KR20140147972A

KR20140147972A - 알칼리 공급 카트리지를 갖는 역삼투 필터

Info

Publication number: KR20140147972A
Application number: KR20130071044A
Authority: KR
Inventors: 전형탁
Original assignee: (주)바이오세라
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2014-12-31
Also published as: KR101511335B1

Abstract

본 발명에 따른 역삼투 필터는, 한쪽단에는 입수구(11)가 형성되고 마주보는 나머지 다른 한쪽단에는 출수구(12)가 형성되는 필터케이스(10); 출수구(12)에 연결되도록 설치되며 내부에 알칼리 부재(155)가 들어있는 알칼리 공급 카트리지(150); 입수구(11)와 알칼리 공급 카트리지(150)를 연결하도록 설치되며, 입수구(11)가 있는 쪽과 알칼리 공급 카트리지(150)가 있는 쪽이 구분되도록 내부에 내부격벽(22)을 가지며, 내부격벽(22)을 기준으로 하여 입수구(11)가 있는 쪽의 측벽에 유입공(21)이 형성되고 알칼리 공급 카트리지(150)가 있는 쪽의 측벽에 출수공(22)이 형성되는 유로관(20); 및 출수공(22)을 포함하면서 유로관(20)을 둘러싸도록 설치되는 역삼투 필터층(30); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

알칼리 공급 카트리지를 갖는 역삼투 필터{Reverse osmosis filter having alkali support cartridge}

본 발명은 역삼투 필터에 관한 것으로서, 특히 역삼투막(reverse osmosis membrane, RO membrane)에 의해 여과된 물이 알칼리 부재의 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 금속이 온, 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 띠 기 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 알칼리성 미네랄이 포함되도록 하는 역삼투 필터를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 역삼투 필터는,

한쪽단에는 입수구가 형성되고 마주보는 나머지 다른 한쪽단에는 출수구가 형성되는 필터케이스;

상기 출수구에 연결되도록 설치되며 내부에 알칼리 부재가 들어있는 알칼리 공급 카트리지;

상기 입수구와 상기 알칼리 공급 카트리지를 연결하도록 설치되며, 상기 입수구가 있는 쪽과 상기 알칼리 공급 카트리지가 있는 쪽이 구분되도록 내부에 내부격벽을 가지며, 상기 내부격벽을 기준으로 하여 상기 입수구가 있는 쪽의 측벽에 유입공이 형성되고 상기 알칼리 공급 카트리지가 있는 쪽의 측벽에 출수공이 형성되는 유로관; 및

상기 출수공을 포함하면서 상기 유로관을 둘러싸도록 설치되는 역삼투 필터층; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 입수구가 있는 쪽과 상기 출수구가 있는 쪽이 구분되도록 상기 역삼투 필터층과 상기 필터케이스 사이에 차단링이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 차단링을 기준으로 하여 상기 출수구가 있는 쪽에 위치하도록 상기 필터케이스에 폐수구가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 알칼리 공급 카트리지와 상기 필터케이스 사이에 틈이 존재하도록 상기 알칼리 공급 카트리지의 직경은 상기 필터케이스의 직경보다 작은 것이 바람직하다.

상기 알칼리 공급 카트리지는, 한쪽단에는 상기 유로관이 삽입되어 들어오면서 체결되도록 암홈이 형성되고, 다른 한쪽단에는 상기 출수구에 삽입되어 들어가면서 체결되도록 주둥이가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 암홈과 상기 유로관 사이 및 상기 주둥이와 상기 출수구 사이 중 적어도 어느 한 곳에 오링이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 알칼리 공급 카트리지는 상기 유로관과 상기 출수구에 각각 나사 체결되는 것이 바람직하다.

상기 유로관의 내부에 알칼리 부재가 들어있을 수 있다.

상기 역삼투 필터층 자체에 상기 알칼리 부재가 포함될 수 있다.

상기 역삼투 필터층은 역삼투막이 복수겹으로 감겨서 이루어지고, 상기 역삼투 필터층 자체에 포함되는 알칼리 부재는 상기 복수개의 역삼투막 중에서 상기 유로관에 가장 가까이 위치하는 역삼투막에 입자 형태로 설치되는 것이 바람직하다.

상기 역삼투 필터층과 상기 유로관 사이에서 상기 유로관을 감싸도록 알칼리 부재가 설치될 수 있다.

상기 역삼투 필터층은 역삼투막이 복수겹으로 감겨서 이루어지고, 상기 역삼투 필터층과 상기 유로관 사이에서 상기 유로관을 감싸도록 설치되는 알칼리 부재는 상기 복수개의 역삼투막중에서 상기 유로관에 가장 가까이 위치하는 역삼투막과 상기 유로관 사이에 설치되거나, 또는 상기 복수개의 역삼투막중에서 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.

상기 알칼리 입자는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하여 이루어진다.

상기 알칼리 입자는 복수개의 마그네슘 입자를 포함하여 이루어질 수 있는데, 이 경우 상기 마그네슘 입자의 표면에 실리카, 카본, 또는 은이 코팅되는 것이 바람직하다.

상기 알칼리 부재는 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 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 알칼리 입자는 분말(powder), 입상(granule), 또는 볼(ball) 형상을 할 수 있다.

상기 알칼리 입자는 0.1um~10mm의 크기를 가지는 것이 바람직하다.

상기 알칼리 입자는 상기 알칼리 입자보다 작은 크기의 관통공을 복수개 가지는 수납 파우치 내에 설치될 수 있다.

상기 알칼리 부재는 복수개의 알칼리 입자가 성형되어 덩어리 형태를 하거나 주조에 의해 덩어리 형태를 할 수 있다.

상기 성형된 덩어리 형태가 상기 알칼리 입자에 카본 또는 수지가 더 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 주조에 의한 덩어리 형태가 마그네슘을 포함하거나 마그네슘 자체로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 알칼리 부재는 알칼리 입자와 카본블록을 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 카본블록은 상기 필터 케이스의 길이방향으로 중공이 관통 형성되며, 상기 알칼리 입자는 상기 중공 내에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 중공의 양단이 투수성막에 의해 막히는 것이 바람직하다.

상기 알칼리 입자가 성형되어 덩어리 형태를 할 수 있다.

상기 알칼리 입자의 크기보다 작은 크기의 관통공을 복수개 가지는 수납 파우치 내에 상기 알칼리 입자가 단독으로 또는 상기 알칼리 입자와 상기 카본블록이 함께 수납될 수 있다.

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 공급 카트리지에 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, 산업

용, 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 5 내지 도 7은 알칼리 부재(155)의 일예로서 알칼리 입자(50)를 이용하는 경우를 설명하기 위한 도면들;
도 8 내지 도 11은 알칼리 부재(155)의 다른 예로서 알칼리 입자(50)와 함께 카본블럭(60)을 이용하는 경우를 설명하기 위한 도면들;
도 12 내지 도 14는 알칼리 부재(155)의 다른 설치위치를 설명하기 위한 도면들이다.

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 나머지 다른 한쪽단에는 출수구(12)와 폐수구(13)가 마련된다.

필터 케이스(10)는 분해 및 조립을 위하여 소정부위에서 분리가능하게 체결되어 이루어질 수도 있지만 물이 새는 것을 방지하기 위하여 밀봉되어 전체적으로 일체형을 이룰 수도 있다. 필터 케이스(10)가 플라스틱 재질일 경우에 열융착 등의 방법으로 이음새 없이 일체형으로 만들기 용이하다.

알칼리 공급 카트리지(150)는 출수구(12)에 연결되도록 설치되며, 알칼리 공급 카트리지(150)의 내부공간에는 알칼리 부재(155)가 설치된다.

유로관(20)은 입수구(11)와 알칼리 공급 카트리지(150)를 연결하도록 관 형상으로 설치된다. 유로관(20)은 직선 형태가 바람직하며, 따라서 입수구(11)와 출수구(12)는 대향하여 마주보도록 설치되는 것이 바람직하다.

알칼리 공급 카트리지(150)의 경우, 유로관(20)과 연결되는 부위에는 유로관(20)이 삽입되어 들어오면서 체결되도록 암홈(151)이 형성되고, 출수구(12)와 연결되는 부위는 출수구(12)에 삽입되어 들어가면서 체결되도록 주둥이(152)가 형성되는 것이 바람직하다. 이는 물이 유로관(20)쪽에서 알칼리 공급 카트리지(150)쪽으로 흐른 후 출수구(12)로 빠져나가기 때문에 이러한 구성을 취하는 것이 유체역학적으로 볼 때 알칼리 공급 카트리지(150)가 유로관(20)과 출수구(12)에 연결되는 부위에서 물이 새지 않도록 하는 데에 유리하기 때문이다.

주둥이(152)가 출수구(12)에 삽입되어 들어가도록 출수구(12)에 돌기관(14)을 형성하고 이 돌기관(14)에 주둥이(152)를 삽입시킨다. 유로관(20)이 삽입되어 들어가는 부위와 주둥이(152)가 삽입되어 들어가는 부위에는 오링(151a, 152a)이 형성되는 것이 바람직하다. 유로관(20)과 주둥이(152)이 삽입은 단순히 끼워지는 것을 넘어서 볼트처럼 나사 체결되는 것이 밀폐성 및 견고성 측면에서 더욱 바람직하다.

유로관(20) 내에는 내부격벽(22)이 설치되며, 유로관(20)의 내부는 내부격벽(22)에 의하여 입수구(11)가 있는 쪽과 알칼리 공급 카트리지(150)가 있는 쪽이 서로 나뉘어 구분된다.

유로관(20)의 측벽에는 내부격벽(22)을 기준으로 하여 입수구(11)가 있는 쪽에 유입공(21)이 형성되고, 알칼리 공급 카트리지(150)가 있는 쪽에 복수개의 출수공(23)이 형성된다. 유입공(21)은 유로관(20)의 끝단에 홈을 내서 형성시키는 것이 바람직하다.

역삼투 필터층(30)은 유입공(21)은 포함하지 않으면서 출수공(23)이 있는 부위를 포함하여 유로관(20)의 측벽을 소정의 두께(t)로 둘러싸도록 설치된다. 이 때 유로관(20)의 양단은 양 옆으로 튀어나와 한쪽은 입수구(11)에 연결되고 나머지 다른 한쪽은 알칼리 공급 카트리지(150)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 이루어진다. 역삼투 필터층(30)의 겉에는 역삼투 필터층(30)을 둘러싸도록 불투수 보호층(31)이 설치된다. 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) 사이에는 입수구(11)가 있는 쪽과 출수구(12)가 있는 쪽으로 구분되어 나누어지도록 차단링(40)이 역삼투 필터층(30)을 감싸도록 설치된다. 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 차단링(40)을 테프론 테이프(41)로 고정시키는 것이 바람직하다.

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.

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 유입공(21)을 통하여 빠져나와 소정의 두께(t)를 갖는 역삼투 필터층(30)의 단부를 통하여 역삼투 필터층(30)의 내부로 유입되어 필터 케이스(10)의 길이방향을 따라 흐르게 된다. 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 이루어진다.

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 공급 카트리지(150) 내에 있는 알칼리 부재(155)이다. 알칼리 부재(155)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 상태로적절하게 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)을 통하여 알칼리 공급 카트리지(150)로 유입된 물은 알칼리 부재(155)에 의해 미네랄 성분을 공급받으면서 출수구(13)를 통해 외부로 빠져나간다. 따라서 출수구(13)를 통해 외부 배출되는 물은 알칼리 부재(155)를 거치는 과정에서 환원되어 알칼리성을 띠게 된다. 이 때 구체적인 PH는 알칼리 부재(155)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(155)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.

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. 이 때, 알칼리 공급 카트리지(150)의 직경이 필터 케이스(10)의 직경보다 작도록 함으로써 알칼리 공급 카트리지(150)와 필터 케이스(10) 사이에 틈이 존재하도록 하여 알칼리 공급 카트리지(150)가 폐수의 배출을 막지 않도록 하는 것이 바람직하다.

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 길어진 다. 불투수 보호층(31)이 없다면 역삼투 필터층(50)의 단부가 아닌 중간 영역에서 부터 물이 유입되거나 빠져나오게 되어 정화가 제대로 이루어지지 않게 된다.

도 5 내지 도 7은 알칼리 부재(155)의 일예로서 알칼리 입자(50)를 이용하는 경우를 설명하기 위한 도면들이다. 구체적으로, 도 5에서와 같이 분말(powder), 입상(granule), 또는 볼(ball) 등의 형상을 하는 알칼리 입자(50)가 단순히 복수개 모여 알칼리 공급 카트리지(150)의 내부공간에 가득 차게 설치될 수 있다. 알칼리 부재(155)에 공극이 너무 없으면 물이 흘러 빠져나가지 못하기 때문에 어느 정도의 공극률 확보를 위하여 알칼리 입자(50)는 0.01um~10mm 의 직경을 가지는 것이 바람직하다.

알칼리 공급 카트리지(150)는 상술한 바와 같이 직경이 필터 케이스(10)보다 작은 것이 바람직하며, 그 형상은 원통, 유선형, 두툼한 타원형 등 다양할 수 있으며, 그 길이 또한 다양할 수 있다.

알칼리 입자(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 입자(50)가 마그네슘으로 이루어질 경우, 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, 은(Ag)은 향균기능을 부여하기 위한 것이다.

알칼리 입자(50)가 단순히 모여 이루어지는 경우 알칼리 입자(50)가 흐트러져 필터 성능이 저하될 우려가 있으므로, 이를 방지하기 위하여 도 6에서와 같이 복수개의 알칼리 입자(50)를 성형하여 덩어리(50')를 이루도록 하거나, 도 7에서와 같이 알칼리 입자(50)보다 작은 크기의 관통공(55a)을 복수개 가지는 수납 파우치(55) 내에 알칼리 입자(50)가 수납되도록 할 수 있다.

알칼리 입자(50)가 성형되어 덩어리(50')를 이룰 경우 그 형태는 알칼리 공급 카트리지(150)의 내부 형상에 따라 다양할 수 있다. 덩어리(50') 형태로 성형할 경우 알칼리 입자(50)에 카본 또는 수지 등을 혼합하여 성형을 돕거나 카본 등의 독특한 효능(예: 물맛 향상)이 더 발휘되도록 하는 것이 바람직하다.

물론, 알칼리 부재(150)는 알칼리 입자(50)의 성형에 의하지 않고서도 주조 등에 의해 봉이나 괴 형태의 덩어리(bulk)를 이룰 수 있다. 이 경우는 알칼리 부재(150)가 알칼리 공급 카트리지(150) 내에 가득차게 설치되기 보다는 약간의 틈이 있어 정화수가 흐를 수 있도록 작게 설치되는 것이 바람직하다. 주조 등에 의한 덩어리일 경우에도 알칼리 부재(150)는 마그네슘을 포함하면 상기와 같은 잇점을 얻을 수 있다.

수납 파우치(55)는 플라스틱에 관통공(55a)을 뚫어서 만들 수도 있고, 부직포나 메쉬망을 사용할 수도 있다.

도 8 내지 도 11은 알칼리 부재(155)의 다른 예로서 알칼리 입자(50)와 함께 카본블럭(60)을 이용하는 경우를 설명하기 위한 도면들이다. 카본블록(60)은 철이나 녹 등을 걸러낼 뿐만 아니라 물맛 향상을 위한 것이고, 알칼리 입자(50)는 알칼리수를 얻기 위하여 인위적으로 미네랄 성분을 투입하기 위한 것이다.

구체적으로, 도 8에서와 같이 카본 블록(60)에 필터 케이스(10)의 길이방향으로 중공(69)을 관통 형성시키고 중공(69) 내에 알칼리 입자(50)를 설치할 수 있다. 이 때 중공(69)의 양단은 알칼리 입자(50)가 빠져나가지 못하도록 투수성막(65)으로 막는 것이 바람직하다.

알칼리 입자(50)가 중공(69)에서 빠지지 않도록 도 9에서와 같이 알칼리 입자(50)와 카본블록(60)이 알칼리 입자(50)보다 작은 크기의 관통공(55a)을 복수개 가지는 수납 파우치(55) 내에 수납되도록 하거나, 도 10에서와 같이 알칼리 입자(50)가 단독으로 수납 파우치(55) 내에 수납되도록 할 수 있다. 또는 도 11에서와 같이 복수개의 알칼리 입자(50)를 성형하여 덩어리(50')를 이루도록 할 수 있다.

도 12 내지 도 14는 알칼리 부재(155)의 다른 설치위치를 설명하기 위한 도면들이다. 알칼리 부재(155)는 도 12에서와 같이 유로관(20) 내부에 복수개의 알칼리 입자(50)가 설치되어 이루어질 수 있다. 이 경우에도 앞서 설명한 바와 같이 알칼리 입자(50)가 덩어리(50') 형태로 성형되거나 주조 등에 의하여 봉이나 괴 형태를 하는 덩어리의 것을 사용할 수 있으며(도 13), 또는 수납 파우치(55) 내에 알칼리 입자(50)가 수납된 것을 사용할 수 있다(도 14).

이외에도 알칼리 부재(155)는 역삼투 필터층(30) 자체에 설치될 수 있다. 이 때 알칼리 부재(155)는 복수개의 역삼투막 중에서 유로관(20)에 가장 가까이 위치하는 역삼투막에 입자 형태로 삽입 설치되는 것이 바람직하다.

또한 알칼리 부재(155)는 역삼투 필터층(30)과 유로관(20) 사이에서 유로관(20)을 감싸는 튜브형상으로 설치될 수도 있다. 이 때 알칼리 부재(155)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 설치되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 역삼투 필터의 단점이라고 할 수 있는 물의 산성화 및 미네랄 부재가 알칼리 부재(155)에 의해 방지되고 오히려 다양한 미네랄이 함유된 알칼리수를 얻을 수 있게 된다. 또한 경우에 따라서는 알칼리 부재(155)에 기능성 물질을 추가하여 항균작용, 원적외선 방출효과, 음이온 방출효과, 물맛 향상 등의 효과를 얻을 수도 있다.

10: 필터 케이스 11: 입수구
12: 출수구 13: 폐수구
14: 돌기관 20: 유로관
21: 유입공 22: 내부격벽
23: 출수공 30: 역삼투 필터층
31: 불투수 보호층 40: 차단링
41: 테프론 테이프 50: 알칼리 입자
50': 덩어리(bulk) 55: 수납 파우치
55a: 관통공 60: 카본블럭
65: 투수성막 69: 중공
150: 알칼리 공급 카트리지 151: 암홈
151a, 152a: 오링 152: 주둥이
155: 알칼리 부재

Claims

한쪽단에는 입수구가 형성되고 마주보는 나머지 다른 한쪽단에는 출수구가 형성되는 필터케이스;
상기 출수구에 연결되도록 설치되며 내부에 알칼리 부재가 들어있는 알칼리 공급 카트리지;
상기 입수구와 상기 알칼리 공급 카트리지를 연결하도록 설치되며, 상기 입수구가 있는 쪽과 상기 알칼리 공급 카트리지가 있는 쪽이 구분되도록 내부에 내부격벽을 가지며, 상기 내부격벽을 기준으로 하여 상기 입수구가 있는 쪽의 측벽에 유입공이 형성되고 상기 알칼리 공급 카트리지가 있는 쪽의 측벽에 출수공이 형성되는 유로관; 및
상기 출수공을 포함하면서 상기 유로관을 둘러싸도록 설치되는 역삼투 필터층; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제1항에 있어서, 상기 입수구가 있는 쪽과 상기 출수구가 있는 쪽이 구분되도록 상기 역삼투 필터층과 상기 필터케이스 사이에 차단링이 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제2항에 있어서, 상기 차단링을 기준으로 하여 상기 출수구가 있는 쪽에 위치하도록 상기 필터케이스에 폐수구가 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제1항에 있어서, 상기 알칼리 공급 카트리지와 상기 필터케이스 사이에 틈이 존재하도록 상기 알칼리 공급 카트리지의 직경이 상기 필터케이스의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제1항에 있어서, 상기 알칼리 공급 카트리지는, 한쪽단에는 상기 유로관이 삽입되어 들어오면서 체결되도록 암홈이 형성되고, 다른 한쪽단에는 상기 출수구에 삽입되어 들어가면서 체결되도록 주둥이가 형성되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제5항에 있어서, 상기 암홈과 상기 유로관 사이 및 상기 주둥이와 상기 출수구 사이 중 적어도 어느 한 곳에 오링이 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제5항에 있어서, 상기 알칼리 공급 카트리지가 상기 유로관과 상기 출수구에 각각 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제1항에 있어서, 상기 유로관의 내부에 알칼리 부재가 들어있는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제1항에 있어서, 상기 역삼투 필터층 자체에 상기 알칼리 부재가 포함되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제9항에 있어서, 상기 역삼투 필터층은 역삼투막이 복수겹으로 감겨서 이루어지고, 상기 역삼투 필터층 자체에 포함되는 알칼리 부재는 상기 복수개의 역삼투막 중에서 상기 유로관에 가장 가까이 위치하는 역삼투막에 입자 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제1항에 있어서, 상기 역삼투 필터층과 상기 유로관 사이에서 상기 유로관을 감싸도록 알칼리 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제11항에 있어서, 상기 역삼투 필터층은 역삼투막이 복수겹으로 감겨서 이루어지고, 상기 역삼투 필터층과 상기 유로관 사이에서 상기 유로관을 감싸도록 설치되는 알칼리 부재는 상기 복수개의 역삼투막중에서 상기 유로관에 가장 가까이 위치하는 역삼투막과 상기 유로관 사이에 설치되거나, 또는 상기 복수개의 역삼투막중에서 상기 유로관에 가장 가까이 위치하는 역삼투막과 그 다음으로 가까이 위치하는 역삼투막 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제1항, 제8항, 제9항, 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리 부재가 복수개의 알칼리 입자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제13항에 있어서, 상기 알칼리 입자가 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제14항에 있어서, 상기 알칼리 입자가 복수개의 마그네슘 입자를 포함하여 이루어지고, 상기 마그네슘 입자의 표면에 실리카, 카본, 또는 은이 코팅되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제13항에 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 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제13항에 있어서, 상기 알칼리 입자가 분말(powder), 입상(granule), 또는 볼(ball) 형상을 하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제13항에 있어서, 상기 알칼리 입자가 0.1um~10mm의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제1항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리 부재가 복수개의 알칼리 입자를 포함하여 이루어지며, 상기 알칼리 입자가 상기 알칼리 입자보다 작은 크기의 관통공을 복수개 가지는 수납 파우치 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제1항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리 부재가 복수개의 알칼리 입자가 성형되어 덩어리 형태를 하거나 주조에 의해 덩어리 형태를 하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제20항에 있어서, 상기 성형된 덩어리 형태가 상기 알칼리 입자에 카본 또는 수지가 더 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제20항에 있어서, 상기 주조에 의한 덩어리 형태가 마그네슘을 포함하거나 마그네슘 자체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제1항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리 부재가 알칼리 입자와 카본블록을 포함하여 이루어지며, 상기 카본블록은 상기 필터 케이스의 길이방향으로 중공이 관통 형성되며, 상기 알칼리 입자는 상기 중공 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제23항에 있어서, 상기 중공의 양단이 투수성막에 의해 막히는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제23항에 있어서, 상기 알칼리 입자가 성형되어 덩어리 형태를 하는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.
제23항에 있어서, 상기 알칼리 입자의 크기보다 작은 크기의 관통공을 복수개 가지는 수납 파우치 내에 상기 알칼리 입자가 단독으로 또는 상기 알칼리 입자와 상기 카본블록이 함께 수납되는 것을 특징으로 하는 역삼투 필터.