KR101757486B1

KR101757486B1 - 정수기

Info

Publication number: KR101757486B1
Application number: KR1020117025112A
Authority: KR
Inventors: 아드리아노 마린; 안드레아 베네텔로
Original assignee: 와우 테크놀로지 에스.피.에이.
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2017-07-26
Also published as: ES2606549T3; JP5801290B2; EA201101434A1; KR20120024557A; CA2759860A1; UA104619C2; BRPI1015220A2; BRPI1015220A8; CN102421709A; WO2010136982A2; ITMI20090925A1; WO2010136982A3; CN102421709B; IT1395915B1; JP2012527998A; US9162912B2; EA019665B1; EP2435371B1; AP2011005972A0; AP3471A

Abstract

본 발명은 비음용수 유입구(I) 및 음용수 유출구(O1)을 구비한 정수기에 관한 것으로, 정수기는 적어도: 물 유입구 및 증기 유출구를 구비한 보일러(8), 유입구 및 유출구를 구비한, 유동 및 부유에 의해 작동하는 유체분리필터(5) 및 가열될 제1수류용 유입구와 유출구 및 냉각될 제2수류용 유입구와 유출구를 구비한, 제1 및 2 분리유체유동 사이의 열을 교환하는 열교환기(4)를 포함하고, 상기 비음용수 유입구(I)는 제1열교환기의 제1유동 유입구에 결합되고, 상기 제1열교환기(4)의 제1유동 유출구는 상기 유체분리필터(5)의 유입구에 결합되고, 상기 유체분리필터(5)의 유출구는 상기 보일러(8)의 유입구에 결합되고, 상기 보일러(8)의 유출구는 상기 열교환기(4)의 제2유동 유입구에 결합되고, 상기 열교환기(4)의 제2유동 유출구는 상기 음용수 유출구(O1)에 결합된다.

Description

정수기{WATER PURIFIER}

본 발명은 정수기, 즉 유입구에서 비음용수를 공급받아 유출구로 음용수를 제공하는 장치에 관한 것이다.

전 세계적으로 많은 천연수원(강, 연못, 호수, 바다, 샘, 지표수면, 지하수면, 비 등)이 존재하지만 이들 천연수원에서 흘러나오는 물은 일반적으로 비음용수(non-drinkable)이며; 게다가 환경오염이 심해져 이들 천연수원의 물은 갈수록 더 식수로 부적합해지고 있다.

세계 대부분의 나라는 인공수원, 즉 공공 및 민간 상수도관망(water distribution networks)을 보유하고 있으나 이들 인공수원의 물은 항상 식수로 적합한 것이 아니거나 엄밀히 마실 수 있는 것이 아니다(브라질, 러시아, 인도, 중국 등의 국가의 일부 지역의 경우가 이에 해당됨).

비음용수는, 예를 들면, 크고(자갈) 작은(모래) 고체입자, 중금속, 탄화수소, 비료, 세제, 산(acids), 암모니아, 히드라진, 박테리아, 세균, 바이러스 등을 포함할 수 있다. 환경에 따라 이들 중 하나 이상이 존재할 수 있다. 비음용수를 음용수로 만들기 위해서는 바람직하지 않은 물질을 제거해야만 한다.

시중에 여러 가지 종류의 정수기가 나와 있지만 완전히 만족스러운 제품은 없다.

이에 본 출원인은 정수기를 면밀히 검토한 후 다음과 같은 결론을 내렸다.

바람직한 정수기의 첫 번째 특징은 있을 수 있는 바람직하지 않은 물질을 모두 혹은 적어도 높은 비율로 제거할 수 있다는 점이다; 사실상 수원에서 흘러나온 물에 바람직하지 않은 물질이 존재할 것이라고 예측하는 것은 쉽지 않다; 게다가 바람직하지 않은 물질은 시간이 흐름에 따라 달라질 수 도 있다.

바람직한 정수기의 두 번째 특징은 바람직하지 않은 물질을 완벽히 또는 거의 완벽하게 제거, 즉, 잔량이 극히 적게 할 수 있는 점이다.

바람직한 정수기의 세 번째 특징은 소량의 에너지만을 이용, 다시 말해서 에너지(일반적으로 전기 에너지)를 매우 효과적인 방법으로 이용하여 바람직하지 못한 물질을 제거할 수 있다는 점이다; 사실, 에너지는 바람직하지 않은 물질을 제거하기 위해 필요하다.

바람직한 정수기의 네 번째 특징은 운용비가 낮고 특히 비싸지 않은 소모성 재료를 거의 필요로 하지 않는 점이다; 소모성 재료를 사용하지 않는 것이 이상적일 것이다.

바람직한 정수기의 다섯 번째 특징은 유지, 특히 세척이 용이한 점이다.

바람직한 정수기의 여섯 번째 특징은 구조 및 구성이 간단하여 비용이 한정된다는 점이다.

바람직한 정수기의 일곱 번째 특징은, 일부 상황에서, 강한 전기 에너지원에 연결하지 않고도 작동할 수 있다는 점이다. 더욱 상세하게는 태양 에너지만으로 혹은 거의 태양 에너지만으로 작동할 수 있다는 점이다; 사실, 음용수가 없는 많은 경우에 공공 혹은 민간 전기에너지 배전망(distribution network)도 존재하지 않는다.

본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 정수기, 더욱 상세하게는 상술한 특징을 가지고 있는 정수기를 제공하는 것이다.

상기 발명의 목적은 본 명세서의 필수적인 부분인 첨부된 청구범위에 기재된 특징을 가진 정수기를 통해 달성된다.

일반적으로, 본 발명에 따른 정수기는 비음용수 유입구 및 음용수 유출구를 구비하고 있으며, 적어도: 물 유입구 및 증기 유출구를 포함한 보일러(예를 들어, 전기, 태양 또는 연소); 유입구 및 유출구를 구비한 유동(flow) 및 부유(float)에 의해 작동하는 제1유체분리필터; 및 가열될 제1수류(water flow)용 유입구와 유출구 및 냉각될 제2수류용 유입구와 유출구를 구비한 제1 및 2 분리유체유동 사이의 열을 교환하는 제1열교환기을 포함하고, 상기 비음용수 유입구는 상기 제1열교환기의 제1유동 유입구에 결합되고, 상기 제1열교환기의 제1유동 유출구는 상기 제1유체분리필터의 유입구에 결합되고, 상기 제1유체분리필터의 유출구는 상기 보일러의 유입구에 결합되고, 상기 보일러의 유출구는 상기 제1열교환기의 제2유동유입구에 결합되고 상기 제1열교환기의 제2유동 유출구는 상기 음용수 유츨구에 결합된다.

본 발명에 따른 정수기는 상기 비음용수 유입구로부터 비음용수를 공급받는 입력 탱크를 더 포함할 수 있다; 상기 입력탱크는 상기 제1열교환기의 제1유동 유입구에 결합되는 유출구를 구비한다; 상기 유출구는 바람직하게는 탱크 바닥으로부터 올라와 있고/있거나 사행 경로 (meandrous path)와 연결된다.

본 발명에 따른 정수기는 상기 비음용수 유입구와 상기 제1열교환기의 상기 제1유동 유입구 사이에 배치된 기계식 필터를 더 포함할 수 있다; 상기 기계식 필터는 복수의 작은 구멍(holes) 혹은 기공(pores)을 가진 적어도 하나의 벽을 포함한다; 상기 벽은 바람직하게는 다공성 용지 (porous paper)로 형성된다.

본 발명에 따른 정수기는 가열될 제1수류용 유입구와 유출구 및 냉각될제2수류용 유입구와 유출구를 구비하고 제1 및 2분리 유체 유동 사이의 열을 교환하는 제2열교환기를 더 포함할 수 있다; 상기 제1유체분리필터의 유출구는 상기 제2열교환기의 제1유동 유입구에 결합되고, 상기 제2열교환기의 제1유동 유출구는 상기 보일러의 유입구에 결합되고, 상기 보일러의 유출구는 상기 제2열교환기의 제2유동 유입구에 결합되고, 상기 제2열교환기의 제2유동 유출구는 상기 음용수 유출구에 결합된다.

본 발명에 따른 정수기는 상기 유체 유동용 유입구와 유출구를 구비한 유체 유동 냉각장치를 포함할 수 있다; 상기 유입구는 상기 제1열교환기의 제2유동 유출구에 결합되고 상기 유출구는 상기 음용수 유출구에 결합된다.

본 발명에 따른 정수기는 유입구와 유출구를 구비하고 유동 및 부유에 의해 작동하는 제2유체분리필터를 더 포함할 수 있다; 상기 제2유체분리필터의 유입구는 상기 제1열교환기의 제2유동 유입구에 결합되고 상기 제2유체 분리필터의 유출구는 상기 음용수 유출구에 결합된다.

본 발명에 따른 정수기는 무기염 (mineral salts) 첨가장치, 이산화탄소 첨가장치, 고체 또는 액체 물질 첨가장치, 냉장 장치, 출력 탱크로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 유압장치를 더 포함할 수 있다; 상기 유압 장치는 상기 음용수 유출구의 직상류에(immediately upstream) 배치된다.

본 발명에 따른 정수기는 하나 이상의 전기장치(이들 전기장치는 특히 상기 정수기의 유체 유동을 조절한다) 및 전력을 이들 전기장치에 공급하기 위해 이들 전기장치와 전기적으로 결합된 광기전 태양전지 (photovoltaic solar cells) 또는 풍력 발전기를 더 포함할 수 있다.

일반적으로, 상기 정수기는 전기 펌프 및 전기 밸브 등의 전기장치 및 이들 전기 장치를 조절하는 상기 정수기의 전자 조절유닛 등의 전자장치를 포함할 것이다(상기 전자 조절유닛은 일반적으로 마이크로프로세서/마이크로 컨트롤러일 것이다); 광기전 태양전지 (photovoltaic solar cells)(또는 풍력 발전기)는 바람직하게는 상기 전기 및 전자장치 모두에 동력을 공급하기 위해 사용될 수 있다; 건전지 및 축전지는 햇빛(또는 바람)이 전혀 없거나 거의 없을 때에도 상기 전기 및 전자장치 모두에 전력을 공급하기 위하여 상기 정수기에 구비될 수 있다; 상기 축전지는 선택적 충전회로를 통해서 상기 광기전 태양전지에 의해 재충전될 수 있다.

본 발명에 따른 정수기는 상기 제1유체분리필터에 연결되고 상기 제1유체분리필터를 가열하는 유압 회로를 더 포함할 수 있다; 상기 가열은 특히, 선택된 시간, 바람직하게는 정수기 작동시작 시점에 이루어 진다.

본 발명에 따른 정수기는 선택된 시간, 바람직하게는 정수기 작동시작 시점에 상기 음용수 유출구를 통해 물이 유출되는 것을 방지하는 유압 회로를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 정수기의 보일러는 작동, 즉 태양 에너지로 상기 유입구에서 공급받은 물을 끓이기 위해 적용될 수 있다; 본 발명의 실시예에 따르면, 태양의 복사에너지(radiant energy)는 상기 보일러의 물을 직접 가열하거나 바람직하게는 글리콜 등의 무독성의 유체(열 매체(heat carrier))를 가열하여 결과적으로 보일러의 물을 가열할 수 있다; 본 발명의 경우, 프로필렌 글리콜은 무독성이어서 뜻하지 않게 물과 접촉하더라도 심각한 문제가 발생하지는 않기 때문에 에틸렌 글리콜보다 바람직하다.

본 발명에 따른 정수기의 하나 또는 각각의 유체분리필터는 벽에 의해 서로 분리되어 있는 복수의 챔버를 포함할 수 있고 이들 챔버는 챔버의 하부 영역에 있는 사행 경로(meandrous paths)에 의하여 유압식으로 연속적으로 연결된다; 상기 챔버의 바닥은 바람직하게는 기울어져 있다.

본 설명에서 특히, 상기 단락들과 청구범위에서, "결합하다(couple)"는 "유압적인 관점에서 직접적으로 또는 간접적으로 연결하다"를 의미한다.

본 발명은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 정수기의 일 실시예의 블록도이다.
도 2는 세 개의 다른 도면(도 2a는 평면도, 도 2b는 A-A선을 따라 자른 수직 단면도, 도 2c는 B-B선을 따라 자른 수직 단면도이다)으로 본 발명에 따른 정수기에 사용될 수 있는 유동 및 부유에 의해 작동하는 유체분리필터의 일실시예를 도시한다.
본 명세서 및 도면은 비제한적인 예로서 제공되며 개략적이고 간소화되어 있다.

도 1의 정수기는 비음용수 유입구(I) 및 음용수 유출구(O1)를 구비하고 있으며 하기 구성요소를 포함한다:

- 상기 유입구(I)에서 직접 물을 공급받고 상기 정수기를 통해 음용수가 될 일정량의 물을 축적하는 비음용수용 입력 탱크(1); 상기 탱크는 박스 모양의 용기(세척이 용이한)이며 그의 하부 영역에 배치되고 바닥으로부터 약간 올라와 있는 유출구를 구비한다; 상기 탱크는 수직벽에 의해 두 개의 챔버로 분리되고 상기 벽은 두 개의 챔버가 서로 연통하도록 상기 탱크의 하부 영역에서 중단된다; 상기 중단된 곳에, 상기 탱크의 바닥에서부터 연장된 두 개의 배리어(barriers)가 사행 경로를 형성하도록 상기 두 개의 챔버에 각각 구비된다;

- 유입구 및 유출구를 구비한 기계식 필터(2); 상기 필터는 물이 통과할 수 있는 복수의 작은 구멍(holes) 또는 기공(pores)을 가진 하나 이상의 벽을 포함한다; 적어도 하나의 벽은, 예를 들면, 복수의 작은 구멍이 형성되어 있는 스테인리스 강판으로 만들 수 있다; 그렇지 않으면, 또는 추가적으로, 적어도 하나의 벽은, 예를 들면, 한 장의 다공성 용지로 만들 수 있다.

- 유입구 및 유출구를 구비한 전기 펌프(3); 상기 펌프는 순환 또는 진동 형태로 이루어 질 수 있다;

- 제1및 2 분리유체유동(separated fluid flows) 사이의 열을 교환하고 가열될 제1수류용 유입구와 유출구 및 냉각될 제2수류용 유입구와 유출구를 구비한 열교환기(4); 상기 열교환기는, 예를 들면, 동심원관(concentric tubes)을 가진 형태로 이루어 질 수 있다;

- 유입구와 유출구를 구비한, 유동 및 부유에 의해 작동하는 제1유체분리필터(5); 물 속에 존재하는 휘발성 물질은 기체상(in gaseous phase)으로 필터로부터 전달된다. 상기 필터는 필터를 통해 물과 분리되는 경질 액체(light liquids)를 위한 배수관(O2)(예를 들어, 오버플로우 형태를 가진)을 구비할 수 있다; 상기 필터에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하여 그의 실시예를 설명하면서 하기 제공된다;

- 유입구와 유출구를 구비한 전기 펌프(6); 상기 펌프는 순환 또는 진동 형태로 이루어질 수 있다.

- 제1 및 2분리유체유동 사이의 열을 교환하고 가열될 제1수류용 유입구와 유출구 및 냉각될 제2수류용 유입구와 유출구를 구비한 열교환기(7); 상기 열교환기는, 예를 들면, 동심원관을 가진 형태로 이루어 질 수 있다;

- 물 유입구 및 증기 유출구를 구비한 보일러(8); 상기 보일러는 바람직하게는 물이 끓는점까지 가열되는 세척이 용이한 용기(예를 들어 테플론으로 제조된)이다. 물이 끓어 발생한 수증기가 보일러 유출구를 통해 유출된다; 상기 보일러는 바람직하게는 내부의 물의 높이(사실, 보일러가 항상 많은 양의 물, 바람직하게는 동일한 정해진 높이 혹은 정해진 높이의 범위로 함유하는 것이 매우 바람직하다), 증기압 및 물의 온도를 감지하는 센서를 구비한다; 가열은 전기 저항기 또는 뜨거운 유체(특히 프로필렌 글리콜)가 흐르는 유압 배관(hydraulic pipe)(예를 들어 코일)을 통해 이루어 질 수 있다; 상기 보일러에 대하여 하기 상세히 설명한다;

- 증기 유입구 및 물 유출구를 구비한 응결 장치(9); 상기 장치는 증기를 응결시키고 예를 들면, 냉각 코일 및 소형 회수용기로 형성될 수 있다;

- 유입구 및 유출구를 구비한 유압 밸브(10); 상기 밸브는 바람직하게는 예를 들어 플런저형의 전기로 작동하는 유압 밸브(전기 밸브 또는 솔레노이드 밸브)이다; 상기 밸브는 상기 유체분리필터(5)를 가열하는 유압 회로(CKT)를 개폐하기 위한 것이다; 상기 유압 회로에 대하여 하기 상세히 설명한다;

- 유입구 및 유출구를 구비하고 통과하는 수류(water flow)를 냉각하는 냉각 장치(11);

- 유입구 및 유출구를 구비하고, 유동 및 부유에 의해 작동하는 유체 분리필터(12); 상기 필터는 상기 유체 분리필터(5)와 동일하거나 유사하다;

- 유입구 및 유출구를 구비한 무기염(mineral salts) 첨가장치(13); 상기 장치는 통과하는 수류에 무기염을 첨가한다;

- 유입구 및 유출구를 구비한 물 출력 탱크(14); 상기 출력 탱크는 상기 정수기에 의해 마실 수 있게 된 일정량의 물을 축적한다; 상기 탱크는 박스 모양의 용기(세척이 용이한)이다; 상기 탱크는 냉각수가 도 1의 정수기 유출구로 공급될 수 있도록 냉장될 수 있다;

- 유입구 및 유출구를 구비한 유압 밸브(15); 상기 밸브는 바람직하게는, 예를 들어 버터플라이형의 수동식 유압 밸브이다; 상기 밸브는 상기 보일러(8)를 비우고 상기 보일러에 축적되어 있는 바람직하지 않은 물질(예를 들어 고상 잔류물(solid residues))을 빼내기 위한 것이다.

또한, 도 1의 정수기는 상기 전기 장치, 예를 들면 상기 펌프(3), 펌프(6) 및 밸브(10)를 정수기, 특히 그의 구성요소 내부에 구비된 센서(예를 들면, 상기 보일러(8) 내부의 센서)가 수신한 전기 신호 및 사용자 인터페이스 장치(예를 들어, 누름 버튼)가 수신한 전기 신호를 기초로 조절하는 마이크로프로세서 조절유닛을 포함한다. - 이들은 도 1에 도시되어 있지 않다.

전술한 구성요소는 하기와 같이 유압 관점에서(from a hydraulic point of view) 연결된다:

- (입력 탱크(1)) 상기 유입구(I)가 탱크(1)에 직접 연결되고 탱크(1)의 유출구는 상기 필터(2)의 유입구에 연결된다;

- (기계식 필터(2)) 상기 필터(2)의 유입구는 상기 탱크(1)의 유출구에 연결되고 상기 필터(2)의 유출구는 상기 펌프(3)의 유입구에 연결된다;

- (전기 펌프(3)) 상기 펌프(3)의 유입구는 상기 필터(2)의 유출구에 연결되고 상기 펌프(3)의 유출구는 상기 열교환기(4)의 가열될 수류용 유입구에 연결된다;

- (열교환기(4)) 상기 열교환기(4)의 가열될 수류용 유입구는 상기 펌프(3)의 유출구에 연결되고, 상기 열교환기(4)의 가열될 수류용 유출구는 상기 필터(5)의 유입구에 연결되고, 상기 열교환기(4)의 냉각될 수류용 유입구는 상기 열교환기(7)의 냉각될 수류용 유출구에 연결되고, 상기 열교환기(4)의 냉각될 수류용 유출구는 상기 장치(11)의 유입구에 연결된다.

- (유체 분리필터(5)) 상기 필터(5)의 유입구는 상기 열교환기(4)의 가열될 수류용 유출구에 연결되고, 상기 필터(5)의 유출구는 상기 펌프(6)의 유입구에 연결된다;

- (전기 펌프(6)) 상기 펌프(6)의 유입구는 상기 필터(5)의 유출구에 연결되고, 상기 펌프(6)의 유출구는 상기 열교환기(7)의 가열될 수류용 유입구에 연결된다;

- (열교환기(7)) 상기 열교환기(7)의 가열될 수류용 유입구는 상기 펌프(6)의 유출구에 연결되고, 상기 열교환기(7)의 가열될 수류용 유출구는 상기 보일러(8)의 유입구에 연결되고, 상기 열교환기(7)의 냉각될 수류용 유입구는 상기 장치(9)의 유출구에 연결되고, 상기 열교환기(7)의 냉각될 수류용 유출구는 상기 열교환기(4)의 냉각될 수류용 유입구에 연결된다;

- (보일러(8))상기 보일러(8)의 유입구는 상기 열교환기(7)의 가열될 수류용 유출구에 연결되고 상기 보일러(8)의 유출구는 상기 장치(9)의 유입구에 연결된다;

- (응결 장치(9)) 상기 장치(9)의 유입구는 상기 보일러(8)의 유출구에 연결되고, 상기 장치(9)의 유출구는 상기 열교환기(7)의 냉각될 수류용 유입구에 연결된다;

- (유압 밸브(10)) 상기 밸브(10)의 유입구는 상기 장치(9)의 유출구에 연결되고, 상기 밸브(10)의 유출구는 유압 회로(CKT)에 연결된다;

- (냉각 장치(11)) 상기 장치(11)의 유입구는 상기 열교환기(4)의 냉각될 수류용 유출구에 연결되고, 상기 장치(11)의 유출구는 상기 필터(12)의 유입구에 연결된다;

- (유체 분리필터(12)) 상기 필터(12)의 유입구는 상기 장치(11)의 유출구에 연결되고, 상기 필터(12)의 유출구는 상기 장치(13)의 유입구에 연결된다;

- (무기염 첨가 장치(13)) 상기 장치(13)의 유입구는 상기 필터(12)의 유출구에 연결되고, 상기 장치(13)의 유출구는 상기 탱크(14)의 유입구에 연결된다;

- (출력 탱크(14)) 상기 탱크(14)의 유입구는 상기 장치(13)의 유출구에 연결되고, 상기 탱크(14)의 유출구는 상기 음용수 유출구(O1)에 연결된다;

- (유압 밸브(15)) 상기 밸브(15)의 유입구는 상기 보일러(8)(하기)의 유입구에 연결되고, 상기 밸브(15)의 유출구는 배수관(O3)에 연결된다.

도 2는 세 개의 다른 도면(도 2a는 평면도, 도2b는 A-A선을 따라 자른 수직 단면도, 도2c는 B-B선을 따라 자른 수직 단면도이다)에 따라 도 1의 정수기에서 필터(5)로 사용될 수 있는 유동 및 부유에 의해 작동하는 유체분리필터의 실시예를 도시한다.

상기 필터는 유입구(IN) 및 유출구(OT)를 구비하고 유압식으로 연속적으로 연결된 8개의 챔버(C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8)를 포함한다; 상기 챔버(C1)은 챔버(C1) 바닥과 아주 가까이에서 끝나는 상기 유입구(IN)에 연결된다; 상기 챔버(C8)는 챔버(C8)의 바닥과 아주 가까이에서 시작되는 상기 유출구(OT)에 연결된다.

상기 필터는 박스 모양의 구성요소에 의해 둘러싸이고 실질적으로 수직인 7개의 내벽(W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7)을 구비한다; 상기 벽(W4)은 상기 챔버(C1, C2, C3, C4)를 상기 챔버(C5, C6, C7, C8)과 분리하고, 상기 벽(W1)은 상기 챔버(C1)와 상기 챔버(C2)를 분리하고, 상기 벽(W2)은 상기 챔버(C2)와 상기 챔버(C3)를 분리하고, 상기 벽(W3)은 상기 챔버(C3)와 상기 챔버(C4)를 분리하고, 상기 벽(W5)은 상기 챔버(C5)와 상기 챔버(C6)를 분리하고, 상기 벽(W6)은 상기 챔버(C6)와 상기 챔버(C7)를 분리하고, 상기 벽(W7)은 상기 챔버(C7)와 상기 챔버(C8)를 분리한다.

상기 필터는 바닥에 두 개의 경사면(IP1 및 IP2)(경사는 낮다, 예를 들어 10-15°)을 갖는다; 상기 경사면(IP1)이 상기 챔버(C1, C2, C3, C4)의 바닥을 형성한다; 상기 경사면(IP2)는 상기 챔버(C5, C6, C7, C8)의 바닥을 형성한다.

일반적으로, 상기 챔버는 이들 챔버의 바닥 영역의 사행 경로(M12, M23, M34, M56, M67, M78)를 통해 서로 연통한다; 상기 챔버(C4 및 C5)만이 이들의 전체 높이만큼 연장된 갭(gap)(SL)을 통해 서로 연통한다.

상기 사행 경로는 다음 방식으로 형성된다; 실질적으로 수직인 내벽은 상기 챔버의 바닥에 닿지 않아 낮은 갭이 벌어지게 된다; 각각의 벽 앞에는 상기 갭의 높이보다 약간 높게 대략 수직방향으로 연장된 배리어가 구비된다.

도 2의 필터는 유체 유동이 상기 챔버의 바닥, 즉 두 개의 경사면과 인접한 얇은 영역에서 발생하고, 유속이 매우 느리고 유동 속에 존재하는 물보다 가벼운 물질은 상기 필터의 상부 영역으로 밀리고, 휘발성 물질은 기체상으로 상기 필터로부터 전달되고, 상기 액체 물질은 선택적 오버플로우 배수관(미도시)을 통해 상기 필터로부터 전달될 수 있는(따라서 상기 필터는 유동과 중력에 의해 작동한다고 볼 수도 있다)있도록 구성된다.

상기 필터의 효율은 필터를 통과하여 여과되는 물이 뜨거워야 더 크다;이는 상기 열교환기(4)가 구비되는 이유이다; 게다가, 동일한 이유로, 도 2의 필터는 바람직하게는, 도시되지는 않았지만 별도의 유압 가열경로(예를 들어 코일)를 구비한다. 상기 유압 가열경로는 상기 유체가 통과하는 동안 상기 필터의 벽 모두 혹은 일부분 및/또는 유체를 가열하기 위한 것이다.

상기 밸브(10)는 상기 필터(5)의 상기 유압 가열경로를 포함한 상기 유압 회로(CKT)를 개폐하기 위한 것이다; 상기 회로(CKT)(도 1 참조)는 상기 밸브(10)의 하류에서 시작하여 상기 필터(5)를 통과하고, 상기 장치(9)의 하류와 상기 열교환기(7)의 상류에서 끝난다; 통상적으로, 상기 회로(CKT)는 상기 열교환기(4)가 상기 필터(5)로 충분히 보내진 물을 가열할 수 없는 정수기 작동 시작 시점에 닫히고(즉, 유체 유동이 있다), 일정 시간이 지나(예를 들어 5-10 분 후) 더 이상 필요 없을 때 열린다(즉, 유체 유동이 없다); 이러한 방식으로, 상기 필터(5)는 효과적으로 더 빨리(예를 들어, 단지 몇 분이 지난 후에) 작동되기 시작한다.

도 2의 필터(또는 유사한 필터)와 같은 필터를 통해 도 1에 도시된 바와 같은 정수기(또는 유사한 정화 장치)는 상기 탱크(1)의 물 속에 존재하는 마실 수 없는 물질을 효과적으로 제거하고 상기 유출구(O1)로 음용수를 공급할 수 있다.

커다란 고체입자(예를 들어 자갈)는 상기 탱크(1)에서 차단되는데, 이는 그의 사행 경로가 존재하고 상기 유출구가 상기 바닥에서 올라와 있기(중력 이용)때문이다; 주기적으로, 상기 용기를 비우고 세척하여 상기 탱크에서 고체입자를 제거할 필요가 있을 것이다.

미세한 고체입자(예를 들어 모래)는 상기 탱크(1)에서 부분적으로 차단되는 데, 이는 그의 사행 경로가 존재하고 상기 유출구가 상기 바닥에서 올라와 있기(중력 이용)때문이고, 상기 필터(2)에서 미세한 고체입자가 부분적으로 차단된다(작은 치수의 구멍 및/또는 기공을 이용); 주기적으로, 상기 탱크(1)의 용기와 상기 필터(2)의 벽을 비우고 세척하고, 필요하면, 다공성 용지로 만든 벽을 교체하여 미세한 고체입자를 제거할 필요가 있을 것이다. 상기 탱크(1)와 상기 필터(2)를 모두 통과한 임의의 미세 고체입자는 상기 보일러(8)에서 차단된다; 사실, 끓는 동안 액체가 충분하다면 이들 고체입자는 액상 (liquid phase)으로 남지 않는다; 주기적으로, 상기 보일러(8)의 용기를 비우고 세척하여 이들 고체입자를 제거할 필요가 있을 것이다.

중금속은 상기 보일러(8)에서 차단된다; 사실, 끓는 동안 액체가 충분하다면 이들 중금속은 액상으로 남지 않는다; 주기적으로, 상기 보일러(8)의 용기를 비우고 세척하여 이들 중금속을 제거할 필요가 있을 것이다.

탄화수소와 세제는 주로 상기 필터(5 및 12)에 의해 차단되지만 상기 보일러(8)에서는 정방향 유입(positive inflow)이 일어난다. 탄화수소와 세제는 물보다 더 가볍고 유동 및 부유에 의해 작동하는 상기 분리필터가 이들을 물과 잘 분리한다; 상술한 바와 같이, 높은 온도(예를 들어 40-50℃)가 분리를 촉진한다. 휘발성 탄화수소 및 세제는 액상으로 남고 기상으로 상기 필터(5 및 12)로 들어간다; 비휘발성 탄화수소 및 세제는 떠서 표면 위에 남고 상기 선택적 오버플로우 배수관(O2)를 통해 대부분 유출될 수 있다. 그러나, 주기적으로 상기 필터(5 및 12)를 비우고 세척하여 이들 물질을 완벽히 제거할 필요가 있을 것이다.

비료는 상기 보일러(8)에서 차단된다.

히드라진과 암모니아는 상기 필터(5 및 12)와 상기 보일러(8)에서 차단되어 열로 분해되고 부분적으로는 휘발성인 물질이 된다.

박테리아, 세균, 바이러스는 상기 보일러(8)의 높은 온도(일반적으로 110-130℃) 에 의해 사멸된다.

상기 필터(5 및 12)는 유동과 부유에 의해 작동하기 때문에 가벼운 물질과 휘발성 물질 모두에 대해 효과적이다. 그럼에도 불구하고, 상기 필터(5)는 주로 더 낮은 밀도의 물질(따라서 뜨는)을 제거하는 역할을 수행하여 필터 안의 액체의 높이가 상대적으로 더 높아야 하는 반면(예를 들어, 4-10 mm), 상기 필터(12)는 주로 휘발성 물질을 제거하는 역할을 수행하므로 필터 안의 액체의 높이가 상대적으로 낮아야 한다(예를 들어, 2-5 mm)는 점에 주의해야 한다. 더욱이, 상기 필터(12)의 효과를 개선하기 위하여 그 바닥을 매우 낮은 높이(예를 들어 1-2 mm)의 단차로 형성하는 것이 유용하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템은 간단한 구성으로 이루어져 있고 양질의 음용수를 생성하는데 효과적이며 유지하기가 매우 용이하다는 것을 알 수 있다: 사실, 주기적으로 수행되는 작동만으로도 실질적으로 그의 구성요소를 세척한다(상기 작동은 특히 상기 시스템에 의해 생성된 음용수를 이용하여 수행될 수 있다). 더욱이, 교체할 구성요소 또는 부품이 없다; 즉, 소모성 재료가 없다.

산(acids)에 대하여, 도 1의 시스템(또는 유사 시스템)은 물 속의 산의 함량을 줄일 수 있고 간단하고 효과적으로 산을 차단할 수도 있고, 산을 중화시키는 염기성 염이 상기 탱크(1)에 첨가될 수 있다; 이러한 첨가는 상기 탱크(1)의 용기 안의 액체의 pH를 감지한 후 필요할 때 수행할 수 있다; 상기 pH는 침지된 액체의 pH에 따라 색깔이 변하는 널리 알려져 있는 산도 지시 스트립(level indicator strips)를 이용하여 간단하게 감지할 수 있다.

염화나트륨 및 염화마그네슘(예를 들어 바닷물에 존재) 등의 염은 상기 보일러(8)에서 효과적으로 차단된다. 그러나, 대량의 바닷물을 처리해야 한다면, 물의 탈염(염류 제거)를 수행하는 예비 단계가 제공될 수 있다.

도 1의 정수기는 일반적으로 약 10-20 리터의 비음용수가 들어가는 입력 탱크(1)와 3-5 리터의 음용수가 들어가는 출력 탱크(14)를 구비한다; 실제로, 음용수는 미생물이 성장하는 것을 막기 위해 사용 전에 긴 시간 저장하지 않는 것이 바람직하다. 전면 가동시 시간당 1리터의 물이 도 1의 정수기에서 순환한다. 주위 온도가 약 20℃이면, 상기 시스템의 여러 지점의 온도는 일반적으로 다음과 같다: I는 20℃, A는 20℃,B는 20℃, C는 45℃, D는 45℃, E는 45℃, F는 70℃, G는 120℃, H는 95℃, J는 70℃, K는 45℃, L은 30℃, M은 28℃, N은 26℃, O1은 20℃; 상기 보일러(8)의 온도는 110-130℃에 이른다. 작동 시작 시에(처음 5-10 분) 상기 시스템에 의해 처리된 0.5 리터의 첫 물은 완전히 마실 수 있는 정도는 아니다.

도 1의 도시된 바와 같은 정수기(또는 유사 정화장치)는 본 발명에 의해 제안된 목적을 달성한다는 것은 자명하다.

도 1의 정수기는 다양한 방식으로 변형 및/또는 결합될 수 있다.

일체형 출력 탱크(예를 들어 상기 탱크(14))를 생략하고 외장 용기(external container)를 사용할 수 있다; 무기염 첨가장치(예를 들어 상기 장치(13))을 생략하고 맛이 덜한 음용수로 만족할 수 도 있다; 상기 유압 회로(CKT)를 생략하고 더 오래 기다리고 처음에 생성된 물은 버릴 수 있다; 상기 장치(11)와 상기 필터(12)의 위치를 도 1에 도시된 것과 반대로 뒤바꿀 수 있다.

도 1에 도시된 것 외에도, 소다수(sparkling water)가 상기 정수기 유출구를 통해 전달 될 수 있도록 이산화탄소 첨가장치 및/또는 냉각수가 상기 정수기 유출구를 통해 전달될 수 있도록 냉장장치가 상기 유출구(O1)의 직상류에(immediately upstream) 구비될 수 있다.

도 1의 정수기를 더욱 안전하고 자동화하기 위해서는, 선택된 시간, 바람직하게는 작동 시작 시점에 유출구를 통해 물이 전달되는 것을 막는 유압 회로가 구비될 수 있다; 이렇게 해서, 완벽한 식수가 아닌 물이 상기 유출구를 통해 공급되는 것을 막을 수 있다; 상기 회로는 상기 수류를 상기 음용수 유출구 또는 배수관이나 상기 입력 탱크(1)로 교대로 보내는 유압 디버터 밸브(hydraulic diverter valve)를 이용해 형성될 수 있다; 도 1의 예를 참조하면, 상기 디버터 밸브는 바람직하게는 상기 장치(13)의 직상류 또는 열교환기(4 또는 11)의 직하류에 배치될 수 있다.

도 1의 정수기는 태양 에너지만 또는 거의 태양 에너지만을 공급받기에 적합하다.

상기 펌프(3 및 6), 밸브(10) 및 전자 조절장치(모든 센서 및 액추에이터를 구비한) 등의 전기장치는 낮은 전력 (20-30 W)이 필요하기 때문에 배터리, 축전지, 수 개의 광기전 태양전지 또는 소형 풍력발전기로부터 공급받을 수 있다; 또한, 상기 축전지는 광기전 태양전지 또는 풍력발전기에 의해 충전될 수 있다.

상기 보일러(8)(물을 가열하여 끓이기 위해서 상당한 에너지를 소비하는)는 열-수력 태양 전지판(thermal-hydraulic solar panel)(도 1에 도시되지 않음)에서 나오는 고온 유체(예를 들어 물이나 글리콜)의 유동에 의한 에너지를 공급 받을 수 있다.

물론, 전술한 시스템에 여러 변형이나 추가가 가능하다.

예를 들면, 비록 엄격히 필요하진 않지만, 하나 이상의 필터(모래 필터, 활성탄 필터, 복합-카트리지 필터(multi-cartridge filter), 역삼투 필터 또는 나노여과막, 수지필터) 및/또는 자외선 살균기가 첨가될 수 있다.

활성탄 필터는 특히 상기 열교환기의 제1유동용 유입구의 상류에 배치되고 탄화수소 및/또는 휘발성 성분의 초과량을 줄이기 위해 이용될 수 있다.

더욱이, 하나 이상의 고체 또는 액체 물질 첨가장치를 정수기, 예를 들어 상기 음용수 유출구 부근에 설치할 수 있다.

마지막으로, 상기 제1열교환기는 상기 제1유체분리필터에 공급되는 비음용수의 온도를 증가시켜 상기 필터의 효과를 극대화하는 것을 목적으로 한다는 것이 고려되어야 한다; 이러한 열 효과는 생략되거나 동등한 방법으로 달성할 수도 있다.

특히 도 1의 실시예의 바람직한 변형예에 따르면, 상기 필터(12)가 상기 응결 장치(9)의 직하류에 배치될 수 있다; 예를 들면, 상기 열교환기(7)에 일체로 형성될 수 있다. 이 경우에는, 상기 필터(12)가 고온에서 액체로 작동하여 저온에서 작동한 상기 필터(5)에 의해 이미 일부 제거된 휘발성 물질의 최종 제거를 더욱 촉진한다.

상기 변형예는 기본적으로 다섯 가지 구성요소: 상대적으로 낮은 온도(예를 들어, 45-80℃, 바람직하게는 65-75℃)에서 작동하는 분리필터(유동 및 부유에 의해 작동하는), 고온(110-130℃)에서 작동하는 많은 양의 액체(정해진 높이 또는 정해진 높이의 범위)가 존재하는 보일러, 응결장치, 상대적으로 높은 온도(예를 들어, 70-95℃, 바람직하게는 80-90℃)에서 작동하는 분리필터(유동 및 부유에 의해 작동하는), 및 끓일 때 생기는 열을 재순환시키는 적어도 하나의 열교환기를 구비한다.

도 2의 필터는 전술되고 여기에 청구된 정수기에 사용하더라도 그 자체가 혁신적인 가치를 보유한 분리필터의 해결책을 구현한다.

도 2의 필터(일정하지 않은 비율로 개략적으로 도시한)는 여러 관점에서 변형될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들면: 상기 바닥에서 올라온 배리어는 상기 챔버의 내벽 배치와 별도로 배치될 수 있고(예를 들면, 다른 빈도로), 단이 있는 바닥(stepped bottom)이 상기 배리어 대신 구비될 수 있고, 상기 바닥 일부에 단을 형성할 수 있고, 바닥의 일부가 평평하고 경사질 수 있고, 내벽은 수직이 아닌 약간 비스듬할 수 있고, 상기 필터는 둘이 아닌 하나 또는 세 개의 부분으로 구비될 수 있다.

상기 필터 해결책의 매우 중요한 기술적 특징은 유동 및 부유에 의한 작동 및 고온에서의 작동이다.

고온은, 예를 들어 45-95℃, 바람직하게는 65-75℃ 범위에서 선택할 수 있다; 이를 달성하기 위하여 상기 필터에 일체로 형성된 가열 수단 또는 상기 필터 상류의 가열 수단이 구비될 수 있다; 이들 가열 수단은, 예를 들어, 전기식(도 1의 정수기는 유압식)일 수 있다.

또한 상기 필터 해결책의 바람직한 기술적 특징은:

- 상기 유속을 감소시켜 무거운 물질의 침전과 가벼운 휘발성 물질의 상승을 촉진하는 하나 이상의 사행 경로(수직 및/또는 수평 방향)의 이용 및/또는

- 상기 액체의 층류(laminar flow)를 촉진하는 단이 있는 벽(평평한 벽에서 돌출한 단순한 배리어로도 단차가 형성될 수 있다)의 이용 및/또는

- 상기 필터 안 액체의 차등화된 깊이(휘발성 물질의 배출을 촉진하기 위해서는 상대적으로 작고, 상기 가볍고 무거운 물질의 분리를 촉진하기 위해서는 상대적으로 큰) 및/또는

- 세척 가능한 재료, 특히 테플론으로 구성된 상기 필터의 내부 표면 피복을 들 수 있다.

상기 기술적 특징에 의해 상기 필터는 효과적으로 바람직하지 않은 휘발성 물질, 특히 염소, 바람직하지 않은 가볍고 대체로 불용성 물질, 특히 기름기가 함유된 물질, 및 바람직하지 않은 무겁고 대체로 불용성인 물질, 특히 탄산칼슘 (일반적으로 "석회 자국"(limescale)이라고 함)을 물에서 제거할 수 있다; 또한, 물의 세균부하(bacterial load)를 감소시킨다.

따라서, 상기 필터는 예를 들어, 온음료 조제 기계(예를 들어 커피 자판기) 및 의류용 스팀프레스기(machines for steam pressing of garments)의 상류에 또는 일체로 형성하여 사용하기 매우 적합하다. 게다가, 상기 필터는 제조·유지·운용비가 낮아 특히 이들 용도에 적합하다.

Claims

비음용수 유입구(I) 및 음용수 유출구(O1)을 구비한 정수기에 있어서, 적어도:
물 유입구 및 증기 유출구를 구비한 보일러(8);
유입구 및 유출구를 구비한 유동 및 부유에 의해 작동하는 제1유체분리필터(5); 및
가열될 제1수류용 유입구와 유출구 및 냉각될 제2수류용 유입구와 유출구를 구비한, 제1 및 2 분리유체유동 사이의 열을 교환하는 제1열교환기(4)를 포함하고,
상기 제1유체분리필터(5)는 상기 유동의 속도를 감소시키는 수직 및/또는 수평 방향의 하나 이상의 사행 경로를 포함하고, 상기 비음용수 유입구는 상기 제1열교환기(4)의 가열될 상기 제1수류용 유입구에 결합되고, 상기 제1열교환기(4)의 가열될 상기 제1수류용 유출구는 상기 제1유체분리필터(5)의 유입구에 결합되고, 상기 제1유체분리필터(5)의 유출구는 상기 보일러(8)의 유입구에 결합되고, 상기 보일러(8)의 유출구는 상기 제1열교환기(4)의 냉각될 상기 제2수류용 유입구에 결합되고, 상기 제1열교환기(4)의 냉각될 상기 제2수류용 유출구는 상기 음용수 유출구(O1)에 결합되는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 상기 비음용수 유입구(I)에서 나온 비음용수를 공급받는 입력 탱크(1)를 더 포함하고, 상기 입력 탱크(1)는 상기 제1열교환기(4)의 가열될 상기 제1수류용 유입구에 결합된 유출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비음용수 유입구(I)와 제1열교환기(4)의 상기 제1수류용 유입구 사이에 위치한 기계식 필터(2)를 더 포함하고, 상기 기계식 필터(2)는 복수의 작은 구멍 혹은 기공을 가진 적어도 하나의 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 가열될 제1수류용 유입구와 유출구 및 냉각될 제2수류용 유입구와 유출구를 구비한, 제1 및 2 분리유체유동 사이의 열을 교환하는 제2열교환기(7)를 더 포함하고, 상기 제1유체분리필터(5)의 유출구는 제2열교환기(7)의 가열될 상기 제1수류용 유입구에 결합되고, 상기 제2열교환기(7)의 가열될 상기 제1수류용 유출구는 상기 보일러(8)의 유입구에 결합되고, 상기 보일러(8)의 유출구는 제2열교환기(7)의 냉각될 상기 제2수류용 유입구에 결합되고, 상기 제2열교환기(7)의 냉각될 제2수류용 유출구는 상기 음용수 유출구(O1)에 결합되는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 유입구 및 유출구를 구비한, 유동 및 부유에 의해 작동하는 제2유체분리필터(12)를 더 포함하고, 상기 제2유체 분리필터(12)의 유입구는 냉각 장치(11)의 유출구에 결합되고, 상기 제2유체분리필터(12)의 상기 유출구는 무기염 첨가장치(13)의 유입구에 결합되는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 무기염 첨가장치(13), 이산화탄소 첨가장치, 고체 또는 액체 물질 첨가장치, 냉장 장치 및 출력 탱크(14)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 유압 장치를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 유압 장치는 상기 음용수 유출구(O1)의 직상류에 배치되는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 하나 이상의 전기 장치(3, 6, 10)을 더 포함하고, 상기 전기 장치(3, 6, 10)는 상기 정수기의 유체 유동을 조절하고 광기전 태양전지 또는 풍력 발전기는 상기 전기장치(3, 6, 10)에 전력을 공급하기 위하여 상기 전기장치에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 상기 제1유체분리필터(5)에 연결되고 상기 제1유체분리필터(5)의 가열을 제공하는 유압 회로(CKT)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 선택된 시간에 상기 음용수 유출구를 통해 물이 유출되는 것을 막는 유압 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 상기 보일러(8)는 태양 에너지에 의해 작동하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 상기 보일러(8)는 상기 보일러(8) 내부의 물의 높이를 감지하는 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제11항에 있어서, 상기 물의 높이를 감지하는 센서에 연결되고, 상기 보일러(8) 내부의 물의 높이를 동일한 정해진 높이 혹은 정해진 높이의 범위로 유지하기 위하여 구비된 전자조절유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 상기 보일러(8)는 증기압을 감지하는 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 상기 보일러(8)는 물의 온도를 감지하는 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 전기 장치들; 센서들; 및 상기 센서들에 의해 수신된 전기 신호를 기초로 상기 장치들을 조절하는 전자조절유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 상기 제1유체분리필터(5)는 65 내지 75℃의 고온에서 작동하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 상기 제1유체분리필터(5)는 유압식 가열수단 (CKT)과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 상기 제1유체분리필터(5)는 액체의 층류(laminar flow)를 제공하는 단이 있는 벽들(M12, M23, M34, M56, M67, 및 M78)을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 상기 제1유체분리필터(5)는 액체의 차등화된 깊이들을 구비하고, 상기 차등화된 깊이들은 휘발성 물질의 배출을 촉진하기 위해서는 상대적으로 작은 깊이 (C5, C6, C7, 또는 C8) 및 가볍고 무거운 물질의 분리를 촉진하기 위해서는 상대적으로 큰 깊이 (C1, C2, C3, 또는 C4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
제1항에 있어서, 상기 제1유체분리필터(5)의 내부 표면들은 세척 가능한 재료로 피복되는 것을 특징으로 하는 정수기.