KR20060060301A

KR20060060301A - 이온 농도를 전류로 제어하는 이온수기

Info

Publication number: KR20060060301A
Application number: KR1020040099328A
Authority: KR
Inventors: 최철희
Original assignee: (주)제이이메디칼
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-05

Abstract

본 발명은 전류 제어를 통해 이온 농도를 유지시키는 이온수기에 관한 것으로서, 특히 상용 전원을 공급받아 시스템에 필요한 전원으로 공급하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머로부터 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류부와, 내부의 두 개의 전극에 전류를 가하여 물을 전기 분해하는 전해조를 구비하는 이온수기에 있어서; 외부의 제어에 따라 상기 정류부로부터 공급되는 직류 전압을 일정한 세기의 정전류로 출력하는 정전류 출력부와; 상기 전해조의 양전극간에 흐르는 전류의 세기를 감지하는 전류 감지부와; 상기 전류 감지부로부터 측정된 아날로그 전류값을 디지털 전류값으로 가변시키는 A/D 컨버터부; 및 상기 A/D 컨버터부로부터 입력되는 디지털 전류값을 기준 정전류값과 비교하여 상기 정전류 출력부로부터 일정한 세기의 정전류가 인가되도록 펄스 형태의 제어 신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 전해조의 양극간에 흐르는 전류를 센싱하여 전해조 양극에 사용자에 의해 설정된 값의 전류가 흐르게 함으로써 물의 종류와 상관없이 항상 일정한 농도의 이온수를 얻을 수 있다.

이온수기, 이온 농도, 전극, 전류, 제어, PWM

Description

이온 농도를 전류로 제어하는 이온수기{water ionizing apparatus}

도 1은 종래의 이온수 생성장치의 구성을 나타낸 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 전류 제어를 통해 이온 농도를 유지시키는 이온수기의 구성을 나타낸 블록도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

110 : 트랜스포머 120 : 정류부

130 : 정전류 출력부 131 : 적분 회로

140 : 전해조 150 : 전류 감지부

160 : A/D 컨버터부 170 : 마이크로 컨트롤러

본 발명은 이온수기에 관한 것으로서, 상세하게는 전해조의 양극간에 흐르는 전류를 일정하게 유지시켜 일정 농도의 이온수를 얻을 수 있도록 하는 전류 제어를 통해 이온 농도를 유지시키는 이온수기에 관한 것이다.

일반적으로 식수로는 무색, 무취 상태의 냉수로서 각종 중금속과 유해물질 및 세균 등이 없고 적당량의 미네랄이 함유된 물을 이용하는 것이 좋으며, 물속에 약알칼리성의 Ca+, Na+ 등이 함유된 생수가 이상적인 식수인 것으로 알려져 있다.

이를 위해서 물을 전기 분해하여 +이온의 무기질이 포함되는 음용수인 알칼리수와 비음용수인 산성수로 분리 배출하도록 하는 전해조를 포함하여 구성되는 전해수 생성장치가 널리 사용되고 있으며 최근에는 정수기능과 전해 이온수기 기능을 모두 갖추어, 먼저 정수부를 통과시켜 정수가 이루어진 물을 전해조를 통과시켜 수전부로 출수되도록 구성된 이온수기가 널리 사용되고 있다.

이온수기의 일반적인 구성은 원수를 입수시켜 여과 정수하기 위한 필터가 구비된 정수부와 정수된 물은 전기분해하여 알칼리수와 산성수로 분리하는 전해조, 전해조 등을 제어하기 위한 제어부, 구동모터, 유량센서 및 복잡한 유로를 구비하며, 이들 구성부재들은 베이스부재에 조립 지지된다.

이온수기에서 원수가 유입되어 출수되는 물의 흐름과정은 베이스부재 하방으로부터 원수 유입 - 유량센서 - 칼슘통- 정수부 입수 - 정수부 출수 - 전해조 입수 - 전해조 출수 - 알칼리수는 음용수 급수전으로, 산성수는 산성수 출수구로 출수되는 과정으로 이루어진다.

이와 같은 물의 흐름과정에 따르는 이온수기의 유로는 크게 베이스부재 하방측에 위치되고 파이프 배관연결로 이루어지는 기저 관로와 베이스부재 상부 공간에서 유연재질의 호스로 연결되는 상부 관로로 나눌 수 있으며, 상기 기저관로에는 정수부 입수관로, 정수부 출수관로, 전해조 입수관로, 전해조 배수관로 등이 구비된다.

한편, 이러한 이온수기는 일반적으로 이온 농도를 조절할 수 있는 기능이 포 함되어 있는 데, 이온수 생성장치 및 생성방법(국내 공개 특허공보 제2003-51504호)와 같이 유량 감지를 통해 이온 농도를 조절하는 방법이 개시되어 있다.

이러한 이온수 생성장치는 전기분해를 하여 알카리이온수와 산성이온수가 생성될 수 있도록 통상의 전원을 공급하는 전원부(10)와, 전원부(10)를 통해 공급되는 교류전압을 직류 전압으로 변환하는 정류부(20)와, 정류부(20)를 통해 인가되는 전류에 의해 단계별 pH 농도가 일정 범위 내에서 유지될 수 있도록 정해진 전압으로 평균전류를 제어하는 전류제어부(30)와, 정류부(20)와 전류제어부(30)를 거쳐 전기분해를 통해 이온수(알카리이온수, 산성이온수)를 생성할 수 있도록 전류를 출력하는 출력부(40)와, 전류제어부(30)를 통해 제어된 전류는 전기분해를 하는 전해조(1) 양단에 공급되어 통과되는 물을 전기분해하여 알카리이온수와 산성이온수로 분리하여 출수될 수 있도록 전류를 제어하는 중앙처리부(50)와, 전해조(1)로 공급되는 물을 감지하여 전원을 켜고 끄는 역할과 물의 양을 감지하는 유량감지부(60)와, 중앙처리부(50)를 통해 공급되는 전류, 전해조(1)로 공급되는 물의 양, 전해조(1)의 과열을 표시하는 표시부(70)와, 표시부(70)를 통해 발생되는 전해조(1)의 상태에 위험이 발생할 때와 현재의 전해조(1)가 동작되는 상태를 알리는 음성출력부(80)와, 중앙처리부(50)를 통해 이루어지는 모든 데이터를 저장하는 저장부(90)로 구성된다.

그리고, 디씨(DC) 전압을 PWM 방식을 이용하여 펄스 폭을 변화시켜 평균 전류를 제어하고, 단계별 pH농도를 조절할 시에 유량감지부(60) 감지 센서(미도시)가 유량을 체크하여 펄스 신호를 중앙처리부(50)에 신호를 인가하며, 인가된 신호에 의해 중앙처리부(50)의 연산에 의해 전류제어회로를 거쳐 출력단(단자)(1a)으로 인가되는 전류를 제어하여 이온수(알카리이온수, 산성이온수)를 생성한다.

그러나, 물은 종류에 따라 그 성질이 각각 다르기 때문에 종류에 따라 이온 농도를 적절히 가변시켜 일정하게 유지시켜야 되나 종래의 이온수기는 단순히 물의 양을 감지하여 이를 통해 이온 농도를 제어하기 때문에 일정한 이온 농도를 유지시키지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전해조의 양극간에 흐르는 전류를 센싱하여 전해조 양극에 사용자에 의해 설정된 값의 전류가 흐르게 함으로써 물의 종류와 상관없이 항상 일정한 농도의 이온수를 얻을 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 콘센트를 통해 공급되는 전압의 세기가 지역 또는 시간에 따라 변화되어도 외부전원에 상관없이 항상 일정한 값의 전류가 전해조로 공급되도록 함으로써 외부 전원의 세기와 상관없이 일정 농도의 이온수를 얻을 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 상용 전원을 공급받아 시스템에 필요한 전원으로 공급하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머로부터 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류부와, 내부의 두 개의 전극에 전류를 가하여 물을 전기 분해하는 전해조를 구비하는 이온수기에 있어서; 외부의 제어 에 따라 상기 정류부로부터 공급되는 직류 전압을 일정한 세기의 정전류로 출력하는 정전류 출력부와; 상기 전해조의 양전극간에 흐르는 전류의 세기를 감지하는 전류 감지부와; 상기 전류 감지부로부터 측정된 아날로그 전류값을 디지털 전류값으로 가변시키는 A/D 컨버터부; 및 상기 A/D 컨버터부로부터 입력되는 디지털 전류값을 기준 정전류값과 비교하여 상기 정전류 출력부로부터 일정한 세기의 정전류가 인가되도록 펄스 형태의 제어 신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 정전류 출력부는 상기 마이크로 컨트롤러로부터 출력되는 펄스 형태의 신호에 따라 온/오프되어 전류값을 제어하는 적분 회로가 더 포함된다.

여기에서 또한, 상기 마이크로 컨트롤러는 PWM 방식을 이용하여 펄스 폭을 가변시켜 적분 회로의 스위칭 시간을 조절하여 상기 정전류의 세기를 제어한다. 이하, 본 발명에 따른 전류 제어를 통해 이온 농도를 유지시키는 이온수기의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 전류 제어를 통해 이온 농도를 유지시키는 이온수기의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전류 제어를 통해 이온 농도를 유지시키는 이온수기(100)는, 트랜스포머(110)와, 정류부(120)와, 정전류 출력부(130)와, 전해조(140)와, 전류 감지부(150)와, A/D 컨버터부(160)와, 마이크로 컨트롤러(170)로 구성된다.

트랜스포머(110)는 상용 전원을 공급받아 시스템에 필요한 전원으로 공급한 다.

정류부(120)는 트랜스포머(110)로부터 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다.

정전류 출력부(130)는 하기에서 설명할 마이크로 컨트롤러(170)의 제어에 따라 정류부(120)로부터 공급되는 직류 전압을 일정한 세기의 정전류로 출력한다. 여기에서, 정전류 출력부(130)는 마이크로 컨트롤러(170)로부터 출력되는 펄스 형태의 신호에 따라 온/오프되어 전류값을 제어하는 적분 회로(131)를 구비한다.

전해조(140)는 내부의 두 개의 전극(도시 생략)에 전류를 가하여 물을 전기 분해한다.

전류 감지부(150)는 전해조(140)의 양전극간에 흐르는 전류의 세기를 감지한다.

A/D 컨버터부(160)는 전류 감지부(150)로부터 측정된 아날로그 전류값을 디지털 전류값으로 가변시킨다.

마이크로 컨트롤러(170)는 A/D 컨버터부(160)로부터 입력되는 디지털 전류값을 기준 정전류값과 비교하여 정전류 출력부(130)로부터 일정한 세기의 정전류가 인가되도록 정전류 출력부(130)의 적분 회로(131)로 펄스 형태의 제어 신호를 출력한다. 그리고, 마이크로 컨트롤러(170)는 PWM(PULSE WIDTH MODULATION) 방식을 이용하여 펄스 폭을 가변시켜 적분 회로(131)의 스위칭 시간을 조절하여 정전류의 세기를 제어한다.

이하, 본 발명에 따른 전류 제어를 통해 이온 농도를 유지시키는 이온수기의 동작을 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전해조(140)에는 정수부(도시 생략)를 통해 유입된 물이 모터(도시 생략)에 의해 공급되는 데, 이때 전해조(140)의 양전극에는 정전류 출력부(130)로부터 출력되는 전류가 인가되고, 이로 인해 전해조(140) 내의 물은 전기 분해되어 알카리이온수와 산성이온수로 분리된다.

이때, 전류 감지부(150)는 전해조(140)의 양전극간에 흐르는 전류의 세기를 감지하여 A/D 컨버터부(160)를 통해 마이크로 컨트롤러(170)로 전류의 세기를 출력한다.

그러면, 마이크로 컨트롤러(170)는 A/D 컨버터부(160)를 통해 전류 감지부(150)로부터 입력되는 디지털 전류값을 기준 정전류값과 비교하여 입력된 디지털 전류값이 기준 정전류값보다 낮으면 정전류 출력부(130)로부터 출력되는 정전류의 세기가 커지도록 펄스 폭을 늘려 적분 회로(131)가 온되는 시간을 늘린다.

반대로, 마이크로 컨트롤러(170)는 A/D 컨버터부(160)를 통해 전류 감지부(150)로부터 입력되는 디지털 전류값을 기준 정전류값과 비교하여 입력된 디지털 전류값이 기준 정전류값보다 높으면 정전류 출력부(130)로부터 출력되는 정전류의 세기가 작아지도록 펄스 폭을 줄여 적분 회로(131)가 온되는 시간을 줄인다.

그러면, 정전류 출력부(130)는 적분 회로(131)의 스위칭에 따라 출력되는 정전류의 세기를 가변시켜 전해조(140)의 전극으로 공급하여 전해조(140) 전극에서 일정한 전류가 인가되도록 한다.

이렇게 마이크로 컴퓨터(170)는 정전류 감지부(150)로부터 감지되는 전류값 을 지속적으로 피드백받아 정전류 출력부(130)로부터 출력되는 전류값의 세기가 일정하게 유지되도록 제어한다.

따라서, 마이크로 컴퓨터에서 전해조의 전극을 통해 흐르는 전류의 세기를 일정하게 유지시킴으로써 물의 종류와 상관없이 일정하게 이온 농도를 유지시킬 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 전류 제어를 통해 이온 농도를 유지시키는 이온수기에 따르면, 전해조의 양극간에 흐르는 전류를 센싱하여 전해조 양극에 사용자에 의해 설정된 값의 전류가 흐르게 함으로써 물의 종류와 상관없이 항상 일정한 농도의 이온수를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 전류 제어를 통해 이온 농도를 유지시키는 이온수기에 따르면, 콘센트를 통해 공급되는 전압의 세기가 지역 또는 시간에 따라 변화되어도 외부전원에 상관없이 항상 일정한 값의 전류가 전해조로 공급되도록 함으로써 외부 전원의 세기와 상관없이 일정 농도의 이온수를 얻을 수 있다.

Claims

상용 전원을 공급받아 시스템에 필요한 전원으로 공급하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머로부터 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류부와, 내부의 두 개의 전극에 전류를 가하여 물을 전기 분해하는 전해조를 구비하는 이온수기에 있어서;

외부의 제어에 따라 상기 정류부로부터 공급되는 직류 전압을 일정한 세기의 정전류로 출력하는 정전류 출력부와;

상기 전해조의 양전극간에 흐르는 전류의 세기를 감지하는 전류 감지부와;

상기 전류 감지부로부터 측정된 아날로그 전류값을 디지털 전류값으로 가변시키는 A/D 컨버터부; 및

상기 A/D 컨버터부로부터 입력되는 디지털 전류값을 기준 정전류값과 비교하여 상기 정전류 출력부로부터 일정한 세기의 정전류가 인가되도록 펄스 형태의 제어 신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 제어를 통해 이온 농도를 유지시키는 이온수기.
제 1 항에 있어서,

상기 정전류 출력부는,

상기 마이크로 컨트롤러로부터 출력되는 펄스 형태의 신호에 따라 온/오프되어 전류값을 제어하는 적분 회로가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전류 제어를 통해 이온 농도를 유지시키는 이온수기.
제 2 항에 있어서,

상기 마이크로 컨트롤러는,

PWM 방식을 이용하여 펄스 폭을 가변시켜 적분 회로의 스위칭 시간을 조절하여 상기 정전류의 세기를 제어하는 것을 특징으로 하는 전류 제어를 통해 이온 농도를 유지시키는 이온수기.