KR100311911B1 - Apparatus for making drinking water and disinfected water simultaneously - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정수장치에 관한 것으로 더욱 구체적으로 하나의 장치에 의해 음용수 및 살균수를 각각 생산할 수 있도록 한 정수 및 살균수 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a water purifying apparatus, and more particularly, to a water purification and sterilizing water production apparatus capable of producing drinking water and sterilizing water by one apparatus.
일반적으로 음용수장치는 전처리필터, 활성탄필터로 여과한 물을 직접 음용수로 사용하는 경우와 이를 다시 역삼투막이나 한외여과막을 이용하여 2차 처리하여 음용수로 사용하는 경우가 대부분이며 적용처에 따라 후단에 살균용 자외선살균기를 둔다.In general, drinking water is used for drinking water, which is filtered by pre-treatment filter or activated carbon filter, as drinking water directly, and then it is used as drinking water after secondary treatment using reverse osmosis membrane or ultrafiltration membrane. Put on UV sterilizer.
그리고 살균수는 백금(Pt), 이리듐(Ir), 루세늄(Ru)과 같은 귀금속이 코팅된 양극 및 음극판, 특수한 격리막으로 구성된 전해용 셀(CELL) 사이에 저농도의 소금물을 통과시키면서 직류전원을 공급하여 양극측에서는 강산성의 살균수를 음극에서는 강알카리성의 전해수를 얻는다.The sterilizing water is supplied with DC power while passing low concentrations of salt water between the anode and cathode plates coated with precious metals such as platinum (Pt), iridium (Ir) and ruthenium (Ru), and an electrolytic cell (CELL) consisting of a special separator. By supplying, strongly acidic sterilized water is obtained at the anode side, and strongly alkaline electrolytic water is obtained at the cathode side.
따라서 종래의 장치들은 음용수는 음용수 전용 정수장치를 통해서 음용수를 얻고 살균수는 살균수 전용장치에서 살균수만을 얻는 장치구성을 가지고 있다.Therefore, the conventional apparatuses have a device configuration in which drinking water obtains drinking water through drinking water dedicated water purification device and sterilization water obtains only sterilizing water from the sterilizing water dedicated device.
그리고 살균수 제조장치에서 전해셀에는 약 0.05% - 0.2% 정도의 소금물을 주입하는데 장시간 사용하기 위하여 10% - 20% 정도의 소금물을 소금물 저장용기에 저장한 후 수도수 또는 지하수와 혼합하여 0.05% - 0.2% 정도의 농도로 희석한 후 전해셀(CELL)내로 주입하고 있다.In the sterilization water manufacturing apparatus, about 0.05%-0.2% of brine is injected into the electrolytic cell, and in order to use it for a long time, 10%-20% of brine is stored in a brine storage container and mixed with tap water or ground water to 0.05% -After diluting to about 0.2%, it is injected into electrolytic cell.
따라서 이와 같은 종래의 장치는 각각의 장치에서 음용수 또는 살균수를 각각 얻도록 하므로서 음용수와 살균수를 얻기 위해서는 각각의 장치가 필요하였다.Therefore, such a conventional apparatus is to obtain a drinking water or sterilizing water in each device, respectively, to obtain a drinking water and sterilizing water, each device was required.
본 발명은 하나의 장치구성을 통하여 3가지 각기 다른 성질의 물을 제조 할 수 있도록 하기 위한 장치의 구성을 통하여 살균을 위한 전용살균 장치를 따로 부착하지 않고, 음용수(정수 및 알카리수)와 살균수를 하나의 장치에 의하여 제조할 수 있도록 하므로서 간편하게 사용할 수 있도록 한 정수 및 살균수 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention does not attach a dedicated sterilization device for sterilization through the configuration of the device to enable the production of three different properties of water through a single device configuration, drinking water (clean water and alkaline water) and sterilization water It is an object of the present invention to provide an apparatus for preparing purified water and sterilized water, which can be easily used by being manufactured by one apparatus.
도 1은 본 발명의 공정 유체 흐름도.1 is a process fluid flow diagram of the present invention.
도 2는 본 발명의 정수제조공정 유체 흐름도.Figure 2 is a flow chart of the water purification process of the present invention.
도 3은 본 발명의 알칼리수 제조공정 유체 흐름도.Figure 3 is a flow diagram of the alkaline water production process of the present invention.
도 4는 본 발명의 살균수 제조 공정 유체 흐름도.Figure 4 is a flow chart of the sterilized water production process of the present invention.
도 5는 본 발명의 전해조내부의 유체흐름 및 내부구성도.Figure 5 is a flow diagram and internal configuration of the interior of the electrolytic cell of the present invention.
도 6은 본 발명의 스페이서(Spacer)구성도.Figure 6 is a spacer configuration of the present invention (Spacer).
도 7은 본 발명의 소금물 저장용기 및 저장조의 분리사시도.Figure 7 is an exploded perspective view of the brine storage container and reservoir of the present invention.
도 8은 본 발명 소금물 공급부의 작동상태 단면도.8 is a cross-sectional view of an operating state of the present invention brine supply.
도 9는 살균수 및 알칼리수 제조원리도.Figure 9 is a sterile water and alkaline water production principle.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
111: 1차필터(Filter) 112: 2차필터111: 1st filter 112: 2nd filter
121: 솔레노이드밸브 A 122: 솔레노이드밸브 B121: solenoid valve A 122: solenoid valve B
123: 솔레노이드밸브 C 124: 솔레노이드밸브 D123: solenoid valve C 124: solenoid valve D
125: 솔레노이드밸브 E 126: 솔레노이드밸브 F125: solenoid valve E 126: solenoid valve F
127: 솔레노이드밸브 G127: solenoid valve G
131: 에젝터(Ejector) 132: 소금물 주입유량 조절밸브131: ejector 132: salt water flow rate control valve
200: 전해조 201: 양극200: electrolytic cell 201: anode
202,204: 스페이서 203: 이온교환막202, 204: spacer 203: ion exchange membrane
205: 음극 206: 유체흐름 분산망205: cathode 206: fluid flow distribution network
207: 스페이서 유입수 입구 208: 스페이서 유입수 출구207: spacer influent inlet 208: spacer influent outlet
210: 직류전원 공급장치210: DC power supply
310: 소금물 저장용기 311: 소금물 저장용기 아래덮개310: brine reservoir 311: brine reservoir bottom cover
312: 소금물 유출버튼(Button) 313: 유출밸브312: salt water discharge button (Button) 313: outlet valve
314: 소금물 유출버튼 복원용수철314: brine outflow button restoring spring
315: 소금물 저장용기 윗덮개 316: 소금 계량컵315: brine reservoir top 316: salt measuring cup
320: 소금물 저장조 321: 소금물 유출버튼 지지대320: salt water reservoir 321: salt water discharge button support
322: 단턱부 323: 소금물 배출부322: step 323: salt water discharge
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 공급수중의 부유물질과 유기질성분 및 미생물들을 제거하기 위한 1차 필터와 2차필터로 구성된 여과장치부와; 직류전원 공급장치와 전해셀(CHLL)로 구성된 전해장치부와 ; 상기 전해장치부의 전해셀(CHLL)에 공급되는 0.05% - 0.2% 농도의 소금물을 공급하기 위한 고농도 소금물 저장조와 소금물주입장치로 된 소금물공급부와; 배출되는 처리수를 다수의 개별관로로 배출하도록 하며 이를 각각 제어하도록 밸브D와 밸브E와 밸브F와 밸브G를 구비한 배출부로 구성되어 단일장치 모듈을 이용하여 살균력을 갖는 살균수와 음료용 알칼리수 및 정수기능을 가지는 것을 특징으로 하는 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a filter device comprising a primary filter and a secondary filter for removing suspended solids, organic components and microorganisms in the feed water; An electrolytic device unit comprising a DC power supply and an electrolytic cell (CHLL); A brine supply unit comprising a high concentration brine storage tank and a brine injecting device for supplying brine having a concentration of 0.05% to 0.2% to be supplied to the electrolytic cell (CHLL) of the electrolytic apparatus unit; The discharged treated water is discharged to a plurality of individual pipes, and each of the discharge parts includes valve D, valve E, valve F, and valve G to control each of them, and has a sterilizing power and alkaline water for beverage using a single device module. And a water purifying function.
이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 공정유체 흐름을 도시한 전체 구성도로서 공급수중의 부유물질과 유기질 및 잔류염소성분을 제거하기 위한 1차필터(111), 2차 필터(112)로 구성된 여과장치부와; 소금물 주입을 위한 에젝터(131)와 소금물 주입유량을 조절하기 위한 소금물 주입유량조절밸브(132), 소금물저장용기(310), 소금물 수위조절을 위한 소금물 저장조(320)로 구성된 소금물 공급부와; 직류전원공급장치(210)와 전해조(200), 전해조 내부에 양극(201)과 음극(205), 전해이온 분리이송을 위한 이온교환막(203), 양극과 이온교환막 사이를 구분하기 위한 스페이서(202), 음극과 이온교환막 사이를 구분하기 위한 스페이서(204)로 구성된 전해장치부와; 상기 구성부의 유체흐름 및 배출수를 조절하기 위한 솔레노이드 밸브A(121), 밸브B(122), 밸브C(123), 밸브D(124), 밸브E(125), 밸브F(126), 밸브G(127)로 구성된 유체흐름 조절부로 구성된 것이다.1 is an overall configuration diagram showing a process fluid flow of the present invention, and a filtration apparatus unit including a primary filter 111 and a secondary filter 112 for removing suspended solids, organic matter, and residual chlorine in the feed water. ; A salt water supply unit comprising an ejector 131 for salt water injection and a salt water injection flow control valve 132 for adjusting a salt water injection flow rate, a salt water storage container 310, and a salt water storage tank 320 for adjusting the salt water level; DC power supply 210 and electrolyzer 200, anode 201 and cathode 205 in the electrolyzer, ion exchange membrane 203 for separation and transport of electrolytic ions, spacer 202 for separating between anode and ion exchange membrane ), An electrolytic device portion comprising a spacer 204 for distinguishing between the cathode and the ion exchange membrane; Solenoid valve A 121, valve B 122, valve C 123, valve D 124, valve E 125, valve F 126, and valve G for adjusting the fluid flow and discharge water of the component. It consists of a fluid flow control unit consisting of (127).
이와 같이 구성된 본 발명 실시예 장치의 작동상태를 살펴본다.It looks at the operating state of the embodiment device according to the present invention configured as described above.
도 2는 본 발명의 정수제조공정 유체흐름도로서 밸브B,E,F,G(122),(125),(126),(127)가 닫힌 상태이고, 밸브A,C,D(121),(123),(124)는 열린 상태이다.2 is a flow chart of the water purification process of the present invention, in which valves B, E, F, G 122, 125, 126, and 127 are closed, and valves A, C, D 121, 123 and 124 are in an open state.
이와 같은 상태에서 공급되는 수도수는 1차 필터(111), 2차 필터(112) 및 밸브A(121)와 전해조(200)를 통과하면서 여과 및 정수된다.The tap water supplied in such a state is filtered and purified while passing through the primary filter 111, the secondary filter 112, and the valve A 121 and the electrolytic cell 200.
이때 전해조(200)에는 직류전원 공급장치(210)에 의하여 5 - 10V 의 직류전원을 공급하여 양극측에서 생성된 약산성의 물과 음극측에서 형성된 약 알칼리수를 밸브C(123)를 열어주어 혼합함으로서 다시 중성의 음용수를 생성한다.At this time, the electrolytic cell 200 is supplied with a DC power supply of 5-10V by the DC power supply 210 to open and mix the weakly acidic water generated at the anode side and the weak alkaline water formed at the cathode side by opening the valve C 123. Generate neutral drinking water again.
상기 전해조(200)에 5 - 10V의 직류전원을 공급함으로서 얻을 수 있는 장점은 인가된 직류전원에 의한 살균효과를 얻을 수 있다.The advantage obtained by supplying a 5-10V DC power source to the electrolytic cell 200 can achieve a sterilization effect by an applied DC power source.
도 3은 본 발명의 알칼수 제조공정 유체흐름도로서 밸브B,C,E,F(122),(123),(125),(126)는 닫힌 상태이고, 밸브A,D,G(121),(124),(127)는 열린 상태이다.Figure 3 is a flow chart of the alkaline water production process of the present invention valves B, C, E, F (122), (123), (125), 126 is closed, valves A, D, G (121) , 124 and 127 are open.
정수공정과 동일하게 5 - 10V의 직류전원을 공급하며 양극측에서 생성된 약 산성의 물은 배출하고, 음극측에서 형성된 pH 9이하의 약 알칼리성의 음용수를 생산한다.It supplies 5-10V DC power in the same way as the water purification process and discharges weakly acidic water generated on the anode side and produces weakly alkaline drinking water of pH 9 or less formed on the cathode side.
도 4는 본 발명의 살균수 제조공정 유체흐름도로서 밸브C,D,G(123),(124),(127)는 닫힌 상태이고, 밸브A,B,E,F(121),(122),(125),(126)는 열린 상태이다.Figure 4 is a flow chart of the sterilizing water production process of the present invention valves C, D, G (123), 124, 127 are closed, valves A, B, E, F (121), 122 , 125 and 126 are open.
이때 10% - 20%의 고농도 소금물을 소금물 주입유량 조절밸브(132)를 통하여 주입유량을 조절한다.At this time, the high concentration brine of 10%-20% to adjust the injection flow rate through the salt water injection flow rate control valve 132.
전해조에는 10 - 50V의 직류전원을 공급하며 양극측에서 생성되는 강한 살균력을 갖는 강산성수는 살균수로서 사용되며, 음극측에서 생성되는 강알칼리수는 밸브F(126)를 통하여 배출된다.Strong acidic water having a strong sterilizing power generated at the anode side is used as sterilizing water, and strong alkaline water generated at the cathode side is discharged through the valve F 126.
도 5는 본 발명의 전해조(200) 내부의 유체흐름 및 내부구성도로서 양극(201), 양극과 이온교환막을 분리하기 위한 스페이서(Spacer: 202), 이온교환막(203), 음극과 이온교환막을 분리하기 위한 스페이서(Spacer: 204), 음극(205)의 구성단위로 되어 있으며 이러한 구성단위가 단일 또는 복수의 구성으로 이루어져 있다.FIG. 5 is a view illustrating a fluid flow and internal structure of an electrolyzer 200 according to the present invention. The anode 201, the spacer 202 for separating the anode and the ion exchange membrane, the ion exchange membrane 203, the cathode and the ion exchange membrane It is composed of structural units of a spacer 204 and a cathode 205 for separation, and these structural units are composed of a single or a plurality of configurations.
도 6은 본 발명에서 이온교환막과 양극 및 음극사이를 분리하기 위해 사용한 스페이서의 구성도로서 상기 스페이서(202)(204)는 유입된 유체의 고른 분산을 위한 유체흐름 분산망(206), 유입수입구(207), 유입수출구(208)가 일체로 된 구조로 형성되어 있다.6 is a block diagram of a spacer used to separate between the ion exchange membrane and the anode and the cathode in the present invention, the spacer 202, 204 is a fluid flow distribution network 206, even inlet and outlet for even dispersion of the flowed inlet 207 and the inlet-outlet 208 are formed in a unitary structure.
도 7은 본 발명에서 소금물공급부에 사용된 소금물 저장용기(310) 및 저장조(320)의 구성을 도시한 분리사시도이다.7 is an exploded perspective view showing the configuration of the salt water storage container 310 and the storage tank 320 used in the salt water supply unit in the present invention.
상기 소금물 저장용기(310)는 개폐 가능한 아래덮개(311)와 상기 아래덮개의 중앙부에 소정의 하중을 받았을 때 소금물이 유출될 수 있도록 유출밸브(313)를 개방하는 유출버튼(Button : 312), 가해진 하중을 제거했을 때 즉, 상기 소금물 저장용기(310)를 들어 올렸을 경우 상기 유출밸브(313)를 막아 주도록 유출버튼(312)이복원되도록 하는 용수철(314)과 소금물을 제조하기 위한 소금계량컵(316)이 장착되어 일체로 된 윗덮개(315)로 구성되어 있다.The brine storage container 310 has an openable and closed bottom cover 311 and an outlet button (Button: 312) for opening the outlet valve 313 so that the salt water flows out when a predetermined load is received in the center of the bottom cover, When the applied load is removed, that is, when the brine storage container 310 is lifted up, the spring 314 for restoring the outflow button 312 to block the outflow valve 313 and a salt metering cup for manufacturing the brine ( 316 is mounted and consists of a top cover 315 integrally.
상기 소금물 저장용기(310)가 삽입 설치되는 소금물 저장조(320)는 하중을 받았을 때 저장용기(310)의 유출버튼(312)을 눌러줄 수 있도록 중앙에 돌출된 유출버튼 지지대(321)와 저장용기(310)의 몸체가 삽입되어 걸릴 수 있도록 내부에 단턱부(322)가 구비되어 있고, 일측에는 상기 저장조(320)로부터 소금물을 배출할 수 있도록 하는 소금물 배출부(323)로 구성되어 있다.The brine reservoir 320 is inserted into the brine storage container 310 is inserted into the outlet button support 321 and the storage container protruding in the center so as to press the outlet button 312 of the storage container 310 when the load is received. Stepped portion 322 is provided inside the body of the 310 to be inserted and caught, one side is composed of a salt water discharge portion 323 to discharge the salt water from the reservoir 320.
도 8은 본 발명 소금물 공급부의 소금물 저장용기(310)가 소금물 저장조(320)에 삽입 설치되어 작동되는 상태를 도시한 작동상태 단면도로서 소금물 저장조(320)의 유출버튼지지대(321)에 의하여 저장용기(310)의 유출버튼(312)이 눌려져 유출밸브(313)가 개방된 상태로서 저장조(320) 내의 일정 수위를 유지하면서 소금물을 공급하게 된다.8 is a cross-sectional view illustrating an operating state in which the brine storage container 310 of the present invention brine supply unit is inserted into the brine storage tank 320 is operated by the outlet button support 321 of the brine storage tank 320. The outlet button 312 of the 310 is pressed to supply the brine while maintaining a certain level in the reservoir 320 as the outlet valve 313 is opened.
즉 소금물 저장용기(310)의 상부가 윗덮개(315)에 의하여 밀폐된 상태에서 소금물 저장조(320)내의 수위가 낮아지면 유출버튼(312)부의 유출밸브(313)를 통하여 공기가 주입되면서 소정량씩 소금물이 배출되고, 다시 수위가 올라가 아래덮개(311)부가 잠기게 되면 더 이상의 공기유입이 차단되어 소금물의 배출이 정지되어 결과적으로 저장조(320)내의 수위를 일정하게 유지시키며 소금물을 공급할 수 있도록 하는 것이다.That is, when the water level in the salt water storage tank 320 is lowered in the state where the upper portion of the brine storage container 310 is closed by the top cover 315, air is injected through the outlet valve 313 of the outlet button 312 and a predetermined amount. When the brine is discharged and the water level rises again and the lower cover 311 part is locked, further air inflow is blocked and the discharge of the brine is stopped, resulting in keeping the water level in the reservoir 320 constant and supplying brine. It is.
도 9는 살균수 및 알칼리수 제조원리를 도시한 것으로서 양극(201)과 음극(205) 사이에 이온교환막(203)이 설치된 상태로서 직류전원 공급장치(210)에의해 전원을 공급하면서 소금물이 0.05% - 0.2% 함유된 유체를 통과시킨다.9 is a view illustrating the sterilizing and alkaline water production principles, in which a salt water is 0.05% while supplying power by the DC power supply 210 with an ion exchange membrane 203 installed between the anode 201 and the cathode 205. Pass the fluid containing 0.2%.
이때 양극측에서의 반응은The reaction at the anode side
H2O → H++ OH- H 2 O → H + + OH -
4OH-- 4e- → O2 4OH -- 4e- → O 2
H2O + O2- 2e-→ O3↑ + 2H+ H 2 O + O 2 - 2e - → O 3 ↑ + 2H +
2Cl-- 2e-→ 2Cl → Cl2↑ 2Cl - - 2e - → 2Cl → Cl 2 ↑
Cl2+ H2O → HOCl + H++ Cl- Cl 2 + H 2 O → HOCl + H + + Cl -
또한 음극에서의 반응은In addition, the reaction at the cathode
2H2O + 2e-→ 2OH-+ H2↑ 2H 2 O + 2e - → 2OH - + H 2 ↑
와 같다.Same as
이와 같은 본 발명에 의하면According to the present invention as described above
첫째 ; 하나의 몸체내에 3가지 기능을 할 수 있는 장치를 함께 조립하여 장치가 간단하면서도 효율적으로 이용될 수 있다.first ; The device can be used simply and efficiently by assembling a device capable of three functions in one body together.
둘째 ; 살균수 제조를 위한 소금물 주입장치를 에젝터를 사용하여 주입하도록 하므로서 장치비용을 절감할 수 있다.second ; The device cost can be reduced by allowing the brine injection device for sterilizing water to be injected using an ejector.
셋째 ; 소금물 저장용기와 저장조를 사용하여 소금물 저장용기의 수위에 따른 소금물 주입유량의 변화를 최소화 할 수 있다.third ; The brine reservoir and the reservoir can be used to minimize the change of the brine injection flow rate depending on the brine reservoir level.
넷째 ; 소금물 저장용기의 윗덮개에 소금계량컵을 일체화함으로서 소금계량을 보다 쉽게 하고 컵분실의 가능성을 줄일 수 있다.fourth ; By incorporating the salt weighing cup into the top cover of the brine reservoir, salt weighing can be made easier and the possibility of cup loss can be reduced.
다섯째 ; 전해조의 스페이서(Spacer)의 상단부와 하단부에 유체흐름 분산망을 설치하여 유체가 전극과 이온교환막의 전체부위에 고르게 퍼져 흐르게 함으로서 면적이용 효율을 최대화하였다.fifth ; A fluid flow dispersion network was installed at the top and bottom of the spacer of the electrolytic cell to maximize the area utilization efficiency by allowing the fluid to flow evenly over the entire area of the electrode and the ion exchange membrane.
여섯째 ; 동일한 전해조와 직류전원 공급장치로부터 10 - 20V의 직류전원을 공급하여 살균수를 만들고 5 - 10V의 직류전원을 공급하여 정수 및 알칼리수를 만들 수 있도록 하여 장치비용을 절감하였다.Sixth; The equipment cost was reduced by supplying 10-20V DC power from the same electrolyzer and DC power supply to make sterilized water and 5-10V DC power to make purified and alkaline water.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 하나의 장치구성을 통하여 3가지 각기 다른 성질의 물을 제조 할 수 있도록 하므로서 별도의 살균을 위한 전용살균 장치를 부착하지 않고 음용수(정수 및 알카리수)와 살균수를 제조할 수 있도록 한 매우 유용한 기술인 것이다.As described above, the present invention enables to manufacture water of three different properties through a single device configuration, so that drinking water (clean water and alkaline water) and sterilizing water can be prepared without attaching a dedicated sterilizing device for sterilization. It's a very useful technique.
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