KR101510643B1

KR101510643B1 - Membrane apparatus for artificial gills and separation apparatus of oxygen having the same

Info

Publication number: KR101510643B1
Application number: KR20130090093A
Authority: KR
Inventors: 김현세; 이양래; 임의수; 허필우
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-04-10
Also published as: KR20150014650A

Abstract

본 발명은 인공아가미용 멤브레인 장치 및 이를 포함하는 산소 분리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수중 용존 산소를 분리하여 인간의 호흡에 사용할 수 있도록 하여, 산소탱크와 같은 산소공급장비를 구비하지 않고 무한하게 수중 활동을 할 수 있으며, 수중에 있는 산소의 분리 효율을 향상시켜 보다 컴팩트하게 장치를 구성할 수 있어 휴대가 용이한 인공아가미용 멤브레인 장치 및 이를 포함하는 산소 분리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane device for artificial agamel and an oxygen separation device including the same, and more particularly, to an artificial airgel membrane device for separating oxygen dissolved in water to be used for human breathing, The present invention relates to an artificial airgel membrane device and an oxygen separation device including the same, which can easily carry the ophthalmic device because the device can be constructed more compactly by improving the efficiency of separation of oxygen in the water.

Description

인공아가미용 멤브레인 장치 및 이를 포함하는 산소 분리 장치 {Membrane apparatus for artificial gills and separation apparatus of oxygen having the same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an artificial gauze membrane device and an oxygen separation device including the same,

본 발명은 인공아가미용 멤브레인 장치 및 이를 포함하는 산소 분리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수중 용존 산소를 분리하여 인간의 호흡에 사용할 수 있도록 하여, 산소탱크와 같은 산소공급장비를 구비하지 않고 무한하게 수중 활동을 할 수 있도록 하는 인공아가미용 멤브레인 장치 및 이를 포함하는 산소 분리 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a membrane device for artificial agamel and an oxygen separation device including the same, and more particularly, to an artificial airgel membrane device for separating oxygen dissolved in water to be used for human breathing, The present invention relates to an artificial airy membrane device and an oxygen separation device including the same.

일반적으로 수중 활동을 하기 위해 사용하는 수중 호흡장치는 보통 공기가 압축 충전된 산소탱크 또는 스노클과 같은 호흡관을 이용한 것이 있다.In general, the underwater breathing apparatus used for underwater activities usually uses a breathing tube such as an oxygen tank or a snorkel in which air is compressed.

여기에서 산소탱크를 이용한 호흡장치는 사용자가 숨을 들이쉴 때, 압축 충전된 공기를 호흡하고, 숨을 내쉴 때 이산화탄소를 수중으로 배출하는 방식이다. 그런데 산소탱크를 이용한 호흡장치는 산소탱크 뿐만 아니라 레귤레이터, 압력게이지 등 여러 장비를 포함하므로 고가일 뿐만 아니라 공기의 저장용량에 따라 수중활동 시간이 한정되어 있다. 또한, 장비의 무게로 인해 이동함에 있어 불편함이 따르게 되고, 이용 전에 산소를 충전하는 과정이 선행되어야 하며, 이 과정에서 부주의에 따른 폭발 위험성이 있고, 압축공기의 압력에 의하여 폐에 무리가 따를 수 있다.Here, the breathing apparatus using the oxygen tank is a method in which the user breathed the compressed air when breathing, and discharges the carbon dioxide into the water while breathing. However, since the respiratory apparatus using the oxygen tank includes not only the oxygen tank but also the regulator, the pressure gauge, and the like, it is expensive and the time of the water operation is limited according to the storage capacity of the air. In addition, it is inconvenient to move due to the weight of the equipment, and the process of charging oxygen before use must be preceded. In this process, there is a risk of explosion due to carelessness, .

그리고 스노클을 이용한 호흡장치는 수면위로 노출되어 공기가 유입되는 호스와 사용자의 구강부를 통해 공기를 공급하는 마우스피스 등으로 구성되며, 장시간 수중활동을 할 수 있는 장점이 있으나 수면 위로 호스를 노출시켜야만 공기를 흡입할 수 있어 깊이 잠수할 수 없는 단점이 있으며, 수면 위로 노출된 호스를 통해 물이 유입되어 호흡이 곤란하게 되는 문제점이 있다.In addition, the snorkel breathing apparatus is composed of a hose through which air is exposed on the water surface and a mouthpiece which supplies air through the mouth portion of the user, and has the advantage of being able to perform underwater activities for a long time. However, There is a disadvantage in that it is difficult to deeply submerged, and there is a problem that water is inflowed through the hose exposed on the water surface, and breathing becomes difficult.

또한, 수중 호흡장치 중 인공아가미가 있으며, 이는 물속에 존재하는 산소를 분리하여 인간이 호흡할 수 있도록 하는 휴대용 장치이며, 이 장치의 핵심 기술은 수중 용존 산소 분리 기술이다. 기존에 개발된 인공아가미 기술은 이스라엘에서 개발된 원심 분리 방법을 활용한 제품이 있으나, 이는 유체를 고속으로 회전시켜야 하며 원심분리기의 구조가 복잡한 단점이 있다.In addition, there is an artificial gill in the underwater breathing apparatus, which is a portable device that allows human to breathe by separating the oxygen present in the water. The core technology of this device is the dissolved oxygen separation technology in the water. Conventionally developed artificial gill technology uses centrifugal separation method developed in Israel, but it has a disadvantage in that the structure of the centrifugal separator is complicated because the fluid must be rotated at a high speed.

그리고 일본의 와세다 대학에서는 중공사막(hollow fiber)을 이용하고 산소 캐리어로 헤모글로빈을 이용하여 두 가지의 루프를 적용한 산소분리시스템을 개발하였다. 그러나 이는 두 가지의 루프가 포함되어야 하므로 휴대형으로 소형화하기에는 어려움이 있다.At Waseda University in Japan, we have developed an oxygen separation system using a hollow fiber and two loops using hemoglobin as an oxygen carrier. However, since it is necessary to include two loops, it is difficult to downsize it as a portable type.

이밖에도 미국 등지에서 기초 연구가 수행되고 있는 상황이나, 아직 인공아가미 기술 개발은 미진한 상황으로 볼 수 있다.In addition, basic research is being carried out in the United States, but the development of artificial gill is still a moot point.

또한, 휴대용이 아닌 산소발생장치로는, 잠수함 등에서 전기분해 방법을 이용하여 산소를 발생시키는 시스템이 있으나, 이는 많은 양의 전기가 소모되므로 휴대용으로 개발하기 위해서는, 소형이면서 고용량의 에너지를 낼 수 있는 배터리나 발전장치 등이 필요한 단점이 있다.In addition, there is a system for generating oxygen using an electrolysis method in a submarine or the like as a non-portable oxygen generating device. However, since a large amount of electricity is consumed, it is difficult to develop a small- A battery or a power generation device is required.

이와 관련된 종래 기술로는 한국등록특허(10-1131195)인 "가압식 중공사막 수중 호흡장치"가 개시되어 있다.
A related art related to this is disclosed in Korean Patent No. 10-1131195 entitled " pressurized hollow fiber membrane underwater breathing apparatus ".

KR 10-1131195 B1 (2012.03.21.)KR 10-1131195 B1 (March 21, 2012)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수중 용존 산소를 분리하여 인간의 호흡에 사용할 수 있도록 하여, 수중에서 산소탱크와 같은 산소공급장비를 구비하지 않고 무한하게 수중 활동을 할 수 있도록 하며, 수중에 있는 산소의 분리 효율을 향상시켜 보다 컴팩트하게 장치를 구성할 수 있어 휴대가 용이한 인공아가미용 멤브레인 장치 및 이를 포함하는 산소 분리 장치를 제공하는 것이다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an oxygen- And it is possible to construct a device more compact by improving the separation efficiency of oxygen in the water, thereby providing an easy-to-carry artificial airy membrane device and an oxygen separation device including the same.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인공아가미용 멤브레인 장치는, 내부가 중공되게 형성되며, 상부에 물이 유입되는 유입구가 형성되고 하부에 물이 유출되는 유출구가 형성되는 몸체; 상기 몸체의 양측면에 형성되며, 배출구가 형성되는 산소 포집부; 상기 몸체의 내부에 구비되어 상기 산소 포집부에 양단이 연결되고, 서로 이격되어 나란하게 형성되며, 물속의 용존산소를 분리하여 상기 산소 포집부로 공급하는 다수개의 중공사막; 및 상기 몸체의 내부에 구비되어 상기 유입구와 유출구 사이에 배치되며, 상측과 하측의 중앙이 돌출되어 경사진 형태로 형성되는 배플; 을 포함한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a membrane device for an artificial agaric honeycomb comprising: a hollow body having an inlet port through which water flows in and an outlet through which water flows out; An oxygen collecting part formed on both sides of the body and having an exhaust port; A plurality of hollow fiber membranes provided in the body and connected to both ends of the oxygen collecting unit and spaced apart from each other to supply dissolved oxygen in the water to the oxygen collecting unit; And a baffle disposed inside the body and disposed between the inlet and the outlet, the upper and lower centers of the baffle being protruded to be inclined; .

이때, 상기 유입구로 유입된 물은 상기 배플에 의해 중공사막에 대해 경사진 방향으로 유동된 후 상기 유출구로 유출되는 것을 특징으로 한다.At this time, the water introduced into the inlet flows in an inclined direction with respect to the hollow fiber membrane by the baffle, and then flows out to the outlet.

그리고 본 발명의 인공아가미용 멤브레인 장치는, 내부가 중공되게 형성되며, 상부 일측에 물이 유입되는 유입구가 형성되고 하부 타측에 물이 유출되는 유출구가 형성되는 몸체; 상기 몸체의 양측면에 형성되며, 배출구가 형성되는 산소 포집부; 및 상기 몸체의 내부에 구비되어 상기 산소 포집부에 양단이 연결되고, 서로 이격되어 나란하게 형성되며, 물속의 용존산소를 분리하여 상기 산소 포집부로 공급하는 다수개의 중공사막; 을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an artificial airway membrane membrane device comprising: a hollow body having a hollow interior formed with an inlet through which water flows in one side and an outlet through which water flows in the other side; An oxygen collecting part formed on both sides of the body and having an exhaust port; And a plurality of hollow fiber membranes disposed inside the body and connected to both ends of the oxygen collecting unit and spaced apart from each other to separate dissolved oxygen in the water and supply the collected oxygen to the oxygen collecting unit; .

이때, 상기 유입구로 유입된 물은 상기 중공사막과 나란한 방향으로 유동된 후 상기 유출구로 유출되는 것을 특징으로 한다.At this time, the water introduced into the inlet flows in a direction parallel to the hollow fiber membrane, and then flows out to the outlet.

또한, 본 발명의 인공아가미용 멤브레인 장치는, 내부가 중공되게 형성되며, 상부 일측에 물이 유입되는 유입구가 형성되고 하부 일측에 물이 유출되는 유출구가 형성되는 몸체; 상기 몸체의 상측, 중앙 및 하측에 형성되며, 배출구가 형성되는 산소 포집부; 및 상기 몸체의 내부에 구비되어 상기 산소 포집부에 양단이 연결되고, 서로 이격되어 나란하게 형성되며, 물속의 용존산소를 분리하여 상기 산소 포집부로 공급하는 다수개의 중공사막; 을 포함하며, 상기 몸체의 중앙에 배치된 산소 포집부는 상기 몸체의 내부 일부를 구획하도록 형성되되, 상기 유입구와 유출구 사이는 물의 흐름이 차단되고 반대측은 개방되게 형성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an artificial airway membrane membrane device comprising: a hollow body having a hollow interior formed with an inlet through which water flows in one side and an outlet through which water flows in one side; An oxygen collecting part formed on the upper side, the center and the lower side of the body and having a discharge port; And a plurality of hollow fiber membranes disposed inside the body and connected to both ends of the oxygen collecting unit and spaced apart from each other to separate dissolved oxygen in the water and supply the collected oxygen to the oxygen collecting unit; And an oxygen collecting part disposed at the center of the body is formed to partition an inner part of the body, and the flow of water is blocked between the inlet and the outlet, and the opposite side is opened.

이때, 상기 유입구로 유입된 물은 상기 중공사막에 대해 수직 방향으로 유동된 후 상기 유출구로 유출되는 것을 특징으로 한다.At this time, the water introduced into the inlet flows in a direction perpendicular to the hollow fiber membrane, and then flows out to the outlet.

그리고 본 발명의 산소 분리 장치는, 상기 인공아가미용 멤브레인 장치를 포함하며, 상기 인공아가미용 멤브레인 장치의 유입구에 연결되어 물을 공급하는 물 공급부; 상기 인공아가미용 멤브레인 장치의 산소 포집부에 연결되는 진공펌프; 및 상기 진공펌프에 연결되어 산소가 저장되는 산소 저장탱크; 를 포함한다.The oxygen separation apparatus of the present invention may further include a water supply unit including the artificial airy membrane apparatus and connected to an inlet port of the artificial airy membrane apparatus to supply water; A vacuum pump connected to the oxygen trapping portion of the artificial airgel membrane device; And an oxygen storage tank connected to the vacuum pump to store oxygen therein; .

또한, 상기 물 공급부는, 물이 저장되는 물탱크; 일측이 상기 물탱크에 연결되고 타측이 상기 인공아가미용 멤브레인 장치의 유입구에 연결되는 공급 펌프; 상기 공급 펌프와 유입구 사이에 형성되는 유량계 및 압력계; 를 포함한다.
The water supply unit may include a water tank in which water is stored; A feed pump having one side connected to the water tank and the other side connected to an inlet of the artificial airgel membrane device; A flow meter and a pressure gauge formed between the feed pump and the inlet; .

본 발명의 인공아가미용 멤브레인 장치 및 이를 포함하는 산소 분리 장치는, 수중에서 산소탱크와 같은 산소공급장비를 구비하지 않고 무한하게 수중 활동을 할 수 있는 장점이 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The membrane device for artificial agamy of the present invention and the oxygen separation device including the same have the advantage of being able to perform infinitely underwater operation without providing an oxygen supply device such as an oxygen tank in water.

그리고 장치의 구성이 간단하여 휴대가 용이한 장점이 있다.And it has the advantage of simple configuration and simple portability.

또한, 수중 용존 산소의 분리 효율이 높아 컴팩트한 장치의 구성이 가능한 장점이 있다.
In addition, the separation efficiency of dissolved oxygen in the water is high, which makes it possible to construct a compact apparatus.

도 1은 본 발명에 따른 중공사막의 구조를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 중공사막을 이용한 산소 분리의 원리를 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치를 나타낸 개략도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치를 나타낸 개략도 및 사시도.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치를 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치를 포함하는 산소 분리 장치를 나타낸 구성도.1 is a schematic view showing the structure of a hollow fiber membrane according to the present invention.
2 is a conceptual diagram showing the principle of oxygen separation using a hollow fiber membrane according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a membrane device for artificial agar according to the first embodiment of the present invention. FIG.
4 and 5 are a schematic view and a perspective view of a membrane device for artificial agar according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view of a membrane device for artificial agar according to a third embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a schematic view showing an oxygen separation apparatus including an artificial airy membrane apparatus according to the present invention. FIG.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 인공아가미용 멤브레인 장치 및 이를 포함하는 산소 분리 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 중공사막의 구조를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 중공사막을 이용한 산소 분리의 원리를 나타낸 개념도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치를 나타낸 개략도이다.FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a hollow fiber membrane according to the present invention, FIG. 2 is a conceptual view showing the principle of oxygen separation using a hollow fiber membrane according to the present invention, FIG. 3 is a cross- Figure 3 is a schematic view showing a cosmetic membrane device.

도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)는, 내부가 중공되게 형성되며, 상부에 물이 유입되는 유입구(110)가 형성되고 하부에 물이 유출되는 유출구(120)가 형성되는 몸체(100); 상기 몸체(100)의 양측면에 형성되며, 배출구(310)가 형성되는 산소 포집부(300); 상기 몸체(100)의 내부에 구비되어 상기 산소 포집부(300)에 양단이 연결되고, 서로 이격되어 나란하게 형성되며, 물속의 용존산소를 분리하여 상기 산소 포집부(300)로 공급하는 다수개의 중공사막(200); 및 상기 몸체(100)의 내부에 구비되어 상기 유입구(110)와 유출구(120) 사이에 배치되며, 상측과 하측의 중앙이 돌출되어 경사진 형태로 형성되는 배플(130); 을 포함한다.As shown in the drawing, the artificial airway membrane device 1000 according to the first embodiment of the present invention includes an inlet port 110 through which water flows in and an outlet port through which water flows out A body 100 on which the body 120 is formed; An oxygen collecting unit 300 formed on both sides of the body 100 and having an outlet 310 formed therein; A plurality of oxygen collecting units 300 connected to both ends of the body 100 and spaced apart from each other to separate dissolved oxygen in the water and supply the collected oxygen to the oxygen collecting unit 300; A hollow fiber membrane 200; A baffle 130 disposed inside the body 100 and disposed between the inlet 110 and the outlet 120 and having an upper portion and a lower center protruding to be inclined; .

우선, 중공사막(200)은 도 1과 같이 다수개의 중공섬유(210)로 형성되며, 중공섬유(210)는 튜브 형태로 형성되어 물 분자보다 작은 수십에서 수백 나노미터의 구멍(211)들이 뚫려 있다. 그리하여 도 2와 같이 중공사막(200)은 물속에 존재하는 산소만을 구멍(211)들을 통해 분리하여 중공섬유(210)의 내부로 유입되도록 구성되어, 중공사막(200)의 양측으로 산소가 포집될 수 있다. 이때, 중공섬유(210)의 표면적이 넓을수록 물에서 산소를 더 많이 끌어들일 수 있기 때문에 중공섬유(210)들을 다발로 묶어 중공사막(200)이 형성될 수 있다.As shown in FIG. 1, the hollow fiber membrane 200 is formed of a plurality of hollow fibers 210, and the hollow fibers 210 are formed in a tube shape, and holes 211 of several tens to several hundreds of nanometers smaller than water molecules are pierced have. Thus, as shown in FIG. 2, the hollow fiber membrane 200 is configured to separate only the oxygen present in the water through the holes 211 and to flow into the hollow fibers 210, so that oxygen is collected on both sides of the hollow fiber membrane 200 . At this time, the larger the surface area of the hollow fiber 210, the more oxygen can be drawn from the water, so that the hollow fiber membrane 200 can be formed by bundling the hollow fibers 210 into a bundle.

그리고 도 3을 참조하면, 몸체(100)는 내부가 중공된 케이스 형태로 형성되어 상부 중앙에 유입구(110)가 형성되고 하부 중앙에 유출구(120)가 형성된다. 그리하여 유입구(110)로 유입된 물은 몸체(100) 내부를 거쳐 유출구(120)로 유출된다.Referring to FIG. 3, the body 100 is formed as a hollow case with an inlet 110 formed at the upper center and an outlet 120 formed at the lower center. Thus, the water flowing into the inlet 110 flows into the outlet 120 through the inside of the body 100.

산소 포집부(300)는 산소가 포집될 수 있도록 내부가 중공되게 형성되며, 몸체(100)의 양측면에 형성되어 일측으로 산소를 배출할 수 있도록 배출구(310)가 형성된다.The oxygen trapping unit 300 is formed hollow so that oxygen can be trapped and formed at both sides of the body 100 to form an outlet 310 for discharging oxygen to one side.

중공사막(200)은 산소 포집부(300)에 양단이 연결되어 고정된다. 그리하여 유입구(110)로 공급된 물이 중공사막(200)을 통과하면서 중공사막(200)에 의해 물속의 용존산소가 분리되어 산소 포집부(300)로 포집되며, 포집된 산소는 배출구(310)를 통해 사용자에게 공급될 수 있다.Both ends of the hollow fiber membrane 200 are fixed to the oxygen trapping unit 300. As the water supplied to the inlet 110 passes through the hollow fiber membrane 200, the dissolved oxygen in the water is separated by the hollow fiber membrane 200 and is collected by the oxygen trapping unit 300, Lt; / RTI >

여기에서 몸체(100)의 내부에는 물의 흐름 방향을 변경시키는 배플(130)이 구비되며, 배플(130)은 몸체(100)에 결합되어 고정될 수 있다. 이때, 배플(130)은 유입구(110)와 유출구(120) 사이에 배치되며, 상측 및 하측의 중앙이 돌출되는 형태로 경사지게 형성된다. 그리하여 유입구(110)를 통해 유입된 물이 배플(130)에 의해 직접 유출구(120) 쪽으로 유동되지 않고, 유입된 물은 배플(130)의 상측에서 바깥쪽 으로 퍼진 후 배플(130)의 하측에서 안쪽으로 모여 유출구(120)를 통해 유출된다.Herein, the body 100 is provided with a baffle 130 for changing the flow direction of the water, and the baffle 130 can be fixedly coupled to the body 100. At this time, the baffle 130 is disposed between the inlet 110 and the outlet 120, and is sloped in such a manner that the center of the upper and lower sides are protruded. So that the water introduced through the inlet 110 does not flow directly toward the outlet 120 by the baffle 130 and the introduced water spreads outward from the top of the baffle 130 and then flows outwardly from the bottom of the baffle 130 And flows out through the outlet port 120. [

즉, 배플(130)에 의해 물이 퍼져, 유동되는 물이 중공사막(200)들 전체에 대해 고르게 접촉되도록 함으로써 산소 분리 효율을 높일 수 있다.That is, water is spread by the baffle 130 and the flowing water is evenly contacted with the entire hollow fiber membranes 200, thereby improving the efficiency of oxygen separation.

이때, 상기 유입구(110)로 유입된 물은 상기 배플(130)에 의해 중공사막(200)에 대해 경사진 방향으로 유동된 후 상기 유출구(120)로 유출된다. 즉, 도 3과 같이 유입된 물이 배플(130)의 상측에서 바깥쪽 방향으로 경사지게 유동된 후 배플(130)의 하측에서는 안쪽 방향으로 경사지게 유동되어 유출구(120)로 모여 유출된다.At this time, the water flowing into the inlet 110 flows in a direction oblique to the hollow fiber membrane 200 by the baffle 130, and then flows out to the outlet 120. That is, as shown in FIG. 3, the inflow water flows obliquely outward from the upper side of the baffle 130, then flows obliquely toward the inside in the lower side of the baffle 130, and flows out to the outflow port 120.

이와 같이 본 발명의 인공아가미용 멤브레인 장치는, 수중에서 산소탱크와 같은 산소공급장비를 구비하지 않고 무한하게 수중 활동을 할 수 있으며, 유체가 유동되는 방향이 변경되도록 하여 수중 용존 산소의 분리 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한 이로 인해 컴팩트한 장치의 구성이 가능하므로 장치의 구성을 간단히 할 수 있어 휴대가 용이한 장점이 있다.As described above, the artificial airgel membrane device of the present invention is capable of infinitely performing underwater operation without providing an oxygen supply device such as an oxygen tank in water and changing the direction of flow of the fluid, There is an advantage to increase. In addition, since a compact device can be constructed, it is possible to simplify the configuration of the device, thereby facilitating portability.

그리고 본 발명의 제2실시예에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)는, 내부가 중공되게 형성되며, 상부 일측에 물이 유입되는 유입구(110)가 형성되고 하부 타측에 물이 유출되는 유출구(120)가 형성되는 몸체(100); 상기 몸체(100)의 양측면에 형성되며, 배출구(310)가 형성되는 산소 포집부(300); 및 상기 몸체(100)의 내부에 구비되어 상기 산소 포집부(300)에 양단이 연결되고, 서로 이격되어 나란하게 형성되며, 물속의 용존산소를 분리하여 상기 산소 포집부(300)로 공급하는 다수개의 중공사막(200); 을 포함한다.In addition, the artificial airway membrane device 1000 according to the second embodiment of the present invention includes an inlet port 110 through which water is introduced into one side of the upper part, an outlet 110 through which water flows out from the other side of the lower part, 120) are formed; An oxygen collecting unit 300 formed on both sides of the body 100 and having an outlet 310 formed therein; And a plurality of oxygen collecting units 300 disposed in the body 100 and connected to both ends of the oxygen collecting unit 300 so as to be spaced apart from each other, A plurality of hollow fiber membranes 200; .

이는, 상기한 제1실시예와 유사하나 몸체(100) 내부에 배플(130)이 구비되지 않으면서 유입구(110)와 유출구(120)의 위치를 변경하여 물의 흐름 방향이 변경되도록 하는 구성이다.This is similar to the first embodiment, except that the flow direction of the water is changed by changing the positions of the inlet 110 and the outlet 120 without providing the baffle 130 inside the body 100.

즉, 도 4와 같이 몸체(100)의 상부 일측에 물이 유입되는 유입구(110)가 형성되고 하부 타측에 물이 유출되는 유출구(120)가 형성되어, 유입구(110)로 유입된 물이 몸체(100) 내부를 통과하면서 중공사막(200)과 나란하게 유동되어 다시 몸체 하부의 타측에 형성된 유출구(120)로 배출되도록 구성된다.4, an inlet 110 through which the water flows into the upper side of the body 100 is formed and an outlet 120 through which the water flows out from the lower side of the body 100 is formed, Flows along the hollow fiber membrane 200 while passing through the inside of the body 100, and is discharged to the outlet 120 formed on the other side of the lower portion of the body.

이때, 상기 유입구(110)로 유입된 물은 상기 중공사막(200)과 나란한 방향으로 유동된 후 상기 유출구(120)로 유출된다. 즉, 몸체(100)의 상부 우측에 형성된 유입구(110)에서 수직 하측으로 유입된 물이 중공사막(200)을 따라 나란하게 유동되면서 산소가 분리되며, 물은 몸체(100)의 하부 좌측에 형성된 유출구(120)를 통해 수직 하측으로 유출될 수 있다.At this time, the water flowing into the inlet 110 flows in a direction parallel to the hollow fiber membrane 200, and then flows out to the outlet 120. That is, water flowing vertically downward from the inlet 110 formed on the upper right side of the body 100 flows along the hollow fiber membrane 200 in parallel to separate oxygen, and water is formed on the lower left side of the body 100 And may be discharged vertically downward through the outlet 120.

그리고 도 5와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)는 몸체(100)가 육면체 형태로 형성되어, 유입구(110)는 몸체(100) 상부의 모서리부에 형성되고 유출구(120)는 몸체(100)에서 가장 거리가 먼 대각선 위치의 하부 모서리부에 형성될 수 있다. 또는 몸체(100)가 원통형으로 형성되어 몸체(100)의 상부 일측에 유입구(110)가 형성되고 하부 타측에 유출구(120)가 형성될 수도 있다. 그리하여 산소 분리 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.5, the body 100 of the artificial airway membrane device 1000 according to the second embodiment of the present invention is formed in the shape of a hexahedron, and the inlet 110 is formed in an edge portion of the upper portion of the body 100 The outlet 120 may be formed at the lower edge of the diagonal position that is the greatest distance from the body 100. Or the body 100 may be formed in a cylindrical shape so that an inlet 110 may be formed on one side of the body 100 and an outlet 120 may be formed on the other side of the body 100. Thus, the oxygen separation efficiency can be further improved.

이와 같이 중공사막이 구비된 몸체 내부를 통과하는 물의 흐름 방향이 변경되도록 하여 수중 용존 산소의 분리 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.Thus, the flow direction of the water passing through the inside of the body having the hollow fiber membrane is changed, thereby improving the separation efficiency of dissolved oxygen in the water.

여기에서 본 발명의 제2실시예에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)는 몸체(100)가 길게 형성되므로 물의 유동저항이 증가하나 물이 중공사막(200)을 따라 나란하게 유동되면서 산소가 분리되므로 산소 분리 효율이 높은 장점이 있다.In the artificial airy membrane device 1000 according to the second embodiment of the present invention, since the body 100 is formed long, the flow resistance of water is increased, but the water flows along the hollow fiber membrane 200, So that the efficiency of oxygen separation is high.

또한, 본 발명의 제3실시예에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)는, 내부가 중공되게 형성되며, 상부 일측에 물이 유입되는 유입구(110)가 형성되고 하부 일측에 물이 유출되는 유출구(120)가 형성되는 몸체(100); 상기 몸체(100)의 상측, 중앙 및 하측에 형성되며, 배출구(310)가 형성되는 산소 포집부(300); 및 상기 몸체(100)의 내부에 구비되어 상기 산소 포집부(300)에 양단이 연결되고, 서로 이격되어 나란하게 형성되며, 물속의 용존산소를 분리하여 상기 산소 포집부(300)로 공급하는 다수개의 중공사막(200)포함하며, 상기 몸체(100)의 중앙에 배치된 산소 포집부(300)는 상기 몸체(100)의 내부 일부를 구획하도록 형성되되, 상기 유입구(110)와 유출구(120) 사이는 물의 흐름이 차단되고 반대측은 개방되게 형성된다.In addition, the artificial airway membrane device 1000 according to the third embodiment of the present invention includes an inlet port 110 through which water is introduced into one side of the upper part, an outlet 110 through which water flows out to one side of the lower part, A body 100 on which the body 120 is formed; An oxygen collecting part 300 formed on the upper side, the center and the lower side of the body 100 and having an outlet 310 formed therein; And a plurality of oxygen collecting units 300 disposed in the body 100 and connected to both ends of the oxygen collecting unit 300 so as to be spaced apart from each other, The oxygen trapping part 300 disposed at the center of the body 100 includes a hollow fiber membrane 200 and a plurality of hollow fiber membranes 200. The oxygen trapping part 300 separates the inner part of the body 100, The water flow is blocked and the opposite side is opened.

이는, 상기한 제2실시예와 유사하나 유입구(110)는 몸체(100)의 상부에 형성되고 유출구(120)는 몸체(100)의 하부에 형성되되, 몸체(100)의 일측에 유입구(110)와 유출구(120)가 형성되는 것이다. 그리고 산소 포집부(300)는 몸체(100)의 상측에 제1 산소 포집부(300a)가 형성되고 중앙에 제2 산소 포집부(300b)가 형성되며 하측에 제3 산소 포집부(300c)가 형성되는 것이다. 이때, 유입구(110)와 유출구(120)의 사이는 몸체(100)의 중앙에 형성된 제2 산소 포집부(300b)에 의해 구획되어 물의 흐름이 차단되고, 제2 산소 포집부(300b)의 우측과 몸체(100)의 사이는 개방되게 형성되는 것이다.Similar to the second embodiment, the inlet 110 is formed in the upper part of the body 100, the outlet 120 is formed in the lower part of the body 100, the inlet 100 is formed at one side of the body 100, And an outlet 120 are formed. The oxygen trapping unit 300 includes a first oxygen trapping unit 300a on the upper side of the body 100 and a second oxygen trapping unit 300b on the center thereof and a third oxygen trapping unit 300c . At this time, the flow between the inlet 110 and the outlet 120 is partitioned by the second oxygen collecting part 300b formed at the center of the body 100 to block the flow of water, and the right side of the second oxygen collecting part 300b And the body 100 are formed to be open.

그리하여 유입구(110)로 유입된 물은 몸체(100)의 내부에서 제1 산소 포집부(300a)와 제2 산소 포집부(300b) 사이를 통과하여 하측으로 유동된 후 제2 산소 포집부(300b)와 제3 산소 포집부(300c) 사이를 통과하며 수중의 용존산소가 중공사막(200)에서 분리된다.The water flowing into the inlet 110 flows downward through the first oxygen trapping part 300a and the second oxygen trapping part 300b inside the body 100 and then flows into the second oxygen trapping part 300b And the third oxygen trapping part 300c, and the dissolved oxygen in the water is separated from the hollow fiber membrane 200. [

이때, 상기 유입구(110)로 유입된 물은 상기 중공사막(200)에 대해 수직 방향으로 유동된 후 상기 유출구(120)로 유출된다. 즉, 유입구(110)로 유입된 물이 U자형 유로를 유동하면서 중공사막(200)을 수직으로 통과하여 용존산소가 분리되므로, 물과 중공사막의 접촉면적을 크게 할 수 있어 산소 분리 효율이 향상될 수 있다.At this time, water flowing into the inlet 110 flows in a direction perpendicular to the hollow fiber membrane 200, and then flows out to the outlet 120. That is, the water introduced into the inlet 110 flows through the U-shaped channel while vertically passing through the hollow fiber membrane 200 to separate the dissolved oxygen, so that the contact area between the water and the hollow fiber membrane can be increased, .

즉, 본 발명의 제3실시예에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)는 물의 유동저항이 증가하나 단위 부피당 중공사막의 밀도를 높일 수 있으므로, 장치의 컴팩트한 구성이 가능한 장점이 있다.That is, the artificial airgel membrane device 1000 according to the third embodiment of the present invention has an advantage that the flow resistance of water increases but the density of the hollow fiber membrane per unit volume can be increased, so that a compact configuration of the device can be achieved.

또한, U자형의 유로 이외에도 ㄹ자형의 유로 또는 이러한 유로가 반복되는 형태로 구성될 수도 있으며, 유입구와 유출구가 측면에 형성될 수도 있다.Further, in addition to the U-shaped flow path, the flow path may be formed in the form of a lattice-like flow path, or such flow paths may be repeated, and an inlet port and an outlet port may be formed on the side surface.

그리고 본 발명의 제3실시예에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)도 도 5와 같이 몸체(100)가 육면체 형태 또는 원통형으로 형성되어, 몸체(100) 상부의 모서리부에 형성되고 몸체(100) 하부의 모서리부에 유출구(120)가 형성될 수 있다.5, the body 100 is formed in a hexahedron shape or a cylindrical shape, and is formed at an edge of an upper portion of the body 100, and the body 100 An outlet 120 may be formed at an edge of the lower portion.

도 6은 본 발명에 따른 인공아가미용 멤브레인 장치를 포함하는 산소 분리 장치를 나타낸 개념도이다.6 is a conceptual diagram showing an oxygen separation apparatus including an artificial airy membrane apparatus according to the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명의 산소 분리 장치(7000)는, 상기 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)를 포함하며, 상기 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)의 유입구(110)에 연결되어 물을 공급하는 물 공급부(2000); 상기 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)의 산소 포집부(300)에 연결되는 진공펌프(3000); 및 상기 진공펌프(3000)에 연결되어 산소가 저장되는 산소 저장탱크(4000); 를 포함한다.As shown in the drawing, the oxygen separation apparatus 7000 of the present invention includes the artificial airy membrane apparatus 1000, and is connected to the inlet 110 of the artificial airy membrane apparatus 1000, A supply unit 2000; A vacuum pump 3000 connected to the oxygen collecting unit 300 of the artificial airy membrane apparatus 1000; And an oxygen storage tank 4000 connected to the vacuum pump 3000 to store oxygen therein. .

이는, 수중의 용존산소를 분리하여 물속에서 사용자가 바로 호흡에 사용할 수 있도록 하는 수중 호흡 장치에 적용될 수 있으며, 잠수함과 같이 수중에서 산소를 필요로 하는 장치에도 적용될 수 있다.This can be applied to an underwater breathing apparatus which separates dissolved oxygen in water and allows the user to directly use the apparatus for breathing in water, and can be applied to an apparatus requiring oxygen in water, such as a submarine.

물 공급부(2000)는 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)의 유입구(110)에 연결되어 물을 공급하여, 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)에서 수중의 용존산소가 분리된다. 이때, 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)의 산소 포집부(300)의 배출구(310)에 진공펌프(3000)가 연결되어 산소 포집부(300) 내부 및 이와 연결된 중공사막(200)에 진공을 가하여 분리된 산소를 빨아들인다. 그리하여 진공펌프(3000)를 통해 흡입된 산소가 산소 저장탱크(4000)에 저장되며, 저장된 산소는 산소를 필요로 하는 곳에 공급될 수 있다.The water supply unit 2000 is connected to the inlet 110 of the artificial airy membrane apparatus 1000 to supply water to separate the dissolved oxygen in the water from the artificial airy membrane apparatus 1000. At this time, a vacuum pump 3000 is connected to the discharge port 310 of the oxygen trapping part 300 of the artificial airgel membrane device 1000 to apply vacuum to the inside of the oxygen trapping part 300 and the hollow fiber membrane 200 connected thereto Sucks separated oxygen. Thus, the oxygen sucked through the vacuum pump 3000 is stored in the oxygen storage tank 4000, and the stored oxygen can be supplied to a place requiring oxygen.

또한, 상기 물 공급부(2000)는, 물이 저장되는 물탱크(2500); 일측이 상기 물탱크(2500)에 연결되고 타측이 상기 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)의 유입구(110)에 연결되는 공급 펌프(2100); 상기 공급 펌프(2100)와 유입구(110) 사이에 형성되는 유량계(2200) 및 압력계(2300); 를 포함한다.The water supply unit 2000 includes a water tank 2500 in which water is stored; A supply pump 2100 having one side connected to the water tank 2500 and the other side connected to an inlet 110 of the artificial airgel membrane device 1000; A flow meter 2200 and a pressure gauge 2300 formed between the feed pump 2100 and the inlet 110; .

그리하여 공급된 물을 물탱크(2500)에 먼저 저장하고 공급 펌프(2100)로 가압해 유입구(110)로 물을 공급하며, 인공아가미용 멤브레인 장치(1000)의 전단에 유량계(2200)와 압력계(2300)를 설치해 공급되는 유량 및 압력을 조절하면서 물을 공급할 수 있다. 이때, 공급 펌프(2100)의 후단에는 필터(2400)가 설치될 수 있다.The supplied water is first stored in the water tank 2500 and the water is supplied to the inlet 110 by the supply pump 2100 and the flow meter 2200 and the pressure gauge 2300) can be installed to supply water while adjusting the supplied flow rate and pressure. At this time, a filter 2400 may be installed at the rear end of the supply pump 2100.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

1000 : 인공아가미용 멤브레인 장치
100 : 몸체 110 : 유입구
120 : 유출구 130 : 배플
200 : 중공사막 210 : 중공섬유
211 : 구멍
300 : 산소 포집부 310 : 배출구
300a : 제1 산소 포집부
300b : 제2 산소 포집부
300c : 제3 산소 포집부
2000 : 물 공급부
2100 : 공급 펌프 2200 : 유량계
2300 : 압력계 2400 : 필터
2500 : 물탱크
3000 : 진공 펌프
4000 : 산소 저장탱크
7000 : 산소 분리 장치1000: Artificial air membrane membrane device
100: body 110: inlet
120: outlet 130: baffle
200: hollow fiber membrane 210: hollow fiber
211: hole
300: oxygen trapping unit 310:
300a: first oxygen trapping part
300b: second oxygen trapping part
300c: a third oxygen collecting part
2000: Water supply section
2100: Feed pump 2200: Flow meter
2300: pressure gauge 2400: filter
2500: Water tank
3000: Vacuum pump
4000: oxygen storage tank
7000: Oxygen separator

Claims

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내부가 중공되게 형성되며, 상부 일측에 물이 유입되는 유입구가 형성되고 하부 일측에 물이 유출되는 유출구가 형성되는 몸체;
상기 몸체의 상측, 중앙 및 하측에 형성되며, 배출구가 형성되는 산소 포집부; 및
상기 몸체의 내부에 구비되어 상기 산소 포집부에 양단이 연결되고, 서로 이격되어 나란하게 형성되며, 물속의 용존산소를 분리하여 상기 산소 포집부로 공급하는 다수개의 중공사막; 을 포함하며,
상기 몸체의 중앙에 배치된 산소 포집부는 상기 몸체의 내부 일부를 구획하도록 형성되되, 상기 유입구와 유출구 사이는 물의 흐름이 차단되고 반대측은 개방되게 형성되는 인공아가미용 멤브레인 장치.
A body having a hollow interior and formed with an inlet through which water flows in at an upper side and an outlet through which water flows at a lower side;
An oxygen collecting part formed on the upper side, the center and the lower side of the body and having a discharge port; And
A plurality of hollow fiber membranes provided in the body and connected to both ends of the oxygen collecting unit and spaced apart from each other to supply dissolved oxygen in the water to the oxygen collecting unit; / RTI >
Wherein an oxygen trapping portion disposed at the center of the body is formed to partition an inner portion of the body, and a flow of water is blocked between the inlet and the outlet, and the opposite side is opened.

제5항에 있어서,
상기 유입구로 유입된 물은 상기 중공사막에 대해 수직 방향으로 유동된 후 상기 유출구로 유출되는 것을 특징으로 하는 인공아가미용 멤브레인 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the water flowing into the inlet port flows in a direction perpendicular to the hollow fiber membrane, and then flows out to the outlet port.

제5항 또는 제6항의 인공아가미용 멤브레인 장치;
상기 인공아가미용 멤브레인 장치의 유입구에 연결되어 물을 공급하는 물 공급부;
상기 인공아가미용 멤브레인 장치의 산소 포집부에 연결되는 진공펌프; 및
상기 진공펌프에 연결되어 산소가 저장되는 산소 저장탱크; 를 포함하는 산소 분리 장치.
An artificial airway membrane device according to claim 5 or 6;
A water supply unit connected to an inlet of the artificial airgel membrane apparatus for supplying water;
A vacuum pump connected to the oxygen trapping portion of the artificial airgel membrane device; And
An oxygen storage tank connected to the vacuum pump and storing oxygen therein; .

제7항에 있어서,
상기 물 공급부는,
물이 저장되는 물탱크; 일측이 상기 물탱크에 연결되고 타측이 상기 인공아가미용 멤브레인 장치의 유입구에 연결되는 공급 펌프; 상기 공급 펌프와 유입구 사이에 형성되는 유량계 및 압력계; 를 포함하는 산소 분리 장치.8. The method of claim 7,
The water supply unit,
A water tank in which water is stored; A feed pump having one side connected to the water tank and the other side connected to an inlet of the artificial airgel membrane device; A flow meter and a pressure gauge formed between the feed pump and the inlet; .