KR20190090651A - 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치는, 집전체와, 상기 집전체에 활성탄을 도포하여 형성된 활성탄코팅층으로 이루어진 복수의 활성탄전극, 상기 활성탄전극 사이마다 쇼트 방지를 위해 삽입되는 절연성 재질의 스페이서, 상기 적층된 복수의 활성탄전극의 일측 또는 타측과 연결되고, 적어도 일부가 상기 활성탄전극과 나란하게 배치되어, 상기 활성탄전극과 면접촉하는 복수의 전극부, 이웃하는 활성탄전극이 양극과 음극을 번갈아 가며 형성하도록 상기 전극부를 통해 상기 활성탄전극에 전류를 공급하는 전원공급수단을 포함하는 활성탄필터유닛을 적어도 하나 이상 적층하여 구성된다.

Description

수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치{filter for water treatment apparatus and water treatment apparatus having thereof}

본 발명은 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 정수기와 같이 원수를 처리하여 정수를 생성하는 수처리 장치는 현대 다양한 형태로 개시되고 있다. 그런데 수처리 장치에 적용되는 방식 중 최근 각광을 받고 있는 방식은 EDI(Electro Deionization), CEDI(Continuous Electro Deionization), CDI(Capacitive Deionization)와 같은 탈이온 방식이다. 이 중에서도 최근 가장 각광을 받고 있는 것은 바로 CDI 방식의 수처리 장치이다.

CDI 방식은 전기적인 힘에 의해 전극의 표면에서 이온이 흡착되고 탈착되는 원리를 이용하여 수중의 이온(오염물질)을 제거하는 방식을 의미한다.

이에 대해서, 도 9를 참조하여 설명하면, 전극에 전압을 인가시킨 채로 이온을 포함한 처리수를 전극(양극과 음극)의 사이로 통과시키면, 음이온은 양극으로 이동하고, 양이온은 음극으로 이동한다. 즉, 흡착이 일어난다. 이와 같은 흡착으로 처리수 내의 이온들이 제거될 수 있다.

그러나, 이와 같은 흡착이 계속되며, 전극은 더 이상 이온을 흡착할 수 없는 상태에 이른다. 이와 같은 상태에 이르면, 도 10에 도시한 바와 같이 전극에 흡착된 이온들을 분리시켜 전극을 재생시킨다. 이때, 전극에서 분리된 이온들을 포함하는 세척수는 외부로 배출된다. 이와 같은 재생은 전극에 전압을 인가하지 않거나, 또는 흡착할 때와는 반대로 전압을 인가하는 것으로 달성될 수 있다.

이와 같은 CDI 방식을 상업적으로 이용하기 위해 전극(양극과 음극)을 매우 많이 적층하는 것이 일반적이다. 그러나 CDI 방식에서 탈이온 성능은 전극 사이의 간격의 영향을 받는다. 즉, CDI 방식에서의 전극 사이의 간격이 멀어지면 탈이온 성능은 저하된다. 그 이유는, 첫째로 전극 사이의 간격이 멀어지면 축전기의 전기용량이 작아지기 때문이다. 일반적으로, 축전기의 전기용량은 전극 사이 간격에 반비례한다. 둘째로, 전극 사이의 간격이 멀어지면 처리수가 전극 사이를 빠르게 통과하기 때문이다. 처리수가 빠르게 통과하면 처리수 중의 이온들이 전극에 흡착되기 어렵다. 따라서, 전극을 많이 적층하더라도 전극 사이의 간격을 일정하게 유지하는 것이 매우 중요하다.

종래의 경우, 전원에서 인가된 전압 대비 각각의 전극에 공급되는 전압이 현저히 작은 문제가 있었다. 따라서, 이온 제거율이 낮아질 수 밖에 없는 문제가 발생한다.

또한, 전원과의 거리에 따라서, 각각의 전극에 전압이 골고루 인가되지 못하게 되고, 적층된 전극 간의 전압 차이가 커지면서, 이온 제거성능이 균일하게 확보되지 못하는 문제도 있었다.

본 발명은 상기되는 문제점을 해소하여, 활성탄 전극에 인가되는 전압이 고르게 형성될 수 있는 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치를 제안한다.

또한, 전원에서 공급된 전압과 활성탄 전극에 인가되는 전압의 차이를 줄일 수 있는 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치를 제안한다.

또한, 에너지의 손실 없이, 전극내 탈염효율을 증대 시킬 수 있는 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치를 제안한다.

또한, 전극의 적층 위치에 관계없이, 모든 영역에서, 여과력이 확보될 수 있는 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치를 제안한다.

또한, 고른 전압인가로 인해 전극의 부분적인 열화 또는 부분적인 전극 손상을 방지할 수 있는 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치를 제안한다.

또한, 각각의 전극에 전압이 안정적이면서도 고르게 분배될 수 있는 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치를 제안한다.

또한, 이온제거 성능을 향상시킬 수 있는 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치를 제안한다.

또한, 적층이 자유로워 요구되는 처리 용량 및 처리 속도에 따라 적층 높이를 다양하게 설정할 수 있는 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치를 제안한다.

또한, 수처리 장치에 적용된 필터의 형상이나 배치 구조를 변경하지 않고, 기존의 수처리 장치에 곧바로 적용 가능한 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치를 제안한다.

또한, 활성탄전극에 흡착된 이온을 손쉽게 제거하여 활성탄필터의 이온제거능력을 일정하게 유지할 수 있는 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치를 제안한다.

본 발명에 따른 수처리 장치용 필터는, 유입된 물의 이온을 흡착하여 수중의 이온을 제거한 뒤 배출하기 위한 것으로, 집전체 및 집전체의 표면에 형성된 활성탄을 포함하고, 판상으로 이루어진 복수의 활성탄전극과, 상기 활성탄전극 사이마다 쇼트 방지를 위해 삽입되는 절연성 재질의 스페이서와, 상기 적층된 복수의 활성탄전극의 일측 또는 타측과 연결되고, 적어도 일부가 상기 활성탄전극과 나란하게 배치되어, 상기 활성탄전극과 면접촉하는 복수의 전극부와, 이웃하는 활성탄전극이 양극과 음극을 번갈아 가며 형성하도록 상기 전극부를 통해 상기 활성탄전극에 전류를 공급하는 전원공급수단을 포함하는 활성탄필터유닛을 적어도 하나 이상 적층하여 이루어진다.

또한, 상기 전극부는, 상호 이격 배치된 제1전극부와 제2전극부를 포함하고, 상기 활성탄전극은 이웃하는 활성탄전극과 서로 다른 전극부에 연결된다.

또한, 상기 활성탄전극은, 상기 전극부와 연결되는 부분이 외측으로 돌출되어 전극연결부를 형성한다.

또한, 상기 전극부는, 상기 활성탄전극의 적층 방향과 나란하게 형성된 수직부와, 상기 활성탄전극과 나란하게 형성되고, 상기 수직부와 연결되는 복수의 수평부를 포함한다.

또한, 상기 수평부와 상기 활성탄전극은 상호 대응하는 위치에 접속홀이 형성되고, 상기 접속홀에는 도체로 이루어진 축부재가 삽입된다.

또한, 상기 수평부는 일측 단부에 체결홀이 형성되고, 상기 수직부는, 상기 체결홀을 관통하는 방식으로 상기 복수의 수평부와 연결된다.

또한, 상기 수직부의 횡단면은, 상기 체결홀의 형상과 동일하게 형성된다.

또한, 상기 수평부는, 상기 활성탄전극과 접촉하는 부분에 라운드지게 형성된 곡선부를 형성한다.

또한, 상기 전원공급수단은, 상기 활성탄필터유닛에 처리수가 공급되면, 일방향으로 전류를 공급하고, 상기 활성탄전극으로 이온을 흡착시켜 수중의 이온을 제거한다.

또한, 상기 전원공급수단은, 상기 활성탄필터유닛에 세척수가 공급되면, 상기 일방향과 반대되는 이방향으로 전류를 공급하고, 상기 활성탄전극에 흡착된 이온을 수중으로 배출시켜, 상기 활성탄전극을 재생시킨다.

또한, 상기 활성탄코팅층은, 활성탄 입자, 전도성 고분자 입자, 바인더를 혼합한 혼합물을 상기 집전체의 표면에 도포하여 형성된다.

또한, 상기 필터는, 외부에서 유입된 물을 정화시킨 후, 상기 활성탄필터유닛으로 공급하는 프리 카본블럭필터를 더 포함한다.

또한, 상기 필터는, 상기 활성탄필터유닛을 통과한 물을 공급받아 정화시킨 후 배출하는 포스트 카본블럭필터를 더 포함한다.

또한, 상기 필터는, 상기 활성탄필터유닛을 통과한 물을 공급받아 정화시킨 후 배출하는 UF멤브레인 필터를 더 포함한다.

또한, 상기 활성탄필터유닛을 통과한 물은, 상기 UF멤브레인 필터와 포스트 카본블럭필터를 순차적으로 통과한 후 배출되고, 상기 UF멤브레인 필터와 포스트 카본블럭필터는 종방향으로 배치되어 하나의 필터 하우징 내에 설치된다.

본 발명에 따르면, 수중의 경도가 낮춰 물을 연수화 시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 활성탄 전극에 인가되는 전압이 고르게 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면,전원에서 공급된 전압과 활성탄 전극에 인가되는 전압의 차이를 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면,에너지의 손실 없이, 전극내 탈염효율을 증대 시킬 수 있다.

본 발명에 따르면,전극의 적층 위치에 관계없이, 모든 영역에서, 여과력이 확보될 수 있다.

본 발명에 따르면,고른 전압인가로 인해 전극의 부분적인 열화 또는 부분적인 전극 손상을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면,각각의 전극에 전압이 안정적이면서도 고르게 분배될 수 있다.

본 발명에 따르면, 이온제거 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면,적층이 자유로워 요구되는 처리 용량 및 처리 속도에 따라 적층 높이를 다양하게 설정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 수처리 장치에 적용된 필터의 형상이나 배치 구조를 변경하지 않고, 기존의 수처리 장치에 곧바로 적용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 활성탄전극에 흡착된 이온을 손쉽게 제거하여 활성탄필터의 이온제거능력을 일정하게 유지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 원수가 여러단계를 거치면서 원수에 포함된 이물질이 보다 확실하게 제거되고, 물의 경도가 보다 확실하게 낮아질 수 있다.

본 발명에 따르면, 원수에 포함된 입자성 물질 및 유기 화합물을 보다 확실히 제거할 수 있다.

본 발명에 따르면, 이물질이 보다 확실히 제거되고 물맛이 향상될 수 있다.

본 발명에 따르면, 수중의 바이러스, 박테리아가 보다 확실하게 제거될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수처리 장치의 일례를 보인 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 수처리 장치의 배관 구성의 일례를 보인 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치용 필터의 개념도,
도 4는 도 3에 도시된 수처리 장치용 필터에서 물이 정화되는 상태를 보인 개념도,
도 5는 도 3에 도시된 수처리 장치용 필터가 재생되는 상태를 보인 개념도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치용 필터의 평면도이다.
도 7은 도 6의 'A'영역의 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 일부 구성요소인 전극부의 수평부를 발췌하여 보인 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일부 구성요소인 전극부의 수직부를 발췌하여 보인 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수처리 장치용 필터의 개념도이다.
도 11은 종래 CDI 방식의 수처리장치용 필터에서 전극의 전압을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 CDI 방식의 수처리장치용 필터에서 전극의 전압을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

이하의 실시예에 첨부되는 도면은, 같은 발명 사상의 실시예이지만, 발명 사상이 훼손되지 않는 범위 내에서, 용이하게 이해될 수 있도록 하기 위하여, 미세한 부분의 표현에 있어서는 도면별로 서로 다르게 표현될 수 있고, 도면에 따라서 특정 부분이 표시되지 않거나, 도면에 따라서 과장되게 표현되어 있을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수처리 장치의 일례를 보인 사시도이다.

본 발명에 따른 수처리 장치는 정수기, 연수기 등과 같은 다양한 정화 장치가 해당될 수 있다. 또한, 세탁기, 식기세척기, 냉장고 등에 설치되는 정화 수단이 해당될 수도 있다.

이하, 수처리 장치에 대해 정수기를 일례로 설명하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 수처리 장치는 외부에서 유입된 원수에 포함된 이온을 전기 흡착시킨 뒤 배출하는 범위에서는 다양한 실시예가 발생할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수처리 장치는 일례로, 정수기로 구비될 수 있다.

정수기는 외부 급수원으로부터 직접 공급되는 물을 정수한 후 냉각 또는 가열시켜 취출시키기 위한 것으로, 일례로, 직수형 냉온 정수기일 수 있다. 여기서, 직수형 정수기란 정수된 물이 저장되는 저수조가 없이 사용자의 정수 추출 동작시에 정수된 물이 추출되는 형태의 정수기를 말한다.

또한, 상기 정수기(10)는 다수의 패널의 결합에 의해 외형이 이루어질 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 정수기(10)는, 전면 외관을 형성하는 전면패널(11)과, 양 측면 외관을 형성하는 측면 패널(12)과, 상면 외관을 형성하는 상면 패널(13)과, 후면 외관을 형성하는 후면 패널, 및 하면 외관을 형성하는 베이스 패널의 결합에 의해 전체적으로 대략 육면체의 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 패널들이 결합하여 형성된 내부 공간에는 정수를 위한 다수의 부품들이 장착된다.

또한, 상기 전면 패널(11)에는, 사용자가 상기 정수기(10)의 동작 명령을 입력함과 동시에, 상기 정수기(10)의 동작 상태를 표시하기 위한 조작표시부(14)가 구비된다.

상기 조작표시부(14)는, 다수의 버튼 또는 터치스크린의 형태로 제공되면서 각 버튼으로 빛의 조사가 가능하도록 형성된다. 즉, 사용자가 상기 조작 표시부(14)의 버튼을 가압하거나 터치하게 되면, 선택된 버튼에는 빛이 조사됨으로써 버튼의 선택 여부를 용이하게 인식할 수도 있으며, 표시부의 기능도 동시에 수행하게 된다.

상기 조작표시부(14)에는 취수하고자 하는 물의 종류 다시 말해, 냉수, 온수 또는 정수(상온수)를 선택하는 버튼과, 연속 출수를 위한 버튼 등이 제공되며, 온수의 전원 여부를 확인할 수 있는 버튼과 온수와 냉수의 온도를 표시하는 표시부가 제공된다.

물론, 상기 조작표시부(14)에는 부가적인 기능을 수행하기 위한 버튼이 더 포함될 수 있으며, 일부 버튼이 생략되는 구성도 가능할 것이다.

상기 조작표시부(14)의 하측에는 사용자가 정수된 물을 출수하기 위하여 조작 가능한 워터 슈트(15)가 구비된다. 상기 워터 슈트(15)는 사용자가 조작하여 정화된 물을 출수할 수 있도록 구비된다. 상기 워터 슈트(15)는 사용자가 정수된 물을 출수하기 위하여 물의 취출구를 개폐하는 기능을 하므로, 개폐장치 또는 개폐노즐 등으로 표현할 수 있음을 밝혀둔다.

상기 워터 슈트(15)는, 사용자의 조작에 의해 상기 정수기(10)의 기능에 따라 정수, 냉수 또는 온수 등을 출수할 수 있도록 구성되며, 상기 워터 슈트(15)의 하측, 상세하게는 상기 전면 패널(11)의 전면 하단부에는 상기 워터 슈트(15)에서 낙하하는 물을 수용하기 위한 트레이가 구비된다.

상기 트레이는, 일정 정도의 내부 공간을 가지는 육면체의 형태로 이루어지면서, 상면에는 이물질을 걸러주기 위한 그릴 형태의 커버가 구비된다. 상기 트레이는 상기 전면 패널(11)의 전방으로 이동 가능하고, 이러한 이동에 의해 사용자는 높이를 가지는 물병 또는 하면이 넓은 용기에도 정수된 물을 담을 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 트레이에는 내부 공간에 수용되는 물의 수위를 확인하기 위한 부표가 더 구비되고, 이러한 부표를 확인함으로써 사용자는 상기 트레이에 수용되는 물을 비우는 시기를 인식할 수 있게 되어, 사용의 편의성이 향상되는 장점이 있다.

도시하고 있지 않지만, 상기 정수기(10)의 외형을 이루는 상기 패널들의 내부에는, 물을 냉각하기 위한 냉매 사이클과, 냉수 생성을 위한 냉수 생성 유닛 및 물을 가열하기 위한 온수 생성 유닛을 포함하는 다수의 구성 요소들이 수용된다.

상세히, 상기 정수기(10)는, 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출되는 냉매를 고온 고압의 액상 냉매로 응축시키는 응축기와, 상기 응축기와 열교환하도록 하는 응축팬 중 적어도 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 정수기(10)는, 급수원으로부터 공급되는 물에 포함된 이물질을 걸러주는 필터 어셈블리를 더 포함할 수 있다. 상기 필터 어셈블리는 카본 필터(carbon filter)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 정수기(10)는, 상기 응축기로부터 토출되는 냉매를 저온 저압의 2상 냉매로 팽창시키는 팽창변과, 상기 팽창변을 통과한 저온 저압의 2상 냉매가 흐르는 증발기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 정수기(10)는, 상기 증발기 및 냉수가 흐르는 냉수 배관을 포함하는 냉수 생성 유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 정수기(10)는 급수되는 물을 설정 온도로 가열하기 위한 온수 히터를 더 포함할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 수처리 장치의 배관 구성의 일례를 보인 구성도이다.

도 2를 참조하면, 급수원(S)으로부터 상기 정수기(10)의 워터 슈트(15)에 이르기까지 급수 라인(L)이 형성되며, 상기 급수 라인(L)에는 각종 밸브와 정수 부품이 연결될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 급수 라인(L)은, 상기 급수원(S), 예컨대 가정의 수도꼭지 등에 연결되고, 상기 급수 라인(L)의 어느 지점에는 필터 어셈블리(17)가 배치되어, 상기 급수원(S)으로부터 공급되는 음용수에 포함된 이물질이 여과된다.

또한, 상기 필터 어셈블리(17)의 출구단에 연결되는 급수 라인(L)에는 급수 밸브(61)와 유량 센서(70)가 순차적으로 배치될 수 있다. 따라서, 상기 유량 센서(70)에 의하여 감지되는 공급량이 설정 유량에 도달하면 상기 급수 밸브(61)가 폐쇄되도록 제어될 수 있다.

또한, 상기 유량 센서(70)의 출구단에서 연장되는 급수 라인(L)의 어느 지점에서 온수 공급용 급수 라인(L1)과, 냉수 공급용 급수 라인(L3) 및 냉각수 공급용 급수 라인(L2)이 분지될 수 있다.

또한, 상기 유량 센서(70)의 출구단에서 연장되는 급수 라인(L)의 단부에는 정수 출수 밸브(66)가 장착되고, 상기 온수 공급용 급수 라인(L1)의 단부에는 온수 출수 밸브(64)가 장착될 수 있다. 그리고, 상기 냉수 공급용 급수 라인(L3)의 단부에는 냉수 출수 밸브(65)가 장착될 수 있고, 상기 냉각수 공급용 급수라인(L2)의 어느 지점에는 냉각수 밸브(63)가 장착될 수 있다. 상기 냉각수 밸브(63)는 냉수 생성 유닛(20)으로 공급되는 냉각수의 양을 조절한다.

또한, 상기 온수 출수 밸브(64)와, 상기 냉수 출수 밸브(65) 및 상기 정수 출수 밸브(66)의 출구단에서 연장되는 급수 라인은 모두 상기 워터 슈트(15)에 연결된다. 그리고, 도시된 바와 같이, 상기 정수, 냉수 및 온수가 단일의 취출구에 연결되도록 구성될 수도 있고, 경우에 따라서는 독립된 취출구들에 각각 연결되도록 구성될 수도 있다.

이하, 냉수 및 온수 공급과정에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 냉수의 경우, 냉각수 밸브(63)가 열려 냉수 생성 유닛(20)으로 냉각수가 공급되면, 냉수 생성 유닛(20)을 통과하는 냉수 공급용 급수 라인(L3)의 물이 냉각수에 의해 냉각되면서 냉수가 생성된다.

이때, 상기 냉각수 공급용 급수라인(L2)에는 냉각수를 냉각시키는 냉매 사이클을 구비할 수 있다. 상기 냉매 사이클은 압축기, 응축기, 팽창변, 증발기 등을 포함할 수 있다.

이후, 조작표시부의 냉수선택 버튼을 눌러 상기 냉수 출수 밸브(65)가 개방되면 상기 워터 슈트(15)를 통하여 냉수가 취출될 수 있다.

한편, 온수의 경우, 온수 공급용 급수 라인(L1)을 따라 흐르는 물이 온수 히터(30)에 의해 가열되면서 온수가 생성되고, 상기 조작표시부의 온수선택 버튼을 눌러 상기 온수 출수 밸브(64)가 개방되면 상기 워터 슈트(15)를 통하여 온수가 취출될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 정수기를 포함한 본 발명에 따른 수처리 장치는 원수로부터 정수를 생성하기 위하여 적어도 하나 이상의 필터를 포함한다. 상기 필터에 대해서는 후술된 설명을 참조하기로 한다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치용 필터에 대해서 설명한다.

본 발명에 따른 수처리 장치용 필터는 하나의 필터를 의미할 수 있고, 여러 개의 필터를 의미할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치용 필터의 개념도이다.

도 3을 참조하면, 상기 수처리 장치용 필터는 활성탄필터(100)로 구비될 수 있다.

이때, 활성탄필터(100)는 하나의 활성탄필터유닛(100a)으로 구성되거나, 복수의 활성탄필터유닛(100a)을 적층하여 구성될 수 있다.

일 예로, 활성탄필터유닛(100a)은 집전체(111)와, 상기 집전체(111)의 일측 또는 양측에 활성탄을 도포하여 형성된 활성탄코팅층(112)으로 이루어진 복수의 활성탄전극(110)과, 상기 적층된 복수의 활성탄전극(110)의 일측 단부 또는 타측 단부에 연결되는 복수의 전극부(120)와, 상기 활성탄전극(110) 사이마다 쇼트 방지를 위해 삽입되는 절연성 재질의 스페이서(130)와, 이웃하는 활성탄전극(110)이 양극(+극)과 음극(-극)을 번갈아 가며 형성하도록 상기 전극부(120)를 통해 상기 활성탄전극(110)에 전류를 공급하는 전원공급수단(140)을 포함하고, 유입된 물의 이온을 흡착하여 수중의 이온을 제거한 뒤 배출한다.

전술한 바와 같이, 상기 활성탄전극(110)은 집전체(111)와 활성탄코팅층(112)으로 이루어진다.

참고로, 상기 활성탄전극(110)은 활성탄을 구비하고 전극을 형성하는 범위에서, 공지의 다양한 실시예가 적용될 수 있다.

상기 집전체(111)는 박막의 형태로서, 전도체(electric conductor)로 구비될 수 있다. 일례로, 상기 집전체(111)는 흑연포일(graphite foil)로 구비될 수 있으며, 이 밖에도 다양한 종류의 전도체가 집전체(111)로 채택될 수 있다.

활성탄코팅층(112)은 상기 집전체(111)의 일면 또는 양면에 형성된다.

상기 활성탄코팅층(112)은 활성탄을 포함한다. 따라서, 정전기적인 인력에 의해 활성탄코팅층(112)에 원수의 불순물이 흡착되면, 흡착된 불순물은 활성탄 표면의 마크로 포어(Macro pore)라고 하는 구멍 속으로 확산을 통해 이동한 후, 내부의 메조포어(Meso pore) 또는 마이크로포어(Micro pore)에서 최종 흡착 및 제거될 수 있다.

상기와 같은 활성탄전극(110)은 요구되는 경도 조절 정도에 따라 그 적층 개수가 다양하게 조절될 수 있다. 일례로, 상기 활성탄전극(110)은 하나의 활성탄필터유닛(100a)에 80매 내지 100매 적층될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 활성탄코팅층(112)은 집전체(111)의 일면에만 형성될 수 있다. 이와 같이 집전체(111)의 일면에만 활성탄코팅층(112)이 형성된 활성탄전극(110)은 활성탄필터유닛(100a)의 최상단 및 최하단에 배치될 수 있다.

이때, 최상단에 배치된 활성탄전극(110)은 활성탄코팅층(112)이 하측을 향하도록 배치되고, 최하단에 배치된 활성탄전극(110)은 활성탄코팅층(112)이 상측을 향하도록 배치된다.

또한, 상기 활성탄코팅층(112)은 집전체(111)의 양면 모두에 형성될 수 있다. 이와 같이 집전체(111)의 양면에 활성탄코팅층(112)이 형성된 활성탄전극(110)은 활성탄필터유닛(100a)의 최상단 및 최하단을 제외한 중심부에 배치될 수 있다.

상기와 같이 집전체(111)의 양면에 활성탄코팅층(112)이 형성되면, 집전체(111)의 양측에서 원수에 포함된 불순물을 흡착할 수 있어, 불순물의 흡착속도 및 흡착성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 하나의 집전체(111)의 양측에 활성탄코팅층(112)이 형성되기 때문에 집전체(111)의 개수를 줄일 수 있어, 결과적으로는 활성탄필터유닛(100a)의 두께를 줄이고, 활성탄필터유닛(100a)의 경량화를 실현할 수 있으며, 활성탄필터유닛(100a)의 제작비용을 절약할 수 있다. 또한, 활성탄전극(110)의 적층량을 늘릴 수도 있다.

상기 스페이서(130)는 활성탄전극(110) 사이에 배치된다. 상기 스페이서(130)는 활성탄전극(110) 사이에서 간격을 형성하면서, 활성탄전극(110) 간의 쇼트를 방지한다. 또한, 원수는 스페이서(130)를 통해서 활성탄전극(110) 사이를 통과하면서 정수될 수 있다.

따라서, 스페이서(130)는 부도체(insulator)이면서, 통수성 재질로 이루어져, 활성탄전극(110) 사이에서 쇼트를 방지하고, 정수가 진행되는 원수가 통과하는 유로를 제공할 수 있다. 일례로, 스페이서(130)는 복수의 통수로가 형성된 나일론(nylon) 재질로 형성될 수 있다.

한편, 상기 전극부(120)는 한 쌍으로 구비되어, 상기 적층된 복수의 활성탄전극(110)의 일측 또는 타측 단부와 연결되며, 전도체(electric conductor)로 구비될 수 있다. 일 예로, 상기 전극부(120)는 구리(Cu)재질로 형성될 수 있다.

또한, 상기 전극부(120)은 두 개 이상으로 구비될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 상기 전극부(120)와 활성탄전극(110)의 접촉이 안정적으로 이루어질 수 있다. 이를 위해 상기 전극부(120)의 적어도 일부는 상기 활성탄전극(110)과 나란히 배치되어, 활성탄전극(110)과 면접촉 할 수 있다.

즉, 상기 활성탄전극(110)이 상호 나란히 적층되고, 활성탄전극(110) 사이에 전극부(120)의 일부가 활성탄전극(110)과 나란하게 삽입되면서, 전극부(120)와 활성탄전극(110)은 면접촉한다.

이에 따르면, 활성탄전극(110)과 전극부(120)의 접촉 면적이 증가되어, 전류 공급이 보다 확실하고 안정적으로 이루어질 수 있다. 또한, 활성탄전극(110)과 면접촉하는 전극부(120)에 의해, 활성탄전극(110) 끼리의 전도율도 향상될 수 있다. 따라서, 활성탄전극(110)에 전원에서 공급된 전압이 손실없이 인가될 수 있다. 또한, 활성탄전극(110) 각각에 전원에서 공급된 전압이 균일하게 인가될 수 있다.

상기 전극부(120)와 활성탄전극(110)의 연결에 대한 구체적인 설명은 후술되는 전원공급수단(140,150)과 함께 설명하기로 한다.

전원공급수단(140,150)은 전원(140)과 전선(150)을 포함할 수 있다.

상기 전원(140)에서는, 원수의 물분해는 이루어지지 않으면서, 이온 흡착은 가능한 범위에서 전압이 인가될 수 있다. 일례로, 상기 전원(140)은 1.5V 이하의 전압을 인가할 수 있다.

한편, 상기 전원공급수단(140,150)에 흐르는 전류의 방향에 따라 상기 전극부(120)는 양극 또는 음극을 띈다.

본 실시예에서, 상기 전극부(120)는, 상호 이격 배치된 제1전극부(121)와 제2전극부(122)를 포함할 수 있다.

일례로, 도 3에서와 같이, 도면의 우측에 배치된 제1전극부(121)이 양극(+)일 경우, 도면의 좌측에 배치된 제2전극부(122)은 음극(-)일 수 있다.

반대로, 도면의 우측에 배치된 제1전극부(121)이 음극(-)이라면, 도면의 좌측에 배치된 제2전극부(122)은 양극(+)일 수 있다.

전술한 바와 같이, 전류가 흐르는 방향에 따라, 활성탄전극(110)의 양측에 배치된 제1전극부(121) 및 제2전극부(122)은 양극과 음극을 띄게 된다.

이하, 양극이 형성된 전극부(120)은 양극이라 칭하고, 음극이 형성된 전극부(120)은 음극이라 칭한다.

상기 적층된 복수의 활성탄전극(110)은 이웃하는 활성탄전극(110)과 양극과 음극에 번갈아 가며 형성되어야 한다. 여기서 이웃한다는 의미는 그 사이에 스페이서(130)를 두고 근접한다는 것을 의미한다. 즉, 도면상의 최상단에 배치된 활성탄전극(110)은 그 바로 아래 스페이서(130)를 사이에 두고 배치된 두번째 활성탄전극(110)과 이웃한다고 볼 수 있다.

상기와 같이 활성탄전극(110)이 이웃하는 활성탄전극(110)과 양극과 음극을 번갈아 가며 형성하기 위해서는 활성탄전극(110)의 양측에 배치된 전극부(120)에 양극과 음극이 각각 형성되고, 상기 적층된 복수의 활성탄전극(110)은 이웃하는 활성탄전극(110)과 양극과 음극에 각각 번갈아가며 연결되어야 한다.

일례로, 도 3에서와 같이, 도면의 우측이 양극이고, 도면의 좌측이 음극인 경우, 도면상의 최상단에 배치된 첫번째 활성탄전극(110)은 우측의 양극과 연결되고, 그 아래 배치된 두번째 활성탄전극(110)은 좌측의 음극과 연결될 수 있다. 또한, 두번째 활성탄전극(110)의 아래 배치된 세번째 활성탄전극(110)은 우측의 양극과 연결되고, 세번째 활성탄전극(110)의 아래 배치된 네번째 활성탄전극(110)은 좌측의 음극과 연결될 수 있다.

이때, 양극과 연결된 활성탄전극(110)은 음극과 전기적으로 분리된 상태이고, 음극과 연결된 활성탄전극(110)은 양극과 전기적으로 분리된 상태이다.

또한, 도면의 우측이 양극이고, 도면의 좌측이 음극인 경우라 하더라도, 도면상의 최상단에 배치된 활성탄전극(110)이 좌측의 음극과 연결되고, 그 아래 배치된 활성탄전극(110)은 우측의 양극과 연결될 수도 있다.

다른 예로, 도면의 우측이 음극이고, 도면의 좌측이 양극인 경우, 도면상의 최상단에 배치된 활성탄전극(110)은 좌측의 양극과 연결되고, 그 아래 배치된 활성탄전극(110)은 우측의 음극과 연결될 수 있다.

또한, 도면의 우측이 음극이고, 도면의 좌측이 양극인 경우라 하더라도, 도면상의 최상단에 배치된 활성탄전극(110)은 우측의 음극과 연결되고, 그 아래 배치된 활성탄전극(110)이 좌측의 양극과 연결될 수도 있다.

이때도 마찬가지로, 양극과 연결된 활성탄전극(110)은 음극과 전기적으로 분리된 상태이고, 음극과 연결된 활성탄전극(110)은 양극과 전기적으로 분리된 상태이다.

일례로, 양극에 연결된 활성탄전극(110)이 음극과 전기적으로 분리될 수 있도록, 음극은 양극에 연결된 활성탄전극(110)으로부터 이격 배치되고, 음극에 연결된 활성탄전극(110)이 양극과 전기적으로 분리될 수 있도록, 양극은 음극과 연결된 활성탄전극(110)으로부터 이격 배치될 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 수처리 장치용 필터에서 물이 정화되는 상태를 보인 개념도이고, 도 5는 도 3에 도시된 수처리 장치용 필터가 재생되는 상태를 보인 개념도이다.

먼저, 도 4를 참조하면, 도면의 좌측 배치된 활성탄전극(110)이 양극으로 대전되고, 도면의 우측에 배치된 활성탄전극(110)이 음극으로 대전된 상태에서, 활성탄전극(110) 사이로 원수를 통과시키면, 원수에 포함된 음이온(-)은 양극으로 대전된 좌측의 활성탄전극(110)에 흡착되고, 원수에 포함된 양이온(+)은 음극으로 대전된 우측의 활성탄전극(110)에 흡착된다.

상기와 같은 과정에 의해 원수에 포함된 음이온(-)과 양이온(+)이 흡착 및 제거되면서, 원수의 정화가 이루어질 수 있다.

반대로, 도면의 우측 배치된 활성탄전극(110)이 양극으로 대전되고, 도면의 좌측에 배치된 활성탄전극(110)이 음극으로 대전된 상태에서, 활성탄전극(110) 사이로 원수를 통과시키면, 원수에 포함된 음이온(-)은 양극으로 대전된 우측의 활성탄전극(110)에 흡착되고, 원수에 포함된 양이온(+)은 음극으로 대전된 좌측의 활성탄전극(110)에 흡착될 수 있다.

이때, 원수는 활성탄전극(110) 사이에 쇼트방지 및 유로 확보를 위해 배치된 투수성 스페이서(130)를 통해 활성탄전극(110) 사이를 용이하게 통과할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 흡착이 계속되면서, 활성탄전극(110)에 흡착된 이온이 많아지면, 활성탄전극(110)은 더 이상 이온을 흡착할 수 없거나, 이온 흡착력이 현저히 저하되는 상태에 이른다.

이 같은 상태에 이르면, 도 5에 도시한 바와 같이 활성탄전극(110)에 흡착된 이온들을 분리시켜 활성탄전극(110)을 재생시킬 필요가 있다.

상기와 같이, 활성탄전극(110)의 재생을 위한 방법으로는, 전류공급을 차단하는 방법이 있고, 이온을 흡착할 때와는 반대로 전류를 흐르게 하는 방법이 있다.

일례로, 도 4에서와 같이, 원수에 포함된 음이온(-)이 양극으로 대전된 좌측의 활성탄전극(110)에 흡착되고, 원수에 포함된 양이온(+)이 음극으로 대전된 우측의 활성탄전극(110)에 흡착된 상태에서, 활성탄전극(110)을 재생시키기 위해서는, 전류의 흐름을 바꾸어 도면 좌측의 활성탄전극(110)을 음극으로 대전시키고, 도면 우측의 활성탄전극(110)을 양극으로 대전시킨다.

그러면, 정수과정에서 좌측의 활성탄전극(110)에 흡착되었던 음이온(-)은 음극으로 대전된 좌측의 활성탄전극(110)에서 분리되고, 정수과정에서 우측의 활성탄전극(110)에 흡착되었던 양이온(+)은 양극으로 대전된 우측의 활성탄전극(110)에서 분리된다.

상기와 같이 양측의 활성탄전극(110)에서 분리된 양이온(+) 및 음이온(-)은 세척수와 함께 외부로 배출된다.

상기와 같은 활성탄전극(110)의 세척 과정을 통해, 활성탄전극(110)에 흡착된 이온이 제거되면, 활성탄필터유닛(100a)의 이온제거능력이 재생되어, 이온제거능력이 일정하게 유지될 수 있다.

상기와 같이 구성된, 활성탄필터유닛(100a)은 단일체로 활성탄필터(100)를 구성할 수 있고, 복수 구비된 후 여러 층으로 적층되어 활성탄필터(100)를 구성할 수도 있다.

상기와 같은 활성탄필터(100)를 사용하면, 수중의 이온이 신속하게 제거되기 때문에 물의 경도가 낮아져 물의 연수화가 이루어질 수 있다.

또한, 도시하고 있지 않지만, 필요에 따라서는 활성탄필터(100)의 이온 제거율을 더욱 높이기 위해 이온교환막이 구비될 수도 있다. 상기와 같이 이온교환막이 사용될 경우, 이온교환막은 스페이서(130)와 활성탄전극(110) 사이에 배치될 수 있다.

이하, 본 발명의 일부 구성요소인 전극부의 구조 및 전극부와 활성탄전극의 연결구조에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치용 필터의 평면도이다. 그리고 도 7은 도 6의 'A'영역의 종단면도이다.

먼저, 도 6 내지 도 7을 참조하여, 상기 적층된 복수의 활성탄전극(110)이 이웃하는 활성탄전극(110)과 양극과 음극에 번갈아가며 연결되는 구조에 대해 설명한다.

상기 활성탄전극(110)은, 상기 전극부(120)와 연결되는 일부분 외측으로 돌출되어 전극연결부(113,113')를 형성할 수 있다.

일 예로, 활성탄전극(110)의 일측과 타측에 각각 전극이 형성된 경우, 최상단에 배치된 첫번째 활성탄전극(110)은 일측 단부에 일측으로 돌출된 전극연결부(113)를 형성하고, 그 아래 배치된 두번째 활성탄전극(110)은 타측 단부에 타측으로 돌출된 전극연결부(113')를 형성할 수 있다. 이하, 홀수번째의 활성탄전극(110)은 일측 단부에 일측으로 돌출된 전극연결부(113)를 형성하고, 짝수번째의 활성탄전극(110)은 타측 단부에 타측으로 돌출된 전극연결부(113')를 형성할 수 있다.

이러한 상태에서, 일측에 형성된 전극은 일측으로 돌출된 홀수번째 활성탄전극(110)의 전극연결부(113)와 연결되고, 타측에 형성된 전극은 타측으로 돌출된 짝수번째 활성탄전극(110)의 전극연결부(113')와 연결될 수 있다.

여기서 일측과 타측은 서로 대향되는 반대 방향을 의미할 수 있고, 서로 수직되는 방향을 의미할 수 있다. 또한, 전후방향을 의미할 수 도 있다.

다른 예로, 활성탄전극(110)의 일측 전방과 일측 후방에 각각 전극이 형성된 경우, 도면상의 최상단에 배치된 첫번째 활성탄전극(110)은 일측 전방에 일측으로 돌출된 전극연결부(113)를 형성하고, 그 아래 배치된 두번째 활성탄전극(110)은 일측 후방에 일측으로 돌출된 전극연결부(113')를 형성할 수 있다. 이하, 홀수번째의 활성탄전극(110)은 일측 전방에 일측으로 돌출된 전극연결부(113)를 형성하고, 짝수번째의 활성탄전극(110)은 일측 후방에 일측으로 돌출된 전극연결부(113')를 형성할 수 있다.

이러한 상태에서, 일측 전방에 형성된 전극은 일측 전방에서 일측으로 돌출된 홀수번째 활성탄전극(110)의 전극연결부(113) 모두와 연결되고, 일측 후방에 형성된 전극은 일측 후방에서 일측으로 돌출된 짝수번째 활성탄전극(110)의 전극연결부(113') 모두와 연결될 수 있다.

이 밖에도, 상기 적층된 복수의 활성탄전극(110)이 이웃하는 활성탄전극(110)과 양극과 음극에 번갈아가며 연결되는 구조는 다양한 실시예가 발생할 수 있다.

상기와 같이 활성탄전극(110)이 이웃한 활성탄전극(110)과 양극과 음극이 번갈아가며 형성될 경우, 스페이서(130)에 의해 이격된 활성탄전극(110) 사이를 통과하는 원수에 포함된 중금속 등의 이온이 흡착 및 제거될 수 있다.

또한, 상기 전극부(120)는, 상호 이격 배치된 제1전극부(121)와 제2전극부(122)를 포함하고, 상기 활성탄전극(110)은 이웃하는 활성탄전극(110)과 서로 다른 전극부(121,122)에 연결된다.

일 예로, 일측 전방에서 일측으로 돌출된 홀수번째 활성탄전극(110)의 전극연결부(113)는 제1전극부(121)와 연결되고, 일측 후방에서 일측으로 돌출된 짝수번째 활성탄전극(110)의 전극연결부(113')는 제2전극부(122)와 연결될 수 있다.

한편, 상기 전극부(120)는 상기 활성탄전극(110)의 적층 방향과 나란하게 형성된 수직부(123)와, 상기 활성탄전극(110)과 나란하게 형성되고, 상기 수직부(123)와 연결되는 복수의 수평부(124)를 포함할 수 있다.

상기 수직부(123)와 수평부(1240는 모두 전도체로 형성된다.

그리고, 상기 수직부(123)는 각각의 수평부(124)를 연결하는 역할을 수행한다.

또한, 상기 수평부(124)는 활성탄전극(110) 사이에 삽입되고, 활성탄전극(110)과 면접촉하면서 통전한다.

일 예로, 상기 수평부(124)는 홀수번째 활성탄전극(110) 사이에 삽입되어 면접촉할 수 있다. 다른 예로, 상기 수평부(124)는 짝수번째 활성탄전극(110) 사이에 삽입되어 면접촉할 수 있다.

또한, 상기 수평부(124)와 상기 활성탄전극(110)의 전극연결부(113)에는 상호 대응하는 위치에 접속홀(113a,124a)이 형성되고, 상기 접속홀(113a,124a)에는 전도체로 이루어진 축부재(125)가 삽입된다,

이에 따르면, 전도체인 축부재(125)를 통해 수평부(124)와 활성탄전극(110) 각각에 통전이 진행될 수 있다.

일 예로, 상기 축부재(125)는 볼트로 구비될 수 있다.

또한, 상기 축부재(125)의 양측 단부는 너트(126)로 체결될 수 있다. 따라서, 수평부(124)와 전극연결부(113)의 체결력이 확보될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일부 구성요소인 전극부의 수평부를 발췌하여 보인 사시도이다. 그리고 도 9는 본 발명의 일부 구성요소인 전극부의 수직부를 발췌하여 보인 사시도이다.

도 8 내지 도 9를 참조하면, 상기 수평부(124)는 일측 단부에 체결홀(124b) 또는 체결홈이 형성되고, 상기 수직부(123)는, 상기 체결홀(124b) 또는 체결을 관통하는 방식으로 상기 복수의 수평부(124)와 연결된다.

이때, 상기 수직부(123)의 횡단면은, 상기 체결홀(124b)의 형상과 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 수직부(123)는 양측에 돌기부(123c)를 형성하고, 상기 체결홀(124b)에는 상기 돌기부(123c)가 수용되는 홈부(124c)를 형성할 수 있다.

따라서, 수직부(123)가 체결홀(124b)에 끼워지면, 돌기부(123c)가 홈부(124c)에 삽입되면서, 수직부(123)와 수평부(124)의 체결력이 보다 향상될 수 있고, 수직부(123)와 수평부(124)가 분리되지 않고 결합된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 상기 수평부(124)는, 상기 활성탄전극(110)의 전극연결부(113)와 접촉하는 부분에 라운드지게 형성된 곡선부(124d)를 형성한다.

따라서, 수평부(124)와 접촉하는 전극연결부(113)의 손상이 방지될 수 있다.

일 예로, 상기 수평부(124)는 반원의 형태를 취할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수처리 장치용 필터의 개념도이다.

도 10을 참조하면, 수처리 장치용 필터는, 외부에서 유입된 물을 정화시킨 후, 상기 활성탄필터(100)로 공급하는 프리 카본블럭필터(200)를 더 포함할 수 있다.

즉, 외부에서 유입된 원수는 활성탄필터(100)로 공급되기 전, 프리 카본블럭필터(200)을 통과하면서 1차적으로 여과가 진행된 후, 활성탄필터(100)를 통과하면서 여과가 진행될 수 있다.

상기와 같이 프리 카본블럭필터(200)가 구비되면, 원수에 포함된 입자성 물질 및 유기 화합물을 보다 확실히 제거할 수 있다.

또한, 상기 수처리 장치용 필터는, 상기 활성탄필터(100)를 통과한 물을 공급받아 정화시킨 후 배출하는 포스트 카본블럭필터(400)를 더 포함할 수 있다.

즉, 활성탄필터(100)를 통과한 물은 곧 바로 사용자에게 공급되지 않고, 포스트 카본블럭필터(400)을 통과하면서 추가적으로 여과된 후, 사용자에게 공급될 수 있다.

상기와 같이 포스트 카본블럭필터(400)가 구비되면, 이물질이 보다 확실히 제거되고, 결과적으로는 물맛이 향상될 수 있다.

또한, 상기 필터는, 상기 활성탄필터(100)를 통과한 물을 공급받아 정화시킨 후 배출하는 UF멤브레인 필터(300)를 더 포함할 수 있다.

즉, 활성탄필터(100)를 통과한 물은 곧 바로 사용자에게 공급되지 않고, UF멤브레인 필터(300)을 통과하면서 추가적으로 여과된 후, 사용자에게 공급될 수 있다.

상기와 같이 UF멤브레인 필터(300)가 구비되면, 수중의 바이러스, 박테리아가 보다 확실하게 제거될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 활성탄필터(100)를 통과한 물은, 상기 UF멤브레인 필터(300)와 포스트 카본블럭필터(400)를 순차적으로 통과한 후 배출되고, 상기 UF멤브레인 필터(300)와 포스트 카본블럭필터(400)는 종방향으로 배치되어 하나의 필터 하우징 내에 설치될 수 있다.

상기와 같이, UF멤브레인 필터(300)와 포스트 카본블럭필터(400)가 하나의 필터하우징에 일렬로 배치되면, 여과 효율은 높이면서, 통수량은 유지할 수 있다.

또한, 수처리 장치에 형성된 필터 설치공간을 확장할 필요없이, 기존의 필터를 단순 교체하는 작업만으로, 곧바로 적용할 수 있다.

또한, 필터의 부피를 줄임으로써 공간 활용도를 높일 수 있고, 나아가 수처리 장치의 슬림화를 구현할 수 있다.

도시하고 있진 않지만, 수처리 장치용 필터는, 활성탄필터(100)를 복수 구비할 수 있다.

상기와 같이 활성탄필터(100)가 복수 구비되면, 원수가 여러 번 활성탄필터(100)를 통과하게 되고, 그 결과 원수에 포함된 각종 이온들이 보다 확실하게 활성탄전극(110)에 흡착 및 제거될 수 있다.

따라서, 원수의 상태 및 요구되는 정수 성능에 따라 활성탄필터(100)의 개수를 자유롭게 늘리거나 줄일 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시예 1에 따른 수처리 장치용 필터에 의해 외부에서 유입된 원수가 정화되는 과정을 설명한다.

<실시예 1>

도 10을 참조하면, 외부에서 유입된 처리수는 프리카본 블럭필터(200)를 통과한다. 이 과정에서, 처리수에 포함된 입자성 물질 및 유기화합물 등이 제거되면서 처리수의 1차 정화가 이루어진다. 이후, 1차 정화가 완료된 처리수는 활성탄필터(100)를 통과한다. 이 과정에서, 처리수에 포함된 양이온, 음이온 및 대전된 입자들이 활성탄필터(100)에 흡착 및 제거되면서 처리수의 2차 정화가 이루어진다. 이후, 2차 정화가 완료된 처리수는 고사양 UF 멤브레인 필터(300)를 통과한다. 이 과정에서, 처리수에 포함된 바이러스, 박테리아가 제거되면서 처리수의 3차 정화가 이루어진다. 이후, 3차 정화가 완료된 처리수는 포스트 카본블럭필터(400)을 통과한다. 이 과정에서, 처리수에 포함된 이물질이 추가적으로 제거되면서 4차 정화가 이루어진다.

상기와 같이, 처리수가 프리카본 블럭필터(200)과, 활성탄필터(100)와, UF 멤브레인 필터(300)와, 포스트 카본블럭필터(400)로 구성된 필터를 통과하면서, 물속의 경도가 낮아지는 것은 물론, 수중의 유해한 미생물 등의 이물질까지 확실히 제거할 수 있고, 물맛도 향상될 수 있다.

도 11은 종래 CDI 방식의 수처리장치용 필터에서 전극의 전압을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 12는 본 발명에 따른 CDI 방식의 수처리장치용 필터에서 전극의 전압을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

도 11 내지 도 12를 참조하면, 종래 대비 본 발명의 경우, 전원에서 출력된 공급전압과 전극에서 감지된 전압의 차이가 줄어든 것을 확인할 수 있다. 즉, 종래 대비, 공급전압과 유사한 전압이 각각의 활성탄전극(110)에 인가됨을 확인할 수 있다. 따라서, 에너지 효율이 향상될 수 있고, 이온 흡착력이 향상될 수 있다.

또한, 종래 대비 본 발명의 경우, 전극 간의 전압의 차이도 줄어든 것을 확인할 수 있다. 즉, 활성탄전극(110)의 적층 위치에 관계없이(또는, 전원과의 거리에 관계없이), 각각의 활성탄전극(110)에 균일한 전압이 인가됨을 확인할 수 있다. 따라서, 이온흡착력이 고르게 분포되면서, 전극내 모든 영역에서, 탈염효율이 확보될 수 있다.

Claims (16)

1. 유입된 물의 이온을 흡착하여 수중의 이온을 제거한 뒤 배출하는 수처리장치용 필터에 있어서,
   집전체 및 집전체의 표면에 형성된 활성탄을 포함하고, 판상으로 이루어진 복수의 활성탄전극;
   상기 활성탄전극 사이마다 쇼트 방지를 위해 삽입되는 절연성 재질의 스페이서;
   상기 적층된 복수의 활성탄전극의 일측 또는 타측과 연결되고, 적어도 일부가 상기 활성탄전극과 나란하게 배치되어, 상기 활성탄전극과 면접촉하는 복수의 전극부;
   이웃하는 활성탄전극이 양극과 음극을 번갈아 가며 형성하도록 상기 전극부를 통해 상기 활성탄전극에 전류를 공급하는 전원공급수단;을 포함하는 활성탄필터유닛을 적어도 하나 이상 적층하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전극부는, 상호 이격 배치된 제1전극부와 제2전극부를 포함하고,
   상기 활성탄전극은 이웃하는 활성탄전극과 서로 다른 전극부에 연결되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 활성탄전극은, 상기 전극부와 연결되는 부분이 외측으로 돌출되어 전극연결부를 형성하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 전극부는,
   상기 활성탄전극의 적층 방향과 나란하게 형성된 수직부;
   상기 활성탄전극과 나란하게 형성되고, 상기 수직부와 연결되는 복수의 수평부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 수평부와 상기 활성탄전극은 상호 대응하는 위치에 접속홀이 형성되고, 상기 접속홀에는 도체로 이루어진 축부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 수평부는 일측 단부에 체결홀이 형성되고,
   상기 수직부는, 상기 체결홀을 관통하는 방식으로 상기 복수의 수평부와 연결되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 수직부의 횡단면은, 상기 체결홀의 형상과 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
   
8. 제 4항에 있어서,
   상기 수평부는, 상기 활성탄전극과 접촉하는 부분에 라운드지게 형성된 곡선부를 형성하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 전원공급수단은, 상기 활성탄필터유닛에 처리수가 공급되면, 일방향으로 전류를 공급하고, 상기 활성탄전극으로 이온을 흡착시켜 수중의 이온을 제거하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 전원공급수단은, 상기 활성탄필터유닛에 세척수가 공급되면, 상기 일방향과 반대되는 이방향으로 전류를 공급하고, 상기 활성탄전극에 흡착된 이온을 수중으로 배출시켜, 상기 활성탄전극을 재생시키는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄코팅층은,
    활성탄 입자, 전도성 고분자 입자, 바인더를 혼합한 혼합물을 상기 집전체의 표면에 도포하여 형성된 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 필터는, 외부에서 유입된 물을 정화시킨 후, 상기 활성탄필터유닛으로 공급하는 프리 카본블럭필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 필터는, 상기 활성탄필터유닛을 통과한 물을 공급받아 정화시킨 후 배출하는 포스트 카본블럭필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 필터는, 상기 활성탄필터유닛을 통과한 물을 공급받아 정화시킨 후 배출하는 UF멤브레인 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 활성탄필터유닛을 통과한 물은, 상기 UF멤브레인 필터와 포스트 카본블럭필터를 순차적으로 통과한 후 배출되고, 상기 UF멤브레인 필터와 포스트 카본블럭필터는 종방향으로 배치되어 하나의 필터 하우징 내에 설치된 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 필터.
    
16. 유입된 원수의 이물질 제거하기 위해 필터가 설치된 수처리 장치에 있어서,
    상기 필터는, 제1항 내지 제15항 중 선택된 어느 한 항의 필터로 구비된 것을 특징으로 하는 수처리 장치.

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