KR101687943B1 - 유량 제어 유닛과 필터 조립체를 가진 정수기 - Google Patents

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프란스 모우스
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

정수기(1)는 물 흐름을 제어하기 위한 수류 제어 유닛(2)을 갖는다. 제어 유닛(2)은 유량 제한기(6)와 유량 제한기(6)에 직렬로 유체 연통하는 누수 정지부(12)를 포함한다. 누수 정지부(12)는 유량 제한기(6)의 입구(9)와 출구(10) 사이에 미리 결정된 값의 압력차 이하에서 유동을 차단한다.

Description

유량 제어 유닛과 필터 조립체를 가진 정수기{A water appliance having a flow control unit and a filter assembly}
본 발명은 필터 조립체 및 유수량(water flow) 제어용 유수량 제어 유닛을 갖는 정수기에 대한 것이다.
깨끗한 물에 접근하지 못함으로 인하여 많은 나라에서 사망과 질병의 주원인이 되고 매년 많은 사람을 죽이고 광범위한 질병을 일으킨다. 물 처리는 사람들의 건강 상태를 완화시키고, 안전하지 않은 또는 오염된 물을 소비하여 얻은 질병 효과로부터 보호하는 데 필요하다. 많은 나라에서 물은 희귀하고 고가의 자원이다. 폐수 처리 방법들은 이러한 수 처리에 의해 소비되는 에너지와 관련하여 널리 관심을 받고 있다. 비록 폐수가 재순환되고 재사용될 수 있지만, 불필요한 물의 유출을 피하는 것은 일반적으로 중요하다고 생각된다. 이러한 물 유출은 예를 들어, 수도꼭지들의 열악한 관리, 잘못된 파이프 연결 또는 수도 시스템(water system)의 다양한 구성 요소들의 마모된 개스킷 또는 수도꼭지, 수 마개(water tap) 등을 부주의하게 닫음에 의해 발생하는 누수의 결과로 일어날 수 있다.
유수량 제어 유닛을 갖는 정수기들은 일반적으로 물 처리에 적용되고 물의 냉각, 가열 또는 정화와 같은 다양한 조절 목적의 역할을 할 수 있다. 이들은 저장소 또는 공공 수도 시설로부터 분기된(tapped) 일정 양의 물의 투여(dosage)를 위한 수단으로서 작용할 수도 있다. 정수기들은 공공 수도 시설에 포함될 수 있고 또는 수도꼭지가 장착될 수 있는 최종 목적 장치로서 또는 수도꼭지에 도달하기 전에 물을 여과하는 카운터 아래에 있는(under the counter) 기구들로서 가정 환경에서 사용될 수 있다. 정수기들은 물의 화학적 처리에 의해 또는 미립자들의 통과를 방지하기 위한 기계적 여과에 의해 물을 처리할 수 있다.
본 발명의 목적은 물에 대한 요구가 없을 때 물의 누수를 방지하는 서두에 제시된 종류의 정수기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 상기 목적은 제어 유닛이 유량 제한기와 직렬로 유체 연통하는 누수 정지부를 포함하고, 이 누수 정지부는 유량 제한기의 입구와 출구 사이에서 미리 결정된 값의 압력차 이하에서 유수량을 차단하여 실현된다.
제어 유닛은 유수량을 제어한다. 정상적인 물 요구 중에 정수기와 유량 제한기를 지나는 유수량은 제한기의 입구와 제한기의 출구 사이에 일정한 압력차를 발생시킨다. 제한부를 지나는 -비압축성인- 물의 체적 유량은 제한부에 걸치 압력차의 효과, 즉, 유량 제한부의 입구와 출구 사이의 압력차를 가지는 것이 일반적으로 알려져 있다. 압력 강하의 크기는 유량이 증가하면 커지고 유수량이 감소하거나 정지하면, 예를 들어, 물에 대한 추가 요구가 없을 때 사용자가 수도꼭지를 닫는 상황에서, 감소한다. 유수량이 미리 결정된 최소의 유수량보다 작은 크기이면, 사용자가 실제로 물을 요구하지 않는다고 가정할 수 있고; 상기 미리 결정된 최소의 유량보다 작은 이러한 낮은 유수량은 물의 누수를 나타내고 상기 미리 결정된 최소의 유수량은 유수량의 누수 한계로 불린다.
누수 한계는 본 발명에 따른 제어 유닛의 유량 제한기의 입구와 출구 사이의 미리 결정된 값의 압력차에 상응한다. 제한기를 지나는 유량이 감소하고 누수 한계에 도달할 때, 제한기에 걸친 미리 결정된 값의 압력차가 설정되고 누수 정지부가 유량을 차단한다. 누수 정지부는 유량 제한기와 직렬로 유체 연통하고, 제한기를 지나는 유동은 결과적으로 차단된다. 따라서, 유량 제한기의 입구와 출구 사이에 압력차가 없고, 이는 압력차가 누수 한계에 상응하는 미리 결정된 압력차보다 작게 유지될 것을 암시한다. 제어 유닛이 새로운 의도한 물 요구를 검출하고 그리고 예를 들어, 유량 제한기로의 직렬 통로를 개방하도록 누수 정지부에 신호를 제공함으로써 누수 정지부의 폐쇄와, 상응하는 유수량의 차단을 취소할 때까지 차단된 상태가 유지된다. 이러한 요구의 제어 유닛에 의한 검출과 개방 신호의 제공은 당업자에게 널리 알려진 특징들에 의해 달성될 수 있다; 이들은 본 발명의 일부를 형성하지 않고 상술한 목적을 실현하는 데 필수가 아니다.
본 발명에 따른 정수기의 유익한 실시예에서 정수기는 물 필터와 물 필터를 지나 흐르는 일정 체적의 물을 추가하기 위한 유량 합산(totalization) 유닛을 갖고, 여기서 필터는 물 필터를 통해 일정 시간 동안 흐르는 최대 량의 물까지 유수량의 제한을 위해 유량 제한기와 유체 연통한다.
알려진 수도(water) 장치에서 유량 합산 유닛이 조절되는, 예를 들어, 장치에 의해 배출, 가열 또는 냉각되는 일정 양의 물 또는 물 필터의 수명 종료를 예측하기 위해 빈번히 적용된다. 이러한 알려진 물 처리 장치들에서 물은 일반적으로 장치를 통해 흐르면서 물 터빈을 구동한다. 터빈은 일정 개수의 기어들을 구동하고 최종적으로 예를 들어, 장치에 수용되는 물 필터에 의해 및 물 처리 장치에 의해 미리 결정된 최대 량의 물이 처리된 후에 유수량을 차단하는 수단이다. 이러한 물 처리 장치들을 지나는 유수량이 특정 레벨 이하, 또는 -상술한 명명법(nomenclature)을 사용하여- 누수 한계 이하일 때, 터빈의 회전이 기구를 지나 흐르는, 예를 들어 필터에 의해 처리되는 물의 양에 상응하지 않을 수 있다. 이러한 상황에서 제한된 유수량이 터빈을 따라 유지되어, 터빈이 회전되지 않게 하거나 또는 예를 들어, 물이 수도꼭지를 통해 누수되는 상황에서 유량 합산 유닛에 의해 등록(registration)되지 않는 일이 발생할 수 있다. 이 상황이 계속되거나 여러 번 발생할 때, 예를 들어, 시스템이 빈번히 적은 양의 물을 여과하기 위해 켰다가 꺼질 때, 유동은 필터의 안전하고 유효한 사용을 위한 시간이 만료되었어도 차단되지 않을 수 있다. 알려진 수도 장치들은 유량 제한기를 자주 포함한다. 유동의 제한은 예를 들어, 여과의 경우에서와 같이 장치의 안전한 작동을 보장하고, 여기서 유량 제한기는 물이 물의 효과적인 정화를 보장하기에 충분한 시간 동안 필터에 남아 있는 동시에 필터가 과다한 유수량에 의해 일어나는 "불림(blow through)"에 대해 보호됨을 보장한다. 상술한 바와 같이, 정수기를 지나는 유수량은 유량 제한기에 걸쳐 압력차를 발생시킨다. 제한기의 입구의 압력과 제한기의 출구의 압력 간의 차이는 유수량, 즉, 주어진 시간에 제한기를 지나 흐르는 물의 양에 의존한다. 상기 압력차는 유량 제한기를 지나는 유동이 증가할 때 증가하고 제한기를 지나는 유동이 감소하거나 또는 정지할 때 감소 또는 심지어 사라진다. 임계 최소 유량 이하에서, 필터를 지나 흐르는 물의 양은 합산 유닛의 터빈에 의해 부정확하게만 검출될 수 있는 데, 그 이유는 터빈이 실질적으로 합산 유닛의 기어들을 구동하지 않고 물이 상기 임계 유량 이하에서 터빈을 실질적으로 둘러가기(circumvent) 때문이다. 이와 같은 임계 최소 유량은 유량 제한기에 걸친 임계 최소 압력 강하 또는 임계 최소 압력 차이에 상응한다. 임계 최소 압력 강하 이하에서 합산 유닛은 유동을 적절히 등록하지 않는다. 임계 최소 압력 강하는 합산 유닛의 감도에 의존한다. 터빈의 형상, 기어들의 개수 및 기어들 간의 트랜스미션(transmission)의 마찰과 같은, 유량 합산 유닛의 특성들은 감도 및 임계 최소 압력차를 결정하며, 임계 최소 압력차보다 작으면 정확한 등록이 불가능하다. 유량 제한기의 입구와 출구 간의 미리 결정된 압력차를 유량 제한기에 걸친 임계 최소 압력차로 맞춰, 누수 정지부에 의한 유량 제어 유닛이 유동이 임계 최소 유량 이하로 가는 경향이 있을 때 유동을 차단시킨다. 적은 유수량들이 회피된다. 합산 유닛의 정확도가 보존된다. 필터의 수명 종료가 신뢰성 있게 예측될 수 있다. 물 필터 장치들에서 필터의 수명 종료 표시는 자주, 미리 결정된 체적이 여과된 후 유동을 정지시키는 밸브에 의해 제공된다. 유동 합산 및 차단 메커니즘이 비교적 고가이고 복잡하지만, 이들은 그 복잡성 및 고가에도 불구하고 수명 종료를 나타내는 가장 정확한 수단으로서 인식되어 있다. 특히 적은 유수량을 처리할 때, 즉, 제한된 양의 물이 소정의 시간에서 정수기를 지나 흐를 때, 처리된 물의 양의 정확한 측정은 유지되기 힘들다. 이러한 부정확한 측정은 필터 카트리지에 대한 수명 종료의 예측시 신뢰성을 감소시킨다. 적은 유량의 회피에 의해 본 발명은 정수기를 지나 흐른 전체 유량의 등록 시에 개선된 정확성을 제공한다. 유량 합산 및 차단 메커니즘의 비용과 복잡성의 감소는 미리 결정된 체적이 여과된 후 유동을 정지시키는 밸브 또는 미리 결정된 양의 물이 처리된 후 유동을 차단하는 수단으로서 누수 정지부를 사용하여 달성될 수 있다. 비용과 복잡성의 감소도 달성될 수 있는 데 왜냐하면 유량 제한기가 유수량의 제한을 위해 사용되기 때문이다.
본 발명에 따른 양호한 실시예에서, 정수기는 여과된 일정 양의 물의 저장을 위해 저장소를 갖고, 여기서 유수량 제어 유닛은 상기 저장소에서 미리 결정된 수위를 유지하기 위해 레벨 제어기를 갖고, 이 레벨 제어기는 누수 정지부를 포함한다.
대부분의 여과 시스템은 물의 적절한 정화를 보장하기 위해 상당한 시간을 필요로 한다. 허용가능한 기간 내에 음료수의 일부가 정수기로부터 나오는(tap) 것이 편리하다고 생각된다. 이러한 이유로, 정수기는 적절한 체적의 여과된 물이 저장될 수 있는 저장소를 구비한다. 물 요구가 없을 때 저장소 내의 수위는 최대 레벨에 도달하게 복원되어야 한다. 최대 레벨에 도달할 때, 즉, 저장소가 완전히 채워질 때, 레벨 제어기는 유수량을 차단하고 저장소가 최대 레벨을 넘어 채워지는 것을 방지한다. 여과된 물이 저장소로부터 나오면 저장소 내의 수위는 최대 레벨 아래로 떨어진다. 유수량 제어 유닛 또는 유체 제어 유닛에 포함된 레벨 제어기는 이제 신선하게 여과된 물이 저장소로 유입하는 것을 허용하기 위해 낮은 레벨에 반응하여 열린다. 그러므로, 열림과 닫힘은 저장소의 수위의 제어에 관련된다. 수위 제어에 누수 정지부를 포함하는 것이 유익하고 -누수 정지부가 유수량 제어 유닛에 존재하므로- 개폐를 위한 별개의 장치가 필요없다. 센서에 의한 수위 검출과 센서 신호의 유수량 제어 유닛으로의 피드백(feedback)과 같은 몇 가지 레벨 제어 방식이 가능하다. 센서는 광학, 용량식(capacitive) 또는 유도식일 수 있다. 다르게는, 유익하게는 기계적 수단이 후술하는 바와 같이 레벨 제어에 적용될 수 있다.
양호한 일 실시예에서 레벨 제어기는 이동 부재와 레버를 구비하고, 상기 이동 부재의 위치는 물 저장소에서 수위에 반응하며, 상기 레버는 저장소에 대해 고정된 위치 둘레에서 피벗가능하게 장착되며 그 일단부가 이동 부재에 고정되고, 여기서 누수 정지부가 레버에 의해 결합될 수 있다.
이러한 장치는 매우 신뢰성있고, 제조하기 쉽고 비교적 저렴하다고 알려져 있다.
본 발명에 따른 정수기를 위한 필터 조립체는 필터, 유량 제한기, 유량 제한기의 입구와 출구 사이의 미리 결정된 압력차 값 이하에서 필터를 지나는 유수량을 차단하기 위해 유량 제한기와 직렬로 유체 연통하는 누수 정지부를 갖는다.
DE-A-19706564는 측정 및 스톱 구성 요소들이 장착된 유수량 제어 유닛을 갖는 정수기를 공개하고 있다. 전자 제어 유닛이 데이터 처리를 위해 제공된다. 유량 차단 신호가 상기 전자 제어에 의해 발생된다.
본 발명의 정수기와 필터 조립체의 이러한 및 다른 특징들은 도면들을 참조하여 더 설명된다.
본 발명에 따르면 매우 신뢰성있고, 제조하기 쉽고 비교적 저렴한 장치의 제조가 가능해진다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 실시예들의 개략도들.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 정수기들이 실시예들의 개략도들.
도 3은 본 발명에 따른 유량 제어 유닛의 일 실시예의 개략도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 누수 정지부의 일 실시예의 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 밸브 시트와 밸브 몸체의 일 실시예의 개략도.
도 6은 시간의 함수인 유수량을 보이는 그래프.
도 7은 시간의 함수인 유수량을 보이는 그래프.
하기의 도면들에서 유사한 도면부호들은 유사하거나 같은 구성요소들을 나타낸다.
도 1a와 도 1b에서 정수기(1)는 첫번째 점선 상자로 개략적으로 예시되어 있다. 정수기(1)는 첫번째 점선 상자 안의 두번째 점선 상자로 나타낸 유량 제어 유닛(2)을 갖는다. 수도꼭지(4)는 유수량(100)이 정수기(1)를 지날 수 있게 열릴 수 있다. 유수량(100)은 유량 제어 유닛(2)에 의해 제어된다. 유량 제어 유닛(2)은 유량 제한기(6)를 포함한다. 정상적인 물 요구시 정수기(1)와 유량 제한기(6)를 지나는 유수량(100)은 제한기(6)의 입구(9)와 제한기(6)의 출구(10) 사이에 압력 강하(ΔP)를 일으킨다. 유량 제어 유닛(2)은 누수 정지부(12)를 갖는다. 누수 정지부(12)는 2개의 연결부(14, 16)를 통해 유량 제어 유닛에 연결되어 있다. 누수 정지부(12)는 2개의 스위치 위치들을 갖는다. 제 1 스위치 위치는 도 1a에 예시되어 있다. 제 1 스위치 위치에서 유수량(100)이 누수 정지부(12)를 통해 흐를 수 있도록 두 연결부들(14, 16) 사이에 유체 소통이 설정된다. 제 2 스위치 위치는 도 1b에 예시되어 있다. 도 1b에 예시된 바와 같은 제 2 스위치 위치에서 연결부(14)로부터 연결부(16)로의 통로는 막히고 누수 정지부(12)를 통해 어떤 물도 흐를 수 없다. 도 1a와 도 1b의 누수 정지부(12)는 유압 2/2 밸브로 일반적으로 알려진 유압 기호로 나타나 있다. 2개의 스위치 위치들은 누수 정지부(12)에서 조합된 작용 하에서 실시될 수 있다. 수동 조작 버튼(20)과, 유체 명령 라인(22)을 통한 제한기(6)의 출구(10)에서의 유압 및 탄성 부재(18)를 통한 기계적 작용이 조합하여 작용한다.
누수 정지부의 작동은 하기에 설명된다. 제 1 스위칭 위치(도 1a)에서 유량 제한기(6)에 걸친 압력 강하(ΔP)의 크기는 유수량(100)에 의존한다. 압력 강하(ΔP)는 유수량(100)이 증가할 때 커지고 유수량(100)이 감소할 때 작아진다. 유수량(100)이 누수 유량에 상응하는 크기에 도달하는 몇 가지 상황이 발생할 수 있다. 예를 들어, 이러한 상황은, 사용자가 물이 더 필요하지 않을 때 수도꼭지(4)를 닫거나 또는 수도꼭지(4)가 거의 닫혀있지만 완전히 닫히지 않거나 또는 의도하지 않게 적은 양의 물이 정수기를 통해 누수되는 경우일 수 있다. 유수량(100)의 미리 결정된 값보다 작으면 사용자가 실제로 물을 요구하지 않는다고 가정할 수 있다. 상기 미리 결정된 최소 유량보다 작은 물의 흐름은 물의 누수를 나타내고 상기 미리 결정된 최소 유량의 물은 유수량의 누수 한계로 불린다.
누수 한계는 제어 유닛(2)의 유량 제한기(6)의 입구(9)와 출구(10) 사이의 압력차(ΔP)의 미리 결정된 값에 상응한다. 유량 제한기(6)를 지나는 유수량(100)이 감소하고 누수 한계에 도달할 때, 제한기(6)에 걸친 미리 결정된 값의 압력차(ΔP)가 설정된다. 유량이 감소함에 따라 출구(10)의 유압이 입구(9)의 유압에 도달한다. 그러므로 출구(10)에서의 유압이 상승한다.
입구(9)는 가압된 물 저장 시스템 또는 공공 수도 시스템과 같은, 물 공급 시스템(24)과 유체 연통한다. 유량이 감소함에 따라 출구(10)에서의 유압이 입구(9)의 유압에 도달한다. 따라서, 누수 한계의 발생은 제한기(6)의 출구(10)에서의 압력 상승과 상응한다. 상기 압력 상승은 유체 명령 라인(22)을 통해 전해지고 스프링(18)의 작용에 대해 닫힌 위치로 전환하게 2/2 밸브를 이동시키는 경향이 있다. 닫을 때 2/2 밸브는 도 1b에 예시된 바와 같은 위치로 전환된다.
도 1b에서 정수기(1)와 제어 유닛(2)을 지나는 유수량(100)은 2/2 밸브 또는 누수 정지부(12)에 의해 차단된다. 수도꼭지 밸브(4)가 물이 필요한 사용자에 의해 열리면, 누수 정지부(12)가 닫힌 상태를 유지하는데, 왜냐하면 수도꼭지(4)와 누수 정지부(12) 간에 상호작용이 없기 때문이다. 누수 정지부(12)를 열기 위해 사용자는 누수 정지부(12)를 도 1a의 구성으로 하기 위해 손으로 버튼(20)을 작동시켜야 하고, 물이 누수 정지부(12)를 통해 흐를 수 있도록 두 연결부(14, 16)들 간에 다시 유체 소통이 설정된다. 일단 유수량(100)이 사용자에 의해 다시 설정되면 출구(10)에서의 압력이 떨어진다. 압력 강하는 유체 명령 라인(22)을 통해 전해지고 2/2 밸브 또는 누수 정지부(12)가 스프링(18)의 작용에 의해 지지되는 개방 위치로 유지되게 하는 경향이 있다.
도 1a 및 도 1b에 예시된 실시예에서 유수량은 먼저 제한기(6)를 지나 흐르고 그 다음에 누수 정지부(12)를 지나고 마지막으로 수도꼭지(4)를 지난다. 제한기(6)가 도 1c에 예시한 바와 같이 누수 정지부(12)와 수도꼭지 사이에 배치될 수도 있다. 다르게는, 수도꼭지는 유수량이 먼저 수도꼭지를 지난 다음에 당업자가 이해하는 바와 같은 다른 구성요소들을 지나 흐르도록 배치될 수 있다.
도 2a에서 정수기(1)와 유량 제어 유닛(2)의 일부가 개략적으로 나타나 있다. 필터(34)가 유수량(100)을 여과하기 위해 제공된다. 필터(34)는 센서(28)와 직렬로 배치된다. 유수량(100)은 정수기(1)를 통해 흐르면서 센서(28)의 물 터빈(29)을 구동한다. 터빈의 회전수들은 적산기(30; integrator)에 기계적 또는 전기적 또는 유압 신호(38)들에 의해 통신된다. 적산기(30)는 신호(38)를 적산한다. 적산된 신호(30)는 필터(34)를 통해 흐른 물의 양과 상응한다. 적산기(30)는 미리 결정된 값(40)과 신호(38)의 적산된 값을 비교한다. 미리 결정된 값(40)은 필터(34)의 수명 종료에 상응한다. 신호(38)의 적산된 값이 미리 결정된 값(40)을 초과하는 경우, 적산기(30)는 누수 정지부(12)에 의해 유동을 차단하기 위한 신호(42)를 출력한다. 누수 정지부는 도 1a 내지 도 1c에 따라 설명된 것과 유사하게 작동하고 2개의 스위칭 위치들을 갖는다. 도 2의 실시예에서 누수 정지부(12)는 그 개방 위치로 나타나 있고, 즉 유수량(100)을 허용한다.
필터(34)의 수명 종료시, 적산기(30)가 신호(42)를 생성할 때, 솔레노이드가 작동된다. 솔레노이드(34)는 유수량(100)을 불가능하게 하는 위치로 누수 정지부(12)를 밀어 누수 정지부(12)에 작용한다.
다르게는, 신호(42, 44)가 가변 제한기(36)에 작용하도록 사용될 수 있다. 가변 제한기(36)는 입구(9)와 출구(10)를 갖는다. 제한기(36)의 제한 저항을 감소시켜, 출구(10)에서 유압이 증가된다. 출구(10)에서 이 압력 상승은 유체 명령 라인(22)을 통해 누수 정지부(12)로 통신되고 2/2 밸브(12)를 스프링(18)의 작용에 반해 닫힌 위치로 전환되게 하는 경향이 있다. 이 대안은 도 2a의 점선으로 도시되어 있다.
도 2a에 예시된 실시예에서 누수 정지부는 유익하게는 필터(34)의 수명 종료시 유동을 차단하기 위해 별개의 추가 구성요소를 사용하지 않고 필터(34)가 수명 종료에 도달했을 때 유수량(100)을 차단하는 데 사용될 수 있다.
터빈(29)이 (가능하다면) 기어박스(51; 도 2b)의 하위-구동부(sub-drive)를 통해, 게이트(46)를 구동하면, 매우 비용-효과적인 해결법이 얻어진다. 기어 박스(51)는 센서(28)의 프로펠러(29)의 일정 회수의 회전을 종동차(47)의 원하는 회수의 회전으로 변환한다. 종동차(47)는 래크(49; rack) 상에서 작용한다. 게이트(46)는 래크(49)에 구동가능하게 연결된 밸브(48)를 갖는다. 터빈(29)의 회전수가 증가시, 즉, 필터(34)에 의해 여과되는 물의 양이 증가시, 밸브(48)는 센서(28)를 통해 흐르는 물의 작용하에 저속 기어로 바뀌고(shift down), 이 작용은 기어 박스(51)와 래크(49)와 종동차(47)를 통해 병진이동 밸브(48)로 전달된다.
도관(54)이 필터(34)의 출구(56)와 유체 연통한다. 출구(56)는 제한기(6)의 입구(9)와 출구(10)에서 유압을 초과하는 유압을 갖는다. 도관(55)은 -도 2a의 명령 라인(22)과 유사한- 명령 라인으로서 누수 정지부(12)에 부착된다. 따라서, 출구(56)의 유압이 도관(55)에 연통하면, 즉, 유체가 도관(54)으로부터 도관(55)으로 통과할 수 있으면, 출구(56)에서의 압력이 도관(55)과 누수 정지부(12)에 연통된다. 2/2 밸브(12)는 스프링(18)의 작용에 대항하여 닫힌 위치로 전환된다.
도 2b에 예시된 상황에서 밸브(48)는 도관(54)으로부터 도관(55)으로 이어지는 유체 통과를 막는다. 따라서, 여과된 물은 여전히 수도꼭지(4)로부터 배수될 수 있다. 밸브(48)의 구멍(52)이 도관(54)의 출구(542)와 도관(55)의 입구(551) 사이에 위치할 때까지 밸브(48)는 도관(54)으로부터 도관(55)으로 이어지는 통과를 계속 차단한다. 양쪽 화살표(53)는 구멍(52)이 출구(542)와 입구(551) 사이에 위치할 때까지 밸브(48)에 의해 계속 이동될 수 있는 거리를 나타낸다. 거리(53)는 필터(34)의 나머지 수명 시간에 상응한다. 일단 구멍(52)이 도관(54)으로부터 도관(55)으로 이어지는 유체 통과를 가능하게 하면 필터(34)의 출구(56)와 누수 정지부(12) 간의 유체 소통이 가능하다. 도관(54, 55)은 이제 유체 명령 라인(22)과 유사하게 작용한다. 출구(56)에서의 유압은 누수 정지부(12)로 전해지고 스프링(18)의 작용에 반해 2/2 밸브(12)를 닫힌 위치로 전환하는 경향이 있다. 이 상황은 필터(34)가 교체되고 게이트(46)가 재설정될 때까지 유지된다.
도 3에서 일정량의 물(62)을 저장하기 위한 저장소(60)를 갖는 정수기(1)가 예시된다. 레벨 제어기(64)는 원하는 또는 미리 결정된 수위(66)가 물 저장소(60)에서 유지되는 것을 보장한다. 레벨 제어기(64)는 부표(68; float)를 가지며, 부표의 위치는 저장소(60) 내의 수위(66)에 반응한다. 부표(68)는 저장소(60)와 유체가 소통하는 부표 챔버(70)에 수용된다. 부표(68)는 저장소(60)에 대해 고정된 지점(74) 둘레로 피벗(pivot)할 수 있는 레버(72)에 장착된다. 부표(68)는 레버(72)의 일단부(76)에 작용한다. 레버(72)의 다른 단부(78)는 누수 정지부(12)의 밸브 몸체(80)에 고정된다. 밸브 몸체(80)와 밸브 시트(82)는 밸브 챔버(84)의 하부에 수용된다. 밸브 몸체(80)는 밸브 시트(82)와 함께 작동하여 밸브 챔버(84)로부터 부표 챔버(70)와 저장소(60)로의 물의 통과를 막는다. 밸브 시트(82)에 대한 밸브 몸체(80)의 폐쇄는 특히 부표(68)의 위치에 의존한다. 부표 챔버(70)는 덕트(86)를 통해 저장소(60)와 통한다.
물은 수도꼭지(88) 또는 분출구(spout)를 통해 저장소(60)로부터 배수될 수 있다. 저장소(60)의 수위(66)가 감소한다. 저장소(60)가 부표 챔버(70)와 유체 소통하므로, 부표 챔버(70)의 수위는 저장소(60)의 수위(66)와 같다. 부표(68)는 수위에 반응하며 부표(68)의 위치가 변한다. 부표(68)는 레버(72)에 작용하고 이는 부표 챔버(70)의 수위가 감소할 때 반시계 방향으로 회전한다. 레버(72)는 지점(74)을 중심으로 회전한다. 따라서 수위가 감소할 때 레버(68)가 내려감에 따라 밸브 몸체(80)가 상방향으로 밀린다. 밸브 시트(82)가 밸브 챔버(84)에 고정되어 있으므로 밸브 몸체(80)와 밸브 시트(82) 사이에 통로가 형성된다. 밸브 몸체(80)는 밸브 시트(82)로부터 들어 올려지고, 물은 밸브 챔버(84)로부터 부표 챔버로 그리고 부표 챔버(70)로부터 덕트(86)를 통해 저장소(60)로 흐를 수 있다. 밸브 챔버(84)는 제한기(6)를 통해 물을 공급받는다.
레벨이 증가할 때, 부표(68)는 부표 챔버(70)의 상승하는 물에 의해 상방향으로 밀린다. 동시에 밸브 몸체(80)는, 상기 밸브 몸체(80)가 밸브 시트(82)에 대해 밀봉될 때까지 레버(72)의 작용에 의해 아래로 이동한다. 저장소(60)의 수위가 이제 복원된다. 밸브 몸체(80)는 레버에 의해 결합될 수 있는 기다란 부분(81)과, 밸브 시트와 함께 유체를 밀봉하기 위한 밀봉 부분을 갖고, 여기서 밸브 시트는 기다란 부분을 통해 안내하기 위한 구멍을 갖는다.
도 3의 정수기의 일부분이 도 4a 내지 도 4c에 3가지 상이한 상황들로 도시되어 있다. 도 4a에 예시한 상황에서 부표 챔버(70)와 저장소(60)의 물이 원하는 레벨(90)보다 상당히 아래에 있다. 유량 제한기는 예를 들어, 필터(도시되지 않음)가 손상되는 것을 방지하는 특정 유동으로 유수량(100)을 제한한다. 유량 제한기(9)의 입구(9)의 압력이 유량 제한기(10)의 출구(10)의 압력을 초과한다, 즉, 출구(10)의 압력이 입구(9)의 압력에 비해 비교적 낮다. 밸브 챔버(84)는 출구(10)와 유체 연통하고 출구(10)에서 비교적 낮은 유압이 유압 챔버(84)로 전달된다. 한편, 챔버(84)의 낮은 유압은 밸브 몸체(80)에 작용하고 밸브 시트(82)에 대해 밸브 몸체(80)를 아래로 미는 경향이 있다. 다른 한편 부표(68)가 레버(72)의 단부(76)에 작용한다. 부표 챔버(70)의 수위가 낮으므로, 부표(68)에 부력이 작용하지 않는다. 따라서 부표(658)의 무게가 레버(72)의 단부(76)를 통해 단부(78)에 전달되고 밸브 몸체(80)를 그 밸브 시트(82)로부터 멀리 위로 미는 경향이 있다. 도 4a에 예시한 상황에서 밸브 챔버(84)로부터 부표 챔버(70)로 물이 통과할 수 있고 부표 챔버(70)의 수위가 상승한다. 덕트(86)를 통해 물이 부표 챔버(70)로부터 저장소(60)로 공급된다.
도 4b의 상황에서 부표 챔버(70)의 물이 그 원하는 레벨(90)에 거의 도달되어 있다. 유량 제한기는 여전히 유수량(100)으로 그러나 적당한 양이 흐르게 한다. 밸브 몸체(80)는 상승하는 물과 부표(68)와 레버(72)를 포함하는 부표 기구의 작용 하에 밸브 시트(82)로 닫힌다. 좁은 갭(90)은 밸브 챔버(84)로부터 부표 챔버(70)로 물이 흐를 수 있게 한다. 갭(90)은 밸브 챔버(84)로부터 부표 챔버(70)로의 유수량의 제한을 설정한다. 갭(90)에 의해 생성된 유동 제한으로 인해 압력 강하(ΔP10)가 밸브 몸체(80)에 걸쳐 발생하고 이는 밸브 몸체(80)를 아래로 밀고 부표(68)를 물로부터 거리(94)만큼 위로 미는 경향이 있다. 동시에 유량 제한기(6)에 걸친 압력 강하는 감소하는 데, 왜냐하면 제한기(6)의 입구(9)와 부표 챔버(70) 간의 전체 압력 강하가 유량 제한기(9)(ΔP21)와 갭(90)(ΔP10)에 걸쳐 분배되기 때문이다. 따라서 밸브 챔버(84)의 압력이 상승하고 갭(90)에 걸친 압력 강하(ΔP10)가 증가한다. 이는 레버(72)에 걸친 힘 평형이 방해되고 밸브 몸체(80)가 가속된 방식으로 밸브 시트(82)에 대해 눌리는 효과를 갖는다. 그러므로 유량 제한기(6)의 출구(10)와 직렬로 유체 연통하는 밸브 챔버(84)에서 밸브 시트(82)와 밸브 몸체(80)는 본 발명에 따라 누수 정지부(12)를 구성한다. 유량 제한기(6)의 입구(9)와 출구(10) 간의 미리 결정된 압력차(ΔP21)의 값 이하에서, 밸브 몸체(80)에 걸친 압력차(ΔP10)는 급속히 증가하고, 밸브 몸체가 밀려 밸브 시트(82)와 밀봉 결합하고 유동이 차단된다.
도 4c에서 밸브 몸체(80)와 밸브 시트(82)가 밸브 챔버(84)로부터 부표 챔버(70)로 이어지는 유체 통로를 닫는 것을 도시하고 있다. 입구(9)에서의 압력은 제한기(6)를 통해 출구(10)와 밸브 챔버(84)로 전달된다. 부표(68)는 물로부터 거리(96)만큼 밀린다. 거리(96)는 거리(94; 도 4c)를 초과하는 데, 왜냐하면 도 4c에 예시한 상황에서 전체 압력차 ΔP21+ΔP10가 밸브 몸체(80)를 가로지르고, 물의 레벨은 도 4b의 상황으로부터 도 4c의 상황으로 거의 변하지 않았기 때문이다.
도 5에서 밸브 몸체(12)와 밸브 시트(82)의 일 실시예가 예시되어 있다. 밸브 몸체(80)는 밸브 시트(82)의 상응하는 표면과 함께 작용하는 테이퍼진 부분을 갖는다. 몸체(80)와 시트(82)를 테이퍼지게 하면 몸체와 밸브 간의 밀봉면을 증가시킨다. 증가된 밀봉면은 예를 들어, 필터의 교환 후에, 물에 존재할 수 있는 미립자들에 밀봉부가 더 민감하게 만든다. 시트(82)에 대해 몸체(80)의 완전한 폐쇄를 보장하기 위해 시트(82)가 고무와 같은 탄성 재료로 제조되고 몸체(80)가 예를 들어, 스프링(83)에 의해 시트(82)에 가압되는 것이 유익하다.
도 6은 본 발명에 따른 물 필터 장치를 지나는 시간의 함수로서 유량(ml/min)을 보인다[실선 곡선(102)]. 그래프의 하부에서 점선 직선(104)은 유량 제어 유닛의 최소 정합 한계를 나타낸다. 이 한계(104) 아래의 값을 갖는 유동은 유량 합산 유닛에 의해 기록되지 않고 필터가 필터의 안전한 수명 시간을 초과하는 기간 중에 사용되게 한다. 차단 거동은 도 6의 그래프를 도 7의 그래프와 비교할 때 판단할 수 있듯이 비교적 급격하다. 도 7에서 본 발명에 따른 누수 정지부를 갖는 물 필터 장치를 지나는 시간의 함수로 유량(ml/min)이 도시된다[실선 곡선(103)]. 유동은 도 6의 곡선(102)과 비교하여 판단할 수 있듯이 비교적 천천히 변한다. 한계(104) 아래에서 유동 합산은 해칭(hatched)된 영역(106)으로 나타낸 상당한 양의 물을 기록하지 않는다. 빈번한 개폐는 상당한 양의 물이 그 안전한 수명 시간을 초과하여 필터에 의해 여과되게 한다. 도 6을 점검하여 알 수 있듯이, 이러한 검출되지 않은 양의 물은 정수기가 본 발명에 따르는 경우 매우 제한된다.
본 발명은 도면들 및 상술한 설명에 상세히 예시 및 설명되었지만, 이러한 예시 및 설명은 예시 또는 예로 간주되어야 하고 제한적이지 않고; 본 발명은 공개한 실시예들에 한정되지 않는다.
예를 들어, 밸브들과 유체 제한기들의 순서가 바뀌거나 또는 명령 라인들이 필터 또는 제한기의 상이한 입구들 또는 출구들에 연결된 실시예에서 본 발명을 적용할 수 있다. 밸브들 또는 구성요소들의 제어는 전기, 유압 및 기계적 수단에 의해 실시될 수 있다. 공개한 실시예들에 대한 이러한 다른 변형예들은 도면들, 설명, 및 첨부한 청구범위를 연구하여, 청구한 본 발명을 실시하는 당업자에 의해 이해 및 실시될 수 있다.
청구범위에서, 단어 "포함하는(comprising)"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고 부정관사 "하나(a, an)"는 다수를 배제하지 않는다. 특정 조치들이 서로 상이한 종속 청구항들에 언급되는 단순한 사실은 이러한 조치되는 것의 조합이 장접으로 사용될 수 없음을 의미하지 않는다. 청구범위의 어떠한 도면부호(reference sign)도 범위를 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
1: 정수기 2:유량 제어 유닛
4: 수도꼭지 6: 유량 제한기
9: 입구 10: 출구
12: 누수 정지부 14, 16: 연결부
18: 탄성 부재 20: 버튼

Claims (10)

  1. 정수기에 있어서,
    유수량을 제어하기 위한 유수량 제어 유닛으로서, 상기 제어 유닛은 유량 제한기 및 상기 유량 제한기와 직렬로 유체 연통하는 누수 정지부를 포함하고, 상기 누수 정지부는 적어도 2개의 위치들을 포함하며, 상기 2개의 위치들 중 제 1 위치는 유수량이 상기 누수 정지부를 통과하도록 구성되고, 상기 2개의 위치들 중 제 2 위치는 상기 유량 제한기의 입구와 출구 사이의 압력차가 미리 결정된 값보다 작아 유수량의 누수 한계를 가리킬 때 유수량을 차단하도록 구성되는, 상기 유수량 제어 유닛;
    물 필터; 및
    상기 물 필터를 통해 유동된 물의 체적을 합산하도록 구성되는 유량 합산 유닛;을 포함하고;
    상기 물 필터는, 소정의 시간 동안 상기 물 필터를 통해 흐르는 최대량의 물로 유수량을 제한하기 위해 상기 유량 제한기와 유체 연통하고, 상기 유량 합산 유닛은 최소 유량을 가지며 상기 최소 유량보다 아래에서 상기 유량 합산 유닛이 상기 물 필터를 통해 유동한 물의 체적을 합산하지 않으며, 상기 최소 유량은 상기 누수 한계인, 정수기.
  2. 제 1 항에 있어서, 일정량의 물을 저장하기 위한 저장소를 포함하며, 상기 유수량 제어 유닛은 상기 저장소에서 미리 결정된 수위를 유지하도록 구성되는 레벨 제어기를 가지며, 상기 레벨 제어기는 상기 누수 정지부를 포함하는, 정수기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 레벨 제어기는 이동 부재와 레버를 구비하고, 상기 이동 부재의 위치는 상기 저장소에서 수위에 반응하며, 상기 레버는 상기 저장소에 대해 고정된 위치 둘레에 피벗가능하게 장착되며, 상기 레버의 한 단부는 상기 이동 부재에 고정되며, 상기 누수 정지부는 상기 레버에 의해 결합될 수 있는, 정수기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 누수 정지부는 밸브 몸체 및 이에 상응하는 밸브 시트를 포함하여 유수량을 차단하고, 상기 밸브 몸체 또는 상기 밸브 시트는 상기 레버에 의해 결합될 수 있는, 정수기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 밸브 몸체는 상기 레버에 의해 결합될 수 있는 기다란 부분, 및 상기 밸브 시트와 함께 유체를 밀봉 작동하기 위한 밀봉 부분을 포함하고, 상기 밸브 시트는 상기 기다란 부분을 통해 안내하기 위한 구멍을 갖는, 정수기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 밀봉 부분은 상기 밸브 시트의 밀봉면과 함께 작동하기 위한 테이퍼진 부분을 갖는, 정수기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 누수 정지부는 상기 물 필터에 의해 미리 결정된 양의 물의 여과 후 유수량의 차단을 위해 상기 유량 합산 유닛과 유체 연통하는, 정수기.
  8. 필터를 갖는 정수기용 필터 조립체로서,
    유량 제한기;
    상기 유량 제한기와 직렬로 유체 연통하는 누수 정지부로서, 상기 누수 정지부는 적어도 2개의 위치들을 포함하며, 상기 2개의 위치들 중 제 1 위치는 유수량이 상기 누수 정지부를 통과하도록 구성되고, 상기 2개의 위치들 중 제 2 위치는 상기 유량 제한기의 입구와 출구 사이의 압력차가 미리 결정된 값보다 작아 유수량의 누수 한계를 가리킬 때 상기 필터를 통해 흐르는 상기 유수량을 차단하도록 구성되는, 상기 누수 정지부; 및
    상기 필터를 통해 유동된 물의 체적을 합산하도록 구성되며 최소 유량을 갖는 유량 합산 유닛으로서, 상기 최소 유량보다 아래에서 상기 유량 합산 유닛이 상기 필터를 통해 유동한 물의 체적을 합산하지 않으며, 상기 최소 유량은 상기 누수 한계인, 상기 유량 합산 유닛;을 포함하는 필터 조립체.
  9. 정수기로서,
    유량 제한기;
    상기 유량 제한기와 직렬로 유체 소통하는 누수 정지부로서, 상기 유량 제한기의 입구와 출구 사이의 압력차가 미리 결정된 값보다 작아 유량의 누수 한계를 가리킬 때 유량을 차단하도록 구성되는 상기 누수 정지부;
    유수량의 제한을 위해 상기 유량 제한기와 유체 소통하는 물 필터; 및
    상기 물 필터를 통해 유동된 물의 체적을 합산하도록 구성되며 최소 유량을 갖는 유량 합산 유닛으로서, 상기 최소 유량보다 아래에서 상기 유량 합산 유닛이 상기 물 필터를 통해 유동된 물의 체적을 합산하지 않으며, 상기 최소 유량은 상기 누수 한계인, 상기 유량 합산 유닛;을 포함하는 정수기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 누수 정지부는 상기 물 필터에 의해 미리 결정된 양의 물의 여과 후 유량의 차단을 위해 상기 유량 합산 유닛과 유체 연통하는, 정수기.

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