KR20120110742A - Ｕｆ 정수 유닛 및 이를 구비한 정수기 - Google Patents

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KR20120110742A
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Abstract

본 발명은 UF 정수 유닛 및 이를 구비한 정수기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 UF 정수 유닛은, 필터부를 통과하는 물의 선속도가 10cm/min 내지 17cm/min의 범위를 만족하도록 유량 조절기 내부의 단면적을 조절한다.

Description

ＵＦ 정수 유닛 및 이를 구비한 정수기{ＵＦ water purifying unit and water purifier having thereof}
본 발명은 UF 정수 유닛 및 이를 구비한 정수기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정수된 물이 변색되는 현상이 발생하지 않는 UF 정수 유닛 및 이를 구비한 정수기에 관한 것이다.
일반적으로, UF(ultra filtration) 필터를 채용한 정수기는 물에 포함된 흙 등을 포함한 침전 물질 및 입자성 물질을 효과적으로 제거할 수 있다. 그러나, 정수기에 연결된 수도의 압력이 타 지역보다 높은 지역 또는 수돗물에 포함된 이온 성분이 높은 지역에서는 필터부를 통과하여 정수 탱크에 저장된 물이 시간이 지나면 노랗게 변색되거나 경우에 따라서 붉게 변색되는 현상이 발생하게 된다.
이러한 현상은, UF 필터에서 미처 제거되지 못하고 물에 여전히 남아 있는 이온이 산화됨으로써 생성되는 이물질 성분에 의한 것이다.
정수된 물이 변색되면 정수기의 사용자 입장에서는 정수기의 품질에 대하여 불만을 가지게 되고, 정수기 제조업체 입장에서는 정수기의 판매가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 정수된 물이 변색되지 않는 UF 정수 유닛 및 이를 구비한 정수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 UF 정수 유닛은, 필터부를 통과하는 물의 선속도가 10cm/min 내지 17cm/min의 범위를 만족하도록 유량 조절기 내부의 단면적을 조절한다.
바람직하게, 상기 필터부는 물이 유입되는 입구부와 물이 배출되는 배출부를 갖는 침전 필터, 선카본 필터, 후카본 필터, 및 UF 필터를 구비한다.
바람직하게, 상기 유량 조절기는 상기 선카본 필터의 유입부 또는 상기 UF 필터의 배출부에 설치된다.
바람직하게, 상기 유량 조절기는 그 내부에 삽입되는 관폭 조절핀을 포함하며, 상기 관폭 조절핀에 의하여 상기 유량 조절기 내부의 단면적이 조절된다.
바람직하게, 상기 유량 조절기는 물이 유입되는 관로가 형성된 제1관부와 물이 배출되는 제2관부를 구비한다.
또는, 본 발명의 다른 측면에 따른 UF 정수 유닛에서, 상기 유량 조절기는 물이 배출되는 관로가 형성된 제1관부와 물이 유입되는 제1관부를 구비한다.
바람직하게, 상기 제1관부는 제1관과, 상기 제1관의 길이 방향을 따라 제1관의 내측면에 형성된 장홈 형상의 관로와, 상기 제1관에 끼워지는 관폭 조절핀을 구비하며, 관로를 통하여 물이 이동한다.
바람직하게, 상기 필터들은 내부에 여과부를 구비하며, 상기 여과부의 단면적은 상기 관로의 단면적의 3600배 내지 4000배다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 UF 정수 유닛은, 상기 UF 정수 유닛을 구비한다.
본 발명에 따르면, 각각의 필터의 내부를 통과하는 물의 최적 선속도를 도출할 수 있다.
또한, 정수된 물이 시간이 경과하더라도 변색되지 않는다.
이와 더불어, 사용자가 정수기로부터 단위 시간당 취수할 수 있는 물의 양이 충분하여 사용에 있어서 불편함이 없는 정수기를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 UF 정수 유닛의 구성도.
도 2는 유량 조절기의 사시도.
도 3은 유량 조절기의 단면도.
도 4는 관폭 조절기의 정면도.
도 5는 제1관부의 단면도.
도 6은 유량 조절기의 변형례의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 UF 정수 유닛 및 이를 구비한 정수기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 UF 정수 유닛의 구성도이다.
도 1을 참조하면, UF 정수 유닛은 침전 필터(42), 압력 밸브(22), 선카본 필터(44), 후카본 필터(46), UF 필터(48), 상기 필터들 내부를 통과하는 물의 유량을 조절하는 유량 조절기(30), 및 정수 탱크(50)를 포함하며, 각각의 필터들은 물이 유입되는 유입부와 물이 배출되는 배출부를 갖고 각각의 필터들은 그 내부에 여과부를 구비한다. 한편, 원수(原水)는 침전 필터(42)의 유입부로 가장 처음 유입된다.
침전 필터(42)는 기계적 여과를 수행하며, 약 5㎛ 이상의 흙, 먼지, 또는 슬러지 등의 오염 물질을 걸러주는 역할을 하고, 이후에 물이 지나가게 될 다른 필터 및 관련 부품을 보호한다.
침전 필터(42)를 통과한 물은 압력 밸브(22)를 통과하면서 감압되며 물의 압력을 일정하게 유지시킨다. 1kgf/cm2 ~ 5 kgf/cm2의 범위 내에서 물의 압력이 조절되며, 1kgf/cm2 ~ 2.5 kgf/cm2의 범위 내에서 조절되는 것이 바람직하다. 압력 밸브(22)로는 솔레노이드 밸브 등이 채용될 수 있다.
압력 밸브(22)를 통과한 물은 선카본 필터(44)의 유입부로 들어오게 된다. 선카본 필터(44)는 활성탄 흡착방식을 이용하여 염소, 발암물질, 합성세제 등 인체에 유해한 화학물질을 제거한다. 여기서 활성탄은 주로 물리흡착 방식으로 오염물질을 흡착하며 부분적으로 화학흡착도 일어난다. 선카본 필터(44)는 침전 필터(42)보다 작은 오염물질을 흡착하여 제거할 뿐만 아니라 물맛을 좋게 하는 기능도 수행한다.
후카본 필터(46)는 정수된 물에 잔류하는 불쾌한 맛과 냄새, 색소 등을 제거하여 물의 순도를 더욱 높여줄 수 있고, 후카본 필터(46)에는 선카본 필터(44)와 마찬가지로 활성탄이 내장되어 있다.
후카본 필터(46)를 통과한 물은 UF 필터(48)의 유입부로 들어오게 된다. UF 필터(48)로는 중공사 필터가 사용될 수 있다. 중공사 필터는 내부에 중공사가 내장되어 있는 필터로서, 중공사는 그 표면에 수십에서 수백 나노미터(nm) 크기의 무수히 많은 미세구멍을 갖고 내부에 중공(hollow)이 형성되어 있다. 물에 포함된 각종 이물질은 상기 미세구멍을 통과하지 못하고, 이물질을 제외한 물은 상기 미세구멍을 통해 유입되어 중심에 형성된 중공을 통해 중공사의 끝으로 이동하게 되어 정수가 이루어진다.
역삼투압식 필터를 작동시키기 위해서는 원수에 상당한 압력을 가해야 하지만 중공사 필터를 사용하면 보다 낮은 압력에 의해서도 정수가 가능하므로, 에너지의 소모가 적고 정수기의 각 부품에 가해지는 부하가 경감되어 정수기의 수명이 연장되는 장점이 있다.
정수된 물이 변색되는 이유는, UF 필터(48)에서 미처 제거되지 못하고 물에 여전히 남아 있는 이온 성분 때문이라는 것에 대하여 전술한 바 있다. 물이 필터에서 천천히 여과되는 경우는 빨리 여과되는 경우와 비교했을 때 상대적으로 필터에 의해 더 많은 이온이 제거되며, 따라서 정수된 물의 변색을 방지하기 위해서는 물이 상기 필터들 내부를 통과하는 속도를 낮춰서 물속에 남아 있는 이온의 양을 줄일 필요가 있다.
다만, 물이 필터를 통과하는 속도를 극단적으로 낮춘다면 물속에 남아 있는 이온의 양은 충분히 줄일 수 있으나, 사용자가 정수기로부터 단위 시간당 취수할 수 있는 물의 양(이하, '정수량'이라 함)이 너무 적어져서 정수기를 사용하기가 불편해진다. 따라서, 정수된 물의 변색을 방지하면서도, 정수량을 충분히 확보할 수 있도록, 필터들 내부를 통과하는 물의 최적 속도를 정할 필요가 있다.
도 2는 유량 조절기(30)의 사시도이고, 도 3은 유량 조절기(30)의 단면도이고, 도 4는 관폭 조절핀(6)의 정면도이며, 도 5는 제1관부의 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하여 유량 조절기(30)에 대하여 설명하며, 여기서 유량 조절기(30)는 필터들 내부를 통과하는 물의 속도를 조절해주는 장치이다. 또한, 유량 조절기(30) 내부의 단면적을 조절하는 것에 의하여 UF 정수기의 필터부를 통과하는 물의 선속도가 조절된다.
유량 조절기(30)는 선카본 필터(44)의 유입부 또는 UF 필터(48)의 배출부에 설치되고, 제1관부(10)와 제2관부(20)를 구비하며, 제1관부(10)와 제2관부(20)는 도면에 도시된 것과 같이 굽어져서 연결되거나, 이와 달리 곧게 연결될 수 있다.
여기서, 유량 조절기(30)가 선카본 필터(44)의 유입부에 설치된다는 것은, 유량 조절기(30)가 압력 밸브(22)의 후단으로부터 선카본 필터(44)에 물이 유입되는 포트부분 사이의 라인 상에 설치된다는 것을 의미하는 것이다. 그리고, 유량 조절기(30)가 UF 필터(48)의 배출부에 설치된다는 것은, 유량 조절기(30)가 UF 필터(48)에서 물이 배출되는 포트부분과 정수 탱크(50) 사이의 라인 상에 설치된다는 것을 의미하는 것이다.
제1관부(10)는 파이프 형상의 제1관(4)과, 상기 제1관(4)의 길이 방향을 따라 제1관(4)의 내측면에 형성된 장홈 형상의 관로(2)와, 상기 제1관(4)에 끼워지는 관폭 조절핀(6)을 구비한다.
관폭 조절핀(6)은 원기둥 형상으로서 유량 조절기(30) 내부의 단면적을 조절하며, 관폭 조절핀(6)의 외경은 제1관(4)의 내경보다 다소 작거나 같도록 형성되면 양자가 서로 타이트하게 결합될 수 있다. 관폭 조절핀(6)이 제1관(4)에 끼워지더라도 관로(2)를 통하여 물이 이동할 수 있다는 것은 도 3 및 도 5를 통하여 명확히 확인할 수 있다.
관폭 조절핀(6)이 제1관(4)의 내경보다 작아서 제1관(4)에 헐겁게 끼워지는 경우, 관폭 조절핀(6)의 외주면과 제1관(4)의 내주면 사이의 공간이 관로의 역할을 수행할 수 있다. 이와는 달리 관폭 조절핀(6) 자체에 길이 방향으로 관통하는 관로(2)가 형성될 수 있으며, 관폭 조절핀(6)의 외측면에 길이 방향을 따라 관로(2)를 형성할 수도 있다.
제2관부(20)는 그 일단이 제1관부(10)와 유체 연통되며 제2관부(20)는 파이프 형상의 제2관(14)과, 제1관(4)에 삽입되는 콜라캡(16)과, 콜라캡(16)에 삽입되는 콜릿(18)과, 제2관부(20)로부터 물이 새는 것을 방지할 수 있도록 제2관(14)에 삽입된 오링(O-ring)(12)을 구비한다. 콜릿(18)에는 튜빙이 삽입되어 견고하게 고정되며, 콜릿(18)을 오링(12)이 위치한 방향으로 누르면서 튜빙을 잡아당기면 콜릿(18)으로부터 튜빙을 분리할 수 있다.
유량 조절기(30)의 제1관부(10)가 UF 필터(48)의 배출부에 설치되고 제2관부(20)가 튜빙을 통하여 정수 탱크(50)에 연결될 수도 있고, 이 경우 제1관부(10)의 관로(2)를 통하여 유입된 물이 제2관부(20)를 통하여 배출되어 정수 탱크(50)에 저장된다.
반대로, 유량 조절기(30)의 제1관부(10)가 정수 탱크(50)에 설치되고 제2관부(20)가 튜빙을 통하여 UF 필터(48)의 배출부에 연결될 수도 있다. 이 경우 제2관부(20)를 통하여 유입된 물이 관로(2)가 형성된 제2관부(20)를 통하여 물이 배출되어 정수 탱크(50)에 저장된다.
도 6은 유량 조절기(30)의 변형례의 단면도이다.
도 3의 유량 조절기(30)는 제1관(4)에 관폭 조절핀(6) 삽입되어 물이 통과하는 관로(2)의 단면적이 조절되는 것에 비해, 도 6의 유량 조절기(30)는 관폭 조절핀(6)을 구비하지 않고 제1관(4)의 내경을 좁게 형성하는 것에 의하여 관로(2)의 단면적이 조절되는 차이가 있다. 이러한 점을 제외하고 나머지 구성은 도 3의 유량 조절기(30)와 동일하다. 도 3의 유량 조절기(30)는 도 6의 유량 조절기(30)에 비하여 고압의 물에 의해 제1관부(10)가 파손될 염려가 줄어드는 구조상의 장점이 있고, 도 6의 유량 조절기(30)는 도 3의 유량 조절기(30)에 비하여 부품의 수를 줄일 수 있는 장점이 있다.
한편, 상술한 UF 정수 유닛은 정수기에 설치되며, 정수된 물을 가열하여 온수를 제조하거나, 정수된 물을 제빙 장치로 얼려서 얼음을 제조하거나, 정수된 물을 냉각시켜 냉수를 제조할 수 있다.
이하에서는, 필터들 내부를 통과하는 물의 최적 선속도(V), 및 관로(2)의 단면적과 여과부 단면적의 비율을 실험 데이터를 통하여 설명하도록 한다. 여기서 물의 최적 선속도(V)란 물이 필터에 내장된 여과부의 단면을 통과하는 방향으로 진행하는 속도의 최적값을 의미한다.
물의 최적 선속도(V)는 물이 필터들 내부를 통과하는 속도와 밀접한 관련이 있으며, 이는 카본 필터(44, 46)에 내장된 활성탄과 UF 필터(48) 내부의 중공사를 물이 천천히 통과하게 된다면 필터들에 걸리는 이온이 많아져서 결국 필터들을 통과한 물의 용존 이온량이 줄어들게 되기 때문이다.
실험을 통하여 물의 선속도가 17cm/min를 넘는 경우에는 이온이 충분히 제거되지 않아서, 정수 탱크(50)에 저장되는 물이 시간이 지나면 노랗게 변색되는 현상이 여전히 발생한다는 것을 발견하였다.
한편, 물의 선속도가 10cm/min에 미달하는 경우에는 물의 변색은 방지할 수 있으나 정수량이 너무 적어져서 정수기를 사용하기가 불편해진다. 따라서 물의 최적 선속도(V)는 10cm/min ~ 17cm/min인 것이 바람직하다.
필터들의 여과부의 내경이 52mm이고 물이 통과하는 단면적이 약 2123mm2인 경우, 상술한 물의 최적 선속도(V)의 범위에서 정수량은 230㎖/min ~ 370㎖/min이다.
물의 온도가 22.3℃인 경우에, 관로(2)의 면적에 따른 정수량은 다음의 <표 1>과 같다.
관로(2)의 단면적(mm2) 물의 압력이 1.0 kgf/cm2
일 때 정수량(㎖/min)		 물의 압력이 5.0 kgf/cm2
일 때 정수량(㎖/min)
0.39 148 280
0.43 169 320
0.50 215 366
0.62 228 395
물의 압력은 1kgf/cm2 ~ 5kgf/cm2의 범위 내에 조절되고, 바람직하게는 1.4kgf/cm2 보다 크고 4kgf/cm2을 넘지 않게 조절된다. 따라서, <표 1>의 실험값 중에서 정수량이 230㎖/min ~ 370㎖/min의 범위를 만족하는 관로(2)의 단면적은 0.50 mm2 보다 크고 0.62 mm2 보다 작으며 바람직하게는 0.54mm2 ~ 0.58mm2이다.
관로(2)의 단면적이 0.54mm2 ~ 0.58mm2일 경우, 여과부의 단면적은 관로(2)의 단면적의 3600 ~ 4000이 된다.
정수기에 사용되는 필터의 여과부의 단면적에 따라 상술한 물의 최적 선속도(V)를 만족하는 관로(2)의 단면적도 달라지게 되나, 여과부의 단면적과 관로(2)의 단면적 상호간의 비율은 변하지 않는다. 따라서, 필터의 사이즈가 달라지더라도 이 비율에 맞춰 관로(2)의 최적 단면적을 알아낼 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
2 : 관로 4 : 제1관
6 : 관폭 조절핀 10 : 제1관부
12 : 오링(O-ring) 14 : 제2관
16 : 콜라캡 18 : 콜릿
20 : 제2관부 22 : 압력 밸브
30 : 유량 조절기 42 : 침전 필터
44 : 선카본 필터 46 : 후카본 필터
48 : UF 필터 50 : 정수 탱크

Claims (11)

  1. 필터부를 통과하는 물의 선속도가 10cm/min 내지 17cm/min의 범위를 만족하도록 유량 조절기 내부의 단면적을 조절하는 것을 특징으로 하는 UF 정수 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 물이 유입되는 입구부와 물이 배출되는 배출부를 갖는 침전 필터, 선카본 필터, 후카본 필터, 및 UF 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 UF 정수 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유량 조절기는 상기 선카본 필터의 유입부 또는 상기 UF 필터의 배출부에 설치된 것을 특징으로 하는 UF 정수 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유량 조절기는 그 내부에 삽입되는 관폭 조절핀을 포함하며, 상기 관폭 조절핀에 의하여 상기 유량 조절기 내부의 단면적이 조절되는 것을 특징으로 하는 UF 정수 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유량 조절기는 물이 유입되는 관로가 형성된 제1관부와 물이 배출되는 제2관부를 구비한 것을 특징으로 하는 UF 정수 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1관부는 제1관과, 상기 제1관의 길이 방향을 따라 제1관의 내측면에 형성된 장홈 형상의 관로와, 상기 제1관에 끼워지는 관폭 조절핀을 구비하며, 관로를 통하여 물이 이동하는 것을 특징으로 하는 UF 정수 유닛.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 필터들은 내부에 여과부를 구비하며,
    상기 여과부의 단면적은 상기 관로의 단면적의 3600배 내지 4000배인 것을 특징으로 하는 UF 정수 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유량 조절기는 물이 배출되는 관로가 형성된 제1관부와 물이 유입되는 제2관부를 구비한 것을 특징으로 하는 UF 정수 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1관부는 제1관과, 상기 제1관의 길이 방향을 따라 제1관의 내측면에 형성된 장홈 형상의 관로와, 상기 제1관에 끼워지는 관폭 조절핀을 구비하며, 관로를 통하여 물이 이동하는 것을 특징으로 하는 UF 정수 유닛.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 필터들은 내부에 여과부를 구비하며,
    상기 여과부의 단면적은 상기 관로의 단면적의 3600배 내지 4000배인 것을 특징으로 하는 UF 정수 유닛.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 UF 정수 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 정수기.
KR1020110028800A 2011-03-30 2011-03-30 Ｕｆ 정수 유닛 및 이를 구비한 정수기 KR20120110742A (ko)

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