KR20200130974A - 전기탈이온 필터 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기탈이온 필터 조립체로서, 전극 및 이온교환막을 포함하는 전기탈이온 필터가 수용되는 하우징; 상기 하우징에 유입된 유체의 누수를 방지하는 연결체; 및 상기 연결체 및 하우징의 일단부를 캡핑(capping)하여, 상기 연결체를 길이 방향으로 가압하는 연결캡을 포함하며, 상기 하우징은, 하단부에 길이 방향으로 형성되며, 상기 전극이 외부의 전원 공급원과 연결되도록 관통되는 연결홈을 구비하고, 상기 연결체는 상기 연결홈의 내주연에 끼워지며 상기 하우징의 길이 방향으로 형성되는 전극홀을 구비하여, 하우징에 조립된 전극이 외부의 전원 공급원과 연결되도록 관통시킬 때 전극 도금이 벗겨지는 현상을 최대한으로 줄이면서, 전극 조립의 용이성과 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

전기탈이온 필터 조립체{Electro-deionization filter assembly}

본 발명은 전기탈이온 필터 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극의 조립 용이성을 향상시킨 필터 조립체에 관한 것이다.

전기탈이온(Electrodeionization, EDI) 공정은, 전기를 이용하여 원수로부터 이온을 제거하는 공정을 의미한다. 전기탈이온 필터는 필터 내의 양 끝에 양극 및 음극이 형성되고, 상기 양극 및 음극 사이에 일정 간격 이격된 상태로 양이온 교환막과 음이온 교환막이 교대로 형성된 구조를 가질 수 있다. 상기 양이온 교환막은 양이온만을 통과시키는 막을 의미하며, 상기 음이온 교환막은 음이온만을 통과시키는 막을 지칭한다.

필터 내 양단의 전극에 전원을 공급하면, 수중의 양이온은 양이온 교환막을 통과하여 음극방향으로 이동하고, 음이온은 음이온 교환막을 통과하여 양극방향으로 이동함으로써 총 용존 고형물(Total Dissolved Solids, TDS)이 낮은 물을 생산한다. 상술한 과정을 통해 원수를 탈이온하여 정수를 제공할 수 있다.

이러한 전기탈이온 공정에 사용하는 전기탈이온 필터는 양 끝에 형성된 양극 및 음극에 전원을 인가하여 전기적 인력을 통해 원수 중의 이온을 흡착하는 필터로, 전극에 전원을 인가하기 위하여 필터 하우징 외부에 연결된 전원 공급원을 필요로 한다. 따라서 전극이 하우징 외부로 관통되어야 하며, 이 때 하우징 내의 유체가 누수 되는 것을 방지하도록 설계되어야 한다. 그러나 전극이 하우징 외부로 관통되는 부분을 좁게, 즉 전극의 두께와 유사하게 형성하는 경우, 전극 관통이 어렵고 전극의 도금이 벗겨지는 문제가 발생한다.

철(Fe)이나 알루미늄(Al) 등을 소재로 하는 전극은 백금(Pt)과 같이 내식성, 내화학성이 우수한 금속을 코팅하여 사용하는데, 이러한 도금이 벗겨지는 경우, 반응성이 높은 철이나 알루미늄이 직접 반응하여 필터 내부의 온도가 상승하고 필터가 타는 등의 문제가 있었다.

한국공개특허 KR10-2017-0058853A

본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 하우징에 전극을 조립할 때 전극 도금이 벗겨지는 현상을 최대한으로 줄이면서 조립의 용이성을 향상시킨 전기 탈이온 필터 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전극 및 이온교환막을 포함하는 전기탈이온 필터가 수용되는 하우징; 상기 하우징에 유입된 유체의 누수를 방지하는 연결체; 및 상기 연결체 및 하우징의 일단부를 캡핑(capping)하여, 상기 연결체를 길이 방향으로 가압하는 연결캡을 포함하며, 상기 하우징은 하단부에 길이 방향으로 형성되는 연결홈을 구비하고, 상기 연결체는 상기 연결홈의 내주연에 끼워지며 상기 하우징의 길이 방향으로 형성되는 전극홀을 구비하는, 전기탈이온 필터 조립체를 제공한다.

또한 본 발명 전기탈이온 필터 조립체에서 상기 연결체는, 제1전극홀을 갖는 연결부재 및 상기 연결부재의 하단에 끼워지며 제2전극홀을 갖는 고무패킹을 포함할 수 있다.

일 실시예에서 상기 제1전극홀의 직경은 상기 제2전극홀의 직경보다 클 수 있다.

또 다른 실시예에서 상기 제1전극홀은 내벽면이 하측으로 좁아지는 형태로 형성될 수 있으며, 이 때 제1전극홀의 가장 작은 직경은 상기 제2전극홀의 직경보다 클 수 있다.

본 발명 전기탈이온 필터 조립체에서 상기 연결부재는, 외벽면의 일부에 오링(O-ring)을 결합할 수 있는 홀을 갖는 형태일 수 있다.

본 발명의 전기탈이온 필터 조립체는, 하우징에 전극을 조립할 때 전극 도금이 벗겨지는 현상을 최대한으로 줄이면서, 전극 조립의 용이성과 안전성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 본 발명 전기탈이온 필터 조립체를 간략히 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 전기탈이온 필터를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명 전기탈이온 필터 조립체의 일 구성요소인 연결체의 제1 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명 전기탈이온 필터 조립체의 일 구성요소인 연결체의 제2 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명 전기탈이온 필터 조립체의 일 구성요소인 연결체의 제3 실시예를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 전기탈이온 필터 조립체로서, 전극 및 이온교환막을 포함하는 전기탈이온 필터가 수용되는 하우징; 상기 하우징에 유입된 유체의 누수를 방지하는 연결체; 및 상기 연결체 및 하우징의 일단부를 캡핑(capping)하여, 상기 연결체를 길이 방향으로 가압하는 연결캡을 포함하며, 상기 하우징은, 하단부에 길이 방향으로 형성되는 연결홈을 구비하고, 상기 연결체는 상기 연결홈의 내주연에 끼워지며 상기 하우징의 길이 방향으로 형성되는 전극홀을 구비한다. 상기 연결홈은 전극이 외부의 전원 공급원과 연결되도록 관통시키기 위한 것이고, 상기 연결체의 전극홀 또한 전극을 관통시키는 것으로, 이러한 구조를 통해 하우징에 조립된 전극이 외부의 전원 공급원과 연결되도록 관통시킬 때 전극 도금이 벗겨지는 현상을 최대한으로 줄이면서, 전극 조립의 용이성과 안전성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

전기탈이온 필터는 양극 및 음극을 구비하고 양쪽의 전극 사이에 물분리 이온교환막이 배열되며, 전극에 전원을 인가하여 전기적 인력에 의해 원수 중의 이온을 흡착하는 필터이다. 따라서, 전극이 필수적으로 구비되어야 하며, 이에 전원을 공급하기 위한 외부의 전원공급원이 필수적으로 연결되어야 한다.

전기탈이온 필터는 구체적으로 원수 중의 이온을 제거하는 정수 모드와 정수 모드에서 필터에 축적된 이온을 제거하는 재생 모드로 동작한다. 정수 모드에서 전력공급원에 의해 상기 물분리 이온교환막을 가로질러 전압이 인가되면 전기장에 의해 이온의 이동이 유도되고, 양이온 교환막과 음이온 교환막을 포함하는 상기 물분리 이온교환막은 각각 이온을 흡착하여 원수 내의 이온 물질을 분리하게 된다. 한편, 전기탈이온 필터는 일정 용량 이상의 탈이온 과정이 진행되면 정수 성능이 떨어지므로, 흡착된 이온을 제거하는 재생 모드를 진행할 수 있다. 재생 모드에서 양쪽의 전극 사이에 역방향 바이어스가 인가되면, 물분리 이온교환막의 계면에서 물의 분해에 의한 수소 이온 및 수산화 이온이 생성되고 전기장에 의해 바이폴라막의 계면으로부터 이온교환막 밖으로 이동한다. 이러한 과정에서 이온교환막에 누적된 이온들은 탈착되고, 원수 등의 유체를 유입하고 배출함으로써 탈착된 이온을 함께 배출할 수 있다. 전기탈이온 필터는 상술한 동작을 통해 별도의 세척수 등을 사용하지 않으면서 간단한 조작에 의해 교체 없이 재생될 수 있다.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 전기탈이온 필터 조립체에 대하여 설명한다. 다만, 본 발명의 도면에 도시된 구성은 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 바람직한 실시예 중 하나에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니다.

또한, 본 발명 전기탈이온 필터에서 전극은 양이온 전극 및 음이온 전극을 모두 지칭하는 것으로, 하기 설명에서 전극 및 그와 함께 설명되는 구성요소는 복수 개, 즉 양이온 전극 및 음이온 전극 각각에 대한 복수 개의 구성요소를 의미한다.

도 1은 일 실시예에 따른 본 발명 전기탈이온 필터 조립체를 간략히 도시한 것이다. 본 발명의 전기탈이온 필터 조립체(1)는 전기탈이온 필터를 수용하는 하우징(10)과 하우징에 유입된 유체의 누수를 방지하는 연결체(20) 및 연결캡(30)을 포함한다. 도 1은 본 발명의 필수 구성요소만을 간략히 도시한 것으로서, 도 1에 도시되지 않았으나 당해 분야의 통상의 기술자가 고려하는 입수구 및 배수구 등의 구성요소 또한 구비될 수 있으며, 상기 구성요소는 또한 당해 분야의 통상의 기술자가 고려하는 적합한 위치에 구비될 수 있음은 물론이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 하우징(10)은 전극이 관통되는 연결홈(12)을 하우징(10) 하단부에 길이 방향으로 구비하여, 하우징(10) 내 전극 설치 및 하우징(10) 외부로의 전극 관통을 용이하게 하고 전극 관통 후 마감을 용이하게 하여 생산 효율을 증진시킬 수 있다.

본 발명 전기탈이온 필터를 포함하는 하우징(10) 내부에는 양극 및 음극의 역할을 하는 두 개의 전극을 가지며, 두 개의 전극을 양 끝에 두고 그 사이에 물분리 이온교환막이 배치된다. 일 실시예로서 도 2를 참조하면 물분리 이온교환막은 원통형으로 형성된 하우징에 나선형으로 배치될 수 있으며, 상기 막 및 하우징의 중심에 하나의 전극이 배치되고, 상기 물분리 이온교환막의 외주면을 나선형으로 둘러싸는 형태로 나머지 하나의 전극이 배치될 수 있다. 상기 막의 외주면에 배치된 전극을 하우징의 측면을 통해 관통시킬 경우, 조립이 복잡하고 전극을 마감하는 과정에서 불량이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 두 전극이 관통되는 연결홈을 하우징 하단부에 길이 방향으로 구비하여, 하우징(10) 외부로의 전극 관통을 용이하게 하고 전극 관통 후 마감을 용이하게 하여 생산 효율을 증진시키고 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 연결체(20)는 제1전극홀(22a)을 갖는 연결부재(22) 및 상기 연결부재의 하단에 끼워지며 제2전극홀(24a)을 갖는 고무패킹(24)을 포함하며, 이러한 연결체(20)는 하우징에 구비된 연결홈(12)의 내주연에 끼워져 하우징(10)에 유입된 유체의 누수를 방지한다.

연결캡(30)은 상기 하우징(10)의 일단부 및 연결체(20)를 캡핑하여, 상기 연결체를 길이 방향으로 가압한다. 연결체(20)의 고무패킹(24)은 연결캡(30)에 의해 가압되어 연결홈(12)의 내주연을 막아 하우징 내 유체가 누수되는 것을 방지한다.

일 실시예로서 연결체(20)의 구체적인 단면도를 도 3에 도시한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 연결부재(22)의 제1전극홀(22a)은 전극의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 이러한 구조로 인하여 전극의 도금이 긁히거나 벗겨지는 것을 방지하고 전극을 쉽게 관통시킬 수 있다. 이 때, 하우징 내의 유체가 누수될 수 있으므로, 연결부재(22)의 하단에 고무패킹(24)이 장착된다. 고무패킹(24)은 연결캡(30)에 의해 가압되어 연결홈(12)의 내주연을 막아 하우징 내 유체의 누수를 방지한다. 이 때 고무패킹(24)의 제2전극홀(24a)은 전극을 통과하되, 유체의 누수를 방지할 수 있도록 전극의 직경보다 작게 형성된다.

다른 실시예로서 연결체(20)를 도시한 도 4를 참조하면, 연결부재(22)의 제1전극홀(22a)은 내벽면이 하측으로 좁아지는 형태로 형성되어, 전극 관통 후 고정을 수월하게 할 수 있다. 도 4와 같이 제1전극홀(22a)의 내벽면이 하측으로 좁아지는 형태로 형성되는 경우, 가장 하측에 형성되는 홀의 직경은 전극의 직경보다 크게 형성되어야 도금의 벗겨짐을 방지할 수 있다. 이 때, 제2전극홀(24a)의 직경은 상기의 형태에서 가장 하측에 형성되는 홀의 직경보다도 작게 형성되어 유체의 누수를 방지하는 역할을 한다.

또 다른 실시예로서 연결체(20)를 도시한 도 5를 참조하면, 연결부재(22)의 외벽면에 오링(O-ring)(26)을 설치할 수 있는 홀(22b)이 구비되어 오링이 벗겨지지 않고 연결홈(12)에 고정되도록 할 수 있다. 또한, 연결부재(22)의 외벽면에 오링(26)을 설치함으로써, 연결부재(22)를 연결홈(12)에 고정하는 역할과 동시에 하우징(10)의 유체가 하우징(10) 외부로 누수되지 않도록 할 수 있다.

1 : 전기탈이온 필터 조립체
10 : 하우징
12 : 연결홈
20 : 연결체
22 : 연결부재
22a : 제1전극홀
22b : 오링홀
24 : 고무패킹
24a : 제2전극홀
26 : 오링
30 : 연결캡

Claims (6)

1. 전극 및 이온교환막을 포함하는 전기탈이온 필터가 수용되는 하우징;
   상기 하우징에 유입된 유체의 누수를 방지하는 연결체; 및
   상기 하우징의 일단부 및 연결체를 캡핑(capping)하여, 상기 연결체를 길이 방향으로 가압하는 연결캡을 포함하며,
   상기 하우징은 하단부에 길이 방향으로 형성되는 연결홈을 구비하고,
   상기 연결체는 상기 연결홈의 내주연에 끼워지며 상기 하우징의 길이 방향으로 형성되는 전극홀을 구비하는, 전기탈이온 필터 조립체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연결체는, 제1전극홀을 갖는 연결부재 및 상기 연결부재의 하단에 압착되며 제2전극홀을 갖는 고무패킹을 포함하는, 전기탈이온 필터 조립체.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1전극홀의 직경은 상기 제2전극홀의 직경보다 크고, 제2전극홀의직경은 전극의 직경보다 작은, 전기탈이온 필터 조립체.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1전극홀은 내벽면이 하측으로 좁아지는 형태로 형성된, 전기탈이온 필터 조립체.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1전극홀의 가장 작은 직경은 상기 제2전극홀의 직경보다 큰, 전기탈이온 필터 조립체.
   
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연결부재는 외벽면의 일부에 오링(O-ring)을 결합할 수 있는 홀을 갖는, 전기탈이온 필터 조립체.

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