KR20210105590A - 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치 - Google Patents

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KR20210105590A
KR20210105590A KR1020200020237A KR20200020237A KR20210105590A KR 20210105590 A KR20210105590 A KR 20210105590A KR 1020200020237 A KR1020200020237 A KR 1020200020237A KR 20200020237 A KR20200020237 A KR 20200020237A KR 20210105590 A KR20210105590 A KR 20210105590A
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Abstract

와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치가 개시된다. 원수를 여과하여 여과수를 생성하는 여과기; 상기 여과기 내에 설치되어 상기 원수의 분사 강도 및 분사 각도를 조정하여 와류 강도를 조절하는 와류 강도 조절기 와류 강도 조절기를 구성한다. 상술한 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치에 의하면, 여과기 내 원수의 와류 속도를 조정하여 여재의 적층 현상을 변형할 수 있도록 구성됨으로써, 원수의 불순물의 양과 크기 등에 따라 여과 성능을 최적의 상태로 조절할 수 있는 효과가 있다. 원수에 불순물이 많을 때에는 와류 강도를 크게 설정하여 장시간의 여과를 수행하고, 원수에 불순물이 적을 때에는 와류 강도를 작게 설정하여 정밀한 여과를 가능하게 하는 효과가 있다. 즉, 혼탁한 원수에서 깨끗한 원수까지 현장 상황에 따라 자동 또는 수동으로 실시간 대처하여 최적의 불순물 제거율, 장시간 여과 및 적은 역세수 소모량 등을 이루고, 여과 정밀도 0.45 마이크로미터 또는 0.25 마이크로미터 이하의 불순물 제거를 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치{HIGH PRECISION FILTRATION DEVICE BY ADJUSTING THE VORTEX STRENGTH}
본 발명은 여과 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 개방계, 밀폐계 및 수처리 설비 시스템에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 개방계, 밀폐계 및 수처리 설비 시스템의 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치에 관한 것이다.
개방계, 밀폐계, 및 수처리 설비 시스템의 여과 장치는 여재층에 원수를 통과시켜 원수에 포함된 부유 불순물 입자나 박테리아 등을 걸러낸다.
기존의 압력식 여과 장치에는 여과기 안에 원수를 분사시키는 원수 분사 장치가 설치되고, 원수 분사 장치의 원수 분사 각도는 통상적으로 수평면 대비 90도이거나 수평면 대비 0도 각도로 고정된다.
여재를 이용한 여과 장치의 특성상 원수 분사각이 수평면 대비 90도인 수직 분사 방법의 경우 대부분의 불순물이 여과기 내 최상부층 여재 표면에 쌓이게 되고, 여재 표면에 쌓인 불순물이 다른 불순물을 포집하여 정밀 여과가 가능하다는 장점이 있다
그러나, 원수가 탁할 경우 짧은 시간안에 불순물들이 여재 표면에 두텁게 쌓여 여과 가능 시간이 짧다는 단점이 있었고, 여과시 여재의 유동이 없으므로 최상부층의 여재는 불순물에 의해 심각히 오염되어 여과기 막힘 현상이 발생될 수 있고, 이로 인해 여과기 내 여재를 빈번히 갈아줘야 한다는 문제점이 있다.
반면, 원수 분사각이 수평면 대비 0도인 수평 분사 방법의 경우 여과기 내 원수의 강력한 와류에 의해 여재 표면이 유동되어 여재 표면에 불순물이 쌓이지 않게 됨에 따라 탁도가 높은 원수일지라도 장시간의 여과 시간을 보장한다는 장점이 있다.
하지만, 여과기 내 원수의 강력한 와류에 의해 여과기 내 최상층 여재가 여과기 중심으로 몰림에 따라 최상층 여재의 하부에 배치된 굵은 여재가 새로운 표면층이 되어 여과 정밀도가 떨어진다는 문제점이 있다. 또한, 표면에 쌓인 불순물에 의해 더 정밀한 여과를 할 수 없고 강력한 와류에 의해 상부층의 여재들이 서로 충돌하여 파손되며 파손된 여재는 여과기 막힘 현상을 초래하기도 하는 문제점이 있다.
10-1619181
본 발명의 목적은 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치는, 원수를 여과하여 여과수를 생성하는 여과기; 상기 여과기 내에 설치되어 상기 원수의 분사 강도 및 분사 각도를 조정하여 와류 강도를 조절하는 와류 강도 조절기를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 와류 강도 조절기는, 엘보우(elbow)형, 티(T)형, 십자티(T)형 또는 디스크(disk)형으로 구성되어 상기 여과기의 상부에 설치될 수 있다.
그리고 상기 와류 강도 조절기는, 원수를 분사하는 강도 조절을 위한 크기의 분사 구멍을 갖는 적어도 둘 이상의 원수 분사 강도 조절 분사기; 원수의 분사 각도를 조절하는 원수 분사 각도 조절 조작기를 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 원수 분사 각도 조절 조작기는, -90도 내지 90도의 분사각이 표기된 분사각 표지판; 현재의 분사각을 표시하는 분사각 지침계; 현재의 경사각을 고정시켜주는 분사각 고정용 볼트; 분사각을 수동 조작하기 위해 상기 분사각 고정용 볼트를 조절하는 분사각 조절용 핸들; 상기 원수 분사 강도 조절 분사기와 연결 형성되는 스템; 상기 여과기의 외벽에 부착하도록 구성되는 본넷; 상기 여과기의 누수 방지를 위한 패킹; 상기 패킹을 조여 고정하는 그랜드 및 팩너트를 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 원수 분사 각도 조절 조작기는, 원수가 소정 기준 이상 혼탁하거나 여재가 소정 기준 이상 오염되어 있는 경우, 상기 분사각 조절용 핸들을 이용하여 분사 각도를 15도 이하로 유지하고, 원수가 소정 기준 이상 깨끗한 경우, 상기 분사각 조절용 핸들을 이용하여 분사 각도를 60도 이상으로 변경 유지하도록 구성될 수 있다.
그리고 원수 시스템으로부터 원수가 유입되기 위한 원수 유입 배관; 상기 여과기에서 여과된 여과수가 상기 여과기로부터 상기 원수 시스템으로 토출되기 위한 여과수 토출 배관; 상기 원수 유입 배관을 통해 원수를 흡입하여 상기 여과기로 분사하도록 가압하는 가압 펌프; 상기 원수 유입 배관을 통한 원수 유입을 허용 또는 차단하는 원수 유입용 전동 밸브; 상기 여과수 토출 배관을 통한 여과수 토출을 허용 또는 차단하는 여과수 토출용 전동 밸브; 상기 여과기 내에서 기 포집된 불순물을 외부로 방출하는 역세 과정을 위해 상기 여과기 내 여재 사이에 포집된 불순물을 청소하기 위한 시수를 유입하기 위한 시수 흡입 배관; 상기 여과기 내에서 상기 시수에 의해 청소된 후의 역세수를 외부로 토출하기 위한 역세수 토출 배관; 상기 시수 흡입 배관을 통한 시수 유입을 허용 또는 차단하는 시수 유입용 전동 밸브; 상기 역세수 토출 배관을 통한 역세수 토출을 허용 또는 차단하는 역세수 토출용 전동 밸브; 상기 여과기 내부의 소정 기준 이상의 차압 상승을 감지하는 차압 스위치; 여과 프로세스 중에는 상기 원수 유입용 전동 밸브 및 여과수 토출용 전동 밸브를 열어 원수 유입 및 여과수 토출을 허용하고 상기 시수 유입용 전동 밸브 및 상기 역세수 토출용 전동 밸브를 닫아 시수 유입 및 역세수 토출을 차단하며, 상기 차압 스위치에서 소정 기준 이상의 차압 상승이 감지되는 경우 상기 시수 유입용 전동 밸브 및 상기 역세수 토출용 전동 밸브를 열어 시수 유입 및 역세수 토출을 허용하며 상기 원수 유입용 전동 밸브 및 여과수 토출용 전동 밸브를 닫아 원수 유입 및 여과수 토출을 차단하는 제어부를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치에 의하면, 여과기 내 원수의 와류 속도를 조정하여 여재의 적층 현상을 변형할 수 있도록 구성됨으로써, 원수의 불순물의 양과 크기 등에 따라 여과 성능을 최적의 상태로 조절할 수 있는 효과가 있다.
원수에 불순물이 많을 때에는 와류 강도를 크게 설정하여 장시간의 여과를 수행하고, 원수에 불순물이 적을 때에는 와류 강도를 작게 설정하여 정밀한 여과를 가능하게 하는 효과가 있다.
즉, 혼탁한 원수에서 깨끗한 원수까지 현장 상황에 따라 자동 또는 수동으로 실시간 대처하여 최적의 불순물 제거율, 장시간 여과 및 적은 역세수 소모량 등을 이루고, 여과 정밀도 0.45 마이크로미터 또는 0.25 마이크로미터 이하의 불순물 제거를 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와류 강도 조절기의 구성도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원수 분사 각도 조절 조작기의 저면도 ?? 측단면도이다.
도 5는 와류 강도 조절에 따른 여과기 내 불순물 적층 현상을 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 부유입자 개수/체적농도 제거율의 그래프이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명에 따른 와류 강도 조절에 따른 여재의 형태를 나타내는 예시도이다.
도 12 내지 도 17은 본 발명에 따른 와류 강도 조절에 따른 여과 성능 파악의 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치는 여과기(10), 와류 강도 조절기(20), 원수 유입 배관(30), 여과수 토출 배관(40), 가압 펌프(50), 원수 유입용 전동 밸브(60), 여과수 토출용 전동 밸브(70), 시수 흡입 배관(80), 역세수 토출 배관(90), 시수 유입용 전동 밸브(100), 역세수 토출용 전동 밸브(110), 차압 스위치(120), 제어부(130)를 포함하도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
여과기(10)는 원수를 여과하여 여과수를 생성하도록 구성될 수 있다.
와류 강도 조절기(20)는 여과기(10) 내에 설치되어 원수의 분사 강도와 분사 각도를 조절하여 여과기(10) 내의 와류 강도를 조절하도록 구성될 수 있다.
와류 강도 조절기(20)는 기존과 달리 여과기(10) 내의 원수 분사 강도와 분사 각도를 조절하여 와류 강도를 조절할 수 있게 되어 원수의 불순물의 혼탁도에 따라 여과 성능을 최적 상태로 조절할 수 있도록 구성된다.
구체적으로는 와류 강도 조절기(20)는 원수에 불순물이 많을 때에는 와류 강도를 크게 설정하여 장시간의 여과를 수행하고, 원수에 불순물이 적을 때에는 와류 강도를 작게 설정하여 정밀한 여과를 수행하도록 구성될 수 있다.
즉, 원수의 상태에 따라 실시간으로 최적의 여과 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
와류 강도 조절기(20)는 엘보우(elbow)형, 티(T)형, 십자티(T)형 또는 디스크(disk)형으로 구성될 수 있으며, 여과기(10)의 상부에 설치될 수 있다.
원수 유입 배관(30)은 원수 시스템(1)으로부터 원수가 유입되는 배관이다.
여과수 토출 배관(40)은 여과기(10)에서 여과된 여과수가 여과기(10)로부터 다시 원수 시스템(1)으로 토출되기 위한 배관이다.
가압 펌프(50)는 원수 유입 배관(30)을 통해 원수를 흡입하여 여과기(10)로 분사하기 위해 가압할 수 있다.
원수 유입용 전동 밸브(60)는 원수 유입 배관(30)을 통한 원수 유입을 허용 또는 차단하도록 구성될 수 있다.
여과수 토출용 전동 밸브(70)는 여과수 토출 배관(40)을 통한 여과수 토출을 허용 또는 차단하도록 구성될 수 있다.
시수 흡입 배관(80)은 여과기(10) 내에서 기 포집된 불순물을 외부로 방출하는 역세 과정을 위해 여과기(10) 내 여재 사이에 포집된 불순물을 청소하기 위한 시수를 유입하도록 구성될 수 있다.
역세수 토출 배관(90)은 여과기(10) 내에서 시수에 의해 청소된 후의 역세수를 외부로 토출하기 위한 배관이다.
시수 유입용 전동 밸브(100)는 시수 흡입 배관(80)을 통한 시수 유입을 허용 또는 차단하도록 구성될 수 있다.
역세수 토출용 전동 밸브(110)는 역세수 토출 배관(90)을 통한 역세수 토출을 허용 또는 차단하도록 구성될 수 있다.
차압 스위치(120)는 여과기(10) 내부의 소정 기준 이상의 차압 상승을 감지하도록 구성될 수 있다.
제어부(130)는 여과 프로세스와 여과기(10)의 내부 불순물 청소 프로세스를 제어하는 구성이다.
먼저, 여과 프로세스 중에 제어부(130)는 원수 유입용 전동 밸브(60) 및 여과수 토출용 전동 밸브(70)를 열어 원수 유입 및 여과수 토출을 허용하고 시수 유입용 전동 밸브(100) 및 역세수 토출용 전동 밸브(110)를 닫아 시수 유입 및 역세수 토출을 차단하도록 구성될 수 있다.
한편, 차압 스위치(120)에서 소정 기준 이상의 차압 상승이 감지되는 경우에는 여과기(10) 내의 불순물이 너무 많아지는 것으로 인지할 수 있다. 이에, 여과기(10)가 너무 혼탁해지는 경우 불순물을 포집하여 방출하고 여과기(10)의 막힘 현상을 방지하기 위해 제어부(130)는 청소 프로세스를 진행하도록 구성될 수 있다.
청소 프로세스 중에는 제어부(130)가 시수 유입용 전동 밸브(100) 및 역세수 토출용 전동 밸브(110)를 열어 시수 유입 및 역세수 토출을 허용하며 원수 유입용 전동 밸브(60) 및 여과수 토출용 전동 밸브(70)를 닫아 원수 유입 및 여과수 토출을 차단하도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와류 강도 조절기의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 와류 강도 조절기(20)는 원수 분사 강도 조절 분사기(21), 원수 분사 각도 조절 조작기(22)를 포함하도록 구성될 수 있다.
원수 분사 강도 조절 분사기(21)는 원수를 분사하는 강도 조절을 위한 크기의 분사 구멍을 갖도록 구성되며, 적어도 두가지 이상의 분사 구멍 크기를 갖도록 구성될 수 있다.
도 2에서는 3가지 크기의 분사 구멍이 형성되어 있음을 알 수 있다.
원수 분사 각도 조절 조작기(22)는 원수의 분사 각도를 조절하도록 구성될 수 있다. -90도 내지 90도의 범위에서 분사 각도를 조절할 수 있다.
원수 분사 각도 조절 조작기(22)는 원수가 소정 기준 이상 혼탁하거나 여재가 소정 기준 이상 오염되어 있는 경우 분사각 조절용 핸들(22d)을 이용하여 분사 각도를 15도 이하로 유지하고, 원수가 소정 기준 이상 깨끗한 경우 분사각 조절용 핸들(22d)을 이용하여 분사 각도를 60도 이상으로 변경 유지하도록 구성될 수 있다.
분사 각도가 적으면 와류 강도가 강해지고, 분사 각도가 60도 이상으로 유지되는 경우에는 와류 강도가 상대적으로 약해진다.
이에, 원수에 불순물이 많을 때에는 와류 강도를 크게 설정하여 장시간의 여과를 수행하고, 원수에 불순물이 적을 때에는 와류 강도를 작게 설정하여 정밀한 여과를 가능하게 한다.
그리고 혼탁한 원수에서 깨끗한 원수까지 현장 상황에 따라 자동 또는 수동으로 실시간 대처하여 최적의 불순물 제거를 하고 장시간 여과가 가능하게 하고 역세수의 양을 줄일 수 있다. 특히, 와류 강도 조절에 의해 여과 정밀도 0.45 마이크로미터 또는 0.25 마이크로미터 이하의 불순물 제거를 가능하게 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원수 분사 각도 조절 조작기의 저면도 및 측단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 원수 분사 각도 조절 조작기(22)는 분사각 표지판(22a), 분사각 지침계(22b), 분사각 고정용 볼트(22c), 분사각 조절용 핸들(22d), 스템(stem)(22e), 본넷(bonnet)(22f), 패킹(packing)(22g), 그랜드(grand)(22h), 팩너트(pack nut)(22i)를 포함하도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
분사각 표지판(22a)은 -90도도 내지 90도의 분사각이 표기되도록 구성될 수 있다.
분사각 지침계(22b)는 현재의 분사각을 표시하도록 구성될 수 있다.
분사각 고정용 볼트(22c)는 현재의 분사각을 고정시켜주도록 구성될 수 있다.
분사각 조절용 핸들(22d)은 분사각을 수동 조작하기 위해 분사각 고정용 볼트(22c)를 조절하기 위한 구성이다.
스템(22e)은 원수 분사 강도 조절 분사기(21)와 연결 형성되도록 구성될 수 있다.
본넷(22f)은 여과기(10)의 외벽에 부착하도록 구성될 수 있다.
패킹(22g)은 여과기(10)의 누수 방지를 위한 구성이다.
그랜드(22h) 및 팩너트(22i)는 패킹(22g)을 조여 고정하도록 구성될 수 있다.
도 5는 와류 강도 조절에 따른 여과기 내 불순물 적층 현상을 나타내는 예시도이다.
도 5를 참조하면, 원수 분사 강도 조절 분사기(21)에서 원수가 분사되는데, 이때, 원수 분사 각도 조절 조작기(22)를 통하여 원수 분사 각도 θ를 조절할 수 있다.
원수 분사 속도 B는 sin(θ)로 볼 수 있는 상부 분사 속도 C와 cos(θ)로 볼 수 있는 수평 분사 속도 D로 나누어진다.
여기서, 상부 분사 속도 C는 와류 E의 강약에 영향을 미치지 않는다. 수평 분사 속도 D는 와류 공간 A 내에서 와류의 강약을 변화시키므로, 와류 강도 조절을 위한 분사 속도 D라 할 수 있다.
즉, 원수 분사 각도 θ가 0도에 가까울수록 더욱 강력한 와류를 형성하고, 원수 분사 각도 θ가 +90도에 가까울수록 더욱 약한 와류를 생성시킨다.
강한 와류에서는 여재 크기 0.125mm 미만의 고정밀 여과층 F가 여과기(10) 중심 방향으로 쏠리고 그 하부의 전통적인 여과층 G가 새로운 표면층이 되어 거친 여과를 수행하도록 구성될 수 있다.
약한 와류에서는 여재 크기 0.125mm 미만의 고정밀 여과층 F가 움직이지 않으므로 최상부 표면은 항상 미세한 여과를 수행할 수 있다. 즉, 기존에는 불가능했던 초미세 여과층 적층 기술은 본 발명의 와류 강도 조절 기술에 의해 가능해진다.
도 6은 본 발명에 따른 부유입자 개수/체적농도 제거율의 그래프이다.
도 6을 참조하면, 부유입자 개수/체적농도 제거율이 나타나 있다.
도 6의 그래프는 초기 원수 불순물 입자 개수 대비 1회 처리시 개수 제거율 및 18회(2시간) 처리시 개수 제거율을 나타내고 있다. 장시간의 처리의 경우 초미세 불순물에 대해 90% 이상의 제거가 가능해짐을 알 수 있다.
도 7 내지 도 11은 본 발명에 따른 와류 강도 조절에 따른 여재의 형태를 나타내는 예시도이다.
도 7에서는 원수 분사 각도 90도일 경우의 여재 형태를 나타낸다. 90도에서는 와류가 발생하지 않으면 와류에 의한 이물질 포집도 없다. 표면 전체가 미세 여재에 미세 여과가 되며, 차압이 단시간에 상승한다. 정체된 여재로 인한 여재 오염이 심화되어 여재 파손량이 없음을 알 수 있다.
원수 분사 각도 90도는 원수가 10 NTU 이하 정도로 깨끗할 때 적용할 수 있으며, 장시간 여과와 미세 여과를 하는 데 이용될 수 있다.
도 8에서는 원수 분사 각도 60도일 경우의 여재 형태를 나타낸다. 60도에서는 약한 와류가 생성되며, 와류에 의해 이물질 부유 효과가 증가한다. 표면 전체의 미세 여과가 가능하며 차압도 단시간에 상승하나, 정체된 여재로 인한 여재 오염이 심화될 뿐, 여재 파손량은 없다. 원수 분사 각도 60도는 원수가 10 NTU 이하 정도로 깨끗할 때 적용 가능하며, 고성능의 장시간 여과를 하는 데 적용될 수 있다.
도 9에서는 원수 분사 각도 45도일 경우의 여재 형태를 나타낸다. 45도에서는 와류에 의한 이물질 부유 효과가 더 상승하며, 중심의 많은 표면이 미세 여재가 존재하고 바깥쪽의 적은 표면에는 거친 여재가 존재한다. 원수가 10 내지 30 NTU 정도일 때 적용 가능하다.
도 10에서는 원수 분사 각도 30도일 경우의 여재 형태를 나타낸다. 30도에서는 강한 와류에 의해 이물질 부유 효과가 더욱 상승하게 된다. 원수가 30 내지 50 NUT 정도일 때 적용 가능하다.
도 11에서는 원수 분사 각도 0도일 경우의 여재 형태를 나타낸다. 0도에서는 가장 강한 와류가 형성되며, 모든 표면에서 거친 여재가 나타나며 2배 정도의 넓은 표면적을 갖게 된다. 여과 효율이 낮아지며 거친 여과를 수행하며, 장시간 여과를 하게 되며, 역세수의 소모량은 줄어든다. 여재 오염도는 매우 낮아지나 여재 파손량이 커진다. 원수가 50 NTU 이상 정도로 혼탁할 때 적용될 수 있다.
이러한 와류는 직선 흐름의 원수에 비하여 이물질의 여재 표면 접촉이 많아져 여재 사이를 수월하게 빠져나가기 어려워진다. 강한 와류에 의해 표면의 여재가 쓸려 다니므로 여재 표면에서의 이물질 적층 현상이 없고 이물질의 여재 내부의 포집이 많아진다.
도 12 내지 도 17은 본 발명에 따른 와류 강도 조절에 따른 여과 성능 파악의 그래프이다.
도 12는 원수의 NTU 변화 실험치를 나타내며, 도 13 내지 도 16은 분사각에 따른 유량 변화, 분사각에 따른 차압 변화, 효율 변화, 원수와 처리수의 관계를 나타내고 있다. 그리고 도 17은 수치 해석을 통한 원수의 변화를 예측한 결과를 나타낸다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 여과기 20: 와류 강도 조절기
21: 원수 분사 강도 조절 분사기 22: 원수 분사 각도 조절 조작기
22a: 분사각 표지판 22b: 분사각 지침계
22c: 분사각 고정용 볼트 22d: 분사각 조절용 핸들
22e: 스템 22f: 본넷
22g: 패킹 22h: 그랜드
22i: 팩너트 30: 원수 유입 배관
40: 여과수 토출 배관 50: 가압 펌프
60: 원수 유입용 전동 밸브 70: 여과수 토출용 전동 밸브
80: 시수 흡입 배관 90: 역세수 토출 배관
100: 시수 유입용 전동 밸브 110: 역세수 토출용 전동 밸브
120: 차압 스위치 130: 제어부

Claims (5)

  1. 원수를 여과하여 여과수를 생성하는 여과기(10);
    상기 여과기(10) 내에 설치되어 상기 원수의 분사 강도 및 분사 각도를 조정하여 와류 강도를 조절하는 와류 강도 조절기(20)를 포함하는 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 와류 강도 조절기(20)는,
    엘보우(elbow)형, 티(T)형, 십자티(T)형 또는 디스크(disk)형으로 구성되어 상기 여과기(10)의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 와류 강도 조절기(20)는,
    원수를 분사하는 강도 조절을 위한 크기의 분사 구멍을 갖는 적어도 둘 이상의 원수 분사 강도 조절 분사기(21);
    원수의 분사 각도를 조절하는 원수 분사 각도 조절 조작기(22)를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 원수 분사 각도 조절 조작기(22)는,
    -90도 내지 90도의 분사각이 표기된 분사각 표지판(22a);
    현재의 분사각을 표시하는 분사각 지침계(22b);
    현재의 분사각을 고정시켜주는 분사각 고정용 볼트(22c);
    분사각을 수동 조작하기 위해 상기 분사각 고정용 볼트(22c)를 조절하는 분사각 조절용 핸들(22d);
    상기 원수 분사 강도 조절 분사기(21)와 연결 형성되는 스템(stem)(22e);
    상기 여과기(10)의 외벽에 부착하도록 구성되는 본넷(bonnet)(22f);
    상기 여과기(10)의 누수 방지를 위한 패킹(packing)(22g);
    상기 패킹(22g)을 조여 고정하는 그랜드(grand)(22h) 및 팩너트(pack nut)(22i)를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 원수 분사 각도 조절 조작기(22)는,
    원수가 소정 기준 이상 혼탁하거나 여재가 소정 기준 이상 오염되어 있는 경우, 상기 분사각 조절용 핸들(22d)을 이용하여 분사 각도를 15도 이하로 유지하고, 원수가 소정 기준 이상 깨끗한 경우, 상기 분사각 조절용 핸들(22d)을 이용하여 분사 각도를 60도 이상으로 변경 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 와류 강도 조절을 통한 고정밀 여과 장치.
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