KR20150112845A

KR20150112845A - 여과장치

Info

Publication number: KR20150112845A
Application number: KR1020150041154A
Authority: KR
Inventors: 문희완
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2015-10-07
Also published as: KR102236176B1; SG11201607948VA; CN106102882A; US20170120199A1; WO2015147536A1; EP3124105A4; EP3124105A1; CN106102882B

Abstract

중공사막 모듈들이 프레임 구조 내에 높은 집적도로 장착됨으로써 여과 시스템의 회수율(recovery rate)을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 높은 집적도로 배열된 상기 중공사막 모듈들에 대한 산기 세정을 효율적으로 수행할 수 있는 여과장치가 개시된다. 본 발명의 여과장치는, 제1 및 제2 내부 공간들을 갖는 프레임 구조, 상기 제1 내부 공간 내에 장착된 제1 중공사막 모듈, 및 상기 제2 내부 공간 내에 장착된 제2 중공사막 모듈을 포함한다.

Description

여과장치{Filtering Apparatus}

본 발명은 여과장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 중공사막 모듈들이 프레임 구조 내에 높은 집적도로 장착됨으로써 여과 시스템의 회수율(recovery rate)을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 높은 집적도로 배열된 상기 중공사막 모듈들에 대한 산기 세정을 효율적으로 수행할 수 있는 여과장치에 관한 것이다.

유체로부터 오염물질을 제거하여 정수하는 수처리 방법으로는 가열이나 상변화를 이용하는 방법과 여과막을 이용하는 방법이 있다.

여과막의 세공 크기에 따라 원하는 수질이 안정적으로 얻어질 수 있으므로, 여과막을 이용하는 방법이 가열이나 상변화를 이용하는 방법에 비해 공정의 신뢰도가 높다는 장점이 있다. 또한, 여과막을 이용할 경우 가열 등의 조작이 필요 없기 때문에, 미생물을 이용하는 분리 공정에서 미생물이 열에 의해 영향을 받는 것을 방지할 수 있다.

여과막을 이용한 분리 방법 중 하나로는 중공사막을 이용하는 방법이 있다. 전통적으로 중공사막은 무균수, 음용수, 초순수 제조 등 정밀 여과 분야에 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 하/폐수처리, 정화조에서의 고액 분리, 산업폐수에서의 부유 물질(SS : Suspended Solid) 제거, 하천수의 여과, 공업용수의 여과, 및 수영장 물의 여과 등으로 그 응용 범위가 확대되고 있다.

중공사막 모듈의 한 종류로서, 처리하고자 하는 유체에 집적 침지되며 중공사막의 중공에 가해지는 음압에 의해 유체만을 선택적으로 상기 중공으로 투과시킴으로써 불순물 또는 슬러지의 고형 성분을 분리하는 침지형 중공사막 모듈이 있다.

침지형 중공사막 모듈은 수직형과 수평형을 포함한다. 수직형 중공사막 모듈은 유체 내에 침지될 때 중공사막의 길이 방향이 수면과 수직이 되도록 배열되는 중공사막 모듈이다. 반면, 수평형 중공사막 모듈은 유체 내에 침지될 때 중공사막의 길이 방향이 수면과 수평이 되도록 배열되는 중공사막 모듈이다.

수평형 중공사막 모듈의 경우, 유체 내의 불순물이 중력에 의해 중공사막 상에 쌓임으로써 중공사막의 공극이 막힐 우려가 수직형에 비해 상대적으로 높다. 따라서, 수평형 중공사막 모듈은 정수장과 같이 오염도가 비교적 낮은 물을 처리하는데 주로 사용되고, 수직형 중공사막 모듈은 하폐수 처리장과 같이 비교적 높은 오염도의 물을 처리하는데 주로 사용된다.

일반적으로, 여과장치들이 서로 충돌하여 파손되는 것을 방지하기 위하여, 처리되어야 할 유체가 담겨있는 수조에 복수개의 여과장치들이 소정 간격을 두고 침지되어야 한다. 따라서, 소정 크기의 수조에 담겨있는 유체에 침지될 수 있는 여과장치들의 개수를 증가시키는데는 한계가 있다. 즉, 특정 수조 내의 유체에 침지되는 여과장치들의 집적도를 향상시키는데는 한계가 있으며, 그 결과, 여과 시스템의 회수율을 높이는데도 한계가 있었다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 여과장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 관점은, 중공사막 모듈들이 프레임 구조 내에 높은 집적도로 장착됨으로써 여과 시스템의 회수율(recovery rate)을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 높은 집적도로 배열된 상기 중공사막 모듈들에 대한 산기 세정을 효율적으로 수행할 수 있는 여과장치를 제공하는 것이다.

위에서 언급된 본 발명의 관점 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 제1 및 제2 내부 공간들을 갖는 프레임 구조; 상기 제1 내부 공간 내에 장착된 제1 중공사막 모듈; 및 상기 제2 내부 공간 내에 장착된 제2 중공사막 모듈을 포함하되, 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들 각각은, 상부 헤더; 하부 헤더; 및 상기 상부 및 하부 헤더들 사이의 중공사막을 포함하고, 상기 프레임 구조는, 상기 중공사막들과 평행한 길이방향을 갖는 수직 부재들; 및 상기 수직 부재들에 의해 지지되며, 상기 상부 및 하부 헤더들과 상기 중공사막들에 각각 수직인 길이방향을 갖는 크로스 파이프들을 포함하고, 상기 수직 부재들은, 한 쌍의 중앙 수직 부재들; 상기 중앙 수직 부재들과 함께 상기 제1 내부 공간을 형성하는 한 쌍의 제1 수직 부재들; 및 상기 중앙 수직 부재들과 함께 상기 제2 내부 공간을 형성하는 한 쌍의 제2 수직 부재들을 포함하고, 상기 크로스 파이프들은, 상기 중앙 수직 부재들에 의해 지지되며 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들의 상부 헤더들과 유체 연통하는 제1 중앙 크로스 파이프; 및 상기 중앙 수직 부재들에 의해 지지되며 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들의 하부 헤더들과 유체 연통하는 제2 중앙 크로스 파이프를 포함하고, 상기 중앙 수직 부재들 각각은 상기 제1 및 제2 중앙 크로스 파이프들 중 적어도 하나와 유체 연통하는 파이프이며, 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들에 의해 생산된 여과수를 외부로 전달하기 위한 배출 포트를 갖는 것을 특징으로 하는 여과장치가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 프레임 구조; 상기 프레임 구조 내에서 서로 평행하게 배열된 제1 그룹의 중공사막 모듈들; 및 상기 프레임 구조 내에서 서로 평행하게 배열된 제2 그룹의 중공사막 모듈들을 포함하고, 상기 프레임 구조는 상기 제1 그룹의 중공사막 모듈들과 상기 제2 그룹의 중공사막 모듈들 사이에 배치된 중앙 크로스 파이프를 포함하며, 상기 제1 및 제2 그룹들의 중공사막 모듈들은 상기 중앙 크로스 파이프에 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 여과장치가 제공된다.

이 밖에도, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.

첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과장치를 개략적으로 보여주는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 중공사막 모듈의 헤더가 프레임 구조의 크로스 바에 체결되는 방식을 보여주며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 서로 체결된 중공사막 모듈의 헤더 및 프레임 구조의 크로스 바를 개략적으로 보여주는 정면도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 여과장치의 다양한 실시예들을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.

도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 여과장치는 제1 및 제2 내부 공간들(IS1, IS2)을 갖는 프레임 구조(100), 상기 제1 내부 공간(IS1) 내에 장착된 제1 중공사막 모듈(200a), 및 상기 제2 내부 공간(IS2) 내에 장착된 제2 중공사막 모듈(200b)을 포함한다.

도 1에는 1개의 제1 중공사막 모듈(200a) 및 1개의 제2 중공사막 모듈(200b)만이 예시되어 있으나, 본 발명의 일 실시예에 의하면 다수의 제1 중공사막 모듈들(200a)이 상기 프레임 구조(100)의 제1 내부 공간(IS1) 내에서 서로 평행하게 배열되어 제1 그룹을 이룬다. 이와 유사하게, 다수의 제2 중공사막 모듈들(200b)이 상기 프레임 구조(100)의 제2 내부 공간(IS2) 내에서 서로 평행하게 배열되어 제2 그룹을 이룬다.

상기 프레임 구조(100)는 상기 제1 그룹의 중공사막 모듈들(200a)과 상기 제2 그룹의 중공사막 모듈들(200b) 사이에 배치된 중앙 크로스 파이프(121 및/또는 122)를 포함하며, 상기 제1 및 제2 그룹들의 중공사막 모듈들(200a, 200b)은 상기 중앙 크로스 파이프(121 및/또는 122)에 유체 연통한다. 상기 프레임 구조(100)는 상기 중앙 크로스 파이프(121 및/또는 122)와 유체 연통하는 중앙 수직 부재(111)를 더 포함할 수 있다. 상기 프레임 구조(100)는, 상기 중앙 크로스 파이프(121 및/또는 122)를 사이에 둔 제1 및 제2 크로스 파이프들(123, 124), 상기 제1 및 제2 크로스 파이프들(123, 124)과 각각 유체 연통하는 제1 및 제2 수직 부재들(112, 113), 상기 제1 수직 부재(112)와 유체 연통하며 상기 제1 그룹의 중공사막 모듈들(200a) 아래에 배치되는 제1 산기부(140a), 및 상기 제2 수직 부재(113)와 유체 연통하며 상기 제2 그룹의 중공사막 모듈들(200b) 아래에 배치되는 제2 산기부(140b)를 포함할 수 있다. 상기 프레임 구조(100)의 이와 같은 구조에 대해서는 아래에서 더욱 자세히 설명하기로 한다.

상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b) 각각은, 제1 집수부를 갖는 길쭉한 형상(elongated shape)의 상부 헤더(210), 제2 집수부를 갖는 길쭉한 형상의 하부 헤더(220), 및 상기 상부 및 하부 헤더들(210, 220) 사이의 중공사막(230)을 포함한다. 상기 중공사막들(230)은 상기 제1 및 제2 집수부들에 각각 유체 연통한다.

상기 중공사막(230)의 제조에 사용될 수 있는 고분자 수지는 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 설폰화 폴리설폰 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지 및 폴리에스테르이미드 수지 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 중공사막(230)은 단일막 또는 복합막 형태일 수 있다. 상기 중공사막(230)이 복합막 형태일 경우, 중공사막(230)은 튜브형 브레이드(braid) 및 그 표면 상에 코팅되는 고분자 박막을 포함할 수 있다. 상기 튜브형 브레이드는 폴리에스테르 또는 나일론으로 제조될 수 있고, 상기 고분자 박막은 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 설폰화 폴리설폰 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지 및 폴리에스테르이미드 수지 중 적어도 하나를 포함한다.

중공사막(230)의 일단이 제1 고정층(보이지 않음)을 통해 상부 헤더(210)의 몸체(211)에 고정되어 있고, 그 타단이 제2 고정층(222)을 통해 하부 헤더(220)의 몸체(221)에 고정되어 있다.

상기 중공사막(230)의 중공(lumen)은 상부 및 하부 헤더들(210, 220)의 제1 및 제2 집수부들과 유체 연통한다. 따라서, 상기 중공사막(230)의 중공에 제공된 음압에 의해 상기 중공사막(230)을 통과한 여과수(permeate)가 상기 중공사막(230)의 중공을 통해 상기 상부 및 하부 헤더들(210, 220)의 제1 및 제2 집수부들로 유입된 후 제1 및 제2 배출 파이프들(213, 223)을 통해 배출된다.

선택적으로, 상기 상부 및 하부 헤더들(210, 220) 중 어느 하나만이 집수부를 가질 수도 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b) 각각은 제1 집수부를 갖는 상부 헤더(210) 및 중공사막들(230)만으로 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 중공사막(230)의 일단이 상기 제1 집수부와 유체 연통하고 그 타단은 실링되어 있을 수 있다.

한편, 도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 구조(100)는 상기 중공사막들(230)과 평행한 길이방향을 갖는 수직 부재들(111, 112, 113), 및 상기 수직 부재들(111, 112, 113)에 의해 지지되며 상기 상부 및 하부 헤더들(210, 220)과 상기 중공사막들(230)에 각각 수직인 길이방향을 갖는 크로스 파이프들(121, 122, 123, 124)을 포함한다.

상기 수직 부재들은(111, 112, 113) 한 쌍의 중앙 수직 부재들(111), 상기 중앙 수직 부재들(111)과 함께 상기 제1 내부 공간(IS1)을 형성하는 한 쌍의 제1 수직 부재들(112), 및 상기 중앙 수직 부재들(111)과 함께 상기 제2 내부 공간(IS2)을 형성하는 한 쌍의 제2 수직 부재들(113)을 포함한다.

상기 크로스 파이프들(121, 122, 123, 124)은 상기 중앙 수직 부재들(111)에 의해 지지되며 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 상부 헤더들(210)과 유체 연통하는 제1 중앙 크로스 파이프(121), 상기 중앙 수직 부재들(111)에 의해 지지되며 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 하부 헤더들(220)과 유체 연통하는 제2 중앙 크로스 파이프(122), 상기 제1 수직 부재들(112)에 의해 지지되는 제1 크로스 파이프(123), 및 상기 제2 수직 부재들(113)에 의해 지지되는 제2 크로스 파이프(124)를 포함한다.

구체적으로, 상기 제1 중앙 크로스 파이프(121)의 체결 홀들(121a)에 상부 헤더들(210)의 제1 배출 파이프들(213)이 삽입됨으로써 상기 상부 헤더들(210)이 상기 제1 중앙 크로스 파이프(121)에 지지됨과 동시에 상기 상부 헤더들(210)의 제1 집수부가 상기 제1 중앙 크로스 파이프(121)에 유체 연통하게 된다.

이와 유사하게, 상기 제2 중앙 크로스 파이프(122)의 체결 홀들(122a)에 하부 헤더들(220)의 제2 배출 파이프들(223)이 삽입됨으로써 상기 하부 헤더들(220)이 상기 제2 중앙 크로스 파이프(122)에 지지됨과 동시에 상기 하부 헤더들(220)의 제2 집수부가 상기 제2 중앙 크로스 파이프(122)에 유체 연통하게 된다.

상기 중앙 수직 부재들(111) 각각은 상기 제1 및 제2 중앙 크로스 파이프들(121, 122) 중 적어도 하나와 유체 연통하는 파이프이며, 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)에 의해 생산된 여과수를 외부로 전달하기 위한 배출 포트(111a)를 갖는다.

전술한 본 발명에 의하면, 중공사막 모듈들(200a, 200b)이 프레임 구조(100) 내에 높은 집적도로 장착된 여과장치가 제공될 수 있다. 따라서, 이러한 여과장치들이 수조 내의 유체에 소정 간격으로 침지됨으로써 형성되는 여과 시스템의 회수율이 크게 향상될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 중앙 수직 부재들(111) 각각은 상기 제1 및 제2 중앙 크로스 파이프들(121, 122) 모두와 유체 연통하는 파이프이다. 따라서, 중공사막(230)의 중공에 제공된 음압에 의해 상기 중공사막(230)을 통과한 여과수가 상기 제1 및 제2 헤더들(210, 220)의 제1 및 제2 집수부들로 유입된 후 제1 및 제2 배출 파이프들(213, 223)을 통해 후방 제1 중앙 크로스 파이프(121) 및 제2 중앙 크로스 파이프(122)로 전달되고, 상기 중앙 수직 부재들(111)의 배출 포트들(111a)을 통해 외부로 배출된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 2개의 중앙 수직 부재들(111) 중 하나(이하, '제1 중앙 수직 부재'라 칭함)는 상기 제1 중앙 크로스 파이프(121)와 유체 연통하는 파이프이며, 상기 2개의 중앙 수직 부재들(111) 중 다른 하나(이하, '제2 중앙 수직 부재'라 칭함)는 상기 제2 중앙 크로스 파이프(122)와 유체 연통하는 파이프이다. 따라서, 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 상부 헤더들(210)의 제1 집수부로 유입된 여과수는 제1 중앙 크로스 파이프(121) 및 제1 중앙 수직 부재를 순차적으로 통과한 후 여과장치 외부로 배출된다. 반면, 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 하부 헤더들(220)의 제2 집수부로 유입된 여과수는 제2 중앙 크로스 파이프(122) 및 제2 중앙 수직 부재를 순차적으로 통과한 후 여과장치 외부로 배출된다.

위와 같은 실시예에 의하면, 하부에 위치하는 원수에 가해지는 수압이 여과작업에 활용될 수 있기 때문에, 상부 헤더(210)를 통해 중공사막(230)에 가해지는 음압에 비해 더 낮은 음압을 하부 헤더(220)를 통해 중공사막(230)에 가해도 여과 효율이 떨어지지 않고, 그 결과, 에너지 측면에서 여과 작업의 효율성이 극대화될 수 있다.

도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 상기 프레임 구조(100)는, 상기 제1 중공사막 모듈(200a)의 아래에 위치하는 제1 산기부(140a) 및 상기 제2 중공사막 모듈(200b)의 아래에 위치하는 제2 산기부(140b)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 수직 부재들(112) 중 적어도 하나는 상기 제1 크로스 파이프(123) 및 상기 제1 산기부(140a)와 유체 연통하는 파이프이고, 상기 제2 수직 부재들(113) 중 적어도 하나는 상기 제2 크로스 파이프(124) 및 상기 제2 산기부(140b)와 유체 연통하는 파이프이며, 상기 제1 및 제2 크로스 파이프들(123, 124)은 산기 세정을 위한 공기를 외부로부터 받아들이기 위한 유입 포트(123a, 124a)를 각각 갖는다.

즉, 상기 제1 수직 부재들(112) 중 적어도 하나는 상기 제1 산기부(140a)에 공급될 공기를 위한 통로를 제공하고, 상기 제2 수직 부재들(113) 중 적어도 하나는 상기 제 산기부(140b)에 공급될 공기를 위한 통로를 제공한다.

한편, 상기 제1 산기부(140a)는 상기 제1 수직 부재들(112) 중 적어도 하나와 유체 연통하는 제1 중계관(141a) 및 다수의 제1 산기관들(142a)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 산기부(140b)는 상기 제2 수직 부재들(113) 중 적어도 하나와 유체 연통하는 제2 중계관(141b) 및 다수의 제2 산기관들(142b)을 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 중계관들(141a, 141b)은 그것과 유체 연통하는 제1 및 제2 수직 부재들(112, 113)로부터 공급받은 공기를 상기 다수의 제1 및 제2 산기관들(142a, 142b)에 분배한다. 제1 및 제2 산기관들(142a, 142b) 내에 유입된 공기는 제1 및 제2 산기관들(142a, 142b)에 형성된 홀들(H)을 통해 원수로 배출된 후 위로 상승하면서 중공사막들(230) 표면에 붙어 있는 오염물질을 제거한다.

위와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 제1 내부 공간(IS1) 내의 제1 중공사막 모듈(200a)의 세정을 위한 공기가 상기 제1 크로스 파이프(123) 및 상기 제1 수직 부재들(112) 중 적어도 하나를 순차적으로 통과한 후 상기 제1 산기부(140a)에 제공된다. 또한, 상기 제2 내부 공간(IS2) 내의 제2 중공사막 모듈(200b)의 세정을 위한 공기가 상기 제2 크로스 파이프(124) 및 상기 제2 수직 부재들(113) 중 적어도 하나를 순차적으로 통과한 후 상기 제2 산기부(140b)에 제공된다.

즉, 상기 제1 및 제2 내부 공간들(IS1, IS2)에 각각 배치되는 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 세정을 위한 공기가 제1 및 제2 산기부들(140a, 140b)에 별도로 각각 제공되기 때문에, 프레임 구조(100) 내에 상기 중공사막 모듈들(200a, 200b)이 높은 집적도로 배열되어 있음에도 불구하고 그에 대한 산기 세정이 효율적으로 수행될 수 있다.

한편, 도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 프레임 구조(100)는 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 상부 및 하부 헤더들(210, 220)과 평행한 길이방향을 갖는 수평 부재들(131, 132, 133, 134)을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 수평 부재들(131, 132, 133, 134)은 상기 제1 내부 공간(IS1)에 각각 대응하는 제1 상부 수평 부재들(131) 및 제1 하부 수평 부재들(133), 그리고 상기 제2 내부 공간(IS2)에 각각 대응하는 제2 상부 수평 부재들(132) 및 제2 하부 수평 부재들(134)을 포함한다.

상기 수평 부재들(131, 132, 133, 134)은 제1 수직 부재들(112)과 중앙 수직 부재들(111) 사이의 간격 및 제2 수직 부재들(113)과 중앙 수직 부재들 사이의 간격을 각각 일정하게 유지시키기 위하여 그 양단이 상기 제1 또는 제2 수직 부재들(112, 113) 중 하나와 상기 중앙 수직 부재들(111) 중 하나에 각각 직접 결합된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 및 제2 중계관들(141a, 141b))이 제1 수직 부재들(112)과 중앙 수직 부재들(111) 사이의 간격 및 제2 수직 부재들(113)과 중앙 수직 부재들 사이의 간격을 각각 일정하게 유지시킬 수 있다. 이 경우, 동일한 기능을 수행하는 제1 및 제2 하부 수평 부재들(133, 134)은 생략될 수 있다.

본 발명의 프레임 구조(100)는, 도 1에 예시된 바와 같이, 크로스 바들(125, 126, 127, 128)을 포함한다. 상기 크로스 바들(125, 126, 127, 128)은 제1 중공사막 모듈(200a)의 상부 및 하부 헤더들(210, 220)이 각각 체결되는 제1 상부 크로스 바(127) 및 제1 하부 크로스 바(125), 그리고 제2 중공사막 모듈(200b)의 상부 및 하부 헤더들(210, 220)이 각각 체결되는 제2 상부 크로스 바(128) 및 제2 하부 크로스 바(126)를 포함한다.

상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)은 상부 및 하부 헤더들(210, 220)의 길이방향 및 상기 중공사막들(230)의 길이방향이 상기 크로스 바들(125, 126, 127, 128)의 길이방향과 각각 수직이 되는 방식으로 상기 프레임 구조(100) 내에 장착된다.

상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 220b)이 제1 집수부를 갖는 상부 헤더들(210) 및 중공사막들(230)만으로 구성될 경우, 상기 중공사막들(230)의 일단이 상기 제1 집수부와 유체 연통하고, 그 타단은 실링되어 있으며, 상기 프레임 구조(100)는 제1 및 제2 상부 크로스 바들(127, 128)만을 포함하며, 상기 제1 및 제2 하부 크로스 바들(125, 126)은 존재하지 않을 수 있다.

상기 제1 및 제2 상부 크로스 바들(127, 128)은 상기 제1 및 제2 크로스 파이프들(123, 124)의 아래에 각각 결합되어 있다. 선택적으로, 상기 제1 상부 크로스 바(127)는 제1 수직 부재들(112)에, 상기 제2 상부 크로스 바(128)는 제2 수직 부재들(113)에, 직접 결합될 수 있다.

상기 제1 및 제2 상부 크로스 바들(127, 128)은 제1 및 제2 리브(rib)들(127a)을 각각 포함한다. 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 상부 헤더들(210)은 그 일단에 제1 고리 부재(ring member)들(214)을 각각 포함한다. 상기 제1 고리 부재들(214)은 상기 제1 배출 파이프(213)의 반대 측에 위치한다. 상기 제1 및 제2 상부 크로스 바들(127, 128)의 제1 및 제2 리브들(127a)이 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 제1 고리 부재들(214)을 각각 통과함으로써, 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 상기 상부 헤더들(210)이 상기 제1 및 제2 상부 크로스 바들(127, 128)에 각각 체결된다.

상기 제1 하부 크로스 바(125)는 제1 수직 부재들(112)에, 상기 제2 하부 크로스 바(126)는 제2 수직 부재들(113)에, 직접 결합되어 있다.

상기 제1 및 제2 하부 크로스 바들(125, 126)은 제1 및 제2 리브들(125a, 126a)을 각각 포함한다. 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 하부 헤더들(220)도 그 일단에 제2 고리 부재들(224)을 각각 포함한다. 상기 제2 고리 부재(224)는 상기 제2 배출 파이프(223)의 반대 측에 위치한다. 상기 제1 및 제2 하부 크로스 바들(125, 126)의 제1 및 제2 리브들(125a, 126a)이 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 제2 고리 부재들(224)을 각각 통과함으로써, 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 상기 하부 헤더들(220)이 상기 제1 및 제2 하부 크로스 바들(125, 126)에 각각 체결된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 상부 및 하부 헤더들(210, 220)의 제1 및 제2 배출 파이프들(213, 223)이 제1 및 제2 중앙 크로스 파이프들(121, 122)의 체결 홀들(121a, 122a)에 각각 삽입되고, 상기 상부 및 하부 헤더들(210, 220)의 제1 및 제2 고리 부재들(214, 224)이 상기 크로스 바들(125, 126, 127, 128)에 각각 체결됨으로써, 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)이 상기 프레임 구조(100) 내에 각각 장착된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 여과장치는, 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 상기 제1 및 제2 고리 부재들(214, 224)을 각각 통과한 상기 제1 및 제2 리브들(125a, 126a, 127a)과 각각 체결됨으로써 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)이 상기 프레임 구조(100)로부터 이탈하는 것을 방지하는 제1 내지 제4 스토퍼들(300)을 더 포함한다.

이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 및 중공사막 모듈(200a)의 하부 헤더(220)가 프레임 구조(100)의 제1 하부 크로스 바(125)에 체결되는 방식을 더욱 구체적으로 설명한다.

도 2에 예시된 바와 같이, 상기 제1 하부 크로스 바(125)는 제1 중공사막 모듈(200a)의 하부 헤더(220)의 길이방향으로 돌출된 제1 리브(125a)를 포함하고, 상기 하부 헤더(220)는 제2 배출 파이프(223)의 반대 측 부분 및 상기 제2 고정층(222)의 반대 면 상에 형성된 제2 고리 부재(224)를 포함한다.

상기 하부 헤더(220)의 제2 고리 부재(224)에는 관통홀(TH)이 형성되어 있다. 상기 제1 중공사막 모듈(200a)이 프레임 구조(100) 내에 장착될 때, 상기 제1 하부 크로스 바(125)의 제1 리브(125a)가 상기 제2 고리 부재(224)의 관통홀(TH)에 삽입된다.

스토퍼(300)는 상기 제2 고리 부재(224)의 관통홀(TH)을 통과한 상기 제1 리브(125a)의 일부와 체결됨으로써 상기 제1 중공사막 모듈(200a)[더욱 구체적으로는, 상기 하부 헤더(220)]이 상기 프레임 구조(100)[더욱 구체적으로는, 상기 제1 하부 크로스 바(125)]로부터 이탈하는 것을 방지한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 2에 예시된 바와 같이, 상기 하부 헤더(220)의 제2 고리 부재(224)의 관통홀(TH)을 통과한 상기 제1 하부 크로스 바(125)의 제1 리브(125a)의 일부에 제1 홀(H1)이 형성되어 있고, 상기 스토퍼(300)에는 상기 제1 홀(H1)에 대응하는 제2 홀(H2)이 형성되어 있다. 상기 제1 및 제2 홀들(H1, H2)을 관통하는 볼트(410) 및 너트(420)에 의해 상기 제1 하부 크로스 바(125)의 제1 리브(125a)와 상기 스토퍼(300)가 체결된다.

상기 스토퍼(300)는 상기 하부 헤더(220)의 제2 고리 부재(224)의 관통홀(TH)에 삽입되는 보조 리브(310)를 더 포함할 수 있다.

상기 하부 헤더(220)의 제2 고리 부재(224)의 관통홀(TH)이 충분히 큰 사이즈를 가짐으로써 제1 하부 크로스 바(125)의 제1 리브(125a)가 용이하게 삽입될 수 있으며, 상기 제1 리브(125a)에 이어서 상기 스토퍼(300)의 보조 리브(310)가 상기 제2 고리 부재(224)의 관통홀(TH)에 삽입됨으로써 상기 제1 하부 크로스 바(125)의 제1 리브(125a)가 상기 하부 헤더(220)의 제2 고리 부재(224)의 관통홀(TH) 내에 타이트하게 유지될 수 있고, 그 결과, 산기 세정 중에 발생할 수 있는 프레임 구조(100) 내에서의 제1 중공사막 모듈(200a)의 상대적 진동이 최소화될 수 있다.

또한, 상기 제1 리브(125a)와 더불어 상기 보조 리브(310)가 상기 제2 고리 부재(224)의 관통홀(TH)에 삽입됨으로써, 산기 세정 시 상기 제1 중공사막 모듈(200a)의 하부 헤더(220)의 제2 고리 부재(224)에 가해지는 힘이 상기 제1 리브(125a) 및 보조 리브(310)로 분산될 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 의하면, 여과장치의 내구성이 향상됨으로써, 중공사막 모듈의 손상 및 프레임 구조로부터의 중공사막 모듈 이탈이 모두 방지될 수 있다.

선택적으로, 상기 제1 하부 크로스 바(125)의 제1 리브(125a)가 상기 하부 헤더(220)의 제2 고리 부재(224)의 관통홀(TH) 내에 더욱 타이트하게 유지될 수 있도록 하기 위하여, 상기 제2 고리 부재(224)는 상기 제1 리브(125a) 및 보조 리브(310)가 삽입된 상태에서 상기 보조 리브(310)를 상기 제1 리브(125a) 방향으로 가압하는 탄성부재(미도시)를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 여과장치는 프레임 구조(100) 내에 복수개의 상기 제1 중공사막 모듈들(200a) 및 복수개의 상기 제2 중공사막 모듈들(200b)이 장착되기 때문에, 상기 프레임 구조(100)의 크로스 바들(125, 126, 127, 128)은 복수개의 제1 및 제2 리브들(125a, 126a, 127a)을 각각 포함한다.

복수개의 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b) 각각의 상부 및 하부 헤더들(210, 220)은 관통홀(TH)이 형성된 제1 및 제2 고리 부재들(214, 224)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 리브들(125a, 126a, 127a) 각각은 그에 대응하는 제1 또는 제2 고리 부재(214, 224)의 관통홀(TH)에 삽입된다.

상기 스토퍼들(300) 각각은, 프레임 구조(100) 내 제1 및 제2 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 장착의 편의성을 위하여, 상기 고리 부재들(214, 224)의 관통홀(TH)을 통과한 상기 제1 리브들(125a, 127a) 중 적어도 2개 또는 상기 제2 리브들(126a) 중 적어도 2개와 체결될 수 있다.

또한, 각 스토퍼(300)는, 도 2에 예시된 바와 같이, 복수개의 보조 리브들(310)을 포함하고, 상기 보조 리브들(310)은 상기 크로스 바(125, 126, 127, 128)의 제1 및 제2 리브들(125a, 126a, 127a)과 더불어 그에 대응하는 상기 제1 및 제2 고리 부재들(214, 224)에 각각 삽입될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 및 제2 상부 크로스 바들(127, 128)은 상기 제1 리브들(127a) 사이의 제1 돌출부(127b) 및 상기 제2 리브들(보이지 않음) 사이의 제2 돌출부(128b)를 각각 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 하부 크로스 바들(125, 126)은 상기 제1 리브들(125a) 사이의 제1 돌출부(125b) 및 상기 제2 리브들(126a) 사이의 제2 돌출부(126b)를 각각 더 포함한다.

상기 제1 및 제2 돌출부들(125b, 126b, 127b)의 존재로 인해, 산기 세정 시 상기 고리 부재들(214, 224)에 가해지는 힘이 상기 리브들(125a, 126a, 127a), 보조 리브들(310), 및 돌출부들(125b, 126b, 127b)로 분산됨으로써 여과장치의 내구성이 향상될 수 있다.

또한, 상기 스토퍼들(300) 각각은, 도 2에 예시된 바와 같이, 보조 리브들(310) 사이의 보조 돌출부(들)(320)을 더 포함할 수 있다.

상기 보조 돌출부(들)(320)의 존재로 인해, 산기 세정 시 상기 고리 부재들(214, 224)에 가해지는 힘이 상기 리브들(125a, 126a, 127a), 보조 리브들(310), 돌출부들(125b, 126b, 127b), 및 보조 돌출부(들)(320)로 더욱 분산됨으로써 여과장치의 내구성이 더욱 향상될 수 있다.

상술한 본 발명에 의하면, 산기 세정 중에 발생할 수 있는 프레임 구조(100) 내에서의 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 상대적 진동이 최소화됨으로써, 그러한 상대적 진동으로 인해 야기될 수 있는 중공사막 모듈들(200a, 200b)의 손상이 방지될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 프레임 구조(100)로부터의 중공사막 모듈들(200a, 200b)이 이탈하는 것도 방지될 수 있다.

100: 프레임 구조 111: 중앙 수직 부재
112: 제1 수직 부재 113: 제2 수직 부재
121: 제1 중앙 크로스 파이프 122: 제2 중앙 크로스 파이프
123: 제1 크로스 파이프 124: 제2 크로스 파이프
125: 제1 하부 크로스 바 126: 제2 하부 크로스 바
127: 제1 상부 크로스 바 128: 제2 상부 크로스 바
131: 제1 상부 수평 부재 132: 제2 상부 수평 부재
133: 제1 하부 수평 부재 134: 제2 하부 수평 부재
140a: 제1 산기부 140b: 제2 산기부
200a, 200b: 제1, 제2 중공사막 모듈
210: 상부 헤더 220: 하부 헤더
230: 중공사막 300: 스토퍼
310: 보조 리브 320: 돌출부

Claims

제1 및 제2 내부 공간들을 갖는 프레임 구조;
상기 제1 내부 공간 내에 장착된 제1 중공사막 모듈; 및
상기 제2 내부 공간 내에 장착된 제2 중공사막 모듈을 포함하되,
상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들 각각은,
상부 헤더;
하부 헤더; 및
상기 상부 및 하부 헤더들 사이의 중공사막을 포함하고,
상기 프레임 구조는,
상기 중공사막들과 평행한 길이방향을 갖는 수직 부재들; 및
상기 수직 부재들에 의해 지지되며, 상기 상부 및 하부 헤더들과 상기 중공사막들에 각각 수직인 길이방향을 갖는 크로스 파이프들을 포함하고,
상기 수직 부재들은,
한 쌍의 중앙 수직 부재들;
상기 중앙 수직 부재들과 함께 상기 제1 내부 공간을 형성하는 한 쌍의 제1 수직 부재들; 및
상기 중앙 수직 부재들과 함께 상기 제2 내부 공간을 형성하는 한 쌍의 제2 수직 부재들을 포함하고,
상기 크로스 파이프들은,
상기 중앙 수직 부재들에 의해 지지되며 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들의 상부 헤더들과 유체 연통하는 제1 중앙 크로스 파이프; 및
상기 중앙 수직 부재들에 의해 지지되며 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들의 하부 헤더들과 유체 연통하는 제2 중앙 크로스 파이프를 포함하고,
상기 중앙 수직 부재들 각각은 상기 제1 및 제2 중앙 크로스 파이프들 중 적어도 하나와 유체 연통하는 파이프이며, 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들에 의해 생산된 여과수를 외부로 전달하기 위한 배출 포트를 갖는 것을 특징으로 하는 여과장치.
제1항에 있어서,
상기 중앙 수직 부재들 중 하나는 상기 제1 중앙 크로스 파이프와만 유체 연통하는 파이프이고,
상기 중앙 수직 부재들 중 다른 하나는 상기 제2 중앙 크로스 파이프와만 유체 연통하는 파이프인 것을 특징으로 하는 여과장치.
제1항에 있어서,
상기 프레임 구조는,
상기 제1 중공사막 모듈의 아래에 위치하는 제1 산기부; 및
상기 제2 중공사막 모듈의 아래에 위치하는 제2 산기부를 더 포함하고,
상기 크로스 파이프들은,
상기 제1 수직 부재들에 의해 지지되는 제1 크로스 파이프; 및
상기 제2 수직 부재들에 의해 지지되는 제2 크로스 파이프를 더 포함하고,
상기 제1 수직 부재들 중 적어도 하나는 상기 제1 크로스 파이프 및 상기 제1 산기부와 유체 연통하는 파이프이고,
상기 제2 수직 부재들 중 적어도 하나는 상기 제2 크로스 파이프 및 상기 제2 산기부와 유체 연통하는 파이프이며,
상기 제1 및 제2 크로스 파이프들 각각은 산기 세정을 위한 공기를 외부로부터 받아들이기 위한 유입 포트를 갖는 것을 특징으로 하는 여과장치.
제1항에 있어서,
상기 프레임 구조는,
상기 제1 수직 부재들에 의해 지지되는 제1 상부 크로스 바(upper cross bar); 및
상기 제2 수직 부재들에 의해 지지되는 제2 상부 크로스 바를 더 포함하고,
상기 제1 및 제2 상부 크로스 바들은 제1 및 제2 리브(rib)들을 각각 포함하고,
상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들의 상부 헤더들 각각은 그 일단에 제1 고리 부재(ring member)를 포함하며,
상기 여과장치는, 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들의 상기 제1 고리 부재들을 각각 통과한 상기 제1 및 제2 리브들과 각각 체결됨으로써 상기 제1 및 제2 중공사막 모듈들이 상기 프레임 구조로부터 이탈하는 것을 방지하는 제1 및 제2 스토퍼들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스토퍼들은 상기 제1 고리 부재들에 각각 삽입되는 제1 및 제2 보조 리브들을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 고리 부재들을 각각 통과한 상기 제1 및 제2 리브들의 부분들과 상기 제1 및 제2 스토퍼들이 볼트와 너트에 의해 각각 체결되는 것을 특징으로 하는 여과장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2 상부 크로스 바들은 복수개의 상기 제1 리브들 및 복수개의 상기 제2 리브들을 각각 포함하고,
상기 여과장치는 복수개의 상기 제1 중공사막 모듈들 및 복수개의 상기 제2 중공사막 모듈들을 포함하고,
상기 제1 및 제2 리브들 각각은 그에 대응하는 상기 제1 고리 부재에 삽입되며,
상기 제1 스토퍼는 상기 제1 리브들 중 적어도 2개와 체결되고,
상기 제2 스토퍼는 상기 제2 리브들 중 적어도 2개와 체결되는 것을 특징으로 하는 여과장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스토퍼들은 복수개의 제1 보조 리브들 및 복수개의 제2 보조 리브들을 각각 포함하고,
상기 제1 및 제2 보조 리브들 각각은 그에 대응하는 상기 제1 고리 부재에 삽입되는 것을 특징으로 하는 여과장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2 상부 크로스 바들은 상기 제1 리브들 사이의 제1 돌출부(127b) 및 상기 제2 리브들 사이의 제2 돌출부(128b)를 각각 더 포함하고,
상기 제1 및 제2 스토퍼들은 상기 제1 보조 리브들 사이의 제1 보조 돌출부(320) 및 상기 제2 보조 리브들 사이의 제2 보조 돌출부(320)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
프레임 구조;
상기 프레임 구조 내에서 서로 평행하게 배열된 제1 그룹의 중공사막 모듈들; 및
상기 프레임 구조 내에서 서로 평행하게 배열된 제2 그룹의 중공사막 모듈들을 포함하고,
상기 프레임 구조는 상기 제1 그룹의 중공사막 모듈들과 상기 제2 그룹의 중공사막 모듈들 사이에 배치된 중앙 크로스 파이프를 포함하며,
상기 제1 및 제2 그룹들의 중공사막 모듈들은 상기 중앙 크로스 파이프에 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
제10항에 있어서,
상기 프레임 구조는 상기 중앙 크로스 파이프와 유체 연통하는 중앙 수직 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
제10항에 있어서,
상기 프레임 구조는,
상기 중앙 크로스 파이프를 사이에 둔 제1 및 제2 크로스 파이프들;
상기 제1 및 제2 크로스 파이프들과 각각 유체 연통하는 제1 및 제2 수직 부재들;
상기 제1 수직 부재와 유체 연통하며 상기 제1 그룹의 중공사막 모듈들 아래에 배치되는 제1 산기부; 및
상기 제2 수직 부재와 유체 연통하며 상기 제2 그룹의 중공사막 모듈들 아래에 배치되는 제2 산기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.