KR101592819B1 - 무동력 정수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물이 존재하는 곳이라면 댐, 호수, 하천, 담수천 등 장소에 구분없이 어느 곳에서나 필터가 장착된 정수통을 물 위에 띄워 놓기만 하면, 원수의 자연적인 수압차로 인하여 자동 정수되어 많은 양의 정수된 물을 얻을 수 있는 무동력 정수장치에 관한 것으로, 기본적으로 외부통 내부에 정수통이 설치되고 정수통 하부 바닥면에 필터부가 설치된 정수장치를 이용하여 원수를 외부통에 공급하면 외부통에 공급된 원수의 수위와 외부통 내부에 설치된 정수통 하부의 높이와의 차이로 인한 원수의 수압차에 의해 원수가 필터부를 통과하여 정수되면서 정수통의 내부로 유입되는 것을 원리로 한다. 이러한 기본적인 무동력 정수방법에서 외부통을 없애고 댐, 호수, 하천, 담수천 등의 원수에 정수통을 띄워서 이 댐, 호수, 하천, 담수천 등이 외부통의 역할을 하도록 한다.

Description

무동력 정수장치 {Non-powered water-purifying device}

본 발명은 무동력 정수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 물이 존재하는 곳이라면 댐, 호수, 하천, 담수천 등 장소에 구분없이 어느 곳에서나 필터가 장착된 정수통을 물 위에 띄워 놓기만 하면, 원수의 자연적인 수압차로 인하여 자동 정수되어 많은 양의 정수된 물을 얻을 수 있는 무동력 정수장치에 관한 것이다.

깨끗하고 안전한 물에 대한 접근은 인간의 건강과 생존에 필수적이며, 기본적인 권리지만, 여전히 전 세계 7억 4800만 명에 달하는 사람들이 목숨을 담보로 오염된 물을 사용하고, 식수를 구하기 위해 교육, 경제활동 등을 포기하며 물과의 전쟁을 치르고 있다. 아프리카 지역의 경우 오염된 연못, 웅덩이에 고여 있는 물을 이용하고 있으며, 사람과 동물이 뒤섞여서 물을 같이 이용하는 등 심각한 상황에 처해 있다.

깨끗하지 못한 물을 마시면 각종 수인성 질병에 노출될 수 있는 위험이 커진다. 수인성 질병이란 병원성 미생물이 오염된 물에 의해서 전달되는 질병으로 사람이 병원성 미생물에 오염된 물을 섭취하여 발병하는 감염병을 말한다. 수인성 질병을 일으키는 병원성 미생물들은 오염된 물을 통해 우리 몸에 들어와 위장관에서 증식하면서 염증을 일으키며, 주로 복통, 설사, 구토 등의 위장과 관련된 증상을 보인다. 각각의 원인 병원성 미생물에 따라 잠복기가 다르고 설사 양상(수양성, 점액성, 혈변 등)이나 정도, 동반 증상(발열, 피부 반점 등)이 다양하게 나타날 수 있다. 수인성 질병은 동일한 물을 많은 사람들이 함께 사용함으로써 같은 시기에 다수의 환자가 발생하여 폭발적으로 유행할 수 있어 공중보건학 측면에서 중요한 질환이다. 따라서, 이러한 수인성 질병은 미생물에 오염된 음식이나 물을 복용함으로써 걸리는 것이므로 이를 예방하기 위해서는 우리가 먹는 음식이나 물이 미생물에 오염되지 않도록 하는 것이 중요하다.

현재 개발도상국에서 깨끗한 물과 충분한 음식만 확보된다면 전체 사망률을 줄일 수 있을 정도로 깨끗한 물 공급으로 예방할 수 있는 환경개선의 효과는 의학이나 치료기술의 발달보다도 훨씬 크다고 할 수 있다.

일반적으로 물을 모래에 여과하여 찌꺼기를 제거하여 식수로 사용하는 방법은 옛날부터 사용되어 왔다. 그 이후 숯의 등장으로 모래와 숯을 투입시켜 물을 상부에서 부어 하부로 숯과 모래를 통과한 물을 식수로 사용하기 시작하였으며, 최근에는 각종 재료를 용기에 충진하여 정수기로 사용되어 왔다.

종래 일반적인 정수장치는 일정한 수압을 가하여 필터를 통과시켜서 원수를 정수하는 원리를 이용하였다. 이러한 정수장치를 사용하기 위해서는 일정한 수압을 부여할 수 있는 펌프시설이 필요하며, 이를 위해서는 전기시설까지도 갖추어져 있어야 한다. 이러한 시설이 없는 상황에서는 이러한 정수장치를 이용할 수 없으며, 특히 현재 개발도상국에서는 막대한 시설투자비용 등을 이유로 인간의 건강과 생존에 필수적이며, 기본적인 권리인 깨끗하고 안전한 물에 대한 접근권을 갖지 못하고 있는 실정이다.

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국내등록실용신안공보 20-0223759 (공고일:2001.05.15) 국내등록특허공보 10-0944515 (공고일:2010.03.03)

본 발명은 종래 기술을 개선하기 위해 제안하는 것으로, 물이 존재하는 곳이라면 댐, 호수, 하천, 담수천 등 장소에 구분없이 어느 곳에서나 본 발명에 따른 정수장치를 물 위에 띄워 놓기만 하면, 댐, 호수, 하천, 담수천 등의 원수가 자연적인 수압차로 인하여 본 발명의 정수장치로 자동 정수되어 유입되어서 외부 동력없이 많은 양의 정수된 물을 얻을 수 있는 무동력 정수장치를 제공함을 목적으로 한다.

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본 발명의 무동력 정수장치에 이용하는 정수방법은, 기본적으로, 외부통 내부에 정수통을 설치하고 정수통 하부 바닥면에 필터부를 설치하여서 원수를 외부통에 공급하면 외부통에 공급된 원수의 수위와 외부통 내부에 설치된 정수통 하부의 높이와의 차이로 인한 원수의 수압차에 의해 원수가 필터부를 통과하여 정수되면서 정수통의 내부로 유입되는 것을 원리로 한다. 이러한 기본적인 무동력 정수방법에서 외부통을 없애고 댐, 호수, 하천, 담수천 등의 원수에 정수통을 띄워서 이 댐, 호수, 하천, 담수천 등이 외부통의 역할을 하도록 함으로써 상기 과제를 해결하고자 한다.
이를 위해 본 발명에 따른 무동력 정수장치는, 정수하고자 하는 댐, 호수, 하천, 담수천 등의 원수에 띄워지는 정수통; 정수통의 하부 저면에 설치되어 원수를 필터링하여 정수통으로 유입되도록 하는 하나 이상의 필터부; 정수통의 외측 하부에 설치되어 정수통이 원수에 가라앉아 잠기도록 하는 침수수단; 정수통의 상부 외측 둘레에 설치되어 정수통이 물에 잠기나 완전히 가라앉지는 않고 일부 뜨도록 하는 부력부재를 포함한다.
이러한 구성에서, 상기 침수수단은 상기 정수통의 하부면을 원수의 수면보다 아래로 내려가도록 하여서 정수통의 하부면보다 높은 수면의 원수에 의해 발생한 수압에 의해서 원수가 필터부를 통과하여 정수통 내부로 유입하도록 하는 역할을 한다. 또한 상기 부력부재는 상기 정수통의 개방 상부로 원수가 들어가는 것을 막기 위하여 정수통의 상부면이 상기 원수의 수면보다 위에 위치하도록 해주는 역할을 한다.

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본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 필터부는 세디먼트 필터, 프리카본 필터, 중공사막 필터 또는 포스트카본 필터 중에서 선택된 하나 또는 이들의 조합일 수 있으며, 필터부가 설치된 정수통의 하부 바닥면에는 필터의 성능이 저하되어 필터를 교체할 경우 정수통 내로 원수가 유입되는 것을 방지하기 위한 차단밸브가 추가적으로 포함될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명에 따른 무동력 정수장치의 정수통은 정수통의 하부면에 정수통에서 배수하기 위한 배수밸브를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 무동력 정수장치의 정수통의 개방된 상부에는 이물질이 정수통 안으로 들어가는 것을 방지하기 위한 뚜껑이 구비될 수 있고, 이러한 뚜껑에는 뚜껑을 관통하여 정수통 내의 공기가 배출될 수 있도록 하는 공기배출관이 포함될 수 있다.

본 발명에 따르면 댐, 호수, 하천, 담수천 등 장소에 구분없이 어느 곳에서나 자연적으로 정수가 된 위생적인 물을 마실 수 있어, 물 부족 국가나 개발도상국 등 수도와 전기가 공급되지 않는 어려운 환경에 처해 있는 사람들이 최소한의 마실 수 있는 물이라도 확보할 수 있고, 물로 인한 수인성 질병을 예방할 수 있다.

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또한, 별도의 정수시설을 필요로 하지 않아 정수시설을 설치하기 위해 투입되는 설치비용과 유지관리 비용 등에 비해 저렴한 가격으로 정수된 물을 이용할 수 있게 된다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 무동력 정수장치에 이용한 무동력 정수방법을 설명하기 위한 단면도
도 3은 도 1, 도 2의 장치의 예와 동일한 정수방법으로 동작하는 다른 구성의 예를 나타내는 일부 절개 단면도
도 4는 본 발명에 따른 무동력 정수장치의 외관 사시도
도 5는 도 4를 일부 절개하여 내부를 나타낸 단면도

이하에서는 본 발명에 따른 무동력 정수장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1과 도 2는 본 발명에 이용하는 무동력 정수방법의 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1은 외부통(20)과 정수통(10) 사이에 수압차가 존재하는 상태를 나타내고 도 2는 수압차가 없는 평형상태를 나타낸다. 도 3은 도 1 및 도 2와 다른 구성의 무동력 정수방법의 일부 절개 단면도이다. 도 3의 예는 도 1 및 도 2의 예와 다소 다른 구성이지만, 정수의 원리는 동일하다(정수통(10)이 상대적으로 크고 필터부(30)가 다수 설치되어 있는 점에 차이가 있음). 도 1에서 화살표는 원수의 흐름을 나타낸 것이다.

도 1~3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 이용하는 무동력 정수방법은 외부통(20) 내부에 정수통(10)을 설치하고 정수통(10) 하부 바닥면에 필터부(30)를 설치하여서, 원수를 외부통(20)에 공급하여 외부통(20) 내부에서 원수에 함유된 이물질을 외부통(20) 바닥면에 침전시키고, 외부통(20)에 공급된 원수의 상등액을 외부통(20) 내부의 수위와 외부통(20) 내부에 설치된 정수통(10) 내부의 수위 차에 의한 수압차를 이용하여 필터부(30)를 통과시켜 정수통(10)의 내부로 유입되도록 하여 이루어진다.

도 1에서 보는 바와 같이, 외부통(20) 내부로 원수를 공급하여 원수의 높이가 정수통(10)의 하부면보다 높게 위치하게 되면 원수가 정수통(10)을 밀어 올리는 수압차가 발생하는데 정수통(10)이 외부통(20)에 고정되어 있으므로 원수는 정수통(10) 하부면에 설치되어 있는 필터부(30)를 통과하여 정수가 이루어지고 정수통(10) 내부로 들어간다. 한편, 도 2에서, 외부통(20) 내부의 원수 높이와 정수통(10) 내부의 정수된 물 높이가 같아지면 원수는 더 이상 필터부(30)를 통과하여 흐르지 않게 된다.

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상기 정수통(10) 하부에 설치된 필터부(30)는 원수를 공급받아 5 ㎛ 정도의 미세한 필터를 통해 먼지, 찌꺼기, 각종 부유 물질이 제거되는 세디먼트 필터(Sediment filter, 전처리 필터 또는 침전필터), 활성판의 흡착방식을 이용하여 발암물질(THM), 합성세제, 살충제등 인체에 유해한 화학물질과 염소 성분 등을 제거하는 프리카본 필터(Pre-carbon filter), 0.001 ~ 0.1 ㎛ 크기의 기공을 가지며, 바이러스와 세균 등 불순물을 걸러내고 미네랄은 남겨두는 중공사막 필터(Ultrafiltration membrane filter), 불쾌한 맛과 냄새, 색소 등을 제거하는 포스트카본 필터(Post-carbon filter) 중에서 선택된 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 필터부(30)는 반드시 상술한 바와 같은 각각의 필터로 이루어져야 하는 것은 아니며, 상술한 각각의 필터의 기능을 결합하여 필요에 따라 새로운 기능을 갖는 필터가 추가될 수도 있고, 상술한 필터들에서 불필요한 필터가 하나 이상 제거될 수도 있다.

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도 4는 본 발명에 따른 무동력 정수장치를 나타내는 것으로서, 도 1~3의 무동력 정수방법을 이용하되 외부통(20)이 없이 정수통(10)만 사용하고 정수통(10)에 부력부재(90)와 침수수단(80)을 설치한 구성을 나타내고, 도 5는 도 4를 일부 절개하여 내부를 보여주고 있다.

도 4와 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 무동력 정수장치에는 하나 이상의 필터부(30)가 저면에 설치된 정수통(10)의 외측 하부에 설치되어 정수통(10)이 댐, 호수, 하천, 담수천 등의 물에 가라앉아 잠길 수 있도록 하는 침수수단(80)과, 정수통(10)의 상부 외측 둘레에 설치되어 정수통(10)이 물에 잠기나 완전히 가라앉지는 않고 일부 뜨도록 하는 부력부재(90)가 포함된다. 즉, 도 1~3의 외부통(20) 역할을 댐, 호수, 하천, 담수천 등이 대신하는 것이다.

본 발명에 따른 무동력 정수장치에서 침수수단(80)은 댐, 호수, 하천, 담수천 등의 원수가 수압에 의해서 도 1에서 설명한 것과 같은 원리로 필터부(30)를 통과하여 정수통(10) 내부로 유입하도록 하기 위하여 정수통(10)의 하부면을 원수의 수면보다 아래로 내려가도록 하는 역할을 하는 것으로, 무게추, 모래주머니, 납주머니 등으로 구현할 수 있다. 이와 함께 침수수단(80)에 의해 정수통(10)의 상부면이 원수의 수면보다 아래로 내려가게 된다면 정수통(10)의 개방된 상부로 원수가 유입될 수 있기 때문에 정수통(10)의 상부면을 원수의 수면보다 위에 위치하도록 정수통(10)의 상부 외측 둘레에 부력부재(90)를 설치한다.

부력부재(90)는 부력의 효과를 충분히 살릴 수 있는 재질로 구현한다. 부력부재(90)가 수면에 뜨게 됨으로써 정수통(10)은 수위의 변동에 따라 상, 하로 이동할 수 있게 된다. 정수통(10)이 수중에 완전히 잠기지 않고 원수의 유입을 차단하도록 부력부재(90)가 수면에 떠 있을만큼의 부력을 유지하도록 부력부재(90)의 면적이나 크기 등을 조절하여 제작한다. 도 4과 도 5에서 도시된 본 발명의 실시예에서는 부력부재(90)를 소정의 두께를 갖는 도넛 형태로 제작하여 정수통(10)의 상부 외측 둘레에 설치하였다. 그러나 이를 둘 이상으로 분리하여 대칭되는 형태로도 구성할 수 있음은 자명하다.

이와 같이 침수수단(80)과 부력부재(90)를 추가함으로써 외부통(20)이 없더라도 정수통(10)만으로도 물이 존재하는 곳이라면 댐, 호수, 하천, 담수천 등 장소에 구분없이 어느 곳에서나 필터부(30)가 장착된 정수통(10)을 물 위에 띄워 놓기만 하면 앞에서 서술한 정수방법의 원리에 의해 자연적으로 발생하는 수압차에 의해서 자동으로 정수통(10)에 필터링된 정수가 담기게 된다.
한편, 도 1~도 3에서와 마찬가지로 본 발명의 무동력 정수장치에서도 필터부(30)가 설치된 정수통(10)의 하부 바닥면에는 필터의 성능이 저하되어 필터를 교체할 경우 정수통(10) 내로 원수가 유입되는 것을 방지하기 위한 차단밸브(40)를 포함할 수 있다(도 5 참조). 필터는 너무 오래 사용하면 필터의 성능이 떨어져 정수가 제대로 되지 않을 수 있으므로, 일정 시기가 지나면 교체를 해 주어야 한다. 이렇게 필터를 교체하고자 정수통(10) 내에 있는 필터를 탈부착할 경우 원수가 바로 정수통(10) 안으로 유입될 수 있으므로, 필터를 교체하기 전에 차단밸브(40)를 닫아 필터부(30)가 설치되는 정수통(10) 하부면을 막아 정수통(10) 안으로 원수가 유입되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 무동력 정수장치의 경우에도 정수통(10)의 하부면에 정수통(10)에서 배수하기 위한 배수밸브(70)를 추가로 포함시킬 수 있다(도 4 참조). 이는 정수통(10) 내부를 청소하거나 수리의 필요성이 있을 때 또는 원수가 정수되어 정수통(10) 내부에 오래도록 저장되어 있을 때 정수통(10) 내부에 남아 있는 정수를 빼내기 위한 장치이다.

본 발명에 따른 무동력 정수장치에서, 도 4에서와 같이, 정수통(10)의 개방된 상부에는 이물질이 정수통(10) 안으로 들어가는 것을 방지하기 위한 뚜껑(100)이 구비될 수 있다. 이러한 뚜껑(100)은 뚜껑(100)을 관통하여 정수통(10) 내의 공기가 배출될 수 있도록 하는 공기배출관(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.

정수통(10)의 개방된 상부에 구비되는 뚜껑(100)은 정수통(10) 안으로 이물질이 들어가지 않도록 하며, 바람 등의 영향으로 뚜껑(100)이 열리거나 날아가버리지 않도록 정수통(10)과 뚜껑(100) 사이를 잠금수단(도시하지 않음)에 의해 고정이 되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 공기배출관(도시하지 않음)은 필터부(30)를 통과한 정수가 정수통(10) 안으로 원활하게 유입되도록 하기 위해 뚜껑(100)을 관통하여 뚜껑(100)의 상부면에 수직한 방향으로 설치되는 것이 바람직한데, 공기배출관(도시하지 않음)의 말단부분은 공기배출관(도시하지 않음)을 통해 외부의 이물질이 정수통(10) 안으로 들어가는 것을 방지하기 위해서 뚜껑(100)을 향하도록 휘어져 있는 것(예를 들면, U자를 뒤집어 놓은 모양)이 바람직하다.

이상에서 본 발명에 따른 무동력 정수방법 및 이를 이용한 무동력 정수장치의 대표적인 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위 내지 권리범위는 실시예에 한정되지 않으며, 이하의 특허청구범위에 의해 정해지는 것이다.

10 : 정수통 20 : 외부통
21 : 수압발생부 22 : 침전부
30 : 필터부 40 : 차단밸브
50 : 결합수단 60 : 퇴수밸브
70 : 배수밸브 80 : 침수수단
90 : 부력부재 100 : 뚜껑

Claims (12)

1. 정수하고자 하는 댐, 호수, 하천, 담수천 등의 원수에 띄워지는 정수통,
   정수통의 하부 저면에 설치되어 원수를 필터링하여 정수통으로 유입되도록 하는 하나 이상의 필터부,
   정수통의 외측 하부에 설치되어 정수통이 원수에 가라앉아 잠기도록 하는 침수수단,
   정수통의 상부 외측 둘레에 설치되어 정수통이 물에 잠기나 완전히 가라앉지는 않고 일부 뜨도록 하는 부력부재를 포함하되,
   상기 침수수단은 상기 정수통의 하부면을 원수의 수면보다 아래로 내려가도록 하여서 정수통의 하부면보다 높은 수면의 원수에 의해 발생한 수압에 의해서 원수가 필터부를 통과하여 정수통 내부로 유입하도록 하고,
   상기 부력부재는 상기 정수통의 상부면을 상기 원수의 수면보다 위에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 무동력 정수장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 필터부는 세디먼트 필터, 프리카본 필터, 중공사막 필터 또는 포스트카본 필터 중에서 선택된 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 무동력 정수장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 필터부가 설치된 상기 정수통의 하부 바닥면에는 필터의 성능이 저하되어 필터를 교체할 경우 상기 정수통 내로 원수가 유입되는 것을 방지하기 위한 차단밸브를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 무동력 정수장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 정수통은 상기 정수통의 하부면에 상기 정수통 내의 정수를 배수하기 위한 배수밸브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무동력 정수장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 정수통의 상부에는 이물질이 상기 정수통 안으로 들어가는 것을 방지하기 위한 뚜껑이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 무동력 정수장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 뚜껑은 이 뚜껑을 관통하여 상기 정수통 내의 공기가 배출될 수 있도록 하는 공기배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 무동력 정수장치.
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