KR100552582B1 - 펌프를 이용한 일체형 자동재생 연수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연수의 온도 변화에 적절하게 대응하고 펌프에 의해 자동으로 재생이 이루어지도록 한 자동재생 연수기에 관한 것으로서, 플로우 센서를 거쳐 전환밸브의 선택에 의해 필터에서 이온수지탱크로 원수가 입수될 때, 상기 이온수지탱크의 측면 상부와 하부 및 하단에서 상단으로 입수되어 출수구로 배출되도록 함으로써 온도변화에 따른 연수의 온도편차 범위를 적절하게 조절하여 적정온도의 연수를 사용하도록 하고, 상기 이온수지탱크 내의 이온수지를 재생할 때에는 일정 주기마다 전환밸브의 선택에 의해 일정 시간동안 재생된 재생수가 펌프의 작동에 의해 이온수지탱크 내에 일정 시간동안 머물러 있다가 배출되도록 한 펌프를 이용한 일체형 자동재생 연수기에 관한 것이다.

연수, 플로우 센서, 온도 센서, 솔레노이드 밸브, 필터, 재생, 펌프

Description

펌프를 이용한 일체형 자동재생 연수기{A WATER SOFTENING APPARATUS OF ONE BODY TYPE USING OF PUMP}

도 1은 본 발명에 따른 자동재생 연수기의 설치 상태도이고,

도 2는 본 발명에 따른 자동재생 연수기의 작동상태 흐름도이다.

(도면 부호의 설명)

1...이온수지탱크, 2...이온수지,

3...출수구, 4...필터통,

5...재생통, 6...플로우 센서,

7...온도 센서, 8...4웨이 전환밸브,

9...감압밸브, 10...정제원수 배출구,

11...솔레노이드 1밸브, 12...솔레노이드 2밸브,

13...솔레노이드 3밸브, 15...재생액 배출구,

16...펌프, 17...역류방지 체크밸브,

18....잔수 배출구, 19...재생수 배출구,

본 발명은 연수의 온도 변화에 적절하게 대응하고 펌프에 의해 자동으로 재생이 이루어지도록 한 자동재생 연수기에 관한 것으로서, 상세히는 원수가 필터를 거쳐 이온수지탱크로 입수되어 연수로 배출될 때 발생되는 온도변화를 제어하여 항상 적정 온도로 배출하도록 하고, 상기 이온수지탱크의 이온수지를 재생할 때 펌프에 의해 재생통에서 재생수가 자동으로 이온수지탱크로 입수되도록 한 펌프를 이용한 일체형 자동재생 연수기에 관한 것이다.

일반적으로 수돗물(본 발명에서는 원수(原水)로 칭하고 있음)에는 정화과정에서 사용된 다량의 염소성분이 포함되어 있으며, 노후된 관, 수질오염 등으로 인해 인체에 해로운 철, 아연, 납, 수은 등 각종 중금속(이온)도 함유되어 있다. 이와 같은 수돗물은 인체에 치명적이지는 않지만 피부를 세척할 때 그대로 사용하게 되면 물 속에 포함된 금속이온과 비누의 지방산이 결합하여 금속성 이물질을 만들게 되고, 이러한 금속성 이물질이 피부에 접촉하여 알레르기와 같은 각종 피부질환을 일으키거나 피부의 노화를 촉진시키게 된다.

따라서, 이를 방지하기 위해 수돗물을 Na⁺형 강산성 양이온교환수지에 통과시켜 경도(硬度) 성분인 Ca²⁺와 Mg²⁺을 수지 중의 Na⁺와 교환하여 단물인 연수(soft water)로 만드는 연수기가 개발되어 주로 세정용으로 이용되고 있다.

이와 같은 연수기는 연수탱크 내에 미세한 알갱이(ball) 형상의 이온교환수지가 대량으로 저장되어 있는 상태에서 수돗물을 상기 연수탱크 내로 계속적으로 통과시켜 이온교환수지와 접촉시킴으로써 연수를 만들어내게 되는데, 상기 이온교환수지가 수돗물과의 계속적인 접촉에 의해 Na 성분이 상당부분 감소하게 되어 이를 보전하기 위해 NaCl 성분으로 이루어진 소금물을 연수탱크 내로 투입하게 되며, 이것에 의해 상기 이온교환수지가 소금물의 Na 성분을 흡착하여 재생이 되게 된다.

그런데, 이러한 이온교환수지의 재생작업에 있어 종래에는 소금이 담겨진 재생통에 수돗물을 부어 소금물로 만든 후, 연수기의 사용자가 재생통을 들어서 직접 연수탱크 내로 소금물을 투입하는 방법으로 이온교환수지의 재생작업을 실시하고 있었기 때문에, 상기 재생작업이 그만큼 불편하였지만 어쩔 수 없이 이를 감수하였고, 재생작업의 불편함 때문에 어쩌다 재생주기를 놓치는 경우에는 비효율적으로 연수기를 사용하게 되는 문제가 있었다

또, 건전지와 솔레노이드 밸브를 이용하여 재생액을 소비자가 원하는 때에 자동적으로 공급되도록 하는 재생방법도 있으나, 이는 건전지로 작동되는 기기들이 전기적으로 쇼트가 발생되는 등 제품 자체의 문제가 있고 이러한 구성으로 인해 제조원가가 상승하는 문제도 있었다.

이외에도 연수기 탱크 내에 고농도의 NaCl을 투입한 후 정체시키는 재생방법도 있으나, 이는 정체시간의 지연으로 가역반응에 의한 효율저하의 문제가 있고, 또한 연수기 탱크 내에 NaCl을 직접 투입하는 재생방법도 있지만, 재생할 때마다 NaCl의 용해정도가 달라 효율이 일정치 않다는 문제가 있었다.

한편, 종래 연수기에서 온수를 사용할 때 히터에 의해 연수가 가열된 후에 수전금구에서 사용하기 적정한 온도로 조정하려고 할 때, 이온수지탱크 내에 남아있던 잔수 등에 의해 적정 온도의 연수조정이 수월하게 이루어지지 않았던 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 연수기의 이온교환수지 재생작업의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 플로우 센서를 거쳐 전환밸브의 선택에 의해 필터에서 이온수지탱크로 원수가 입수될 때, 상기 이온수지탱크의 측면 상부와 하부 및 하단에서 상단으로 입수되어 출수구로 배출되도록 함으로써 온도변화에 따른 연수의 온도편차 범위를 적절하게 조절하여 적정온도의 연수를 사용하도록 하고, 상기 이온수지탱크 내의 이온수지를 재생할 때에는 일정 주기마다 전환밸브의 선택에 의해 일정 시간동안 재생된 재생수가 펌프의 작동에 의해 이온수지탱크 내에 일정 시간동안 머물러 있다가 배출되도록 한 펌프를 이용한 일체형 자동재생 연수기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

플로우 센서와 온도 센서를 거쳐 수전금구로부터 공급받는 원수의 흐름이 4방향으로 이어지는 4웨이 전환밸브, 이온수지를 내장하면서 하단부에 출수구를 갖 는 이온수지탱크, 펌프에 의해 정제소금(NaCl)이 용해되어 있는 재생수를 상기 이온수지탱크의 상단으로 공급하여 하단부에 장착된 솔레노이드 3밸브를 통해 배출하는 재생통, 상기 수전금구에서 감압밸브를 거쳐 통과한 원수를 내장된 필터로 정제하여 선택적으로 상기 이온수지탱크의 측면 상부와 하부 및 하단에서 상단으로 공급하여 출수구로 배출하는 필터통, 이 필터통으로부터 상기 이온수지탱크 측면의 상부와 하부로 각각 입수되는 입수구에 각각 장착된 솔레노이드 1밸브와 솔레노이드 2밸브, 상기 구성들의 동작을 제어하기 위한 마이컴이 일체로 이루어져, 상기 4웨이 전환밸브를 통해 원수가 선택적으로 상기 재생통, 상기 필터통을 통한 이온수지탱크의 측면과 하단, 상기 출수구로 각각 배출하도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 필터통 내의 필터는 비타민 C와 활성탄으로 이루어진 것을 다른 특징으로 하고 있다.

또, 상기 솔레노이드 3밸브와 출수구 사이는 잔수를 방류하는 잔수 배출구와 재생수를 배출하는 재생수 배출구로 분기되어 있는 것을 또 다른 특징으로 하고 있다.

또, 일정 횟수의 재생주기를 반복한 후에 재생알람을 표시하도록 상기 재생통에 설치한 LED 점멸등을 더 포함함을 또 다른 특징으로 하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 펌프를 이용한 자동재생 연수기에 대한 일 실시예를 상세히 설명한다. 우선 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동재생 연수기의 설치 상태도를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이,

이온수지탱크(1)는 내부에 이온수지(2)가 저장되어 하단부에 연수 출수구(3)가 형성되어 있고, 그 옆에는 필터통(4)이 설치되어 있으며, 계속해서 상기 필터통의 옆에는 내부에 약 2.8㎏ 정도의 정제소금(NaCl)이 저장되어 있는 재생통(5)이 설치되는 한편, 연수기 내에는 수전금구(미도시)로부터 공급되는 원수의 흐름을 감지하는 플로우 센서(flow sensor)(6)와 온도 센서(7) 및 4웨이 전환밸브(8)가 일체로 설치되어, 원수가 상기 플로우 센서와 온도센서 및 전환밸브를 차례로 거치면서 각 부분으로 공급하도록 되어 있다.

또한, 상기 4웨이 전환밸브의 전단에는 감압밸브(9)가 설치되어 전환밸브의 선택에 의해 원수가 상기 감압밸브를 거쳐 필터통에 내장된 필터에 의해 정제됨과 동시에, 정제된 원수는 상기 필터통 하단의 정제원수 배출구(10)를 통해 상기 이온수지탱크 측면의 상부와 하부 및 하단에서 상단으로 공급되어 연수 출수구(3)를 통해 배출하도록 연결되어 있되, 상기 필터통에서 정제된 원수가 이온수지탱크 측면의 상부와 하부로 공급되는 입구에는 솔레노이드 1밸브(11)와 솔레노이드 2밸브(12)가 각각 설치되어 있다. 이때, 상기 필터통 내의 필터는 원수 내의 잔류 염소를 제거할 목적으로 비타민 C와 활성탄으로 이루어지도록 함으로써 원수를 보다 효율적으로 정제하도록 하고, 상기한 바와 같이 상기 전환밸브와 필터통 사이에 감압밸브가 설치되어 있으므로 상기 필터통으로 유입되는 원수는 일정한 압력 및 유량을 유지한 상태에 있게 된다..

또, 원수가 상기 전환밸브(8)의 선택에 의해 재생통(5)의 상단부로 공급되도록 연결되고, 상기 재생통 내에서 만들어지는 재생액이 배출되는 상기 재생통 하단부의 재생액 배출구(15)와 이온수지탱크(1) 상단부 사이에는 상기 재생액 배출구 쪽에는 펌프(16)가 설치되고, 상기 이온수지탱크 상단부 쪽에는 역류방지 체크밸브(17)가 설치되어, 상기 재생액 배출구를 통해 펌프의 작동에 의해 배출되는 재생액이 역류방지 체크밸브를 거쳐 이온수지탱크 내로 유입하도록 연결되어 있으며, 이온수지탱크 내에서 재생액으로 재생된 후 상기 이온수지탱크 하단에 설치된 솔레노이드 3밸브(13)를 통해 출수구(3)로 재생수가 배출하도록 연결되어 있되, 상기 솔레노이드 3밸브와 출수구 사이는 이온수지탱크 내의 잔수를 배출하는 Ø9 크기의 잔수 배출구(18)와 재생수를 배출하는 Ø2 크기의 재생수 배출구(19)로 분기된 상태로 각각 연결되어 있다.

여기서, 종래와 같이 상기 전환밸브와 출수구 사이도 원수가 직접 공급되도록 서로 연결되어 있어, 상기 전환밸브의 선택에 의해 원수가 연수과정을 거치지 않고 직접 배출되도록 한다.

또, 도시하지는 않았지만 상기 구성들의 작동을 제어하기 위한 마이컴이 연수기 내의 적절한 위치에 설치되어 있도록 한다.

이와 같이 구성되는 연수기에 의해 일정량의 정제소금이 저장된 재생통으로 재생에 필요한 일정량의 원수가 전환밸브의 선택에 의해 상기 재생통으로 투입되 고, 일정 시간이 경과한 후 펌프를 작동시켜 이온수지탱크에 투입되면, 솔레노이드 3밸브가 일정 시간동안 개방되면서 재생을 실행하게 되며, 상기 전환밸브의 위치를 연수로 전환한 후 일정 시간동안 이온수지탱크의 린스를 실시하되, 이에 대해서는 이온수지탱크 내의 연수의 온도변화를 조절하는 작동과 함께 다음의 도 2를 참조한 설명에서 보다 상세히 다루어질 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 자동재생 연수기의 작동상태 흐름도를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이,

수전금구로부터 공급되는 원수는 플로우 센서가 감지한 상태에서 전환밸브의 선택에 의해 연수를 사용할 때에는 연수의 효율 및 온도 변화를 원활히 하기 위해 이온수지탱크의 측면으로 설치된 솔레노이드 1밸브와 솔레노이드 2밸브가 15초∼20초 동안 열렸다가 닫히면서 원수가 공급되어 상기 이온수지탱크 내에 남아있던 잔류 연수와 혼합되고, 이후에 상기 이온수지탱크의 하단으로 원수가 공급되어 이온수지에 의해 연수가 이온수지탱크의 상단을 통해 출수구로 배출된다.

여기서, 38∼42℃의 범위 내에 있는 적정한 샤워온도의 연수를 수전금구의 온수 및 냉수 선택으로 사용하고자 할 때, 상기 솔레노이드 1밸브 및 솔레노이드 2밸브가 닫혀 있는 상태에서 원수가 입수할 때의 온도를 온도 센서가 감지하여, 초기 온도 센서가 기억하고 있는 온도(38∼42℃)와의 비교를 통해 온도편차가 ±3℃를 벗어나지 않으면, 상기 솔레노이드 1밸브 및 솔레노이드 2밸브가 계속해서 닫혀있도록 함으로써 적정한 샤워온도를 유지하면서 연수가 배출되도록 하고, 상기 온도편차가 ±3℃를 벗어나게 되면, 상기 솔레노이드 1밸브 및 솔레노이드 2밸브가 다시 열려 원수가 공급되는 과정을 되풀이 함으로써 적정한 샤워온도를 유지하면서 연수가 배출되도록 한다.

이때, 수전금구에서 온수를 선택한 후 서서히 가열되어 약 10초 후에 정상적인 온수가 되더라도 온도 센서의 특성을 감안하여, 일정한 값을 보증하여 준다. 참고로 온도 센서가 실온을 감지하는데는 약 2∼3초가 소요된다.

플로우 센서가 최초 동작할 때에만 상기 솔레노이드 1밸브 및 솔레노이드 2밸브가 열린 상태에서 10초 시점(실온감지에 필요한 2∼3초 후의 값)의 원수 온도를 기억하게 하고, 10초 이후의 온도와 비교하여, ±3℃ 범위를 유지하면 상기 솔레노이드 1밸브 및 솔레노이드 2밸브가 닫힌 상태에서 연수를 사용하게 하고, ±3℃ 범위를 벗어나면 상기 솔레노이드 1밸브 및 솔레노이드 2밸브를 일정시간 열어 이온수지탱크 내의 온도를 조절한 후 닫힌 상태를 유지한다. 냉수를 선택할 때에는 동일한 플로우를 유지한다.

다음에, 전환밸브의 작동에 의해 연수를 선택하지 않고 원수를 선택할 때에는 출수구를 통해 바로 원수가 출수되고, 상기 전환밸브가 원수도 선택하지 않고 재생을 선택할 때에는 상기 재생통 내에 저장된 정제소금을 충분히 용해할 수 있도록 약 2∼3분 동안 원수를 재생통 내로 공급하여 약 700g 정도의 상기 정제소금(NaCl)을 용해함으로써 재생액을 생성하고, 이 재생액을 펌프의 작동에 의해 약 2∼3분 동안 이온수지탱크 내로 공급함으로써 재생을 실시하되, 약 2.8㎏이 저장되어 있는 정제소금이 한번에 약 700g 정도 용해되어 재생액을 생성하므로 2개월에 4번 정도의 재생동작이 이루어지도록 횟수를 기억하게 하여, 4번까지는 계속 해서 재생동작이 이루어지게 하고, 4번이 됨과 동시에 상기 정제소금의 교환을 알릴 수 있도록 LED가 점멸하도록 한다.

이때, 상기 재생액이 이온수지탱크 내로 투입될 때, 상기 이온수지탱크 내에는 잔류 연수가 남아 있으므로 이와 혼합되어 재생의 효율이 저하되는 것을 방지하기 위해, 솔레노이드 3밸브를 통해 배출되는 관을 Ø9 크기의 잔수 배출구와 재생수를 배출하는 Ø2 재생수 배출구로 분기시켜 출수구와 연결되도록 함으로써, 재생통 내에서 정제소금이 용해되고 있는 동안에는 상기 잔수 배출구를 통해 잔수를 완전히 방류한 후에, 상기 재생수 배출구를 통해 재생액에 의해 재생된 재생수가 약 10∼15분 동안 배출되도록 한다.

이와 같이 재생을 완료한 후에는 상기한 바와 같이 전환밸브를 연수로 선택하여 약 5분간 이온수지탱크 내에 원수를 공급함으로써 린스과정을 실시하여 이온수지의 재생을 완료하게 된다.

한편, 상기 재생주기의 선택을 상기 재생과정에서는 2개월에 4번으로 하였으나, 소비자의 필요에 따라 더 길거나 더 짧은 주기로 할 수도 있고 어떤 경우에는 소비자가 수시로 선택하여 재생을 실시할 수 있도록 할 수도 있다.

그런데, 지금까지 설명된 본 발명에 따른 연수기의 각 구성들은 도시하지는 않았지만 연수기 내에 장착되는 일반적인 마이컴에 의해 제어되어 작동을 하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

이상과 같은 목적과 구성으로 이루어진 본 발명의 펌프를 이용한 자동재생 연수기에 의하면, 연수기를 사용할 때에 변화되는 연수 온도를 자동으로 적정하게 조정할 수 있게 됨으로써, 적정한 샤워온도를 유지하면서 연수가 배출되도록 연수기를 사용할 수 있게 되고, 펌프에 의해 재생액이 이온수지탱크 내에 공급되도록 함으로써, 재생작업이 간편하고도 편리하게 이루어지는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 플로우 센서(6)와 온도 센서(7)를 거쳐 수전금구로부터 공급받는 원수의 흐름이 4방향으로 이어지는 4웨이 전환밸브(8);

   이온수지(2)를 내장하면서 하단부에 출수구(3)를 갖는 이온수지탱크(1);

   펌프(16)에 의해 정제소금(NaCl)이 용해되어 있는 재생수를 상기 이온수지탱크의 상단으로 공급하여 하단부에 장착된 솔레노이드 3밸브(13)를 통해 배출하는 재생통(5);

   상기 수전금구에서 감압밸브(9)를 거쳐 통과한 원수를 내장된 필터로 정제하여 선택적으로 상기 이온수지탱크의 측면 상부와 하부 및 하단에서 상단으로 공급하여 상기 출수구로 배출하는 필터통(4);

   이 필터통으로부터 상기 이온수지탱크 측면의 상부와 하부로 각각 입수되는 입수구에 각각 장착된 솔레노이드 1밸브(11)와 솔레노이드 2밸브(12);

   상기 구성들의 동작을 제어하기 위한 마이컴이 일체로 이루어져;

   상기 4웨이 전환밸브를 통해 원수가 선택적으로 상기 재생통, 상기 필터통을 통한 이온수지탱크의 측면과 하단, 상기 출수구로 각각 배출하도록 한 것을 특징으로 하는 펌프를 이용한 일체형 자동재생 연수기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 필터통(4) 내의 필터는 비타민 C와 활성탄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 펌프를 이용한 일체형 자동재생 연수기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 솔레노이드 3밸브(13)와 출수구(3) 사이는 잔수를 방류하는 잔수 배출구(18)와 재생수를 배출하는 재생수 배출구(19)로 분기되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프를 이용한 일체형 자동재생 연수기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   일정 횟수의 재생주기를 반복한 후에 재생알람을 표시하도록 상기 재생통에 설치한 LED 점멸등을 더 포함함을 특징으로 하는 펌프를 이용한 일체형 자동재생 연수기.

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