KR200362539Y1 - 센서를 가진 이온수 제조용 전해장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수돗물을 전기 분해하여 알칼리수를 얻는 이온수 제조장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 수돗물을 분해할 때 발생하는 온도의 상승으로 인한 전해판의 파괴를 방지하기위하여 온도를 센싱하는 온도센서를 가진 이온수 제조용 전해장치에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 전해기는 1개의 음극 및 양극에 의해 알칼리수를 얻게 되므로 많은 양의 알칼리수를 얻는데 많은 시간이 소요되는 한계점이 발생한다.

상기 공정시간이 길어지는 한계를 고려하여 공정시간의 단축화를 위해 분할 형성된 하우징내에 양극판과 음극판을 차례로 삽입함과 동시에 이들 사이를 이온 교환막으로 격리하여 짧은 시간 내에 많은 양의 산성수와 알칼리수를 얻도록 하는 방식이 제안되고 있다.

그러나, 이러한 전해장치는 유입된 수돗물의 전기 분해시 전압을 인가할 수밖에 없으므로 수돗물을 분해할 때 발생하는 온도의 상승으로 인한 백금으로 이루어진 양극판이 용해되는 치명적인 결함을 갖는다.

또한, 전해기를 장기간 사용함에 따라 전기 분해시 발생되는 탄산칼슘이 음극판에 달라붙어 음극판에 전류가 흐르지 않게 되므로 결국 전해장치가 파괴되어 전해장치로부터 알칼리수를 얻을 수 없게 된다.

본 고안은 전해기 내부에 온도센서를 설치하여 전해기의 장기간 사용으로 인한 얻고자 하는 알칼리수의 용량이 증가에 따라 전해판에 생성되는 탄산칼슘이달라붙어 고착되더라도 전해판으로부터 탄산칼슘을 제거하여 계속 사용할 수 있도록 하는 온도센서를 가진 이온수 제조용 전해장치 및 그 방법을 제공한다.

본 고안의 센서를 가진 이온수 제조용 전해장치 및 그 방법에 따르면, 전기분해가 이루어지는 전해판사이의 간격을 좁게 유지시킬 수 있어 낮은 전압의 인가가 가능해지게 되고 수온센서가 전해판의 수온을 감지함으로서 전해판에 고착하는 탄산칼슘을 제거하여 계속 사용할 수 있도록 하므로, 전압이 인가되는 전해판이 용해되는 현상을 미연에 방지하게 된다. 또한, 전해장치를 장기간 사용함에 따라 전해판에 전기 분해시 발생된 수소 및 산소가스가 양극판과 음극판사이를 통과하지 못하여 발생하는 기포와 탄산칼슘으로 인한 전해장치의 파괴가 방지되므로 전해장치의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

Description

센서를 가진 이온수 제조용 전해장치{Electrolysis apparatus for producing a ion water with a sensor}

본 고안은 수돗물을 전기 분해하여 알칼리수를 얻는 이온수 제조장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 수돗물을 분해할 때 발생하는 온도의 상승으로 인한 전해판의 파괴를 방지하기위하여 온도를 센싱하는 온도센서를 가진 이온수 제조용 전해장치에 관한 것이다.

일반적으로 수돗물을 필터에 의해 정수하지 않고 전기 분해하여 수산이온과 수소이온을 형성함으로써 산성수와 알칼리수를 제조하는 이온수기가 사용되고 있다. 이 정수기는 활성탄 등 중금속 및 유기물을 흡착하는 재료의 정수필터를 사용하여 여과하는 방식을 채택하고 있거나, 수돗물내에 포함된 부유물이나, 기타 오염물질을 제거하는 역 삼투압방식을 채택하고 있다.

여기에서 이온수 제조용 전해장치는 수돗물이 챔버의 내부로 유입되고, 상기 챔버의 내부로 유입된 수돗물이 통과하는 과정에서 전기 화학 반응에 의해 유기물은 양극에서 제거되고, 중금속 등은 음극에서 제거되므로 원하는 알칼리수를 얻을 수 있게 된다.

그러나, 이러한 구조를 갖는 종래의 전해기는 1개의 음극 및 양극에 의해 알칼리수를 얻게 되므로 많은 양의 알칼리수를 얻는데 많은 시간이 소요되는 한계점이 발생한다.

상기 공정시간이 길어지는 한계를 고려하여 공정시간의 단축화를 위해 분할형성된 하우징내에 양극판과 음극판을 차례로 삽입함과 동시에 이들 사이를 이온 교환막으로 격리하여 짧은 시간 내에 많은 양의 산성수와 알칼리수를 얻도록 하는 방식이 제안되고 있다.

그러나, 이러한 전해장치는 유입된 수돗물의 전기 분해시 전압을 인가할 수밖에 없으므로 수돗물을 분해할 때 발생하는 온도의 상승으로 인한 백금으로 이루어진 양극판이 용해되는 치명적인 결함을 갖는다.

또한, 전해기를 장기간 사용함에 따라 전기 분해시 발생되는 탄산칼슘이 음극판에 달라붙어 음극판에 전류가 흐르지 않게 되므로 결국 전해장치가 파괴되어 전해장치로부터 알칼리수를 얻을 수 없게 된다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 고안은 전해기 내부에 온도센서를 설치하여 전해기의 장기간 사용으로 인한 얻고자 하는 알칼리수의 용량이 증가에 따라 전해판에 생성되는 탄산칼슘이 달라붙어 고착되더라도 전해판으로부터 탄산칼슘을 제거하여 계속 사용할 수 있도록 하는 온도센서를 가진 이온수 제조용 전해장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 센서를 가진 이온수 제조용 전해장치에 따르면,

일측에 수돗물 유입구가 형성되고 타측에 산성수 및 알칼리수 배출구가 나란히 형성된 전면판과,

내부에 통공이 형성되고 배출구와 일치되는 배출공이 형성됨과 동시에 전면판에 각 배출공이 지그재그로 위치되게 결합되는 복수개의 격판과,

상기 각 격판의 내부에 수돗물 유입구가 인써트되며 단자가 격판의 외부로 노출된 전해판과,

상기 전해판의 일측에 이온수 제조시 생성되어 달라붙어 고착하는 탄산칼슘량에 따라 변화하는 온도를 감지하는 온도센서와,

상기 각 격판에 형성된 이온 교환막 삽입홈내에 설치되어 이온만을 통과시키는 이온 교환막과,

상기 격판에 조립되도록 형성된 후면판과, 상기 전면판과 후면판 그리고 격판을 일체화하는 체결수단으로 구성된다.

또한 본 고안의 센서를 가진 이온수 제조용 전해장치에 따르면, 상기 온도센서에서 수온센서(202)는 노드A를 기준해서 전압차가 발생하는 저항 r1 와 저항 r2 와, 상기 저항 r1 와 저항 r2 에 의해 저항 r1, r2 사이의 전압차가 센싱되면서 노드A 의 전압이 변화에 따라 베이스에 하이레벨이 주어지고, 콜렉터가 로우레벨이 되는 트랜지스터 Q 1 와, 상기 트랜지스터 Q 1 에 연결된 릴레이 Ry 와, 상기 릴레이 Ry 의 동작으로 전환되는 접점 a,,b,c를 갖는 스위칭소자(204)를 포함한다.

또한 본 고안의 센서를 가진 이온수 제조용 전해방법에 따르면, 전해판(20)의 수온을 감지하는 방법을 갖는 센서를 가진 이온수 제조용 전해방법에 있어서,

수온센서(202)는 트랜지스터 구조로 된 가변 저항으로 주변의 수온 변화에 따라 저항의 변화로 수온센서 직전의 전압은 변화가 생기고 이 전압의 변화로 컨트롤러(220)로 수온을 측정하는 데, 상기 수온 측정은 전기회로로 구성된 수온센서(202)에서 노드A에서 저항 r1 와 저항 r2 에 의해 전압차가 발생하면 온도센서소자(202)에서 저항 r1, r2 의 전압차가 발생하는 단계(S 10);

상기 저항 r1, r2으로 인해 노드A 의 전압이 변화함에 따라 트랜지스터 Q 1 의 베이스에 하이레벨이 주어지고 그 콜렉터가 로우레벨이 됨에 따라서 릴레이 Ry 가 활성화되어 접점 a,b,c를 동작시키는 단계(S 12);

상기 접점 a,,b,c를 동작시키는 단계에 의해 전해시 전해판에 고착하는 탄산칼슘 주변의 온도를 감지하는 단계(S 14); 및,

상기 탄산칼슘 주변의 온도를 감지하여(S 14),상기 전해판 주변의 온도가 사전설정된 온도 이상으로 상승하면 컨트롤러(220)의 동작으로 전원공급이 차단하는 단계(S 16)를 포함한다.

따라서 센서를 가진 이온수 제조용 전해방법은 수온센서(202)가 전해판(20)의 수온을 감지함으로서, 전해판에 고착하는 탄산칼슘을 제거하여 계속 사용할 수 있도록 한다.

도 1은 본 고안에 따른 센서를 가진 이온수 제조용 전해장치를 나타낸 사시도,

도 2는 본 고안의 전해장치의 회로도,

도 3은 본 고안에 따른 센서를 가진 이온수 제조용 전해장치를 이용한 온도감지방법을 나타낸 순서도.

*　도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 전면판　　　　　　　 11 : 수돗물 유입구

12a, 12b : 배출구 　　　　16 : 격판

20 : 전해판　　　　　　　 22 : 이온 교환막

24 : 후면판　　　　　　　 32 : 보강판

202: 온도센서 20: 릴레이

220: 컨트롤러

이하, 본 고안을 일 실시예로 도시한 도 1 내지 도 2을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 센서를 가진 이온수 제조용 전해장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 전해장치에서 전해판과 그에 연결된 온도센서를 나타낸 도면이다.

본 고안은 전면판(10)의 일측에 수돗물 유입구(11)가 형성되어 있고 상기 수돗물 유입구의 타측에는 전기 분해에 의해 분리된 산성수 및 알칼리수를 배출하는 배출구(12a)(12b)가 나란히 형성되어 있다.

상기 수돗물 유입구(11)와 배출구(12a)(12b)에는 호스(14)가 공지의 컨넥터(15)에 의해 착탈 가능하게 결합된다. 그리고 상기 전면판(10)의 일측에는 전해기의 용량에 따라 적정 개수의 격판(16)이 차례로 조립되어 있다.

또한, 상기 전면판(10)에 결합되는 격판(16)의 내부에 수돗물 유입구(11)가 보이도록 전해판(20)이 인써트(insert)되게 설치되어 있는데, 상기 전해판(10)으로부터 연장된 단자(20a,20b)는 격판(16)의 외부로 노출되어 있어 상기 단자(20a,20b)를 통해 전원을 인가하도록 되어 있다.

상기 전해판(20)상에는 복수개의 구멍(21)이 형성되어 있는데, 이는 전기 분해시 발생되는 가스가 전해판(20)사이로 교차되도록 하여 배출구(12a)(12b)를 통해 산성수 및 알칼리수의 배출이 원활히 이루어지도록 하기 위함이다.

상기 온도센서(200)는 상기 전해판(20)의 일측에 설치되며, 이온수 제조시 생성되어 달라붙어 고착하는 탄산칼슘을 제거하여 계속 사용할 수 있도록 전해시 온도를 감지한다.

또한, 각 격판(16)내에는 전기 분해시 발생되는 이온만을 통과시키는 이온 교환막(22)이 설치되어 있다. 그리고 조립되는 상기 전면판(10)과 후면판(24) 그리고 격판(16)이 체결수단에 의해 일체화되도록 구성되어 있다.

본 고안의 일 실시예에서 체결수단은 전면판(10)과 후면판(24) 그리고 격판(16)의 외주면에 형성된 복수개의 조립공을 통해 끼워지는 보울트에 나사 결합되는 너트로 구성하거나, 별도의 클램프를 이용하여 일체화할 수도 있다(도시는 생략함).

상기 전면판(10)과 후면판(24)사이에 복수개의 형성되어 있는 격판(16)에는 내측으로 돌출된 온도센서(200)가 설치되어 있으며, 상기 온도센서(200)는 각 격판(16)내의 일측에 얇은 판형상의 이온 교환막()이 형성되어 있다. 또 상기 온도센서(200)는 수돗물을 산성수와 알칼리수로 분해할 때 발생하는 온도상승을 센싱한다. 상기 전해판의 일측에 이온수 제조시 생성되어 달라붙어 고착하는 탄산칼슘이 축척되고 있다.

상기 전해판의 일측에 고착하는 탄산칼슘은 이온 교환막에 계속 충격을 가하므로 결국 이온교환막을 파괴한다.

한편, 상기 전면판(10)과 후면판(24)의 외측에 강도보강을 위한 금속재질의 보강판(32)이 고정 설치되어 있다.

또 상기 온도센서(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전해판(20) 내부에 온도센서(200)를 삽입하여 전해조의 전원공급을 차단한다.

이와 같이 구성된 도 1의 전해장치에 대한 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전면판(10)의 일측에 격판(16)을 위치시키면 격판(16)내에 이온 교환막(22)을 위치시킴과 동시에 또 하나의 격판(16)을 적층한다.

이 때에는 전면판(10)에 조립된 격판(16)과 상호 어긋나게 조립하게 되므로 전해판(20)의 단자(20a,20b) 또한 지그재그로 위치하게 되므로 신속한 조립작업이 가능해지게 된다.

이와 같이 얻고자 하는 알칼리수의 용량에 알맞게 적정 개수의 격판(16)을 지그재그로 적층하고 나면 최종 격판(16)을 위치시킨 다음 후면판(24)을 밀착시키고 체결하면 본 고안의 전해장치의 조립이 완료된다.

이 때, 상기 온도센서는 상기 전해판의 일측에 이온수 제조시 생성되어 달라붙어 고착하는 탄산칼슘을 제거하여 계속 사용할 수 있도록 전해시 온도를 감지한다.

전면판(10) 및 후면판(24)의 외측에 강도보강을 위한 금속재질의 보강판(32)을 스크류(33)로 고정하게 됨은 물론이다.

이러한 상태에서 수돗물 유입구(11) 및 배출구(12a)(12b)에 조립된 컨넥터(15)에 호스(14)를 연결함과 동시에 각 전해판(20)의 +, - 단자(20a,20b)에 전압을 인가한 다음 수돗물 유입구(11)를 통해 수돗물을 유입하면 각 전해판(20) 사이에서 전기 분해가 이루어져 산성수는 집수되어 외부로 퇴수됨과 동시에 알칼리수는 집수되어 외부로 배출되므로 음용수로 사용할 수 있게 된다. 이 때, 전기분해에 의해 만들어진 산성수 및 알칼리수는 전해판(20)사이에 설치되는 이온 교환막(22)에 의해 상호 혼입되지 않는다.

반복되는 전해장치의 사용으로 -전압이 인가되는 전해판(20)에 탄산칼슘이 끼이면 전면판(10)과 후면판(24)에 격판(16)이 체결수단에 의해 조립되어 있어도온도상승 및 전해작용으로 인한 전해판(20) 및 이온 교환막()에 달라붙은 탄산칼슘의 증가를 감소시킴으로써 전해장치의 파괴 및 고장이 방지된다.

도 2은 도 1의 전해장치에 연결되는 온도센서의 회로도를 나타낸다.

도 2의 회로도에서 온도센서(200)는 수온 센서(Water Temperature Sensor)로서, 전해장치()가 정상적으로 작동하기 위해서는 먼저 전해장치내의 냉각수의 온도로 측정한다. 그러므로 수온 상태를 파악하기 위해 온도를 측정하는 컨트롤러(220)는 정수기의 온도상태를 전기적 신호로 변환하여 측정함으로써 판단하고 그에 따라 밸브(224)을 제어하게 된다.

컨트롤러(220)에 제어신호를 주는 수온센서(202)는 전해장치에 물이 입력될 때부터 완전히 배출될 때까지 저해장치의 보호에 대단히 중요한 역할을 한다.

상기 온도센서에서 수온센서(202)는 노드A를 기준해서 전압차가 발생하는 저항 r1 와 저항 r2 와,

상기 저항 r1 와 저항 r2 에 의해 저항 r1, r2 사이의 전압차가 센싱되면서 노드A 의 전압이 변화에 따라 베이스에 하이레벨이 주어지고, 콜렉터가 로우레벨이 되는 트랜지스터 Q 1 와,

상기 트랜지스터 Q 1 에 연결된 릴레이 Ry 와, 상기 릴레이 Ry 의 동작으로 전환되는 접점 a,,b,c를 갖는 스위칭소자(204)를 포함한다.

그리고, 수온센서(202)는 주변의 온도가 높아지면 저항은 낮아지고, 주변의 온도가 낮아지면 저항은 높아지게 동작시킨다. 즉, 수온센서(202)는 온도상승에 따라 저항값이 작아지므로, A 지점의 전압이 올라가면 상승하는 구조로 구성한다.

따라서, 전해시 온도를 감지하는 온도센서(200)는 상기 전해판의 일측에 이온수 제조시 생성되어 달라붙어 고착하는 탄산칼슘을 제거하여 계속 사용할 수 있다.

수온센서(202)는 전기회로로 구성되어 있으며 전해판(20)의 수온을 감지하는 방법은 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 고안의 전해판 주변의 수온을 감지하는 방법을 갖는 센서를 가진 이온수 제조용 전해방법을 나타낸 순서도이다.

도 3에 있어서, 수온센서(202)는 트랜지스터 구조로 된 가변 저항으로 주변의 수온 변화에 따라 저항의 변화로 수온센서 직전의 전압은 변화가 생기고 이 전압의 변화로 컨트롤러(220)로 수온을 측정한다.

이때, 상기 수온 측정은 전기회로로 구성된 수온센서(202)에서 노드A에서 저항 r1 와 저항 r2 에 의해 전압차가 발생하면 온도센서소자(202)에서 저항 r1, r2 의 전압차가 발생한다(S 10).

다음, 상기 저항 r1, r2으로 인해 노드A 의 전압이 변화함에 따라 트랜지스터 Q 1 의 베이스에 하이레벨이 주어지고, 콜렉터가 로우레벨이 됨에 따라서 릴레이 Ry 가 활성화되어 접점 a,,b,c를 동작시킨다(S 12).

상기 접점 a,,b,c를 동작시키는 단계에 의해 전해시 전해판에 고착하는 탄산칼슘 주변의 온도를 감지한다(S 14)

상기 탄산칼슘 주변의 온도를 감지하여(S 14),상기 전해판 주변의 온도가 사전설정된 온도 이상으로 상승하면 컨트롤러(220)의 동작으로 전원공급이차단한다(S 16).

다시 말해, 센서를 가진 이온수 제조용 전해방법에서 수온센서(202)는 트랜지스터 구조로 된 가변 저항으로 센서 주변의 온도가 높아지면 저항은 낮아지고, 센서 주변의 수온이 낮아지면 저항은 높아지는 성질을 지니고 있다. 그러므로 주변의 수온 변화에 따라 저항의 변화로 수온센서 직전의 전압은 변화가 생기고 이 전압의 변화로 컨트롤러(220)는 수온을 측정하게 된다.

구체적으로 노드A에서 저항 r1 와 저항 r2 에 의해 전압차가 발생하면 온도센서소자(202)에서 저항 r1, r2 의 전압차가 센싱되면서 노드A 의 전압이 변화에 따라 트랜지스터 Q 1 의 베이스에 하이레벨이 주어지고, 이때 콜렉터가 로우레벨이 된다. 따라서 릴레이 Ry 가 활성화 되어 접점 a,,b,c를 동작시킨다.

이와 같이 릴레이 Ry를 작동시킴에 따라서 온도센서소자(202)는 온도에 따라 저항값이 작아지므로, A 지점의 전압이 올라가면 상승한다.

그러나, 상기 감지된 전해판 주변의 온도가 사전설정된 온도 이상으로 상승하면 컨트롤러(220)의 동작으로 전원공급이 차단한다.

따라서, 전해시 온도를 감지하는 온도센서(200)는 상기 전해판의 일측에 이온수 제조시 생성되어 달라붙어 고착하는 탄산칼슘을 제거하여 계속 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안의 센서를 가진 이온수 제조용 전해장치및 그 방법에 따르면, 전기분해가 이루어지는 전해판사이의 간격을 좁게 유지시킬 수 있어 낮은 전압의 인가가 가능해지게 되고 수온센서(202)가 전해판(20)의 수온을 감지함으로서 전해판에 고착하는 탄산칼슘을 제거하여 계속 사용할 수 있도록 하므로, 전압이 인가되는 전해판이 용해되는 현상을 미연에 방지하게 된다. 또한, 전해장치를 장기간 사용함에 따라 전해판에 전기 분해시 발생된 수소 및 산소가스가 양극판과 음극판사이를 통과하지 못하여 발생하는 기포와 탄산칼슘으로 인한 전해장치의 파괴가 방지되므로 전해장치의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 센서를 가진 이온수 제조용 전해장치에 있어서,

   일측에 수돗물 유입구가 형성되고 타측에 산성수 및 알칼리수 배출구가 나란히 형성된 전면판과,

   내부에 통공이 형성되고 배출구와 일치되는 배출공이 형성됨과 동시에 전면판에 각 배출공이 지그재그로 위치되게 결합되는 복수개의 격판과,

   상기 각 격판의 내부에 수돗물 유입구가 인써트되며 단자가 격판의 외부로 노출된 전해판과,

   상기 전해판의 일측에 이온수 제조시 생성되어 달라붙어 고착하는 탄산칼슘량에 따라 변화하는 온도를 감지하는 온도센서와,

   상기 각 격판에 형성된 이온 교환막 삽입홈내에 설치되어 이온만을 통과시키는 이온 교환막과,

   상기 격판에 조립되도록 형성된 후면판과, 상기 전면판과 후면판 그리고 격판을 일체화하는 체결수단을 포함한 것을 특징으로 하는 센서를 가진 이온수 제조용 전해장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도센서에서 수온센서(202)는 노드A를 기준해서 전압차가 발생하는 저항 r1 와 저항 r2 와,

   상기 저항 r1 와 저항 r2 에 의해 저항 r1, r2 사이의 전압차가 센싱되면서 노드A 의 전압이 변화에 따라 베이스에 하이레벨이 주어지고, 콜렉터가 로우레벨이 되는 트랜지스터 Q 1 와,

   상기 트랜지스터 Q 1 에 연결된 릴레이 Ry 와, 상기 릴레이 Ry 의 동작으로 전환되는 접점 a,,b,c를 갖는 스위칭소자(204)를 포함한 것을 특징으로 하는 센서를 가진 이온수 제조용 전해장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 체결수단은 전면판과 후면판 그리고 격판의 외주면에 형성된 복수개의 조립공과, 상기 각 조립공을 통해 끼워지는 보울트와, 상기 보울트에 나사 결합되는 너트로 구성된 것을 특징으로 하는 센서를 가진 이온수 제조용 전해장치.