KR20200042185A

KR20200042185A - 멤브레인 밸브와 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템

Info

Publication number: KR20200042185A
Application number: KR1020180122443A
Authority: KR
Inventors: 강기환
Original assignee: (주)스톰테크
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2038-10-15
Also published as: KR102172250B1

Abstract

본 발명은 멤브레인 밸브 및 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수 개의 유로를 개폐하는 동작을 수행하는 멤브레인 밸브와 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템 에 관한 것이다.
본 발명에 의한 멤브레인 밸브 및 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템은, 별도의 동력원이나 센서 없이 수 개의 유로를 개폐하는 동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

멤브레인 밸브와 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템{Membrane Valve and Water Purifying System with The Membrane Valve}

본 발명은 멤브레인 밸브 및 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수 개의 유로를 개폐하는 동작을 수행하는 멤브레인 밸브와 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템에 관한 것이다.

유체의 흐름을 조절하는 밸브에는 여러 종류가 있다. 특히, 유로를 개폐하는 동작을 수행하여 유로 시스템을 조절하는 밸브가 산업 전반에 두루 사용되고 있다.

자동으로 유로를 개폐하는 밸브는 전기 신호를 사용하는 솔레노이드 밸브와 외부 펌프를 이용해 유로를 개폐하는 유압식 밸브가 주로 사용된다. 하지만 이러한 밸브들은 외부의 동력원이 필요하고 구조가 복잡하여 유지 관리에 어려움이 있었다. 또한 센서를 함께 연동하는 경우에는 센서의 잦은 고장으로 인하여 오작동이 빈번하게 발생하는 문제점도 종종 발견되었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 밸브에 흐르는 유체의 압력을 이용하여 유로를 개폐하는 동작을 수행하는 멤브레인 밸브가 대두되었다. 멤브레인 밸브는 별도의 동력원이 없이도 작동할 수 있고 구조가 비교적 간단하여 유지 보수에 장점이 있다.

그러나, 멤브레인 밸브는 복잡한 유로의 개폐동작을 수행하지 못하는 단점이 있다. 시중에 출시된 멤브레인 밸브는 하나의 유로를 개폐하는데 그친다. 이러한 멤브레인 밸브의 한계로 인하여 복잡한 유로 시스템의 경우 멤브레인 밸브를 사용하는데 어려움이 따랐다.

본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위해 위하여 안출된 것으로, 수 개의 유로를 개폐하는 동작을 수행하는 멤브레인 밸브와 이를 이용한 정수 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멤브레인 밸브는, 기밀된 챔버와 상기 챔버에 연결되도록 형성되는 제1유로와 제2유로와 제3유로와 제4유로를 구비하는 밸브 몸체부; 상기 밸브 몸체부의 챔버를 상기 제1유로와 통하는 제1공간과 상기 제2유로와 제3유로와 제4유로와 각각 통하는 제2공간으로 분리하도록 상기 챔버에 설치되는 탄성 재질의 멤브레인; 상기 제1공간과 제2공간의 압력차에 따라 탄성 변형되는 상기 멤브레인에 의해 위치가 조절될 수 있도록 상기 멤브레인에 결합되어 상기 밸브 몸체부의 제2공간에 배치되는 피스톤; 상기 제1공간의 압력이 상기 제2공간의 압력보다 높아서 상기 피스톤이 제1위치에 있을 때와 상기 제2공간의 압력이 상기 제1공간의 압력보다 높아서 상기 피스톤이 제2위치에 있을 때에는 상기 피스톤에 의해 폐쇄되고, 상기 제1공간의 압력과 제2공간의 압력이 균형을 이루어 상기 피스톤이 제3위치에 있을 때에는 상기 피스톤에 의해 개방되도록 상기 피스톤과 밸브 몸체부 사이에 형성되어 상기 제2유로와 제3유로를 연결하는 제1연결 유로; 상기 피스톤이 상기 제1위치에 있을 때에는 상기 피스톤에 의해 폐쇄되고, 상기 피스톤이 상기 제2위치와 제3위치에 있을 때에는 상기 피스톤에 의해 개방되도록 상기 피스톤에 형성되어 상기 제3유로와 제4유로를 연결하는 제2연결 유로;를 포함하는 점에 특징이 있다.

본 발명에 의한 멤브레인 밸브 및 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템은, 별도의 동력원이나 센서 없이 수 개의 유로를 개폐하는 동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멤브레인 밸브의 피스톤이 제1위치에 위치하는 경우의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 멤브레인 밸브의 피스톤이 제2위치에 위치하는 경우의 단면도이다.
도 3는 도 1에 도시된 멤브레인 밸브의 피스톤이 제3위치에 위치하는 경우의 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템의 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤브레인 밸브의 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 멤브레인 밸브의 분리 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 멤브레인 밸브에 대해 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 멤브레인 밸브는 밸브 몸체부(100)와 멤브레인(200)과 피스톤(400)과 플런저(300)와 제1연결 유로(500)와 제2연결 유로(600)와 제3연결 유로(700)로 구성된다.

밸브 몸체부(100)는 본 실시예의 멤브레인 밸브의 구성들이 설치되는 하우징이다. 밸브 몸체부(100)는 다양한 재료로 구성될 수 있다. 강성과 내구성 확보가 중요한 경우에는 금속 재질로 밸브 몸체부(100)를 구성할 수 있고, 제작 비용을 낮추고 제작을 용이하게 하기 위해 플라스틱 재질로 밸브 몸체부(100)를 구성하는 것도 가능하다.

밸브 몸체부(100)는 챔버(110)와 제1유로(120)와 제2유로(130)와 제3유로(140)와 제4유로(150)를 구비한다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 밸브 몸체부(100)의 챔버(110)는 밸브 몸체부(100) 내부에 존재하는 공간이다. 이 공간에서 유체가 흐르거나 정체될 수 있다. 챔버(110)는 밸브 몸체부(100)에 의해 기밀된다.

제1유로(120)와 제2유로(130)와 제3유로(140)와 제4유로(150)는 챔버(110)와 연결되도록 밸브 몸체부(100)에 형성된다. 제1유로(120)가 가장 상측에서 밸브 몸체부(100)에 형성되고, 제4유로(150)가 가장 하측에서 밸브 몸체부(100)에 형성된다. 제1유로(120) 내지 제4유로(150)는 각각 피팅(fitting)과 연결되어 외부의 유체가 흐를수 있도록 피팅 접속부(미도시)를 구비할 수 있다.

멤브레인(200)은 챔버(110)에 설치된다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 멤브레인(200)은 챔버(110)에 형성된 홈에 끼워진다. 이렇게 챔버(110)에 형성된 홈에 끼워진 멤브레인(200)은 챔버(110)를 제1공간(111)과 제2공간(112)으로 각각 분리한다. 제1공간(111)은 멤브레인(200)의 상측에 위치하는 공간이다. 제1공간(111)은 제1유로(120)와 연결된다. 제2공간(112)은 멤브레인(200)의 하측에 위치하는 공간이다. 제2공간(112)은 제2유로(130)와 제3유로(140)와 제4유로(150)와 각각 연결된다. 멤브레인(200)은 제1공간(111)과 제2공간(112)의 압력 차이에 따라 변형될 수 있도록 탄성 재질로 구성된다. 멤브레인(200)은 실리콘이나 라텍스와 같은 탄성을 가진 재료로 제작될 수 있다.

피스톤(400)은 밸브 몸체부(100)의 제2공간(112)에 배치된다. 피스톤(400)은 제1공간(111)과 제2공간(112)의 압력차에 따른 멤브레인(200)의 탄성 변형에 따라 위치가 조절되도록 멤브레인(200) 하부에 위치한다. 피스톤(400)의 외벽은 밸브 몸체부(100)의 제2공간(112)의 내벽과 맞닿는다. 따라서 밸브 몸체부(100)의 제2공간(112)은 피스톤(400)으로 채워진다.

플런저(300)는 멤브레인(200)의 탄성 변형을 통해 피스톤(400)의 위치를 조절하도록 멤브레인(200)과 피스톤(400) 사이에 설치된다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 플런저(300)는 멤브레인(200)에 하측에서 멤브레인(200)에 끼워지고 피스톤(400)은 플런저(300)에 끼워진다. 즉, 피스톤(400)은 플런저(300)를 통해 멤브레인(200)에 결합된다. 플런저(300)는 피스톤(400)의 내부 공간을 기밀하여 피스톤(400)에 채워진 유체의 압력을 멤브레인(200)에 전달한다.

제1연결 유로(500)는 피스톤(400)과 밸브 몸체부(100) 사이에 형성되어 제2유로(130)와 제3유로(140)를 연결한다. 제1연결 유로(500)는 피스톤(400)에 의해 개폐된다. 제1공간(111)의 압력이 제2공간(112)의 압력보다 높을 때 피스톤(400)은 제2공간(112)의 가장 하측에 위치한다. 이를 제1위치라고 정의한다. 제2공간(112)의 압력이 제1공간(111)의 압력보다 높을 때 피스톤(400)은 제2공간(112)의 가장 상측에 위치한다. 이를 제2위치라고 정의한다. 제1공간(111)의 압력과 제2공간(112)의 압력이 균형을 이룰 때 피스톤(400)은 제2공간(112)의 중간에 위치한다. 이를 제3위치라고 정의한다. 제1연결 유로(500)는 피스톤(400)이 제3위치에 위치하는 경우 개방된다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 경우 제1연결 유로(500)는 피스톤(400)의 외주부에 형성된 홈을 통해 제2유로(130)와 제3유로(140)를 연결한다. 피스톤(400)은 상술한 피스톤(400)의 외주부에 형성된 홈을 기준으로 상부와 하부에서 피스톤(400)의 외주부에 각각 끼워져서 설치되는 제1오링(410)을 구비한다. 피스톤(400)이 제1위치과 제2위치에 있을 때에는 제1오링(410)과 밸브 몸체부(100)의 제2공간(112)의 내벽이 맞닿아 제1연결 유로(500)를 기밀한다.

제2연결 유로(600)는 제3유로(140)와 제4유로(150)를 연결한다. 제2연결 유로(600)는 밸브 몸체부(100)에 형성되어 제2공간(112)으로 돌출되는 제2연결 유로 돌기(610)와 제2연결 유로 돌기(610)와 대응하는 모양으로 피스톤(400)의 하측에 형성되는 제2연결 유로구(620)로 구성된다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 제2연결 유로(600)는 제2공간(112)의 하부에 위치한다. 제2연결 유로(600)는 피스톤(400)이 제2위치와 제3위치에 있을 때 개방되고 피스톤(400)이 제1위치에 있을 때에는 폐쇄된다.

제3연결 유로(700)는 피스톤(400)이 제2위치에 있을 때 제3유로(140)와 제4유로(150)를 연결하도록 밸브 몸체부(100)에 형성된다. 도 2를 참조하면, 피스톤(400)이 제2위치에 있을 때 제3유로(140)와 제4유로(150)가 연결되는 부분이 제3연결 유로(700)이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 피스톤(400)이 제1위치와 제3위치에 있을 때에는, 도 2에 도시된 제3연결 유로(700)가 피스톤(400)의 외주부에 끼워져서 설치되는 제2오링(420)에 의해 기밀된다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 멤브레인 밸브의 작동에 대해 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여 피스톤(400)이 제1위치에 위치하는 경우에 대해 설명한다.

상술한 바와 같이 피스톤(400)의 제1위치는 피스톤(400)이 챔버(110)의 제2공간(112) 가장 하측에 위치하는 경우이다. 제1유로(120)를 통해 유입된 유체가 제1공간(111)에 압력을 상승시킨다. 제1공간(111)에 형성된 압력이 제2공간(112)의 압력보다 높다면, 멤브레인(200)은 하측으로 휘어지는 탄성 변형을 하게 된다. 멤브레인(200)이 아래쪽으로 휘어지면 멤브레인(200)의 탄성 변형이 플런저(300)를 통해 피스톤(400)에 전달된다. 피스톤(400)은 멤브레인(200)의 탄성 변형에 의해 하강한다. 이러한 피스톤(400)의 하강은 피스톤(400)의 하면이 제2공간(112)의 가장 아래와 맞닿을 때까지 진행된다. 이렇게 피스톤(400)은 챔버(110)의 제2공간(112) 가장 하측에 위치한다.

이와 같은 상태에서는 제1연결 유로(500)와 제2연결 유로(600)와 제3연결 유로(700)가 모두 폐쇄된다. 도 1에 도시한 것과 같이, 제1연결 유로(500)는 피스톤(400)의 외주부에 끼워진 제1오링(410)이 밸브 몸체부(100)와 맞닿아 폐쇄된다. 제2연결 유로(600)는 밸브 몸체부(100)에 형성된 제2연결 유로 돌기(610)가 피스톤(400)의 제2연결 유로구(620)에 끼워져 폐쇄된다. 제3연결 유로(700)는 피스톤(400)의 외주부에 끼워진 제2오링(420)이 밸브 몸체부(100)와 맞닿아 폐쇄된다. 이렇게 제1연결 유로(500) 내지 제3연결 유로(700)가 모두 폐쇄되면 제2유로(130)와 제3유로(140) 사이로 유체가 흐를 수 없게 되고, 제3유로(140)와 제4유로(150) 사이에도 유체가 흐를 수 없게 된다.

다음으로, 도 2을 참조하여 피스톤(400)이 제2위치에 위치하는 경우에 대해 설명한다.

상술한 바와 같이 피스톤(400)의 제2위치는 피스톤(400)이 챔버(110)의 제2공간(112) 가장 상측에 위치하는 경우이다. 제1유로(120)를 통해 유출된 유체에 의해 제1공간(111)의 압력이 낮아진다. 제1공간(111)에 형성된 압력이 제2공간(112)의 압력보다 낮다면, 멤브레인(200)은 상측으로 휘어지는 탄성 변형을 하게 된다. 멤브레인(200)이 위쪽으로 휘어지면 멤브레인(200)의 탄성 변형이 플런저(300)를 통해 피스톤(400)에 전달된다. 피스톤(400)은 멤브레인(200)의 탄성 변형에 의해 상승한다. 이러한 피스톤(400)의 상승은 멤브레인(200)이 챔버(110)의 제1공간(111) 내벽에 맞닿아 탄성 변형이 중단될 때까지 이루어진다. 이렇게 피스톤(400)은 챔버(110)의 제2공간(112) 가장 상측에 위치한다.

이와 같은 상태에서는, 제1연결 유로(500)는 폐쇄되고, 제2연결 유로(600)와 제3연결 유로(700)는 개방된다. 도 2에 도시한 것과 같이, 제1연결 유로(500)는 피스톤(400)의 외주부에 끼워진 제1오링(410)이 밸브 몸체부(100)와 맞닿아 폐쇄된다. 제2연결 유로(600)는 밸브 몸체부(100)에 형성된 제2연결 유로 돌기(610)가 피스톤(400)의 제2연결 유로구(620)에서 이탈하여 개방된다. 제3연결 유로(700)는 피스톤(400)의 외주부에 끼워진 제2오링(420)이 밸브 몸체부(100)와 이격하며 개방된다. 이렇게 제1연결 유로(500)가 폐쇄되면 제2유로(130)와 제3유로(140) 사이의 유체 흐름은 차단된다. 제2연결 유로(600)와 제3연결 유로(700)의 개방으로 인해 제3유로(140)와 제4유로(150) 사이에서 유체가 흐를 수 있는 상태가 된다.

다음으로 도 3을 참조하여 피스톤(400)이 제3위치에 위치하는 경우에 대해 설명한다.

상술한 바와 같이 피스톤(400)의 제3위치는 피스톤(400)이 챔버(110)의 제2공간(112) 중간에 위치하는 경우이다. 제1공간(111)의 압력과 제2공간(112)의 압력이 균형을 이루는 경우 멤브레인(200)은 제1공간(111)과 제2공간(112) 사이에서 탄성 변형 없이 고정된다. 따라서 피스톤(400)은 챔버(110)의 제2공간(112) 중간에 위치한다.

이와 같은 상태에서는, 제1연결 유로(500)와 제2연결 유로(600)는 개방되고, 제3연결 유로(700)는 폐쇄된다. 도 3에 도시한 것과 같이, 제1연결 유로(500)는 피스톤(400)의 외주부에 형성된 홈을 통해 제2유로(130)와 제3유로(140)를 연결한다. 제2연결 유로(600)는 밸브 몸체부(100)에 형성된 제2연결 유로 돌기(610)가 피스톤(400)의 제2연결 유로구(620)에서 이탈하여 개방된다. 제3연결 유로(700)는 피스톤(400)의 외주부에 끼워진 제2오링(420)이 밸브 몸체부(100)와 맞닿아 폐쇄된다. 이렇게 제1연결 유로(500)가 개방되면 제2유로(130)와 제3유로(140) 사이로 유체가 흐를 수 있다. 또한 제2연결 유로(600)의 개방으로 인해 제3유로(140)와 제4유로(150) 사이로 유체가 흐를 수 있다. 결과적으로, 피스톤(400)이 제3위치에 위치하는 경우 제2유로(130)와 제3유로(140) 제4유로(150)는 모두 연결된다.

본 발명에 따른 멤브레인 밸브는 멤브레인(200)을 통해 피스톤(400)을 움직여 세 개의 유로를 개폐하는 작동을 한다. 하나의 멤브레인(200)을 통해 세 개의 유로를 개폐하는 동작을 수행하면, 더 복잡한 유로 시스템을 구성할 수 있다. 특히, 여러 개의 유로가 개폐되어야 하는 시스템의 경우 더욱 효과적으로 본 발명에 따른 멤브레인 밸브를 활용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 멤브레인 밸브는 멤브레인(200)을 통해 동작하기 때문에 별도의 동력원이나 센서 혹은 제어장치 없이도 유체의 압력을 이용하여 유로의 개폐를 조절할 수 있다는 장점이 있다.

다음으로, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 멤브레인 밸브의 다른 실시예에 대해 설명한다.

본 실시예의 멤브레인 밸브는 앞에서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 실시예의 멤브레인 밸브의 구성을 전부 포함한다. 따라서 동일한 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다.

도 8을 참조하면, 본 실시예의 멤브레인 밸브는 도 1 내지 도 3에 도시된 멤브레인 밸브와 다르게 제1유로(120) 내지 제4유로(150)가 모두 같은 방향으로 형성되지 않는다. 즉, 도 7을 참조하면 제1유로(120)와 제3유로(140)가 일측에서 밸브 몸체부(100)에 형성되고 제2유로(130)와 제4유로(150)가 제1유로(120)와 제3유로(140)가 형성된 일측의 반대 측면에서 밸브 몸체부(100)에 형성된다.

이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여, 상술한 바와 같은 멤브레인 밸브를 구비한 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템에 대해 설명한다.

본 실시예의 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템은 멤브레인 밸브와 원수관(40)과 역삼투압 필터(10)와 제1정수관(51)과 정수 밸브(30)와 정수 탱크(20)와 제2정수관(52)과 제1폐수관(61)과 제2폐수관(62)과 제3폐수관(63)으로 이루어진다.

원수관(40)은 외부로부터 원수를 유입 받는 통로이다. 원수관(40)으로 유입되는 원수는 지하수나 수돗물이 될 수 있다.

역삼투압 필터(10)는 원수관(40)에 연결된다. 역삼투압 필터(10)는 공지된 역삼투압 정수 방식으로 원수를 정수한다.

제1폐수관(61)은 역삼투압 필터(10)와 멤브레인 밸브의 제4유로(150)를 연결한다. 제1폐수관(61)은 제4유로(150)의 피팅 접속구에 연결된 피팅을 통해 제4유로(150)에 연결된다. 제1폐수관(61)을 통해 역삼투압 필터(10)에서 배출되는 폐수가 멤브레인 밸브의 제4유로(150)로 전달된다.

제1정수관(51)은 역삼투압 필터(10)와 정수 밸브(30)를 연결한다. 제1정수관(51)을 통해 역삼투압 필터(10)에서 정수된 정수가 흐른다. 제1정수관(51)에는 역류방지밸브가 설치되어 제1정수관(51)을 흐르는 정수의 역류를 방지한다. 제1정수관(51)은 정수 밸브(30)에 의해 개폐된다. 정수 밸브(30)는 공지된 여러 가지 방식으로 제1정수관(51)을 개폐할 수 있다. 예를 들어 정수 밸브(30)는 가정에서 흔히 사용되는 싱글 레버식 수도 밸브일 수 있다.

정수 탱크(20)는 외부 탱크(21)와 내부 탱크(22)를 구비한다. 내부 탱크(22)는 외부 탱크(21)의 내부에 배치된다. 외부 탱크(21)에 유체가 내부 탱크(22)를 가압할 수 있도록 내부 탱크(22)는 유연 재질로 구성된다. 즉, 정수 탱크(20)는 외부 탱크(21)와 내부 탱크(22)의 이중 구조로 이루어진다.

정수 탱크(20)의 내부 탱크(22)는 제1정수관(51)과 연결된다. 내부 탱크(22)는 제1정수관(51)을통해 역삼투압 필터(10)에서 배출되는 정수를 저장하고, 제1정수관(51)을 통해 저장된 정수를 정수 밸브(30)로 내보낼 수 있다.

제2폐수관(62)은 정수 탱크(20)의 외부 탱크(21)와 멤브레인 밸브의 제3유로(140)를 연결한다. 제2폐수관(62)은 제3유로(140)의 피팅 접속구에 연결된 피팅을 통해 제3유로(140)에 연결된다. 제2폐수관(62)을 통해 외부 탱크(21)에 폐수가 배출되거나 공급될 수 있다.

제2정수관(52)은 멤브레인 밸브의 제1유로(120)에 연결된다. 제2정수관(52)은 제1유로(120)의 피팅 접속구에 연결된 피팅을 통해 제1유로(120)에 연결된다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 제2정수관(52)은 정수 탱크(20)의 내부 탱크(22)와 정수 밸브(30) 사이의 제1정수관(51)에서 분기된다. 제2정수관(52)을 통해 제1정수관(51)의 압력변화가 멤브레인 밸브의 제1유로(120)로 전달된다.

제3폐수관(63)은 멤브레인 밸브의 제2유로(130)에 연결된다. 제3폐수관(63)은 제2유로(130)의 피팅 접속구에 연결된 피팅을 통해 제2유로(130)에 연결된다. 제3폐수관(63)을 통해 제2유로(130)로 유입된 폐수가 외부로 배출된다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템의 작동에 대해 설명한다.

먼저, 도 4를 참조하여 정수 탱크(20)의 내부 탱크(22)에 정수된 물이 저장되는 동작에 대해 설명한다.

원수관(40)을 통해 원수가 유입되고, 원수관(40)에 유입된 원수는 원수관(40)에 연결된 역삼투압 필터(10)에 유입된다. 역삼투압 필터(10)는 역삼투압 원리에 의해 원수를 정수한다. 역삼투압 필터(10)를 통해 정수된 정수는 제1정수관(51)을 통해 정수 탱크(20)의 내부 탱크(22)로 유입된다. 또한 역삼투압 필터(10)를 통해 정수된 정수의 일부는 정수 밸브(30) 쪽으로 흐른다. 정수 밸브(30)는 폐쇄되어 있으므로, 정수 밸브(30) 쪽으로 흐른 정수는 제1정수관(51)에서 분기된 제2정수관(52)을 통해 멤브레인 밸브의 제1유로(120)로 유입된다. 상술한 바와 같이, 제1정수관(51)에는 역류 방지 밸브가 설치되어 있으므로 제2정수관(52)에서 제1정수관(51)으로 흐르는 물의 흐름을 차단한다. 멤브레인 밸브의 제1공간(111)과 제2정수관(52)이 정수로 가득 찰 때까지 제2정수관(52)에서 제1유로(120)로 정수가 계속 유입된다. 한편, 역삼투압 필터(10)에 의해 생성된 폐수는 제1폐수관(61)을 통해 멤브레인 밸브의 제4유로(150)로 유입된다.

정수 탱크(20)의 내부 탱크(22)로 정수가 유입되면 유연 재질의 내부 탱크(22)는 팽창한다. 내부 탱크(22)가 정수의 유입으로 인해 팽창하면, 외부 탱크(21)를 가압한다. 외부 탱크(21)가 내부 탱크(22)의 팽창에 의해 가압되면, 외부 탱크(21)에 차있던 폐수가 제2폐수관(62)을 통해 제3유로(140)로 유입된다.

정리하면, 역삼투압 필터(10)에 의해 생성된 정수가 제1정수관(51)과 제2정수관(52)을 통해 제1유로(120)에 유입되고, 역삼투압 필터(10)에 의해 생성된 폐수가 제1폐수관(61)을 통해 멤브레인 밸브의 제4유로(150)로 유입되고, 외부 탱크(21)에 차있던 폐수가 제2폐수관(62)을 통해 멤브레인 밸브의 제3유로(140)로 유입된다.

이와 같은 상태에서, 멤브레인 밸브의 피스톤(400)은 앞서 상술한 제3위치에 위치하게 된다. 즉, 제1유로(120)에 정수가 유입됨으로써 멤브레인 밸브의 제1공간(111)에 생성되는 압력과 제3유로(140)와 제4유로(150)에 폐수가 유입됨으로써 멤브레인 밸브의 제2공간(112)에 생성되는 압력은 서로 균형을 이룬다. 멤브레인 밸브의 피스톤(400)이 제3위치에 위치하면, 상술한 바와 같이 멤브레인 밸브의 제1연결 유로(500)와 제2연결 유로(600)가 개방된다. 도 3에 도시한 것과 같이, 멤브레인 밸브의 제1연결 유로(500)와 제2연결 유로(600)의 개방에 따라 제3유로(140)와 제4유로(150)로 유입된 폐수가 제2유로(130)를 통해 유출된다. 제2유로(130)를 통해 유출된 폐수는 제3폐수관(63)을 통해 외부로 배출된다. 이러한 상태는 정수 탱크(20)의 내부 탱크(22)에 정수가 가득 찰 때까지 계속된다. 유연 재질의 내부 탱크(22)에 물이 가득 차면, 내부 탱크(22)가 외부 탱크(21)를 더 이상 가압하지 않으므로 외부 탱크(21)에서 폐수가 유출되지 않는다. 본 발명은 이중 구조를 가진 정수 탱크(20)를 통해 별도의 센서 장치 없이 내부 탱크(22)의 만수 상태를 외부 탱크(21)에서 유출되는 폐수의 양을 통해 멤브레인 밸브에 전달한다.

다음으로, 도 5을 참조하여 정수 탱크(20)의 내부 탱크(22)에 정수가 가득 찬 경우본 실시예에 따른 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템의 동작에 대해 설명한다.

정수 탱크(20)의 내부 탱크(22)에 정수가 가득 차면, 내부 탱크(22)가 더 이상 팽창하지 않는다. 내부 탱크(22)가 팽창을 멈추면 내부 탱크(22)가 외부 탱크(21)를 가압하지 않는다. 외부 탱크(21)가 가압되지 않으면 외부 탱크(21)에서 제2폐수관(62)을 통해 멤브레인 밸브의 제3유로(140)로 폐수가 유입되지 않는다.

앞서 설명한 정수 동작에서 제1유로(120)에 유입되는 정수가 생성하는 멤브레인 밸브의 제1공간(111)의압력과 제3유로(140)와 제4유로(150)에 유입되는 폐수가 생성하는 멤브레인 밸브의 제2공간(112)의 압력의 균형 때문에 멤브레인 밸브의 피스톤(400)은 제3위치에 위치하였다. 멤브레인 밸브의 제1공간(111)과 제2정수관(52)은 정수로 가득 차있어 일정한 압력을 유지한다. 제3유로(140)로 폐수가 유입되지 않으면 멤브레인 밸브의 제2공간(112)의 압력이 낮아진다. 따라서 멤브레인 밸브의 제1공간(111)의 압력이 멤브레인 밸브의 제2공간(112)의 압력보다 커진다. 멤브레인 밸브의 제1공간(111)의 압력이 멤브레인 밸브의 제2공간(112)의 압력보다 커지면 멤브레인 밸브의 피스톤(400)은 하강한다. 멤브레인 밸브의 피스톤(400)이 하강하면 멤브레인 밸브의 피스톤(400)은 제1위치에 위치한다.

멤브레인 밸브의 피스톤(400)이 제1위치에 위치하면 멤브레인 밸브의 제1연결 유로(500) 내지 제3연결 유로(700)가 모두 폐쇄된다. 따라서, 역삼투압 필터(10)에서 생성된 폐수는 제1폐수관(61)에서 정체되고, 멤브레인 밸브의 제2유로(130)와 제3폐수관(63)을 통해 유출되던 폐수의 흐름도 차단된다.

정리하면, 정수 탱크(20)의 외부 탱크(21)에서 폐수의 유출이 멈추어 제3유로(140)로 유입되던 폐수가 차단되고 멤브레인 밸브의 피스톤(400)이 하강하여 제1위치에 위치하여 제1연결 유로(500) 내지 제3연결 유로(700)가 모두 폐쇄되어 폐수의 흐름이 차단된다. 이처럼 본 발명은 멤브레인 밸브와 이중 구조의 정수 탱크(20)를 통해 별도의 동력원 없이 유로를 개폐하는 동작을 수행할 수 있는 장점이 있다.

다음으로, 도 6을 참조하여 정수 밸브(30)를 개방한 경우 본 실시예에 따른 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템의 동작에 대해 설명한다.

정수 밸브(30)를 개방하면, 제1정수관(51)에서 정수 밸브(30)로 정수가 이동한다. 또한, 멤브레인 밸브의 제1공간(111)과 제2정수관(52)에 가득 찬 정수가 정수 밸브(30)로 이동할 수 있게 되면서 멤브레인 밸브의 제1공간(111)의 압력이 낮아진다. 멤브레인 밸브의 제1공간(111)의 압력이 낮아지면, 멤브레인 밸브의 피스톤(400)은 상승한다. 멤브레인 밸브의 피스톤(400)이 상승하면 피스톤(400)은 제2위치에 위치한다.

멤브레인 밸브의 피스톤(400)이 제2위치에 위치하면, 상술한 바와 같이 제2연결 유로(600)와 제3연결 유로(700)가 개방된다. 멤브레인 밸브의 제2연결 유로(600)와 제3연결 유로(700)가 개방되면 역삼투압 필터(10)에서 배출되는 폐수가 제1폐수관(61)을 통해 멤브레인 밸브의 제4유로(150)로 유입되어 멤브레인 밸브의 제3유로(140)를 지나 제2폐수관(62)을 통해 정수 탱크(20)의 외부 탱크(21)로 유입된다. 정수 탱크(20)의 외부 탱크(21)로 유입된 폐수는 내부 탱크(22)를 가압한다. 내부 탱크(22)가 가압되면 내부 탱크(22)에 차있던 정수가 제1정수관(51)을 통해 정수 밸브(30)로 유출된다. 이처럼, 본 발명의 정수 탱크(20)는 별도의 동력원 없이 외부 탱크(21)로 유입되는 폐수를 통해 내부 탱크(22)에 차있던 정수를 유출시키는 효과가 있다.

이때, 멤브레인 밸브의 제2연결 유로(600)와 제3연결 유로(700)가 동시에 개방되기 때문에 역삼투압 필터(10)에서 폐수가 강하게 배출된다. 역삼투압 필터(10)에서 폐수가 강하게 배출되면 역삼투압 필터(10)에 붙어있던 찌꺼기들도 같이 쓸려나가 역삼투압 필터(10)를 세척하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템은 외부 탱크(21)에서 유입된 폐수를 활용하여 내부 탱크(22)에 저장된 정수를 정수 밸브(30)로 유출시킨다. 이처럼 별도의 동력원을 사용하지 않고 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템의 정수 탱크(20)의 구조와 멤브레인 밸브를 이용하여 저장된 정수를 공급하는 것이 가능하기 때문에 매우 경제적이다.

또한, 상술한 바와 같이 정수 밸브(30)를 개방하는 경우 역삼투압 필터(10)에서 폐수가 강하게 유출되며 역삼투압 필터(10)를 세척하기 때문에 필터를 오랫동안 깨끗한 상태로 유지하는 것이 용이하다.

이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 앞에서는 제3유로(140)와 제4유로(150)를 연결하는 제3연결 유로(700)가 밸브 몸체부(100)에 형성되는 것으로 설명하였으나, 제3연결 유로(700)를 구비하지 않는 구성도 가능하다.

또한, 앞에서는 플런저(300)를 통해 멤브레인(200)과 피스톤(400)을 결합하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 멤브레인에 피스톤을 직접 연결하는 구성도 가능하다.

또한, 앞에서는 멤브레인(200)은 챔버(110)의 홈에 끼워 고정하는 것으로 설명하였으나, 멤브레인은 챔버에 다양한 방법으로 설치될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인은 챔버에 나사 고정되어 설치될 수도 있다.

또한, 앞에서는 제2연결 유로(600)가 밸브 몸체부(100)에 형성된 제2연결 유로 돌기(610)와 피스톤(400)에 형성된 제2연결 유로구(620)에 의해 개폐되는 것으로 설명하였으나, 제2연결 유로를 개폐하는 구성은 상술한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어 제2연결 유로는 밸브 몸체부와 피스톤이 맞닿은 상태에서 폐쇄되도록 구성될 수도 있다.

또한, 앞에서는 제1연결 유로(500)를 기밀하도록 제1연결 유로(500)의 상하 부분에서 피스톤(400)의 외주부에 제1오링(410)이 설치되는 것으로 설명하였고, 제3연결 유로(700)를 기밀하도록 피스톤(400)의 외주부에 제2오링(420)이 설치되는 것으로 설명하였으나, 오링의 설치 위치와 설치 개수는 다양하게 변경될 수 있다.

10: 역삼투압 필터 20: 정수 탱크
21: 외부 탱크 22: 내부 탱크
30: 정수 밸브 40: 원수관
51: 제1정수관 52: 제2정수관
61: 제1폐수관 62: 제2폐수관
63: 제3폐수관
100: 밸브 몸체부 110: 챔버
111: 제1공간 112: 제2공간
120: 제1유로 130: 제2유로
140: 제3유로 150: 제4유로
200: 멤브레인 300: 플런저
400: 피스톤 410: 제1오링
420: 제2오링 500: 제1연결 유로
600: 제2연결 유로 610: 제2연결 유로 돌기
620: 제2연결 유로구 700: 제3연결 유로

Claims

기밀된 챔버와 상기 챔버에 연결되도록 형성되는 제1유로와 제2유로와 제3유로와 제4유로를 구비하는 밸브 몸체부;
상기 밸브 몸체부의 챔버를 상기 제1유로와 통하는 제1공간과 상기 제2유로와 제3유로와 제4유로와 각각 통하는 제2공간으로 분리하도록 상기 챔버에 설치되는 탄성 재질의 멤브레인;
상기 제1공간과 제2공간의 압력차에 따라 탄성 변형되는 상기 멤브레인에 의해 위치가 조절될 수 있도록 상기 멤브레인에 결합되어 상기 밸브 몸체부의 제2공간에 배치되는 피스톤;
상기 제1공간의 압력이 상기 제2공간의 압력보다 높아서 상기 피스톤이 제1위치에 있을 때와 상기 제2공간의 압력이 상기 제1공간의 압력보다 높아서 상기 피스톤이 제2위치에 있을 때에는 상기 피스톤에 의해 폐쇄되고, 상기 제1공간의 압력과 제2공간의 압력이 균형을 이루어 상기 피스톤이 제3위치에 있을 때에는 상기 피스톤에 의해 개방되도록 상기 피스톤과 밸브 몸체부 사이에 형성되어 상기 제2유로와 제3유로를 연결하는 제1연결 유로; 및
상기 피스톤이 상기 제1위치에 있을 때에는 상기 피스톤에 의해 폐쇄되고, 상기 피스톤이 상기 제2위치와 제3위치에 있을 때에는 상기 피스톤에 의해 개방되도록 상기 피스톤에 형성되어 상기 제3유로와 제4유로를 연결하는 제2연결 유로;를 포함하는 멤브레인 밸브.
제1항에 있어서,
상기 피스톤이 상기 제2위치에 있을 때 상기 제3유로와 상기 제4유로를 연결하도록 상기 밸브 몸체부에 형성되는 제3연결 유로;를 더 포함하는 멤브레인 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2연결 유로는, 상기 밸브 몸체부에 형성되어 상기 챔버의 제2공간으로 돌출되는 제2연결 유로 돌기와, 상기 피스톤이 상기 제1위치에 있을 때 상기 챔버의 제2연결 유로 돌기에 의해 상기 제2연결 유로가 폐쇄되고 상기 피스톤이 상기 제2위치와 제3위치에 있을 때에는 상기 챔버의 제2연결 유로 돌기에 의해 상기 제2연결 유로가 개방되도록 상기 밸브 몸체부의 제2연결 유로 돌기와 대응하는 모양으로 상기 피스톤에 형성되는 제2연결 유로구로 구성되는 멤브레인 밸브.
제3항에 있어서,
상기 멤브레인의 탄성 변형을 통해 상기 피스톤의 위치가 조절될 수 있도록 상기 멤브레인과 상기 피스톤 사이에 설치되어 상기 멤브레인에 상기 피스톤을 결합시키는 플런저;를 더 포함하는 멤브레인 밸브.
제3항에 있어서,
상기 피스톤은, 상기 피스톤이 상기 제1위치와 제2위치에 있을 때에는 상기 제1연결 유로를 기밀하도록 상기 피스톤의 외주부에 끼워져서 설치되는 제1오링을 더 구비하고 상기 피스톤이 상기 제1위치와 제3위치에 있을 때에는 상기 제3연결 유로를 기밀하도록 상기 피스톤의 외주부에 끼워져서 설치되는 제2오링을 더 구비하는 멤브레인 밸브.
제1항의 상기 멤브레인 밸브;
원수가 유입되는 원수관;
상기 원수관에 연결되어 상기 원수를 역삼투압 방식으로 정수하는 역삼투압 필터;
상기 역삼투압 필터에 연결되어 상기 역삼투압 필터에서 배출되는 정수를 전달하는 제1정수관;
상기 제1정수관에 연결되어 상기 제1정수관을 개폐하는 정수 밸브;상기 역삼투압 필터에 연결되어 상기 역삼투압 필터에서 배출되는 폐수를 상기 제4유로로 전달하는 제1폐수관;
외부 탱크와, 상기 정수가 저장되거나 공급되도록 상기 제1정수관에 연결되고 상기 외부 탱크 내부에 배치되는 유연 재질의 내부 탱크를 구비하는 정수 탱크;
상기 제1정수관에서 분기되어 상기 제1유로에 연결됨으로써 상기 정수 밸브의 개폐에 따른 상기 제1정수관의 압력변화를 상기 제1유로로 전달하는 제2정수관;
상기 정수 탱크의 외부 탱크와 상기 제3유로를 연결하는 제2폐수관; 및
상기 피스톤에 의해 상기 제1연결 유로와 제2연결 유로가 개방되었을 때 상기 제1폐수관을 통해 상기 제4유로로 유입된 폐수와 상기 제2폐수관을 통해 상기 제3유로로 유입된 폐수를 외부로 배출하도록 상기 제2유로에 연결되는 제3폐수관;을 포함하는 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제2정수관은, 상기 정수 탱크의 내부 탱크와 상기 정수 밸브 사이의 상기 제1정수관에서 분기되는 멤브레인 밸브를 이용한 정수 시스템.