WO2019125030A1 - 태양열을 이용한 수 처리 장치 - Google Patents

Abstract

태양열을 이용한 수 처리 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 해수를 공급받아 그 해수를 태양열에 의해 증발시키고, 증발된 수증기를 내부에 포집하는 적어도 하나 이상의 증발 유닛; 상기 증발 유닛으로부터 포집된 상기 수증기를 제공받는 적어도 하나 이상의 펌프 유닛; 상기 펌프 유닛의 구동을 위해 상기 펌프 유닛에 외력을 제공하는 적어도 하나 이상의 동력 수단; 상기 펌프 유닛으로부터 상기 수증기를 공급받아 수분과 공기로 분리하는 적어도 하나 이상의 기액분리 유닛; 및 상기 기액분리 유닛에서 분리된 상기 수분을 공급받아 저장하는 적어도 하나 이상의 집수 탱크를 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치가 제공될 수 있다.

Description

태양열을 이용한 수 처리 장치

본 발명은 태양열을 이용한 수 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 해수는 대략 97%의 물과 3%의 염분으로 구성되고, 이러한 해수를 이용하여 담수화하는 기술은 해수에 열을 가하여 증발시킨 후 증발된 수증기를 응축시켜서 담수를 생산하거나 염분을 추출하고 있다.

또한 종래의 해수를 이용한 담수화 기술 또는 소금 추출 기술은 각종 물리적, 화학적 방법을 통하여 해수를 여과함으로써 해수로부터 담수(청정수)를 얻을 뿐만 아니라 수분의 증발 후에 부수적으로 남는 소금을 생산하는 것이다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 해수 담수화 기술이나 해수로부터 소금을 생산하는 기술 등은 해수를 증발 또는 여과시킬 때 해수 증발에 많은 양의 전기 에너지를 사용하거나 외부로부터 인위적으로 공급되는 물리적, 화학적 에너지를 사용하기 때문에 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 이에 따른 에너지 낭비가 과도하다는 문제가 있다.

일 실시예에 따르면, 자연에 무한하게 존재하는 태양열을 이용하여 인공 에너지의 사용을 완전 배제하거나 최소화하면서 친환경적으로 해수로부터 담수 또는 소금을 생산할 수 있는 수 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 해수를 공급받아 수막을 생성한 후 태양열에 의해 증발시키고, 증발된 수증기를 내부에 포집하는 적어도 하나 이상의 증발 유닛; 상기 증발 유닛으로부터 포집된 상기 수증기를 공급하기 위한 적어도 하나 이상의 펌프 유닛; 상기 펌프 유닛의 구동을 위해 상기 펌프 유닛에 외력을 제공하는 적어도 하나 이상의 동력 수단; 및 상기 펌프 유닛으로부터 상기 수증기를 공급받아 수분과 공기로 분리하는 적어도 하나 이상의 기액분리 유닛을 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치가 제공될 수 있다.

여기서 상기 증발 유닛은, 상기 해수에 부유 가능하도록 부력을 갖는 고정판; 상기 고정판의 상방을 덮어 내부에 증발 공간을 형성하며, 태양광 투과성 소재로 제공되는 광투과 부재; 상기 광투과 부재의 내부 및 상기 고정판의 상방에 설치되며, 상부면에 존재하는 해수를 증발시키는 증발판; 상기 증발판의 상부면에 상기 해수를 공급하기 위해 제공되는 물 공급수단; 및 상기 해수가 상기 증발판의 상부면에서 수막 형태로 존재하도록 상기 해수를 상기 증발판의 상부면에 도포하는 도포 수단을 포함할 수 있다.

또한 상기 물 공급수단은, 상기 광투과 부재의 내부에 설치되며, 상기 증발판의 상부면에 해수를 분사하는 분사 노즐을 포함할 수 있다.

또한 상기 증발판은, 복수 개로 제공되고, 해수면에 대하여 평행하거나 교차하는 방향으로 배치될 수 있다.

또한 상기 물 공급수단은, 상기 고정판을 관통하며, 일단이 상기 해수와 연결되어 상기 해수를 흡수하고 타단이 상기 증발판의 상부면에 연결되어 상기 증발판의 상부면으로 상기 해수를 공급하며, 물을 흡수할 수 있는 섬유 재질의 물 흡수부를 포함할 수 있다.

또한 상기 물 공급수단은, 상기 물 흡수부가 복수 개로 제공되며, 상기 물 흡수부가 복수 개로 제공되는 경우, 복수 개의 상기 물 흡수부가 서로 연결되도록 상기 증발판 상에 제공되는 물 공급밴드를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 물 공급밴드는, 상기 증발판의 반경 방향으로 길게 연장되면서 상기 증발판의 원주 방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되어 상기 와이퍼에 의해 해수를 상기 증발판의 전체 면적에 공급할 수 있다.

또한 상기 증발판은 원판 형상으로 이루어지고, 상기 도포 수단은 상기 동력 수단에 의해 상기 고정판에 회전 가능하게 설치되는 와이퍼로 이루어질 수 있다.

여기서 상기 와이퍼는, 상기 증발판의 중앙에 회전 가능하게 설치되는 회전축; 상기 증발판과 접촉하며, 상기 증발판의 중심부로부터 상기 증발판의 가장자리 쪽으로 소정 길이만큼 연장되고, 하부가 상기 증발판의 상부면과 접촉하여 상기 증발판의 상부면에 소정의 두께를 갖는 수막을 형성시키는, 적어도 하나 이상의 블레이드; 및 일단이 상기 회전축에 연결되고 타단이 상기 블레이드에 연결되어 상기 회전축의 회전력을 상기 블레이드에 전달하는, 적어도 하나 이상의 연결암을 포함할 수 있다.

또한 상기 기액분리 유닛은, 상기 동력 수단에 의해 회전되며, 원심력에 의해 상기 펌프 유닛으로부터 공급된 상기 수증기로부터 수분을 분리하는 원심 분리기; 및 상기 수증기를 해수와의 온도차에 의해 열교환하여 상기 수증기로부터 수분을 분리하는 열교환기 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한 상기 원심 분리기는, 일측에 수분을 배출하는 수분 배출구가 형성되고, 타측에 공기를 배출하는 공기 배출구가 형성되는 분리 하우징; 상기 분리 하우징의 내부에서 상기 동력 수단에 의해 회전되며, 높이 방향을 따라 적어도 1개 이상 제공되는 분리 회전판; 상기 분리 회전판에 수분을 흡착하기 위해 제공되는 수분 흡착부; 및 상기 수증기를 공급받고, 그 수증기를 상기 분리 회전판 및 상기 수분 흡착부 중 적어도 어느 하나에 분사하는 분리용 분사노즐을 포함할 수 있다.

여기서 상기 수 처리 장치는, 상기 기액분리 유닛에서 분리된 상기 수분을 공급받아 저장하는 적어도 하나 이상의 집수 탱크를 더 포함하며, 상기 분리 하우징의 상기 수분 배출구는 상기 집수 탱크와 연결되고, 상기 분리 하우징의 상기 공기 배출구는 상기 증발 유닛 또는 상기 열교환기와 연결될 수 있다.

상기 분리 회전판은 복수 개로 제공되는 경우, 상기 분리 하우징의 내부에서 높이 방향을 따라 이격되게 배치되며, 하방에서 상방으로 갈수록 상기 분리 회전판의 면적이 증대되도록 형성될 수 있다.

상기 수분 흡착부는, 친수성의 막 형태로 이루어지며, 중심부는 두껍고 외곽으로 갈수록 두께가 점차 얇아지는 원형의 판 형태로 이루어질 수 있다.

상기 분리 회전판은, 수분을 모아서 하방으로 낙하시키기 위해 상기 분리 회전판의 외곽에 제공되는 집수 유도부; 및 상기 수증기에서 분리된 공기가 상방으로 이동되도록 상기 분리 회전판에 형성되는 기공부를 더 포함할 수 있다.

상기 원심 분리기는, 상기 기공부를 통과한 공기가 상기 공기 배출구 쪽으로 이동할 수 있도록 상기 분리 회전판의 회전축 상에 제공되는 임펠러를 더 포함할 수 있다.

상기 열교환기는, 지그재그 형태로 일정 간격 이격되게 배열되며, 일단에 상기 수증기가 유입되는 유입부가 형성되고 타단에 공기 또는 수증기를 배출하는 배출부가 형성되며 상기 유입부와 배출부 사이의 구간 중에서 하부에는 수분을 배출하는 수분 배출부가 형성되어 내부를 흐르는 수증기와 외부에서 접촉하는 해수 간의 온도차에 의해 상기 수증기로부터 수분을 추출하는 열교환 덕트를 포함할 수 있다.

한편, 상기 수 처리 장치는, 상기 기액분리 유닛에서 분리된 상기 수분을 공급받아 저장하는 적어도 하나 이상의 집수 탱크를 더 포함하고, 상기 열교환 덕트의 상기 유입부는 상기 펌프 유닛 또는 상기 원심 분리기와 연결되며, 상기 열교환 덕트의 상기 배출부는 상기 증발 유닛 또는 상기 원심 분리기와 연결되고, 상기 열교환 덕트의 상기 수분 배출부는 상기 집수 탱크와 연결될 수 있다.

상기 증발 유닛은, 상기 해수의 증발이 촉진되도록 상기 증발 유닛의 내부로 외부의 공기를 공급하는 송풍 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 송풍 수단은 상기 광투과 부재의 일측에서 상기 증발판의 상부면과 대향되는 위치에 설치될 수 있다.

상기 증발 유닛은, 상기 증발판의 내부에 제공되며, 상기 증발판에 열을 제공하여 상기 해수의 증발을 촉진하는 히팅 수단을 더 포함할 수 있다.

또한 상기 동력 수단은, 전력을 이용한 구동 모터 및 연료를 이용한 엔진 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.

상기 동력 수단은, 풍력을 이용한 풍차로 구성될 수 있다.

여기서 상기 풍차는, 풍력을 제공받는 날개부; 상기 날개부와 연결되어 회전되는 회전부; 및 상기 회전부와 연결되며, 동력이 필요한 곳에 회전력을 전달하는 동력 전달부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에 의하면, 무한 자연 에너지인 태양열을 최대한 이용하고 인공 에너지의 사용을 배제하거나 최소화한다. 이처럼, 자연 친화적이고 저렴한 비용으로 해수를 증발시켜 해수로부터 담수 또는 소금을 생산할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열을 이용한 수 처리 장치의 전체적인 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 수 처리 장치의 증발 유닛에 대한 일 실시예를 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 증발 유닛에 대한 다른 실시예를 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 4는 도 3의 증발 유닛에서 증발판과 와이퍼의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 원심 분리기를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치의 열교환기를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 수 처리 장치의 펌프 유닛의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열을 이용한 수 처리 장치(100)는 증발 유닛(1000), 펌프 유닛(2000), 동력 수단(3000) 및 기액분리 유닛(4000)을 포함할 수 있고, 여기에 필요에 따라 추가로 집수 탱크(5000)를 더 포함할 수 있다.

증발 유닛(1000)은 해수를 공급받아 수막을 생성한 후 그 수막을 자연 에너지의 일종인 태양열에 의해 내부에서 증발시키기 위한 구성이다. 증발 유닛(1000)은 해수로부터 생성된 수막을 증발시켜 고온의 기체인 수증기를 생성시킬 수 있으며, 이렇게 생성된 수증기를 내부 공간에 포집하여 일시적으로 저장할 수 있다.

증발 유닛(1000)은 하나가 제공될 수도 있으며, 많은 양의 수 처리가 필요한 경우 두 개 이상으로 복수 개가 마련되어 다양한 형태(예컨대, 병렬 연결 및 직렬 연결 중 적어도 어느 하나의 형태)로 배열될 수 있는데, 이와 같은 증발 유닛(1000)의 개수나 배열은 실시자의 필요에 따라 적절하게 변경할 수 있으며, 이러한 변경 사항 역시 본 발명의 권리 범위에 속한다.

이러한 증발 유닛(1000)은 해수의 원활한 공급을 위해 해상에 부유 가능하게 설치되도록 구성될 수 있으며, 증발 유닛(1000)의 구체적인 구성에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다.

한편, 펌프 유닛(2000)은 상기한 바와 같은 적어도 하나 이상의 증발 유닛(1000)으로부터 포집된 수증기를 제공받아 그 수증기를 기액분리 유닛(4000)으로 공급하도록 구성될 수 있다.

펌프 유닛(2000) 역시 적어도 하나 이상이 제공될 수 있으며, 펌프 유닛(2000)의 개수 및 배열은 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 증발 유닛(1000)이 복수 개로 구성되는 경우, 펌프 유닛(2000)은 복수 개의 증발 유닛(1000)과 연결되면서 하나만 제공될 수도 있지만, 필요에 따라 복수 개의 펌프 유닛(2000)이 제공될 수도 있다.

또한, 동력 수단(3000)은 펌프 유닛(2000)의 구동을 위해 펌프 유닛(2000)에 외력을 제공하기 위한 요소로서, 펌프 유닛(2000)은 동력 수단(3000)에 의해 구동되며, 이에 따라 증발 유닛(1000)의 수증기를 흡입하여 기액분리 유닛(4000)으로 송출할 수 있다.

동력 수단(3000)은 적어도 하나 이상 마련될 수 있으며, 이러한 동력 수단(3000)의 개수 및 배열은 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있고, 이 변경 사항은 본 발명의 권리범위에 속한다. 이 동력 수단(3000)에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다.

기액분리 유닛(4000)은 펌프 유닛(2000)으로부터 수증기를 공급받아 기액분리 유닛(4000)이 갖는 자체의 고유 작용에 의해 수증기를 수분(예컨대, 담수 또는 정제수)과 공기로 분리할 수 있다.

기액분리 유닛(4000)에 의해 분리된 수분은 수증기로부터 얻어진 것으로서 염분이 함유되지 않은 순수한 물이기 때문에 본 발명의 수 처리에 의한 담수로 이용될 수 있다. 따라서, 물이 공급되지 않는 무인도와 같은 지역에서 본 발명에 의해 해수를 담수화하여 순수한 물(담수)을 생산할 수 있다. 이러한 기액분리 유닛(4000) 또한 하나 또는 필요에 따라 복수 개로 제공 가능하다.

한편, 집수 탱크(5000)는 기액분리 유닛(4000)에서 분리된 수분(예컨대, 담수)을 공급받아 별도로 저장하기 위한 구성이다. 집수 탱크(5000)에 저장된 물은 염분이 포함되지 않은 순수한 물이고, 이 물은 그 자체로 즉시 이용 가능하며, 필요에 따라 여러 가지의 첨가제(예컨대, 미네랄)가 추가될 수도 있다.

또한 기액분리 유닛(4000)에서 분리된 공기(수분이 분리되고 난 후의 건조 공기일 수 있다)는 대기나 수중으로 방출될 수도 있고, 필요에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 증발 유닛(1000)으로 보내져 증발 유닛(1000)에 바람을 공급함으로써 증발을 촉진하는데 이용될 수도 있다. 즉, 기액분리 유닛(4000)의 공기가 증발 유닛(1000)으로 보내지는 경우, 증발 유닛(1000)의 내부에서 해수의 증발을 촉진시키는 기류로 사용될 수 있다.

이하, 위에서 개략적으로 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치(100)의 각 구성들에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

먼저 도 2 및 도 3을 참조하면, 증발 유닛(1000)은 고정판(1100), 광투과 부재(1200), 증발판(1300), 물 공급수단(1400) 및 도포 수단을 포함할 수 있다.

고정판(1100)은 증발 유닛(1000)의 최하부에 배치되며 증발 유닛(1000)의 타 구성들이 설치될 수 있는 토대가 되는 것으로서, 증발 유닛(1000)이 육상에 설치되는 경우 이 고정판(1100)은 지면 또는 소정 구조물의 바닥면에 설치될 수 있다.

한편, 증발 유닛(1000)이 해수의 공급이 용이한 해상에 설치되는 경우 이 고정판(1100)은 해수면에 부유 가능하도록 부력을 갖는 구조물로 이루어질 수 있다. 즉, 고정판(1100)은 부력에 의해 물에 뜰 수 있는 부력 탱크나 기타 부력체로 구성되어 해상에 설치되는 것이 가능하다.

또한, 광투과 부재(1200)는 고정판(1100)의 상부에 배치되는 것으로 고정판(1100)의 상방을 덮어 내부에 소정의 증발 공간이 형성되도록 할 수 있다. 광투과 부재(1200)는 태양광이 용이하게 투과될 수 있도록 유리나 투명 합성수지와 같은 광투과성 소재로 이루어지며 고정판(1100)의 위에 고정 설치되어 광투과 부재(1200)의 내부가 온실의 기능을 수행할 수 있도록 한다. 광투과 부재(1200)의 상부 일측에는 증발된 수증기가 배출될 수 있는 수증기 배출구(1210)가 형성될 수 있다. 수증기 배출구(1210)는 펌프 유닛(2000)과 연결되어 증발된 수증기가 펌프 유닛(2000)으로 공급될 수 있도록 한다.

광투과 부재(1200)는 고정판(1100)의 상부를 덮을 수 있고 내부에 증발 공간이 형성되어 해수를 증발시킬 수 있는 구조라면 그 형상이나 형태에 제한을 받지 않으며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

증발판(1300)은 광투과 부재(1200)의 내부에 위치하는 것으로서 고정판(1100)의 상방에 배치될 수 있다. 고정판(1100)은 광투과 부재(1200)를 통과한 태양광에 의해 가열되는바, 고정판(1100)은 증발에 유리하도록 방열성이 우수한 알루미늄과 같은 금속 소재로 이루어질 수 있다.

증발판(1300)은 태양광을 받아 가열됨에 따라 상부면에 존재하는 해수의 온도를 높여 해수를 증발시키는 역할을 수행할 수 있다. 증발판(1300)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 고정판(1100)의 상부면에 직접 접촉하도록 1겹으로 제공될 수도 있으나, 필요한 경우 증발판(1300)이 복수 개가 마련되어 고정판(1100)의 상방에서 증발판(1300)이 고정판(1100)에 지지되면서 증발판(1300)끼리 소정 간격 이격되도록 배열될 수도 있다.

증발판(1300)이 복수 개로 마련되는 경우 증발판(1300)은 좌우 방향(예컨대, 수평 방향) 또는 높이 방향(예컨대, 수직 방향)으로 소정 간격 이격되게 배열될 수 있는바, 증발판(1300)의 개수 및 배열에 대한 변경 또한 본 발명의 권리범위에 속한다. 해수가 증발되고 나서 증발판(1300)에 남는 염분은 별도로 수거, 저장될 수 있으며, 이에 따라 해수로부터 소금을 생산할 수 있다. 여기에서 생산되는 소금은 실시자의 필요에 따라 고정판(1100)의 내부에 별도로 제공되는 소금 저장고(미도시)에 염분 농축수의 형태로 일시 보관될 수 있고, 여기에 보관된 염분 농축수를 다른 곳으로 이동시켜 소금으로 가공할 수도 있다.

또한, 물 공급수단(1400)은 증발판(1300)의 상부면에 해수를 공급하여 그 해수가 증발판(1300)의 상부면에서 태양광에 의해 증발되도록 할 수 있다. 여기서, 물 공급수단(1400)은 도 2에 예시된 바와 같이 해수 분사용 분사 노즐(1410)을 포함하는 구성으로 제공될 수 있다.

이러한 분사 노즐(1410)은 증발판(1300)으로 해수를 분사할 수 있도록 광투과 부재(1200)의 내부에 설치될 수 있으며, 증발판(1300)의 상부면에 해수를 분사하도록 구성된다.

이때, 분사 노즐(1410)은 분사관(1420)에 복수개가 이격되도록 설치될 수 있으며, 분사관(1420)은 광투과 부재(1200)의 외부로부터 내부 쪽으로 연장될 수 있고, 분사관(1420)은 필요에 따라 하나가 제공될 수도 있고 복수 개가 제공될 수도 있다.

이때, 증발판(1300)은 많은 양의 해수를 신속하게 증발시킬 수 있도록 상술한 바와 같이 복수 개로 제공될 수 있으며, 해수면에 대하여 평행(예컨대, 수평 방향)하거나 교차(예컨대, 수직 방향)하는 방향으로 배열될 수 있다.

한편, 물 공급수단(1400)은 도 3에 예시된 바와 같이 증발판(1300)의 외부에 있는 해수를 흡수할 수 있도록 섬유 재질의 물 흡수부(1430)를 포함하는 구성으로 제공될 수도 있다.

물 흡수부(1430)는 마치 알코올 램프의 심지와 같이 액체 상태의 해수를 모세관 현상에 의하여 쉽게 흡수하여 위로 빨아 올릴 수 있도록 천과 같은 섬유 재질로 이루어질 수 있다.

따라서, 물 흡수부(1430)는 고정판(1100)의 하부에 있는 해수를 흡수할 수 있도록 고정판(1100)을 관통하며, 일단이 고정판(1100)의 하방에 있는 해수와 연결(침지)되어 해수를 흡수할 수 있도록 구성된다.

또한 물 흡수부(1430)의 타단은 증발판(1300)의 상부면에 연결되어 하방에서 흡수한 해수를 증발판(1300)의 상부면으로 공급할 수 있다. 이때, 물 흡수부(1430)는 증발판(1300)을 관통하도록 설치될 수 있다. 이에 따라 해수는 물 흡수부(1430)에 의해 고정판(1100)의 하부에서 상방으로 이동되며 증발판(1300)의 상부면에서 배어 나와 증발판(1300)의 상부면으로 배출될 수 있다.

도 4를 참조하면, 물 흡수부(1430)의 타단은 증발판(1300)을 관통하여 증발판(1300)의 상부면으로 노출될 수 있고, 증발판(1300)의 상부면으로 해수의 공급이 원활하도록 복수 개의 물 흡수부(1430)를 서로 연결한 물 공급밴드(1440)가 증발판(1300) 상에 제공될 수 있다.

물 공급밴드(1440)는 물 흡수부(1430)와 유사한 재질로 이루어져 물 흡수부(1430)로부터 해수를 제공받을 수 있도록 구성되며, 증발판(1300)의 반경 방향으로 길게 연장되면서 또 증발판(1300)의 원주 방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되어 도포 수단에 의해 증발판(1300)의 상부면 전체에 해수를 균일하게 공급할 수 있다.

한편, 도포 수단은 증발판(1300)의 상부면에 존재하는 해수가 증발판(1300)의 상부면에서 수막 형태로 얇게 펴지도록 도포함으로서 증발판(1300)의 해수가 보다 신속하게 증발되도록 한다.

물은 다량이 모여 두꺼운 형태로 존재하는 것보다 얇게 펴져서 수막 형태로 존재할 때 증발 속도가 더 빠르기 때문에, 도포 수단은 증발판(1300)의 해수가 수분 증발에 최적화된 두께인 수막을 형성하도록 물을 도포하여 궁극적으로 해수의 증발 속도를 높임으로써 증발 유닛(1000)의 내부에 포집되는 수증기의 생성량을 배가시킬 수 있다. 도포 수단은 이러한 수막을 연속적으로 생성시킬 수 있다.

이러한 도포 수단은 동력 수단(3000)으로부터 외력을 제공받아 회전 가능하게 고정판(1100)에 설치되는 와이퍼(1500)로 이루어질 수 있다. 즉, 와이퍼(1500)가 회전되면서 해수를 증발판(1300)의 상부면에 수막 형태로 얇게 도포할 수 있다. 이에 따라 와이퍼(1500)는 증발판(1300)의 상부면과 극히 미세한 간극을 유지하도록 이격 설치될 수 있다.

따라서, 증발판(1300)의 상부면에 많은 양의 해수가 존재하더라도 와이퍼(1500)가 회전하면서 해수를 밀어내 해수가 수막 형태로 유지되기 때문에 해수는 증발판(1300) 상에서 보다 신속하게 증발될 수 있다.

이와 같이 증발판(1300)의 상부면에 수막이 생성된 상태에서 해수를 공급하는 물 공급수단(1400)의 작동은 일시 정지될 수 있다.

물 공급수단(1400)은 해수의 공급 및 공급 정지를 반복하도록 구성될 수 있는 바, 증발판(1300)의 상부면에 와이퍼(1500)에 의해 수막이 생성되어 그 수막이 증발되고 염분이 제거될 때까지 물 공급수단(1400)의 작동은 정지되며, 수막으로부터 증발이 완료되고 염분 제거가 완료되고 나면 물 공급수단(1400)이 다시 작동되어 증발판(1300)에 해수의 공급이 재개되며, 위와 같은 일련의 과정은 반복될 수 있다. 즉, 해수 공급 → 수막 생성 → 증발 → 염분 제거 → 해수 공급의 과정은 반복되며, 그 시간 간격은 필요에 따라 적절하게 조정될 수 있다.

한편, 와이퍼(1500)가 증발판(1300)의 상부면에서 회전하기 때문에 증발판(1300)은 도 4에 도시된 바와 같이 와이퍼(1500)의 회전 반경을 고려하여 원판 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 증발판(1300)의 반경은 증발판(1300)의 중앙으로부터 증발판(1300)의 가장자리를 향해 연장되는 와이퍼(1500)의 길이를 고려하여 설정될 수 있다.

또한 도 3 및 도 4를 참조하면, 와이퍼(1500)는 회전축(1510)과 블레이드(1520) 및 연결암(1530)을 포함할 수 있다.

회전축(1510)은 증발판(1300)의 중앙에 회전 가능하게 설치되는 구성으로서, 동력 수단(3000)과 연결되어 동력 수단(3000)으로부터 외력을 제공받아 어느 일 방향으로 회전될 수 있다.

또한, 블레이드(1520)는 증발판(1300)과 직접적으로 접촉하며 증발판(1300) 상에 수막을 형성시키는 구성으로서, 블레이드(1520)는 증발판(1300)의 중심부로부터 증발판(1300)의 가장자리 쪽으로 소정 길이만큼 연장되며, 하부가 증발판(1300)의 상부면과 접촉되어 증발판(1300)의 상부면에 소정의 두께를 갖는 수막을 형성시킬 수 있다.

이때 블레이드(1520)의 하부에는 증발판(1300)의 상부면과 접촉하면서 수막을 형성시킴과 동시에 수막 형성 이외에 남는 해수를 다른 곳으로 용이하게 밀어낼 수 있는 고무 재질의 러버(미도시)가 필요에 따라 제공될 수 있다.

한편, 수막이 증발된 후 증발판(1300)의 상부면에 염분이 생성되면, 이 염분을 제거할 수 있도록 블레이드(1520)의 하부에는 증발판(1300)의 상부면과 접촉하면서 염분을 제거할 수 있는 철판 재질의 스크래퍼(미도시)가 필요에 따라 제공될 수 있다. 상기 러버와 스크래퍼는 별도로 도시하지 않더라도 당업자가 필요에 따라 용이하게 실시할 수 있을 것으로 보이는바, 도면의 상세한 도시는 생략한다.

또한 연결암(1530)은 회전축(1510)의 회전력을 블레이드(1520)에 전달하기 위한 것으로서, 연결암(1530)의 일단은 회전축(1510)에 연결되고 타단은 상기 블레이드(1520)에 연결될 수 있다.

여기서, 블레이드(1520) 및 연결암(1530)은 필요에 따라 복수 개가 제공될 수 있는바, 이 구성들이 복수 개로 제공되는 경우 하나의 회전축(1510)에 복수 개의 블레이드(1520)가 복수 개의 연결암(1530)을 통해 각각 연결되어 증발판(1300) 위에서 서로 위상각을 갖도록 설치될 수 있다. 블레이드(1520) 및 연결암(1530)의 개수 및 배열은 실시자의 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있으나, 이 또한 본 발명의 권리 범위에 속한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 증발 유닛(1000)은 상술한 바와 같은 구성 이외에도 송풍 수단(1600), 및 히팅 수단(1700)을 선택적으로 더 포함할 수 있다.

송풍 수단(1600)은 도 2에 도시된 바와 같이 증발 유닛(1000)에 선택적으로 추가되어 증발 유닛(1000)의 내부에서 일어나는 해수의 증발 작용을 촉진할 수 있다.

해수의 증발은 온도(열)뿐만 아니라 바람에 의해서도 촉진되기 때문에 증발 유닛(1000)에서의 해수의 증발을 촉진하기 위해 별도의 송풍 수단(1600)이 증발 유닛(1000)의 일측에 제공될 수 있다. 이 송풍 수단(1600)은 동력 수단(3000)과 연결되어 동력 수단(3000)으로부터 외력을 받아 작동될 수 있다.

송풍 수단(1600)은 증발 유닛(1000)의 내부로 증발 유닛(1000)의 외부 공기가 공급되도록 증발 유닛(1000)의 일측에 설치될 수 있으며, 해수의 증발 효율을 높이기 위해 해수의 증발이 실질적으로 일어나는 증발판(1300)의 상부면과 대향되는 위치에 배치될 수 있다.

히팅 수단(1700) 역시 도 2에 도시된 바와 같이 증발 유닛(1000)에 선택적으로 추가되어 증발 유닛(1000)의 내부에서 일어나는 해수의 증발 작용을 촉진할 수 있다.

히팅 수단(1700)은 증발판(1300)의 내부에 제공되어 증발판(1300)에 태양열 이외의 열을 별도로 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 증발판(1300)의 자체 발열에 의해 증발판(1300)의 상부면에 있는 해수의 증발이 촉진될 수 있다. 히팅 수단(1700)은 태양열을 충분히 제공받기 어려운 흐린 날씨에도 해수를 증발시키는데 유용할 수 있다.

여기서 히팅 수단(1700)은 전력을 제공받아 가열되는 전열선이 사용될 수도 있고, 고온의 열수가 지나가도록 하여 발열되는 워터 파이프가 사용될 수 있는바, 이는 실시자의 필요에 따라 선택적으로 사용될 수 있다.

한편 도 1을 참조하면, 기액분리 유닛(4000)은 펌프 유닛(2000)으로부터 증발된 고온의 기체인 수증기를 제공받아 그 수증기를 수분(물)과 공기로 분리할 수 있는바, 기액분리 유닛(4000)은 원심 분리기(4100) 및 열교환기(4200) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

즉, 기액분리 유닛(4000)은 원심력이 발생되는 원심 분리기(4100)로만 구성될 수도 있고, 수분의 응축이 발생되는 열교환기(4200)로만 구성될 수도 있으며, 상기한 원심 분리기(4100)와 열교환기(4200)를 복합적으로 포함하도록 구성될 수도 있는바, 이는 실시자가 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치(100)가 설치될 환경 및 상황을 두루 고려하여 해당 구성들을 필요에 따라 적절하게 구성할 수 있다.

여기서, 기액분리 유닛(4000)이 원심 분리기(4100)와 열교환기(4200)를 복합적으로 포함하는 경우, 펌프 유닛(2000)에서 제공되는 수증기는 원심 분리기(4100)로 1차 유입된 후 원심 분리기(4100)를 지나 열교환기(4200)로 2차 유입될 수도 있고, 열교환기(4200)로 1차 유입된 후 열교환기(4200)를 지나 원심 분리기(4100)로 2차 유입될 수도 있는바, 이 또한 실시자의 필요에 따라 수증기의 유입 순서를 적절하게 수정 변경할 수 있으며 이러한 변경 역시 본 발명의 권리범위에 속한다.

원심 분리기(4100)는 동력 수단(3000)과 연결되어 동력 수단(3000)으로부터 제공받은 외력에 의해 고속 회전되면서 원심력을 발생시킬 수 있다. 원심 분리기(4100)는 이렇게 발생된 원심력에 의해 펌프 유닛(2000)에서 공급된 수증기로부터 수분을 분리할 수 있다. 수증기는 상대적으로 질량이 큰 수분과 상대적으로 질량이 작은 공기를 포함하고 있기 때문에 수증기가 원심력을 받으면 상대적으로 질량이 큰 수분이 공기와 분리될 수 있다.

도 5를 참조하여 원심 분리기(4100)에 대하여 구체적으로 살펴보면, 원심 분리기(4100)는 분리 하우징(4110), 분리 회전판(4120), 수분 흡착부(4130) 및 분리용 분사노즐(4140)을 포함할 수 있다.

분리 하우징(4110)은 그 일측에 수분을 배출하는 수분 배출구(4111)가 형성되고, 그 타측에 공기를 배출하는 공기 배출구(4112)가 형성될 수 있다. 분리 하우징(4110)은 원심력에 의해 외부에서 공급된 수증기로부터 수분과 공기가 각각 분리되고 나면, 수분은 일측에 형성된 수분 배출구(4111)를 통해 분리 하우징(4110)의 외부로 배출하여 집수되도록 하고, 공기는 타측에 형성된 공기 배출구(4112)를 통해 분리 하우징(4110)의 외부로 보낼 수 있다.

통상적으로 물은 중력의 작용을 받아 아래로 낙하하므로 수분 배출구(4111)는 분리 하우징(4110)의 하부에 형성되고, 공기는 위로 뜨기 때문에 분리 하우징(4110)의 상부에 형성될 수 있다. 분리 하우징(4110)의 내부에서 아래로 낙하한 수분(담수)은 분리 하우징(4110)의 하부에서 소정 높이로 일시 수용된 다음 외부로 배출될 수도 있다.

이때 분리 하우징(4110)으로 유입되는 수증기는 펌프 유닛(2000)에서 직접 보내진 수증기일 수도 있지만, 앞에서 설명한 바와 같이 열교환기(4200)를 복합적으로 사용하는 경우 열교환기(4200)에서 1차로 수증기의 열교환을 먼저 수행하고 수분이 완전히 제거되지 못한 수증기(즉, 열교환기(4200)에서 제공된 수증기)일 수도 있다.

또한, 분리 하우징(4110)에서 배출되는 기체(공기)는 분리 하우징(4110) 밖으로 폐기되거나 증발 유닛(1000)으로 보내져 재순환될 수도 있다. 그러나, 배출 기체가 다량의 수증기를 포함하고 있는 경우 집수 효율을 높이기 위하여 복합적으로 제공되는 열교환기(4200)로 분리 하우징(4110)에서 배출된 수증기가 보내져 열교환기(4200)에서 추가적인 수분을 추출할 수도 있다(도 1 참조).

따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 분리 하우징(4110)의 수분 배출구(4111)는 집수 탱크(5000)와 연결되어 수증기로부터 분리된 수분을 집수 탱크(5000)에 저장할 수 있다.

또한, 분리 하우징(4110)의 공기 배출구(4112)는 증발 유닛(1000) 또는 열교환기(4200)와 연결되어 분리 하우징(4110)에서 배출되는 공기를 증발 유닛(1000)으로 보내거나 그 공기에 유효 수분이 포함되어 있는 경우 열교환기(4200)로 보내 추가적으로 수분을 추출할 수도 있다.

또한 분리 회전판(4120)은 분리 하우징(4110)의 내부에서 동력 수단(3000)에 의해 회전 가능하게 설치될 수 있다. 분리 회전판(4120)은 분리 회전판(4120) 내부에 1개가 제공될 수도 있지만, 물과 공기의 분리 효율을 높일 필요가 있는 경우 복수 개가 제공될 수도 있다.

분리 회전판(4120)이 복수 개로 제공되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 분리 하우징(4110)의 내부에서 높이 방향을 따라 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있으며, 이러한 경우 하방에서 상방으로 갈수록 분리 회전판(4120)의 면적이 증대되도록 구성될 수 있다.

또한, 수분 흡착부(4130)는 분리 회전판(4120)의 하면에 소정의 면적을 갖도록 설치되는 것으로서, 분리 회전판(4120)으로 공급되는 수증기로부터 수분을 흡착하기 위해 제공될 수 있다.

수분 흡착부(4130)는 친수성의 막 형태로 이루어질 수 있으며, 공기는 여과되고 수분은 흡착될 수 있다. 이때 수분 흡착부(4130)는 분리 회전판(4120)의 회전축(4123)에서 가까운 부위는 두껍고 이 회전축(4123)에서 먼 외곽 부분으로 갈수록 두께가 얇아지는 원형의 판 형태로 이루어질 수 있다.

따라서, 분리 회전판(4120)에 공급되는 수증기가 분리 회전판(4120)에 도달하면 수증기의 수분 입자는 수분 흡착부(4130)에 흡착된 후 분리 회전판(4120)의 고속 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 수분 입자가 결합하여 뭉치게 된다. 이때 회전축(4123)에서 가까운 부위는 두껍고 회전축(4123)에서 먼 외곽부는 얇은 수분 흡착부(4130)의 형상에 의해 원심력이 발생할 때 수분이 수분 흡착부(4130)의 외곽 부분으로 쉽게 이동하게 된다.

또한, 분리 회전판(4120)의 외곽에는 원심력에 의해 이동된 수분을 모아서 하방으로 낙하시키기 위한 집수 유도부(4121)가 제공될 수 있다. 원심력에 의해 응집된 수분은 집수 유도부(4121)에 의해 집수가 유도되어 한 곳으로 모아진 후 하방으로 낙하될 수 있다. 또한, 분리 회전판(4120)에는 수증기에서 분리된 공기가 상방으로 이동될 수 있도록 공기가 통과하는 기공부(4122)가 제공될 수 있다.

여기서, 기공부(4122)를 통과한 공기가 공기 배출구(4112) 쪽으로 보다 용이하게 이동할 수 있도록 원심 분리기(4100)는 분리 회전판(4120)의 회전축(4123) 상에 제공되는 임펠러(4150)를 더 포함할 수 있다.

이 임펠러(4150)는 분리 회전판(4120)이 회전될 때 회전축(4123)에 의해 함께 회전되면서 하부의 공기가 상부로 용이하게 이동되도록 하는바, 이에 따라 공기의 기류가 상방으로 이동되어 분리 하우징(4110)의 상부에 형성된 공기 배출구(4112)를 통해 외부로 원활하게 배출될 수 있다. 이때, 분리 회전판(4120)의 회전축(4123)은 동력 수단(3000)과 연결되어 동력 수단(3000)에 의해 회전하도록 구성될 수 있다.

또한, 분리용 분사노즐(4140)은 펌프 유닛(2000) 또는 열교환기(4200)로부터 수증기를 공급받아 그 수증기를 분리 회전판(4120) 및 수분 흡착부(4130) 중 적어도 어느 하나에 분사할 수 있다.

분리용 분사노즐(4140)은 분리 회전판(4120)이 복수 개로 제공되는 경우 각각의 분리 회전판(4120)에 각각 하나씩 일대일로 대응되도록 제공될 수도 있으나, 도 5에 예시적으로 나타낸 바와 같이 분리 회전판(4120)이 상방으로 갈수록 그 면적이 증대되는 구조를 갖는 경우 최하부의 분리 회전판(4120)의 하부에 배치되어 상방으로 수증기를 분사하도록 설치될 수도 있다.

한편, 도 6을 참조하여 열교환기(4200)에 대하여 구체적으로 설명하면, 열교환기(4200)는 제공받은 고온의 기체인 수증기를 상대적으로 온도가 낮은 해수와 접촉시켜 수증기와 해수의 온도 차에 의해 열 교환시켜 수분이 함유된 수증기로부터 수분과 공기를 분리할 수 있다.

수증기는 해수가 가열되어 증발한 것이므로 해수와 비교하여 상대적으로 온도가 높고 해수는 수증기에 비해 상대적으로 온도가 낮은바, 이러한 수증기와 해수가 상호 접촉할 때 상대적으로 저온인 해수와 상대적으로 고온인 수증기 사이에는 온도 차가 발생하게 되고, 이에 따라 저온의 해수 온도에 의해 수증기가 냉각되면서 수증기에 함유된 수분이 응결(응축)되어 물(담수)이 생성될 수 있다.

이와 같은 일련의 열교환 과정이 구현되도록 제공되는 열교환기(4200)는 제한된 공간 내에서 해수와의 간접 접촉이 증대되도록 소정의 구조를 갖는 열교환 덕트(4210)를 포함할 수 있다.

열교환 덕트(4210)는 해수에 의해 냉각되도록 해수면 아래에 위치하여 해수와의 접촉을 유지하며, 도 6에 도시된 바와 같이 지그재그 형태로 일정 간격 이격되게 배열되어 해수와의 접촉 면적이 증대되도록 구성될 수 있다.

열교환 덕트(4210)의 전체는 해수에 잠기므로 해수가 접촉하는 면을 제한된 공간 내에서 극대화하기 위해 열교환 덕트(4210)는 지그재그 형태로 구성될 수 있다.

또한 열교환 덕트(4210)의 일단에는 수증기가 내부로 유입되는 유입부(4211)가 형성되고, 열교환 덕트(4210)의 타단에는 공기 또는 수증기를 배출하는 배출부(4212)가 형성될 수 있다. 또한, 열교환 덕트(4210)에서 유입부(4211)와 배출부(4212) 사이의 구간 중에서 그 하부에는 수분을 배출하는 수분 배출부(4213)가 형성될 수 있다.

이에 따라 유입부(4211)를 통해 열교환 덕트(4210)의 내부로 유입된 수증기는 열교환 덕트(4210)의 내부 유로를 따라 흐르는 과정에서 열교환 덕트(4210)의 외벽에 접촉하는 상대적으로 저온의 해수와 열교환하면서 수증기에 포함된 수분 입자가 응결되어 물방울이 맺히게 되고, 이 물방울은 중력에 의해 하방으로 낙하하면서 수분 배출부(4213)를 통해 열교환 덕트(4210)의 외부로 배출될 수 있다.

여기서, 열교환 덕트(4210)의 유입부(4211)는 수증기를 공급받기 위해 펌프 유닛(2000)과 연결될 수도 있고, 앞에서 설명한 바와 같이 원심 분리기(4100)가 복합적으로 제공되는 경우 원심 분리기(4100)와 연결되어 원심 분리기(4100)를 통과한 수증기를 2차로 공급받을 수도 있다.

또한, 열교환 덕트(4210)의 배출부(4212)는 증발 유닛(1000)과 연결되어 열교환이 완료된 공기를 증발 유닛(1000)에 보낼 수도 있지만, 공기 중에 다량의 수분이 포함되어 있는 경우 2차로 수분을 추출하기 위해 원심 분리기(4100)와 연결되어 원심 분리기(4100)에서 2차로 수분을 추출할 수도 있다.

또한, 열교환 덕트(4210)의 수분 배출부(4213)는 도 1에 도시된 바와 같이 집수 탱크(5000)와 연결되어 수분 배출부(4213)를 통해 열교환 덕트(4210)의 외부로 배출된 물(담수)을 집수 탱크(5000)에 저장할 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에서 펌프 유닛(2000), 증발 유닛(1000), 원심 분리기(4100) 등에 외력을 제공하여 그 각각의 구성들이 동작되도록 하는 동력 수단(3000)은 전력에 의해 작동되는 구동 모터(미도시)로 구성될 수 있다.

이 구동 모터는 하나가 마련되어 외력이 필요한 해당 구성들로 각각 전달될 수도 있고, 해당 구성을 각각 독립적으로 작동시키기 위하여 구동 모터가 해당 구성에 일대일로 대응되도록 개별적으로 제공될 수도 있다. 또한, 동력 수단(3000)은 연료를 사용하는 엔진(미도시)으로 구현되는 것도 가능하며, 구동 모터와 엔진이 필요에 따라 복합적으로 사용될 수도 있다.

한편, 상기 동력 수단(3000)은 외부로부터 상술한 바와 같은 인공 에너지(예컨대, 전력이나 연료)를 공급받기 어려운 상황(예컨대, 무인도에 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리 장치(100)를 설치하는 경우)에서도 펌프 유닛(2000), 증발 유닛(1000), 원심 분리기(4100) 등에 외력을 제공할 수 있도록 풍력을 이용한 풍차(3100)로 구성될 수 있다.

풍차(3100)는 자연에 무한하게 존재하는 풍력을 이용하여 회전력을 발생하는 수단으로서, 도 7에 도시된 바와 같이 크게 날개부(3110), 회전부(3120) 및 동력 전달부(3130)를 포함할 수 있다.

날개부(3110)는 풍력을 제공받기 위한 것으로서, 바람을 충분히 받을 수 있도록 소정 면적으로 이루어지며 필요에 따라 날개부(3110)의 배치 방향과 개수가 다양하게 설정될 수 있다.

또한 회전부(3120)는 날개부(3110)와 연결되어 회전되는 구성으로서, 회전부(3120)는 날개부(3110)에 의해 회전되어 회전력을 발생시킬 수 있다. 이때, 회전부(3120)는 날개부(3110)의 회전 중심에 설치될 수 있다.

또한, 동력 전달부(3130)는 회전부(3120)와 연결되어 동력이 필요한 곳에 회전력을 전달할 수 있다. 동력 전달부(3130)는 회전축(1510)이 사용될 수도 있고, 기어나 벨트, 체인 등이 사용될 수도 있다. 동력 전달부(3130)는 외력이 필요한 펌프 유닛(2000), 증발 유닛(1000), 원심 분리기(4100) 등에 연결되어 회전부(3120)의 회전력을 전달할 수 있다.

예를 들어, 하나의 풍차(3100)에서 발생한 회전력을 이용하여 펌프 유닛(2000), 증발 유닛(1000) 및 원심 분리기(4100)가 각각 동작되도록, 펌프 유닛(2000)과 증발 유닛(1000)의 와이퍼(1500) 및 원심 분리기(4100)의 분리 회전판(4120)의 회전 중심이 일직선이 되도록 각각 동일 축 상에 위치시킨 후 상기 동력 전달부(3130)를 하나의 회전축(1510)으로 구성하여 그 회전축(1510)이 펌프 유닛(2000)과 증발 유닛(1000) 및 원심 분리기(4100)와 연결되도록 함으로써 펌프 유닛(2000), 증발 유닛(1000) 및 원심 분리기(4100)가 회전될 수 있다.

또한, 풍차(3100)는 복수 개로 마련되어 회전력이 필요한 각각의 구성(예컨대, 펌프 유닛(2000), 증발 유닛(1000), 원심 분리기(4100))에 일대일로 대응되도록 연결될 수 있다.

이때, 동력 수단(3000)은 앞에서 설명한 구동 모터, 엔진, 풍차(3100)가 필요에 따라 선택적으로, 또 복합적으로 구성될 수도 있다. 즉, 동력 수단(3000)이 모두 풍차(3100)로만 구성될 수도 있지만, 풍차(3100), 구동 모터, 엔진 등이 필요에 따라 선택적으로 혼합되어 복합 구성될 수도 있는바, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

Claims (20)

1. 해수를 공급받아 수막을 생성한 후 태양열에 의해 증발시키고, 증발된 수증기를 내부에 포집하는 적어도 하나 이상의 증발 유닛;

   상기 증발 유닛으로부터 포집된 상기 수증기를 공급하기 위한 적어도 하나 이상의 펌프 유닛;

   상기 펌프 유닛의 구동을 위해 상기 펌프 유닛에 외력을 제공하는 적어도 하나 이상의 동력 수단; 및

   상기 펌프 유닛으로부터 상기 수증기를 공급받아 수분과 공기로 분리하는 적어도 하나 이상의 기액분리 유닛;

   을 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 증발 유닛은,

   상기 해수에 부유 가능하도록 부력을 갖는 고정판;

   상기 고정판의 상방을 덮어 내부에 증발 공간을 형성하며, 태양광 투과성 소재로 제공되는 광투과 부재;

   상기 광투과 부재의 내부 및 상기 고정판의 상방에 설치되며, 상부면에 존재하는 해수를 증발시키는 증발판;

   상기 증발판의 상부면에 상기 해수를 공급하기 위해 제공되는 물 공급수단; 및

   상기 해수가 상기 증발판의 상부면에서 상기 수막의 형태로 존재하도록 상기 해수를 상기 증발판의 상부면에 도포하는 도포 수단;

   을 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 물 공급수단은,

   상기 광투과 부재의 내부에 설치되며, 상기 증발판의 상부면에 해수를 분사하는 분사 노즐을 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 증발판은,

   복수 개로 제공되고, 해수면에 대하여 평행하거나 교차하는 방향으로 배치되는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 물 공급수단은,

   상기 고정판을 관통하며, 일단이 상기 해수와 연결되어 상기 해수를 흡수하고 타단이 상기 증발판의 상부면에 연결되어 상기 증발판의 상부면으로 상기 해수를 공급하며, 물을 흡수할 수 있는 섬유 재질의 물 흡수부를 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 물 공급수단은,

   상기 물 흡수부가 복수 개로 제공되며,

   상기 물 흡수부가 복수 개로 제공되는 경우, 복수 개의 상기 물 흡수부가 서로 연결되도록 상기 증발판 상에 제공되는 물 공급밴드를 더 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 물 공급밴드는,

   상기 증발판의 반경 방향으로 길게 연장되면서 상기 증발판의 원주 방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되어 상기 도포 수단에 의해 해수를 상기 증발판의 전체 면적에 공급하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 증발판은 원판 형상으로 이루어지고,

   상기 도포 수단은 상기 동력 수단에 의해 상기 고정판에 회전 가능하게 설치되는 와이퍼로 이루어지는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 와이퍼는,

   상기 증발판의 중앙에 회전 가능하게 설치되는 회전축;

   상기 증발판과 접촉하며, 상기 증발판의 중심부로부터 상기 증발판의 가장자리 쪽으로 소정 길이만큼 연장되고, 하부가 상기 증발판의 상부면과 접촉하여 상기 증발판의 상부면에 소정의 두께를 갖는 수막을 형성시키는, 적어도 하나 이상의 블레이드; 및

   일단이 상기 회전축에 연결되고 타단이 상기 블레이드에 연결되어 상기 회전축의 회전력을 상기 블레이드에 전달하는, 적어도 하나 이상의 연결암;

   을 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 기액분리 유닛은,

    상기 동력 수단에 의해 회전되며, 원심력에 의해 상기 펌프 유닛으로부터 공급된 상기 수증기로부터 수분을 분리하는 원심 분리기; 및

    상기 수증기를 해수와의 온도차에 의해 열교환하여 상기 수증기로부터 수분을 분리하는 열교환기 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 원심 분리기는,

    일측에 수분을 배출하는 수분 배출구가 형성되고, 타측에 공기를 배출하는 공기 배출구가 형성되는 분리 하우징;

    상기 분리 하우징의 내부에서 상기 동력 수단에 의해 회전되며, 높이 방향을 따라 적어도 1개 이상 제공되는 분리 회전판;

    상기 분리 회전판에 수분을 흡착하기 위해 제공되는 수분 흡착부; 및

    상기 수증기를 공급받고, 그 수증기를 상기 분리 회전판 및 상기 수분 흡착부 중 적어도 어느 하나에 분사하는 분리용 분사노즐;

    을 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 수 처리 장치는, 상기 기액분리 유닛에서 분리된 상기 수분을 공급받아 저장하는 적어도 하나 이상의 집수 탱크를 더 포함하며,

    상기 분리 하우징의 상기 수분 배출구는 상기 집수 탱크와 연결되고,

    상기 분리 하우징의 상기 공기 배출구는 상기 증발 유닛 또는 상기 열교환기와 연결되는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 분리 회전판은 복수 개로 제공되는 경우, 상기 분리 하우징의 내부에서 높이 방향을 따라 이격되게 배치되며, 하방에서 상방으로 갈수록 상기 분리 회전판의 면적이 증대되도록 형성되는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 수분 흡착부는,

    친수성의 막 형태로 이루어지며,

    상기 분리 회전판의 회전축에서 가까운 부위는 두껍고 상기 회전축에서 먼 외곽으로 갈수록 두께가 점차 얇아지는 원형의 판 형태로 이루어지는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
15. 제 11 항에 있어서,

    상기 분리 회전판은,

    수분을 모아서 하방으로 낙하시키기 위해 상기 분리 회전판의 외곽에 제공되는 집수 유도부; 및

    상기 수증기에서 분리된 공기가 상방으로 이동되도록 상기 분리 회전판에 형성되는 기공부;

    를 더 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 원심 분리기는,

    상기 기공부를 통과한 공기가 상기 공기 배출구 쪽으로 이동할 수 있도록 상기 분리 회전판의 회전축 상에 제공되는 임펠러를 더 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
17. 제 10 항에 있어서,

    상기 열교환기는,

    지그재그 형태로 일정 간격 이격되게 배열되며, 일단에 상기 수증기가 유입되는 유입부가 형성되고 타단에 공기 또는 수증기를 배출하는 배출부가 형성되며, 상기 유입부와 배출부 사이의 구간 중에서 하부에는 수분을 배출하는 수분 배출부가 형성되어 내부를 흐르는 수증기와 외부에서 접촉하는 해수 간의 온도 차에 의해 상기 수증기로부터 수분을 추출하는 열교환 덕트를 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 수 처리 장치는, 상기 기액분리 유닛에서 분리된 상기 수분을 공급받아 저장하는 적어도 하나 이상의 집수 탱크를 더 포함하고,

    상기 열교환 덕트의 상기 유입부는 상기 펌프 유닛 또는 상기 원심 분리기와 연결되며,

    상기 열교환 덕트의 상기 배출부는 상기 증발 유닛 또는 상기 원심 분리기와 연결되고,

    상기 열교환 덕트의 상기 수분 배출부는 상기 집수 탱크와 연결되는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
19. 제 2 항에 있어서,

    상기 증발 유닛은,

    상기 해수의 증발이 촉진되도록 상기 증발 유닛의 내부로 외부의 공기를 공급하는 송풍 수단을 더 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.
20. 제 2 항에 있어서,

    상기 증발 유닛은,

    상기 증발판의 내부에 제공되며, 상기 증발판에 열을 제공하여 상기 해수의 증발을 촉진하는 히팅 수단을 더 포함하는, 태양열을 이용한 수 처리 장치.

Images