KR102267423B1 - 정수 필터장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 활성탄소필터와 염소제거볼로 이루어진 7단계의 필터링을 통하여 용수 중 포함되어 있는 돌, 모래 등과 같은 이물질과 철분이나 잔류염소 등과 같은 미세한 무기물을 효과적으로 제거 및 여과할 수 있는 정수 필터장치를 제공하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 수전에 체결되는 상부하우징과 상기 상부하우징에 나사 체결되는 하부하우징으로 이루어지는 하우징본체와, 상기 하우징본체의 내부에 교체 가능하도록 설치되는 필터장치를 포함하며, 상기 필터장치는 상기 하우징본체의 내부에 필터케이스가 설치되되, 상기 필터케이스의 내부로는 바닥면에 세디먼트필터가 설치되며, 상기 세디먼트필터의 상면으로 염소제거볼과 활성탄소필터가 상호 반복하여 적층 설치되는 것이다.
Description
본 발명은 정수 필터장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세면대 또는 싱크대, 샤워기 등의 수전(水栓)에 장착되어 이물질 및 잔류염소 제거 및 여과기능을 가지는 정수 필터장치에 관한 것이다.
수도꼭지로도 불리우는 수전은 급수 배관 말단의 급수 개소에 부착하여 급수하는 기구로써 구조, 용도 및 설치 위치에 따라 여러 호칭이 있으나 일반적으로는 수돗물을 나오거나 막는 장치로 설치장소에 따라 세면대 또는 싱크대, 샤워기 등에 설치하는 대붙이와 벽에 설치하는 벽붙이로 구분되고, 물줄기 변경, 절수형, 연결호스 교체용, 헤드교체용 등의 제품들이 시중에서 판매 및 부착 설치되고 있다.
상기와 같은 수전에는 정수 필터가 장착되어 수돗물에 포함된 녹물, 이물질, 중금속, 잔류 염소 등을 제거할 수 있도록 한 기술들이 사용되고 있다.
이러한 수전에 연결된 정수 필터는 수전으로부터 배출되어 사용자의 피부와 직접 또는 간접적으로 접촉하게 되는 수돗물을 여과하여 사용자의 피부에 트러블을 일으킬 수 요인을 제거하는 역할을 한다.
특허문헌 1에서는 세면대의 수전금구와 샤워기로 원수를 공급하는 원수도관 상에 필터를 장착하여 상기 필터에 의해 정화된 원수가 공급되도록 하되, 필터는 원수가 유입되는 일측에서부터 차례로 적층된 부직포와 활성탄 및 KDF필터를 내장하고, 그 다음으로 분배판과 UF필터를 내장하여 이를 통해 타측으로 정화된 원수가 배출되는 필터케이스로 구성되어 세면대의 수전금구 및 샤워기로 정화된 원수가 공급되도록 한 필터시스템을 개시하고 있다.
그리고 특허문헌 2에는 필터 하우징의 일단에 결합되고 외측면에 나사부가 형성된 필터캡과, 필터 하우징의 외측에 내장되는 1차 필터 및 필터 하우징의 중심측에 내장되는 2차 필터를 구비한 필터 본체 및 수전에 연결되는 제1결합구, 필터캡이 연결되는 제2결합구 및 호스와 연결되는 제3결합구를 구비한 T자형 관체로 이루어지고, 제1결합구와 제3결합구의 외측에는 연결용 너트가 체결되는 나사부가 형성되고, 제2결합구의 내측에는 필터캡의 나사부가 체결되는 나사부가 형성된 어댑터를 포함하는 수전용 정수필터를 개시하고 있다.
여기서 특허문헌 1 또는 2에서는 수돗물을 여과하여 샤워수로 사용하는 과정에서 여과수 중 일부를 분기시키고, 분기된 여과수에 기능성 물질을 용해한 다음 여과수의 나머지와 더불어 샤워수로 제공하는 것이 곤란하고 이로 인하여 정수필터의 기능을 다양화하여 정수필터를 구매하여 사용하게 되는 사용자의 만족도를 충족시키지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 활성탄소필터와 염소제거볼로 이루어진 7단계의 필터링을 통하여 용수 중 포함되어 있는 돌, 모래 등과 같은 이물질과 철분이나 잔류염소 등과 같은 미세한 무기물을 효과적으로 제거 및 여과할 수 있는 정수 필터장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 수전에 체결되는 상부하우징과 상기 상부하우징에 나사 체결되는 하부하우징으로 이루어지는 하우징본체와, 상기 하우징본체의 내부에 교체 가능하도록 설치되는 필터장치를 포함하며, 상기 필터장치는 상기 하우징본체의 내부에 필터케이스가 설치되되, 상기 필터케이스의 내부로는 바닥면에 세디먼트필터가 설치되며, 상기 세디먼트필터의 상면으로 염소제거볼과 활성탄소필터가 상호 반복하여 적층 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상부하우징에 체결되는 하부하우징에는 오링이 더 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 필터케이스는, 상면과 하면에 물이 유입되고 배출될 수 있도록 다수개의 홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 세디먼트필터는 반영구적인 항균 효과를 나타낼 수 있도록 구리(Cu), 주석(Sn) 및 은(Ag)으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 것의 나노 입자가 도포된 제1항균 필터층 및 원단에 항균 효과를 나타내는 천연물 유래 추출물을 도포하여 제조한 제2항균 필터층으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 세디먼트필터는 필요에 따라 산소생성수단을 추가로 포함함으로써 정수의 품질향상을 기대할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 활성탄소필터에는 물에서 발생하는 악취 제거를 위하여 복합 금속 산화물을 표면에 첨착한 것일 수 있다.
나아가, 상기 활성탄소필터는 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber)를 이용하여 제조한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 염소제거볼은, 세라믹볼과, 상기 세라믹볼 보다는 직경이 작은 은나노항균볼로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 정수 필터장치에서는, 활성탄소필터와 염소제거볼로 이루어진 7단계의 필터링을 통하여 이물질과 철분, 잔류염소의 제거 및 여과가 가능하여 위생적이고, 안전하게 정화된 물을 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 활성탄소필터를 구비하는 필터장치는 교체 주기가 긴 활성탄소필터를 사용하여 비용절감의 효과가 있다.
본 발명의 특정한 바람직한 실시예들의 상기에서 설명한 바와 같은 또한 다른 측면들과, 특징들 및 이득들은 첨부 도면들과 함께 처리되는 하기의 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 세면대 수전에 정수 필터장치가 설치된 상태를 보여주는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정수 필터장치의 일부 단면 사진이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정수 필터장치의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 세면대 수전에 정수 필터장치가 설치된 상태를 보여주는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정수 필터장치의 일부 단면 사진이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정수 필터장치의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
여기서 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 세면대 수전에 정수 필터장치가 설치된 상태를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정수 필터장치의 일부 단면 사진이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정수 필터장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 3에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 정수 필터장치는, 수전(10)에 체결되는 하우징본체(100)와, 하우징본체(100)의 내부에 설치되어 물을 정수하는 필터장치(200)로 구성될 수 있다.
하우징본체(100)는 다시 상부하우징(110)과 하부하우징(120)으로 구성되며, 상부하우징(110)에는 수전(10)에 결합시키기 위한 체결공(112)이 상면 중앙에 수직하게 형성될 수 있다.
상기 체결공(112)은 수전(10)에 연결되어 물 유입구가 되며, 동시에 내측으로는 나사산이 형성되거나, 외측으로 나사공이 형성되어 압착 방식의 나사체결로 수전(10)의 꼭지에 결합될 수 있다.
그리고 상부하우징(110)의 하단은 단차진 단면 형상을 가지며, 단차져서 지름이 축소된 외주면으로 나사산이 형성되고, 상기 나사산에 하부하우징(120)이 나사 체결된다.
따라서 하부하우징(120)은 상부하우징(110)으로부터 탈, 장착 가능하여 내부 필터장치(200)의 교체가 가능할 수 있다.
그리고 하부하우징(120)의 저면으로는 토출구(122)가 다수개 형성될 수 있다.
더 나아가 상부하우징(110)과 맞닿는 하부하우징(120)의 내측면으로 오링(130)이 더 설치되어 밀폐력을 높일 수 있다.
그리고 하우징본체(100)의 내부에 교체 가능하도록 설치되는 필터장치(200)는, 필터케이스(210)와 필터케이스(210)의 내부로는 바닥면에 세디먼트필터(220)가 안착되며, 세디먼트필터(220)의 상면으로 염소제거볼(230)과 활성탄소필터(240)가 상호 반복하여 적층 설치되는 것이다.
세디먼트필터(220)를 포함하여 염소제거볼(230)과 활성탄소필터(240)가 바람직하게 7개층으로 구성될 수 있다.
그리고 염소제거볼(230)과 활성탄소필터(240)가 반복 적층되는 상태에서 활성탄소필터(240)가 맨 상단측에 위치되는 것이 바람직할 수 있다.
필터케이스(210)는 내부에 공간을 갖는 원통형상으로 알루미늄의 금속재 소재로 제작될 수 있으나, 바람직하게는 폴리프로필렌일 수 있다.
상기 필터케이스(210)의 상면과 하면에는 물이 유입되고 배출될 수 있도록 다수개의 홀(212)이 형성될 수 있다.
그리고 상면과 하면은 폐쇄되어 있으나, 상면과 하면 중 어느 하나는 분리가 가능하여 내부에 필터들을 내장시킨 후, 접착제 등으로 마감처리할 수 있다.
일 실시 예로 상기 필터케이스(210)는 다공성 흡착제에 불용성 고분자로 코팅될 수 있다.
다공성 흡착제는, 활성탄, 제올라이트, 실리카, 활성 알루미나 및 필라드클레이 중 어느 하나 선택되며, 첨가량은 50~100g인 것이다.
그리고 불용성 고분자는, 에틸셀룰로오스, 질산셀룰로오즈, 초산셀룰로오스 및 프로피온산셀룰로오스 중 어느 하나 선택되며, 첨가량은 10~20g인 것이다.
불용성 고분자 코팅용액을 제조시에 에틸 알코올과 에틸셀룰로오스와 증류수를 첨가하는데, 이때 에틸 알코올의 첨가량은 5 ~ 10 ℓ이고, 불용성 고분자의 첨가량은 15 ~ 25 g이고, 증류수의 첨가량은 1 ~ 8 ℓ이다.
본 발명에서 다공성 흡착제와 에틸셀룰로오스의 혼합액에서 알코올을 제거하기 위해서 70 ~ 80 ℃에서 12 ~ 24 시간 가열한다. 바람직하게는 60 ℃에서 가열하는데, 이것은 에틸셀룰로오스로 코팅된 다공성 흡착제를 필터로 사용하기 위해 완전히 건조시키는 단계로 과도한 온도를 유지할 경우, 알코올의 발화가 발생될 수 있으며, 상온에서 가열하여 건조할 경우 건조시간이 길어지는 공정상 단점이 있어 60 ℃에서 가열하여 건조하는 것이 바람직함을 확인하였다.
상기 필터케이스(210)에 충진되는 세디먼트필터(220)는 도면에는 나타나지는 않지만, 다수개가 적층되는 형태로 구비될 수 있으며, 원수가 흐르는 방향으로 갈수록 기공(氣孔)의 크기가 작아지도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 세디먼트필터(220)가 3개의 층으로 구비되는 경우, 2개의 층은 10㎛ 단위로 이루어질 수 있으며, 나머지 하나의 층은 5㎛ 단위로 이루어질 수 있다.
입도가 큰 세디먼트필터(220)는 주로 원수에 포함된 흙, 모래 등 부유물질 및 슬러지 등을 거르고, 입도가 상대적으로 작은 세디먼트필터(220)는 녹이나 중금속 등 미세입자를 거를 수 있다.
이러한 세디먼트필터(220)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴 등 유기막 재질로 이루어질 수 있으며, 원판형의 디스크 형태로 이루어져 여과면적을 최대화할 수 있도록 하고, 멜트 블로운(melt-blown) 방식의 발포 성형에 의해 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 세디먼트필터는 반영구적인 항균 효과를 나타낼 수 있도록 적층되는 멜트블로운 필터 중 하나 이상이 항균 처리가 된 것일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 구리(Cu), 주석(Sn) 및 은(Ag)으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 것의 나노 입자가 도포된 제1항균 필터층 및 원단에 항균 효과를 나타내는 천연물 유래 추출물을 도포하여 제조한 제2항균 필터층을 구비할 수 있다.
상기 구리, 주석 및 은으로 이루어진 제1항균필터층은, 구리 50 내지 60 중량부, 주석 52 내지 64 중량부 및 은 3 내지 10중량부의 비율로 구성된 나노입자가 도포된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 구체적으로 상기 항균 효과를 나타내는 천연물 유래 추출물은 항균 및 항바이러스 효과를 나타내는 천연물로서 팔각(八角, Illicium verum Hook. f.), 인진쑥(Artemisia campestris), 봉출(蓬朮, Curcuma zedoaria), 번행초(Tetragonia tetragonioides) 및 솔잎으로 구성된 군에서 하나 이상 선택된 천연물을 혼합한 후 추출한 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
더욱 구체적으로, 상기 혼합 추출물은 팔각(八角, Illicium verum Hook. f.) 18 중량부, 인진쑥(Artemisia campestris) 13 중량부, 봉출(蓬朮, Curcuma zedoaria) 5 중량부, 번행초(Tetragonia tetragonioides) 3 중량부 및 솔잎 3 중량부를 혼합하고, 이를 80 내지 90%의 에탄올로 75℃에서 2 내지 4시간동안 환류 추출하여 제조한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 구체적으로 상기 천연물 유래의 추출물은 물, C1 내지 C4의 저급 알코올, 또는 이들의 혼합 용매로 추출된 것일 수 있다. 더욱 구체적으로는 증류수 또는 80 내지 90%의 에탄올을 이용해 추출된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체적으로, 상기 추출물의 추출공정은 냉침, 온침, 가열, 환류 및 초음파 추출로 구성된 군에서 하나 이상 선택되는 방법을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 이에 제한되지 않고 필요에 따라 이를 적절히 변경하여 적용할 수 있다.
또한, 상기 추출물은 추출 또는 분획과정을 수행한 이후, 감압 여과 과정을 수행하거나 추가로 농축 및/또는 동결건조를 수행하여 농축하거나 용매를 제거할 수 있고, 구체적으로는 추출 후에 감압 농축하는 과정을 거쳐 추출물을 수득할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 적절히 변경하여 적용 가능하다.
또한, 상기 세디먼트필터는 필요에 따라 산소 생성수단을 포함하여 제조된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 산소 생성수단은 수분과 만나 산소를 발생하는 산소발생제인 알카리금속의 과산화물, 알카리금속의 초산화물, 알카리토금속의 산화물, 알카리토금속의 과산화물이나 과탄산염으로 구성된 군에서 하나 이상 선택된 화합물이 멜트블로운 성형 단계에서부터 첨가되어 세디먼트필터와 일체로 제조된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 이미 생성된 멜트블로운 필터의 표면에 코팅되는 형식을 취해도 무방하다.
상기 산소발생제에 대해 더욱 구체적으로 서술하면, 과산화물로서 과산화나트륨(sodium peroxide, Na2O2), 과산화칼륨(potassium peroxide, K2O2), 과산화칼슘(calcium peroxide, CaO2), 과산화리튬(lithium peroxide, Li2O2), 초산화나트륨(sodium superoxide, NaO2) 및 초산화칼륨(potassium peroxide, KO2)으로 구성된 군에서 하나 이상 선택된 것일 수 있다.
특히, 초산화칼륨(KO2) 및 과산화나트륨(Na2O2)와 같은 물질은 물을 흡수하여 산소를 방출하는 성질이 강해 이러한 용도에 적합하고, 초산화칼륨(KO2) 및 과산화나트륨(Na2O2)은 물과 반응속도가 매우 빠르므로 산소발생속도를 조절하기 위하여 수산화칼슘이나 산화칼슘 등을 반응속도 조절제로서 함유할 수 있다.
본 발명에서는 초산화칼륨(KO2) : 과산화나트륨(Na2O2) : 수산화칼슘(Ca(OH)2) : 산화칼슘(CaO)을 3:2:2:5의 몰비로 혼합하여 제조한 산소발생제를 사용하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기한 수치범위를 벗어나는 경우, 너무 급격하게 반응이 진행되어 산소 발생 지속시간이 극히 짧아지거나 충분한 양의 산소가 발생되지 않아 효과가 미미해지게 될 수 있다.
그리고 활성탄소필터(240)는, 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber)를 이용하여 제조한 것으로서, 기존 입상활성탄이 가지는 흡착용량과 흡착속도를 월등히 향상시킨 흡착제를 말한다.
활성탄소필터(240)는 흡착에 관여하는 무수히 많은 미세공(micropore)으로 형성된다. 따라서, 흡착용량이 크며, 미세공이 표면에 발달되어 있기 때문에 흡착속도가 매우 빠르다. 특히, 유리잔류염소, 트리할로메탄류, 클로로포름 등 휘발성 유기화합물(VOC), 납 등과 효과적으로 흡착할 수 있다.
또한, 활성탄소필터(240)는 섬유형태이기 때문에 여러 가지 형태로 가공이 용이하며, 이에 일반적으로 목재나 갈탄 등을 염화아연 등의 약품으로 처리, 건조시켜 제조한다.
본 발명에서는 합성 섬유가 아닌 천연 섬유를 이용하여 활성탄소섬유를 제조하였으며, 이들 천연 섬유의 가장 우수한 혼합 비율로서 목화, 대마 껍질 및 코코넛 열매 껍질로부터 수득한 섬유를 각 3:1:12의 중량비로 혼합하고, 이를 소성 처리하여 제조한 것을 사용하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
나아가, 본 발명에서는 물에 포함된 악취를 제거하기 위하여, 복합 금속 산화물을 상기 활성탄소섬유의 표면에 첨착할 수 있다.
상기 복합 금속 산화물은 전술한 세디먼트필터의 제1항균 필터층에 사용된 것과 동일하게, 구리 50 내지 60 중량부, 주석 52 내지 64 중량부 및 은 3 내지 10중량부의 비율로 구성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고 염소제거볼(230)은, 수여과 기능을 위해 직경이 다른 두 종류 이상의 세라믹볼(230a)과 은나노항균볼(230b)을 사용할 수 있다.
이렇게 직경이 다른 세라믹볼(230a)과 은나노항균볼(230b)을 함께 사용하는 것은 볼과 볼 사이의 간극을 극소화하고 필터 내부에서 물과 닿는 정수 여과볼의 표면적을 최대로 넓힘으로써 여과 기능을 높이기 위해서이다.
바람직하게 은나노항균볼(230b)이 세라믹볼(230a)보다는 직경이 작게 형성될 수 있다.
세라믹볼(230a)의 제조를 위해 사용하는 원료는 바람직하게 극미세한 다공질 광물질로서 물리적 흡착 및 흡수력이 강하며 화학적 양이온 치환 작용이 높은 제올라이트 계열 광석일 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 유사한 작용을 할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용 가능하다.
세라믹볼(230a)은, 부가적으로 원적외선 방사기능 및 촉매성능이 우수한 점토물질인 황토 또는 고령토를 혼합 조성한 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 세라믹볼은 실리카 알루미나(Silica-Alumina) 20 내지 30 중량부, 참나무재 15 내지 20 중량부, 황토 25 내지 30 중량부, 고령토 10 내지 15 중량부, 지르코니아 0.1 내지 10 중량부 및 폐각 분말 5 내지 8 중량부를 포함하여 제조된 것일 수 있으며, 가장 구체적으로는 실리카 알루미나 25 중량부, 참나무재 17 중량부, 황토 28 중량부, 고령토 12 중량부, 지르코니아 6 중량부 및 폐각 분말 7 중량부의 비율로 혼합하여 제조된 것을 사용하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고 은나노항균볼(230b)에서는 은에 대한 내성이 균들에 발생되지 않고, 항균 지속기간도 거의 반영구적이므로 그 사용영역이 확대되고 있다. 본 발명은 이러한 은을 이용하여 세균의 발생 및 증식을 방지함으로써 항균성을 구비할 수 있다.
은나노항균볼(230b)은 합성수지원료(P)에 은나노(A)가 혼합된 것으로 이루어진다. 합성수지원료는 염화비닐(PVC) 또는 폴리에틸렌(PE)을 주원료하며, 열안정제, 가공조제, 자외선 방지제, 충격보강재, 활제 등이 포함될 수 있다.
또한, 은나노는 5~500㎚의 입도를 갖는 것으로서, 30~250ppm이 혼합되어 제작될 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 정수 필터장치의 작용은, 다시 도 3을 참고하여 설명한다.
먼저, 필터케이스(210)의 내부에 세디먼트필터(220)가 안착되고, 차례로 염소제거볼(230)과 염소제거볼(230)의 상측으로 활성탄소필터(240)가 위치되며, 상기와 같이 반복하여 적층되며, 최상단에는 활성탄소필터(240)가 위치되는 것이 바람직할 수 있다.
상기와 같이 세디먼트필터(220)와 염소제거볼(230) 및 활성탄소필터(240)가 채워지고 마감 처리된 필터케이스(210)를 하우징본체(100)에 설치하게 된다.
설치는, 상부하우징(110)으로부터 나사 체결되어 있는 하부하우징(120)을 분리한 후, 필터케이스(210)를 개방된 상부하우징(110)으로부터 위치시키고, 오링(130)과 같이 하부하우징(120)을 상부하우징(110)에 체결하게 된다.
상기와 같은 방식으로 일정 사용 시간이 지나면 필터케이스(210)의 교체가 이루어질 수 있다.
필터케이스(210)를 장착한 하우징본체(100)를 수전(10)의 단부측에 결합시키게 되며, 결합 방식은 스크류 방식 또는 외측 방향에서 원주방향을 따라 나사 체결로 가능할 수 있다.
수전(10)에 하우징본체(100)가 장착된 상태에서 수돗물을 틀면, 물은 상부하우징(110)의 체결공(112)과 필터케이스(210)를 통과하여 차례로 7단계의 필터들을 통과하면서 정화된 물이 토출구(122)로 배출되는 것이다.
실시예 1. 7중 필터가 구비된 필터의 제조
본 발명의 정수 필터를 하기와 같은 구조로 제조하였다.
필터의 상층부에서부터 바닥면(하부)에 이르기까지, 물이 필터링 되는 순서대로 활성탄소필터 → 염소제거볼 → 활성탄소필터 → 염소제거볼 → 활성탄소필터 →염소제거볼 → 세디먼트필터의 순으로 배치되도록 하였다.
상기 활성탄소필터는 전술한 바와 같이 목화, 대마 껍질 및 코코넛 열매 껍질로부터 수득한 섬유를 각 3:1:12의 중량비로 혼합하고, 이를 소성 처리하여 활성탄소섬유를 제조하고, 상기 활성탄소섬유의 표면에 구리 50 내지 60 중량부, 주석 52 내지 64 중량부 및 은 3 내지 10중량부의 비율로 구성된 복합 금속 산화물을 첨착시켜 제조하였다.
상기 염소제거볼은 전술한 바와 같이 세라믹볼과 은나노항균볼로 구성되며, 상기 세라믹볼은 실리카 알루미나 25 중량부, 참나무재 17 중량부, 황토 28 중량부, 고령토 12 중량부, 지르코니아 6 중량부 및 폐각 분말 7 중량부의 비율로 혼합하여 제조된 것을 사용하였다.
상기 세디먼트필터는 산소 생성수단을 포함하여 제조된 적어도 2개 층 이상의 적층된 멜트블로운 필터로 제조하였다. 산소 생성수단에 대해서는 전술한 바와 같다.
또한, 상기 세디먼트필터는 2개 층 이상으로 구성하되, 구리 50 내지 60 중량부, 주석 52 내지 64 중량부 및 은 3 내지 10중량부의 비율로 구성된 나노입자가 도포된 제1항균 필터층 및 팔각(八角, Illicium verum Hook. f.) 18 중량부, 인진쑥(Artemisia campestris) 13 중량부, 봉출(蓬朮, Curcuma zedoaria) 5 중량부, 번행초(Tetragonia tetragonioides) 3 중량부 및 솔잎 3 중량부가 도포된 제2항균 필터층을 포함하도록 제조하였다.
실험예 1. 본 발명 정수 필터의 정화 능력 확인 실험
본 발명 정수 필터의 정화 능력을 확인하기 위하여 유기물 정화능력, 잔류염소 제거능 및 흡착능을 확인하였다.
구체적으로, 유기물 정화능력을 확인하기 위하여 고농도의 유기물을 포함하는 물을 본 발명 필터 및 경쟁사의 필터로 1회 여과한 후, COD(Chemical Oxygen Demand, 화학적 산소 요구량) 및 BOD(biochemical oxygen demand, 생물학적 산소 요구량)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 검사항목 | 본원 발명 필터 | 비교예(경쟁사 A) |
| COD(mg/L) | 23.4 | 150.2 |
| BOD(mg/L) | 47.1 | 388.7 |
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 필터를 이용할 경우, 유기물 등의 오염 물질을 제거하는 능력이 현저히 우수한 것을 확인하였다.또한, 본 발명의 필터를 이용하는 경우 수도에 잔존하는 잔류 염소의 제거 효과를 나타내는 바, 이를 한국화학융합시험연구소(KTR)에 의뢰하여 필터 여과 전후의 잔류 염소의 농도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 검사항목 | 수돗물 | 필터 여과 후 |
| 잔류염소 (mg/L) | 0.27 | 0 |
그 결과, 표 2에 나타난 바와 같이 본 발명의 필터를 이용하는 경우 잔류 염소가 검출되지 않아 완전히 제거한 것을 확인하였다.
실험예 2. 본 발명 필터의 항균 능력 확인 실험
상기 실시예 1의 방법으로 제조된 필터의 항균 능력을 확인하기 위하여 대장균(E. coli), P.아에루기노사(P. aeruginosa), 포도상구균(S. aureus) 및 폐렴균(K. pneumoniae)를 대상으로 항균력을 확인하였다.
구체적으로, 본 실험예는 KFIA-FI-1002에 준하여 실시하였고, 본 발명의 필터를 통과한 물과 필터를 통과하지 않은 수돗물에 대하여 대장균 및 녹농균의 감소율을 비교하였으며, 사용 균주로는 각각 Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442, S. aureus ATCC 6538, K. pneumoniae ATCC4352를 사용하였으며, 배지 상의 균 수는 희석 배수를 곱하여 산출하였고, 그 결과는 표 3에 나타내었다.
| 구분 | 시료 | 초기농도 (CFU/ml) |
24시간 후 농도 (CFU/ml) |
감소율(%) |
| 대장균(E. coli) | 대조군 | 3.1X106 | 9.5 X 107 | - |
| 실험군 | <2.1 X 103 | 99.9 | ||
| P.아에루기노사(P. aeruginosa) | 대조군 | 2.8X106 | 8.1 X 108 | - |
| 실험군 | 5.3 X 103 | 99.9 | ||
| 포도상구균 (S. aureus) |
대조군 | 1.9 X106 | 4.2 X 107 | - |
| 실험군 | <1.0 X 103 | 99.9 | ||
| 폐렴균(K. pneumoniae) | 대조군 | 2.9 X106 | 4.5 X 107 | - |
| 실험군 | <1.0 X 103 | 99.9 |
그 결과, 상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 필터를 사용하는 경우 한 시료의 경우, 상기 균주 모두에 대하여 성장 저해율이 99.9%이상으로 매우 높은 수준인 것을 확인하였다.상술한 바에 따르면, 활성탄소필터와 염소제거볼로 이루어진 7단계의 필터링을 통하여 이물질과 철분, 잔류염소의 제거 및 여과가 가능하여 위생적이고, 안전하게 정화된 물을 사용할 수 있다.
또한, 활성탄소필터를 구비하는 필터장치는 교체 주기가 긴 활성탄소필터를 사용하여 비용절감을 이룰 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한 앞서 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10 : 수전 100 : 하우징본체
110 : 상부하우징 112 : 체결공
120 : 하부하우징 122 : 토출구
130 : 오링 200 : 필터장치
210 : 필터케이스 220 : 세디먼트필터
230 : 염소제거볼 240 : 활성탄소필터
110 : 상부하우징 112 : 체결공
120 : 하부하우징 122 : 토출구
130 : 오링 200 : 필터장치
210 : 필터케이스 220 : 세디먼트필터
230 : 염소제거볼 240 : 활성탄소필터
Claims (6)
- 수전에 체결되는 상부하우징과 상기 상부하우징에 나사 체결되는 하부하우징으로 이루어지는 하우징본체와,
상기 하우징본체의 내부에 교체 가능하도록 설치되는 필터장치를 포함하며,
상기 필터장치는,
상기 하우징본체의 내부에 필터케이스가 설치되되, 상기 필터케이스는 폴리프로필렌으로 제조된 것으로서 상면과 하면에 물이 유입되고 배출될 수 있도록 다수개의 홀이 형성되고, 상기 필터케이스의 내부로는 바닥면에 세디먼트필터가 설치되며,
상기 세디먼트필터는 반영구적인 항균 효과를 나타낼 수 있도록 구리(Cu), 주석(Sn) 및 은(Ag)으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 것의 나노 입자가 도포된 제1항균 필터층 및 원단에 항균 효과를 나타내는 천연물 유래 추출물을 도포하여 제조한 제2항균 필터층을 구비하고,
상기 세디먼트 필터는 산소 생성수단인 초산화칼륨(KO2) : 과산화나트륨(Na2O2) : 수산화칼슘(Ca(OH2)) : 산화칼슘(CaO)을 3:2:2:5의 몰비로 혼합하여 제조한 산소발생제를 포함하여 제조된 것이며,
상기 세디먼트필터의 상면으로 염소제거볼과 활성탄소필터가 상호 반복하여 적층 설치되고,
상기 활성탄소필터는 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber)를 이용하여 제조한 것인, 정수 필터장치.
- 제1항에 있어서,
상기 상부하우징에 체결되는 상기 하부하우징에는 오링이 더 설치되는, 정수 필터장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 염소제거볼은,
세라믹볼과, 상기 세라믹볼 보다는 직경이 작은 은나노항균볼로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정수 필터장치.
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