KR20210026769A - 분리 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중공 상태의 몸체, 몸체의 제1 측에 배치된 유입구 및 몸체의 제2 측에 배치된 유출구를 포함하는 하우징부, 몸체 내의 유입구 측에 위치하고, 유입구로부터 제공된 물질 속의 선택 물질을 제거하는 선택 필터를 포함하는 제1 선택 필터부, 및 제1 선택 필터부의 후방에 대응하는 몸체 내의 유출구 측에 위치하고, 제1 선택 필터부로부터 제공된 물질 속의 선택 물질을 포집하는 복수의 포집 입자들을 포함하는 포집 입자부를 포함하는 분리 필터를 개시한다.
Description
본 발명은 분리 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오일 또는 수분을 선택적으로 분리할 수 있는 분리 필터에 관한 것이다.
기체 또는 액체 상태로 존재할 수 있는 가스, 물 및 오일을 선택적으로 분리하는 기술은 오일 기반의 사업 분야에서 환경 오염 및 기계 설비의 오작동을 방지하기 위해 반드시 필요하다. 예를 들면, 기계 설비에 사용되는 오일에서는 기계 설비의 작동 중 또는 온도가 상승하게 되면서 오일 미스트가 발생할 수 있고, 오일 미스트의 발생은 기계 설비의 동작에 영향을 미치고, 오일 미스트가 대기로 방출될 되면 환경 오염을 유발하므로 오일을 사용하는 기계 설비에서 오일 미스트의 제거가 필요하다. 또한, 디젤 엔진에 사용하는 오일의 경우 수분이 포함되어 있으면 엔진 기관에 이상을 유발하게 되므로, 오일 속의 수분 제거가 필요하다.
최근에는 물-오일 분리 또는 흡수에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있고, 폴리머와 구조체의 결합으로 이루어진 메쉬 형태나, 폼 형태의 필터를 이용한 연구들이 주로 진행되고 있다. 기존의 메쉬망을 이용하여 물-오일을 분리할 경우, 메쉬 크기의 한계로 작은 오일 포집이 어렵다.
본 발명은 오일 또는 수분을 선택적으로 분리하여 제거하기 위한 분리 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 분리 필터는 중공 상태의 몸체, 상기 몸체의 제1 측에 배치된 유입구 및 상기 몸체의 제2 측에 배치된 유출구를 포함하는 하우징부, 상기 몸체 내의 상기 유입구 측에 위치하고, 상기 유입구로부터 제공된 물질 속의 선택 물질을 제거하는 선택 필터를 포함하는 제1 선택 필터부, 및 상기 제1 선택 필터부의 후방에 대응하는 상기 몸체 내의 상기 유출구 측에 위치하고, 상기 제1 선택 필터부로부터 제공된 물질 속의 상기 선택 물질을 포집하는 복수의 포집 입자들을 포함하는 포집 입자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선택 필터는 표면에서 내부로 연결되는 복수의 나노 포어들을 포함하는 니켈 폼 또는 그래핀 폼으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 선택 필터는 표면과 나노 포어의 내면이 친유성, 친수성 또는 옴니포빅(omniphobic) 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 복수의 포집 입자들 각각의 표면에는 나노 포어가 형성될 수 있다. 또한, 상기 복수의 포집 입자들은 다층 구조로 배열될 수 있다.
또한, 상기 선택 물질은 수분일 수 있다. 또한, 상기 복수의 포집 입자들 각각은 친수성 포어를 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수의 포집 입자들 각각은 흡수성 폴리머로 형성할 수 있다. 또한, 상기 선택 필터는 표면과 나노 포어의 내면에 친수성 코팅 처리될 수 있다. 또한, 상기 복수의 포집 입자들 각각의 표면은 친수성 코팅처리 될 수 있다.
또한, 상기 선택 물질은 오일일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 복수의 포집 입자들 각각은 친유성 포어를 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수의 포집 입자들 각각은 흡유성 폴리머로 형성될 수 있다. 또한, 상기 선택 필터는 표면과 나노 포어의 내면에 친유성 코팅 처리될 수 있다. 또한, 상기 복수의 포집 입자들 각각의 표면은 친유성 코팅 처리 될 수 있다.
또한, 상기 분리 필터는 상기 몸체 내의 상기 유출구 측 및 상기 포집 입자부의 후방에 위치하고, 상기 포집 입자부로부터 제공된 물질 속의 상기 선택 물질을 제거하는 선택 필터를 포함하는 제2 선택 필터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 선택 필터부 및 상기 제2 선택 필터부 중 적어도 하나는 적어도 2개의 선택 필터들이 적층될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 분리 필터는 선택 물질을 제거하는 선택 필터부 및 선택 필터부를 통과한 물질의 속에 잔류하는 선택 물질을 포집하는 포집 입자부를 포함함으로써 선택 필터부에서 제거되지 않은 미량의 선택 물질을 포집 입자부에서 제거함으로써 선택 물질의 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리 필터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 분리 필터에 따른 수분-오일 분리 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 1의 분리 필터에 따른 가스-오일 미스트 분리 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4a 및 도 4b는 실시예와 비교예에 따른 분리 필터에 의한 가스-오일 미스트 분리를 평가하는 사진들이다.
도 2는 도 1의 분리 필터에 따른 수분-오일 분리 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 1의 분리 필터에 따른 가스-오일 미스트 분리 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4a 및 도 4b는 실시예와 비교예에 따른 분리 필터에 의한 가스-오일 미스트 분리를 평가하는 사진들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리 필터를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분리 필터는, 도 1을 참조하면, 하우징부(100), 제1 선택 필터부(200), 포집 입자부(300) 및 제2 선택 필터부(400)를 포함할 수 있다.
상기 하우징부(100)는 중공 상태의 몸체(110), 상기 몸체(110)의 제1 측에 배치된 유입구(130) 및 상기 몸체(110)의 제2 측에 배치된 유출구(150)를 포함할 수 있다. 상기 유입구(130)는 액체 또는 기체와 같은 물질이 유입되고, 상기 유출구(150)는 상기 분리 필터에 의해 추출된 물질을 상기 분리 필터의 외부로 유출한다.
상기 유입구(130)는 상기 분리 필터에 유입되는 물질의 종류에 따라 상기 몸체(110)의 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 유입구(130)는 액체의 물질이 유입되는 제1 유입구 및 기체의 물질이 유입되는 제2 유입구를 포함할 수 있다.
상기 제1 선택 필터부(200)는 상기 유입구(130)와 인접한 상기 하우징의 몸체(110) 내에 배치될 수 있다.
상기 제1 선택 필터부(200)는 적어도 하나의 선택 필터(210)를 포함한다. 상기 제1 선택 필터부(200)는 2개 이상의 선택 필터(210)들이 적층되어 형성될 수 있다. 상기 선택 필터(210)는 3차원 다공성 구조체를 가질 수 있다.
상기 선택 필터(210)는 표면에서 내부로 연결되는 복수의 나노 포어들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 나노 포어들은 서로 연결되고, 표면에 위치하는 나노 포어들은 개방되도록 형성될 수 있다.
상기 선택 필터(210)는 복수의 나노 포어들을 포함하는 기본 구조체를 포함할 수 있다. 상기 기본 구조체는 금속, 플라스틱 또는 세라믹과 같은 재질로 형성될 수 있다. 상기 기본 구조체는, 보다 구체적인 예로서는, 내부식성이 우수한 니켈, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 모넬, 인코넬, 텅스텐, 은, 티타늄, 몰리브덴, 듀플렉스 구리, 철과 같은 금속, 폴리에스테르, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 화이버 글라스와 같은 재질로 형성될 수 있다.
상기 기본 구조체는 니켈 폼 또는 그래핀 폼으로 형성될 수 있다. 상기 기본 구조체는 3차원 메쉬 형상, 3차원 다공성 폼 형상, 3차원 망상 구조 또는 3차원 네트워크 구조와 같은 3차원 구조체로 형성될 수 있다. 상기 기본 구조체는 바람직하게는 20 ㎛ 내지 500 ㎛의 기공 크기를 가지도록 형성된다. 상기 기공의 크기가 20㎛미만으로 너무 작으면 오일의 흐름이 원활하지 않아 필터링이 원활하지 않거나 필터링되는 양이 적게 된다. 또한, 상기 기공의 크기가 500㎛를 초과하여 너무 크게 되면, 물이 차단되지 못하고 나노 필터를 통과할 수 있다.
상기 선택 필터(210)는 선택 물질의 종류에 따라 친유성 또는 옴니포빅(omniphobic) 특성을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 선택 물질이 오일과 수분의 혼합물에서 수분인 경우에, 상기 선택 필터(210)는 표면과 나노 포어들의 내면에 친유성 또는 옴니포빅c) 코팅 처리될 수 있다. 또한, 상기 선택 물질이 가스와 오일의 혼합물에서 오일인 경우에, 상기 선택 필터(210)는 표면과 나노 포어들의 내면에 옴니포빅 코팅처리될 수 있다. 이때, 상기 선택 필터(210)의 표면은 필터링시 물, 오일이 접촉하는 표면을 의미하며, 내부에 형성되는 기공의 내면과 기본 구조체의 외면을 포함하는 의미일 수 있다. 한편, 상기 선택 필터는 옴니포빅 코팅처리되는 경우에 필터링하는 선택 물질의 종류에 관계없이 상대적으로 큰 입자의 수분 또는 오일을 차단할 수 있다.
상기 선택 필터(210)의 코팅처리는 그래핀, 그래핀옥사이드 또는 금속 산화물, CF(탄화불소)기 또는 CH(탄화수소)기를 포함하는 실란계 화합물이나 인산계 화합물을 이용할 수 있고, 단일 코팅층 또는 2 이상의 다중 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 금속 산화물은 SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy, 또는 ZrxOy로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 선택 필터(210)의 코팅처리에 의한 코팅층의 표면에는 다수의 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 선택 필터(210)의 상기 실란계 화합물로 형성된 코팅층은 (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trichlorosilane (HDF-S)의 삼염화 실란 자기결합 단분자막일 수 있다. 상기 인산계 화합물로 형성된 코팅층은 Octadecylphosphonic acid (OD-PA) 또는 (1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodec-1-yl) phosphonic acid (HDF-PA)일 수 있다.
상기 포집 입자부(300)는 상기 제1 선택 필터부(200)의 후방에 배치되고, 상기 제1 선택 필터부(200)로부터 제공된 물질 속에 있는 상기 선택 물질만을 포집할 수 있다.
상기 포집 입자부(300)는 복수의 포집 입자들(310)을 포함할 수 있고, 상기 복수의 포집 입자들(310)이 다층 구조로 배열될 수 있다.
상기 포집 입자들(310)의 크기는 상기 1차 선택 필터부(200)의 기공 크기보다 클 수 있다. 상기 포집 입자들(310)이 상기 1차 선택 필터부(200) 상부에 배치되기 때문에 상기 포집 입자들(310)이 상기 1차 선택 필터부(200)의 기공보다는 큰 것이 바람직하다. 또한, 상기 포집 입자들(310)의 크기가 클수록 일정 부피 공간에 배치되는 포집 입자들(310)의 수가 적어지므로 포집 효율이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 상기 1차 선택 필터부(200)의 기공 크기를 고려하여, 상기 포집 입자들(310)의 크기는 적어도 0.5 mm 이상이고, 10 mm 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 포집 입자들(310)이 구형의 볼(ball)인 경우 상기 포집 입자들(310)의 크기는 직경을 의미할 수 있다. 상기 포집 입자들(310)의 크기는 적어도 500㎛ 이상일 수 있고, 상기 1차 선택 필터부(200)의 기공의 크기는 400 내지 500㎛일 수 있다.
상기 포집 입자(310)는 제올라이트(zeolite)를 포함하는 분자체(molecular seive)일 수 있다. 상기 포집 입자(310)는 친수성, 친유성 또는 옴니포빅 특성을 가질 수 있다. 상기 포집 입자(310)는 선택 물질의 종류에 따라 표면에 친수성 또는 친유성 코팅 처리될 수 있다. 예를 들면, 상기 포집 입자(310)는 수분을 필터링 할 때는 친수성 코팅 처리되며, 오일을 필터링할 때는 친유성 코팅 처리될 수 있다.
상기 포집 입자(310)는 표면에서 내부로 연장되는 다수의 포어가 형성될 수 있다. 상기 포집 입자(310)의 포어는 나노포어(nanopore) 또는 마이크로포어(micropore), 나노 및 마이크로 포어들이 공존할 수 있다.
상기 포집 입자(310)의 표면 및 상기 포집 입자(310)의 표면에 형성된 포어는 포집하고자 하는 물질의 특성에 따라 다양한 특성을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 제조 방법에 따라, 상기 포집 입자(310)의 표면 특성과 상기 포집 입자의 표면에 형성된 포어의 특성은 동일할 수도 또는 다를 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 포집 입자(310)의 표면 및 상기 포집 입자(310)의 표면에 형성된 포어는 친수성 특성을 갖도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 포집 입자(310)는 수분을 포집할 수 있다.
상기 1차 선택 필터부(200)로 수분이 일부 포함된 오일 또는 기체가 유입되면, 친유성 또는 옴니포빅 특성을 갖는 선택 필터(210)가 입자가 큰 수분의 통과를 차단하되, 친수성의 포집 입자(310)가 일부 통과한 미세한 수분을 2차적으로 흡수하여 오일 내의 수분을 제거할 수 있다.
상기 1차 선택 필터부(200)로 오일이 일부 포함된 기체가 유입되면, 옴니포빅 특성을 갖는 선택 필터(210)가 기체속에 포함된 큰 입자의 오일이 통과하는 것를 차단하되, 친유성의 포집 입자(310)가 일부 통과한 오일을 2차적으로 흡수하여 기체 상의 오일을 제거할 수 있다.
상기 포집 입자(310)은 무기 다공성 입자(inorganic porous bead), 고분자 다공성 입자(polymer porous bead) 또는 무기 다공성 입자를 지지체로 사용한 고분자-무기 합성물 입자로 형성될 수 있다. 상기 포집 입자(310)는 서로 다른 성분으로 형성된 입자를 포함할 수 있다.
상기 포집 입자(310)는, 구형, 랜덤 조각형, 와이어, 판상형 등의 형상을 가질 수 있고, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 무기 다공성 입자는 에어로겔(aerogel) 또는 제올라이트(zeolite)로 형성될 수 있다. 상기 에어로겔은 실리카, 탄소, 알루미나 등으로 형성될 수 있다. 상기 제올라이트는, A-타입, X-타입, 베타형, ZSM-5, 페리어라이트(Ferrierite), 모데나이트(Mordenite), L-타입, Y-타입이 이용될 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 고분자 다공성 입자는 흡수성 폴리머 또는 흡유성 폴리머로 형성될 수 있다. 상기 포집 입자가 수분을 일부 포함한 오일 또는 기체에서 수분만 흡수시킬 경우, 흡수성 폴리머로 형성시킨 고분자 다공성 입자를 사용한다. 상기 흡수성 폴리머는 폴리사카라이드(알긴산 염, 카라기난 등), 키토산, 폴리아크릴산-전분 공중합체, 폴리아크릴산-폴리비닐알콜 공중합체, 폴리아크릴 아마이드, 셀룰로오스계 등일 수 있다. 또한, 상기 포집 입자가 오일이 일부 포함된 기체에서 오일만 포집하는 경우에, 상기 고분자 다공성 입자는 흡유성 폴리머로 형성될 수 있다. 상기 흡유성 폴리머는 폴리노보넨 고무, 폴리우레탄 폼 시트, 에틸렌 프로필렌 디엔 (EPDM), 스틸렌계 블록 공중합체 (poly 4-tert-butylstyrene, Styrene-Butadiene-Styrene block copolymer, Methyl methacrylate Butadiene-Styrene Copolymer, Styrene Ethylene-Butylene-Styrene Block Copolymer, styrene-isoprene-styrene Block Copolymer, styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer, acrylonitrile butadiene styrene copolymer 등) 또는 멜트브로운 (melt-blown) 폴리머 (폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스터 등)가 사용될 수 있다.
상기 고분자-무기 합성물 입자는 다공성 무기 소재 입자의 표면 또는 포어에 흡수성 폴리머 또는 흡유성 폴리머가 코팅 또는 침지되어 형성된 합성물 입자를 포함할 수 있다.
상기 제2 선택 필터부(400)는 상기 포집 입자부(300)의 후방에 인접한 상기 몸체(100) 내에 배치되고, 상기 유출구(150)와 인접한 위치에 배치될 수 있다.
상기 제2 선택 필터부(400)는 상기 제1 선택 필터부(200)와 동일하게 적어도 하나의 선택 필터(210)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 선택 필터부(400)는 적어도 2개의 선택 필터들(210)이 적층되어 형성될 수 있다. 상기 제2 선택 필터부(400)의 선택 필터(210)는 앞서 설명된 상기 제1 선택 필터부(200)의 선택 필터(210)와 실질적으로 동일한 구성 요소 및 동일한 기능을 수행할 수 있다.
예를 들면, 상기 제2 선택 필터부(400)의 선택 필터(210)는 니켈 폼, 그래핀 폼 등과 같은 3차원 다공성 구조체를 가질 수 있다. 상기 선택 필터(210)는 친유성 또는 옴니포빅 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 선택 필터부(400)는 상기 포집 입자부(300)의 포집 입자들이 상기 유출구를 통해 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있다.
상기 제2 선택 필터부(400)는 상기 포집 입자부(300)로부터 제공된 물질의 속에 존재하는 상기 선택 물질을 분리하여 제거할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 분리 필터는 상기 제2 선택 필터부(400)가 생략될 수 있다. 즉, 상기 분리 필터는 유입구 측에 배치된 상기 제1 선택 필터부(200) 및 상기 포집 입자부(300)만으로 형성될 수 있다.
이상의 실시예들에 따르면, 상기 제1 선택 필터부(200)는 상기 분리 필터에 유입된 물질 속의 선택 물질을 1차적으로 제거하고, 상기 포집 입자부(300)를 통해 상기 제1 선택 필터부(200)에 의해 제거되지 않은 미량의 선택 물질을 2차적으로 제거함으로써 상기 선택 물질의 제거 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 분리 필터는 상기 포집 입자부(300)의 후방에 위치한 상기 제2 선택 필터부(400)를 더 포함함으로써 상기 포집 입자부(300)에 의해 제거되지 않은 미량의 선택 물질을 제거함으로써 상기 선택 물질의 제거 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
다음은, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리 필터의 작용을 설명한다.
도 2는 도 1의 분리 필터에 따른 수분-오일 분리 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
상기 분리 필터는, 도 1 및 도 2를 참조하면, 오일 속의 수분을 제거하여 순수한 오일을 추출할 수 있다.
상기 유입구(130)를 통해서 수분을 포함하는 오일이 유입된다. 상기 제1 선택 필터부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 선택 필터(210)를 포함할 수 있다. 상기 제1 선택 필터부(200)는 친유성 또는 옴니포빅 특성을 가지므로 상기 오일 에 포함된 상대적으로 큰 입자의 수분을 1차적으로 제거할 수 있다.
상기 포집 입자부(300)는 친수성 포어를 갖는 복수의 포집 입자들을 포함하며, 상기 복수의 포집 입자들이 다층 구조로 배열될 수 있다. 상기 포집 입자부(300)는 상기 제1 선택 필터부(200)에서 제거되지 않은 오일에 포함된 상대적으로 작은 입자의 수분을 2차적으로 흡수할 수 있다.
일반적으로 상기 제1 선택 필터부(200)만 이용하여 오일 속의 수분을 제거는 경우, 큰 입자의 수분들만 제거가 가능하고 작은 입자의 미량 수분이 남아 있을 수 있다.
그러나, 상기 분리 필터는 제 1 선택 필터부(200)의 후방에 포집 입자부를 구비하므로, 상기 제1 선택 필터부(200)에서 제거되지 않은 상대적으로 크기가 작은 잔류 수분을 추가적으로 제거하여 수분의 제거 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 분리 필터는 상기 포집 입자부(300)의 포집 입자들이 다층 구조로 배열되므로, 오일 및 오일 속의 수분이 포집 입자의 표면에 형성된 포어와 접촉하는 시간을 증가시켜 수분 제거 효과를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 분리 필터는 상기 제1 선택 필터부(200) 및 상기 포집 입자부(300)가 순차적으로 오일 속의 수분을 제거하므로, 미량의 수분을 효율적으로 제거하고 수분의 제거 속도를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 분리 필터는 상기 포집 입자부(300)의 후방에 배치된 상기 제2 선택 필터부(400)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 선택 필터부(400)는 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 선택 필터(210)를 포함할 수 있다. 상기 제2 선택 필터부(400)는 상기 제1 선택 필터부(200)의 실질적으로 동일한 구성 요소를 포함하고, 동일한 기능을 수행할 수 있다. 상기 제2 선택 필터부(400)는 상기 포집 입자부(300)에서 제거되지 않은 오일 속의 미량 수분을 제거할 수 있다. 상기 제2 선택 필터부(400)에 의해 분리 필터의 수분 제거 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 제2 선택 필터부(400)를 통해서 수분이 제거된 오일만 상기 유출구(150)를 통해서 유출될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따르면, 상기 포집 입자부(300)의 수분 제거 효율이 감소한 경우, 상기 분리 필터를 세제가 포함된 물로 세척, 헹굼 및 건조 후 약 섭씨 300도에서 약 3 시간 동안 재생시키면, 처음과 같은 수분 제거 효율을 계속 유지할 수 있다.
다음은 본 발명의 분리 필터에 의한 가스에 포함된 오일 미스트의 제거 및 가스 추출 과정에 대하여 설명한다.
도 3은 도 1의 분리 필터에 따른 가스-오일 미스트 분리 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
상기 분리 필터는 도 1 및 도 3을 참조하면, 가스 속의 오일 미스트를 제거하고 가스를 추출할 수 있다.
상기 유입구(130)를 통해서 오일 미스트를 포함하는 가스가 유입된다. 상기 제1 선택 필터부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 선택 필터(210)를 포함하며, 상기 제1 선택 필터부(200)가 옴니포빅 특성을 가지므로 상기 가스에 포함된 입자가 큰 오일을 1차적으로 제거할 수 있다.
상기 포집 입자부(300)는 친유성 포어를 갖는 복수의 포집 입자들을 포함하며, 상기 복수의 포집 입자들은 다층 구조로 배열될 수 있다. 상기 포집 입자부(300)는 상기 제1 선택 필터부(200)에서 제거되지 않은 가스 속의 오일 미스트를 2차적으로 흡수할 수 있다.
일반적으로 상기 제1 선택 필터부(200)만 이용하여 가스 속의 오일 미스트를 제거하는 경우, 큰 오일 입자들만 제거가 가능하고 미량의 오일이 남아 있을 수 있다.
그러나, 상기 분리 필터는 제 1 선택 필터부(200)의 후방에 포집 입자부(300)를 구비하므로, 상기 제1 선택 필터부(200)에서 제거되지 않은 상대적으로 크기가 작은 잔류 오일 미스ㅌ를 추가적으로 제거하여 오일 미스트의 제거 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 분리 필터는 복수의 포집 입자들이 다층 구조로 배열되므로 가스 및 가스 속의 오일 미스트가 포집 입자의 표면에 형성된 포어와 접촉하는 시간이 증가되어 오일 미스트의 제거 효과가 증가된다. 상기 다층 구조로 배열된 복수의 포집 입자들에 의해 가스 및 가스 속에 잔류하는 오일이 포집 입자의 표면에 형성된 포어와 접촉하는 시간을 길게 함으로써 오일 제거 효과를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 분리 필터는 상기 제1 선택 필터부(200) 및 상기 포집 입자부(300)가 순차적으로 가스 속의 오일 미스트를 제거하므로, 미량의 오일 미스트를 효율적으로 제거하고 오일 미스트의 제거 속도를 증가시킬 수 있다.
상기 분리 필터는 상기 포집 입자부(300)의 후방에 배치된 상기 제2 선택 필터부(400)를 더 포함하므로,
상기 포집 입자부(300)에서 제거되지 않은 가스 속의 오일을 제거할 수 있다. 상기 분리 필터는 제2 선택 필터부(400)에 의해 오일 제거 효율을 더욱 향상될 수 있다.
상기 제2 선택 필터부(400)를 통해서 오일 미스트가 제거된 가스는 상기 유출구(150)를 통해서 유출될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따르면, 상기 분리 필터는 포집 입자부(300)의 오일 미스트 제거 효율이 감소한 경우, 세제가 포함된 물로 세척, 헹굼 및 건조하여 재생시키면, 처음과 같은 오일 제거 효율을 계속 유지할 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리 필터의 오일 미스트 분리 특성에 대한 구체적인 평가 결과를 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 실시예와 비교예에 따른 분리 필터에 의한 가스-오일 미스트 분리를 평가한 사진들이다.
본 평가에서 본 발명의 실시예에 따른 분리 필터는 선택 필터부 및 포집 입자부를 포함하는 구조를 사용하였다. 본 평가에서는 분리 필터의 유출구에 기름 종이를 부착하고, 기름 종이에 검출된 얼룩 포인트의 상태를 통해 실시예에 따른 분리 필터의 오일 미스트 제거 성능을 평가하였다.
한편, 비교예에 따른 분리 필터는 선택 필터부만을 포함하는 구조를 사용하였다. 본 평가에서는 동일하게 비교예에 따른 분리 필터의 유출구에 기름 종이를 부착하고, 기름 종이에 검출된 얼룩 포인트의 상태를 통해 비교예의 필터 성능을 검사하였다.
본 발명의 실시예에 따른 분리 필터는 도 4a에서 보는 바와 같이, 기름 종이에서 얼룩 포인트가 검출되지 않았다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 분리 필터는 가스 속에 포함된 오일 미스트를 거의 모두 포집하여 오일 미스트의 제거 효율이 높은 것을 알 수 있다. 반면, 비교예에 따른 분리 필터는 도 4b에서 보는 바와 같이 기름 종이에 다수의 얼룩 포인트가 검출되었다. 따라서, 비교예에 따른 분리 필터는 가스 속에 포함된 오일 미스트를 제거하는 효율이 낮은 것을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.
100 : 하우징부
110 : 몸체
130 : 유입구 150 : 유출구
200 : 제1 선택 필터부 300 : 포집 입자부
310 : 포집 입자
130 : 유입구 150 : 유출구
200 : 제1 선택 필터부 300 : 포집 입자부
310 : 포집 입자
Claims (15)
- 중공 상태의 몸체, 상기 몸체의 제1 측에 배치된 유입구 및 상기 몸체의 제2 측에 배치된 유출구를 포함하는 하우징부;
상기 몸체 내의 상기 유입구 측에 위치하고, 상기 유입구로부터 제공된 물질 속의 선택 물질을 제거하는 선택 필터를 포함하는 제1 선택 필터부; 및
상기 제1 선택 필터부의 후방에 대응하는 상기 몸체 내의 상기 유출구 측에 위치하고, 상기 제1 선택 필터부로부터 제공된 물질 속의 상기 선택 물질을 포집하는 복수의 포집 입자들을 포함하는 포집 입자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제1항에 있어서,
상기 선택 필터는 표면에서 내부로 연결되는 복수의 나노 포어들을 포함하는 니켈 폼 또는 그래핀 폼으로 형성되는 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제2항에 있어서,
상기 선택 필터는 표면과 나노 포어의 내면이 친유성 또는 옴니포빅(omniphobic) 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 포집 입자들은 무기 다공성 입자(inorganic porous bead), 고분자 다공성 입자(polymer porous bead) 및 무기 다공성 입자를 지지체로 사용한 고분자-무기 합성물 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 종류를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 포집 입자들은 다층 구조로 배열된 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제1항에 있어서,
상기 선택 물질은 수분인 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제6항에 있어서,
상기 복수의 포집 입자들 각각은 친수성 포어를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제6항에 있어서,
상기 복수의 포집 입자들 각각은 흡수성 폴리머로 형성되는 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제6 항에 있어서,
상기 복수의 포집 입자들 각각의 표면은 친수성 코팅 처리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제1항에 있어서,
상기 선택 물질은 오일인 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제10 항에 있어서,
상기 복수의 포집 입자들 각각은 포어의 내면이 친유성 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제10 항에 있어서,
상기 복수의 포집 입자들 각각은 흡유성 폴리머로 형성되는 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제10항에 있어서,
상기 복수의 포집 입자들 각각의 표면은 친유성 코팅 처리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제1항에 있어서,
상기 몸체 내의 상기 유출구 측 및 상기 포집 입자부의 후방에 위치하고, 상기 포집 입자부로부터 제공된 물질 속의 상기 선택 물질을 제거하는 선택 필터를 포함하는 제2 선택 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분리 필터. - 제14항에 있어서,
상기 제1 선택 필터부 및 상기 제2 선택 필터부 중 적어도 하나는 적어도 2개의 선택 필터들이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 분리 필터.
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Citations (4)
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| KR20090071017A (ko) * | 2007-12-27 | 2009-07-01 | 지에스건설 주식회사 | 합류식하수도의 월류수 처리장치와, 그에 사용되는부상여재의 제조방법 및 부상여재 |
| JP2010504854A (ja) * | 2006-09-27 | 2010-02-18 | 韓國電子通信研究院 | ナノワイヤフィルタ、その製造方法および吸着物除去方法、これを具備したフィルタ装置 |
| JP2016064403A (ja) * | 2014-07-30 | 2016-04-28 | 三菱マテリアル株式会社 | 油水分離装置 |
| KR20170105255A (ko) * | 2016-03-09 | 2017-09-19 | 주식회사쓰리.알 | 오일필터 및 이를 포함하는 오일여과장치 |
-
2019
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Patent Citations (4)
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