KR101227853B1 - 연수장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 환경오염은 줄일 수 있으면서도 처리 용량은 증가시킬 수 있는 연수장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 연수장치는 물이 통과하는 유로가 형성되어 있는 챔버를 포함한 것으로, 챔버는 이온교환수지가 수용되어 있는 이온 교환부와, 이온 교환부의 일측에 이온 교환부와 구획되게 마련되어 이온 교환부로부터 음이온 상태의 물질을 흡착하는 음이온 흡착부와, 이온 교환부의 타측에 이온 교환부와 구획되게 마련되어 이온 교환부로부터 양이온 상태의 물질을 흡착하는 양이온 흡착부를 포함하여, 이온 상태인 경수 성분 물질이 이온교환수지에 흡착되는 과정에서 발생하는 Na+ 이온이 양이온 흡착부에 흡착되므로 이온교환수지를 통해 많은 양의 물을 연수화 할 수 있으면서도 Na+ 이온에 의한 환경오염은 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 연수장치가 물을 연수할 경우를 보인 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연수장치가 재생될 경우를 보인 개략도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 챔버 10a: 이온 교환부
10b: 음이온 흡착부 10c: 양이온 흡착부
10d: 유입구 10e: 연수 배출구
10f: 제 1 배출구 10g: 제 2 배출구
11: 이온교환수지 12: 제 1 네트전극
13: 제 2 네트전극 14: 제 1 베이스전극
15 : 제 2 베이스전극
15 : 제 2 베이스전극
본 발명은 연수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환경오염은 줄일 수 있으면서도 처리 용량은 증가시킬 수 있는 연수장치에 관한 것이다.
연수장치는 물에 이온화된 상태로 포함되어 있는 경수 성분의 물질인 Ca2+, Mg2+, Fe3+, Al3+ 등의 이온을 감소시켜 물의 성질을 변환시키는 장치로써, 연수장치의 연수 방식으로는 이온교환수지 방식과 축전 탈이온화 방식이 있다.
이온교환수지(Ion Exchange Resin: IER) 방식은 이온교환수지를 이용하여 이온 상태의 경수 성분 물질이 이온교환수지에 붙어 있는 Na+ 이온과 교환되며 이온교환수지에 흡착되도록 하는 것으로, 이온교환수지에 일정량 이상의 이온 상태의 물질이 흡착되면 이온교환수지의 이온흡착 능력이 저하되므로, 이온교환수지에 흡착되어 있는 이온 상태의 경수 성분 물질들을 이온교환수지로부터 제거하기 위하여 NaCl을 이온교환수지에 투입하여 이온교환수지를 재생시킬 수 있다.
또한, 축전 탈이온화(Capacitive Deionization) 방식은 다공성 재질로 이루어진 다공성 전극에 전압을 인가하여 전기적인 특성을 갖는 이온 상태의 물질이 다공성 전극에 흡착되도록 함으로써 물에 포함된 이온 상태의 물질들을 제거하는 것으로, 다공성 전극에 일정량 이상의 이온 상태의 물질이 흡착된 후에는 다공성 전극의 이온흡착 능력이 저하되므로, 다공성 전극으로 공급되던 전원을 차단하거나 반대 극성의 전원을 인가하여 다공성 전극에 흡착되어 있는 이온 상태의 경수 성분 물질이 물과 함께 배출되도록 함으로써 다공성 전극을 재생시킬 수 있다.
그런데 상술한 이온교환수지 방식의 연수장치는 비용이 저렴하다는 장점이 있으나, 연수장치에서 배출된 된 물에 다량의 Na+ 이온이 포함되어 있으므로 환경을 오염시킬 수 있다는 문제점이 있으며, 축전 탈이온화 방식의 연수장치는 환경오염이 적다는 장점이 있으나 이온교환수지 방식의 연수장치에 비해 처리비용이 비싸고 처리할 수 있는 유량이 상대적으로 적다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 환경오염이 적으면서도 처리 용량은 증가시킬 수 있는 연수장치를 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 물이 통과하는 유로가 형성되어 있는 챔버를 포함한 연수장치에 있어서, 상기 챔버는 이온교환수지가 수용되어 있는 이온 교환부와, 상기 이온 교환부의 일측에 상기 이온 교환부와 구획되게 마련되어 상기 이온 교환부로부터 음이온 상태의 물질을 흡착하는 음이온 흡착부와, 상기 이온 교환부의 타측에 상기 이온 교환부와 구획되게 마련되어 상기 이온 교환부로부터 양이온 상태의 물질을 흡착하는 양이온 흡착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 챔버의 상측에는 상기 이온 수용부 상측에 물이 유입되는 유입구가 마련되고, 상기 챔버의 하측에는 상기 이온 수용부 하측에 마련된 연수 배출구와, 상기 음이온 흡착부 하측에 마련된 제 1 배출구와, 상기 양이온 흡착부 하측에 마련된 제 2 배출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이온 교환부와 상기 음이온 흡착부는 물과 음이온 상태의 물질이 통과하는 다수의 제 1 투과공이 형성되며 플러스극 전원이 인가되는 제 1 네트전극에 의해 구획되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 음이온 흡착부에는 상기 제 1 네트전극과 이격되게 배치되며 플러스극 전원이 인가되어 음이온 상태의 물질이 상기 음이온 흡착부로 유입되게 하는 제 1 베이스전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 네트전극과 상기 제 1 베이스전극은 음이온을 흡착할 수 있는 다공성 전극으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이온 교환부와 상기 양이온 흡착부는 물과 양이온 상태의 물질이 통과하는 다수의 제 2 투과공이 형성되며 마이너스극 전원이 인가되는 제 2 네트전극에 의해 구획되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양이온 흡착부에는 상기 제 2 네트전극과 이격되게 배치되며 마이너스극 전원이 인가되어 양이온 상태의 물질이 상기 양이온 흡착부로 유입되게 하는 제 2 베이스전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 네트전극과 상기 제 2 베이스전극은 양이온을 흡착할 수 있는 다공성 전극으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 연수장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 연수장치는 도 1에 도시한 바와 같이 물이 통과할 수 있도록 내부에 유로가 형성되어 있는 챔버(10)를 포함한 것으로, 챔버(10)의 내부 공간은 이온교환수지(11)가 채워지는 이온 교환부(10a)와, 이온 교환부(10a)의 일측에 이온 교환부(10a)와 구획되게 마련되어 이온 교환부(10a)로부터 음이온 상태의 물질을 흡착하는 음이온 흡착부(10b)와, 이온 교환부(10a)의 타측에 이온 교환 부(10a)와 구획되게 마련되어 이온 교환부(10a)로부터 양이온 상태의 물질을 흡착하는 양이온 흡착부(10c)가 구획되게 마련되어 있다.
이온 교환부(10a)와 음이온 흡착부(10b)는 판 형상으로 형성되며 물과 음이온 상태의 물질이 통과할 수 있도록 다수의 제 1 투과공(12a)이 형성되어 플러스극 전원이 인가되는 제 1 네트전극(12)에 의해 서로 구획되며, 이온 교환부(10a)와 양이온 흡착부(10c)는 판 형상으로 형성되며 물과 양이온 상태의 물질이 통과할 수 있도록 다수의 제 2 투과공(13a)이 형성되어 마이너스극 전원이 인가되는 제 2 네트전극(13)에 의해 서로 구획된다. 이때, 제 1 투과공(12a)과 제 2 투과공(13a)은 이온교환수지(11)의 입자에 비하여 상대적으로 적은 면적을 갖도록 형성되어 이온교환수지(11)가 이온 교환부(10a) 내에 수용되어 있는 상태를 그대로 유지할 수 있게 되어 있다.
또한, 음이온 흡착부(10b)에는 제 1 네트전극(12)과 이격되게 배치되며 플러스극 전원이 인가되어 음이온 흡착부(10b) 내로 음이온 상태의 물질이 유입되도록 하는 제 1 베이스전극(14)이 설치되며, 양이온 흡착부(10c)에는 제 2 네트전극(13)과 이격되게 배치되며 마이너스극 전원이 인가되어 양이온 흡착부(10c) 내로 양이온 상태의 물질이 유입되도록 하는 제 2 베이스전극(15)이 설치된다. 본 실시예에서 상기에 언급한 제 1 네트전극(12), 제 2 네트전극(13), 제 1 베이스전극(14), 제 2 베이스전극(15)은 이온 상태의 물질을 흡착할 수 있도록 모두 다공성 재질로 형성된다.
따라서, 물이 이온 교환부(10a)를 통과하는 과정에서 물과 함께 이온 교환 부(10a)를 통과하는 음이온 상태의 물질은 제 1 네트전극(12) 및 제 1 베이스전극(14)과 음이온 상태의 물질 사이에 작용하는 전기적인 인력에 의해 제 1 네트전극(12)을 관통하여 음이온 흡착부(10b) 내로 유입되고, 물과 함께 이온 교환부(10a)를 통과하는 양이온 상태의 물질은 제 2 네트전극(13) 및 제 2 베이스전극(15)과 양이온 상태의 물질 사이에 작용하는 전기적인 인력에 의해 제 2 네트전극(13)을 관통하여 양이온 흡착부(10c) 내로 유입되므로, 이온 교환부(10a)의 물이 음이온 흡착부(10b) 및 양이온 흡착부(10c)의 물과 다른 유로를 통해 배출되도록 함으로써 연수를 얻을 수 있다.
이를 위해 챔버(10)의 상측에는 이온 교환부(10a)의 상측에 형성되어 물이 챔버(10) 내로 유입될 수 있도록 하는 유입구(10d)가 마련되어 있으며, 챔버(10)의 하측에는 이온 교환부(10a)의 하측에 형성되어 연수로 전환된 물이 배출되는 연수 배출구(10e)와, 음이온 흡착부(10b)의 하측에 마련되어 음이온 상태의 물질이 포함된 물이 배출되는 제 1 배출구(10f)와, 양이온 흡착부(10c)의 하측에 마련되어 양이온 상태의 물질이 포함된 물이 배출되는 제 2 배출구(10g)가 마련되어 있다.
따라서, 유입구(10d)를 통해 이온 교환부(10a)로 유입된 물에 포함되어 있던 음이온 또는 양이온 상태의 물질의 일부는 이온교환수지(11)에서 이온교환되며 이온교환수지(11)에 흡착되고, 일부는 전기적인 인력에 의해 음이온 흡착부(10b)나 양이온 흡착부(10c)로 유입되어 다공성 재질로 이루어진 제 1 네트전극(12), 제 2 네트전극(13), 제 1 베이스전극(14), 제 2 베이스전극(15)에 흡착되고, 일부는 전기적인 인력에 의해 음이온 흡착부(10b)나 양이온 흡착부(10c)로 유입되어 음이온 흡착부(10b)와 양이온 흡착부(10c)의 하측에 각각 마련되어 있는 제 1 배출구(10f) 및 제 2 배출구(10g)를 통해 배출되므로 연수 배출구(10e)를 통해서 음이온 및 양이온 상태의 물질 대부분이 제거된 연수를 얻을 수 있다.
또한, 물에 포함되어 있던 이온 상태의 물질이 이온교환수지(11)와 이온교환하며 흡착되는 과정에서 이온교환수지(11)에서 발생하는 Na+ 이온은 다공성 재질로 이루어진 제 2 네트전극(13) 및 제 2 베이스전극(15)에 흡착되므로, 이온교환수지(11)를 사용할 경우에 발생할 수 있는 Na+ 이온에 의한 환경오염은 방지될 수 있다.
또한, 일정량 이상의 이온 상태의 물질이 다공성 재질로 이루어진 제 1 네트전극(12), 제 2 네트전극(13), 제 1 베이스전극(14), 제 2 베이스전극(15)에 흡착된 후에는 흡착 능력이 현저히 저하된다.
이러한 경우 제 1 네트전극(12), 제 2 네트전극(13), 제 1 베이스전극(14), 제 2 베이스전극(15)에 인가되던 전원을 각각 차단하거나, 도 2에 도시한 바와 같이 제 1 네트전극(12)과 제 1 베이스전극(14)에 마이너스극 전원을 인가하고 제 2 네트전극(13)과 제 2 베이스전극(15)에 플러스극 전원을 인가하면 제 1 네트전극(12) 및 제 1 베이스전극(14)에 흡착되어 있던 음이온 상태의 물질과 제 1 네트전극(12) 및 제 1 베이스전극(14) 사이에는 전기적인 척력이 발생하고, 제 2 네트전극(13) 및 제 2 베이스전극(15)에 흡착되어 있던 양이온 상태의 물질과 제 2 네트전극(13) 및 제 2 베이스전극(15) 사이에는 전기적인 척력이 발생하여 이온 상태 의 물질들은 제 1 네트전극(12), 제 2 네트전극(13), 제 1 베이스전극(14), 제 2 베이스전극(15)으로부터 각각 이탈하여 물과 함께 배출되므로, 제 1 네트전극(12), 제 2 네트전극(13), 제 1 베이스전극(14), 제 2 베이스전극(15)은 이온 상태의 물질을 다시 흡착할 수 있는 상태로 재생된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연수장치는 챔버 내부에 이온교환수지가 수용되어 있는 이온 교환부와, 상기 이온 교환부의 양측에 구획되게 마련되어 이온 교환부로부터 이온 상태의 물질을 흡착하는 하는 음이온 흡착부 및 양이온 흡착부가 형성되어 있으므로, 이온 상태인 경수 성분 물질이 이온교환수지에 흡착되는 과정에서 발생하는 Na+ 이온이 양이온 흡착부에 흡착되므로 이온교환수지를 통해 많은 양의 물을 연수화 할 수 있으면서도 Na+ 이온에 의한 환경오염은 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.
Claims (8)
- 물이 통과하는 유로가 형성되어 있는 챔버를 포함한 연수장치에 있어서,상기 챔버는 이온교환수지가 수용되어 있는 이온 교환부와, 상기 이온 교환부의 일측에 상기 이온 교환부와 구획되게 마련되어 상기 이온 교환부로부터 음이온 상태의 물질을 흡착하는 음이온 흡착부와, 상기 이온 교환부의 타측에 상기 이온 교환부와 구획되게 마련되어 상기 이온 교환부로부터 양이온 상태의 물질을 흡착하는 양이온 흡착부를 포함하고,상기 이온 교환부와 상기 음이온 흡착부는 물과 음이온 상태의 물질이 통과하는 다수의 제 1 투과공이 형성되며 플러스극 전원이 인가되는 제 1 네트전극에 의해 구획되며,상기 음이온 흡착부에는 상기 제 1 네트전극과 이격되게 배치되며 플러스극 전원이 인가되어 음이온 상태의 물질이 상기 음이온 흡착부로 유입되게 하는 제 1 베이스전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 연수장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 챔버의 상측에는 상기 이온 수용부 상측에 물이 유입되는 유입구가 마련되고,상기 챔버의 하측에는 상기 이온 수용부 하측에 마련된 연수 배출구와, 상기 음이온 흡착부 하측에 마련된 제 1 배출구와, 상기 양이온 흡착부 하측에 마련된 제 2 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 연수장치.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 네트전극과 상기 제 1 베이스전극은 음이온을 흡착할 수 있는 다공성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 연수장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 이온 교환부와 상기 양이온 흡착부는 물과 양이온 상태의 물질이 통과하는 다수의 제 2 투과공이 형성되며 마이너스극 전원이 인가되는 제 2 네트전극에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 연수장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 양이온 흡착부에는 상기 제 2 네트전극과 이격되게 배치되며 마이너스극 전원이 인가되어 양이온 상태의 물질이 상기 양이온 흡착부로 유입되게 하는 제 2 베이스전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 연수장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 제 2 네트전극과 상기 제 2 베이스전극은 양이온을 흡착할 수 있는 다공성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 연수장치.
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