WO2011013933A2 - 이온수기 자동유로전환장치와 동기화된 급수유량조절장치 - Google Patents

이온수기 자동유로전환장치와 동기화된 급수유량조절장치 Download PDF

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WO2011013933A2
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water supply
outlet
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권순선
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주식회사 이오니아
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44—Mechanical actuating means
    • F16K31/52—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam
    • F16K31/524—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with a cam
    • F16K31/52408—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with a cam comprising a lift valve
    • F16K31/52416—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with a cam comprising a lift valve comprising a multiple-way lift valve
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40—Liquid flow rate

Definitions

  • the present invention relates to an ionizer group that electrolyzes water to produce acidic and alkaline water.
  • Alkaline water generated by ionized water is mainly used as drinking water and acidic water is used as disinfectant water.
  • acidic water is mostly treated with wastewater, so it is more economical to generate more alkaline water than acidic water during electrolysis.
  • the present invention provides a water supply flow rate adjusting device for adjusting the amount of water supplied to the cathode chamber for generating alkaline water flows more than the amount of water supplied to the anode chamber. That is, the present invention relates to a water supply flow rate adjusting device for an ionizer which supplies different amounts of water supplied to the cathode chamber and the anode chamber of the electrolytic cell, and in particular, does not operate by fixing the voltage applied to the electrode chamber of the electrolytic cell. In the ionizer which operates by switching the positive and negative polarity, the water supply flow control device automatically changes the relative ratio of the amount of water supplied to the anode chamber and the cathode chamber in synchronization with the polarity of the voltage applied to the polar chamber. It is about.
  • the properties of the ionized water, that is, alkalinity or acidity, of the ion chamber are changed.
  • the ionized water discharged from the outlet of the ionizer by automatically switching the flow path of the ionized water flowing out of the outlet of the electrolytic cell. It provides a technology that works by synchronizing the control of the automatic flow channel switching device to keep the water phase constant at all times with the water flow control device described above.
  • ionized water generators are called ionizers or reducing water groups.
  • ionized water generators are equipped with a water purifier and an electrolyzer, where tap water and the like are purified by a water purifier and then transferred to an electrolyzer, where acidic and alkaline ionized water is used for electrolysis.
  • an ionized water group or an ionized water generator is used in combination.
  • the electrolytic cell is divided into two poles by partition walls through which only ions with electrical properties can pass.
  • water is electrolyzed to generate alkaline ionized water and acidic ionized water. Will be.
  • Alkaline ionized water produced in this way is known to be effective in improving acid constitution.
  • Alkaline ionized water is mainly used for beverages, and acidic ionized water is used as skin beauty water or disinfectant water.
  • the electrolyzer chamber of the ionizer has a problem that the solids are formed in the cathode after prolonged use, which hinders the electrolysis. Therefore, the anode chamber always applies a fixed polarity voltage, so that the anode chamber is always used as the anode chamber and the cathode chamber is always used as the cathode chamber. Rather, a method of operating by periodically switching the polarity of the applied voltage is commonly used.
  • Korean Patent Nos. 308, 448 and 370, 510 disclose the automatic flow path switching valve source technology that maintains the properties of the ionized water discharged from the final intake port in conjunction with the polarity switching of the voltage applied to the electrolytic cell chamber.
  • the amount of water supplied to the cathode chamber is maximized in conjunction with the automatic flow path switching technique for maintaining the properties of the ionized water discharged to the outlet in conjunction with the polarity switching of the voltage applied to the electrolytic cell. It is recognized that a water supply flow rate control device is required to minimize the water supply to the anode chamber.
  • a first object of the present invention is to provide a relatively small amount of water supply source in the anode chamber based on the water supply flow rate supplied to the electrolytic cell cathode chamber in which alkaline water is produced in order to prevent waste of acidic water generated in the electrolytic cell anode chamber. It is to provide a water supply flow rate adjusting device for adjusting the water supply flow rate supplied to the electrolytic cell chamber so that it can be supplied.
  • the second object of the present invention is, in addition to the first object, in the ionizer in which the polarity of the voltage applied to the electrolytic cell chamber is periodically switched in order to prevent scale formation, the flow rate of the feed water supplied to the polar chamber in conjunction with the polarity switching. It is to provide a water supply flow rate control device for automatically adjusting.
  • a third object of the present invention in addition to the first object, in conjunction with the automatic flow path switching valve for allowing the ionized water of a constant property to be discharged to the final outlet of the ionized water generator, supplying the flow rate of the water supply to the polar chamber of the electrolytic cell is polarized It is to provide a water supply flow rate control device.
  • a fourth object of the present invention in addition to the first object, is to provide an ionizer equipped with a device for automatically adjusting the water supply flow rate along with the flow path adjustment in conjunction with the polarity switching of the voltage applied to the electrolytic cell chamber.
  • the water supply flow rate device comprises a housing and a body for vertical movement in the housing.
  • the housing of the water supply flow rate device according to the present invention includes an inlet receiving water to the side wall, and a first outlet and a second outlet on the side wall for controlling the flow rate of the water supplied to the inlet.
  • the body that moves up and down between the first point and the second point as if the piston movement inside the cylinder-shaped housing is composed of a cut upper layer and a lower layer, the upper layer is different from each other across the partition wall It is cut to form a first space having a fresh water volume and a second space (volume of the first space ⁇ a volume of the second space), and the lower layer portion has a third space having a different fresh water volume with another partition wall therebetween; It is cut to form a fourth space (volume of the third space ⁇ volume of the fourth space).
  • the present invention proposes a rotary cam that rotates by a motor as a means for providing a driving force to move the body up and down between the first point and the second point within the housing.
  • the rotary cam driving the body of the water supply flow rate device according to the present invention may have a shape of an ellipsoid, and the body moves up and down by pressurizing the body using different diameters in the major axis direction and the minor axis direction. Determine the distance.
  • the first space is aligned with the first outlet and the second space is aligned with the second outlet to be introduced through the inlet.
  • the water supply is distributed by the volume ratio of the first space and the second space and is discharged to the first outlet and the second outlet, respectively.
  • the third space is aligned with the first outlet
  • the fourth space is aligned with the second outlet, so that the water supplied through the inlet is in the third space. It is divided by the volume ratio of the fourth space and is characterized in that the water exit to the first outlet and the second outlet, respectively. The distance between the first point and the second point becomes the stroke distance.
  • the water supply flow rate adjusting device further includes a first slider, and as the cam of the ellipsoid shape driven by the electric motor rotates, the first slider contacting the ellipsoid outer surface of the rotating cam having a long axis and a short axis is housed.
  • the body which moves up and down inside is pressed to reciprocate up and down between the first point and the second point.
  • the housing of the water supply flow rate control device is provided with an elastic member for applying a restoring force in a direction opposite to the pressing direction of the rotary cam for pressing the first slider, the outer surface in the long axis direction of the rotary cam is the first slider
  • the body is moved to a second point, and when the outer surface in the short axis direction of the rotary cam is in contact with the first slider, the body is moved to the first point.
  • the flow path switching device may also be configured with a valve housing having a cylinder shape and a valve body for vertically reciprocating movement therein.
  • the side wall of the flow path switching device is provided with an ion water inlet for receiving ionized water generated in the electrolytic cell chamber, and a first outlet and a second outlet for switching out the flow path of alkaline or acidic water introduced into the ionized water inlet.
  • the valve body of the flow path switching device to switch the flow path of the ionized water introduced into the ionized water inlet by alternately opening and closing the first outlet and the second outlet when the vertical movement in the valve housing.
  • the ionized water to be discharged to the final outlet can operate in conjunction with the polarity change of the voltage applied to the electrolytic cell so that the ionized water can always be discharged, and the alkaline water is discharged in large quantities and the acidic water is discharged in small quantities. Done.
  • the flow rate of the feed water supplied to the cathode chamber and anode chamber of the electrolytic cell by adjusting the flow rate of the feed water supplied to the cathode chamber and anode chamber of the electrolytic cell, it is possible to minimize the amount of acidic water that is generally treated waste water.
  • the flow rate of the water supply to the polar chamber in which the polarity is switched is also linked to be adjusted. Therefore, it is possible to prevent waste of water resources by producing acidic water unnecessarily and treating the waste water.
  • FIG. 1 is a view showing a system configuration of an electrolytic cell having a water supply flow rate adjusting device according to the present invention.
  • Figure 2 and Figure 3 is a view showing a configuration for adjusting the amount of water supplied to the electrolytic cell water supply flow rate adjusting device of the present invention.
  • 4 to 9 is a view showing an embodiment in which the water supply flow rate adjusting device according to a preferred embodiment of the present invention adjusts the amount of water supplied to the electrolytic cell.
  • FIG 10 and 11 are separate views showing the operation of the flow path switching device according to the preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a system configuration of an electrolytic cell having a water supply flow rate adjusting device according to the present invention.
  • the water supply flow rate control device 40 according to the present invention is shown, the water supply flow rate control device 40 in each pole of the electrolytic cell 10 consisting of two poles (10a, 10b) Supply by adjusting the water supply flow rate. That is, a small amount of water is supplied when the polar chamber acts as the anode chamber, and a large amount of water is supplied when the polar chamber serves as the cathode chamber.
  • the polar chambers 10a and 10b constituting the electrolytic cell 10 are illustrated with only two chambers in order to easily understand the concept.
  • a plurality of partition walls 10c are installed and an anode chamber and
  • the cathode chambers may be alternately positioned to form the polar chambers in a plurality of chambers.
  • the first water supply line 56 and the second water supply line 57 through which the water supplied by the water supply flow rate adjusting device 40 according to the present invention is supplied to the electrolytic cell are illustrated in FIG. 1.
  • the relative ratio of the water supply flow rate supplied through the first water supply line 56 and the second water supply line 57 is determined by the water supply flow rate controller 40, and the polarity change of the voltage applied to the electrolytic cell chamber is performed.
  • the relative ratio of the feed water flow rate is synchronized to the first water supply line 56 and the second water supply line 57 is also automatically switched.
  • the water supply flow rate of the first feed line 56 is relatively increased, and a positive voltage is applied to the second pole chamber 10b. Since it is applied to act as an anode chamber, the water supply flow rate is reduced in the second water supply line 57, so that the production of acidic water in the second pole chamber 10b is relatively smaller than the production of alkaline water in the first pole chamber 10a. Adjust it if possible.
  • the first pole chamber 10a is positive.
  • the amount of water supplied to the first water supply line 56 is reduced and the amount of water supplied to the second water supply line 57 is increased.
  • the water supply flow rate adjusting device 40 adjusts the water supply flow rate.
  • the flow path switching valve 20 is alkaline acid and acidic water that is discharged from the first pole chamber 10a and the second pole chamber 10b to the first discharge line 62 and the second discharge line 63, and finally In 64, the acidic ionized water is always withdrawn and the alkaline export water hole 65 switches the flow path so that the alkaline water is always withdrawn.
  • the control device 30 controls the flow rate control of the water supply flow rate control device 40 and the flow path switching valve 20 in accordance with the polarity change of the voltage applied to the electrolytic cell 10 by the polarity switching control line 72.
  • the signals of the line 71 and the flow path switching control line 73 are synchronized and controlled together. That is, the polarity switching control line 72, the flow rate control control line 71 and the flow path switching control line 73 all operate in conjunction with each other.
  • control device 30 may be controlled by a microprocessor, and when the rotary cam driven by the motor rotates using a solenoid valve, a three-way valve, or other rotary cams, 40 and the flow path switching valve 20 can be controlled to be synchronized together.
  • the flow path switching device may be applied to the valve disclosed in the publications of Korean Patent Nos. 308,448 and 370,510 invented by the inventor of the present application.
  • the alkaline water discharged water is discharged. It is desirable to design the size of the pipe relatively large compared to the acid water outlet pipe.
  • FIG. 2 and 3 is a view showing a configuration in which the water supply flow rate adjusting device according to a preferred embodiment of the present invention adjusts the amount of water supplied to the electrolytic cell.
  • an ellipsoidal rotary cam 100, a first slider 120 and a second slider 110, a pair of left and right flow path switching valves, and a water supply flow rate control device at the lower end thereof are provided.
  • the first slider 120 presses the body 140 moving in the housing 240 of the water supply flow rate adjusting device so that the first and second outlets 240b and 240c are formed on both sides of the housing 240. Adjust the water supply to the water.
  • the first slider 120 when the outer circumferential surface of the long axis direction of the rotary cam 100 that is rotated by driving a motor (not shown) is in contact with the first slider 120, the first slider 120 is provided. ) Is pushed and pushed, and the first slider 120 pushes down the body 140 again.
  • the amount of alkali water is relatively higher than that of the second pole chamber 10b. Is generated.
  • a positive voltage is applied to the second polar chamber 10b having a small amount of feed water supplied through the second outlet 240c to generate acidic water, and the amount of generated ionized water is also less, thereby reducing waste of water for wastewater treatment. You can stop it.
  • the second slider 110 is mounted in the opposite direction of the first slider 120 pressed by the rotary cam 100 shown in Figs.
  • the 110 and a pair of flow path switching valve it is possible to always come out of the constant state of the ion water.
  • the pair of flow path switching valves are composed of valve bodies 220 and 320 that vertically move in the valve housings 210 and 310, and the valve housings 210 and 310 may include first and second outlets 211 and 311 and second outlets, respectively.
  • the valve bodies 220 and 320 are composed of valve body heads 220a and 320a and valve body rods 220b and 320b, and valve body heads 220a and 320a are valve housings. Ascending upwards 210, 310 closes the first outlets 211 and 311, and descending downwards closes the second outlets 212 and 312.
  • the elastic member 290, 390 is mounted on the upper or lower cylindrical surface of the valve housing 210, 310, the elastic member 290, 390 of the valve body (220, 320) While supporting and supporting the valve body rods 220b and 320b, when the second slider 110 is raised and pressurized, the valve bodies 220 and 320 are raised.
  • FIGS. 4 to 9 are three-dimensional views showing a configuration in which the water supply flow rate adjusting device according to the preferred embodiment of the present invention controls the water supply amount supplied to the electrolytic cell in synchronization with the flow path switching valve.
  • the water supply flow rate control device controls the water supply amount supplied to the electrolytic cell in synchronization with the flow path switching valve.
  • the microprocessor can be used for control, and various forms of valves can be applied to realize the spirit of the present invention.
  • FIG. 4 shows the configuration as an embodiment of a system to which the water supply flow rate adjusting apparatus according to the present invention is applied. 4, there is shown a flow path switching device 20 consisting of a water supply flow rate control device 40 and a pair of valves.
  • the water supply flow rate adjusting device 40 shown in FIG. 4 regulates the flow rate of the water supplied through the inlet 240a, and discharges it to the first water supply line 56 and the second water supply line 57.
  • 4 conceptually illustrates the polar chamber 10a and the polar chamber 10b separately, but are not necessarily separately manufactured.
  • the flow path switching device 20 shown in Figure 4 is composed of two valves, each valve has an inlet and two outlets, one of the left and right outlets of each valve crosses the other side outlet (cross) are connected to each other. At this time, it is necessary to pay attention to the fact that the pipe flowing with alkaline water will have more flow rate than the pipe through which acidic water flows, so that the thickness of the pipe is thick in the drawing of FIG.
  • FIG. 5 is a view showing the inside of the water supply flow rate device and the automatic flow path switching device according to the present invention incision. 5 to 9, it is noted that the left and right sides of the blast furnace drawing are shown in contrast to FIG. 4 because the direction in which the system of FIG. 4 is cut out and perspective is reversed.
  • the water supply flow rate adjusting device 40 includes a housing 240 and a body 140 that moves up and down inside the housing 240.
  • the body 140 constituting the water supply flow rate adjusting device has a cylindrical piston having body rods 140a and 140g above and below, and the sidewall of the cylindrical piston body 140 is partially cut.
  • the first partition wall 140c the center of which the body rod 140a connects and supports the lower plate 140b, the middle plate 140d, the upper plate 140f, the lower plate 140b and the middle plate 140d connected to the center, and the center plate 140d. It consists of the 2nd partition wall 140e which connects and supports the board
  • the first space 133a and the second space 133b are respectively divided into spaces of different volumes by the first partition wall 140c between the lower plate 140b and the middle plate 140d.
  • a third space 133c and a fourth space 133d which are formed in the space between the middle plate 140d and the top plate 140f and are partitioned into spaces having different volumes by the second partition wall 140e. 140).
  • the first partition wall 140c and the second partition wall 140e are not formed at centrally symmetric positions, but are formed at a position biased to one side, so that the volume of the space formed at both sides is different from each other. It can be found.
  • the first partition wall 140c is positioned such that the volume of the first space 133a is larger than that of the second space 133b, and the third space 133c of the third space 133c.
  • the second partition wall 140e is positioned so that the volume is smaller than the volume of the fourth space 133d.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which a body of a water supply flow rate adjusting device according to the present invention shown in FIG. 6 is mounted in a housing.
  • the housing 240 constituting the water supply flow rate control device 40 according to the present invention is the first inlet 240b and the second outlet to adjust the flow rate of the inlet 240a and the flow rate of the water inlet 240c is provided in the side wall. It is connected to the first water supply line 56 through the first outlet 240b and is connected to the second water supply line 57 through the second outlet 240c.
  • FIG. 8 and 9 is a view showing an embodiment in which the water supply flow rate control device and the flow path switching device in accordance with the present invention by operating by rotating cam
  • Figure 8 is the outer surface in the short axis direction of the rotary cam to press the body 9 shows a case in which the outer surface in the major axis direction presses the body.
  • the body 140 moves up and down, and thus the housing
  • the first outlet 240b provided on the sidewall 240 is aligned with and communicated with the first space 133a or the third space 133c
  • the second outlet 240c provided on the sidewall of the housing 240 is second to the second outlet 240b. It is aligned with and communicates with the space 133b or the fourth space 133d.
  • the flow path switching device constitutes a system by a pair of valves, each valve is inside the valve housing (210, 310) and the valve housing (210, 310) Consists of the valve body 220, 320 to move up and down.
  • the valve bodies 220 and 320 are composed of valve body heads 220a and 320a and valve body rods 220b and 320b.
  • the valve housings 210 and 310 include ionized water inlets 209 and 309 through which ionized water is introduced, and when the long axis outer surface of the rotary cam presses the valve body rods 220b and 320b by the rotation of the rotary cam, The body heads 220a and 320a are lifted up in the valve housings 210 and 310 to close the first outlets 211 and 311, and the short axis outer surface of the rotary cam opens the valve body rods 220b and 320b. When the pressure is lowered downward, the flow path is changed by closing the second discharge ports 212 and 312.
  • an ellipsoidal rotary cam 100, a first slider 120 and a second slider 110, a pair of left and right flow path switching valves, and a water supply flow rate control device at the lower end thereof are provided.
  • the first slider 120 presses the body 140 moving in the housing 240 of the water supply flow rate adjusting device so that the first and second outlets 240b and 240c are formed on both sides of the housing 240. Adjust the water supply to the water.
  • the outer circumferential surface of the rotary cam 100 that is rotated by the driving of a motor has a first slider 120.
  • the first slider 120 is pushed and pushed, and the first slider 120 pushes the body 140 again to push down.
  • the body 140 reciprocating up and down in the housing 240 of the water supply flow rate adjusting device is based on a cylindrical piston shape, and a body rod receiving a force pushed by the first slider 120 at the center of the cylindrical piston body. 140a and 140g are formed, and the 1st, 2nd, 3rd, and 4th spaces 133a, 133b, 133c, and 133d which water can pass are formed by cutting the cylindrical side wall surface of a cylindrical piston body.
  • the first, second, third, and fourth spaces 133a, 133b, 133c, and 133d formed in the cylindrical piston body include a lower plate 140b, a middle plate 140d, an upper plate 140f, and a lower plate constituting the body. It is defined by the first partition wall 140c that connects and supports the center plate 140d, and the second partition wall 140e that connects and supports the center plate 140d and the top plate 140f.
  • the first space 133a is cut to have a volume larger than that of the second space 133b to form the first partition wall 140c, and the third space 133c is the fourth space.
  • the second bulkhead 140e is formed by cutting to have a smaller volume than the space 133d.
  • an elastic member 190 is mounted on the outside of the housing 240 to apply an elastic force to the body rod 140a.
  • the first outlet 240b of the housing 240 is The second space 240c is aligned with the first space 133a, and the second outlet 240c is aligned with the second space 133b.
  • the water supply entering the inlet 240a of the housing 240 is directed to the second outlet 240c toward the first outlet 240b. Adjusted to flow more than the side.
  • the ratio of the amount of water supplied to the first outlet 240b and the second outlet 240c may be adjusted by the volume ratio of the first space 133a and the second space 133b which have been cut.
  • a negative voltage is applied to the first pole chamber 10a to act as a cathode chamber, and thus, relatively more than the second pole chamber 10b. Positive alkaline water is produced.
  • a positive voltage is applied to the second pole chamber 10b having a small amount of feed water supplied through the second outlet 240c to generate acidic water, and the amount of generated ionized water is also small, thereby reducing waste of water for wastewater treatment. You can stop it.
  • the body 140 may be restored by the restoring force of the elastic member 190. Is moved upward, the third space 133c of the housing 240 is aligned with the first outlet 240b, and the fourth space 133d is aligned with the second outlet 240c.
  • the second slider 110 is mounted in the opposite direction of the first slider 120 pressed by the rotary cam 100 shown in Figs.
  • the 110 and a pair of flow path switching valve it is possible to always come out of the constant state of the ion water.
  • valve bodies 220 and 320 which vertically move in the valve housings 210 and 310, and the valve housings.
  • (210, 310) has a first outlet (211, 311) and the second outlet (212, 312), the valve body (220, 320) valve body head (220a, 320a) and valve body rod 220b And 320b, the valve body heads 220a and 320a close the first outlets 211 and 311 when the valve body heads 220a and 320a move upward in the valve housings 210 and 310, and the second outlet ports 212 when the valve body heads descend downward. 312) will be closed.
  • the elastic member 290, 390 is mounted on the upper or lower cylindrical surface of the valve housing (210, 310), so that the elastic member (290, 390) of the valve body (220, 320) While supporting and supporting the valve body rods 220b and 320b, when the second slider 110 is raised and pressurized, the valve bodies 220 and 320 are raised.
  • first and second pole chambers 10a and 10b are merely shown separately for the sake of simplicity, and in reality, the first and second pole chambers 10a and 10b are respectively shown. It should be noted that) is installed inside one electrolytic cell with bulkheads in between.
  • FIG. 10 shows the valve bodies 220 and 320 of the flow path switching device ascending in the valve housings 210 and 310 to close the first outlets 211 and 311 to guide the flow paths to the second outlets 212 and 312. I am doing it.
  • 11 shows the valve bodies 220 and 320 of the flow path switching device descending downward in the valve housings 210 and 310 to close the second outlets 212 and 312 and open the first outlets 211 and 311. Ionized water is discharged upwards.
  • inventive concepts and embodiments disclosed herein may be used by those skilled in the art as a basis for modifying or designing other structures for carrying out the same purposes of the present invention.
  • modifications or altered equivalent structures by those skilled in the art may be variously evolved, substituted and changed without departing from the spirit or scope of the invention described in the claims.
  • Ionizers produce acidic and alkaline waters.
  • Alkaline water is used as drinking water and acidic water is used as disinfectant water, but acidic water is generally treated as wastewater, so it is more economical to produce more alkaline water than acidic water during electrolysis. to be.
  • the present invention provides a water supply flow rate adjusting device for adjusting the amount of water supplied to the cathode chamber for generating alkaline water flows more than the amount of water supplied to the anode chamber.
  • the polarity of the voltage applied to the polar chamber is switched to prevent scale formation in the ionizer, and the automatic channel switching device and the water supply according to the present invention allow the ionized water of a certain property to be discharged from the final outlet according to the switching of the polar chamber voltage.
  • the water supply flow rate adjusting device can be installed in the electrolyzer of the ionizer to adjust the flow rate flowing into the anode chamber and the cathode chamber, thereby preventing unnecessary acid production and wastewater treatment.
  • the acidic water production can be made in a small amount and the alkaline water production can be made in a large amount so that the ionizer can be operated efficiently.

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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.

Description

이온수기 자동유로전환장치와 동기화된 급수유량조절장치
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 나오는 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 양극실로 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 분배되어 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.
도1은 본 발명에 따른 급수유량조절장치를 구비한 전해조의 시스템 구성을 나타낸 도면.
도2 및 도3은 본 발명의 급수유량조절장치가 전해조에 공급되는 급수량을 조절하는 구성을 나타낸 도면.
도4 내지 도9는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 급수유량조절장치가 전해조에 공급되는 급수량을 조절하는 실시예를 나타낸 도면.
도10 및 도11은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 유로전환장치의 작동을 분리하여 나타낸 도면.
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 급수가 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.
도2와 도3은 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, 도3를 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, 도2 및 도3에 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.
도4 내지 도9는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 급수유량조절장치가 유로전환밸브와 함께 동기화하여 전해조에 공급되는 급수량을 조절하는 구성을 입체적으로 나타낸 도면이다. 도4 내지 도9의 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.
도4는 본 발명에 따른 급수유량조절장치를 적용한 시스템의 일 실시예로서구성을 나타내고 있다. 도4를 참조하면, 급수유량조절장치(40)와 한 쌍의 밸브로 구성된 유로전환장치(20)가 도시되어 있다.
도4에 도시된 급수유량조절장치(40)는 입구(240a)를 통해 유입되는 급수 물을 유량 조절하여, 제1 급수라인(56)과 제2 급수라인(57)으로 내보내고 있다. 도4는 개념상 극실(10a)과 극실(10b)을 분리하여 도시하고 있으나 반드시 분리하여 제작하는 것은 아니다.
한편, 도4에 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, 도4의 도면에 배관의 굵기가 굵다는 점을 유의할 필요가 있다.
도5는 본 발명에 따른 급수유량장치와 자동 유로전환장치를 절개하여 내부를 볼 수 있도록 도시한 도면이다. 도5 내지 도9를 참조할 때에, 도4의 시스템을 절개하여 투시하고 있는 방향이 반대인 고로 도면의 좌우가 도4와는 반대로 도시되어 있음에 유의한다.
본 발명에 따른 급수유량조절장치(40)는 하우징(240)과 하우징(240) 내부에서 상하 운동을 하는 몸체(140)로 구성된다.
도6 및 도7를 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, 도6를 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, 도6를 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.
도7은 도6에 도시한 본 발명에 따른 급수유량조절장치의 몸체를 하우징에 장착한 모습을 나타낸 도면이다. 다시 도5를 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.
도8와 도9는 본 발명에 따른 급수유량조절장치와 유로전환장치를 회전캠에 의해 연동하여 동작하는 실시예를 나타낸 도면으로서, 도8은 회전캠의 단축 방향의 외곽면이 몸체를 가압하는 경우를 나타내고, 도9는 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, 도8 내지 도9를 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.
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.
다시 도9를 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.
도7를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예로서, 하우징(240)의 외측에는 탄성부재(190)를 장착하여 몸체 로드(140a)에 탄성력을 인가할 수 있도록 한다.
도9에서와 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 도8를 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, 도8 및 도9에 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 도8 및 도9를 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 일측 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 도9를 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, 도8에서와 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, 도8 및 도9의 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.
도10 및 도11은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 유로전환장치의 작동을 분리하여 상세히 나타낸 도면이다. 도10은 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. 도11은 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.

Claims (10)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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 제1 슬라이더가 상기 하우징 내부에서 상하운동하는 몸체를 제1 지점과 제2 지점 사이에서 상하 왕복 운동하도록 하는 것을 특징으로 하는 급수유량조절장치.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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 출구(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.
  8. 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.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 급수유량조절장치를 장착한 전해조.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 급수유량조절장치를 장착한 이온수기.
PCT/KR2010/004691 2009-07-27 2010-07-19 이온수기 자동유로전환장치와 동기화된 급수유량조절장치 WO2011013933A2 (ko)

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