KR100408014B1 - 이중 하우징형 연수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온 교환 수지를 이용하는 연수기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 연수기는 상면과 하면에 출수구(114)와 입수구(112)가 각각 구비되고, 그 내부 공간에 이온교환수지(130)가 유동될 수 있도록 충진되며, 이온교환수지가 출수구와 입수구를 통해 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 한 쌍의 메쉬망(118a, 118b)이 내부 공간의 상부 및 하부에 각각 설치된 외측 하우징(110); 및 외측 하우징보다 작은 크기를 가지며 입수구를 통해 유입된 물이 그 내부를 통과하여 출수구로 흐르도록 상하단이 메쉬망들에 각각 고정됨 관형상의 부재로서, 외측 하우징의 이온교환수지를 그 내부로 유입하기 위한 수지 입구(122)와 그 내부의 이온교환수지를 외측하우징으로 유출하기 위한 수지 출구(124)가 그 하부 및 상부에 각각 형성된 내측 하우징(120)을 포함한다.

Description

이중 하우징형 연수기{Double housing type water softner}

본 발명은 이온 교환 수지를 이용하는 연수기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 연수기는 수돗물, 자연수 등과 같은 원수를 이온교환수지와 반응시켜 원수로부터 칼슘 이온, 마그네슘 이온 등과 같은 경수 성분을 제거하여 원수를 온천수와 같은 상태로 연수화시키는 장치이다.

도 1은 이러한 연수기의 일 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 연수기는 입수구(22)와 출수구(24)를 가지는 하우징(12)의 내부에 이온교환수지(16)가 충진되어 있는 구조로 이루어져 있다. 입수구(22)는 하우징(12)의 상면에 구비되어 있고, 출수구(24)는 하우징(12)의 하면에 구비되어 있다. 또한, 하우징(12)의 내부에는 이온교환수지(16)가 입수구(22) 및 출수구(24)를 통해 하우징(12)의 외부로 누출되는 것을 방지하고 또한 이온교환수지(16)가 하우징(12) 내에서 유동하는 것을 방지하기 위한 메쉬망(mesh-net)이 설치되어 있다.

입수구(22)를 통해 하우징(12) 내부로 유입된 원수는 이온교환수지(16)를 통과하면서 연수화되고, 출수구(24)를 통해 하우징(12)의 외부로 유출된다.

도 2는 연수기의 다른 예를 도시한다. 도 2에 도시된 연수기는 입수구(42)와 출수구(44)가 모두 하우징(32)의 하면에 구비되어 있고, 격리용 메쉬망(35)이 하측 메쉬망(34b)의 일측으로부터 상방으로 연장하고 있다. 이에 따라, 입수구(42)를 통해 유입된 원수는 격리용 메쉬망(35)을 따라 이온교환수지(16)의 상방으로 올라갔다가 다시 하방으로 내려와서 출수구(44)를 통해 외부로 유출된다.

그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 연수기들의 경우 입수구로 유입된 물이 이온교환수지를 통과할 때 이온교환수지 내에서의 물의 분배가 골고루 이루어지지 못하며, 특히 입수구 및 출수구 근처에 물과 반응하지 못하는 부분이 있어 이온교환수지의 이용율이 낮다.

또한, 목욕물과 같이 온수와 냉수가 혼합된 원수를 연수시키는 경우, 수도꼭지로부터 입수구로 공급되는 원수의 온도가 변화되면 원수에 의해 이온교환수지의 온도가 완전히 변화된 다음에야 출수구와 연결된 사워기를 통해 배출되는 물의 온도가 변화된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 수도꼭지에서의 온도 변화에 따른 샤워기에서의 온도 변화가 시간차를 두고 추종하게 되므로, 사용자 입장에서 샤워기를 통해 배출되는 물의 온도를 조절하기가 어려운 불편함이 있다.

이러한 불편함을 해소하기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 냉수와 온수를 각각 별도의 모듈(50a, 50b)을 이용하여 연수화한 다음 냉수와 온수를 혼합하는 방식이 제안되기도 하였다. 그러나, 이 경우 냉수와 온수의 사용 비율이 일정하지 않기 때문에 사용량이 많은 쪽의 모듈에 충진된 이온교환수지가 그 능력을 상실하고 나면 연수 효과를 기대하기 어렵기 때문에, 이온교환수지의 재생이 잦아진다. 또한, 두 개의 모듈을 사용하므로 장치의 부피가 커져 많은 공간을 차지할 뿐만 아니라 가격도 비싸진다.

본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로, 이온교환수지의 사용 효율이 높은 연수기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 냉수 및 온수가 혼합된 원수의 사용시 온도 조절이 용이한 연수기를 제공하는데 다른 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 각각 종래의 연수기의 예들을 도시한 개략도.

도 3은 종래의 연수기에서 냉온수 혼합 사용시 수도 꼭지와 샤워기에서의 시간에 따른 온도 변화를 도시한 그래프.

도 4는 종래의 연수기의 또다른 예로서 냉수 및 온수를 각각 연수화하는 별도의 모듈들로 이루어진 연수기를 도시한 개략도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연수기를 도시한 개략도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연수기의 작동 상태도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연수기의 냉온수 혼합 사용시 수도 꼭지와 샤워기에서의 시간에 따른 온도 변화를 도시한 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 외측 하우징 112 : 입수구

114 : 출수구 120 : 내측 하우징

122 : 수지 입구 124 : 수지 출구

126 : 체크 밸브 130 : 이온교환수지

133 : 이온교환수지층

이러한 목적들은, 상면과 하면에 출수구와 입수구가 각각 구비되고, 그 내부 공간에 이온교환수지가 유동될 수 있도록 충진되며, 이온교환수지가 출수구와 입수구를 통해 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 한 쌍의 메쉬망이 내부 공간의 상부 및 하부에 각각 설치된 외측 하우징; 및 외측 하우징보다 작은 크기를 가지며 입수구를 통해 유입된 물이 그 내부를 통과하여 출수구로 흐르도록 상하단이 메쉬망들에 각각 고정됨 관형상의 부재로서, 외측 하우징의 이온교환수지를 그 내부로 유입하기 위한 수지 입구와 그 내부의 이온교환수지를 외측하우징으로 유출하기 위한 수지 출구가 그 하부 및 상부에 각각 형성된 내측 하우징을 포함하는 본 발명에 따른 이중 하우징형 연수기에 의해 달성된다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 이중 하우징형 연수기는 내측 하우징 내외부의 압력차에 따라 상기 수지 입구를 개폐하는 밸브를 더 포함한다.

또한, 바람직하게는, 내측 하우징의 상부는 내측 하우징의 중앙부보다 큰 직경을 가지며, 내측 하우징의 하부는 하방으로 갈수록 직경이 커지는 형상을 가진다.

또한, 바람직하게는, 본 발명에 따른 연수기는 출수구를 통해 빠져나가는 물의 온도를 검출하는 온도 센서와, 온도 센서에서 감지된 물의 온도를 표시하는 표시기를 더 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연수기를 개략적으로 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연수기는 외측 하우징(110)과 내측 하우징(120)을 포함하고 있다.

외측 하우징(110)은 그 하면에 구비된 입수구(112)와 상면에 구비된 출수구(114)를 가진다. 외측 하우징(110)의 내부 공간 상, 하부에 각각 메쉬망(116, 118)이 설치되어 있다. 메쉬망(116, 118)은 후술할 이온교환수지(130)의 입자 크기보다 작은 메쉬 크기를 가진다.

내측 하우징(120)은 외측 하우징(110)보다 작은 직경과 길이를 가지고 상하면이 개방된 관형상의 부재이며, 그 상하단이 메쉬망(116, 118)에 고정되는 것에 의해 외측 하우징(110)의 내부 공간에 설치되어 있다. 이때, 내측 하우징(120)의 개방된 상하면은 각각 외측 하우징(110)의 출수구(114) 및 입수구(112)와 마주보도록 위치된다. 이에 따라 입수구(112)를 통해 외측 하우징(110) 내부로 유입된 물은 내측 하우징(120)을 통과한 다음 출수구(114)를 통해 배출된다.

내측 하우징(120)의 상부는 내측 하우징(120)의 중간 부분에 비하여 큰 직경을 가진다. 그리고, 내측 하우징(120)의 하부는 하방으로 갈수록 점점 그 직경이 커지는 형상을 가진다. 내측 하우징(120)의 상부 일측에는 내측 하우징(120)과 외측 하우징(110)의 내부 공간을 소통시키는 수지 출구(124)가 형성되어 있다. 수지출구(124)의 직경은 2 내지 10mm인 것이 바람직하다.

그리고, 내측 하우징(120)의 하부 일측에는 역시 내측 하우징(120)과 외측 하우징(110)의 내부 공간을 소통시키는 수지 입구(122)가 형성되어 있다. 수지 입구(122)는 체크 밸브(126)에 의해 개폐되며, 이 체크 밸브(126)는 내측 하우징(120) 내부와 외측 하우징(110)의 내부 공간 사이의 압력차에 의해 작동된다.

외측 하우징(110)과 내측 하우징(120) 및 메쉬망(116, 118)에 의해 한정되는 공간에는 이온교환수지(130)가 충진된다. 여기서, 이온교환수지(130)는 유동이 가능하도록 공간의 일부분을 비운 상태로 충진된다. 또한, 충진되는 이온교환수지(130)는 그 상단이 수지 출구(124)보다 아래에 위치된다.

또한, 출수구(114)의 일측에는 온도 감지 센서(142)가 설치되어 있으며, 온도 감지 센서(142)와 연결된 온도표시기(144)는 사용자가 용이하게 볼 수 있는 위치에 설치되어 있다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 연수기의 작용은 다음과 같다.

우선, 연수기를 통해 물이 흐르지 않는 상태에서 수지 입구(122)에 설치된 체크 밸브(126)는 개방된 상태로 유지된다.

입수구(112)를 통해 외측 하우징(110) 내부로 원수가 유입되면, 유입된 원수는 내측 하우징(120)을 통과하여 출수구(114)로 흐른다. 내측 하우징(120)을 통과하는 물의 유속에 의해 내측 하우징(120)과 외측 하우징(110)의 내부 공간 사이에압력차가 생기면 외측 하우징(110)의 내부 공간에 충진된 이온교환수지(130)는 수지 입구(122)를 통해 내측 하우징(120)으로 유입되고 물과 함께 상방으로 이동된다. 이온교환수지는 그 비중이 대략 1.2로서 물보다 약간 무거운 정도이기 때문에 물의 흐름에 의해 용이하게 유동된다.

내측 하우징(120)의 상부에서 물은 메쉬망(116)을 통과하여 출수구(114)를 통해 외부로 빠져나간다. 그러나, 이온교환수지(130)는 그 입자가 메쉬망(116)의 메쉬 크기보다 커 메쉬망(116)을 통과하지 못하므로 내측 하우징(120)의 상부에 점점 쌓이게 된다(도 6 참조). 그리고, 내측 하우징(120)의 이온교환수지(130) 중 일부는 수지 출구(124)를 통해 외측 하우징(110)의 내부 공간으로 다시 빠져나간다.

이와 같이, 내측 하우징(120)의 상부에 이온교환수지층(133)이 형성되면 내측 하우징(120)을 통과하는 원수의 수압이 높아져 수지 입구(122)의 체크 밸브(126)는 닫히게 된다. 체크 밸브(126)가 닫히는 것에 의해 외측 하우징(110)의 내부 공간에 충진된 이온교환수지(130)는 더 이상 내측 하우징(120)으로 유입되지 않는다. 또한, 수압에 의해 이온교환수지층(133)은 점점 단단해져, 수지 출구(124)를 통해 이온교환수지(130)가 외측 하우징(110)의 공간으로 배출되는 것도 중지된다.

이러한 상태에서 내측 하우징(120)을 통과하는 원수는 내측 하우징(120)에 형성된 이온교환수지층(133)을 통과하면서 연수화된 다음 출수구(114)를 통해 외측 하우징(110)의 외부로 빠져나간다.

한편, 입수구(112)를 통한 원수의 유입이 중지될 경우, 물의 압력은 저하되어 수지 입구(122)의 체크 밸브(126)는 개방되고, 이온교환수지층(133)은 중력에 의해 하방으로 이동되면서 서로 섞인다.

이와 같이, 물이 연수기를 통과할 때, 물은 실질적으로 내측 하우징 내부에 형성된 이온교환수지층만을 통과하기 때문에 원수는 매우 신속하게 연수기를 통과한다. 이에 따라, 냉수 및 온수가 혼합된 원수가 입수구를 통해 유입될 때, 출수구와 연결된 샤워기로부터 배출되는 물의 온도는, 도 7에 도시된 바와 같이, 종래에 비하여 매우 빠르게 수도꼭지에서의 온도 변화에 추종한다. 또한, 출수구에 설치된 온도 센서에 의해 출수구를 통해 배출되는 물의 온도가 감지되어 온도 표시기를 통해 표시되므로 사용자는 물의 온도를 용이하게 알 수 있다.

그리고, 연수기가 작동을 개시할 때와 작동을 중지할 때 내측 하우징 내부의 이온교환수지와 외측 하우징의 내부 공간에 충진된 이온교환수지 사이에 유동으로 인한 순환과 혼합이 일어나므로, 외측 하우징에 충진된 이온교환수지 전체가 낭비없이 고르게 사용될 수 된다.

이와 같은 구성 및 작용을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 연수기의 개선 효과를 알아보기 위하여, 본 출원인은 강산성 양이온 교환수지(2eq/L)가 각각 충진된 종래의 연수기 및 본 발명의 일 실시예에 따른 연수기를 이용하여 100ppm의 경수 성분을 함유하는 원수에 대한 연수화 실험을 실시하였다. 실험 결과 이온교환수지 1L당 초기 연수량이 종래의 연수기는 1.0톤으로 나타난 반면 본 발명의 일 실시에에 따른 연수기의 경우 1.2톤으로 나타나 종래에 비해 우수한 연수 효과를 가지는 것으로 판명되었다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 상면과 하면에 출수구와 입수구가 각각 구비되고, 그 내부 공간에 이온교환수지가 유동될 수 있도록 충진되며, 이온교환수지가 상기 출수구와 입수구를 통해 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 한 쌍의 메쉬망이 내부 공간의 상부 및 하부에 각각 설치된 외측 하우징; 및

   상기 외측 하우징보다 작은 크기를 가지며 상기 입수구를 통해 유입된 물이 그 내부를 통과하여 상기 출수구로 흐르도록 상하단이 상기 메쉬망들에 각각 고정된 관형상의 부재로서, 상기 외측 하우징의 이온교환수지를 그 내부로 유입하기 위한 수지 입구와 그 내부의 이온교환수지를 상기 외측하우징으로 유출하기 위한 수지 출구가 그 하부 및 상부에 각각 형성된 내측 하우징을 포함하는 이중 하우징형 연수기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내측 하우징 내외부의 압력차에 따라 상기 수지 입구를 개폐하는 밸브를 더 포함하는 이중 하우징형 연수기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 내측 하우징의 상부는 내측 하우징의 중앙부보다 큰 직경을 가지며, 내측 하우징의 하부는 하방으로 갈수록 직경이 커지는 형상을 가지는 연수기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 출수구를 통해 빠져나가는 물의 온도를 검출하는 온도 센서와, 온도 센서에서 감지된 물의 온도를 표시하는 표시기를 더 포함하는 연수기.