KR20110019377A - 필터 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일단부에 액체 유입구를 갖고 타단부에 액체 배출구를 갖는 대체로 관형상 하우징, 상기 하우징 내부에 대체로 동심으로 배치되는 대체로 관형상 필터 요소로서 상기 필터 요소를 통하여 액체가 상기 필터의 외부로부터 상기 필터의 내부로 공급되는, 필터 요소, 상기 필터 요소 내부에 배치되고, 그 종방향이 상기 필터 요소의 종방향에 대응하며, UV광을 발생시킬 수 있는 세장형의 UV 발생 수단, 상기 필터 요소의 적어도 내부 표면상에 배치되는 재료 표시 촉매 도구로서, 상기 재료에 상기 UV광이 방사되는 재료 표시 촉매 도구를 포함하는 액체 처리 유닛에서 사용되는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 상기 세장형의 UV 발생 수단이 상기 대체로 관형상 필터 요소보다 더 긴 거리만큼 연장하며, 상기 연장은 상기 배출구에 인접하여 위치되고, 상기 더 긴 거리는 상기 필터 요소를 통과한 액체의 유동이 상기 세장형의 UV 발생 수단을 따라 일정한 최소 거리만큼 유동하도록 보장함으로써, 상기 액체의 유동을 UV광에 노출시키는 것을 특징으로 한다.

Description

필터 장치{FILTER ARRANGEMENT}

본 발명은 필터 장치, 특히 추가의 기능성을 갖는 필터에 관한 것이다.

유체를 처리하기 위한 다수의 프로세스에서 미립자를 필터링할 필요가 있다. 필터링은 세정, 살균 등과 같은 추가의 단계를 포함하는 처리 프로세스에서 초기 단계일 수 있다.

이러한 한가지 적용 분야는 수처리(treatment of water)이다. 본 발명의 출원인은 촉매를 UV광으로 조사함으로써 물 속에 라디칼을 발생시키는 광촉매 반응에 의해 작용하는 처리 유닛을 포함하는 수처리용 시스템을 개발중이다. 그러나 많은 경우, 물은 산화 프로세스에 노출되기 전에 필터링되어야 하는 상이한 크기의 상당히 많은 미립자를 포함한다.

본 출원인은 수처리 프로세스의 효율을 증가시키려고 끊임없이 노력중이며, 따라서 필터 영역에서 AOT 프로세스(고급 산화 기술)이 조정되는 필터 장치를 개발하였다. AOT는 필터를 통하여 유동하는 물을 처리하는데 중요한 3가지 구성요소를 활용한다. 하나는 UV 발생 수단, 즉 광촉매 및/또는 미생물의 직접적인 제거 및/또는 액체 내의 자유 라디칼 또는 그 내부에 용해된 성분의 직접접인 형성 및/또는 기체로 존재하거나 액체 내에 용해된 산소로부터 오존의 직접적인 형성에 충분한 에너지의, 380nm 미만인 자외선 스펙트럼 내의 파장을 발생시키는 수단이다. 이 파장은 물 속에 오존을 발생시키는 동시에 이 오존을 분해하는 제 2 구성요소가 자유 라디칼을 형성할 수 있게 한다. 제 3 구성요소는 오존 및 자유 라디칼이 발생되는 반응 구역에 촉매를 배치하여 자유 라디칼의 양을 증가시킨다.

현재, 관 형상을 갖는 필터 요소가 배치되는 필터가 사용되며, 이 필터 요소를 통해 물은 약 50μm의 폭을 갖는 슬릿을 거쳐서 지향된다. 필터는 처리될 물 속의 대부분의 미립자를 제거하는데 매우 효율적이다. 여과중에, 필터는 점점 더 막히게 된다. 현재의 필터 디자인에서 관형상 필터 요소는 하우징 내부에 수직으로 배치되며, 이 하우징은 필터 요소의 상부의 유입구와 필터 요소의 하부의 배출구를 갖도록 배치된다. 그러나 이는 필터 요소를 통하여 유동하는 액체가 충분히 긴 시간동안 완전히 처리되도록 노출되는 것을 완전히 보장하지는 않는다. 예를 들면, 필터의 막힘은 필터 요소의 상부에서 시작되어 하부로 이동함으로써 시작될 수 있으며, 이에 따라 액체는 배출구에 더 가까운 필터를 통하여 강제되어 UV 램프를 따라 더 짧은 길이만큼 유동한다.

필터 요소 내부에는, 석영 유리관 내부에 배치되는 세장형의 UV 램프 형태인 UV 방사 수단이 배치된다. 필터 요소는 촉매 재료로 코팅되며, 대안적으로 촉매 재료로 제조되며, 바람직하게 하우징의 내부 표면 또한 그러하다. 따라서, 촉매를 갖는 필터 요소는 UV 램프에 의해서 조사되며, 그에 따라 필터 요소의 내부 표면에 인접한 영역에서 및 물이 유동하는 램프와 필터 요소 사이의 영역에서 라디칼이 발생된다. 바람직하게 슬릿 또는 메시의 짧은 간격으로 인해, 임의의 통과하는 미립자는 촉매 표면에 매우 가까우며 그에 따라 발생되는 라디칼에 확실히 노출된다.

현행 필터 설계에 대한 한가지 문제점은 필터 요소가 막힐 때 물이 통과할 수 있기 전에 필터 요소를 따라서 아래로 강제되는 점이다. 이는 필터 요소와 램프 사이의 유동 길이 및 그에 따라 물이 UV 광에 노출되는 시간이 점점 더 짧아지게 됨을 의미한다. 이는 또한 물 내부의 약간의 오염물질, 미립자, 유기체 등이 AOT 프로세스에 노출될 때 제거되지 않고 통과할 수 있음을 의미한다.

물론 이는 어느 정도까지 필터 요소의 빈번한 백플러싱(backflushing)으로 개선될 수 있다. 그러나 백플러싱 작용은 처리 프로세스와 필터링의 중단을 일으키며, 이는 하나의 작용에서 대량의 물이 처리될 때 매우 바람직하지 않을 수 있다.

액체를 정화하기 위해 UV 광과 함께 작동중인 한가지 필터 장치는 US 4,971,687에 기재된다. 이는 필터의 막힘 정도에 관계없이, 유동이 강제되어 세장형의 UV 발생원을 둘러싸는 유동 제어 튜브로 인한 방향을 근본적으로 변화시키는 필터 해법을 포함한다. 유동 제어 튜브는 필터의 상태에 관계없이 UV 소오스를 따라 유동을 강제시키기 위해 이러한 위치에 배치된다. 이러한 설계는 모든 상태 동안 및 특히 필터가 추가로 막히게 되는 경우, 필터에 걸쳐서 보다 많은 압력 강하를 일으킨다. 필터의 막힘 및 특히 세장형의 관형 필터 요소의 막힘에 관한 문제점에 대해서는 US 4,971,687에 기재되어 있지 않다. 처리 성분으로서 라디칼을 생성시키기 위한 촉매 표면에 대하여서도 기재되어 있지 않다.

본 발명의 목적은 전술된 단점을 개선하는 것이다. 이 목적은 독립 특허청구항의 특징에 의해 해결된다. 바람직한 실시예는 종속 특허청구항의 내용을 형성한다.

본 발명의 주요 양태에 따르면, 일단부에 액체 유입구를 갖고 타단부에 액체 배출구를 갖는 대체로 관형상 하우징, 상기 하우징 내부에 대체로 동심으로 배치되는 대체로 관형상 필터 요소로서, 상기 필터 요소를 통하여 액체가 상기 필터의 외부로부터 상기 필터의 내부로 공급되는, 필터 요소, 상기 필터 요소 내부에 배치되고, 그 종방향이 상기 필터 요소의 종방향에 대체로 대응하며, UV광을 발생시킬 수 있는 세장형의 UV 발생 수단, 상기 필터 요소의 적어도 내부 표면상에 배치되는 재료 표시 촉매 도구로서, 상기 재료에 상기 UV광이 방사되는, 재료 표시 촉매 도구를 포함하는 액체 처리 유닛에서 사용되는 장치에 있어서, 상기 세장형의 UV 발생 수단은 상기 대체로 관형상 필터 요소보다 더 긴 거리만큼 연장하고, 상기 연장은 상기 배출구에 인접하여 위치되며, 상기 더 긴 거리는 상기 필터 요소를 통과한 액체의 유동이 상기 세장형의 UV 발생 수단을 따라서 일정한 최소 거리만큼 유동하도록 보장함으로써, 상기 액체의 유동을 UV광에 노출시키는 것을 특징으로 하는 액체 처리 유닛에서 사용되는 장치를 특징으로 한다.

본 발명의 일 대안예에 따르면, 유동 편향 수단은 대체로 관형상 부재를 포함하며, 상기 관형상 부재는 상기 배출구에 가장 가까운 영역에 상기 필터 요소의 연장부를 형성한다.

본 발명의 다른 대안예에 따르면, 유동 편향 수단은 대체로 관형상 부재를 포함하며, 상기 관형상 부재는 상기 배출구에 가장 가까운 영역에서 상기 필터 요소와 상기 세장형 UV 발생 수단 사이에 배치된다. 이 양태에서, 바람직하게 상기 관형상 부재는 UV광 투과성 재료로 이루어진다.

본 발명의 또 다른 대안예에 따르면, 유동 편향 수단은 상기 배출구와 상기 하우징의 내부 사이에 통로를 포함하며, 상기 필터 요소는 상기 통로 주위에 그 단부면이 배치되며, 상기 UV 발생 수단은 상기 통로 내부로 연장하여 위치된다.

본 발명은 전술된 장치를 포함하는 필터를 더 포함한다.

상기 필터는 바람직하게 재료 표시 촉매 도구를 포함하고, 상기 재료 표시 촉매 도구는 실리콘 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄 산화물, 귀금속과 같은 금속 및/또는 금속 산화물, 또는 그 혼합물과 같은 반도체 재료를 포함한다.

상기 필터 요소는 바람직하게 약 50μm의 슬릿을 갖는 웨지 필터(wedge filter)이다.

본 발명에 대한 이점이 몇가지 있다. 필터 내부의 유동 편향 수단으로 인해, 필터를 통하여 유동하는 액체는, 액체가 최소 길이에 대해 상기 UV 발생 수단을 따라 유동하도록 강제되는 점에서, 최소 기간동안 UV 발생 수단에 의해 생성된 라디칼에 노출되는 것이 확인된다. 그에 따라, 필터의 필터 요소가 점점 더 막히게 될수록 UV 발생 수단을 따라 액체가 유동하는 길이가 더 짧아지긴 하지만, 액체는 액체 내의 임의의 유기체가 AOT 프로세스에 노출되도록 충분히 노출되는 것이 보장된다.

유동 편향 수단은 액체에 대한 임의의 통로는 없지만 필터 요소의 연장부일 수 있거나, 배출구의 영역에서 필터 요소 내부의 관형상 부재일 수 있으며, 관형상 부재 주위에서 액체를 강제시킨다.

본 발명의 중요한 양태는 필터가 상기 장치의 케이싱을 통하여 연장하며, 상기 UV 발생 수단은 상기 케이싱을 통하여 또한 연장하여 상기 필터의 전체 내부 표면에 방사시킬 수 있으며, 상기 유입구 및 배출구는 상기 케이싱의 대향 단부에 배치되는 것이다. 이는 필터가 막히기 시작하더라도 상기 장치를 통한 유동이 단정할 수 있음을 의미한다. 그 후 유동이 적절한 범위까지 방사선에 노출되는 것을 확인하기 위해, 필터에 의해 유동이 영향을 받지 않는 곳에 간격이 생성된다. 본 발명에 따른 설계로 인해, 필터를 통과한 유동이 방향을 바꿀 필요가 없고, 필터 영역 외부에 하나의 처리 부분이 배치되며, UV 소오스를 향하여 지향된 필터 표면 상의 촉매 재료가 라디칼의 발생을 촉진시키는 점에서 많은 이점들이 얻어진다. 따라서, 본 발명은 필터 표면이 막히기 시작하더라도 라디칼을 이용하여 정화에 관한 적절한 기능을 확인할 수 있으나, 필터 표면의 절반 이상이 막히지 않는 한 유동은 정상적으로 기능한다.

본 발명에 대한 여타 양태 및 이점은 첨부 도면 및 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

하기의 본 발명에 대한 상세한 설명에서, 다음과 같은 첨부 도면이 참조될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 포함하는 필터의 횡단면도이고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예의 세부적인 횡단면도이며,
도 3은 본 발명의 제 3 실시예의 세부적인 횡단면도이며,
도 4는 본 발명을 포함하는 몇몇 필터의 연결부의 예시를 도시한다.

도면에 도시된 필터는 대체로 세장형의 관형상 하우징(10)을 포함한다. 하우징의 일단부는 처리될 물을 위한 유입구(14)를 포함하는 단부편(12)을 갖도록 배치된다. 단부편은 석영 유리와 같은 광 투과성 재료로 제조된 대체로 세장형인 관(16)을 위한 고정편을 이용하여 배치된다. 적합한 밀봉 부재가 유리관과 단부편 사이에 배치된다. 유리관 내부에는 대체로 세장형인 UV 방사 소오스가 배치된다. 유리관의 외부에는 필터 요소(18)가 배치되며, 필터 요소는 또한 단부편에 부착된다. 바람직한 실시예에 따르면, 필터는 소위 웨지 필터이며, 필터 요소는 필터 요소의 종방향에 대해 대체로 횡방향으로 배치되는 복수의 슬릿을 이용하여 배치된다. 슬릿은 횡단면도에서 보여지는 바와 같이 웨지형 또는 삼각형 형상을 갖는다. 슬릿의 폭은 예를 들면 약 50μm일 수 있지만, 적용에 따라 다른 크기도 물론 가능하다. 또한, 필터 요소는 귀금속, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 실리콘 산화물 및 이들의 혼합물과 같은 금속 및/또는 금속 산화물과 같은 광촉매 특성을 나타내는 재료로 코팅된다.

하우징의 타단부는 처리된 물을 위한 배출구(22)를 포함하는 단부편(20)을 갖도록 또한 배치되며, 이 배출구는 필터 요소와 유리관 사이의 공간(24)에 연결된다. 배출구를 개폐하기 위한 볼 밸브(26)를 갖도록 배출구 통로가 배치된다. 또한, 단부편은 바람직하게 필터 요소의 백-플러시 작용을 일으킬 수 있는 부재와 통로를 포함한다.

작동중에, 물은 유입구(14)를 통해 안내되고, 슬릿을 통하여 필터 요소(18)를 통과함으로써, 약 50μm보다 더 큰 미립자가 여과된다. 물은 그 후 배출구로부터 및 배출구를 향하여 유리관과 필터 요소 사이에서의 유동중에 UV 발생 수단(16)으로부터의 UV 방사선에 의해 노출된다. 필터 요소의 촉매 표면의 방사 및 물의 이러한 방사는 임의의 유기체를 없앨 때 매우 효율적인 라디칼을 발생시킨다.

본 발명에 따르면, 필터 요소는 필터의 하부 영역에서, 즉 배출구에 가장 가까이에서 관형상 부재에 부착된다. 관형상 부재는 완전히 중실형인 벽을 가지며, 즉 필터의 이러한 영역에서 임의의 물을 통과시키지 않는다. 관형상 부재의 목적은 관형상 부재와 하우징 사이의 이러한 영역 내의 임의의 물을 필터 요소 상부로 및 필터 요소를 통하여 강제시키는 것이다. 이는 필터 요소가 사용중에 막히게 될 때 특히 중요하다. 처리될 물을 위한 유입구는 필터의 상부에 있으며, 필터 요소의 상부가 먼저 막히게 되는 영역이기 때문에, 막히지 않은 슬릿을 통과할 수 있을 때까지 필터 요소 외부에서 아래로 물을 유동시킨다. 필터 요소를 통과한 물이 충분히 긴 기간동안 노출되는 것을 확인하기 위해, 물의 유동이 UV 발생 수단을 따라 최소 길이(l) 동안 노출되는 것이 보증되며, 이는 관형상 부재에 의해 생성된다.

도 2에 도시된 본 발명의 다른 변형예에 따르면, 관형상 부재(42)는 필터의 하부 영역내의 램프와 필터 사이에 배치된다. 이때, 관형상 부재는 광 투과성 재료로 되어 있으며, 그에 따라 필터 요소의 전체 내부 표면에 UV광이 방사될 수 있다. 이러한 방법에 의해, 하부 영역 내의 필터를 통과하고 관형상 부재 외부에 있는 물은 관형상 부재의 에지 둘레 및 상부로 강제된다. 이에 따라, 물은 적어도 관형상 부재의 길이(l) 동안 UV 램프를 통과하도록 강제된다.

도 3에 도시된 본 발명의 또 다른 변형예에 따르면, 하부 단부편, UV 발생 수단 및 필터 하우징은 UV 램프가 단부편의 공동으로 돌출하도록 설계될 수 있으며, 이 공동은 물이 UV램프를 통과하도록 강제되는 최소 길이(l)를 형성한다.

라디칼의 발생을 더 증가시키고 그에 따라 필터의 처리력을 증가시키기 위해, 도 4는 각각의 필터 요소가 3개의 UV 발생 수단(50)을 갖도록 배치되는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 또한, 촉매 표면(52)은 UV 발생 수단들 사이에 배치된다. 발생되는 라디칼의 양을 더 증가시키기 위해, 광촉매 표면은 표면적을 증가시키도록 파형 등으로 제조된다.

전술되고 도면에 도시된 실시예는 본 발명의 비제한적인 예로서만 간주되며, 특허 청구범위의 범주 내에서 다양하게 변형될 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 필터 요소는 적용에 따라 다른 형태, 통로 및 통로의 크기를 가질 수 있다.

Claims (10)

1. 일단부에 액체 유입구를 갖고 타단부에 액체 배출구를 갖는 대체로 관형상 하우징,
   상기 하우징 내부에 대체로 동심으로 배치되는 대체로 관형상 필터 요소로서, 상기 필터 요소를 통하여 액체가 상기 필터의 외부로부터 상기 필터의 내부로 공급되는, 필터 요소,
   상기 필터 요소 내부에 배치되고, 그 종방향이 상기 필터 요소의 종방향에 대체로 대응하며, UV광을 발생시킬 수 있는 세장형의 UV 발생 수단,
   상기 필터 요소의 적어도 내부 표면상에 배치되는 재료 표시 촉매 도구로서, 상기 재료에 상기 UV광이 방사되는, 재료 표시 촉매 도구를 포함하는 액체 처리 유닛에서 사용되는 장치에 있어서,
   상기 세장형의 UV 발생 수단은 상기 대체로 관형상 필터 요소보다 더 긴 거리만큼 연장하고, 상기 연장은 상기 배출구에 인접하여 위치되며, 상기 더 긴 거리는 상기 필터 요소를 통과한 액체의 유동이 상기 세장형의 UV 발생 수단을 따라서 일정한 최소 거리만큼 유동하도록 보장함으로써, 상기 액체의 유동을 UV광에 노출시키는 것을 특징으로 하는
   액체 처리 유닛에서 사용되는 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   유동 편향 수단이 대체로 관형상 부재를 포함하며, 상기 관형상 부재는 상기 배출구에 가장 가까운 영역에 상기 필터 요소의 연장부를 형성하는
   액체 처리 유닛에서 사용되는 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   유동 편향 수단이 대체로 관형상 부재를 포함하며, 상기 관형상 부재는 상기 배출구에 가장 가까운 영역에서 상기 필터 요소와 상기 세장형 UV 발생 수단 사이에 배치되는
   액체 처리 유닛에서 사용되는 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 관형상 부재는 UV광 투과성 재료로 된
   액체 처리 유닛에서 사용되는 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   유동 편향 수단이 상기 배출구와 상기 하우징의 내부 사이에 통로를 포함하며, 상기 필터 요소는 상기 통로 주위에 그 단부면이 위치하도록 배치되며, 상기 UV 발생 수단은 상기 통로 내부로 연장하여 위치되는
   액체 처리 유닛에서 사용되는 장치.
   
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 필터.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 재료 표시 촉매 도구는 실리콘 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄 산화물, 귀금속과 같은 금속 및/또는 금속 산화물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는
   필터.
   
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 필터 요소는 약 50μm의 슬릿을 갖는 웨지 필터인
   필터.
   
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 UV 발생 수단은 최소한 약 185 내지 254 nm의 빛을 방출할 수 있는
   필터.
   
10. 제 6 항에 있어서,
    백플러시 액체용 배출구를 더 포함하는
    필터.

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