KR100901857B1 - Electrodialysis water softner - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기 투석 연수기에 관한 것으로, 구체적으로는 전원을 인가하여 물을 연수로 전환할 수 있는 전기 투석 연수기에 관한 것이다.The present invention relates to an electrodialysis softener, and more particularly, to an electrodialysis softener capable of converting water into soft water by applying power.
일반적으로, 물속에 경도 유발 물질(총 용존 고형 물질)이 많이 녹아 있는 경우 센물 또는 경수라고 부른다. 경도 유발 물질은 대표적으로 칼슘 이온(Ca2+)과 마그네슘 이온(Mg2 +)등이 있으며, 지하수 등에 많이 들어 있다.Generally, when a lot of hardness-inducing substance (total dissolved solids) is dissolved in water, it is called hard water or hard water. Hardness-inducing substances are typically calcium ions (Ca 2+ ) and magnesium ions (Mg 2 + ), and are contained in groundwater.
연수기는 이와 같은 물속에 함유된 각종 이온성분, 즉 경도 유발 물질들을 양이온 교환 수지에서 흡착 제거함으로써 경수를 연수로 만들어 주는 장치를 말한다.The water softener refers to a device that makes hard water soft by absorbing and removing various ionic components, such as hardness-inducing substances, contained in such water from a cation exchange resin.
통상적인 연수기는 개략적으로 입수로와 출수로가 구비된 하우징, 하우징 내부의 이온교환수지로 구성된다. 이러한 연수기의 동작은 입수로로부터 경수 등, 수처리되기 전의 물(이하, '원수'라 부르기로 한다.)이 유입되어 이온교환수지를 통과하면서, 경도 유발 물질이 이온교환수지에서 제거됨으로 인하여 연수로 전환된다.A conventional water softener is schematically composed of a housing having an inlet and an outlet, and an ion exchange resin inside the housing. The operation of the water softener is caused by the inflow of water before the water treatment (hereinafter referred to as 'raw water') from the water inlet through the ion exchange resin, and the hardness-inducing substance is removed from the ion exchange resin. Is switched.
하지만 장시간 사용한 이온교환수지는 반응기가 경도 유발 물질로 모두 치환되어 기능을 상실하므로 일정량을 처리한 후에는 이온교환수지를 재생시켜 주어야 한다.However, since the ion exchange resin used for a long time loses its function by replacing all the hardness-inducing substances, the ion exchange resin must be regenerated after a certain amount of treatment.
도1은 종래 기술에 따른 연수기의 구성도로서, 하우징(10), 이온교환부(20), 한 쌍의 전극판(30,31), 밸브(40,41) 및 펌프(60) 등으로 이루어진다. 1 is a configuration diagram of a water softener according to the prior art, and includes a
하우징(10)은 원수배관(50)과 연결된 입수구(61) 및 출수배관(51)과 연결된 출수구(62)를 각각 구비하며, 내부가 중공으로 이루어진다. 이온교환부(20)는 하우징(10)의 입수구(61)를 통해 유입된 물로 연수를 생성하여 출수구(62)로 배출하도록 소정의 이온교환수지(23)가 충진된 한 쌍의 이온교환막(21,22)이 하우징(10)의 길이방향으로 구비된다. 이온교환부(20)는 미세한 소공이 형성된 제 1이온교환막(21)과 제 2이온교환막(22)을 가지며, 제 1이온교환막(21)과 제 2이온교환막(22) 사이에는 이온교환수지(23)가 충진된다.The
전극판(30,31)은 양전극판(30)과 음전극판(31)으로 이루어진다. 양전극판(30)과 이온교환부(20)의 제 1이온교환막(21) 사이에는 제 1농축수통로(24)가 형성되고, 음전극판(31)과 이온교환부(20)의 제 2이온교환막(22) 사이에는 제 2농축수통로(25)가 형성된다. 제 1농축수소통로(24)는 제 1농축수배관(53)과 연결되고, 제 2농축수소통로(25)는 제 2농축수배관(54)과 연결된다. 여기서 전극판들(30,31)에 전원(32)이 인가되면, 음전극판(31)은 이온교환부(20) 내의 이온교환수지(23)로부터 양이온성 불순물을 끌어당기며, 양전극판(30)은 이온교환부(20) 내의 이온교환수지(23)로부터 음이온성 불순물을 끌어당긴다.The
즉, 이온교환수지(23)의 표면에 쌓인 금속이온 등과 같은 불순물이 함유된 농축수에서 산성성분은 제 1이온교환막(21)을 통과하여 제 1농축수통로(24)로 포집되고, 불순물이 함유된 농축수에서 알카리성분은 제 2이온교환막(22)을 통과하여 제 2농축수통로(25)로 포집된다.That is, in concentrated water containing impurities such as metal ions accumulated on the surface of the
이렇게 제 1농축수통로(24)와 제 2농축수통로(25)에 포집된 농축수들은 제 1농축수배관(53)과 제 2농축수배관(54)을 통해 외부로 배출된다.The concentrated water collected in the
한편, 밸브(40,41)는 원수배관(50)에 구비된 원수밸브(40)와 출수배관(51)에 구비된 출수밸브(41)로 이루어진다. 원수밸브(40)는 원수배관(50)을 통해 입수구(61)로 유입되는 원수를 소통시키거나 차단하며, 출수밸브(41)는 출수배관(51)을 통해 출수구(62)로 유출되는 연수를 소통 또는 차단하는 것이다. 원수밸브(40)와 출수밸브(41)의 차단동작은 본 발명의 재생 동작시 이루어지는데, 즉 전극판(30,31)에 전원이 인가되어 이온교환수지(23)의 불순물을 제거할 경우에 이루어진다.On the other hand, the
반면, 원수밸브(40)와 출수밸브(41)의 개방동작은 이온교환부(20)를 통해 연수를 생성할 경우에 이루어진다.On the other hand, the opening operation of the
아울러, 펌프(60)는 원수배관(50) 및 출수배관(51)과 연결되어 상기 하우징(10)의 외부에 구비된다. 펌프(60)는 원수밸브(40)와 출수밸브(41)에 의해 원수의 유입과 연수의 유출을 차단했을 경우, 이온교환부(20) 내의 물을 일정시간 계속해서 순환시키는 역할을 한다.In addition, the
실시예로 펌프(60)는 일측이 원수밸브(40)와 하우징(10)의 입수구(61) 사이 의 원수배관(50)에 연결배관(52)으로 연결되고 타측이 출수밸브(41)와 하우징(10)의 출수구(62) 사이의 출수배관(51)에 연결배관(52)으로 연결된다.In an embodiment, the
종래기술에 따른 연수기는 연수를 생성하는 동작으로서, 원수가 개방된 원수밸브(40)를 거쳐 원수배관(50)을 따라 하우징(10) 내의 이온교환부(20)에 유입된다. 이렇게 유입된 원수는 이온교환부(20) 내의 이온교환수지(23)에 의해 칼슘 이온이나 마그네슘 이온과 같은 경도성분이 제거되고 연수로 생성된다. 이온교환부(20)에서 생성된 연수는 다시 출수배관(51)을 따라 출수밸브(41)를 거쳐 사용자들에게 직접 제공된다.The water softener according to the prior art is an operation for generating soft water, and the raw water is introduced into the
또한, 종래기술에 따른 연수기의 재생 동작으로서, 원수의 공급이 차단되도록 원수밸브(40)가 폐쇄됨과 아울러, 이온교환부(20)에서 생성된 연수가 유출되지 않도록 출수밸브(41)도 차단된다. 이렇게 밸브들(40,41)에 의해 원수배관(50)과 출수배관(51)이 각각 차단되면, 양전극판(30)과 음전극판(31)에 전원(32)이 인가되고, 펌프(60)에 의해 이온교환부(20)에 머무는 물을 계속적으로 순환시킨다.In addition, as a regeneration operation of the water softener according to the prior art, the
양전극판(30)과 음전극판(31)에 전원이 인가되면 이온교환부(20)로부터 농축수가 제 1농축수소통로(24) 및 제 2농축수소통로(25)로 배출되고, 제 1농축수소통로(24) 및 제 2농축수소통로(25)로 배출된 농축수는 제 1농축수배관(53)과 제 2농축수배관(54)을 통해 외부로 배출된다.When power is applied to the positive electrode plate 30 and the
이러한 과정을 거치면서 소정시간이 경과하면, 펌프(60)의 작동을 정지시키고, 양전극판(30)과 음전극판(31)에 인가된 전원을 차단시키며, 원수밸브(40)와 출수밸브(41)가 개방되면서 다시 연수동작을 행하게 된다.After a predetermined time passes through this process, the operation of the
하지만, 종래 기술에 따른 연수기는 일정시간이 지나 이온교환수지 능력이 떨어졌을 때 전체 이온수지를 교환하여야 하는 불편함이 있다. 또한, 종래 기술에 따른 연수기는 이온교환수지(23)가 내부에 일정용량 충전되어야 하기 때문에 큰 내부 공간을 필요로 하고, 재생동작을 위하여 반드시 펌프가 구비되어야 하므로 연수기의 크기를 소형화하는 데에 한계가 있으며, 따라서 소형 경량의 연수기를 구현하기에 부적합하다.However, the water softener according to the prior art is inconvenient to replace the entire ion resin when the ion exchange resin capacity is reduced after a certain time. In addition, the water softener according to the prior art needs a large internal space because the
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 연수 처리 성능에 비하여 소형인 전기 투석 연수기를 제공하는 데에 목적이 있다.The present invention devised to solve the above problems is an object of the present invention to provide an electrodialysis water softener which is smaller than the soft water treatment performance.
또한, 본 발명은 불순물을 필터링하기 위한 필터를 반영구적으로 사용할 수 있는 전기 투석 연수기를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an electrodialysis water softener that can semi-permanently use a filter for filtering impurities.
또한, 본 발명은 두 개의 전극만 사용함으로써 구조가 매우 간단한 전기 투석 연수기를 제공함에 또 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an electrodialysis water softener having a very simple structure by using only two electrodes.
또한, 본 발명은 구형파 전압을 인가함으로써 연수 성능이 높고, 전력 소모가 적은 전기 투석 연수기를 제공함에 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object to provide an electrodialysis water softener with high water softening performance and low power consumption by applying a square wave voltage.
또한, 본 발명은 전극의 역전으로 간단하게 재생과정을 행할 수 있는 전기 투석 연수기를 제공함에 또 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an electrodialysis water softener that can be simply regenerated by reversing the electrodes.
본 발명에 따른 전기 투석 연수기는, 제1 케이스; 제2 케이스; 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 배치되는 원수 처리 필터; 상기 제1 케이스와 상기 원수 처리 필터 사이에 배치되는 제1 전극판; 및 상기 제2 케이스와 상기 원수 처리 필터 사이에 배치되는 제2 전극판을 포함하고, 상기 제1 케이스 또는/및 상기 제2 케이스는, 상기 원수 처리 필터에 원수를 공급하기 위한 입수로를 포함하고, 상기 제1 케이스 또는/및 상기 제2 케이스는, 상기 원수 처리 필터로부터 연수를 배출하기 위한 적어도 하나 이상의 연수 출수로를 포함하며, 상기 제1 케이스 또는/및 상기 제2 케이스는, 상기 원수 처리 필터로부터 농축수를 배출하기 위한 적어도 하나 이상의 농축수 출수로를 포함하고, 상기 제1 및 제2 케이스는 상기 원수 처리 필터를 단단히 고정하며, 상기 제1 및 제2 전극판에 인가되는 전극의 전환으로 연수동작과 재생동작을 수행할 수 있다. Electrodialysis water softener according to the present invention, the first case; Second case; A raw water treatment filter disposed between the first case and the second case; A first electrode plate disposed between the first case and the raw water treatment filter; And a second electrode plate disposed between the second case and the raw water treatment filter, wherein the first case and / or the second case includes an inlet passage for supplying raw water to the raw water treatment filter; The first case and / or the second case includes at least one or more soft water discharge passages for discharging soft water from the raw water treatment filter, and the first case and / or the second case are the raw water treatment. At least one concentrated water outlet for discharging the concentrated water from the filter, wherein the first and second cases securely hold the raw water treatment filter and switch the electrodes applied to the first and second electrode plates. It is possible to perform the training operation and the regeneration operation.
본 발명의 전기 투석 연수기에 따르면, 연수과정에서의 이온 포집과 재생과정에서의 이온 배출이 전기력에 의해 이루어지므로 연수성능과 재생성능이 우수하다.According to the electrodialysis water softener of the present invention, since the ion collection in the softening process and the ion discharge in the regenerating process are made by the electric force, the softening performance and the regenerating performance are excellent.
또한, 연수과정과 재생과정에서 구형파 전압을 인가함으로써 연수성능과 재생성능이 우수하고, 전력 소모가 적으므로 유지비용이 저렴하다.In addition, by applying the square wave voltage in the training and regeneration process, the soft and regeneration performance is excellent, and the power consumption is low, so the maintenance cost is low.
또한, 두 개의 전극만 사용함으로써 각각의 층에 전극이 설치되는 경우에 비하여, 층간의 합선을 방지하기 위한 방수 및 절연 수단이 불필요하고, 구조 또한 극단적으로 간단하여, 제조가 매우 용이하고, 유지 보수가 쉬우며, 제조 및 유지 보수 비용이 저렴하다.In addition, compared to the case where the electrodes are installed in each layer by using only two electrodes, there is no need for waterproofing and insulating means for preventing the short circuit between the layers, and the structure is extremely simple, which makes the manufacturing very easy and maintenance. Easy to manufacture and low cost to manufacture and maintain
또한, 원수 처리 필터를 적층하여 연수 필터를 구성하므로, 필터의 부분적인 교체가 매우 쉽고, 유지 보수 비용도 저렴하며, 요구 성능에 따른 크기와 형태의 필터를 제작하기가 매우 용이하다.In addition, since the soft water filter is formed by stacking raw water filters, partial replacement of the filter is very easy, maintenance costs are low, and it is very easy to manufacture a filter having a size and a shape according to the required performance.
또한, 이온교환부와 원수의 접촉면적이 매우 넓으므로 이온교환, 즉 연수성능과 재생성능이 매우 뛰어나다.In addition, since the contact area between the ion exchange part and the raw water is very large, the ion exchange, that is, the water softening performance and the regeneration performance are excellent.
또한, 재생동작을 위한 추가적인 물리적 구성요소를 필요로 하지 않으므로 소형 경량의 제품을 구현하기가 용이하다.In addition, it is easy to implement a compact and lightweight product because it does not require additional physical components for the regeneration operation.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기 로 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 일실시예에 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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 투석 연수기의 구성도이다.Figure 2 is a block diagram of an electrodialysis water softener according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 전기 투석 연수기는, 제1 케이스(100), 제2 케이스(200), 제1 전극판(410), 제2 전극판(420), 서로 마주보는 제1 및 제2 케이스(100, 200)의 사이에 위치하는 원수 처리 필터(300), 전극 스페이서층(350), 및 이온포집막(360)을 포함하고,Electrodialysis water softener according to an embodiment of the present invention, the
원수 처리 필터(300)는, 이온포집층(310), 양이온교환층(320), 스페이서층(330), 및 음이온교환층(340)을 포함한다.The raw
도3a 및 도3b는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 및 제2 케이스(100, 200)의 구성도이며, 제1 케이스(100)는 제1 전극판 홈부(110), 제1 입수구(140), 제1 입수로(141), 제1 출수구(150), 제1 출수로(151), 제1 소입수구(120), 제1 소입수 로(121), 제1 소출수구(130), 및 제1 소출수로(131)를 포함한다. 3A and 3B are configuration diagrams of the first and
제1 전극판 홈부(110)는 제1 케이스(100)가 원수 처리 필터(300)와 접하는 면에 제1 전극판(410)과 이온포집막(360)이 삽입되어 위치할 수 있도록, 서로 겹쳐 구성되는 제1 전극판(410)과 이온포집막(360)의 형상과 두께에 대응하는 치수로 함몰되어 구성된다. The first
제1 입수로(141)는 제1 케이스(100)의 원수 처리 필터(300)가 위치하는 면의 하측에 두 개가 구성되어, 제1 케이스(100)의 일측에 구성되는 제1 입수구(140)와 유체역학적으로 연결된다.Two
제1 출수로(151)는 제1 케이스(100)의 원수 처리 필터(300)가 위치하는 면의 상측에 두 개가 구성되어, 제1 케이스(100)의 일측에 구성되는 제1 출수구(150)와 유체역학적으로 연결된다. Two
제1 소입수로(121)는 제1 케이스(100) 제1 전극판 홈부(110)내의 하부에 네 개가 구성되어, 제1 케이스(100)의 일측에 구성되는 제1 소입수구(120)와 유체역학적으로 연결되고, 제1 소출수로(131)는 제1 케이스(100) 제1 전극판 홈부(110)내의 상부에 네 개가 구성되어, 제1 케이스(100)의 일측에 구성되는 제1 소출수구(130)와 유체역학적으로 연결된다.Four
도3b는 도3a에서 A방향으로부터 바라본 제2 케이스(200)의 구성도로서, 제2 케이스(200)는 제2 전극판 홈부(210), 제2 입수구(240), 제2 입수로(241), 제2 출수구(250), 제2 출수로(251), 제2 소입수구(220), 제2 소입수로(221), 제2 소출수구(230), 및 제2 소출수로(231)를 포함한다.FIG. 3B is a configuration diagram of the
제2 입수로(241)는 제2 케이스(200)의 원수 처리 필터(300)가 위치하는 면의 하측에 두 개가 구성되어, 제2 케이스(200)의 일측에 구성되는 제2 입수구(240)와 유체역학적으로 연결된다.Two
제2 출수로(251)는 제2 케이스(200)의 원수 처리 필터(300)가 위치하는 면의 상측에 두 개가 구성되어, 제2 케이스(200)의 일측에 구성되는 제2 출수구(250)와 유체역학적으로 연결된다. Two
또한, 제1 입수로(141)와 제2 입수로(241)는 서로 마주보지 않도록 서로 엇갈리는 위치로 제1 케이스(100)와 제2 케이스(200)에 각각 구성되며, 마찬가지로 제1 출수로(151)와 제2 출수로(251) 또한 서로 엇갈리는 위치로 구성된다.In addition, the
한편, 제2 전극판 홈부(210), 제2 소입수구(220), 제2 소입수로(221), 제2 소출수구(230), 및 제2 소출수로(231)의 구성은 제1 케이스(100)의 제1 전극판 홈부(110), 제1 소입수구(120), 제1 소입수로(121), 제1 소출수구(130), 및 제1 소출수로(131)의 구성과 대동소이하다.On the other hand, the configuration of the second electrode plate groove portion 210, the second squeezed
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 원수 처리 필터(300)의 적층 구조를 나타낸 구조도이며, 원수 처리 필터(300)는, 양이온과 음이온을 포집할 수 있는 이온포집층(310), 유입되는 원수 중 양이온만 통과시키는 양이온교환층(320), 유입되는 원수가 통과할 수 있는 공간을 마련하는 스페이서층(330), 유입되는 원수 중 음이온만 통과시키는 음이온교환층(340), 및 이온포집층(310)의 순서로 적층되어 구성된다.4 is a structural diagram showing a laminated structure of the raw
각 층(310, 320, 330, 340)에는 제1 케이스(100)의 제1 입수로(141)와 제2 케이스(200)의 제2 입수로(241)의 위치에 대응하여 각각 네 개의 입수공이 형성되고, 제1 케이스(100)의 두 개의 제1 출수로(151)와 제2 케이스(200)의 두 개의 제2 출수로(251)의 위치에 대응하여 각각 네 개의 출수공이 형성된다.Each of the
양이온교환층(320)은 양이온만 통과시킬 뿐 음이온은 통과시키지 않고, 음이온교환층(340)은 음이온만 통과시킬 뿐 양이온은 통과시키지 않는다. 또한, 스페이서층(330)은 양이온교환층(320)과 음이온교환층(340)의 사이를 지지하면서 물이 흐를 공간을 만들어 준다.The
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 스페이서층(330)의 구조를 나타내는 정면도이며, 제1 케이스(100)의 제1 입수로(141)에 대응하는 위치에 두 개의 제1 스페이서층 입수공(331)이 형성되고, 제2 케이스(200)의 제2 입수로(241)에 대응하는 위치에 두 개의 제2 스페이서층 입수공(332)이 형성된다. 또한, 스페이서층(330)의 타 측에는 제1 케이스(100)의 제1 출수로(151)에 대응하는 위치에 두 개의 제2 스페이서층 출수공(334)이 형성되고, 제2 케이스(200)의 제2 출수로(251)에 대응하는 위치에 두 개의 제1 스페이서층 출수공(333)이 형성된다. 스페이서층(330)의 내측에는 절개된 공간이 마련되는데, 이때 두 개의 제1 스페이서층 입수공(331)과 두 개의 제1 스페이서층 출수공(333)은 절개된 공간에 의해 서로 통하도록 구성된다. 절개된 공간에는 그물망(335)이 형성되고 그물망의 배치 각도는 어느 것이나 무방하나, 그물망(335)에서 교차하는 선의 방향이 제1 스페이서층 입수공(331)측에서 제1 스페이서층 출수공(333)측을 향하는 방향과 대략 45°의 각도를 이루도록 배치되는 것이 바람직하며, 상기 각도에서 제1 스페이서층 입수공(331)으로부터 제1 스페이서층 출수공(333)으로 향하는 원수가 스페이서층(330)에서 가장 골고루 흐르고, 유동 속도 또한 높아 연수 효율이 좋다. FIG. 5 is a front view illustrating a structure of the
이온포집층(310)은 스페이서층(330)으로부터 양이온교환층(320)을 통과한 양이온과 음이온교환층(340)을 통과한 음이온을 포집한다. 이온포집층(310)의 구조는 스페이서층(330)의 구조와 기본적으로 유사하며, 절개된 공간에 그물망(335) 대신에 탄소막(315)이 구성되고, 절개된 공간으로부터 제1 이온포집층 입수공(311) 및 제1 이온포집층 출수공(313)과 통하는 유로가 좁게 형성되어 스페이서층(330)보다 유체 유동이 적도록 구성된다. 또한, 절개된 공간으로부터 제1 이온포집층 입수공(311) 및 제1 이온포집층 출수공(313)과 통하는 유로의 폭을 조절하여 유동되는 유체의 양을 제어함으로써 이온포집량을 조절할 수 있다. 이온포집층(310)의 탄소막(315)에 유체 유동이 가능하도록 구성하는 이유는 탄소막(315)에 소량의 물이 흐를 때, 이온 포집 효율이 월등히 증가하기 때문이다. The
스페이서층(330)은 이온포집층(310)과 반대로 뒤집어 배치하여 구성함으로써, 스페이서층(330)과 이온포집층(310)은 서로 유체 역학적으로 단절된다. 즉, 제1 및 제2 이온포집층 입수공(311, 312)과 제1 및 제2 스페이서층 입수공(331, 332)은 서로 통하고, 제1 및 제2 이온포집층 출수공(313, 314)과 제1 및 제2 스페이서층 출수공(333, 334)은 서로 통하지만, 탄소막(315)과 통하는 제1 이온포집층 입수공(311) 및 그물망(335)과 통하는 제1 스페이서층 입수공(331)은 서로 엇갈리도록 위치하고, 탄소막(315)과 통하는 제1 이온포집층 출수공(313) 및 그물망(335)과 통하는 제1 스페이서층 출수공(333) 또한 서로 엇갈리도록 위치한다. 따라서, 스페이서층(330)과 이온포집층(310)은 서로 다른 유체 유동 경로를 가지게 된다.The
제1 케이스(100)의 제1 전극판 홈부(110)와 제2 케이스(200)의 제2 전극판 홈부(210)에는 상반된 극성을 갖는 제1 및 제2 전극판(410, 420)이 각각 구성된다. 제1 전극판(410) 및 제2 전극판(420)은 제1 및 제2 케이스(100, 200) 외부의 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받아서 어느 하나는 (+)전극, 다른 하나는 (-)전극을 형성하고, 연수동작에서 재생동작으로 전환시에는 극성이 역전된다. 이때 구형파 전압이 인가되는데, 이로 인하여 이온 포집과 재생 효율이 더욱 높아지며, 전력 소모를 감소시킬 수 있다. 이는 사인파에 비하여 온오프 시에 더욱 강한 충격을 줄 수 있기 때문이다. 한편, 도시되지는 않았지만 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원의 극성전환과 구형파 전압 인가 수단은 이미 널리 주지된 관용기술에 불과하므로 생략하기로 한다.The first and
이온포집막(360)은 제1 전극판(410) 및 제2 전극판(420)과 접하여 각각 제1 전극판 홈부(110)와 제2 전극판 홈부(210)에 삽입되며, 제1 케이스(100) 및 제2 케이스(200)와 원수 처리 필터(300) 사이에는 전극 스페이서층(350)이 각각 이온포집막(360)과 접하여 위치한다. 전극 스페이서층(350)은 전극 스페이서층 입수공(351) 및 전극 스페이서층 출수공(352)이 모두 절개된 공간과 단절되어 있을 뿐, 나머지 구성은 스페이서층(330)과 대동소이하다. 이는 제1 및 제2 전극판(410, 420)과 원수 처리 필터(300) 사이에 전류가 잘 통하도록 일반수를 유동시키기 위한 것으로, 제1 소입수로(121) 및 제2 소입수로(221)로부터 유입되는 일반수가 각각 제1 전극판(410) 주변, 제2 전극판(420) 주변, 및 전극 스페이서층(350)을 통하여 각각 제1 소출수로(131) 및 제2 소출수로(231)로 유출되어 흐르도록 구성된다. The
또한, 그림에는 도시되지 않았으나, 제1 및 제2 케이스(100, 200), 원수 처리 필터(300)와 전극 스페이서층(350)에 복수의 고정공을 형성하고 볼트와 너트를 이용해 고정하는 것이 바람직하며, 이외에도 제1 및 제2 케이스(100, 200)와 원수 처리 필터(300), 전극 스페이서층(350)을 단단히 고정할 수 있다면, 어떠한 고정 수단 및 방법을 사용하여도 무방하다.In addition, although not shown in the drawing, it is preferable to form a plurality of fixing holes in the first and
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 투석 연수기에서 원수, 일반수 및 농축수의 유동 경로를 나타낸 유동 흐름도이며, 연수과정과 원리는 다음과 같다.Figure 6 is a flow chart showing the flow path of the raw water, general water and concentrated water in the electrodialysis softener according to an embodiment of the present invention, the training process and principle are as follows.
제1 케이스(100)의 제1 입수구(140)에는 연수화 대상인 원수가 공급된다. 제1 입수구(140)로 유입되는 원수는 제1 입수로(141)를 지나, 원수 처리 필터(300)의 입수공을 통하여 흐르는데, 이때 유입되는 원수는 스페이서층(330)의 그물망(335)과 유동 가능한 두 개의 제1 스페이서층 입수공(331)을 통하여 그물망(335)을 지나며 이온 농도가 매우 낮은 연수로 바뀌고, 역시 그물망(335)과 유동 가능한 두 개의 제1 스페이서층 출수공(333)을 통하여 흐르며, 제2 케이스(200)의 제2 출수로(251)를 지나 제2 출수구(250)로 배출된다.Raw water that is subject to softening is supplied to the
제2 케이스(200)의 제2 입수구(240)에는 일반수가 공급된다. 제2 입수구(240)로 유입되는 일반수는 제2 입수로(241)를 지나, 원수 처리 필터(300)의 입 수공을 통하여 흐르는데, 이때 유입되는 일반수는 이온포집층(310)의 탄소막(315)과 유동 가능한 두 개의 제1 이온포집층 입수공(311)을 통하여 탄소막(315)을 지나며 이온 농도가 매우 높은 농축수로 바뀌고, 역시 탄소막(315)과 유동 가능한 두 개의 제1 이온포집층 출수공(313)을 통하여 흐르며, 제1 케이스(100)의 제1 출수로(151)를 지나 제1 출수구(150)로 배출된다. General water is supplied to the
제1 케이스(100)의 제1 소입수구(120) 및 제2 케이스(200)의 제2 소입수구(220)에 일반수가 공급된다. 제1 소입수구(120)로 공급된 일반수는 제1 소입수로(121)를 지나서 제1 전극(410)과 이온포집막(360) 및 전극 스페이서층(350)을 흐르고, 제1 소출수로(131)와 제1 소출수구(130)를 통하여 배출된다. 제2 소입수구(220)로 공급된 일반수는 제2 소입수로(221)를 지나서 제2 전극(420)과 이온포집막(360) 및 전극 스페이서층(350)을 흐르고, 제2 소출수로(231)와 제2 소출수구(230)를 통하여 배출된다.General water is supplied to the first scavenging opening 120 of the
연수과정에서는 이온을 포집하기 위하여 제1 케이스(100)의 제1 전극판(410)은 (-)극성을 띄고, 제2 케이스(200)의 제2 전극판(420)은 (+)극성을 띄도록 전원이 인가된다. 따라서, 전기적 흡인력에 의하여 원수 중의 음이온, 예를 들어(Cl-)이 음이온교환층(340)을 통과하여 이온포집층(310)에 포집되고, 원수 중의 양이온, 예를 들어(Ca2+, Mg2+, Na+)이 양이온교환층(320)을 통과하여 이온포집층(310)에 포집된다. 이 과정을 거치면서 스페이서층(330)을 통과하는 원수에 함유되어 있는 각종 이온성분이 제거되어 연수로 바뀐다. 한편, 제1 출수구(150)를 통하여 배출되는 농 축수와 제1 및 제2 소출수구(130, 230)를 통하여 배출되는 이온농도가 높은 물은 폐기하거나, 또는 도면에 도시되지 않았지만 밸브 등의 제어수단을 통하여 입수되는 원수에 혼합시켜 연수과정을 다시 거칠 수 있다.In the training process, in order to collect ions, the
그런데, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 투석 연수기는 일반적인 연수기와 마찬가지로 사용 초기에는 연수효율이 높다가, 이온포집층(310)에 포집된 이온량이 증가하게 되면 연수효율이 낮아지며, 포집된 이온을 이온포집층(310)으로부터 제거해주는 재생과정이 필요하다.However, the electrodialysis water softener according to an embodiment of the present invention has a high water softening efficiency at the initial stage of use, similar to a general water softener, and as the amount of ions collected in the
재생과정과 원리는 다음과 같다.The regeneration process and principle are as follows.
제1 입수로(141)에는 이온 농도가 높지 않은 일반수를 공급하고, 일반수는 스페이서층(330)을 통과하면서 음이온교환층(340)과 양이온교환층(320)을 접하는데, 전원을 역으로 인가하여 제1 전극판(410)은 (+)극성을 띄고, 제2 전극판은(420) (-)극성을 띄도록 한다. 따라서, 전기적 반발력에 의하여 이온포집층(310)에 포집되어 있는 음이온(Cl-)과 양이온(Ca2+, Mg2+, Na+)은 이온포집층(310)으로부터 분리되고, 각각 음이온교환층(340)과 양이온교환층(320)을 통과하여 일반수에 혼합된다. 이때, 음이온교환층(340)은 음이온만 통과시키고, 양이온교환층(320)은 양이온만 통과시키므로, 이온포집층(310)으로부터 분리되어 배출되는 이온은 포집되지 않고 배출된다.The
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 재생동작을 위한 극성의 전환은 TDS미터 를 통한 농축수 또는 연수의 측정값이 소정의 기준치에 도달하면 수행되도록 할 수 있다. 예를 들어 제1 출수구(150)로 배출되는 연수의 이온 농도가 70ppm을 초과하면 극성전환이 수행되도록 한다. 아울러, 자동제어부를 구성하여 TDS미터와 연동시키고, 농축액의 이온 농도에 따라 자동으로 제어함으로써, 농축수를 원수에 혼합시켜 재 연수화 과정을 거치거나, 배출시켜 폐기할 수도 있다.On the other hand, although not shown in the figure, switching of the polarity for the regeneration operation can be performed when the measured value of the concentrated water or soft water through the TDS meter reaches a predetermined reference value. For example, when the ion concentration of the soft water discharged to the
또한, 요구되는 연수 처리량과 처리 속도, 처리 성능, 및 연수기의 크기 등에 따라, 1조의 원수 처리 필터(300)를 이루는 각각의 층에 구성되는 입수공과 출수공의 개수와 위치, 각각의 층의 형상과 크기, 및 적층되는 층의 개수을 달리할 수 있고, 1조의 원수 처리 필터(300)를 복수로 적층하여 구성할 수 있다. 또한, 층의 교체나 유지 보수 시에도 원하는 층만 교체하거나 보수할 수 있다.In addition, the number and location of incoming and outgoing holes formed in each layer constituting a set of raw
아울러, 제1 입수로(141), 제1 출수로(151), 제1 소입수로(121), 제1 소출수로(131), 제2 입수로(241), 제2 출수로(251), 제2 소입수로(221), 제2 소출수로(231)는, 원수 처리 필터(300)에서 원할한 유체 유동이 가능하다면 제1 및 제2 케이스(100, 200)의 어디에 위치해도 무방하지만, 스페이서층(330)과 이온포집층(310)에서 유체가 중력 방향으로부터 중력의 반대 방향으로 흐를 때, 유체는 각각의 층 내부에 더욱 골고루 분포되어 유동될 수 있으며, 이때 연수 효율이 더욱 높아질 수 있다. 따라서, 제1 입수로(141)와 제2 입수로(241), 제1 및 제2 소입수로(121, 221)는 각각 제 1 또는 제2 케이스(100, 200) 하측에 위치하고, 제1 출수로(151)와 제2 출수로(251), 제1 및 제2 소출수로(131, 231)는 각각 제 1 또는 제2 케이스(100, 200) 상측에 위치함으로써, 각각의 층에서 유체가 하측으로부터 상측 으로 유동되도록 하는 것이 더욱 바람직하다. In addition, the
또한, 제2 케이스(200)에도 제1 케이스(100)의 제1 입수구(140), 제1 입수로(141), 제1 출수구(150) 및 제1 출수로(151)에 대응하는 구성요소를 추가로 구성하고, 제1 케이스(100)에는 제2 케이스(200)의 제2 입수구(240), 제2 입수로(241), 제2 출수구(250) 및 제2 출수로(251)에 대응하는 구성요소를 추가로 구성함으로써 입수 및 출수를 위한 유동경로를 추가로 확보할 수 있다.In addition, the
본 발명의 일실시예에서는 스페이서 층(330)에 이온 농도가 높은 원수를 공급하여 연수로 바꾸고, 이온포집(310)층에는 이보다 이온 농도가 낮은 일반수를 공급하여 농축수로 배출하는데, 이는 이온을 제거해야하는 원수와 이온을 포집하는 이온포집층(310)을 흐르는 일반수와의 이온 농도 차이가 클수록 연수 성능이 좋아지고, 연수 과정을 위한 전류의 소모도 적은 잇점이 있기 때문이다. 또한, 제1 및 제2 전극(410, 420)에 공급되는 일반수도 이온 농도가 낮지 않아야 제1 및 제2 전극(410, 420) 사이에 전류가 잘 흐를 수 있다. 하지만, 모두 동일한 물을 공급하여도 무관하며, 이 경우에도 연수 과정을 수행할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the raw water having a high ion concentration is supplied to the
본 발명에 따른 전기 투석 연수기는 적층되는 층의 개수와 상관없이 단 두 개의 전극판만 사용하므로 구조가 매우 간단하고, 단순히 복수의 층을 적층하여 구성한 것이므로, 층의 부분적인 교체나 보수가 매우 용이하며, 요구 성능에 따른 다양한 형태와 용량의 연수기를 제작하기가 대단히 쉽다. 아울러, 구형파 전압을 인가하여 전류의 순간적인 인가와 중단이 반복됨으로써 이온포집과 재생 성능이 더욱 뛰어나며, 전력 소모도 적다.The electrodialysis water softener according to the present invention uses only two electrode plates irrespective of the number of layers to be stacked, so the structure is very simple, and simply a plurality of layers are stacked, so that partial replacement or repair of the layers is very easy. It is very easy to manufacture water softeners of various shapes and capacities according to the required performance. In addition, by applying a square wave voltage, the instantaneous application and interruption of the current are repeated, thereby further increasing ion capture and regeneration performance, and using less power.
한편, 본 발명에 따른 전기 투석 연수기는 물의 연수 공정 이외에도 염수 정화 공정, 지하수 처리 공정, 질소성 질소 처리 공정, 정수 처리 공정, 중금속 제거 공정, 도금 폐수 유가금속 회수 공정, 아미노산 및 유기산 분리 정제 공정, 육가공품 제조 탈염 공정, 목장 탈염 공정, 고도 정수 처리 공정, 반도체 산업이나 자동차 산업 등에서의 초순수 제조 공정, 철강 산업에서 난회수 공정 및 정유 폐액의 탈염 공정 등의 환경, 식품 및 각종 산업 분야에서 폭넓게 사용될 수 있다.On the other hand, the electrodialysis water softener according to the present invention, in addition to the water softening process, brine purification process, groundwater treatment process, nitrogenous nitrogen treatment process, purified water treatment process, heavy metal removal process, plating wastewater valuable metal recovery process, amino acid and organic acid separation and purification process, It is widely used in the environment, food and various industries such as desalination process of processed meat products, ranch desalination process, advanced water purification process, ultrapure water manufacturing process in semiconductor industry or automobile industry, hard recovery process in steel industry and desalination process of oil refinery waste. Can be.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
도1은 종래 기술에 따른 연수기의 구성도,1 is a block diagram of a water softener according to the prior art,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 투석 연수기의 구성도,2 is a block diagram of an electrodialysis water softener according to an embodiment of the present invention;
도3a 및 도3b는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 투석 연수기의 제1 및 제2 케이스의 구조도, 3a and 3b is a structural diagram of the first and second cases of the electrodialysis water softener according to an embodiment of the present invention,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 투석 연수기의 원수 처리 필터의 적층 구조를 나타낸 구조도, 4 is a structural diagram showing a laminated structure of a raw water treatment filter of an electrodialysis softener according to an embodiment of the present invention;
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 투석 연수기의 스페이서층의 정면도, 및5 is a front view of a spacer layer of an electrodialysis water softener according to an embodiment of the present invention, and
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 투석 연수기의 원수 및 농축수의 유동 경로를 나타낸 유동 흐름도이다.Figure 6 is a flow chart showing the flow path of the raw water and the concentrated water of the electrodialysis softener according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *Description of the main parts of the drawing
100: 제1 케이스 200: 제2 케이스100: first case 200: second case
300: 원수 처리 필터 310: 이온포집층300: raw water treatment filter 310: ion collecting layer
320: 양이온교환층 330: 스페이서층320: cation exchange layer 330: spacer layer
340: 음이온교환층 350: 전극 스페이서층 340: anion exchange layer 350: electrode spacer layer
410: 제1 전극판 420: 제2 전극판410: first electrode plate 420: second electrode plate
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