KR20140104595A - 알칼리 입자를 이용하는 역삼투 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 역삼투 필터는, 필터 케이스(10)의 입수구(11)와 출수구(12)를 연결하도록 관 형상으로 설치되고 입수구(11)쪽과 출수구(12)쪽이 구분되도록 관 내부에 내부격벽(22)이 설치되며, 내부격벽(22)을 기준으로 하여 출수구(12)가 있는 쪽의 측벽에 복수개의 출수공(23)이 형성되고 입수구(11)가 있는 쪽의 측벽에 입수공(21)이 형성되는 유로관(20); 유로관(20)의 양단이 양 옆으로 튀어나오도록 입수공(21)은 포함하지 않으면서 출수공(23)이 있는 부위를 포함하여 유로관(20)의 측벽을 소정의 두께(t)로 둘러싸도록 설치되는 역삼투 필터층(30); 입수구(11)쪽과 출수구(12)쪽이 구분되도록 역삼투 필터층(30)과 필터 케이스(10) 사이에 설치되는 차단링(40); 차단링(40)을 기준으로 하여 출수구(12)쪽에 위치하도록 필터 케이스(10)에 설치되는 폐수구(13); 및 내부격벽(22)과 출수구(12) 사이에 위치하는 유로관(20)의 내부, 유로관(20)과 출수구(12) 사이의 공간, 역삼투 필터층(30), 또는 역삼투 필터층(30)과 유로관(20) 사이에서 유로관(20)을 감싸도록 설치되는 알칼리 부재(50); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 역삼투 필터의 단점이라고 할 수 있는 물의 산성화 및 미네랄 부재가 알칼리 입자에 의해 방지되고 오히려 다양한 미네랄이 함유된 알칼리수를 얻을 수 있게 된다.
Description
본 발명은 역삼투 필터에 관한 것으로서, 특히 역삼투막(reverse osmosis membrane, RO membrane)에 의해 여과된 물이 알칼리 입자의 작용에 의해 알칼리성을 가지도록 하는 역삼투 필터(reverse osmosis filter, RO filter)에 관한 것이다.
물은 생명현상에 꼭 필요한 것이다. 그러나 환경오염으로 인해 인체에 유해한 유기물 또는 무기물 등이 이러한 물에 포함되어 있기 때문에 물을 바로 마시는 것은 인체에 바람직하지 않다. 최근에는 가정에 들어오는 수돗물조차도 정수과정을 거쳐서 먹고 있는 실정이다. 특히, 건강에 대한 관심이 높아짐에 따라 단순히 해롭지 않은 물이 아니라 인체에 이로운 물질을 포함하고 있는 물에 대한 요구가 많아지고 있다.
이러한 일환으로 물을 정화시키기 위하여 역삼투 필터(reverse osmosis filter, RO filter)라는 것이 개발되었다. 역삼투 필터란 역삼투막(RO membrane)을 통하여 물을 정화시키는 필터를 말한다. 역삼투란 삼투현상과는 반대로 농도가 높은 쪽에서 강제로 가해진 압력에 의하여 농도가 낮은 쪽으로 물이 이동하는 현상을 말한다. 정수가 안 된 물은 농도가 높은 물인데 역삼투막에 이르면 수압에 의하여 물속의 불순물은 모두 걸러지고 물만 역삼투막을 통과하여 깨끗하게 걸러지게 된다.
역삼투막에는 머리카락 굵기의 100 만분의 1 정도 되는 0.0001 um 정도의 수많은 초미세 구멍들이 뚫려 있는데, 이렇게 구멍크기가 매우 작기 때문에 금속이온, 염소이온, 무기성 이온, 저분자 유기물, 세균, 박테리아 등과 같이 용존가스(dissolved gas)를 제외한 거의 모든 것이 걸러지고 순수한 물 분자만 통과하게 되어 불순물 제거율이 상당히 높다.
역삼투 필터에 의해 걸러진 물은 이와 같이 중금속 이온 등을 포함한 거의 모든 불순물이 다 걸러진 순수한 물이어서 안심하고 마실 있다는 장점이 있는 반면에, 우리 몸에 필요한 유용한 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등과 같은 미네랄 성분까지도 부득이하게 모두 걸러지게 되는 문제가 있다.
인간이 마시기에 적합한 물은 미네랄이 균형을 이루는 약알칼리수인데 이렇게 역삼투 필터에 의해 걸러진 물은 미네랄이 없고 PH 6.0~6.5 정도인 약산성을 띠기 때문에 일각에서는 너무 과도하게 정화되어 바람직하지 않다는 지적이 많다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 역삼투막에 의해 여과된 물에 알칼리 부재를 작용시켜 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등과 같이 인체에 유용한 미네랄이 포함되어 알칼리성을 띠도록 하는 역삼투 필터를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 역삼투 필터는,
양단이 막혀있는 속이 빈 기다란 통 형상을 하며 한쪽 단에는 입수구가 마련되고 마주보는 다른 한쪽 단에는 출수구가 마련되는 필터 케이스;
상기 입수구와 출수구를 연결하도록 관 형상으로 설치되고 상기 입수구쪽과 상기 출수구쪽이 구분되도록 관 내부에 내부격벽이 설치되며, 상기 내부격벽을 기준으로 하여 상기 출수구가 있는 쪽의 측벽에 복수개의 출수공이 형성되고 상기 입수구가 있는 쪽의 측벽에 입수공이 형성되는 유로관;
상기 유로관의 양단이 양 옆으로 튀어나오도록 상기 입수공은 포함하지 않으면서 상기 출수공이 있는 부위를 포함하여 상기 유로관의 측벽을 소정의 두께로 둘러싸도록 설치되는 역삼투 필터층;
상기 입수구쪽과 상기 출수구쪽이 구분되도록 상기 역삼투 필터층과 상기 필터 케이스 사이에 설치되는 차단링;
상기 차단링을 기준으로 하여 상기 출수구쪽에 위치하도록 상기 필터 케이스에 설치되는 폐수구; 및
상기 내부격벽과 상기 출수구 사이에 위치하는 상기 유로관의 내부, 상기 유로관과 상기 출수구 사이의 공간, 상기 역삼투 필터층 자체에 설치되거나, 또는 상기 역삼투 필터층과 상기 유로관 사이에서 상기 유로관을 감싸도록 설치되는 알칼리 부재; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 역삼투 필터층은 역삼투막이 복수겹으로 감겨서 이루어질 수 있는데, 이 경우 상기 역삼투 필터층 자체에 설치되는 알칼리 부재는, 상기 복수개의 역삼투막 중에서 상기 유로관에 가장 가까이 위치하는 역삼투막에 설치되는 것이 바람직하며, 상기 역삼투 필터층과 상기 유로관 사이에서 상기 유로관을 감싸도록 설치되는 알칼리 부재는 상기 복수개의 역삼투막 중 상기 유로관에 가장 가까이 위치하는 역삼투막과 상기 유로관 사이에 설치되거나, 또는 상기 복수개의 역삼투막 중 상기 유로관에 가장 가까이 위치하는 역삼투막과 그 다음으로 가까이 위치하는 역삼투막 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 복수개의 역삼투막 중 상기 유로관에 가장 가까이 위치하는 역삼투막과 그 다음으로 가까이 위치하는 역삼투막 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 알칼리 부재는 복수개의 알칼리 입자를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 유로관 내부에 복수개의 관통공이 형성된 수납 케이스를 설치하고, 상기 유로관 내부에 설치되는 알칼리 입자는 상기 수납 케이스 내에 설치하는 것이 바람직하다.
상기 알칼리 입자는 분말(powder), 입상(granule), 또는 볼(ball) 형상을 할 수 있다.
상기 알칼리 입자는 0.01um~10mm 의 직경을 가지는 것이 바람직하다.
상기 유로관 내부에 설치되는 알칼리 부재는 복수개의 알칼리 입자가 성형되어 봉 또는 튜브 형상을 하는 것이 바람직하다. 상기 유로관을 감싸도록 설치되는 알칼리 부재는 복수개의 알칼리 입자가 성형되어 튜브 형상을 하는 것이 바람직하다. 상기 봉 또는 튜브 형상은 상기 알칼리 입자에 카본 또는 수지가 혼합되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기 알칼리 부재는 알칼리 또는 알칼리 토금속을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이 때 산화규소, 산화알루미늄, 산화철, 오산화인, 산화지르코늄, 산화타탄, 산화은, 산화아연, 산화하프늄, 산화이트륨, 탄산칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 산호, 폐화석, 장석, 카본, 야자탄, 점토, 카오린, 항균물질, 수지류, 음이온 물질, 지르콘, 희토류 물질, 및 규산소다 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 조합이 더 포함될 수도 있다.
상기 알칼리 부재는 복수개의 마그네슘 입자를 포함하여 이루어질 수 있으며, 이 경우 상기 마그네슘 입자의 표면에 실리카, 카본, 또는 은이 코팅되는 것이 바람직하다.
상기 내부격벽과 상기 출수구 사이에 위치하는 상기 유로관의 내부에 설치되는 알칼리 부재나 상기 유로관과 상기 출수구 사이의 공간에 설치되는 알칼리 부재는 봉 또는 괴 형태를 할 수 있다. 이 때 상기 봉 또는 괴 형태의 알칼리 부재는 마그네슘을 포함하거나 마그네슘 자체로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 내부격벽과 상기 출수구 사이에 위치하는 상기 유로관의 내부에 설치되는 알칼리 부재나 상기 유로관과 상기 출수구 사이의 공간에 설치되는 알칼리 부재는 카본 블록에 복수개의 알칼리 입자가 포함되어 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 카본 블록에는 상기 필터 케이의 길이 방향으로 중공이 관통 형성되고, 상기 알칼리 입자는 상기 중공에 설치되며, 상기 알칼리 입자가 상기 중공에서 빠져나가지 못하도록 상기 중공의 양단이 투수성막에 의해 막히거나, 상기 알칼리 입자보다 작은 크기의 관통공이 복수개 형성된 수납 케이스에 상기 알칼리 입자가 담겨진 채로 상기 중공 내에 설치되는 것이 바람직하다.
또한 상기 내부격벽과 상기 출수구 사이에 위치하는 상기 유로관의 내부에 설치되는 알칼리 부재나 상기 유로관과 상기 출수구 사이의 공간에 설치되는 알칼리 부재는 상기 카본 블록의 중공 내에 입자가 아닌 벌크형태의 알칼리 봉 또는 괴가 설치되어 이루어질 수도 있다. 상기 알칼리 봉 또는 알칼리 괴는 마그네슘을 포함하거나 마그네슘 자체로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 역삼투 필터의 기능이 그대로 발휘되면서 알칼리성 미네랄의 증가, tds(total dissolved solids)의 증가, PH 증가, 활성산소를 제거하는 수소의 증대, orp(oxidation reduction potential)의 저감, 살균 및 세척기능의 증대를 도모할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 역삼투 필터의 단점이라고 할 수 있는 물의 산성화 및 미네랄 부재가 알칼리 입자에 의해 방지되고 오히려 다양한 미네랄이 함유된 알칼리수를 얻을 수 있게 된다. 또한 경우에 따라서는 알칼리 입자 외에 다양한 기능성 물질을 추가하여 항균작용, 원적외선 방출효과, 음이온 방출효과, 물맛 향상 등의 효과를 얻을 수도 있다.
알칼리수는 비단 음료로서만 인체에 유익한 것이 아니라 살균 기능이 있으며, 과일, 야채, 기계, 설거지, 빨래, 샤워 등에 있어서 세척 및 세탁 기능이 뛰어나므로 세제 등의 사용을 줄일 수 있는 효과가 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 역삼투 필터는 알칼리수가 요구되는 곳이라면 규모에 상관없이 가정용, 의료용, 산업용, 기타 특수용 등 다방면에 적용 가능한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 역삼투 필터(RO filter)를 설명하기 위한 외관 사시도;
도 2는 도 1의 분해 사시도;
도 3은 도 1의 내부 단면도;
도 4는 도 3의 A 부분의 확대도;
도 5는 알칼리 부재(50)를 설명하기 위한 도면;
도 6 내지 도 9는 알칼리 부재(50)로 사용되는 카본 블록 필터(60)의 여러 가지 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도;
도 3은 도 1의 내부 단면도;
도 4는 도 3의 A 부분의 확대도;
도 5는 알칼리 부재(50)를 설명하기 위한 도면;
도 6 내지 도 9는 알칼리 부재(50)로 사용되는 카본 블록 필터(60)의 여러 가지 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.
도 1은 본 발명에 따른 역삼투 필터(RO filter)를 설명하기 위한 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다. 그리고 도 3은 도 1의 내부 단면도이며, 도 4는 도 3의 A 부분의 확대도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 필터 케이스(10)는 양단이 막혀 있는 속이 빈 기다란 통 형상으로 하며 한쪽 단에는 입수구(11)가 마련되고 마주보는 다른 한쪽 단에는 출수구(12)와 폐수구(13)가 마련된다. 필터 케이스(10)는 분해 및 조립을 위하여 소정부위에서 분리가능하게 이루어질 수도 있지만 물이 새는 것을 방지하기 위하여 전체적으로 일체형으로 밀봉될 수도 있다. 필터 케이스(10)가 플라스틱 재질일 경우에 열융착 등의 방법으로 이음새 없이 일체형으로 만들 수 있다. 폐수구(13)의 설치위치는 후술하는 바와 같이 반드시 단부에 위치하여야 하는 것은 아니며 필터 케이스(10)의 측면에 설치될 수도 있다.
유로관(20)은 입수구(11)와 출수구(12)를 연결하도록 관 형상으로 설치된다. 유로관(20)은 직선관 형상을 하는 것이 바람직하므로 입수구(11)와 출수구(12)는 서로 대향하여 마주보도록 설치되는 것이 바람직하다. 유로관(20) 내에는 내부격벽(22)이 설치되며, 유로관(20)의 내부는 내부격벽(22)에 의하여 입수구(11)쪽과 출수구(12)쪽이 서로 나뉘어 구분된다. 유로관(20)의 측벽에는 내부격벽(22)을 기준으로 하여 출수구(12)가 있는 쪽의 측벽에 복수개의 출수공(23)이 형성되고 입수구(11)가 있는 쪽의 측벽에 입수공(21)이 형성된다. 출수공(23)이 형성된 부위가 길도록 내부격벽(22)은 입수구(21)쪽에 치우치게 설치되는 것이 바람직하다. 내부격벽(22)이 유로관(20)의 입수구(11)쪽 끝단에 설치될 수도 있다.
역삼투 필터층(30)은 입수공(21)은 포함하지 않으면서 출수공(23)이 있는 부위를 포함하도록 하여 유로관(20)의 측벽을 소정의 두께(t)로 둘러싸도록 설치된다. 이 때 유로관(20)의 양단은 역삼투 필터층(30)의 양 옆으로 튀어나와 입수구(11)와 폐수구(12)에 연결된다.
역삼투 필터층(20)은 미세한 기공이 형성된 역삼투막(RO membrane)과 메시 스페이서 등이 적층되어 이루어진 복합막이 나권형(spiral wound type)으로 복수겹 감겨져서 이루어질 수 있다.
역삼투 필터층(30)의 겉에는 역삼투 필터층(30)의 측벽을 둘러싸도록 불투수 보호층(31)이 설치된다. 이러한 불투수 보호층(31)은 역삼투 필터층(30)이 풀리지 않도록 단단히 묶는 역할과 함께 역삼투 필터층(30)을 보호하기 위한 것이기도 하며 또한 물의 정화 경로가 길어지도록 하기 위한 것이기도 하다.
역삼투 필터층(30)과 필터 케이스(10) 사이가 입수구(11)쪽과 출수구(12)쪽이 구분되도록 나누어지도록 역삼투 필터층(30)에는 차단링(40)이 끼워진다. 따라서 역삼투 필터층(30)과 필터 케이스(10) 사이에서는 차단링(40)을 기준으로 하여 입수구(21)쪽과 출수구(22)쪽에 있는 물이 서로 왕래하지 못한다. 차단링(40)은 실링을 위한 것이므로 고무링을 사용하는 것이 바람직하며, 차단링(40)이 이동하지 못하도록 테프론 테이프(41)를 위하여 차단링(40)을 고정시키는 것이 바람직하다.
내부격벽(22)과 출수구(12) 사이에 위치하도록 유로관(20)의 내부에는 복수개의 알칼리 부재(50)가 설치된다. 또한 유로관(20)과 출수구(12) 사이의 빈 공간에 알칼리 부재(50)가 설치될 수도 있다.
알칼리 부재(50)는 알칼리 또는 알칼리 토금속을 포함하는 부재를 말하며, 복수개의 알칼리 입자가 단순히 모여 있는 형상을 취할 수도 있고, 이들 입자가 성형되어 봉 또는 튜브 형상을 할 수도 있다. 이 때의 입자는 분말(powder), 입상(granule), 또는 볼(ball) 형상 등을 할 수 있다.
알칼리 부재(50)는, 알칼리 입자가 단순히 모여 이루어지는 경우, 알칼리 입자가 흐트러지지 않도록 복수개의 관통공(55a)이 형성된 수납 케이스(55)에 담아서 유로관(20)의 내부에 설치하는 것이 바람직하다. 그리고 알칼리 부재(50)가 봉 또는 튜브 형상을 하는 경우에는 카본 또는 수지 등을 첨가하여 성형을 돕거나 카본 등의 독특한 효능(예: 물맛 향상)이 더 발휘되도록 하는 것이 바람직하다. 알칼리 부재(50)가 봉 또는 튜브 형상을 하는 경우에는 굳이 수납 케이스(55)가 필요 없을 것이다.
수납 케이스(55)는 플라스틱에 관통공(55a)을 뚫거나 관통공(55a)이 있는 망사나 천 등을 이용하여 제조될 수 있는데, 유로관(20)과 마찬가지로 내부가 빈 봉 형상을 하는 것이 바람직하며, 이 경우 관통공(55a)은 수납 케이스(55)의 양단 및 측벽 모두에 형성되는 것이 바람직하다.
알칼리 부재(50)가 유로관(20)의 내부에 설치될 때에 알칼리 부재(50)에 공극이 너무 없으면 물이 흘러 빠져나가지 못하기 때문에 어느 정도의 공극률 확보를 위하여 알칼리 부재(50)를 이루는 입자는 0.01um~10mm 의 직경을 가지는 것이 바람직하다.
알칼리 부재(50)는 칼슘, 나트륨, 마그네슘, 또는 칼륨 등과 같은 알칼리 또는 알칼리 토금속을 포함하여 이루어지며, 항균작용, 원적외선 방출효과, 음이온 방출효과, 물맛 향상 효과 등의 기능성을 부여하기 위하여 산화규소, 산화알루미늄, 산화철, 오산화인, 산화지르코늄, 산화타탄, 산화은, 산화아연, 산화하프늄, 산화이트륨, 탄산칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 산호, 폐화석, 장석, 카본, 야자탄, 점토, 카오린, 항균물질, 수지류, 음이온 물질, 지르콘, 희토류 물질, 및 규산소다 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 조합을 더 포함할 수도 있다.
알칼리 부재(50)가 복수개의 마그네슘 입자를 포함하여 이루어질 경우, 상기 마그네슘 입자의 표면에 실리카, 카본, 또는 은(Ag) 등이 코팅되는 것이 바람직하다. 마그네슘은 물과 급격하게 반응하기 때문에 이러한 급격 반응을 지연시킬 필요가 있어 이와 같이 코팅층을 형성하는 것이다. 또한 마그네슘은 물과 반응할 때 MgOH2가 생성되는 데 이러한 MgOH2가 마그네슘 입자의 표면에 피막을 이루게 되면 마그네슘 입자와 물의 반응이 더 이상 진행되지 않기 때문에 이를 피하기 위해서 마그네슘 입자의 표면에 상기와 같은 코팅층을 형성하는 것이다. 카본은 물맛을 향상시키기 위한 것이며, 은은 향균기능을 부여하기 위한 것이다.
한편, 본 발명에 따른 알칼리 부재(50)는 역삼투 필터층(30) 자체에 설치될 수도 있다. 이 때 알칼리 부재(50)는 복수개의 역삼투막 중에서 유로관(20)에 가장 가까이 위치하는 역삼투막에 입자 형태로 삽입 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 알칼리 부재(50)는 역삼투 필터층(30)과 유로관(20) 사이에서 유로관(20)을 감싸는 튜브형상으로 설치될 수도 있다. 이 때 알칼리 부재(50)는 복수개의 역삼투막 중 유로관(20)에 가장 가까이 위치하는 역삼투막과 유로관(20) 사이에 설치되거나, 또는 복수개의 역삼투막 중 유로관(20)에 가장 가까이 위치하는 역삼투막과 그 다음으로 가까이 위치하는 역삼투막 사이에 설치될 수 있다.
알칼리 부재(50)는 도시된 바와 같이 내부격벽(22)과 출수구(12) 사이에 위치하도록 유로관(20)의 내부에 설치될 수도 있지만, 유로관(20)과 출수구(12) 사이의 빈공간에 설치될 수 있음은 상술하였다(후자의 경우는 미도시 되었음). 이들 양자의 경우 알칼리 부재(50)는 입자나 이들의 성형체가 아닌 봉 또는 괴의 벌크 형상을 할 수 있다. 상기 봉 또는 괴 형태의 알칼리 부재는 마그네슘을 포함하거나 마그네슘 자체로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 내부격벽(22)과 출수구(12) 사이에 위치하도록 유로관(20)의 내부에 알칼리 부재(50)를 설치하거나, 유로관(20)과 출수구(12) 사이의 빈 공간에 알칼리 부재(50)를 설치할 경우에는 도 6 내지 도 9에서와 같이 카본 블록 필터(60) 형태로 설치될 수도 있다. 카본 블록 필터(60)는 여러 가지 태양이 있을 수 있다.
도 6은 카본 블록 필터(60)의 제1실시예를 나타낸 것으로서, 카본 블록 필터(60)는 카본 블록(67)의 중공(69) 내에 복수개의 알칼리 입자(65)가 설치되어 이루어진다. 이 때 중공(69)은 필터 케이스(10)의 길이 방향으로 관통 형성되고 중공(69)의 양단에는 알칼리 입자(65)가 빠져나가지 못하도록 투수성막(68)에 의해 막히는 것이 바람직하다.
도 7은 카본 블록 필터(60)의 제2실시예로서, 알칼리 입자(65)가 빠지지 않도록 카본 블록(67) 전체가 미세 관통공(61a)이 형성된 수납 케이스(61)에 담겨진 경우를 나타낸 것이다.
도 8은 카본 블록 필터(60)의 제3실시예로서, 알칼리 입자(65)가 수납 케이스(61)에 담겨진 채로 중공(69) 내에 설치되는 경우를 나타낸 것이다.
도 9는 카본 블록 필터(60)의 제4실시예로서, 알칼리 입자(65)가 단순히 모여 있는 형상이 아니라 이들 입자가 봉 형상 덩어리로 성형되어 중공(69) 내에 설치되는 경우를 나타낸 것이다.
카본 블록(67)은 철이나 녹 등을 걸러낼 뿐만 아니라 물맛 향상을 위한 것이고, 알칼리 입자(65)는 알칼리수를 얻기 위하여 인위적으로 미네랄 성분을 투입하기 위한 것이다.
도 6 내지 9에서는 카본 블록(67)의 길이가 짧게 도시되었지만 유로관(20)의 내부에 설치되는 경우에는 카본 블록(67)이 유로관(20)처럼 길이가 긴 것이 바람직하다. 물론 짧은 카본 블록(67)을 직렬적으로 복수개 배열하여도 좋다.
그리고 이 외에도 카본 블록(65)의 중공(69)에 입자나 이들의 성형체가 아닌 알칼리 봉이나 괴 형태의 벌크(bulk)가 설치될 수도 있다. 물론, 카본 블록(65) 없이 알칼리 봉이나 괴가 단독으로 유로관(20)의 내부나 유로관(20)과 출수구(12) 사이의 빈 공간에 설치될 수도 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 역삼투 필터의 동작원리를 설명하면 다음과 같다.
입수구(11)를 통하여 필터 케이스(10)의 내부로 유입된 원수는 유로관(20) 내부로 흘러가게 되고, 이 때 유로관(20)이 내부격벽(22)에 의하여 막혀 있으므로 원수가 유로관(20)에서 맴돌다가 또는 곧바로 유로관(20)의 입수공(21)을 통하여 빠져나와 소정의 두께(t)를 갖는 역삼투 필터층(30)의 단부를 통하여 역삼투 필터층(30)의 내부로 유입되어 들어간다. 이 때 역삼투 필터층(30)과 필터 케이스(10) 사이는 차단링(40)에 의하여 막혀 있으므로 원수가 차단링(40)을 넘어 출수구(12)가 있는 쪽으로는 가지 못한다.
역삼투 필터층(30)의 내부로 유입된 원수는 역삼투 필터층(30)에 의하여 정화되면서 유로관(20)의 출수공(23)을 통하여 유로관(20)의 내부로 유입된다. 역삼투 필터층(30)은 역삼투막이 복수개의 겹으로 유로관(20)을 둘러싸서 이루어지기 때문에 원수가 역삼투막을 통과하여 유로관(20)으로 유입되는 과정에서 정화가 이루어지는 것이다.
이 과정에서 원수 내의 금속이온, 염소이온, 무기성 이온, 저분자 유기물, 세균, 박테리아 등 거의 모든 것이 걸러지기 때문에 유로관(20)의 내부로 유입되는 물은 거의 순수한 물 분자로 이루어진다. 인간이 마시기에 적합한 물은 미네랄이 균형을 이루는 약알칼리수인데 이렇게 역삼투 필터층(30)을 거쳐 유로관(20)으로 유입되는 정화수는 미네랄이 없고 PH 6.0~6.5 정도로 약산성을 띠기 때문에 인간이 장기간 반복적으로 마시기에는 바람직하지 않다.
따라서 알칼리수를 얻기 위하여 인위적으로 미네랄 성분을 투입하여 줄 필요가 있는데, 이러한 역할을 하는 것이 알칼리 부재(50)이다. 알칼리 부재(50)에는 물과 접촉하여 수소를 발생하며 물을 알칼리성으로 바꾸어줄 수 있는 미네랄들이 함유된다. 이온화 경향이 큰 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 칼륨(K)과 같은 미네랄들을 그 예로 들 수 있다. 마그네슘 등은 물과 아래의 반응식 1과 같이 반응한다.
[반응식 1]
M + 2H2O -> M2+ + 2OH- + H2 , 여기서, M = 알칼리 또는 알칼리 토금속
이렇게 형성된 수산화기(OH-)는 마그네슘 등의 표면에 부착되어 있는 상태로 적절하게 물을 알칼리성으로 만들어준다. 그리고 동시에 형성되는 수소(활성수소)는 물에 만병의 근원인 활성산소를 없애는 능력을 부여한다. 보통의 수돗물이나 정수기에서 나오는 물은 산화환원전위가 +200mV 내지 +500mV 이나, 이렇게 활성수소가 생성된 물은 산화환원전위가 음의 값을 가진다.
유로관(20)의 내부로 유입된 정화수는 수납 케이스(55)의 관통공(55a)을 통하여 알칼리 부재(50)의 공극을 거쳐서 출수구(12)로 빠져나가며, 알칼리 부재(50)를 거치는 과정에서 환원되어 알칼리성을 띠게 된다. 이 때 구체적인 PH는 알칼리 부재(50)의 능력에 따라 달라질 것이나 신체 체액에 유사하게 PH 7.5 ~ 8.5 가 되도록 하는 것이 바람직하다. 물론 의료용 항산화수로 사용하고자 할 때에는 PH가 이보다 높게 하는 것이 바람직하다.
출수구(12)를 통하여 배출되는 물에 항균작용, 원적외선 방출효과, 음이온 방출효과, 물맛 향상 효과 등을 위하여 알칼리 부재(50)에 칼슘, 나트륨, 마그네슘, 또는 칼륨 외에 산화규소, 산화알루미늄, 산화철, 오산화인, 산화지르코늄, 산화타탄, 산화은, 산화아연, 산화하프늄, 산화이트륨, 탄산칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 산호, 폐화석, 장석, 카본, 야자탄, 점토, 카오린, 항균물질, 수지류, 음이온 물질, 지르콘, 희토류 물질, 및 규산소다 등 기능적으로 다양한 것이 더 포함될 수 있다.
알칼리 부재(50)의 공극이 너무 작으면 물의 배출이 제대로 이루어지지 않을 수 있으므로 알칼리 부재(50)는 상술한 바와 같이 적절한 크기의 입자들로 이루어지는 것이 바람직하다.
역삼투 필터층(30)에서 유로관(20)쪽으로 유입되지 못한 물은 불순물 성분이 농축된 상태로 산성을 띠며 이들은 역삼투 필터층(30)의 단부를 통하여 폐수구(13)로 외부 배출된다. 폐수구(13)는 필터 케이스(10)의 끝단에 위치해야만 하는 것은 아니며 차단링(40)을 기준으로 하여 출수구(12) 쪽에 위치하기만 하면 필터 케이스(10)의 측면에 설치될 수도 있다.
역삼투 필터층(50)이 불투수 보호층(31)으로 둘러싸져 있기 때문에 역삼투 필터층(50)의 한쪽 단부에서 다른 한쪽 단부로 물이 흐르는 과정에서 물이 유로관(20)으로 유입되면서 정화가 이루어지게 된다. 따라서 정화경로가 최대한 길어진다. 불투수 보호층(31)이 없다면 역삼투 필터층(50)의 단부가 아닌 중간 영역에서부터 물이 유입되거나 빠져나오게 되어 정화가 제대로 이루어지지 않게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 역삼투 필터의 단점이라고 할 수 있는 물의 산성화 및 미네랄 부재가 알칼리 부재(50)에 의해 방지되고 오히려 다양한 미네랄이 함유된 알칼리수를 얻을 수 있게 된다. 또한 경우에 따라서는 알칼리 부재(50)에 기능성 물질을 추가하여 항균작용, 원적외선 방출효과, 음이온 방출효과, 물맛 향상 등의 효과를 얻을 수도 있다.
알칼리 부재(50)가 역삼투 필터층(30)에 입자로서 삽입 설치되거나, 역삼투 필터층(30)과 유로관(20)의 사이에서 유로관(20)을 감싸도록 튜브 형태로 설치되는 경우에도 마찬가지이다.
10: 필터 케이스
11: 입수구
12: 출수구
13: 폐수구
20: 유로관
21: 입수공
22: 내부격벽
23: 출수공
30: 역삼투 필터층
31: 불투수 보호층
40: 차단링
41: 테프론 테이프
50, 65: 알칼리 입자
55: 수납 케이스
55a: 관통공
60: 카본 블록 필터
61: 수납 케이스
68; 투수성막
69: 중공
11: 입수구
12: 출수구
13: 폐수구
20: 유로관
21: 입수공
22: 내부격벽
23: 출수공
30: 역삼투 필터층
31: 불투수 보호층
40: 차단링
41: 테프론 테이프
50, 65: 알칼리 입자
55: 수납 케이스
55a: 관통공
60: 카본 블록 필터
61: 수납 케이스
68; 투수성막
69: 중공
Claims (21)
- 양단이 막혀있는 속이 빈 기다란 통 형상을 하며 한쪽 단에는 입수구가 마련되고 마주보는 다른 한쪽 단에는 출수구가 마련되는 필터 케이스;
상기 입수구와 출수구를 연결하도록 관 형상으로 설치되고 상기 입수구쪽과 상기 출수구쪽이 구분되도록 관 내부에 내부격벽이 설치되며, 상기 내부격벽을 기준으로 하여 상기 출수구가 있는 쪽의 측벽에 복수개의 출수공이 형성되고 상기 입수구가 있는 쪽의 측벽에 입수공이 형성되는 유로관;
상기 유로관의 양단이 양 옆으로 튀어나오도록 상기 입수공은 포함하지 않으면서 상기 출수공이 있는 부위를 포함하여 상기 유로관의 측벽을 소정의 두께로 둘러싸도록 설치되는 역삼투 필터층;
상기 입수구쪽과 상기 출수구쪽이 구분되도록 상기 역삼투 필터층과 상기 필터 케이스 사이에 설치되는 차단링;
상기 차단링을 기준으로 하여 상기 출수구쪽에 위치하도록 상기 필터 케이스에 설치되는 폐수구; 및
상기 내부격벽과 상기 출수구 사이에 위치하는 상기 유로관의 내부, 상기 유로관과 상기 출수구 사이의 공간, 상기 역삼투 필터층 자체에 설치되거나, 또는 상기 역삼투 필터층과 상기 유로관 사이에서 상기 유로관을 감싸도록 설치되는 알칼리 부재; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터. - 제1항에 있어서, 상기 역삼투 필터층은 역삼투막이 복수겹으로 감겨서 이루어지고, 상기 역삼투 필터층 자체에 설치되는 알칼리 부재는 상기 복수개의 역삼투막 중에서 상기 유로관에 가장 가까이 위치하는 역삼투막에 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 역삼투 필터층은 역삼투막이 복수겹으로 감겨서 이루어지고, 상기 역삼투 필터층과 상기 유로관 사이에서 상기 유로관을 감싸도록 설치되는 알칼리 부재는, 상기 복수개의 역삼투막 중 상기 유로관에 가장 가까이 위치하는 역삼투막과 상기 유로관 사이에 설치되거나, 또는 상기 복수개의 역삼투막 중 상기 유로관에 가장 가까이 위치하는 역삼투막과 그 다음으로 가까이 위치하는 역삼투막 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 알칼리 부재가 복수개의 알칼리 입자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제4항에 있어서, 상기 유로관 내부에 복수개의 관통공이 형성된 수납 케이스가 설치되고, 상기 유로관 내부에 설치되는 알칼리 입자는 상기 수납 케이스 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제4항에 있어서, 상기 알칼리 입자가 분말(powder), 입상(granule), 또는 볼(ball) 형상을 하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제4항에 있어서, 상기 알칼리 입자가 0.01um~10mm 의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 유로관 내부에 설치되는 알칼리 부재는 복수개의 알칼리 입자가 성형되어 봉 또는 튜브 형상을 하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제8항에 있어서, 상기 봉 또는 튜브 형상이 상기 알칼리 입자에 카본 또는 수지가 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 유로관을 감싸도록 설치되는 알칼리 부재는 복수개의 알칼리 입자가 성형되어 튜브 형상을 하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제10항에 있어서, 상기 튜브 형상이 상기 알칼리 입자에 카본 또는 수지가 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 알칼리 부재가 알칼리 또는 알칼리 토금속을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제12항에 있어서, 상기 알칼리 부재가 복수개의 마그네슘 입자를 포함하여 이루어지고, 상기 마그네슘 입자의 표면에 실리카, 카본, 또는 은이 코팅되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제12항에 있어서, 상기 알칼리 부재가 산화규소, 산화알루미늄, 산화철, 오산화인, 산화지르코늄, 산화타탄, 산화은, 산화아연, 산화하프늄, 산화이트륨, 탄산칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 산호, 폐화석, 장석, 카본, 야자탄, 점토, 카오린, 항균물질, 수지류, 음이온 물질, 지르콘, 희토류 물질, 및 규산소다 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 조합을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 내부격벽과 상기 출수구 사이에 위치하는 상기 유로관의 내부에 설치되는 알칼리 부재나 상기 유로관과 상기 출수구 사이의 공간에 설치되는 알칼리 부재는 봉 또는 괴 형태를 하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제15항에 있어서, 상기 봉 또는 괴 형태의 알칼리 부재가 마그네슘을 포함하거나 마그네슘 자체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 내부격벽과 상기 출수구 사이에 위치하는 상기 유로관의 내부에 설치되는 알칼리 부재나 상기 유로관과 상기 출수구 사이의 공간에 설치되는 알칼리 부재는, 카본 블록에 복수개의 알칼리 입자가 포함되어 이루어지되, 상기 카본 블록에 상기 필터 케이스의 길이 방향으로 중공이 관통 형성되고, 상기 알칼리 입자는 상기 중공에 설치되며, 상기 알칼리 입자가 상기 중공에서 빠져나가지 못하도록 상기 중공의 양단이 투수성막에 의해 막히는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 내부격벽과 상기 출수구 사이에 위치하는 상기 유로관의 내부에 설치되는 알칼리 부재나 상기 유로관과 상기 출수구 사이의 공간에 설치되는 알칼리 부재는, 카본 블록에 복수개의 알칼리 입자가 포함되어 이루어지되, 상기 카본 블록에 상기 필터 케이스의 길이 방향으로 중공이 관통 형성되고, 상기 알칼리 입자는 상기 중공에 설치되며, 상기 알칼리 입자가 상기 중공에서 빠져나가지 못하도록 상기 복수개의 알칼리 입자가 덩어리 형태로 성형되어 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 내부격벽과 상기 출수구 사이에 위치하는 상기 유로관의 내부에 설치되는 알칼리 부재 및 상기 유로관과 상기 출수구 사이의 공간에 설치되는 알칼리 부재는, 카본 블록에 복수개의 알칼리 입자가 포함되어 이루어지되, 상기 카본 블록에 상기 필터 케이의 길이 방향으로 중공이 관통 형성되고, 상기 알칼리 입자는 상기 중공 내에 설치되고, 상기 알칼리 입자 또는 상기 카본 블록이 상기 알칼리 입자보다 작은 크기의 관통공이 복수개 형성된 수납 케이스에 담겨지는 것을 특징으로 하는 하는 역삼투 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 내부격벽과 상기 출수구 사이에 위치하는 상기 유로관의 내부에 설치되는 알칼리 부재 및 상기 유로관과 상기 출수구 사이의 공간에 설치되는 알칼리 부재는, 카본 블록에 알칼리 봉 또는 알칼리 괴가 포함되어 이루어지되, 상기 카본 블록에 상기 필터 케이의 길이 방향으로 중공이 관통 형성되고, 상기 알칼리 봉 또는 알칼리 괴가 상기 중공 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
- 제20항에 있어서, 상기 알칼리 봉 또는 알칼리 괴가 마그네슘을 포함하거나 마그네슘 자체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130017775A KR101531156B1 (ko) | 2013-02-20 | 2013-02-20 | 알칼리 입자를 이용하는 역삼투 필터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130017775A KR101531156B1 (ko) | 2013-02-20 | 2013-02-20 | 알칼리 입자를 이용하는 역삼투 필터 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140104595A true KR20140104595A (ko) | 2014-08-29 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020130017775A KR101531156B1 (ko) | 2013-02-20 | 2013-02-20 | 알칼리 입자를 이용하는 역삼투 필터 |
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104587831A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-05-06 | 九阳皮克布朗(北京)净水科技有限公司 | 通过一端接触即可实现膜组件上下两端进水的高效节水滤芯 |
| CN115745086A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-03-07 | 浙江奥氏环境科技有限公司 | 一种反渗透膜元件 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1302904C (en) * | 1986-06-24 | 1992-06-09 | Peter H. Knappe | High recovery spiral wound membrane element |
| US4992170A (en) * | 1990-04-03 | 1991-02-12 | Eastman Kodak Company | Reverse osmosis filter cartridge assembly |
| JP2005152876A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-06-16 | Norihiro Okumura | 水改質器用カートリッジ及び水改質器 |
| KR20120002855A (ko) * | 2010-07-01 | 2012-01-09 | 웅진코웨이주식회사 | 일체형필터 |
-
2013
- 2013-02-20 KR KR1020130017775A patent/KR101531156B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104587831A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-05-06 | 九阳皮克布朗(北京)净水科技有限公司 | 通过一端接触即可实现膜组件上下两端进水的高效节水滤芯 |
| CN115745086A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-03-07 | 浙江奥氏环境科技有限公司 | 一种反渗透膜元件 |
| CN115745086B (zh) * | 2022-11-29 | 2023-08-18 | 浙江奥氏环境科技有限公司 | 一种反渗透膜元件 |
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| KR101531156B1 (ko) | 2015-06-25 |
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