KR20180125023A

KR20180125023A - 가정용 정수 시스템

Info

Publication number: KR20180125023A
Application number: KR1020187032178A
Authority: KR
Inventors: 비용 치우
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2016-04-11
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2018-11-21
Also published as: CN205709995U; BR112018070997A2; EP3442912A4; WO2017180584A3; WO2017180584A2; US20190070559A1; EP3442912A2

Abstract

본 모델에서 제공되는 가정용 정수 시스템은 주로 프리필터; 역삼투막 필터 요소; 제1 일방향 밸브 및 제2 일방향 밸브; 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소의 물 입구 사이의 물 통로를 연결 또는 연결해제하는 데 사용되는 스위칭 디바이스; 순수를 수용하는 데 사용되는 제1 공동 및 프리필터에 의해 처리된 수돗물을 수용하는 데 사용되는 제2 공동을 갖는 물 저장 탱크; 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브의 물 출구와 연통하는 물 입구를 갖는 물마개; 및 ㅋ기계적 자동 리버싱 밸브 - 기계적 자동 리버싱 밸브는, 기계적 자동 리버싱 밸브의 제1 포트의 압력의 변화에 따라 제2 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결하는 한편 제3 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결해제하거나, 또는 제2 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결해제하는 한편 제3 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결하는 데 사용됨 -를 포함한다. 본 모델에서 제공되는 가정용 정수 시스템은 장비 비용, 결함률, 및 안전상 위험을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 사용 편안함을 개선시킬 수 있다.

Description

가정용 정수 시스템

본 모델은 가정용 정수기들의 분야에 관한 것이며, 특히 가정용 정수 시스템에 관한 것이다.

지자체에서 공급된 수돗물의 운송 동안 2차 오염의 위험으로 인해, 가정용 정수기들이 평범한 사람들의 삶에 점차적으로 들어온다. 기존의 정수기들은 주로 상이한 특성들 및 실린더들을 갖는 다양한 여과 매체로 구성된다. 여과 매체는 수돗물 중의 다양한 불순물들 또는 오염물들을 제거하는 데 사용되고, 실린더 부품들은 여과 매체를 수용하고 여과 매체를 지자체 상수도 파이프라인들에 연결하는 데 사용된다.

물 조건들의 차이로 인해, 지자체 상수도는 수질이 지역에 따라 다르며, 예를 들어, 북부 지역에서의 평균 물 경도는 중동부 지역에서의 평균 물 경도보다 더 높고, 중동부 지역에서의 평균 물 경도는 남부 지역에서의 평균 물 경도보다 더 높다. 일반적으로, 음용수의 가열 이후의 물때(incrustation) 현상은 물 경도가 높은 지역들에서 일반적이다. 물때 문제를 해결하기 위하여, 대부분의 정수기 제조업자들은 역삼투막 여과 기술을 사용하여 가정용 정수 시스템들을 제조한다.

작은 가정용 정수 시스템은 그의 막 요소의 작은 침투류(seepage flow)로 인해 직접 사용되는 경우 사용자의 물 요구를 충족시킬 수 없고, 그에 따라 물 저장 탱크를 사용하여 순수를 저장하고, 사용자가 물마개(water tap)를 켤 때 배출되는 순수는 실제로 물 저장 탱크로부터 나온다. 물 저장 탱크는 다이어프램(탄성 다이어프램)에 의해 격리된 2개의 공동(cavity)들을 갖는다. 하나의 공동은 순수를 저장하는 데 사용되고 다른 하나의 공동은 압축 공기를 저장하고, 압축 공기는 소정 압력을 갖고, 사용자가 물마개를 켤 때 압축 공기는 다이어프램에 의해 순수를 저장하는 공동에 대해 가압하여 순수가 물마개 밖으로 나가도록 강제한다. 물 저장 탱크 내에 순수가 없을 때, 압축 공기는 최대 체적 및 최저 압력을 가지며; 물 저장 탱크 내의 순수의 양이 증가될 때, 압축 공기의 체적이 점차적으로 감소되어 그의 압력이 증가되고, 그에 따라서 역삼투막의 배압(back pressure)이 증가된다. 수돗물의 압력이 장소에 따라 다르기 때문에, 역삼투막의 정상 동작을 유지하기 위해 소정의 압력 차이(압력 차이는 역삼투막의 압력에서 물 저장 탱크의 배압을 뺀 것과 같음)가 요구된다. 압력 차이를 증가시키기 위하여, 각각의 정수기 제조업자는 물 저장 탱크의 배압을 극복하기 위해 정수 기계 내에 부스터 펌프(booster pump)를 설치한다. 그러나, 부스터 펌프는 전원, 전자기 밸브(electromagnetic valve), 및 압력 스위치와 같은 연관된 전기 부품들을 요구하고; 그 결과, 제품 비용이 증가되고, 결함률도 또한 증가된다. 게다가, 물 저장 탱크가 물로 가득차 있을 때, 압축 공기는 최소 체적 및 최대 압력을 가지며, 사용자가 물마개를 켜는 즉시 최대 물 유량이 출력된다. 그러나, 물 저장 탱크 내의 순수가 점차적으로 감소되고, 압축 공기가 체적이 점차적으로 팽창되고, 압력이 더 작아지고, 점점 더 작은 물 유량이 물마개로부터 출력됨에 따라, 사용자는 물의 연속 사용에 있어서 열악한 경험을 갖고, 사용자의 대기 시간이 또한 증가된다.

물 저장 탱크의 문제를 해결하기 위하여, 일부 제조업자는 역삼투막 요소의 크기를 (하루당 400 갤런(400 GPD)을 초과하여) 증가시키고 물 저장 탱크를 제거하는 것을 선택하는데, 즉, 사용자가 물마개를 켤 때 얻어지는 유동은 직접적으로 역삼투막의 침투류가 된다. 그러나, 대형 역삼투막 요소의 비용은 여러 배로 증가되고, 더 높은 전력의 연관된 부스터 펌프가 요구되는데, 이는 제품 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 심각한 소음 및 진동 문제들을 야기하기도 하여, 이에 의해 사용자의 사용 편안함을 저하시킨다. 더욱이, 가정용 정수 시스템이 일정 기간 동안 가만히 있은 후에, 초기 동작 시의 역삼투막의 여과 효율은 낮고, 이때, 물마개로부터 유출되는 물 중의 총 용존 고형물(total dissolved solid, TDS)의 함량이 높아서, 좋지 못한 맛을 초래한다. 추가로, 역삼투막의 침투류에 대한 수온의 큰 영향으로 인해, 즉, 수온이 낮을수록, 침투류가 작아지기 때문에, 물 저장 탱크가 없는 순수 기계는 저온의 겨울에 또는 봄과 가을에 물마개로부터의 작은 물 유량 출력을 가져서, 이에 의해 사용자 경험에 영향을 미친다. 또한, 전술한 역삼투막은 음용수 중의 거의 모든 이온들을 제거하고, 많은 사용자들은 어떠한 이온도 없는 순수를 장기간 마심으로써 신체 건강이 영향을 받을 것임을 걱정한다.

상기를 고려하여, 역삼투 순수 기계의 가정용 정수 시스템의 비용, 결함률, 및 안전상 위험을 감소시키는 한편 사용자의 사용 편안함을 개선시키는 방식은 현재 시급한 문제이다.

종래 기술에 존재하는 기술적 문제들 중 적어도 하나를 해결하기 위하여, 본 모델은, 장비 비용, 결함률, 및 안전상 위험을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 사용 편안함을 개선시킬 수 있는 가정용 정수 시스템을 제공한다.

본 모델의 목적을 달성하기 위하여,

수돗물에 대한 사전여과 처리를 수행하는 데 사용되는 프리필터(pre-filter); 물 입구, 순수 출구, 및 비-순수 출구를 포함하는 역삼투막 필터 요소 - 여기서 역삼투막 필터 요소의 물 입구는 물 통로를 통해 프리필터의 물 출구와 연통할 수 있음 -; 물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소의 순수 출구와 연통하는 물 입구를 갖는 제1 일방향 밸브; 물 통로를 통해 제1 일방향 밸브의 물 출구와 연통하는 물 입구를 갖는 제2 일방향 밸브; 방수 필름에 의해 격리된 제1 공동 및 제2 공동을 포함하는 물 저장 탱크 - 여기서 2개의 공동들의 전체 용량은 고정되어 있고, 제1 공동의 용량은 제2 공동의 용량의 증가에 따라 감소되거나 또는 제2 공동의 용량의 감소에 따라 증가되고, 제1 공동은 순수를 수용하는 데 사용되고 물 통로를 통해 제1 일방향 밸브의 물 출구 및 제2 일방향 밸브의 물 입구와 별개로 연통하고, 제2 공동은 프리필터에 의해 처리된 수돗물을 수용하는 데 사용됨 -; 물 저장 탱크의 제1 공동의 압력의 변화에 따라 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소의 물 입구 사이의 물 통로를 연결 또는 연결해제하는 데 사용되는 스위칭 디바이스; 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브의 물 출구와 연통하는 물 입구를 갖는 물마개; 물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소의 비-순수 출구와 연통하는 물 입구를 갖는 배수 디바이스; 및 제1 포트, 제2 포트, 제3 포트, 및 제4 포트를 포함하는 기계적 자동 리버싱 밸브(reversing valve) - 여기서 제1 포트는 물 통로를 통해 물마개의 물 입구와 연통하고, 제2 포트는 물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소의 비-순수 출구와 연통하고, 제3 포트는 물 통로를 통해 배수 디바이스의 물 입구와 연통하고, 제4 포트는 물 통로를 통해 물 저장 탱크의 제2 공동과 연통하고, 기계적 자동 리버싱 밸브는 제1 포트에서의 수압의 변화에 따라 제2 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결하는 한편 제3 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결해제하거나, 또는 제1 포트에서의 수압의 변화에 따라 제2 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결해제하는 한편 제3 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결하는 데 사용됨 -를 포함하는 가정용 정수 시스템이 제공된다.

바람직하게는, 물 저장 탱크의 제1 공동의 압력이 제1 임계치로 감소될 때, 스위칭 디바이스는 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소 사이의 물 통로를 연결하는 반면에, 물 저장 탱크의 제1 공동의 압력이 제2 임계치로 증가될 때, 스위칭 디바이스는 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소 사이의 물 통로를 연결해제하고, 제1 임계치는 제2 임계치보다 더 작다.

바람직하게는, 제1 포트에서의 수압이 제3 임계치로 감소될 때, 기계적 자동 리버싱 밸브는 제2 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결하는 한편 제3 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결해제하는 반면에, 제1 포트에서의 수압이 제4 임계치로 증가될 때, 기계적 자동 리버싱 밸브는 제2 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결해제하는 한편 제3 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결하고, 제3 임계치는 제4 임계치보다 더 작다.

바람직하게는, 가정용 정수 시스템은, 물 통로를 통해 제1 일방향 밸브의 물 출구 및 물 저장 탱크의 제1 공동과 연통하는 물 입구를 갖고 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브의 물 입구와 연통하는 물 출구를 갖거나, 또는 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브의 물 출구와 연통하는 물 입구를 갖고 물 통로를 통해 물마개의 물 입구와 연통하는 물 출구를 갖는 포스트필터(post-filter) 요소를 추가로 포함한다.

바람직하게는, 가정용 정수 시스템은, 물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소의 비-순수 출구와 연통하는 물 입구를 갖고 물 통로를 통해 배수 디바이스의 물 입구와 연통하는 물 출구를 갖는 유동 제한기를 추가로 포함한다.

바람직하게는, 유동 제한기는 스로틀링 밸브를 포함한다.

본 모델의 실시 형태에 따르면, 스위칭 디바이스는 기계적 스톱 밸브를 포함하고, 기계적 스톱 밸브는 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소의 물 입구 사이의 물 통로 상에 배치되고, 기계적 스톱 밸브의 포트는 물 통로를 통해 제1 일방향 밸브의 물 출구, 제2 일방향 밸브의 물 입구, 및 물 저장 탱크의 제1 공동과 연통한다.

본 모델의 다른 실시 형태에 따르면, 스위칭 디바이스는 전자기 밸브, 압력 감지 요소, 및 제어 유닛을 포함하고, 전자기 밸브는 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소의 물 입구 사이에 배치되고; 압력 감지 요소는 물 저장 탱크의 제1 공동에서의 압력을 검출하고 검출된 압력의 정보를 포함하는 전기 신호를 제어 유닛으로 전송하는 데 사용되고; 제어 유닛은 전기 신호에 따라 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소의 물 입구 사이의 물 통로를 연결 또는 연결해제하기 위해 전자기 밸브를 제어하는 데 사용된다.

본 모델의 또 다른 실시 형태에 따르면, 물마개는 제1 물 출구 및 제2 물 출구를 포함하고, 제1 물 출구는 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브의 물 출구와 연통할 수 있어서 제1 물 출구가 열리도록 선택될 때 제1 물 출구가 순수를 배출할 수 있게 하는 반면에, 제2 물 출구는 물 통로를 통해 프리필터의 물 출구와 연통하여서 제2 물 출구가 열리도록 선택될 때 제2 물 출구가 프리필터에 의해 처리된 물만을 배출할 수 있게 한다.

본 모델의 또 다른 실시 형태에 따르면, 물마개는 제1 물 입구, 제2 물 입구, 및 혼합 디바이스를 포함하고, 제1 물 입구는 물 통로를 통해 프리필터의 물 출구와 연통하고, 제2 물 입구는 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브의 물 출구와 연통하고, 혼합 디바이스는 제1 물 입구 및 제2 물 입구와 별개로 유체 연통 상태로 있고 미리설정된 비에 따라 제1 물 입구를 통해 물마개에 들어가는 비-순수와 제2 물 입구를 통해 물마개에 들어가는 순수를 혼합하는 데 사용된다.

바람직하게는, 프리필터들의 수는 하나 또는 다수이고, 다수의 프리필터들은 직렬로 서로 연결되어 있다. 본 모델은 하기의 유익한 효과들을 갖는다:

종래 기술과 비교하여, 본 모델에서 제공되는 가정용 정수 시스템은 하기 이점들을 갖는다:

첫째로, 물 저장 탱크 내에 압축 공기가 없기 때문에, 물 저장 탱크의 공간 이용률이 높아서, 물 저장 탱크의 체적이 감소될 수 있고, 설치 공간이 절약되게 한다.

둘째로, 물 저장 탱크 내에 압축 공기가 없기 때문에, 물마개가 순수를 방출할 때 배압의 영향이 제거되어서, 부스터 펌프를 제공하고 전력을 사용하는 것이 요구되지 않고, 정수기의 소음, 진동, 결함률, 및 안전상 위험이 크게 감소되게 한다.

셋째로, 물마개가 켜질 때, 제1 공동 내의 순수가 제2 공동 내의 비-순수의 압력에 의해 구동됨으로써 유출되어서, 순수의 유량이 수온의 변화에 영향을 받지 않고서 항상 안정적이게 한다.

넷째로, 제2 공동 내의 비-순수는 또한 제1 공동 내의 순수를 가압하면서 역삼투막 필터 요소를 플러싱하는 데 사용될 수 있어서, 역삼투막 필터 요소의 사용 수명이 연장될 수 있게 한다.

도 1은 본 모델의 제1 실시 형태에 따른 가정용 정수 시스템의 원리를 예시하는 블록도이다.
도 2는 본 모델의 제1 실시 형태에 따른 가정용 정수 시스템의 개략 구조도이다.
도 3은 본 모델의 제2 실시 형태에 따른 가정용 정수 시스템의 개략 구조도이다.
도 4는 본 모델의 제3 실시 형태에 따른 가정용 정수 시스템의 개략 구조도이다.
도 5는 본 모델의 제4 실시 형태에 따른 가정용 정수 시스템의 개략 구조도이다.

당업자들이 본 모델의 기술적 해결책을 더 잘 이해하게 하기 위하여, 본 모델의 가정용 정수 시스템은 첨부 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 기술된다.

도 1은 본 모델의 제1 실시 형태에 따른 가정용 정수 시스템의 원리를 예시하는 블록도이다. 도 2는 본 모델의 제1 실시 형태에 따른 가정용 정수 시스템의 개략 구조도이다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 가정용 정수 시스템은 주로 프리필터(1), 역삼투막 필터 요소(200), 제1 일방향 밸브(202), 제2 일방향 밸브(301), 스위칭 디바이스(3), 물마개(600), 물 저장 탱크(400), 기계적 자동 리버싱 밸브(500), 및 배수 디바이스(203)를 포함한다. 프리필터(1)는 수돗물에 대한 예비 여과 처리를 수행하는 데 사용된다. 이 실시 형태에서, 2개의 프리필터들(1)이 있는데, 이들은 각각 직렬로 연결된 제1 프리필터(100) 및 제2 프리필터(101)이다. 분명히, 실제 응용에서, 프리필터들의 수는 프리필터들에 의해 사용되는 상이한 사전여과 재료들에 따라 선택될 수 있는데, 예를 들어, 그 수는 하나 또는 셋 초과일 수 있다.

역삼투막 필터 요소(200)는 순수를 최종적으로 얻기 위해 수돗물 중의 다양한 불순물들 또는 오염물들을 제거하는 데 사용되고, 물 입구(2001), 순수 출구(2003), 및 비-순수 출구(2002)를 포함한다. 물 입구(2001)는 프리필터(101)의 물 출구와 연통할 수 있다. 물 입구(2001)를 통해 역삼투막 필터 요소(200)에 들어가는 물은, 역삼투막에 의해 여과된 후에 순수를 형성하고 순수 출구(2003)를 통해 유출되는 반면에, 역삼투막에 의해 여과되지 않은 비-순수는 비-순수 출구(2002)를 통해 유출된다.

제1 일방향 밸브(202)의 물 입구는 물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소(200)의 순수 출구(2003)와 연통하고, 제1 일방향 밸브(202)의 물 출구는 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브(301)의 물 입구와 연통한다. 본 발명에서, "일방향 밸브"란, 그의 물 입구로부터 그의 물 출구로 단일 방향으로만 유동하도록 물 유동을 제한하도록 설계된 밸브를 지칭한다.

물 저장 탱크(400)는 방수 필름(예를 들어, 탄성 다이어프램)에 의해 격리된 제1 공동(4001) 및 제2 공동(4002)을 포함하는데, 여기서 2개의 공동들의 전체 용량은 고정되어 있고, 제1 공동(4001)의 용량은 제2 공동(4002)의 용량의 증가에 따라 감소되거나 또는 제2 공동(4002)의 용량의 감소에 따라 증가된다. 구체적으로, 액체가 제1 공동(4001) 내로 충전되는 경우, 제1 공동(4001)의 용량은 점차적으로 증가되는 한편 제2 공동(4002) 내의 액체가 배출되고, 그에 따라서 제2 공동(4002)의 용량은 감소되고; 그와는 반대로, 액체가 제2 공동(4002) 내로 충전될 때, 제2 공동(4002)의 용량은 점차적으로 증가되는 한편 제1 공동(4001) 내의 액체가 배출되고, 그에 따라서 제1 공동(4001)의 용량은 감소된다. 제1 공동(4001)은 순수를 수용하는 데 사용되고, 물 통로를 통해 연결 지점(4003)에서 제1 일방향 밸브(202)의 물 출구 및 제2 일방향 밸브(301)의 물 입구와 별개로 연통한다. 제2 공동(4002)은 프리필터에 의해 처리된 수돗물(즉, 비-순수)을 수용하는 데 사용된다.

스위칭 디바이스(3)는, 물 저장 탱크의 제1 공동의 압력의 변화에 따라 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소(200)의 물 입구 사이의 물 통로를 연결 또는 연결해제하여, 수돗물을 연결 또는 연결해제하는 데 사용된다. 이 실시 형태에서, 스위칭 디바이스(3)는 기계적 스톱 밸브(103)를 포함하고, 기계적 스톱 밸브(103)는 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소(200)의 물 입구 사이의 물 통로 상에 배치된다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 기계적 자동 스톱 밸브(103)는 3개의 포트들을 갖는데, 이들은 각각 제1 포트(1031), 제2 포트(1032), 및 제3 포트(1033)이고, 여기서 제1 포트(1031)는 물 입구이고 물 통로를 통해 제2 프리필터(101)의 물 출구와 연통한다. 제2 포트(1032)는 물 출구이고 물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소(200)의 물 입구(2001)와 연통한다. 제3 포트(1033)는 물 통로를 통해 연결 지점(4003)에서 제1 일방향 밸브(202)의 물 출구, 제2 일방향 밸브(301)의 물 입구, 및 물 저장 탱크(400)의 제1 공동(4001)과 별개로 연통한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이 실시 형태에서, 물마개(600)의 물 입구는 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브(301)의 물 출구와 연통하고, 물마개(600)는 단일 물 출구를 갖는다. 추가로, 이러한 가정용 정수 시스템은 포스트필터 요소(300)를 추가로 포함할 수 있다. 포스트필터 요소(300)는, 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 물마개(600)의 물 입구와 제2 일방향 밸브(301)의 물 출구 사이의 물 통로 상에 배치될 수 있는데, 즉, 포스트필터 요소(300)의 물 입구는 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브의 물 출구와 연통하고, 포스트필터 요소(300) 의 물 출구는 물 통로를 통해 물마개(600)의 물 입구와 연통하고, 포스트필터 요소(300)는 제2 일방향 밸브(301)의 하류측에 위치되고 순수를 추가로 여과하는 데 사용된다. 그러나, 당업자들은, 포스트필터 요소(300)가 또한 제2 일방향 밸브(301)의 상류측에 배치될 수 있는 것, 즉, 포스트필터 요소(300)의 물 입구가 물 통로를 통해 제1 일방향 밸브(202)의 물 출구 및 물 저장 탱크(400)의 제1 공동(4001)과 연통하고, 포스트필터 요소(300)의 물 출구가 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브(301)의 물 입구와 연통하는 것을 알 수 있다.

추가로, 도 2에 도시된 이 실시 형태에서, 배수 디바이스(203)의 물 입구는 물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소(200)의 비-순수 출구(2002)와 연통한다. 유동 제한기(201)가 또한 배수 디바이스(203)의 물 입구와 역삼투막 필터 요소(200)의 비-순수 출구(2002) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 유동 제한기(201)의 물 입구는 물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소(200)의 비-순수 출구(2002)와 연통하고, 유동 제한기(201)의 물 출구는 물 통로를 통해 배수 디바이스(203)의 물 입구와 연통한다. 유동 제한기(201)는, 순수를 생성하기 위한 압력의 작용 하에서 수돗물이 역삼투막을 통해 침투할 수 있는 것을 보장하기 위해 역삼투막 필터 요소(200) 내의 역삼투막에 대한 충분한 작용 압력을 생성하여, 불충분한 작용 압력에 의해 야기되는 과도하게 낮은 유량의 순수를 피하는 데 사용된다. 유동 제한기(201)는 스로틀링 밸브와 같은 유동 제한 요소일 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 기계적 자동 리버싱 밸브(500)는 제1 포트(5001), 제2 포트(5002), 제3 포트(5003), 및 제4 포트(5004)를 포함한다. 제1 포트(5001)는 물 통로를 통해 연결 지점(5005)에서 물마개(600)의 물 입구와 연통하고; 제2 포트(5002)는 물 통로를 통해 연결 지점(2004)에서 역삼투막 필터 요소(200)의 비-순수 출구(2002)와 연통하고; 제3 포트(5003)는 물 통로를 통해 연결 지점(2005)에서 배수 디바이스(203)의 물 입구와 연통하고; 제4 포트(5004)는 물 통로를 통해 물 저장 탱크(400)의 제2 공동(4002)과 연통한다. 기계적 자동 리버싱 밸브(500)는 제1 포트(5001)에서의 수압의 변화에 따라 제2 포트(5002)와 제4 포트(5004) 사이의 물 통로를 연결하는 한편 제3 포트(5003)와 제4 포트(5004) 사이의 물 통로를 연결해제하는 데 사용되고, 이때, 제2 공동(4002)과 역삼투막 필터 요소(200)의 비-순수 출구(2002) 사이의 물 통로가 연결되는 반면에, 제2 공동(4002)과 배수 디바이스(203) 사이의 물 통로가 연결해제되거나; 또는 기계적 자동 리버싱 밸브(500)는 제1 포트(5001)에서의 수압의 변화에 따라 제2 포트(5002)와 제4 포트(5004) 사이의 물 통로를 연결해제하는 한편 제3 포트(5003)와 제4 포트(5004) 사이의 물 통로를 연결하고, 이때, 제2 공동(4002)과 역삼투막 필터 요소(200)의 비-순수 출구(2002) 사이의 물 통로가 연결해제되는 반면에, 제2 공동(4002)과 배수 디바이스(203) 사이의 물 통로가 연결된다.

가정용 정수 시스템의 작동 공정은 아래에서 상세하게 기술된다. 구체적으로, 물마개(600)가 켜질 때, 물마개(600)의 물 입구의 압력은 감소되고, 기계적 자동 리버싱 밸브(500)의 제1 포트에서의 수압이 임계치로 감소될 때, 기계적 자동 리버싱 밸브(500) 내부의 스프링이 제2 포트(5002)와 제4 포트(5004) 사이의 물 통로를 연결하는 한편 제4 포트(5004)와 제3 포트(5003) 사이의 물 통로를 연결해제하도록 작용하고, 그와 동시에, 물 저장 탱크(400)의 제1 공동(4001) 내의 압력은 순차적으로 연결 지점(4003), 제2 일방향 밸브(301), 포스트필터 요소(300), 및 물마개(600)를 통해 해제되어서, 제1 공동(4001) 내의 압력이 감소된다. 제1 공동(4001) 내의 압력이 임계치로 감소될 때, 기계적 스톱 밸브(103)의 물 입구(1031)와 기계적 스톱 밸브(103)의 물 출구(1032) 사이의 물 통로가 연결되고, 수돗물은 제1 프리필터(100), 제2 프리필터(101), 및 기계적 스톱 밸브(103)를 순차적으로 통과하고, 역삼투막 필터 요소(200)의 물 입구(2001)를 통해 역삼투막 필터 요소(200)에 들어가고, 이어서 역삼투막 필터 요소(200)의 비-순수 출구(2002)를 통해 유출되고, 그 후에, 연결 지점(2004), 및 기계적 리버싱 밸브(500)의 제2 포트(5002) 및 제4 포트(5004)를 통해 물 저장 탱크(400)의 제2 공동(4002)에 들어가서, 제1 공동(4001) 내의 순수를 연결 지점(4003), 제2 일방향 밸브(301), 및 포스트필터 요소(300)를 순차적으로 통과하도록 밀어내고 최종적으로 물마개(600)로부터 유출되게 한다.

물마개(600)가 꺼질 때, 기계적 스톱 밸브(103)의 물 입구(1031)와 물 출구(1032) 사이의 물 통로가 여전히 연결된 상태에 있기 때문에, 물마개(600)의 물 입구의 수압은 단시간에 빠르게 상승하고, 기계적 자동 리버싱 밸브(500)의 제1 포트(5001)에서의 수압도 또한 단시간에 빠르게 상승하고, 제1 포트(5001)에서의 수압이 임계치로 증가될 때, 기계적 리버싱 밸브(500) 내부의 스프링은 밀려서 제2 포트(5002)와 제4 포트(5004) 사이의 물 통로를 연결해제하는 한편 제2 포트(5002)와 제3 포트(5003) 사이의 물 통로를 연결하도록 작용하여, 제2 공동(4002)과 배수 컴포넌트(203) 사이의 물 통로를 연결하여서, 제2 공동(4002)의 압력이 단시간에 해제되게 하고; 그와 동시에, 제1 공동(4001)의 그리고 연결 지점(4003) 상에서의 압력이 또한 빠르게 해제된다. 이때, 제2 일방향 밸브(301)의 물 출구와 물마개(600) 사이의 물 통로의 압력은 제2 일방향 밸브(301)의 보호로 인해 소정 값에 유지되어, 연결 지점(5005)과 기계적 리버싱 밸브(500)의 제1 포트(5001) 사이의 물 통로를 통해 소정 위치에 기계적 자동 리버싱 밸브(500)를 유지하여, 제2 포트(5002)와 제4 포트(5004) 사이의 물 통로가 연결해제된 상태로 유지되는 반면에, 제4 포트(5004)와 제3 포트(5003) 사이의 물 통로가 연결된 상태로 유지되는 것을 보장하게 한다. 제1 공동(4001)의 그리고 연결 지점(4003) 상에서의 압력이 매우 낮고, 기계적 스톱 밸브(103)의 물 입구(1031)와 물 출구(1032) 사이의 물 통로가 여전히 연결된 상태에 있기 때문에, 역삼투막 필터 요소(200)의 물 입구(2001)를 통해 역삼투막 필터 요소(200)에 들어가는 수돗물은, 순수를 형성하기 위한 압력의 작용 하에서 역삼투막 필터 요소(200) 내의 역삼투막을 통해 침투하고, 역삼투막 필터 요소(200)의 순수 출구(2003)를 통해 유출되고, 이어서 순차적으로 제1 일방향 밸브(202) 및 연결 지점(4003)을 통해 제1 공동(4001)에 들어가는 반면에, 제2 공동(4002) 내의 원래 비-순수는 제1 공동(4001)의 가압 하에서 기계적 리버싱 밸브(500)의 제4 포트(5004)와 제3 포트(5003) 및 배수 디바이스(203)를 통해 배출된다.

제1 공동(4001)의 용량이 점차적으로 증가되는 공정에서, 역삼투막 필터 요소(200) 내의 수돗물이 압력의 작용 하에서 역삼투막 필터 요소(200) 내의 역삼투막을 통해 침투할 수 있는 것을 보장하기 위해 연결 지점(4003)의 압력은 매우 낮은 값에 유지되어, 이에 의해 충분한 순수 유량의 생성을 보장한다.

제1 공동(4001)이 완전히 가득 충전되는 한편 제2 공동(4002) 내의 비-순수가 완전히 배수될 때, 물 저장 탱크(400) 내의 순수 저장량은 추가로 증가될 수 없고, 수돗물의 압력에 의해 구동됨으로써, 물 저장 탱크(400) 내의 압력은 점차적으로 상승하기 시작하고 연결 지점(4003)에서의 압력도 또한 상승하기 시작한다. 압력 값이 임계치로 증가될 때, 기계적 스톱 밸브(103)의 제1 포트(1031)와 제2 포트(1032) 사이의 물 통로는 연결해제되고, 전체 가정용 정수 시스템은 작동 중지된다.

제1 일방향 밸브(202)의 기능은 다음과 같음에 유의해야 한다: 물마개(600)가 켜질 때, 제1 일방향 밸브(202)는, 순수가 물마개(600)로부터 유출될 수 있는 것을 보장하기 위해 물 저장 탱크(400)의 제1 공동(4001) 내의 순수가 역삼투막 필터 요소(200)로 다시 유동하는 것을 중지시키는 데 사용되고; 물마개(600)가 꺼지고 시스템이 물 저장 탱크(400)의 제1 공동(4001) 내로 순수를 보충할 때, 제1 일방향 밸브(202)는, 순수가 역삼투막 필터 요소(200)로부터 물 저장 탱크(400)의 제1 공동(4001)을 향해 유동하는 것을 중지시키지 않는다.

제2 일방향 밸브(301)의 기능은 다음과 같다: 물마개(600)가 꺼질 때, 제2 일방향 밸브(301)의 물 출구와 물마개(600)의 물 입구 사이의 물 통로 내의 물은 물마개(600)로부터 배출될 수도 없고 제2 일방향 밸브(301)의 물 출구로부터 다시 유동할 수도 없어서, 제2 일방향 밸브(301)의 물 출구와 물마개(600)의 물 입구 사이의 수압이 소정 값에 유지되게 하고, 이어서 기계적 자동 리버싱 밸브(500) 내부의 스프링은 현재 위치에 유지되어서, 제2 포트(5002)와 제4 포트(5004)가 연결해제되는 반면에, 제4 포트(5002)와 제3 포트(5003)가 연결되는 것을 보장하고, 물 저장 탱크(400)가 배압을 갖지 않는 것을 보장할 수 있다.

도 3은 본 모델의 제2 실시 형태에 따른 가정용 정수 시스템의 개략 구조도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이 실시 형태에서 제공되는 가정용 정수 시스템은, 이 실시 형태에서 제공되는 가정용 정수 시스템이 2개의 물 출구들을 갖는 물마개를 채택한다는 점에서만 제1 실시 형태와 다르다.

구체적으로, 가정용 정수 시스템은 비-순수 통로(6003)를 추가로 포함하고, 물마개(600)는 제1 물 출구(6001) 및 제2 물 출구(6002)를 포함하는데, 여기서 제1 물 출구(6001)는 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브(301)의 물 출구와 연통하여서, 제1 물 출구(6001)가 열리도록 선택될 때 제1 물 출구(6001)가 순수를 배출할 수 있게 한다. 제2 물 출구(6002)는 비-순수 통로(6003)를 통해 연결 지점(1001)에서 제2 프리필터(101)의 물 출구에 연결되어서, 제2 물 출구(6002)가 열리도록 선택될 때 제2 물 출구(6002)가 프리필터에 의해 처리된 비-순수만을 배출할 수 있게 한다.

도 4는 본 모델의 제3 실시 형태에 따른 가정용 정수 시스템의 개략 구조도이다. 도 4를 참조하면, 이 실시 형태에서 제공되는 가정용 정수 시스템은, 하나의 프리필터, 즉, 프리필터(100)가 있다는 점에서만 제1 실시 형태와 다르다. 한편, 물마개(800)는 제1 물 입구, 제2 물 입구, 혼합 디바이스(8001), 및 스위치(8002)를 포함한다. 제1 물 입구는 물 통로를 통해 연결 지점(1001)에 연결되고 프리필터(100)의 물 출구와 연통하여서, 프리필터(100)에 의해 처리된 수돗물이 제1 물 입구를 통해 물마개(800)에 들어갈 수 있게 한다. 제2 물 입구는 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브(301)의 물 출구와 연통하여서, 순수가 제2 물 입구를 통해 물마개(800)에 들어갈 수 있게 한다. 혼합 디바이스(8001)는 미리결정된 비에 따라 제1 물 입구를 통해 물마개(800)에 들어가는 물과 제2 물 입구를 통해 물마개(80)에 들어가는 순수를 혼합할 수 있어서, 결국 혼합된 물이 물마개(800)의 물 출구로부터 배출될 수 있게 한다. 8002는 물마개(800) 상의 스위치를 나타내고, 물마개(800)의 물 출력을 켜거나 끄는 데 사용된다. 혼합 디바이스(8001)는 스위치(8002)와는 별개로 또는 그와 조합하여 배치될 수 있다.

도 5는 본 모델의 제4 실시 형태에 따라 제공된 가정용 정수 시스템의 개략 구조도이다. 도 5는 전술한 실시 형태들에서의 기계적 자동 스톱 밸브(103)를 대체하기 위해 전기 스위칭 시스템을 채용하는 실시 형태를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전기 스위칭 시스템은 주로 전자기 밸브(901), 압력 감지 요소(902), 및 제어 유닛(900)을 포함한다. 전자기 밸브(901)는 프리필터(101)의 물 출구와 역삼투막 필터 요소의 물 입구 사이에 설치되고(구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 전자기 밸브(901)의 물 입구(9011)가 물 통로를 통해 프리필터(101)의 물 출구와 연통하고, 전자기 밸브(901)의 물 출구(9012)가 물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소(200)의 물 입구(2001)와 연통함), 압력 감지 요소(902)의 물 통로는 연결 지점(4003) 상에 설치되고 물 저장 탱크(400)의 제1 공동(4001)의 압력을 검출하는 데 사용된다. 전자기 밸브(901) 및 압력 감지 요소(902)는 점선들에 의해 나타낸 전기적 연결선들을 통해 제어 유닛(900)에 연결된다. 제어 유닛(900)은 전자기 밸브(901) 및 압력 감지 요소(902)에 전력을 제공하는 데 사용되는 한편 압력 감지 요소(902)에 의해 제공된 신호에 따라 전자 밸브(902)를 켜거나 끌 수 있어서, 이에 의해 프리필터(101)의 물 출구와 역삼투막 필터 요소(200)의 물 입구 사이의 물 통로의 연결 또는 연결해제를 실현한다.

본 모델의 가정용 정수 시스템은 첨부 도면 및 특정 실시 형태들을 참조하여 전술되어 있다.

일반적으로, 종래 기술과 비교하여, 본 모델의 전술한 실시 형태들 각각에 따른 가정용 정수 시스템은 하기 이점들을 갖는다:

첫째로, 물 저장 탱크(400) 내에 압축 공기가 없기 때문에, 물 저장 탱크의 공간 이용률이 높아서, 물 저장 탱크(400)의 체적이 감소될 수 있고, 설치 공간이 절약되게 한다.

둘째로, 물 저장 탱크(400) 내에 압축 공기가 없기 때문에, 물마개(600)가 순수를 방출할 때 배압이 존재하지 않아서, 그것이 부스터 펌프를 제공하고 전력을 사용하는 것이 요구되지 않고, 정수 시스템의 소음, 진동, 결함률, 및 안전상 위험이 크게 감소되게 한다.

셋째로, 물마개(600)가 켜질 때, 제1 공동(4001) 내의 순수가 제2 공동(4002) 내의 비-순수의 압력에 의해 구동됨으로써 유출되어, 유량이 그의 물 저장 탱크 내의 공기 압력 감쇠 및 수온의 변화에 의해 영향을 받는 기존의 역삼투 순수 기계와 달리, 순수의 유량이 항상 안정되게 한다.

넷째로, 제2 공동(4002) 내의 비-순수는 또한 제1 공동(4001) 내의 순수가 물마개로부터 유출되게 하기 위해 순수를 가압하면서 역삼투막 필터 요소(200)를 플러싱하는 데 사용될 수 있어서, 역삼투막 필터 요소의 사용 수명이 연장될 수 있게 한다.

본 모델이 전술한 실시 형태들을 참조하여 기술되었지만, 전술한 실시 형태들은 본 모델의 원리를 기술하기 위해 채택된 단지 예시적인 실시 형태들이라는 것이 이해될 수 있다. 본 모델은 이러한 실시 형태들로 제한되지 않는다. 당업자들은 본 모델의 사상 및 본질로부터 벗어남이 없이 이러한 실시 형태들에 대한 다양한 변형들 및 개선들을 행할 수 있고, 이러한 변형들 및 개선들은 또한 본 모델의 보호 범주 내에 있다.

Claims

가정용 정수 시스템으로서,
수돗물에 대한 사전여과 처리를 수행하는 데 사용되는 프리필터(pre-filter);
물 입구, 순수 출구, 및 비-순수 출구를 포함하는 역삼투막 필터 요소 - 역삼투막 필터 요소의 물 입구는 물 통로를 통해 프리필터의 물 출구와 연통할 수 있음 -;
물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소의 순수 출구와 연통하는 물 입구를 갖는 제1 일방향 밸브;
물 통로를 통해 제1 일방향 밸브의 물 출구와 연통하는 물 입구를 갖는 제2 일방향 밸브;
방수 필름에 의해 격리된 제1 공동(cavity) 및 제2 공동을 포함하는 물 저장 탱크 - 2개의 공동들의 전체 용량은 고정되어 있고, 제1 공동의 용량은 제2 공동의 용량의 증가에 따라 감소되거나 또는 제2 공동의 용량의 감소에 따라 증가되고, 제1 공동은 순수를 수용하는 데 사용되고 물 통로를 통해 제1 일방향 밸브의 물 출구 및 제2 일방향 밸브의 물 입구와 별개로 연통하고, 제2 공동은 프리필터에 의해 처리된 수돗물을 수용하는 데 사용됨 -;
물 저장 탱크의 제1 공동의 압력의 변화에 따라 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소의 물 입구 사이의 물 통로를 연결 또는 연결해제하는 데 사용되는 스위칭 디바이스;
물 통로를 통해 제2 일방향 밸브의 물 출구와 연통하는 물 입구를 갖는 물마개;
물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소의 비-순수 출구와 연통하는 물 입구를 갖는 배수 디바이스; 및
제1 포트, 제2 포트, 제3 포트, 및 제4 포트를 포함하는 기계적 자동 리버싱 밸브(reversing valve) - 제1 포트는 물 통로를 통해 물마개의 물 입구와 연통하고, 제2 포트는 물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소의 비-순수 출구와 연통하고, 제3 포트는 물 통로를 통해 배수 디바이스의 물 입구와 연통하고, 제4 포트는 물 통로를 통해 물 저장 탱크의 제2 공동과 연통하고, 기계적 자동 리버싱 밸브는 제1 포트에서의 수압의 변화에 따라 제2 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결하는 한편 제3 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결해제하거나, 또는 제1 포트에서의 수압의 변화에 따라 제2 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결해제하는 한편 제3 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결하는 데 사용됨 -를 포함하는 가정용 정수 시스템.
제1항에 있어서, 물 저장 탱크의 제1 공동의 압력이 제1 임계치로 감소될 때, 스위칭 디바이스는 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소 사이의 물 통로를 연결하는 반면에, 물 저장 탱크의 제1 공동의 압력이 제2 임계치로 증가될 때, 스위칭 디바이스는 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소 사이의 물 통로를 연결해제하고, 제1 임계치는 제2 임계치보다 더 작은 가정용 정수 시스템.
제1항에 있어서, 제1 포트에서의 수압이 제3 임계치로 감소될 때, 기계적 자동 리버싱 밸브는 제2 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결하는 한편 제3 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결해제하는 반면에, 제1 포트에서의 수압이 제4 임계치로 증가될 때, 기계적 자동 리버싱 밸브는 제2 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결해제하는 한편 제3 포트와 제4 포트 사이의 물 통로를 연결하고, 제3 임계치는 제4 임계치보다 더 작은 가정용 정수 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 물 통로를 통해 제1 일방향 밸브의 물 출구 및 물 저장 탱크의 제1 공동과 연통하는 물 입구를 갖고 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브의 물 입구와 연통하는 물 출구를 갖거나, 또는 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브의 물 출구와 연통하는 물 입구를 갖고 물 통로를 통해 물마개의 물 입구와 연통하는 물 출구를 갖는 포스트필터(post-filter) 요소를 추가로 포함하는 가정용 정수 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 물 통로를 통해 역삼투막 필터 요소의 비-순수 출구와 연통하는 물 입구를 갖고 물 통로를 통해 배수 디바이스의 물 입구와 연통하는 물 출구를 갖는 유동 제한기를 추가로 포함하는 가정용 정수 시스템.
제5항에 있어서, 유동 제한기는 스로틀링 밸브를 포함하는 가정용 정수 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 스위칭 디바이스는 기계적 스톱 밸브를 포함하고, 기계적 스톱 밸브는 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소의 물 입구 사이의 물 통로 상에 배치되고, 기계적 스톱 밸브의 포트는 물 통로를 통해 제1 일방향 밸브의 물 출구, 제2 일방향 밸브의 물 입구, 및 물 저장 탱크의 제1 공동과 연통하는 가정용 정수 시스템.
제1항에 있어서, 스위칭 디바이스는 전자기 밸브(electromagnetic valve), 압력 감지 요소, 및 제어 유닛을 포함하고, 전자기 밸브는 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소의 물 입구 사이에 배치되고; 압력 감지 요소는 물 저장 탱크의 제1 공동에서의 압력을 검출하고 검출된 압력의 정보를 포함하는 전기 신호를 제어 유닛으로 전송하는 데 사용되고; 제어 유닛은 전기 신호에 따라 프리필터의 물 출구와 역삼투막 필터 요소의 물 입구 사이의 물 통로를 연결 또는 연결해제하기 위해 전자기 밸브를 제어하는 데 사용되는 가정용 정수 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 물마개는 제1 물 출구 및 제2 물 출구를 포함하고, 제1 물 출구는 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브의 물 출구와 연통하여서 제1 물 출구가 열리도록 선택될 때 제1 물 출구가 순수를 배출할 수 있게 하는 반면에, 제2 물 출구는 물 통로를 통해 프리필터의 물 출구와 연통하여서 제2 물 출구가 열리도록 선택될 때 제2 물 출구가 프리필터에 의해 처리된 물만을 배출할 수 있게 하는 가정용 정수 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 물마개는 제1 물 입구, 제2 물 입구, 및 혼합 디바이스를 포함하고, 제1 물 입구는 물 통로를 통해 프리필터의 물 출구와 연통하고, 제2 물 입구는 물 통로를 통해 제2 일방향 밸브의 물 출구와 연통하고, 혼합 디바이스는 제1 물 입구 및 제2 물 입구와 별개로 유체 연통 상태로 있고 미리설정된 비에 따라 제1 물 입구를 통해 물마개에 들어가는 비-순수와 제2 물 입구를 통해 물마개에 들어가는 순수를 혼합하는 데 사용되는 가정용 정수 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 프리필터들의 수는 하나 또는 다수이고, 다수의 프리필터들은 직렬로 서로 연결되어 있는 가정용 정수 시스템.