KR101211501B1 - 전기 흡탈착식 연수기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 흡탈착식 연수기에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 연수효율이 향상되어 처리유량이 증가되도록 하는 전기 흡착탈식 연수기를 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 전기 흡탈착식 연수기는 연수 유로에 전기장을 형성하기 위한 복수의 전극부; 상기 전기장이 형성되는 공간에 놓이여 원수를 역삼투압방식으로 연수화 하는 제 1 및 제 2 역삼투막 부재를 포함한다.
전기 흡탈착식 연수기, 역삼투막

Description

전기 흡탈착식 연수기{Capacitive deionization water softener}
도 1 은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기의 연수작용을 나타내기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기의 제생작용을 나타내기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기의 제 1 및 제 2 전극부와 제 1 및 제2 역삼투막 부재가 설치된 모습을 도 1 의 A 방향에서 본 평면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ' 따라 절개한 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
1: 전기 흡탈칙식 연수기 10: 본체
20: 연수 유로 110, 210: 제 1 전극부
120, 210: 제 2 전극부 141, 142, 241, 242: 역삼투막 부재
150, 250: 전기적 연수 유로 160, 260: 역삼투압 연수유로
본 발명은 전기 흡탈착식 연수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연수효율이 향상되어 처리유량이 증가되도록 하는 전기 흡착탈식 연수기에 관한 것이다.
일반적으로 연수기는 원수에 함유된 금속 이온들과 이온교환을 하는 이온교환 수지와 이온교환수지가 실장되도록 하는 본체로 이루어져, 경도가 높은 원수를 경도가 낮은 연수로 변환하는 기기이다.
이러한 연수기는 세제의 용해력을 높여 세정력이 증가되도록 하기 위하여 세탁기에 이용되거나, 경수에 의해 스팀관에 생성되는 스케일을 방지하기 위하여 스팀발생장치 등에 이용되고 있는 등 그 사용범위가 증가하고 있는 추세에 있다.
한편, 이온교환수지를 이용하는 연수기는 이온 교환수지를 재생하기 위해 소금물을 생성하는 재생수가 저장되는 별도의 공간이 마련되어야 하고, 주기적으로 소금을 주입해야하는 불편함이 있다.
전술한 문제점을 개선하기 위해 다공성 전극에 전압을 인가한 후 이온의 전기적 특성을 이용하여 매질 속의 이온 성분을 제거하는 것으로서, 경수 성분을 제거한 후에는 전압 인가를 하지 않거나 또는 반대 극성을 걸어 전극에 흡착되어 있던 경수 성분을 매질과 함께 배출하는 전기 흡탈착식 연수기가 제안되고 있다.
그러나, 상기 제안된 전기 흡탈착식 연수기는 처리유량이 작은 단점이 있다. 이를 해결하기 위해, 전극의 크기를 크게하여 처리유량을 증가시키는 경우에는 전기 흡탈착식 연수기의 크기가 커지는 문제점이 있다. 나아가서, 처리유량을 증가시 키기 위해 전극으로 일반적으로 사용되는 고가의 나노 다공성 전극을 많이 사용하게 되어 전기 흡탈착식 연수기의 제조비용이 증가되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 원수를 연수화 하는 효율을 향상시켜 처리 유량이 증가되도록 하는 전기 흡탈착식 연수기를 제공함에 그 목적이 있다.
그리고 본 발명의 또 다른 목적은 원수를 연수화 하는 효율을 향상시켜, 고가의 나노 다공성 전극의 사용을 절감할 수 있도록 하여 전기 흡탈착식 연수기의 제조비용을 절감할 수 있도록 하는 전기 흡탈착식 연수기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기 흡탈착식 연수기는 연수 유로에 전기장을 형성하기 위한 복수의 전극부; 상기 전기장이 형성되는 공간에 놓이여 원수를 역삼투압방식으로 연수화 하는 제 1 및 제 2 역삼투막 부재를 포함한다.
여기서, 상기 전극부 사이에는 전기적 연수유로가 형성되고, 상기 제 1 역삼투막 부재와 상기 제 2 역삼투막 부재 사이에는 상기 전기적 연수유로와 평행한 역삼투압 연수유로가 제공된다. 여기서, 상기 전기적 연수 유로 상에는 설치되는 유로절환밸브를 더 포함하고, 상기 유로절환밸브는 재생작용 시에 상기 전기적 연수유로와 상기 역삼투압 연수 유로가 분리되도록 한다.
그리고 상기 전극부는 판형상을 가지며, 서로 이격되어 배치되고,상기 전극부 사이에 상기 제 1 및 제 2 역삼투막 부재의 면이 상기 전극부의 면에 대향하여 배치된다.
다른 측면에서 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기 흡탈착식 연수기는 연수유로를 제공하는 본체; 상기 연수유로상에 설치되어 양 또는 음 전압이 인가되는 제 1 전극부; 상기 제 1 전극부와 마주보며 설치되어 상기 제 1 전극과 다른 전압이 인가되는 제 2 전극부; 상기 제 1 전극부와 상기 제 2 전극부 사이에 배치되어 높은 농도측의 물 분자가 낮은 농도 측으로 투과되도록 하는 제 1 및 제 2 역삼투압 부재를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 전극부와 상기 제 2 전극부의 면은 상기 제 1 및 제 2 역삼투막 부재와 면과 수직으로 배치된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부되는 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기(1)는 내부에 원수가 지나가면서 연수화 되도록 하는 연수 유로(20)가 구비되는 본체(10)와, 연수유로(20)에 설치되는 제 1 전극부(110)과, 제 1 전극부(110)와 마주보며 배치되어 제 2 전극부(120)와, 제 1 전극부(110)과 제 2 전극부(120) 사이에 배치되어 역삼투압방식으로 원수를 연수화하기 위한 제 1 역삼투막 부재(141)와 제 2 역삼투막 부재(142), 및 제 1 전극부(110)과 제 2 전극부(120)의 단락을 방지하는 절연체(130)를 포함한다. 그리고 제 1 전극부(110)과 제 2 전극부(120)에 음 또는 양의 전압을 인가하는 전원공급부(도면에 도시되지 않음)를 더 포함한다.
상세히, 본체(10)의 일측에는 외부로부터 원수가 본체(10) 내부로 유입되도록 하는 원수 유입구(11)이 마련된다.
그리고 원수 유입구(11) 상에는 유량조절밸브(50)가 설치되어 후술되는 전기적 연수유로(150)로 유입되는 원수의 유량을 제어한다. 이러한 유량조절밸브(13)에 의해, 원수는 전기적 연수유로(150)에서 일정한 유량으로 흐르게 된다. 이에 따라, 원수는 제 1전극부(110)와 제 2 전극부(120)에 의해 충분히 연수화될 수 있게 된다.
여기서, 유량조절밸브(13)는 별도의 제어수단에 의해 조절될 수 있으며, 사용자에 의해 수동으로 조절될 수 있음을 밝혀 둔다.
그리고 연수 유로(20) 상에는, 표면에 직경이 수에서 수십 나노미터의 크기를 가지는 기공(pore)이 형성되고 판형상으로 제작되는 제 1 전극부(110)와 제 2 전극부(120)가 교번하여 적층된다.
그리고 제 1 전극부(110)와 제 2 전극부(120) 사이에는 제 1전극부(110)과 제 2 전극부(120)에 전원이 인가되었을 때에 제 1 전극부(110)과 제 2 전극부(120)이 단락되는 것을 예방하기 위한 절연판(130)이 설치된다. 이러한 제 1 전극부(110)과 제 2 전극부(120)에 서로 다른 전압이 인가되는 때에는 그 사이에 전기장이 형성되어 이온들이 이동할 수 있게 한다.
그리고 제 1 전극부(110) 및 절연판(130) 사이와, 제 2 전극부(120) 및 절연판(130) 사이에는 서로 마주보며 이격되어 짝을 이루는 제 1 역삼투막 부재(141) 및 제 2 역삼투막 부재(142)가 배치된다. 이러한 제 1 역삼투막 부재(141)과 제 2 역삼투막 부재(142)는 각각의 삼투막 베이스(143)에 의해 지지된다.
여기서, 제 1 및 제 2 역삼투막 부재(141,142)는 일측에 위치하는 용액의 농도가 짙고 타측에 위치되는 용액의 농도가 묽으면, 짙은 용액의 물을 묽은 용액 쪽으로 투과되도록 하여, 짙은 용액의 농도는 더욱 짙어지고 묽은 용액의 농도는 더욱 묽게 한다.
그리고 제 1 전극판(110) 및 제 1 역삼투막 부재(141) 사이와, 제 2 전극판(120) 및 제 2 역삼투막 부재(142) 사이에는 전기적 연수유로(150)가 형성되어 연수유로(20)의 일부가 되고, 제 1 역삼투막 부재(141) 및 제 2 역삼투막 부재(142) 사이에는 역삼투압 방식으로 원수를 연수화 하기 위한 역삼투압 연수유로(160)가 형성되어 연수유로(20)의 일부가 된다.
한편, 원수 입수구(11)가 형성되는 측에 대향하는 본체(10)의 타측에는, 역삼투압 연수유로(160)와 연결되는 역삼투압연수 배출구(50)와, 전기적 연수유로(150)와 연결되는 전기적 연수 배출구(12)가 형성된다.
그리고 전기적 연수 배출구(12)에는 유로절환밸브(60)가 설치된다. 이러한 유로절환 밸브(60)는 전기적 흡탈착 연수기(1)가 연수작용을 수행하는 때에는 전기적 연수 배출구(12)와 역삼투압 연수 배출구(50)이 연결되도록 하고, 전기 흡탈착식 연수기(1)가 재생과정을 수행하는 때에는 전기적 연수 배출구(12)와 역삼투압 연수 배출구(50)가 분리되도록 한다.
이하, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기의 작용에 대하여 도면과 함께 설명하기로 한다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기의 연수작용을 설명하기로 한다.
상세히, 본체(10)의 원수 유입구(11)에 설치되는 유량조절밸브(13)가 개방되면 원수(WS)는 전기적 연수 유로(150)를 흐르게 된다.
이때에, 제 1 역삼투막 부재(141)와 제 2 역삼투막 부재(142)는 금속 이온이 포함된 원수(WS) 중 물분자(M)만이 통과되도록 한다. 이에 따라, 역삼투막 연수유로(160)는 제 1 및 제 2 역삼투막 부재(141,142)에 의해 연수화된 제 1 연수(WL1)가 흐르게 된다.
이와 동시에 제 2 전극부(120)에 양 전압이 인가되고 제 1 전극부(110)에 음 전압이 인가되면, 제 2 전극부(120)에서 제 1 전극부(110)으로 향하는 전계의 세기(D1)를 가지는 전기장이 형성된다.
이에 따라, 제 1 전극부(110)과 제 1 역삼투막 부재(141) 사이에 형성되는 전기적 연수 유로(150)를 지나는 원수(WS)에 포함된 양이온(P)은 제 1 전극부(110) 쪽으로 이동되어 제 1 전극부(110)의 표면에 흡착되어 저장된다. 그리고 제 2 전극부(120)과 제 2 역삼투막 부재(142) 사이에 형성되는 전기적 연수유로(150)를 지나는 원수(WS)에 포함된 음이온(N)은 제 2 전극부(120)쪽으로 이동되어 제 2 전극부(120)의 표면에 흡착되어 저장된다.
한편, 전기적 연수 유로(150)을 흐르는 원수(WS)는 제 1 및 제 2 역삼투막 부재(141,142)에 의해 연수화된 제 1 연수(WL1)는 상대적으로 증가되어 전기적 연수 유로(150)의 출구측으로 갈수록 원수(WS)의 유량이 적어진다. 그리고 이렇게 유량이 적어진 원수(WS)는 제 1 및 제 2 전극부(110, 120)와 충분히 접촉할 수 있게 되어 원수(WS)에 포함된 이온들이 효과적으로 제거될 수 있게 된다. 이에 따라, 연수효율이 향상된다.
그리고 유로절환밸브(60)는 전기적 연수 배출구(12)와 역삼투압 연수배출구(50)를 연결하고 농축수배출구(18)를 폐쇄한다. 이에 따라, 역삼투압 연수배출구(50)에서는 제 1 연수(WL1)과 제 2 연수(WL2)가 혼합되는 연수가 흐르게 된다.
이어서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기의 재생작용에 대하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본체(10)의 원수 유입구(11)에 설치되는 유량조절밸브(13)가 개방되면, 원수(WS)는 전기적 연수 유로(150)를 흐르게 된다.
이때에, 제 1 역삼투막 부재(141)와 제 2 역삼투막 부재(142)는 금속 이온이 포함된 원수(WS) 중 물분자(M)만이 통과되도록 한다. 이에 따라, 역삼투막 연수유로(160)는 제 1 및 제 2 역삼투막 부재(141,142)에 의해 연수화된 제 1 연수(WL1)가 흐르게 된다
이와 동시에 연수작용 때와는 다르게 제 2 전극부(120)에는 낮은 전압이 인가되고, 제 1 전극부(110)에는 높은 전압이 인가된다.
이렇게 하면, 제 1 전극부(110)와 제 2 전극부(120) 사이에 형성되는 전계의 세기 방향은 제 1 전극부(110)에서 제 2 전극부(120) 쪽을 향하는 방향(D2)를 가진다.
이에 따라, 제 1 전극부(110)에 흡착되어 있던 양 이온(P)은 제 1 전극부(110)로부터 떨어져 원수(WS)에 포함되고 제 2 전극부(120)에 흡착되어 저장되었던 음이온(N)는 제 2 전극부(120)로부터 떨어져 원수(WS)에 포함되어 농축수(WH)를 생성한다.
한편, 유로절환밸브(60)는 전기적 연수 배출구(12)와 역삼투압 연수배출구(50)의 연결을 끊는다. 다시 말하면, 전기적 연수 배출구(12)에서 배출되는 농축수(WH)가 농축수 배출구(18) 쪽으로 배출되게 하며 역삼투압 연수배출구(50)로는 배출되지 않게 한다.
이에 따라, 역삼투압 연수 배출구(50)에는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기(1)가 재생과정을 수행함에도 불구하고 계속하여 제 1 연수(WL1)가 배출된다.
이하, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기를 도면과 함께 설명하기로 하되, 상술된 본 발명의 제 1 실시 예와 비교되는 부분에 한정하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 제 1 및 제 2 전극부와 제 1 및 제2 역삼투막 부재가 설치된 모습을 도 1 의 A 방향에서 본 평면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ' 따라 절개한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 제 1 및 제 2 전극부(210, 220)의 면이 짝을 이루는 제 1 및 제 2 역삼투막 부재(241, 242)의 면이 서로 수직하게 배치된다. 그리고 짝을 이루는 제 1 및 제 2 역삼투막 부재(241,242) 사이에는 전기적 연수유로(250)가 형성되고, 짝을 이루는 제 1 및 제 2 역삼투막 부재(241,242)와 다른 짝을 이루는 제 1 및 제 2 역삼투막 부재(241,242) 사이에는 역삼투압 연수유로(260)가 형성된다. 그리고 전기적 연수유로(250)는 원수 유입구(11)와 연결된다.
그리고 제 2 실시 예에 따른 제 1 및 제 2 전극부(210, 220)의 면이 짝을 이루는 제 1 및 제 2 역삼투막 부재(241, 242)의 면과 서로 수직하게 배치되어, 제 1 전극부(210) 및 제 2 전극부(220)는 제 1 역삼투막 부재(241) 및 제 2 역삼투막 부재(242)에 의해 이격 거리가 일정하게 유지되며, 제 1 역삼투막 부재(241) 및 제 2 역삼투막 부재(242)는 제 1 전극부(210) 및 제 2 전극부(220)에 의해 이격 거리가 일정하게 유지되어, 제 1 전극부(210)와 제 2 전극부(220) 사이의 별도의 절연부재를 요구하지 않게 된다.
한편, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기의 작용은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전기 흡탈착식 연수기의 작용과 실질적으로 동일하여, 본 발명의 제 1 실시 예를 참조하기로 하고, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 전기 흡탈착식 연수기는 전기적 연수 유로를 지나는 원수에 포함된 이온들이 전극부에 집중적으로 흡착됨으로써 연수효율이 향상되어 처리유량이 증가하는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따른 전기 흡탈착식 연수기는 연수효율이 향상되어 처리유량을 늘리기 위해 전극판의 크기를 크게 해야 하는 필요성이 없게 되어, 전기 흡탈착식 연수기의 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 연수 유로에 전기장을 형성하기 위한 복수의 전극부;
    상기 전기장이 형성되는 공간에 놓이여 원수를 역삼투압방식으로 연수화 하는 제 1 및 제 2 역삼투막 부재를 포함하는 전기 흡탈착식 연수기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극부 사이에는 전기적 연수유로가 형성되고,
    상기 제 1 역삼투막 부재와 상기 제 2 역삼투막 부재 사이에는 상기 전기적 연수유로와 평행한 역삼투압 연수유로가 제공되는 전기 흡탈착식 연수기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기적 연수 유로 상에는 설치되는 유로절환밸브를 더 포함하고,
    상기 유로절환밸브는 재생작용 시에 상기 전기적 연수유로와 상기 역삼투압 연수 유로가 분리되도록 하는 전기 흡탈착식 연수기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극부는 판형상을 가지며, 서로 이격되어 배치되고,
    상기 전극부 사이에 상기 제 1 및 제 2 역삼투막 부재의 면이 상기 전극부의 면에 대향하여 배치되는 전기 흡탈착식 연수기.
  5. 연수유로를 제공하는 본체;
    상기 연수유로상에 설치되어 양 또는 음 전압이 인가되는 제 1 전극부;
    상기 제 1 전극부와 마주보며 설치되어 상기 제 1 전극과 다른 전압이 인가되는 제 2 전극부;
    상기 제 1 전극부와 상기 제 2 전극부 사이에 배치되어 높은 농도측의 물 분자가 낮은 농도 측으로 투과되도록 하는 제 1 및 제 2 역삼투압 부재를 포함하는 전기 흡탈착식 연수기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전극부와 상기 제 2 전극부의 면과 상기 제 1 및 제 2 역삼투막 부재와 면은 서로 수직으로 배치되는 전기 흡탈착식 연수기.
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