TWI531541B - 逆滲透淨水處理方法及其系統 - Google Patents

Description

逆滲透淨水處理方法及其系統

本發明係關於一種逆滲透〔reverse osmosis，RO〕淨水處理方法及其系統；特別是關於一種逆滲透淨水處理自動控制〔automatic control〕方法及其系統；更特別是關於一種智慧型〔smart〕逆滲透淨水處理自動控制方法及其系統。

習用逆滲透淨水處理系統，例如：美國專利第6436282號之〝Flow control module for RO water treatment system〞發明專利，其揭示一種逆滲透水淨化系統。該逆滲透水淨化系統包含一體多功能控制模組，且該多功能控制模組於一單一可拆卸及易更換單元內提供全部必要的流動控制功能。該多功能控制模組直接連接於一體射出成型岐管〔manifold〕，而該多功能控制模組包含一控制箱體〔control housing〕，且該控制箱體包含一蓋板〔cover plate〕、一主殼體〔main body〕及一封閉板〔closure plate〕。該控制箱體容置一供應水流關閉閥〔supply flow shutoff valve〕、一逆滲透水流控制裝置〔reverse osmosis flow control〕、一滲透逆流止逆閥〔permeate backflow check valve〕及數個互聯管連接於該岐管、供應源、滲透物及流動途徑之間。

另一習用逆滲透淨水處理系統，例如：中華民國專利公告第334849號之〝逆滲透水質偵測及進出水控制構造〞新型專利，其揭示一種逆滲透水質偵測及進出水控 制構造。該水質偵測及進出水控制構造包含一前置濾心、一進水閥、一高壓泵、一第一濾心、一第二濾心、一第三濾心、一逆滲透薄膜濾心、一後置濾心及一控制電路。該控制電路包含一主電源控制系統、一濾膜自動沖洗系統及一水質偵測系統。該水質偵測系統包含一進水感測探針及一純水感測探針，而該進水感測探針偵測原水所含之雜質量，且該純水感測探針偵測純水所含之雜質量，並藉由該濾膜自動沖洗系統進行比較二者之比值。當該比值不正常時，開啟一沖洗回路沖洗附著於該逆滲透薄膜濾心之污物。該主電源控制系統包含一液位開關及一低水壓開關，以控制該進水閥及高壓泵之作動。當該低水壓開關感測進水壓正常且該液位開關感測一貯水槽缺水時，將該進水閥開啟進水且將該高壓泵作動。當該低水壓開關感測進水水壓不足時，關閉該進水閥且停止該高壓泵之作動。

另一習用逆滲透淨水處理系統，例如：中華民國專利公告第387270號之〝逆滲透器之壓力控制結構改良〞新型專利，其揭示一種壓力控制結構。該壓力控制結構包含一低壓開關、一止水閥及一廢水出水限流管路。該止水閥連接一廢水進水管路，且該止水閥連接該廢水出水限流管路。該止水閥包含一壓力控制系統，而該壓力控制系統包含一傘形塞、一膠膜瓣及一彈簧，且其以一進水管路之水壓保持一內縮恆定狀態，如此在該低壓開關內一T形塞恆定緊壓一微控器按鈕，且該膠膜瓣控制連動該T形塞。一旦停水或該進水管路之壓力減輕時，該彈簧回彈且鬆開該T形塞，使該彈簧彈回該微控器按鈕，以便斷電。

另一習用逆滲透淨水處理系統，例如：中華民國專利公告第391306號之〝RO逆滲透膜管之壓力控制裝置〞新型專利，其揭示一種RO逆滲透膜管之壓力控制裝置。該壓力控制裝置包含一壓力表、一RO逆滲透膜管及 一壓力泵。一電源先經一降壓調整器後，再經一變壓器變壓供給一電源電壓至該壓力泵，且配合該壓力表之指示而調整該壓力泵之壓力輸出，以防止該壓力泵之壓力輸出過高。

另一習用逆滲透淨水處理系統，例如：中華民國專利公告第494795號之〝RO逆滲透純水機製水系統控制電路改良〞新型專利，其揭示一種RO逆滲透純水機製水系統控制電路。該種控制電路包含一電源單元、一水源/滿水偵測單元、一增壓製水單元及一沖洗自動控制單元所。當水源進入時，該水源/滿水偵測單元偵測是否滿水位。若未滿水時，一水源/滿水控制開關啟動一進水電磁閥，並啟動一增壓馬達。經由該沖洗自動控制單元設定沖洗時間，並啟動一沖洗電磁閥對一逆滲透膜進行沖洗。在滿水位時，該水源/滿水控制開關關閉該增壓馬達及進水電磁閥，以便停止製水。

另一習用逆滲透淨水處理系統，例如：中華民國專利公告第M254265號之〝逆滲透濾水機自動控制結構〞新型專利，其揭示一種逆滲透濾水機設有一IC控制盒。該IC控制盒以一驅動線路連接一低壓開關及一進水電磁閥，且該低壓開關及進水電磁閥設置於一第三道濾心及一加壓馬達之間。一RO濾心連接一純水偵測元件及一高壓開關。利用該IC控制盒計算一第一道濾心、一第二道濾心及一第三道濾心的使用數值，藉該純水偵測元件讀取經該RO濾心濾水後的水質數據，而該IC控制盒亦可配合運算結果進行驅動該進水電磁閥及加壓馬達的運作。該IC控制盒對該第一至第三道濾心控制採用其耐用天數或流量控制〔使用時間/每分鐘流量〕為計算及控制之依據，而對該RO濾心的控制以該純水偵測元件偵測水中總固體量〔TDS〕為計算及控制之依據。

然而，前述美國專利第6436282號、中華民國專利公告第334849號、第387270號、第391306號、第494795號及第M254265號之各種逆滲透淨水處理系統具有構造複雜的缺點。另外，習用逆滲透淨水處理系統之維護及配件使用壽命〔例如：更換時間〕計算必須依賴人工記錄處理，且習用逆滲透淨水處理系統不具防止不當操作使用〔例如：逆滲透膜濾心不當使用〕機制。因此，習用逆滲透淨水處理系統必然存在進一步如何簡化其整體構造、提供智慧型系統維護及計算各種配件〔例如：逆滲透膜濾心或其它濾心配件〕的使用壽命〔useful life〕計算之需求。前述專利僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

有鑑於此，本發明為了滿足上述技術問題及需求，其提供一種逆滲透淨水處理方法及其系統，其於一逆滲透加壓幫浦設置一馬達，利用一馬達微控制器〔MCU〕控制該馬達之運轉，並量測獲得至少一馬達運轉資訊，再利用該馬達運轉資訊進行計算一過濾水流速資訊、一過濾水流量資訊、一配件使用壽命資訊、一進水壓力值資訊及一出水壓力值資訊，以便進行智慧型系統控制及維護，進而甚至亦可選擇省略設置一進水壓力閥〔低壓閥〕及一出水壓力閥〔高壓閥〕，但非必然省略低壓閥及高壓閥，以解決習用逆滲透淨水處理系統具有無法提升使用安全性〔operational safety〕、提供智慧型系統控制及維護的技術問題。

本發明較佳實施例之主要目的係提供一種逆滲透淨水處理方法，其於一逆滲透加壓幫浦設置一馬達，利用一馬達微控制器控制該馬達之運轉，並量測獲得至少一馬達運轉資訊，再利用該馬達運轉資訊進行計算一過濾 水流速資訊、一過濾水流量資訊、一配件使用壽命資訊、一進水壓力值資訊或一出水壓力值資訊，以達成提升使用安全性、系統運轉〔各種運轉方式〕效益、提供智慧型系統控制及維護之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法包含：於一逆滲透加壓幫浦設置一馬達；利用一馬達微控制器控制該馬達之運轉，並量測獲得至少一馬達運轉資訊；利用該馬達運轉資訊進行計算一過濾水流速資訊、一過濾水流量資訊、一配件使用壽命資訊、一進水壓力值資訊或一出水壓力值資訊；及利用該過濾水流速資訊、過濾水流量資訊、配件使用壽命資訊、進水壓力值資訊或出水壓力值資訊調整控制該馬達之運轉〔各種運轉方式〕或停止。

本發明較佳實施例之該馬達選自一直流馬達或一直流無刷馬達。

本發明較佳實施例之該馬達微控制器電性連接至一操作面板。

本發明較佳實施例之該馬達運轉資訊包含一馬達轉速或一馬達電流。

本發明較佳實施例利用該馬達運轉資訊進行推算一馬達過載狀態或一馬達空轉狀態。

本發明較佳實施例之另一目的係提供一種逆滲透淨水處理系統，其於一逆滲透幫浦設置一馬達，利用一馬達微控制器控制該馬達之運轉，並量測獲得至少一馬達運轉資訊，再利用該馬達運轉資訊進行計算一過濾水流速資訊、一過濾水流量資訊、一配件使用壽命資訊、一進水壓力值資訊或一出水壓力值資訊，以達成提升使用安全 性、系統運轉效益、提供智慧型系統控制及維護之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理系統包含：一逆滲透加壓幫浦，其設置於一逆滲透過濾單元；一馬達，其設置於該逆滲透加壓幫浦；及一馬達微控制器，其用以控制該馬達之運轉，並量測獲得至少一馬達運轉資訊；其中利用該馬達運轉資訊進行計算一過濾水流速資訊、一過濾水流量資訊、一配件使用壽命資訊、一進水壓力值資訊或一出水壓力值資訊，再利用該過濾水流速資訊、過濾水流量資訊、配件使用壽命資訊、進水壓力值資訊及出水壓力值資訊調整控制該馬達之運轉〔各種運轉方式〕或停止。

本發明較佳實施例之該馬達選自一直流馬達或一直流無刷馬達。

本發明較佳實施例之該馬達微控制器電性連接至一操作面板。

本發明較佳實施例之該馬達運轉資訊包含一馬達轉速或一馬達電流。

本發明較佳實施例利用該馬達運轉資訊進行推算一馬達過載狀態或一馬達空轉狀態。

1‧‧‧逆滲透淨水處理系統

101‧‧‧逆滲透加壓幫浦

102‧‧‧馬達

103‧‧‧馬達微控制器

104‧‧‧操作面板

11‧‧‧入水口

12‧‧‧逆滲透過濾單元

12a‧‧‧第一過濾器

12b‧‧‧第一活性碳過濾器

12c‧‧‧第二過濾器

12d‧‧‧逆滲透膜過濾器

12e‧‧‧第二活性碳過濾器

13‧‧‧純水排放口

13a‧‧‧儲水桶

13b‧‧‧水龍頭

14‧‧‧逆滲透廢水排放口

2‧‧‧自來水供應裝置

S1‧‧‧第一步驟

S2‧‧‧第二步驟

S3‧‧‧第三步驟

S4‧‧‧第四步驟

第1圖：本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法之流程示意圖。

第2圖：本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法採用控制邏輯之方塊示意圖。

第3圖：本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理系統之方 塊示意圖。

第4圖：本發明較佳實施例實施於家庭用逆滲透淨水處理系統之示意圖。

為了充分瞭解本發明，於下文將舉例較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法及其系統適用於各種數位式〔digital〕自動控制逆滲透淨水處理方法及系統或其它具類似功能之家庭用〔residential use〕、商業用〔commercial use〕或工業用〔industrial〕逆滲透淨水處理方法及系統，但其並非用以限定本發明之應用範圍。在不脫離本發明範圍之下，可適當變更本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法之步驟順序及其淨水處理控制流程之邏輯架構。

第1圖揭示本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法之流程示意圖。請參照第1圖所示，本發明較佳實施例之包含逆滲透淨水處理方法第一步驟S1、第二步驟S2、第三步驟S3及第四步驟S4，但其並非用以限定本發明之步驟順序，在不脫離本發明範圍之下，可適當變更本發明較佳實施例之步驟順序。

第2圖揭示本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法採用控制邏輯之方塊示意圖，其對應於第1圖之逆滲透淨水處理方法。第3圖揭示本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理系統之方塊示意圖，其用以執行第1圖之本發明較佳實施例逆滲透淨水處理方法之各處理步驟。

請參照第3圖所示，本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理系統1至少包含一逆滲透加壓幫浦101、一馬達102、一馬達微控制器103及一操作面板104，其於該逆滲透淨水處理系統1內適當組合配置形成一逆滲透過濾控 制單元，以便利用該逆滲透過濾控制單元操作該逆滲透淨水處理系統1及其週邊設備。

請再參照第3圖所示，舉例而言，本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理系統1設置於一原水供水單元及一純水供水單元之間。該原水供水單元可選自各種水源，例如：其包含一般水源、自來水、井水、河水、受污染水、海水或其它水源，且由於前述各種水源具有不同水質〔water quality〕，因此逆滲透膜濾心及其它濾心配件的使用壽命亦必然不相同。該純水供水單元可選擇設置於各種場所，例如：其包含廚房、實驗室、加水站、純水工廠或其它純水供應場所。

請再參照第1至3圖所示，本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法之第一步驟S1：首先，舉例而言，於該逆滲透加壓幫浦101以適當組裝配置方式設置該馬達102，以便利用該馬達102之輸出動力適當運轉該逆滲透加壓幫浦101及其相關設備〔例如：逆滲透過濾單元〕。該馬達102選自一直流馬達或一直流無刷馬達或其它馬達，例如：馬達規格可選擇24V直流馬達，馬達電流範圍為介於0.15A至0.8A之間，最大馬達電流為不超過1.0A，馬達轉速〔無負載〕範圍為介於650RPM至700RPM之間，但其並非用以限定本發明之範圍。

請再參照第1至3圖所示，本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法之第二步驟S2：接著，舉例而言，利用該馬達微控制器103以適當控制邏輯及自動化方式控制該馬達102之運轉或停止，並量測獲得至少一馬達運轉資訊。該馬達微控制器103用以適當電性連接該馬達102，以便控制該馬達102之運轉〔例如：控制調整轉速〕、啟動或停止〔或斷電〕。

請再參照第1至3圖所示，舉例而言，該馬達 運轉資訊包含一馬達轉速〔motor speed〕、一馬達電流〔即馬達負載電流〕或其它運轉資訊及運轉狀態。本發明另一較佳實施例可選擇利用該馬達運轉資訊進行推算一馬達過載狀態〔motor overload〕或一馬達空轉狀態〔motor idle running〕。另外，該馬達微控制器103用以適當電性連接該操作面板104，以便將該馬達102之運轉、啟動、停止、強制停止〔更換配件〕、強制停止警示或其它各種運轉資訊及狀態輸出至該操作面板104，並顯示於該操作面板104上，或利用該操作面板104依不同水質條件進行設定該逆滲透淨水處理系統1。

請再參照第1至3圖所示，本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法之第三步驟S3：接著，舉例而言，可選擇該馬達微控制器103或其它運算單元利用該馬達102之馬達運轉資訊〔例如：馬達轉速及馬達電流〕配合一系統管路口徑資料進行計算一過濾水流速資訊或一過濾水流量資訊〔例如：過濾水總流量〕，如此可進一步估算逆滲透膜濾心的使用狀態及其製造淨水量。

請再參照第1至3圖所示，本發明另一較佳實施例之逆滲透淨水處理方法之第三步驟S3：舉例而言，可選擇該馬達微控制器103或其它運算單元利用該馬達102之馬達運轉資訊配合該系統管路口徑資料，再配合併入各種水質資料，並進行計算一配件使用壽命資訊〔例如：包含逆滲透膜濾心或其它濾心配件〕，如此可估算逆滲透膜濾心的使用狀態及其剩餘〔residual〕使用壽命。

請再參照第1至3圖所示，本發明另一較佳實施例之逆滲透淨水處理方法之第三步驟S3：舉例而言，可選擇該馬達微控制器103或其它運算單元利用該馬達102之馬達運轉資訊〔例如：馬達轉速及馬達電流〕以各種統計方法〔例如：最小方差法、直線最小方差法或圓形最小 方差法〕進行計算一進水壓力值資訊或一出水壓力值資訊〔或逆滲透過濾單元兩側之進水壓力值資訊及出水壓力值資訊〕。將該進水壓力值資訊及出水壓力值資訊推定為該逆滲透淨水處理系統1之進水壓力及出水壓力。

請再參照第1至3圖所示，本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法選擇採用該逆滲透淨水處理系統1之出水壓力增大時，該馬達102之馬達轉速下降，且該馬達102之馬達負載電流增加。本發明選擇該馬達微控制器103或其它運算單元利用該馬達轉速及馬達負載電流計算該出水壓力值資訊。

請再參照第1至3圖所示，相對的，本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法選擇採用該逆滲透淨水處理系統1之進水壓力減小時，該馬達102之馬達轉速上升，且該馬達102之馬達負載電流減少。本發明選擇該馬達微控制器103或其它運算單元利用該馬達轉速及馬達負載電流計算該進水壓力值資訊。

請再參照第1至3圖所示，另外，在逆滲透淨水處理一預定時間後，逆滲透膜濾心已完全阻塞而其使用壽命耗盡，但該馬達102仍持續運轉而未強制停止時，可能由於該逆滲透淨水處理系統1之內部水壓〔逆滲透膜濾心之進水側水壓〕不斷增加而引起其系統管路爆裂或漏水〔water leakage〕。

請再參照第1至3圖所示，另外，該逆滲透淨水處理系統1之逆滲透膜濾心之進水壓力忽然下降時，該逆滲透淨水處理系統1可能發生系統管路爆裂或漏水。為了避免發生系統管路爆裂或漏水，選擇該馬達微控制器103或其它運算單元利用該配件使用壽命資訊進行警示於該操作面板104，或將該馬達102直接進行強制停止運轉及禁止再啟動，直至更換新逆滲透膜濾心為止，以提升其使用 安全性。

請再參照第1至3圖所示，本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法之第四步驟S4：接著，舉例而言，選擇該馬達微控制器103或其它運算單元利用該過濾水流速資訊、過濾水流量資訊、配件使用壽命資訊、進水壓力值資訊或出水壓力值資訊調整控制該馬達102之運轉、啟動或停止〔或斷電〕。本發明另一較佳實施例可選擇將該馬達運轉資訊、運轉狀態、過濾水流速資訊、過濾水流量資訊、配件使用壽命資訊、進水壓力值資訊或出水壓力值傳送至一監控中心或一雲端伺服器。

請再參照第2圖所示，本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法採用進水壓力大於等於一第一預定值〔一低壓閥值〕時，利用該馬達微控制器103控制該逆滲透加壓幫浦101及馬達102進行啟動；反之，進水壓力小於該第一預定值時，利用該馬達微控制器103控制該逆滲透加壓幫浦101及馬達102進行關閉或強制關閉，但其並非用以限定本發明之範圍。

請再參照第2圖所示，相對的，本發明較佳實施例之逆滲透淨水處理方法採用出水壓力小於一第二預定值〔一高壓閥值〕時，利用該馬達微控制器103控制該逆滲透加壓幫浦101及馬達102維持其運轉、啟動或關閉；反之，出水壓力大於等於該第二預定值時，利用該馬達微控制器103控制該逆滲透加壓幫浦101及馬達102進行關閉或強制關閉，但其並非用以限定本發明之範圍。

第4圖揭示本發明較佳實施例實施於家庭用逆滲透淨水處理系統之示意圖，其對應於第1至3圖之逆滲透淨水處理方法及其系統。請參照第4圖所示，本發明較佳實施例之〔家庭用〕逆滲透淨水處理系統組裝於廚房流理台，且該家庭用逆滲透淨水處理系統1連接於一自來水 供應裝置2。該逆滲透淨水處理系統1包含一入水口11、一逆滲透過濾單元12、一純水排放口13及一逆滲透廢水排放口14。將該馬達102及馬達微控制器103組合配置於該逆滲透淨水處理系統1。

請再參照第4圖所示，本發明較佳實施例之該逆滲透淨水處理系統1之入水口11連接至該自來水供應裝置2。該入水口11位於該逆滲透過濾單元12之第一側，且該純水排放口13及逆滲透廢水排放口14位於該逆滲透過濾單元12之第二側。該逆滲透過濾單元12包含一第一過濾器12a、一第一活性碳過濾器12b、一第二過濾器12c、一逆滲透膜過濾器12d及一第二活性碳過濾器12e，其依序組成該逆滲透過濾單元12。

請再參照第4圖所示，本發明較佳實施例之該逆滲透淨水處理系統1包含一儲水桶13a或一壓力桶，其連接至該純水排放口13，以便儲存逆滲透純水。該純水排放口13及儲水桶13a另連接至一水龍頭13b，且該純水排放口13及儲水桶13a經由該逆滲透過濾單元12之第二活性碳過濾器12e連接至該水龍頭13b，以便供應逆滲透純水。

請再參照第4圖所示，舉例而言，本發明另一較佳實施例可依不同需求選擇將該儲水桶13a或壓力桶省略設置而達成有效利用空間，且避免處理該儲水桶13a或壓力桶發生污染的問題，並由該水龍頭13b直接供應逆滲透純水〔各種逆滲透純水的水量〕。本發明另一較佳實施例亦可依不同需求選擇設置數個該儲水桶13a或壓力桶。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於 中華民國專利申請用途。

S1‧‧‧第一步驟

S2‧‧‧第二步驟

S3‧‧‧第三步驟

S4‧‧‧第四步驟

Claims (10)

1. 一種逆滲透淨水處理方法，其包含：於一逆滲透加壓幫浦設置一馬達；利用一馬達微控制器控制該馬達之運轉，並量測獲得至少一馬達運轉資訊；利用該馬達運轉資訊進行計算一過濾水流速資訊、一過濾水流量資訊、一配件使用壽命資訊、一進水壓力值資訊或一出水壓力值資訊；及利用該過濾水流速資訊、過濾水流量資訊、配件使用壽命資訊、進水壓力值資訊或出水壓力值資訊調整控制該馬達之運轉或停止。
2. 依申請專利範圍第1項所述之逆滲透淨水處理方法，其中該馬達選自一直流馬達或一直流無刷馬達。
3. 依申請專利範圍第1項所述之逆滲透淨水處理方法，其中該馬達微控制器電性連接至一操作面板。
4. 依申請專利範圍第1項所述之逆滲透淨水處理方法，其中該馬達運轉資訊包含一馬達轉速或一馬達電流。
5. 依申請專利範圍第1項所述之逆滲透淨水處理方法，其中利用該馬達運轉資訊進行推算一馬達過載狀態或一馬達空轉狀態。
6. 一種逆滲透淨水處理系統，其包含：一逆滲透加壓幫浦，其設置於一逆滲透過濾單元；一馬達，其設置於該逆滲透加壓幫浦；及一馬達微控制器，其用以控制該馬達之運轉，並量測獲得至少一馬達運轉資訊；其中利用該馬達運轉資訊進行計算一過濾水流速資訊、一過濾水流量資訊、一配件使用壽命資訊、一進水壓力值資訊或一出水壓力值資訊，再利用該過濾水流速資訊、過濾水流量資訊、配件使用壽命資訊、進水壓力值資訊或出水壓力值資訊調整控制該馬達之運轉或停止。
7. 依申請專利範圍第6項所述之逆滲透淨水處理系統，其中該馬達選自一直流馬達或一直流無刷馬達。
8. 依申請專利範圍第6項所述之逆滲透淨水處理系統，其中該馬達微控制器電性連接至一操作面板。
9. 依申請專利範圍第6項所述之逆滲透淨水處理系統，其中該馬達運轉資訊包含一馬達轉速或一馬達電流。
10. 依申請專利範圍第6項所述之逆滲透淨水處理系統，其中利用該馬達運轉資訊進行推算一馬達過載狀態或一馬達空轉狀態。