KR101120645B1

KR101120645B1 - 기능성 복합 필터

Info

Publication number: KR101120645B1
Application number: KR1020090044804A
Authority: KR
Inventors: 권혁원
Original assignee: 앨트웰텍 주식회사
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2012-03-16
Also published as: KR20100125866A

Abstract

본 발명은 중공원통형상을 갖는 원통부재(7a), 상기 원통부재(7a) 내부에 장착되는 중공형 카본블록필터(7b), 상기 카본블록필터(7b) 중공 내부에 동축으로 수납되는 세라믹필터(7c) 및 중공사막필터(7d), 상기 중공사막필터(7d)의 상단 내경부에 끼움 결합하여 안치되는 기능성셀(10)을 포함하고;

기능성셀(10)에는 원수가 유입시에는 고농도의 산화환원전위(ORP)를 가지도록 50중량부의 마그네슘과, 50~150중량부의 세라믹을 포함하여 이루어지는 기능성셀입자(14)를 기능성셀 하우징(13) 내에 수용하고;

기능성셀하우징(13)의 상부 측면에는 원수가 유입되고 고농도의 산화화원전위를 가진 물이 배출되도록 적어도 2개의 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 기능성 복합필터이다.

기능성셀,기능성복합필터,ORP,pH

Description

기능성 복합 필터{Functional filter}

본 발명은 카본블록 필터 내부에 중공사막 필터, 각종 세라믹 필터, 항균세라믹 필터와 기능성 셀이 포함된 기능성 복합 필터에 관한 것이다.

일반적인 정수기는 복수 개의 필터를 일렬로 배치하여 공급되는 물을 상기 필터에서 순차적으로 정수하게 된다.

이러한 정수기는 복수 개의 필터가 수로 상에 일렬로 배치되기 때문에 부피가 크고, 공급된 물은 많은 필터를 통과하는 정수과정에서 수압이 낮아지기 때문에 펌프를 이용하여 물을 압송시키게 되므로 주로 대용량 용도로 사용된다.

한편, 물의 사용량이 적은 장소에서 사용할 수 있도록 소용량 정수기가 제조되고 있는데, 이러한 소용량 정수기는 펌프를 사용하지 않고 원수압에 의해 공급되는 물을 필터로 정수하도록 제조된다.

그런데 종래 소용량 정수기는 원수압으로 물을 정수시키기 때문에 많은 필터를 설치할 경우 정수압이 낮아지게 되므로 많은 필터를 사용하지 못하여 대용량 정수기보다 정수능력이 저하되는 문제점이 있었다.

종래 소용량 정수기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 카본블록필터 내부에 세라믹 필터, 중공사막필터, 및 항균필터를 수납하여 어셈블리 형태로 구성하여 성능이 뛰어난 다기능필터를 소형으로 제조함으로써 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 수압이 낮아지는 것을 방지할 수 있도록 하는 정수기를 국내 특허등록제 10-0612426호로 개발한 바 있다. 그러나 이러한 정수기는 필터의 성능은 탁월하나 원하는 기능성필터는 제공하지 못하는 문제점이 있다.

일본 기능수 학회는 기능수란, 물의 인위적인 처리에 의해 재현성이 있는 유용한 기능을 획득한 수용액 중에서, 그 처리와 기능에 관한 과학적 근거가 밝혀진 것이라 정의하고 있다.

단순히 잔류염소, 물속의 부유물이나 오염물 등을 걸러 주는 중공사막 (UF) 방식이나 역삼투압방식(RO)과 같은 정수기로부터 생성되는 것은 사실상 기능수라 할 수 없다.

대표적인 기능수의 종류로는 6각수, 전해 이온수, 파이워터, 고주파 환원수, 자화수, 파동수, 전자수, 게르마늄수, 수소풍부수(활성 수소수) 등이 있다.

일 예로 기존의 환원수 세라믹을 셀을 물통에 넣어 음용하는 스틱 형태나 환원수 세라믹을 충진한 필터, 블록은 장기간 물과 접촉하였을 경우 ORP 수치의 과다 상승, pH가 10 이상 올라가는 등 농도조절 및 사용수명을 조절할 수 없는 단점이 있다.

일반적으로 환원수 필터는 먹는 물의 pH 기준 으로 8.5 이하가 정상이나 그 이상의 물을 생성함으로 시판되는 환원수 필터는 식약청 허가를 받는 의료용 물질 생성기로 구분되어 정수기 협동 조합의 물 마크 인증을 받을 수 없는 문제가 있다.

다른 예로 시중에 판매되고 있는 알카리 이온수는 전기적으로 물을 전기 분해하여

얻어지는 결과로 전해 환원수 또는 수소 풍부수라고 불리운다.

그러나 전해 환원수 중에 함유된 분자수소는 대단히 가벼우므로 시간의 경과와 함께 점점 공기 중에 분산되어 분자수소의 양은 감소해 버리는 단점이 있다. 또한, 전해 환원수의 생성장치도 가격적으로 저렴하지 않고 유지비용도 저렴한 제품은 아니다.

그래서 보다 간편하고 저렴한 방법으로 개발된 제품이 수소발생 미네랄 스틱으로 물통과 결합되어 판매되고 있는 실정이다.

이는 언제든지 필요할 때 환원수를 제조하여 음용할 수 있으며 가격이 저렴한 장점이 있다. 그러나 환원수 스틱 역시 pH와 ORP 농도 조절이 불가능하고 정수 기능이 없어 정수된 물에만 사용할 수 있는 단점이 있다.

본 발명은 농도조절 기능이 있는 환원수 셀이 알카리 농도와 ORP 농도를 컨트롤할 수 있으며, 중공사막과 일체형으로 개발된 복합형 원필터 내부에 삽입함으로 정수된 물에 환원력을 부가시킴으로 기능성물을 제조할 수 있는 기능성 복합필터에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 중공원통형상을 갖는 원통부재, 상기 원통부재 내부에 장착되는 중공형 카본블록필터, 상기 카본블록필터 중공 내부에 동축으로 수납되는 세라믹필터 및 중공사막필터, 상기 중공사막필터의 상단 내경부에 끼움 결합하여 안치되는 기능성셀을 포함하고;

기능성셀에는 원수가 유입시에는 고농도의 산화환원전위(ORP)를 가지도록 50중량부의 마그네슘과, 50~150중량부의 세라믹을 포함하여 이루어지는 기능성셀입자를 기능성셀 하우징 내에 수용하고;

기능성셀하우징의 상부 측면에는 원수가 유입되고 고농도의 산화화원전위를 가진 물이 배출되도록 적어도 2개의 구멍을 형성한다.

이상과 같이 본원발명은 기능성셀을 기존의 필터 어셈브리에 내장시키고, 기능성셀의 기능성셀 하우징의 상단부 측면에는 원수를 유입 받아서 내부의 기능성셀 입자와의 반응으로 고농도의 산화환원전위를 가진 물을 생성시키고, 이를 다시 원수 유입시 구멍으로 배출하여 원수와 희석상태로 배출하여 ORP 농도를 조절 가능한 기능성 복합필터를 제공한다.

아울러 본원발명은 기능성셀 입자로 마그네슘50중량부와 세라믹50~150중량부 비율로 첨가하므로, 알카리 농도와 ORP 농도를 동시에 조절할 수 있어, 기존과는 다른 기능성 물을 동일한 농도 상태로 지속적으로 제공할 수 있다.

또한, 기능성 셀을 기존의 중공사막필터와 끼움 결합하는 형태로 카본블록 필터 내부 공간에 일체로 수용하도록 구성하여 조립이 좋고 보관성도 좋고 교체 사용에도 용이하다.

또한, pH가 8 이하의 물로 되어 일반정수기로 사용에 문제가 없게 된다.

이하 본원 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 구성 단면도로, 본 발명은 정수기의 각종 부품을 수납하는 케이스의 수납공간에 설치되어 공급되는 물을 저장하는 필터하우징(3), 상기 필터하우징(3)의 일단에 착탈가능하게 설치되는 필터베이스(4), 상기 필터하우징(3)의 일단에 로킹/해제식으로 착탈이 쉽고 편리하게 조립되어 필터베이스(4)를 필터하우징(3) 상단과 잠금 및 해제하는 고정너트(5), 상기 필터베이스(4)에 체결고정되고 그 하부는 필터하우징(3)에 수납되어 공급된 물을 정수시키는 필터어셈블리(7), 필터하우징(3) 내부로 원수를 공급하는 원수파이프(P)를 포함하여 구성된다. 상기 필터어셈블리(7)는 중공원통형상을 갖는 원통부재(7a), 상기 원통 부재(7a) 내부에 장착되는 중공형 카본블록필터(7b), 상기 카본블록필터(7b) 중공 내부에 동축으로 수납되는 세라믹필터(7c) 및 중공사막필터(7d), 상기 중공사막필터(7d)의 상단 내경부에 끼움 결합하여 안치되는 기능성셀(10)을 포함한다. 상기 원통부재 양측에 조립되어 그 내부에 수납된 카본블록필터(7b), 세라믹필터(7c), 중공사막필터(7d) 및 기능성셀(10)을 밀폐되게 차단하는 하부캡(7e) 및 상부캡(7f), 상기 하부캡(7e)과 연통되게 상기 중공사막필터(7d) 하단부에 설치되는 항균필터(7g)로 이루어진다.

본 발명의 기능성 셀(10)은 하단이 뚫리고 상단 및 측벽이 막힌 원통형 기능성셀하우징(13)의 하단으로 기능성셀입자(14)를 충진시키고, 하단을 바닥면(16)으로 덮는 구성을 이룬다. 바닥면(16)의 외측 하단 테두리에는 중공사막필터(7d)의 단부 내경에 끼움 결합하는 끼움링체(15)를 돌출시킨다. 기능성 셀하우징(13) 상단부 측면에는 상부구멍(11)과 하부구멍(12)을 형성한다. 상부 구멍(11)은 적어도 2개 이상을 이루도록 하고 바람직한 직경은 0.5 내지 2미리미터 이다. 하부 구멍(12)은 없을 수도 있고, 필요시 4개까지 형성할 수 있으며, 바람직한 구멍의 직경은 0.5 내지 2미리미터 이다. 구멍의 직경이 0.5미리 이하면 물의 유입 및 유출이 용이하지 않으며, 2미리미터를 초과하면 농도 유지가 일정하지 않게된다. 기능성셀(10)에는 원수가 유입시에는 고농도의 산화환원전위(ORP)를 가지도록 50중량부의 마그네슘과, 50~150중량부의 세라믹을 포함하여 이루어지는 기능성셀입자(14)를 기능성셀 하우징(13) 내에 수용한다. 상기 세라믹 50~150중량부는 기능성셀(10) 안에 첨가할 수도 있고, 기능성셀(10) 에 50중량부, 기능성셀(10) 외부와 카본블록필터(76) 내경 사이의 공간에 100중량부와 같은 방식으로 나눠서 첨가할 수도 있다. 물론 나누는 비율은 한정하지 않는다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 정수기는 사용자가 원수파이프에 설치한 도시하지 않은 밸브를 개방하게 되면, 원수파이프(P)를 통해 원수압으로 유입된 물은 필터하우징(3) 내부로 화살표와 같이 공급된 후 필터어셈블리(7)를 지나면서 정수되어 외부로 배출된다.

본 발명에서의 기능성셀(10)을 포함하는 복합 필터어셈브리(7)는 카본블록필터(7b)의 카본 함량이 많고 중공사막필터(7d)의 막 면적이 커서 우수한 정수성능을 가지고 있는 정수필터임과 동시에 기능성 셀(10)은 알카리수와 환원수를 생성 및 조절 시킬 수 있어 기능수를 생성할 수 있는 기능성 복합 필터 기능을 수행한다.

본 발명에서의 기능성 셀(10)의 성분 구성중 마그네슘은 물을 환원화시키는 기능을 하고, 세라믹은 용출되는 미네랄의 촉매역할로 물의 환원화를 촉진시키고, 그것도 마그네슘과 세라믹이 1:1~1:3 비율일 때 환원화에 좋은 것을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다. 마그네슘 1에 대한 세라믹의 첨가량 비율이 1 미만이 되면 환원성 향상에 기여하지 못하고, 첨가량 비율이 3을 초과하면 촉진이 너무 빨라서 일정한 환원값을 지속적으로 유지하기가 어렵다.

바람직한 첨가량은 마그네슘 20~40중량부, 칼슘 알카리 세라믹 10~30중량부, 자철광 세라믹 10~20중량부 비율로 충진하며 필요에 따라 토르마린 세라믹 5~10중량부를 더 추가로 포함하도록 구성할 수도 있다. 구멍의 사이즈와 위치에 따라 필터를 통과한 정수물의 pH(수소이온농도) 와 ORP(산화환원전위;Oxidation Reduction Potential) 농도가 조절된다.

즉, 초기 카본블록필터(7b)에 물이 도 1의 화살표와 같이 통과 한 후 기능성 셀(10)의 상부구멍(11) 및 하부구멍(12)을 통하여 물이 들어가게 되고 기능성 셀(10)의 기능성셀하우징(13) 내부에는 일정량의 물이 고여 있게 된다. 일정기간 동안 셀 안에 고인 물은 기능성셀 입자(14)의 환원수 작용으로 고농도의 환원수가( pH: 10이상 , ORP : -500이상) 된다. 그 후 다시 카본블록 필터(7b) 및 기능성셀(10)에 원수를 통과 시키면 셀 안쪽에 있는 고농도의 환원수가 자체의 세라믹을 통과하여 도 1 의 점선과 같이 기능성셀(10)밖으로 나가서 세라믹필터(7c)(기능성셀(10)내외부에 세라믹필터가 잇는 구조) 및 중공사막필터(7d)를 거쳐 배출되고, 그리고 카본블록 필터(7b)를 통과한 원수는 기능성셀(10) 안쪽으로 다시 유입되어 다시 농축되는 것을 반복한다(반복의 의미는 일정량을 배치식으로 배출하여 사용하고, 다음 번에 다시 배출하는 것을 반복으로 나타낸다).

여기서 환원수의 농도가 컨트롤 되는 원리는 들어오는 원수의 량이 일정(2.5리터~3리터/분)하고 기능성셀(10) 안쪽의 고농도 환원수의 농도와 량이 일정함으로 기능성셀(10)의 기능성셀 하우징(13) 상부 측의 상부구멍(11) 및 하부구멍(12)의 크기와 개수에 따라 농도가 조절되는 것이다. 기능성셀(10) 밖으로 나온 고농도의 환원수는 원수와 급속도로 혼합되어 정수기 토출구 밖으로 나오게 되므로 유출되는 물의 농도는 거의 일정하게 조절되는 것이다.

본 발명에서 기능수의 기능을 할 수 있도록 첨가하는 마그네슘은 물의 반응으로 발생하는 수소로 물속의 수소분자 수를 증가시킴으로 동시에 활성수소라고 할 수 있 는 원자상의 수소를 발생시킨다. 이러한 활성수소수를 음용하면 체내에 발생되는 노화와 각종 질병의 유발 요인이 되는 활성수소와 결합하여 무해화 시키고 물로 변한다는 활성산소 소거기능을 한다.

환원성 기능수의 특징은 화학약품을 사용함이 없이 여러 가지 유용한 효과가 얻어지는 것이다. 환원성 기능수는 시간이 경과하면 원래의 물로 돌아가기 때문에 공해나 부작용의 염려가 없으며, 인체의 활성산소의 소거기능을 비롯하여, 위장 내의 이상발효의 개선에 그 기능이 있다고 한다.

이 밖에 환원수는 변비의 치료효과 및 카탈라아제 효소와 유사한 활성이 있으며, DNA 산화손상방지 효과, 인체의 암세포 증진억제 효과, 인슐린과 유사한 활성이 있어 당뇨병 개선 효과 등 다양 연구결과 보고되고 있다.

기능성 복합 필터의 핵심부분인 기능성 셀은 물속에 활성 수소를 발생시키고 물을 알카리화 시켜 기능수를 생성 또는 조절하는 역할을 한다.

수소를 발생하는 메카니즘에 대한 화학식으로 기술하면 아래와 같다.

마그네슘과 물의 반응식은 아래와 같다.

Mg + 2H₂O → 2H(H₂) + Mg(OH)₂

마그네슘은 물과 반응하면 먼저 수산화마그네슘과 2개의 원자수소

(활성수소)가 만들어지게 되나 2개의 원자 수소는 바로 1개의 분자 수소를 만들게 되어 물속에서 기포가 눈에 보이게 된다.

참고로 물의 산성, 알카리성의 척도를 pH의 숫자를 기초로 구분한다면, 물의 산화력과 환원력의 척도는 ORP(산화환원전위)로 나타낸다.

실시 예1

마그네슘 25그람, 칼슘 알카리 세라믹 볼 15그람, 자철광 세라믹 볼 10그람을 기능성셀 에 충진시키고 초음파 융착한 후 1mm 사이즈의 구멍을 상단 부위 상하에 각각 2개씩 뚫어 준다. 카본블록필터(7b)내의 공간에 중공사막필터(7d)와 기능성셀(10)을 끼움링체(15)로 상호 결합토록 삽입한 후 토르마린, 자철광, 제올라이트, 알카리 세라믹 각 10 그람을 충진 한 후 필터어셈브리(7)를 완성한다. 이어 1kgf/cm²의 수도 압에서 원수를 파이프(P)로 통수시켜 1시간 간격으로 10리터씩 용출하여 분석한 결과는 도 2, 도 3a 내지 도 3d 로 나타낸다(도2,3a내지 도3d의 리터는 누적양으로 표기한 것임). 상기 결과와 같이 원수의 pH 와 ORP 데이타가 차이가 잇으며, 농도조절아 가능함을 알 수 있다.

실시 예2

마그네슘 35그람, 칼슘 알카리 세라믹볼 15그람, 자철광 세라믹볼 15그람을 기능성셀 하우징(13) 에 충진시키고 끼움링체(15)를 외부로 노출시킨 바닥면(16)을 초음파 융착 한 후 기능성셀 하우징(13)의 상부측 측면에 1mm 사이즈로 상부구멍(11) 2개, 하부구멍(12) 4개를 상호 방사상으로 이격되게 뚫어 준다. 카본블록필터(7b) 내부에 기능성셀(10)의 끼움링체(15)를 중공사막필터(7d)의 입구 내경에 중공사막 필터(7d)와 기능성 셀(10)을 일체로 끼움 결합상태를 이루도록 삽입한 후 토르마린, 자철광, 제올라이트, 알카리 세라믹 각 10 그람씩을 충진 한 후 필터를 완성한다. 1kgf/cm²의 수도압에서 통수시켜 1시간 간격으로 10리터씩 용출한 것을 채취하여 분석한 결과는 도 4 및 도 5와 같다(도 4 및 도 5 의 리터는 누적치로 표기하였음).

본 발명의 상하부 구멍(11,12)의 개수와 직경의 차이에 따른 시험결과를 도 6 에 나타낸다. 도 6 은 2리터씩 통수 후 1시간 휴지의 연속 조건으로 시험한 것으로(도 6에는 누적치로 표기하였음), 구멍의 개수와 직경 크기에 따라 Ph와 ORP가 달리 나타나고, 이는 Ph와 ORP의 농도 조절이 가능함을 확인할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 기능성 셀을 포함하는 기능성 복합 필터의 단면도,

도 2 는 본 발명의 실시예 1 에 따른 특성그래프,

도 3a 내지 도 3d 는 실시예 1 의 측정표,

도 4 는 본 발명의 실시예 2 의 특성 그래프,

도 5 는 본 발명의 실시예 2 의 측정표,

도 6 은 본 발명의 기능성셀의 구멍에 따른 데이터 표이다.

Claims

중공원통형상을 갖는 원통부재(7a), 상기 원통부재(7a) 내부에 장착되는 중공형 카본블록필터(7b), 상기 카본블록필터(7b) 중공 내부에 동축으로 수납되는 세라믹필터(7c) 및 중공사막필터(7d)를 포함하는 필터어셈블리(7)와, 상기 중공사막필터(7d)의 상단 내경부에 끼움 결합하여 안치되는 기능성셀(10)을 포함하고;

상기 기능성셀(10)에는 원수가 유입시에는 고농도의 산화환원전위(ORP)를 가지도록 50중량부의 마그네슘과, 50~150중량부의 세라믹을 포함하여 이루어지는 기능성셀입자(14)를 기능성셀 하우징(13) 내에 수용하고;

상기 기능성셀하우징(13)의 상부 측면에는 원수가 유입되고 고농도의 산화화원전위를 가진 물이 배출되도록 적어도 2개의 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 기능성 복합필터.
제 1항에 있어서, 기능성셀(10)은 하단이 뚫리고 상단 및 측벽이 막힌 원통형 기능성셀하우징(13)과, 기능성셀하우징(13)내에 충진된 기능성셀입자(14)와, 기능성셀하우징(13) 하단을 실링 상태로 덮고 중공사막필터(7d)의 단부 내경과 끼움 결합하는 바닥면(16)과, 기능성 셀하우징(13) 상단부 측면에 원수가 유입된 후 기능성셀입자(14)와 반응하여 발생한 고농도의 산화화원전위를 가진 물이 배출되는 상부구멍(11)과 하부구멍(12)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 기능성 복합 필터.
제 2항에 있어서, 바닥면(16)에는 외측 하단 테두리에 중공사막필터(7d)의 단부 내경과 끼움 결합하는 끼움링체(15)를 돌출시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 기능성 복합필터.
제 2항에 있어서, 상부구멍(11)은 2개를 이격 형성하고, 하부구멍(12)은 4개 이하의 구멍을 이격 형성하며, 각 구멍은 0.5 내지 2미리의 직경을 이루도록 구성한 것을 특징으로 하는 기능성 복합필터.