KR101227855B1 - 연수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공성전극의 면적을 증가시키기 아니하면서 연수화 성능을 향상시키며 연수유량을 증대시킬 수 있는 구조를 구비한 연수장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은 복수로 적층된 다공성전극을 구비하는 탈이온화부와, 상기 다공성전극이 장착되는 챔버와, 상기 챔버내에 마련되어 상기 복수의 다공성전극 사이사이로 유입되는 수량이 증가되도록 수류를 안내하는 가이드부재를 포함하여 연수수량을 증가시키면서 연수성능을 향상시킬 수 있다.

Description

연수장치{WATER SOFTENER}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 연수장치를 나타내는 도면이다.

도 2(a),(b)는 본 발명의 변형실시예에 따른 연수장치를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 변형실시예에 따른 연수장치를 나타내는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1 : 유입관 2 : 유출관

10 : 챔버 20 : 탈이온화부

30 : 다공성전극 31 : 집전체

32 : 이온스토어 40 : 가이드부재

본 발명은 연수장치에 관한 것으로, 특히 CDI를 이용하여 경수를 연수화시키는 연수장치에 관한 것이다.

물, 특히 지하수에는 다량의 칼슘, 마스네슘 등의 미네랄이 함유되어 있는데, 이와 같은 칼슘이나 마그네슘의 합계량을 수치화한 것을 경도라 하고, 그 수치 가 높은 것을 경수, 상대적으로 수치가 낮은 것을 연수라 한다.

경수 즉, 경도가 높은 물을 이용하여 차를 끓이면 쓴맛이 나는 미각적 문제 가 있으며, 경수가 흐르는 파이프 내부면에는 스케일이 생성되어 열전달 성능 및 유체의 유동성능을 저하시키며, 주기적으로 스케일을 제거하지 아니하는 경우 파이프가 파손되는 문제점이 발생하기도 한다.

또한, 이와 같은 경수를 일예로 세탁기에 사용하는 경우 비누와 반응하여 세정력이 저하되는 문제점이 있으며, 스팀발생 유닛 또는 히팅유닛에 경수를 사용하는 경우 스케일이 발생하여 에너지 효율이 저하되며 노즐이 막히는 문제점이 있다.

즉, 물을 이용하는 가전제품에 경수를 사용하게 되면 세정력이 저하되고 물이 흐르는 유로상에 많은 양의 스케일이 축적되기 때문에 제품의 신뢰성을 저하시키게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 이온 교환 수지를 이용한 연수장치와 축전 탈이온화 방식의 연수장치가 제안되었다.

이온교환수지를 이용한 연수장치는 물에 포함된 경수성분인 Caㅂ+와 Mgㅂ+이온이 이온교환수지에 주입된 NaCl의 Na+과 교환되면서 물을 연수화시키는 것으로, 이와 같은 이온교환수지를 이용한 연수장치는 주기적으로 NaCl을 주입해야 하고, 물에 함유된 불순물로 인하여 이온 교환수지 자체를 교체해주어야 하는 불편함이 있으며 이에 따른 비용이 증가하는 문제점이 있다.

축전 탈이온화 방식(Capacitive deionization; 이하 CDI라고 함)은 다공성전극에 적절한 전압을 인가하고 복수의 다공성전극사이로 이온들이 함유된 물을 흘려 주어 양이온은 음극에, 음이온은 양극에 흡착시켜 매질 속의 이온 성분을 제거하고, 양이온과 음이온으로 포화된 전극은 반대전압을 인가하거나 각 전극을 서로 연결(short circuit)시켜 흡착된 이온을 분리시켜 재생 동작을 수행하는 것으로, 이러한 CDI방식은 이온교환수지 방식에 비해 비용이 비싸며, 처리할 수 있는 유량이 상대적으로 적다는 단점이 있다.

또한, 연수유량을 증대시키기 위해서는 전극의 면적을 증가시키거나 전극간의 이격 거리를 증가시켜야 하는데, 전극의 면적을 증가시키면 제조비용이 상승하는 문제점이 있으며, 전극간의 이격거리를 증가시키면 연수성능이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 다공성전극의 면적을 증가시키기 아니하면서 연수화 성능을 향상시키며 연수유량을 증대시킬 수 있는 구조를 구비한 연수장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복수로 적층된 다공성전극을 구비하는 탈이온화부와, 상기 다공성전극이 장착되는 챔버와, 상기 챔버내에 마련되어 상기 복수의 다공성전극 사이사이로 유입되는 수량이 증가되도록 수류를 안내하는 가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드부재는 상기 챔버 내면과 상기 복수의 다공성전극의 외주면 사이에서 유체가 나선형으로 유동할 수 있도록 안내하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안내부재는 마그네트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고 다른 측면에서 바라본 본 발명은 복수로 적층된 다공성전극을 구비하는 탈이온화부와, 유체가 상기 복수의 다공성전극의 외주면을 따라 나선형으로 회전하면서 유동할 수 있도록 안내하는 가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연수장치를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 연수장치는 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 유체가 흐르도록 중공된 파이프형태의 챔버(10)와, 챔버(10)내부로 유입되는 경수를 연수화하기 위한 탈이온화부(20)와, 경수를 자화시킴과 동시에 유체가 나선형으로 회전하면서 진행하도록 안내하는 가이드부재(40)를 포함하여 이루어진다.

챔버(10)의 일측에는 경수가 유입되는 유입관(1)이 마련되고, 타측에는 챔버(10)를 통해 유동하여 이온이 제거된 연수가 유출되는 유출관(2)이 마련된다. 이와 같은 유입관(1) 및 유출관(2)은 파이프형태인 챔버(10)와 연결되어 대략 일직선으로 이루어진다.

탈이온화부(20)는 챔버(10)내부에 마련되는 복수의 다공성전극(30)과, 복수의 다공성전극(30)에 전원을 공급하기 위한 전원부(미도시)를 포함한다.

다공성전극(30)은 복수개로 적층되어 마련되는데, 대략 원통형으로 이루어지며 파이프형태의 챔버(10)내부에 삽입되어 챔버(10)의 내면과 소정간격 이격될 수 있도록 한다.

다공성전극(30) 각각은 금속 집전체(31)와, 집전체(31) 상에 적층되는 활성 탄소, 탄소 에어로젤, 탄소나노튜브 등으로 이루어진 이온스토어(32)를 포함하여 이루어진다. 이온스토어(32)는 집전체(31)에 바인더를 이용하여 접착되거나 플라즈마, 스퍼터링과 같은 방법을 이용하여 집전체(31)에 증착될 수 있다. 이러한 다공성전극(30)는 복수개가 소정 간격을 두고 적층되며, 적층된 각 다공성전극(30)에는 양전압과 음전압이 전원부(미도시)로부터 교대로 인가되어 양극과 음극을 형성한다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 양극과 음극을 형성하는 다공성전극(30)들 사이에는 스페이서가 마련된다.

이와 같은 다공성전극(30)의 외주면에는 가이드부재(40)가 마련된다.

가이드부재(40)는 유입관(1)으로부터 챔버(10)로 유입되는 경수가 다공성전극(30)의 외주면을 따라 나선형으로 회전하면서 유동할 수 있도록 안내한다.

즉, 가이드부재(40)는 다공성전극(30)의 외주면을 나선형으로 감싸면서 다공성전극(30)과 챔버(10)의 내면사이에 마련되어 유체가 다공성전극(30)과 챔버(10)사이의 이격공간(11)에서 나선운동을 하면서 전진할 수 있도록 한다.

바람직하게는 가이드부재(40)는 마그네트로 이루어지는데, 마그네트는 경수를 자화시켜 연수화하기 위한 것으로 경수가 가이드부재(40)에 의해 다공성전극(30)과 챔버(10)사이에서 나선형으로 회전하면서 진행하기 때문에 물의 자화시간을 증가시킬 수 있고 물의 유동을 불안정하게 하여 연수화 성능을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 구성으로 다공성전극(30)에 적절한 전압을 인가하고 유입관(1)을 통해 챔버(10)로 경수를 흘려 주면 다공성전극(30)과 챔버(10)의 내면사이에 형성 된 이격공간(11)으로 경수가 유입되고, 이와 같이 유입된 경수는 가이드부재(40)에 의해 나선형의 곡선을 형성하여 진행하게 된다. 이때 경수는 적층된 다공성전극(30)의 외주면의 모든 방향에서 다공성전극(30) 사이사이로 골고루 유입되어 이온들이 이온스토어(32)에 흡착됨으로써 연수가 가능하게 된다.

따라서 본 발명에 따른 연수장치는 경수가 다공성전극(30)의 외주면을 타고 나선형으로 진행하며 다양한 방향에서 다공성전극(30) 사이사이로 유입되기 때문에 종래기술의 CDI에 비해 다공성전극(30)의 각 전극사이의 거리를 크게하더라고 종래기술과 동일, 유사한 정도의 연수성능을 발휘할 수 있다. 결국, 다공성전극의 각 전극사이의 거리를 크게할 수 있으므로 연수 수량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 가이드부재(40)는 마그네트로 마련되며 경수가 가이드부재(40)를 따라 나선형으로 운동하기 때문에 자화되는 시간을 증가시켜 연수성능을 향상시킬 수 있다.

또한 CDI를 이용한 연수뿐 아니라 마그네트로 마련된 가이드부재(40)를 이용하여 연수시키기 때문에 다공성전극(30)의 면적 증대없이 복수의 다공성전극(30)간의 간격을 종래에 비해 넓게 유지시켜 연수유량을 증가시키면서도 종래기술의 CDI에 비해 향상된 연수성능을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

다공성전극과 가이드부재의 배치관계는 상기 실시예에 국한되는 것이 아니라 다공성전극의 외주면을 회전하면서 전방으로 진행할 수 있도록 다양한 구조를 가질 수 있음은 물론이다.

이와 같은 연수장치는 물에서 불순물을 제거하는 정수기의 입수구나 출수구에 설치될 수 있으며, 주방이나 욕실의 수도꼭지에 직결하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 연수장치는 세탁기 뿐만 아니라 식기세척기 및 스팀청소기 등 물을 사용하는 가전제품에 내장되는 형태로 사용될 수 있으며, 이와 같이 설치된 연수장치는 물을 연수화시켜 세탁성능, 세척성능, 스팀발생성능 등을 향상시킬 수 있으며 관로의 스케일을 제거할 수 있는 효과가 있다.

다음은 본 발명의 변형실시예에 따른 연수장치에 대해 설명토록 한다.

본 발명의 제1실시예와 동일한 구성은 동일한 도면부호를 부여하고 설명을 그 설명을 생략토록 한다.

본 발명의 변형실시예에 따른 연수장치는 제1실시예의 연수장치에 비해 챔버의 형태를 달리하고 나머지는 동일한 구성을 취한다.

변형실시예에 따른 연수장치에 포함되는 챔버(10')는 내부에 유체가 흐르도록 중공된 대략 사각기둥형태로 마련된다.

이와 같은 구성으로 인하여 제1실시예와 동일한 효과를 가질 수 있으며 관길이를 작게 하여야 할 필요가 있는 경우에도 챔버를 물의 유동방향에 수직하게 마련함으로써 구현이 가능하며, 역시 도 3에 도시된 바와 같은 또다른 변형 실시예의 챔버(10'')의 구성도 가능하다.

이와 같은 변형실시예들은 다공성전극의 면적을 증가시키지 아니하고도 연수 수량을 증가시키고 연수 성능을 향상시킬 수 있다.

상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 연수장치는 다공성전극의 외주면을 나선형으로 감싸는 가이드부재를 마련함으로써 연수성능의 저하없이 다공성 전극사이의 폭을 종래기술보다 크게 할 수 있어 연수수량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 가이드부재를 마그네트로 마련하여 경수를 자화시킴으로써 연수성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 복수로 적층된 다공성전극을 구비하는 탈이온화부와,

   상기 다공성전극이 장착되는 챔버와,

   상기 챔버 내면과 상기 복수의 다공성전극의 외주면 사이에서 유체가 나선형으로 유동할 수 있도록 안내하도록 상기 챔버내에 마련되어 상기 복수의 다공성전극 사이사이로 유입되는 수량이 증가되도록 수류를 안내하는 가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연수장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 가이드부재는 마그네트로 이루어진 것을 특징으로 하는 연수장치.
4. 복수로 적층된 다공성전극을 구비하는 탈이온화부와,

   유체가 상기 복수의 다공성전극의 외주면을 따라 나선형으로 회전하면서 유동할 수 있도록 안내하는 가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연수장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 가이드부재는 마그네트로 이루어진 것을 특징으로 하는 연수장치.

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