KR20080102778A - 연수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 탈이온화 방식으로 연수화가 수행되는 연수장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 연수장치는 내부에 물이 통과하는 유로가 형성되는 챔버와, 챔버의 내부 일측에 배치되며 마이너스극 전원이 인가되는 마이너스 전극과, 챔버의 내부 타측에 배치되어 플러스극 전원이 인가되는 플러스 전극과, 플러스 전극과 마이너스 전극 사이에 교대로 배치되어 양이온과 음이온을 각각 선택적으로 통과시키는 양이온 교환막 및 음이온 교환막을 포함하여, 챔버 내부 공간은 양이온 교환막과 음이온 교환막에 의해 플러스 전극이 배치되는 산성수 생성실과 마이너스극 전극이 배치되는 알칼리수 생성실과, 양이온 및 음이온 상태의 물질이 제거되어 물의 연수화가 이루어지는 탈염실과, 양이온 및 음이온 상태의 물질이 유입되는 이온 농축실로 구획되어 있는 것으로, 산성수 생성실에서 배출된 산성수가 탈염실을 형성하는 양이온 교환막과 음이온 교환막에 침전된 침전물의 제거를 위해 상기 탈염실에 공급되도록 되어 있으므로, 탈염실을 형성하는 양이온 교환막 및 음이온 교환막에 침전된 침전물이 산성수에 포함되어 있는 다량의 양이온에 의해 물에 녹을 수 있는 상태로 전환되어 간단히 제거할 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

연수장치{WATER SOFTENING APPARATUS}
도 1은 본 발명에 따른 연수장치에 있어서 물의 연수화가 수행되고 있는 상태를 개략적으로 보인 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연수장치에 있어서 양이온 교환막과 음이온 교환막에 침전된 침전물의 제거가 수행되고 있는 상태를 개략적으로 보인 개략도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 챔버 10a: 산성수 생성실
10b: 알칼리수 생성실 10c: 탈염실
10d: 이온 농축실 11: 양이온 교환막
12: 음이온 교환막 13: 플러스 전극
14: 마이너스 전극 15: 이온교환수지
16: 삼방밸브 P1: 급수관
P2: 산성수 공급관 P3: 연수 배출관
P4: 이온수 배출관 P5: 산성수 배출관
본 발명은 연수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 탈이온화 방식으로 연수화가 수행되는 연수장치에 관한 것이다.
연수장치는 물에 이온화된 상태로 포함되어 있는 경수 성분의 물질인 Ca2+, Mg2+, Fe3+, Al3+ 등의 이온을 감소시켜 물의 성질을 변환시키는 장치로써, 이러한 연수장치로는 이온교환수지(Ion exchange resin)를 사용한 연수장치와, 이온 교환막(Ion-exchange membrane)을 사용한 연수장치 등이 있다.
이온교환수지를 사용한 연수장치는 이온교환수지를 이용하여 이온 상태의 경수 성분 물질이 수지에 붙어 있는 Na+ 이온과 서로 교환되며 이온교환수지에 흡착되도록 함으로써 물속에 포함되어 있는 경수 성분 물질을 제거하여 물을 연수화 할 수 있도록 한 것으로, 이러한 방식의 연수장치는 비용이 저렴하다는 장점은 있으나, 연수화 된 물에 다량의 Na+ 이온이 포함되어 있으므로 환경을 오염시킬 수 있다는 단점이 있다.
또한, 이온 교환막을 사용한 연수장치는 플러스 전극과 마이너스 전극 사이에 양이온 교환막 및 음이온 교환막을 교대로 배치하여 이온 상태의 경수 성분 물질이 플러스 전극이나 마이너스 전극과의 사이에서 작용하는 전기적인 인력에 의해 양이온 교환막 및 음이온 교환막을 선택적으로 통과하며 이동하게 함으로써 경수 성분 물질을 제거하여 물을 연수화 할 수 있도록 한 것으로, 이러한 방식의 연수장치는 환경오염의 우려는 적으나 이온교환수지 방식에 비해 비용이 비싸고 처리할 수 있는 유량이 상대적으로 적다는 단점이 있다.
따라서, 근래에는 이온교환수지와 이온 교환막을 사용한 혼합하여 사용하여 이온교환수지를 이용하여 처리량을 늘리면서도, 이온 교환막을 이용하여 이온교환수지를 전기적으로 재생시킬 수 있도록 함으로써 NaCl 용액을 투입하는 작업을 생략하고 환경오염을 줄일 수 있도록 한 전기 탈이온화(Electro deionization; EDI) 방식의 연수장치가 있다.
그런데 전기 탈이온화 방식의 연수장치의 경우 사용에 따라 탄산칼슘이나 수산화 마그네슘 등의 침전물이 양이온 투과막 및 음이온 투과막에 침전되게 되는데, 이러한 침전물은 양이온 투과막 및 음이온 투과막을 통한 이온의 이동을 방해하는 요소로 작용하므로 이에 의한 연수장치 성능의 저하가 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 양이온 투과막 및 음이온 투과막에 침전되는 침전물을 제거할 수 있는 연수장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연수장치는 내부에 물이 통과하는 유로가 형성되는 챔버와, 상기 챔버의 내부 일측에 배치되며 마이너스극 전원이 인가되는 마이너스 전극과, 상기 챔버의 내부 타측에 배치되어 플러스극 전원이 인가되는 플러스 전극과, 상기 플러스 전극과 상기 마이너스 전극 사이에 교대로 배치되어 양이온과 음이온을 각각 선택적으로 통과시키는 양이온 교환막 및 음이온 교환막을 포함하여, 상기 챔버 내부 공간은 상기 양이온 교환막과 상기 음이온 교환막에 의해 상기 플러스 전극이 배치되는 산성수 생성실과 마이너스극 전극이 배치되는 알칼리수 생성실과, 양이온 및 음이온 상태의 물질이 제거되어 물의 연수화가 이루어지는 탈염실과, 양이온 및 음이온 상태의 물질이 유입되는 이온 농축실로 구획되며, 상기 산성수 생성실에서 배출된 산성수는 상기 탈염실을 형성하는 상기 양이온 교환막과 상기 음이온 교환막에 침전된 침전물의 제거를 위해 상기 탈염실에 선택적으로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 챔버에는 상기 산성수 생성실과 상기 알칼리수 생성실과 상기 탈염실과 상기 이온 농축실로 각각 물을 공급하기 위한 급수관과, 산성수를 상기 탈염실에 공급하는 산성수 공급관과, 상기 탈염실에서 배출된 물을 안내하는 연수 배출관과, 상기 알칼리수 생성실 및 상기 이온 농축실에서 배출된 물을 외부로 전달하는 이온수 배출관, 상기 산성수 생성실에서 배출된 산성수를 안내하는 산성수 배출관이 연결되며, 상기 산성부 배출관의 하류측에는 상기 산성수 배출관을 상기 이온수 배출관과 상기 산성수 공급관 중 어느 하나와 선택적으로 연결하는 삼방밸브가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탈염실에는 물속에 이온 상태로 포함되어 있는 물질과 이온교환하며 흡착하는 이온교환수지가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 연수장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 연수장치는 도 1에 도시한 바와 같이 내부에 물이 통과하는 유로가 형성되어 있는 챔버(10)와, 서로 교대로 배치되어 챔버(10)의 내부 공간을 구획하며 양이온과 음이온을 각각 선택적으로 통과시키는 다수의 양이온 교환막(11) 및 다수의 음이온 교환막(12)과, 챔버(10)의 내부 공간 일측에 배치되며 플러스극 전원이 인가되는 플러스 전극(13)과, 챔버(10)의 내부 공간 타측에 배치되며 마이너스극 전원이 인가되는 마이너스 전극(14)을 포함한다.
챔버(10)의 내부는 상기에 언급한 양이온 교환막(11) 및 음이온 교환막(12)에 의해 플러스 전극(13)이 배치되어 다량의 양이온이 포함된 산성수가 생성되는 산성수 생성실(10a)과, 마이너스 전극(14)이 배치되어 다량의 음이온이 포함된 알칼리수가 생성되는 알칼리수 생성실(10b)과, 음이온 상태의 물질과 양이온 상태의 물질이 제거되어 연수가 생성되는 탈염실(10c)과, 음이온 상태의 물질과 양이온 상태의 물질이 유입되는 이온 농축실(10d)로 구획된다. 이때, 탈염실(10c)에는 물에 포함되어 있는 이온화된 경수 성분 물질과 이온교환하며 경수 성분 물질을 흡착하는 이온교환수지(15)가 배치되어 있다.
따라서, 탈염실(10c)로 유입된 물에 이온 상태로 포함된 Ca2+, Mg2+, H+, SO4-, OH- 등의 이온은 이온교환수지(15)에 흡착되며, 흡착된 각 이온들 중 SO4-, OH- 등과 같은 음이온들은 음이온 교환막(12)을 통과하여 챔버(10) 일측에 배치된 플러스 전극(13)측으로 이동하고 Ca2+, Mg2+, H+와 같은 양이온들은 양이온 교환 막(11)을 통과하여 마이너스 전극(14)이 위치한 챔버(10)의 타측으로 이동한다. 따라서 탈염실(10c)에서는 음이온 및 양이온 상태의 물질이 제거되므로 물의 연수화가 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 연수장치는 탈염실(10c)을 형성하는 양이온 교환막(11)과 음이온 교환막(12)에 침전되는 탄산칼슘이나 수산화 마그네슘 등의 침전물을 제거할 수 있도록 산성수 생성실(10a)에서 생성된 산성수가 탈염실(10c)에 선택적으로 공급되도록 되어 있다.
이를 위해 챔버(10)에는 이온 상태의 경수 성분 물질이 포함된 물을 산성수 생성실(10a)과 알칼리수 생성실(10b)과 탈염실(10c)과 이온 농축실(10d)로 각각 공급하기 위한 급수관(P1)과, 산성수를 탈염실(10c)에 공급하기 위한 산성수 공급관(P2)과, 탈염실(10c)에서 배출된 물을 안내하는 연수 배출관(P3)과, 알칼리수 생성실(10b) 및 이온 농축실(10d)에서 배출된 물을 외부로 전달하여 배출될 수 있게 하는 이온수 배출관(P4)과, 산성수 생성실(10a)에서 배출된 산성수를 안내하는 산성수 배출관(P5)이 연결되어 있으며, 산성수 배출관(P5)의 하류측에는 산성수 배출관(P5)이 이온수 배출관(P4)과 산성수 공급관(P2) 중 어느 하나와 선택적으로 연결되게 하는 삼방밸브(16)가 연결되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 연수장치가 물의 연수화를 수행할 경우에는 삼방밸브(16)에 의해 산성수 배출관(P5)과 이온수 배출관(P4)이 서로 연결되도록 함으로써 산성수 생성실(10a)에서 배출된 산성수가 이온수 배출관(P4)을 통해 배출되도록 하다가, 탈염실(10c)을 형성하는 양이온 교환막(11)과 음이온 교환막(12)에 침전된 침전물을 제거할 필요가 있을 경우에는 도 2에 도시한 바와 같이 삼방밸브(16)에 의해 산성수 배출관(P5)과 산성수 공급관(P2)이 서로 연결되도록 함으로써 산성수 생성실(10a)에서 생성된 산성수를 탈염실(10c)에 공급하면, 양이온 교환막(11)과 음이온 교환막(12)에 침전된 침전물은 산성수에 포함되어 있는 양이온들과 이온교환하여 용이하게 물에 녹을 수 있는 상태로 전환된다. 따라서 양이온들과 이온교환한 침전물들은 탈염실(10c)을 통과하는 물에 녹아 물과 함께 배출되어 제거된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연수장치는 산성수 생성실에서 생성된 산성수를 탈염실에 공급하도록 되어 있으므로, 탈염실을 형성하는 양이온 교환막 및 음이온 교환막에 침전된 침전물이 산성수에 포함되어 있는 다량의 양이온에 의해 물에 녹을 수 있는 상태로 전환되어 간단히 제거할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 내부에 물이 통과하는 유로가 형성되는 챔버와, 상기 챔버의 내부 일측에 배치되며 마이너스극 전원이 인가되는 마이너스 전극과, 상기 챔버의 내부 타측에 배치되어 플러스극 전원이 인가되는 플러스 전극과, 상기 플러스 전극과 상기 마이너스 전극 사이에 교대로 배치되어 양이온과 음이온을 각각 선택적으로 통과시키는 양이온 교환막 및 음이온 교환막을 포함하여,
    상기 챔버 내부 공간은 상기 양이온 교환막과 상기 음이온 교환막에 의해 상기 플러스 전극이 배치되는 산성수 생성실과 마이너스극 전극이 배치되는 알칼리수 생성실과, 양이온 및 음이온 상태의 물질이 제거되어 물의 연수화가 이루어지는 탈염실과, 양이온 및 음이온 상태의 물질이 유입되는 이온 농축실로 구획되며,
    상기 산성수 생성실에서 배출된 산성수는 상기 탈염실을 형성하는 상기 양이온 교환막과 상기 음이온 교환막에 침전된 침전물의 제거를 위해 상기 탈염실에 선택적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 연수장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버에는 상기 산성수 생성실과 상기 알칼리수 생성실과 상기 탈염실과 상기 이온 농축실로 각각 물을 공급하기 위한 급수관과, 산성수를 상기 탈염실에 공급하는 산성수 공급관과, 상기 탈염실에서 배출된 물을 안내하는 연수 배출관과, 상기 알칼리수 생성실 및 상기 이온 농축실에서 배출된 물을 외부로 전달하는 이온수 배출관, 상기 산성수 생성실에서 배출된 산성수를 안내하는 산성수 배출관이 연결되며, 상기 산성부 배출관의 하류측에는 상기 산성수 배출관을 상기 이온수 배출관과 상기 산성수 공급관 중 어느 하나와 선택적으로 연결하는 삼방밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 연수장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈염실에는 물속에 이온 상태로 포함되어 있는 물질과 이온교환하며 흡착하는 이온교환수지가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연수장치.
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