KR101936747B1 - 정수기 및 이의 유량 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 정수기는 유입되는 물을 여과하여 정수를 생성하는 필터부; 상기 필터부의 전단에 설치되어 상기 필터부로 유입되는 물의 TDS를 측정하는 TDS 측정부; 상기 필터부의 전단에 설치되어 상기 필터부로 유입되는 물의 유량을 측정하는 제1 유량 측정부; 상기 필터부의 후단에 설치되어 상기 필터부로부터 배출되는 정수의 유량을 측정하는 제2 유량 측정부; 상기 필터부로부터 배출되는 농축수의 유량을 조절하는 농축수 유량조절밸브; 및 상기 TDS 측정부, 상기 제1 유량 측정부 및 상기 제2 유량 측정부 중 적어도 하나로부터 수신한 측정값을 기초로 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

정수기 및 이의 유량 제어 방법 {WATER PURIFYING APPARATUS AND FLOW RATE CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 정수기 및 이의 유량 제어 방법에 관한 것이다.
정수기는 물 속에 포함된 불순물 등의 유해성분을 제거하기 위해 역삼투압 필터를 사용할 수 있다.
이러한 역삼투압 필터는 마이크로 필름을 이용하여 물 속에 포함된 불순물, 환경호르몬, 중금속, 박테리아 등과 같은 아주 미세한 불순물까지 제거할 수 있으며, 이러한 유해성분을 농축수 유로를 통해 외부로 배출하고 있다.
여기서, 필터로 제공되는 원수에 대한 정수의 비를 회수율이라고 하는데, 농축수 유로를 통해 배출되는 농축수의 양을 제어하여 회수율을 조절할 수 있다.
회수율은 역삼투압 필터의 이온제거 성능과 관계가 있으므로 회수율을 적절한 값으로 유지할 수 있도록 농축수의 유량을 제어하는 것이 중요하다.
이와 관련하여, 하기 선행기술문헌에 기재된 특허문헌 1은, 정수기를 개시하고 있다.
한국공개특허 제 10-2014-0024754호 (공개일: 2014.03.03.)
따라서, 당해 기술분야에서는 역삼투압 필터를 사용하는 정수기에서 일정 수준의 이온제거 성능을 유지할 수 있도록 농축수의 유량을 제어하기 위한 방안이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 정수기를 제공한다. 상기 정수기는, 유입되는 물을 여과하여 정수를 생성하는 필터부; 상기 필터부의 전단에 설치되어 상기 필터부로 유입되는 물의 TDS를 측정하는 TDS 측정부; 상기 필터부의 전단에 설치되어 상기 필터부로 유입되는 물의 유량을 측정하는 제1 유량 측정부; 상기 필터부의 후단에 설치되어 상기 필터부로부터 배출되는 정수의 유량을 측정하는 제2 유량 측정부; 상기 필터부로부터 배출되는 농축수의 유량을 조절하는 농축수 유량조절밸브; 및 상기 TDS 측정부, 상기 제1 유량 측정부 및 상기 제2 유량 측정부 중 적어도 하나로부터 수신한 측정값을 기초로 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예는 정수기의 유량 제어 방법을 제공한다. 상기 정수기의 유량 제어 방법은, 정수기의 초기 작동시에 측정된 초기 입수 TDS 값에 따라 기 설정된 개방 각도만큼 농축수 유량조절밸브를 개방하는 단계; 입수 TDS 값의 변화량이 제1 기준치 이상인 경우, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 조절하는 단계; 및 농축수 및 정수 유량 비율의 변화량이 제2 기준치 이상인 경우, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 입수 TDS 값과 농축수 및 정수 유량을 기초로 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 정밀하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정수기의 유량 제어 방법의 흐름도이다.
도 3은 도 2에 도시된 S230 단계의 상세 흐름도이다.
도 4는 도 2에 도시된 S260 단계의 상세 흐름도이다.
도 5는 도 2에 도시된 S270 단계의 상세 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기는 필터부(110), TDS 측정부(120), 제1 유량 측정부(130), 제2 유량 측정부(140), 농축수 유량조절밸브(150) 및 제어부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
필터부(110)는 유입되는 물을 여과하여 정수를 생성하기 위한 것으로, 역삼투압 멤브레인 필터로 구현될 수 있다.
필터부(110)는 필터부(110)로 물이 유입되는 제1 유로(1), 필터부(110)에서 생성된 정수가 배출되는 제2 유로(2) 및 필터부(110)에 의해 여과된 농축수가 배출되는 제3 유로(3)와 연결될 수 있다. 여기서, 농축수는 필터부(110)에 의해 여과된 고형물질을 포함하는 물을 의미하며, 제3 유로(3)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
여기서, 필터부(110)로 유입되는 물은 외부로부터 유입되는 원수이거나, 예를 들어, 세디먼트 필터 및 프리카본 필터 중 적어도 하나를 포함하는 전처리 필터(미도시)를 통과한 물일 수 있다.
또한, 필터부(110)의 후단, 즉, 제2 유로(2) 상에는 예를 들어 포스트카본 필터를 포함하는 후처리 필터(미도시)가 배치될 수도 있다.
TDS 측정부(120)는 필터부(110)의 전단, 즉, 제1 유로(1) 상에 설치되어 제1 유로(1)를 통해 필터부(110)로 유입되는 물의 TDS를 측정할 수 있다. TDS 측정부(120)는 측정한 TDS 값을 제어부(160)로 전달할 수 있다.
제1 유량 측정부(130)는 필터부(110)의 전단, 즉, 제1 유로(1) 상에 설치되어 제1 유로(1)를 통해 필터부(110)로 유입되는 물(즉, 원수)의 유량을 측정할 수 있다. 제1 유량 측정부(130)는 측정한 유량값을 제어부(160)로 전달할 수 있다.
제2 유량 측정부(140)는 필터부(110)의 후단, 즉, 제2 유로(2) 상에 설치되어 제2 유로(2)를 통해 배출되는 정수의 유량을 측정할 수 있다. 제2 유량 측정부(140)는 측정한 유량값을 제어부(160)로 전달할 수 있다.
농축수 유량조절밸브(150)는 제3 유로(3) 상에 설치되고, 제어부(160)의 제어에 따라 개폐하여 제3 유로(3)를 통해 배출되는 농축수의 유량을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 농축수 유량조절밸브(150)는 개방 정도를 조절하여 제3 유로(3)를 통해 배출되는 농축수의 유량을 조절할 수 있는 밸브(미도시)와 제어부(160)로부터 전달된 제어 신호에 따라 밸브의 개방 정도를 조절하는 모터(미도시)를 포함하여 구현될 수 있다.
제어부(160)는 정수기(100)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 것으로, 예를 들어 적어도 하나의 프로세싱 유닛 및 메모리를 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 이들의 조합일 수 있다.
제어부(160)는 TDS 측정부(120), 제1 유량 측정부(130) 및 제2 유량 측정부(140) 중 적어도 하나로부터 수신한 측정값을 기초로 농축수 유량조절밸브(150)의 개방 정도를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(160)는 TDS 측정부(120)로부터 전달받은 초기 입수 TDS 값에 따라 기 설정된 개방 각도만큼 농축수 유량조절밸브(150)를 개방할 수 있다. 여기서, 기 설정된 개방 각도는 농축수 유량조절밸브(150)의 개방 각도에 따른 초기 입수 TDS 값과 회수율 사이의 상관 관계에 대한 실험에 의해 도출될 수 있으며, 초기 입수 TDS 값에 따라 목표 회수율을 달성하기 위한 최적의 개방 각도로 설정될 수 있다.
또한, 제어부(160)는 초기 입수 TDS 값에 따라 기 설정된 개방 각도만큼 농축수 유량조절밸브(150)를 개방한 후에 TDS 측정부(120)로부터 전달받은 입수 TDS 값의 변화량이 제1 기준치 이상인 경우 농축수 유량조절밸브(150)의 개방 정도를 조절할 수 있다. 구체적으로, 제어부(160)는 입수 TDS 값이 증가한 경우에는 농축수 유량조절밸브(150)의 개방 정도를 기 설정된 개방 각도만큼 증가시켜서 농축수의 비율을 증가(즉, 회수율 감소)시키고, 입수 TDS 값이 감소한 경우에는 농축수 유량조절밸브(150)의 개방 정도를 기 설정된 개방 각도만큼 감소시켜서 농축수의 비율을 감소(즉, 회수율 증가)시킬 수 있다.
또한, 제어부(160)는 제1 및 제2 유량 측정부(130, 140)로부터 각각 전달받은 원수 유량 및 정수 유량으로부터 농축수 및 정수 유량을 파악하고, 농축수 및 정수 유량 비율의 변화량이 제2 기준치 이상인 경우 농축수 유량조절밸브(150)의 개방 정도를 미세하게 조절할 수 있다. 구체적으로, 제어부(160)는 정수의 비율이 증가한 경우에는 농축수 유량조절밸브(150)의 개방 정도를 기 설정된 개방 각도만큼 소량 증가시켜서 농축수의 비율을 증가(즉, 회수율 감소)시키고, 정수의 비율이 감소한 경우에는 농축수 유량조절밸브(150)의 개방 정도를 기 설정된 개방 각도만큼 소량 감소시켜서 농축수의 비율을 감소(즉, 회수율 증가)시킬 수 있다.
또한, 제어부(160)는 농축수 유량조절밸브(150)의 개방 정도의 미세 조절 후의 농축수 및 정수 유량 비율의 변화량에 따라 농축수 유량조절밸브(150)의 고장 또는 막힘 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(160)는 농축수 유량조절밸브(150)의 개방 정도의 미세 조절 후에도 농축수 및 정수 유량 비율의 변화가 없으면 농축수 유량조절밸브(150)의 고장으로 판단할 수 있고, 농축수 유량조절밸브(150)의 개방 정도의 미세 조절 후에 농축수의 유량 변화량이 제3 기준치 이하인 경우 농축수 유량조절밸브(150)의 막힘으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(160)는 농축수 유량조절밸브(150)의 고장 또는 막힘 사실을 시각적 또는 청각적 알림 수단(미도시) 등을 통해 사용자에게 알려줄 수 있다.
또한, 제어부(160)는 일정 시간 이상 미출수시에도 농축수 유량조절밸브(150)를 동작시킬 수 있다. 이를 통해, 농축수 유량조절밸브(150)의 장기 미사용 시 발생 가능한 밸브의 고착 또는 스케일 막힘 현상을 예방할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 상술한 정수기에 의한 유량 제어 방법을 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정수기의 유량 제어 방법의 흐름도이고, 도 3은 도 2에 도시된 S230 단계의 상세 흐름도이고, 도 4는 도 2에 도시된 S260 단계의 상세 흐름도이며, 도 5는 도 2에 도시된 S270 단계의 상세 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 우선, 정수기의 초기 작동시(즉, 출수시)에 측정된 초기 입수 TDS 값에 따라 기 설정된 개방 각도만큼 농축수 유량조절밸브를 개방한다(S210).
이후, 입수 TDS 값의 변화량이 제1 기준치 이상인 경우(S220), 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 조절한다(S230).
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 입수 TDS 값이 증가한 경우에는(S231) 농축수 유량조절밸브를 기 설정된 개방 정도만큼 증가시켜서 농축수의 비율을 증가(즉, 회수율 감소)시키고(S232), 입수 TDS 값이 감소한 경우에는 농축수 유량조절밸브를 기 설정된 개방 정도만큼 감소시켜서 농축수의 비율을 감소(즉, 회수율 증가)시킬 수 있다(S233).
이후, 농축수 및 정수 유량을 측정하고(S240), 농축수 및 정수 유량 비율의 변화량이 제2 기준치 이상인 경우(S250) 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 미세하게 조절할 수 있다(S260).
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 정수의 비율이 증가한 경우에는(S261) 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 기 설정된 개방 각도만큼 소량 증가시켜서 농축수의 비율을 증가(즉, 회수율 감소)시키고(S262), 정수의 비율이 감소한 경우에는 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 기 설정된 개방 각도만큼 소량 감소시켜서 농축수의 비율을 감소(즉, 회수율 증가)시킬 수 있다(S263).
이후, 농축수 및 정수 유량 비율의 변화량에 따라 농축수 유량조절밸브의 고장 또는 막힘 여부를 판단할 수 있다(S270).
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 농축수 유량조절밸브의 개방 정도의 미세 조절 후에도 농축수 및 정수 유량 비율의 변화가 없으면(S271) 농축수 유량조절밸브의 고장으로 판단할 수 있고(S272). 반면, 농축수 및 정수 유량 비율의 변화가 있으나 농축수의 유량 변화량이 제3 기준치 이하인 경우(S273) 농축수 유량조절밸브의 막힘으로 판단할 수 있다(S274).
이후, 일정시간 이상 미출수시에 농축수 유량조절밸브를 동작시킬 수 있다(S280).
도 2 내지 도 5를 참조하여 상술한 정수기의 유량 제어 방법은 정수기에 탑재된 프로세서 등에 의해 수행될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
1: 제1 유로
2: 제2 유로
3: 제3 유로
100: 정수기
110: 필터부
120: TDS 측정부
130: 제1 유량 측정부
140: 제2 유량 측정부
150: 농축수 유량조절밸브
160: 제어부

Claims (18)

  1. 유입되는 물을 여과하여 정수를 생성하는 필터부;
    상기 필터부의 전단에 설치되어 상기 필터부로 유입되는 물의 TDS를 측정하는 TDS 측정부;
    상기 필터부의 전단에 설치되어 상기 필터부로 유입되는 물의 유량을 측정하는 제1 유량 측정부;
    상기 필터부의 후단에 설치되어 상기 필터부로부터 배출되는 정수의 유량을 측정하는 제2 유량 측정부;
    상기 필터부로부터 배출되는 농축수의 유량을 조절하는 농축수 유량조절밸브; 및
    상기 TDS 측정부로부터 전달받은 TDS 값의 변화량이 제1 기준치 이상이면 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 제어하고, 상기 제1 유량 측정부 및 상기 제2 유량 측정부 각각으로부터 전달받은 유량값으로부터 농축수 및 정수 유량을 계산하고, 농축수 및 정수 유량 비율의 변화량이 제2 기준치 이상이면 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 제어하는 제어부를 포함하는 정수기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 TDS 측정부로부터 전달받은 초기 TDS 값에 따라 기 설정된 개방 각도만큼 상기 농축수 유량조절밸브를 개방하는 정수기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 TDS 값이 증가한 경우 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 기 설정된 개방 각도만큼 증가시키는 정수기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 TDS 값이 감소한 경우 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 기 설정된 개방 각도만큼 감소시키는 정수기.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 정수의 비율이 증가한 경우 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 기 설정된 개방 각도만큼 증가시키는 정수기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 정수의 비율이 감소한 경우 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 기 설정된 개방 각도만큼 감소시키는 정수기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 농축수 및 정수 유량 비율의 변화량에 따라 상기 농축수 유량조절밸브의 고장 또는 막힘 여부를 판단하는 정수기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 조절한 후에도 상기 농축수 및 정수 유량 비율의 변화가 없으면 상기 농축수 유량조절밸브의 고장으로 판단하는 정수기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 농축수의 유량 변화량이 제3 기준치 이하인 경우 상기 농축수 유량조절밸브의 막힘으로 판단하는 정수기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 정수기가 기 설정된 일정 시간 이상 미출수시 상기 농축수 유량조절밸브를 동작시키는 정수기.
  13. 정수기의 초기 작동시에 측정된 초기 입수 TDS 값에 따라 기 설정된 개방 각도만큼 농축수 유량조절밸브를 개방하는 단계;
    입수 TDS 값의 변화량이 제1 기준치 이상인 경우, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 조절하는 단계; 및
    농축수 및 정수 유량 비율의 변화량이 제2 기준치 이상인 경우, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 미세 조절하는 단계를 포함하는 정수기의 유량 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 조절하는 단계는,
    상기 입수 TDS 값이 증가한 경우 상기 농축수 유량조절밸브를 기 설정된 개방 정도만큼 증가시키는 단계; 및
    상기 입수 TDS 값이 감소한 경우 상기 농축수 유량조절밸브를 기 설정된 개방 정도만큼 감소시키는 단계를 포함하는 정수기의 유량 제어 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 미세 조절하는 단계는,
    상기 정수의 비율이 증가한 경우 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 기 설정된 개방 각도만큼 증가시키는 단계; 및
    상기 정수의 비율이 감소한 경우 상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도를 기 설정된 개방 각도만큼 감소시키는 단계를 포함하는 정수기의 유량 제어 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 농축수 및 정수 유량 비율의 변화량에 따라 상기 농축수 유량조절밸브의 고장 또는 막힘 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 정수기의 유량 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 농축수 유량조절밸브의 고장 또는 막힘 여부를 판단하는 단계는,
    상기 농축수 유량조절밸브의 개방 정도의 미세 조절 후에도 상기 농축수 및 정수 유량 비율의 변화가 없으면 상기 농축수 유량조절밸브의 고장으로 판단하는 단계; 또는
    상기 농축수 및 정수 유량 비율의 변화가 있으나 농축수의 유량 변화량이 제3 기준치 이하인 경우 상기 농축수 유량조절밸브의 막힘으로 판단하는 단계를 포함하는 정수기의 유량 제어 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 정수기가 기 설정된 일정 시간 이상 미출수시 상기 농축수 유량조절밸브를 동작시키는 단계를 더 포함하는 정수기의 유량 제어 방법.
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