KR102519290B1 - 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치 - Google Patents

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박성민
손봉호
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주식회사 지엔에스엔지니어링
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Abstract

본 발명은 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치에 관한 것으로, 빗물이 유동하는 흐름 방향을 따라 빗물 정화를 위한 필터부재를 제1활성탄층, 마그네슘 코팅층, 은 코팅층 및 제2활성탄층으로 구성하여 순차로 배치시키고 펌프를 이용한 상향류식 정화 방식이 채택되도록 구성됨으로써, 입자 형태의 불순물 뿐만 아니라 중금속과 미생물까지도 제거할 수 있게 하여 빗물을 생활용수로 활용할 수 없었던 종래기술에 의한 한계를 극복할 수 있는 효과와, 필터부재들을 통 형상의 필터케이스 내측에 내장하고 각 필터케이스를 서로 분리 가능하게 연결시켜 줄 수 있도록 구성됨으로써 교체가 요구되는 필터부재만을 원활하게 교체시켜 줄 수 있게 하는 효과와, 메쉬망과 고정링을 이용하여 필터부재를 필터케이스 내에 견고히 고정시킬 수 있게 하여, 구성의 간소화를 이룰 수 있게 하고 필터부재 교체작업의 편리성을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있게 한다.

Description

집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치{Cartridge filter device for collecting rainwater purification treatment}
본 발명은 환경부장관으로부터 지원사업을 위탁받아 운영 및 관리 업무를 수행하는 기관인 '한국환경산업기술원'을 전문기관으로 하고, (주)지엔에스엔지니어링을 주관기업(과제명 '중금속 제거 및 살균 기능을 내포한 ICT 기반 마스트 빗물 재활용 시스템)으로 하여 수행된 사업화ㆍ상용화 지원사업의 결과물이다.
본 발명은 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빗물에 포함되어 있는 불순물 뿐만 아니라 미생물 및 중금속도 제거할 수 있게 하고, 여과 기능을 발휘하는 필터부재를 내장하는 필터케이스들이 교체가 용이한 카트리지와 같이 서로 쉽게 결합 및 분리될 수 있게 하며, 간소한 구성에 의해서도 필터부재를 필터케이스 내에 견고히 위치고정시킬 수 있도록, 구조가 개선된 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치에 관한 것이다.
기상이변이나 자연재해 또는 무분별한 개발이나 인구의 도시 집중으로 인한 물부족 현상은 이미 현실의 문제로 다가와 있다. 특히 우리나라의 경우, 도로 포장율이 높아, 내린 비의 상당량이 지하로 스며들지 못한 채, 지표 경사면을 타고 바다로 흘러가 활용되지 못하고, 또한 계절별로 강수량의 편차가 심해, 하절기에 연중 강우량의 3분의 2가 집중 되어 홍수의 발생이 빈번하며, 봄철에는 가뭄이 들어 물부족 문제가 더욱 심각하다.
이러한 물부족 현상에 대한 대책으로, 한 번 사용한 물을 재사용하는 중수도시스템이나 빗물저류시설 등 여러 가지 방법이나 정책이 제안되고 있다. 그러나 중수도시스템이나 빗물저류시설은 기본적으로 설치에 많은 비용이 소요되고 특히 빗물저류시설은 그 규모가 매우 크므로, 이를테면 택지개발지구나 신도시 조성 지역에나 설치 가능하지, 기존에 형성되어 있는 도심지나 주거지역에는 설치하기가 사실상 불가능하다. 중수도시스템도 기존의 건물에 적용하기 위해서는 건물을 개조하여야 하므로, 신축건물 정도에나 적용되는 실정이다.
한편, 근래에는, 버려지는 빗물의 경제적 가치를 나름대로 극대화하기 위한 여러 가지 소규모 빗물 재활용시설이 제안되고 있다. 이러한 시설에는, 가령 지붕에 떨어지는 빗물을 저장조에 모아 필요시 청소용수나 조경수 또는 소방용수로 활용하는 것들도 포함된다.
빗물 재활용과 관련된 기술로서, 국내 등록특허공보 제10-0908095호를 통해, 건축물의 우수 재활용 시스템이 개시된 바 있다. 개시된 빗물 재활용 시스템은, 지붕으로부터 흘러내려온 빗물을 침전 시키는 집수조와, 집수조 내에서 침전을 마친 후의 빗물을 받아 저장하며 정화하는 저장조 및 처리수조와, 상기 처리수조에 활성이온을 혼합하는 혼합탱크와, 다수의 펌프 등으로 구성된다.
그리고, 빗물 정화 기술 중 하나인 국내 등록특허공보 제10-1913329호 발명은 빗물 정화 필터 카트리지 모듈 및 이를 포함하는 빗물정화 시스템에 관한 것으로서, 빗물의 흐름에 의해 필터 카트리지를 회전시켜 필터 카트리지로 유입되는 빗물의 유입 위치를 계속 변화시킴으로써 필터 카트리지 전체를 빗물 정화에 사용할 수 있으며, 나아가 빗물 정화 필터 카트리지 모듈을 배관에 지표면과 수평하게 설치함으로써 필터 카트리지 전체를 빗물 정화에 사용할 수 있는 빗물 정화 필터 카트리지에 관한 것이다.
이러한 종래기술들은 빗물에 포함된 불순물을 제거하는 정도의 정화만 이루어져 빗물을 식수 등 생활용수로 활용하기에는 한계가 있는 실정이다. 즉, 빗물이 유동되는 과정 중에서 미생물이나 중금속 등이 포함될 수 있으나, 종래기술에서는 이러한 오염물질을 제거하는 기술적 특징을 개시하고 있지 않다.
또한, 종래기술들에 의하면 장시간 사용에 의해 필터 수명이 다한 경우 필터를 교체해 주어야 하는데 필터 교체가 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
국내 등록특허공보 등록번호 제10-0908095호 국내 등록특허공보 등록번호 제10-1913329호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 빗물을 필터링하는 필터유니트가 다수의 필터케이스로 조합 구성되고, 각 필터케이스에 입자 형태의 불순물 뿐만 아니라 미생물과 중금속을 여과하는 것과 같이 상호 다른 기능을 갖는 필터부재를 적용하여, 최상의 빗물 정화능력을 제공할 수 있게 하는 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 서로 다른 여과기능을 발휘하는 필터부재가 수용되어 있는 복수의 필터케이스들을 서로 용이하게 결합 및 분리시킬 수 있게 하고, 간소한 구성에 의해서도 필터부재를 필터케이스 내에 견고히 위치고정시킬 수 있게 하는 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치는 내부공간을 제공하는 캐비닛; 집수된 빗물을 캐비닛 내부로 유도하는 유입파이프; 유입파이프를 통해 유도된 빗물을 통과시키며 정화처리 하는 것으로서, 서로에 대해 분리 가능하게 연결되는 다수의 필터케이스, 상기 각 필터케이스 내에 수용되는 필터부재, 상기 필터부재들 중 적어도 최하측에 배치된 필터부재를 필터케이스 내에 유지함과 동시에 입자가 큰 이물질을 걸러 내는 메쉬망, 상기 메쉬망을 고정시키는 고정링을 구비하고, 상기 각 필터부재는 빗물의 이동경로를 따라 순차적으로 제1활성탄층, 활성탄소에 마그네슘이 코팅된 마그네슘 코팅층, 활성탄소에 은이 코팅된 은 코팅층 및 제2활성탄층으로 이루어지는 필터 유니트; 상기 필터 유니트를 통과한 빗물을 캐비닛 외부로 유도하는 유출파이프; 및 상기 빗물을 캐비닛 하측에 배치된 유입파이프를 통해 캐비닛 상측에 배치되는 유출파이프 측으로 펌핑시켜서 빗물의 상향류식 정화를 가능하게 하는 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치는, 빗물이 유동하는 흐름 방향을 따라 빗물 정화를 위한 필터부재를 제1활성탄층, 마그네슘 코팅층, 은 코팅층 및 제2활성탄층으로 구성하여 순차로 배치시키고 펌프를 이용한 상향류식 정화 방식이 채택되도록 구성됨으로써, 입자 형태의 불순물 뿐만 아니라 중금속과 미생물까지도 제거할 수 있게 하여 빗물을 생활용수로 활용할 수 없었던 종래기술에 의한 한계를 극복할 수 있는 효과와, 필터부재들을 통 형상의 필터케이스 내측에 내장하고 각 필터케이스를 서로 분리 가능하게 연결시켜 줄 수 있도록 구성됨으로써 교체가 요구되는 필터부재만을 원활하게 교체시켜 줄 수 있게 하는 효과와, 메쉬망과 고정링을 이용하여 필터부재를 필터케이스 내에 견고히 고정시킬 수 있게 하여, 구성의 간소화를 이룰 수 있게 하고 필터부재 교체작업의 편리성을 향상시킬 수 있는 효과를 도출한다.
도 1은 빗물 재활용 방식을 설명하기 위한 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치의 사시도.
도 3은 본 발명 일실시예에 채용된 필터유니트와 다른 구성 간의 결합관계를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 필터유니트와 다른 구성 간의 결합관계를 설명하기 위한 분리 사시도.
도 5는 본 발명 일실시예에 채용된 신축이음부를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명 일실시에에 채용된 필터유니트의 일부 구성을 보인 단면도.
도 7은 도 6의 Ⅶ부분 확대도.
도 8은 이러한 과정에 의해 제조된 마그네슘 코팅층과 은 코팅층에 대한 사진.
도 9는 각각의 활성탄소의 전자현미경 이미지를 도시한 것.
이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
그리고, 이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 발명의 배경이 되는 기술에 대한 기재 내용과 중복되는 이하의 본 발명의 각 실시예에 관한 설명 역시 생략하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치의 설명에 앞서, 도 1을 참조하여 빗물을 집수하여 재사용할 수 있도록 본 실시예와 함께 사용되는 구성에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 빗물 재활용 방식을 설명하기 위한 구성도이다.
이에 도시한 바와 같이, 빗물을 재사용하기 위한 구성으로, 본 실시예에 따른 필터 장치와 함께, 초기우수배제장치(13), 저류조(15), 및 저장조(19)가 구비된다.
초기우수배제장치(13)는 집수면(11)으로부터 흘러내려온 빗물을 받아 수용하며, 초기우수에 섞여 있는 오염물질을 제거하는 설비이다. 초기우수는, 강우가 시작된 직후부터 30분 간 내린 빗물이거나, 또는 강우 시작 후 5mm의 강우량을 채운 빗물이다. 초기우수에 실려 내려온 오염물질은 다양한 방법으로 제거된 후 저류조(15)로 넘어간다. 저류조(15)는 초기우수배제장치(13)를 통과한 빗물을 수용하며 필터장치(20)로 공급한다.
본 발명의 일실시예에 따른 필터장치는 저류조(15)로부터 공급된 빗물에서, 미생물, 유기물질, 무기물질을, 각 단계의 정화처리 과정을 통해 정화처리 한다. 필터장치(20)에는, 펌프(29), 다수의 필터유니트(30), 컨트롤러(17) 등이 포함되며 이에 대한 설명은 후술된다.
필터장치(20를 통과한 빗물은 저장조(19)에 저장된다. 사용자는 저장조(19)에 저장되어 있는 빗물을 받아, 다양한 용도로 사용한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명 일실시예에 채용된 필터유니트와 다른 구성 간의 결합관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 필터유니트와 다른 구성 간의 결합관계를 설명하기 위한 분리 사시도이며, 도 5는 본 발명 일실시예에 채용된 신축이음부를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명 일실시에에 채용된 필터유니트의 일부 구성을 보인 단면도이며, 도 7은 도 6의 Ⅶ부분 확대도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치(20)는 캐비닛(21)과 유입파이프(25)와 필터유니트(30)와 유출파이프(27)와 펌프(29)를 포함하여 이루어진다.
상기 캐비닛(21)은 유지보수를 위한 도어(21a)를 갖는 함체로서 상기 필터유니트(30)가 수용될 수 있도록 전방으로 개방된 내부공간을 제공한다.
상기 유입파이프(25)는 빗물을, 캐비닛(21) 내부의 필터유니트(30)로 유도하는 파이프이다. 저류조(도 1의 15)에 저장되어 있는 빗물이 유입파이프(25)를 거쳐 필터유니트(30)로 압입되는 것이다.
상기 필터유니트(30)는, 유입파이프(25)를 통해 유도된 빗물을 통과시키며 정화처리 하는 것으로서, 다수의 필터케이스(31)들과 필터부재(36a)(36b)(36c)(36d)를 포함하여 이루어진다.
상기 각 필터케이스(31)는 서로에 대해 분리 가능하게 연결되고, 상기 각 필터부재(36a)(36b)(36c)(36d)는 도 3의 점선 및 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 상기 필터케이스(31) 내에 일대일 대응되게 수용되며, 빗물의 이동경로를 따라 순차적으로 제1활성탄층(36a), 활성탄소에 마그네슘이 코팅된 마그네슘 코팅층(36b), 활성탄소에 은이 코팅된 은 코팅층(36c) 및 제2활성탄층(36d)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제1활성탄층(36a)은 다양한 방식으로 구성할 수 있음은 물론이나, 본 실시예에서는 팜 쉘(palm shell)이 탄화되어 생성된 활성탄소(activated carbon)를 전기 전도도가 300μs cm-1가 될 때까지 증류수로 3회 이상 세척한 후 60℃ 오븐에서 24시간 이상 건조시키는 과정을 거쳐 제작된다.
상기 마그네슘 코팅층(36b)은 활성탄소에 코팅된 마그네슘을 포함하여서 빗물에 함유된 중금속을 제거시킬 수 있게 하고, 상기 은 코팅층(36c)은 활성탄소에 코팅된 은을 포함하여서 빗물에 함유된 미생물을 제거시킬 수 있게 한다.
본 발명에 채용된 상기 필터 유니트는 상기 필터부재(36a)(36b)(36c)(36d)들 중 적어도 최하측에 배치된 필터부재(36a)(36b)(36c)(36d)를 필터케이스(31) 내에 유지함과 동시에 입자가 큰 이물질을 걸러 내는 메쉬망(32), 상기 메쉬망(32)을 고정시키는 고정링(33)을 포함하여서, 필터부재(36a)(36b)(36c)(36d)가 필터케이스(31)로부터 이탈되지 않고 그 필터케이스(31) 내에 견고히 위치고정될 수 있게 하고, 입자가 큰 이물질을 걸러 내어 주는 역할을 한다.
상기 유출파이프(27)는 상기 필터유니트(30)를 통과한 빗물을 캐비닛(21) 외부로 유도하는 역할을 한다.
상기 펌프(29)는 상기 빗물을 캐비닛(21) 하측에 배치된 유입파이프(25)를 통해 캐비닛(21) 상측에 배치되는 유출파이프(27) 측으로 펌핑시켜서 빗물의 상향류식 정화를 가능하게 한다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치(20)는, 빗물이 유동하는 흐름 방향을 따라 빗물 정화를 위한 필터부재를 제1활성탄층(36a), 마그네슘 코팅층(36b), 은 코팅층(36c) 및 제2활성탄층(36d)으로 구성하여 순차로 배치시키고 펌프(29)를 이용한 상향류식 정화 방식이 채택되도록 구성됨으로써, 입자 형태의 불순물 뿐만 아니라 중금속과 미생물까지도 제거할 수 있게 하여 빗물을 생활용수로 활용할 수 없었던 종래기술에 의한 한계를 극복할 수 있는 장점과, 필터부재(36a)(36b)(36c)(36d)들을 통 형상의 필터케이스(31) 내측에 내장하고 각 필터케이스(31)를 서로 분리 가능하게 연결시켜 줄 수 있도록 구성됨으로써 교체가 요구되는 필터부재(36a)(36b)(36c)(36d)만을 원활하게 교체시켜 줄 수 있게 하는 장점과, 메쉬망(32)과 고정링(33)을 이용하여 필터부재(36a)(36b)(36c)(36d)를 필터케이스(31) 내에 견고히 고정시킬 수 있게 하여, 구성의 간소화를 이룰 수 있게 하고 필터부재 교체작업의 편리성을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
상기 필터케이스(31)들을 분리 가능하게 연결시키기 위한 구성은 다양한 구조로 구현할 수 있음은 물론이나, 본 실시예에서는 필터케이스(31)들 간 실링력을 크게 확보할 수 있게 하고, 상하로 배치된 필터케이스(31)들 중 어느 하나만을 교체하는 경우에 교체과정에서 다른 필터케이스(31)들의 고정상태에 영향을 주지 않게 하는 구성이 채용되었다.
즉, 본 실시예에 채용된 각 필터케이스(31)는 인접한 필터케이스(31)와 마주하는 부분에 형성된 플랜지부(31a)를 포함하고, 도 4와 같이 상기 플랜지부(31a)들 사이에 실링부재(34)를 개재시킨 상태에서 볼팅 결합되도록 구성되어서, 교체가 요구되는 필터케이스(31)를 다른 필터케이스(31)로부터 볼팅 해제시킨 후 전방으로 인출하고 새로운 필터케이스(31)를 다른 필터케이스(31)와 간섭 없이 비어 있는 공간으로 인입시키는 것에 의해 교체대상 필터부재(36a)(36b)(36c)(36d)를 원활하게 교체할 수 있게 하고, 결합시에는 마주하는 한 쌍의 플랜지부(31a)들의 볼팅 과정에서 실링부재(34)를 압착한 상태로 개재시킬 수 있어서 간소한 구성에 의해서도 실링력을 크게 확보할 수 있게 한다.
*마그네슘 코팅층(36b)의 구성 및 제조방법
상기 마그네슘 코팅층(36b)은 다양한 구성과 방식으로 구현할 수 있음은 물론이나, 본 실시예에서는 초순수에 산화마그네슘(MgO) 100중량부에 대해 이산화규소(SiO2) 130 내지 160 중량부을 투입시켜 제1혼합물을 생성하고, 상기 제1혼합물에 활성탄소(activated carbon)을 투입시켜 제2혼합물을 생성한 이후 제2혼합물을 열수처리한 다음, 여과하고 증류수로 여러 번 세척한 후에 건조하여 마그네슘 및 규소가 코팅된 활성탄소로 구성되었다.
좀 더 구체적으로 마그네슘 및 규소가 코팅된 활성탄소의 제조과정은 아래와 같다.
(1) 50mL의 초순수에 33g의 MgO와 48g의 SiO2를 투입하여 제1혼합물을 생성시킨다.
(2) 이후, 흰색의 규산마그네슘 젤 (Magnesium Silicate Gel)이 생성될 때까지 제1혼합물을 계속 교반한다.
(3) 이후, 제1혼합물에 상술한 준비된 활성탄소 20g을 투입시켜 제2혼합물을 생성시킨다.
(4) 제2혼합물을 자석교반기를 사용하여 1시간 동안 150RPM에서 상온인 24±1℃에서 교반한다.
(5) 이후, 제2혼합물을 오토클래브로 옮겨 150℃에서 10시간 동안 열수처리한다.
(6) 이후 제2혼합물을 045μm 정성 여과지를 사용하여 여과하고 증류수로 3회 이상 세척한 후 60℃에서 24시간 동안 건조시킨다.
*은 코팅층(36c)의 구성 및 제조 방법에 대하여
상기 은 코팅층(36c)은 다양한 구성 및 방식에 의해 구현할 수 있음은 물론이나, 본 실시예에서는 물 100mL 당 0.14 내지 0.16g의 질산은이 용해되어 제3혼합물을 생성하고, 상기 제3혼합물에 상기 물 100mL 당 8 내지 12g인 활성탄소를 혼합하여 제4혼합물을 생성하며, 상기 제4혼합물에 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 투입시켜 형성되었다.
좀 더 구체적으로 은이 코팅된 활성탄소의 제조과정은 아래와 같다.
(1) 0.158g의 질산은(AgNO3)을 100mL 물에 용해시켜 질산은 용액인 제3혼합물을 생성시킨다.
(2) 10g의 활성탄소를 제3혼합물에 투입하여 24시간 동안 교반하여 제4혼합물을 생성시킨다.
(3) 이후 활성탄소를 물로 세척하여 흡수되지 않은 잔여 질산은을 제거한다.
(4) 제4혼합물에 0.2M의 수소화붕소나트륨(NaBH4) 용액 100mL를 투입하여 활성탄소에 코팅되어 있는 질산은을 은 입자로 환원시킨다. 제4혼합물에 수소화붕소나트륨 용액을 투입한 후 24시간 이상 유지시키면서 진행한다.
(5) 이후, 제4혼합물에 잔류하고 있는 수소화붕소나트륨을 물로 세척한 후 사용을 위하여 건조시킨다.
도 8은 이러한 과정에 의해 제조된 마그네슘 코팅층과 은 코팅층에 대한 사진이고, 도 9는 각각의 활성탄소의 전자현미경 이미지를 도시한 것이다.
도 8 및 도 9에서, 'PSAC'는 팜 쉘(palm shell)이 탄화되어 생성된 활성탄소(activated carbon)를 지칭하며, 'Mg/Si-PSAC'는 마그네슘 및 규소가 코팅된 활성탄소를 지칭하며, 'Ag-PSAC'는 은이 코팅된 활성탄소를 지칭한다.
그리고, 도 9에서 PASC는 단순 활성탄소의 공극 구조를 확인할 수 있는 이미지이며, Mg/Si-PSAC은 열수처리에 의해 활성탄소 표면에 코팅된 마그네슘 화합물을 확인할 수 있는 이미지이며, Ag-PSAC는 환원 과정을 거쳐 활성탄소 표면에 코팅된 은을 확인할 수 있는 이미지이다.
이상 마그네슘 코팅층(36b)과 은 코팅층(36c)에 대해 설명하였다.
아하에서는 본 실시예에 채용된 필터유니트(30), 유입가지관(25a), 유출가지관(27a), 커넥팅덕트(35) 및 신축이음부(40)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예에 채용된 필터유니트(30)는 다수 개가 병렬로 배치되고, 각 필터유니트(30)에 마련된 복수의 필터케이스(31)들은 서로 직렬로 배치된다.
상기 유입가지관(25a)은 복수개로 형성되어서 상기 유입파이프(25)에 연결되는 것으로, 상기 유입파이프(25)와 각 필터유니트(30)의 사이에 배치되어 유입파이프(25)의 빗물을 필터유니트(30)로 유도하는 역할을 한다. 여기서, 유입파이프(25)에는 펌프(29)가 장착되고, 펌프(29)는 빗물을 펌핑하여 필터유니트(30)로 보내며, 컨트롤러에 의해 제어된다.
그리고, 상기 유입가지관(25a)은 필터유니트(30) 하단의 신축이음부(40)에 접속되는 가요성 튜브이다. 그리고 각 유입가지관(25a)에는 제1밸브(25c)가 설치된다. 제1밸브(25c)는 유입가지관(25a)를 통과하는 빗물의 유량을 조절한다.
상기 유출가지관(27a)은 복수개로 형성되어서 상기 유출파이프(27)에 연결되는 것으로, 상기 필터유니트(30)와 유출파이프(27)의 사이에 배치되어 각 필터유니트(30)를 통과한 빗물을 유출파이프(27)로 유도하는 역할을 한다.
이러한 유출가지관(27a)의 단부는 각 필터유니트(30) 상단의 신축이음부(40)에 연결된다. 신축이음부(40)를 상향 통과한 빗물이 유출가지관(27a)을 거쳐 유출파이프(27)로 모이는 것이다. 각 유출가지관(27a)에는 제2밸브(27c)가 설치된다. 제2밸브를 통해 유출되는 빗물의 유량을 조절할 수 있다.
본 실시예는 상기 필터유니트(30)의 양단부에 커넥팅덕트(35)가 더 장착되고, 상기 유입가지관(25a)과 커넥팅덕트(35)의 사이와 커넥팅덕트(35)와 유출가지관(27a)의 사이에, 빗물을 통과시키며 탄성 변형 가능한 신축이음부(40)가 더 설치되도록 구성되었다.
이러한 신축이음부(40)는 본 실시예에 따른 필터 장치(20)가 설치된 장소 주변에 진동이 발생하는 경우에 그 진동을 유발하는 파동에 취약한 배관 연결부위가 파손되는 것을 억제시킬 수 있게 하고, 필터부재(36a)(36b)(36c)(36d)를 수용한 필터케이스(31)를 교체하는 경우에 교체작업시 상하 움직임에 따른 충격이 필터케이스(31) 및 배관 라인에 전달되는 것을 억제시킬 수 있게 하여, 제품의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있게 한다.
특히, 본 실시예에 따른 필터 장치(20)는 주로 빗물을 정화시키는 용도로 활용되기 때문에, 추운 겨울에도 옥외에 설치된 상태로 작동이 이루어지게 됨에 따라, 작은 충격이나 진동이 발생하는 경우에도 배관 연결부위가 쉽게 파손될 수 있는 우려가 있으나, 본 실시예에서는 상기 신축이음부(40)가 마련되어서 이러한 문제를 극복할 수 있게 된다.
좀 더 구체적으로 신축이음부(40)에 대해 설명하면 다음과 같다.
즉, 도 5에 잘 도시한 바와 같이, 신축이음부(40)는, 제1연결덕트(41)와 제2연결덕트(43)와 내장스프링(49)과 수용덕트(45)와 고정링(47)을 포함한다.
제1연결덕트(41)는 커넥팅덕트(35)에 고정되는 파이프로서 상단부에 절곡밀폐부(41a)를 갖는다. 절곡밀폐부(41a)는 외측으로 90도 꺾이고, 그 후 다시 하부로 90도 꺾인 형상을 갖는 부분으로서 시일링(41c)을 수용한다.
제2연결덕트(43)는 유출가지관(27a)에 고정되는 파이프로서 하단부에 외측으로 꺾인 걸림턱(43a)을 갖는다. 걸림턱(43a)은 고정링(47)을 걸어, 고정링(47)이 하부로 빠지지 않게 한다.
수용덕트(45)는 절곡밀폐부(41a)와 걸림턱(43a)을 커버하는 원통형 부재로서, 외주면에 고정링결합나사부(45e)를 갖는다. 그리고 수용덕트(45)의 하단부에는 절곡밀폐부(45a)가 형성되어 있다. 절곡밀폐부(45a)는 수용덕트(45)의 하단부를 내측으로 90도 꺾고, 그 후 다시 상부로 90도 꺾은 부분으로서, 내측에 시일링(45c)을 갖는다.
수용덕트의 절곡밀폐부(41a)와 제1연결덕트(41)의 절곡밀폐부(41a)는 상호 대응하며, (외력이 가해지지 않을 때) 내장스프링(49)의 작용에 의해 서로에 대해 물려 있는 상태를 유지한다.
고정링(47)은 고정링결합나사부(45e)에 나사 결합하며 제2연결덕트(43)를 화살표 k방향으로 지지하여, 제2연결덕트(43)가 내장스프링(49)에 의해 상부로 이탈하지 않게 한다.
내장스프링(49)은 압축코일스프링으로서 제1연결덕트(41)와 제2연결덕트(43)를 멀어지는 방향으로 탄력 지지한다. 내장스프링(49)은 커넥팅덕트(35)가 화살표 h방향으로 밀려 올라올 때 압축된다. 또한 커넥팅덕트(35)에 힘이 가해지지 않을 때에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 팽창하여 제1연결덕트(41)가 절곡밀폐부(45a)에 걸려 지지되게 한다.
이와 같이, 빗물을 통과시키며 탄성 변형 가능한 신축이음부(40)를 적용함으로써, 필터케이스(31)를 교체할 때 필터유니트(30)의 길이가 늘어나더라도, 늘어난 길이가 신축이음부(40)에 흡수되므로, 유출가지관(27a)이나 유입가지관(25a)에 부가하 전달되지 않는다.
이러한 내진설계에 더하여 본 실시예는 필터유니트(30)를 캐비닛(21) 내에 지지시켜 주는 구조 설계시에도 내진설계가 반영되도록 구성되었다.
즉, 도 2 및 도 3의 확대부분에 잘 도시된 바와 같이, 본 실시예는 상기 캐비닛(21)의 내부에 관통구멍(23b)을 가지는 지지브라켓(23)이 장착되고, 상기 필터유니트(30)를 지지브라켓(23)에 내진 가능하게 지지시켜 주기 위한 내진수단으로, U클램프(23d)와 탄력조절너트(23h)와 받침디스크(23g)와 스프링이 채용되었다.
지지브라켓(23)은 후면벽에 수평으로 고정된 직선형 부재로서, 위 아래로 두 개가 적용된다. 각 지지브라켓(23)은 커넥팅덕트(35)의 후방에 위치한다. 아울러 도 3의 확대부분에 잘 도시된 바와 같이, 지지브라켓(23)에는 다수의 관통구멍(23b)이 형성되어 있다. 관통구멍(23b)은 U클램프(23d)를 통과시키는 구멍이다.
U클램프(23d)는 U자의 형상을 갖는 부재로서, 커넥팅덕트(35)를 감싸며 양단부가 관통구멍(23b)을 통과한 상태로 탄력조절너트(23h)와 결합한다. U클램프(23d)는 양단부에 나사부(23e; 수나사산)가 형성되어 있는 직선형 환봉의 중앙부분을 둥글게 구부린 부재이다. 둥글게 구부린 부분의 곡률은 커넥팅덕트(35) 외주면의 곡률과 같다. 나사부(23e)는 U클램프(23d)의 길이방향 전체에 형성될 수도 있다.
탄력조절너트(23h)는 나사부(23e)에 결합하는 부속으로서 받침디스크(23g)를 통해 견인스프링(23k)을 화살표 a방향으로 가압한다. 받침디스크(23g) 중앙에 구멍이 형성되어 있는 와셔형 부재이다. U클램프(23d)의 단부는 받침디스크(23g)의 중앙부를 통과한 후 탄력조절너트(23h)에 결합하는 것이다. 경우에 따라 받침디스크(23g)와 탄력조절너트(23h)를 용접 결합시킬 수 있다.
견인스프링(23k)은, 도 3의 확대부분에 도시한 바와 같이, 지지브라켓(23)과 받침디스크(23g)의 사이에 구비되는 부속으로서, 받침디스크(23g)에 의해 화살표 a방향으로 가압된다. 견인스프링(23k)은 받침디스크(23g)에 의해 가압되어 압축되고, 압축력에 대응하는 반작용력을 받침디스크(23g)에 전달한다.
즉, 받침디스크(23g)를 화살표 b방향으로 탄력 가압하는 것이다. 받침디스크(23g)는 탄력조절너트(23h)에 받쳐져 있으므로, 결국, 화살표 b방향 힘은 U클램프(23d)로 전달된다. 즉 U클램프(23d)를 도 3의 확대부분에 표시된 화살표 e방향으로 당기는 것이다. 결국, 화살표 e방향으로 인장되는 U클램프(23d)에 의해 필터유니트(30)가 화살표 F방향으로 탄력 지지된다.
이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
11:집수면 13:초기우수배제장치 15:저류조
17:컨트롤러 19:저장조 20:필터장치
21:캐비닛 21a:도어 23:지지브라켓
23b:관통구멍 23d:U클램프 23e:나사부
23g:받침디스크 23h:탄력조절너트 23k:견인스프링
25:유입파이프 25a:유입가지관 25c:제1밸브
27:유출파이프 27a:유출가지관 27c:제2밸브
29:펌프 30:필터유니트 31:필터케이스
31a:플랜지부 32:메쉬망 33:고정링
34:실링부재 35:커넥팅덕트 36a:제1활성탄층
36b:마그네슘 코팅층 36c:은 코팅층 36d:제2활성탄층
40:신축이음부 41:제1연결덕트 41a:절곡밀폐부
41c:시일링 43:제2연결덕트 43a:걸림턱
45:수용덕트 45a:절곡밀폐부 45c:시일링
45e:고정링결합나사부 47:고정링 49:내장스프링

Claims (1)

  1. 내부공간을 제공하는 캐비닛;
    집수된 빗물을 캐비닛 내부로 유도하는 유입파이프;
    유입파이프를 통해 유도된 빗물을 통과시키며 정화처리 하는 것으로서, 서로에 대해 분리 가능하게 연결되는 다수의 필터케이스, 상기 각 필터케이스 내에 수용되는 필터부재, 상기 필터부재들 중 적어도 최하측에 배치된 필터부재를 필터케이스 내에 유지함과 동시에 입자가 큰 이물질을 걸러 내는 메쉬망, 상기 메쉬망을 고정시키는 고정링을 구비하고, 상기 각 필터부재는 빗물의 이동경로를 따라 순차적으로 제1활성탄층, 활성탄소에 마그네슘이 코팅된 마그네슘 코팅층, 활성탄소에 은이 코팅된 은 코팅층 및 제2활성탄층으로 이루어지는 필터 유니트;
    상기 필터 유니트를 통과한 빗물을 캐비닛 외부로 유도하는 유출파이프; 및 상기 빗물을 캐비닛 하측에 배치된 유입파이프를 통해 캐비닛 상측에 배치되는 유출파이프 측으로 펌핑시켜서 빗물의 상향류식 정화를 가능하게 하는 펌프;를 포함하여 이루어지고,
    상기 필터 유니트의 양단부에는 커넥팅 덕트가 장착되고,
    상기 캐비닛의 내부에는 관통구멍을 가지는 지지브라켓이 장착되며,
    상기 필터유니트를 지지브라켓에 내진 가능하게 지지시켜 주기 위한 내진수단으로, 상기 커넥팅덕트를 감싸며 양단부가 지지브라켓의 관통구멍을 통과하고 양단부에 수나사부가 형성되어 있는 U클램프와, U클램프의 단부에 나사 결합하는 탄력조절너트와, U클램프의 단부를 통과시키는 와셔형 부재로서 탄력조절너트에 지지되는 받침디스크와, 지지브라켓과 받침디스크의 사이에 구비되며, 받침디스크에 의해 가압되어 압축되고, 압축력에 대응하는 반작용력을 받침디스크에 전달하여, 탄력조절너트로 하여금 U클램프를 인장하게 하는 견인스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 집수빗물 정화처리용 카트리지 필터 장치.
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