KR960002257B1 - 제빙정수의 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

제빙정수의 방법 및 장치

제1도는 본 발명의 사시도.

제2도는 본 발명의 캡을 분해한 사시도.

제3도는 본 발명의 냉판저면사시도.

제4도는 본 발명의 노즐판 사시도.

제5도는 본 발명의 노즐판 단면도.

제6a도는 불순물을 함유한 물의 제빙전 실시예 정면도.

(b)는 불순물을 함유한 물의 제빙후 실시예 정면도.

제7도는 살수식 제빙실시예 사시도.

제8도는 초음파 진동식 제빙실시예 사시도.

제9도는 제빙된 얼음이 부도체가 되는 실시예 정면도.

제10도는 본 발명의 분사노즐이 천공된 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 냉판 2 : 노즐판

3 : 미끄럼대 4 : 집수정

5 : 얼음저장용기 6 : 정수저장용기

7 : 순환펌프 101 : 동파이프

102 : 격벽 103 : 작은공간

104 : 공기통로 105 : 조절봉

201 : 분사노즐 202 : 유입공

301 : 작동레바 401 : 인입구

402 : 퇴수구 403 : 파이프

501 : 얼음 502 : 고압라인

503 : 배수공 601 : 액분리용 파이프

602 : 정수

본 발명은 제빙정수기에 관한 것으로, 순수한 얼음과 정수된 물을 동시에 얻을 수 있도록 함을 그 목적으로 하고 있다. 이는 불순물이 함유되어 있는 물을 냉판에 살수하면 순수한 물만이 냉판에서 결빙이 됨과 동시에 불순물은 순순한 물에 의해서 분리가 되고 일정한 두께까지 반복해서 결빙작업이 이루어지고 나면 냉동기의 냉판(증발기)에 결빙된 얼음이 탈빙되어 떨어지면서 조각난 조각얼음은 얼음통에 쌓이고 또한 냉동기의 고압(응축기)열로서 얼음을 자동으로 해빙시키기 때문에 순수한 정수만을 얻을 수 있는 것이다.

종래의 정수기는 휠터 또는 내용물(맥반석 등)을 정기적으로 교환해서 사용해야 하는 불편이 있었음은 물론 휠터를 장기간 사용했을 때 수질이 변하게 되는 문제점이 있었고 물분자보다 적은 이물질은 휠터 또는 내용물을 통과하기 때문에 순수한 정수를 얻을 수 없었던 것이다.

또한 외국에서는 자동제빙기가 있었지만 이러한 제빙기는 제빙에만 주력하였기 때문에 정수 및 순수한 얼음의 결정체를 얻을 수 없었고 제빙되는 냉판이 수평, 수직으로 되어 있어 탈빙할 때 기계적으로 탈빙하였을 뿐만 아니라 결빙되는 얼음의 두께를 조절하는 방법으로 온도감구 및 시간설정으로 조절하였기에 얼음두께가 일정하지 못하였던 것이다.

본 출원인은 상기와 같은 난제를 해결하고자 제빙에 대한 여러가지 실험을 하여 아래와 같은 실험결과를 얻어낸 것이다.

[실험 1]

제6a도의 도면에서 보는 바와같이 냉판(1)(증발기) 위에 동제컵(8)을 올려 놓고 미세한 중금속의 불순물(9)(동가루, 납가루)이 함유된 물(10')을 동제컵(8)에 담아서 천천히 결빙시키면 냉판(1)에 접촉되어 있는 동제컵(8)의 바닥(밑부분)부터 동결되면서 제6b도의 도면과 같이 최종적으로는 부피가 늘어나 동제컵(1) 중앙상부가 볼록해지면서 완전히 결빙이 된다.

이때 볼록한 지점(최종결빙점)의 일부분을 체취하여 보면 밑바닥에 있어야할 무거운 금속물(9)이 최종결빙점에 모이는 것을 알 수 있었다.

이 실험에 의하면 물(10)이 결빙될 때 물분자끼리만 결빙이 되고 중금속(9)은 배척하려는 특성을 갖고 있음을 알게 된 것이다.

[실험 2]

제7도에서 보는 바와같이 커피를 용해시킨 갈색의 물을 물탱크(11)에 넣은다음 이물은 순환펌프(7)를 이용해서 분사파이프(2)에 천공된 배출공(13)을 통하여 냉판(1)(냉동기의 증발기)으로 살수하여 보았을 때 물이 빠른속도로 많이 흘러내린 곳의 얼음은 투명정결하지만 물이 약하게 흐른곳의 얼음은 갈색(커피색)으로 얼음이 결빙되어 있는 것을 알 수 있었다.

[실험 3]

제8도에서 보는 바와같이 스테인레스물통(14)의 저면부에 초음파 진동판(15)을 부착시키고 물통(14)내부로 불순물을 함유한 물(10)을 담은 다음 냉판(1)(증발기)의 밑부분을 물과 접촉시킨 후 냉동기를 가동하여 냉판(1)을 냉각시키고 물통(14)의 저부에 부착된 초음파 진동판(15)에 초음파를 20㎑~40㎑의 파형으로 진동시켜주면 냉동기의 냉판(1)(증발기)에 붙은 얼음은 투명정결하게 결빙되는 것을 알 수 있으나 이는 소음이 심하고 장시간 사용하면 고장이 심하여 실용성이 문제점이 있었다.

상기 실험에 의해서 알 수 있는 바와같이 실험 2의 살수식 제빙방법이 무난하다는 것을 알 수 있으나 이는 결빙속도를 알맞게 냉동기의 능력(HP)을 잘 결정하고 정밀한 살수를 하여야만 순수한 정수만을 얻을 수 있는 것이다. 물에 각종 유기물, 질화물 또는 인산물이 포함된 물분자는 빙점이 낮기 때문에 냉동기의 냉판(증발기)에 물을 살수하게 되면 순수한 물분자 -1℃만 되어도 결빙되지만 불순물을 포함하는 물을 빙점이 낮아 결빙되지 않고 있을 때 계속되는 살수에 의해서 결빙된 얼음의 표면에 부착된 불순물을 이탈시키면서 그 자리에 다시 순수물만이 결빙이 된다.

이와같이 계속 반복하여 작용함으로서 냉판에는 순수한 물분자만이 결빙되어 얼음을 형성하는 것이다.

상기 실험에 의해서 본 발명은 살수식을 택하여 제작된 것으로 그 구조를 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 사시도이고 제2도는 본 발명의 분해사시도로서 물을 결빙시키주는 냉판(1)의 상부에는 동파이프(101)를 부착하고 동파이프(101)는 냉동기(도면에 미도시)와 연결한다. 냉판(1)저면으로는 다수의 격벽(102)이 서로 종, 횡으로 교차되어 다수의 작은공간(103)을 형성하고 상기 격벽(102) 사방으로 공기가 통하도록 공기통로(104)를 천공한다.

그리고 냉판(1) 상부중앙으로 결빙되는 얼음의 두께를 조절하는 조절봉(105)을 유착시키고, 상기 냉판(1)의 하단에는 다수의 분사노즐(201)과 다수의 유입공(202)이 서로 파형을 이루면서 천공된 노즐판(2)을 경사지게 설치하고, 상기 노즐판(2) 전방으로는 미끄럼대(3)를 경사지도록 장착하고, 또한 미끄럼대(3) 상면으로는 작동레바(301)를 설치하여서 상기 노즐판(2)과 미끄럼대(3)의 하단으로 집수정(4)을 부착한다. 상기 집수정(4)의 측부에 형성된 물의 인입구(401)와 불순물을 배출하는 퇴수구(402)는 이중관으로 분리되게 형성되어 있기 때문에 열교환이 이루어진다. 상기 집수정(4)의 측부에는 순환펌프(7)를 장착하여서 집수정(4)과 노즐판(2)을 파이프(403)로 연결하여 물이 순환되도록 한다. 또한 집수정(4) 하단으로는 탈빙된 얼음(501)을 모아 담을 수 있는 얼음저장용기(5)를 장착하고 얼음저장용기(5) 하단부에는 냉동기의 뜨거운 고압라인(502)을 부착시켜 얼음을 해빙할 수 있도록 하고 해빙된 물이 배수되게 배수공(503)을 천공한다.

상기 얼음저장용기(5) 하단으로는 해빙된 정수를 받아서 저장할 수 있는 정수저장용기(6)를 부착하고 그 내벽으로는 액분리용 냉각파이프(601)를 부착하여 항상 일정한 온도의 정수를 얻을 수 있도록 구성된 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 제빙빙수의 방법 및 장치에 대한 작용효과를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에서 보는 바와같이 냉동기와 연결된 냉판(1)으로 물이 살수될 때 분당 1㎜ 두께로 물이 결빙되면서 얼음이 붙게되는데 이때 소요되는 물의 양은 1㎠당 100㏄ 정도의 물이 분사노즐(201)을 통하여 고루 살수되면서 결빙이 이루어진다.

즉, 집수정(4)에 천공된 인입구(401)에 상수도와 연결된 수도꼭지 등을 연결한 후 물을 집수정(4)으로 통수시켜 집수정(4)에 일정량의 수위로 물이 채워지면 냉도기와 순환펌프(7)가 가동하게 된다.

이때 순환펌프(7)는 집수정(4)의 물을 연결파이프(403)을 통해서 노즐판(2)으로 펌핑하고 냉동기의 가동으로 동파이프(101)는 프레온가스가 증발되어 냉판(1)을 냉각시켜준다.

또한 노즐판(2)에 펌핑된 물은 다수 천공된 분사노즐(201)을 통하여 분사되고 분사된 물은 냉판(1) 저면으로 다수의 격벽(102)이 서로 종, 횡으로 교차되어서 형성된 다수의 작은공간(103)에 부딪치게 된다.

작은공간(103)에 부딪친 물중에서 순수한 물은 냉판(1)에 붙어 결빙이 되지만 불순물은 빙점이 낮으므로 결빙이 되지 못하고 순수한 물이 결빙된 표면에 붙어있게 된다. 이때 연속으로 분사되는 물이 냉판(1)에 결빙된 얼음에 부딪칠 때 얼음의 표면에 붙어있던 불순물을 밀어내어 떨어뜨리고 순수한 물만 얼음위로 재차 결빙이 된다. 그리고 빙점이 낮은 불순물은 노즐판(2)으로 떨어져 노즐판(2)의 골에 형성된 유입공(202)을 통해서 집수정(4)으로 흘러들어가게 되는 것이다.

이와같은 작용이 반복되면서 냉판에는 결빙작업이 계속해서 이루어지게 된다.

이때 물을 분사하는 방법에 따라 정수의 생명이 결정이 된다. 즉, 제10도의 분사노즐이 천공된 평면도에서 보는 바와같이 물을 분사하는 노즐판(2)에 형성된 분사노즐(201)은 가로 3㎝ 세로 3㎝ 면적 9㎠당 1.5㎜의 분사노즐(201)이 4개가 천공되어 있어 0.45㎏/㎠의 압력으로 분사됨으로써 빈틈없이 골고루 냉판(1)에 부딪쳐 결빙을 할 수 있는 것이다.

물이 완전결빙이 되면 조절봉은 1㏁으로 부도체가 된다. 이는 제9도에 도시된 얼음이 부도체가 되는 실시예 정면도에서 보는 바와같이 동제물통(14)에 물을 담은 후 물속에 동판을 넣고 동판과 물통에 전류계(16)를 연결하여 전류를 통하면 물은 결빙이 시작되면서 완전결빙이 되면 전류계(16)가 정지상태로 되는 것을 알 수 있는 실험이다.

이상과 같이 원하는 두께로 얼음이 결빙되면 조절봉(105)의 감지에 의해서 순환펌프(7)는 정지되면서 물의 순환을 중지시키고 냉판(1)의 상부면에 부착된 동파이프(10)로는 냉동기의 뜨거운 응축가스가 역행되면서 냉판(1) 저면에 결빙된 얼음을 탈빙시킨다. 또한 얼음이 냉판(1)에서 손쉽게 탈빙될 수 있도록 격벽(102)에 형성된 작은공간(103)의 사방으로 공기통로(104)가 연결되어 있기 때문에 외부의 공기가 흡입되면서 사방의 공기통로(104)를 따라 공기가 흩어지면서 간단히 냉판(1)에 결빙된 얼음을 탈빙시킬 수 있다.

탈빙된 얼음은 바로 하단으로 경사지게 설치된 노즐판(2)으로 떨어지면서 미끄럼대(3)위로 미끄러져 내려가다가 얼음저장용기(5)내로 떨어지면서 조작얼음이 되어 쌓이게 된다. 이때 냉판(1)에 결빙된 얼음(501)이 탈빙되는 시간은 약 3분이 소요된다.

이 시간동안에 집수정(4)에 남아있던 물은 회수되고 다시 새로운 물이 집수정(4)으로 들어오게 된다.

이때 입수관과 퇴수관이 서로 이중관으로 되어 있기 때문에 열교환을 하게 되는 것이다.

또한 냉판(1)에서 탈빙된 얼음(101)이 노즐판(2)을 따라 미끄러져 내려오면서 미끄럼대(3)의 상단에 설치된 작동레바(301)를 밀어주게 되면 작동레바(301)은 순환펌프(7)를 가동시켜 집수정(4)에 새로채워진 물을 노즐판(2)으로 펌핑하고 냉판(1)은 냉각되어 결빙이 이루어진다.

상기와 같은 작용이 반복되면서 얼음저장용기(5)에 채워진 얼음(501)을 해빙시키면서 배수공(503)을 통해 배출시키면 정수저장용기(6)내로 정수는 저장이 되는 것이다. 저장된 정수(602)는 정수저장용기(6)의 내벽에 액분리용 냉각파이프(601)가 냉동기와 연결되어 있는 항상 4~8℃의 온도를 유지하고 있다.

그리고 저수저장용기(6)내로 일정량의 정수(602)가 채워지게 되면 냉동기의 고압라인(502)의 전자변이 멈추어 해빙을 중지시킨다.

또한 얼음저장용기(5)내로 일정량의 얼음(501)이 가득차면 자동으로 제빙정수기는 정지가 되도록 되어 있다. 그러나 얼음(501)과 정수(602)를 사용하게 되면 자동으로 제빙정수기를 가동이 되는 것이다.

이와같이 제빙정수되는 본 발명의 제빙정수효과가 얼마나 좋은지를 알아보기 위해서 본 출원인은 1992.12. 10일경 한강마포의 물을 운반하여서 한강물과 본 발명에 의해 처리된 정수의 수질검사표를 한국화학 연구소에 의뢰하여서 아래와 같은 시험성적에 대한 결과가 나온 것입니다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명은 가정이나 직장 등에서 손쉽게 제빙정수하여 깨끗하고 순수한 정수를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 해변 또는 섬지방의 지하수나 석회분이 많은 지방의 물을 제빙하여 정수함으로서 완전한 식수를 얻을 수 있다.

특히 가정에서는 1/3HP의 냉동기를 부착하여 정수하면 1일 20㎏의 얼음 또는 정수를 생산할 수 있고 영업용은 이에 비례하여 용량을 높여 사용할 수 있는 것으로 유용한 것이다.

Claims (3)

1. 불순물을 함유하고 있는 물을 냉판으로 분사하여 결빙을 시키고 이때 분사되는 물은 결빙된 얼음표면에 붙어있는 불순물을 이탈시키게 되고 불순물이 이탈된 얼음표면에 순수한 물만이 얼어붙어서 결빙이 되는 것을 연속적으로 반복하고 이 결빙에서 얻어진 조각얼음을 사용하거나 그 얼음을 해빙하여서 정수하도록 구성된 것을 특징으로 하는 제빙정수방법.
2. 물을 모아주는 집수정(4)의 상부로는 물을 분사시켜주고 분사되어 떨어진 물을 유입하는 노즐판(2)과 탈빙된 얼음을 인도하는 미끄럼대(3)를 경사지게 설치하고 상기 노즐판(2)의 상부로는 분사되는 물을 결빙시켜주고 이 결빙된 얼음을 탈빙시켜주는 냉판(1)을 설치하고 상기 집수정(4) 하부로부터는 탈빙된 조각얼음(501)을 저장하는 얼음저장용기(5)와 해빙된 정수(602)를 저장하는 정수저장용기(6)를 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 제빙정수방법.
3. 제2항에 있어서, 결빙 및 탈빙이 이루어지는 냉판(1)의 상부면에는 동파이프(101)와 얼음두께를 조절하는 조절봉(105)을 설치하고 그 저면으로는 공기가 통하도록 공기통로(104)가 천공된 다수의 격벽(102)을 종횡으로 교차시켜 다수의 작은공간(103)을 형성하고, 경사지게 설치된 노즐판(2)의 상면으로는 물을 분사하는 다수의 분사노즐(201)과 분사되어 떨어진 물을 유입하는 다수의 유입공(202)이 파형(산, 골)을 이루면서 천공되고, 경사지게 설치된 미끄럼대(3)의 상면으로는 작동레바(301)을 형성하고, 물이 순화되도록 인입구(401)와 퇴수구(402)가 천공된 집수정(4)의 일측부에는 순환펌프(7)를 부착하여서 집수정(4)과 노즐판(2)을 파이프(403)로 연결하여 설치하고, 조작얼음(501)을 해빙시켜주는 고압라인(502)을 얼음저장용기(5)의 하부에 부착하고 정수(602)를 항상 일정한 온도로 유지시켜주는 액분치용 냉각파이프(601)를 정수저장용기(6)의 내벽에 부착하여서 구성된 것을 특징으로 하는 제빙정수장치.