WO2019164159A1 - 탈이온 필터를 구비하는 정수기 및 이의 제어 방법 - Google Patents

탈이온 필터를 구비하는 정수기 및 이의 제어 방법 Download PDF

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한두원
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F2209/05—Conductivity or salinity

Definitions

  • the present application relates to a water purifier having a deionized filter and a control method thereof.
  • a deionization filter for performing a deionization operation using a bipolar ion exchange membrane including a cation exchange membrane and an anion exchange membrane has been proposed.
  • the deionization filter removes ionic materials in a manner of fixing ionic materials by electrical attraction, and the purification performance may vary depending on the strength of the voltage applied to the deionization filter.
  • the water purification performance can be improved by increasing the intensity of the voltage applied to the deionization filter, but in this case, there is a limit that the power consumption increases.
  • an embodiment of the present invention provides a water purifier having a deionized filter.
  • the water purifier including the deion filter includes a deion filter for performing a deionization operation to remove ionic substances contained in water introduced by an applied power source; A power supply unit selectively applying a deionization voltage or a regeneration voltage to the deionization filter; A first flow path connected to an inlet of the deionization filter; A second flow passage and a third flow passage branched from the first flow passage, respectively; A fourth flow passage connected to the outlet of the deionization filter; First to fourth valves respectively provided on the first to fourth flow paths to control a flow of water passing through each of the flow paths; And controlling the power supply to apply the deionization voltage to the deionization filter when the deionization operation is performed, and controlling the opening and closing of the first to fourth valves to control the flow of water through the deionization filter.
  • a control unit for changing the second flow path one end of which is branched from the front end of the first valve, the other end of which is connected to the fourth flow path at the front end of the fourth valve, and one end of the third flow path is the first flow path.
  • the other end may be branched from the rear end of the valve and connected to the fourth flow path at the rear end of the fourth valve.
  • another embodiment of the present invention provides a control method of a water purifier having a deionized filter.
  • a control method of a water purifier having the deionization filter is a method of controlling the operation of the water purifier by a processor mounted on a water purifier having a deionization filter, the conductivity of water flowing into the deionization filter by a conductivity meter. Measuring and calculating the TDS concentration from the measured conductivity values; If the TDS concentration is less than a preset threshold, controlling the flow of water through the deion filter to be a first direction; And applying a first power source to the deionization filter.
  • water purification performance can be improved without increasing power consumption by changing the direction of water flowing through the deionization filter as necessary.
  • FIG. 1 is a block diagram of a water purifier having a deionization filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the deionization filter shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating an embodiment of the deionization filter shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the deionized filter shown in FIG. 3.
  • 5A and 5B are views showing a flow path formed in a water purifier having a deionization filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a TDS concentration distribution of water along a flow path direction in a deion filter.
  • FIG. 7 is a graph showing the electrolyte resistance according to the flow path direction in the deionized filter.
  • FIG. 8 is a flowchart of a control method of a water purifier having a deionization filter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a water purifier having a deionization filter according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a detailed configuration diagram of the deionization filter shown in FIG.
  • a water purifier 100 having a deionization filter includes a deionization filter 110, a power supply unit 120, a conductivity meter 130, a control unit 140, and a plurality of filters. It may be configured to include the valve (V1 ⁇ V4).
  • the deionization filter 110 may perform a deionization operation to remove ionic substances and the like contained in the water introduced by using an electrical attraction.
  • the deionization filter 110 may be disposed between the first electrode 111 and the second electrode 112, and the first electrode 111 and the second electrode 112, as shown in FIG. 2. It includes one or more bipolar ion exchange sheet 113 located in, and may include a first passage 114 and a second passage 115 for the inflow and outflow of water to the deionization filter (110).
  • Power may be applied to the first electrode 111 and the second electrode 112 by a power supply unit 120 to be described later.
  • a deionization voltage is applied to the first electrode 111 and the second electrode 112 when the deionization operation is performed, and a deionization voltage is applied to the first electrode 111 and the second electrode 112 when the regeneration operation is performed.
  • a regenerative voltage can be applied.
  • Each bipolar ion exchange sheet 113 may be configured by bonding a cation exchange membrane and an anion exchange membrane to each other, or may further include a water decomposition catalyst layer formed between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating an embodiment of the deionization filter illustrated in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the deionization filter illustrated in FIG. 3.
  • the deionization filter 110 is included in a cylindrical housing, and a plurality of bipolar ion exchange sheets 113 are helical about a second electrode 112 disposed at the center of the housing. It can be arranged as.
  • the first electrode 111 may be disposed in a helical manner to surround the outer circumferential surfaces of the plurality of bipolar ion exchange sheets 113 arranged in a helical manner.
  • first passage 114 and the second passage 115 may be formed on the side and the upper side of the housing, respectively.
  • the water when water is introduced into the deionization filter 110 through the first passage 114 formed on the side surface, the water passes from the outside to the inside of the spirally arranged bipolar ion exchange sheet 113 to the upper side. May be discharged through the second passage 115.
  • water flows into the deionization filter 110 through the upper second passage 115 and water passes from the inside to the outside of the bipolar ion exchange sheet 113 to form a first passage ( It may be discharged through 114).
  • the power supply unit 120 may selectively apply a deionization voltage or a regeneration voltage to the deionization filter 110 under the control of the controller 140.
  • the power supply unit 120 may apply a deionization voltage while the deionization filter 110 performs a deionization operation, and apply a regeneration voltage while the deionization filter 110 performs a regeneration operation.
  • the deionization voltage and the regeneration voltage may have opposite polarities.
  • the first electrode 111 and the second electrode 112 become the positive electrode and the negative electrode, respectively
  • the regeneration voltage when the regeneration voltage is applied, the first electrode 111 and The second electrode 112 may be a negative electrode and a positive electrode, respectively.
  • the conductivity meter 130 may be provided on a flow path connected to the inlet of the deionization filter 110 to measure the conductivity of water introduced into the deionization filter 110.
  • the conductivity measured by the conductivity meter 130 may be transmitted to the controller 140.
  • the first flow path (L1) connected to the inlet means of the deionization filter 110 may be branched at the front end of the conductivity meter 130, the second flow path (L2) branched from the first flow path (L1) and Each of the third flow paths L3 may be connected to a fourth flow path L4 connected to the outlet means of the deionization filter 110, respectively.
  • valves V1, V2, V3, and V4 are provided on the respective flow paths L1, L2, L3, and L4 to control the flow of water passing through the flow paths L1, L2, L3, and L4 by opening and closing operations. can do.
  • the second flow path L2 may be branched at the front end of the first valve V1 to be connected to the fourth flow path L4 at the front end of the fourth valve V4, and the third flow path L3 may be the first flow path.
  • Branched at the rear end of the valve (V1) may be connected to the fourth flow path (L4) at the rear end of the fourth valve (V4).
  • the control unit 140 is for controlling the overall operation of the water purifier having the deionization filter 110, for example, a central processing unit (CPU), graphics processing unit (GPU), microprocessor, application specific semiconductor (Application Specific) It may be implemented by a processor such as an integrated circuit (ASIC), field programmable gate arrays (FPGA), and may include a memory for storing various data required for the operation of the water purifier.
  • CPU central processing unit
  • GPU graphics processing unit
  • microprocessor application specific semiconductor
  • Application Specific Application Specific
  • ASIC integrated circuit
  • FPGA field programmable gate arrays
  • controller 140 may control operations of the power supply unit 120 and the valves V1-V4.
  • the controller 140 may control the power supply unit 120 to apply the deionization voltage to the deionization filter 110 so that the deionization filter 110 may perform the deionization operation.
  • the controller 140 may control the opening and closing of the valves V1-V4 to change a direction in which water flows in the deionization filter 110.
  • the controller 140 may open the first and fourth valves V1 and V4 and close the second and third valves V2 and V3.
  • the water supplied to the water purifier 100 passes through the first valve V1 of the first flow path L1 and the conductivity meter 130 and the first of the deionization filter 110. 3 may flow into the passage (114 of FIG. 3), and the purified water passing through the deionization filter 110 may be discharged through the second passage (115 of FIG. 3) to allow the fourth valve V4 of the fourth flow path L4. Can be withdrawn through (formation of the flow path in the first direction).
  • the controller 140 may open the second and third valves V2 and V3 and close the first and fourth valves V1 and V4.
  • the water supplied to the water purifier 100 passes through the second passage V2 of the second flow path L2 (115 in FIG. 3). ), And the purified water passing through the deionization filter 110 may be discharged through the first passage (114 in FIG. 3) and discharged through the fourth valve V3 of the third flow path L3. (Formation of flow path in the first second direction).
  • the controller 140 may control the valves V1-V4 so that the flow path is formed in the first direction when the deionization operation is performed in a normal case, and when the water purification performance needs to be improved, the deionization operation is performed.
  • the valves V1-V4 can be controlled to form a flow path in the second direction described above.
  • the controller 140 may form a flow path in a second direction when it is necessary to improve water purification performance, such as when the TDS concentration of the raw water is greater than or equal to a preset threshold or when the raw water is operated in an enhanced performance mode by an external input.
  • the valves V1-V4 can be controlled.
  • the TDS concentration of the raw water may be calculated from the conductivity value transmitted from the conductivity meter 130.
  • the TDS concentration may be calculated from the conductivity value by using the principle that the electrical conductivity increases as the TDS concentration of water increases.
  • a conversion constant for converting the conductivity value to the TDS concentration a constant selected within a range of 0.5 to 1.0 may be used, and the conversion constant may vary depending on the water quality.
  • control unit 140 may control the valves V1-V4 so that the flow path is formed in the first direction as described above when performing the deionization operation, and it is necessary to reduce the power consumption while maintaining the water purification performance.
  • the valves V1-V4 are controlled to form a flow path in the above-described second direction when the deionization operation is performed, and the power supply unit The intensity of the deionization voltage applied to the deionization filter 110 by 120 may be reduced.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a TDS concentration distribution of water in a flow path in a deionized filter.
  • FIG. 6A illustrates a case in which a flow path is formed in a first direction
  • FIG. It shows the case where the flow path was formed in two directions, and the thicker it is, the higher the TDS concentration is.
  • the inner curvature radius is short, so that a flow path is formed in the second direction so that water having a relatively high TDS concentration flows into the deionization filter.
  • the proportion of water having a relatively high TDS concentration on the cut surface of the deionization filter increases.
  • FIG. 7 is a graph showing electrolyte resistance according to the flow path direction in the deionization filter, 71 shows electrolyte resistance when the flow path is formed in the first direction, and 72 is the case where the flow path is formed in the second direction. Electrolyte resistance.
  • FIG. 8 is a flowchart of a control method of a water purifier having a deionization filter according to another embodiment of the present invention.
  • the first power source is a preset deionization voltage.
  • the flow path is formed in the second direction opposite to the first direction (S85) and the deionization operation is applied by applying the first power source or the second power source with the deionization filter.
  • an integer may be extracted (S87).
  • the first power supply and the second power supply may be set to a predetermined deionization voltage, and the second power supply may be set to a lower value than the first power supply.
  • applying the first power source to the deionization filter may improve water purification performance without increasing power consumption, and applying the second power source to the deionization filter may reduce power consumption while maintaining the water purification performance.
  • the flow path is formed in the second direction when the TDS concentration of the raw water calculated from the conductivity of the raw water is greater than or equal to a preset threshold
  • the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the flow path is formed in the second direction even when it is necessary to improve the water purification performance, such as when operating in the performance enhancing mode by an external input, or when it is necessary to reduce the power consumption while maintaining the water purification performance. Can be controlled.
  • control method described above with reference to FIG. 8 may be performed by a processor provided in a water purifier having a deionization filter.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 탈이온 필터를 구비하는 정수기는, 인가되는 전원에 의해 유입되는 물에 포함된 이온물질을 제거하는 탈이온 동작을 수행하는 탈이온 필터; 상기 탈이온 필터에 탈이온 전압 또는 재생 전압을 선택적으로 인가하는 전원 공급부; 상기 탈이온 필터의 입수단에 연결되는 제1 유로; 상기 제1 유로에서 각각 분기되는 제2 유로 및 제3 유로; 상기 탈이온 필터의 출수단에 연결되는 제4 유로; 상기 제1 유로 내지 상기 제4 유로 상에 각각 구비되어 각 유로를 통과하는 물의 흐름을 제어하는 제1 밸브 내지 제4 밸브; 및 탈이온 동작 수행시에 상기 전원 공급부가 상기 탈이온 필터로 상기 탈이온 전압을 인가하도록 제어하고, 상기 제1 밸브 내지 제4 밸브의 개폐를 제어하여 상기 탈이온 필터를 통해 물이 흐르는 방향을 변경하는 제어부를 포함하며, 상기 제2 유로는 일단이 상기 제1 밸브의 전단에서 분기되어 타단이 상기 제4 밸브의 전단에서 상기 제4 유로와 연결되고, 상기 제3 유로는 일단이 상기 제1 밸브의 후단에서 분기되어 타단이 상기 제4 밸브의 후단에서 상기 제4 유로와 연결될 수 있다.

Description

탈이온 필터를 구비하는 정수기 및 이의 제어 방법
본 출원은 탈이온 필터를 구비하는 정수기 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
최근, 원수에 포함된 이온물질 등을 전기적 인력을 이용하여 제거하는 탈이온 필터에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
일 예로, 양이온 교환막 및 음이온 교환막을 포함하는 바이폴라(Bipolar) 이온교환막을 사용하여 탈이온 동작을 수행하는 탈이온 필터가 제안되었다.
탈이온 필터는 전기적 인력에 의해 이온물질을 고착시키는 방식으로 이온물질을 제거하는 것으로, 탈이온 필터로 인가되는 전압의 세기에 따라 정수 성능이 달라질 수 있다.
따라서, 탈이온 필터로 인가되는 전압의 세기를 높여주어 정수 성능을 향상시킬 수 있으나, 이 경우 소비 전력이 증가한다는 한계가 있다.
따라서, 당해 기술분야에서는 탈이온 필터를 구비하는 정수기에서 전력 효율을 높이면서도 정수 성능을 향상시키기 위한 방안이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 탈이온 필터를 구비하는 정수기를 제공한다.
상기 탈이온 필터를 구비하는 정수기는, 인가되는 전원에 의해 유입되는 물에 포함된 이온물질을 제거하는 탈이온 동작을 수행하는 탈이온 필터; 상기 탈이온 필터에 탈이온 전압 또는 재생 전압을 선택적으로 인가하는 전원 공급부; 상기 탈이온 필터의 입수단에 연결되는 제1 유로; 상기 제1 유로에서 각각 분기되는 제2 유로 및 제3 유로; 상기 탈이온 필터의 출수단에 연결되는 제4 유로; 상기 제1 유로 내지 상기 제4 유로 상에 각각 구비되어 각 유로를 통과하는 물의 흐름을 제어하는 제1 밸브 내지 제4 밸브; 및 탈이온 동작 수행시에 상기 전원 공급부가 상기 탈이온 필터로 상기 탈이온 전압을 인가하도록 제어하고, 상기 제1 밸브 내지 제4 밸브의 개폐를 제어하여 상기 탈이온 필터를 통해 물이 흐르는 방향을 변경하는 제어부를 포함하며, 상기 제2 유로는 일단이 상기 제1 밸브의 전단에서 분기되어 타단이 상기 제4 밸브의 전단에서 상기 제4 유로와 연결되고, 상기 제3 유로는 일단이 상기 제1 밸브의 후단에서 분기되어 타단이 상기 제4 밸브의 후단에서 상기 제4 유로와 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 탈이온 필터를 구비하는 정수기의 제어 방법을 제공한다.
상기 탈이온 필터를 구비하는 정수기의 제어 방법은, 탈이온 필터를 구비하는 정수기에 탑재된 프로세서에 의해 상기 정수기의 동작을 제어하는 방법에 있어서, 전도도계에 의해 상기 탈이온 필터로 유입되는 물의 전도도를 측정하고, 측정된 전도도값으로부터 TDS 농도를 산출하는 단계; 상기 TDS 농도가 기 설정된 임계치 미만이면, 상기 탈이온 필터를 통해 물이 흐르는 방향이 제1 방향이 되도록 제어하는 단계; 및 상기 탈이온 필터에 제1 전원을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 필요에 따라 탈이온 필터를 통과하는 물이 흐르는 방향을 변경함으로써 소비 전력을 증가시키지 않고 정수 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈이온 필터를 구비하는 정수기의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 탈이온 필터의 상세 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 탈이온 필터의 일 구현예를 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 탈이온 필터의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 탈이온 필터를 구비하는 정수기 내에서 형성되는 유로를 도시하는 도면이다.
도 6은 탈이온 필터 내에서의 유로 방향에 따른 물의 TDS 농도 분포를 도시하는 도면이다.
도 7은 탈이온 필터 내에서의 유로 방향에 따른 전해질 저항을 도시하는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탈이온 필터를 구비하는 정수기의 제어 방법의 흐름도이다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈이온 필터를 구비하는 정수기의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 탈이온 필터의 상세 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탈이온 필터를 구비하는 정수기(100)는 탈이온 필터(110), 전원 공급부(120), 전도도계(130), 제어부(140) 및 복수의 밸브(V1~V4)를 포함하여 구성될 수 있다.
탈이온 필터(110)는 전기적 인력을 이용하여 유입되는 물에 포함된 이온물질 등을 제거하는 탈이온 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 탈이온 필터(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 전극(111) 및 제2 전극(112)과, 제1 전극(111) 및 제2 전극(112)의 사이에 위치하는 하나 이상의 바이폴라 이온교환시트(113)를 포함하며, 탈이온 필터(110)로의 물의 유출입을 위한 제1 통로(114) 및 제2 통로(115)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 전극(111) 및 제2 전극(112)에는 후술하는 전원 공급부(120)에 의해 전원이 인가될 수 있다. 예를 들어, 탈이온 동작 수행시에는 제1 전극(111) 및 제2 전극(112)에 탈이온 전압이 인가되고, 재생 동작 수행시에는 제1 전극(111) 및 제2 전극(112)에 재생 전압이 인가될 수 있다.
각각의 바이폴라 이온교환시트(113)는 양이온 교환막과 음이온 교환막이 서로 접합하여 구성되거나, 양이온 교환막과 음이온 교환막 사이에 형성된 물분해 촉매층을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
제1 통로(114)를 통해 물이 유입되고, 제1 전극(111) 및 제2 전극(112)에 탈이온 전압이 인가되면, 탈이온 전압에 의한 인력에 의해 물 속에 포함된 양이온 및 음이온 성분이 분리되어 각각 음이온 교환막과 양이온 교환막에 흡착될 수 있다. 이와 반대로, 제1 전극(111) 및 제2 전극(112)에 재생 전압이 인가되면, 탈이온 동작에 의해 음이온 교환막 및 양이온 교환막에 흡착된 양이온 및 음이온 성분이 재생 전압에 의한 척력에 의해 음이온 교환막 및 양이온 교환막으로부터 분리될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 탈이온 필터의 일 구현예를 도시하는 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 탈이온 필터의 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 탈이온 필터(110)는 원통형으로 형성된 하우징 내에 포함되며, 하우징의 중심에 배치되는 제2 전극(112)을 중심으로 복수개의 바이폴라 이온교환시트(113)가 나선형으로 배치될 수 있다.
또한, 제1 전극(111)은 나선형으로 배치된 복수개의 바이폴라 이온교환시트(113)의 외주면을 나선형으로 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다.
또한, 하우징의 측면과 상측에 각각 제1 통로(114) 및 제2 통로(115)가 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 측면에 형성된 제1 통로(114)를 통해 탈이온 필터(110)로 물이 유입되면, 나선형으로 배치된 바이폴라 이온교환시트(113)의 외측으로부터 내측으로 물이 통과하여 상측의 제2 통로(115)를 통해 배출될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상측의 제2 통로(115)를 통해 탈이온 필터(110)로 물이 유입되고 바이폴라 이온교환시트(113)의 내측으로부터 외측으로 물이 통과하여 측면에 형성된 제1 통로(114)를 통해 배출될 수도 있다.
전원 공급부(120)는 제어부(140)의 제어에 따라 탈이온 필터(110)에 탈이온 전압 또는 재생 전압을 선택적으로 인가할 수도 있다.
예를 들어, 전원 공급부(120)는, 탈이온 필터(110)가 탈이온 동작을 수행하는 동안에는 탈이온 전압을 인가하고, 탈이온 필터(110)가 재생 동작을 수행하는 동안에는 재생 전압을 인가할 수 있다. 여기서, 탈이온 전압과 재생 전압은 서로 반대의 극성을 가질 수 있다. 다시 말해, 탈이온 전압 인가시에는 제1 전극(111) 및 제2 전극(112)은 각각 양(+) 전극 및 음(-) 전극이 되고, 재생 전압 인가시에는 제1 전극(111) 및 제2 전극(112)은 각각 음(-) 전극 및 양(+) 전극이 될 수 있다.
전도도계(130)는 탈이온 필터(110)의 입수단에 연결되는 유로 상에 구비되어 탈이온 필터(110)로 유입되는 물의 전도도를 측정할 수 있다.
전도도계(130)에 의해 측정된 전도도는 제어부(140)로 전달될 수 있다.
한편, 탈이온 필터(110)의 입수단에 연결되는 제1 유로(L1)는 전도도계(130)의 전단에서 분기될 수 있으며, 제1 유로(L1)에서 분기된 제2 유로(L2) 및 제3 유로(L3)는 각각 탈이온 필터(110)의 출수단에 연결되는 제4 유로(L4)에 연결될 수 있다. 이 경우, 각 유로(L1, L2, L3, L4) 상에는 밸브(V1, V2, V3, V4)가 구비되어 개폐 동작에 의해 각 유로(L1, L2, L3, L4)를 통과하는 물의 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제2 유로(L2)는 제1 밸브(V1)의 전단에서 분기되어 제4 밸브(V4)의 전단에서 제4 유로(L4)와 연결될 수 있고, 제3 유로(L3)는 제1 밸브(V1)의 후단에서 분기되어 제4 밸브(V4)의 후단에서 제4 유로(L4)와 연결될 수 있다.
제어부(140)는 탈이온 필터(110)를 구비하는 정수기의 전반적인 동작을 제어하기 위한 것으로, 예를 들어, 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등의 프로세서로 구현될 수 있으며, 정수기의 동작에 필요한 각종 데이터를 저장하기 위한 메모리를 구비할 수 있다.
구체적으로, 제어부(140)는 전원 공급부(120) 및 밸브(V1-V4)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(140)는 전원 공급부(120)가 탈이온 필터(110)로 탈이온 전압을 인가하도록 제어하여 탈이온 필터(110)가 탈이온 동작을 수행하도록 할 수 있다.
이 경우, 제어부(140)는 밸브(V1-V4)의 개폐를 제어하여 탈이온 필터(110)에서 물이 흐르는 방향을 변경할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(140)는 제1 및 제4 밸브(V1, V4)를 개방하고, 제2 및 제3 밸브(V2, V3)를 폐쇄할 수 있다. 이 경우, 도 5a에 도시된 바와 같이, 정수기(100)로 공급되는 물은 제1 유로(L1)의 제1 밸브(V1) 및 전도도계(130)를 거쳐 탈이온 필터(110)의 제1 통로(도 3의 114)로 유입될 수 있고, 탈이온 필터(110)를 통과한 정수는 제2 통로(도 3의 115)를 통해 배출되어 제4 유로(L4)의 제4 밸브(V4)를 거쳐 출수될 수 있다(제1 방향으로 유로 형성).
다른 실시예에 따르면, 제어부(140)는 제2 및 제3 밸브(V2, V3)를 개방하고, 제1 및 제4 밸브(V1, V4)를 폐쇄할 수 있다. 이 경우, 도 5b에 도시된 바와 같이, 정수기(100)로 공급되는 물은 제2 유로(L2)의 제2 밸브(V2)를 거쳐 탈이온 필터(110)의 제2 통로(도 3의 115)로 유입될 수 있고, 탈이온 필터(110)를 통과한 정수는 제1 통로(도 3의 114)를 통해 배출되어 제3 유로(L3)의 제4 밸브(V3)를 거쳐 출수될 수 있다(제1제2 방향으로 유로 형성).
제어부(140)는 통상적인 경우 탈이온 동작 수행시에 상술한 제1 방향으로 유로가 형성되도록 밸브(V1-V4)를 제어할 수 있으며, 정수 성능을 향상시킬 필요가 있는 경우에는 탈이온 동작 수행시에 상술한 제2 방향으로 유로를 형성하도록 밸브(V1-V4)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 원수의 TDS 농도가 기 설정된 임계치 이상인 경우, 외부 입력에 의해 성능 강화 모드로 조작된 경우 등과 같이 정수 성능을 향상시킬 필요가 있는 경우 제2 방향으로 유로를 형성하도록 밸브(V1-V4)를 제어할 수 있다. 여기서, 원수의 TDS 농도는 전도도계(130)로부터 전달된 전도도값으로부터 산출될 수 있다. 구체적으로, 물의 TDS 농도가 증가할수록 전기 전도도가 증가하는 원리를 이용하여, 전도도값으로부터 TDS 농도를 산출할 수 있다. 전도도값을 TDS 농도로 변환하기 위한 변환 상수로 0.5~1.0 범위 내에서 선택된 상수를 사용할 수 있으며, 변환 상수는 수질에 따라서 달라질 수 있다.
또한, 제어부(140)는 통상적인 경우 탈이온 동작 수행시에 상술한 제1 방향으로 유로가 형성되도록 밸브(V1-V4)를 제어할 수 있으며, 정수 성능을 유지하면서 전력 소비를 감소시킬 필요가 있는 경우(예를 들어, 외부 입력에 의해 절전 모드로 조작된 경우 등)에도 탈이온 동작 수행시에 상술한 제2 방향으로 유로를 형성하도록 밸브(V1-V4)를 제어함과 더불어, 전원 공급부(120)가 탈이온 필터(110)로 인가하는 탈이온 전압의 세기를 줄여줄 수 있다.
도 6은 탈이온 필터 내에서의 유로 방향에 따른 물의 TDS 농도 분포를 도시하는 도면으로, 도 6의 (a)는 제1 방향으로 유로를 형성한 경우를 나타내고, 도 6의 (b)는 제2 방향으로 유로를 형성한 경우를 나타내며, 진하게 표시될수록 TDS 농도가 높은 것을 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 방향으로 유로를 형성한 경우, 바이폴라 이온교환시트의 외측으로부터 내측으로 물이 통과하므로, 외측에서 내측으로 갈수록 물의 TDS 농도가 낮아지게 된다. 반대로, 제2 방향으로 유로를 형성한 경우, 바이폴라 이온교환시트의 내측으로부터 외측으로 물이 통과하므로, 내측에서 외측으로 갈수록 물의 TDS 농도가 낮아지게 된다.
도 3 및 도 4를 참조하여 상술한 바와 같이 탈이온 필터가 구현된 경우 내측의 곡선반경이 짧으므로, 제2 방향으로 유로를 형성하여 TDS 농도가 비교적 높은 물이 탈이온 필터의 내측으로 유입되도록 하면, 동일 유량인 경우 탈이온 필터의 절단면 상에서 TDS 농도가 비교적 높은 물이 차지하는 비율이 높아지게 된다.
도 7은 탈이온 필터 내에서의 유로 방향에 따른 전해질 저항을 도시하는 그래프로, 71은 제1 방향으로 유로를 형성한 경우의 전해질 저항을 나타내고, 72는 제2 방향으로 유로를 형성한 경우의 전해질 저항을 나타낸다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제2 방향으로 유로를 형성한 경우 전해질 저항이 낮아져서 전력 효율을 크게 증가시킬 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에서는, 이와 같은 원리를 이용하여 탈이온 필터 내에서의 유로 방향을 변경할 수 있도록 함으로써, 소비 전력을 증가시키지 않고 정수 성능을 향상시킬 수 있으며, 더 나아가 정수 성능을 유지하면서 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탈이온 필터를 구비하는 정수기의 제어 방법의 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 탈이온 필터로 유입되는 원수의 전도도를 측정하고 이로부터 원수의 TDS 농도를 산출한 후(S81), 원수의 TDS 농도가 기 설정된 임계치 미만이면(S82), 제1 방향으로 유로를 형성한 상태에서(S83) 탈이온 필터로 제1 전원을 인가하여 탈이온 동작이 수행되도록 한 후(S84) 정수를 추출할 수 있다(S87). 여기서, 제1 전원은 기 설정된 탈이온 전압이다.
반면, 원수의 TDS 농도가 기 설정된 임계치 이상이면(S82), 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 유로를 형성하고(S85) 탈이온 필터로 제1 전원 또는 제2 전원을 인가하여 탈이온 동작이 수행되도록 한 후(S86) 정수를 추출할 수 있다(S87). 여기서, 제1 전원 및 제2 전원은 기 설정된 탈이온 전압으로, 제2 전원은 제1 전원보다 낮은 값으로 설정될 수 있다. 이 경우, 탈이온 필터로 제1 전원을 인가하면 소비 전력을 증가시키지 않고 정수 성능을 향상시킬 수 있고, 탈이온 필터로 제2 전원을 인가하면 정수 성능을 유지하면서 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
도 8에서는 원수의 전도도로부터 산출된 원수의 TDS 농도가 기 설정된 임계치 이상인 경우에 제2 방향으로 유로를 형성하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 반드시 이로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 외부 입력에 의해 성능 강화 모드로 조작된 경우 등과 같이 정수 성능을 향상시킬 필요가 있는 경우, 또는 정수 성능을 유지하면서 전력 소비를 감소시킬 필요가 있는 경우에도 제2 방향으로 유로를 형성하도록 제어할 수 있다.
도 8을 참조하여 상술한 제어 방법은 탈이온 필터를 구비하는 정수기에 구비된 프로세서에 의해 수행될 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 (10)

  1. 인가되는 전원에 의해 유입되는 물에 포함된 이온물질을 제거하는 탈이온 동작을 수행하는 탈이온 필터;
    상기 탈이온 필터에 탈이온 전압 또는 재생 전압을 선택적으로 인가하는 전원 공급부;
    상기 탈이온 필터의 입수단에 연결되는 제1 유로;
    상기 제1 유로에서 각각 분기되는 제2 유로 및 제3 유로;
    상기 탈이온 필터의 출수단에 연결되는 제4 유로;
    상기 제1 유로 내지 상기 제4 유로 상에 각각 구비되어 각 유로를 통과하는 물의 흐름을 제어하는 제1 밸브 내지 제4 밸브; 및
    탈이온 동작 수행시에 상기 전원 공급부가 상기 탈이온 필터로 상기 탈이온 전압을 인가하도록 제어하고, 상기 제1 밸브 내지 제4 밸브의 개폐를 제어하여 상기 탈이온 필터를 통해 물이 흐르는 방향을 변경하는 제어부를 포함하며,
    상기 제2 유로는 일단이 상기 제1 밸브의 전단에서 분기되어 타단이 상기 제4 밸브의 전단에서 상기 제4 유로와 연결되고, 상기 제3 유로는 일단이 상기 제1 밸브의 후단에서 분기되어 타단이 상기 제4 밸브의 후단에서 상기 제4 유로와 연결되는 탈이온 필터를 구비하는 정수기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈이온 필터는 제1 전극, 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 위치하는 하나 이상의 바이폴라 이온교환시트를 포함하며,
    상기 탈이온 필터는 원통형으로 형성된 하우징 내에 포함되고, 상기 하우징의 측면 및 상측에 각각 상기 탈이온 필터로의 물의 유출입을 위한 제1 통로 및 제2 통로가 형성되며,
    상기 제2 전극은 상기 하우징의 중심부에 배치되고,
    상기 하나 이상의 바이폴라 이온교환시트는 상기 제2 전극을 중심으로 나선형으로 배치되고,
    상기 제1 전극은 나선형으로 배치된 상기 하나 이상의 바이폴라 이온교환시트의 외주면을 나선형으로 둘러싸는 형태로 배치되는 탈이온 필터를 구비하는 정수기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 밸브 및 상기 제4 밸브를 개방하고 제2 밸브 및 제3 밸브를 폐쇄하여, 상기 제1 통로를 통해 상기 탈이온 필터로 물이 유입되고, 상기 제2 통로를 통해 상기 탈이온 필터를 통과한 정수가 배출되도록 제어하는 탈이온 필터를 구비하는 정수기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 정수 성능이 향상될 필요가 있는 경우 제2 밸브 및 제3 밸브를 개방하고 상기 제1 밸브 및 상기 제4 밸브를 폐쇄하여, 상기 제2 통로를 통해 상기 탈이온 필터로 물이 유입되고, 상기 제1 통로를 통해 상기 탈이온 필터를 통과한 정수가 배출되도록 제어하는 탈이온 필터를 구비하는 정수기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 유로 상에 구비되어 상기 탈이온 필터로 유입되는 물의 전도도를 측정하는 전도도계를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 전도도계에 의해 측정된 전도도값으로부터 산출된 TDS 농도가 기 설정된 임계치 이상인 경우 정수 성능이 향상될 필요가 있는 것으로 판단하는 탈이온 필터를 구비하는 정수기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 정수 성능을 유지하면서 전력 소비를 감소시킬 필요가 있는 경우 제2 밸브 및 제3 밸브를 개방하고 상기 제1 밸브 및 상기 제4 밸브를 폐쇄하여, 상기 제2 통로를 통해 상기 탈이온 필터로 물이 유입되고, 상기 제1 통로를 통해 상기 탈이온 필터를 통과한 정수가 배출되도록 제어하고, 상기 전원 공급부가 상기 탈이온 필터로 인가하는 상기 탈이온 전압의 세기를 줄이도록 제어하는 탈이온 필터를 구비하는 정수기.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 제2 밸브 및 제3 밸브를 개방하고 상기 제1 밸브 및 상기 제4 밸브를 폐쇄하여, 상기 제2 통로를 통해 상기 탈이온 필터로 물이 유입되고, 상기 제1 통로를 통해 상기 탈이온 필터를 통과한 정수가 배출되도록 제어하는 탈이온 필터를 구비하는 정수기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전원 공급부가 상기 탈이온 필터로 인가하는 상기 탈이온 전압의 세기를 줄이도록 제어하는 탈이온 필터를 구비하는 정수기.
  9. 탈이온 필터를 구비하는 정수기에 탑재된 프로세서에 의해 상기 정수기의 동작을 제어하는 방법에 있어서,
    전도도계에 의해 상기 탈이온 필터로 유입되는 물의 전도도를 측정하고, 측정된 전도도값으로부터 TDS 농도를 산출하는 단계;
    상기 TDS 농도가 기 설정된 임계치 미만이면, 상기 탈이온 필터를 통해 물이 흐르는 방향이 제1 방향이 되도록 제어하는 단계; 및
    상기 탈이온 필터에 제1 전원을 인가하는 단계를 포함하는 탈이온 필터를 구비하는 정수기의 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 TDS 농도가 상기 임계치 이상이면, 상기 탈이온 필터를 통해 물이 흐르는 방향이 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향이 되도록 제어하는 단계; 및
    상기 탈이온 필터에 제1 전원 또는 제2 전원을 인가하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제2 전원은 상기 제1 전원보다 낮은 값으로 설정되는 탈이온 필터를 구비하는 정수기의 제어 방법.
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