KR100844527B1

KR100844527B1 - 정수기의 전기 탈이온 장치

Info

Publication number: KR100844527B1
Application number: KR1020070012711A
Authority: KR
Inventors: 이수영
Original assignee: 웅진코웨이주식회사
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2008-07-08

Abstract

본 발명은 정수기의 전기 탈이온 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경도 유발물질이 대거 함유된 물을 정수할 때 정수기 멤브레인필터의 스케일 발생을 최소화하고 정수효율이 개선되도록 한 정수기의 전기 탈이온 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 멤브레인필터 앞에 설치되며, 내부에 수용공간을 갖는 하우징;

상기 하우징에 소정 공간을 갖는 희석실이 구비되도록 칸막이하는 격벽수단;

상기 희석실에 채워져 경수에 함유된 양이온을 흡착하는 양이온교환수지; 및

상기 격벽수단의 외측에 상기 격벽수단으로부터 소정거리 이격되게 음극부와 양극부가 각각 설치되어 격벽수단과의 사이에서 소정공간을 갖는 농축실이 구비되도록 하며, 전원이 인가되면 상기 양이온교환수지에 부착된 양이온이 상기 격벽수단을 투과하여 상기 농축실에 농축되도록 하는 전극수단; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

정수기, 경수, 경도유발물질, 양이온교환수지, 전극, 격막

Description

정수기의 전기 탈이온 장치{Electric Deionization Apparatus of A Water Purifier}

도1은 종래 정수기에 사용되는 필터들과 배출라인을 보인 개략도,

도2 및 도3은 종래 전기탈이온 장치가 구비된 정수기를 나타낸 도면,

도4는 본 발명에 따른 전기탈이온 장치가 구비된 정수기의 필터 시스템을 보인 개략도,

도5는 본 발명에 따른 전기탈이온 장치의 상세도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21 : 하우징 22 : 격벽수단(격막)

23 : 양이온교환수지 24 : 전극수단

25 : 희석실 26 : 농축실

최근, 환경오염으로 인한 수돗물에 대한 불신이 높아지면서 정수기의 사용이 점차 확산되고 있는바, 정수기는 수돗물 또는 약수와 같은 자연수(이하, "원수"라 함)를 여과하기 위한 장치로서, 다양한 종류의 필터를 이용하여 원수를 여과함으로써 원수에 포함된 이물질이나 유해물질을 제거하고 인체에 유익한 물질만이 포함되는 음용수를 제공한다.

정수기의 정수방식에는 역삼투압 방식, 중공사막 방식, 자연여과 방식 등이 있는데, 이중에 역삼투압 방식을 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같다.

역삼투압 방식이란 이온과 분자 등의 농도가 높은 물과 낮은 물 사이에 삼투막을 설치하면 농도가 낮은 쪽의 물 분자가 높은 쪽으로 삼투하여 양쪽 물의 농도가 평형상태에 도달할 때의 물의 압력을 삼투압이라고 하는데, 이러한 삼투압이 작용하는 반대방향으로 삼투압보다 큰 압력을 가하면 물이 삼투막을 통과하여 물속에 포함되어 있는 물 이외의 다른 성분을 원하는 수준까지 제거하여 물을 정수하는 방식을 말한다.

상기한 역삼투압 방식의 정수기는 가정에서 흔히 사용되는데 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.

도1은 종래 정수기에 사용되는 필터들과 배출라인을 보인 개략도로서, 여기서 보면 정수기에는, 원수에 포함된 비교적 큰 입자를 바닥에 가라앉혀 여과하기 위한 세디멘트필터(1)와, 상기 세디멘트필터(1)를 통과한 원수중에 함유된 염소 성분이나 냄새를 제거하기 위한 선카본필터(2)와, 상기 선카본필터(2)를 통과한 원수 중에 잔류하는 이온성 중금속을 제거하기 위한 멤브레인필터(3)와, 상기 멤브레인 필터(3)를 통과한 식수 중에 포함된 염소 성분이나 냄새를 제거하기 위한 후카본필터(4)가 구비된다.

즉, 정수기에 공급되는 원수는 세디멘트필터(1)를 거치면서 큰 입자들이 1차적으로 여과되고, 다음으로 선카본필터(2)를 거치면서 2차 여과작용이 일어나며, 선카본필터(2)를 거친 물은 멤브레인필터(3)를 거치면서 3차적으로 여과된 후, 최종적으로 후카본필터(4)를 거쳐 인체에 유해한 성분이 완전히 제거됨으로서 정화되는 것이다.

여기서, 상기 멤브레인필터(3)는 높은 이물질 제거율을 가지고 있는 반면, 멤브레인필터(3)의 표면에 오염이나 스케일링이 쉽게 가속화되는 특성이 있기 때문에, 통상적으로 멤브레인필터(3)의 경우 일부는 정수되고, 정수되지 않은 공급수의 일부는 농축수로 배출되어 공급수 부분의 오염 농도를 낮추어 주는 부분 여과방식으로 상기 멤브레인필터(3)의 수명을 유지하여 왔다.

따라서, 상기 멤브레인필터(3)는 잔류염소 및 경도유발물질이 많을 경우 멤브레인필터(3)의 조기 성능 저하가 발생하는 바, 이를 방지하기 위하여 멤브레인필터(3)를 대신하는 전기탈이온 장치(10)가 제시된 바 있다.

도2 및 도3은 종래 전기탈이온 장치가 구비된 정수기를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이, 전기탈이온 장치(10)가 구비된 정수기에는 세디멘트필터(1), 선카본필터(2), 후카본필터(4)가 그대로 구비되고, 종래 멤브레인필터(3) 대신에 전기탈이온장치(10)가 설치되어 있다.

종래 전기탈이온 장치(10)는 몸체(11)를 구비하고, 상기 몸체(11) 내측 양쪽에 (+),(-)전극(12)이 배치되고, 상기 전극(12)의 안쪽 방향으로 일정 간격 이격된 상태로 이온교환막(13)이 설치되고, 상기 이온교환막(13) 사이에는 이온교환수지(14)가 충진되어, 이온교환수지(14)로 원수가 유입되고 원수로부터 이온교환막(13)과 전극(12) 사이의 공간으로 탈이온된 이온들이 농축된 후 밖으로 배출된다.

상기 이온교환막(13) 사이에는 공급된 원수에 함유된 이온들이 희석되는 희석실(15)이 형성되는데, 상기 희석실(15)에는 양이온교환수지와 음이온교환수지가 일정한 비율로 적절히 혼합 충진된다.

따라서, 원수는 세디멘트필터(1)와 선카본필터(2)를 통과하면서 각종 불순물이 제거되고 이후, 전기 탈이온 장치(10)의 이온 교환막(13) 사이의 희석실(15)로 공급되는데, 이때 원수에 함유된 경도 유발성 이온들은 희석실(15)에 충입된 이온교환수지(14)에 흡착되어 정수가 이루어지고, 상기 전극(12)에 전류가 가해지면 희석실(15)에 있던 경도 유발성 이온들이 전극(12) 쪽으로 이동하게 된다.

이때, 양이온들은 양이온 교환막(13)을 투과하여 농축실(16)로 이동하고 음이온들은 음이온 교환막(13)을 투과하여 다른 농축실(16)로 이동하는데, 상기 양이온 교환막(13)은 희석실(15)의 양이온은 투과시키지만 농축실(16)의 음이온은 투과시키지 않고, 음이온 교환막(13)은 희석실(15)의 음이온은 투과시키지만 농축실(16)의 양이온은 투과시키지 않는다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 전기 탈이온 장치는 희석실에 양이온교환수지와 음이온교환수지가 일정한 비율로 혼합 충진되는바, 이에 따라 양이온과 음이온이 반응하여 물이 생성되어 전극에 고전압이 필요하게 되고 전극의 간극을 작게 하여야 하며, 전극의 크기도 커야 하는 등 여러 가지 제약이 따르게 되는 문제점이 있다.

또한, 희석실에 양이온교환수지와 음이온교환수지가 혼합 충진되는 것과 관련하여 어느 하나의 이온만을 선택적으로 투과시키기 위한 고가의 이온교환막이 필요한 바, 이 이온교환막은 수명이 짧아서 자주 교체해 주어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 멤브레인필터의 막힘 현상을 해소하면서 높은 수치의 경도 유발물질이 포함된 경수를 다량으로 정수하는 한편, 종래에 비하여 정수 효율을 높이고 원가 절감이 가능토록 하는 정수기의 전기 탈이온 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

상기 멤브레인필터 앞에 설치되며, 내부에 수용공간을 갖는 하우징;

여기서, 상기 격벽수단은 격막인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 농축실에는 양이온이 함유된 농축수를 배출하기 위한 배출구가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 멤브레인필터와 상기 하우징 사이에는 정수검출수단이 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정수검출수단은 통과된 물의 양을 검출하는 유량계인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정수검출수단은 정수시간을 검출하는 타이머인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 기술구성을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도4는 본 발명에 따른 전기탈이온 장치가 구비된 정수기의 필터 시스템을 보인 개략도이고, 도5는 본 발명에 따른 전기탈이온 장치의 상세도이다.

도4에 도시된 바와 같이 정수기에는 원수에 함유된 각종 이물질이나 유해성 분들을 거르기 위한 다수개의 필터들이 구비되는바, 이 필터들에는 세디멘트필터(1)와, 선카본필터(2), 멤브레인필터(3), 후카본필터(4)가 있는데, 이러한 필터들은 종래기술에서 설명한 것과 동일한 것이므로 자세한 설명은 생략하는 한편 동일부호를 사용한다.

본 발명에 따른 전기탈이온 장치(20)는 도4에 도시된 바와 같이 상기 멤브레인필터(3)의 앞에 설치되어 원수속에 포함된 경도 유발물질을 대거 제거함으로써 경도 유발물질이 높은 지역에서 정수기를 사용할 때 멤브레인필터(3)가 막히는 것을 방지하고 정수 효율을 높이는데 기여한다.

이러한 전기탈이온 장치의 구성은, 도5에 도시된 바와 같이, 크게 하우징(21), 격벽수단(22), 양이온교환수지(23), 전극수단(24)으로 이루어진다.

상기 하우징(21)은 본 발명의 외관을 이루는 구성으로서, 상기 하우징(21)은 내부에 상술한 격벽수단(22), 양이온교환수지(23), 전극수단(24) 들이 수용 가능하도록 소정의 수용공간이 형성되며, 상기 멤브레인필터(3)의 앞에 설치된다.

상기 하우징(21)에는 하우징(21) 내부로 물이 유입될 수 있도록 하는 입수구(21a)와, 유입된 물이 배출될 수 있도록 하는 배수구(21b)가 그 일단과 타단에 각각 마련된다.

또한, 상기 하우징(21)에는 소정공간을 갖는 희석실(25)이 구비되도록 칸막이하는 격벽수단(22)이 설치되는데, 상기 격벽수단(22)에 의하여 상기 하우징(21) 내에 희석실(25)이 형성된다.

상기 희석실(25)에는 경수에 함유된 경도 유발성 양이온을 흡착하는 양이온 교환수지(23)가 채워지는데, 상기 희석실(25)로 물이 유입될 수 있도록 상기 희석실(25)은 상기 하우징(21)의 입수구(21a)와 배수구(21b)에 대응되게 위치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 격벽수단(22)의 외측에는 상기 격벽수단(22)으로부터 소정거리 이격되게 전극수단(24)이 배치되어 상기 격벽수단(22)과의 사이에 소정의 공간이 형성되는데, 이 공간은 상기 격벽수단(22)을 투과한 양이온들이 농축되는 농축실(26)이 된다.

상기 전극수단(24)은 1쌍으로 구비되는데, 상기 1쌍의 전극수단(24)은 음극부와 양극부가 되고, 그 음극부와 양극부는 상기 격벽수단(22)에서 소정거리 이격되게 각각 하나씩 설치된다.

상기 전극수단(24)에 전원이 인가되면, 상기 음극부가 상기 희석실(25)에 위치한 양이온교환수지(23)에 부착된 양이온을 끌어당겨, 상기 양이온이 격벽수단(22)을 투과하여 음극부가 있는 쪽의 농축실(26)로 이동하게 된다.

이때, 상기 희석실(25)에는 양이온교환수지(23)만 충입되어 있기 때문에 양이온교환수지(23)와 음이온교환수지가 혼입되어 있던 종래와는 달리 물이 생성되지 않으며, 또 물이 생성되지 않기 때문에 종래에 비하여 저전류, 저전압으로 희석실(25)에 있는 양이온을 끌어당길 수 있어 전력소모적 측면에서 유리하며, 전극의 크기를 적게 하고 전극간 간극을 크게 하여도 희석실(25)에 있는 양이온에 충분한 인력을 제공할 수 있다.

이와 관련하여, 상기 격벽수단(22) 또한 종래와 같이 양이온과 음이온을 선택적으로 투과할 필요가 없기 때문에 고가의 이온교환막 대신에 상대적으로 저렴한 격막으로 대체하는 것이 가능하다.

또한, 종래의 이온교환막은 수명이 짧아 일정 기간 사용하고 나면 자주 교체해야 하는 번거로움이 있었으나, 본 발명의 격벽수단(22)으로 사용되는 격막은 이온교환막에 비하여 오래 사용할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상기 양이온이 상기 격벽수단(22)을 투과하여 전극수단(24)과 격벽수단(22)간의 공간인 농축실(26)에 농축수 형태로 있게 될 때, 상기 양이온이 함유된 농축수를 배출하기 위하여 상기 농축실(26)에는 배출구(26a)가 구비되는 것이 바람직하고, 상기 배출구(26a)는 도4에 나타낸 바와 같이 별도의 배출관(26b)을 통해 연결된다.

여기서, 상기 전극수단(24)에 전원이 인가되는 시기는 상기 희석실(25)의 양이온교환수지(23)가 양이온을 포화상태로 흡착하고 있어서 더 이상 양이온을 흡착할 수 없는 때인데, 이렇게 상기 양이온교환수지(23)가 더 이상 양이온을 흡착할 수 없을 때 상기 전극수단(24)에 전원을 인가하면 양이온이 양이온교환수지(23)에서 떨어져 격벽수단(22)을 투과하여 농축실(26)로 이동하게 되므로, 상기 양이온교환수지(23)는 다시 원래 상태로 재생되어 경도 유발성 양이온을 다시 흡착할 수 있게 된다.

따라서, 상기 전극수단(24)에 전원을 인가할 시점을 보다 용이하게 파악하기 위하여 도4에 나타낸 바와 같이 상기 하우징(21)과 멤브레인필터(3) 사이의 연결관 에는 정수검출수단(30)이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 정수검출수단(30)은 상기 희석실(25)에 있는 양이온교환수지(23)를 통과한 물의 양을 검출하는 유량계 형태로 실시되어도 무방하고, 정수시간을 검출하는 타이머 형태로 실시되어도 무방하다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능하지만 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 경도 유발물질을 흡착하는 수단으로써 양이온교환수지만을 사용하므로 이온반응에 의한 물이 생성되지 않는바, 이에 따라 저전류, 저전압으로 경도유발성 양이온을 제거할 수 있으므로 전력소모가 대거 줄어들고, 전극의 크기를 줄일 수 있으며 전극 간극을 크게 할 수 있어 원가절감과 공간배치에 제약이 감소하는 효과가 있다.

또한, 양이온교환수지의 사용에 따라 고가이며 수명이 짧은 이온교환막 대신에 값싸고 오래 사용할 수 있는 격막의 사용이 가능하므로 원가 절감과 유지 보수가 간편해지는 특유의 효과가 있다.

또한, 멤브레인필터의 스케일 발생이 최소화되어 멤브레인필터의 수명이 향 상되므로 물속에 경도 유발물질이 대거 함유된 지역에서도 멤브레인필터의 막힘이나 고장없이 정수기를 사용할 수 있는 장점이 있다.

Claims

멤브레인필터(3) 앞에 설치되며, 내부에 수용공간을 갖는 하우징(21);

상기 하우징(21)에 소정 공간을 갖는 희석실(25)이 구비되도록 칸막이하는 격벽수단(22);

상기 희석실(25)에 채워져 경수에 함유된 양이온을 흡착하는 양이온교환수지(23); 및

상기 격벽수단(22)의 외측에 상기 격벽수단(22)으로부터 소정거리 이격되게 음극부와 양극부가 각각 설치되어 격벽수단(22)과의 사이에서 소정공간을 갖는 농축실(26)이 구비되도록 하며, 전원이 인가되면 상기 양이온교환수지(23)에 부착된 양이온이 상기 격벽수단(22)을 투과하여 상기 농축실(26)에 농축되도록 하는 전극수단(24);

을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기의 전기 탈이온 장치.
제1항에 있어서, 상기 격벽수단(22)은 격막인 것을 특징으로 하는 정수기의 전기 탈이온 장치.
제1항에 있어서, 상기 농축실(26)에는 양이온이 함유된 농축수를 배출하기 위한 배출구(26a)가 구비된 것을 특징으로 하는 정수기의 전기 탈이온 장치.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인필터(3)와 상기 하우징(21) 사이에는 정수검출수단(30)이 설치된 것을 특징으로 하는 정수기의 전기 탈이온 장치.
제4항에 있어서, 상기 정수검출수단(30)은 통과된 물의 양을 검출하는 유량계인 것을 특징으로 하는 정수기의 전기 탈이온 장치.
제4항에 있어서, 상기 정수검출수단(30)은 정수시간을 검출하는 타이머인 것을 특징으로 하는 정수기의 전기 탈이온 장치.