KR101372615B1 - 직수형 정수 장치 - Google Patents

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KR101372615B1
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Abstract

RO 멤브레인 모듈을 채용하는 직수형 저장 장치가 개시된다. 개시된 직수형 정수 장치는, 정수수가 일시 저장되는 정수수 저장탱크, 정수수 배출관을 흐르는 정수수를 정수수 저장탱크에 공급하도록 유로를 제공하는 제 1 연결관, 정수수 저장탱크에 저장된 정수수가 RO 멤브레인 모듈에 유입되도록 유로를 제공하는 제 2 연결관, 원수 공급관의 경로상에 설치되어 원수의 송수압을 증대시키는 부스터 펌프, 및 수도꼭지가 잠겼을 때 이를 감지하여, 정수수 배출관을 통해 배출되는 정수수를 상기 정수수 저장탱크로 공급하고, 정수수 저장탱크에 기설정된 일정 양의 정수수가 저장된 경우 저장된 정수수를 RO 멤브레인 모듈로 공급하도록 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
직수형, 정수 장치, RO 멤브레인 모듈, TDS, 정수수, 농축수

Description

직수형 정수 장치{A direct-type purifying device}
본 발명은 직수형 정수 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필터링 수단으로서 RO 멤브레인 모듈을 사용하는 직수형 정수 장치에 관한 것이다.
정수 장치는 원수 공급원으로부터 공급되는 원수를 필터링하여 사용자가 음용하기 위한 식수로 사용하거나 기타 용도에 사용하기 위한 것으로써, 정수기가 대표적인 예이다. 그러나, 본 발명의 정수 장치는 단지 정수기에 한정되지 않으며 원수를 필터링하여 정수수를 생산하는 모든 장치에 적용된다. 한편, 직수형 정수 장치는 장치 내에 정수수를 저장하는 정수탱크가 없는 것을 의미하는 것으로서, 직수형 정수 장치의 경우 사용자는 필터링된 정수수를 바로 사용하게 된다. 보통 직수형 정수장치는 싱크대에 설치되며, 원수 유입관은 가정의 상수도 공급관에 연결되고, 필터링되어 정수수가 배출되는 정수수 배출관은 수도꼭지에 직접 연결된다.
필터링 수단으로서 역삼투(Reverse Osmosis, RO) 멤브레인 모듈을 사용하는 경우, RO 멤브레인 모듈로 공급되는 원수는 일부가 정수수가 되고, 나머지는 농축수가 된다. 따라서, 정수수는 수도꼭지로 배출되고, 농축수는 사용되지 못하고 배수관 등에 연결되어 버려지게 된다.
한편, RO 멤브레인 모듈을 사용하는 정수 장치의 경우, 높은 총용존 고형물질(Total Dissolved Solid, TDS) 제거율로 인하여 정수수의 농도가 농축수의 농도보다 크게 낮아 농축수에서 정수수쪽으로의 확산과 정수수 쪽에서 농축수 쪽으로 삼투압이 발생하게 된다. 따라서, 사용자가 정수수를 음용하기 위해 수도꼭지를 개방시키는 경우, 즉 정수수를 생산하기 위해서는 이 삼투압보다 큰 압력을 걸어주어야 한다. 반대로, 수도꼭지를 잠가 정수수를 생산하지 않는 경우에는 상기 RO 멤브레인 모듈 내에서는 확산과 삼투압에 의해 정수수 내의 순수한 물이 농축수로 이동하게 된다. 이 결과로 인해 농축수의 농도는 낮아지고, 정수수의 농도는 높아지는 현상이 발생하게 된다. 즉, 상대적으로 정수수에 오염 물질이 증가하게 되어 정수수는 높은 TDS를 가지게 되며, 정수수를 생산하지 않는 시간이 길어질수록 정수수의 TDS 농도는 증가하게 된다. 이러한 현상으로 인해 다시 정수수를 생산하기 위해 수도꼭지를 열 때 즉, 재정수 초기에는 새로운 정수가 생산되기 전에 상기 RO 멤브레인 모듈에 머물러 있던 상대적으로 높은 TDS를 가진 정수수가 일정시간 배출되는 문제점이 발생하게 된다.
일반적인 정수 장치의 경우 정수탱크를 구비하고 있고, 정수탱크 내에 저장된 양에 비해 높은 TDS를 가진 정수수의 양이 상대적으로 작아 큰 문제는 되지 않는다. 그러나, 정수탱크를 구비하지 않은 직수형 정수 장치의 경우에는 재정수시 직후 사용자가 상기 높은 TDS를 가진 정수수를 바로 사용하게 되므로, 문제가 있게 된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명은 정수수를 수도꼭지로 배출하지 않을 때, 생산된 정수수의 일부를 수집하여 저장하였다가 이를 이용하여 RO 멤브레인 모듈 내의 농축수를 희석시켜 배출함으로써, 농축수의 농도를 정수수와 같게 하거나 그 차이를 최소화하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 직후형 정수 장치는, 원수 공급관, 정수수 배출관, 및 농축수 배출관과 연결되는 RO 멤브레인 모듈을 포함하는 직수형 정수 장치에 있어서, 정수수가 저장되는 정수수 저장탱크; 일단이 상기 정수수 배출관에 연결되고 타단이 상기 정수수 저장탱크에 연결되어, 정수수를 상기 정수수 저장탱크에 공급하도록 유로를 제공하는 제 1 연결관; 일단이 상기 정수수 저장탱크에 연결되고 타단이 상기 원수 공급관에 연결되어, 상기 정수수 저장탱크에 저장된 정수수가 상기 RO 멤브레인 모듈에 유입되도록 유로를 제공하는 제 2 연결관; 원수의 송수압을 증대시키는 부스터 펌프; 및, 수도꼭지가 잠겼을 때 이를 감지하여, 상기 정수수 배출관을 통해 배출되는 정수수를 상기 정수수 저장탱크로 공급하고, 상기 정수수 저장탱크에 기설정된 일정 양의 정수수가 저장된 경우 저장된 정수수를 상기 RO 멤브레인 모듈로 공급하도록 제어하는 콘트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 연결관에는 상기 콘트롤러의 제어신호에 의해 동작하며 상 기 정수수를 공급 또는 차단시키도록 하는 제 1 밸브가 설치되고, 상기 콘트롤러는 수도꼭지가 잠겼을 때에 상기 제 1 밸브를 개방시켜서 상기 정수수 저장탱크에 정수수를 공급하도록 한다.
또한, 상기 원수 공급관 상의 상기 부스터 펌프 전단에는 상기 콘트롤러의 제어신호에 의해 동작하여 상기 원수를 공급 또는 차단하는 원수차단밸브가 설치되며, 상기 콘트롤러는 수도꼭지가 잠겼을 때, 상기 부스터 펌프를 오프(OFF) 시키고 상기 원수차단밸브를 개방시킨 후, 상기 제 1 밸브를 개방시킨다.
또한, 상기 정수수 배출관의 경로상에는 압력스위치가 설치되며, 상기 콘트롤러는 상기 압력스위치와 신호교환 가능하도록 연결되어 상기 수도꼭지가 잠겼는지 여부를 판별한다.
또한, 상기 제 2 연결관에는 상기 콘트롤러의 제어신호에 의해 동작하며 상기 정수수를 공급 또는 차단시키도록 하는 제 2 밸브가 설치되고, 상기 콘트롤러는 상기 정수수 저장탱크에 기설정된 일정 양의 정수수가 저장된 경우, 상기 원수차단밸브를 폐쇄시켜 원수의 공급을 차단한 후 상기 제 1 밸브를 폐쇄시키고, 상기 제 2 밸브를 개방시켜서 상기 저장된 정수수가 상기 RO 멤브레인 모듈에 공급되도록 한다.
또한, 상기 콘트롤러는 상기 정수수 저장탱크 내의 정수수가 모두 배출된 경우, 상기 제 2 밸브를 폐쇄시키도록 한다.
또한, 상기 정수수 저장탱크 내에는 수위감지센서가 설치되며, 상기 콘트롤러는 상기 수위감지센서와 신호교환 가능하도록 연결되어 상기 정수수 저장탱크 내 의 수위를 판별할 수 있다.
본 발명에 의하면 정수수를 수도꼭지로 배출하지 않을 때 정수수를 일시 저장하고 이를 이용하여 RO 멤브레인 모듈 내의 농축수의 농도를 정수수와 같게 하거나 그 차이를 최소화시킴으로써 RO 멤브레인 모듈내의 정수수는 깨끗해지고, 사용자는 재정수시 수도꼭지에서 바로 나오는 깨끗한 정수수를 이용할 수 있게 된다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 직수형 정수 장치를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 직수형 정수 장치는 유입되는 원수를 필터링하여 정수수와 농축수로 배출하는 RO 멤브레인 모듈(110), RO 멤브레인 모듈(110)에 연결되는 원수 공급관(130)과 정수수 배출관(140)과 농축수 배출관(150), 정수수가 일시 저장되는 정수수 저장탱크(160), 정수수 배출관(140)과 정수수 저장탱크(160)를 연결하는 제 1 연결관(170), 정수수 저장탱크(160)와 원수 공급관(130)을 연결하는 제 2 연결관(180), 원수 공급관(130)의 경로상에 설치되어 원수의 송수압을 증대시키는 부스터 펌프(120), 및 정수기의 구성요소들의 동작을 제어하는 콘트롤러(190)를 포함한다.
RO 멤브레인 모듈(110)은 원수 유입구(112)와, 정수수 배출구(114) 및 농축 수 배출구(116)를 포함한다. 원수 유입구(112)는 원수 공급관(120)과 연결되어 원수를 공급받게 되고, 이 원수는 RO 멤브레인 모듈(110)을 거치면서 정수수와 농축수로 분리된다. RO 멤브레인 모듈(110)은 보통 하우징 내부에 적어도 하나 이상의 역삼투막이 나선형을 감겨져서 배치되고, 또한 필터부재가 설치된다. 정수수는 수도꼭지(102)에 연결된 정수수 배출관(140)과 연결된 정수수 배출구(114)를 통해 빠져나가고, 농축수는 농축수 배출관(150)과 연결된 농축수 배출구(116)를 통해 빠져나간다.
원수 공급관(130) 경로 상의 부스터 펌프(120) 전단에는 콘트롤러(190)의 제어신호에 의해 동작하여 원수를 공급하거나 또는 차단하는 원수차단밸브(132)가 설치된다. 그리고, 정수수 배출관(140)의 경로 상에는 콘트롤러(190)와 신호교환하는 압력스위치(145)가 설치된다. 수도꼭지가 닫힌 경우, 정수수 배출관(140)의 압력은 올라가게 되고 상기 압력스위치(145)는 이를 감지하여 콘트롤러(190)에 신호를 보내게 된다. 따라서, 콘트롤러(190)는 상기 신호를 수신하여 수도꼭지가 닫혔는지 여부를 판단하게 된다.
정수수 저장탱크(160)는 정수수 배출관(140)을 통해 배출되는 정수수의 일부를 일시 저장하게 된다. 정수수 저장탱크(160)는 일반 정수 장치에 채용되어 음용을 목적으로 하는 정수탱크가 아니기 때문에 그 용량이 상기 일반 정수 장치의 정수탱크만큼 클 필요는 없다. 한편, 정수수 저장탱크(160) 내부에는 콘트롤러(190)와 신호교환하는 수위감지센서(165)가 설치된다. 콘트롤러(190)는 이 수위감지센서(165)의 신호를 수신하여, 정수수 저장탱크(160) 내부의 수위를 판별할 수 있게 된다.
제 1 연결관(170)은 일단이 정수수 배출관(140)에 연결되고 타단이 정수수 저장탱크(160)에 연결되어, 정수수 배출관(140)을 흐르는 정수수를 정수수 저장탱크(160)에 공급하는 유로를 제공하게 된다. 한편, 제 1 연결관(170)에는 콘트롤러(190)의 제어신호에 의해 동작하여 정수수를 공급 또는 차단시키도록 하는 제 1 밸브(175)가 설치된다. 제 1 밸브(175)는 콘트롤러(190)의 제어신호에 의해 유로를 개방 또는 폐쇄시킬 수 있고, 정수수 저장탱크내 수집된 정수가 정수수 배출관(140)으로 흐르지 않도록 체크밸브 또는 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다.
제 2 연결관(180)은 일단이 정수수 저장탱크(160)에 연결되고 타단이 원수 공급관(130)에 연결되어, 정수수 저장탱크(160)에 저장된 정수수가 RO 멤브레인 모듈(110)에 유입되도록 유로를 제공한다. 한편, 제 2 연결관(180)에는 콘트롤러(190)의 제어신호에 의해 동작하여 정수수를 공급 또는 차단시키도록 하는 제 2 밸브(185)가 설치된다. 제 2 밸브(185) 역시 제 1 밸브와 마찬가지로, 콘트롤러(190)의 제어신호에 의해 유로를 개방 또는 폐쇄시키는 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다.
콘트롤러(190)는 수도꼭지(102)가 잠겼을 때, 정수수 배출관(140)을 통해 배출되는 정수수를 정수수 저장탱크(160)에 공급하여 일시 저장시킨 후, 정수수 저장탱크(160)에 기설정된 일정 양의 정수수가 저장된 경우 이 저장된 정수수를 RO 멤브레인 모듈(110)로 공급하도록 상기 각 구성요소들을 제어한다.
이하 도 2 내지 도 을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 직수형 정수기의 동작을 상세히 설명하기로 한다.
먼저 콘트롤러(190)는 정수수 배출관(140)에 설치된 압력스위치(145)로부터의 신호를 수신하여 수도꼭지(102)의 개방 여부를 판단하게 된다(S200).
사용자가 정수수를 사용하기 위해 수도꼭지를 개방하는 경우, 콘트롤러(190)는 제 1 밸브(175)와 제 2 밸브(185)를 모두 폐쇄시킨다(S202). 그리고, 부스터 펌프(120)을 온(ON) 시키고(S204), 원수차단밸브(132)를 개방시키도록 하여(S206), 원수가 RO 멤브레인 모듈(110)로 유입시키도록 한다. 원수는 RO 멤브레인 모듈(110) 내에서 정수수와 농축수로 분리되고, 정수수는 정수수 배출관(140)을 거쳐 수도꼭지(102)로 배출되고, 농축수는 농축수 배출관(150)을 거쳐 외부로 배출되게 된다.
한편, 사용자가 수도꼭지를 잠그는 경우, 정수수 배출관(140)의 압력은 상승하게 되고 이를 감지한 압력스위치(145)는 신호를 송출하게 된다. 이 신호를 수신한 콘트롤러(190)는 부스터 펌프(120)를 오프(OFF)시키도록 한다(S210). 한편, 원수는 RO 멤브레인 모듈(110)로 계속 공급되어야 하므로, 원수차단밸브(132)는 개방된 상태로 유지시키도록 한다(S220). 이 경우 부스터 펌프(120)는 오프된 상태이므로 수도꼭지를 개방하는 경우보다는 RO 멤브레인 모듈(110)로 유입되는 원수의 양이 상대적으로 작게 된다.
그 후, 콘트롤러(190)는 제 1 밸브(175)를 개방시키고 제 2 밸브(185)를 폐쇄시켜, 도 3과 같이 RO 멤브레인 모듈(110)을 빠져나온 정수수가 정수수 배출관(140) 및 제 1 연결관(170)을 거쳐 정수수 저장탱크(160)로 유입되도록 한 다(S230).
이렇게 정수수 저장탱크(160)에 정수수를 계속 유입시키면서, 콘트롤러(190)는 수위감지센서(165)의 신호를 수신하여 정수수 저장탱크(160)에 저장된 정수수의 양이 기설정된 일정 양만큼 채워졌는지를 판단하게 된다(S240).
정수수가 기설정된 일정 양만큼 채워진 경우, 콘트롤러(190)는 원수차단밸브(132)를 폐쇄하여 원수의 공급을 차단한다(S250). 그리고, 도 4와 같이 제 1 밸브(175)를 폐쇄하여 정수수 저장탱크(160)로의 유입을 차단하고 제 2 밸브(185)를 개방하여 정수수 저장탱크(160)에 저장된 정수수를 배출시켜 RO 멤브레인 모듈(110)로 재 유입시키도록 한다(S260).
콘트롤러(190)는 수위감지센서(165)로부터 정수수 저장탱크(160)에 저장된 정수수가 모두 배출되었다는 신호를 수신하는 경우(S270), 제 1 밸브(175)와 제 2 밸브(185)를 모두 폐쇄시키도록 한다(S280).
한편, RO 멤브레인 모듈(110)로 유입된 정수수는 RO 멤브레인 모듈(110) 내의 농축수의 농도를 약화시켜 정수수의 농도와 같게 하거나 또는 농도의 차이를 최소화 시키게 된다. 즉, 정수수 탱크에 수집된 원수를 원수 공급관(130)을 통해 원수 유입구(112)로 흘려보내면 농축수는 정수수에 밀려 농축수 배출구(116)를 거쳐 농축수 배출관(140)을 통해 버려지게 된다. 이렇게 함으로써 높은 농도의 TDS를 포함하고 있는 농축수를 정수수와 같거나 유사한 농도까지 낮출 수 있고, 정수수 정지시 확산 및 삼투압에 따른 정수수의 농축을 없애거나 최소화시켜 줄 수 있다.
따라서, 재정수시 즉, 수도꼭지가 다시 열렸을 때, 수도꼭지에서 바로 나오 는 정수수는 TDS가 낮은 즉 깨끗한 정수수가 나오게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직수형 정수기의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직수형 정수기의 동작을 설명하기 위한 흐름도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 다른 직수형 정수기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
< 도면의 주요 부호에 대한 설명 >
110. RO 멤브레인 모듈 120. 부스터 펌프
130. 원수 공급관 132. 원수차단밸브
140. 정수수 배출관 150. 농축수 배출관
160. 정수수 저장탱크 165. 수위감지센서
170. 제 1 연결관 175. 제 1 밸브
180. 제 2 연결관 185. 제 2 밸브
190. 콘트롤러

Claims (7)

  1. 원수 공급관, 정수수 배출관, 및 농축수 배출관과 연결되는 RO 멤브레인 모듈을 포함하는 직수형 정수 장치에 있어서,
    정수수가 저장되는 정수수 저장탱크;
    일단이 상기 정수수 배출관에 연결되고 타단이 상기 정수수 저장탱크에 연결되어, 정수수를 상기 정수수 저장탱크에 공급하도록 유로를 제공하는 제 1 연결관;
    일단이 상기 정수수 저장탱크에 연결되고 타단이 상기 원수 공급관에 연결되어, 상기 정수수 저장탱크에 저장된 정수수가 상기 RO 멤브레인 모듈에 유입되도록 유로를 제공하는 제 2 연결관;
    원수의 송수압을 증대시키는 부스터 펌프; 및,
    수도꼭지가 잠겼을 때 이를 감지하여, 상기 정수수 배출관을 통해 배출되는 정수수를 상기 정수수 저장탱크로 공급하고, 상기 정수수 저장탱크에 기설정된 일정 양의 정수수가 저장된 경우 저장된 정수수를 상기 RO 멤브레인 모듈로 공급하도록 제어하는 콘트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직수형 정수 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연결관에는 상기 콘트롤러의 제어신호에 의해 동작하며 상기 정수수를 공급 또는 차단시키도록 하는 제 1 밸브가 설치되고,
    상기 콘트롤러는 수도꼭지가 잠겼을 때에 상기 제 1 밸브를 개방시켜서 상기 정수수 저장탱크에 정수수를 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 직수형 정수 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 원수 공급관 상의 상기 부스터 펌프 전단에는 상기 콘트롤러의 제어신호에 의해 동작하여 상기 원수를 공급 또는 차단하는 원수차단밸브가 설치되며,
    상기 콘트롤러는 수도꼭지가 잠겼을 때, 상기 부스터 펌프를 오프(OFF) 시키고 상기 원수차단밸브를 개방시킨 후, 상기 제 1 밸브를 개방시키는 것을 특징으로 하는 직수형 정수 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 정수수 배출관의 경로상에는 압력스위치가 설치되며,
    상기 콘트롤러는 상기 압력스위치와 신호교환 가능하도록 연결되어 상기 수도꼭지가 잠겼는지 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 직수형 정수 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 연결관에는 상기 콘트롤러의 제어신호에 의해 동작하며 상기 정수수를 공급 또는 차단시키도록 하는 제 2 밸브가 설치되고,
    상기 콘트롤러는 상기 정수수 저장탱크에 기설정된 일정 양의 정수수가 저장된 경우, 상기 원수차단밸브를 폐쇄시켜 원수의 공급을 차단한 후 상기 제 1 밸브를 폐쇄시키고, 상기 제 2 밸브를 개방시켜서 상기 저장된 정수수가 상기 RO 멤브레인 모듈에 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 직수형 정수 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 콘트롤러는 상기 정수수 저장탱크 내의 정수수가 모두 배출된 경우, 상기 제 2 밸브를 폐쇄시키도록 하는 것을 특징으로 하는 직수형 정수 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 정수수 저장탱크 내에는 수위감지센서가 설치되며,
    상기 콘트롤러는 상기 수위감지센서와 신호교환 가능하도록 연결되어 상기 정수수 저장탱크 내의 수위를 판별할 수 있는 것을 특징으로 하는 직수형 정수 장치.
KR1020070083008A 2007-08-17 2007-08-17 직수형 정수 장치 KR101372615B1 (ko)

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