WO2013183911A1 - 탈이온 필터, 탈이온 필터를 포함하는 수처리기 및 탈이온 필터의 재생방법 - Google Patents

탈이온 필터, 탈이온 필터를 포함하는 수처리기 및 탈이온 필터의 재생방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a deionization filter, a water treatment apparatus including the deionization filter, and a method for regenerating the deionization filter, and in particular, a regeneration time of the deionization filter is determined by calculating an amount of solid matter adsorbed on the deionization filter.
  • the present invention relates to a deionization filter, a water treatment apparatus including a deionization filter, and a method for regenerating a deionization filter.
  • the deionization filter is a filter that generates purified water by removing ionic substances and the like contained in raw water using electrical attraction.
  • the deionization filter may remove ionic substances contained in the raw water by using various methods.
  • the amount of ionic materials adsorbed by the deionized filter is limited, and after adsorbing and removing a predetermined amount or more of ionic materials, it is necessary to perform a regeneration operation of regenerating the deionized filter. That is, it is necessary to regenerate the deionized filter so that the deionized filter can perform deionization by desorbing the ionic material adsorbed on the deionized filter and discharging it with the raw water.
  • the deionization operation is stopped, so that the purified water generation using the deionization filter is also stopped.
  • the raw water introduced during the regeneration operation is discarded together with the ionic materials to discharge the desorbed ionic materials, a large amount of water is wasted.
  • the deionization filter when the deionization filter is operated in the same manner as in the general region, a sufficient amount of ionic substance is not removed, or a regeneration operation is performed when necessary. Problems such as not being performed may occur.
  • An object of the present invention is to provide a deionization filter capable of determining a regeneration time and a water treatment device including the deionization filter.
  • the present invention is to provide a method for regenerating a deionized filter capable of determining the regeneration time of the deionized filter.
  • raw water TDS measurement step of generating a raw water TDS value by measuring the total dissolved solids (TDS: Total Dissolved Solution) value of the solid material contained in the raw water;
  • a cumulative solid material amount calculating step of generating an accumulated amount of solid material by accumulating the amount of solid material removed by the deionization filter for removing the solid material contained in the raw water;
  • a regeneration step of performing a regeneration operation on the deionized filter when the cumulative solid material amount is greater than or equal to a preset limit solid material amount.
  • the total dissolved solids value of the purified water is measured to generate an integer TDS value.
  • Integer TDS measurement process and a raw water TDS calculation process of calculating the raw water TDS value using the integer TDS value and the target TDS removal rate.
  • the constant TDS measurement process may include: a voltage applied to the electrode during a deionization operation of removing a solid material included in the raw water by allowing a current having a predetermined magnitude to flow through at least one electrode provided in the deionization filter.
  • the integer TDS value may be generated by measuring the magnitude of.
  • the integer TDS measurement process may include a TDS measuring device for measuring a total dissolved solids value at the rear end of the deionization filter to obtain a TDS value of the integer.
  • the cumulative solid matter amount calculating step may include: accumulating the cumulative flow rate of the amount of raw water flowing into the deionization filter, the raw water TDS value, and a target TDS removal rate, which is a solid matter removal rate preset in the deionization filter, by multiplying the accumulated solids The mass can be calculated.
  • the cumulative solid matter amount calculating step may include: multiplying the raw water TDS value measured at each predetermined period, the amount of raw water introduced into the deionization filter and the target TDS removal rate during the period, and removing the solids removed by the deion filter during the period. Solids mass calculation process for calculating mass; And a cumulative solid matter amount integration process of calculating the amount of solid matter and calculating the cumulative solid matter amount by integrating the calculated amount of solid matter every time the cycle is repeated.
  • the predetermined period may be set based on the passage of time or the flow rate of the raw water flowing into the deionization filter.
  • the cumulative solid matter amount calculating step may integrate the function of the raw water TDS value corresponding to the cumulative flow rate of the raw water flowing into the deionization filter, and then multiply the target TDS removal rate to calculate the cumulative solid material amount.
  • a voltage having a polarity opposite to that applied during the deionization operation of removing the solid matter contained in the raw water may be applied to at least one electrode provided in the deionization filter.
  • the water discharged from the deionization filter may be drained to a drain pipe while applying the voltage of the opposite polarity.
  • raw water TDS measurement step of generating a raw water TDS value by measuring the total dissolved solids (TDS: Total Dissolved Solution) value of the solid material contained in the raw water;
  • the limit solids amount which is the limit amount of solids removed by the deionization filter, which removes the solids contained in the raw water, is divided by the product of the target TDS removal rate, which is the solids removal rate preset in the deionization filter, and the raw water TDS value,
  • a limit flow rate calculation step of calculating a limit flow rate;
  • a regeneration step of performing a regeneration operation on the deionization filter when the cumulative flow rate introduced into the deionization filter is greater than or equal to the limit flow rate.
  • Regeneration method of the deionized filter by measuring the total dissolved solids (TDS: Total Dissolved Solution) value of the raw water to generate the raw water TDS value, the total dissolved solids produced by the deionization filter Measuring a value to generate an integer TDS value;
  • a measurement TDS removal rate calculation step of calculating a measurement TDS removal rate which is a ratio at which the solid matter contained in the raw water is removed by the deionization filter using the raw water TDS value and the integer TDS value;
  • a regeneration step of performing a regeneration operation on the deionization filter when the measured TDS removal rate is less than a predetermined reference value.
  • the raw water is introduced into the deionization filter without applying a voltage to the electrode provided in the deionization filter, and then a voltage having a predetermined size is applied to the electrode to the electrode.
  • a raw water TDS measuring process of measuring a magnitude of a flowing current and generating the raw water TDS value using the magnitude of the current; And measuring a magnitude of a current applied to the electrode during a deionization operation of removing a solid material included in the raw water by applying a voltage having a predetermined magnitude to an electrode provided in the deionization filter. It may include generating integer TDS measurement process.
  • raw water TDS measurement step of generating a raw water TDS value by measuring the total dissolved solids (TDS: Total Dissolved Solution) value of the solid material contained in the raw water;
  • a cumulative solid material amount calculating step of generating an accumulated amount of solid material by accumulating the amount of solid material removed by the deionization filter for removing the solid material contained in the raw water;
  • a regeneration step of performing a regeneration operation on the deionized filter when the cumulative solid material amount is higher than a preset limit solid material amount;
  • a TDS measuring step of generating an integer TDS value by regenerating the raw water TDS value and measuring the total dissolved solids value included in the purified water generated by the deionization filter when the regeneration operation is completed;
  • a measurement TDS removal rate calculation step of calculating a measurement TDS removal rate which is a ratio at which the solid matter contained in the raw water is removed by the deionization filter using the raw water TDS value and the integer TDS value;
  • the method of regenerating the deionization filter may further include an alarm step of visually or acoustically displaying an abnormality display of the deionization filter when the abnormal signal is output.
  • the alarm step when the abnormal signal is continuously output for a predetermined number of times or more, it may indicate an exchange indication for the deionization filter.
  • Deionized filter according to an embodiment of the present invention, the solid material contained in the raw water by the electrical attraction, or the electrode for desorbing the adsorbed solid material by electrical repulsive force; And a power control unit configured to apply a deionization voltage for adsorbing the solid material or a regeneration voltage for desorbing the adsorbed solid material to the electrode.
  • the power control unit after applying the deionization voltage to the electrode, adds the amount of the absorbed solid material to generate a cumulative solid material amount, and if the cumulative solid material amount corresponds to a predetermined limit solid material amount, the regeneration Voltage can be applied.
  • the power control unit the cumulative flow rate accumulated the amount of raw water introduced into the deion filter, the total dissolved solids (TDS: Total Dissolved Solution) of the raw water and the electrode is the ratio of removing the solids contained in the raw water
  • the cumulative solid matter quantity can be calculated by multiplying the TDS removal rate.
  • the power control unit after applying a voltage having a predetermined size to the electrode, by measuring the magnitude of the current flowing through the electrode to obtain a total dissolved solids (TDS: Total Dissolved Solution) of the solid material contained in the raw water. .
  • TDS Total Dissolved Solution
  • the power control unit by applying a voltage of a predetermined size to the electrode to remove the solid matter contained in the raw water, during the deionization operation, by measuring the magnitude of the current applied to the electrode to determine the total dissolved solids of the purified water After obtaining the integer TDS value indicated, the raw water TDS value can be obtained using the integer TDS value and the target TDS removal rate.
  • the deionization filter may further include a drain pipe for draining the water discharged while the regenerative voltage is applied to the electrode.
  • the power control unit calculates the amount of solid material removed in one cycle by multiplying the TDS value of the raw water measured at a predetermined cycle, the amount of raw water introduced during the cycle, and the TDS removal rate, and the solids calculated at each cycle.
  • the cumulative amount of solid material can be calculated by integrating the quantity of quality.
  • the power control unit may calculate the cumulative solid matter amount by multiplying the TDS removal rate after integrating the function of the raw water TDS value corresponding to the cumulative flow rate of the raw water.
  • the deionization filter, the water treatment apparatus including the deionization filter, and the deionization filter regeneration method according to an embodiment of the present invention may calculate the amount of solid matter adsorbed on the deionization filter to determine the regeneration time of the deionization filter. Since it is discriminated, the regeneration operation can be performed efficiently and the water wasted during the regeneration operation can be minimized.
  • the deionization filter, the water treatment apparatus including the deionization filter and the deionization filter regeneration method according to an embodiment of the present invention calculate the amount of solid matter adsorbed on the deionization filter according to a predetermined cycle, The regeneration time of the deionization filter can be determined.
  • the deionization filter, the water treatment apparatus including the deionization filter, and the deionization filter regeneration method according to an embodiment of the present invention can accurately determine the regeneration time of the deionization filter even when the total dissolved solids of the raw water are variable. have.
  • the deionization filter, the water treatment apparatus including the deionization filter, and the deionization filter regeneration method according to an embodiment of the present invention raw water to be introduced into the deionization filter in order to perform the regeneration operation on the deionization filter Since the flow rate can be calculated in advance, it is possible to easily grasp when the regeneration operation is performed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the operation of a deionization filter according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a graph showing the calculation of the amount of solid matter using a graph showing the TDS value of the incoming raw water in the deionization filter according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a block diagram showing a water treatment device including a deionization filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a regeneration method of a deionized filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a raw water TDS measurement step in a method of regenerating a deionized filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a cumulative solid matter amount calculating step in a method of regenerating a deionized filter according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a regeneration method of a deionized filter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of regenerating a deionized filter according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a method of regenerating a deionized filter according to still another embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a schematic diagram showing the operation of the deionization filter 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 (a) shows a deionization operation in which the deionization filter 100 removes solid matter contained in raw water
  • FIG. 1 (b) shows desorption of solid matter adsorbed by the deionization filter 100. And the reproduction operation of draining.
  • the deionization filter 100 may remove solid matter contained in raw water from the raw water by using electricity.
  • the solid material included in the raw water includes minerals such as calcium, sodium, magnesium, and iron, and the amount of the solid substance dissolved in the raw water is total dissolved solids (TDS) using mg / l or ppm units.
  • TDS total dissolved solids
  • the total dissolved solids means the total amount of solids dissolved in raw water, and the solids exist mainly as ionic materials in an ionic state.
  • the deionization filter 100 is a solid material included in water using any one of electrodialysis (ED), electrodeionization (EDI) and capacitive deionization (CDI). It can be configured to remove.
  • ED electrodialysis
  • EDI electrodeionization
  • CDI capacitive deionization
  • the deionization filter 100 may include an electrode and an ion exchange membrane. Specifically, when the deionization filter 100 applies a voltage to the raw water through the electrode, the solid material contained in the raw water moves toward the electrode of the cathode or the anode according to each polarity.
  • the electrodes of the anode and the cathode are provided with ion exchange membranes, only the solid materials moved by the electrical attraction are collected / adsorbed on the ion exchange membranes. Therefore, the deionization filter 100 may remove the solid matter from the introduced raw water.
  • the deionization filter 100 may include an electrode, an ion exchange membrane, and an ion exchange resin. Specifically, the cation and anion in the raw water introduced into the deionization filter 100 may be collected / adsorbed by using an ion exchange resin filled between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane.
  • the collection / adsorption of the solid matter in the raw water may proceed more quickly by electrical attraction.
  • the solid material contained in the raw water introduced through the deionization filter 100 may be removed.
  • the deionization filter 100 does not include a separate ion exchange membrane or ion exchange resin. You may not. That is, the capacitive deionization method may remove ions from raw water introduced into the deionization filter 100 by directly adsorbing a solid material on the electrode. Accordingly, the electrode of the deionization filter 100 may be a porous carbon electrode having a large surface area and having a small reactivity, and the porous carbon electrode may be implemented with activated carbon. Compared with various porous carbon materials, the activated carbon has excellent pore volume, high specific surface area, high de-adsorption performance, and long lifetime, so it is preferable to use the activated carbon as an electrode of the deionized filter 100. Do.
  • the deionization filter 100 can remove the solid matter from the raw water by the application of a power source, and thus the total dissolved in the water passing through the deionization filter 100 There is less solid matter.
  • Control of the total dissolved solids through the deionization filter 100 is performed by the power supply control unit 20. That is, the total dissolved solids of the water discharged from the deionization filter 100 may be adjusted by adjusting the magnitude of the voltage applied to the electrodes 10a and 10b by the power supply control unit 20. As the magnitude of the voltage applied to the electrodes 10a and 10b increases, the electric attraction force of the solid material increases, so that a larger amount of solid material may be adsorbed and removed from the raw water.
  • the solid material removed by the deionization filter 100 may include not only harmful heavy metals harmful to the human body but also mineral ions. Therefore, it is possible to control the ratio of the removed mineral ions by adjusting the magnitude of the voltage applied to the electrodes 10a and 10b according to the user's preference. That is, the user may adjust the magnitude of the voltage across the electrodes 10a and 10b by using the power supply control unit 20, so that ultra-pure water (mineral removal ratio of 80% or more) and mineral water (mineral removal ratio of 30% or more and 80) Less than%) and a general integer (less than 30% of the mineral removal rate) can be selected.
  • Figure 1 (b) shows the regeneration operation of the deionization filter 100, by the regeneration operation, the adsorbed solid material can be desorbed and discharged together with the raw water.
  • Adsorption members such as ion exchange membranes and porous carbon electrodes that adsorb solid materials in the deionization filter 100 can no longer adsorb the solid material or the adsorption rate of the solid material is remarkable if the solid material is adsorbed more than the limit solid material amount. Can fall. Therefore, for the continuous deionization operation of the deionization filter 100, it is necessary to remove the solid matter adsorbed through the regeneration operation.
  • the adsorbed solid material is adsorbed by the electric attraction applied by the electrodes 10a and 10b, the attached solid material is desorbed when the supply of power applied to the electrodes 10a and 10b is stopped. Can be. Therefore, if the electrode 10a is maintained for a predetermined time without supplying power to the electrodes 10a and 10b, the desorbed solid material is diffused into the raw water introduced into the deionization filter 100, and the raw water is the concentration of the solid material. Can be a high concentrated water. Thereafter, the solid matter adsorbed to the deionization filter 100 may be removed by discharging the concentrated water to the outside.
  • the desorption of the solid material may be promoted by applying a voltage having a polarity opposite to that applied to the electrodes 10a and 10b during the deionization operation.
  • a negative voltage may be applied to the electrode to which the positive voltage is applied in the deionization operation. That is, (-) ions adsorbed by the (+) voltage can be desorption faster due to electrical repulsion with the (-) voltage applied during the regeneration operation.
  • FIG. 1 (b) it may include a separate drain pipe for the discharge of the concentrated water. That is, unlike the discharge pipe from which the purified water from which the solid material has been removed may be provided with a drain pipe through which a high concentration of the solid material is discharged.
  • the regeneration operation of the deionization filter 100 may be repeatedly performed whenever raw water of a predetermined point in time or a constant flow rate is introduced. However, in order to minimize water waste and energy waste due to the regeneration operation and to efficiently operate the deionization filter 100, the timing of performing the regeneration operation may be adjusted. In other words, by continuously measuring the total dissolved solids of the raw water, if the amount of the solid material adsorbed by the deionization filter 100 corresponds to the limit of the amount of solid material, it is possible to perform a regeneration operation.
  • the power control unit 20 may calculate the cumulative solid material amount by integrating the amount of solid material adsorbed by the deionization voltage applied to the electrodes 10a and 10b, and then, the cumulative solid material amount is the limit. If the amount of solid material is equal, the regeneration operation may be performed by applying a regeneration voltage.
  • the cumulative solid material amount, the cumulative flow rate accumulated the amount of raw water introduced into the deionization filter 100, the total dissolved solids of the raw water and the electrode (10a, 10b) to remove the solid material contained in the raw water It can be obtained by multiplying the target TDS removal rate.
  • the cumulative flow rate may be obtained through a flow meter provided at the front or rear end of the deionization filter 100, and the target TDS removal rate may be a preset value according to the ratio of mineral ions desired by the user.
  • the total dissolved solids of the raw water may be obtained by applying a reference voltage across the electrodes 10a and 10b of the deionization filter 100 and measuring a current flowing between the electrodes 10a and 10b.
  • a reference voltage is applied to both ends of the electrodes 10a and 10b, oxidation and reduction reactions occur due to cations and anions present in the raw water, and currents flow through both ends of the electrodes 10a and 10b.
  • the total amount of solids introduced into the deionization filter 100 by multiplying the total dissolved solids and the cumulative flow rate. can be obtained.
  • the amount of solids adsorbed to the deionization filter 100 can be obtained by multiplying the total amount of solids introduced by the target TDS removal rate.
  • the limit solid material amount of the deionization filter 100 is determined according to the type, size, shape, etc. of the deionization filter 100, and may have a constant value for each deionization filter 100.
  • the power control unit 20 regenerates the electrodes 10a and 10b.
  • the regeneration operation can be performed by applying a voltage.
  • the regeneration voltage may be 0 V without applying a voltage or a voltage opposite to the deionization voltage, such as a salping bar.
  • the cumulative amount of solid matter may be calculated by integrating the amount of solid matter accumulated in the deionization filter 100 at predetermined intervals.
  • the total dissolved solids of the raw water is measured at each predetermined cycle, and the amount of solid material removed during one cycle is calculated by multiplying the amount of raw water introduced during the cycle and the TDS removal rate. Thereafter, the cumulative amount of solid matter may be calculated by integrating the amount of the solid matter calculated for each cycle. In this case, even when the total dissolved solids of the raw water are large, the regeneration operation can be performed by accurately determining the regeneration time of the deionization filter 100.
  • the predetermined period may be the inflow of raw water of a constant time interval or a constant flow rate.
  • the cumulative solid matter amount may be calculated by integrating the total dissolved solids of the raw water corresponding to the cumulative flow rate of the raw water and multiplying the TDS removal rate. Do.
  • Figure 3 is a block diagram showing a water treatment device including a deionization filter according to an embodiment of the present invention.
  • a water treatment apparatus including a deionization filter may include a filter unit 1 and a water treatment unit 2, and may further include a drain valve 3. have.
  • the water processor may be used for various purposes, such as industrial or household (including commercial use), such as to treat waste water or to produce ultrapure water, and in particular, to a water processor used for drinking.
  • the water processor for drinking is generally referred to as a water purifier in a narrow sense because the raw water is filtered to generate purified water for drinking.
  • the water purifier is configured to provide the user with purified water at room temperature filtered by the filter unit by receiving raw water, and may be configured to provide hot water and / or cold water to the user by heating / cooling the purified water at room temperature. .
  • the water treatment device for drinking includes not only purified water but also functional water for supplying various functional water such as ionized water, carbonated water and oxygen water.
  • various functional water such as ionized water, carbonated water and oxygen water.
  • the water treatment unit may be used as a generic term for a water purifier, a functional water heater, a water heater, a cold water machine, an ice maker, and the like having a combination of these functions.
  • the filter unit 1 is to generate purified water by filtering incoming raw water, and may remove particulate impurities, heavy metals, and other harmful substances contained in raw water such as tap water or natural water introduced into the water processor.
  • the filter unit 1 is used to sequentially filter and purify raw water, and includes a sediment filter, a pre-carbon filter, a deion filter 100, and a post carbon filter ( At least one of various types of filters including a post-carbon filter 12) may be included, and the type, number and order of the filters may vary depending on the filtration method of the water treatment system or the filtration performance required for the water treatment unit. can be changed.
  • the pretreatment composite filter 11 in which the sediment filter and the pre-carbon filter are integrated may be used. It is also possible to have a micro filter or other functional filter in place of or in addition to the filter described above.
  • the sediment filter may be applied to the non-woven fabric to filter foreign matter and suspended matter contained in the raw water
  • the free carbon filter may be applied to the surface active carbon to filter the chlorine component or odor contained in the raw water.
  • the post carbon filter 12 is relatively superior in the adsorption power than the activated carbon of the precarbon filter, and thus can remove pigments and odors.
  • the deionization filter 100 provided to remove the solid material in the present invention may be provided between the pretreatment composite filter 11 and the post carbon filter 12, as shown in FIG.
  • the present invention is not limited thereto, and may be used together with other filters, and only the deionization filter 100 may be provided alone in the filter unit 1. Since a specific operation and function of the deionization filter 100 have been described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the drain pipe of the deionization filter 100 may be provided with a drain valve 3 for discharging the concentrated water generated when the deionization filter 100 performs the regeneration operation.
  • a drain valve 3 for discharging the concentrated water generated when the deionization filter 100 performs the regeneration operation.
  • the drain valve 3 may be generally implemented as a latch valve.
  • the water treatment unit 2 is a configuration in which the water treatment unit processes the purified water filtered by the filter unit 1, and is a heater for heating the purified water at room temperature to provide hot water or a cooler for cooling the purified water at room temperature to provide cold water. It may be a functional water generator for supplying various functional water, such as ionized water, carbonated water, oxygen water, or may be an ice maker for producing ice. Furthermore, it may be a component that performs various functions such as a coffee maker that generates coffee or tea using the purified water. At least one water treatment unit 2 may be included in the water treatment unit, and the purified water filtered by the filter unit 1 may be directly provided to the user.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a regeneration method of a deionized filter according to an embodiment of the present invention.
  • the method for regenerating a deionization filter may include a raw water TDS measurement step S10, a cumulative solid matter amount calculation step S20, and a regeneration step S30.
  • Raw water TDS measurement step (S10) it is possible to generate the raw water TDS value by measuring the total dissolved solids value of the solid matter contained in the raw water. According to the raw water TDS value, the time taken to adsorb the solid material to the limit solid material amount of the deionization filter may vary, so that the raw water TDS value may be measured first to determine the regeneration time of the deionization filter.
  • the raw water TDS value may be measured directly, but the raw water TDS value may be calculated from the integer TDS value from which solid matter is removed by the deionization filter.
  • raw water TDS value when the raw water TDS value is directly obtained, raw water is introduced without a voltage applied to an electrode of a deionization filter, and then a reference voltage is applied to the electrode to measure a current value flowing through the electrode. Can be obtained in a way.
  • the raw water TDS value since the raw water TDS value is high, the measured current is high and there is a risk of overloading the circuit, and since the raw water must be introduced without applying a voltage to the electrode, the deionization operation must be stopped. Since TDS value is directly input, it is possible to know the deionization filter's water purification performance and replacement time.
  • the constant TDS value is read by reading the current value measured during the deionization operation of removing the solid matter contained in the raw water by applying a voltage to the electrode of the deionization filter.
  • the raw water TDS value may be calculated by multiplying the integer TDS value by the target TDS removal rate of the deionization filter.
  • the raw water TDS value may be different from the actual raw water TDS value, and there is a disadvantage in that it is impossible to grasp the water purification performance or replacement time of the deionized filter.
  • the raw water TDS value when calculating the raw water TDS value from the integer TDS value, it may further include an integer TDS measurement process (S11) and raw water TDS calculation process (S12).
  • S11 integer TDS measurement process
  • S12 raw water TDS calculation process
  • the total dissolved solids content of the purified water discharged by the deionization filter, which removes the solid matter contained in the raw water at the predetermined target TDS removal rate, is obtained to obtain the purified TDS value.
  • Raw water TDS value can be calculated in raw water TDS calculation process (S12).
  • the integer TDS calculation process (S12) is applied to the at least one electrode provided in the deionization filter to remove a solid substance contained in the raw water by applying a voltage having a predetermined size, and flows through the electrode.
  • the integer TDS value may be obtained by measuring the magnitude of the current. That is, the raw water is continuously introduced to the electrode to which the voltage is applied to generate an purified water from which solid matter is removed, and the TDS value of the purified water is measured by measuring the magnitude of the current flowing by some solid material remaining in the purified water. can do.
  • the deionization operation may be performed by allowing a current having a predetermined magnitude to flow through at least one electrode provided in the deionization filter, and the integer TDS calculation process (S12) may include the deionization.
  • the magnitude of the voltage applied to the electrode may be measured to generate the integer TDS value.
  • the TDS value measured by the TDS measuring instrument may be the integer TDS value.
  • the TDS measuring device may utilize any one that can measure the integer TDS value. It is also possible to provide the TDS measuring device at the front end of the deionization filter to directly measure the raw water TDS value.
  • the TDS value of the raw water may be calculated using the integer TDS value and the target TDS removal rate. Since the deionization filter removes the solid matter contained in the raw water according to the predetermined target TDS removal rate, the raw water TDS value can be calculated by knowing the integer TDS value and the target TDS removal rate. For example, if the integer TDS value is 10 ppm and the TDS removal rate is 90%, the TDS value of the raw water can be regarded as 100 ppm.
  • the cumulative solid material amount may be generated by accumulating the amount of solid material removed by the deionization filter that removes the solid material contained in the raw water. Since the amount of solid matter adsorbed by the deionization filter has a certain limit, it is necessary to compare whether the amount of solid matter adsorbed by the deionization filter corresponds to the limit amount of solid matter.
  • the amount of solid material adsorbed by the deionization filter may be calculated through the cumulative solid material amount calculating step (S20), and the cumulative solid material amount calculating step (S20) may include an amount of raw water flowing into the deionized filter.
  • the cumulative flow rate, the raw water TDS value, and the target TDS removal rate, which is a predetermined removal rate of solid material in the deionization filter, may be multiplied to calculate the accumulated solid material amount.
  • the cumulative flow rate may be input from a flow meter provided at the front or rear end of the deionization filter, and the target TDS removal rate may be a value set according to a ratio of mineral ions desired by the user.
  • the raw water TDS value may be a value measured in the raw water TDS value measuring step (S10).
  • the raw water TDS value is a value expressed in units of ppm or mg / l
  • multiplying the raw water TDS value by the cumulative flow rate can determine the total amount of solids introduced into the deionization filter.
  • the total amount of solids introduced may be multiplied by the target TDS removal rate to obtain the cumulative solid material amount adsorbed on the deionization filter.
  • the cumulative solid material amount calculating step (S20) may further include a solid material amount calculation process (S21) and a cumulative solid material amount integration process (S22).
  • the amount of solid matter calculation process (S21) may be performed by removing the deionization filter during the period by multiplying the raw water TDS value measured at each predetermined period, the amount of raw water introduced into the deionization filter and the target TDS removal rate during the period.
  • the amount of solids can be calculated.
  • the amount of solid material removed per cycle may correspond to one rectangular area in FIG.
  • the predetermined period may be set based on the passage of time or the flow rate of the raw water flowing into the deionization filter.
  • the flow rate flowing into the deionization filter may not always be constant, and raw water may not flow into the deionization filter for a while, depending on whether the user is used. Therefore, it is preferable to set the period based on the flow rate of the raw water flowing into the deionization filter.
  • the cumulative solid material amount may be obtained by calculating the solid material amount every time the cycle is repeated, and integrating the calculated solid material amount. That is, the cumulative solid material amount can be obtained by adding respective rectangular areas in FIG.
  • the shorter the cycle the more accurate the amount of accumulated solid matter can be calculated, and based on this, it is possible to determine a more accurate reproduction time.
  • the cumulative solid material quantity is multiplied by the target TDS removal rate. It is also possible to calculate.
  • the regeneration operation may be performed on the deionized filter.
  • the limit solids amount may be an amount of solids attached to the deionized filter when the solids are no longer adsorbed to the deionized filter or the amount of solids adsorbed is significantly reduced.
  • the limit solid matter amount may be determined according to the type, shape, size, etc. of the deionization filter.
  • the deionization operation may be stopped and the regeneration operation may be performed. According to the regeneration operation, after the solid matter adsorbed on the deionization filter is desorbed, the desorbed solid matter may be discharged together with the raw water to remove the solid matter from the deionization filter.
  • the regeneration step (S30) it may be maintained for a predetermined time without applying a voltage to the electrode, so that the solid material desorbed from the electrode can be diffused into the introduced raw water. Thereafter, the raw material having a high concentration of the solid material, that is, the concentrated water may be discharged to remove the solid material from the deionization filter.
  • the desorption of the solid material may be promoted by applying a voltage having a polarity opposite to that applied during the deionization operation to at least one electrode provided in the deionization filter.
  • a (-) pole may be applied to the (+) pole, in which case the (-) and (-) ions
  • the negative ions may be more easily detached from the electrode by electrical repulsive force.
  • the regeneration step (S30) it is possible to discharge the desorbed solid material by draining the water discharged to the deionization filter while applying the voltage of the opposite polarity to the drain pipe.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a regeneration method of a deionized filter according to another embodiment of the present invention.
  • the deionization filter regeneration method may include a raw water TDS measurement step (S110), the limit flow rate calculation step (S120) and the regeneration step (S130).
  • Raw water TDS measurement step (S110) it is possible to generate the raw water TDS value by measuring the total dissolved solids value of the solid material contained in the raw water. Since the raw water TDS measuring step S110 is similar to the raw water TDS measuring step S10 described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the limit flow rate calculation step S120 may calculate the limit flow rate by dividing the amount of the limit solid matter by the product of the raw water TDS value measured in the raw water TDS measurement step S110 and the target TDS removal rate.
  • the limit flow rate means the cumulative amount of inflow of raw water when the amount of solid matter adsorbed on the deionization filter corresponds to the limit amount of solid matter. Since the deionization filter removes the solid matter contained in the raw water, the more the inflow of the raw water increases, the more the absorbed solid matter becomes. Therefore, if the cumulative inflow amount of the raw water corresponds to the limit flow rate, since the limiting solid matter amount of solid matter is adsorbed to the deionization filter, it is necessary to perform a regeneration operation on the deionization filter.
  • the amount of accumulated solid matter adsorbed by the deionized filter can be obtained by multiplying the cumulative flow rate, the raw water TDS value and the target TDS removal rate. Since the limit solids amount is the maximum accumulated solids amount that the deionization filter can adsorb, the limit solids amount can be obtained by multiplying the limit flow rate, the raw water TDS value and the target TDS removal rate.
  • the limit solid matter amount is determined according to the type, shape, size, etc. of each deionized filter, and the limit solid matter amount can be known in advance through experiments or the like. Therefore, the limit flow rate can be obtained by dividing the limit solid material amount by the product of the raw water TDS value and the target TDS removal rate.
  • the regeneration operation may be performed on the deionization filter.
  • the limit flow rate flows into the deion filter, it can be seen that the solid material is adsorbed by the limit solid material amount to the deion filter. Therefore, the deionization filter may stop the deionization operation and perform a regeneration operation. Since the regeneration operation of the specific deionization filter has been described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the cumulative flow rate may be calculated by accumulating the flow rate of the raw water flowing into the deionization filter while performing the deionization operation without proceeding to the regeneration step (S130). Thereafter, the cumulative flow rate and the limit flow rate may be compared to determine whether the regeneration operation is performed.
  • the raw water TDS measurement step (S110) and the limit flow rate calculation step (S120) may be performed periodically. That is, the threshold flow rate in each cycle may be calculated based on the raw TDS value measured periodically.
  • the limit solid material is to be calculated by subtracting the amount of solid matter adsorbed in the previous cycle as the limit solid material. At this time, the amount of solid matter adsorbed in the previous cycle can be obtained by multiplying the flow rate of the raw water introduced during the cycle, the TDS value of the raw water and the TDS removal rate.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of regenerating a deionized filter according to still another embodiment of the present invention.
  • the method of regenerating a deionization filter may include a TDS measurement step S210, a measurement TDS removal rate calculation step S220, and a regeneration step S230.
  • the TDS measurement step 210 may include a raw water TDS measurement process S211 and an integer TDS measurement process S212.
  • raw TDS values may be generated by measuring total dissolved solids values of raw water
  • integer TDS values may be generated by measuring total dissolved solids values of the integer generated by the deionization filter.
  • the integer TDS value and the raw water TDS value may be measured separately, and each may be generated through a raw water TDS measuring process (S211) and an integer TDS measuring process (S212).
  • the raw water is introduced into the deionization filter without applying a voltage to the electrode provided in the deionization filter, and then a voltage having a predetermined magnitude is set in the electrode. Can be authorized.
  • the magnitude of the current flowing through the electrode may be measured and the raw water TDS value may be generated using the magnitude of the current. Since raw water is supplied in a state where no voltage is supplied to the electrode, when a voltage is subsequently applied to the electrode, the magnitude of the current flowing through the electrode is determined according to the total dissolved solids contained in the raw water. That is, it is possible to directly measure the raw water TDS value through the raw water TDS measuring process (S211).
  • the TDS measurement step (S212) during the deionization operation of removing a solid material contained in the raw water by applying a voltage having a predetermined magnitude to the electrode provided in the deionization filter, The size can be measured.
  • the purified water having already been removed from the solid material is present in the deionization filter, it is possible to generate an integer TDS value by using the amount of current applied to the electrode during the deionization operation. Do.
  • Measuring TDS removal rate calculation step (S220) by using the raw water TDS value and integer TDS value, it is possible to calculate the measured TDS removal rate which is the ratio of the solid matter contained in the raw water by the deionization filter.
  • the target TDS removal rate of the deionization filter may be preset in order to generate an integer having a ratio of mineral ions desired by the user. For example, when the user wants an integer having a mineral removal rate of 80% or more, such as an ultrapure water, the target TDS removal rate may be set to 80%, and a voltage for satisfying the target TDS removal rate may be set to the deionization filter. It can be applied to both ends of the electrode.
  • the target TDS removal rate is a value set to satisfy the mineral removal rate desired by the user, and the ratio of the solid material removed from the actual deionization filter may be different.
  • the actual TDS removal rate of the deionization filter may decrease, and in the case of using an aging deionization filter or an area containing a large amount of hardness material, The actual TDS removal rate may be significantly lower than the target TDS removal rate.
  • the regeneration operation may be performed on the deionization filter.
  • the measured TDS removal rate is less than a predetermined reference value, it is considered that the deionized filter does not work properly because the deionized filter is absorbed by the solid material of the limit solid material amount. Therefore, the regeneration operation may be performed on the deionization filter to desorb the solid matter adsorbed on the deionization filter.
  • the reference value may be set using the target TDS removal rate. For example, it is possible to determine whether a regeneration operation of the deionization filter is necessary by setting the reference value with a predetermined error in the target TDS removal rate.
  • the deionization filter may be regarded as abnormal.
  • the filter replacement signal step it is possible to inform the user of the need to replace the deionized filter.
  • There may be various ways of informing the user of the necessity of replacing the deionization filter for example, may generate a warning sound or turn on a warning light.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a regeneration method of a deionized filter according to still another embodiment of the present invention.
  • raw water TDS measurement step (S310), cumulative solid material amount calculation step (S320), regeneration steps (S331, S332), TDS measurement A step S340, a measurement TDS removal rate calculation step S350, an abnormal signal output step S361 and S362, and an alarm step S371 and S372 may be included.
  • Raw water TDS measurement step (S310) it is possible to generate the raw water TDS value by measuring the total dissolved solids value of the solid material contained in the raw water. According to the raw water TDS value, since the time taken to adsorb the solid material to the limit solid material amount of the deionization filter may vary, first, the raw water TDS value may be measured to determine the regeneration time of the deionization filter. Since the raw water TDS measuring method has been described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the cumulative solid material amount may be generated by accumulating the amount of solid material removed by the deionization filter for removing the solid material contained in the raw water. As described above, the cumulative solid material amount may be obtained by multiplying the cumulative flow rate of raw water introduced into the deionization filter, the raw water TDS value, and the target TDS removal rate.
  • the regeneration step (S331, S332) if the cumulative solid material amount is more than the predetermined limit solid material amount, it is possible to perform the regeneration operation on the deionized filter.
  • the amount of the solid material is adsorbed more than the limit, the amount of solid material no longer adsorbed to the deionization filter or the amount of solid material adsorbed may be significantly reduced. Therefore, as described above, the solid adsorbed to the deionized filter through a regeneration operation such as maintaining a state in which power is not applied to the electrode of the deionized filter for a predetermined time or applying an opposite polarity power to the electrode.
  • the material can be desorbed and discharged.
  • the method may further include determining whether the deionization filter is abnormal.
  • the raw water TDS value is regenerated, and the total dissolved solids value included in the purified water generated by the deionization filter is measured to generate an integer TDS value.
  • the raw water TDS value may be obtained by injecting raw water without applying a voltage to an electrode provided in the deionization filter, and then measuring the current flowing through the electrode.
  • the constant TDS value may be obtained by measuring the current flowing through the electrode during the deionization operation of the deionization filter and then calculating the constant TDS value using the magnitude of the current.
  • the integer TDS value may be obtained by using the magnitude of the current measured in advance during the deionization operation.
  • the measurement TDS removal rate calculation step (S350) using the raw water TDS value and the integer TDS value, it is possible to calculate the measured TDS removal rate which is the ratio of the deionization filter to remove the solids contained in the raw water.
  • the abnormal signal output step (S361, S362), after comparing the measured TDS removal rate with a preset reference value, if the measured TDS removal rate is less than the reference value, an abnormal signal is output, indicating that there is an error in the deion filter.
  • the reference value may be a value set in consideration of an error in the target TDS removal rate.
  • the alarm steps S371 and S372 may display an abnormality display for the deionization filter visually or audibly and display the abnormality to the user.
  • the deionization filter may be notified by generating a warning sound or turning on a warning light.
  • the alarm steps S371 and S372 may indicate an exchange indication for the deionization filter when the abnormal signal is continuously output more than a predetermined number of times, and when the abnormal signal is less than the predetermined number of times, regeneration of the deionization filter is performed. You can try to perform the operation again. That is, even when it is determined that there is an abnormality in the measured TDS removal rate of the deionization filter, the regeneration operation may be repeated for a predetermined number of times so that the deionization filter may perform normal operation again. However, if it is determined that there is an abnormality in the deionization filter even after repeating the regeneration operation for a predetermined number of times, the user may be informed to replace the deionization filter.

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Abstract

본 발명은 탈이온 필터, 탈이온 필터를 포함하는 수처리기 및 탈이온 필터의 재생방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법은, 원수에 포함된 고형물질의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution)값을 측정하여 원수TDS값을 생성하는 원수TDS 측정단계; 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 필터가 제거한 고형물질의 양을 적산하여 누적 고형물질량을 생성하는 누적고형물질량 계산단계; 및 상기 누적고형물질량이 기 설정된 한계고형물질량 이상이면, 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 수행하는 재생단계를 포함할 수 있다.

Description

탈이온 필터, 탈이온 필터를 포함하는 수처리기 및 탈이온 필터의 재생방법
본 발명은 탈이온 필터, 상기 탈이온 필터를 포함하는 수처리기 및 상기 탈이온 필터의 재생방법에 관한 것으로서, 특히 탈이온 필터에 흡착된 고형물질의 양을 계산하여 상기 탈이온 필터의 재생시기를 판별할 수 있는 탈이온 필터, 탈이온 필터를 포함하는 수처리기 및 탈이온 필터의 재생방법에 관한 것이다.
탈이온 필터는, 원수에 포함된 이온물질 등을 전기적 인력을 이용하여 제거하여 정수를 생성하는 필터이다. 상기 탈이온 필터는, 다양한 방법을 이용하여 상기 원수에 포함된 이온물질을 제거할 수 있다. 다만, 상기 탈이온 필터가 흡착할 수 있는 이온물질의 양은 한정되어 있으며, 일정량 이상의 이온물질을 흡착하여 제거한 이후에는 상기 탈이온 필터를 재생하는 재생동작을 수행할 필요가 있다. 즉, 상기 탈이온 필터에 흡착된 이온물질을 탈착하고 원수와 함께 배출하여, 상기 탈이온 필터가 탈이온 동작을 수행할 수 있도록 재생할 필요가 있다.
하지만, 상기 재생동작을 수행하게 되면, 탈이온 동작이 중단되므로 상기 탈이온 필터를 이용한 정수생성 또한 중단된다. 또한, 상기 재생동작 시에 유입된 원수는 상기 탈착된 이온물질을 배출하기 위하여 상기 이온물질과 함께 버려지므로 다량의 물이 낭비되는 문제점이 있다.
특히, 원수에 금속이온 등 경도성 물질이 다량 포함되어 있는 지역의 경우에, 일반지역과 동일한 방식으로 상기 탈이온 필터를 동작하면, 충분한 양의 이온물질이 제거되지 않거나, 필요한 시점에 재생동작이 수행되지 않는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 재생시기를 판별할 수 있는 탈이온 필터 및 상기 탈이온 필터를 포함하는 수처리기를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 탈이온 필터의 재생시기를 판별할 수 있는 탈이온 필터의 재생방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법은, 원수에 포함된 고형물질의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution)값을 측정하여 원수TDS값을 생성하는 원수TDS 측정단계; 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 필터가 제거한 고형물질의 양을 적산하여, 누적 고형물질량을 생성하는 누적고형물질량 계산단계; 및 상기 누적고형물질량이 기 설정된 한계고형물질량 이상이면, 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 수행하는 재생단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 원수TDS 측정단계는, 상기 탈이온 필터가 기 설정된 목표TDS제거율로 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하여 정수를 생성하면, 상기 정수의 총용존고형물값을 측정하여 정수TDS값을 생성하는 정수TDS측정과정; 및 상기 정수TDS값 및 목표TDS제거율을 이용하여 상기 원수TDS값을 계산하는 원수TDS계산과정을 포함할 수 있다.
여기서 상기 정수 TDS 측정과정은, 상기 탈이온 필터에 구비된 적어도 하나 이상의 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가하여 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온동작 중에, 상기 전극에 흐르는 전류의 크기를 측정하여 상기 정수TDS값을 생성할 수 있다.
여기서 상기 정수 TDS 측정과정은, 상기 탈이온 필터에 구비된 적어도 하나 이상의 전극에 기 설정된 크기의 전류가 흐르도록 하여 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온동작 중에, 상기 전극에 인가되는 전압의 크기를 측정하여 상기 정수TDS값을 생성할 수 있다.
여기서 상기 정수 TDS 측정과정은, 상기 탈이온 필터의 후단에 총용존고형물값을 측정하는 TDS 측정기를 구비하여 상기 정수의 TDS값을 구할 수 있다.
여기서 상기 누적고형물질량 계산단계는, 상기 탈이온 필터에 유입되는 원수의 양을 누적한 누적유량, 상기 원수 TDS값 및 상기 탈이온 필터에 기 설정된 고형물질 제거비율인 목표TDS 제거율을 곱하여 상기 누적고형물질량을 계산할 수 있다.
여기서 상기 누적고형물질량 계산단계는, 기 설정된 주기마다 측정한 원수 TDS값, 상기 주기동안 상기 탈이온 필터에 유입된 원수의 양 및 상기 목표TDS제거율을 곱하여, 상기 주기 동안 상기 탈이온 필터가 제거한 고형물질량을 계산하는 고형물질량 계산과정; 및 상기 주기가 반복될 때마다 상기 고형물질량을 계산하고, 상기 계산된 고형물질량을 적산하여 상기 누적고형물질량을 구하는 누적고형물질량 적산과정을 포함할 수 있다.
여기서 상기 기 설정된 주기는, 시간의 경과 또는 상기 탈이온 필터에 유입되는 원수의 유량을 기준으로 설정할 수 있다.
여기서 상기 누적고형물질량 계산단계는, 상기 탈이온 필터에 유입되는 원수의 누적유량에 대응하는 상기 원수 TDS 값의 함수에 대하여 적분한 후, 상기 목표TDS제거율을 곱하여 상기 누적고형물질량을 계산할 수 있다.
여기서 상기 재생단계는, 상기 탈이온 필터에 구비된 적어도 하나 이상의 전극에 대하여, 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 동작시에 인가한 전압과 반대 극성의 전압을 인가할 수 있다.
여기서 상기 재생단계는, 상기 반대극성의 전압을 인가하는 동안에 상기 탈이온 필터에서 출수되는 물은 배수관으로 배수할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법은, 원수에 포함된 고형물질의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution)값을 측정하여 원수TDS값을 생성하는 원수TDS 측정단계; 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 필터가 제거하는 고형물질의 한계량인 한계고형물질량을, 상기 탈이온 필터에 기 설정된 고형물질 제거비율인 목표TDS제거율과 상기 원수TDS값의 곱으로 나누어, 한계유량을 계산하는 한계유량계산단계; 및 상기 탈이온 필터에 유입된 누적유량이 상기 한계유량 이상이면, 상기 탈이온 필터에 대하여 재생동작을 수행하는 재생단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법은, 원수의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution)값을 측정하여 원수TDS값을 생성하고, 탈이온 필터가 생성한 정수의 총용존고형물값을 측정하여 정수TDS값을 생성하는 TDS측정단계; 상기 원수TDS값 및 정수TDS값을 이용하여, 상기 탈이온 필터에 의하여 상기 원수에 포함된 고형물질이 제거된 비율인 측정TDS제거율을 계산하는 측정TDS제거율 계산단계; 및 상기 측정TDS 제거율이 기 설정된 기준값 미만이면, 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 수행하는 재생단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 TDS측정단계는, 상기 탈이온 필터에 구비된 전극에 전압을 인가하지 않은 상태로 상기 탈이온 필터 내부에 상기 원수를 유입한 후, 상기 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가하여 상기 전극에 흐르는 전류의 크기를 측정하고, 상기 전류의 크기를 이용하여 상기 원수TDS값을 생성하는 원수TDS측정과정; 및 상기 탈이온 필터에 구비된 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가하여 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 동작 중에, 상기 전극에 인가되는 전류의 크기를 측정하여, 상기 정수TDS값을 생성하는 정수TDS측정과정을 포함할 수 있다.
여기서 상기 측정TDS제거율 계산단계는, 측정TDS제거율(%) = 100 × (1 - 정수TDS값/원수TDS값)을 이용하여 상기 측정TDS제거율을 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법은, 원수에 포함된 고형물질의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution)값을 측정하여 원수TDS값을 생성하는 원수TDS 측정단계; 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 필터가 제거한 고형물질의 양을 적산하여, 누적 고형물질량을 생성하는 누적고형물질량 계산단계; 상기 누적고형물질량이 기 설정된 한계고형물질량에 이상이면, 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 수행하는 재생단계; 상기 재생동작이 종료되면, 상기 원수TDS값을 재생성하고, 상기 탈이온 필터에서 생성된 정수에 포함된 총용존고형물값을 측정하여 정수TDS값을 생성하는 TDS측정단계; 상기 원수TDS값과 상기 정수TDS값을 이용하여, 상기 탈이온필터에 의하여 상기 원수에 포함된 고형물질이 제거되는 비율인 측정TDS제거율을 계산하는 측정TDS제거율 계산단계; 및 상기 측정TDS제거율이 기 설정된 기준값 미만이면, 이상신호를 출력하는 이상신호출력단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 탈이온 필터의 재생방법은, 상기 이상신호가 출력되면, 상기 탈이온필터에 대한 이상표시를 시각적 또는 청각적으로 나타내는 알람단계를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 알람단계는, 상기 이상신호가 기 설정된 횟수 이상 연속으로 출력되면, 상기 탈이온필터에 대한 교환표시를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터는, 원수에 포함된 고형물질을 전기적 인력으로 흡착하거나, 상기 흡착된 고형물질을 전기적 척력으로 탈착하는 전극; 및 상기 전극에 대하여, 상기 고형물질을 흡착하는 탈이온 전압 또는 상기 흡착된 고형물질을 탈착하는 재생전압을 인가하는 전원제어부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 전원제어부는, 상기 전극에 상기 탈이온 전압을 인가한 후, 상기 흡착된 고형물질의 양을 적산하여 누적고형물질량을 생성하고, 상기 누적고형물질량이 기 설정된 한계고형물질량에 해당하면, 상기 재생전압을 인가할 수 있다.
여기서 상기 전원제어부는, 상기 탈이온 필터로 유입된 원수의 양을 누적한 누적유량, 상기 원수의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution) 및 상기 전극이 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 비율인 TDS 제거율을 곱하여 상기 누적고형물질량을 계산할 수 있다.
여기서 상기 전원제어부는, 상기 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가한 후, 상기 전극에 흐르는 전류의 크기를 측정하여 상기 원수에 포함된 고형물질의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution)을 구할 수 있다.
여기서 상기 전원제어부는, 상기 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가하여 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 동작 중에, 상기 전극에 인가되는 전류의 크기를 측정하여 상기 정수의 총용존고형물을 나타내는 정수TDS값을 구한 후, 상기 정수TDS값 및 상기 목표TDS제거율을 이용하여 상기 원수TDS값을 구할 수 있다.
여기서 상기 탈이온 필터는, 상기 전극에 상기 재생전압을 인가하는 동안에 출수하는 물을 배수하는 배수관을 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 전원제어부는, 기 설정된 주기마다 측정한 상기 원수의 TDS값, 상기 주기동안 유입된 원수의 양 및 상기 TDS 제거율을 곱하여 한 주기 동안 제거한 고형물질의 양을 계산하고, 각 주기마다 계산된 상기 고형물질의 양을 적산하여 상기 누적고형물질량을 계산할 수 있다.
여기서 상기 전원제어부는, 상기 원수의 누적유량에 대응하는 상기 원수 TDS값의 함수에 대하여 적분한 후, 상기 TDS 제거율을 곱하여 상기 누적고형물질량을 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 탈이온 필터를 포함하는 수처리기가 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터, 탈이온 필터를 포함하는 수처리기 및 탈이온 필터의 재생방법은, 상기 탈이온 필터에 흡착된 고형물질의 양을 계산하여 상기 탈이온 필터의 재생시기를 판별하므로, 상기 재생동작을 효율적으로 수행할 수 있으며, 상기 재생동작시에 낭비되는 물을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터, 탈이온 필터를 포함하는 수처리기 및 탈이온 필터의 재생방법은, 기 설정된 주기에 따라 상기 탈이온 필터에 흡착된 고형물질의 양을 계산하므로, 보다 정확하게 탈이온 필터의 재생시기를 판별할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터, 탈이온 필터를 포함하는 수처리기 및 탈이온 필터의 재생방법은, 원수의 총용존고형물이 가변하는 경우에도 정확하게 탈이온 필터의 재생시기를 판별할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터, 탈이온 필터를 포함하는 수처리기 및 탈이온 필터의 재생방법은, 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 수행하기 위하여 상기 탈이온 필터에 유입되어야 할 원수의 유량을 미리 계산할 수 있으므로, 상기 재생동작의 수행시점을 용이하게 파악할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터의 동작을 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터에서, 유입되는 원수의 TDS값을 나타내는 그래프를 이용한 누적고형물질량의 계산을 나타내는 그래프이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터를 포함하는 수처리기를 나타내는 블록도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법을 나타내는 순서도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법 중에서 원수 TDS 측정 단계를 나타내는 순서도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법 중에서 누적고형물질량 계산단계를 나타내는 순서도이다.
도7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법을 나타내는 순서도이다.
도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법을 나타내는 순서도이다.
도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법을 나타내는 순서도이다,
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터(100)의 동작을 나타내는 개략도이다.
여기서, 도1(a)는 탈이온 필터(100)가 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 동작을 나타내는 것이고, 도1(b)는 탈이온 필터(100)가 흡착된 고형물질을 탈착하고 배수하는 재생 동작을 나타내는 것이다.
이하, 도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터(100)의 동작을 설명한다.
도1(a)를 참조하면, 탈이온 필터(100)는 전기를 이용하여 원수에 포함된 고형물질을 상기 원수에서 제거할 수 있다. 상기 원수에 포함된 고형물질은 칼슘, 나트륨, 마그네슘, 철분 등 미네랄 성분을 포함하는 것으로서, 원수 중에 녹아 있는 고형물질의 양은 mg/l 나 ppm 단위를 이용하여 총용존고형물질(TDS: Total Dissolved Solids)로 표현할 수 있다. 상기 총용존고형물질은 원수에 녹아있는 고형물질의 총량을 의미하는 것으로서, 고형물질은 주로 이온상태의 이온물질로 존재한다.
상기 탈이온 필터(100)는 전기투석법(ED: Electrodialysis), 전기탈이온법(EDI: Electrodeionization) 및 축전식 탈이온법(CDI: Capacitive Deionization) 중 어느 하나를 이용하여 물에 포함된 고형물질을 제거하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 탈이온 필터(100)에서 제거되는 고형물질은 주로 이온 상태의 이온물질이므로, 청구범위를 포함하여 본 명세서에서 고형물질을 제거한다는 것은 이온물질은 제거한다는 의미를 포함하는 것으로 한다.
전기투석법을 이용하여 원수에 존재하는 고형물질을 제거하는 경우에는, 상기 탈이온 필터(100)에 전극 및 이온교환막이 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 탈이온 필터(100)가 전극을 통해 원수에 전압을 인가하면, 원수에 포함되어 있는 고형물질은 각각의 극성에 따라 음극 또는 양극의 전극 쪽으로 이동하게 된다. 여기서, 양극과 음극의 전극에는 이온교환막이 구비되어 있으므로, 전기적 인력에 의하여 이동한 각각의 고형물질만이 이온교환막에 포집/흡착된다. 따라서, 상기 탈이온 필터(100)는 유입된 원수에서 고형물질을 제거할 수 있다.
전기탈이온법을 이용하여 원수에 존재하는 고형물질을 제거하는 경우에는, 상기 탈이온 필터(100)에 전극, 이온교환막 및 이온교환수지가 포함될 수 있다. 구체적으로, 양이온 교환막과 음이온 교환막 사이에 충전된 이온교환수지를 이용하여 상기 탈이온 필터(100)로 유입된 원수 내의 양이온 및 음이온을 포집/흡착할 수 있다. 여기서, 이온교환수지에 전압를 가하면 전기적 인력에 의하여 원수 내 고형물질의 포집/흡착이 더욱 빠르게 진행될 수 있다. 이와 같이, 원수 내에 존재하는 고형물질이 이온교환수지로 포집/흡착되므로, 상기 탈이온 필터(100)를 통하여 유입된 원수에 포함된 고형물질을 제거할 수 있다.
축전식 탈이온법을 이용하여 원수에 존재하는 고형물질을 제거하는 경우에는, 상기 전기투석법이나 전기탈이온법과 달리, 상기 탈이온 필터(100)에 별도의 이온교환막이나 이온교환수지를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 상기 축전식 탈이온법은, 고형물질을 직접 전극에 흡착시킴으로써 상기 탈이온 필터(100)에 유입된 원수에서 이온을 제거할 수 있다. 따라서, 상기 탈이온 필터(100)의 전극은 넓은 표면적을 가지면서도 작은 반응성을 가지는 다공성 탄소 전극으로 하는 것이 바람직하며, 상기 다공성 탄소 전극은 활성탄소(activated carbon)로 구현할 수 있다. 상기 활성탄소는 다양한 다공성 탄소 재료들과 비교할 때, 우수한 세공용적, 높은 비표면적, 높은 탈-흡착 성능 및 오랜 수명을 가지므로, 상기 활성탄소를 탈이온 필터(100)의 전극으로 활용하는 것이 바람직하다.
상기 탈이온 필터(100)는, 도1(a)에 도시한 바와 같이, 전원의 인가에 의해 고형물질을 원수로부터 제거할 수 있으며, 이로 인해 탈이온 필터(100)를 통과한 물에는 총용존고형물질이 적어지게 된다. 이러한 탈이온 필터(100)를 통한 총용존고형물질의 조절은 전원제어부(20)에 의해 수행된다. 즉, 전원제어부(20)가 전극(10a, 10b)에 인가하는 전압의 크기를 조절하여 탈이온 필터(100)에서 출수되는 물의 총용존고형물을 조절할 수 있다. 상기 전극(10a, 10b)에 인가하는 전압의 크기가 클수록 고형물질이 받는 전기적 인력은 커지므로, 더 많은 양의 고형물질이 흡착되어 원수에서 제거될 수 있다.
다만, 상기 탈이온 필터(100)에 의하여 제거되는 고형물질에는 인체에 유해한 유해 중금속뿐만 아니라, 미네랄 이온도 포함될 수 있다. 따라서, 사용자의 기호에 따라 상기 전극(10a, 10b)에 인가하는 전압의 크기를 조절하여 상기 제거되는 미네랄 이온의 비율을 조절하는 것이 가능하다. 즉, 사용자는 상기 전원제어부(20)을 이용하여 상기 전극(10a, 10b) 양단의 전압 크기를 조절함으로써, 초정수(미네랄 제거 비율 80% 이상), 미네랄수(미네랄 제거 비율 30%이상~80%미만) 및 일반정수(미네랄 제거 비율 30%미만) 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
도1(b)는 탈이온 필터(100)의 재생동작을 나타내는 것으로서, 상기 재생동작에 의하여, 흡착된 고형물질을 탈착하고 원수와 함께 배출할 수 있다.
상기 탈이온 필터(100) 내에서 고형물질을 흡착하는 이온교환막, 다공성 탄소 전극 등의 흡착부재는, 한계고형물질량 이상의 고형물질이 흡착되면 더 이상 고형물질을 흡착하지 못하거나 고형물질의 흡착율이 현저하게 떨어질 수 있다. 따라서, 상기 탈이온 필터(100)의 지속적인 탈이온 동작을 위해서는 상기 재생동작을 통하여 흡착된 고형물질을 제거할 필요가 있다.
구체적으로, 상기 흡착된 고형물질은 상기 전극(10a, 10b)이 인가하는 전기적 인력에 의하여 흡착된 것이므로, 상기 전극(10a, 10b)에 인가한 전원의 공급을 중단하면 상기 부착된 고형물질이 탈착될 수 있다. 따라서, 전극(10a, 10b)에 전원을 공급하지 않은 채로 기 설정된 시간동안 유지하면, 상기 탈이온 필터(100) 내부에 유입된 원수로 상기 탈착된 고형물질이 확산하게 되고 상기 원수는 고형물질의 농도가 높은 농축수가 될 수 있다. 이후, 상기 농축수를 외부로 배출함으로써 상기 탈이온 필터(100)에 흡착된 고형물질을 제거할 수 있다.
여기서, 탈이온 동작시에 전극(10a, 10b)에 인가한 극성과 반대되는 극성의 전압을 인가하여 상기 고형물질의 탈착을 촉진할 수 있다. 예를 들어, 탈이온 동작시에 (+) 전압을 인가하였던 전극에 대하여, 재생동작시에는 (-) 전압을 인가할 수 있다. 즉, (+) 전압에 의하여 흡착된 (-) 이온들은 재생동작시에 인가되는 (-) 전압과의 전기적 척력에 의하여 탈착이 보다 빠르게 일어날 수 있다.
또한, 도1(b)에는 도시하지 않았으나, 상기 농축수의 배출을 위한 별도의 배수관을 포함할 수 있다. 즉, 고형물질이 제거된 정수가 출수되는 출수관과 달리 고농도의 고형물질이 배출되는 배수관을 별도로 구비할 수 있다.
상기 탈이온 필터(100)의 재생동작은, 주기적으로 일정한 시점 또는 일정한 유량의 원수가 유입될 때마다 반복하여 수행할 수 있다. 다만, 상기 재생동작에 따르는 물 낭비 및 에너지 낭비 등을 최소화하고, 효율적인 탈이온 필터(100)의 동작을 위하여, 상기 재생동작의 수행시점을 조절할 수 있다. 즉, 원수의 총용존고형물을 지속적으로 측정하여, 상기 탈이온 필터(100)가 흡착한 고형물질의 양이 한계고형물질량에 해당하면 재생동작을 수행하도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 전원제어부(20)는 상기 전극(10a, 10b)에 인가한 탈이온 전압에 의하여 흡착된 고형물질의 양을 적산하여 누적고형물질량을 계산할 수 있으며, 이후, 상기 누적고형물질량이 상기 한계고형물질량에 해당하면, 재생전압을 인가하여 상기 재생동작을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 누적고형물질량은, 상기 탈이온 필터(100)로 유입된 원수의 양을 누적한 누적유량, 상기 원수의 총용존고형물 및 상기 전극(10a, 10b)이 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 비율인 목표TDS 제거율을 곱하여 구할 수 있다.
상기 누적유량은 상기 탈이온 필터(100)의 전단 또는 후단에 구비된 유량계를 통하여 얻을 수 있으며, 목표TDS 제거율은 사용자가 원하는 미네랄 이온의 비율에 따라 기 설정된 값일 수 있다. 또한, 상기 원수의 총용존고형물은 상기 탈이온 필터(100)의 전극(10a, 10b) 양단에 기준전압을 인가한 후 상기 전극(10a, 10b)에 사이에 흐르는 전류를 측정하여 구할 수 있다. 기준전압이 전극(10a, 10b) 양단에 인가되면, 원수 내에 존재하는 양이온 및 음이온에 의하여 산화, 환원 반응이 일어나 전극(10a, 10b)의 양단에 전류가 흐르게 되며, 이때, 상기 전류의 크기는 원수의 총용존고형물에 비례할 수 있다. 따라서, 상기 전류의 크기로부터 원수의 총용존고형물을 구할 수 있다.
상기 누적고형물질량의 계산과 관련하여, 원수의 총용존고형물은 ppm 또는 mg/l 단위로 나타내는 것이므로, 상기 총용존고형물과 상기 누적유량을 곱하면 상기 탈이온 필터(100)에 유입된 고형물의 총량을 구할 수 있다. 다만, 여기서 유입된 고형물질이 모두 흡착되는 것은 아니고, 상기 TDS 제거율에 따라 일부 고형물질이 상기 탈이온 필터(100)에 흡착하게 된다. 따라서, 상기 유입된 고형물의 총량에 목표TDS 제거율을 곱하여 상기 탈이온 필터(100)에 흡착된 고형물질의 양을 구할 수 있다.
상기 탈이온 필터(100)의 한계고형물질량은, 상기 탈이온 필터(100)의 종류, 크기, 형상 등에 따라 결정되는 것으로서, 각각의 탈이온 필터(100) 마다 일정한 값을 가질 수 있다.
상기 계산된 누적고형물질량이 상기 한계고형물질량에 해당하면, 상기 탈이온 필터(100)는 더 이상 탈이온 동작을 수행하지 못하므로, 상기 전원제어부(20)는 상기 전극(10a, 10b)에 재생전압을 인가하여 재생동작을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 재생전압은 앞서 살핀바와 같이, 전압을 인가하지 않는 0V 이거나 탈이온 전압과 극성이 반대되는 전압일 수 있다.
추가적으로, 상기 누적고형물질량의 계산은, 기 설정된 주기마다 상기 탈이온 필터(100)에 누적된 고형물질량을 적산하여 구하는 것도 가능하다.
즉, 도2(a)에 도시된 바와 같이, 기 설정된 주기마다 원수의 총용존고형물을 측정하고, 상기 주기동안 유입된 원수의 양 및 상기 TDS 제거율을 곱하여 한 주기 동안 제거한 고형물질의 양을 계산한 후, 각 주기마다 계산된 상기 고형물질의 양을 적산하여 상기 누적고형물질량을 계산할 수 있다. 이 경우, 상기 원수의 총용존고형물의 변화가 큰 경우에도 정확하게 탈이온 필터(100)의 재생시점을 판별하여 재생동작을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 기 설정된 주기는 일정한 시간간격 또는 일정한 유량의 원수의 유입일 수 있다.
나아가, 도2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 원수의 누적유량에 대응하는 원수의 총용존고형물의 함수에 대하여 적분을 하고, 상기 TDS 제거율을 곱하는 방식으로 상기 누적고형물질량을 계산하는 것도 가능하다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터를 포함하는 수처리기를 나타내는 블록도이다.
도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터를 포함하는 수처리기는 필터부(1) 및 수처리부(2)를 포함할 수 있으며, 추가적으로 배수밸브(3)를 포함할 수 있다.
이하, 도3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터를 포함하는 수처리기를 설명한다.
먼저, 상기 수처리기는 오폐수 등을 처리하거나 초순수를 제조하는 등 산업용이나 가정용(업소용을 포함) 등 여러 용도로 사용되는 것일 수 있으며, 여기서는 특히 음용을 위해 사용되는 수처리기에 관한 것이다. 상기 음용을 위한 수처리기는 원수를 공급받아 여과하여 음용을 위한 정수를 생성하므로 좁은 의미에서 정수기로 통칭하기도 한다. 이와 같이, 정수기는 원수를 공급받아 필터부에서 여과한 상온의 정수를 사용자에게 제공할 수 있도록 구성되며, 상온의 정수를 가열/냉각하여 온수 및/또는 냉수를 사용자에게 제공할 수 있도록 구성되기도 한다.
또한, 음용을 위한 수처리기는 정수뿐만 아니라, 이온수, 탄산수, 산소수와 같은 각종 기능수를 공급하는 기능수기도 포함한다. 이외에도, 물통 등으로부터 공급된 물을 가열 또는 냉각하거나 얼음을 생성하는 온수기, 냉수기, 제빙기 등이 있을 수 있다. 따라서, 수처리기라 함은 전술한, 정수기, 기능수기, 온수기, 냉수기, 제빙수기 등과 이들의 기능을 복합적으로 지닌 기기를 총칭하는 의미로서 사용될 수 있다.
필터부(1)는 유입되는 원수를 여과하여 정수를 생성하는 것으로서, 상기수처리기로 유입되는 수도수 또는 자연수 등의 원수에 포함된 입자성 불순물, 중금속 및 기타 유해물질을 제거할 수 있다. 구체적으로, 상기 필터부(1)는 원수를 순차적으로 여과하여 정화시키기 위한 것으로서, 세디먼트 필터(sediment filter), 프리카본 필터(pre-carbon filter), 탈이온 필터(100) 및 포스트카본 필터(post-carbon filter, 12)를 포함하는 다양한 종류의 필터들 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 필터의 종류, 개수 및 순서는 수처리기의 여과방식 또는 수처리기에 요구되는 여과성능에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를들어, 상기 세디먼트 필터와 프리 카본필터가 일체화된 전처리 복합필터(11)를 사용할 수도 있다. 또한, 전술한 필터를 대신하거나 추가하여 마이크로 필터(micro filter)나 다른 기능성 필터가 구비되는 것도 가능하다.
상기 세디먼트 필터는 부직포가 적용되어 원수에 함유된 이물질과 부유물질을 여과할 수 있으며, 프리카본 필터는 계면 활성탄이 적용되어 원수에 함유된 염소 성분이나 냄새 등을 여과할 수 있다. 포스트카본 필터(12)는 상기 프리카본 필터의 계면 활성탄보다 흡착력이 상대적으로 우수하여 색소와 냄새를 제거하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에서 고형물질을 제거하기 위하여 구비되는 탈이온 필터(100)는, 도3에 도시된 바와 같이, 전처리 복합필터(11)와 포스트 카본필터(12) 사이에 구비될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 필터들과 함께 사용될 수도 있고, 필터부(1)에 탈이온 필터(100)만 단독으로 구비되는 것도 가능하다. 상기 탈이온 필터(100)의 구체적인 동작 및 기능과 관련하여는 앞서 설명하였으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
추가적으로, 상기 탈이온 필터(100)의 배수관에는 상기 탈이온 필터(100)가 재생동작을 수행할 때 생성되는 농축수를 배출하기 위한 배수밸브(3)가 구비될 수 있다. 상기 재생동작에 의하여 생성된 농축수를 배출하기 위하여 상기 배수밸브(3)가 개방되면 상기 농축수가 배수관을 통하여 배출될 수 있다. 상기 배수밸브(3)는 일반적으로 래치 밸브로 구현될 수 있다.
수처리부(2)는, 상기 수처리기가 상기 필터부(1)에서 여과된 정수를 가공하는 구성으로서, 상온의 정수를 가열하여 온수를 제공하는 히터 또는 상온의 정수를 냉각하여 냉수를 제공하는 냉각기 일 수 있으며, 이온수, 탄산수, 산소수와 같은 각종 기능수를 공급하기 위한 기능수 생성기나, 얼음을 생성하는 제빙수기일 수도 있다. 나아가, 상기 정수를 이용하여 커피나 차를 생성하는 커피 메이커 등 다양한 기능을 수행하는 구성일 수 있다. 상기 수처리부(2)는 상기 수처리기에 적어도 하나 이상 포함될 수 있으며, 상기 필터부(1)에서 여과된 정수가 직접 사용자에게 제공되는 것도 가능하다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법을 나타내는 순서도이다.
도4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법은, 원수TDS측정단계(S10), 누적고형물질량계산단계(S20) 및 재생단계(S30)를 포함할 수 있다.
이하, 도4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법을 설명한다.
원수TDS측정단계(S10)는, 원수에 포함된 고형물질의 총용존고형물값을 측정하여 원수TDS값을 생성할 수 있다. 상기 원수TDS값에 따라 상기 탈이온 필터의 한계고형물질량까지 고형물질을 흡착하는데 걸리는 시간이 달라질 수 있으므로, 상기 탈이온 필터의 재생시점을 판별하기 위하여, 먼저 상기 원수TDS값을 측정할 수 있다.
상기 원수TDS값 측정과 관련하여, 직접 원수TDS값을 측정할 수도 있으나, 상기 탈이온 필터에 의하여 고형물질이 제거된 정수TDS값으로부터 상기 원수TDS값을 계산하는 것도 가능하다.
구체적으로, 상기 원수TDS값을 직접 구하는 경우에는, 탈이온 필터의 전극에 전압을 인가하지 않은 상태에서 원수를 유입한 후, 상기 전극에 기준전압을 인가하여 이때 상기 전극에 흐르는 전류값을 측정하는 방식으로 구할 수 있다. 이 경우, 원수TDS값이 높으므로 측정된 전류도 높아 회로에 과부하가 걸릴 염려가 있고, 상기 전극에 전압을 인가하지 않은 상태에서 원수를 유입해야 하므로 탈이온 동작을 중단해야 하는 단점이 있으나, 원수TDS값을 직접 입력받으므로 탈이온 필터의 정수성능, 교체시기 등을 파악할 수 있는 장점이 있다.
반면에, 정수TDS값으로부터 상기 원수TDS값을 계산하는 경우에는, 탈이온 필터의 전극에 전압을 인가하여 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 동작 중에 측정된 전류값을 읽어 정수 TDS값을 구하고, 상기 정수TDS값에 상기 탈이온 필터의 목표TDS제거율을 곱하는 방식으로 상기 원수TDS값을 계산할 수 있다. 상기 전극에 전압이 인가된 상태에서 원수가 유입되면 순식간에 흡착이 수행되므로, 전극 사이에 흐르는 전류는 고형물질이 제거된 정수의 TDS값에 대응하는 값일 수 있다. 이와 같이, 상기 정수TDS값을 이용하여 원수TDS값을 구하는 경우에는, 상기 정수에 포함된 총용존고형물이 적으므로 상기 측정된 전류값도 작아 회로에 과부하가 걸릴 위험이 적은 장점이 있으나, 상기 계산된 원수 TDS값은 실제 원수TDS값과는 차이가 있을 수 있으며, 상기 탈이온 필터의 정수성능이나 교체시기 등을 파악할 수 없다는 단점이 있다.
구체적으로, 상기 정수TDS값으로부터 상기 원수TDS값을 계산하는 경우에는, 정수 TDS측정과정(S11) 및 원수TDS계산과정(S12)을 더 포함할 수 있다.
상기 정수TDS측정과정(S11)은, 기 설정된 목표TDS제거율로 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 필터가 출수하는 정수의 총용존고형물량을 측정하여 정수TDS값을 구하고, 이를 이용하여 상기 원수TDS계산과정(S12)에서 원수TDS값을 계산할 수 있다.
여기서 상기 정수TDS계산과정(S12)은, 상기 탈이온 필터에 구비된 적어도 하나 이상의 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가하여 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 동작 중에, 상기 전극에 흐르는 전류의 크기를 측정하여 상기 정수TDS값을 구하는 것일 수 있다. 즉, 전압이 인가된 전극에 대하여 연속적으로 원수를 유입하여, 고형물질이 제거된 정수를 생성하고, 상기 정수에 남아있는 일부 고형물질에 의하여 흐르는 전류의 크기를 측정함으로써 상기 정수의 TDS값을 측정할 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 상기 탈이온 필터에 구비된 적어도 하나 이상의 전극에 기 설정된 크기의 전류가 흐르도록 하여 상기 탈이온 동작을 수행할 수 있으며, 상기 정수TDS계산과정(S12)은, 상기 탈이온 동작 중에 상기 전극에 인가되는 전압의 크기를 측정하여 상기 정수TDS값을 생성하도록 할 수 있다.
또 다른 실시예에 의하면, 상기 정수TDS계산과정(S12)은, 상기 전극 양단에 흐르는 전류의 크기를 직접 측정하는 방식 이외에, 상기 탈이온 필터의 후단에 총용존고형물량을 측정하는 TDS측정기를 구비하여 상기 TDS측정기가 측정한 TDS값을 상기 정수TDS값으로 할 수 있다. 상기 TDS측정기는 상기 정수TDS값을 측정할 수 있는 것이면 어떠한 것이라도 활용할 수 있다. 또한, 상기 TDS측정기를 상기 탈이온 필터의 전단에 구비하여, 원수TDS값을 직접 측정하는 것도 가능하다.
원수TDS계산과정(S12)은, 상기 정수 TDS값 및 목표TDS 제거율을 이용하여 상기 원수의 TDS값을 계산할 수 있다. 상기 탈이온 필터는 기 설정된 목표TDS 제거율에 따라 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 것이므로, 상기 정수 TDS값 및 목표TDS제거율을 알면 상기 원수TDS값을 계산할 수 있다. 예를들어, 정수TDS값이 10ppm이고, 상기 TDS제거율이 90%이면, 원수의 TDS값은 100ppm으로 볼 수 있다.
누적고형물질량 계산단계(S20)는, 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 필터가 제거한 고형물질의 양을 적산하여 누적 고형물질량을 생성할 수 있다. 상기 탈이온 필터가 흡착할 수 있는 고형물질의 양은 일정한 한계가 있으므로, 상기 탈이온 필터가 흡착한 고형물질의 양이 상기 한계고형물질량에 해당하는지 여부를 비교할 필요가 있다.
구체적으로, 상기 누적고형물질량 계산단계(S20)를 통하여 상기 탈이온 필터가 흡착한 고형물질의 양을 계산할 수 있으며, 상기 누적고형물질량 계산단계(S20)는, 상기 탈이온 필터에 유입되는 원수의 양을 누적한 누적유량, 상기 원수TDS값 및 상기 탈이온 필터에 기 설정된 고형물질 제거비율인 목표TDS제거율을 곱하여 상기 누적고형물질량을 계산할 수 있다.
여기서, 상기 누적유량은 상기 탈이온 필터의 전단 또는 후단에 구비된 유량계로부터 입력받을 수 있으며, 상기 목표TDS제거율은 사용자가 원하는 미네랄 이온의 비율에 따라 설정된 값일 수 있다. 또한, 상기 원수TDS값은 상기 원수TDS값측정단계(S10)에서 측정한 값일 수 있다.
원수TDS값은 ppm 또는 mg/l의 단위로 나타내는 값이므로, 상기 원수 TDS값과 상기 누적유량을 곱하면 상기 탈이온 필터에 유입된 고형물질의 총량을 구할 수 있다. 다만, 여기서 유입된 고형물질은 상기 목표TDS제거율에 따라 흡착되는 것이므로, 상기 유입된 고형물의 총량에 상기 목표TDS제거율을 곱하여 상기 탈이온 필터에 흡착된 누적고형물질량을 구할 수 있다.
이외에도, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 기 설정된 주기동안 상기 탈이온 필터가 제거한 고형물질량을 계산한 후, 상기 주기마다 제거한 고형물질량을 더하는 방식으로 상기 누적고형물질량을 계산하는 것도 가능하다. 이와 같이, 주기마다 탈이온 필터가 제거한 고형물질량을 적산하여 상기 누적고형물질량을 계산하면, 상기 탈이온 필터의 재생시점을 보다 정확하게 판별할 수 있다. 구체적으로, 상기 누적고형물질량 계산단계(S20)는, 고형물질량 계산과정(S21) 및 누적고형물질량 적산과정(S22)을 더 포함할 수 있다.
상기 고형물질량 계산과정(S21)은, 기 설정된 주기마다 측정한 원수TDS값, 상기 주기동안 상기 탈이온 필터에 유입된 원수의 양 및 상기 목표TDS제거율을 곱하여, 상기 주기동안 상기 탈이온 필터가 제거한 고형물질량을 계산할 수 있다. 여기서, 한 주기당 제거한 고형물질의 양은 도2(a)에서 하나의 직사각형 넓이에 해당할 수 있다.
여기서, 상기 기 설정된 주기는 시간의 경과 또는 상기 탈이온 필터에 유입되는 원수의 유량을 기준으로 설정할 수 있다. 다만, 상기 탈이온 필터에 유입되는 유량이 항상 일정하지 않을 수 있으며, 사용자의 사용여부에 따라 상기 탈이온 필터에 원수가 한동안 유입되지 않을 수도 있다. 따라서, 상기 탈이온 필터에 유입되는 원수의 유량을 기준으로 상기 주기를 설정하는 것이 바람직하다.
상기 누적고형물질량 적산과정(S22)은, 상기 주기가 반복될 때마다 상기 고형물질량을 계산하고, 상기 계산된 고형물질량을 적산하여 상기 누적고형물질량을 구할 수 있다. 즉, 상기 도2(a)에서 각각의 직사각형 넓이를 더하여 상기 누적고형물질량을 구할 수 있다. 여기서, 상기 주기가 짧을수록 더 정확한 누적고형물질량을 계산할 수 있으며, 이를 바탕으로 보다 정확한 재생시점을 파악할 수 있다.
나아가, 도2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 탈이온 필터에 유입되는 원수의 누적유량에 대응하는 상기 원수TDS값의 함수에 대하여 적분한 후, 상기 목표TDS 제거율을 곱하여 상기 누적고형물질량을 계산하는 것도 가능하다.
재생단계(S30)는, 상기 누적고형물질량이 기 설정된 한계고형물질량에 해당하면, 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 수행할 수 있다. 여기서 상기 한계고형물질량은, 고형물질이 더 이상 상기 탈이온 필터에 흡착되지 않거나, 흡착되는 고형물질의 양이 현저하게 감소하는 때에 상기 탈이온 필터에 부착된 고형물질의 양일 수 있다. 상기 한계고형물질량은, 상기 탈이온 필터의 종류, 형상, 크기 등에 따라 정해지는 것일 수 있다.
따라서, 상기 재생단계(S30)는, 상기 누적고형물질량이 상기 한계고형물질량에 해당하면, 탈이온 동작을 중단하고 재생동작을 수행할 수 있다. 상기 재생동작에 의하면, 상기 탈이온 필터에 흡착된 고형물질을 탈착한 후, 상기 탈착된 고형물질을 원수와 함께 배출하여 상기 탈이온 필터에서 고형물질을 제거할 수 있다.
구체적으로, 상기 재생단계(S30)에서는, 전극에 전압을 인가하지 않고 일정시간동안 유지하여, 상기 전극에서 탈착된 고형물질이 유입된 원수에 확산하도록 할 수 있다. 이후, 상기 고형물질의 농도가 높은 원수 즉, 농축수를 배출하여 상기 고형물질을 상기 탈이온 필터에서 제거할 수 있다.
나아가, 상기 재생단계(S30)는, 상기 탈이온 필터에 구비된 적어도 하나 이상의 전극에 대하여, 상기 탈이온 동작시에 인가한 전압과 반대 극성의 전압을 인가하여 상기 고형물질의 탈착을 촉진할 수 있다. 예를들어, (+)극에 이끌려온 (-)이온의 탈착을 위하여, 상기 (+)극에 (-)극을 인가할 수 있으며, 이 경우, 상기 (-)극과 (-)이온의 전기적 척력에 의하여 상기 (-)이온은 상기 전극에서 보다 용이하게 탈착될 수 있다. 또한, 상기 재생단계(S30)은, 상기 반대극성의 전압을 인가하는 동안에 상기 탈이온 필터에 출수되는 물은 배수관으로 배수함으로써, 상기 탈착된 고형물질을 배출하는 것이 가능하다.
도7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법을 나타내는 순서도이다.
도7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법은, 원수TDS측정단계(S110), 한계유량계산단계(S120) 및 재생단계(S130)를 포함할 수 있다.
이하, 도7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법을 설명한다.
원수TDS측정단계(S110)는, 원수에 포함된 고형물질의 총용존고형물값을 측정하여 원수TDS값을 생성할 수 있다. 상기 원수TDS측정단계(S110)는 앞서 설명한 원수TDS측정단계(S10)와 유사하므로, 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
한계유량계산단계(S120)는, 상기 한계고형물질량을 상기 원수TDS측정단계(S110)에서 측정한 원수TDS값과 목표TDS제거율의 곱으로 나누어 한계유량을 계산할 수 있다. 상기 한계유량은, 상기 탈이온 필터에 흡착된 고형물질량이 한계고형물질량에 해당하는 때의 원수의 누적유입량을 의미한다. 상기 탈이온 필터는 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 것이므로, 원수의 누적유입량이 많아질수록 흡착된 고형물질은 많아지게 된다. 따라서, 상기 원수의 누적유입량이 한계유량에 해당하면, 상기 탈이온 필터에는 한계고형물질량의 고형물질이 흡착되므로, 상기 탈이온 필터에 대하여 재생동작을 수행할 필요가 있다. 기본적으로 상기 탈이온 필터가 흡착한 누적고형물질량은 누적유량, 원수TDS값 및 목표TDS제거율을 곱하여 구할 수 있다. 상기 한계고형물질량은 상기 탈이온 필터가 흡착할 수 있는 최대의 누적고형물질량이므로, 상기 한계고형물질량은, 한계유량, 원수TDS값 및 목표TDS제거율을 곱하여 구할 수 있다. 상기 한계고형물질량은, 각각의 탈이온 필터의 종류, 형상, 크기 등에 따라 결정되는 것으로서, 상기 한계고형물질량은 실험 등을 통하여 미리 알 수 있다. 따라서, 상기 한계유량은, 상기 한계고형물질량을 원수TDS값 및 목표TDS제거율의 곱으로 나누어 구할 수 있다.
재생단계(S130)는, 상기 탈이온 필터에 유입된 누적유량이 상기 한계유량 이상이면, 상기 탈이온 필터에 대하여 재생동작을 수행할 수 있다. 상기 한계유량이 상기 탈이온 필터에 유입되면, 상기 탈이온 필터에는 한계고형물질량만큼 고형물질이 흡착된 것으로 볼 수 있다. 따라서, 상기 탈이온 필터는 탈이온 동작을 중단하고, 재생동작을 수행할 수 있다. 구체적인 탈이온 필터의 재생동작은 앞서 설명하였으므로 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.
반면에, 상기 누적유량이 상기 한계유량 미만이면, 재생단계(S130)로 진행하지 않고, 탈이온 동작을 수행하면서 상기 탈이온 필터에 유입되는 원수의 유량을 누적하여 상기 누적유량을 계산할 수 있다. 이후, 다시 상기 누적유량과 한계유량을 비교하여 상기 재생동작의 수행여부를 판별할 수 있다.
여기서, 상기 원수TDS측정단계(S110) 및 한계유량계산단계(S120)는 주기적으로 수행될 수 있다. 즉, 상기 주기적으로 측정된 원수TDS값을 바탕으로 각각의 주기에서의 한계유량을 계산할 수 있다. 다만, 상기 각각의 주기에서 한계유량을 계산할 때에는, 상기 한계고형물질량에서 이전의 주기에서 흡착된 고형물질량만큼을 뺀 값을 한계고형물질로 하여 계산하여야 한다. 이때, 상기 이전 주기에서 흡착된 고형물질량은 상기 주기동안 유입된 원수의 유량, 원수의 TDS값 및 TDS 제거율을 곱하여 구할 수 있다.
도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법을 나타내는 순서도이다.
도8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법은, TDS측정단계(S210), 측정TDS제거율계산단계(S220) 및 재생단계(S230)를 포함할 수 있으며, 상기 TDS측정단계(210)는, 원수TDS측정과정(S211) 및 정수TDS측정과정(S212)를 포함할 수 있다.
이하, 도8을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법을 설명한다.
TDS측정단계(S210)는, 원수의 총용존고형물값을 측정하여 원수TDS값을 생성하고, 탈이온 필터가 생성한 정수의 총용존고형물값을 측정하여 정수TDS값을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 정수TDS값 및 원수TDS값은 개별적으로 측정할 수 있으며, 각각은 원수TDS측정과정(S211) 및 정수TDS측정과정(S212)을 통하여 생성할 수 있다.
구체적으로, 원수TDS측정과정(S211)은, 상기 탈이온 필터에 구비된 전극에 전압을 인가하지 않은 상태로 상기 탈이온 필터 내부에 상기 원수를 유입한 후, 상기 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가할 수 있다. 이때, 상기 전극에 흐르는 전류의 크기를 측정하고 상기 전류의 크기를 이용하여 상기 원수TDS값을 생성할 수 있다. 상기 전극에 전압을 공급하지 않은 상태에서 원수를 공급받으므로, 이후 상기 전극에 전압을 인가하면, 상기 원수에 포함된 총용존고형물에 따라 상기 전극에 흐르는 전류의 크기가 결정된다. 즉, 상기 원수TDS측정과정(S211)을 통하여 상기 원수TDS값을 직접 측정하는 것이 가능하다.
또한, 정수TDS측정단계(S212)에서는, 상기 탈이온 필터에 구비된 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가하여 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 동작 중에, 상기 전극에 인가되는 전류의 크기를 측정할 수 있다. 상기 탈이온 동작을 수행하는 중에는 이미 고형물질이 제거된 정수가 상기 탈이온 필터 내부에 존재하게 되므로, 상기 탈이온 동작 중에 상기 전극에 인가되는 전류의 크기를 이용하면 정수TDS값을 생성하는 것이 가능하다.
측정TDS제거율계산단계(S220)는, 상기 원수TDS값 및 정수TDS값을 이용하여, 상기 탈이온 필터에 의하여 상기 원수에 포함된 고형물질이 제거된 비율인 측정TDS제거율을 계산할 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 사용자가 원하는 미네랄 이온의 비율을 가지는 정수를 생성하기 위하여, 상기 탈이온 필터의 목표TDS제거율은 미리 설정될 수 있다. 예를들어, 사용자가 초정수와 같이 미네랄 제거 비율이 80%이상인 정수를 원하는 경우에는, 상기 목표TDS제거율은 80%로 설정될 수 있으며, 상기 목표TDS제거율을 만족하기 위한 전압이 상기 탈이온 필터의 전극 양단에 인가될 수 있다. 다만, 상기 목표TDS제거율은 사용자가 원하는 미네랄 제거 비율을 만족하기 위하여 설정되는 값으로서, 실제 탈이온 필터에서 제거되는 고형물질의 비율은 상이할 수 있다. 특히, 탈이온 필터에 흡착된 고형물질의 양이 증가할수록 상기 탈이온 필터의 실제 TDS제거율은 떨어질 수 있으며, 노후화된 탈이온 필터를 사용하거나 경도성 물질이 다량 포함되어 있는 지역에서 사용하는 경우 등에는 목표TDS제거율에 비하여 실제 TDS제거율이 현저하게 떨어질 수 있다.
따라서, 실제 상기 탈이온 필터가 원수에 포함된 고형물질을 제대로 제거하는지 여부를 확인하기 위해서는, 실제 상기 탈이온 필터에서 제거되는 고형물질의 비율을 측정할 수 있으며, 상기 측정한 비율을 측정TDS제거율로 할 수 있다. 따라서, 상기 측정TDS제거율을 이용하면 상기 탈이온 필터의 재생시점, 교체여부 등을 판별할 수 있다. 구체적으로, 상기 측정TDS제거율은, 측정TDS제거율(%) = 100 × (1 - 정수TDS값/원수TDS값)을 이용하여 계산할 수 있다.
재생단계(S230)는, 상기 측정TDS제거율이 기 설정된 기준값 미만이면, 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 수행할 수 있다. 상기 측정TDS제거율이 기 설정된 기준값 미만이면, 상기 탈이온 필터에 한계고형물질량 정도의 고형물질이 흡착되어 상기 탈이온 필터가 제대로 동작하지 못하는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 수행하여, 상기 탈이온 필터에 흡착된 고형물질을 탈착하도록 할 수 있다. 여기서, 상기 기준값은 상기 목표TDS제거율을 이용하여 설정할 수 있다. 예를들어, 상기 목표TDS제거율에서 일정한 오차를 두고 상기 기준값을 설정하여 상기 탈이온 필터의 재생동작이 필요한지 여부를 판단할 수 있다.
추가적으로, 상기 재생단계(S230) 이후에 측정한 측정TDS제거율이 연속하여 기 설정된 횟수 이상 기준값 미만으로 측정되면, 상기 탈이온 필터를 교체할 것을 표시하는 필터교체신호단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작에 불구하고, 지속적으로 측정TDS제거율이 기준값 미만으로 측정되면 상기 탈이온 필터에 이상이 있는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 상기 필터교체신호단계를 이용하여, 상기 탈이온 필터의 교체필요성을 사용자에게 알릴 수 있다. 사용자에게 상기 탈이온 필터의 교체 필요성을 알리는 방법은 다양하게 있을 수 있으며, 예를들어 경고음을 발생시키거나 경고등을 켜는 등의 방식을 활용할 수 있다.
도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법을 나타내는 순서도이다.
도9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법은, 원수TDS측정단계(S310), 누적고형물질량 계산단계(S320), 재생단계(S331, S332), TDS측정단계(S340), 측정TDS제거율계산단계(S350), 이상신호출력단계(S361, S362) 및 알람단계(S371, S372)를 포함할 수 있다.
이하, 도9를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 탈이온 필터의 재생방법을 설명한다.
원수TDS측정단계(S310)는, 원수에 포함된 고형물질의 총용존고형물값을 측정하여 원수TDS값을 생성할 수 있다. 상기 원수TDS값에 따라 상기 탈이온 필터의 한계고형물질량까지 고형물질을 흡착하는데 걸리는 시간이 달라질 수 있으므로, 상기 탈이온 필터의 재생시점을 판별하기 위하여 먼저 상기 원수TDS값을 측정할 수 있다. 앞서 상기 원수TDS측정방법에 대하여 설명하였으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
누적고형물질량 계산단계(S320)는, 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 필터가 제거한 고형물질의 양을 적산하여, 누적고형물질량을 생성할 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 상기 누적고형물질량은 상기 탈이온 필터에 유입된 원수의 누적유량, 상기 원수TDS값 및 목표TDS제거율을 곱하여 구할 수 있다.
재생단계(S331, S332)는, 상기 누적고형물질량이 기 설정된 한계고형물질량에 이상이면, 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 수행할 수 있다. 상기 한계고형물질량 이상 흡착된 경우에는, 상기 탈이온 필터에 더 이상 고형물질이 흡착되지 않거나 흡착되는 고형물질의 양이 현저하게 감소할 수 있다. 따라서, 앞서 살핀 바와 같이, 상기 탈이온 필터의 전극에 전원을 인가하지 않은 상태를 일정시간 유지하거나, 상기 전극에 반대극성의 전원을 인가하는 등의 재생동작을 통하여 상기 탈이온 필터에 흡착된 고형물질을 탈착하여 배출할 수 있다.
다만, 상기 재생단계(S331, S332)에서의 재생동작에 불구하고 상기 탈이온 필터가 목표TDS제거율로 고형물질을 제거하지 못하는 경우가 있을 수 있다. 특히, 상기 탈이온 필터가 노후화되거나 고장난 경우에는, 상기 원수에 포함된 고형물질을 제대로 제거하지 못하므로 사용자가 원하는 정수를 생성하지 못하게 된다. 이와 같이, 상기 탈이온 필터에 이상이 있는 경우에도 불구하고, 상기 재생단계(S331, S332) 이후에 다시 탈이온 동작을 수행하게 되면, 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하지 못한 상태로 사용자에게 공급하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 문제를 해결하기 위하여, 상기 탈이온 필터의 이상여부를 판별하기 위한 단계들을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, TDS측정단계(S340)을 통하여, 상기 재생동작이 종료되면 상기 원수TDS값을 재생성하고, 상기 탈이온 필터에서 생성된 정수에 포함된 총용존고형물값을 측정하여 정수TDS값을 생성할 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 상기 원수TDS값은 상기 탈이온 필터에 구비된 전극에 전압을 인가하지 않은 상태에서 원수를 유입한 후, 상기 전극에 흐르는 전류를 측정하는 방식으로 상기 원수TDS값을 구할 수 있다. 또한, 상기 정수TDS값은 상기 탈이온 필터에서의 탈이온 동작 중에 상기 전극에 흐르는 전류를 측정한 후, 상기 전류의 크기를 이용하여 상기 정수TDS값을 계산하는 방식으로 구할 수 있다. 다만, 상기 정수TDS값은 앞서 수행한 탈이온 동작시에 미리 측정한 전류의 크기를 이용하여 구하는 것도 가능하다.
이후 측정TDS제거율 계산단계(S350)에서, 상기 원수TDS값과 상기 정수TDS값을 이용하여, 상기 탈이온필터이 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 비율인 측정TDS제거율을 계산할 수 있다. 상기 측정TDS제거율은 측정TDS제거율(%) = 100 × (1 - 정수TDS값/원수TDS값)을 이용하여 계산할 수 있으며, 상기 측정TDS제거율을 이용하여 상기 탈이온 필터의 이상여부를 판별할 수 있다. 즉, 상기 탈이온 필터의 실제 TDS제거율인 측정TDS제거율을 상기 탈이온 필터에 설정된 목표TDS제거율과 비교하면, 상기 탈이온 필터가 정상적으로 동작하는지 여부를 확인할 수 있다.
따라서, 이상신호출력단계(S361, S362)는, 상기 측정TDS제거율을 기 설정된 기준값과 비교한 후, 상기 측정TDS제거율이 상기 기준값 미만이면 이상신호를 출력하여, 상기 탈이온 필터에 이상이 있음을 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 기준값은 상기 목표TDS제거율에 오차를 고려하여 설정되는 값일 수 있다.
이후, 알람단계(S371, S372)는 상기 이상신호가 출력되면 상기 탈이온 필터에 대한 이상표시를 시각적 또는 청각적으로 나타내어 사용자에게 표시할 수 있다. 예를들어, 경고음을 발생시키거나 경고등을 켜는 등의 방식으로 상기 탈이온 필터에 이상이 있음을 알릴 수 있다.
나아가, 상기 알람단계(S371, S372)는, 상기 이상신호가 기 설정된 횟수 이상 연속으로 출력되면 상기 탈이온 필터에 대한 교환표시를 나타낼 수 있으며, 상기 기 설정된 횟수 미만이면 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 다시 수행하도록 할 수 있다. 즉, 상기 탈이온 필터의 측정TDS제거율에 이상이 있는 것으로 판별된 경우에도, 기 설정된 횟수만큼은 재생동작을 반복하도록 하여 상기 탈이온 필터가 다시 정상적인 동작을 수행하도록 시도할 수 있다. 다만, 상기 기 설정된 횟수만큼 재생동작을 반복한 이후에도 상기 탈이온 필터에 이상이 있는 것으로 판별되면, 상기 탈이온 필터를 교체하도록 사용자에게 알릴 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.

Claims (27)

  1. 원수에 포함된 고형물질의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution)값을 측정하여 원수TDS값을 생성하는 원수TDS 측정단계;
    상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 필터가 제거한 고형물질의 양을 적산하여, 누적 고형물질량을 생성하는 누적고형물질량 계산단계; 및
    상기 누적고형물질량이 기 설정된 한계고형물질량 이상이면, 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 수행하는 재생단계를 포함하는 탈이온 필터의 재생방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원수TDS 측정단계는
    상기 탈이온 필터가 기 설정된 목표TDS제거율로 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하여 정수를 생성하면, 상기 정수의 총용존고형물값을 측정하여 정수TDS값을 생성하는 정수TDS측정과정; 및
    상기 정수TDS값 및 목표TDS제거율을 이용하여 상기 원수TDS값을 계산하는 원수TDS계산과정을 포함하는 탈이온 필터의 재생방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 정수 TDS 측정과정은
    상기 탈이온 필터에 구비된 적어도 하나 이상의 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가하여 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온동작 중에, 상기 전극에 흐르는 전류의 크기를 측정하여 상기 정수TDS값을 생성하는 탈이온 필터의 재생방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 정수 TDS 측정과정은
    상기 탈이온 필터에 구비된 적어도 하나 이상의 전극에 기 설정된 크기의 전류가 흐르도록 하여 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온동작 중에, 상기 전극에 인가되는 전압의 크기를 측정하여 상기 정수TDS값을 생성하는 탈이온 필터의 재생방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 정수 TDS 측정과정은
    상기 탈이온 필터의 후단에 총용존고형물값을 측정하는 TDS 측정기를 구비하여 상기 정수의 TDS값을 구하는 탈이온 필터의 재생방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 누적고형물질량 계산단계는
    상기 탈이온 필터에 유입되는 원수의 양을 누적한 누적유량, 상기 원수 TDS값 및 상기 탈이온 필터에 기 설정된 고형물질 제거비율인 목표TDS 제거율을 곱하여 상기 누적고형물질량을 계산하는 탈이온 필터의 재생방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 누적고형물질량 계산단계는
    기 설정된 주기마다 측정한 원수 TDS값, 상기 주기동안 상기 탈이온 필터에 유입된 원수의 양 및 상기 목표TDS제거율을 곱하여, 상기 주기 동안 상기 탈이온 필터가 제거한 고형물질량을 계산하는 고형물질량 계산과정; 및
    상기 주기가 반복될 때마다 상기 고형물질량을 계산하고, 상기 계산된 고형물질량을 적산하여 상기 누적고형물질량을 구하는 누적고형물질량 적산과정을 포함하는 탈이온 필터의 재생방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기 설정된 주기는
    시간의 경과 또는 상기 탈이온 필터에 유입되는 원수의 유량을 기준으로 설정하는 탈이온 필터의 재생방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 누적고형물질량 계산단계는
    상기 탈이온 필터에 유입되는 원수의 누적유량에 대응하는 상기 원수 TDS 값의 함수에 대하여 적분한 후, 상기 목표TDS제거율을 곱하여 상기 누적고형물질량을 계산하는 탈이온 필터의 재생방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 재생단계는
    상기 탈이온 필터에 구비된 적어도 하나 이상의 전극에 대하여, 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 동작시에 인가한 전압과 반대 극성의 전압을 인가하는 탈이온 필터의 재생방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 재생단계는
    상기 반대극성의 전압을 인가하는 동안에 상기 탈이온 필터에서 출수되는 물은 배수관으로 배수하는 탈이온 필터의 재생방법.
  12. 원수에 포함된 고형물질의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution)값을 측정하여 원수TDS값을 생성하는 원수TDS 측정단계;
    상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 필터가 제거하는 고형물질의 한계량인 한계고형물질량을, 상기 탈이온 필터에 기 설정된 고형물질 제거비율인 목표TDS제거율과 상기 원수TDS값의 곱으로 나누어, 한계유량을 계산하는 한계유량계산단계; 및
    상기 탈이온 필터에 유입된 누적유량이 상기 한계유량 이상이면, 상기 탈이온 필터에 대하여 재생동작을 수행하는 재생단계를 포함하는 탈이온 필터의 재생방법.
  13. 원수의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution)값을 측정하여 원수TDS값을 생성하고, 탈이온 필터가 생성한 정수의 총용존고형물값을 측정하여 정수TDS값을 생성하는 TDS측정단계;
    상기 원수TDS값 및 정수TDS값을 이용하여, 상기 탈이온 필터에 의하여 상기 원수에 포함된 고형물질이 제거된 비율인 측정TDS제거율을 계산하는 측정TDS제거율 계산단계; 및
    상기 측정TDS 제거율이 기 설정된 기준값 미만이면, 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 수행하는 재생단계를 포함하는 탈이온 필터의 재생방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 TDS측정단계는
    상기 탈이온 필터에 구비된 전극에 전압을 인가하지 않은 상태로 상기 탈이온 필터 내부에 상기 원수를 유입한 후, 상기 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가하여 상기 전극에 흐르는 전류의 크기를 측정하고, 상기 전류의 크기를 이용하여 상기 원수TDS값을 생성하는 원수TDS측정과정; 및
    상기 탈이온 필터에 구비된 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가하여 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 동작 중에, 상기 전극에 인가되는 전류의 크기를 측정하여, 상기 정수TDS값을 생성하는 정수TDS측정과정을 포함하는 탈이온 필터의 재생방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 측정TDS제거율 계산단계는,
    측정TDS제거율(%) = 100 × (1 - 정수TDS값/원수TDS값)을 이용하여 상기 측정TDS제거율을 계산하는 탈이온 필터의 재생방법.
  16. 원수에 포함된 고형물질의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution)값을 측정하여 원수TDS값을 생성하는 원수TDS 측정단계;
    상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 필터가 제거한 고형물질의 양을 적산하여, 누적 고형물질량을 생성하는 누적고형물질량 계산단계;
    상기 누적고형물질량이 기 설정된 한계고형물질량에 이상이면, 상기 탈이온 필터에 대한 재생동작을 수행하는 재생단계;
    상기 재생동작이 종료되면, 상기 원수TDS값을 재생성하고, 상기 탈이온 필터에서 생성된 정수에 포함된 총용존고형물값을 측정하여 정수TDS값을 생성하는 TDS측정단계;
    상기 원수TDS값과 상기 정수TDS값을 이용하여, 상기 탈이온필터에 의하여 상기 원수에 포함된 고형물질이 제거되는 비율인 측정TDS제거율을 계산하는 측정TDS제거율 계산단계; 및
    상기 측정TDS제거율이 기 설정된 기준값 미만이면, 이상신호를 출력하는 이상신호출력단계를 포함하는 탈이온 필터의 재생방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 이상신호가 출력되면, 상기 탈이온필터에 대한 이상표시를 시각적 또는 청각적으로 나타내는 알람단계를 더 포함하는 탈이온 필터의 재생방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 알람단계는
    상기 이상신호가 기 설정된 횟수 이상 연속으로 출력되면, 상기 탈이온필터에 대한 교환표시를 나타내는 탈이온 필터의 재생방법.
  19. 원수에 포함된 고형물질을 전기적 인력으로 흡착하거나, 상기 흡착된 고형물질을 전기적 척력으로 탈착하는 전극; 및
    상기 전극에 대하여, 상기 고형물질을 흡착하는 탈이온 전압 또는 상기 흡착된 고형물질을 탈착하는 재생전압을 인가하는 전원제어부를 포함하는 탈이온 필터.
  20. 제19항에 있어서, 상기 전원제어부는
    상기 전극에 상기 탈이온 전압을 인가한 후, 상기 흡착된 고형물질의 양을 적산하여 누적고형물질량을 생성하고, 상기 누적고형물질량이 기 설정된 한계고형물질량에 해당하면, 상기 재생전압을 인가하는 탈이온 필터.
  21. 제20항에 있어서, 상기 전원제어부는
    상기 탈이온 필터로 유입된 원수의 양을 누적한 누적유량, 상기 원수의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution) 및 상기 전극이 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 비율인 TDS 제거율을 곱하여 상기 누적고형물질량을 계산하는 탈이온 필터.
  22. 제21항에 있어서, 상기 전원제어부는
    상기 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가한 후, 상기 전극에 흐르는 전류의 크기를 측정하여 상기 원수에 포함된 고형물질의 총용존고형물(TDS: Total Dissolved Solution)을 구하는 탈이온 필터.
  23. 제21항에 있어서, 상기 전원제어부는
    상기 전극에 기 설정된 크기의 전압을 인가하여 상기 원수에 포함된 고형물질을 제거하는 탈이온 동작 중에, 상기 전극에 인가되는 전류의 크기를 측정하여 상기 정수의 총용존고형물을 나타내는 정수TDS값을 구한 후, 상기 정수TDS값 및 상기 목표TDS제거율을 이용하여 상기 원수TDS값을 구하는 탈이온 필터.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 전극에 상기 재생전압을 인가하는 동안에 출수하는 물을 배수하는 배수관을 더 포함하는 탈이온 필터.
  25. 제21항에 있어서, 상기 전원제어부는
    기 설정된 주기마다 측정한 상기 원수의 TDS값, 상기 주기동안 유입된 원수의 양 및 상기 TDS 제거율을 곱하여 한 주기 동안 제거한 고형물질의 양을 계산하고, 각 주기마다 계산된 상기 고형물질의 양을 적산하여 상기 누적고형물질량을 계산하는 탈이온 필터.
  26. 제21항에 있어서, 상기 전원제어부는
    상기 원수의 누적유량에 대응하는 상기 원수 TDS값의 함수에 대하여 적분한 후, 상기 TDS 제거율을 곱하여 상기 누적고형물질량을 계산하는 탈이온 필터.
  27. 제19항 내지 제26항에 있어서, 상기 탈이온 필터를 포함하는 수처리기.
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