KR102140265B1 - 중공사 복합 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공사 복합 필터에 관한 것으로서, 상기 중공사 복합 필터는 유입되는 원수가 통과하면서 정수되도록 하는 중공사막 모듈과 기능성 필터가 구비되는 내부 하우징과, 상기 내부 하우징을 수용하는 외부 하우징 및 상기 외부 하우징을 덮는 덮개를 포함하고, 상기 내부 하우징은 원수가 유입 또는 유출되고, 서로 이격 형성되며, 상기 중공사막 모듈이 구비되는 제1 필터부와 제2 필터부 및 상기 제1 필터부와 제2 필터부 사이 공간에 밀착 배치되고, 상기 기능성 필터가 삽입되는 제3 필터부를 포함한다.

Description

중공사 복합 필터{HOLLOW FIBER COMPLEX FILTER}

본 발명은, 중공사 복합 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 필터와 필터 사이의 공간을 최소화하는 중공사 복합 필터에 관한 것이다.

일반적으로 분리막 기술은 고분자 재료의 물질 선택투과 성질을 이용한 분리기술의 일종이다. 기존의 분리막은 나권형(spiral wound), 관형(tubular), 중공사형(hollow), 판틀형(plat and frame) 등 여러 형식이 있다.

상기 중공사막은 직경이 0.2~2 mm이고 중앙이 비어있는 실관 형상의 중공사를 이용하므로, 단위부피당 막면적비가 다른 형식에 비하여 상대적으로 높아서 더 높은 생산성을 가진다.

또한, 가정용 정수기 중공사 필터를 이용하는 경우에는 기본적으로 침전필터-카본필터-중공사 필터-후카본 필터의 4단 구성을 사용하거나 3단 구성의 필터를 사용한다. 도 1은 3단 구성의 필터 구성을 나타낸 것인데, 침전카본 복합 필터(12)-중공사 필터(14)-후카본 필터(18)의 3단 구성이 정수기에 장착하여 사용된다.

상기와 같이 3단 또는 4단 구성에 의해 정수기에 장착할 경우 각 필터와 필터 사이에는 빈 공간(16)을 두어 장치를 구성하게 된다. 상기와 같이 빈 공간(16)이 큰 경우에는 정수기의 크기가 커지게 되므로 최근에는 정수기 크기 소형화를 위해 공간 활용을 극대화할 필요가 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 필터와 필터 사이의 빈 공간을 최소화하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 빈 공간을 최소화함으로써 정수기의 크기를 소형화하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 유입되는 원수가 통과하면서 정수되도록 하는 중공사막 모듈과 기능성 필터가 구비되는 내부 하우징과, 상기 내부 하우징을 수용하는 외부 하우징 및 상기 외부 하우징을 덮는 덮개를 포함하고, 상기 내부 하우징은 원수가 유입 또는 유출되고, 서로 이격 형성되며, 상기 중공사막 모듈이 구비되는 제1 필터부와 제2 필터부 및 상기 제1 필터부와 제2 필터부 사이 공간에 밀착 배치되고, 상기 기능성 필터가 삽입되는 제3 필터부를 포함하는 중공사 복합 필터가 제공될 수 있다.

상기 외부 하우징은, 상기 외부 하우징의 내부 벽면을 따라 바닥면으로부터 돌출되고, 상기 제1 필터부 및 제2 필터부의 측면과 접촉되는 수직부와, 상기 수직부로부터 내측으로 더욱 돌출되어, 상기 제1 필터부 및 제2 필터부의 하단을 지지하는 수평부를 갖는 가이드가 형성될 수 있다.

상기 가이드는, 상기 제1 필터부 및 제2 필터부 내부에 2개 이상 형성될 수 있고, 상기 수직부로부터 연장되고, 상기 제1 필터부 또는 제2 필터부가 상기 외부 하우징에 삽입시에 걸림되지 않고 삽입되도록 외측으로 경사지도록 형성되는 경사부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 필터부 및 제2 필터부는, 일측이 상기 덮개와 결합되는 것을 특징으로 하며, 상기 중공사막 모듈은 U자형 또는 일자형인 것을 특징으로 한다.

상기 외부 하우징은, 바닥면으로부터 돌출되고, 상기 U자형의 중공사막 모듈이 안착되는 안착부를 구비하는 것을 특징으로 하고, 상기 안착부는 상기 중공사막 모듈이 안착되는 곡선부와, 상기 곡선부의 양측에 형성되는 단차부를 포함할 수 있다.

상기 제3 필터부는, 원통 또는 다각기둥의 형상이고, 상측은 상기 덮개와 결합되는 것을 특징으로 하고, 상기 제3 필터부는, 카본 필터, 중금속 제거 필터, 나노 파이버 소재 필터 중 하나 이상이 삽입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내부 하우징과 덮개 사이에는 기밀을 유지하기 위한 오링이 배치되는 것을 특징으로 하고, 상기 덮개와 외부 하우징은 억지끼움되어 결합되는 것을 특징으로 하며, 상기 중공사막 모듈이 일자형인 경우에는 상기 중공사막 모듈의 하단부를 초음파 융착에 의해 포팅하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필터 사이에 다른 필터를 배치함으로써 각 필터와 필터 사이의 빈 공간(dead zone)에 대한 활용도를 극대화할 수 있다.

나아가, 필터와 필터 사이의 공간을 최소화함으로써 정수기 크기를 소형화할 수 있다.

도 1은 종래의 정수기 필터의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사 복합 필터의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사 복합 필터의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 하우징에 덮개가 결합된 형상의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사 복합 필터의 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사 복합 필터의 측면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사 복합 필터의 평면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 하우징과 덮개의 분해 단면도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따르는 중공사 복합 필터(100)에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 중공사 복합 필터(100)의 전체 사시도인데, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사 복합 필터(100)는 중공사막 모듈(10)과 기능성 필터(20)이 구비되는 내부 하우징(120)과, 상기 내부 하우징(120)을 수용하는 외부 하우징(140) 및 상기 외부 하우징(140)의 개구부를 덮는 덮개(112)를 포함한다.

상기 내부 하우징(120)은 원수가 유입 또는 유출되고, 서로 이격 형성되는 제1 필터부(111a) 및 제2 필터부(111b)와, 상기 제1 필터부(111a)와 제2 필터부(111b) 사이 공간에 밀착 배치되는 제3 필터부(114)를 포함한다. 이때, 상기 덮개(112)에는 유입구 또는 유출구(112a, 112b, 112c)가 형성될 수 있는데, 상기 제1 필터부(111a)와 제2 필터부(112b)가 중공사막 모듈(10)에 의해 연결되는 경우도 있으므로, 112a와 112b가 유입구인 경우에는 112c는 유출구가 되고, 112a와 112b가 유출구인 경우에는 112c는 유입구가 된다. 상기 제1 필터부(111a)와 제2 필터부(111b)는 몸통이 원통형일 수 있으며, 상기 제3 필터부(114)는 원통형 또는 다각기둥일 수 있다.

상기 제1 필터부(111a)와 제2 필터부(111b)는 동일한 형상이고, 중공사막 모듈(10)의 적어도 일부가 삽입되며, 상기 제3 필터부(114)는 기능성 필터(20)가 삽입될 수 있는데, 상기 기능성 필터(20)는 카본 필터, 중금속 제거 필터, 나노 파이버 소재 필터 중 하나 이상일 수 있다.

또한, 상기 외부 하우징(140)의 내부 중앙에는 바닥면(141)으로부터 돌출되고, 상기 중공사막 모듈(10)이 안착되도록 곡면이 포함하는 안착부(130)가 형성되고, 상기 외부 하우징(140)의 벽면을 따라 상기 제1 필터부(111a) 또는 제2 필터부(111b)가 상기 외부 하우징(140)에 용이하게 삽입될 수 있도록 가이드(121)가 형성될 수 있다.

상기 가이드(121)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 필터부(111a) 및 제2 필터부(111b)의 측면에 접촉되는 수직부(121b)와, 상기 수직부(121b)로부터 내측으로 더욱 돌출되어, 상기 제1 필터부(111a) 및 제2 필터부(111b)의 하단을 지지하는 수평부(121a)를 포함하며, 나아가, 상기 수직부(121b)로부터 상측으로 연장되고, 상기 제1 필터부(111a) 또는 제2 필터부(111b)가 상기 외부 하우징(140)에 삽입시에 걸림되지 않고 삽입되도록 외측으로 경사지도록 형성되는 경사부(121c)를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 가이드(121)는 제1 필터부(111a) 또는 제2 필터부(111b)의 내부에 각각 2개 이상 형성될 수 있으며, 바람직하게는 3개 또는 4개가 형성될 수 있다. 만약, 가이드(121)가 3개인 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 가이드(121)들이 120°의 중심각을 가지면서 이격 형성되고, 가이드(121)가 4개인 경우에는 상기 가이드(121)들이 90°의 중심각을 가지면서 이격 형성된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서의 중공사막은 중공사를 다발지어 모듈로 형성되는데, 예를 들면 상기 중공사막 모듈(10)은 U자형 또는 일자형일 수 있다.

중공사 필터는 중공사를 이용하여 액체, 특히 물속에 포함된 각종 오염물질이나 세균 등을 분리하여 제거하는 것이다. 중공사는 표면에 미세한 구멍이 형성되어 있어, 원수(原水)가 그 구멍을 통해 유입되어 중심에 형성된 공간을 통해 중공사의 끝으로 이동한다. 따라서, 각종 이물질은 표면에 형성된 구멍을 통과하지 못하므로 깨끗한 물만 중공사의 중심으로 이동하기 때문에 정수가 이루어진다.

도 2, 도 4 및 도 5에서는 중공사막 모듈(10)이 U자형인 경우를 도시한 것이고, 도 3은 중공사막 모듈(10)이 일자형인 경우를 도시한 것인데, 상기 중공사막 모듈(10)이 U자형인 경우에는 상기 제1 필터부(111a) 및 제2 필터부(111b) 각각에 중공사막 모듈(10) 양단이 각각 결합되며, 상기 중공사막 모듈(10)이 일자형인 경우에는 상기 제1 필터부(111a) 및 제2 필터부(111b)에 상기 중공사막 모듈(10)의 일 단부가 독립적으로 결합된다. 이때, 상기 중공사막 모듈(10)의 타 단부는 포팅재(potting material)로 실링되는데, 본 발명의 일 실시예에서는 초음파 융착에 의해 상기 일자형 중공사막 모듈(10)의 타 단부가 포팅되도록 할 수 있다.

즉, 상기 일자형 중공사막 필터를 형성하기 위하여 필터의 일 단부는 실링되는데, 이를 위하여 포팅재를 이용하여 중공사막의 일 단부가 상기 포팅재에 의해 둘러싸여 차단되도록 한다. 상기 포팅재로는 액상의 에폭시 또는 폴리우레탄 등의 이액형 접착제가 사용될 수 있다. 상기 포팅재는 상기 중공사막을 묶는 접착제 역할을 한다.

이때, 상기 U자형의 중공사막 필터의 절곡부(15)에 하중이 집중되는데, 집중되는 하중을 보완하기 위하여 리브 구조의 안착부(130)가 구비된다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 절곡부(15)에서는 중공사 내부의 압력이 높아지면 중공사막은 팽팽해진다. 상기 안착부(130)는 상기 U자형의 중공사막 모듈(10)이 안착될 수 있는 곡선부(131)와, 상기 곡선부(131)의 양측에는 상기 곡선부(131)로부터 돌출 형성되어 상기 중공사막 모듈(10)이 움직이는 것을 고정할 수 있도록 단차부(132)가 형성되어 있다. 만약, 상기 안착부(130)가 없다면, 상기 제1 필터부(111a) 및 제2 필터부(111b)로부터 하부로 연결될 때 상기 중공사막 내부에는 과도한 압력이 작용하게 되므로, 심한 경우에는 파열될 수도 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 덮개(112)와 내부 하우징(120) 사이의 실링을 위하여 오링(151)이 구비되는데, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 필터부(111a), 제2 필터부(111b) 및 제3 필터부(114)는 상기 덮개(112)의 내부에 형성되는 수용부(112d)에 삽입되며, 상기 유출구/배출구(112a, 112b, 112c)와 수용부(112d)사이에는 각각 오링(151a, 151b, 151c)이 구비되어 있다.

또한, 상기 외부 하우징(140)과 덮개(112)는 억지끼움되어 결합될 수 있다.

이상에서 설명된 중공사 복합 필터(100)는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

1. 유입되는 원수가 통과하면서 정수되도록 하는 중공사막 모듈과 기능성 필터가 구비되는 내부 하우징;
   상기 내부 하우징을 수용하는 외부 하우징; 및
   상기 외부 하우징을 덮는 덮개를 포함하고,
   상기 내부 하우징은 원수가 유입 또는 유출되고, 서로 이격 형성되며, 상기 중공사막 모듈이 구비되는 제1 필터부와 제2 필터부; 및
   상기 제1 필터부와 제2 필터부 사이 공간에 밀착 배치되고, 상기 기능성 필터가 삽입되는 제3 필터부를 포함하는 중공사 복합 필터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 외부 하우징은,
   상기 외부 하우징의 내부 벽면을 따라 바닥면으로부터 돌출되고, 상기 제1 필터부 및 제2 필터부의 측면과 접촉되는 수직부와, 상기 수직부로부터 내측으로 더욱 돌출되어, 상기 제1 필터부 및 제2 필터부의 하단을 지지하는 수평부를 갖는 가이드가 형성되는 것을 특징으로 하는 중공사 복합 필터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가이드는,
   상기 제1 필터부 및 제2 필터부 내부에 2개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 중공사 복합 필터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 가이드는,
   상기 수직부로부터 연장되고, 상기 제1 필터부 또는 제2 필터부가 상기 외부 하우징에 삽입시에 걸림되지 않고 삽입되도록 외측으로 경사지도록 형성되는 경사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사 복합 필터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 필터부 및 제2 필터부는,
   일측이 상기 덮개와 결합되는 것을 특징으로 하는 중공사 복합 필터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 중공사막 모듈은 U자형 또는 일자형인 것을 특징으로 하는 중공사 복합 필터.
7. 제1항에 있어서,
   상기 외부 하우징은,
   바닥면으로부터 돌출되고, 상기 U자형의 중공사막 모듈이 안착되는 안착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 중공사 복합 필터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 안착부는 상기 중공사막 모듈이 안착되는 곡선부와, 상기 곡선부의 양측에 형성되는 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사 복합 필터.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제3 필터부는,
   원통 또는 다각기둥의 형상이고, 상측은 상기 덮개와 결합되는 것을 특징으로 하는 중공사 복합 필터.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 필터부는,
    카본 필터, 중금속 제거 필터, 나노 파이버 소재 필터 중 하나 이상이 삽입되는 것을 특징으로 하는 중공사 복합 필터.
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