KR20100116087A - 여과장치 - Google Patents
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Abstract
개시된 여과장치는, 여과대상유체가 유입 후 배출되는 본체와, 본체 내부에 회전 가능하게 설치되며, 본체 내부로 유입된 여과대상유체에서 오염물을 여과시키는 여과재와, 본체에 설치되어, 본체 내부에 유입된 여과대상유체의 수위를 감지하는 수위감지센서 및, 여과재에 연결 설치되어, 본체 내부에 유입된 여과대상유체가 일정수위를 넘어가면서 수위감지센서가 작동시, 여과재를 정회전 및 역회전되게 교번작동시켜, 여과재에 부착된 상기 오염물을 분리시키는 회전분리부를 포함한다.
이와 같은, 여과장치는, 본체에 유입된 여과대상유체가 일정수위를 넘어가면 수위감지센서가 작동한다. 그러면, 회전분리부에 의해 여과재가 정회전 및 역회전되게 교번동작하면서 원심력에 의해 여과재에 부착된 오염물이 이탈된다.
Description
본 발명은 여과장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오염물이 포함된 유체에서 오염물을 제거한 후, 여과된 유체를 배출시키는 여과장치에 관한 것이다.
일반적으로, 여과장치를 이용한 고액, 기액, 기고분리기술은 지난 20여년간 꾸준히 성장해왔다. 이와같은 성장은 진공원심분리, 이온교환과 같은 분리기술에 비하여 몇가지 중요한 장점을 갖고 있기 때문이다. 이러한 여과장치의 종류로는 여과재의 포아(Pore)크기에 따라 마이크로필터, 울트라필터, 나노필터, 삼투막, 세라믹 필터, 생물막 등이 있다.
그런데 이러한 여과장치는, 여과후 여과될 유체에 포함된 부유물질에 의해 여과재의 눈막힘이 일어나게 된다. 따라서, 일정기간 사용한 후에는 상기 여과재의 눈막힘으로 더 이상 여과기능을 수행하지 못하고, 상기 여과재를 교체하여야 하는 불편함이 있다.
또한, 이에 따라 고농축으로 여과시키지 못하는 등의 문제점이 있다. 도 1은 상기 여과재 상에 눈막힘을 도시한 개략단면도이다. 도 1을 참조하면, 상기 여과재 (1)상의 외부 눈막힘(External cake fouling)은 농도분극 현상으로 인하여 상기 여 과재(1) 표면으로 이동한 이물질(S)들이 상기 여과재(1) 표면에서 케이크층을 형성하여 여과투과수의 흐름을 방해하는 경우이다. 여과과정이 시작되는 즉시 발생하며 가역적이므로 역세척 등으로 쉽게 제거가 가능하다. 그러나 입자들이 상기 여과재(1)표면으로 역확산되는 것을 막기 때문에 비가역적인 2차 여과재오염을 일으킬 수 있으므로 이를 제어하는 것이 매우 중요하다.
도 2는 상기 여과재 상에 내부 눈막힘을 도시한 도시한 개략단면도이다. 도 2를 참조하면, 상기 여과재(1)의 내부공극에 이물질 즉 부유물질(S)이 부착되어 여과 투과수의 흐름을 방해하는 경우이다. 여기서 부유물질(S)이라 함은 미세입자, 미생물 등을 포함하는 개념이다. 상기 여과재(1)와 입자의 상호관계에 따라 일어나는 정도가 다르고, 대체로 비가역적인 경우가 많다. 케이크로 인한 막오염이 장기화 될수록 내부 눈막힘이 발생할 가능성이 높다.
본 발명은, 여과재에 부착되는 부유물을 용이하게 제거시키는 여과장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 여과대상유체가 유입 후 배출되는 본체와, 상기 본체 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 본체 내부로 유입된 상기 여과대상유체에서 오염물을 여과시키는 여과재와, 상기 본체에 설치되어, 상기 본체 내부에 유입된 상기 여과대상유체의 수위를 감지하는 수위감지센서 및, 상기 여과재에 연결 설치되어, 상기 본체 내부에 유입된 상기 여과대상유체가 일정수위를 넘어가면서 상기 수위감지센서가 작동시, 상기 여과재를 정회전 및 역회전되게 교번작동시켜, 상기 여과재에 부착된 상기 오염물을 분리시키는 회전분리부를 포함하는 여과장치를 제공한다.
이때, 상기 회전분리부는, 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축과 상기 여과재를 연결하여, 상기 구동모터의 회전력을 상기 여과재로 전달시켜, 상기 여과재가 축회전되게 하는 구동축을 포함할 수 있다.
또한, 상기 본체는, 상단 일측에 상기 여과대상유체가 유입되도록 형성된 유입구 및, 저면 중앙부에 상기 여과재에 의해 여과된 여과유체가 배출되는 배출구가 형성되며, 하단 일측에 오염분리구가 형성된 통 형상의 몸체와, 상기 유입구를 개폐하도록 상기 유입구에 배치되며, 상기 몸체 내부로의 상기 여과대상유체 유입여부를 조절하는 유입조절밸브와, 상기 오염분리구를 개폐하도록 상기 오염분리구 에 배치되며, 상기 회전분리부에 의해 상기 여과재에서 분리된 오염물을 포함하는 오염유체의 상기 오염분리구를 통한 상기 몸체 외부로의 배출여부를 조절하는 배출조절밸브 및, 상기 배출구에 삽입 연결된 상태로 상기 여과재가 회전 가능하게 외삽되며, 복수의 관통공이 형성되어, 상기 여과유체를 상기 몸체 외부로 배출되게 가이드하는 배출관을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 몸체에는, 상기 몸체 내측에 설치되어 상기 회전분리부에 의한 상기 여과재의 축회전시, 상기 여과재 외측과 접촉하면서 상기 여과재에 부착된 상기 오염물을 이탈시키는 브러쉬를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 여과장치는, 본체에 유입된 여과대상유체가 일정수위를 넘어가면 수위감지센서가 작동한다. 그러면, 회전분리부에 의해 여과재가 정회전 및 역회전되게 교번동작하면서 원심력에 의해 여과재에 부착된 오염물이 이탈된다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 여과장치의 전체 단면도이다. 도 3을 참조하면, 상기 여과장치는, 본체(100), 여과재(200), 수위감지센서(300), 회전분리부(400)를 구비하고 있다.
상기 본체(100)는 외부에서 여과대상유체가 유입된 후, 이후 설명될 상기 여과재(200)에 의해 여과된 여과유체를 배출시킨다. 이러한, 상기 본체(100)는 몸 체(110), 유입조절밸브(120), 배출조절밸브(130), 배출관(140)을 구비한다.
상기 몸체(110)는 상기 여과대상유체가 유입되도록 통 형상을 가진다. 이러한, 상기 몸체(110)의 상단 일측부에는 외부에서 상기 여과대상유체가 유입되는 유입구(111)를 형성한다. 그리고, 상기 몸체(110)의 저면 중앙부에는 상기 몸체(110) 내부로 유입된 후, 이후 설명될 상기 여과재(200)에 의해 여과된 상기 여과유체가 배출되는 배출구(112)를 형성한다. 더불어, 상기 몸체(110)의 하단 일측부에는 이후 설명될 상기 회전분리부(400)에 의한 상기 여과재(200)의 회전에 의해, 상기 여과재(200)에서 분리된 오염물을 포함하는 오염유체가 배출되는 오염분리구(113)를 형성한다.
또한, 상기 몸체(110) 내측 면부에는 브러쉬(150)를 구비할 수도 있다. 이러한, 상기 브러쉬(150)는 이후 설명될 상기 회전분리부(400)에 의해 상기 여과재(200)가 축회전시, 축회전되는 상기 여과재(200)의 외측 면부과 접촉되면서 상기 여과재(200) 외측에 부착된 오염물들을 용이하게 이탈시키게 한다. 즉, 상기 브러쉬(150)는 상기 여과재(200)의 축회전시, 상기 여과재(200)에 부착된 오염물들을 털어내는 역할을 수행한다.
상기 유입조절밸브(120)는 상기 유입구(111)에 배치되어, 상기 유입구(111)를 개폐한다. 즉, 상기 유입조절밸브(120)는 상기 유입구(111)를 개폐하면서, 외부에서 상기 몸체(110) 내부로의 상기 여과대상유체 유입여부를 조절한다. 이러한, 상기 유입조절밸브(120)는 상기 회전분리부(400)에 의한 상기 여과재(200)의 축회전 동작전까지는 상기 유입구(111)를 개방시켜, 외부에서 상기 몸체(110) 내부로 상기 여과대상유체가 유입되게 한다. 이후, 상기 유입조절밸브(120)는 상기 회전분리부(400)에 의한 상기 여과재(200)의 축회전이 이루어지면, 상기 유입구(111)를 폐쇄시키면서, 상기 유입구(111)를 통한 상기 여과대상유체의 상기 몸체(110) 내부로의 유입을 차단한다.
상기 배출조절밸브(130)는 상기 오염분리구(113)에 배치되어, 상기 오염분리구(113)를 개폐한다. 즉, 상기 배출조절밸브(130)는 상기 오염분리구(113)를 개폐하면서, 상기 오염분리구(113)를 통한 상기 오염유체의 상기 몸체(110) 외부로의 배출여부를 조절한다. 즉, 상기 배출조절밸브(130)는 상기 몸체(110) 내부로 상기 여과대상유체가 유입될 경우에는 상기 오염분리구(113)를 폐쇄시켜 상기 오염분리구(113)를 통한 상기 여과대상유체의 배출을 차단한다. 이후, 상기 배출조절밸브(130)는 상기 회전분리부(400)에 의한 상기 여과재(200)의 회전에 의해 오염물 이탈이 완료되면, 상기 오염분리구(113)를 개방시키면서 상기 몸체(110) 내 상기 오염유체가 상기 오염분리구(113)를 통해 상기 몸체(110) 외부로 배출되게 한다.
상기 배출관(140)은 상기 여과재(200)에 의해 여과된 여과유체를 상기 몸체(110) 외부로 배출되게 가이드 한다. 이러한, 상기 배출관(140)의 일 단부는 상기 배출구(112)에 삽입 연결되며, 타 단부는 상기 몸체(110) 내부로 돌출 배치된다. 여기서, 상기 배출관(140)의 타 단부에는 이후 설명될 상기 여과재(200)가 회전 가능하게 외삽 설치된다. 따라서, 상기 배출관(140)은 상기 회전분리부(400)에 의한 상기 여과재(200)의 안정적인 축회전이 가능하도록 상기 여과재(200)를 지지하는 역할도 수행한다. 여기서, 도면번호 142은 상기 여과재(200)가 상기 배출 관(140)에 외삽된 상태에서 회전을 용이하게 하는 베어링 부재이다.
그리고, 상기 배출관(140)의 타 단부에는 상기 여과재(200)를 통과한 여과유체가 유입되도록 복수의 관통공(141)들이 형성된다. 따라서, 상기 여과재(200)를 통과한 상기 여과유체는 상기 관통공(141)을 통해 상기 배출관(140) 내부로 유입된 후, 상기 배출구(112)를 통해 상기 몸체(110) 외부로 배출된다.
상기 여과재(200)는 상기 본체(100)의 몸체(110) 내부로 유입된 상기 여과대상유체에서 오염물을 여과한다. 이러한, 상기 여과재(200)는 이후 설명될 상기 회전분리부(400)에 의해 축회전되도록 상기 본체(100)의 몸체(110) 내부에 회전 가능하게 설치된다. 더불어, 상기 여과재(200)는 상기 몸체(110) 내부에서 상기 배출관(140)의 타 단부에 회전 가능하게 외삽 배치된다. 따라서, 상기 여과재(200)를 통과하면서 오염물이 여과된 상기 여과유체는 상기 배출관(140)의 관통공(141)들을 통해 상기 배출관(140) 내부로 유입된 후, 상기 배출구(112)를 통해 상기 몸체(110) 외부로 배출된다. 여기서, 상기 여과재(200)는 마이크로필터, 울트라필터, 나노필터, 세라믹 필터, 생물막과 같은 필터류를 선택 적용가능하며, 이에 한정하지 않고 공지의 필터류를 적용 가능함은 물론이다.
상기 수위감지센서(300)는 상기 본체(100)에 설치되어, 상기 본체(100)의 몸체(110) 내부에 유입된 상기 여과대상유체의 수위를 감지한다. 이러한, 상기 수위감지센서(300)의 작동에 따라 이후 설명될 상기 회전분리부(400)의 동작여부가 결정된다.
여기서, 상기 수위감지센서(300)는 상기 본체(100)의 몸체(110) 상단 일측부 에 설치되는 제1센서(310)와, 상기 본체(100)의 몸체(110) 하단 일측부에 설치되는 제2센서(320)를 포함할 수 있다. 상기 제1센서(310)는 상기 여과재(200)에 부착된 오염물이 늘어나면서 상기 여과재(200)에 의한 상기 여과대상유체의 여과율이 저하되어, 상기 몸체(110) 내부에 상기 여과대상유체가 일정수위를 넘어가면 작동한다. 이러한, 상기 제1센서(310)가 작동하면, 상기 유입조절밸브(120)는 상기 유입구(111)를 폐쇄시킴과 동시에 상기 회전분리부(400)에 의한 상기 여과재(200)의 축회전이 이루어지게 된다. 상기 제2센서(320)는 상기 여과재(200)의 이탈된 오염물을 포함하는 상기 오염유체가 상기 오염분리구(113)를 통해 배출되면서 일정수위보다 낮아지게 되면 작동한다. 이러한, 상기 제2센서(320)가 작동하면, 상기 유입조절밸브(120)에 의한 상기 유입구(111)의 폐쇄상태가 해제되면서 상기 유입구(111)를 개방함과 동시에 상기 회전분리부(400)의 작동을 정지시켜, 상기 여과재(200)가 축회전되지 않게 한다. 이같이, 상기 제2센서(320)가 작동하면 상기 유입구(111)를 통한 상기 몸체(110) 내부로의 상기 여과대상유체 유입 후, 상기 여과재(200)에 의해 여과된 상기 여과유체의 상기 배출구(112)를 통한 배출이 이루어지게 된다.
상기 회전분리부(400)는 상기 여과재(200)를 축회전시키도록 상기 여과재(200)에 연결 설치된다. 이러한, 상기 회전분리부(400)는 상기 본체(100)의 몸체(110) 내부에 유입된 상기 여과대상유체가 일정수위를 넘어가면서, 상기 수위감지센서(300) 중 제1센서(310)가 작동시, 상기 여과재(200)를 정회전 및 역회전되게 교번 작동시킨다. 즉, 상기 회전분리부(400)는 상기 여과재(200)를 정회전 및 역회전되게 교번 작동시키면서, 상기 여과재(200)에 부착된 오염물을 원심분리에 의해 이탈되게 한다. 이러한, 상기 회전분리부(400)는 구동모터(410), 구동축(420)을 포함한다.
상기 구동모터(410)는 상기 여과재(200)를 회전시키도록 회전력을 발생시킨다. 상기 구동축(420)은 상기 구동모터(410)에서 발생된 회전력을 상기 여과재(200)로 전달한다. 이러한, 상기 구동축(420)의 일 단부는 상기 여과재(200)에 연결되며, 타 단부는 상기 구동모터(410)의 회전축(411)에 연결된다. 따라서, 상기 구동축(420)에 의해 상기 구동모터(410)의 회전시, 상기 여과재(200)가 축회전 하게 된다. 여기서, 상기 구동모터(410)의 회전축(411)과 상기 구동축(420)은 풀리(430)와 벨트(440)에 의해 연결 설치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 기어(도면미도시)에 의해 연결 설치할 수 있음은 물론이다.
이와 같은 구성으로 이루어진 일실시예에 따른 상기 여과장치의 동작을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 유입구(111)를 통해 외부에서 상기 본체(100)의 몸체(110) 내부로 유입된 상기 여과대상유체는 상기 여과재(200)에 의해 오염물이 여과된다.
이렇게, 상기 여과재(200)를 통과하면서 상기 오염물이 여과된 상기 여과유체는, 상기 배출관(140)을 통해 상기 몸체(110) 외부로 배출된다.
이후, 상기 여과재(200)가 상기 여과대상유체를 여과하면서, 상기 여과재(200에 상기 오염물이 많이 부착되면, 상기 여과재(200)에 의한 상기 여과대상유체의 여과속도가 느려지면서, 상기 몸체(110) 내부에서 상기 여과대상유체의 수위가 상승하게 된다.
이렇게, 상기 몸체(110)에 유입된 상기 여과대상유체의 수위가 상승하면서, 상기 수위감지센서(300) 중 제1센서(310)가 작동하게 되면, 상기 유입조절밸브(120)에 의한 상기 유입구(111)가 폐쇄되면서, 상기 유입구(111)를 통한 상기 몸체(110) 내부로의 상기 여과대상유체의 유입이 차단된다. 이와 동시에, 상기 회전분리부(400)의 구동모터(410)가 작동하면서, 상기 여과재(200)를 정회전 및 역회전되게 교번작동시킨다. 이같이, 상기 여과재(200)가 축회전하게 되면, 상기 몸체(110) 내측에 설치된 상기 브러쉬(150) 및 원심력에 의해 상기 여과재(200)에 부착되어 있던 상기 오염물들이 이탈된다.
상기 여과재(200)가 일정시간 축회전한 후에는, 상기 배출조절밸브(130)에 의한 상기 오염분리구(113)가 개방되면서, 상기 오염분리구(113)를 통한 상기 오염유체가 상기 몸체(110) 외부로 배출된다.
이같이, 상기 오염분리구(113)를 통해 상기 오염유체가 상기 몸체(110) 외부로 배출되며, 상기 오염유체가 일정수위 이하가 되면, 상기 수위감지센서(300)의 제2센서(320)가 작동한다. 그러면, 상기 회전분리부(400)의 구동모터(410) 작동이 정지되며, 상기 배출조절밸브(130)가 상기 오염분리구(113)를 폐쇄시킨다. 이와 동시에, 상기 유입조절밸브(120)가 상기 유입구(111)를 다시 개방시키면서, 외부에서 상기 몸체(110) 내부로 상기 여과대상유체가 유입되게 한다. 이후, 상기 몸체(110) 내부로 유입된 상기 여과대상유체는 앞서 설명한 상기 여과재(200)에 의한 여과과정을 다시 거친 후, 상기 몸체(110) 외부로 배출된다.
이와 같이, 일실시예에 따른 상기 여과장치는, 상기 본체(100)에 유입된 상 기 여과대상유체가 일정수위를 넘어가면 상기 수위감지센서(300)가 작동한다. 그러면, 상기 회전분리부(400)에 의해 상기 여과재(200)가 정회전 및 역회전되게 교번동작하면서 원심력에 의해 상기 여과재(200)에 부착된 오염물이 이탈된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 종래의 여과장치에서 여과재의 눈막힘을 나타낸 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 여과장치의 전체 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
100: 본체 110: 몸체
120: 유입조절밸브 130: 배출조절밸브
140: 배출관 150: 브러쉬
200: 여과재 300: 수위감지센서
400: 회전분리부 410: 구동모터
420: 구동축
Claims (4)
- 여과대상유체가 유입 후 배출되는 본체와;상기 본체 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 본체 내부로 유입된 상기 여과대상유체에서 오염물을 여과시키는 여과재와;상기 본체에 설치되어, 상기 본체 내부에 유입된 상기 여과대상유체의 수위를 감지하는 수위감지센서; 및,상기 여과재에 연결 설치되어, 상기 본체 내부에 유입된 상기 여과대상유체가 일정수위를 넘어가면서 상기 수위감지센서가 작동시, 상기 여과재를 정회전 및 역회전되게 교번작동시켜, 상기 여과재에 부착된 상기 오염물을 분리시키는 회전분리부를 포함하는 여과장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 회전분리부는,구동모터와,상기 구동모터의 회전축과 상기 여과재를 연결하여, 상기 구동모터의 회전력을 상기 여과재로 전달시켜, 상기 여과재가 축회전되게 하는 구동축을 포함하는 여과장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,상기 본체는,상단 일측에 상기 여과대상유체가 유입되도록 형성된 유입구 및, 저면 중앙부에 상기 여과재에 의해 여과된 여과유체가 배출되는 배출구가 형성되며, 하단 일측에 오염분리구가 형성된 통 형상의 몸체와,상기 유입구를 개폐하도록 상기 유입구에 배치되며, 상기 몸체 내부로의 상기 여과대상유체 유입여부를 조절하는 유입조절밸브와,상기 오염분리구를 개폐하도록 상기 오염분리구에 배치되며, 상기 회전분리부에 의해 상기 여과재에서 분리된 오염물을 포함하는 오염유체의 상기 오염분리구를 통한 상기 몸체 외부로의 배출여부를 조절하는 배출조절밸브 및,상기 배출구에 삽입 연결된 상태로 상기 여과재가 회전 가능하게 외삽되며, 복수의 관통공이 형성되어, 상기 여과유체를 상기 몸체 외부로 배출되게 가이드하는 배출관을 포함하는 여과장치.
- 청구항 3에 있어서,상기 몸체에는, 상기 몸체 내측에 설치되어 상기 회전분리부에 의한 상기 여과재의 축회전시, 상기 여과재 외측과 접촉하면서 상기 여과재에 부착된 상기 오염물을 이탈시키는 브러쉬를 더 포함하는 여과장치.
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