KR102612329B1 - 정수 장치의 정량 채수 제어 방법 및 이를 적용한 정수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물을 정화하여 공급하는 정수 장치, 예컨대 순수 초순수 제조 장치와 같은 정수 장치의 채수량을 정량 제어하기 위한 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자가 정수 장치로부터 물을 채수(採水)하여 사용함에 있어 사용자가 원하는 수량을 정확하게 조절하여 배출할 수 있도록 하는 정수 장치의 정량 채수 방법 및 정량 채수 정수 장치에 관한 것이다.
본 발명에서 제공하는 정수 장치의 정량 채수 방법은, 정수 장치에 공급된 공급수 또는 정화된 정수의 압력을 측정하는 압력 센서와; 정수 장치의 채수 유로 상에 배치된 유량계로부터 발생된 펄스를 감지하여 유량을 측정하는 유량 센서와; 정수 장치의 채수 유로 후단에 배치되어 제어 신호에 의해 배출되는 정수의 흐름을 단속할 수 있도록 설치된 제어 밸브와; 배출된 정수의 양이 목표 채수 유량에 도달한 경우 상기 제어 밸브를 차단하는 제어 신호를 발생시키는 유량 제어부;를 포함하는 정수 장치에서 상기 유량 제어부가 채수 유량을 정량 제어하는 방법으로서, a) 사용자로부터 입력받은 목표 채수량과 정수 장치의 채수 동작 개시 전 상기 압력 센서로부터 입력받은 압력 수치를 이용하여 목표 펄스수를 산출하고 초기값으로 저장하는 단계와; b) 상기 제어 밸브가 개방된 후 상기 유량 센서로부터 입력된 펄스 신호를 누적 카운트하여 제어 펄스수를 생성하고 상기 제어 펄스수를 상기 목표 펄스수와 비교하는 단계와; c) 상기 b) 단계에서 상기 제어 펄스수가 상기 목표 펄스수와 같거나 초과하는 경우 상기 제어 밸브를 차단하는 제어 신호를 발생하여 정수 장치의 채수 동작을 종료하는 단계 및; d) 상기 b) 단계에서 상기 제어 펄스수가 상기 목표 펄스수보다 작은 경우 상기 압력 센서로부터 압력 수치를 입력받고, 상기 압력 수치를 이용하여 상기 목표 펄스수 값을 변경 저장한 다음, 상기 b) 단계를 반복하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

정수 장치의 정량 채수 제어 방법 및 이를 적용한 정수 장치 {Controlling Method for Accurate Watering Quantity in Water Purification Devices and Water Purification Device to which the Same is Applied}

본 발명은 물을 정화하여 공급하는 정수 장치, 예컨대 순수 초순수 제조 장치와 같은 정수 장치의 채수량을 정량 제어하기 위한 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자가 정수 장치로부터 물을 채수(採水)하여 사용함에 있어 사용자가 원하는 수량을 정확하게 조절하여 배출할 수 있도록 하는 정수 장치의 정량 채수 방법 및 정량 채수 정수 장치에 관한 것이다.

일반적으로 정수 장치는 내부에 정수 필터를 구비하고 공급된 원수를 상기 정수 필터에 의해 물리적 또는 화학적 방식으로 깨끗하게 여과하여 정화된 물을 공급하는 장치로서, 이러한 정수 장치는 일반 가정에서 음용수 정수용으로 사용될 뿐 아니라 각종 산업 현장 및 실험실 등에서도 널리 사용되고 있다.

특히, 각종 이화학 실험실이나 미생물 배양, 약품 제조, 병원 검사실, 화장품 제조 및 반도체 세척용으로 사용되는 물의 경우 일반 원수를 정제하여 높은 순도를 갖도록 처리하여 사용하고 있으며, 이러한 시설에서 사용되는 물은 그 정화의 정도에 따라 25℃ 온도 보정상태에서 비저항치가 0.25 ~ 4㏁·㎝인 순수(純水; pure water)와 비저항치가 18.2㏁·㎝ 이상인 초순수(超純水; ultra pure water) 2가지 등급으로 나눌 수 있다.

한편, 상기와 같이 순수, 초순수를 사용하는 실험실 등 시설에서는 그 사용 형태 상 여러 개의 용기에 동일한 용량의 물을 받아 사용하여야 하는 경우가 매우 빈번하게 발생하는데, 이와 같은 경우 기존에는 많은 용량의 물을 큰 용기에 받은 다음 사용자가 각각의 용기에 물을 나누어 담아 사용하여야 하는 불편함이 있었을 뿐 아니라, 수작업에 의해서는 정확한 용량으로 물을 나누기 어려워 각 용기 사이에 물의 양에 차이가 발생하는 문제가 있었다.

또한, 이러한 기존의 정수 장치에 따르면 사용자가 밸브 또는 스위치 조작에 의해 취수 동작을 수행하므로 원하는 물의 양을 조절하기가 어려워 취수된 물이 부족한 경우 다시 물을 취수해야 하고, 반대로 취수한 물이 남는 경우 남은 물을 버려야 하는 번거로움이 있었다. 나아가, 상기와 같은 기존의 정수 장치에 따르면 이와 같은 물의 배분 과정에서 오염이 발생할 수 있는 우려도 있었는바 이러한 문제점을 해결하기 위해 사용자가 원하는 물의 양을 정량으로 자동 채수할 수 있는 정량 채수 정수 장치가 필요하게 되었다.

이러한 정량 채수 정수장치와 관련하여 종래에 개발된 기술로는 예컨대 대한민국 공개특허 제10-2012-0038142호에 개시된 취수량 조절기능이 구비된 정수기를 들 수 있다. 상기 선출원 발명에 따르면 수로를 통해 물의 양을 조절하는 취수량 조절부 및 이의 작동을 제어하는 제어부를 구비하여 이를 통해 사용자가 원하는 정량의 물을 자동으로 조절하여 공급하도록 하고 있다. 또한, 상기 선출원 발명의 구성에 따르면 상기 취수량 조절부에는 수로에 흐르는 물의 양을 감지하는 유량 감지 센서가 구비되어 있으며, 이 유량 감지 센서를 통해 취수된 물의 양을 측정하여 사용자가 원하는 양의 물이 배출되면 제어부가 자동으로 밸브를 차단하여 물의 공급을 중단하도록 구성되어 있다.

또한, 이러한 정량 채수 정수장치에 대한 또 다른 예로서 대한민국 등록특허 제10-1402430호에는 사용자가 필요한 물의 양을 입력하면 이 입력된 양에 따라 정량의 물을 배출할 수 있도록 하는 정량추출이 가능한 냉온수 공급장치에 관한 기술이 개시되어 있다. 상기 선등록 발명에 따르면 상기 냉온수 공급장치는 유량을 감지하는 유량 감지부가 구비되며, 조작부를 통해 사용자로부터 필요한 물의 양을 요청받는 경우 상기 유량 감지부를 이용하여 요청한 정량의 온수 또는 냉수를 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨으로써 원하는 물의 양을 정량으로 채수할 수 있도록 하고 있다.

이와 같이 종래에도 정량 채수가 가능하도록 하는 정수 장치들이 개발되어 있었으며, 이들 정량 채수 장치는 기본적으로 취수되는 물의 수로 상에 유량 센서와 같은 유량 검출 수단을 구비하고 이 유량 센서를 통해 물의 배출량을 검출하여 채수량을 정량으로 조절할 수 있도록 하고 있다.

이때, 상기와 같은 유량 검출 수단으로는 대부분 터빈 유량계 방식이 널리 사용되고 있는데, 상기 터빈 유량계는 내부에 터빈이 회전 가능하게 설치되고 채수 동작 시 상기 터빈이 수로 내 유체의 흐름에 의해 회전하면서 터빈의 회전수에 비례한 펄스 신호를 발생시키도록 되어 있다. 따라서, 이와 같이 유체의 흐름에 의해 발생하는 펄스를 검출하여 일정한 목표 펄스 수에 도달하면 사용자가 원하는 물의 양이 채수된 것으로 판단하여 밸브를 차단하는 것이 기존의 일반적인 정량 채수 제어 방법이라 할 수 있다.

하지만, 상기와 같이 터빈 유량계를 이용한 유량 측정의 경우 일반적인 사용 용도에서는 큰 문제가 없지만 실험실과 같이 정확한 채수량을 요구하는 시설에서는 사용 환경에 따라 상당한 오차가 발생하여 이에 대한 개선의 필요성이 대두되었다. 이에 본 발명자가 이러한 문제점을 해결하고자 오차의 원인을 다양한 관점에서 검토하고 연구한 결과 정수 장치 내부 수로의 압력 변화에 의해 유량 센서의 오차가 무시할 수 없는 수준으로 발생하고 있음을 확인할 수 있었다. 즉, 순수의 저장 용기로 사용되는 가압 탱크의 경우 사용이 계속됨에 따라 압력이 떨어지는데 이러한 가압 탱크의 압력 상태에 의해 동일한 유량 센서 펄스 수에서 실제 채수된 물의 용량에 상당한 편차가 있었으며, 가압 펌프의 동작 상태에 따른 수로의 압력 변동에 의해서도 동일 펄스 수에서 채수된 실제 수량이 크게 영향받고 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 상기와 같은 수로 내부의 압력 이외에 공급수의 수온에 의해서도 상당한 채수량 편차가 발생함을 확인할 수 있었으며 이와 같이 온도에 의해 발생하는 오차는 압력과도 관계가 있어 정밀 제어에 무시할 수 없는 영향을 주고 있다는 결론을 도출하였다. 따라서 본 발명은 이와 같은 연구 결과를 기초로 하여 펄스 수를 검출하여 채수량을 조절하는 정량 채수 장치에 있어서 반복 사용 시마다 발생하는 실 채수량의 변동을 줄여 채수량을 정밀하게 제어할 수 있는 방법 및 수단을 개발하고자 노력한 결과 아래와 같이 자동으로 정량 채수가 가능한 정수 장치 및 제어 방법을 개발하게 되었다.

한국 공개특허공보 제10-2012-0038142호 한국 등록특허공보 제10-1402430호

본 발명은 펄스 수를 검출하여 채수량을 측정하는 정량 채수 정수 장치에 있어서 기존 정수 장치의 유량 검출 수단에서 발생하는 오차의 영향으로 인해 채수량이 일정하지 않게 되는 것을 크게 줄임으로써 사용자가 원하는 채수량을 정밀하게 조절하여 반복 채수할 수 있도록 하는 정량 채수 정수 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은 원수를 여과하여 정화하는 필터부를 구비하고 상기 필터부에 의해 정화된 정수를 채수하여 사용할 있도록 하는 정수 장치에서 채수량을 정확한 용량으로 제어할 수 있도록 하는 정량 채수 방법을 제공하는바, 이와 같이 본 발명에서 제공하는 정수 장치의 정량 채수 방법은, 정수 장치에 공급된 공급수 또는 정화된 정수의 압력을 측정하는 압력 센서와; 정수 장치의 채수 유로 상에 배치된 유량계로부터 발생된 펄스를 감지하여 유량을 측정하는 유량 센서와; 정수 장치의 채수 유로 후단에 배치되어 제어 신호에 의해 배출되는 정수의 흐름을 단속할 수 있도록 설치된 제어 밸브와; 배출된 정수의 양이 목표 채수 유량에 도달한 경우 상기 제어 밸브를 차단하는 제어 신호를 발생시키는 유량 제어부;를 포함하는 정수 장치에서 상기 유량 제어부가 채수 유량을 정량 제어하는 방법으로서, a) 사용자로부터 입력받은 목표 채수량과 정수 장치의 채수 동작 개시 전 상기 압력 센서로부터 입력받은 압력 수치를 이용하여 목표 펄스수를 산출하고 초기값으로 저장하는 단계와; b) 상기 제어 밸브가 개방된 후 상기 유량 센서로부터 입력된 펄스 신호를 누적 카운트하여 제어 펄스수를 생성하고 상기 제어 펄스수를 상기 목표 펄스수와 비교하는 단계와; c) 상기 b) 단계에서 상기 제어 펄스수가 상기 목표 펄스수와 같거나 초과하는 경우 상기 제어 밸브를 차단하는 제어 신호를 발생하여 정수 장치의 채수 동작을 종료하는 단계 및; d) 상기 b) 단계에서 상기 제어 펄스수가 상기 목표 펄스수보다 작은 경우 상기 압력 센서로부터 압력 수치를 입력받고, 상기 압력 수치를 이용하여 상기 목표 펄스수 값을 변경 저장한 다음, 상기 b) 단계를 반복하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 기본적인 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 본 발명의 기술적 개념이 구현된 또 다른 형태로서, 원수를 여과하여 정화하는 필터부를 구비하고 상기 필터부에 의해 정화된 정수를 채수하여 사용할 있도록 하는 정수 장치에 있어서, 정수 장치에 공급된 원수 또는 정화된 정수의 압력을 측정하는 압력 센서와; 정수 장치의 배출 유로 상에 배치되어 유로 내에 흐르는 유체의 양에 비례한 펄스 신호를 발생시키는 유량계와; 상기 유량계로부터 발생된 펄스를 감지하여 유량을 측정하는 유량 센서와; 정수 장치의 배출 유로 후단에 배치되며, 제어 신호를 받아 배출되는 정수의 흐름을 단속할 수 있도록 설치된 제어 밸브 및; 사용자로부터 입력된 목표 유량과 채수 시작시에 상기 압력 센서로부터 입력된 압력 수치를 이용하여 목표 펄스수를 산출하고; 채수 동작 중에 상기 압력 센서로부터 주기적으로 압력 수치를 입력받고 상기 압력 수치를 이용하여 상기 목표 펄스수를 변경하며; 상기 유량 센서로부터 입력된 펄스 신호 수를 누적한 펄스 누적치와 상기 목표 누적치를 비교하여 상기 펄스 누적치가 목표 펄스수에 도달한 경우 상기 제어 밸브를 차단하는 신호를 발생시키는 유량 제어부;를 포함하여 구성된 정량 채수가 가능한 정수 장치를 제공한다.

이상과 같은 본 발명의 정량 채수 방법 및 이를 적용한 정수 장치에 따르면, 펄스 수를 검출하여 유량을 측정하는 정량 채수 정수 장치에서 유량 센서와 같은 검출 수단에서 압력 변동 및 수온 등의 영향에 의해 발생하는 오차의 영향으로 인해 채수량이 일정하지 않게 되는 것을 크게 줄임으로써 사용자가 원하는 채수량을 정밀하게 조절하여 반복 채수할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구현된 정수 시스템은 공급수의 압력을 분석해서 기본적인 유량 센서 목표 펄스수를 설정 및 제어하고, 정수 시스템의 채수 프로세스가 진행되는 도중에는 공급수의 압력과 수온을 분석하여 오차를 실시간으로 분석하여 이에 따라 목표 펄스수를 계속 변경함으로써 데이터에 기반한 정밀 제어를 통해 정확한 목표량의 채수가 가능하게 되는 장점을 가지게 된다.

도1은 본 발명이 적용되는 정수 장치 또는 시스템에 대한 일 실시예로서 순수 초순수 제조용 정수 시스템에 적용한 구성을 도시한 계통도이다.
도2는 기준 펄스 카운트(8500 카운트)에서 압력 수치의 변동에 따라 실제로 채수된 수량을 기록한 그래프이다.
도3은 도2에 도시된 결과를 표준화하여 완성된 표준 압력-유량 관계 데이터를 도시한 그래프이다.
도4a 내지 도4e는 도3에 도시된 그래프 데이터의 압력 구간을 5구간으로 나누어 압력 구간별로 분석한 그래프들이다.
도5는 본 발명에 따른 정수 장치의 정량 채수 제어 방법에 대한 일 실시예를 단계별로 도시한 순서도이다.
도6은 본 발명의 제어 방법에 대한 일 실시예에서 각 단계를 더욱 구체적으로 도시한 순서도이다.
도7은 본 발명의 제어 방법이 적용된 정수 장치에서 1L의 물을 수회 반복 채수하여 측정한 물의 중량에 대한 결과를 도시한 그래프이다.
도8a 내지 도8c는 동일한 조건에서 온도를 달리하여 1L의 물을 정량 채수한 결과를 도시한 그래프이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명이 적용되는 정수 장치 또는 시스템에 대한 일 실시예로서 순수 초순수 제조용 정수 시스템에 적용한 구성을 도시한 계통도이다. 본 발명은 유입된 원수(原水)를 필터와 같은 물 정화 수단을 이용해 정수하여 공급하는 정수 장치에 적용되는 기술로, 도1을 참고하면 수돗물과 같은 원수가 공급 배관을 통해 정수 시스템으로 공급되며, 이와 같이 공급된 원수는 가압 펌프(10)를 통해 내부의 정수 모듈로 이송되어 정화된다.

도1에 도시된 실시예의 정수 시스템에 따르면, 외부 배관을 통해 장치 내부로 유입된 원수는 프리카본 필터(Pre Carbon filter)(21)에 공급되어 1차적으로 정화되고, 이와 같이 1차 정화된 물은 역삼투압 막(RO membrane)(22)을 포함하는 필터 모듈에 의해 정화된다. 상기 프리카본 필터(21)에는 물에 포함된 부유물 및 입자 등을 여과하는 프리필터(pre-filter)와 원수 중에 포함된 염소 성분이나 냄새와 유기물 중 일부를 제거하는 카본 필터가 하나 이상 포함되어 있으며, 상기 역삼투압 필터(22)는 역삼투압 정수 방식에 의해 원수에 잔류하는 각종 이온성 중금속 및 미생물 등을 제거하게 된다.

상기와 같이 프리카본 필터(21)와 역삼투압 필터(22)를 통과한 원수는 이들 필터 모듈들에 의해 순수(純水; pure water)로 정화되어 저수탱크(50)에 저장되는데, 상기 순수의 비저항치 요건 충족 여부를 확인하기 위한 센서 모듈(200)이 상기 역삼투압 필터(22)의 후단 배관 상에 배치되어 수온 및 비저항치를 검출할 수 있도록 배치되어 있다.

상기 수온/비저항치 센서 모듈(200)에 의해 검출된 수온 및 비저항 수치 정보는 정수 시스템의 제어부(도시되지 않음)로 전달되는데, 상기 제어부에서는 일정 수온에서 비저항치 조건을 만족할 경우 정화된 순수가 저수탱크(50)로 보내어질 수 있도록 밸브를 제어하며, 정화된 물의 비저항치가 순수 레벨에 미치지 못할 경우 물을 회수시켜 상기한 프리카본 필터(21)와 역삼투압 필터(22)를 통해 순수가 생산될 때까지 순환시키는 제어를 수행한다. 이와 같은 유량 제어를 위해 본 실시예에 따른 정수 시스템의 배관 상에는 다수의 밸브들이 설치되어 있으며, 이들 밸브는 솔레노이드 밸브로 설치하여 상기 제어부의 제어 신호에 의해 계폐 동작이 이루어지도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 순수 저수탱크(50)는 가압 탱크(Pressure Tank)를 바람직하게 사용할 수 있으며, 이와 같이 순수 저수탱크(50)로서 가압 탱크를 사용하는 경우 펌프의 제어 없이 저수 탱크의 압력에 의해 물이 출수되므로 순수의 경우 바로 채수 사용이 가능하게 된다.

그리고, 도1에 도시된 실시예에 따르면, 상기와 같이 생산된 순수 중 일부는 상기한 순수 저수탱크(50)에 저장되고 또 다른 순수 일부는 초순수 제조부로 이송되어 내부에 구비된 초순수 제조 필터들에 의해 초순수로 정화 생산된다. 도1에 도시된 바와 같이 초순수 제조부로 이송된 순수는 가압 펌프(30)에 의해 가압 이송되어 탈이온 필터(DI Filter)에 의해 1차적으로 정화되도록 구성될 수 있다. 상기 탈이온 필터(DI Filter)는 물속에 포함된 각종 유기, 무기 이온들을 제거하는 기능을 가지는 필터 모듈로서 상기 탈이온 필터 모듈에는 이온 교환 레진 등이 포함된 복수개의 탈이온 카트리지(41)(42)가 구비되어 이송된 순수를 탈이온 정화할 수 있도록 구성된다.

또한, 도1에 도시된 실시예에 따르면 상기 탈이온 카트리지(41)(42) 사이에는 자외선 램프(43)가 설치되어 물속의 세균을 살균 소독하고 유기물질을 산화시킬 수 있도록 구성된 예를 보여주고 있다. 이와 같이 초순수 제조부에서 탈이온 및 살균 처리된 물은 초미세 필터(Ultra Filter)(45)를 거치면서 박테리아, 파이로젠 등이 제거되어 분자생물 실험 등에 적합한 초순수(超純水; ultra pure water)로 정화 생산되게 된다.

도1에 도시된 바와 같이, 초순수 제조 과정의 말미인 상기 초미세 필터(45)의 후단에는 정화된 물의 수온 및 비저항치를 검출하기 위한 수온/비저항치 센서 모듈(300)이 배치되어 있으며, 정수 시스템의 제어부(도시되지 않음)에서는 상기 수온/비저항치 센서 모듈(300)에 의해 검출된 수온 및 비저항 수치 정보를 기초로 초순수 조건을 만족하는지를 판별하여 초순수 레벨의 정수가 생산될 때까지 물을 초순수 제조부 내에서 순환시키는 제어를 수행하게 된다.

또한, 도1에 도시된 실시예에 따르면, 정수 시스템 내에서 원수 또는 정화된 정수(순수 또는 초순수)가 흐르는 배관 상에는 물의 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 하나 이상 설치된다. 도1을 참고하면 본 실시예에서는 순수 제조부의 프리카본 필터(21) 후단에 압력 센서(110)가 설치되어 있으며, 생산된 순수가 저장되는 저수탱크(50)의 유입구 측에 압력 센서(100)가 설치된 예를 보여 주고 있다. 상기 압력 센서는 배관 내 유체의 압력을 측정하여 후술하는 제어부로 전달할 수 있는 센서 모듈로서 이와 같은 압력 센서는 당 업계에서 통상적으로 사용하는 압력 센서들 중에서 당업자가 적당한 것을 임의로 선택하여 사용할 수 있다.

또한, 도1을 참고하면, 본 발명이 적용된 정수 장치 또는 시스템에는 순수 배출구 및 초순수 배출구와 연결되는 배관 상에 유량 센서(310)(320)가 각각 설치된다. 상기 유량 센서(310)(320)는 사용자로부터의 요청에 의한 채수 동작 시에 배출되는 순수 및/또는 초순수의 유량을 검출하여 측정할 수 있도록 설치되는 센서 모듈로서, 본 발명에 있어서 상기와 같은 유량 센서(310)(320)는 배관 내에 흐르는 물의 유량에 비례하여 펄스 신호를 발생시키고 이를 검출하는 형태의 유량 센서가 사용된다.

본 발명에 있어서 이와 같이 유량 비례 펄스 신호를 기반으로 하는 유량 센서로는 터빈 유량계가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 터빈 유량계는 당업계에 잘 알려진 바와 같이 내부에 회전하는 터빈을 구비하고 있으며, 배관 내에 유체가 흐르는 경우 유체의 흐름에 의해 상기 터빈이 회전하면서 전기적 펄스 신호를 발생시키는바 이 펄스의 수를 측정하여 배관 내부를 통과한 물의 양을 비교적 정확하게 산출할 수 있다. 하지만, 본 발명자의 연구 결과 상기와 같은 터빈 유량계의 경우 반복 채수시 정수 장치의 상태에 의해 펄스 신호의 편차가 발생하여 정확한 유량을 측정하지 못하는 문제점을 확인하였는바 본 발명은 이와 같은 문제점을 개선하고자 개발된 것이다.

다음으로, 제어부는 본 발명에서 순수 및 초순수 제조장치를 이루고 있는 각 요소들의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어 모듈에 해당하는 것으로서, 상기와 같은 제어부는 예컨대 마이크로프로세서, 메모리 칩, 외부 저장 장치 및 기타 전자 부품들의 배치·조합 설계에 의한 모듈로 제작될 수 있다. 아울러 상기와 같은 제어부에는 본 발명에서 제공하는 제어 방법이 프로그램되어 순수/초순수 제조장치에 대한 전반적인 제어를 수행함과 동시에, 상기 압력 센서(100)와 온도 센서(210)(220) 및 유량 센서(310)(320)로부터 입력된 정보를 기초로 배출된 물의 양을 정확히 산출한 후 제어 밸브(610)(620)에 대한 제어를 통해 물 배출의 종료 시점을 조절하는 유량 제어부(500)로서의 기능을 하게 함으로써 본 발명의 주요한 목적인 반복적인 정량 채수가 가능한 정수 시스템을 구현할 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 특징적인 제어 방법은 후술에서 더욱 상세히 설명한다.

이하에서는 상기와 같이 정량 채수의 반복 기능을 구현할 수 있는 본 발명의 정수 장치 또는 시스템의 제어 방법에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

< 유량 센서 분석을 통한 유량 변화 관찰 >

정수 장치의 저수 탱크를 가득 채운 상태에서 채수 동작을 개시한 다음, 일정 펄스 수(8500 카운트)를 입력 받은 후에 채수용 솔레노이드 밸브를 잠그고 실제 채수된 물의 양을 측정하였다. 또한, 상기와 같은 채수 과정에서 압력 센서의 값을 입력 받아 탱크 압력을 함께 측정하였으며, 이와 같은 기준 펄스 카운트(8500 카운트)에서의 압력 수치와 실제로 채수된 수량 간의 관계를 도2와 같이 그래프로 도시하였다.

도2에 도시된 그래프를 참조하면 알 수 있는 바와 같이 탱크 압력(즉, 공급되는 공급수 압력)에 따라 실제 채수되는 수량이 크게 달라지는 것을 알 수 있으며, 이와 같은 결과로부터 단순히 유량 센서로부터의 펄스 수를 측정하여 제어하는 것만으로는 정확한 유량 제어가 불가능하다는 것을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 일정 기준 펄스 카운트에서 공급수 압력에 대한 실제 채수량의 관계 데이터 분석을 위해 동일한 조건에서 3회 반복 실험을 하였으며, 도3에는 상기와 같은 반복 실험 결과 완성된 표준 압력-유량 관계 데이터가 도시되어 있다.

[도 3] 표준화된 압력-유량 관계 데이터 그래프 참조.

상기 도3에 도시된 데이터로부터 정확한 관계식을 도출하여 압력 수치별 유량 센서의 펄스값을 제어하기 위해서는 압력 구간을 적절한 구간으로 나누어 분석하는 것이 바람직하다. 이를 위해 본 실시예에서는 도3에 도시된 그래프 데이터의 압력 구간을 총 5구간으로 나누어 분석하였으며, 이와 같이 분할된 압력 구간별 데이터 그래프를 도4a 내지 도4e에 나누어 도시하였다.

[도4a] 압력 구간 1.29bar 이하에서의 압력-유량 관계 데이터 그래프 참조.

[도4b] 압력 구간 1.30bar ~ 1.94bar 이하에서의 압력-유량 관계 데이터 그래프 참조.

[도4c] 압력 구간 1.95bar ~ 2.0bar 이하에서의 압력-유량 관계 데이터 그래프 참조.

[도4d] 압력 구간 2.1bar ~ 2.5bar 이하에서의 압력-유량 관계 데이터 그래프 참조.

[도4e] 압력 구간 2.6bar 이상에서의 압력-유량 관계 데이터 그래프 참조.

상기와 같이 압력 구간별로 나누어진 압력-유량 관계 데이터 그래프를 선형회귀분석하여 압력-유량 관계 수식을 생성하였으며, 이와 같이 분석 생성된 기준 펄스 수에서의 압력 구간별 압력-유량 관계식은 다음과 같다.

1) 2.6 bar 이상 : y = -0.0138x + 1071.1

2) 2.1 bar ~ 2.5 bar : y = 0.0007x2 - 0.3955x + 1122.8

3) 1.95 bar ~ 2.0 bar : y = 0.006x2 - 2.4392x + 1317.9

4) 1.3 bar ~ 1.94 bar : y = 0.0015x2 - 0.6382x + 1137.8

5) 1.29 bar 이하 : y = 0.0029x2 - 0.9312x + 1152.8

한편, 본 발명에 있어서 상기 압력-유량 관계 데이터는 상기와 같은 관계 수식 형태로 구현되는 것 외에도 압력 수치에 대한 유량 값을 나타내어 기재한 룩업 테이블(Look-Up Table) 형태로도 바람직하게 구현할 수 있다.

< 본 발명의 정량 채수 제어 방법 >

본 발명의 제어 방법은 전체적으로, 상기와 같이 산출된 수식 데이터를 이용하여 정량 채수 시작 시에 압력 센서의 값을 읽어 이에 맞는 유량 센서의 목표 펄스 값을 계산하고, 채수 동작 중에 압력 변화에 따라 상기 유량 센서 목표 펄스 수치를 주기적으로 산출 및 변경하면서, 유량 센서의 펄스수가 목표 펄스수에 도달한 경우에 취수 밸브를 차단하여 목표 수량을 채수하는 프로세스로 이루어진다.

더욱 구체적으로 본 발명에서 제공하는 정수 장치의 정량 채수 방법은, 정수 장치에 공급된 공급수 또는 정화된 정수의 압력을 측정하는 압력 센서와; 정수 장치의 채수 유로 상에 배치된 터빈유량계로부터 발생된 펄스를 감지하여 유량을 측정하는 유량 센서와; 정수 장치의 채수 유로 후단에 배치되어 제어 신호에 의해 배출되는 정수의 흐름을 단속할 수 있도록 설치된 제어 밸브와; 배출된 정수의 양이 목표 채수 유량에 도달한 경우 상기 제어 밸브를 차단하는 제어 신호를 발생시키는 유량 제어부;를 포함하는 정수 장치에서 상기 유량 제어부가 채수 유량을 정량 제어하는 방법으로서,

a) 사용자로부터 입력받은 목표 채수량과 정수 장치의 채수 동작 개시 전 상기 압력 센서로부터 입력받은 압력 수치를 이용하여 목표 펄스수를 산출하고 초기값으로 저장하는 단계와;

b) 상기 제어 밸브가 개방된 후 상기 유량 센서로부터 입력된 펄스 신호를 누적 카운트하여 제어 펄스수를 생성하고 상기 제어 펄스수를 상기 목표 펄스수와 비교하는 단계와;

c) 상기 b) 단계에서 상기 제어 펄스수가 상기 목표 펄스수와 같거나 초과하는 경우 상기 제어 밸브를 차단하는 제어 신호를 발생하여 정수 장치의 채수 동작을 종료하는 단계 및;

d) 상기 b) 단계에서 상기 제어 펄스수가 상기 목표 펄스수보다 작은 경우 상기 압력 센서로부터 압력 수치를 입력받고, 상기 압력 수치를 이용하여 상기 목표 펄스수 값을 변경 저장한 다음, 상기 b) 단계를 반복하는 단계;

를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 정량 채수 제어 방법에 대한 더욱 구체적인 실시예로서 상기 유량 제어부는 기준 펄스수에서의 압력 수치에 대한 유량 관계식 또는 룩업 테이블을 포함하는 압력-유량 관계 데이터를 저장하여 구비할 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 유량 제어부의 제어에 있어서 상기한 a) 단계는,

a1) 상기 압력 센서로부터 입력된 압력 수치를 상기 압력-유량 관계 데이터에 적용하여 제어 유량을 산출하는 단계와;

a2) 상기 제어 유량과 상기 목표 채수량 및 상기 기준 펄스수를 이용하여 펄스 조정분 및 목표 펄스수 초기값을 산출하는 단계;를 구비하여 이루어지고,

상기 d) 단계는, d1) 상기 c)단계에서 상기 제어 펄스수가 상기 목표 펄스수보다 작은 경우 상기 압력 센서로부터 압력 수치를 입력받은 후, 상기 압력 수치를 상기 압력-유량 관계 데이터에 적용하여 기준 유량을 산출하고, 상기 기준 유량과 상기 목표 채수량의 차를 이용하여 제어 유량을 산출하는 단계와;

d2) 상기 제어 유량과 상기 목표 채수량의 비를 상기 기준 펄스수에 적용하여 펄스 조정분을 산출하고, 상기 펄스 조정분을 이용하여 상기 목표 펄스수를 변경 저장한 다음, 상기 b) 단계를 반복하는 단계; 를 구비하여 바람직하게 실행될 수 있다.

상기 본 발명의 제어 방법을 구성하는 각 단계들을 첨부한 도면을 통해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도5는 본 발명의 제어 방법에 대한 일 실시예를 단계별로 도시한 순서도로서 이와 같은 제어 과정은 정수 장치 내에 유량 제어부(500)을 구비하여 실행할 수 있다. 이때 상기와 같은 본 발명의 유량 제어부는 별도의 전자적 모듈이나 장치로 구비될 수도 있지만 정수 장치에서 각 파트의 제어를 담당하는 기존 제어부에 프로그래밍 되어 내장되는 형태로 구현될 수도 있다.

a) 먼저, 정수 장치의 터치 패널과 같은 입력 장치를 통해 사용자로부터 정량 채수 요청 및 목표 채수량이 입력되면, 상기 유량 제어부(500)는 입력된 목표 채수량을 기초로 유량 센서에 대한 목표 펄스수를 산출한다. 이때 본 발명의 제어 방법에 따르면 상기와 같이 목표 채수량에 대응한 목표 펄스수를 산출함에 있어 종래와 같이 단순히 기준 펄스수를 목표 유량으로 나누어 목표 펄스수를 산출하는 것이 아니라 압력 센서로부터 공급수의 압력 수치를 읽어들이고 이 압력 수치를 이용하여 목표 펄스수를 산출하는 것에 주요한 특징이 있다.

더욱 구체적인 방법으로서 상기 유량 제어부(500)는 상기 압력 센서로부터 입력된 압력 수치를 상기한 압력-유량 관계 데이터에 적용하여 기준 유량을 얻은 후 이 기준 유량과 목표 채수량의 차이를 계산하여 제어 유량으로 저장한다. 다음으로는 이와 같이 산출된 제어 유량에 대하여 기준 펄스수(본 실시예에서는 8500 카운트)를 비례 적용하여 펄스 조정분을 산출하고, 이와 함께 기준 카운트에서의 유량(본 실시예에서는 8500 카운트에서 1000ml 유량)에 대해 목표 채수량을 비례 적용하여 목표 펄스수의 초기값을 산출 저장하게 된다.

한편, 상기와 같은 압력-유량 관계 데이터의 경우 하나의 데이터 자료가 구비될 수 있지만 기준 펄스수를 달리하는 여러 개의 관계 데이터를 구비하고 입력된 목표 채수량에 따라 선택하여 사용하는 것도 가능하다. 예컨대 상기에서 예시된 1L - 8500카운트 데이터 외에도 100ml - 850카운트 데이터, 500ml - 4250 카운터 자료 등 여러 개의 데이터를 구비하여 사용할 수도 있다.

b) 상기와 같은 과정에 의해 목표 펄스수가 정해지면, 상기 유량 제어부(500)에서는 순수 또는 초순수 취수용 제어 밸브(610)(620)를 개방하여 채수 동작을 개시하게 되며, 이와 같이 채수 프로세스가 가동된 후에 상기 유량 제어부는 순수/초순수 배출 라인 측에 구비된 유량 센서(310)(320)로부터 펄스 신호를 입력받아 이를 누적 카운트하여 제어 펄스수로 저장하게 된다. 상기 유량 제어부(500)는 이와 같이 생성된 제어 펄스수를 전 단계에서 생성 저장된 목표 펄스수와 비교하며, 이 비교 결과에 따라 상기 유량 제어부는 채수 프로세스를 종료하거나 아래와 같은 단계 과정들을 수행하게 된다.

c) 전술한 b) 단계의 비교 과정에서 상기 제어 펄스수가 목표 펄스수에 도달한 경우, 즉, 상기 제어 펄스수가 목표 펄스수와 같거나 이를 초과하는 경우 상기 유량 제어부는 목표 채수량에 도달한 것으로 판단하여 상기 제어 밸브(610)(620)를 차단하는 제어 신호를 발생함으로써 정수 장치의 채수 프로세스를 종료하게 된다.

d) 전술한 b) 단계의 비교 과정에서 상기 제어 펄스수가 목표 펄스수에 미달한 경우, 즉, 상기 제어 펄스수가 목표 펄스수보다 작은 경우 상기 유량 제어부(500)는 상기 압력 센서로부터 압력 수치를 입력받은 다음, 상기와 같이 압력 센서로부터 입력된 압력 수치를 이용하여 상기 목표 펄스수를 일정하게 변경하여 저장하게 된다. 이와 같이 목표 펄스수가 변경되면 상기 유량 제어부(500)는 이와 같이 변경된 목표 펄스수를 기초로 하여 제어 펄스수와 비교하는 과정을 반복하게 되며, 그 결과 제어 펄스수가 계속 누적되어 최종적으로 상기 목표 펄스수에 도달하게 되면 채수 프로세스를 종료하게 된다. 즉, 본 발명에 따르면 채수 프로세스가 진행됨에 따라 상기 제어 펄스수는 계속 누적 상승하게 되고, 이와 동시에 채수 프로세스 중 변동하는 압력 센서 수치에 따라 상기 목표 펄스수가 주기적으로 변경 수정되어 목표 채수량에 대한 적정 펄스수를 반영하게 되므로 결국 제어 펄스수가 목표 펄스수에 수렴하면서 정확한 양으로 채수가 가능하게 되는 것이다.

이때, 본 발명에 대한 바람직한 실시예에 따르면 상기와 같이 목표 펄스수를 변경하는 것은 앞서 본 a) 단계에서와 동일한 과정에 의해 압력 센서 수치에 따른 펄스 조정분을 산출하고 상기 펄스 조정분을 목표 펄스수에 차감 적용하여 상기 목표 펄스수를 변경하는 방법에 의해 이루어질 수 있다.

< 적용 사례 >

필요 채수량으로서 1000ml가 입력되고, 최초 공급수의 압력 센서 값이 2.669 bar로 측정된 경우에 본 발명에 따른 정량 채수 과정은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 압력 센서로부터 입력된 압력 수치 2.669 bar를 전술한 압력-유량 관계 데이터 수식에 적용하여 기준 펄스 수치인 8500 카운트에서의 유량을 파악한다.

y = - 0.0138 x + 1071.1 (2.6 bar 이상 구간 데이터)

상기 수식에 의해, 기준유량(y) = - 0.0138×266.9 + 1071.1 을 적용하면, 기준 유량은 1067.417 ml로 산출된다.

상기 산출된 기준 유량이 목표 채수량인 1000ml와 차이가 있으며, 이 경우 유량 제어부에서는 상기와 같은 수량 차이를 반영하여 유량을 제어해 주어야 한다.

이에 따라, 제어 유량 = 기준 유량(1067.417ml) - 목표 채수량(1000ml)으로 하여 제어 유량을 저장하며, 이때 상기 제어 유량은 -67.417ml가 된다.

이에 따라, 상기 유량 제어부에서는 1000ml 채수 시 기준 유량보다 67.417ml를 적게 채수할 수 있도록 하는 유량 센서 목표 펄스수를 계산한다.

이때, 상기 압력-유량 관계 데이터에서 기준이 된 8500 카운트 1000ml를 기초로 하여 1ml 당 8.5 카운트로 계산할 수 있으며, 상기와 같이 계산된 8.5 카운트 수치가 목표 펄스수의 수정을 위한 펄스 조정분이 된다.

채수가 시작되면 1L 기준 펄스 8500 카운터부터 시작하여 목표 펄스수에 이를 때까지 채수 동작을 진행하는데 본 실시예에서는 채수량 40ml, 90ml마다 압력 센서 값을 읽어들여 상기한 압력-유량 관계 데이터를 적용하면서 반복적으로 목표 펄스수를 수정하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 최초 8500 카운트로부터 상기 펄스 조정분 값을 차감해 나가면서 상기 목표 펄스수를 조정하는 방식으로 실시되고 있으며, 이때 상기 펄스 조정분은 채수량이 50ml 증가할 때마다(제어 펄스수 카운트로 판단) 상기한 압력-유량 관계 데이터를 이용한 계산 방법에 의해 재조정 산출한 다음, 이와 같이 업데이트된 펄스 조정분을 적용하여 목표 펄스수를 수정 저장하게 된다.

이와 같이 채수 동작 중에 주기적으로 수정되는 목표 펄스수 수치와 유량 센서로부터 입력되면서 누적되는 제어 펄스수를 비교하여 최종적으로 제어 펄스수가 목표 펄스수에 도달하게 되면 유량 제어부에서는 제어 밸브를 차단하는 신호를 발송하여 채수 프로세스를 종료하게 된다.

한편, 상기한 예에서는 초기 8500 펄스 카운트에서 시작하여 목표 펄스수를 감소시켜 나가는 방식으로 예시하고 있으나, 압력-유량 관계 데이터에 의해 산출된 목표 펄스수를 초기값으로 설정하고 채수 동작이 진행되는 과정에서 전술한 방법에 따라 압력 변동에 의한 목표 펄스수를 재계산하여 수정하는 방법으로 실시하는 것도 가능하다.

아래 표는 본 발명의 제어 방법이 구현된 정수 장치에서 상기와 같은 제어 프로세스에 따라 실제 제어 동작이 이루어지는 예를 기재하여 보여 주는 것으로서 정수 장치의 동작 과정 중 메모리 데이터를 모니터링하여 출력한 것이다.

본 발명의 제어 방법에 따른 제어 과정표

상태	채수량 (ml)	공급수온도 (℃×10)	압력(mbar)	제어 펄스수	목표 펄스수
시작	0	227	299	0	8500
RUN	10	227	288	85	8500
RUN	20	227	287	169	8500
RUN	30	227	289	253	8500
RUN	40	227	288	338	8471
RUN	50	227	285	421	8471
RUN	60	227	287	503	8471
RUN	70	227	287	585	8471
RUN	80	227	284	667	8471
RUN	90	227	285	750	8443
RUN	100	227	286	834	8443
RUN	110	227	282	918	8443
RUN	120	227	283	1002	8443
RUN	130	227	283	1085	8443
RUN	140	227	281	1168	8415
RUN	150	227	283	1251	8415
RUN	160	227	284	1334	8415
RUN	170	227	280	1415	8415
RUN	180	227	282	1498	8415
RUN	190	227	282	1580	8387
RUN	200	227	278	1659	8387
RUN	210	227	280	1741	8387
RUN	220	227	278	1824	8387
RUN	230	227	277	1907	8387
RUN	240	227	278	1989	8359
RUN	250	227	278	2072	8359
RUN	260	227	276	2153	8359
RUN	270	227	278	2236	8359
RUN	280	227	278	2319	8359
RUN	290	227	275	2400	8331
RUN	300	227	276	2483	8331
RUN	310	227	277	2565	8331
RUN	320	227	274	2646	8331
RUN	330	227	275	2729	8331
RUN	340	227	275	2810	8303
RUN	350	227	273	2892	8303
RUN	360	227	272	2972	8303
RUN	370	227	275	3053	8303
RUN	380	227	271	3135	8303
RUN	390	227	273	3216	8275
RUN	400	227	273	3296	8275
RUN	410	227	272	3378	8275
RUN	420	227	271	3460	8275
RUN	430	227	272	3542	8275
RUN	440	227	273	3624	8247
RUN	450	227	270	3705	8247
RUN	460	227	270	3786	8247
RUN	470	227	272	3868	8247
RUN	480	227	270	3948	8247
RUN	490	227	268	4028	8219
RUN	500	227	270	4108	8219
RUN	510	227	269	4190	8219
RUN	520	227	267	4270	8219
RUN	530	227	268	4349	8219
RUN	540	227	269	4429	8191
RUN	550	227	269	4508	8191
RUN	560	227	266	4587	8191
RUN	570	227	267	4669	8191
RUN	580	227	267	4748	8191
RUN	590	227	267	4825	8164
RUN	600	227	264	4904	8164
RUN	610	227	265	4983	8164
RUN	620	227	266	5062	8164
RUN	630	227	265	5141	8164
RUN	640	227	264	5216	8137
RUN	650	227	266	5295	8137
RUN	660	227	265	5375	8137
RUN	670	227	262	5454	8137
RUN	680	227	264	5533	8137
RUN	690	227	264	5614	8110
RUN	700	227	262	5693	8110
RUN	710	227	261	5772	8110
RUN	720	227	262	5851	8110
RUN	730	227	264	5927	8110
RUN	740	227	262	6006	8083
RUN	750	227	260	6081	8083
RUN	760	227	260	6161	8083
RUN	770	227	262	6240	8083
RUN	780	227	261	6318	8083
RUN	790	227	261	6395	8056
RUN	800	227	260	6473	8056
RUN	810	227	262	6551	8056
RUN	820	227	261	6627	8056
RUN	830	227	259	6703	8056
RUN	840	227	259	6779	8029
RUN	850	227	260	6851	8029
RUN	860	227	260	6928	8029
RUN	870	227	258	7006	8029
RUN	880	227	258	7082	8029
RUN	890	227	260	7157	8002
RUN	900	227	259	7234	8002
RUN	910	227	257	7309	8002
RUN	920	227	257	7382	8002
RUN	930	227	258	7454	8002
RUN	940	227	257	7527	7975
RUN	950	227	257	7600	7975
RUN	960	227	255	7671	7975
RUN	970	228	255	7741	7975
RUN	980	228	257	7810	7975
RUN	990	228	258	7879	7948
종료	1000	228	255	7948	7948

상기와 같은 제어 과정을 적용하여 저수 탱크가 가득 찬 상태에서 1L의 물을 수회 반복 채수하고 그 결과를 도7에 그래프의 형태로 도시하였다. 측정 결과, 도7의 그래프에서 보는 바와 같이 본 발명의 제어 방법이 적용된 정수 장치의 경우 압력 수치와 무관하게 1L 채수 시 오차 ±1% 기준을 충족하고 있음을 알 수 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명에 대한 더욱 바람직한 구성으로서 채수가 완료된 후 설정한 목표 유량과 실제 채수된 유량의 오차를 개선하기 위한 보정 기능을 더욱 부가할 수 있다.

예컨대 1L 정량 채수를 설정하고 채수했을 때 실제로 900ml가 채수되었을 경우, 보정값 입력창에 실제 채수된 값을 입력하면 정수 장치는 직전 채수한 유량센서의 목표 펄스수 값에서 오차 유량만큼의 펄스를 계산하여 보상할 수도 있다. 이와 같은 보정 프로세스는 채수 진행 정도에 무관하게 이루어질 수 있으며, 예컨대 0.01L(g) 채수 후에서도 보정이 가능하고 0.21L(g) 채수 후에서 보정할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

< 수온 상태에 따른 유량 제어 >

한편, 도6에 나타난 결과 데이터는 일정한 온도에서 실시한 결과를 나타내는 것으로서 이는 동일한 온도 조건에서 유량 제어가 가능함을 의미하는 것으로 볼 수 있다. 이에 공급수 온도 변화에 따른 유량 제어의 필요성을 판단하기 위해 다음과 같은 실험을 실시하였다.

도8a 내지 도8c는 동일한 조건에서 온도를 달리하여 1L의 물을 정량 채수한 결과를 도시한 그래프로서, 도8a는 온도 구간 23℃에서 채수를 진행한 결과이고, 도8b와 도8c는 다른 조건은 동일하게 설정한 후 공급수의 온도만 각각 3℃ 정도 높거나 낮은 온도에서 채수하여 채수량을 비교한 것이다.

도8a 내지 도8c의 결과 그래프에서 보는 바와 같이, 공급수의 온도에 있어 ±3℃ 정도만 되어도 채수량에 상당한 편차가 발생함을 알 수 있는바 이는 온도 변화가 클수록 오차가 심하게 발생할 수 있음을 의미한다. 한국의 경우 겨울에는 수온이 약 8℃, 여름에는 28℃까지도 변화하므로 이와 같은 온도에 의한 영향을 무시할 수 없으며, 아울러 이와 같이 온도로 인해 발생하는 오차는 압력과도 관계가 있어 정밀 제어에 상당한 영향을 주게 될 것으로 예상된다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 공급수의 수온 변화에 따른 영향을 제어 방법에 반영하고자 상기 실험 결과를 기초로 온도 보정 상수를 다음과 같이 계산하여 적용하였다.

먼저, 수온이 28℃보다 높은 경우는 +1℃당 온도 보상 유량 0.075L를 목표 채수량에 적용하여 이에 따른 유량 센서 목표 펄스수를 수정하였다.

그리고, 수온이 28℃보다 낮은 경우는 압력 수치에 따라 공급수 압력이 1bar 이상일 때는 -1℃ 당 온도 보상 유량 0.1L, 1bar 미만일 때는 온도 보상 유량 0.14L를 목표 채수량에 적용하여 이에 따른 유량 센서 목표 펄스수를 수정하였다. 이때 상기 온도 보상 유량은 상기와 같이 목표 채수량에 적용하는 대신 전술한 [제어 유량 = 기준 유량 - 목표 채수량]의 관계식에 따라 기준 유량 또는 제어 유량에 적용하여도 무방하다.

한편, 상기와 같은 온도 보상 유량은 본 발명자가 시험 실시한 결과 가장 적합한 수치라고 판단되는 것을 기재한 것이며, 정수 장치의 제원이나 설치 상태 등에 따라 당업자가 다른 수치나 기준을 적용하여 실시할 수 있고 이와 같은 변경 실시 역시 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않음을 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구현된 정수 시스템은 공급수의 압력을 분석해서 기본적인 유량 센서 목표 펄스수를 설정 및 제어하고, 정수 시스템의 채수 프로세스가 진행되는 도중에는 공급수의 압력과 수온을 분석하여 오차를 실시간으로 분석하여 이에 따라 목표 펄스수를 계속 변경함으로써 데이터에 기반한 정밀 제어를 통해 정확한 목표량의 채수가 가능하게 되는 장점을 가지게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 전용이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정해지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

10 : 가압 펌프 21 : 프리카본 필터
22 : 역삼투압 필터 30 : 가압 펌프
41, 42 : 탈이온 카트리지 43 : 자외선 램프
45 : 초미세 필터 50 : 압력 탱크
100, 110 : 압력 센서 210, 220 : 비저항/온도 센서
310, 320 : 유량 센서 500 : 유량 제어부
610, 620 : 제어 밸브

Claims (6)

1. 정수 장치에 공급된 공급수 또는 정화된 정수의 압력을 측정하는 압력 센서와; 정수 장치의 채수 유로 상에 배치된 유량계로부터 발생된 펄스를 감지하여 유량을 측정하는 유량 센서와; 정수 장치의 채수 유로 후단에 배치되어 제어 신호에 의해 배출되는 정수의 흐름을 단속할 수 있도록 설치된 제어 밸브와; 배출된 정수의 양이 목표 채수 유량에 도달한 경우 상기 제어 밸브를 차단하는 제어 신호를 발생시키는 유량 제어부;를 포함하는 정수 장치에서 상기 유량 제어부가 채수 유량을 정량 제어하는 방법으로서,
   a) 사용자로부터 입력받은 목표 채수량과 정수 장치의 채수 동작 개시 전 상기 압력 센서로부터 입력받은 압력 수치를 이용하여 목표 펄스수를 산출하고 초기값으로 저장하는 단계;
   b) 상기 제어 밸브가 개방된 후 상기 유량 센서로부터 입력된 펄스 신호를 누적 카운트하여 제어 펄스수를 생성하고 상기 제어 펄스수를 상기 목표 펄스수와 비교하는 단계;
   c) 상기 b) 단계에서 상기 제어 펄스수가 상기 목표 펄스수와 같거나 초과하는 경우 상기 제어 밸브를 차단하는 제어 신호를 발생하여 정수 장치의 채수 동작을 종료하는 단계;
   d) 상기 b) 단계에서 상기 제어 펄스수가 상기 목표 펄스수보다 작은 경우 상기 압력 센서로부터 압력 수치를 입력받고, 상기 압력 수치를 이용하여 상기 목표 펄스수 값을 변경 저장한 다음, 상기 b) 단계를 반복하는 단계;
   를 포함하여 이루어지는 정수 장치의 정량 채수 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 유량 제어부는 기준 펄스수에서의 압력 수치에 대한 유량 관계식 또는 룩업 테이블을 포함하는 압력-유량 관계 데이터를 저장하여 구비하고,
   상기 a) 단계는,
   a1) 상기 압력 센서로부터 입력된 압력 수치를 상기 압력-유량 관계 데이터에 적용하여 기준 유량을 산출하고, 상기 기준 유량과 상기 목표 채수량의 차를 이용하여 제어 유량을 산출하는 단계와;
   a2) 상기 목표 채수량과 상기 기준 유량 및 상기 기준 펄스수를 이용하여 목표 펄스수 초기값을 산출하고, 상기 제어 유량과 상기 기준 유량 및 상기 기준 펄스수를 이용하여 펄스 조정분을 산출하는 단계;
   를 구비하여 이루어지며,
   상기 d) 단계는,
   d1) 상기 b)단계에서 상기 제어 펄스수가 상기 목표 펄스수보다 작은 경우 상기 압력 센서로부터 압력 수치를 입력받은 후, 상기 압력 수치를 상기 압력-유량 관계 데이터에 적용하여 기준 유량을 산출하고, 상기 기준 유량과 상기 목표 채수량의 차를 이용하여 제어 유량을 산출하는 단계와;
   d2) 상기 제어 유량과 상기 기준 유량 및 상기 기준 펄스수를 이용하여 펄스 조정분을 산출하고, 상기 펄스 조정분을 적용하여 상기 목표 펄스수를 변경 저장한 다음, 상기 b) 단계를 반복하는 단계;
   를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정수 장치의 정량 채수 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 정수 장치는 정수 장치에 공급된 공급수 또는 정화된 정수의 온도를 측정하는 온도 센서를 더욱 구비하며,
   상기 a) 단계는, 사용자로부터 입력받은 목표 채수량과 정수 장치의 채수 동작 개시 전 상기 압력 센서로부터 입력받은 압력 수치 및 상기 온도 센서로부터 입력받은 온도값을 이용하여 목표 펄스수를 산출하고,
   상기 d) 단계는 상기 압력 센서로부터 입력받은 압력 수치와 상기 온도 센서로부터 입력받은 온도값을 이용하여 목표 펄스수를 변경하는 것을 특징으로 하는 정수 장치의 정량 채수 방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 정수 장치는 정수 장치에 공급된 공급수 또는 정화된 정수의 온도를 측정하는 온도 센서를 더욱 구비하며,
   상기 a1)단계는,
   상기 압력 센서로부터 입력된 압력 수치를 상기 압력-유량 관계 데이터에 적용하여 기준 유량을 산출하고, 상기 온도 센서로부터 입력받은 온도값을 이용하여 상기 목표 채수량 또는 상기 기준 유량의 값을 변경 저장하고, 상기 기준 유량과 상기 목표 채수량의 차를 이용하여 제어 유량을 산출하는 단계;
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정수 장치의 정량 채수 방법.
   
5. 원수를 여과하여 정화하는 필터부를 구비하고 상기 필터부에 의해 정화된 정수를 채수하여 사용할 있도록 하는 정수 장치에 있어서,
   정수 장치에 공급된 원수 또는 정화된 정수의 압력을 측정하는 압력 센서;
   정수 장치의 배출 유로 상에 배치되어 유로 내에 흐르는 유체의 양에 비례한 펄스 신호를 발생시키는 유량계;
   상기 유량계로부터 발생된 펄스를 감지하여 유량을 측정하는 유량 센서;
   정수 장치의 배출 유로 후단에 배치되며, 제어 신호를 받아 배출되는 정수의 흐름을 단속할 수 있도록 설치된 제어 밸브;
   사용자로부터 입력된 목표 유량과 채수 시작시에 상기 압력 센서로부터 입력된 압력 수치를 이용하여 목표 펄스수를 산출하고; 채수 동작 중에 상기 압력 센서로부터 주기적으로 압력 수치를 입력받고 상기 압력 수치를 이용하여 상기 목표 펄스수를 변경하며; 상기 유량 센서로부터 입력된 펄스 신호 수를 누적한 펄스 누적치와 상기 목표 누적치를 비교하여 상기 펄스 누적치가 목표 펄스수에 도달한 경우 상기 제어 밸브를 차단하는 신호를 발생시키는 유량 제어부;
   를 포함하여 구성된 정량 채수가 가능한 정수 장치.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 유량계는 유체의 흐름에 의해 회전하는 터빈을 구비하고 상기 터빈의 회전수에 비례한 펄스 신호를 발생시키는 터빈유량계인 것을 특징으로 하는 정량 채수가 가능한 정수 장치.