KR100289551B1 - 가정용 정수기 - Google Patents

Abstract

막증류 원리에 따라 작동하는 정수기는 유입하는 비정화수를 막증류 처리가 개시되기 전에 탈기하는 탈기장치 (7): 탈기된 물을 막증류시키기 위한 멤브레인 수단 (16) 및 탈기된 비증류수의 수위가 정화될 비정화수를 수용하는 용기 (3) 에 있는 소정의 하부레벨로 떨어지면 탈기된 비증류수의 잔류량을 배출시키는 기능을 하는 출구수단 (20) 을 포함한다. 상기 용기 (3) 에는 상부 레벨센서 (4), 하부 레벨센서 (18) 및 온도센서 (11) 가 제공되어 있다. 상부 레벨센서 (4) 는 물이 상기 탈기장치 (7) 를 통과하여 순환을 하도록 순환장치 (5) 를 작동시키고 또한 비정화수 가열장치 (9) 를 작동시키는 기능을 한다. 용기에 있는 물의 수위가 떨어지면 상기 하부 레벨센서 (18) 는 잔류되어 있는 비증류수가 배출되도록 상기 출구수단 (20) 을 개방시키는 기능을 한다. 물이 소정의 온도에 달하면 상기 온도센서 (11) 는 상기 탈기장치 (7) 로의 순환을 중지시키고 탈기된 물을 증류시키기 위해 이 탈기된 물을 상기 멤브레인 수단 (16) 쪽으로 순환시키는 기능을 한다.

Description

가정용 정수기

본 발명은 청구범위 제 1 항의 서문에 규정된 종류의 정수기에 관한 것으로 특히 가정용 정수기에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 막증류로 물을 정화시키는 정수기에 관한 것이다.

막증류 그 자체는 당 기술분야에서 공지되어 있다. 예컨대, 유럽특허 제 EP-0 118 760 호의 명세서에는 증기투과성막을 통한 투과증발로 용액으로부터 휘발성분을 분리하는 장치가 교시되어 있다. 이들 막은 서로 다른 챔버들을 분리하는 프레임에 늘어져 부착된다. 비정화수는 원료매체실 안에서 위로 흐르고 동시에 고온의 물이 가열실안에서 밑으로 흐른다. 막을 통한 증발로 개개의 중간 투과실에서 투과가 일어난다.

독일연방 공화국 특허 제 DE 3441190 호의 명세서에도 원료매체실로 부터 투과실까지의 막을 통한 투과증류법이 개시되어 있으며, 이 투과실은 천연 매질 챔버의 반대편에 있는 냉각제의 도움으로 냉각된다.

비록 이들 장치 및 이와 유사한 장치들이 의도한 바의 목적을 수행하지만, 가정용 즉 요구되는 물의 양이 상대적으로 적고 또한 순도와 매우 용이한 장치취급에 대한 요구가 매우 높은 사용에서는 부적절하다. 본 발명의 목적은 이와 같은 종류의 정수기를 제공하는 것이다.

진보성이 있는 정수기가 청구범위 제 1 항의 특징부에 규정되어 있으며, 탈기장치, 멤브레인 수단 및 출구수단을 포함하고 있다. 이 탈기장치는 유입되는 비정화수를 막증류가 개시되기 전에 탈기하는 기능을 한다. 멤브레인 수단은 탈기된 물을 증류시키는 기능을 한다. 출구수단은 탈기된 비증류수의 수위가 소정의 하위 레벨로 떨어지면 잔류하는 탈기된 비증류수를 배출하는 기능을 한다.

개선된 본 발명에 의하면, 정수기는 비정화수를 받아들이기 위한 용기를 포함하며, 상부 레벨센서와 하부 레벨센서 및 온도센서가 상기 용기에 제공되고, 비정화수가 용기의 상한 레벨에 도달하면 상기 상부 레벨센서는 물이 상기 탈기장치로의 순환을 하도록 순환수단을 작동시키고 또한 비정화수 가열수단을 작동시키는 기능을 하며, 물의 수위가 상기 용기의 하한 레벨로 떨어지면 상기 하부 레벨센서는 잔류되어 있는 비증류수가 배출되도록 상기 출구수단을 개방시키는 기능을 하고, 그리고 비정화수의 온도가 소정치에 달하면 상기 온도센서는 상기 탈기장치로의 순환을 중지시키고 탈기된 물이 증류가 일어나는 멤브레인 수단 쪽으로 순환을 하도록 해주는 기능을 한다.

본 발명의 이상의 특징과 다른 특징들은 다음의 청구범위에 기재되어 있다.

첨부된 도면과 예시적인 실시예를 참조로 본 발명을 지금부터 상세히 설명한다. 본 도면은 본 발명의 진보적인 정수기를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 구성을 더욱더 쉽게 알 수 있도록 일부가 절단되어 있다.

도시되어 있는 정수기는 밀폐 하우징 내에서 다음과 같은 구성품을 포함한다:

- 비정화수를 받아들이기 위한 것이며 상부 레벨센서 (4), 하부 레벨센서 (18) 및 온도센서 (11) 가 부착되어 있는 고정 용기 (3);

- 탈기장치 (degassing means) (7);

- 탈기장치 (7) 근방에 장착되어 있는 팬 (fan) 장치 (10);

- 공냉장치 (161) 에 설치되어 있는 멤브레인 수단 (16);

- 비정화수 순환장치 (5);

- 비정화수 가열장치 (9);

- 탈기된 비증류수와 과도 비정화수의 잔여량 및 있을 수 있는 탈기 생성물을 배출하기 위한 출구수단 (20); 그리고

- 정화된 물을 담기 위한 것으로 제거가능한 두개의 캔 즉 저장통 (17) (이들중 하나만 도시됨).

정수기의 작동방법에 대한 간단한 설명, 1 - 4 :

1. 채우기 (filling)

비정화수가 열림가능한 뚜껑 (1) 을 통해 정수기 안으로 유입된다; 물은 방수시일 (2) 과 탈기탑 (8) 을 지나서 상기 고정 용기 (3) 안으로 들어가며, 이 용기의 저장용량은 약 3.6 리터이다.

2. 탈기 (degassing)

상기 고정 용기 (3) 내의 물의 수위가 상부 레벨센서 (4) 의 높이까지 상승하면, 순환장치 (5) (펌프), 가열장치 (9) (침수 가열기) 및 팬장치 (10) 가 작동을 시작한다. 비정화수는 도관 (6) 을 통해 상기 고정 용기 (3) 로 부터 탑 (8) 에 있는 탈기장치 (7) 까지 순환하는데, 이 탈기장치에서 물은 다수의 구멍 (71)을 통해 분무되어 탑 (8) 의 벽상에서 얇은 막을 형성한다. 물은 용기 (3) 로 다시 내려간다. 탈기 생성물들은 상부 팬장치 (10) 에 의해 위로 흡입되어, 응축이 이루어지는 도관 (도시되지 않음) 을 통해 출구수단 (20) 으로 내려간다.

3. 증류 (Distillation)

비정화수가 순환할 때 상기 온도센서 (11) 는 비정화수의 온도를 측정한다. 비정화수의 온도가 약 98℃에 달하면 솔레노이드 밸브 (13) 의 개방을 지시하는 전자 카드 (12) (프로세서) 에 신호가 보내진다. 그리고 물은 탈기되고 탈기장치 (7) 대신에 멤브레인 수단 (16) 에 있는 멤브레인 카세트 쪽으로 유도되어, 거기서 도관 (15)을 통해 가열을 위해 고정 용기 (3) 로 돌아간다. 가열된 물은 수증기를 상기 카세트 멤브레인을 통해 냉각실로 보내며, 이 수증기는 공냉식 냉각 프로파일(profile) 에 대해 응축된다. 정화된 물은 상기 제거가능한 캔 (17) 들 안으로 이동한다.

4. 비우기 (Emptying)

증류가 진행됨에 따라 용기 (3) 내에 있는 물의 수위는 낮아진다. 물의 수위가 상기 하부 레벨센서 (18) 에 달하면, 이 센서는 상기 솔레노이드 밸브 (19) 가 출구수단 (20) 을 개방하도록 지시하는 프로세서 (12) 에 신호를 보내며, 이리하여, 증류되지 않고 남아 있는 모든 물이 (약 1.4 리터) 용기 (3) 로부터 배출된다. 비우기는 약 5 분 동안 계속된다. 그리고, 약 한시간 동안 처리되어 정화된 약 2 리터의 물이 캔 (17) 안에 수용된다. 비우기가 끝나면 비정화수를 정수기에 다시 채워 이상의 과정을 자동적으로 반복시킬 수 있다.

증류과정 동안에 물의 온도가 주어진 특정온도 예컨대 98 ℃ 로 부터 특정량 예컨대 3 ℃ 정도로 편차가 발생하면, 상기 온도센서 (11) 는 밸브 (13) 를 폐쇄시키도록 하는 신호를 프로세서 (12)에 보내는데, 이렇게 해서 막증류 (membrane distillation) 를 통해 정수기를 다시 시작하기 전에, 탈기가 다시 행해지고 남아 있는 모든 물이 가열된다(물은 98 ℃로 가열될 것이다). 더 일반적으로 말하면, 앞서 말한 특정량은 최대로 특정온도의 약 3 % 가 될 수도 있다. 정수기로 유입된 모든 비정화수가 증류되는 것은 아니기 때문에, 탈기 과정에서 제거되지 않은 불순물이 남아 있는 물에 잔류되어 있을 가능성이 있으며, 따라서 이 물이 출구 (20) 를 통해 배수될 때 증대된 입자 응집물을 함유할 수도 있다. 상기 뚜껑 (1) 에 있는 흡입구를 통해 비정화수가 정수기로 유입되면, 이 물은 자동적으로 즉시 출구 (20)로 유도된다.

비정화수가 이상에서 설명한 예시적인 정수기에서 정활될 때, 상기 캔 (17) 으로 들어가는 물의 온도는 약 40 ℃ 이다. 캔 (17) 의 흡입구의 상류에 냉각루프 (cooling loop) 를 공지되어 있는 방법으로 설치함으로써, 이 물의 온도를 8 ~ 10℃ 로 냉각시킬 수 있다.

(캔에 들어 있는 정화된 물을 사용하기 위해) 증류과정 동안에 상기 캔 (17) 들중의 하나를 제거하면 그렇지 않은 경우 캔으로 전달되는 물이 캔 대신에 출구 (20) 로 직접 유도되도록, 또한 상기 장치가 구성되어 있다.

비정화수의 전량이 순환되면서 예컨대 분당 약 3 ~ 6 리터의 비율로 98 ℃ 의 최종온도로 가열되고 또한 상기 탈기탑내로 펌핑되어 이 탑의 내면에 얇은 수막 (film of water) 이 형성되기 때문에, 용기가 약 3 ~4 리터의 물로 채워진 후 비정화수에 함유되어 있는 휘발성 물질은 물로 부터 제거된다. 상기 탑에 제동된 흡입 채널은 팬과 연통하는데, 이 팬은 전체순환과 가열과정 동안 불필요한 물질들을 연속적으로 빨아 들이며, 이들 물질은 수증기와 함께 추출되어 출구를 통해 배출된다. 비정화수의 온도가 98 ℃ 에 달하면 모든 휘발성 물질이 제거되어 버린다. 다음에 고체입자와 이온을 제거하기 위해 상기 과정은 자동적으로 막증류 단계로 이어지게 된다.

클로로포름, 브로모포름, 브로모-디클로로메탄 및 디브로모-클로로메탄과 같은 THM (trihalomethanes) 이 물 1 리터당 1000 ㎍ 함유되어 있는 비정화수에 대한 시험에서, 이들 불순물의 대다수가 비등점이 98℃ 이상 이었음에도 불구하고 불순물을 제거한 결과 물 1 리터당에 남아 있는 THM의 양이 0.1 ㎍ 미만이었다.

따라서, 앞에서 언급한 바와 같이 본 발명의 정수기는 비정화수를 매우 높은 순도로 정화시킬 수 있다. 본 발명의 정수기로 얻어진 순도는 물을 정화하기 전과 후에 수행한 서로 다른 시험절차에 대해 계산되었는데, 다음과 같은 결과가 얻어졌다:

1. 클로린 (Chlorine) 3.4 mg/1 에서 0.01 mg/1 이하로

2. 트리할로메탄 1000 ㎍/1 에서 1 ㎍/1 이하로

3. 클로리드 31000 ppm 에서 1 ppm 미만으로

4. 방사능 (Radioactivity)

4 . 1 스트론튬 99 % 이상의 정화도

4 . 2 라듐 99.9 % 이상의 정화도

4 . 3 플로토늄 99 % 이상이 정화도

4 . 4 세슘 134 2.4 ± 0.2 Bq 에서 0 Bq

5 . 박테리아

2 일 후 3800 에서 0

7 일 후 14000 에서 0

본 발명은 이상에서 예시되어 설명된 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 청구범위 내에서 어떠한 바람직한 방법으로도 변형할 수 있다.

Claims (7)

1. 특별히 가정용으로 쓰이며 막증류 원리에 따라 기능을 하는 정수기로서,

   유입하는 비정화수를 막증류 과정이 개시되기 전에 탈기시키는 탈기장치 (7); 탈기된 물의 막증류를 위한 멤브레인 수단 (16); 및 탈기된 비증류수의 수위가 소정의 하한 레벨로 떨어지면 상기 탈기된 비증류수의 잔류량을 배출하는 기능을 하는 출구수단 (20) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
2. 제 1 항에 있어서, 비정화수를 받아들이기 위한 용기 (3) 를 더 포함하며, 상부 레벨센서 (4) 와 하부 레벨센서 (18) 및 온도센서 (11) 가 상기 용기에 제공되고, 비정화수가 용기 (3) 의 상한 레벨에 도달하면 상기 상부 레벨센서 (4) 는 비정화수가 상기 탈기장치 (7) 을 거쳐 용기 (3) 로 다시 돌아오는 순환을 하도록 순환장치 (5) 를 작동시키고 또한 비정화수 가열장치 (9) 를 작동시키는 기능을 하며, 물의 수위가 상기 용기 (3) 의 하한 레벨로 떨어지면 상기 하부 레벨센서 (18) 는 잔류되어 있는 비증류수가 배출되도록 상기 출구수단 (20) 을 개방시키는 기능을 하고, 그리고 비정화수의 온도가 소정치에 달하면 상기 온도센서 (11) 는 상기 탈기장치 (7) 로의 순환을 중지시키고 탈기된 물을 증류시키기 위해 이 탈기된 물을 상기 멤브레인 수단 (16) 쪽으로 순환시키는 기능을 하는 것을 특징으로 하는 정수기.
3. 제 2 항에 있어서, 탈기 생성물을 흡입하여 제거하며 또한 이 생성물이 출구수단 (20) 쪽으로 이동하는 동안에 이것들을 응축시키기 위한 것으로 상기 탈기장치 (7) 부근에 설치되는 상부 팬 (10) 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
4. 제 2 항 또는 3 항에 있어서, 몰의 온도가 소정 온도로 부터 주어진 값만큼 편차가 생기면, 상기 온도센서 (11) 는 진행되는 막증류를 중지시키며 또한 막증류 처리가 다시 시작되기 전에 잔류하는 모든 물을 탈기 및 가열시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 정수기.
5. 제 4 항에 있어서, 비정화수의 온도편차가 상기 소정 온도의 최대 3 % 에 달하면, 상기 온도센서 (11) 는 막증류 처리를 중지시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 정수기.
6. 제 2 항, 3 항 및 5 항들중 어느 한 항에 있어서, 쉽게 제거할 수 있는 두개의 물저장통 (17) 을 더 포함하며, 용기 (3) 가 상기 상한 레벨까지 비정화수로 채워지면 상기 물저장통들이 증류된 물의 약 절반을 각각 수용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 정수기.
7. 제 1 항 내지 3 항 및 5 항들중 어느 한 항에 있어서, 멤브레인 수단 (16) 을 냉각시키기 위한 공냉장치 (161) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.