KR101731949B1 - 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치 및 역세방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과 장치 및 역세방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 여과층에 이물질 쌓여 여과층의 투수율이 떨어져 여과압이 상승하는 경우에는 사이펀 작용에 의한 자연 유하로 여과층의 이물질을 제거하는 역세 작동으로 전환이 자동적으로 이루어짐으로써 관리자의 역세척 관리가 불필요하고 별도의 동력의 공급 없이 역세척 작동이 이루어지는 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치 및 역세방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치는, 외부의 원수를 원수유입부를 통해 유입받아 내부 공간에 여과재가 충진된 여과층을 통과시켜 배출하는 여과부와, 상기 여과부를 통해 포집하여 정수배출부를 통해 정수를 공급하는 정수저수부와, 상기 여과부의 여과압을 검출하기 위한 여과압 검출부와, 상기 여과압 검출부의 여과압이 미리 정해진 기준값 이상일 경우에 상기 여과부의 물을 사이펀(siphon)으로 배출하여 사이펀 작용에 의해 상기 여과부를 역세척하기 위한 역세수 사이펀 배출부와, 상기 역세수 사이펀 배출부를 통해 배출되는 역세수의 양을 검출하여 역세척 동작을 제어하기 위한 역세수량 판단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치 및 역세방법{WATER PURIFIER AND BACKWASH METHOD HAVING NATURAL FLOWING TYPE BACKWASH}

본 발명은 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치 및 역세방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 여과층에 이물질 쌓여 여과층의 투수율이 떨어져 여과압이 상승하는 경우에는 사이펀 작용에 의한 자연 유하로 여과층의 이물질을 제거하는 역세 작동으로 전환이 자동적으로 이루어짐으로써 관리자의 역세척 관리가 불필요하고 별도의 동력의 공급 없이 역세척 작동이 이루어지는 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치 및 역세방법에 관한 것이다.

일반적으로 물의 취급과 관리가 필요한 정수장에는 물을 정수여과 처리한 후 공급하기 위하여 물의 취수 및 급수 라인 적소에 정수여과장치가 설치된다. 이러한 정수여과장치는 오폐수를 정수여과하여 방출하는 폐수 처리장에서도 설치된다.

정수여과장치에는 샌드(Sand), 카본 및 마이크로 필터나 제철, 제망간 등의 여과재가 충진된 여과층이 형성되며, 상기 여과층을 원수가 통과하면서 이물질이 걸러지게 된다.

그런데, 종래의 정수여과장치는 사용시간의 증가에 따라 여과층에 이물질이 누적되어 원수의 처리 효율이 감소하기 때문에 여과재를 자주 교환하여야 하는 문제점을 갖는다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 정수여과 효율을 유지하면서도 여과재를 교환할 필요 없이 여과재를 재생시킬 수 있는 방법의 하나로 여과층의 역세척 방법이 개발되었다. 역세척 방법은 여과층의 정수 방향과 반대 방향으로 이미 정수된 물을 필터에 가압통과시켜 여과층에 누적된 이물질을 제거함으로써 여과층을 재생시키는 방법이다.

이러한, 여과재의 역세척에 있어서는 적절한 자동 역세척 운전과 역세척 시간 설정 등은 여과층의 성능 향상에 중요하다. 즉, 너무 잦은 역세척 및 장시간의 역세척은 역세수 배출로 인한 원수(또는 원액) 회수의 저하와 순간적인 압력 변화로 여과재의 손상을 일으켜 여과재의 처리 효율을 저하 시키기 때문에 적절한 역세척을 위한 관리자의 관리가 요구될 뿐만 아니라 자동 역세척 작동 제어를 위한 방안이 요청된다.

대한민국 등록실용신안 제20-0432244호(정수 설비의 자동 역세 장치) 및 대한민국 등록특허 제10-1117748호(역 세척 정수장치)에는 자동으로 역세척이 이루어지도록 자동 제어가 이루어지며, 공기 분사를 통해 역세척 효율을 극대화시키는 역세 기능이 구비된 정수장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같은 정수여과장치에서는 역세척 자동 작동을 위한 제어 및 역세척 작동 시간의 제어 등에 별도의 동력이 사용될 뿐만 아니라 특히, 역세척을 위해 역방향으로의 원수 흐름을 위한 압력을 가하기 위해서 별도의 큰 동력을 사용하는 문제가 있다. 이러한 별도의 동력을 이용하는 역세척 장치는 고장 발생 등으로 유지 보수가 필요해지며 큰 동력의 공급이 원활하지 않은 벽지 등에서는 사용이 제한적이라는 문제점이 있다.

등록실용신안공보 20-0432244(정수 설비의 자동 역세 장치), 2006. 11. 29. 등록특허공보 10-111774(역 세척 정수장치), 2012. 02. 10.

본 발명은 상기와 같은 점을 인식하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 여과층에 이물질 쌓여 여과층의 투수율이 떨어져 여과압이 증가하는 경우에 사이펀 작동에 의한 자연 유하로 여과층의 이물질을 제거하는 역세 작동으로 전환이 자동적으로 동작되는 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치 및 역세방법을 제공하는 것이다.

또한, 별도의 동력을 필요로 하지 않고, 관리자의 역세척 관리를 필요로 하지 않아 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치 및 역세방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치는, 외부의 원수를 원수유입부(11)를 통해 유입받아 내부 공간에 여과재가 충진된 여과층을 통과시켜 배출하는 여과부(20)와, 상기 여과부(20)를 통해 포집하여 정수배출부(12)를 통해 정수를 공급하는 정수저수부와, 상기 여과부(20)의 여과압을 검출하기 위한 여과압 검출부와, 상기 여과압 검출부의 여과압이 미리 정해진 기준값 이상일 경우에 상기 여과부의 물을 사이펀(siphon; 30)으로 배출하여 사이펀 작용에 의해 상기 여과부를 역세척하기 위한 역세수 사이펀 배출부와, 상기 역세수 사이펀 배출부를 통해 배출되는 역세수의 양을 검출하여 역세척 동작을 제어하기 위한 역세수량 판단부를 포함하는 정수여과장치에 있어서, 상기 사이펀(30)은, 일측단이 상기 정수저수부와 여과부(20)를 분할하는 격판(21)을 통해 상기 여과부(20)와 연통되는 사이펀 상승부(31)와, 타측단은 역세수를 외부로 배출하기 위해 형성된 사이펀 하강부(32)를 포함하고, 상기 정수저수부는, 상기 격판(21)의 상부인 상부저수부(17)와 상기 여과부(20)의 하부인 하부저수부(16)로 구성되고, 상기 사이펀(30)의 최상단부에는, 사이펀(30) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 배기관(42)과, 외부의 공기가 상기 사이펀(30)으로 유입되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(40)와, 상기 상부저수조(17)와 연통되어 역세수량을 조절하기 위한 역세수량 조절관(43)을 포함하며, 상기 사이펀 하강부(32)는, 상부측에 내부의 물을 감지하기 위한 수위센서(50)와, 하부측에 상기 수위센서(50)의 감지신호에 따라 개폐되는 역세수 배출밸브(51)가 장착되고, 상기 역세수량은, 상기 여과부(20)에 누적된 이물질을 배출하기 위해 적어도 상기 사이펀 하강부(32)에 유입된 상기 수위센서(50)와 상기 역세수 배출밸브(51) 사이의 유량인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치의 역세방법은, 외부의 원수를 원수유입부를 통해 유입받아 내부 공간에 여과재가 충진된 여과층이 구비된 여과부를 통해 배출하는 여과단계와, 상기 여과부를 통해 정수저수부로 포집하여 정수배출부를 통해 정수를 공급하는 정수공급단계와, 상기 여과부의 여과압을 여과압 검출부를 통해 검출하는 여과압검출단계와, 상기 여과압 검출부의 여과압이 미리 정해진 기준값 이상일 경우에 상기 여과부의 물을 사이펀(siphon)으로 배출하여 사이펀 작용에 의해 상기 여과부를 역세척하는 역세단계와, 상기 역세단계 후에 미리 정해진 역세수의 소진이 검출되면 역세를 정지하는 역세정지단계를 포함하는 정수여과장치의 역세방법에 있어서, 상기 역세단계는, 역세척 전에 상기 여과부(20)로 유입된 원수의 일부가, 일측단은 상기 정수저수부와 여과부(20)를 분할하는 격판(21)을 통해 상기 여과부(20)와 연통되는 사이펀 상승부(31)와 타측단은 역세수를 외부로 배출하기 위해 형성된 사이펀 하강부(32)를 포함하는 사이펀(30)의 상기 사이펀 상승부(31)로 유입된 후 유입된 물이 상기 사이펀 하강부(32) 쪽으로 유입되어 역세수가 충진되고, 상기 사이펀 하강부(32)의 상부에 장착된 수위센서(50)를 통해 완충된 역세수를 감지하게 되면, 상기 사이펀 하강부(32)의 하부에 장착된 역세수 배출밸브(51)를 개방하여 역세수를 외부로 배출하는 과정을 포함하고, 상기 역세정지단계는, 상기 정수저수부와 연통되어 미리 정해진 역세수량이 소진되면 역세수량 조절관을 통해 외부의 공기를 상기 사이펀에 공급하는 과정을 포함하며, 상기 역세수량은, 상기 여과부(20)에 누적된 이물질을 배출하기 위해 적어도 상기 사이펀 하강부(32)에 유입된 상기 수위센서(50)와 상기 역세수 배출밸브(51) 사이의 유량인 것을 특징으로 한다.

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상기와 같이 본 발명에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과 장치는 여과층에 이물질 쌓여 여과층의 투수율이 떨어져 여과압이 상승하는 경우에는 사이펀 작용에 의한 자연 유하로 여과층의 이물질을 제거하는 역세 작동이 자동적으로 수행되도록 하여 관리자의 역세척 관리를 필요로 하지 않게 되어 제품의 편의성의 크게 향상시키는 효과가 있다.

또한, 역세 작동에 별도의 동력을 사용하지 않기 때문에 유지보수에 따른 비용의 발생을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치의 역세방법을 설명하기 위한 개략적인 블록구성도,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치에서 정수여과탱크,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일실시 예에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치의 작동상태를 도시한 단면구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치 및 역세방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치의 역세방법을 설명하기 위한 개략적인 블록구성도이다.

또한, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치의 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치에서 정수여과탱크이며, 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일실시 예에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치의 작동상태를 도시한 단면구성도이다.

상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, '상부', '하부', '앞', '뒤', '선단', '전방', '후단' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

본 발명의 바람직한 일실시 예에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치는 상기 도 1 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 외부의 원수를 원수유입부를 통해 유입받아 내부 공간에 여과재가 충진된 여과층을 통과시켜 배출하는 여과부와, 상기 여과부를 통해 포집하여 정수배출부를 통해 정수를 공급하는 정수저수부와, 상기 여과부의 여과압을 검출하기 위한 여과압 검출부와, 상기 여과압 검출부의 여과압이 미리 정해진 기준값 이상일 경우에 상기 여과부의 물을 사이펀(siphon)으로 배출하여 사이펀 작용에 의해 상기 여과부를 역세척하기 위한 역세수 사이펀 배출부와, 상기 역세수 사이펀 배출부를 통해 배출되는 역세수의 양을 검출하여 역세척 동작을 제어하기 위한 역세수량 판단부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 여과부, 정수저수부, 여과압 검출부는 정수여과탱크(10)로 구성될 수 있다. 상기 정수여과탱크(10)는 원수를 여과하여 배출하기 위한 공간을 형성한 것으로 원기둥 형상의 탱크로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 정수여과탱크(10)는, 내부 공간이 격판(21)에 의해 상하의 공간으로 분할되며, 상기 격판(21)에 의해 분할된 하부공간은 내부에 모래, 자갈, 활성탄 등과 같은 여과재가 충진되는 여과부(20)와, 상기 격판에 의해 분할된 상부공간은 상기 여과부(20)를 통해 여과된 물이 일시 저장되기 위한 정수저수부로 구성될 수 있다.

상기 여과부(20)는, 상부에 원수가 유입되기 위한 원수유입부(11)가 연결되고, 상기 여과부(20)에 충진되는 여과재가 정수저수부로 배출되지 않고 걸리도록 상기 여과부(20)의 하부에는 타공판이 설치되며, 상기 여과재는 상기 격판과 타공판 사이에 충진된다. 상기 원수유입부를 통해 상기 여과부(20)의 상부로 유입된 원수는 여과층을 통과하면서 이물질이 걸러지게 되고, 이물질이 걸러진 물은 타공판을 통과해 상기 정수저수부로 배출된다.

상기 여과부(20)에서 여과된 정수는 상기 정수저수부로 집수되도록 상기 타공판의 하부 공간에서 상기 격판의 상부 공간으로 연결하는 정수포집관이 상하로 세워져 설치되는 것이 바람직하고, 이러한 정수포집관은 다수개로 구성될 수 있다.

상기 역세수 사이펀 배출부는, 상기 격판에 연통되도록 장착되어 상기 정수저수부를 가로질러 U자형으로 형성되는 곡관으로 될 수 있다. 즉, 상기 여과부로 공급된 물이 사이펀 작용에 의해 상기 역세수 사이펀 배출부를 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 여과압 검출부는 상기 여과부(20)의 여과압을 자동으로 검출하게 된다. 즉, 상기 여과부(20)에 이물질 등이 쌓여 여과압이 상승하게 되면, 상기 여과부(20)의 여과수는 하부의 타공판으로 배출되지 못하고 격판에 연결된 역세수 사이펀 배출부로 유출되게 되어 역세수의 역할로 작용하게 된다. 이러한 상기 여과압 검출부는 상기 여과부(20)에 누적되는 이물질의 양과, 상기 타공판에 형성된 관통구멍의 크기로 상기 여과부(20)의 여과압을 조절할 수 있으며, 상기 역세수 사이펀 배출부로 유출될 수 있는 역세수를 조절할 수 있다. 즉, 상기 타공판에 형성된 관통구멍의 내경을 크게 할수록 상기 역세수 사이펀 배출부로 유출시킬 수 있는 여과압의 크기를 상승시키게 되며, 상기 타공판에 형성된 관통구멍의 내경을 작게 할수록 상기 역세수 사이펀 배출부로 유출시킬 수 있는 여과압의 크기를 작게 할 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이 상기 여과부(20)의 여과압은 이물질 등으로 인하여 상승하게 되고, 미리 정해진 기준값 이상으로 여과압이 상승하는 경우에는 상기 여과부(20)의 물이 역세수로 작용하여 상기 역세수 사이펀 배출부로 유출되면서 상기 여과부를 역세척하게 된다.

한편, 상기 정수저수부에 저장된 정수는 상기 정수배출부로 배출되지 않고 정수포집관과 여과부(20)를 통해 상기 역세수 사이펀 배출부로 공급되게 된다. 즉, 상기 정수저수부에 작용하는 대기압과 상기 역세수 사이펀 배출부를 통해 배출되는 역세수의 배출압, 즉 사이펀 작용에 의해 상기 역세수가 유출되게 된다.

이러한 역세수의 배출은 상기 역세수량 판단부에 의해 정지될 수 있다. 즉, 상기 정수저수부의 유량이 일정 수위로 떨어지는 경우에 이를 감지하여 상기 역세수 사이펀 배출부에 공기를 공급하여 외부의 대기압과 동일하게 되면 상기 역세수 사이펀 배출부를 통한 역세수의 배출이 정지하게 된다.

따라서, 상기 역세수 사이펀 배출부를 통한 역세수의 배출을 정지하고, 상기 원수유입부를 통해 유입되는 원수를 여과부(20)를 통해 정수하여 상기 정수저수부로 정수를 공급하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치의 역세방법은, 외부의 원수를 원수유입부를 통해 유입받아 내부 공간에 여과재가 충진된 여과층이 구비된 여과부를 통해 배출하는 여과단계와, 상기 여과부를 통해 정수저수부로 포집하여 정수배출부를 통해 정수를 공급하는 정수공급단계와, 상기 여과부의 여과압을 여과압 검출부를 통해 검출하는 여과압검출단계와, 상기 여과압 검출부의 여과압이 미리 정해진 기준값 이상일 경우에 상기 여과부의 물을 사이펀(siphon)으로 배출하여 사이펀 작용에 의해 상기 여과부를 역세척하는 역세단계와, 상기 역세단계 후에 미리 정해진 역세수의 소진이 검출되면 역세를 정지하는 역세정지단계를 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명은 여과부(20)의 여과압을 자동으로 검출하여, 기준값 이상의 여과압이 검출된 경우에는 상기 역세수 사이펀 배출부를 통해 역세수를 외부로 배출되도록 하여 상기 여과부(20)를 역세척할 수 있게 된다.

한편, 상기 역세단계는 상기 사이펀으로 역세수가 유입되는 경우에는 상기 사이펀 내부의 공기를 배기관을 통해 외부로 배출하고, 외부의 공기가 상기 사이펀으로 유입되는 것을 방지하고, 연속적으로 역세수를 외부로 배출하여 사이펀 작용을 발생시키는 과정을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 역세정지단계는 상기 정수저수부와 연통되어 미리 정해진 역세수량이 소진되면 역세수량 조절관을 통해 외부의 공기를 상기 사이펀에 공급하는 과정을 포함하고, 상기 사이펀 내부의 수위를 감지하여 역세수가 외부가 유출되는 것을 차단하는 역세수차단과정을 포함할 수 있다.

상기 도 2 내지 도 4d는 본 발명의 일실시 예에 의한 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치를 도시한 것으로, 내부가 중공된 통상의 정수여과탱크(10)와, 상기 정수여과탱크(10)와 일측에 연결된 사이펀(30)을 포함하여 구성된다.

상기 정수여과탱크(10)는, 내부 공간이 격판(21)에 의해 상하의 공간으로 분할되며, 상기 격판(21)에 의해 분할된 하부 공간은 내부에 모래, 자갈, 활성탄 등과 같은 여과재가 충진되는 여과부(20)와, 상기 격판(21)에 의해 분할된 상부 공간은 상기 여과부(20)를 통해 여과된 물이 일시 저장되기 위한 정수저수부로 구성될 수 있다.

상기 여과부(20)는, 상부에 원수가 유입되기 위한 원수유입부(11)가 연결되고, 상기 여과재가 정수저수부로 배출되지 않고 걸리도록 상기 여과부(20)의 하부에 타공판(23)이 설치되며, 상기 타공판(23)에는 다수개의 관통구멍(24)이 형성된다.

따라서, 상기 원수유입부(11)를 통해 상기 여과부(20)의 상부로 유입된 원수는 여과층을 통과하면서 이물질이 걸러지게 되고, 이물질이 걸러진 물은 타공판(23)을 통과해 상기 정수저수부로 공급된다.

또한, 상기 여과부(20)에서 여과된 정수가 상기 정수저수부로 공급되도록 상기 타공판(23)의 하부 공간에서 상기 격판(21)의 상부 공간으로 연결하는 정수포집관(22)이 상하로 관통되어 설치된다. 이러한 정수포집관(22)은 원활한 정수의 흐름을 위해서 다수개가 방사대칭으로 배열되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 정수여과탱크(10)는 상기 여과부(20)의 내부로 여과재를 투입하거나 청소하는 등 점검을 위한 점검구(13, 14)가 여과부(20)의 측벽에 형성될 수 있다.

상기 정수저수부는, 상기 여과부(20)를 통해 정수된 물이 유입되어 일시 저장되는 공간으로, 상기 타공판(23)의 하부는 하부저수부(16)과 되고, 격판(21)의 상부는 상부저수부(17)가 된다.

또한, 상기 상부저수부(17)는 외부로 정수를 공급하기 위한 정수배출부(12)가 연결되고, 상기 하부저수부(16)는 내부의 이물질을 제거하기 위한 드레인밸브(15)를 측면에 연결하여 구성할 수 있다.

상기 사이펀(30)은 액체를 용기 속의 액면보다 낮은 위치로 옮기기 위해 액체를 한 단 높여서 밖으로 유도되게 구부린 관으로 연통관(連通管)의 일종이다.

상기 사이펀(30)은, 일측단이 상기 격판(21)을 통해 상기 여과부(20)와 연통되는 사이펀 상승부(31)와, 타측단은 역세수를 외부로 배출하기 위해 형성된 사이펀 하강부(32)를 포함하여 구성된다.

즉, 역세수를 사이펀 작용에 의해 외부로 배출하여 상기 여과부(20)를 역세척하게 된다.

또한, 상기 사이펀 상승부(31)와 사이펀 하강부(32)가 연결되는 사이펀(30)의 최상단부에는 사이펀(30) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 배기관(42)이 장착되고, 상기 배기관(42)에는 외부의 공기가 사이펀(30)으로 유입되지 않도록 체크밸브(40)가 장착된다. 또한 상기 배기관(42)에는 상기 상부저수조(17)와 연통되는 역세수량 조절관(43)이 상기 체크밸브(40)의 하측으로 장착되는데, 상기 역세수량 조절관(43)은 상기 상부저수조(17)의 수위에 따라 길이를 조절할 수 있도록 장착하는 것이 바람직하다.

상기 역세수량조절관(43)은 역세수량을 제어하기 위한 것으로, 역세수량이 소진되면 사이펀(30) 내부가 대기압과 동일하도록 외부의 공기를 상기 사이펀(30)에 공급하여 사이펀 작용을 정지시켜 역세척을 중단시키게 된다. 이러한 역세수량은 상기 역세수량조절관(43)의 길이를 조절하여 제어할 수 있게 된다.

즉, 상기 사이펀 상승부(31)로 역세수가 유입되도록 사이펀(30) 내부의 공기를 상기 체크밸브(40)를 통해 외부로 배출하고, 사이펀(30) 내부의 공기압이 외부로 유출되지 않도록 하여 사이펀 작용이 발생하여 역세수를 외부로 배출하게 된다. 또한, 역세수량이 소진된 경우에는 상기 역세수량조절관(43)을 통해 사이펀(30) 내부가 대기압과 동일하도록 외부의 공기를 공급하여 사이펀 작용을 정지시키게 된다.

상기 사이펀 하강부(32)는, 상부측에 내부의 물을 감지하기 위한 수위센서(50)와, 하부측에 상기 수위센서(50)의 감지신호에 따라 개폐되는 역세수 배출밸브(51)가 장착되어 구성될 수 있다.

즉, 상기 수위센서(50)에 의해 역세수를 감지하게 되면, 상기 역세수 배출밸브(51)를 개방하여 역세수를 배출시켜 사이펀 작용이 발생하도록 하고, 역세수의 공급이 정지되면 상기 수위센서(50)를 통해 감지하여 상기 역세수 배출밸브(51)를 폐쇄하여 역세척 동작을 정지시키게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치의 동작을 살펴본다.

본 발명은 정수기능과 역세기능을 갖는데, 먼저 정수기능을 설명하면, 상기 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 여과부(20)의 상부에 연결된 원수유입부(11)를 통해 원수를 공급받는다.

상기 원수유입부(11)를 통해 유입된 원수는 여과부(20)를 통해 필터링되어 하단에 장착된 타공판(23)의 관통구멍(24)을 통해 하부저수부(16)로 정수를 배출하게 된다.

상기 하부저수부(16)에 포집된 정수는 상기 여과부(20)를 관통하여 구성된 정수포집관(22)을 통해 상부저수부(17)에 집수되고, 상기 정수여과탱크(10)의 상부에 장착된 정수배출부(12)를 통해 외부로 정수를 공급하게 된다.

상기와 같은 정수가 원활하게 공급되도록 상기 정수여과탱크(10)의 상단부에는 환기부(18)가 장착되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 여과부(20)를 통해 원수를 일정 기간동안 필터링하게 되면, 상기 여과부(20)에 이물질이 누적되게 되고, 누적된 이물질에 의해 여과부(20)의 내의 여과압이 상승하게 되어 여과층을 원활하게 통과하지 못하게 된다. 도 4b에 도시된 바와 같이 여과압의 상승으로 상기 여과부(20)로 유입된 원수의 일부는 상기 사이펀 상승부(31)를 상승되며, 상승된 물은 상기 사이펀 하강부(32) 쪽으로 넘치게 된다.

이때, 상기 사이펀 상승부(31) 및 사이펀 하강부(32) 내부에 충진된 공기는 상기 배기관(42)을 통해 배출되면서 상기 사이펀 상승부(31) 및 사이펀 하강부(32)에 역세수가 충진되게 된다.

상기 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 사이펀 상승부(31)로 배출되는 역세수는 상기 사이펀 하강부(32)에 충진되고, 상기 사이펀 하강부(32)의 상부에 장착된 수위센서(50)를 통해 완충된 역세수를 감지하게 된다.

상기 수위센서(50)를 통해 완충된 역세수를 감지하게 되면, 상기 역세수 배출밸브(51)를 개방하여 역세수를 외부로 배출하게 된다.

사이펀 작용에 의해 상기 여과부(20), 하부저수부(16) 및 상부저수부(17)에 저장된 역세수가 여과부(20)를 역세척하여 상기 사이펀(30)을 통해 역세수를 배출하는 역세척을 수행하게 된다.

즉, 상기 상부저수부(17)에 저장된 정수는 정수배출부(12)를 통해 배출되지 않고, 정수포집관(22)과 여과부(20)를 통해 역류하여 상기 사이펀(30)으로 배출되고, 상기 여과부(20)를 역세척하게 된다.

그 후 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 상부저수부(17)에 저장된 물이 외부로 배출되면서 수위가 낮아지게 되고, 낮아지는 수위를 상기 역세수량 조절관(43)을 통해 감지하게 된다. 즉, 상기 역세수량 조절관(43)의 끝단까지 수위가 낮아지게 되면, 상기 역세수량 조절관(43)을 통해 공기가 유입되어 상기 사이펀 상승부(31)의 내부를 대기압과 동일한 압력으로 변경하여 사이펀 작용을 정지하게 된다.

따라서, 상기 사이펀 상승부(31)로 역세수의 공급이 차단되고, 상기 사이펀 하강부(32)를 통해 배출되어 소진되는 역세수를 상기 수위센서(50)를 통해 감지하게 되고, 상기 역세수 배출밸브(51)를 폐쇄하여 역세수의 배출을 정지시키게 된다.

상술한 바와 같이 역세척 기능을 수행하여 상기 여과부(20) 내의 이물질을 외부로 배출하게 되어 결국, 상기 여과부(20)의 여과압을 하강시키게 된다. 따라서, 상기 여과부(20)는 정수기능을 다시 시작하여 상기 원수유입부(11)를 통해 유입된 원수를 정수하여 상기 하부저수부(16) 및 상부저수부(17)에 정수를 배출하여 상기 정수배출부(12)를 통해 정수를 공급하게 된다.

본 발명에 의한 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과 장치는 상술한 바와 같이 사이펀 원리에 의해 여과부를 역세척하므로 역세척 구동을 위한 별도의 펌프와 같은 구동설비가 불필요해진다.

또한, 사이펀 작용에 의한 자연 유하로 여과층의 이물질을 제거하는 역세 작동이 자동적으로 수행되도록 하여 관리자의 역세척 관리를 필요로 하지 않게 될 뿐만 아니라 유지보수에 따른 비용의 발생을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10: 정수여과탱크 11: 원수유입부
12: 정수배출부 13, 14: 점검구
15: 드레인밸브 16: 하부저수부
17: 상부저수부 18: 환기부
20: 여과부 21: 격판
22: 정수포집관 23: 타공판
24: 관통구멍 30: 사이펀
31: 사이펀 상승부 32: 사이펀 하강부
40: 체크밸브 42: 배기관
43: 역세수량 조절관 50: 수위센서
51: 역세수 배출밸브

Claims (7)

1. 외부의 원수를 원수유입부(11)를 통해 유입받아 내부 공간에 여과재가 충진된 여과층을 통과시켜 배출하는 여과부(20)와, 상기 여과부(20)를 통해 포집하여 정수배출부(12)를 통해 정수를 공급하는 정수저수부와, 상기 여과부(20)의 여과압을 검출하기 위한 여과압 검출부와, 상기 여과압 검출부의 여과압이 미리 정해진 기준값 이상일 경우에 상기 여과부의 물을 사이펀(siphon; 30)으로 배출하여 사이펀 작용에 의해 상기 여과부를 역세척하기 위한 역세수 사이펀 배출부와, 상기 역세수 사이펀 배출부를 통해 배출되는 역세수의 양을 검출하여 역세척 동작을 제어하기 위한 역세수량 판단부를 포함하는 정수여과장치에 있어서,
   상기 사이펀(30)은, 일측단이 상기 정수저수부와 여과부(20)를 분할하는 격판(21)을 통해 상기 여과부(20)와 연통되는 사이펀 상승부(31)와, 타측단은 역세수를 외부로 배출하기 위해 형성된 사이펀 하강부(32)를 포함하고,
   상기 정수저수부는, 상기 격판(21)의 상부인 상부저수부(17)와 상기 여과부(20)의 하부인 하부저수부(16)로 구성되고,
   상기 사이펀(30)의 최상단부에는, 사이펀(30) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 배기관(42)과, 외부의 공기가 상기 사이펀(30)으로 유입되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(40)와, 상기 상부저수부(17)와 연통되어 역세수량을 조절하기 위한 역세수량 조절관(43)을 포함하며,
   상기 사이펀 하강부(32)는, 상부측에 내부의 물을 감지하기 위한 수위센서(50)와, 하부측에 상기 수위센서(50)의 감지신호에 따라 개폐되는 역세수 배출밸브(51)가 장착되고,
   상기 역세수량은, 상기 여과부(20)에 누적된 이물질을 배출하기 위해 적어도 상기 사이펀 하강부(32)에 유입된 상기 수위센서(50)와 상기 역세수 배출밸브(51) 사이의 유량인 것을 특징으로 하는 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치.
   
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4. 외부의 원수를 원수유입부를 통해 유입받아 내부 공간에 여과재가 충진된 여과층이 구비된 여과부를 통해 배출하는 여과단계와, 상기 여과부를 통해 정수저수부로 포집하여 정수배출부를 통해 정수를 공급하는 정수공급단계와, 상기 여과부의 여과압을 여과압 검출부를 통해 검출하는 여과압검출단계와, 상기 여과압 검출부의 여과압이 미리 정해진 기준값 이상일 경우에 상기 여과부의 물을 사이펀(siphon)으로 배출하여 사이펀 작용에 의해 상기 여과부를 역세척하는 역세단계와, 상기 역세단계 후에 미리 정해진 역세수의 소진이 검출되면 역세를 정지하는 역세정지단계를 포함하는 정수여과장치의 역세방법에 있어서,
   상기 역세단계는, 역세척 전에 상기 여과부(20)로 유입된 원수의 일부가, 일측단은 상기 정수저수부와 여과부(20)를 분할하는 격판(21)을 통해 상기 여과부(20)와 연통되는 사이펀 상승부(31)와 타측단은 역세수를 외부로 배출하기 위해 형성된 사이펀 하강부(32)를 포함하는 사이펀(30)의 상기 사이펀 상승부(31)로 유입된 후 유입된 물이 상기 사이펀 하강부(32) 쪽으로 유입되어 역세수가 충진되고, 상기 사이펀 하강부(32)의 상부에 장착된 수위센서(50)를 통해 완충된 역세수를 감지하게 되면, 상기 사이펀 하강부(32)의 하부에 장착된 역세수 배출밸브(51)를 개방하여 역세수를 외부로 배출하는 과정을 포함하고,
   상기 역세정지단계는, 상기 정수저수부와 연통되어 미리 정해진 역세수량이 소진되면 역세수량 조절관을 통해 외부의 공기를 상기 사이펀에 공급하는 과정을 포함하며,
   상기 역세수량은, 상기 여과부(20)에 누적된 이물질을 배출하기 위해 적어도 상기 사이펀 하강부(32)에 유입된 상기 수위센서(50)와 상기 역세수 배출밸브(51) 사이의 유량인 것을 특징으로 하는 자연 유하식 역세 기능이 구비된 정수여과장치의 역세방법.
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