KR100786966B1 - 제빙시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제빙(製氷)시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 얼음을 만들고 난 후에 남는 농축수를 이용하여 알칼리수를 제조하기 때문에 전기분해에 필요한 전기 에너지를 절약할 수 있고 냉알칼리수를 얻기 위하여 별도로 냉각시킬 필요가 없으며 제빙시 발생하는 농축수를 효과적으로 이용함으로써 증발기에 스케일이 생성되는 것을 줄여줄 수 있는 이온수 제조장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명인 제빙시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치는, 원수를 정수하는 필터부; 필터부에서 정수된 정수 또는 정수를 냉각하여 만든 냉수를 이용하여 얼음을 만드는 제빙 유니트; 및 얼음을 만들고 난 후 제빙 유니트로부터 배출된 농축수를 전기분해하여 알칼리수와 산성수를 만드는 전해조;를 구비한다.
전해조, 전기 분해, 전기 전도도, 얼음

Description

제빙시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치{Manufacturing apparatus of ionic water using condensed water generated from ice manufacture}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온수 제조장치의 주요 구성도.
도 2는 도 1의 이온수 제조장치의 제빙 유니트를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 이온수 제조장치의 주요 구성도.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
10 : 필터부 20 : 제빙 유니트
100, 100a : 제빙시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치
본 발명은 제빙(製氷)시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 얼음을 만들고 난 후에 남는 농축수를 이용하여 알칼리수를 제조하기 때문에 전기분해에 필요한 전기 에너지를 절약할 수 있고 냉알칼리수를 얻기 위하여 별도로 냉각시킬 필요가 없으며 제빙시 발생하는 농축수를 효과적으로 이용함으로써 증발기에 스케일이 생성되는 것을 줄여줄 수 있는 이온수 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이온수 제조장치는 필터부로부터 공급된 정수를 전기 분해하여 알칼리수와 산성수를 제조하는 장치이다. 알칼리수는 인체에 유익하다고 알려져 있기 때문에 음용수 등으로 이용되고, 산성수는 폐수로 버려지거나 별도의 저장탱크에 수용된 후 세안 또는 미용용수 등으로 사용된다.
이러한 이온수 제조장치는 정수기에 설치되기도 한다. 또한, 정수기에는 제빙유니트가 구비되어 정수, 냉/온수, 알칼리수와 함께 얼음을 사용자에게 공급하기도 한다.
상기 얼음을 만드는 방식으로는 일반적으로 냉동기능을 가지는 냉장고에서 제빙트레이에 물을 가두어 놓고 주변의 온도를 빙점이하로 냉각시켜 얼음을 얼리는 방식과, 빙점 이하로 냉각된 제빙판에 물을 분사하여 제빙(製氷)하는 인젝션 방식과, 빙점 이하로 냉각된 제빙판에 물을 흘려 제빙하는 버티컬 방식 및, 빙점 이하로 냉각된 증발기를 물에 침지되도록 하여 제빙하는 침지형 방식 등이 있다. 상기 방식 중 인젝션 방식, 버티컬 방식, 침지형 방식에서는 제빙한 후 남는 잔수 즉, 농축수가 발생하게 된다.
상기 농축수는 제빙 전의 물에 비하여 TDS가 높고, 이온 성분을 많이 포함한다. 이것은 빙점강하원리 즉, 순수한 물은 0℃에서 얼지만, 이온 등의 성분을 많이 포함하는 물은 0℃ 미만에서 얼게 되는 원리에 의하여 순수한 물이 먼저 얼음으로 만들어지고 이온 등의 성분을 많이 포함하는 물은 상대적으로 제빙되기 어렵기 때문이다. 따라서, 농축수를 배출하지 않고 제빙을 계속할 경우에는 증발기 등에 스 케일이 생성되는 문제가 발생하게 된다.
한편, 물을 정수하기 위하여 역삼투압 멤브레인 필터 또는 나노필트레이션 멤브레인 필터를 사용하면 물속의 이온 성분이 제거되기 때문에 물의 전기 전도도가 25-95% 가량 떨어지게 된다. 다시 말해서, 역삼투압 멤브레인 필터 또는 나노필트레이션 멤브레인 필터를 사용하면 고도로 정수된 정수를 얻을 수 있기는 하지만, 상기 필터들은 이온 성분도 제거하기 때문에 알칼리수를 얻기 위한 전기 분해시에 전류의 세기를 높여야 한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 고도로 정수된 정수를 얻을 수 있으면서도 알칼리수 제조시에 전기분해에 필요한 전기 에너지를 절약할 수 있는 이온수 제조장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 제빙시 발생하는 농축수를 효과적으로 이용함으로써 증발기에 스케일이 생성되는 것을 줄여줄 수 있는 이온수 제조장치를 제공하는 데에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 제빙시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치는, 원수를 정수하는 필터부; 필터부에서 정수된 정수 또는 정수를 냉각하여 만든 냉수를 이용하여 얼음을 만드는 제빙 유니트; 및 얼음을 만들고 난 후 제빙 유니트로부터 배출된 농축수를 전기분해하여 알칼리수와 산성수를 만드는 전해조;를 구비한다.
바람직하게, 상기 이온수 제조장치는, 정수를 저장하는 정수 탱크; 및 정수 탱크로부터 공급된 정수를 냉각하여 저장하거나 농축수를 저장하는 냉수 보관통;을 더 구비하고, 제빙 유니트는, 냉수 보관통으로부터 공급된 냉수를 수용하는 물받이; 및 물받이에 수용된 냉수에 침지되도록 설치된 증발기;를 구비한다.
더욱 바람직하게, 물받이는 냉수 보관통의 상측에 회전 가능하도록 설치되어 물받이에 수용된 농축수가 물받이의 회전에 의하여 냉수 보관통으로 떨어지고, 전해조는 냉수 보관통으로부터 상기 농축수를 공급받는다.
여기에서, 필터부는 역삼투압 멤브레인 필터 또는 나노필트레이션 멤브레인 필터를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 전해조는 정수탱크와 연결된 세정수관을 통하여 전극 세정을 위한 정수를 공급받는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 실시예들에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온수 제조장치의 주요 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 상기 이온수 제조장치의 제빙 유니트를 나타낸 사시도이다.
도면을 참조하면, 이온수 제조장치(100)는, 필터부(10)와, 필터부(10)에서 정수된 정수를 저장하는 정수 탱크와, 정수 탱크로부터 공급된 정수를 가열하여 저장하는 온수 탱크와, 정수 탱크로부터 공급된 정수를 제빙 유니트에서 냉각시켜 저장하는 냉수 보관통과, 냉수 보관통으로부터 공급된 냉수를 이용하여 얼음(1)을 제조하는 제빙 유니트(20) 및, 제빙 후에 남은 농축수를 이용하여 알칼리수를 제조하는 전해조를 구비한다.
필터부(10)는 수돗물 등과 같은 원수를 정수한다. 필터부(10)는 통상적인 필터들로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 필터부(10)는 NF 멤브레인 필터(나노필트레이션 멤브레인 필터) 또는 역삼투압 멤브레인 필터(미도시)를 포함한다. NF 멤브레인 필터와 역삼투압 멤브레인 필터는 한외 여과막 필터(UF 필터)에 비하여 시간당 정수량은 작지만 뛰어난 정수 능력을 갖고 있다. 원수를 정수하기 위하여 역삼투압 멤브레인 필터 또는 NF 멤브레인 필터를 사용하면 이온 성분이 제거되기 때문에 물의 전기 전도도가 25-95% 가량 떨어지게 된다.
필터부(10)에서 생성된 정수는 정수 탱크에 저장된 후, 온수 탱크에 공급되거나, 냉수 보관통으로 공급되거나, 정수 취수구를 통하여 사용자에게 공급된다. 온수 탱크는 일정한 온도로 정수를 가열하여 저장하고 온수 취수구를 통하여 사용 자에게 온수를 공급한다.
냉수 보관통은 정수 탱크로부터 정수를 선택적으로 공급받은 후 정수를 제빙유니트에서 냉각시켜 저장하거나 제빙시 발생하는 농축수를 수용하는 역할을 한다. 냉수 보관통에 설치된 냉수 수위센서(미도시)는 냉수 보관통의 수위를 감지하여 그 신호를 제어부(미도시)에 전달하고 제어부는 제1 솔레노이드 밸브(31)를 개폐함으로써 정수의 공급을 조절한다. 냉수 보관통에 공급된 정수는 제빙수 순환펌프(35)에 의하여 물받이(21)로 공급되어 침지된 증발기에 의해 냉각된 후, 냉수 보관통에 저장된다. 냉수 보관통에 저장된 냉수는 냉수 취수구를 통하여 사용자에게 공급된다.
제빙 유니트(20)는 회전 모터(22)에 의하여 선택적으로 소정 각도 회전 가능한 물받이(21)와, 물받이(21)에 설치된 증발기(23)를 구비한다. 제빙 유니트(20)는 제빙 후 남은 냉수 즉, 농축수가 냉수 보관통으로 자연 낙하될 수 있도록 냉수 보관통의 상측에 설치되는 것이 바람직하다.
물받이(21)에는 냉수가 선택적으로 공급되고, 농축수는 물받이(21)의 회전에 의하여 냉수 보관통으로 떨어진다. 회전 모터(22)는 리미트 스위치(미도시) 또는 센서(미도시)와 제어부에 의하여 제어될 수 있다.
증발기(23)는 물받이(21)에 수용된 냉수에 침지되어 냉수를 제빙시킨다. 증발기(23)의 내부에서는 냉매가 기화되기 때문에 주위를 냉각시킬 수 있다. 상기 냉매는 압축기, 열교환기, 팽창밸브(34), 증발기(23)를 순차적으로 경유한다. 이러한 냉매 사이클은 냉장고, 정수기 등에서 널리 사용되는 것이므로 여기서는 설명을 생 략하기로 한다. 한편, 도면은 물받이(21)에 냉수가 공급되는 것을 보여주고 있으나, 물받이(21)에는 정수가 직접 공급되어 제빙에 이용될 수도 있다.
제빙이 완료되면 물받이(21)가 회전 모터(22)에 의하여 회전되어 농축수가 냉수 보관통으로 떨어지게 된다. 물받이(21)가 회전된 후에는 얼음(1)이 탈빙된다. 상기 탈빙은 핫가스(hot gas) 공급밸브(33)의 개방에 의하여 뜨거운 냉매가 열교환기로부터 증발기(23)로 공급되어 증발기(23) 표면의 얼음(1)이 미세하게 녹음으로써 이루어진다. 탈빙된 얼음(1)은 아이스 그릴(40)을 따라 얼음 저장고로 이동된다. 아이스 그릴(40)은 냉수 보관통의 상부에 설치된 경사진 평판으로서, 얼음(1)보다 작은 크기의 천공홀을 구비한다. 상기 천공홀을 통하여 농축수가 냉수 보관통으로 이동될 수 있다.
전해조는 농축수를 이용하여 알칼리수를 제조한다. 제빙 후에 물받이(21)에 남은 농축수는 물받이(21)의 회전에 의하여 냉수 보관통으로 떨어지게 되고, 냉수 보관통에 저장된 농축수는 전해조로 공급되어 알칼리수 제조에 이용된다.
농축수는 제빙 전의 냉수에 비하여 TDS가 높고 이온 성분을 많이 포함하기 때문에 제빙 전의 냉수에 비하여 전기분해가 용이하다. 따라서, 전기 에너지를 절약할 수 있다.
또한, 제빙할 때마다 농축수가 냉수 보관통으로 이동되기 때문에 증발기(23)에 스케일이 생성되는 문제를 줄여줄 수 있다. 아울러, 제빙 후 남은 농축수를 이용하여 전기 분해하기 때문에 만들어진 알칼리수의 온도가 낮다. 따라서, 냉알칼리수를 만들기 위하여 별도로 냉각할 필요가 없다.
이와 같이, 본 발명인 이온수 제조장치(100)는 NF 멤브레인 필터 또는 역삼투압 멤브레인 필터를 이용하여 고도로 정수된 정수를 얻을 수 있으면서도, 농축수를 이용하기 때문에 전기분해에 필요한 전기 에너지를 절약할 수 있고, 제빙시 발생하는 농축수를 효과적으로 이용함으로써 증발기(23)에 스케일이 생기는 문제를 해결할 수 있으며, 별도로 냉각하지 않더라도 냉알칼리수를 만들 수 있다는 장점이 있다.
바람직하게, 전해조는 유로전환 밸브를 이용하여 전극을 세정한다. 사용자가 알칼리수 취수를 종료하면 세정수관(36)을 통하여 정수가 전해조로 공급되고, 이와 동시에 전해조의 (+)전극판과 (-)전극판에 각각 (-)전류와 (+)전류가 인가됨으로써 전극이 세정된다. 세정시에 발생하는 산성수와 알칼리수는 유로전환 밸브에 의하여 모두 외부로 배출된다. 미설명 참조부호 32는 세정수관(36)에 설치된 제2 솔레노이드 밸브이다.
세정수관(36)을 통하여 정수를 공급받지 않고, 도 3에 나타난 바와 같이, 냉수 보관통으로부터 냉수를 공급받아서 세정에 사용할 수도 있다. 도 3에서 도 1 및 도 2의 참조부호와 동일한 참조부호를 가진 부재는 동일한 기능을 하는 동일한 부재이다.
한편, 이상의 명세서는 얼음을 만드는 방식 중에서 침지형 방식을 예로 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 물을 제빙판에 분사하여 제빙(製氷)하는 인젝션 방식과, 제빙판에 물을 흘려 제빙하는 버티컬 방식 등에도 적용될 수 있다. 상기 인젝션 방식과 버티컬 방식은 공지의 제빙법으로서, 인젝션 방식 은 대한민국 등록특허 제10-272210호, 공개특허 제10-2006-13721호 등에 개시되어 있고, 버티컬 방식은 대한민국 등록특허 제10-416907호 등에 개시되어 있다.
본 발명에 따른 제빙시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 농축수는 전기분해가 용이하기 때문에 전기 에너지를 절약할 수 있다.
둘째, 증발기에 스케일이 생성되는 문제를 줄여줄 수 있다.
셋째, 제빙 후 남은 농축수를 이용하기 때문에 만들어진 알칼리수의 온도가 낮다. 따라서, 냉알칼리수를 만들기 위하여 별도로 냉각할 필요가 없다.

Claims (5)

  1. 원수를 정수하는 필터부;
    필터부에서 정수된 정수 또는 정수를 냉각하여 만든 냉수를 이용하여 얼음을 만드는 제빙 유니트; 및
    얼음을 만들고 난 후 제빙 유니트로부터 배출된 농축수를 전기분해하여 알칼리수와 산성수를 만드는 전해조;를 구비하는 것을 특징으로 하는 제빙시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    정수를 저장하는 정수 탱크; 및
    정수 탱크로부터 공급된 정수를 제빙 유니트에서 냉각시켜 저장하는 냉수 보관통;을 더 구비하고,
    제빙 유니트는,
    냉수 보관통으로부터 공급된 냉수를 수용하는 물받이; 및
    물받이에 수용된 냉수에 침지되도록 설치된 증발기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 제빙시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    물받이는 냉수 보관통의 상측에 회전 가능하도록 설치되어 물받이에 수용된 농축수가 물받이의 회전에 의하여 냉수 보관통으로 떨어지고, 전해조는 냉수 보관통으로부터 상기 농축수를 공급받는 것을 특징으로 하는 제빙시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    필터부는 역삼투압 멤브레인 필터 또는 나노필트레이션 멤브레인 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 제빙시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    전해조는 정수탱크와 연결된 세정수관을 통하여 전극 세정을 위한 정수를 공급받거나 냉수 보관통으로부터 냉수를 공급받는 것을 특징으로 하는 제빙시 발생하는 농축수를 이용한 이온수 제조장치.
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KR101152090B1 (ko) * 2010-04-27 2012-06-12 문정아 스케일 제거 기능을 갖는 이온수 생성장치

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