KR20200067993A - 필터, 필터 어셈블리 및 정수 시스템 - Google Patents

필터, 필터 어셈블리 및 정수 시스템 Download PDF

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KR20200067993A
KR20200067993A KR1020180068682A KR20180068682A KR20200067993A KR 20200067993 A KR20200067993 A KR 20200067993A KR 1020180068682 A KR1020180068682 A KR 1020180068682A KR 20180068682 A KR20180068682 A KR 20180068682A KR 20200067993 A KR20200067993 A KR 20200067993A
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텅-펭 리
멩-퀘이 슈
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아우오 크리스탈 코포레이션
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Abstract

물 조성물(water composition)(9)은 용기(81)에 수용되고 밀봉되도록 조정 있고, 살아있는 유기체에 의해서 활용될 수 있는 물(91), 상기 물에 용해된 규산 및 수소 가스(92)를 포함한다. 물 조성물(9)의 규산은, 상기 규산의 포화 농도보다 크지 않은 양으로 존재한다. 상기 물 조성물(9)은 -400mV보다 낮은 산화 환원 전위(ORP)를 갖는다. 물 조성물(9)을 제조하기 위한 필터(42)는 캐리어(421)와 상기 캐리어(421)에 흡수되는 실리콘 재료(422)를 포함한다. 상기 필터(42)를 포함하는 필터 어셈블리(4)와 정수 시스템이 또한 제공된다.

Description

필터, 필터 조립체 및 정수 시스템{FILTER, FILTER ASSEMBLY AND WATER PURIFICATION SYSTEM}
본 발명은 물 조성물(water composition)에 관한 것으로, 더 구체적으로는 규산(silicic acid)과 수소 가스를 함유하는 물 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이 물 조성물을 제조하는 필터, 필터 조립체(filter assembly), 그리고 정수 시스템(water purification system)에도 관련된다. 본 발명은 또 물 조성물을 제조하는 방법, 물 조성물의 사용, 물 조성물 세트, 그리고 물 조성물 생성 휴대용 제품(water composition-generating portable product)에도 관련된다.
수소 용존(Hydrogen-dissolved) 음용수(drinking water)는 인체에 존재하는 활성 산소 종(reactive oxygen species)들 또는 유리기(free radical)들을 중화시킬 수 있어 인체에 유용하다. 이에 따라 수소 용존 음용수에 관련된 연구 주제들이 최근 인기를 얻고 있다.
현재 가장 흔하게 판매되는 수소 용존 음용수는 고순도 수소를 물에 직접 용해시키거나 마그네슘 분말 또는 마그네슘 태블릿(tablet)을 순수(pure water)에 반응시켜 수소 가스를 생성함으로써 제조된다. 그러나 전자의 방법은 고순도 수소를 얻기 어렵고, 수소를 물에 용해시키기 어려우며, 고순도 수소 사용상의 안전성 등의 문제들이 있다. 후자의 방법에 있어서는, 마그네슘을 물과 반응시킴으로써 산출되는 수산화마그네슘(magnesium hydroxide)을 심혈관 질환(cardiovascular disease)의 치료에 사용되는 일부 약품들과 동시에 섭취해서는 안 된다. 뿐만 아니라 수산화마그네슘의 함량이 너무 높으면, 급성(acute) 약물 중독, 급성 신부전증, 고마그네슘혈증(hypermagnesemia) 또는 다른 부전적인 건강문제들을 야기할 수 있다.
미국특허출원 제2017/0043305호는 수소 함유 음용수를 제조하는 장치 및 방법을 개시하는데, 여기서는 물의 전기분해로 생성된 수소가 압력의 인가에 의해 물에 용해된다. 그러나 이 방법의 전력 소모가 크고 가압된 수소를 물에 사용하는 것은 역시 안전 문제가 있다.
이상에 기반하여, (예를 들어 인체 등) 생체에 유용한 수소 용존 음용수의 안전한 생산은 당업계에 통상의 기술을 가진 자들에게 과제(problem)로 남아있다.
그러므로 본 발명의 목적은 종래기술의 단점들의 적어도 하나를 완화시킬 수 있는 필터, 필터 조립체, 및 정수 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 국면에 따르면, 규산과 수소 가스를 함유하는 물 조성물을 제조하는 필터는 캐리어와 캐리어 상에 지지되는 실리콘 물질을 포함한다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 필터 조립체는 하우징과 전술한 필터를 포함한다. 하우징은 수납공간(receiving space)을 형성(define)하며 유입구(inlet)와 유출구(outlet)를 포함한다. 유입구와 유출구는 수납공간과 유체 연통(fluid communication)된다. 필터는 하우징의 수납공간에 수납된다.
본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 정수 시스템은 적어도 하나의 전술한 필터 조립체를 포함한다.
본 발명의 다른 특징들과 이점들은 첨부된 도면들을 참조한 이하의 실시예에 대한 상세한 설명으로 명확해질 것인데, 도면에서:
도 1은 제1 용기에 수납된 본 발명의 제1 실시예에 따른 물 조성물의 제1 실시예를 보이는 개략도;
도 2는 물 조성물의 제1 실시예를 제조하는 방법의 단계 (a)와 단계 (b)를 보이는 개략도;
도 3은 물 조성물의 제1 실시예를 제조하는 방법의 단계 (a)의 단계 (a1), 단계 (a2), 및 단계 (a3)을 보이는 개략도;
도 4는 물 조성물의 제1 실시예를 제조하는 방법의 단계 (a)의 단계 (a4), 단계 (a4'), 및 단계 (a5)를 보이는 개략도;
도 5는 물 조성물의 제1 실시예를 조성하는 방법의 단계 (c)를 보이는 개략도;
도 6은 본 발명에 따른 필터의 제1 실시예를 보이는 개략도;
도 7은 필터의 제1 실시예를 제조하는 방법을 보이는 사시도;
도 8은 필터의 제2 실시예의 부분 개략도;
도 9는 필터의 제3 실시예와 이를 제조하는 방법을 보이는 개략도;
도 10은 본 발명에 따른 필터 조립체의 제1 실시예를 보이는 부분 개략도;
도 11은 본 발명에 따른 필터 조립체의 제2 실시예를 보이는 부분 개략도;
도 12는 사용 전 상태의 본 발명에 따른 필터 조립체의 제3 실시예를 보이는 부분 개략도;
도 13은 사용 후 상태의 본 발명에 따른 필터 조립체의 제3 실시예를 보이는 부분 개략도;
도 14는 본 발명에 따른 필터 조립체의 제4 실시예를 보이는 부분 개략도;
도 15는 본 발명에 따른 필터 조립체의 제5 실시예를 보이는 부분 개략도;
도 16은 본 발명에 따른 필터 조립체의 제6 실시예를 보이는 부분 개략도;
도 17은 본 발명에 따른 정수 시스템의 제1 실시예를 보이는 부분 개략도;
도 18은 본 발명에 따른 정수 시스템의 제1 실시예에 의해 생산된 물 조성물의 제2 실시예를 보이는 부분 개략도;
도 19는 본 발명에 따른 정수 시스템의 제2 실시예를 보이는 부분 개략도;
도 20은 도 19에 도시된 정수 시스템의 제2 실시예에 사용된 제2 필터 조립체의 상세 구조를 보이는 부분 확대도;
도 21은 본 발명에 따른 정수 시스템의 제3 실시예를 보이는 부분 개략도;
도 22는 다릉 충전 비율 하에서의 (도 17에 도시된 정수 시스템을 사용하여 생산된) 물 조성물의 안정성을 보이는 산화 환원 전위(oxidation-reduction potential; ORP) 대 시간의 그래프; 그리고
도 23은 시험 샘플 A(사과 주스와 본 발명의 물 조성물 포함)와 시험 샘플 B(사과 주스와 처리 안 된 음용수 포함) 간의 다른 색 변화를 보이는 사진들이다.
본 발명을 더 상세히 설명하기 전에, 선택적으로 유사한 특징들을 가질 수 있는 대응 또는 유사한 부재들을 지시하는 참조번호 또는 참조번호의 종지부는 여러 도면들에서 적절하다고 간주되는 곳에 반복 사용되었음에 유의해야 한다.
도 1에서, 본 발명에 따른 물 조성물(water composition; 9)의 제1 실시예는 상하가 뒤집힌 제1 용기(container)(81) 내에 밀봉된 것으로 도시되어 있다. 물 조성물(9)은 물(91)과 물(91) 내에 용해된 규산(silicic acid)과, 그리고 물(91) 내에 용해된 수소 가스(hydrogen gas 92)를 함유한다. 이 실시예에서, 물(91)은 제1 용기(81)를 거의 채우고, 물 조성물(9) 내에 존재하는 규산의 농도(즉 용해된 실리카(silica)의 농도)는 규산의 포화 농도(saturation concentration)보다 크지 않다. 물 조성물(9)의 산화 환원 전위(oxidation-reduction potential)(이하 ORP로 약칭함)는 -400mV보다 낮다. 물 조성물(9)과 제1 용기(81)가 물 조성물 세트(A)를 구성한다.
본 발명에 따르면, 물(91)은 (예를 들어 동물, 식물, 및 다른 유기체 등의) 생체에 사용 가능한 물로 정의된다. 여기서 수소 가스(92)의 원자량(atomic weight)이 매우 낮아 물(91)에 용해된 수소 가스(92)가 쉽게 떠오를 수 있음에 유의해야 한다. 이에 따라 제1 용기(81)의 상하를 뒤집는 목적은 떠오른 수소 가스(92)가 제1 용기(81)의 바닥에 위치하여 물(91) 내에 용해되도록 하는 것이다. 이와 같이 하면, 제1 용기(81)가 뒤집힌 자세로부터 정상적인 자세로 복귀하고 음용을 위해 밀봉 상태가 해제되도록 개방되었을 때, 대부분의 수소 가스(92)가 제1 용기(81)의 바닥에 여전히 남아, 밀봉 상태의 해제로 인해 제1 용기(81)로부터 신속히 빠져 나오지 못할 것이다.
어떤 실시예들에서는, 규산 및 수소 가스(92)는 처리될 물(to-be-treated water; 91')(이하 처리될 물(91‘)로 지칭함)을 소정량의 실리콘 물질(93)과 혼합함으로써 생성된다(도 2 참조). 즉 실리콘 물질(93)이 처리될 물(91’)과 혼합됨으로써 전술한 물 조성물(9)을 제조하는 데 사용될 수 있다. 실리콘 물질(93)은 나노 실리콘 또는 마이크로 실리콘이 될 수 있다. 실리콘 물질(93)의 예들은 무공성(non-porous) 실리콘, 다공성(porous) 실리콘, 입상(granulated) 실리콘, 실리콘 나노와이어(nanowire)와 이들의 조합을 포함한다. 한 예시적 실시예에서, 물(91) 내의 실리콘 물질(930의 소정량의 함량은 40 mg/L 내지 200 mg/L의 범위를 가진다. 한 예시적 실시예에서, 실리콘 물질(93)은 50nm 내지 300nm 사이의 범위의 평균 직경을 가진다. 다른 예시적 실시예에서, 실리콘 물질(93)의 평균 직경은 100nm 내지 250nm 사이의 범위를 가진다. 나노 실리콘은 특성상 반응도가 높아 물 분자와의 신속한 반응을 촉진하여 수소 가스와 규산을 생성한다. 나노 실리콘의 평균 직경이 작을수록 그 활동성이 더 커져, 나노 실리콘과 물(91) 간의 반응속도가 더 빨라진다. 평균 직경이 매우 작아 물과의 반응이 격렬하기 때문에 나노 실리콘이 너무 빨리 소모되는 것을 방지하기 위해, 어떤 실시예들에서는 나노 실리콘이 실리콘 산화물 박막으로 피복된다.
나노 실리콘은 Si 잉곳(ingot)을 펴고 잘라(squaring and slicing) 제조된 폐기(discarded) 나노 실리콘 분말이 될 수 있다. 다공성 실리콘은 산 식각(acid etching)에 노출된 실리콘 웨이퍼(wafer), 실리콘 분말 등이 될 수 있다. 입상 실리콘은 실리콘 분말의 분사 입상화(spray granulation)에 의해 제조될 수 있다. 실리콘 나노와이어는 실리콘 물질을 부식액을 사용하여 식각함으로써 얻을 수 있다.
한 예시적 실시예에서, 물 조성물(9) 내의 규산의 농도는 11mg/L 내지 규산의 포화 농도 사이의 범위를 가진다. 다른 예시적 실시예에서, 물 조성물(9) 내의 규산의 농도는 20mg/L 내지 규산의 포화 농도 사이의 범위를 가지는 한편, 물 조성물(9)의 ORP는 -500mV 미만이다. 또 다른 예시적 실시예에서, 물 조성물(9) 내의 규산의 농도는 40mg/L 내지 규산의 포화 농도 사이의 범위를 가지고; 물 조성물(9)의 ORP는 -650mV 이하이다. 말하자면, 규산이 중합되거나 불용선 실리카겔로 침전될 수 있는 규산의 과포화 상태를 피하도록 규산의 농도는 물 조성물(9) 내의 그 포화 농도를 초과해서는 안 된다.
제약 산업과 심지어 건강관리 분야에서, 실리콘과 규산은 뼈와 결합 조직(connective tissue)의 형성에 필수적이고, 골다공증(osteoporosis), 손톱 균열(nail fracture), 탈모, 주름살 증가 및 다른 건강문제들의 치료에 유용하다고 알려져 있다. 이에 따라 본 발명의 물 조성물(9)의 제1 실시예를 음용수로 사용하면 물 조성물(9) 내의 규산이 인체 결합 조직의 형성에 유익할 것이다.
도 2 내지 5에서, 본 발명에 따른 물 조성물(9)의 제1 실시예를 제조하는 방법은 다음 단계 (a), (b) 및 (c)들을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 단계 (a)는 제1 용기(81)의 개구부(opening; 811)로부터 처리될 물(91‘)을 제1 용기(81)에 충전하고, 소정량의 실리콘 물질(93)을 처리될 물(91’)과 혼합하는 단계를 포함한다. 단계 (b)는 처리될 물(91‘)과 소정량의 실리콘 물질(93)의 혼합물로 충전된 제1 용기(81)의 개구부(811)를 밀봉하는 단계를 포함한다. 이 실시예에서, 처리될 물(91’)은 제1 용기(81)를 거의 채워, 처리될 물(91‘)과 실리콘 물질(93)이 서로 반응하여 처리된 물(91) 내에 용존될 규산과 수소 가스(92)를 생성함으로써 물 조성물(9)을 얻게 된다. 실리콘 물질(93)의 평균 직경과, 물(91) 내의 실리콘 물질(93)의 소정량과, 물 조성물(9) 내에 용해된 규산의 농도와, 그리고 물 조성물(9)의 ORP는 위에 상세히 설명되었으므로, 이하에서는 더 설명하지 않는다.
더 구체적으로, 단계 (a)는 하부 단계(sub-step) (a1), (a2), (a3), (a4) 및 (a5)들을 포함한다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 하부 단계 (a1)에서는 소정량의 실리콘 물질(93)을 제1 용기(81)보다 작은 용량을 가지는 제2 용기(82)에 첨가한다. 제2 용기(82)는 두 반대쪽 개구부(821)들을 가진다.
하부 단계 (a2)에서는 제2 용기(82)의 개구부(821) 중의 하나를 친수성(hydrophilic) 박막필터(membrane filter)(822)로 덮는다.
하부 단계 (a3)에서는 하부 단계 (a2)에 이어 처리될 물(91‘)의 일부(911’)를 제2 용기(82)에 채움으로써 처리될 물(91‘)의 일부(911’)가 소정량의 실리콘 물질(93)과 반응하여 규산과 수소 가스(92)를 생성하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하부 단계 (a4)에서는 추가적인 친수성 박막 필터(822)로 다른 개구부(821)를 덮는다.
하부 단계 (a5)에서는 하부 단계 (a4) 이후에 제2 용기(82)와 처리될 물의 나머지(912‘)를 제1 용기의 개구부(811)로부터 제1 용기(81) 내로 투입하여 소정량의 실리콘 물질(93)과 처리될 물(91’)의 나머지(912‘)가 서로 반응을 계속함으로써 규산과 수소 가스(92)를 더 생성하도록 한다. 이 실시예에서, 처리될 물(91’)의 일부(911‘)가 먼저 제2 용기(82)에 채워진다. 그러나 다른 실시예에서는, 처리될 물(91’)의 일부(911‘)가 제2 용기(82)에 채워지지 않고, 제2 용기(82) 내의 실리콘 물질(93)이 제1 용기(81) 내에서 처리될 물(91’)의 나머지(912‘)와 직접 반응할 수 있다.
한 예시적 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이 단계 (e)는 하부 단계 (a4)와 하부 단계 (a5) 사이에 하부 단계 (a4')를 더 포함한다. 하부 단계 (a4')에서는 해당 친수성 박막 필터(822)들을 차폐하기 위해 제2 용기(82)의 개구부(821)들이 각각 덮는 데 두 덮개(cover; 823)들이 사용된다. 각 덮개(823)은 제2 용기(82)의 해당 개구부(821)의 각각과 연통되는(communicating with) 관통 구멍(through hole)(도면에는 도시 안 됨)을 가진다.
도 5에 도시된 바와 같이, 단계 (c)에서는 제1 용기(81)의 개구부(811)가 하방을 향하도록 제1 용기(81)를 뒤집는다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 처리될 물(91‘)의 제1 실시예는 제1 용기(81)를 거의 채운다. 제1 용기(81)의 개구부(811)는 수소의 분압(partial pressure)을 상승시키도록 밀봉된다. 그러나 여기서 수소의 감소가 주된 고려 사항이 아니거나 수소의 감소 수준이 허용될 만한 범위 이내이거나 제1 용기(81)의 개구부(811)가 완전히 밀봉된다면, 다른 실시예들에서는 제1 용기(81)를 뒤집는 단계 (a5)는 생략될 수 있음에 유의해야 한다. 어떤 실시예들에서는, 처리될 물(91’)이 반드시 제1 용기(81)를 채울 필요가 없어, 제1 용기(81) 내의 처리될 물(91‘)의 충전율(filling ratio) 역시 90%보다 크고, 용기(81)의 나머지 공간은 처리될 물(91’) 내의 수소 가스(92)의 분압의 저하를 방지하도록 수소로 채워질 수 있다.
본 발명에 따르면, 물 조성물 생성 휴대용 제품(water composition-generating portable product; P)이 제공된다. 물 조성물 생성 휴대용 제품(P)의 실시예는 제2 용기(82)와, 실리콘 물질(93)과, 두 친수성 박막 필터와, 그리고 두 덮개(823)를 포함한다. 물 조성물 생성 휴대용 제품(P)에서 제2 용기(82)와, 실리콘 물질(93)과, 두 친수성 박막 필터와, 그리고 두 덮개(823) 간의 구조는 전술한 설명 및 도 4의 단계 (a4')에 도시된 바와 같다.
이상에서, 처리될 물(91‘)과 반응하는 실리콘 물질(93)의 사용이 규산과 수소 가스(92)를 함유하는 물 조성물(9)을 산출할 수 있는 것으로 이해된다.
도 6에서, 본 발명의 필터(42)의 제1 실시예가 (도 18에 도시된 바와 같이) 물을 정화하여 규산과 수소 가스(92)를 함유하는 물 조성물(9)을 제조하는 데 채택된다. 필터(42)의 제1 실시예는 캐리어(carrier; 421)와 실리콘 물질(422)을 포함한다. 캐리어(421)는 다공성 재질, 무공성 재질, 또는 그 조합이 될 수 있다. 실리콘 물질(422)은 캐리어(421)의 표면 상에 (예를 들어 흡착되는 등) 지지된다.
캐리어(421)는 실리콘 물질(422)의 지지에 사용된다. 이와 같이, 실리콘 물질(422)을 유지(hold) 및 지지할 수 있는 임의의 재질이 본 발명에 사용될 수 있다. 캐리어(421)의 예들은 활성탄(activated carbon), 중공사 막(hollow fiber membrane), 대나무 숯(bamboo charcoal), 반상 안산암(斑狀 安山巖; porphyritic andesite), 규사(quartz sand), 섬유, 세라믹, 그리고 이들의 조합을 포함한다.
필터(42)에 사용되는 실리콘 물질(422)은 전술한 실리콘 물질(93)이다. 한 실시예에서, 캐리어(421)는 그 표면에 분포된 미세공극(micropore; 4210)들을 가지는 활성탄(4211)이고 실리콘 물질(422)은 100nm 내지 250nm 범위의 평균 직경을 가지는 나노 실리콘이다. 실리콘 물질(422)의 일부는 활성탄(4211)의 미세공극(4210) 내에 위치된다.
한 예시적 실시예에서는, 필터(42)의 중량을 기준으로 하여 캐리어(421)가 90wt% 이하의 양으로 존재하고 실리콘 물질(422)이 10wt% 이상의 양으로 존재하며, 이에 따라 필터(42)는 정수와 물 조성물(9) 생성의 두 가지 기능을 동시에 가질 수 있다. 다른 예시적 실시예에서는 실리콘 물질(93)이 10wt% 내지 40wt% 사이의 양으로 존재한다. 또 다른 예시적 실시예에서는 실리콘 물질(93)이 15wt% 내지 30wt% 사이의 양으로 존재한다. 또 다른 예시적 실시예에서는 실리콘 물질(93)이 20wt% 이상(not smaller than) 존재하고 캐리어(421)가 80wt% 미만의 양으로 존재한다. 어떤 실시예에서는 실리콘 물질(422)이 단독으로 필터(42)로 사용될 수 있어 캐리어(421)와 함께 사용될 필요가 없다.
도 7에서, 본 발명의 필터(42)의 제1 실시예를 제조하는 방법은: ((예를 들어 알코올 등의) 용제(42222)와 (예를 들어 나노 실리콘 등의) 실리콘 물질(422)을 함유하는) 실리콘 슬러리(slurry)(4220)를 교반(stirring) 기능을 가지는 용기에 투입하는 단계와, (예를 들어 미세공극(4210)을 가지는 활성탄(4211) 등의 캐리어(421)를 용기에 투입하는 단계와, 그리고 실리콘 슬러리(4220)와 캐리어 9421)의 혼합물을 교반하여 교반으로 생성된 난류(turbulent current)를 통해 실리콘 물질(422)이 활성탄(4211)의 미세공극(4210)으로 진입하여 활성탄(4211) 상에 흡착될 수 있게 하는 단계를 포함한다. 다음 용제(4222)가 예를 들어 가열 등으로 제거되어 필터(42)의 제1 실시예를 얻게 된다.
도 8에서, 본 발명의 필터(42)의 제2 실시예는 제2 실시예의 필터(42)가 교결제(binder; 423)를 더 포함하는 점을 제외하면 제1 실시예와 유사하다. 교결제(423)는 (예를 들어 나노 실리콘 등의) 실리콘 물질(422)과 (예를 들어 활성탄(4211) 등의 캐리어(421)를 결속(binding)하여 실리콘 물질(422)의 일부가 캐리어(421) 상에 흡착되어 결속되도록 한다. 본 발명의 한 실시예에서, 실리콘 물질(422)은 나노 실리콘이고 캐리어(421)는 활성탄(4211)이며, 교결제(423)와 활성탄(4211)은 함께 소결(sintered) 활성탄을 형성한다. 더 구체적으로, 필터(42)의 제2 실시예는 활성탄(4211)과 나노 실리콘(즉 실리콘 물질(422))과 교결제(423)를 혼합함으로써 혼합물을 얻고, 이 혼합물을 몰드(mold) 내에서 고온 가압함으로써 성형체(green body)를 형성한 뒤, 최종적으로 이 성형체를 필터(42)로 소결함으로써 제조된다. 소결 후에는 교결제(423)에 다수의 구멍들(도면에는 도시 안 됨)이 형성되어 물(9)이 이를 통해 흐를 수 있게 된다는 것을 언급할 가치가 있다.
도 9에서, 본 발명의 필터(42)의 제3 실시예는 제1 실시예와 유사하다. 차이는 제3 실시예의 캐리어(421)가 복수의 관통 구멍(through hole; 4210)들이 그 위에 형성된 중공사(hollow fiber; 4213)를 가지는 중공사 막(hollow fiber membrane; 4212)이라는 것이다. 관통 구멍(4210)들의 평균 직경은 10nm 내지 100nm 범위를 가진다. 실리콘 물질(422)(이 실시예에서 실리콘 물질은 나노 실리콘)은 중공사 막(4212)의 표면 상에 지지된다. 어떤 실시예들에서는, 중공사 막(4212)이 복수의 중공사(4213)를 포함하는데, 그 각각에는 관통 구멍(4210)들이 형성된다(도 9 참조).
본 발명 필터(42)의 제3 실시예를 제조하는 방법은: 실리콘 물질(422)을 (예를 들어 물 등의) 유체와 혼합하는 단계와, 유체의 흐름 방향에 의해 실리콘 물질(422)을 중공사 막(4212)로 유도하여 실리콘 물질(422)이 중공사 막(4212)의 표면에 지지되도록 하는 단계를 포함한다. 유체는 또한 구멍(4210)들을 통해 흘러 중공사 막(4212)의 유출구를 향해 이동한다. 어떤 실시예들에서는, 실리콘 물질(422)이 교결제에 의해 중공사 막(4212)에 부착될 수 있다. 이와 달리, 실리콘 물질(422)이 중공사 막(4212)의 제조 과정 중에 첨가될 수도 있다.
도 10에는, 본 발명의 필터 조립체(4)의 제1 실시예가 정수와 규산과 수소 가스(92)를 함유하는 물 조성물(9)의 제조를 위해 구성되어 있다. 필터 조립체(4)는 하우징(41)과 필터(42)의 전술한 실시예들 중의 어느 하나(예를 들어 도 6, 8 및 9에 도시된 필터(42))를 포함한다. 하우징(41)은 수납공간(40)을 형성하고, 하우징(41)의 두 반대측에 위치하여 수납공간(40)과 유체 연통(fluid communication)하는 유입구(401) 및 유출구(402)를 가진다. 어떤 실시예들에서는, 작동 상태에서 유출구(402)가 유입구(401) 밑에 위치한다.
어떤 실시예들에서는, 필터 조립체(4)가 물 흐름 분산 유닛(dispersion unit)과 차단 유닛(blocking unit)을 더 포함할 수 있다. 물 흐름 분산 유닛은 하우징(41)의 수납공간(40) 내에 위치하며 유입구(401)에 인접하고, 차단 유닛은 수납공간(40) 내에 위치하며 유출구(402)에 인접한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서 필터(42)는 도 6에 도시된 필터(42)의 제1 실시예이고, 캐리어(421)는 하우징(40)의 수납공간(40)에 균일하게 분포된 활성탄(4211)이며, 그리고 실리콘 물질(422)은 나노 실리콘이다. 실리콘 물질(422)의 일부가 부착(deposit)되는 미세공극(4210)에 의해 물(91)과 실리콘 물질(422) 간의 접촉 면적이 증가될 수 있어 물 조성물(9) 내의 수소 함량이 증가될 수 있다.
뿐만 아니라 어떤 실시예들에서는 필터 조립체(4)가 수직으로 위치(도 10 내지 16 참조)하여 유출구(402)가 하우징(51)의 다른 반대쪽 단부보다 더 높은 수준의 하우징(51)의 반대쪽 단부에 위치한다. 이에 따라 물의 흐름에 따른 실리콘 물질의 손실이 감소될 수 있다.
어떤 실시예들에서는, 필터 조립체(4)의 하우징(41)은 실리콘 물질(422)만으로 충전되어 규산과 수소 가스(92)를 함유하는 물 조성물(9)을 산출할 수 있다.
필터(42)의 제1 실시예를 직접 사용하는 것뿐 아니라, 필터 조립체(4)의 제1 실시예 역시 캐리어(421)의 제1 부분(즉 활성탄(4211))을 구성하고, 실리콘 물질(422)과 캐리어(421)의 제2 부분(즉 활성탄(4211))이 필터 조립체(41)의 수납공간(40) 내에 하우징(41)의 유입구(401)로부터 유출구(402)를 향한 방향으로 순차적으로 위치한다. 사용시, 처리될 물(이 도면에는 도시 안 됨)이 유입구(401)로부터 하우징(41)에 유입되고, 유입구 근방에 위치한 활성탄(4211)의 제1 부분이 처리될 물을 균일하게 분산시킬 수 있다. 실리콘 물질(422)은 물 흐름 방향(F)으로 이동되어 캐리어(421) 상에 지지된다. 유출구(402) 근방에 위치한 활성탄(4211)의 제2 부분은 물 흐름의 충격을 감소시키고 실리콘 물질(422)이 하우징(41)에서 흘러나가는 것을 차단할 수 있다. 이와 같이, 필터 조립체(4)의 제1 실시예에서는 유입구(401) 근방에 위치한 캐리어(421)의 제1 부분이 물 흐름 분산 유닛으로 사용되고, 유출구(402) 근방에 위치한 캐리어(421)의 제2 부분이 차단 유닛으로 사용된다.
물 흐름 분산 유닛의 목적은 물이 유입구(401)에 적체(accumulating)되는 것을 방지하고 물을 하우징(41)의 수납공간(40) 내에 균일하게 분포시키는 것이다. 이에 따라 본 발명에 적합한 물 흐름 분산 유닛은 전술한 활성탄(4211)에 한정되지 않고, 유리구슬(glass bead)들, 구멍들을 가지는 칸막이(partition), 부직포(non-woven fabric) 등이 될 수 있다. 또한 차단 유닛의 목적은 실리콘 물질(422)이 흐르는 물과 함께 수납공간(40) 밖으로 반송될 가능성을 저감시키는 것이다. 그러므로 본 발명에 적합한 차단 유닛은 전술한 활성탄(4211)에 한정되지 않는다. 유출구(402)에 근접한 위치의 대나무 숯, (메디컬 스톤(medical stone)으로도 지칭되는) 반상 안산암(斑狀 安山巖; porphyritic andesite), 중공사 막, 섬유 또는 규사(quartz sand) 등 역시 적합하다.
뿐만 아니라, 필터 조립체(4)는 (예를 들어 루비듐, 스트론튬, 셀레늄 등의) 미량원소(trace element) 및/또는 (예를 들어 칼륨(potassium) 등의) 다른 미네할(mineral)의 방출(releasing)에 적합한 (예를 들어 메디컬 스톤 등의) 물질을 더 포함할 수 있다. 이에 따라 물 조성물(9)은 규산과 수소 가스(92)에 추가하여 미량원소들과 다른 미네랄들을 더 포함할 수 있다.
도 11에서, 본 발명 필터 조립체(4)의 제2 실시예는 이 실시예에 사용되는 필터(42)가 도 8에 도시된 것(즉 교결제(423)를 포함하는 필터(42)의 제2 실시예)이라는 점을 제외하면 제1 실시예와 유사하다. (예를 들어 활성탄(4211) 등의) 캐리어(421)와 실리콘 물질(422)을 결속시키는 교결제(423)에 의해, 실리콘 물질(422)은 캐리어(421) 상에 더 확실하게 지지되어 실리콘 물질(422)의 물로 씻겨 하우징(410 밖으로 흘러나가는 것이 방지된다.
도 13에서, 본 발명 필터 조립체(4)의 제3 실시예는 캐리어(421)가 활성탄(4211)과 중공사 막(4212)의 조합이고 실리콘 물질(422)이 나노 실리콘이라는 점을 제외하면 제1 실시예와 거의 동일하다. 즉 필터 조립체(4)의 제3 실시예는 필터(42)의 제1 실시예와 필터(42)의 제3 실시예를 포함한다. 이 실시예에서, 활성탄(4211)은 하우징(410의 수납공간(40)의 일부에 균일하게 분포되고, 중공사 막 필터(4212)에 대해 유입구(402) 근방에 위치하며, 중공사 막 필터(4212)는 수납공간(40)의 다른 부분에 위치하고 활성탄(4211)에 대해 유출구(402) 근방에 위치한다.
도 12에 도시된 바와 같이 필터(42)의 제1 및 제3 실시예를 직접 사용(여기서 실리콘 물질(422)는 캐리어(422) 내에 분포)하는 대신, 본 발명 필터 조립체(4)의 제3 실시예는 활성탄(4211)의 제1 부분과, 실리콘 물질(422)과, 활성탄(4211)의 제2 부분과, 그리고 중공사 막(4212)이 하우징(41)의 유입구(401)로부터 유출구(402)를 향해 순차적으로 위치하도록 구성될 수도 있다. 사용시, 처리될 물은 유입구(401)(이 도면에는 도시 안 됨)를 통해 하우징(41)으로 유입되어, 처리될 물이 수납공간(40)을 거의 채우고, 실리콘 물질(422)이 물 흐름 방향(F)을 따라 이동하도록 유도한다. 실리콘 물질(422)의 일부는 활성탄(4211)의 미세공극(4210) 내에 부착되어 처리될 물과 실리콘 물질(422)의 접촉 면적을 증가시킴으로써 물 조성물(9) 내의 수소 함량을 증가시킨다. 또한 활성탄(4211)의 미세공극(4210) 내에 부착되지 않은 실리콘 물질(422)은 여전히 물 흐름 방향(F)을 따라 중공사 막(4212)으로 이송되어 중공사 막(4212)의 표면 상에 흡착된다. 이에 따라 물 조성물(9)은 중공사 막(4212) 내의 실리콘 물질(422)과 반응을 지속하고 여기서 공기첨가 효과(aeration effect)가 발생되어 용해된 수소 가스(92)의 양을 더욱 증가시킨다. 또한 중공사 막(4212) 역시 과포화(supersaturation)에 의해 응집 및 침전된 규산을 차단할 수 있다. 처리될 물이 계속해서 필터 조립체(4)로 유입되므로 응집 및 침전된 규산은 더 용해될 수 있다.
도 14에서, 본 발명 필터 조립체(4)의 제4 실시예는 제3 실시예와 거의 동일하다. 차이는 필터 조립체(4)의 하우징(41)의 수납공간(40) 내의 필터(42)의 구조에 있다. (제3 실시예와) 유사하게, 캐리어(421)는 활성탄(4211)과 중공사 막(4212)의 조합이고 실리콘 물질(422)은 나노 실리콘이다. 활성탄(4211)은 하우징(41)의 수납공간(40)에 균일하게 분포되고, 중공사 막(4212)은 활성탄(4211)을 둘러싸도록 하우징(41)의 수납공간(40) 내에 위치한다. 이 실시예에서, 활성탄(4211)은 유입구(401) 근방에 위치하고 중공사 막(4212)은 유출구(402) 근방에 위치한다. 달리 말해, 유입구(401)에 인접한 수납공간(40)은 활성탄(4211)으로 충전되고, 유출구(402)에 인접한 수납공간(40)은 중공사 막(4212)으로 충전된다.
더 구체적으로 이 실시예에서는, 수납공간(40)이 필터(42)의 제1 실시예(즉 실리콘 물질(422)이 활성탄(4211)의 미세공극(4210)들에 부착)와 필터(42)의 제3 실시예(즉 실리콘 물질(422)이 중공사 막(4212)의 표면에 흡착)로 충전되고, 필터(42)의 제3 실시예가 필터(42)의 제1 실시예를 둘러싸도록 위치한다.
도 12에 도시된 필터 조립체(4)의 제3 실시예와 유사하게 이 실시예에서는, 실리콘 물질(422)이 활성탄(4211) 및 중공사 막(4212)과 별도로 하우징(410의 수납공간(40) 내에 위치한다. 처리될 물(도 14에는 도시 안 됨)이 유입구(401)로부터 하우징(41)으로 유입될 때, 실리콘 물질(422)이 물 흐름 방향(F)을 따라 흐르며 통과하여 활성탄(4211)과 중공사 막(4212)에 지지될 수 있다.
도 15에서, 본 발명 필터 조립체(4)의 제5 실시예는 제4 실시예와 거의 동일하다. 차이는 필터 조립체(4)의 하우징(41)의 수납공간(40) 내의 필터(42)의 구조와 유입구(401) 및 유출구(402)의 위치 관계에 있다. (제4 실시예와) 유사하게, 캐리어(421)는 활성탄(4211)과 중공사 막(4212)의 조합이고 실리콘 물질(422)은 나노 실리콘이다. 이 실시예에서, 유입구(401)와 유출구(402)는 하우징(41)의 같은 쪽에 위치한다. 중공사 막(4212)은 활성탄(4211)으로 둘러싸인다. 달리 말해, 중공사 막(4212)이 수납공간(40)의 중앙에 위치하는 한편, 활성탄(4211)이 중공사 막(4212)을 둘러싼다. 활성탄(4211)은 유입구(401) 근방에 위치하고 중공사 막(4212)은 유출구(402) 근방에 위치한다. 달리 말해, 유입구(401)에 인접한 수납공간(40)은 활성탄(4211)으로 충전되고 유출구(402)에 인접한 수납공간(40)은 중공사 막(4212)으로 충전된다.
사용시, 처리될 물(도 15에는 도시 안 됨)은 유입구(401)로부터 하우징(41)으로 진입되어 활성탄(4211)을 통과한 다음, 활성탄(4211)에 지지된 실리콘 물질(422)과 반응하여 규산과 수소 가스(92)를 생성한다. 용해된 규산과 수소 가스(92)를 함유하는 물 조성물(9)은 중공사 막(4212)의 관통 구멍(4210)들을 통과한 다음 유출구(402)를 통해 하우징(410 밖으로 흘러나간다. 실리콘 물질(422)의 일부는 중공사 막(4212)이 물 흐름 방향(F)을 따라 위치하는 위치로 유도되어 중공사 막(4212) 상에 지지된다.
필터 조립체(4)의 제1 내지 제4 실시예에서도, 유입구(401)와 유출구(402)가 하우징(41)의 같은 쪽에 위치할 수 있음에 유의해야 한다.
도 16에서, 본 발명 필터 조립체(4)의 제6 실시예는, 필터 조립체(4)의 제6 실시예가 분리 가능한 연결 부재(detachable connecting member; 43)를 더 포함하고 하우징(41)과 필터(42)의 상세 구조에 차이들을 가지는 점을 제외하면 제3 실시예와 유사하다.
구체적으로, 하우징(41)은 서로 분리 가능한 제1 부재(411)와 제2 부재(412)를 가진다. 제1 부재(411)와 제2 부재(412)는 각각 하우징(41)의 유입구(401)와 유출구(402)를 포함한다. 제1 부재(411)와 제2 부재(412)는 각각 연결부(connecting section; 4111, 4121)를 가진다. 사용시, 연결부(4111, 4121)들은 서로 대향하여 공간 연통(spatial communication)된다. 분리 가능한 연결 부재(43)는 제1 부재(411)와 제2 부재(412) 사이에 위치하고, 하우징(41)의 수납공간(40)은 제1 부재(411)와 제2 부재(412)가 협력하여 형성된다. 이 실시예에서, 캐리어(421)는 활성탄(4211)과 중공사 막(4212)의 조합이고 실리콘 물질(422)은 나노 실리콘이다. 이 실시예에서, 활성탄(4211)은 하우징(41)의 제1 부재(411) 내에 위치하고 중공사 막(4212)은 하우징(41)의 제2 부재(412) 내에 위치한다. 다시 말해, 필터(42)의 제1 실시예(즉 (나노 실리콘 등의) 실리콘 물질(422)이 활성탄(4211)의 미세공극(4210)에 부착)가 제1 부재(411) 내에 충전된 반면, 필터(42)의 제3 실시예(즉 (나노 실리콘 등의) 실리콘 물질(422)이 중공사 막(4212)의 표면 상에 지지)가 제2 부재(412) 내에 충전된다.
이 실시예에서, 분리 가능한 연결 부재(43)는 회전(rotary) 연결 조립체이다. 제1 부재(411)와 제2 부재(412)의 각각의 연결부(4111, 4121)에는 외부 나사(4112, 4122)와 루프(loop) 형태의 루프 홈(loop groove; 4113, 4123)들이 형성되어 있다. 제1 부재(411)의 루프 홈(4113)과 제2 부재(412)의 루프 홈(4123)은 서로 대향하여 수용 공간(accommodating space; 44)을 형성한다. 분리 가능한 연결 부재(43)의 회전 연결 조립체는 내부 나사(4310)가 형성된 너트(nut; 431)와, 탄성 내부 밀봉 링(433)과 한 쌍의 외부 밀봉 링(432)을 포함한다. 너트(431)에는 각각 너트의 두 반대쪽 단부로 인입된(recessed) 상부 인입부(4311)와 하부 인입부(4312)가 형성되어 있다. 외부 밀봉 링(432)들은 각각 상부 인입부(4311)와 하부 인입부(4312) 내에 위치한다. 내부 밀봉 링(433)은 제1 부재(411)와 제2 부재(412)의 루프 홈(4113, 4123)들이 형성하는 수용 공간(44) 내에 위치한다. 더 구체적으로, 제1 부재(4110 및 제2 부재(412)의 외부 나사(4112, 4122)들은 너트(431)의 내부 나사(4310)와 나사 결합되어 제1 부재(411)와 제2 부재(412)를 연결하고 하우징(41)의 수납공간(40)을 형성한다. 내부 밀봉 링(433)과 외부 밀봉 링(432)은 수납공간(40)을 밀봉하여 처리될 물(도 16에는 도시 안 됨)의 수납공간(40)으로부터의 누출을 방지한다.
제1 및 제2 부재(411, 412)들은 분리 가능한 연결 부재(43)로 다른 방식에 의해 연결될 수 있다. 어떤 실시예들에서는, 제1 및 제2 부재(411, 412)들이 분리 가능한 연결 부재(43) 내에 강제 맞춤으로(fittingly) 삽입된다.
도 16은 하우징(41)의 제2 부재(412)에는 아직 물이 유입되지 않은 상태를 도시한다. 필터 조립체(4)의 제6 실시예가 사용에 투입되면, 실리콘 물질(422)은 물 흐름 방향(F)을 따라 제2 부재(412)로 반송되어 중공사 막(4212)의 표면 상에 지지된다.
이 실시예에서, 필터 조립체(4)는 분리 가능한 필터 조립체이다. 간단히 말하면, 제1 부재(411)에 충전된 필터(42)의 제1 실시예의 실리콘 물질(422)이 물과 반응하여 유산과 수소 가스(92)를 산출하지 않을 때, 회전 연결 조립체의 너트(431)를 풀어 제1 부재(411)를 제2 부재(412)에서 분리하여 제1 부재(411) 내의 필터(42)를 교체할 수 있다. 교체 후에는 회전 연결 조립체의 너트(431)를 죄어 제1 부재(411)의 연결부(4111)와 제2 부재(412)의 연결부(4121)를 연결한다. 이 상황에서 필터 조립체(4)의 하우징(41)은 원가절감을 위해 반복적으로 사용될 수 있다.
도 17 및 18에서, 본 발명의 정수 시스템(water purification system)의 제1 실시예가 규산(도면에는 도시 안 됨)과 수소 가스(92)를 함유하는 물 조성물(9)의 제조에 사용된다. 정수 시스템은 제1 필터 조립체로 전술한 필터 조립체(4)들(즉 필터 조립체(4)의 제1 내지 제 6 실시예) 중의 적어도 하나와 배관 유닛(pipeline unit; 7)을 포함한다. 정수 시스템은 가스제거 유닛(degassing unit; 3)과, 적어도 하나의 제2 필터 조립체(5), 및/또는 자외선 살균 유닛(ultraviolet light sterilization unit; 6)을 선택적으로 더 포함할 수 있다. 정수 시스템은 정수 시스템에 공급되어 처리될, 처리될 물(91‘)을 생성하는 물 생성 장치(2)에 연결될 수 있다. 물 생성 장치(2)는 유입구(201)와 유출구(202)를 구비하며, 시중에서 입수 가능한 역삼투압(reverse osmosis; R.O.) 장치, 또는 어떤 다른 방식의 정수 설비가 될 수 있다. 이와 같이 본 발명 정수 시스템으로 공급되는 처리될 물(91’)은 여과된 물이다. 그러나 자연수, 지하수 또는 다른 여과되지 않은 물 역시 바로 사용될 수 있다. (예를 들어 R.O. 장치가 물 생성 장치(2)로 사용되는 등의) 적절한 환경 하에서만 본 발명 정수 시스템이 전술한 본 발명 필터 조립체(4)만을 포함할 수 있다는 것에 유의해야 한다.
이 실시예에서, 가스제거 유닛(3)은 물 흐름 방향(F)으로 제1 필터 조립체(4)의 상류에 위치하여 배관 유닛(7)의 이송관(transport pipe; 72)을 통해 제1 필터 조립체(4)에 연결된다. 구체적으로, 가스제거 유닛(3)은 그 내부에 수납공간(30)을 형성하는 케이싱(31)과 수납공간(30) 내에 수납되는 가스제거 부재(32)를 포함한다. 가스제거 유닛(3)은 물 조성물(9)의 물(91)에 용해될 수소 양을 증가시키도록 처리될 물(91‘)에 원래 용해되어 있던 (예를 들어 CO2, O2, N2 등의) 가스들을 제거하는 데 사용된다. 본 발명 정수 시스템에 사용되기에 적합한 가스제거 유닛(3)의 필터방식 공기 추출기(air extractor) 또는 가스를 흡착할 수 있는 어떤 다른 방식의 필터가 될 수 있다,
어떤 실시예들에서는, 제2 필터 조립체(5)가 물 흐름 방향(F)을 따라 제1 필터 조립체(4)의 하류에 위치한다. 제2 필터 조립체(5)는 수납공간(50)이 형성된 하우징(51)과, 수납공간(50) 내에 충전된 다공성 물질(porous material; 52)을 포함한다. 제2 필터 조립체(5)의 하우징(51)은 하우징(51)의 두 반대쪽 단부들에 위치하여 수납공간(50)과 유체 연통하는 유입구(501) 및 유출구(502)를 포함한다. 제2 필터 조립체(5)의 다공성 물질(52)은 활성탄(521), 중공사 막(522) 또는 이들의 조합이 될 수 있다. 제1 필터 조립체(4)와 제2 필터 조립체(5)는 배관 유닛(7)의 이송관(72)을 통해 서로 유체로 연결된다(fluidly connected).
자외선 살균 유닛(6)은 물 흐름 방향(F)으로 제1 필터 조립체(4)의 하류에 위치하고 배관 유닛(7)을 통해 제1 필터 조립체와 유체로 연결되어 물 조성물(9)을 살균한다. 이 실시예에서, 자외선 살균 유닛(6)은 제1 필터 조립체(4)와 제2 필터 조립체(5)의 하류에 위치한다. 구체적으로, 자외선 살균 유닛(6)은 수납공간(60)을 형성하는 하우징(61)과, 그리고 자외선램프 유닛(ultraviolet lamp unit; 62)을 포함한다. 하우징(61)은 하우징(61)의 두 반대쪽 단부들에 위치하여 수납공간(60)과 유체 연통되는 유입구(601) 및 유출구(602)를 포함한다. 이 실시예에서, 자외선램프 유닛(62)은 유입구(601)로부터 유출구(602)를 향한 방향으로 배치된 복수의 UV 램프들을 포함한다.
도 17에서, 물 생성 장치(2)의 유입구(201)는 유입관(inlet pipe; 71)에 연결된다. 물 조성물(9)은 유출관(73)을 통해 자외선 살균 유닛(outlet pipe; 6)을 흘러나온다.
이 실시예에서, 정수 시스템은 물 흐름 방향(F)을 따라 순차적으로 배치된 가스제거 유닛(3)과, 두 제1 필터 조립체(4)들과, 두 제2 필터 조립체(5)들과, 그리고 자외선 살균 유닛(6)을 포함한다. 배관 유닛(7)의 이송관(72)의 수는 5개이다. 이 실시예에서, 각 제1 필터 조립체(4)는 도 10에 도시된 필터 조립체(4)의 제1 실시예이다. 제2 필터 조립체(5)는 바로선 자세(upright position)로 배치되고 제2 필터 조립체(5)의 다공성 물질(52)은 중공사 막(522)이다.
구체적으로, 유입관(71)은 물 유닛(물 생성 장치)(2)의 유입구(201)에 연결되고, 5개의 이송관(72)들은, 물 생성 장치(2)의 유출구(202)와 가스제거 유닛(3)의 유입구(301), 가스제거 유닛(3)의 유출구(302)와 두 제1 필터 조립체(4) 중 가스제거 유닛(3)에 바로 연결된 제1 필터 조립체(4)(이하 상류측 제1 필터 조립체로 지칭함)의 유입구(401), 상류측 제1 필터 조립체(4)의 유출구(401)와 상류측 제1 필터 조립체(4)의 하류에 위치한 다른 제1 필터 조립체(4)(이하 하류측 제1 필터 조립체로 지칭함)의 유입구(401), 하류측 제1 필터 조립체(4)의 유출구(402)와 제2 필터 조립체(5)의 유입구(501), 그리고 제2 필터 조립체(5)의 유출구(502)와 자외선 살균 유닛(6)의 유입구(601)를 각각 연결한다. 유출관(73)이 자외선 살균 유닛(6)의 유출구(602)에 연결된다.
또한, 물 조성물(9)이 물 흐름 방향(F)을 따라 이동할 때, 자연적으로 난류 현상(disturbance phenomenon)이 발생될 수 있다. 이 난류 현상은 물 조성물(9)의 흐름에 영향을 미칠 수 있는 가스의 축적의 결과로 점차 발생할 것이다. 이에 따라, 제2 필터 조립체(5)를 바로선 자세로 위치시키는 이유는 하우징(51)의 수납공간(50) 내의 중공사 막(522)이 바로선 자세로 배치되어 제2 필터 조립체(5)의 수납공간(50) 내에 축적된 가스가 유출구(502)로부터 이송관(72)을 통해 쉽게 배출되도록 하기 위한 것이다.
다시 도 17 및 18에서, 정수 시스템의 제1 실시예는 본 발명 물 조성물(9)의 제2 실시예를 제조하는 방법으로 사용될 수 있다. 물 조성물(9)의 제2 실시예를 제조하는 방법은: 물 생성 장치(2)에 의해 제조된 처리될 물(91‘)을 가스제거 유닛(3)에 이송시켜 처리될 물(91’) 내의 CO2, O2 및 N2를 제거하고, 가스가 제거된 처리될 물(91‘)을 가스제거 유닛(3)의 유출구(302)로부터 배관 유닛(7)을 통해 상류측 제1 필터 조립체(4)로 흘려 처리될 물(91’)이 (예를 들어 활성탄(4211) 등의) 캐리어(421) 상에 지지된 실리콘 물질(422)과 반응하도록 함으로써 규산과 수소 가스(92)를 함유한 물 조성물(9)을 산출하는 단계와; (물(91)과 규산 및 수소 가스를 포함하는) 물 조성물(9)과 실리콘 물질(422)의 일부를 상류측 제1 필터 조립체(4)의 유출구(402)로부터 배관 유닛(7)을 통해 하류측 제1 필터 유닛(4)으로 흘려 물 조성물(9)이 하류측 제1 필터 조립체(4)의 실리콘 물질(422)과 반응을 지속함으로써 규산과 수소 가스(92)를 더 생성하여 물 조성물(9) 내에 용해된 수소 가스(92)의 함량을 증가시킨 다음, 물 조성물(9)을 하류측 필터 조립체(4)의 유출구(402)로부터 배관 유닛(7)을 통해 제2 필터 조립체로 이송하고, 여기서 물 조성물(9)이 물 흐름 방향(F)을 따라 제2 필터 조립체(5)의 중공사 막(522)을 통해 흐르며 제 1 필터 조립체(4)에서 방출된 실리콘 물질(422)이 중공사 막(522) 상에 일부 또는 전부 흡착되며, 그리고 물 조성물(9)을 제2 필터 조립체(5)의 유출구(502)로부터 물 흐름 방향(F)을 따라 자외선 살균 유닛(6)의 수납공간(60)으로 유입시켜 자외선램프 유닛(62)을 사용하여 물 조성물(9)을 살균한 다음, 물 조성물(9)을 자외선 살균 유닛(6)의 유출구(602)로부터 유출관(73)으로 이송하는 단계를 포함한다.
전술한 방법에 의해 제조된 물 조성물(9)의 제2 실시예에서, 물(910에 용해된 규산의 농도는 40 mg/L 내지 규산의 포화농도 사이이고, 물 조성물(9)의 ORP는 -500 mV 미만이다, 어떤 실시예들에서는 물 조성물(9)의 제2 실시예의 ORP가 -659 mV 이하이다.
제1 필터 조립체(4)의 수는 변경될 수 있음에 유의해야 한다. 제1 필터 조립체(4)의 수가 많아질수록 ORP 값이 낮아질 것이다. 뿐만 아니라, 하류측 제1 필터 조립체(4)가 중공사 막(4212)을 가지는 것(즉 각각 도 13 내지 16에 도시된 필터 조립체(4)의 제3 내지 제6 실시예들)이면 제2 필터 조립체(5)가 생략될 수 있다.
음용수(drinking water)로 사용되는 것뿐 아니라, 본 발명 물 조성물(9)은 식물 또는 동물에 적용되는 제품에 첨가되어 제품과 식물 및 동물의 산화 속도(oxidation rate)를 둔화시키거나 동물의 결합 조직(connective tissue)의 형성을 촉진할 수 있다. 제품은 동물에게 외용 또는 내복용으로 적용되는 것이 될 수 있다. 이 제품의 예들은 피부 관리 제품(skin care product) 또는 음료(beverage)를 비제한적으로 포함할 수 있다. 동물은 척추동물(vertebrate)일 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 피부 관리 제품의 예들은 수분조절 로션(toning lotion), 보습 로션(moisturizing lotion), 보습 크림(moisturizing cream), 진액(essence), 미백 로션(whitening lotion), 미백 유액(whitening milk), 미백 크림(Whitening cream) 등을 비제한적으로 포함할 수 있다. 또한 음료의 예는 예를 들어 사과 주스를 포함한다. 물 조성물(9)은 음료의 보존성을 강화시키는 데 사용될 수 있다. 본 발명 물 조성물(9)은 수소 및/또는 규산이 사용될 수 없는 응용분야를 제외하면 물이 필요한 다른 응용분야에도 역시 사용될 수 있다.
도 19 및 도 20에서, 본 발명 정수 시스템의 제2 실시예는 제1 실시예와 거의 동일하다. 차이는 정수 시스템의 제2 실시예가 가스제거 유닛(3)을 포함하지 않고, 배출 유닛(discharge unit; 74)과 두 측정 유닛(measuring unit; 75)들을 더 포함한다는 것이다. 뿐만 아니라, 정수 시스템의 제2 실시예는 하나의 제1 필터 조립체(4)와 복수의 제2 필터 조립체(5)들을 포함한다. 이 실시예에서 제2 필터 조립체(5)의 수는 둘(상류측 제2 필터 조립체와, 상류측 제2 필터 조립체의 하류에 위치하는 하류측 제2 필터 조립체)이며, 이에 따라 배관 유닛(7)은 네 이송관(72)들을 가진다. 상류측 및 하류측 제2 필터 조립체(5)의 수납공간(50)에 충전된 다공성 물질(52)들은 각각 활성탄(521)과 중공사 막(522)이다. 상류측 제2 필터 조립체(5)는 활성탄(521) 상에 지지되는 나노미터(nanometer) 은(silver)(53)을 더 포함한다.
도 19에서, 배출 유닛(74)는 하류측 제2 필터 조립체(6)의 하류에 위치하여 배관 유닛(7)에 작동상 연결된다(operationally connected). 구체적으로, 배출 유닛(74)은 이송관(72)에 작동상 및 유체로 연결된 압력 안전밸브(pressure relief valve)로 하류측 제2 필터 조립체(5)의 유출구(502)의 하류 및 자외선 살균 유닛(6)의 유입구(601) 상류에 위치하여 배관 유닛(7)으로부터 액체, 가스 또는 그 조합을 배출한다. 제1 필터 조립체(4)와 제2 필터 조립체(5)들 내에서 물 조성물(9)을 제조하는 동안, 물(91)의 교란(disturbance)에 의해 가스가 지속적으로 생성 및 축적되어 이송관(72) 내에 물 흐름에 악영향을 끼칠 수 있는 바람직하지 못한 고압을 야기한다. 정수 시스템의 제2 실시예에 포함된 (예를 들어 압력 안전밸브인) 배출 유닛(74)은 이송관(72) 내의 바람직하지 못한 고압을 배출하여 액체 흐름을 향상시킬 수 있다.
이 실시예에서, 두 측정 유닛(75)들이 물 흐름 방향(F)을 따라 제1 필터 조립체(4)의 상류와 하류에 각각 장착된다. 구체적으로, 제1 필터 조립체(4)의 상류에 위치하는 한 측정 유닛(75)(이하 상류측 측정 유닛으로 지칭함)은 물 생성 장치(2)의 유출구(202)와 제1 필터 조립체(4)의 유입구(401)를 연결하는 이송관(72)에 작동상 연결되는 반면, 제1 필터 조립체(4)의 하류에 위치하는 다른 측정 유닛(75)(이하 하류측 측정 유닛으로 지칭함)은 제2 필터 조립체(5)의 유출구(502)와 자외선 살균 유닛(6)의 유입구(601)를 연결하는 이송관(72)에 작동상 연결되고, 배출 유닛(74)의 하부에 위치한다. 측정 유닛(75)들은 유체 내의 용존 고형물 총량(total dissolved solid; TDS)을 측정하는 데 사용된다. 이 실시예에서 측정 유닛(75)들은 TDS 미터들이다. 처리될 물(92‘)이 R.O. 물일 때 하류측 측정 유닛(75)에 의해 측정된 용존 고형물 총량(이하 Vt로 지칭함)이 상류측 측정 유닛(75)에 의해 측정된 용존 고형물 총량(이하 V0로 지칭함)보다 더 클 것이다. Vt 및 V0 간의 차이(V)가 소정값보다 작다면 물 조성물(9) 내의 규산의 양이 점차 감소함을 나타내어, 제1 필터 조립체(4)의 필터(42)의 교체가 필요하다.
도 21에서, 본 발명 정수 시스템의 제3 실시예는 제2 실시예와 유사하다. 차이는 제3 실시예의 정수 시스템이 유량계(flow meter; 76)를 더 포함하고, 배출 유닛(74)가 상류측 제2 필터 조립체(5)와 하류측 제2 필터 조립체(5) 사이에 위치한다는 것이다. 유량계(76)는 물 흐름 방향(F)에서 제1 필터 조립체(4)의 상류에 위치한다.
이 실시예에서, (예를 들어 가스 배출 밸브 등의) 배출 유닛(74)은 하류측 제2 필터 조립체(5)의 유입구(501)와 상류측 제2 필터 조립체(5)의 유츨구(502)를 연결하는 이송관(72)에 작동상 연결된다. 상류측 제2 필터 조립체(5)에서 유입구(501)의 수위는 그 유출구(502)의 수위보다 더 낮다. 하류측 제2 필터 조립체(5)에서는 유입구(501)의 수위가 그 유출구(502)의 수위보다 더 높다. 제2 필터 조립체(5)들의 전술한 구성과 배출 유닛(74)의 구성은 가스 배출 효과를 향상시키고 제2 필터 조립체(5)들의 수납공간(50)들 내에 가스의 축적을 저감시키도록 설계되어 있다.
또한, 유량계(76)는 물 생성 장치(2)의 유출구(202)와 제1 필터 조립체(4)의 유입구(401)를 연결하는 이송관(72)에 연결되고, 상류측 측정 유닛(75)의 상류에 위치한다. 배출 유닛(74)이 축적된 가스를 적시에 배출하도록 열리지 않거나 제1 필터 조립체(4)와 제 2 필터 조립체(5) 중의 어느 하나 또는 양자가 폐색되면(clogged), 물 흐름 속도가 저하(예를 들어 0.9~2 L/min으로부터 0.4 L/min으로 강하)되어 유량계(76)에 의해 검출될 것이다. 저하된 물 흐름 속도는 물 생성 속도와 (박테리아 수의 증가, 물맛의 변화 등) 물 조성물(9)의 수질에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 물 흐름 속도의 저하가 유량계(76)에 의해 검출되면, 이송관(72) 내에 축적된 가스를 배출하도록 배출 유닛(74)이 적시에 열릴 수 있다. 뿐만 아니라, V에 관한 정보를 포함함으로써 물 흐름 속도의 저하, 제1 필터 조립체(4) 및 제2 필터 조립체(5)의 사용주기, 제1 필터 조립체(4) 및 제2 필터 조립체(5)의 교체의 필요성이 사용자에 의해 판단될 수 있다.
이하의 예들을 통해 본 발명이 더 설명될 것이다. 그러나 다음 예들은 단지 설명의 목적을 의도한 것이며 실제로 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 할 것이다.
예들:
조성 1: 예 1의 물 조성물과 그 제조 방법
예 1의 물 조성물은 전술한 물 조성물(9)의 제1 실시예이고, 예 1의 물 조성물을 제조하는 방법은 도 2 내지 5에 기재된 방법에 기반한다.
먼저 소량의 음용수를 1 L의 용량을 가지는 제1 용기에 채운다. 다음 30 mL의 용량을 가지는 제2 용기의 바닥 개구부(bottom opening)를 평균 공극(pore) 직경 230 nm의 친수성 박막 필터로 덮고, 제2 용기에 150 mg의 나노 무공성 실리콘(순도: 99. 35%, 평균 직경: 200nm)을 충전한다. 제2 용기에 음용수를 채운 다음, 제2 용기의 꼭지 개구부(top opening)를 평균 공극 직경 220 nm을 가지는 다른 친수성 박막 필터로 덮는다. 이어서, 제2 용기의 꼭지 및 바닥 개구부들을 관통 구멍을 가지는 두 덮개들로 각각 덮는다. 나노 무공성 실리콘이 충전된 제2 용기와 음용수가 제1 용기 내에 위치된다. 나노 무공성 실리콘은 9N의 순도를 가지는 실리콘 웨이퍼(wafer)를 갈아 얻어진다. 그 다음 제1 용기의 남은 공간을 음용수로 채우고 제1 용기를 밀봉한다. 마지막으로, 제1 용기를 뒤집힌 자세로 역전시킨다. 음용수는 나노 무공성 실리콘과 지속적으로 반응하여 규산과 수소 가스를 생성함으로써 예 1의 물 조성물이 얻어진다. 물 조성물(9)의 두 샘플이 조성되었다. 물 조성물(9)의 샘플들 중의 하나는 13일 후에 ORP와 규산 농도가 측정을 받았고, 물 조성물(9)의 샘플들 중의 다른 하나는 28일 후 같은 측정을 받았다.
예 1의 물 조성물의 ORP는 전극(제조자: JAQUA; 모델:E0221)들과 산화 환원 전위(oxidation-reduction potential; ORP) 분석기(제조자: 호리바제작소(Horiba Ltd.); 모델: F-51)을 사용하여 측정되었다. 물 조성물은 규산연 시험 키트(silicate test kit)(MColortestTM, Merck)를 사용한 비색법(colorimetric) 측정으로 규산 농도를 판정하였다. 예 1의 물 조성물의 분석 데이터를 표 1에 보인다.
분석 데이터 음용수 물 조성물
13일 후 28일 후
ORP (mV) 212 -203 -446
규산 농도 (mg/L) 0 1.5 3
규산 농도와 ORP 값의 판정을 위해 제1 용기를 28일 후에 개발했을 때, 예 1의 물 조성물의 규산의 농도와 ORP 값은 각각 3 mg/L 및 -446 mV이었다. 그러나 본원인은 제2 용기(82) 내의 규산과 수소 가스가 제1 용기(81)까지 균일하게 확산되었을 때, 물 조성물 내에 존재하는 규산이 11mg/mL 이상의 농도이고 ORP 값은 -500 mV 미만임을 발견했다.
조성 2: 예 2의 물 조성물과 그 제조 방법
예 2의 물 조성물(9)은 필터 조립체(4)의 제2 실시예(즉 도 11에 도시된 필터 조립체(4))를 사용하여 제조되었는데, 여기서 교결제(423)가 (예를 들어 나노 실리콘 등의) 실리콘 물질(422)의 일부를 활성탄(4211)과 결속하는 데 사용된다.
다시 도 11에서, 음용수가 필터 조립체(4)의 유입구(401)로 투입되어 필터(42)의 실리콘 물질(422)과 반응함으로써 규산과 수소 가스(92)를 생성하여 규산과 수소 가스(92)를 함유한 물 조성물(92)이 얻어졌다. 예 2의 물 조성물(9)은 다음 유출구(402)로부터 필터 조립체(4)에서 흘러나온다. 실리콘 물질의 명세와 소스(source)는 조성 1에 사용된 것과 동일했다. 활성탄(4211)은 타이완의 골드스타카본기술회사(Goldstar Carbon Tech Inc.)에서 구매한 150 내지 380 nm의 직경을 가지는 코코넛 껍질 활성탄이고, 교결제(423)는 셀라니즈사(Celanese Corporation)에서 구매한 초고분자량 폴리우레탄(모델번호: GUR2122)이었다.
예 2의 물 조성물(9)의 규산 농도와 ORP 값은 조성 1에 사용된 것과 동일한 방법을 사용하여 판정되어, 분석 데이터가 표 2에 요약되었다.
ORP (mV) 규산 농도 (mg/L)
필터 조립체에 공급될 음용수 280~300 0.3
필터 조립체를 사용하여 얻어진 물 조성물(237 L) -626 30
조성 3: 필터와 그 제조 방법
도 6에 도시된 바와 같은 필터(즉 필터(42)의 제1 실시예)가 도 7에 도시된 필터 제조 방법을 사용하여 제조되었다. 여기 사용된 나노 무공성 실리콘의 명세와 소스(source)는 조성 1에 사용된 것들과 동일했다. 활성탄은 하이카브유한책임회사(Haycarb PLC)에서 구매했으며(모델번호: RWAP 1074) 약 0.425 mm 내지 1.7 mm의 직경을 가졌다(이하 HB 활성탄으로 지칭함).
먼저, 80 g의 나노 무공성 실리콘과 99.5% 순도의 알코올을 균일하게 혼합하여 고체 함유량(solid content) 20%의 나노 무공성 실리콘 슬러리(slurry)를 얻는다. 다음 270 g의 활성탄을 나노 무공성 실리콘 슬러리에 혼합하고, 나노 무공성 실리콘 슬러리 내의 나노 무공성 실리콘이 활성탄 상에 침전(나노 무공성 실리콘의 일부가 미세공극(4210) 내에 위치)되도록 얻어진 혼합물을 균일하게 교반했다. 마지막으로, 혼합물을 건조하여 그 안의 알코올을 제거함으로써 필터가 얻어졌다. 조성 3의 필터 내의 활성탄과 나노 무공성 실리콘의 중량 백분율은 각각 77.1 wt%와 22.9 wt%였다.
조성 4: 필터 조립체와 그 제조방법
도 10에 도시된 필터 조립체(즉 필터 조립체(4)의 제1 실시예)가 조성되었다. 여기 사용된 나노 무공성 실리콘의 명세와 소스(source)는 조성 1에 사용된 것들과 동일했고, 활성탄은 전술한 HB 활성탄이었다.
먼저, 50 g의 활성탄(바닥 부분)과, 100 g의 나노 무공성 실리콘(중간 부분)과, 그리고 230 g의 활성탄(꼭지 부분)의 하우징의 유출구를 통해 하우징의 수납공간에 수차적으로 채워진다. 전체 활성탄과 나노 무공성 실리콘의 중량 백분율은 각각 73.7 wt%와 26.3 wt%이었다. 다음 하우징의 유입구와 유출구가 각각 배관 유닛의 이송관에 연결되었다. 이어서 음용수가 유입구로부터 수납공간에 유입되어 유출구를 향해 흘렀다.나노 무공성 실리콘이 물 흐름에 의해 이동하여 활성탄(4211)의 미세공극(4210)에 부착되었다, 음용수가 나노 무공성 실리콘과 반응하여 규산과 수소 가스가 생성되었다. 활성탄의 미세공극에 부착된 나노 무공성 실리콘은 전술한 바와 같이 용해된 수소의 양의 증가를 촉진한다.
조성 5: 예 3의 물 조성물과 그 제조 방법
예 3의 물 조성물은 (두 제1 필터 조립체들, 즉 상류측 제1 필터 조립체와 하류측 제1 필터 조립체를 포함하는) 정수 시스템의 제1 실시예와 한 제2 필터 조립체를 사용하여 조성되었다. 두 제1 필터 조립체들은 조성 4에 설명된 방법을 상용하여 제조되었다. 여기 사용된 나노 무공성 실리콘의 명세와 소스(source)는 조성 1에 사용된 것들과 동일하고, 활성탄은 전술한 HB 활성탄이었다.
먼저, R.O. 장치(제조자: ADD; 모델번호: 400P)로 제조된 음용수가 R.O. 장치의 유출구로부터 관을 통해 박막 탈기장치(membrane degasifier)로 유입되어 음용수로부터 CO2, O2 및 N2를 제거한다. 다음 음용수는 박막 탈기장치의 유출구로부터 배관 유닛을 통해 상류측 제1 필터 조립체로 유입된다. 이어서 음용수는 제1 필터 조립체의 나노 무공성 실리콘과 반응하여 규산과 수소 가스를 생성함으로써 물 조성물을 얻게 된다. 이어서 (음용수와, 규산과, 그리고 수소 가스를 함유하는) 물 조성물과 나노 무공성 실리콘의 일부가 상류측 제1 필터 조립체의 유출구로부터 배관 유닛의 이송관을 통해 하류측 제1 필터 조립체로 유입된다. 물 조성물의 음용수는 하류측 제1 필터 조립체에 충전된 나노 무공성 실리콘과 지속적으로 반응하여 규산과 수소 가스를 생성함으로써 규산과 용해된 수소의 양을 증가시킨다.
이어서, 물 조성물은 하류측 제1 필터 조립체의 유출구로부터 배관 유닛을 통해 제2 필터 조립체로 이송한다. 제2 필터 조립체는 복수의 중공사 막을 포함한다(제조자: 삼뽀산업(Sampo Corporation) ; 모델: FJ-V1203BL). 나노 무공성 실리콘의 전부 또는 일부가 중공사 막 상에 흡착되었다. 다음 물 조성물은 제2 필터 조립체의 유출구로부터 배관 유닛을 통해 자외선 살균 유닛(제조자: KC-FLOW; 모델: 16W-2GPM)으로 도입되어 물 조성물을 소독한다.
마지막으로, 소독된 물 조성물(즉 예 3의 물 조성물)이 자외선 살균 유닛의 유출구로부터 정수 시스템을 흘러나온다.
정수 시스템의 제1 필터 조립체들에 사용되는 필터는 전술한 다른 필터가 될 수도 있음에 유의해야 한다.
제1 필터 조립체들에 공급될 음용수와, 자외선 살균 유닛의 유출구로부터 막 흘러나온 물 조성물과, 그리고 정수 시스템을 사용하여 제조되어 15일간 수집된 전체 물 조성물들이 ORP 값과 규산 농도 측정을 받았다. 데이터는 표 3에 요약되어 있다.
ORP (mV) 규산 농도 (mg/L)
제1 필터 조립체들에 공급될 음용수 280~300 0.3
자외선 살균 유닛의 유출구로부터 흘러나온 물 조성물 <-500 >42
15일간 수집된 전체 물 조성물 -576 >42
뿐만 아니라, 자외선 살균 유닛의 유출구로부터 흘러나온 900 mL의 물 조성물을 직접 받아 1 L 병에 밀봉함으로써 90% 충전율의 샘플 A를 얻었다. 자외선 살균 유닛의 유출구로부터 흘러나온 230 mL의 물 조성물을 직접 받아 1 L 병에 밀봉함으로써 23% 충전율의 샘플 B를 얻었다. 자외선 살균 유닛의 유출구로부터 흘러나온 215 mL의 물 조성물을 직접 받아 230 mL 병에 밀봉함으로써 93.48% 충전율의 샘플 C를 얻었다. 샘플 A 내지 C의 병들을 개봉하여 시간의 결과에 따른 샘플 A 내지 C의 ORP 값들의 변화를 기록하였다. 도 22에서, 샘플 A는 60분 기록(mark)(샘플 A의 병들을 연 지 60분 후)에서 ORP 값이 약 -500 mV이었고, 432분 기록에서 -100 mV로 증가하였다. 샘플 B는 432분 기록에서 ORP 값이 -450 mV이었다. 샘플 C는 432분 기록에서 ORP 값이 약 -530 mV이었다. 이와 같이, 이는 본 발명의 예 3의 물 조성물이 ORP의 우수한 안정성을 가짐이 밝혀졌다.
적용예
본 발명 물 조성물의 산화 감소 효과(oxidation-reducing effect)를 더 입증하기 위해 사과 주스가 적용예에 사용되었다. 구체적으로 100 mL의 사과 주스가 0.2 L 유리병에 투입된 다음, 예3의 물 조성물 100 mL가 병에 첨가되어 샘플 A를 얻었다. (비교예로서) 샘플 B를 조성하기 위해, 100 mL의 사과 주스가 0.2 L 유리병에 투입된 다음 예 3에 사용된 음용수(즉 필터 조립체(4)에 공급될 음용수)가 첨가되어 샘플 B를 얻었다. 시험 샘플 A와 B는 밀봉된 다음 뒤집혀져, 시험 샘플 A와 B의 색 변화가 관찰되었다. 도 23에 도시된 바와 같이, 각 사진의 좌측 유리병이 시험 샘플 A이고 각 도면의 우측 유리병이 시험 샘플 B이다. 결과는 유리병의 밀봉 3시간 후, 시험 샘플 B(즉 우측 유리병)가 회색으로부터 짙은 회색으로 변한 것을 보이는데, 이는 샘플 B의 사과 주스가 심하게 산화되었음을 나타낸다. 뿐만 아니라, 시험 샘플 B의 색이 2시간 후와 3시간 후에도 역시 시험 샘플 A보다 더 어두웠는데, 이는 예 3의 물 조성물이 산화 속도를 감소시킬 수 있음을 나타낸다.
요약하면, 본 발명의 필터, 필터 조립체, 그리고 (실리콘 물질 또는 실리콘 물질과 캐리어의 조합을 포함하는) 정수 시스템은 물을 실리콘 물질과 반응에 의해 규산과 수소 가스를 함유하는 물 조성물을 제조하는 데 사용될 수 있다. 얻어진, 규산을 함유하는 물 조성물은 인체의 결합 조직의 형성에 유용할 수 있으며, 또한 산화 감소 효과를 나타낸다. 본 발명 물 조성물은 수산화마그네슘(magnesium hydroxide)을 함유하는 종래의 수소 용존 음용수에 비해 비교적 안전하다.
이상의 기재사항에서, 설명의 목적으로 여러 가지 구체적 상세들이 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 설정되었다. 그러나 당업계에 통상의 기술을 가진 자에게는 이들 구체적 상세가 없이도 하나 이상의 다른 실시예들을 구현할 수 있음이 명백할 것이다. 이 명세서 전체에 걸쳐 "한 실시예(one embodiment)," "실시예(an embodiment)," 서수(ordinal number)로 표시된 실시예 등의 언급은 본 발명의 구현에 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 포함된다는 것을 의미하는 것으로 이해해야 할 것이다. 설명에 있어서 본 발명을 개괄(streamlining)하고 다양한 발명적 국면들의 이해를 도울 목적으로 어떤 경우에는 여러 가지 특징들이 단일한 실시예, 도면, 또는 그 설명으로 함께 그룹(group)이 될 수 있으며, 본 발명의 구현에 있어서 적절한 경우에는 한 실시예의 하나 이상의 특징들 또는 구체적 상세들이 다른 실시예들에서 하나 이상의 특징들 또는 구체적 특징들로 함께 구현될 수 있음도 이해해야 할 것이다.
이상에서 본 발명이 예시적 실시예들로 간주되는 것들과 연계하여 설명되었는데, 본 발명은 개시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라 다양한 구성들을 최광의의 해석의 개념과 범위 내에 포함하여 모든 그런 변경들과 동등한 구성들을 포괄하고자 의도한 것임을 이해해야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 규산과 수소 가스를 함유하는 물 조성물을 제조하는 필터로,
    캐리어와 상기 캐리어 상에 지지되는 실리콘 물질을 구비하는 필터.
  2. 청구항 1에서,
    상기 실리콘 물질이 나노 실리콘과, 마이크로 실리콘과, 그리고 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 필터.
  3. 청구항 2에서,
    상기 캐리어가 활성탄, 중공사 막(HFM), 대나무 숯, 반상 안산암, 규사, 섬유, 세라믹, 및 그 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되고,
    상기 실리콘 물질이 50 nm 내지 300 nm 범위의 평균 직경을 가지며, 무공성 실리콘, 다공성 실리콘, 입상 실리콘, 실리콘 나노와이어, 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 필터.
  4. 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에서,
    상기 캐리어가 복수의 미세공극들을 가지는 활성탄이고,
    상기 실리콘 물질이 상기 활성탄의 상기 미세공극들 내에 부착되는 필터.
  5. 청구항 4에서,
    상기 실리콘 물질과 상기 활성탄을 결속시키는 교결제를 더 구비하고,
    상기 교결제와 상기 활성탄이 협력하여 소결 활성탄을 형성하는 필터.
  6. 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에서,
    상기 캐리어가 복수의 관통 구멍들이 형성된 중공사를 가지는 중공사 막인 필터.
  7. 수납공간을 형성하고, 유입구와 유출구를 포함하며, 상기 유입구와 상기 유출구가 상기 수납공간과 유체 연통되는 하우징과; 그리고
    상기 하우징의 상기 수납공간에 수납되는 청구항 1 내지 6 중의 어느 하나의 필터를
    구비하는 필터 조립체.
  8. 청구항 7에서,
    상기 캐리어가 상기 활성탄과 상기 중공사 막의 조합이고,
    상기 활성탄이 상기 유입구 근방에 위치하며, 상기 중공사 막이 상기 유출구 근방에 위치하는 필터 조립체.
  9. 청구항 8에서,
    상기 활성탄과 상기 중공사 막 중의 하나가 상기 활성탄과 상기 중공사 막 중의 다른 하나를 둘러싸도록 위치하는 필터 조립체.
  10. 적어도 하나의, 청구항 7 내지 9 중의 어느 한 항의 필터 조립체를 제1 필터 조립체로 구비하는 정수 시스템.
  11. 청구항 10에서,
    수납공간을 형성하는 하우징과 상기 수납공간에 수납된 다공성 물질을 포함하고, 상기 하우징이 상기 수납공간과 유체 연통되는 유입구와 유출구를 가지는 적어도 하나의 제2 필터 조립체와; 그리고
    상기 제 1 및 제2 필터 조립체들을 유체로 연결하는 적어도 하나의 이송관을 가지는 배관 유닛을
    더 구비하는 정수 시스템.
  12. 청구항 11에서,
    상기 적어도 하나의 제2 필터 조립체의 상기 다공성 물질이 활성탄과, 중공사 막과, 그리고 그 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 정수 시스템.
  13. 청구항 11에서,
    복수의 상기 제2 필터 조립체들을 구비하고,
    각 제2 필터 조립체의 상기 다공성 물질이 활성탄과, 중공사 막과, 그리고 그 조합으로 구성되는 그룹으로부터 독립적으로 선택되는 정수 시스템.
  14. 청구항 10 내지 13 중의 어느 한 항에서,
    상기 제1 필터 조립체의 하류에 위치하고, 상기 배관 유닛에 작동상 연결되어 상기 배관 유닛으로부터 액체, 가스 또는 그 조합을 배출하는 배출 유닛을 더 구비하는 정수 시스템.
  15. 청구항 10 내지 13 중의 어느 한 항에서,
    상기 제1 필터 조립체의 상류에 위치하여 처리될 물로부터 가스를 제거하는 가스제거 유닛을 더 구비하는 정수 시스템.
  16. 청구항 10 내지 13 중의 어느 한 항에서,
    각각 상기 제1 필터 조립체의 상류와 하류에 위치하여 처리될 물과 정수 시스템에서 제조된 물 조성물의 용존 고형물 총량을 각각 측정하는 두 측정 유닛들을 더 구비하는 정수 시스템.
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