WO2015076524A1 - 필터장치 - Google Patents

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WO2015076524A1
WO2015076524A1 PCT/KR2014/010827 KR2014010827W WO2015076524A1 WO 2015076524 A1 WO2015076524 A1 WO 2015076524A1 KR 2014010827 W KR2014010827 W KR 2014010827W WO 2015076524 A1 WO2015076524 A1 WO 2015076524A1
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backwashing
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장원택
정경남
김양규
정길주
이태진
한기훈
윤성환
이현우
오승혜
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 발라스트수가 유입되는 유입구와 발라스트수가 유출되는 유출구를 가지는 필터하우징, 상기 필터하우징에 마련되어 발라스트수에 포함된 이물질을 걸러내는 복수의 필터부재, 상기 복수의 필터부재 중 적어도 하나에 연결되어 내부압력과 대기압의 차이를 이용하여 이물질을 제거하는 역세척부를 포함하되, 상기 역세척부가 이물질을 제거할 필요가 없는 경우 상기 역세척부는 상기 역세척부가 연결된 상기 복수의 필터부재 중 적어도 하나가 발라스트수에 포함된 이물질을 걸러낼 수 있도록 발라스트수가 유입되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 필터장치에 관한 것이다.

Description

필터장치
본 발명은 필터장치에 관한 것으로서, 해수 또는 담수에 포함된 이물질이나 미생물 등의 여과 과정에서 사용된 필터부재를 역세척할 수 있는 필터장치에 관한 것이다.
일반적으로, 선박에는 선박의 균형 및 흘수를 조절하기 위하여 선박평형수(ballast water)를 저장할 수 있는 밸러스트 탱크(ballast tank)가 설치된다.
이러한 밸러스트 탱크는 선박에 화물을 적재하였을 때 선박의 전후 또는 좌우 균형이 맞지 않게 되는 경우, 선박평형수를 유입 또는 유출시켜 선박의 균형을 유지할 수 있다. 그리고, 선박은 일반적으로 화물을 적재한 상태일 때 경제적이고 안정적인 운항이 가능하도록 설계된다. 따라서, 선박은 화물의 적재량에 따라 밸러스트 탱크 내의 선박평형수의 양을 조절하여, 화물을 적재한 상태와 유사한 조건을 만들어 줌으로서 안정적인 운항을 할 수 있다.
여기서, 밸러스트 탱크 내에 저장되는 선박평형수는 주로 펌프 등을 이용하여 선박 주변의 해수 또는 담수를 밸러스트 탱크로 유입 또는 유출시키는 방법으로 조절된다. 그런데, 선박평형수를 밸러스트 탱크에 유입시키는 과정에서 선박이 위치하는 지역의 이물질, 즉 자갈, 모래, 진흙 등의 무기질뿐만 아니라, 어패류, 갑각류, 플랑크톤 등과 같은 생물체 및 유기물질 등이 함께 유입될 수 있다. 따라서 선박이 원거리를 운항할 경우, 이러한 이물질이 밸러스트 탱크 내에 침전 및 고착되어, 밸러스트 탱크의 기능을 저하시킬 수 있다. 또한, 선박이 화물을 적재하면서 밸러스트 탱크 내의 선박평형수를 유출시킬 때 그 속에 포함된 생물체 및 유기물질 등이 함께 유출되므로, 주변 생태계에 변화를 초래하여 주변 환경에 악영향을 초래할 수 있다.
이에, 국제해사기구(International Maritime organization, IMO)는 선박평형수로 인한 생태계 피해를 막기 위해 2004년 선박평형수 정화 규정을 도입하였다. 따라서 원거리 항해를 하는 선박은, 선박평형수에 포함된 생물체나 유기물질과 같은 이물질을 제거할 수 있는 장치를 필수적으로 설치해야 한다. 그리고, 원거리를 항해하는 유조선, 컨테이너선, LNG 운반선 등의 대형 선박에는 대량의 선박평형수가 사용된다.
따라서, 이러한 대형 선박의 선박평형수로 사용되는 대량의 해수 또는 담수를 신속하게 여과할 수 있도록 효율적인 필터장치의 개발이 요구된다. 또한, 해수 또는 담수에 포함된 미생물 등의 이물질을 여과하는 중에도 필터부재를 신속하게 역세척하여 필터부재의 여과 효율을 향상시킬 수 있는 필터장치의 개발이 요구된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 발라스트수에 포함된 이물질의 여과 및 역세척을 동시에 실시할 수 있을 뿐만 아니라 모든 필터부재가 여과 과정만을 수행하도록 설정할 수 있어 여과성능을 더욱 향상시킬 수 있는 필터장치를 제공할 수 있다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 필터장치는 발라스트수가 유입되는 유입구와 발라스트수가 유출되는 유출구를 가지는 필터하우징; 상기 필터하우징에 마련되어 발라스트수에 포함된 이물질을 걸러내는 복수의 필터부재; 상기 복수의 필터부재 중 적어도 하나에 연결되어 내부압력과 대기압의 차이를 이용하여 이물질을 제거하는 역세척부를 포함할 수 있다. 상기 역세척부가 이물질을 제거할 필요가 없는 경우, 상기 역세척부는 상기 역세척부가 연결된 상기 복수의 필터부재 중 적어도 하나가 발라스트수에 포함된 이물질을 걸러낼 수 있도록 발라스트수가 유입되도록 마련될 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 발라스트수에 포함된 이물질의 여과 및 역세척을 동시에 실시할 수 있을 뿐만 아니라 모든 필터부재가 여과 과정만을 수행하도록 설정할 수 있어 여과성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 필터장치의 개략도
도 2는 도 1의 필터장치의 A-A 선의 단면도
도 3은 도 1의 필터장치의 필터부재의 개략도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 필터장치의 선택밸브의 개략도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 필터장치의 여과 과정 및 역세척 과정을 동시에 수행하는 경우를 도시한 개략도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 필터장치의 여과 과정만 수행되는 경우를 도시한 개략도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 필터장치의 필터부재의 여과 과정을 도시한 확대도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 필터장치의 필터장치의 역세척 과정을 도시한 확대도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터장치의 개략도
이하에서는 본 발명에 따른 필터장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 필터장치(1)는 선박의 균형 및 흘수를 조절하기 위하여 선박평형수(ballast water)로서 밸러스트 탱크(ballast tank)에 제공되는 해수 혹은 담수와 같은 물에 포함된 무기질 및 미생물 등과 같은 이물질을 여과하기 위한 장치이다. 그러나, 본 발명에 따른 필터장치(1)는 선박에 한정되지 않고 유입되는 해수 또는 담수 등과 같은 물에 포함된 무기질 및 미생물 등과 같은 이물질을 여과할 필요가 있는 다른 장치에 다양하게 사용될 수 있다. 밸러스트 탱크에 제공되는 해수 혹은 담수와 같은 물을 발라스트수라고 하며, 이하에서는 발라스트수를 포함한 해수, 담수 등과 같은 액체를 통칭하여 물이라 칭한다.
본 발명의 실시예에 따른 필터장치(1)는 물을 유입하기 위한 유입구(11) 및 유입구(11)를 통해 유입된 물을 유출하기 위한 유출구(37)가 마련된 필터하우징(10)과, 필터하우징(10) 내에 설치되어 유입구(11)로부터 유입된 물을 여과하도록 중공 형상으로 마련된 복수의 필터부재(50)와, 필터하우징(10) 내에 마련되어 유입구(11)로부터 유입된 물이 필터부재(50)에 형성된 필터개구부(51)로 공급되도록 필터부재(50)의 적어도 일측에 마련된 유입부(13)와, 필터부재(50)에 의해 여과된 이물질을 필터부재(50)로부터 역세척하도록 복수의 필터부재(50) 중 적어도 하나에 연결된 연결관(71)을 갖는 역세척부(70)를 포함할 수 있다.
필터하우징(10)은 필터장치(1)의 외관을 형성한다. 필터하우징(10)은 본 발명의 일예로 선박의 밸러스트 탱크(미도시)의 물이 유입되는 입구영역에 설치될 수 있으며, 밸러스트 탱크(미도시)의 내부에 설치된 펌프(미도시) 등에 의해 필터하우징(10) 내부로 물이 유입될 수 있다. 필터하우징(10)의 내부에는 유입구(11)를 통해 유입된 물을 여과하기 위하여 필터부재(50)를 수용하여 장착하는 필터 장착부(31)가 마련될 수 있다.
유입구(11)는 본 발명의 일예로 필터하우징(10)의 하부영역에 형성될 수 있다. 그러나, 유입구(11)는 이에 한정되지 않고 물을 유입할 수 있도록 필터하우징(10)의 상부영역 등 다양한 영역에 형성될 수도 있다. 또한, 유출구(37)는 본 발명의 일예로 필터 장착부(31)가 형성된 필터하우징(10)의 측면에 형성될 수 있다. 그러나, 유출구(37)는 이에 한정되지 않고 물을 유출할 수 있도록 필터하우징(10)의 하부영역 등 다양한 영역에 형성될 수도 있다.
본 발명의 일예로 필터부재(50)가 필터하우징(10)의 내에 수직방향으로 설치될 수 있다. 이러한 경우 유입부(13)는 필터부재(50)의 하측에 마련된 하부유입부(14)와, 필터부재(50)의 상측에 마련된 상부유입부(15)를 포함할 수 있다. 그리고, 유입부(13)는 필터하우징(10)의 중앙영역에 형성되어 하부유입부(14) 및 상부유입부(15)를 상호 연통시키는 유입통로부(17)를 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정하지 않고 필터부재(50)가 필터하우징(10)의 내에 수평방향으로 설치될 수 있으며, 이런 경우에는 유입부(13)는 필터부재(50)의 양측에 각각 형성될 수 있다. 또한, 유입부(13)는 필터부재(50)의 일측에만 마련될 수도 있다.
하부유입부(14)는 유입구(11)를 통해 유입된 물을 복수의 필터부재(50)의 하부에 형성된 필터개구부(51)를 통해 공급하도록 복수의 필터부재(50)의 하부영역에 마련될 수 있다. 상부유입부(15)는 유입구(11)를 통해 유입된 물이 하부유입부(14) 및 유입통로부(17)를 통해 유입되어 복수의 필터부재(50)의 상부에 형성된 필터개구부(51)를 통해 공급하도록 복수의 필터부재(50)의 상부영역에 마련될 수 있다.
유입통로부(17)는 본 발명의 일예로 원기둥 형상으로 마련된 필터 장착부(31)의 중앙영역에 관통 형성되어 하부유입부(14)로 유입된 물을 상부유입부(15)로 공급할 수 있다. 그러나, 유입통로부(17)는 필터하우징(10)의 중앙영역에 한정되지 않고 하부유입부(14)로 유입된 물을 상부유입부(15)로 공급할 수 있도록 필터하우징(10)의 다른 영역에 마련될 수도 있다.
필터 장착부(31)는 본 발명의 일예로 복수의 필터부재(50)를 수용하여 설치할 수 있도록 중공 형상을 갖는 원기둥 형상으로 마련될 수 있다. 그러나, 필터 장착부(31)는 중공 형상의 다각형 기둥 등 다양한 형상으로 마련될 수도 있다. 형상필터 장착부(31)의 하부 및 상부에는 수직방향으로 설치된 복수의 필터부재(50)의 필터개구부(51)에 대응하여 복수의 유로관통부(33)가 형성될 수 있다. 본 발명의 일예로 필터 장착부(31)에는 6개의 필터부재(50)가 등각도로 장착될 수 있다. 그러나, 필터 장착부(31)에는 이에 한정되지 않고 5개 이하 혹은 7개 이상 다양한 수량의 필터부재(50)가 장착 될 수도 있다. 필터 장착부(31)의 하측에는 하부유입부(14)가 형성되며, 필터 장착부(31)의 상측에는 상부유입부(15)가 형성된다. 그리고, 중공 형상의 필터 장착부(31)의 중앙영역에는 유입통로부(17)가 형성될 수 있다. 필터 장착부(31)에는 유로관통부(33)를 통해 필터부재(50)로 유입되어 필터부재(50)의 필터공(53)을 통해 여과된 물을 수용하는 유출부(35)가 형성된다. 필터 장착부(31)의 일측에는 유출부(35)에 수용된 여과된 물을 밸러스트 탱크(미도시) 방향으로 배출하도록 유출구(37)가 형성되다.
유로관통부(33)는 본 발명의 일예로 6개의 필터부재(50)의 필터개구부(51)에 대응하여 필터 장착부(31)의 하부 및 상부에 각각 6개 씩 등각도로 설치될 수 있다. 이에, 유로관통부(33)를 통해 상부유입부(15) 및 하부유입부(14)로부터 물이 필터부재(50)의 필터개구부(51)를 통해 유입되어 필터부재(50)의 필터공(53)을 통해 유출부(35)로 빠져 나가면서 여과 과정이 수행된다.
유출부(35)는 필터부재(50)의 필터공(53)을 통해 여과된 물이 유출구(37)로 배출되기 전에 수용되는 곳으로 필터 장착부(31) 내의 필터부재(50)의 외측에 형성될 수 있다.
필터부재(50)는 필터 장착부(31) 내에 장착되어 양측으로부터 중앙으로 유입된 물을 여과할 수 있도록 중공 형상으로 마련될 수 있다. 본 발명의 일예로 필터부재(50)는 파이프 형상으로 마련되며, 그 양측에 물이 유입 또는 유출될 수 있도록 필터개구부(51)가 형성될 수 있다. 필터부재(50)에는 필터개구부(51)를 통해 유입된 물을 여과할 수 있도록 복수의 필터공(53)이 형성될 수 있다. 본 발명의 일예로 필터부재(50)의 필터공(53)은 유입되는 물에 포함된 이물질(a)의 크기가 45 내지 50 마이크로미터 이상인 경우에는 여과될 수 있도록 형성될 수 있다. 그러나, 필터부재(50)의 필터공(53)은 이에 한정되지 않고 유입되는 물의 종류나 상태 및 본 발명에 따른 필터장치(1)가 적용되는 분야 등에 따라 45 마이크로미터 보다 작은 크기의 이물질(a)도 여과될 수 있도록 형성될 수 있다. 이에, 필터부재(50)의 필터개구부(51)를 통해 유입된 물이 필터공(53)을 통과하면서 이물질이 여과될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 필터장치(1)는 필터부재(50)의 여과 과정에서 필터부재(50)의 필터개구부(51)로 공급된 물을 구획하여 여과하며, 필터부재(50)의 역세척 과정에서 필터부재(50)를 구획하여 역세척하도록 필터부재(50) 내에 마련된 구획부재(55)를 더 포함할 수 있다.
구획부재(55)는 중공 형상의 필터부재(50)의 내부에 장착되어 상부유입부(15) 및 하부유입부(14)로부터 필터부재(50)의 양측에 형성된 필터개구부(51)를 통해 각각 유입된 물을 구획하여 여과할 수 있을 뿐만 아니라, 역세척부(70)에 의해 역세척하는 과정에서도 구획하여 역세척을 수행할 수 있다. 따라서, 여과 과정에서 하부유입부(14)만 있는 경우에는 필터부재(50) 중에서 하부유입부(14)에 근접한 하부영역에서 여과가 많이 일어나게 되고, 필터부재(50) 중에서 하부유입부(14)에 근접한 하부영역에 이물질(a)이 많이 끼게 되어 여과 효율이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있는데, 하부유입부(14) 및 상부유입부(15)를 통해 필터부재(50)의 양측으로부터 물이 유입되어 여과 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 구획부재(55)를 더 설치함으로써 필터부재(50)가 하부유입부(14)로부터 유입된 물과 상부유입부(15)로부터 유입된 물을 각각 분리하여 여과할 수 있게 되어 여과 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 그리고, 구획부재(55)는 유입부(13)가 필터부재(50)의 양측에 각각 마련된 경우에 설치될 수 있으므로, 유입부(13)가 필터부재(50)의 일측에만 마련된 경우에는 구획부재(55)가 설치될 필요는 없다.
역세척부(70)는 복수의 필터부재(50) 중 적어도 하나에 연결되어 내부압력과 대기압의 차이를 이용하여 이물질을 제거한다. 역세척부(70)가 이물질을 제거할 필요가 없는 경우, 역세척부(70)는 역세척부(70)가 연결된 복수의 필터부재(50) 중 적어도 하나가 물에 포함된 이물질을 걸러낼 수 있도록 물이 유입되도록 마련된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 필터장치(1)는 물에 포함된 이물질의 여과 및 역세척을 동시에 실시할 수 있을 뿐만 아니라 모든 필터부재(50)가 여과 과정만을 수행하도록 설정할 수 있어 여과성능을 더욱 향상시킬 수 있다
역세척부(70)는 복수의 필터부재(50) 중 적어도 하나의 양측에 연결되도록 회전가능하게 마련된 연결관(71)과, 연결관(71)이 복수의 필터부재(50) 중 적어도 하나와 연결되도록 연결관(71)을 회전시키는 연결관 구동부(75)와, 필터부재(50)로부터 세척된 이물질(a)을 연결관(71)을 통해 배출되도록 연결관(71)과 연통된 배출관(79)을 포함할 수 있다.
연결관(71)은 본 발명의 일예로 하부유입부(14) 내에 형성되어 필터부재(50)의 하측에 연결되는 하부연결관(72)과, 상부유입부(15) 내에 형성되어 필터부재(50)의 상측에 연결되는 상부연결관(73)과, 유입통로부(17) 내에 형성되어 하부연결관(72)과 상부연결관(73)을 연결하는 중앙연결관(74)을 포함할 수 있다.
하부연결관(72)은 본 발명의 일예로 필터 장착부(31)의 하부에 형성된 복수의 유로관통부(33) 중 하나에 선택적으로 결합가능하도록 회전가능하게 마련될 수 있다. 이에, 역세척 과정에서 하부연결관(72)과 연통된 필터부재(50)의 내부에 쌓인 이물질(a)을 하부연결관(72)을 통해 배출시킬 수 있다.
상부연결관(73)은 본 발명의 일예로 필터 장착부(31)의 상부에 형성된 복수의 유로관통부(33) 중 하나에 선택적으로 결합가능하도록 회전가능하게 마련될 수 있다. 이에, 역세척 과정에서 상부연결관(73)과 연통된 필터부재(50)의 내부에 쌓인 이물질(a)을 상부연결관(73)을 통해 배출시킬 수 있다.
중앙연결관(74)은 본 발명의 일예로 상부연결관(73) 및 하부연결관(72)을 연결하도록 중공 형상의 필터 장착부(31)의 중앙 영역에 마련되며, 그 하측에는 배출관(79)이 결합된다. 즉, 본 발명의 일예로 중앙연결관(74)은 필터 장착부(31)의 중앙 영역에 형성된 유입통로부(17) 내에 설치될 수 있다. 이에, 상부연결관(73) 및 하부연결관(72)을 통해 이송되는 이물질(a)이 중앙연결관(74)을 통해 배출관(79)으로 배출될 수 있다.
연결관 구동부(75)는 본 발명의 일예로 중앙연결관(74), 상부연결관(73) 및 하부연결관(72)을 일체로 회동가능하게 마련된다. 연결관 구동부(75)는 본 발명의 일예로 중앙연결관(74), 상부연결관(73) 및 하부연결관(72)을 일체로 회동가능하게 구동모터 등으로 마련되어 필터하우징(10)의 상측에 설치될 수 있다. 그러나, 연결관 구동부(75)는 이에 한정되지 않고 필터하우징(10)의 하측 등 다양한 위치에 설치될 수 있다. 그리고, 연결관 구동부(75)는 상부연결관(73) 및 하부연결관(72)이 복수의 필터부재(50) 중에서 이물질(a)이 많이 끼어 있는 필터부재(50)에 연결되도록 구동될 수 있다. 이 경우에 이물질(a)이 많이 끼어 있는 필터부재(50)를 판단하는 방법은 복수의 필터부재(50) 내부에 압력센서(미도시) 등을 장착하여 각각의 필터부재(50) 내의 압력을 측정함으로써 압력이 높은 쪽이 이물질(a)이 많이 끼어있다고 판단할 수 있다. 이렇게 이물질(a)이 많은 필터부재(50)가 정해지면 그 필터부재(50)에 상부연결관(73) 및 하부연결관(72)이 연결되도록 연결관 구동부(75)를 제어하면 된다.
배출관(79)은 본 발명의 일예로 필터하우징(10)의 하측에 마련되어 중앙연결관(74)을 통해 이송되는 이물질(a)을 외부로 배출하게 된다. 이에 본 발명에 따른 필터장치(1)는 본 발명의 일예로 여과과정과 동시에 역세척 과정이 진행될 수 있다. 즉, 연결관 구동부(75)에 의해 복수의 필터부재(50) 중 하나에 상부연결관(73) 및 하부연결관(72)이 연결된다. 그리고, 유입구(11)를 통해 물이 필터하우징(10)에 공급되어 필터하우징(10) 내부에 물이 가득차게 되어 압력이 높아지게 된다. 이때 배출관(79) 쪽은 대기압이 되고 필터하우징(10) 내부는 상대적으로 압력이 높게 형성된다. 이에, 필터하우징(10) 내의 유출부(35)에서 상부연결관(73) 및 하부연결관(72)이 연결된 필터부재(50)의 필터공(53)으로 물이 역류되면서 이물질(a)이 세척되어 이탈되는 역세척 현상이 일어나게 된다. 이렇게 이탈된 이물질(a)이 물과 함께 상부연결관(73)과 하부연결관(72) 및 중앙연결관(74)을 통해 배출관(79)으로 배출될 수 있다. 따라서, 역세척 과정에서 하부연결관(72)만 있는 경우에는 필터부재(50) 중에서 하부연결관(72)에 근접한 하부영역에서 역세척이 많이 일어나게 되어 필터부재(50) 중에서 하부연결관(72)에 근접한 하부영역의 이물질(a)이 세척이 잘 일어나게 되고 그 외의 상부영역의 이물질(a)의 역세척 효율이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있는데, 하부연결관(72) 및 상부연결관(73)을 통해 필터부재(50)의 양측으로 물을 배출할 수 있게 되어 하부연결관(72) 뿐만 아니라 상부연결관(73)에 근접한 영역의 이물질(a)들도 세척이 잘 되어 역세척 효율을 향상 시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 필터장치(1)는 구획부재(55)를 더 구비함으로써 하부연결관(72) 및 상부연결관(73)을 통해 필터부재(50)의 양측으로 배출되는 물을 구획할 수 있어 역세척 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
구획부재(55)는 본 발명의 일예로 수직방향으로 설치된 필터부재(50)의 중간 보다 높은 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 구획부재(55)는 필터부재(50)의 길이의 3/5 내지 4/5 정도의 위치에 설치될 수 있다. 그러나 구획부재(55)는 필터부재(50)의 길이나 필터개구부(51)의 직경 등을 고려하여 필터부재(50)의 길이의 1/2 내지 3/5 정도 위치 혹은 4/5 이상의 위치에도 설치될 수 있음은 물론이다. 이와 같이 구획부재(55)를 필터부재(50)의 중간 보다 높은 위치에 설치하는 것은 중력의 영향으로 상부유입부(15)로부터 필터부재(50)로 유입되는 물의 유입 압력이 하부유입부(14)로부터 필터부재(50)로 유입되는 물의 유입 압력보다 약하게 때문에 하부유입부(14)로부터 필터부재(50)로 유입되는 물의 양이 더 많아 유입되는 물의 여과를 더욱 효과적으로 수행하기 위함이다. 또한, 역세척 과정에서도 중력의 영향으로 상부연결관(73)으로 배출되는 물의 양보다 하부연결관(72)으로 배출되는 물의 양이 많으므로 구획부재(55)를 필터부재(50)의 중간 보다 높은 위치에 설치함으로서 역세척 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 그러나, 필터부재(50)의 상측의 필터개구부(51)의 직경이 하측의 필터개구부(51)의 직경보다 큰 경우에는 상측의 필터개구부(51)를 통과하는 유량이 더 많으므로, 이런 경우에 구획부재(55)는 필터부재(50)의 중간 보다 낮은 위치에 설치되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 필터장치(1)는 유입구(11)로 유입된 물이 연결관(71)으로 유입 및 차단을 선택적으로 개폐가능하게 연결관(71)에 설치된 선택밸브(81)를 더 포함할 수 있다.
선택밸브(81)는 역세척부(70)가 필터하우징(10)의 유입구(11) 또는 대기와 선택적으로 연통되도록 한다. 선택밸브(81)는 유입구(11)로 유입된 물이 연결관(71)으로 유입되도록 연결관(71)에 형성된 유입개구부(83)와, 배출관(79)와 연통되도록 연결관(71)에 형성된 유출개구부(85)를 선택적으로 개폐하도록 연결관(71)에 설치된다.
선택밸브(81)는 본 발명의 일예로 밸브구동부(89)에 의해 밸브디스크(87)가 회동하며 유입개구부(83) 및 유출개구부(85) 선택적으로 개폐하는 3 WAY 밸브 형태로 마련된다. 그러나, 선택밸브(81)는 이에 한정하지 않고 유입개구부(83) 및 유출개구부(85)를 개별적으로 개폐할 수 있도록 2개의 전동식 밸브 형태로 마련되는 등 다양하게 마련될 수 있다. 선택밸브(81)는 본 발명의 일예로 연결관(71) 중에서 중앙연결관(74)에 설치될 수 있다. 즉, 선택밸브(81)는 보다 높은 압력의 물을 연결관(71)으로 공급할 수 있도록 유입구(11)에 근접한 중앙연결관(74)의 하부영역에 설치될 수 있다. 이런 경우, 유입개구부(83) 및 유출개구부(85)도 역시 유입구(11)에 근접한 중앙연결관(74)의 하부영역에 설치될 수 있다. 그러나, 선택밸브(81)는 이에 한정되지 않고 중앙연결관(74)의 중간 내지 상부영역이나 하부연결관(72) 혹은 상부연결관(73) 등 다양한 곳에 설치될 수 있다. 선택밸브(81)는 사용자의 조작 혹은 제어부(미도시) 등에 의해 밸브구동부(89)를 구동함으로서 작동될 수 있다. 즉, 복수의 필터부재(50) 내의 측정된 압력값이 소정의 설정값보다 작은 경우에는 역세척 과정이 필요없는 것으로 판단하여 사용자의 조작이나 제어부(미도시) 등을 통해 선택밸브(81)가 유입개구부(83)를 개방하고 유출개구부(85)를 폐쇄하도록 밸브구동부(89)를 구동시킬 수 있다. 또한, 복수의 필터부재(50) 중 하나의 내부에서 측정된 압력값이 소정의 설정값보다 큰 경우에는 역세척 과정이 필요한 것으로 판단하여 사용자의 조작이나 제어부(미도시) 등을 통해 선택밸브(81)가 유입개구부(83)를 폐쇄하고 유출개구부(85)를 개방하도록 밸브구동부(89)를 구동시킬 수 있다.
도 1 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 필터장치(1)는 유출구(37)를 통해 유출되는 물의 양을 조절하는 유량조절밸브(93, 도 5에 도시됨)를 더 포함할 수 있다.
유량조절밸브(93)는 본 발명의 일예로 유출구(37)에 결합된 유출관(91)에 설치될 수 있다. 그러나 유량조절밸브(93)는 이에 한정되지 않고 유출구(37)를 통해 유출되는 물의 양을 조절할 수 있도록 유출구(37)에 설치되는 등 다양하게 설치될 수 있다.
유량조절밸브(93)는 도 5에 도시된 바와 같이, 선택밸브(81)가 유입개구부(83)를 폐쇄하고 유출개구부(85)를 개방하여 여과 과정과 역세척 과정을 동시에 수행하는 경우에 유출구(37)를 통해 유출되는 물의 양이 감소하도록 제어부(미도시) 또는 사용자의 조작 등에 의해 조절될 수 있다. 즉, 여과 과정과 역세척 과정을 동시에 수행하는 경우에 제어부(미도시) 등을 통해 역세척이 필요한 필터부재(50) 내의 측정된 압력값에 따라 유량조절밸브(93)의 밸브디스크의 각도를 조절함으로서 유출구(37)를 통해 유출되는 물의 양을 조절할 수 있다. 이에, 여과 과정과 역세척 과정을 동시에 수행하는 경우에 유량조절밸브(93)를 조절하여 여과된 물이 유출구(37)를 통해 배출되는 양을 감소시킴으로서 유출부(35) 내의 압력을 높게 형성할 수 있어 역세척 과정에서 역세척 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 유량조절밸브(93)는 도 6에 도시된 바와 같이, 선택밸브(81)가 유입개구부(83)를 개방하고 유출개구부(85)를 폐쇄하여 여과 과정만을 수행하는 경우에 유출구(37)를 통해 유출되는 물의 양이 증가되도록 조절할 수 있다. 이 경우, 유량조절밸브(93)는 유출구(37)를 통해 유출되는 물의 양이 최대가 되도록 유출구(37)를 완전히 개방할 수 있다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 실시예에 따른 필터장치(1)의 여과 과정 및 역세척 과정을 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 여과 과정 및 역세척과정을 동시에 수행하는 경우를 살펴보면, 선택밸브(81)가 유입개구부(83)를 폐쇄하고 유출개구부(85)를 개방하게 된다. 그리고, 유입구(11)를 통해 물이 필터 하우징(10)에 공급된다. 그러면, 공급된 물은 하부유입부(14), 유입통로부(17) 및 상부유입부(15)로 이송되어 필터 장착부(31)의 유로관통부(33)를 통해 복수의 필터부재(50)로 공급된다. 필터부재(50)로 공급된 물은 필터부재(50)의 필터공(53)을 통과하면서 여과되어 유출부(35)를 통해 유출구(37)로 배출된다. 이 경우 유량조절밸브(93)는 개방되어 있어 유출구(37)를 통해 유출관(91)으로 배출된다.
이러한 여과 과정과 동시에 역세척 과정이 수행된다. 즉, 유입구(11)를 통해 물이 유입되어 필터 하우징(10) 내부에는 물이 가득하게 되어 압력이 상승하게 된다. 그리고, 연결관 구동부(75)는 상부연결관(73) 및 하부연결관(72)을 복수의 필터부재(50) 중 이물질(a)이 많이 끼어 있는 필터부재(50)에 연결하도록 구동된다. 그러면 배출관(79) 쪽은 대기압이 되므로 상대적으로 압력이 높은 필터 하우징(10) 내의 유출부(35)에서 상부연결관(73) 및 하부연결관(72)이 연결된 필터부재(50)의 필터공(53)으로 물이 역류하면서 이물질(a)을 역세척할 수 있게 된다. 이렇게 역세척된 이물질(a)들이 상부연결관(73)과 하부연결관(72) 및 중앙연결관(74)을 통해 배출관(79)으로 배출될 수 있다. 이와 같이, 여과 과정과 역세척 과정을 동시에 수행하는 경우에 유량조절밸브(93)를 조절하여 여과된 물이 유출구(37)를 통해 배출되는 양을 감소시킴으로서 유출부(35) 내의 압력을 높게 형성할 수 있어 역세척 과정에서 필터부재(50)의 필터공(53)에 끼어있는 이물질(a)을 효과적으로 제거할 수 있어 역세척 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 만약 복수의 필터부재(50) 내의 측정된 압력값이 소정의 설정값보다 작은 경우에는 선택밸브(81)가 유입개구부(83)를 개방하고 유출개구부(85)를 폐쇄함으로서, 모든 필터부재(50)가 여과 과정을 수행하도록 할 수 있다.
다음으로, 여과 과정만을 수행하는 경우를 살펴보면, 선택밸브(81)가 유입개구부(83)를 개방하고 유출개구부(85)를 폐쇄하게 된다. 그리고, 유입구(11)를 통해 물이 필터 하우징(10)에 공급된다. 그러면, 공급된 물은 하부유입부(14), 유입통로부(17) 및 상부유입부(15)로 이송되어 필터 장착부(31)의 유로관통부(33)를 통해 복수의 필터부재(50)로 공급된다. 또한, 역세척부(70)의 중앙연결관(74)에 형성된 유입개구부(83)를 통해 물이 공급되어 중앙연결관(74), 하부연결관(72) 및 상부연결관(73)을 통해 역세척부(70)가 결합된 필터부재(50)의 필터개구부(51)로도 물이 공급된다. 이렇게 복수의 필터부재(50) 전부로 공급된 물은 필터부재(50)의 필터공(53)을 통과하면서 여과되어 유출부(35)를 통해 유출구(37)로 배출된다.
이에, 본 발명에 따른 필터장치(1)는 여과 과정에서 하부유입부(14) 및 상부유입부(15)를 통해 필터부재(50)의 양측 필터개구부(51)로 물이 공급되므로 하부유입부(14)만 형성된 경우에 비해 여과 효율을 향상 시킬 수 있다. 또한, 필터부재(50)에 구획부재(55)가 마련된 경우에는 하부유입부(14)로부터 유입된 물과 상부유입부(15)로부터 유입된 물을 각각 분리하여 여과하게 되므로 구획부재(55)가 없는 경우에 비해 더욱 여과 효율을 향상 시킬 수 있다. 또한 구획부재(55)를 필터부재(50)의 중간 보다 높은 위치에 설치함으로서 중력의 영향을 고려하여 여과 효율을 더욱 더 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 필터장치(1)는 역세척 과정에서 하부연결관(72) 및 상부연결관(73)으로 필터부재(50)의 양측 필터개구부(51)를 통해 이물질(a) 등을 포함한 물이 배출되므로 하부연결관(72)만 형성된 경우에 비해 역세척 효율을 향상 시킬 수 있다. 또한, 필터부재(50)에 구획부재(55)가 마련된 경우에는 하부유입부(14)로부터 유입된 물과 상부유입부(15)로부터 유입된 물을 각각 분리하여 여과하게 되므로 구획부재(55)가 없는 경우에 비해 더욱 역세척 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 구획부재(55)를 필터부재(50)의 중간 보다 높은 위치에 설치함으로서 중력의 영향을 고려하여 역세척 효율을 더욱 더 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 필터장치(1)는 역세척 과정을 수행하지 않고 여과 과정만을 수행하는 경우에 선택밸브(81)를 사용함으로서 모든 필터부재(50)가 여과 과정을 수행할 수 있어 여과 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터장치의 개략도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 필터장치(100)는 전술한 실시예에서 유입부(13) 중에서 상부유입부(15) 및 유입통로부(17)와, 역세척부(70)의 연결관(71) 중에서 상부연결관(73)와, 선택밸브(81)와, 구획부재(50)가 삭제되고, 역세척 밸브(77)가 추가된 것이 전술한 실시예와의 차이점이다. 이러한 차이점을 제외하고는 전술한 실시예와 동일하므로 이런 차이점을 중심으로 설명한다.
역세척 밸브(77)는 본 발명의 일예로 배출관(79)에 장착되어 배출관(79)을 개폐하게 된다. 그러나, 역세척 밸브(77)는 배출관(79)을 개폐할 수 있도록 연결관(71)과 배출관(79) 사이에 장착될 수도 있다.
이러한 구성에 의해, 역세척 밸브(77)가 개방된 상태이면, 배출관(79) 쪽은 대기압이 되고 필터 하우징(10) 내부는 상대적으로 압력이 높게 형성된다. 이에, 필터 하우징(10) 내의 유출부(35)에서 하부연결관(72)이 연결된 필터부재(50)의 필터공(53)으로 물이 역류되면서 이물질(a)이 세척되어 이탈되는 역세척 현상이 일어나게 된다. 이렇게 이탈된 이물질(a)이 물과 함께 하부연결관(72)을 통해 배출관(79)으로 배출되어 여과 과정 및 역세척 과정이 동시에 일어나게 된다. 그리고, 만약 복수의 필터부재(50) 내의 측정된 압력값이 소정의 설정값보다 작은 경우에는 이물질(a)이 많이 끼어 있지 않은 것으로 판단하여 역세척 밸브(77)를 폐쇄할 수 있다. 따라서, 여과 과정과 역세척 과정을 동시에 수행하는 경우에 유량조절밸브(93)를 조절하여 여과된 물이 유출구(37)를 통해 배출되는 양을 감소시킴으로서 유출부(35) 내의 압력을 높게 형성할 수 있어 역세척 과정에서 필터부재(50)의 필터공(53)에 끼어있는 이물질(a)을 효과적으로 제거할 수 있어 역세척 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (11)

  1. 발라스트수가 유입되는 유입구와 발라스트수가 유출되는 유출구를 가지는 필터하우징;
    상기 필터하우징에 마련되어 발라스트수에 포함된 이물질을 걸러내는 복수의 필터부재;
    상기 복수의 필터부재 중 적어도 하나에 연결되어 내부압력과 대기압의 차이를 이용하여 이물질을 제거하는 역세척부를 포함하고,
    상기 역세척부가 이물질을 제거할 필요가 없는 경우 상기 역세척부는 상기 역세척부가 연결된 상기 복수의 필터부재 중 적어도 하나가 발라스트수에 포함된 이물질을 걸러낼 수 있도록 발라스트수가 유입되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 역세척부가 상기 필터하우징의 유입구 또는 대기와 선택적으로 연통되도록 하는 선택밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터하우징 내에 형성되어 상기 유입구로부터 유입된 발라스트수가 상기 필터부재에 형성된 필터개구부로 공급되도록 상기 필터부재의 적어도 일측에 마련된 유입부를 포함하고;
    상기 필터부재는 상기 필터하우징의 내에 수직방향으로 설치되며,
    상기 유입부는 상기 필터부재의 하측에 마련된 하부유입부와, 상기 필터부재의 상측에 마련된 상부유입부와, 상기 필터하우징의 중앙영역에 형성되어 상기 하부유입부 및 상부유입부를 상호 연통시키는 유입통로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 역세척부는
    상기 필터부재에 의해 여과된 이물질을 상기 필터부재로부터 역세척하도록 상기 복수의 필터부재 중 적어도 하나에 연결된 연결관; 및
    상기 연결관이 상기 복수의 필터부재 중 적어도 하나와 연결되도록 상기 연결관을 회전시키는 연결관 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결관은 상기 하부유입부 내에 형성되어 상기 필터부재의 하측에 연결되는 하부연결관과, 상기 상부유입부 내에 형성되어 상기 필터부재의 상측에 연결되는 상부연결관과, 상기 유입통로부 내에 형성되어 상기 하부연결관과 상기 상부연결관을 연결하는 중앙연결관을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 역세척부가 상기 필터하우징의 유입구 또는 대기와 선택적으로 연통되도록 하는 선택밸브를 더 포함하고,
    상기 선택밸브는 상기 중앙연결관에 설치된 것을 특징으로 하는 필터장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 필터부재의 필터개구부로 공급된 발라스트수를 구획하여 여과하도록 상기 필터부재 내에 마련된 구획부재를 더 포함된 것을 특징으로 하는 필터장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구획부재는 상기 필터부재의 중간 보다 높은 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 필터장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유출구를 통해 유출되는 물의 양을 조절하는 유량조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유량조절밸브는 여과 과정과 역세척 과정을 동시에 수행하는 경우에 상기 유출구를 통해 유출되는 물의 양이 감소되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 유량조절밸브는 여과 과정만을 수행하는 경우에 상기 유출구를 통해 유출되는 물의 양이 증가되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
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