KR20230122941A - 정수기 및 이를 위한 필터모듈 - Google Patents

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김종필
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최유승
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 정수기 및 이를 위한 필터모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 필터모듈은, 원수가 유입되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 원수를 정화하는 중공의 원통형인 카본블럭과, 상기 카본블럭 내에 구비되어 상기 카본블럭에 의하여 정화된 정수를 하단에서 유입하여 상측으로 안내하며 정화하는 이너필터를 포함한다.

Description

정수기 및 이를 위한 필터모듈 {WATER PURIFIER AND FILTER MODULE THEREFOR}
본 발명은 정수기 및 이를 위한 필터모듈에 관한 것이다.
정수기는 수돗물이나 지하수와 같은 원수를 정화하는 장치를 말한다. 즉, 다양한 정화방법을 통하여 원수를 정수로 전화하여 제공하기 위한 장치를 말한다.
정수를 생성하기 위해서는, 침전, 여과 그리고 살균 등의 과정을 거칠 수 있으며, 이러한 과정 등을 통해 유해 물질이 제거됨이 일반적이다.
일반적으로, 정수기에는 원수를 정화하기 위하여 다양한 필터들이 구비될 수 있다. 이러한 필터들은 그 기능에 따라 세디먼트 필터, 활성탄 필터, UF 중공사막 필터, RO 멤브레인 필터 등으로 구분될 수 있다.
상기 세디먼트 필터는 원수 내의 입자가 큰 오염물이나 부유물을 침전시키기 위한 필터라 할 수 있으며, 활성탄 필터는 입자가 작은 오염물, 잔류 염소, 휘발성 유기 화합물이나 냄새 발생 인자들을 흡착하여 제거하기 위한 필터라 할 수 있다.
또한, 상기 활성탄 필터는 일반적으로 두 개 구비될 수 있다. 즉, 원수 측에 구비되는 프리 활성탄 필터(pre carbon filter)와 정수 측에 구비되는 포스트 활성탄 필터(post carbon filter)로 구비될 수 있다. 상기 포스트 활성탄 필터는 주로 정수의 맛에 영향을 미치는 냄새 유발 물질을 제거하여 물맛을 향상시키기 위하여 구비될 수 있다.
또한, UF 중공사막 필터와 RO 멤브레인 필터는 양자가 선택적으로 사용됨이 일반적이다.
최근 정수기의 수요가 현저히 증가되고 있다. 따라서, 다양한 요구 조건이 발생되고 이를 동시에 만족시키기 어려운 문제가 있다.
일례로, RO 멤브레인 필터를 적용하는 중금속의 제거가 가능하나, 정수 유량을 확보하기 어려운 문제가 있다. 즉, 원하는 만큼의 정수량을 얻기 위해서 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.
반면, UF 중공사막 필터의 경우, 고유량 확보는 가능하나, 수중의 중금속 제거가 어렵기 때문에 지하수 또는 오염 지역의 수돗물을 원수로 사용하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 중금속 제거와 고유량 확보는 서로 모순되는 문제로 인식될 수밖에 없었다. 왜냐하면, 중금속 제거를 위해 RO 멤브레인 필터 사용 시 고유량의 확보가 어렵고, 고유량 확보를 위해 UF 중공사막 필터 사용 시 중금속 제거가 어려워지기 때문이다.
또한, 종래의 경우, 수중의 중금속 중 비소(As), 카드뮴(Cd), 납(Pb), 알루미늄(Al), 수은(Hg), 철(Fe), 구리(Cu)를 포함한 총 7종의 제거를 주목적으로 중금속 제거 필터가 제작되어 왔다.
그러나, 최근에는 상기 7종의 중금속은 물론, 수중의 세레늄(Se), 크롬(Cr), 망간(Mn), 아연(Zn)을 포함한 다양한 종류의 중금속 제거까지 필요한 상황에 놓였다.
하지만, 종래 정수기 필터의 경우, 고유량을 확보하면서, 상기 7종의 중금속을 완벽하게 제거하기에 역부족인 것은 물론, 수중의 세레늄(Se), 크롬(Cr), 망간(Mn), 아연(Zn) 등의 제거가 전혀 이루어지지 않고 있는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 세레늄(Se), 크롬(Cr), 망간(Mn), 아연(Zn)을 포함한 다양한 종류의 중금속을 효과적으로 제거할 수 있는 정수기 및 이를 위한 필터모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 필터모듈은, 원수가 유입되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 원수를 정화하는 중공의 원통형인 카본블럭과, 상기 카본블럭 내에 구비되어 상기 카본블럭에 의하여 정화된 정수를 하단에서 유입하여 상측으로 안내하며 정화하는 이너필터를 포함한다.
상기 카본블럭은 활성탄, 수산화철(Ferric Hydroxide), 티타늄산화물(Titania) 및 바인더를 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 카본블럭은 0가철(Zero Valent Iron)을 더 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 카본블럭은 활성탄 28~45중량%, 수산화철 15~20중량%, 티타늄산화물 20~40중량%, 바인더 16~25중량%를 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 이너필터는 상기 정수에서 크롬(Cr) 또는 세레늄(Se)을 포함하는 이온성 물질을 제거할 수 있다.
상기 이너필터는, 정수를 하단에서 상측으로 안내하는 원통형의 이너코어; 및 상기 이너코어 내에 충진된 충진재를 포함하고, 상기 충진재는 이온교환을 할 수 있는 이온을 지닌 불용성 합성수지일 수 있다.
상기 충진재는, 3차원적으로 가교된 고분자 모체와, 황산기, 아민(Amine)기 및 디메틸에탄올아민(Dimethylethanolamine)기 중 적어도 하나의 교환기로 구성
고분자 모체는 아크릴(Acrylic) 수지일 수 있다.
상기 이너필터는, 상기 이너코어의 하단에 결합되며 정수가 통과되는 이너홀이 형성되는 이너캡을 더 포함할 수 있다.
상기 필터모듈은, 상기 카본블럭의 저면에 결합되는 필터베이스를 더 포함하고, 상기 이너캡은 상기 필터베이스의 상측에 이격하여 배치될 수 있다.
상기 이너코어는 최대 외경이 상기 카본블럭의 최소 내경보다 작을 수 있다.
상기 이너코어는 상기 카본블럭에서 정화된 정수를 하단으로 안내할 수 있다.
상기 이너코어는 상기 카본블럭과 이격하여 배치될 수 있다.
상기 필터모듈은, 상기 카본블럭의 상면에 결합되는 필터탑을 더 포함하고, 상기 필터탑은 상기 원수가 유입되어 상기 하우징과 상기 카본블럭 사이로 안내할 수 있다.
상기 하우징은, 상기 필터탑의 둘레에 배치되는 하우징캡과, 상기 하우징캡의 하부에 결합되는 상부가 개방된 원통형의 하우징바디를 포함하고, 상기 하우징캡은 상기 필터탑과의 사이에 상기 이너필터에서 정화된 정수가 유출되는 유로를 형성할 수 있다.
상기 이너필터는 상부가 상기 필터탑의 하부에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 필터모듈은, 원수가 유입되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 원수를 정화하는 중공의 원통형인 카본블럭과, 상기 카본블럭의 중공 내에 구비되고 상기 카본블럭에 의하여 정화된 정수에서 크롬(Cr) 또는 세레늄(Se)을 포함하는 이온성 물질을 제거하는 이온교환수지가 충진된 이너필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정수기는, 원수로부터 정수를 생성하기 위하여 적어도 하나 이상의 필터모듈을 포함하는 정수기에 있어서, 상기 필터모듈은, 상술한 필터모듈로 이루어질 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 정수기 및 이를 위한 필터모듈에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 비소(As), 카드뮴(Cd), 납(Pb), 알루미늄(Al), 수은(Hg), 철(Fe), 구리(Cu) 외 망간(Mn), 아연(Zn), 세레늄(Se), 크롬(Cr)을 포함한 11종의 중금속을 제거할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 카본블럭 혼합층 내에 티타늄산화물 적절하게 혼합하여 망간(Mn), 아연(Zn)을 제거할 수 있는 장점도 있다.
셋째, 기존과 동일한 필터 공간에 이온교환수지를 추가하되 물과 이온교환수지의 접촉시간을 최적화하여 세레늄(Se), 크롬(Cr)을 제거할 수 있는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기의 배관에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 어셈블리에 대한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 어셈블리에 대한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터헤드 및 필터모듈에 대한 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈에 대한 단면 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 하우징캡에 대한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 하우징바디에 대한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 필터탑에 대한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 필터탑에 대한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 이노코어에 대한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 이노캡에 대한 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 필터베이스에 대한 사시도이다.
도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈에서 원수 및 정수가 유동되는 것을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈에서 활성탄의 중금속 제거 메커니즘을 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈에서 음이온교환수지의 중금속 제거 메커니즘을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터모듈에서 원수 및 정수가 유동되는 것을 나타내는 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 정수기 및 이를 위한 필터모듈을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기에 대한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 정수기(10)는 외부 급수원으로부터 직접 공급되는 원수를 정화한 후 정화된 정수를 냉각 또는 가열시켜 취출시키기 위한 것으로, 일례로, 직수형 냉온 정수기일 수 있다.
여기서, 직수형 정수기란 정수가 저장되는 저수조가 없이 사용자의 정수 추출 동작시에 정수가 추출되는 형태의 정수기를 말한다.
정수기(10)는 다수의 패널의 결합에 의해 외형이 이루어질 수 있다. 보다 상세하게는, 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(미도시)과 하면 외관을 형성하는 베이스 패널(미도시)의 결합에 의해 전체적으로 대략 육면체의 형태를 가질 수 있다. 그리고, 패널들이 결합하여 형성된 내부 공간에는 정수를 위한 다수의 부품들이 장착된다.
전면 패널(11)에는, 사용자가 정수기(10)의 동작 명령을 입력함과 동시에, 정수기(10)의 동작 상태를 표시하기 위한 조작표시부(14)가 구비된다.
조작표시부(14)는 다수의 버튼 또는 터치스크린의 형태로 제공되면서 각 버튼으로 빛의 조사가 가능하도록 형성된다. 사용자가 조작 표시부(14)의 버튼을 가압하거나 터치하게 되면, 선택된 버튼에는 빛이 조사됨으로써 버튼의 선택 여부를 용이하게 인식할 수도 있으며, 표시부의 기능도 동시에 수행하게 된다.
조작표시부(14)에는 취수하고자 하는 정수의 종류 다시 말해, 냉수, 온수 또는 상온수를 선택하는 버튼과, 연속 출수를 위한 버튼 등이 제공되며, 온수의 전원 여부를 확인할 수 있는 버튼과 온수와 냉수의 온도를 표시하는 표시부가 제공된다. 조작표시부(14)에는 부가적인 기능을 수행하기 위한 버튼이 더 포함될 수 있으며, 일부 버튼이 생략되는 구성도 가능할 것이다.
조작표시부(14)의 하측에는 사용자가 정수를 출수하기 위하여 조작 가능한 워터 슈트(15)가 구비된다. 워터 슈트(15)는 사용자가 조작하여 정수를 출수할 수 있도록 구비된다. 워터 슈트(15)는 사용자가 정수를 출수하기 위하여 취출구를 개폐하는 기능을 하므로, 개폐장치 또는 개폐노즐 등으로 표현할 수 있다.
워터 슈트(15)는, 사용자의 조작에 의해 정수기(10)의 기능에 따라 정수, 냉수 또는 온수 등을 출수할 수 있도록 구성되며, 워터 슈트(15)의 하측, 상세하게는 전면 패널(11)의 전면 하단부에는 워터 슈트(15)에서 낙하하는 정수를 수용하기 위한 트레이가 구비된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기의 배관에 대한 구성도이다.
급수원(S)으로부터 정수기(10)의 워터 슈트(15)에 이르기까지 급수 라인(L)이 형성되며, 급수 라인(L)에는 각종 밸브와 정수 부품이 연결될 수 있다.
급수 라인(L)은 급수원(S), 예컨대 가정의 수도꼭지 등에 연결되고, 급수 라인(L)의 어느 지점에는 필터 어셈블리(17)가 배치된다. 필터 어셈블리(17)는 급수원(S)으로부터 공급되는 원수에 포함된 이물질을 정화한다.
필터 어셈블리(17)의 출구단에 연결되는 급수 라인(L)에는 급수 밸브(61)와 유량 센서(70)가 순차적으로 배치될 수 있다. 유량 센서(70)에 의하여 감지되는 공급량이 설정 유량에 도달하면 급수 밸브(61)가 폐쇄되도록 제어될 수 있다.
유량 센서(70)의 출구단에서 연장되는 급수 라인(L)은 어느 지점에서 온수 공급용 급수 라인(L1)과, 냉수 공급용 급수 라인(L3) 및 냉각수 공급용 급수 라인(L2)이 분지될 수 있다.
유량 센서(70)의 출구단에서 연장되는 급수 라인(L)의 단부에는 정수 출수 밸브(66)가 장착되고, 온수 공급용 급수 라인(L1)의 단부에는 온수 출수 밸브(64)가 장착된다. 냉수 공급용 급수 라인(L3)의 단부에는 냉수 출수 밸브(65)가 장착되고, 냉각수 공급용 급수라인(L2)의 어느 지점에는 냉각수 밸브(63)가 장착된다. 냉각수 밸브(63)는 냉수 생성 유닛(20)으로 공급되는 냉각수의 양을 조절한다.
온수 출수 밸브(64)와, 냉수 출수 밸브(65) 및 정수 출수 밸브(66)의 출구단에서 연장되는 급수 라인은 모두 워터 슈트(15)에 연결된다. 실시예에 따라, 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 정수가 공급되면, 냉수 생성 유닛(20)을 통과하는 냉수 공급용 급수 라인(L3)의 정수가 냉각수에 의해 냉각되면서 냉수가 생성된다.
이때, 냉각수 공급용 급수라인(L2)에는 냉각수를 냉각시키는 냉매 사이클을 구비할 수 있다. 냉매 사이클은 압축기, 응축기, 팽창변, 증발기 등을 포함할 수 있다.
이후, 조작표시부의 냉수선택 버튼을 눌러 냉수 출수 밸브(65)가 개방되면 워터 슈트(15)를 통하여 냉수가 취출될 수 있다.
온수의 경우, 온수 공급용 급수 라인(L1)을 따라 흐르는 정수가 온수 히터(30)에 의해 가열되면서 온수가 생성되고, 조작표시부의 온수선택 버튼을 눌러 온수 출수 밸브(64)가 개방되면 워터 슈트(15)를 통하여 온수가 취출될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 어셈블리에 대한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 어셈블리에 대한 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터 어셈블리(17)는 프리필터(100)와, 복합 필터(200)와, 프리필터(100) 및 복합필터(200)가 결합되는 헤드유닛(900)을 포함한다.
프리필터(100)는 입자가 작은 오염물, 잔류 염소, 휘발성 유기 화합물이나 냄새 발생 인자들을 흡착하여 제거하기기 위한 카본블럭이 내장된다.
복합필터(200)는, 입자성물질 및 박테리아 제거를 위한 중공사막과, 입자성 물질, 박테리아 및 바이러스 제거를 위한 정전흡착 부직포를 포함할 수 있다.
헤드유닛(900)는 급수 라인(L)에 배치되어 원수와 정수가 유동되는 유로와 연결된다.
프리필터(100) 및 복합필터(200) 각각은 원수를 정화하여 정수를 생성하는 필터모듈(120)과, 필터모듈이 착탈가능하도록 결합되는 필터헤드(110)를 포함한다.
본 실시예에서 헤드유닛(900)은 프리필터(100)와 복합필터(200)를 직렬로 연결하여, 프리필터(100)에서 정화된 정수를 복합필터(200)로 안내한다. 실시예에 따라, 프리필터(100)와 복합필터(200)는 동일한 필터로 구성되고 헤드유닛(900)은 두 필터를 직렬로 연결하여 두 필터에 동시에 원수를 공급하고 동시에 출수되는 정수를 급수 라인(L)으로 보낼 수 있다.
이하에서, 필터헤드(110) 및 필터모듈(120)은 프리필터(100)에 포함된 것을 예시로 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터헤드 및 필터모듈에 대한 사시도이다.
필터헤드(110)는 헤드유닛(900)에 결합되어 원수와 정수가 유동하는 유로를 형성한다. 필터헤드(110)는 필터모듈(120)의 결합시 원수를 필터모듈(120)로 안내하고, 필터모듈(120)에서 생성된 정수를 외부로 안내한다. 필터헤드(110)의 하부에는 필터모듈(120)이 착탈가능하게 배치된다. 필터헤드(110)는 필터모듈(120)의 분리시 원수가 하부로 누수되지 않도록 한다.
필터모듈(120)은 필터헤드(110)을 통하여 유입된 원수를 정화하여 정수를 생성한다. 필터모듈(120)은 내부에 카본블럭, 중공사막 및 정전흡착 부직포 등과 같은 필터부재가 구비될 수 있으며, 본 실시예에서는 카본블럭 및 이온교환수지가 구비된다.
필터모듈(120)은 필터헤드(110)에 착탈가능하게 결합된다. 필터모듈(120)은 하측에서 보았을 때 시계방향으로 회전하여 결합된다. 필터모듈(120)은 결합된 상태에서 하측에서 보았을 때 반시계방향으로 회전하면 분리된다.
본 실시예에서, 필터모듈(120)은 90도를 회전하여 결합되거나 분리된다. 즉, 필터모듈(120)은 하측에서 보았을 때 시계방향으로 90도 회전하면 결합되고, 반시계방향으로 90도 회전하면 분리된다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈에 대한 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈에 대한 단면 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈(120)은, 외관을 형성하며 필터헤드(110)로부터 안내되는 원수가 유입되는 하우징(121, 122)과, 하우징(121, 122) 내부에 구비되어 원수를 정화하는 중공의 원통형인 카본블럭(129)과, 카본블럭(129) 내에 구비되어 카본블럭(129)에 의하여 정화된 정수를 하단에서 유입하여 상측으로 안내하며 정화하는 이너필터(125, 126, 128)와, 카본블럭(129)의 상면에 결합되어 필터헤드(110)에서 유입된 원수를 하우징(121, 122)과 카본블럭(129) 사이로 안내하는 필터탑(123)과, 카본블럭(129)의 저면에 결합되는 필터베이스(127)와, 필터탑(123)이 상단에 결합되어 필터헤드(110)와 필터탑(123) 사이를 밀봉하는 필터실러(124)를 포함한다.
하우징(121, 122)은 필터모듈(120)의 외관을 형성하며 대략적으로 원통형으로 형성된다. 하우징(121, 122)은 내부에 필터탑의 둘레에 배치되는 하우징캡(121)과, 하우징캡(121)의 하부에 결합되는 상부가 개방된 원통형의 하우징바디(122)를 포함한다.
하우징캡(121)은, 필터모듈(120)의 상부 외관을 형성하며 필터헤드(110)에 결합된다. 하우징캡(121)은 상부가 좁은 역깔대기 형태로 형성된다. 하우징캡(121)은 상단이 필터헤드(110)의 내부로 삽입된다. 하우징캡(121)의 내부에는 필터탑(123)이 배치된다. 하우징캡(121)의 하부에는 하우징바디(122)가 결합된다. 하우징캡(121)은, 필터탑(123)과의 사이에 원수가 유입되는 유로와 정수가 유출되는 유로를 형성한다.
하우징바디(122)은 하우징캡(121)과 결합되어 필터모듈(120)의 외관을 형성한다. 하우징바디(122)의 내부에는 카본블럭(129), 이너코어(125), 이너캡(126) 및 필터베이스(127)가 수용된다. 하우징바디(122)은 카본블럭(129)과 이격되어 원수가 유동되는 유로를 형성한다.
카본블럭(129)은 중공의 원통형으로 형성되어 둘레면으로 원수가 통과하여 정화된다. 카본블럭(129)은 하우징바디(122) 내부에 수용된다. 카본블럭(129)은 상단에 필터탑(123)이 결합되어 상면이 필터탑(123)에 의하여 커버된다. 카본블럭(129)은 하단에 필터베이스(127)가 결합되어 하면이 필터베이스(127)에 의하여 커버된다.
카본블럭(129)은 중공 내부에 이너필터(125, 126, 128)가 배치된다. 카본블럭(129)은 이너필터(125, 126, 128)와 이격되어 카본블럭(129)에 의하여 정화된 정수가 하측으로 유동되는 유로를 형성한다. 카본블럭(129)은 활성탄, 바인더, 수산화철(Ferric Hydroxide) 및 티타늄산화물(Titania)을 혼합하고, 중공의 원통형으로 성형하여 제조된다. 카본블럭(129)은 0가철(zero valent iron)이 혼합될 수 있다. 카본블럭(129)은 원수에서 수은(Hg), 납(Pb), 철(Fe), 알루미늄(Al), 카드뮴(Cd), 비소(As), 구리(Cu), 망간(Mn) 및 아연(Zn)을 제거한다.
카본블럭(129)에 대한 성분 및 작용에 대해서는 도 16 내지 도 18을 참조하여 후술한다.
이너필터(125, 126, 128)는 상하로 긴 원통형으로 형성된다. 이너필터(125, 126, 128)는 카본블럭(129)의 중공에 카본블럭(129)과 이격하여 배치된다. 이너코어(125)는 최대 외경이 카본블럭(129)의 최소 내경보다 작다.
이너필터(125, 126, 128)는 카본블럭(129)과의 사이에 카본블럭(129)에 의하여 정화된 정수가 하측으로 유동하는 유로를 형성한다. 이너필터(125, 126, 128)는 카본블럭(129)에 의하여 정화된 정수를 하단으로 안내한다. 이너필터(125, 126, 128)는 정수가 하단으로 유입되도록 하단에 홀이 형성된다. 이너필터(125, 126, 128)는 하단으로 유입된 정수를 다시 정화하며 상측으로 안내한다. 이너필터(125, 126, 128)는 이온교환수지가 충진되어 카본블럭(129)에 의하여 정화된 정수에서 이온성 물질인 탄산염, 다가 산소, 납(Pb)이나 우라늄(U) 등 중금속을 제거할 수 있으며, 특히 음이온 상태로 물에 존재하는 크롬(Cr) 및 세레늄(Se)을 제거한다.
이너필터(125, 126, 128)는 상부가 필터탑의 하부에 결합된다. 이너필터(125, 126, 128)에서 정화된 정수는 이너필터(125, 126, 128)로 유동되어 이너필터(125, 126, 128)와 하우징캡(121) 사이로 유출된다.
이너필터(125, 126, 128)는, 정수를 하단에서 상측으로 안내하는 원통형의 이너코어(125)와, 이너코어(125) 내에 충진된 충진재(128)와, 이너코어(125)의 하단에 결합되며 정수가 통과되는 홀이 형성된 이너캡(126)을 포함한다.
이너코어(125)는 상하가 개구된 원통형으로 형성된다. 이너코어(125)는 카본블럭(129)의 중공 내부에 배치되어 카본블럭(129)에 의하여 정화된 정수를 하측으로 안내한다. 이너코어(125)는 상부가 필터탑(123)과 결합되고, 하단이 이너캡(126)과 결합된다. 이너코어(125)는 최하단이 카본블럭(129)의 최하단보다 높게 배치된다.
이너캡(126)은 원판과 낮은 둘레면으로 구성된 원반형으로 형성된다. 이너캡(126)은 이너코어(125)의 하단에 결합된다. 이너캡(126)은 홀이 형성되어 카본블럭(129)에 의하여 정화된 정수가 하측으로 상측으로 통과될 수 있다. 이너캡(126)은 카본블럭(129)의 중공 내 하부에 배치된다. 이너캡(126)은 필터베이스(127)의 상측에 이격하여 배치된다.
충진재(128)는 이너코어(125) 내부에 충진되어 이너코어(125) 내를 유동하는 정수를 정화한다. 충진재(128)는 크롬(Cr) 또는 세레늄(Se)을 포함하는 이온성 물질을 제거할 수 있는 다양한 소재로 구성될 수 있으며, 본 실시예에서는 이온교환을 할 수 있는 이온을 지닌 불용성 합성수지인 이온교환수지이다. 충진재(128)는, 3차원적으로 가교된 고분자 모체와, 황산기, 아민(Amine)기 및 디메틸에탄올아민(Dimethylethanolamine)기 중 적어도 하나의 교환기로 구성될 수 있으며, 고분자 모체는 아크릴(Acrylic) 수지일 수 있다.
충진재(128)인 이온교환수지에 대한 성분 및 작용에 대해서는 도 18을 참조하여 후술한다.
필터탑(123)은 카본블럭(129)의 상면을 커버하며 필터헤드(110)로 유입된 원수를 하우징바디(122)과 카본블럭(129) 사이로 안내한다. 필터탑(123)은 상부가 필터헤드(110) 하부에 밀착되어 끼워진다. 필터탑(123)은 하우징캡(121)과 원수가 유입되는 유로를 형성한다. 필터탑(123)은 하우징캡(121)과 정수가 유출되는 유로를 형성한다. 필터탑(123)은 하우징캡(121)의 내부에 배치된다. 필터탑(123)은 상단에 필터실러(124)가 결합되며 하부에 카본블럭(129)과 이너코어(125)가 결합된다.
필터베이스(127)는 원판과 낮은 둘레면으로 구성된 원반형으로 형성되어 카본블럭(129)의 하단에 결합된다. 필터베이스(127)는 카본블럭(129)에 의하여 정화된 정수가 하우징바디(122)의 저면으로 누수되지 않도록 카본블럭(129)의 저면을 커버한다. 필터베이스(127)는 카본블럭(129)의 하단 중공 부분까지 커버하여 하우징바디(122)의 저면에서 유동되는 원수가 카본블럭(129)의 중공으로 유입되는 것을 차단한다. 필터베이스(127)는 중앙부 상측에 이너캡(126)이 이격하여 배치된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 하우징캡에 대한 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 하우징바디에 대한 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 필터탑에 대한 사시도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 필터탑에 대한 단면도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 이노코어에 대한 사시도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 이노캡에 대한 사시도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 필터베이스에 대한 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징캡(121)은, 원통형의 하우징캡상부(1211)와, 하우징캡상부(1211)의 하측에 연장되어 형성되는 대략적으로 원반형인 하우징캡본체(1212)와, 하우징캡본체(1212) 하측에 연장되어 형성되는 원통형의 하우징캡하부(1213)를 포함한다.
하우징캡상부(1211)는 필터헤드(110)에 삽입되어 결합된다. 하우징캡상부(1211)의 둘레면에는 돌출된 헤드결합돌기(1211a)가 형성된다. 헤드결합돌기(1211a)가 필터헤드(110)에 형성된 돌기와 맞물려 필터모듈(120)이 결합된다.
하우징캡상부(1211)는 이너필터(125, 126, 128)에서 정화된 정수를 필터헤드(110)로 안내한다. 하우징캡상부(1211)는 적어도 일부가 필터탑상부(1231)의 둘레에 이격하여 배치된다. 하우징캡상부(1211)는 필터탑상부(1231)와의 사이에 이너필터(125, 126, 128)에서 정화된 정수가 유동되는 유로를 형성한다.
하우징캡본체(1212)는 상측에 하우징캡상부(1211)가 형성되고 하부에 하우징캡하부(1213)가 형성된다. 하우징캡본체(1212)는 적어도 일부가 필터탑하부(1235)의 상측에 이격하여 배치된다. 하우징캡본체(1212)는 필터탑하부(1235)와의 사이에 원수가 유동되는 유로를 형성한다.
하우징캡하부(1213)는 하우징캡본체(1212)의 하측에 원통형으로 형성된다. 하우징캡하부(1213)는 하우징바디(122)와 결합되는 부분으로 하우징바디(122)의 하우징바디상부(1222)에 삽입되어 결합된다. 하우징캡하부(1213)은 카본블럭(129)의 상부 둘레에 이격하여 배치되어 카본블럭(129)과의 사이에 원수가 유동하는 유로를 형성한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징바디(122)는, 내부에 수용공간을 형성하는 중공의 원통형인 하우징바디본체(1221)와, 하우징바디본체(1221)의 상측으로 연장되어 형성되는 원통형의 하우징바디상부(1222)를 포함한다.
하우징바디상부(1222)는 하우징캡(121)과 결합되는 부분으로 내경이 하우징바디본체(1221)의 내경보다 크게 형성되어 하우징캡하부(1213)가 삽입되어 결합된다.
하우징바디본체(1221)는 저면이 있으며 상측이 개구되어 하우징바디상부(1222)가 형성된다. 하우징바디본체(1221)는 내부에 카본블럭(129), 이너코어(125), 이너캡(126) 및 필터베이스(127)를 수용한다. 하우징바디본체(1221)은 내둘레면이 카본블럭(129)과 이격되어 원수가 유동되는 유로를 형성한다. 하우징바디본체(1221)의 저면 상측에는 필터베이스(127)가 이격하여 배치된다. 하우징바디본체(1221)는 필터베이스(127)와의 사이에 원수가 유동되는 유로를 형성한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터탑(123)은, 대략 중공의 원통형으로 원수가 유입되는 필터유입구(1232)가 형성된 필터탑상부(1231)와, 원판형인 필터탑하부(1235)와, 필터탑하부(1235)로부터 하측으로 연장되어 형성되는 코어결합부(1236)를 포함한다.
필터탑상부(1231)는 상단에 필터실러(124)가 결합된다. 필터탑상부(1231)는 상부가 원수가 유입되는 필터유입구(1232)를 형성한다. 필터탑상부(1231)는 하단 일부가 개구되어 원수가 유출되는 필터탑원수유출구(1238)가 형성된다.
필터탑상부(1231)는 중단 일부가 개구되어 정수가 유출되는 필터탑정수유출구(1239)가 형성된다. 필터탑상부(1231)는 내부에 내측으로 돌출된 필터캠(1237)이 형성된다. 필터캠(1237)는 필터모듈(120)이 필터헤드(110)에 결합될 때 필터헤드(110)의 밸브와 접촉되어 밸브를 개방하여 원수가 필터모듈(120)로 유입될 수 있도록 한다.
필터탑하부(1235)는 하우징캡본체(1212)의 하측에 이격하여 배치되어 하우징캡본체(1212)와의 사이에 원수가 유동되는 유로를 형성한다. 필터탑하부(1235)는 필터탑상부(1231)의 하단에 연결되어 카본블럭(129)의 상면을 커버한다. 필터탑하부(1235)는 필터탑원수유출구(1238)에서 유출되는 원수가 카본블럭(129) 및 이너코어(125)로 유입되는 것을 차단한다.
코어결합부(1236)는 카본블럭(129)의 중공에 삽입되어 외둘레면이 카본블럭(129)의 내면에 밀착된다. 코어결합부(1236)는 내부에 이너코어(125)의 이너코어상부(1252)가 삽입되어 결합된다. 코어결합부(1236)는 이너코어상부(1252)가 필터탑정수유출구(1239)와 연통되도록 한다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이너코어(125)는, 내부에 충진재가 채워지는 중공의 원통형인 이너코어본체(1251)와, 이너코어본체(1251)의 상측으로 연장되어 형성되는 이너코어상부(1252)를 포함한다.
이너코어본체(1251)는 상하로 긴 원통형이다. 이너코어본체(1251)는 카본블럭(129)의 중공에 배치된다. 이너코어본체(1251)는 외둘레면이 카본블럭(129)의 내둘레면과 이격하여 배치되어 카본블럭(129)과의 사이에 카본블럭(129)에 의하여 정화된 정수가 유동되는 유로를 형성한다. 이너코어본체(1251)는 카본블럭(129)에 의하여 정화된 정수를 하측으로 안내한다.
이너코어본체(1251)는 하단으로 유입된 정수를 상측으로 안내한다. 이너코어본체(1251)는 내부에 충진재(128)가 충진되어 내부를 유동하는 정수에서 크롬(Cr) 또는 세레늄(Se)을 포함하는 이온성 물질을 제거한다.
이너코어본체(1251)는 하단에 이너캡(126)이 결합된다. 이너코어본체(1251)는 하단에 홀 형태의 이너코어체결부(1253)가 형성되어 이너캡(126)의 이너캡체결부(1263)와 체결된다.
이너코어상부(1252)는 이너코어(125)가 필터탑(123)에 결합되는 부분으로 필터탑(123)의 코어결합부(1236)에 삽입되어 결합된다. 이너코어상부(1252)는 충진재(128)에서 정화된 정수를 필터탑상부(1231)의 필터탑정수유출구(1239)로 안내한다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이너캡(126)은, 원판형의 이너캡본체(1261)와, 이너캡본체(1261)의 둘레에서 하측으로 연장되어 형성되는 이너캡측부(1262)를 포함한다.
이너캡본체(1261)는 이너코어본체(1251)의 하부에 삽입되어 이너코어본체(1251)의 하단을 커버한다. 이너캡본체(1261)는 이너코어본체(1251)의 하단보다 상측에 배치된다. 이너캡본체(1261)는 정수가 통과하는 이너홀(1261a)이 형성된다. 정수가 충분한 유량으로 통과할 수 있도록 복수의 이너홀(1261a)이 이너캡본체(1261)의 대부분 면적을 차지하도록 형성된다. 이너캡본체(1261)는 필터베이스(127)의 상측에 이격하여 배치된다.
이너캡측부(1262)는 원통형으로 형성되어 이너코어본체(1251) 하단에 결합된다. 이너캡측부(1262)는 돌출된 이너캡체결부(1263)가 형성된다. 이너캡체결부(1263)는 이너코어체결부(1253)에 삽입되어 이너캡(126)이 이너코어(125)에 체결된다. 이너캡측부(1262)는 하단 둘레에 수평방향으로 돌출된 이너캡림(1264)이 형성된다. 이너캡림(1264)은 이너코어본체(1251) 하단에 걸림되어 이너캡측부(1262)가 이너코어본체(1251) 내부로 들어가지 않도록 한다. 이너캡측부(1262)는 필터베이스(127)의 상측에 이격하여 배치된다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터베이스(127)는, 원판형의 필터베이스본체(1271)와, 필터베이스본체(1271)의 둘레에서 상측으로 연장되어 형성되는 필터베이스측부(1272)를 포함한다.
필터베이스본체(1271)는 카본블럭(129)의 하면에 결합되어 카본블럭(129)의 하면을 커버한다. 필터베이스본체(1271)는 상면에 상측으로 돌출된 필터베이스리브(1271a)가 형성된다.
필터베이스측부(1272)는 카본블럭(129)의 둘레면 하단에 결합되어 카본블럭(129)의 둘레면 하단을 커버한다.
도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈에서 원수 및 정수가 유동되는 것을 나타내는 도면이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈에서 활성탄의 중금속 제거 메커니즘을 나타내는 도면이고, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈에서 음이온교환수지의 중금속 제거 메커니즘을 나타내는 도면이다.
이하에서, 도 16 내지 도 18를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈의 작용을 설명한다.
급수원(S)으로부터 공급된 원수는 헤드유닛(900)으로 유입된 후 필터헤드(110)로 유동된다. 필터헤드(110)로 유동된 원수는 필터모듈(120)의 필터탑(123)의 필터탑상부(1231)로 유입된다. 필터탑상부(1231)의 필터유입구(1232)로 유입된 원수는 필터탑원수유출구(1238)로 유출되어 하우징캡본체(1212)와 필터탑하부(1235) 사이로 유동된다. 하우징캡본체(1212)와 필터탑하부(1235) 사이로 유동된 원수는 하우징캡하부(1213) 및 하우징바디본체(1221)의 내둘레면을 따라 하측으로 유동되며 카본블럭(129)의 둘레면으로 유입된다. 카본블럭(129)으로 유입된 원수는 카본블럭(129)을 통과하며 정화된다.
카본블럭(129)은 활성탄, 수산화철, 티타늄산화물 및 바인더를 혼합하여 제조되며, 실시예에 따라 0가철을 더 혼합할 수 있다. 티타늄산화물은, 이산화티타늄(TiO2) 및/또는 오르토티탄산나트륨(Na4TiO4)일 수 있다.
카본블럭(129)은 외경 43~90mm, 내경 25~50mm, 길이 143~160mm의 중공의 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다.
카본블럭(129)은 총중량 95~340g이고, 이 중 활성탄 30~150g, 수산화철 16~60g, 티타늄산화물 35~70g, 바인더 17~60g으로 구성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 카본블럭(129)은 활성탄 28~45중량%, 수산화철 15~20중량%, 티타늄산화물 20~40중량%, 바인더 16~25중량%을 포함할 수 있다.
도 17을 참조하면, 활성탄은 원수에서 수은(Hg), 납(Pb)을 제거한다. 활성탄은 카본에 카르복실기(-COOH) 작용기에서 H+ 2개를 내어 놓고, 2가 양이온 중금속(수은, 납)이온을 흡착하여 제거한다.
수산화철(Ferric Hydroxide)은 합성수산화철(α-FeOOH) 화합물을 의미할 수 있다. 합성 수산화철(α-FeOOH) 화합물은 복수 개의 철(Fe)이 각각 수산화기(-OH)와 이온 결합을 하고, 각각의 철(Fe)이 하나의 산소(O)와 이온 결합 또는 공유 결합하는 작용기를 포함할 수 있다.
이러한 합성 수산화철(α-FeOOH) 화합물의 일례로, 랑세스(LanXess)사에서 제공되는 상표명 '베이옥사이드 E33HCF'가 사용될 수 있다.
수산화철은 하기 식(1)과 같은 화학반응을 통해 중금속을 제거할 수 있다.
(1)
여기서 'A'는 중금속을 의미하여, 중금속은 수용성 화합물 형태로 물에 녹아 있을 수 있다. 일 예로, 중금속(A)은 비소(As)일 수 있으며, 수산화철은 OH- 2개를 내어 놓고, 비소 2가 음이온 형태 중금속을 킬레이션 반응으로 제거한다. 수산화철은 원수에서 철(Fe), 알루미늄(Al), 카드뮴(Cd), 비소(As), 구리(Cu)를 제거한다.
티타늄산화물은 복수의 산소(O)가 하나의 티타늄(Ti)과 공유결합하는 작용기를 갖는다.
이산화티타늄(TiO2)은 하기 식(2)과 같은 화학반응을 통해 중금속을 제거할 수 있다.
(2)
이산화티타늄은 H+ 2개를 내어 놓고, 망간(또는 아연) 2가 양이온 형태 중금속을 킬레이션 반응으로 제거한다.
이산화티타늄은 원수에서 망간(Mn), 아연(Zn)을 제거한다.
오르토티탄산나트륨(Na4TiO4)은 하기 식(3)과 같은 화학반응을 통해 중금속을 제거할 수 있다.
Na4TiO4 + 2Me++ → Me2TiO4 + 4Na+ (3)
여기서, 'Me'는 중금속을 의미하고, 중금속은 수용성 화합물의 형태로 물에 녹아있는 상태이다. 일례로, 'Me'는 카드뮴(Cd)이 해당될 수 있다. 오르토티탄산나트륨 은 Na+ 4개를 내어 놓고, 카드뮴 등 2가 양이온 형태 중금속을 이온교환으로 제거한다.
카본블럭(129)을 통과하여 정화된 정수는 이너코어본체(1251)의 외둘레면을 따라 하측으로 유동된다. 이너코어본체(1251)이 하측으로 유동된 정수는 이너캡본체(1261)의 이너홀(1261a)을 통과하여 이너코어본체(1251) 내부로 유입된다. 이너코어본체(1251) 내부로 유동된 정수는 상측으로 유동하며 충진재(128)에 의하여 크롬(Cr) 및 세레늄(Se)이 정화된다.
충진재(128)가 충진된 이너필터(125, 126, 128)는 외경이 23~45mm이고 길이가 130~143mm인 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다. 충진재(128)는 25-100g이 충진되는 것이 바람직하다.
충진재(128)는 이온교환을 할 수 있는 이온을 지닌 불용성 합성수지인 이온교환수지이다. 이온교환수지는 미세한 3차원 구조의 고분자 기체에 이온교환기(functional group)를 결합시킨 합성수지이다. 이온교환수지는 내부 가동 이온이 용액 중의 다른 이온과 서로 치환되며 오염물질을 분리 및 제거한다. 이온교환수지는 양이온을 교환하는 양이온교환수지와 음이온을 교환하는 음이온교환수지를 구분된다. 본 실시예에서 충진재(128)는 음이온교환수지이다. 음이온교환수지인 충진재(128)는 이온성 물질인 탄산염, 다가 산소, 납(Pb)이나 우라늄(U) 등 중금속을 제거할 수 있으며, 특히 음이온 상태로 물에 존재하는 크롬(Cr) 및 세레늄(Se)을 제거한다.
도 18을 참조하면, 아민 작용성 아크릴(Acrylic) 수지가 아민(amine)기를 교환기로 사용하여 세레늄(Se)이 산소와 결합하여 음이온 상태로 물에 존재하는 SeO3 2-과, 염소처리된 물에서 6가 크롬(Cr)이 음이온 상태로 물에 존재하는 HCrO4 -를 제거한다.
충진재(128)에 의하여 정화된 정수는 이너코어상부(1252)를 통하여 필터탑상부(1231)로 유동된다. 필터탑상부(1231)로 유동된 정수는 필터탑정수유출구(1239)를 통하여 하우징캡상부(1211)와 필터탑상부(1231) 사이로 유출된다. 하우징캡상부(1211)와 필터탑상부(1231) 사이로 유출된 정수는 필터헤드(110)로 유동되고 필터헤드(110)로 유동된 정수는 복합 필터(200)로 유동되거나 급수 밸브(61)로 유동된다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터모듈에 대한 분해 사시도이고, 도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터모듈에서 원수 및 정수가 유동되는 것을 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 필터모듈(120-1)은, 외관을 형성하며 필터헤드(110)로부터 안내되는 원수가 유입되는 하우징(121-1, 122-1)과, 하우징(121-1, 122-1) 내부에 구비되어 원수를 정화하는 중공의 원통형인 카본블럭(129-1)과, 카본블럭(129-1) 내에 구비되어 카본블럭(129-1)에 의하여 정화된 정수를 하단에서 유입하여 상측으로 안내하며 정화하는 이너필터(125-1, 126-1, 128-1)와, 카본블럭(129-1)의 상면에 결합되어 필터헤드(110)에서 유입된 원수를 하우징(121-1, 122-1)과 카본블럭(129-1) 사이로 안내하는 필터탑(123-1)과, 카본블럭(129-1)의 저면에 결합되는 필터베이스(127-1)를 포함한다.
하우징(121-1, 122-1)은 하부가 개구된 원통형의 하우징바디(121-1)와, 하우징바디(121-1) 하부에 결합되는 하우징캡(122-1)을 포함한다. 하우징바디(121-1)는 상측에 원수가 유입되는 하우징원수유입구(1211-1)와 정수가 유출되는 하우징정수유출구(1212-1)가 형성된다.
이너필터(125-1, 126-1, 128-1)는 정수를 하단에서 상측으로 안내하는 원통형의 이너코어(125-1)와, 이너코어(125-1) 내에 충진된 충진재(128-1)와, 이너코어(125-1)의 하단에 결합되며 정수가 통과되는 홀이 형성된 이너캡(126-1)을 포함한다.
필터탑(123-1)은 카본블럭(129-1)의 상면을 커버하며 이너필터(125-1, 126-1, 128-1)에서 정화된 정수를 하우징정수유출구(1212-1)로 안내한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 필터모듈(120-1)은 하우징(121-1, 122-1) 및 필터탑(123-1)의 형상 및/또는 기능이 상이하며, 다른 구성은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터모듈(120)과 동일하거나 거의 유사하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 필터모듈(120-1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
급수원(S)으로부터 공급된 원수는 헤드유닛(900)으로 유입된 후 필터헤드(110)로 유동된다. 필터헤드(110)로 유동된 원수는 필터모듈(120-1)의 하우징바디(121-1)의 하우징원수유입구(1211-1)로 유입된다. 하우징원수유입구(1211-1)로 유입된 원수는 필터탑(123-1)에 의하여 하우징바디(121-1)의 내둘레면을 따라 하측으로 유동되며 카본블럭(129-1)의 둘레면으로 유입된다. 카본블럭(129-1)으로 유입된 원수는 카본블럭(129-1)을 통과하며 정화된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본블럭(129-1)의 성분, 조성 또는 기능은 본 발명의 일 실시예에 따른 카본블럭(129)과 동일하다.
카본블럭(129-1)을 통과하여 정화된 정수는 이너코어(125-1)의 외둘레면을 따라 하측으로 유동된다. 이너코어(125-1)이 하측으로 유동된 정수는 이너캡(126-1)의 홀을 통과하여 이너코어(125-1) 내부로 유입된다. 이너코어(125-1) 내부로 유동된 정수는 상측으로 유동하며 충진재(128-1)에 의하여 크롬(Cr) 및 세레늄(Se)이 정화된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 충진재(128-1)의 성분, 조성 또는 기능은 본 발명의 일 실시예에 따른 충진재(128)와 동일하다.
충진재(128-1)에 의하여 정화된 정수는 필터탑(123-1)으로 유동된다. 필터탑(123-1)로 유동된 정수는 하우징바디(121-1)의 하우징정수유출구(1212-1)로 유출된다. 하우징정수유출구(1212-1)로 유출된 정수는 필터헤드(110)로 유동되고 필터헤드(110)로 유동된 정수는 복합 필터(200)로 유동되거나 급수 밸브(61)로 유동된다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
10: 정수기 17: 필터 어셈블리
100: 프리필터 110: 필터헤드
120: 필터모듈 121: 하우징캡
122: 하우징바디 123: 필터탑
124: 필터실러 125: 이너코어
126: 이너캡 127: 필터베이스
128: 충진재 129: 카본블럭
200: 복합필터 900: 헤드유닛

Claims (18)

  1. 원수가 유입되는 하우징;
    상기 하우징 내부에 구비되어 상기 원수를 정화하는 중공의 원통형인 카본블럭; 및
    상기 카본블럭 내에 구비되어 상기 카본블럭에 의하여 정화된 정수를 하단에서 유입하여 상측으로 안내하며 정화하는 이너필터를 포함하는 필터모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카본블럭은 활성탄, 수산화철(Ferric Hydroxide), 티타늄산화물(Titania) 및 바인더를 혼합하여 제조되는 필터모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 카본블럭은 0가철(Zero Valent Iron)을 더 혼합하여 제조된 필터모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 카본블럭은 활성탄 28~45 중량%, 수산화철 15~20 중량%, 티타늄산화물 20~40 중량%, 바인더 16~25 중량%를 혼합하여 제조된 필터모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이너필터는 상기 정수에서 크롬(Cr) 또는 세레늄(Se)을 포함하는 이온성 물질을 제거하는 필터모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이너필터는,
    정수를 하단에서 상측으로 안내하는 원통형의 이너코어; 및
    상기 이너코어 내에 충진된 충진재를 포함하고,
    상기 충진재는 이온교환을 할 수 있는 이온을 지닌 불용성 합성수지인 필터모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 충진재는, 고분자 모체와, 황산기, 아민(Amine)기 및 디메틸에탄올아민(Dimethylethanolamine)기 중 적어도 하나의 교환기로 구성되는 필터모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고분자 모체는 아크릴(Acrylic) 수지인 필터모듈.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 이너필터는 상기 이너코어의 하단에 결합되며 정수가 통과되는 이너홀이 형성되는 이너캡을 더 포함하는 필터모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 카본블럭의 저면에 결합되는 필터베이스를 더 포함하고,
    상기 이너캡은 상기 필터베이스의 상측에 이격하여 배치되는 필터모듈.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 이너코어는 최대 외경이 상기 카본블럭의 최소 내경보다 작은 필터모듈.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 이너코어는 상기 카본블럭에서 정화된 정수를 하단으로 안내하는 필터모듈.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 이너코어는 상기 카본블럭과 이격하여 배치되는 필터모듈.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 카본블럭의 상면에 결합되는 필터탑을 더 포함하고,
    상기 필터탑은 상기 원수가 유입되어 상기 하우징과 상기 카본블럭 사이로 안내하는 필터모듈.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 필터탑의 둘레에 배치되는 하우징캡; 및
    상기 하우징캡의 하부에 결합되는 상부가 개방된 원통형의 하우징바디를 포함하고,
    상기 하우징캡은 상기 필터탑과의 사이에 상기 이너필터에서 정화된 정수가 유출되는 유로를 형성하는 필터모듈.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 이너필터는 상부가 상기 필터탑의 하부에 결합되는 필터모듈.
  17. 원수가 유입되는 하우징;
    상기 하우징 내부에 구비되어 상기 원수를 정화하는 중공의 원통형인 카본블럭; 및
    상기 카본블럭의 중공 내에 구비되고 상기 카본블럭에 의하여 정화된 정수에서 크롬(Cr) 또는 세레늄(Se)을 포함하는 이온성 물질을 제거하는 이온교환수지가 충진된 이너필터를 포함하는 필터모듈.
  18. 원수로부터 정수를 생성하기 위하여 적어도 하나 이상의 필터모듈을 포함하는 정수기에 있어서,
    상기 필터모듈은, 제1항 내지 제17항 중 선택된 어느 한 항의 필터모듈로 이루어지는 정수기.
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