KR100538745B1 - 연수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보다 간단한 구조로 재생액을 주입할 수 있는 연수기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 연수기는 원수 및 연수가 각각 유입 및 유출되는 입구와 출구를 가지는 하우징의 내부에 이온교환수지가 채워지고, 밸브에 의해 개폐되고 재생액이 주입되는 재생액 주입구가 하우징의 하부 일측에 구비되며, 재생액 주입구를 통해 하우징으로 과다하게 주입된 재생액이 배출되는 재생액 배출구가 하우징의 상부에 형성되고 이 재생액 배출구에 재생액 배출관이 연결되어 외부와 연통하는 구성을 가지며, 재생액이 수용된 용기로부터 연장하는 주입 호스의 하단이 상기 주입구에 연결되는 것에 의해 재생액은 하우징의 하측으로부터 상측으로 채워진다.

Description

연수기{Water Softner}

본 발명은 원수로부터 경수 성분을 제거하여 연수를 만드는 연수기에 관한 것이며, 구체적으로는 보다 간단한 구조로 재생액을 주입할 수 있는 연수기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 연수기는 수돗물, 자연수 등과 같은 원수를 주로 이온교환수지와 반응시켜 원수중의 칼슘 이온(Ca²⁺), 마그네슘 이온(Mg²⁺) 등과 같은 경수 성분을 이온교환수지에 포함된 Na⁺이온과 치환하여 제거함으로써 원수를 온천수와 같은 연수로 만드는 장치이다.

이러한 연수기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 입수구(12)와 출수구(14)를 가지는 하우징(10)의 내부에 이온교환수지(20)가 채워져 있는 구성을 가진다. 입구(12)를 통해 유입된 원수는 하우징(10) 내에 채워진 이온교환수지층(20)을 통과하면서 이온교환수지(20)와 반응하여 연수화된 다음 출구(14)를 통해 배출된다.

이러한 연수기를 장시간 사용하면, 이온교환수지(20)의 Na⁺은 줄어들고 Mg²⁺, Ca²⁺이 이온교환수지(20)에 결합되므로 이온교환수지(20)는 그 능력을 상실하게 된다. 이에 따라, 주기적으로 하우징(12) 내의 이온교환수지(20)를 교환해주어야 한다.

그렇지만, 최근에는 능력이 상실된 이온교환수지를 Na⁺이온을 포함하는 물질과 반응시키면 이온교환수지가 다시 Na⁺이온과 결합함으로써 그 능력이 재생될 수 있다는 점을 이용하여, 하우징 내에 Na⁺이온을 포함하는 재생제를 투입함으로써 이온교환수지를 재생시킬 수 있는 구조를 가지는 연수기들이 제안되었다.

그러나, 지금까지 제안된 구성에 있어서 재생제는 하우징의 상측으로 투입된다. 따라서, 재생제가 중력에 의해 하방으로 흘러내림으로써 재생제가 하우징 내부에 채워진 이온교환수지 전체와 반응하지 못하고 이온교환수지 중의 일부와 반응한 다음 재생제 배출구를 통해 외부로 배출되는 문제점이 있다.

이를 감안하여, 재생제를 투입한 다음 하우징 내부의 이온교환수지를 교반함으로써 투입된 재생제가 이온교환수지 전체와 반응할 수 있도록 한 것이 있으나, 이역시 그 효과면에 있어 충분하지 못하며 무엇보다 그 구성이 복잡하다.

이에 따라, 본 발명은 매우 간단한 구조를 가지면서도 재생액이 이온교환수지 전체와 충분히 반응할 수 있도록 된 연수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적은, 원수 및 연수가 각각 유입 및 유출되는 입구와 출구를 가지는 하우징의 내부에 이온교환수지가 채워지고, 밸브에 의해 개폐되고 재생액이 주입되는 재생액 주입구가 하우징의 하부 일측에 구비되며, 재생액 주입구를 통해 하우징으로 과다하게 주입된 재생액이 배출되는 재생액 배출구가 하우징의 상부에 형성되고 이 재생액 배출구에 재생액 배출관이 연결되어 외부와 연통하는 구성을 가지며, 재생액이 수용된 용기로부터 연장하는 주입 호스의 하단이 상기 주입구에 연결되는 것에 의해 재생액은 하우징의 하측으로부터 상측으로 채워지는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 연수기에 의해 달성된다.

여기서, 주입구를 개폐하는 밸브는 상기 주입 호스의 하단이 삽입되는 것에 의해 개방된다.

또한, 상기 재생액 배출관의 일측에는 이를 개폐하기 위한 개폐밸브가 설치되고, 상기 재생액 배출관의 타측에는 외부로부터 상기 재생액 배출관으로만 공기를 통과시키는 체크밸브가 설치되며, 상기 배출관 개폐밸브는 원수 공급측을 개폐하는 밸브와 연동하여, 상기 원수 공급측이 폐쇄될 때 재생액 배출관을 개방하도록 되어 있다.

또한, 용기는 걸구에 걸리는 구멍이 구비된 합성 수지 재질의 팩인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 용기의 걸림 구멍은 용기를 걸구에 걸 때 찢어져 형성되는 동시에, 재생제가 용이하게 하우징으로 주입되도록 용기 내부를 외부와 소통시킨다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연수기의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연수기는 기본적으로 하우징(110) 내부에 이온교환수지(120)가 채워져 있는 구성을 가지고 있다.

하우징(110)의 저면 및 상면에는 원수관(102) 및 출수관(104)과 연결되는 입구(112) 및 출구(114)가 각각 설치되어 있다. 이에 따라, 원수관(102)의 원수는 하우징(110)의 저면을 통해 하우징(110) 내부로 유입되고, 하우징(110) 내의 이온교환수지(120)와 반응하여 연수화된 다음 하우징(110) 상면의 출구(114)를 통해 출수관(104)으로 배출된다.

그리고, 하우징(110)의 하부 일측에 재생액 주입구(116)가 형성되어 있고, 하우징(110)의 상면 일측에 재생액 배출구(118)가 형성되어 있다. 재생액 주입구(116)는 주입구(116)에 설치된 개폐 밸브(117)에 의해 개폐되며, 이 개폐 밸브(117)는 후술하는 재생액 용기(130)의 주입 호스(132) 하단이 주입구(116)로 삽입되는 것에 의해 개방된다. 이러한 개폐 밸브(117)의 구조는 동 기술 분야에서 널리 공지되어 있으며 얼마든지 다양하게 변형 실시할 수 있으므로, 더 이상 상세하게 설명하지는 않는다. 한편, 재생액 배출구(118)는 재생액 배출관(106)을 통해 외부로 연결된다. 재생액 배출관(106)의 일측에는 배출관(106)을 개폐하기 위한 밸브(107)가 설치되어 있고, 또한 일측에는 배출관(106)의 외부로부터 내부로만 공기를 통과시키는 체크 밸브(108)가 설치되어 있다. 바람직하게는, 배출관 개폐 밸브(107)는 원수관(102)을 개폐하는 밸브(103)와 연동되어, 원수관(103)이 폐쇄될 때 재생액 배출관(106)을 개방하도록 작동된다.

이온교환수지(120)를 재생하기 위하여, 우선 원수관(102)과 출수관(104)을 폐쇄한다. 그리고, 배출관 개폐 밸브(107)를 조작하여 재생액 배출관(106)을 개방한다. 만약, 배출관 개폐 밸브(106)가 원수관 개폐 밸브(103)와 연동되어 있으면, 원수관(102)을 폐쇄하는 동시에 재생액 배출관(106)은 개방된다.

그리고 나서, 도 2에 도시된 바와 같이 사각형 비닐 팩 형태의 재생액 용기(130)를 하우징(110)보다 높게 위치시킨다. 바람직하게는, 예를 들어 벽에 고정된 못과 같은 걸구를 이용하여 재생액 용기(130)를 건다. 이를 위하여 재생액 용기(130)의 상부에는 걸구에 걸리는 구멍131이 형성되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 걸구에 걸리는 구멍(131)은 재생재 용기(130)를 걸구에 걸 때 찢어져 형성되며, 동시에 용기(130) 내외부를 소통시킨다. 이에 따라, 재생액이 하우징(110)으로 주입될 때 용이하게 주입될 수 있다. 또한, 용기(130)의 재질도 반드시 비닐에 한정되는 것은 아니며, 팩 형태의 것으로 제조될 수 있는 것이면 어떤 것이나 무방하다. 더욱이, 용기(130)의 형태도 반드시 팩에 한정되는 것은 아니다.

용기(130)가 하우징(110)의 상측에 위치된 상태에서, 용기(130)의 하부로 연장하는 주입 호스(132)의 하단이 주입구(116)에 삽입되면, 주입구(116)의 개폐 밸브(117)가 개방된다. 용기(130)가 하우징(110) 보다 높게 위치되어 있으므로, 용기(130)의 재생액은 주입구(116)를 통해 하우징(110) 내부로 유입된다. 하우징(110) 내부로 유입된 재생액은 하우징(110)의 하부에서부터 상방으로 하우징(110)을 채우면서 이온교환수지(120)와 반응한다.

재생액이 하우징(110)을 완전히 채우고 나면, 넘치는 재생액은 재생액 배출관(106)을 통해 하우징(110)의 외부로 배출된다. 이때, 재생액 배출관(106)의 일측에 설치된 체크 밸브(108)는 재생액 배출관(106)이 일종의 사이펀(siphon) 역할을 하여 하우징(110) 내의 재생액이 재생액 배출관(106)을 통해 완전히 빠져나가 버리는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

재생액이 완전히 주입되고 나서 이온교환수지(120)의 재생이 완료되면, 재생액 용기(130)의 주입 호스(132)를 주입구(116)로부터 분리한다. 이에 따라 주입구(116)의 개폐 밸브(117)는 폐쇄된다. 그리고, 원수관(102)과 출수관(104)을 개방하고 재생액 배출관(106)은 폐쇄한다. 그러면, 원수관(102)을 통해 하우징(110)으로 유입되는 원수에 의해 하우징(110) 내의 재생액은 출수관(104)을 통해 배출된다. 소정 시간이 흘러 재생액이 완전히 배출되고 나면, 연수기의 사용은 다시 정상적으로 이루어질 수 있다.다음에서는 본 발명의 연수기를 이용한 다양한 실험예를 나타내고, 이를 중심으로 본 발명의 재생액 주입에 따른 연수기의 연수 효율을 비교 설명한다. 먼저 아래의 표 1은 본 발명에 따른 연수기의 초기 연수를 통한 경수 제거율을 나타낸 것이다. 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 연수기는 이의 하우징 내부에 채워진 이온교환수지에 의해 소정의 시간 내지는 유량 까지는 100%의 제거율을 보이다가 그 이후부터는 제거율(%)이 점차 감소하면서 연수성능이 떨어지게 된다. 이에 따라, 원수 상태로부터 연수화 과정을 거친 물은 경도가 점차 증가하여 원수 상태에 가까워지게 되는 것이다. 아래의 표 2는 고체 상태의 일반 소금(NaCl)을 이용하여 연수기 내 이온교환수지를 재생시킨 경우의 연수 효율을 보인 것이다. 아래의 표 3은 액체 상태의 재생액(NaCl)을 이용하여 연수기 내 이온교환수지를 재생시킨 경우의 연수 효율을 보인 것이다. 상기 표 2 및 표 3의 비교에서 보는 바와 같이, 고체 상태의 소금을 주입하여 이온교환수지를 재생시킨 표 2의 실험예의 경우 통수시간 108분(통수량 734.4 mL)까지는 경수 성분 제거율이 100%를 유지하다가 이후 급격히 감소하여 통수시간 220분(통수량 1496 mL)에 이르면 제거율은 50% 이하로 떨어지는데 반해, 본 발명에 따른 액체 성분의 재생액을 주입하여 이온교환수지를 재생시킨 표 3의 실험예의 경우 통수시간 275분(통수량 1.87 L)까지도 경수 성분 제거율이 거의 100%에 이르고 있음을 알 수 있다. 따라서, 고체 상태의 소금을 주입하여 이온교환수지를 재생시킨 표 2의 경우 보다 액체 성분의 재생액을 주입하여 이온교환수지를 재생시킨 표 3의 경우가 훨씬 높은 재생 효율을 제공하고 있음을 알 수 있는 것이다. 이는 또한 아래의 표 4의 실험예를 통해서도 확인할 수가 있다. [실험조건]1) 원수경도 : 100 ppm CaCO32) 통수유량 :7 L/min3) 원수온도 : 15∼25℃상기 표 4는 일반 소금을 이용한 이온교환수지 재생시, 그리고 재생액을 이용한 이온교환수지 재생시 연수량 대비 경도 변화를 표로 나타낸 실험예이다. 이 실험에서 재생액 침정에 의한 재생방법은 연수량 3.5톤 까지 경도 30 ppm 이하로 생산할 수 있는데 반해, 일반 소금에 의한 재생방법은 연수량 약 1.7톤 까지만 경도 30 ppm 이하로 생산할 수 있음을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 일반 소금이 원수에 녹는데 일정한 시간이 소요되기 때문에 통수시간 대비 재생 효율이 떨어지는 것이 원인인 것으로 판단되고 있다. 따라서, 본 발명의 연수기와 같이 재생액을 주입하여 이온교환수지를 재생시키는 방법은 일반 소금을 주입하는 방법에 비해 연수 효율이 훨씬 뛰어나며, 아울러 하우징의 하부로부터 채워지는 구조를 가지고 있으므로 재생액이 이온교환수지 전체와 고르게 반응할 수 있는 것이다.

상기된 바와 같은 본 발명에 따르면, 이온교환수지를 재생하기 위한 재생액이 하우징의 하부로부터 채워지는 구조를 가지고 있으므로 재생액이 이온교환수지 전체와 고르게 반응할 수 있다. 또한, 이온교환수지를 교반시키는 등의 별도의 구성이 필요없기 때문에 구성이 매우 간단한 장점이 있다.

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.

도 1은 일반적인 연수기를 도시한 개략도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연수기를 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

102 : 원수관 104 : 출수관

106 : 재생액 배출구 107 : 개폐 밸브

108 : 체크 밸브 110 : 하우징

112 : 입구 114 : 출구

116 : 재생액 주입구 117 : 개폐 밸브

118 : 재생액 배출구 120 : 이온교환수지

130 : 재생액 용기 131 : 구멍

132 : 주입 호스

Claims (5)

1. 원수 및 연수가 각각 유입 및 유출되는 입구와 출구를 가지는 하우징의 내부에 이온교환수지가 채워지고, 밸브에 의해 개폐되고 재생액이 주입되는 재생액 주입구가 하우징의 하부 일측에 구비되며, 재생액 주입구를 통해 하우징으로 과다하게 주입된 재생액이 배출되는 재생액 배출구가 하우징의 상부에 형성되고 이 재생액 배출구에 재생액 배출관이 연결되어 외부와 연통하는 구성을 가지며,

   재생액이 수용된 용기로부터 연장하는 주입 호스의 하단이 상기 주입구에 연결되는 것에 의해 재생액은 하우징의 하측으로부터 상측으로 채워지는 것을 특징으로 하는 연수기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 주입구를 개폐하는 밸브는 상기 주입 호스의 하단이 삽입되는 것에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 연수기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 재생액 배출관의 일측에는 이를 개폐하기 위한 개폐밸브가 설치되고, 상기 재생액 배출관의 타측에는 외부로부터 상기 재생액 배출관으로만 공기를 통과시키는 체크밸브가 설치되며, 상기 배출관 개폐밸브는 원수 공급측을 개폐하는 밸브와 연동하여, 상기 원수 공급측이 폐쇄될 때 재생액 배출관을 개방하도록 된 것을 특징으로 하는 연수기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 용기는 걸구에 걸리는 구멍이 구비된 합성 수지 재질의 팩인 것을 특징으로 하는 연수기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 용기의 걸림 구멍은 상기 용기를 걸구에 걸 때 찢어져 형성되는 동시에, 재생제가 용이하게 하우징으로 주입되도록 상기 용기 내부를 외부와 소통시키는 것을 특징으로 하는 연수기.