KR20010092833A

KR20010092833A - 원통형 전기이온제거장치 모듈

Info

Publication number: KR20010092833A
Application number: KR1020000015474A
Authority: KR
Inventors: 이창소; 유병조
Original assignee: 이규철; 한국정수공업 주식회사
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2001-10-27
Also published as: KR100356235B1

Abstract

본 발명은 정수장치로서 유체 속에 용해되어 있는 이온성분이나 염을 완전하게 분리 제거하여 순수하게 처리하는 원통형 전기 이온 제거장치 모듈에 관한 것으로 종래의 전기투석장치나 전기이온제거장치는 평평한 패널 형태의 음이온교환막, 양이온교환막 등이 나란히 정렬된 형태로서 상자모양의 입형이나 평형의 형태를 이루며, 형태가 복잡할 뿐 아니라 시스템을 구성할 경우 연결 배관 등이 매우 복잡하게 구성되고, 유체와 외부와의 밀봉이 어려워 장치를 통과하는 액체의 압력에 의하여 유체의 누출현상이 빈번하게 일어나 정수작용에 문제가 있었으며, 스페이서 크기가 작아 단위 스페이서 당 처리유량이 매우 적은 단점이 있었다.

본 발명은 원통형으로 된 모듈몸체(100)의 상부와 하부에 각각 철판 상부덮개(110), 플라스틱 상부덮개(111)와 철판 하부덮개(120), 플라스틱 하부덮개(121)가 설치되며, 일 측면에는 처리유체출구(105)와 농축유체입구(102), 농축유체출구(103), 전극유체출구(104)가 각각 구비되어 있으며, 모듈몸체(100)의 외측에 유입유체입구(101)가 구비되어 구성된 것으로 유입유체가 압력용기 내부에서 처리부 스페이서로 직접 공급되게 하고, 농축수 입, 출구와 전극수 출구를 덮개 상, 하판에 설치하여 운전압력의 상승시에도 유체의 혼합을 방지할 수 있도록 하였으며, 배관의 구성을 간단하게 하고, 처리효율을 극대화 할 수 있도록 스페이서에 3개 이상의 S선형 유로를 형성시켜 단위 스페이서 당 처리유량을 배가시키고 유로의 방해를 최소화 함을 특징으로 한다.

Description

원통형 전기이온제거장치 모듈{Modules for Cylindrical Electrodeionization Apparatus}

본 발명은 정수장치에 관한 것으로 특히 유체 속에 용해되어 있는 이온성분이나 염을 완전하게 분리 제거하여 순수하게 처리하는 원통형 전기 이온 제거장치 모듈에 관한 것이다.

실험실이나 발전용수 및 반도체와 정밀화학분야 기타 의약품의 제조시 사용되는 물은 불순물을 포함하지 않는 순수한 물을 사용하여야만 한다.

이와 같은 순수한 물을 얻기 위하여 유체 속에 포함되어 있는 이온이나 염의 성분을 분리하는 장치로서 일반적으로 사용하는 장치에는 전기 투석장치와 전기이온 제거장치가 있다.

상기 전기투석장치는 이온교환막과 스페이서(spacer) 및 음이온 교환막을 1조로 셀페어(cell pair)를 구성하고, 이와 같은 셀페어들을 여러 개 연결하여 양극과 음극 사이에 설치하여 전기투석장치를 구성한다.

통상의 전기 이온 제거장치에 있어서의 작동원리는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 원리로 작동된다.

즉, 전기이온 제거장치에 적용되는 음이온교환막(221)은 음이온만을 통과시키는 특성이 있고, 양이온교환막(222)은 양이온만을 통과시키는 특성을 가지고 있으므로 이와 같은 특성을 이용하여 유체내의 이온성분을 분리하는 것이다.

도 5는 일실시예로서 중앙 내측의 음이온교환막(221)과 양이온교환막(222) 사이의 처리수부 스페이서(200)에는 이온교환수지(240)를 충진하고, 상기 음이온교환막(221)과 양이온교환막(222)의 외측에는 각각 대응하도록 또 다른 양이온교환막(222)과 음이온교환막(221)을 설치하여 농축수부스페이서(210)를 형성한다.

도 6은 도 5와 매우 유사하며 단지 농축수부스페이서(210)에 이온교환수지(240)가 충진되어 있다.

이와 같이 배열 설치된 장치의 양측에 직류 전기를 공급하여 양측에 전극을 형성시켜 준 다음 처리할 유체를 처리수부스페이서(200)부분(dilute spacer)으로 유입하면 이 유체중의 음이온은 양극쪽으로 이동되며, 따라서 음이온만 통과되는 음이온교환막(221)을 통과하게 된다.

상기 음이온교환막(221)을 통과한 음이온은 +전극과의 사이에 설치된 양이온교환막(222)에 의하여 이동이 차단되어 농축수부스페이서(210)에서 농축된다.

또한 이 유체 등의 양이온은 음극쪽으로 이동되며, 양이온만 통과되는 양이온교환막(222)을 통하여 이동하여 상기 음이온교환막(221)과 마찬가지로 타측의 농축수부스페이서(210)에 농축되어 유입유체에 의해 혼합되어 폐액으로 배출된다.

이렇게 하여 처리수부스페이서(220)의 유체는 이온이 제거되어 처리된 순수한 유체를 얻게 된다.

또한 상기 전기투석장치의 원리에 이온교환수지를 적용하여 효율을 높이고 처리순도를 높인 장치로서 도 7에 도시된 바와 같은 전기 이온 제거장치가 널리 사용되고 있는데 이는 상기 도 5 또는 도 6과 같은 장치를 다수개 적층하여 구성한 것이다.

즉, 이와 같은 종래의 전기 이온 제거장치의 구성은 양이온교환막(222)과 음이온교환막(221) 사이의 처리수부스페이서(200)에 이온교환수지(240)를 충진하여하나의 셀페어를 구성하고, 농축수부스페이서(210)에는 스크린 스페이서(screen spacer)나 이온교환수지(240)를 충진한 스페이서를 적용하여 음극과 양극사이에 이를 여러 개 조립하여 구성한다.

이와 같은 전기투석장치와 전기이온 제거장치의 작동 원리에 있어서 유체의 흐름은 도 7 에 도시된 바와 같은 것으로 상호 유사하다.

그러나 상기와 같은 종래의 전기투석장치나 전기 이온 제거장치는 평평한 판넬형태의 음이온교환막, 양이온교환막 등이 나란히 정렬된 형태로서 직사각형이나 정사각형과 같은 상자모양의 입형이나 평형의 형태를 이루고 있다.

또한 유입 유체입구, 처리 유체출구, 농축부의 유체입구 및 출구, 전극부분의 유체 입구 및 출구 등 다수의 구성요소가 이온교환막, 스페이서, 덮개(cover plate) 및 지지덮개와 동일부분에 위치하게 되어 매우 복잡하며, 여러 개의 구멍들로 유체 출입구가 구성되어 있으며, 유체들의 혼합 및 누수를 방지하기 위하여 밀봉용으로 사용되는 부분이 스페이서와 이온교환막의 많은 부분을 점유하고 있다.

따라서 실제 처리에 사용되는 이온교환막의 면적이 적으며, 유체와 외부와의 밀봉이 어려워 장치를 통과하는 액체의 압력에 의하여 유체의 누출현상이 빈번하게 일어난다.

또한 전기 이온 제거장치는 이온교환수지를 충진하고 수지를 충진상태로 유지하기 위하여 스페이서의 양면에 양이온교환막과 음이온교환막을 부착하기 때문에 이온교환막과 스페이서가 접착되는 부분이 많아 사용할 수 있는 막면적의 감소를 가져오고 보수시점에서 이온교환수지와 스페이서를 구분하여 교체할 수 없어 셀페어 전체 부분을 교체해야 한다.

이와 같은 기존의 전기투석장치와 전기 이온 제거장치는 구성이 복잡할 뿐 아니라 시스템을 구성할 경우 연결 배관 등이 매우 복잡하게 구성되어야 하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명에서는 전기투석장치와 전기 이온 제거장치의 형상을 원통형으로 하여 구조를 단순하게 하면서도 작용효과를 배가시킨 전기 이온 제거장치 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 전기이온제거장치 조립상태 내부 구조를 보인 측단면도.

도 2는 본 발명 장치내의 단위 처리수부 스페이서 평면도.

도 3은 본 발명 장치내의 단위 농축수부 스페이서 평면도.

도 4는 본 발명 셀페어의 공정 유체 흐름도.

도 5는 전기이온제거장치 원리도.

도 6은 전기이온제거장치의 또 다른 원리도.

도 7은 전기이온제거장치의 공정 유체 흐름도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: 모듈몸체 101: 유입유체 입구

102: 농축유체 입구 103: 농축유체 출구

104: 전극유체 출구 105: 처리유체 출구

106: 조임너트 107: 조임볼트

108: 모듈몸체 오링 110: 철판 상부덮개

111: 플라스틱 상부덮개 112: 상부덮개 오링

120: 철판 하부덮개 121: 플라스틱 하부덮개

122: 하부덮개 오링 130: 양의 전극

131: 전극연결부 140: 음의 전극

141: 전극연결부 150: 처리유체 출구 마개

200: 처리부 스페이서 201: 처리부 유체 유입구

202: 처리부 유체 배출구 203: 농축부 유체 유입 통로

204: 농축부 유체 배출 통로 205: 처리부 유로 유도판

206: 처리부 유체 이동 통로 207: 처리부 유로 경계판

208: 처리부 스페이서 테두리 209: 처리부 유체 유로

210: 농축부 스페이서 211: 농축부 유체 유입구

212: 농축부 유체 배출구 214: 처리부 유체 배출 통로

215: 농축부 유로 유도판 216: 농축부 유체 이동 통로

217: 농축부 유로 경계판 218: 농축부 스페이서 테두리

219: 농축부 유체 유로 220: 이온교환막

221: 음이온 교환막 222: 양이온 교환막

230: 전극부 스페이서 240: 이온교환수지

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 별도의 원통형의 압력 용기를 구비하여 전체적인 형상을 원통형으로 하며, 압력용기의 내부로 유체를 유입하는 유체입구를 모듈몸체에 하나 이상 구비하여 직접 처리부로 유체를 공급하도록 하여 처리부 유체와 농축부 유체의 혼합을 방지하도록 하며, 이온교환막의 일 측만 접착하여 이온교환수지를 충진하고 타측은 이온교환막을 부착하지 않고 탈착이 가능하도록 하며, 처리효율을 극대화하기 위하여 유체의 통과길이를 최대로 확장할 수 있도록 S선형태로 형성함을 특징으로 하고 단위 스페이서에 3개 이상의 S선 유로를 형성시켜 기존의 원통형 모듈보다 처리유량을 배가시킴을 특징으로 한다.

즉, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 하나 이상의 유입유체 입구(101)를 갖는 원통형 압력용기인 모듈몸체(100)와; 상기 모듈몸체(100)의 상단과 하단에 각각 양의 전극(130)과 음의 전극(140)을 내측에 갖는 플라스틱 상, 하부 덮개(111)(121)와 철판 상, 하부 덮개(110)(120)와; 상기 모듈몸체(100) 내부에는 각각 다수개의 처리부 스페이서(200)와 농축부 스페이서(210)가 수평으로 적층 설치되어 구성되며, 상기 처리부 스페이서(200)는 중심부에 1개의 처리부유체 출구(202)와 3개의 농축부유체 배출 통로(204)로 구성되고, 외각테두리(208) 측면에 3개의 처리부유체 유입구(201)와 외각테두리(208) 한 면에 3개의 농축부유체 유입통로(203)를 가지며, 상기 농축부 스페이서(210)는 중심부에 3개의 농축부유체 출구(212)와 1개의 처리부유체 배출 통로(214)와 외각테두리(208) 한 면에 3개의 농축부유체 유입구(211)를 갖는다.

또한 상기 처리부 스페이서(200)와 농축부 스페이서(210)의 나선형 유로 유도판(205)(215)의 폭은 20mm 이하이고, 유체이동통로(206)(216)의 폭은 100mm 이내이며, 두께는 2mm 이하이고, 유체유로(209)(219)의 폭은 30 ~ 100mm 이내이며, 유로 유도판(205)(215)과 유로경계판(207)(217)으로 형성되는 S선유로(209)(219)를 갖는다.

상기 S선유로(209)(219)는 길이가 500 ~ 1500mm 내외이고, 단위 스페이서(200)(210) 크기는 직경이 300mm 이상 1000mm 이내이며, 단위 스페이서(200)(210)의 두께는 0.5mm이상 6mm 이하로 이루어지며, 상기 처리부 스페이서(200)와 농축부 스페이서(210)는 단위 스페이서 당 처리 유량을 배가시키며, 유체가 유체유로를 따라 흐를 때 유로의 방해를 최소화하도록 S선유체유로(209)(219)가 3개 이상 구비되도록 한다.

그리고 상기 모듈은 직경 300 - 1000mm이고, 높이 50 -300mm의 범위인 단위 모듈몸체(100)를 다단으로 적층하여 다수의 셀페어를 적층시 분해 조립이 간단하며, 단위 모듈몸체(100) 사이에 모듈몸체 오링(108)을 사용하여 유입유체가 외부로 누수되지 않도록 하며, 상기 모듈몸체의 플라스틱 상부덮개(111)와 플라스틱 하부덮개(121)는 상, 하부 오링(112)(122)에 의해 모듈몸체(100)와 밀봉되어 유체가 외부로 누수되지 않도록 하며, 상기 모듈몸체(100)는 측면에 1개 이상 유입유체 입구(101)를 구비하고, 플라스틱 상, 하부 덮개(111)(121)에는 각각 농축유체 입, 출구(102)(103)를 설치하여 각 유체의 혼합을 방지하며, 제작시 배관구성이 간단하게 한다.

모듈몸체(100)는 내부에서 농축 유입수의 일부가 전극부로 분배되도록 하고, 플라스틱 상부덮개(110)에 1개의 전극유체 출구(104)를 구비하며, 플라스틱 하부덮개(121)의 중앙에는 처리유체 출구 마개(150)를 설치하여 제작 조건에 따라 처리수 출구로 사용할 수 있으며, 대용량의 경우에 처리수 출구로 상판에 위치한 처리유체출구(105)와 병행하여 사용할 수 있도록 한다.

상기 농축부 스페이서(210)는 망사에 3개 이상의 S형 유로를 형성하여 구성하며, 상기 망사형 농축부 스페이서(210)는 두께가 0.5 - 6 mm 범위를 갖는 것으로 처리부 스페이서(200) 윗면과 밑면에 이온교환막(220)을 부착하며, 처리부 스페이서(200)의 한 쪽면에는 이온교환막(222)을 부착하고, 상기 처리부 스페이서(200) 내부에는 양이온교환수지 또는 음이온교환수지 또는 양이온교환수지와 음이온교환수지가 혼합된 혼합수지(240)를 채워 주며, 농축부 스페이서(210)의 아래부분에는 처리부 스페이서(200)에 부착된 이온 교환막(220)과 서로 다른 이온교환막을 부착하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 조립상태 측단면도로서 구성은 다음과 같다.

원통형으로 된 모듈몸체(100)의 상부와 하부에 각각 철판 상부덮개(110), 플라스틱 상부덮개(111)와 철판 하부덮개(120), 플라스틱 하부덮개(121)가 설치되며, 일 측면에는 처리유체출구(105)와 농축유체입구(102), 농축유체출구(103), 전극유체출구(104)가 각각 구비되어 있으며, 모듈몸체(100)의 외측에 유입유체입구(101)가 구비되어 있다.

상기 단위 모듈몸체(100)는 플라스틱이나 스틸계통의 재질을 사용하며 내경이 300 ~ 1000mm이내이고, 높이는 50 ~ 300mm 이내로서 많은 양의 셀페어를 적층할 경우 다수의 모듈몸체(100)를 적층하여 사용하고 모듈몸체(100)사이의 연결부위에 오링(108)을 끼워 유입수 누수를 방지한다.

상기 플라스틱 상부덮개(111)와 플라스틱하부덮개(121)의 내측으로는 각각 양의 전극(130)과 음의 전극(140)이 설치되며, 상기 양의 전극(130)과 음의 전극(140)에는 각각 전극연결부(131)(141)가 외부로 돌출되어 있다.

상기 양의 전극(130)과 음의 전극(140)의 내측에 각각 전극부스페이서(230)가 설치된다. 상기 전극부스페이서(230)는 플라스틱 망사를 사용한다.

상기 전극부스페이서(230)의 내측에는 농축부스페이서(210), 처리부스페이서(200)와 이온교환막(220)과 이온교환수지(240)로 이루어진다.

즉, 상기 처리부스페이서(200)의 한쪽면에는 이온교환막(220)을 부착하고 상기 처리부스페이서(200)내부에 양이온교환수지 또는 음이온교환수지 또는 양이온교환수지와 음이온교환수지가 혼합된 혼합수지(240)를 채운다.

농축부스페이서(210)의 아래부분(즉, 처리부스페이서(200) 상부와 연결부위)에는 처리부스페이서(200)에 부착된 이온교환막(220)과 서로 다른 이온교환막을 부착한다.

즉, 처리부스페이서(200)에 음이온교환막(221)을 부착한 경우 농축부스페이서(210)에는 양이온교환막(222)을 부착한다. 또한 상기 스페이서 내부에는 이온교환수지(양, 음이온교환수지 혹은 혼합수지)(240)를 채운다.

농축부스페이서(210)는 이온교환수지가 충진되지 않은 망사형 형태로 사용되는 경우 처리부스페이서(200)의 윗부분에 처리부스페이서(200)에 부착된 이온교환막과 다른 이온교환막을 부착하고 그 위에 농축부 플라스틱 망사형 스페이서를 놓아 모듈을 구성한다.

즉 내부에는 원형판 형태로 된 다수의 이온교환막과 스페이서가 연속적으로 수평으로 밀착 적층되어 있다.

상기 도 1에서 내부에 다수개가 연속적으로 적층 설치되는 처리부스페이서(200)와 농축부스페이서(210)는 도 2와 도 3과 같은 평원판 형태이다.

도 2와 도 3의 스페이서는 폴리프로필렌과 같은 고분자 폴리머나 전도성 폴리머들로 만들어지며, 이온교환막과 같은 재질인 경우 부착되는 이온교환막(220)과 한 몸체로 만들어 질 수도 있다.

도 2에 도시된 처리부스페이서(200)의 중심부에는 처리부유체출구(202) 1개와 농축부유체 배출통로(204) 3개로 구성되며, 외각부분에는 처리부유체유입구(201) 3개와 농축수유체 유입통로(203) 3개로 구성된다.

도 3에 도시된 농축부스페이서(210)의 중심부에는 농축부유체출구(212) 3개와 처리부유체 배출통로(214) 1개로 구성되며, 외각부분에는 농축부유체유입구(211) 3개로 구성된다.

상기 도 2와 제 3도의 스페이서는 불투과성을 갖는 나선상의 유로 유도관(205)(215)과 유체이동통로(206)(216)와 유로 경계판(207)(217)에 의해 유체가 통과하는 3개 이상의 S선 유체유로(209)(219)가 형성되며, 유체이동통로(206)(216)를 통해 유체가 통과하게 된다.

상기 유로 유도관(205)(215)의 폭은 20mm 이하이고 유체이동통로(206)(216)의 폭은 100mm 이내이며, 두께는 2mm 이하이다. 상기 유체유로(209)(219)의 폭은 30 ~100mm 이내이며, 한 S형 유로의 길이는 500 ~ 1500mm 내외이고, 스페이서(200)(210)의 크기는 직경이 300mm ~ 1000mm 이다.

또한 단위 스페이서(200)(210)의 두께는 0.5 ~ 6mm 사이로 구성된다.

본 발명의 조립상태는 도 1에 도시된 바와 같이 플라스틱 상부덮개(111)와 플라스틱 하부덮개(121)는 오링(112)(122)에 의해 모듈몸체(100)와 밀봉되어 유체가 유출되지 않도록 하며, 철판 상부덮개(110)와 철판 하부덮개(120)는 너트(106)와 볼트(107)에 의해 고정되어 장치를 구성하며 하부 중앙에는 처리유체 출구 마개(150)에 의해 밀폐되도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 살펴본다.

유체가 압력용기인 모듈몸체(100)의 유입유체 입구(101)를 통해 유입되면 유입된 유체는 모듈몸체(100)내에서 상 하부에 설치된 양의 전극(130)과 음의 전극(140) 사이에 다단계로 설치된 처리부 스페이서(200)로 유입되게 된다.

즉, 유입유체는 도 2와 도 4의 처리부스페이서(200) 외곽에 위치한 3개의 처리부유체유입구(201)로 유입되어 처리부유로유도판(205)을 따라 이온교환수지충진층(240)을 통과하여 처리부 유체 이동 통로(206)를 거쳐 처리부유체 배출구(202)로 배출된다.

또한 농축수는 철판 상부덮개(110)에 설치된 농축유체 입구(102)를 통해 유입되어 모듈몸체(100)내에서 상 하부에 설치된 양의 전극(130)과 음의 전극(140) 사이에 다단계로 설치된 농축부스페이서(210)로 유입되게 된다.

즉, 농축부 유입유체는 도 3과 도 4의 농축부스페이서(210) 외곽에 위치한 3개의 농축부유체유입구(211)로 유입되어 농축부유로유도관(215)을 따라 이온교환수지충진층(240)을 통과하여 농축부 유체 이동 통로(216)를 거쳐 농축부유체 배출구(212)로 배출된다.

그리고 전극(130)(140)은 상부와 하부의 플라스틱 덮개(111)(121) 일 측에부착되어 있고, 이 전극과 접하여 망사형의 전극부스페이서(230)가 있어 상기 전극부스페이서(230)를 통해 유입 농축수의 일부가 유입되어 전극표면을 따라 흐르고 플라스틱 상부덮개 일 측에 위치한 전극유체 출구(104)를 통해 외부로 배출된다.

본 발명 원통형 형태의 장치 모듈은 다음과 같은 장점을 갖는다.

첫째; 기존장치 형태의 모듈은 외부의 압력을 견딜 수 있는 용기 부착이 어렵고, 부착시 사각형 상자형태의 용기는 구조적으로 압력에 약하기 때문에 효율적이지 못하다. 그렇기 때문에 기존의 전기투석장치나 전기이온 제거장치는 외부에 압력용 용기를 두지 않는다.

그러나 본 발명에서는 원통형의 형태로 구성되기 때문에 배관 파이프를 이용하거나 플라스틱 사출품을 이용하기 때문에 쉽게 압력용기[모듈몸체(100)]을 제작할 수 있어 경제적이며, 모듈분해, 조립작업이 용이하다.

둘째; 기존의 장치들은 압력용기 적용이 어렵기 때문에 본 발명과 같이 외부에서 직접 셀페어(cell pair)에 공급하지 못하고, 셀페어에 구성된 유체 유입구를 통해 유체를 공급하기 때문에 유체가 스페이서를 통과할 때 압력이 과도하게 걸리게 되면 외부로 유체가 누출되어 주변의 청결을 유지하기 어렵고 이 유출 액체를 처리하기 위하여 유체받이 통이 별도로 필요하게 된다.

그러나 본 발명에서는 압력용기 내부로 유체를 유입하여 압력용기 내부에서 직접 처리부 스페이서(200)로 공급하기 때문에 유체의 누출이 없어 별도의 유체받이 통이 불필요하며, 유체 유입압력을 기존의 사각형 모듈보다 상승시켜 운전 할 수 있으며, 기존 장치에서는 농축유체 입구와 전극유체 입구가 각각 분리되어 배관 구성이 복잡하지만 본 발명에서는 전극부 유입유체는 용기 내부에서 분배되기 때문에 전극유체 출구만 필요하므로 장치 및 배관이 간단하다.

셋째; 전기투석장치나 전기 이온제거장치에서는 유체가 통과하는 길이가 길면 길수록 처리 효율이 잘되기 때문에 본 발명에서는 유체 통과 ??이가 최소 500mm 이상이 되도록 하여 최대의 효과를 얻도록 하였으며, 기존의 원통형 전기이온 장치의 경우 스페이서의 외경이 작아 하나의 스페이서에 1개의 유로가 구비되어 단위 스페이서당 처리유량이 매우 적었으나, 본 발명에서는 하나의 스페이서에 3개 이상의 S선 유로를 형성시켜 단위 스페이서의 처리유량을 증가 시켰다.

넷째; 기존의 원통형 전기이온제거장치에서는 유입유체 입구와 농축유체입, 출구가 플라스틱 상, 하부 덮개(110)(120)의 일 측에 모두 위치하여 배관구성이 복잡하고, 서로 근접해 있어서 유입유체와 농축유체가 서로 혼합되는 단점이 있었으나, 본 발명에서는 유입유체 입구를 모듈몸체(100)에 설치하고, 농축수유체 입구와 출구를 플라스틱 상, 하판 덮개(110)(120)에 설치하여 상기의 유입유체 입구와 농축유체 입, 출구의 거리를 두어 각 유체들이 혼합되지 않도록 하였다.

다섯째; 모듈몸체(100) 내부에 많은 수의 셀페어를 적층하여 모듈몸체(100)를 하나의 몸체로 할 경우 모듈몸체 하중에 의해 조립 및 분해의 어려움이 있으나 본 발명에서는 직경 300 ~ 1000mm, 높이 50 ~ 300mm인 크기가 일정한 모듈몸체(100)를 셀페어 적층 높이에 맞추어 다수의 모듈몸체(100)를 적층하여 쉽게 분해 조립이 가능하도록 하였으며, 모듈몸체 적층 부분에 모듈몸체 오링(108)을 사용하여 유입유체가 외부로 누수되지 않도록 하였다.

여섯째; 기존의 전기이온제거장치에서 스페이서 내부에 이온교환수지를 충진하여 셀을 구성하는 경우 이온교환수지가 충진된 상태를 유지하기 위하여 양면을 이온교환막으로 부착하지만 본 발명에서는 이온교환막을 한쪽만 접착하여 이온교환수지를 충진하고 반대쪽에는 다른 이온교환막을 부착하지 않고 탈착이 가능하도록 조립하여 사용할 수 있으며, 필요시 스페이서 내부의 이온교환수지와 스페이서를 각각 구분하여 교체할 수 있다.

일곱째; 본 발명에서는 유체가 흐를 때 유로의 방해를 최소화 할 수 있도록 S선 형의 형태로 유로를 형성하였다.

상기에서와 같이 본 발명에서는 기존의 전기투석장치나 전기이온제거장치와는 형태와 구성이 새로운 원통형의 장치 모듈이다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명의 모듈은 원통형으로 장치를 구성할 수 있도록 한 새로운 형태의 모듈로 특히 장치가 전체적으로 간단하고 설치가 용이하여 전기투석장치나 전기이온제거장치에 적용할 수 있는 새로운 형태의 모듈이다.

Claims

하나 이상의 유입유체 입구(101)를 갖는 원통형 압력용기인 모듈몸체(100)와;

상기 모듈몸체(100)의 상단과 하단에 각각 양의 전극(130)과 음의 전극(140)을 내측에 갖는 플라스틱 상, 하부 덮개(111)(121)와 철판 상, 하부 덮개(110)(120)와;

상기 모듈몸체(100) 내부에는 각각 다수개의 처리부 스페이서(200)와 농축부 스페이서(210)가 수평으로 적층 설치되어 구성됨을 특징으로 하는 원통형 전기이온 제거장치 모듈.
제 1 항에 있어서,

상기 처리부 스페이서(200)는 중심부에 1개의 처리부유체 출구(202)와 3개의 농축부유체 배출 통로(204)로 구성되며, 외각테두리(208) 측면에 3개의 처리부유체 유입구(201)와 외각테두리(208) 한 면에 3개의 농축부유체 유입통로(203)를 가지며,

상기 농축부 스페이서(210)는 중심부에 3개의 농축부유체 출구(212)와 1개의 처리부유체 배출 통로(214)로 구성되며, 외각테두리(208) 한 면에 3개의 농축부유체 유입구(211)를 갖도록 구성됨을 특징으로 하는 원통형 전기이온제거장치 모듈.
제 1 항에 있어서,

상기 처리부 스페이서(200)와 농축부 스페이서(210)의 나선형 유로 유도판(205)(215)의 폭은 20mm 이하이고, 유체이동통로(206)(216)의 폭은 100mm 이내이며, 두께는 2mm 이하이고, 유체유로(209)(219)의 폭은 30 ~ 100mm 이내이며, 유로 유도판(205)(215)과 유로경계판(207)(217)으로 형성되는 S선유로(209)(219)를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 전기이온제거장치.
제 3항에 있어서,

S선 유로는 길이가 500 ~ 1500mm 내외이고, 단위 스페이서(200)(210) 크기는 직경이 300mm 이상 1000mm 이내이며, 단위 스페이서(200)(210)의 두께는 0.5mm이상 6mm 이하로 이루어짐을 특징으로 하는 원통형 전기이온 제거장치 모듈.
제 3항에 있어서,

상기 처리부 스페이서(200)와 농축부 스페이서(210)는 단위 스페이서 당 처리 유량을 배가시키며, 유체가 유체유로를 따라 흐를 때 유로의 방해를 최소화하도록 S선 유체유로(209)(219)가 3개 이상 구비되도록 함을 특징으로 하는 원통형 전기이온제거장치 모듈.
제 1항에 있어서,

상기 모듈은 직경 300 - 1000mm이고, 높이 50 -300mm의 범위인 단위 모듈몸체(100)를 다단으로 적층하여 다수의 셀페어를 적층시 분해 조립이 간단하며, 단위 모듈몸체(100) 사이에 모듈몸체 오링(108)을 사용하여 유입유체가 외부로 누수되지 않도록 함을 특징으로 하는 원통형 전기이온제거장치 모듈.
제 1항에 있어서,

상기 모듈몸체의 플라스틱 상부덮개(111)와 플라스틱 하부덮개(121)는 상, 하부 오링(112)(122)에 의해 모듈몸체(100)와 밀봉되어 유체가 외부로 누수되지 않도록 함을 특징으로 하는 원통형 전기이온제거장치 모듈.
제 1항에 있어서,

상기 모듈몸체(100)는 가동시 각 유체의 혼합을 방지하며, 배관구성이 간단하도록 측면에 1개 이상 유입유체 입구(101)를 구비하고, 플라스틱 상, 하부 덮개(111)(121)에는 각각 농축유체 입, 출구(102)(103)를 설치함을 특징으로 하는원통형 전기이온제거장치 모듈.
제 1항에 있어서,

모듈몸체(100)는 내부에서 농축 유입수의 일부가 전극부로 분배되도록 하고, 플라스틱 상부덮개(110)에 1개의 전극유체 출구(104)를 구비함을 특징으로 하는 원통형 전기이온제거장치 모듈.
제 1항에 있어서,

플라스틱 하부덮개(121)의 중앙에는 처리유체 출구 마개(150)를 설치하여 제작 조건에 따라 처리수 출구로 사용할 수 있으며, 대용량의 경우에 처리수 출구로 상판에 위치한 처리유체출구(105)와 병행하여 사용할 수 있도록 함을 특징으로 하는 원통형 전기이온제거장치 모듈.
제 1항에 있어서,

상기 농축부 스페이서(210)는 망사에 3개 이상의 S형 유로를 형성하여 구성함을 특징으로 하는 원통형 전기 이온제거장치모듈.
제 10항에 있어서,

상기 망사형 농축부 스페이서(210)는 두께가 0.5 - 6 mm 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 전기이온제거장치 모듈.
제 1항에 있어서,

처리부 스페이서(200)의 한 쪽면에는 이온교환막(222)을 부착하고, 상기 처리부 스페이서(200) 내부에는 양이온교환수지 또는 음이온교환수지 또는 양이온교환수지와 음이온교환수지가 혼합된 혼합수지(240)를 채워 구성됨을 특징으로 하는 원통형 전기이온제거장치 모듈.
제 1항에 있어서,

농축부 스페이서(210)의 아래부분에는 처리부 스페이서(200)와 부착된 이온 교환막(220)과 서로 다른 이온교환막을 부착하여 구성됨을 특징으로 하는 원통형 전기이온제거장치 모듈.
제 1항 또는 제 11 항에 있어서,

망사형 농축부 스페이서(210)는 처리부 스페이서(200) 윗면과 밑면에 이온교환막(220)을 부착하여 구성함을 특징으로 하는 원통형 전기이온제거장치 모듈.