KR100366107B1 - 역삼투압 여과막장치의 스페이서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역삼투압 여과막 장치의 유체안내 스페이서에 관한 것으로 스페이서(3)와, 여과막(2)이 교호로 중첩된 여과장치에 있어서, 여과장치의 스페이서 (3)는 원주 프레임(3a)과 중심부의 보스(3b)사이에 여러개의 방사상 지지간(3c)이 형성되고 지지간(3c)사이에 공간부(3d)가 형성되어, 상기 스페이서(3)의 지지간 (3b)과 공간부(3d)에 의하여 유체의 통로(t)의 확보 및 대향된 두 여과막(2A)(2B)의 막면(2a)(2b)에 유동하는 유체가 동시 접촉되게 하는 유체 안내수단에 의하여 여과기능과 여과능력을 보다 증대하고 여과막의 손상을 방지하여 여과막의 사용수명을 보다 연장할 수 있게 한 것이다.

Description

역삼투압 여과막장치의 스페이서{SPACER FOR FILTER MEMBRANE COVERS OF A REVERSE OSMOSIS DEVICE}

본 발명은 역삼투압 여과막장치의 스페이서에 관한 것이다.

보다 상세히 말하면, 여과막장치의 스페이서에 있어서, 스페이서의 원주 프레임과 중심부의 보스 사이에 다수의 납작하고 가느다란 지지간을 방사상으로 형성하여 지지간 및 지지간 사이에 공간부가 형성된 유체 안내수단에 의하여, 대향된 여과막 사이에 유체통로가 확보되는 동시, 대향된 양측 여과막면에 유체가 접촉되어 유체의 접촉면적의 증대에 의하여 여과기능과 여과능력을 보다 향상되게 한 것을 특징으로 한 것이다.

종래 역삼투압, 또는 한외 여과에 의한 유체의 여과장치는 공지된 기술로서 기본적인 구성은 정교한 여과막과 적층된 여과막을 분리하는 스페이서로 구성되어 있고 유체는 스페이서와 여과막 사이를 유동하여 여과막의 중심부에 형성된 통공을 통과하여 중심의 내외측으로 계속 유동하는 중 여과막에 의하여 여과된 처리수는 스페이서의 지지봉에 형성된 통수홈으로 유출하게 되어 있다. 동 여과막장치의 여과막과 스페이서의 구성은 다양한 것이 알려저 있다.

예컨데 선행기술로 알려진 특허공보 공고번호 94-1405호의 유체안내 스페이스 엘레먼트는 원판으로 되어 있으며 이 스페이서의 중심공 주위에는 실링의 지지돌조와 처리수의 배수홈이 형성되어 있며,스페이서의 판면에는 여과막과 틈을 두어 유체통로를 유지하기 위한 다수의 돌기가 형성되어 있다.

이러한 구성으로된 스페이서는 각 여과막 사이를 차단하기 때문에 유체는 여과막의 중심공 주위에 형성된 통공을 통과하여 중심부의 내외측으로 계속 이동하면서 여과막 사이를 유동하는 중에 여과막의 한쪽 막면에 의하여 유체가 여과하게 되어 있다. 따라서 그만큼 여과면적이 작기 때문에 여과능력이 높지 못하고 상대적으로 유체통로의 길이가 길게 되어 압력손실로 인한 여과기능의 저하를 가저온다.

또한 여과막과 스페이서 간에 유체통로를 위하여, 스페이서의 판면에 다수개의 돌기가 형성되어 있고 이 돌기는 정교하게 조직된 얇은 여과막면과의 접촉으로 여과막을 훼손시키게 되어 여과막의 사용 수명이 길지 못한 문제점이 있다.또한 선행 기술로 알려진 특허공보 공고번호 제142860호의 여과 장치의 스페이서는, 일정하게 주름체가 상하로 굴곡 형성된 내부링과 외부링 사이에 여러개의 연결 부재로 연결하여, 간극을 두고 적층된 적층 구조의 여과 요소의 둘레 부분에 삽입시키어 여과 요소의 간극이 유지되게 한 것이 있다. 그러나 여과막의 막면을 지지하는 기능이 없어 여과막의 막면에 대한 유체의 투과 작용에 대한 기여를 하지 못하는 미비점이 있다.또한 선행 기술로 알려진 특허공보 공고번호 제93-265호의 디스크형 필터 세그멘트의 스페이서는 아치형의 방사상 부재가 외측 링부재에 결합된 구성으로 된 것이 있다. 이것 역시, 상기 선행 기술의 스페이서와 같이, 필터 세그멘트 디스크, 배수메쉬, 여과매체, 보호메쉬의 적층 구조로 된 디스크 사이에 삽입되는 것이어서 여과막에 대한 간극유지기능이 없는 미비점이 있다.

본 발명의 목적은 종래의 이러한 문제점을 시정하고 역삼투압 여과막장치에 있어서, 유동중인 유체와 막면과의 접촉면적을 중대시키어 여과기능의 향상과 여과능력을 증대시키고 동일조건에서 유체통로의 길이를 단축할 수 있어 유체의 압력손실을 작게하여 상대적으로 여과효율을 높힐 수 있는 역삼투압 및 한외여과에 의하여 유체를 분리하는 여과막장치의 스페이서를 제공하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 정교하게 조직된 예민한 여과막의 훼손을 방지하고 여과막의 사용수명을 연장하여, 경제성을 높힐 수 있게 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 산업폐수, 침출수, 오수, 중수도, 분뇨 및 축산 폐수 등의 각종 폐수처리에 유용하게 사용할 수 있는 고정도(高精度)의 여과막장치를 제공하려는데 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 여러가지로 연구시험을 거듭한 결과 새로운 역삼투압 여과막 장치에 유용하게 사용할 수 있는 새로운 유체안내 스페이서를 개발하였다.

즉, 원통형 여과통 쳄버내에 다수의 삼투압 여과막과 유체안내 스페이서를 교호로 적층되게 내장하여 각종 처리수를 여과 처리하게 된 것에 있어서, 스페이서는 원주 프레임과 중심부의 보스 사이에 납작하고 가느다란 다수의 지지간을 방사상으로 형성하여 지지간 및 지지간 사이에 공간부가 형성된 유체안내수단에 의하여 여과막 사이에 유체통로를 확보 하는 동시 스페이서의 공간부를 통하여 대향된 양측 여과막면에 유체가 동시 접촉되어 유체의 여과면적이 증대되고 따라서 여과기능의 향상된 여과능력이 증대되게 한 것이다.

본 발명의 스페이서와 사용되는 여과막은, 중심공만 형성된 것과 중심공의 주위에 여러개의 작은 통수공이 배열 천공된 것을 일조로 하여 교호로 중첩하여 여과기구를 구성한다.

즉 원통형 여과통 쳄버내에 상기 스페이서와 상기 통수공이 중심공 주위에 형성된 여과막 및 중심공만 형성된 여과막을 한 셋트로 하여 교호로 다수의 셋트를 중첩되게 지지봉에 끼워 양 측판으로 체착하여 여과막장치를 구성한다.

본 발명의 스페이서는 방사상의 지지간 이외는 거의 공간부로 형성되어 있기 때문에 지지간에 의하여 좌우 양측의 여과막이 붙지 않고 소정의 틈을 두어 유체통로가 유지되며, 여기에 처리할 원수를 적당한 공급수단에 의하여 소정의 압력으로 공급하면, 유체는 상기 유체안내 수단에 의하여 상기 여과막의 외주단부와 중심부의 내외의 지그재그로 앞뒤면으로 유체통로를 따라 이동하여 원수의 배출구로 배출되고 이 유체의 유동중에 여과막에 여과된 처리수는 지지축의 주면에 길이 방향으로 형성된 통수로를 통하여 처리수의 배출구로 배출된다. 이때 스페이서와 여과막 사이를 유동하는 유체는 스페이스의 공간부에서 서로 대향되어 있는 양측 여과막면에 접촉됨으로 종래 여과막의 한쪽면과 접촉하면서 유동하던 것에 비하여 여과막에 대한 유체의 접촉면적이 크개 증대된다.

따라서 종래의 것과 동일조건에서 여과기능의 향상과 여과능력이 증대되며 상대적으로 유체통로를 단축할 수 있다. 유체통로의 길이가 단축되면 그만큼 유체의 압력손실이 작게 되어 여과기능이 상대적으로 크게된다.

또한 유체안내 스페이서에는 종래와 같은 여과막간의 간극 유지를 위한 돌기가 없이 납작한 방사상의 지지간에 의하여 여과막을 분리하고 있기 때문에 유체압력이 가해저도 정교하게 조직된 예민한 여과막의 손상이 방지되어 여과막의 사용수명이 보다 경제적으로 보다 연장된다.

또한 스페이서의 공간부에 의하여 미물질의 유체통로에서의 적체현상이 적고 또한 크리닝 효과가 양호한 이점이 있다.

도1은 본 발명의 2종류의 여과막 및 측면부에 공간부가 극대화로 형성된 스페이서의 구성을 보인 사시도

도2는 본 발명의 여과막과 스페이스를 중첩 조립한 역삼투압 여과막장치의 단면예시도

도3은 본 발명의 스페이서에 의한 유체의 안내작용을 모식적으로 나타낸 설명도

[도면 중요한 부분에 대한 부호 설명]

1 : 여과통, 2 : 여과막, 2h : 중심공, 2h' : 통공,

3 : 스페이서, 3a : 원주 프레임, 3b : 보스, 3c : 지지간,

3d : 공간부, 3e : 돌조, 3g : 통수홈, 3f : 플랜지,

4 : 지지봉, 4a : 통수홈

도1은 본 발명에서 유체안내 스페이서 및 이때 사용되는 여과막의 구성을 보인 사시도이고 도2는 여과막과 스페이서가 중첩된 여과장치(F)의 단면 예시도이다.

원통형 여과통(1)의 쳄버(1a)내에 다수의 역삼투압 여과막(2)과 유체안내 스페이서(3)가 교호로 지지봉(4)에 중첩되고 지지봉(4)의 상하 단부에 측판(5)(5a)을 대고 체결나사(4n)로 체결한 역삼투압 여과장치(F)에 있어서, 복수겹으로 된 원판형 여과막(2)은, 중앙공(2h)이 형성된 여과막(2A)과 중앙공(2h)의 주위에 유체가 통과하기 위한 여러개의 통공(2h')이 형성된 여과막(2B)이 스페이서(3)사이에 하장씩 교호로 중첩되어 있다. 스페이서(3)는 소정의 상하폭(ω)을 가진 플랜지(3f)가 형성된 원주 프레임(3a)과 중심부의 보스(3b) 사이에 여러개의 납작한 지지간(3c)이 방사상으로 형성되어 있고 상기 지지간(3c)사이는 공간부(3d)가 형성되어 있으며, 상기 스페이서(3)의 보스(3b)측에는 O형 실링(R)이 밀착되는 돌조(3e)와 통수홈(3g)이 형성되어 있다. 상기 스페이스(3)의 플랜지(3f)는 상하로 연접된 스페이스(3)의 외주벽(s)을 이루며 이 외주벽(s)의 안쪽으로 상기 여과막(2)의 주연단부에 의한 U형으로 굴곡된 유체통로(t)가 형성된다. 상기 지지간(3c)은 여과막(2A)과 여과막(2B)사이를 분리하며, 지지간(3c)사이의 공간부(3d)는 유체통로를 흐르는 유체가 스페이서(3)의 양측에서 대향된 두 여과막면 (2a)(2b)에 동시에 접촉될 수 있는 공간을 제공한다. 상기 여과막(2)의 중심공(2h)은 상기 스페이서(3)의 돌조(3e)에 삽착되고 스페이서(3)의 보스(3b)와 여과막(3)의 중심공(3h)사이는 실링(R)이 밀착되어 원수의 유출을 차단하고 통수홈(3g)으로는 여과막(3)으로 삼투된 처리수가 지지봉(4)의 주면에 스프라인 형태로 형성된 통수로(4a)로 배출하게 되어 있다.

도면중 미설명 부호 6은 원수의 유입구, 6a는 처리수의 배출구 7은 처리수의 유출구이다.

본 발명의 스페이서(3)의 유체안내 수단에 의한 여과장치(F)의 작용은 다음과 같다. 즉 유입구(6)를 통하여 소정의 유체압력으로 유입되는 처리할 원수는 여과통(1)의 중간부에서 상하로 분할되어 각각 여과막(2)과 스페이서(3) 사이의 공간부(3d)를 통하여 이동한다. 이때 스페이서(3)에 의하여 여과막(2A)의 중심부측으로 안내된 유체는 상기 여과막(2A)의 원주방향으로 이동하여 상기 여과막(3A)의 원주단부를 넘어 유체통로(t)를 통하여 다음째의 스페이서(3)의 공간부(3d)로 안내되어 중심부측으로 이동한다. 스페이서(3)의 중심부로 이동한 유체는 다음째의 여과막(3B)의 중심부측에 형성된 여러개의 통공(2h')을 통과하여 그 다음째의 스페이서(3) 사이의 공간부(3d)로 안내되어 다음째의 여과막(2A)의 원주 쪽으로 이동하여 상기 원주단부를 넘어 유체통로(t)를 통하여 다음의 스페이서(3)의 공간부 (3d)로 안내되어 중심부측으로 이동한다. 이러한 스페이서(3)와 여과막(2) 사이를 중심부 내외의 지그재그로 이동하여 배출구(6a)로 배출된다. 이러한 유체의 이동과장에서, 스페이서(3)의 공간부(3d)를 이동할 때 유체는 대향된 양측의 여과막 (2A)(2B)의 양측 여과막면(2a)(2b)과 접촉되면서 역삼투작용에 의하여 여과된 처리수는 각 여과막(2)의 내부를 통하여 중심공(2h)측으로 이동하여 스페이서(3)의 보스(3b)에 형성된 통수홈(3g)을 통하여 지지봉(4)의 통수로(4a)를 거쳐 처리수의 유출구(7)로 유출된다. 이때 여과막(2A)(2B)은 스페이서(3)에 의하여 격리되어 있으나 스페이서(3)의 공간부(3d)에 의하여 여과막면(2a)(2b)은 마주보고 있기 때문에 스페이서(3)의 공간부(3d)로 흐르는 유체는 여과막(2A)(2B)의 두 여과막면 (2a)(2b)에 동시 접촉되므로 유체의 접촉면적이 증대되어서 여과기능과 여과능력이 그만큼 높게된다.

또 스페이서(3)의 지지간(3c)의 두깨 폭으로 양측의 여과막(2)의 간극이 유지됨으로 유체가 원활하게 유동될뿐 아니라 스페이서(3)의 공간부(3d)에 의하여 미물질의 적체현상이 적고 또한 크리닝시의 결과가 양호하다.

또한 스페이서(3)의 지지간(3c)에는 돌기가 없기 때문에 여과막(2)의 표면에 접촉훼손이 없어 보다 경제적으로 오래 사용할 수 있다.

또한 유체의 접촉 여과면적의 증대로 인하여 유체통로의 길이를 단축할 수 있고 그로 인하여 유체의 압력손실이 적어 그만큼 여과기능이 향상된다.

본 발명의 스페이서는 원주 프레임과 중심부의 보스 사이에 납작하고 가느다란 다수의 지지간을 방사상으로 형성하고 상기 지지간 및 지지간 사이에 공간부를 형성한 유체 안내수에 의하여, 여과막과 스페이서 사이에 유체통로의 확보와 유체의 양측 여과막면에 동시접촉에 의한 유체의 접촉 여과면적의 증대에 의하여 그만큼 여과기능과 여과능력이 높게 된다.

또 스페이서의 공간부에 의하여 유체통로가 보다 크게 되어 미물질의 적체현상이 적고 크리닝 결과가 양호하다.

또 스페이서의 납작한 지지간에 의하여 여과막과의 간극이 유지됨으로 종래 돌기에 의하여 간극이 유지되던 것과는 달리 정밀하게 조직된 예민한 여과막의 접촉훼손이 방지되어 보다 경제적으로 오래 사용할 수 있다.

또한 여과막에 의한 여과능력이 보다 크기 때문에 여과장치를 작게 구성할 수 있고 고밀도의 여과막과 유체의 유효한 안내수단에 의하여 여과기능이 대단히 향상되어, 각종 산업체의 폐수나 침출수, 오수, 중도수,축산의 각종 축산 분뇨. 생활하수 등의 여과 등에 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 여과통(1)의 쳄버(1a)내에 다수의 여과막(2)과 스페이서(3)를 지지봉(4)에 중첩되게 설치하여 상하에 측판(5)(5a)을 체결하여된 여과장치(F)에 있어서, 스페이서(3)는 원주 프레임(3a)과 중심부의 보스(3b)사이에 공간을 보유하기 위한 다수의 납작한 지지간(3c)이 방사상으로 형성되고 지지간(3b) 사이에 형성된 상기 공간부(3d)에 의하여, 유체가 대향된 여과막(2A)(2B)의 양측 여과막면 (2a)(2b)에 접촉 여과하는 유체의 안내수단을 구비한 것을 특징으로 하는 역삼투압 여과막 장치의 유체안내 스페이서.
2. 제1항에 있어서, 상기 스페이서(3)의 보스(3b)에는 실링을 끼우기 위한 돌조(3e)와 처리수의 유출을 위한 통수로(3g)가 형성된 것을 특징으로 하는 역삼투 여과막장치의 유체안내 스페이서.
3. 제1항에 있어서, 상기 스페이서(3)의 공간부(3d)는 유체통로로 유동하는 유체가 두 여과막(2A)(2B)의 양측 여과막면(2a)(2b)에 동시 접촉되는 공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 역삼투 여과망장치의 유체안내스페이서.
4. 제1항에 있어서, 상기 스페이서(3)의 원주 프레임(3a)에는 외벽(s)과 통수로 (t)를 형성하기 위한 플랜지(3f)가 형성된 것을 특징으로 하는 역삼투 여과망장치의 유체안내 스페이서.