KR200186205Y1 - 카트리지형 전기탈염장치 모듈 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유체 속에 용해되어 있는 이온성분의 염을 직류전기와 전도성 다공질막을 이용하여 염을 분리 제거하는 카트리지형 전기탈염장치 모듈에 관한 것이다.

종래의 탈염장치는 양이온교환막과 음이온교환막을 반복 적층하여 장치를 구성한 것으로 유체 속의 이온성염들을 전기투석법에 의하여 탈염하도록 하나 모듈이 볼트와 너트로 체결된 일체의 사각형으로 구성되어 있어 압력에 약하고 분리하여 세척이 어려우며, 유지보수가 어려운 단점을 가지고 있다. 또한 전도성 다공질막을 이용한 종래의 탈염장치도 동일한 형태로 구성되어 동일한 단점을 가지고 있다.

본 고안은 일측 벽에는 유체유입구(11)가 구비되고 하부에는 유체출구(12)가 형성된 원통형 하우징(10)과; 상기 원통형 하우징(10)의 내부에는 중앙에는 일 측이 막히고 둘레에는 여러 개의 집수관구멍(71)이 형성된 원통형의 집수관(70)이 설치되고, 상기 원통형의 집수관(70)의 둘레에는 카본화이버로 된 천이나 휠트 및 카본블랙 또는 금속분말을 수지와 혼합하여 막으로 만들어진 두 장의 막으로 형성되며, 상기 막의 각각에는 양극과 음극의 전극(40)이 연결된 두 장의 전도성다공질막(50)과 상기 두 장의 전도성다공질막(50)의 사이에는 전기가 통하지 않는 절연체로 된 다공질절연막(60)이 두 장의 전도성다공질막(50)사이에 설치되어 이를 원통형으로 말아서 적층되도록 하여 형성된 모듈(100)을 상기 원통형 하우징(10)에 소정 간격을 갖도록 삽입 설치하여 구성된 것으로 쉽게 제작할 수 있고, 유체가 누수 되지 않도록 하며, 전극에 유체가 접촉되지 않도록 하여 안전하며 제작비용이 저렴하고 관리가 용이한 잇점이 있다.

Description

카트리지형 전기탈염장치 모듈{cartridge type module for electrical desalination}

본 고안은 탈염장치에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 유체 속에 용해되어 있는 이온성분의 염을 직류전기와 전도성 다공질막을 이용하여 염을 분리 제거하는 카트리지형 전기탈염장치 모듈에 관한 것이다.

직류전기와 막을 이용하여 탈염하는 장치에는 이온교환막을 이용한 전기투석장치와 전도성 다공길막을 이용한 탈염장치가 있으며, 전기투석 장치는 양이온교환막과 음이온교환막을 적층하여 장치를 구성하며 전도성 다공질막을 이용한 탈염장치는 전도성 다공질막과 다공질 절연막을 적층하여 장치를 구성하며, 유체 속의 이온성염들을 전기 화학적 방법에 의하여 탈염한다.

도 4는 종래의 모듈 상세 측단면도를 보여준 것으로서 모듈이 볼트와 너트로 체결된 일체의 사각형으로 구성되어 있어 압력에 약하고 분리하여 세척이 어려우며, 유지보수가 어려운 단점을 가지고 있다.

즉, 종래의 장치는 도 4와 같이 상부와 하부에 각각 유입구(7)와 유출구(8)를 갖는 사각 형태의 하우징 몸체(1) 내측에 양극(2)에 연결된 양전도성다공질막(3)과 음극(4)에 연결된 음전도성다공질막(5) 및 다공질절연막(6)을 각각 사이사이 적층하여 이를 직렬 및 병렬로 연결하여 시스템을 구성하며, 상부와 하부의 하우징 몸체(1)를 볼트와 너트(9)로 체결하여 모듈을 형성한다.

이와 같은 종래의 장치는 제작이 어려우며 사각형으로 압력에 약하여 압력이 높은 곳에 적용하기에는 어려움이 있다.

또한 몸체가 볼트와 너트(9)로 체결된 일체형으로 되어 있어 유지보수가 어려우며 오염시 분리 세척이 어려운 단점을 가지고 있으며 탱크형태의 용기 내에 장착하여 시스템을 구성하는 것이 어려운 단점도 가지고 있다.

상기의 단점을 개선하기 위한 본 고안은 모듈만 교체가 가능하도록 하여 유지보수가 편리하며, 하우징과 분리하여 세척이 가능하며, 높은 압력에서도 사용할 수 있고 제작도 쉽게 하여 제작비용도 줄일 수 있으며, 탱크와 같은 용기 내에 장착하여 시스템을 쉽게 구성할 수 있는 카트리지형 전기탈염장치 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 모듈을 하우징에 장착한 상세 측단면도.

도 2는 본 고안의 모듈 형태를 도시한 사시도.

도 3은 본 고안의 모듈의 종단면도.

도 4 기존 모듈 상세 측단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 모듈을 장착하는 하우징 11: 유체유입구

12: 유체출구 20: 모듈조임너트

30: 모듈상부덮개 31: 오링(O-링)

32: 오링(O-링) 홈 40: 전극

50: 전도성다공질막 60: 다공질절연막

70: 집수관 71: 집수관 구멍

80: 모듈하부덮개 90: 가스켓

100: 장치모듈

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에서는 여과 카트리지를 사용하는 여과기와 같이 원통형의 카트리지 형태의 모듈로 모듈내부에 한쪽 부분을 막은 여러 개의 집수관구멍(71)이나 간극이 형성되어 유체가 통과하고 모여서 집수될 수 있는 집수관(70)을 가지고 양극을 연결한 전도성 다공질막(50)과 음극을 연결한 전도성 다공질막(50) 및 그 사이에 전기가 통하지 않는 천이나 부직포 또는 플라스틱망사와 같은 다공질의 절연막(60)을 두어 집수관(70)을 여러겹 감싸서 원통형으로 만들고 이의 상부에 프라스틱재질로 만든 모듈상부덮개(30)를 접착제로 부착하여 탈염장치모듈을 구성하는 것을 특징으로 하며 상부덮개에는 O-링(31)을 두어 하우징(10)에 장착시 유체가 누출되지 않도록 하며, 상부덮개에는 전극(40)이 돌출될 수 있도록 하여 외부에서 전극(40)을 쉽게 연결할 수 있게 하는 것을 특징으로 하며, 하부덮개(80) 하부에는 장착시 가스켓(90)을 끼우고 하우징(10)에 모듈(100)장착하여 하우징(10)상부에서 조임너트(20)를 조여 밀착시켜 처리수와 유입수를 분리하게 하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본고안은 처리용량에 맞게 하나의 하우징(10)에 하나의 모듈(100)을 장착할 수도 있고 하나의 하우징(10) 상부에 모듈(100)을 장착할 수 있는 홀더를 여러 개 부착하여 여러 개의 모듈(100)을 장착할 수도 있어 조립이 매우 간편한 특징을 가진다.

이하에서는 탈염장치 모듈을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 고안의 모듈을 하나의 하우징에 장착한 상태를 도시한 상세 측단면도이다.

도시된 바와 같이 일측 벽에는 유체유입구(11)가 구비되고 하부에는 유체출구(12)가 형성된 원통형 하우징(10)과; 상기 원통형 하우징(10)의 내부에는 중앙에는 일 측이 막히고 둘레에는 여러 개의 집수관구멍(71)이 형성된 원통형의 집수관(70)이 설치되고, 상기 원통형의 집수관(70)의 둘레에는 카본화이버로 된 천이나 휠트 및 카본블랙 또는 금속분말을 수지와 혼합하여 막으로 만들어진 두 장의 막으로 형성되며, 상기 막의 각각에는 양극과 음극의 전극(40)이 연결된 두 장의 전도성다공질막(50)과 상기 두 장의 전도성다공질막(50)의 사이에는 전기가 통하지 않는 절연체로 된 다공질절연막(60)이 두 장의 전도성다공질막(50)사이에 설치되어 이를 원통형으로 말아서 적층되도록 하여 형성된 모듈(100)을 상기 원통형 하우징(10)에 소정 간격을 갖도록 삽입 설치하여 구성된다.

상기 하우징(10)의 내부에 설치되는 전도성다공질막(50)의 상부에는 두 개의 전극(40)이 있는 모듈상부덮개(30)가 조임너트(20)에 의해 고정되며, 하부에는 집수관(70)이 돌출 되어 있는 모듈하부덮개(80)를 구비하되, 상기 모듈상부덮개(30)에는 모듈을 장착하는 하우징(10)에 모듈(100) 장착시 유체가 상부로 유출되지 않도록 2개의 O-링홈(32)과 그 내에 O-링(31)이 장착될 수 있도록 한다.

상기 다공질 절연막(60)은 직조된 천이나 부직포 또는 다수의 구멍이 형성된 플라스틱 망사이며, 하우징(10)의 내부에 삽입되는 모듈(100)의 둘레까지 감싸이도록 한다.

이와 같은 본 고안은 유체가 유입구(11)를 통하여 공급되어 모듈(100) 표면의 다공질 절연막(60)을 통하여 플러스(+)직류전기가 인가된 전도성다공질막(50)으로 유입되고 다시 그 다음의 다공질절연막(60)을 통하여 마이너스(-) 전기가 인가된 전도성다공질막(50)으로 유체가 통과하면서 유체 속의 이온성 염성분들중 양이온성성분은 마이너스(-)전기가 인가된 막에 부착되어 분리되고 음이온 성분은 플러스(+)전기가 인가된 막에 부착되어 분리되어 처리수는 집수관(70)으로 모여 유체출구(12)로 나가게된다.

이때 유입유체중에 큰입자 물질들은 모듈(100) 표면의 다공질절연막(60)에 여과되어 전도성다공질막(50)의 오염을 줄이는 역할을 한다. 또한 모듈상부덮개(30)에 끼워있는 O-링(31)은 운전시유체가 유출되는 것을 방지한다.

도 2는 모듈(100)의 외부형태를 도시한 사시도이며, 모듈상부덮개(30)의 O-링홈(32)과 전극(40)의 위치를 보여준다.

도 3은 모듈(100)의 단면도로 전극(40), 다공질절연막(60) 전도성다공질막(50) 집수관(70) 및 집수관구멍(71)으로 구성된 것을 보여준다.

이러한 본 고안 장치는 전도성 물질인 카본 화이버로 직조한 천이나 카본 화이버를 부착시킨 카본휠트 및 카본블랙이나 금속분말을 수지와 혼합하여 막으로 만든 전도성 다공질막(50)에 직류전기를 인가하여 칼슘이온(Ca⁺⁺),마그네슘이온(Mg⁺⁺),나트륨이온(Na⁺)과 같은 양이온성분의 염이온은 음전기가 인가된 막에 부착되고, 염소이온(Cl^-), 황산이온(SO₄ ^--)과 같은 음이온성분의 염이온은 양전기가 인가된 막에 부착되어 염성분의 이온들이 분리되는 원리를 이용하여 유체 속의 염성분을 탈염하도록 하는 것이다.

이와 같은 본고안에 의하면,

첫째; 모듈(100)을 제작하기 쉽고 간단하여 제작비가 저렴하다.

둘째; 모듈(100)을 하우징(10)과 쉽게 분리할 수 있어 유지보수 및 세척이 편리하다.

셋째; 탱크와 같은 용기내에 모듈(10))을 장착할 수 있는 홀더를 여러 개 부착하여 여러 개의 모듈(100)을 쉽게 장착할 수 있다.

넷째; 원통형의 하우징(10)내에 모듈(100)을 장착하여 사용하기 때문에 높은 압력에서도 쉽게 사용할 수 있다.

다섯째; 모듈(100)표면의 다공질절연막(60)에 의해 유입수의 입자물질을 여과할 수 있어 전도성다공질막(50)의 오염을 줄일 수 있어 사용 기간을 연장하 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이 본 고안은 원통형태의 카트리지형 탈염장치를 제공하는 것으로서 제작이 용이하고 쉽게 모듈을 하우징에 삽입 장착할 수 있으며, 관리 및 저렴한 비용이 제작이 가능한 매우 유용한 기술인 것이다.

Claims (3)

1. 일측 벽에는 유체유입구(11)가 구비되고 하부에는 유체출구(12)가 형성된 원통형 하우징(10)과; 상기 원통형 하우징(10)의 내부에는 중앙에는 일 측이 막히고 둘레에는 여러 개의 집수관구멍(71)이 형성된 원통형의 집수관(70)이 설치되고, 상기 원통형의 집수관(70)의 둘레에는 카본화이버로 된 천이나 휠트 및 카본블랙 또는 금속분말을 수지와 혼합하여 막으로 만들어진 두 장의 막으로 형성되며, 상기 막의 각각에는 양극과 음극의 전극(40)이 연결된 두 장의 전도성다공질막(50)과 상기 두 장의 전도성다공질막(50)의 사이에는 전기가 통하지 않는 절연체로 된 다공질절연막(60)이 두 장의 전도성다공질막(50)사이에 설치되어 이를 원통형으로 말아서 적층되도록 하여 형성된 모듈(100)을 상기 원통형 하우징(10)에 소정 간격을 갖도록 삽입 설치하여 구성됨을 특징으로 하는 카트리지형 전기탈염장치 모듈.
2. 제 1 항에서,

   상기 하우징(10)의 내부에 설치되는 전도성다공질막(50)의 상부에는 두 개의 전극(40)이 있는 모듈상부덮개(30)가 조임너트(20)에 의해 고정되며, 하부에는 집수관(70)이 돌출되어 있는 모듈하부덮개(80)를 구비하되, 상기 모듈상부덮개(30)에는 모듈을 장착하는 하우징(10)에 모듈(100) 장착시 유체가 상부로 유출되지 않도록 2개의 O-링홈(32)과 그 내에 O-링(31)이 창착될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 카트리지형 전기탈염장치 모듈.
3. 제 1 항에서,

   상기 다공질 절연막(60)은 직조된 천이나 부직포 또는 다수의 구멍이 형성된 플라스틱 망사이며, 하우징(10)의 내부에 삽입되는 모듈(100)의 둘레까지 감싸이도록 함을 특징으로 하는 카트리지형 전기탈염장치 모듈.