KR20230098848A - 필터 유닛, 섬유 처리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공급물, 특히 섬유 처리 장치로부터 유래하는 공급물 내의 미세섬유를 여과하기에 적합한 필터 유닛에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 필터 유닛을 포함하는 섬유 처리 장치 및 상기 필터 유닛을 활용하는 여과 방법에 관한 것이다.
Description
본 개시는 공급물, 특히 섬유 처리 장치로부터 유래하는 공급물 내의 미세섬유를 여과하기에 적합한 필터 유닛에 관한 것이다. 본 개시는 또한 상기 필터 유닛을 포함하는 섬유 처리 장치 및 상기 필터 유닛을 활용하는 여과 방법에 관한 것이다.
지구의 바다 내로 미세섬유의 전세계적 방출양은 연간 약 500,000 톤인 것으로 계산되었다. 섬유 처리 및 의류 세탁에서는 종래에 단순히 폐수를 통해 배출되는 상당량의 미세섬유가 발생된다. 따라서, 일례로서, 6Kg 세탁물은 1회의 세탁에서 약 700,000 개의 섬유가 방출될 수 있다고 판정되었다. 미세섬유는 플랑크톤 및 물고기 등 영양학적 범위의 전체에 걸쳐 검출되며, 유럽 사람은 연간 11,000 개에 달하는 플라스틱 조각을 먹는 것으로 추정되고 있다. 더 일반적으로 미세플라스틱은 전세계에 걸쳐 강, 바다, 호수, 해양, 얼음 샘플, 내리는 눈에서 일반적으로 검출되고 있다.
미세섬유를 부분적으로 또는 완전히 제거하기 위한 필터가 알려져 있다. PCT 특허 공개 WO2019/122862는 세탁기로부터 발생하는 폐수로부터 미세섬유를 여과하는 데 특히 효과적인 원심 필터를 개시한다.
이상의 것을 고려하여, 본 발명자들은 다음의 기술적 문제 중 하나 이상에 관하여 추가의 개선을 도모하였다.
i.
필터 유닛이 미세섬유로 폐색되는 경향을 저감시키는 것,
ii.
필터 매체를 세정 또는 교환하기 위한 사용자의 개입의 필요성을 저감시킨 많은 섬유 처리 사이클로부터의 공급물을 여과할 수 있는 필터 유닛을 제공하는 것,
iii.
미세섬유의 여과 효율은 유지 또는 향상시키도록 시도하는 것,
iv.
천연 섬유이거나 천연 섬유를 포함하는 것, 특히 셀룰로스류이거나 셀룰소스류를 포함하는 것 등의 어려운 미세섬유를 여과하는 것,
v.
콤팩트한 크기 및/또는 비교적 작은 필터 유닛 용량에 대해 우수한 유량을 제공할 수 있는 필터 유닛을 제공하는 것.
본 발명자들은 위의 기술적 문제에 관한 개선을 시도하면서 이들 중 몇몇이 상충한다는 것을 인식하였다. 따라서, 예를 들면, 발명자들은 필터 유닛의 폐색 경향을 줄이기 위해 필터 유닛 내의 필터 매체의 세공 크기를 증가시는 선택하였으나, 이는 여과 효율을 저하시키는 원하지 않는 부수적 효과가 있다. 이는 많은 훨씬 더 작은 미세섬유가 더 큰 세공을 통과하기 때문에 발생한다. 이러한 방식으로 본 발명자들은 위의 기술적 문제들의 조합을 동시에 개선하는 것이 특히 어렵다는 것을 인식하게 되었다.
특히, 본 발명자들은 기술적 문제 iii, iv 및 v 중 임의의 하나 이상을 개선하려고 시도하는 것은 기술적 문제 i 및 ii의 원하는 개선 결과에 부정적인 영향을 주는 경향이 있음을 발견하였다. 따라서, 본 발명자들은 이들 기술적 문제들을 조합하여 해결하는 기술적 해결책을 찾도록 모색하였다.
본 발명
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 공급물 내의 미세섬유를 여과하기에 적합한 필터 유닛이 제공되며, 이 필터 유닛은 다음을 포함한다:
a)
하우징;
b)
공급물이 하우징에 들어가는 것을 허용하도록 구성된 입구;
c)
여과된 공급물이 하우징을 나가는 것을 허용하도록 구성된 출구;
d)
하나 이상의 필터 매체를 지지하는 필터 케이지 - 필터 케이지는 회전가능하게 장착되어 하우징 내에서 회전 축선을 중심으로 회전하고, 필터 매체는 100 마이크론 이하의 평균 세공 크기를 구비하는 세공을 가짐 -;
e)
하나 이상의 필터 매체의 내면 및/또는 외면의 적어도 일부에 인접하여 배치되는 하나 이상의 배플(baffle) 표면 - 배플 표면 및 필터 케이지는 필터 케이지의 회전 중에 하나 이상의 필터 매체가 하나 이상의 배플 표면에 대해 상대 이동하도록 그리고 필터 유닛 내에 존재하는 경우의 액체의 난류가 하나 이상의 필터 매체의 내면 및/또는 외면의 근처에서 촉진되도록 구성됨 -; 및
f)
필터 케이지를 회전시키기 위한 구동 수단;
g)
필터 유닛은 입구로부터의 공급물이 필터 케이지의 내부를 향하고 다음에 하나 이상의 필터 매체를 통과하여 여과된 액체로서 출구를 통해 배출되도록 구성된다.
미세섬유
본 명세서에서 사용되는 미세섬유라는 용어는 바람직하게는 가장 긴 직선 치수가 1 mm 미만인 미세섬유를 의미한다. 바람직하게는, 선호도가 증가하는 순서로, 미세섬유는 500 마이크론 이하, 250 마이크론 이하, 200 마이크론 이하, 150 마이크론 이하 및 100 마이크론 이하의 가장 긴 직선 치수를 갖는다.
추가적으로 또는 대안적으로 미세섬유라는 용어는 10 마이크로미터 미만의 직경을 갖는 섬유를 의미할 수 있다.
가장 긴 직선 치수 및 직경은 적절한 이미지 분석 소프트웨어를 구비한 광학 현미경 또는 전자 현미경에 의해 측정될 수 있다. 바람직하게는, 미세섬유의 가장 긴 직선 치수 및/또는 직경은 평균이다. 평균은, 바람직하게는, 산술 평균이다. 산술 평균은, 바람직하게는, 적어도 100 개, 더 바람직하게는, 적어도 1,000 개, 특히 적어도 10,000 개의 미세섬유를 측정하여 확립된다.
미세섬유는 합성 재료, 반합성 재료 또는 천연 재료 또는 이들의 혼합물이거나 이들 재료를 포함할 수 있다. 폴리아미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 합성섬유는 여과하기가 쉽지만 본 발명자들은 천연 재료(예를 들면, 울, 면, 실크)이거나 이들 포함하는 섬유 및 특히 셀룰로오스 재료이거나 이것을 포함하는 섬유는 여과하기가 훨씬 더 어렵다는 것을 발견하였다. 중요한 어려움은 본 발명자들이 언급한 셀룰로오스 재료가 필터 매체의 세공을 폐색하는 경향이 있다는 것이다. 어떤 이론에 의해서도 제한되기를 바라지 않지만, 셀룰로오스계 섬유는 필터 매체의 표면에 막을 형성하는 경향이 있고, 이는 빠르게 필터 전체의 폐색으로 이어질 수 있다고 생각한다.
공급물
바람직하게는, 공급물은 유체이다. 바람직하게는, 공급물은 페이스트 또는 반고체의 형태가 아니다. 공급물은, 바람직하게는, 액체, 특히 수성 액체이다. 공급물이 물이 아닌 액체를 포함하는 경우, 이것은 알코올, 케톤, 에테르, 사이클릭 아미드 등일 수 있다. 바람직하게는, 액체는 적어도 50wt%, 더 바람직하게는, 적어도 80wt%, 가장 바람직하게는 특히 적어도 90wt%의 물을 포함한다.
일부의 실시형태에서, 미세섬유를 포함하는 공급물은 섬유 처리 장치로부터 유래한다.
선택적으로, 공급물은 폐수 공급물이다. "폐수 공급물"이라는 용어는, 바람직하게는, 이것이 섬유 처리 장치의 사이클, 예를 들면, 세탁 사이클로부터의 폐수로부터 유래하는 것임을 의미한다.
대안적으로, 공급물은 연마 공급물이다. "연마 공급물"이라는 용어는 섬유 처리 사이클의 일부 중에 섬유 처리 장치 내에 존재하는 액체를 의미한다. 전형적으로, 연마 공급물은 필터 유닛과 섬유 처리 장치 사이에서 리사이클링된다
하우징
바람직하게는, 하우징은 하나 이상의 하우징 벽을 포함한다. 이들 하우징 벽은, 바람직하게는, 필터 유닛의 외부를 형성한다. 바람직하게는, 하우징은 필터 케이지를 포위하거나 둘러싸며, 필터 케이지를 지지 및 장착하는 수단을 제공한다. 바람직하게는, 구동 수단은 하우징 상에 또는 하우징 내에 장착될 수 있다. 하우징은 플라스틱, 금속 또는 합금, 세라믹, 목재 또는 임의의 다른 유사한 그리고 적절히 강성인 재료를 포함하는 임의의 적절한 재료로 제작될 수 있다.
하우징은 직육면체, 각기둥, 구, 원뿔을 포함하는 임의의 적절한 형상이거나 이들을 포함할 수 있으나, 원통이거나 원통을 포함하고, 또는 정다각형 기반의 각기둥 등의 원통에 근접하는 것이거나 이것을 포함하며, 여기서 다각형은 6 개 이상, 예를 들면, 6 내지 20 개의 변을 갖는다. 하우징인 원통 또는 원통에 근접하는 것이거나 이들을 포함하는 경우, 이것은, 바람직하게는, 하나 이상의 측벽, 제 1 단부벽 및 제 2 단부벽을 갖는다.
하우징 벽은 입구 및 출구에 더하여 하나 이상의 프라이밍(priming) 개구를 포함할 수 있다. 이러한 개구는 필터 유닛의 프라이밍을 도와줄 수 있고, 공급물이 입구에 들어갈 때 필터 유닛으로부터 공기의 제거를 도와줄 수 있다. 이러한 프라이밍 개구는 상시 개방될 수 있고, 또는 프라이밍 개구와 유체 연통 상태로 배치된 프라이밍 밸브에 의해 개폐될 수 있다.
일부의 실시형태에서, 하우징 벽 및 필터 유닛은 전체적으로 기밀이다. 전형적으로, 작동 시에, 입구, 출구 또는 프라이밍 개구가 존재하는 경우에는 이들을 경유하지 않는 한 공기는 필터 유닛을 출입할 수 없다.
필터 유닛은, 예를 들면, 필터 유닛이 중력에 대하여 수직으로 장착되고, 필터 케이지가 회전 축선이 실질적으로 수직이 되도록 회전되는 경우에 대기에 개방될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 하우징은 필터 케이지의 최상부 위의 하우징 영역에 전형적으로 하나 이상의 공기 구멍을 가질 수 있다.
일부의 실시형태에서, 하우징 벽 및 필터 유닛은 전체적으로 액밀이다. 전형적으로, 작동 시에 액체(예를 들면, 물)는 입구 또는 출구를 통해서만 필터에 출입할 수 있다.
뚜껑
선택적으로, 필터 유닛은 뚜껑을 포함할 수 있다. 뚜껑은, 바람직하게는, 필터 유닛에 대해 개방가능하거나 제거가능하다. 뚜껑은 전형적으로 하우징 내에 배치되며, 더 전형적으로는 하우징이 원통의 형태 또는 원통에 근접한 형태인 경우에 뚜껑은 단부면들 중 하나에 위치한다. 뚜껑은, 바람직하게는, 폐쇄된 위치에 있을 경우에 또는 하우징에 대해 설치된 경우에 실링된다. 시일은, 바람직하게는, 기밀 및/또는 액밀이다. 뚜껑은, 바람직하게는, 개방되거나 제거된 경우에, 사용자가 필터 케이지에 액세스할 수 있게 한다. 따라서, 사용자는 필터 케이지 및/또는 필터 매체를 세정 또는 교체하기 위해 이들 컴포넌트를 쉽게 제거할 수 있다.
일부의 대안적 실시형태에서, 하우징은 개구, 및 제 1 구성과 제 2 구성 사이에서 이동가능한 가동 뚜껑을 포함할 수 있다. 제 1 구성에서, 뚜껑은 하우징과 협동하여 개구를 실링하므로 하우징 내로의 폐수의 진입은 입구만을 통해서 이루어지고, 하우징으로부터 여과된 폐수의 배출은 출구만을 통해 이루어질 수 있다. 제 2 구성에서, 뚜껑은 필터 매체 상에 축적된 여과물을 개구를 하우징으로부터 통해 제거할 수 있도록 하우징 내의 개구를 노출시키기 위해 일 위치로 이동될 수 있다. 개구는 뚜껑이 제 2 구성에 있을 때 환형, 원형 또는 정사각형일 수 있다. 가동 뚜껑은 특히 대형, 원뿔, 원통, 또는 각뿔의 형상일 수 있다. 가동 뚜껑은 제 1 구성과 제 2 구성 사이에서 직선적으로 이동할 수 있다. 선택적으로, 뚜껑은 수평방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 필터 유닛은 가동 뚜껑을 이동시키기 위한 액츄에이터를 포함할 수 있다. 액츄에이터는 특히 리니어 액츄에이터일 수 있다.
입구
입구는 공급물이 하우징에 들어갈 수 있게 한다. 입구는 개구의 형태일 수 있고, 더 바람직하게는, 입구는 하우징으로부터 나오는 관의 형태이다. 입구는 하우징 벽(들)에 배치될 수 있다. 필터 유닛은 복수의 입구를 포함할 수 있다. 일부의 대안적 실시형태에서, 관은 하우징의 외부로부터 하우징의 벽 내의 개구까지 연장할 수 있다. 관은 또한 개구를 통과하여 하우징의 내부까지 연장할 수 있다. 관은 또한 필터 케이지의 적어도 일부를 통해 연장할 수 있다. 특히 바람직한 실시형태에서, 관은 하우징의 외부로부터 개구를 통과하여 필터 케이지의 내부까지 연장하고, 선택적으로 관은 공급물을 하나 이상의 필터 매체의 외면까지 공급할 수 있다. 따라서, 필터 유닛은 관을 포함할 수 있고, 관은 입구로부터의 공급물이 이 관을 통해 필터 케이지의 내부를 통과하도록 구성될 수 있다. 필터 유닛은 공급물이 관으로부터 나가서 하나 이상의 필터 매체의 외면을 통과하고, 여과된 액체로서 내면으로부터 나가도록 구성될 수 있다.
필터는 입구로부터의 공급물이 필터 케이지의 내부를 향하도록 구성될 수 있다. 따라서, 전형적으로 입구는 필터 케이지의 내부로의 개구에 근접하여 하우징에 배치된다. 일부의 대안적 실시형태에서, 공급물은 필터 케이지의 내부로 안내될 수 있고, 이곳에서 필터 케이지를 나간 다음에 하나 이상의 필터 매체를 통과한다. 일부의 실시형태에서, 공급물은 하나 이상의 필터 매체로부터 격리된 필터 케이지를 통과할 수 있다. 격리는 위에서 설명한 관의 벽에 의해 이루어질 수 있다.
필터 유닛이 기밀이 아닌 경우, 필터 유닛은 전형적으로 수직 배열로 사용되며, 입구는 전형적으로 필터 유닛을 향해 또는 필터 유닛의 최고 지점에서 하우징에 배치된다.
입구는 전형적으로 필터 케이지의 회전 축선에 평행한 평면과 정렬된다.
출구
출구는 여과된 공급물이 하우징을 나갈 수 있게 한다.
출구는 개구의 형태일 수 있고, 더 바람직하게는, 출구는 하우징으로부터 나오는 관의 형태이다. 출구는 하우징 벽(들)에 배치될 수 있다. 필터 유닛은 복수의 출구를 포함할 수 있다.
출구는 전형적으로 여과된 공급물이 필터 매체를 통과한 영역에 근접하여 하우징에 배치된다.
필터 유닛이 기밀이 아닌 경우, 필터 유닛은 전형적으로 수직 배열로 사용되며, 출구는 전형적으로 필터 유닛을 향해 또는 필터 유닛의 최저 지점에서 하우징에 배치된다.
출구는 전형적으로 필터 케이지의 회전 축선에 수직인 평면과 정렬된다. 전형적으로, 출구는 하우징의 외주에 대하여 접선방향이다.
필터 케이지
필터 케이지는 하나 이상의 필터 매체를 지지한다. 필터 케이지는 바람직하게는 강성이다. 바람직하게는, 필터 케이지는 하나 이상의 필터 매체가 회전될 수 있게 하며, 특히 회전 중에 받는 원심력에 의해 필터 매체가 상당히 왜곡되거나 구부러지지 않는 상태로 회전될 수 있게 한다. 필터 케이지는 하나 이상의 필터 매체와 일체이거나, 별체일 수 있다. 필터 케이지는 하나 이상의 필터 매체를 필터 케이지에 고정하거나 배치하는 것을 도와주는 하나 이상의 필터 케이지 고정 컴포넌트 또는 필터 케이지 배치 컴포넌트를 포함할 수 있다.
필터 케이지는, 바람직하게는, 개방된 일단부를 갖는다. 바람직하게는, 필터 케이지의 개방 단부는 입구에 근접하며, 입구로부터의 공급물이 필터 케이지로 들어가도록 정렬된다.
필터 케이지는 원통, 또는 정다각형 기반의 각기둥 등의 원통에 근접한 것의 형태일 수 있으며, 여기서 다각형은 6 개 이상의 변, 예를 들면, 6 내지 20 개의 변을 갖는다. 하나 이상의 필터 매체는, 바람직하게는, 필터 케이지의 측벽을 따라 배치된다. 바람직하게는, 필터 케이지는 원통형이다.
일부의 대안적 실시형태에서, 필터 케이지는 원뿔대, 원뿔, 각뿔, 각기둥 또는 반구의 형상이거나, 이들 형상을 포함하거나, 이들 형상에 근접한다. 필터 케이지는 하나 이상의 필터 매체를 전술한 형상 중 임의의 형상을 유지하도록 지지할 수 있다.
바람직하게는, 필터 케이지는 전형적으로 필터 매체가 배치되지 않은, 그리고 더 전형적으로는 필터 케이지가 구동 수단에 연결되는 하나의 폐쇄 단부를 갖는다.
바람직하게는, 원통의 단부벽들 또는 원통에 근접한 것의 단부벽들 중 하나는 개방되어 있다. 바람직하게는, 필터 케이지는 하나의 개방 단부 및 하나의 폐쇄 단부를 구비한 드럼을 형성한다.
전형적으로, 개방 단부는 공급물이 필터 케이지의 내부를 향해 안내될 수 있게 한다.
전형적으로, 필터 케이지의 폐쇄 단부는 원형 디스크의 형상이다.
필터 케이지는 플라스틱, 금속 또는 합금, 세라믹, 목재 또는 임의의 다른 유사한 그리고 적절히 강성인 재료를 포함하는 임의의 적절한 재료로 제작될 수 있다.
필터 매체
필터 유닛 내에 존재하는 필터 매체는 개수는 바람직하게는 100 개 이하, 더 바람직하게는 50 개 이하, 특히 20 개 이하, 가장 바람직하게는 특히 10 개 이하이다.
필터 매체의 바람직한 개수는 1, 2, 3, 4, 6 및 8 개를 포함한다.
하나 이상의 필터 매체는 부직물 메시, 직물 메시, 편물 메시 또는 더 바람직하게는, 천공된 시트의 형태일 수 있다.
선호도가 증가하는 순서로, 하나 이상의 필터 매체 내의 세공은 90 마이크론 이하, 80 마이크론 이하, 70 마이크론 이하, 60 마이크론 이하의 평균 세공 크기를 갖는다. 이러한 특히 작은 세공 크기는 미세섬유의 제거에 탁월한 효율을 제공함과 동시에 하나 이상의 배플 표면의 존재로 인해 지나치게 쉽게 폐색되지 않는다는 것이 밝혀졌다.
선호도가 증가하는 순서로, 하나 이상의 필터 매체 내의 세공은 적어도 0.1 마이크론, 적어도 0.5 마이크론, 적어도 1 마이크론, 적어도 2 마이크론, 적어도 5 마이크론 및 적어도 10 마이크론의 평균 세공 크기를 갖는다.
평균 세공 크기는 바람직하게는 산술 평균 세공 크기이다. 세공 크기는, 바람직하게는, 세공의 최대 직선 크기이다. 이것은 , 원형 세공의 경우, 직경이다. 슬롯 형태를 취한 세공의 경우, 이것은 슬롯의 길이일 수 있다.
평균은, 바람직하게는, 적절한 이미지 분석 소프트웨어를 사용하는 광학 현미경 또는 전자 현미경에 의해 확립된다.
평균은, 바람직하게는, 적어도 100 개, 더 바람직하게는 적어도 1,000 개, 및 특히 적어도 10,000 개의 세공의 평균이다.
필터 매체는 평면 형상일 수 있고, 더 바람직하게는, 하나 이상의 필터 매체는 만곡된 형상이고, 특히 하나 이상의 필터 매체는 바람직한 원통형 필터 케이지의 측벽과 실질적으로 동일한 형상을 취하도록 만곡되어 있다.
하나 이상의 필터 매체는 만곡되거나 3차원 형상으로 배치될 수 있다. 하나 이상의 필터 매체의 가능한 3차원 형상은 원통, 원뿔, 원뿔대, 각뿔, 각기둥 또는 반구를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 필터 매체는 원뿔 형상, 특히 원뿔대 형상이다.
하나의 필터 매체가 필터 케이지에 존재하는 경우, 필터 매체는, 바람직하게는, 원통형 또는 원뿔대 형상이다. 복수의 필터 매체가 필터 케이지 내에 존재하는 경우, 필터 매체는, 바람직하게는, 필터 케이지 내에 배치되었을 때 원통형 또는 원뿔대형을 형성하도록 조합하여 작용한다. 대안적으로, 하나의 필터 매체 또는 2 개 이상의 필터 매체는 포물면체, 반구, 반타원체, 각뿔, 원뿔, 대형, 원통, 또는 각기둥의 형상일 수 있다.
필터 매체는 플라스틱, 금속 또는 합금, 세라믹, 또는 터 매체를 준비하기 위한 임의의 다른 적절한 재료를 포함하는 임의의 적절한 재료로 제작될 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 필터 매체는 필터 케이지 및 하나 이상의 필터 매체의 회전 축선과 공통의 중심축선을 갖는 원통, 원뿔 또는 대형을 형성하도록 필터 케이지 내에서 위치되고 배향된다. 이를 통해 하나 이상의 필터 매체의 각각은 공급물의 여과와 관련하여 실질적으로 동일하게 작용할 수 있고, 이는 전 중에 필터 케이지의 균형을 유지하는데 도움이 된다.
하나 이상의 필터 매체는 필터 케이지의 회전 축선을 중심으로 배치될 수 있고, 선택적으로 회전 축선을 주심으로 회전 대칭으로 배치될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 필터 매체는 적어도 부분적으로 회전 축선의 주위에 둘러싸인 용적을 형성할 수 있다. 입구는 적어도 부분적으로 하나 이상의 필터 매체에 의해 둘러싸인 용적에 공급물을 제공하도록 배치될 수 있다. 공급물을 하나 이상의 필터 매체에 반경방향 외측으로 통과시킴으로써 공급물로부터 여과물이 여과될 수 있다. 따라서, 여과물은 하나 이상의 필터 매체의 내면 상에 퇴적될 수 있고, 여과된 공급물은 필터 매체의 외면을 통과할 수 있다.
회전가능한 장착
필터 케이지는 하우징 내에 회전가능하게 장착된다. 필터 케이지는, 바람직하게는, 회전 축선을 중심으로 회전한다. 필터 케이지는, 바람직하게는, 회전 대칭이며, 특히 바람직하게는, 회전에 대해 균형을 이룬다. 회전에 대해 균형을 이룬다고 함은 필터 케이지가 회전할 때, 예를 들면, 100rpm 또는 1500rpm 또는 3000rpm으로 회전할 때 과도하게 흔들리거나 진동하는 경향이 없다는 것을 의미한다.
바람직하게는, 필터 케이지는 구동 수단을 필터 케이지에 연결하기 위한 구동 커넥터를 포함한다. 선택적으로, 이것은, 특히 구동 수단이 필터 케이지 상의 결합 표면과 결합하기 위한 스플라인을 포함하는 경우, 결합 표면의 형태일 수 있다. 선택적으로, 구동 커넥터는 기어 또는 벨트 및 풀리 시스템, 또는 회전 운동을 전달하기 위한 기타 공지의 기계적 시스템의 형태일 수 있다.
하우징이 원통, 원뿔대 또는 기타 3차원 형상 또는 위에서 설명한 원통에 근접한 것이거나 이들을 포함하는 경우, 필터 케이지는 하우징의 측벽에 정렬된 그리고 더 바람직하게는 회전 축선의 직상부로부터 보았을 때 하우징 내에서 실질적으로 중심이 되는 축선을 중심으로 회전할 수 있는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 하우징 측벽과 필터 케이지는 회전 축선의 직상에서 보았을 때 동심이다.
일부의 대안적 실시형태에서, 필터 유닛은 가동 뚜껑 및 개구를 포함하며, 필터 케이지는, 가동 뚜껑이 제 2 구성에 있을 때, 개구를 통해 필터 매체로부터 여과물을 투척하도록 회전될 수 있다. 필터 유닛은 외면 필터 매체로부터 여과물(즉, 필터 잔류물)을 투척하기 위해 필터 매체를 회전시키도록 구성된 구동 수단을 포함할 수 있다. 구동 수단은 필터 매체로부터 원심력으로 여과물을 투척하는 데 충분한 회전 속도를 제공하도록 구성될 수 있다. 구동 수단은 필터 매체의 반경방향 최외측 부분에서 적어도 2G, 또는 적어도 5G, 또는 적어도 20G, 또는 적어도 40G, 또는 적어도 100G 또는 적어도 175G, 또는 적어도 250G 또는 적어도 325G 또는 적어도 450G의 G힘으로 필터 매체를 회전시킬 수 있다. 필터 매체의 분당 회전수는 선택적으로 필터의 반경방향 최외측 부분에서 10,000G, 또는 2000G, 또는 1000G, 또는 500G를 초과하지 않을 수 있다. 일부의 실시형태에서, 필터 매체는 적어도 100, 또는 적어도 800, 또는 적어도 1000 또는 적어도 1200 또는 적어도 1400 또는 적어도 1800 또는 적어도 2000의 고속 회전을 겪을 때 분당 회전수를 가질 수 있다. 필터 매체의 분당 회전수는 선택적으로 10,000, 또는 5000, 또는 2500, 또는 2100을 초과하지 않을 수 있다.
일부의 대안적 실시형태에서, 필터 유닛은 가동 뚜껑 및 개구를 포함하고, 필터 유닛은 하우징의 외부에 있는 여과물을 수용하기 위한 용기를 포함할 수 있다. 용기에 수용되는 여과물은 하나 이상의 필터 매체의 회전에 의해 개구를 통해 투척된 여과물일 수 있다. 용기는, 뚜껑이 제 2 구성에 있을 때, 개구에 인접한 반경방향 외측에 있을 수 있다. 용기는 환형일 수 있고, 개구의 주위에 연장될 수 있다. 용기는 용기를 용이하게 비울 수 있는 착탈식이거나 또는 착탈식 부분을 포함할 수 있다.
배플 표면
바람직하게는, 하나 이상의 배플 표면은 하나 이상의 파(wave)를 갖는다. 바람직하게는, 가장 더 바람직하게는, 존재하는 모든 배플 표면은 하나 이상의 파를 갖는다.
회전하지 않을 때, 하나 이상의 필터 매체 및 케이지는 효과적으로 정지 위치에 있게 된다. 회전 축선 하에서 보았을 때 이 정지 위치에서, 하나 이상의 배플 표면 또는 파는, 바람직하게는, 거리를 측정하기 위한 기준 프레임이 필터 케이지 및 하나 이상의 필터 매체의 회전 축선을 중심으로 회전되므로 임의의 반경방향에서 측정되었을 때 가장 가까운 하나 이상의 필터 매체로부터의 거리가 변화한다.
바람직하게는, 반경방향을 따라 가장 가까운 하나 이상의 배플 표면 또는 파를 향해 연장하는 하나 이상의 필터 매체의 고정 지점 사이의 거리는 하나 이상의 필터 매체 및 필터 케이지가 회전함에 따라 변화한다.
바람직하게는, 하나 이상의 배플 표면 또는 파는 하우징으로부터 하나 이상의 필터 매체를 향해 반경방향 내측으로 돌출할 수 있다.
바람직하게는, 각각의 파는 특정 진폭을 가지며, 더 바람직하게는 모든 파는 실질적으로 또는 대략 동일한 진폭을 갖는다. 진폭은 각각의 파의 최저점으로부터 최고정까지 측정된다.
임의의 이론에 의해 제한되는 것을 바라지 않지만, 본 발명자들은 하나 이상의 파를 갖는 배플 표면은 의외로 조합하여 고려되는 경우에 특성의 동시적 균형이 더 우수해지고 이에 따라 전술한 기술적 문제를 더 잘 해결할 수 있다는 것을 발견하였다.
하나 이상의 배플 표면은 결코 반복되지 않는 형상의 파를 가질 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 배플 표면은 반복되는 형상의 파를 갖는다.
파의 개수는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 개일 수 있다.
파의 개수는 1,000 개 이하, 500 개 이하, 200 개 이하, 100 개 이하, 50 개 이하, 30 개 이하 또는 20 개 이하일 수 있다.
이들 파는 단일의 배플 표면 상에 존재하거나 필터 유닛에 존재하는 배플 표면 전체에 걸쳐 분포될 수 있다.
필터 유닛에 1 개보다 많은 배플 표면이 존재하는 경우, 배플 표면들은 선택적으로 서로 실질적으로 등거리를 두고 배치된다. 따라서, 2 개의 배플 표면이 존재하는 경우, 이들은 전형적으로 필터 케이지의 회전 축선을 중심으로 상기 축선에 수직인 평면에서 측정했을 때 180도의 분리각으로 이격되어 있다. 보다 일반적으로는 배플 표면의 개수(N)에서 (상기 측정된) 분리각은 바람직하게는 360/N으로 주어지면, 여기서 N은 정수이다.
본 발명자들은 단일의 파가 특히 효과적으로 기능한다는 것을 발견하였다.
바람직하게는, 파의 형상은 사각형파, 아크파, 사인파, 삼각파 또는 이들의 조합이거나 이들을 포함한다. 바람직하게는, 파의 형상은 아크파 또는 톱니파이다. 아크파는 아크를 포함할 수 있으므로, 예에는 반원, 초승달모양, 샥스핀 또는 유사 형상이 포함된다. 바람직하게는, 모든 파는 실질적으로 동일한 형상이며, 실질적으로 동일한 치수이다. 바람직하게는, 모든 파는 양 회전 방향에 대해 동일한 방식으로 배향된다.
일부의 실시형태에서, 하나 이상의 파는 원통 표면의 일부 또는 전부의 주위로 만곡된다. 이러한 방식으로 배플 표면은, 바람직하게는, 또한 원통인 하우징의 내부에 일치한다.
일부의 대안적 실시형태에서, 배플 표면은 하나 이상의 필터 매체의 내면의 적어도 일부에 인접할 수 있다. 하나 이상의 배플 표면은 하우징에 연결될 수 있고 필터 케이지의 회전 중에 정지된 상태로 유지될 수 있다.
선택적으로, 파의 형상은 적어도 하나의 지점에서 기울기가 급격히 변화한다. 따라서, 예로써 바람직한 파는 적어도 하나의 정점을 갖는다.
바람직하게는, 파의 진폭은 반경방향으로 측정된다.
선호도가 증가하는 순서로, 파의 진폭은 적어도 0.1 mm, 적어도 0.5 mm, 적어도 1 mm, 적어도 2 mm, 적어도 3 mm, 적어도 4 mm 및 적어도 5 mm이다.
선호도가 증가하는 순서로, 파의 진복은 100 mm 이하, 70 mm 이하, 50 mm 이하 및 40 mm 이하이다.
하나 이상의 배플 상의 전술한 하나 이상의 파는, 바람직하게는, 필터 케이지의 회전 축선을 향하여 임의의 반경방향을 따라 측정했을 때, 배플 표면 상의 임의의 지점으로부터 필터 매체까지의 거리의 변동을 제공한다. 이 거리의 변동은, 바람직하게는, 필터 케이지 및 필터 매체가 회전할 때 존재하거나, 제공되거나, 또는 감지될 수 있다. 이것은 회전 축선을 따라 하나 이상의 배플 표면과 하나 이상의 필터 매체 사이의 간극이 변화하는 것으로부터 보다 쉽게 명백해진다.
하나 이상의 배플 상의 전술한 하나 이상의 파는, 바람직하게는, 필터 케이지의 회전 축선을 향하여 임의의 반경방향을 따라 측정했을 때, 배플 표면 상의 임의의 지점으로부터 필터 매체까지의 최단거리를 제공한다.
바람직하게는, 하나 이상의 필터 매체와 하나 이상의 배플 표면 사이의 반경방향으로 측정된 거리는 필터 유닛의 가동 중에 필터 케이지와 함께 하나 이상의 필터 매체가 회전됨에 따라 변동된다.
선호도가 증가하는 순서로, 거리의 변동은 가장 먼 거리의 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40% 및 적어도 50%이다.
선호도가 증가하는 순서로, 거리의 변동은 가장 먼 거리의 99% 이하, 95% 이하, 90% 이하, 80% 이하, 75% 이하 및 70% 이하이다.
위에서 언급한 가장 먼 거리 및 가장 가까운 거리는, 바람직하게는, 하나 이상의 필터 매체의 내면 또는 외면 중 가장 가까운 곳까지 측정된다. 따라서, 배플 표면이 하나 이상의 필터 매체의 외면에 인접하여 배치된 경우, 가장 먼 거리는, 임의의 반경방향을 따라 필터 케이지의 회전 축선을 향해 측정했을 때, 배플 표면 상의 임의의 지점으로부터 필터 매체의 외면까지 측정했을 때 가장 먼 거리이다. 외면은 공급물이 여과된 측면이다. 마찬가지로, 배플 표면이 하나 이상의 필터 매체의 내면에 인접하여 배치된 경우, 가장 먼 거리는, 임의의 반경방향을 따라 필터 케이지의 회전 축선을 향해 측정했을 때, 배플 표면 상의 임의의 지점으로부터 필터 매체의 내면까지 측정했을 때 가장 먼 거리이다. 내면은 공급물이 아직 필터 매체를 관통하지 않아서 공급물이 여전히 미세섬유를 포함하고 있는 면이다.
예를 들면, 배플 표면이 필터 매체의 외면에 인접하여 배치된 경우, 배플 표면은 치의 최저점으로부터 최고점까지 측정하여 5 mm의 높이를 가지며, 치의 최고점은 필터 매체의 외면으로부터 3 mm 이격되어 있으므로 가장 먼 거리가 8 mm(5 mm + 3 mm)인 톱니의 형상을 갖는다. 거리의 변동은 가장 먼 거리의 백분율로 표시했을 때 62.5%이다.
거리의 변동은 선호도가 증가하는 순서로 적어도 0.1 mm, 적어도 0.5 mm, 적어도 1 mm, 적어도 2 mm, 적어도 3 mm 및 적어도 5 mm이다
거리의 변동은 바람직하게는 50 mm 이하, 40 mm 이하, 30 mm 이하 및 20 mm 이하이다.
선호도가 증가하는 순서로, 가장 가까운 거리는 500 mm 이하, 300 mm 이하, 200 mm 이하, 100 mm 이하, 50 mm 이하, 40 mm 이하, 30 mm 이하, 20 mm 이하, 10 mm 및 이하 5 mm이다.
선호도가 증가하는 순서로, 가장 가까운 거리는 0.01 mm 미만, 0.05 mm 미만, 0.1 mm 미만 및 0.5 mm 미만이다.
바람직하게는, 하나 이상의 배플 표면은 회전 중에 하나 이상의 필터 매체의 어느 부분과도 접촉하지 않는다. 이러한 분리는, 바람직하게는, 필터 매체의 조기 마모를 방지하기 위한 것이며, 필터 케이지의 회전에 저항하는 유체 마찰을 저감할 수 있다.
배플 표면은 360도의 각도를 통해 연속할 수 있다.
더 바람직하게는, 배플 표면의 적어도 일부 및 특히 전부는 360도의 각도를 통해 연속하지 않는다. 임의의 이론에 의해 제한되는 것을 바라지 않지만, 본 발명자들은 불연속 배플 표면은 의외로 조합하여 고려되는 경우에 특성의 동시적 균형이 더 우수해지고 이에 따라 전술한 기술적 문제를 더 잘 해결할 수 있다는 것을 발견하였다.
선호도가 증가하는 순서로, 적어도 하나의 배플 표면은 적어도 5 도, 적어도 10 도, 적어도 20 도, 적어도 30 도, 적어도 40 도, 적어도 45 도, 적어도 50 도, 적어도 60 도, 적어도 70 도, 적어도 80 도 및 적어도 90 도의 각도로 연속된다.
선호도가 증가하는 순서로, 적어도 하나의 배플 표면은 350 도 이하, 330 도 이하, 300 도 이하, 270 도 이하, 240 도 이하, 210 도 이하 및 180 도 이하의 각도로 연속된다.
전술한 각도는 필터 케이지의 회전 축선을 중심으로 하는 각도이다. 따라서, 180 도의 각도는 필터 케이지의 완전 회전의 1/2을 통해 연속하는 배플 표면에 해당하는 것으로 생각할 수 있다. 각도는, 바람직하게는, 필터 케이지의 회전 축선에 수직인 면에서 측정된다.
바람직하게는, 배플 표면(들)은 하나 이상의 필터 매체의 축방향 길이이 전체를 차지하지 않는다. 축방향 길이라는 용어는, 바람직하게는, 필터 케이지의 회전 축선에 평행한 방향에서 측정한 필터 매체의 길이를 의미한다.
임의의 이론에 의해 제한되는 것을 바라지 않지만, 본 발명자들은 하나 이상의 필터 매체의 축방향 길이의 전체를 차지하지 않는 배플 표면은 의외로 조합하여 고려되는 경우에 특성의 동시적 균형이 더 우수해지고, 이에 따라 전술한 기술적 문제를 더 잘 해결할 수 있다는 것을 발견하였다.
다시 말하면, 바람직하게는, 그 축방향 길이의 일부에서 필터 매체의 어떤 부분은 인접하는 배플 표면을 가지지 않는다.
선호도가 증가하는 순서로, 배플 표면(들)은 하나 이상의 필터 매체의 축방향 길이의 90% 이하, 80% 이하, 70% 이하, 60% 이하 및 50% 이하를 차지한다.
따라서, 예를 들면, 하나 이상의 필터 매체의 축방향 길이가 10 mm이고, 배플 표면(들)은 필터 케이지의 회전 축선에 평행한 방향으로 측정했을 때 하나 이상의 필터 매체의 7 mm를 차지하는 경우, 배플 표면(들)은 하나 이상의 필터 매체의 축방향 길이의 7/10 x 100, 즉 70%를 차지한다.
선호도가 증가하는 순서로, 배플 표면(들)은 하나 이상의 필터 매체의 축방향 길이를 따르는 길이의 적어도 1 mm, 적어도 2 mm, 적어도 3 mm, 적어도 5 mm, 적어도 10 mm 또는 적어도 20 mm를 차지하지 않는다. 하나 이상의 필터 매체의 나머지 부분은, 물론, 바람직하게는, 인접한 배플 표면이 차지한다.
선호도가 증가하는 순서로, 배플 표면(들)은 하나 이상의 필터 매체의 축방향 길이를 따르는 길이의 적어도 1 mm, 적어도 2 mm, 적어도 3 mm, 적어도 5 mm, 적어도 10 mm 또는 적어도 20 mm를 차지하지 않는다.
하나 이상의 배플 표면은 회전 축선에 대해 경사를 이룰 수 있다. 필터 매체가 회전 축선에 대해 경사를 이루고 있는 경우, 하나 이상의 배플 표면도 동일한 경사각으로 경사를 이룰 수 있다. 따라서, 하나 이상의 배플 표면은 필터 매체에 평행할 수 있고, 선택적으로 하나 이상의 배플 표면 및 필터 매체의 둘 모두는 회전 축선에 대해 경사를 이룬다.
하나 이상의 배플 표면은 자체가 회전가능하며, 선택적으로 필터 케이지의 동일한 회전 축선을 중심으로 회전가능하다. 배플의 회전 방향은 필터 케이지의 회전 방향과 동일하거나 필터 케이지의 회전 방향의 반대일 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 배플 표면은 정적이고, 더 바람직하게는, 모든 배플 표면은 정적이다.
바람직하게는, 배플 표면은 하우징의 내면에 의해 이동이 저지된다.
바람직하게는, 하나 이상의 배플 표면은 하나 이상의 필터 매체로부터 반경방향 외측이나 반경방향 내측에 배치된다.
배플 표면은 공급물로부터 여과되었을 때 여과물이 축적되는 하나 이상의 필터 매체의 반대면에 인접하여 배치될 수 있다. 바람직하게는, 배플 표면은 하나 이상의 필터 매체의 외면에 인접하여 배치되고, 공급물은 하나 이상의 필터 매체의 내면에 공급된다. 이러한 배치에서, 하우징과 필터 케이지 사이에서 회전하는 여과된 공급물 액체의 일부가 (난류를 통해) 하나 이상의 배플 표면에 의해 반경방향 내측으로 전환되고, 하나 이상의 필터 매체를 통해 되돌아가서 하나 이상의 필터 매체의 내면 상에 축적된 여과물을 파괴할 수 있다.
바람직하게는, 필터 유닛은 하나 이상의 필터 매체의 외면에 인접하여 배치된 적어도 하나의 배플 표면을 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 제 1 양태에서 e)는 하나 이상의 필터 매체의 외면에 인접하여 배치되는 하나 이상의 배플 표면이다. 이러한 배치에서, 필터 유닛 내에 존재하는 액체의 난류는 하나 이상의 필터 매체의 외면의 근처에서 촉진된다. 이러한 배치는 최상의 결과를 제공하고 및/또는 필터를 더 쉽게 세정할 수 있게 한다.
e)가 하나 이상의 필터 매체의 외면에 인접하여 배치되는 하나 이상의 배플 표면인 경우, 하나 이상의 배플 표면은, 바람직하게는, 하나 이상의 필터 매체의 외면으로부터 반경방향 외측에 배치된다.
e)가 하나 이상의 필터 매체의 내면에 인접하여 배치되는 하나 이상의 배플 표면인 경우, 하나 이상의 배플 표면은, 바람직하게는, 하나 이상의 필터 매체의 내면으로부터 반경방향 내측에 배치된다.
바람직하게는, 필터 유닛은 하나 이상의 필터 매체의 내면에 인접하여 배치된 배플 표면을 가지지 않는다.
바람직하게는, 필터 유닛은 배플 표면과 필터 매체의 내면 또는 외면(필요에 따름) 사이에 개재하는 구조를 가지지 않는다.
필터 매체는 제 1 표면을 포함할 수 있다. 제 1 표면은 여과되지 않은 공급물 액체에 최초에 접촉하는 필터 매체의 표면, 즉 여과 중에 여과물이 축적되는 표면으로 볼 수 있다. 필터 매체는 제 2 표면을 포함할 수 있다. 제 2 표면은 여과 중에 여과된 공급물이 통과하는 필터 매체의 표면, 즉 제 1 표면의 반대 표면으로 볼 수 있다.
필터 매체의 외면 또는 내면은 필터 매체의 제 1 표면일 수 있다. 일부의 대안적 실시형태에서, 바람직하게는, 필터 매체의 외면은 제 1 표면이고, 필터 매체의 내면은 제 2 표면이다. 본 발명의 일부의 대안적 실시형태에서, 적어도 하나의 배플 표면은 하나 이상의 필터 매체의 제 2 표면에 인접할 수 있다.
배플 표면 구조
하나 이상의 배플 표면은 유리, 플라스틱, 금속, 합금, 세라믹, 고무 또는 임의의 적절한 강성 재료로 제작될 수 있다.
하나 이상의 배플 표면은 성형, 화학 에칭, 삭마, 3D 인쇄, 절삭, 연삭, 및 표면을 형성 및 성형하기에 적합한 기타 유사한 기술에 의해 형성될 수 있다.
하나 이상의 배플 표면은 하우징의 내면과 일체일 수 있다.
선택적으로, 하나 이상의 배플 표면은 하나 이상의 배플 상에 배치될 수 있다.
하나 이상의 배플은 필터 유닛으로부터 선택적으로 제거가능하다.
선택적으로, 배플은 배플 지지체를 포함한다. 배플 지지체는 선택적으로 하우징의 내부에 삽입될 수 있는 삽입체의 형태를 취한다. 배플 지지체는 선택적으로 컷아웃(cut out) 부분을 갖는 원통형 링의 형태일 수 있다. 배플 지지체는 하우징 내의 하나 이상의 표면과 결합되는 하나 이상의 표면을 가질 수 있으며, 이로 인해 배플 지지체를 정위치에 배치 및/또는 로킹한다. 이러한 배치 및 로킹은 배플 표면을 필터 케이지 및 필터 매체에 대하여 올바른 배향으로 배치하는 것을 도와주고, 및/또는 필터 케이지가 고속으로 회전하는 있는 동안에도 배플 표면을 정지 상태에 확실히 유지하도록 도와준다. 선택적으로, 배플 지지체는 하우징과 배플 지지체가 억지 끼워맞춤을 형성하도록 필터 유닛 하우징의 내부 형상에 일치하는 형상을 갖는다.
일부의 대안적 실시형태에서, 배플은 배플 지지체를 통해 하우징에 연결될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 배플 지지체는 하우징에 연결되거나 하우징과 일체로 형성되는 강성 부재일 수 있다. 배플 지지체는 필터 유닛의 작동 중에 정지 상태를 유지할 수 있다. 배플 지지체는 필터 하우징 내의 다른 정적 컴포넌트에 연결되거나 그것과 일체로 형성될 수 있다. 배플 지지체는 하우징으로부터 반경방향 내측으로 연장될 수 있다. 선택적으로, 배플 지지체는 축방향에 평행하게 연장될 수도 있다. 배플 지지체는 배플 표면을 하나 이상의 필터 매체에 인접한 위치에 유지할 수 있다.
선택적으로, 배플 지지체는 하나 이상의 필터 매체의 외면을 둘러싸는 링의 형태이다. 선택적으로, 링의 형태의 배플 지지체는 필터 케이지의 회전 및 필터 유닛의 동작 중에 필터 매체가 회전함에 따라 하나 이상의 필터 매체에 대한 배플 표면의 근접성을 효과적으로 변화시키는 하나 이상의 배플 표면 또는 파를 갖는다.
구동 수단
구동 수단은, 바람직하게는, 모터, 더 상세하게는 전기 모터이거나 이것을 포함한다. 구동 수단은 선택적으로 샤프트를 필터 케이지에 연결하기 위한 필터 케이지 커넥터를 갖는 샤프트를 통해 필터 케이지에 연결될 수 있다. 선택적으로, 샤프트 상의 필터 케이지 커넥터는, 특히 필터 케이지가 스플라인에 결합되는 결합 표면을 포함하는 경우, 필터 케이지 커넥터의 형태일 수 있다. 구동 수단, 샤프트 및 필터 케이지는 필터 케이지의 회전 축선을 통해 정렬될 수 있다. 구동 수단은, 추가적으로 또는 대안적으로, 코그(cog), 기어, 벨트, 클러치 또는 이들의 조합에 의해 필터 케이지를 구동할 수 있다.
구동 수단은, 바람직하게는, 적어도 100 rpm, 적어도 200 rpm, 적어도 500rpm 및 적어도 1,000 rpm의 속도로 필터 케이지를 회전시킬 수 있다.
구동 수단은, 바람직하게는, 100,000 rpm 이하, 50,000 rpm 이하, 20,000 rpm 이하, 및 10,000 rpm 이하의 속도로 필터 케이지를 회전시킬 수 있다.
구성 및 흐름 경로
필터 유닛은 입구로부터의 공급물이 필터 케이지의 내부를 향하도록 구성될 수 있다. 필터 케이지의 내부를 향하는 공급물의 방향은 흐름 경로에 의해, 공급물을 원하는 방향으로 지향시키는 개구 또는 노즐에 의해, 또는 중력 자체가 공급물을 원하는 방향으로 지향시키는 경향이 있도록 중력에 해대 필터 케이지 및 입구를 배치하는 것에 의해 달성될 수 있다.
공급물은 하나 이상의 필터 매체를 통과해야 한다. 다시 말하면 입구로 들어가는 모든 공급물은 필터 매체를 통과해야 하고, 그 후에 출구를 통해 필터 액체로서 나갈 수 있다. 이러한 방식으로, 필터 유닛의 미세섬유 제거 효율은 바람직하게 높아진다. 이러한 차이는 크로스플로(cross-flow) 시스템을 이용하여 작동하는 여과 시스템과 극명하게 대비된다. 크로스플로 시스템은 여과되지 않은 미립자가 비교적 많이 함유된 폐액 흐름을 생성한다. 이러한 폐액은 폐수로 배출되는 경우에 여전히 미세섬유 등의 미립자 물질을 환경으로 실제로 방출할 수 있으므로 바람직하지 않다. 본 발명은 출구를 나가는 여과된 액체 공급물이 완전히 여과된다는 점에서 이러한 어려움을 피할 수 있다. 다시 말하면 출구를 나가는 모든 공급물이 여과된다.
공급물은 출구를 통해 여과된 액체로서 배출된다.
임펠러
필터 유닛은 선택적으로 임펠러를 포함할 수 있다. 임펠러가 존재하는 경우, 임펠러는 전형적으로 필터 케이지와 함께 배치된다. 임펠러는 1 내지 10 개, 더 바람직하게는 3 내지 8 개, 특히 4, 5 또는 6 개의 블레이드를 포함할 수 있다. 임펠러는 필터 유닛을 통한 공급물의 흐름을 도와줄 수 있고, 및/또는 필터 매체를 통해 공급물을 압박하는 것을 도울 수 있다.
일부의 실시형태에서, 필터 유닛은 하나 이상의 임펠러를 포함할 수 있다. 하나 이상의 임펠러는 하우징 내에, 선택적으로는 필터 케이지의 외부에 배치될 수 있다. 하나 이상의 임펠러는 필터 매체의 상류 및/또는 하류에 위치할 수 있다. 필터 매체의 하류는 사용 중에 필터 매체로부터 여과된 폐수가 통과하는 필터 유닛의 임의의 부분을 지칭할 수 있다. 필터 매체의 상류는 여과되지 않은 폐수가 여과되지 않은 폐수에 도달하기 전에 통과하는 필터 유닛의 일부를 지칭할 수 있다.
하나 이상의 임펠러는 필터 케이지, 필터 매체 및 관(존재하는 경우) 중 임의의 것과 함께 회전하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 임펠러는 하나 이상의 필터 매체와 하나의 회전 축선을 공유할 수 있다. 필터 유닛이 이 필터 유닛 하류의 임펠러, 및 관을 포함하는 경우, 관은 임펠러의 중심을 통과할 수 있고, 이는 임펠러 및/또는 필터 매체의 회전 축선과 일치할 수 있다.
여과물
여과물은 본 발명의 제 1 양태의 필터 유닛에 의해 포집된 여과된 재료를 지칭한다.
일부의 실시형태에서, 여과물은 필터 유닛의 동작 중에 필터 케이지 내에 모인다. 이러한 실시형태에서, 필터 유닛에 의해 수집된 여과물의 실질적으로 전부, 더 전형적으로 전부가 필터 케이지 내에 유지된다.
일부의 실시형태에서, 여과물은 하나 이상의 필터 매체 상에 수집된다. 이러한 실시형태에서, 필터 케이지 및 필터 매체의 회전에 대한 필터 매체의 배향은 여과물이 하나 이상의 필터 매체의 최내면 상에 수집되는 경향이 있도록 한다. 여기서 최내면이라고 함은 회전 축선에 가장 가까운 것을 의미한다.
일 실시형태에서, 공급물은 일 경로에서 하나 이상의 필터 매체를 통해 흐르며, 이는 필터 케이지 및 하나 이상의 필터 매체의 회전에 의해 생성되는 원심력에 의해 보조되거나 부분적으로 보조된다.
회전 중에 여과물이 필터 매체 상에 유지되는 것을 보조하기 위해, 하나 이상의 필터 매체는 회전 축선에 평행하게 배향되거나 회전 축선으로부터 양방향으로(예를 들면, 필터 매체는 회전 축선에 대해 내측 또는 외측을 향함) 45 도 이하, 30 도 이하, 20 도 이하, 더 전형적으로는 10 도 이하로 배향되는 것이 바람직하다.
섬유 처리 장치
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 본 발명의 제 1 양태에 따른 필터 유닛을 포함하는 섬유 처리 장치 또는 본 발명의 제 1 양태에 따른 섬유 처리 장치 및 필터 유닛이 제공되며, 필터 유닛은 섬유 처리 장치에 연결되어 그로부터 공급물을 수용한다.
섬유 처리 장치는 섬유 기재를 바람직하게는 액체의 존재 하에서 처리하도록 구성된 제한없이 임의의 종류의 처리 장치일 수 있다.
적절한 섬유 처리 장치는 염색기, 스톤와싱기(stonewashing machine), 피니싱 머신(finishing machine) 및 특히 세탁기를 포함한다.
섬유 처리 장치 바람직하게는 액체 및 하나 이상의 섬유 기재를 회전시킬 수 있도록 회전가능하게 장착되는 드럼을 포함한다. 섬유 처리 장치 바람직하게는 터브(tub)를 포함하며, 상기 터브는 바람직하게는 드럼을 둘러싼다. 섬유 처리 장치는 바람직하게는 프레임을 포함한다.
섬유 처리 장치는 바람직하게는 드럼을 회전시키기 위한 구동 수단, 더 바람직하게는 전기 모터를 포함한다.
더 바람직하게는, 섬유 처리 장치는 다음의 것을 포함한다:
프레임;
프레임에 회전가능하게 장착되는 드럼;
드럼을 둘러싸는 터브;
고체 입자를 저장하기 위한 저장 격실;
저장 격실로부터 드럼으로 고체 입자를 수송하기 위한 분배 수단; 및
드럼으로부터 저장 격실로 고체 입자를 수송하기 위한 수집 수단.
프레임은 섬유 처리 장치의 기타 컴포넌트를 장착할 수 있는 안정된 구조를 제공한다. 선택적으로, 프레임은 패널 및 도어에 의해 둘러싸여 있다.
드럼은 전형적으로 실질적 원통 형상이다. 드럼은 전형적으로 섬유 기재를 드럼에 넣거나 드럼으로부터 꺼낼 수 있도록 일단부가 개방되어 있다.
도어는 선택적으로 드럼의 개방 단부에 인접하여 장착된다. 도어를 통해 섬유 기재를 드럼에 넣거나 드럼으로부터 꺼낼 수 있다. 도어는 또한 처리가 수행되는 동안 액체가 장치로부터 누출되지 않도록 장치를 폐쇄 및 밀봉할 수 있게 한다.
섬유 처리 장치는 바람직하게는 드럼을 둘러싸는 터브를 포함한다. 터브는 섬유 처리 장치로부터 액체의 누출 방지를 보조하고 도어와 함께 액밀 시일을 형성한다.
선택적으로, 시일은 도어 및 이 도어와 마주하는 터브의 외면 상에 있을 수 있다. 시일은 처리 중에 원하는 액밀 시일을 형성하는 것을 보조한다.
섬유 처리 장치는 바람직하게는 고체 입자를 저장하기 위한 저장 격실을 포함한다. 저장 격실은 전형적으로 드럼 및 터브 아래에 장착되는 섬프(sump)의 형태를 취할 수 있다. 저장 격실은 도어로부터 가장 멀리 떨어진 드럼의 후방 단부 또는 폐쇄 단부에 배치될 수 있다. 저장 격실은 하나 이상의 리프터(lifter)의 형태를 취할 수 있다. 리프터는 드럼의 내면 상에 간격을 두고 배치되는 그리고 회전 축선에 대략 평행한 세장형 돌출부이다.
섬유 처리 장치는 바람직하게는 저장 격실로부터 드럼으로 고체 입자를 수송하기 위한 분배 수단을 포함한다. 분배 수단은 액체와 고체 입자의 혼합물을 펌핑하는 데 적합한 펌프를 포함하는 분배 흐름 경로를 포함할 수 있다.
분배 흐름 경로는 저장 격실에서 시작하여 드럼에서 끝난다.
분배 수단은 대안적으로 드럼이 회전함에 따라 고체 입자를 드럼을 향해 그리고 드럼 내로 추진하는 경향이 있는 하나 이상의 표면을 구비한 분배 흐름 경로일 수 있다. 이 표면은 각이 있는 패들(paddle), 헬리컬 스크류, 페이터노스터(paternoster), 또는 "V" 형상 또는 헤링본 유형의 형상을 형성하는 일련의 각진 표면일 수 있다.
분배 수단은 개폐될 수 있는 밸브에 의해 조절 또는 작동될 수 있다. 밸브의 바람직한 실시례는, 바람직하게는, 드럼의 후방에 배치되는 포핏 밸브이다.
섬유 처리 장치는 바람직하게는 드럼으로부터 저장 격실로 고체 입자를 수송하기 위한 수집 수단을 포함한다. 수집 수단은 드럼 내의 개구 및/또는 드럼의 내면 상에 배치되는 리프터 내의 개구를 포함하는 수집 흐름 경로를 포함할 수 있다.
수집 흐름 경로는 전형적으로 드럼 또는 리프터에서 시작하여 저장 격실에서 끝나면, 저장 격실은, 예를 들면, 드럼 및 터브의 아래에 배치되는 섬프일 수 있다. 전형적으로, 흐름 경로는 중력에 의해 고체 입자가 수집 흐름 경로를 따라 압박을 받도록 하방향으로 이어진다.
대안적으로, 수집 수단은 각을 가질 수 있는 패들, 헬리컬 스크류, 페이터노스터, 또는 "V" 형상 또는 헤링본 유형의 형상을 형성하는 일련의 각진 표면을 포함하는 수집 흐름 경로를 포함할 수 있다. 흐름 경로는 드럼의 내면에 배치된 리프터 내의 개구에서 시작하여, 예를 들면, 드럼 후방에 배치된 저장 격실에서 끝날 수 있다.
적절한 섬유 처리 장치는 PCT 특허 공개 WO2011/098815, WO2014/147391, WO2014/147389, WO2019/073270, WO2018/172725, WO2020/012026, WO2020/012024에 개시된 것을 포함한다.
저장 격실
저장 격실에는, 바람직하게는, 처리 전에 후술하는 고체 입자가 장전되고, 바람직하게는, 이 고체 입자는 처리 종료 시에 저장 격실 내로 회수된다.
제어 유닛
섬유 처리 장치는 제어 유닛을 포함할 수 있다. 제어 유닛은, 바람직하게는, 필터 유닛을 작동시킬 수 있다. 제어 유닛은, 바람직하게는, 중앙 프로세서 및 메모리를 포함하고, 상기 메모리에는 프로그램이 로드되고, 이 프로그램은 작동시 처리 사이클에서 원하는 시간에 필터 유닛의 작동을 제어하도록 되어 있다. 따라서, 예를 들면, 이 프로그램은 처리 사이클의 종료를 기다리고, 섬유 처리 장치의 폐수 출구를 개방하고, 폐수(공급물)가 필터 유닛 내에 유입하도록 허용하고, 폐수가 필터 유닛을 통과하여 배수구로 배출되는 동안에 필터 유닛을 회전시키도록 필터 유닛을 작동시키도록 구성될 수 있다. 가동 뚜껑을 포함하는 일부의 대안적 실시형태에서, 제어 유닛은 제 1 구성과 제 2 구성 사이에서 가동 뚜껑의 이동을 작동시킬 수 있다.
고체 입자
고체 입자는 바람직하게는 적어도 2 mm, 바람직하게는 적어도 3 mm, 더 바람직하게는 적어도 4 mm, 특히 적어도 5 mm의 입자 크기를 갖는다. 선호도가 증가하는 순서로, 고체 입자는 70 mm 이하, 50 mm 이하, 40 mm 이하, 30 mm 이하, 20 mm 이하 또는 10 mm 이하의 입자 크기를 갖는다. 바람직하게는, 고체 입자는 1 내지 20 mm, 더 바람직하게는 1 내지 10 mm의 입자 크기를 갖는다. 다수의 처리 사이클에 걸쳐 특히 장시간 유효성을 제공하는 고체 입자는 적어도 5mm, 바람직하게는 5 내지 20 mm의 입자 크기를 갖는 것이다. 크기는, 바람직하게는, 최대 직선 치수(길이)이다. 구형인 경우, 이것은 직경에 해당한다. 비구형인 경우, 이것은 가장 긴 직선 치수에 해당한다. 크기는, 바람직하게는, 버니어캘리퍼스를 사용하여 측정된다. 크기는, 바람직하게는, 평균 크기이다. 평균 입자 크기는, 바람직하게는, 산술 평균이다. 평균 입자 크기의 결정은 바람직하게는 적어도 10 개의 고체 입자, 더 바람직하게는 적어도 100 개의 고체 입자, 특히 적어도 1000 개의 고체 입자의 크기를 측정함으로써 수행된다. 전술한 입자 크기는 특히 우수한 성능(특히 세정 성능)을 제공하는 한편, 이 방법의 종료 시에 입자를 기재로부터 용이하게 분리할 수 있게 한다.
본 명세서에서 사용되는 고체 입자라는 용어는, 바람직하게는, 그 범위 내에 섬유 기재 중에 존재할 수 있는 미용해 처리제 및/또는 오물 또는 기타 오염 재료의 아이디어를 포함하지 않는다. 마찬가지로, 본 명세서에서 사용하는 고체 입자는 그 범위 내에 섬유 기재로부터 분리 또는 탈락될 수 있는 섬유를 포함하지 않는다.
고체 입자는 폴리머 입자 및/또는 비 폴리머 입자일 수 있다. 적절한 비 폴리머 고체 입자는 금속, 합금, 세라믹 및 유리 입자로부터 선택될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 고체 입자는 폴리머이거나 폴리머를 포함한다.
바람직하게는, 고체 입자는 열가소성 폴리머를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 열가소성 폴리머는, 바람직하게는, 가열하면 연화되고 냉각하면 경화되는 재료를 의미한다. 이것은 가열해도 연화되지 않는 열경화성 수지(예를 들면, 고무)와 구별된다. 더 바람직한 열가소성 플라스틱은 핫멜트 컴파운딩 및 압출에서 사용될 수 있는 것이다.
폴리머는, 바람직하게는, 물에 대한 용해도가 1wt% 이하, 더 바람직하게는 0.1wt% 이하이며, 가장 바람직하게는 폴리머는 물에 용해되지 않는다. 바람직하게는, 용해도 시험이 수행되고 있는 동안에 물은 pH 7 및 온도 20°C이다. 용해도 시험은, 바람직하게는, 24 시간에 걸쳐 수행된다. 폴리머는, 바람직하게는, 비분해성이다. "비분해성"이라는 용어는, 바람직하게는, 폴리머가 물에 용해, 붕괴 또는 가수분해되지 않고 안정한 것을 의미한다. 예를 들면, 이 폴리머는 pH 7 및 20°C의 온도의 물에서 24 시간에 걸쳐 상당한 정도로 용해, 붕괴 또는 가수분해되는 경향을 보이지 않는다. 바람직하게는, 폴리머는 위에서 정의한 조건 하에서 약 1 wt% 이하, 바람직하게는, 약 0.1 wt% 이하인 경우에 상당한 정도로 용해, 붕괴 또는 가수분해되는 경향을 보이지 않으며, 바람직하게는 폴리머는 전혀 용해, 붕괴 또는 가수분해되지 않는다.
폴리머는 결정질 또는 비정질 또는 이들의 혼합일 수 있다.
폴리머는 선형, 분지형 또는 부분 가교형(바람직하게는 폴리머가 여전히 열가소성 성질을 가짐)일 수 있고, 더 바람직하게는, 폴리머는 선형이다.
폴리머는, 바람직하게는, 폴리알킬렌, 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리우레탄 및 이들의 코폴리머 및/또는 블렌드이거나 이들을 포함하고, 더 바람직하게는 폴리머는 폴리알킬렌, 폴리아미드 또는 폴리에스테르이거나 이들을 포함하고, 특히 폴리머는 폴리아미드 또는 폴리알킬렌이거나 이들을 포함한다.
고체 입자는 구, 구형, 원기둥, 타원체 및 이들 사이의 중간 형상이 매우 바람직하지만 임의의 적절한 형상일 수 있다.
바람직하게는, 고체 입자는 재사용된다. 더 바람직하게는, 고체 입자는 하나 이상의 후속 처리에서 재사용된다.
방법
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 본 발명의 제 1 양태에 따른 필터 유닛 또는 본 발명의 제 2 양태에 따른 섬유 처리 장치를 사용하여 미세섬유를 포함하는 공급물을 여과하는 방법이 제공된다.
이 방법은 다음을 포함할 수 있다:
i. 본 명세서에 기재된 개구 및 가동 부재를 포함하는 본 발명의 제 1 양태에 따른 필터 유닛을 제공하는 것;
ii. 필터 유닛을 제 1 구성에 배치하는 것;
iii. 섬유 처리 장치로부터 필터 유닛의 입구로 폐수를 공급하는 것;
iv. 필터 매체를 통해 폐수를 여과하고, 여과된 폐수를 출구로 진행시키는 것;
v. 폐수의 공급을 중단하는 것;
vi. 필터 유닛을 제 2 구성에 배치하는 것; 및
vii. 필터 케이지를 회전시켜 필터 매체로부터 개구를 통해 필터 잔류물을 투척하는 것.
이 방법은 다음의 후속 단계를 더 포함할 수 있다:
vii. 필터 유닛을 제 1 구성으로 복귀시키는 것; 및
ix. 공급물의 공급 및 여과를 재개하는 것.
바람직하게는,이 방법에서 미세섬유를 포함하는 공급물은 섬유 처리 장치로부터 유래한다.
바람직하게는, 여과 중에 필터 케이지는 하나 이상의 필터 매체의 내면이 적어도 20 G의 G 힘을 받게 되는 속도로 회전된다.
바람직하게는, 선호도가 증가하는 순서로, 전술한 G힘은 적어도 30G, 40G, 50G 및 60G이다.
이러한 G힘은 여과를 보조할 뿐 아니라 하나 이상의 배플 표면과 하나 이상의 필터 매체의 근처에서 원하는 난류를 촉진한다.
G힘의 계산은, 바람직하게는, 식 G=RPM2 x 1.118x10-5 x r에 의해 실시되며, 여기서 RPM은 분당 회전수이고, r은 센티미터로 표시되는 회전 반경이다.
따라서 일례로서, 반경 4 cm에 대해 회전하는 필터 매체의 1400 rpm의 회전 속도는 88G에 해당한다.
바람직하게는, 선호도가 증가하는 순서로, G힘은 100,000G 이하, 50,000G 이하, 10,000G 이하, 5,000G 이하, 1,000G 이하, 500G 이하, 및 300G 이하이다.
G힘은, 바람직하게는, 필터 매체의 내벽 상에서 계산된 것이다.
선호도가 증가하는 순서로, 필터 케이지 및 필터 매체는, 바람직하게는, 여과 중에 적어도 100rpm, 200rpm, 300rpm, 500rpm, 700rpm, 900rpm, 1100rpm 또는 1200rpm의 속도로 회전된다.
선호도가 증가하는 순서로, 필터 케이지 및 필터 매체는, 바람직하게는, 여과 중에 10,000 rpm 이하, 5,000 rpm 이하, 3,000 rpm 이하, 또는 2,000 rpm 이하의 속도로 회전된다.
필터 매체의 내벽은, 바람직하게는, 적어도 0.5 cm, 적어도 1 cm, 적어도 2 cm 또는 적어도 3 cm의 반경으로 회전 축선으로부터 이격되어 있다.
필터 매체의 내벽은, 바람직하게는, 100 cm 이하, 50 cm 이하, 40 cm 이하, 30 cm 이하, 20 cm 이하 및 10 cm 이하의 반경으로 회전 축선으로부터 이격되어 있다.
선호도가 증가하는 순서로, 여과 중에 필터 매체의 표면에서의 난류는 적어도 3000, 적어도 4000, 적어도 5000, 적어도 7000 또는 적어도 10000의 레이놀즈 수에 대응한다.
바람직하게는, 여과 중에 필터 매체의 표면에서의 난류는 109 이하, 더 바람직하게는 108 이하, 특히 107 이하의 레이놀즈 수에 해당한다.
필터 매체의 표면은 레이놀즈 수를 계산하기 위한 목적에서 최내면 또는 더 바람직하게는 최외면일 수 있다.
바람직하게는 레이놀즈 수는 회전 레이놀즈 수이고, 때로는 원형 레이놀즈 수로도 알려져 있다.
난류는 시각적으로 평가될 수 있다. 따라서, 일례로서, 필터 매체를 나가지만 필터 유닛 내에 머물고 있는 공급물에 착색된 입자를 가할 수 있고, 착색된 입자의 경로를 시각적으로 평가할 수 있다. 난류는 시각적으로 관찰될 수 있고, 착색된 입자의 경로가 더 이상 부드러운 층류를 취하지 않고 그 대신 보다 난류를 취하는 것을 확인할 수 있다. 이것은 필터 매체의 외측 또는 선택적으로 필터 매체의 최외면 근처에서 관찰될 수 있다. 난류는 와류를 포함하는 경우 및/또는 혼돈 경로를 갖는 경우가 많다. 대안적인 실시례로서, 착색된 입자는 공급물이 필터 유닛에 들어갈 때 이 공급물에 첨가될 수 있고, 착색된 입자의 경로는 필터 케이지 내에서 또는 선택적으로 필터 매체의 내면 근처에서 시각적으로 평가될 수 있다. 이 특정의 문맥에서 '근처'라는 용어는, 바람직하게는, 필터 매체의 표면으로부터 5 mm, 3 mm 또는 1 mm 내를 의미한다. 난류는 시각적으로 관찰될 수 있고, 전체로서 케이지 내에서 또는 필터 매체의 내면 근처에서 착색된 입자의 경로가 더 이상 부드러운 층류를 취하지 않고 그 대신 보다 난류를 취하는 것을 확인할 수 있다. 난류는 와류를 포함하는 경우 및/또는 혼돈 경로를 갖는 경우가 많다.
바람직하게는, 레이놀즈 수는 Re = D * R * r2 / DV에 의해 계산되며, 여기서 Re는 레이놀즈 수이고, D는 필터 매체를 통과한 후의 필터에 존재하는 공급물의 밀도(Kg/m3)이고, R은 필터 매체의 회전 속도(라디안/초), r은 반경, 즉 필터 매체의 표면으로부터 회전 축선까지의 거리이고, DV는 공급물이 필터 매체를 통과한 후의 공급물의 동적 점도(Ns/m2)이다.
공급물 내의 액체는 가장 일반적으로 물이므로 D 및 DV는, 바람직하게는, 물에 대한 기지의 값으로 치환된다. 이들 값은, 바람직하게는, 적합한 경우에 필터 매체를 통과한 후의 공급물의 온도에 따라 설정된다. 따라서, 공급물 중의 액체가 물인 경우, 이 값은 특정 온도의 물에 대한 기지의 값으로부터 설정될 수 있다. 이는 다른 액체를 포함하는 공급물에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
따라서 일례로서 D가 997Kg/m3이고, r이 0.04m이고, DV가 0.001(Ns/m2)일 때, 필터 케이지 및 필터 매체가 1400rpm 또는 146.6 라디안/초로 회전되는 경우에 20℃의 물의 레이놀즈 수는 약 2.3x105으로 계산될 수 있다. 2.3x105의 수는 고도의 난류로 간주된다.
난류는 또한 전산 유체 역학(CFD)을 사용하여 계산될 수도 있다. 따라서 일례로서 COMSOL Multiphysics 소프트웨어를 사용하여 난류 및 레이놀즈 수를 계산할 수 있다.
본 발명의 제 1 양태의 필터 유닛은 공급물 액체가 한 번만 필터 유닛을 통과할 때 공급물 액체를 여과하여 작동할 수 있다. 선택적으로, 공급물은 한 번만 필터 유닛을 통과한다. 이는 공급물의 단일의 통과로 간주될 수 있다. 이 방법은 섬유 처리 장치의 회색 폐기물 출구를 통해 배출되는 공급물 폐기물을 빠르게 세정하는 데 효과적으로 기능한다. 이러한 필터 유닛의 단일의 통과 기능은 특히 섬유 처리 장치, 특히 세탁기로부터의 폐수를 위해 바람직하다. 이는 재순환 루프, 가압 시스템 또는 추가의 저장 탱크를 필요로 하지 않고 필터 유닛을 이러한 기계에 쉽게 통합할 수 있게 한다. 대안적으로, 이는 재순환 루프, 가압 시스템 또는 추가의 저장 탱크를 필요로 하지 않고 필터 유닛을 이러한 기계의 외부에 쉽게 추가할 수 있게 한다. 본 발명의 필터 유닛과 단일 통과 방법은 공급물이 필터를 통해 여러 번 리사이클링되어야 하고, 여과에 시간이 걸리고, 재순환 펌프 및 가압 펌프가 필요할 수 있는 크로스플로 여과 유닛 및 그 방법에 대비된다.
선택적으로, 공급물은 여러 번 필터 유닛을 통과한다. 이 방법은 미세섬유의 특히 고효율의 제거가 필요한 연마에 대해 효과적으로 기능한다.
많은 처리 사이클로부터 공급물의 여과
선호도가 증가하는 순서로, 필터 유닛은 세정을 필요로 하기 전에 적어도 5 번, 적어도 10 번, 적어도 15 번, 적어도 20 번, 적어도 30 번, 적어도 50 번 및 적어도 100 번의 섬유 처리 사이클로부터의 공급물을 여과한다. 전형적으로, 1000 번의 섬유 처리 사이클로부터의 공급물이 여과되기 전에 필터 유닛의 세정이 필요하다. 세정의 필요성은 유량이 초기 유량의 50% 미만으로 떨어진 경우에 또는 더 바람직하게는 유량의 급격한 감소가 확인되었을 때 확립될 수 있다.
이 방법은 가장 어려운 유형의 미세섬유에도 잘 적합된다. 따라서, 이 방법은 천연 재료(예를 들면, 울, 면 및 실크)이거나 이를 포함하는 그리고 특히 셀룰로오스 재료이거나 이를 포함하는 미세섬유에도 효과적으로 기능한다. 특히 적합한 셀룰로오스 재료는 데님(denim)의 형태일 수 있는 면이다.
효율
본 발명의 제 3 양태에 따른 방법, 제 1 양태에 따른 필터 유닛 및 본 발명의 제 2 양태에 따른 섬유 처리 장치는, 선호도가 증가하는 순서로, 공급물 내에 원래 존재하는 모든 미세섬유에 대해 건조 질량으로 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95% 및 적어도 99%를 제거할 수 있다.
효율은 임의의 공급물을 여과함으로써 확립될 수 있다. 효율은 다양한 유형의 미세섬유에 걸쳐 측정될 수 있다.
바람직하게는, 효율은 먼저 1 마이크론의 세공 크기를 갖는 필터 백을 사용하여 수집된 임의의 처리 사이클로부터의 미세섬유 전체의 건조 중량을 포집 및 측정함으로써 확립된다. 건조 질량(Wtotav)은 통상 평균값이다. Wtot는 그 자체가 Wf1 - Wi1에 의해 주어지며, 여기서 Wf1은 1 마이크론 필터 백과 수집된 건조 미세섬유의 최종 건조 중량이고, Wi1은 여과 전의 초기 필터 백의 건조 중량이다. Wtotav는 단순히 Wtot 값의 평균값, 전형적으로는 3x Wtot 값의 평균값이다.
유사한 방식으로, 필터 유닛을 통과한 제 2의 임의의 소량의 미세섬유가 필터 유닛을 나간 후의 공급물 내의 미세섬유의 건조 중량을 1 마이크론 필터 백 상에서 수집하여 포집 및 측정함으로써 확립될 수 있다. 필터 유닛을 통과한 미세섬유의 이 건조 질량은 Wnc이고, 이것은 자체가 Wf2 - Wi2에 의해 계산되며, 여기서 Wf2는 1 마이크론 필터 백과 수집된 건조 미세섬유의 최종 건조 중량이고, Wi2는 여과 전의 초기 필터 백의 건조 중량이다.
그러면 효율은(Wtotav-Wnc)/Wtotav x 100에 의해 주어진다.
필터 백 및 여과된 미세섬유의 건조는 바람직하게는 50 ℃의 온도에서 적어도 12 시간 동안 수행된다.
더욱 요구되는 것은 폐색되기 전에 고효율 및 많은 여과 사이클을 동시에 달성하는 것이므로, 본 발명은 바람직하게는 전술한 수의 처리 사이클로부터 효율 및 필터 공급물을 동시에 달성할 수 있다.
유량
선호도가 증가하는 순서로, 필터 유닛을 통과하는 공급물의 유량은 적어도 1 리터/분, 적어도 2 리터/분, 적어도 3 리터/분, 적어도 4 리터/분, 적어도 5 리터/분, 적어도 6 리터/분, 적어도 7 리터/분, 적어도 8 리터/분, 적어도 9 리터/분, 적어도 10 리터/분, 적어도 15 리터/분, 적어도 20 리터/분 또는 적어도 25 리터/분이다.
전형적으로, 유량은 1000 리터/분 이하, 500 리터/분 이하 또는 100 리터/분 이하이다.
용량
선호도가 증가하는 순서로, 필터 유닛은 적어도 100 mls, 적어도 250 mls, 적어도 750 mls, 적어도 1,000 mls 또는 적어도 2,000 mls의 용량을 갖는다.
전형적으로, 필터 유닛은 500,000 mls 이하, 100,000 mls 이하, 20,000 mls 이하, 10,000 mls 이하, 5,000 mls 이하 또는 3,000 mls 이하의 용량을 갖는다.
용량은 전형적으로 입구를 폐쇄한 다음 출구에서 물이 넘치기 시작할 때까지 필터 유닛에 물을 추가함으로써 측정한다. 이것은 전형적으로 20 ℃ 온도의 물로 수행한다.
유량 : 용량
선호도가 증가하는 순서로, 유량 : 용량의 비는, 유량이 리터/분으로 표시되고, 용량이 리터로 표시되는 경우에, 적어도 1:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 6:1, 적어도 7:1, 적어도 10:1, 적어도 15:1, 적어도 20:1 또는 적어도 25:1이다.
유량 : 용량의 비는 전형적으로 1000:1 이하, 더 전형적으로 500:1 이하 또는 100:1 이하이다.
도면의 요약
도 1a는 본 발명의 제 1 양태의 필터 유닛에서 사용될 수 있는 제 1 배플 표면을 도시하며, 배플 표면은 평면도로 도시되어 있다.
도 1b는 본 발명의 제 1 양태의 필터 유닛에서 사용될 수 있는 제 1 배플 표면을 도시하며, 배플 표면은 등각 사시도로 도시되어 있다.
도 2a는 본 발명의 제 2 양태의 필터 유닛에서 사용될 수 있는 제 1 배플 표면을 도시하며, 배플 표면은 평면도로 도시되어 있다.
도 2b는 본 발명의 제 2 양태의 필터 유닛에서 사용될 수 있는 제 1 배플 표면을 도시하며, 배플 표면은 등각 사시도로 도시되어 있다.
도 3a는 본 발명의 제 1 양태에 따른 필터 유닛을 단면도로 도시한다.
도 3b는 본 발명의 제 1 양태에 따른 필터 유닛을 분해도로 도시한다.
도 4는 본 발명의 제 2 양태에 따른 제 1 섬유 처리 장치의 개략을 도시한다.
도 5는 본 발명의 제 2 양태에 따른 제 2 섬유 처리 장치의 개략을 도시한다.
도 6는 본 발명의 제 2 양태에 따른 제 3 섬유 처리 장치의 개략을 도시한다.
도 7a는 필터가 제 1 구성에 있는 본 개시에 따른 대안적인 제 1 섬유 처리 장치의 등각도를 도시한다.
도 7b는 필터가 제 2 구성에 있는 본 개시에 따른 대안적인 제 1 섬유 처리 장치의 등각도를 도시한다.
도 7c는 필터 유닛이 제 1 구성에 있는 대안적인 필터 유닛의 단면을 도시한다.
도 7d는 필터 유닛이 제 1 구성에 있는 대안적인 필터 유닛의 하우징의 등각 단면을 도시한다.
도 7e는 필터 유닛이 제 2 구성에 있는 대안적인 필터 유닛의 하우징의 등각 단면을 도시한다.
도 7f는 필터 유닛이 제 2 구성에 있는 대안적인 필터 유닛의 하우징의 측면을 도시한다.
도 7g는 대안적인 필터 유닛의 필터 케이지의 측면을 도시한다.
도 1a는 본 발명의 제 1 양태의 필터 유닛에서 사용될 수 있는 제 1 배플 표면을 도시하며, 배플 표면은 평면도로 도시되어 있다.
도 1b는 본 발명의 제 1 양태의 필터 유닛에서 사용될 수 있는 제 1 배플 표면을 도시하며, 배플 표면은 등각 사시도로 도시되어 있다.
도 2a는 본 발명의 제 2 양태의 필터 유닛에서 사용될 수 있는 제 1 배플 표면을 도시하며, 배플 표면은 평면도로 도시되어 있다.
도 2b는 본 발명의 제 2 양태의 필터 유닛에서 사용될 수 있는 제 1 배플 표면을 도시하며, 배플 표면은 등각 사시도로 도시되어 있다.
도 3a는 본 발명의 제 1 양태에 따른 필터 유닛을 단면도로 도시한다.
도 3b는 본 발명의 제 1 양태에 따른 필터 유닛을 분해도로 도시한다.
도 4는 본 발명의 제 2 양태에 따른 제 1 섬유 처리 장치의 개략을 도시한다.
도 5는 본 발명의 제 2 양태에 따른 제 2 섬유 처리 장치의 개략을 도시한다.
도 6는 본 발명의 제 2 양태에 따른 제 3 섬유 처리 장치의 개략을 도시한다.
도 7a는 필터가 제 1 구성에 있는 본 개시에 따른 대안적인 제 1 섬유 처리 장치의 등각도를 도시한다.
도 7b는 필터가 제 2 구성에 있는 본 개시에 따른 대안적인 제 1 섬유 처리 장치의 등각도를 도시한다.
도 7c는 필터 유닛이 제 1 구성에 있는 대안적인 필터 유닛의 단면을 도시한다.
도 7d는 필터 유닛이 제 1 구성에 있는 대안적인 필터 유닛의 하우징의 등각 단면을 도시한다.
도 7e는 필터 유닛이 제 2 구성에 있는 대안적인 필터 유닛의 하우징의 등각 단면을 도시한다.
도 7f는 필터 유닛이 제 2 구성에 있는 대안적인 필터 유닛의 하우징의 측면을 도시한다.
도 7g는 대안적인 필터 유닛의 필터 케이지의 측면을 도시한다.
도면의 상세
도 1a는 원통의 곡률에 일치하는 5 개의 톱니 형태의 제 1 배플 표면(101)을 도시한다. 톱니는 케이지의 회전을 고려하고 회전 축선을 기준으로 보았을 때 약 90 도의 방사상 각도로 연속되어 있다. 따라서, 도 1a에서 각도 α는 약 90 도이다. 화살표는 배플 표면에 대한 필터 케이지의 회전 방향을 도시한다.
도 1b는 도 1b의 것과 동일한 배플 표면(101)을 등각 사시도로 도시한다. 배플 표면의 축방향 길이인 라벨 (b)는 라벨 (c)로 도시된 필터 매체의 축방향 길이의 약 50%를 차지함을 알 수 있다.
도 1a 및 도 1b의 배플 표면(101)은 BS1으로서 실시례에서 후술하는 것과 동일하다.
도 2a는 제 2 배플 표면(201)을 도시한다. 이 배플 표면은 원통의 곡률에 일치하는 1 개의 치를 갖는다. 이 치는 케이지의 회전을 고려하고 회전 축선을 기준으로 보았을 때 약 30 도의 방사상 각도로 연속되어 있다. 따라서, 도 2a에서 각도 α는 약 30 도이다. 화살표는 배플 표면에 대한 필터 케이지의 회전 방향을 도시한다.
도 2b는 제 2 배플 표면(201)의 등각 사시도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b의 배플 표면(201)은 BS2으로서 실시례에서 후술하는 것과 동일하다.
배플 표면의 축방향 길이인 라벨 (b)는 라벨 (c)로 도시된 필터 매체의 축방향 길이의 약 50%를 차지함을 알 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 배플 표면(301), 원통 형태의 하우징(302), 입구(303) 및 출구(304), 필터 케이지(305), 필터 매체(306), 전기 모터(307) 형태의 구동 수단을 포함하는 필터 유닛(300)을 도시한다. 필터는 또한 필터 케이지 내에 배치된 임펠러(308)를 포함한다. 필터 케이지는 전기 모터로부터 연장하는 구동 샤프트(311)의 단부에 배치된 스플라인(310)과 맞물리는 결합 표면(309)을 구비한다.
사용 시 미세섬유를 포함하는 공급물은 필터 유닛(303)의 입구로 들어간다. 전기 모터(307)는 필터 매체를 지지하는 필터 케이지를 회전시키기 위해 작동된다. 공급물은 필터 케이지의 내부로 향한 다음에 필터 매체를 통과하여 출구(304)를 통해 여과된 액체로서 배출된다. 임펠러(308)는 공급물을 필터 매체를 통해 구동하여 유량을 개선하는 데 도움을 준다. 배플 표면(301)은 필터 매체(306)의 외면에 인접하여 배치된다. 필터 케이지(305)의 회전 중, 필터 매체(306)는 배플 표면(301)에 대해 상대 이동하고, 필터 매체의 외면 근처에서 액체의 난류가 촉진된다. 난류는 미세섬유가 필터 매체를 폐색하는 것을 방지하는 것을 유리하게 도와주는 것으로 생각된다.
도 4는 다음을 포함하는 섬유 처리 장치(400)를 도시한다:
프레임(401);
프레임(401)에 회전가능하게 장착되는 드럼(402);
드럼을 둘러싸는 터브(403);
고체 입자를 저장하기 위한 저장 격실(404);
저장 격실로부터 드럼으로 고체 입자를 수송하기 위한 펌프 형태의 분배 수단(405);
드럼으로부터 드럼(미도시) 내의 구멍 형태를 취하는 저장 격실 및 드럼 직하에 배치되는 섬프 형태의 저장 격실(404)로 고체 입자를 수송하기 위한 수집 수단.
도 4는 또한 본 발명의 제 1 양태에 따른 필터 유닛(407)을 포함한다. 필터 유닛(407)으로부터 배출되는 여과된 공급물은 폐수로서 출구를 향해 가거나 밸브(406)에 따라 드럼으로 리사이클링될 수 있다. 저장 격실(404) 내에 고체 입자(408)가 도시되어 있다.
도 5는 다음을 포함하는 섬유 처리 장치(500)를 도시한다:
프레임(501);
프레임(501)에 회전가능하게 장착되는 드럼(502);
드럼을 둘러싸는 터브(503);
드럼의 후방에 배치된 고체 입자를 저장하기 위한 저장 격실(504);
회전 중에 고체 입자를 포핏 밸브(506)를 향해 이동시키는 각진 표면 형태인 분배 수단(505);
드럼으로부터 고체 입자의 진입을 허용하는 구멍을 갖는 리프터- 이 리프터는 드럼의 처리 영역으로부터 드럼의 후방까지 이어지고 페이터노스터 배치를 포함하는 내부 흐름 경로를 가짐 - 형태를 취하는 저장 격실로 고체 입자를 수송하기 위한 수단. 드럼의 회전 중에 페이터노스터 배치는 리프터에 진입하는 고체입자를 드럼의 후방에 있는 저장 격실을 향해 압박한다. 포핏 밸브를 개방함으로써 고체 입자는 드럼의 처리 영역 내로 분배되고, 또는 포핏 밸브를 폐쇄함으로써 고체 입자는 드럼의 후방의 저장 영역 내로 역으로 자동으로 수집될 수 있다. 도 5의 섬유 처리 장치는 또한 본 발명의 제 1 양태에 따라 필터 유닛(509)에 유체적으로 접속된 섬프(508)를 포함한다. 여과된 공급물은 필터 유닛(509)을 나가고, 밸브(510)에 의해 제어되는 바에 따라 폐수로서 출구를 향해 가거나, 직접적으로 또는 여과된 공급물의 세제 격실(미도시)의 통과를 가능하게 하는 경로를 통해 드럼으로 리사이클링될 수 있다. 드럼의 후방에 있는 저장 격실(504) 내에 고체 입자(511)가 도시되어 있다.
도 6은 종래의 세탁기 형태의 섬유 처리 장치를 도시하며, 이것은 다음을 포함한다:
프레임(601);
프레임(601)에 회전가능하게 장착되는 드럼(602);
드럼을 둘러싸는 터브(603);
본 발명의 제 1 양태에 따른 필터 유닛(607)에 유체적으로 접속된 섬프(604). 여과된 공급물은 필터 유닛으로부터 밸브(606)로 나가며, 밸브는 여과된 공급물을 드럼으로 (직접적으로 또는 여과된 공급물의 세제 격실의 통과를 허용하는 경로(미도시)를 통해) 리사이클링하도록 작동되거나 폐수로서 폐수 출구로 보낼 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 필터 유닛(2000)의 대안적 실시형태를 도시한다. 도 7d, 도 7e 및 도 7f는 필터 유닛(2000)의 하우징(2001)을 도시하고, 도 7g는 필터 유닛(2000)의 필터 케이지(2038)를 도시한다. 필터 유닛(2000)은 하우징(2001)을 포함한다. 하우징(2001)은 가동 뚜껑(2005)을 포함한다. 가동 뚜껑(2005)은 일단부가 폐쇄된 중공 원통 형태이고, 원통형 측벽(2005a) 및 원형 단부벽(2005b)을 포함한다. 하우징(2001)은 또한 단부벽(2002a) 및 측벽(2002b)을 포함한다. 측벽(2002b)은 하우징(2001)으로부터의 출구(2004)를 형성하도록 연장하는 접선 포트(tangential port)를 갖는 볼류트 형상이다. 출구는 하우징(2001)으로부터 나가는 여과된 공급물의 흐름을 제어하기 위한 밸브(2004a)를 포함한다. 측벽(2002b)은 또한 측벽의 저부에 2차 드레인(2056)을 포함한다. 단부벽(2002a)은 하우징(2001)에의 입구(2003)인 개구를 포함한다. 관(2070)은 입구(2003)의 개구를 통과한다. 관(2070)은 입구(2003)를 통해 하우징(2001) 내에 공급물을 공급한다. 관(2070)은 수평방향으로 정렬되는 중심 축선(S)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 관(2070)은 마운트(2054)를 통해 연결되는 베어링(2067, 2066)을 통해 하우징(2001)에 장착된다. 단부벽(2002a)과 관(2070) 사이에는 공급물의 누출을 방지하기 위한 시일(2076)이 존재한다. 관(2070)은 또한 섬유 처리 장치로부터 공급물을 받아들이기 위한 공급관(2052)에 접속된다. 시일(2075)은 공급관(2052)과 관(2070) 사이로부터 공급물의 누출을 방지한다. 공급관(2056)은 필터 유닛(2000) 내로 공급물의 공급을 제어하기 위한 밸브(2053)를 포함한다.
하우징(2001)의 내부에는 원뿔대형 필터 매체(2006)가 있다. 하우징은 도 7d 내지 도 7f에 상세히 도시되어 있다. 필터 매체(2006)의 외부의 외향면은 관(2070)으로부터 여과되지 않은 공급물을 받아들이는 필터 매체(2006)의 제 1 표면이다. 필터 매체(2006)의 내부의 내향면은 여과된 공급물이 통과하는 필터 매체(2006)의 제 2 표면이다. 필터 매체(2006)는 필터 케이지(2038)에 의해 지지된다. 필터 케이지(2038)는 중심 축선(S)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 필터 케이지(2038)는 도 7g에 더 상세히 도시되어 있다. 필터 케이지(2038)는 원뿔대 형상의 필터 매체(2006)를 지지하도록 각진 2 개의 환형 지지체(2093, 2094)를 포함한다. 필터 케이지(2038)는 또한 필터 매체(2006)의 제 1 표면의 상류 및 근위에 복수의 블레이드(2091)를 포함한다. 이들 블레이드는 회전하면 하우징(2001) 내의 여과되지 않은 공급물의 회전을 강화하도록 작용하고, 이로 인해 필터 유닛(2000)을 통한 공급물의 펌핑을 보조하고, 따라서 이들 블레이드는 임펠러로서 기능한다. 블레이드는, 가동 뚜껑(2005)이 제 1 구성에 있을 때, 가동 뚜껑(2005)의 원형 단부벽(2005b)과 접촉하는 디스크(2092)에 연결된다. 필터 케이지(2038)는 또한 외주에 환형 X 시일(2072)을 또한 포함한다. X 시일(2072)은 제 1 구성일 때 가동 뚜껑(2005)의 측벽(2005a)의 내주에 접촉하여 공급물 액체의 누출을 방지한다. 또한 필터 케이지(2038)는 외주에 하우징(2001)에 연결된 시일(2039)에 대하여 회전하기 위한 평활면(2095)을 포함한다. 또한 하우징(2001) 내에는 필터 매체의 제 2 표면의 근위로부터 단부벽(2002a)의 인접부까지 연장하는 임펠러(2085)가 수용되어 있다. 임펠러(2085)는 필터 매체(2006)의 하류에 있는 하우징(2001)의 용적의 대부분을 차지하는 프로파일을 갖는 복수의 블레이드를 포함한다. 임펠러(2085)는 관이 내부에 위치하는 중공 보어를 포함한다. 임펠러(2085)는 중심 축선(S)을 중심으로 회전하도록 구성되며, 관(2070), 필터 케이지(2038) 및 필터 매체(2006)와 함께 회전한다. 임펠러(2085)의 회전은 하우징(2001)의 볼류트 부분으로부터의 여과된 공급물을 구동하는데 도움을 주며, 여과되지 않은 공급물을 입구(2003) 및 관(2070)을 통해 하우징(2001) 내로 끌어들인다
가동 뚜껑(2005)은 각각 다른 방향으로의 회전을 허용하는 링키지(2032) 및 베어링(2083)에 의해 가동 뚜껑에 직접 연결되는 리니어 액츄에이터(2031)에 의해 제 1 구성과 제 2 구성 사이에서 이동한다. 가동 뚜껑(2005)은 수평방향으로 제 1 구성과 제 2 구성 사이에서 이동된다. 가동 뚜껑이 제 2 구성에 있을 때, 환형 개구(2011)는 가동 분재(2005)의 원통형 측벽(2005a)과 하우징(2001)의 측벽(2002b) 사이에 존재한다. 도 7f는 개구(2011)를 예시한다. 도7a 및 도 7d는 제 1 구성에 있는 가동 뚜껑(2005)을 도시하고, 도 7b, 도 7c, 도 7e 및 도 7f는 제 2 구성에 있는 가동 뚜껑(2005)을 도시한다.
개구(2011)의 반경방향 외측에는 필터 매체의 제 1 표면으로부터의 여과물을 수용하기 위한 용기(2007)가 있다. 용기(2007)는 도 7b에만 도시되어 있고, 도 7a 및 도 7c에는 부분적으로 도시되어 있다. 용기(2007)는 대체로 원통형이며, 중심 축선을 중심으로 360도 연장된다. 용기(2007)의 저부의 사분원은 트레이(2074) 형태의 착탈가능한 부분을 포함한다. 트레이(2074)는 사용자가 비우기 위해 필터 유닛(2000)으로부터 슬라이딩하여 빼낼 수 있다. 또한 용기(2007)는 용기(2007)의 저부의 임의의 잔류 액체를 배출하기 위한 3차 드레인(2077)을 포함한다.
필터 유닛(2000)은 구동 수단(미도시), 예를 들면, 전기 모터를 포함한다. 필터 매체(2006)는 구동 수단에 의해 중심 축선을 중심으로 회전가능하다. 필터 잔류물은 필터 매체(2006)를 회전시켜 필터 잔류물을 필터 매체(2006)의 반경방향 외측으로 투척하기 위한 원심력을 유발함으로써 필터 매체(2006)의 제 1 표면으로부터 제거될 수 있다. 구동 수단은 관(2070)에 연결된 벨트(미도시) 및 풀리(2009)를 통해 필터 매체(2006)에 연결된다. 구동 수단의 회전은 풀리(2009)를 회전시키고, 이것은 임펠러(2085), 필터 케이지(2038) 및 필터 매체(2006)를 회전시킨다.
필터 매체(2006)의 제 2 표면의 근위에는 배플 표면(2080)이 있다. 배플 표면(2080)은 필터 케이지(2038)와 함께 도 7g에 상세히 도시되어 있다. 배플 표면(2080)은 배플 지지체(2081)에 의해 하우징(2001)의 측벽(2002b)에 연결된다. 배플 표면(2080)은 정적이며, 필터 매체(2006)와 함께 회전하지 않는다. 배플 표면(2080)은 필터 매체(2006)에 가까운 유체 흐름에 영향을 주고, 필터 매체(2006)가 필터 잔류물에 의해 폐색되는 경향을 줄여준다.
사용시, 필터 유닛은 가동 뚜껑(2005)이 시일(2072)과 접촉하고 있는 제 1 구성에 배치된다. 이 구성에서 하우징(2001)은 공급물이 입구(2003)를 통해서만 들어가고 출구(2004)를 통해 그리고 2차 드레인(2056)을 통해 배출되도록 실링된다. 공급물은 섬유 처리 장치로부터 공급관(2052)을 통해 하우징(2001)에 공급된다. 밸브(2053)가 개방되어 있는 경우, 공급물은 관(2070) 내로 진입하고, 여기서 공급물은 입구(2003)를 통해 하우징(2001) 내로 운반되고, 임펠러(2085)의 내부를 따라 필터 케이지(2038)의 중간을 통해 공급물은 임펠러(2085)의 내부를 벗어나고, 따라서 필터 케이지(2038)로부터 배출된 다음에 필터 매체(2006)의 제 1 표면을 통과한다. 필터 케이지(2038), 필터 매체(2006), 임펠러(2085) 및 관(2070)은 모두 벨트(미도시) 및 구동 수단(미도시)에 의해 풀리(2009)의 회전에 의해 함께 회전된다. 임펠러(2085) 및 블레이드(2091)의 회전은 입구(2003)를 통해 하우징(2001) 내로 공급물을 끌어들이고 출구(2004)를 통해 하우징(2001)으로부터 공급물을 토출하는 원심 펌프로서 기능할 수 있다. 섬유 처리 장치로부터의 공급물이 여과된 후, 선택적으로 밸브(2053)에 의해 공급물의 흐름이 중단된다. 다음에 잔류 공급물 액체가 2차 드레인(2056)을 통해 하우징(2001)으로부터 배출되는 것이 허용된다. 다음에 리니어 액츄에이터(2031)로 가동 뚜껑(2005)을 제 2 구성으로 이동시킴으로써 필터 유닛(2000)을 이 제 2 구성에 배치한다. 다음에 필터 매체(2006), 관(2070), 임펠러(2085) 및 필터 케이지(2038)가 충분한 고속으로 회전되어 필터 매체(2006)의 제 1 표면으로부터 개구(2011)를 통해 필터 잔류물을 투척하고, 여기서 잔류물은 용기(2007) 내에 수집되어 중력 하에서 저면으로 낙하한다. 용기(2007) 내의 필터 잔류물 중의 잔류 액체는 3차 드레인(2077)을 통해 배출된다. 하나 이상의 상기 사이클 후, 용기(2007) 내에 축적된 잔류물은 필터 용기(2007)로부터 트레이(2074)를 슬라이딩하여 빼내고 트레이(2074) 밖으로 잔류물을 이동시켜 폐기함으로써 제거될 수 있다.
실시례
이제 본 발명을 다음의 비제한적 실시례를 사용하여 예시한다.
섬유 처리 장치
여과를 위한 공급물을 준비하는 데 사용되는 섬유 처리 장치는 시중에서 판매되는 Beko 세탁기(이하 BK1) 모델 번호 WM(5102W)로 부하 용량은 5 Kg이다.
섬유 기재
공급물 중에 미세섬유를 제공하는 이 섬유 처리 장치(BK1)와 함께 사용되는 섬유 기재는 Primark에서 공급되는 폴리코튼 점퍼(이하 PJ1) 형태였다. 이들 폴리코튼 점퍼를 모두 Beko 세탁기 모델 번호 WMB(91233LW)에서 코튼 40도 사이클로 4회 사전 세탁(PW)하였다
섬유 처리 사이클
Beko 세탁기(BK1)에 1.5Kg의 폴리코튼 점퍼를 투입하였다.
폴리코튼 점퍼(PJ1)가 투입된 Beko 세탁기(BK1)에서 사용된 섬유 처리 사이클은 40 도 코튼 사이클이었으며, 약 47Kg의 물을 사용하였고, 90 분의 시간이 소요되었다. 처리 사이클 중에 세제 또는 첨가제는 사용되지 않았다. 이 사이클에는 스핀 건조가 포함되었다.
텀블 건조
각각의 섬유 처리 사이클 후, 폴리코튼 점퍼(PJ1)를 세탁기(BK1)로부터 꺼내어 텀블 건조시켰다. 텀블 건조는 Electrolux T(4250) 텀블 건조기에서 60 ℃의 온도에서 30 분 걸렸다. 다음에 폴리코튼 점퍼는 이를 BK1에 투입하여 전술한 섬유 처리 사이클을 사용하여 처리하면 추가의 미세섬유 함유 공급물을 준비하는 데 재사용될 수 있다. 폴리코튼 점퍼가 30 번의 섬유 처리 사이클을 거치면 더 이상 사용되지 않고, 새로운 폴리코튼 점퍼 세트로 교체된다. 각각의 새로운 폴리코튼 점퍼 세트를 섬유 처리 사이클 전에 전술한 바와 같이 정확하게 사전세탁하였다.
폴리코튼 공급물
각각의 섬유 처리 사이클 후에 공급물(BK1의 폐수)를 제 1 탱크에 저장하였다.
필터 유닛
3 개의 다른 필터 유닛을 사용하여 제 1 탱크에 저장된 BK1으로부터의 폐수를 여과하였다.
모든 경우에 필터 유닛은 동일한 원통형 하우징을 가졌으며 구동 수단은 동일한 전기 모터 형태였다. 모든 경우에 필터 매체는 세공을 가진 원통형 나일론 메시 형태였으며, 이것을 필터 케이지에 접착하였다.
비교 실시례 1
비교 실시례 1에서 필터 유닛 - 비교 필터 유닛 1(CFU1)에는 세공 크기가 36 마이크론인 직조 나일론 메시 필터 매체를 장착하였다. CFU1은 배플 표면이 없으므로 본 발명의 범위에 포함되지 않는다.
비교 실시례 2
비교 실시례 2에서 필터 유닛 - 비교 필터 유닛 2(CFU2)에는 세공 크기가 140 마이크론인 직조 나일론 메시 필터 매체를 장착하였다. CFU2은 배플 표면이 없으므로 본 발명의 범위에 포함되지 않는다.
실시례 1
실시례 1에서 필터 유닛 - 실시례 필터 유닛 1(EFU1)은 CFU1과 정확하게 동일하지만 3D 인쇄로 형성되고 ABS로 구성된 배플 표면(BS1)을 더 포함한다. 위에서 언급한 바와 같이BS1은 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 바와 같다. BS1은 배플 표면이 하우징 내의 내부 공간의 최하부(입구로부터 가장 먼 부분)을 점유하도록 필터 유닛 내에 배치되었다. 따라서, 이것의 축방향 상방에는 배플 표면이 필터 매체에 인접하지 않는 부분이 존재하였다.
배플 표면(BS1)은 톱니파 형태였다. 배플 표면은 필터 케이지의 회전 축선의 90도를 차지하였다. 배플 표면은 필터 매체 표면의 축방향 길이의 50%를 차지하였다. 톱니파는 진폭이 8 mm였다. 톱니파는 필터 매체로부터 5 mm 이격되었다. 즉 배플 표면 상의 임의의 지점으로부터 필터 매체까지의 최단거리가 5 mm였다. 배플 표면은 필터 매체의 외면에 인접하여 배치하였다. 배플 표면은 하우징 내에 배치되었고, 하우징의 원통 형상에 일치하였다. 배플 표면은 정적이다. 배플 표면에는 여러 개의 치가 있다.
필터 유닛 동작 및 방법
각각의 경우에 제 1 탱크 및 공급물을 필터 유닛 위에 배치하였다. 필터 유닛을 공급물로 프라이밍(priming)한 다음에 이 공급물을 중력 및 제 2 펌프에 의한 도움을 통해 필터 유닛을 통과할 수 있게 하였다. 유량은 단순하게 중력과 제 2 펌프가 결정하는 것으로 하였다. 이것은 약 7 리터/분이었다. 공급물은 한번만 필터 유닛을 통과시켰다. 공급물이 각각의 필터 유닛을 통과하고 있는 동안에 전기 모터를 작동시켜 필터 케이지와 필터 매체를 1400 rpm의 속도로 회전시켰다. 그 결과 필터 매체의 내면에 88G의 G힘이 발생하였다. 또한 필터 케이지와 필터 매체의 회전과 배플 표면의 연동에 의해 필터 매체의 외부 근처에서 난류가 촉진 및 발생하였다.
제 2 탱크
모든 경우에 필터 유닛을 통과한 후의 공급물을 포집 및 저장하기 위해 제 2 탱크를 사용하였다.
다음에 제 2 탱크의 내용물을 세공 크기가 1 마이크론인 기지의 초기 건조 중량(Wi)의 필터 백을 통과시켰다.
효율
제 2 탱크로부터 미세섬유를 수집한 후에 각각의 필터 백은 50 ℃의 오븐 내에서 최소 12 시간 동안 건조시켰다.
필터 유닛에 의해 수집되지 않은 건조된 미세섬유와 함께 최종 건조된 필터 백의 중량(Wf)을 측정하였다.
필터 유닛에 의해 수집되지 않은 미세섬유의 질량(Wnc)은 Wf - Wi로 주어졌다.
섬유 기재로부터 방출된 미세섬유의 총 질량은 BK1으로부터의 공급물을 1 마이크론 백에 직접 통과시킴으로써 설정되었다. 다음에 세 번의 측정으로부터 평균을 취하였다. 이를 통해 미세섬유의 평균 총 질량(Wtotav.)을 얻었다.
다음에 각각의 경우의 효율은 (Wtotav-Wnc)/Wtotav x (100)로 주어졌다.
효율이 높을수록 필터 유닛에 의해 여과가 더 성공적임을 나타낸다.
효율의 평균을 구하였다. 평균 효율은 처음의 세 번과 마지막 세 번의 여과 사이클의 효율로부터 취하였으나 비교 실시례 2의 경우에는 평균을 성공적인 세탁의 모두로부터 취하였다.
여과 사이클의 성공 횟수
각각의 처리 사이클로부터의 연속적인 전체 공급물을 각각의 필터 유닛을 통과시켰다.
성공적으로 여과된 공급물의 수(성공적 여과 사이클)를 각각의 필터 유닛에 대해 기록하였다. 여과 사이클이 실패한 폐색 지점은 필터 유닛을 통과하는 공급물 유량의 급격한 감소에 의해 결정하였다.
여과 사이클의 성공 횟수에 필터 유닛이 폐색된 사이클은 포함되지 않는다. 따라서, 예를 들면, 12번째 처리 사이클에서 폐색된 필터 유닛은 11번 성공한 여과 사이클로 기록하였다.
결과
결과는 표 1에 요약한 바와 같다.
| 폴리코튼 | 폴리코튼 | |
| 효율 (%) | 여과 사이클의 성공 횟수 | |
| 비교 실시례 1배플 표면이 없는 36 마이크론 필터 매체 | n/a(단일의 여과 사이클의 완료 전에 폐색되었으므로 측정불가) | 0(1번의 여과 사이클에서 폐색됨) |
| 비교 실시례 2배플 표면이 없는 140 마이크론 필터 매체 | 64 | 11 |
| 실시례 1배플 표면이 있는 36 마이크론 필터 매체 | 73 | >15 |
표 1: 상이한 공급물 및 상이한 필터 매체 세공 크기에 대해 여과 사이클의 평균 효율 및 성공 횟수를 보여줌.
실시례 2 및 3
실시례 2 및 3은 아래의 예외를 제외하고 실시례 1과 정확하게 동일한 방법으로 수행되었다:
i. 필터 유닛을 통과하는 공급물의 유량은 30 리터/분이며, 이는 필터 유닛을 다소 넓은 직경의 관에 접속한 것에 기인한다;
ii. 효율은 최초의 3 번의 여과 사이클만의 평균으로서 계산되었다;
iii. 2 가지 상이한 배플 표면을 2 개의 별개의 필터 유닛에서 비교하였다.
실시례 2의 경우, 필터 유닛은 필터 유닛의 최하부(입구로부터 가장 먼 부분)에 배치된 배플 표면을 갖는 배플 표면(BS1)을 다시 장착한 CFU1이었다.
실시례 3의 경우, 필터 유닛은 상이한 배플 표면(BS2)을 장착한 CFU1이었다. BS는 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있는 바와 같다. BS2는 단일의 톱니 형태의 단일의 파이고, 배플 표면은 케이지의 회전 축선의 30도를 차지하고, 배플 표면은 입구를 향하는 필터 유닛의 상부에 배치되고, 톱니는 8 mm의 진복을 가지며, 5 mm의 최단거리만큼 필터 매체 표면으로부터 분리되어 있다. 필터 유닛은 배플 표면에 인접한 배플 표면이 없는 축방향으로 배플 표면 아래에 필터 매체의 일부가 남아 있도록 된 것이었다. 배플 표면은 폴리락트산(PLA)으로 제작하였다.
결과
| 효율 (%) | 성공적인 여과 사이클의 수 | |
| 실시례 2 | 73 | >15 |
| 실시례 3 | 83 | >15 |
표 2: 실시례 2 및 3에 대한 성공적인 여과 사이클의 수와 함께 여과의 평균 효율을 보여줌.
결론
표 2의 결과는 단일의 톱니를 사용한 실시례 2의 배플 표면이 여러 개의 톱니를 사용한 실시례 1보다 훨씬 더 효과적임을 보여준다.
일반사항
본 발명에서, 단수로 표현된 항목은 달리 명시되지 않는 한 복수를 포함하는 것으로 의도된다. 따라서, 단수 용어("a" 및 "an")는 하나 이상을 의미한다.
하나 이상이라는 용어는 하나 또는 그 이상을 의미한다.
다음의 번호가 매겨진 절들은 청구항이 아니다. 청구항은 "청구범위"란에 정의되어 있다.
1.
공급물 내의 미세섬유를 여과하기에 적합한 필터 유닛으로서, 상기 필터 유닛은:
a)
하우징;
b)
상기 공급물이 상기 하우징에 들어가는 것을 허용하도록 구성된 입구;
c)
여과된 공급물이 상기 하우징을 나가는 것을 허용하도록 구성된 출구;
d)
하나 이상의 필터 매체를 지지하는 필터 케이지 - 상기 필터 케이지는 회전가능하게 장착되어 상기 하우징 내에서 회전 축선을 중심으로 회전하고, 상기 필터 매체는 100 마이크론 이하의 평균 세공 크기를 구비하는 세공을 가짐 -;
e)
상기 하나 이상의 필터 매체의 내면 및/또는 외면의 적어도 일부에 인접하여 배치되는 하나 이상의 배플(baffle) 표면 - 상기 배플 표면 및 필터 케이지는 상기 필터 케이지의 회전 중에 상기 하나 이상의 필터 매체가 상기 하나 이상의 배플 표면에 대해 상대 이동하도록 그리고 상기 필터 유닛 내에 존재하는 경우의 액체의 난류가 상기 하나 이상의 필터 매체의 내면 및/또는 외면의 근처에서 촉진되도록 구성됨 -; 및
f)
상기 필터 케이지를 회전시키기 위한 구동 수단을 포함하고;
g)
상기 필터 유닛은 상기 입구로부터의 공급물이 상기 필터 케이지의 내부를 향해 지향된 다음에 상기 공급물이 상기 하나 이상의 필터 매체를 통과하여 여과된 액체로서 상기 출구를 통해 나가도록 구성되는, 필터 유닛.
2.
제 1 절 있어서, 상기 하나 이상의 배플 표면은 하나 이상의 파(wave)를 갖는, 필터 유닛.
3.
제 2 절에 있어서, 상기 하나 이상의 배플 표면은 반복되는 형상의 파를 갖는, 필터 유닛.
4.
제 2 절 또는 제 3 절에 있어서, 상기 파는 사각형파, 아크파, 사인파, 삼각파 또는 이들의 조합이거나 사각형파, 아크파, 사인파, 삼각파 또는 이들의 조합을 포함하는, 필터 유닛.
5.
제 4 절에 있어서, 상기 배플 표면의 형상은 아크파 또는 톱니파인, 필터 유닛.
6.
제 2 절 내지 제 5 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 하나 이상의 배플 상의 하나 이상의 파는 상기 필터 케이지의 회전 축선을 향하여 임의의 반경 방향을 따라 측정되었을 때 상기 배플 표면 상의 임의의 점으로부터 상기 필터 매체까지의 거리의 변동을 제공하고;
상기 하나 이상의 배플 상의 하나 이상의 파는 상기 필터 케이지의 회전 축선을 향하여 임의의 반경 방향을 따라 측정되었을 때 상기 배플 표면 상의 임의의 점으로부터 상기 필터 매체까지의 가장 먼 거리를 제공하고;
상기 거리의 변동은 상기 가장 먼 거리의 적어도 5%인, 필터 유닛.
7.
제 2 절 내지 제 6 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 하나 이상의 배플 상의 하나 이상의 파는 상기 필터 케이지의 회전 축선을 향하여 임의의 반경 방향을 따라 측정되었을 때 상기 배플 표면 상의 임의의 점으로부터 상기 필터 매체까지의 거리의 변동을 제공하고;
상기 거리의 변동은 적어도 2 mm인, 필터 유닛.
8.
제 1 절 내지 제 7 절 중 어느 한 절에 있어서, 적어도 하나의 배플 표면은 필터 케이지의 회전 축선을 중심으로 그리고 필터 케이지의 회전 축선에 수직인 평면에서 측정된 적어도 10도의 각도를 통해 연속되는, 필터 유닛.
9.
제 8 절에 있어서, 적어도 하나의 배플 표면은 적어도 20도의 각도를 통해 연속되는, 필터 유닛.
10.
제 1 절 내지 제 9 절 중 어느 한 절 있어서, 상기 배플 표면(들)은 상기 하나 이상의 필터 매체의 축방향 길이의 90% 이하를 차지하는, 필터 유닛.
11.
제 1 절 내지 제 9 절 중 어느 한 절 있어서, 상기 배플 표면(들)은 상기 하나 이상의 필터 매체의 축방향 길이의 70% 이하를 차지하는, 필터 유닛.
12.
제 10 절 또는 제 11 절에 있어서, 상기 배플 표면(들)은 상기 하나 이상의 필터 매체의 축방향을 따라 적어도 5 mm의 길이를 차지하지 않는, 필터 유닛.
13.
제 1 절 내지 제 12 절 중 어느 한 절 있어서, 상기 하나 이상의 필터 매체에서 상기 세공은 1 내지 100 마이크론의 평균 세공 크기를 갖는, 필터 유닛.
14.
제 1 절 내지 제 13 절 중 어느 한 절에 있어서, 상기 하나 이상의 배플 표면은 정지되어 있는, 필터 유닛.
15.
제 1 절 내지 제 14 절 중 어느 한 절에 있어서, 상기 하나 이상의 배플 표면은 상기 하나 이상의 필터 매체의 외면에 인접하여 배치되는, 필터 유닛.
16.
제 1 절 내지 제 15 절 중 어느 한 절 있어서, 상기 하나 이상의 필터 매체는 부직물 메시(mesh), 직물 메시, 편물 메시 또는 천공된 시트의 형태인, 필터 유닛.
17.
제 1 절 내지 제 16 절 중 어느 한 절에 따른 필터 유닛을 포함하는 섬유 처리 장치.
18.
제 17 절 있어서, 상기 섬유 처리 장치는 세탁기인, 섬유 처리 장치.
19.
제 1 절 내지 제 16 절 중 어느 한 절에 따른 필터 유닛 또는 제 17 절 또는 제 18 절에 따른 섬유 처리 장치를 사용하는 미세섬유를 포함하는 공급물을 여과하는 방법.
20.
제 19 절에 있어서, 미세섬유를 포함하는 상기 공급물은 섬유 처리 장치로부터 유래하는, 여과 방법.
21.
제 19 절 또는 제 20 절 있어서, 여과 중에 상기 필터 케이지는 하나 이상의 필터 매체의 내면이 적어도 20 G의 G 힘을 받게 되는 속도로 회전되는, 여과 방법.
22.
제 19 절 내지 제 21 절 중 어느 한 절 있어서, 여과 중에 상기 필터 매체의 최외면에서의 난류는 적어도 3000의 레이놀즈 수에 대응하는, 여과 방법.
23.
제 19 절 내지 제 22 절 중 어느 한 절 있어서, 상기 공급물은 상기 필터 유닛을 한 번만 통과하는, 여과 방법.
24.
제 19 절 내지 제 22 절 중 어느 한 절에 있어서, 상기 공급물은 상기 필터 유닛을 여러 번 통과하는. 여과 방법.
25.
제 19 절 내지 제 24 절 중 어느 한 절에 있어서, 상기 필터 유닛은, 임의의 세정을 필요로 하기 전, 적어도 5 회의 섬유 처리 사이클로부터의 공급물을 여과하는, 여과 방법.
26.
제 19 절 내지 제 25 절 중 어느 한 절에 있어서, 상기 미세섬유는 셀룰로오스 재료이거나 셀룰로오스 재료를 포함하는, 여과 방법.
27.
제 19 절 내지 제 26 절 중 어느 한 절에 있어서, 상기 미세섬유는 1 mm 미만의 가장 긴 직선 치수를 갖는, 여과 방법.
28.
제 19 절 내지 제 27 절 중 어느 한 절에 있어서, 상기 필터 유닛의 미세섬유 제거 효율은 상기 공급물 중에 원래 존재하는 미세섬유 전체에 대해 적어도 70 질량%인, 여과 방법.
29.
제 19 절 내지 제 28 절 중 어느 한 절에 있어서, 상기 필터 유닛을 통한 공급물의 유량은 적어도 1 리터/분인, 여과 방법.
Claims (39)
- 공급물 내의 미세섬유를 여과하기에 적합한 필터 유닛으로서,
상기 필터 유닛은:
a) 하우징;
b) 상기 공급물이 상기 하우징에 들어가는 것을 허용하도록 구성된 입구;
c) 여과된 공급물이 상기 하우징을 나가는 것을 허용하도록 구성된 출구;
d) 하나 이상의 필터 매체를 지지하는 필터 케이지 - 상기 필터 케이지는 회전가능하게 장착되어 상기 하우징 내에서 회전 축선을 중심으로 회전하고, 상기 필터 매체는 100 마이크론 이하의 평균 세공 크기를 구비하는 세공을 가짐 -;
e) 상기 하나 이상의 필터 매체의 내면 및/또는 외면의 적어도 일부에 인접하여 배치되는 하나 이상의 배플(baffle) 표면 - 상기 배플 표면 및 필터 케이지는 상기 필터 케이지의 회전 중에 상기 하나 이상의 필터 매체가 상기 하나 이상의 배플 표면에 대해 상대 이동하도록 그리고 상기 필터 유닛 내에 존재하는 경우의 액체의 난류가 상기 하나 이상의 필터 매체의 내면 및/또는 외면의 근처에서 촉진되도록 구성됨 -; 및
f) 상기 필터 케이지를 회전시키기 위한 구동 수단을 포함하고;
g) 상기 필터 유닛은 입구로부터의 공급물이 상기 필터 케이지의 내부를 향해 지향된 다음에 상기 공급물이 상기 하나 이상의 필터 매체를 통과하여 여과된 액체로서 상기 출구를 통해 나가도록 구성되는, 필터 유닛. - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 배플 표면은 상기 하나 이상의 필터 매체로부터 반경방향 외측에 또는 반경방향 내측에 배치되는, 필터 유닛. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 하나 이상의 배플 표면은 상기 하나 이상의 필터 매체의 외면의 적어도 일부에 인접해 있는, 필터 유닛. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 배플 표면은 상기 하우징에 연결되고, 상기 필터 케이지의 회전 중에 정지해 있는, 필터 유닛. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 배플 표면은 하나 이상의 파(wave)를 갖는, 필터 유닛. - 제 5 항에 있어서,
상기 파는 사각형파, 아크파, 사인파, 삼각파 또는 이들의 조합이거나 사각형파, 아크파, 사인파, 삼각파 또는 이들의 조합을 포함하는, 필터 유닛. - 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 하나 이상의 배플 상의 하나 이상의 파는 상기 필터 케이지의 회전 축선을 향하여 임의의 반경 방향을 따라 측정되었을 때 상기 배플 표면 상의 임의의 점으로부터 상기 필터 매체까지의 거리의 변동을 제공하고;
상기 하나 이상의 배플 상의 하나 이상의 파는 상기 필터 케이지의 회전 축선을 향하여 임의의 반경 방향을 따라 측정되었을 때 상기 배플 표면 상의 임의의 점으로부터 상기 필터 매체까지의 가장 먼 거리를 제공하고;
상기 거리의 변동은 상기 가장 먼 거리의 적어도 5%인, 필터 유닛. - 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 하나 이상의 배플 상의 하나 이상의 파는 상기 필터 케이지의 회전 축선을 향하여 임의의 반경 방향을 따라 측정되었을 때 상기 배플 표면 상의 임의의 점으로부터 상기 필터 매체까지의 거리의 변동을 제공하고;
상기 거리의 변동은 적어도 2 mm인, 필터 유닛. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 배플 표면은 상기 필터 매체에 평행한, 필터 유닛. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 배플 표면은 상기 하나 이상의 필터 매체의 제 2 표면에 인접하고, 상기 제 2 표면은 사용 시에 여과된 공급물이 통과하는 상기 필터 매체의 표면인, 필터 유닛. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배플 표면(들)은 상기 하나 이상의 필터 매체의 축방향 길이의 90% 이하를 차지하는, 필터 유닛. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 케이지는 상기 하나 이상의 필터 매체를 원뿔대, 원뿔, 각뿔, 각기둥, 또는 반구의 형상으로 유지하도록 지지하는, 필터 유닛. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 필터 매체에서 상기 세공은 1 내지 100 마이크론의 평균 세공 크기를 갖는, 필터 유닛. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 유닛은 상기 입구로부터의 공급물이 관을 통해 상기 필터 케이지의 내부를 통과하도록 구성된 상기 관을 포함하는, 필터 유닛. - 제 14 항에 있어서,
상기 필터 유닛은 공급물이 관으로부터 나와서 상기 하나 이상의 필터 매체의 외면을 통과하여 여과된 액체로서 상기 하나 이상의 필터 매체의 내면을 나가도록 구성되는, 필터 유닛. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 필터 매체는 부직물 메시(mesh), 직물 메시, 편물 메시 또는 천공된 시트의 형태인, 필터 유닛. - 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 유닛은 상기 하우징 내의 하나 이상의 임펠러(들)를 포함하고, 상기 하나 이상의 임펠러는 상기 필터 매체의 상류 및/또는 하류에 있는, 필터 유닛. - 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은 개구, 및 제 1 구성과 제 2 구성 사이에서 이동가능한 가동 뚜껑을 포함하고;
상기 제 1 구성에서 상기 가동 뚜껑은 상기 하우징과 협동하여 상기 개구를 실링하므로 상기 하우징 내로의 폐수의 진입은 상기 입구만을 통해서 이루어지고, 하우징으로부터 여과된 폐수의 배출은 출구만을 통해 이루어지고;
상기 제 2 구성에서 상기 필터 매체 상에 축적된 여과물이 상기 개구를 통해 하우징으로부터 제거될 수 있도록 상기 가동 뚜껑이 이동하여 상기 하우징의 개구를 노출시키고, 상기 가동 뚜껑이 상기 제 2 구성에 있을 때 상기 필터 케이지가 회전하여 상기 개구를 통해 상기 필터 매체로부터 여과물을 투척(throw)하는, 필터 유닛. - 제 18 항에 있어서,
상기 필터 유닛은 상기 구동 수단을 통해 상기 필터 매체를 회전시켜 상기 필터 매체로부터 여과물을 투척하도록 구성되는, 필터 유닛. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 필터 유닛은 상기 하우징의 외부에 있는 여과물을 수용하기 위한 용기를 포함하는, 필터 유닛. - 제 20 항에 있어서,
상기 용기는, 상기 가동 뚜껑이 상기 제 2 구성에 있을 때, 상기 회전 축선으로부터 상기 개구의 반경방향 외측에서 상기 개구에 인접해 있는, 필터 유닛. - 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가동 뚜껑은 대형(frustum), 원뿔, 원통, 또는 각뿔의 형상인, 필터 유닛. - 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가동 뚜껑은 상기 제 1 구성과 제 2 구성 사이에서 직선적으로 이동하고, 선택적으로 상기 가동 뚜껑은 수평방향으로 직선적으로 이동하는, 필터 유닛. - 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 필터 유닛을 포함하는 섬유 처리 장치 또는 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 섬유 처리 장치 및 필터 유닛으로서,
상기 필터 유닛은 상기 섬유 처리 장치에 연결되어 그로부터 공급물을 수용하는, 섬유 처리 장치. - 제 24 항에 있어서,
상기 섬유 처리 장치는 세탁기인, 섬유 처리 장치. - 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 필터 유닛 또는 제 25 항 또는 제 26 항에 따른 섬유 처리 장치를 사용하는 미세섬유를 포함하는 공급물을 여과하는 방법.
- 미립자를 포함하는 공급물을 여과하는 방법으로서,
i. 제 18 항 또는 제 18 항의 임의의 종속항에 따른 필터 유닛을 제공하는 것;
ii. 상기 필터 유닛을 제 1 구성에 배치하는 것;
iii. 섬유 처리 장치로부터 상기 필터 유닛의 입구로 폐수를 공급하는 것;
iv. 상기 필터 매체를 통해 상기 폐수를 여과하고, 여과된 폐수를 출구로 진행시키는 것;
v. 폐수의 공급을 중단하는 것;
vi. 상기 필터 유닛을 제 2 구성에 배치하는 것; 및
vii. 상기 필터 케이지를 회전시켜 상기 필터 매체로부터 상기 개구를 통해 필터 잔류물을 투척하는 것을 포함하는, 여과 방법. - 제 27 항에 있어서,
후속 단계인,
vii. 상기 필터 유닛을 상기 제 1 구성으로 복귀시키는 것; 및
ix. 공급물의 공급 및 여과를 재개하는 것;
을 더 포함하는, 여과 방법. - 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급물의 공급은 상기 섬유 처리 장치의 단일의 처리 사이클로부터 실시되는, 여과 방법. - 제 26 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
미세섬유를 포함하는 상기 공급물은 섬유 처리 장치로부터 유래하는, 여과 방법. - 제 26 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
여과 중에 상기 필터 케이지는 하나 이상의 필터 매체의 내면이 적어도 20 G의 G 힘을 받게 되는 속도로 회전되는, 여과 방법. - 제 26 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
여과 중에 상기 필터 매체의 최외면에서의 난류는 적어도 3000의 레이놀즈 수에 대응하는, 여과 방법. - 제 26 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급물은 상기 필터 유닛을 한 번만 통과하는, 여과 방법. - 제 26 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급물은 상기 필터 유닛을 여러 번 통과하는. 여과 방법. - 제 26 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 유닛은, 임의의 세정을 필요로 하기 전, 적어도 5 회의 섬유 처리 사이클로부터의 공급물을 여과하는, 여과 방법. - 제 26 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세섬유는 셀룰로오스 재료이거나 셀룰로오스 재료를 포함하는, 여과 방법. - 제 26 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세섬유는 가장 긴 직선 치수가 1 mm 미만인, 여과 방법. - 제 26 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 유닛의 미세섬유 제거 효율은 상기 공급물 중에 원래 존재하는 미세섬유 전체에 대해 적어도 70 질량%인, 여과 방법. - 제 26 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 유닛을 통한 공급물의 유량은 적어도 1 리터/분인, 여과 방법.
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