KR20110011023A

KR20110011023A - 이온수기 자동유로전환장치와 동기화된 급수유량조절장치

Info

Publication number: KR20110011023A
Application number: KR1020090068454A
Authority: KR
Inventors: 권순선
Original assignee: 주식회사 이오니아
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2011-02-08
Also published as: WO2011013933A3; WO2011013933A2

Abstract

본 발명에 따른 급수유량장치는 측벽에 형성되어 급수물을 공급받는 입구와, 입구로 유입된 급수물을 출수하는 제1 출구와 제2 출구를 측벽에 구비하고 내부에 빈 공간을 지닌 실린더 형태의 하우징을 구비해서, 하우징 내부의 빈 공간에서 마치 피스톤과 같이 제1 지점과 제2 지점 사이를 상하 운동하는 통형 몸체로서 절삭가공된 공간을 구비한 상층부와 하층부로 구성되며, 상층부는 격벽을 사이에 두고 서로 다른 담수 체적을 갖는 제1 공간과 제2 공간을 형성하도록 절삭가공되고, 하층부는 또 다른 격벽을 사이에 두고 서로 다른 담수 체적을 갖는 제3 공간과 제4 공간을 형성하도록 절삭가공된 몸체를 구비한다. 본 발명에 따른 급수유량장치의 몸체는 타원체 형상의 회전캠이 회전하면서 장축 방향과 단축 방향으로 가압할 때에 하우징 내부에서 제1 지점과 제2 지점 사이를 상하운동하게 된다.

이온수기, 전해조, 유로전환, 유량조절, 산성수, 알칼리수, 전기분해.

Description

이온수기 자동유로전환장치와 동기화된 급수유량조절장치{WATER SUPPLY CONTROL APPARATUS OPERATED IN ASYNCHRONIZED MANNER WITH SWITCHING DEVICE FOR ION WATER ROUTES}

본 발명은 물을 전기분해하여 산성수와 알칼리수를 생성하는 이온수기에 관한 것이다. 이온수기가 생성하는 알칼리수는 주로 음용수로 사용되고 산성수는 소독수로 사용되지만, 일반적으로 산성수는 폐수처리되는 경우가 대부분이므로, 전기분해시에 산성수보다는 알칼리수를 많이 생성하는 것이 경제적이다.

본 발명은 알칼리수를 생성하는 음극실에 공급하는 물의 양을 양극실에 공급하는 물의 양보다 많이 흘러들어가도록 조절하는 급수유량조절장치를 제공한다. 즉, 본 발명은 전해조의 음극실과 양극실에 급수하는 급수량을 달리하여 공급하는 이온수기의 급수유량조절장치에 관한 것으로서, 특히 전해조의 극실에 인가하는 전압을 고정하여 동작시키지 않고, 극실에 인가하는 전압의 양·음 극성을 전환하여 작동시키는 이온수기에 있어서, 극실에 인가하는 전압의 극성을 전환함에 따라 이에 동기화하여 양극실과 음극실에 공급하는 급수량의 상대적 비율을 자동으로 변동시켜주는 급수유량조절장치에 관한 것이다.

본 발명은 전해조 극실에 인가하는 전압의 극성이 전환되면, 극실에서 나오 는 이온수의 성상, 즉 알칼리성 또는 산성이 바뀌게 되는데, 전해조의 출구에서 흘러나오는 이온수의 유로를 자동전환해서 이온수기의 배출구에서 출수되는 이온수의 성상이 항상 일정하도록 유지해 주는 자동유로전환장치의 제어를 위에서 설명한 급수유량조절장치와 동기화하여 작동하는 기술을 제공한다.

시장에서 이온수 생성기는 이온수기 또는 환원수기라 부르고 있으며, 일반적으로 이온수 생성기는 정수기와 전해조를 구비하고 있어서, 수돗물 등이 정수기에 의해 정수된 다음 전해조로 이송된 후 여기에서 산성 이온수와 알칼리 이온수가 전기분해에 의해 생성된다. 이하, 명세서에서 이온수기 또는 이온수 생성기를 혼용해서 사용하기로 한다.

전해조는 전기적 성질을 가진 이온만이 통과할 수 있는 격벽에 의해 두 개의 극실로 구분되어 있으며, 각각의 극실에 양의 전압 또는 음의 전압을 인가하면 물이 전기분해되면서 알칼리 이온수와 산성 이온수가 생성되는 것이다.

즉, 두 개의 극실 중 양의 전압이 인가되는 양극실에서는 수산이온이 환원되면서 산소가스가 발생하게 되고 물속의 수산이온은 소비되며, 이때에 수산이온 이외의 염소, 인, 유황 등의 음이온이 산을 형성하면서 산성을 띠게 된다. 또한, 또 다른 극실에서는 음의 전압이 인가되어 수소 이온이 환원되고, 수소가스가 발생하므로 물속의 수소 이온이 소비됨과 동시에 수소 이온 이외에 존재하는 나트륨, 마그네슘, 칼슘 등의 양이온은 수소 이온 쌍을 형성하면서 용액은 알칼리성을 띠게 된다.

이렇게 하여 만들어지는 알칼리 이온수는 산성체질을 개선하는 데 효험있다고 알려져서, 알칼리 이온수는 주로 음료용으로 사용되고, 산성 이온수는 피부 미용수 또는 소독수로 사용된다.

그런데, 이온수기가 식음용 알칼리수를 생성하는 과정에서 함께 생산되는 산성수는 소독수로 사용하기보다는 주로 폐수처리되고 있기 때문에, 폐수 되는 산성수의 낭비를 방지하기 위해서는 전해조의 양극실에 공급하는 급수 유량을 가능한 줄이는 것이 필요하다.

한편, 이온수기의 전해조 극실은 장기간 사용 시에 음극에 고화물이 만들어져서 전기분해를 방해하는 문제가 발생하므로, 전해조 극실은 고정된 극성의 전압을 인가하여 양극실은 항상 양극실로 음극실은 항상 음극실로 사용하기보다는 인가 전압의 극성을 주기적으로 전환하여 동작시키는 방식이 통용되고 있다.

이때에, 전해조 극실에 인가하는 전압의 극성이 전환되면 극실에서 나오는 이온수의 성상이 달라지므로, 최종 배출구에는 일정한 성상의 이온수가 출수되도록 하는 것이 필요하다. 이와 같이, 전해조 극실에 인가되는 전압의 극성전환과 연동해서 최종 취수구에서 출수되는 이온수의 성상을 일정하게 유지하는 자동 유로전환밸브 원천기술이 대한민국 특허 제308,448호 및 제370,510호에 상세히 개시되어 있다.

결국, 이상의 배경 기술을 살펴볼 때에, 전해조 극실에 인가하는 전압의 극성 전환과 연동하여 배출구로 출수 되는 이온수의 성상을 일정하도록 하기 위한 자동 유로전환 기술과 함께 연동하여 음극실에 공급하는 급수량은 극대화하고 양극실 로 공급하는 급수량은 최소화하는 급수유량조절장치가 필요하다는 것을 인식하게 된다.

본 발명의 제1 목적은 전해조 양극실에서 생성되는 산성수가 폐수처리되어 낭비되는 것을 방지하기 위하여, 알칼리수가 생성되는 전해조 음극실에 공급되는 급수유량을 기준할 때에 상대적으로 양극실에는 소량의 급수원이 공급될 수 있도록 전해조 극실에 공급하는 급수유량을 조절하는 급수유량조절장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 스케일 형성을 방지하기 위해 전해조 극실에 인가하는 전압의 극성이 주기적으로 전환하는 이온수기에 있어서, 극성 전환과 연동하여 극실에 공급하는 급수의 유량을 자동조절하는 급수유량조절장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제3 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 이온수 생성기의 최종 출구에 일정한 성상의 이온수가 출수하도록 하는 자동 유로전환밸브과 연동해서, 극성전환되는 전해조의 극실에 급수유량을 자동조절하여 공급하는 급수유량조절장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제4 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 전해조 극실에 인가되는 전압의 극성 전환과 연동하여 유로조절과 함께 급수 유량을 자동조절하는 장치를 구비한 이온수기를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 급수유량장치는 하우징과 하우징 내부에서 상하 운동을 하는 몸체로 구성된다. 본 발명에 따른 급수유량장치의 하우징은 측벽에 급수물을 공급받는 입구와, 입구로 유입된 급수물을 유량 조절하여 출수하는 제1 출구와 제2 출구를 측벽에 구비한다.

본 발명에 따라 실린더 형태의 하우징 내부에서 마치 피스톤 운동을 하듯이 제1 지점과 제2 지점 사이를 상하 운동을 하는 몸체는 절삭가공된 상층부와 하층부로 구성되는데, 상층부는 격벽을 사이에 두고 서로 다른 담수 체적을 갖는 제1 공간과 제2 공간(제1 공간의 체적 ≥ 제2 공간의 체적)을 형성하도록 절삭가공되고, 하층부는 또 다른 격벽을 사이에 두고 서로 다른 담수 체적을 갖는 제3 공간과 제4 공간(제3 공간의 체적 ≤ 제4 공간의 체적)을 형성하도록 절삭가공된다.

본 발명은 몸체를 하우징 내부에서 제1 지점과 제2 지점 사이를 상하운동하도록 구동력을 제공하기 위한 수단으로 모터에 의해 회전운동을 하는 회전캠을 제안한다. 본 발명에 따른 급수유량장치의 몸체를 구동하는 회전캠은 타원체(ellipsoid)의 형상을 지닐 수 있으며, 장축 방향과 단축 방향의 지름이 서로 다른 특성을 이용해서 몸체를 가압하여 몸체가 상하 운동하는 행정거리를 정하게 된다.

본 발명에 따른 급수유량장치는 회전캠에 의해 가압되는 몸체가 하우징 내부에서 제1 지점에 위치하면 제1 공간은 제1 출구와 정렬되고 제2 공간은 제2 출구와 정렬되어 입구를 통해 유입되는 급수물이 제1 공간과 제2 공간의 체적비에 의해 분 배되어 각각 제1 출구와 제2 출구로 출수된다.

한편, 회전캠에 의해 가압되는 몸체가 하우징 내부에서 제2 지점에 위치하면 제3 공간은 제1 출구와 정렬되고 제4 공간은 제2 출구와 정렬되어 입구를 통해 유입되는 급수물이 제3 공간과 제4 공간의 체적비에 의해 분배되어 각각 제1 출구와 제2 출구로 출수되는 것을 특징으로 한다. 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리가 행정거리가 된다.

본 발명에 따른 급수유량조절장치는 제1 슬라이더를 더 구비하고, 전기 모터에 의해 구동되는 타원체 형상의 캠이 회전함에 따라, 장축과 단축을 지닌 회전캠의 타원체 외곽면과 접하는 제1 슬라이더가 하우징 내부에서 상하운동하는 몸체를 제1 지점과 제2 지점 사이에서 상하 왕복 운동하도록 가압한다.

이때에, 급수유량조절장치의 하우징은 제1 슬라이더를 가압하는 회전캠의 가압 방향에 대향하는 방향으로 복원력을 작용하는 탄성부재를 구비하여, 상기 회전캠의 장축 방향의 외곽면이 제1 슬라이더를 가압하는 경우 몸체를 제2 지점으로 이동시켰다가, 회전캠의 단축 방향의 외곽면이 제1 슬라이더와 접하는 경우에는 몸체를 제1 지점으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유로전환장치 역시 실린더 형태의 밸브 하우징과 그 내부에서 상하 왕복운동을 하는 밸브 몸체로 구성할 수 있다. 유로전환장치의 측벽에는 전해조 극실에서 생성된 이온수를 유입 받는 이온수 유입구와, 이온수 유입구로 유입된 알칼리수 또는 산성수의 유로를 전환하여 출수하는 제1 배출구와 제2 배출구를 측벽에 구비한다.

이때에, 유로전환장치의 밸브 몸체는 밸브 하우징 내부에서 상하 운동을 할 때에 제1 배출구와 제2 배출구를 번갈아 개폐함으로써 상기 이온수 유입구로 유입된 이온수의 유로를 전환하게 된다. 그 결과, 최종 배출구로 출수되는 이온수는 전해조에 인가되는 전압의 극성전환에 연동해서 항상 일정한 성상의 이온수가 출수할 수 있도록 함은 물론이고, 알칼리수는 다량 배출되고 산성수는 소량 배출되도록 연동하여 작동하게 된다.

본 발명은 전해조의 음극실과 양극실에 공급하는 공급수의 유량을 조절함으로써, 일반적으로 폐수처리되는 산성수의 양을 최소화할 수 있다. 전해조의 극실에 인가하는 전압의 극성이 전환함에 따라 극성 전환된 극실에 공급하는 급수의 유량도 연동해서 조절하게 되므로, 산성수를 불필요하게 생산하여 폐수처리 함으로써 수자원을 낭비하는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 첨부 도면 도1 내지 도4를 참조하여, 본 발명에 따른 급수유량조절장치의 양호한 실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 급수유량조절장치를 구비한 전해조의 시스템 구성을 나타낸 도면이다. 도1을 참조하면, 본 발명에 따른 급수유량조절장치(40)가 도시되어 있으며, 급수유량조절장치(40)는 두개의 극실(10a, 10b)로 구성되는 전해조(10)의 각각의 극실에 급수되는 급수유량을 조절하여 공급한다. 즉, 극실이 양극실로 작용할 때에는 소량의 급수가 공급되고, 음극실로 작용할 때에는 다량의 급 수가 제공되도록 조절한다.

도1에서는 개념을 이해하기 쉽도록 설명하기 위하여, 전해조(10)를 구성하는 극실(10a, 10b)을 두개의 챔버만으로 도시하여 나타내었으나, 실제 제품에서는 격벽(10c)을 여러 개 설치하고 양극실과 음극실을 번갈아 위치하도록 해서 복수 개의 챔버로 극실을 만들 수도 있다.

본 발명에 따른 급수유량조절장치(40)가 조절하여 공급하는 급수가 전해조까지 지나는 제1 급수라인(56)과 제2 급수라인(57)이 도1에 도시되어 있다.

본 발명에 따라 제1 급수라인(56)과 제2 급수라인(57)을 통해 급수되는 급수 유량의 상대비는 급수유량조절장치(40)에 의해 결정되며, 전해조 극실에 인가되는 전압의 극성 전환에 동기화되어 제1 급수라인(56)과 제2 급수라인(57)을 통해 급수되는 급수 유량의 상대비도 자동 전환되는 특징이 있다.

예를 들어, 제1 극실(10a)에 음의 전압이 인가되어 음극실로 작용하는 경우 제1 급수라인(56)의 급수 유량이 상대적으로 증대되고, 이때에 제2 극실(10b)에는 양의 전압이 인가되어 양극실로 작용하므로 제2 급수라인(57)에는 급수유량이 감소되어, 제2 극실(10b)에서의 산성수의 생산을 상대적으로 제1 극실(10a)에서의 알칼리수 생산보다 적은 양이 되도록 조절한다.

한편, 전해조 극실에 인가되는 전압의 극성이 전환되어서, 제1 극실(10a)에 양의 전압이 인가되고 제2 극실(10b)에 음의 전압이 인가되는 경우, 제1 극실(10a)이 양극실로 작용하고 제2 극실(10b)이 음극실로 작용하므로 폐수처리되는 산성수의 양을 줄이기 위해, 제1 급수라인(56)에 급수유량을 줄이고 제2 급수라인(57)의 급수유량이 증대되도록 급수유량조절장치(40)는 급수유량을 조절한다.

또한, 유로전환밸브(20)는 제1 극실(10a) 및 제2 극실(10b)에서 제1 배출라인(62)과 제2 배출라인(63)으로 출수되는 알칼리수와 산성수가 최종적으로 산성수출수공(64)에서는 항상 산성 이온수가 출수되고 알칼리수출수공(65)에서는 항상 알칼리수가 출수되도록 유로전환한다.

이때에, 제어장치(30)는 극성전환 제어라인(72)에 의해 전해조(10)에 인가하는 전압의 극성 전환에 따라, 급수유량조절장치(40)와 유로전환밸브(20)를 유량조절제어라인(71)과 유로전환제어라인(73)의 신호를 동기화하여 함께 제어한다. 즉, 극성전환제어라인(72), 유량조절제어라인(71)과 유로전환제어라인(73)은 모두 함께 연동하여 동작하게 된다.

본 발명의 양호한 실시예로서, 제어장치(30)는 마이크로프로세서가 콘트롤할 수 있으며, 솔레노이드 밸브 또는 삼방 밸브, 기타 회전캠을 사용하여 모터에 의해 구동되는 회전캠이 회전할 때에 급수유량조절장치(40)와 유로전환밸브(20)를 함께 동기화된 모습으로 제어할 수 있다. 또한, 유로전환장치는 본원 출원의 발명자가 발명한 대한민국 특허 제308,448호 및 제370,510호의 공보에 개시되어 있는 밸브를 적용하는 것도 가능하다.

본 발명의 양호한 실시예로서, 유로전환밸브에 조절하에 알칼리수출수공(65)을 통해 흘러나가는 알칼리 이온수의 유량이, 산성수출수공(64)를 통해 흘러나가는 산성수의 유량보다 항상 많으므로 알칼리수 출수 배관의 크기를 산성수 출수 배관에 비해 상대적으로 크게 설계하는 것이 바람직하다.

도2a와 도2b는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 급수유량조절장치가 전해조에 공급되는 급수량을 조절하는 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명의 양호한 실시예는 타원체 형상의 회전캠(100)과, 제1 슬라이더(120)와 제2 슬라이더(110), 상단의 좌우 한 쌍의 유로전환밸브, 하단의 급수유량조절장치로 구성된다. 제1 슬라이더(120)는 급수유량조절장치의 하우징(240) 내에서 움직이는 몸체(140)를 가압함으로써 하우징(240)의 양쪽 측면에 형성되어 있는 제1 출구(240b)와 제2 출구(240c)로 출수되는 급수량을 조절한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따른 급수유량조절장치는 모터(도시하지 않음) 구동에 의해 회전하는 회전캠(100)의 장축 방향의 외주면이 제1 슬라이더(120)와 접하는 경우, 제1 슬라이더(120)를 가압하여 밀게 되고, 제1 슬라이더(120)는 다시 몸체(140)를 가압하여 아래로 푸시한다.

이때에, 제1 극실(10a)에 상대적으로 더 많은 급수 원수가 공급되고 제1 극실(10a)에는 음의 전압이 인가되어 음극실로 작용하므로 상대적으로 제2 극실(10b)보다 많은 양의 알칼리수가 생성된다. 반면에, 제2 출구(240c)를 통해 공급되는 급수 원수의 양이 적은 제2 극실(10b)에는 양의 전압이 인가되어 산성수가 생성되며, 그 생성되는 이온수의 양도 적어 폐수처리할 물의 낭비를 막을 수 있다.

한편, 도2b를 참조하면 모터의 회전 구동에 의해 회전캠(100)의 단축 방향의 외곽면이 제1 슬라이더(120)와 접하게 되면 탄성부재(190)의 복원력에 의해, 몸체(140)는 위로 이동하게 된다. 그 결과, 제2 출구(240c)로 더 많은 급수가 공급되고, 제1 출구(240b)에는 제1 극실(10a)로 급수가 미량 공급된다. 이때에, 제1 극실(10a)에는 양의 전압이 인가되고, 제2 극실(10b)에는 음의 전압이 인가된다.

한편, 본 발명의 양호한 실시예로서, 도2a 및 도2b에 도시한 회전캠(100)에 의해 가압되는 제1 슬라이더(120)의 반대 방향에 제2 슬라이더(110)를 장착하고, 제2 슬라이더(110)와 한 쌍의 유로전환밸브를 이용해서 출구에서 일정한 성상의 이온수를 항상 나오도록 할 수 있다.

한 쌍의 유로전환밸브는 밸브하우징(210, 310) 속에 상하 운동을 하는 밸브몸체(220, 320)로 구성되고, 밸브하우징(210, 310)은 제1 배출구(211, 311)와 제2 배출구(212, 312)를 구비하고 있으며, 밸브몸체(220, 320)는 밸브몸체헤드(220a, 320a)와 밸브몸체로드(220b, 320b)로 구성되고, 벨브몸체헤드(220a, 320a)는 밸브하우징(210, 310) 속에서 위로 상승하면 제1 배출구(211, 311)를 폐쇄하게 되고 아래로 하강하면 제2 배출구(212, 312)를 폐쇄하게 된다.

본 발명의 양호한 실시예로서, 밸브하우징(210, 310)의 상부 또는 하부 일측 원통면에는 탄성부재(290, 390)를 장착하여, 탄성부재(290, 390)가 밸브몸체(220, 320)의 밸브몸체로드(220b, 320b)를 떠받치고 지탱하고 있다가 제2 슬라이더(110)가 상승하여 가압하면 밸브몸체(220, 320)가 상승하도록 한다.

도3a 내지 도3f는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 급수유량조절장치가 유로전환밸브와 함께 동기화하여 전해조에 공급되는 급수량을 조절하는 구성을 입체적으로 나타낸 도면이다. 도3a 내지 도3f의 도면에서 설명하고 있는 실시예에서는 타원체의 회전캠을 이용해서 급수유량조절장치와 유로전환장치를 연동해서 제어하고 있으나, 본 발명의 사상을 구현하는데 있어서 본 실시예에 한정할 필요는 없다. 즉, 마이크로프로세서를 이용하여 제어를 할 수 있으며, 다양한 형태의 밸브를 적용하여 본 발명의 사상을 실현할 수 있다.

도3a는 본 발명에 따른 급수유량조절장치를 적용한 시스템의 일 실시예로서구성을 나타내고 있다. 도3a를 참조하면, 급수유량조절장치(40)와 한 쌍의 밸브로 구성된 유로전환장치(20)가 도시되어 있다.

도3a에 도시된 급수유량조절장치(40)는 입구(240a)를 통해 유입되는 급수 물을 유량 조절하여, 제1 급수라인(56)과 제2 급수라인(57)으로 내보내고 있다. 도3a는 개념상 극실(10a)과 극실(10b)을 분리하여 도시하고 있으나 반드시 분리하여 제작하는 것은 아니다.

한편, 도3a에 도시된 유로전환장치(20)는 두 개의 밸브로 구성되어 있는데, 각각의 밸브는 유입구와 두 개의 배출구를 구비하고 있으며, 좌우의 각각 밸브의 배출구 중 하나는 상대 측 배출구에 크로스(cross) 형태로 서로 연결되어 있다. 이때에, 알칼리수가 흐르는 배관에는 산성수가 흐르는 배관보다 흐르는 유량이 많을 것이므로, 도3a의 도면에 배관의 굵기가 굵다는 점을 유의할 필요가 있다.

도3b는 본 발명에 따른 급수유량장치와 자동 유로전환장치를 절개하여 내부를 볼 수 있도록 도시한 도면이다. 도3b 내지 도3f를 참조할 때에, 도3a의 시스템을 절개하여 투시하고 있는 방향이 반대인 고로 도면의 좌우가 도3a와는 반대로 도시되어 있음에 유의한다.

본 발명에 따른 급수유량조절장치(40)는 하우징(240)과 하우징(240) 내부에서 상하 운동을 하는 몸체(140)로 구성된다.

도3c 및 도3d를 참조하면, 급수유량조절장치를 구성하는 몸체(140)는 위아래에 몸체 로드(140a, 140g)가 달린 통형 피스톤 형태로서, 통형 피스톤 몸체(140)의 측벽은 부분 절삭 가공되어 몸체 로드(140a)가 중앙에 접속된 하판(140b), 중앙판(140d), 상판(140f), 하판(140b)과 상기 중앙판(140d)을 연결하여 지탱하는 제1 격벽(140c), 중앙판(140d)과 상판(140f)을 연결하여 지탱하는 제2 격벽(140e)으로 구성된다.

그 결과, 하판(140b)과 상기 중앙판(140d) 사이의 제1 격벽(140c)에 의해 각각 서로 다른 체적의 공간으로 구획되는 제1 공간(133a)과 제2 공간(133b)이 몸체(140)에 형성되고, 중앙판(140d)과 상판(140f) 사이에는 제2 격벽(140e)에 의해 각각 서로 다른 체적의 공간으로 구획되는 제3 공간(133c)과 제4 공간(133d)이 몸체(140)에 형성된다.

이때에, 도3c를 참조하면 제1 격벽(140c)과 제2 격벽(140e)은 중앙 대칭인 위치에 형성되는 것이 아니라 한 쪽에 치우친 위치에 형성되도록 함으로써, 양 쪽에 형성된 공간의 체적을 서로 달리하고 있음을 발견할 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예로서, 도3c를 참조하면 제1 공간(133a)의 체적이 제2 공간(133b)의 체적보다 크도록 제1 격벽(140c)가 위치하고 있으며, 제3 공간(133c)의 체적이 제4 공간(133d)의 체적보다 작도록 제2 격벽(140e)이 위치하고 있다.

도3d는 도3c에 도시한 본 발명에 따른 급수유량조절장치의 몸체를 하우징에 장착한 모습을 나타낸 도면이다. 다시 도3b를 참조하면, 본 발명에 따른 급수유량조절장치(40)를 구성하는 하우징(240)은 급수물이 들어오는 입구(240a)와 유량을 조절하여 내보내는 제1 출구(240b)와 제2 출구(240c)를 측벽에 구비하고 있다. 제1 출구(240b)를 통해 제1 급수라인(56)과 연결되고, 제2 출구(240c)를 통해 제2 급수라인(57)과 연결된다.

도3e와 도3f는 본 발명에 따른 급수유량조절장치와 유로전환장치를 회전캠에 의해 연동하여 동작하는 실시예를 나타낸 도면으로서, 도3e는 회전캠의 단축 방향의 외곽면이 몸체를 가압하는 경우를 나타내고, 도3f는 장축 방향의 외곽면이 몸체를 가압하는 경우를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따르면, 회전캠의 회전에 의해 회전캠의 장축과 단축 외곽면이 슬라이더를 통해 하우징(240) 속의 몸체(140)를 가압함에 따라, 몸체(140)는 상하 운동을 하고, 이에 따라 하우징(240) 측벽에 구비된 제1 출구(240b)는 제1 공간(133a) 또는 제3 공간(133c)에 정렬되어 연통되고, 하우징(240) 측벽에 구비된 제2 출구(240c)는 제2 공간(133b) 또는 제4 공간(133d)에 정렬되어 연통된다.

또한, 도3e 내지 도3f를 참조하면, 본 발명에 따른 유로전환장치는 한 쌍으로 밸브로 시스템을 구성하게 되는데, 각각의 밸브는 밸브 하우징(210, 310)과 밸브 하우징(210, 310) 내부에서 상하 운동을 하는 밸브 몸체(220, 320)로 구성된다. 밸브 몸체(220, 320)는 밸브 몸체 헤드(220a, 320a)와 밸브 몸체 로드(220b, 320b)로 구성된다. 밸브 하우징(210, 310)은 이온수가 유입되는 이온수 유입구(209, 309)를 구비하고, 회전캠의 회전에 의해 상기 회전캠의 장축 외곽면이 상기 밸브 몸체 로드(220b, 320b)를 가압하면 밸브 몸체 헤드(220a, 320a)는 밸브 하우징(210, 310) 속에서 위로 상승하여 제1 배출구(211, 311)를 폐쇄하게 되고, 상기 회전캠의 단축 외곽면이 밸브 몸체 로드(220b, 320b)를 가압하여 아래로 하강하면 제2 배출구(212, 312)를 폐쇄함으로써 유로를 변경한다.

다시 도3f를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 급수유량조절장치(40)는 모터(도시하지 않음) 구동에 의해 회전하는 회전캠(100)의 장축 방향의 외주면이 제1 슬라이더(120)와 접하는 경우, 제1 슬라이더(120)를 가압하여 밀게 되고, 제1 슬라이더(120)는 다시 몸체(140)를 가압하여 아래로 푸시한다.

급수유량조절장치의 하우징(240) 속에서 상하로 왕복운동을 하는 몸체(140)는 원통형 피스톤 형태를 기본으로 하여, 원통형 피스톤 몸체의 중앙에는 제1 슬라이더(120)가 가압하는 힘을 떠받는 몸체 로드(140a, 140g)가 형성되고, 원통형 피스톤 몸체의 원통 측벽 면을 절삭 가공함으로써 물이 지날 수 있는 제1, 제2, 제3, 제4 공간(133a, 133b, 133c, 133d)을 형성한다.

원통형 피스톤 몸체에 형성된 제1, 제2, 제3, 제4 공간(133a, 133b, 133c, 133d)은, 몸체를 구성하는 하판(140b), 중앙판(140d), 상판(140f), 하판(140b)과 상기 중앙판(140d)을 연결하여 지탱하는 제1 격벽(140c), 중앙판(140d)과 상판(140f)를 연결하여 지탱하는 제2 격벽(140e)에 의해서 정의된다.

본 발명의 양호한 실시예로서, 제1 공간(133a)의 체적이 제2 공간(133b)의 체적보다 크도록 절삭 가공하여 제1 격벽(140c)을 형성하고, 제3 공간(133c)이 제4 공간(133d) 보다 체적이 작도록 절삭 가공하여 제2 격벽(140e)을 형성한다.

도3d를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예로서, 하우징(240)의 외측에는 탄성부재(190)를 장착하여 몸체 로드(140a)에 탄성력을 인가할 수 있도록 한다.

도3f에서와 같이, 회전캠(100)의 장축 방향 외주면이 제1 슬라이더(120)를 가압하여, 몸체(140)가 아래로 하강하는 경우에, 하우징(240)의 제1 출구(240b)는 제1 공간(133a)과 정렬되고, 제2 출구(240c)는 제2 공간(133b)과 정렬된다. 이때에, 제1 공간(133a)이 제2 공간(133b)의 체적보다 더 크므로, 하우징(240)의 입구(240a)로 들어온 급수물은 제1 출구(240b)쪽으로 제2 출구(240c) 쪽보다 더 많이 흘러나가도록 조절된다.

이때에, 제1 출구(240b)와 제2 출구(240c)로 흘러나가는 급수량의 비율은 절삭 가공한 제1 공간(133a)과 제2 공간(133b)의 체적비로 조절할 수 있다. 그 결과, 제1 극실(10a)에 상대적으로 더 많은 급수 원수가 공급되는 상태에서, 제1 극실(10a)에는 음의 전압이 인가되어 음극실로 작용하므로, 상대적으로 제2 극실(10b)보다 많은 양의 알칼리수가 생성된다.

반면에, 제2 출구(240c)를 통해 공급되는 급수 원수의 양이 적은 제2 극실(10b)에는 양의 전압이 인가되어 산성수가 생성되며, 그 생성되는 이온수의 양도 적어 폐수 처리할 물의 낭비를 막을 수 있다.

한편, 다시 도3e를 참조하면, 모터의 회전 구동에 의해 회전캠(100)의 단축 방향의 외곽면이 제1 슬라이더(120)와 접하게 되면 탄성부재(190)의 복원력에 의해, 몸체(140)는 위로 이동하게 되고, 하우징(240)의 제3 공간(133c)이 제1 출구(240b)와 정렬되고, 제4 공간(133d)이 제2 출구(240c)와 정렬된다.

그 결과, 제1 출구(240b)로 급수유량이 상대적으로 적은 제3 공간(133c)이 연통되므로 제1 극실(10a)로 더 적은 급수가 공급되고, 제2 출구(240c)에는 급수유량이 많은 제4 공간(133d)이 연통되므로 제2 극실(10b)로 급수가 다량 공급된다. 이때에, 제1 극실(10a)에는 양의 전압이 인가되고, 제2 극실(10b)에는 음의 전압이 인가된다.

한편, 본 발명의 양호한 실시예로서, 도3e 및 도3f에 도시한 회전캠(100)에 의해 가압되는 제1 슬라이더(120)의 반대 방향에 제2 슬라이더(110)를 장착하고, 제2 슬라이더(110)와 한 쌍의 유로전환밸브를 이용해서 출구에서 일정한 성상의 이온수를 항상 나오도록 할 수 있다.

다시 도3e 및 도3f를 참조하면, 도면의 상단 좌우에 도시되어 있는 한 쌍의 유로전환밸브는 밸브 하우징(210, 310) 속에 상하 운동을 하는 밸브 몸체(220, 320)로 구성되고, 밸브 하우징(210, 310)은 제1 배출구(211, 311)와 제2 배출구(212, 312)를 구비하고 있으며, 밸브 몸체(220, 320)는 밸브 몸체 헤드(220a, 320a)와 밸브 몸체 로드(220b, 320b)로 구성되고, 밸브 몸체 헤드(220a, 320a)는 밸브 하우징(210, 310) 속에서 위로 상승하면 제1 배출구(211, 311)를 폐쇄하게 되고 아래로 하강하면 제2 배출구(212, 312)를 폐쇄하게 된다.

본 발명의 양호한 실시예로서, 밸브 하우징(210, 310)의 상부 또는 하부 일 측 원통면에는 탄성부재(290, 390)를 장착하여, 탄성부재(290, 390)가 밸브 몸체(220, 320)의 밸브 몸체 로드(220b, 320b)를 떠받치고 지탱하고 있다가 제2 슬라이더(110)가 상승하여 가압하면 밸브 몸체(220, 320)가 상승하도록 한다.

다시 도3f를 참조하면, 회전캠(100)의 장축방향의 외곽면이 제1 슬라이더(120)와 제2 슬라이더(110)를 가압하게 되므로, 제2 슬라이더(110)는 위로 상승하게 되고, 제2 슬라이더(110)의 상승에 의해 유로전환밸브의 밸브 몸체(220, 320)는 상승하여 제1 배출구(211, 311)를 폐쇄한다.

그 결과, 제1 극실(10a)로부터 흘러나오는 다량의 알칼리수는 제1 유로전환밸브의 제2 배출구(212)를 지나 알칼리수출수공(65)으로 토출된다. 한편, 제2 극실(10b)로부터 흘러나오는 미량의 산성수는 제2 유로전환밸브의 제2 배출구(312)를 지나 산성수출수공(64)으로 토출된다.

한편, 도3e에서와 같이 회전캠(100)이 모터구동에 의해 회전하여 회전캠(100)의 단축방향의 타원체 외곽면이 제1 슬라이더(120)와 제2 슬라이더(110)를 접하게 되면, 밸브 몸체(220, 320)는 하강하게 되고, 제1 극실(10a)에서 흘러나오는 산성수는 제1 유로전환밸브의 제1 배출구(211)를 통해 산성수출수공(64)으로 흘러나가게 되고, 제2 극실(10b)을 통해 흘러나오는 알칼리수는 제2 유로전환밸브의 제1 배출구(311)를 통해 알칼리수출수공(65)으로 토출된다.

여기서, 도3e 및 도3f의 도면에서 제1 극실(10a)과 제2 극실(10b)은 도면을 간결하게 보이기 위하여 분리하여 도시하였을 뿐이고, 실제로는 제1 극실(10a)과 제2 극실(10b)은 격벽을 사이에 두고 하나의 전해조 내부에 설치됨을 유의하여야 한다.

도4a 및 도4b는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 유로전환장치의 작동을 분리하여 상세히 나타낸 도면이다. 도4a는 유로전환장치의 밸브 몸체(220, 320)가 밸브 하우징(210, 310) 속에서 상승하여, 제1 배출구(211, 311)를 폐쇄함으로써 유로를 제2 배출구(212, 312)로 안내하고 있는 모습을 나타내고 있다. 도4b는 유로전환장치의 밸브몸체(220, 320)가 밸브하우징(210, 310) 속에서 아래로 하강하여, 제2 배출구(212, 312)를 폐쇄하고 제1 배출구(211, 311)를 열어 이온수가 위로 토출되도록 하고 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개선하였다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용될 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 진화, 치환 및 변경이 가능하다.

이온수기는 산성수와 알칼리수를 생성하게 되는데, 알칼리수는 음용수로 사용되고 산성수는 소독수로 사용되지만 일반적으로 산성수는 폐수처리되는 경우가 대부분이므로, 전기분해시에 산성수보다는 알칼리수를 많이 생성하는 것이 경제적이다. 본 발명은 알칼리수를 생성하는 음극실에 공급하는 물의 양을 양극실에 공급하는 물의 양보다 많이 흘러들어가도록 조절하는 급수유량조절장치를 제공한다.

이때에, 이온수기에 스케일 형성을 방지하기 위하여 극실에 인가하는 전압의 극성을 전환하게 되는데, 극실 전압의 전환에 따라 최종 배출구에서 일정한 성상의 이온수가 출수되도록 하는 자동유로전환장치와 본 발명에 따른 급수유량조절장치를 동기화하여 작동시키는 기술을 제공한다.

본 발명에 따른 급수유량조절장치는 이온수기의 전해조에 장착하여 양극실과 음극실로 흘러들어가는 유량을 조절함으로써 불필요하게 산성수를 생산하여 폐수 처리하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 유로전환밸브를 구동하는 스텝모터와 동기화함으로써 산성수 생산은 미량으로 하고 알칼리수 생산을 다량으로 하여 효율적으로 이온수기를 동작시킬 수 있게 된다.

도1은 본 발명에 따른 급수유량조절장치를 구비한 전해조의 시스템 구성을 나타낸 도면.

도3a 및 도2b는 본 발명의 급수유량조절장치가 전해조에 공급되는 급수량을 조절하는 구성을 나타낸 도면.

도3a 내지 도3f는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 급수유량조절장치가 전해조에 공급되는 급수량을 조절하는 실시예를 나타낸 도면.

도4a 및 도4b는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 유로전환장치의 작동을 분리하여 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전해조

20 : 유로전환밸브

30 : 제어장치

40 : 급수유량조절장치

56 : 제1 급수라인

57 : 제2 급수라인

62 : 제1 배출라인

63 : 제2 배출라인

64 : 산성수출수공

65 : 알칼리수출수공

71 : 유량조절제어라인

72 : 극성전환제어라인

73 : 유로전환제어라인

100 : 회전캠

110 : 제2 슬라이더

120 : 제1 슬라이더

140 : 몸체

190, 290, 390 : 탄성부재

209, 309 : 이온수 유입구

210, 310 : 밸브 하우징

211, 311 : 제1 배출구

212, 312 : 제2 배출구

220, 320 : 밸브 몸체

220a, 320a : 밸브 몸체 헤드

220b, 320b : 밸브 몸체 로드

240 : 하우징

Claims

전해조의 극실에 인가되는 전압의 극성전환에 따라 양극실과 음극실로 번갈아 전환하여 작동하고, 전해조의 극실 출구에서 흘러나오는 이온수의 유로를 극성전환과 연동하여 스위칭함으로써 최종 배출구에서 토출되는 이온수의 성상을 일정하게 유지하는 유로전환밸브를 구비한 이온수기의 전해조 극실에 공급하는 상대적 급수 유량을 조절하는 급수유량조절장치에 있어서, 상기 급수유량조절장치는

음의 전압이 인가되는 전해조 극실에는 상대적으로 다량의 급수를 공급하고, 양의 전압이 인가되는 전해조 극실에는 상대적으로 적은 양의 급수를 공급하도록 급수 유량을 조절하는 것을 특징으로 하고;

상기 전해조 극실에 인가하는 전압의 극성과 연동하여, 음극실에 양극실보다 다량의 급수를 공급하도록 연동 제어하고, 음극실에서 흘러나오는 알칼리수를 알칼리수출수공으로 토출되도록 연동 제어하고, 양극실에서 흘러나오는 산성수를 산성수출수공으로 흘러나가도록 상기 유로전환밸브를 연동 제어하는 제어장치

를 구비함을 특징으로 하는 급수유량조절장치.
인가되는 전압의 극성전환에 따라 양극실과 음극실로 번갈아 전환하여 작동하는 전해조의 제1 극실과 제2 극실에 공급하는 상대적 급수유량을 조절하는 급수유량조절장치에 있어서, 상기 급수유량장치는

급수 물을 공급받는 입구와, 상기 입구로 유입된 급수 물을 조절하여 서로 다른 유량으로 출수하는 제1 출구와 제2 출구를 구비한 실린더 형태의 하우징;

상기 실린더 형태의 하우징 내부의 공간에서 제1 지점과 제2 지점 사이를 상하운동하는 통형의 몸체로서, 상기 몸체는 몸체 로드를 상하에 구비하고 절삭가공된 상층부와 하층부로 구성되며, 상기 몸체의 상층부는 제1 격벽을 사이에 두고 서로 다른 담수 체적을 갖는 제1 공간과 제2 공간을 형성하도록 절삭 가공되고, 상기 몸체의 하층부는 제2 격벽을 사이에 두고 서로 다른 담수 체적을 갖는 제3 공간과 제4 공간을 형성하도록 절삭가공된 몸체; 및

상기 몸체를 상기 하우징 내부에서 제1 지점과 제2 지점 사이를 상하운동하도록 상기 몸체를 가압하는 회전캠

을 구비하고, 상기 회전캠에 의해 가압되는 몸체가 하우징 내부에서 제1 지점에 위치하면 제1 공간은 제1 출구와 정렬되고 제2 공간은 제2 출구와 정렬되어 입구를 통해 유입되는 급수물이 제1 공간과 제2 공간의 체적비에 의해 분배되어 각각 제1 출구와 제2 출구로 출수되고, 상기 몸체가 하우징 내부에서 제2 지점에 위치하면 제3 공간은 제1 출구와 정렬되고 제4 공간은 제2 출구와 정렬되어 입구를 통해 유입되는 급수물이 제3 공간과 제4 공간의 체적비에 의해 분배되어 각각 제1 출구와 제2 출구로 출수되는 것을 특징으로 하는 급수유량조절장치.
제2항에 있어서, 상기 급수유량조절장치는 제1 슬라이더를 더 구비하고, 상기 회전캠은 전기 모터에 의해 구동되는 타원체 형상의 캠으로서, 상기 회전캠이 전기 모터의 구동에 의해 회전함에 따라 상기 회전캠의 타원체 외곽면과 접하는 제 1 슬라이더가 상기 하우징 내부에서 상하운동하는 몸체를 제1 지점과 제2 지점 사이에서 상하 왕복 운동하도록 하는 것을 특징으로 하는 급수유량조절장치.
제3항에 있어서, 상기 급수유량조절장치의 하우징은 상기 제1 슬라이더를 가압하는 회전캠의 가압 방향에 대향하는 방향으로 복원력을 작용하는 탄성부재를 더 구비하여, 상기 회전캠의 장축 방향의 외곽면이 상기 제1 슬라이더를 가압하는 경우 상기 몸체를 제2 지점으로 이동시켰다가, 상기 회전캠의 단축 방향의 외곽면이 상기 제1 슬라이더와 접하는 경우 상기 몸체를 제1 지점으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 급수유량조절장치.
제2항에 있어서, 상기 급수유량조절장치는 유로전환장치를 더 구비하고, 상기 유로전환장치는,

측벽에 형성되어 전해조 극실에서 생성된 이온수를 유입받는 이온수 유입구와, 상기 이온수 유입구로 유입된 알칼리수 또는 산성수를 출수하는 제1 배출구와 제2 배출구를 측벽에 구비하고 내부에 빈 공간을 지닌 실린더 형태의 밸브 하우징; 및

상기 실린더 형태의 밸브 하우징 내부의 공간에서 상하 운동하는 통형의 밸브 몸체

로 구성되고, 상기 통형의 밸브 몸체는 상기 밸브 하우징 내부에서 상하 운동을 할 때에 상기 제1 배출구와 제2 배출구를 번갈아 개폐함으로써 상기 이온수 유입구로 유입된 이온수의 유로를 전환하는 것을 특징으로 하는 급수유량조절장치.
제5항에 있어서, 상기 급수유량조절장치는 제2 슬라이더과 전기 모터에 의해 구동되는 타원체 형상의 회전캠을 더 구비하고, 상기 회전캠이 전기 모터의 구동에 의해 회전함에 따라 상기 회전캠의 타원체 외곽면과 접하는 제2 슬라이더가 상기 밸브 하우징 내부에서 상하운동하는 밸브 몸체를 가압하여 상하 왕복 운동하도록 하는 것을 특징으로 하는 급수유량조절장치.
제2항에 있어서, 상기 하우징 내부에서 상하 왕복운동을 하는 몸체(140)는 상하에 몸체 로드(140a, 140g)가 달린 통형 피스톤 형태로서, 통형 피스톤의 측벽은 부분 절삭 가공되어 상기 몸체 로드(140a)가 중앙에 접속된 하판(140b), 중앙판(140d), 상판(140f), 상기 하판(140b)과 상기 중앙판(140d)을 연결하여 지탱하는 제1 격벽(140c), 상기 중앙판(140d)과 상기 상판(140f)을 연결하여 지탱하는 제2 격벽(140e)으로 구성되고, 상기 하판(140b)과 상기 중앙판(140d) 사이에는 제1 격벽(140c)에 의해 각각 서로 다른 체적의 공간으로 구획되는 제1 공간(133a)과 제2 공간(133b)이 상기 몸체(140)에 형성되고, 상기 중앙판(140d)과 상기 상판(140f) 사이에는 제2 격벽(140e)에 의해 각각 서로 다른 체적의 공간으로 구획되는 제3 공간(133c)과 제4 공간(133d)이 상기 몸체(140)에 형성되어, 상기 회전캠의 회전에 의해 상기 회전캠의 장축과 단축 외곽면이 상기 몸체 로드를 가압함에 따라 상기 몸체(140)는 상하 운동을 하고, 이에 따라 상기 하우징(240) 측벽에 구비된 제1 출 구(240b)는 제1 공간(133a) 또는 제3 공간(133c)에 연통되고, 상기 하우징(240) 측벽에 구비된 제2 출구(240c)는 제2 공간(133b) 또는 제4 공간(133d)에 연통되는 것을 특징으로 하는 급수유량조절장치.
제5항에 있어서, 상기 유로전환밸브는 밸브 하우징(210, 310)과 상기 밸브 하우징(210, 310) 내부에서 상하 운동을 하는 밸브 몸체(220, 320)로 구성되고, 상기 밸브 몸체(220, 320)는 밸브 몸체 헤드(220a, 320a)와 밸브 몸체 로드(220b, 320b)로 구성되고, 회전캠 외곽면이 상기 밸브 몸체 로드를 가압하면 상기 밸브 몸체 헤드(220a, 320a)는 밸브 하우징(210, 310) 속에서 위로 상승하여 제1 배출구(211, 311)를 폐쇄하게 되고, 상기 회전캠의 단축 외곽면이 상기 밸브 몸체 로드를 가압하여 아래로 하강하면 제2 배출구(212, 312)를 폐쇄함으로써 유로를 변경하는 것을 특징으로 하는 급수유량조절장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 급수유량조절장치를 장착한 전해조.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 급수유량조절장치를 장착한 이온수기.