KR101966114B1 - 역삼투 필터 모듈 제조 장치 - Google Patents

역삼투 필터 모듈 제조 장치 Download PDF

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KR101966114B1
KR101966114B1 KR1020170151811A KR20170151811A KR101966114B1 KR 101966114 B1 KR101966114 B1 KR 101966114B1 KR 1020170151811 A KR1020170151811 A KR 1020170151811A KR 20170151811 A KR20170151811 A KR 20170151811A KR 101966114 B1 KR101966114 B1 KR 101966114B1
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tricot
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tricoat
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김준섭
정종춘
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(주)피엔티
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Abstract

개시된 역삼투 필터 모듈 제조 장치는, 직사각형 시트 형태의 베이스 트리코트의 일 측 모서리를, 코어 튜브의 외주면에 융착하는 베이스 트리코트 융착 유닛, 직사각형 시트 형태의 리프와 리프 위에 겹쳐진 직사각형 시트 형태의 서브 트리코트로 이루어진 필터 요소를 하나씩 베이스 트리코트 위에 겹쳐지게 반복 적층하여 필터부를 형성하는 필터 요소 적층 유닛, 베이스 트리코트 위에 적층되는 필터 요소에 속한 서브 트리코트의 모서리들 중 베이스 트리코트의 일 측 모서리에 가장 가까운 모서리를 베이스 트리코트에 융착하는 서브 트리코트 융착 유닛, 및 필터부가 형성된 베이스 트리코트가 융착된 코어 튜브를 회전시켜 필터부 및 베이스 트리코트를 코어 튜브 외주면에 권취하는 필터부 권취 유닛을 구비한다.

Description

역삼투 필터 모듈 제조 장치{Apparatus for manufacturing reverse osmosis filter module}
본 발명은 역삼투 필터 모듈 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코어 튜브와, 상기 코어 튜브에 권취된 복수의 트리코트(tricot)와, 인접한 트리코트 사이에 개재된 복수의 리프(leaf)를 구비하는 역삼투 필터 모듈을 제조하는 장치에 관한 것이다.
정수기는, 외부로부터 공급된 원수를 여과하여 원수 내의 각종 오염물질을 분리하여 깨끗이 정화된 정수를 공급하는 것으로서, 공업용에서부터 가정용에 이르기까지 다양한 종류가 개발 및 사용되고 있다. 정수 장치 중에서 역삼투 방식의 정수기는 내부에 원통형의 역삼투 필터 모듈(reverse osmosis filter module)을 구비한다.
역삼투 필터 모듈은 중공(中孔)이 형성된 코어 튜브(core tube)와, 상기 코어 튜브 외주면에 권취되는 복수의 트리코트(tricot)와, 인접한 한 쌍의 트리코트 사이에 개재되어 상기 코어 튜브 외주면에 상기 복수의 트리코트와 함께 권취되는 리프(leaf)를 구비한다. 상기 리프는 원수 중에 포함되어 있는 이물질을 여과하는 여과막이고, 상기 트리코트는 복수의 리프를 이격시켜 상기 원수의 이동 통로를 제공하는 스페이서(spacer)이다.
도 1 및 도 2는 종래의 일 예와 다른 일 예에 따른 역삼투 필터 모듈의 단면도로서, 리프와 트리코트가 코어 튜브의 외주면에 권취되기 전의 모습을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 일 예에 따른 역삼투 필터 모듈은, 코어 튜브(1)와, 코어 튜브(1)의 외주면에 융착된 복수의 트리코트(2)와, 상기 복수의 트리코트 사이에 개재된 복수의 리프(3)를 구비한다. 구체적으로, 복수의 트리코트(2)의 일 측 모서리는 일정 간격으로 이격되게 코어 튜브(1)의 외주면에 각각 융착 고정된다. 상기 코어 튜브(1)를 화살표 방향으로 회전시키면 복수의 트리코트(2)와 복수의 리프(3)가 코어 튜브(1) 외주면에 권취된다.
그러나, 도 1에 도시된 역삼투 필터 모듈은 굴곡진 코어 튜브(1) 외주면에 복수의 트리코트(2)를 직접 융착해야 하므로, 트리코트 융착 과정과, 트리코트 사이에 리프를 개재하는 과정을 빠르게 진행하기 어렵고, 자동화된 제조 장치로 구현하기도 어렵다.
도 2를 참조하면, 종래의 다른 일 예에 따른 역삼투 필터 모듈은, 코어 튜브(1)와, 코어 튜브(1)에 일 측 모서리가 융착된 베이스 트리코트(5)와, 베이스 트리코트(base tricot)(5)에 지지된 복수의 서브 트리코트(sub tricot)(6)와, 적층된 복수의 트리코트(5, 6)의 인접한 두 층 사이에 개재된 복수의 리프(7)를 구비한다. 구체적으로, 복수의 서브 트리코트(6) 중 베이스 트리코트(5) 위에 첫 번째로 적층되는 서브 트리코트(6)의 일 측 모서리는 베이스 트리코트(5)에 융착되고, 두 번째 적층되는 서브 트리코트(6)의 일 측 모서리는 첫 번째 서브 트리코트(6)에 융착되고, 세 번째 적층되는 서브 트리코트(6)의 일 측 모서리는 두 번째 서브 트리코트(6)에 융착된다. 이와 같이, 후순위로 적층되는 서브 트리코트(6)는 직전 순위로 적층된 서브 트리코트(6)에 융착된다. 모든 서브 트리코트(6)가 차례로 융착된 후에 상기 코어 튜브(1)를 화살표 방향으로 회전시키면 복수의 트리코트(5, 6)와 복수의 리프(7)가 코어 튜브(1) 외주면에 권취된다.
그러나, 도 2에 도시된 역삼투 필터 모듈은 베이스 트리코트(5) 위에 적층되는 서브 트리코트(6)의 층 수가 높아질수록 융착 지점을 지지하기가 어려워 융착 작업이 지연되고, 자동화된 장치로 융착 작업을 구현하기도 어렵다. 결론적으로, 종래에는 리프의 투입, 트리코트의 투입, 트리코트의 융착, 코어 튜브의 롤링(rolling), 및 랩핑(wrapping)의 공정을 모두 자동화한 역삼투 필터 모듈 제조 장치를 구현하기에는 많은 어려움이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0129841호
본 발명은, 리프, 트리코트, 및 코어 튜브를 적절한 위치에 로딩(loading)하면, 자동화된 공정을 통해 역삼투 필터 모듈을 생산하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치를 제공한다.
본 발명은, 직사각형 시트(sheet) 형태의 베이스 트리코트(base tricot)의 일 측 모서리를, 코어 튜브(core tube)의 외주면에 융착하는 베이스 트리코트 융착 유닛, 직사각형 시트 형태의 리프(leaf)와 상기 리프 위에 겹쳐진 직사각형 시트 형태의 서브 트리코트(sub tricot)로 이루어진 필터 요소를 하나씩 상기 베이스 트리코트 위에 겹쳐지게 반복 적층하여 필터부를 형성하는 필터 요소 적층 유닛, 상기 베이스 트리코트 위에 적층되는 필터 요소에 속한 서브 트리코트의 모서리들 중 상기 베이스 트리코트의 일 측 모서리에 가장 가까운 모서리를 상기 베이스 트리코트에 융착하는 서브 트리코트 융착 유닛, 및 상기 필터부가 형성된 베이스 트리코트가 융착된 코어 튜브를 회전시켜 상기 필터부 및 상기 베이스 트리코트를 상기 코어 튜브 외주면에 권취하는 필터부 권취 유닛을 구비하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 역삼투 필터 모듈 제조 장치는, 권취된 트리코트(tricot)를 풀어서 공급하는 트리코트 공급 롤러, 상기 트리코트 공급 롤러에서 공급되는 트리코트를 상기 베이스 트리코트 및 상기 서브 트리코트로 절단하는 트리코트 절단기, 및 상기 리프 복수 개가 겹쳐져 적층되는 리프 공급 매거진(magazine)을 더 구비할 수 있다.
상기 필터 요소 적층 유닛은, 상기 리프를 하나씩 상기 리프 공급 매거진 내부에서 외부로 이동시키는 리프 호이스트(hoist), 상기 리프 공급 매거진 외부로 옮겨진 리프를 상기 베이스 트리코트에서 이격된 준비 위치로 이동시키는 작업과, 상기 서브 트리코트를 상기 준비 위치로 옮겨진 리프 위에 겹쳐지게 이동시키는 작업을 수행하는 제1 그립퍼(gripper), 및 상기 리프와 그 위에 겹쳐진 서브 트리코트로 이루어진 필터 요소를 상기 준비 위치에서 상기 베이스 트리코트 위에 겹쳐지게 이동시키는 작업을 수행하는 제2 그립퍼를 구비할 수 있다.
상기 제1 그립퍼는, 상기 리프와 상기 서브 트리코트를 이동시키는 작업에 앞서서, 상기 베이스 트리코트를 상기 준비 위치까지 이동시키는 작업을 더 수행하고, 상기 제2 그립퍼는 상기 베이스 트리코트를 상기 준비 위치에서 상기 준비 위치와 상기 코어 튜브 사이의 중간 위치까지 이동시키는 작업을 더 수행하며, 상기 역삼투 필터 모듈 제조 장치는, 상기 중간 위치에서 상기 베이스 트리코트를 상기 베이스 트리코트의 일 측 모서리가 상기 코어 튜브의 외주면에 닿도록 이동시키는 제3 그립퍼를 더 구비할 수 있다.
상기 코어 튜브를 회전시킬 때 상기 코어 튜브가 위치하는 코어 튜브 회전 위치는, 상기 베이스 트리코트를 상기 코어 튜브에 융착할 때 상기 코어 튜브가 위치하는 코어 튜브 융착 위치에서 이격되고, 상기 역삼투 필터 모듈 제조 장치는, 상기 코어 튜브 융착 위치에서 상기 코어 튜브 회전 위치까지 상기 코어 튜브를 이동시키는 코어 튜브 그립퍼를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 역삼투 필터 모듈 제조 장치는, 상기 서브 트리코트의 모서리들 중 상기 베이스 트리코트에 융착되는 모서리를 제외한 나머지 모서리들을 상기 서브 트리코트와 같은 필터 요소에 속한 리프에 접착하는 접착 유닛을 더 구비할 수 있다.
상기 접착 유닛은, 액상의 접착제를 상기 서브 트리코트의 나머지 모서리들의 내측 영역에 흘려 도포하는 접착제 디스펜서(dispenser)를 구비하고, 상기 접착제 디스펜서를 통해 상기 서브 트리코트에 도포된 액상의 접착제가 상기 서브 트리코트를 관통하고 상기 리프까지 도달하여 상기 서브 트리코트와 상기 리프가 접착될 수 있다.
상기 서브 트리코트 융착 유닛은 복수의 서브 트리코트를 순차적으로 상기 베이스 트리코트에 융착시키고, 상기 복수의 서브 트리코트 중에서 임의의 한 개의 서브 트리코트가 상기 베이스 트리코트에 융착된 지점은, 상기 서브 트리코트에 앞선 서브 트리코트가 상기 베이스 트리코트에 융착된 지점보다 상기 베이스 트리코트의 일 측 모서리에 더 가까울 수 있다.
상기 서브 트리코트 융착 유닛은, 초음파 융착기, 및 상기 서브 트리코트 및 베이스 트리코트가 사이에 개재된 상태로 상기 초음파 융착기에 밀착되는 지지 블록(support block)을 구비하고, 상기 초음파 융착기 및 상기 지지 블록은 상기 베이스 트리코트의 일 측 모서리에 가까워지는 방향으로 단속적(斷續的)으로 이동하면서 상기 복수의 서브 트리코트를 순차적으로 상기 베이스 트리코트에 융착시킬 수 있다.
본 발명의 역삼투 필터 모듈 제조 장치는, 상기 임의의 한 개의 서브 트리코트가 상기 베이스 트리코트에 융착된 후에, 상기 베이스 트리코트에 적층된 적어도 하나의 필터 요소가 접혀지거나 구겨지지 않도록 상기 적어도 하나의 필터 요소를 흔들어주는 필터 요소 자극기를 더 구비할 수 있다.
상기 필터부 권취 유닛은, 상기 코어 튜브의 길이 방향 양 단부에 밀착 고정되어 상기 코어 튜브를 회전시키는 한 쌍의 회전 척(rotating chuck)을 구비할 수 있다.
본 발명의 역삼투 필터 모듈 제조 장치는, 상기 필터부 및 상기 베이스 트리코트가 상기 코어 튜브 외주면에 권취된 형태가 유지되도록, 랩 테이프(wrap tape)로 상기 필터부의 최외곽을 감싸주는 랩핑 유닛(wrapping unit)을 더 구비하고, 상기 랩핑 유닛은, 상기 랩 테이프가 권취된 롤러로서, 상기 필터부 및 상기 베이스 트리코트가 권취된 상태로 상기 코어 튜브가 회전하는 동안 상기 랩 테이프를 풀어서 상기 권취된 필터부의 최외곽에 공급하는 랩 테이프 공급 롤러, 및 상기 랩 테이프가 상기 필터부를 감싸면 상기 랩 테이프를 절단하는 랩 테이프 절단기를 구비할 수 있다.
본 발명에 의하면, 역삼투 필터 모듈을 제조함에 있어서, 트리코트 공급 롤러에 롤(roll) 형태로 권취된 트리코트를 로딩하고, 리프 공급 매거진에 시트 형태로 적층된 복수의 리프를 로딩하고, 코어 튜브 융착 위치에 코어 튜브를 로딩하는 작업만 작업자가 직접 수행하고, 나머지 작업은 자동화된 공정에 의해 수행된다. 따라서, 역삼투 필터 모듈의 생산성이 향상되고, 제조 원가가 절감된다.
또한, 필터부를 형성함에 있어서 모든 서브 트리코트가 베이스 트리코트에 융착되므로 융착 작업이 용이하고 융착 작업 속도가 빨라지며, 융착 품질의 신뢰성이 향상된다. 따라서, 역삼투 필터 모듈의 생산성이 더욱 향상되고, 역삼투 필터 모듈의 제품 신뢰성이 높아진다.
도 1 및 도 2는 종래의 일 예와 다른 일 예에 따른 역삼투 필터 모듈의 단면도로서, 리프와 트리코트가 코어 튜브의 외주면에 권취되기 전의 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역삼투 필터 모듈 제조 장치의 정면도이다.
도 4는 도 3의 IV 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 V 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 6은 도 3의 VI 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 7은 코어 튜브에 융착된 베이스 트리코트에 필터 요소가 적층되고, 필터 요소의 서브 트리코트가 베이스 트리코트에 융착된 모습을 도시한 단면도이다.
도 8은 접착제에 의해 리프와 서브 트리코트가 접착된 모습을 도시한 평면도이다.
도 9는 코어 튜브에 융착된 베이스 트리코트에 복수 쌍의 리프와 서브 트리코트를 구비하여 이루어진 필터부가 형성된 모습을 도시한 단면도이다.
도 10은 필터부 권취 유닛에 코어 튜브가 회전되는 모습을 도시한 평면도이다.
도 11은 도 3의 제조 장치에 의해 제조된 역삼투 필터 모듈을 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 역삼투 필터 모듈 제조 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역삼투 필터 모듈 제조 장치의 정면도이고, 도 4는 도 3의 IV 부분을 확대 도시한 도면이고, 도 5는 도 3의 V 부분을 확대 도시한 도면이고, 도 6은 도 3의 VI 부분을 확대 도시한 도면이다. 도 3 내지 도 6을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)는 트리코트 공급 롤러(31), 트리코트 절단기(37), 리프 공급 매거진(43), 베이스 트리코트 융착 유닛, 필터 요소 적층 유닛, 서브 트리코트 융착 유닛(71), 접착 유닛, 필터부 권취 유닛, 및 랩핑 유닛(86)을 구비한다.
트리코트 공급 롤러(31)는 권취된 트리코트(tricot)(14)를 풀어서 공급하는 롤러로서, 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)의 좌상측에 배치된다. 트리코트(14)는 액체가 투과 가능한 다공성의 원단이다. 작업자에 의해 롤(roll) 형태로 권취된 트리코트(14), 즉 트리코트 롤이 상기 트리코트 공급 롤러(31)에 로딩(loading)되고, 트리코트 롤에서 트리코트(14)가 모두 소진되면 새 것으로 교체된다.
트리코트 절단기(37)는 트리코트 공급 롤러(31)에서 공급되는 트리코트(14)를 직사각형 시트(sheet) 형태의 베이스 트리코트(base tricot)(15) 및 서브 트리코트(sub tricot)(16)로 절단한다. 트리코트 절단기(37)는 트리코트 공급 롤러(31)에서 공급되어 어큐뮬레이터(accumulator)(32)를 통과하고 아래로 진행하는 트리코트(14)를 절단한다. 트리코트 절단기(37)는 트리코트(14)를 진행 방향에 직교하는 방향, 즉 트리코트(14)의 폭 방향인 Y축과 평행한 방향으로 절단하는 커팅 블레이드(cutting blade)(38)와, 상기 커팅 블레이드(38)에 의해 트리코트(14)가 절단될 때 트리코트(14)가 아래로 진행하지 못하도록 잡아주는 클램프(clamp)(39)를 구비한다.
베이스 트리코트(15)가 서브 트리코트(15)보다 상대적으로 길다. 따라서, 트리코트 절단기(37)를 통과하는 트리코트(15)의 진행 속도가 일정하다고 가정하면, 커팅 블레이드(38)에 의해 트리코트(14)가 절단된 후 상대적으로 긴 시간이 경과한 후에 다시 트리코트(14)가 절단된 경우 베이스 트리코트(15)가 형성되고, 커팅 블레이드(38)에 의해 트리코트(14)가 절단된 후 상대적으로 짧은 시간이 경과한 후에 다시 트리코트(14)가 절단된 경우 서브 트리코트(16)가 형성된다.
어큐뮬레이터(32)는 트리코트(14)의 진행 경로 상에서 트리코트 공급 롤러(31)와 트리코트 절단기(37) 사이에 배치된다. 어큐뮬레이터(32)는 트리코트 절단기(37)에 의해 트리코트(14)가 절단될 때 상기 클램프(39)에 의해 트리코트(14)의 진행이 잠시 정지되더라도 트리코트 공급 롤러(31)에서 공급되는 트리코트(14)의 장력(tension)을 유지시켜 트리코트(14)가 쳐지거나 엉키는 것을 방지한다.
어큐뮬레이터(32)는 아래 위로 배치된 제1 및 제2 고정 위치 롤러(34, 36)와, 상기 제1 및 제2 고정 위치 롤러(34, 36) 사이의 높이에서 좌우로 이동 가능하게 배치된 가변 위치 롤러(35)를 구비한다. 트리코트 절단기(37)에 의해 트리코트(14)가 절단되지 않을 때에는 상기 가변 위치 롤러(35)가 제1 및 제2 고정 위치 롤러(34, 36)에 근접하게 위치한다. 그러나, 상기 클램프(39)에 의해 트리코트(14)의 진행이 정지되는 동안에 상기 가변 위치 롤러(35)는 제1 및 제2 고정 위치 롤러(34, 36)에서 상대적으로 멀리 떨어지게 X축 음(-)의 방향과 평행하게 이동한다. 이에 따라, 제1 고정 위치 롤러(34), 가변 위치 롤러(35), 및 제2 고정 위치 롤러(36)를 통과하는 트리코트(14)의 지그재그(zigzag) 진행 경로가 길어지면서 트리코트(14)가 쳐지거나 엉키지 않게 된다. 그리고, 클램프(39)에 의한 트리코트 클램핑(clamping)이 해제된 경우에는 가변 위치 롤러(35)는 제1 및 제2 고정 위치 롤러(34, 36)에 근접하는 위치로 다시 이동하며, 이에 따라 트리코트(14)가 트리코트 절단기(37)로 다시 원활하게 공급된다.
리프 공급 매거진(43)에는 직사각형 시트 형태의 리프(leaf)(17)가 겹쳐져 적층된다. 리프 공급 매거진(43)은 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)의 좌측에 트리코트 공급 롤러(31)의 하측에 배치된다. 작업자에 의해 복수의 리프(17)가 리프 공급 매거진(43)에 로딩된다. 리프(17)는 물(water)에 포함된 불순물을 여과하는 플렉서블 시트(flexible sheet)이다. 각각의 리프(17)는 액체 투과 가능한 메시(mesh)(19)와, 메시(19)가 노출되지 않도록 메시(19)의 상측면과 하측면에 겹쳐진 한 쌍의 멤브레인(membrane)(18)을 구비한다. 상기 멤브레인(18)이 물에 포함된 불순물을 여과하는 기능을 한다.
베이스 트리코트 융착 유닛은 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)(도 7 참조)를 코어 튜브(core tube)(11)의 외주면에 융착하는 유닛이다. 코어 튜브(11)는 중공(中孔)이 형성된 파이프(pipe) 형상의 부재로서, 플라스틱(plastics) 소재로 형성되며 Y축과 평행하게 연장된다(도 8 참조). 트리코트 절단기(37)에 의해 직사각형 시트 형태로 재단된 베이스 트리코트(15)는 코어 튜브(11)의 길이 방향, 즉 즉 Y축과 평행하게 연장된 한 쌍의 모서리와, 코어 튜브(11)의 길이 방향에 직교하는 방향, 즉 Y축에 직교하는 방향으로 연장된 한 쌍의 모서리를 갖는다. 코어 튜브(11)에 융착되는 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)는 상기 코어 튜브(11)의 길이 방향과 평행하게 연장된 한 쌍의 모서리 중 상기 코어 튜브(11)에 보다 가까운 모서리이다.
베이스 트리코트(15)가 코어 튜브(11)에 융착될 때 상기 코어 튜브(11)의 위치, 즉 코어 튜브 융착 위치(BL)는 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)의 대략 중간측에 위치한다. 작업자가 코어 튜브(11)를 상기 코어 튜브 융착 위치(BL)에 직접 로딩(loading)할 수도 있고, 도면에 도시되지 않은 그립퍼(gripper)가 자동으로 코어 튜브(11)를 상기 코어 튜브 융착 위치(BL)에 로딩할 수도 있다.
베이스 트리코트 융착 유닛은 상기 코어 튜브 융착 위치(BL) 위에 승강 가능하게 배치된 초음파 융착기(69)를 구비한다. 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)(도 7 참조)가 코어 튜브(11) 위에 올려지면 초음파 융착기(69)가 하강하여 상기 베이스 트리코트 일 측 모서리(15a)가 코어 튜브(11) 외주면에 밀착되고, 초음파 융착기(59)의 말단(69t)이 초음파 진동함으로써 상기 일 측 모서리(15a)가 코어 튜브(11) 외주면에 초음파 융착된다.
역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)는 리프 공급 매거진(43)과 코어 튜브 융착 위치(BL) 사이에 수평하게 확장된 지지면을 갖는 제1 및 제2 테이블(table)(45, 46)을 구비한다. 제1 테이블(45)이 제2 테이블(46)보다 리프 공급 매거진(43)에 더 가깝고, 반대로 제2 테이블(46)이 제1 테이블(45)보다 코어 튜브 융착 위치(BL)에 더 가깝게 배치된다. 베이스 트리코트(15)는 코어 튜브(11)에 융착되는 일 측 모서리(15a)와 그에 가까운 부분을 제외하고는 상기 제2 테이블(46)에 지지된다.
필터 요소 적층 유닛은 한 개의 리프(17)와 상기 리프(17) 위에 겹쳐진 한 개의 서브 트리코트(16)로 이루어진 필터 요소(21) 복수 개를 베이스 트리코트(15) 위에 적층하여 필터부(20)(도 9 참조)를 형성하는 유닛이다. 상기 필터 요소 적층 유닛은 리프 호이스트(hoist)(51), 제1 그립퍼(gripper)(53), 및 제2 그립퍼(60)를 구비한다.
리프 호이스트(51)는 리프(17)를 하나씩 리프 공급 매거진(43) 내부에서 외부로 이동시킨다. 리프 호이스트(51)는 X축과 평행한 방향으로 왕복 가능하고, 상하로 승강 가능하며, 공기 흡입에 의해 부압(負壓)을 형성하여 한 개의 리프(17)를 흡착할 수 있다. 즉, 리프 호이스트(51)는 리프 공급 매거진(43)에 적층된 복수의 리프(17) 중 가장 위에 적층된 한 개의 리프(17)를 흡착하고, X축 양(+)의 방향과 평행하게 이동하여 리프(17)를 리프 공급 매거진(43) 밖으로 이동시키며, 리프(17)를 리프 공급 매거진(43) 외부에 옮겨 놓은 이후에는 다음 차례의 리프(17)를 이동시키기 위하여 X축 음(-)음 방향과 평행하게 이동하여 복귀한다.
제1 그립퍼(53)는 리프 공급 매거진(43)의 외부로 옮겨진 리프(17)를 베이스 트리코트(15)에서 이격된 준비 위치(PL)로 이동시키는 작업과, 서브 트리코트(16)를 준비 위치(PL)로 옮겨진 리프(17) 위에 겹쳐지게 이동시키는 작업을 수행한다. 제1 그립퍼(53)는 리프(17) 및 서브 트리코트(17)의 일 측 모서리(16a, 17a)(도 8 참조), 즉 코어 튜브 융착 위치(BL)에 위치한 코어 튜브(11)에 상대적으로 가까운 모서리(16a, 17a)를 파지하고 X축 양(+)의 방향과 평행하게 이동함으로써 리프(17)와 서브 트리코트(16)를 이동시킨다. 제1 그립퍼(53)는 복수의 풀리(pulley)에 지지되어 궤도 진행하는 벨트(belt)(56)에 고정 지지되어 X축과 평행하게 왕복 운동 가능하고, 상하 승강도 가능하다.
부연하면, 제1 그립퍼(53)는 도 4에서 실선으로 도시된 위치에서 리프 공급 매거진(43)의 외부로 옮겨진 리프(17)의 일 측 모서리(17a)를 파지하여 준비 위치(PL) 주변의 이점 쇄선으로 도시된 위치까지 끌고 가서 파지를 해제한다. 이로 인해, 리프(17)는 제1 테이블(45) 위에 준비 위치(PL)에 놓여 진다. 제1 그립퍼(53)는 리프(17)를 준비 위치(PL)로 이동시킨 후에 도 4에서 이점 쇄선으로 도시된 위치, 즉 곡선형의 트리코트 배출 가이드(guide)(41) 주변 위치로 이동한다.
그 다음으로, 제1 그립퍼(53)는 트리코트 절단기(37)에 의해 서브 트리코트(16)로 재단되어 상기 트리코트 배출 가이드(guide)(41)를 통해 배출되는 서브 트리코트(16)의 일 측 모서리(16a)를 상기 트리코트 배출 가이드(41) 주변에 이점 쇄선으로 도시된 위치에서 파지하여 상기 준비 위치(PL) 주변의 이점 쇄선으로 도시된 위치까지 끌고 가서 파지를 해제한다. 이로 인해, 서브 트리코트(16)는 제1 테이블(45) 위에 놓여진 리프(17) 위에 겹쳐지게 놓여지고, 상기 준비 위치(PL)에 하나의 필터 요소(21)가 모이게 된다. 제1 그립퍼(53)는 서브 트리코트(16)를 준비 위치(PL)로 이동시킨 후에 도 4에서 실선으로 도시된 위치로 다시 이동한다.
제1 그립퍼(53)는 서브 트리코트(16)의 일 측 모서리(16a)가 리프(17)의 일 측 모서리(17a)보다 일정 간격(G)(도 8 참조)만큼 X축 양(+)의 방향과 평행한 방향으로 더 돌출되게 서브 트리코트(16)를 리프(17) 위에 적층한다. 이는 베이스 트리코트(15)에 서브 트리코트(16)의 일 측 모서리(16a)를 융착하는 작업이 리프(17)의 일 측 모서리(17a)에 의해 방해되는 것을 예방하기 위함이다. 상기 간격(G)은 5 내지 15mm 일 수 있다. 상기 간격(G)은 제1 그립퍼(53)의 작동을 제어하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)의 콘트롤러(controller)(미도시)에 의해 제어된다.
제2 그립퍼(60)는 리프(17)와 그 위에 겹쳐진 서브 트리코트(16)로 이루어진 필터 요소(21)를 상기 준비 위치(PL)로부터 제2 테이블(46) 위에 놓여지며, 코어 튜브(11)에 일 측 모서리(15a)가 융착된 베이스 트리코트(15) 위에 겹쳐지게 이동시키는 작업을 수행한다. 제2 그립퍼(60)는 X축과 평행하게 왕복 가능하고, Z축과 평행하게 승강 가능하다. 부연하면, 제2 그립퍼(60)는 도 4에서 실선으로 도시된 위치에서 하나의 필터 요소(21)로 모인 리프(17)와 서브 트리코트(16)의 일 측 모서리(16a, 17a)를 함께 파지하여 도 5에 이점 쇄선으로 도시된 위치까지 끌고 가서 파지를 해제한다. 이로 인해, 한 쌍을 이룬 리프(17)와 서브 트리코트(16)는 상기 베이스 트리코트(15) 위에 겹쳐지게 놓여진다. 제2 그립퍼(60)는 하나의 필터 요소(21), 즉 한 쌍을 이룬 리프(17)와 서브 트리코트(16)를 베이스 트리코트(15) 위에 겹쳐지게 이동시킨 후에 다음 차례의 하나의 필터 요소(21)를 이동시키기 위하여 도 4에서 실선으로 도시된 위치로 다시 이동한다.
한편, 제2 그립퍼(60)가 필터 요소(21)를 반복적으로 베이스 트리코트(15)와 겹쳐지게 이동시키는 과정에서, 제2 그립퍼(60)는 베이스 트리코트(15) 위로 옮겨진 임의의 하나의 필터 요소(21)에 속하는 서브 트리코트(16) 및 리프(17)의 일 측 모서리(16a, 17a)를, 상기 임의의 필터 요소(21)에 앞서 베이스 트리코트(15) 위로 옮겨진 하나의 필터 요소(21)에 속하는 서브 트리코트(16) 및 리프(17)의 일 측 모서리(16a, 17a)보다 상기 베이스 트리코트(16)의 일 측 모서리(15a)에 더 가깝게 옮겨 놓는다. 이는 베이스 트리코트(15)에 각 필터 요소(21)의 서브 트리코트(16)를 용이하게 융착하기 위함이다. 상기한 제2 그립퍼(60)의 작동은 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)의 콘트롤러(미도시)에 의해 제어된다.
한편, 제1 그립퍼(53)는 리프(17)와 서브 트리코트(16)를 준비 위치(PL)로 이동시켜 하나의 필터 요소(21)로 모으는 작업에 앞서서, 트리코트 절단기(37)에 의해 재단되어 트리코트 배출 가이드(41)를 통해 배출되는 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)를 파지하고 X축 양(+)의 방향과 평행하게 끌어 상기 준비 위치(PL)까지 이동시키는 작업을 더 수행한다. 또한, 제2 그립퍼(60)는 준비 위치(PL)로 옮겨진 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)를 파지하고 X축 양(+)의 방향과 평행하게 끌어 당겨, 상기 베이스 트리코트(15)를 준비 위치(PL)에서 중간 위치(ML)까지 이동시키는 작업을 더 수행한다. 상기 중간 위치(ML)는 준비 위치(PL)와 코어 튜브 융착 위치(BL) 사이의 위치이다.
역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)는 베이스 트리코트(15)를 상기 중간 위치(ML)에서 자신의 일 측 모서리(15a)가 상기 코어 튜브 융착 위치(BL)에 위치한 코어 튜브(11)의 외주면에 닿도록 이동시키는 제3 그립퍼(63)를 더 구비한다. 제3 그립퍼(63)는 X축과 평행하게 왕복 가능하고, Z축과 평행하게 승강 가능하다. 부연하면, 제3 그립퍼(63)는 중간 위치(ML)까지 이동한 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)를 도 5에서 실선으로 도시된 위치에서 파지하여 도 5에서 이점 쇄선으로 도시된 위치로, 즉 코어 튜브 융착 위치(BL) 가까이 끌고 가서 파지를 해제한다. 이로 인해 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)는 코어 튜브(11)의 외주면 상단에 닿게 되고, 상기 일 측 모서리(15a) 및 그 주변부를 제외한 베이스 트리코트(15)의 나머지 부분은 제2 테이블(46)에 지지된다. 제3 그립퍼(63)는 베이스 트리코트(15) 상에 필터부(20)(도 9 참조)가 형성되고 코어 튜브(11)가 코어 튜브 회전 위치(RL)(도 6 참조)로 이동된 이후에 다음 차례의 베이스 트리코트(15) 이동 작업을 위해 도 5에 실선으로 도시된 위치로 복귀한다. 상기한 제3 그립퍼(63)의 작동은 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)의 콘트롤러(미도시)에 의해 제어된다.
서브 트리코트 융착 유닛(71)은 베이스 트리코트(15) 위에 적층되는 필터 요소(21)에 속한 서브 트리코트(16)의 일 측 모서리(16a), 즉 서브 트리코트(16)의 모서리들 중 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)에 가장 가까운 모서리를 베이스 트리코트(15)에 융착하는 유닛이다. 서브 트리코트 융착 유닛(71)은 베이스 트리코트(15) 아래에서 승강 가능하게 배치된 초음파 융착기(72)와, 베이스 트리코트(15) 위에서 승강 가능하게 배치된 지지 블록(support block)(74)을 구비한다. 초음파 융착기(72)와 지지 블록(74)은 하나의 수직선 상에 아래위로 배치된다.
베이스 트리코트(15) 위에 적층된 서브 트리코트(16)의 일 측 모서리(16a)와, 초음파 융착기(72)와, 지지 블록(74)이 하나의 수직선 상에 정렬된 상태로 초음파 융착기(72)가 상승하고 지지 블록(74)이 하강하면, 지지 블록(74)과 초음파 융착기(72) 사이에 서브 트리코트(16) 및 베이스 트리코트(15)가 개재된 상태로 지지 블록(74)과 초음파 융착기(72)의 말단(72t)이 밀착된다. 이때 초음파 융착기(72)의 말단(72t)이 초음파 진동함으로써 상기 서브 트리코트(16)의 일 측 모서리(16a)가 베이스 트리코트(15)에 초음파 융착된다.
서브 트리코트 융착 유닛(71)은 복수의 서브 트리코트(16)를 순차적으로 베이스 트리코트(15)에 융착시킨다. 상술한 바와 같이, 제2 그립퍼(60)가 리프(17)와 서브 트리코트(16)로 이루어진 필터 요소(21)를 하나씩 베이스 트리코트(15)에 겹쳐지게 옮겨놓을 때 뒤에 옮겨진 필터 요소(21)가 앞에 옮겨진 필터 요소(21)보다 베이스 트리코트(16)의 일 측 모서리(15a)에 더 가깝게 옮겨진다. 따라서, 베이스 트리코트(15)에 적층된 복수의 서브 트리코트(16) 중에서 임의의 한 개의 서브 트리코트(16)가 베이스 트리코트(15)에 융착된 지점은, 상기 서브 트리코트(16)에 앞선 서브 트리코트(16)가 상기 베이스 트리코트(15)에 융착된 지점보다 상기 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)에 더 가깝게 된다.
이처럼 필터 요소(21)의 적층과 서브 트리코트(16)의 융착이 반복됨에 따라 서브 트리코트(16)의 융착 지점을 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)에 더 가깝게 이동시키기 위하여, 초음파 융착기(72) 및 지지 블록(74)은 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)에 가까워지는 방향으로 단속적(斷續的)으로 이동하면서 복수의 서브 트리코트(16)를 순차적으로 베이스 트리코트(15)에 융착시킨다. 상기한 서브 트리코트 융착 유닛(71)의 작동은 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)의 콘트롤러(미도시)에 의해 제어된다.
역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)는 지지 블록(74)에 인접하여 베이스 트리코트(15) 위에 배치된 필터 요소 자극기(76)를 더 구비한다. 필터 요소 자극기(76)는 임의의 한 개의 서브 트리코트(16)가 베이스 트리코트(15)에 융착된 후에, 베이스 트리코트(15) 및 상기 베이스 트리코트(15)에 이미 적층되어 있는 적어도 하나의 필터 요소(21)를 약한 강도로 반복 타격하여 흔들어 줌으로써, 상기 적어도 하나의 필터 요소(21)가 접히거나 구겨지지 않도록 해준다. 이를 통해, 리프(17)와 서브 트리코트(16)가 접히거나 구겨지지 않아 서브 트리코트(16)의 융착 작업 불량이 억제될 수 있고, 복수의 필터 요소(21)가 고밀도로 적층될 수 있으며, 정수 성능의 불량이 예방된다.
접착 유닛은, 베이스 트리코트(15)에 서브 트리코트(16)의 일 측 모서리(16a)가 융착된 후에, 상기 서브 트리코트(16)의 나머지 모서리들(16b, 16c, 16d)(도 8 참조)을 상기 서브 트리코트(16)와 같은 필터 요소(21)에 속한 리프(17), 즉 상기 서브 트리코트(16)의 바로 아래에 놓여진 리프(17)에 접착하는 유닛이다.
상기 접착 유닛은 액상의 접착제를 서브 트리코트(16)의 나머지 모서리들(16b, 16c, 16d)의 내측 영역에 흘려 도포하는 접착제 디스펜서(glue dispenser)(78)를 구비한다. 도 8의 'GL'은 서브 트리코트(16)의 나머지 모서리들(16b, 16c, 16d) 내측 영역의 경계의 일 예를 나타내는 일점 쇄선으로서, 부연하면, 접착제 디스펜서(78)에 의해 상기 나머지 모서리들(16b, 16c, 16d)과 상기 GL 사이의 해칭된 영역에 액상의 접착제가 도포될 수 있다.
접착제 디스펜서(78)는 X축, Y축, 및 Z축과 평행한 방향으로 이동 가능하다. 도 5에서 실선으로 도시된 접착제 디스펜서(78)의 위치는, 접착제 디스펜서(78)가 X축 음(-)의 방향과 평행한 방향 및 Z축 양(+)의 방향과 평행한 방향으로 최대한 이동한 위치를 나타내고, 도 5에서 이점 쇄선으로 도시된 접착제 디스펜서(78)의 위치는, 접착제 디스펜서(78)가 X축 양(+)의 방향과 평행한 방향 및 Z축 음(-)의 방향과 평행한 방향으로 최대한 이동한 위치를 나타낸다.
접착제 디스펜서(78)를 통해 서브 트리코트(16)에 도포된 액상의 접착제는 서브 트리코트(16)에 흡수되고 서브 트리코트(16)를 관통하여 바로 아래에 배치된 리프(17)까지 도달한다. 상기 액상의 접착제가 건조 경화되면 하나의 필터 요소(21)에 속한 서브 트리코트(16)와 리프(17)가 접착된다.
필터부 권취 유닛(80)은, 베이스 트리코트(15)에 복수의 필터 요소(21)를 적층하고 상기 복수의 필터 요소(21)에 속한 서브 트리코트(16)를 상기 베이스 트리코트(15)에 융착하여 베이스 트리코트(15)에 필터부(20)(도 9 참조)를 형성한 후에, 상기 베이스 트리코트(15)가 융착된 코어 튜브(11)를 회전시켜 상기 필터부(20) 및 상기 베이스 트리코트(15)를 코어 튜브(11) 외주면에 권취하는 유닛이다.
코어 튜브(11)를 회전시킬 때 코어 튜브(11)가 위치하는 코어 튜브 회전 위치(RL)는 상기 코어 튜브 융착 위치(BL)에서 이격된다. 즉, 상기 코어 튜브 회전 위치(RL)는 상기 코어 튜브 융착 위치(BL)보다 X축 양(+)의 방향으로 더 나아간 위치이다. 따라서, 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)는 상기 코어 튜브 융착 위치(BL)에서 상기 코어 튜브 회전 위치(RL)까지 코어 튜브(11)를 이동시키는 코어 튜브 그립퍼(66)를 더 구비한다. 코어 튜브 그립퍼(66)는 X축과 평행하게 왕복 가능하고, Z축과 평행하게 승강 가능하다. 또한, 코어 튜브 그립퍼(66)는 코어 튜브(11)를 사이에 두고 서로 근접하도록 이동하여 코어 튜브(11)를 파지하며, 반대로 코어 튜브(11)를 사이에 두고 서로 이격되도록 이동하여 코어 튜브(11)의 파지를 해제하는 한 쌍의 핑거(finger)(67)를 구비한다.
필터부 권취 유닛(80)은 한 쌍의 회전 척(rotating chuck)(81)(도 10 참조)과 필터부 밀착 롤러(83)를 구비한다. 상기 한 쌍의 회전 척(81)은 코어 튜브(11)의 길이 방향 양 단부에 밀착 고정되어 고속 회전함으로써 상기 코어 튜브(11)를 코어 튜브(11)의 가상의 중심선(TC)(도 10 참조)을 중심으로 고속 회전시킨다. 상기 한 쌍의 회전 척(81)의 회전력에 의해 코어 튜브(11)가 회전하면, 코어 튜브(11)에 융착된 베이스 트리코트(15)와, 베이스 트리코트(15)에 융착된 복수의 서브 트리코트(16)를 포함하는 필터부(20)는 코어 튜브(11) 외주면에 권취된다.
필터부 밀착 롤러(83)는, 베이스 트리코트(15)와 필터부(20)가 코어 튜브(11)에 조밀하고 콤팩트(compact)하게 권취되도록 한 쌍의 회전 척(81)이 회전할 때 상기 베이스 트리코트(15)와 필터부(20)를 상기 코어 튜브 중심선(TC)을 향해 가압한다.
상기 코어 튜브 그립퍼(66)가 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)가 외주면에 융착된 코어 튜브(11)를 도 5에서 실선으로 도시된 위치, 즉 코어 튜브 융착 위치(BL)에서 파지하여 도 6에서 이점 쇄선으로 도시된 위치보다 좀 더 진행한 코어 튜브 회전 위치(RL)까지 이동시키고, 상기 한 쌍의 회전 척(81)이 상기 코어 튜브 중심선(TC)과 정렬된 상태로 코어 튜브(11)의 양 단에 접근하여 코어 튜브(11)를 척킹(chucking)한다. 그 후에 상기 코어 튜브 그립퍼(66)는 코어 튜브(11)에 대한 파지를 해제하고 한 쌍의 회전 척(81)이 코어 튜브(11)를 회전시키게 된다. 상기 코어 튜브 그립퍼(66)는 다음 차례의 코어 튜브(11)를 코어 튜브 융착 위치(BL)에서 코어 튜브 회전 위치(RL)로 이동시키기 위하여 도 5에 실선으로 도시된 위치로 복귀한다. 상기한 코어 튜브 그립퍼(66)와 필터부 권취 유닛(80)의 작동은 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)의 콘트롤러(미도시)에 의해 제어된다.
랩핑 유닛(86)은, 필터부 권취 유닛(80)의 작동에 의해 필터부(20) 및 베이스 트리코트(15)가 코어 튜브(11) 외주면에 권취된 형태가 유지되도록, 랩 테이프(wrap tape)(13)로 권취된 필터부(20)의 최외곽을 감싸주는 유닛이다. 랩 테이프(13)는 점착성의 일 측면을 구비한 플렉서블 테이프(flexible tape)이다. 랩핑 유닛(86)은 랩 테이프 공급 롤러(87)와 랩 테이프 절단기(88)를 구비한다.
랩 테이프 공급 롤러(87)는 랩 테이프(13)가 권취된 롤러로서, 필터부(20) 및 베이스 트리코트(15)가 권취된 상태로 코어 튜브(11)가 회전하는 동안 랩 테이프(13)를 풀어서 상기 권취된 필터부(20)의 최외곽에 공급한다. 랩 테이프 절단기(88)는 랩 테이프 공급 롤러(87)에서 공급된 랩 테이프(13)가 상기 권취된 필터부(20)의 최외곽을 감싸면 상기 랩 테이프(13)를 절단한다. 이로써, 랩 테이프 공급 롤러(87)와 코어 튜브(11) 사이에 이어졌던 랩 테이프(13)가 단절된다. 이처럼 권취된 필터부(20)의 최외곽에 랩 테이프(13)가 랩핑(wrapping)됨으로써 역삼투 필터 모듈(10)이 완성된다. 상기 랩핑 유닛(86)의 작동은 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)의 콘트롤러(미도시)에 의해 제어된다.
역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)는 한 쌍의 회전 척(81) 아래에 역삼투 필터 모듈 배출 롤러(91)를 더 구비한다. 역삼투 필터 모듈 배출 롤러(91)는 승강 액추에이터(92)에 의해 승강 가능하다. 코어 튜브 회전 위치(RL)에서 랩 테이프(13)가 필터부(20)를 감싸면서 역삼투 필터 모듈(10)이 완성되면, 한 쌍의 회전 척(81)은 회전을 멈추고, 역삼투 필터 모듈 배출 롤러(91)가 상승하여 상기 역삼투 필터 모듈(10)을 지지한다. 상기 역삼투 필터 모듈 배출 롤러(91)가 회전하면서 상기 한 쌍의 회전 척(81)이 코어 튜브(11)의 양 단부에서 이격되면, 상기 역삼투 필터 모듈(10)이 배출 가이드(95)를 따라 굴러가 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)에서 배출된다. 역삼투 필터 모듈(10)이 코어 튜브 회전 위치(RL)에서 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30) 외부로 배출되면, 역삼투 필터 모듈 배출 롤러(91)는 원위치로 하강 복귀한다.
도 7은 코어 튜브에 융착된 베이스 트리코트에 필터 요소가 적층되고, 필터 요소의 서브 트리코트가 베이스 트리코트에 융착된 모습을 도시한 단면도이고, 도 8은 접착제에 의해 리프와 서브 트리코트가 접착된 모습을 도시한 평면도이고, 도 9는 코어 튜브에 융착된 베이스 트리코트에 복수 쌍의 리프와 서브 트리코트를 구비하여 이루어진 필터부가 형성된 모습을 도시한 단면도이고, 도 10은 필터부 권취 유닛에 코어 튜브가 회전되는 모습을 도시한 평면도이며, 도 11은 도 3의 제조 장치에 의해 제조된 역삼투 필터 모듈을 도시한 단면도이다. 이하에서는 도 3 내지 도 11를 선택적으로 참조하여 본 발명의 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)를 이용한 역삼투 필터 모듈 제조 방법을 설명한다.
역삼투 필터 모듈 제조 장치(30)를 이용한 역삼투 필터 모듈 제조 방법은, 베이스 트리코트(base tricot) 융착 단계, 필터부 형성 단계, 코어 튜브 회전 단계, 및 랩핑 단계를 구비한다. 도 3 내지 도 5, 및 도 7을 함께 참조하면, 상기 베이스 트리코트 융착 단계는, 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)를, 코어 튜브(core tube)(11)의 외주면에 융착하는 단계이다.
상술한 바와 같이 베이스 트리코트(15)는 트리코트 공급 롤러(31)에서 공급된 트리코트(14)를 트리코트 절단기(37)에 의해 재단된다. 상기 베이스 트리코트(15)는 제1 그립퍼(53), 제2 그립퍼(60), 및 제3 그립퍼(63)에 의해 단계적으로 옮겨져 그 일 측 모서리(15a)가 코어 튜브(11) 외주면에 닿게 된다. 상기 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)는 베이스 트리코트 융착 유닛의 초음파 융착기(69)에 의하여 코어 튜브(11)에 초음파 융착된다.
상기 필터부 형성 단계는 복수의 리프(17)와 복수의 서브 트리코트(sub tricot)(16)가 교번하여 적층 배치된 필터부(filter portion)(20)(도 9 참조)를 형성하는 단계이다. 상기 필터부 형성 단계는, 필터 요소 적층 단계와, 서브 트리코트 융착 단계와, 서브 트리코트와 리프 접착 단계를 순차적으로 복수 회 반복하는 것을 포함한다.
상술한 바와 같이, 리프(17)는 필터부(20)에서 물(water)에 포함된 불순물을 여과하는 플렉서블 시트(flexible sheet)이다. 각각의 리프(17)는 액체 투과 가능한 메시(mesh)(19)와, 메시(19)가 노출되지 않도록 메시(19)의 상측면과 하측면에 겹쳐진 한 쌍의 멤브레인(membrane)(18)을 구비한다. 상기 멤브레인(18)이 물에 포함된 불순물을 여과하는 기능을 한다. 서브 트리코트(16)는 베이스 트리코트(15)와 마찬가지로 트리코트 공급 롤러(31)에서 공급된 트리코트(14)를 트리코트 절단기(37)에 의해 베이스 트리코트(15)보다 작은 크기로 재단하여 형성한다. 서브 트리코트(16)는 인접한 리프(17) 사이를 일정한 간격으로 이격시키는 스페이서(spacer)의 기능을 갖는다.
서브 트리코트(16)와 리프(17)는 직사각형 형상으로 재단되어서, 베이스 트리코트(15)와 마찬가지로 코어 튜브(11)의 길이 방향과 평행하게 연장된 한 쌍의 모서리(16a, 16b; 17a 17b)와, 코어 튜브(11)의 길이 방향에 직교하는 방향으로 연장된 한 쌍의 모서리(16c, 16d; 17c, 17d)(도 8 참조)를 각각 갖는다. 서브 트리코트(16)와 리프(17)의 모서리들 중에서 상기 코어 튜브(11)의 길이 방향과 평행하게 연장된 모서리(16a, 16b; 17a 17b)의 길이는, 코어 튜브(11)의 길이 방향과 평행하게 연장된 베이스 트리코트(15)의 모서리의 길이와 같다. 그러나, 서브 트리코트(16)와 리프(17)의 모서리들 중에서 상기 코어 튜브(11)의 길이 방향에 직교하는 방향으로 연장된 모서리(16c, 16d; 17c 17d)의 길이는, 코어 튜브(11)의 길이 방향에 직교하는 방향으로 연장된 베이스 트리코트(15)의 모서리의 길이의 대략 1/3 내지 2/3 이다.
상기 필터 요소 적층 단계는, 한 개의 리프(17)와, 상기 리프(17) 위에 겹쳐진 한 개의 서브 트리코트(16)를 구비하여 이루어진 필터 요소(21)를 베이스 트리코트(15)와 겹쳐지게 적층 배치하는 단계이다. 상기 필터 요소 적층 단계는, 베이스 트리코트(15)와 이격되는 장소, 즉 준비 위치(PL)에 상기 리프(17)를 배치하는 단계, 다시 말해 상기 리프(17)를 펼쳐 놓는 단계와, 상기 리프(17) 위에 상기 서브 트리코트(16)를 겹쳐지게 적층 배치하여 필터 요소(21)를 형성하는 단계와, 상기 필터 요소(21)를 상기 베이스 트리코트(15)와 겹쳐지게 상기 베이스 트리코트(15) 위로 이동시키는 단계를 구비한다. 상술한 바와 같이 상기 필터 요소 적층 단계는, 리프 호이스트(51), 제1 그립퍼(53), 및 제2 그립퍼(60)에 의해 수행된다.
이때, 서브 트리코트(16)의 모서리들(16a, 16b, 16c, 16d) 중에서 상기 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)에 가장 가까운 일 측 모서리(16a)는, 상기 서브 트리코트(16)와 같은 필터 요소(21)에 속한 리프(17)의 대응되는 일 측 모서리(17a)보다 상기 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a) 측으로 더 돌출된다. 상기 서브 트리코트(16)의 일 측 모서리(16a)가 상기 리프(17)의 일 측 모서리(17a)보다 더 돌출된 간격(G)(도 8 참조)은 5 내지 15mm이다. 상기 돌출 간격(G)이 너무 작으면 이후의 서브 트리코트(16)의 융착 작업의 품질이 저하된다. 반면, 상기 돌출 간격(G)이 너무 크면 리프(17)의 면적이 작아져서 정수 성능이 저하될 수 있다.
상기 서브 트리코트 융착 단계는, 상기 서브 트리코트(16)의 일 측 모서리(16a)를 베이스 트리코트(15)에 융착하는 단계이다. 상술한 바와 같이 상기 서브 트리코트 융착 단계는 서브 트리코트 융착 유닛(71)의 초음파 융착기(72) 및 지지 블록(74)에 의해 수행된다.
도 5 및 도 8을 함께 참조하면, 상기 서브 트리코트와 리프 접착 단계는, 서브 트리코트(16)의 모서리들(16a, 16b, 16c, 16d) 중 베이스 트리코트(15)에 융착된 모서리(16a)를 제외한 나머지 모서리들(16b, 16c, 16d)을, 동일한 필터 요소(21)에 속하는 리프(17), 즉 상기 서브 트리코트(16)의 바로 아래 적층된 리프(17)에 접착하는 단계이다.
구체적으로, 상기 서브 트리코트와 리프 접착 단계는 액상의 접착제(glue)를 상기 서브 트리코트(16)의 나머지 모서리들(16b, 16c, 16d) 내측 영역에 도포하는 단계를 포함한다. 도 8의 'GL'은 서브 트리코트(16)의 나머지 모서리들(16b, 16c, 16d) 내측 영역의 경계의 일 예를 나타내는 일점 쇄선으로서, 부연하면, 상기 나머지 모서리들(16b, 16c, 16d)과 상기 GL 사이의 해칭된 영역에 액상의 접착제가 도포된다. 상술한 바와 같이, 상기 서브 트리코트와 리프 접착 단계는, 접착 유닛의 접착제 디스펜서(78)에 의해 수행된다.
서브 트리코트(16)에 도포된 액상의 접착제는 서브 트리코트(16)의 상기 해칭된 영역을 적시고, 상기 서브 트리코트(16)를 관통하여 그 아래 놓여진 리프(17)까지 도달한다. 상기 서브 트리코트(16)를 관통하여 리프(17)까지 도달한 액상의 접착제가 건조 경화되면 서브 트리코트(16)의 상기 모서리들(16b, 16c, 16d)과 리프(17)의 상기 서브 트리코트 모서리들(16b, 16c, 16d)에 대응되는 상기 리프(17)의 모서리들(17b, 17c, 17d)이 접착된다.
도 9을 참조하면, 필터부(20)를 형성하기 위하여 상기 필터 요소 적층 단계, 서브 트리코트 융착 단계, 및 서브 트리코트와 리프 접착 단계가 복수 회 반복된다. 바람직한 실시예에 따른 역삼투 필터 모듈(10)(도 11 참조)의 필터부(20)는 한 개의 리프(17)와 한 개의 서브 트리코트(16)로 이루어진 필터 요소(21)를 20 내지 30개 구비한다. 따라서, 상기 필터 요소 적층 단계, 서브 트리코트 융착 단계, 및 서브 트리코트와 리프 접착 단계는 각각 20 내지 30회씩 순차적으로 반복된다.
상기 필터 요소 적층 단계가 반복됨에 따라 베이스 트리코트(15) 위에 적층되는 복수의 필터 요소(21) 중에서 가장 먼저 적층되는 필터 요소(21)는 베이스 트리코트(15) 위에 직접 적층되고, 그 이외의 필터 요소(21)는 직전에 적층된 필터 요소(21) 위에 직접 적층된다.
또한, 상기 서브 트리코트 융착 단계가 반복됨에 따라 베이스 트리코트(15)에 융착되는 복수의 서브 트리코트(16) 중에서 임의의 한 개의 서브 트리코트(16)가 베이스 트리코트(15)에 융착된 지점은, 상기 임의의 서브 트리코트(16)에 앞선 서브 트리코트(16)가 베이스 트리코트(15)에 융착된 지점보다 상기 베이스 트리코트(15)의 일 측 모서리(15a)에 더 가깝게 된다.
상기 서브 트리코트 융착 단계가 반복됨에 따라 초음파 융착기(72)와 지지 블록(74)은 베이스 트리코트(15)의 상기 일 측 모서리(15a)에 가까워지는 방향(도 7의 일점 쇄선 화살표 'MD' 참조)으로 단계적으로 이동한다. 즉, 상기 초음파 융착기(72)와 지지 블록(74)은 임의의 한 개의 서브 트리코트(16)를 베이스 트리코트(15)에 융착하고, 다음 차례의 한 개의 서브 트리코트(16)를 융착하기 위하여 X축 양(+)의 방향과 평행하게 약간 이동하게 된다.
도 5, 도 6, 도 10, 및 도 11을 함께 참조하면, 상기 코어 튜브 회전 단계는, 코어 튜브(11)를 자신의 길이 방향으로 연장된 가상의 중심선(TC)을 중심으로 회전시켜 상기 베이스 트리코트(15) 및 상기 필터부(20)를 코어 튜브(11) 외주면에 권취하는 단계이다. 도 9의 실선 화살표는 코어 튜브(11)의 회전 방향을 나타낸다. 상술한 바와 같이 상기 코어 튜브 회전 단계는 한 쌍의 회전 척(81)과 필터부 밀착 롤러(83)를 구비한 필터부 권취 유닛에 의해 수행된다. 또한, 코어 튜브 융착 위치(BL)에서 코어 튜브 회전 위치(RL)까지 코어 튜브(11)를 이동시키는 작업은 코어 튜브 그립퍼(66)에 의해 수행된다.
상기 코어 튜브 회전 단계를 통하여 권취된 베이스 트리코트(15)는 코어 튜브(11)의 외주면에 밀착되고, 권취된 필터부(20)는 베이스 트리코트(15)의 외주면에 밀착되어야 한다. 상기 랩핑 단계는, 베이스 트리코트(15) 및 필터부(20)의 권취된 형태가 유지되도록, 랩 테이프(13)로 상기 필터부(20)의 최외곽을 감싸주는 단계이다. 상술한 바와 같이 상기 랩핑 단계는 랩 테이프 공급 롤러(87) 및 랩 테이프 절단기(88)를 구비한 랩핑 유닛(86)에 의해 수행된다.
랩 테이프(13)가 감겨져 완성된 역삼투 필터 모듈(10)은 배출 가이드(95)를 따라 역삼투 필터 모듈 제조 장치(30) 외부로 배출되며, 이 과정은 상술한 바와 같이 역삼투 필터 모듈 배출 롤러(91)에 의해 수행된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 역삼투 필터 모듈 11: 코어 튜브
13: 랩 테이프 15: 베이스 트리코트
16: 서브 트리코트 17: 리프
20: 필터부 30: 역삼투 필터 모듈 제조 장치
31: 트리코트 공급 롤러 37: 트리코트 절단기
43: 리프 공급 매거진 69, 72: 초음파 융착기
78: 접착제 디스펜서 81: 회전 척

Claims (12)

  1. 직사각형 시트(sheet) 형태의 베이스 트리코트(base tricot)의 일 측 모서리를, 코어 튜브(core tube)의 외주면에 융착하는 베이스 트리코트 융착 유닛; 직사각형 시트 형태의 리프(leaf)와 상기 리프 위에 겹쳐진 직사각형 시트 형태의 서브 트리코트(sub tricot)로 이루어진 필터 요소를 하나씩 상기 베이스 트리코트 위에 겹쳐지게 반복 적층하여 필터부를 형성하는 필터 요소 적층 유닛; 상기 베이스 트리코트 위에 적층되는 필터 요소에 속한 서브 트리코트의 모서리들 중 상기 베이스 트리코트의 일 측 모서리에 가장 가까운 모서리를 상기 베이스 트리코트에 융착하는 서브 트리코트 융착 유닛; 상기 필터부가 형성된 베이스 트리코트가 융착된 코어 튜브를 회전시켜 상기 필터부 및 상기 베이스 트리코트를 상기 코어 튜브 외주면에 권취하는 필터부 권취 유닛; 및, 상기 필터부 및 상기 베이스 트리코트가 상기 코어 튜브 외주면에 권취된 형태가 유지되도록, 랩 테이프(wrap tape)로 상기 필터부의 최외곽을 감싸주는 랩핑 유닛(wrapping unit);을 구비하고,
    상기 랩핑 유닛은, 상기 랩 테이프가 권취된 롤러로서, 상기 필터부 및 상기 베이스 트리코트가 권취된 상태로 상기 코어 튜브가 회전하는 동안 상기 랩 테이프를 풀어서 상기 권취된 필터부의 최외곽에 공급하는 랩 테이프 공급 롤러, 및 상기 랩 테이프가 상기 필터부를 감싸면 상기 랩 테이프를 절단하는 랩 테이프 절단기를 구비하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    권취된 트리코트(tricot)를 풀어서 공급하는 트리코트 공급 롤러; 상기 트리코트 공급 롤러에서 공급되는 트리코트를 상기 베이스 트리코트 및 상기 서브 트리코트로 절단하는 트리코트 절단기; 및, 상기 리프가 복수 개가 겹쳐져 적층되는 리프 공급 매거진(magazine);을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 필터 요소 적층 유닛은, 상기 리프를 하나씩 상기 리프 공급 매거진 내부에서 외부로 이동시키는 리프 호이스트(hoist), 상기 리프 공급 매거진 외부로 옮겨진 리프를 상기 베이스 트리코트에서 이격된 준비 위치로 이동시키는 작업과, 상기 서브 트리코트를 상기 준비 위치로 옮겨진 리프 위에 겹쳐지게 이동시키는 작업을 수행하는 제1 그립퍼(gripper), 및 상기 리프와 그 위에 겹쳐진 서브 트리코트로 이루어진 필터 요소를 상기 준비 위치에서 상기 베이스 트리코트 위에 겹쳐지게 이동시키는 작업을 수행하는 제2 그립퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 그립퍼는, 상기 리프와 상기 서브 트리코트를 이동시키는 작업에 앞서서, 상기 베이스 트리코트를 상기 준비 위치까지 이동시키는 작업을 더 수행하고,
    상기 제2 그립퍼는 상기 베이스 트리코트를 상기 준비 위치에서 상기 준비 위치와 상기 코어 튜브 사이의 중간 위치까지 이동시키는 작업을 더 수행하며,
    상기 역삼투 필터 모듈 제조 장치는, 상기 중간 위치에서 상기 베이스 트리코트를 상기 베이스 트리코트의 일 측 모서리가 상기 코어 튜브의 외주면에 닿도록 이동시키는 제3 그립퍼;를 더 구비한 것을 특징으로 하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 코어 튜브를 회전시킬 때 상기 코어 튜브가 위치하는 코어 튜브 회전 위치는, 상기 베이스 트리코트를 상기 코어 튜브에 융착할 때 상기 코어 튜브가 위치하는 코어 튜브 융착 위치에서 이격되고,
    상기 역삼투 필터 모듈 제조 장치는, 상기 코어 튜브 융착 위치에서 상기 코어 튜브 회전 위치까지 상기 코어 튜브를 이동시키는 코어 튜브 그립퍼;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 서브 트리코트의 모서리들 중 상기 베이스 트리코트에 융착되는 모서리를 제외한 나머지 모서리들을 상기 서브 트리코트와 같은 필터 요소에 속한 리프에 접착하는 접착 유닛;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 접착 유닛은, 액상의 접착제를 상기 서브 트리코트의 나머지 모서리들의 내측 영역에 흘려 도포하는 접착제 디스펜서(dispenser)를 구비하고,
    상기 접착제 디스펜서를 통해 상기 서브 트리코트에 도포된 액상의 접착제가 상기 서브 트리코트를 관통하고 상기 리프까지 도달하여 상기 서브 트리코트와 상기 리프가 접착되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 서브 트리코트 융착 유닛은 복수의 서브 트리코트를 순차적으로 상기 베이스 트리코트에 융착시키고,
    상기 복수의 서브 트리코트 중에서 임의의 한 개의 서브 트리코트가 상기 베이스 트리코트에 융착된 지점은, 상기 서브 트리코트에 앞선 서브 트리코트가 상기 베이스 트리코트에 융착된 지점보다 상기 베이스 트리코트의 일 측 모서리에 더 가까운 것을 특징으로 하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 서브 트리코트 융착 유닛은, 초음파 융착기, 및 상기 서브 트리코트 및 베이스 트리코트가 사이에 개재된 상태로 상기 초음파 융착기에 밀착되는 지지 블록(support block)을 구비하고,
    상기 초음파 융착기 및 상기 지지 블록은 상기 베이스 트리코트의 일 측 모서리에 가까워지는 방향으로 단속적(斷續的)으로 이동하면서 상기 복수의 서브 트리코트를 순차적으로 상기 베이스 트리코트에 융착시키는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 임의의 한 개의 서브 트리코트가 상기 베이스 트리코트에 융착된 후에, 상기 베이스 트리코트에 적층된 적어도 하나의 필터 요소가 접혀지거나 구겨지지 않도록 상기 적어도 하나의 필터 요소를 흔들어주는 필터 요소 자극기;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 필터부 권취 유닛은, 상기 코어 튜브의 길이 방향 양 단부에 밀착 고정되어 상기 코어 튜브를 회전시키는 한 쌍의 회전 척(rotating chuck)을 구비하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터 모듈 제조 장치.
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