KR200277001Y1 - 연수기의 재생교반기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 연수기의 재생교반기에 관한 것으로, 내측에 이온교환수지가 내장된 통상의 연수기에 있어서, 상측이 개방되고 상부 일측에 유입구가 형성되며 하측이 폐쇄된 두개의 원기둥이 하측으로 나란하게 돌출된 냉·온수탱크를 갖는 연수기본체와, 연수기본체 상단에 끼워져 연수기본체를 개폐시키는 연수기캡과, 베어링을 갖는 다수개의 지지대에 의해 축지지되어 축결합된 핸들에 의해 연수기캡의 외측에서 구동되는 구동축과, 냉·온수탱크 중심측의 구동축에 각각 형성되어 구동축과 동반 회동되는 구동기어 및 상단에는 구동기어와 기어 결합되는 차동기어가 각각 형성되고 하단은 냉·온수탱크 내에 위치되어 차동기어에 의해 동반 회동함으로써 냉·온수탱크 내의 이온교환수지를 교반시키는 재생교반기를 구비하여 교반성능이 월등히 향상되어 이온교환수지의 이온치환과 재생시간이 빠르게 단축되고 충분하게 재생되며 뚜껑부위가 분리되어 입구가 넓어짐으로써 이온수지교환이나 부품교환이 용이하고 내부 구석까지 세척이 용이하며 이중필터를 장착하여 원수에 섞인 이물질의 유입을 차단할 수 있어 이온교환수지의 수명을 연장시킬 수 있는 특징이 있다.

Description

연수기의 재생교반기{regeneration agitator for water softening plant}

본 고안은 연수기의 재생교반기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교반성능이 월등히 향상되어 이온교환수지의 이온치환과 재생시간이 빠르게 단축되고 충분하게 재생되며 뚜껑부위가 분리되어 입구가 넓어짐으로써 이온수지교환이나 부품교환이 용이하고 내부 구석까지 세척이 용이하며 이중필터를 장착하여 원수에 섞인 이물질의 유입을 차단할 수 있어 이온교환수지의 수명을 연장시킬 수 있는 연수기의 재생교반기에 관한 것이다.

일반적으로, 연수기는 수돗물 등의 경구(센물)에 대하여 이온교환작용을 하여 연수(단물)로 바꾸어주는 기기로서, 원수 속의 녹물, 콜로이드 등의 불순물을 흡착 제거하여 특히 피부미용에 좋은 부드럽고 깨끗한 물로 만들어 주게 된다.

즉, 강산성 양이온 교환수지를 사용하여 물속의 경도유발물질(칼슘, 마그네슘 등)을 나트륨과 교환하여 경수를 연수로 바꾸어주는 것으로, 이온교환수지의 합성수지와 이온결합으로 결합하고 있는 이온이 원수 속의 같은 부호의 이온과 교환됨으로써 양이온교환수지가 연수기내에서 필터로서의 역할을 담당하게 되는 것이다.

이런, 센물(hard water)이란 칼슘이온이나 마그네슘이온을 비교적 많이 함유하고 있는 물로, 경수(硬水)라고도 한다. 이에 대하여 이들 이온이 비교적 적게 함유되어 있는 물을 단물[軟水]이라 한다. 센물 속에 탄산수소이온 HCO3-이 함께 포함되어 있을 때는 끓이면 단물이 되므로 일시적 센물이라 하고, 황산이온이 들어 있을 때는 끓여도 단물이 되지 않으므로 영구적 센물이라 한다. 다만, 영구적 센물도 이온교환수지를 이용하여 단물로 만들 수 있다.

센물의 정도는 세기(hardness)로 나타내는데, 보통 물 100mℓ 속에 산화칼슘이 1mg 포함되어 있는 것을 세기 1도로 정하고, 마그네슘은 칼슘으로 환산(산화마그네슘 1.4mg=산화칼슘 1mg)하여 계산한다. 세기 20도 이상의 것이 센물이고, 세기 10도 이하의 것이 단물이다.

지하수는 보통 세기가 커서 센물에 가깝고, 빗물은 세기가 작아 단물인 경우가 많다. 또 센물은 공업용수로서는 부적당하며, 특히 보일러에 쓰면 관석(罐石)이 생겨 보일러의 효율을 저하시킬 뿐 아니라 위험하다. 또, 비누를 사용할 때에 센물을 쓰면 거품이 잘 일지 않아 세척효과가 줄어든다.

이온교환수지(ion exchange resin)는 이온교환을 할 수 있는 이온을 지닌 불용성 합성수지로, 양이온교환수지·음이온교환수지가 있으며 그 밖에 양쪽성수지·전자교환수지·킬레이트수지 등이 있다.

1935년 영국의 B.A.애덤스와 F.L.홈스는 다가(多價)페놀과 포름알데히드를 축합시킨 수지가 양이온을, 또 m-페닐렌디아민과 포름알데히드를 축합시킨 수지가 음이온을 교환하는 것을 발견하였다. 그리고 이 수지에 의해서 물속에 있는 각종이온을 제거할 수 있다는 사실이 밝혀졌는데, 그 후 독일 및 미국 등에서 계통적 연구 및 공업적인 규모로 생산이 시작되었다. 제2차 세계대전 중 독일에서는 보파치트에서의 물의 정제, 인조견공장에서의 구리·암모니아 회수, 사진폐액으로부터의 은 회수 등에 이용하였으며, 미국에서는 핵분열 생성물·초우라늄원소·회토류원소 등의 분류에 성공하였다.

예를 들면, 물의 정제에서는 그때까지 얻을 수 없었던 전도도수(傳導度水:극히 순수한 물이며, 가장 순도가 높은 것은 0.05×10-6mho·cm-1의 전기전도도를 지닌다)를 쉽게 얻을 수 있게 되었고, 각종 물질(아미노산·항생물질 등)의 정제가 용이하게 되었으며, 이온교환막이 개발되어 전기화학적으로 중요한 역할을 한다.

이런 이온교환수지의 용도로는 불순물 이온의 제거, 순수(純水) 제조, 경수 연화, 수크로오스·물엿·알코올·유지·가스 등의 정제, 포르말린 속의 포름산 제거 등), 각종 이온의 분리 추출(회토류원소·초우라늄원소 등의 분리추출, 비타민·알칼로이드·아미노산 등의 추출 정제) 외에 미량물질의 정량(定量), 이온의 치환(置換) 또는 촉매, 크로마토그래피 분석 방면에도 응용되는 등 그 용도가 매우 광범위하다.

이런 연수기능을 갖는 종래의 연수기는 온수급수관과 연결된 온경수유입구를 통해 온수가 온수연수기로 급수가 시작되면 온경수가 본체내부에 충진된 이온교환수지 위에서 유출관의 상단을 통해 온경수유출구를 통해 온경수가 분사되어 이온교환수지를 통과하면서 경수의 금속성이온이 제거되며, 하부로 도달한 금속성이온이 제거된 온연수는 온연수유출구로 유출되며, 냉수급수관과 연결된 냉경수유입구를통해 냉수연수기로 급수가 시작되면 온수와 같은 방법으로 유출되어 온냉수도밸브를 통해 사용자가 온도에 따라 밸브를 열어 온, 냉수인 연수가 서로 섞여서 유출하게 된다.

이러한 연수기는 이온교환수지를 일정기간동안 사용하여 수지의 교환능력이 떨어지면, 이를 재생하게 되는데, 양이온교환수지의 재생 시에는 본체의 캡을 열고 주입구를 통하여 정제염을 적정량 투입한 후, 캡을 다시 본체와 결합시켜 닫은 상태에서 온, 냉 경수 유입입구로 세척수(수돗물)가 유입되면, 상부의 정제염이 용해되면서 이온교환수지의 하부쪽으로 내려가면서 소금물과 양이온교환수지가 접촉하여 화학반응을 일으키게 되어 양이온교환수지에 결합되어 있던 금속성이온을 제거하는 대신 나트륨이온이 양이온교환수지에 결합됨으로써 재생이 이루어져 계속 이온교환수지로 반복 사용할 수 있게 된다. 양이온교환수지 재생시 발생하는 불순물은 온, 냉 연수유출구를 통하여 외부로 유출된다.

이러한 종래의 연수기는 재생시 정제염을 연수기 본체 안에 투입하는데, 연수기 본체내부에서 잘 섞여야 이온교환수지의 재생능력이 향상된다. 따라서, 이러한 혼합능력을 향상시키기 위해 종래에는 막대기와 같은 도구를 연수기본체 내부에 삽입하여 휘저어서 혼합시켰는 바, 이런 작업시 이온교환수지가 손상으로 인해 연수기의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 실용신안출원 2000-30745호로 선 출원된 연수기의 필터재생용 교반기가 안출되었는 바, 이런 종래의 필터재생용 교반기는 본체(100) 내부에 수직하게 유출관(110)이 설치되고, 이온교환수지(120)가 내장된 통상의 연수기(S)에 있어서, 연수기(S)를 이루는 본체(100)의 내부에 있는 이온교환수지(120)와 정제염을 혼합하기 위한 교반기(200)가 분리 가능하게 삽입되되, 교반기(200)의 상부는 연수기본체(100)의 주입구(101)와 나합 고정되도록 하는 결합부재(210)가 형성되고, 결합부재(210)의 상부에는 손잡이(221)가 입설되고 중앙 아랫방향으로 연결편(222)이 형성되면서 교반부재(230)의 상단부와 연동되도록 결합되어 회전시킬 수 있는 핸들부재(220)가 구비되며, 결합부재(210)의 하부에는 핸들부재(220)와 연결되면서 회전 가능하도록 하는 나선형으로 형성된 교반부재(230)로 구성되었다.

이런 종래의 필터재생용 교반기(200)는 정제염을 연수기본체(100) 내측으로 투입시킨 후 나선형으로 형성된 교반부재(230) 상단의 핸들부재(220)를 회동시켜 잘 혼합되도록 함으로써 이물질이 흡착된 이온교환수지(120)를 재생시켰었다.

그러나, 이런 종래의 필터재생용 교반기(200)는 연수기본체(100) 내측에서 나선형의 교반부재(230)를 회동시킴으로써, 정제염과 이온교환수지(120)와의 혼합이 부족하게 이루어짐으로써 정제염이 용해되는 시간과 이온교환수지(120)의 이온치환과 재생시간이 오래 소요되고, 그로 인해 이온교환수지(120)의 재생이 불충분하게 이루어지는 문제점이 있었다.

또한, 연수기(S) 상부의 입구가 좁게 설계되어 있어, 연수기본체(100)의 상부와 하부가 용접되어 있기 때문에 이온교환수지(120)를 교환할 때와, 연수기(S) 내부부품의 이상으로 인한 부품을 교환할 때와, 금속부식성이 강한 나트륨의 빈번한 투입으로 인한 몸체 내부를 세척할 때 연수기(S) 내부의 구석구석까지 세척이불가능한 문제점이 있었다.

또한, 오염도가 심한 원수가 연수기(S) 내부로 그대로 유입될 경우에 모래나 배관 부식물과 같은 오염물질과 이온교환수지(120)가 혼합됨으로써 연수기본체(100) 내부에 체류하게 되에 따라 연수기능이 현저하게 저하되어 이온교환수지(120)를 자주 교체해 주어야만 하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 교반성능이 월등히 향상되어 이온교환수지의 이온치환과 재생시간이 빠르게 단축되고 충분하게 재생되며 뚜껑부위가 분리되어 입구가 넓어짐으로써 이온수지교환이나 부품교환이 용이하고 내부 구석까지 세척이 용이하며 내부에 이중필터를 장착하여 원수에 섞인 이물질의 유입을 차단할 수 있어 이온교환수지의 수명을 연장시킬 수 있는 연수기의 재생교반기를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 내측에 이온교환수지가 내장된 통상의 연수기에 있어서;

상측이 개방되고 상부 일측에 유입구가 형성되며 하측이 폐쇄된 두개의 원기둥이 하측으로 나란하게 돌출된 냉·온수탱크를 갖는 연수기본체와;

연수기본체 상단에 끼워져 연수기본체를 개폐시키는 연수기캡과;

베어링을 갖는 다수개의 지지대에 의해 축지지되어 축결합된 핸들에 의해 연수기캡의 외측에서 구동되는 구동축과;

냉·온수탱크 중심측의 구동축에 각각 형성되어 구동축과 동반 회동되는 구동기어와;

상단에는 구동기어와 기어 결합되는 차동기어가 각각 형성되고 하단은 냉·온수탱크 내에 위치되어 차동기어에 의해 동반 회동함으로써 냉·온수탱크 내의 이온교환수지를 교반시키는 재생교반기를 구비하는 특징을 갖는다.

재생교반기는 상단의 차동기어에 의해 낸·온수탱크 중심에서 동반 회동되는 교반축과;

내측에 베어링을 갖고 교반축의 상단 외주연에 결합되어 교반축을 냉·온수탱크 내에서 축지지하는 회동지지대와;

교반축 하단부에 고정수단에 의해 고정 결합되는 이음간 및

판체로 냉·온수탱크의 길이방향으로 길게 형성되어 교반축의 회동방향으로 이음간과 대략 110°∼140°의 경사각을 갖고 고정수단에 의해 고정 결합되는 교반날개를 구비하는 특징을 갖는다.

연수기본체 냉·온수탱크의 유입구 하측에는 각각 10미크론과 50미크론의 메쉬 여과망을 갖는 이중필터가 더 장착되는 특징을 갖는다.

도 1은 본 고안 재생교환기의 모습을 보인 측단면도,

도 2는 본 고안 교반날개의 모습을 보인 요부발췌 평단면도,

도 3은 본 고안 재생교환기의 정단면도,

도 4는 종래 교반기의 모습을 보인 사시도,

도 5는 종래의 교반기가 연수기본체에 장착된 모습을 보인 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 교반기 11 : 차동기어

12 : 교반축 13 : 베어링

14 : 회동지지대 16 : 이음간

18, 18a : 교반날개 20 : 이중필터

30, 30a : 구동기어 40 : 구동축

42 : 핸들 43 : 베어링

44 : 지지대 50 : 연수기캡

60 : 연수기본체 61 : 냉수탱크

62 온수탱크 64 : 유입구

120 : 이온교환수지

이하, 본 고안을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안 재생교환기의 모습을 보인 측단면도이고, 도 2는 본 고안 교반날개의 모습을 보인 요부발췌 평단면도이며, 도 3은 본 고안 재생교환기의 정단면도이다.

이런, 본 고안 연수기의 재생교반기는 일체의 부품을 부식가능성이 없는 스테인레스 스틸 304 재질로 제작한 것으로, 냉·온수탱크(61)(62)를 갖는 연수기본체(60)와, 연수기캡(50)과, 핸들(42)에 의해 회동되는 구동축(40)과, 구동축(40)상에 고정된 구동기어(30)(30a)와, 구동기어(30)(30a)에 기어 결합되어 회동되는 교반기(10)와, 이중필터(20)로 구성된다.

본 고안의 연수기본체(60)는 상단이 개방되고 하측으로 두 개의 원통인 냉·온수탱크(61)(62)가 하측으로 연장 돌출되어 밑면이 밀폐된 것으로, 내측에는 이온교환수지(120)가 충진되고, 냉수탱크(61)와 온수탱크(62)가 분리되어 있으므로 한 개의 수지탱크로 제작된 종래의 제품들에 비해 냉·온수의 희망온도 출수시간이 짧게 된다.

연수기캡(50)은 상단이 밀폐되고 하단이 개방된 원통형으로 연수기본체(60)의 상단 외주연에 끼움 결합되어 연수기본체(60) 내부로 먼지와 같은 이물질이 유입되지 못하게 한다. 필요에 의해 수시로 연수기본체(60)상측에서 분리시킬 수 있다.

구동축(40)은 연수기본체(60)의 상단에 가로질러 형성되어 내측에 베어링(43)이 형성된 복수 개의 지지대(44)에 의해 회동 가능하게 고정되며 일단은 연수기본체(60)와 연수기캡(50)의 외측으로 돌출되어 핸들(42)에 결합됨으로써 연수기본체(60)의 외부에서 핸들(42)을 회동시켜 구동축(40)을 구동시키게 된다.

구동축(40)의 양측 즉, 냉수탱크(61)와 온수탱크(62)의 중심축상의 상측이위치되는 구동축(40)상에는 각각의 구동기어(30)(30a)가 공지의 고정수단으로 고정 결합된다.

교반기(10)는 구동축(40)의 구동기어(30)(30a)와 기어 결합되어 동반 회동됨으로써 냉·온수탱크(61)(62) 내부를 교반시켜 내부의 이온교환수지(120)를 빠르게 재생시키는 것으로, 상단에는 구동기어(30)(30a)와 기어 결합되는 차동기어(11)가 각각 형성되고 차동기어(11)의 중심에는 교반축(12)이 냉·온수탱크(61)(62) 내부로 길게 형성된다.

교반축(12) 상단은 베어링(13)에 의해 내주연이 면접촉되어 회동되고 베어링(13) 외주연은 회동지지대(14)에 결합되어 축고정된다.

교반축(12)의 하측에는 수평방향으로 이음간(16)이 고정되고 이음간(16)의 양단에는 고정수단에 의해 교반날개(18)(18a)가 고정 결합된다.

교반축(12)의 이음간(16)에 고정 결합되는 교반날개(18)(18a)는 도 2에서 보는 바와 같이 교반축(12)의 회동방향으로 대략 110°∼140°의 경사각을 갖고 공지의 고정수단에 의해 고정된다.

구동축(40)상의 구동기어(30)(30a)와 교반축(12)상의 차동기어(11)는 웜기어로서 핸들(42)의 1회전시 교반날개(18)(18a)가 동시에 1회전할 수 있도록 제작하여 5회에서 10회만 회전시켜도 거의 완벽한 이온교환수지(120)와 나트륨의 혼합 및 이온교환수지(120)의 재생이 가능하도록 제작한다.

이중필터(20)는 냉·온수탱크(61)(62)의 유입구(64) 하측에 고정되어 유입구(64)를 통해 유입된 원수에 포함된 이물질(모래, 배관부식물 등)을 최종적으로 걸려내는 것으로, 10미크론과 50미크론의 메쉬 여과망으로 각각 형성되어 별도로 장착되어 있기 때문에 사용자가 손쉽게 도구 없이 개폐하여 간단하게 세척한 후 재 장착하여 사용할 수 있다.

이와 같은 본 고안의 사용상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 연수기캡(50)을 연수기본체(60)에서 분리시킨 다음, 구동축(40)을 약간 측방향으로 이동시켜 구동기어(30)(30a)의 위치를 측방향으로 약간 이동시킨 후, 냉·온수탱크(61)(62) 상단에 위치한 회동지지대(14)를 상측으로 야간 들어내면 교반축(12)과 교반날개(18)(18a)가 들어 올려진다.

이때, 냉·온수탱크(61)(62)의 내측으로 정제염을 투입시킨 후 회동지지대(14)를 각각 원위치 시키고, 구동축(40)의 구동기어(30)(30a)도 차동기어(11)와 각각 기어 결합시킨 후 연수기본체(60)에 연수기캡(50)을 덮어 폐쇄시킨다.

사용자가 연수기캡(50)의 외측으로 돌출된 구동축(40) 일단의 핸들(42)을 회동시키면 구동되는 구동축(40) 상의 구동기어(30)(30a)는 각각의 차동기어(11)를 회동시키게 되고, 차동기어(11)는 회동지지대(14)의 베어링(13)에 축지지되어 교반축(12)을 회동시키게 된다.

이렇게 핸들(42) 한 번의 회전력으로 냉·온수탱크(61)(62)에 각각 위치한 얇은 판체의 교반날개(18)(18a)가 각각 동시에 회전되므로 적은 힘으로 효과적인 이온교환수지(120)의 재생 교반을 수행하게 된다.

교반축(12)의 하측에 고정된 이음간(16)은 교반축(12)과 동반 회동되고 이에따라 이음간(16)의 양측단에 고정된 교반날개(18)(18a)도 교반축(12)의 회동방향에 따라 각각 동반 회동된다.

이때, 냉·온수탱크(61)(62)에서 축지지되어 회동되는 두 개의 교반날개(18)(18a)중 한 개는 냉·온수탱크 각각의 중심부로 나트륨이온과 이온교환수지를 밀어내고, 다른 한 개는 바깥쪽으로 나트륨과 이온교환수지를 밀어내어 결과적으로 나트륨과 이온교환수지와의 혼합효과를 극대화시키게 된다.

이렇게, 이온교환수지(120)의 재생을 반복하게 되면 이온교환수지(120)의 수명이 다하게 되고 이에 따라 사용자는 이온교환수지(120)를 버리고 냉·온수탱크(61)(62)의 내부를 세척한 후, 새로운 이온교환수지(120)로 대체하여 투입하면 된다.

이와 같이, 본 고안은 효과가 있다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (3)

1. 내측에 이온교환수지(120)가 내장된 통상의 연수기에 있어서;

   상측이 개방되고 상부 일측에 유입구(64)가 형성되며 하측이 폐쇄된 두개의 원기둥이 하측으로 나란하게 돌출된 냉·온수탱크(61)(62)를 갖는 연수기본체(60)와;

   연수기본체(60) 상단에 끼워져 연수기본체(60)를 개폐시키는 연수기캡(50)과;

   베어링(43)을 갖는 다수개의 지지대(44)에 의해 축지지되어 축결합된 핸들(42)에 의해 연수기캡(50)의 외측에서 구동되는 구동축(40)과;

   냉·온수탱크(61)(62) 중심측의 구동축(40)에 각각 형성되어 구동축(40)과 동반 회동되는 구동기어(30)(30a)와;

   상단에는 구동기어(30)(30a)와 기어 결합되는 차동기어(11)가 각각 형성되고 하단은 냉·온수탱크(61)(62) 내에 위치되어 차동기어(11)에 의해 동반 회동함으로써 냉·온수탱크(61)(62) 내의 이온교환수지(120)를 교반시키는 교반기(10)를 구비함을 특징으로 하는 연수기의 재생교반기.
2. 제 1 항에 있어서;

   교반기(10)는 상단의 차동기어(11)에 의해 냉·온수탱크(61)(62) 중심에서동반 회동되는 교반축(12)과;

   내측에 베어링(13)을 갖고 교반축(12)의 상단 외주연에 결합되어 교반축(12)을 냉·온수탱크(61)(62) 내에서 축지지하는 회동지지대(14)와;

   교반축(12) 하단부에 고정수단에 의해 고정 결합되는 이음간(16) 및

   판체로 냉·온수탱크(61)(62)의 길이방향으로 길게 형성되어 교반축(12)의 회동방향으로 이음간(16)과 대략 110°∼140°의 경사각을 갖고 고정수단에 의해 고정 결합되는 교반날개(18)(18a)를 구비함을 특징으로 하는 연수기의 재생교반기.
3. 제 1 항에 있어서;

   연수기본체(60) 냉·온수탱크(61)(62)의 유입구(64) 하측에는 각각 10미크론과 50미크론의 메쉬여과망을 갖는 이중필터(20)가 더 장착됨을 특징으로 하는 연수기의 재생교반기.