KR20010086098A - 액체 정제 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기계적인 여과에 의해 처리하고자 하는 액체중의 불순물을 분리하기 위한 여과 수단(1), 및 흡수에 의해 또는 상응하게 처리하고자 하는 액체중의 불순물을 제거하기 위한 활성탄 부재 등과 같은 정제 수단(2)을 지닌 액체 정제 장치로서, 상기 수단(1,2)이 필수적으로 상기 장치내에 조립 배치되어 있는 액체 정제 장치에 관한 것이다. 기계식 여과 수단(1)은 PTM(Particle Track Membrane), TeM(Track-edge Membrane) 등과 같은 플라스틱 기재 물질로 제조되며, 이의 세공율이 5 내지 15%이고 두께가 바람직하게는 10 내지 25㎛이며 세공의 크기가 0.5㎛ 이하인 얇은 여과막(1a)에 의해 수행된다.

Description

액체 정제 장치 {PURIFYING DEVICE FOR LIQUID}

정수기와 같은 상기된 유형의 액체 정제 장치가 오늘날 사용되고 있는데, 이러한 장치내에서 세라믹 필터는 여과 수단으로서 사용되어 왔으며 더욱이 세라믹 필터의 내부에 있는 활성탄은 정제 수단으로서 사용되어 왔다.

상기된 유형의 구조의 작동은 특히 박테리아 보호를 고려한다면 부적합한데, 그 이유는 예를 들어 불순물이 함유된 물과 같은 처리하고자 하는 액체중에 존재하는 박테리아가 과하지 않은 비용으로 세라믹 필터에 의해 100% 제거되지 않고 이의 일부가 전체 구조를 통과할 수 있기 때문이다. 이러한 이유 때문에, 당해 유형의 구조에 의해 여과되는 물이 모든 환경하에서 이용될 수 있는 것은 아니다. 더욱이, 세라믹 물질의 하나의 단점은 세라믹 여과 물질이 부식토 등과 같은, 처리하고자 하는 수중에 존재하는 물질을 흡수한다는 점이며, 이러한 이유 때문에 먼저 완전히 착색되고 다른 한편으로 세라믹 여과 물질을 통해 다량의 미세한 과립 형태의 부식토가 자연적으로 통과된다. 이러한 유형의 용액을 사용하는 경우에, 모든 환경하에서, 처리된 물이 음용수로서 전적으로 안전한 가에 대한 충분한 확실성을 갖지 않을 수 있는데, 이것이 특히 불리한 환경하에서 상기된 유형의 정제 장치의 사용을 피하는 것이 가장 안전한 이유이다.

한편, 핀랜드 특허 제 98810호에는 상기된 유형의 장치와는 다르며 막 구조화 여과부(Membrane-structured filtering part)라 불리우는 부분을 갖는 유형의 정수 장치가 제시되어 있다. 이 특허문헌의 용액은 사이펀(sypon) 원리라 불리우는 원리에 영향을 미치도록 의도되며, 이러한 원리 때문에 정제 장치의 구조가 매우 단순해진다. 이 특허문헌의 정수 장치는, 사이펀 현상으로 인해 자체 동력화되고 연속적으로 일어나는, 수집 지점으로 흐르는 물의 양이 장치의 작동 시간과 무관하게 항상 일정하기 때문에, 매우 안전하며 실제로 사용하기가 용이하다. 이것은 특히 얇은 PTM- 또는 TeM 여과막이 설치되어 있는 정수 장치가 어떠한 단계에서도 특정의 입자 크기를 능가하는 물질 부분을 통해 통과하지 않기 때문인데, 어느 경우에든, 여과막이 오염될 때, 여과막이 자주 세척되지 않는다면, 필터의 투과 속도만이 감소하고 심지어는 전적으로 막힐 수 있다.

상기된 유형의 장치는 예를 들어 특정 환경 또는 다른 환경하에 호수의 물을 여과하기 위한, 대부분의 이종 연결부에서 사용하기에 매우 용이하며, 이러한 경우에 실제의 수돗물은 이용될 수 없다. 당해 장치의 단점은 이의 여과 속도가 매우 느리다는 사실과, 다른 한편으로는, 보통의 가구 사용시에, 사이펀 현상이 일어날수 있게 하는 별도의 용기의 사용을 필요로 한다는 사실이다.

더욱이, 발명의 명칭이 "Method and apparatus for treatment of liquid"인 핀랜드 특허 출원 제 965249호에는 상기된 문제와 관련하여 보다 진보된 해결책이 제시되어 있으며, 이 특허출원에서, 여과막은 본질적으로 자체 동력화되는 세척 수단에 의해 세척되며, 이로써 여과막의 일차 측면이 접선으로 유리하게 일어나는 처리하고자 하는 액체의 우회 흐름에 의해 플러싱된다. 더욱이, 문제의 해결책은, 여과막을 세척하는 경우에, 여과 흐름에 대하여 반대 방향으로 여과 수단을 통해 일어나는, 관통 흐름으로서, 필터의 이차 측면에 연결된, 중간 저장 공간으로부터, 예를 들어 여과수와 같은, 처리된 리딩(leading) 액체에 의해 수행되는, 소위 역류가 이용되는, 그러한 특성을 갖는다.

특히 정제 장치를 가압수 시스템에 직접 연결시킴으로써 이용될 수 있는, 이러한 해결책으로 인해, 여과막이 아주 단순하고, 빠르며, 신뢰성이 있는 방식으로 세척될 수 있다. 이외에도, 상기 배열의 하나의 중요한 장점은 여과막의 수동 세척 기구에 대한 더 이상의 요건이 필요치 않다는 사실이며, 이러한 이유 때문에 여과막의 직접적인 기계 연마가 일어나지 않을 수 있다.

그러나, 상기된 유형의 진보된 막 구조는 정제 장치의 모든 부분을 고려할 때 완전히 진보된 것은 아니다. 이와 같이, 특히, 물의 성분이 여과될 때 물의 성분을 동시에 흡수하는 것이 요망될 때, 이와 관련하여, 막-필름과 일렬로 커플링된, 전적으로 별도의 활성탄 필터가 사용되었음에 틀림없다. 이로 인해, 예를 들어 상기된 바와 같이 통상적으로 수행되는 활성탄 필터가 구비된 정수 장치가 불균형하게 복잡하고 커다란 구조가 되게 하는 결과를 당연 초래하게 된다.

본 발명은 기계적인 여과에 의해 처리하고자 하는 액체중의 불순물을 분리하기 위한 여과 수단, 및 흡수에 의해 또는 상응하게 처리하고자 하는 액체중의 불순물을 제거하기 위한 활성탄 부재 등과 같은 정제 수단을 지닌 액체 정제 장치로서, 상기 수단들이 필수적으로 상기 장치내에 조립 배치되어 있는 액체 정제 장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 상기에 제시된 문제들을 현저하게 개선시켜 사실상 종래 기술의 수준을 향상시키는 액체 정제 장치를 제공하는 데에 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 기계적인 여과 수단이 PTM (Particle Track Membrane), TeM(Track-edge Membrane) 등과 같은 플라스틱 기재 물질로 제조되고, 이의 세공율이 5 내지 15%이며, 두께가 바람직하게는 10 내지 25㎛이고 세공의 크기가 0.5㎛ 이하인 얇은 여과막에 의해 수행된다.

본 발명에 따른 액체 정제 장치는 매우 단순하지만 동시에 매우 안전한 구조를 제공하며, 이에 의해, 예를 들어 처리하고자 하는 액체중에 존재하는 유해 성분을 활성탄으로 흡수시키기 위해 음용수와 같은, 처리하고자 하는 액체의 안전한 처리를 수행하는 것이 기계적인 여과와 동시에 가능하게 된다. 본 발명의 하나의 중요한 장점은 또한, 예를 들어 활성탄 물질이 활성탄 물질 매니폴드(manyfold)의 작동 시간을 증가시키기 전에 효율적인 사전 여과가 일어난다는 사실이다. 이외에도, 박막 물질은 가능한 한 다량의 활성탄을 가능하게 하며, 이 경우에도 정제 장치의 작동 조건은 최적이다. 그래서, 본 발명에 따른 액체 정제 장치는 구조적으로 매우 단순하며, 그 이유는 고정된 활성탄 실린더로 유리하게 형성되어진 막-필름(Membrane-film) 내부의 구조가 고유의 일차적인 기능을 수행하면서 막-필름을 지지하여, 이와 관련된 막-필름에 대한 별도의 지지 구조를 더 이상 사용할 필요가 없기 때문이다. 한편, 내부, 예를 들어 세라믹 물질의 내부에 존재하는 활성탄 용액은 물이 "강제식으로" 통과되는, 전체적으로 균일한 고정된 실린더로서 신뢰할 수 있을 정도로 작동될 수 없는 그레인(grain) 유사 탄소를 기재로 한다. 이와 관련하여, 액체 정제 장치에 사용되는 길다란 파이프 구조 때문에, 본 발명에 따라 수행되는 물 여과 카트리지가 스크루 조인트, 클램프 조인트, 베이오넷(bayonet) 조인트 및/또는 상응하는 조인트에 의해서와 같이 급해제식 본체에 설치될 수 있는, 기존의 정수 장치 구조의 다른 부분의 장점을 취하는 것이 가능하다. 이와 관련하여, 막-필름은 예를 들어 적층에 의해 막-필름과 연결되는, 적합한 강화층을 사용함으로써 강화된 구조로서 더욱더 유리하게 배열된다.

본 발명에 따른 액제 정제 장치의 장점들의 개요로서, 이의 사용의 신뢰성 및 안전성이 언급될 수 있는데, 그 이유는 본 발명에 따른 액체 정제 장치와 함께 사용되는 여과막의 균일한 평면 구조 및 여과막의 본질적으로 원통형의 홀로 인해 여과막을 손상시키지 않으면서 여과막을 세정시킬 수 있기 때문이다. 이외에도, 원통형 홀은 특히 예를 들어 박테리아가 투과되지 못하게 한다는 점에서 신뢰할 수 있을 정도의 여과막 작동을 보장하는데, 그 이유는 세공의 크기가 여과막의 각 지점에서 항상 허용 한계치내에 있기 때문이다.

액체 정제 장치와 관련된 종속 청구항들에는 본 발명에 따른 액체 정제 장치의 바람직한 구체예가 제시된다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유리한 액체 정제 장치의 전체를 도시하는 투시도이다.

도 2는 원통형 카트리지 필터 용액으로서 정제 수단과 여과 수단의 유리한 조합을 도시하는 투시도이다.

도 3은 개방되어 있는 도 2에 도시된 구조의 일부를 도시하는 도면이다.

도 4는 중앙으로부터 보이는 도 2에 도시된 장치에 속하는 단부(도 4a 및 4d) 및 이의 횡단면도(도 4b 및 4c)이다.

도 5a 및 5b는 정수 장치로 이용되는 전형적인 PTM/TeM 여과막을 나타내는, 비율을 달리한 확대 사진의 정면도 및 횡단면도이다.

본 발명은 기계적인 여과에 의해 처리하고자 하는 액체중의 불순물을 분리시키기 위한 여과 수단(1) 및 흡수에 의해 또는 상응하게 처리하고자 하는 액체중의 불순물을 제거하기 위한 활성탄 부재 등과 같은 정제 수단(2)을 지닌 액체 정제 장치로서, 수단(1) 및 (2)가 장치 내부에 필수적으로 조립 배치되어 있는 액체 정제 장치에 관한 것이다. 기계식 여과 수단(1)은 PTM (Particle Track Membrane), TeM(Track-edge Membrane) 등과 같은 플라스틱 기재 물질로 제조된 얇은 여과막(1a)에 의해 수행되는데, 이의 세공율은 5-15%이고, 두께는 바람직하게는 10-25㎛이며, 세공의 크기는 0.5㎛ 이하이다.

유리한 구체예로서, 여과막(1a)은, 예를 들어 도 3 또는 5a 및 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 균일한 평면 구조이며, 이의 세공은 본질적으로 그 안에 존재하는 원통형 홀에 의해 제공된다. 이와 관련하여, 도 5a 및 5b는 확대 비율을 달리하는 확대 사진의 정면도 및 횡단면 투시도로서, 원료 막 시이트를 조사시키고 에칭시킴으로써 제조되는, 정수 장치로 이용되는 전형적인 PTM/TeM 여과막(1a)을나타낸다. 상기된 유형의 여과막(1a)을 사용함으로써, 여과 수단에 의해 야기되는 압력 손실이 효율적으로 최소화될 수 있다. 이러한 이유 때문에, 본 발명에 따른 정수 장치가 음용수 정제기로서 사용되는데 이와 같이 적합할 수 있으며, 사용하기에 용이하여 매우 어려운 환경에 대하여 평범한 가구 사용으로부터 대부분의 이질적인 환경하에서 언제라도 신뢰할 수 있다. 이외에도, 본 발명에 따른 정수 장치의 통과 흐름 및 이에 의해 야기되는 압력 손실은 세라믹 정제기의 통과 흐름 및 압력 손실, 예를 들어 제조 비용 보다 훨씬 더 우수하다. 기술적인 관점으로부터, 상기된 한계치인 5 내지 15% 범위의 세공율은 세라믹 물질의 세공율이 실제로 항상 30 내지 95% 이기 때문에 세라믹 여과 물질에 의해 달성될 수 없다. 신뢰할 수 있는 필터 작동은 세라믹 구조의 비동질적인 구성으로 인해 박테리아 여과의 관점에서 볼 때 얻어질 수 없으며, 이로써, 대신에, 여과막이 플라스틱 기재 물질로 제조되어 사용되는 경우, 세공의 크기가 정확하게 예를 들어 0.5㎛ 이하임을 보장할 수 있다.

유리한 구체예로서, PTM, TeM 등과 같은, 여과 수단(1)의 여과막(1a)은 여과막의 연결부에 존재하고 부직포 물질로 유리하게 제조되는 강화층(w)에 의해 강화된다. 더욱 유리한 구체예로서, 강화층(w)은 여과막(1a)의 적어도 일측 표면상에의 적층에 의해 또는 상응하는 방식과 같은 방식에 의해 일체식으로 배열된다. 더욱 더 유리한 구체예로서, 여과막(1a)의 천공된 세공의 크기는 0.1 내지 0.6㎛이며, 세공 밀도는 유리하게는 5×10⁹내지 5×10⁷세공수/cm²이다. 이외에도, 흑색을 바래게 하기 위해 도 3에 도시된 본체상에 별도의 중간 막(W)을 지닌 활성탄 실린더(2a)를 제공하는 것이 당연 유리하다.

특히 유리한 실제의 구체예로서, 비중이 30 내지 300g/m², 유리하게는 150 내지 200g/m²인, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및/또는 등과 같은 플라스틱 기재 물질이 여과막(1a)의 강화 물질 (w)로서 사용되고 있다.

도 1에 구체적으로 도시된 구체예에서, 본 발명은 여과 및 정제 수단(1, 2)이 액체 처리 장치의 프레임부(4)에 예를 들어 베이오넷 조인트, 스크루 조인트(K1) 및/또는 상응하는 수단에 의해서와 같이, 유리하게는 탈착식으로 부착되는, 커버링부(4)의 내에 배치시키고자 하는 여과 카트리지 등으로서 배열되는, 물 필터와 같은 정제 장치에 적용되었다. 또한, 여과 카트리지는 클램프 조인트, 베이오넷 조인트, 스크루 조인트(K2) 및/또는 상응하는 수단에 의해서와 같이, 유리하게는 급해제식으로 프레임부(4)에 부착되어야 하며, 이는 물을 액체 정제 장치로 유도할 뿐만 아니라 액체 정제 장치로부터 배출시키기 위한 하나 이상의 공급 흐름 피팅(fitting)(4a) 및 배출 흐름 피팅(4b)을 지닌다. 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본질적으로 고정되고 적어도 부분적으로 중공의 활성탄 실린더(2a) 등과 같은, 길다란 파이프 구조를 지닌 형태의 정제 수단(2)은 바람직하게는 이의 케이싱부에 의해, 플라스틱 기재 여과막(1a)에 의해 불순물이 함유된 액체와 접촉되는 표면에 의해 밀봉적으로 피복된다. 상기 제시된 구체예에서, 강화층(w)은 활성탄 실린더(2a)에 인접하여 있는, 여과막(1a)의 단부에 자연히 배열된다.

또한, 도 2 및 3을 참조하여, 본질적으로 길다란 파이프 구조로서 배열되어 있는, 활성탄 실린더(2a), 및 이를 둘러싸는 여과막(1a)은 활성탄 실린더(2a)의 외부 표면에 대하여 여과막의 단부-에지를 밀봉적으로 폐쇄시키는, 단부(5)에 의해 상기 활성탄 실린더와 여과막의 단부-에지에 의해 연결된다. 도 4에 도시된 구체예에서, 위에 배치된 단부(5')는 소위 플러그이며, 이로써 단부(5') 아래에 배치된 단부(5")에 여과 카트리지를 통한 흐름을 가능하게 하기 위한 홀(H)이 구비된다. 더욱이, 도 2에 도시된 바와 같이, 여과막(1a)은 활성탄 실린더(2a)의 종방향(s)에 배치된 가열-밀봉되는 조인트 등과 같은, 유리하게는 2개 또는 수개의 결합 조인트(LS)를 갖는, 여과막의 반대편 단부로 형성되어진 랩-조인트(L)에 의해 활성탄 실린더(2a) 등의 주위 위치에 고정된다. 이와 관련하여, 예를 들어 식품 스태프(staff) 접착제 등을 사용함으로써 밀봉 조인트(TS)를 단부(5)의 에지에도 위치시키는 것이 유리하다.

분명히, 본 발명은 상기 제시되거나 기술된 구체예로 한정되지 않지만, 기본적인 개념내에서 크게 변형될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 액체 정제 장치의 구성을 매우 다양한 방식, 예를 들어, 평면 구조를 이용하는 종래기술의 방식으로 수행하는 것이 원칙적으로 가능하다. 한편, 도면에 도시된 유형의 해결책을 달리 이용하는 것도 가능한데, 예를 들면, 그레인 유사 활성탄을 사용하는 경우에, 별도의 중간 프레임을 사용하여 적소에 자연적으로 지지되어야 한다. 이러한 방식으로, 활성탄 물질만이 중간 프레임에 개방 가능한 단부 또는 유사한 수단을 제공함으로써 교체될 수 있는, 액체 정제 장치를 수행시키는 것도 가능할 수 있다. 당연히, 도 4에 도시된 유형의 단부가 대부분의 이종 방식으로 밀봉 및 조인트의 일부에 대하여 수행될 수 있다.

Claims (9)

1. 기계적 여과에 의해 처리하고자 하는 액체중의 불순물을 분리시키기 위한 여과 수단(1) 및 흡착에 의해 또는 상응하게 처리하고자 하는 액체중의 불순물을 제거하기 위한, 활성탄 부재 등과 같은 정제 수단(2)을 지니며, 상기 수단(1,2)이 본질적으로 장치의 내부에 조립 배치되어 있는 액체 정제 장치에 있어서, 활성탄 부재 등과 같은 정제 수단(2)이 기계 여과 수단(1)으로 작용하는 얇은 여과막(1a)에 의해 불순물이 함유된 액체와 접촉되어 있는 이의 표면에 의해 피복되고, 상기 여과막(1a)이 PTM(Particle Track Membrane), TeM(Track-edge Membrane) 등과 같은 플라스틱 기재 물질로 제조되며, 이의 세공율이 5 내지 15%이고, 두께가 바람직하게는 10 내지 25㎛이며, 세공의 크기가 0.5㎛ 이하임을 특징으로 하는 정제 장치.
2. 제 1항에 있어서, 여과막(1a)이 균일한 평면 구조이며, 이의 세공이 그 안에 존재하는 본질적으로 원통형의 홀에 의해 제공됨을 특징으로 하는 정제 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, PTM, TeM 등과 같은, 여과 수단(1)의 여과막(1a)이 여과막의 연결부에 존재하는 강화층(w)에 의해 강화되고, 상기 강화층이 바람직하게는 부직포 물질로 제조됨을 특징으로 하는 정제 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 강화층(w)이 여과막(1a)의적어도 일측 표면상에의 적층 또는 상응하는 방식과 같은 일체식으로 배열됨을 특징으로 하는 정제 장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 여과막(1a)의 천공된 세공의 크기가 0.1 내지 0.6㎛이며, 여과막의 세공 밀도가 바람직하게는 5×10⁹내지 5×10⁷세공수/cm²임을 특징으로 하는 정제 장치.
6. 제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 비중이 30 내지 300g/m², 바람직하게는 150 내지 200g/m²인, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및/또는 등과 같은 플라스틱 기재 물질이 여과막(1a)의 강화 물질(w)로서 사용됨을 특징으로 하는 정제 장치.
7. 여과 및 정제 수단(1, 2)이 액체 처리 장치의 프레임부(4)에 예를 들어 베이오넷(bayonet) 조인트, 스크루 조인트(K1) 및/또는 상응하는 수단에 의해서와 같이, 바람직하게는 탈착식으로 부착되고, 또한, 카트리지가 클램프 조인트, 베이오넷 조인트, 스크루 조인트(K2) 및/또는 상응하는 수단에 의해서와 같이, 바람직하게는 급해제식으로 부착되는, 커버링부(3) 내에 배치시키고자 하는 여과 카트리지 등으로서 배열되며, 상기 프레임부(4)가 물을 정제 장치내로 유도할 뿐만 아니라정제 장치로부터 배출시키기 위한 하나 이상의 공급 흐름 피팅(4a) 및 배출 흐름 피팅(4b)을 지니는, 물 필터 등과 같은, 제 1항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 따른 정제 장치에 있어서, 본질적으로 고정되고 적어도 부분적으로 중공 활성탄 실린더(2a) 등과 같은, 길다란 파이프 구조를 지닌 형태의 정제 수단(2)이 플라스틱 기재 여과막(1a)에 의해, 적어도 불순물이 함유되어 있는 액체와 접촉되어 있는 표면에 의해, 바람직하게는 이의 케이싱부에 의해 밀폐적으로 피복됨을 특징으로 하는 정제 장치.
8. 제 1항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 강화층(w)이, 활성탄 실린더(2a) 등에 인접하여 있는 여과막(1a)의 일측면에 배치됨을 특징으로 하는 정제 장치.
9. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 따른 정제 장치에 있어서, 본질적으로 길다란 파이프 구조로서 배열되어 있는 활성탄 실린더(2a) 등과 상기 활성탄 실린더 등을 둘러싸고 있는 여과막(1a)이, 여과막(1a)의 단부-에지를 밀봉적으로 폐쇄시키는, 단부(5)에 의해 상기 활성탄 실린더 등과 여과막의 단부-에지에 의해 연결되고, 여과막(1a)이, 활성탄 실린더(2a)의 종방향(s)에 배치된 가열-밀봉되는 조인트 등과 같은, 2개 또는 수개의 결합 조인트(LS)를 갖는, 반대편 단부로 형성되어진 랩-조인트(L)에 의해 활성탄 실린더(2a) 등의 주위 위치에 고정됨을 특징으로 하는 정제 장치.