KR102418926B1 - 에너지 절약형 이온 흡탈착 정수장치 및 에너지 절약 정수방법 - Google Patents

에너지 절약형 이온 흡탈착 정수장치 및 에너지 절약 정수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CDI정수장치에 인가되는 전극단자의 전류변환 및 스위칭제어에 의한 에너지 절감기술에 대한 것이며, 구체적으로 일측에 투입구(113)가 형성되며, 타측에 배출구(115)가 형성된 케이스(110); 상기 케이스 내부에 수용되며, 복수로 적층되는 전극판(120); 상기 전극판과 선택적으로 통전되며, 직류전류가 통전되는 전극단자(130);를 포함하는 구성으로 이루어진다.

Description

에너지 절약형 이온 흡탈착 정수장치 및 에너지 절약 정수방법 {Energy-saving water purification device}
본 발명은 CDI정수장치에 인가되는 전극단자의 전류변환 및 스위칭제어에 의한 에너지 절감기술에 대한 것이다.
특허발명 001은 연속식 결정화기 및 그것을 이용한 수산화칼륨의 재결정화방법에 대한 것이며, 구체적으로 상부가 개방되어 있고 라운딩 형상의 바닥을 가지며, 길이방향으로 결정화될 화합물이 용해된 모액이 연속적으로 유입 및 유출되는 사각 관형 연속식 결정화 용기 내에 냉각매체가 유입 및 유출되어 모액을 냉각시키고 중앙부에는 회전축이 지나가고 회전축이 지나가는 위치의 아래부분으로는 모액이 흘러갈 수 있도록 공간부가 형성되어 있는 디스크형 냉각판과 회전축에 연결되어 회전하는 복수개의 회전날개를 가지는 프로펠러가 교대로 배치되어 있다. 본 발명의 연속식 결정화기를 사용하여 수산화칼륨을 재결정으로 정제하게 되면, 냉각수의 열교환이 효율적으로 수행되어 소요되는 에너지를 절감할 수 있고 모액이 부분적으로 정체됨이 없이 연속적으로 흐르게 되는 것을 제시한다.
특허발명 002는 용량의 반응기로 처리가 가능한 쿠에트-테일러 반응기를 사용하며, 원료 용액의 정제를 균일하게 하기 위하여 원료의 농도, 체류시간, 혼합 속도, 내·외부 원통의 크기를 변화하여 에너지 절감 및 생산성을 향상시킬 수 있는 연속식 Drowning-out 결정화 분리공정 방법에 관한 것으로서, 그 분리공정 방법은 연속식 결정화 분리공정을 위해 용질을 선택하고, 용액 선택 후 교반기 내에서 혼합하는 제 1 과정; 용매를 상기 용질과 용액에 따라 상기 용질이 잘 정제될 수 있도록 해당 용매를 선정하고, 교반기 내에 혼합하는 제 2 과정; 쿠에트-테일러 반응기의 용액유입구로 용질과 용액이 결합된 물질이 유입되고, 용매 유입구로 용매가 유입되는 제 3 과정; 직류전동기로 상기 쿠에트-테일러 반응기를 구동하면, 내부원통과 외부원통 사이로 유체가 흐르고, 상기 내부원통이 회전함에 따라 축 방향으로 테일러 와류가 형성되는 제 4 과정; 쿠에트-테일러 반응기의 상부 부분에 다수개로 구성된 샘플링 입구로 테일러 와류의 발생에 따라 유입된 두 물질의 결정화 여부를 샘플형태로 확인하는 제 5 과정; 및 쿠에트-테일러 반응기 내 위치한 배수구를 통해 정제, 결정화된 물질을 상기 쿠에트-테일러 반응기 외부로 유출하는 제 6 과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
공개발명 10-2012-0129086 A (공개일자 2012년11월28일) 공개발명 10-2006-0130521 A (공개일자 2006년12월19일)
본 발명은 CDI정수장치에 인가되는 전극단자의 전류변환 및 스위칭제어에 의한 에너지 절감을 목적으로 한다.
본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치(100)에 대한 발명이며, 구체적으로 일측에 투입구(113)가 형성되며, 타측에 배출구(115)가 형성된 케이스(110); 상기 케이스 내부에 수용되며, 복수로 적층되는 전극판(120); 상기 전극판과 선택적으로 통전되며, 직류전류가 통전되는 전극단자(130);를 포함하는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치(100)에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 전극판은 도넛형태로 형성되는 것;을 한정한다.
본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치(100)에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 투입구와 연통되며, 상기 전극판 외주연에 형성되는 제1유동공간(141); 상기 전극판 및 전극판 사이에 형성되는 제2유동공간(142); 상기 도넛형태 중심부에 형성되며, 상기 배출구와 연통되는 제3유동공간(143);를 부가한다.
본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치(100)에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 제1유동공간에 위치하며, 케이스의 길이방향으로 배치되는 제1스페이서(151); 상기 제2유동공간에 위치하는 제2스페이서(152);를 부가한다.
본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치(100)에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 케이스는 양단부가 개구된 몸체(111); 상기 몸체 일측 단부에 결합되며, 중심에 투입구(113)가 형성된 제1커버(112); 상기 몸체 타측 단부에 결합되며, 중심에 배출구(115)가 형성된 제2커버(114);를 부가한다.
본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치(100)에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 몸체 및 제1커버 사이에 위치하는 제1실링(161); 상기 몸체 및 제2커버 사이에 위치하는 제2실링(162);를 부가한다.
본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치(100)에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 케이스가 복수로 직렬 결합되며 각각의 케이스를 일체로 결합하는 결합수단(171); 케이스 배출구와 인접 설치되는 케이스 투입구를 결합하는 결합튜브(172);를 부가한다.
본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치(100)에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 투입구와 연통되며, 원수가 공급되는 원수공급관(210); 상기 배출구와 연통되며, 배출수가 배출되는 메인배출관(220); 상기 메인배출관에서 분지되는 서브배출관(230); 상기 원수공급관에 장착되는 제1밸브(240); 상기 메인배출관 및 서브배츨관 사이에 장착되는 제2밸브(250);를 부가한다.
본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치(100)에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 전극단자에 전류를 공급하는 전원공급장치(300);를 부가한다.
본 발명은 에너지 절약형 정수방법에 대한 발명이며, 구체적으로 앞에서 제시한 정수장치 운전단계(S100); 운전단계 중, 투입농도 및 배출농도를 측정하는 제1측정단계(S200); 운전단계 중, 제어기의 극성변환시간 및 스위칭 변환시간을 측정하는 제2측정단계(S300); 상기 제1측정단계 및 제2측정단계 후, 데이터를 분석하는 분석단계(S400); 상기 분석단계 후, 운전효율을 판단하는 판단단계(S500);를 포함하는 시계열적 단계로 이루어진다.
본 발명은 에너지 절약형 정수방법에 대한 발명이며, 구체적으로 앞에서 제시한정수장치 운전단계(S100); 운전단계 중, 투입농도 및 배출농도를 측정하는 제1측정단계(S200); 운전단계 중, 제어기의 극성변환시간 및 스위칭 변환시간을 측정하는 제2측정단계(S300); 상기 제1측정단계 및 제2측정단계 후, 데이터를 분석하는 분석단계(S400); 상기 분석단계 후, 최적운전조건을 확인하여 수정프로그램을 생성하는 프로그램생성단계(S610); 상기 프로그램생성단계 후, 수정프로그램을 제어기에 저장하는 업로드단계(S620);를 포함하는 시계열적 단계로 이루어진다.
본 발명은 물의 염도를 흡착 및 탈착하여 정수하는 효과를 가진다. 본 발명은 전극판에 통전되는 전류의 변환에 의해 정수 및 퇴수를 교차하는 효과를 가진다.
본 발명은 원통형상의 케이스에 전극판을 삽입하며, 2개의 전극단자에 의해 모든 전극을 통전시키는 효과를 가진다. 본 발명의 케이스는 직렬 또는 병렬로 결합되는 효과를 가진다.
본 발명의 전극판은 도넛형태를 취하며, 중심구멍을 통해 물이 퇴출되므로 좁은 공간에서 원활한 유동통로를 확보하는 효과를 가진다. 본 발명의 제1, 2스페이서는 물의 유동량을 균일하게 유지하는 효과를 가진다. 본 발명의 제1, 2커버는 선택적으로 케이스와 결합되므로 조립 및 보수의 용이한 효과를 가진다.
본 발명의 정수장치는 스위치 변환을 하며, 인덕터와 콘덴서의 조합에 의해 전류소모량을 감소시키는 효과를 가진다. 본 발명의 정수장치는 스스로 장치를 점검하며, 점검결과를 학습하여, 최상의 작동조건을 실시간으로 유지하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 전류 변환 방법은 퇴수 운전시 저장된 에너지를 사용하여 자가방전하는 방법으로 기존의 쇼트 운전방법과 비교하면 충전된 이온들이 탈착되는 속도가 증가하므로 퇴수 운전 시간을 단축할 수 있어 회수율이 증가하는 효과가 있다.
본 발명의 전원공급장치는 정수 및 퇴수의 초기 단계에서 발생하는 과전류 (peak current)를 효과적으로 제어하여 안정적인 전류로 운전할 수 있도록 하기 때문에 OH- 이온의 생성을 방지할 수 있고 이에 따른 pH 변화와 scale fouling이 감소하기 때문에 탈염성능이 장시간 유지되고 전극판의 내구성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 과전류에 의해 생성된 OH- 이온을 효과적으로 제어하면 이온 교환 고분자 주쇄의 aryl ether cleavage와 SN2 benzyl attack, Hoffmann elimination (E2)과 α carbon 위치에 nucleophilic substitution 등의 반응을 방지할 수 있으므로 이온선택성 소재의 수명이 증가하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 정수장치 단면도.
도 2는 본 발명의 정수장치에 결합되는 전극판
도 3은 본 발명의 직렬결합 정수장치 단면도
도 4는 본 발명의 정수장치 및 제어장치 결합도.
도 5는 본 발명의 전원공급장치 계통도.
도 6 및 7은 본 발명의 정수장치의 정수과정 스위치 변환도.
도 8 및 9는 본 발명의 정수장치의 퇴수과정 스위치 변환도.
도 10 및 11은 본 발명의 정수장치 작동 순서도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.
(실시예 1-1) 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치(100)에 있어서, 일측에 투입구(113)가 형성되며, 타측에 배출구(115)가 형성된 케이스(110); 상기 케이스 내부에 수용되며, 복수로 적층되는 전극판(120); 상기 전극판과 선택적으로 통전되며, 직류전류가 통전되는 전극단자(130);를 포함하는 구성으로 이루어진다.
(실시예 1-2) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 1-1에 있어서, 상기 케이스는 절연소재로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 1-3) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 1-2에 있어서, 상기 케이스는 플라스틱으로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 1-4) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 1-1에 있어서, 상기 케이스 단면은 사각형 또는 원통형으로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 1-5) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 1-1에 있어서, 상기 전극단자는 2개가 형성되며, 각각 극성이 다른 직류전류가 통전되는 것;을 포함한다.
본 발명(실시예 1-1 내지 1-5, 도면 1 참조)은 수중에 포함된 염소를 흡착 및 탈착하는 정수장치에 대한 발명이다. 주요구성은 케이스, 전극판, 전극단자로 구성된다. 케이스 내부에는 연속적으로 물의 흐름이 발생된다. 물의 흐름은 전극판 사이를 유동하게 된다. 전극판은 각각 음극 및 양극으로 직류전류가 상이하게 통전되며, 상기 전류에 의해 물속의 이온이 분리되며, 분리된 이온은 상기 전극판에 흡착된다.
흡착에 의해 물은 정수되며, 정수된 물은 상기 케이스 외부로 배출된다. 상기 전극판에 극성을 변환시키면 흡착된 이온은 전극판에 의해 분리되며, 이는 퇴수를 형성한다.
즉, 상기 전극판은 전극이 상호 일정한 간격으로 교차되며, 교차과정에 의해 흡착 및 탈착을 반복하며, 흡착에 의해 정수과정이 이루어지며, 탈착에 의해 퇴수과정이 이루어진다.
(실시예 2-1) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 1-1에 있어서, 상기 전극판은 도넛형태로 형성되는 것;을 포함하는 구성으로 이루어진다.
(실시예 2-2) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 2-1에 있어서, 상기 전극판은 CDI(capacitive deionization)로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 2-3) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 2-1에 있어서, 상기 전극판은 다각형 형태로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 2-4) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 2-1에 있어서, 상기 전극판 양면에는 동일극성의 흡착물질이 형성된 모노폴라 형태로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 2-5) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 2-1에 있어서, 상기 전극판 양면에는 상이한 흡착물질이 형성된 바이폴라 형태로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 2-6) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 2-1에 있어서, 도넛형태의 전극판은 중심선을 기준으로 일측 모서리에 형성되며, 구멍이 형성된 전극결합구(121); 타측 모서리에 형성되며, 슬롯홈이 형성된 전극회피구(122);를 포함한다.
본 발명(실시예 2-1 내지 1-5, 도면 2 참조)은 전류공급가 공급되며, 물의 이온을 분리하는 전극판에 대한 것이다.
상기 전극판은 도넛형태로 형성됨이 바람직하다. 도넛형태의 외주연에서 물이 내부로 유입되며, 도넛중심부의 구멍으로 물이 배출되는 구조를 취한다. 또한 전극판은 다각형의 형태로 형성될 수 있다. 다각형의 형태로 이루어질 경우, 4각, 6각 8각 중 선택된 어느 하나의 형태로 이루어진다.
상기 전극판은 전류가 통전되는 그래파이트 재질로 형성됨이 바람직하다. 전극판 양단에 이온을 선택적으로 흡착할 수 있는 이온흡착성물질이 부착될 수 있으며, 이온흡착성 물질 표면에는 이온을 선택적으로 필터링하는 멤브레인이 부착될 수 있다.
상기 전극판에 부착되는 흡착성 물질의 극성에 따라 모노폴라 또는 바이폴라 형태로 형성된다. 즉, 동일극성이 부착될 경우, 모노폴라 형태가 되며, 상이한 극성이 전극판 양단에 부착될 경우 바이폴라 형태가 된다.
전극판에 전원을 인가하기 위해 전극단자와 결합되어야 되며, 이를 구현하기 위해, 전극판 모서리에 전극결합구를 형성한다. 반면, 타전극과 격합되는 것을 회피하기 위해 대향되는 면에는 전극회피구를 형성한다.
전극결합구 및 전극회피구는 복수로 형성될 수 있다. 이는 전력인가의 효과를 높이기 위함이다.
(실시예 3-1) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 1-1에 있어서, 투입구와 연통되며, 상기 전극판 외주연에 형성되는 제1유동공간(141); 상기 전극판 및 전극판 사이에 형성되는 제2유동공간(142); 상기 도넛형태 중심부에 형성되며, 상기 배출구와 연통되는 제3유동공간(143);을 포함하는 구성으로 이루어진다.
(실시예 4-1) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 1-1에 있어서, 상기 제1유동공간에 위치하며, 케이스의 길이방향으로 배치되는 제1스페이서(151); 상기 제2유동공간에 위치하는 제2스페이서(152);를 포함하는 구성으로 이루어진다.
(실시예 4-2) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 4-1에 있어서, 상기 제2스페이서는 메시망 형태로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 4-3) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 4-1에 있어서, 상기 제2스페이서는 부직포로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 4-4) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 4-1에 있어서, 상기 제1 스페이서 및 제2스페이서는 절연소재로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 4-5) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 4-1에 있어서, 상기 제2스페이서는 원판형태로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 4-6) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 4-1에 있어서, 상기 제1스페이서는 복수로 형성되며, 케이스 내측벽을 따라 균일간격으로 배치되는 것;을 포함한다.
(실시예 4-7) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 4-6에 있어서, 상기 제1스페이서는 케이스 내측벽에 부착되는 것;을 포함한다.
(실시예 4-8) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 4-6에 있어서, 상기 제1스페이서는 케이스 내측벽 및 전극판 사이에 삽입되는 것;을 포함한다.
본 발명(실시예 3-1, 4-1 내지 4-8, 도면 1, 3 참조)은 유동공간 및 스페이서에 대한 것이다. 케이스 내부로 유동되는 물은 케이스 내벽측에 형성된 제1유동공간에 1차유동되며, 내벽측에 위치한 물은 전극판 사이에 형성된 제2유동공간으로 2차유동되며, 전극판 사이에 위치한 물은 전극판 중심구멍의 제3유동공간으로 3차유동된다.
물의 이온분리는 제2유동공간에서 이루어진다. 제3유동공간은 정수 및 퇴수가 교차하여 유동된다. 제1유동공간은 균일한 갭을 유지해야 된다. 이를 구현하기 위해, 제1스페이서가 제1유동공간 내부에 위치한다. 제1스페이서는 바 형태로 이루어지며, 일면에 복수의 전극판 모서리가 접촉되며, 타측은 케이스 내벽에 부착된다. 따라서, 제1유동공간은 균일한 원통형태의 공간을 형성할 수 있다.
제2스페이서는 전극판 및 전극판 사이에 위치한다. 복수의 전극판이 적층되며, 적층간격을 균일하게 형성하는 목적을 가진다. 상기 제2스페이서는 물이 유동되어야 하므로 메시망으로 형성됨이 바람직하며, 복수의 기공이 형성된 부직포 등을 치환할 수 있다.
(실시예 5-1) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 1-1에 있어서, 상기 케이스는 양단부가 개구된 몸체(111); 상기 몸체 일측 단부에 결합되며, 중심에 투입구(113)가 형성된 제1커버(112); 상기 몸체 타측 단부에 결합되며, 중심에 배출구(115)가 형성된 제2커버(114);를 포함하는 구성으로 이루어진다.
(실시예 5-2) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 5-1에 있어서, 상기 투입구는 제1커버 중심부에 위치하며, 일측이 제1커버로 개구되며, 타측이 제1커버 중심부에서 폐쇄된 제1투입홀(113a); 일측이 상기 제1투입홀 타측과 연통되며, 타측이 제1커버 타면으로 개방된 제2투입홀(113b);을 형성한다.
(실시예 5-3) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 5-1에 있어서, 상기 배출구는 제2커부 중심부에 관통된 제1배출홀(115a);을 포함한다.
(실시예 5-4) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 5-1에 있어서, 상기 제1커버 및 제2커버는 상기 몸체와 선택적으로 결합되는 착탈수단(116);을 포함한다.
(실시예 5-5) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 5-4에 있어서, 상기 착탈수단은 복수의 볼트로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 5-6) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 5-4에 있어서, 상기 착탈수단은 몸체에 형성되는 끼워맞춤홈 및 상기 커버에 형성되며, 상기 끼워맞춤 홈과 결합되는 끼워맞춤 돌기로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 5-7) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 5-4에 있어서, 상기 착탈수단은 몸체에 형성되는 제1나사 및 상기 커버에 형성되며 상기 제1나사와 결합되는 제2나사로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 5-8) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 5-4에 있어서, 상기 착탈수단은 복수의 결합판재(117)로 형성되며, 상기 결합판재는 몸체에 형성된 결합홈(118); 상기 결합판재의 일면이 커버 외측면을 지지하는 것;을 포함한다.
본 발명(실시예 5-1 내지 5-8, 도면 1, 3참조)은 케이스에 대한 것이다. 본 발명의 케이스는 원통형상의 몸체와 상기 몸체의 양단을 폐쇄시키는 제1커버 및 제2커버로 이루어진다. 상기 몸체 및 커버(제1, 2커버)는 일체로 형성되거나, 또는 분리형태로 형성될 수 있다. 상기 제1커버는 물이 투입되는 투입구를 형성하며, 상기 제2커버는 물이 토출되는 배출구를 형성한다. 상기 투입구를 통해 정수되지 않은 원수가 투입되며, 상기 배출구는 선택적으로 정수 및 퇴수가 배출된다.
상기 제1유동공간으로 물이 용이하게 투입되기 위해, 제1커버는 유동통로가 중심부에 위치하고 이어서 방사방향으로 복수로 분지되는 구조를 취한다. 즉, 제1커버 일측 중심부에는 하나의 제1투입홀을 형성하며, 타측은 제1투입홀로부터 분지되는 복수의 제2투입홀을 형성한다. 상기 제1투입홀 및 제2투입홀은 제1 커버 내부에 형성된다.
상기 커버(제1커버, 제2커버) 및 몸체가 분리될 경우, 완전하게 결합되어야 한다. 이를 구현하기 위해 착탈수단이 몸체의 내주연 및 커버의 외주연에 형성된다. 상기 착탈수단은 볼트체결방식 및 끼워맞춤 방식으로 형성될 수 있다. 또는 별도의 결합판재에 의해 결합될 수 있다.
(실시예 6-1) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 1-5에 있어서, 상기 몸체 및 제1커버 사이에 위치하는 제1실링(161); 상기 몸체 및 제2커버 사이에 위치하는 제2실링(162);을 포함하는 구성으로 이루어진다.
(실시예 6-2) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 6-1에 있어서, 상기 제1실링은 복수로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 6-3) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 6-1에 있어서, 상기 제1실링 및 제2실링은 오링(163)으로 형성되는 것;을 포함한다.
본 발명(실시예 6-1 내지 6-3, 도면 3 참조)은 실링에 대한 것이다. 상기 몸체 및 커버에 의해 케이스 내부에는 밀폐공간을 형성하며, 상기 밀폐공간은 물이 유동된다. 따라서 물이 외부로 누수되지 않는 구조를 취해야 한다.
이를 구현하기 위해, 실링을 장착한다. 상기 실링은 복수로 형성될 수 있으며, 오링을 사용할 수 있다. 오링을 삽입하기 위해 커버의 접촉면 외주연에는 오링 삽입홈을 형성한다. 상기 오링은 각각 동일 또는 상이한 경도의 고무재질로 형성되거나, 동일 또는 상이한 형상으로 형성될 수 있다. 이는 복수로 기밀막을 형성하여, 높은 수밀성을 확보하기 위함이다.
(실시예 7-1) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 1-1에 있어서, 상기 케이스가 복수로 직렬 결합되며 각각의 케이스를 일체로 결합하는 결합수단(171); 케이스 배출구와 인접 설치되는 케이스 투입구를 결합하는 결합튜브(172);를 포함하는 구성으로 이루어진다.
(실시예 7-2) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 7-1에 있어서, 상기 결합수단은 케이스 외측단부에 형성된 플렌지(173); 상호 접촉되는 각각의 케이스 플랜지를 일체로 체결하는 결합볼트(174);를 포함한다.
(실시예 7-3) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 7-1에 있어서, 상기 결합수단은 케이스 외측단부 일측에 형성된 연결돌기(175); 케이스 외측단부 타측에 형성되며, 상기 연결돌기와 상호 결합되는 결합클립(176);를 포함한다.
(실시예 7-4) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 7-1에 있어서, 상기 결합수단은 케이스 외측벽에 복수로 형성된 체결공(177); 상기 체결공에 삽입되며, 북수의 케이스를 일체로 체결하는 장볼트(178);를 포함한다.
(실시예 7-5) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 7-1에 있어서, 상기 결합튜브는 가요성 재질로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 7-6) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 7-6에 있어서, 상기 가요성 재질은 합성고무로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 7-7) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 7-1에 있어서, 상기 결합튜브는 관형태로 형성되며, 중간부에 판재형태로 돌출된 압착판(172a);을 포함한다.
(실시예 7-8) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 7-1에 있어서, 상기 결합튜브는 관형태로 양단에 형성된 삽입관(172b); 상기 삽입관 외주연에 복수로 형성되며, 돌출형성된 기밀돌기(172c);를 포함한다.
본 발명(실시예 7-1 내지 7-8, 도면 3 참조)은 복수의 케이스를 결합하기 위함이다. 본 발명의 케이스는 복수가 일렬로 결합되는 직렬결합 및/또는 평행하게 결합되는 병렬결합을 형성할 수 있다. 직렬결합의 경우, 각각의 원통 외주에 형성된 플랜지에 의해 체결되는 방식을 취하고 있으며, 다른 실시예로서, 클램프에 의해 체결되거나 하나의 장볼트가 복수의 케이스를 관통하여 체결될 수 있다. 또한 2개의 케이스가 결합될 경우, 하나의 배출구는 다른 케이스의 투입구와 결합되어야 된다.
결합부분의 누수를 방지하기 위해 결합튜브를 형성한다. 결합튜브는 관의 중심부에 판재형태의 압착판이 형성되며, 관의 외주연에는 기밀돌기가 형성된다. 따라서, 수밀성을 향상시킬 수 있다.
(실시예 8-1) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 1-1에 있어서, 상기 투입구와 연통되며, 원수가 공급되는 원수공급관(210); 상기 배출구와 연통되며, 배출수가 배출되는 메인배출관(220); 상기 메인배출관에서 분지되는 서브배출관(230); 상기 원수공급관에 장착되는 제1밸브(240); 상기 메인배출관 및 서브배츨관 사이에 장착되는 제2밸브(250);를 포함하는 구성으로 이루어진다.
(실시예 8-2) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 8-1에 있어서, 상기 원수공급관에 장착되는 제1농도감지센서(261); 상기 메인배출관에 장착되는 제2농도감지센서(262); 를 포함한다.
본 발명(실시예 8-1 내지 8-2, 도면 4, 5참조)은 케이스의 외부에 형성된 관에 대한 것이다. 투입구에는 원수가 공급용 원수공급관을 형성되며, 배출구에는 정수 및 퇴수가 배출되는 메인배출관을 형성한다.
정수 및 퇴수는 선택적으로 발생되며, 이는 앞에서 제시한 전류의 극성변화시 발생된다. 정수와 퇴수를 구분하기 위해 서브배출관을 형성하며, 메인배출관과 서브배출관은 제2밸브를 장착한다. 즉, 정수는 메인배출관으로 배출되며, 전극판의 극성변화로 퇴수발생시에는 제2밸브가 작동되어 서브배출관으로 퇴수를 배출시킨다.
또한, 원수공급관에도 제1밸브를 장착한다. 그러나, 원수공급관은 항상 일정한 유량의 물이 투입되므로 제1밸브이 작동은 매우 선택적이다. 특히, 장비의 교체 및 정비시에 사용된다. 원수공급관 및 메인배출관에는 농도감지센서를 장착하며, 농도를 측정하여, 정수장비의 작동을 제어할 수 있다. 특히, 극전환 교체시기 및 투입볼트의 크기를 제어함이 바람직하다.
(실시예 9-1) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 1-1에 있어서, 상기 전극단자에 전류를 공급하는 전원공급장치(300);를 포함하는 구성으로 이루어진다.
(실시예 9-2) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 9-1에 있어서, 상기 전원공급장치에 형성되며, 교류전류를 직류전류로 변환하는 DC전원(310); 상기 DC전원 및 상기 전극단자 사이에 결합되며, 전류공급량과 공급방향을 변환하는 컨버터(400); 상기 컨버터를 제어하는 제어기(320); 상기 전극단자는 양극전류가 공급되는 제1전극단자(131); 음극전류가 공급되는 제2전극단자(132);를 포함한다.
(실시예 9-3) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 9-2에 있어서, 상기 컨버터는 벅변환(Buck converter)회로와 부스트변환(Boost converter)회로 구조를 형성하며, 상기 컨버터의 전원단자(410)와 상기 DC전원을 연결하는 제5스위치(444); 상기 DC전원 및 컨버터의 기준 전원단자(420); 상기 제1전극단자와 결합되는 제1연결선(431); 상기 제2전극단자와 결합되는 제2연결선(432); 상기 제1연결선에 형성된 인덕터(441); 상기 인덕터(441)와 결합되는 제3연결선(433); 상기 전원단자(410) 및 상기 제2연결선(432)와 결합되는 제1스위치(421); 상기 전원단자(410) 및 상기 제3연결선(433))와 결합되는 제2스위치(411); 상기 기준 전원단자(420) 및 상기 제2연결선(432)와 결합되는 제3스위치(422); 상기 기준 전원단자(420) 및 상기 제3연결선(433)와 결합되는 제4스위치(412); 상기 전원단자(410) 및 상기 기준 전원단자(420)와 결합되는 제1캐패시터(442); 제1연결선 및 제2연결선과 결합되는 제2캐패시터(443);를 포함한다.
(실시예 9-4) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 9-3에 있어서, 정수동작은 벅변환(Buck converter) 동작원리로서 상기 제5스위치를 결선한 상태에서, 제2스위치 및 제3스위치를 결선하며, 제1스위치 및 제4스위치를 단선하는 제1회로연결단계(S111); 제2스위치 및 제3스위치를 결선하며, 제1스위치 및 제4스위치를 결선하는 제2회로연결단계(S112); 상기 제1회로연결단계 및 상기 제2회로연결단계는 반복적으로 정해진 시간에 의해 제어기에 의해 교번되는 스위치교번단계(S110); 를 포함한다.
(실시예 9-5) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 9-4에 있어서, 상기 제어기는 상기 제3연결선(433)의 전압을 측정하는 제1전압측정단계(S121); 상기 제1연결선(431)의 전압을 측정하는 제2전압측정단계(S122); 상기 전원단자(410) 양단의 전압을 측정하는 제3전압측정단계(S123); 상기 제1전압측정단계 내지 제3전압측정단계에 의해 상기 스위치교번단계를 제어하는 제1제어단계(S120);를 포함한다.
(실시예 9-6) 본 발명은 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치에 대한 발명이며 실시예 9-3에 있어서, 퇴수동작은 부스트변환(boost converter)동작원리로서 상기 제5스위치를 단선한 상태에서 상기 제1스위치 및 제4스위치를 결선하며, 제2스위치 및 제3스위치 단선하는 방전단계(S121); 상기 제2스위치 및 제3스위치를 결선하며, 제1스위치 및 제4스위치를 단선하는 충전단계(S122); 상기 방전단계 및 충전단계는 반복적으로 정해진 시간에 의해 제어기에 교번되는 전류공급교번단계(S120);를 포함한다.
본 발명(실시예 9-1 내지 9-6, 도면 5-9 참조)은 전원 공급장치에 대한 발명이다.
CDI에 이온형태로 저장된 에너지를 이용하여, 퇴수 동작에서 외부 에너지 도움 없이 CDI에 저장된 이온을 효과적으로 탈착 시키는 것이다. 상기 방전단계는 CDI 와 제1캐패시터(442)에 저장된 에너지를 방전하며, 충전단계는 방전단계에서 인덕터(441)에 저장된 에너지를 다시 제1캐패시터(442)에 저장하는 동작이다. 위 과정에서 CDI (이온)전하는 방전시 기준 전원단자(420)쪽으로 흐르고, 충전시 전원단자(410)쪽으로 흘러 두 과정 모두 이온 탈착이 일어난다
정수과정은 2개의 전극단제(제1, 2전극단자)에 동일전류로 직류전류를 인가한다. 그러나, 인가되는 직류전류는 컨버터에 의해 스위치 변환이 반복적으로 이루어진다.
제2스위치 및 제3스위치가 동시에 결선되며, 반면, 제1스위치 및 제4스위치는 단선된다. 이때 제2스위치를 통과한 양극전류는 인덕터를 통해 제1전극단자와 결선되어 CDI에 전류를 고급한다. 그리고 나서, 제3스위치 및 제4스위치가 결선되며, 제1스위치 및 제2스위치는 단선된다. 이때 인덕터에 내장된 전류가 CDI로 공급되는 구조를 가진다.
교번되는 스위치 변환에 의해, 인덕터에 내장된 전류를 CDI에 활용하므로 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다. 즉, 컨버터가 존재하지 않을 경우보다 소요되는 공급전류의 량을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
반면 퇴수과정의 경우, 제1스위치 및 제4스위치를 결선하며, 제2스위치 및 제3스위치를 단선한다. 이때 인덕터를 통해 CDI에서 방전 전류를 발생시킬 수 있다. 일정시간이 경과된 후, 스위치를 변환한다. 제2스위치 및 제3스위치를 결선하고, 제1스위치 및 제4스위치를 단선한다. 이때 인덕터에 저장된 에너지가 흐르게 되며, 스위치 변환시간을 조절하여 방전전류를 결정할 수 있다. 스위치 변환과정에서 인덕터의 전류를 제1캐패시터로 저장하는 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 컨버터의 스위치 변환을 통해, 정수과정은 DC전원으로부터 DC전류를 공급받을 수 있으나, 퇴수과정은 외부전류 공급 없이도 퇴수과정을 수행할 수 있다. 즉, 퇴수과정 중 외부전류를 공급받지 않아도 되므로 에너지를 절감시키는 효과를 가진다. 정수과정 및 퇴수과정 스위치 변환은 제어기에 의해 수행된다.
(실시예 10-1) 본 발명은 에너지 절약 정수방법에 대한 것이며, 구체적으로 실시예 1-1의 정수장치 운전단계(S100); 운전단계 중, 투입농도 및 배출농도를 측정하는 제1측정단계(S200); 운전단계 중, 제어기의 극성변환시간 및 스위칭 변환시간을 측정하는 제2측정단계(S300); 상기 제1측정단계 및 제2측정단계 후, 데이터를 분석하는 분석단계(S400); 상기 분석단계 후, 운전효율을 판단하는 판단단계(S500);를 포함하는 시계열적 단계로 이루어진다.
(실시예 11-1) 본 발명은 에너지 절약 정수방법에 대한 것이며, 구체적으로 청구항 1의 정수장치 운전단계(S100); 운전단계 중, 투입농도 및 배출농도를 측정하는 제1측정단계(S200); 운전단계 중, 제어기의 극성변환시간 및 스위칭 변환시간을 측정하는 제2측정단계(S300); 상기 제1측정단계 및 제2측정단계 후, 데이터를 분석하는 분석단계(S400); 상기 분석단계 후, 최적운전조건을 확인하여 수정프로그램을 생성하는 프로그램생성단계(S610); 상기 프로그램생성단계 후, 수정프로그램을 제어기에 저장하는 업로드단계(S620);를 포함하는 시계열적 단계로 이루어진다.
본 발명(실시예 11-1, 도면 10 참조)은 에너지 절약 정수방법에 대한 발명이다. 특히 극성변환시간 및 스위치 변환시간에 따른 효과를 판단하는 목적을 가진다. 실시예 1의 정수장치를 운전함에 있어서, 1차변수로서, 극성변환시간을 다양한 조건으로 단계별로 수행한다. 또한 1차변수과정중 2차변수를 적용하며, 2차변수는 스위칭 변환시간을 다양하게 수행한다. 다양한 극성변환시간 및 스위칭 변환시간에 따라, 정수효율을 판단해야 되며, 판단된 정수효율은 운전효율로 적용될 수 있다. 정수효율은 원수측의 농도 및 생성된 정수의 농도를 비교하여 판단한다. 다양한 조건의 변수중 최상의 운전조건을 판단하며, 이는 제어장치에 의해 이루어진다.
본 발명(실시예 11-1, 도면 11 참조)은 앞에서 제시한 실시예 10-1의 결과로 얻어진 최상의 효과에 대한 운전조건(극성변환시간, 스위칭 변환시간을 제어기에 인식시켜, 컨버터의 운전조건을 변화시키는 목적을 가진다. 분석단계로부터 얻어진 결과를 이용하여, 새로운 운전조건을 설정하며, 설정된 운전조건을 제어기의 운전프로그램에 업로드한다. 이러한 과정은 실시간으로 이루어진다. 특히, 정상작동 과정 중에도 원수 및 정수의 농도를 실시간으로 계측하여, 최상의 효율로 작동되는 조건으로 제어기를 실시간 스스로 제어하는 기능을 가지게 된다.
100 : 이온흡탈착 정수장치 110 : 케이스
111 : 몸체 112 : 제1커버
113 : 투입구 113a : 제1투입홀
113b : 제2투입홀 114 : 제2커버
115 : 배출구 115a : 제1배출홀
116 : 착탈수단 117 : 결합판재
118 : 결합홈 120 : 전극판
122 : 전극회피구 130 : 전극단자
131 : 제1전극단자 132 : 제2전극단자
141 : 제1유동공간 142 : 제2유동공간
143 : 제3유동공간 151 : 제1스페이서
152 : 제2스페이서 161 : 제1실링
162 : 제2실링 163 : 오링
171 : 결합수단 172 : 결합튜브
172a : 압착판 172b : 삽입관
172c : 기밀돌기 173 : 플렌지
174 : 결합볼트 175 : 연결돌기
176 : 결합클립 177 : 체결공
178 : 장볼트 210 : 원수공급관
220 : 메인배출관 230 : 서브배출관
240 : 제1밸브 250 : 제2밸브
261 : 제1농도감지센서 262 : 제2농도감지센서
300 : 전원공급장치 310 : DC전원
320 : 제어기 400 : 컨버터
410 : 제1레그 411 : 제2스위치
412 : 제4스위치 420 : 제2레그
421 : 제1스위치 422 : 제3스위치
431 : 제1연결선 432 : 제2연결선
433 : 제3연결선 441 : 인덕터
442 : 제1캐패시터 443 : 제2캐패시터
444 : 제5스위치

Claims (11)

  1. 에너지 절약형 이온흡탈착 정수장치(100)에 있어서,
    일측에 투입구(113)가 형성되며, 타측에 배출구(115)가 형성된 케이스(110);
    상기 케이스 내부에 수용되며, 복수로 적층되는 전극판(120);
    상기 전극판(120)과 선택적으로 통전되며, 직류전류가 통전되는 전극단자(130);를 포함하고,
    상기 케이스(110)가 복수로 직렬 결합되며 각각의 케이스(110)를 일체로 결합하는 결합수단(171);
    케이스 배출구와 인접 설치되는 케이스 투입구를 결합하는 결합튜브(172);를 포함하며,
    상기 결합튜브(172);는
    관형태로 형성되며, 중간부에 판재형태로 돌출된 압착판(172a);
    관형태로 양단에 형성된 삽입관(172b);
    상기 삽입관 외주연에 복수로 돌출형성된 기밀돌기(172c);
    를 포함하는 에너지 절약형 정수장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극판은 도넛형태로 형성되는 것;
    를 포함하는 에너지 절약형 정수장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    투입구와 연통되며, 상기 전극판(120) 외주연에 형성되는 제1유동공간(141);
    상기 전극판(120) 및 전극판(120) 사이에 형성되는 제2유동공간(142);
    상기 도넛형태 중심부에 형성되며, 상기 배출구와 연통되는 제3유동공간(143);
    을 포함하는 에너지 절약형 정수장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1유동공간(141)에 위치하며, 케이스의 길이방향으로 배치되는 제1스페이서(151);
    상기 제2유동공간(142)에 위치하는 제2스페이서(152);
    를 포함하는 에너지 절약형 정수장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스는 양단부가 개구된 몸체(111);
    상기 몸체 일측 단부에 결합되며, 중심에 투입구(113)가 형성된 제1커버(112);
    상기 몸체 타측 단부에 결합되며, 중심에 배출구(115)가 형성된 제2커버(114);
    를 포함하는 에너지 절약형 정수장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 몸체 및 제1커버 사이에 위치하는 제1실링(161);
    상기 몸체 및 제2커버 사이에 위치하는 제2실링(162);
    를 포함하는 에너지 절약형 정수장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 투입구와 연통되며, 원수가 공급되는 원수공급관(210);
    상기 배출구와 연통되며, 배출수가 배출되는 메인배출관(220);
    상기 메인배출관에서 분지되는 서브배출관(230);
    상기 원수공급관에 장착되는 제1밸브(240);
    상기 메인배출관 및 서브배츨관 사이에 장착되는 제2밸브(250);
    를 포함하는 에너지 절약형 정수장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극단자에 전류를 공급하는 전원공급장치(300);
    를 포함하는 에너지 절약형 정수장치.
  10. 에너지 절약 정수방법에 있어서,
    청구항 1의 정수장치 운전단계(S100);
    운전단계 중, 투입농도 및 배출농도를 측정하는 제1측정단계(S200);
    운전단계 중, 제어기의 극성변환시간 및 스위칭 변환시간을 측정하는 제2측정단계(S300);
    상기 제1측정단계 및 제2측정단계 후, 데이터를 분석하는 분석단계(S400);
    상기 분석단계 후, 운전효율을 판단하는 판단단계(S500);
    를 포함하는 에너지 절약 정수방법.
  11. 에너지 절약 정수방법에 있어서,
    청구항 1의 정수장치 운전단계(S100);
    운전단계 중, 투입농도 및 배출농도를 측정하는 제1측정단계(S200);
    운전단계 중, 제어기의 극성변환시간 및 스위칭 변환시간을 측정하는 제2측정단계(S300);
    상기 제1측정단계 및 제2측정단계 후, 데이터를 분석하는 분석단계(S400);
    상기 분석단계 후, 최적운전조건을 확인하여 수정프로그램을 생성하는 프로그램생성단계(S610);
    상기 프로그램생성단계 후, 수정프로그램을 제어기에 저장하는 업로드단계(S620);
    를 포함하는 에너지 절약 정수방법.

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