의 에너지를 사용하지 않고 친환경적으로 담수화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 태양열 발전부를 통해 저장된 태양열을 전기에너지로 변환시켜 태양열을 집열하기 힘든 밤이나 흐린 날씨에도 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 해수 담수화 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 본체부를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 순환부를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1에 있는 태양열 집열부를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 해수 담수화 장치를 설명하는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 해수 담수화 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해수 담수화 장치를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 해수 담수화 장치(10)는, 본체부(100), 해수 저장부(200), 태양열 집열부(300), 태양열 발전부(400), 히터부(500), 순환부(600), 응축부(700), 담수 저장부(800)를 포함한다.
본체부(100)는, 내부에 일정한 공간을 형성하며, 내부 공간에 해수 저장부(200), 태양열 집열부(300), 히터부(500), 순환부(600), 응축부(700), 담수 저장부(800)를 구비한다.
해수 저장부(200)는, 본체부(100)의 내부에 형성되며, 외부로부터 해수를 유입받아 저장한다.
일 실시 예에서, 해수 저장부(200)는, 사각통 형상, 둥근 수조 형상 등 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
태양열 집열부(300)는, 해수 저장부(200)의 하부 내측면에 형성되며, 태양열을 집열하여 집열된 태양열로 해수를 증발시킨다.
일 실시 예에서, 태양열 집열부(300)는, 흑색의 대리석으로 형성되며, 태양열을 흡수하여 온도가 상승하여 해수 저장부(200)에 저장된 해수를 가열할 수 있다.
태양열 발전부(400)는, 본체부(100)의 외부에 형성되어, 태양열 집열판으로 태양열을 전달받아 전기를 생산하며, 생산된 전기를 히터부(500)로 전달한다.
일 실시 예에서, 태양열 발전부(400)는, 태양열 집열판(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음), 충전부재(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음), 인버터(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)로 형성할 수 있다.
태양열 집열판은, 본체부(100) 외부의 상부 방향에 형성되어, 태양열을 집열한다.
충전부재는, 태양열 집열판을 통해 모아지는 태양광을 저장한다. 이때, 태양열 집열판에 집열되는 태양열이 많은 경우에 많은 양을 충전하여 밤이나 흐린 날에 사용할 수 있도록 한다.
인버터는, 태양열 집열판에 저장된 태양열을 전기에너지로 변환하여 히터부(500)로 전달한다.
히터부(500)는, 해수 저장부(200)의 하부 외측면에 형성되며, 태양열 발전부(400)로부터 전기를 전달받아 가열되어 해수를 증발시켜 담수를 생산한다.
일 실시 예에서, 히터부(500)는, 600W 출력으로 사용할 수 있으며, 항상 일정한 온도를 유지할 수 있다. 즉, 해수 저장부(200)의 온도가 낮으면 가열량이 크고, 해수 저장부(200)의 온도가 높으면 가열량을 작게 제어할 수 있다.
순환부(600)는, 공기를 순환시켜 태양열 집열부(300) 또는 히터부(500)에 의해 증발된 수증기를 응축부(700)로 전달한다. 이때, 응축부(700)를 통과한 공기를 다시 해수 저장부(200)로 순환시켜준다.
응축부(700)는, 순환부(600)로부터 전달되는 수증기를 응축시켜 담수를 생성한다.
일 실시 예에서, 응축부(700)는, 열교환 소자로 형성되어, 열교환을 통해 수증기가 열을 빼앗기며 액체 상태로 상변화할 수 있다. 이때, 순환부(600)를 통해 따뜻한 공기가 다시 해수 저장부(200)쪽으로 이동하여 순환할 수 있다. 여기서, 열교환 소자는 60W 출력으로 4개 사용하여 총 240W 출력이 필요하다.
담수 저장부(800)는, 본체부(100)의 제일 하부에 형성되어, 응축부(700)에서 생성되는 담수를 저장한다. 저장된 담수는 세척수, 화장실 등의 생활용수로 공급하여 사용할 수 있다.
일 실시 예에서, 담수 저장부(800)는, 내부에 저장된 담수를 배출하기 위한 배출구를 형성할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 지닌 해수 담수화 장치(10)는, 해수유입부(900), 해수배출부(1000), 메모리부재(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음), 제어부재(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
해수유입부(900)는, 해수 저장부(200)의 상부 일측과 연결 형성되어 외부로부터 해수를 유입받는다.
일 실시 예에서, 해수유입부(900)는, 유입받기 위한 해수의 양을 조절하기 위한 유입밸브를 포함할 수 있다.
해수배출부(1000)는, 해수 저장부(200)의 하부 일측과 연결 형성되어 해수 저장부(200) 내부에 저장된 해수를 외부로 배출한다.
일 실시 예에서, 해수배출부(1000)는, 배출하기 위한 해수의 양을 조절하기 위한 배출밸브를 포함할 수 있다.
메모리부재는, 제어부재의 제어 동작에 필요한 정보를 저장한다.
일 실시 예에서, 메모리부재는, 해수 저장부(200)에 저장된 해수가 일정 높이가 되면 배출하기 위한 배출 기준 높이(예를 들어, 40cm), 해수를 배출한 후에 해수 저장부(200)에 해수를 유입하기 위한 유입 기준 높이(예를 들어, 80cm)를 설정하여 저장할 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리부재는, 해수 저장부(200)에 저장된 해수의 염분 농도가 일정 농도 이상이 되는 경우에 해수를 배출하기 위한 배출 기준 농도(예를 들어, 유입된 해수량에서 70%가 증발시)를 설정하여 저장할 수 있다.
제어부재는, 해수 저장부(200)에 저장된 해수의 높이를 메모리부재에 저장된 배출 기준 높이와 비교하거나, 해수 저장부(200)에 저장된 해수의 농도를 메모리부재에 저장된 배출 기준 농도와 비교하여 유입밸브와 배출밸브의 구동을 제어한다.
일 실시 예에서, 제어부재는, 해수 저장부(200)에 저장된 해수가 기 설정된 높이가 되는 경우에 메모리부재에 저장된 배출 기준 높이에 관한 정보를 판독하여 판독한 정보에 따라 배출밸브를 제어하여 해수를 배출할 수 있다. 해수를 완전히 배출한 후에 유입밸브를 제어하여 메모리부재에 저장된 유입 기준 높이까지 해수를 유입받을 수 있다
일 실시 예에서, 제어부재는, 해수 저장부(200)에 저장된 해수가 기 설정된 높이가 되는 경우에 메모리부재에 저장된 배출 기준 높이에 관한 정보를 판독하여 판독한 정보에 따라 배출밸브를 제어하여 해수를 배출할 수 있다. 이때, 해수를 배출하면서 유입밸브를 제어하여 해수를 유입받을 수 있다. 즉, 해수 저장부(200)에 저장된 해수의 높이는 일정하게 유지하면서 염분의 농도만 연하게 만들어줄 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부재는, 해수 저장부(200)에 저장된 해수의 염분 농도가 기 설정된 농도에 도달했을 경우에 메모리부재에 저장된 배출 기준 농도에 관한 정보를 판독하여 판독한 정보에 따라 배출밸브를 제어하여 해수를 배출할 수 있다. 그리고 해수를 배출한 후에 유입밸브를 제어하여 메모리부재에 저장된 유입 기준 높이까지 해수를 유입받을 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 지닌 해수 담수화 장치(10)는, 태양열 집열부(300)를 통해 태양열을 집열하여 해수 저장부(200)의 온도를 상승시킴으로써 해수를 증발시켜 별도의 에너지를 사용하지 않고 친환경적으로 담수화할 수 있으며, 태양열 발전부(400)를 통해 저장된 태양열을 전기에너지로 변환시켜 태양열을 집열하기 힘든 밤이나 흐린 날씨에도 사용할 수 있다. 즉, 태양열 집열부(300)와 태양열 발전부(400)를 이용하여 언제든지 담수를 생성할 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 본체부를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본체부(100)는, 보온재(110)를 포함한다.
보온재(110)는, 본체부(100)의 벽면 내부에 형성되어, 해수 저장부(200), 태양열 집열부(300), 히터부(500), 순환부(600), 응축부(700), 담수 저장부(800)를 보온시킨다.
일 실시 예에서, 보온재(110)는, 우레탄 재질, 미네랄 울 재질 등 다양한 재질로 형성할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 지닌 본체부(100)는, 덮개부(120)를 더 포함할 수 있다.
덮개부(120)는, 본체부(100)의 상단에 투명한 강화 유리판으로 이중 형성되어 태양열을 통과시키며, 통과한 태양열이 빠져나가지 않도록 보온시킨다.
도 3은 도 1에 있는 순환부를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 순환부(600)는, 통로(610), 팬(620)을 포함한다.
통로(610)는, 해수 저장부(200)의 상부와 응축부(700)의 상부 및 응축부(700)의 하부와 해수 저장부(200)의 상부를 연결시켜 공기가 순환하도록 한다.
팬(620)은, 응축부(700)의 상부에 형성되어, 회전하면서 공기를 흡입하여 순환시킨다.
상술한 바와 같은 구성을 지닌 순환부(600)는, 투명창(630)을 더 포함할 수 있다.
투명창(630)은, 해수 저장부(200)의 상부에 형성되며, 태양열이 통과하도록 투명하게 형성된다.
일 실시 예에서, 투명창(630)은, 응축부(700) 방향으로 일정 각도(예를 들어, 약 10 ~ 30ㅀ) 경사지게 형성한다. 이에 따라, 해수 저장부(200)에 저장된 해수가 증발되어 발생된 수증기가 응결되어 투명창(630)에 물방울이 맺힌 경우에 물방울을 응축부(700)로 떨어지게 할 수 있다.
도 4는 도 1에 있는 태양열 집열부를 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 태양열 집열부(300)는, 동관부재(310)를 포함한다.
동관부재(310)는, 태양열 집열부(300)(흑색의 대리석)의 하부에 형성되며, 태양열 집열부(300)에 집열된 태양열을 전달받아 열을 발생시킨다.
일 실시 예에서, 동관부재(310)는, 태양열을 전달받아 열을 발생시켜 해수 저장부(200)에 저장된 해수를 가열하여 증발시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 동관부재(310)는, 하나 또는 그 이상으로 형성될 수 있으며, 다양한 형태로 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 해수 담수화 장치를 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 해수 담수화 장치(10)는, 본체부(100), 해수 저장부(200), 태양열 집열부(300), 태양열 발전부(400), 히터부(500), 순환부(600), 응축부(700), 담수 저장부(800), 소금배출부(1100), 소금저장부(1200), 소금제거부(1300)를 포함한다. 여기서, 본체부(100), 해수 저장부(200), 태양열 집열부(300), 태양열 발전부(400), 히터부(500), 순환부(600), 응축부(700), 담수 저장부(800)는 도 1의 구성요소와 유사하므로 그 설명을 생략하고 다른 부분에 대해서만 아래에서 설명한다.
소금배출부(1100)는, 해수 저장부(200)의 후면에 형성되며, 소금제거부(1300)를 통해 밀리는 소금을 외부로 배출시킨다.
일 실시 예에서, 소금배출부(1100)는, 해수 저장부(200)의 후면에 수직방향으로 라인홈이 형성되고, 라인홈에 문이 끼워지는 미닫이문 형태로 형성되어, 수직으로 여닫을 수 있다. 사용할 때에 미닫이문을 개방하여 소금을 배출한 후에는 다시 닫아 해수 저장부(200)에 해수를 저장할 수 있다.
소금저장부(1200)는, 소금배출부(1100)의 하부에 형성되며, 소금배출부(1100)로 배출된 소금을 저장한다.
소금제거부(1300)는, 해수 저장부의 내부에 형성되며, 해수 저장부(200)의 전면에서 후면으로 이동하면서 소금을 소금배출부(1100) 쪽으로 밀어내어 제거한다.
일 실시 예에서, 소금제거부(1300)는, 해수배출부(1000)를 통해 해수를 외부로 배출한 후에 해수 저장부(200)의 전면에서 후면으로 이동하면서 해수가 증발하고 남은 소금 및 이물질만을 제거할 수 있다.
일 실시 예에서, 소금제거부(1300)는, 태양열 집열부(300)의 높이에 형성되어, 태양열 집열부(300)의 상부면에 쌓인 소금이나 이물질을 제거할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (8)

  1. 본체부;
    상기 본체부의 내부에 형성되어, 해수를 저장하기 위한 해수 저장부;
    상기 해수 저장부의 하부 내측면에 형성되며, 태양열을 집열하여 집열된 태양열로 해수를 증발시키기 위한 태양열 집열부;
    상기 본체부의 외부에 형성되며, 태양열 집열판으로 태양열을 전달받아 전기를 생산하기 위한 태양열 발전부;
    상기 해수 저장부의 하부 외측면에 형성되어, 상기 태양열 발전부로부터 전기를 전달받아 해수를 증발시켜 담수를 만들기 위한 히터부;
    공기를 순환시켜 상기 태양열 집열부 또는 상기 히터부에서 증발된 수증기를 전달하기 위한 순환부;
    상기 순환부로부터 전달되는 수증기를 응축시키기 위한 응축부;
    상기 응축부에서 생성되는 담수를 저장하기 위한 담수 저장부;
    상기 해수 저장부의 후면에 형성되어, 소금을 배출하기 위한 소금배출부;
    상기 소금배출부의 하부에 형성되어, 상기 소금배출부로 배출된 소금을 저장하기 위한 소금저장부; 및
    상기 해수 저장부의 내부에 형성되어, 상기 소금배출부쪽으로 소금을 밀어내기 위한 소금제거부를 포함하되,
    상기 태양열 집열부는, 흑색의 대리석으로 형성되는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 본체부는,
    내부에 형성되어 보온시키기 위한 보온재를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 본체부는,
    상단이 투명한 강화 유리판으로 이중 형성된 덮개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 해수 저장부의 상부 일측과 연결 형성되어 해수를 유입하기 위한 해수유입부; 및
    상기 해수 저장부의 하부 일측과 연결 형성되어 해수를 배출하기 위한 해수배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 순환부는,
    상기 해수 저장부의 상부와 상기 응축부의 상부 및 상기 응축부의 하부와 상기 해수 저장부의 상부를 연결하기 위한 통로; 및
    상기 응축부의 상부에 형성되어 공기를 순환시키기 위한 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 순환부는,
    상기 해수 저장부의 상부에 형성되며, 태양열이 통과하도록 투명하게 형성되는 투명창을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 투명창은,
    상기 응축부 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 태양열 집열부는,
    상기 대리석의 하부에 형성되어, 열을 발생시키기 위한 동관부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
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