KR200287663Y1 - 필터 내장형 연수기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 경수 속에 함유된 납, 수은, 아연, 크롬, 철, 칼슘, 마그네슘 등의 중금속 및 금속성 이온 성분을 이온교환수지를 통해 흡착, 제거하여 경수를 연수로 만들어 주는 연수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물에 잔존하고 있는 각종 중금속 등을 섬유상 활성탄을 이용한 필터로써 걸러준 후에 이온 교환수지를 통한 연수 작용으로 연수기의 수명을 증대시킬 뿐만 아니라 구조상 콤팩트하여 설치와 관리가 용이한 필터 내장형 연수기에 관한 것이다.

본 고안에 따르면, 유입구와 유출구가 뚫리고 중심에 필터 지지관이 입설되어 부착된 베이스와, 베이스에 나사 결합되는 본체와, 필터 지지관에 끼워지는 것으로 상부 클램프 및 하부 클램프로 지지된 튜브형의 필터와, 필터의 상부 클램프를 압지하는 것으로 본체의 상단에 나사 체결되는 캡과, 베이스의 필터 지지관의 외측 둘레에 파여져 유출구와 연결된 집수조의 상부에 설치된 망체와, 망체의 상부에 다수개의 유도봉이 입설된 평판 링과, 상기 필터 지지관과 본체의 사이 공간에 충진된 이온교환수지로 구성된 필터 내장형 연수기가 제공된다.

Description

필터 내장형 연수기{A softener having a filter built-in}

본 고안은 경수 속에 함유된 납, 수은, 아연, 크롬, 철, 칼슘, 마그네슘 등의 중금속 및 금속성 이온 성분을 이온교환수지를 통해 흡착, 제거하여 경수를 연수로 만들어 주는 연수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물에 잔존하고 있는 각종 중금속 등을 섬유상 활성탄을 이용한 필터로써 걸러준 후에 이온 교환수지를 통한 연수 작용으로 연수기의 수명을 증대시킬 뿐만 아니라 구조상 콤팩트하여 설치와 관리가 용이한 필터 내장형 연수기에 관한 것이다.

물은 연수(단물)와 경수(센물)로 나뉘고, 연수와 경수의 구별에는 '경도'가 주로 사용되는데, 기준은 물 1ℓ중 탄산칼슘의 농도(ppm)로 환산하는 미국식을 주로 사용하고 있다. 즉, 물속에 함유되어 있는 칼슘(Ca²⁺)과 마그네슘(Mg²⁺)의 양을 기준으로 정해서 그 기준보다 더 많은 양이 녹아 있으면 경수로 분류하고, 그 이하면 연수로 분류한다. 따라서, 경도는 물속에 함유되어 있는 경도의 유발물질에 의해 나타나는 물의 세기를 말하는 것으로 그 유발물질은 칼슘과 마그네슘이다.

보통의 물에는 중금속과 중금속 이온성분 및 무기 광물질이 있어 피부의 노화를 촉진시키고 건강에도 좋지 않다. 그리고, 비누를 사용할 경우 물속의 금속 이온과 비누의 지방산이 결합하여 비누는 잘 용해되지 않고 거품도 잘 일어나지 않아 금속성 잔류물이 피부에 그대로 남게 되므로 피부는 거칠어 지고 질환이 발생 하게 된다. 특히, 연약한 여성 피부와 아이들의 피부는 중금속 성분에 민감하여 만성적인 피부질환과 알레르기를 유발하게 된다.

따라서, 경수를 연수화하여 생활용수로 사용하기 위한 연수기가 개발되어 사용되고 있고, 일반 가정에서는 수돗물의 냉수관과 보일러를 거친 온수관에 각각 하나씩의 연수기를 부착하고, 각각의 연수기에는 별도의 필터가 외장되어 샤워용 등에 사용되고 있다.

즉, 연수기는 물속에 함유된 경도 성분인 중금속(카드뮴, 수은, 아연, 납 등)과 금속성 이온성분(칼슘, 마그네슘, 철분등) 등을 이온교환수지를 통하여 흡착시켜 완전 제거하여 경수를 연수로 만들어 주는 역할을 함으로써, 샤워시 비누가 잘 용해되고, 세탁시에 세제의 세척력을 높일 수 있게 된다.

종래의 연수기의 연수 작용을 보면, 경수는 유입구로 유입되어 본체에 설치된 망체 상부에 충진되어 있는 이온교환수지와의 이온반응에 의해 유입된 원수중의 Ca²⁺, Mg²⁺등이 제거되어 연수로 변환된 뒤에 연수 유출구를 통해서 출수된다. 이때 사용되는 이온교환수지는 경수 중에 있는 양이온을 취하고 자신의 다른 양이온을 방출하는 성질을 가진 교환수지로서 연수기에서는 SO₃+ Na 등이 사용되고, 교환 용량이 완전 소모되었을 때에는 가정에서 소금물(NaCl)로 재생할 수 있어 반영구적으로 사용할 수 있다.

그러나, 종래의 연수기는 별도의 필터가 없어 각종 중금속 등에 의해 이온교환수지의 수명이 단축되는 문제점이 있는데, 이는 이온교환수지의 입자가 매우 작고 각각의 입자 또한 다공질이므로 사용중에 중금속에 의해 부서지거나 다공질의 성질이 약화되어져 이온교환수지가 차첨 하부로 침적되어 다져지는 현상이 일어나이온교환의 능력이 둔화되는 문제점이 있다. 심지어 상기의 문제점으로 인하여 연수기는 수압이 점차 증가되어 침전된 이온교환수지를 교란시키게 되는데, 이 때는 유입구로 유입된 경수가 곧바로 망체를 통하여 유출구로 빠져나게게 된다. 이 때 보일러의 온수 출구쪽에 설치된 연수기인 경우는 갑작스럽게 온수가 방출되어 화상의 위험이 있게 된다.

그리고, 필터가 외장된 경우는 부피가 커서 설치상 어려운 문제점이 있다.

본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여, 연수화 작용 전에 물에 포함된 각종 중금속을 필터로써 걸러주고 이어서 연수화 시킴으로써, 이온교환수지의 수명을 증대시키고 양질의 연수를 생성시키는 필터 내장형 연수기를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안의 전체 사시도

도 2는 본 고안의 종단면도

도 3은 도 2의 "A-A"부 단면도

도 4는 본 고안의 필터 분해 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 본체 2 : 유입구 3 : 유출구

4 : 망체 5 : 이온교환수지 6 : 필터 지지관

7 : 베이스 8 : 상부 클램프 9 : 하부 클램프

10 : 필터 11 : 캡 12 : 집수조

13 : 유도봉 14 : 평판 링 15 : 오링

16 : 통수공 17 : 지지요홈 18 : 지지돌봉

19 : 필터 받침 돌기

이하 본 고안의 구성 및 작용을 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 본체(1)의 상부에 유입구(2)가 설치되고, 하부에 유출구(3)가 설치되며, 본체(1) 내저부에 간격을 두고 설치된 망체(4)의 상부에 이온교환수지(5)가 상부 일정 공간의 여유를 두고 충진된 연수기에 있어서, 유입구(2)와 유출구(3)가 뚫리고 중심에 필터 지지관(6)이 입설되어 부착된 베이스(7)와, 베이스(7)에 나사 결합되는 본체(1)와, 필터 지지관(6)에 끼워지는 것으로 상부 클램프(8) 및 하부 클램프(9)로 지지된 튜브형의 필터(10)와, 필터(10)의 상부 클램프(8)를 압지하는 것으로 본체(1)의 상단에 나사 체결되는 캡(11)과, 베이스(7)의 필터 지지관(6)의 외측 둘레에 파여져 유출구(3)와 연결된 집수조(12)의 상부에 설치된 망체(4)와, 망체 (4)의 상부에 다수개의 유도봉(13)이 입설된 평판 링(14)과, 상기 필터 지지관(6)과 본체(1)의 사이 공간에 충진된 이온교환수지(5)로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 중 상부 클램프(8)는 필터(10)의 압지부 외측에 오링(15)이 끼워지고, 필터(10)의 가운데 및 상단 측부에 다수개의 통수공(16)이 뚫려져 있으며, 상단부에는 지지요홈(17)이 패여져 있다. 그리고, 캡(11)에는 상부 클램프(8)의 지지요홈 (17)과 결합되는 지지돌봉(18)이 돌설되어 있다. 또한 필터 지지관(6)의 하부에는 필터 받침 돌기(19)가 형성되어 있어 필터(10)의 삽입시에 하부 공간부를 형성시키게 된다.

통상의 연수기는 경수를 연수로 바꾸는 경수연화장치로서 물속에 함유된 중금속 및 금속성 이온 성분인 납, 수은, 아연, 크롬, 철, 마그네슘 등을 연수기 속에 충진된 이온교환수지(5)를 통해 흡착, 제거하여 경수를 부드러운 물인 연수로 만들어 주는 기구이다.

따라서, 본 고안의 연수기는 베이스(7)의 유입구(2)를 통하여 경수가 유입되고, 필터(10)를 지나면서 중금속 등이 일차적으로 걸러지며, 이온교환수지(5)를 지나면서 경수 속에 포함된 중금속 및 금속성 이온이 이온교환수지(5) 자신의 양이온과 교체되어 연수가 되고, 이어서 베이스(7)의 집수조(12)에 모인 후 유출구(3)를 통하여 샤워기나 세탁기 등의 생활용수 필요부로 배출된다.

상기의 과정에서 유입구(2)로 유입된 물은 필터 받침 돌기(19)에 의해 형성된 공간부를 지나, 필터 지지관(6)과 필터(10)의 외측 사이의 공간부로 흐르고, 이어서 필터(10)를 통과하여 필터(10) 내부 공간으로 정수된 물이 유입되며, 다시 상부로 흐르면서 상부 클램프(8)의 통수공(16)을 통하여 필터(10)외부로 유출된다.

상기 과정에서 본 고안의 특징은 유입된 물의 흐름이 필터(10)의 외측에서 내측으로 흐른 후 필터(10)의 상부로 흐르는 구조를 함으로써, 미립자인 이온교환수지 (5)가 필터(10)의 내부 공간으로 유입되더라도 물의 흐름으로 유입된 이온교환수지 (5)를 외부로 배출시키게 된다.

상기의 정수과정으로 물에 함유된 중금속 등이 걸러지는데, 이는 연수 효과를 높이게 되고 이온교환수지(5)의 수명을 증대시키는 역할을 한다.

본 고안에서의 필터(10)는 섬유상 활성탄(Activated Carbon Fiber : ACF)이 사용되고, 이는 미세한 유기섬유를 활성화하여 내외에 무수한 미세공을 발달시킨 흡착능력이 뛰어난 섬유를 말한다. 따라서 본 고안의 필터(10)는 비표면적이 매우 커서 흡착능력이 우수하고, 미세공이 표면에 노출되어 흡착속도가 탁월하며, 활성탄에 비하여 유속이 좋아 정수 효율이 우수하고, 470℃까지 고온에서 사용이 가능한 장점이 있다.

다음으로, 일차 정수가 끝나고 본체(1)의 상부로 이송된 물은 이온교환수지 (5)와의 이온 교환으로 연수가 된다. 여기서 본 고안은 이온교환수지(5) 속에 다수개의 유도봉(13)이 입설되고 바닥면에 다수의 구멍이 뚫린 평판 링(14)을 설치함으로써, 정수된 물이 이온교환수지(5)속으로 흐르면서 유도봉(13)의 표면을 따라 일부 흐르게 되어 물의 흐름이 원활하게 된다. 따라서, 높은 수압에서 사용되는 연수기의 단점이 본 고안으로 해결된다.

즉, 유도봉(13)의 표면을 타고 흐르는 물은 측면에 있는 이온교환수지(5)로 흐르고, 일부 물은 다시 유도봉(13)의 표면을 타고 흐르게 되어 물의 흐름이 원활하게 된다. 유도봉(13)의 표면이 물이 흐르는 유로를 형성시키는 역할을 하게 된다. 따라서, 상기와 같은 유도봉(13)의 역할로 종래 연수기의 높은 수압이 필요한 문제점이 해결되어 수압이 낮은 곳에서도 연수기를 사용할 수 있게 된다.

그리고, 유도봉(13)은 이온교환수지(5)를 지지하는 역할을 하게 되므로 종래와 같이 일정 사용 기간 후에 이온교환수지(5)가 높은 압력에 의해 교란되는 문제점을 해결하게 된다. 종래의 경우는 이온교환수지(5)가 일정시간 사용이 되면 그 구성을 이루는 각각의 다공질 입자는 깨어지거나 다공이 막혀 아래로 침전되어 다져지고, 이로 인하여 유입구(2) 측의 압력이 점차 높아지게 된다. 이와 동시에 유출구 (3) 측에는 연수화된 물의 양이 점차 적어지게 되고, 특히 수압이 낮은 곳에서는 연수기의 사용이 점점 불가능 해 지게 된다. 따라서 점차 증가하는 수압을 이온교환수지(5)가 견디지 못하여 일정 시점이 되면 수압에 의하여 이온교환수지(5)는 교란이 일어나 뒤집어지는 현상이 발생하게 되고, 교란이 일어나면 유출구(3) 측의 수압이 갑자기 증가되어 물의 흐름양이 많아지게 된다. 그러나, 이 때는 연수화가 완전히 일어나지 못했을 뿐만아니라, 보일러의 온수측에 연결된 연수기가 상기의 문제점을 일으킨 경우는 갑작스런 온수의 과대 송출로 화상 등의 위험이 있게 된다.

그러나, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 간단히 해결하게 되는데, 이는 본 고안의 유도봉(13)의 역할로 가능하게 된다. 즉, 이온교환수지(5)에 매설된 다수개의 유도봉(13)은 이온교환수지(5)를 지지하는 역할을 하고, 이온교환수지(5)가 부서지거나 기능을 못하여 아래로 침전되어 결국에 교란되는 일이 일어나더라도 교란의 범위를 유도봉(13)의 간격으로 좁혀주게 되므로 상기와 같은 갑작스런 온수의 송출과 같은 위험한 상황을 방지할 수 있게 되는 것이다.

뿐만아니라, 본 고안은 이온교환수지(5) 대신에 각종 정수 소재나 기능성 소재를 충진하면 기능성 정수기로 사용할 수 있게 된다. 즉, 활성탄이나 섬유상 활성탄 또는 세라믹 볼 등으로 충진하여 사용할 수 있고, 이러한 경우에는 충진되는 소재에 따라 다양한 기능성의 정수기가 되는 것이다.

그리고, 본 고안은 관리가 용이한 특징이 있는데, 캡(11)의 개폐로 필터(10)의 교환과, 이온교환수지(5)의 재생을 위한 염화나트륨의 주입이 용이하게 된다. 또한 캡(11)과 상부 클램프(8)의 구조상 필터(10)의 유동을 방지하고, 상부 클램프 (8)의 오링(15)에 의하여 모든 물이 필터(10)를 거치게 하여 정수 효과와 연수 효과를 극대화 시키게 된다.

이와같이 된 본 고안은 연수화 작용 전에 물에 포함된 각종 중금속을 비롯하여 염소 등의 각종 유해 물질을 필터(10)로써 정수화하여 깨끗이 걸러주고 이어서 연수화 시킴으로써, 이온교환수지(5)의 수명이 증대되는 효과와, 양질의 연수가 생성되는 효과가 있고, 나사 체결식의 캡(11)의 적용으로 유지 및 관리가 용이한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 본체(1)의 상하부에 유입구(2)와 유출구(3)가 설치되고, 본체(1) 내저부에 간격을 두고 설치된 망체(4)의 상부에 이온교환수지(5)가 상부 일정 공간의 여유를 두고 충진된 연수기에 있어서, 유입구(2)와 유출구(3)가 뚫리고 중심에 필터 지지관 (6)이 입설되어 부착되며 필터 지지관(6)의 하부에 다수개의 필터 받침 돌기(19)가 돌설된 베이스(7)와, 베이스(7)에 나사 결합되는 본체(1)와, 필터 지지관(6)에 끼워지는 것으로 상부 클램프(8) 및 하부 클램프(9)로 지지된 튜브형의 필터(10)와, 필터(10)의 상부 클램프(8)를 압지하는 것으로 본체(1)의 상단에 나사 체결되는 캡 (11)과, 베이스(7)의 필터 지지관(6)의 외측 둘레에 파여져 유출구(3)와 연결된 집수조(12)의 상부에 설치된 망체(4)와, 망체(4)의 상부에 다수개의 유도봉(13)이 입설된 평판 링(14)과, 상기 필터 지지관(6)과 본체(1)의 사이 공간에 충진된 이온교환수지(5)로 구성됨을 특징으로 하는 필터 내장형 연수기.
2. 제 1항에 있어서, 필터(10)는 섬유상 활성탄이 사용됨을 특징으로 하는 필터 내장형 연수기.
3. 제 1항에 있어서, 상부 클램프(8)는 외측에 오링(15)이 끼워지고, 필터(10)의 가운데 및 상단 측부에 다수개의 통수공(16)이 뚫려져 있으며, 상단부에는 지지요홈 (17)이 패여져 있음을 특징으로 하는 필터 내장형 연수기.
4. 제 1항에 있어서, 캡(11)은 상부 클램프(8)의 지지요홈(17)과 결합되는 지지돌봉(18)이 돌설되어 있고, 본체(1)와 나사결합됨을 특징으로 하는 필터 내장형 연수기.
5. 제 1항에 있어서, 필터 지지관(6)과 본체(1)의 사이 공간에 정수 소재나 기능성 소재를 충진하여 충진되는 소재에 따라 다양한 기능성의 정수기가 되는 것을 특징으로 하는 필터 내장형 연수기.