KR101950071B1 - 여과 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여과 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로서, 여과 부재에 쌓인 이물질 등을 효과적으로 역세척 가능한 동시에, 정화되어 수조 등으로 공급되는 물에 더 높은 용존 산소량을 제공토록 풍부한 미세 기포를 형성하여 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 여과 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.

Description

여과 장치 및 이의 구동 방법 {Filtration device and the driving method thereof}

본 발명은 여과 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 여과 부재의 성능 유지를 위하여 향상된 역 세척 기능을 제공하는 동시에, 수조에 공급되는 물의 용존 산소량을 현저히 향상시킬 수 있는 여과 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.

도면 1도는 물고기가 사육되는 수조의 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.

최근 생활수준의 향상으로 열대어나 해수어 등의 물고기(1)를 관상용으로 기르고 있는 사람들이 늘어나고 있는 추세이다. 그리고, 이렇게 관상용으로 물고기(1)를 기르는 사람들의 가장 큰 고민 중의 하나는 바로 수조(10)내의 물 관리이다. 물고기(1)가 자라는 수조(10) 내의 수질은 물고기(1)의 건강과 성장, 그리고 생사에 직접적인 영향을 미치므로, 물고기(1)를 기르는 사람들은 수조(10) 내의 물을 주기적으로 갈아 주면서 수조(10) 내의 수질을 좋게 유지하기 위하여 상당한 노력을 기울이고 있다. 관상용뿐 아니라 식 재료로서 생선회에 사용되는 활어를 공급하거나 활어를 이용한 음식을 제공하는 음식점에서도, 수조(10) 내의 물고기(1)의 건강한 관리를 위한 수질의 적절한 관리는 어려운 문제 중의 하나로 취급받고 있으며, 역시 적절한 수질 관리를 위하여 많은 노력을 기울기고 있다.

도면 2도는 수조에서 사용되는 종래의 여과 장치 중의 하나이다.

물고기(1)를 관상용으로 기르든 식 재료로서 보관하든, 수조(10)의 물의 수질이 적절하게 유지되거나 적절한 용존 산소량을 보유하지 못하면, 물고기(1)가 병에 걸리거나 폐사하는 등의 문제가 발생하게 된다. 특히, 식 재료로서 활어를 보관하는 음식점의 경우에는 수조(10)의 물을 적절히 관리하지 못하면, 물이 오염되어 물고기(1)가 장염 비브리오(vibrio)균, 포도상 구균 등의 세균에 감염되고, 이를 섭취한 사람들에게는 식중독을 발생시킬 염려가 있다.

따라서, 물고기(1)를 기르거나 보관하는 사람들은 수조(10)의 물을 깨끗이 정화하기 위한 다양한 수단을 강구하고 있으며, 그러한 수단 중의 하나로서 도면과 같이 스폰지(sponge) 여과재(31)을 내부에 구비한 종래의 여과 장치(30)를 사용하기도 한다.

그러나, 종래의 여과 장치(30)는 일정 시간이 경과하면, 스폰지 여과재(31)에 부유물이 다량으로 쌓이게 되어 여과 장치가 본래의 성능을 발휘하지 못하게 되므로, 주기적으로 종래의 여과 장치(30)의 스폰지 여과재(31)를 꺼내어 세척해 주어야 하는 불편함이 있었다. 그리고, 종래의 여과 장치(30)는 수조(10)의 물을 충분히 정화하지 못하여, 물고기(1)를 관리하는 관리자가 수조(10)의 물을 자주 교체하여 주어야 하는 문제점도 있었다.

또한, 이러한 종래의 여과 장치(30)와 함께 수조(10)로 공급되는 물의 용존 산소량을 높여주기 위하여, 별도의 미세 기포 발생기를 수조(10)에 장착하기도 하였으나, 이러한 미세 기포 발생기는 비교적 고가여서 사용자의 경제적 부담이 큰 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 여과 장치의 여과 부재를 자동으로 역 세척할 수 있는 여과 장치 및 이의 구동 방법을 제공하고자 한다.

또한, 다량의 미세 기포 발생을 통하여 용존 산소량이 높은 정화된 물을 공급할 수 있는 여과 장치 및 이의 구동 방법을 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 하우징(housing); 상기 하우징의 내부 공간을 제1 영역과 제2 영역으로 구분토록 구비되는 여과 부재; 상기 하우징의 제2 영역에 구비되는 임펠러(impeller); 상기 하우징의 제2 영역에 형성되는 제2 개구부; 상기 하우징의 제1 영역에 형성되는 제1 개구부; 상기 하우징의 제1 영역에 형성되는 제3 개구부; 상기 하우징의 제1 개구부에 구비되는 역류 방지기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 제2 개구부에 연결되는 제2 관; 상기 제2 관에는 연결되는 하나 이상의 제4 관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 제2 관과 상기 하나 이상의 제4 관 각각 사이에 구비되는 기포 발생 모듈(module);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 기포 발생 모듈의 내부는 벤튜리(venturi)관 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 기포 발생 모듈은 제3 영역; 제4 영역; 상기 제3 영역과 제4 영역 사이에 위치하는 기포 발생부; 상기 제3 영역에 형성되어 상기 제4 관과 연결되는 도입관;을 포함하여 구성되고, 상기 제3 영역의 길이는 상기 제4 영역의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 기포 발생부의 내부에는 와류 발생 부재;가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 임펠러가 회전토록 동력을 제공하는 제1 동력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 여과 부재는 제2 영역을 향하는 방향이 개방된 원통형의 멤브레인(membrane) 여과 부재인 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 여과 부재는 스프링(spring) 여과 부재인 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 스프링 여과 부재는 스프링; 상기 스프링의 일측을 지지하는 제1 지지부; 상기 스프링의 타측을 지지하며 상기 스프링이 압축 또는 복원되는 과정에서 지지면을 제공하는 제2 지지부; 상기 제2 지지부 상에 구비되는 제2 동력부; 상기 제1 지지부에 일측이 연결되고, 타측은 제2 지지부를 관통하여 상기 제2 동력부에 연결되는 지지봉;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 여과 부재의 내부에는 세라믹(ceramic) 볼(ball)이 구비되는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 세라믹 볼의 표면은 이산화티타늄(

) 처리가 된 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 여과 부재의 내부에는 이산화규소(

), 적철광(

), 산화칼슘(

), 산화마그네슘(

), 산화칼륨(

), 산화알루미늄(

), 은(

)을 포함하여 성분으로 제작되는 볼이 구비되는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 볼의 이산화규소 함량은 69 내지 85 중량%, 적철광 함량은 0.4 내지 3 중량%, 산화칼슘 함량은 1.5 내지 4 중량%, 산화마그네슘 함량은 0.2 내지 3 중량%, 산화칼륨 함량은 4.6 내지 10 중량%, 산화알루미늄 함량은 0.04 내지 2 중량%, 은 함량은 4.8 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 역류 방지기는 케이스(case); 상기 케이스의 내면에 형성되는 제1 걸림턱; 상기 케이스의 내면에 형성되는 제2 걸림턱; 상기 케이스의 내부의 상기 제1 걸림턱과 상기 제2 걸림턱 사이에 구비되는 포켓(pocket) 부재; 상기 제2 걸림턱에 일측이 지지되어, 상기 포켓 부재를 상기 제1 걸림턱 방향으로 밀어내는 역할을 수행하는 탄성 부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 제1 동력부의 회전 방향 및 속도를 지시하는 제어반;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 지지봉의 상하 이동을 위하여, 상기 제2 동력부의 회전방향을 지시하는 제어반;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 임펠러를 제1 유체가 하우징의 제1 영역에서 제2 영역으로 이동하는 방향으로 회전시키는 단계; 상기 하우징의 역류 방지기가 개방되는 단계; 상기 하우징의 제1 개구부를 통하여 흡입된 제1 유체가 여과 부재를 통과하여 상기 하우징의 제2 개구부로 유출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치의 구동 방법을 제공한다.

또한, 상기 하우징의 제1 개구부를 통하여 흡입된 제1 유체가 여과 부재를 통과하여 상기 하우징의 제2 개구부로 유출되는 단계 이후에, 상기 제2 개구부에 연결된 제2 관을 통하여 제1 유체가 이동하는 단계; 제1 유체가 상기 제2 관을 따라 이동함에 따라 상기 제2 관에 연결된 하나 이상의 제4 관으로부터 제2 유체가 상기 제2 관으로 흡입되는 단계; 흡입된 제4 유체가 기포 발생 모듈을 통하여 제1 유체와 섞이는 단계; 제1 유체와 제2 유체가 상기 제2 관 외부로 배출되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치의 구동 방법을 제공한다.

또한, 임펠러를 제1 유체가 하우징의 제1 영역에서 제2 영역으로 이동하는 방향으로 회전시키는 단계 이전에, 스프링으로 구성된 상기 여과 부재의 코일 사이의 간격을 좁히는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치의 구동 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 임펠러를 제1 유체가 하우징의 제2 영역에서 제1 영역으로 이동하는 방향으로 회전시키는 단계; 상기 제2 개구부를 통하여 제1 유체와 제2 유체가 흡입되는 단계; 제1 유체와 제2 유체가 여과 부재를 통과하여 상기 하우징의 제3 개구부로 유출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치의 구동 방법을 제공한다.

또한, 제1 유체와 제2 유체가 여과 부재를 통과하여 상기 하우징의 제3 개구부로 유출되는 단계 이전에, 스프링으로 구성된 상기 여과 부재의 코일 사이의 거리를 넓히는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치의 구동 방법을 제공한다.

또한, 제1 유체와 제2 유체가 여과 부재를 통과하여 상기 하우징의 제3 개구부로 유출되는 단계 이후에, 제3 관의 온/오프 밸브가 개방되는 단계; 상기 제3 관을 통하여, 제1 유체와 제2 유체가 상기 제3 관 외부로 배출되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치의 구동 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 하우징(housing); 상기 하우징의 내부 공간을 제1 영역과 제2 영역으로 구분토록 구비되는 여과 부재; 상기 하우징의 제2 영역에 구비되는 임펠러(impeller); 상기 하우징의 제2 영역에 형성되는 제2 개구부; 상기 하우징의 제1 영역에 형성되는 제1 개구부; 상기 하우징의 제1 영역에 형성되는 제3 개구부; 상기 하우징의 제1 개구부에 구비되는 역류 방지기; 상기 제1 개구부에 연결되는 제1 관; 상기 제2 개구부에 연결되는 제2 관; 상기 제2 관에는 연결되는 하나 이상의 제4 관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 제3 개구부에 연결되는 제3 관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 제3 관에는 온/오프 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 하나 이상의 제4 관 중에 어느 하나 이상의 관에는 온/오프(on/off) 밸브(valve)가 구비되는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 하나 이상의 제4 관 중에 어느 하나 이상의 관에는 에어 펌프(air pump)가 연결되는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 온/오프 밸브의 개폐 동작을 지시하는 제어반;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 상기 여과 장치는 물고기를 사육하는 수조의 물을 정화하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 여과 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 임펠러를 제1 유체가 하우징의 제1 영역에서 제2 영역으로 이동하는 방향으로 회전시키는 단계; 상기 하우징의 역류 방지기가 개방되는 단계; 상기 하우징의 제1 개구부를 통하여 흡입된 제1 유체가 여과 부재를 통과하여 상기 하우징의 제2 개구부로 유출되는 단계; 상기 제2 개구부에 연결된 제2 관을 통하여 제1 유체가 이동하는 단계; 제1 유체가 상기 제2 관을 따라 이동함에 따라 상기 제2 관에 연결된 하나 이상의 제4 관으로부터 제2 유체가 상기 제2 관으로 흡입되는 단계; 흡입된 제4 유체가 기포 발생 모듈을 통하여 제1 유체와 섞이는 단계; 제1 유체와 제2 유체가 상기 제2 관 외부로 배출되는 단계;를 포함하며, 제1 유체는 물이고, 제2 유체는 공기인 것을 특징으로 하는 여과 장치의 구동 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 임펠러를 제1 유체가 하우징의 제2 영역에서 제1 영역으로 이동하는 방향으로 회전시키는 단계; 상기 제2 개구부를 통하여 제1 유체와 제2 유체가 흡입되는 단계; 제1 유체와 제2 유체가 여과 부재를 통과하여 상기 하우징의 제3 개구부로 유출되는 단계;를 포함하며, 제1 유체는 물이고, 제2 유체는 공기인 것을 특징으로 하는 여과 장치의 구동 방법을 제공한다.

또한, 상기 여과 장치의 구동 방법은 물고기를 사육하는 수조의 물을 정화하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 여과 장치의 구동 방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 여과 장치 및 이의 구동 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 여과 부재를 통과하는 물이 여과 부재를 사선 방향으로 통과토록 함으로써, 여과 부재의 표면에 쌓여서 여과 부재의 성능을 저하 시키는 부유물이 과도하게 쌓이는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 여과 부재의 표면에 부유물이 쌓일 때도 부유물 등이 성기게 퇴적되도록 함으로써, 부유물 케이크(cake)층이 단단해 지는 것을 방지할 수 있다.

둘째, 물이 여과 장치의 여과 부재를 통하여 다시 수조에 공급되는 과정에서는 기포 발생 모듈을 통하여 다수의 미세 기포를 제공함으로써, 수조에 공급되는 물의 용존 산소량을 높일 수 있는 효과가 있다.

셋째, 여과 부재의 내부에 구비되는 세라믹(ceramic) 재질 또는 이산화규소 등으로 제작되는 볼(ball)에 의하여 정화되는 물속에 있는 박테리아(bacteria) 등을 살균할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 임펠러(impeller)의 회전 방향만을 조절함으로써, 별도의 구성이나 장치 없이도 간단하게 여과 부재의 세척이 기능을 제공할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 여과 장치의 기포 발생 모듈은 물이 정화되어 외부로 토출되는 과정에서는 미세한 기포를 형성하여 제1 유체인 물에 제공하고, 여과 부재를 세척하는 역 세척 과정에서는 굵은 기포를 형성하여 하우징 내부로 제공함으로써, 여과 부재가 더욱더 효과적으로 세척되도록 하는 효과가 있다. 즉, 굵은 기포의 제공을 통하여 여과 부재에 더 높은 충격 에너지(energy)를 전달하여 여과 부재에 쌓인 부유물이나 이물질이 더 쉽게 여과 부재에서 떨어져 나가도록 하는 효과를 달성할 수 있다.

여섯째, 역 세척 과정에서 여과 부재의 내부에 구비되는 볼(ball)이 유입되는 물이나 공기 기포에 의하여 움직여서 여과 부재와 마찰을 일으킴으로써, 여과 부재의 내부에 쌓인 이물질도 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

일곱째, 역 세척 과정에서 제공되는 물과 기포의 공급 방향이 여과 부재에 경사지게 공급됨으로써, 여과 부재에 쌓인 부유물 케이크(cake) 층에 더 큰 충격을 가하여 누적된 부유물이나 이물질층을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

여덟째, 여과 부재를 역 세척한 물은 별도로 구비되는 관을 통하여 간단히 외부로 토출시켜 버릴 수 있으므로, 여과 부재의 청소가 간편해지는 효과가 있다.

아홉째, 스프링(spring)을 포함하는 여과 부재를 채용하는 경우, 스프링의 코일(coil) 사이의 간격을 조절함으로써 여과 부재의 여과량을 조절할 수 있을 뿐 아니라, 역 세척 과정에서는 스프링의 코일 사이의 간격을 넓혀서 여과 부재에 쌓인 이물질 층을 더욱더 효과적으로 제거할 수 있다.

도면 1도는 물고기가 사육되는 수조의 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도면 2도는 수조에서 사용되는 종래의 여과 장치 중의 하나이다.
도면 3도는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치의 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도면 4도는 도면 3도의 'S'부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 5도는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치에서 사용되는 역류 방지기의 일 예를 보여주는 도면이다.
도면 6도는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치에 사용되는 역류 방지기의 또 다른 예를 보여주는 도면이다.
도면 7도는 본 발명의 일 실시 예에 따른 여과 장치에서 사용되는 기포 발생 모듈의 단면도를 보여주는 도면이다.
도면 8도는 기포 발생 모듈의 와류 발생 부재를 통과한 유체의 흐름을 보여주는 도면이다.
도면 9도는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 여과 장치의 모습을 보여주는 도면이다.
도면 10도는 본 발명에 따른 여과 장치에서 여과 부재를 통과하여 정화되는 물의 흐름을 간략하게 보여주는 도면이다.
도면 11도는 도면 10도의 'C' 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 12도는 본 발명인 여과 장치에서 여과 부재를 역 세척하는 모습을 간략하게 보여주는 도면이다.
도면 13도는 도면 12도의 'C' 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 14도는 본 발명인 여과 장치에서 대체하여 사용 가능한 여과 부재의 모습을 보여주는 도면이다.
도면 15도는 스프링을 포함하여 구성되는 여과 부재를 사용한 여과 장치에서 역세척 과정이 일어나는 동안의 여과 부재의 모습을 개략적으로 정리하여 보여주는 도면이다.
도면 16도는 스프링을 포함하는 여과 부재를 채용한 여과 장치의 여과 부재 내부에 볼이 수용된 실시 예를 보여주는 도면이다.
도면 17도는 스프링을 포함하는 여과 부재를 채용한 여과 장치의 여과 부재 내부에 볼이 수용된 실시 예에서 역세척이 일어나는 과정을 보여주는 도면이다.
도면 18도는 본 발명인 여과 장치를 구동하는 방법을 보여주는 순서도이다.
도면 19도는 스프링을 포함하는 여과 부재를 채용한 여과 장치에서의 정화되는 과정을 보여주는 순서도이다.
도면 20도는 본 발명인 여과 장치에서 역 세척 동작이 일어나는 과정을 보여주는 순서도이다.
도면 21도는 스프링을 포함하는 여과 부재를 채용한 여과 장치에서의 역 세척이 수행되는 과정을 보여주는 순서도이다.
도면 22도는 본 발명인 여과 장치가 수조에 설치된 모습의 일 예를 보여주는 도면이다.
도면 23도는 본 발명인 여과 장치가 수조에 설치된 모습의 다른 예를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도면 3도는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치의 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치는 하우징(housing)(100), 하우징(100)의 내부에 장착되어 필터(filter) 등으로 호칭 가능한 여과 부재(200), 하우징(100) 내에 구비되어 수조(10) 내의 물을 흡입하거나 토출하는 역할을 수행하는 임펠러(impeller)(500), 이러한 임펠러(500)가 회전하는데 필요한 동력을 제공하는 제1 동력부(610), 제1 동력부(610)의 회전 방향 및 속도를 지시하는 제어반(800)을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 여과 장치의 하우징(100)에는 복수의 개구부가 형성될 수 있다. 각 개구부 중 수조(10)로부터 물이 유입되는 개구부에는 제1 관(410)이 역류 방지기(300)를 통하여 연결될 수 있으며, 정화된 물이 토출되는 부분에는 제2 관(420)이 연결될 수 있으며, 역 세척 과정에서 세척된 물을 외부로 토출되는 부분에는 제3 관(430)이 구비될 수 있다. 또한, 제2 관(420)에는 정화된 물이 다시 수조(10)로 공급되는 과정에서 공기를 미세 기포 형태로 물에 주입하기 위하여 기포 발생 모듈(module)(900)이 구비될 수 있으며, 이러한 기포 발생 모듈(900)에는 공기가 주입되는 관로의 역할을 수행하는 제4 관(440)이 연결될 수 있으며, 하나 이상의 제4 관(440) 중 어느 하나에는 이러한 공기를 주입하는 에어 펌프(미도시)가 구비되어 있을 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치는 이러한 구성을 통하여, 임펠러(500)를 일 방향으로 회전시킴으로써 수조(10)의 물을 흡수하여 여과하여 다시 수조(10)로 공급할 수 있으며, 다시 임펠러(500)를 역방향으로 회전시킴으로써, 여과 부재(200)의 표면에 쌓인 부산물이나 이물질들을 여과 부재(200)로부터 이탈시켜서 제3 관(430)을 통하여 수조(10) 밖으로 버릴 수 있다. 따라서, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치에 따르면, 여과 부재(200)를 일부러 꺼내어 세척할 필요 없이 자동으로 간편하게 세척시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명인 여과 장치 및 이의 구동 방법이 수조에 사용되는 점에서, 물은 제1 유체로 지칭될 수 있으며, 공기나 산소는 제2 유체로 지칭될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 그 균등한 범위까지 포함하는 것임을 유념할 필요가 있다.

도면 4도는 도면 3도의 'S' 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

여과 장치의 하우징(100)의 내부는 여과 부재(200)에 의하여 도면상 'A'로 표시되는 제1 영역과 'B'로 표시되는 제2 영역으로 구분될 수 있다. 여기서, 제1 영역(A)은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치의 여과 부재(200)를 아직 통과하지 않은 물이 머무는 장소로서 정화 대기 구역이라고 지칭할 수 있으며, 제2 영역(B)은 여과 부재(200)를 통과한 물이 모이는 장소이므로 정화 구역이라고 지칭할 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치의 하우징(100)의 내부 모습을 보다 자세히 살펴보면, 하우징(100)의 제1 영역(A)에는 제1 개구부(110)와 제3 개구부(130)가 형성되어 있을 수 있으며, 하우징(100)의 제2 영역(B)에는 제2 개구부(120)가 형성되어 있을 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치를 이용한 정화 과정에서, 제1 개구부(110)는 외부로부터 제1 유체인 물이 하우징(100) 내로 도입되는 부분이며, 제2 개구부(12)는 정화된 물이 다시 외부, 즉 수조(10)로 토출되는 부분일 수 있다. 그리고, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치가 여과 부재(200)의 역 세척 동작을 수행하는 과정에서는, 제2 개구부(120)는 외부로부터 제1 유체인 물이나 제2 유체인 공기가 유입되는 부분일 수 있으며, 제3 개구부(130)는 여과 부재(200)를 세척하고 난 물이 외부로 토출되는 부분일 수 있다. 그리고, 이러한 과정은 임펠러(500)의 회전 방향의 전환에 따라 이루어질 수 있다.

이렇듯 본 발명인 여과 장치 및 이의 구동 방법은 임펠러(impeller)의 회전 방향만을 조절함으로써, 별도의 구성이나 장치 없이도 간단하게 여과 부재의 세척이 기능을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도면 5도는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치에서 사용되는 역류 방지기의 일 예를 보여주는 도면이다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치에서 역류 방지기(300)는 수조(10)내의 물을 흡입될 때는 개방되어 수조(10)의 물이 하우징(100)의 내부로 유입되도록 하고, 여과 부재(200)의 역 세척 동안에는 폐쇄되어 하우징(100) 내부의 물이 수조 내로 유입되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 임펠러(500)가 수조(10)의 물을 하우징(100) 내로 흡입하는 방향으로 회전하면, 역류 방지기(300)의 포켓(pocket) 부재(320)가 위로 상승하여 제1 유체인 물이 하우징(100) 내로 유입되도록 하고, 임펠러(500)를 여과 부재(200)를 역 세척하는 방향으로 회전시키면, 포켓 부재(320)가 아래로 하강하여 제1 개구부(110)를 통하여 물이 유출되는 것을 방지함으로써, 여과 부재(200)를 세척한 물이 수조(10)로 이동하여 수조(10)를 오염시키는 것을 방지할 수 있다.

도면 6도는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치에 사용되는 역류 방지기의 또 다른 예를 보여주는 도면이다.

기본적으로 역류 방지기(300)는 여과 장치가 정화 동작을 수행 중에는 외부로부터 제1 유체인 물이 하우징(100) 내부로 유입되게 하고, 여과 장치의 여과 부재(200)가 역 세척되는 동안에는 하우징(100) 내부의 물이 유출되지 않도록 하기 위하여, 케이스(310), 케이스(310)의 내면에 형성되는 제1 걸림턱(312)과 제2 걸림턱(311), 제1 걸림턱(312)과 제2 걸림턱(311) 사이에 구비되어 제1 유체인 물의 흐름을 직접적으로 막거나 흐리게 하는 포켓 부재(320), 그리고, 포켓 부재(320)를 제1 걸림턱(312) 방향으로 밀어내어, 여과 장치의 정화 과정에서만 역류 방지기(300)가 개방되도록 하고, 여과 장치의 여과 부재(200)의 역 세척 과정에서는 하우징(100) 내부의 물이 외부로 토출되지 않도록 하는 탄성 부재(330)를 포함하여 형성될 수 있다. 그리고, 역류 방지기(300) 내부의 탄성 부재(330)는 스프링(spring)이 사용될 수 있다. 이러한 역류 방지기(300)는 도면 6도와 같이 별개의 부품으로서 형성되어 하우징(100)의 제1 개구부(110)에 장착될 수도 있으나, 도면 5도와 같이 하우징(100)과 같이 하우징(100)과 일체로 제작되어 제공될 수도 있다.

도면 7도는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치에서 사용되는 기포 발생 모듈의 단면도를 보여주는 도면이다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치는 여과 장치의 여과 부재(200)를 통과하여 정화된 물이 다시 수조(10)로 공급되는 과정에서 공급되는 물의 용존 산소량을 높이기 위하여 도면과 같은 기포 발생 모듈(900)을 제2 관(420)과 제4 관(440) 사이에 구비될 수 있다.

이러한 기포 발생 모듈(900)의 내부는 전체적으로 벤튜리(venturi) 관 형상으로 형성되어 있을 수 있으며, 보다 구체적으로는 하우징(100)의 제2 영역(B)로부터 유체를 공급받는 부분인 제3 영역(910), 유입된 유체가 토출되는 부분인 제4 영역(920), 그리고, 제3 영역(910)과 제4 영역(920)의 중간에 구비되어 미세 기포를 발생시키는 역할을 수행하는 기포 발생부(930)을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치의 기포 발생 모듈(900)의 제3 영역(910)의 길이(L1)는 제4 영역(920)의 길이(L2)보다 더 큰 값을 가질 수 있으며, 그 결과, 깔대기 형상을 가지는 제3 영역(910)과 제4 영역(920) 중 제3 영역(910)의 경사면의 각도가 제4 영역(920)보다 더 클 수 있다.

또한, 기포 발생 모듈(900)의 제3 영역(910)에는 제4 관(440)에 연결되어 제2 유체(F2)인 공기를 제3 영역(910) 내로 도입하는 통로 역할을 하는 도입관(940)이 형성되어 있을 수 있으며, 제3 영역(910)과 제4 영역(920) 사이에 구비되는 기포 발생부(930)에는 제3 영역(910)으로 도입되는 제1 유체(F1)인 물과 제2 유체(F2)인 공기를 혼합하여 와류를 발생시켜 미세 기포가 더 많이 형성되도록 하는 역할을 수행하는 와류 발생 부재(950)이 구비되어 있을 수 있다.

본 발명인 여과 장치에 사용되는 기포 발생 모듈(900)의 이러한 구조를 통하여 달성되는 효과는 이하 도면 8도를 통하여 더 자세히 기술토록 한다.

도면 8도는 기포 발생 모듈의 와류 발생 부재를 통과한 유체의 흐름을 보여주는 도면이다.

제1 유체(F1)인 물과 도입관(940)을 통하여 제3 영역(910)으로 흡입되는 제2 유체(F2)인 공기가 기포 발생부(930)의 와류 발생 부재(950)를 통과하면, 와류 발생 부재(950)의 후방으로 와류가 발생하게 된다. 이러한 와류 내 포함된 제2 유체인 공기는 제4 영역(920)으로 이동하면서 속도가 감소하면서 압력이 높아져서 제1 유체인 물속으로 더 많이 녹아들게 되고, 그 결과 여과 장치를 통과하여 다시 수조(10)로 공급되는 물의 용존 산소량이 증가하게 된다.

따라서, 본 발명인 여과 장치는 수조(10) 내 물을 흡입하여 여과 부재(200)를 통과하여 부유물을 제거하고 다시 수조(10)로 물을 공급하는 과정에서는, 기포 발생 모듈(900)을 통하여 형성된 미세한 기포가 물에 더 많이 녹아들도록 하여 용존 산소량이 풍부한 물이 수조(10)에 공급되도록 한다.

반면에, 임펠러(500)의 회전 방향을 반대로 하여, 여과 부재(200)를 세척하는 과정에서는 제2 유체(F2)인 공기를 제1 유체(F1)인 물로 도입하는 도입관(940)이 유체의 흐름 측면에서 기포 발생 모듈(900)의 뒷 단에 있으므로, 도입관(940)을 통하여 도입된 공기의 기포가 정화 동작 동안 제공되는 기포보다 더 큰 기포 상태로 하우징(100)에 제공되게 된다. 또한, 제3 영역(910)의 경사면의 기울기가 제4 영역(920)보다 더 완만하므로, 베르누이(bernoulli) 효과에 따라 유체의 속도 감소에 의한 압력 증가가 제3 영역(910)에서 제4 영역(920)으로 유체가 흐를 때보다 역 세척 과정인 제4 영역(920)에서 제3 영역으로 흐를 때 더 작게 된다. 그 결과, 제3 영역(910)으로 도입된 제2 유체인 공기는 역 세척 과정 동안에 더 낮은 압력을 경험하여 더 큰 공기 방울의 형태로서 하우징(100) 내로 도입되게 되고, 이러한 더 큰 공기 방울을 통하여, 본 발명인 여과 장치는 여과 부재(200)와 볼(510)에 더 큰 충격파를 전달함으로써, 여과 부재(200)의 표면에 쌓인 부유물 등의 이물질을 훨씬 쉽게 여과 부재(200)의 표면으로부터 이탈시킬 수 있게 된다. 따라서, 여과 부재(200)의 더 효과적인 세척이 가능해지는 효과가 있다. 즉, 본 발명인 여과 장치에 사용되는 기포 발생 모듈(900)은 물을 정화시켜 수조(10)로 토출시키는 과정에서는 미세한 기포를 형성하여 물의 용존 산소량을 높이는 동시에, 여과 부재를 세척하는 역 세척 과정에서는 굵은 기포를 형성하여 하우징(100) 내부로 제공함으로써 여과 부재가 더욱더 효과적으로 세척되도록 하는 두 가지 상반된 효과를 달성할 수 있다.

도면 9도는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 여과 장치의 모습을 보여주는 도면이다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 여과 장치는 제1 실시 예에 따른 여과 장치의 여과 부재(200)의 내부에 추가로 볼(510)을 구비한 것을 특징으로 한다. 이러한 볼(510)은 세라믹(ceramic) 소재로 형성된 세라믹 볼일 수 있으며, 볼(510)의 표면은 이산화티타늄(

) 처리가 되어 있을 수 있다. 이산화티타늄은 광 에너지(energy)를 조사받으면 산화력을 가지는 하이드록시 라디칼(

)과 수퍼옥사이드(

)를 생성하고, 이 하이드록시 라디칼과 슈퍼 옥사이드는 유기 화합물을 분해시켜 물과 탄산가스로 변환시킨다.

그러므로, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 여과 장치에 따르면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 여과 장치에 비하여 더 향상된 수질 정화 능력을 제공할 수 있으며, 이를 위하여 추가적으로 여과 장치의 내부에 자외선 램프(lamp) 등을 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 여과 장치의 여과 부재(200)의 내부에 구비되는 볼(510)은 이산화규소(

), 적철광(

), 산화칼슘(

), 산화마그네슘(

), 산화칼륨(

), 산화알루미늄(

), 은(

)을 포함하여 성분으로 제작된 볼일 수 있다. 보다 구체적으로는, 이산화규소의 함량은 69 내지 85 중량%, 적철광 함량은 0.4 내지 3 중량%, 산화마그네슘 함량은 0.2 내지 3 중량%, 은 함량은 4.8 내지 10 중량%로 하여 제작된 볼(510)일 수 있으며, 이러한 볼(510)을 통하여 수조(10) 바닥의 스폰지나 모래 등의 바닥 여과재(40)와 여과 부재(200)를 거쳐 하우징(100)의 제2 영역(B)로 유입되는 제1 유체인 물에 포함되어 있는 포도상구균이나 비브리오 균 등의 번식을 억제할 수 있다. 즉, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 여과 장치는 여과 부재(200)의 내부에 구비되는 세라믹 재질 또는 이산화규소 등으로 제작되는 볼(ball)에 의하여 정화되는 물속에 있는 박테리아(bacteria) 등을 살균할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

도면 10도는 본 발명에 따른 여과 장치에서 여과 부재를 통과하여 정화되는 물의 흐름을 간략하게 보여주는 도면이다.

임펠러(500)가 제1 유체인 물이 하우징(100)의 제1 영역(A)에서 제2 영역(B)로 이동시키는 방향으로 회전하게 되면, 제1 유체인 물은 대략적으로 도면상의 작은 화살표를 따라서 이동하게 된다.

도면 11도는 도면 10도의 'C' 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

확대된 'C' 부분을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명인 여과 장치에서 제1 유체인 물이 여과 부재(200)를 통과할 때는 여과 부재(200)의 표면에 수직인 방향으로 직접 통과하는 것이 아니라 경사진 방향으로 통과하게 된다. 따라서, 제1 유체인 물에 포함되어 있는 부유물이나 이물질이 여과 부재(200)의 한 부분의 공극에 계속적으로 쌓이지 않으므로 여과 부재(200)에 누적되는 이물질이나 부유물의 양을 줄일 수 있다. 또한, 계속적으로 경사진 방향으로 제1 유체인 물이 여과 부재(200)를 히팅(hitting)하므로, 설사 여과 부재(200)에 먼저 쌓여진 부유물이 있더라도 이를 다른 부유물이 히팅하여 여과 부재(200)에서 이탈하게 하는 효과가 있다. 정리하면, 여과 부재(200)를 통과하는 물이 여과 부재를 사선 방향으로 통과토록 함으로써, 여과 부재(200)의 표면에 현탁물질이나 콜로이드(collide) 등이 퇴적되어 여과 부재의 성능을 저하 시키는 것을 방지하고, 일정 두께 이상의 부유물 케이크(cake)가 형성되는 것을 방지하는 동시에 견고히 굳어지는 것을 방지하여, 역 세척시의 효율을 향상시킬 수 있다.

도면 12도는 본 발명인 여과 장치에서 여과 부재를 역 세척하는 모습을 간략하게 보여주는 도면이다.

본 발명인 여과 장치에서 임펠러(500)를 제1 유체인 물이 하우징(100)의 제2 영역에서 제1 영역으로 이동하는 방향으로 회전을 시작하면, 제2 관(420)을 통하여 물이 하우징(100) 내부로 흡입되게 되고, 이 과정에서 공기 기포도 기포 발생 모듈(900)을 통하여 물과 함께 하우징(100)의 제2 영역으로 흡입되게 된다. 이렇게 흡입된 물과 공기 기포는 역시 여과 부재(200)를 경사진 방향으로 통과하게 된다. 즉, 도면상으로 짧은 화살표와 같은 방향으로 이동하게 된다. 그리고, 앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명인 여과 장치의 기포 발생 모듈(900)은 역 세척 과정에서는 큰 기포 방울을 하우징(100) 내부로 도입시키므로 기포 방울에 의한 충격 에너지에 의하여 여과 부재(200)에 쌓인 이물질이 효과적으로 여과 부재(200)에서 떨어져 나가도록 할 수 있다. 또한, 여과 부재(200)의 내부에 볼(510)이 구비되는 경우, 볼(510)이 제2 영역(B) 내로 유입되는 물과 기포에 의하여 유동하게 되어 여과 부재(200)의 내부의 이물질도 동시에 제거토록 할 수 있다.

도면 13도는 도면 12도의 'C' 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

도면을 통하여 알 수 있듯이, 역 세척 과정 동안, 제1 유체인 물과 제2 유체인 기포는 여과 부재(200)를 경사지게 타격하게 된다. 즉, 여과 부재(200)의 여과 막을 따라 물과 기포가 제공되므로, 여과 부재(200)에 퇴적된 부유물 또는 이물질에 더 큰 충격 에너지를 제공하여 여과 부재(200)가 효율적으로 청소되도록 한다.

도면 14도는 본 발명인 여과 장치에서 대체하여 사용 가능한 여과 부재의 모습을 보여주는 도면이다.

본 발명인 여과 장치는 앞서 살펴본 하우징(100)의 제2 영역을 향하는 방향이 개방된 원통형의 멤브레인(membrane) 여과 부재 외에 스프링 여과 부재를 채용할 수도 있다. 이러한 스프링 여과 부재는 스프링(220), 스프링(220)의 일측을 지지하는 제1 지지부(211), 스프링(220)의 타측을 지지하는 제2 지지부(212), 제2 지지부(212) 상에 구비되는 제2 동력부(620), 제1 지지부(211)에 일측이 연결되고, 타측은 제2 지지부(212)를 관통하여 제2 동력부(620)에 연결되는 지지봉(230)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명인 여과 장치의 여과 부재(200)로써 스프링 방식의 여과 부재가 채용된 경우, 수조(10)로부터 흡입되어 하우징(100) 내로 도입된 물에 포함되어 있는 부유물이나 이물질 등은 스프링 여과 부재의 스프링의 코일 표면에 쌓이게 된다. 즉, 제2 동력부(620)가 회전하면서 지지봉(230)을 제2 영역(B) 방향으로 이동시키면 제1 지지부(211)도 함께 상승하여 스프링(220)을 압축하여 스프링(220)의 코일 사이의 간격을 좁히게 된다. 따라서, 좁혀진 스프링(220)의 코일 사이의 간격으로 제1 유체인 물은 정화 과정에서 스프링(220)을 통과하여 제2 영역으로 이동하지만, 제1 유체인 물에 포함되어 있는 오염물질인 부유물이나 콜로이드성 물질 등은 스프링(220)의 표면에 쌓이게 된다.

따라서, 본 발명인 여과 장치는 스프링(220) 사이의 코일의 간격을 조절함으로써, 여과 부재(200)를 통하여 걸러지는 입자의 크기를 조절할 수 있는 효과도 달성할 수 있다.

도면 15도는 스프링을 포함하여 구성되는 여과 부재를 사용한 여과 장치에서 역세척 과정이 일어나는 동안의 여과 부재의 모습을 개략적으로 정리하여 보여주는 도면이다.

스프링(220)을 포함하여 구성된 여과 부재(200)를 사용한 여과 장치에서 역 세척이 수행되는 과정에서 본 발명인 여과 장치는 여과 부재를 더 효과적으로 세척하기 위하여, 제2 동력부(620)를 지지봉(230)을 하우징(100)의 제1 영역(A)으로 이동하는 방향으로 회전시켜서 지지봉(230)을 하강시킬 수 있다. 여과 부재(200)의 지지봉(230)이 하강함에 따라 제1 지지부(211)도 함께 하강하게 되고, 스프링(220)은 복원력에 의하여 제2 지지부(212)를 지지면으로 하여 스프링의 코일 사이의 간격이 벌어지게 된다. 그 결과, 여과 부재(200)의 표면에 쌓인 이물질 들의 케이크 층이 깨지게 되고, 스프링(220)의 코일 사이로 임펠러(500)의 역회전에 의하여 공급되는 물과 공기 기포를 제공하여 이물질이나 부유물을 효과적으로 제거할 수 있다.

따라서, 일반적인 멤브레인 방식의 여과 부재(200)를 사용하였을 때보다, 스프링을 채용한 여과 부재(200)를 사용하면, 역 세척 효율을 보다 더 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도면 16도와 도면 17도는 스프링을 포함하는 여과 부재를 채용한 여과 장치의 여과 부재 내부에 볼이 수용된 실시 예를 보여주는 도면이다.

여과 부재(200)의 스프링(220) 사이의 내부에 앞서 살펴본 세라믹 또는 이산화규소를 포함하는 볼(510)을 제공함으로써, 본 발명인 여과 장치는 제1 유체인 물의 정화 과정에서는 물속에 포함된 세균, 박테라아 등을 제거하여 더 깨끗이 정화된 물을 제공할 수 있다. 그리고, 도면 17도와 같이 여과 부재(200)의 역 세척 동안에는 제1 유체인 물과 제2 유체인 공기에 의하여 볼(510)이 불규칙적으로 유동되게 함으로써, 스프링(220) 부재에 충격 에너지를 전달하게 되어 스프링(220)의 외부와 내부에 쌓인 이물질을 더 효과적으로 제거토록 할 수 있다.

도면 18도는 본 발명인 여과 장치를 구동하는 방법을 보여주는 순서도이다.

본 발명인 여과 장치를 구동하는 방법은 먼저, 임펠러(500)를 제1 유체인 물이 하우징(100)의 제1 영역(A)에서 제2 영역(B) 방향으로 이동하는 방향으로 회전시키는 단계를 수행할 수 있다.(S18-1) 이렇게 임펠러(500)가 회전하게 되면, 하우징(100)의 제1 영역(A)의 제1 개구부(110)에 장착되어 있는 역류 방지기(300)가 개방되게 되고(S18-2), 역류 방지기(300)의 개방에 따라, 제1 유체인 물이 수조(10)로부터 하우징(100) 내로 유입되게 된다. 이렇게 흡입된 제1 유체는 여과 부재(200)를 통과하여 제2 영역(B)를 거쳐 제2 개구부(12)로 유출되는 단계를 거치게 된다.(S18-3)

이렇게 정화된 제1 유체가 제2 개구부(12)를 통하여 유출되면, 제2 개구부(12)에 연결되어 있는 제2 관(420)을 타고 이동하게 되고(S18-4), 제1 유체가 제2관을 타고 이동함에 따라, 베르누이 원리에 의하여 제4 관(440)으로부터 제2 유체인 공기가 제2 관(420) 내로 흡입되는 과정이 수행되게 된다.(S18-5) 그리고, 이렇게 흡입된 제2 유체는 기포 발생 모듈(900)을 통하여 제1 유체 내에 미세 기포로서 녹아들게 되고(S18-6), 용존 산소량이 풍부해진 제1 유체는 제2 관(420)을 통하여 외부로 배출되게 된다.(S18-7)

도면 19도는 스프링을 포함하는 여과 부재를 채용한 여과 장치에서의 정화되는 과정을 보여주는 순서도이다.

먼저, 물 속에 포함되는 부유물 등의 이물질을 효과적으로 제거하기 위하여, 여과 부재(200)의 스프링(220)의 코일 사이의 간격을 좁히는 과정이 수행될 수 있다.(S19-1) 그리고, 이렇게 스프링(220)의 코일 사이의 간격이 좁혀지면, 임펠러(500)를 제1 유체가 하우징(100)의 제1 영역에서 제2 영역으로 이동하는 방향으로 회전시키고(S19-2), 그 결과 하우징(100)의 제1 영역의 물이 상승하게 되고, 압력이 낮아져서 역류 방지기(300)가 개방되는 과정이 수행되게 된다.(S19-3) 역류 방지기(300)가 개방되면, 수조(10)의 제1 유체인 물이 하우징(100) 내부로 도입되게 되고 여과 부재(200)를 통과하여 하우징(100)의 제2 영역(B)에 형성되어 있는 제2 개구부(12)로 유출되게 된다.(S19-4)

유출된 제1 유체는 제2 관(420)을 따라서 이동하게 되게(S19-5), 제1 유체가 제2 관(420)을 빠른 속도로 통과함에 따라 제4 관(440)을 통하여 제2 유체인 공기가 제2 관(420) 내부로 흡입되어 유입되는 과정이 일어나게 된다.(S19-6) 다음으로, 제1 유체인 물과 제2 유체인 공기는 기포 발생 모듈(900)을 통과하게 되고 압력 변화와 속도 변화를 거치면서 제2 유체인 공기가 미세기포로서 제1 유체인 물에 혼합되어(S19-7), 제2 관(420)의 외부로 유출되는 과정을 거치게 된다.

본 발명인 여과 장치의 구동 방법은 이러한 구동 방식을 통하여, 물 속에 포함되어 있는 이물질을 효과적으로 제거하는 동시에, 다시 수조(10)로 공급되는 물에 풍부한 용존 산소를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도면 20도는 본 발명인 여과 장치에서 역 세척 동작이 일어나는 과정을 보여주는 순서도이다.

먼저, 역세척 동작은 임펠러(500)를 제1 유체가 하우징(100)의 제2 영역(B)에서 제1 영역(A)로 이동하는 방향으로 회전하는 과정으로부터 시작할 수 있다.(S20-1)

임펠러(500)가 여과 부재(200)를 역 세척하는 방향인 제1 유체가 하우징(100)의 제2 영역(B)로부터 제1 영역(A)로 이동토록 회전한 이후에는, 하우징(100)의 제2 개구부(12)를 통하여 제1 유체인 물과 제2 유체인 공기가 하우징(100)의 제2 영역(B)로 유입되는 과정이 수행될 수 있다.(S20-2) 여기서, 제2 영역(B)로 도입되는 물에 녹아있는 기포는 앞서 도면 8도를 통하여 살펴본 원리에 의하여 정화 과정에서의 기포보다 더 큰 기포가 하우징(100) 내부로 도입되게 된다. 다음으로, 하우징(100)의 제2 영역으로 도입된 제1 유체와 제2 유체는 여과 부재(200)를 통하여 제1 영역(A)로 이동하여 하우징(100)의 제3 개구부(130)로 유출되는 과정을 거칠 수 있다.(S20-3)

이렇게, 제3 개구부(130)로 물이 이동한 후, 본 발명인 여과 장치의 구동 방법은 제3 관(430)의 온/오프 밸브(700)를 개방시키는 과정을 수행함으로써(S20-4), 제1 유체인 물과 제2 유체인 공기를 제3 관(430) 외부로 배출하여 여과 부재(200)의 역 세척 과정을 종료하게 된다.(S20-5)

도면 21도는 스프링을 포함하는 여과 부재를 채용한 여과 장치에서의 역 세척이 수행되는 과정을 보여주는 순서도이다.

역 세척을 수행하기 위하여, 먼저 스프링(220)의 코일 사이의 간격 또는 거리를 넓히는 과정이 수행될 수 있다.(S21-1) 다음으로, 임펠러(500)를 제1 유체가 하우징(100)의 제2 영역으로부터 제1 영역으로 이동하는 방향으로 회전시키는 과정이 수행될 수 있으며(S21-2), 이 과정을 통하여, 하우징(100)의 제2 개구부(12)로부터 제1 유체와 제2 유체가 흡입될 수 있다.(S21-3) 이때 흡입되는 제2 유체는 앞서 살펴본 바와 같이 큰 공기 방울로 하우징(100) 내로 도입되게 되고, 제1 유체와 제2 유체는 여과 부재(200)를 통과하여, 하우징(100)의 제1 영역으로 이동하고, 제3 개구부(130)를 통하여 유출되게 된다.(S21-5) 이러한 방식으로 역 세척이 이루어지면, 제3 관(430)의 온/오프 밸브(700) 밸브가 개방되는 과정이 수행되고(S21-5), 여과 부재(200)로부터 제거된 이물질 등을 포함하는 제1 유체와 제2 유체는 제3 관(430)을 통하여 외부로 배출되게 된다.(S21-6) 그리고, 이 과정 동안 역류 방지기(300)는 폐쇄된 상태를 유지하여 하우징(100)의 제1 영역내의 오염된 물이 수조(10)로 공급되는 것을 방지한다.

이렇게 스프링(220)의 코일 사이의 거리를 넓힘으로써, 본 발명인 여과 장치의 구동 방법은 여과 부재(200)에 퇴적된 부유물 등이 더 효율적으로 제거할 수 있다.

도면 22도와 도면 23도는 본 발명인 여과 장치가 수조에 설치된 모습의 예를 보여주는 도면이다.

본 발명인 여과 장치(1000)는 요구되는 여과 능력 및 환경에 따라 다양한 형태로 제작되어 공급될 수 있다.

일 예로 일반적으로 용량이 큰 활어 횟집 등의 수조(10)를 위해서는 사이즈(size)가 큰 여과 부재(200) 및 임펠러(500)가 필요하므로 여과 장치(1000)의 크기도 도면 22도를 통하여 보는 바와 같이 큰 사이즈로 제공될 수 있으며, 별도로 제공되는 받침반 등에 설치되어 제공될 수 있다. 또한, 다른 예로 본 발명인 여과 장치(1000)가 가정용 또는 관상용 수조(10)에 제공될 때에는 비교적 작은 사이즈의 여과 장치로 제작되어, 수조(10)의 일 측면에 간단히 걸이 방식으로 설치될 수 있다. 이렇듯, 본 발명인 여과 장치는 설치대상이 되는 수조(10)의 측면에 다양한 형태로 제작되어 결합될 수 있으므로, 설치대상이 되는 수조(10)와 함께 손쉽게 이동시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 물고기
10 : 수조
30 : 종래의 여과 장치
31 : 스폰지 여과재
40 : 바닥 여과재
100 : 하우징
110 : 제1 개구부
120 : 제2 개구부
130 : 제3 개구부
200 : 여과 부재
300 : 역류 방지기
310 : 케이스
311 : 제2 걸림턱
312 : 제1 걸림턱
320 : 포켓 부재
330 : 탄성 부재
410 : 제1 관
420 : 제2 관
430 : 제3 관
440 : 제4 관
500 : 임펠러
510 : 볼
610 : 제1 동력부
700 : 온/오프 밸브
800 : 제어반
900 : 기포 발생 모듈
910 : 제3 영역
920 : 제4 영역
930 : 기포 발생부
940 : 도입관
950 : 와류 발생 부재
1000 : 여과 장치

Claims (23)

1. 하우징(housing);
   상기 하우징의 내부 공간을 제1 영역과 제2 영역으로 구분토록 구비되는 여과 부재;
   상기 여과 부재의 내부에 구비되는 볼(ball);
   상기 하우징의 제2 영역에 구비되는 임펠러(impeller);
   상기 임펠러가 회전하는 동력을 제공하는 제1 동력부;
   상기 제1 동력부의 회전 방향 및 속도를 지시하는 제어반;
   상기 하우징의 제2 영역에 형성되는 제2 개구부;
   상기 하우징의 제1 영역에 형성되는 제1 개구부;
   상기 하우징의 제1 영역에 형성되는 제3 개구부;
   상기 하우징의 제1 개구부에 구비되는 역류 방지기;
   상기 제3 개구부에 연결되는 제3 관;를 포함하며,
   상기 역류 방지기는
   상기 제어반이 상기 임펠러를 제1 유체가 상기 하우징의 제1 영역에서 제2 영역으로 이동하는 방향으로 회전시키면 개방되고,
   상기 제어반이 상기 임펠러를 제1 유체가 상기 하우징의 제2 영역에서 제1 영역으로 이동하는 방향으로 회전시키면 폐쇄되며,
   상기 제3 관에는 온/오프(on/off) 밸브(valve)가 구비되는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 개구부에 연결되는 제2 관;
   상기 제2 관에는 연결되는 하나 이상의 제4 관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 관과 상기 하나 이상의 제4 관 각각 사이에 구비되는 기포 발생 모듈(module);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 기포 발생 모듈의 내부는 벤튜리(venturi)관 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 여과 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 기포 발생 모듈은
   제3 영역;
   제4 영역;
   상기 제3 영역과 제4 영역 사이에 위치하는 기포 발생부;
   상기 제3 영역에 형성되어 상기 제4 관과 연결되는 도입관;을 포함하여 구성되고,
   상기 제3 영역의 길이는 상기 제4 영역의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 여과 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 기포 발생부의 내부에는 와류 발생 부재;가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 여과 부재는
   제2 영역을 향하는 방향이 개방된 원통형의 멤브레인(membrane) 여과 부재인 것을 특징으로 하는 여과 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 여과 부재는
   스프링(spring) 여과 부재인 것을 특징으로 하는 여과 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 스프링 여과 부재는
   스프링;
   상기 스프링의 일측을 지지하는 제1 지지부;
   상기 스프링의 타측을 지지하며 상기 스프링이 압축 또는 복원되는 과정에서 지지면을 제공하는 제2 지지부;
   상기 제2 지지부 상에 구비되는 제2 동력부;
   상기 제1 지지부에 일측이 연결되고, 타측은 제2 지지부를 관통하여 상기 제2 동력부에 연결되는 지지봉;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 볼은 세라믹으로 형성되며,
    표면은 이산화티타늄(

    

    ) 처리가 된 것을 특징으로 하는 여과 장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 볼은
    이산화규소(

    

    ), 적철광(

    

    ), 산화칼슘(

    

    ), 산화마그네슘(

    

    ), 산화칼륨(

    

    ), 산화알루미늄(

    

    ), 은(

    

    )을 포함하여 성분으로 제작되는 볼이 구비되는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 볼의
    이산화규소 함량은 69 내지 85 중량%,
    적철광 함량은 0.4 내지 3 중량%,
    산화칼슘 함량은 1.5 내지 4 중량%,
    산화마그네슘 함량은 0.2 내지 3 중량%,
    산화칼륨 함량은 4.6 내지 10 중량%,
    산화알루미늄 함량은 0.04 내지 2 중량%,
    은 함량은 4.8 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 여과 장치.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 역류 방지기는
    케이스(case);
    상기 케이스의 내면에 형성되는 제1 걸림턱;
    상기 케이스의 내면에 형성되는 제2 걸림턱;
    상기 케이스의 내부의 상기 제1 걸림턱과 상기 제2 걸림턱 사이에 구비되는 포켓(pocket) 부재;
    상기 제2 걸림턱에 일측이 지지되어, 상기 포켓 부재를 상기 제1 걸림턱 방향으로 밀어내는 역할을 수행하는 탄성 부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
    
14. 제9항에 있어서,
    상기 지지봉의 상하 이동을 위하여, 상기 제2 동력부의 회전방향을 지시하는 제어반;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
    
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제

Images