KR101403722B1 - 나노기공막 포켓이 장착된 정수기용 멤브레인 필터 - Google Patents

나노기공막 포켓이 장착된 정수기용 멤브레인 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정수기 필터의 외주면을 감싸 장착하여 살균 성능을 향상시키고, 또한 필터의 내구성(耐久性)을 향상시킬 수 있는, 나노기공막 포켓이 장착된 정수기용 멤브레인 필터(membrane filter)에 관한 것이다. 특히, 정수기 필터 중 멤브레인 필터의 외주면에 나노기공막 포켓을 감싸되, 나노기공막 포켓은 나노기공막을 상하 양측에 2개의 층으로 설치하고 그 사이에 간섭층을 개재한 구성으로서, 보다 효과적으로 필터의 정화 능력을 향상시킬 수 있도록 하며, 또한 필터의 청소와 나노기공막 교환 주기를 늘린 정수기 필터의 내구성을 증대시키기 위한 정수기용 멤브레인 필터에 관한 것이다.

Description

나노기공막 포켓이 장착된 정수기용 멤브레인 필터{MEMBRANE FILTER FOR WATER PURIFIER}
본 발명은 정수기용 필터의 외곽면을 감싸 장착하여 살균 성능을 향상시키고, 또한 필터의 내구성(耐久性)을 향상시킬 수 있는, 나노 사이즈의 기공을 가지는 막(이하 나노기공막이라고 함) 포켓이 장착된 정수기용 멤브레인 필터에 관한 것이다. 특히, 정수기 필터 중 멤브레인 필터(membrane filter)에 있어서 그 외주면에 나노기공막을 2개의 층으로 설치하고 그 사이에 간섭층을 개재(介在)한 나노기공막 포켓을 사용하여 필터를 감싸 장착하여, 보다 효과적으로 필터의 정화 능력을 향상킬 수 있고, 또한 필터의 청소와 나노기공막 교환 주기를 늘린 정수기 필터의 내구성(耐久性)을 증대시킬 수 있는 나노기공막 포켓이 장착된 정수기용 멤브레인 필터에 관한 것이다.
일반적으로 정수기는 일반 수도물 또는 별도로 제공되는 생수에 포함된 각종 중금속과 불순물 등 유해 성분을 제거하기 위하여 필터를 통과하여 배출되는 구조를 가지고 있다. 이때 상기 필터는 침전 필터(sediment filter)와 전카본 필터(Pre-carbon filter), 역삼투막 필터(Reverse osmosis membrane), 후카본 필터(Postcarbon filter)가 사용되며, 필터에 의하여 정수된 물은 그대로 공급되기도 하지만 저수조에 저장되어 냉각 장치에 의하여 냉각되거나 또는 가열 장치에 의하여 가열되어 냉수 또는 온수로 공급되기도 한다.
종래에 사용되는 정수기의 필터는 정화할 물이 유입(流入)되는 유입구와 정화한 물이 유출(流出)되는 유출구가 형성되어진 필터 하우징과, 상기 필터 하우징 내부에 장착되어 유입되는 원수(原水)를 정화시키는 필터로 구성되어 있다.
이때, 침전 필터는 기계적인 여과 작용을 하며 물에 존재하는 먼지와 기타 입자를 제거하는데 이용되고 있는 것으로 수원지에서 각 가정으로 공급되는 물의 경우는 이미 큰 입자는 걸러진 상태이지만, 아직도 미세한 입자는 남아있다. 즉, 우리가 눈으로 미세한 입자를 볼 수는 없지만 이들은 정수기 구성 요소에 이상을 초래할 수 있으므로, 미세한 입자를 걸러 낼 수 있는 특수한 침전 필터가 정수 첫 단계에 사용된다.
또한, 카본 필터 즉 탄소 필터(Carbon Filters)의 경우에, 살충제, 제초제, 산업 폐기물과 같은 유기 화학 물질과, 라돈, 염소 및 악취 제거에 효과적이며, 양질의 탄소 필터를 사용할 경우 유기 화학 물질, 라돈, 염소를 비롯하여 불쾌한 맛을 80 ~ 99%까지 제거할 수 있다.
특히, 정수기에 사용되는 탄소를 활성 탄소라고 하는데, 이런 종류의 탄소는 수 백만개의 미세한 구멍을 형성하도록 특수 열처리된 나무, 코코넛, 또는 석탄으로 만들어져 있어서, 수 백만개의 구멍을 통과하는 동안 물속에 존재하던 오염 물질은 걸러지게 된다.
하지만, 일반 정수기에서 침전 필터만을 사용할 경우 살충제, 제초제, 산업 폐기물과 같은 유기 화학 물질과, 라돈, 염소 및 악취 제거 등의 기능이 없고, 카본 필터의 경우 그 구조에 따라서, 침전 필터와 같은 미세 입자를 걸러낼 수 있으나 사용 도중 카본 입자가 떨어져 나가기 때문에 이러한 분진(粉塵)이 쌓이면 각종 오염 및 세균 번식의 원인이 되고 있다.
또한, 분진의 처리를 위하여 필터 교체 작업에서 내부를 청소하고 기존 물의 이동 통로에 일정 시간 물을 흘려보내 청소하는 작업을 행해야 하는 불편함이 있다.
분진의 과다 발생을 막기 위하여 직경이 작으면 정수에 유리함에도 불구하고 보통 20~50 메쉬(mesh) 정도의 비교적 큰 입자를 사용해야만 하는 어려움도 있다.
본 발명은 정수기 필터의 외주면을 감싸 장착하여 살균 성능을 향상시키고, 또한 필터의 내구성을 향상시킬 수 있는, 나노기공막 포켓이 장착된 정수기용 멤브레인 필터를 제공하고자 한다. 특히, 정수기 필터 중 멤브레인 필터의 외주면에 나노기공막을 감싸 장착하되, 나노기공막을 2개의 층으로 설치하고 그 사이에 간섭층을 개재한 나노기공막 포켓을 사용하여, 보다 효과적으로 필터의 정화 능력을 향상시킬 수 있도록 하며, 또한 필터의 청소와 나노기공막 교환 주기를 늘린 정수기 필터의 내구성을 증대시킬 수 있는, 나노기공막 포켓이 장착된 정수기용 멤브레인 필터를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 나노기공막 포켓이 장착된 정수기용 멤브레인 필터는,
중공부(中空部)(11)와 유로공(流路孔)(12)을 가진 필터(10); 및
상기 필터의 외주면에 감싸 장착하는 나노기공막(나노 사이즈의 기공을 가지는 막) 포켓(40);
을 포함하고,
상기 나노기공막 포켓(40)은, 상하 양측에 나노기공막(31)과 나노기공막(31)이 설치되고, 상기 나노기공막(31)과 나노기공막(31) 사이에 간섭층(32)이 개재(介在)되고, 모서리 부위를 실링(sealing)한 실링부(33) 및 4개의 변 중 일측만이 실링 처리가 안된 개구부(34)가 형성된 포켓의 형상으로 구성된 것으로서, 정수기용 멤브레인 필터의 내구성을 향상시키고, 또한 투과 효율을 향상시킨다.
또한, 본 발명 정수기 필터의 내구성을 증대시키기 위한 나노기공막 포켓이 장착된 정수기용 멤브레인 필터에 따른, 나노기공막 포켓(40)은, 상하 양측에 나노기공막(31)을 설치하고, 양 나노기공막(31, 31) 사이에 간섭층(32)으로서 부직포층(不織布層; non-woven fabric)을 개재시켜 결합하고; 나노기공막 포켓(40)은, 나노기공막(31)과 나노기공막(31) 사이에 간섭층(32)인 부직포층을 개재하고 모서리 부위를 실링(sealing)한 실링부(33) 및 4개의 변(邊) 중 일측만이 실링 처리가 안된 개구부(34)가 형성된 포켓의 형상으로 구성된다.
본 발명에 의하면, 정수기용 멤브레인 필터를 사용함에 있어서, 공극(空隙)이 막혀 잦은 청소를 해야만 하는 번거로움을 해결했다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 나노기공막과 나노기공막 사이에 부직포와 같은 재질로 간섭층을 개재하여, 물이 드나드는 공간을 형성함으로 보다 효과적으로 정화를 유도하면서도 정화의 질적 효율을 향상시켰다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 공지된 나노기공막의 사용을 포켓의 형태로 별도로 제작하여 활용하므로, 나노기공막 자체의 내구성을 향상시키면서도, 정화 효능을 높일 수 있고, 종래 일반적으로 사용하던 멤브레인 필터에 적용하여 사용할 수 있으므로, 활용 가능성이 높다는 장점이 있다.
도 1은 종래 일반적으로 멤브레인 필터에 나노기공막을 감싸 장착하는 방식을 설명한 도면이다.
도 2는 종래 일반적인 멤브레인 필터와 나노기공막 사이의 정화되는 작동 관계를 도시한 도면이다.
도 3은 종래 멤브레인 필터를 더 세분하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 나노기공막 포켓의 제작 방식을 설명하는 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 열융착형 나노기공막 포켓을 제작하는 방식을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 나노기공막 포켓을 사용하여 필터의 외주면에 감싸 장착하는 방식을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 나노기공막 필터가 작용하여 물을 정화하는 모습을 도시한 도면이다.
본 발명은 멤브레인 필터의 외주면에 나노기공막 포켓을 감싸 장착하여 정화의 살균 성능을 향상시키고, 또한 필터의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 발명이다. 따라서, 본 발명의 구성과 그 작용을 도시한 도 4 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3에는 종래의 멤브레인 필터(10)의 외주면에 나노기공막(20)을 감싸 장착하여 살균 성능을 향상시킨 필터(10)를 도시하고 있다. 종래 멤브레인 필터(10)는 다공(多孔)이 형성되는 부직포와 같은 수지류로 제1 필터층(A; 도 3 참조)을 형성하고, 그 외주부로 활성탄을 이용하여 제작한 제2 필터층(B)을 가진 필터(10)가 실시되고 있었다. 물론 상기 제2 필터층(B)의 외곽으로는 별도의 제3 필터층(C)을 가진다. 그런데 이러한 멤브레인 필터(10)의 살균 성능을 향상시키기 위해서 멤브레인 필터(10)의 외주면에 나노기공막(20)을 감싸 장착하여 정수를 행하는 정수기가 등장하였다. 이들은 살균 성능과 미세입자의 정화 능력을 향상시키고자 하는 목적은 달성하였지만, 찌꺼기가 필터(10)에 빨리 끼고, 나노기공막(20)의 공극이 막혀 어느 정도 사용 후에는 정수의 생산량이 떨어지는 문제점이 발생된다.
즉, 필터(10)는 파이프의 형태로 내측에 중공부(11)를 갖는다. 이 중공부(11)와 측면에서 연통되는 다수의 유로공(12)이 형성되는데, 이 유로공(12)을 통해서 정수된 물이 흘러들어가 중공부(11)로 빠져 다음 단계의 필터(10)로 흘러들어간다. 즉, 정수기는 다수의 필터(10)가 내장된 상태로서, 각각의 단계에 설치된 필터(10)를 거치며 필터의 목적에 따라 물의 정화를 달성한다. 전술된 종래 기술에서처럼 먼저 먼지나 불순물을 걸르고, 살균을 하는 과정을 거치는 등 다수의 단계를 거치며 정화의 작업을 수행한다. 이때 나노기공막(20)은 살균의 작업과 함께 미세 분진을 걸러주는 작업을 동시에 수행하게 되는데, 얇은 나노기공막(20) 사이를 통과하면서 물이 정화되고 살균되면, 이 살균된 물이 유로로 흘러 중공부(11)로 들어가 일측으로 빠지며, 다음의 필터(10)로 흘러들어간다.
즉, 종래기술에서 설명된 후카본 필터 등으로 들어간다.
이때 종래의 필터(10)는 다음과 같은 문제점이 발생된다. 나노기공막(20; 도 1에 도시)을 필터(10)의 외주면에 다수회 걸쳐서 감아 정화작업을 수행하게 되는데, 나노기공막(20)과 나노기공막(20) 사이의 간격이 좁아 물의 유동이 어렵다. 도시된 도 1에서처럼 사실상 나노기공막과 나노기공막의 공간(S)이 너무 좁아 물의 이동이 없다(도 1의 확대도에서는 설명을 위해서 공간을 과장하여 크게 도시함). 살균 정화의 작업이 지체되어 정화된 물을 공급하기가 어렵다. 가까이 면접(面接)하여 사실상 공간(S)이 없는 나노기공막(20)과 나노기공막(20) 사이는 물을 살균하고 정화하여 유로공(12)으로 정화된 물을 공급하기 어려운 것이다(도시된 도 1 및 도 2는 그 공간을 과장하여 확대해서 도시함). 하나의 긴 나노기공막(20)을 거듭 감싸는 과정에서 나노기공막(20)과 나노기공막(20) 사이의 공간부를 인위적으로 형성시키고자 한다면 필터(10)에 감기도 어려울뿐더러, 균일한 살균처리가 불가능하다.
따라서, 대체적으로 서로 밀착되게 필터(10)의 외주면에 꽉 감아주는 방식으로 나노기공막(20)을 결합시키고 있는데, 이 나노기공막(20)과 나노기공막(20)의 사이 공간이 전혀 없기에 나노기공막(20)에 형성되는 다수의 공극은 쉽게 막힌다. 어느 정도 사용이 있고나서는 나노기공막(20)과 나노기공막(20) 사이의 공간부가 없기에 이러한 현상은 더욱 심화(深化)된다. 결국 종래의 나노기공막(20) 사용 필터(10)는 자주 청소가 필요하며, 나노기공막(20)을 전면적으로 교체해야만 하는 번거로움도 있었다. 도 2에 도시된 내용은 물이 밀착되어 감긴 나노기공막을 거듭 통과하며 정화되는 물의 량이 현저히 적어지는 모습을 도시한 도면이다.
이를 해결하기 위한 본 발명은 기존의 나노기공막(20)이 살균의 효과가 높은 점을 살리면서도, 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 방안이다. 즉, 나노기공막(31; 이하 본 발명의 도면 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명) 2장을 서로 겹쳐 필터(10)의 외주면에 감싸 장착하는 방식으로 종래의 모든 문제점을 해결한 것이다. 즉, 본 발명은 중공부(11)와 유로공(12)을 가진 필터(10)의 외주면에 나노기공막 포켓(40)을 감싸 장착하되, 나노기공막 포켓(40)은 상하 양측에 나노기공막(31)과 나노기공막(31)이 설치되고, 양 나노기공막(31, 31) 사이에 간섭층(32)을 개재함으로써, 내구성을 향상시키고, 또한 투과 효율을 향상시킨다.
나노기공막(31)과 나노기공막(31)의 사이가 너무 밀착되면 나노기공막(31)에 형성되어 있는 다수의 공극은 빨리 막히게 된다. 이를 해결하기 위해서 본 발명은 도시된 도 4에서처럼 나노기공막(31)과 나노기공막(31) 사이에 별개의 간섭층(32)을 개재한다. 이 간섭층(32)은 나노기공막(31)과 나노기공막(31)이 서로 밀착되지 않고, 어느 정도의 공간부가 형성될 수 있도록 하는 층이다. 다소 물의 흡수률이 높은 재질이면 바람직하고, 어느 정도의 쿠션이나 탄성을 가진 형태가 더욱 바람직하다.
본 발명에서는 이러한 상하 양측에 나노기공막(31)이 중첩되고, 양 나노기공막(31, 31) 사이에 간섭층(32)을 개재한 형태의 구성물을 나노기공막 포켓(40)이라고 한다. 즉, 나노기공막(31)을 선 가공하여 나노기공막 포켓(40)의 형태로 제작하고, 이를 필터(10)에 감사 장착하여 살균 성능을 향상시킴은 물론 내구성과 청소의 번거로움을 해결한 것이다. 그럼 이러한 본 발명의 나노기공막 포켓(40)을 보다 상세히 설명한다.
나노기공막 포켓(40)은, 상하에 나노기공막(31, 31)을 설치하고, 그 사이에 간섭층(32)인 부직포층을 결합한다. 즉, 간섭층(32)으로서 부직포를 설치하는 것이다. 이 부직포는 내부에 다수의 공극이 존재하는 수지 섬유층이다. 공극이 많아 물의 통과가 용이하고, 공극을 통해서 물을 통과시킴으로 먼지나 찌꺼기를 정화시킬 수 있다. 더욱이 어느 정도의 탄성을 가지고 있으므로, 나노기공막(31)과 나노기공막(31)이 서로 일정한 간격을 두고 밀착될 수 있는 간섭층으로서 효과적이다.
또한, 부직포는 온도를 가하여 가압하게 되면, 융착(融着)되어 그 두께가 줄어드는 현상이 발생되기 때문에 나노기공막(31)과 결합이 용이하며, 특히 일부분 융착을 통해서 나노기공막(31)과 나노기공막(31)이 서로 의도하지 않은 상태에서 분리되지 않도록 유도한다.
이러한 나노기공막 포켓(40)을 제작하는 방식을 상세히 살펴보면 다음과 같다. 즉, 나노기공막 포켓(40)은 2개의 나노기공막(31)을 서로 겹쳐 두고, 그 사이에 동일한 크기의 부직포를 끼운다. 그리고 상기 나노기공막(31)과 나노기공막(31)을 고온으로 가압하여 융착한다. 융착하는 부위를 4개의 변부위로 한정시킨다. 이러한 방식의 융착은 나노기공막(31)과 나노기공막(31)을 서로 결합시켜 분리시키지 않도록 하는 역할도 하지만, 살균 능력의 활용이 뒤떨어지지 않도록 하기 위해서 변 이외의 부분은 서로 떨어진 상태를 유지시키는 것이다. 융착되어 부직포와 완벽하게 밀착된 나노기공막(31) 부위는 그 내부의 공극이 많이 막힌다. 바로 이러한 점 때문에 나노기공막(31)의 변부위만 융착시켜 실링 처리를 행하는 것이다. 이때에도 4개의 변 중 3개의 변부분을 융착하고, 하나의 변부분은 융착하지 않고 개구부(34)로 남겨둔다. 이유는 다음과 같다.
2개의 나노기공막(31) 사이에 부직포로 이루어진 간섭층(32)이 개재되어 결합되면, 일정한 두께를 가진다. 이 두께를 가진 나노기공막 포켓(40)은 필터(10)의 외주면에 감싸 장착할 때, 내부층의 나노기공막과 외부층의 나노기공막이 감기는 직경이 다르다. 일정한 두께를 가지기 때문이다. 이러한 상태에서 나노기공막 포켓(40)이 감겨 장착되면 일측이 늘어나거나 우는 현상이 발생된다. 만일 4개의 변을 모두 융착시키는 형태로 포켓을 구성하면, 필터(10)에 일정하게 감싸 장착할 수 없다. 일측변은 개방하여 개구부(34)로 남겨두어야 이러한 늘어나는 길이의 차이를 보상할 수 있다. 결국, 본 발명은 도시된 도 5 및 도 6에서처럼 포켓을 구성하여 필터(10)를 감싸 장착하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 나노기공막 포켓(40)은, 나노기공막(31)과 나노기공막(31) 사이에 부직포층(32)을 설치하고 모서리 부위를 실링한 실링부(33) 및 4개의 변 중 일측만이 실링 처리가 안된 개구부(34)가 형성된 포켓의 형상으로 구성되는 것이 가장 바람직하다.
전술한 바와같이, 본 발명에 의하면, 멤브레인 필터를 사용함에 있어서, 공극이 막혀 잦은 청소를 해야만 하는 번거로움을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 나노기공막과 나노기공막 사이에 부직포와 같은 재질로 간섭층을 개재하여 결합시켜, 물이 드나드는 공간을 형성함으로 보다 효과적으로 정화를 유도하면서도 정화의 질적 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 공지된 나노기공막의 사용을 포켓의 형태로 별도로 제작하여 활용하므로, 나노기공막 자체의 내구성을 향상시키면서도, 정화 효능을 높일 수 있고, 종래 일반적으로 사용하던 멤브레인 필터에 적용하여 사용할 수 있으므로, 활용 가능성이 높다.
10; 필터 11; 중공부
12; 유로공 31; 나노기공막
32; 간섭층 33; 실링부
34; 개구부 40; 나노기공막 포켓
S; 공간

Claims (3)

  1. 중공부(中空部)(11)와 유로공(流路孔)(12)을 가진 필터(10); 및
    상기 필터의 외주면에 감싸 장착하는 나노기공막(나노 사이즈의 기공을 가지는 막) 포켓(40);
    을 포함하고,
    상기 나노기공막 포켓(40)은, 상하 양측에 나노기공막(31)과 나노기공막(31)이 설치되고, 상기 나노기공막(31)과 나노기공막(31) 사이에 간섭층(32)이 개재(介在)되고, 모서리 부위를 실링(sealing)한 실링부(33) 및 4개의 변 중 일측만이 실링 처리가 안된 개구부(34)가 형성된 포켓의 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는, 나노기공막 포켓이 장착된 정수기용 멤브레인 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나노기공막 포켓(40)은, 상하 양측에 나노기공막(31, 31)이 설치되고, 그 사이에 간섭층(32)으로서 부직포층(不織布層; non-woven fabric)을 개재한 것을 특징으로 하는, 나노기공막 포켓이 장착된 정수기용 멤브레인 필터.
  3. 삭제
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