KR20090048515A - 액체 정제 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
공급원 또는 저장용기로부터 정제된 액체 용기로 중력에 의해 흐르는 액체를 정제하는 액체 정제 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 액체 처리 매질을 포함하는 전체적으로 수평의 여과 공간과 최상부 및 바닥을 갖는 하우징을 포함한다. 상기 필터의 최상부에 하나 이상의 액체 주입구가 있고 상기 필터의 바닥 부분에 하나 이상의 액체 배출구가 있다. 상기 하우징 내부에서, 상기 액체는 상기 액체 처리 매질을 통해 전체적으로 측면방향으로 흐른다. 하나의 실시태양에 따르면 여과 공간의 바닥 벽으로부터 상기 여과 공간 속으로 위쪽으로 연장하여 정점에서 끝나는 두 개 이상의 제1 벽들 및 상기 여과 공간의 최상부 벽으로부터 상기 여과 공간 속으로 아래쪽으로 연장하는 하나 이상의 제2 벽이 상기 하우징 내부에 형성된다. 상기 벽들 각각은 폐쇄 경로를 형성한다. 상기 제1 및 제2 벽들이 함께 상기 액체가 상기 주입구로부터 상기 배출구까지 곡선형 유로로 흐르게 한다. 상기 액체 유로를 따라 더 멀리 위치한 각 정점(apex)이 상기 유로를 따라 더 가까이에 위치한 제1 벽의 정점보다 더 낮게 위치하도록 상기 제1 벽들의 정점들이 형성된다. 다른 실시태양들도 설명된다.
액체 필터, 여과 공간,
Description
본 발명은 액체, 특히 물을 정제하는 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.
액체의 여과, 특히 음용수를 얻기 위한 물을 여과하는 여과 장치 및 방법들이 알려져 있다. 이러한 예들로서 미국 특허 제789,968호 및 1,090,283호가 있다. 그러한 여과 장치들은 일반적으로 해롭거나 아니면 원하지 않는 물질들을 여과된 물로부터 제거할 수 있는 반응물질들을 포함하는 여과 매질을 가진다.
국제특허공개 제2004/071961호는 물을 처리하는 수처리 장치 및 방법을 개시한다. 상기 장치는 집수실, 그리고 폴리양이온, 폴리음이온 및 선택적으로 다른 성분들을 함유하는 일련의 반응물들을 포함하는 여과실을 포함한다. 상기 필터는 위쪽으로 연장하고 아래쪽으로 연장하는 원형 벽들을 포함하며 상기 벽들은 서로 간의 공간들 속으로 끼어들어간다. 물은 중력에 의하여 상기 필터를 통과한다. 또 다른 물 여과 장치 및 방법이 국제특허공개 제2005/092798호에 개시되어 있다.
본 발명에 따르면, 본 명세서에서 "액체 필터(liquid filter)" 또는 "필터(filter)" 라고도 언급되는, 중력에 의한 흐름하에서 액체를 여과시키기 위한 신규한 정제시스템이 제공된다. 본 발명의 바람직한 실시태양에 따르면, 상기 액체는 물이다.
본 발명은 공급원(source) 또는 저장용기(reservoir)로부터 액체를 여과하여 정제된 액체 용기(purified liquid receptacle)로 공급하는 액체 정제 시스템을 제공한다. 비록 비제한적이지만, 바람직한 응용에 따르면, 본 발명의 시스템은 상기 필터의 위쪽에 있는 공급원 또는 저장용기로부터 상기 필터의 아래쪽에 있는 정제된 액체 용기로 액체를 중력으로 여과 및 정제하기 위해 응용된다. 상기 필터는 액체 처리 매질(liquid treatment medium)을 담고 있으며 전체적으로 수평 방향의 여과 공간을 갖는 상부 및 하부가 있는 하우징을 포함한다.
"최상부(top)", "바닥(bottom)", "수평의(horizontal)" 또는 "수평 방향의(horizontally oriented)"라는 용어는 편의상 상기 필터의 구성요소의 위치나 방향을 설명하기 위한 기준좌표계를 제공하기 위해서만 사용된다는 것을 유의해야 한다. 중력에 의한 여과용 필터의 실시태양 중 하나에 따라 액체를 여과시키는 동안, 상기 "최상부"는 위쪽을 향하고, 상기 "바닥"은 아래쪽을 향할 것이다. 그러나, 다른 사용 방식 및/또는 다른 실시태양에서, 예를 들어 본 명세서에 교시(teaching)된 바에 따라 여과하는 동안 "상부"가 위쪽을 향하고 사용중에는 "하부"가 위쪽을 향하는 휴대용 음용수 용기의 하부에 장착된 필터의 경우 상기 방향이 다를 수도 있다.
상기 필터의 하우징은 상기 필터의 최상부 부분에 하나 이상의 액체 주입구 및 상기 필터의 바닥 부분에 하나 이상의 액체 배출구를 갖추고 있다. 상기 하나 이상의 액체 주입구 및 액체 배출구는 상기 액체가 상기 액체 처리 매질을 통해 전체적으로 측면방향으로, 예를 들어 상기 하우징의 최상부 외주 부분(peripheral portion)에 있는 하나 이상의 주입구로부터 상기 하우징의 바닥 부분의 중심 근처에 있는 바닥 배출구까지 또는 상기 하우징의 최상부의 중심부에 있는 주입구로부터 상기 하우징의 바닥 외주부분에 있는 하나 이상의 외주 배출구까지 전체적으로 방사형 방향으로 흐르도록 구성되어 있다. "전체적으로 측면 방향(generally lateral direction)"이라는 용어는 이하에서 언급될 상기 흐름이 곡선형 유로(curvilinear flow path)이고, 또한 상기 흐름이 중력에 의한 것이기 때문에, 전체적으로 아래쪽으로 향하는 경향이 있으며, 수직 방향이라기 보다는 전체적으로 수평 방향이라는 것을 의미한다. 하나 이상의 제1 벽들이 상기 여과 공간의 바닥 벽으로부터 상기 여과 공간까지 위쪽으로 연장하고 하나 이상의 제2 벽들이 상기 여과 공간의 최상부 벽으로부터 상기 여과 공간까지 아래쪽으로 연장한다. 상기 제1 및 제2 벽들이 함께 상기 액체 흐름을 상기 하나 이상의 주입구로부터 상기 하나 이상의 배출구까지 전체적으로 측면 방향으로 흐르도록 배치되어 전체적으로 곡선형 유로를 형성하게 함으로써, 상기 벽들의 각각이 폐쇄 경로를 형성한다. 상기 하나 이상의 제1 또는 제2 벽들은 상기 물이 직선 경로로 흐르는 것을 막고, 오히려 곡선 경로로 흐르게 하는 장벽으로서 기능한다. 본 발명의 실시태양 중에는 적어도 하나의 제1 또는 제2 벽들이 각각 두 개의 인접한 맞은 편의 제2 또는 제1 벽들 사이에 형성된 공간으로 연장하도록 상기 벽들이 구성되어 있다. 본 명세서에 교시된 내용 중 하나의 실시태양에 따르면 상기 액체 유로를 따라 더 멀리 위치한 각 정점(apex)이 상기 유로를 따라 더 가까이에 위치한 제1 벽의 정점보다 더 낮게 위치하도록 상기 제1 벽들의 정점들이 위치한다.
본 발명의 실시태양 중 하나에 따르면 상기 액체 주입구(들)는 상기 필터의 외주에 위치하고 상기 배출구(들)는 상기 필터의 바닥 벽의 중심 부분에 위치한다. 상기 실시태양에 따르면 상기 액체가 상기 외주로부터 상기 필터 중심부의 배출구까지 전체적으로 방사방향의 하향 곡선형 유로로 흐른다. 본 발명의 또다른 실시태양에 따르면, 상기 물 주입구(들)는 상기 상부 벽의 중심부에 형성되고 상기 배출구(들)는 상기 필터의 바닥 외주 부분에 형성된다. 상기 실시태양에 따르면, 상기 액체는 상기 중심부의 물 주입구로부터 상기 외주 부분의 배출구까지 전체적으로 방사방향의 하향 곡선형 유로로 흐른다.
본 발명의 몇몇 바람직한 실시태양에 따르면, 상기 액체 주입구(들) 및 배출구(들)는 상기 액체가 상기 필터의 전체 내부 여과 공간의 모든 부분에서 전체적으로 균일하게 흐르도록 배열되어 있어서, 상기 여과 과정에 모든 여과 매질이 참여한다. 예를 들어, 상기 물 주입구(들)가 상기 필터의 외주 상부 부분에 있는 경우에는 하나 이상의 물 주입구들이 상기 필터의 외주에서 실질적으로 균일하게 외주상에 분포하도록 배치된다. 마찬가지로, 상기 물 배출구가 상기 필터의 바닥 외주부분에 있는 경우에는, 하나 이상의 배출구들이 상기 필터의 외주에서 실질적으로 균일하게 외주상에 분포하도록 배치된다. 예를 들어, 상기 물 주입구들은 상기 필터의 최상부 부분의 외주를 따라 같은 간격으로 배치된 다수의 구멍들(apertures)로 이루어지거나; 상기 필터의 최상부 부분의 외주를 따라 길게 뻗은, 호상(arced: 弧狀)의 다수(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6 또는 8)의 개구부들(openings)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시태양 중 하나에 따르면, 제1 및 제2 벽들은 동심(concentric)이고, 전형적으로 동축(coaxial)이며, 본질적으로 상기 필터의 수직 축에 평행하다. 본 발명의 실시태양에 의한 각각의 제1 및 제2 벽들은 원형(circular)이다.
또한 상기에서 상술한 하우징을 포함하고 상기 하우징의 최상부에 형성된 하나 이상의 벤팅 포트(venting ports)를 포함하는 액체 필터가 본 발명에 의해 제공된다. 상기 필터가 상술한 바와 같은 종류의 내벽을 가지는 경우, 상기 벤딩 포트들은 전형적으로 가장 바깥 쪽의 제2 벽 주변의 공간 속으로 통하는 포트들이다. 이러한 포트들은, 상기 여과 공간 내에 잡혀서 배출되지 않는 경우에 상기 연속식 여과 공정을 손상시킬 수 있는 공기를 배출시킨다.
상기 벤팅 포트들은 전형적으로 상기 액체 주입구보다 높은 곳에 형성된다. 본 발명의 실시태양에 따르면 상기 액체 주입구 및 상기 벤팅 포트들은 상기 주입구로부터 상기 포트까지 경사져서 올라가는 벽부분에 의해 연결된다.
물을 정제하기 위한 본 발명의 시스템은 특히 음용수를 얻기 위한 장치이다. 이 경우, 상기 장치는 그 자체로 잘 알려진 반응 물질, 예를 들어 국제특허공개 제2004/071961호 및 국제특허공개 제2004/071961호에 개시된 반응 물질을 갖는 필터 매질을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시태양에 따르면, 상기 액체 처리 매질은 상기 음용수에 이로운 물질을 방출하는 구성성분을 포함할 수 있다. 이러한 물질은 영양적으로 또는 위생적으로 가치가 있을 수 있거나 물에 대한 살균 활성을 가질 수 있다. 이러한 물질의 구체적인 예는 요오드(iodine)이다.
본 발명의 실시태양에 의해서, 상기 정제 장치는, 전형적으로 상기 필터의 주입구 위에 배치되고, 물속에 이로운 물질을 방출하는 다공성 기재(porous substrate)를 포함한다. 예를 들어, 이러한 기재는 메쉬 망(mesh net), 다공성 또는 섬유상 물질 등의 형태일 수 있다. 그러므로 상기 물은 상기 주입구를 통해 상기 여과 공간으로 가기 전에 상기 기재와 접촉하게 된다. 하나의 실시태양에 따르면, 상기 다공성 기재로부터 원수(source water) 저장용기로 방출될 수 있는 수착 물질(sorbing substance)용 수착 기재(sorbing substrate) 또한 제공된다. 이러한 수착 기재는 전형적으로 상기 물질을 방출하는 다공성 기재 위에 배치되고, 요오드를 사용하는 경우, 활성 탄소, 다공성 또는 섬유상 물질 등일 수 있다.
본 발명의 실시태양에 따르면, 상기 여과 공간은 상기 액체 주입구와 상기 여과 공간 사이의 유로에 배치된 흐름지연 체임버(flow-delay chamber)를 포함한다. 상기 흐름지연 체임버는 하나 이상의 망, 그물, 다공성 물질, 섬유상 물질 또는 이와 유사한 물질의 형태, 또는 이들이 결합한 형태의 흐름 장벽을 상기 체임버 내부 또는 상기 체임버의 한쪽 또는 양쪽 끝에 포함할 수 있다.
본 발명에 의해, 상기에서 상술한 종류의 하우징을 포함하고 요오드를 함유하는 고분자 기재를 포함하며 상기 요오드를 상기 원수로 방출할 수 있는, 물을 음용수로 여과하고 정제하기 위한 정제 시스템이 또한 제공된다. 요오드를 포함하고 주변의 수성 매질로 요오드를 방출할 수 있는 고분자들이 일반적으로 알려져 있다. 실례들은 나일론 6(Nylon 6), 나일론 6,6(Nylon 6,6), 나일론 11(Nylon 11) 및 천연 단백질과 같은 폴리아미드(polyamides), 디이소시아네이트(diisocyanates) 및 디올(diols)로부터 만들어진 폴리우레탄(polyurethanes), 예를 들어: 톨루엔 디이소시아네이트과 단쇄 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리부틸렌 글리콜과 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리우레아(polyurea), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 폴리에틸렌이민(polyethylene imine), 폴리비닐아민(polyvinyl amine), 치로산(chirosan), 폴리(비닐 피리딘)와 다른 고분자 그리고 아미드기와 아민기와 우레탄기를 포함하는 혼성중합체(copolymers)로부터 만들어진 세그먼트 고분자(segmented polymers)이다. 요오드는, 중성 요오드(I2) 또는 요오드 음이온(I3 -)과 아미드 결합, 아민 결합 또는 우레탄 결합과의 정전기적 배위 착화합물 형태의 고분자에 포함될 수 있고, 이러한 착화합물은 상기 담체(carrier) 무게의 50% w/w까지 달할 수 있다. 요오드는 접촉시간, 온도 및 상기 담체에서 요오드의 착물화 과정의 함수로서 가용화에 의해 물로 서서히 방출된다.
전형적으로, 요오드 방출 고분자를 포함하는 정제 시스템은 또한 이후에 상기 물로부터 요오드를 흡수하는 구성요소를 포함한다. 상기 구성요소는 전형적으로 상기 여과 공간내의 여과 매질내에 포함된다.
또한 본 발명에 의해, 상기에서 상술한 종류의 하우징을 포함하고 상기 물 배출구에서 상기 물로부터 중금속을 흡수하기 위해 여과된 물과 접촉하기에 적합한 세라믹 여과 장치를 포함하는, 물을 음용수로 여과시키기 위한 필터가 제공된다.
본 발명의 몇몇 실시태양에 따르면 상기 정제 시스템은 휴대용 음용수 용기와 결합하여 사용할 수 있도록 구성된다. 이러한 용기는 전형적으로 밀봉가능한 분배 배출구를 포함하는 음용수 저장용기; 본 명세서에서 개시된 바와 같이 상기 필터의 배출구가 상기 저장용기로 통하도록 상기 용기의 베이스(base)에 끼워 맞춰지는 정제 시스템; 그리고 원수를 받아서 상기 액체 주입구에 공급하기 위한 물 용기를 포함한다. 상기 용기는 원수를 상기 저장용기에 축적되는 음용수로 여과하기 위해 베이스가 바깥쪽으로 향하면서 상기 용기가 전도되는 여과 위치를 포함한다.
본 발명의 휴대용 음용수 용기의 실시태양에 의하면, 상기 물 용기는 상기 필터의 최상부 면에 장착되고, 상기 최상부 면에 근접하여 압축된 접힌 상태(collapsed state) 및 펼쳐진 상태(extended state)를 갖는다. 원수의 여과를 위해 상기 용기가 펼쳐진 상태로 개방된다. 전형적으로, 상기 음용수 용기는 상기 실시태양에 따라 접힌 상태일 때 상기 용기의 위쪽에 맞춰지는 필터 커버를 포함한다. 또한 상기 커버는 그 후 상기 용기에 대한 베이스로서 기능한다. 상기 필터 커버의 피팅은 나사형 피팅(screw-type fitting) 또는 기타 다른 편리한 피팅 방법일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에 따르면, 상기 필터는 상기 음용수 용기를 벤팅하기 위한 일체형 벤트를 포함한다. 상기 벤트는 상기 음용수 용기로 통하는 적어도 하나의 제1 개구(opening) 및 외부로 통하는 적어도 하나의 제2 개구를 포함한다. 본 발명의 실시태양에 따르면 상기 필터가 휴대용 음용수 용기와 통합되는 경우, 상기 적어도 하나의 제2 배출구가, 예를 들어 상기 필터 커버에 의해 압축되는 O-링(O-ring)에 의해 전형적으로 밀봉가능하다.
또한 본 발명은, 또 다른 측면에 의해, 원액(source liquid)을 여과하고 정제하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은 상기 액체를 필터 매질을 통해 전체적으로 측방향의 하향 곡선형 유로로 흐르도록 유도하는 단계를 포함한다.
본 발명을 이해하고 본 발명이 어떻게 실시되는지 알기 위하여, 비제한적인 실시예만으로 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시태양이 설명될 것이다:
도 1은 본 발명의 실시태양에 따른 필터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 필터의 단면도이다.
도 3은 원수 용기(source water receptacle)가 수축되고(retracted) 필터 커버와 겹쳐진 상태이고, 상기 원수 용기와 결합된 휴대용 음용수 용기에 끼워맞춰진 도 1의 필터를 나타내는 부분단면도이다.
도 4는 원수 용기가 팽창된 상태에 있는, 도 3의 음용수 용기를 나타낸다.
도 5는 식탁용 물 여과 장치(table water filtration device)에 결합된 본 발명의 실시태양에 따른 필터를 나타낸다.
도 6A 및 도 6B는 각각 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 필터의 단면사시도 및 단면도이다.
도 7A 및 7B는 음용수 저장용기를 벤트시키기 위한 일체형 벤트(an integral vent)를 포함하는, 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 필터의 단면사시도를 나타내며, 도 7A는 벤트가 밀봉된 상태를 나타내고 도 7B는 개방된 배출 상태를 나타낸다.
도 7C 및 7D는 각각 도 7A 및 7B의 원으로 둘러싸인 부분을 두 배 확대한 것이다.
다음의 기재 내용에서 원수(source water)를 음용수로 여과하고 정제하는 본 발명의 구체적인 실시태양이 설명될 것이다. 본 발명이 이러한 실시태양에 한정되지 아니하고 본 발명의 필터가 다른 액체를 여과하고 정제하는 데 사용될 수 있다는 점을 인식해야 한다.
도 1의 구체적인 실시태양에서 외주 스냅(peripheral snap) 및 이에 대응하는 홈(108)에 의하여 함께 스냅식 결합(sanp-type arrangement)으로 끼워맞춰지는 상부 필터 부재(104) 및 하부 필터 부재(106)로부터 형성되는 케이싱(102)을 포함하고 전체적으로 100으로 지시되는 필터 장치를 나타내는 도 1을 먼저 참조한다. 상기 두 필터 부재들이 결합하여 여과 공간(110)을 형성한다. 사용시, 상기 여과 공간(110)은 여과 매질로 채워지고, 상기 여과 매질은, 그 자체로 알려진 바와 같이, 상기 매질로부터 역겹거나 원하지 않는 물질들을 제거하기 위한 레진, 활성탄 등을 포함할 수 있다. 상기 필터 매질의 구성 요소들은 원수의 품질, 음용수에 대한 원하는 품질에 의하여 결정되고, 일반적으로 허용가능한 표준 또는 규제상의 표준에 맞도록 설계된다. 적합한 필터 구성 요소들을 찾기 위한 고려 사항들 자체가 알려져 있다.
상기 필터는, 상기 필터 위의 공급원으로부터 공급되는 물을 상기 필터 아래에 위치할 수 있는 음용수 용기 속으로 여과시키도록 설계된다. 상기 필터는 일련 의, 본 구체적인 실시태양에 있어서는 두 개의, 바닥 벽(114)으로부터 위로 연장하는 벽들(112)의 제1 세트와 상기 필터의 상부 벽(118)으로부터 아래로 연장하는 벽들(116)의 제2 세트를 포함한다. 본 구체적 실시태양에 있어서 상기 모든 벽들은 원형의 경로를 형성하고, 평행하며 동축상에 있다. 하나 이상의 물 주입구들(122)이 상기 외주 상부 부분에 형성되고 전형적으로 상기 필터의 전체 외주를 통하여 비교적 균일하게 물이 공급되도록 배치된다. 이것은 원형으로 배열되고 등거리로 배치된 다수개의 개구부들에 의하여 달성되거나; 그 대신에, 상부 부분에 배치된 하나 또는 몇 개의 환형 개구부들을 의하여 달성될 수 있다.
상기 필터는 그 중앙 바닥 부분에 물 배출구(124)가 위치한다.
제1 벽들(112) 및 제2 벽들(116)은 열장장부촉 방식(dovetailing manner)으로 복잡하게 위치함으로써 하나 이상의 제2 벽들이 인접한 두 개의 제1 벽들 사이의 공간 속으로 끼워지거나 그 반대가 된다. 따라서 물 주입구(들)(122)과 물 배출구(124) 사이에 전체적으로 측면방향이고, 밑으로 향하며, 곡선형인 유로(flow path)가 형성된다.
제1 벽들(112)은 상기 액체 유로를 따라 더 멀리 위치한 상기 제1 벽의 각 정점(apex)이 상기 유로를 따라 더 가까이에 위치한 상기 제1 벽의 정점보다 더 낮게 위치하는 정점들을 포함한다. 이것은 중력하에서 비교적 높은 물 여과 처리량을 확보하는 중요한 특징이다. 상기 물은 물결모양 화살표(130)로 표현된 곡선 유로로 상기 필터를 통해 흐른다. 상기 물은 주입구(122)로부터 배출구(124)까지 전체적으로 방사 방향으로 흐른다. 여과 공간(11), 적어도 여과 공간의 주요 부분을 통해 흐르는 상기 물은 화살표(122)로 표현된, 약간 아래쪽으로 전체적으로 측면방향으로 흐른다.
또한 상기 필터는 점선 화살표(136)으로 표시된 바와 같이, 상기 필터 내부에 잡힐 수 있는 공기를 방출하기 위한 하나 이상의 벤팅 포트들(134)을 포함한다. 전형적으로 상기 벤팅 포트들은 연장된 외주상의 개구부들 또는 원형으로 배열되고 같은 간격으로 위치한 다수의 포트들의 형태이다.
필터(200)의 또 다른 실시태양이 도 2에 나타난다. 도 2에서, 도 1의 요소들과 기능적으로 유사한 구성요소들이 100만큼 변경된 유사한 참조 번호로 주어져 있다. 필터(200)은 상기 상부 벽(218)에 형성된 중심부의 물 주입구(208)를 포함하고 바닥 벽(214)의 외주부분에 형성된 하나 이상의 외주 배출구(들)(224)를 포함한다. 이러한 실시태양에서 화살표(23)으로 표현된 전체적으로 측면방향으로, 하강하는, 곡선형 유로가 주입구(208)과 배출구(들)(224) 사이에 형성된다. 상기 전체적으로 측면방향이고 경사져서 하향하는 경로가 화살표(232)로 표현되어 있다. 상기 제1 벽들(212)의 정점들이 본 실시태양에서 상기 외주와 상기 중심부 사이에 형성된 상기 유로를 따라 서서히 하강하도록 배치된다.
도 1에서 나타난 바와 유사하게, 휴대용 음용수 용기(300)와 결합한 필터(100)를 설명하기 위해 지금부터 도 3을 참조한다. 필터(100)는 접힌 상태로 보여진 물 용기(304)와 접혀진 물 용기(304) 위에, 전형적으로 나사형 결합으로 장착된 필터 클로저(filter closure)를 포함하는 여과 어셈블리(assembly)(302)의 부분을 형성한다. 필터 클로저(306)는 도 3에 나타난 상태에서 상기 용기(300)를 받치 는 베이스로 기능할 수 있는 평평한 바닥(308)을 갖는다. 맞은편 끝에서, 음용수 용기(300)는 분배 개구부(310)의 목 부분(316) 위에 끼워 맞춰지고, 전형적으로 나사형 방식으로 상기 개구부에 맞물려 밀봉하는 공간(314)을 가지는 마감 부재(312)로 밀봉된 분배 배출구(310)를 포함한다. 상기 마감 부재(312)는 상기 병의 위쪽 부분(320)을 에워 싸는 측면 부분(318)을 포함한다. 상기 마감 부재(312)는 아래에 설명되는 바와 같이 물을 여과하기 위해 전도될 때 상기 병을 지지하기에 알맞다.
상부에 상기 필터(100)가 있고 도 4에서 보이는 바와 같이 벨로우즈 형태(bellows-type)의 구성을 갖고, 필터(100)에 의해 여과되고 정제될 원수를 받아 들일 수 있는 용기 내부 공간(322)을 형성하는 완전히 개방된 상태로 상기 원수 용기(304)가 연장하는 전도된 방식으로 용기(300)의 바닥 부분을 나타내는 도 4를 이제 참조한다. 보이는 바와 같이, 물 주입구(들)(122)는 상기 용기 공간과 흐름 연통함으로써, 화살표(130)에 의해 표현된 것과 같이, 상기 용기 공간으로 유입된 물이 상기 필터를 통해 상기 음용수 용기 내부로 공급될 수 있다. 이러한 여과 과정 후에, 용기(304)가 접힐 수 있고, 그 후 상기 필터 커버(308)가 도 3에서 보여지는 바와 같은 상태로 될 수 있다.
도 5는 탁상용 물 여과 장치(500)로 구체화된, 도 1에서 보여지는 필터(100)와 같은 종류의 필터를 나타낸다. 장치(500)는 격벽(502)에 의하여 원수 용기(504)와 분배 밸브 배출구(508)를 가지는 음용수 저장용기(506)로 분할되어 있다. 장치(500)는 지지 레그들(support legs)(509)이 장착되어 있다. 벤트(510)는 장치(500)의 측벽을 따라 상기 음용수 저장용기(506) 속으로 연장하고 물이 저장용기(506) 속으로 여과되는 동안 공기를 방출시킨다.
원수 용기(504)는 커버(512)로 덮여 있고 커버를 올리면, 원수가 용기(504) 속으로 채워질 수 있으며 그 후 앞서 설명된 방식으로, 이후의 사용을 위해 필터(100)를 통해 음용수 저장용기(506) 속으로 여과될 수 있다.
도 1의 필터와 유사한 방식으로, 전형적으로 함께 용접되고 함께 여과 공간(610)을 형성하는 상부 필터 부재(604) 및 하부 필터 부재(606)를 포함하는 두 개의 필터 부재로부터 형성되는 케이스(602)를 가지는 필터 장치(600)를 나타내는 도 6A 및 도 6B를 지금부터 참조한다. 여과 공간(610)은, 사용 중에, 상기 물로부터 독성 물질 또는 다른 유해하거나 바람직하지 못한 물질을 여과하고 제거하기 위한 여과 매질로 채워진다.
상기 여과 장치는 커버 부재(640), 물로 요오드를 방출시키기에 적합한 다공성 기재(642)를 수용하고 커버 부재(640)와 상부 벽(618) 사이에 형성된 물 처리 체임버(641)를 포함하는 전처리 장치(639)를 포함한다. 다공성 기재(642)는, 예를 들어, 폴리우레탄으로 제조될 수 있는 스폰지 형태일 수 있다. 상기 다공성 기재는 전형적으로 그 안에 수착된 요오드를 포함하고, 방출 파라미터들(release parameters)을 어느 정도 제어하고 또한 저장하는 동안 요오드의 방출을 억제함으로써 저장 안정성을 증가시키기 위하여, 예를 들어, 에틸 비닐 아세테이트 코팅에 의해 코팅될 수 있다. 상기 코팅은, 예를 들어 스프레이 방법에 의할 수 있다. 상기 요오드는 물로부터 미생물을 제거한다는 점에서 살균 기능을 갖는다. 전형적 으로, 그 후에 상기 요오드는 여과 공간(610) 내부에 있는 상기 여과 매질로 흡수될 것이다. 보이는 바와 같이, 커버 부재(640)는, 한편으로는 물을 배출하고, 다른 한편으로는 입자성 물질을 여과하고 그 아래에 위치한 다공성 기재(642)를 온전히 유지하는 것을 포함하는 여러 가지 기능을 수행하는 미세망에 의하여 덮여 있으며 물이 빠져 나가도록 하는 다수개의 개구부들(644)을 가진다. 또한 필터 장치(600)는, 참고로서 본 명세서에서 포함된 내용인, 동시 출원중인 미국특허출원 제60/828,643호 및 제60/872,489호에서 설명되는 것과 같은 종류의, 필터 상태 측정 장치(650)를 포함한다.
필터 장치(600)는 상기 상부 벽(618)의 외주 전체에 환상의 개구부들의 형태를 갖는 물 주입구들(622)을 포함하여 상기 필터의 전체 외주에 걸쳐 본질적으로 균일하게 물이 유입되게 한다. 또한 환상의 개구부들(622)은 전형적으로 미세망으로 덮여 있다. 또한 필터 장치(600)는 상기 물과 함께 빠져 나갈 수 있는 기포를 방출하기 위한 벤팅 포트들(634)을 포함한다. 상기 벤팅 포트들(634)은 상기 물 주입구(622)보다 더 높은 위치에 형성되고 상기 물 주입구(622)로부터 상기 벤팅 포트들(634)까지 경사져서 올라가는 벽 부분(635)에 의해 연결된다.
물 주입구(622)는, 전형적으로 망 요소로 덮혀 있는 원주상의 개구부(circumferential opening)(664)를 포함하는 벽 부분(662)에 의해 바닥에 형성된 흐름지연 체임버(660) 속으로 통한다. 본 발명의 몇몇 실시태양에서, 체임버(660)는, 다공성 기재, 섬유상 기재, 스폰지 등일 수 있는 흐름지연 기재로 채워질 수 있다. 다른 실시태양에서, 상기 흐름지연 기능은 개구부(664)를 덮고 있는 망으로 구체화된다. 상기 흐름지연 체임버(660)는 요오드 방출 부재(642)의 살균 활성을 위한 시간을 허용하기 위해 상기 물의 흐름을 지연시키는 기능을 한다.
물 배출구(624)를 둘러 싸는 벽(612B)의 정점의 높이와 비교하여 보다 바깥쪽 벽(612A)의 정점이 더 높은 위치에 있으며, 원형이고 동심인 제1 세트의 벽들(612A 및 612B)이 상기 여과 공간(610) 내에 포함된다. 또한 상기 여과 공간은 아래쪽으로 연장하는 제2 벽(616)을 포함하고, 제1 및 제2 벽들은 상기 물을 비록 곡선형 유로이기는 하나 전체적으로 측면 방향으로 흐르게 한다.
본 발명의 구체적인 실시태양에 따라, 물로부터 금속들, 예를 들어 비소를 여과하여 제거하도록 설계된 세라믹 여과 부재(674)를 수용하는 캡(cap)(672)이 개구부(624) 주위에 위치한, 상기 필터 장치(600)의 바닥으로부터 아래쪽으로 연장하는 원형 벽(670)에 장착된다. 상기 여과 부재(674)는 다공성이고, 따라서 상기 여과 부재를 통해 물이 흐를 수 있다. 캡(672)의 바닥은 전형적으로 물이 흐를수 있는 망으로 덮힌 큰 개구부를 포함한다. 보이는 바와 같이, 부재(674)는 캡(672)에 의하여, 물이 전적으로 부재(674)를 통하여 흐르도록 방수 밀봉을 제공하고 홈(678)에 수용되는 O-링((676)을 향하여 압축된다. 또한 개구부(624)는 전형적으로 망(680)으로 덮혀 있다.
이제부터 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 필터 장치(700)를 보여주는 도 7A 내지 도 7D를 참조한다. 필터(700)는, 필터(700)의 최상부면(706)(상기 면(706)은 본 도면에 나타난 상태에서는 최상부면이고; 여과 도중에 전도된 경우에는 상기 필터의 바닥면이 된다)에 장착된 음용수 저장용기(나타나지 않음)를 벤팅 하는 일체형 벤팅 장치(704)를 포함하는 필터 몸체(702)를 가진다. 상기 필터는, 정상적인 사용 상태(즉 물을 여과하는 경우 이외)인 경우에 병이 세워지는 바닥면(709)을 가지는, 도 3 내지 4의 필터의 필터 커버와 기능적으로 유사한 필터 커버(708)를 포함한다. 상기 필터 커버(708)는 몸체(702) 상의 외부를 향하는 나사산(threading)(712)과 맞물리는 내부를 향하는 나사산(710)을 포함하고, 따라서 필터 커버를 회전시킴으로써, 도 7A에서 보여지는 바와 같이, 커버(708)의 림(rim)(714)이 숄더(shoulder)(716)에 방수가 되도록 꼭 맞는 완전히 밀착된 상태 즉 폐쇄 상태로부터 도 7B에 나타난 부분적인 개방 상태 그리고 물을 여과하기 위하여 완전히 개방된 상태(나타나지 않음)로 전환될 수 있다. 도 3 및 도4에서 보여진 실시태양과 유사한 방식으로, 상기 필터 커버(708)는 접힌 물 용기(도 7A 및 도7B에는 나타나지 않음)를 수용할 수 있다.
여과 공간(716)은 필터 몸체(702) 내에 형성되고 물 주입구(718), 벤팅 포트들(720), 흐름지연 체임버(722), 그리고 도 6A 및 도 6B에서의 부재(674)의 기능과 유사한 기능을 갖는 세라믹 여과 부재를 수용하는 캡(726)이 장착된 물 배출구(724)가 포함된다. 도 6A 및 도 6B에서의 전처리 장치(639)의 기능과 유사한 기능을 갖는 전처리 장치(730)가 제공된다.
벤팅 장치(707)는, 도 7C 및 도 7D에서 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 상기 음용수 저장용기(나타나지 않음) 속으로 개방되는 제1 개구부(736)와 외부로 개방될 수 있는 제2 개구부(738)를 갖는 주요 벤팅 채널(channel)(734)을 포함한다. O-링(740)은 두 가지 기능을 갖는다. 한편으로는, 폐쇄된 상태일 때, 상기 커 버(708)와 몸체(702) 사이에서 유체 기밀 밀봉(fluid-tight seal)을 확보하기 위한 기능을 한다. 다른 한편으로는, 두 번째 개구부(738)를 위한 밸브로서 기능한다. 폐쇄된 상태인 경우, 도 7C에서 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, O-링(740)은 압축되고 개구부(738)를 밀봉한다. 상기 커버가 개방될 때, 상기 O-링(740)은 느슨해지고, 여과된 음용수로 상기 물 저장용기를 채운 결과로서, 도 7D에서 화살표(750)로 표시되는 것과 같이, 공기 유출을 허용하는 원형의 단면 형태를 띤다.
Claims (37)
- 필터 위의 저장용기로부터 상기 필터 아래의 여과된 액체 용기까지 중력에 의해 액체를 여과시키는 액체 필터에 있어서, 상기 필터가액체 처리 매질을 가지며 전체적으로 수평인 여과 공간을 포함하고, 상기 필터의 최상부 부분에 하나 이상의 액체 주입구 및 상기 필터의 바닥 부분에 하나 이상의 액체 배출구를 포함하고 상기 액체 처리 매질을 통해 전체적으로 측방향으로 상기 액체가 흐르게 하도록 구성된, 최상부 및 바닥을 갖는 하우징; 그리고제1 및 제2 벽들의 각각이 폐쇄 경로를 형성하고, 상기 제1 및 제2 벽들이 함께 상기 액체를 상기 주입구로부터 상기 배출구까지 곡선형 유로로 흐르게 하며, 상기 제1 벽의 정점들은 상기 액체 유로를 따라 더 멀리 위치한 상기 제1 벽들의 각 정점(apex)이 상기 유로를 따라 더 가까이에 위치한 제1 벽의 정점보다 더 낮게 위치하고, 상기 여과 공간의 바닥 벽으로부터 상기 여과 공간 속으로 위쪽으로 연장하여 상기 정점에서 끝나는 두 개 이상의 제1 벽들 및 상기 여과 공간의 최상부 벽으로부터 상기 여과 공간 속으로 아래쪽으로 연장하는 하나 이상의 제2 벽들을 포함하는 것인, 액체 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 벽들 중 적어도 하나가 두 개의 인접한 맞은 편 벽들 사이에 형성된 공간으로 연장하는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제1 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 액체 주입구가 상기 하우징의 최상부 면의 중심부에 위치하고 상기 하나 이상의 액체 배출구가 상기 하우징의 박닥 면의 외주에 위치하는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 액체 주입구가 상기 하우징의 최상부 면의 외주에 위치하고 상기 하나 이상의 액체 배출구가 상기 하우징의 바닥 면의 중심부에 위치하는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 배출구가 가장 안 쪽의 제1 벽의 내부에서 상기 하우징의 바닥 벽 부분에 위치하는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 액체 주입구가 상기 하우징의 최상부 외주 부분에서 하나 이상의 주입구 구멍(inlet apertures)을 포함하는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제7항에 있어서, 상기 하나 이상의 주입구 구멍이 상기 하우징의 외주에 대칭적으로 배치되어 주입 흐름이 균일하게 흐르는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 벽들이 동심인 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 벽들이 동축이고 본질적으로 수직 방향인 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여과 공간 내부로부터 가스를 방출하기 위해 상기 하우징의 최상부 벽부분에 형성된 하나 이상의 벤팅 포트를 포함하는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 필터 위의 저장용기로부터 상기 필터 아래의 여과된 액체 용기까지 중력에 의해 액체를 여과시키는 액체 필터에 있어서, 상기 필터가액체 처리 매질을 가지며 전체적으로 수평인 여과 공간을 포함하고, 상기 필터의 최상부 부분에 하나 이상의 액체 주입구 및 상기 필터의 바닥 부분에 하나 이상의 액체 배출구를 포함하며, 최상부 및 바닥을 갖는 하우징; 그리고상기 여과 공간 내부로부터 가스를 방출하기 위해 상기 하우징의 최상부 벽부분에 형성된 하나 이상의 벤팅 포트를 포함하는 것인, 액체 필터.
- 필터 위의 저장용기로부터 상기 필터 아래의 여과된 액체 용기까지 중력에 의해 액체를 여과시키는 액체 필터에 있어서, 상기 필터가액체 처리 매질을 가지며 전체적으로 수평인 여과 공간을 포함하고, 상기 필터의 최상부 부분에 하나 이상의 액체 주입구 및 상기 필터의 바닥 부분에 하나 이 상의 액체 배출구를 포함하고 상기 액체 처리 매질을 통해 전체적으로 측방향으로 상기 액체가 흐르게 하도록 구성된, 최상부 및 바닥을 갖는 하우징; 그리고제1 및 제2 벽들 각각이 폐쇄 경로를 형성하고, 상기 제1 및 제2 벽들이 함께 상기 액체 흐름을 상기 주입구로부터 상기 배출구까지 곡선형 유로로 흐르게 하며, 상기 제1 벽의 정점들은 상기 액체 유로를 따라 더 멀리 위치한 상기 제1 벽들의 각 정점(apex)이 상기 유로를 따라 더 가까이에 위치한 제1 벽의 정점보다 더 낮게 위치하고, 상기 여과 공간의 바닥 벽으로부터 상기 여과 공간 속으로 위쪽으로 연장하여 상기 정점에서 끝나는 두 개 이상의 제1 벽들 및 상기 여과 공간의 최상부 벽으로부터 상기 여과 공간 속으로 아래쪽으로 연장하는 하나 이상의 제2 벽; 그리고상기 여과 공간 내부로부터 가스를 방출하기 위해 상기 하우징의 최상부 벽부분에 형성된 하나 이상의 벤팅 포트를 포함하는 것인, 액체 필터.
- 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 벤팅 포트가 가장 바깥 쪽의 제2 벽 주변의 공간 속으로 통하는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 벤팅 포트가 상기 액체 주입구보다 높은 위치에 형성되는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 주입구 및 상기 벤 팅 포트들이 상기 주입구로부터 상기 벤팅 포트까지 상승하는 벽 부분에 의해 연결되는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체가 물인 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제15항에 있어서, 상기 필터가 원수를 음용수로 여과하기 위해 구성되는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 영양적으로 또는 위생적으로 가치가 있거나 물에 대한 살균 활성을 가지는 물질을 상기 음용수로 방출하는 구성성분을 포함하는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제18항에 있어서, 상기 물질이 요오드인 것임을 특징으로 하는 필터.
- 필터 위의 저장용기로부터 상기 필터 아래의 음용수 용기까지 중력에 의해 액체를 여과하기 위한 물 필터에 있어서, 상기 필터가필터의 최상부에 하나 이상의 물 주입구 및 필터의 바닥부에 하나 이상의 물 배출구를 포함하고, 최상부 및 바닥을 갖는 하우징; 그리고요오드를 상기 원수로 방출하기에 적합한 다공성 기재를 포함하는 것인, 물 필터.
- 제19항에 있어서, 상기 기재가 상기 주입구 위쪽에 배치되는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 기재로부터 원수 저장용기로 방출될 수 있는 수착 물질용 수착 기재를 포함하는 것임을 특징으로 하는 물 필터.
- 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 주입구와 주 여과 공간 사이의 유로에 배치된 흐름지연 체임버를 포함하는 것임을 특징으로 하는 물 필터.
- 제23항에 따른 있어서, 상기 흐름지연 체임버가 상기 체임버 내부 또는 상기 체임버의 한쪽 또는 양쪽 끝에 흐름 장벽을 포함하는 것임을 특징으로 하는 물 필터.
- 필터 위의 저장용기로부터 상기 필터 아래의 음용수 용기까지 중력에 의해 액체를 여과하기 위한 물 필터에 있어서, 상기 필터가필터의 최상부에 하나 이상의 물 주입구 및 필터의 바닥부에 하나 이상의 물 배출구를 포함하고, 최상부 및 바닥을 갖는 하우징; 그리고상기 물로부터 중금속을 흡수하기 위해 여과된 물과 접촉하기에 적합한 세라믹 여과 장치를 포함하는 것인, 물 필터.
- 제25항에 있어서, 상기 세라믹 여과 장치가 상기 하나 이상의 물 배출구에 장착되는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 결합된 음용수 저장용기를 벤팅하기 위한 일체형 벤트를 포함하는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 휴대용 음용수 용기와 결합하여 사용하도록 구성되는 것임을 특징으로 하는 필터.
- 제28항에 따른 액체 필터를 포함하는 음용수 용기.
- 밀봉 가능한 분배 배출구를 갖는 음용수 저장용기;상기 물 배출구가 상기 저장용기로 통하도록 상기 용기의 베이스에 끼워 맞춰지는 제28항에 따른 필터; 그리고 원수를 받아들여 상기 액체 주입구로 공급하는 물 용기를 포함하는 음용수 용기에 있어서, 상기 음용수 용기가, 원수를 상기 저장용기에 축적되는 음용수로 여과하기 위해 베이스가 위쪽으로 향하면서 용기가 전도 되는 여과 위치를 가지는 것인, 음용수 용기.
- 제30항에 있어서, 여과하는 동안 상기 저장용기를 벤팅하기 위한 저장용기 벤트를 포함하는 것임을 특징으로 하는 음용수 용기.
- 제31항에 있어서, 상기 벤트가 일체형으로 상기 필터 내부에 형성되는 것임을 특징으로 하는 음용수 용기.
- 제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물 용기가 상기 필터의 최상부 면에 장착되고, 상기 최상부 면에 근접하여 압축된 접힌 상태 및 펼쳐진 상태를 갖는 것을 특징으로 하고, 원수의 유입을 위해 상기 용기가 펼쳐진 상태로 개방되는 것임을 특징으로 하는 음용수 용기.
- 제33항에 있어서, 접힌 상태일 때 상기 용기의 위쪽에 맞춰지고, 또한 상기 용기에 대한 베이스로서 기능하는 필터 커버를 포함하는 것임을 특징으로 하는 음용수 용기.
- 제34항에 있어서, 상기 필터 커버의 피팅이 나사형 피팅인 것임을 특징으로 하는 음용수 용기.
- 제34항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 커버와 상기 필터 사이의 유체 기밀 밀봉(fluid-tight seal)을 위해 외주상 밀봉을 포함하는 것임을 특징으로 하는 음용수 용기.
- 제36항에 있어서, 상기 필터 내부에 일체로 형성되고, 여과하는 동안 상기 저장용기를 벤팅하는 저장용기 벤트를 포함하며, 상기 저장용기 벤트가 상기 필터의 외부 측벽에서 하나 이상의 외부 개구부를 가짐으로써 상기 필터 커버를 상기 필터에 장착하면 씰(seal)에 의하여 상기 개구부가 밀봉되고 상기 커버를 열면 상기 개구부가 개방되는 것인, 음용수 용기.
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