KR102616068B1 - 샤워 헤드용 정수 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 샤워 헤드의 정수 필터에 관한 것으로, 더 구체적으로는 아황산칼슘 입상물을 충진한 샤워 헤드용 필터를 이용하여 수돗물에 함유된 잔류 염소를 제거하되 아황산칼슘 입상물의 표면적을 늘리는 동시에 수돗물에 함유된 고형물이나 녹물 등 각종 이물질에 의해서 아황산칼슘 입상물의 표면이 오염되는 것을 방지함은 물론 아황산칼슘 입상물의 수명을 연장시킴으로써 잔류 염소 제거 효율을 향상시킬 목적으로, 동심원을 이룬 이중 원통 관형의 내측 필터(110) 및 외측 필터(120); 상기 내측 필터(110)의 외주면과 외측 필터(120)의 내주면 사이의 이격 공간에 충진된 아황산칼슘 입상물(200); 상기 내측 필터(110) 및 외측 필터(120)의 일측 단부를 지지하는 입수측 브라켓(130); 상기 내측 필터(110) 및 외측 필터(120)의 타측 단부를 지지하는 출수측 브라켓(140);로 이루어진 제1 필터부재(100)를 포함하고, 상기 아황산칼슘 입상물은 입도 20 ~ 50메쉬인 샤워 헤드용 정수 필터가 제공된다.
Description
본 발명은 샤워 헤드용 정수 필터에 관한 것으로, 특히 아황산칼슘 입상물을 이용하여 수돗물의 잔류 염소를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 샤워 헤드용 정수 필터에 관한 것이다.
일반적으로 가정에 공급되는 상수도는 그의 제조과정에서 물리적 처리, 생물학적 처리, 화학적 처리를 거쳐 완료되는데, 화학적 처리공정에 있어서, 물을 염소산, 아염소산, 클로로칼키 등의 염소 화합물로 처리하여 수중의 세균류, 특히 수인성 병원균(이질균, 장티푸스균 등) 등을 살균 처리하고 있다. 그러나 이러한 염소 화합물로 처리하는 것은 인체에 유해할 수도 있어 유럽에서는 염소화합물 처리를 하지 않고, 과산화수소로 처리하고 있으나, 과산화수소로 처리하는 것은 살균력이 약하고, 처리 비용이 너무 높아 유럽의 소수의 선진국을 제외하고는 염소화합물로 처리하여 각종 질병의 감염을 예방하고 있다.
수돗물에 잔류하는 염소에 노출되면, 피부에 민감한 사람들은 아토피 피부염이나 각종 피부질환을 일으킬 뿐 아니라 장기적 노출시 안구충혈이나 호흡기 장애의 발생, 끓이지 않고 그대로 장기간 음용할 경우, 암을 유발하는 것으로 알려져 있기 때문에, 우리 정부는 잔류 염소 허용 기준을 0.1 ~ 4ppm으로 엄격하게 규제하고 있다.
더욱이 최근에는 일반인들에게도 잔류 염소를 피해를 우려하고 있어, 염소 성분을 제거하기 위하여 각종 기기가 시판되고 있다. 특히, 샤워 헤드 내부에 활성탄, 섬유상 활성탄(Fiber Activated Carbon), 비타민 C 또는 아황산칼슘(CaSO3) 등을 함유한 각종 정수 필터가 널리 유행되고 있다.
활성탄은 잔류 염소를 흡착하는 기능을 가지는데, 수온이 15 ~ 25℃에서 잔류 염소를 효과적으로 제거할 수 있으나, 수온이 그보다 낮거나 높은 경우 잔류연소 흡착률이 낮다고 알려져 있으며, 활성탄에 염소가 일정량 흡착되면 더 이상 흡착 작용을 하지 못하게 된다. 따라서, 예를 들어 29~40℃의 온수로 샤워를 하는 경우에는 잔류 염소가 제대로 제거되지 않은 상태로 피부에 닿게 되고, 또한, 15 ~ 25℃의 냉수로 샤워를 하더라도 2주 정도 사용하면 염소가 제거되지 않는 단점이 있다.
섬유상 활성탄은 일반 활성탄에 비해 잔류 염소 흡착력이 100배 높은 것으로 알려져 있으며, 섬유상 활성탄이 적용된 샤워 헤드의 일 예로서 대한민국 특허등록 제10-2451042호에는 외측의 부직포층, 상기 부직포층의 내측에 형성된 활성탄층 및 상기 활성탄층(활성탄 섬유 등)의 내측에 형성된 코어로 구성된 필터를 포함하는 정수 샤워기 헤드가 제안된 바 있다.
그러나 섬유상 활성탄 필터가 적용된 샤워기 헤드를 이용하여 연속 통수할 경우 800L(리터) 통수했을 때 잔류 염소가 검출되는 등, 잔류 염소의 흡착능이 현저히 저하되므로 이러한 필터의 수명이 길지 않아 계속하여 필터를 교체하여야 한다는 단점이 있다(후술하는 실험예 2 및 도 6 참조).
한편, 비타민 C는 유기물로서 염소 제거 능력이 양호한 것으로 알려져 있으나, 예를 들어, 대한민국 실용신안등록 제20-0178759호(특허문헌 2)에서와 같이 통상 겔(gel)에 비타민 C를 혼합한 고형물로 제조하게 되는데, 이 경우 온수에서 물에 쉽게 용해되어 물과 함께 토출되므로 수명이 대단히 짧을 뿐 아니라, 수압이 약한 곳에서는 쉽게 용해되지 않아 잔류 염소 제거 능력을 상실하게 되는 한계가 있다.
반면, 아황산칼슘은 수온에 관계없이 Cl-(잔류 염소)＋CaSO3 ＋ H2O-> CaCl2 ＋ HCl ＋ SO3 -2 ＋ H2O (계수는 맞추지 않았음) 과 같은 화학 반응에 의해 잔류 염소를 제거할 수 있기 때문에 온수가 통과하는 샤워 헤드에 적용하더라도 잔류 염소를 효과적으로 제거할 수 있다.
이와 관련된 선행기술문헌의 일 예로서 대한민국 실용신안공개 제2016-0000346호(특허문헌 3)에는 내부 공간을 갖는 원통형 관으로 상단과 하단에 유속 통로가 형성된 지지판이 설치되고, 카트리지의 내부 상단과 하단에 이물질을 제거하는 1, 2차 걸름필터를 설치하고, 1,2차 걸름필터의 사이 공간에 아황산칼슘으로 원형 볼 형태로 이루어지면서 염소 제거를 하는 아황산볼을 채워서 이루어진 이중 필터 카트리지를 포함하는 샤워기를 제안하였다.
그러나 현재 시중에서 유통되는 아황산칼슘 볼은 아황산칼슘 분말(powder)을 바인더와 함께 혼합하여 직경이 약 3mm(6 ~ 7 메쉬)인 볼 형태로 제조하여 사용하는데, 샤워 헤드의 내부 공간이 협소하기 때문에 아황산칼슘 볼의 투입량이 매우 적을 뿐 아니라 아황산칼슘 볼의 입도(6 ~ 7 메쉬)가 비교적 커서 수돗물과의 접촉 표면적이 작을 수밖에 없다.
따라서 아황산칼슘 볼이 충진된 샤워 헤드의 정수 필터에 통수할 경우 200L(리터) 이상 연속 통수시 잔류 염소가 검출되고 400L 통수 후부터는 염소 제거 능력이 완전 상실하기 때문에 필터를 빈번하게 교체해야 하므로 사용이 매우 번거롭고 유지비용이 과다한 문제점이 있다(후술하는 실험예 3 및 도 7 참조).
상기의 종래 기술이 내포한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 아황산칼슘 입상물을 충진한 샤워 헤드용 필터를 이용하여 수돗물에 함유된 잔류 염소를 제거하되 아황산칼슘 입상물의 표면적을 늘리는 동시에 수돗물에 함유된 고형물이나 녹물 등 각종 이물질에 의해서 아황산칼슘 입상물의 표면이 오염되는 것을 방지함은 물론 아황산칼슘 입상물의 수명을 연장시킴으로써 잔류 염소 제거 효율을 향상시킬 수 있는 샤워 헤드용 정수 필터를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 샤워 헤드의 내부에 장착되는 정수 필터에 있어서, 동심원을 이룬 이중 원통 관형의 내측 필터 및 외측 필터; 상기 내측 필터의 외주면과 외측 필터의 내주면 사이의 이격 공간에 충진된 아황산칼슘 입상물; 상기 내측 필터 및 외측 필터의 일측 단부를 지지하는 입수측 브라켓; 상기 내측 필터 및 외측 필터의 타측 단부를 지지하는 출수측 브라켓; 을 포함하여 상기 샤워 헤드의 손잡이부에 내입되는 제1 필터부재를 포함하고, 상기 아황산칼슘 입상물은 입도 20 ~ 50메쉬인 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 아황산칼슘 입상물은 아황산칼슘 분말을 과립기를 이용하여 20 ~ 50메쉬의 과립상으로 하거나, 또는 아황산칼슘 볼을 파쇄하여 상기 크기의 입상물로 하여 사용할 수 있다. 이러한 아황산칼슘 입상물을 상기 제1 필터부재의 이격 공간에 투입될 때 상기 제1 필터부재가 바이브레이터에 놓인 진동 상태에서 투입함으로써 상기 이격 공간의 전체 부피에 대하여 상기 아황산칼슘 입상물이 95부피% 이상 충진될 수 있다.
또한, 상기 입수측 브라켓은 플레이트 상에서 상기 내측 필터의 일측 단부에 끼움 고정되도록 연장된 제1 삽입부와, 상기 제1 삽입부의 주변에서 상기 이격 공간에 끼움 고정되도록 연장된 간격 유지부와, 상기 플레이트 상에서 입수구 방향으로 돌출되고 돌출 단부가 상기 손잡이부의 입수구 측 내벽에 접촉되는 방사형의 돌기부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 출수측 브라켓은 중심에 출구가 형성된 플레이트와, 상기 출구의 외주면에서 상기 내측 필터의 타측 단부에 끼움 고정되도록 연장된 제2 삽입부를 포함할 수 있다.
본 발명의 정수 필터는 상기 샤워 헤드의 살수부에 내입되는 제2 필터부재를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 필터부재는 입수 측 및 출수 측 플레이트에 각각 투수구멍이 형성된 원통형 함체와, 상기 입수 측 및 출수 측 플레이트의 각 내면에 접하는 한 쌍의 필터 플레이트와, 상기 필터 플레이트 사이에 충진된 아황산칼슘 입상물로 이루어지며, 상기 아황산칼슘 입상물은 입도 20 ~ 50메쉬일 수 있다.
이때 상기 아황산칼슘 입상물의 경도는 비스커 경도(HV) 10 ~ 14인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 20 ~ 50 메쉬의 아황산칼슘 입상물을 통해 수돗물과의 접촉 표면적을 향상시킬 수 있고, 이러한 입상물을 이중 원통관 형태로 된 필터의 이격 공간에 충진하여 제조된 제1 필터부재를 샤워 헤드의 손잡이부에 설치거나, 및/또는 그 입상물을 원통형 함체의 내부 공간에 충진하여 제조된 제2 필터부재를 샤워 헤드의 살수부에 설치함으로써 수돗물에 함유된 고형물이나 녹물 등 각종 이물질에 의해 아황산칼슘 입상물의 표면이 오염되는 것을 방지하는 동시에 아황산칼슘 입상물의 수명을 연장시킬 수 있게 되어 잔류 염소 제거 효율을 대폭 향상시킬 수 있다
도 1은 본 발명에 따른 정수 필터의 구조를 나타낸 샤워 헤드의 단면도이다.
도 2는 도 1의 'A'부의 확대도이다.
도 3은 12 ~ 18메쉬 및 20 ~ 50메쉬의 각 아황산칼슘 입상물의 대비 사진이다.
도 4는 20 ~ 50메쉬의 아황산칼슘 입상물을 동심원인 내측 필터와 외측 필터 사이에 충진한 다음, 이 필터로 수돗물을 통수하는 과정에서 수돗물의 잔류 염소 결과를 나타낸 사진이다.
도 5는 12 ~ 18메쉬의 아황산칼슘 입상물을 동심원인 내측 필터와 외측 필터 사이에 충진한 다음, 이 필터로 수돗물을 통수하는 과정에서 수돗물의 잔류 염소 결과를 나타낸 사진이다.
도 6은 섬유상 활성탄을 동심원인 내측 필터와 외측 필터 사이에 충진한 다음, 이 필터로 수돗물을 통수하는 과정에서 수돗물의 잔류 염소 결과를 나타낸 사진이다.
도 7은 샤워 헤드의 손잡이용 원통형 필터 내부에 입도가 다른 아황산칼슘 입상물을 각각 충진한 다음, 각 필터로 200L를 통수한 후의 수돗물의 잔류 염소 결과를 나타낸 대비 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 정수 필터에서 아황산칼슘 입상물의 투입 공정을 보인 정수 필터의 단면도이다.
도 9는 도 5 중 투입 유도부재의 평면도이다.
도 2는 도 1의 'A'부의 확대도이다.
도 3은 12 ~ 18메쉬 및 20 ~ 50메쉬의 각 아황산칼슘 입상물의 대비 사진이다.
도 4는 20 ~ 50메쉬의 아황산칼슘 입상물을 동심원인 내측 필터와 외측 필터 사이에 충진한 다음, 이 필터로 수돗물을 통수하는 과정에서 수돗물의 잔류 염소 결과를 나타낸 사진이다.
도 5는 12 ~ 18메쉬의 아황산칼슘 입상물을 동심원인 내측 필터와 외측 필터 사이에 충진한 다음, 이 필터로 수돗물을 통수하는 과정에서 수돗물의 잔류 염소 결과를 나타낸 사진이다.
도 6은 섬유상 활성탄을 동심원인 내측 필터와 외측 필터 사이에 충진한 다음, 이 필터로 수돗물을 통수하는 과정에서 수돗물의 잔류 염소 결과를 나타낸 사진이다.
도 7은 샤워 헤드의 손잡이용 원통형 필터 내부에 입도가 다른 아황산칼슘 입상물을 각각 충진한 다음, 각 필터로 200L를 통수한 후의 수돗물의 잔류 염소 결과를 나타낸 대비 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 정수 필터에서 아황산칼슘 입상물의 투입 공정을 보인 정수 필터의 단면도이다.
도 9는 도 5 중 투입 유도부재의 평면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 본 발명의 바람직한 양태를 예시하고, 이에 기하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 예시된 양태에만 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위는 예시된 형태의 통상적인 변경이나 균등물 내지 대체물까지 포함한다.
또한, 상세한 설명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하고, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'된다는 것은 '직접적으로 연결'되거나 어떠한 요소를 두고 '간접적으로 연결'된 경우를 포함하며, 어떤 구성요소를 '포함'한다거나 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하는 것으로 해석되어서는 안된다. 따라서 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아닌, 다른 구성요소가 추가될 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 정수 필터의 구조를 나타낸 샤워 헤드의 단면도이고, 도 2는 도 1의 'A'부의 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하는 바와 같이 본 발명의 정수 필터는 샤워 헤드(10)의 내부에 장착되는 것으로, 샤워 헤드(10)의 손잡이부(11)에 내입되는 제1 필터부재(100)를 포함하고, 또한 선택적으로 샤워 헤드(10)의 살수부(12)에 내입되는 제2 필터부재(300)를 더 포함할 수 있다.
제1 필터부재(100)는 원통 관형의 내측 필터(110), 원통 관형의 외측 필터(120), 입수측 브라켓(130), 출수측 브라켓(140) 및 아황산칼슘 입상물(200)로 구성된다.
내측 필터(110)와 외측 필터(120)는 동심원을 이루고 내측 필터(110)의 외경이 외측 필터(120)의 내경보다 작게 형성됨에 따라 내측 필터(110)와 외측 필터(120) 사이에는 이격 공간(S; 도 8 참조)이 형성되며, 이격 공간(S)에는 아황산칼슘 입상물(200)이 내입된다. 이때 아황산칼슘 입상물(200)의 입도는 20 ~ 50메쉬 인 것을 충진하는 것이 바람직한데, 이는 후술하는 시험예에서 구체적으로 설명하기로 한다.
여기서 상기 아황산칼슘 입상물(200)은 입상물들이 그대로 내입될 수도 있고, 또는 입상물들을 바인더와 교반한 후 이격 공간(S)과 동일한 형상, 즉 원통관형 형상으로 압축 성형한 성형물을 내입한 것일 수 있다. 후자와 같이 아황산칼슘 입상물(200)이 원통관형의 성형체인 경우 이격 공간(S)으로 내입하는 작업이 용이하다.
도 8은 본 발명에 따른 정수 필터에서 아황산칼슘 입상물의 투입 공정을 보인 정수 필터의 단면도이고, 도 9는 도 5 중 투입 유도부재의 평면도이다.
아황산칼슘 입상물(200)은 아황산칼슘 볼(ball)을 파쇄한 입상물로서 제1 필터부재(100)의 이격 공간(S)에 투입할 때 제1 필터부재(100)가 바이브레이터(B)에 놓인 진동 상태에서 투입하면, 아황산칼슘 입상물(200)들이 서로 밀접하거나 조밀하게 되어 필터 이격 공간(S)의 전체 부피에 대하여 아황산칼슘 입상물을 95부피% 이상 충진할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하는 바와 같이 아황산칼슘 입상물(200)을 95부피% 이상 충진하기 위해 바이브레이터(B) 및 투입 유도부재(400)가 이용될 수 있다.
즉, 바이브레이터(B)에 제1 필터부재(100)를 거치한 상태에서 아황산칼슘 입상물(200)을 이격 공간(S)에 투입하기 위해 제1 필터부재(100)의 상단 개방부에 투입 유도부재(400)를 임시 설치할 수 있다.
투입 유도부재(400)는 외측 고정부(410), 내측 고정부(420) 및 투입구(431)를 포함할 수 있고, 외측 고정부(410)는 원통관형으로서 그 내주면이 외측 필터(120)의 외주면 상부에 접하게 마련되며, 내측 고정부(420)는 그의 외주면이 내측 필터(110)의 내주면과 접하게 됨과 동시에 내측 필터(110)의 상단 개방부를 폐쇄하도록 마련된다.
이때 외측 고정부(410)의 상단에는 내경이 점차 확장되도록 상향 연장된 외측 가이드부(411)가 형성되고, 내측 고정부(420)의 상단은 원뿔 형태의 내측 가이드부(421)가 형성되는 한편, 내측 고정부(420)와 외측 고정부(410) 사이에는 방사상으로 배치된 복수 개의 지지대(430)가 구비되며, 이에 따라 지지대(430)는 이격 공간(S)의 개방부 상단에 위치하는 동시에 이격 공간(S)의 개방부 상단에는 지지대(430)들 사이에 형성된 아황산칼슘 입상물의 투입구(431)가 위치하게 된다.
따라서 투입 유도부재(400)를 설치하면 제1 필터부재(100)에 진동이 가해지더라도 외측 고정부(410)와 내측 고정부(420)에 의해서 외측 필터(120)와 내측 필터(110) 간의 이격 거리가 유지될 수 있고, 이 상태에서 바이브레이터(B)로 진동을 가하는 상태에서 아황산칼슘 입상물(200)을 투입 유도부재(400)의 상부로 투입하면 외측 가이드부(411)의 경사면과 내측 가이드부(421)의 경사면에 의해서 입상물(200)이 투입구(431)를 통해 이격 공간(S)으로 충진되면서 충진율을 높일 수 있다.
이격 공간(S)에 아황산칼슘 입상물(200)을 95부피% 이상 충진하기 위한 예시는 다음과 같다.
예컨대 제1 필터부재(100)를 샤워 헤드(10)의 손잡이부(11)에 실제 적용 가능하게 하기 위해 외측 필터(120)의 내경을 2cm, 내측 필터(110)의 외경을 1.4cm로 하고, 각 필터(110,120)의 길이를 12.8cm로 제조한 경우, 아황산칼슘 입상물(200)이 충진되는 이격 공간(S)의 부피(V)는 외측 필터(120)의 내경 기준 부피(V2)에서 내측 필터(110)의 외경 기준 부피(V1)를 제외하면 산출되므로 원기둥 부피 공식(πr2h)을 이용하면 다음과 구할 수 있다.
- 외측 필터의 내경 기준 부피(V2) = π×1cm2×12.8cm = 40.2㎤
- 내측 필터의 외경 기준 부피(V1) = π×0.7cm2×12.8cm = 19.7㎤
- 이격 공간의 부피(V) = 40.2 - 19.7 = 20.5㎤
따라서 이격 공간(S)의 부피(V) 20.5cc에 대해 약 95부피%에 해당하는 19.5cc의 아황산칼슘 입상물을 부피 측정 비이커 또는 기타 부피 측정 수단을 이용하여 계량한 후, 계량된 입상물을 진동 상태에 놓인 제1 필터부재(100)의 이격 공간(S)에 투입한다. 만약 계량된 입상물이 모두 투입된 후에도 이격 공간(S)을 가득 채우지 못한 경우에는 입상물을 더 투입할 수 있으며, 이러한 방식을 통해 이격 공간(S)에 대하여 아황산칼슘 입상물(200)을 95부피% 이상 충진이 가능하다.
내측 필터(110)와 외측 필터(120)는 수돗물에 포함된 고형물이나 녹물과 같은 각종 이물질을 필터링하는 기능을 가진 것으로 예를 들어 세디먼트(sediment) 필터일 수 있으나, 본 발명의 각 필터(110,120)는 예시된 소재에 한정되는 것은 아니며, 이물질 필터링 기능을 가진 것이라면 그 소재나 종류에 제한이 없다.
입수측 브라켓(130)은 내측 필터(110)와 외측 필터(120)의 일측 단부(도 1에서 하단부)를 지지하고, 출수측 브라켓(140)은 내측 필터(110와 외측 필터((120)의 타측 단부(도 1에서 상단부)를 지지하도록 마련된다.
더 구체적으로 입수측 브라켓(130)은 플레이트 상에서 일측 방향으로 돌출된 제1 삽입부(131) 및 간격 유지부(132)와, 타측 방향으로 돌출된 방사형 돌기부(133)로 구성된다.
상기 제1 삽입부(131)는 내측 필터(110)의 일측 단부의 내부에 끼움 고정되도록 연장되고, 간격 유지부(132)는 제1 삽입부(131)의 주변에 배치되고 제1 필터부재(100)의 일측 단부의 이격 공간(S)에 끼움 고정됨으로써 내/외측 필터(110,120)의 이격 거리를 유지할 수 있다. 또한, 방사형 돌기부(133)는 플레이트 상에서 손잡이부(11)의 입수구 방향으로 돌출되고 그의 돌출 단부가 손잡이부(11)의 입수구 측 내벽에 접촉되며, 이를 통해 각 돌기부(133) 사이에 유로가 형성된다.
출수측 브라켓(140)은 중심에 출구(141)가 형성된 플레이트와, 출구(141)의 외주면에서 내측 필터(110)의 타측 단부의 내부에 끼움 고정되도록 연장된 제2 삽입부(142)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같이 제1 필터부재(100)를 구성하면, 손잡이부(11)의 입수구를 통해 유입된 수돗물이 외측 필터(120)를 통과하여 아황산칼슘 입상물(200)과 접촉된 후 내측 필터(110)를 통과하여 출수측 브라켓(140)의 출구(141)를 통해 살수부(12)로 이송되며, 이 과정에서 외측 필터(120)와 내측 필터(110)를 통과하는 동안 각종 이물질이 필터링되고, 아황산칼슘 입상물(200)과 접촉되는 동안 염소가 제거될 수 있다.
한편, 제2 필터부재(300)는 아황산칼슘 입상물(200)을 수용한 원통형 함체(310) 및 한 쌍의 필터 플레이트(320)로 구성될 수 있고, 함체(310)의 입수 측과 출수 측 플레이트에는 각각 투수구멍(311)이 형성되며, 한 쌍의 필터 플레이트(320)는 함체(310)의 입수 측 플레이트 및 출수 측 플레이트의 각 내면에 접하도록 마련된다.
이때 한 쌍의 필터 플레이트(320)는 아황산칼슘 입상물(200)이 투수구멍(311)을 통해서 유실되는 것을 방지하기 위한 정도이면 족하며, 예를 들면 부직포 등으로 제조될 수 있으나, 본 발명은 각 필터 플레이트(320)의 소재에 제한을 두는 것은 아니다.
본 발명의 제1 필터부재(100)와 제2 필터부재(300)에 내입된 아황산칼슘 입상물(200)의 입도는 20 ~ 50메쉬인 것이 바람직하고, 입상물(200)의 경도는 비스커 경도(HV) 10 ~ 14 범위인 것이 좋다.
비스커 경도(HV)가 10보다 작으면 염소 제거율이 증가하는 장점이 있으나 아황산칼슘 입상물(200)이 빠르게 마모되어 수명이 단축되는 문제가 있으며, 반대로 비스커 경도(HV)가 14보다 크면 입상물(200)의 수명이 연장되기는 하나 염소 제거율이 낮아지는 문제가 있으므로 상기의 경도 범위에서 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명자는 제1 필터부재(100)에 충진된 20 ~ 50메쉬인 아황산칼슘 입상물(200)의 수명과 잔류 염소 제거율을 규명하기 위해 다음과 같이 실험하였다.
실험예 1: 아황산칼슘 입상물의 입도별 잔류 염소 제거 실험
시험재로서 길이 128mm, 외경 14mm, 두께 2mm인 세디먼트 필터로 내측 필터(110)를 제조하고, 길이 128mm, 내경 20mm, 두께 2mm인 세디먼트 필터로 외측 필터(120)를 제조한 후 각 필터(110,120)를 동심원이 되도록 조립한 다음, 각 필터(110,120) 사이의 이격 공간으로 입도 20 ~ 50메쉬, 비스커 경도(HV) 12의 아황산칼슘 입상물(도 3 참조)을 약 20cc(충진율 약 98%) 충진하고 통수 실험을 수행하였다.
통수 실험은 시험재로 분당 6L의 속도로 수돗물을 연속 통수하였고, 염소 잔류량 측정은 시험재를 일정량 통수 후 받은 수돗물을 비이커에 250cc를 담은 후 염소 반응 시약[삼전순약공업주식회사의 o-Tolidine Solution(0.1%)]을 3방울 떨어뜨려 물의 색 변화(잔류 염소와 반응시 노란색으로 변화) 여부를 관찰하였으며 그 결과는 도 4의 사진과 같다.
도 4를 참조하는 바와 같이 시험재의 경우 3400L 통수한 후의 수돗물에서 염소가 검출되기 시작하였고 3700L 통수한 후의 수돗물에서는 다량의 염소가 함유되었다. 따라서 본 발명에 따른 시험재의 경우 적어도 3100L까지 통수하더라도 잔류 염소가 검출되지 않음을 확인하였다.
비교재로서 상기 시험재와 동일 규격의 필터를 제조하고, 필터의 이격 공간에는 비스커 경도 12, 입도 12 ~ 18메쉬의 아황산칼슘 입상물(도 3 참조)을 시험재와 동일 부피만큼 충진하였다. 이때 통수 시험과 염소 잔류량 측정은 시험재의 방식과 동일하게 하였으며 그 결과는 도 5의 사진과 같다.
도 5를 참조하는 바아 같이 비교재의 경우 600L 통수한 후의 수돗물에서 염소가 검출되기 시작하였고 700L 통수한 후의 수돗물에서는 다량의 염소가 함유됨을 확인하였으며, 이를 통해 본 발명에 따른 시험재보다 염소제거 효율이 낮음을 확인하였다.
한편, 다른 비교재로서 필터 이격 공간에 입도 10메쉬 이하(직경 2mm 이상)의 아황산칼슘 입상물을 투입한 경우 이격 공간의 이격 거리가 3mm로 협소하기 때문에 입상물 투입이 어렵고 소량밖에 투입되지 않은 관계로 염소 제거율이 극히 미미하였다.
또한, 다른 비교재로서 필터 이격 공간에 입도 60메쉬 이상(직경 0.25mm 이하)의 아황산칼슘 입상물을 투입한 경우 얼마 지나지 않아 필터가 막혀서 통수가 되지 않은 관계로 실험을 중단하였다.
실험예 2: 섬유상 활성탄의 잔류 염소 제거 실험
도 6을 참조하는 바와 같이 상기 시험재와 동일 규격의 필터의 이격 공간에 아황산칼슘 입상물의 대체재로서 섬유상 활성탄을 충진하고, 동일 조건으로 통수 실험을 수행하였으며, 그 결과 800L 통수한 후의 수돗물에서 염소가 검출되기 시작하였고 1000L 통수한 후의 수돗물에서는 다량의 염소가 함유됨을 확인하였으며, 이를 통해 본 발명에 따른 시험재보다 염소제거 효율이 낮음을 확인하였다.
실험예 3: 아황산칼슘 입상물의 충진 위치 변경에 따른 잔류 염소 제거 실험
도 7을 참조하는 바와 같이 상기 시험재와 동일 규격의 필터에서 내측 필터의 내부 공간에만 각각 입도 6 ~ 7메쉬, 12 ~ 18메쉬, 20 ~ 50메쉬의 아황산칼슘 입상물을 충진하고 200L(약 33분) 연속 통수 실험을 수행한 결과, 입도 6 ~ 7메쉬 및 입도 12 ~ 18메쉬의 경우 잔류 염소가 검출되었고, 입도 20 ~ 50메쉬의 경우 통수 중 출구가 막혀서 실험을 중단하였다.
이를 통해 본 발명에서 특정한 입도 20 ~ 50메쉬의 아황산칼슘 입상물은 내측 필터와 외측 필터 사이의 이격 공간에 충진하는 것이 가장 효과적임을 확인하였다.
이와 같이 상술한 설명은 본 발명의 기술 사상을 보인 한정된 실시 예에 따라 설명하였으나, 본 발명은 특정의 실시 예나 형상 및 수치에 한정되지 아니하며, 실시 예들의 구성요소 일부를 변경, 혼합하는 등, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하고, 그러한 수정 및 변형 실시는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
10... 샤워 헤드 11... 손잡이부
12... 살수부 100... 제1 필터부재
110... 내측 필터 120... 외측 필터
130... 입수측 브라켓 131... 제1 삽입부
132... 간격 유지부 133... 돌기부
140... 출수측 브라켓 141... 출구
142... 제2 삽입부 200... 아황산칼슘 입상물
300... 제2 필터부재 310... 함체
311... 투수구멍 320... 필터 플레이트
400... 투입 유도부재
410... 외측 고정부 411... 외측 가이드부
420... 내측 고정부 421... 내측 가이드부
430... 지지부 431... 투입구
B... 바이브레이터 S... 이격 공간
12... 살수부 100... 제1 필터부재
110... 내측 필터 120... 외측 필터
130... 입수측 브라켓 131... 제1 삽입부
132... 간격 유지부 133... 돌기부
140... 출수측 브라켓 141... 출구
142... 제2 삽입부 200... 아황산칼슘 입상물
300... 제2 필터부재 310... 함체
311... 투수구멍 320... 필터 플레이트
400... 투입 유도부재
410... 외측 고정부 411... 외측 가이드부
420... 내측 고정부 421... 내측 가이드부
430... 지지부 431... 투입구
B... 바이브레이터 S... 이격 공간
Claims (7)
- 샤워 헤드의 내부에 장착되는 정수 필터에 있어서,
동심원을 이룬 이중 원통 관형의 내측 필터 및 외측 필터; 상기 내측 필터의 외주면과 외측 필터의 내주면 사이의 이격 공간에만 내입된 아황산칼슘 입상물; 상기 내측 필터 및 외측 필터의 일측 단부를 지지하는 입수측 브라켓; 상기 내측 필터 및 외측 필터의 타측 단부를 지지하는 출수측 브라켓; 을 포함하여 상기 샤워 헤드의 손잡이부에 내입되는 제1 필터부재를 포함하고,
상기 아황산칼슘 입상물은 아황산칼슘 볼을 파쇄한 입상물로서 입도 20 ~ 50메쉬, 비스커 경도(HV) 10 ~ 14이며,
상기 외측 필터의 내경과 상기 내측 필터의 외경 및 각 필터의 길이를 통해 산출된 상기 이격 공간의 전체 부피에 대하여 95부피% 이상 계량된 아황산칼슘 입상물이 상기 이격 공간에 내입된 것을 특징으로 하는 샤워 헤드용 정수 필터. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 필터부재의 상단 개방부에 배치되어 상기 아황산칼슘 입상물을 상기 이격 공간으로 유도하는 투입 유도부재를 더 포함하되,
상기 투입 유도부재는, 내주면이 상기 외측 필터의 외주면 상부에 접하는 원통관형의 외측 고정부와, 상기 외측 고정부의 상단에서 내경이 점차 확장되도록 상향 연장된 외측 가이드부와, 상기 내측 필터의 상단 개방부를 폐쇄하는 내측 고정부와, 상기 이격 공간의 개방부 상단에 위치하고 상기 내측 고정부와 외측 고정부를 방사상으로 상호 연결한 복수 개의 지지대를 포함함으로써, 상기 지지대의 사이에 형성된 아황산칼슘 입상물의 투입구가 상기 이격 공간의 개방부 상단에 위치하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드용 정수 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 입수측 브라켓은 플레이트 상에서 상기 내측 필터의 일측 단부에 끼움 고정되도록 연장된 제1 삽입부와, 상기 제1 삽입부의 주변에서 상기 이격 공간에 끼움 고정되도록 연장된 간격 유지부와, 상기 플레이트 상에서 입수구 방향으로 돌출되고 돌출 단부가 상기 손잡이부의 입수구 측 내벽에 접촉되는 방사형의 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워 헤드용 정수 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 이격 공간에 내입된 아황산칼슘 입상물은 상기 이격 공간과 동일한 형상으로 성형된 성형체인 것을 특징으로 하는 샤워 헤드용 정수 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 샤워 헤드의 살수부에 내입되는 제2 필터부재를 더 포함하되, 상기 제2 필터부재는 입수 측 및 출수 측 플레이트에 각각 투수구멍이 형성된 원통형 함체와, 상기 입수 측 및 출수 측 플레이트의 각 내면에 접하는 한 쌍의 필터 플레이트와, 상기 필터 플레이트 사이에 충진된 아황산칼슘 입상물로 이루어지며, 상기 아황산칼슘 입상물은 입도 20 ~ 50메쉬, 비스커 경도(HV) 10 ~ 14인 것을 특징으로 하는 샤워 헤드용 정수 필터. - 삭제
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