KR20150094757A - 전기탈이온 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

전기탈이온(electro-deionization: EDI) 모듈을 동작시키는 방법 및 장치는, 더 효율적이고 정확한 동작을 제공하도록 전원 제어기를 사용하여 정수된 물을 생성한다.

Description

전기탈이온 제어 시스템{ELECTRO-DEIONIZATION CONTROL SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 전기탈이온(EDI)에 의해 물을 정화하는 것, 특히, 수질에 대한 범위 내에서 그리고 목표치로 물을 전달하기 위한 개선된 EID 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.

1980년 후반 최초의 EDI 시스템들의 도입 이후, EDI는 산업 공정들에서 고 순도수의 생성을 위해 먼저 빠르게 상용화되었고, 이후 산업 공정들(예를 들어, 요소 탈염)에서 비-이온성 스트림들의 탈이온화를 위해 상용화되었으며, 최근에는 실험실 시스템들에서 고 순도수의 생성을 위해 상용화되고 있다. 그와 같은 넓은 범위의 적용에서 EDI 프로세스들의 빠른 채택의 원인은 고 순도수를 생성하기 위해 이온 오염물들의 제거하는 가장 비용 효율적인 정수 처리들 중 하나이기 때문이다.

서로 다른 EDI 시스템들은 1 ~ 18 ㏁·㎝의 수질 범위에서 동작하는 반면에, 개별적인 EDI 시스템들은 선택가능한 범위 또는 목표 수질을 제공하지도 못하지만, 상기 EDI 모듈들의 유효 수명 동안 일정한 WQ를 유지할 수도 없다. 반대로, 단일-단계 역 삼투(RO) 정수 시스템들은 1 ㏁·㎝를 넘는 WQ를 갖는 물, 때로는 0.1 ㏁·㎝ 아래의 WQ를 갖는 물을 신뢰성 있게 생성할 수 없다.

실험실들에서 고 순도수를 생성하기 위해 사용되는 EDI 시스템들은 간단하고 저렴한 반면, 동시에 최종 사용자들의 최소한의 간섭으로 또는 최종 사용자들의 간섭 없이 신뢰가능하게 전달해야 한다. 더욱이, 이러한 시스템들의 대부분은 공급되는 물로서 수돗물을 사용하고, 이러한 수돗물은 설치되는 위치 및 공급되는 계절에 따라 농도에 관련하여 폭넓은 범위의 상당히 다양한 불순물들을 갖는다. 이러한 모든 인자들은, 용해된 염분들, 및 CO₂, 실리카 및 붕소와 같은 약하게 이온화된 종들의 형태로 정수 시스템에 제공된 매우 넓은 범위의 이온 불순물을 초래한다. 그 결과, 이러한 과제들에도 불구하고, 실험실 내의 정수 시스템은 단순한 실험실 설비로서 수행되어야 하므로, 실험실 내의 정수 시스템들에 대한 EDI 프로세스들의 사용은 가장 수요가 많은 EDI 기술 적용이다.

미국 특허 번호 5,762,774는 DC 전류의 적합한 소스(가변 전류 전원)의 사용 및 패러데이의 법칙에 기초한 전류 비를 개시하고 있고, "탈이온화의 미리 특정된 레벨"을 달성하기 위해 상기 EDI 모듈에 대한 이온 부하에 기초하여 상기 EDI 모듈에 인가될 전류를 계산한다. 개시된 상기 전류비들은 최소 또는 패러데이 전류의 1 내지 50배이다. 본 문서는 수질에 대한 범위를 특정하지 않고, 연장된 유휴 시간 후 시작 기간을 어드레스하는 방법에 대해 언급하고 있지 않다. 유사하게, 미국 특허 번호 6,365,023는, 모듈에 인가된 전류가 실험실 시스템들에서 접해진 넓은 동적 범위의 이온 부하들을 수용할 수 있도록 상당히 높은 전류 비율에서 일정한 전류 전원을 사용하는 것을 개시한다. 청구된 비율들은 상기 패러데이 전류에 1 내지 50배이다.

미국 특허 번호 6,391,178 및 6,762,822는, 특정 범위의 수질에서 WQ를 얻기 위해 EDI 모듈에 DC 전력의 간헐적 인가를 개시한다. 본 문서들은, 전원이 온 및 오프인 시간의 양을 조절함으로써 수질의 범위에서 물을 전달하기 위해 일정한 전류 전원 또는 일정한 전압 전원 중 하나의 사용을 개시한다. 개시된 바람직한 비율의 밴드 제어 기법은, 범위 내의 WQ를 유지하는데 요구되는 전류에 비해 전원이 얼마나 많은 전류를 전달하는지에 따라, 수질의 특정된 범위의 상한 및 하한을 각각 언더슈트 또는 오버슈트할 것처럼, 의도된 것처럼 작동하지 않을 것이다. 그와 같이, 개시된 제어 기법은, 특정 범위의 품질 위 또는 아래인 일정한 사이클의 WQ을 유발할 것이다. 추가적으로, 충분히 높은 전류들이 가능한 가장 높은 이온 부하들을 수용하기 위해 공급될 필요가 있기에, 대부분의 설치들에 대하여, 필요한 것보다도 훨씬 더 높은 전류가 전원이 온일 때 사이클의 일부분 동안 인가되며, 전원이 온일때, 상기 EDI 모듈 내에서 스케일링하는 경향을 증가시킨다. 더욱이, 본 문서들은 또한 일정한 WQ를 달성하는 방법에 대해 개시하지 않을뿐더러, 연장된 유휴 시간 후 시작 기간을 어드레스하는 방법에 대해 언급하고 있지 않다.

미국 특허 번호 6,607,668은, WQ를 모니터하는 제어 시스템을 추가로 포함하는 RO 전처리를 이용하는 EDI-기반 정수 시스템을 개시하고, "EDI 모듈에 의해 요구되는 필요한 전기 전압 및 전류를 계산하고 최적의 아웃렛 품질을 달성하도록 자동적으로 각각을 조정한다." 전기 전압 및 전류가 개별적으로 조절될 수 없기에 "각" 수단을 조정하는 것을 불명확하다. 본 문서는, 제어 시스템이 필요한 전기 전압 및 전류를 계산하는 방법에 대해서 서술하고 있지 않을뿐더러, 또한, 수질에 대한 범위도 설정하고 있지 않고, 연장된 유휴 시간 후 시작 기간을 어드레스하는 방법에 대해 언급하고 있지 않다.

일본 특허 번호 4,954,962는, 연료 전지 내의 리포머에 공급할 응축수를 재사용하는 연료 전지 시스템, 상기 응축수를 탈이온화하기 위한 EDI 모듈 및 상기 EDI 모듈을 구동하기 위한 가변 전압 전원을 개시하고 있다. 본 문서에서 개시된 일 실시예에서, 탈이온화된 물의 도전율이 모니터링되고, 전원의 전압이 미리정해진 임계값 위의 탈이온화된 물의 도전율을 획득하기 위해 변한다. 다른 실시예에서는, 상기 EDI 모듈에 대한 전류를 측정하기 위한 전류계의 사용 및 이전에 정의된 임계치를 넘는 전류를 획득하기 위해 상기 전원의 전압을 조정하는 것을 언급한다. 바람직한 실시예는, 개별 전원에 대한 요구를 제거하는 가변 전압 전원으로서 연료 전지 차체에 의해 공급되는 2개의 전압 레벨들 - 12 및 24V를 사용한다. 수질에 대한 목표치 및/또는 범위를 설정하기 위한 어떤 암시도 없고, 연장된 유휴 시간 후 시작 기간을 어드레스하는 방법에 대해서도 전혀 언급하고 있지 않다.

산업 공정에서의 EDI 모듈을 제어하는 종래의 접근은 일정한 전압으로 EDI 모듈을 구동하는 것이다. 이러한 시스템들은, 각 설비에 존재하는 공급되는 물에 기초하여 주문 설계되고, 전문적인 전처리를 가능하게 하며, 이온 부하에 대해 상기 EDI 모듈의 크기 및 구성을 맞춤화한다. 더욱이, 이러한 시스템들은, EDI 모듈에 대해 공급되는 물이 일정하게 되도록 전문가에 의해 유지될 필요가 있다. 최종적으로 이러한 설비들에서, 상기 EDI 모듈은 효율성을 감소시키는 상기 EDI 모듈 주변의 오염물들 제거하기 위해 정리될 수 있다. 이러한 측정들을 통해, 상기 EDI 모듈의 전기적인 임피던스는 거의 일정하게 유지되고, 일정한 전압 전원으로 하여금 상기 EDI 모듈에 대한 이온 부하를 효율적으로 제거하기 위해 충분한 거의 일정한 전류를 전달하게 할 수 있다.

EDI 모듈의 임피던스가 거의 일정한 산업적인 어플리케이션들과는 대조적으로, 실험실의 어플리케이션들에서는 상기 임피던스는 각 설비에서 서로 상이할 수 있고, 이미 언급된 모든 이유들로 인해 점진적으로 증가한다. 수돗물은 서로 다른 설비들에서 상이하고, 단일 표준 시스템 설계는 모든 설비들에서 신뢰가능하게 수행할 필요가 있으며, 상기 모듈은 "압착물(foulant)들"을 제거하기 위해 정리되지 않는다. 일정한 전압에서 구동되는 모듈은, 낮은 임피던스를 갖기에 초기에 높은 전류로 구동될 것이다. 모듈의 연식이 늘어날수록, 모듈의 임피던스는 전류의 비례적인 하락에 따라 증가할 수 있고, 결국, 일부 어플리케이션들에서 충분하지 않은 전류 및 낮은 수질을 유발한다. 그 결과, 최첨단 EDI-기반 실험실 시스템들은, 일정한 전류 전원으로 상기 EDI 모듈을 구동하는 것이다. 이러한 시스템들은 처음에는 매우 높은, 종종 17 ㏁·㎝를 넘는 WQ를 전달하지만, 상기 모듈들의 연식이 늘어감에 따라, 상기 WQ는 점차 하락하고, 결과적으로 최종 사용자들이 수용하기 어려운 매우 낮은 값들에 도달하여, 그때, 상기 모듈은 대체된다. 더욱이, 이러한 시스템들은 동일한 일정한 전류에서 구동되기에, 대부분의 설비들에서, 상기 모듈은 필요한 것보다 훨씬 더 높은, 가능한 10배 더 높은 전류로 구동되어, 크기에 관련해서 더 증가하는 경향과 수명에서 더 감소되는 결과를 초래한다.

EDI 모듈의 제어에 대한 이러한 종래의 방법들 어느 것도, 좁은 범위의 수질 내에서 고 순도수를 전달할 수 없다. 이러한 종래의 방법들 대부분은 상기 EDI 모듈에 대한 이온 부하의 선험적 지식 또는 일부 측정을 요구하고, 이러한 종래의 방법들은, 전력 소모를 비례화하고 증가시키는 리스크를 증가시켜 상기 E야 모듈에 대한 과도한 전류를 전달한다. 따라서, 이러한 방법들 중 어느 것도 실험실의 급수 시스템에 고유한 과제들: 변경하는 이온 부하를 갖는 것 및 간헐적인 동작에 의해 특정화되는 것; 매일 목표 수신을 생성하도록 시스템에 요구하는 것; 연장된 유휴 기간 후에 수질을 빠르게 회복하는 것을 어드레스할 수 없다. 특정된 범위의 수질 내에서 그리고 사용자가 특정한 목표치로 정수된 물을 전달할 수 없음에 더하여, 실제적인 EDI에서 접하는 2개의 공통적인 문제점들은, 불량한 WQ를 유발하는 이온을 충분하게 제거하지 못하는 것과 참여될 때 EDI 모듈의 조기 실패를 빠르게 유발할 수 있는 스케일링하는 것이다. 이러한 2개의 팩터들 모두 출력되는 수질을 불량하게 할 수 있다.

여기에서 개시되는 구성들은 종래 기술의 단점들을 실질적으로 극복한다. 전원 제어기 및 제어가능한 전원은 기준 전류를 전달하는데 필요한 전력을 결정하고, 목표 수질(수질의 목표치라고도 언급)을 달성한다. 여기에 개시된 정수 시스템은, 특정된 범위의 수질 내에서 정수된 물을 생성하기 위해 EDI 모듈에 결합된 상기 전원을 제어하고, 특정 목표 수질에서 정수된 물을 생성하기 위해 기준 전류를 조정하며, 정화 팩터들에서의 변화들을 반영하도록 상기 기준 전류를 계속 조정하는 것을 시도한다.

여기에 개시된 실시예들은, 사용자-특정된 범위의 수질(수질의 범위라고도 언급) 내에서 그리고 이러한 범위 내에서 사용자-특정된 목표 수질에서 정수된 물을 전달하고, 상기 EDI 모듈의 수명을 연장시키는 것을 개시하고 있다. 본 발명은, 잘-설계되고 구성된 EDI 모듈에 대해, 특정 전기 전류가 목표 수질에서 물을 생성하는 필요한 발견에 부분적으로 의존한다. 이러한 전류는, EDI 모듈의 고유의 성능, 이온 콘텐트의 생성 및 이후에 EDI 모듈에 이온 부하로도 언급되는 EDI 모듈에 공급되는 물의 유속에 의존하고, 이에 대응하여 전류가 높을수록 요구되는 이온부하도 높아진다. 목표 수질을 전달하기 위해 EDI 모듈에 의해 요구되는 전류는, 여기서 기준 전류로 언급되고, 이러한 기준 전류의 제어는 아래에서 더 상세하게 서술된다.

여기에서 개시된 실시예들은 정수된 물을 생성하기 위해 EDI 모듈을 동작시키는 방법을 제공하고, 이러한 방법은, 상기 정수된 물의 수질 값(water quality value)에 대한 범위(range) 및 상기 범위 내의 목표치(target)를 수신하는 단계와; 수질 센서로부터 상기 정수된 물의 수질(water quality: WQ)에 대한 값들을 수신하는 단계와; 상기 수신된 범위 내로 상기 WQ를 가져오도록 상기 EDI 모듈에 전력을 인가(apply)하는 단계와; 그리고 상기 수질에 대한 범위 내에서 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 계속 조정하는 단계를 포함한다. 그와 같은 기술은, 공급되는 물의 조건들을 변화시키는 것, 정화 단계들의 수행을 변화시키는 것, RO 및 EDI 모듈들의 연식이 늘어나는 것, 공급되는 물에서의 오염물들의 종들 및 농도들이 결정되지 않은 조건하에서 좁은 폭의 수질 내에서 고 순도수를 신뢰가능하게 생성하는 EDI 프로세스를 제공한다.

다른 실시예들은, 정수된 물의 WQ 및 상기 수신된 목표 수질에 기초하여 상기 EDI 모듈에 전력에 대한 변화들을 적용하기 위해 전달함수를 미리결정하고, 상기 미리결정된 전달 함수를 사용하여 폐루프 동작에서 상기 EDI 모듈을 동작시키며; 상기 EDI 모듈을 동작시키는 동안 상기 전달 함수를 조정하고; 상기 EDI 모듈에 인가된 전력에서의 변화를 탐지하는 함수로서 측정된 WQ에서의 변화를 결정하기 위해 상기 EDI 모듈을 탐지하고; 적어도 하나의 정화 팩터를 사용하여 상기 전달 함수를 계산한다. 일부 기술들은 비례, 적분, 미분(Proportional, Integral, Derivative: PID) 함수인 전달 함수를 사용하고, 다른 기술들은 미분 함수를 사용할 수 있다. 그와 같은 기술들은, 정수된 물의 목표 수질이 더 빨리 도달되고 더 정확하게 유지될 수 있도록 상기 EDI 모듈의 성능에서의 쇠퇴를 자동적으로 조정한다. 그와 같은 기술은 또한 견고한 EDI-기반 정화 프로세스(즉, 계절적인 사이클들로 인한 극한들과 함께 서로 설비들에서 마주치는 동작 조건들에서의 극한들에 대한 내성)를 제공한다.

수질에 대한 수신된 범위 내로 WQ를 가져오기 위해 전력을 인가하는 여러가지 방법들이 존재한다. 한가지 기술은, 상기 WQ가 상기 수신된 범위 내에 있을 때까지 상기 EDI 모듈에 미리결정된 최대 초기 전력 및 미리결정된 최소 초기 전력 중 하나를 인가한다. 다른 기술은, 공급하는 물의 이온 부하를 결정하는 것, 전력 요건들과 상기 공급하는 물의 이온 부하 사이의 관계를 상기 EDI 모듈에 대해 미리결정하는 것, 상기 공급되는 물의 이온 부하 및 상기 EDI 모듈의 전력 요건들의 함수로서 전류를 공급하기 위해 상기 EDI 모듈에 전력을 인가하는 것을 포함한다. 상기 공급하는 물의 이온 부하를 결정하는 방법은, 대략적으로 알려진 초과 성능(excess capacity)을 EDI 모듈에 제공하는 단계와; 최소 전력을 인가하는 단계와; WQ에서의 변화에 대한 시간 간격을 측정하는 단계와; 그리고 상기 시간 간격, 상기 EDI 모듈의 대략적으로 알려진 초과 성능 및 상기 인가된 최소 전력의 함수로서 상기 공급된 물의 이온 부하를 결정하는 단계를 포함한다.

부드러운 시동을 수행하는 한가지 기술은, 기준 전류(baseline current)를 포함하는 시스템 상태를 저장하는 것과; 그리고 상기 기준 전류를 사용하여 처음에 상기 EDI 모듈을 재시작하는 것을 포함한다. 이러한 단계는, 본 발명 방법의 단계들 중 임의의 단계 사이에 존재할 수 있고, 이는 주요 단계들 중 어떤 단계들 사이에 처음 시작하거나 재시작할 수 있는 것을 의미한다. 그와 같은 기술은 유휴 시간 후 상기 WQ를 빠르게 복구하는 EDI-기반 정수 프로세스를 제공한다.

상기 수질에 대해 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 계속 조정하는 기술은, 상기 WQ에서의 변화들 및 상기 수신된 목표 수질에 기초하여 상기 EDI 모듈에 전력에서의 변화들을 인가하도록 전달 함수를 미리결정하는 단계와; 그리고 상기 미리결정된 전달 함수를 사용하여 폐루프 동작에서 상기 EDI 모듈을 동작시키는 것을 포함한다.

이러한 기술은 또한 상기 EDI 모듈을 동작시키는 동안 상기 전달 함수를 조정하는 것을 포함할 수 있고, 상기 EDI 모듈에 인가된 상기 전력에서의 변화를 탐지하는 함수로서 측정된 WQ에서의 변화를 결정하도록 상기 EDI 모듈을 탐지하는 것 및 상기 전달 함수를 조정하는 것을 더 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 방법은, 상기 EDI 모듈에 인가된 상기 전력에서의 변화를 탐지하는 함수로서 측정된 WQ에서의 변화를 결정하도록 상기 EDI 모듈을 탐지함으로써 상기 EDI 모듈을 동작시키는 동안 상기 전달 함수를 조정하는 것을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 정수된 물의 수질 값에 대한 수신된 상기 범위 및 상기 범위 내의 목표치는 목표치와 결합되고; 그리고 상기 방법은, 상기 수신된 목표치 내로 상기 WQ를 가져오도록 상기 EDI 모듈에 먼저 전력을 인가하는 단계 및 이후 수질에 대한 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 계속해서 전력을 조정하고 탐지하는 것을 더 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 전달 함수는 비례, 적분, 미분(Proportional, Integral, Derivative: PID) 함수 또는 미분 함수이다.

추가의 실시예에서, 전달 함수를 미리 결정하는 단계는, 적어도 하나의 정화 팩터(purification factor)를 사용하여 상기 전달 함수를 계산하는 단계를 포함하고, 다른 실시예에서, 상기 적어도 하나의 정화 팩터는, 공급되는 물의 이온 부하와; 상기 공급되는 물의 역삼투(reverse osmosis: RO) 전처리의 성능과; 그리고 EDI 모듈 성능 중 적어도 하나를 포함한다. 추가의 실시예에서, 상기 수신된 범위, 상기 수신된 목표치 및 기준 전류는 전달 함수의 파라미터들이고, 또 다른 추가의 실시예에서, 상기 기준 전류 파라미터는 전달 함수를 사용하여 전달된다.

다른 실시예는, 상기 EDI 모듈에 대한 전력 인가에서의 변화들과 측정된 WQ 값에서의 변화들 사이의 지체 시간(lag time)을 결정하는 것과; 그리고 수질에 대한 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 조정할 때 상기 지체 시간을 보상하기 위해 상기 전달 함수를 조정하는 것을 포함한다.

추가의 실시예에서, 상기 수신된 범위 내로 상기 WQ를 가져오도록 상기 EDI 모듈에 전력을 인가하는 단계는, 전압과 그리고 전류 중 적어도 하나를 인가하는 단계를 포함하고, 상기 범위 내에서 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 조정하는 단계는, 전압과; 그리고 전류 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서, 방법은 유지 전력을 결정하고; 그리고 역확산(back-diffusion)의 효과들을 대응하기 위해 상기 EDI 모듈이 중단될 때 상기 유지 전력을 인가한다. 상기 기술은 또한 상기 EDI 모듈의 지속을 보존하기 위해 상기 EDI 모듈에 과잉 전류를 인가하는 것을 막는다. 이러한 기술은, 상기 시스템이 때때로 준비 또는 동작하지 않는 모드에 있을 때 사용될 수 있다.

다른 실시예는, 약 5 ㏁·㎝ 이하, 바람직하게는 약 2 ㏁·㎝ 이하의 폭을 갖는 제어가능한 범위 내에서 상기 수질을 제어하는 것을 포함한다.

다른 구성에서, 정수된 물을 생성하는 시스템은, EDI 모듈과; 상기 EDI 모듈 내의 전극들과 전기적으로 연결된 제어가능한 전원과; 상기 제어가능한 전원에 결합된 전원 제어기와; 그리고 상기 EDI 모듈에 의해 생성된 상기 정수된 물에 유동적으로(fluidly) 결합되고 상기 전원 제어기에 결합되는 수질 센서를 포함한다. 상기 전원 제어기는, 프로세서와; 프로세서 메모리와; 그리고 상기 프로세서에 의해 실행하는 프로그램 로직을 유형적으로 저장하는 저장 매체를 포함한다. 상기 프로그램 로직은, 상기 정수된 물의 수질 값에 대한 범위 및 상기 범위내의 목표치를 수신하고; 수질 센서로부터 수질(WQ) 측정들을 수신하고; 상기 수신된 범위 내로 상기 WQ를 가져오도록 상기 EDI 모듈에 전력을 인가하고; 상기 수질에 대한 범위 내에서 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 계속 조정하는 로직을 포함한다. 그와 같은 시스템은 낮은 전력 소모, 감소된 물을 가열하기 위한 열, 감소된 침전물의 형성을 제공하여, 그 결과 상기 EDI 모듈의 수명을 늘리고, 전기 분해에 의한 가스들의 형성을 감소시킨다. 이러한 구성은, 상기 전력 제어기는 미분 제어기가 될 수 있고, 상기 제어가능한 전원은 제어가능한 전류 전원이 될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 상기 시스템은 약 5 ㏁·㎝ 이하, 바람직하게는 약 2 ㏁·㎝ 이하의 폭을 갖는 상기 수질에 대한 제어가능한 범위를 갖는다. 추가의 실시예에서, 상기 전원 제어기는 미분 제어기(derivative controller)이고, 상기 제어가능한 전원은 제어가능한 전류 전원이다.

방법에 대한 컴퓨터 판독가능한 명령어들을 유형적으로 저장하는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체는, 상기 정수된 물의 수질 값에 대한 범위 및 범위 내의 목표치를 수신하기 위한 명령어들과; 수질 센서로부터 수질(WQ) 측정들을 수신하기 위한 명령어들과; 상기 수신된 범위 내로 상기 WQ를 가져오도록 상기 EDI 모듈에 전력을 인가하기 위한 명령어들과; 그리고 상기 수질에 대하여 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 계속 조정하도록 하기 위한 명령어들을 포함한다.

명세서의 일부에 포함되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면들은, 본 발명의 실시예들을 나타내고, 서술된 설명과 함께 본 발명의 원리들, 특성들 및 피처들을 설명하기 위해 제공된다. 본 발명의 앞선 그리고 다른 객체들, 피처들 및 이점들은, 동일한 참조 기호들은 여러 도면들에 걸쳐 동일한 부분을 언급하는 첨부된 도면들에서 도시된 것처럼, 본 발명의 특정 실시예들의 하기의 설명으로부터 명확해질 것이다. 상기 도면들은 반드시 비례하지 않고, 본 발명의 원리들을 나타내도록 강조될 수 있다. 도면들에서,
도 1은 여기에 개시된 정수된 물을 생성하는 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 전원 제어기의 세부사항들을 도시한다.
도 3a은 여기에 개시된 실시예들에 따른 상기 제어 시스템의 시스템 상태 및 시스템 제어의 개략도이다.
도 3b는 여기에 개시된 다른 실시예에 따른 상기 제어 시스템의 시스템 상태 및 시스템 제어의 개략도이다.
도 4 내지 도 7은 여기의 실시예들에 따른 예시적인 프로세스들을 나타내는 흐름도들이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명에 따른 다른 실시예들의 흐름도들이다.

고 순도수(high purity water)의 수질(water quality: "WQ")은, 일반적으로 물의 속성인 물의 저항률(resistivity)에 의해 측정되고, 통상적으로 ㏁·㎝의 단위로 측정된다. 현재 서술된 방법의 실시예들 및 전기탈이온(electro-deionization: EDI) 모듈을 동작시키는 장치는, 더 효율적이고 신뢰가능한 동작을 제공하도록 전원 제어기, WQ 센서 및 제어가능한 전원을 포함하는 시스템으로 정수된 물을 생산한다.

여기서 사용된 것처럼, 용어 "품질(quality)", "수질(water quality)" 및 그것의 축약인 "WQ"는 EDI 모듈에 의해 생성된 고 순도수의 저항률을 나타내도록 교대로 사용될 것이고, 통상적으로 메가-옴-센티미터(㏁·㎝)의 단위들로 측정될 것이다. 물의 저항률이 높을수록 물의 오염물의 농도가 낮아지고, 수질은 더 높아질 것이다. 물의 최대 달성가능한 WQ는, 화학 반응

H₂O → H⁺ + OH_- K _W = [H⁺][OH^-]=10^-14(mol/L)²

에 따라 이온 종들 H⁺ 및 OH_- 로 물을 이온화하는 것으로 인해 18.2 ㏁·㎝이다. 실험실들에서 고 순도수를 생성하기 위한 EDI 시스템들은 1 ~ 18 ㏁·㎝ 사이에서 WQ를 규칙적으로 전달할 수 있고, 이러한 1 ~ 18 ㏁·㎝는 실험실들에서 범용의 고 순도수에 대한 표준이 된다. 대안으로, 수질은 물의 도전율로 측정될 수 있고, 이는 저항률의 역이며, 통상적으로 센티미터당 나노-지멘스(nS/cm)의 단위로 측정되며, 이 경우에서 도전율이 높아질수록 수질은 낮아진다.

도 1을 지금 참조하면, 정수 시스템(100)은 전원(12)에 연결된 전원 제어기(110)를 포함하고, 상기 전원(12)은 전력을 EDI 모듈(10)에 제공한다. 전원 제어기(110)는 수질(WQ) 센서(16)에 연결되고, 상기 수질 센서(16)는 EDI 모듈(10)의 출력에서 수질을 측정하며, 상기 EDI 모듈(10)은 정수된 물을 생성한다. 전원 제어기(100)는 또한 선택적인 WQ 센서들(17 및 18)에 연결될 수 있고, 상기 선택적인 WQ 센서들(17 및 18)은 공급되는 물(feed water)(14)의 수질 및 선택적인 역삼투(reverse osmosis: RO) 전처리 모듈(22)의 출력을 각각 측정한다. 상기 WQ 센서들(16, 17 및 18)은 WQ 센서들(16)로서 집합적으로 언급된다. 전원(12)은 가변 전압 또는 가변 전류 전원이 될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 전원은 더 신뢰가능한 제어를 제공하기 위한 가변 전류 전원이다.

동작에서, 상기 전원 제어기(110)는 전력을 EDI 모듈(10)에 인가하기 위해 전원(12)을 제어한다. 상기 전원 제어기는 WQ 센서(16)로부터 정수된 물(11)의 WQ를 수신하고, 센서들(17 및 18)로부터 상기 측정된 WQ(11' 및 11")를 선택적으로 수신하며, 전류(13)를 EDI 모듈(10)에 전달한다. 상기 WQ 측정들(11, 11', 11")에 기초하고, 상기 EDI 모듈(10)의 상태에 대한 지식을 사용하여, 전원 제어기(110)는 전원 제어기(110)의 세부적인 제어 프로그램에 따라 특정 양의 전력(13)을 EDI 모듈(10)에 전달하도록 전원(12)에 지시한다. 일부 실시예들에서, 전원(12)은, 제로가 아닌 양의 최소 전류를 전달할 수 있고, 최대 전류 값은 사용자에 의해 특정된 목표 수질에 도달하도록 상기 EDI 모듈(10)에 공급된 전원을 계산하기 위해 사용되는 전달 함수를 결정하는데 사용된다.

종래의 EDI 프로세스들에서, 공급되는 물은 처음에 EDI 모듈로 향하기 전에 이온 부하(ionic load) 및 콜로이드성의 오염물(colloidal contaminant)들을 감소시키도록 RO 단계에서 미리처리된다. 이러한 실행은 상기 EDI 모듈(10) 내에 포함된 이온-교환 레진(resin)들 및 막(membrane)들에 강하게 그리고 비가역적으로 결속되는 오염물들을 제거시킴으로써 물의 수명을 연장함과 함께 상기 EDI 모듈(10) 상에 이온 부하를 감소시킨다. 하지만, RO 사전처리에도 불구하고, EDI 모듈 상의 이온 부하는 수돗물(정수 시스템에 공급된 물)의 부하 로드 및 상기 RO 전처리 단계의 제거 효율성에 따라 상당하게 변한다. 따라서, 특정 범위 내에서 EDI 모듈(10)에 의해 생성된 정수된 물의 WQ를 제어하기 위해, 상기 EID 모듈들은 수백배 높은 동적 범위를 갖는 이온 부하들을 갖도록 동작해야 한다.

많은 실험실 정수 시스템들은 고 순도수를 탱크에 공급하고, 최종 사용자들은 상기 탱크로부터 물을 받는다. 상기 탱크가 가득 찰 때, 상기 시스템은 중단되고, 이후 상기 탱크가 일정 레벨(예를 들어, 최대의 50%)에 도달했을 때 다시 시작한다. 더욱이, 많은 실험실들은, 밤에 또는 주말 동안에 동작하지 않고, 이는 정수 시스템이 연장된 기간 동안에 가동되지 않을 수 있음을 의미한다. 이러한 간헐적인 동작은 EDI 모듈(10)의 상태를 방해하여, 재시작할 때 시스템이 정지하기 전 재생산했던 동일한 WQ를 즉시 생성할 수 없다.

EDI 모듈(10)에 대한 이온 부하는 정수 시스템에 공급된 물(예를 들어, 수돗물) 및 상기 RO 사전처리 단계의 성능에 의존하고, 이 두 가지 모두는 시간에 걸쳐 변한다. 공급된 물의 이온 부하는 계절에 따라 변할 수 있고, 이러한 경우에서, 상기 공급된 물의 이온 부하는 상기 계절들이 변하는 달(month)들에서 측정된 시간-척도로 점진적으로 변하며, 일 년의 한 기간에서 변동한다. 수원(water source)이 예를 들어, 표면 저장소에서 우물로 변하면 상기 이온 부하는 또한 갑자기 변할 수 있다. 상기 RO 사전처리 시스템의 실행은 또한, 첫째, 클리닝 사이클 사이에서 시간 간격만큼 주어진 하나의 시간 사이클에 따라 진동 변화를 생성하는 클리닝 사이클들에서 감소된 플럭스의 결과로서, 둘째, 통상적으로 감소된 보유(retention)를 초래하고, 상기 RO 모듈의 수명, 통상적으로 1 내지 3년에 걸쳐 상기 EDI 모듈(10)에 이온 부하에서의 단조로운 증가를 생성하는 상기 RO 막/모듈의 노화의 결과로서, 시간에 따라 변한다. 그 결과로서, 공급되는 물의 품질이 변하지 않을지라도, EDI 모듈(10)에 대한 이온 부하는 일정하지 않고, 제어되지 않은 방식으로 시간에 대하여 변한다. 결과적으로, EDI 모듈 자체의 제거 효율성은 또한 연식에 따라 변하고, EDI 모듈이 오래될수록 효율성은 떨어진다. 이것은, EDI 모듈(10)에 대해 이온 부하가 고정되어 있을지라도, 모듈의 연식이 오래될수록, 상기 모듈은 더 높은 전류를 요구할 수 있다. 이러한 팩터들은 정수 시스템의 정화 팩터(purification factor)로서 언급되고, 이것은 EDI 모듈(10)에 대한 이온 부하를 결정하는 가장 관련있는 팩터들을 나타낸다.

기준 전류는, 특정된 목표 수질로 정수된 물을 평형 상태에서 전달하는 전류이다. 기준 전류는, EDI 모듈(10)에 대한 이온 부하, EDI 모듈(10)의 고유(설계) 기능, 및 상기 EDI 모듈(10)이 어떻게 잘 수행되는지에 대한 함수이다. 그와 같이, 기준 전류는 각 특정 정수 시스템 및 그것의 위치의 특성이고, 따라서, 기준 전류는 각 개별 장치의 특성이다. 하지만, 상기 정화 팩터들의 변화하는 특성으로 인해, 상기 기준 전류는 진동하는 방식으로 또는 시간에 걸쳐 점진적으로 단조롭게 증가 또는 감소하는 방식으로 시간에 걸쳐 변화할 수 있다. 물론, 이러한 변화들에 대한 시간 스케일들은 각 정화 팩터에서의 변화의 시간 스케일에 의존하지만, 가상적인 모든 경우들에서, 평형 상태이거나 거의 평형 상태인 모듈을 얻고, 목표 수질을 생성하는 타임 스케일(수시간에서 며칠)은 정화 팩터들에서의 변화들에 의해 유도된 타임 스케일(몇 주에서 몇 달 혹은 몇 년)보다 작다. 요약하면, 정화 팩터들에서의 변화들은, 예를 들어, 상기 RO 모듈의 청소 또는 계절적인 변화들로 인해 특정 수단 주변에서 진동하는 방식으로 발생하거나, RO 모듈의 효율적인 거부에 대한 쇠퇴 또는 EDI 모듈(10)의 저하로 인해 단조적으로 증가하는 방식으로 발생한다.

따라서, 상기 EDI 모듈(10)로부터 목표 수질을 생성하기 위한 기준 전류는, 시간에 대해 점진적으로 단조롭게 증가하는 컴포넌트와 함께 진동 컴포넌트를 갖는, 알려지지 않고 제어되지 않는 방식으로 시간에 걸쳐 변화하는 방식을 갖는다. 따라서, 정수 시스템(100)은, 목표 수질에 의해 특정된 일정한 또는 거의 일정한 상수, WQ를 유지하도록 정화 팩터들에서의 변화들에 응답하여 기준 전류를 일정하게 조정하는 수단을 요구한다.

도 2는, 제어 프로세스(140-2)(제어 어플리케이션(140-1)의 실행 버전)를 실행하고, 여기에서의 실시예들에 따라 사용자(106)에 의해 제어되거나 구성된 전달 함수 프로세스(142-2)(전달 함수(142-1)의 실행 버전)을 실행하는 전원 제어기(110)의 아키텍처를 나타내는 예시적인 블록 다이어그램이다.

전원 제어기(110)는 임의의 타입의 컴퓨터화된 디바이스, 예를 들어, 개인용 컴퓨터, 클라이언트 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 휴대용 컴퓨팅 디바이스, 콘솔, 랩톱, 네트워크 단자, 임베딩된 프로세서 등일 수 있다. 이러한 리스트는 완전한 것이 아니며, 서로 다른 가능한 실시예들의 예로서 제공된다. 단일의 컴퓨터 시스템에 부가하여, 전원 제어기 시스템(110)은 여기에서 서술된 실시예들을 실행하기 위해 네트워크 환경에서 임의의 수의 컴퓨터 시스템들을 포함할 수 있다. 따라서, 통상의 기술자는, 다른 프로세스들 및/또는 소프트웨어 및 하드웨어 컴포넌트들, 예를 들어, 하드웨어 자원들의 할당 및 사용, 또는 다수의 프로세스들을 제어하는 동작 시스템을 포함할 수 있다.

현재의 예에서 도시된 것처럼, 전원 제어기(110)는, 데이터 버스, 마더 보드 또는 다른 회로(이러한 다른 회로는, 메모리 시스템(112), 프로세서(113), 입력/출력 인터페이스(114) 및 디스플레이(40)를 결합시킴)와 같은 상호접속 매커니즘(111)을 포함한다. 데이터 저장소(181)는 선택적으로 EDI 모듈(10)의 동작에 관련된 정보를 저장하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다. 그렇게 구성되면, 디스플레이(40)는 전원 제어기(100)의 사용자 인터페이스(43)를 사용자(106)에 나타내기 위해 사용될 수 있다. 입력 디바이스(116)(예를 들어, 키보드, 마우스, 터치 패드, 터치 감응식 스크린, 키패드들없는 디바이스들, 음성 입력 등과 같은 하나 이상의 사용자/개발자에 의해 디바이스들)는 입력/출력 인터페이스(114)를 통해 전원 제어기(110) 및 프로세서(113)와 결합한다. 전원 제어기(110)는 클라이언트 시스템 및/또는 서버 시스템일 수 있다. 상기에서 언급된 것처럼, 상기 실시예에 따라, 상기 제어 어플리케이션(104-1) 및/또는 상기 제어 프로세스(104-2)는 분산될 수 있고, 컴퓨터 네트워크 환경 내의 다수의 노드들에서 실행되거나, 웹 어플리케이션으로 실행되거나 또는 단일 컴퓨터상에서 국부적으로 수행될 수 있다.

전원 제어기(110)의 동작 동안, 전달 함수 애플리케이션(142-1)의 논리적 명령어들을 시작하고, 구동하고, 실행하고, 해석하거나 다르게 수행하도록 상호접속 매커니즘(111)을 통해 상기 메모리 시스템(112)에 액세스한다. 이러한 방식으로 제어 어플리케이션(140-1) 및 전달 함수 어플리케이션(142-1)의 실행은 제어 프로세스(140-2) 및 전달 함수 프로세스(142-2)를 생성한다. 즉, 전달 함수 프로세스(142-2)는 런타임에 전원 제어기(110) 내의 프로세서(113) 내에서 또는 프로세서(113) 상에서 수행하거나 실행하는 상기 전달 함수 애플리케이션(142-1)의 하나 이상의 부분들 또는 런타임 인스턴스들(또는 전체 전달 함수 애플리케이션(142-1))을 나타낸다.

상기 제어 어플리케이션(104-1) 및 전달 함수 어플리케이션(142-1)은 컴퓨터 판독가능한 매체, 하드 디스크, 및 전자, 자기, 광학 또는 다른 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 저장될 수 있다. 여기에서 논의된 실시예들 및 기술들은 다른 어플리케이션들에도 잘 적용될 수 있음을 알 수 있다. 통상의 기술자는, 전원 제어기(110)가 운영 시스템과 같은 다른 프로세스들 및/또는 소프트웨어 및 하드웨어 컴포넌트들을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 디스플레이(40)는 전원 제어기(110)에 직접 연결될 필요가 없다. 예를 들어, 제어 어플리케이션(140-1) 및 전달 함수 어플리케이션(142-1)은 통신 인터페이스(도시되지 않음)를 통해 원격으로 액세스가능한 컴퓨터화된 디바이스 상에서 실행될 수 있다. 디스플레이(40)는, 상기 EDI 모듈(10)의 동작에 관련된 정보를 디스플레이하고, 사용자(106)가 정수된 물(20)의 수질에 대한 원하는 범위 및 목표를 제공하도록 하는 사용자 인터페이스(43)를 나타낸다. 제어 어플리케이션(140)은 전달 함수 어플리케이션(142)과 함께 전원 인터페이스(117)를 통해 전원(12)을 제어한다. 상기 제어 어플리케이션(140)은 또한 WQ 센서 인터페이스(115)를 통해 WQ 센서들(16)로부터 피드백을 수신한다.

하기의 논의는, 상기 및 하기에서 논의된 것과 같은 제어 어플리케이션(140-1)(전원 제어(140)라고도 언급됨) 및 전달 함수 어플리케이션(142-1)(전달 함수(142)라고도 언급됨)과 관련된 기능을 실행하는 방법을 나타내는 기본적인 실시예를 제공한다. 하지만, 전원 제어(140) 및 전달 함수(142)를 실행하는 실제 구성은 각 어플리케이션에 따라 변할 수 있음을 알아야한다.

도 3a를 다시 참조하면, 블록 다이어그램 300은 전원 제어기(110) 및 EDI 모듈(10)의 동작의 개관을 제공한다. 정수 시스템(100)은 여러 시스템들 중 하나에서 동작을 시작할 수 있다. 이러한 시스템들의 상태는 EDI 모듈(10)의 상태들에 관한 것이고, 이는 상기 EDI 모듈(10) 내의 이온-교환 레진의 재생 정도에 의해 결정된다. EDI 모듈들은, 어떤 전류도 상기 모듈에 인가되지 않을 때조차 이온들의 제거를 위한 명확한 성능(이온-교환 성능)을 가질 수 있는 레진이 채워진 채널들을 갖는다. EDI 모듈이 기준 전류에서 일정한(거의 일정한) WQ를 생성할 때, 상기 공급 스트림으로 균형을 맞추는 것(거의 균형을 맞추는 것)으로 언급된다. 그와 같은 EDI 모듈은 단지, 상기 EDI 모듈(10) 내의 정수된 물의 유로(flow path)를 따라 적절히 분산된 정확한 양의 이온-교환 성능을 갖는다. 그와 같은 모듈은 "균형이 맞춰진 (또는 거의 균형이 맞춰진) 상태(equilibrated (or nearly equilibrated) state)"로서 언급된다. EDI 모듈(10)이 어느 정도 적은 성능을 가지면, 생성된 정수된 물의 WQ는 목표로 하는 수질 아래가 될 것이다. EDI 모듈(10)이 어느 정도 큰 성능을 가지면, 생성된 정수된 물의 WQ는 목표로 하는 수질 위가 될 것이다.

대안으로, EDI 모듈이 기준 전류보다 낮은 전류로 목표 수질을 전달할 경우, 상기 EDI 모듈은 초과되는 이온-교환 성능을 가질 수 있다. 상기 초과 성능이 매우 높은 경우들에서, EDI 모듈(10)은 낮은 전류를 갖거나 전류가 전혀 없을 때라도 수질의 특정 범위를 넘는 WQ를 전달할 것이다. 그와 같은 모듈은 "과잉-재생된 상태(over-regenerated state)"에 있는 것으로 언급된다. 최종적으로, 모듈은, 기준 전류보다 높은 전류를 가지고도 특정 범위의 수질로 물을 전달할 수 없는 경우에서 불충분한 이온-교환 성능을 가질 수 있다. 그와 같은 모듈은 "과소-재생된 상태(under-regenerated state)" 것으로 언급된다.

정수 시스템(100)이 목표 수질을 전달할 때, 상기 정수 시스템(100)은 EDI 모듈(10)이 평형 상태 또는 평형 상태 부근이 되도록 해야한다. 일단 EDI 모듈(10)이 평형 상태 또는 평형 상태 부근에 있으면, 상기 전원 제어기(110)는 상기 EDI 모듈(10)이 그러한 상태에 있도록 기준 전류를 조정한다. 하지만, EDI 모듈(10)이 완전히 새로울 때, 또는 EDI 모듈(10)이 오랫동안 가동되지 않을 때, 또는 정화 팩터들 중 하나가 갑자기 변할 때, EDI 모듈(10)은 평형 상태 또는 평형 상태 부근에 있지 않을 것이고, 목표 수질에서 일정한 WQ를 전달할 수 없을 것이다. 상기 EDI 모듈(10)을 평형 상태로 복구시키도록, 전원 제어기(110)는, 각각 과잉-재생된 상태 또는 과소-재생된 상태인 모듈에 따라 상기 기준 전류보다 낮거나 높은 전류를 공급해야만 한다. 이렇게 하기 위해, 전원 제어기(110)는, 평형 상태에 가까운 상태로 EDI 모듈(10)을 빠르게 복구시키기 위해 최소 전력 또는 최대 전력 중 하나로 상기 EDI 모듈(10)에 대한 전력을 조정한다. 이렇게 하기 위해, 전원 제어기(110)는, 시스템에 의해 행해진 측정들의 결과로서 또는 사용자에 의해 특정된 측정들의 결과로서 상기 EDI 모듈(10)의 상태를 알기 위해 필요하다.

도 3a를 다시 참조하면, 상기 시스템 상태들은, 전원 제어기(110)에 의해 검출되거나, 데이터 저장소(181)에 저장되고 데이터 저장소(181)로부터 검색되거나, 또는 사용자(106)에 의해 특정될 수 있다. 예시적인 시스템 상태들은, 예를 들어, 새로운 정수 시스템의 설치로 인해 또는 EDI 모듈을 완전히 새로운 EDI 모듈로의 대체로 인해 발생 될 수 있는 "폭발성 시동(hard start)"을 포함한다. 제2 예시적인 시스템 상태는, "WQ가 범위를 벗어나 존재하는" 상태(312)로서, 이러한 상태는 상기 WQ는 사용자(106)에 의해 선택된 수질의 범위를 벗어난 것을 나타낸다. 또 다른 예시적인 시스템 상태는 "부드러운 시동(soft start)" 상태(314)이고, 이는 평형인 상태 또는 거의 평형인 상태에서 EDI 모듈(10)로 그리고 저장된 기준 전류, I _Baseline로 재시작 또는 시작하는 것을 나타낸다. 다른 시스템 상태는, 도 7과 함께 아래에서 더 상세하게 서술된 "준비(stand-by)" 또는 "동작하지 않는(idle)" 상태(316)이다.

정수 시스템(100)이 제1 시간에서 시작할 때 또는 EDI 모듈이 완전히 새로운 EDI 모듈로 대체될 때, 상기 시스템은 폭발성 시동 상태(310)에 있다. 이러한 상태에 있을 때, 전원 제어기(110)는 기준 전류에 대한 알려진 값을 갖지 않는다. 더욱이, 전원 제어기(110)는 EDI 모듈(10)의 상태를 알지 못한다. 일 실시예에서, 사용자(106)는, 새로운 EDI 모듈(10)이 설치되었음을 나타낼 수 있다. 폭발성 시동 상태(310) 또는 WQ가 수질에 대해 선택된 범위를 벗어난 상태(312)로부터, 전원 제어기(110)는 프로세스 제어 블록(320)에서 도시된 것처럼 수질의 특정된 범위 내에서 상기 WQ를 복구시키기 위해 시도한다.

대조적으로, 상기 시스템이 부드러운 시동 상태(314)일 때마다, 상기 전원 제어기(110)는 프로세스 블록(322)에서 이전에 저장된 기준 전류에 대한 전류를 설정한다. 상기 모듈의 정상 동작은 프로세스 블록들(324 및 326)에서 도시되고, 이는 사용자(106)에 의해 특정된 목표 수질에서 상기 WQ를 유지하도록 시도한다. 이러한 제어 동작들의 세부사항들은 도 4 내지 7에서의 흐름도와 함께 아래에서 서술된다.

정수 시스템(100)은 또한 준비 또는 동작하지 않은 상태(316)일 수 있다. 이는 실험실 정수 시스템들에서 일반적인 상태이고, 고 순도수 탱크가 가득찾을 때 발생한다. 동작하지 않는 기간들은, 하루 동안에 발생할 수 있고, 이 경우에서는, 몇 분 내지 몇 시간을 지속할 수 있으며, 또한, 실험실이 사용되지 않을 때는 밤새 발생할 수 있고, 이 경우에서는 동작하지 않는 기간은 12시간 내지 18시간 지속하고, 또한, 전체 실험실이 폐쇄되었을 때는 몇 주 또는 얼마의 기간들 동안 발생할 수 있고, 이 경우에서, 동작하지 않는 기간은 며칠 내지 몇 주간 지속된다. 이러한 동작하지 않는 기간들 동안, EDI 모듈(10)의 농축 구간 내의 레진 속 이온들은, 상기 농축 구간 내의 고농도로 인해, 희석 구간 내의 레진으로 확산된다. 이러한 "역확산(back diffusion)" 프로세스는 상기 희석 구간의 이온-교환 성능의 일부를 소모하고, 과소-재생되도록 상기 모듈을 유도하여 상기 모듈의 평형인 상태를 방해하다. 상기 작동하지 않은 기간이 짧으면, 평형인 상태로부터의 방해는 작고, 가능한 감지할 수 없을 것이다. 하지만, 동작하지 않는 기간이 충분히 길면, 역-확산에 의해 유도된 방해는 충분히 영향을 미쳐 상기 모듈이 프로세스 블록(322)에서 기준 전류 I _Baseline로 재시작될 때 상기 모듈은 수질에 대한 특정 범위 부근의 WQ를 빠르게 생성하지 못한다. 상기 동작하지 않는 기간 동안 상기 EDI에 인가된 작은 레벨의 전력은, 기준 전류에 의해 재시작된 후 상기 모듈로 하여금 WQ를 짧게 전달하게 하는 역-확산의 효과들을 방지하거나 개선시킨다. 전력의 이러한 유지 레벨 및 대응하는 유지 전류는, EDI 모듈에 의해 요구되는 전력(즉, 기준 전류를 전달하고 이후 목표 수질을 전달하는데 요구되는 전력)의 기준 레벨보다 낮다. 상기 유지 전류는 기준 전류보다 가능한 10 내지 1000배 낮고, 일부 실시예들에서, 상기 전압은 전극들에서 물의 분해 전압보다 더 낮아야한다. 상기 유지 전력은 일정한 전류 또는 전압의 형태일 수 있거나 가변 전류 또는 전압의 형태일 수 있다. 더욱이, 전력이 상기 EDI 모듈(10)에 인가될 때, 가스는, 전극들에서 발생하는 전기화학적 반응들로 인해 전극 구간들에서 생성된다. 그 결과로서, 때때로, 상기 전극 구간들로부터 누적된 가스를 제거하도록 일시적으로 상기 정수 시스템을 구동함으로써 공급된 물로 상기 모듈을 세척하는 것이 필요할 수 있다. 대안으로, 상기 EDI 모듈(10)은 저장되어진 정수된 물로 세척될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 유지 전력은 1 내지 5 V에서 제어된다. 다른 실시예들에서, 상기 유지 전력은 1 내지 20 ㎂에서 제어된다. 역-확산의 효과들에 대응하기 위해 필요한 유지 전력의 레벨은, 상기 EDI 모듈(10)의 셀들의 수를 포함하는, 상기 모듈의 크기에 의존한다. 예를 들어, 셀들의 수가 클수록 유지 전압이 크고, 셀의 단면적이 크며, 유지 전류가 크다. 상기 전력 레벨은 각 모듈에 대해 실험적으로 결정될 수 있다. 대안적으로, 이러한 전력 레벨은 상기 이온들의 확산 특성들 및 EDI 모듈(10)의 물리적 특성들에 기초하여 계산될 수 있다. 마찬가지로, 유지 전력의 애플리케이션 동안 가스의 누적을 막기 위해 방류 사이클(flushing cycle)들의 유량 및 간격은 각 EDI 모듈에 대해 실험적으로 결정될 수 있거나 상기 전극에서 발생하는 상기 전기화학적 반응들의 지식 및 상기 모듈의 물리적인 특성들에 기초하여 계산될 수 있다.

도 3b를 참조하면, 블록 다이어그램 340은 다른 실시예에서 전원 제어기(110) 및 EDI 모듈(10)의 동작의 개관을 제공한다. 블록 다이어그램 340은 전원 제어기(110) 및 EDI 모듈(10)의 동작의 대안적인 실시예를 도시한다. 일 실시예는, 범위를 벗어난 WQ 상태를 제거함으로써 도 3a의 시스템 상태들을 간략하게 한다. 블록 다이어그램 340은, 기준 전류 파라미터를 조정하도록 상기 전달 함수를 사용하는 것을 포함하는 상기 기준 전류 파라미터의 사용 및 상기 전달 함수의 추가적인 세부사항들을 포함한다.

상기 정수 시스템(100)이 제1 시간에서 시작될 때 또는 EDI 모듈이 완전히 새로운 EDI 모듈로 대체될 때, 상기 시스템은 폭발성 시동 상태(310)에 있다. 이러한 상태에 있을 때, 전원 제어기(110)는 기준 전류에 대한 값을 갖지 않는다. 더욱이, 전원 제어기(110)는 EDI 모듈(10)의 상태를 알지 못한다. 대안으로, 정수 시스템(100)은, 준비 상태(316) 이후의 EDI 시스템의 상태인, 부드러운 시동 상태(314)로부터 시작될 수 있다. 그러한 경우에서, 정수 시스템(100)은 마지막 구동으로부터의 기준 전류의 추정된 값을 갖는다.

앞서 서술된 것처럼, 시간의 임의의 지점에서, 기준 전류는 정수 시스템의 특성이다. 정수 시스템(100)은 상기 기준 전류의 선험적(a priori) 값을 알지 못하는 것으로 이해해야 한다. 상기 기준 전류는, 공급된 물의 이온 부하를 측정하고 미리결정된 공식을 사용하여 기준 전류를 계산함으로써 포함하는, 앞에서 서술된 방법들 중 하나에 의해 추정될 수 있다. 기준 전류가 추정되는 방법에 관계없이, 본 발명의 일부 실시예들은 상기 EDI 모듈(10)에 인가된 전류를 결정하기 위해 상기 기준 전류의 추정을 요구한다. 기준 전류의 추정 값은, (진짜) 기준 전류로부터 구별하도록 이후에 기준 전류 파라미터로서 언급될 것이다. 상기 기준 전류 파라미터는 기준 전류의 양호한 추정일수도 아닐 수도 있음을 또한 이해해야 한다. 양호한 추정인지 양호하지 않은 추정인지에 관계없이, 일부 실시예들에서, 기준 전류 파라미터는 EDI 모듈(10)에 공급된 전류를 제어하도록 정수 시스템에 의해 사용된다. 그러한 실시예들에서, 제어기가 기준 전류 파라미터를 조정함으로써 기준 전류의 추정을 개선시키는 것이 유리할 수 있다. 이는 아래에서 더 상세하게 서술된다.

도 3b에서 서술된 것처럼, 상기 시스템이 폭발성 시동(310)인지 부드러운 시동(314)인지에 관계없이, 전원 제어기의 제1 단계는 프로세스 제어 블록 350에서 도시된 것처럼 범위 및 목표를 수신하는 것이다. 다른 입력들에 따른 이러한 파라미터들은 전원 제어기(110)의 동작을 결정한다. 기준 전류 파라미터는, 프로세스 블록 352에서 위에서 서술된 시스템의 상태에 따라 검색, 추정 또는 계산된다. 상기 시스템은 부드러운 시동 상태(314)로부터 시작할 때마다, 상기 기준 전류 파라미터는 마지막 구동으로부터 결정/계산된다. 상기 범위 및 상기 목표는 상기 사용자에 의해 입력되고, 따라서, 상기 제어기에 의해 수신된 값들이다. 상기 수신된 범위는 미리결정된 한계들 또는 상기 수신된 목표 근처의 사용자 설정 한계들로서 계산될 수 있음을 알 수 있다.

다음 단계에서, 전력 제어기(110)는 프로세스 제어 블록(354)에서 도시된 것처럼 특정 범위의 수질 내에서 수질을 복구하도록 시도한다. EDI 모듈(10)의 상태에 따라, 상기 수질은 상기 범위 위 또는 아래에 있을 것이다. 이러한 단계에서, 가능한 빠르게 상기 범위 내의 수질을 얻기 위해 최대 전류 또는 최소 전류 중 하나를 공급한다. 상기 수질이 상기 범위 아래이면, 상기 전원 제어기는 최대 전류를 제공하고, 상기 수질이 상기 범위 위이면, 상기 전원 제어기는 최소 전류를 제공한다.

일단 수질이 상기 범위 내에 있으면, 전원 제어기(110)는 프로세스 제어 블록(356)에서 도시된 것처럼 상기 EDI 모듈(10)에 공급된 전류를 변조함으로써 상기 수질을 미세 조정한다. 일 실시예에서, 미세 조정은 목표에 가깝게 WQ를 조정하는 프로세스를 나타낸다. 상기 수질의 미세 조정은 측정된 수질에 기초하여 전원(12)에 의해 인가되어야 하는 전류를 결정하는 전달 함수를 사용하고, 상기 측정된 수질은 일 실시예에서, 상기 목표와 가능한 가까운 수질을 얻기 위한 적어도 3개의 파라미터들: 기준 전류, 범위 및 목표에 의존한다.

상기 목표에 가까운 수질을 미세 조정하기 위한 상기 전달 함수의 능력은, 상기 기준 전류 파라미터가 상기 기준 전류에 얼마나 가까운지에 의존한다. 상기에서 설명된 것처럼, 상기 기준 전류는, 상기 EDI 모듈(10)이 평형 상태 또는 평형 상태 근처에 있을 때 목표하는 수질에서 물의 생성을 가능하게 하는 전류이고, 상기 평형 상태는 정화 팩터들의 함수이며, 예를 들어, 시간 및 공급되는 물의 품질을 변화시킨다. 상기 목표에 도달하기 위해, 상기 기준 전류 파라미터는 프로세스 제어 블록 358에서 기준 전류에 더 가까운 값에 도달하도록 조정될 필요가 있다. 이러한 실시예에서, 프로세스 제어 블록 358에서 표시된 것처럼, 시스템(100)은 기준 전류에 도달하고, 그에 따라 목표에 가까운 수질을 얻도록 상기 기준 전류 파라미터를 조정하도록 전달 함수를 이용한다. 이것은 탐지 사이클(probing cycle)에 의해 행해질 수 있고, 전류에서의 단계 변화(예를 들어, 탐지 전류)는 수질에서의 결과적인 변화의 측정으로 영향을 받고, 상기 제어기는 전류로 수질의 변화율을 계산하며, 목표에 가까운 수질을 얻도록 기준 전류 파라미터를 조정하는 것을 가능하게 한다. 탐지 사이클은 상기 시스템이 평형 상태 또는 거의 평형 상태에 있을 때 효율적으로 수행되고, 전달 함수를 미세조정하고 상기 목표에 가까운 수질을 얻기 위해 상기 기준 전류 파라미터를 조정하는 하나의 방법을 나타낸다. 상기 EDI 모듈(10)이 평형 상태 또는 거의 평형 상태에 있을 때 기준 전류 파라미터를 조정하는 다른 방법들이 존재하고, 이러한 평형 상태 또는 거의 평형 상태는 기준 전류 파라미터에서의 일련의 미리결정된 단계 변화들을 만드는 것을 포함하고, 기준 전류 파라미터의 부호(양 또는 음)는 목표의 위 또는 아래에 있는 상기 측정된 수질에 의해 결정되며, 각 단계 변화는 이전의 것보다 절대값에서 더 작다. 상기 모듈이 아직 거의 평형인 상태에 있지 않을지라도 기준 전류 파라미터를 조정하는 것은 또한 가능할 수 있고, 여기서 거의 평형 상태는 기준 전류 파라미터에서 미리결정된 단계를 변화시키는 것 및 시간 함수로서 수질의 결과적인 변화를 이끄는 것을 포함하며, 후속으로 적합한 수학적 함수를 수질 대 시간 응답에 맞추고, 그 결과 평형 수질을 투영하고, EDI 모듈(10)이 거의 평형 상태에 도달하지 못할지라도 공급된 전류에 대하여 상기 평형인 수질의 변화율의 결정을 가능하게 한다. 이러한 실시예에서의 중요한 개념은, 상기 전달 함수가 목표에 더 가까운 수질을 얻는 것을 가능하게 하도록 기준 전류 파라미터의 조정이다.

전원 제어기(110)에 의해 지원되는 기능, 특히, 제어 어플리케이션(140) 및 전달 어플리케이션(142)과 관련되는 기능은 이제 도 4 내지 도 7의 흐름도들을 통해 논의될 것이다. 하기의 논의를 위해, 현재 개시된 방법들의 특정 실시예들의 흐름도들은 도 4 내지 도 7에서 도시된다. 직사각형 요소들은 여기에서 "처리 블록들(processing blocks)"로 언급되고, 소프트웨어 명령어들 또는 명령어들의 그룹들을 나타낸다. 대안으로, 처리 블록들은 디지털 신호 프로세서 회로 또는 ASIC(application specific integrated circuit)와 같은 기능적으로 동일한 회로들에 의해 수행된 단계들을 나타낸다. 상기 흐름도들은 임의의 특정 프로그래밍 언어의 신택스를 나타내지 않는다. 오히려, 상기 흐름도들은 본 발명에 따라 요구되는 회로들을 제작하거나 처리를 수행하기 위한 컴퓨터 소프트웨어를 생성하기 위해 통상의 기술자에게 기능적인 정보를 나타낸다. 많은 반복적인 프로그램 요소들, 예를 들어, 루프들의 초기화, 변수들 및 일시적인 변수들의 사용은 도시되지 않음을 알아야 한다. 여기에서 다르게 표시되지 않으면, 서술된 단계들의 특정 시퀀스는 단지 예시적인 것으로, 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 변동될 수 있음을 통상의 기술자는 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 다르게 언급되지 않으면, 아래에 서술된 단계들은 순서가 정해지지 않은 것을 의미한다, 즉, 가능한 상기 단계들은 임의의 편리하거나 필요한 순서로 수행될 수 있다.

도 4를 참조하면, 정수된 물을 생성하기 위해 EDI 모듈을 동작시키는 방법(400)이 도시된다. 다음의 서술에서, 전력은 조절가능한 전압, 조절가능한 전류를 갖는 전원을 사용하거나 조절가능한 전압 및 전류 모두를 갖는 전류를 사용하여 상기 EDI 모듈(10)에 인가될 수 있음을 알 수 있다. 방법 400은 처리 블록 410에서 시작하고, 이 처리 블록 400은 정수된 물의 범위 및 목표 수질 값을 수신하는 것을 개시한다. 일 실시예에서, 상기 사용자(106)는, 사용자 인터페이스(43) 및 키보드, 마우스, 또는 다른 입력 디바이스들을 사용하여 상기 범위 및 목표 수질에 대한 값들을 입력할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 범위는 공장에서 상기 전원 제어기(110)의 메모리(112)에 미리결정된다. 정수 시스템(100)은 수질 값에 대한 제어가능한 범위를 갖는다. 일 실시예에서, 상기 시스템은 5 ㏁·㎝보다 작은 제어가능한 범위의 폭을 갖는다. 다른 실시예에서, 상기 시스템은 2 ㏁·㎝보다 작은 제어가능한 범위의 폭을 갖는다. 상기 더 작은 폭의 제어가능한 범위는 출력되는 수질의 더 세밀한 제어를 의미한다.

제어될 수 있는 가장 작은 범위는, 전류의 변화들에 대한 상기 EDI 모듈(10)의 응답 시간에 의존한다. 이러한 제어가능한 범위 폭은, 상기 EDI 모듈(10)이 얼마나 빠르게 평형상태 또는 평형상태에 가깝게 도달하는지에 기초하여 그리고 전원 제어기(10)에 의한 제어의 세밀함에 기초하여 실험적으로 선택될 수 있다. 특정 실시예들에서, 5 ㏁·㎝보다 작은 제어가능한 범위의 폭이 요구된다. 다른 실시예들에서, 2 ㏁·㎝보다 작은 제어가능한 범위의 폭이 요구된다. 또 다른 실시예들에서, 1 ㏁·㎝보다 작은 제어가능한 범위의 폭이 요구된다.

정수된 물의 수질 값에 대한 수신된 범위(사용자(106)에 의해 특정됨)은, 수질에 대한 하한 및 상한을 포함하고, 상기 상한 및 하한 사이의 차이는 수신된 범위의 폭으로 언급된다. 상기 수질에 대한 수신된 범위의 폭은 정수 시스템(100)의 제어가능한 범위의 폭보다 크거나 같아야 한다. 수질에 대한 수신된 목표(사용자(106)에 의해 특정됨)는 상기 수질에 대한 수신된 범위 내의 값이다. 예를 들어, 상기 수신된 범위가 10 내지 12 ㏁·㎝로 특정되면, 목표 수질은 예를 들어, 10, 10.5, 11, 11.5 또는 12 ㏁·㎝ 중 어느 하나일 수 있다. 이러한 수신된 범위는 제어가능한 범위의 폭인 2 ㏁·㎝에 대응한다. 목표 수질이 특정되지 않으면, 수신된 범위의 중간, 특히, 상기 범위의 하한 및 상한의 평균인 것으로 추정된다. 예를 들면, 범위가 10 내지 15 ㏁·㎝로 특정되고, 목표가 특정되지 않으면, 그때 목표는 12.5 ㏁·㎝이다.

대안으로, 상기 수신된 목표 수질은 수신된 범위의 절반의 폭으로 특정될 수 있다. 이 경우에서, 상기 수신된 범위의 하한은 상기 목표에서 상기 수신된 범위의 폭의 절반을 뺀 것과 동일하고, 상기 수신된 범위의 상한은 상기 목표에서 상기 수신된 범위의 폭의 절반을 더한 것과 동일하다. 상기 수신된 범위 및 수질에 대한 수신된 목표는 직접 또는 간접적으로 특정될 수 있다.

상기 범위 및 수질에 대한 목표 둘 모두를 특정하는 것의 중요성은, 상기 수신된 범위 내에 존재하는 상기 EDI 모듈(10)의 수질을 빠르게 그리고 효율적으로 얻기 위한 제어 사이클들이 수신된 목표가 될 상기 WQ을 얻는데 요구되는 제어 사이클들과 상이할 수 있다는 점에 있다. EDI 모듈(10)의 수질이 상기 수신된 범위 내에 있을 때까지, 상기 수신된 범위 내에서 상기 모듈이 정수된 물을 빠르게 생성하도록 하는 제어 사이클들은, 상기 EDI 모듈(10)에 인가될 고 전력 또는 저 전력을 필요로한다. 반대로, 수신되는 수질에 대한 목표에 근접한 상기 EDI 모듈(10)의 수질을 얻기 위해 상기 제어 사이클들은, 상기 EDI 모듈(10)에 대한 전력의 계속적인 조정을 요구하고, 예를 들어, 수질 측정에 기초하여 상기 전류를 조정하고, 일부 실시예들에서, 정화 팩터들을 조정하는 전달 함수를 가능한 미세 조정하도록 요구한다.

단계 420에서, 수질 측정(WQ)은 정수된 물의 수질 센서로부터 수신된다(즉, EDI 모듈(10)로부터 생성된 정수된 물(20)을 모니터링함). 추가된 선택적 WQ 센서들(17 및 18)은 공급된 물(14)의 수질의 측정들 및 선택적인 역삼투(reverse osmosis: RO) 전처리 모듈(22)의 출력을 각각 제공할 수 있다. 수질 업스트림 전처리(11′) 및 수질 다운스트림 전처리(11″)의 추가적인 측정들은, 전원 제어기(110)의 전달 함수(142)를 개선하기 위해 사용될 수 있다. 상기 전달 함수는 상기 WQ 측정 또는 측정들에 기초하여 상기 EDI 모듈(10)에 인가될 새로운 전력을 결정한다. 제어가능한 전류 전원을 사용하는 일 실시예에서, 인가될 전류는 전달 함수에 의해 결정된다.

단계 430에서, 전력은 상기 수질의 수신된 범위 내로 WQ를 가져오도록 상기 EDI 모듈(10)에 인가된다. 상기 수질에 대해 상기 수신된 범위 내로 상기 WQ를 가져오도록 상기 EDI 모듈(10)에 전력을 인가하는 것은, 전압 또는 전류를 인가하는 것을 포함할 수 있다. 단계 440에서, 전력은 상기 수신된 목표 수질에 가깝게 WQ를 유지하도록 계속해서 조정된다. 상기 수신된 목표에 가깝게 상기 WQ를 유지하기 위해 상기 전력을 조정하는 것은 전압 또는 전류를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 제어가능한 전류 전원을 사용하는 일 실시예에서, 상기 전류는 계속해서 조정되고, 목표 수질을 생성하는 상기 전류는 기준 전류로서 언급된다. 상기 전류는 아날로그 제어 또는 디지털 제어 중 하나로 계속해서 조정될 수 있고, 점진적인 변화들에서의 기간은 변화될 수 있음을 이해할 수 있다.

특정 실시예들에서, 전원(12)은 제어가능한 DC 전원이다(즉, 전원 제어기에 의해 결정된 것처럼 서로 다른 DC 전력 레벨들을 전달할 수 있다). 일반적으로, 2가지 타입들의 제어가능한 전원들, 즉, 제어가능한 전압 전원 및 제어가능한 전류 전원이 존재한다. 제어가능한 전압 전원들은 상기 전원 제어기에 의해 제어되는 전압을 전달한다. DEI 모듈(10)로 사용되는 제어가능한 전원들에 대한 전압의 예시적인 범위들은, 5 내지 100V; 1O 내지 180V; 20 내지 240V; 60 내지 600V이다. 제어가능한 전류 전원들은 전원 제어기(100)에 의해 제어되는 전류를 전달한다. 제어가능한 전원들에 대한 전류의 예시적인 범위들은, 5 내지 80mA; 10 내지 120mA; 1 내지 120mA; 1 내지 10A; 0.1 내지 10A이다. 2가지 타입들의 전원 제어기(10)와 함께 사용될 수 있다.

전류가 EDI 모듈에서 정화 프로세스를 구현하는 하나의 물리적인 파라미터이기에, 제어가능한 전류 전원은 더 단순하고 즉각 반응하는 제어를 하도록 한다. 물론, 동일한 레벨의 응답 및 제어는, 전류계와 함께 사용될 때 제어가능한 전압 전원에 가능하다. 일반적으로, 제어가능한 전류 전원 및 제어가능한 전압 전원이 모두가 사용될 수 있다.

기준 전류를 포함하는 저장된 시스템 상태를 사용하는 부드러운 시동 동작은, 단계 450에서, 상기 EDI 모듈(10)에 기준 전류를 인가함으로써 상기 EDI 모듈(10)을 재시동한다. 일 실시예에서, 상기 기준 전류는, 예를 들어, 탱크가 가득 차면, 상기 시스템이 "준비" 또는 "동작하지 않는" 모드로 유지되기 때문에, 정수 시스템을 중단할 때 선택적으로 저장된다. 상기 부드러운 시동은 상기 시스템(100)의 동작 동안 어느 때라도 발생할 수 있다. 일반적으로, 부드러운 시동 상태는, 상기 시스템이 정규 동작의 결과로서 중단될 때 발생한다. 반대로, 폭발성 시동은 정수 시스템의 정규 동작의 일부가 아닌 특별한 경우의 결과로서 시작될 때, 예를 들어, 상기 시스템이 처음 설치될 때; 상기 EDI 모듈(10)이 대체될 때; RO 모듈이 대체될 때 발생한다.

지금 도 5를 참조하면, 흐름도(500)는 단계 430의 폭발적 시동 동작을 처리하도록 여러 선택사항들을 세부적으로 나타낸다. 단계 505에서, 상기 제어 시스템은, 특정 미리결정된 시간 동안 미리결정된 탐지 전류로 EDI 모듈(1)을 구동하고 정수된 물(11)의 WQ를 측정함으로써 EDI 모듈(10)의 상태를 설정한다. 일 실시예에서, 상기 WQ 측정(11)이 상기 수질에 대해 수신된 범위의 상한을 초과하면 상기 모듈은 과잉-재생된 상태에 있고; 또는 상기 WQ 측정(11)이 상기 수신된 범위 내에 있으면 상기 모듈은 거의 평형인 상태에 있다고 상기 제어 시스템이 결정한다. 단계 510에서, WQ가 수신된 범위 내에 있을 때까지 미리결정된 최대 시작 전력 또는 미리결정된 최소 시작 전력이 상기 EDI 모듈(10)에 인가된다.

단계 520에서, 공급된 물의 이온 부하가 결정된다. 공급된 물의 이온 전하를 알면, 초기 기준 전류는 상기 EDI 모듈(10)의 전력 요건들과 상기 공급된 물의 이온 부하 사이의 관계를 결정함으로써 결정되고, 계산된 초기 전류를 공급하도록 상기 DEI 모듈(10)에 전력을 인가한다. 이러한 미리결정된 관계는 정수 시스템의 모든 정화 팩터들을 고려하고, 이러한 정화 팩터들은 상기 초기 기준 전류의 추정을 최적화하도록 RO 전처리 및 EDI 모듈(10)의 실행의 선험적 가정들을 포함한다.

단계 530은, 대략적으로 알려진 초과 성능을 EDI 모듈에 제공하고, 최소 전력을 인가하며, 정수된 물(20)을 측정하는 WQ 센서(16)에서의 변화에 대한 시간 간격을 측정하며, 그리고 시간 간격의 함수로서 공급된 물의 이온 부하와, 상기 EDI 모듈(10)의 대략적으로 알려진 초과 성능과 상기 인가된 전력 사이의 관계를 미리 결정함으로써 상기 공급된 물의 이온 부하를 결정하는 한가지 방법을 상세하게 나타낸다. 일 실시예에서, 상기 EDI 모듈(10)은 거의 충분하게 재생성된 상태이다.

단계 520은, 기준 전류가 공급되는 물(14)의 이온 부하에 기초하여 추정되는"폭발성 시동" 상태의 다른 실시예를 서술한다. 이러한 실시예에 따르면, 초기 기준 전류는, 정수 시스템(14)의 이온 부하와 EDI 모듈(10)의 기준 전류 사이의 (미리결정된) 관계에 기초하여 결정된다. 이러한 미리 결정된 관계는 정수 시스템의 모든 정화 팩터들을 고려하고, 이러한 정화 팩터들은 (a) RO 전처리의 실행, (b) 상기 EDI 모듈(10)의 실행, 및 (c) 전원으로부터의 전력과 상기 EDI 모듈(10)에 대한 전류 사이의 관계의 선험적인 가정들을 포함한다. 단계 510은 상기 전원에 의해 EDI 모듈(10)에 제공되는 초기 기준 전류 및 전력을 계산하고, 이러한 미리결정된 레벨로 설정된 상기 EDI 모듈(10)에 대한 전력을 갖는 정수 시스템을 시작한다. 특정한 미리결정된 시간 지연이 발생한 후, 상기 WQ가 특정 범위의 수질 내에 있으면, 이후, 전력 제어기(110)는 단계 320에서 동작을 재개한다. 대안으로, 상기 WQ가 수질의 수신된 범위를 벗어나면, 상기 WQ에 대한 시스템 상태는 범위를 벗어난 상태(312)이고 상기 수신된 범위 내로 상기 WQ를 가져오도록 단계 430으로 진행한다.

단계 530은, 초기 기준 전류가 EDI 모듈(10)에 대한 이온 부하에 기초하여 추정되는 "폭발성 시동" 상태(310)의 다른 실시예를 서술한다. 이러한 실시예에 따라, 상기 EDI 모듈(10)에 대한 이온 부하는, EDI 모듈(10)의 알려진 (미리결정된) 초과 성능과, 상기 EDI 모듈(10)을 구동하기 위해 사용되는 전류와, 그리고 상기 초과 성능을 소모하는 시간 간격 사이의 (미리결정된) 관계에 기초하여 결정된다. 단계 530은, 상기 목표 WQ를 얻기 위해 요구되는 예상된 전력보다 낮은 전력에서 시스템을 시작한다. 상기 모듈이 과잉-재생된 상태이기 때문에, 상기 WQ는 특정된 범위의 수질을 넘을 것이다. 상기 전원 제어기(110)는, 예를 들어, 수질의 특정 범위 내의 값으로 변화될 때까지 정수된 물(11)의 WQ를 모니터링하는 것을 진행하고, 이러한 변화가 발생하는 시간 간격을 측정한다. 이후, 상기 전원 제어기(110)는 추정된 기준 전류 및 상기 EDI 모듈(10)에 대한 전력을 계산하고, 이러한 레벨로 상기 전력을 설정하도록 진행한다. 상기 WQ가 상기 특정된 범위의 수질 내에 있는 실시예들에서, 상기 시스템은 도 6의 단계 440으로 진행한다.

지금 도 6을 참조하면, 흐름도 600은 수신된 목표 수질에 가깝게 WQ를 유지하도록 상기 전력을 계속해서 조정하는 전원 제어기(110)의 추가적인 세부사항들을 나타낸다. 단계 610에서, 상기 제어 시스템은, 상기 측정된 WQ 및 상기 수신된 목표 수질에 기초하여 상기 EDI 모듈(10)에 대한 전력에서 변화들을 적용하기 위한 전달 함수를 미리결정하고, 상기 미리결정된 전달 함수를 사용하는 폐루프 동작에서 상기 EDI 모듈(10)을 동작시킨다. 단계 620에서, 상기 전달 함수는, 상기 EDI 모듈(10)에 인가된 전력에서의 변화를 탐지하는 함수로서, 측정된 WQ에서의 변화를 결정하기 위해 상기 EDI 모듈(10)을 탐지함으로써 상기 EDI 모듈(10)에 대한 전력을 공급하는 동안 조정된다. 단계 640에서, 상기 전달 함수는 비례, 적분, 미분(Proportional, Integral, Derivative: PID) 함수인 것으로 개시되거나 상기 전달 함수는 미분 함수인 것으로 개시된다. 종래의 시스템들은 일반적으로 비례적인 제어 시스템을 사용한다. 미분 함수를 사용하는 것은, 상기 목표 수질에 도달하고 유지하도록 전원(12)의 더 정확한 제어를 제공한다.

단계 660에서, 전달 함수는 적어도 하나의 정확 팩터를 사용하여 상기 전달 함수를 계산함으로써 미리결정된다. 단계 670에서, 상기 적어도 하나의 정화 팩터는, 공급된 물의 이온 부하, 상기 공급된 물의 역삼투(RO) 전처리의 수행, 및 DEI 모듈 수행 중 적어도 하나를 포함한다.

단계 680에서, 상기 EDI 모듈(10)에 대한 전력 인가에서의 변화들과 측정된 WQ 값에서의 변화들 사이에서의 지체 시간은 결정되거나 미리결정되고, 상기 전달 함수는 수신된 목표 수질에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 조정할 때 상기 지연 기간을 보상하도록 조정된다. 상기 지체 시간을 보상하기 위한 기술들은, 속시 제어(deadbeat control), 지연 보상기 및 스미스 예측기(Smith Predictor)를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

이제 도 7을 참조하면, 흐름도 700은, 유지 전력이 미리결정되거나 결정되고, 이후 상기 EDI 모듈(10)이 준비 상태이거나 동작하지 않는 상태일 때 인가되는 단계(710)를 상세하게 나타낸다. 상기 유지 전력의 적용은, 상기에서 서술된 것처럼 상기 EID 모듈(10)의 평형 상태를 막는 역-확산의 효과들에 대응한다. 단계 720은, 가스 누적이 과하여 상기 유지 전력의 효율적인 적용에 영향을 미치는 경우에 필요할 수 있는, 모듈의 세척을 서술한다. 이러한 경우, 상기 제어 시스템은 저수류(low flow) 또는 간헐적인 고수류(high flow) 중 하나를 유발한다. 방류 사이클은 제어 시스템에 의해 미리결정될 수 있거나 결정될 수 있다.

도 8, 도 9 및 도 10은, 전원 제어기가 정수된 물(11)의 WQ를 측정하기 위해, 예를 들어, 저항률보다는 센티미터당 나노-지멘스[nS/cm]의 단위로 도전율을 사용하는 대안의 실시예들을 도시한다. 도전율은, 공식 도전율 = 1 ÷ 저항률에 따라 저항률의 역이다. 이 공식을 사용하여, 10 ㏁·㎝의 저항률은 100nS/cm의 도전율과 동일하다.

도 8은 전원 제어기에 대한 제어 로직의 전체 흐름도(800)를 도시하고, 정수된 물을 생성하기 위해 EDI 모듈(10)의 동작이 도시된다. 이러한 실시예에서, 상기 전원 제어기는, 상기 시스템이 폭발성 시동 상태에 있을 때 80mA의 초기 전류(전원의 최고 가능 전류 120mA 대신)를 인가하고, 최소 전류는 60mA(최저 가능 전류 10mA 대신)로 설정된다. 정수된 물의 수질 값에 대한 수신된 범위 및 상기 범위 내의 수신된 목표는 목표와 결합된다. 이러한 실시예에서, 전력은 수신된 목표 내에서 상기 WQ를 가져오도록 먼저 상기 EDI 모듈(10)에 인가되고, 이후 상기 전력은 상기 수질의 수신된 목표 범위에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 탐지함으로써 계속해서 조정된다. 이러한 프로세스는, 처리 블록 810에서, 상기 EDI 모듈(10)에 인가되는 80mA로 폭발성 시동을 시작하거나, 처리 블록 812에서, 상기 EDI 모듈(10)에 인가되는 이전에 저장된 전류로 부드러운 시동을 시작한다.

처리 블록 420에서, 수질 측정(WQ)은 상기 정수된 물의 수질 센서로부터 수신되고(즉, EDI 모듈(10)로부터 생성된 정수된 물(20)을 모니터링), 상기 수질이 수신된 목표 값 아래에 있는지가 결정된다. 상기 수질이 상기 목표 아래에 있으면, 프로세스는 상기 EDI 모듈(10)에 대한 전류가 증가되는 처리 블록으로 계속되고, 그렇지 않으면, 프로세스는 처리 블록 840으로 계속된다.

상기 전류가 처리 블록 832에서 증가된 후, 지연은 지체 시간 2를 사용하여 발생하고, 이러한 지체 시간 2는 수질에 영향을 미치도록 처리 블록 832에서 전류의 증가를 가능하게 하며, 프로세스는 처리 블록 830으로 계속된다.

처리 블록 840에서, 지연(지체 시간 1)은 처리 블록 830에서 수질을 계속 검사하기 위해 발생하고, 타이머(지체 시간 1)가 만료되었을 때, 상기 전류는 처리 블록 850에서 미리결정된 전류, 여기서는 60mA와 비교된다. 상기 EDI 모듈(10)에 공급되는 전류가 상기 미리결정된 값보다 크거나 동일하면, 이후, 프로세스는 처리 블록 830으로 계속되고, 그렇지 않으면 상기 전류는 처리 블록 860에서 감소된다.이후, 프로세스는 처리 블록 870으로 계속되고, 처리 블록 870에서 상기 EDI 모듈(10)에 공급되는 전류는 상기 미리 결정된 값과 비교되며, 이러한 전류가 상기 미리결정된 값보다 작으면, 그때 프로세스는 수질이 목표 아래에 있는지가 결정되는 처리 블록 880으로 계속되고, 전류가 상기 미리결정된 값보다 크면, 프로세스는 처리 블록 830으로 계속된다.

도 9를 참조하면, 흐름도 900은 도 8과 함께 상기에서 서술된 실시예에서 제어 시스템(100)을 추가로 설명하도록 흐름도 800에 주석이 달린 것이다. 제어 시스템 프로세스는, "제한된 탐지(limited probing)"로 언급된 탐지 사이클(사이클 930)과 함께, 상기 WQ가 (수질의) 목표 아래에 있는지(사이클 910) 또는 목표 위에 있는지(사이클 920) 여부에 따라 3개의 루프들 또는 사이클들(910, 920 및 930)로 도시된다. 지체 시간에 대한 참조는, 수질이 목표 아래에 있는지 테스트하기 전에 그리고 전류 레벨이 테스트되기 전에, 각각, 미리결정된 지연을 나타낸다. 상기 미리결정된 지체 시간들(지체 시간 1 및 지체 시간 2)은, 상기 EDI 모듈(10)로의 전력 인가에서의 변화들과 측정된 WQ 값에서의 변화들 사이의 지연을 보상하기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 상기 전달 함수는, 수질에 대한 수신된 목표에 가깝게 WQ를 유지하도록 이러한 지연을 보상하도록 조정된다.

도 10은 도 8 및 도 9의 서술된 실시예들의 변형이다. 이러한 실시예에서, 폭발성 시동(810) 및 부드러운 시동(812)의 동작은 "초기 시동(initial start)"(1010)으로 결합된다. 지체 시간에 대한 참조는, 상기 수질이 목표 아래에 있는지를 테스트하기 전에 미리결정된 지연을 나타낸다. 도 8의 프로세스 800과 다른 변형들은, 전류가 기준 전류와 비교되는 처리 블록 1070을 포함한다.

도 11은 도 3b의 블록도 340에서 서술된 일 실시예의 흐름도 1100를 도시한다. 시스템은 단계 1110에서 시작하고, 이후 단계 1120에서 범위 및 목표 값을 수신하며, 단계 1122에서 기준 전류 파라미터를 검색, 추정 또는 계산한다. 시작 단계 1110 이전의 시스템의 상태에 따라, 상기 기준 전류 파라미터는, 미리결정된 공식에 의해 추정되거나, 설치자에 의해 시스템 메모리에 입력되거나 또는 이전의 구동으로부터 계산된다.

단계 1122 바로 다음, 상기 시스템은 단계 1124로 들어가고, 이 단계 1124의 목적은 가능한 빨리 범위 내의 수질을 얻는 것이다. 따라서, 전원 제어기(110)는 상기 EDI 모듈(10)에 최대 전류 또는 최소 전류 중 하나를 제공하는바, 수질이 범위 아래에 있으면 최대 전류를, 수질이 범위 위에 있으면 최소 전류를 제공한다.

단계 1130에서, 상기 시스템이 대기 모드에 존재하는지가 결정된다. 상기 시스템(100)이 대기 상태에 있으면, 기준 전류 파라미터는 기존의 구동의 시작 1110 이후의 수질과 전류 프로필에 기초하여 단계 1132에서 계산되고, 단계 1134로 계속되며, 상기 단계 1134에서, 기준 전류 파라미터는 시작에 대한 검색을 위해 저장된다. 상기 시스템(100)이 대기 상태에 있지 않으면, 프로세스는 단계 1140으로 계속된다. 상기 시스템은, 사용자에 의해 대기 모드로 두어지거나 또는 정수 시스템의 후속 프로세스가 시스템 제어기에 상기 시스템이 정수하는 것을 중지해야 한다고 지시하면 상기 시스템 제어기에 의해 자동적으로 대기 모드로 두어진다. 상기 대기 모드는, 상기 정수된 물에 대한 요구가 상기 시스템 제어기에 의해 수신될 때까지 유지되고, 그때, 상기 시스템 제어기는 시작 단계 1110에 따라 상기 EDI 모듈(10) 제어기를 개시하여, 정수 처리를 시작한다.

수질이 상기 범위에 있으면, 상기 제어기는 단계 1140으로 진행하고, 단계 1140에서 상기 수질이 측정된다. 상기 시스템은 단계 1150으로 진행되고, 단계 1150에서는, 상기 전달 함수는 수질의 값 및 기준 전류 파라미터와 함께, 상기 EDI 모듈(10)에 공급되는 전류를 계산하기 위해 파라미터들 범위 및 목표를 사용한다. 전달 함수에 의해 계산되는 전류는, 상기 수질이 상기 범위에 있을 때마다 상기 EDI 모듈(10)에 공급되는 전류가 될 것이다.

단계 1160에서, 상기 시스템은 에러들 또는 경고 조건들을 검사한다. 에러 또는 경고 조건이 검출되면, 상기 시스템은 단계 1162에서 사용자에게 상기 에러 또는 경고 조건을 디스플레이한다. 상기 사용자가 단계 1164에서 간섭을 할 수 있고, 상기 에러 또는 경고에 기초하여 상기 처리 방법을 결정할 수 있다. 발생할 수 있는 여러 가능한 에러들이 존재하고, 상기 EDI 모듈(10) 제어기는 그러한 검출을 위해 알고리즘들을 포함한다.

모듈의 전기 임피던스가 특정 임계값을 초과할 때, 일종의 에러가 발생한다. 임피던스가 너무 높으면, 전류 제어기는 양호한 수질을 생성하도록 EDI 모듈(10)에 충분한 전류를 공급하지 못할 수 있다. 그에 따라, 상기 제어기는 상기 모듈의 전기 임피던스를 계산하고, 모듈의 전기 임피던스가 미리결정된 임계값을 초과하면, 상기 EDI 모듈(10)이 거의 수명이 다 되었고, 가능한 빨리 대체되어야 한다고 사용자에게 경고하는 에러 메시지가 생성된다.

전원 전류가 특정 기간 동안 최대 값으로 유지할 때 그리고 상기 시스템이 상기 범위 내에서 수질을 얻을 수 없을 때 다른 종류의 에러가 발생한다. 이는, 상기 EDI 모듈(10)에 대한 이온 부하가 모듈 및 시스템의 최대 용량을 초과하고, 그리고/또는, 상기 EDI 모듈(10)이 손상되는 것을 의미한다. 상기 사용자에게, 상기 EDI 모듈(10)로 공급되는 물이 너무 높은 이온 부하를 가진다는(상기 공급되는 물이 너무 높은 이온 부하를 가지거나 RO 카트리지가 손상됨) 경고 메시지가 전달되거나, 상기 EDI 모듈이 손상되어, 이러한 문제점을 진단하기 위한 서비스 기술을 요구한다는 경고 메시지가 전달된다.

상기 수질이 상기 범위 아래에 있더라도, 상기 전원 전류가 최대치 아래에 있을 때 다른 종류의 에러가 발생한다. 이것은, 전원이 최대 전류를 공급할 순간에 상기 최대 전류를 공급하지 못할 수 있음을 의미한다. 이것은, 전원이 손상되었음을 의미한다. 상기 사용자에게, 상기 전원이 대체될 필요가 있다고 하는 경고 메시지가 전달된다.

좁은 범위 내에서 수질을 유지하는 것에 더하여 여기에서 개시된 전류 변조 피처는, EDI 모듈이 유용한 서비스의 목표에 매우 근접했다는 것을 나타낸다. 상기 제어기는 상기 EDI 모듈(10)에 공급된 전류를 변조/미세 조정하기 위해 상기 기준 전류 파라미터에 의존하기에, 일 실시예에서, 상기 시스템은 시간에 대한 상기 기준 전류 파라미터에서의 변화를 추적한다. 상기에서 설명된 것처럼, 상기 기준 전류는 EDI 모듈(10) 수명 및/또는 상기 RO 카트리지 수명을 증가시킨다. 기준 전류가 전원의 최대 전류에 충분하게 근접하면, 기준 전류 파라미터에 의해 측정된 것처럼, 이것은 단지 상기 시스템이 범위 내에서 상기 수질을 더 이상 유지할 수 없기 전의 시간의 문제일 뿐이다. 이러한 피처는, 상기 시스템이 예방 조치, 예를 들어, 상기 시스템에 관련된 예방 보수에 대한 필요성을 나타냄으로써 양호한 수질을 생성할 것임을 명확하게 한다.

단계 1170에서, 상기 시스템은 수질이 안정적인지를 결정한다. 수질이 안정적이지 않으면, 이후 처리는 단계 1130에서 재개한다. 안정적이라는 것은, 시간에 대한 수질에서의 변화가 상대적으로 작은 것을 의미하고, 그에 따라, 특정 시간에 관한 수질에서의 변화는 안정적인 것으로 고려된다는 것을 결정하도록 상기 제어기에 파라미터들이 주어진다.

상기 수질이 상기 제어기에 의해 안정된다고 결정되면, 프로세스는 단계 1180으로 계속되고, 단계 1180에서는 상기 기준 전류 파라미터가 조정된다. 일 실시예에서, 상기 기준 전류 파라미터는 상기에서 서술된 것처럼 전류를 탐지함으로써 조정된다.

본 발명은 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 특별히 도시되거나 서술되지만, 형태들 및 세부사항들(중심 또는 튜브 구조들을 포함)에서의 변형들이 첨부된 청구범위들에 의해 정의된 본 출원의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 행해질 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 그와 같은 변형들은 이러한 출원의 범위에 의해 커버되도록 의도된다. 그와 같이, 본 출원의 이전에 서술된 실시예들은, 첨부된 청구범위에 의해 전달되는 것보다 넓은 범위를 갖지만, 이에 한정되지는 않는다.

Claims (21)

1. 정수된 물을 생성하기 위해 전기탈이온(electro-deionization: EDI) 모듈을 동작시키는 방법에 있어서,
   상기 정수된 물의 수질 값(water quality value)에 대한 범위(range) 및 상기 범위 내의 목표치(target)를 수신하는 단계와;
   수질 센서로부터 상기 정수된 물의 수질(water quality: WQ)에 대한 값들을 수신하는 단계와;
   상기 수신된 범위 내로 상기 WQ를 가져오도록 상기 EDI 모듈에 전력을 인가(apply)하는 단계와; 그리고
   상기 수질에 대한 범위 내에서 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 계속 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 수신된 범위 내로 상기 WQ를 가져오도록 전력을 인가하는 단계는, 상기 WQ가 상기 수신된 범위 내에 있을 때까지 미리결정된 최대 초기 전력 및 미리결정된 최소 초기 전력 중 하나를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 수신된 범위 내로 상기 WQ를 가져오도록 전력을 인가하는 단계는:
   공급되는 물(feed water)의 이온 부하(ionic load)를 결정하는 단계와;
   전력 요건들과 상기 공급되는 물의 이온 부하 사이의 관계를 상기 EDI 모듈에 대해 미리결정하는 단계와; 그리고
   상기 공급되는 물의 이온 부하 및 상기 EDI 모듈의 전력 요건들의 함수로서 전류를 공급하기 위해 상기 EDI 모듈에 전력을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 공급되는 물의 이온 부하를 결정하는 단계는:
   대략적으로 알려진 초과 성능(excess capacity)을 EDI 모듈에 제공하는 단계와;
   최소 전력을 인가하는 단계와;
   WQ에서의 변화에 대한 시간 간격을 측정하는 단계와; 그리고
   상기 시간 간격, 상기 EDI 모듈의 대략적으로 알려진 초과 성능 및 상기 인가된 최소 전력의 함수로서 상기 공급된 물의 이온 부하를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   기준 전류(baseline current)를 포함하는 시스템 상태를 저장하는 단계와;
   상기 기준 전류를 사용하여 처음에 상기 EDI 모듈을 재시작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 수질에 대해 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 계속 조정하는 단계는:
   상기 WQ에서의 변화들 및 상기 수신된 목표 수질에 기초하여 상기 EDI 모듈에 전력에서의 변화들을 인가하도록 전달 함수를 미리결정하는 단계와; 그리고
   상기 미리결정된 전달 함수를 사용하여 폐루프 동작에서 상기 EDI 모듈을 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 EDI 모듈에 인가된 상기 전력에서의 변화를 탐지하는 함수로서 측정된 WQ에서의 변화를 결정하도록 상기 EDI 모듈을 탐지함으로써, 상기 EDI 모듈을 동작시키는 동안 상기 전달 함수를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 정수된 물의 수질 값에 대한 상기 수신된 범위 및 상기 범위 내의 목표치는 목표치와 결합되고; 그리고
   상기 방법은, 상기 수신된 목표치 내로 상기 WQ를 가져오도록 상기 EDI 모듈에 먼저 전력을 인가하는 단계 및 이후 수질에 대한 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 계속해서 전력을 조정하고 탐지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
9. 제6항에 있어서,
   상기 전달 함수는,
   비례, 적분, 미분(Proportional, Integral, Derivative: PID) 함수이거나
   미분 함수인 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
10. 제6항에 있어서,
    전달 함수를 미리 결정하는 단계는,
    적어도 하나의 정화 팩터(purification factor)를 사용하여 상기 전달 함수를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 정화 팩터는:
    공급되는 물의 이온 부하와;
    상기 공급되는 물의 역삼투(reverse osmosis: RO) 전처리의 성능과; 그리고
    EDI 모듈 성능 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
12. 제6항에 있어서,
    상기 EDI 모듈에 대한 전력 인가에서의 변화들과 측정된 WQ 값에서의 변화들 사이의 지체 시간(lag time)을 결정하는 단계와; 그리고
    수질에 대한 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 조정할 때 상기 지체 시간을 보상하기 위해 상기 전달 함수를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
13. 제6항에 있어서,
    상기 수신된 범위, 상기 수신된 목표치 및 기준 전류는 상기 전달 함수의 파라미터들인 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 기준 전류 파라미터는 전달 함수를 사용하여 조정되는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
15. 제1항에 있어서,
    유지 전력을 결정하는 단계와; 그리고
    역확산(back-diffusion)의 효과들을 대응하기 위해 상기 EDI 모듈의 동작이 중단될 때 상기 유지 전력을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
16. 제1항에 있어서,
    상기 수신된 범위 내로 상기 WQ를 가져오도록 상기 EDI 모듈에 전력을 인가하는 단계는:
    전압과; 그리고
    전류 중 적어도 하나를 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 범위 내에서 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 조정하는 단계는:
    전압과; 그리고
    전류 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
17. 제1항에 있어서,
    약 5 ㏁·㎝ 이하, 바람직하게는 약 2 ㏁·㎝ 이하의 폭을 갖는 제어가능한 범위 내에서 상기 수질을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 모듈을 동작시키는 방법.
18. 정수된 물을 생성하는 시스템에 있어서,
    EDI 모듈과;
    상기 EDI 모듈 내의 전극들과 전기적으로 연결된 제어가능한 전원과;
    상기 제어가능한 전원에 결합된 전원 제어기와; 그리고
    상기 EDI 모듈에 의해 생성된 상기 정수된 물에 유동적으로(fluidly) 결합되고 상기 전원 제어기에 결합되는 수질 센서를 포함하고,
    상기 전원 제어기는:
    프로세서와;
    프로세서 메모리와; 그리고
    상기 프로세서에 의해 실행하는 프로그램 로직을 유형적으로 저장하는 저장 매체를 포함하고,
    상기 프로그램 로직은:
    상기 정수된 물의 수질 값에 대한 범위 및 상기 범위 내의 목표치를 수신하고;
    수질 센서로부터 수질(WQ) 측정들을 수신하고;
    상기 수신된 범위 내로 상기 WQ를 가져오도록 상기 EDI 모듈에 전력을 인가하고;
    상기 수질에 대한 범위 내에서 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 계속 조정하는 로직을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수된 물을 생성하는 시스템.
19. 제18항에 있어서,
    상기 시스템은, 약 5 ㏁·㎝ 이하, 바람직하게는 약 2 ㏁·㎝ 이하의 폭을 갖는 상기 수질에 대한 제어가능한 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 정수된 물을 생성하는 시스템.
20. 제18항에 있어서,
    상기 전원 제어기는 미분 제어기(derivative controller)이고, 상기 제어가능한 전원은 제어가능한 전류 전원인 것을 특징으로 하는 정수된 물을 생성하는 시스템.
21. 방법에 대한 컴퓨터 판독가능한 명령어들을 유형적으로 저장하는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체로서,
    상기 정수된 물의 수질 값에 대한 범위 및 상기 범위 내의 목표치를 수신하기 위한 명령어들과;
    수질 센서로부터 수질(WQ) 측정들을 수신하기 위한 명령어들과;
    상기 수신된 범위 내로 상기 WQ를 가져오도록 상기 EDI 모듈에 전력을 인가하기 위한 명령어들과; 그리고
    상기 수질에 대한 범위 내에서 상기 수신된 목표치에 가깝게 상기 WQ를 유지하도록 상기 전력을 계속 조정하도록 하기 위한 명령어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.

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