KR20110010278U - 집단급수 정수설비 - Google Patents

Abstract

공장이나 학교 및 대규모 인원이 모이는 곳에 위생적인 냉온수 공급을 위한 설비로 시수나 지하수를 정수 처리하여 100℃ 이상으로 물을 끓여 냉각시킨 후 적정온도의 음용수를 공급하는 설비며,
물을 끓이는 각종 가열장치 및 끓 인물을 냉각시키는 냉동기가 함 게 갖추어진 대용량 물끓이기 설비: 시수나 지하수로부터 공급된 원수를 정수 처리하여 가열 장치가 부착된 가열기로 100℃ 이상으로 가열을 하고 냉각을 시켜 적정 온도에 도달한 음용수를 대용량으로 공급할 수 있는 설비이다.
본 발명은 원수의 물을 필터에 통과시켜 정수를 하고 탱크에 저장된 물을 탱크에 부착된 직화식 버너나 전기히터 혹은 탱크 내장형 스팀 열교환 장치 등을 이용하여 물을 끓이며 끓인 물을 공급되는 급수로 1차 냉각시키며 냉동기에 의한 직팽 식 혹은 브레인 방식으로 2차 냉각시켜 필요한 온도로 만드는 장치로 설치 및 사용상의 편리함과 유지관리의 편의성은 물론 위생적 측면에서 한층 개선된 탱크 형 냉온 정수기에 관한 것이다.
일반적으로 정수 필터인 맴브레인 필터는 사용상 필수적으로 적당한 필요 수압이 요구되는데 직수도 수압이 센 곳 외엔 맴브레인에 필요한 압력을 주지 못하여 맴브레인 필터가 제 기능을 발휘되지 못하는 문제가 있었다.
이에 이 장치에는 원수 인입 부에 맴브레인 필터에 필요한 압력을 주기 위한 펌프를 설치하여 필요 수압을 해결하였으며 직수압이 센 곳에서는 바이패스 배관을 이용하여 직접필터에 공급된다.
구체적으로 본 발명은 오염된 원수를 정화하는 필터부: 물을 끓이는 장치를 포함한 탱크 혹은 스팀 열교환 장치 등의 가열 부와 이의 끓인 물을 저장하는 온수탱크부:냉각된 물을 저장하는 냉수 탱크:상기의 냉온수를 각각 배출하는 배관과 출수수전,등을 포함하는 탱크 형 대용량 냉온 정수기이다.

Description

집단급수 정수설비{water supplier for a equipment hygiene band}

공장 및 대규모 인원이 있는 곳에서 음용수를 공급하기 위한 대용량 물 끓이기 설비로 냉,온 음용수 공급을 위한 위생설비

일반적으로 정수기란 "먹는물 관리법" 제5조 3항 규정에 적합한 용수로 정화 시키 는 장치로 정화방식에 따라 필터식, 증류식, 역 삼투압식, 이온 교환수지식 등이 있다

각 정화방식에 따라 중력방식으로 정수가 되는 방법과 가압식 으로 필요한 압력을 주어야 정수가 되는 방식 등이 있다

이중 에서 맴브레인 필터 은 직수압 으로는 물을 걸러 내기가 어려워 압력펌프가 필요하다

이 팸브레인 필터는 정수 능력이 가장 우수하여 원수속의 불순물, 각종 이온화된 중금속 및 각종 미네랄까지 걸러지는 것으로 시험 성적서상 나와 있다

그러나 정수 능력이 우수한 반면 필터에 필수적인 필요 압력을 주지 않으면 정수가 안되는 단점이 있다

종래 기술로는 특허 제 0622574호의 "가열 냉각식 음수대" 와 특허 제0479559호의 음수 공급 장치와 출원번호 10-2009-0023502호의 탱크 형 냉온 정수기가 있다,

가열 냉각식 음수대는 통 안의 물을 가열한 후 이를 다시 냉각 장치를 사용하여 냉각시키는 방식이며

음수 공급 장치의 경우에는 냉수와 온수를 동시에 공급할 수 있도록 되어있기는 하나, 정해진 물의 온도가 제한적이며 원하는 온도를 수시로 바꿀 수 없는 구조였다

원수는 정수 필터를 거쳐 탱크에 저장하고, 이 저장조에 냉각 열교환기를 설치하여 냉수를 제조하고,온수는 냉수 저장조 에서 냉수를 인출하여 증기 발생기에서 만들어진 스팀과 열교환을 이루어 온수를 제조할 수 있도록 되어 있어 냉수에 세균이 서식할 수 있는 단점이 있으며 지속적인 온수 사용시 탱크의 크기 및 온수의 가열 시간상 원하는 온도의 냉온수를 한꺼번에 지속적으로 공급하는데 는 구조적 한계가 있다

탱크 형 냉,온 정수기는 정수 및 냉온,수 탱크가 있으며 필터에 의한 정수와 가열은 전기 히터로 가열을 하며 살균은 자외선 램프에 의한 소독을 하고 있다

자외선 램프에 의한 소독은 램프가 조사될 때 흐르는 물의 속도에 효과가 가변적이며 탱크에 조사되는 자외선의 효과도 탱크 내의 물 깊이에 따라 소독의 효과에 한계가 있다

통상적으로, 요즘은 소형 정수기를 곳곳에 설치하여 내장된 전기 코일로 가열을 하고 냉각시켜 공급을 하고 있으나 이는 약 60-80 ℃ 정도로 가열만 시키기 때문에 각종 바이러스 나 세균이 멸균될 수 있는 100 ℃ 이상의 온도를 올릴 수가 없을 뿐만 아니라 청소 또한 용이하지 못하여 일반인들은 청소가 어려워 전문가에게 의뢰하여 청소를 하여야 하기 때문에 청소의 주기를 맞추기가 어려우며 또한 청소를 해주는 전문가의 양심에 맡길 수밖에 없고 그 사람이 대충 청소를 해주었다 해도 어쩔수 없었다.

더욱이 청소의 주기를 맞추지 못하면 위생상 더욱 오염된 물을 먹게 되는 문제가 있다

특히 학교나 공장 또는 대규모 사람이 모이는 곳에서는 식수가 필수적으로 필요하나 대부분 소형 정수 장치가 설치되어 있으며 메스컴 에서도 소형정수기의 청소 문제가 번번히 뉴스에 방송되고 있었으며 야외 등으로 갈 때는 개인들이 개별적으로 패트병에 담겨 진 물을 사서 가지고 가던가 담아 가지고 가서 먹는 것이 대부분이었다

기존의 일반적인 정수기는 설치 및 사용상의 편리함과 유지관리의 편의성 그리고 위생적 측면에서 아직 많은 부분이 개선될 필요가 있다

현재 시중에 나와 있는 어떠한 정수기도 물을 끓일 수 있는 제품은 없으며 모든 정수기가 적정한 온도로 덥혀 주는 기능만이 존재할 뿐 아니라 탱크의 청소뿐만 아니라 정수기 내부에 해충 등이 기거하는 등 문제점이 많았다

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 설치 및 사용상의 편리함과 유지 관리의 편의성은 물론 위생적인 측면에서도 한층 개선된 정수기를 제공하는데 그 목적이 있다

구체적으로 본 발명은 물을 정수하여 100℃ 이상으로 적정한 시간 동안 물 끓이는 시간을 조절할 수 있어 완전 소독된 멸균수를 만들어 적정한 온도로 냉각 시켜 원하는 온도에 공급이 가능하며 특히나 100℃의 고온의 물과 4℃의 공급 수 를 병행하여 공급할 수 있으며 보리차나 옥수수 차 등의 제조도 용이하게 할 수 있는 것이다

100℃ 이상으로 끓인 물을 공급되는 냉수를 이용하여 1차 냉각시키고 다시 2차 냉각하여 적절한 온도로 임의 조정 공급할수 있고 각 탱크의 청소도 간단하고 정수되는 필터의 케이스는 투명 카트리지 타입으로 육안으로 관찰이 용이하도록 하여 필터의 교체주기를 언제든 확인할 수 있으며 가열용이 나 냉각용 열교환기도 누구나 분해청소가 용이할 수 있게 한 것이 특징이다.

현재 시중에 나와 있는 냉온 정수기와 대형 식당에 설치된 냉온 정수기 등도 일시에 수십 명 내지 수백 명이 사용하면 사용 유량을 감당할 수 있는 제품은 없다

그러나 본 발명품은 대규모 인원이 사용할 수 있도록 조절하여 수백 명에서 수천명 까지 일시에 공급이 되도록 실정에 맞추어 제작이 가능하다

원수의 물을 각종 필터를 거쳐 일차 정수하고 온수 탱크에 공급된 원수를 직화식 버너,혹은 탱크 내 전기히터, 스팀가열 장치를 이용하여 물을 끓이며 이때 각종 바이러스 및 세균등의 멸균이 이루어진다

끓인 물은 교류 열교환기에서 인입 급수를 이용해 1차 냉각시키며 냉각시 회수한 열은 급수 예열용으로 사용하고 약 40℃ 정도로 가열된 예열수가 탱크에 들어가며 이때 탱크 가열원에 의하여(직 가열식일 경우는 버너에 의한 가열, 스팀을 이용한 가열시엔 스팀가열 열교환기, 전기 히터등으로 100℃ 이상으로 가열) 가열되며 100℃의 온수를 1차 냉각시켜 약 40℃ 정도로 냉각된 온수를 2차 냉각 열교환기인 냉동기 증발기[브레이징 판형 열교환기인 직팽식으로 직접냉각(혹은 브레인 순환방식)] 로 냉각시키는 것으로 가열 및 냉각이 일체형으로 구성되게 고안된 대용량 음용 냉,온수 유니트 패케지 장치이다

기존의 정수기는 유지관리가 어려워 청소 및 필터의 교체주기가 알기 어려웠으나 본 고안 은 유지관리의 편의성은 물론 위생적인 측면에서도 한층 개선된 정수기를 제공하며 각 탱크의 청소가 간단하고 정수 되는 필터의 투명 카트리지가 육안으로 관찰이 용이하여 필터의 교체주기를 언제든 확인할 수 있으며 가열용 이나 냉각용 열교환기도 누구나 분해 청소가 용이하고 또한 대규모 인원이 사용할 수 있게 제작이 가능하다

100℃ 이상으로 물을 끓여 1차 냉각시 회수된 열량만큼 에너지가 절감될 수 있다

또한 본 기기는 패케지 유니트화 되어 화물차 등에 장착하여 대규모 인원이 동원되는 지역이라도 전기 공급 이가 능한 지역이면 이동하면서도 사용할 수 있다

도 1은 본 발명에 따른 탱크 형 냉,온정수기로 가열 원은 스팀을 이용한 것으로 평면도,정면도,측면도
도 2 은 본 발명의 계통도로 원수의 흐름도
도 3 은 판형 열교환 기의 구조도 이다

각 각을 살펴보면

원수 인입 배관(A) 에 맴 브레인 가압용 가압펌프(24)가 있으며 밸브(30)와 바이패스 배관(25)이 있고 맴브레인에 적합한 수압이 있는 곳에서는 바이패스 배관(25)으로 가며 가압펌프(24)는 가동하지 않고 바이패스 배관(25)으로 부터 필터(3,4,5)에 공급된다

먼저 대용량 냉온 정수기는 필터(3,4,5)가 있고 이 프리필터(3)의 유니트는 내부가 보이는 구조로 되어 있어 필터의 오염상태를 언제든 확인 가능한 것이며 필터(3,4,5)를 통과하여 정수 된 물은 가열원인 스팀 열교환기(7) 을 거치면서 100℃의 물이 되어 온수탱크(1)에 저장되며 온수 순환펌프(9)에 의하여 인입 되는 급수에 의하여 1차 냉각되면서 회수된 열을 간직한 예열 수가 가열장치인 스팀 열교환기(7)에서 완전하게 가열되는 장치를 갖는다.

냉수와 온수 탱크에는 탱크 상부에 개방식 뚜껑(18)을 설치하고 뚜껑엔 팽킹(20) 이 부착되어 밀착되며 뚜껑 손잡이(19) 가 있어 누구나 손쉽게 탱크를 개방 할 수 있으며 각 탱크 내에는 수위조절용 쎈서(31) 가 설치되어 항시 일정한 수위를 유지할 수 있다.

탱크 내 수위 조절용 쎈 서는 후로 트 타입으로 녹 등이 발생하지 않는 STS 재질을 사용한다.

이 온수 탱크 및 냉각 탱크의 수위조절용 센서는 조작판넬(27) 에 의하여 인위적으로 수위를 조절할 수 있다.

각 탱크의 내부는 음용 수에 적합한 STS 판(B)을 사용하며 외부는 단열재(32) 50MM 이상을 사용하고 외부 판 넬 도 미관을 고려하여 STS 판을 외관을 미려하게 하며 냉수 탱크의 보온은 냉수의 보온과 하 절기 탱크 외부에 발생하는 결로를 방지할 수 있게 고려되었다

가열장치:에는 상기 예시도 와 같이 스팀을 이용하던가 탱크 하부에 직 화 식 버너를 설치할 수도 있으며 탱크 내에 히터 등을 선택적으로 하여 가열 원을 현장 여건에 맞게 선택할 수도 있다

본도에 도시된 것을 기준으로 설명하면 스팀 공급 배관(26)에 의한 가열원 은 스팀이며 가열장치는 판형 열교환기(7) 이다

본도의 스팀 사용압력은 게이지 압 2㎠이며 이 스팀의 온도는 섭씨 약 120℃ 정도이며 이온도 를 가열원으로 하면 100℃ 이상의 물이되 살균 및 소독이 된다

스팀 2방변(15)은 물의 온도에 따라 스팀 2방변의 개도를 비례 개방되어 스팀 열교환기(7)에 스팀을 공급하는 밸브 장치이다.

최초 본 정수 장치에 처음으로 물을 공급 할시엔 원수 공급배관(A)에서 교류 열교환 장치에 열교환 없이 그냥 통과하여 스팀 열교환기(7)에 의하여 가열된 100℃의 물은 온수 탱크(1)에 저장되고 온수 탱크(1)에서 온수 순환 펌프(9) 의해 교류 열교환기(6)에 들어가 뜨거운 물을 1차 냉각시켜 약 40℃로 냉각된 물을 냉각탱크(2) 에 저장하여 2차 냉각 열교환기(8)로 냉각순환펌프(12)에 의하여 순환시켜 완전 냉각 된후 냉각탱크(2)에 저장시킨다

가열되어 뜨거워진 온수탱크의 온수는 온수 순환펌프(9)에 의하여 교류 열교환기에서 1차 냉각을 시키고 온수탱크에서 교류 열 교환기로 순환 시키는 순환 펌프(9) 가 접속되어 온수 탱크에 접속된 배관(21) 을 거쳐 밸브(22)와 체크밸브(23) 에 의하여 교류 열교환기에 들어간 물은 역류가 방지된 배관을 통하여 냉각 탱크로 1차 냉각된 물이 저장되며 냉각 탱크에서 냉각 순환펌프(12)에 의하여 냉동기 유니트(13) 의 2차 냉각기인 증발기(8) 에 의하여 4℃의 물로 냉각된다

이때 냉각을 위한 판형 열교환 장치는 브레이징 타입의 판형 열교환기(8) 로서 냉동기의 냉매로 직접 냉각시킨다

스팀 가열시 가열된 물의 온도는 배관에 설치된 온수 센서(16)에 의하여 감지되며 이때 적정온도가 될 때까지 스팀 인입배관(26) 에 설치된 스팀 2방변(15) 의 개도는 비례 개방된다

스팀 2방변의 개도률 은 스팀 열교환기에 연결된 온수배관의 온수 센서(16)의 신호로 조작판 넬(27) 의 온도 설정값에 따라 자동 비례 조정된다.

이렇게 가열된 원수도 정수기의 휠터(3,4,5) 를 거쳐 정수 된 물에 혼입되어 있을수 있는 세균이나 바이러스 등은 100℃ 이상의 끓는 물에 의하여 멸균된다.

가열된 물은 온수 탱크(1)에 저장되고 배관(21)에 연결된 온수 순환펌프(90에 의하여 교류 열교환장치(6) 로 들어가며 이온수는 교류 순환펌프(9)의 기동 및 정지의 조작도 콘 트 롤 판 넬(27) 의 설정 값에 의하여 동작 되 어진 다.

한편 본 발명에 따른 냉온 정수기의 사용자는 정수의 사용으로 인해 냉각탱크에 저장된 냉수가 모두 소진되면 급수 인입 배관이 교류 열교환 기를 거쳐 냉각시 예열 된 물이 가열장치인 스팀 열교환기에 의하여 설정온도에 의한 물이 다시 온수 탱크에 차면서 시스템에 의하여 순차적으로 가동된다

거듭된 정수장치의 사용으로 인해 필터부(3,4,5) 의 필터가 오염되면 새것으로 교체하며, 주기적으로 냉,온수 탱크를 청소하여 물오염을 방지하여야 한다.

본 발명에 따른 냉,온수기의 탱크(1,2) 상부 뚜껑에 힌지(29) 가 결합 되어 마치 도어처럼 손쉽게 개폐된다

즉 도 1 에 나타난 것처럼 탱크(1,2)의 한쪽 가장자리는 프레임의 일 측 가장자리에 힌지(29)로 결합 되고 뚜껑의 가장자리는 패킹(20)이 설치되어 밀실 하게 밀폐된다

그리고 탱크(1,2)의 어느 일 측면, 힌지(29)의 맞은편 측면에는 사용자가 잡을수 있는 손잡이(19) 가 마련된다.

그 결과 사용자가 손잡이(19)를 잡고 뚜껑을 젖히면 탱크가 열려 탱크 내부가 오픈 되고 반대의 경우는 닫힌다.

이와 같이 걔폐 가능한 뚜껑이 힌지(29)로 연결되는 이유는 설치 및 사용상의 편리함과 유지관리의 편의성을 위한 것으로, 본 발명에 따른 냉온 정수기의 청소를 용이하게 하여 분해 등의 번거로운 작업 없이 탱크의 청소를 할 수 있다.

이때 특히 본 발명에 따른 냉온 정수기의 각 탱크의 상부의 뚜껑(18) 에 부착된 손잡이(19) 를 열고 간단히 탱크 청소를 마치면 청소 후 발생 된 오염된 물은 탱크 하부에 모이게 경사를 준 바닥 드레인 배관(28) 에 부착된 밸브를 열고 청소한 물을 외부에 버리며,

필터(3,4,5)의 교체 또한 효율적으로 관리할 수 있으며, 필터의 카트리지는 내부가 보이는 구조로 되어 있어 필터의 오염 정도를 즉시 확인할 수 있어 언제든 깨끗하게 정수 된 물이 공급될 수 있다.

첨부된 도 1의 배치도의 하부 후레임 에 의하여 모든 기기가 다 장착이 되며 단지 냉동기 콤프레샤 유니트(13)는 고정형일 경우 외부에 설치되며 이동식인 차량에 장착하여 사용시엔 냉동기 콤프레샤 유니트(13) 을 패캐지 유니트 기기에 함게 설치 가능하다.

또한 판형 열교환 장치의 각각의 판 사이에는 EPDM 씽링제를 사용하여 인체에 무해하며 고압에서도 견딜수 있는 패킹제이다.

판형 열교환 기는 계산에 의하여 필요한 매수를 선정하여 조립되며 각판의 조립은 STS봉에 의하여 지지 조립된다.

이 봉의 끝단에 볼트가 형성되어 각각의 판형으로 된 열교환기는 최고 사용압력이 약 32㎠ 까지 사용 할수있으며 사용 온도는 섭씨 210℃ 까지 사용 가능하다

또한 완전분해 조립식 구조로 되어 있어 전열판과 가스켓 의 검사 및 교체 등 점검이 용이하다

열교환기 내에 강한 난류흐름을 인위적으로 만들어 열교환을 하기 때문에 장기간 사용시에도 판내에 스케일 생성이나 오염이 거의 없다

판형 열교환기는 컴팩트 한 구조로 되어있으며 전열 판(35)의 내부 열전달 부위의 전열판(35) 은 바둑판선과 같이 판과 판이 서로 촘촘하여 내부 압력이 전열 판에 작용하는 전단 응력을 극복할 수 있도록 설계되어 있고 가장자리 부위는 가스 켓(38) 압축존이 형성되어 내압성이 좋다

가스켓 은 접착제를 사용하지 않고 전열판에 쉽게 장착되는 구조로 가스 켓 교체시나 분리시 접착제 제거나 전열판 세척시 등에 접착제 도포 등의 공정이 없으며 가스켓 시공 및 정비에 탁월할 뿐 아니라 접착제를 사용하지 않기 때문에 사용되는 물에 이온화하여 물에 녹아드는 물질이 발생하지 않는다.

상부 연결봉(33)과 하부 연결봉(39) 은 지지기둥과 후레임(34,36)에 연결되어 판형 열교환기가 직립하는 구조체 역활과 전열판 조립의 가이드 역활을 한다.

A: 원수 인입 배관
B: 각 탱크의 내부 STS 판 넬
1.온수 탱크
2.냉각 탱크
3.프리필터 및 투명 카트리지
4.카본필터
5.맴브레인 필터
6.교류 열교환기
7.스팀 열교환기
8.증발기(냉각 열교환기:브 레 이 징 타입)
9.온수 냉각펌프
10.온수 공급펌프
11.냉수 공급펌프
12.냉수 냉각펌프
13.냉동기 컴 프 레셔 유 니트
14.발판
15.스팀 2방 변
16.온수 센서
17.냉각 탱크 온도 센서
18.뚜껑
19.손잡이
20.패킹
21.온수순환배관
22 온수 순환배관 제어밸브
23 온수 순환배관의 체크밸브
24.맴 브레인 가압펌프
25.급수 인입 바 이 패스 배관
26.스팀 인입 배관
27.콘트롤 조작 판넬
28.탱크 드레인 배관 및 밸브
29.탱크 뚜껑 힌 지
30.밸브
31.수위 조절용 쎈서
32.탱크 단열재
33.톱 바
34.고정 후레임
35.전열판
36.이동 후레임
37.엔드 프레이트
38.EPDM 패킹
39 하부 연결 봉

Claims (2)

1. 대용량 필터를 설치하고 대용량의 온,냉수 탱크를 설치하며 각 탱크는 청소가 용이하게 상부에 뚜껑이 설치되고 각 열교환기류는 누구나 분해가 용이한 판형 구조의 열교환기이며 각 펌프류는 인버터가 내장되어 있고 각 기기의 자재 류는 음용수에 적합한 자재이고 가열 원은 온수 탱크 하부에 직화용 버너 혹은 탱크 내에 가열용 전기히터로 가열하며 스팀이 공급되는 지역에서는 스팀용 열교환 장치등으로 물을 끓이고 끓인 물은 공급되는 급수 나 또는 일반수를 이용하여 1차 냉각하는 교류 열교환 장치를 설치하여 냉각용 냉동기의 용량을 줄이며 냉동기를 이용한 2차 냉각은 브레이징 열교환기(냉각방법은 증발기에 의한 직냉방식과 브레인 냉각방식 선택적용)냉각시켜 요구 온도로 냉각하기 위한 냉동기가 함게 유니트 타입으로 하여 연동 운전할 수 있도록 콘트롤 판넬(마 이 콤 회로) 을 구비한 제품
   
2. 끓인 물을 냉각과정 없이 공급 할수 도 있으며 끓인 물의 온도도 조작 판넬의 마이콤 회로의 프로그램에 의하여 요구되는 온도의 물로 공급할 수 있도록 한 제품으로 중앙에 본 기기를 설치하여 중앙공급식으로 냉수와 온수를 배관을 통하여 건물내 각층에 공급되게 하거나 이동식으로 화물차 등에 탑재하여 전기가 있는 곳에서 본기기 자체에 부착된 수전에서 정수 처리된 냉온수를 공급되게 하는 제품

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