KR20170041431A - 정수기 및 정수방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 정수기는 원수(原水)를 공급받아 가두는 수조바디를 구비하는 수조; 상기 수조바디의 내부에 위치하고, 원수의 물 성분이 내부로 이동가능한 반투막을 구비하는 반투막정수부; 및 전위(電位)를 형성하여 상기 반투막정수부 내부의 용액에 들어있는 이온을 제거하는 전극부를 구비하는 이온제거부;를 포함할 수 있으며 반투막을 이용하여 정수함으로써 반영구적으로 사용할 수 있으며 이온수를 제공할 수 있다.

Description

정수기 및 정수방법{WATER PURIFYER AND WATER PURIFYING METHOD}
본 발명은 정수기로서, 이온물질의 농도차를 이용하여 원수(原水)로부터 순수한 물 성분을 분리하고 이온수로부터 이온물질을 일정량 제거한 이온수를 제공하는 정수기 및 정수방법에 관한 것이다.
정수기는 수돗물을 세디먼트 필터, 카본필터, 역삼투압 멤브레인 필터 등을 사용하여 필터부에 걸러 이물질을 제거하는 방식을 일반적으로 사용한다. 정수기의 필터부에 구비된 다수의 필터에는 이물질이 쌓이므로 주기적으로 교체하여야 하는 불편함이 따르며, 필터의 교체에는 경제적 부담이 있다.
한편 이온 정수기는 필터를 거친 물을 전기분해하여 이온물질을 생성시키는 방식을 일반적으로 사용한다. 이온 정수기 역시 필터를 사용하므로 전술한 바와 같은 불편함 및 경제적 부담이 따른다. 따라서 종래와는 다른 여과방식을 갖는 정수기가 필요하다.
KR 2015-0042010 A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 이온물질의 농도차를 이용하여 원수(原水)로부터 순수한 물 성분을 분리하고 이온수로부터 이온물질을 일정량 제거한 이온수를 제공하는 정수기 및 정수방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기는, 원수(原水)를 공급받아 가두는 수조바디를 구비하는 수조; 상기 수조바디의 내부에 위치하고, 원수의 물 성분이 내부로 이동가능한 반투막을 구비하는 반투막정수부; 및 전위(電位)를 형성하여 상기 반투막정수부 내부의 용액에 들어있는 이온을 제거하는 전극부를 구비하는 이온제거부;를 포함할 수 있다.
또한 상기 전극부는 양의 전위를 형성할 수 있다.
또한 상기 전극부는 음의 전위를 형성할 수 있다.
또한 상기 수조는, 상기 수조바디에 연결되어, 원수의 물 성분이 상기 반투막정수부로 투과되도록 원수에 압력을 가하는 가압수단;을 포함할 수 있다.
또한 상기 수조바디는 중공부를 형성하는 기둥의 형상이며, 상기 가압수단은 상기 수조바디의 중공부의 일측 축상에 연결되어 상기 수조바디에 담겨진 원수에 압력을 가할 수 있다.
또한 상기 이온제거부는, 전하의 음양에 따라 이온을 선택적으로 통과시키는 이온교환부;를 포함할 수 있다.
또한 상기 전극부는, 양의 전위를 형성하는 양전극; 및 음의 전위를 형성하는 음전극;을 포함하고, 상기 이온교환부는 상기 양전극과 음전극 사이에 위치할 수 있다.
또한 상기 이온교환부는, 음이온을 투과시키고 양이온을 흡착시키는 음이온교환막;을 포함할 수 있다.
또한 상기 이온교환부는, 양이온을 투과시키고 음이온을 흡착시키는 양이온교환막;을 포함할 수 있다.
또한 상기 정수기는, 상기 반투막정수부 내부의 용액을 이온수로 형성시키는 이온수형성부;를 포함할 수 있다.
또한 상기 이온수형성부는, 상기 반투막정수부 내부의 용액에 이온물질을 제공하는 이온제공부;를 포함할 수 있다.
또한 상기 이온수형성부는, 물을 분사하여 상기 이온제거부에 부착되는 이온물질을 떼어내는 물분사부;를 포함할 수 있다.
또한 상기 이온수형성부는, 상기 반투막정수부 내부에 들어있는 용액의 이온농도를 측정하는 농도측정부;를 포함할 수 있다.
또한 상기 이온수형성부는, 상기 농도측정부에 의해 측정된 이온농도에 따라 물분사부와 이온제공부를 제어하여 상기 반투막정수부 내부에 들어있는 용액의 이온농도를 조절하는 제어부;를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 정수방법은, 원수(原水)가 담기는 수조에 반투막을 이용하여 원수(原水)로부터 물 성분을 분리하는 반투막정수단계; 및 전위(電位)가 형성된 전극을 이용하여, 상기 반투막정수단계에 의하여 분리된 물 성분과 이온물질이 혼합된 이온수로부터 이온을 제거하는 전극정수단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 반투막정수단계는, 상기 반투막을 사이에 두고 일측에는 원수(原水)를 타측에는 원수보다 이온농도가 높은 이온수를 배치하여 삼투압이 형성되도록 하는 삼투압정수단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 반투막정수단계는, 상기 원수(原水)에 압력을 가하여 원수의 물 성분이 반투막을 통과하도록 하는 가압정수단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 전극정수단계는, 양의 전위가 형성되는 양전극과 음의 전위가 형성되는 음전극 사이에 이온교환막을 배치하여, 이온수로부터 이온을 제거하는 이온교환막정수단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 정수방법은 상기 전극정수단계를 거친 이온수를 외부 공간으로 배출하여 모아두는 적수단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 정수방법은 전극에 부착된 이온물질에 물을 분사하여 이온수를 형성하는 물분사단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 전극정수단계를 거친 이온수의 일부를 외부 공간으로 배출하여 모아두고 상기 반투막에 이온수가 남아 있는 상태에서, 상기 전극정수단계에서 전극에 인가한 전위와 극성이 다른 전위를 전극에 인가하는 역전압인가단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정수기 및 정수방법은, 위와 같은 구성을 통해 원수로부터 순수한 물 성분을 분리하고 이온수로부터 이온물질을 일정량 제거한 이온수를 제공하는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기의 개략도이다.
도 2는 도 1의 정수기에서 이온교환부가 제외된 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기의 작동을 순차적으로 도시한 것으로서, 도 3은 반투막정수부에 이온수가 채워진 상태를 나타내고, 도 4는 수조에 원수가 채워진 상태를 나타내며, 도 5는 삼투압에 의해 원수에서 물 성분이 반투막정수부 내부로 이동된 상태를 나타내고, 도 6은 전극부에 전위가 형성되어 이온수에서 이온물질이 제거되는 상태를 나타내며, 도 7은 정수된 물이 정수통에 담겨지는 상태를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 가압수단을 구비하는 수조를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 이온수형성부의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기의 개략도이고, 도 2는 도 1의 정수기에서 이온교환부가 제외된 상태를 나타내는 개략도이다. 도 3 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기의 작동을 순차적으로 도시한 것으로서, 도 3은 반투막정수부에 이온수가 채워진 상태를 나타내고, 도 4는 수조에 원수가 채워진 상태를 나타내며, 도 5는 삼투압에 의해 원수에서 물 성분이 반투막정수부 내부로 이동된 상태를 나타내고, 도 6은 전극부에 전위가 형성되어 이온수에서 이온물질이 제거되는 상태를 나타내며, 도 7은 정수된 물이 정수통에 담겨지는 상태를 나타낸다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 가압수단을 구비하는 수조를 나타내는 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 이온수형성부의 구성도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1에 관련되는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기는 수조(100), 반투막정수부(200) 및 이온제거부(300)를 포함할 수 있다. 상기 수조(100)는 원수(原水)를 공급받아 가두는 수조바디(110)를 구비할 수 있다. 상기 수조(100)는 원수파이프(130)를 구비하여 원수(原水)를 공급받을 수 있다. 여기서 원수(原水)는 수돗물 등이 될 수 있다. 상기 정수기는 삼투압 등을 이용한다.
상기 반투막정수부(200)는 상기 수조바디(110)의 내부에 위치할 수 있으며, 반투막(210)을 구비할 수 있다. 상기 반투막(210)은 상기 수조바디(110)에 담겨진 원수(原水)의 성분 중에서 순수한 물 성분만 통과할 수 있다. 상기 반투막(210) 내부에 이온물질이 녹아있는 이온수가 담겨져 있고 이온수의 이온 농도가 원수(原水)의 이온 농도보다 높은 경우 상기 반투막(210)을 경계로 이온 농도가 같아지려는 힘으로서 삼투압(osmosis pressure)이 발생할 수 있다.
상기 삼투압에 의하여 원수(原水)의 성분 중 순수한 물 성분이 상기 반투막(210) 내부의 이온수로 이동할 수 있다. 이와 같이 삼투압을 이용하면 원수(原水)로부터 순수한 물 성분을 분리할 수 있다. 이 점에서 원수(原水)로부터 이물질을 분리하여 제거하는 방식과는 다르며, 해수 담수화에 주로 적용되는 역삼투압을 이용한 정수 방식과도 다르다.
상기 반투막(210)을 통해 순수한 물 성분이 상기 반투막정수부(200) 내부에 유입되더라도 상기 반투막(210)에 담겨진 이온수의 이온 농도는 상당히 높을 수 있다. 따라서 상기 반투막(210)에 담겨진 이온수를 사용하기 위해서 이온수에 포함된 이온을 제거할 필요가 있다. 이온수에 포함된 이온은 전하(electric charge)를 띠고 있으므로 전기장을 이용하여 이온수에 포함된 이온을 이온수로부터 제거하는 방법이 고려될 수 있다.
상기 이온제거부(300)는 전위(電位)를 형성하여 상기 반투막정수부(200) 내부의 용액에 포함된 이온을 제거하는 전극부(310)를 구비할 수 있다. 상기 전극부(310)는 양(陽)의 전위(電位)를 형성하는 양전극(311)을 포함할 수 있으며, 음(陰)의 전위(電位)를 형성하는 음전극(312)을 포함할 수도 있다. 상기 반투막정수부(200) 내부의 용액에 포함된 이온으로서 Ca2 + 또는 Mg2 + 이온 등이 있을 수 있으며, 이와 같은 양이온은 음전극(312)으로 이동하여 흡착될 수 있다. 따라서 이온수로부터 이온이 제거될 수 있다. 상기 반투막정수부(200) 내부의 용액에 포함된 이온이 음이온인 경우, 양전극(311)으로 이동하여 흡착됨에 따라 이온수로부터 이온이 제거될 수 있다.
상기 반투막정수부(200) 내부에 담겨진 이온수의 이온을 효과적으로 제거하기 위해, 상기 이온제거부(300)는 이온교환부(320)를 포함할 수 있다. 상기 이온교환부(320)는 이온이 띠는 전하(電荷)의 음양(陰陽)에 따라 이온을 선택적으로 분리시킬 수 있다. 상기 이온교환부(320)는, 음이온을 투과시키고 양이온을 흡착시키는 음이온교환막(321) 및 양이온을 투과시키고 음이온을 흡착시키는 양이온교환막(322)을 포함할 수 있다.
상기 이온제거부(300)에 의해서 상기 반투막정수부(200) 내부 용액에 포함된 이온이 필요한 만큼 제거되면 상기 반투막(210)에 연결되는 정수파이프(220)를 통해 정수통(500)으로 배출될 수 있다. 이 때 상기 반투막정수부(200) 내부 이온수를 모두 상기 정수통(500)으로 배출할 수 있으며, 일정량을 남겨두고 상기 정수통(500)으로 배출할 수도 있다. 상기 수조바디(110)에 남아있는 원수(原水)는 상기 수조바디(110)에 연결되는 하수파이프(140)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
상기 원수파이프(130)를 통해 원수(原水)를 공급받아 다시 정수하기 위해서, 상기 반투막(210) 내부에 이온수를 형성할 필요가 있을 수 있다. 상기 반투막(210) 내부에 이온수를 형성시키기 위해 상기 정수기는 이온수형성부(400)를 포함할 수 있다.
상기 반투막정수부(200) 내부 이온수를 상기 정수통(500)으로 모두 배출시키는 경우, 상기 이온수형성부(400)는 상기 반투막(210)에 물을 분사하는 물분사부(410)를 포함할 수 있다. 상기 물분사부(410)는 반투막(210) 내부에 물을 공급할 수 있을 뿐 아니라, 상기 전극부(310) 및 상기 이온교환부(320)를 향해 물을 분사함으로써 상기 이온제거부(300)에 부착된 이온물질을 떼어내어 분사된 물에 섞여 이온화되도록 할 수 있다.
상기 이온제거부(300)에 부착된 이온물질만을 이용하여 이온수를 형성할 때 이온물질이 부족한 경우(즉 초기 이온수의 농도가 낮은 경우)가 발생할 수 있다. 상기 이온수형성부(400)는 이온제공부(420)를 포함할 수 있으며, 상기 이온제공부(420)는 상기 반투막정수부(200) 내부 용액에 이온물질을 제공할 수 있다.
상기 반투막정수부(200) 내부 이온수의 일정량을 남기고 상기 정수통(500)으로 배출하는 경우, 상기 양전극(311)에 음(陰)의 전위(電位)를 인가하고 상기 음전극(312)에 양(陽)의 전위(電位)를 인가함으로써 상기 이온제거부(300)에 흡착된 이온물질을 다시 이온화할 수 있다.
상기 반투막(210) 내부 이온수의 이온 농도가 너무 낮은 경우 원수(原水)와의 이온 농도 차이가 작아서 삼투압이 낮아져 전체 시스템의 효율이 좋지 않게 되며, 상기 반투막(210) 내부 이온수의 이온 농도가 너무 높은 경우 원수(原水)와의 이온 농도 차이가 켜져서 삼투압이 높아지지만 상기 이온제거부(300)에 의해 이온수로부터 제거될 이온물질의 양이 많아져 전체 시스템의 효율 측면에서 좋지 않게 될 수 있다.
상기 반투막(210) 내부 이온수의 이온 농도는 적정하게 유지할 필요가 있으므로, 상기 이온수형성부(400)는 상기 반투막정수부(200)에 포함되는 용액인 이온수의 이온농도를 측정하는 농도측정부(430)를 포함할 수 있다. 상기 농도측정부(430)에 의해 측정된 이온농도가 적정치보다 높은 경우 상기 물분사부(410)로부터 물이 공급될 수 있으며, 측정된 이온농도가 적정치보다 낮은 경우 상기 이온제공부(420)로부터 이온이 제공될 수 있다.
상기 이온수형성부(400)는 제어부(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 농도측정부(430)에 의해 측정된 이온농도에 따라 상기 물분사부(410)와 상기 이온제공부(420)를 제어하여 상기 반투막정수부(200) 내부 이온수의 이온농도를 조절할 수 있다.
도 2에 관련되는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다. 도 2는 도 1의 정수기에서 상기 이온교환부(320)가 제외된 상태를 나타내는 개략도이다. 상기 정수기는 상기 이온교환부(320)가 없더라도 상기 전극부(310)에 의해 이온을 제거할 수 있다. 즉 상기 전극부(310)에 의해 형성되는 전기장(電氣場)에 의해 이온이 상기 전극부(310)에 흡착됨으로써 이온수에 포함된 이온을 일정량 감소시킬 수 있다.
도 3 내지 7에 관련되는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다. 도 3 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기의 작동을 순차적으로 도시한 것이다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 상기 반투막정수부(200)에 이온수가 채워질 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 반투막(210)에 채워지는 이온수는 상기 이온수형성부(400)에 의해 제공될 수 있으며 수량(水量)과 농도(濃度)가 조절될 수 있다.
상기 반투막(210)에 적정 수량과 농도의 이온수가 채워지면, 도 4에 도시되는 바와 같이, 상기 원수파이프(130)에 의해 원수(原水)가 상기 수조바디(110) 내부로 공급될 수 있다. 상기 수조바디(110) 내부로 공급되는 원수(原水)의 수량(水量)은 조절될 수 있다.
상기 반투막(210)에 적정 수량과 농도의 이온수가 채워지고 상기 수조바디(110) 내부에 원수(原水)가 채워지면, 상기 반투막(210)을 경계로 하여 원수(原水)로부터 이온수로 향하는 삼투압이 발생할 수 있다. 이 때 발생하는 삼투압은 원수(原水)의 순수한 물 성분에 의하며, 농도의 평형을 이루려는 자연현상이다. 도 5에서 점선의 화살표는 상기 반투막(210)을 통과하는 물 성분의 흐름을 나타낸다. 원수(原水)로부터 물 성분이 이온수를 향해 이동함으로써, 상기 반투막(210) 내부 이온수의 부피가 증가하게 되고 상기 수조바디(110) 내부 원수(原水)의 부피는 감소할 수 있다.
상기 원수(原水)로부터 물 성분이 상기 반투막(210) 내부 이온수로 이동하여 이온수의 부피가 증가하더라도 적정 이온농도에 비하여 이온농도가 높을 수 있다. 이 경우 이온수에 들어있는 이온을 이온수로부터 제거할 필요가 있다. 상기 이온제거부(300)는 상기 전극부(310) 및 상기 이온교환부(320)를 포함함으로써 이온수에 포함된 이온을 이온수로부터 제거할 수 있다.
도 6에 도시되는 바와 같이, 상기 양전극(311)에 양의 전위를 인가하고 상기 음전극(312)에 음의 전위를 인가하면, 상기 양전극(311)과 상기 음전극(312) 사이에 전기장이 형성될 수 있다. 이와 같이 형성되는 전기장에 의해 이온수에 포함된 이온이 이동할 수 있고, Ca2 + 및 Mg2 + 등의 양이온은 상기 음전극(312)을 향해 이동하여 상기 음전극(312)에 흡착될 수 있다.
상기 양전극(311)과 음전극(312) 사이에는 상기 음이온교환막(321) 및 양이온교환막(322)이 위치할 수 있으며, Ca2 + 및 Mg2 + 등의 양이온을 기준으로 살펴보면, 양이온은 상기 양이온교환막(322)을 투과하나 상기 음이온교환막(321)을 투과하지 못하고 흡착될 수 있으므로, 이온수로부터 양이온을 제거할 수 있다. 음이온의 경우 상기 양이온교환막(322) 및 상기 양전극(311)에 음이온이 흡착됨으로써 이온수로부터 음이온이 제거될 수 있다.
상기 이온제거부(300)에 의해 이온수로부터 이온이 제거되는 정도는 상기 전극부(310)의 면적 및 상기 전극부(310)에 인가되는 전위(電位)의 의해 결정될 수 있으며, 상기 음이온교환막(321) 및 상기 양이온교환막(322)의 면적 등에 의해 결정될 수 있다.
상기 이온제거부(300)에 의해 이온수의 이온농도가 적정하게 맞춰질 수 있으며, 상기 농도측정부(430)에 의해 측정된 이온농도가 요구되는 수준에 도달하면 이온수를 상기 정수파이프(220)를 통해 도 7에 도시되는 바와 같이 상기 정수통(500)으로 배출할 수 있다.
상기 반투막(210)에서 이온수가 배출되면 원수(原水)의 정수를 위해 상기 반투막(210)에 이온수가 채워질 필요가 있다. 이온수를 만들기 위해서는 물과 이온물질이 필요할 수 있으며, 상기 이온제거부(300)에 흡착된 이온물질을 이용할 수 있다. 이를 위해, 도 7에 도시되는 바와 같이, 상기 물분사부(410)는 상기 이온제거부(300)에 물을 분사하여 상기 이온제거부(300)에 흡착된 이온물질을 떼어냄과 동시에 물에 이온물질이 포함되면서 이온수를 형성시킬 수 있다.
상기 물분사부(410)에 의해 분사되는 물은 순수한 물 성분이 이상적이나, 상기 정수통(500)에 담겨지는 물을 이용할 수 있다. 예를 들어 상기 정수통(500)과 상기 물분사부(410)를 배관으로 연결하여 상기 정수통(500)에 담겨지는 물의 일부를 상기 이온제거부(300)에 분사되도록 할 수 있다.
상기 양전극(311), 음전극(312), 음이온교환막(321) 및 양이온교환막(322)의 높이를 조절하고 상기 양전극(311)에 음의 전위를 인가하며 상기 음전극(312)에 양의 전위를 인가함으로써 상기 이온제거부(300)에 흡착된 이온물질을 떼어내는 구성이 고려될 수 있다.
상기 반투막(210)에 채워지는 이온수의 수위(水位)보다 낮은 높이로 상기 양전극(311), 음전극(312), 음이온교환막(321) 및 양이온교환막(322)의 높이를 유지하고, 상기 이온제거부(300)에 의해 이온수로부터 이온물질이 제거된 이후에 상기 이온제거부(300)의 높이 보다 낮지 않도록 이온수를 상기 정수통(500)에 배출할 수 있다. 이 경우 상기 반투막(210) 내부에는 상기 이온제거부(300)가 잠길 정도의 이온수가 채워질 수 있으며, 이 상태에서 상기 양전극(311)에는 음의 전위를 인가하고 상기 음전극(312)에는 양의 전위를 인가하면, 상기 음전극(312) 및 음이온교환막(321)에 흡착된 양이온물질이 이온수로 되돌아가며 상기 양전극(311) 및 양이온교환막(322)에 흡착된 음이온물질이 이온수로 되돌아갈 수 있다.
도 8에 관련되는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 상기 수조(100)는 상기 수조바디(110)에 연결되어 원수(原水)의 물 성분이 상기 반투막정수부(200)로 투과되도록 원수(原水)에 압력을 가하는 가압수단(120)을 포함할 수 있다. 상기 수조바디(110)는 중공부를 형성하는 기둥의 형상이 될 수 있으며, 상기 가압수단(120)은 상기 수조바디(110)의 중공부의 일측 축상에 연결되어 상기 수조바디(110)에 담겨지는 원수(原水)에 압력을 가할 수 있다.
원수(原水)의 물 성분이 상기 반투막(210)을 투과할 수 있는 압력은, 상기 반투막정수부(200)에 담겨지는 이온수와의 이온농도 차이에 의한 삼투압으로 제공될 수 있으며, 상기 가압수단(120)에 의한 압력으로 제공될 수 있다. 상기 가압수단(120)에 의해 제공되는 압력은 원수(原水)의 물 성분뿐만 아니라 이물질에도 미치게 되나, 이물질은 반투막(210)에서 통과될 수 없으므로 물 성분만 실질적으로 압력을 제공받을 수 있다.
도 9에 관련되는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이온수형성부(400)의 구성도이다. 상기 농도측정부(430)는 상기 반투막(210)에 채워지는 이온수의 농도를 측정할 수 있으며 측정된 이온농도 정보를 상기 제어부(440)에 제공할 수 있다.
상기 제어부(440)는 상기 농도측정부(430)에 의해 제공받은 이온농도 정보를 이용하여 상기 물분사부(410) 및 이온제공부(420)를 조절하여 상기 반투막(210)에 채워지는 이온수의 수량 및 농도를 조절할 수 있다.
도 10에 관련되는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다. 원수(原水)를 정수하는 정수방법이 고려될 수 있다. 상기 정수방법은 반투막정수단계(S100) 및 전극정수단계(S200)를 포함할 수 있다. 상기 반투막정수단계(S100)에서는 원수(原水)가 담기는 수조에 반투막을 이용하여 원수(原水)로부터 물 성분이 분리될 수 있다. 상기 반투막은 용질은 통과하지 못하고 용매는 통과하도록 할 수 있으므로, 원수(原水)로부터 물 성분이 분리될 수 있다.
상기 전극정수단계(S200)에서는 전위(電位)가 형성되는 전극을 이용하여 상기 반투막정수단계(S100)에 의해 분리된 물 성분과 이온물질이 혼합된 이온수로부터 이온이 제거될 수 있다. 상기 반투막을 이용하여 원수(原水)로부터 물 성분이 분리되면, 분리된 물 성분은 이온물질과 섞일 수 있다. 이온수에 포함되는 이온은 전하(electric charge)를 띠고 있으므로, 전위가 형성되는 전극을 이용하여 이온수로부터 이온이 제거될 수 있다. 상기 전극은 양의 전위가 인가되는 양전극 및 음의 전위가 인가되는 음전극으로 구성될 수 있다.
상기 반투막정수단계(S100)는 삼투압정수단계(S110)를 포함할 수 있는데, 상기 삼투압정수단계(S110)에서는 상기 반투막을 사이에 두고 일측에는 원수(原水)를 타측에는 원수보다 이온농도가 높은 이온수를 배치하여 삼투압이 형성되도록 할 수 있다. 삼투압이 형성됨으로써 원수의 물 성분이 상기 반투막을 투과하여 이온수로 이동할 수 있다.
또한 상기 반투막정수단계(S100)는 가압정수단계(S120)를 포함할 수 있는데, 상기 가압정수단계(S120)에서는 도 8에 일 실시예로 도시된 바와 같이 원수(原水)에 압력을 가하여 원수의 물 성분이 상기 반투막을 통과하도록 할 수 있다.
또한 상기 전극정수단계(S200)는 이온교환막정수단계(S210)를 포함할 수 있다. 상기 이온교환막정수단계(S210)에서는 양의 전위가 형성되는 양전극과 음의 전위가 형성되는 음전극 사이에 이온교환막을 배치하여 이온수로부터 이온이 제거될 수 있다. 상기 이온교환막은, 음이온을 투과시키고 양이온을 흡착시키는 음이온교환막 및 양이온을 투과시키고 음이온을 흡착시키는 양이온교환막을 포함할 수 있다.
상기 정수방법은 적수단계(S300)를 포함할 수 있다. 상기 적수단계(S300)에서는, 상기 반투막정수단계(S100) 및 전극정수단계(S200)를 거친 이온수가 외부 공간으로 배출되어 모아질 수 있다.
이로써 상기 정수방법에 의해서 원수(原水)가 정수되어 사용될 수 있다. 그런데 다시 원수(原水)를 공급받아 정수하기 위해서는 상기 반투막정수단계(S100)를 위한 준비 과정이 필요할 수 있다.
따라서 이온수를 다시 반투막 내부에 형성시키기 위하여, 상기 정수방법은 전극 또는 이온교환막에 부착된 이온물질에 물을 분사하여 이온수를 형성시키는 물분사단계(S410)를 포함할 수 있다.
한편 상기 정수방법은, 이온수를 반투막 내부에 형성시키는 다른 방법으로서, 역전압인가단계(S420)를 포함할 수 있다. 상기 역전압인가단계(S420)에서는, 상기 전극정수단계(S200)를 거친 이온수의 일부를 외부 공간으로 배출하여 모아두고 상기 반투막에 이온수가 남아있는 상태에서, 상기 전극정수단계(S210)에서 상기 전극에 인가한 전위와 다른 극성의 전위를 상기 전극에 인가함으로써 상기 전극 또는 이온교환막에 부착된 이온물질이 떼어져 나가 이온수에 녹아 이온농도가 높은 이온수가 형성될 수 있다. 이온농도를 조절하기 위하여 이온수에 물이 제공될 수 있으며 필요한 경우 이온물질이 제공될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
100: 수조 110: 수조바디
120: 가압수단 130: 원수파이프
140: 하수파이프 200: 반투막정수부
210: 반투막 220: 정수파이프
300: 이온제거부 310: 전극부
311: 양전극 312: 음전극
320: 이온교환부 321: 음이온교환막
322: 양이온교환막 400: 이온수형성부
410: 물분사부 420: 이온제공부
430: 농도측정부 440: 제어부
500: 정수통 S100: 반투막정수단계
S110: 삼투압정수단계 S120: 가압정수단계
S200: 전극정수단계 S210: 이온교환막정수단계
S300: 적수단계 S410: 물분사단계
S420: 역전압인가단계

Claims (21)

  1. 원수(原水)를 공급받아 가두는 수조바디를 구비하는 수조;
    상기 수조바디의 내부에 위치하고, 원수의 물 성분이 내부로 이동가능한 반투막을 구비하는 반투막정수부; 및
    전위(電位)를 형성하여 상기 반투막정수부 내부의 용액에 들어있는 이온을 제거하는 전극부를 구비하는 이온제거부;를 포함하는 정수기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 양의 전위를 형성하는 정수기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 음의 전위를 형성하는 정수기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수조는,
    상기 수조바디에 연결되어, 원수의 물 성분이 상기 반투막정수부로 투과되도록 원수에 압력을 가하는 가압수단;을 포함하는 정수기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수조바디는 중공부를 형성하는 기둥의 형상이며,
    상기 가압수단은 상기 수조바디의 중공부의 일측 축상에 연결되어 상기 수조바디에 담겨진 원수에 압력을 가하는 정수기
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이온제거부는,
    전하의 음양에 따라 이온을 선택적으로 통과시키는 이온교환부;를 포함하는 정수기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전극부는,
    양의 전위를 형성하는 양전극; 및
    음의 전위를 형성하는 음전극;을 포함하고,
    상기 이온교환부는 상기 양전극과 음전극 사이에 위치하는 정수기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이온교환부는,
    음이온을 투과시키고 양이온을 흡착시키는 음이온교환막;을 포함하는 정수기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 이온교환부는,
    양이온을 투과시키고 음이온을 흡착시키는 양이온교환막;을 포함하는 정수기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반투막정수부 내부의 용액을 이온수로 형성시키는 이온수형성부;를 포함하는 정수기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이온수형성부는,
    상기 반투막정수부 내부의 용액에 이온물질을 제공하는 이온제공부;를 포함하는 정수기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이온수형성부는,
    물을 분사하여 상기 이온제거부에 부착되는 이온물질을 떼어내는 물분사부;를 포함하는 정수기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이온수형성부는,
    상기 반투막정수부 내부에 들어있는 용액의 이온농도를 측정하는 농도측정부;를 포함하는 정수기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이온수형성부는,
    상기 농도측정부에 의해 측정된 이온농도에 따라 물분사부와 이온제공부를 제어하여 상기 반투막정수부 내부에 들어있는 용액의 이온농도를 조절하는 제어부;를 포함하는 정수기.
  15. 원수(原水)가 담기는 수조에 반투막을 이용하여 원수(原水)로부터 물 성분을 분리하는 반투막정수단계; 및
    전위(電位)가 형성된 전극을 이용하여, 상기 반투막정수단계에 의하여 분리된 물 성분과 이온물질이 혼합된 이온수로부터 이온을 제거하는 전극정수단계;를 포함하는 정수방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 반투막정수단계는,
    상기 반투막을 사이에 두고 일측에는 원수(原水)를 타측에는 원수보다 이온농도가 높은 이온수를 배치하여 삼투압이 형성되도록 하는 삼투압정수단계;를 포함하는 정수방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 반투막정수단계는,
    상기 원수(原水)에 압력을 가하여 원수의 물 성분이 반투막을 통과하도록 하는 가압정수단계;를 포함하는 정수방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 전극정수단계는, 양의 전위가 형성되는 양전극과 음의 전위가 형성되는 음전극 사이에 이온교환막을 배치하여, 이온수로부터 이온을 제거하는 이온교환막정수단계;를 포함하는 정수방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 전극정수단계를 거친 이온수를 외부 공간으로 배출하여 모아두는 적수단계;를 포함하는 정수방법.
  20. 제19항에 있어서,
    전극에 부착된 이온물질에 물을 분사하여 이온수를 형성하는 물분사단계;를 포함하는 정수방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 전극정수단계를 거친 이온수의 일부를 외부 공간으로 배출하여 모아두고 상기 반투막에 이온수가 남아 있는 상태에서, 상기 전극정수단계에서 전극에 인가한 전위와 극성이 다른 전위를 전극에 인가하는 역전압인가단계;를 포함하는 정수방법.
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