KR20180017814A

KR20180017814A - 필터 시스템

Info

Publication number: KR20180017814A
Application number: KR1020160102216A
Authority: KR
Inventors: 김도희; 이준석
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2018-02-21

Abstract

본 발명에 따른 필터시스템은, 내부에 중공을 가지며 물에 존재하는 염소를 제거하는 카본필터와, 상기 카본필터를 통과하여 염소가 제거된 물에서 바이러스를 제거하는 멤브레인필터를 포함할 수 있고, 상기 카본필터의 내부에는, 상기 카본필터에서 생성되는 카본입자를 제거하는 내부흡착부와, 상기 내부 흡착부를 지지하며, 상기 카본필터의 내부에 배치되는 지지부가 포함될 수 있다.
본 발명에 따르면, 크기 배제 메커니즘에 의해서 분진 및 나노입자를 제거하는 내부흡착부가 유동되는 물의 수압에 의하여 상기 카본필터의 내부에서 상하 방향 및 상기 카본필터의 중심축을 향하는 방향으로 이동되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 분진 및 나노입자가 멤브레인필터로 유입되는 것이 방지됨으로써, 통수량 감소 및 필터의 교체주가가 단축되는 것을 방지할 수 있다.

Description

필터 시스템{FILTER SYSTEM}

본 발명은 필터 시스템에 관한 것이다.

물을 깨끗하게 하는 장치인 정수기에는 다양한 필터가 사용된다. 일반적으로 세디멘트필터, 프리카본필터, 멤브레인필터, 포스트카본필터 등의 필터를 사용한다. 이 중 멤브레인필터가 핵심 필터로써 사용되며, 멤브레인필터 중 가장 대표적인 것이 역삼투압 방식과 중공사막 방식이다.

세디멘트필터(Sediment Filter)는 입자가 큰 침전물의 유입을 막아주는 필터이며, 주로 필터에서 가장 먼저 장착됨으로써 전처리 필터 또는 침전 필터라 일컫는다. 세디멘트필터는 주로 입자가 큰 먼지, 녹, 모래, 흙 등을 걸러냄으로써, 필터에 유입되는 원수에 포함되어 있는 입자의 크기를 고려하여 사용 유무를 선택한다.

프리카본필터(Pre Carbon Filter)는 원수에 포함되어 있는 염소(Cl), 냄새, 유기 물질을 제거하는 필터이며, 주로 세디멘트필터에서 전 처리된 원수에서 염소 등 불순물 및 소독을 하는 필터이다. 세디먼트필터가 사용되지 않는 경우에는 원수에서 바로 염소 등 불순물 및 소독한다. 프리카본필터는 탄소(활성탄)가 불순물을 흡착하는 원리로 작동된다.

포스트카본필터(Post Carbon Filter)는 프리카본필터와 유사한 방식인 탄소(활성탄)가 불순물을 흡착하는 원리로 작동된다. 포스트카본필터에 사용되는 탄소(활성탄)은 프리카본필터에 사용되는 탄소(활성탄)보다 고품질의 탄소(활성탄)을 사용하거나, 추가성분을 첨가함으로써 원수에 남아있는 가스, 냄새 등을 제거한다. 프리카본필터와 포스트카본필터는 설치되는 순서 및 탄소(활성탄)에 따라서 명칭이 정해지며, 프리카본필터는 멤프레인필터의 이전에 설치되고, 포스트카본필터는 멤브레인필터 이후에 설치된다.

멤브레인필터(Membrane Filter) 중 역삼투압(Reverse Osmosis)방식은 삼투 현상을 역으로 이용한 필터를 일컫는다. 반투막으로 격리되어 있는 고농도의 용액과 저 농도의 용액에서는 물이 자연적으로 반투막을 통과하여 저 농도의 용액으로부터 고농도의 용액으로 이동한다. 이러한 현상을 삼투 현상이라 하며, 이때 발생하는 고농도의 용액과 저 농도의 용액의 수위 차이를 삼투압이라 한다. 그러나 고농도의 용액에 삼투압 이상의 압력을 가하면 자연 현상과는 반대로 물이 반투막을 통과하여 고농도의 용액으로부터 저 농도의 용액으로 이동한다. 이러한 현상을 역삼투 현상이라 하며, 이때 발생하는 저 농도의 용액과 고농도의 용액의 수위 차이를 역삼투압이라 한다. 역삼투압 방식은 역삼투 현상을 이용하여 물 분자만을 반투막에 통과시켜 정화하도록 이루어진다.

멤브레인필터 중 중공사막(Hollow Fiber)방식은 대나무와 같이 중앙이 비어 있는 실과 같은 형태의 중공사를 필터의 막(이하, 중공사막이라 함)으로 이용한다. 중공사막에는 물에 섞여 있는 제거 대상 물질을 걸러내고 물 분자를 통과시키도록 기공이 형성된다. 수압을 이용하여 물이 중공사막을 통과하도록 하면 기공보다 큰 크기의 제거 대상 물질들은 기공을 통과하지 못하고, 물 분자는 기공보다 작으므로 중공사막을 통과할 수 있다. 중공사막 방식은 이와 같은 원리를 이용하여 원수를 정화하도록 이루어진다. 다만, 중공사막 방식은 역삼투압 방식에 비해 더욱 미세한 물질을 제거하지 못하는 것으로 알려져 있다.

원수에 존재하는 제거 대상 물질 중 바이러스는 눈에 보이지 않는 매우 미세한 크기로 형성된다. 특히 노로 바이러스와 같이 인체에 악영향을 끼치는 바이러스가 음용수에 포함되어 있다면 복통 등을 유발하기 때문에, 정수기에서는 반드시 바이러스를 제거할 필요가 있다. 다만, 바이러스는 미세한 크기로 형성되고 미세한 물질을 제거하는 것은 일반적으로 중공사막 방식에 비하여 역삼투압 방식이 효과적이므로, 원수에서 바이러스를 제거하는 것은 일반적으로 역삼투압 방식을 이용해 왔다.

다만, 역삼투압 방식을 이용하는 경우, 바이러스를 제거하기 위하여 오랜 시간이 요구되며, 물을 저장할 수 있는 저수조를 구비하여야 하는 문제가 있었다.

이러한 문제의 해결방안으로 직수방식으로 사용 가능한 중공사막을 이용하여 바이러스를 제거하기 위한 연구 개발이 진행되었고, 그 결과, 출원인이 출원한 대한민국 특허 출원번호 제10-2014-0093446호를 예로 들 수 있다.

상기되는 기술에 따르면, 바이러스보다 작은 크기의 기공을 구비하는 중공사막을 구비함으로써, 직수방식으로 바이러스를 제거할 수 있다.

그러나, 상기되는 중공사막 방식은, 바이러스보다 작은 크기의 기공을 가지기 때문에, 시간이 흐름에 따라 물에 존재하는 나노입자에 의하여 통수량의 감소가 급격하게 발생하는 문제가 제기되었다.

또한, 중공사막 방식 필터 이전에 설치된 카본필터에서 분진 등이 발생되고, 상기 분진 등이 정수에 포함될 수 있고, 이로 인하여 중공사막 방식 필터의 작은 크기의 기공을 막아버리는 문제가 발생될 수 있고, 중공사막 방식 필터의 교체주기를 앞당기는 문제가 발생될 수 있다.

따라서, 바이러스를 제거할 수 있는 중공사막 방식필터를 적용하였을 때, 나노입자에 의하여 통수량의 급격한 감소가 발생하는 현상을 극복할 수 있는 필터 시스템이 요구된다.

또한, 카본필터의 내부에는 나노입자와 카본필터의 분진 등을 제거하기 위한 막이 제공되지만, 상기 막은 유입되는 물의 수압에 의하여 쉽게 움직일 수 있으므로, 단단히 고정할 수 있는 필터 시스템이 요구된다.

대한민국 특허 출원번호 제10-2014-0093466호, “필터 시스템”

본 발명은, 카본필터를 사용함으로써 발생되는 분진을 걸러내는 막을 상기 카본필터의 내부에 안정적으로 고정시킬 수 있는 필터시스템을 제안할 수 있다.

본 발명은, 상기 카본필터를 사용함으로써 발생되는 분진이 중공사막 방식의 필터로 유입되는 것을 방지하여, 상기 중공사막 방식의 필터에서 발생하는 통수량의 급격한 감소를 방지할 수 있는 필터시스템을 제안할 수 있다.

본 발명은, 바이러스를 제거할 수 있는 크기의 기공을 갖는 중공사막 필터와 지지구조를 포함하는 카본필터를 이용하여 다양하게 확장될 수 있는 필터 시스템을 제안할 수 있다.

본 발명에 따른 필터시스템은, 내부에 중공을 가지며 물에 존재하는 염소를 제거하는 카본필터와, 상기 카본필터를 통과하여 염소가 제거된 물에서 바이러스를 제거하는 멤브레인필터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 카본필터의 내부에는, 상기 카본필터에서 생성되는 카본입자를 제거하는 내부흡착부와, 상기 내부 흡착부를 지지하며, 상기 카본필터의 내부에 배치되는 지지부가 포함될 수 있다.

또한, 상기 지지부는 지지부 몸체와, 상기 지지부 몸체에서 돌출되어 형성되는 상단 고정부와 하단 고정부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 내부흡착부는 상기 상단 고정부와 상기 하단 고정부의 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 내부흡착부는 상기 상단 고정부와 상기 하단 고정부에 의하여 상하방향의 이동이 방지될 수 있다.

또한, 상기 내부흡착부는 상기 지지부 몸체의 외면에 의하여 상기 카본필터의 중심축을 향하는 방향으로 이동되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 상기 지지부 몸체에는 상기 내부흡착부를 통과한 물이 통과할 수 있는 다수의 유동홀이 제공될 수 있다.

또한, 상기 지지부는 상기 내부흡착부를 상기 카본필터의 내주면에 밀착시킨 상태에서 상기 카본필터의 내부에 삽입되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 카본필터의 외면에는, 외부로부터 유입되는 물로부터 나노입자를 제거하는 외부흡착부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 내부흡착부와 상기 외부흡착부에는 부직포 지지체와, 상기 부직포 지지체의 표면에 부착되는 섬유소재와, 상기 섬유소재의 표면에 제공되는 이온흡착소재가 포함될 수 있다.

본 발명에 따르면, 크기 배제 메커니즘에 의해서 분진 및 나노입자를 제거하는 이온흡착부가 유동되는 물의 수압에 의하여 카본필터에서 이탈됨으로써 발생될 수 있는 분진 및 나노입자가 정수에 유입되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 크기 배제 메커니즘에 의해서 카본필터에서 나노입자 및 분진 등이 중공사막을 통과하기 전에 카본필터 상에서 제거됨으로써, 중공사막 방식을 적용한 필터의 통수량이 감소되는 현상을 방지할 수 있다. 그리고, 필터의 교체주기가 단축되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 카본필터와 복수의 이온흡착부를 하나의 복합필터로 제공함으로써, 필터를 단순화 할 수 있고, 필요에 따라 1단 또는 다단으로 확장시킬 수 있다.

도 1은 제 1실시예에 따른 필터 시스템의 유체흐름도.
도 2는 본 실시예에 따른 복합필터의 사시도.
도 3은 본 실시예에 따른 복합필터의 분해사시도.
도 4는 본 실시예에 따른 지지부의 사시도.
도 5는 본 실시예에 따른 복합필터의 단면도.
도 6은 이온흡착부의 세부 구성을 나타내는 일 개념도.
도 7은 이온흡착부의 세부 구성을 나타내는 타 개념도.
도 8은 이온흡착부의 사진.
도 9는 나노입자가 이온흡착부에 이온흡착되는 메커니즘을 설명하기 위한 개념도.
도 10은 본 실시예에 따른 멤브레인필터의 사시도.
도 11은 본 실시예에 따른 멤브레인필터의 단면도.
도 12는 중공사막의 확대 사진.
도 13은 제 2실시예에 따른 필터 시스템의 단면도.
도 14는 제 3실시예에 따른 필터 시스템.
도 15는 제 4실시예에 따른 필터 시스템.
도 16은 제 5실시예에 따른 필터 시스템의 단면도.
도 17은 제 6실시예에 따른 필터 시스템.

이하, 본 발명에 관련된 필터 시스템에 대하여 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시 예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 제 1실시예에 따른 필터 시스템의 유체흐름도이다.

도 1을 참조하면, 필터 시스템(100)은 원수의 정수를 구현하거나, 원수를 정수하는 장치(정수기)를 제품으로 구현하기 위해서는 도 1에 도시된 구성요소보다 많은 구성요소를 필요로 하나, 도 1에서는 본 발명의 기술적 사상과 관련된 필수 구성요소만을 도시하였고, 나머지 구성요소들은 생략하였다.

본 실시예에 따른 필터 시스템(100)은 원수(A)로부터 불순물을 걸러내어 정수(C)를 생성할 수 있는 복합필터(110)와 멤브레인필터(120)를 포함할 수 있다.

상기 멤브레인필터(120)는 바이러스를 제거할 수 있도록 중공사막 방식으로 제공될 수 있다. 상기 멤브레인필터(120)는 물에 존재하는 바이러스를 제거하도록 바이러스의 평균 크기보다 작은 평균 크기의 기공을 구비할 수 있다.

상기 멤브레인필터(120)는 중공사막 방식이 아닌 역삼투압 방식으로 적용되는 것 또한 가능할 것이다. 이러한 사상에 제한되지 않지만, 본 실시예에서 상기 멤브레인필터(120)는 중공사막 방식으로 제공되는 것으로 설명한다.

종래의 중공사막 방식에 구비되는 기공의 평균 크기는 약 100㎚ 내외였다. 그러나 바이러스의 평균 크기는 약 25~27㎚ 수준이므로, 종래의 중공사막 방식을 이용하여서는 바이러스를 제거할 수 없다. 종래의 중공사막 방식이 바이러스보다 큰 크기의 기공을 구비하는 이유는, 종래의 중공사막 방식의 기능이 바이러스를 제거하는 것과 무관하기 때문이었다.

본 실시예에서의 멤브레인필터(120)는 바이러스를 제거하기 위한 것을 일 특징으로 한다. 이를 위해, 상기 멤브레인필터(120)는 바이러스를 제거하도록 바이러스의 평균 크기보다 작은 평균 크기의 기공을 구비할 수 있다. 물에서 제거해야 하는 바이러스의 평균 크기가 약 25~27㎚ 수준이므로, 상기 멤브레인필터(120)의 평균 기공 크기는 약 25㎚ 이하로 형성된다. 바이러스 제거의 신뢰성을 확보하기 위하여 상기 멤브레인필터(120)의 평균 기공 크기는 약 20㎚ 내외로 형성되는 것이 바람직하다.

약 25㎚보다 작은 평균 기공 크기를 갖는 상기 멤브레인필터(120)는 크기 배제 메커니즘에 의하여 물에 존재하는 바이러스를 제거할 수 있다. 특히, 크기 배제 메커니즘에 의해 바이러스를 제거하는 상기 멤브레인필터(120)는 원수의 종류에 관계없이 바이러스를 제거할 수 있다는 장점이 있다.

다시 말하면, 상기 멤브레인필터(120)는 크기 배제 메커니즘을 이용하므로 원수의 조건에 영향을 받지 않는 장점이 있다.

그러나, 수도수와 같은 원수에는 바이러스뿐만 아니라 약 200㎚ 이하의 크기를 갖는 나노입자가 존재할 수 있다. 나노입자를 포함하는 원수에서 바이러스를 제거하기 위해 상기 멤브레인필터(120)로 원수를 통과시키는 경우, 시간의 흐름에 따라 상기 멤브레인필터(120)의 기공이 나노입자에 의해 막히고 이로 인하여 상기 멤브레인필터(120)의 통수량이 급격하게 감소하는 문제가 발생한다.

즉, 약 25㎚보다 작은 평균 기공 크기를 갖는 상기 멤브레인필터(120)를 사용하는 필터 시스템(100)에서 나노입자에 의한 통수량 감소는 정수기의 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다

따라서, 본 실시예에서는 상기 멤브레인필터(120)보다 이전에 상기 복합필터(110)를 제공하여 나노입자를 제거할 수 있다.

상기 복합필터(110)는 상기 멤브레인필터(120)로 유입되는 물(B)을 생성할 수 있다. 그리고, 상기 복합필터(110)는 적어도 원수(A)에 포함되어 있는 잔류염소를 제거하기 위한 카본블럭(111, 도 3 참조)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 복합필터(110)는 적어도 원수(A)에 포함되어 있는 나노입자를 걸러낼 수 있는 이온흡착부(114,115, 도 3 참조)를 포함할 수 있다. 그리고, 복합필터(110)는 상기 카본블럭(111, 도 3 참조)에서 발생되는 활성탄 분진이 상기 멤브레인필터(120)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 복수개의 이온흡착부(114,115, 도 3 참조)를 구비할 수 있다.

즉, 상기 복합필터(110)를 통과한 물(B)에는 잔류염소, 활성탄 분진 및 나노입자가 포함되지 않는다.

상기 복합필터(110)를 통과한 물(B)은 상기 멤브레인필터(120)로 유입되며, 바이러스의 평균 크기보다 작은 평균 크기의 기공에 의하여 바이러스가 제거될 수 있다.

다시 말하면, 복합필터(110)를 통과한 물(B)이 상기 멤브레인필터(120)를 통과하면, 바이러스가 제거된 정수(C)가 될 수 있다. 정수(C)는 원수(A)에서 잔류염소, 활성탄 분진 및 나노입자 등의 불순물과 바이러스가 제거된 깨끗한 정수로써 음용수로 사용될 수 있다.

결과적으로, 복합필터(110)를 통과한 물(B)에 포함될 수 있는 카본블럭(111, 도 3 참조)의 활성탄 분진과, 나노입자로부터 상기 멤브레인필터(120)의 기공이 막히는 것이 방지함으로써, 상기 멤브레인필터(120)의 교체주기가 증가될 수 있다.

도 2는 본 실시예에 따른 복합필터의 사시도이고, 도 3은 본 실시예에 따른 복합필터의 분해사시도이고, 도 4는 본 실시예에 따른 지지부의 사시도이고, 도 5는 본 실시예에 따른 복합필터의 단면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 복합필터(110)는 잔류염소를 제거하기 위한 카본블럭(111)과, 나노입자 및 활성탄 분진을 제거하기 위한 복수의 이온흡착부(114, 115)를 포함할 수 있다.

상기 카본블럭(111)은 물을 통과시켜 물에 존재하는 잔류염소를 제거할 수 있다. 상기 카본블럭(111)은 활성탄을 열과 압력, 또는 바인더(Binder)를 통하여 압축시켜 블록형태로 만든 카본필터(Carbon filter)로 이해할 수 있다. 상기 활성탄은, 카본블럭(111)의 원료로써 활성탄, 카본, 탄소 등이라 칭할 수 있다. 또한, 분진은 활성탄의 가루, 입자 등으로도 칭할 수 있다. 예를 들어, 카본입자, 활성탄입자, 활성탄가루, 카본분진 등으로 칭할 수 있을 것이다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.

또한, 상기 카본블럭(111)은 중급속 또는 유기화합물을 추가로 제거하도록 흡착소재를 더 포함할 수 있다. 상기 흡착소재는 상기 카본블럭(111)의 원료에 혼합될 수 있다.

예를 들어, 상기 흡착소재는 수산화 철과 실리카 소재를 포함할 수 있다. 수산화철은 물에 존재하는 비소를 제거하도록 이루어지며, 실리카 소재는 물에 존재하는 납을 제거할 수 있다. 또한, 상기 흡착소재는 물에 존재하는 대표적인 유기화합물인 클로로포름 등을 제거하는 소재를 포함할 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.

상기 카본블럭(111)의 상단과 하단에 각각 덮개(112,113)가 결합될 수 있다. 상기 카본블럭(111)의 가운데 부분에는 중공부가 형성될 수 있으며, 상기 덮개(112,113)에도 상기 카본블럭(111)의 중공부에 대응되는 부분에 홀(116)이 형성될 수 있다.

상기 홀(116)은 상기 카본블럭(111)을 통과한 물이 유동하는 통로로 이해할 수 있다.

상기 복수의 이온흡착부(114,115)는 상기 카본블럭(111)과 결합되어 상기 복합필터(110)를 형성할 수 있다. 상기 이온흡착부(114,115)는 상기 카본블럭(111)의 외주면에 제공되는 제1이온흡착부(114)와, 상기 카본블럭(111)의 중공부 상에 배치되는 제2이온흡착부(115)를 포함할 수 있다.

상기 이온흡착부(114,115)는 나노입자에 의한 유량 감소를 방지하도록 하나의 레이어(Layer), 막(film) 등으로 제공될 수 있다.

상기 제1이온흡착부(114)는 상기 카본블럭(111)으로 제공될 물에서 나노입자를 미리 제거하도록 상기 카본블럭(111)의 외주면을 감쌀 수 있다. 또한, 상기 제1이온흡착부(114)는 상기 카본블럭(111)의 외면에 제공될 수 있다. 이때, 상기 제1이온흡착부(114)를 “외부흡착부”라 칭할 수 있다.

상기 제2이온흡착부(115)는 상기 카본블럭(111)을 통과한 물에서 활성탄 분진을 제거하도록 상기 카본블럭(111)의 중공부 상에 배치되어, 상기 카본블럭(111)의 내주면을 감쌀 수 있다. 또한, 상기 제2이온흡착부(115)는 상기 카본블럭(111)의 내면에 제공될 수 있다. 이때, 상기 제2이온흡착부(115)를 내부흡착부”라 칭할 수 있다.

상기 제1이온흡착부(114)와 상기 제2이온흡착부(115)는 물이 통과될 수 있도록 일정한 크기의 기공 및 틈을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제1이온흡착부(114)와 상기 제2이온흡착부(115)는 동일하거나, 유사한 크기의 기공 및 틈을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1이온흡착부(114)가 상기 제2이온흡착부(115)보다 큰 크기의 기공 및 틈을 가질 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다. 이때, 상기 기공 및 틈은 물이 상기 제1이온흡착부(114) 또는 상기 제2이온흡착부(115)를 통과할 수 있는 공간의 크기를 의미할 수 있다.

한편, 상기 복합필터(110)에는 상기 제2이온흡착부(115)를 상기 카본블럭(111)의 중공부 상에서 지지하는 지지부(150)를 포함할 수 있다.

상기 지지부(150)는 상기 카본블럭(111)의 중공부 상에 삽입될 수 있다. 그리고, 상기 지지부(150)는 상기 카본블럭(111)의 중공부 상에 끼움 결합될 수 있다. 상기 지지부(150)가 상기 카본블럭(111)의 중공부 상에 끼움 결합된 상태에서 상기 카본블럭(111)의 상단과 하단이 각각 덮개(112, 113)에 결합될 수 있다.

상기 지지부(150)는 내부가 관통되는 원통형상으로 제공되는 지지부 몸체(151)와, 상기 지지부 몸체(151)의 상단에 제공되는 상단 고정부(152)와, 상기 지지부 몸체(151)의 하단에 제공되는 하단 고정부(153)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 지지부 몸체(151)에는 상기 지지부 몸체(151)의 내부와 상기 지지부 몸체(151)의 외부를 연통시키는 다수의 유동홀(154)이 제공될 수 있다.

상기 지지부 몸체(151)의 외면에는 상기 제2이온흡착부(115)가 배치될 수 있다. 상세히, 상기 지지부 몸체(151)의 외주면에 상기 제2이온흡착부(115)가 감겨서 고정될 수 있다.

상기 상단 고정부(152)와 상기 하단 고정부(153)는 상기 지지부 몸체(151)의 외면에서 돌출되어 형성될 수 있다. 그리고, 돌출되어 형성된 상기 상단 고정부(152)와 상기 하단 고정부(153)의 사이에 상기 제2이온흡착부(115)가 배치될 수 있다.

상기 상단 고정부(152)와 상기 하단 고정부(153)가 상기 지지부 몸체(151)에서 돌출되어 형성됨으로써, 상기 지지부 몸체(151)의 외면에는 상기 제2이온흡착부(115)가 안착될 수 있는 공간이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 상단 고정부(152)와 상기 하단 고정부(153)의 사이에 상기 제2이온흡착부(115)가 배치되면, 상기 제2이온흡착부(115)는 상하방향으로의 이동이 방지될 수 있다.

다른 일 예로, 상기 상단 고정부(152)와 상기 하단 고정부(153)는 상기 지지부 몸체(151)에서 분리되어 제공될 수 있다. 이때는, 상기 지지부 몸체(151)와 상기 상단 고정부(152) 및 상기 하단 고정부(153) 각각은 예를 들어 나사체결, 끼워맞춤 방식 등에 의하여 서로 결합되도록 형성될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.

상기 지지부 몸체(151)에 형성되는 상기 유동홀(154)은 상기 제2이온흡착부(115)를 통과한 물이 유동할 수 있다. 그리고, 상기 유동홀(154)의 크기는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 상기 지지부 몸체(151)는 상기 유동홀(154)을 다수 개 포함하여, 적어도 일부분이 메쉬(Mesh)형상으로 제공될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 상기 제2이온흡착부(115)를 통과한 물의 통수량이 상기 유동홀(154)에 의하여 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 유동홀(154) 이외의 상기 지지부 몸체(151)에 의하여 상기 제2이온흡차부(115)는 지지될 수 있다.

즉, 상기 제2이온흡착부(115)는 상기 상단 고정부(152)와 상기 하단 고정부(153)에 의하여 상하방향의 이동이 방지될 수 있다. 또한, 상기 상단 고정부(152)와 상기 하단 고정부(153)가 돌출됨으로써 형성된 공간에 의하여, 상기 제2이온흡착부(115)는 상기 지지부 몸체(151)에 지지될 수 있다.

다시 말하면, 상기 복합필터(110)의 외주면으로 유입되는 물은, 상기 제1이온흡착부(114), 상기 카본블럭(111) 순으로 통과할 수 있다. 상기 카본블럭(111)을 통과한 물이 상기 제2이온흡착부(115)에 유입될 때, 상기 카본블럭(111)으로부터 유입되는 물의 수압에 의하여 상기 카본블럭(111)의 내주면을 향하는 방향으로 상기 제2이온흡착부(115)는 이동될 수 있다. 이때, 상기 제2이온흡착부(115)가 안착되는 상기 지지부 몸체(151)에 의하여 상기 카본블럭(111)의 내주면을 향하는 방향으로 이동되는 것이 방지될 수 있다.

그리고, 상기 카본블럭(111)의 중공부를 따라서 상기 홀(116)를 향하는 방향으로 이동하는 물에 의하여, 상기 제2이온흡착부(115)가 상하방향으로 이동될 수 있다. 이때, 상기 제2이온흡착부(115)는 상기 상단 고정부(152) 및 상기 하단 고정부(153)에 의하여 상하방향으로의 이동이 방지될 수 있다.

결과적으로, 물은 상기 복합필터(110)의 외주면으로 유입되며, 물에 존재하는 나노입자는 상기 제1이온흡착부(114)에 의해 제거될 수 있다. 나노입자가 제거된 물은 이어서 상기 카본블럭(111)을 통과하며, 물에 존재하는 잔류염소가 제거될 수 있다. 잔류염소가 제거된 물은 이어서 상기 제2이온흡착부(115)를 통과하며, 상기 카본블럭(111)에서 생성되는 활성탄 분진 및 상기 제1이온흡착부(114)에서 미 제거된 나노입자가 제거될 수 있다. 나노입자, 활성탄 분진 및 잔류염소가 제거된 물은 상기 지지부(150)의 유동홀(154)을 통과할 수 있다. 그리고, 상기 유동홀(154)을 통과한 물은 상기 지지부(150)의 내부에서 상기 홀(116)을 향하여 유동할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 상기 제2이온흡착부(115)가 안정적으로 상기 카본블럭(111)의 중공부 상에 고정될 수 있다. 그리고, 상기 제2이온흡착부(115)가 상기 카본블럭(111)의 중공부 상에서 고정되지 못하여 이동되는 문제점을 방지 할 수 있다. 즉, 물의 수압에 의하여 상기 제2이온흡착부(115)가 이동되는 것을 방지하여, 상기 멤브레인필터(120)로 분진이 유입되는 문제를 예방할 수 있다.

또한, 상기 제2이온흡착부(115)를 상기 카본블럭(111)의 내부에 고정하기 위하여 실리콘 등과 같은 고정제를 사용하여도 물의 수압에 의하여 상기 제2이온흡착부(115)가 상기 카본블럭(111)로부터 이탈되는 문제를 방지할 수 있다. 또는, 상기 실리콘 등과 같은 고정제를 사용하지 않고도 상기 제2이온흡착부(115)를 상기 카본블럭(111)에 안정적으로 고정할 수 있다.

도 6은 이온흡착부의 세부 구성을 나타내는 일 개념도이다.

도 6을 참조하면, 상기 이온흡착부(114,115)는 정전기적 인력을 이용하여 물에 존재하는 음전하의 나노입자를 제거하도록 이루어진다. 이온흡착부(114,115)는 부직포 지지체(114a), 유리섬유(114b), 이온흡착소재(114c), 기공(114d)을 포함할 수 있다.

상기 이온흡착부(114,115)는 제1이온흡착부(114)와 제2이온흡착부(115)를 포함할 수 있다. 상기 제1이온흡착부(114)와 상기 제2이온흡착부(115)는 물이 통과할 수 있는 기공의 크기 및 틈의 크기에서 서로 차이를 보일 수 있다. 또한, 상기 제1이온흡착부(114)와 상기 제2이온흡착부(115)는 기공의 크기 및 틈의 크기 이외의 구성은 서로 동일하게 형성될 수 있다.

따라서, 상기 제1이온흡착부(114)와 상기 제2이온흡착부(115)의 서로 동일한 구성요소는 동일한 명칭으로 설명한다. 그리고, 각각의 구성요소는 상기 제1이온흡착부(114)의 구성은 제1부직포 지지체(114a), 제1유리섬유(114b), 제1이온흡착소재(114c), 제1기공(114d)으로 칭한다. 상기 제2이온흡착부(115)의 구성은 제2부직포 지지체(115a), 제2유리섬유(115b), 제2이온흡착소재(115c), 제2기공(115d)으로 칭한다.

상기 제1부직포 지지체(114a)는 상기 카본블럭(111, 도 3 참조)의 외주면에 제공될 수 있다. 그리고, 상기 제2부직포 지지체(115a)는 상기 카본블럭(111)의 내주면에 제공될 수 있다. 상세히, 상기 제2부징포 지지체(115a)는 상기 지지부(150)의 지지부 몸체(151)에 지지될 수 있다.

특히, 상기 부직포 지지체(114a,115a)는 시트(sheet)의 형태로 제작되며, 가공을 통해 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1부직포 지지체(114a)는 주름진 형태로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2부직포 지지체(115a)는 원통 형태로 제공될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.

상기 부직포 지지체(114a,115a)는 상기 유리섬유(114b,115b)를 지지할 수 있다. 상기 부직포 지지체(114a,115a)에는 물이 통과될 수 있는 기공(114d, 115d)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 기공(114d,115d)은 약 2~3㎛ 내외의 크기로 형성될 수 있다.

상기 유리섬유(114b,115b)는 상기 부직포 지지체(114a,115a)의 표면에 부착될 수 있다. 상기 유리섬유(114b,115b)는 상기 이온흡착소재(114c,115c)를 고정하기 위한 것이다. 소섬유 형태의 상기 유리섬유(114b,115b)는 상기 부직포 지지체(114a,115a)의 표면에 무작위로 배치되어 서로 얽히고 설킬 수 있다. 유리섬유와 유리섬유의 사이에는 약 2~3㎛ 내외의 틈이 형성될 수 있으며, 이 틈으로 물이 통과할 수 있다. 틈의 크기보다 큰 입자들은 크기 배제 메커니즘에 의해 물에서 제거될 수 있다.

상기 이온흡착소재(114c,115c)는 상기 유리섬유(114b,115b)의 표면에 그라프팅(grafting) 되어 형성될 수 있다. 그라프팅이란 상기 유리섬유(114b,115b)의 표면에 상기 이온흡착소재(114c,115c)를 고정하기 위한 공정을 가리키며, 물리적인 롤링을 통해 상기 유리섬유(114b,115b)에 상기 이온흡착소재(114c,115c)를 고정하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 이온흡착소재(114c,115c)는 부직포 지지체(114a,115a)를 통과하는 물에 존재하는 음전하의 나노입자와 이온흡착 되도록 양전하는 제공할 수 있다.

상기 이온흡착소재(114c,115c)는 알루미나(AlOOH)를 포함할 수 있다. 알루미나는 물에서 AlO+ 양이온과 OH- 음이온으로 해리될 수 있다. 상기 이온흡착소재(114c,115c)는 AlO+ 양이온을 이용하여 이온흡착에 필요한 양전하를 제공할 수 있다. 양전하의 크기는 약 +80㎷ 내외일 수 있다.

상기 이온흡착소재(114c,115c)는 위의 예와 같이 표면에 양극성의 입자가 발생하고, 상기 양극성의 입자는 물 속에 녹아 있는 유기물과 산화금속을 포집할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기물로는 COOH-, OH-, COO-등의 작용기가 붙어 있는 유기화합물을 예로 들 수 있다. 상기 산화금속으로는 AL2O3-등을 예로 들 수 있다. 상기 포집 대상물질은 음극성을 띄기 때문에, 상기 이온흡착소재에 포집될 수 있다. 한편, Ca+ 등 인체에 유익한 무기물질 등은 상기 이온흡착소재(114c,115c)에 포집되지 않도록 하여 수질을 개선에 기여할 수 있다.

상기 이온흡착소재(114c,115c)에 의해 제공되는 양전하에 의하여 음전하를 띄는 나노 입자들은 상기 이온흡착부(114,115)에 각각 이온흡착될 수 있다. 즉, 이온흡착부(114,115)는 정전기적 인력을 이용하여 나노입자를 제거함으로써, “정전흡착부”라 칭할 수 있다.

도 6에 도시된 화살표는 물이 흐르는 방향을 나타내는 것이다.

화살표를 기준으로 설명하면, 물에 포함된 나노입자는 상기 제1이온흡착소재(114c)가 그라프팅된 상기 제1유리섬유(114b)의 틈을 통과하는 과정에서 이온흡착될 수 있다. 그리고, 물은 상기 제1부직포 지지체(114a)의 제1기공(114d) 통과할 수 있다.

그리고, 상기 제1유리섬유(114b)의 틈과 상기 제1기공(114d)을 통과하는 과정에서 틈의 크기 및 기공의 크기보다 큰 입자들은 크기 배제 메커니즘에 의해 물에서 제거될 수 있다.

상기 제1이온흡착부(114)를 통과한 물은, 상기 카본블럭(111)을 통과하며 잔류염소가 제거될 수 있다.

잔류염소가 제거된 물은, 상기 제2이온흡착부(115)를 통과할 수 있다. 상기 제2이온흡착부(115)를 통과하는 물은 상기 제2이온흡착소재(115c)가 그라프팅된 상기 제2유리섬유(115b)의 틈을 통과하는 과정에서, 상기 제1이온흡착부(114)에서 이온흡착되지 못한 나노입자가 추가적으로 이온흡착될 수 있다.

그리고, 물은 상기 제2부직포 지지체(115a)의 제2기공(115d)을 통과할 수 있다. 상기 제2유리섬유(115b)의 틈과 상기 제2기공(115d)을 통과하는 과정에서 틈의 크기 및 기공의 크기보다 큰 입자들은 크기 배제 메커니즘에 의해 물에서 제거될 수 있다. 이때, 상기 카본블럭(11)을 통과하는 과정에서 발생되는 활성탄 분진 등이 제거될 수 있다.

상기 카본블럭(111)을 통과하며 발생되는 활성탄 분진 등이 제거된 물은 상기 지지부(150)의 유동홀(154)을 통과할 수 있다.

한편, 상기 제1이온흡착부(114)의 제1기공(114d)은 상기 제2이온흡착부(115)의 제2기공(115d)보다 큰 크기의 기공으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1기공(114d)와 상기 제2기공(115d)는 동일한 크기로 제공될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.

이러한 구성에 따르면, 상기 제1이온흡착부(114)에서 나노입자 중 보다 큰 나노입자를 걸러내고, 상기 제2이온흡착부(115)에서 나노입자 중 보다 작은 나노입자를 걸러낼 수 있다. 즉, 나노입자는 크기순으로 제거될 수 있다.

다만, 상기 제1기공(114d)이 상기 제2기공(115d)보다 작도록 제공되는 경우, 상기 제1기공(114d)이 상기 제2기공(115d)보다 먼저 나노입자에 의하여 기공이 막힐 수 있다. 즉, 기공이 막힘으로써 통수량이 감소될 수있다.

따라서, 상기 제1기공(114d)는 상기 제2기공(115d)보다 크거나, 동일한 크기로 제공되는 것이 바람직하다.

도 7은 이온흡착부의 세부 구성을 나타내는 타 개념도이다.

상기 이온흡착부(114,115)는 정전기적 인력을 이용하여 물에 존재하는 음전하의 나노입자를 제거하도록 이루어질 수 있다. 상기 이온흡착부(114,115)는 부직포 지지체(114a,115a), 이온흡착소재(114c,115c) 및 셀룰로오스(114h,115h) 를 포함할 수 있다.

즉, 도 6에서 개시된 이온흡착부(114,115)에서 상기 부직포 지지체(114a,115a) 및 상기 이온흡착소재(114c,115c)는 동일하지만, 유리섬유(114b,115b)가 아닌 셀룰로오스(114h,115h)를 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

소섬유 형태의 상기 셀룰로오스(114h,115h)는 부직포 지지체(114a,115a)의 표면에 무작위로 배치되어 서로 얽히고 설킬 수 있다. 셀룰로오스와 셀룰로오스의 사이에는 약 0.5~1㎛ 내외의 틈이 형성될 수 있으며, 이 틈으로 물이 통과할 수 있다. 틈의 크기보다 큰 입자들은 크기 배제 메커니즘에 의해 물에서 제거될 수 있다.

유리섬유(114b,115b)에 비하여 셀룰로오스(114h,115h)는 몇 가지 장점이 있다.

먼저, 상기 셀룰로오스(114h,115h)는 인체에 무해하다. 상기 이온흡착부(114,115)는 음용수를 형성하는 상기 필터 시스템(100)의 구성요소이므로 인체에 유해해서는 안 된다. 또한, 상기 셀룰로오스(114h,115h)는 상기 유리섬유(114b,115b)에 비하여 그 무해성이 입증되어 있으므로, 음용수를 처리하는 상기 이온흡착부(114,115)의 구성요소로 적합하다.

또한, 셀룰로오스와 셀룰로오스의 사이에는 상기 유리섬유에 비하여 작은 크기의 틈이 형성될 수 있다. 따라서, 크기 배제 메커니즘에 의해 물에 존재하는 불순물을 제거하는 성능이 향상될 수 있다.

한편, 도 7에 도시된 화살표는 물이 흐르는 방향을 나타내는 것이다.

도시된 화살표를 기준으로, 물에 포함되어 있는 나노입자, 잔류염소, 활성탄 분진은, 상기 제1이온흡착부(114), 상기 카본블럭(111) 및 상기 제2이온흡착부(115) 순으로 제거될 수 있다. 나노입자, 잔류염소, 활성탄 분진 등이 제거된 물은 상기 지지부(150)의 유동홀(154)을 통과하여 유동할 수 있다.

도 8은 이온흡착부의 사진이다.

도 8을 참조하면, 사진에서 좌측 하단과 우측 상단의 밝은 색 부분은 부직포 지지체(114a,115a)에 해당한다. 그리고 좌측 상단에서 우측 하단으로 이어지는 어두운 색의 섬유는 상기 유리섬유(114b,115b) 또는 상기 셀룰로오스(114h,115h)에 해당한다. 상기 유리섬유(114b,115b) 또는 상기 셀룰로오스(114h,115h)의 표면에 배치되는 입자들은 알루미나에 해당한다.

도 9는 나노입자가 이온흡착부에 이온흡착되는 메커니즘을 설명하기 위한 개념도이다.

나노입자가 이온흡착되는 메커니즘은 상기 제1이온흡착부(114, 도 2 참조)를 예시로 설명하며, 도 9에 도시된 화살표는 물의 흐름을 나타내는 것이다.

도 9를 참조하면, 3개의 제1유리섬유(114b) 또는 제1셀룰로오스(114h)가 서로 얽히도록 배치되어 있다. 3개의 제1유리섬유(114b) 또는 제1셀룰로오스(114h) 사이에는 삼각형의 틈이 형성되며, 이 틈으로 물이 통과할 수 있다. 상기 제1유리섬유(114b) 또는 상기 셀룰로오스(114h)의 표면에 고정된 알루미나는 양이온을 이용하여 이온흡착에 필요한 양이온을 제공할 수 있다. 따라서, 제1유리섬유(114b) 또는 상기 셀룰로오스(114h)의 표면에는 양전하가 형성될 수 있다. 물에 존재하는 나노입자들은 음전하를 띄므로, 물이 상기 제1유리섬유(114b) 또는 상기 셀룰로오스(114h)를 통과하는 동안 나노입자들은 상기 제1유리섬유(114b) 또는 상기 셀룰로오스(114h)의 표면에 존재하는 양이온과 이온흡착될 수 있다.

도 10은 본 실시예에 따른 멤브레인필터의 사시도이고, 도 11은 본 실시예에 따른 멤브레인필터의 단면도이고, 도 12는 중공사막의 확대 사진이다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 상기 멤브레인필터(120)는 중공사막(121)을 다발로 묶어 형성될 수 있다. 상기 중공사막(121)은 가운데 부분이 비어있는 실과 같은 형태의 막을 의미한다. 하단부(124)는 폴리우레탄과 같은 레진에 의해서 포팅 되어 물의 흐름을 막을 수 있다. 그리고, 상단부(123)는 포팅 후에 레진이 절단되어 중공사막의 가운데 부분으로 물을 출수하게 된다. 상기 중공사막(121)의 외주면에는 작은 크기의 기공이 형성되어 있으며, 기공은 바이러스를 제거할 수 있도록 약 25㎚ 이하의 크기로 형성될 수 있다. 더욱 확실하게 바이러스를 제거하기 위해서 기공의 평균 크기는 약 20㎚ 내외로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 멤브레인필터(120)의 가운데 부분에는 물을 배출할 수 있는 유로(122)가 형성될 수 있다. 상기 유로(122)는 상기 중공사막(121)을 통과한 물이 유동할 수 있는 통로로 이해할 수 있다.

물은 상기 멤브레인필터(120)의 외주면, 즉 상기 중공사막(121)의 외주면에 제공되는 작은 크기의 기공으로 유입될 수 있다. 상기 멤브레인필터(120)를 통과하는 동안 물에 존재하는 바이러스는 기공을 통과하지 못하므로 물에서 제거될 수 있다.

도 10 및 도 11에 도시된 화살표는 물의 흐름을 나타내는 것이다. 그리고 물은 멤브레인필터(120)의 가운데 부분에 형성된 상기 유로(122)를 통해 배출될 수 있다.

화살표를 기준으로 설명하면, 상기 중공사막(121)의 다발로 물이 유입될 수 있다. 유입되는 물은 상기 중공사막(121)의 외주면에 제공되는 기공을 통과할 수 있다. 이때, 기공보다 작은 바이러스는 제거될 수 있다. 기공을 통과한 물은 상기 중공사막(121)의 비어있는 가운데 부분을 통해서 유동할 수 있다.

본 실시예에서는, 하단부(124)는 폴리우레탄과 같은 레진에 의해서 물의 흐름이 막혀있고, 상단부(123)에는 절단되어 물이 출수할 수 있는 유로(122)가 제공될 수 있다.

따라서, 상기 중공사막(121)의 비어있는 가운데 부분을 유동한 물은 상기 유로(122)를 통하여 멤브레인필터(120)의 외부로 출수될 수 있다. 이때, 상기 중공사막(121)의 비어있는 가운데 부분은 바이러스가 제거된 물이 유동할 수 있다.

도 13은 제 2실시예에 따른 필터 시스템의 단면도이다.

도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 필터 시스템(200)은 복합필터(210)와 멤브레인필터(220)가 결합된 1단 필터로 형성될 수 있다. 그리고, 필터 시스템(200)은 상기 복합필터(210)와 상기 멤브레인필터(220)를 수용하는 하우징(201)을 포함할 수 있다. 상기 복합필터(210)와 상기 멤브레인필터(220) 각각의 기능에 대하여는 앞서 설명한 것으로 갈음한다.

상기 하우징(201)의 내부에는 상기 복합필터(210)와 상기 멤브레인필터(220)가 배치될 수 있다. 상기 복합필터(210)와 상기 멤브레인필터(220)는 도 12에 도시한 바와 같이 상기 하우징(201)의 내부에 순차적으로 적층될 수 있다. 상기 하우징(201)에는 원수의 유입 유로를 형성하는 입구(201a)와, 정수된 물을 배출하는 유로를 형성하는 출구(201b)가 형성될 수 있다.

상기 하우징(201)의 내부 유로는, 원수 제공 유로(202a), 연결 유로(202b) 및 배출 유로(202c)를 포함할 수 있다.

상기 원수 제공 유로(202a)는 원수를 상기 복합필터(210)로 흐르게 하도록 상기 입구(201a)로부터 상기 복합필터(210)의 외주면으로 이어질 수 있다. 상기 하우징(201)의 입구(201a)를 통해 유입된 원수는 상기 원수 제공 유로(202a)를 따라 상기 복합필터(210)의 외주면으로 공급될 수 있다.

상기 복합필터(210)로 유입되는 원수는 상기 복합필터(210)의 외주면에 배치된 상기 제1이온흡착부(214)를 통과할 수 있다. 다음으로, 상기 카본블럭(211)을 통과할 수 있다. 다음으로, 상기 카본블럭(211)의 중공부 상에 배치된 상기 제2이온흡착부(215)를 통과하여 흐를 수 있다.

상기 연결 유로(202b)는 상기 복합필터(210)를 통과하면서 1차적으로 나노입자, 활성탄 분진 및 잔류염소가 제거된 물을 상기 멤브레인필터(220)로 흐르게 하도록 상기 복합필터(210)에서 상기 멤브레인필터(220)의 외주면으로 이어질 수 있다.

상기 복합필터(210)를 통과하여 배출된 물은 상기 연결 유로(202b)를 따라 상기 멤브레인필터(220)의 외주면으로 유동할 수 있다. 물에 존재하는 바이러스는 상기 멤브레인필터(220)에 의해 제거될 수 있다.

상기 배출 유로(202c)는 상기 멤브레인필터(220)를 통과하면서 2차적으로 바이러스가 제거된 물을 상기 하우징(201)의 외부로 흐르게 하도록 상기 출구(201b)에 연결될 수 있다.

상기 하우징(201)의 입구(201a)로 유입된 물은 원수 제공 유로(202a), 복합필터(210), 연결 유로(202b), 멤브레인필터(220) 및 배출 유로(202c)를 통과하여 상기 하우징(201)의 출구(201b)로 배출될 수 있다. 이 과정에서 물에 존재하는 나노입자, 활성탄 분진, 잔류염소, 및 바이러스는 상기 복합필터(210)와 상기 멤브레인필터(220) 각각에 의해 순차적으로 제거될 수 있다.

단일의 하우징(201)에 상기 복합필터(210)와 상기 멤브레인필터(220)를 배치하고, 원수 제공 유로(202a), 연결 유로(202b) 및 배출 유로(202c)를 앞서 설명한 바와 같이 연결하면, 상기 필터 시스템(200)은 하나의 모듈로 형성될 수 있다.

하나의 모듈로 구성된 필터 시스템(200)은 상기 복합필터(210)와 상기 멤브레인필터(210)를 별개로 구비하는 필터 시스템에 비하여 전체적인 크기를 줄일 수 있다. 따라서 하나의 모듈로 구성된 필터 시스템(200)을 이용하면 소형 정수기를 구현할 수 있다.

도 14는 제 3실시예에 따른 필터 시스템이다.

도 14는 참조하면, 본 실시예에 따른 필터 시스템(300)은 서로 구분되는 하우징(301, 302)에 복합필터(310)와 멤브레인필터(320)를 각각 내장할 수 있다. 상기 복합필터(310)를 수용하는 제1하우징(301)과 상기 멤브레인필터(320)를 수용하는 제2하우징(302)을 포함할 수 있다. 상기 복합필터(310)와 상기 멤브레인필터(320) 각각의 기능에 대하여는 앞서 설명한 것으로 갈음한다.

상기 복합필터(310)와 상기 멤브레인필터(320)는 각각의 모듈로 형성될 수 있다. 물은 상기 복합필터(310)를 먼저 통과하고, 이어서 상기 멤브레인필터(320)를 통과할 수 있다.

상기 멤브레인필터(320)와 상기 복합필터(310)가 별개의 모듈로 형성되는 경우, 도 12에서 설명한 단일의 모듈에 비하여 크기는 증가할 수 있다. 그러나, 상기 멤브레인필터(320)와 상기 복합필터(310)는 각각의 교체 주기를 따르므로, 상기 멤브레인필터(320) 및 상기 복합필터(310) 중 어느 하나의 필터가 기능을 상실하였다고 하여 다른 하나까지 교체해야 할 필요는 없다는 장점이 있다.

또한, 상기 멤브레인필터(320)의 작은 기공들을 막을 수 있는 잔류염소, 나노입자 및 활성탄 분진 등이 상기 복합필터(310)에서 미리 제거됨으로써, 상기 멤브레인필터(320)의 교체주기가 길어질 수 있다.

도 15는 제 4실시예에 따른 필터 시스템이다.

도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 필터 시스템(400)은 복합필터(410), 멤브레인필터(420) 및 포스트카본필터(430)를 포함할 수 있다. 상기 복합필터(410), 상기 멤브레인필터(420) 및 상기 포스트카본필터(430)는 각각의 모듈로 형성될 수 있다. 상기 복합필터(410)와 상기 멤브레인필터(420) 각각의 기능에 대하여는 앞서 설명한 것으로 갈음한다.

상기 포스트카본필터(430)는 물을 통과시켜 물에 존재하는 불순물을 탄소(활성탄)가 흡착하는 원리로 작동될 수 있다. 이때, 사용되는 탄소(활성탄)은 실물성 열매로 만든 고품질의 활성탄을 사용할 수 있다. 또한, 상기 포스트카본필터(430)는 상기 복합필터(410)의 카본블럭과 같이 흡착소재를 포함할 수 있다.

상기 포스트카본필터(430)는 물에 포함되어 있는 가스 및 냄새를 제거할 수 있고, 세균 번식을 방지할 수 있다. 즉, 상기 포스트카본필터(430)는 정수의 마지막 단계에 위치하여 물의 맛을 좋게 해주는 기능을 할 수 있다.

물은 상기 복합필터(410), 상기 멤브레인필터(420) 및 상기 포스트카본필터(430)를 순차적으로 통과하면서 정수될 수 있다. 상기 복합필터(410)는 잔류염소, 나노입자 및 활성탄 분진 등을 제거할 수 있다. 상기 멤브레인필터(420)는 바이러스를 제거할 수 있다. 상기 포스트카본필터(430)는 잔류염소, 가스 및 냄새를 제거할 수 있다. 상기 복합필터(410)의 카본블럭 또는 상기 포스트카본필터(430)에 흡착소재가 포함되는 경우, 중금속 또는 유기화합물을 추가로 제거할 수 있다.

상기 포스트카본필터(430)는 상기 복합필터(410)와 같이 복수의 이온흡착부(114,115, 도 3 참조)를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우에 따르면, 상기 포스트카본필터(430)에서 생성될 수 있는 활성탄 분진을 제거할 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.

도 16은 제 5실시예에 따른 필터 시스템의 단면도이다.

도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 필터 시스템(500)은 복합필터(510), 멤브레인필터(520), 포스트카본필터(530)가 결합된 1단 필터로 형성될 수 있으며, 필터 시스템(500)은 상기 복합필터(510), 상기 멤브레인필터(520), 상기 포스트카본필터(530)를 수용하는 하우징(501)을 포함할 수 있다. 상기 복합필터(510), 상기 멤브레인필터(520), 상기 포스트카본필터(530) 각각의 기능에 대하여는 앞서 설명한 것으로 갈음한다.

상기 하우징(501)의 내부에는 상기 복합필터(510), 상기 멤브레인필터(520), 상기 포스트카본필터(530)가 배치될 수 있다. 상기 복합필터(510), 상기 멤브레인필터(520), 상기 포스트카본필터(530)는 도 16에 도시한 바와 같이 상기 하우징(501)의 내부에 순차적으로 적층될 수 있다. 그리고, 상기 하우징(501)에는 원수의 유입 유로를 형성하는 입구(501a)와, 정수된 물을 배출하는 유로를 형성하는 출구(501b)가 형성될 수 있다.

상기 하우징(501)의 내부 유로는, 원수 제공 유로(502a), 제1 연결 유로(502b), 제2 연결 유로(502c) 및 배출 유로(502d)를 포함할 수 있다.

상기 원수 제공 유로(502a)는 원수를 상기 복합필터(510)로 흐르게 하도록 상기 입구(501a)로부터 상기 복합필터(510)의 외주면으로 이어질 수 있다. 상기 하우징(501)의 입구(501a)를 통해 유입된 원수는 상기 원수 제공 유로(502a)를 따라 상기 복합필터(510)의 외주면으로 공급될 수 있다.

상기 복합필터(510)로 유입되는 원수는 상기 복합필터(510)의 외주면에 배치된 제1이온흡착부(514)를 통과할 수 있다. 다음으로, 카본블럭(511)을 통과할 수 있다. 다음으로, 상기 카본블럭(511)의 중공부 상에 배치된 제2이온흡착부(515)를 통과하여 흐를 수 있다.

상기 제1 연결 유로(502b)는 상기 복합필터(510)를 통과하면서 1차적으로 나노입자, 활성탄 분진 및 잔류염소가 제거된 원수를 상기 멤브레인필터(520)로 흐르게 하도록 상기 복합필터(510)에서 상기 멤브레인필터(520)의 외주면으로 이어질 수 있다.

상기 복합필터(520)을 통과하여 배출된 물은 상기 제1 연결 유로(502b)를 따라 상기 멤브레인필터(520)의 외주면으로 유동할 수 있다. 물에 존재하는 바이러스는 상기 멤브레인필터(520)에 의해 제거될 수 있다.

상기 제2 연결 유로(502c)는 상기 멤브레인필터(520)를 통과하면서 2차적으로 바이러스가 제거된 원수를 상기 포스트카본필터(530)로 흐르게 하도록 상기 멤브레인필터(520)에서 상기 포스트카본필터(530)의 외주면으로 이어질 수 있다.

상기 멤브레인필터(520)를 통과하여 배출된 물은 상기 제2 연결 유로(502c)를 따라 상기 포스트카본필터(530)의 외주면으로 유동할 수 있다. 물에 존재하는 잔류염소, 냄새 및 가스는 상기 포스트카본필터(530)에 의해 제거될 수 있다.

상기 배출 유로(502d)는 상기 포스트카본필터(530)를 통과하면서 3차적으로 잔류염소, 냄새 및 가스가 제거된 물을 상기 하우징(501)의 외부로 흐르게 하도록 출구(501b)에 연결될 수 있다. 상기 하우징(501)의 입구(501a)로 유입된 물은 원수 제공 유로(502a), 복합필터(510), 제1 연결 유로(502b), 멤브레인필터(520), 제2 연결 유로(502c), 포스트카본필터(530) 및 배출 유로(502c)를 통과하여 상기 하우징(501)의 출구(501b)로 배출될 수 있다.

이 과정에서 물에 존재하는 나노입자, 활성탄 분진, 잔류염소, 바이러스, 가스 및 냄새는 상기 복합필터(510), 상기 멤브레인필터(520), 상기 포스트카본필터(530) 각각에 의해 순차적으로 제거될 수 있다.

단일의 하우징(501)에 상기 복합필터(510), 상기 멤브레인필터(520), 상기 포스트카본필터(530)를 배치하고, 원수 제공 유로(502a), 제1 연결 유로(502b), 제2 연결 유로(502c) 및 배출 유로(502c)를 앞서 설명한 바와 같이 연결하면, 필터 시스템(500)은 하나의 모듈로 형성될 수 있다.

하나의 모듈로 구성된 필터 시스템(500)은 상기 복합필터(510), 상기 멤브레인필터(520), 상기 포스트카본필터(530)를 별개로 구비하는 필터 시스템에 비하여 전체적인 크기를 더욱 축소시킬 수 있다. 따라서 하나의 모듈로 구성된 필터 시스템(500)을 이용하면 소형 정수기를 구현할 수 있다.

도 17은 제 6실시예에 따른 필터 시스템이다.

도 17을 참조하면, 원수는 세디멘트필터(640), 복합필터(610), 멤브레인필터(620) 및 포스트카본필터(630)를 순차적으로 통과하면서 정수될 수 있다. 상기 복합필터(610), 상기 멤브레인필터(620), 상기 포스트카본필터(630) 각각의 기능에 대하여는 앞서 설명한 것으로 갈음한다.

그리고, 상기 세디멘트필터(640)는 입자가 큰 침전물을 유입을 막아줄 수 있고, 필터 시스템(600)의 전처리 또는 침전 기능을 수행할 수 있다.

즉, 상기 세디멘트필터(640)는 물에서 입자가 큰 침전물을 제거할 수 있다. 상기 복합필터(610)는 잔류염소, 나노입자 및 활성탄 분진을 제거할 수 있다. 상기 멤브레인필터(620)는 바이러스를 제거할 수 있다. 상기 포스트카본필터(630)는 잔류염소, 가스 및 냄새를 제거할 수 있다. 그리고, 상기 복합필터(610)의 카본블럭과 상기 포스트카본필터(630) 중 적어도 하나의 활성탄에는 흡착소재를 포함함으로써, 중금속 또는 유기화합물을 추가로 제거할 수 있다.

각 필터의 순서는 변경될 수 있다. 다만, 상기 복합필터(610)가 상기 멤브레인필터(620)보다 앞에 위치하는 것은 변하지 않는다. 필터 시스템(600)은 상기 복합필터(610)와 상기 멤브레인필터(620)를 필수구성요소로 하되 다단으로 확장될 수 있다.

이상에서 설명된 필터 시스템은 상기 설명된 실시 예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

100 필터시스템 110 복합필터
120 멤브레인필터 150 지지부

Claims

내부에 중공을 가지며, 물에 존재하는 염소를 제거하는 카본필터; 및
상기 카본필터를 통과하며 상기 염소가 제거된 물에서 바이러스를 제거하는 멤브레인필터를 포함하고,
상기 카본필터에는,
상기 카본필터의 내부에 제공되며, 상기 카본필터에서 생성되는 카본 입자를 제거하는 내부흡착부; 및
상기 내부흡착부를 지지하며, 상기 카본필터의 내부에 배치되는 지지부를 포함하는 필터시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 지지부는,
내부가 관통되도록 형성되는 지지부 몸체;
상기 지지부 몸체의 상단에서 돌출되어 형성되는 상단 고정부; 및
상기 지지부 몸체의 하단에서 돌출되어 형성되는 하단 고정부를 포함하는 필터시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 내부흡착부는, 상기 상단 고정부와 상기 하단 고정부의 사이에 배치되는 필터시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 상단 고정부와, 상기 하단 고정부의 사이에 배치되는 상기 지지부 몸체의 외면에는, 상기 내부흡착부가 안착되는 공간이 형성되는 필터시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 내부흡착부는,
상기 상단 고정부 및 상기 하단 고정부에 의하여 상하방향의 이동이 방지되며,
상기 지지부 몸체의 외면에 형성되는 상기 공간에 의하여 상기 카본필터의 중심축을 향하는 방향으로 이동되는 것이 방지되는 필터시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 지지부 몸체에는, 상기 내부흡착부를 통과한 물이 통과할 수 있는 다수의 유동홀이 제공되는 필터시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 지지부 몸체는, 상기 다수의 유동홀에 의하여 적어도 메쉬 형상으로 제공되는 필터시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 지지부는, 상기 내부흡착부를 상기 카본필터의 내주면에 밀착시킨 상태에서 상기 카본필터의 내부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 필터시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 카본필터의 외면에는, 외부로부터 유입되는 물에서 나노입자를 제거하는 외부흡착부가 제공되는 것을 특징으로 하는 필터시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 외부흡착부 및 상기 내부흡착부는
기공을 가지는 부직포 지지체;
상기 부직포 지지체의 표면에 부착되는 섬유소재; 및
상기 섬유소재의 표면에 제공되며, 상기 부직포 지지체를 통과하는 물에 존재하는 음전하의 나노입자와 이온흡착되도록 양전하를 제공하는 이온흡착소재를 포함하는 필터시스템.
원통으로 형성되며, 내부에 중공을 가지는 카본블럭;
상기 카본블럭의 외면에 제공되며, 물에 포함된 나노입자를 제거하는 제1정전흡착부;
적어도 일면이 상기 카본블럭의 내면에 접촉되며, 상기 카본블럭에서 생성되는 카본입자를 제거하는 제2정전흡착부; 및
상기 제2정전흡착부의 타면이 접촉되며, 상기 카본블럭의 내부를 향하는 방향으로 유입되는 물에 의하여 상기 제2정전흡착부가 이동되는 것을 방지하는 지지부를 포함하는 복합필터.
제 11 항에 있어서,
상기 지지부는,
상기 내부가 관통된 원통형상으로 제공되며, 적어도 다수의 유동홀을 가지는 몸체;
상기 몸체의 상단에 제공되며, 상기 제2정전흡착부가 상방으로 이동되는 것을 방지하는 상단 고정부; 및
상기 몸체의 하단에 제공되며, 상기 제2정전흡착부가 하방으로 이동되는 것을 방지하는 하단 고정부를 포함하는 복합필터.
제 12 항에 있어서,
상기 제2정전흡착부는, 상기 상단 고정부와 상기 하단 고정부의 사이에 배치되고, 상기 몸체를 둘러싸도록 제공되는 복합필터.
제 11 항에 있어서,
상기 제2정전흡착부는, 상기 카본블럭을 통과한 물에서 적어도 바이러스를 제거하는 복합필터.