KR100791223B1 - 수도직결식 정수기 - Google Patents

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KR100791223B1
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이덕수
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심학섭
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Abstract

본 발명은 수돗물의 정수기에 관한 것이다. 본 발명은 이온화 경향이 큰 금속을 정수해야 할 물 속에 노출시켜 이온화시킨다. 이온화 경향이 큰 금속은 철(Fe)을 기준으로 할 경우 선택하고 철(Fe) 보다 이온화 경향이 큰 금속으로 한정한다. 금속이 물 속에서 이온화되어질 때 발생된 전자는 물 속에 이미 존재하고 있던 중금속 이온과 반응하여 중금속 이온을 환원시킨다. 상기 중금속 이온은 상기 전자와 반응하여 중금속 성분으로 전환되어진다. 상기의 중금속은 강한 자력을 가진 자석에 의하여 끌어당겨서 물로부터 안전하게 제거되어지게 된다.
본 발명에 의한 정수기를 사용할 경우, 물 속에 용해되어 있는 미량의 중금속일지라도 제거되어지는 반면에, 물 속에 용해되어 있는 미네랄 성분은 전혀 제거되지 않으므로, 인체에 유익한 물을 안전하고 위생적으로 마실 수 있게 된다.

Description

수도직결식 정수기{Water Purifier directly connected to Faucet}

본 발명은 수돗물의 정수기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수도관에 직접 연결하여 수돗물 중의 중금속과 유해물질을 제거함과 동시에 수돗물에 미네랄 성분을 추가할 수 있는 수도직결식 정수기에 관한 것이다.

인간 생활에 있어서 물의 섭취는 무엇보다도 중요한 생활요소 중의 하나이다. 인간이 문명생활을 시작하면서, 산업화과정을 겪어오고, 산업화에 다량의 물을 필요로 하여 이를 공업용수로 활용하여 왔다. 이러한 공업용수는 필연적으로 환경오염의 문제를 야기해 왔으며, 이를 시정하기 위한 많은 노력들이 시행되고 있다.

오늘날 산업의 고도화는 한편으로 인간의 생활을 편리하고 윤택하게 만들어 줌으로써 생활의 질을 향상시키고 있지만, 다른 한편으로는 각종의 공해와 환경의 오염문제라는 부작용을 동시에 제공하고 있다. 산업화의 부산물인 각종 공해 및 환경의 오염문제 중에서도 가장 심각한 문제는 상수원의 오염 내지 안정적이고 위생적인 물의 공급이라고 할 수 있다.

상수원의 오염은 공장, 축산농가 등에서 배출하는 각종 오폐수와 생활하수에 의하여 주로 발생되었고, 이러한 상수원의 오염문제는 상수원 지역에서의 공장 건설 불허, 축산농가의 시설개량 등을 통하여 어느 정도 해결의 실마리를 풀어가고 있다. 또한, 상수원 또는 수원지에서 집수된 물을 대단위 정수장에서 여과하고 멸균시켜서 일반 가정으로 공급하는 시스템을 갖춤으로써, 상수원 오염의 문제를 해결해 나가고 있다.

한편, 정수장에서 깨끗하게 여과하고 멸균시킨 수돗물을 일반 도시민들에게 안정적으로 공급하기 위하여 각종의 수도관을 이용하고 있는데, 수도관의 노후화 및 공급 관로의 부식으로 인한 수돗물의 오염이 문제되고 있다. 이것은 정수장에서 아무리 1급수로 생산되고 공급된다고 할지라도, 수도관을 통하여 일반가정으로 유입된 수돗물은 그대로 음용하기 어려운 측면이 있음을 의미한다.

이에, 최근에는 각 가정이나 사무실 등에서 수돗물을 그대로 마시는 경우는 거의 없고, 천연생수를 구입하여 마시거나, 다양한 종류의 정수기를 사용하여 다시 정수한 다음 마시고 있는 실정이다.

그렇지만, 오늘날 일반화된 정수기들은 수돗물 속에 용해되어 있는 각종의 중금속 성분들을 완전하게 제거하지 못하고 있는 단점이 있다. 이것은 일반적으로 각종의 중금속 성분들이 이온의 형태로 존재하므로, 이를 근본적으로 제거시킬 수 있는 메커니즘을 가지고 있지 못하기 때문이다.

한편, 이와 같은 중금속 성분을 제거시키기 위하여, 종래의 정수기는 역삼투압 방식을 채용하고 있다. 그러나, 역삼투식 정수기의 경우, 수돗물 속에 용해되어 있는 중금속 성분을 제거할 수 있는 장점은 있지만, 그와 동시에 필연적으로 물 속에 용해되어 있는 미량의 미네랄 성분들까지도 함께 제거하게 되는 단점이 있다.

역삼투압 방식에 의한 정수시스템을 활용할 경우, 물 속에 용존하고 있던 각종의 미네랄 성분들까지 모두 제거해버리게 되므로, 오히려 인체에 해롭다는 주장이 제기되고 있다. 우리의 신체는 순수하게 H2O 만으로 구성된 증류수와 같은 물을 원하는 것이 아니라, 물 속에 각종의 미네랄 성분을 함유하고 있는 신선한 물을 필요로 하기 때문이다.

그러나, 오늘날 일반적으로 사용되고 있는 각종의 정수기들은 각종의 이온의 형태로 존재하는 중금속 성분들을 완전히 제거하지 못하고 있으며, 설혹 중금속 성분을 제거한다고 할지라도, 그와 동시에 인체에 유익한 각종의 미네랄 성분들을 함께 제거해버리게 되는 단점을 가지고 있는 실정이다.

본 발명은 수도관에 직접 연결하여 수돗물 중의 중금속과 유해물질을 제거하면서도 수돗물 속의 미네랄 성분을 그대로 유지할 수 있는 수도 직결식 정수기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 수도관에 직접 연결하여 수돗물 중의 중금속과 유해물질을 제거함과 동시에, 여과된 수돗물 속에 천연 미네랄 성분을 더욱 추가하여 포함시킬 수 있는 수도 직결식 정수기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 수도관에 직접 연결하여 수돗물 중의 중금속과 유해물질을 제거하면서도 수돗물 속의 미네랄 성분을 그대로 유지할 수 있는 수도 직결식 정수기의 정수방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 의한 정수기는 수도관에 연결되어 있고 물이 유입되는 유입부와; 철(Fe)에 비하여 그 이온화 경향이 큰 금속성분을 이온화시켜서 상기의 물 속으로 용해시키는 이온화부와; 상기 이온화부에 연접하여 있고 상기 이온화부의 유속에 비하여 느리게 흘러가면서 상기 물을 여과시키는 활성탄 여과부와; 상기 활성탄 여과부에 연접하여 있고 상기 이온화부의 작용에 의해 중금속 이온으로부터 중금속 성분으로 변화된 중금속 성분을 제거하는 중금속 제거부와; 중금속 성분이 제거된 물을 외부로 배출하는 유출부; 를 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 상기의 중금속 제거부에 연접하여 있고 중금속이 제거된 물 속에 미네랄 성분을 공급할 수 있는 미네랄 공급부를 포함시키는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 의한 정수기의 사용방법은 수도관에서 수돗물을 유입시키고, 유입된 수돗물에 철(Fe)에 비하여 그 이온화 경향이 큰 금속(M) 성분을 이온화시켜서 상기의 물 속으로 용해시키는 이온화단계와; 상기의 이온화된 물을 상기 이온화단계에 비하여 서서히 흘러가게 하면서 활성탄에 의하여 여과시키는 여과단계와; 상 기 여과된 물에서 중금속 성분을 그의 자성에 의하여 제거하는 중금속 제거단계와; 상기의 중금속 성분이 제거된 물을 외부로 배출하여 음용수로서 사용할 수 있도록 하는 유출단계; 를 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명은 상기의 중금속 제거단계 이후에, 중금속이 제거된 물 속에 미네랄 성분을 공급할 수 있는 미네랄 공급단계를 추가시키는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은 수돗물에 직접 연결하여 사용할 수 있고, 물 속에 용해된 미생물과 중금속 성분을 제거하면서도 미네랄 성분을 동시에 공급할 수 있으므로, 산업사회의 일상생활에 지친 현대인들에게 생명력이 넘치는 신선한 물을 공급할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 알칼리성 미네랄을 다량 함유하고 있는 화강암 분말을 거쳐서 여과된 물이 흘러가도록 함으로써, 알칼리성 미네랄 성분들이 물 속에 용출되어 마치 수돗물이 약산성의 약수물로 전환되어진 효과를 부여할 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 기술사상이 이에 한정되는 것이 아님은 당연하다.

도 1은 본 발명에 의한 정수기(100)의 구성요소들을 개략적으로 나타낸 개념도이고,

도 2는 상기 도 1의 X - X 선을 절단한 단면확대도이며,

도 3은 본 발명의 정수기(100)에 의한 수돗물의 정수과정을 나타낸 개념도이다.

본 발명은 수도관에 직접 연결하여 사용할 수 있는 수도 직결식 정수기(100)를 제공한다.

본 발명에 의한 정수기(100)는 수도관(10)에 연결되어 있고 물이 유입되는 유입부(110)를 포함하고 있다. 상기의 유입부(110)는 수도관에서 직접 연결된 관으로부터 수돗물을 유입시킨다.

본 발명에 의한 정수기(100)는 이온화부(120)를 포함하고 있다. 본 발명에 있어서, 상기의 이온화부(120)는 이온화 경향이 큰 금속(M) 성분을 이온화시켜서 상기의 유입구(110)를 통하여 들어온 수돗물 속으로 상기의 금속(M) 성분을 용해시키고 물 속에 음이온(e-1)을 부여하는 부분이다.

본 발명에 있어서, 상기의 금속(M) 성분은 철(Fe)에 비하여 그 이온화 경향이 큰 금속성분이 바람직하다.왜냐하면, 물속에 용해된 중금속 성분은 주로 철(Fe) 에 비하여 그 이온화 경향이 적은 것이므로, 상기의 철(Fe)에 비하여 그 이온화 경향이 큰 금속성분을 물 속에서 이온화시킬 경우, 이온화 경향이 큰 금속(M)은 1가 이온(M+1)이나 2가 이온(M+2) 또는 3가 이온(M+3)으로 전환되어지고 1개 내지 3개의 전자(음이온)를 내어 놓는 반면에, 그 보다 이온화 경향이 적은 중금속의 양이온은 상기의 전자(음이온)들을 받아들여서 중금속으로 환원되어지기 때문이다.

본 발명에 있어서, 상기의 이온화 경향이 큰 금속 성분은 칼륨(K), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 그리고 아연(Zn) 중의 어느 하나를 예시할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 금속 성분은 아연(Zn)이 가장 바람직하다. 상기의 금속(M) 성분은 철(Fe)에 비하여 그 이온화 경향이 큰 것이 바람직하지만, 이온화 경향이 너무 클 경우 물 속에서 순수하게 이온으로 존재하기 어렵고 또한 상온에서 다른 비금속원소와 결합되기 쉬워서 순수한 금속성분으로 존재하기 어려운 측면이 있으므로, 이온화 경향이 너무 큰 금속은 바람직스럽지 못하다. 또한, 상기의 이온화 경향이 큰 금속이 이온화되었을 경우, 필연적으로 물 속에 용해되어 있게 되고, 이러한 물을 마실 경우 인체에 흡수되어지게 되는데, 흡수된 상태에서도 인체에 해로워서는 곤란하고, 과량을 섭취하였을 경우에도 신체 밖으로 쉽게 배출되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기의 아연(Zn)을 가장 바람직한 이온화 금속으로 선택한 다른 이유는 상기의 아연(Zn)이 인체에 무해할 뿐만 아니라, 인체에 흡수되 었을 경우, 인체 내에서 세포를 구성하고 생리적인 기능을 조절하는 대표적인 무기물질 중 하나이고, 또한 인슐린과 핵산, 단백질을 합성하는 효소의 활성에 필요한 물질이기 때문이다. 또한, 상기의 아연(Zn)은 인체에서 결핍되었을 경우, 아연결핍증을 일으키게 되는데, 더욱 구체적으로는 식용부진, 성장 장애, 피부발진, 성기능저하 등의 문제를 일으키게 된다.

따라서, 본 발명자는 이러한 제반 점들을 고려할 때, 가장 적절한 이온화 금속으로서 아연(Zn)을 선택한 것이다.

본 발명에 있어서, 상기의 이온화부(120)는 이온화 경향이 큰 금속성분이 직접 수돗물과 접촉되어지고, 그 접촉과정에서 물과의 마찰에 의해 아연(Zn) 성분이 물에 용해되어짐과 동시에, 이온화 되어서 아연이온(Zn+2)과 2개의 전자(e-1)로 분리되어 존재하도록 해준다. 이것을 식(I)으로 나타내면 아래와 같다.

Zn = Zn+2 + 2 e-1 - - - - - - - - - - - (I)

본 발명에 있어서, 상기의 이온화부(120)는 상기의 아연 금속이 보다 잘 이온화될 수 있도록 하기 위하여, 아연 금속과 절연체를 교대로 배열해주고 그 외부는 황동으로 형성해주는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 정수기(100)는 상기 이온화부(120)에 연접하여 있는 활성탄 여과부(130)를 포함하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 활성탄 여과부(130)는 상기 이온화부(120)의 유속에 비하여 느리게 흘러가면서 상기 물을 여과시키게 된다. 상기의 활성탄 여과부(130)는 입상 활성탄과 은 활성탄을 혼합하여 구성하는 것이 바람직하다. 상기의 활성탄 여과부(130)는 수돗물 속에 남아있는 잔류 염소 및 불순물을 상기의 입상 활성탄에 의하여 제거하고, 수돗물 속에 존재하는 미생물 등을 상기의 은 활성탄에 의하여 살균하여 제거하게 된다. 수돗물은 원래 정수장에서 음용수 기준에 적합하게 여과 및 살균처리 등을 완료한 것이지만, 정수장에서 일반 가정 등의 최종 소비처로 연결된 배관설비를 통과하는 과정에서 미생물 또는 물때와 같은 불순물이 생성될 수 있으므로, 이러한 미생물 및 불순물을 상기 활성탄 여과부(130)에서 제거하도록 한 것이다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기의 활성탄 여과부(130)는 상기 이온화부(120)의 바로 다음에 위치시키고 결합시켜 사용하는 것이 중요하다. 이는 수돗물이 상기의 이온화부(120)를 통과하면서 아연(Zn)을 이온화시켜서 아연 이온(Zn+2)과 2개의 전자(e-1)로 분리시키고, 그 이후에 분리된 전자들(e-1)이 물속에 용해되어 있는 중금속 이온들과 서로 접촉할 수 있은 공간 및 시간을 제공해야 하기 때문이다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 활성탄 여과부(130)에서의 물의 통과 속도는 상기 이온화부(120)에 비하여 더 낮은 것이어야 하는데, 이것도 상기의 분리된 전자들(e-1)과 물속에 용해된 중금속 이온들이 충분한 체류시간을 확보함으로써, 서로 시간적으로 충분한 접촉시간을 부여하는데 도움이 되기 때문이다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 활성탄 여과부(130)를 통과하게 되는 수돗물은 필연적으로 입상 활성탄 및 은 활성탄 입자들 사이의 좁은 공간부를 지나게 된다. 이러한 좁은 공간부는 물 속에 용해된 중금속의 양이온들과 전자들(e-1)이 서로 접촉할 수 있는 공간을 충분히 제공하게 되는 잇점이 있다.

본 발명에 있어서, 상기 활성탄 여과부(130)를 통과하는 과정에서, 물 속에 존재하는 중금속 이온은 상기의 전자들(e-1)로 인하여 환원되어지게 되고, 이것을 식(II)(III)로 나타내면 아래와 같다.

2가 중금속 이온(M+2) + 2 e-1 = M - - - - - - - - - - (II)

3가 중금속 이온(M+3) + 3 e-1 = M - - - - - - - - - - (III)

결과적으로, 본 발명에 있어서, 상기의 활성탄 여과부(130)는 물속에 용해된 미생물 및 불순물을 여과하는 기능과 더불어, 물속에 용해되어 있는 중금속 이온을 중금속 성분으로 환원시켜주는 기능을 동시에 수행하고 있음을 알 수 있다. 특히, 후자의 중금속 환원기능과 관련하여, 상기의 활성탄 여과부(130)는 그 전단계에서 생성된 음이온과 물 속에 용해되어 있는 중금속 양이온이 충분하게 접촉될 수 있도록 하기 위하여 시간적으로, 그리고 공간적으로 크게 기여하고 있음을 알 수 있다.

본 발명에 의한 정수기(100)는 상기 활성탄 여과부(120)에 연접하여 있고 물속에 용해되어 있는 중금속 제거부(140)를 포함하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 중금속 제거부(140)는 상기 활성탄 여과부(120)를 통과하여 온 수돗물로부터 그 속에 용해되어 있는 중금속 성분을 제거하게 된다. 상기의 중금속 성분은 수돗물 속에 미량이지만 이온형태로 존재하였던 것인데, 상기의 이온화부(120) 및 상기의 활성탄 여과부(130)를 통과하면서 중금속 성분으로 환원된 것을 지칭한다. 상기의 중금속 성분은 인체에 유해한 것으로서 예컨대 망간(Mn), 크롬(Cr), 수은(Hg), 납(Pb) 등을 예시할 수 있다. 본 발명은 이러한 중금속을 그의 자화작용을 이용하여 제거한다. 이를 위하여, 본 발명은 상기 중금속 제거부(140)를 자석에 의하여 구성한다.

본 발명에 있어서, 상기의 중금속 제거부(140)는 유로의 주변에 2000 내지 5000 가우스의 자화력을 가진 자석을 배열시켜서 형성하는 것이 바람직하다. 상기의 자석은 특별히 한정되지 아니하지만, 유로의 중심을 향하여 S 극이 형성되고 유로의 바깥쪽 방향에 N 극이 형성되어지도록 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기의 중금속 제거부(140)는 반드시 상기의 이온화부(120)의 아래쪽에 형성되어야 하고, 또한 상기의 활성탄 여과부(120)의 아래쪽에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 물 속에 용해되어 있는 중금속 이온(M+2)이 중금속 성분(M)으로 환원된 상태에서 비로소 금속으로서의 자성을 회복하게 되는 것이고, 자성을 회복한 중금속 성분을 상기의 중금속 제거부(140)에서 제거시킬 수 있기 때 문이다.

본 발명에 의한 정수기(100)는 중금속 성분이 제거된 물을 외부로 배출하는 유출부(112)를 포함하고 있다. 상기의 유출부(112)는 상기의 이온화부(120)와 활성탄 여과부(130) 및 중금속 제거부(140)를 그 내부에 포함하고 있는 몸체부(114)의 위쪽에 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기의 유출부(112)는 정수과정을 마친 물이 최종적으로 나오게 되는 출구를 의미한다. 이때, 상기의 유출구(112)는 상기 정수기(100)의 몸체부(114)에 형성된 말단부일 수 있고, 상기 정수기의 말단부에 연결되어 있으면서 사용자가 정수된 물을 받게 되는 말단부일 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 유출구(112)는 그의 내외부 표면에 산화은(AgO)으로 코팅되어 있는 것이 바람직하고, 특히 그 내부 표면에 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 상기의 유출구(112)는 정수된 물이 최종적으로 나오게 되는 출구로서, 공기 중에 노출되어 있으므로, 공기 중에 떠다니는 각종의 미생물에 노출되어지게 된다. 또한, 상기의 유출구(112)는 정수기(100)를 사용할 경우 물이 흘러나오지만, 정수기(100)를 사용하지 않을 경우에는 물이 흘러나오지 않게 되므로, 미생물이 활착하여 서식하는데 알맞은 환경을 제공하고 있다. 이와 같이, 상기 유출구(112)는 시간이 지남에 따라 세균 등의 미생물이 서식하게 되는 공간이 되고, 정수기(100) 자체를 비위생적이고 오염된 생활용품으로 전락시키게 되는 주범이 되어지게 된다. 따라서, 본 발명은 이러한 비위생적인 측면을 고려하여, 상기의 유출구(112)를 은(Ag) 성분으로 코팅함으로써, 미생물이 자라날 수 있는 여지를 처음부터 제공하지 않는 것이다.

본 발명에 의한 정수기(100)는 상기의 중금속 제거부(140)에 연접하여 있는 미네랄 공급부(150)를 더욱 포함하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기의 미네랄 공급부(150)는 상기 중금속 제거부(140)의 앞쪽에 배열될 수도 있고, 그의 뒤쪽에 배열될 수도 있다. 그렇지만, 수돗물 중에서 인체에 유해한 각종의 중금속 성분을 제거하고, 그 이후에 인체에 유익한 각종의 미네랄 성분을 물 속에 용출시켜주기 위해서는, 상기 중금속 제거부(140)의 뒤쪽에 배열되는 것이 더 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기의 미네랄 공급부(150)는 물 속에 인체에 유익한 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na) 등의 이온 교환능을 가지고 있는 게르마늄 광석층(152)을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 상기의 게르마늄 광석층(152)은 천연상태의 게르마늄 광석을 직경 1.0 mm 내지 5.0 mm 의 크기로 부수어 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기의 게르마늄 광석은 200 ℃ 내지 300 ℃의 온도에서 2 시간 내지 6 시간 동안 가열하였다가 서서히 냉각시켜 사용하는 것이 좋다. 상기의 게르마늄 광석을 위와 같은 조건에서 가열한 후 냉각시켜 사용할 경우, 게르마늄 광석 자체에 기생하고 있을지도 모를 미생물을 사멸시킴과 동시에, 게르마늄 광석의 이온교환능을 더욱 향상시킬 수 있기 때문이다.

본 발명에 있어서, 상기의 게르마늄 광석층(152)은 상기 중금속 제거부(140) 의 이후에 배치되는 것이 바람직하지만, 본 발명의 정수기의 배치구조와 관련하여 그 일부분을 상기 중금속 제거부(140)의 중앙부에 형성할 수 있다. 이는 상기 중금속 제거부(140)의 중앙부를 빈 공간으로 형성하는 것보다는 중앙부의 빈 공간에 게르마늄 광석층(152)을 일부 구성하여 물의 유속을 방해하도록 하고, 물의 유속을 줄여줌으로써, 물속에서 자성을 가지고 있는 중금속 성분을 상기의 자석에 의해 제거해주기 위함이다.

본 발명에 있어서, 상기의 미네랄 공급부(150)는 화강암층(154)을 더욱 포함하고 있는 것이 바람직하다. 상기의 화강암층(154)은 역시 인체에 유익한 미네랄 성분을 물 속으로 용출해주게 된다. 특히, 상기의 화강암층(154)은 수용성 미네랄 예컨대, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 및 KHCO3 와 같은 탄산형 이온성 미네랄을 물 속으로 용출시키게 되고, 이로써 이를 통과하는 수돗물을 약산성으로 전환시켜서 약알칼리성 물로 바꾸어 주게 된다.

본 발명에 있어서, 상기의 화강암층(154)은 천연상태의 화강암 광석을 직경 1.0 mm 내지 5.0 mm 의 크기로 부수어 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기의 화강암 광석은 400 ℃ 내지 600 ℃의 온도에서 8 시간 내지 14 시간 동안 가열하였다가 서서히 냉각시켜 사용하는 것이 좋다. 상기의 화강암 광석을 위와 같은 조건에서 가열한 후 냉각시켜 사용할 경우, 화강암 광석 자체에 기생하고 있을지도 모를 미생물을 사멸시킴과 동시에, 화강암 광석의 수용성 미네랄 방출능을 더욱 향상시킬 수 있기 때문이다.

본 발명에 있어서, 상기의 미네랄 공급부(150)는 상기의 중금속 제거부(140)에서 미처 제거되지 못한 철(Fe) 성분을 추가적으로 제거할 수도 있다.

본 발명에 의한 정수기(100)는 아래와 같은 방법으로 사용될 수 있다.

본 발명에 의한 정수기(100)는 수도관(10)에 직접 연결하여 수돗물을 이온화시키는 이온화단계를 거치게 된다(S 110). 유입된 수돗물은 이온화부(110)를 거치면서, 그 내부에 위치한 상기의 금속성분과 마찰을 일으키고, 그 마찰에 의하여 상기 금속성분을 이온화시키게 된다. 이때, 상기의 금속 성분은 철(Fe)에 비하여 그 이온화 경향이 큰 금속을 의미하며, 더욱 바람직하기로는 금속성분으로 존재할 수 있는 아연(Zn)을 의미한다. 상기 아연 성분의 유용성에 대해서는 위에서 이미 상세하게 설명한 바와 같다.

이어서, 본 발명에 의한 정수기(100)는 여과단계를 거치게 된다(S 120). 본 발명에 있어서, 상기의 여과단계는 상기의 이온화된 물을 상기 이온화단계에 비하여 서서히 흘러가게 하면서 활성탄 여과부(130)에 의하여 여과시킨다. 이때, 수돗물 속에 존재하는 잔류 염소 및 불순물은 입상 활성탄에 의하여 제거되어지고, 수돗물 속에 존재하는 미생물 등은 은 활성탄에 의하여 살균되어 제거되어진다. 또한, 상기의 여과단계에서는 아연 이온에서 떨어져 나온 전자가 물 속에 존재하는 중금속 양이온과 함께 잘 접촉되어져서, 상기 중금속 이온을 중금속 성분으로 전환시켜주기도 한다.

본 발명에 의한 정수기(100)는 상기의 여과단계를 마친 이후, 여과된 물이 통과되는 과정에서 중금속 제거부(140)의 자력을 이용하여 물 속에 존재하는 중금속 성분을 제거하는 중금속 제거단계를 거친다(S 130). 본 발명에 있어서, 상기의 중금속 성분은 인체에 유해한 것으로서 망간(Mn), 크롬(Cr), 수은(Hg), 납(Pb) 등을 예시할 수 있으며, 물이 흘러가는 유로의 주변에 2000 내지 5000 가우스의 자력을 가진 자석을 배열시키고, 자력에 의하여 물 속의 중금속을 자석으로 끌어당겨서 제거한다. 상기의 자석은 특별히 한정되지 아니하지만, 유로의 중심을 향하여 S 극이 형성되고 유로의 바깥쪽 방향에 N 극이 형성되어지도록 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 정수기(100)는 상기의 중금속 제거단계 이후에, 중금속이 제거된 물 속에 미네랄 성분을 공급할 수 있는 미네랄 공급단계를 추가시키는 것이 더욱 바람직하다(S 140). 본 발명에 있어서, 상기의 미네랄 성분을 공급하는 것은 상기의 미네랄 공급부(150)에 의한 것으로서, 위에서 설명한 바와 같이, 상기의 게르마늄 광석층(152)과 상기의 화강암 광석층(154)에 의하여 진행될 수 있다.

≪ 실시예 ≫

수돗물을 유입부(110)를 통하여 유입시키고, 이온화 경향이 큰 아연(Zn)을 내장한 이온화부(120)에 수돗물을 빠르게 통과시켰다. 이어서, 보다 큰 직경을 가 진 활성탄 여과부(130)에 수돗물을 유입시킨 후, 잔류 염소와 불순물 등을 여과시켰다. 상기의 활성탄 여과부(130)는 입상 활성탄 320g 과 은 활성탄 80g 을 혼합한 것이었고, 정수기의 몸체 아래쪽에 위치시켰다. 상기의 잔류 염소와 불순물 등이 여과된 수돗물을 중금속 제거부(140)를 통과시키고, 그 과정에서 수돗물 속에 혹시나 존재할지도 모를 중금속 성분을 제거하도록 하였다. 이때, 상기 중금속 제거부(140)는 3,000 가우스의 자력을 가진 자석을 사용하였으며, 모두 4개의 자석을 내부 방향으로 S 극이 향하도록 하여 배치하였다. 이어서, 상기 중금속이 제거된 수돗물을 미네랄 공급부(150)로 통과시키고, 이어서 유출구(112)로 배출시켰다.

이와 같은 과정을 거쳐서 정수된 수돗물을 정수되기 이전과 정수된 이후로 나누어 수질을 분석한 결과, 아래와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

수질분석 결과 표

항 목 기 준 정수되기 이전 정수된 이후 비 고
일반 세균 100 CFU/ ㎖ 80 0 완전히 제거됨
분원선 대장균 불검출/ 100㎖ 불검출 불검출 -
경 도 300 mg/ℓ 62 60 -
아 연 1.0 mg/ℓ이하 0.402 0.406 -
증발잔류물 500 mg/ℓ이하 123 118 현저히 감소됨
망 간 0.3 mg/ℓ이하 0.198 불검출 완전히 제거됨
보 론 0.3 mg/ℓ이하 0.03 불검출 완전히 제거됨
0.3 mg/ℓ이하 불검출 불검출 -
무 미 무 미 무 미 -

위에서 살펴본 바와 같이, 수돗물을 그 대상으로 하였으므로, 초기 오염된 정도는 비록 심각한 수준은 아니었으나, 일반세균이 완전히 제거되었고, 또한 중금속의 일종인 망간이나 보론 성분이 완전히 제거되었음을 실험에 의하여 확인할 수 있었다.

이상에서 본 발명에 의한 수도직결식 정수기를 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 정수기(100)의 구성요소들을 개략적으로 나타낸 개념도이고,

도 2는 상기 도 1의 X - X 선을 절단한 단면확대도이며,

도 3은 본 발명의 정수기(100)에 의한 수돗물의 정수과정을 나타낸 개념도이다.

♠ 도면 중 주요부분에 관한 부호의 설명 ♠

100 : 정수기, 110 : 유입구,

120 : 이온화부, 130 : 활성탄 여과부,

140 : 중금속 제거부, 150 : 미네랄 공급부,

152 : 게르마늄 광석층, 154 : 화강암 광석층

Claims (18)

  1. 수도관에 연결되어 있고 수돗물이 유입되는 유입부(110)와;
    철(Fe)에 비하여 그 이온화 경향이 큰 금속을 선택하되, 상기의 금속은 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 그리고 아연(Zn)으로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나이며, 상기의 금속을 이온화시켜서 상기의 수돗물 속으로 용해시키는 이온화부(120)와;
    상기 이온화부에 연접하여 있고, 상기 이온화부의 유속에 비하여 느리게 흘러가면서 상기 수돗물을 여과시키는 활성탄 여과부(130)와;
    상기 활성탄 여과부에 연접하여 있고, 상기 이온화부의 작용에 의해 중금속 성분으로 전환된 중금속 성분을 자석에 의해 상기 수돗물로부터 제거하는 중금속 제거부(140)와;
    중금속 성분이 제거된 수돗물을 외부로 배출하는 유출부(112); 를 포함하고 있는 것을 특징으로 한 수도직결식 정수기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기의 수돗물은 중금속이 제거된 이후, 미네랄 성분을 공급받기 위하여, 상기의 중금속 제거부(140)에 연접하여 있는 미네랄 공급부(150)를 더욱 포함하고 있는 것을 특징으로 한 수도직결식 정수기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기의 수돗물은 상기의 금속이 아연(Zn)에 의하여 이온화된 것을 특징으로 한 수도직결식 정수기.
  5. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 4 항에 있어서,
    상기의 수돗물은 그 속에 미량으로 포함되어 있던 중금속 이온이 상기의 이온화부(120) 및 상기의 활성탄 여과부(130)를 통과하면서 이온화 경향이 큰 금속으로부터 방출된 전자들(e-1)을 받아들여 중금속 성분으로 환원되어지고,
    환원된 중금속 성분은 중금속 제거부(140)의 자석에 의하여 제거되는 것을 특징으로 한 수도직결식 정수기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기의 수돗물이 최종적으로 유출구(112)를 통하여 배출되어지고, 상기의 유출구(112)에는 그의 내부 표면에 산화은(AgO)으로 코팅되어 있는 것을 특징으로 한 수도직결식 정수기.
  9. 삭제
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기의 수돗물은 미네랄 공급부(150)에 의하여 미네랄 성분을 공급받되, 상기 미네랄 공급부(150)는 광석의 직경이 1.0 mm 내지 5.0 mm 크기를 이루는 게르마늄 광석층(152)을 포함하고 있는 것을 특징으로 한 수도직결식 정수기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기의 미네랄 공급부(150)는 화강암 광석층(154)을 더욱 포함하고 있으며, 이때 상기의 화강암 광석층(154)은 천연상태의 화강암 광석을 직경 1.0 mm 내지 5.0 mm 의 크기로 부수어 사용하고, 400 ℃ 내지 600 ℃의 온도에서 8 시간 내지 14 시간 동안 가열하였다가 서서히 냉각시켜 사용하는 것을 특징으로 한 수도직결식 정수기.
  12. 수도관에서 수돗물을 유입시키고, 유입된 수돗물에 철(Fe)에 비하여 그 이온화 경향이 큰 금속(M) 성분을 이온화시키되, 상기의 금속(M) 성분은 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 그리고 아연(Zn)으로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나이며, 상기의 수돗물이 상기의 금속(M) 성분을 이온화시켜 양이온화된 금속이온과 음이온화된 전자들(e-1)을 상기의 수돗물 속으로 용해시키는 이온화단계와;
    상기의 이온화된 물을 상기 이온화단계에 비하여 서서히 흘러가게 하면서 활성탄에 의하여 여과시키는 여과단계와;
    상기 여과된 물에서 상기의 전자들(e-1)과 물속에 존재한 중금속 이온이 서로 반응하여 생성된 중금속 성분을 자석에 의하여 제거하는 중금속 제거단계와;
    상기의 중금속 성분이 제거된 물을 외부로 배출하여 음용수로서 사용할 수 있도록 하는 유출단계; 를 포함하고 있는 것을 특징으로 한, 수도직결식 정수기의 사용방법.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기의 여과단계는 상기 이온화 단계의 수돗물의 유속에 비하여 느리게 진행되어지도록 하고, 이를 통하여 상기 이온화 단계에서 물 속에 제공된 전자들(e-1)이 물속에 용해되어 있는 중금속 이온들과 서로 접촉하여 반응할 수 있는 체류시간을 더욱 오랫동안 유지하도록 하는 것을 특징으로 한, 수도직결식 정수기의 사용방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기의 여과단계는 상기의 이온화 단계에서 물 속에 새롭게 제공된 전자들(e-1)과 물속에 이미 용해되어 있던 중금속 이온들이 입상 활성탄 및 은 활성탄의 사이를 통과하여 지나감으로써, 이들이 서로 접촉되는 공간을 더욱 많이 확보할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한, 수도직결식 정수기의 사용방법.
  16. 제 12 항, 제 14 항, 또는 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기의 여과단계는 상기의 이온화 단계에서 물 속에 새롭게 제공된 전자들(e-1)과 물속에 이미 용해되어 있던 중금속 이온들이 서로 반응하여,
    2가 중금속 이온(M+2) + 2 e-1 = M ; 또는
    3가 중금속 이온(M+3) + 3 e-1 = M
    의 형태로 중금속 성분으로 환원되는 것을 특징으로 한, 수도직결식 정수기의 사용방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기의 여과단계는 수돗물을 여과함과 동시에 상기의 중금속 이온을 중금속 성분으로 환원시키고,
    중금속 제거단계는 상기의 환원된 중금속 성분을 2000 내지 5000 가우스의 자석에 의해 제거하는 것을 특징으로 한, 수도직결식 정수기의 사용방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기의 중금속 제거단계 이후에, 중금속이 제거된 물 속에 미네랄 성분을 공급할 수 있는 미네랄 공급단계를 더욱 추가시키는 것을 특징으로 한, 수도직결식 정수기의 사용방법.
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