KR20200130378A - 초음파와 역세척 펄스를 사용하여 막 필터를 정화하기 위한 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다공성 재료로 만들어진 필터 요소를 정화하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은, 초음파를 필터 요소에 보내는 단계, 및 필터 요소의 표면으로부터 입자를 제거하기 위해, 초음파의 시작으로부터 미리 정해진 시간 후에 여과액 저장부에 임펄스를 보내어, 그 여과액 저장부 내의 여과액이 필터 요소의 내부에 있게 하는 단계를 포함한다. 임펄스의 압력은 포워드 압력 보다 4 내지 8 배 높고, 면적 시간 당 부피로 측정되는, 임펄스에 의해 야기되는 역 플럭스는 공급물 플럭스의 최소 2 내지 8 배이다. 본 발명은 또한 다공성 재료로 만들어진 필터 요소를 포함하는 여과 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 일반적으로 다공성 재료를 정화하는 기술 분야에 관한 것이다. 특히 본 발명은 다공성 재료로 만들어진 필터 요소의 정화에 관한 것이다.
필터 요소는 예컨대 액체의 미세 여과 과정 또는 정화시에 여과 장치에서 사용될 수 있다. 미세 여과는 예컨대 채광 및 처리 산업과 식품 및 제약 산업에서 사용될 수 있다. 추가로, 예컨대, 선박 평형수의 전처리 및 깨끗한 물의 제조시에 미세 여과가 이용될 수 있다. 미세 여과에 대한 일부 용례의 예를 들면, 냉각수 처리, 연도 가스 폐수의 처리, 배출전 폐수의 처리, 및 역삼투압을 위한 무고형물 물의 제공이 있을 수 있다. 더 넓은 의미로, 물 또는 액체가 처리되는 모든 분야에서, 여과 과정의 최종 생성물은 맑게 된 수정 여과액 및 농축물(즉, 폐기물)이기 때문에, 미세하게 분할된 고형물을 액체로부터 여과 제거하는 것이 필요할 수 있다.
전형적으로, 필터 요소는 세라믹 또는 탄화규소와 같은 다공성 재료 또는 소결 금속 분말 또는 와이어 메쉬로 만들어질 수 있다. 필터 요소는 여과 장치의 양호한 여과 효율을 보장하기 위해 세척 가능해야 한다. 특히, 50㎛ 미만과 같은 미크론 크기의 세공(pore) 크기를 갖는 필터 요소는 막히기 쉬운데, 왜냐하면, 맑게 될 액체에서 나온 입자가 가끔 필터 요소의 세공에 끼어 심지어 필터 요소에 케이크 형성을 유발하기 때문이다.
한 종래의 기술의 해결책에 따르면, 플럭스를 향상시키기 위해 초음파가 여과 장치의 공급측에 사용되는데, 즉 초음파 요소가 여과 장치의 외부에 위치된다. 초음파는 필터 요소에서의 케이크 형성을 적어도 부분적으로 방지하지만, 필터 요소의 세공 내부의 부착물은 방지하지 못한다. 여과 과정 동안에 초음파를 흘리면 플럭스, 즉 흐름이 순간적으로 증가되지만, 입자가 필터 요소를 통과하여, 여과액이 입자를 포함하게 될 수 있다. 더욱이, 결국, 초음파가 필터 요소 내부에 입자가 있게 할 위험이 있을 수 있고, 그래서 결국 플럭스가 감소된다.
한 종래 기술의 해결책에 따르면, 필터 요소는 소위 역세척을 사용하여 정화될 수 있는데, 역세척에서는 여과 장치로 여과된 여과액이 통상적인 여과 흐름의 반대 방향으로 여과 장치에 다시 보내진다. 더욱이, 필터 요소의 표면이 역세척에 의해 여과액으로 씻겨질 때 동시에 필터 요소의 표면을 공동화(cavitating)하기 위해 여과 장치 내부의 초음파 요소가 시작될 수 있다. 더욱이, 산 또는 알카리와 같은 화학 물질이 역세척 및 초음파 정화에 조합될 수 있다. 맑게 될 액체의 공급은 정화 작동 중에 중단되어야 하며, 그래서 여과 과정은 필터 요소의 정화 동안에 보류된다. 전형적으로, 효율을 개선하기 위해 이중 시스템이 사용되며, 이중 시스템에서 한 시스템은 여과를 하고 다른 시스템은 정화를 한다. 또한, 종래 기술의 해결책의 적어도 하나의 단점은, 미크론 크기의 세공을 갖는 필터 요소의 표면으로부터 입자를 제거할 수 없다는 것이다. 따라서, 필터 요소의 수명이 실질적으로 짧고 필터 요소는 실질적으로 빈번히 새로운 필터 요소로 교체될 필요가 있다.
본 발명의 목적은, 다공성 재료로 만들어진 필터 요소를 정화하기 위한 방법 및 다공성 재료로 만들어진 필터 요소를 포함하는 여과 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 다공성 재료로 만들어진 필터 요소를 정화하기 위한 방법 및 여과 장치가 필터 요소의 표면에 대한 정화 효과를 적어도 부분적으로 개선하게 하는 것이다.
본 발명의 목적은, 각각의 독립 청구항에 기재되어 있는 바와 같은 방법 및 여과 장치로 달성된다.
제 1 양태에 따르면, 다공성 재료로 만들어진 필터 요소를 정화하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은, 초음파를 필터 요소에 보내는 단계, 및 필터 요소의 표면으로부터 입자를 제거하기 위해, 초음파의 시작으로부터 미리 정해진 시간 후에 여과액 저장부에 임펄스를 보내어, 그 여과액 저장부 내의 여과액이 필터 요소의 내부에 있게 하는 단계를 포함한다.
임펄스의 압력은 포워드 압력 보다 4 내지 8 배 높고, 면적 시간 당 부피로 측정되는, 상기 임펄스에 의해 야기되는 역 플럭스는 공급물 플럭스의 최소 2 내지 8 배일 수 있다.
임펄스는 공압 임펄스와 액체 임펄스 중의 하나일 수 있다.
맑게 될 액체를 여과 요소에 공급하는 것에 대한 제어는 상기 필터 요소의 정화 동안에 중단되지 않는다.
본 방법은 조절 가능한 농축물 밸브로 농축물 유출을 조절하여 상기 필터 요소로부터 임펄스를 배출하는 단계를 더 포함한다.
본 방법은 충격력으로 배출 장치를 작동시켜 상기 필터 요소로부터 임펄스를 배출하는 단계를 더 포함한다.
필터 요소의 표면에서의 초음파의 파워는 500 내지 4000 와트/평방 미터, 바람직하게는 1500 와트/평방 미터이다.
본 방법은 임펄스의 압력 및/또는 지속 시간을 조절하는 단계를 더 포함한다.
필터 요소의 세공 크기는 0.01 내지 30 마이크로미터이다.
초음파의 시작으로부터 미리 정해진 시간은 적어도 1 초이다.
제 2 양태에 따르면, 여과 장치가 제공되며, 이 여과 장치는 다공성 재료로 만들어진 필터 요소, 여과 장치의 적어도 하나의 여과액 출구 연결부에 배치되는 임펄스 연결부, 상기 필터 요소와 적어도 하나의 여과액 출구 연결부 사이에 배치되는 여과액 저장부, 및 초음파 요소를 포함하고, 상기 초음파 요소는 초음파를 상기 필터 요소에 보내도록 구성되어 있고, 다공성 재료의 표면으로부터 입자를 제거하기 위해, 초음파의 시작으로부터 미리 정해진 시간 후에 임펄스가 임펄스원으로부터 임펄스 연결부를 통해 여과액 저장부에 보내져 그 여과액 저장부의 내용물이 필터 요소의 내부에 있게 된다.
임펄스의 압력은 포워드 압력 보다 4 내지 8 배 높고, 면적 시간 당 부피로 측정되는, 상기 임펄스에 의해 야기되는 역 플럭스는 공급물 플럭스의 최소 2 내지 8 배일 수 있다.
임펄스는 공압 임펄스와 액체 임펄스 중의 하나이다.
맑게 될 액체를 여과 장치에 공급하는 것에 대한 제어는 상기 필터 요소의 정화 동안에 중단되지 않는다.
여과 장치는 여과 장치의 농축물 출구 연결부에 배치되는 조절 가능한 농축물 밸브를 더 포함하고, 이 조절 가능한 농축물 밸브는, 농축물 출구 연결부를 통해 상기 필터 요소와 여과 장치로부터 임펄스를 배출하기 위해 농축물 유출을 조절하도록 구성되어 있다.
여과 장치는 여과 장치의 농축물 출구 연결부에 배치되는 배출 장치를 더 포함하고, 배출 장치는 농축물 출구 연결부를 통해 상기 필터 요소와 여과 장치로부터 임펄스를 배출하기 위해 충격력으로 작동된다.
필터 요소의 표면에서의 초음파의 파워는 500 내지 4000 와트/평방 미터, 바람직하게는 1500 와트/평방 미터이다.
여과 장치는 상기 임펄스의 압력 및/또는 지속 시간을 조절하도록 구성된 임펄스 연결 밸브를 더 포함한다.
필터 요소의 세공 크기는 0.01 내지 30 마이크로미터이다.
초음파의 시작으로부터 미리 정해진 시간은 적어도 1 초이다.
이 특허 출원에 주어진 본 발명의 예시적인 실시 형태는 첨부된 청구 범위의 적용 가능성에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. "포함한다" 라는 동사는, 본 특허 출원에서, 언급되지 않은 것들의 존재를 배제하지 않는 개방적 한정으로 사용된다. 종속 청구항에 언급되어 있는 것들은 다른 명확한 진술이 없다면 상호 자유롭게 조합 가능하다.
본 발명의 특징으로 생각되는 신규한 점들은 특히 종속 청구항에 나타나 있다. 그러나 본 발명 자체는 그의 구성 및 작동 방법에 있어서 그의 추가적인 목적과 이점과 함께, 첨부된 도면과 관련하여 읽을 때 특정한 실시 형태에 대한 이하의 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다.
본 발명의 실시 형태는 첨부된 도면에 한정적으로가 아닌 예로서 도시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 형태가 실시될 수 있는 미세 여과 시스템의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 여과 장치의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 4a - 4c는 본 발명에 따른 여과 장치로부터 임펄스를 배출하는 예를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 제어 유닛의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 형태가 실시될 수 있는 미세 여과 시스템의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 여과 장치의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 4a - 4c는 본 발명에 따른 여과 장치로부터 임펄스를 배출하는 예를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 제어 유닛의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 형태가 실시될 수 있는 미세 여과 시스템(100)의 일 예를 개략적으로 도시한다. 미세 여과 시스템(100)은 공급물 소스(102), 공급물 펌프(104), 및 여과 장치(106)를 포함한다. 본 시스템의 구성 요소는 라인 또는 관에 의해 서로에 연결될 수 있고, 그래서 유체 연통한다. 더욱이, 미세 여과 시스템(100)은 미세 여과 시스템(100)의 작동을 제어하도록 구성된 제어 유닛(112)을 더 포함할 수 있다.
공급물 펌프(104)는 고형물을 포함하는 액체 공급물 유동을 공급물 소스(102)로부터 여과 장치(106)에 공급하도록 구성되어 있고, 그 여과 장치는 맑게 된 수성 여과액, 즉, 생성물 및 농축물, 즉 폐기물을 형성하기 위해 액체 공급물 유동으로부터 고형물을 여과 제거하도록 구성되어 있다. 공급원(102)은 액체 공급물 유동을 보존하고 그리고/또는 예혼합하기 위한 저장부 및/또는 혼합 탱크를 포함할 수 있다. 예혼합된 현탁물을 형성하도록, 맑게 될 액체는 흡착제와 혼합되어 현탁물을 형성할 수 있고, 불순물은 흡착제 입자에 의해 흡착 또는 흡수된다.
여과 장치(106)는 예컨대 크로스 유동 필터 또는 데드-엔드 필터일 수 있다. 도 2는 본 발명에 따른 원통형 여과 장치(106)의 단면의 간단한 예를 개략적으로 도시한다. 여과 장치(106)는 맑게 될 액체(205)를 여과 장치(106) 안으로 공급하기 위한 적어도 하나의 입구 연결부(215), 필터 요소(203), 맑게 된 여과액(206)을 여과 장치(106)로부터 배출하기 위한 적어도 하나의 여과액 출구 연결부(216), 및 맑게 될 액체(205)를 순환시키기 위해 농축물(207)을 여과 장치(106)로부터 배출하기 위한 적어도 하나의 농축물 출구 연결부(217)를 포함한다. 여과 장치(106)는, 필터 요소(203)와 적어도 하나의 여과액 출구 연결부(216) 사이에 배치되는 여과액 저장부(208)를 더 포함한다.
유입 액체(205)로부터 고형물을 여과 제거하기 위해, 유입 액체(205)는 하나 이상의 입구 연결부(215)를 통해 여과 장치(106) 안으로 공급되어 필터 요소(203)를 통과하게 된다. 액체는 필터 요소(203)를 통과할 때 여과되며, 맑게 된 여과액(206)으로서 적어도 하나의 여과액 출구 연결부(216)를 통해 배출된다. 농축물(207)은 적어도 하나의 농축물 출구 연결부(217)로부터 다시 여과 장치(106)의 공급물 유동(205)을 통해 여과 장치(106) 안으로 복귀된다. 이로써, 필터 요소(203)를 가로지르는 액체의 속도를 유지하는 소위 순환 루프(농축물 순환)가 형성된다.
필터 요소(203)는 세라믹 또는 탄화규소와 같은 다공성 재료 또는 소결 금속 분말 또는 와이어 메쉬로 만들어진다. 필터 요소(203)는 0.01 내지 30 마이크로미터의 세공 크기를 가질 수 있다.
여과 장치(106)는 필터 요소(203)를 정화하기 위한 초음파 요소(204)를 필터 요소(203) 내부에서 더 포함한다. 바람직하게는, 초음파 요소(204)는 로드(rod)형일 수 있다. 필터 요소(203)는 여과 장치(106)의 양호한 여과 효율을 얻기 위해 정화된다.
본 발명에 따른 방법에서, 필터 요소(203)의 정화는 필터 요소(203)의 표면으로부터 입자를 제거하기 위해 초음파와 고강도 에너지 임펄스를 필터 요소(203)에 보내는 것의 조합에 기반한다. 임펄스를 제공하기 위해, 여과 장치(106)는 여과 장치(106)의 적어도 하나의 여과액 출구 연결부(216)에 배치되는 임펄스 연결부(210)를 더 포함한다.
다음, 본 발명에 따른, 다공성 재료로 만들어진 필터 요소(203)를 정화하기 위한 방법의 일 예를 도 3을 참조하여 설명한다. 이 방법은 전술한 발명에 따라 여과 장치(106)에서 실시된다. 도 3은 본 발명을 흐름도로 개략적으로 도시한다. 먼저 초음파 요소(204)가 시작되고 초음파가 필터 요소(203)에 보내진다(302). 필터 요소(203)의 표면으로부터 입자를 제거하기 위해, 초음파의 시작으로부터 미리 정해진 시간 후에, 임펄스가 여과액 저장부(208)에 보내져(304), 여과액 저장부(208) 내부의 여과액이 필터 요소(203) 내부에 있게 된다. 임펄스는 임펄스원에 의해 제공되고 임펄스 연결부(210)를 통해 여과액 저장부(208)에 보내진다.
임펄스의 제공 전에 초음파가 필터 요소(203)에 보내지기 때문에, 초음파는 필터 요소(203)의 표면 상에 있는 입자를 떼어 내어 느슨하게 하는데에 도움을 준다. 더욱이, 임펄스의 제공 전에 초음파가 필터 요소(203)에 보내지기 때문에, 이 단계에서는 초음파 흡수 기포는 여과 요소(203) 내부에 아직 존재하지 않는다. 여과 요소(203)에 보내지는 임펄스는 유동을 교란시키고 초음파 흡수 기포가 여과 요소(203) 내부에 형성되어 초음파의 효율을 감소시킨다. 초음파 시작으로부터의 미리 정해진 시간은 예컨대 적어도 1초일 수 있다. 바람직하게는, 초음파 시작으로부터의 미리 정해진 시간은 예컨대 적어도 2 내지 7초일 수 있다. 초음파 요소(204)의 파워는 단위 면적 당 여과 요소(203) 표면에서의 파워로 정의된다. 예컨대, 여과 요소(203) 표면에서의 초음파 요소(204)의 파워는 500 내지 40000 와트/평방 미터, 바람직하게는 1500 와트/평방 미터일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 초음파 요소(203)의 파워는 리터 당 파워로 정의될 수 있다. 예컨대, 필터 요소(203)의 부피가 65 리터이면, 단위 면적 당 초음파 요소(204)의 위에서 주어진 파워 값의 경우에 리터 당 파워는 7.7 내지 62 와트/리터, 바람직하게는 23 와트/리터이다. 초음파의 진동수는 20 내지 400 kHz 일 수 있다.
임펄스는, 공압 임펄스와 액체 임펄스 중의 하나 일 수 있다. 임펄스는 임펄스원, 예컨대, 공기 압축기, 가스 탱크, 물 공급 네트워크 또는 임펄스를 위한 필요한 압력을 제공하기 위한 다른 공급원에 의해 제공될 수 있다. 임펄스의 압력은 포워드 압력, 즉 공급물 압력 보다 4 내지 8 배 높을 수 있다. 임펄스원은 임펄스 연결부(210)에 연결되는 여과 장치(106)의 내부 부품일 수 있다. 대안적으로, 임펄스원은 임펄스 연결부(210)에 연결될 수 있는 외부 임펄스원일 수 있다.
임펄스는 여과액 저장부(208)를 비우지만 필터 요소(203)의 내부에 임펄스의 공기를 공급하지 않도록 정해질 수 있다. 더욱이, 임펄스는, 임펄스에 의해 야기되는 역 플럭스, 즉 역세척 플럭스(면적 시간 당 부피로 측정됨)가 여과 장치(106)의 공급물 플럭스, 즉 포워드 플러스의 최소 2 내지 8배이도록 정해질 수 있다. 역 플러스 방향은 공급물 플럭스 방향에 대해 반대인데, 즉 공급물 플러스의 부호가 양이라고 한다면, 역 플럭스의 부호는 음이 된다. 임펄스에 의해 야기되는 역 플럭스는 다음과 같은 식으로 정의될 수 있다:
역 플럭스 = V/t
여기서, V는 면적 당 임펄스에 의해 필터 요소(203) 내부에 보내지는 여과액의 부피이고, t는 임펄스 지속 시간이다. 필터 요소(203)의 1 평망 미터 표면적 당 임펄스에 의해 필터 요소(203) 내부에 보내지는 여과액의 부피는 최소 20 리터/m2일 수 있다. 예컨대, 여과 장치의 공급물 플럭스가 35000 리터/m2h이면, 임펄스에 의해 야기되는 역 플럭스는 위에서 규정된 바와 같은 여과 장치(106)의 공급물 플럭스의 최소 2 내지 8 배이고, 28 리터의 여과액이 필터 요소(203)의 1 평방 미터를 통해 보내지고, 임펄스 지속 시간은 0.1 내지 2.8 초이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 임펄스의 압력 및/또는 지속 시간은 조절될 수 있다. 여과 장치(106)는, 임펄스 연결부(210)에 배치되고 임펄스의 압력 및/또는 지속 시간은 조절하도록 구성된 예컨대 임펄스 연결 밸브를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 임펄스원은 임펄스의 압력 및/또는 지속 시간을 조절하기 위한 조절 수단을 포함할 수 있다.
여과 장치(106)의 공급물 압력 보다 높은 앞력을 갖는 빠르고 높은 강도의 임펄스를 사용함으로써, 맑게 될 액체는 필터 요소(203)의 정화 중에 여과 장치(106)에 공급될 수 있다. 다시 말해, 본 발명에 따른 필터 요소(203)의 정화는 여과 시스탬(100)의 작동 중에 수행될 수 있고, 맑게 될 액체의 공급에 대한 제어가 정화 작동 중에 중단되지 않는데, 즉 공급물 펌프(104)가 오프로 될 필요가 없다. 필터 요소(203)의 정화 중에 공급물 펌프(104)를 계속 운전시킴으로써, 여과 장치(106)의 효율 및 전체 여과 시스템(100)의 효율이 적어도 부분적으로 개선된다. 또한, 맑게 될 액체를 필터 요소(203)의 정화 중에 여과 장치(106)에 공급함으로써, 필터 요소(203)의 표면에서의 유동이 가속되고 또한 고속의 농축물 유동이 필터 요소(203)의 표면으로부터 입자를 제거하게 되는데, 이는 필터 요소(203)의 표면에 대한 정화 효과를 개선하고 특히 정화에 빠른 임펄스가 제공되는 경우에 특히 유용하다. 공급물 유동이 필터 요소(203)의 정화 중에 중단되면, 즉 멈추면, 공급물 유동이 다시 시작될 때 입자는 다시 필터 요소(203)의 표면으로 갈 것이다.
본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 여과 장치(106)는, 여과 장치(106)의 적어도 하나의 농축물 출구 연결부(217)에 배치되는 조절 가능한 농축물 밸브(402)를 더 포함할 수 있다. 조절 가능한 농축물 밸브(402)는, 필터 요소(203)와 여과 장치(106)로부터 적어도 하나의 농축물 출구 연결부(217)를 통해 임펄스를 배출하기(306) 위해 농축물 유출(207)을 조절하도록 구성될 수 있다. 도 4a는 여과 장치(106)의 농축물 출구 연결부(217)에 배치되는 조절 가능한 농축물 밸브(402)의 일 예를 개략적으로 도시한다.
이에 의해, 필터 요소(203)의 정화를 향상시키기 위해 임펄스가 여과 장치(106)로부터 농축물 출구 연결부(217)를 통해 실질적으로 자유롭게 배출될 수 있다. 조절 가능한 농축물 밸브(402)는 필터 요소(203)의 정화 중에 완전히 개방되고 또한 여과 과정 중에는 완전히 폐쇄되거나 거의 완전히 폐쇄되도록 조절될 수 있다. 조절 가능한 농축물 밸브(402)는 임펄스 전에 0 내지 1 초와 같은 짧은 시간 동안 완전히 개방되도록 조절될 수 있다. 바람직하게는, 조절 가능한 농축물 밸브(402)는 임펄스 전에 0.5 초 동안 완전히 개방되도록 조절될 수 있다. 고정된 조절된 농축물 밸브(402)와 비교하여, 필터 요소(203)의 정화 효율이 개선될 수 있는데, 왜냐하면, 고정된 조절된 농축물 밸브는 여과 과정을 최적화하기 위해 거의 폐쇄되도록 미세 여과 과정의 위임 단계 동안에 전형적으로 조절되기 때문이다. 필터 요소(203)의 정화 동안에 농축물 밸브가 여과 과정 동안과 동일한 위치에 있으면, 즉, 완전히 폐쇄되거나 거의 완전히 폐쇄되고 또한 여과 장치로부터 임펄스를 배출하는 다른 방법이 사용되지 않으면, 임펄스가 여과 요소(203)의 효율을 감소시키게 여과 장치(106)로부터 아무 곳으로 배출될 수 없다.
조절 가능한 농축물 밸브(402)은 어떤 밸브라도 될 수 있고, 이 조절은 자동적으로 제어될 수 있다. 조절 가능한 농축물 밸브는 밸브의 개방 및/또는 폐쇄를 제공하기 위해 밸브의 조정 요소(예컨대, 볼 또는 버터플라이)를 움직이기 위한 액츄에이터를 포함할 수 있다. 액츄에이터는 공압 액츄에이터, 전기적 액츄에이터,유압 액츄에이터 중의 하나일 수 있다. 액츄에이터에 의해, 밸브는 완전 개방과 완전 폐쇄 사이의 임의의 위치로 조절될 수 있다. 바람직하게는, 밸브의 조절은 백분율로 정의될 수 있고, 예컨대, 100%는 완전 개방을 의미히고 0%는 완전 폐쇄를 의미한다. 더욱이, 조절 가능한 농축물 밸브(402)는, 밸브가 요구되는 개도에 도달하는 것을 보장하기 위해 밸브의 실제 위치를 규정하기 위한 밸브 위치 설정기를포함할 수 있다. 이러한 종류의 밸브는 볼 밸브와 버터플라이 밸브 중의 적어도 하나 일 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 여과 장치(106)는 여과 장치(106)의 농축물 출구 연결부(217)에 배치되는 배출 장치를 포함할 수 있다. 배출 장치는 농축물 출구 연결부(217)를 통해 필터 요소(203)와 여과 장치(106)로부터 임펄스를 배출하기(306) 위해 충격력에 의해 작동될 수 있다. 배출 장치는 가요성 재료로 만들어진 순응적인 요소(404)일 수 있다. 순응적인 요소(404)의 가요성 재료는, 일정한 압축과 압축 해제를 견딜 수 있는 어떤 재료라도 될 수 있는데, 예컨대 탄성 중합체이다. 순응적인 요소(404)는 농축물 출구 연결부(217)를 통해 필터 요소(203)와 여과 장치(106)로부터 임펄스를 배출하기(306) 위해 충격력에 의해 압착되도록 구성될 수 있다. 임펄스의 배출 후에 압력이 안정되면, 순응적인 요소(404)는 그의 원래의 형상으로 복귀하여 다음 임펄스를 위한 준비가 된다. 비한정적인 예에 따르면, 순응적인 요소(404)의 형상은 여과 장치(106)의 농축물 출구 연결부(217)에 배치되기에 적절한 볼형, 입방체형, 피라미드형 또는 다른 형상일 수 있다. 도 4b는 본 발명에 따른 순응적인 요소(404)의 일 예를 개략적으로 도시하며, 여기서 순응적인 요소(404)는 볼이다.
대안적으로, 배출 장치는 기계적 장치, 예컨대, 피스톤(406)일 수 있다. 이 피스톤(406)은, 농축물 출구 연결부(217)를 통해 필터 요소(203) 및 여과 장치(106)로부터 임펄스를 배출하기(306) 위해 충격력에 의해 농축물 출구 연결부(217)를 따라 필터 요소(203)로부터 멀어지게 움직일 수 있도록 구성되어 있다. 임펄스의 배출 후에 압력이 안정되면, 피스톤(406)은 농축물 출구 연결부(217) 내부에서 그의 원래 위치로 복귀하여 다음 임펄스를 위한 준비가 된다. 도 4c는 본 발명에 따른 피스톤(406)의 일 예를 개략적으로 도시한다.
임펄스가 필터 요소(203) 및 여과 장치(106)로부터 배출될 수 없으면, 정화 효율이 감소될 수 있다. 따라서, 임펄스를 여과 장치(106)로부터 배출하는(306) 전술한 방법은 필터 요소(203)의 정화 효율을 개선한다. 본 발명에 따른 방법의 배출 단계는, 배출 단계는 필터 요소(203)의 정화 효율을 개선하기 위한 본 발명에 따른 방법의 선택적인 단계임을 도시하는 점선으로 도 3에 도시되어 있다.
도 5는 본 발명에 따른 제어 유닛(112)의 개략적인 예를 개시한다. 제어 유닛(112)의 비한정적인 일부 예는 예컨대 서버, 개인용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 컴퓨팅 회로, 컴퓨팅 장치의 네트워크, 이동 통신 장치일 수 있다. 제어 유닛(112)은 적어도 하나의 프로세서(502), 컴퓨터 프로그램 코드(505a-505n)의 일부분 및 데이타 값을 저장하기 위한 적어도 하나의 메모리(504), 통신 인터페이스(506), 및 가능하다면 하나 이상의 사용자 인터페이스 유닛(508)을 포함할 수 있다. 제어 유닛(112)의 구성 요소들은 예컨대 내부 버스를 통해 서로에 통신 연결될 수 있다.
제어 유닛(112)의 적어도 하나의 프로세서(502)는 적어도 미세 여과 시스템(100)의 작동을 제어하도록 구성된다. 제어의 실행은, 적어도 하나의 메모리(504)에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램 코드(505a-505n) 중의 적어도 일부분을 실행하여 적어도 하나의 프로세서(502) 및 제어 유닛(112)이 미세 여과 시스템(100)의 작동을 제어하게 하는 적어도 하나의 프로세서(502)를 배치하여 달성될 수 있다. 따라서 적어도 하나의 프로세서(502)는 적어도 하나의 메모리(504)에 접근하여 그로부터 정보를 가져오거나 그에 저장하도록 배치된다.
제어 유닛(112)는, 미세 여과 시스템(100)에 배치되고 미세 여과 과정의 적어도 하나의 작동 파라미터를 얻도록 구성되어 있는 적어도 하나의 센서로부터 받은 미세 여과 과정의 적어도 하나의 작동 파라미터에 근거하여 미세 여과 시스템(100)의 구성 요소 중의 하나 이상의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 작동 파라미터는 여과액 유량, 공급물 압력, 농축물 압력, 공급물의 온도, 공급물 내의 고형물의 양, 공급물의 혼탁도, 공급물의 전도성, 공급물의 pH 값 중의 하나일 수 있다. 적어도 하나의 작동 파라미터를 얻기 위한 적어도 하나의 센서는, 유량계, 압력계, 온도계, 수질 모니터링 시스템 중의 하나일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 제어 유닛(112)은 사용자 인터페이스 유닛(508)을 통한 사용자 입력에 근거하여 미세 여과 시스템(100)의 구성 요소 중의 하나 이상의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 적어도 하나의 프로세서(502)는 통신 인터페이스(506)를 통한 여과 장치(106), 임펄스원, 공급물 펌프(104), 조절 가능한 농축물 밸브(402) 및/또는 다른 외부 유닛과의 통신을 제어하도록 구성된다. 제어 유닛(112)은 여과 시스템(100)의 각 구성 요소의 작동을 제어하기 위해 여과 장치(106), 임펄스원 및/또는 공급물 펌프(104)에 대한 적어도 하나의 제어 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 제어 유닛(112)은 조절 가능한 농축물 밸브(402)의 조절을 제어하기 위해 여과 장치(106)의 조절 가능한 농축물 밸브(402)에 대한적어도 하나의 제어 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다.
명료성을 위해, 본 발명에서 프로세서는, 다른 임무 중에서도, 정보를 처리하고 제어 유닛(112)의 작동을 제어하는 데에 적합한 유닛을 말한다. 작동은 소프트워어가 내장되어 있는 마이크로제어기 솔루션으로 실행될 수 있다. 유사하게, 제어 유닛(112)의 적어도 하나의 메모리(504)는 특정한 종류의 메모리에만 한정되지 않고, 전술한 정보를 저장하는 데에 적합한 어떤 메모리도 본 발명에서 이용될 수 있다. 더욱이, 적어도 하나의 메모리(504)는 휘발성 또는 비휘발성일 수 있다.
통신 인터페이스(506)는 여과 장치(106), 임펄스원, 공급물 펌프(104), 조절 가능한 농축물 밸브(402), 외부 유닛, 데이타베이스 및/또는 외부 시스템과의 통신을 위한 인터페이스를 제공하도록 구성될 수 있다. 통신 인터페이스(506)는 정보를 교환하기 위해 하나 이상의 공지된 통신 기술(유선 또는 무선)에 기반할 수 있다. 하나 이상의 사용자 인터페이스 유닛(508)은 제어 명령을 입력하고 정보 및/또는 지시를 받고 그리고/또는 정보를 표시하도록 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스 유닛(508)은 예컨대 터치스크린, 적어도 하나의 기능 키이, 유선 또는 무선 원격 제어기, 및 디스플레이 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
위에서 주어진 설명에 제공된 특정한 예는 첨부된 청구 범위의 적용 가능성 및/또는 해석을 한정하는 것으로 생각되어서는 안 된다. 위에서 주어진 설명에 제공된 예들의 리스트 및 그룹은, 다른 명확한 언급이 없다면, 포괄적인 것이 아니다.
Claims (20)
- 다공성 재료로 만들어진 필터 요소를 정화하기 위한 방법으로서,
초음파를 필터 요소에 보내는 단계, 및
상기 필터 요소의 표면으로부터 입자를 제거하기 위해, 초음파의 시작으로부터 미리 정해진 시간 후에 여과액 저장부에 임펄스를 보내어, 그 여과액 저장부 내의 여과액이 필터 요소의 내부에 있게 하는 단계를 포함하는, 필터 요소를 정화하기 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 임펄스의 압력은 포워드 압력 보다 4 내지 8 배 높고, 면적 시간 당 부피로 측정되는, 상기 임펄스에 의해 야기되는 역 플럭스(reverse flux)는 공급물 플럭스의 최소 2 내지 8 배인, 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 임펄스는 공압 임펄스와 액체 임펄스 중의 하나인, 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
맑게 될 액체를 여과 요소에 공급하는 것에 대한 제어는 상기 필터 요소의 정화 동안에 중단되지 않는, 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
조절 가능한 농축물 밸브로 농축물 유출을 조절하여 상기 필터 요소로부터 임펄스를 배출하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
충격력으로 배출 장치를 작동시켜 상기 필터 요소로부터 임펄스를 배출하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 요소의 표면에서의 초음파의 파워는 500 내지 4000 와트/평방 미터, 바람직하게는 1500 와트/평방 미터인, 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임펄스의 압력 및/또는 지속 시간을 조절하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 요소의 세공(pore) 크기는 0.01 내지 30 마이크로미터인, 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초음파의 시작으로부터 미리 정해진 시간은 적어도 1 초인, 방법. - 여과 장치로서,
다공성 재료로 만들어진 필터 요소,
여과 장치의 적어도 하나의 여과액 출구 연결부에 배치되는 임펄스 연결부,
상기 필터 요소와 적어도 하나의 여과액 출구 연결부 사이에 배치되는 여과액 저장부, 및
초음파 요소를 포함하고,
상기 초음파 요소는 초음파를 상기 필터 요소에 보내도록 구성되어 있고, 다공성 재료의 표면으로부터 입자를 제거하기 위해, 초음파의 시작으로부터 미리 정해진 시간 후에 임펄스가 임펄스원으로부터 상기 임펄스 연결부를 통해 여과액 저장부에 보내져 그 여과액 저장부의 내용물이 필터 요소의 내부에 있게 되는, 여과 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 임펄스의 압력은 포워드 압력 보다 4 내지 8 배 높고, 면적 시간 당 부피로 측정되는, 상기 임펄스에 의해 야기되는 역 플럭스는 공급물 플럭스의 최소 2 내지 8 배인, 여과 장치. - 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 임펄스는 공압 임펄스와 액체 임펄스 중의 하나인, 여과 장치. - 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
맑게 될 액체를 여과 장치에 공급하는 것에 대한 제어는 상기 필터 요소의 정화 동안에 중단되지 않는, 여과 징치. - 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과 장치는 여과 장치의 농축물 출구 연결부에 배치되는 조절 가능한 농축물 밸브를 더 포함하고, 이 조절 가능한 농축물 밸브는, 농축물 출구 연결부를 통해 상기 필터 요소와 여과 장치로부터 임펄스를 배출하기 위해 농축물 유출을 조절하도록 구성되어 있는, 여과 장치. - 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과 장치는 여과 장치의 농축물 출구 연결부에 배치되는 배출 장치를 더 포함하고, 배출 장치는 농축물 출구 연결부를 통해 상기 필터 요소와 여과 장치로부터 임펄스를 배출하기 위해 충격력으로 작동되는, 여과 장치. - 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 요소의 표면에서의 초음파의 파워는 500 내지 4000 와트/평방 미터, 바람직하게는 1500 와트/평방 미터인, 여과 장치. - 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임펄스의 압력 및/또는 지속 시간을 조절하도록 구성된 임펄스 연결 밸브를 더 포함하는 여과 장치. - 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 요소의 세공 크기는 0.01 내지 30 마이크로미터인, 여과 장치. - 제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초음파의 시작으로부터 미리 정해진 시간은 적어도 1 초인, 여과 장치.
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