KR20030062838A - 수질 및 유량측정이 가능한 역삼투압 정수기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수질 및 유량측정이 가능한 역삼투압 정수기에 관한 것으로서, 물의 수질과 유량을 손쉽게 측정하여 나타냄으로써 필터 수명을 예측하고 필터를 거쳐 생산된 물의 수량을 기간별로 측정하여 정확한 시기에 필터를 교체 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 역삼투압 정수기는, 선카본필터(40)와 멤브레인필터(50) 사이의 관로에 원수의 오염도를 감지하는 제1TDS센서(80)가 설치되고, 상기 멤브레인필터의 출구측에 생성수의 오염도를 감지하는 제2TDS센서(82)가 설치되며, 상기 멤브레인필터와 후카본필터(70) 사이의 관로에 생성수 유량을 감지하는 유량계(90)가 설치된다. 유량계는 아나로그 혹은 디지털 방식으로 구성되며, 생산수 관상에 부착하여 유량을 지속적으로 측정하여 그 값을 항상 표시하여 쉽게 확인할 수 있다. 또한, 상기 센서들 및 유량계로부터의 신호는 제어유니트(84)로 입력되고, 제어유니트는 그 연산값 및 상기 연산값들에 의하여 산정된 필터교체시기를 디스플레이부(86)로 출력한다.
Description
본 발명은 수질 및 유량측정이 가능한 역삼투압 정수기에 관한 것으로서, 특히 물속의 이온 농도변화를 전기저항의 변화로 감지하여 수질을 측정함과 아울러 물의 유동에 따라 회전하는 회전자와 그 회전수를 감지하는 적외선 센서를 이용하여 유량 흐름을 정확하게 측정함으로써, 수질변화에 따른 생성수의 품질확인은 물론 유량에 따른 정확한 필터수명산정이 가능한 수질 및 유량측정이 가능한 역삼투압 정수기에 관한 것이다.
정수기는 필터들에 의하여 원수를 정수하여 저장탱크에 저장하고 이와 같이 정수되어 저장탱크에 저장된 물을 취수하여 안심하고 음용할 수 있도록 이루어진 장치이다. 이러한 정수기는 통상적으로 냉수와 온수를 선택적으로 취수할 수 있도록 되어 있다. 이러한 정수기는 정수성능 및 특성에 따라 활성탄 흡착방식, 여과방식, UF(Ultra Filter), NF(Nano Filter), RO(Reverse Osmosis;역삼투) 등의 멤브레인필터를 이용하는 방식으로 크게 나눌 수 있다. 멤브레인필터를 이용한 정수장치는 멤브레인필터의 0.001∼0.0001 미크론의 미세 기공을 통하여 오염물질을 제거하게 되는데 일정 수압으로 한 쪽 면을 가압하여 물을 멤브레인필터의 반대쪽 면으로 밀어줌으로써 오염물질을 여과하게 된다.
상기한 바와 같은 멤브레인필터를 이용한 정수기 중에서 최근에는 정수능력을 극대화시킨 역삼투압 정수기가 많이 사용되는데, 이 경우 정수동작을 수행하는 여과매체의 여과저항이 크므로 효과적인 정수가 이루어도록 하기 위하여 원수의 공급압력이 높이는 승압펌프(booster pump)가 설치된다.
이러한 승압장치 및 멤브레인필터를 이용한 일반적인 역삼투압 정수기를 도 4를 참조하여 설명하면, 급수되는 원수속의 입자성물질을 침전시켜 거르는 침전필터(10)와, 상기 침전필터(10)의 하류에 설치되고 정수를 행하지 않을 경우 자동적으로 원수의 공급을 차단하도록 전기적으로 개폐되는 자동원수차단밸브(20)와, 상기 자동원수차단밸브(20)의 하류에 설치되어 공급되는 물을 가압토출하기 위한 승압펌프(30)와, 상기 승압펌프(30)의 하류에 설치되어 잔류염소나 유해물질을 흡착처리하는 선카본필터(40)와, 상기 선카본필터(40)의 하류에 설치되어 물에 포함된 미세입자와 미생물을 정화처리하는 멤브레인필터(50)와, 그리고 상기 멤브레인필터(50)의 하류에 설치되어 물에 포함된 가스상의 물질을 제거하여 물속의 불쾌한 냄새 및 맛을 제거하는 후카본필터(70)를 포함하여 이루어진다. 또한, 이러한 정수기에는 멤브레인필터(50)에 의해 걸러져 오염물질이 농축된 제거수를 배출하기 위한 자동제거수조절밸브(60), 상기한 필터들에 의해 정수된 물을 살균처리하기 위한 살균수단(미도시), 정수된 물을 저장하는 저장탱크(미도시) 등이 더 제공된다.
그러나, 상기한 바와 같은 일반적인 역삼투압 정수기에 있어서는 다음과 같은 문제점들이 있다.
수질이 동일한 경우 생산된 수량에 의해 필터의 수명을 결정할 수 있으나 이러한 생산수량에 의한 필터수명이 결정되는 장치를 구성한 제품이 종래에는 없었다. 그리고 필터에 대한 수명을 정확히 측정할 수 없어, 통상적으로 필터사용시간으로 수명을 예측하여 필터들을 교환하게 되는데, 이러한 필터 교환방법의 경우 사용자 개인별 또는 설치장소에 따라 사용자수, 사용횟수, 생성수유량 등이 서로 사용하여 많은 오차율을 가지게 된다. 따라서, 생성수 사용량의 고저나, 생성수 수질에 관계없이 동일한 필터수명이 적용되는 결과를 초래하게 된다. 이 때문에, 더 사용할 수 있는 필터의 조기교체에 따른 정수기 유지비용문제와, 오염이 심한 필터수단들의 지속적인 사용으로 인한 위생상 문제가 야기된다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 문제점들을 고려하여 이루어진 것으로서, 물의 수질과 유량을 손쉽게 측정하여 나타냄으로써 필터 수명을 정확하게 산정할 수 있는 정수기의 제공을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따는 역삼투압 정수기를 나타내는 구성도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 역삼투압 정수기에 적용된 유량계의 내부구조를 나타내는 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 유량계를 구성하는 회전수감지센서의 예를 나타내는 측면도이다.
도 2c는 도 2a의 내부구조를 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 역삼투압 정수기에서의 수질, 유량 및 필터교체시기에 대한 입출력 구조를 나타내는 블록도이다.
도 4는 종래 역삼투압 정수기의 예를 나타내는 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 침전필터, 20 : 자동원수차단밸브,
30 : 승압펌프, 40 : 선카본필터,
50 : 멤브레인필터, 70 : 후카본필터,
80 : 제1TDS센서, 82 : 제2TDS센서,
84 : 제어유니트, 86 : 디스플레이부,
90 : 유량계, 92 : 하우징,
92c : 원통형 유로, 94 : 회전체,
94a : 회전익, 96 : 회전수감지센서,
96a : 적외선 발광자, 96b : 수신자
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 급수되는 원수속의 입자성물질을 침전시켜 거르는 침전필터와, 상기 침전필터의 하류에 설치되어 정수를 행하지 않을 경우 자동적으로 원수의 공급을 차단하는 자동원수차단밸브와, 상기 자동원수차단밸브의 하류에 설치되어 공급되는 물을 가압토출하기 위한 승압펌프와, 상기 승압펌프의 하류에 설치되어 잔류염소나 유해물질을 흡착처리하는 선카본필터와, 상기 선카본필터의 하류에 설치되어 물에 포함된 미세입자와 미생물을 정화처리하여 생성수를 만듦과 아울러 오염물질이 농출된 제거수를 배출하는 자동제거수조절밸브가 연결되는 멤브레인필터와, 그리고 상기 멤브레인필터의 하류에 설치되어 생성수에 포함된 가스상의 물질을 제거하여 생성수 속의 불쾌한 냄새 및 맛을 제거하는 후카본필터를 포함함과 아울러 수질 및 유량측정이 가능하도록 이루어지는 수질 및 유량측정이 가능한 역삼투압 정수기에 있어서: 상기 선카본필터와 멤브레인필터 사이의 관로에 설치되어 원수의 오염도(TDS : total dissolved solids)를 감지하는 제1TDS센서와; 상기 멤브레인필터의 출구측에 설치되어 생성수의 오염도를 감지하는 제2TDS센서와; 상기 멤브레인필터와 후카본필터 사이의 관로에 설치되어 생성수 유량을 감지하는 유량계와; 그리고, 상기 센서들 및 유량계로부터의 신호를 입력받아 연산한 연산값 및 상기 연산값들에 의하여 산정된 필터교체시기를 디스플레이부로 출력하는 제어유니트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 유량계는, 입구 및 출구를 연결하는 원통형 유로를 구비하는 하우징과, 상기 하우징의 원통형 유로에 생성수의 유동에 의하여 회전하도록 방사상으로 배치된 다수의 회전익을 가진 회전체와, 그리고 상기 회전체의 회전수를 감지하여 제어유니트로 보내는 회전수감지센서를 구비한다.
상기 회전수감지센서는 회전체의 양쪽에 배치되는 적외선 발광자 및 상기 회전체의 회전에 따라 상기 적외선 발광자로부터 발생되는 적외선 신호를 단속적으로 수신하여 제어유니트로 보내는 수신자를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 제1TDS센서 및 제2TDS센서에서 측정된 값을 통해
제거율=(원수수질-생성수수질)÷원수수질×100%로 나타나는 제거율이 일정수준(예컨대 90%) 이하가 되는 경우 산정된 필터교체시기 이전에 경고표시를 할 수 있도록 구성될 수 있다. 유량 측정계는 마치 자동차의 거리 측정계처럼 유량을 일정단위로 표시함이 가능하고 필터 교체 후 다시 Reset버튼(미도시)을 이용하여 원위치 함이 가능하게 구성되어 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에서는 종래 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 도 4에 나타난 부호와 동일부호를 붙여 나타내며, 도 1에는 본 발명에 따른 수질 및 유량측정이 가능한 역삼투압 정수기가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 역삼투압 정수기는, 급수되는 원수속의 입자성물질을 침전시켜 거르는 침전필터(10)와, 상기 침전필터(10)의 하류에 설치되어 정수를 행하지 않을 경우 자동적으로 원수의 공급을 차단하는 자동원수차단밸브(20)(도 4 참조)와, 상기 자동원수차단밸브(20)의 하류에 설치되어 공급되는 물을 가압토출하기 위한 승압펌프(30)(도 4 참조)와, 상기 승압펌프(30)의 하류에 설치되어 잔류염소나 유해물질을 흡착처리하는 선카본필터(40)와, 상기 선카본필터(40)의 하류에 설치되어 물에 포함된 미세입자와 미생물을 정화처리하여 생성수를 만드는 멤브레인필터(50)과, 그리고 상기 멤브레인필터(50)의 하류에 설치되어 생성수에 포함된 가스상의 물질을 제거하여 생성수 속의 불쾌한 냄새 및 맛을 제거하는 후카본필터(70)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 멤브레인필터(50)에는 오염물질이 농축된 제거수를 배출하기 위한 자동제거수조절밸브(60)(도 4 참조)가 연결된다.
여기서는 미도시되었으나, 상기한 필터들에 의해 정수된 생성수를 살균처리하기 위한 살균수단, 정수된 물을 저장하는 정수탱크, 냉수탱크 및 온수탱크 등이 더 설치되며, 실질적으로 상기 냉수탱크 및 온수탱크에 저장된 물을 사용자가 취수하여 음용하게 된다.
상기한 바와 같이 구성되는 역삼투압 정수기의 사용중 필터들에는 오염물질이 점점 더 누적됨으로써 생성수의 오염도를 증가시키게 되며, 따라서 적절한 시기에 오염된 필터들을 교환할 필요가 있다.
본 발명에서는 수질 및 유량을 측정하여 정확한 필터교체시기를 산정할 수 있는 수단들이 제공된다. 즉, 상기 선카본필터(40)와 멤브레인필터(50) 사이의 관로에 원수의 오염도를 감지하는 제1TDS센서(80)가 설치되고, 상기 멤브레인필터(50)의 출구측 관로에 생성수의 오염도를 감지하는 제2TDS센서(82)가 설치된다.
상기 제1TDS센서(80) 및 제2TDS센서(82)는 도 3에 도시된 바와 같이 각각 한 쌍의 전극으로 구성된다. 상기 센서들(80, 82)에 의하여 오염도를 실험하는 방법은 대상 시료를 45㎛ 필터를 통과시킨 다음 오븐에서 건조시킨 후 남아 있는 잔재물의무게를 측정하는 것이다. 이를 전기적으로 측정하기 위해서는 전기전도도를 측정하여 일정한 보정계수를 곱한다. 이 때 보정계수는 용액의 종류와 농도에 따라 다르며, 일반적으로 0.4∼1.0 사이의 값을 갖게 된다. 즉, 오염도는 다음의 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
오염도(TDS)=K×(25℃에서의 실제전기전도도)
상기 제1TDS센서(80)에 의하여 감지된 원수의 오염도 및 제2TDS센서(82)에 의하여 감지된 생성수의 오염도는 제어유니트(84)로 입력되어 상기한 오염도 측정 알고리즘에 의하여 연산되어 디스플레이부(86)로 출력되고, 이에 따라 디스플레이부(86)에는 원수수질 및 생성수수질이 디스플레이된다. 이 수질표시는 ppm 단위로 표시되거나 일정 단계에 따른 색상표시 등의 방법이 채용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 상기한 센서들(80, 82)에 의한 오염도 측정 외에 생성수의 유량을 측정함으로써 정확한 필터교체시기를 산정하게 된다. 이를 위하여, 상기 멤브레인필터(50)와 후카본필터(70) 사이의 관로(바람직하게는 제2TDS센서(82)의 하류측)에 생성수의 유량을 감지하는 유량계(90)가 설치된다. 이 유량계(90)가 멤브레인필터(50)의 하류측에 설치되는 이유는 멤브레인필터(50) 상류에 설치될 경우 자동제거수조절밸브(60)를 통한 제거수의 배출유량이 멤브레인필터(50)와 원수의 농도에 따라 가변적이므로 정확한 유량을 측정하기 어렵기 때문이다. 물론 멤브레인필터 이후에 설치되면 되기 때문에 후차본 필터의 후단 및 적외선 필터를 사용하는 경우 적외선 필터의 후단의 위치에 설치하여도 동일한 효과를얻을 수 있다.
상기 유량계(90)는, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 멤브레인필터(50)와 후카본필터(70) 사이의 관로에 연결되는 입구(92a) 및 출구(92b)를 가짐과 아울러 상기 입구(92a) 및 출구(92b)를 연결하는 원통형 유로(92c)를 구비하는 하우징(92)과, 상기 하우징(92)의 원통형 유로(92c)에 물의 유동에 의하여 회전하도록 방사상으로 배치된 다수의 회전익(94a)을 가진 회전체(94)와, 그리고 상기 회전체(94)의 회전수를 감지하여 제어유니트(84)로 보내는 회전수감지센서(96)를 구비한다. 상기 회전체(94)가 생성수의 유동에 의하여 효과적으로 회전될 수 있도록 하우징(92)의 입구(92a)측보다 출구(92b)측이 높게 배치되는 것이 바람직하다.
상기 회전수감지센서(96)는, 예컨대 회전체(94)의 양쪽에 배치되는 적외선 발광자(96a) 및 상기 회전체(94)의 회전에 따라 상기 적외선 발광자(96a)로부터 발생되는 적외선 신호를 단속적으로 수신하여 제어유니트(84)로 보내는 수신자(96b)를 구비하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 회전수감지센서(96)는 자성체를 이용한 것이 채용될 수 있고, 이외에 회전체(94)의 회전수를 감지할 수 있도록 이루어진 것이라면 어느 것이나 본 발명에 적용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 회전수감지센서(96)에 의하여 감지된 신호는 제어유니트(84)로 입력되어 연산된 후 디스플레이부(86)로 출력되고, 이에 따라 디스플레이부(86)에는 생성수유량이 디스플레이된다. 이 생성수유량은 ㎖, ℓ또는 ㎥ 등 다양한 방법으로 표시될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제어유니트(84)는 상기한 바와 같이 센서들 및 유량계(90)에 의하여 감지된 신호들을 연산한 연산값을 산정하여 디스플레이로 출력하고, 이에 따라 디스플레이부(86)에는 필터교체시기가 디스플레이된다. 따라서, 정수기 사용자는 상기 디스플레이부(86)에 표시되는 필터교체시기를 확인하여 정확한 시기에 필터를 교체할 수 있다.
필터교체시기에 대한 알고리즘으로 다음의 수학식 2가 적용될 수 있다.
[수학식 2]
필터교체시기 = 생성수유량×원수의 오염도 ×F
상기 수학식 2에서 F는 멤브레인필터(50)의 종류 및 원수의 온도, 동 정수기 시스템과 그 설치위치에 따라 변경되는 값에 대한 보정계수이다.
디스플레이부(86)에 표시되는 필터교체시기 역시 산정된 값을 바탕으로 수치 또는 일정단계에 따른 색상 등 소비자가 식별하기 쉬운 형태로 다양하게 변경하여 적용될 수 있다.
또한, 예컨대 예측하지 못한 외부의 충격 등으로 정수품질의 급격한 변화가 발생하여 생성수의 수질이 악화된 경우 산정된 필터교체시기 이전에 경고표시를 할 수 있도록 구성될 수 있다. 이와 같은 생성수 품질의 급격한 변화는 제1TDS센서(80) 및 제2TDS센서(82)에서 측정된 값을 통해 제거율이 일정수준(예컨대 90%) 이하가 되는 경우 표시되도록 설정할 수 있다. 이 때, 제거율은 다음의 수학식 3으로 계산된다.
[수학식 3]
제거율=(원수수질×생성수수질)÷원수수질×100%
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 수질 및 유량측정이 가능한 역삼투압 정수기에 있어서는, 측정되는 원수 및 생성수수질과, 생성수유량을 기초로 정확하게 산정되는 필터교체시기에 의하여 필터를 교체할 수 있도록 이루어져 있으므로, 오염된 필터를 적절한 시점에 교체함으로써 더 사용할 수 있는 필터의 조기교체에 따른 정수기 유지비용문제를 줄일 수 있고, 오염이 심한 필터수단들의 지속적인 사용으로 인한 위생상 문제를 방지할 수 있다.
Claims (4)
- 급수되는 원수속의 입자성물질을 침전시켜 거르는 침전필터와, 상기 침전필터의 하류에 설치되어 정수를 행하지 않을 경우 자동적으로 원수의 공급을 차단하는 자동원수차단밸브와, 상기 자동원수차단밸브의 하류에 설치되어 공급되는 물을 가압토출하기 위한 승압펌프와, 상기 승압펌프의 하류에 설치되어 잔류염소나 유해물질을 흡착처리하는 선카본필터와, 상기 선카본필터의 하류에 설치되어 물에 포함된 미세입자와 미생물을 정화처리하여 생성수를 만듦과 아울러 오염물질이 농출된 제거수를 배출하는 자동제거수조절밸브가 연결되는 멤브레인필터와, 그리고 상기 멤브레인필터의 하류에 설치되어 생성수에 포함된 가스상의 물질을 제거하여 생성수 속의 불쾌한 냄새 및 맛을 제거하는 후카본필터를 포함함과 아울러 수질 및 유량측정이 가능하도록 이루어지는 수질 및 유량측정이 가능한 역삼투압 정수기에 있어서:상기 선카본필터와 멤브레인필터 사이의 관로에 설치되어 원수의 오염도를 감지하는 제1TDS센서와;상기 멤브레인필터의 출구측에 설치되어 생성수의 오염도를 감지하는 제2TDS센서와;상기 멤브레인필터와 후카본필터 사이의 관로에 설치되어 생성수 유량을 감지하는 유량계와; 그리고,상기 센서들 및 유량계로부터의 신호를 입력받아 연산한 연산값 및 상기 연산값들에 의하여 산정된 필터교체시기를 디스플레이부로 출력하는 제어유니트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수질 및 유량측정이 가능한 역삼투압 정수기.
- 제 1 항에 있어서,상기 유량계는, 입구 및 출구를 연결하는 원통형 유로를 구비하는 하우징과, 상기 하우징의 원통형 유로에 생성수의 유동에 의하여 회전하도록 방사상으로 배치된 다수의 회전익을 가진 회전체와, 그리고 상기 회전체의 회전수를 감지하여 제어유니트로 보내는 회전수감지센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 수질 및 유량측정이 가능한 역삼투압 정수기.
- 제 2 항에 있어서,상기 회전수감지센서는 회전체의 양쪽에 배치되는 적외선 발광자 및 상기 회전체의 회전에 따라 상기 적외선 발광자로부터 발생되는 적외선 신호를 단속적으로 수신하여 제어유니트로 보내는 수신자를 구비하는 것을 특징으로 하는 수질 및 유량측정이 가능한 역삼투압 정수기.
- 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서,상기 제1TDS센서 및 제2TDS센서에서 측정된 값을 통해제거율=(원수수질-생성수수질)÷원수수질×100%로 나타나는 제거율이 일정수준(예컨대 90%) 이하가 되는 경우 산정된 필터교체시기 이전에 경고표시를 할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수질 및 유량측정이 가능한 역삼투압 정수기.
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