CN102026712B - 螺旋缠绕式滤芯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种螺旋缠绕式滤芯，特别涉及一种在滤芯内部提供了活性碳纤维的螺旋缠绕式滤芯，在本发明中净化原水时因为螺旋缠绕式滤芯可在其内部实现碳过滤器的功能，从而无需为前处理或后处理而提供的碳过滤器，由此不仅降低了净水器的体积，且因弃用碳过滤器而大大降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺旋缠绕式滤芯，特别涉及一种通过滤芯净化原水时因为螺旋缠绕式滤芯可在其内部实现碳过滤器的功能，从而无需为前处理或后处理而提供的碳过滤器而不仅降低了净水器的体积且因弃用碳过滤器而大大降低成本的螺旋缠绕式滤芯。
背景技术
最近，因经济增长而使得产业规模扩大和大城市及工厂的密集化，导致了环境污染问题大大增加，由此面临着水质污染的深刻问题，实际上原水必须通过净水器净化后才能饮用。
在净水器的内部必需的是用于过滤原水的过滤器，且上述过滤器使用如下过滤水的方法及按照阶段使用多种净水过滤器：无纺布过滤器、活性碳过滤器、活性碳纤维(ACF)过滤器、中空纤维膜过滤器、离子交换树脂过滤器、反渗透过滤器等。
此外，用于现有净水器的过滤器揭示有螺旋缠绕式滤芯，其制造方法详细揭示于韩国特许登录第10-0477585号“螺旋缠绕式分离膜模块的制造方法”中。
上述螺旋缠绕式滤芯，一般通过平板膜状的超过滤膜、纳米过滤膜、反渗透过滤膜等以螺旋缠绕式模块化。特别是在纳米过滤膜或反渗透过滤膜的情形下，由于通过部分过滤来使得污染物质浓缩的提供水一侧的一部分从浓缩水放出线排放，因此与中空纤维膜相比具有更好的耐污染性能。并且，用于螺旋缠绕式模块的平板膜是涂覆在可支持的无纺布上，从而在高压条件下的运行与中空纤维膜相比更安全，且平板膜具有相同体积条件下的最大有效面积。
并且，主要用作螺旋缠绕式滤芯的纳米过滤膜和反渗透过滤膜，可去除对人体有害的铁、锈等的残渣，且可以去除微生物和重金属离子类等，不仅适用于家用净水滤芯，还可广泛适用于产业用模块。
观察其结构可知，是通过管状的过滤管、过滤片、粘合片构成，以净水排出口露出的状态与具有原水流入口的壳体结合，其中，上述过滤管，是在其一侧形成净水排出口且在表面沿着长度方向形成多个净水流入孔，上述过滤片，在以膜用薄片的一面紧密粘合网片的状态下，一侧固定于上述过滤管而以多层即螺旋状缠绕，上述粘合片，使得上述过滤片在缠绕到上述过滤管的状态下粘合成圆形的壳体外观。
并且，上述过滤片，在将净水流入管放到上端观察时，过滤片的两侧和下端部粘合成信封状态，在两侧的膜用薄片的内部，设置有可使得净化后的水流到过滤管的方式形成净水通道的膜用网片，且在此状态下卷绕成螺旋状，外观设置成可维持螺旋状缠绕的状态。
上述螺旋缠绕式滤芯在设置在净水器等装置时，需要与螺旋缠绕式滤芯一起在原水流入的入口即净水排出的出口另行设置碳过滤器，使之与2个碳过滤器一起依次过滤原水。
如上上述地，在螺旋缠绕式滤芯中在前处理及后处理过程设置碳过滤器，是因为虽然上述螺旋缠绕式滤芯可过滤粒子性物质、微生物或有毒矿物质等，但对残留氯等而引起的螺旋缠绕式滤芯具有低耐久性，特别是聚酰胺复合膜的具有低耐久性，且碳过滤器对有机化学物质或恶臭等的污染物质具有优秀的去除性能。
并且，上述碳过滤器，为了形成数百万个微孔而通过进行特殊热处理的木材、椰子、煤炭等的粒子性活性碳、或通过对纤维系列进行碳化所构成的活性碳纤维等所制造，从而用于去除各种化学污染物质。特别是，对杀虫剂、除草剂、产业废弃物等的有机化学物质的去除有效，并且也对氡、氯、恶臭去除有效，从而必须设置在过滤区间。但是上述碳化过滤器也存在不能去除微生物或有毒矿物质的缺点。
为解决这个问题，而在净水器设置螺旋缠绕式滤芯或碳滤芯的情形下，常在螺旋缠绕式滤芯的前处理或后处理工序中另行设置及使用必需的碳过滤器，不能确保净水器的空间，也导致由于另行设置碳过滤器而发生的成本上升。
发明内容
为解决上述问题的不足，本发明的目的在于提供一种在净化原水时无需为前处理或后处理所提供的碳过滤器，仅使用其内部实现碳过滤器功能的螺旋缠绕式滤芯。
本发明是以如下方式实现的，本发明的螺旋缠绕式滤芯，包括：
过滤管，呈管状，在一侧设置有净水排出口，在表面沿着长度方向形成多个净水流入孔；
过滤片，在将以在内部形成过滤空间的方式由2层薄片构成且在其内部具备膜用网片的膜片、和在上述膜片的一面或两面形成有通道的网片层叠的状态下，一侧固定于上述过滤管而形成辊状地缠绕；
活性碳纤维，提供到上述过滤片的通道或上述过滤管内侧；
粘合片，使得上述过滤片在缠绕在上述过滤管的状态下粘合成圆形的壳体外观。
此时，在上述过滤片的通道提供活性碳纤维的情形下，可提供到膜用网片或网片的一侧或两侧。
上述活性碳纤维，具有毛布状、无纺布状、纸状，可适用在上述膜用网片、网片或过滤管内侧分别或同时一体吸附结合的结构。
上述活性碳纤维，是由活性碳纤维片构成，且在上述膜用网片或网片的一面或两面分别或同时提供的结构。
上述活性碳纤维，是由纤维纱构成，可适用上述纤维纱之间浸渍或编织而成的结构。
本发明的螺旋缠绕式滤芯，在净化原水时因为螺旋缠绕式滤芯可在其内部实现碳过滤器的功能，从而无需为前处理或后处理而提供的碳过滤器，由此不仅降低了净水器的体积，且因弃用碳过滤器而大大降低了成本。
并且，在螺旋缠绕式滤芯内部，活性碳纤维的插入形态为螺旋形而提高了插入时的接触效率，不仅增加了活性碳纤维的效率，还在具有高孔隙率的活性碳纤维进行抗菌或杀菌物质的处理而增加了所需的功能。
附图说明
图1是表示根据本发明螺旋缠绕式滤芯的立体图。
图2是表示图1的要部立体剖视图。
图3是表示图1或图2的纵截面放大图。
图4是表示根据本发明的另一实施例，是适用了活性碳纤维片的状态的要部剖视图。
图5是表示根据本发明的另一实施例，是膜用薄片的剖视立体图。
图6是表示根据本发明的另一实施例的要部剖视图。
图7是表示将图6的壳体主体适用于过滤器外壳的状态的使用状态剖视图。
图8是表示根据具备活性碳纤维薄片和膜用网片的螺旋缠绕式滤芯的净水量的残留氯去除率的图表。
具体实施方式
以下结合附图对根据本发明的螺旋缠绕式滤芯的优选实施例进行详细说明，在说明本发明中省略了对认为有碍于发明主旨的说明的现有技术的说明。
本发明涉及一种构成净水用过滤器的螺旋缠绕式滤芯。
上述螺旋缠绕式滤芯，包括：过滤管100，上述过滤管100具有净水排出口120；过滤片200，上述过滤片200由在内部具备膜用网片224的膜片220和网片240，由此通过通道引导及净化原水，且形成辊状地缠绕在上述过滤管100；活性碳纤维300，上述活性碳纤维300被提供到由上述过滤片200所形成的通道；粘合片400，上述粘合片400使得上述过滤片200缠绕在上述过滤管120的状态下维持圆形的外观。
上述过滤管100，以开放形成净水排出口120的方式在其一侧具有管状，在其外侧沿长度方向形成多个净水流入孔140，使得通过上述多个净水流入孔140流入的水进一步通过净水排出口120排出。
上述过滤片200，是由膜片220和与上述膜片220的一面或两面紧密粘附的网片240，使得上述膜片220和上述网片240的一侧固定于上述过滤管100的一侧的状态下以螺丝方向多重缠绕而形成。
即，上述过滤片200，是通过将其一端固定于上述过滤管100的状态下以夹心蛋糕卷(roll cake)状多层缠绕而形成。
上述膜片220，以使得在其内部形成过滤空间222的方式通过两层薄片(two-fold sheet)所构成，膜用网片224提供到上述膜片220的上述过滤空间222。
此时，在膜用网片224或网片240，可适用活性碳纤维以毛布、纸、无纺布等形状结合的结构，或纤维纱以纬线和经线彼此编织的结构等，且可进一步以薄片状附设在膜用网片224或网片240的一面或两面。
上述活性碳纤维300，可根据净水条件分别提供到构成上述过滤片200的膜片220内部的膜用网片224和网片240，或以提供形态全部相同或不同的方式同时向构成上述过滤片200的膜片220内部的膜用网片224和网片240此双方提供。
即，上述活性碳纤维300，一体地吸附结合到上述膜用网片224或网片240或由活性碳纤维片320所构成，从而提供到上述膜用网片224或网片240的一面或两面。并且，可同时适用吸附结合形态和片形状附设的方式。
上述活性碳纤维片320，可适用纤维纱之间以毛布、纸、无纺布等形状结合的结构，或者纤维纱以纬线和经线彼此编织的结构等。
并且，上述活性碳纤维300的比表面积可以是500-3000m2/g。
此外，在本发明中的必要的情形下引入作为添加剂的多种功能性物质，以便对活性碳纤维片320的表面及内部赋予多种功能。即，在上述活性碳纤维片320的表面涂覆添加剂或在上述活性碳纤维片320的内部浸渍(impregnation)，使得添加剂均匀存在的方式赋予功能性。
在本发明中并未特别限定这些添加剂，在不降低活性碳纤维片320的功能的范围内，可从由杀菌剂、抗菌剂、矿物供应剂、pH调节剂及他们的混合物所组成的组中选择。
上述添加剂可由本技术领域的普通技术人员选择，所选择的添加剂适用于使用本发明的滤芯的装置或领域。例如，可通过将杀菌剂涂覆或浸渍于活性碳纤维片320的方式对上述活性碳纤维片赋予杀菌及抗菌性能。
本发明中并不特别限定上述杀菌剂，可以是公知的所有抗菌剂，作为例子可从由纳米银、维他命C、壳聚糖粉末及他们的组合中组成的组中选择。特别是，在纳米银的情形下抗菌特性优秀，在其使用时对各种细菌、病毒等具有优秀的抗菌效果。具体说明是，在将纳米银引入到活性碳纤维片320的情形下，上述活性碳纤维片320所处的部分与经过净水过滤的水接触，可将上述纳米银的抗菌特性赋予最终过滤后的净水，有助于维持上述净水的杀菌抗菌性。
并且，除了上述抗菌剂之外，可对上述活性碳纤维片320另行涂覆或浸渍矿物供应剂、pH调节剂，来提供矿物供应水或调解pH值，从而可提供碱性水或酸性水。
在本发明中并不特别限定上述矿物供应剂、pH调节剂，可使用公知的矿物供应剂、pH调节剂。作为一例可将脉斑岩、电气石、沸石、锗、伊利石等用作矿物供应剂和pH调节剂。这些陶瓷是包含钠、钾、钙、镁等的碱的硅酸盐矿物质，上述碱和与网片接触的水反应而提供碱性活性水或矿物活性水。
作为一例，在钙的情形下进行如下反应式上述，使得1个钙分子与2个水分子反应而形成氢氧化钠。在此过程中，来自钙的电子的一部分用于形成氢气，剩余电子留在水中的同时形成氢氧基。由此，通过钙与水的反应中所形成的氢氧基(-OH)的增加引发pH值的上升，由此水变成碱性还原水，上述Ca2+在水中溶解为矿物活性水。
Ca+2H2O→Ca(OH)2+H2(＝2H+2e-)↑→Ca2++2OH-+H2↑
由此，无需另行设置碱性还原水提供装置，通过在活性碳纤维片320引入矿物供应剂、pH调节剂，由此获得碱性还原水或矿物活性水。
在将这些添加剂适用于活性碳纤维片320的情形下，是在不会阻挡上述活性碳纤维片320的气孔且不阻碍物性的范围内使用，其含量考虑使用添加剂所要获得的效果、活性碳纤维片320的物性及经济性而适当使用。优选为，相对活性碳纤维片320为100重量，上述添加剂的含量在30重量以下。
上述粘合片400的一面涂布有粘合性物质，粘合成使得在上述过滤片200缠绕在上述过滤管100的状态下形成圆形的壳体外观。
并且，上述活性碳纤维300，是通过引入的水的接触时间、活性碳纤维的稠密度、活性碳纤维的量、通过活性碳纤维的水的量所确定，因此，需要根据毛布状、无纺布状、纸状、片状、织布状等制造上述活性碳纤维300。
并且，本发明的螺旋缠绕式滤芯，在过滤管100的内侧全体或净水排出口120的一定区间提供活性碳500。上述活性碳500是通过将毛布状、无纺布状、纸状的活性碳纤维或将粒状活性碳或加工成块状的活性碳填充到过滤管内侧的方式一体结合而形成的。上述块状活性碳可用活性碳纤维或粒状纤维制造。
此时，可将活性碳纤维进一步提供到膜用网片224或网片240。上述活性碳纤维是以毛布状、无纺布状、纸状一体化或以片状提供到膜用网片224或网片240的一面或两面。并且，在该情形下可在膜用网片224或网片240适用上述杀菌剂、抗菌剂、矿物供应剂、pH调节剂及他们的混合物等。
如上上述，通过在本发明的滤芯内部缠绕式提供活性碳纤维，使得以无需在净水时前处理或后处理过程适用的碳过滤器的方式在滤芯内部进行碳过滤器的功能。由此，使得活性碳纤维的处理水接触效率增加，提高活性碳的效率，在活性碳纤维赋予功能性而防止利用过滤介质(超过滤膜、纳米过滤膜、反渗透过滤膜)的抗菌及杀菌功能而发生生物学污染和由于有机化合物发生纳米过滤膜或反渗透过滤膜的物性降低。同时，通过使用聚酰胺状的复合膜来防止由残留氯导致的耐久性的降低，使得净水器体积减小，且可大大降低成本。
并且，图6或图7是表示根据本发明的另一实施例，图示了上述过滤管100和上述过滤片200通过上述粘合片400形成其外形构成壳体外观的壳体主体800，从而位于过滤器外壳600内。
在这里，上述过滤器外壳600，是由本体610和盖子620所构成，上述本体610是以覆盖上述壳体主体800的状态结合且在后方具有使得通过上述壳体主体800排出的净水通过的净水排出孔612，上述盖子620是由与上述本体610的前方结合且具有原水流入孔622的盖子620构成。
并且，在上述过滤器外壳600的内侧前方位置和上述壳体主体800的前方之间进一步设置有过滤块700，使得所流入的原水进行一次过滤后通过壳体主体800进行二次过滤.
上述过滤块700用于过滤原水，可适用活性碳纤维等多种材料。作为代表性地，可适用毛布状、无纺布状、纸状、切口状，这些可以是活性碳纤维、粒状活性碳或加工成块状的活性碳，且本发明并不限于此。
并且，在构成上述过滤器外壳600的本体610的后方圆周面上进一步设置有排出孔614，使得所流入的原水通过过滤块700过滤后立即排出，从而适用于供应生活用水等方面。
对如上上述构成的根据本发明的螺旋缠绕式滤芯的组装及净水过程进行详细说明。
在组装时，首先将在内部具备膜用网片224的膜片220折叠成一半之后，在其一面或两面层叠网片240，从而形成过滤片200。此后，将网片240的一侧固定在过滤管100的一侧后以粘合剂涂布边缘，将上述过滤片200缠绕成辊状即可。此后，通过粘合片400粘合上述过滤片200的端部而形成具有圆形外观的壳体主体800。
此后，通过包装等方式将壳体主体800插入到形成有原水流入孔622和净水排出孔612的过滤器外壳600内后，以使得上述过滤管100的净水排出口120与上述净水排出孔612连通的方式通过圆环等结合成维持气密状态后，将上述过滤器外壳600设置在净水器等来完成组装。
在此后使用净水器时，原水从过滤器外壳600的原水流入孔622流入后通过过滤块700进行一次过滤的状态下，进一步进行辊状缠绕，通过构成过滤片200的膜片220内部的膜用网片224和网片240的通道移动而使得杂质等通过时被过滤，此时使得原水同时通过根据净水条件布置的活性碳纤维300而被净水，在通过形成于上述过滤管100的净水流入孔140和净水排出口120而净水的状态下，通过过滤器外壳600的净水排出孔612排出。
以下对根据本发明的螺旋缠绕式滤芯的实施例进行说明，以下实施例及比较例仅是以更明确表现本发明为目的记载的，本发明的保护范围并不限于以下实施例。
实施例1
利用以活性碳纤维构成的片，如图5所示，在膜用网片适用活性碳纤维片制造了螺旋缠绕式滤芯。利用所制造的上述螺旋缠绕式滤芯，注入5吨水(通水)来测试了残留氯的去除率，所获得的结果列于图8。
图8是表示根据具有活性碳纤维片和膜用网片的螺旋缠绕式滤芯的净水量的残留氯去除率的示意图。
参照图8，确认了残留氯去除率从净水开始时高，在净水量为5吨的净水始点也具有大约95％的高的去除性能。这种效果，与水流的方向一致且可提高活性碳纤维的水处理接触效率，因此是可行的。
如上上述，通过本发明的螺旋缠绕式滤芯的优选实施例进行具体图示及说明，但本发明的范围并不限于所说明的实施例，不仅包括在权利要求范围，也可通过与权利要求的范围均等的内容所规定。
产业上的可行性
本发明可适用于净水器用过滤器。
Claims (11)
1.一种螺旋缠绕式滤芯，包括：
过滤管，呈管状，在一侧设置有净水排出口，在表面沿着长度方向形成多个净水流入孔；
过滤片，在将以在内部形成过滤空间的方式由2层薄片构成且在其内部具备膜用网片的膜片、和在上述膜片的一面或两面形成有通道的网片层叠的状态下，一侧固定于上述过滤管而形成辊状地缠绕；
活性碳纤维，提供到上述网片；
粘合片，使得上述过滤片在缠绕在上述过滤管的状态下粘合成圆形的壳体外观；
其中，上述活性碳纤维是以活性碳纤维薄片构成，且具备于上述网片的一面或两面。
2.一种螺旋缠绕式滤芯，包括：
过滤管，呈管状，在一侧设置有净水排出口，在表面沿着长度方向形成多个净水流入孔；
过滤片，在将以在内部形成过滤空间的方式由2层薄片构成且在其内部具备膜用网片的膜片、和在上述膜片的一面或两面形成有通道的网片层叠的状态下，一侧固定于上述过滤管而形成辊状地缠绕；
活性碳纤维，提供到上述膜用网片；
粘合片，使得上述过滤片在缠绕到上述过滤管的状态下粘合成圆形的壳体外观；
其中，上述活性碳纤维是以活性碳纤维薄片构成，且具备于上述膜用网片的一面或两面。
3.一种螺旋缠绕式滤芯，包括：
过滤管，呈管状，在一侧设置有净水排出口，在表面沿着长度方向形成多个净水流入孔；
过滤片，在将以在内部形成过滤空间的方式由2层薄片构成且在其内部具备膜用网片的膜片、和在上述膜片的一面或两面形成有通道的网片层叠的状态下，一侧固定于上述过滤管而形成辊状地缠绕；
活性碳纤维，分别提供到上述膜用网片和上述网片；
粘合片，使得上述过滤片在缠绕在上述过滤管的状态下粘合成圆形的壳体外观；
其中，上述活性碳纤维是以活性碳纤维薄片构成，且分别具备于上述膜用网片和网片的一面或两面。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的螺旋缠绕式滤芯，其中，
上述活性碳纤维，是以毛布状、无纺布状、纸状中的任一形状一体地结合到膜用网片或网片。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的螺旋缠绕式滤芯，其中，
上述活性碳纤维片，是以活性碳纤维编织而成的。
6.根据权利要求5所述的螺旋缠绕式滤芯，其中，
上述活性碳纤维片，在其表面或内部涂覆或浸渍添加剂。
7.根据权利要求6所述的螺旋缠绕式滤芯，其中，
上述添加剂，是从由杀菌剂、抗菌剂、矿物供应剂、pH调节剂及他们的组合所构成的组中选择的一种。
8.根据权利要求6所述的螺旋缠绕式滤芯，其中，
上述添加剂，相对活性碳纤维片100重量，其含量在30重量以下。
9.一种螺旋缠绕式滤芯，包括：
过滤管，呈管状，在一侧设置有净水排出口，在表面沿着长度方向形成多个净水流入孔；
过滤片，在将以在内部形成过滤空间的方式由2层薄片构成且在其内部具备膜用网片的膜片、和在上述膜片的一面或两面形成有通道的网片层叠的状态下，一侧固定于上述过滤管而形成辊状地缠绕；
粘合片，使得在上述过滤片缠绕到上述过滤管的状态下粘合成圆形的壳体外观；
其中对上述膜用网片和网片中之一或全部进一步提供活性碳纤维。
10.根据权利要求9所述的螺旋缠绕式滤芯，其中，
在过滤管内侧提供的活性碳，是将具有毛布状、无纺布状、纸状中的任一形状的活性碳纤维、粒状活性碳、或加工成块状的活性碳填充到过滤管内侧而一体地结合而构成的。
11.根据权利要求9所述的螺旋缠绕式滤芯，其中，
在上述活性碳纤维片表面或内部涂覆或浸渍添加剂，该添加剂是从由杀菌剂、抗菌剂、矿物供应剂、pH调节剂及他们的组合所构成的组选择的。
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