KR19980018781A - 물 정제용 및 살균용 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관형하우징(1)을 갖는 물 정화 및 살균장치에 관한 것이다.

입구단부 필터단(10)는 연결부(17)에 의하여 연결되어지는 상측 프랜지(22)와 하측 프랜지(18)를 구비한 실패형 이동요소(20)로 구성된다. 상측프랜지(22)의 표면으로 이르는 덕트(21)는 연결부(17)를 이루는 하측 후방프랜지(18)에 대하여 인접하여 폐쇄된다. 덕트(21)에 도달하는 몇 개의 통공(24)은 연결부(17)의 출구표면에 형성된다. 접속(17)부는 필터재(11)에 의하여 둘러 싸여 있다. 추가로, 몇개의 통공(23)은 연결부(17)의 높이에서 하우징의 벽에 형성된다.

Description

물 정제용 및 살균용 기구

본 발명은 물의 정제 및 살균용 기구에 관한 것으로, 내부에 몇 단계의 정제 및 살균을 위한 관상의 하우징이 후미의 유입부와 전단의 유출부 사이에 제공된 것이다.

미국특허 US-A-4,298,475호 에서는 관상의 플라스틱 하우징이 다공성 물질의 유입부 단계와, 폴리할라이드(polyhalide) 음이온 교환수지층의 또 다른 단계와, 다공성 폴리머로 이루어진 중간 필터와, 다공성 폴리머로 이루어진 유출부와 마우스피스(mouthpiece)를 수용하고 있는 기구에 대하여 개시하고 있다.

이 구조에 의하면, 오수는 미생물로부터 충분히 살균되며 기계적인 오염은 어느 정도 제거된다. 만약, 이 알려진 기구를 사용하게 되면, 예를 들면, 최초에 10⁵마이크로브(microbe) 셀/리터의 대장균 오염과 60 내지 100mg/리터의 기계적인 오염 함량을 가진 강물이 계속적으로 빨려질 때, 유출부로 나가는 물은 10 내지 100 마이크로브 셀/리터의 박태리아 오염과 40 내지 70 mg/리터의 기계적인 오염 함량을 가지게 된다.

이러한 값은 부적절하다. 더욱이, 물이 유기 또는 무기성의 오염물이 많을 때 그 하우징을 통하여 흐를 수 있는 물의 양은 적다. 상기 기구를 사용하여 처리할 수 있는 평균적인 물의 양은 10 내지 15 리터 이하이며, 상기 알려진 기구는 폐기되어져야 할 것이다.

미국특허 US-A-4,995,976호에서는 내부에 하우징의 유입부 끝에 위치하며 기공크기가 80㎛인 다공성 플라스틱 재질로 제조된 유입 필터로 형성된 유입부를 가진 기구를 개시하고 있다. 박테리아, 유기물질 그리고 유기체를 죽이기 위하여 사용되는 정제용 수지에 의하여 형성된 정제부는 유입부와 인접하고 있다.

다음 단계는 흡착을 위하여 활성탄을 함유하고 있다. 마지막으로, 살균단계가 제공된다. 각각의 단계는 다공성의 스페이서 디스크(spacer discs)에 의하여 분리되어 있다. 유입 필터 또는 스페이서 디스크보다 큰 기공 크기를 가진 각각의 탄력적인 거품층은 활성탄층의 전단부 또는 후미에 제공되어 있다.

이 기구는 상기 US-A-4,298,475호에 의하여 알려진 기구와 비교할 때 단번에 많은 양의 정제 및 살균된 물을 제공할 수 있다. 그러나, 이 기구를 사용하여 정제할 수 있는 전체 량은 그리 많지 않다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 구조적으로 간단한 수단을 사용하고, 그 수단을 통하여 적절하게 많은 양의 정제 및 살균된 물을 제공할 수 있는 기구를 제공하는 것이다.

그 과제는 청구항 1과 같은 특징을 가진 기구에 의하여 해결될 수 있다. 청구항 2 내지 12항은 본 발명에 의한 기구의 유용한 형태에 관련된 것이다.

본 발명에 의한 기구는 초기 오염에 상관없이 대장균, 바이러스 그리고 세균분해 바이러스(bacteriophages)의 적절한 살균을 보장한다. 더욱이, 유입필터 단계는 필터물질에 의하여 감싸여 지는 실패(spool) 형태의 매개요소에 의하여 구성되므로 본 발명에 의한 기구를 사용하게 되면 많은 량의 물을 정제할 수 있다. 이 구조에 의하면, 유입필터 단계는 기계적인 오염물을 걸러기 위한 큰 필터 표면적을 가지게 된다. 하우징의 벽을 관통하는 구멍은 많은 양의 물이 방사상으로 유입필터 단계로 들어갈 수 있도록 보장한다.

도 1은 본 발명의 물의 정제 및 살균을 위한 기구의 종단면도이고,

도 2는 관통하는 삽입물을 통한 종단면도이고,

도 3은 도 1의 유입단계를 통한 종단면도의 확대도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 하우징, 2 : 살균단, 3 : 흡수단, 5 : 실린더 벽, 6 : 섬유재, 7 : 세개의 층, 8 : 중간층, 9 : 압축스프링, 10 : 필터단, 11 : 필터재, 12 : 마우스피스, 13 : 기재, 15 : 입구단, 16 : 출구단, 17 : 연결부, 18 : 하측프랜지, 20 : 전달요소, 21 : 덕트, 22 : 상측프랜지, 23 : 통공, 24 : 연직 슬롯, 26 : 통공, 27 : 관통덕트, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e : 삽입물

이하, 본 발명을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 물의 정제 및 살균을 위한 기구의 종단면도이고, 도 2는 관통하는 삽입물을 통한 종단면도이고, 도 3은 도 1의 유입단계를 통한 종단면도의 확대도이다.

도 1에 도시된 물을 정제 및 살균하기 위한 기구는 입구단(15)과 출구단(16)을 가진 폴리머 재질의 실린더형 관상의 하우징(1)을 가지고 있다. 정제와 살균, 멸균을 위한 몇단계는 하우징(1)에 제공되어 있다.

도 3에는 보다 상세한 필터단(10)이 하우징(1)의 입구단(15)에 배치되어 있다. 필터단(10)은 외부 직경이 하우징(1)의 내부 직경과 실질적으로 부합되는 상측프랜지(22)와 하측프랜지(18)를 가진 실패형태의 필터단(10)을 함유하고 있다. 2 개의 상하측프랜지(22)(18)는 연장된 실린더형의 연결부(17)에 의하여 상호 연결되며 하우징(1)과 동축으로 배치된다.

동축으로 확장된 덕트(21)는 연결부(17)에 형성된 상측프랜지(22)의 전면 표면으로 인도한다. 덕트(21)는 하측프랜지(18)에 인접한 하부단에 근접되어 있다. 연결부(17)의 환경 주위에 상호 동일한 간격으로 묘사된 수개의(도시된 것에 의하면 4개) 연직슬롯(24)은 연결부(17)의 측면 벽에 제공되어 있다. 연직 슬롯(24)은 덕트(21)와 연결부(17)의 외면으로 인도된다.

활성탄을 함유한 섬유상으로 형성된 필터재(11)는 연결부(17) 주위에 배치된다. 물의 유입을 위하여, 충분한 양의 물이 방사상으로 필터단(10)에 유입되는 것을 보장하는 수개의 통공(23)이 연결부 하부의 하우징(1)의 벽에 제공되어 있다. 하측프랜지(18)는 하우징(1)에 밀봉되어 연결되어 있고 어떠한 통공도 갖지 않기 때문에 하우징(1)의 축방향 물의 유입은 방지된다.

통공(23)은 하우징(1)의 원주에 균일간격으로 설치된다. 도시된 바와 같이, 3개의 각각의 통공은 하나의 연직 슬롯(24)과 마주보게 배치되어 있다. 통공의 크기, 숫자 그리고 배치는 충분한 양의 물이 필터단(10) 속으로 방사상으로 유입될 수 있을 만큼 길게 변화될 수 있다.

도 2에 확대된 것을 보여 주는 실린더상의 단지모양의 삽입물(4e)은 필터단(10)과 인접하여 있다. 삽입물(4e)은 여러 개의 균등간격으로 설치된 통공(26)이 제공된 기재(base)(13)를 가진다. 실린더 벽(5)과 삽입물(4e)의 기재(13) 사이의 공간은 활성탄을 함유한 섬유재(6)로 충전된다. 삽입물(4e)의 외부 직경은 하우징(1)의 내부 직경과 부합된다. 삽입물(4e)은 필터단(10)의 상측프랜지(22) 위의 기재(13)에 위치한다.

살균단(2)는, 예를 들면, 하우징(1)의 이 지역에 충전되는 살균성 이온교환수지는, 필터단(10)으로부터 멀리 떨어진 삽입물(4e)의 옆에 인접하여 배치된다. 살균단(2)은 삽입물(4e)와 동일한 방법으로 구성된 또 다른 삽입물(4d), 살균단(2)으로부터 멀리 떨어진 삽입물(4d)의 기재(13)에 의하여 그것의 전단에서 한계가 정하여 진다.

또 다른 동일한 구조의 삽입물(4c)는 삽입물(4d)로부터 일정한 거리를 두고 배치되며 그러한 방식으로 그것의 기재(13)는 삽입물(4d)의 기재(13)와 맞보게 된다. 삽입물(4c)는 하우징(1)에서 축상으로 제거될 수 있도록 배치되고, 반면 삽입물(4d)은 고정되도록, 즉, 제거할 수 없도록 배치된다. 활성탄을 함유한 직조된 섬유재 또는 직조된 폴리머로 구성된 헤리칼(helical) 압축스프링(9)은 삽입물(4c)과 삽입물(4d)의 기재들 사이의 하우징(1)의 공간에 배치된다. 스프링 요소(9)는 삽입물(4c)위에 전방으로 직접 가하는 힘을 실행한다.

활성탄을 함유한 흡수단(3)은 삽입물(4c) 위에 제공되어 있다. 흡수단(3)은 삽입물(4e)과 동일한 방법으로 구성된 또 다른 제거할 수 없는 삽입물(4b), 흡수단(3)으로부터 멀리 떨어진 삽입물(4b)의 기재에 의하여 한계가 정하여 진다.

살균단은 삽입물(4b)의 위에 제공된다. 살균단은 그 사이에 활성탄을 함유하는 섬유재의 중간 층(8)이 있는 세 개의 층(7)을 가진다. 삽입물(4e)와 유사한 또 다른 삽입물(4a)은 살균단과 인접하게, 살균단으로부터 멀리 떨어진 삽입물(4a)의 기재(13)에 배치된다.

축상으로 확장된 관통덕트(27)를 가지며 하우징(1)의 출구단(16)에 삽입되는 마우스피스(12)는 삽입물(4a)과 인접한다.

필터단(10)의 높이는 하우징(1)의 높이의 약 10 내지 12% 정도이다. 살균단과 흡수단의 높이 비율은 5:4 내지 2:1 이다. 폴리할라이드 음이온 교환수지 또는 다른 유사한 박테리아를 죽일 수 있는 특성을 가진 수지가 살균단의 질로 사용될 수 있다. 폴리할라이드는 요오드, 브롬 또는 그것들이 다른 물질과 결합된 것이다. 5 또는 그 이상의 활성탄을 함유한 섬유재의 중간 층들을 가지는 것도 가능하다.

물을 처리하기 위하여, 본 발명에 의한 기구는 오염된 물 속에 그것의 입구단(15)이 고정된다. 부분적 진공은 마우스피스(12)에서 만들어 진다. 하우징(1)의 벽에 형성된 통공(23)을 통하여 물은 하우징(1)의 벽과 전달요소(20) 사이에 통과하여 활성탄을 함유한 필터제(11)와 연직슬롯(24)을 통하여 연결부(17)의 덕트(21)속으로 실질적으로 방사상으로 흐른다.

살균단(2)을 통과한 물은, 삽입물(4d), 삽입물(4c) 그리고 물을 용해할 수 있는 재질을 가진 활성탄으로 이루어진 흡수단(3)에 흡수된다. 여기에서 정제된 물의 맛을 증가하며, 더욱이, 잔류하는 어떤 요오드 또는 그와 유사한 물질이 제거된다. 압축 스프링(9)은 흡수단(3)에 삽입물(4c)를 통하여 압력을 가하며, 이에 의하여 충분한 흡수없이 물을 흐르게 할 가능성이 있는 흡수단(3) 속의 덕트의 형성이 방지된다.

흡수단(3)을 통과한 후, 물은 멸균 재질의 층(7)과 활성탄을 함유한 중간 층(8)을 통하여 흐르며, 물은 층(8)에 의하여 중화된다. 더욱더, 층(8)에 의한 부가적인 여과 및 흡수에 의하여 물에 용해되어 있는 물질들은 영향을 받는다. 정제 정도는 활성탄 섬유재의 중간층의 숫자에 의하여 증가하게 된다.

마지막으로, 물은 마우스피스(12)로 들어가게 되며, 여기에서 사용된다.

본 발명에 의한 기구는 그 처리능력과 독성 유기 오염물 및 기계적인 오염물의 정제 능력, 살균능력 등이 테스트되었다.

처리능력이란 표현은 기구를 통한 처리량이 최초 처리량보다 3배 낮게 될 때까지 기구를 통과하면서 발생한 부피적인 흐름을 의미하는 것이다. 살균능력은 정제된 물에 함유된 박테리아의 내용과 관련하여 결정된다. 러시아 제국 표준 GOST 2874-82에 의하면, 함유된 대장균의 양이 3 마이크로브 셀/리터 보다 큰 경우에는 식수로는 부적절하다. 기계적인 오염과 관련한 물의 정제 정도는 정제 전후의 불순물의 비율이다.

기구를 통하여 처리된 흐름은 입구단과 출구단 사이에 0.2 기압의 압력차가 생겼을 때 1 분간 기구를 통하여 흐른 물의 양(ml)이다. 만약 폴리요오드 음이온 교환수지가 살균재료로 사용될 경우, 정제된 물의 살균제료의 양은 정제된 물 속의 요오드의 양으로 결정된다. 만약 요오드의 양이 4 mg/리터보다 크면, 그 물은 악취가 나며, 식수로 부적합하다. 독성 유기불순물에 관한 물의 정제 정도는 기구 통과 전후의 물에 포함된 이러한 불순물의 농도비에 의하여 결정된다.

본 발명에 의한 기구에 실행된 테스트에 있어서, 펌프는 0.2기압의 부분진공을 발생시킨다. 기구를 통하여 얻어질 수 있는 부피적인 흐름을 결정하기 위하여 매일 0.5리터의 강물이 빨아 올려졌다.

강물은 초기 오염도가 10³마이크로브 셀/리터의 대장균과 60 mg/리터의 기계적 불순물을 가졌다.

하우징은 200 ㎜의 길이를 가졌고 내부 직경은 10 ㎜이었다. 필터단(10)의 높이는 25 ㎜이거나, 또는 하우징(1)의 12.5%의 높이를 가졌다. 폴리요오드 수지 SlA-1(TU 64-2-381-87)로 이루어진 살균층(2) 높이와 활성탄으로 이루어진 흡수층(3)의 높이 비율은 3:2 였다. 0.5 내지 1.2 ㎜의 알갱이 크기를 가지고 8.5 mg/리터의 은이온 함량을 가진 은 함유 양이온 교환물질이 살균제로 사용되었다. 살균단의 높이는 10 ㎜ 또는 하우징의 5% 길이였다.

본 기구에 의하여 얻어지는 처리능력은 25 리터였다. 정제된 물의 대장균 함량은 3 마이크로브 셀/리터 보다 작았다. 10%의 기졔적 불순물의 정제 정도가 얻어 졌다. 본 기구를 통한 물의 처리량은 125 ml/min 였다. 본 기구를 통과한 물의 요오드 함량은 2.5 mg/리터였다.

Claims (12)

1. 내부에 정제 또는 살균을 위한 몇단계들이 후미 입구단(15)과 전면의 출구단(16) 사이에 제공된 관상의 하우징(1)을 가지는 정제 및 살균용 기구에 있어서, 입구 필터단(10)은 하측프랜지(18)와 상측프랜지(22)를 가진 실패 형태의 매개요소(20) 함유하고, 프랜지의 외부 직경은 하우징(1)의 내부 직경과 실질적으로 부합되며, 하우징(1)과 프랜지(18, 22)는 하우징(1)과 동축상으로 배열된 연장된 실린더상의 연결부(17)에 의하여 상호 연결되며, 동축 덕트(21)는 상측프랜지(22)의 전방 표면 속으로 인도되며, 연결부(17)에 형성된 하측프랜지(18)와 인접하여 근접되며, 덕트(21) 속으로 인도되는 수개의 통공(24)들이 연결부(17)의 외면에 제공되며, 연결부(17)은 필터 제(11)에 의하여 감싸여 지며, 그리고, 수개의 통과공(23)은 연결부(17) 높이에서 하우징(1)의 벽에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 물 정제용 및 살균용 기구.
2. 제1항에 있어서, 필터재(11)는 연결부(17) 주위를 감싸는 활성탄 함유 섬유에 의하여 형성된 것을 특징으로 하는 물 정제용 및 살균용 기구.
3. 제2항에 있어서, 활성탄을 함유한 섬유상의 필터재(11)는 0.4 cm³/g의 다공성을 갖는 것을 특징으로 하는 물 정제용 및 살균용 기구.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 입구단(10)과 출구단(16) 사이에 살균단(2) 과 활성탄을 함유한 흡수단(3)이 제공되고, 각각의 살균단과 흡수단의 전면 및 후미에 외경이 하우징(1)의 내경과 실질적으로 부합되는 개개의 관통하는 실린더상의 삽입물(4b, 4c, 4d, 4e)이 배치되며, 살균단(2)의 전면(4d)과 후미(4e)의 삽입물과 흡수단(3)의 전방 삽입물(4b)은 고정되게 배치되며 홉수단(3)의 후미 삽입물(4c)는 축상으로 이동할 수 있도록 배치되며, 흡수단 방향으로 흡수단의 후미 삽입물에 압력을 가하고 스프링 요소(9)가 살균단(2)의 전방삽입물(4d)과 흡수단(3)의 후미 삽입물(4c) 사이에 제공된 것을 특징으로 하는 물 정제용 및 살균용 기구.
5. 제4항에 있어서, 스프링 요소(9)는 활성탄을 함유한 감싸는 폴리머 또는 감싸는 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 물 정제용 및 살균용 기구.
6. 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 살균단(2)의 전방 삽입물(4d)과 흡수단(3)의 후미 삽입물(4c) 사이 공간의 부피는 살균단(2) 부피의 20 내지 100%인 것을 특징으로 하는 물 정제용 및 살균용 기구.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 살균단(2)과 흡수단(3)의 부피비는 5:4 내지 2:1 인 것을 특징으로 하는 물 정제용 및 살균용 기구.
8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수단(3)은 입자 크기가 0.5 내지 1.5 ㎜인 활성 리그닌 탄으로 형성된 것을 특징으로하는 물 정제용 및 살균용 기구.
9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 멸균단(7)은 최소한 하나의 활성탄을 함유한 섬유상이 배치된 중간층(8)이 흡수단(3)의 전방 삽입물(4b)와 출구단(16) 사이에 제공된 것을 특징으로 하는 물 정제용 및 살균용 기구.
10. 제9항에 있어서, 관통하는 실린더상의 삽입물(4a)의 외경은 실질적으로 하우징(1)의 내경과 부합되며, 멸균단(7)과 출구단(16) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 물 정제용 및 살균용 기구.
11. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 삽입물(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)들은 단지 형태이고 연합단으로부터 멀리 떨어진 다공성 기재(13)와 기재와 대응하는 단 사이에 배치된 활성탄을 함유한 섬유를 가지는 것을 특징으로 하는 물 정제용 및 살균용 기구.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 마우스피스(12)는 출구단(16)에 제공되는 것을 특징으로 하는 물 정제용 및 살균용 기구.