KR20170127176A - 정수기 - Google Patents

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KR20170127176A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 정수기는 유입되는 물을 여과하여 정수를 생성하는 필터부, 상기 필터부로 유입되는 물의 TDS(Total Dissolved Solids)를 측정하여 제1 TDS값을 생성하는 제1 TDS 측정부, 상기 정수가 배출되는 정수 유로, 상기 필터부에 의해 여과된 농축수가 배출되는 농축수 유로, 상기 농축수 유로를 통해 배출되는 농축수의 TDS를 측정하여 제2 TDS값을 생성하는 제2 TDS 측정부, 상기 농축수의 유량을 조절하는 농축수 유량조절밸브 및 상기 제1 TDS값과 제2 TDS값 및 기 설정된 회수율에 기초하여 상기 농축수 유량조절밸브의 개폐정도를 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

정수기{WATER PURIFYING APPARATUS}
본 발명은 정수기에 관한 것이다.
일반적으로, 정수기는 물속에 포함된 불순물 등의 유해성분을 제거하기 위해 역삼투압 필터를 사용하고 있다.
이러한 역삼투압 필터는 마이크로 필름을 이용하여 물속에 포함된 불순물, 환경호르몬, 중금속, 박테리아 등과 같은 아주 미세한 불순물까지 제거가 가능하며, 이러한 유해성분을 농축수 유로를 통해 외부로 배출하고 있다.
여기서, 필터로 제공되는 물에 대한 정수의 비를 회수율이라고 하는데, 이러한 회수율은 정수로 사용되지 않고 외부로 배출되는 농축수의 양 및 역삼투압 필터의 이온제거 성능과 관계가 있으므로, 적절한 값으로 설정하는 것이 매우 중요하다.
그러나, 종래의 정수기는 필터로 유입되는 물의 TDS와 관계없이 항상 일정한 회수율로 농축수를 배출하고 있어, TDS가 높은 지역 또는 오염수가 유입되는 경우, 이온 제거 성능이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 농축수의 TDS 및 기 설정된 회수율에 따라 결정되는 기준값과 필터로 유입되는 물의 TDS를 비교하여 농축수 유량조절밸브를 조절함으로써, 회수율을 조절하는 정수기를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정수기는 유입되는 물을 여과하여 정수를 생성하는 필터부, 상기 필터부로 유입되는 물의 TDS(Total Dissolved Solids)를 측정하여 제1 TDS값을 생성하는 제1 TDS 측정부, 상기 정수가 배출되는 정수 유로, 상기 필터부에 의해 여과된 농축수가 배출되는 농축수 유로, 상기 농축수 유로를 통해 배출되는 농축수의 TDS를 측정하여 제2 TDS값을 생성하는 제2 TDS 측정부, 상기 농축수의 유량을 조절하는 농축수 유량조절밸브 및 상기 제1 TDS값과 제2 TDS값 및 기 설정된 회수율에 기초하여 상기 농축수 유량조절밸브의 개폐정도를 조절하는 제어부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제2 TDS값이 상기 제1 TDS값과 기 설정된 회수율에 기초하여 결정되는 기준값을 초과하는 경우, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방정도를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제2 TDS값이 상기 제1 TDS값과 기 설정된 회수율에 기초하여 결정되는 기준값 미만인 경우, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방정도를 감소시킬 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 기 설정된 회수율에 따라 결정되는 제1 상수와 상기 제1 TDS값을 승산하여 상기 기준값을 결정할 수 있다.
여기서, 상기 제1 상수는 상기 기 설정된 회수율에 비례할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 필터부로 유입되는 물의 압력을 측정하는 압력 측정부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 제2 TDS값이 상기 제1 TDS값과 기 설정된 회수율에 기초하여 결정되는 기준값을 초과하는 경우, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방정도를 증가시키되, 상기 물의 압력이 기 설정된 값 이하로 감소하는 경우, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방정도를 감소시킬 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 기 설정된 회수율에 따라 결정되는 제1 상수와 상기 제1 TDS값을 승산하여 상기 기준값을 결정할 수 있다.
여기서, 상기 제1 상수는 상기 기 설정된 회수율에 비례할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 필터부는 역삼투압 멤브레인 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 농축수의 TDS 및 기 설정된 회수율에 따라 결정되는 기준값과 필터로 유입되는 물의 TDS를 비교하여 농축수 유량조절밸브를 조절함으로써, 설치 환경의 변화 또는 수질의 변화에 상관 없이 일정하게 회수율을 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 유입되는 물의 TDS가 높은 경우, 물의 TDS 및 압력에 기초하여 농축수 유량조절밸브의 개폐정도를 조절함으로써 이온 제거 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 정수기를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 정수기의 회수율 변화에 따른 이온 제거율을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호가 사용될 것이며, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정수기는 필터부(110), 제1 TDS(Total Dissolved Solids) 측정부(120), 제2 TDS 측정부(130), 농축수 유량조절밸브(140), 제어부(150)를 포함한다.
필터부(110)는 유입되는 물을 여과하여 정수를 생성할 수 있다. 여기서, 필터부(110)는 필터부(110)로 물이 유입되는 제1 유로(1), 필터부(110)에서 생성된 정수가 배출되는 정수 유로(2) 및 필터부(110)에 의해 여과된 농축수가 배출되는 농축수 유로(3)와 연결될 수 있다. 여기서, 농축수는 필터부(110)에 의해 여과된 고형물질을 포함하는 물을 의미하며, 농축수 유로(3)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
일 실시예에서, 필터부(110)는 역삼투압 멤브레인 필터일 수 있다.
여기서, 필터부(110)로 유입되는 물은 외부로부터 유입되는 원수 또는 전처리 필터(예컨대, 세디먼트 필터 및 프리카본 필터 중 적어도 하나)를 통과한 물일 수 있다. 또한, 필터부(110)의 후단, 즉, 정수 유로(2)의 후단에는 후처리 필터(예컨대, 포스트카본 필터)가 배치될 수 있다. 여기서, 상기 정수는 후처리 필터를 거쳐서 혹은 그대로 사용자에게 제공될 수 있다.
제1 TDS 측정부(120)는 제1 유로(1)를 통해 필터부(110)로 유입되는 물의 TDS를 측정하여 제1 TDS값을 생성할 수 있다. 여기서, 제1 TDS 측정부(110)는 상기 생성한 제1 TDS값을 제어부(150)로 출력할 수 있다.
제2 TDS 측정부(130)는 농축수 유로(3)를 통해 필터부(110)로부터 배출되는 농축수의 TDS를 측정하여 제2 TDS값을 생성할 수 있다. 여기서, 제2 TDS 측정부(130)는 상기 생성한 제2 TDS값을 제어부(150)로 출력할 수 있다.
농축수 유량조절밸브(140)는 제어부(150)의 제어에 의해 농축수 유로(3)를 통해 배출되는 농축수의 유량을 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 농축수 유량조절밸브(140)는 농축수 유로(3)를 통해 배출되는 농축수의 유량을 조절할 수 있도록 설치된 밸브(미도시)와 제어부(150)로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 밸브의 개폐정도를 조절하는 모터(미도시)를 포함할 수 있다.
제어부(150)는 정수기(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(150)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛 및 메모리를 포함할 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(150)는 농축수 유량조절밸브(140)의 개폐정도를 조절함으로써 회수율을 조절할 수 있다. 여기서, 회수율이란 필터부(110)로 유입되는 물의 유량에 대한 정수 유로(2)로 배출되는 정수의 유량의 비를 의미한다.
제어부(150)는 제1 TDS 측정부(120)에서 생성된 제1 TDS값과 제2 TDS 측정부(130)에서 생성된 제2 TDS값 및 기 설정된 회수율에 기초하여 농축수 유량조절밸브(140)의 개폐정도를 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(150)는 먼저, 제1 TDS값과 상기 기 설정된 회수율에 기초하여 기준값을 결정할 수 있다. 여기서, 기준값은, 기 설정된 회수율에 따라 결정되는 제1 상수를 제1 TDS값에 승산하여 산출할 수 있다. 여기서, 상기 제1 상수는 기 설정된 회수율에 비례할 수 있다.
다음으로, 제어부(150)는 제2 TDS값과 상기 기준값을 비교하고, 그 비교결과에 따라 농축수 유량조절밸브(140)의 개폐정도를 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(150)는 제2 TDS 측정부(130)에서 측정한 제2 TDS값이 상기 기준값을 초과하는 경우, 농축수 유량조절밸브(140)의 개방정도를 증가시킬 수 있다. 다른 일 실시예에서, 제어부(150)는 제2 TDS 측정부(130)에서 측정한 제2 TDS값이 상기 기준값 미만인 경우, 농축수 유량조절밸브(140)의 개방정도를 감소시킬 수 있다. 여기서, 증가 또는 감소의 정도는 제2 TDS값과 기준값 사이의 크기 차이에 비례할 수 있다.
다시 말하면, 제어부(150)는 필터부(110)로 유입되는 물의 TDS가 높으면 이온 제거율을 높이기 위해 농축수 유량조절밸브(140)의 개방정도를 증가시킴으로써 회수율을 감소시킬 수 있으며, 필터부(110)로 유입되는 물의 TDS가 낮으면, 버려지는 물(외부로 배출되는 농축수)의 낭비를 절감하기 위해 농축수 유량조절밸브(140)의 개방정도를 감소시킴으로써 회수율을 증가시킬 수 있다.
예를 들면, 기 설정된 회수율에 따라 결정되는 제1 상수는 하기의 표 1을 참조하여 결정될 수 있다.
제1 상수 회수율(%)
1.5 35
2.0 50
2.5 60
표 1을 참조하면, 기 설정된 회수율이 50인 경우 제1 상수는 2.0일 수 있다. 여기서, 제1 TDS 측정부(110)에 의해 측정된 제1 TDS값이 100인 경우, 상기 기준값은 200이 될 수 있다.
여기서, 제2 TDS값이 200을 초과하는 경우, 제어부(150)는 농축수 유량조절밸브(140)의 개방정도를 증가시킬 수 있다. 또한, 제2 TDS값이 200 미만인 경우, 제어부(150)는 농축수 유량조절밸브(140)의 개방정도를 감소시킬 수 있다.
여기서, 기준값은 기 설정된 오차범위(예컨대, ±5%)를 가질 수 있으며, 제어부(150)는 상기 기준값의 오차범위를 초과하거나, 미만인 경우, 농축수 유량조절밸브(140)의 개폐정도를 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 정수기를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 정수기의 회수율 변화에 따른 이온 제거율을 나타내는 그래프이다.
도 2의 실시예의 기본적인 구성은, 도 1의 실시예와 동일하나 필터부(110)로 유입되는 물의 압력을 측정하는 압력 측정부(160)를 더 포함하여, 제1 및 제2 TDS값 뿐만 아니라 상기 측정되는 압력의 변화에 따라 농축수 유량조절밸브(140)의 개방정도를 조절한다는 점에서 차이가 있다.
압력 측정부(160)는 제1 유로(1)를 통해 필터부(110)로 유입되는 물의 압력을 측정할 수 있다. 여기서, 압력 측정부(160)는 상기 측정한 압력을 제어부(150)로 출력할 수 있다. 여기서, 압력 측정부(160)는 필터부(110)로 유입되는 물의 압력의 변화를 측정할 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 압력 센서라도 가능하다.
여기서, 제어부(150)는, 먼저 제1 TDS 측정부(120)에서 생성된 제1 TDS값과 제2 TDS 측정부(130)에서 생성된 제2 TDS값 및 기 설정된 회수율에 기초하여 농축수 유량조절밸브(140)의 개폐정도를 조절할 수 있다.
그러나, 도 2를 참조하면, 이온 제거율을 높이기 위해 농축수 유량조절밸브(140)의 개방정도를 증가시켜 회수율을 감소시키는 경우(제2 TDS값이 기준값을 초과하는 경우), 회수율이 어느 시점 이하에서는 오히려 이온 제거율이 감소하게 된다. 이는 제1 유로(1)의 차압손실 및 이에 따른 펌프성능곡선에 의해 필요이상으로 회수율을 감소시키는 경우 이온 제거율이 감소하기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 제어부(150)는 필터부(110)로 유입되는 물의 TDS가 증가하여 농축수 유량조절밸브(140)의 개방정도를 증가시키되, 상기 물의 압력이 기 설정된 값 이하로 감소하는 경우, 차압손실이 발생한 것으로 보고, 농축수 유량조절밸브(140)의 개방정도를 감소시킬 수 있다.
다시 말하면, 제어부(150)는 필터부(110)로 유입되는 물의 TDS가 증가하는 경우, 농축수 유량조절밸브(140)의 개방정도를 증가시켜 회전율을 감소시킴으로써 이온 제거율을 증가시킬 수 있다. 여기서, 제어부(150)는 필터부(110)로 유입되는 물의 압력을 감지하여 상기 물의 압력이 기 설정된 압력 이하가 되는 경우, 상기 물의 압력이 기 설정된 압력이상이 되도록 농축수 유량조절밸브(140)의 개방정도를 재조정할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
1: 제1 유로
2: 정수 경로
3: 농축수 유로
110: 필터부
120: 제1 TDS 측정부
130: 제2 TDS 측정부
140: 농축수 유량조절밸브
150: 제어부
160: 압력 측정부

Claims (10)

  1. 유입되는 물을 여과하여 정수를 생성하는 필터부;
    상기 필터부로 유입되는 물의 TDS(Total Dissolved Solids)를 측정하여 제1 TDS값을 생성하는 제1 TDS 측정부;
    상기 정수가 배출되는 정수 유로;
    상기 필터부에 의해 여과된 농축수가 배출되는 농축수 유로;
    상기 농축수 유로를 통해 배출되는 농축수의 TDS를 측정하여 제2 TDS값을 생성하는 제2 TDS 측정부;
    상기 농축수의 유량을 조절하는 농축수 유량조절밸브; 및
    상기 제1 TDS값과 제2 TDS값 및 기 설정된 회수율에 기초하여 상기 농축수 유량조절밸브의 개폐정도를 조절하는 제어부; 를 포함하는 정수기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 TDS값이 상기 제1 TDS값과 기 설정된 회수율에 기초하여 결정되는 기준값을 초과하는 경우, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방정도를 증가시키는 정수기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 TDS값이 상기 제1 TDS값과 기 설정된 회수율에 기초하여 결정되는 기준값 미만인 경우, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방정도를 감소시키는 정수기.
  4. 제2항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기 설정된 회수율에 따라 결정되는 제1 상수와 상기 제1 TDS값을 승산하여 상기 기준값을 결정하는 정수기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 상수는,
    상기 기 설정된 회수율에 비례하는 정수기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 필터부로 유입되는 물의 압력을 측정하는 압력 측정부; 를 더 포함하는 정수기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 TDS값이 상기 제1 TDS값과 기 설정된 회수율에 기초하여 결정되는 기준값을 초과하는 경우, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방정도를 증가시키되, 상기 물의 압력이 기 설정된 값 이하로 감소하는 경우, 상기 농축수 유량조절밸브의 개방정도를 감소시키는 정수기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기 설정된 회수율에 따라 결정되는 제1 상수와 상기 제1 TDS값을 승산하여 상기 기준값을 결정하는 정수기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 상수는,
    상기 기 설정된 회수율에 비례하는 정수기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 역삼투압 멤브레인 필터를 포함하는 정수기.

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