KR101314954B1 - 임피던스비를 이용한 서비스 개시 및 재생성 제어 - Google Patents

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Abstract

이온 교환 물질의 베드를 가진 용수 조절 장치에 있어서 서비스 단계의 종료와 염수/저속 세척 단계의 기간을 정하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 센서 프로브와 기준 프로브는 서로 수직으로 이격되어서 이온 교환 물질의 베드 내에 배치된다. 각 프로브로부터의 전압은 복수의 시간 간격에 걸쳐서 감시된다. 임피던스비의 백분율 증가량이 소정값을 초과하면, 서비스 단계의 종료가 확인되고 재생성 사이클이 개시된다. 재생성 단계 동안, 기준 프로브에 대한 센서 프로브의 임피던스비의 변화율이 계산되어 센서 프로브와 기준 프로브 간의 임피던스비의 변화율에서의 2개 피크를 검출하는데 사용되며, 2개의 피크가 모두 검출된 후 염수/저속 세척 단계를 종료한다.

Description

임피던스비를 이용한 서비스 개시 및 재생성 제어 {SERVICE INITIATION AND REGENERATION CONTROL USING IMPEDANCE RATIOS}
도 1은 본 발명과 함께 사용하기에 적당한 유형의 연수화 시스템으로서 명확성을 위해 일부가 절개된 입면도.
도 2는 휫트스톤 브릿지 회로에 대한 회로도.
도 3은 서비스 단계의 종료를 결정하기 위한 공정의 순서도.
도 4는 재생성 단계에서 제 1 피크를 결정하기 위한 공정의 순서도.
도 5는 재생성 단계의 끝과 제 1 피크를 결정하기 위한 공정의 순서도.
본 출원은 자동 용수 조절(Automatic Water Conditioning) 제품에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 자동 용수 조절 장치의 재생성(Regeneration) 중에 서비스 사이클의 종료와 염수/저속 세척(Brine/Slow Rinse) 사이클의 기간을 결정하는 방법 및 그러한 방법을 채택한 장치에 관한 것이다.
경수(Hard Water)를 처리하는 동안, 용수 조절기의 이온 교환 수지나 다른 물질의 베드(Bed)는 물에서 칼슘과 마그네슘 이온을 제거하고 이를 소듐(Sodium) 이온으로 대체한다. 경수가 베드를 통과할 때 만나는 첫번째 소프트 수지(Soft Resin)에서, 반응 영역이라 불리는 이온 교체 활동의 프론트(Front) 또는 웨이브(Wave)를 형성하면서 이들 경수 이온은 소듐으로 교체된다. 가용 소듐량이 소진되고 이온 교체 물질이 칼슘과 마그네슘으로 포화되면 베드의 효과가 없어져서 주기적으로 재생성되어야 한다. 수지에서 칼슘과 마그네슘을 제거하고 소듐 레벨을 회복시키기 위해 다단계 공정으로 이온 교체 물질을 재생성하는 동안 용수 처리는 일시 중단된다.
일련의 단계를 거쳐 경수 이온은 소듐 이온으로 대체되며, 용수 조절을 위해 이온 교체 물질이 활성화된다. 일반적으로, 침전물을 제거하고 베드를 느슨하게 하기 위해, 유입되는 물을 역류시켜 1차적으로 베드를 씻겨낸다. 다음으로, 베드를 아래로 흐르는 염수 용액에 접촉시키고, 이로써 이온 교체 물질은 고농도의 염수 용액으로부터 소듐 이온을 획득하고 칼슘과 마그네슘 이온이 염수로 전달되어 외부로 폐기된다. 알맞은 양의 염수 용액을 공급한 경우, 거의 모든 미량의 염수 용액과 그 속에 든 불필요한 경수 이온이 베드로부터 배출될 때까지 세척이 계속된다. 잔여 염수를 제거하도록 세척된 후 베드는 소프트 수지로 알려진 소듐 상태로 회복되어 경수 처리 서비스를 재개한다.
염수 용액의 준비는 보통 수지 탱크와 격리된 염수 탱크에서 이루어진다. 염류(Salt) 공급원을 포함하는 염수 탱크는 포화 염류 용액을 형성하기 위해 적당한 양의 물로 채워져 있다. 염류 공급원은 반복적인 재생성 이후의 고갈로 인해 주기적으로 교체되어야 한다. 염류 레벨이 너무 낮아 소정 세기의 염수 용액을 만들 수 없다면, 칼슘과 마그네슘 이온의 교체를 유발하기에 불충분한 소듐 레벨이 존재하여, 서비스 재개 시 수지가 효과적으로 경수를 처리하지 못한다.
연화 장치(Water Softener) 등과 같은 최신 용수 조절 장치는 계산을 수행하고 센서를 감시하며 타이밍을 지시하고 다양한 공정 단계 도중 밸브를 조절하기 위해 전자 제어 장치를 사용한다. 더욱 새롭고 정교한 일부 용수 조절 장치는 하나 이상의 입력에 기초하여 다음 재생성 사이클을 스케쥴링하기 위해 전자 장치를 사용한다. 입력 데이터에는, 예를 들면 타이머로부터의 정보, 유량 미터, 용수의 사용에 관한 저장된 기록 데이터 등이 포함된다. 많은 제어 시퀀스는 용수 조절 장치의 재생성 동안 요구되는 여러 단계의 순서 및 기간을 정하도록 고안되어 왔다. 단순한 재생성 시퀀스에서는, 각 단계는 수지의 칼슘 및 마그네슘 포화 정도에 관계없이 고정된 길이의 시간으로 되어 있다. 베드가 충분히 재생성되는 것을 보장하기 위해, 수지가 재생성의 시작 시 경수 이온으로 완전히 포화된다는 가정하에 각 단계의 기간은 적어도 해당 공정 단계에 필요한 시간이어야 한다. 이러한 기법을 이용하여, 수지가 10% 포화되었는지, 40% 포화되었는지 혹은 90% 포화되었는지에 관계없이 동일한 양의 염수와 시간이 사용되며, 이는 수지가 경수 이온으로 포화가 덜 된 경우에 시간과 염류의 낭비를 초래한다.
재생성 제어 시퀀스를 설계할 때, 많은 이유로 인하여 재생성 공정의 기간을 최소화하는 것이 바람직하다. 장치가 재생성되는 동안, 용수를 연화시키는 작업은 하지 못한다. 대부분의 소비자들은 아주 늦은 밤이나 이른 아침에조차도 그들의 용수 조절 장치가 필요에 따라 연수를 제공해 주길 원한다. 장치가 작업하지 못하는 시간을 줄이는 것은 필요할 때 연수를 사용할 수 없게 될 가능성을 줄여준다. 재생성을 위한 염류와 물을 적게 쓰는 것은 운용비를 절감하게 한다. 또한 용수 조절 장치로부터 외부로 배출된 염수의 양을 최소화할 필요도 있다. 염수 사이클의 기간을 단축하는 것은 염수 사용을 최소화하여 환경에 대한 영향을 최소화하는데 도움이 된다.
미국특허 제5,699,272호의 경우, 세척 사이클의 기간은 센서 프로브와 기준 프로브 간의 전압 차를 이용해서 3개의 상이한 상태를 찾음으로써 결정된다. 제 1 상태는 염수/저속 세척 사이클의 시작 시 소듐 이온에 의해 베드가 전체적으로 포위된 때 발생하는데, 이는 염수가 베드에 가득 찼음을 나타낸다. 염수 전달이 중단되고 세척수가 소듐을 씻어내리면, 앞쪽의 소듐 농도는 높고 뒤쪽의 소듐 농도는 낮은 프론트(Front)가 베드를 거쳐서 이동한다. 제 2 상태는 프론트가 센서 프로브와 기준 프로브 사이에 있을 때 발생하는데, 이는 염수 용액이 베드로부터 세척되고 있음을 나타낸다. 제 3 상태는 프론트가 기준 프로브를 통과할 때 발생하는데, 양 센서는 저 소듐 용액 내에 존재하며, 세척이 중단되어도 좋음을 나타낸다.
종래기술에 따른 재생성 구성 중 어느 것도 제조 편차나 시간에 따른 프로브나 센서의 오작동의 효과를 고려하지 않는다. 2개 프로브 간의 차이나 프로브와 기준값 간의 차이가 사이클의 종료를 결정하는데 사용되는 경우, 변동 사항은 프론트의 통과 시 값의 차이를 낳을 수 있다. 또한, 센서가 침전물, 관석이나 퇴적된 녹으로 뒤덮이거나 더렵혀지면, 센서 주위의 변화에 대하여 시간이 갈수록 덜 민감하게 된다. 센서의 감도가 떨어지면, 판독상에서의 차이가 덜 뚜렷해지고 공정 단계 의 개시 또는 종료를 정확하게 파악하는데 영향을 미친다. 결과적으로, 장치가 재생성될 필요가 있음을 인식하는데 실패하거나 필요 이상으로 자주 재생성하게 될 수 있다.
또한, 센서를 도금하면 임피던스가 지속적으로 높아지기 때문에 비교 장치가 원래보다 이른 재생성 신호를 내게 된다. 결과적으로, 저수 용량이 늘어나고 연화 장치의 효율이 떨어져서 물과 염분의 낭비를 초래한다.
나아가, 종래기술에서는 센서 판독치를 고정된 비교에 이용하거나 소정값에 하는데 이용하였다. 제조상의 차이로 인해 조금 다른 임피던스 판독치를 제공하는 대체 센서를 보상하는 것이 어렵다. 가용 센서는 수년간 유류 환경하에서 미네랄에 노출되어 도금된 센서를 고려할 수 없다. 고정값이나 소정값을 이들 변수 중 일부의 초기 상태에 반영할 수는 있지만, 시간에 걸친 변화를 보상하지는 못한다.
따라서, 오랜 시간에 걸쳐서 정확성을 유지하는 용수 조절 장치의 공정 사이클 단계의 기간을 정하는 방법이 필요하다. 그러한 방법은 하나 이상의 센서 프로브가 교체되거나 오작동하더라도 서비스 단계나 염수/저속 세척 단계의 종료를 정확하게 결정하여야 한다.
따라서, 오랜 시간에 걸쳐서 정확성을 유지하는 용수 조절 장치의 공정 사이클 단계의 기간을 정하는 방법이 필요하다. 그러한 방법은 하나 이상의 센서 프로브가 교체되거나 오작동하더라도 서비스 단계나 염수/저속 세척 단계의 종료를 정확하게 결정하여야 한다.
이들 및 다른 문제들은 이온 교체 물질의 베드를 가진 용수 조절 장치에 대한 공정 사이클에서 하나 이상의 서비스 단계 및 염수/저속 세척 단계의 기간을 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법에 의하여 다루어진다. 이 방법은 이온 교체 물질의 베드 내에서 센서 프로브를 기준 프로브의 상류에 위치하게 하면서 서로 수직으로 이격하여 센서 프로브와 기준 프로브를 배치하는 단계를 포함한다. 센서 프로브와 기준 프로브 각각으로부터의 전압이 감시되고, 기준 프로브에 대한 센서 프로브의 임피던스비가 복수의 시간 간격에 걸쳐서 계산된다. 서비스 단계 동안, 최소 임피던스비에 대한 현재 임피던스비의 백분율 차이가 제 1 최소 증가량을 초과하면, 서비스 단계의 종료가 예정되고 염수/저속 세척 단계가 시작된다. 재생성 사이클의 염수/저속 세척 단계 도중, 센서 프로브와 기준 프로브로부터의 각 전압이 감시되며, 기준 프로브에 대한 센서 프로브의 임피던스비의 변화율이 계산된다. 임피던스비의 변화율을 계산하는 것은 염수/저속 세척 사이클 동안 최소 및 최대 피크의 검출을 가능하게 한다. 임피던스비의 변화율 중 제 1 피크는 임피던스비가 최소일 때 검출된다. 감시, 계산 및 검출 단계는 제 2 피크가 검출될 때까지 반복된다. 임피던스비의 변화율 중 제 2 피크는 임피던스비가 최대일 때 검출된다. 염수/저속 세척 사이클은 양 피크가 검출된 후 미리 정해진 지연 시간 뒤에 종료된다.
이온 교체 물질의 베드를 가진 용수 조절 장치는 베드에 위치한 센서 프로브 및 센서 프로브 하류의 베드에 위치한 기준 프로브를 포함한다. 센서 프로브와 기준 프로브 각각으로부터 복수의 시간 간격에 걸쳐서 전압을 감시하도록 회로가 구 성된다. 본 장치는 또한 센서 프로브와 기준 프로브의 전압을 감시하고 기준 프로브에 대한 센서 프로브의 임피던스비를 계산하도록 구성된 제어 장치를 포함한다. 계산된 임피던스비는 서비스 단계와 염수/저속 세척 단계 중 적어도 하나의 기간을 결정하는데 사용된다. 서비스 단계에서는, 제어 장치는 사이클의 최소 임피던스비에 대한 현재 임피던스비의 백분율 차이도 계산하며, 그 백분율 차이가 제 1 소정값을 초과하면 재생성을 스케쥴링한다. 공정 사이클이 염수/저속 세척 단계에 있다면, 제어 장치는 임피던스비의 변화율에서의 피크를 검출하고, 제 2 피크가 검출될 때까지 감시 단계 및 계산 단계를 반복하며, 양 피크가 검출될 때 염수/저속 세척 단계를 종료한다.
용수 조절 장치 및 그것을 동작시키기 위한 방법은 많은 종래기술의 문제점을 가지고 있다. 본 연화 장치 시스템 및 방법의 중요한 특징은 공정 이벤트의 검출이 절대적인 임피던스비가 아니라 상대적인 임피던스비에 기초한다는 것이다. 상대적인 임피던스비를 사용함으로써 센서 판독치를 변경하는 요소의 효과를 제거한다. 또한, 절대적인 소정의 임피던스비와는 반대로 상대적인 임피던스비에서의 변화 정도를 측정한다. 이는 다양한 제조 편차나 작업 환경, 그리고 유류 환경에 수년간 놓여진 센서의 불가피한 "노화"에 의한 문제들을 보상하는데 도움을 준다.
재생성 신호를 내기 위해 이온 교환 물질의 베드에 센서를 이용하는 용수 조절 장치는, 본 명세서에 참조용으로 포함되며 Culligan International Co.에 허여된 미국특허 제4,257,887호, 제4,299,698호, 제5,699,272호 및 제5,751,598호와 같이 잘 실려져 있다.
도 1을 참조하면, 10으로 일반적으로 표시된 용수 조절 시스템 내지 장치는 연화 단계 동안 경수로부터 경수 이온을 받아들일 수 있고 재생성 단계 동안에는 경수 이온을 내어 놓을 수 있는 이온 교환 물질(16)의 베드(14)를 구비한다. 조절 장치는, 다른 것들 중에서도, 고갈 시 이온 교환 물질(16)의 소듐 내용물을 고갈 시 보충하기 위해 재생성 단계를 개시하고 종료하는 프로그램 사이클의 단계를 제어하기 위하여, 20으로 일반적으로 표시된 제어기를 포함한다. 이러한 논의를 위해, 베드(14)는 베드의 상류부, 다시 말해 서비스 단계 중에 이온 교환 베드를 통해 경수가 흐르면서 처음 닿게 되는 베드의 부분으로서 정의되는 상부(22)를 구비한다. 베드(14)는 하류부, 즉 서비스 단계 중 이온 교환 베드를 빠져나가기 전에 연화된 물이 마지막으로 접하는 베드의 부분으로 정의되는 저부(24)를 구비한다. 다른 경우에도 방향성의 기준은 용수 조절 시스템(10)이 도 1과 같은 방향을 하고 있는 상태로 해석된다.
조절 장치(10)는 많은 양의 이온 교환 물질(16)을 보유하는 하우징 내지 탱크(26)를 포함한다. 이온 교환 베드(14)는 당업자에게 알려진 바와 같은 경수 이온을 제거하는 어떠한 물질(16)의 베드도 포함한다. 이온 교환 수지는 바람직한 이온 교환 물질(16)이다. 보통, 이온 교환 수지(16)는 이온 교환 활동을 제공하기 위해 중합체에 부착된 기능기를 가진 중합 고리(Polymeric Bead)이다. 이온 교환은 중합체에 부착된 기능기에 따라서 양이온이나 음이온 중 하나에서 발생한다. 제올라이트(Zeolite)는 이온 교환 물질(16)로도 알려져 있다. 칼슘과 마그네슘과 같은 경수 이온에 풍부한 순수(Raw Water)가 베드(14)를 통과할 때, 경수 이온이 소듐과 같은 연수 이온과 교환된다. 후술하는 바람직한 실시형태에서, 이온 교환 물질(16)은 이온 교환 수지의 표현으로 논의되지만, 다른 이온 교환 물질의 사용도 모든 실시형태에서 고려된다.
조절 장치(10)가 가정용으로 제작될 때, 하우징(26)은 보통 단일 장치이지만, 선택적으로는 다른 적절한 조절 장치(10)가 하우징을 구성하는 2개 이상의 부분을 가진다. 바람직한 실시형태에서, 수지 탱크(26)가 염수 탱크나 염류 챔버(32)에 의해 포위된다. 다른 조절 장치(10)는 분리된 수지 탱크(30) 및 염수 탱크(32)를 가진다고 알려져 있다(도 1). 연속적인 연수 공급이 필요한 경우, 다중 수지 탱크(30)가 사용되어 하나 이상의 다른 장치가 재생성하는 동안 하나의 장치가 연수화하는 것이 가능하다. 본 발명의 목적상, 하우징(26)은 그러한 모든 개개의 장치들을 둘러싼다.
용수 조절 장치(10)는 또한 염류 챔버(32) 내의 연화용 염류(34)를 포함한다. 고체 블록(Solid Block)이나 낱알형태로서 펠릿(Pellet)의 소듐 염화물과 같은 소듐 염류는 가장 일반적인 연화 염류(34)이지만, 칼륨 염류와 같은 경수 이온을 교환할 수 있는 어떠한 고체 염류도 본 발명에 이용하는 것으로 고려된다. 염류 추가 간의 시간을 늘리고 용수 조절 장치(10)의 저부에 축적한 불순물의 양을 줄이기 위해 고순도의 염류가 추천되지만, 염류 순도는 여기에서 설명하는 조절 장치(10)나 제어기(20)의 동작에 직접적으로 영향을 미치지 않는다. 연화 염류(34)가 용해하도록 염류 챔버(32)에 물이 가해져서, 포화된 염수(미도시)가 뒤따르는 재생성 도중에 사용되게 된다. 수지(16)와 경수 간의 이온 교환이 염수의 존재 시에는 효 과적으로 일어나지 않기 때문에, 연화 작용이 발생하는 동안 염수는 경수 공급원(36) 및 이온 교환 물질(16)과 격리되어 염수가 연화 처리된 물을 오염시키지 않게 한다. 염수는 재생성 단계 도중에만 제어 밸브(38)와 입구(40)를 통한 라인(37)을 거쳐서 이온 교환 수지(16)와 접촉한다.
계속 도 1을 참조하면, 연화 처리 중 제어기(20)는 밸브(38)를 동작시켜 경수 공급원(36)으로부터의 경수가 입구(40)를 거쳐서 수지 탱크(26)로 흘러갈 수 있도록 하며, 연수는 용수 시스템(미도시)에 연수를 공급하는 출구(44)로 파이프(42)를 통하여 빠져나간다. 입구(40)와 출구(44) 사이에서, 경수는 칼슘과 마그네슘 이온을 포함한 경수 이온이 수지에 의해 받아들여지는 소듐이 풍부한 이온 교환 수지(16)와 접촉하며, 소듐 이온은 연수로 들어간다. 연화된 물은 출구(44)를 통하여 조절 장치(10)로부터 방류된다. 경수가 수지 베드(14)에 들어갈 때, 경수와 베드의 상류에 있는 고갈된 수지(16) 및 연수와 베드 하류의 소듐 상태 수지 사이에 분명한 경계가 생긴다. 이 경계는 제어기(20)가 상대적인 임피던스비의 증가량을 측정하고 검출할 수 있게 한다. 수지(16)가 경수 이온으로 포화되고 소듐이나 칼륨이 고갈된 경우, 수지가 상술한 바와 같이 재생성된다. 사용된 염수는 배수 파이프(46)를 통해 제거된다.
제어기(20)는 공정 사이클의 단계를 개시하고 제어한다. 본 발명의 목적상, 제어기(20)는 적어도 마이크로프로세서나 마이크로컴퓨터 제어 장치(50) 및 유저 인터페이스(52)를 포함한다. 장치 제어기(20)의 역할 중 일부에는 연화 처리와 재생성 단계의 타이밍을 잡고 적절히 밸브(38)를 개폐시키는 것이 포함된다. 제어 기(20)가 다른 역할을 수행할 수 있음은 물론이다. 대부분의 현대적인 연화 시스템은 제어기(20)에 마이크로프로세서(50)를 포함한다. 동일·유사한 장치에 의해 수행되는 경우에도, 본 예에서 구체적으로 설명하지 않은 기능을 마이크로프로세서(50)가 수행할 수 있음을 주의한다.
바람직하게는, 제어기(20)에 의하여 하나 이상의 제어 밸브(38)가 이동함으로써 공정 단계가 지휘된다. 바람직한 실시형태에서, 밸브(38) 위치는 경수나 염수가 수지 탱크(26)로 흘러들어갈 것인지 여부를 결정한다. 밸브용으로는 솔레노이드 밸브나 로터리 캠(Rotary Cam)에 의해 전자 제어되는 밸브를 포함하여 전자적으로 활성화되는 밸브(38)가 적당하다.
공정 사이클에는 여러 단계가 있다. 연화 처리, 즉 서비스 단계 동안, 공급원(36)으로부터의 경수는 수지 탱크(26)로 흘러들어간 후 파이프(42)로 들어가 용수 공급원(44)에 연수를 제공한다. 연화 처리 단계의 완료 시, 역류 단계가 실시되는데, 이로써 경수가 파이프(42)의 저부로 들어가고 베드(14)를 거쳐 위쪽으로 흘러서 입구(40)에서 빠져나와 배수구(46)로 간다. 이 단계는 중력 및 연화 처리되는 용수의 아래쪽으로의 흐름으로 인해 뭉쳐진 베드(14) 내의 미립자를 놓아주고 베드에 머물게 될 수 있는 고체 불순물도 제거한다.
역류 단계의 종료 시, 염수가 염수 탱크(32)로부터 베드(14)로 들어간다. 염수를 만드는데 사용되는 염류(34)의 양은 키패드나 터치스크린과 같은 유저 인터페이스(52)로 제어기(20)에 입력된다. 제어기(20)에 의해 결정되면 적당량의 물이 염류(34)에 가해진다. 수지(16)가 재생성되고 있는 때에, 제어 밸브(38)는 염수 탱 크(32)로부터 염수를 배수시켜 수지 탱크(30)로 보내도록 재배치된다.
수지 베드(14)로 염수가 공급되면 그것은 소듐 이온으로 수지(16)를 효과적으로 둘러싼다. 높은 소듐 농도로 인해, 수지(16)에서는 경수 이온이 소듐 이온으로 교체되고 경수 이온이 염수와 함께 빠져나갈 수 있도록 하여 평형 상태를 이룬다. 제 1 프론트가 상류의 염수와 하류의 경수 사이에 생긴다. 수지(16)와 접촉한 후, 사용된 염수는 배수구(46)로 방류되며, 저속 세척이 시작된다.
염수가 사용될 때, 베드(14)에 남은 염수를 제거하기 위해 경수가 수지 탱크(30)의 상부로 들어가도록 하여 연화 처리를 시작하면서, 저속 세척이 시작된다. 제 2 프론트 내지 경계가 연화 처리된 상류의 물과 사용된 하류의 염수를 표시한다. 모든 염수가 수지 탱크(26)에서 빠져나가면, 장치는 연화 처리된 물을 생성하는 서비스를 재개한다. 제 3 프론트는 베드(14)의 수지(16)가 점차적으로 소듐 이온을 내놓아서 이를 경수 이온과 교체할 때 생성된다. 제 3 프론트는 상류의 경수와 프론트 하류의 연수에 의해 특징지어진다.
제어기(20)는 바람직하게는 소프트웨어 프로그램의 형태로 한 세트의 명령에 의해 구동된다. 바람직하게는, 소프트웨어는 제조 시점에서 마이크로프로세서(50)의 메모리에 미리 로딩된다. 선택적으로는, 명령 세트가 마이크로프로세서(50)에의 탑재를 위한 ROM과 같은 펌웨어에 로딩될 수 있다. 명령을 사용 중인 제어기(20)에서도 적절히 이용할 수 있다면, 명령을 전자적으로 저장하는 어떠한 방법이라도 무방하다.
용수 조절 장치(10)의 베드(14)는 또한 서로 수직으로 이격된 기준 프로 브(54)와 센서 프로브(56) 내에 위치해 있다. 이온 교환 물질과 주위 물의 저항 변화를 나타낼 수 있는 것이면 어떠한 프로브(54, 56)라도 사용 가능하다. 보통, 프로브(54, 56) 각각은 적어도 한쌍의 이격된 전극을 구비하며, 바람직하게는 두쌍의 이격된 전극을 구비한다. 바람직한 프로브로는 Culligan International (Northbrook, IL)의 AQUASENSOR가 있다.
센서 지지대(58)는 베드(14) 내에서 고정된 위치에 프로브(54, 56)를 지지한다. 수지 탱크(26)와 제어기(20) 사이에서, 전선관(60)은 프로브(54, 56)로부터의 전기 신호를 제어기로 전달한다. 특정 위치에 기준 프로브(54)를 배치할 필요는 없다. 그러나, 바람직하게는 프로브를 베드(14)의 저부(24) 근처에 설치하여 이온 교환 프론트 내지 미디어 경계가 베드의 저부에 도달하는 시점을 판단하기 쉽게 한다. 센서 프로브(56)는 센서 프로브가 기준 프로브의 상류에 위치하도록 기준 프로브(54)보다 베드(14)의 상부(22)에 가까이 위치한다. 프로브(54, 56)는 또한 선택적으로는 수평적으로 배치된다. 염수, 경수나 연수와 같이 베드를 통해 이동하는 액상 매체 내에서 변화가 있는 지점에서 미디어 경계가 생긴다.
선택적으로는, 3개 이상의 프로브(54, 56)를 수지 베드(14) 내에 사용하여 이온 교환 프론트 내지 미디어 경계의 위치를 더욱 정확하게 결정하도록 한다. 후술하는 회로 분석을 한번에 2개의 프로브(54, 56)에 적용할 경우, 베드(14)를 통한 이온 교환 프론트 내지 미디어 경계의 흐름을 세밀하게 감시할 수 있다. 2개 이상의 프로브(54, 56)를 사용할 때, 이들 사이의 수직 또는 수평 배치 중 어느 것도 균일할 필요는 없다.
이제 도 2를 참조하면, 바람직하게는 보통 휫트스톤 브릿지(62)가 센서 프로브(56)의 전압 Vsensor 및 기준 프로브(54)의 전압 Vreference를 각각 복수의 시간 간격으로 감시하는데 사용된다. 이 브릿지는 각각 전압 VR1과 VR2 및 임피던스 ZR1과 ZR2를 갖는 고정 저항 R1 및 R2를 가진다. 옴의 법칙을 휫트스톤 브릿지(62)의 센서 레그에 적용할 경우,
Vsensor = I × Zsensor (Ⅰ)
VR1 = I × ZR1 (Ⅱ)
인데, 여기서 I는 회로를 통하는 전류이다. 회로에서, 임피던스 방정식은
Figure 112011039067360-pat00006
(Ⅲ)
이며, 여기서 R은 회로의 저항이고 XL은 유도성 저항이며 XC는 용량성 저항이다. 회로 기판상의 기준 저항과 같은 순수 저항의 경우, XL과 XC가 모두 0과 같으며, 이로써 식 Ⅲ은,
Z = R (Ⅳ)
로 된다. 옴의 법칙을 적용하면, 식 Ⅱ는 다음과 같이 된다.
VR1 = I × R1 (Ⅴ)
한편, 회로를 통하는 전류는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112011039067360-pat00007
(Ⅵ)
센서 프로브와 고정 저항 R1은 직렬로 되어 있으므로, R1 양단의 전압은 회로에 공급된 총 공급 전압 Vsupply와 센서 프로브(56) 양단의 전압 Vsensor 간의 차이와 같다. 그러므로,
VR1 = (Vsupply - Vsensor) (Ⅶ)
이며, 이 식 Ⅶ을 식 Ⅵ에 대입하면,
Figure 112011039067360-pat00008
(Ⅷ)
이고, 이 식 Ⅷ에 옴의 법칙의 대입하면,
Figure 112011039067360-pat00009
(Ⅸ)
로 된다.
휫트스톤 브릿지(62)의 기준 부분에 같은 식을 적용하면 다음과 같다.
Figure 112011039067360-pat00010
(Ⅹ)
식 Ⅸ와 식 Ⅹ을 이용하여 비율을 계산하고 확립된 휫트스톤 브릿지(62) 논리를 이용하면, 임피던스비는 다음과 같이 된다.
Figure 112011039067360-pat00011
(ⅩⅠ)
바람직한 실시형태에서, 휫트스톤 브릿지(62)의 고정 저항 R1과 R2의 경우, R1은 200Ω이고, R2는 215Ω 또는 226Ω이다. 어플리케이션에 맞추기 위해 저항값을 변경할 수는 있다. 센서 프로브(56)와 기준 프로브(54)는 가변 저항이다. 제어기(20)에 의하여 휫트스톤 브릿지에 2.5 내지 5.0V의 전압이 인가된다. 전압값 Vsensor와 Vreference 및 2개의 고정 저항 휫트스톤 브릿지 회로(62)의 R1과 R2를 참조하면, 기준 프로브(56)에 대한 센서 프로브(54)의 임피던스비를 계산하기 위해 마이크로프로세서(50)에 의하여 소프트웨어 프로그램을 이용할 수도 있다.
프론트의 통과는 기준 프로브(54)와 센서 프로브(56)의 임피던스를 비교함으로써 검출된다. "프론트"라는 용어는 경수, 연수 및 염수 간의 어떠한 경계도 포함하는 반응 영역을 포괄하기 위해 사용된 것이다. 프로브의 주변 환경이 변하면, 프로브(54, 56)는 경수, 연수 또는 염수에 의해 둘러싸여 있는지 여부에 따라 변하는 전압을 생성한다. 프로브(54, 56)로부터의 가변적인 전기 신호는 제어기(20)에 의해 감시되며, 서비스 단계 또는 염수/저속 세척 단계 중 어느 하나를 종료시킬 것인지를 결정하는데 사용된다. 프론트 중 어느 것도 센서(54, 56) 중 하나에 의해 감지되지 않는 일이 없도록 하기 위해 선택된 복수의 시간 간격에 걸쳐서 모니터링이 실시된다. 시간 간격의 선택은 프로브(54, 56)의 수직 간격 및 액체 유량에 따라 달라진다. 비록 아무런 프론트가 예상되지 않을 경우에는 마이크로프로세서(50)가 모니터링을 선택적으로 유보하지만, 시간 간격은 일정하게 설정하는 것이 바람직하다. 바람직한 시간 간격은 30초이다.
서비스 단계가 시작할 때, 프로브(54, 56)는 모두 연수 및 소프트 이온 교환 물질(16)에 있다. 연화 처리가 시작되면, 경수는 경수 이온을 수지(16)와 결합된 소듐 이온으로 교체하면서 수지 베드(14)를 거쳐서 이동한다. 경수 이온은 마주치는 제 1 소듐과 교환되며, 유류 방향으로 베드(14)를 통해 이동하는 프론트를 형성한다. 프론트 상류의 물은 경수이며, 프론트 하류의 물은 연화 처리된 것이다. 임피던스비는 이온 교환 프론트가 센서 프로브(56)에 도달할 때까지 거의 일정하며 1과 같다. 이온 교환 프론트가 센서 프로브(56)를 통과할 때, 이온 교환 물질(16)은 재생성된 상태로부터 소진된 상태로 변하며, 주위의 물은 연화 처리된 상태로부터 연화 처리되지 않은 상태로 변한다. 여기서, 기준 프로브(54)는 여전히 연수 및 재생성된 수지 내에 있다. 결과적으로, 임피던스비가 증가한다.
전류 사이클의 최소 임피던스에 비교할 때, 임피던스비에 있어서 제 1 소정 증가량이 있을 때 피크가 검출된다. 순수(Raw Water) 공급원의 변경, 프로브의 교체 및/또는 이전 사이클에서의 프로브(54, 56) 오작동 등을 포함한 외부적인 편차의 효과를 최소화하도록 그 증가량을 결정하기 위하여, 동일한 공정 사이클에서의 값들이 사용된다.
임피던스비의 제 1 소정 증가량은 현재 임피던스비와 그 사이클에 대한 최소 임피던스비 간의 차이가 최대치에 근접하고 있음을 나타내는 어떤 값이다. 제 1 소정 증가량의 정확한 값은 프로브(54, 56)의 특성, 회로 기판상의 고정 저항 및 시기에 맞지 않은 재생성에 대한 내성 등에 의해 정해진다. 바람직한 AQUASENSOR 프로브를 이용한다면, 대략 5%에서 15%까지의 증가량이 특히 유용하다. 더욱 바람직하게는, 임피던스비의 제 1 소정 증가량은 약 7% 내지 8%이다.
최소 임피던스비와 현재 임피던스비 간의 증가량이 제 1 최소 시간 길이 동 안 제 1 소정 증가량을 초과하면, 즉시 혹은 계획된 지연 시간 이후에 서비스 단계의 종료가 실행된다. 바람직하게는, 최소 임피던스비와 현재 임피던스비 간의 차이가 적어도 4분 동안, 더욱 바람직하게는 적어도 6분 동안 유지된다. 피크의 정확한 기간은 수많은 공정 요인, 특히 유량에 따라서 달라진다. 조절 장치(10)의 사이즈나 프로브(54, 56)의 위치로 인해 센서 프로브(56)의 하류에 이온 교환 수지가 있는 소형 수지(16) 리저브(Reserve)가 있는 경우에는, 서비스 단계가 즉시 종료되는 것이 좋다. 선택적으로는, 서비스 단계의 종료가 여러 기준 중 어떤 것에 따라서 지연될 수 있다. 서비스 단계가 종료되어야 한다고 제어기(20)가 결정한 시점에서 용수가 여전히 사용되고 있는 경우에는, 용수 사용이 중지되거나 최소화될 때까지 재생성을 선택적으로 지연한다. 수지(16) 리저브가 충분히 크다면, 재성성은 소정의 지연 시간만큼 지연될 수 있다. 이온 교환 프론트가 기준 프로브(54)를 통과할 때, 프로브(54, 56)가 모두 동일 조건에서 물 및 수지(16)에 다시 위치하게 되므로 임피던스비가 대략 1로 줄어든다.
적당한 시점에서, 제어기(20)는 서비스 단계를 종료하고 재생성의 염수/저속 세척 단계를 개시한다. 프로브(54, 56)의 임피던스비 간 불균형은 서비스 단계에서 사용될 때와는 조금 다른 방식으로 재생성의 기간을 결정하는데 사용된다. 더욱 상세하게는, 2개의 프로브(54, 56) 간의 임피던스비가 결정되고, 시간 간격에 걸쳐서 임피던스비의 변화량이 계산된다. 임피던스비의 변화율 중 2개의 특정 피크가 검출되면, 제어기(50)는 염수/저속 세척 단계를 종료한다.
염수/저속 세척 사이클의 시작 시, 센서 프로브(56)와 기준 프로브(54)는 모 두 경수 및 소진된 수지(16) 내에 있어서, 일정하면서도 거의 동일한 임피던스비를 제공한다. 염수가 센서 프로브(56)를 지날 때, 기준 센서(54)는 여전히 경수 내에 있다. 이 시점에서, 센서 프로브(56)는 서로 다른 용액의 상대적인 도전성으로 인해 기준 프로브(54)보다 낮은 저항을 가진다. 임피던스비는 염수 경계가 기준 센서(54)를 지날 때까지 낮아지는데, 이 때 임피던스는 다시 같아져서 일정한 임피던스비를 제공한다. 센서 프로브(56)가 염수에 있고 기준 프로브가 경수에 있는 동안에 발생하는 임피던스비에 있어서의 이러한 급속한 변화는, 임피던스비의 변화율이 시간에 걸쳐서 추적될 때, 언급했던 제 1 최소 피크를 생성한다. 서비스 단계 중과 마찬가지로, 임피던스비가 마이크로프로세서(50)에 의해 검출된 기준 프로브(56)와 센서 프로브(54)의 전압 신호에 기초하여 계산된다. 임피던스 피크의 차이가 소정 시간(바람직하게는 32초) 동안 소정의 제 1 비율 변화량을 초과할 때, 제 1 피크가 검출된다.
재생성 중에 프로브(54, 56)가 모두 염수에 있는 동안, 비율은 거의 일정하게 유지되어 비율의 변화량은 0에 가깝다. 염수가 소비되고 세척수가 베드(14)에 유입된 후, 센서 프로브(56)가 세척수에 있고 기준 프로브(54)가 여전히 염수에 있는 조건이 발생한다. 세척수는 보통 경수이지만, 다른 수지 탱크로부터의 연수도 선택적으로 사용된다. 여기서, 센서 프로브(56)는 기준 프로브(54)보다 높은 저항을 가지며, 이는 임피던스비에 있어서의 급속한 변화를 낳는다. 임피던스비에 있어서의 이와 같은 급속한 변화는 임피던스비의 변화가 시간에 걸쳐서 추적되면서 언급한 제 2 피크를 생성한다. 시간에 걸쳐서 임피던스비의 변화율을 측정하여, 센서 프로브(56)가 연수 및 재생성된 수지에 있고 기준 프로브(54)가 소진된 염수에 있을 때 마이크로프로세서가 최대의 임피던스비 피크를 검출할 수 있게 한다. 프로브(54, 56)가 모두 연수 및 소프트 수지에 있을 때, 비율은 다시 거의 일정하게 된다.
베드(14)를 통과하는 염수의 시작과 끝에 있어서 임피던스비의 변화율 피크는 명확하게 알 수 있고 염수/저속 세척 단계를 감시하는데 유용하다. 임피던스비에 있어서의 변화율이 소정 변화율을 초과할 때 피크 중 하나가 검출된다. 소정 변화율은 현재 임피던스비와 해당 사이클에 대한 이전의 임피던스비 간의 차이가 최대값에 근접하고 있음을 나타내는 어떤 값이다. 정확한 값은 프로브(54, 56)의 특성 및 재생성의 시기에 맞지 않은 종료에 대한 내성에 의하여 결정된다. 바람직한 AQUASENSOR 프로브를 이용할 경우, 0.5% 내지 2.5%의 임피던스비의 변화율 증가량이 특히 유용하다. 염수가 베드(14)를 통해 출발할 때, 소정의 비율 변화량이 바람직하게는 2%보다 크다. 나중에 염수가 다 사용되고 제 2 피크가 베드(14)를 통하여 진행하면, 제 2 소정의 비율 변화량이 바람직하게는 2%보다 크다.
소정 제 2 시간 및 소정 제 3 시간은 30초 이상인 것이 좋다. 소정 제 2 시간과 소정 제 3 시간은 같을 수도 있고 많이 차이가 날 수도 있다. 바람직한 30초의 시간 간격을 사용할 경우, 적어도 시간 간격만큼 긴 최소 기간을 가지는 피크의 검출은 보장된다. 더욱 바람직하게는, 제 1 및 제 2 피크 모두 적어도 32초간, 더욱 바람직하게는 1분 이상 동안 유지된다.
이들 공정 단계 중 어느 것의 기간도 수많은 인자에 따라 달라진다. 조절 장치(10)의 사이즈와 수지 베드(14)의 깊이는 기준 프로브(54)와 센서 프로브(56) 간의 최대 수직 간격을 결정한다. 이 간격과 가변적인 유량은 적어도 부분적으로는 센서(54, 56) 간의 거리를 프론트가 이동하는데 걸리는 시간을 결정한다. 수지(16)의 이온 교환 용량은 적어도 부분적으로는 재생성에 필요한 염류(34)의 양과 염수 세척이 지속되는 시간을 결정한다.
선택적으로 마이크로프로세서(50)는, 제 1 피크나 제 2 피크 중 하나가 적당한 시간 길이 내에도 발견되지 않는다면, 염수/저속 세척 단계를 종료하고 경고를 발생시키는 타임아웃 기능을 포함하도록 구성된다. 타임아웃 경고를 위한 시간 길이는 피크가 통과하는데 예상되는 시간을 초과해야 한다. 그 시간은 전체 재생성 공정을 위한 총 예상 시간보다 조금 더 긴 것이 좋다. 경고는, 선택적으로는, 청각적인 알람이나 디스플레이(64)상에 표시되는 시각적인 알람이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바람직한 일 실시형태에서, 제어기(20)의 마이크로프로세서(50)는 바람직한 공정을 실행하기 위해 어떤 일련의 단계를 수행하도록 프로그램되어 있다. 도 3에 도시된 서비스 단계(100) 동안, 제어기(20)는 30초 간격으로 기준 프로브, 센서 프로브 및 전원선의 전압을 측정한다. 이들 전압 신호는 바람직하게는 아날로그 형태의 측정값이다. 바람직하게는, Hitachi(Tokyo, Japan), NEC(Prinston, NJ) 및 Toshiba(Irvine, CA)에서 제작한 것과 같은 아날로그-디지털(AD) 컨버터에 탑재된 마이크로프로세서(50)나 AD 신호 컨버터(102)가 제어기(20)에 설치되어서, 스텝 104에서 아날로그 신호를 디지털 전압 신호로 변환한다.
스텝 106에서, 기준 프로브(54)와 센서 프로브(56)에 대한 임피던스값은 그 전압값 및 식 Ⅸ와 식 Ⅹ을 이용하여 알게된 휫트스톤 브릿지(62) 상의 기준 저항 R1, R2의 값으로 계산된다. 스텝 106에서, 2개 센서(54, 56)의 임피던스비는 식 ⅩⅠ을 이용해서도 계산된다. 이것이 서비스 단계에서의 제 1 데이터 포인트라면, 스텝 108에서 현재 임피던스비가 최대 임피던스비로서 기록되고, 제어기는 다음 30초 판독을 위한 시간을 기다린다.
서비스 단계에서의 후속 판독의 경우, 현재 임피던스비는 스텝 110에서 기록되고, 그 후 스텝 112에서 최소 임피던스비와 비교된다. 만약 현재 임피던스비가 최소 임피던스비보다 작다면, 스텝 114에서 최소 임피던스비가 전류값으로 리셋된다. 스텝 116에서, 임피던스비의 백분율 변화량이 계산되어 소정 증가량과 비교되며, 만약 그것이 7.5%를 넘지 않는다면 스텝 112에서 조건 타이머(118)가 클리어되고 제어기(20)는 다시 다음 시간 간격을 기다린다. 임피던스비의 변화가 7.5%를 초과하는 경우에는, 스텝 122에서 조건 타이머(118)가 개시된다. 임피던스비의 변화가 6분 내에 7,5% 아래로 떨어지면, 그 피크는 잘못된 것으로 판정되고 재생성은 개시되지 않는다. 백분율과 시간 간격은 어플리케이션에 맞도록 변경할 수 있다.
그러나, 스텝 124를 참조하면, 임피던스비의 변화가 적어도 6분간 지속되는 경우 제어기(20)는 적당한 시간에 재생성을 개시하는데 필요한 스텝(126)을 수행한다. 재생성은 즉시 개시될 수도 있고, 적절한 기준에 따라 지연될 수도 있다. 여기서, 제어기는 스텝 128에서 정지하여 기준 프로브(54), 센서 프로브(56) 및 전원 라인의 전압에 대한 30초 판독을 시작한다.
도 4에 도시된 바와 같이 일단 재생성이 개시되면, 염수/저속 세척 단계의 기간을 정하기 위해 다른 프로그램이 기동된다. 염수/저속 세척 사이클 시작 후 1분이 지나면, 제어기(20)는 스텝 130에서 기준 프로브(54), 센서 프로브(56) 및 공급 라인(미도시)의 전압 측정을 시작한다. 스텝 132에서 아날로그 신호는 상기 서비스 단계에서 설명한 바와 같은 컨버터(102)를 이용하여 디지털 신호로 변환된다. 스텝 136에서는 각 프로브의 임피던스와 그 임피던스비를 얻기 위한 계산이 수행된다. 이것이 전류 재생성 단계에서의 제 1 데이터 포인트라면, 스텝 138에서 현재 임피던스비에 대한 값이 이전 임피던스비에 할당되고, 제어기(20)는 새로운 전압을 얻기 위해 다음 30초 간격을 기다린다.
전류 재생성 단계에서의 후속 데이터 포인트의 경우, 스텝 140에서 현재 임피던스비가 기록되고, 스텝 142에서는 임피던스비에 있어서 변화량의 백분율비가 이전 임피던스비로 나눈 이전 임피던스비와 현재 임피던스비 간의 차이로서 계산된다. 만약 스텝 144에서 변화율이 2%보다 적게 증가한다면, 피크는 검출되지 않으며, 제어기(20)는 스텝 146에서 스텝 타이머를 클리어하고 다음 30초 시간 간격을 기다린다. 임피던스비의 변화율 증가량이 30초 간격 내에 2% 이상을 초과하여 적어도 30초간 유지된다면, 제 1 피크가 검출된다.
제 1 피크의 검출 후, 스텝 152에서 지연 시간이 삽입될 수 있으며, 이로써 제어기는 피크가 예상되지 않는 시간 동안은 신호를 기록할 필요가 없다. 예를 들어, 지연 시간은 약 5분 내지 30분 동안, 바람직하게는 15분 동안 지속될 수 있다. 이들 시간은, 예를 들면, 유량 및 기준 프로브(54)와 센서 프로브(56)의 서로에 대한 상대적인 위치, 그리고 염류 투입량에 따라 달라질 수 있다.
도 5를 참조하면, 제 1 피크를 검출한 다음 제어기는, 스텝 130에서 센서 프로브(56), 기준 프로브(54) 및 전원 라인의 전압 측정을 재개함은 물론이고, 스텝 132에서 값을 아날로그에서 디지털로 변환하는 것을 재개하며, 스텝 136에서 임피던스 및 임피던스비를 계산해서 제 1 임피던스비를 이전 임피던스비로 할당하고 스텝 140에서 현재의 임피던스비를 기록하며 스텝 142에서는 상술한 제 1 피크에 대한 임피던스비의 백분율 변화를 계산한다.
임피던스비의 변화율이 최소 변화율을 만족하지 못하면, 스텝 156에서 제 2 피크가 인식되지 않으며, 제어기(20)는 조건 타이머(118)를 리셋하고 스텝 130에서 다음 30초 측정을 기다린다. 스텝 154에서 임피던스비의 변화율이 2%보다 크다고 결정된 때에는 스텝 158에서 제 2 피크가 인식되며, 스텝 160에서는 그 조건이 조건 타이머(118)에서 30초 이상 유지된다. 제 2 피크의 인식 이후에는, 스텝 162에서 제어기가 즉시 혹은 재생제 투입량, 지연 시간 또는 기타 사정에 의해 지연된 후에 재생성 단계의 종료를 계획한다.
비록 휫트스톤 브릿지(62, 도2)가 계속해서 전압을 감시하지만, 계산 시 사용하기 위해서는 시간 간격마다 기록을 한다. 임피던스비의 변화율을 정할 때 유용한 시간 간격은 검출하려는 피크의 기간보다 적으며, 바람직하게는 10초와 60초 사이, 더욱 바람직하게는 20초와 40초 사이이다. 시간 간격은 일정하게 떨어진 것이 좋다.
재생성 공정 단계의 기간을 정하기 위한 본 발명의 특정한 실시형태를 보여주고 설명하였으나, 당업자라면 다음의 청구범위에 기재된 바와 같으면서도 보다 넓은 측면에서 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 발명에 변경 및 개조를 할 수 있음을 알 것이다.
본 발명에 의하면, 오랜 시간에 걸쳐서 정확성을 유지하는 용수 조절 장치의 공정 사이클 단계의 기간을 정하는 것이 가능하며, 용수 조절 시스템에 있어서 하나 이상의 센서 프로브가 교체되거나 오작동하더라도 서비스 단계나 염수/저속 세척 단계의 종료를 정확하게 결정할 수 있다.

Claims (20)

  1. 이온 교환 물질의 베드를 가진 용수 조절 장치에 대한 공정 사이클에 있어서 서비스 단계 및 염수/저속 세척 단계(brine/slow rinse step)의 기간을 정하는 방법으로서,
    상기 이온 교환 물질의 베드 내에 기준 프로브 및 상기 기준 프로브의 상류에 위치한 센서 프로브를 수직으로 서로 이격하여 배치하는 제 1 단계;
    상기 센서 프로브와 상기 기준 프로브 각각으로부터의 전압을 복수의 시간 간격에 걸쳐서 감시하는 제 2 단계;
    상기 서비스 단계의 최소 임피던스비에 비하여 현재 시간 간격에 대한 임피던스비의 백분율 변화량을 계산하는 제 3 단계;
    상기 임피던스비의 백분율 변화량이 제 1 최소 시간 길이 동안 제 1 소정 증가량을 초과하면 임피던스비 변화량의 증가량을 검출하는 제 4 단계;
    상기 제 4 단계에 기초하여 상기 서비스 단계를 종료하는 제 5 단계;
    염수/저속 세척 단계를 개시하는 제 6 단계;
    상기 센서 프로브와 상기 기준 프로브 각각으로부터의 전압을 복수의 시간 간격에 걸쳐서 감시하는 제 7 단계;
    이전 시간 간격의 임피던스비로부터 현재 시간 간격에 대한 임피던스비의 변화량의 백분율비를 계산하는 제 8 단계;
    상기 임피던스비의 변화량의 백분율비가 소정의 제 2 시간 동안 소정의 제 1 비율 변화량을 초과하면 임피던스비의 변화량의 비율에 있어서의 제 1 피크를 검출하는 제 9 단계;
    상기 센서 프로브와 상기 기준 프로브 각각으로부터의 전압을 복수의 시간 간격에 걸쳐서 감시하는 제 10 단계;
    이전 시간 간격의 임피던스비로부터 현재의 시간 간격에 대한 임피던스비의 변화량의 백분율비를 계산하는 제 11 단계;
    상기 임피던스비의 변화량의 백분율비가 적어도 소정의 제 3 시간 동안 소정의 제 2 비율 변화량을 초과하면 임피던스비의 변화율에 있어서의 제 2 피크를 검출하는 제 12 단계; 및
    상기 제 12 단계에 기초하여 상기 염수/저속 세척 단계를 종료하는 제 13 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 이온 교환 물질의 베드를 가진 용수 조절 장치에 대한 공정 사이클에 있어서 염수/저속 세척 단계의 기간을 정하기 위한 방법으로서,
    상기 이온 교환 물질의 베드 내에 기준 프로브 및 상기 기준 프로브의 상류에 위치한 센서 프로브를 수직으로 서로 이격하여 배치하는 제 1 단계;
    상기 센서 프로브와 상기 기준 프로브 각각으로부터의 전압을 복수의 시간 간격에 걸쳐서 감시하는 제 2 단계;
    상기 기준 프로브에 대한 상기 센서 프로브의 임피던스비의 변화율을 계산하는 제 3 단계;
    상기 기준 프로브에 대한 상기 센서 프로브의 임피던스비의 상기 시간 간격 사이에서, 상기 임피던스비의 변화율이 미리 정해진 시간 동안 소정의 제 1 변화율을 초과하는 경우 제 1 피크를 검출하는 제 4 단계;
    상기 임피던스비의 변화율이 미리 정해진 시간 동안 소정의 제 2 변화율을 초과하는 제 2 피크가 검출될 때까지, 상기 제 2 단계, 상기 제 3 단계 및 상기 제 4 단계를 반복하는 제 5 단계; 및
    2개의 피크가 모두 검출된 후 상기 염수/저속 세척 단계를 종료하는 제 6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 4 단계는 적어도 30초당 2%의 임피던스비의 변화율을 파악하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    두번째의 상기 제 4 단계는 적어도 30초당 2%의 임피던스비의 변화율을 파악하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 4 단계와 상기 제 5 단계의 시작 시점 사이에 시간 지연을 도입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 시간 지연은 적어도 15분인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 피크가 검출된 후 상기 저속 세척 단계의 종료를 지연시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 피크가 타임아웃 간격 내에 검출되지 않으면 후속 프로그램을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 감시하는 단계의 상기 기준 프로브와 상기 센서 프로브는 가변 저항인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 감시하는 단계와 상기 계산하는 단계는 마이크로프로세서의 도움으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 감시하는 단계 및 상기 계산하는 단계는 브릿지 회로의 도움으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제어기(20) 및 이온 교환 물질(16)의 베드(14)를 가진 용수 조절 장치(10)에 있어서,
    상기 베드(14)에 배치된 센서 프로브(56);
    상기 센서 프로브(56) 하류의 베드(14)에 배치된 기준 프로브(54);
    상기 센서 프로브와 상기 기준 프로브 각각으로부터의 전압을 복수의 시간 간격에 걸쳐서 감시하도록 구성된 회로; 및
    상기 센서 프로브(56)와 상기 기준 프로브(54)의 전압을 감시하고, 상기 기준 프로브에 대한 상기 센서 프로브의 임피던스비를 계산하고, 상기 임피던스비의 변화량에 기초하여 염수/저속 세척 단계와 서비스 단계 중 적어도 하나를 종료시키는 제어기(20)를 구비하며,
    상기 서비스 단계에서는 현재 임피던스비와 최소 임피던스비 간의 차이가 소정 차이를 초과할 때 재생성이 계획되고, 상기 재생성 단계에서는 상기 임피던스비의 변화율이 제 1 소정 비율을 초과하고 상기 임피던스비의 변화율이 제 2 소정 비율 변화량을 초과한 후 지연 시간이 지난 후에 재생성의 종료를 계획하는 것을 특징으로 하는 용수 조절 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 센서 프로브(56)와 상기 기준 프로브(54) 각각은 한쌍의 가변 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 용수 조절 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기(20)는 마이크로프로세서(50)를 구비하는 것을 특징으로 하는 용수 조절 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 회로는 휫트스톤 브릿지 회로(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용수 조절 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기(20)는 상기 임피던스비의 변화율이 상기 제2 소정비율 변화량을 초과하는 제 2 피크의 검출과 상기 염수/저속 세척 단계 사이에 지연을 허용하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 용수 조절 장치.
  17. 이온 교환 물질의 베드를 가진 용수 조절 장치에 대한 공정 사이클에 있어서 서비스 단계의 기간을 정하기 위한 방법으로서,
    상기 이온 교환 물질의 베드 내에 기준 프로브 및 상기 기준 프로브의 상류에 위치한 센서 프로브를 수직으로 서로 이격하여 배치하는 제 1 단계;
    상기 센서 프로브와 상기 기준 프로브 각각으로부터의 전압을 복수의 시간 간격에 걸쳐서 감시하는 제 2 단계;
    상기 서비스 단계의 최소 임피던스비로부터 현재 시간 간격에 대한 임피던스비의 백분율 변화량을 계산하는 제 3 단계;
    상기 임피던스비의 백분율 변화량이 적어도 6분 동안 7.5%를 초과하면 상기 임피던스비의 변화량에 있어서 제 1 피크를 검출하는 제 4 단계; 및
    상기 검출하는 단계에 기초하여 상기 서비스 단계를 종료하는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는 30초마다 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 5 단계는 상기 서비스 단계의 종료 이전에 지연을 계획하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 센서 프로브와 상기 기준 프로브 각각은 한쌍의 가변 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
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