KR20080036110A - 이온교환장치 - Google Patents

Abstract

향류 재생 또는 분류 재생에 대응할 수 있고, 또한 집수 장치가 간단해진 이온교환장치를 실현한다. 수지 수용부(2)의 덮개 부재(7)에 형성된 제1 유로(10)와, 연통하는 제1 집수관(14)과, 상기 덮개 부재(7)에 형성된 제2 유로(11)와 연통하는 제 2 집수관(20)을 구비하고, 상기 제2 집수관(20)의 안지름이 상기 제1 집수관(14)의 바깥지름보다도 큰 지름으로 설정함과 함께, 상기 양 집수관(14,20)은, 그들 축심이 함께 상기 수지 수용부(2)의 축심과 동축상에 설정되는 이중관으로 하고, 상기 덮개 부재(7)에는, 상기 수지 수용부(2)내와 연통하는 제3 유로(12)를 형성한다.

Description

이온교환장치{ION EXCHANGE EQUIPMENT}

이 발명은, 이온교환수지층을 통과한 처리수나 재생제 등을 도출하는 집수장치를 구비한 이온교환장치에 관한 것이며, 특히 향류 재생 및 분류 재생에 적합한 집수장치를 구비한 이온교환장치에 관한 것이다.

수돗물이나 지하수 등의 원수에 포함되는 경도분(칼슘 이온 및 마그네슘 이온)이나 질산성 질소(질산 이온 및 아질산 이온) 등을 이온교환수지에 의해 흡착 제거하는 이온교환장치가 알려져 있다. 이들 이온교환장치 중에서, 양이온 교환 수지를 사용하여 물속의 경도분을 나트륨 이온이나 칼륨 이온으로 치환하는 것은, 통상적으로 연수장치로 불린다. 한편, 상기 이온교환장치중에서, 음이온 교환 수지를 사용하여 질산성 질소를 염화물 이온으로 치환하는 것은, 통상적으로 질산성 질소 제거 장치로 불린다.

상기 연수장치는, 종래로부터 증기 보일러나 쿨링 타워로 대표되는 냉열 기기의 전열을 저해하는 스케일 생성의 방지를 목적으로 하여, 공업용으로 많이 사용되어 왔다. 또한, 근래에는, 연수의 여러가지 효용이 주목을 받아, 가정용, 업무용, 의료용 등으로도 보급되고 있다.

한편, 상기 질산성 질소 제거 장치는, 주로 음식업이나 식품 가공업 등의 업 무용으로 이용되고 있다. 질산성 질소는, 화학 비료에서 유래하는 지하수의 오염물질로서, 질산성 질소를 대량으로 섭취하면, 특히 유아에 대해서 체내의 산소를 결핍시키는 메트헤모글로빈혈증을 일으킬 우려가 있다. 이 때문에, 상기 질산성 질소 제거 장치는, 안전한 음료수나 식품 가공수의 확보를 목적으로 하여 사용되고 있다.

그런데, 상기 이온교환수지는, 제거 대상으로 하는 특정 이온(경도분이나 질산성 질소 등)의 흡착량이 소정의 교환 능력에 이르면, 이 특정 이온이 처리수 중에 누설하게 된다. 따라서, 상기 이온교환장치는, 상기 특정 이온의 흡착량이 소정의 교환 능력에 이르기 전에, 상기 이온교환수지에 재생제(예를 들어, 염화나트륨 수용액)를 접촉시키는 재생을 행하여, 교환 능력을 회복시키도록 하고 있다. 이 재생은, 일반적으로 원수의 흐름 방향과 재생제의 흐름 방향의 관계로부터, 병류 재생(co-flow regeneration), 향류 재생(counter-flow regeneration) 및 분류 재생 (split-flow regeneration)으로 크게 구별된다.

상기 병류 재생을 행하는 이온교환장치의 구성은, 예를 들어 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 상기 이온교환수지는, 상부가 개구하는 봄베 형상의 수지통(수지 탱크)에 충전되어 있으며, 이 수지통의 개구부에는, 원수의 유입로 및 처리수의 유출로가 각각 형성된 덮개 부재가 틀어넣어진다. 상기 유출로의 입구측에는, 상기 수지통의 바닥부로 이어지는 집수관이 접속되어 있으며, 이 집수관을 통하여 상기 이온교환 수지층을 통과한 처리수나 재생제 등이 상기 수지통 바깥으로 도출되도록 되어 있다. 또한, 상기 유입로의 출구측 및 상기 집수관의 선단부에는, 각각 상기 이온교환수지의 유출을 방지하는 스크린 부재가 설치되어 있다. 또한, 상기 유입로의 입구측 및 상기 유출로의 출구측에는, 통수 작동의 유로와 재생 작동의 유로를 전환하는 자동 재생 밸브 유닛(이하, '컨트롤 밸브 유닛'이라 한다)가 상기 덮개 부재와 일체적으로 접속되어 있다. 이러한 구성에서는, 상기 덮개 부재 및 상기 집수관은, 상기 컨트롤 밸브 유닛마다 회전시킴으로써, 상기 수지통에 용이하게 뗄 수 있기 때문에, 조립이나 메인터넌스의 시간을 단축할 수 있는 이점을 가지고 있다. 이 때문에, 특히 상기 이온교환 수지의 충전량이 5∼200리터의 소형 내지 중형의 장치에 있어서, 표준적인 구성으로서 채택되고 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허공개공보 2002-28646호

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그런데, 상기 병류 재생은, 통상, 원수의 흐름 방향과 재생제의 흐름 방향을 순방향으로 설정하고, 상기 이온교환 수지층에 대해서 원수의 유입측으로부터 재생제를 공급함과 함께, 이 재생제를 처리수의 유출측으로부터 배출한다. 이러한 종류의 이온교환장치에서는, 처리수의 유출측에 위치하는 상기 이온교환수지가 재생되기 어렵기(즉, 이온 교환기가 상기 특정 이온으로 포화하고 있는 측으로부터 재생이 진행하기) 때문에, 원수 중의 용존 염류 농도가 높아지면, 상기 특정 이온이 처리수 중에 누설하기 쉬워진다. 또한, 동일한 이유로부터, 상기 이온교환수지를 소정의 교환 능력까지 회복시키기 위한 재생제는, 과잉량을 필요로 한다.

한편, 상기 향류 재생은, 통상, 원수의 흐름 방향과 재생제의 흐름 방향을 역방향으로 설정하고, 상기 이온교환 수지층에 대해서 처리수의 유출측으로부터 재생액을 공급함과 함께, 이 재생제를 원수의 유입측으로부터 배출한다. 또한, 상기 분류 재생은, 통상, 원수의 흐름 방향에 대한 재생제의 흐름 방향을 순방향 및 역방향으로 설정하고, 상기 이온교환 수지층에 대해서 원수의 유입측 및 처리수의 유출측으로부터 각각 재생제를 공급함과 함께, 이 재생제를 상기 이온교환 수지층의 내부로부터 배출한다. 이러한 종류의 이온교환장치에서는, 처리수의 유출측에 위치하는 상기 이온교환 수지가 충분히 재생되기(즉, 이온 교환기가 상기 특정 이온으로 포화하고 있지 않은 측으로부터 재생이 진행하기) 때문에, 원수 중의 용존 염류 농도가 높은 경우에도, 상기 특정 이온이 처리수 중에 누설하기 어렵고, 고품질의 처리수를 확보할 수 있다. 또한, 동일한 이유로부터, 상기 이온교환 수지를 소정의 교환 능력까지 회복시키기 위한 재생제는, 상기 병류 재생보다 절약할 수 있다.

이러한 재생 특성의 관점으로부터, 원수의 수질이 악화 경향에 있으며, 또한 재생제 보급의 수고를 덜기 위해서 재생제의 절약이 요구되고 있는 오늘날에는, 상기 병류 재생보다도 상기 향류 재생 또는 상기 분류 재생을 행하는 타입의 이온교환장치가 바람직하다. 그러나, 종래, 상기 향류 재생 또는 상기 분류 재생을 행하는 이온교환장치는, 상기 이온교환 수지층에 대해서 다른 위치에서 처리수와 재생제를 집수하기 때문에, 상기 수지 수용부 내에 복수의 집수 장치를 독립하여 설치하고 있었다. 따라서, 상기 각 집수장치를 외부의 유로나 밸브 기구와 각각 접속할 필요가 있어, 복잡한 구성이 되고 있다.

이 발명은, 상기의 사정에 비추어 이루어진 것으로서, 그 해결하고자 하는 과제는, 향류 재생 또는 분류 재생에 대응할 수 있으며, 또한 집수장치가 간단해진 이온교환장치를 실현하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

이 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이다. 이 발명의 제 1 형태는, 수지 수용부의 덮개 부재에 형성된 제1 유로와 연통(連通)하는 제1 집수관과, 상기 덮개 부재에 형성된 제2 유로와 연통하는 제2 집수관을 구비하고, 상기 제2 집수관의 안지름이 상기 제1 집수관의 바깥지름보다도 큰 지름으로 설정됨과 함께, 상기 양 집수관은, 그들 축심이 함께 상기 수지 수용부의 축심과 동축상에 설정되는 이중관을 이루고 있으며, 상기 덮개 부재에는, 상기 수지 수용부 내와 연통하는 제3 유로가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 발명의 제1 형태에 의하면, 상기 양 집수관은, 상기 제1 집수관이 내관으로 설정되고, 또한 상기 제2 집수관이 외관으로 설정된 이중관구조의 집수 장치로서, 상기 수지 수용부에 장착된다. 여기서, 상기 양집수관의 축심은, 함께 상기 수지 수용부의 축심과 동축상에 배치된다. 이 결과, 상기 양 집수관은, 상기 덮개 부재를 상기 수지 수용부에 붙이고 뗄 때의 회전 중심축으로서 작용한다. 또한, 상기 양 집수관은, 상기 수지 수용부 내에 유체를 균등하게 분배하고, 또한 상기 수지 수용부내로부터 유체를 균등하게 집합시키도록 작용한다.

이 발명의 제2 형태는, 제1 형태에 있어서, 상기 제1 집수관의 집수위치를 상기 수지 수용부의 바닥부 부근으로 설정하는 동시에, 상기 제2집수관의 집수위치를 이온교환 수지층의 상부 부근으로 설정한 것을 특징으로 하고 있다.

이 발명의 제2 형태에 의하면, 통수 작동시에 있어서, 원수는, 상기 제3 유로를 통하여 상기 수지 수용부 내의 상부에 공급된다. 상기 이온교환 수지층을 하강류로 통과한 처리수는, 상기 수지 수용부의 바닥부 부근에서 상기 제1 집수관을 통하여 회수되고, 상기 제1 유로로부터 배출된다. 한편, 재생 작동시에 있어서, 재생제는, 상기 제1 유로 및 상기 제1 집수관을 통하여 상기 수지 수용부의 바닥부 부근으로 공급된다. 동시에, 원수는, 상기 이온교환 수지층의 전개 및 유동을 억제하기 위해서, 상기 제3 유로를 통하여 상기 수지 수용부 내의 상부에 공급된다. 상기 이온교환 수지층을 상승류로 통과한 재생제 및 상기 수지 수용부 내의 상부에 공급된 원수는, 상기 이온교환 수지층의 상부 부근에서 상기 제2 집수관을 통하여 회수되어, 상기 제2 유로로부터 배출된다. 이 결과, 상기 이온교환 수지는, 향류 재생에 의한 교환 능력의 회복이 이루어진다.

또한, 이 발명의 제3 형태는, 제1 형태에 있어서, 상기 제1 집수관의 집수위치를 상기 수지 수용부의 바닥부 부근으로 설정하는 동시에, 상기 제2 집수관의 집수위치를 이온 교환 수지층의 중앙부 부근으로 설정한 것을 특징으로 하고 있다.

이 발명의 제3 형태에 의하면, 통수 작동시에 있어서, 원수는, 상기 제3 유로를 통하여 상기 수지 수용부 내의 상부에 공급된다. 상기 이온교환 수지층을 하강류로 통과한 처리수는, 상기 수지 수용부의 바닥부 부근에서 상기 제1 집수관을 통하여 회수되고, 상기 제1 유로로부터 배출된다. 한편, 재생 작동시에 있어서, 재생제는, 일부가 상기 제3 유로를 통하여 상기 수지 수용부 내의 상부에 공급되고, 또한 잔부가 상기 제1 유로 및 상기 제1 집수관을 통하여 상기 수지 수용부의 바닥부 부근으로 공급된다. 상기 이온교환 수지층을 통과한 하강류 및 상승류의 재생제는, 상기 이온교환 수지층의 중앙부 부근에서 상기 제2 집수관을 통하여 회수되어, 상기 제2 유로로부터 배출된다. 이 결과, 상기 이온교환 수지는, 분류 재생에 의한 교환 능력의 회복이 이루어진다.

[발명의 효과]

이 발명에 의하면, 향류 재생 또는 분류 재생에 대응할 수 있고, 또한 집수 장치가 간단해진 이온교환장치를 실현할 수 있다. 이 결과, 병류 재생을 행하는 이온교환장치와 비교하여, 동등한 조립성이나 메인터넌스성을 가지면서, 보다 고품질의 처리수를 확보하고, 또한 재생제도 절약할 수 있다.

[도 1] 제1 실시형태에 관련된 이온교환장치의 전체 구성도.

[도 2] 제1 실시형태에 관련된 수지 수용부의 전체 구성을 나타내는 설명도.

[도 3] 수지 수용부의 상부를 확대한 설명도.

[도 4] 제1 스크린 부재의 설명도.

[도 5] 제2 스크린 부재의 설명도.

[도 6] 제1 실시형태에 관련된 이온교환장치의 통수 작동을 나타내는 설명도.

[도 7] 제1 실시형태에 관련된 이온교환장치의 역세(逆洗) 공정을 나타내는 설명도.

[도 8] 제1 실시형태에 관련된 이온교환장치의 재생 공정을 나타내는 설명 도.

[도 9] 제1 실시형태에 관련된 이온교환장치의 압출 공정을 나타내는 설명도.

[도 10] 제1 실시형태에 관련된 이온교환장치의 세정 공정을 나타내는 설명도.

[도 11] 제1 실시형태에 관련된 이온교환장치의 보수(補水) 공정을 나타내는 설명도.

[도 12] 제2 실시형태에 관련된 이온교환장치의 전체 구성도.

[도 13] 제2 실시형태에 관련된 수지 수용부의 전체 구성을 나타내는 설명도.

[도 14] 제2 실시형태에 관련된 이온교환장치의 통수 작동을 나타내는 설명도.

[도 15] 제2 실시형태에 관련된 이온교환장치의 역세 공정을 나타내는 설명도.

[도 16] 제2 실시형태에 관련된 이온교환장치의 재생 공정을 나타내는 설명도.

[도 17] 제2 실시형태에 관련된 이온교환장치의 압출 공정을 나타내는 설명도.

[도 18] 제2 실시형태에 관련된 이온교환장치의 세정 공정을 나타내는 설명도.

[도 19] 제2 실시형태에 관련된 이온교환장치의 보수 공정을 나타내는 설명도.

[부호의 설명]

1 이온교환장치

2 수지 수용부

5 양이온 교환 수지층(이온교환 수지층)

7 덮개 부재

11 제1 유로

12 제2 유로

13 제3 유로

14 제1 집수관

20 제2 집수관

60 이온교환장치

(제1 실시형태)

이하, 이 발명의 제1 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은, 제1 실시형태에 관련된 이온교환장치의 전체 구성도를 나타내고 있다. 제1 실시형태에 관련된 이온교환장치는, 소위 연수장치로서, 수돗물, 지하수, 공업용수 등의 원수중에 포함되는 경도분을 나트륨 이온으로 치환하여 연수를 생성하고, 이 연수를 각종 용수로서 수요 개소에 공급하는 목적으로 사용된다. 이 때문에, 상기 연수장치는, 가옥이나 맨션 등의 거주 건물, 호텔이나 대중 목욕탕 등의 집객 시설, 보일러나 쿨링 타워 등의 냉열 기기, 식품 가공 장치나 세정 장치 등의 물사용 기기 등의 급수원과 접속된다.

도 1에 있어서, 이온교환장치(1)는, 수지 수용부(2)와, 컨트롤 밸브 유닛(3)과, 재생제 탱크(4)를 주로 구비하고 있다. 상기 수지 수용부(2)는, 처리재인 양이온 교환 수지층(5)이 수용된 수지통(6)을 구비하고 있으며, 이 수지통(6)의 개구부는, 덮개 부재(7)로 폐쇄되어 있다. 이 덮개 부재(7)에는, 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)이 일체적으로 장착되어 있으며(도시 생략), 상기 이온교환장치(1)의 통수 작동의 유로와 재생 작동의 유로를 제어기(도시 생략)로부터의 지령 신호에 의해서 전환할 수 있도록 구성되어 있다.

여기서, 먼저 도 2 및 도 3을 참조하여, 제1 실시형태에 관련된 상기 수지 수용부(2)의 구성을 상세하게 설명한다. 도 2는, 상기 수지 수용부(2)의 전체 구성을 나타내는 설명도이고, 또한 도 3은, 상기 수지 수용부(2)의 상부를 확대한 설명도이다. 상기 덮개 부재(7)는, 상기 수지통(6)의 머리정상부에 장착되어 있으며, 상기 덮개 부재(7)의 하부에 형성한 수나사부(8)와 상기 수지통(6)의 개구부에 형성한 암나사부(9)로 결합되어 있다. 그리고, 상기 덮개 부재(7)에는, 유체의 공급 및 배출을 행하는 제1 유로(10), 제2 유로(11) 및 제3 유로(12)가 각각 형성되어 있다. 이들 각 유로(10,11,12)는, 후술하는 바와 같이, 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)을 구성하는 각종 라인과 각각 접속되어 있다.

상기 덮개 부재(7)의 하부에는, 상기 수나사부(8)의 회전 중심축의 동심원상 에 원통형상의 제1 슬리브(13)가 형성되어 있으며, 이 제1 슬리브(13)내는, 상기 제1 유로(10)의 일단측과 연통하고 있다. 상기 제1 슬리브(13)내에는, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부 부근으로 이어지는 제1 집수관(14)이 삽입되어 있으며, 이 제1 집수관(14)의 바깥둘레면과 상기 제1 슬리브(13)의 안둘레면은, O링 등의 시일 부재(도시 생략)를 통하여 액밀로 유지되고 있다. 여기서, 상기 제1 슬리브(13)의 단면에는, 상기 제1 집수관(14)의 삽입을 안내하는 경사부(부호 생략)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 제1 집수관(14)의 선단부에는, 수지 입자의 유출을 방지하는 제1 스크린 부재(15)가 장착되어 있다. 즉, 상기 제1 집수관(14)은, 상기 제1 유로(10)와 연통되는 동시에, 상기 제1 스크린 부재(15)에 의한 집수위치가 상기 수지 수용부(2)의 바닥부 부근으로 설정되어 있다.

상기 제1 스크린 부재(15)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 주로 제1 몸통부 (16), 제1 접속판(17) 및 제1 바닥판(18)으로 구성되어 있다. 상기 제1 몸통부(16)는, 역원추형상의 중공부재로서, 측면에는, 다수의 슬릿(도시 생략)이 형성되어 있다. 이들 슬릿은, 미세한 수지 입자가 쉽게 통과하지 않도록, 통상적으로, 그 폭이 0.1∼0.3mm의 범위로 설정되어 있다. 상기 제1 접속판(17)은, 상기 제1 몸통부(16)의 표면을 폐쇄하도록 장착되어 있으며, 또 상기 제1 바닥판(18)은, 상기 제1 몸통부(16)의 바닥면을 폐쇄하도록 장착되어 있다. 상기 제1 접속판(17)의 중심부에는, 상기 제1 집수관(14)의 바깥지름과 같은 구멍이 뚫려 형성되어 있으며, 이 구멍에 상기 제1 집수관(14)의 선단부가 삽입되어 있다. 여기서, 상기 제1 스크린 부재(15)는, 쉽게 탈락하지 않도록, 통상적으로, 상기 제1 집수관(14)에 고착(固着) 되어, 일체화되어 있다.

상기 제1 슬리브(13)의 바깥측에는, 상기 수나사부(8)의 회전 중심축의 동축상에 원통형상의 제2 슬리브(19)가 형성되어 있으며, 이 제2 슬리브(19)내는, 상기 제2 유로(11)의 일단측과 연통하고 있다. 상기 제2 슬리브(19)내에는, 상기 이온교환 수지층(5)의 상부 부근으로 이어지는 제2 집수관(20)이 삽입되어 있으며, 이 제2 집수관(20)의 바깥둘레면과 상기 제2 슬리브(19)의 안둘레면은, O링 등의 시일 부재(도시 생략)를 통하여 액밀로 유지되고 있다. 여기서, 상기 제2 슬리브(19)의 단면에는, 상기 제2 집수관(20)의 삽입을 안내하는 경사부(부호 생략)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 제2 집수관(20)의 선단부에는, 수지 입자의 유출을 방지하는 제2 스크린 부재(21)가 장착되어 있다. 즉, 상기 제2 집수관(20)은, 상기 제2 유로 (11)와 연통되는 동시에, 상기 제2 스크린 부재(21)에 의한 집수위치가 상기 양이온 교환 수지층(5)의 상부 부근으로 설정되어 있다. 상기 양이온 교환 수지층(5)의 상부 부근은, 예를 들어 상기 양이온 교환 수지층(5)의 상층부라도 좋고, 상기 양이온 교환 수지층(5)의 상단면 근방이라도 좋다.

여기서, 상기 제2 집수관(20)의 안지름은, 상기 제1 집수관(14)의 바깥지름보다 큰지름으로 설정된다. 전형적으로는, 상기 제2 집수관(20)의 안지름은, 충분한 유로 단면적을 확보하기 위해서, 상기 제1 집수관(14)의 바깥지름에 대해서 1.5∼3배의 범위로 설정된다. 또한, 상기 양 집수관(14,20)의 축심은, 함께 상기 수지 수용부(2)의 축심과 동축상으로 설정된다. 즉, 상기 양 집수관(14,20)은, 상기 제1 집수관(14)이 내관으로 설정되고, 또한 상기 제2 집수관(20)이 외관으로 설정된 이 중관구조의 집수 장치로서 상기 수지 수용부(2)에 장착되어 있다.

상기 제2 스크린 부재(21)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 주로 제2 몸통부 (22), 제2 접속판(23) 및 제2 바닥판(24)으로 구성되어 있다. 상기 제2 몸통부(22)는, 상기 제1 몸통부(16)와 동일하게 구성되어 있으며, 부재의 공통화를 도모하고 있다. 상기 제2 접속판(23)은, 상기 제2 몸통부(22)의 윗면에 장착되어 있고, 또한 상기 제2 바닥판(24)은, 상기 제2 몸통부(22)의 바닥면에 장착되어 있다. 상기 제2 접속판(23)의 윗면에는, 안지름이 상기 제2 집수관(20)의 바깥지름과 거의 동일하게 설정된 원통형상의 제3 슬리브(25)가 형성되어 있으며, 이 제3 슬리브(25)내에 상기 제2 집수관(20)의 선단부가 삽입되어 있다. 또한, 상기 제2 접속판(23)의 중심부에는, 상기 제2 집수관(20)의 안지름과 동일한 구멍이 뚫려 형성되어 있다. 한편, 상기 제2 바닥판(24)의 중심부에는, 상기 제1 집수관(14)의 바깥지름과 동일 지름, 혹은 약간 큰지름의 구멍이 뚫려 형성되어 있으며, 상기 제1 집수관(14)을 관통시킬 수 있도록 형성되어 있다. 여기서, 상기 제2 스크린 부재(21)는, 쉽게 탈락하지 않도록, 통상적으로, 상기 제2 집수관(20)에 고착(固着)되어, 일체화되어 있다.

상기 제2 슬리브(19)의 바깥측에는, 상기 수나사부(8)의 회전 중심축의 동축상에 둥근형상 벽(26)이 형성되어 있다. 이 둥근형상 벽(26)과 상기 제2 슬리브 (19)로 구획된 부분은, 집수로(27)로 설정되어 있으며, 이 집수로(27)내는, 상기 제3 유로(12)의 일단측과 연통하고 있다. 그리고, 상기 둥근형상 벽(26)에는, 수지 입자의 유출을 방지하는 제3 스크린 부재(28)가 장착되어 있다. 즉, 상기 제3 유로 (12)는, 상기 수지 수용부(2)내와 연통되어 있다.

상기 제3 스크린 부재(28)는, 주로 제3 몸통부(29) 및 제3 바닥판(30)으로 구성되어 있다. 상기 제3몸통부(29)는, 원통형상의 부재로서, 측면에는, 다수의 슬릿(도시 생략)이 형성되어 있다. 이들 슬릿은, 미세한 수지 입자가 쉽게 통과하지 않도록, 통상적으로, 그 폭이 0.1∼0.3mm의 범위로 설정되어 있다. 상기 제3 바닥판(30)은, 상기 제3 몸통부(29)의 바닥면을 폐쇄하도록 장착되어 있다. 상기 제3 바닥판(29)의 중심부는, 상기 제2 집수관(20)의 바깥지름과 동일지름, 혹은 약간 큰지름의 구멍이 뚫려 형성되어 있으며, 상기 제2 집수관(20)을 관통시킬 수 있도록 되어 있다. 여기서, 상기 제3 스크린 부재(28)는, 상기 덮개 부재(7)로부터 쉽게 탈락하지 않도록, 통상적으로, 상기 둥근형상 벽(26)에 나사(31,31,…)로 고정되어 있다.

여기서, 제1 실시형태에 관련된 상기 수지 수용부(2)의 조립 방법의 일례에 대하여 구체적으로 설명한다. 이 조립 방법에서는, 미리 상기 제1 스크린 부재(15)는, 상기 제1 집수관(14)의 선단부에 고정되고, 또한 상기 제2 스크린 부재(21)는, 상기 제 2 집수관(20)의 선단부에 고정되며, 또한 상기 제3 스크린 부재(28)는, 상기 덮개 부재(7)에 고정되어 있다. 또한, 상기 제1 슬리브(13) 및 상기 제2 슬리브(19)의 각 안둘레면에는, O링 등의 시일 부재(도시 생략)가 장착되어 있다. 또한, 상기 덮개 부재(7)는, 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)이 일체적으로 장착된 상태로 사용된다.

먼저, 상기 수지통(6)내가 빈 상태에서 상기 제1 집수관(14)을 상기 수지통 (6)의 바닥부까지 꽂아 넣은 후, 소정량의 양이온 교환 수지를 충전한다. 여기서, 양이온 교환 수지의 충전에 앞서, 상기 제1 스크린 부재(15)가 매몰하는 정도까지, 규석 등의 지지재(도시 생략)를 충전해도 좋다. 또한, 상기 제2 집수관(20)을 상기 제2 슬리브(19)내에 삽입하여, 상기 덮개 부재와 일체로 한다.

다음에, 상기 제2 바닥판(24)의 중앙부에 뚫려 형성된 구멍(도시 생략)을 상기 제1 집수관(14)이 관통하도록, 상기 제2 스크린 부재(21)측으로부터 상기 덮개 부재(7)와 일체화된 상기 제2 집수관(20)을 상기 제1 집수관(14)을 따라서 꽂아 넣어 나가며, 상기 제1 집수관(14)의 상단부를 상기 제1 슬리브(13)의 단면에 설치된 상기 경사부(부호 생략)와 닿게 한다. 그리고, 상기 수나사부(8) 및 상기 암나사부 (9)의 위치를 맞춘 후, 상기 덮개 부재(7)를 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)과 함께 상기 수지통(6)의 개구부에 틀어 넣어 결합한다. 이 때, 상기 양 집수관(14,20)은, 상기 덮개 부재(7)의 회전 중심축으로서 작용하고, 또한 상기 제1 집수관(14)은, 상기 덮개 부재(7)의 회전에 따라 상기 제1 슬리브(13)내에 삽입되므로, 상기 수지 수용부(2)를 용이하게 조립할 수 있다. 또한 상기 수지 수용부(2)의 조립 후에, 양이온 교환 수지의 교환 등을 행하는 경우에는, 반대의 순서로, 상기 수지 수용부 (2)를 용이하게 분해할 수 있다.

한편, 다시 도 1을 참조하여, 상기 이온교환장치(1)의 전체 구성도에 대하여 상세하게 설명한다. 상기 제3 유로(12)에는, 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)을 통하여 원수 라인(32)이 접속되고 있다. 또한, 상기 제1 유로(10)에는, 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)을 통하여 처리수 라인(33)이 접속되어 있다. 즉, 상기 원수 라인(32) 및 상기 처리수 라인(33)의 일부는, 각각 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)내에 형성되어 있다.

상기 원수 라인(32)에는, 상류측으로부터 순서대로 스트레이너(34) 및 제1 개폐밸브(35)가 설치되어 있으며, 이 제1 개폐밸브(35)는, 상기 컨트롤 밸브 유닛 (3)을 구성하고 있다. 여기서, 상기 스트레이너(34)는, 원수중의 티끌이나 배관으로부터 박리한 녹 등의 고형물을 포착하여, 상기 양이온 교환 수지층(5)에 있어서의 폐색이나 오염을 방지하기 위해서 설치되어 있다. 상기 스트레이너(34)로 사용되고 있는 여과재는, 금속제 네트나 합성 수지제 네트의 스크린재이며, 통상, 그 눈금간격이 250∼300㎛의 범위로 설정되어 있다. 또한, 상기 처리수 라인(33)에는, 제2 밸브(36)가 설치되어 있으며, 이 제2 밸브(36)는, 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)을 구성하고 있다.

여기서, 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)의 구성에 대해서, 더 상세하게 설명한다. 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)내에 있어서, 상기 제1 밸브(35)의 상류측의 상기 원수 라인(32)은, 상기 제2 밸브(36)의 하류측의 상기 처리수 라인(33)과 바이패스 라인 (37)으로 접속되고 있다. 이 바이패스 라인(37)에는, 제3 밸브(38)가 설치되어 있다. 이 제3 밸브(38)의 상류측의 상기 바이패스 라인(37)은, 상기 제2 밸브(36)의 상류측의 상기 처리수 라인(33)과 재생제 조제 라인(39)으로 접속되어 있다. 이재생제 조제 라인(39)에는, 상기 바이패스 라인(37)측으로부터 순서대로 제4 밸브 (40), 제1 오리피스(41) 및 제1 이젝터(42)가 설치되어 있다. 여기서, 상기 제1 오리피스(41)는, 상기 제1 이젝터(42)에 공급하는 원수를 소정 범위의 유량으로 조절 하기 위한 것이다. 또한, 상기 제1 오리피스(41)와 상기 제1 이젝터(42) 사이의 상기 재생제 조제 라인(39)은, 상기 제1 밸브(35)의 하류측의 상기 원수 라인(32)과 분기 라인(43)으로 접속되어 있다. 이 분기 라인(43)에는, 상기 원수 라인(32)측으로부터 순서대로 제5 밸브(44) 및 제2 오리피스(45)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 제2 오리피스(45)는, 후술하는 재생 공정 및 압출 공정에 있어서, 상기 양이온 교환 수지층(5)의 유동을 억제하기 위해서 공급하는 원수를 소정 범위의 유량으로 조절하기 위한 것이다.

상기 제1 이젝터(42)는, 노즐부(부호 생략)의 토출측에 있어서, 상기 재생제 탱크(4)내에 배치된 플로트 밸브 유닛(46)과 재생제 공급 라인(47)으로 접속되어 있으며, 이 재생제 공급 라인(47)에는, 제6 밸브(48)가 설치되어 있다. 즉, 상기 제1 이젝터(42)는, 원수가 상기 노즐부로부터 토출될 때 발생하는 부압을 이용하여, 상기 재생제 탱크(4)내의 재생제 원액(예를 들어, 염화나트륨의 포화 수용액)을 흡인할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 상기 제1 이젝터(42)에 있어서, 상기 재생제 탱크(4)로부터의 재생제 원액은, 원수로 소정 농도(예를 들어, 8∼12중량%)에까지 희석되도록 되어 있다.

상기 재생제 탱크(4)는, 상기 양이온 교환 수지층(5)의 재생에 사용하는 재생제 원액을 조제하는 탱크로서, 그 내부에는, 고형염(49)(예를 들어, 입자형상나 펠릿형상의 염화나트륨)이 저장되어 있다. 그리고, 이 고형염(49)을 상기 재생제 공급 라인(47)을 통하여 상기 재생제 탱크(4)내에 보급된 연수와 접촉시키는 것에 의해 용해시켜, 재생제 원액을 생성하도록 구성되어 있다.

상기 플로트 밸브 유닛(46)은, 상기 재생제 공급 라인(47)을 통하여 상기 재생제 탱크(4)내에 연수가 보급되면, 플로트(50)와 연동하는 밸브체(51)가 상승하여, 소정 수위로 연수의 유입을 차단하도록 작동한다. 반대로, 상기 플로트 밸브 유닛(46)은, 상기 제1 이젝터(42)내가 부압이 되면, 상기 플로트(50)와 연동하는 상기 밸브체(51)가 하강하여, 상기 재생제 공급 라인(47)에 재생제 원액을 유출시키도록 작동한다. 그리고, 상기 재생제 탱크(4)내의 재생제 원액이 소정 수위까지 소비되면, 상기 플로트 밸브 유닛(46)에 내장된 중공 볼(52)이 상기 재생제 공급 라인(47)의 유입구로 이동하여, 재생제 원액 및 에어의 흡인을 차단한다.

상기 제2 밸브(36)의 상류측의 상기 처리수 라인(33)에는, 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)의 외부로 이어지는 제1 배수 라인(53)이 접속되어 있다. 이 제1 배수 라인 (53)에는, 제7 밸브(54)가 설치되어 있다. 또한, 상기 제1 밸브(35)의 하류측의 상기 원수 라인(32)은, 상기 제7 밸브(54)의 하류측의 상기 제1 배수 라인(53)과 제2 배수 라인(55)으로 접속되어 있다. 이 제2 배수 라인(55)에는, 상기 원수 라인(32)측으로부터 순서대로 제8 밸브(56) 및 제3 오리피스(57)가 설치되어 있다. 여기서, 상기 제3 오리피스(57)는, 상기 수지통(6)으로부터의 배수량을 소정 범위의 유량으로 조절하기 위한 것이다. 또한, 상기 제2 유로(11)는, 상기 제7 밸브(54)의 하류측의 상기 제1 배수 라인(53)과 제3 배수 라인(58)으로 접속되어 있으며, 이 제3 배수 라인(58)에는, 제9 밸브(59)가 설치되어 있다.

상기 컨트롤 밸브 유닛(3)에 있어서, 상기 각 밸브(35,36,38,40,44,48,54, 56,59)는, 여러 가지 작동 기구 및 밸브 구조를 채택할 수 있다. 구체적으로는, 캠 기구에 의해 작동되는 리프트식 또는 다이어프램식의 유로 개폐 밸브나, 기어 기구에 의해 작동되는 슬라이드 피스톤식의 유로 개폐 밸브 등이 특히 적합하다.

이하, 제1 실시예 형태에 관련된 상기 이온교환장치(1)의 통수 작동 및 재생 작동에 대해서, 도 6∼도 11을 참조하여 상세하게 설명한다.

상기 통수 작동에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 제어기(도시 생략)로부터의 지령 신호에 의해, 상기 제1 개폐밸브(35) 및 상기 제2 개폐 밸브(36)는, 각각 열린 상태로 설정된다. 한편, 상기 제3 개폐 밸브(38), 상기 제4 개폐 밸브 (40), 상기 제5 개폐 밸브(44), 상기 제6 개폐 밸브(48), 상기 제7 개폐 밸브(54), 상기 제8 개폐 밸브(56) 및 상기 제9 개폐 밸브(59)는, 각각 닫힌 상태로 설정된다. 상기 원수 라인(32)을 흐르는 수돗물, 지하수, 공업용수 등의 원수는, 우선 상기 스트레이너(34)로 고형물이 제거되고, 상기 제3 유로(12)를 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 상부에서 상기 제3 스크린 부재(28)로부터 배수된다. 이 원수는, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 하강류로 흐르는 과정에서 경도분이 나트륨 이온으로 치환되어 연수화된다. 상기 양이온 교환 수지층(5)을 통과한 연수는, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부에서 상기 제1 스크린 부재(15)로 집수된 후, 상기 제1 집수관(14), 상기 제1 유로(10) 및 상기 처리수 라인(33)을 통하여 배출되어, 수요 개소에 공급된다. 그리고, 소정량의 연수를 채취함으로써, 양이온 교환 수지가 경도분을 치환할 수 없게 되면, 상기 재생 작동을 실시한다.

상기 재생 작동은, 양이온 교환 수지의 경도분 제거 능력을 회복시키기 위해서, 역세(逆洗) 공정, 재생 공정, 압출 공정, 세정 공정 및 보수(補水) 공정을 이 순서대로 행한다. 한편, 상기 재생 작동은, 통상, 연수를 사용하지 않는 심야에 실시하도록 설정되어 있지만, 야간에도 연수를 필요로 하는 수요 개소에서는, 상기 이온교환장치(1)의 복수대를 병렬 또는 직렬로 설치하여, 상기 통수 작동을 교대로 행하도록 설정한다.

상기 역세 공정에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 제어기로부터의 지령 신호에 의해, 상기 제2 밸브(36), 상기 제3 밸브(38) 및 상기 제8 밸브(56)는, 각각 열린 상태로 설정된다. 한편, 상기 제1 밸브(35), 상기 제4 밸브(40), 상기 제5 밸브(44), 상기 제6 밸브(48), 상기 제7 밸브(54) 및 상기 제9 밸브(58)는, 각각 닫힌 상태로 설정된다. 상기 원수 라인(32)을 흐르는 원수는, 상기 바이패스 라인 (37), 상기 처리수 라인(33), 상기 제1 유로(10) 및 상기 제1 집수관(14)을 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부에서 상기 제1 스크린 부재(15)로부터 배수된다. 이 원수는, 상기 수지 수용부(2)내를 상승류로 흘러, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 전개시키면서, 퇴적한 현탁물질이나 파쇄 등에 의해 발생한 미세 수지 입자를 씻어 흐르게 한다. 그리고, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 통과한 원수는, 상기 수지 수용부(2)의 상부에서 상기 제3 스크린 부재(28)로 집수된 후, 상기 제3 유로(12), 상기 원수 라인(32)의 일부 및 상기 제2 배수 라인(55)을 통하여 상기 제1 배수 라인(53)으로부터 밖으로 배출된다. 상기 역세 공정을 개시하고 소정시간이 경과하면, 상기 재생 공정으로 이행한다.

상기 재생 공정에서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 제어기로부터의 지령 신호에 의해, 상기 제3 밸브(38), 상기 제4 밸브(40), 상기 제5 밸브(44), 상기 제 6 밸브(48) 및 상기 제9 밸브(59)는, 각각 열린 상태로 설정된다. 한편, 상기 제1 밸브(35), 상기 제2 밸브(36), 상기 제7 밸브(54) 및 상기 제8 밸브(56)는, 각각 닫힌 상태로 설정된다. 상기 원수 라인(32)을 흐르는 원수는, 희석수로서 상기 바이패스 라인(37) 및 상기 재생제 조제 라인(39)을 통하여 상기 제1 이젝터(42)의 1차측에 공급된다. 상기 제1 이젝터(42)에 있어서, 상기 노즐부(부호 생략)의 토출측에서 부압이 발생하면, 상기 재생제 공급 라인(47)내도 부압이 되어, 상기 플로트(50)와 연동하는 상기 밸브체(51)가 하강한다. 이 결과, 상기 재생제 탱크(4)내의 재생제 원액이 상기 재생제 공급 라인(47)을 통하여 흡인할 수 있게 되어, 상기 제1 이젝터(42)내에서는, 재생제 원액이 원수로 소정 농도까지 희석되어 재생제가 조제된다. 상기 제1 이젝터(42)로부터의 재생제는, 상기 재생제 조제 라인(39), 상기 처리수 라인(33), 상기 제1 유로(10) 및 상기 제1 집수관(14)을 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부에서 상기 제1 스크린 부재(15)로부터 배수된다. 이 재생제는, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 상승류로 통과하여, 수지 입자를 재생시킨다. 즉, 제1 실시형태에서는, 상기 양이온 교환 수지층(5)에 대해서 향류 재생 (counter-flow regeneration)이 이루어진다. 또한, 상기 재생 공정 중에는, 상기 제1 이젝터(42)의 1차측에서 분기한 원수의 일부가 상기 분기 라인(43), 상기 원수 라인(32)의 일부 및 상기 제3 유로(12)를 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 상부에서 상기 제3 스크린 부재(28)로부터 배수된다. 이 하강류의 원수는, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 하향으로 눌러, 상승류의 재생제에 의해 상기 양이온 교환 수지층(5)이 전개 및 유동하는 것을 억제한다. 그리고, 상기 양이온 교환 수지 층(5)을 통과한 재생제 및 상기 수지 수용부(2)의 상부에 공급된 원수는, 상기 양이온 교환 수지층(5)의 상부에서 상기 제2 스크린 부재(21)로 집수된 후, 상기 제 2 집수관(20), 상기 제2 유로(11), 상기 제3 배수 라인(58)을 통하여 상기 제1 배수 라인(53)으로부터 밖으로 배출된다. 여기서, 상기 재생제 탱크(4) 내의 재생제 원액이 소정 수위까지 소비되면, 상기 중공 볼(52)이 상기 재생제 공급 라인(47)의 유입구로 이동하여, 재생제 원액 및 에어의 흡인을 차단한다. 그리고, 상기 재생 공정을 개시하고 소정시간이 경과하면, 상기 압출 공정으로 이행한다.

상기 압출 공정에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 제어기로부터의 지령 신호에 의해, 상기 제3 밸브(38), 상기 제4 밸브(40), 상기 제5 밸브(44) 및 상기 제9 밸브(59)는, 각각 열린 상태로 설정된다. 한편, 상기 제1 밸브(35), 상기 제2 밸브(36), 상기 제6 밸브(48), 상기 제7 밸브(54) 및 상기 제8 밸브(56)는, 각각 닫힌 상태로 설정된다. 상기 원수 라인(32)을 흐르는 원수는, 압출수로서 상기 바이패스 라인(37) 및 상기 재생제 조제 라인(39)을 통하여 상기 제1 이젝터(42)의 1차측으로 공급된다. 이 때, 상기 제1 이젝터(42)에 있어서의 재생제 원액의 흡인은, 정지되고 있다. 상기 제1 이젝터(42)로부터의 원수는, 상기 재생제 조제 라인 (39), 상기 처리수 라인(33), 상기 제1 유로(10) 및 상기 제1 집수관(14)을 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부에서 상기 제1 스크린 부재(15)로부터 배수된다. 이 원수는, 재생제를 압출하면서 상기 양이온 교환 수지층(5)을 상승류로 통과하여, 수지 입자를 계속해서 재생시킨다. 또한, 상기 압출 공정중에는, 상기 제1 이젝터(42)의 1차측에서 분기한 원수의 일부가 상기 분기 라인(43), 상기 원수 라인(32)의 일부 및 상기 제3 유로(12)를 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 상부에서 상기 제3 스크린 부재(28)로부터 배수된다. 이 하강류의 원수는, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 하향으로 눌러, 상승류의 재생제 및 원수에 의해서 상기 양이온 교환 수지층(5)이 전개 및 유동하는 것을 억제한다. 그리고, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 통과한 재생제 및 원수는, 상기 양이온 교환 수지층(5)의 상부에서 상기 제2 스크린 부재(21)로 집수된 후, 상기 제 2 집수관(20), 상기 제2 유로(11), 상기 제3 배수라인(58)을 통하여 상기 제1 배수 라인(53)으로부터 밖으로 배출된다. 상기 압출 공정을 개시하고 소정시간이 경과하면, 상기 세정 공정으로 이행한다.

상기 세정 공정에서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 제어기로부터의 지령 신호에 의해, 상기 제1 밸브(35), 상기 제3 밸브(38) 및 상기 제7 밸브(54)는, 각각 열린 상태로 설정된다. 한편, 상기 제2 밸브(36), 상기 제4 밸브(40), 상기 제5 밸브(44), 상기 제6 밸브(48), 상기 제8 밸브(56) 및 상기 제9 밸브(59)는, 각각 닫힌 상태로 설정된다. 상기 원수 라인(32)을 흐르는 원수는, 세정수로서 상기 제3 유로(12)를 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 상부에서 상기 제3 스크린 부재(28)로부터 배수된다. 이 원수는, 상기 수지통(6)내에 잔류하고 있는 재생액을 씻어 흐르게 하면서, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 하강류로 통과한다. 그리고, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 통과한 원수는, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부에서 상기 제1 스크린 부재(15)로 집수된 후, 상기 제1 집수관(14), 상기 제1 유로 (10), 상기 처리수 라인(33)의 일부 및 상기 제1 배수 라인(53)을 통하여 밖으로 배출된다. 상기 세정 공정을 개시하여 소정시간이 경과하면, 상기 보수 공정을 실시한다.

상기 보수 공정에서는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 제어기로부터의 지령 신호에 의해, 상기 제1 밸브(35), 상기 제3 밸브(38) 및 상기 제6 밸브(48)는, 각각 열린 상태로 설정된다. 한편, 상기 제2 밸브(36), 상기 제4 밸브(40), 상기 제5 밸브(44), 상기 제7 밸브(54), 상기 제8 밸브(56) 및 상기 제9 밸브(59)는, 각각 닫힌 상태로 설정된다. 상기 원수 라인(32)을 흐르는 원수는, 보급수로서 상기 제3 유로(12)를 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 상부에서 상기 제3 스크린 부재(28)로부터 배수된다. 이 보급수는, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 하강류로 통과하여 연수화된다. 상기 양이온 교환 수지층(5)을 통과한 보급수는, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부에서 상기 제1 스크린 부재(15)에 집수된 후, 상기 제1 집수관(14), 상기 제1 유로(10), 상기 처리수 라인(33)의 일부 및 상기 재생제 조제 라인(39)을 통하여 상기 제1 이젝터(42)의 2차측에 공급된다. 상기 제1 이젝터(42)로부터의 보급수는, 상기 재생제 공급 라인(47)을 통하여 상기 재생제 탱크(4)내로 공급된다. 또한, 상기 재생제 탱크(4)내에서는, 수위의 상승에 따라서 상기 플로트 (50)와 연동하는 상기 밸브체(51)가 상승하여, 소정 수위에서 보급수의 유입을 차단한다. 그리고, 보급된 연수는, 상기 통수 작동중에 상기 재생제 탱크(4)내에 저장되어 있는 상기 고형염(49)을 용해시켜, 재생제 원액을 생성한다. 상기 보수 공정이 종료하면, 다시 상기 통수 작동을 실시한다.

그런데, 상기 재생 작동중에는, 상기 수지 수용부(2)를 우회한 원수가 수요 개소의 요구에 따라 공급된다. 상기 재생 작동중에는, 상기 제3 밸브(38)가 항상 열린 상태로 설정되어 있으므로, 상기 제1 밸브(35)의 상류측의 상기 원수 라인 (32)을 흐르는 원수는, 상기 바이패스 라인(37)을 통하여 상기 제2 밸브(36)의 하류측의 상기 처리수 라인(33)으로 공급된다. 이 결과, 상기 재생 작동중에도, 수요 개소에서는 물을 사용하는 것이 가능하도록 되어 있다.

이상의 제1 실시형태에 의하면, 향류 재생에 대응할 수 있고, 또한 집수 장치가 간단해진 이온교환장치를 실현할 수 있다. 이 결과, 병류 재생을 행하는 이온교환장치와 비교하여, 동등한 조립성이나 메인터넌스성을 가지면서, 보다 고품질의 처리수를 확보하고, 또한 재생제도 절약할 수 있다.

(제2 실시형태)

다음에, 이 발명의 제2 실시형태에 대하여 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 12는, 제2 실시형태에 관련된 이온교환장치의 전체 구성도를 나타내고 있다. 제2 실시형태에 관련된 이온교환장치는, 상기 제1 실시형태의 변형예이며, 향류 재생 대신에 분류 재생에 의해 재생을 행하도록 구성한 것이다. 도 12에 있어서, 이온교환장치(60)는, 상기 제1 실시형태와 같이, 상기 수지 수용부(2)와, 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)과, 상기 재생제 탱크(4)를 주로 구비하고 있다.

여기서, 먼저 도 13을 참조하여, 제2 실시형태에 관련된 상기 수지 수용부 (2)의 구성을 설명한다. 도 13은, 상기 수지 수용부(2)의 전체 구성을 나타내는 설명도이다. 도 13에 있어서, 상기 제1 실시형태와 동일한 부호는, 동일한 부재를 나타내고 있으며 그 상세한 설명은 생략한다. 제2 실시형태에 있어서, 상기 제 2 집 수관(20)은, 상기 제2 스크린 부재(21)의 위치가 상기 양이온 교환 수지층(5)의 중앙부 부근으로 설정되는 구성으로 되어 있다. 또한, 상기 제2 스크린 부재(21)의 바닥면측은, 상기 제 2 집수관(20)이 상기 덮개 부재(7)로부터 빠지지 않도록, 상기 제1 집수관(14)의 관벽에 고정한 핀(61)으로 지지되어 있다(도 5 참조).

여기서, 제2 실시형태에 관련된 상기 수지 수용부(2)의 조립 방법의 일례에 대해서, 구체적으로 설명한다. 이 조립 방법에서는, 미리 상기 제1 스크린 부재 (15)는, 상기 제1 집수관(14)의 선단부에 고정되고, 또한 상기 제2 스크린 부재 (21)는, 상기 제 2 집수관(20)의 선단부에 고정되며, 또한 상기 제3 스크린 부재 (28)는, 상기 덮개 부재(7)에 고정되어 있다. 또한, 상기 제1 집수관(14)의 관벽에는, 상기 핀(61)이 고정되어 있다. 상기 제1 슬리브(13) 및 상기 제2 슬리브(19)의 각 안둘레면에는, O링 등의 시일 부재(도시 생략)가 장착되어 있다. 또한, 상기 덮개 부재(7)는, 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)이 일체적으로 장착된 상태로 사용된다.

먼저, 상기 제2 바닥판(24)의 중앙부에 뚫려 형성된 구멍(도시 생략)을 상기 제1 집수관(14)이 관통하도록, 상기 제2 스크린 부재(21)측으로부터 상기 제2 집수관(20)을 상기 제1 집수관(14)을 따라서 꽂아 넣고, 상기 제2 스크린 부재(21)를 상기 핀(61)에 닿게 하여 상기 양 집수관(14,20)을 합체시킨다. 그리고, 상기 수지통(6)내가 빈 상태로 상기 제 2 집수관(20)과 함께 상기 제1 집수관(14)을 상기 수지통(6)의 바닥부까지 꽂아 넣은 후, 소정량의 양이온 교환 수지를 충전한다. 여기서, 양이온 교환 수지의 충전에 앞서, 상기 제1 스크린 부재(15)가 매몰하는 정도까지, 규석 등의 지지재(도시 생략)를 충전해도 좋다.

다음에, 상기 양 집수관(14,20)의 상단부를 상기 제1 슬리브(13) 및 상기 제2 슬리브(19)의 각 단면에 설치된 경사부(부호 생략)와 각각 닿게 한다. 그리고, 상기 수나사부(8) 및 상기 암나사부(9)의 위치를 맞춘 후, 상기 덮개 부재(7)를 상기 컨트롤 밸브 유닛(3)과 함께 상기 수지통(6)에 틀어 넣어 결합한다. 이 때, 상기 양 집수관(14,20)은, 상기 덮개 부재(7)의 회전 중심축으로서 작용하고, 또한 상기 제1 집수관(14) 및 상기 제 2 집수관(20)은, 상기 덮개 부재(7)의 회전에 따라 상기 제1 슬리브(13)내 및 상기 제2 슬리브(19)내에 각각 삽입되므로, 상기 수지 수용부(2)를 용이하게 조립할 수 있다. 또한, 상기 수지 수용부(2)의 조립후에, 양이온 교환 수지의 교환 등을 행하는 경우에는, 반대의 순서로, 상기 수지 수용부(2)를 용이하게 분해할 수 있다.

한편, 다시 도 12를 참조하여, 상기 이온교환장치(60)의 전체 구성도에 대하여 설명한다. 도 12에 있어서, 상기 제1 실시형태와 동일한 부호는, 동일한 부재를 나타내고 있으며, 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 이온교환장치(60)에 있어서, 상기 제3 밸브(38)의 상류측의 상기 바이패스 라인(37)은, 상기 제2 밸브(36)의 상류측의 상기 처리수 라인(33)과 상기 재생제 조제 라인(39)으로 접속되어 있다. 이 재생제 조제 라인(39)에는, 상기 바이패스 라인(37)측으로부터 순서대로 상기 제4 밸브(40), 상기 제1 오리피스(41) 및 상기 제1 이젝터(42)가 설치되어 있다. 또한, 상기 제1 오리피스(41)와 상기 제1 이젝터(42)의 사이의 상기 재생제 조제 라인(39)은, 상기 제1 밸브(35)의 하류측의 상기 원수 라인(32)과 상기 분기 라인(43)으로 접속되어 있다. 이 분기 라인(43)에 는, 상기 원수 라인(32)측으로부터 순서대로 상기 제5 밸브(44) 및 제2 이젝터(62)가 설치되어 있다. 여기서, 상기 각 이젝터(42,62)는, 각각의 노즐부(부호 생략)의 토출측에 있어서, 상기 재생제 탱크(4)내에 배치된 상기 플로트 밸브 유닛(46)과 상기 재생제 공급 라인(47)으로 접속되어 있다.

이하, 제2 실시예형태에 관련된 상기 이온교환장치(60)의 통수 작동 및 재생 작동에 대해서, 도 14∼도 19를 참조하여 상세하게 설명한다.

상기 통수 작동에서는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 상기 제어기(도시 생략)로부터의 지령 신호에 의해, 상기 제1 밸브(35) 및 상기 제2 밸브(36)는, 각각 열린 상태로 설정된다. 한편, 상기 제3 밸브(38), 상기 제4 밸브(40), 상기 제5 밸브 (44), 상기 제6 밸브(48), 상기 제7 밸브(54), 상기 제8 밸브(56) 및 상기 제9 밸브(59)는, 각각 닫힌 상태로 설정된다. 상기 원수 라인(32)을 흐르는 수돗물, 지하수, 공업용수 등의 원수는, 먼저 상기 스트레이너(34)로 고형물이 제거된 후, 상기 제3 유로(12)를 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 상부에서 상기 제3 스크린 부재(28)로부터 배수된다. 이 원수는, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 하강류로 흐르는 과정에서 경도분이 나트륨 이온으로 치환되어 연수화된다. 상기 양이온 교환 수지층(5)을 통과한 연수는, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부에서 상기 제1 스크린 부재(15)에 집수된 후, 상기 제1 집수관(14), 상기 제1 유로(10) 및 상기 처리수 라인(33)을 통하여 배출되어 수요 개소에 공급된다. 그리고, 소정량의 연수를 채취함으로써, 양이온 교환 수지가 경도분을 치환할 수 없게 되면, 상기 재생 작동을 실시한다.

상기 재생 작동은, 양이온 교환 수지의 경도분 제거 능력을 회복시키기 위해서, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로, 역세 공정, 재생 공정, 압출 공정, 세정 공정 및 보수 공정을 이 순서대로 실시한다.

상기 역세 공정에서는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 상기 제어기로부터의 지령 신호에 의해, 상기 제2 밸브(36), 상기 제3 밸브(38) 및 상기 제8 밸브(56)는, 각각 열린 상태로 설정된다. 한편, 상기 제1 밸브(35), 상기 제4 밸브(40), 상기 제5 밸브(44), 상기 제6 밸브(48), 상기 제7 밸브(54) 및 상기 제9 밸브(58)는, 각각 닫힌 상태로 설정된다. 상기 원수 라인(32)을 흐르는 원수는, 상기 바이패스 라인(37), 상기 처리수 라인(33), 상기 제1 유로(10) 및 상기 제1 집수관(14)을 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부에서 상기 제1 스크린 부재(15)로부터 배수된다. 이 원수는, 상기 수지 수용부(2)내를 상승류로 흘러, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 전개시키면서, 퇴적한 현탁물질이나 파쇄 등에 의해 발생한 미세 수지 입자를 씻어 흐르게 한다. 그리고, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 통과한 원수는, 상기 수지 수용부(2)의 상부에서 상기 제3 스크린 부재(28)에 집수된 후, 상기 제3 유로(12), 상기 원수 라인(32)의 일부 및 상기 제2 배수 라인(55)을 통하여 상기 제1 배수 라인(53)으로부터 밖으로 배출된다. 상기 역세 공정을 개시하고 소정 시간이 경과하면, 상기 재생 공정으로 이행한다.

상기 재생 공정에서는, 도 16에 나타낸 바와 같이, 상기 제어기로부터의 지령 신호에 의해, 상기 제3 밸브(38), 상기 제4 밸브(40), 상기 제5 밸브(44), 상기 제6 밸브(48) 및 상기 제9 밸브(59)는, 각각 열린 상태로 설정된다. 한편, 상기 제 1 밸브(35), 상기 제2 밸브(36), 상기 제7 밸브(54) 및 상기 제8 밸브(56)는, 각각 닫힌 상태로 설정된다. 상기 원수 라인(32)을 흐르는 원수는, 희석수로서 상기 바이패스 라인(37), 상기 재생제 조제 라인(39) 및 상기 분기 라인(43)을 통하여 상기 각 이젝터(42,62)의 1차측에 각각 공급된다. 상기 각 이젝터(42,62)에 있어서, 상기 각 노즐부(부호 생략)의 토출측에서 부압이 발생하면, 상기 재생제 공급 라인(47)내도 부압이 되어, 상기 플로트(50)와 연동하는 상기 밸브체(51)가 하강한다. 이 결과, 상기 재생제 탱크(4)내의 재생제 원액이 상기 재생제 공급 라인(47)을 통하여 흡인할 수 있게 되어, 상기 각 이젝터(42,62)내에서는, 각각 재생제 원액이 원수로 소정 농도까지 희석되어 재생제가 조제된다. 상기 제1 이젝터(42)로부터의 재생제는, 상기 재생제 조제 라인(39), 상기 처리수 라인(33), 상기 제1 유로 (10) 및 상기 제1 집수관(14)을 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부에서 상기 제1 스크린 부재(15)로부터 배수된다. 이 재생제는, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 상승류로 통과하여, 상기 양이온 교환 수지층(5)의 하층부를 재생시킨다. 한편, 상기 제2 이젝터(62)로부터의 재생제는, 상기 분기 라인(43), 상기 원수 라인(32)의 일부 및 상기 제3 유로(12)를 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 상부에서 상기 제3 스크린 부재(28)로부터 배수된다. 이 재생액은, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 하강류로 통과하여, 상기 양이온 교환 수지층(5)의 상층부를 재생시킨다. 즉, 제2 실시형태에서는, 상기 양이온 교환 수지층(5)에 대해서 분류 재생(split-flow regeneration)이 이루어진다. 이 때, 하강류의 재생제는, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 하향으로 눌러, 상승류의 재생제에 의해 상기 양이온 교환 수지층(5)이 전개 및 유동하는 것을 억제한다. 그리고, 상기 양이온 교환 수지층 (5)을 통과한 재생제는, 상기 양이온 교환 수지층(5)의 중앙부에서 상기 제2 스크린 부재(21)로 집수된 후, 상기 제 2 집수관(20), 상기 제2 유로(11), 상기 제3 배수 라인(58)을 통하여 상기 제1 배수 라인(53)으로부터 밖으로 배출된다. 여기서, 상기 재생제 탱크(4)내의 재생제 원액이 소정 수위까지 소비되면, 상기 중공 볼 (52)이 상기 재생제 공급 라인(47)의 유입구로 이동하여, 재생제 원액 및 에어의 흡인을 차단한다. 그리고, 상기 재생 공정을 개시하고 소정시간이 경과하면, 상기 압출 공정으로 이행한다.

상기 압출 공정에서는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 상기 제어기로부터의 지령 신호에 의해, 상기 제3 밸브(38), 상기 제4 밸브(40), 상기 제5 밸브(44) 및 상기 제9 밸브(59)는, 각각 열린 상태로 설정된다. 한편, 상기 제1 밸브(35), 상기 제2 밸브(36), 상기 제6 밸브(48), 상기 제7 밸브(54) 및 상기 제8 밸브(56)는, 각각 닫힌 상태로 설정된다. 상기 원수 라인(32)을 흐르는 원수는, 압출수로서 상기 바이패스 라인(37) 및 상기 재생제 조제 라인(39)을 통하여 상기 각 이젝터(42,62)의 1차측에 각각 공급된다. 이 때, 상기 각 이젝터(42,62)에 있어서의 재생제 원액의 흡인은, 정지되고 있다. 상기 제1 이젝터(42)로부터의 원수는, 상기 재생제 조제 라인(39), 상기 처리수 라인(33), 상기 제1 유로(10) 및 상기 제1 집수관(14)을 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부에서 상기 제1 스크린 부재(15)로부터 배수된다. 이 원수는, 재생제를 압출하면서 상기 양이온 교환 수지층(5)을 상승류로 통과하여, 상기 양이온 교환 수지층(5)의 하층부를 계속해서 재생시킨다. 한편, 상기 제2 이젝터(62)로부터의 원수는, 상기 분기 라인(43), 상기 원수 라인 (32)의 일부 및 상기 제3 유로(12)를 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 상부에서 상기 제3 스크린 부재(28)로부터 배수된다. 이 원수는, 재생제를 압출하면서 상기 양이온 교환 수지층(5)을 하강류로 통과하여, 상기 양이온 교환 수지층(5)의 상층부를 계속해서 재생시킨다. 이 때, 하강류의 원수는, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 하향으로 눌러, 상승류의 원수에 의해서 상기 양이온 교환 수지층(5)이 전개 및 유동하는 것을 억제한다. 그리고, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 통과한 재생제 및 원수는, 상기 양이온 교환 수지층(5)의 중앙부에서 상기 제2 스크린 부재(21)로 집수된 후, 상기 제 2 집수관(20), 상기 제2 유로(11), 상기 제3 배수 라인(58)을 통하여 상기 제1 배수 라인(53)으로부터 밖으로 배출된다. 상기 압출 공정을 개시하고 소정시간이 경과하면, 상기 세정 공정으로 이행한다.

상기 세정 공정에서는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 상기 제어기로부터의 지령 신호에 의해, 상기 제1 밸브(35), 상기 제3 밸브(38) 및 상기 제7 밸브(54)는, 각각 열린 상태로 설정된다. 한편, 상기 제2 밸브(36), 상기 제4 밸브(40), 상기 제5 밸브(44), 상기 제6 밸브(48), 상기 제8 밸브(56) 및 상기 제9 밸브(59)는, 각각 닫힌 상태로 설정된다. 상기 원수 라인(32)을 흐르는 원수는, 세정수로서 상기 제3 유로(12)를 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 상부에서 상기 제3 스크린 부재(28)로부터 배수된다.

이 원수는, 상기 수지통(6)내에 잔류하고 있는 재생제를 씻어 흐르게 하면서, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 하강류로 통과한다. 그리고, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 통과한 원수는, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부에서 상기 제1 스크린 부재(15)로 집수된 후, 상기 제1 집수관(14), 상기 제1 유로(10), 상기 처리수 라인(33)의 일부 및 상기 제1 배수 라인(53)을 통하여 밖으로 배출된다. 상기 세정 공정을 개시하여 소정시간이 경과하면, 상기 보수 공정을 실시한다.

상기 보수 공정에서는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 상기 제어기로부터의 지령 신호에 의해, 상기 제1 밸브(35), 상기 제3 밸브(38) 및 상기 제6 밸브(48)는, 각각 열린 상태로 설정된다. 한편, 상기 제2 밸브(36), 상기 제4 밸브(40), 상기 제5 밸브(44), 상기 제7 밸브(54), 상기 제8 밸브(56) 및 상기 제9 밸브(59)는, 각각 닫힌 상태로 설정된다. 상기 원수 라인(32)을 흐르는 원수는, 보급수로서 상기 제3 유로(12)를 통하여 공급된 후, 상기 수지 수용부(2)의 상부에서 상기 제3 스크린 부재(28)로부터 배수된다. 이 보급수는, 상기 양이온 교환 수지층(5)을 하강류로 통과하여 연수화된다. 상기 양이온 교환 수지층(5)을 통과한 보급수는, 상기 수지 수용부(2)의 바닥부에서 상기 제1 스크린 부재(15)로 집수된 후, 상기 제1 집수관(14), 상기 제1 유로(10), 상기 처리수 라인(33)의 일부 및 상기 재생제 조제 라인(39)을 통하여 상기 제1 이젝터(42)의 2차측에 공급된다. 상기 제1 이젝터(42)로부터의 보급수는, 상기 재생제 공급 라인(47)을 통하여 상기 재생제 탱크(4)내에 공급된다. 또한, 상기 재생제 탱크(4)내에서는, 수위의 상승에 따라 상기 플로트 (50)와 연동하는 상기 밸브체(51)가 상승하여, 소정 수위로 보급수의 유입을 차단한다. 그리고, 보급된 연수는, 상기 재생 작동중에 상기 재생제 탱크(4)내에 저장되어 있는 상기 고형염(49)을 용해시켜, 재생제 원액을 생성한다. 상기 보수 공정 이 종료하면, 다시 상기 통수 작동을 실시한다.

그런데, 상기 재생 작동중에는, 상기 수지 수용부(2)를 우회한 원수가 수요 개소의 요구에 따라 공급된다. 상기 재생 작동중에는, 상기 제3 밸브(38)가 항상 열린 상태로 설정되어 있으므로, 상기 제1 밸브(35)의 상류측의 상기 원수 라인 (32)을 흐르는 원수는, 상기 바이패스 라인(37)을 통하여 상기 제2 밸브(36)의 하류측의 상기 처리수 라인(33)으로 공급된다. 이 결과, 상기 재생 작동중에도, 수요 개소에서는 물을 사용하는 것이 가능하도록 되어 있다.

이상의 제2 실시형태에 의하면, 분류 재생에 대응할 수 있고, 또한 집수 장치가 간단해진 이온교환장치를 실현할 수 있다. 이 결과, 병류 재생을 행하는 이온교환장치와 비교하여, 동등한 조립성이나 메인터넌스성을 가지면서, 보다 고품질의 처리수를 확보하고, 또한 재생제도 절약할 수 있다.

(다른 실시형태)

상기 제1 실시형태 및 상기 제2 실시형태에서는, 상기 이온교환장치(1,60)를 연수장치로서 사용하는 경우에 대하여 설명했지만, 다른 용도로 사용할 수도 있다. 예를 들어, 상기 이온교환장치(1,60)에 있어서, 상기 양이온 교환 수지(5)를 음이온 교환 수지로 치환하면, 질산성 질소 제거 장치로서 사용하는 것이 가능하게 된다. 또한, 예를 들어 상기 이온교환장치(1,60)중의 어느 하나를 2대 설치하여, 제1 이온교환장치에 양이온 교환 수지를 사용함과 함께, 재생제 원액으로 산을 사용하고, 또 제2 이온교환장치에 음이온 교환 수지를 사용함과 함께, 재생제 원액으로 알칼리를 사용함으로써, 2탑식의 순수 제조 장치로서 사용하는 것이 가능하게 된 다.

Claims (3)

1. 수지 수용부의 덮개 부재에 형성된 제1 유로와 연통하는 제1 집수관과,

   상기 덮개 부재에 형성된 제2 유로와 연통하는 제2 집수관을 구비하고,

   상기 제2 집수관의 안지름이 상기 제1 집수관의 바깥지름보다 큰 지름으로 설정됨과 함께, 상기 양 집수관은, 그들 축심이 함께 상기 수지 수용부의 축심과 동축상에 설정되는 이중관을 이루고 있으며,

   상기 덮개 부재에는, 상기 수지 수용부 내와 연통하는 제3 유로가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온교환장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 집수관의 집수위치를 상기 수지 수용부의 바닥부 부근으로 설정함과 함께, 상기 제2 집수관의 집수위치를 이온교환 수지층의 상부 부근으로 설정한 것을 특징으로 하는 이온교환장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 집수관의 집수위치를 상기 수지 수용부의 바닥부 부근으로 설정함과 함께, 상기 제2 집수관의 집수위치를 이온교환 수지층의 중앙부 부근으로 설정한 것을 특징으로 하는 이온교환장치.

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