KR20140119971A - 전기 탈이온 방식 살균 정수기 및 전기 탈이온 방식 정수기의 살균 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탈이온 방식 살균 정수에 유입되는 원수에서 이온뿐만 아니라, 미생물도 제거할 수 있는 살균 정수기 및 살균 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 탈이온 방식 살균 정수기는: 원수를 여과할 수 있는 전기 탈이온 방식 필터 모듈; 및 살균을 위하여 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈에 살균액을 주입하는 살균액 디스펜서;를 구비한다.

Description

전기 탈이온 방식 살균 정수기 및 전기 탈이온 방식 정수기의 살균 방법{Electro deionization type water sterilizing purifier and Sterilizing method for electro deionization type water purifier}
본 발명은 전기 탈이온 방식 살균 정수기 및 전기 탈이온 방식 정수기의 살균 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 탈이온 방식 살균 정수에 유입되는 원수에서 이온뿐만 아니라, 미생물도 제거할 수 있는 살균 정수기 및 살균 방법에 관한 것이다.
정수기와 같이 원수를 처리하여 정수를 생성하는 수처리 장치는 현재 다양하게 개시되고 있다. 수처리 장치에 적용되는 다양한 방식 중에 최근 각광을 받고 있는 방식은 EDI(Electro Deionization), CEDI(Continuous Electro Deionization), CDI(Capacitive Deionization)와 같은 전기 탈이온 방식이다. 이 중에서도 최근 가장 각광을 받고 있는 것은 바로 CDI 방식이다.
CDI 방식은 전기적인 힘에 의해 전극의 표면에서 이온이 흡착되고 탈리되는 원리를 이용하여 이온(오염물질)을 제거하는 방식을 말한다. 한국공개특허 제2012-0133303호(이하, '선행문헌'이라 함)에는 CDI 방식 수처리 장치에 적용될 수 있는 CDI 셀을 개시하고 있다. 상기 선행문헌에는 CDI 셀의 제조방법의 일예와 CDI 셀을 이루는 각 구성요소의 재료가 구체적으로 기재되어 있다.
이하에서는, 이러한 CDI 방식의 수처리 장치의 작동 원리를 도 1과 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
전극에 전압을 인가시킨 채로 이온을 포함한 염수(brine water)를 전극(양극과 음극)의 사이로 통과시키면, 도 1에서 도시하고 있는 것과 같이 음이온은 양극으로 이동하고 양이온은 음극으로 이동한다. (즉, 흡착이 일어난다.) 이와 같은 흡착으로 염수 내의 이온들이 제거될 수 있다.
그러나, 전극이 계속적으로 이온을 흡착하게 되면 전극은 더 이상 이온을 흡착할 수 없는 포화상태에 이른다. 이와 같은 상태에 이르면 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이 전극에 흡착된 이온들을 탈리시켜 전극을 재생시킨다. (이때 재생수가 생성되어 배출된다.) 이와 같은 재생은 전극에 전압을 인가하지 않거나, 또는 흡착할 때와는 반대로 전압을 인가하는 것으로 달성될 수 있다.
전극은 원수(raw water)를 여과하거나 재생하게 되므로, 만약 이러한 전극이 설치된 필터가 정수기에 단 한 개만 설치된다면, 전극이 재생상태에 있을 때에는 정수를 취출할 수 없게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 수처리 장치에는 두 개의 필터가 설치되며, 하나의 필터가 재생상태에 있을 때, 나머지 하나의 필터가 원수를 여과하여 사용자가 언제라도 정수를 취출할 수 있게 된다.
한편, 수처리 장치에서는 이온 또는 라디칼 상태의 오염물질뿐만 아니라, 미생물 등도 제거해야 할 필요가 있다. 그러나, 상술한 CDI 방식의 수처리 장치는 전하를 띠는 이온 또는 라디칼 상태의 오염물질을 제거하는 데에는 효과적이지만, 미생물을 제거하는 데에는 비효율적이라는 문제가 있다.
CDI 방식의 수처리 장치의 유로가 미생물에 의하여 오염되면 수처리 장치의 내부 압력이 높아져서 수처리 장치의 안정성에 악영향을 미칠 뿐만 아니라, 유량도 감소하게 된다. 또한, 전극의 이온 흡착력도 떨어지게 되어 정수의 수질도 악화될 수 있다.
본 발명은 위와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전기 탈이온 방식 정수기가 미생물로 오염되는 것을 방지할 수 있는 전기 탈이온 방식 살균 정수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 전기 탈이온 방식 정수기로 유입되는 원수의 유량을 안정적으로 확보하는 것이 가능한 전기 탈이온 방식 살균 정수기를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 탈이온 방식 살균 정수기는: 원수를 여과할 수 있는 전기 탈이온 방식 필터 모듈; 및 살균을 위하여 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈에 살균액을 주입하는 살균액 디스펜서;를 구비한다.
바람직하게, 상기 살균액 디스펜서는 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈의 상류측에 살균액을 공급한다.
바람직하게, 상기 살균액은 산성용액이다.
바람직하게, 상기 산성용액은 시트르산, 아세트산, 염산, 아염소산, 또는 하이포아염소산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 수용액이다.
바람직하게, 상기 살균액 디스펜서는: 살균액을 수용하는 저장 챔버와, 상기 저장 챔버 내에 수용된 살균액을 미리 정해진 분량만큼만 상기 필터 모듈을 향하여 방출하게 만드는 방출기구를 갖는다.
바람직하게, 상기 저장 챔버에는 살균액을 수용하고 있는 내부 공간의 부피가 감소하는 방향을 따라 수축력이 가해지며, 상기 방출기구는 상기 수축력에 선택적으로 저항할 수 있는 복수 개의 스토퍼를 갖는다.
바람직하게, 상기 저장 챔버는 교체 가능한 카트리지 타입이다.
바람직하게, 상기 방출기구는 개폐 밸브 또는 이송 펌프이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 탈이온 방식 정수기의 살균 방법은: 원수를 여과할 수 있는 전기 탈이온 방식 필터 모듈에 원수를 공급하는 단계; 및 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈에 살균액을 주입하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈은 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 배치된 세퍼레이터를 구비하며, 상기 살균액은 원수에 혼합된 상태로 상기 양극과 상기 음극 사이를 통과한다.
바람직하게, 상기 살균액은 미리 정해진 양만큼 주기적으로 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈에 주입된다.
바람직하게, 상기 살균액은 산성용액이다.
바람직하게, 상기 살균액이 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈을 통과한 이후에 배출된 정수의 산성도를 낮추기 위한 염기성 물질이 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈의 하류 측에 공급된다.
본 발명에 따르면, 전기 탈이온 방식 정수기가 미생물로 오염되는 것을 방지할 수 있는 전기 탈이온 방식 살균 정수기를 제공할 수 있다.
또한, 전기 탈이온 방식 정수기로 유입되는 원수의 유량을 안정적으로 확보하는 것이 가능한 전기 탈이온 방식 살균 정수기를 제공할 수 있다.
도 1은 CDI 방식에서 정수가 이루어지는 원리를 설명하고 있는 개념도이다.
도 2는 CDI 방식에서 재생이 이루어지는 원리를 설명하고 있는 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기 탈이온 방식 살균 정수기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 탈이온 방식 살균 정수기에 구비된 살균액 디스펜서의 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시된 저장 챔버로부터 일정량의 살균액이 배출된 상태를 도시한다.
도 6은 도 4에 도시된 저장 챔버로부터 살균액이 전부 배출된 상태를 도시한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 탈이온 방식 살균 정수기에 구비된 살균액 디스펜서의 구성도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 전기 탈이온 방식의 정수기에는 EDI(Electro Deionization), CDI(Capacitive Deionization) 방식 등이 있다. 따라서, 이하에서 설명할 전기 탈이온 방식 살균 정수기에 사용되는 전기 탈이온 방식 필터 모듈로는 EDI 필터, 또는 CDI 필터 등이 채용될 수 있다.
이하에서 설명할 실시예들에서는 설명의 편의를 위하여 CDI 방식을 예로 들어 설명하기로 하나, 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명에 따른 전기 탈이온 방식 살균 정수기의 구성을 나타낸 블록도이다.
본 발명에 따른 전기 탈이온 방식 살균 정수기는, 원수를 여과할 수 있는 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10), 및 살균을 위하여 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)에 살균액을 주입하는 살균액 디스펜서(20)를 구비한다.
전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)은 양극, 음극, 및 세퍼레이터를 구비하며, 세퍼레이터는 양극과 음극 사이에 배치된다.
살균액 디스펜서(20)는 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)의 상류 측에 살균액을 공급하며, 살균액은 원수와 섞여 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)로 유입된다.
살균액은 원수에 혼합된 상태로 양극과 음극 사이를 통과하며, 이 살균액은 양극과 음극의 표면뿐만 아니라, 양극과 음극 사이에 배치된 세퍼레이터와도 접촉하면서, 양극, 음극, 세퍼레이터에 존재하는 미생물 등을 살균하게 된다.
살균액으로는 산성용액이 사용될 수 있으며, 예컨대, 시트르산(citric acid), 아세트산(acetic acid), 염산(hydrochloric acid), 아염소산(chlorous acid), 또는 하이포아염소산(hypochlorous acid) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 수용액이 살균액으로 사용될 수 있다.
살균액으로 사용되는 산성용액으로는 불쾌한 냄새가 적고, 음용 안정성이 높은 시트르산을 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 살균액으로 시트르산 보다 PH가 낮은 산을 포함하는 수용액을 사용하는 경우, 시트르산을 사용하는 경우에 비하여 더 많은 양의 물로 희석하거나, 원수에 주입하는 양을 줄이는 방법을 통하여 얼마든지 안전하게 사용하는 것이 가능하다.
이하에서는, 살균액 디스펜서(20)의 상세한 구조에 대하여 설명하도록 한다.
<제1 실시예>
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 탈이온 방식 살균 정수기에 구비된 살균액 디스펜서의 구성도이고, 도 5는 도 4에 도시된 저장 챔버로부터 일정량의 살균액이 배출된 상태를 도시하며, 도 6은 도 4에 도시된 저장 챔버로부터 살균액이 전부 배출된 상태를 도시한다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 탈이온 방식 살균 정수기에 구비된 살균액 디스펜서(20)는 살균액을 수용하는 저장 챔버(22)와, 저장 챔버(22) 내에 수용된 살균액을 필터 모듈(10)을 향하여 방출하게 만드는 방출기구를 갖는다. 저장 챔버(22)는 케이스(21)에 장착할 수 있으며, 예컨대, 교체 가능한 카트리지 타입이 저장 챔버(22)로 채용될 수 있다.
방출기구는, 예컨대, 저장 챔버(22)를 누르는 가압판(27), 저장 챔버(22)가 수축되는 방향을 향하여 가압판(27)을 탄성바이어스 하는 탄성부재(24), 가압판(27)에 의하여 저장 챔버(22)에 가해지는 수축력에 선택적으로 저항할 수 있는 복수 개의 스토퍼(26)를 갖는 구조를 채용할 수 있다. 탄성부재(24)가 가압판(27)을 당기고 있기 때문에 저장 챔버(22)에는 살균액을 수용하고 있는 내부 공간의 부피가 감소하는 방향으로 수축력이 가해진다.
케이스(21)의 하단은 저장 챔버(22)의 하단으로부터 연장된 니플이 통과할 수 있도록 관통공이 형성될 수 있으며, 상기 니플은 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)의 상류측과 도관을 통하여 연결될 수 있다.
방출기구는 미리 정해진 분량만큼만 살균액을 방출시킬 수 있는 구조를 가질 수 있으며, 이를 위해 도 4 내지 도 6에 도시된 복수 개의 스토퍼(26)는 동일한 간격만큼 이격되어 케이스(21)에 설치된다.
도 4 내지 도 6에는 케이스(21)의 상부에서 하부를 향하여 차례대로 7개의 스토퍼(26)가 배치된 것으로 도시되어 있으나, 저장 챔버(22) 내의 살균액을 방출하는 횟수에 따라 더 많은 개수 또는 더 적은 개수만큼 배치될 수 있다.
이하에서는, 저장 챔버(22)로부터 미리 정해진 양만큼의 살균액만을 배출하는 방법에 관하여 설명하도록 한다.
도 4에 도시된 것과 같이 내부에 살균액이 채워진 카트리지 타입의 저장 챔버(22)가 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)과 연통될 수 있도록 설치한다.
이후, 최상부에 위치한 스토퍼(26A)를 하방으로 회전시키면, 가압판(27)은 최상부에 위치한 스토퍼(26A)를 지나서 바로 아래에 위치한 스토퍼(26)에 걸리게 된다(도 5 참조). 이와 같은 과정을 차례로 수행하면서, 도 6에 도시된 것과 같이 최하단의 스토퍼(26B) 회동시키면, 저장 챔버(22) 내의 살균액을 모두 배출할 수 있다.
살균액을 모두 배출한 저장 챔버(22)는 케이스(21)로부터 탈거하여, 새로운 저장 챔버(22)를 케이스(21)끼워 넣으면, 계속하여 전기 탈이온 방식의 정수기의 양극, 음극, 및 세퍼레이터로부터 미생물을 살균하는 것이 가능하다.
도 4 내지 도 6에서, 스토퍼(26)는 가압판(27)의 하면에 걸려있는 것으로 도시되어 있으나, 주름 용기 형상의 저장 챔버(22)에 형성된 복수 개의 주름에 각각의 스토퍼(26)가 걸려있는 구조를 채용하더라도 무방하다. 또한, 탄성부재(24)로는 신장력에 저장할 수 있는 신장 스프링(도 4 내지 도 6 참조) 외에도 압축력에 저항할 수 있는 압축 스프링이 채용될 수 있다. 다만, 이 경우, 탄성부재(24)는 도 4를 기준으로 가압판(27)의 상측에 배치되고, 케이스(21)로는 상단이 폐쇄된 케이스를 사용하는 것이 바람직하다.
<제2 실시예>
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 탈이온 방식 살균 정수기에 구비된 살균액 디스펜서의 구성도이다.
도 7을 참조하면, 제1 실시예와 비교시 제2 실시예는 방출기구의 구성에 있어서 차이가 있다. 즉, 제2 실시예는 스토퍼(26), 가압판(27), 탄성부재(24) 등의 구성을 대신하여 이송 펌프(28)를 갖는다.
이송 펌프(28)는 양극, 음극, 또는 세퍼레이터를 살균할 필요가 있을 때마다, 적정 용량의 살균액을 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)로 이송한다. 이송 펌프(28)의 이송량을 매회 동일하게 하면, 살균액의 배출량의 관점에서 사실상 제1 실시예와 동일한 효과를 기대할 수 있다. 그리고, 이송 펌프(28)는 주기적으로 작동하도록 제어하는 것이 가능하다.
한편, 제2 실시예에 구비된 이송 펌프(28) 대신 개폐 밸브가 구비된 제2 실시예의 변형예를 구현하는 것도 가능하다. 다만, 개폐 밸브가 개방되었을 때, 의도한 만큼의 살균액이 배출될 수 있도록 저장 챔버(22) 하부의 니플의 단부는 저장 챔버(22)의 바닥면보다도 더 하방에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 전기 탈이온 방식 정수기의 살균 방법은 원수를 여과할 수 있는 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)에 원수를 공급하는 단계와, 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)에 살균액을 주입하는 단계를 포함하여 이루어진다.
살균액의 주입은 주기적으로 행해질 수 있고, 살균액의 주입량은 미리 정해진 동일한 양이 주입될 수 있다. 물론, 살균액의 주입이 비정기적으로 행해질 수도 있고, 사용자가 살균을 필요로 할 때 수동으로 살균을 하는 것도 가능하며, 살균액의 주입량을 사용자가 정하는 것도 가능하다.
한편, 살균액으로 산성용액이 사용되는 경우, 양극, 음극, 세퍼레이터를 살균하면, 살균액과 물의 혼합 용액이 정수가 되어 취출부 쪽으로 이송된다. 이 때 사용자가 취출하여 취음하는 물은 일반적인 물의 맛과 다르기 때문에, 물의 산성도를 낮추거나 물의 맛을 개선하기 위하여 PH를 중성의 물에 가깝게 상승시키는 것을 고려할 수 있다.
즉, 살균액이 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)을 통과한 이후에 배출된 정수의 산성도를 낮추기 위한 염기성 물질이 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)의 하류 측에 공급되는 단계가 추가로 수행될 수 있다.
이와는 달리, 물의 맛을 개선하려는 시도 자체가 필요하지 않도록 전기 탈이온 방식 살균 정수기를 제어할 수도 있다.
전기 탈이온 방식 살균 정수기에 구비된 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)은 원수를 여과하는 필터링 모드와, 전극의 표면에 부착된 이온을 탈리시키는 재생 모드로 작동할 수 있는데, 재생 모드에서는 원수가 여과되지 않고 전기 탈이온 방식 살균 정수기의 외부로 배출된다.
따라서, 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)이 재생 모드로 작동할 때 살균액을 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)에 주입한다면, 굳이 염기성 물질을 정수에 공급할 필요가 없다는 장점이 있다. 이에 더해서 재생 모드에서 살균액을 주입한다면, 살균액이 사용자에게 직접 공급되지 않기 때문에, (살균액이 음용이 가능하다고 하더라도) 살균액을 직접 음용한다는 것에 대한 소비자의 거부감도 줄일 수 있다는 장점이 있다.
상술한 본 발명에 따른 전기 탈이온 방식 살균 정수기 및 전기 탈이온 방식 정수기의 살균 방법에 의하면, 살균액이 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)을 통과하면서 양극, 음극, 세퍼레이터를 살균하기 때문에 전기 탈이온 방식 정수기가 미생물로 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)이 미생물로 오염되면, 정수기의 내부 압력이 높아지고, 유량이 감소할 뿐만 아니라, 전극의 이온 흡착력도 떨어지게 되나, 본 발명에 따르면, 미생물을 전기 탈이온 방식 필터 모듈(10)로부터 제거하는 것에 의하여, 정수기의 내부 압력을 낮출 수 있고, 적정 유량을 유지할 수 있게 되며, 전극의 이온 흡착력도 그대로 유지가 되기 때문에 정수의 수질을 높은 정도로 계속 유지할 수 있는 장점이 있다.
10 : 전기 탈이온 방식 필터 모듈 20 : 살균액 디스펜서
21 : 케이스 22 : 저장 챔버
24 : 탄성부재 26, 26A, 26B : 스토퍼
27 : 가압판 28 : 이송 펌프

Claims (13)

  1. 원수를 여과할 수 있는 전기 탈이온 방식 필터 모듈; 및
    살균을 위하여 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈에 살균액을 주입하는 살균액 디스펜서;를 구비하는 전기 탈이온 방식 살균 정수기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 살균액 디스펜서는 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈의 상류측에 살균액을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온 방식 살균 정수기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 살균액은 산성용액인 것을 특징으로 하는 전기 탈이온 방식 살균 정수기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 산성용액은 시트르산, 아세트산, 염산, 아염소산, 또는 하이포아염소산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 수용액인 것을 특징으로 하는 전기 탈이온 방식 살균 정수기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 살균액 디스펜서는:
    살균액을 수용하는 저장 챔버와,
    상기 저장 챔버 내에 수용된 살균액을 미리 정해진 분량만큼만 상기 필터 모듈을 향하여 방출하게 만드는 방출기구를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온 방식 살균 정수기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 저장 챔버에는 살균액을 수용하고 있는 내부 공간의 부피가 감소하는 방향을 따라 수축력이 가해지며,
    상기 방출기구는 상기 수축력에 선택적으로 저항할 수 있는 복수 개의 스토퍼를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온 방식 살균 정수기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 저장 챔버는 교체 가능한 카트리지 타입인 것을 특징으로 하는 전기 탈이온 방식 살균 정수기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 방출기구는 개폐 밸브 또는 이송 펌프인 것을 특징으로 하는 전기 탈이온 방식 살균 정수기.
  9. 원수를 여과할 수 있는 전기 탈이온 방식 필터 모듈에 원수를 공급하는 단계; 및
    상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈에 살균액을 주입하는 단계를 포함하는 전기 탈이온 방식 정수기의 살균 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈은 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 배치된 세퍼레이터를 구비하며,
    상기 살균액은 원수에 혼합된 상태로 상기 양극과 상기 음극 사이를 통과하는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온 방식 정수기의 살균 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 살균액은 미리 정해진 양만큼 주기적으로 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈에 주입되는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온 방식 정수기의 살균 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 살균액은 산성용액인 것을 특징으로 하는 전기 탈이온 방식 정수기의 살균 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 살균액이 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈을 통과한 이후에 배출된 정수의 산성도를 낮추기 위한 염기성 물질이 상기 전기 탈이온 방식 필터 모듈의 하류 측에 공급되는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온 방식 정수기의 살균 방법.
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