KR100716030B1 - 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치 - Google Patents

Abstract

정수효율을 높이고 필터의 수명을 연장할 수 있는, 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치가 개시된다. 원수에 대하여 병렬로 이루어진 제1차 필터에 대하여 정수작용 및 세척수와 공기방울에 의한 역세작용이 교대로 이루어지고, 제2차 필터는 전기적 에너지 공급에 의한 오염물질의 순간적인 탈리 및 역세수에 의한 세척이 이루어지며, 제3차 필터에 대해서는 오토워싱밸브에 의해 농축수가 간헐적으로 일시에 배출된다. 제1차 필터가 역세가 이루어질 때, 공기와 세척수가 혼합된 유체는 그 필터 내로 인입된 원수와 서로 반대방향으로 강하게 부딪쳐 필터를 뒤흘들기 때문에 필터에 축적된 오염물질에 대한 세척효과가 크게 높아지며 이로 인해 제2차 필터 및 제3차 필터에 대한 세척부하를 그만큼 줄일 수 있다.

역세, 공기방울, 병렬, 교대, 정수

Description

공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치{Water Purifying Apparatus Uasing Auto Reverse Stream of Air-Water Mixture}

도 1은 국내 실용신안등록 제191691호에 따른 공기방울 자동 역세척 장치의 정수/세척 흐름도이다.

도 2는 본 발명에 따른 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치의 배관도이다

도 3은 본 발명에 따른 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치에 있어서, 필터 병렬라인 중의 일측의 제1차 필터가 정수작용을 하고 다른 일측의 제1차 필터가 역세작용을 하고 나머지 필터는 모두 정수작용을 하는 상태의 유체 흐름을 나타내는 개념도이다.

도 4는 본 발명에 따른 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치에 있어서 필터 병렬라인 중의 일측의 제1차 필터 및 제2차 필터가 정수작용을 하고 다른 일측의 제1차 필터 및 제2차 필터가 역세작용을 하며 제3차 필터는 정수작용을 하는 상태의 유체 흐름을 나타내는 개념도이다.

<주요 부분에 대한 도면부호의 설명>

A,A'---- 각각 좌우측 제1차 필터 B.B'---- 각각 좌우측 제2차 필터

C.C'--- 각각 좌우측 제3차 필터

e,e'--- 각각 좌우측 제1밸브(3-way 밸브)

f.f'--- 각각 좌우측 제2밸브(3-way 밸브)

h,h'---- 각각 좌우측 제3밸브(3-way 밸브)

g,g'--- 각각 좌우측 제4밸브(3-way 밸브)

i,i'--- 각각 좌우측 제5밸브(3-way 밸브)

a --- 에어공급장치 b---- 체크밸브

c ---- 파워 서플라이 d ----- 오토워싱 밸브

100----원수 공급관 101 --- 원수인입 라인

102--- 제1정수연결라인 103---- 세척수배출라인

104--- 공기공급관 105--- 제1세척수공급관

106--- 제2정수연결라인 107--- 제2세척수공급라인

108--- 최종 정수배출라인 109 --- 제3정수연결라인

110--- 제4정수연결라인 111 --- 농축수배출라인

대한민국 실용신안등록 제159897호

대한민국 실용신안등록 제191691호

본 발명은 정수 장치 전체의 성능을 높이고 각 필터의 수명과 효율을 높일 수 있는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 정수기는 활성탄, 이온교환수지, 막여과 또는 필터를 이용하여 원수(공급수)에 함유된 산화물, 중금속, 찌꺼기 등을 거르는 기기로서, 정수기를 일정 시간 사용한 이후에는 필터 등에 축적된 오염물질을 제거하기 위하여 필터를 교체하거나 혹은 필터를 세척함으로써 필터의 여과성능을 회복시키지 않으면 안되며, 만약 정수기 필터의 교체시기를 놓치거나 필터의 세척작업이 필요충분하게 이루어지지 않을 경우에는 필터에 축적된 오염물질로 인해 균 등이 번식함에 따라 정수기를 거쳐 공급되는 물의 수질이 오히려 원수보다 더 악화될 수도 있는 문제가 있다.

한편, 필터의 정기적인 교체는 정수기의 성능을 유지하기 위한 가장 바람직한 방법이지만, 그 교체작업에 전문적인 인력이 필요하고 필터를 교체하는 데에 비용이 들기 때문에 정수기 장치 자체 내에 필터에 축적되는 이물질을 스스로 제거할 수 있도록 하는 구성을 구비하는 것이 요청되고 있다.

정수기 장치 내의 기술구성에 의해 필터를 정수기 스스로 세척하는 방식의 종래기술로서는 예컨대 내국인 임택재에 의해 제시된 국내 실용신안등록 제159897호 및 임택재에 의해 출원되어 등록이후 본 출원인과 공유하고 있는 국내 실용신안등록 제191691호가 있다. 전자는 복수대의 필터를 수유입관과 병렬로 설치하여 정수와 세척을 교대로 행하는 방식으로서, 정수가 이루어지지 않는 필터측으로 정수된 물의 일부를 역류시켜 세척수로 활용함으로써 필터를 세척하는 기술이고, 후자는 이 기술을 더 개량하여 정수된 물의 일부를 활용하여 필터를 역세할 때 공기방울이 세척수와 함께 더 공급되도록 함으로써 필터의 세척효율을 높히는 기술이다.

위의 두 종래 기술 중 나중의 것인 국내 실용신안등록 제191691호에서 제시된 공기방울 자동 역세척 정수 장치의 기술내용을 첨부도면을 참조하여 더 상세히 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 필터(A1)(A2)(B1)(B2)가 갖추어진 A,B 정수라인이 하나의 수유입관(1)에 병렬로 연결되고, 수유입관(1)과 A,B 라인의 사이에는 공급수가 어느 한 라인에만 공급되도록 개폐시키는 제 1, 2유로 개폐 밸브(V1)(V2)가 설치되며, 필터(A1)(A2)(B1)(B2)를 세척한 세척수 배출관(2)(3)이 제1, 제2유로로부터 각각 분기되어 있다. 세척수 배출관(2)(3)에는 세척수 배출용 제3, 4 밸브(V3)(V4)가 설치되는 한편, 세척수 배출관(2)(3)은 하나의 배출관(4)으로 연결된다. A,B 라인의 필터(A1)(A2)(B1)(B2)는 정수와 세척이 서로 교대로 행하도록 구성되는데 이를 위해 A 라인 필터(A1)(A2)의 정수시에는 A 라인 개폐용 제 1유로 개폐 밸브(V1)가 개방되는 한편, 그동안 B 라인에서는 세척이 이루어져 그 세척수를 배출하기 위해 제4밸브(V4)가 개방되고, 역으로 B 라인의 정수시에는 B 라인 개폐용 제2유로 개폐 밸브(V2)가 개방됨과 아울러, A 라인의 세척수 배출용 제3밸브(V3)가 개방되는 방식의 일련의 교호동작이 일정 시간을 주기로 반복수행됨으로써 정수와 세척이 교대로 이루어지게 된다.

A,B 라인의 출구관(5)(6)과 수배출관(7)의 사이에는 정화된 물의 배출 및 세척을 안내하는 3-way 밸브(10)가 설치되는데, 이 3-way 밸브(10)는 A,B 라인 중 어느 한 라인을 통해 정수되는 물의 대부분이 그 밸브 내의 스프링(11) 작용에 의해 수배출관(7)을 통해 배출되도록 하는 한편 그 정수의 일부분을 오리피스를 통해 A, B라인 중 다른 라인으로 역류시켜 공급함으로써 세척수로서 쓰이게 하는 역할을 한다.

A,B 라인의 출구관(5)(6)와 3-way 밸브(10)의 사이에는 공기공급장치(40)가 연결되는데, 공기공급장치(40)는, 출구관(5)(6)에서 각각 분기되는 공기공급관(41)(42)과, 공기공급관(41)(42)에 공기를 일정 압력으로 공급하는 에어 펌프(43)와, 공기공급관(41)(42)에 공기를 선택적으로 공급하기 위한 체크밸브(41a)(42a)를 포함하여 구성되고, 출구관(5)(6)과 공기공급관(41)(42)의 사이에는 공기저장탱크(44)(45)가 각각 연결된다. 이러한 구성에 의해 정수가 이루어지는 라인측의 공기저장탱크(44)(45)에 필터를 거쳐 정수된 물이 공급되면, 그 수압에 의해 공기저장탱크 내부에 충진된 공기가 상측으로 이동하면서 압축되게 되며 정수 라인의 변경시 그 압축된 공기가 역세가 이루어지는 필터측으로 세척수를 밀어내는 역할을 한다.

그러나 이상과 같은 종래 국내 실용신안등록 제191691호에서 제시된 공기방울 자동 역세척 정수 장치는 정수되는 동안의 정수되는 물의 유로는 필터의 아래쪽에서부터 필터의 위쪽 방향으로 흐르는 반면 세척되는 동안 세척수 및 이 세척수와 함께 합류되어 필터에 공급되는 공기는 필터의 상부측으로부터 유입되어 필터의 하부로 향하는 방향인 바, 물보다 가벼운 공기는 위로 부상하려 하기 때문에 공기방울에 의한 필터세척효과가 기대에 미치지 못하고, 공기탱크의 구성이 필요한 만큼 제조비가 많이 들며, 특히 미세한 입자에 대한 정수 및 그러한 미세입자 거름용 필터에 대한 정수 장치 요소을 구비하고 있지 못하다.

따라서 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 공기탱크의 구성을 생략하고 구조를 간단히 개선하더라도 역세가 이루어지는 제1차 필터에 대한 물과 공기의 협력에 의한 세척작용이 보다 강력하게 이루어질 수 있는 정수기를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 또다른 목적은 공기방울 및 물에 의한 역세가 이루어지는 방향이 필터의 하부쪽으로부터 필터의 상부쪽으로 행하여 짐으로써 필터의 전 길이에 걸쳐 공기방울 및 물에 의한 강력한 세척효과가 이루어질 뿐만 아니라, 특히 공기방울과 물이 혼합된 세척용수로 하여금 흐름관성 또는 잔류압력으로 필터쪽을 향하여 하향 하여 흐르는 필터 내의 원수와 서로 반대방향으로 강하게 부딪치게 함으로써 강력한 와류 내지 난류가 발생하게 하고, 이로 인해 필터 입자를 크게 뒤집어 세척효율을 대폭 높일 수 있는 정수기를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 또다른 목적은 복수의 필터에 대하여 정수와 세척이 교대로 일어나는 병렬형 정수기에 있어서, 최초의 전처리(前處理) 필터를 물과 공기에 의해 세척함으로써 1차 정수된 물이 탄소섬유필터로 이루어진 2차 정수필터에 의해 2차 정수되도록 하되, 이러한 제2차 필터에 축적된 불순물을 전기적 방식에 의해 순간 탈리하고 그 탈리된 불순물을 역세할 수 있는 구성의 정수기를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 2차 정수필터를 거친 정수에 대하여 최종적으로 극미세의 나노필터로 이루어진 3차 정수필터를 통과하게 하되 제3차 필터에 대해서도 주기적으로 농축수를 배출할 수 있도록 하는 구성의 정수기를 제공함을 목적으로 한다.

이하 본 발명의 구성을 첨부도면에 기초하여 상세히 설명한다.

우선 본 발명에 따른 정수 장치의 구성을 개괄적으로 설명하면, 도 2에 도시한 정수 장치 배관도에 의해 알 수 있듯이, 도면의 좌측 A-B-C 필터와 우측의 A'-B'-C' 필터가 좌우대칭되게 유입 원수에 대하여 병렬로 연결되며, 원수에 대한 필터링 순서는 A-B-C순(A'-B'-C'순)으로 정수작용이 이루어진다. 이하 설명하는 본 발명에 있어서 필터 및 배관의 구성은 바람직하게는 좌우 대칭을 예로 들어 설명하지만, 제1차 필터를 제외한 제2차 필터 및 제3차 필터는 좌우 대칭이 아닌 각각 단독인 형태이어도 본 발명에 따른 기술사상을 보유하는 것으로 해석되어야 한다.

A(A')필터는 제1차 필터로서, 본 발명에 따른 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치에 있어서 수원(水源)으로부터 유입되는 원수에 대하여 1차적으로 거르는 필터로서 입도가 가장 큰 불순물을 최초의 전처리 공정으로 걸러내는 역할을 하며, 본 발명에 있어서는 통상 상품명으로 '에버짓엔'으로 불리우는 고경도(高硬度)의 광물성 입자가 그 필터여재(濾材)로 사용된다. 제1차 필터(A)(A')는 원수에 함유된 불순물 중 특히 조립(粗粒)의 불순물이 일차적으로 가장 많이 걸러지고 불순물에 의한 클로깅(clogging) 압력이 가장 많이 작용하는 곳이므로 이 필터에 축적된 불순물을 어떻게 효과적으로 제거하느냐에 따라 차후 제2차 필터 및 제3차 필터에 걸리는 부하의 크기 내지 그 필터링 성능 또는 제2,3차 필터의 수명에 결정적인 영향을 주게 된다.

B(B')필터는 상기 제1차 필터에 의해 1차로 걸러진 정수를 재거름하는 필터로서 본 발명에서는 예컨대 탄소섬유필터로 이루어지며, 제2차 필터에 의해 걸러져서 축적되는 불순물은 전기에너지의 인가에 의해 순간적으로 탈리되고 역세수에 의해 역세된다.

C(C')필터는 상기 제2차 필터를 거친 정수에 대하여 최종적으로 극미세의 불순물을 여과하는 필터로서, 예컨대 필터공(孔)의 크기가 나노미터 수준의 극미세 소재의 여재로 이루어지며, 이 필터에 대해서는 역세방식이 아니라 타이머가 부착된 오토워싱밸브(Auto Washing Valve)를 주기적으로 여닫음으로써 농축된 불순물을 간헐적으로 일시에 배출하게 된다.

본 발명에 있어서 정수 유로이든 세척 유로이든 유체의 흐름방향을 제어하는 밸브는, 제3차 필터에 의해 농축되는 불순물을 제거하기 위한 오토워싱밸브를 제외하고는, 모두 3-WAY 솔레노이드 밸브이며, 프로그램된 바에 따라 콘트롤러에 의해 자동으로 개폐된다.

위와 같은 주요 구성요소를 구비하여 이루어지는 본 발명에 따른 정수 장치의 구성요소들 간의 전체적인 유기적 결합구성 및 작동관계를 설명하면 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 정수 장치는, 도 2에 도시한 바로부터 알 수 있듯이, 제2차필터 및 제3차 필터가 모두 각각 좌우 쌍으로 이루어진 병렬형이라고 가정할 경우,

원수가 공급되는 원수관(100)과;

복수의 제1차 필터(A)(A')와;

상기 원수관(100)과 상기 복수의 제1차 필터(A)(A')를 상호 병렬로 연결하는 원수 인입라인(101)과;

상기 각 제1차 필터(A)(A')로부터 각각 인출되는 역세 세척수를 배출하기 위해 각 제1차 필터에 연결된 세척수배출라인(103)(103')과;

상기 원수 인입라인(101)을 통해 공급되는 원수가 어느 일측의 제1차 필터로만 공급되도록 경시적으로 상호 길항(拮抗) 작동하는 한편 상기 제1차 필터(A)(A')와 상기 세척수 배출라인(103)(103')을 단속적으로 개폐하는 복수의 제1밸브(3-way 밸브)(e)(e')와;

복수의 제2차 필터(B)(B')와;

상기 제1차 필터(A)(A')와 제2차 필터(B)(B')를 그 병렬라인별로 각각 상호간에 직렬로 연결하는 복수의 제1 정수연결라인(102)(102')과;

상기 복수의 제1 정수연결라인(102)(102') 상호간을 유체연통가능하게 연결하는 제1 세척수공급라인(105)과;

에어공급장치(a)와;

상기 에어공급장치(a)에서 나온 공기가 상기 복수의 제1차 필터(A)(A')에 공급되도록 상기 제1 세척수공급라인(105)에 연결된 공기공급라인(104)과;

상기 에어공급장치(a)에서 나온 공기가 상기 복수의 제1차 필터(A)(A') 중의 어느 한 쪽으로만 선택적으로 공급되도록 하는 체크밸브(b)(b')와;

상기 제1 세척수공급라인(105)과 제1정수연결라인(102)(102')과의 교점에 각 각 설치된 제2 밸브(3-way 밸브)(f)(f')와;

복수의 제3차 필터(C)(C')와;

상기 제2차 필터(B)(B')와 상기 제3차 필터(C)(C')를 그 병렬라인별로 각각 상호간에 직렬로 연결하는 복수의 제2 정수연결라인(106)(106')과;

상기 제2 정수연결라인(106)(106') 상호간을 유체연통가능하게 연결하는 제2 세척수 공급라인(107)과;

상기 제2 정수연결라인(106)(106')과 제2 세척수 공급라인(107)의 각 교점에 설치된 제3밸브(3-way 밸브)(h)(h')와; 그리고,

제3차 필터(C)(C')의 출구에 연결된 정수배출라인(108)

을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그러나 본 발명은 전술한 구성 중 제2차 필터 및 제3차 필터가 각각 하나씩 밖에 없는 경우도 본 발명의 이점 내지 해결하고자 하는 기술적 과제 및 이를 해결한 효과를 그대로 공유한다.

본 발명에 따른 정수 장치는 이상과 같은 구성에 더하여 상기 제2차 필터(B)(B')에 전기적 에너지를 공급하는 파워서플라이(Power Supply)(c)가 더 구비된 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 정수 장치는 이상과 같은 구성에 더하여 상기 제1정수연결라인(102)(102') 상호간을 유체연통가능하게 연결하는 하는 한편 세척수 배출라인(103)(103')과도 연결되는 제3정수연결라인(109)이 더 구비되고, 상기 제1정수연결라인(102)(102')과 상기 제3정수연결라인(109)의 연통 교점에 유체유로를 변환하는 제4밸브(3-way 밸브)(g)(g')를 더 구비하는 것을 또다른 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 정수 장치는 제2정수 연결라인(106)(106')을 상호 유체연통가능하게 연결하는 제4정수연결라인(110)이 더구비되고, 상기 제2정수연결라인(106)(106')과 상기 제4정수연결라인(110)의 연동교점에 유체유로를 변환하는 제5밸브(3-way 밸브)(i)(i')를 더 구비하는 것을 또다른 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 정수 장치는 제3차 필터에 걸려지는 농축수를 배출하기 위한 농축수 배출라인(111)이 세척수 배출라인(103)과 연결되어 있고, 이 농축수 배출라인을 간헐적으로 열어 농축수를 일시에 배출하는 오토워싱밸브(Auto Washing Valve)(d)가 더 구비되어 있는 것을 또다른 특징으로 한다.

본 발명에서 정수기 필터의 배열은 병렬로 배치된 좌우 두 라인이 서로 대칭으로 이루어지며, 도면부호로는 A, B, C로 이루어진 좌측의 정수라인과 첨자(添子)가 붙은 A', B', C'로 이루어진 우측의 정수라인이다. 이들 좌우의 두 정수라인 중 제1,2차 필터(A, A')(B, B')에 의한 작동(정수/세척)은 서로 교대로 이루어지기 때문에 본 명세서에서는 편의상 그 어느 한 패턴만을 기준으로 설명하며, 좌우 역할이 바뀐 패턴에 대해서는 동일하므로 그 설명을 생략한다. 이하 위와 같은 구성의 본 발명에 따른 정수 장치의 정수/세척의 작동을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치에 있어서 필터 병렬라인 중의 일측(예컨대 도면서 좌측)의 제1차 필터(A)가 정수작용을 하고 다른 일측(도면상 우측)의 제1차 필터(A')가 역세작용을 하고 나머지 좌우측 제2차 필터(B, B') 및 좌우측 제3차 필터(C, C')는 모두 정수작용을 하는 상태의 유체 흐름을 나타내는 개념도이며, 도 4는 본 발명에 따른 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치에 있어서 필터 병렬라인 중의 일측(예컨대 도면상 좌측 )의 제1차 필터(A) 및 좌측의 제2차 필터(B)가 정수작용을 하고, 다른 일측(도면상 우측)의 제1차 필터(A') 및 제2차 필터(B')가 역세작용을 하며 제3차 필터는 좌우측 모두 정수작용을 하는 상태의 유체 흐름을 나타내는 개념도이다.

편의상 정수/세척의 작용이 교체되는 순간(예컨대, 우측라인의 제1차 필터(A')가 정수작용을 끝내고 세척작용으로 전환되는 순간 - 따라서 좌측라인의 제1차 필터(A)는 세척작용을 끝내고 정수작용으로 전환되는 순간)부터 설명하면, 도 3도에 도시된 바로부터 알 수 있듯이, 프로그램된 바에 따라 컨트롤러(미도시)에 의해 우측 정수라인의 제1밸브(e')는 우측 제1차 필터(A')로의 유로는 폐쇄하는 한편 세척수배출라인(103')으로의 유로는 개구(開口)하는 상태로 되고, 좌측 정수라인의 제1밸브(e)는 좌측라인 제1차 필터(A)로의 유로는 개구하는 한편 세척수배출라인(103)으로의 유로는 폐쇄하는 상태로 되며, 따라서 원수 공급관(100)을 통해 유입되는 원수는 좌측의 제1차 필터(A) 쪽으로만 공급된다.

좌측 제1차 필터(A)를 통과하여 1차로 정수된 물은 대부분 제1정수유로(102)를 통해 좌측의 제2차 필터(B)로 인입되지만, 이때 1차 정수된 물의 일부는 좌측라인의 제2밸브(f), 제1세척수 공급라인(105) 및 우측라인의 제2밸브(f')를 차례로 거쳐 우측의 제1차 필터(A')를 역방향으로 통과함으로써 우측 제1차 필터(A')를 역세(逆洗)한 다음 우측 제1밸브(e')를 통해 세척수배출라인(103')으로 배출된다. 따라서 본 발명에 있어서 상기 제2밸브(f,f')는 항상 제1세척수공급라인(105) 쪽으로는 일부 개구되어 있되, 제2차 필터(B. B')를 향하여는 주기적으로 개폐 상태를 교대하는 형태의 3-WAY 밸브이다.

한편, 전술한 바와 같은 작동에 있어서 우측라인의 1차 필터(A')에 대한 역세효율을 높이기 위하여 제1세척수공급라인(105)에는 에어공급장치(a)에 의해 공급되는 공기를 인입하기 위한 공기공급관(104)이 접속되는데 에어공급관(104)의 도중에는 공급공기의 공급방향을 좌우측 어느 한 쪽으로 가변 제어하기 위한 적어도 하나의 체크밸브(b, b)가 구비된다.

위와 같은 에어공급장치(105, 104, b)의 구성에 의해, 전술한 바와 같은 우측라인 제1차 필터(A')에 대한 역세가 이루어질 때, 그 역세수에는 항상 일정한 량의 공기가 함께 포함되어 있기 때문에 단순히 물에 의한 역세만으로 제1차 필터(A')를 세척할 때보다 훨씬 더 세척효율이 높으며, 특히 공기의 공급방향이 제1차 필터(A')의 하부로부터 그 필터의 상부를 향한 방향이어서 물과 함께 공급되는 공기는 그 가변운 성질로 인해 공급되는 공기의 전부가 필터의 종방향 길이 전체에 걸쳐 관통하여 흐를 수 있는 점에서 공기방울에 의한 세척효율이 크게 높아지는 효과가 있다.

또한 본 발명에서는 제1밸브(e')는 그 제어 방향별 소통 유량이 다르게 설정되는 것이 바람직한데, 구체적으로는 제1차 필터(A')쪽으로의 원수공급 구경(口徑)이 세척수배출유로(103')쪽으로의 인출구경보다 더 크게 설정되는 형태의 밸브이다. 그 까닭은 그렇게 밸브의 전환유로별 구경, 즉 소통유량을 다르게 설정함으로써 제1밸브(e')가 정수작용에서 세척작용으로 전환되더라도 제1차 필터(A')의 내부에는 그러한 전환 직전에 제1밸브(e')의 대구경(大口俓)을 통해 정수되기 위하여 대량 공급되던 원수가 여전히 그 위에서 아래쪽 방향으로의 흐름관성(慣性)) 내지 그 흐름방향(위에서 아래로)으로의 잔류압(殘留壓)이 남아 있도록 유도되기 때문에 밸브(e')가 전환된 직후의 순간에는 제1차 필터(A') 내부의 대략 상부쪽에 잔류된 이러한 관성 내지 잔류압을 갖는 물(원수)이 제1차 필터(A')의 아래쪽에서부터 위쪽으로 공급되는 전술한 바와 같은 세척수+공기의 혼합유체가 상호 강하게 충돌하게 되며, 그럼으로써 제1차 필터(A')에 축적된 오염물질은 그만큼 더 강력하게 스터링(Stiring)되게 되어 그 필터입자의 전복(顚覆))현상 내지 세척효율이 크게 높아지는 효과를 얻을 수 있는 것이다. 본 발명에서 이러한 충돌 효과는 공급된 공기방울의 전부가 제1차 필터(A')의 세로길이 전체에 걸쳐 아래로부터 위로 모두 관통하여 올라감으로써 필터에 대한 세척효율을 높이는 것과 함께 종래기술과 차별되는 주요한 일 특징을 이루는 것이다.

다음으로, 전술한 제1차 필터(A)를 거쳐 1차 정수된 물이 연속하여 좌우측 제2차 필터(B, B')에 의해 동시에 정수되다가 간헐적으로 우측 제2차 필터(B')가 역세되는 과정을 설명한다.

전술한 제1차 필터는 그 좌우측의 필터(A, A')가 각각 정수와 역세를 경시적(경(經時的)으로 서로 교대하여 나누어 행하는 것에 반해, 제2차 필터에서는 바람직하게는 상기 좌우의 제1정수유로(102, 102') 상호간이 제4밸브(3-WAY 밸브)(g, g')를 매개로 제3 정수유로(109)에 의해 유체연통가능하게 연결되어 있는 구성에 의해, 좌측 제1정수유로(102)를 흐르는 1차 정수된 물이 좌측의 제2차 필터(B)로 흘러들어갈 뿐만 아니라 우측의 제2차 필터(B')로도 동시에 흘러들어감으로써 좌우의 제2차 필터(B,B')는 동시에 정수작용을 한다. 이처럼 제1차 필터(A, A')와 제2차 필터(B, B)의 작동방식을 다르게 구성하는 것이 바람직한 까닭은 제2차 필터는 비교적 고가(高價)이어서 가능한 한 정수처리량을 많게 하는 것이 경제적이라는 측면과, 제2차 필터는 이미 제1차 필터에 의해 1차 정수됨으로써 오염물질의 함유량을 대폭 줄인 물을 다시 재거름하는 필터이기 때문에, 이러한 제2차 필터에 대해서는 빈번한 또는 지속적인 세척의 필요가 제1차 필터의 경우보다 그만큼 줄어들기 때문이다.

그러나 제2차 필터에 대해서도 일정한 시간이 경과한 다음에는 여전히 그 거른 오염물질을 세척해 줄 필요가 있는 것인 바, 본 발명은 이를 위하여 제2차 필터(B, B')와 제3차 필터(C,C')를 상호 연결하는 제2정수유로(106, 106')를 구비하는 외에, 상기 좌우측 제2정수유로(106, 106')를 제3밸브(3-WAY 밸브)를 매개로 상호 연결하는 제2세척수라인(107)을 구비하는 것에 의해 이루어지며, 더 바람직하게는 전기에너지를 제2차 필터에 공급하는 파워써플라이(Power Supply)(c)를 더 구비하는 것에 의해 이루어진다. 따라서 전술한 것처럼 좌측 제1정수유로(102)를 흐르는 1차 정수된 물이 좌측의 제2차 필터(B)로 흘러들어갈 뿐만 아니라 우측의 제2차 필터(B')로도 동시에 흘러들어감으로써 좌우의 제2차 필터(B,B')는 동시에 정수작용을 하다가 프로그램된 일정 시간이 경과한 어느 순간 파워써플라이(B')를 통해 우측 제2차 필터(B')에 고압의 전기에너지를 짧은 시간 동안(예컨대 1초 내지 5초) 공급하면 그 전기력에 의해 제2차 필터(B')에 축적된 오염물질들이 순간적으로 탈리(脫離)되고, 파워써플라이에 의해 전기력이 공급되는 그 순간부터 일정 시간동안 제4밸브(g')의 전환이 이루어짐으로써 제2세척수라인(107)을 통해 제3밸브(3-way 밸브)(h')를 거쳐 제2차 필터(B') 내로 인입된 역세수는 전기에너지에 의해 탈리된 오염물질을 씻어내 세척수배출라인(103')으로 배출한다. 제2차 필터(B')에 대한 이러한 전기적 탈리 및 역세 시간은 매우 짧게, 예컨대 (수초에서 수분 이내) 간헐적으로 반복된다.

다음으로, 전술한 제2차 필터(B)(B')를 거쳐 2차 정수된 물이 연속하여 좌우 측 제3차 필터(C, C')에 의해 동시에 정수되고 동시에 간헐적으로 응축수가 배출되는 과정을 설명한다.

제2차 필터(B)(B')와 제 3차필터(C, C')는 각각 그 좌우측 라인별로 제2정수연결라인(106)(106')에 의해 상호 직렬 연결되어 있기 때문에, 각 좌우측 제2차 필터(B, B')에 의한 전술한 바와 같은 동시적인 2차 정수를 거친 물은 제3차 필터에 각각 동시에 공급되게 됨으로써 최종 정수과정을 거치게 된다. 제3차 필터로서는 그 필터공(孔)이 나노미터 수준의 극미세 여재가 사용되며, 원수에 함유된 대부분의 불순물은 그 이전단계인 제1차 필터 및 제2차 필터에 의해 거의 대부분 걸러졌기 때문에 역세와 같은 적극적인 필터 세척은 필요치 않다. 따라서 본 발명에서는 제3차 필터에 의해 걸러지는 농축수를 모아 이를 이를 농축수배출라인(111)을 통해 간헐적으로 일시에 흡출해내는 오토워싱밸브(Auto Washing Valve)(d)를 구비한다. 미설명부호 110은 제4정수연결라인으로서, 전술한 좌우측 제2정수연결라인 (106)(106')을 상호간에 유체연통가능하게 연결함으로써 제2차 필터를 통과하여 2차 로 정수된 물이 좌우측 제3차 필터(C)(C')에 보다 고르게 공급될 수 있도록 하는 역할을 하거나 필요에 따라 제3차 필터중 임의적으로 어느 한 쪽의 필터쪽으로 유입되는 유량을 더 많게 또는 더 적게 제어할 필요가 있는 경우을 위한 것이다. 제2정수연결라인(106)(106')과 제4 정수연결라인(110)이 연결되는 교점에는 제5밸브(3-way 밸브)(i)(i')가 장착되어 필요에 따른 유로개폐를 제어할 수 있다.

이상의 정수 및 세척의 작동은 병렬로 연결된 좌우 두 개의 필터라인 중 좌측 라인의 필터(A,B)가 정수작용을 하는 과정 중이고, 우측 라인의 필터(A',B')는 역세 중인 경우(B'는 비교적 매우 짭은 시간 동안의 간헐적 역세)를 상정하여 설명한 것이지만, 이러한 좌우 필터라인의 작동방식은 프로그램된 일정 시간이 경과하면 콘트롤러의 작동에 의해 정반대로 전화된다. 즉, 좌측 라인의 필터(A,B)가 역세작용을 하는 과정 중이고(단 B는 비교적 매우 짭은 시간 동안의 간헐적 역세), 우측 라인의 필터(A',B')는 정수 과정으로 바뀌게 되며 이러한 전환작동에 필요한 각 밸브(e, e', f, f', g, g', h, h')의 유기적인 유로변환작용 역시 컨트롤러에 의해 자동으로 제어된다. 그러나 이 두 가지 작동 모델 모두 좌우측 제3차 필터(C)(C')는 모두 항상 정수 과정 중에 있게 되며, 이 제3차 필터(C)(C')에 대한 세척은 타이머에 의해 주기적으로 작동하는 오토워싱밸브(d)로 농축수를 일시에 쏟아냄으로써 이루어진다. 따라서 오토워싱밸브(d)의 작동은 전술한 각 밸브 (e, e', f, f', g, g', h, h')의 작동과 유기적 연관성이 있어야 할 필요는 없다.

한편, 제3차 필터를 거쳐 최종 유출되는 정수에 대해서는 도면에 도시하지는 않았지만 적외선 살균이나 화학약품투입장치 등의 살균 장치를 더 부가할 수 있다.

이상의 설명에 있어서 제1차 필터는 반드시 적어도 두 개 이상의 복수개가 구비되지만 제2차 필터 및 제3차 필터는 처리해야 할 정수용량이 크지 않을 경우에는 굳이 전술한 바와 같이 좌우 대칭으로 복수개로 구비할 필요는 없으며 각각 단일한 개수이어도 상관없다. 이 경우 전술한 예에서 좌우 쌍으로 된 제2차 필터 및 좌우 쌍으로 된 제3차 필터는 이들 좌우 쌍이 각각 하나로 합쳐진다고 가정하면 족하며, 이처럼 하나로 합쳐진다고 가정할 경우에 더 이상 필요하지 않게되는 관련 요소들을 생략하면 된다. 그러나 제2차 필터및 제3차 필터가 각각 하나일 경우일지라도 이들에 대하여 전기적 에너지 공급에 의한 오염물질 탈리 및 그 탈리된 오염물질에 대한 역세척 구성, 그리고 오토플러싱밸브에 의한 간헐적인 농축수 배출을 위한 구성요소는 그대로 유지되어야 한다.

이상과 같은 구성 및 작용에 의해 본 발명은 종래 공기탱크의 구성을 생략하더러도 원수가 제1차 필터로 인입되는 유로를 전환하는 제1밸브에 있어서 그 밸브공의 크기를 다르게 형성하는 극히 간단한 개선에 의해 역세가 진행될 제1차 필터에 대하여 그 역세작용 초기에 필터에 대한 물과 공기의 협력에 의한 세척작용이 보다 강력하게 이루어질 수 있는 정수기가 제공되며, 또한 공기방울 및 물에 의한 역세가 이루어지는 방향이 제1차 필터의 하부쪽으로부터 필터의 상부쪽으로 행하여짐으로써 필터의 전 길이에 걸쳐 공기방울 및 물에 의한 강력한 세척효과가 이루어질 수있다.

또한 본 발명의 따른 정수 장치는 복수의 필터에 대하여 정수와 세척이 교대로 일어나는 병렬형 정수기에 있어서, 최초의 전처리(前處理) 필터(제1차 필터)를 물과 공기에 의해 세척되도록 함으로써 제1차 필터의 불순물 여과성능을 크게 높임과 아울러 1차 정수된 물이 예컨대 탄소섬유필터로 이루어진 2차 정수필터에 의해 2차 정수되도록 하되, 이러한 제2차 필터에 축적된 불순물을 전기적 방식에 의해 극히 짧은 시간 동안에 순간 탈리되도록 하고 그 탈리된 불순물을 물로써 역세할 수 있도록 함으로써 2차 필터의 정수처리 용량을 대폭 늘리고 그 필터의 효율 및 수명을 증진할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 2차 정수필터를 거친 정수에 대하여 최종적으로 극미세의 나노필터로 이루어진 3차 정수필터를 통과하게 하되 제3차 필터에 대해서도 주기적으로 농축수를 배출할 수 있도록 하는 구성됨으로써 최종적으로 정수되어 나오는 물의 순도를 높일 수 있으며, 전술한 바와 같은 각 효과의 총합에 의해 각 필터의 수명이 오래가고 그 정수효율을 크게 높일 수 있는 정수 장치가 얻어진다.

Claims (13)

1. 원수가 공급되는 원수관(100)과;

   복수의 제1차 필터(A)(A')와;

   상기 원수관(100)과 상기 복수의 제1차 필터(A)(A')를 상호 병렬로 연결하는 원수 인입라인(101)과;

   상기 각 제1차 필터(A)(A')로부터 각각 인출되는 역세 세척수를 배출하기 위해 각 제1차 필터에 연결된 세척수배출라인(103)(103')과;

   상기 원수 인입라인(101)을 통해 공급되는 원수가 어느 일측의 제1차 필터로만 공급되도록 경시적으로 상호 길항(拮抗) 작동하는 한편 상기 제1차 필터(A)(A')와 상기 세척수 배출라인(103)(103')을 단속적으로 개폐하는 복수의 제1밸브(3-way 밸브)(e)(e')와;

   적어도 하나 이상의 제2차 필터와;

   상기 제1차 필터(A)(A')와 제2차 필터를 그 병렬라인별로 또는 단독으로 각각 상호간에 직렬로 연결하는 복수의 제1 정수연결라인(102)(102')과;

   상기 제1정수연결라인(102)(102') 상호간을 유체연통가능하게 연결하는 제1 세척수공급라인(105)과;

   에어공급장치(a)와;

   상기 에어공급장치(a)에서 나온 공기가 상기 복수의 제1차 필터(A)(A')에 공급되도록 상기 제1 세척수공급라인(105)에 연결된 공기공급라인(104)과;

   상기 에어공급장치(a)에서 나온 공기가 상기 복수의 제1차 필터(A)(A') 중의 어느 한 쪽으로만 선택적으로 공급되도록 하는 체크밸브(b)(b')와; 그리고

   상기 제1 세척수공급라인(105)과 제1정수연결라인(102)(102')과의 교점에 각각 설치된 제2 밸브(3-way 밸브)(f)(f')

   를 구비한 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1정수연결라인(102)(102') 상호간을 유체연통가능하게 연결하는 하는 한편 세척수 배출라인(103)(103')과도 연결되는 제3정수연결라인(109)과;

   상기 제1정수연결라인(102)(102')과 상기 제3정수라인(109)과의 교점에 유체유로를 전활하기 위한 3-way 밸브(g)(g')가 더 구비된 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치
3. 제1항에 있어서,

   적어도 하나 이상의 제3차 필터와;

   상기 제2차 필터와 상기 제3차 필터를 그 병렬라인별로 또는 단독으로 각각상호간에 직렬로 연결하는 제2 정수연결라인과;

   상기 제2 정수연결라인이 복수개인 경우에 이들을 상호간에 유체연통가능하게 연결하는 제2 세척수 공급라인(107)과;

   상기 제2 정수연결라인과 제2 세척수 공급라인의 교점에 설치된 제3밸브와; 그리고,

   제3차 필터의 출구에 연결된 정수배출라인(108)

   을 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치
4. 제2항에 있어서,

   적어도 하나 이상의 제3차 필터와;

   상기 제2차 필터와 상기 제3차 필터를 그 병렬라인별로 또는 단독으로 각각상호간에 직렬로 연결하는 제2 정수연결라인과;

   상기 제2 정수연결라인이 복수개인 경우에 이들을 상호간에 유체연통가능하게 연결하는 제2 세척수 공급라인(107)과;

   상기 제2 정수연결라인과 제2 세척수 공급라인의 교점에 설치된 제3밸브와; 그리고,

   제3차 필터의 출구에 연결된 정수배출라인(108)

   을 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1밸브는 제1차 필터 쪽으로의 원수 유입구경(口徑)이 세척수배출유로 쪽으로의 구경보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치
6. 제3항에 있어서,

   상기 제2차 필터(B)(B')에 전기적 에너지를 공급하는 파워서플라이(Power Supply)(c)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치.
7. 제4항에 있어서,

   상기 제2차 필터에 전기적 에너지를 공급하는 파워서플라이(Power Supply)(c)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치
8. 제3항, 제4항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   제3차 필터에 걸려지는 농축수를 배출하기 위한, 세척수 배출라인(103)과 연결되어 있는 농축수 배출라인(111)과;

   타이머 작동에 의해 상기 농축수 배출라인을 주기적으로 개구하여 농축수를 일시에 배출하는 오토워싱밸브(Auto Washing Valve)(d)

   가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제3차 필터를 거쳐 인출되는 최종 정수를 적외선 살균소독 또는 화학약품 살균소독하는 장치가 더 부가된 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치
10. 원수가 공급되는 원수관(100)과;

    복수의 제1차 필터(A)(A')와;

    상기 원수관(100)과 상기 복수의 제1차 필터(A)(A')를 상호 병렬로 연결하는 원수 인입라인(101)과;

    상기 각 제1차 필터(A)(A')로부터 각각 인출되는 역세 세척수를 배출하기 위해 각 제1차 필터에 연결된 세척수배출라인(103)(103')과;

    상기 원수 인입라인(101)을 통해 공급되는 원수가 어느 일측의 제1차 필터로만 공급되도록 경시적으로 상호 길항(拮抗) 작동하는 한편 상기 제1차 필터(A)(A')와 상기 세척수 배출라인(103)(103')을 단속적으로 개폐하는 복수의 제1밸브(3-way 밸브)(e)(e')와;

    적어도 하나 이상의 제2차 필터와;

    상기 제1차 필터(A)(A')와 제2차 필터를 그 병렬라인별로 또는 단독으로 각각 상호간에 직렬로 연결하는 제1 정수연결라인과;

    상기 제1 정수연결라인 상호간을 유체연통가능하게 연결하는 제1 세척수공급라인(105)과;

    에어공급장치(a)와;

    상기 에어공급장치(a)에서 나온 공기가 상기 복수의 제1차 필터(A)(A')에 공급되도록 상기 제1 세척수공급라인(105)에 연결된 공기공급라인(104)과;

    상기 에어공급장치(a)에서 나온 공기가 상기 복수의 제1차 필터(A)(A') 중의 어느 한 쪽으로만 선택적으로 공급되도록 하는 체크밸브(b)(b')와;

    상기 제1 세척수공급라인(105)과 제1정수연결라인(102)(102')과의 교점에 각각 설치된 제2 밸브(3-way 밸브)(f)(f')와;

    상기 제1정수연결라인이 복수개인 경우 이들을 상호간을 유체연통가능하게 연결하는 하는 한편 세척수 배출라인(103)(103')과도 연결되는 제3정수연결라인(109)과;

    상기 제1정수연결라인과 상기 제3정수라인(109)과의 교점에 유체유로를 전환하기 위한 제4밸브(3-way 밸브)와;

    적어도 하나 이상의 제3차 필터와;

    상기 제2차 필터와 상기 제3차 필터를 그 병렬라인별로 또는 단독으로 상호간에 직렬로 연결하는 제2 정수연결라인과;

    상기 제2 정수연결라인이 복수개인 경우 이들을 상호간을 유체연통가능하게 연결하는 제2 세척수 공급라인(107)과;

    상기 제2 정수연결라인과 제2 세척수 공급라인(107)의 교점에 설치된 제3밸브(3-way 밸브)와;

    제3차 필터의 출구에 연결된 정수배출라인(108)과; 그리고

    상기 제2차 필터에 전기적 에너지를 공급하는 파워서플라이(Power Supply)(c)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 제1밸브는 제1차 필터 쪽으로의 원수 유입구경(口徑)이 세척수배출유로 쪽으로의 구경보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치
12. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    제3차 필터에 걸려지는 농축수를 배출하기 위한, 세척수 배출라인(103)과 연결되어 있는 농축수 배출라인(111)과;

    타이머 작동에 의해 상기 농축수 배출라인을 주기적으로 개구하여 농축수를 일시에 배출하는 오토워싱밸브(Auto Washing Valve)(d)

    가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치
13. 제12항에 있어서,

    상기 제3차 필터를 거쳐 인출되는 최종 정수를 적외선 살균소독 또는 화학약품 살균소독하는 장치가 더 부가된 것을 특징으로 하는 공기와 세척수를 혼합한 자동 역세척 정수 장치

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