KR100476639B1 - 이온수용 정수기의 전해조 세척장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온수용 정수기의 전해조 세척장치에 관한 것으로서, 본 발명은 산성이온수를 만들기 위한 전극인 플러스 전극판(+)인 양극판과 알칼리이온수를 만들기 위한 전극인 마이너스 전극판(-)인 음극판이 마련된 양극실과 음극실을 갖추고 있는 전해조를 포함하는 이온수용 정수기에 있어서, 상기 전해조의 일측면에 부착되어 전해조내부로 초음파를 발생시키도록 구성된 초음파발진부와, 상기 초음파발진부에 발진신호를 인가하는 초음파발진회로부로 구성된 초음파발생기가 설치됨으로써, 상기 초음파발생기로부터 발진하는 초음파를 이용하여 상기 전해조의 전극판에 고착된 스케일을 제거하도록 된 것을 특징으로 하는 이온수용 정수기의 전해조 세척장치를 제공한다.

따라서, 본 발명은 상기 초음파발생기로부터 발진하는 초음파를 이용하여 전해조의 전극판에 고착되는 스케일(scale)을 자동으로 세척 및 제거함으로써, 전해조의 수명을 연장할 수 있도록 함은 물론, 종래와 같은 전해조의 음극과 양극을 반전시킬 필요가 없게 된다.

Description

이온수용 정수기의 전해조 세척장치{Washing Apparatus of an Electrolytic Bath in Water Dispenser for Ionized Water}

본 발명은 이온수용 정수기의 전해조 세척장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초음파발생기로부터 발진하는 초음파를 이용하여 전해조의 전극판에 고착되는 스케일(scale)을 자동으로 세척 및 제거함으로써, 전해조의 수명을 연장할 수 있도록 함은 물론, 종래와 같은 전해조의 음극과 양극을 반전시킬 필요가 없도록 한 이온수용 정수기의 전해조 세척장치에 관한 것이다.

일반적으로 정수기는 이미 정수된 물이 담겨져 있는 물통을 장착하여 냉수 혹은 온수로 활용하는 것과, 수돗물 등의 원수에 연결되어 이를 여과함으로써 정수로 제공하는 것으로 대분되고 있으나, 최근에는 수돗물을 단순히 여과시켜 음용할 수 있도록 정수하는 것 외에 알칼리 이온수를 제공하여 음용할 수 있도록 한 정수기가 출시되고 있다.

즉, 최근 고혈압, 당뇨병, 심장병 등 현대 성인병의 중요원인 중의 하나가 고기류, 생선류 등 산성식품의 과다섭취로 인한 체질의 산성화이며, 이러한 산성체질을 약알칼리 체질로 개선하기 위해 알칼리 이온수를 가정에서 손쉽게 생성시켜 마실 수 있는 정수기의 일종인 이온 냉/온수 공급 장치가 개발되어 사용되고 있는 것이다.

이와 같은 알칼리 이온수를 공급할 수 있는 정수기에 관련된 종래 기술로는 대한민국 실용신안 등록번호 제305721호(2003년 2월 14일 등록)등에 공지되어 있다.

이와 같이 종래에 개시된 이온수용 정수기는 그 외관 구조 및 종류가 다양하게 제시되고 있는 바, 이온수용 정수기는 그 크기에 따라 거실이나 복도 등에 세워서 사용할 수 있도록 상대적으로 크기가 큰 스탠드형과, 싱크대 위쪽에 안착시켜 수도꼭지에 직결하여 사용할 수 있도록 상대적으로 크기가 작은 데스크형 등으로 구분할 수 있다.

이러한 이온수용 정수기의 원리를 보여주는 기본적인 구성이 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이온수용 정수기는, 크게 수돗물(원수)을 정수하는 정수필터를 갖춘 정수기(A)와, 정수된 물을 전기분해 하여 이온수를 생성하는 전해조(B)로 구분된다.

즉, 수돗물 등이 정수기(A)에서 정수된 다음, 상기 전해조(B)에서 전기분해를 통해 산성이온수와 알칼리이온수로 분리되도록 되어 있는 것이다.

이와 같은 이온수용 정수기의 바람직한 구성에 대해서 도 2를 참조하여 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이온수용 정수기는 수도꼭지(10)로부터 제공된 원수를 다수개의 정수필터(20)로 정수한 다음 저장하는 저장탱크(30)와, 상기 저장탱크(30)에 연결되어 저장탱크(30)로부터 제공된 정수를 전기 분해하여 알칼리이온수를 만들기 위한 음극실(40)과 산성이온수를 만들기 위한 양극실(41)을 갖으면서 그 내부에 전극판과 격막 등이 형성된 전해조(B)와, 상기 전해조(B)의 음극실(40)로부터 배출되는 알칼리이온수를 임시 저장하는 알칼리수조(90)와, 상기 알칼리수조 (90)로부터 공급되는 알칼리이온수를 냉각 보관할 수 있는 냉각 장치가 구비된 냉수탱크(50)와, 상기 알칼리수조(90)와 연결되어 알칼리이온수를 공급받아 가열 저장할 수 있는 히터가 구비된 온수탱크(60)를 갖추고 있다.

이때, 상기 냉수탱크(50) 및 온수탱크(60)에는 온수 및 냉수콕크(70, 80)가 연결되어 필요에 따라 알칼리 온수 및 냉수를 배출하여 음용할 수 있도록 되어 있다.

여기서, 상기 정수필터(20)는 종래 공지 공용되고 있는 다양한 방식의 정수필터가 사용될 수 있으며, 이러한 복수개의 필터, 예를 들어 선처리 필터, 카본 필터, 실버 카본 필터, 후처리 카본 필터 등의 조합을 이용하여 구현할 수 있다.

그리고, 이온수 생성을 위한 상기 전해조(B) 역시, 종래 공지 공용되고 있는 물의 전해질 분리 여과할 수 있는 기술에 따른 다양한 방식의 전해조가 이용될 수 있다.

즉, 상기 알칼리이온수와 산성이온수를 분리시키는 전해조(B)의 내부에는, 산성이온수를 만들기 위한 전극인 플러스 전극판(+)이 마련된 양극실(41)과, 알칼리이온수를 만들기 위한 전극인 마이너스 전극판(-)이 마련된 음극실(40)을 갖추고 있으며, 물의 전해질을 분리 여과하여 이온수를 생성하는 전극판 및 격막(멤브레인) 등이 형성되어 있다.

이에, 상기 전해조(B)의 내부에 물을 통과시키면서 두 전극에 전류를 가하면 전기 분해가 이루어지는데 통과하는 물 속에 수소 이온이 증가되어 산소 분자가 생성된다.

이때, 물 속에 함유되어 있는 여러 가지 광물질이 이온화되어 알칼리이온수를 구성하는 성분인 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 수소 등은 격막을 통해 마이너스 전극판(-) 쪽으로 이동하여 모이고, 산성이온수를 구성하는 성분인 염소, 황, 인 등은 양극판(+)으로 이동하여 모인다.

물론, 음용할 수 있는 이온수란 알칼리이온수를 의미하므로, 알칼리이온수의 형성 시 함께 생성된 산성이온수는 그대로 외부로 배출되거나 도시되지 않은 별도의 저장통에 저장된 후 필요에 따라 세면 등의 화장수(미용수)로 사용될 수 있다.

이때, 산성이온수의 배출경로는 상기 도시되지 않은 호스접속부 중 어느 하나에 산성수 배출호스를 접속시킴으로써 간편하게 배출시킬 수 있으며, 또한, 상기 냉수탱크(50) 및 온수탱크(60)에 들어 있는 알칼리이온수를 장기간 사용하지 않았을 경우, 알칼리이온수의 페하지수(pH;수소이온농도)가 변할 우려가 있음으로 오래된 알칼리이온수를 사용자 임의로 배출시킬 수 있도록 되어 있다.

물론, 상기와 같은 구성 외에도 도시되지는 않았지만, 전원 공급 위한 각종 스위치 및 온/냉수 공급 위한 각종 밸브 등이 마련되어 있고, 또한 전체적인 정수기의 작동을 제어하기 위한 각종 회로 및 전원이 연결된 PCB기판이 장착되는 별도의 컨트롤박스가 구비되어 있으며, 상기한 여러 가지 구성요소들을 도시되지 않은 하나의 캐비넷 내에 배치되어 있다.

한편, 상기와 같은 구성을 갖는 이온수용 정수기에 있어서, 전술한 바와 같이, 상기 전해조(B)는 전기적 성질을 가진 이온만 통과할 수 있는 격막에 의해 음극실(40)과 양극실(41)로 구분되어 있으며, 여기에 전압을 인가하게 되면 물이 전기분해 되면서 이온수가 생성되는 것이다.

즉, 상기 음극실(40) 및 양극실(41)의 각 전극에 전압을 인가시키게 되면, 상기 양극실(41)에서는 수산이온이 환원되어 산소가스가 발생되므로 물 속의 수산이온이 소비되고, 이때 수산이온 이외의 염소, 인, 유황 등의 음이온은 산을 형성하여 양극실(41)의 물은 산성을 띠게 된다.

그리고, 상기 음극실(40)에서는 수소이온이 환원되어 수소 가스가 발생되므로 물 속의 수소이온이 소비되고, 이때 수소이온 이외의 나트륨, 마그네슘, 칼슘 등의 양이온은 수소 이온쌍을 형성하여 음극실(40)의 용액은 알칼리성을 띠게 된다.

이렇게 생성된 알칼리이온수는 음료용으로 사용되고, 산성이온수는 피부미용이나 소독수로 사용되며, 특히 음료용으로서의 알칼리이온수는 전기분해에 의한 6각 고리구조(육각수)가 갖추어져 건강유지에 탁월한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

한편, 이러한 이온수를 얻기 위한 전기분해 과정에 있어서, 특히 상기 음극실(40)의 음극판(-)에 있어서는 장기간 전기분해에 의한 칼슘, 마그네슘 등의 스케일(scale)이 고착 때문에 전해전류가 감소되는 현상이 발생되며, 이러한 경우 전기분해가 충분히 이루어지지 않게 된다.

이러한 음극판(-) 측의 스케일 생성은 필연적인 것이므로, 상기 스케일에 의한 이온화의 저하를 방지하기 위해 주기적으로 스케일을 제거해 주어야 한다.

이를 위해 종래에는 상기 음극과 양극을 반전시켜 어느 한쪽에 스케일이 고착되는 것을 방지시켜 주는 방법을 사용하였다.

이렇게 되면, 상기 음극실(40)과 양극실(41)이 주기적으로 반전되는데, 이러한 경우 알칼리이온수와 산성이온수의 최종배출구에서도 이온수의 성상이 반전되므로, 수요자가 선택된 이온수를 얻기 위해서는 최종배출구와 연결되는 배출라인은 극실의 주기적 반전에 따라 교환되어야 한다.

이에 따라 종래에는 배관라인 상에 전환밸브가 설치되어 있으며, 그 일례로 각각의 배관라인에 서보모터에 연결된 회전체를 실시하고, 이 회전체에 전환수로를 형성하여, 이온수의 성상반전에 따라 회전체가 회전됨으로써 수로가 변경되도록 하고 있다.

그러나, 이러한 경우 회전체의 전환수로 각 연결공의 수밀이 어려우며, 이것은 회전체와 그 전환수로를 이루기 위한 주변구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.

이와 같이 종래에 전해조의 양극 및 음극을 반전시켜 스케일을 제거하는 방법은, 상기와 같이 양극실과 음극실이 반전되기 때문에 그에 따른 알칼리이온수와 산성이온수의 배출 상태를 초기의 설정된 배관라인에 맞춰 배출되도록 하기 위한 별도의 구성을 필요로 하기 때문에 전체적인 구성이 매우 복잡해진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 초음파발생기로부터 발진하는 초음파를 이용하여 전해조의 전극판에 고착되는 스케일(scale)을 자동으로 세척 및 제거할 수 있도록 함으로써, 전해조의 수명을 연장할 수 있도록 함은 물론, 종래와 같은 전해조의 음극과 양극을 반전시킬 필요가 없도록 한 이온수용 정수기의 전해조 세척장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 산성이온수를 만들기 위한 전극인 플러스 전극판(+)인 양극판과 알칼리이온수를 만들기 위한 전극인 마이너스 전극판(-)인 음극판이 마련된 양극실과 음극실을 갖추고 있는 전해조를 포함하는 이온수용 정수기에 있어서, 상기 전해조의 일측면에 부착되어 전해조내부로 초음파를 발생시키도록 구성된 초음파발진부와, 상기 초음파발진부에 발진신호를 인가하는 초음파발진회로부로 구성된 초음파발생기가 설치됨으로써, 상기 초음파발생기로부터 발진하는 초음파를 이용하여 상기 전해조의 전극판에 고착된 스케일을 제거하도록 된 것을 특징으로 하는 이온수용 정수기의 전해조 세척장치.를 제공함으로써 달성된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온수용 정수기의 사시도 이고, 도 4는 본 발명에 따라 이온수용 정수기의 전해조에 초음파발생기가 설치된 상태를 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 초음파발생기가 설치된 전해조의 개략적인 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 이온수용 정수기는, 외관을 형성하는 캐비넷(1)과, 캐비넷(1)의 전면을 형성하는 전면판(2)으로 이루어져 있다.

상기 전면판(2)의 거의 중앙영역에는 정수, 상온수, 알칼리 냉수 및 온수를 선택적으로 배출할 수 있는 한 개의 냉/온수콕크(3)와 산성이온수를 배출할 수 있는 산성수콕크(4)가 각각 마련되어 있고, 상기 냉/온수콕크(3)의 위쪽에는 정수, 상온수, 알칼리 냉수 및 온수를 선택적으로 배출할 수 있도록 조절하는 조절노브 (5)가 마련되어 있다.

그리고, 상기 조절노브(5) 주변에는 이온수용 정수기의 작동을 조작하는 각종 스위치(6)가 마련되어 있고, 상기 조절노브(5) 상부에는 상기 각종 스위치(6)와 연계하여 이온수용 정수기의 동작 상태를 표시하는 디스플레이부(7)가 마련되어 있다.

또한, 상기 캐비넷(1)의 일측면에는 전원, 혹은 냉수 및 온수를 온/오프 (ON/OFF) 선택하는 한편 기타 기능을 갖는 스위치가 장착된 컨트롤박스(8)가 장착되어 있다.

이때, 상기 컨트롤박스(8) 내에는 정수 혹은 알카리이온수나 산성이온수 등을 배출시키기 위한 도시되지 않은 배출호스 및 드레인호스가 접속되는 호스접속부가 마련되어 있다.

물론, 상기 캐비넷(1) 내부에는, 종래 기술에서 설명한 바와 마찬가지로, 정수 및 이온수를 생성하기 위한 다양한 구성요소들이 설치되어 있으나, 여기서는 이 구성요소들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 본 발명은 상기 캐비넷 내부에 설치되어 정수된 물을 전기분해 하여 이온수로 생성하는 전해조에 있어서, 전기분해 과정에서 전극판에 고착되는 스케일을 제거할 수 있는 세척장치에 관한 것임으로, 이에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 전해조(B)는, 산성이온수를 만들기 위한 전극인 플러스 전극판(+)인 양극판(41a)이 마련된 양극실 (41)과, 알칼리이온수를 만들기 위한 전극인 마이너스 전극판(-)인 음극판(40a)이 마련된 음극실(40)을 갖추고 있는 공지 공용되고 있는 통상의 전해조 이다.

물론, 상기 전해조(B)의 양 전극판(40a,41a) 사이에는 전기적 성질을 가진 이온만 통과할 수 있는 격막(일명, 맴브레인;42)이 설치되어 음극실(40)과 양극실 (41)로 구획하고 있다.

그리고, 상기 전해조(B)의 상단부에는 정수된 물이 음극실(40)과 양극실(41)로 각각 공급될 수 있도록 정수 공급용 배관라인(미도시)이 연결되는 유입공 (40b,41b)이 형성되어 있고, 상기 전해조(B)의 음극실(40)과 양극실(41)의 일측면에는 전기분해를 통해 생성된 알칼리이온수 및 산성이온수를 배출할 수 있도록 이온수 배출용 배관라인(미도시)과 각각 연결되는 배출공(40c,41c)이 형성되어 있다.

이와 같은 구성을 통해 상기 전해조(B)에서는, 종래 설명한 바와 같이, 전기분해를 통해 이온수를 생성하게 된다.

그런데, 이와 같은 전기분해 과정에서 필연적으로 상기 음극실(40)의 음극판(40a)에 마그네슘, 칼슘과 같은 스케일이 고착되게 되면서 전해조(B)의 이온수 생성 기능을 저하시키게 되는 데, 본 발명은 이와 같이 음극에 스케일이 고착될 때, 이 스케일을 제거하여 전해조(B)의 이온수 생성 기능이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 스케일을 손쉽게 제거할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.

즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 전해조(B)의 일측에 초음파를 발생시킬 수 있는 초음파발생기(9)를 장착하여 초음파를 이용하여 음극판(40a)에 고착된 스케일을 제거할 수 있도록 하고 있다.

이때, 상기 초음파는 인간이 들을 수 있는 가청 주파수 범위 이외의 음파로, 보통 20000Hz 이상의 높은 주파수 영역을 가지고 있으며, 이러한 초음파를 이용하여 통신이나 정밀 가공과 세척, 의료용 기기 등의 다양한 산업 분야에 응용하여 사용되고 있음은 주지된 사실이다.

특히, 이러한 초음파를 수질 개선 분야에 적용하여 초음파에 의한 미세한 진동으로 용수를 반복적으로 유동시켜 수질이 활성화되도록 하고, 미세한 진동으로 발생하는 기포로 인하여 용수의 이온화 작용을 촉진시키고 스케일 형성을 방지하도록 하는 효과가 있음이 입증되어 있는 것 또한 주지된 사실이다.

따라서, 이와 같은 입증된 초음파의 세척 기능을 감안하여 본 발명에서도 상기 이온수용 정수기의 캐비넷(1) 내부에 초음파발생기(9)를 마련하고 있고, 이 초음파발생기(9)를 통해 전해조(B)의 전극판에 고착된 스케일을 제거하도록 하는 데 그 특징이 있는 것이다.

이때, 상기 초음파발생기(9)는 진동자로 이루어진 초음파발진부(9a)와 초음파발진회로부(9b)로 이루어져 있다.

이러한 구성을 갖는 초음파발생기(9)에 대한 구조 및 작동에 대해서는 이미 널리 공지 공용되고 있음은 물론, 다양한 형태의 구조로 변형 가능한 것임으로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 상기 초음파발진부 (9a)가 전해조(B)의 일측면에 부착되어 위치하면서 전해조(B)내부로 초음파를 발생시키도록 구성됨과 동시에 상기 초음파발진회로부(9b)에 연결되어 있고, 상기 초음파발진회로부(9b)는 초음파발진부(9a)에 발진신호를 인가하는 부분으로서 전해조 (B)의 일측에 일정거리를 두고 위치하면서 캐비넷(1)의 내부 일정 공간 내에 위치 고정되는 구성을 가진다.

물론, 상기 초음파발진회로부(9a)는 이온수용 정수기 전체를 제어하는 컨트롤박스(8)에 연결되어 도시되지 않은 별도의 스위치 조작 혹은 자동 설정된 제어 방식에 의해 작동 여부가 결정되게 된다.

따라서, 본 발명에 적용되고 있는 초음파발생기(9)의 경우, 상기 초음파발진부(9a)가 전해조(B)의 외벽에 장착된 상태에서 초음파를 전해조(B) 내부로 발진시켜 전해조(B)내부의 물을 진동시킴으로써, 전해조(B)의 전극판(특히, 음극판(40a))에 고착된 스케일을 초음파 진동에 의해 전극판에서 떨어뜨리고, 이렇게 떨어진 스케일은 전해조(B)를 세척하는 물과 함께 외부로 배출되도록 하고 있다.

물론 이때, 초음파를 이용한 전해조(B) 세척은, 우선 전해조(B)를 일정시간 사용한 후 주기적으로 초음파를 발진시켜 자동으로 세척이 이루어 질 수 있도록 미리 프로그램화 할 수도 있고, 사용자가 임으로 스위치 조작하여 필요에 따라 그때그때 전해조(B)를 세척할 수도 있다.

특히, 본 발명의 참조도면에서는 상기 초음파발진부(9a)가 전해조(B)의 외벽에 그대로 장착되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하지 않고, 전해조(B) 일측면에 초음파를 배출시키기 위한 방출구(미도시)를 형성하고, 이 방출구에 초음파발진부(9a)를 부착시킨 형태로 구성하여 보다 직접적으로 전해조(B) 내부의 물을 진동시킬 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 진동자로 이루어진 초음파발진부와 초음파발진회로부로 이루어진 초음파발생기를 전해조의 일측면에 연결 장착함으로써, 초음파발생기부터 발진하는 초음파를 이용하여 전해조의 전극판에 고착되는 스케일(scale)을 간단하게 자동 혹은 수동으로 세척 및 제거함에 따라 전해조의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 종래와 같이 전해조의 전극판에 고착되는 스케일을 제거하기 위해 양극과 음극을 반전시키던 방식을 사용하지 않아도 되기 때문에 종래 양극과 음극을 반전시킴에 따라 여러 가지 배관라인을 변경을 위해 마련되던 서브모터에 연결된 회전체 및 전환밸브와 같은 복잡한 구성들이 불필요로 하게 되는 효과를 가진다.

도 1은 종래 이온수용 정수기의 원리를 보여주는 기본적인 구성도,

도 2는 종래 이온수용 정수기에서 원수가 이온수로 형성되는 과정을 개략적으로 도시한 블록도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온수용 정수기의 사시도,

도 4는 본 발명에 따라 이온수용 정수기의 전해조에 초음파발생기가 설치된 상태를 보여주는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 초음파발생기가 설치된 전해조의 개략적인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 캐비넷 2 : 전면판

3 : 냉/온수콕크 4 : 산성수콕크

5 : 조절노브 6 : 스위치

7 : 디스플레이부 8 : 컨트롤박스

9 : 초음파발생기 9a : 초음파발진부

9b : 초음파발지회로부 B : 전해조

40 : 음극실 40a : 음극판

41 : 양극실 41a : 양극판

40b,40b : 유입공 40c,41c : 배출공

42 : 격막

Claims (1)

1. 산성이온수를 만들기 위한 전극인 플러스 전극판(+)인 양극판과 알칼리이온수를 만들기 위한 전극인 마이너스 전극판(-)인 음극판이 마련된 양극실과 음극실을 갖추고 있는 전해조를 포함하는 이온수용 정수기에 있어서,

   상기 전해조의 일측면에 부착되어 전해조내부로 초음파를 발생시키도록 구성된 초음파발진부와, 상기 초음파발진부에 발진신호를 인가하는 초음파발진회로부로 구성된 초음파발생기가 설치됨으로써,

   상기 초음파발생기로부터 발진하는 초음파를 이용하여 상기 전해조의 전극판에 고착된 스케일을 제거하도록 된 것을 특징으로 하는 이온수용 정수기의 전해조 세척장치.