KR101281585B1 - 필터 유닛 및 이를 이용한 필터 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조립, 유지 및 관리에 있어서 신뢰성이 향상된 정수기 필터 유닛 및 이를 이용한 정수기 필터 어셈블리 에 관한 것이고, 본발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 유닛은 필터 카트리지 및 캡을 포함하고, 상기 캡에 설치된 개폐밸브가 여닫히는 시점을 최적화하여 필터 카트리지를 교체할 때 물이 누출되는 양을 줄일 수 있는 필터 유닛 및 이를 이용한 필터 어셈블리를 제공할 수 있다.

Description

필터 유닛 및 이를 이용한 필터 어셈블리{Filter unit and filter assembly using thereof}
본 발명은 필터 유닛 및 이를 이용한 필터 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조립, 유지 및 관리에 있어서 신뢰성이 향상된 정수기 필터 유닛 및 이를 이용한 정수기 필터 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로, 정수기는 내부로 공급되는 원수를 정수하는 필터가 구비되어 있으며, 관공서나 사무실 등과 같은 공공 장소뿐만 아니라, 사용에 따른 편의성으로 인하여 최근에는 가정에도 비치되어 사용되고 있다. 여기서, 정수기의 내부에는 물을 다단계로 정화하는 필터 유닛이 구비되어 있다.
그리고, 정수기의 필터 유닛은 필터 카트리지와, 필터 카트리지가 고정되는 캡을 갖는 것이 통상적이다. 필터 카트리지는 용도에 따라 전처리(sediment) 필터, 선카본(pre carbon) 필터, 멤브레인(membrane) 필터 및 후카본(post carbon) 필터 등이 선택적으로 채택되어 사용될 수 있다.
필터 카트리지는 사용수명이 정해져 있으므로, 소정 기간 사용한 후에는 교체를 하게 되어 있다. 그런데, 필터 카트리지 내부를 물이 고압으로 통과하게 되므로 필터 카트리지를 교체할 때 이러한 고압의 물이 누출되는 문제점이 있었다. 물론, 종래에도 필터 카트리지를 캡에 연결하지 않았을 때는 캡에 설치된 개폐 밸브가 닫힌 상태로 유지되고, 필터 카트리지를 캡에 설치완료 하였을 때는 개폐 밸브가 열린 상태로 유지되기는 하였다. 다만, 종래에는 필터 카트리지를 캡에 연결하기 시작할 때부터 상당히 많은 양의 물이 누출되는 경향이 있었고, 특히 숙련되지 않은 사람이 필터 카트리지를 교체할 때는 더욱 더 많은 양의 물이 누출되므로, 정수기 내부의 공간에 물이 고이거나 사방으로 물이 튀는 경향이 있었다.
필터 카트리지를 교체할 때, 이렇게 많은 양의 물이 누출되면 반드시 정수기 내부의 물을 닦아내야 되고, 만약 물을 누출된 채로 그대로 놓아두면 정수기에서 사용되는 전자, 기계장치 등에 물이 묻게 되어 정수기의 고장이 야기되는 문제가 있었다.
또한, 필터 카트리지가 캡에 완전히 결합되었는지 여부를 확실히 알 수 없어서 단지 필터 카트리지를 교환하는 사람의 감에 의존하여 작업이 수행되었고, 만약, 필터 카트리지가 캡에 헐겁게 결합된 상태에서 정수기를 가동시키면 누수가 발생하고, 이로 인하여 전자, 기계장치의 고장이 야기될 수 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 개폐밸브가 여닫히는 시점을 최적화하여 필터 카트리지를 교체할 때 물이 누출되는 양을 줄일 수 있는 필터 유닛 및 이를 이용한 필터 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 필터 카트리지를 교체할 때 물이 누출되더라도 정수기의 내부나 바닥으로 물이 튀지 않는 필터 유닛 및 이를 이용한 필터 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 필터 카트리지가 캡에 완전히 결합되었는지 여부를 쉽게 알 수 있는 필터 유닛 및 이를 이용한 필터 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제조 단가가 절감된 필터 유닛 및 이를 이용한 필터 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 정수기의 사용 상태에서는 필터 카트리지를 쉽게 분리할 수 없는 필터 유닛 및 이를 이용한 필터 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 운송할 때 필터 유닛이 안정적으로 고정되는 필터 유닛 및 이를 이용한 필터 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 결합용 표식이 있어서 초보자도 쉽게 필터 카트리지를 분리하거나 결합할 수 있는 필터 유닛 및 이를 이용한 필터 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 유닛은, 제1 헤드부, 제2 헤드부 및 필터부를 포함하는 필터 카트리지 및; 액체가 유입되는 유입유로와 액체가 배출되는 배출유로를 갖고, 상기 필터 카트리지를 고정시키는 캡을 포함하고, 상기 유입유로의 일단과 마주보는 제1 헤드부의 상면은 유입공 및 상기 유입공보다 외측의 가장자리에 형성된 제1 경사면을 구비하고, 상기 배출유로의 일단과 마주보는 제2 헤드부의 상면은 배출공 및 상기 배출공의 가장자리에 형성된 제2 경사면을 구비하고, 상기 유입유로의 일단에 상기 유입유로를 개폐하는 제1 개폐밸브가 설치되고, 상기 배출유로의 일단에 상기 배출유로를 개폐하는 제2 개폐밸브가 설치되고, 상기 제1 헤드부 및 상기 제2 헤드부가 상기 캡의 하면과 접촉된 상태에서는 상기 제1 개폐밸브 및 상기 제2 개폐밸브가 닫혀있고, 상기 제1 헤드부 및 상기 제2 헤드부를 상기 캡의 하면과 접촉시킨 채로 상기 필터 카트리지를 회전시키면 상기 제1 개폐밸브가 제1 경사면에 의하여 밀려나면서 개방되고 상기 제2 개폐밸브가 제2 경사면에 의하여 밀려나면서 개방된다.
바람직하게, 상기 필터 유닛의 상기 유입유로의 일단과 상기 배출유로의 일단으로부터 누출되는 액체를 받을 수 있도록, 상기 필터 카트리지는 상기 제1 헤드부의 상면 가장자리를 둘러싸는 벽체부를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 필터 유닛의 상기 캡은 하부가 개방되고, 그 내주면에 경사진 가이드 턱이 형성되고, 상기 제1 헤드부는 상기 가이드 턱에 의해 가이드 되는 결합돌기가 그 외주면에 형성된다.
바람직하게, 상기 캡은 상부에 회동축이 형성된다.
바람직하게, 벽체부의 일부분은 상기 벽체부의 타부분보다 높이가 낮다.
바람직하게, 상기 필터 카트리지와 상기 캡이 완전히 결합되었는지를 확인할 수 있도록, 상기 캡의 내주면 및 상기 제1 헤드부의 외주면 중 어느 하나에는 체크홈이 형성되고 다른 하나에는 제1 체크돌기가 형성된다.
바람직하게, 상기 제1 헤드부는 내경이 다단으로 형성되어 적어도 하나 이상의 종류의 필터부가 별도의 어댑터 없이 상기 제1 헤드부에 결합된다.
바람직하게, 상기 유입유로의 타단과 상기 배출유로의 타단의 중심을 지나는 선은 상기 필터 유닛의 중심으로부터 후방으로 오프셋(offset)된다.
바람직하게, 상기 캡과 상기 필터 카트리지를 쉽게 분리하고 쉽게 결합할 수 있도록, 상기 캡의 정면, 상기 벽체부의 높이가 높은 부분의 외측면 중심, 및 상기 벽체부의 높이가 높은 부분과 낮은 부분의 경계 부위의 외측면에 각각 결합용 표식이 형성되어 있다.
바람직하게, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 어셈블리는, 복수 개의 상기 필터 유닛을 수용하며 제2 체크돌기가 형성되어 있는 고정틀을 포함한다.
바람직하게, 상기 필터 카트리지가 상기 캡에 덜 결합된 상태에서 상기 필터 유닛을 상기 고정틀에 안착시키면 상기 제2 체크돌기가 상기 벽체부에 접촉되고, 상기 필터 카트리지가 상기 캡에 완전히 결합된 상태에서 상기 필터 유닛을 상기 고정틀에 안착시키면 상기 제2 체크돌기가 상기 벽체부와 이격된다.
바람직하게, 상기 필터 유닛이 상기 고정틀에 안착된 상태에서는 상기 필터 카트리지를 상기 캡으로부터 분리할 수 없다.
바람직하게, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 어셈블리는, 필터 유닛; 및 상기 필터 유닛을 수용하는 고정틀을 포함하며, 상기 캡은 상부에 회동축이 형성되어 있고, 상기 고정틀은 상기 회동축의 외주면의 적어도 일부를 감싸는 회동축 수용부를 구비하고, 상기 회동축 수용부는 그 내주면에 회동축 플렌지 삽입홈이 형성되고, 상기 회동축은 그 외주면에 상기 회동축 플렌지 삽입홈에 끼워지는 회동축 플렌지가 형성된다.
바람직하게, 상기 회동축 수용부는 그 내주면에 연결관 플렌지 삽입홈이 형성되고, 상기 연결관은 상기 연결관 플렌지 삽입홈에 끼워지는 연결관 플렌지가 형성된다.
바람직하게, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 어셈블리는 상기 필터 유닛이 필터 안착면으로부터 이탈되는 것을 방지하는 고정부재를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 어셈블리는 필터 유닛; 및 걸림슬롯을 가지며 복수 개의 상기 필터 유닛을 필터 안착면에 수용하는 고정틀을 포함하며, 상기 캡은 상부에 상기 회동축과 수직 방향으로 걸림턱이 형성되어 있고, 상기 걸림턱은 하나 이상의 걸림돌기를 가지며, 상기 필터 유닛 자체의 중량만으로는 상기 걸림돌기가 상기 걸림슬롯으로부터 빠져나온 상태로부터 상기 걸림돌기가 상기 걸림슬롯에 끼워진 상태로 복귀되지 않는다.
본 발명에 따르면, 필터 카트리지를 캡에 결합하는 초기에는 개폐밸브가 열리지 않고, 필터 카트리지가 소정 정도 결합되어 회전을 하게 되면 비로소 개폐밸브가 열리게 되므로, 결합시에 유출되는 물의 양이 줄어들게 된다.
또한, 필터 카트리지를 캡에서 탈거하는 말기까지 개폐밸브가 열려있는 상태로 유지되지 않고, 필터 카트리지를 탈거하기 시작하여 소정 정도 회전하게 되면 개폐밸브가 닫히게 되므로, 탈거시에 유출되는 물의 양이 줄어들게 된다.
또한, 필터 카트리지에 물받이가 형성되어 있어서 필터 카트리지를 캡에 결합하거나 캡으로부터 탈거할 때 물이 유출되더라도, 유출된 물이 정수기의 내부나 바닥으로 물이 튀지 않는다.
또한, 필터 카트리지가 캡에 완전히 결합되었을 경우에만 필터 유닛이 고정틀에 안정적으로 고정되는 구조를 갖고 있어서, 필터 카트리지가 캡에 완전히 결합되었는지 여부를 쉽게 알 수 있다.
또한, 본 발명은 통일된 제1 헤드부에 여러 종류의 필터가 별도의 어댑터 없이도 결합될 수 있으므로, 제조단가가 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 연결관 플렌지, 연결관 플렌지 삽입홈, 회동축 플렌지 및 회동축 플렌지 삽입홈을 가지는 것으로 인하여 콜릿의 사용을 줄일 수 있고, 따라서, 제조단가가 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 필터 유닛이 고정틀에 결합되어 있는 상태에서는 필터 카트리지를 회전시켜도 벽체부가 제2 체크돌기에 걸리게 되어 필터 카트리지가 분리되지 않으며, 따라서 필터 카트리지가 기계적으로 캡에 안정적으로 결합되어 누수의 우려가 없게 된다.
또한, 본 발명은 필터 유닛이 고정틀에서 이탈되지 않도록 보장하는 고정 부재를 구비하여, 정수기의 사용 중뿐만 아니라 운송 중에도 필터 유닛이 분리될 우려가 없는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 필터 카트리지를 캡에 결합하는 데에 도움을 주는 결합용 표식이 형성되어 있으므로, 직관적으로 표시된 상기 결합용 표식을 따르면 초보자도 쉽게 필터 카트리지를 캡에 결합할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 필터 어셈블리의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 필터 카트리지를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 필터 유닛의 캡 및 필터 카트리지를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 캡의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 필터 어셈블리의 유로를 나타낸 도면.
도 6은 종래기술에 따른 필터 유닛의 캡 및 필터 카트리지를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 필터 카트리지를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 캡과 필터 카트리지를 결합시키기 위한 초기 상태를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 캡과 필터 카트리지를 결합시킨 상태를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 캡과 필터 카트리지를 결합시킨 상태를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따른 필터 카트리지의 제1 헤드부와 벽체부에 의해 구획되는 공간에 물이 고여 있는 상태를 나타낸 도면.
도 12는 도 11의 필터 카트리지를 기울인 상태를 나타낸 도면.
도 13은 본 발명에 따른 여러 종류의 필터 카트리지를 나타낸 도면.
실시예들의 설명에 있어서, 상, 하, 좌, 우, 위, 아래에 대한 기준은 특별한 언급이 없으면, 도면을 기준으로 설명한다. 다만, 고정틀(2000)은 필터 유닛(1000)이 결합되는 필터 안착면(2100) 부분을 전면으로 상정하고, 캡(1100)은 지지 바(1230)가 있는 부분을 전면으로, 걸림턱(1210)이 있는 부분을 후면으로 상정하여 설명하도록 한다. 도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 필터 어셈블리(100)의 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 필터 카트리지(1300)를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 필터 유닛의 캡(1100) 및 필터 카트리지(1300)를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 캡(1100)의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 필터 어셈블리(100)의 유로를 나타낸 도면이다. 여기서 필터 어셈블리(100)는 필터 유닛(1000)과 고정틀(2000)을 포함한다.
본 발명에 따른 필터 유닛(1000)은 필터 카트리지(1300)와 캡(1100)을 포함한다. 그리고 필터 유닛(1000)은 고정틀(2000)에 회동 가능하게 결합된다.
도 2를 참조하면, 필터 카트리지(1300)는 제1 헤드부(1310), 제2 헤드부(1320) 및 필터부(1330)를 포함한다.
원기둥 형상의 제1 헤드부(1310)의 상면 중앙 부위에는 원기둥 형상의 제2 헤드부(1320)가 형성되어 있고, 제1 헤드부(1310)의 외주면에는 캡(1100)과의 결합을 위한 결합돌기(1311)가 형성되어 있다. 이 결합돌기(1311)는 이후에 설명하게 될 캡의 가이드 턱(1220)에 결합되며 가이드 턱(1220)에 처음 끼워지게 되는 부분(도 2에서 전면의 결합돌기(1311)의 오른쪽부분)은 갸름하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 제1 헤드부(1310)의 상면에서 제2 헤드부(1320)가 위치하지 않은 구역에 유입공(1314)이 형성되어 있고, 유입공(1314)은 적어도 하나 이상 형성되는 것이 바람직하며, 도 2에는 두 개의 유입공(1314)이 도시되어 있다. 이 유입공(1314)을 통하여 필터 카트리지(1300)의 내부로 물이 유입된다. 또한, 필터 카트리지(1300)와 캡(1100)을 결합하였을 때, 캡(1100)에 형성되어 있는 유입유로(1110)의 일단과 마주보게 되며 이에 대해서는 차후에 자세하게 설명하도록 한다.
제1 경사면(1313)은 유입공(1314)보다 외측에 형성되며 제1 헤드부(1310)의 상면의 가장자리에 위치한다. 제1 경사면(1313)은 제1 헤드부(1310)의 상면의 외경을 따라가면서 경사져 있다. 제1 헤드부(1310)의 외주면에는 제1 오링(1st O-ring, 1315)을 끼워넣을 수 있도록 제1 레일(1316)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서 제1 오링(1315)은 필터 카트리지(1300)가 캡(1100)에 밀착된 채로 결합될 수 있도록 하며, 필터 카트리지(1300)가 캡(1100)에 결합된 상태에서 물이 필터 유닛(1000)의 밖으로 빠져나가지 않도록 한다. 한편, 제1 헤드부(1310)의 외측면에는 제1 체크돌기(1312)가 형성되어 있으며, 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)가 완전히 결합되었는지 여부를 확인할 수 있도록 하는 구조물이다.
제2 헤드부(1320)는 제1 헤드부(1310)보다 크기가 작게 형성되며, 외주면에 제2 오링(1325)을 끼워넣을 수 있도록 제2 레일(1326)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서 제2 오링(1325)의 역할은 제1 오링(1315)의 역할과 비슷한데, 보다 자세히 설명하면, 제2 오링(1325)은 배출공(1324)으로부터 배출되는 물이 필터 유닛(1000) 밖으로 빠져 나가지 않게 하며, 이에 반해 제1 오링(1315)은 유입공(1314)으로 유입되는 물이 필터 유닛(1000) 밖으로 빠져 나가지 않게 한다는 점에서 차이가 있다. 제2 헤드부(1320)의 상면 중앙 부위에는 배출공(1324)이 형성되어 있고, 필터 카트리지(1300)를 통과하면서 정수된 물이 이 배출공(1324)을 통하여 빠져나가게 된다. 제2 경사면(1323)은 배출공(1324)의 가장자리에 형성된다.
도 2에서는, 제2 헤드부(1320)의 중심부가 함몰되어 있으며, 이 함몰부에서부터 제2 경사면(1323)이 시작되어 제2 헤드부(1320)의 상면보다 높게 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이러한 함몰부가 있어야만 하는 것은 아니다. 즉, 제2 헤드부(1320)의 상면은 전체적으로 평평하고, 상기 평평한 상면에 제2 경사면(1323)이 형성되어도 무방하다. 한편, 도 2에서는, 제2 경사면(1323)이 제2 헤드부(1320)의 외경에서 다소 안쪽에서 원호를 그리면서 제2 헤드부(1320)의 평면상에 형성되며 동시에 윗방향으로 경사져서 점차 높아지는 것으로 도시되어 있으나, 이러한 구조로만 형성될 필요는 없고, 제2 경사면(1323)이 제2 헤드부(1320)의 외경을 따라가면서 경사져 있어도 무방하다.
필터부(1330)는 제1 헤드부(1310)의 하방에 형성된다. 필터부(1330)는 통상적인 정수기의 필터와 크게 다르지 않으며, 제2 헤드부(1320)에 형성된 배출공(1324)과 제1 헤드부(1310)에 형성된 유입공(1314)이 필터부(1330) 내부에 위치한 필터와 유체 연통되어 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 캡(1100)에 대하여 설명하도록 한다. 캡(1100)은 물이 유입되는 유입유로(1110)와 물이 배출되는 배출유로(1120)를 갖는다. 하나의 필터 유닛(1000)을 기준으로 했을 때, 캡(1100)을 통하여 물이 최초로 필터 유닛(1000)으로 유입되고, 캡(1100)을 통하여 물이 최종적으로 필터 유닛(1000)으로부터 배출된다. 유입유로(1110)와 배출유로(1120)는 캡(1100)의 내부를 통과하여 형성되는 것이 바람직하다. 유입유로(1110)와 배출유로(1120)는 모두 양단을 갖고 있으며, 캡(1100)의 하면 쪽으로 개방된 단을 일단이라 지칭하며, 캡(1100)의 외측면을 향하여 개방된 단을 타단이라 지칭하도록 한다.
유입유로(1110)의 일단에는 유입유로(1110)를 개폐하는 제1 개폐밸브(1130)가 설치되고, 배출유로(1120)의 일단에는 배출유로(1120)를 개폐하는 제2 개폐밸브(1140)가 설치된다. 상기 개폐밸브들이 최하단에 위치할 때는 유입유로(1110)와 배출유로(1120)가 폐쇄 상태가 되고, 최상단에 위치할 때는 유입유로(1110)와 배출유로(1120)가 최대 개방 상태가 된다. 캡(1100)으로부터 필터 카트리지(1300)를 분리했을 때는 유입유로(1110)와 배출유로(1120)가 폐쇄 상태로 유지되어야 하기 때문에, 상기 개폐밸브들의 상단에는 스프링(1150)이 형성되어 있어서 개폐밸브들이 최하단에 위치하도록 힘을 가한다.
캡(1100)의 상부에는 회동축(1190)이 형성되어 있다. 회동축(1190)은 이후에 설명할 고정부의 회동축 수용부(2200)에 수용되며, 필터 유닛(1000)을 고정틀(2000)에 결합시킬 뿐만 아니라, 필터 유닛(1000)의 필터 카트리지(1300)를 교체하기 위하여, 회동축(1190)을 중심축으로하여 필터 유닛(1000)을 도 1에 도시된 것과 같이 들어올릴 수 있게 하고, 필터 카트리지(1300)를 교체한 후에는 다시 필터 유닛(1000)이 필터 안착면(2100)에 안착되도록 하는 역할을 수행한다. 여기서 회동축 수용부(2200)는 회동축(1190)의 외주면의 적어도 일부를 감싸고 있다.
유입유로(1110)의 타단은 회동축(1190)의 일단에 형성되고, 배출유로(1120)의 타단은 회동축(1190)의 타단에 형성되어 있고, 유입유로(1110)의 타단과 배출유로(1120)의 타단은 회동축(1190)과 동축 상에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 유입유로(1110)의 타단과 배출유로(1120)의 타단의 중심을 지나는 선은 필터 유닛(1000)의 중심으로부터 약간 후방으로 오프셋(offset) 되어 있다.
도 4를 참조하면, 캡(1100)은 하부가 개방되어 있으며, 그 내주면에 경사진 가이드 턱(1220)이 형성되어 있다. 제1 헤드부(1310)의 외주면에 형성된 결합돌기(1311)를 이 가이드 턱(1220)에 밀어 넣은 상태로 필터 카트리지(1300)를 끝까지 회전시키면, 결합돌기(1311)가 가이드 턱(1220)에 의하여 가이드 되면서 필터 카트리지(1300)가 캡(1100)에 안정적으로 결합된다. 필터 카트리지(1300)가 캡(1100)에 완전히 결합되어 있는지 여부를 확인하기 위하여 체크홈(1180)이 캡(1100)의 내주면에 형성되는 것이 바람직하며, 필터 카트리지(1300)를 끝까지 회전시키면 필터 카트리지(1300)의 외주면에 형성된 제1 체크돌기(1312)가 체크홈(1180)과 맞물리게 되면서 소리가 나거나, 체결되는 느낌을 받을 수 있다.
이와는 반대로 체크홈(1180)이 필터 카트리지(1300)의 외주면에 형성되고, 제1 체크돌기(1312)가 캡(1100)의 내주면에 형성될 수도 있다. 그러나, 캡(1100)은 여러 번 사용을 해야하고, 필터 카트리지(1300)는 일회용으로 교체를 하게 되기 때문에, 만약 캡(1100)의 내부면에 체크돌기가 형성되어 있다면 필터 카트리지(1300)를 여러 번 교체하는 경우에 제1 체크돌기(1312)가 마모될 수 있다. 상대적으로 체크홈(1180)보다 제1 결합돌기(1311)가 빨리 마모되는 경향이 있으므로, 캡(1100)의 내주면에 체크홈(1180)이 형성되고 제1 헤드부(1310)의 외주면에 제1 체크돌기(1312)가 형성되는 것이 바람직하다.
필터 카트리지(1300)와 캡(1100)을 완전히 결합하게 되면, 캡(1100)에 형성되어 있는 유입유로(1110)의 일단과 제1 헤드부(1310)의 상면이 서로 마주보게 된다. 또한, 캡(1100)에 형성되어 있는 배출유로(1120)의 일단과 제2 헤드부(1320)의 상면이 서로 마주보게 된다.
아래에서 윗방향을 향하여 필터 카트리지(1300)의 결합돌기(1311)를 캡(1100)의 가이드 턱(1220)에 끼워넣고 소정각도만큼(예컨대 10°이상 90°이하) 회전시키게 되면 제1 헤드부(1310) 및 제2 헤드부(1320)가 캡(1100)의 하면과 접촉된 상태가 되며, 이렇게 제1 헤드부(1310) 및 제2 헤드부(1320)가 캡(1100)의 하면과 처음 접촉하게 된 상태에서 제1 개폐밸브(1130) 및 제2 개폐밸브(1140)는 닫혀있는 상태가 된다. 이 상태에서도, 제2 헤드부의 외주면에 형성된 제2 레일(1326)에 끼워지는 제2 오링(1325)에 의하여 배출공(1324)과 외부는 격리되며, 제1 헤드부의 외주면에 형성된 제1 레일(1316)에 끼워지는 제1 오링(1315)에 의하여 유입공(1314)과 외부는 격리된다. 따라서, 아직 제1 개폐밸브(1130) 및 제2 개폐밸브(1140)가 닫혀 있는 상태에서도 필터 카트리지(1300)와 외부는 격리된 상태를 유지할 수 있다.
이 상태에서 필터 카트리지(1300)를 더 회전시키면 비로소, 제1 개폐밸브(1130)가 제1 경사면(1313)을 따라서 상승하게 되고, 최종적으로 결합이 완료된 상태(예컨대, 90°회전시킨 상태)에서는 제1 경사면(1313)의 최상단부가 제1 개폐밸브(1130)를 최대개방 상태로 유지시키게 된다. 이와 마찬가지로, 제2 개폐밸브(1140)가 제2 경사면(1323)을 따라서 상승하게 되고, 최종적으로 결합이 완료된 상태에서는 제2 경사면(1323)의 최상단부가 제2 개폐밸브(1140)를 최대개방 상태로 유지시키게 된다. 즉, 필터 카트리지(1300)를 회전시킴에 따라, 제1 개폐밸브(1130)는 제1 경사면(1313)에 의하여 밀려나면서 개방되고, 제2 개폐밸브(1140)는 제2 경사면(1323)에 의하여 밀려나면서 개방된다.
종래의 필터 유닛(1000)에서는 필터 카트리지(1300)를 캡(1100)에 결합하기 시작할 때부터 물이 유출되었으므로, 제1 개폐밸브(1130)와 유입유로(1110) 사이의 간격 및 제2 개폐밸브(1140)와 배출유로(1120) 사이의 간격을 크게 할 수 없었다. 그래서, 물에 섞여 있는 이물질에 의하여 유로의 단면적이 감소하기 쉽고, 그로 인해 정수되는 유량이 줄거나 심지어 유로가 막혀버리는 문제가 있었다. 그러나 본 발명에서 제1 개폐밸브(1130)와 유입유로(1110) 사이의 간격을 크게 하기 위해서는 제1 밸브돌기(1160)를 길게 형성하거나 제1 경사면(1313)의 최상단을 높게 형성하면 되고, 이와 마찬가지로, 제2 개폐밸브(1140)와 배출유로(1120) 사이의 간격을 크게 하기 위해서는 제2 밸브돌기(1170)를 길게 형성하거나 제2 경사면(1323)의 최상단을 높게 형성하면 된다. 이러한 방식으로 유로와 밸브 사이의 간격을 늘리더라도 물이 누출되는 양은 큰 변함이 없으므로, 큰 간격으로 인하여 정수기의 정수효율을 높일 수 있고, 뿐만 아니라 정수기의 신뢰성도 높일 수 있다.
이미 언급한 것과 같이, 제1 헤드부(1310) 및 제2 헤드부(1320)가 캡(1100)의 하면과 처음 접촉하게 된 상태에서, 필터 카트리지(1300)를 더 회전시키게 되면 비로소 제1 밸브돌기(1160)가 제1 경사면(1313)과 접촉하게 되며, 제2 밸브돌기(1170)가 제2 경사면(1323)과 접촉하게 된다. 다만, 제1 헤드부(1310) 및 제2 헤드부(1320)가 캡(1100)의 하면과 처음 접촉하게 되는 시점보다 다소 이른 시점이나 다소 느린 시점에, 제1 밸브돌기(1160)가 제1 경사면(1313)과 접촉하게 되고, 제2 밸브돌기(1170)가 제2 경사면(1323)과 접촉하여도 무방하다. 제1 헤드부(1310) 및 제2 헤드부(1320)가 캡(1100)의 하면과 처음 접촉하게 되는 시점을 조정하기 위해 제1 밸브돌기(1160), 제2 밸브돌기(1170)의 길이를 늘이거나 줄일 수 있다. 또는 제1 헤드부(1310) 및 제2 헤드부(1320)가 캡(1100)의 하면과 처음 접촉하게 되는 시점을 조정하기 위해 제1 경사면(1313), 제2 경사면(1323)의 위치를 변경할 수도 있다.
도 5는 필터 카트리지(1300)와 캡(1100)이 완전히 결합된 상태에서 정수기를 가동시켰을 때 물의 흐름을 나타낸다. 도 5를 참조하면 왼쪽 상단으로부터 물이 유입되어 왼쪽의 연결관(1400)을 통과하고, 유입유로(1110)의 타단을 지나고, 유입유로(1110)의 일단을 지나서 유입공(1314)으로 들어가게 된다. 이후 필터를 통과한 물이 배출공(1324)을 통과하고, 배출유로(1120)의 일단을 지나고, 배출유로(1120)의 타단을 지나서, 우측의 연결관(1400)으로 나오게 된다. 이러한 방식을 반복하면서 정수되어야 할 물이 모든 필터 유닛(1000)을 통과하게 된다.
필터 카트리지(1300)와 캡(1100)을 상기에서 언급한 방식으로 결합시키는 것은 종래의 기술에 따른 필터 카트리지(1300)와 캡(1100)을 결합하는 것에 비하여 필터 유닛(1000)의 외부로 유출되는 물의 양을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있으며, 이러한 효과에 대해서는 도 6에 도시된 종래의 필터 유닛(1000)과 비교하여 설명하도록 한다.
도 6에는 한 개의 개폐밸브가 도시되어 있으나, 다른 개폐밸브도 이와 유사한 원리에 의하여 개폐되기 때문에 한 개의 개폐밸브의 작동에 대해서만 설명하도록 한다. 종래에는 결합돌기(1311)를 가이드 턱(1220)에 끼워서 회전시키는 초기부터 개폐밸브가 개방되기 시작하였다. 즉, 도 6을 참조하면, 제2 헤드부(1320)의 상면이 캡(1100)의 하면에 접촉하지 않은 상태에서 개폐밸브가 개방되기 때문에 도 6에 도시된 종래의 발명은 본 발명에 비하여 개폐밸브를 통하여 누출되는 물의 양이 월등히 많다. 또한, 필터 카트리지(1300)를 캡(1100)과 결합시키기 위하여 필터 카트리지(1300)를 위로 가압하면서 밀어 넣게 되면 즉시 물이 유출되며, 따라서 재빨리 결합하지 않으면 계속해서 물이 누출되는 문제가 있었다.
게다가, 개폐밸브는 스프링(1150)과 가압된 물에 의하여 아래방향으로 힘을 받고 있는데, 이 힘 보다 더 강한 힘을 일순간에 윗방향으로 필터 카트리지(1300)에 가하면서 필터 카트리지(1300)를 회전시켜 캡(1100)에 결합하는 것은 숙련된 기술자에게도 쉽지 않았다. 아래방향을 향하여 개폐밸브가 받는 힘의 정확히 역방향으로 힘을 가하기가 힘들었기 때문에, 결합을 여러 번 시도하는 경우도 많았으며, 이러한 시도가 실패할 때마다 물이 누출되기 때문에 누출된 물에 의하여 정수기에서 사용되는 전자, 기계장치들의 고장이 야기될 수 있었다.
이에 비하여 본 발명은, 필터 카트리지(1300)를 탭에 결합하기 시작하는 초기에는 제1, 제2 개폐밸브(1130, 1140)에 필터 카트리지(1300)가 어떠한 압력도 가하지 않기 때문에 쉽게 결합돌기(1311)를 가이드 턱(1220)에 끼워넣을 수 있다. 그 다음으로, 필터 카트리지(1300)를 회전시키면 결합돌기(1311)가 가이드 턱(1220)에 가이드 되기 때문에 안정적으로 필터 카트리지(1300)가 캡(1100)에 결합되기 시작한다. 필터 카트리지(1300)를 소정각도 이상회전 시켜야만, 비로소 제1 경사면(1313)이 제1 밸브돌기(1160)와 접촉하게 되어 제1 개폐밸브(1130)에 윗방향으로 압력이 가해지게 되고, 제2 경사면(1323)이 제2 밸브돌기(1170)와 접촉하게 되어 제2 개폐밸브(1140)에 윗방향으로 압력이 가해지게 된다. 이 때 제1, 제2 개폐밸브(1130, 1140)가 윗방향으로 이동하여 최상단까지 이동하는 거리는 짧은데 비해 필터 카트리지(1300)를 회전시킬 때 필터 카트리지(1300)의 외측면이 그리는 호의 길이는 길기 때문에, 큰 힘을 들이지 않고 필터 카트리지(1300)를 캡(1100)에 끝까지 회전시켜서 완전히 결합시킬 수 있다.
또한, 제1, 제2 개폐밸브(1130, 1140)가 아래방향으로 필터 카트리지(1300)에 압력을 가하기 시작하는 시점에 이미 필터 카트리지(1300)의 결합돌기(1311)가 캡(1100)의 가이드 턱(1220)에 상당 정도 결합이 진행되어 있기 때문에, 제1, 제2 개폐밸브(1130, 1140)에 의해 필터 카트리지(1300)에 압력이 가해지더라도 필터 카트리지(1300)가 캡(1100)으로부터 이탈되지 않게 된다. 이는 곧, 필터 카트리지(1300)의 결합과 분리에 숙련되지 않은 사람이나 완력이 강하지 않은 사람이라도, 필터 카트리지(1300)를 캡(1100)에 결합하고 분리하는 것을 여러 번 시도하지 않고 한 번에 완료할 수 있는 것을 의미한다. 결합, 분리 시도의 횟수가 줄어들기 때문에 종래의 필터 유닛(1000)에 비하여 물이 누출되는 양이 획기적으로 줄어들게 된다.
이외에도 본 발명은 앞서 언급한대로, 제1 헤드부(1310)와 제2 헤드부(1320)가 캡(1100)의 하면과 밀착된 후에야 비로소, 제1, 제2 개폐밸브(1130, 1140)가 개방되므로, 유입유로(1110)의 일단과 제1 헤드부(1310)의 상단에 의해서 구획되는 공간이 종래의 필터 유닛(1000)에 비해 압도적으로 좁게 된다. 또한, 배출유로(1120)의 일단과 제2 헤드부(1320)의 상단에 의해서 구획되는 공간도 종래의 필터 유닛(1000)에 비해 압도적으로 좁게 된다. 따라서, 물이 누출될 수 있는 공간 자체가 좁기 때문에 종래의 필터 유닛(1000)에 비하여 물이 누출되는 양이 획기적으로 줄어들게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 필터 카트리지(1300)를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)를 결합시키기 위한 초기 상태를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)를 결합시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 필터 카트리지(1300)는 제1 헤드부(1310)의 상면 가장자리를 둘러싸는 벽체부(1317)를 더 포함한다. 그리고 벽체부(1317)는 유입유로(1110)의 일단과 배출유로(1120)의 일단으로부터 누출되는 물을 받을 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 필터 유닛(1000)이 종래이 필터 유닛(1000)에 비하여 누출되는 물의 양이 압도적으로 적은 것은 이미 살펴본 바 있으나, 적은 양의 물이라도 정수기 내부 공간에 물이 고이거나 사방으로 물이 튀지 않게 하는 것이 바람직하다.
따라서, 도 7에 도시된 것처럼 필터 카트리지(1300)에 벽체부(1317)가 형성되어 있으면, 필터 카트리지(1300)의 결합, 분리시에 누출되는 물이 벽체부(1317)에 의해 막히게 되어 벽체부(1317)와 제1 헤드부(1310)에 의하여 구획되는 공간에 고이게 된다. 따라서, 정수기의 내부 공간 등에 물이 튀거나 고이게 되는 것을 방지할 수 있다.
도 1 및, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 새로운 필터 카트리지(1300)와 캡(1100)을 분리하거나 결합하는 방식에 대하여 자세하게 설명하도록 한다. 먼저 도 1과 같이, 회동축(1190)을 중심축으로하여 필터 유닛(1000)을 도 1에 도시된 것과 같이 들어올려서 기울어지게 한다. 다음으로 수명이 다한 필터 카트리지(1300)의 아래부분을 잡고 반시계 방향으로 회전시킨다. 다만, 결합돌기(1311)의 형성방향에 따라서 회전 방향은 반대가 될 수도 있다.
캡(1100)의 정면에는 화살표 형상의 요철이 형성되어 있고, 도 1에 도시된 것처럼, 필터 카트리지(1300)가 캡(1100)에 결합된 상태에서는 삼각형 형상의 요철이 정면을 향해 있고, 필터 카트리지(1300)를 도 7에 도시된 화살표 형상의 요철이 정면을 향할 때까지 반시계방향으로 회전시키게 되면 필터 카트리지(1300)가 분리된다. 도면 상으로는 벽체부(1317)에서 높이가 높은 부분의 외측면의 중심에는 삼각형의 요철이 형성되어 있고, 벽체부(1317)에서 높이가 높은 부분과 낮은 부분의 경계 부위의 외측면에는 화살표의 요철이 형성되어 있다.
물론, 삼각형 또는 화살표의 요철은 설명의 편의를 위하여 예를 든 것에 불과하고, 반드시 요철로 형성될 필요는 없고, 스티커를 붙이거나 도장(painting)의 방식으로 삼각형 또는 화살표 표시를 할 수도 있다. 또한, 삼각형 또는 화살표의 형상에 구애받지 않으며, 이러한 형상의 결합용 표식이 없어도 무방하다. 다만, 이러한 결합용 표식이 있는 경우에는 초보자라도 더욱 쉽게 필터 카트리지(1300)를 분리, 결합할 수 있는 장점이 있다.
새로운 필터 카트리지(1300)를 결합하기 위해서는 캡(1100)을 도 1과 같이 앞으로 들어올린 상태에서, 도 8에 도시된 것과 같이 캡(1100)의 화살표와 새로운 필터 카트리지(1300)의 화살표를 일직선 상에 맞춘 후에 필터 카트리지(1300)를 캡(1100)에 끼워 넣는다. 다음으로 필터 카트리지(1300)의 아래부분을 잡고 시계 방향으로 회전시키면, 도 9에 도시된 것과 같이 필터 카트리지(1300)의 삼각형 요철과 캡(1100)의 삼각형 요철이 일직선 상에 놓이게 되며 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)가 결합된다. 다음으로 회동축(1190)을 중심축으로 하여 필터 유닛(1000)을 다시 필터 안착면(2100)에 안착시키면 필터 유닛(1000)의 최종 사용상태가 된다.
또한 벽체부(1317)의 일부분은 벽체부(1317)의 타부분보다 높이가 낮은 것이 바람직하다. 이렇게 높이가 차이가 나는 것은 필터 카트리지(1300)가 캡(1100)에 완전히 결합되었는지 여부를 확인할 수 있게 하기 위함이다. 필터 카트리지(1300)를 캡(1100)에 끼워넣기 시작할 때는 벽체부(1317)에서 높이가 달라지는 지점이 고정틀(2000)의 전방을 향하도록 위치시키고, 필터 카트리지(1300)가 캡(1100)에 완전히 결합된 상태에서는 벽체부(1317)에서 타부분보다 높이가 낮은 부분이 필터 안착면(2100)을 향하게 된다.
이렇게, 벽체부(1317)의 부위별로 높이 차이가 나게 되는 것에 의하여 본 발명에 의한 필터 어셈블리(100)는 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)의 완전한 결합을 담보하는 2중의 안전 장치를 구비하게 된다. 다시 말해, 캡(1100)의 내주면에 형성된 체크홈(1180)과 제1 헤드부(1310)의 외주면에 형성되어 있는 제1 체크돌기(1312)가 맞물리면서 소리가 나거나, 체결되는 느낌이 느껴지는 것에 의해 1차적으로 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)가 완전히 결합되었다는 것을 알 수 있고, 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)가 완전히 결합되어야만 필터 유닛(1000)이 고정틀(2000)의 필터 안착면(2100)에 안착되므로 2차적으로 필터 카트리지(1300)가 완전히 결합되었는지 여부를 확인할 수 있다.
도 1 및 도 10을 참조하여, 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)가 완전히 결합되지 않으면 필터 유닛(1000)이 고정틀의 필터 안착면(2100)에 안착되지 않는 원리에 대하여 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 필터 안착면(2100)의 상부와 회동축 수용부(2200)와의 사이에 제2 체크돌기(2400)가 형성되어 있다. 제2 체크돌기(2400)는 벽체부(1317)에서 높이가 낮은 부분과는 접촉하지 않을 정도의 크기이고, 벽체부(1317)에서 높이가 높은 부분과는 접촉하게 되는 크기로 형성되어 있다. 따라서, 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)가 완전히 결합되지 않은 상태에서 필터 유닛(1000)을 필터 안착면(2100)으로 밀어 넣게 되면, 벽체부(1317)에서 높이가 높은 부분이 제2 체크돌기(2400)에 접촉하며 걸리게 되어 필터 유닛(1000)이 필터 안착면(2100)에 완전히 안착될 수 없게 된다. 반면에, 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)가 완전히 결합된 상태에서 필터 유닛(1000)을 필터 안착면(2100)으로 밀어 넣게 되면, 벽체부(1317)에서 높이가 낮은 부분이 제2 체크돌기(2400)에 다소 이격된 채로 필터 유닛(1000)이 필터 안착면(2100)에 완전히 안착된다.
한편, 필터 유닛(1000)이 고정틀(2000)에 안착된 상태에서는 필터 카트리지(1300)를 캡(1100)으로부터 분리할 수 없다. 이는, 필터 카트리지(1300)를 캡(1100)으로부터 충분히 회전시켜야만 필터 카트리지(1300)가 분리되는데, 필터 유닛(1000)이 고정틀(2000)에 안착된 상태에서 필터 카트리지(1300)를 약간만 회전시키더라도, 벽체부(1317)에서 높이가 높은 부분이 제2 체크돌기(2400)와 접촉하게 되어 더 이상 필터 카트리지(1300)를 회전시킬 수 없기 때문이다.
도 10은 벽체부(1317)에서 높이가 낮은 부분이 제2 체크돌기(2400)와 접촉하지 않은 상태에서 필터 유닛(1000)이 정상적으로 고정틀(2000)에 설치된 상태를 도시하고 있다. 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)가 완전히 결합되지 않은 경우에는 누수의 위험이 있으므로, 정수기의 성능 발휘에 지대한 영향을 미치게 된다. 종래의 필터 어셈블리(100)는 설치하는 사람의 경험과 감에 의존하여 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)의 결합여부를 판단하였으나, 이에 비해 본 발명은 필터 카트리지(1300)의 교체에 숙련되지 않은 사람이라도 능숙하게 캡(1100)과 필터 카트리지(1300)를 완벽하게 결합할 수 있다. 따라서, 이러한 2중의 안전 장치를 구비한 것은 종래의 필터 유닛(1000) 또는 종래의 필터 어셈블리(100)와 비교했을 때, 정수기의 신뢰성 확보 측면에서 큰 효과가 있다.
도 11은 본 발명에 따른 필터 카트리지(1300)의 제1 헤드부(1310)와 벽체부(1317)에 의해 구획되는 공간에 물이 고여 있는 상태를 나타낸 도면이고, 도 12는 도 11의 필터 카트리지(1300)를 기울인 상태를 나타낸 도면이다. 도 11 및 도 12을 참조하여, 벽체부(1317)를 어느 정도 높이로 형성하는 것이 바람직한지에 대하여 살펴본다.
도 11은 필터 카트리지(1300)를 세운 상태에서 제1 헤드부(1310)와 벽체부(1317)에 의해 구획되는 공간에 물이 고여 있는 상태이고, 이 상태에서는 물이 넘칠 위험이 없으나, 벽체부(1317)의 높이는 이 상태만을 고려하여 제작해서는 안 된다. 왜냐하면 필터 카트리지(1300)를 캡(1100)에 결합 또는 분리할 때는 도 12와 같이 기울어지기 때문에 제1 헤드부(1310)와 벽체부(1317)에 의해 구획되는 공간에 고인 물이 벽체부(1317)를 넘쳐 흐를 수 있기 때문이다. 앞서 살펴본 것과 같이, 벽체부(1317)의 일부분의 높이는 타부분보다 낮기 때문에, 물이 높이가 낮은 벽체부(1317)의 일부분을 넘치지 않도록 벽체부(1317)를 제작해야 한다. 예컨대, 필터 유닛(1000)을 30°~ 40°정도 들어올려서 필터 카트리지(1300)를 교체할 때도 물이 넘치지 않도록 해야 할 것이다. 다만, 필터 카트리지(1300)의 교체 각도는 다양할 수 있다.
다만, 필터 카트리지(1300)가 누출되는 물을 받는 벽체부(1317)를 갖는다고 하더라도, 누출되는 물의 양이 상당히 많게 되면 물이 벽체부(1317)를 넘치게 된다. 따라서, 본 발명과 같이 외부로 누출되는 물의 양이 적은 구조를 채택하고 있는 경우에, 벽체부(1317)의 기능이 더 효과적으로 발휘될 수 있을 것이다.
예컨대, 통상적인 사무실용, 가정용 정수기에서 사용되는 12인치 길이의 필터 유닛(1000)에서, 필터 카트리지(1300)를 결합 또는 분리할 때 누출되는 물의 양이 11ml 가량인 경우에는 필터 카트리지(1300)를 결합 또는 분리하기 위해 필터 카트리지(1300)를 기울이게 되더라도 물이 벽체부(1317)를 넘치지 않게 된다. 다만, 이러한 수치는 필터의 길이와 필터의 직경에 따라서 변화될 수 있다.
도 10을 참조하여 고정틀(2000)의 강성확보 수단에 대하여 설명하도록 한다. 고정틀(2000)은 필터 유닛(1000)을 안정적으로 수용하며 지지할 수 있으면 족하며, 통상적으로 제조비 절감을 위하여 플라스틱으로 형성된다. 그러나, 고가의 고강도 플라스틱을 사용하지 않는 경우에는 반복적으로 필터 유닛(1000)을 교체하는 것에 의하여 고정틀(2000)에 피로하중이 누적되어 피로 파괴가 일어날 수 있다.
이에 본 발명에서는 회동축 수용부(2200)가 휘어지는 것을 방지하기 위하여 캡(1100)의 상부에 회동축 수용부(2200)를 지지할 수 있도록 지지 바(1230)를 형성하였다. 상기 지지 바(1230)에 의하여 회동축 수용부(2200)의 휨을 방지할 수 있다. 다만, 회동축 수용부(2200)와 지지 바(1230)가 직접적으로 접촉되면 회동축(1190)을 중심축으로 하여 필터 유닛(1000)을 회전시키는 것에 장해가 될 수 있으므로, 회동축 수용부(2200)는 지지 바(1230)와 다소 이격되는 것이 바람직하다.
도 1, 도 4 및 도 10을 참조하여, 필터 유닛(1000)을 고정틀(2000)에 간편하고도 충분히 견고하게 고정할 수 있고, 또한 쉽게 빼낼 수 있는 구조인 것에 대하여 설명하도록 한다. 회동축(1190)과 수직 방향으로 걸림턱(1210)이 형성되어 있으며, 걸림턱(1210)은 제1 걸림돌기(1211)와 제2 걸림돌기(1212)를 갖는다. 도 1을 참조하면 여러 개의 회동축 수용부(2200)를 구분할 수 있도록, 각 필터 안착면(2100)의 중앙 상부에는 직사각형의 걸림슬롯(2300)이 형성된다.
필터 유닛(1000)이 필터에 완전히 결합되었을 때는 걸림턱(1210)이 걸림슬롯(2300)에 끼워지게 되고, 제1 걸림돌기(1211)와 제2 걸림돌기(1212)가 걸림슬롯(2300)을 통과하여 필터 안착면(2100)의 후면부에 위치하게 된다. 소정정도 이상의 힘을 가하면서 회동축(1190)을 중심으로 필터 유닛(1000)을 들어올릴 때에 먼저 제2 걸림돌기(1212)가 걸림슬롯(2300)으로부터 빠져 나오게 되고 이어서 제1 걸림돌기(1211)가 빠져 나오게 된다.
걸림턱(1210)을 걸림슬롯(2300)에 밀어 넣었을 때 필터 유닛(1000)이 고정틀(2000)에 충분히 견고하게 고정되고, 동시에 소정 정도 이상의 힘을 가했을 때 고정틀(2000)로부터 필터 유닛(1000)을 들어올리거나 고정틀(2000)에 필터 유닛(1000)을 결합시킬 수 있도록 하기 위하여, 제1, 제2 걸림돌기(1211, 1212)는 모따기(champering)가 되어 있는 것이 바람직하다. 필터 유닛(1000)을 고정틀(2000)에 더 강하게 결합시키기거나 필터 유닛(1000)이 필터 안착면(2100)에서 들려 있는 상태를 안정적으로 유지시키려면 모따기를 적게 하고, 필터 유닛(1000)을 고정틀(2000)로부터 더 쉽게 들어올리거나 안착시키려면 모따기를 많이 하는 것이 바람직하다.
제1, 제2 걸림돌기(1211, 1212)가 걸림슬롯(2300)으로부터 빠져나오면 필터 카트리지(1300)를 캡(1100)으로부터 쉽게 분리할 수 있는 상태가 된다. 이 상태에서 필터 유닛(1000) 자체의 중량만으로는 제1, 제2 걸림돌기(1211, 1212)가 다시 걸림슬롯(2300)에 끼워져 들어가지 않고, 필터 유닛(1000)이 필터 안착면(2100)에서 들려 있는 상태로 유지되는 것이 바람직하다.
기존의 필터 어셈블리는, 필터 카트리지(1300)를 캡(1100)으로부터 분리할 때, 한 손으로는 캡(1100)을 잡고 다른 손으로는 필터 카트리지(1300)를 잡아서 분리해야 했다. 즉, 양손을 모두 사용해야 했으므로 다른 작업을 동시에 수행하기 위해서는 반드시 한 사람이 더 있어야 했으므로 불편하였다. 이에 반해, 본 발명에 따른 필터 어셈블리(100)는 고정틀(2000)으로부터 필터 유닛(1000)을 들어올렸을 때 걸림턱(1210)에 형성된 제1, 제2 걸림돌기(1211, 1212)가 걸림슬롯(2300)에 걸리게 된다. 다시 말해, 한 손으로 캡(1000)을 잡지 않더라도 필터 유닛(1000)이 필터 안착면(2100)에서 떨어져 있는 도 1의 상태와 같이 유지되며, 따라서 한 손으로 필터 카트리지(1300)를 회전시키는 것만으로도 캡(1100)으로부터 필터 카트리지(1300)를 분리, 결합할 수 있다.
종래의 필터 어셈블리(100)는 캡(1100)과 고정틀(2000) 외의 별도의 부재를 사용하여 필터 유닛(1000)을 고정틀(2000)에 고정시키는 구조를 갖고 있었으므로 제조단가가 비싼 문제가 있었다. 그러나 본 발명에 따르면, 캡(1100)이 고정틀(2000)에 견고히 고정되고 분리 결합될 수 있는 구조가 캡(1100)과 일체형으로 형성되어 있고, 마찬가지로 고정틀(2000)이 갭을 견고히 고정시키고 분리 결합시킬 수 있는 구조가 고정틀(2000)에 일체형으로 형성되어 있기 때문에, 고장 및 파손의 염려가 적고 제조 단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 13은 본 발명에 따른 여러 종류의 필터 카트리지(1300)를 나타낸 도면이다. 도 13(a)는 전처리 필터, 도 13(b)는 멤브레인 필터, 도 13(c)는 카본 필터를 도시하고 있다. 멤브레인 필터의 필터부(1330)는 전처리 필터 또는 카본 필터의 필터부(1330)와 상부 끝단의 형상이 다르기 때문에, 종래에는 멤브레인 필터와 결합할 수 있도록 멤브레인 필터 전용 제1 헤드부(1310)를 제작하거나, 또는 여러 종류의 필터에 공용으로 사용할 수 있는 제1 헤드부(1310)를 제작하되, 이러한 제1 헤드부(1310)와 멤브레인 필터가 결합될 수 있도록 별도의 어댑터(adapter)를 사용해야 했다. 따라서, 제조 단가가 상승하는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 제1 헤드부(1310)는 내경을 다단으로 형성하여, 한가지 종류의 제1 헤드부(1310)에 전처리 필터와 카본 필터뿐만 아니라 멤브레인 필터까지 결합될 수 있도록 하였다.
한편, 도 13(b)를 참조하면, 필터부(1330)의 하부 끝단에 콜릿(collet)이 형성되어 있고 이 콜릿의 외곽을 둘러싸며 하방으로 보호벽(1331)이 연장되어 있다. 종래에는 콜릿이 필터부(1330)의 하부 끝단에 바로 노출되어 있었으므로, 필터 카트리지(1300)를 취급, 운송, 교체시 등에 실수로 필터 카트리지(1300)를 떨어뜨리게 되면 콜릿이 파손되는 문제가 있었다. 이러한 불편을 개선하기 위하여 필터가 땅에 떨어지거나 다른 물건에 부딪치더라도 깨지지 않도록 보호벽(1331)을 형성하게 된 것이다.
도 4 및 도5를 참조하여, 콜릿(collet)의 갯수를 줄일 수 있는 본 발명의 구조에 대하여 설명하도록 한다. 콜릿은 통상적으로 원기둥 형상의 구조물을 고정하기 위한 결합부재를 뜻하며, 도 5의 연결관(1400)의 일단에 콜릿이 사용된 것을 볼 수 있다. 정수기에서는 각 필터 유닛(1000) 상호 간을 단면이 원형인 튜빙(tubing)이 연결하는 것이 일반적이며, 종래에는 어느 한 필터 유닛의 배출유로(1120)의 타단 및 인접한 다른 필터 유닛의 유입유로(1110)의 타단에는 콜릿이 형성되어 있고, 이 콜릿에 삽입된 튜빙을 통하여 물이 여러 개의 필터 유닛(1000)을 통과하였다. 그러나, 콜릿을 다수 사용하게 되면 필터 어셈블리의 제조 단가가 높아지는 문제점이 있으므로, 본 발명에서는 콜릿의 개수를 줄여서 제조 단가를 낮추고자 하였다. 이에 대하여 이하에서 설명하도록 한다.
그러나, 본 발명에서는 유입유로(1110)의 타단과 배출유로(1120)의 타단은 회동축(1190)과 동축 상에 형성되어 있으므로 어느 한 필터 유닛(1000)의 배출유로(1120)의 타단과, 인접한 다른 필터 유닛(1000)의 유입유로(1110)의 타단에 꼭 맞게 끼워질 수 있는 길이와 외경을 가진 튜빙(tubing)을 배출유로(1120)의 타단과 유입유로(1110)의 타단에 끼워 넣는 것만으로 인접한 필터 간에 물이 새지 않고 안정적으로 물이 연통될 수 있다.
그러나, 필터 유닛(1000)을 통과하는 물을 고압이기 때문에 상기 설명한 구조만으로는 튜빙이 배출유로(1120)의 타단과 유입유로(1110)의 타단으로부터 이탈될 우려가 있다. 따라서, 이러한 우려를 방지하기 위하여, 회동축 수용부(2200)의 내주면에 회동축 플렌지 삽입홈(1192)을 형성하고, 회동축(1190)의 외주면에는 회동축 플렌지 삽입홈(1192)에 끼워질 수 있도록 회동축 플렌지(1191)를 형성하였다. 그러므로, 튜빙을 통과하는 물의 압력이 강하더라도 튜빙이 배출유로(1120)의 타단이나 유입유로(1110)의 타단에서 빠지지 않는 것을 더욱 확실히 담보할 수 있고, 결과적으로 사용되는 콜릿의 숫자를 줄일 수 있게 되었다.
또한, 연결관(1400)은 L자형으로 형성하고, 회동축 수용부(2200)에는 연결관 플렌지 삽입홈(2210)을 형성하고, 연결관(1400)이 굽어지는 부분에는 회동축 수용부(2200)의 연결관 플렌지 삽입홈(2210)에 끼워질 수 있는 연결관 플렌지(1410)를 형성하였다. 따라서, 필터 유닛(1000)으로 유입되고 배출되는 물의 압력이 강하더라도 연결관(1400)이 배출유로(1120)의 타단이나 유입유로(1110)의 타단에서 빠지지 않는다.
도 5를 참조하면, 연결관(1400)이 필터 어셈블리(100)의 후면부에 위치하게 되므로, 필터 어셈블리(100)가 정수기에 설치되어 있는 상태에서는 연결관(1400)이 노출되지 않게 된다. 따라서, 설치 상태에서의 필터 어셈블리(100)의 외관이 향상되며, 필터 카트리지(1300)를 분리, 결합할 때에도 연결관(1400) 및 튜빙을 불필요하게 만질 필요가 없기 때문에 누수의 위험이 줄어드는 장점이 있다.
본 발명에 따른 필터 어셈블리(100)에서 정수기의 사용 중에는 필터 유닛(1000)이 고정틀(2000)에 안정적으로 결합된다. 다만, 필터 유닛(1000)은 고정틀(2000)에 회동 가능하도록 결합되기 때문에, 필터 어셈블리(100)를 운송하는 도중에 필터 유닛(1000)이 고정틀의 필터 안착면(2100)으로부터 이탈될 수 있는 위험이 있다. 따라서, 필터 어셈블리(100)를 안전하게 운송할 수 있도록 필터 유닛(1000)을 고정틀(2000)에 고정시키는 별도의 고정 부재를 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 1을 참조하면, 고정 부재는 원형인 4개의 필터 유닛(1000)을 감쌀 수 있도록 오목한 원형의 접촉면을 4면 구비하고, 필터 유닛(1000)을 고정틀(2000)에 고정시킬 수 있도록 형성된다. 이 고정 부재는 각 안착면(2100)의 경계에 형성된 고정 부재 결합홈에 끼운 후에 하방으로 슬라이딩시켜서 결합시키는 구조를 채택할 수 있다.
이상에서 실시예에서 설명된 특징, 구조, 효과 등은 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 필터 어셈블리 1000 : 필터 유닛
1100 : 캡 1110 : 유입유로
1120 : 배출유로 1130 : 제1 개폐밸브
1140 : 제2 개폐밸브 1150 : 스프링
1160 : 제1 밸브돌기 1170 : 제2 밸브돌기
1180 : 체크홈 1190 : 회동축
1210 : 걸림턱 1211 : 제1 걸림돌기
1212 : 제2 걸림돌기 1220 : 가이드 턱
1230 : 지지 바 1300 : 필터 카트리지
1310 : 제1 헤드부 1311 : 결합돌기
1312 : 제1 체크돌기 1313 : 제1 경사면
1314 : 유입공 1315 : 제1 오링
1316 : 제1 레일 1317 : 벽체부
1320 : 제2 헤드부 1323 : 제2 경사면
1324 : 배출공 1325 : 제2 오링
1326 : 제2 레일 1330 : 필터부
1331 : 보호벽 1400 : 연결관
1410 : 연결관 플렌지 1191 : 회동축 플렌지
1192 : 회동축 플렌지 삽입홈 2000 : 고정틀
2100 : 필터 안착면 2200 : 회동축 수용부
2210 : 연결관 플렌지 삽입홈 2300 : 걸림슬롯
2400 : 제2 체크돌기

Claims (16)

  1. 제1 헤드부, 제2 헤드부 및 필터부를 포함하는 필터 카트리지 및;
    액체가 유입되는 유입유로와 액체가 배출되는 배출유로를 갖고, 상기 필터 카트리지를 고정시키는 캡을 포함하고,
    상기 유입유로의 일단과 마주보는 제1 헤드부의 상면은 유입공 및 상기 유입공보다 외측의 가장자리에 형성된 제1 경사면을 구비하고, 상기 배출유로의 일단과 마주보는 제2 헤드부의 상면은 배출공 및 상기 배출공의 가장자리에 형성된 제2 경사면을 구비하고, 상기 유입유로의 일단에 상기 유입유로를 개폐하는 제1 개폐밸브가 설치되고, 상기 배출유로의 일단에 상기 배출유로를 개폐하는 제2 개폐밸브가 설치되고,
    상기 제1 헤드부 및 상기 제2 헤드부가 상기 캡의 하면과 접촉된 상태에서는 상기 제1 개폐밸브 및 상기 제2 개폐밸브가 닫혀있고,
    상기 제1 헤드부 및 상기 제2 헤드부를 상기 캡의 하면과 접촉시킨 채로 상기 필터 카트리지를 회전시키면 상기 제1 개폐밸브가 제1 경사면에 의하여 밀려나면서 개방되고 상기 제2 개폐밸브가 제2 경사면에 의하여 밀려나면서 개방되는 것을 특징으로 하는, 필터 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유입유로의 일단과 상기 배출유로의 일단으로부터 누출되는 액체를 받을 수 있도록, 상기 필터 카트리지는 상기 제1 헤드부의 상면 가장자리를 둘러싸는 벽체부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 필터 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 하부가 개방되고, 그 내주면에 경사진 가이드 턱이 형성되고, 상기 제1 헤드부는 상기 가이드 턱에 의해 가이드 되는 결합돌기가 그 외주면에 형성된 것을 특징으로 하는, 필터 유닛.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 캡은 상부에 회동축이 형성된 것을 특징으로 하는, 필터 유닛.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 벽체부의 일부분은 상기 벽체부의 타부분보다 높이가 낮은 것을 특징으로 하는, 필터 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 필터 카트리지와 상기 캡이 완전히 결합되었는 지를 확인할 수 있도록, 상기 캡의 내주면 및 상기 제1 헤드부의 외주면 중 어느 하나에는 체크홈이 형성되고 다른 하나에는 제1 체크돌기가 형성된 것을 특징으로 하는, 필터 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 헤드부는 내경이 다단으로 형성되어 적어도 하나 이상의 종류의 필터부가 별도의 어댑터 없이 상기 제1 헤드부에 결합되는 것을 특징으로 하는, 필터 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유입유로의 타단과 상기 배출유로의 타단의 중심을 지나는 선은 상기 필터 유닛의 중심으로부터 후방으로 오프셋(offset)된 것을 특징으로 하는, 필터 유닛.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 캡과 상기 필터 카트리지를 쉽게 분리하고 쉽게 결합할 수 있도록, 상기 캡의 정면, 상기 벽체부의 높이가 높은 부분의 외측면 중심, 및 상기 벽체부의 높이가 높은 부분과 낮은 부분의 경계 부위의 외측면에 각각 결합용 표식이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 필터 유닛.
  10. 제2항에 따른 필터 유닛; 및
    복수 개의 상기 필터 유닛을 수용하며 제2 체크돌기가 형성되어 있는 고정틀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 필터 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 필터 카트리지가 상기 캡에 덜 결합된 상태에서 상기 필터 유닛을 상기 고정틀에 안착시키면 상기 제2 체크돌기가 상기 벽체부에 접촉되고, 상기 필터 카트리지가 상기 캡에 완전히 결합된 상태에서 상기 필터 유닛을 상기 고정틀에 안착시키면 상기 제2 체크돌기가 상기 벽체부와 이격되는 것을 특징으로 하는, 필터 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 필터 유닛이 상기 고정틀에 안착된 상태에서는 상기 필터 카트리지를 상기 캡으로부터 분리할 수 없는 것을 특징으로 하는, 필터 어셈블리.
  13. 제1항에 따른 필터 유닛; 및
    상기 필터 유닛을 수용하는 고정틀을 포함하며,
    상기 캡은 상부에 회동축이 형성되어 있고, 상기 고정틀은 상기 회동축의 외주면의 적어도 일부를 감싸는 회동축 수용부를 구비하고,
    상기 회동축 수용부는 그 내주면에 회동축 플렌지 삽입홈이 형성되고, 상기 회동축은 그 외주면에 상기 회동축 플렌지 삽입홈에 끼워지는 회동축 플렌지가 형성된 것을 특징으로 하는, 필터 어셈블리.
  14. 제1항에 따른 필터 유닛; 및
    상기 필터 유닛을 수용하는 고정틀을 포함하며,
    상기 필터 유닛은 상기 유입유로의 타단 또는 상기 배출유로의 타단에 끼워지는 연결관을 구비하고, 상기 캡은 상부에 회동축이 형성되어 있고, 상기 고정틀은 상기 회동축의 외주면의 적어도 일부를 감싸는 회동축 수용부를 구비하고,
    상기 회동축 수용부는 그 내주면에 연결관 플렌지 삽입홈이 형성되고, 상기 연결관은 상기 연결관 플렌지 삽입홈에 끼워지는 연결관 플렌지가 형성된 것을 특징으로 하는, 필터 어셈블리.
  15. 제1항에 따른 필터 유닛; 및
    복수 개의 상기 필터 유닛을 필터 안착면에 수용하는 고정틀을 포함하며,
    상기 필터 유닛이 필터 안착면으로부터 이탈되는 것을 방지하는 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 필터 어셈블리.
  16. 제4항에 따른 필터 유닛; 및
    걸림슬롯을 가지며 복수 개의 상기 필터 유닛을 필터 안착면에 수용하는 고정틀을 포함하며,
    상기 캡은 상부에 상기 회동축과 수직 방향으로 걸림턱이 형성되어 있고, 상기 걸림턱은 하나 이상의 걸림돌기를 가지며, 상기 필터 유닛 자체의 중량만으로는 상기 걸림돌기가 상기 걸림슬롯으로부터 빠져나온 상태로부터 상기 걸림돌기가 상기 걸림슬롯에 끼워진 상태로 복귀되지 않는 것을 특징으로 하는, 필터 어셈블리.
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