KR100596338B1

KR100596338B1 - 이온교환수지의 재생이 용이한 양방향 순환구조의 연수기

Info

Publication number: KR100596338B1
Application number: KR1020040028882A
Authority: KR
Inventors: 박진서
Original assignee: 박진서
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2006-07-06
Also published as: KR20050074883A

Abstract

본 발명은 알갱이 모양의 특수 고분자 화합물로서 이온교환수지가 내부에 충전된 연수 탱크내에 하부에서 원수를 유입시키고 상향 분산 이온교환하여 경수를 연수로 변환하여 배출시키는 종래 일반적인 연수기의 구조적인 특성상 이온수지의 일부층으로만 흘러내리는 채널링 현상이나 원수가 흘러내리지 못하는 사류층이 발생하여 연수변환효율이나 재생효율이 저하되고 사용수명이 감소되는 제반 문제점을 해결하여 사각층 없이 물이 골고루 순환될 수 있고 상향 또는 하향식의 순환시스템을 선택적으로 채택할 수 있게끔 발상의 전환을 하여 연수탱크를 양방향의 간단한 물순환구조로 형성하여 수지 접촉면적이 확장되고 원수가 골고루 분산될 수 있는 지그재그 수로 형태의 관체로 형성하므로서 연수효율 및 재생능력이 극대화될 수 있는 개량 구조의 양방향 물순환 연수기에 관한 것이다.

연수기, 이중 유출입, 양방향 물순환, 재생능력, 지그재그 관체, 연수효율

Description

이온교환수지의 재생이 용이한 양방향 순환구조의 연수기{Two way control type water conditioner for ion exchange resin clear washing}

도 1은 본 발명의 외관 구성을 도시한 사시도

도 2는 본 발명의 전체 구성을 도시한 단면 구성도

도 3은 본 발명의 배관 구성을 확대 도시한 예시도

도 4는 종래 기술의 연수탱크내에 이온교환수지가 단순 내장된 연수기

도 5는 종래 기술의 수지층에 인위적인 교반장치가 부설된 연수기

도 6은 개별 카트리지를 병렬의 순차적으로 연결한 다단계형 연수기

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10:케이스 20:연수탱크

21:수지주입관 21a:캡

22:재생액주입관 22a:캡

23:상단연결부 24:하단연결부

25:샤워기 26:수도

27:급수방향전환밸브 28:배수방향전환밸브

29a:급수본관 29b:급수지관

30a:배수본관 30b:배수지관

본 발명은 연수변환능력이 우수하고 이온교환수지의 재생이 용이한 양방향 물순환구조의 연수기에 관한 것으로서, 더욱 자세히는 알갱이 모양의 특수 고분자 화합물로서 이온교환수지가 내부에 충전된 연수 탱크내에 하부에서 원수를 유입시키고 상향 분산 이온교환하여 경수를 연수로 변환하여 배출시키는 종래 일반적인 연수기의 구조적인 특성상 이온수지의 일부층으로만 흘러내리는 채널링 현상이나 원수가 흘러내리지 못하는 사류층이 발생하여 연수변환효율이나 재생효율이 저하되고 사용수명이 감소되는 제반 문제점을 해결하여 사각층 없이 물이 골고루 순환될 수 있고 상향 또는 하향식의 순환시스템을 선택적으로 채택할 수 있게끔 연수탱크를 양방향의 간단한 물순환구조로 형성하여 수지 접촉면적이 확장되고 골고루 분산될 수 있는 지그재그 수로 형태로 형성하므로서 연수효율 및 재생능력이 극대화될 수 있는 개량 구조의 양방향 물순환 연수기에 관한 것이다.

연수기는 순수한 자연의 물인 연수(단물)가 대기오염과 토양오염, 수도관의 노후화 등의 원인으로 칼슘이나 마그네슘, 철 등의 유해 광물질을 과도하게 함유하게 되어 경도가 높은 경수(센물)화 되므로서 음용수로서 부적합하고 피부질환을 유 발하고 피부노화를 촉진하는 등 일상 생활과 생명 등을 위협하는 문제점을 해결하여 오염되어 경수화된 지하수, 수돗물 등 을 간단한 구조로 된 연수탱크내 나트륨(Na)형의 양이온교환수지를 통과하게 하여 원수 중의 칼슘, 마그네슘, 철 등의 광물질을 수지중의 나트륨 이온(Na⁺)과 치환하여 자연의 물인 연수로 변환시켜 주는 장치로서 음용수만을 정화 재생하는 정수기와는 차이가 있다.

상기한 연수기를 일정기간 사용하게 되면 경도가 높은 원수와의 계속적인 접촉으로 나트륨(Na) 성분이 상당수준 감소하게 되고 경도성분이 과도하게 양이온교환수지에 흡착되게 되므로서 흡착 제거에 의한 교환능력이 포화되어 연수기능이 저하되게 되며 이러한 양이온교환수지에 흡착된 경도성분을 제거하기 위하여 식염용액을(소금물, NaCl) 통액하고 소금물의 나트륨(Na)을 흡착하여 양이온교환수지를 활성화시키므로서 수지를 반복적으로 재생하여 사용하고 있다.

통상의 연수기 구조는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 합성수지 또는 스테인레스 재질의 원통 형상 카트리지 케이스로 된 연수탱크 내부에 여재로서 이온교환수지를 내장하고 원수의 유입방향에 따라 차이는 있으나 일반적으로 저부로는 수도가 연결 파이프 또는 연결 호스로 연결되는 원수 입수구가 형성되어 원수 입수구를 통해 입수된 원수(경수)가 케이스 내부에 충전된 이온교환수지층을 상향이동 및 하향 분산 통과하면서 연수로 변환되어 케이스의 일측면에 위치하여 샤워기 또는 수도로 연결되는 출수구로 배출되게 하므로서 식수 또는 생활용수로 사용하게 하는 구성이다.

그러나 상기한 연수기는 원수 유입구가 저부 또는 측면 어느 하나에만 형성된 카트리지 형태의 연수탱크내에 이온교환수지가 단순 내장(도 4)되거나 수지층에 인위적인 교반장치가 부설된(도 5) 단독형 또는 유입구와 배수구가 하나의 케이스 상하단 중앙에 장착되어 전처리, 본처리 기능의 개별 카트리지를 병렬의 순차적으로 연결한 다단계형(도 6) 등의 다양한 구성으로 형성되나 전자는 양자(도 4, 도 5)모두 이온수지의 일부층으로만 흘러내리는 채널링 현상이나 원수가 흘러내리지 못하는 사류층이 발생함은 물론 후자(도 6)의 경우는 순차적으로 연결된 카트리지를 경유함에 따라 수압의 과다 손실로 연수변환효율이나 재생효율이 저하되고 사용수명이 단축되는 문제점이 있었다.

즉, 상기한 종래 기술들은 연수탱크의 상단에 소금물 투입구에 연통되게끔 소금이 내장된 재생용기가 부착되거나 별도의 연결관으로 외부 재생용기에 연결되어 교환능력이 저하된 연수탱크의 이온교환수지에 소금물 투입구를 통하여 소금물을 주입시켜 이온교환수지를 반복 재생하는 구성으로서 상향 또는 하향으로 수류 방향이 고정되므로서 여재인 이온교환수지의 특정층만 선택적으로 흐르는 채널링 현상이 발생하게 되며 따라서 사류층이 있게 되어 접촉 반응 면적이 축소되고 결국 공급수가 골고루 순환되지 못하게 되므로서 연수 및 재생효율이 낮아질 수 밖에 없 는 없는 구조상 문제점을 필연적으로 내포하고 있었다.

따라서 상기한 이온교환수지와의 접촉면적을 넓히고 소금물이 잘 섞이기 위하여 교반기 등의 인위적인 수단을 사용하여야 하므로 재생작업이 번거롭고 작업공수에 비하여 효율이 떨어지게 되므로 그 작용효과가 부분적이고 불완전한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 종래의 연수기가 가지고 있는 채널링 현상 및 사류층이 발생하지 않게 적정 수압이 유지되고 별도의 교반장치가 없이도 물과 수지의 접촉 반응 면적이 극대화되어 공급수가 이온수지에 골고루 섞이면서 충분히 반응할 수 있게끔, 소정 각도로 경사진 가늘고 긴 지그재그 수로 형태로 연수탱크를 형성하고 연수탱크의 상하 측면으로 수도에 연결되는 급수관과 샤워기에 연통되는 배수관을 방향전환밸브(3way valve)로 상하향 수류방향을 조절할 수 있게 각각 형성하므로서 간단한 양방향의 물순환구조로서 상향 또는 하향식의 순환시스템을 선택적으로 채택할 수 있어 연수효율 및 재생능력이 극대화되므로서 연수작용 및 이온교환수지의 재생이 용이한 양방향 순환구조의 연수기를 제공함에 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 첨부 도면에 의하여 구체적으로 기술하면 다음과 같으며 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 수도에 직접 연결하여 공급되는 원수를 이온교환수지가 내장된 연수탱크를 경유시킴으로써 경수를 연수로 변환시키는 연수기에 있어서,
지그재그 형상의 관체 내부에 이온교환수지가 충전 내장되고 측면 코너부에 다수개의 수지 주입관(21)이 형성된 연수 탱크(20)를 소금물을 주입하는 재생액 주입관(22)과 연통시키고,
상기 연수 탱크(20) 상단 연결부(23)에는 샤워기(25)에 연통되고 배수방향 전환밸브(28)로 분기되는 배수관(30a)(30b)을, 하단 연결부(24)로는 수도(26)와 연통되고 급수방향 전환밸브(27)로 분기되는 급수관(29a)(29b)을 수류 방향이 조절되게끔 각각 연결시켜 연수 및 수지 재생시 상향 또는 하향의 선택적으로 물을 통과시키는 양방향의 간단한 물순환시스템으로서 연수효율 및 재생능력이 극대화되게 하는 양방향 순환구조의 연수기이다.

삭제

본 발명은 경수를 연수로 전환시키는 기능의 이온교환수지가 충전된 하나 또는 복수개의 병렬 연결형 카트리지 형태의 종래 원통형 연수기가 가지는 채널링 (channeling)현상과 사류(死流)층 발생이 없게끔 발상의 전환을 하여 가늘고 길다란 지그재그 형상의 관체로 수압의 손실이 최소화되고 수지와 원수의 접촉반응 표 면적이 넓어지게끔 연수탱크를 형성하는데 제 1의 특징이 있으며, 상기 지그재그 형상 연수탱크의 측면 상단부와 하단부에는 각각 복수개의 전환밸브에 의하여 수류방향을 선택하는 급수관과 배수관을 이중으로 설치하고 하향 또는 상향의 수류방향을 선택하여 샤워기나 수도로 물을 공급하는 물순환구조에 제 2의 특징이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명한다.

본 발명의 지그재그 형상 중공 관체로 된 연수탱크(20)는 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등 합성수지를 원료로 하여 압출 성형에 의하여 내부 형상이 파이프 형상으로 된 금형 내부에 압축공기나 수증기를 불어 넣는 공지의 블로우(blow) 성형법으로 지그재그 형태로 다단 절곡된 관체로 제조하며, 연수 탱크(20)의 관체 내부로는 곡관형 연수탱크의 방향 전환되는 다수개의 코너부에 위치하고 캡(21a)이 나사식으로 결합된 수지주입관(21)의 캡(21a)을 열고 양이온교환수지를 충전시킨 다음 오염되어 경수화된 수돗물을 나트륨(Na)형의 양이온교환수지를 경유시켜 원수 중의 칼슘, 마그네슘, 철 등의 광물질을 수지중의 나트륨 이온(Na⁺)과 치환시켜 자연의 물인 연수로 변환시키는 기능을 하게 되며, 연수탱크(20)를 가늘고 긴 수로로 형성함에 따라 원수가 경유하는 접촉 반응면적이 확장되며 따라서 경수인 원수가 이온교환수지에 빠짐 없이 골고루 혼합되면서 통과하게 되어 충분히 반응하게 되므로서 연수변환효율이 극대화된다.

전술한 지그재그 형상의 연수탱크(20)는 수압 손실이 적어서 원수의 유출입이 용이하게끔 인접한 관체사이가 약간 벌어질 정도로 소정 각도(대략 5-10 도의 경사각도) 경사지고 원수와 수지의 접촉면적이 커지도록 폭이 다소 확장된 내경으로서 유체의 통과가 수월하게 직경이 약 10-15㎝ 이내의 가늘고 긴 지그재그 수로를 형성하여 인위적으로 교반을 하지 않아도 원수가 충분히 반응하게 되며 연수탱크는 공간활용율이 높은 컴팩트한 크기로서 보기 흉하지 않게 외관이 아름답게 디자인된 직사각 함체 형상의 케이스(10)에 내장된다.

상기와 같이 형성된 관체의 연수 탱크(20) 상단 일측에 근접하여 캡(22a)이 부착된 재생액 연결관(22)이 연통되어 있으며 이음새로서 상단 연결부(23)와 하단 연결부(24) 양측면으로는 수도와 연통되는 급수관(29a)(29b)이 급수 방향전환밸브(3way valve)(27)에 의하여 분기되어 급수 본관(29a)은 하단 연결부(23)로 직접, 급수 지관(29b)은 상향으로 방향전환되어 상단 연결부(24)로 연통되고, 샤워기(25)와 직접 연결되는 배수 본관(30a)은 상단 연결부(23)에 곧바로 연결 장착되고 급수관의 중간에 장착된 배수방향 전환밸브(3way valve)(28)에 의하여 수직 하강 연장되는 배수 지관(29b)이 하단 연결부(24)로 연결되어 배수 통로를 공유하는 구성으로서, 결과적으로는 연수탱크(20)의 상단 연결부(23)와 하단 연결부(24)에 급수관(29a)(29b)과 배수관(30a)(30b)이 각각 복수개 이중으로 형성되고 물(공급수)의 흐름을 양방향으로 제어하므로서 연수 및 재생시 상향 또는 하 향의 선택적으로 정량의 물을 통과시키게 형성되며 수도를 하나로 표현하였으나 수도(26)는 T자형 연결 밸브를 이용하여 냉수와 온수 별도로 배관할 수도 있다.

일반적으로 연수기의 재생은 장기간 반복 사용함으로서 경도가 높은 원수와의 계속적인 접촉으로 나트륨(Na) 성분이 상당수준 감소하게 되고 경도성분이 과도하게 양이온교환수지에 흡착되게 되므로서 흡착 제거에 의한 교환능력이 저하된 연수탱크의 이온교환수지에 소금물 투입구를 통하여 소금물을 주입시켜 소금물이 나트륨(Na)을 흡착하고 이온교환수지의 기능을 회복 활성화시키므로서 반복 재생하는 구성으로서, 원수를 물의 흐름 방향과 반대 방향으로 역류시켜 탁도를 제거하여 채널링 현상을 방지하는 역세(back washing)과정, 수지를 세척하는 수세(rinse)과정, 재생제(소금물)를 주입시켜 이온교환수지를 재생하는 소금물 주입(regeneration injection)과정이 상향 또는 하향의 물흐름으로 반복되며 본 고안에서는 급수방향전환 밸브(27) 및 배수방향 전환밸브(28)를 이용하여 급수 및 배수방향을 상하향으로 조정하고 배수 및 급수 본관이 연장되는 중간에 지관을 연결하여 배관 구조를 간소화시키고 물의 흐름을 선택적으로 용이하게 전환시키게 하므로서 이온교환수지의 기능 회복 재생이 용이하게 하였다.

이하 본 발명의 동작을 상세하게 기술한다.

먼저 케이스(10) 외측에 수도와 연결되어 급수관(28a)(28b)으로 연결되도록 형성된 급수방향 전환밸브(27)(3방향 밸브)로 수류를 상향 또는 하향으로 선택 조정하고 칼슘, 마그네슘, 철 등의 광물질 경도성분이 함유된 일정량의 원수가 계속하여 연수탱크(20)로 공급되면 나트륨(Na)형의 양이온교환수지를 통과하게 하여 원수 중의 칼슘, 마그네슘, 철 등의 광물질이 수지중의 나트륨 이온(Na⁺)과 치환되어 연수로 변환되는 것으로서, 이때 급수방향 전환밸브(27)와 배수방향 전환밸브(28)의 선택으로 적정한 폭의 지그재그형 도관 형태의 연수탱크(20)를 일정량의 원수가 소정의 수압을 유지하면서 양이온교환수지층을 빈틈 없이 경유하여 계속적으로 이동하면서 연수화과정을 수행하며 처리가 완료된 연수는 배수관(30a)(30b)으로 흐르게되고 샤위기(25)로 배출되게 된다.(예:수도의 원수가 급수 본관(29a)으로 직접 유입되면 곧바로 배수 본관(30a)으로 배출되고, 급수 지관(29b)으로 유입되면 연수탱크를 역으로 한바퀴 돌아(하향) 배수 지관(30b)을 경유하여 배출되게 된다)

그리고 장기간 반복 사용하여 이온교환수지의 경도 성분때문에 흡착 제거에 의한 교환능력이 저하된 연수탱크(20)를 재생하고자 할 때에도 전술한 연수화 동작과 동일하게 이용하여 전환밸브를 이용하여 수류를 상향 또는 하향으로 선택 조정하여 유체의 흐름을 전환시키게 되는데, 원수를 물의 흐름 방향과 반대 방향으로 역류하게 하는 역세(back washing)과정, 수지를 세척하는 수세(rinse)과정, 재생제(소금)를 주입시켜 이온교환수지를 재생하는 소금물 주입(regeneration injection) 등의 공정 특성에 맞춰 간단한 조작으로 급수방향전환밸브(27) 및 배수 방향전환밸브(28)를 조절하여 급수관(29), 배수관(30)을 급수 본관(29a) 또는 급수 지관(29b) 또는 배수 본관(30a), 배수 지관(30b)으로 개방 또는 폐쇄하는 과정을 반복하여 동일한 수로인 연수탱크(20)의 이온교환수지층을 상향 또는 하향의 교대로 순환시키는 재생동작을 병행 수행하게 되며 캡(22a)이 형성된 재생액 주입관(22)이 연수탱크(20)의 상부 말단부에 근접하여 연통되므로서 소금물의 주입이 더욱 원활하게 되며 소금물의 보충은 캡(22a)을 열고 필요에 따라 수시로 행하면 되는 것으로서 이렇게 하므로서 여재로서 이온교환수지의 특정부분만을 흐르는 채널링 현상이나 사류층의 형성이 완전히 배제된다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 된 본 발명은 종래 연수기가 가지는 채널링 (channeling)현상과 사류(死流)층 발생이 없게끔 발상의 전환을 하여 가늘고 길다란 지그재그 형상의 관체로 수압의 손실이 최소화되고 수지와 원수의 접촉반응 표면적이 넓어지게끔 연수탱크를 형성하고, 지그재그 형상 연수탱크의 측면 상단부와 하단부에 각각 복수개의 급수관과 배수관을 이중으로 설치하고 급수 및 배수 방향 전환밸브에 의하여 하향 또는 상향의 수류방향을 선택하여 연수 및 재생 처리수를 샤워기로 공급하는 물순환구조로서 양방향의 간단한 물순환시스템으로서 연수효율 및 이온교환수지의 재생능력이 극대화되며 컴팩트화되어 설치가 간편하고 조작이 손쉽워 사용자 편의성이 향상되는 효과가 있다.

Claims

수도에 직접 연결하여 공급되는 원수를 이온교환수지가 내장된 연수탱크를 경유시킴으로써 경수를 연수로 변환시키는 연수기에 있어서,

지그재그 형상의 관체 내부에 이온교환수지가 충전 내장되고 측면 코너부에 다수개의 수지 주입관(21)이 형성된 연수 탱크(20)를 소금물을 주입하는 재생액 주입관(22)과 연통시키고,

상기 연수 탱크(20) 상단 연결부(23)에는 샤워기(25)에 연통되고 배수방향 전환밸브(28)로 분기되는 배수관(30a)(30b)을, 하단 연결부(24)로는 수도(26)와 연통되고 급수방향 전환밸브(27)로 분기되는 급수관(29a)(29b)을 수류 방향이 조절되게 각각 연결시켜 연수 및 수지 재생시 상향 또는 하향의 선택적으로 물을 통과시키는 양방향의 물순환 구조를 특징으로 하는 이온교환수지의 재생이 용이한 양방향 순환구조의 연수기