KR20040079693A

KR20040079693A - 정수기용 필터 조립체

Info

Publication number: KR20040079693A
Application number: KR1020030014702A
Authority: KR
Inventors: 정원모
Original assignee: 정원모
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-16

Abstract

본 발명은 백토를 필터 조립체의 기본 재료로 이용하여 물에 포함되어 있는 불순물을 여과, 제거하는 필터로서의 기본적인 기능은 물론 백토의 물리적, 화학적 고유 성질을 충분히 이용할 수 있는 필터 조립체에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 필터 조립체는 물이 유입되고 배출되는 일정 길이의 하우징, 하우징 내부 공간 상단부에 고정된 제 1 여과 필터, 하우징 내부 공간 하단부에 고정된 제 2 여과 필터 및 제 1 및 제 2 여과 필터 사이의 공간에 수용된 백토 필터를 포함하며, 백토 필터는 다수의 백토 환(丸)들로 이루어진다.

Description

정수기용 필터 조립체{Filter assembly}

본 발명은 정수기에 관한 것으로서, 특히 백토를 필터의 주재료로 구성하여 정수 기능을 향상시킨 정수기용 필터 조립체에 관한 것이다.

물을 정수하는 기능을 가진 정수기는 선처리 필터 조립체(pre filter assembly}, 활성탄 수용부, 멤브레인(membrane) 및 후처리 필터 조립체로 이루어지며, 정수기로 공급된 물은 상기 각 부재를 통과하는 과정에서 정수되어 정수기 외부로 배출된다.

필터 조립체의 기본 재료로서는 활성탄이 일반적으로 이용되고 있으며, 이 활성탄은 물에 함유하는 염소 성분(트리할로메탄) 등과 유기화학물질, 악취 및 각종 불순물을 제거하게 된다. 그러나 이러한 활성탄은 물에 함유되어 있는 각종 이물질을 여과, 제거하는 단순 기능만을 가지고 있을 뿐이다.

본 발명은 백토를 필터 조립체의 기본 재료로 이용하여 물에 포함되어 있는불순물을 여과, 제거하는 필터로서의 기본적인 기능은 물론 백토의 물리적, 화학적 고유 성질을 충분히 이용할 수 있는 필터 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 필터 조립체는 물이 유입되고 배출되는 일정 길이의 하우징, 하우징 내부 공간 상단부에 고정된 제 1 여과 필터, 하우징 내부 공간 하단부에 고정된 제 2 여과 필터 및 제 1 및 제 2 여과 필터 사이의 공간에 수용된 백토 필터를 포함하며, 백토 필터는 다수의 백토 환(丸)들로 이루어진다.

본 발명에서 필터의 주요 재료로 사용된 백토는 몬모릴로나이트 (montmorillonite)가 주광물인, 극히 미세한 입자로 된 점토로서, 화산회의 유리 성분이 분해되어 생성된 점력이 매우 강한 점토이다. 백토는 예로부터 도자기의 원료로 주로 사용되었으나, 최근에는 세포의 활성화와 인체에 대한 각종 질병의 치유에 탁월한 효과가 있다는 점 때문에 크게 주목받고 있다. 조선조의 의학 서적인 향약집성방에 이러한 백토의 치료 효과가 언급되어 있으며, 현대 의학의 임상 실험을 통해서도 입증되고 있다.

백토에서 방출된 원적외선은 다른 물질로부터의 원적외선과 비교하여 인체의 순환계 및 신경계에 5~50 배 이상 빠르게 작용하여 혈액 순환 및 신진 대사를 촉진할 뿐만 아니라 백토 고유의 파장은 수맥파, 전자파, 자기파 등과 같은 유해파를 중화시키는 특성이 있다. 이와 함께, 백토는 정화 능력이 우수하며, 화학 제품에 비하여 강력한 탈취 및 정화 기능을 갖고 있다.

또한, 백토는 건축 자재로서도 사용되고 있으며, 특히 백토에서 방출되는 원적외선을 이용한 건축재는 습도 조절, 항균, 방충, 공기 정화, 탈취, 보온 등의 다양한 효과를 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다.

본 발명자는 이와 같은 효능을 나타내는 백토를 정수기 필터의 기본 재료로 적용하기 위하여 많은 실험을 진행하였으며, 특히 정수기의 필터가 물에 항상 접촉하거나 담겨져 있어야한다는 점을 감안하여 백토의 성형 방법에 대해서 주로 연구하였다. 즉, 백토는 물에 접촉할 경우 부풀어지고 그 부피가 팽창한다는 성질이 있으며, 이러한 특성은 필터가 한정된 공간에서 최초의 형태를 유지해야만 하는 조건을 만족시킬 수 없다.

백토는 그 구조가 삼층 구조 또는 층상 구조를 갖는 광물로서, 층간에는 Na, Ca, K 등이 위치하며 이는 교환성 양이온이다. 이 결정 구조는 삼층 구조의 구조층간에 무층과 교환성 양이온이 끼어 있는 것으로, 상온에서는 두 층의 물 층이 들어 있는 것이 안정하다. 이 층간의 물은 100 내지 200℃의 온도로 가열하면 쉽게 탈수되지만, 이런 낮은 온도에서 탈수시킨 구조는 물과 다시 접촉하면 층간에 다시 물이 쉽게 들어간다. 그러나 300℃의 온도로 가열하여 탈수시키면 층간 거리가 축소되어버리므로 이 때 다시 물과 접촉해도 층간에 물이 들어갈 수 없게 된다.

백토의 가열 변화는 화학 조성이나 결정도에 따라서 다르지만, 일반적으로 100 내지 200℃에서 층간 수분이 탈수되며, 400 내지 450℃에서 구조수가 탈수되기 시작한다. 이 탈수 현상은 600 내지 750℃까지 계속된 후 종료된다. 구조수가 탈수되면 백토 무수물이 되며, 이는 800 내지 900℃까지 안정 상태를 갖는다. 1,000℃ 부근에서는 물라이트, 스피넬, 베타 석영 등과 같은 고온 결정상과 유리상이 생성된다.

본 발명자는 백토가 이러한 특성을 갖고 있다는 것에 착안하여 물에 접촉하여도 최초의 형상이 변형되지 않는 백토로 이루어진 필터를 발명하였다.

이하, 본 발명에 따른 정수기용 필터를 첨부한 도면을 통하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 필터 조립체의 내부 구조를 도시한 사시도.

도 1은 본 발명에 따른 필터 조립체의 내부 구조를 도시한 사시도로서, 편의상 그 내부 구조를 알 수 있도록 하우징을 투명 상태로 도시하였다.

본 발명에 따른 필터 조립체(10)는 일정 길이의 하우징(10), 하우징(11) 내부 공간 상단부에 고정된 제 1 여과 필터(12A), 하우징(11) 내부 공간 하단부에 고정된 제 2 여과 필터(12B) 및 제 1 및 제 2 여과 필터(12A 및 12B) 사이의 공간에 수용된 백토 필터(13)를 포함한다. 또한, 하우징(11)의 상단 및 하단에는 입수구 및 배수구가 각각 형성된 하우징 캡(13A, 13B)이 장착되어 하우징(11) 내부 공간을 밀폐한다.

본 발명에 따른 필터 조립체(10)의 가장 큰 특징은 하우징(11) 내부 공간에 수용된 백토 필터(14)를 다수의 백토 환(丸)들로 구성한 것이다. 전술한 바와 같이, 가공 전의 백토는 물에 접촉할 경우, 부풀어지고 그 부피가 팽창한다는 성질이 있다. 본 발명에 이용된 백토 환들은 이러한 현상을 방지하기 위하여 다음과 같은 과정을 거쳐 형성된다.

먼저, 순수한 백토 원석을 700 매쉬(mesh) 이상의 미립자 분말로 정제한 후, 물과 혼합하여 환 형태로 성형한다. 성형된 백토 환들에 대하여 다음과 같은 과정의 열처리를 실시한다.

먼저, 100 내지 200℃의 온도에서 가열하여 백토 구조의 층간 수분을 탈수시키고, 이후, 400 내지 450℃의 시작 온도에서 2차 가열하여 구조수를 탈수시키기 시작하고, 이 과정은 600 내지 750℃가 될 때까지 온도들 점차 상승시킨다. 이후, 백토 환들을 약 1,000℃ 온도에서 가열시키며, 따라서 백토 환들은 고온 결정상과 유리상으로 변화된다.

백토 환들에 대하여 이러한 열처리를 수행함으로서 백토에 함유된 유기물질이 제거되며 다공성 물질로 변환된다. 또한 열처리된 백토 환들은 활성화되고, 흡착능 및 촉매능이 개선된 산성 백토로 변형된다. 산성 백토는 이온 교환성이 우수하여 경수 연화제 및 세정제로 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에서 필터로 작용하는 백토를 환(丸)형으로 성형한 이유는 하우징 내로 공급된 물과의 접촉 면적을 최대로 하고, 백토 환과 백토 환 사이에 공간을 충분히 형성시킴으로서 물의 흐름을 원활하게 유지시키기 위한 것이다.

또한, 본 명세서에서는 백토를 환형으로 성형한 것을 설명하고 있지만, 백토를 다양한 형태(예를 들어, 육면체 등)로 성형함으로서 그 기능 및 효과를 얻을 수 있음은 물론이다.

이와 같이 과정을 거쳐 성형된 다수의 백토 환들을 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 필터 조립체(1)의 하우징(1) 내에 수용하여 필터로 사용하고, 하우징 (1) 내로 가스를 공급한 후, 필터 조립체로부터 배출되는 배출 물질에서의 가스 농도를 측정(탈취 시험)하였다. 그 탈취 시험 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	경과 시간(분)	Blank 농도(ppm)	시료 농도(ppm)	탈취율(%)
탈취 시험	초기	500	500	-
	30	490	40	92
	60	480	30	94
	90	460	20	96
	120	450	15	97

여기서 Blank 농도는 시료, 즉 열처리된 백토 환을 적용하지 않은 필터가 사용된 필터 조립체에 가스를 통과시킨 후 배출되는 물질에 함유된 가스의 농도를 측정한 수치를 나타낸다.

본 탈취 시험 조건은 다음과 같다.

1. 시험 방법 : KFIA-FI-1004;

2. 시험 가스 명 : 암모니아;

3. 가스 농도 측정 : 가스 검지관;

4. 검사 기관 : 한국원적외선응용평가연구원.

상기 표에 나타난 실험 결과는 본 발명에 따른 필터 조립체의 탈취 효과만을 나타낸 것이다.

이상과 같은 본 발명은 백토가 갖고 있는 물리적, 화학적 특성을 정수기에 적용함으로서 정수기의 기본적인 기능인 수도물에 함유된 염소 성분 및 불순물의 제거, 탈취 효율을 향상시킬 수 있다. 특히 백토로부터 방출되는 원적외선에 의하여 물을 활성화시킬 수 있음은 물론 백토의 고유 특성인 유해파의 중화, 물의 정화 및 강력한 탈취 효과 등을 얻을 수 있다.

Claims

정수기에 장착되어 물에 함유된 각종 불순물을 제거하는 필터 조립체에 있어서,

물이 유입되고 배출되는 일정 길이의 하우징, 하우징 내부 공간 상단부에 고정된 제 1 여과 필터, 하우징 내부 공간 하단부에 고정된 제 2 여과 필터 및 제 1 및 제 2 여과 필터 사이의 공간에 수용된 백토 필터를 포함하되, 상기 백토 필터는 다수의 백토 환(丸)들로 이루어진 필터 조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 백토 환들 각각은 백토 원석을 미립자 분말로 정제한 후, 성형하고, 약 1,000℃ 온도에서 가열 처리하여 제조된 것을 특징으로 하는 필터 조립체.