휴대용 역삼투식 정수장치(portable reverse osmosis water purification system)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2008년03월18일
(11) 등록번호 10-0814421
(24) 등록일자 2008년03월11일
(51) Int. Cl.

B01D 35/00 (2006.01) C02F 1/44 (2006.01)
B01D 61/02 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2006-0068278(이중출원)
(22) 출원일자 2006년07월21일
심사청구일자 2006년11월17일
(65) 공개번호 10-2008-0008709
(43) 공개일자 2008년01월24일
(62) 원출원 실용신안 20-2006-0019657
원출원일자 2006년07월21일
(56) 선행기술조사문헌
KR1020050089898 A
KR100462231 B1
KR1020060102726 A
KR1020010091137 A
(73) 특허권자
홍채형
경기도 성남시 중원구 상대원동 174번지 104-304
호
(72) 발명자
홍채형
경기도 성남시 중원구 상대원동 174번지 산성아파
트 104-304호
전체 청구항 수 : 총 2 항 심사관 : 김선희
(54) 휴대용 역삼투식 정수장치
(57) 요 약
본 발명은 산이나 바다 등에서 레져 또는 비상용으로 간편하게 휴대하여, 원수를 정수 처리하여 생활용수 또는
식수로 사용할 수 있도록 발명된 휴대용 역삼투식 정수장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 원통형 압력용기 구조로 되어 있으며, 동력 모터가 부착된 펌프를 사용하지 않고, 제거 효
율이 높고 저압에서 고압까지 넓은 사용 범위와 정수능력을 가진 역삼투 분리막과, 수동식 피스톤펌프와, 가압
시 수 충격에 의한 맥동을 흡수하고 일정부문 압력을 유지할 수 있는 가스튜브를 압력용기 내부에 일체형으로 구
성하여 고압에 의한 용기파손 및 누수부위를 최소화 하였으며, 담수에서 해수까지 넓은 범위의 원수를 정수 처리
하여 생활용수 또는 식수로 사용할 수 있도록 발명된 휴대용 역삼투식 정수장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
대표도 - 도1
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특허청구의 범위
청구항 1
원통형의 압력용기가 상부(26)와 하부(27)로 분리되고 이는 다시 오링에 의해 기밀이 유지되고 슬라이딩되게
삽입 및 볼트로 고정되는 압력용기와;
상부압력용기(26) 끝단에 설치된 레바고정축(17)에 구동레바(11)의 한쪽끝이 연결되고 그 후단에 피스톤(14)이
연결되어 있는 구동레바(11)와;
상부압력용기(26)와 구동레바(11)에 설치되어 구동레바(11)의 상 하 작동 범위를 제한하는 스토퍼(12)와;
상부압력용기(26) 한쪽측면에 설치되어 있는 원수인입콘넥타(38)와;
상부압력용기(26) 내부의 한쪽 부분에 5 bar 내지 30 bar 압력범위 내의 질소를 충전한 가스튜브(22)와;
가스튜브(22)의 일측에 오링(18)에 의해 씰링되고 고정링(21)에 의해 상부압력용기(26)에서 이탈되지 않게 고
정되어 있고 가스주입밸브(20)가 취부된 가스캡(19)과;
상부압력용기(26) 내부의 중앙부분에는 실린더(16)가 장착되어 있고 실린더(16) 하부와 원수입구콘넥타(38)와
연결되는 측면에 체크밸브가 각각 장착되어 가압과 흡입 시 유로를 형성하도록 설치되어 있으며, 실린더(16)
상부는 피스톤(14)과 기밀이 유지되게 패킹(15)이 장착되어 있고 그 위에 패킹지지대(13)가 나사식으로 고정되
고 피스톤(14) 끝단은 구동레바(11)에 고정되어있는 것을 포함하는 것과;
가압측에 브라인씰(29)이 부착된 역삼투 분리막(30)은 하부압력용기(27) 내부에 장착되어 있는 것과;
브라인씰(29)이 부착된 가압측의 청수포트(31)에는 역삼투 분리막(30)을 고정하고 원수가 청수포트(31) 내부로
유입되지 않도록 가이드캡(28)이 오링(18)에 의해 씰링되어 설치되어 있는 것과;
반대측에 농축수배출구(33)와 청수콘넥타(36)및 청수포트(31)가 고정되게 설치되고 그 외주에 오링(18)에 의해
씰링되고 고정링(21)으로 하부압력용기(27)와 이탈되지 않게 고정된 앤드캡(32)과;
앤드캡(32)의 농축수배출구(33)에 장착되어 사용원수의 농도에 따라 압력을 조절해 주는 압력조절밸브(35)를
갖는 것을 특징으로 하는 휴대용 역삼투식 정수장치.
청구항 2
제1항에 있어서
상부압력용기(26)에 설치되고 내부압력을 표시하여 지속적인 압력을 유지하도록 구동레바(11)의 적정 반복동작
을 유도하는 압력계와;
구동레바(11)의 과도한 동작으로 이상압력이 발생시 이를 해제하는 역할을 하는 릴리프밸브를 추가하여 구성되
는 휴대용 역삼투식 정수장치.
명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 동력 모터가 부착된 펌프를 사용하지 않고 역삼투 분리막과 수동식펌프가 압력용기 내부에 일체형으<26>
로 장착되어 있어서 산이나 바다 등에서 레져 또는 비상용으로 간편하게 휴대하여 담수에서 해수까지 넓은 범
위의 원수를 정수 처리하여 생활용수 또는 식수로 사용할 수 있는 휴대용 역삼투식 정수장치에 관한 것이다.
역삼투현상이란 서로 용해할 수 있는 농도가 다른 용액을 분리막으로 격리하면 자연상태에서 삼투현상이 발생<27>
하여 농도가 낮은 쪽 용액의 용매는 농도가 높은 쪽으로 삼출되어 이동하며, 이러한 이동현상은 저농도 측의
용매가 모두 투과하거나 혹은 고농도 측의 수두압이 일정한 점에 이르면 정지하게 된다. 이렇게 삼투현상이
정지되는 점 혹은 상태를 삼투평형이라 하고, 양측의 수두압 차이를 삼투압이라 하며, 삼투압은 용액의 농도에
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따라 변하며 역삼투 현상은 고농도 측에 삼투압 이상의 압력을 가함으로써 인위적으로 발생시킬 수 있게 된다.
일반적으로 사용되는 역삼투 분리막은 가운데 집수관이 있는 두루마기 형태로 되어 있고, 막 표면에는 약 0.0<28>
1㎛의 미세구멍이 형성되어 이를 통해 정수가 이루어 지고 있으며, 염 제거효율은 통상 98%이상을 제거하여 정
수시키는데 이를 압력용기에 넣고 정수 시키고자 하는 원수를 펌프로 압입하면 순수한 물은 집수관을 통해 배
출되고 분리막을 통과하지 못한 농축수는 별도의 농축수 배출구 쪽으로 배출되며, 이때 삼투압 이상으로 압입
시키는 힘은 용액의 농도에 따라 달라지게 되는데 이를 개략적으로 표시하면 지표수나 지하수일 경우 약 7 ~
21 bar, 염수일 경우 약 15~41bar, 해수일 경우 약 22~56bar 정도의 압력이 필요하게 된다.
이러한 이유로 역삼투식 정수장치는 삼투압 이상의 압력을 연속적으로 가해 주어야 적정 기준치 이상의 정수<29>
수질을 얻을 수 있으므로 동력 모터가 부착된 펌프를 사용하여 왔으며 이 또한 원수 농도에 따라 펌프 압력이
달라지게 되어 각각 특성에 맞는 역삼투 분리막과 펌프를 장착한 정수장치를 사용하고 있다.
특히 동력 모터가 부착되지 않는 휴대용 역삼투 정수장치일 경우에는 수동식의 펌핑 작용에 따라 연속적인 가<30>
압과 용기 및 연결부분의 취약성으로 인하여 주로 염분이 포함되지 않은 지표수나 지하수 등의 저압 정수용으
로 사용되고 있으며, 높은 압력이 필요한 염수나 해수를 담수로 정수하지 못하는 문제점이 있었다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 산이나 바다 등에서 레져 또는 비상용으로 간편하게 휴대하여,<31>
담수에서 해수까지 넓은 범위의 원수를 정수 처리하여 생활용수 또는 식수로 사용할 수 있도록 발명되었다.
이를 위해 압력용기 내부에 제거 효율이 높고 저압에서 고압까지 넓은 사용 범위와 정수능력을 가진 역삼투 분<32>
리막과 수동식 피스톤펌프 및 질소가스로 충진된 가스튜브를 일체형으로 장착하여, 피스톤 펌프의 가압시 높은
압력을 가스튜브가 압축되면서 고압을 흡수 및 적정압력을 유지하고 피스톤 펌프의 팽창에 의한 원수흡입 시
다시 복원되면서 일정부분 적정 압력을 유지하며 정수가 이루어져, 적정 기준치 이상의 수질로 정수되도록 발
명된 휴대용 역삼투 정수장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
발명의 구성 및 작용
상기한 바의 목적을 달성하기 위해 이를 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.<33>
도1과 도2를 참조하여 본 발명에 의한 휴대용 역삼투식 정수장치에 대해 설명을 하면, 상부압력용기(26)의 끝<34>
단에 설치된 레바고정축(17)에 구동레바(11)의 한쪽 끝이 연결되고 그 후단에 피스톤(14)과 구동레바(11)의 상
하 작동 범위를 제한하는 스토퍼(12)가 설치되어 있다.
또한, 상부압력용기(26) 한쪽 측면에는 원수인입콘넥타(38)가 취부되고 그 반대측면에는 압력계(41)와 과도한<35>
압력을 해제하는 릴리프밸브(43)가 장착되어 있으며, 그내부의 한쪽 부분에는 피스톤(14)의 가압시 높은 압력
을 원활하게 흡수 및 적정 압력을 유지할 수 있도록 원수 농도에 대한 필요 압력의 절반 정도인 5 bar 내지 30
bar 압력범위 내의 질소를 충전한 가스튜브(22)와 가스튜브(22)의 일측에 가스주입밸브(20)가 취부된
가스캡(19)이 오링(18)에 의해 씰링되고 3개로 분할된 고정링(21)에 의해 상부압력용기(26)에서 이탈되지 않게
고정되어 있다.
상부압력용기(26) 내부의 중앙부분에는 실린더(16)가 장착되어 있고 실린더(16) 하부와 원수입구콘넥타(38)와<36>
연결되는 측면에 체크밸브가 각각 장착되어 가압과 흡입 시 유로를 형성하도록 설치되어 있으며 실린더(16) 상
부는 피스톤(14)과 기밀이 유지되게 패킹(15)이 장착되고 그 위에 패킹지지대(13)가 나사식으로 고정되어
있다.
가압측에 브라인씰(29)이 부착된 역삼투 분리막(30)은 하부압력용기(27) 내부에 장착되어 있으며,<37>
브라인씰(29)이 부착된 가압측의 청수포트(31)에는 역삼투 분리막(30)을 고정하고 원수가 청수포트(31) 내부로
유입되지 않도록 가이드캡(28)이 오링(18)에 의해 씰링되어 설치되어 있으며, 반대측 청수포트(31)에는
앤드캡(32)이 원수가 청수포트(31) 내부로 유입되지 않도록 오링으로 씰링되어 설치되어 있다.
농축수배출구(33)와 청수콘넥타(36)가 설치된 앤드캡(32)의 외주는 오링(18)에 의해 씰링되고<38>
하부압력용기(27)와 고정링(21)으로 이탈되지 않게 고정되어 있으며, 하부압력용기(27)의 가압측 외주에는 오
링(18)이 취부되고 상부압력용기(26) 하단부와 슬라이드 되게 삽입되어 압력용기고정볼트(27)로 체결되어
있다.
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상기와 같이 구성된 휴대용 역삼투식 정수장치를 유로에 따라 작동설명을 하면, 상부압력용기(26)에 장착된 구<39>
동레바(11)를 들어 올리면 구동레바(11)에 연결된 피스톤(14)이 들어올려지면 실린더(16) 내부가 진공상태로
되면서, 원수입구콘넥타(38) 측의 체크볼(23)이 원수가 흡입되며 스프링(24)을 누르게 되어, 이를 통해 원수가
실린더(16) 내부로 유입된다.
이와 반대로 구동레바(11)를 누르면 피스톤(14)이 가압되고 원수입구콘넥타(38) 측은 체크볼(23)에 의해 닫히<40>
게 되고 실린더(16) 하부의 체크볼(23)은 스프링(24)을 누르면서 실린더(16) 내부의 원수는 가스튜브(22)를 압
축시키며 압력용기내부로 유입된다.
이렇게 구동레바(11)를 반복 작동하면 압력용기 내부에 원수의 농도에 따라 7 bar 내지 56 bar 범위의 압력이<41>
형성되어져, 원수입구콘넥터(38)를 통해 유입된 원수는 삼투압 이상의 압력에 의해 역삼투 분리막(30)을 통과
하여 청수포트(31) 내부로 정수되어 집수되고 이는 청수콘넥타(36)를 통해 배출되며, 정수되지 않은 농축수는
농축수배출구(33)의 압력조절밸브(35)를 통해 외부로 배출된다.
압력조절밸브(35)는 압력용기내부의 원수농도에 따라 삼투압 이상의 압력을 유지하도록 압력을 조절하는 역할<42>
을 하며, 질소가스가 충진된 가스튜브(22)는 피스톤(14)의 가압 시 수 충격에 의한 맥동과 압력을 흡수하고 피
스톤(14)의 팽창 시 압력용기내부의 압력을 일정부분 유지시키는 역할을 한다.
또한 압력계(41)는 원수의 농도에 따라 정수되는 압력을 표시하여 지속적인 압력을 유지하도록 구동레바(11)의<43>
동작을 원활하게 하며, 릴리프밸브(43)는 구동레바(11)의 과도한 동작으로 이상압력이 발생시 이를 해제하는
역할을 한다.
도4를 참조하여 구성품과 연결되어 사용되는 실시예를 설명하면, 일측에 스트레이나(45)가 취부된 전처리여과<44>
필터(44)에 원수인입호스(46)를 연결하여 원수입구콘넥타(38)에 연결시키고 전처리여과필터(44)를 원수조(49)
에 담그며, 청수배출호스(48)는 청수저장통(50)에 연결하고 농축수배출호스(47)는 배수구 쪽에 놓는다.
구동레바(11)를 작동하면 원수조(49)의 원수는 스트레이나(45)를 전처리필타(44)내부로 유입되어 카트리지 타<45>
입으로 충진된 전처리 필타에 의해 1차로 미세 부유물 등이 제거되고 나서 압력용기로 흡입 및 가압되어 역삼
투 분리막(30)을 통과하며 정수되어 청수는 청수배출호스(48)를 통해 청수저장통(50)으로 저장되고 정수되지
않은 농축수는 농축수배출호스(47)를 통해 배수구로 배출된다.
발명의 효과
상기와 같이 본 발명은 일반적 규격인 역삼투 분리막을 사용할 수 있도록 원통형 압력용기 구조로 되어<46>
있으며, 동력 모터가 부착된 펌프를 사용하지 않고, 역삼투 분리막과, 수동식 피스톤펌프와, 가압 시 수 충격
에 의한 맥동을 흡수하고 일정부문 압력을 유지할 수 있는 가스튜브를 압력용기 내부에 일체형으로 구성하여,
고압에 의한 용기파손 및 누수부위를 최소화 하였으며, 담수에서 해수까지 넓은 범위의 원수를 정수 처리하여
생활용수 또는 식수로 사용할 수 있도록 발명되었다.
도면의 간단한 설명
도1은 본 발명의 조립상태를 나타내는 개략적인 단면도<1>
도2는 도1의 A-A 의 단면도<2>
도3은 본 발명의 부품 구성을 나타내는 개략적인 구성도<3>
도4는 본 발명의 사용상태를 나타내는 도면<4>
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><5>
11: 구동레바 12:스토퍼<6>
13:패킹지지대 14:피스톤<7>
15:패킹 16:실린더<8>
17:레바 고정축 18:오링<9>
19:가스캡 20:가스주입밸브 <10>
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21:고정링 22:가스튜브<11>
23:체크볼 24:스프링<12>
25:스프링지지볼트 26:상부압력용기<13>
27:하부압력용기 28:가이드캡<14>
29:브라인씰 30:역삼투분리막<15>
31:청수포트 32:앤드캡<16>
33:농축수배출구 34:압력조절용 핸들<17>
35:압력조절밸브 36:청수콘넥타<18>
37:압력용기고정볼트 38:원수입구콘넥타<19>
39:원수연결포트 41:압력계<20>
42:압력조절볼트 43:릴리프밸브<21>
44:전처리여과필터 45:스트레이나<22>
46:원수인입호스 47:농축수배출호스<23>
48:청수배출호스 49:원수조<24>
50:청수탱크<25>
도면
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도면2
도면3
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