KR20100075433A - 수동작동식 역세척 펌프를 갖춘 모세관 멤브레인 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염수의 여과장치에 관한 것으로, 이 장치는 적당한 사용을 위해 방위설정되는 하우징을 구비하는 것을 특징으로 하는바, 이는 - 오염수 유입구(2)와 배수구(8,13); - 하우징 내에 위치되고, 상기 하우징에 대해서 완전하게 밀봉되도록 상측면과 하측면에서 밀봉재 속으로 끼워 넣어진 모세관 멤브레인(3)을 구비한 수질필터; - 삼투의 배수를 위한 삼투 커넥터(5); - 상기 하우징에서 상기 멤브레인의 역세척을 위한 역세척 커넥터(6); 및 - 상기 역세척 커넥터에 연결된 수동작동식 펌프(9,10);를 하우징(1)에 구비되며, 상기 역세척 커넥터(6)가 상기 삼투 커넥터(5) 아래에 위치된다.

Description

수동작동식 역세척 펌프를 갖춘 모세관 멤브레인 여과장치 {Capillary membrane filter with manually activated backwash pump}

본 발명은 오염수 여과장치, 특히 가정용 장치에 관한 것이다.

전세계 수백만의 사람들이 심각한 오염수, 특히 박테리아와 바이러스로 오염된 수질과 접촉하고 있다. 이러한 이유로 하여, 다른 유형의 수질 여과장치가 장치의 사용처 혹은 가정용 장치로 제안되었다.

Inoue 외 다수가 출원한 미국 특허 제4,636,307호와 유럽 특허출원 제EP 617 951호는 직렬식 중공형 섬유 모듈로 되어 활성화 탄소 혹은 이온 교환 수지의 프리필터(prefilter)를 갖춘 휴대용 수질정화유닛을 기재한다.

프리필터가 사용되지 않으면, 중공형 섬유 모듈은 섬유의 상류에 오염물질의 축적으로 막히게 된다. 중공형 섬유 모듈의 협착(clogging)은 통상적으로 종래기술에 따른 필터, 예컨대 Guillot 외 다수가 출원한 미국 특허 제7,179,636호에 기재된 바와 같이 공지되어 있는데, 중공형 섬유를 세척하기 위한 역세척은 연동펌프(peristaltic pump)를 사용한다. 하지만, 연동펌프는 휴대용 사용장치를 위한 실질적인 해결책이 되지 못하고 있다. 따라서, 다른 해결책을 찾는 것이 바람직할 것이다.

도 8의 사진으로 복사된 휴대용 수질세척장치는 Milleniumpore®사에서 구매가능하다. 이 장치에서, 물탱크(102)가 호스(104)를 매개로 필터유닛(106)의 하부에 연결된다. 벌룬(balloon;108)의 수동작동으로, 공기가 탱크로 펌핑되어 물이 탱크(102)에서 필터유닛(106)으로 구동하는 압력을 창출하고, 필터링 작업 후에는 필터유닛(106)의 상부(112)에서 제2호스(110)를 통해 필터유닛(106) 외부로 빠져나간다. 제2호스(110)는 세척수탱크(114)에 연결되되, 만약 세척수탱크에 수위가 제3호스(116)을 갖춘 연결부(118)의 높이보다 높으면 물은 제3호스(116)를 통해 배수할 수 있게 세척수탱크 내에 축적된다. 필터유닛(106)에 필터가 협착될 경우에, 세척수탱크(106)에서 세척수가 벌룬(120)의 작동으로 세척수탱크(114) 내에 압력을 형성하여 호스(110)를 통해 필터유닛(106)으로 역류되게 가압될 수 있다.

세척수의 제공과 필터의 역세척을 위한 수단에 대한 구비 여건이 충족되었어도, 이 장치는 부피가 커서 한 장소에서 다른 장소로 필터의 용이한 이동이 중요시되는 시골지역의 유목민들에게 매력적이지 못하다. 이동의 편이성은 한 장소에서 다른 장소로 신속하게 이동하는 피난민들에게 필터유닛이 사용되는 경우에 필요하게 된다. 실제로, 이 Milleniumpore®사의 수질세척장치는 중량 저감을 위해서 이송시 비워야 한다. 하지만, 다시 작업개시될 경우, 세척수탱크가 세척수로 채워지면 물이 장치에서 배수될 수 있기 때문에 충분한 물이 세척수탱크(114)를 충전하도록 필터유닛(106)을 통해 펌핑되어야 한다. 이러한 특징들이 이 장치를 휴대용 수질필터로서 부적합하게 한다.

Milleniumpore 필터의 다른 단점은, 필터가 필터유닛을 통해 물을 구동하기 위해서는 벌룬에 의한 수동 압력을 필요로 한다는 점이다. 여과를 위해 더 쉬운 방법이 갖춰져야 하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 목적은 사용과 이송이 용이한 소형의 중공형 섬유 사용처 혹은 가정용 필터유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 오염수의 여과 장치로 달성되되, 적절한 사용을 위해 방향설정될 때 이 장치는 하우징을 구비하며,

- 수질필터의 상류에 오염수 유입구와;

- 하우징에 대해서 완전히 밀봉될 수 있게, 상측면과 하측면에서 밀봉재에 끼워진 모세관 멤브레인을 갖춘 수질필터;

- 삼투 배수를 위한 수질필터의 하류에 삼투 커넥터;

- 멤브레인의 역세척을 위해 삼투 커넥터 아래와 수질필터의 하류에 위치된 하우에 있는 역세척 커넥터;

- 하우징의 하단부에 있는 배수구; 및

- 역세척 커넥터에 연결된 수동작동식 펌프;로 이루어진다.

전술된 바와 같이 Milleniumpore 여과장치와 달리, 하우징의 역세척 커넥터가 하우징의 삼투 커넥터 아래에 위치된다. 장점은 아래에 내용으로 쉽게 이해된다. 만약 삼투 커넥터와 동일한 종류의 짧은 스파우트(spout)로 된 역세척 커넥터가 삼투 커넥터 위에 위치되면, 공기는 수동 역세척 펌프에 포획될 수 있는바, 벌룬에서의 공기압이 역세척을 위해 세척수탱크에 물을 가압하는 Milleniumpore®사 장치의 경우와 같이 중간의 세척수탱크를 사용하지 않는다면, 모세관의 공기차단 친수성으로 적당한 역류가 불가능하다. 하지만, 삼투 커넥터 아래에 수동 펌프를 구비함으로써, 예컨대 벌룬에 의한 펌프 용적은 물이 삼투 커넥터를 통해 추출되기 전에 필터와 함께 물로 채워질 것이다. 따라서 물이 수질필터 내에 있다면, 수동 펌프, 예컨대 벌룬으로 역세척 설비가 항상 작용할 수 있게 보장한다. 이러한 수단으로 인해, 역세척용 수동 펌프는 하우징에 직접 연결되어 있고 일반 사용중에 물로 채워져 있어 여과하우징에 추가로 별도의 세척수탱크를 필요로 하지 않는다.

바람직하기로, 수동작동식는 펌프는 피스톤 펌프일 수 있으나, 바람직하기로는 유연한 벨로우/벌룬과 같은 스퀴즈펌프(squeeze pump) 혹은, 다른 스퀴즈펌프가 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 삼투 커넥터는 하우징의 측면에 위치되어 있으나 이에 국한될 필요는 없다. 또한, 물 유입구를 위해서 고정위치를 필요로 하지 않는다. 하지만, 만약 하우징이 상부 배수밸브를 구비하면 물 유입구는 하우징에 물 공급이 공기를 가압하여 필터 밖으로 배수될 것이기 때문에 하우징의 바닥에 위치되는 소정의 형상이 바람직하다.

일 실시예에서, 수동펌프는 역세척 커넥터에 직접 연결된다. 만약 펌프가 벌룬이면 이러한 형상은 매우 건실한 해결책이 된다. 하우징이 비교적 작은 직경, 예컨대 50mm의 외경을 갖는 단면 크기로 된 관형상 하우징이라면, 이러한 조밀함이 상당할 정도 이뤄지게 된다. 바람직하기로, 하우징은 대략 50mm의 직경을 갖는 실린더형상이다.

선택가능하기로, 펌프, 바람직하게 벌룬은 호스를 매개로 하여 역세척 커넥터에 연결되되, 호스는 펌프에 직접 연결되는 제1단부와 역세척 커넥터에 직접 연결되는 제2단부를 갖는다. 따라서, Milleniumpore 장치와 같이 중간 물탱크가 필요치 않다. 비교적 소형의 물 용적만이 역세척설비를 보장하기 위해 필요로 하는데, 이 또한 Milleniumpore 장치와는 달리 비교적 큰 세척수탱크가 기능적으로 역세척가능한 필터를 갖추기 위해 충전되어야만 한다. 이송에 있어서도, 필터용 수량이 중간탱크를 위해 필요한 수량보다 매우 적을 수 있기 때문에 Milleniumpore 장치보다 물로 채워지면 본 발명에 따른 컴팩트한 필터가 더욱 쉽게 허용된다.

만약 수동펌프, 예컨대 벌룬이 통상적으로 유연한 호스를 매개로 하여 필터에 연결되면, 펌프는 역세척 커넥터에 비해서 늘어지게 될 것이며 물로 채워지게 될 것이다.

다른 실시예에서, 하우징은 하우징의 하부에 오염물을 축적하는 저장조(7)를 구비한다. 하부 배수구가 오염물을 방출하도록 개방될 때까지 오염물이 축적된다.

중력 공급을 위한 장치 사용은 바람직한 선택이다. 이러한 연유로 하여, 다른 실시예에서, 장치는 하우징에 물의 중력식 공급을 위해 하우징 위로 적어도 50cm, 적어도 1m에 위치된 오염수를 수용한 공급수 저장조를 구비한다.

중공형 섬유를 갖춘 필터가 효율적인 수질 세척기로서 역세척 설비의 적당한 기능이 심지어 건조 상태 하에서 이동한 후에도 적당한 사용 도중에 보장되어, 대부분의 경우에서 임의의 화학적 선여과처리단계를 엄격하게 필요로 하지 않는다. 그러므로, 다른 실시예에서, 장치는 항균물질, 활성화 탄소 및 이온 교환 수지를 함유한 임의의 화학적 선여과처리단계에 제한받지 않는다. 가능하기로, 물리적 거친(coarse) 필터가 모세관 필터에 들어가는 비교적 큰 입자를 제거하여 사용된다.

바람직하기로, 모세관 멤브레인 필터유닛은 0.2 미크론 이상의 크기를 갖는 바이러스, 박테리아 및 기생충을 억제하도록 되어 있다. 예컨대, 친수성 멤브레인은 0.1~0.2 미크론 사이의 공극 크기를 갖는 내부 미생물 분리층을 갖춰 사용된다. 50mm 이하의 외경을 갖고 40cm 이하의 하우징 높이를 갖는 관형 하우징을 사용하면, 10분에 적어도 1리터의 유량이 달성되되, 시골지역에 가정용 필터로서 사용하기에 충분하다. 하우징 위로 떨어져 위치된 오염수탱크를 갖춰 중력 하에서 필터를 사용함으로써, 물은 서서히 하우징을 관통해 흐르면서 여과될 것이다. 조정작업, 예컨대 스퀴즈펌프 작업이 필요 없어 사용자에게는 매우 편리하다.

예컨대, 모세관 멤브레인는 1000~1500 L/㎡/hr/bar의 플럭스(flux), 예컨대 1200~1500 L/㎡/hr/bar의 플럭스를 구비한다. 다시 말하자면, 멤브레인의 평방미터당, 처리효율은 만약 압력이 1 바아(bar)이면 단위시간당 1000~1500 L이다. 1m의 중력 높이에서, 압력은 0.1 바아 이다. 만약 1㎡의 멤브레인 면이 하우징에 위치되면, 수량은 이론적으로 단위 시간당 100~150 L 혹은 단위 시간당 120~150 L이다.

바람직하기로, 모세관 멤브레인의 면은 표면에서 양전하 혹은 음전하 입자들의 결합을 이루지 못하도록 비활성으로 되어 있다. 불활성이 필터에 협착을 방지한다.

하우징에 대한 모세관 멤브레인의 밀봉은 바람직하게 에폭시수지 혹은 폴리우레탄으로 만들어진다.

모세관 멤브레인을 위한 바람직한 재료는 예컨대 유럽 특허 제EP 241 995호에 기재된 바와 같이 폴리에테르설폰(PES), 폴리비닐피롤리돈(PolyVinylPyrrolidone;PVP) 및 산화지르코늄(ZrO₂)으로 구성된다.

몇몇 선택된 실시예는 다음과 같이 이루어질 수 있는바:

- 하우징은 길이방향 축으로 길이연장되고, 수동작동식 펌프는 제1숄더부와 제2숄더부를 구비한 벨로우(bellow)를 구비하여 제1숄더부가 하우징의 길이방향 축을 따라 제2숄더부를 향해 가압될 경우 벨로우를 압축하거나;

- 하우징은 길이방향 축으로 길이연장되고, 수동작동식 펌프는 벨로우를 압축하는 핸들 세트를 구비하며, 이 핸들은 하우징의 길이방향 축과 실제로 직교하는 방향으로 벨로우를 압축이동하도록 힌지결합되어 있거나;

- 수동작동식 펌프는 벨로우를 압축하는 단일 핸들을 구비하며, 이 핸들은 하우징의 길이방향 축과 실제로 직교하는 방향으로 벨로우를 압축이동하도록 힌지결합되되, 또한 핸들은 벨로우가 압축되지 않은 경우 배수튜브를 차단하도록 압축기(squeezer)를 구비하거나;

- 수동작동식 펌프는 하우징의 면의 압축가능한 벨로우 커버부를 구비한다.

선택적으로, 역세척 작업중에, 하우징은 수위가 수동펌프로부터 압력증가로 인해 하우징에서 상승할 때 물 유입구를 차단하는 부유식 볼(floating ball)을 수용할 수 있다.

이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 사용과 이송이 용이한 휴대용 여과장치를 제공한다. 특히, 이 여과장치는 점유면적이 작고 역세척이 용이하게 설계되어 있다.

본 발명은 첨부도면을 참조로 하여 더욱 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 오염수 여과를 위한 본 발명에 따른 장치의 원리를 도시한 도면이다.
도 2는 세척수로 역세척 피스톤을 충전하기 전에 장치의 개략도이다.
도 3은 세척수로 역세척 피스톤을 충전한 후에 도 2에 따른 장치의 개략도이다.
도 4는 피스톤으로 역세척한 후에 도 2 및 도 3에 따른 장치의 개략도이다.
도 5는 충전된 역세척 벌룬을 갖춘 장치의 개략도이다.
도 6은 벌룬으로 역세척한 후에 장치의 개략도이다.
도 7은 역세척 커넥터에 연결된 벌룬을 갖춘 다른 실시예를 도시한 것으로, 도 7a는 물 유입구가 상측면에 위치되어 있고, 도 7b는 물 유입구가 하측면에 위치되어 있다.
도 8은 Milleniumpore®사의 종래기술에 따른 여과장치를 도시하고 있다.
도 9는 다른 실시예를 도시한 것으로, 핸드 펌프가 필터와 축방향으로 작동하는 압축 벨로우의 형태로 된 벌룬이며, 좌측 도면은 압축되기 전의 장치를 도시한 것이며 우측 도면은 압축된 후의 장치를 도시한 것이다.
도 10은 방사상으로 작동하는 핸들을 가진 벨로우를 구비한 실시예를 도해한 것으로, 좌측 도면은 압축되기 전의 장치를 도시한 것이며 우측 도면은 압축된 후의 장치를 도시한 것이다.
도 11은 하우징의 측면에 핸들을 갖춰 작동하는 벨로우를 구비한 실시예를 도시한 것으로, 좌측 도면은 압축되기 전의 장치를 도시한 것이며 우측 도면은 압축된 후의 장치를 도시한 것이다.
도 12는 하우징의 측면에 부착된 벌룬/벨로우를 구비한 실시예를 도해한 것이다.

도 1은 오염수 여과를 위한 장치를 도해한 것이다. 모세관 멤브레인(3)은 에폭시 수지 혹은 폴리우레탄에 끼워 넣어지며, 모세관 멤브레인(3)과 하우징(1) 사이의 공간(4)은 밀봉되어 있다. 제작 도중에, 모세관은 수지에 고정되고 단부, 통상적으로 고정단부(potting end)에서 5mm에서 절단된다. 관형, 바람직하기로 실린더형 하우징이 필터에서 세척수 저장조(11)까지 삼투 배수를 위한 삼투 커넥터의 형태로 된 삼투 개구부(21)를 구비한다. 삼투 개구부(21) 아래에, 역세척 커넥터의 형태로 된 역세척 개구부(6)가 멤브레인의 협착을 방지하기 위한 멤브레인을 역세척하도록 하우징에 구비된다. 하우징의 상단부는 오염수 유입구를 구비하고 하단부에는 저장조(7)를 구비하여 오염수로부터의 오염물질을 축적한다. 하우징(1)은 저장조 바로 아래에 배수밸브(8)를 구비하여 저장조(7)로부터 오염물질을 배수한다.

사용중에, 물로 하우징을 채우기 위해서 물은 원수조(도시되지 않음)로부터 물 유입구(2)을 지나 필터 하우징으로 제공된다. 비워진 후에 물로 채우기 위해서, 배수밸브가 개방되어 공기를 내보내면 수 초 내에 하우징을 채우게 된다. 선택가능하기로, 공기가 물 유입구를 통해 빠져나갈 수 있다. 필터 내에 있던 공기를 더욱 빠르게 내보내기 위해서, 하우징(1)은 거꾸로 뒤집을 수 있어 물이 아래에 놓인 물 유입구(2)를 통해 하우징으로 흘러들어가고 공기는 위에 놓인 개방된 배수밸브(8)를 통해 빠져나간다. 적당하게 여과하기 위해서, 하우징(1)은 원래 정위치로 복귀된다. 여과중에, 물은 모세관의 내부공간에서 모세관 벽을 관통하고 삼투 커넥터(21)를 관통하여 흐른다. 오염수로부터의 여과수는 하우징의 바닥면에 저장조(7)로 축적된다.

장치는 특히 가정용 필터 혹은 휴대용 정수기로 적합하다. 특히, 장치는 한외여과(ultrafiltration) 모세관 멤브레인을 수용한다.

일정 시간 사용한 후에, 모세관 멤브레인의 공극은 협착에 영향을 받게 되어 여과속도와 여과시간이 용인할 수 없을 정도로 길어지게 된다. 필터링 모세관을 복구하기 위해서, 멤브레인(3)은 역세척된다.

제1역세척 원리는 도 2, 도 3 및 도 4에 도해된다. 도 2에서, 역세척용 수동작동되는 펌프가 정위치에서 도시되되, 피스톤은 역세척 커넥터(6) 바로 위에 있어, 피스톤 아래에 용적에 세척수가 충전되어 있다. 도 3에서, 피스톤(9)이 상승되어져 세척수 저장조(11)로부터 모세관 사이의 공간을 통해 세척수를 흡입한다. 가능하기로, 물이 오염수에서 모세관을 통과하는데, 피스톤(9) 아래에 놓인 물은 세척수이다. 그런 다음에, 삼투 튜브(5)를 갖춘 삼투 커넥터(21)는 개방될 수 있고, 배수밸브(8)가 개방되어서, 피스톤(9)의 수동으로 아래로 가압하여 쏟아질 물에 가해질 압력이 멤브레인(3)을 통해 물을 역세방향으로 강제로 밀어부쳐 배수밸브(8) 밖에 배수저장조(12)로 보내는데, 쏟아질 물은 멤브레인(3)의 내부면에서 오염물질을 느슨하게 하고 도 4에 도시된 바와 같이 쏟아질 물과 함께 이 오염물질을 제거한다.

도 5와 도 6은 선택가능한 실시예를 도시하고 있는바, 피스톤은 수동작동식 유연한 벌룬(10)의 형태로 된 스퀴즈 펌프로 대체된다. 역세척 커넥터(6)에 연결되고 삼투 커넥터(21)를 위한 출구 아래에 위치된 벌룬(10)은 세척수로 채워진다. 도 6에 도시된 바와 같이, 삼투 튜브(5)와 함께 삼투 커넥터(21)를 차단하고, 배수밸브(8)를 개방하고 벌룬(10)을 가압하여서, 벌룬에 물이 모세관을 역세척하고 배수밸브(8)을 지나 배수 저장조(12)로 흐른다. 밸브(8)의 차단과 삼투 커넥터(5)의 개방이 세척수 저장조(11)로부터 벌룬의 내부 용적으로 물을 흡입하게 할 것이다. 선택가능하기로, 벌룬(10)은 오염수 유입구(2)로부터 모세관 필터(3)를 지나 여과된 물로 채워진다.

도 5 및 도 6의 벌룬이 작동될 경우, 역세척 커넥터(6)는 만약 하우징(1)이 경량의 폴리머로 만들어져 있다면 통상적으로 커넥터(6)를 파손할 수 있는 위험성을 가질 정도의 힘에 영향을 받게 된다. 파손될 위험성을 줄인 추가 실시예가 도 7에 도해되되, 벌룬(10)의 형태로 된 벨로우가 벌룬(10)이 수동으로 압축될 때 커넥터(6)에 부하를 줄이는 호스(20)로 역세척 커넥터(6)에 연결된다. 부하에 대해서, 호스(20)는 역세척 커넥터(6)에서 벌룬(10)을 분리한다.

도 7a의 장치(1)는 다수의 미세다공질 모세관(3)을 구비하며, 물 혹은 다른 유체는 물 유입구(2)를 통해 유입한다. 물은 모세관(3)을 관통해 하단부에 배수 저장조(7)로 흐르는데, 이 물은 전방을 향해 쏟아지는 경우에 배수수 배수구(13)에 밸브(8)을 관통해 배수될 수 있으며, 물은 직접 물 유입구(2)에서 내부 모세관 벽을 따라 하우징을 관통하고 배수밸브(8)를 관통해 흐른다. 만약 제2배수구(13)에 배수밸브(8)가 차단되면, 수압이 모세관 벽(14)을 통해 모세관(30 사이 공간(15)으로 물을 구동한다. 내부공간(15)으로부터, 물이 밸브(16)를 갖춘 삼투 커넥터(5)를 통해 소모되도록 배수될 수 있다.

벌룬(10)은 압축성 재료, 예컨대 수동으로 압축될 수 있는 유연한 폴리머로 만들어진다. 삼투 배수구(5)가 밸브(16)로 차단되고 압력이 벌룬(10)에 가해질 경우, 압력은 물을 벌룬에서 모세관 벽(14)을 지나 모세관(3)으로 되돌아 가게 한다. 이 역세척은 모세관 공극 밖으로 미생물 또는 다른 미립자를 가압하여 모세관(3)의 내표면에서 떨어지게 한다. 세척은 추가로 여과장치(1)에서 미생물 및 미립자를 제거하여 배수밸브(8)를 통해 연속적이거나 동시에 전방으로 쏟아져 지원할 수 있다.

하우징(1)을 관통해 적당한 유동을 제공하기 위해서, 모세관(3)의 개방 배수단부(17)와 배수밸브(8) 사이에 하부 저장조(7)는 만곡형상의 벽(18), 예컨대 반구형상의 벽으로 형성된다. 이러한 형상의 장점은 하우징(1)에 근접하게 위치된 모세관에 위한 실질적인 난류 없이 적당하게 흐르게 한다. 이는 최외곽 모세관을 통해 흐름, 비균일한 흐름, 전방으로 쏟아지는 상황을 제한하는, 편평한 단부 캡과는 다르다. 마찬가지로, 유입챔버(19)는 최외곽 모세관에 적당한 흐름을 제공하기 위해서 만곡형상의 챔버 벽(18')을 구비한다.

도 7b에서, 도 7a의 장치와 유사한 장치가 도시되어 있으나, 상측면 대신에 하측면에 유체 유입구(2)를 구비한다는 점에서 상이하다. 대신에, 물 배수구(13)와 배수밸브(8)가 하단부 대신에 하우징의 상단부에 위치된다. 그러므로, 하우징이 적절한 사용을 위해서 정확하게 방위설정될 경우에, 물은 물이 필터 모세관93)을 관통해 물이 이동할 수 있게 중력을 사용하기 위해 필터 하우징(1)에서 0.5m 혹은 1m 이상 위에 위치된 수조에서 22와 연결튜브(23)로 유입된다. 수조에서 물이 튜브(23)를 관통하고 필터 하우징(1) 내에 물 유입구(2)로 흐른다. 여과된 물은 삼투 커넥터(21)를 지나 하우징에서 배수된다. 쏟아지는 경우에, 물 유입구(2)는 선택적으로 유입밸브(27)로 차단된다. 차단이 간단하지만, 이는 절대적으로 필요한 것은 아니다. 사실, 만약 필터가 동시에 역류와 전방으로 쏟아지는 것에 영향을 받으면, 유입밸브(27)는 개방상태로 되어 있다. 역류 혹은 전방으로 쏟아지는 경우에, 배수밸브(8)는 개방되고 배수수는 배수튜브(24)를 지나 배수튜브 배수구(26) 밖으로 하우징을 떠나게 된다. 선택가능하기로, 배수밸브(8)에 추가로 배수튜브밸브(25)를 구비할 수 있거나 이와 달리 구비될 수 있다. 또한 이러한 형상에서, 삼투 커넥터(21)는 적당한 여과도중에 역세척 커넥터(6) 보다 위에 위치된다. 하지만, 역세척을 위해서 하우징의 방위는 변경될 수 있어 배수밸브(8)가 아래방향으로 방위설정된다.

도 9는 선택가능한 실시예를 도해한 것이다. 이 경우에는, 하우징(1)은 모세관 필터(3)와 배수구(2') 및 배수밸브(8)을 구비한다. 하우징(1)의 하부의 연장부에, 압축성 벨로우(10')이 구비된다. 벨로우(10')는 제1숄더부(30)가 실린더형 하우징(1)의 길이방향 축 방향을 따라 제2숄더부(31)를 향해 가압될 때에 벨로우(10')를 압축하기 위해서 제1숄더부(30)와 제2숄더부(31)를 구비하는데, 도 9의 우측에 도해되어 있다. 압축가능한 벨로우가 축방향으로 가압될 때, 벨로우 내의 물은 화살표(32) 방향으로 하우징에 강제로 밀어부쳐져 필터의 역세척을 야기한다. 압축된 벨로우(10')의 제2숄더부(31)는 2개의 회전하는 압축기(33,33')에 대하여 가압되어 밸브(8')을 개방하는데, 이 압축기는 이 압축기 사이에 유연한 배수튜브(2')를 압축하기 위해서 사용된다. 이 압축기(33,33')는 벨로우(10')가 압축될 때에 배수밸브(8')을 개방하도록 숄더부(31)의 일부인 작동수단(34)으로 작동된다. 그런 다음에, 배수될 물은 모세관 필터(3)에서 하우징(1)의 하부에 부착된 배수 저장조(12)로 흐른다.

도 10은 방사상으로 압축가능한 벨로우(10")를 갖춘 실시예를 도해한 것이다. 벨로우(10")는 한쌍의 핸들(34,34')을 구비하는데, 도 10에 도시된 바와 같이이들이 가압될 경우에 물을 벨로우(10")에서 화살표(32) 방향을 따라서 필터(3)로 강제로 밀어부쳐진다. 한쌍의 핸들(34,34')의 이동 방향은 우선 실린더형 하우징(1)에서 방사상 방향으로 이동한다. 비록 배수밸브(8')와 배수튜브(2')를 통해, 오염수가 방출되고, 핸들이 또 배수밸브(8')를 작동할 경우에, 핸들 사이에 유연한 배수튜브(2)를 압축하기 위해 2개의 회전가능한 압축기를 구비한다.

도 11은 힌지(35)에서 하우징(1)과 회전가능하게 힌지결합된 핸들(34)로 작동되는 벨로우(10')을 구비한 실시예를 도시하고 있다. 핸들(34)이 화살표(39) 방향을 따라 하우징(1)을 향해 가압될 경우, 벨로우(10')가 압축되어 필터(3)의 역세척을 위해 물을 벨로우(10')에서 역세척 커넥터(6)을 지나 하우징(1)으로 강제로 밀어부친다. 핸들(34)은 또한 배수밸브(8)의 일부로 압축기(37)를 작동하여 배수튜브(2')가 화살표(38) 방향으로 오염된 역세척수를 배수한다.

도 12는 하우징(11)의 측면에 부착된 벨로우/벌룬(10')을 갖춘 실시예를 도시한다. 벌룬을 가압하여서, 물이 필터(3)로 밀어부쳐져 배수밸브(8') 밖으로 흐른다. 삼투 배수구(6)는 대응하는 구형상 시트(42)에 구형부를 갖춘 밸브(40)에 연결된다. 구형상부(41)을 회전시켜, 스파우트(43)의 채널(44)은 밸브(40)가 개방 혹은 차단되도록 삼투 배수구(6)와 상호작용하거나 하지 못하게 조정될 수 있다. 선택적으로, 역세척 작동중에, 하우징은 물 유입구를 차단하기 위해서 부상식 볼(45)을 수용할 수 있다. 선택가능하기로, 배수밸브(8')는 소정의 수압이 벌룬으로 달성될 때에 물을 자동 배수하기 위한 가압밸브이다. 예컨대, 가압밸브(8')는 서로 밀봉되게 접촉하는 인접해 있는 한쌍의 립부의 조립체로 된 돔(dome)형상으로 이루어진다. 압력이 소정의 수위에 도달할 경우에, 이 립부들은 역세척수을 배수할 수 있게 밸브를 개방하도록 충분히 변형된다.

Claims (25)

1. 오염수의 여과장치에 있어서,
   상기 장치는,
   - 오염수 유입구(2)와 배수구(8,13);
   - 하우징 내에 위치되고, 상기 하우징에 대해서 완전하게 밀봉되도록 상측면과 하측면에서 밀봉재 속으로 끼워 넣어진 모세관 멤브레인(3)을 구비한 수질필터;
   - 삼투의 배수를 위한 삼투 커넥터(5);
   - 상기 하우징에서 상기 멤브레인의 역세척을 위한 역세척 커넥터(6); 및
   - 상기 역세척 커넥터에 연결된 수동작동식 펌프(9,10);로 이루어져 적절한 사용을 위해 방위설정되는 하우징(1)을 구비하고,
   상기 역세척 커넥터(6)가 상기 삼투 커넥터(5) 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는 오염수의 여과장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 펌프는 상기 역세척 커넥터와 직접 연결되어 있는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 펌프는 호스를 매개로 하여 상기 역세척 커넥터에 연결되고, 상기 호스는 상기 펌프와 직접 연결되는 제1단부와 상기 역세척 커넥터와 직접 연결되는 제2단부를 구비하는 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프는 스퀴즈 펌프로 되어 있는 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 펌프는 벌룬(10)으로 되어 있는 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 펌프는 피스톤 펌프(9)로 되어 있는 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉재는 폴리우레탄으로 되어 있는 장치.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉재는 에폭시 수지로 되어 있는 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관 멤브레인은 친수성으로 되어 있는 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관 멤브레인은 폴리에테르설폰(PES), 폴리비닐피롤리돈(PVP) 및 산화지르코늄(ZrO₂)로 만들어지는 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관 멤브레인은 1000~1500 L/㎡/hr/bar의 플럭스를 갖는 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관 멤브레인은 불활성으로 되어 있는 장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관 멤브레인은 0.01~0.1 미크론 사이의 공극 크기를 갖춘 한외여과(ultrafiltration) 멤브레인으로 되어 있는 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관 멤브레인은 0.01~0.02 미크론 사이의 공극 크기를 갖춘 한외여과 멤브레인으로 되어 있는 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 하우징은 오염물질을 축적하는 저장조(7)를 구비하는 장치.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 화학적 선여과처리단계를 필요로 하지 않는 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 장치는 항균물질 공급원을 필요로 하지 않는 장치.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물 유입구는 상기 하우징의 상측면에 위치되고 상기 배수구(8,13)는 상기 하우징(1)의 하단부에 위치되는 장치.
19. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물 유입구(2)는 상기 하우징의 하측면에 위치되고 상기 배수구(8)는 상기 하우징(1)의 상단부에 위치되는 장치.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 삼투 커넥터(5)는 상기 하우징의 측면에 위치되는 장치.
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징의 오염수 유입구(2)에 연결된 원수조를 추가로 구비하고, 상기 하우징에 물을 중력작용으로 공급하도록 상기 하우징에서 적어도 50cm 위에 위치되어 있는 장치.
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 길이방향 축으로 길이연장되어 있고, 상기 수동작동식 펌프는 제1숄더부(30)와 제2숄더부(31)를 갖춘 벨로우를 구비하여 상기 제1숄더부(30)가 상기 하우징(1)의 길이방향 축을 따라 상기 제2숄더부(31)를 향해 가압될 때에 상기 벨로우(10')를 압축하는 장치.
23. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(1)은 길이방향 축으로 길이연장되어 있고, 상기 수동작동식 펌프는 벨로우(10')를 압축하기 위한 핸들 세트(34,34')를 구비하며, 상기 핸들은 상기 하우징(1)의 길이방향 축과 실제로 수직방향으로 상기 벨로우를 압축하도록 힌지결합되어 있는 장치.
24. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수동작동식 펌프는 벨로우(10')를 압축하기 위한 단일 핸들(34)을 구비하며, 상기 핸들은 상기 하우징(1)의 길이방향 축과 실제로 수직방향으로 상기 벨로우를 압축하도록 힌지결합되고, 또한 상기 핸들은 상기 벨로우가 압축되지 않을 때에 배수튜브를 차단하도록 압축기를 구비하는 장치.
25. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수동작동식 펌프는 상기 하우징의 표면의 일부를 덮는 압축가능한 벨로우(10')를 구비하는 장치.
    

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