用于控制总溶解固体的设备和方法，以及包括其的水处理设备.pdf

本发明提供了用于控制总溶解固体的设备和方法，以及包括用于控制总溶解固体的设备的水处理设备。所述总溶解固体控制设备包括：过滤单元，其包括通过输入电流从流入原水去除溶解固体的去离子过滤器；以及控制单元，其控制所述输入电流，使得从所述去离子过滤器排出的水符合目标总溶解固体。

权利要求书
1.  一种总溶解固体(TDS)控制设备，该设备包括：
过滤单元，其包括通过输入电流从流入原水去除溶解固体的去离子过滤器；以及
控制单元，其控制所述输入电流，使得从所述去离子过滤器排出的水符合目标总溶解固体。

2.  如权利要求1所述的总溶解固体控制设备，其特征在于，所述控制单元向所述去离子过滤器施加预定的固定电压，并通过脉冲宽度调制(PWM)控制所述输入电流。

3.  如权利要求2所述的总溶解固体控制设备，其特征在于，所述控制单元包括：
确定器，其通过利用输入电流确定流入去离子过滤器中的原水中所含的总溶解固体；以及
输入电流确定器，其对经确定的总溶解固体与目标总溶解固体进行对比，并基于比较结果，确定施加到去离子过滤器的输入电流；以及
输入电流供给器，其向去离子过滤器施加预定的固定电压，并通过脉冲宽度调制(PWM)向去离子过滤器供给输入电流。

4.  如权利要求3所述的总溶解固体控制设备，所述总溶解固体控制设备还包括测量流入去离子过滤器的原水的流速的流速传感器。

5.  如权利要求4所述的总溶解固体控制设备，其特征在于，所述输入电流确定器基于经确定的总溶解固体和目标总溶解固体的比较结果以及通过流速传感器测得的原水的流速，来确定施加到去离子过滤器的输入电流。

6.  如权利要求5所述的总溶解固体控制设备，其特征在于，所述输入电流确定器基于描述了与总溶解固体有关的原水的流速和施加到去离子过滤器的 电压和电流的表格，确定施加到去离子过滤器的输入电流。

7.  如权利要求4所述的总溶解固体控制设备，其特征在于，所述确定器基于描述了与总溶解固体有关的原水的流速和施加到去离子过滤器的电压和电流的表格，确定流入原水中的总溶解固体。

8.  如权利要求1所述的总溶解固体控制设备，其特征在于，所述去离子过滤器通过电渗析(ED)、电去离子(EDI)和电容去离子(CDI)中的至少一种，从水中去除溶解固体。

9.  一种总溶解固体(TDS)控制方法，该方法包括：
向去离子过滤器施加预定的固定电压；
通过利用施加的固定电压，从流入去离子过滤器的原水中去除溶解固体；
测量通过施加的固定电压在去离子过滤器中流动的电流的振幅；
通过利用测得的电流的振幅，确定原水中的总溶解固体；
将经确定的总溶解固体与目标总溶解固体进行对比，并基于对比结果，确定要施加到去离子过滤器的电流；以及
通过脉冲宽度调制(PWM)向去离子过滤器施加确定的电流。

10.  如权利要求9所述的总溶解固体控制方法，所述总溶解固体控制方法还包括测量流入去离子过滤器的原水的流速。

11.  如权利要求10所述的总溶解固体控制方法，其特征在于，确定电流的振幅是基于经确定的总溶解固体和目标总溶解固体的比较结果以及测得的原水的流速，来确定施加到去离子过滤器的电流的振幅。

12.  如权利要求11所述的总溶解固体控制方法，其特征在于，所述确定电流的振幅是基于描述了与总溶解固体有关的原水的流速和施加到去离子过滤器的电压和电流的表格，确定施加到去离子过滤器的电流。

13.  如权利要求10所述的总溶解固体控制方法，其特征在于，所述确定 原水中的总溶解固体是基于描述了与总溶解固体有关的原水的流速和施加到去离子过滤器的电压和电流的表格，确定流入原水的总溶解固体。

14.  如权利要求9所述的总溶解固体控制方法，其特征在于，所述去离子过滤器通过电渗析(ED)、电去离子(EDI)和电容去离子(CDI)中的至少一种，从水中去除溶解固体。

15.  一种水处理设备，其包括如权利要求1-8中任一项所述的总溶解固体(TDS)控制设备。

说明书用于控制总溶解固体的设备和方法,以及包括其的水处理设备
技术领域
本发明涉及水处理设备例如净水器或具有水离子化功能的净水器，用于控制水处理设备的方法，用于控制总溶解固体的设备和方法，以及包括用于控制总溶解固体的设备的水处理设备。更具体地，本发明涉及用于控制输出水中所含的总溶解固体的水处理设备，用于控制所述水处理设备的方法，用于控制总溶解固体的设备和方法，以及包括用于控制总溶解固体的设备的水处理设备。
水处理设备可用于处理水或废水并生产超纯水，并且可用于各种目的例如工业目的和家用目的（包括商业目的）。但是，本发明特别地涉及用于生产饮用水的水处理设备。由于用于生产饮用水的水处理设备接收原水（或水），过滤原水，并产生用于饮用的纯净水，因此在狭义上来说，它们会被称作净水器。所述净水器可配置成接收原水（或水），用过滤单元过滤原水，并将常温的纯净水供给到用户，并且所述净水器还可配置成对所述常温的纯净水进行加热或冷却，并将热水或冷水供给到用户。
在用于生产饮用水的水处理设备中，存在供给各种类型的功能水（例如，离子水、碳酸水、含氧水以及纯净水）的功能水产生器。此外，还存在水加热器、水冷却器和制冰器等，它们主要过滤接收自供水单元（例如水罐）的水，然后对经过滤的水进行加热/冷却/冰冻。在本发明中，术语“水处理设备”用作净水器、功能水产生器、水加热器、水冷却器、制冰器以及具有上述至少一种功能的任意设备的总称。虽然出于描述方便示例性地给出了典型的净水器（包括水离子化器），但是应理解，此类净水器仅仅是根据本发明的实施方式的水处理设备的例子。
背景技术
通常，根据其采用的水净化方法，将净水器分成超滤(UF)膜净水器和反渗透(RO)膜净水器。
其中，已知RO膜净水器在去除污染物方面优于其他水净化方案。
RO膜净水器可包括过滤单元，该过滤单元包括沉淀物过滤器、前置碳过滤器、RO膜过滤器以及后置碳过滤器，所述沉淀物过滤器从龙头接收原水，并通过5微米细过滤器去除尘颗粒、沉淀物以及各种悬浮体等；所述前置碳过滤器通过活性碳吸附去除致癌物质（例如，三卤甲烷(THM)）、合成洗涤剂、有害化学物（例如，杀虫剂）以及残留含氯组分等；所述RO膜过滤器包含0.0001微米的RO膜，去除重金属（例如，铅和砷）、钠以及各种微生物等，并通过排水管排出浓缩水；所述后置碳过滤器去除通过RO膜过滤器的水中所含的难闻的气味和味道以及颜色。
UF膜净水器采用UF膜过滤器代替RO膜过滤器。所述UF膜过滤器是具有数十至数百纳米(nm)的孔的多孔过滤器，其通过分布在膜表面的无数细孔去除水中的污染物。
但是，典型的RO膜净水器不仅去除了原水中所含的重金属，还去除了其中所含的各种矿物质组分，这导致无法满足用户摄取矿物质的需求。典型的UF膜净水器的过滤性能不如典型的RO膜净水器，这导致无法满足用户对于纯水（超纯水）的需求。
此外，典型的RO膜净水器会排出无法通过RO膜的浓缩水（生活水(live water)），导致严重的水浪费。
除此之外，典型的RO膜净水器或者典型的UF膜净水器要求高维护费用，因为RO膜过滤器或者UF膜过滤器具有较短的使用寿命和替换周期。特别地，在原水含有大量硬矿物质，例如金属离子的区域内，RO膜过滤器或UF膜过滤器的使用寿命进一步地下降。
因此，本领域存在对于其他改进的净水器（水处理设备）的需要。
发明内容
技术问题
本发明的一个方面提供了水处理设备和用于控制水处理设备的方法，所述水处理设备和用于控制水处理设备的方法可以根据总溶解固体和用户选择提供各种类型的水（例如，具有丰富矿物质的矿质水，具有类似于由RO膜净水器产生的水的纯度的超纯水）。
本发明的另一个方面提供了水处理设备和用于控制水处理设备的方法，所述水处理设备和用于控制水处理设备的方法可以无需使用分离罐而提供过滤 的水，可以防止用户由于污染的罐而饮用受污染的水，并且可以降低由于不使用分离罐相关的总尺寸和制造成本。
本发明的另一个方面提供了水处理设备和用于控制水处理设备的方法，所述水处理设备和用于控制水处理设备的方法可以容易地产生离子水，同时具有与RO膜净水器类似的过滤性能。
本发明的另一个方面提供了水处理设备和用于控制水处理设备的方法，所述水处理设备和用于控制水处理设备的方法可以通过对过滤单元的最重要的部件，去离子过滤器进行再使用，来增加过滤器使用寿命。本发明的另一个方面提供了水处理设备和用于控制水处理设备的方法，所述水处理设备和用于控制水处理设备的方法可以通过再循环流动通道来进行再循环操作的检查。
本发明的另一个方面提供了水处理设备和用于控制水处理设备的方法，所述水处理设备和用于控制水处理设备的方法可以通过使用热水来对水输出单元的内部或者与其相连的流动通道进行消毒。
本发明的另一个方面提供了水处理设备和用于控制水处理设备的方法，所述水处理设备和用于控制水处理设备的方法可以容易地控制去除总溶解固体过程中的去离子过滤器。
本发明的另一个方面提供了水处理设备和用于控制水处理设备的方法，所述水处理设备和用于控制水处理设备的方法可以有效地防止产生的冰受到污染。
本发明的另一个方面提供了总溶解固体控制设备和方法以及包括所述总溶解固体控制设备的水处理设备，其可以通过电流控制简单并容易地控制总溶解固体的下降率（溶解固体（离子物质）的去除率）。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种水处理设备，其包括：包括去离子过滤器的过滤单元，用于通过施加电能去除流入水中所含的总溶解固体；水输出单元，用于输出经过滤单元过滤的水；以及控制单元，用于控制施加到去离子过滤器上的电能，以控制通过去离子过滤器过滤的水中所含的总溶解固体(TDS)，或者通过去离子过滤器的总溶解固体的下降率。
根据本发明的另一个方面，提供了一种水处理设备，其包括：包括去离子过滤器的过滤单元，用于通过施加电能去除流入水中所含的总溶解固体；离子 水产生单元，采用通过过滤单元过滤的水产生离子水；水输出单元，用于选择性地输出通过过滤单元过滤的水和通过离子水产生单元产生的离子水；以及控制单元，用于控制施加到去离子过滤器上的电能，以控制通过去离子过滤器过滤的水中所含的总溶解固体(TDS)，或者通过去离子过滤器的总溶解固体的下降率。
去离子过滤器可以通过电力从水中去除溶解固体。例如，本文中的所述去离子过滤器可以通过电渗析(ED)、电去离子(EDI)和电容去离子(CDI)中的至少一种，从水中去除溶解固体。
可以通过施加相反极性电能来再使用去离子过滤器。本文中，所述过滤单元可以包括：纯净水流动通道，用于对去离子水进行过滤操作；再循环流动通道，用于对去离子水进行再循环，其中可以通过再循环流动通道切换阀对纯净水流动通道和再循环流动通道之间的流动通道进行切换；以及用于测量流入去离子过滤器的流速的流速传感器，其可设置在再循环流动通道切换阀和去离子过滤器之间。
可以在流速传感器和去离子过滤器之间将排水管与纯净水流动通道相连，使得在去离子过滤器的再循环模式中，可以将已经通过去离子过滤器的水排出到外部。此处，水处理设备还可包括显示单元，当在去离子过滤器的再循环模式中通过流速传感器检测到流速时，该显示单元显示再循环失败。
控制单元可以控制施加到去离子过滤器的电能，使得取决于通过去离子过滤器过滤的水中的总溶解固体或者取决于通过去离子过滤器的总溶解固体的下降率，水的类型可以在输出前被分成至少两个阶段。
水处理设备还可包括加热单元和冷却单元中的至少一个，所述加热单元用于加热通过过滤单元过滤的水，所述冷却单元用于冷却通过过滤单元过滤的水，其中可以以分开的方式从加热单元和冷却单元中的至少一个输出两种或更多种类型的水。
水处理设备还可包括制冰单元，其通过使用经由过滤单元过滤的水来产生冰，其中所述制冰单元可通过使用两种或更多种类型的水来产生冰。
控制单元可以控制施加到去离子过滤器的电能，使得通过从原水以预定的水平去除溶解固体来产生矿质水，并且可以输出含有的总溶解固体比矿质水更少的超纯水。
所述矿质水可以是相对原水的总溶解固体的下降率大于或等于约30%且 小于约80%的水，而所述超纯水可以是通过去离子过滤器的总溶解固体的下降率大于或等于约80%的水。
控制单元可以控制施加到去离子过滤器的电能，使得通过从原水以预定的水平去除溶解固体来产生矿质水，并且可以输出含有的总溶解固体比矿质水更少的超纯水；并且所述控制单元可以控制施加到去离子过滤器的电能，使得矿质水可以以离子水产生模式流入到离子水产生单元中。此处，矿质水可以是相对原水的总溶解固体的下降率大于或等于约30%且小于约80%的水。
水处理设备还可包括冷却单元和加热单元中的至少一个，其控制了通过过滤单元过滤的水的温度。此处，所述冷却单元或加热单元可以对通过原水的水压进行供给的水进行冷却或加热。
加热单元的输出侧可以选择性地与水输出单元的抽取口或排水管相连；并且控制单元可以切换流动通道，使得在预定时间段内，加热单元的输出侧可与排水管相连，以将留在加热单元内的水排出。此处，加热单元的输出侧可通过设置在水输出单元内的排水流动通道切换阀与排水管相连。在通过排水管排出留在加热单元中的水的至少一部分时间段内，控制单元可驱动加热单元，对设置在水输出单元内的流动通道进行消毒。
控制单元可以向去离子过滤器施加预定的固定电压，并通过脉冲宽度调制(PWM)控制施加到去离子过滤器的输入电流。
水处理设备还可包括：制冰单元，其通过使用经由过滤单元过滤的水产生冰；以及设置在过滤单元和制冰单元之间的经消毒的水产生单元，以通过电解产生混合氧化剂，其中所述制冰单元可使用含有通过经消毒的水产生单元产生的混合氧化剂的经消毒的饮用水来产生冰。
水处理设备还可包括储存了通过过滤单元过滤的水的储存罐，其中，可以将通过经消毒的水产生单元产生的混合氧化剂供给到所述储存罐；并且，制冰单元可以通过使用存储在储存罐中的含有混合氧化剂的经消毒的饮用水来产生冰。
可以将储存在储存罐中的经消毒的饮用水通过除氯过滤器，去除经消毒的饮用水中所含的氯组分之后，将所述经消毒的饮用水供给到制冰单元。
根据本发明的另一个方面，提供了用于控制水处理设备的方法，所述水处理设备包括通过施加电能去除流入水中所含的溶解固体的去离子过滤器，所述方法包括：用户选择操作，用于从用户接收矿质水抽取，该矿质水抽取是通过 去除原水的溶解固体至预定的水平产生的，或者用于接收总溶解固体少于矿质水的超纯水抽取；去离子过滤器驱动操作，用于根据用户选择操作中输入的水类型，向去离子过滤器施加电能，以控制通过去离子过滤器过滤的水中所含的总溶解固体，或者通过去离子过滤器去除的总溶解固体的下降率；以及水输出操作，用于抽取通过去离子过滤器过滤的矿质水或超纯水。
根据本发明的另一个方面，提供了用于控制水处理设备的方法，所述水处理设备包括通过施加电能去除流入水中所含的溶解固体的去离子过滤器，所述方法包括：用户选择操作，用于从用户接收矿质水抽取，该矿质水抽取是通过去除原水的溶解固体至预定的水平产生的，或者用于接收总溶解固体少于矿质水的超纯水抽取；去离子过滤器驱动操作，用于根据用户选择操作中输入的水类型，向去离子过滤器施加电能，以控制通过去离子过滤器过滤的水中所含的总溶解固体，或者通过去离子过滤器去除的总溶解固体的下降率；离子水产生操作，用于当输入离子水抽取时，通过使用去离子过滤器过滤的水来产生离子水；以及水输出操作，用于抽取通过去离子过滤器过滤的矿质水或超纯水，或者抽取在离子水产生操作中产生的离子水。
当在用户选择操作中选择离子水抽取时，去离子过滤器驱动操作可以控制施加到去离子过滤器的电能，使得可以通过去离子过滤器产生矿质水。
所述矿质水可以是相对原水的总溶解固体的下降率大于或等于约30%且小于约80%的水，而所述超纯水可以是通过去离子过滤器的总溶解固体的下降率大于或等于约80%的水。
所述去离子过滤器可以通过电渗析(ED)、电去离子(EDI)和电容去离子(CDI)中的至少一种，从水中去除溶解固体。
所述去离子过滤器驱动操作可以向去离子过滤器施加预定的固定电压，并通过脉冲宽度调制(PWM)控制施加到去离子过滤器的输入电流。
根据本发明的另一个方面，提供了总溶解固体(TDS)控制设备，该设备包括：过滤单元，其包括通过输入电流从流入原水去除溶解固体的去离子过滤器；以及控制单元，其控制所述输入电流，使得从所述去离子过滤器排出的水符合目标总溶解固体。
所述控制单元可以向去离子过滤器施加预定的固定电压，并通过脉冲宽度调制(PWM)控制输入电流。
此处，控制单元包括：确定器，其通过利用输入电流确定了流入去离子过 滤器中的原水中所含的总溶解固体；输入电流确定器，其对经确定的总溶解固体和目标总溶解固体进行比较，并基于比较结果，确定施加到去离子过滤器的输入电流；以及输入电流供给器，其向去离子过滤器施加预定的固定电压，并通过脉冲宽度调制(PWM)供给到离子过滤器的输入电流。
所述总溶解固体控制设备还可包括测量流入去离子过滤器的原水的流速的流速传感器。
所述输入电流确定器可基于经确定的总溶解固体和目标总溶解固体的比较结果以及通过流速传感器测得的原水的流速，来确定施加到去离子过滤器的输入电流。
所述输入电流确定器可基于描述了与总溶解固体有关的原水流速和施加到去离子过滤器的电压和电流的表格，来确定施加到去离子过滤器的输入电流。
所述确定器可基于描述了与总溶解固体有关的原水流速和施加到去离子过滤器的电压和电流的表格，来确定流入原水中的总溶解固体。
所述去离子过滤器可以通过电渗析(ED)、电去离子(EDI)和电容去离子(CDI)中的至少一种，从水中去除溶解固体。
根据本发明的另一个方面，提供了总溶解固体(TDS)控制方法，所述方法包括：向去离子过滤器施加预定的固定电压；通过使用施加的固定电压，从流入去离子过滤器的原水去除溶解固体；测量通过施加固定电压的去离子过滤器中的电流流动的振幅；使用测得的电流的振幅来确定原水中的总溶解固体；对经确定的总溶解固体和目标总溶解固体进行比较，并基于比较结果，确定施加到去离子过滤器的电流；以及通过脉冲宽度调制(PWM)向离子过滤器施加确定的电流。
总溶解固体控制方法还可包括测量流入去离子过滤器的原水的流速。
所述电流振幅的确定可基于经确定的总溶解固体和目标总溶解固体的比较结果以及测得的原水的流速，来确定施加到去离子过滤器的电流。
所述电流振幅的确定可基于描述了与总溶解固体有关的原水的流速和施加到去离子过滤器的电压和电流的表格，来确定施加到去离子过滤器的电流。
所述确定原水中的总溶解固体可基于描述了与总溶解固体有关的原水的流速和施加到去离子过滤器的电压和电流的表格，来确定流入原水的总溶解固体。
所述去离子过滤器可以通过电渗析(ED)、电去离子(EDI)和电容去离子(CDI)中的至少一种，从水中去除溶解固体。
根据本发明的另一个方面，提供了包括上述总溶解固体(TDS)控制设备的水处理设备。
发明的有益效果
根据本发明的一些示例性实施方式，通过施加电能来控制通过去离子过滤器去除的总溶解固体和/或总溶解固体的下降率。因此，可以按照用户的需求，供给在总溶解固体含量方面有所不同的各种类型的水，例如矿质水和超纯水。具体来说，可以选择超纯水或矿质水，从而可以根据用户选择提供所需的水。同样地，甚至是在冷水、热水和/或冰的情况下，也可以根据用户选择提供所需的水，例如矿质水或超纯水。
根据本发明的一些示例性实施方式，可以经由原水压力通过水输出单元抽取通过过滤单元过滤的水。因此，无需提供分离罐。因此，可以解决罐污染的问题，并且可以降低水处理设备的总尺寸和制造成本。特别地，由于是以直接水的方式实现冷水和热水的供给，因此可以供给具有各种温度的水。同样地，由于无需提供分离罐，所以可以防止由于罐污染导致的供给污染的水。
根据本发明的一些示例性实施方式，对施加到去离子过滤器的电能进行控制。因此，可以产生可由RO膜净水器抽取的超纯水。同样地，将矿质水供给到离子水产生单元以产生离子水（碱水）。因此，可以通过低电能驱动产生具有所需pH的碱水或酸水。也就是说，由于向离子水产生单元供给了富含总溶解固体的矿质水，可以容易地产生离子水，而这对于典型RO膜净水器是困难的。
根据本发明的一些示例性实施方式，由于可以通过再循环操作对去离子过滤器进行再循环，因此相对于典型RO膜过滤器和UF膜过滤器，可以增加去离子过滤器的使用寿命。
根据本发明的一些示例性实施方式，由于可以通过流速传感器检测去离子过滤器的再循环，所以可以检测是否需要对去离子过滤器进行再循环。
根据本发明的一些示例性实施方式，由于可以使用通过加热单元产生的热水对水输出单元中的流动通道或者与其相连的流动通道进行消毒，所以可以改善卫生。
根据本发明的一些示例性实施方式，通过经消毒的水产生单元产生经消毒的饮用水，并且使用所述经消毒的饮用水产生冰。因此，可以向用户提供未被污染的冰。此外，即使将冰在冰存储处存储长时间，也可以使得冰的污染最小化。
根据本发明的一些示例性实施方式，当提供储存罐来制冰时，向所述储存罐提供由经消毒的水产生单元产生的混合氧化剂。因此，可以防止储存罐中细菌或微生物的繁殖，从而可以使用无污染的干净的水来产生冰。具体来说，如果在冰中含有少量混合氧化剂，则即使冰在冰存储处存储长时间的情况下，也可以防止冰中的细菌或微生物的繁殖。同样地，当将储存在储存罐中的经消毒的饮用水通过除氯过滤器（可以吸附经消毒的饮用水中所含的氯组分（混合氧化剂））之后，将所述经消毒的饮用水供给到制冰单元。因此，可以去除由于氯组分引起的气味或味道，从而消除用户可能经受的不良感觉。
根据本发明的一些示例性实施方式，当使用电流控制来驱动去离子过滤器时，可以确定（测定）原水或者去离子过滤器中过滤的水所含的总溶解固体，而无需使用分离的传感器。此外，由于考虑了原水的流速来控制总溶解固体，可以向用户供给具有所需水平的经过滤的水。
具体来说，由于根据本发明的一些示例性实施方式的水处理设备控制方法和总溶解固体控制设备和方法使用电流控制方案，因此相比于使用电压控制方案的情况，它们具有简单配置，低出错率和高反馈速度。
此外，由于根据本发明的一些示例性实施方式的水处理设备控制方法和总溶解固体控制设备和方法使用电流控制方案，因此它们可以无需使用分开的传感器来确定原水中的总溶解固体，并且因此可以控制总溶解固体的下降率。
根据本发明的一些示例性实施方式，由于根据原水的流速考虑了补偿水平，因此用户可以获得含所需水平的总溶解固体的水，例如矿质水或超纯水。
附图说明
结合附图，通过以下详述能够更清楚地理解本发明的上述和其他方面、特性和其他优势，其中：
图1显示根据本发明的一个示例性实施方式的水处理设备的配置的流动通道配置图；
图2显示用于在图1所示的水处理设备中产生纯净水的流动通道的流动通 道配置图；
图3显示用于在图1所示的水处理设备中再循环去离子过滤器的流动通道的流动通道配置图；
图4显示根据本发明的另一个示例性实施方式的水处理设备的配置的流动通道配置图；
图5显示用于在图4所示的水处理设备中产生纯净水的流动通道的流动通道配置图；
图6显示用于在图4所示的水处理设备中再循环去离子过滤器的流动通道的流动通道配置图；
图7显示根据本发明的另一个示例性实施方式的水处理设备的配置的流动通道配置图；
图8显示根据图7所示的本发明的示例性实施方式的改进例子的水处理设备的配置的流动通道配置图；
图9是取决于电压的矿物质去除性能图；
图10是取决于电压的有毒重金属去除性能图；
图11是显示了根据本发明的一个示例性实施方式的涉及总溶解固体控制的主要配置的功能框图；
图12是显示了根据本发明的一个示例性实施方式的控制单元的功能框图；
图13是表格，其中描述了与根据本发明的一个示例性实施方式的总溶解固体相关的原水的流速、施加到过滤单元的电压等。
图14所示是根据本发明的一个示例性实施方式的用于控制水处理设备的方法的流程图；以及
图15所示是图14所示的去离子过滤驱动过程的流程图。
本发明最佳实施方式
本说明书所用术语用于描述具体实施方式，而非限制本发明的范围。单数表述可包括复数表述，只要在上下文中它们不是明显不同的。
应理解的是，当一个元件被提及与另一个元件“连接”时，它可以与其他元件之间相连或者与其他元件间接相连，而它们之间插入有元件。除非有明确相反的说明，否则术语“包括”和“具有”应理解为表述包含所列出的元件，而非排除任意其他元件。
下文将参考附图进一步详细说明本发明的示例性实施方式。但是，本发明可以以许多不同的方式实施，不应被解读成限定于在此提出的实施方式。相反，这些实施方式使得说明透彻而完整，能够向本领域技术人员完全地展示本发明的范围。在本发明的描述中，如果相关已知的功能或配置的详细描述被认为对于转移本发明的要点是不必要的，则会省略此类描述。在整个说明书中，相同的附图标记用于表述相同元件。在附图中，为了清楚显示，元件的形状和尺寸以及元件之间的距离可能会被放大。
首先，结合图1-6描述了根据本发明的示例性实施方式的水处理设备100。
如图1-6所示，根据本发明的一个示例性实施方式的水处理设备100可以包括：过滤单元110，其包括去离子过滤器130；水输出单元170，其输出通过过滤单元110过滤的水；以及控制单元200，其控制施加到去离子过滤器130的电能。所述水处理设备100还可包括冷却单元150和加热单元160，它们改变了抽取的水的温度；以及显示单元（未示出），其通过光或声音显示水处理设备100的操作状态。此外，如图4-6所示，根据本发明的一个示例性实施方式的水处理设备100还可包括离子水产生单元140，其通过使用经由过滤单元110过滤的水产生离子水。
过滤单元110可依次对原水进行过滤和纯化。过滤单元110可包括沉淀物过滤器、前置碳过滤器、去离子过滤器130和后置碳过滤器112。如果过滤单元110包括去离子过滤器130，则过滤器的类型、数量和顺序可取决于水处理设备（净水器）的过滤性能发生变化。此外，如图1-6所示，可以包括由沉淀物过滤器和前置碳过滤器组成的混合过滤器111，并且可以增加或替代各种类型的功能过滤器。
沉淀物过滤器可以从原水供给单元接收原水，并吸附和去除原水中所含的较大悬浮颗粒和固体（例如，沙粒）。前置碳过滤器可接收经由沉淀物过滤器过滤的水，并通过活性碳吸附去除水中所含的有害化学物（例如，挥发性有机化合物、致癌物质、合成洗涤剂和杀虫剂）和残留氯组分。虽然图1-6显示沉淀物过滤器和前置碳过滤器包括在混合过滤器111中，但是沉淀物过滤器和前置碳过滤器可以相互分开地安装。
同时，可以在混合过滤器111的后端安装用于选择性关闭来自原水供给单元的原水的原水进料阀V2。但是，原水进料阀V2的安装位置不限于此，只要原水进料阀V2能够关闭原水的供给即可。例如，原水进料阀V2还可安装在混 合过滤器111的前端。此外，如图1-6所示，可以安装降压阀V1，将从过滤单元110流入的原水的压力维持在预定的水平。
此外，后置碳过滤器112可以从经由去离子过滤器130过滤的水中吸附和去除难闻的味道、气味或颜色。可以将经由后置碳过滤器112过滤的纯净水通过水输出单元170供给到用户。在此情况下，可以为后置碳过滤器112增加其他复杂功能，或者可以向后置碳过滤器112增加额外的过滤器。
此外，可以在混合过滤器111和后置碳过滤器112之间设置用于（包括滤除、吸附和从水中分离的方式）去除溶解固体的去离子过滤器130；但是本发明不限于此。例如，去离子过滤器130可以与其他过滤器一起使用，或者可以在过滤单元110中单独地设置去离子过滤器130。
通过向其施加电能，去离子过滤器130可以降低流入其中的水中所含的总溶解固体(TDS)。也就是说，去离子过滤器30可配置成通过电力（从水中分离）去除水中所含的溶解固体（离子物质）。术语总溶解固体(TDS)也用于暗示溶于水中并且含有矿物质组分例如钙、钠、镁和铁的固体的量，其用单位mg/L或者ppm表述。以这种方式，总溶解固体暗示了通常以离子物质存在的溶解固体的总量。
例如，去离子过滤器130可配置成通过电渗析(ED)、电去离子(EDI)和电容去离子(CDI)中的任意一种，来去除水中所含的溶解固体（离子物质）。但是，去离子过滤器130不限于此，只要去离子过滤器130可以通过施加到其正电极和负电极的电能去除溶解固体（离子物质）即可。例如，去离子过滤器130可配置成将离子交换树脂与膜粘附或施加到膜上，并向膜施加电力。在此情况下，被去离子过滤器130去除的溶解固体通常是离子物质。因此，在本发明的说明书包括的权利要求书中，去除溶解固体的含义包括去除离子物质的意思。
同时，EDI通过直流(DC)电进行去离子（除盐），这也被称作膜去离子(MDI)或者连续电去离子(CEDI)。在本说明书中，EDI的描述包括MDI和CEDI。
去离子过滤器130通过施加电能从水中去除溶解固体（离子物质）。因此，降低了通过去离子过滤器130的水中的总溶解固体。可以通过控制单元200进行去离子过滤器130对总溶解固体的控制。也就是说，控制单元200可以控制施加到去离子过滤器130的电能，使得可以控制经由去离子过滤器130过滤的水中的总溶解固体，或者通过去离子过滤器130的总溶解固体的下降率。
在此情况下，控制单元200可以控制施加到去离子过滤器130的电能，从 而取决于通过去离子过滤器130过滤的水中的总溶解固体的水的类型或者通过去离子过滤器130的总溶解固体的下降率的水的类型，可以在输出前被分成至少两个阶段。
例如，控制单元200可以控制施加到去离子过滤器130的电能，使得通过从原水以预定的水平去除总溶解固体来产生矿质水，并且可以输出含有的总溶解固体比矿质水更少的超纯水。但是，取决于总溶解固体或者总溶解固体的下降率，除了矿质水和超纯水之外，水的分类可以被再细分。
例如，相比于未流入去离子过滤器130的水（或原水），矿质水可对应经由去离子过滤器130的总溶解固体的下降率大于或等于约30%且小于约80%的水，而超纯水可对应经由去离子过滤器130的总溶解固体的下降率大于或等于约80%的水。以这种方式，可以由用户直接选择对应矿质水或超纯水的总溶解固体的下降率。但是，也可以在生产开始之前，预先设定对应矿质水或超纯水的总溶解固体的下降率至预定范围或预定值。例如，在超纯水的情况下，通过去离子过滤器130的总溶解固体的下降率（溶解固体下降率）可设定为约90%，在矿质水的情况下，通过去离子过滤器130的总溶解固体的下降率可设定为约50%。
同时，在包括离子水产生单元140的情况下（如图4-6所示），可以将含有大量矿物质（总溶解固体）的矿质水供给到离子水产生单元140，使得离子水产生单元140可以有效地产生具有所需pH的碱水或酸水，甚至是通过低电能（低电流）驱动。为此，当选择离子水（碱水）时，控制单元200可以控制施加到去离子过滤器130的电能，从而在水中含有对应矿质水的量的总溶解固体。
此外，可以向去离子过滤器130施加相反极性的电能，以进行再循环过程。
为此，可以在水处理设备100的过滤单元110中安装与纯净水流动通道L1分开的再循环流动通道L2。
所述再循环流动通道L2可以将流入原水供给到去离子过滤器130的输出侧。具体地，可以从再循环流动通道切换阀113分出再循环流动通道L2，并与位于去离子过滤器130的输出侧的连接单元F相连。此外，以相反方向流动通过去离子过滤器130的再循环水可以从排水管D排出。在此情况下，可以在排水管D中安装再循环进料阀V6。在水净化模式中可以关闭再循环进料阀V6，在再循环模式中可以打开再循环进料阀V6，使得在纯净水产生模式中，通过混 合过滤器111的水未被从排水管D排出。
此外，可以在去离子过滤器130的前端安装流速传感器120，使得可以测量流入去离子过滤器130的水的流速，以控制去离子过滤器1230去除的总溶解固体或者总溶解固体的下降率。
流速传感器120可以安装在连接单元F的前端处，所述连接单元F与纯净水流动通道L1和排水管D相连。也就是说，排水管D可以在流速传感器120与去离子过滤器130之间与纯净水流动通道L1相连，使得在循环模式中没有水通过流速传感器120。因此，当在去离子过滤器130的再循环模式中检测到流动通过流速传感器120时，可以确定通过再循环流动通道切换阀113对流动通道进行切换存在问题。当通过流速传感器120确定在进行再循环模式时存在问题时，则控制单元200可以通过光或声音经由显示单元（未示出）显示再循环模式故障。因此，可以控制流速传感器120的安装位置，使得去离子过滤器130可以免受由于再循环故障所导致的故障。
在再循环模式中，沿着图3和6所示箭头形成流动通道。也就是说，当再循环流动通道切换阀113切换流动通道，使得纯净水流动通道L1和再循环流动通道L2相互连接时，原水流过再循环流动通道切换阀113进入再循环流动通道L2。已经流入再循环流动通道L2的原水流入去离子过滤器130的输出侧，以相反方向通过去离子过滤器130，并经过再循环进料阀V6，经过排水管D，通过与排水管D相连的连接单元F排出。在再循环模式中，向去离子过滤器130施加相反极性的电能。
然后，当通过用户的纯净水抽取选择打开纯净水抽取阀V3时，具有受到过滤单元110的过滤操作控制的总溶解固体的水通过常温水流动通道L3排出到水输出单元170。
同时，根据本发明的一个示例性实施方式的水处理设备100可包括冷却单元150和加热单元160中的至少一个，从而改变通过过滤单元110过滤的水的温度。
为了通过冷却单元150或加热单元160供给水，可以在冷水流动通道L4处安装冷却单元150，可以在热水流动通道L5处安装加热单元160。当冷水抽取阀V4打开时，可以从冷却单元150抽取水，当热水抽取阀V5打开时，可以从加热单元160抽取水。
说明书附图显示通过用户选择自动打开的电子阀，以通过水输出单元170 抽取水。但是，可以使用机械阀代替此类电子阀。
同时，图1-3显示将常温水流动通道L3、冷水流动通道L4和热水流动通道L5结合在一起，使得水从设置在水输出单元170中的一个抽取口171排出。但是，根据不同的实施方式，抽取口171的数量，水输出单元170的前侧的流动通道配置，以及水输出单元170中的流动通道配置可以发生变化。
例如，冷却单元150可以包括冷水罐，加热单元160可以包括加热罐。又例如，冷却单元150可以包括速冷装置，其使得通过原水水压供给的水冷却，加热单元160可以包括速热装置，其加热通过原水水压供给的水。当如上所述使用了利用原水水压的直接水冷却单元150和/或直接水加热单元160时，可以防止存储在相关罐中的水中的细菌或微生物繁殖，并且可以降低水处理设备100的尺寸和制造成本，因为这不需要安装相关罐。
此外，可以在水输出单元170中或者在水输出单元170的前端安装排水流动通道切换阀VD，使得从加热单元160输出的水可以通过排水管D或者通过水输出单元170的抽取口171排出。为此，可以安装排水流动通道切换阀VD以切换流动通道，使得加热单元160的输出侧与排水管D或者抽取口171相连。如同其他阀的驱动一样，可以通过控制单元200来控制排水流动通道切换阀VD的驱动。
在此情况下，控制单元200可以切换排水流动通道切换阀VD的流动通道，使得在预定的时间段内，加热单元160的输出侧可以通过排水流动通道V7与排水管D相连，以排出留在速加热单元160中的水。也就是说，当与加热单元160相连的阀（例如原水进料阀V2）打开时，通过过滤单元110过滤的水流入加热单元160，将留在加热单元160中的水排出，从而可以去除加热单元160中的空气。以这种方式，通过去除加热单元160中的残留水，可以防止由于气泡所引起的加热单元160的损坏。在此情况下，可以在排水流动通道V7中安装检查阀V9，使得流过排水流动通道V7的水不会回流。
同时，在预定的时间段内（例如1-2秒），在去除了加热单元160中的残留水之后，可以驱动加热单元160，从而可以增加从加热单元160输出的水的温度，并且可以使用所述热水对水输出单元170中的流动通道和与水输出单元170相连的流动通道进行消毒。也就是说，在从排水管P排出留在加热单元160中的水的这段时间（例如，约2-3秒）的至少一部分时间（例如，过了约1-1.5秒之后到排水结束这段时间内）中，可以在控制单元200的控制下驱动加热单 元160，从而可以对水输出单元170中设置的流动通道进行消毒。
例如，可以在输出热水的时候，通过加热单元160进行水输出单元170的消毒。又例如，可以通过用户选择，通过加热单元160进行水输出单元170的消毒，或者可以在预定的时间段，通过加热单元160自动进行水输出单元170的消毒。同时，可以基于加热单元160前端设置的流速传感器FS测得的流速来控制加热单元160的加热量（电能供给量），从而可以有效地控制通过加热单元160加热并输出的水的温度。
同时，如图4-6所示，根据本发明的一个是示例性实施方式的水处理设备100还可包括离子水产生单元140。
当向设置于其中的电极施加电能时，所述离子水产生单元140可以产生酸水或碱水。
如同典型制冰机或冰水纯净器一样，制冰单元195可以产生冰。用于产生冰的制冰单元195的详细方法和配置没有具体的限制，只要制冰单元195可以接收水并产生冰即可。此外，在供给到用户之前，通过制冰单元195产生的冰可以储存在冰储存处（未示出）。
当向设置于其中的电极施加电能时，经消毒的水产生单元192可以产生含有消毒物质的经消毒的水。
例如，经消毒的水产生单元192可配置成对流入水进行电解（在本说明书中，作为“电解”的描述包括“氧化还原反应”），并产生含有具有消毒功能的物质（例如，混合氧化剂(MO)）的经消毒的水。
通过使得水经过不同极性的电极之间，经消毒的水产生单元192可以对水中剩余的微生物或细菌进行消毒或杀灭。通常，可以通过直接氧化还原反应和间接氧化还原反应的组合通过电解进行纯净水的消毒，所述直接氧化还原反应在正电极处直接氧化微生物，所述间接氧化还原反应通过可在正电极处产生的各种类型的混合氧化剂（例如，残留氯、臭氧、OH自由基和氧自由基）对微生物进行氧化。
以这种方式，已经流入过经消毒的水产生单元192的水可以移动到制冰单元195，同时含有混合氧化剂。在该情况下，由于已经流入制冰单元195的水被用于产生冰，所以需要控制施加到经消毒的水产生单元192的电极的电能，从而含有一定浓度（该浓度对于用户是可饮用的）混合氧化剂的经消毒的饮用水可被供给到制冰单元192。
因此，根据本发明的一个示例性实施方式，通过经消毒的水产生单元192产生含有混合氧化剂的经消毒的饮用水，并且所述经消毒的饮用水被用于在制冰单元195中产生冰。因此，可以将未污染的冰供给到用户，并且即使是将冰在冰储存处（未示出）长时间储存，也可以使得冰被细菌的污染最小化。
此外，如图7所示，根据本发明的一个示例性实施方式的水处理设备100还可以包括用于储存通过过滤单元110过滤的水的储存罐。在该情况下，可以将通过经消毒的水产生单元192产生的混合氧化剂（具体来说，含有混合氧化剂的经消毒的水）供给到储存罐193，并且制冰单元195可配置成接收存储在储存罐193中的含混合氧化剂的经消毒的饮用水，并产生冰。
例如，储存罐193可以包括常温储存罐。又例如，储存罐193可以包括冷水储存罐，从而制冰单元195可以快速进行制冰操作。
当如上所述提供储存罐193时，可以控制通过经消毒的水产生单元192产生的混合氧化剂的浓度（量），使得可以用存储在储存罐193中的水稀释通过经消毒的水产生单元192产生的混合氧化剂，以产生具有预定浓度的经消毒的饮用水。
当如上所述提供储存罐193时，对供给到制冰单元195的水进行预存储。因此，在该情况下，相比于将通过了过滤单元110的水直接供给到制冰单元195，可以降低将水供给到制冰单元195所用的时间。
同时，根据本发明的一个示例性实施方式的水处理设备100包括在常温流动通道L3处的常温水罐或者包括在冷却单元150处的冷水罐，如图8所示。在此情况下，储存罐193可以包括常温水罐或者冷水罐。此外，可以在冷水罐的流入侧提供经消毒的水产生单元192，并配置成将混合氧化剂供给到常温水罐或冷水罐。
当如上所述提供储存罐193时，可以通过经消毒的水产生单元192将含有混合氧化剂的经消毒的饮用水供给到储存罐193。因此，可以防止存储在储存罐193中的水中的细菌或微生物的繁殖。因此，可以使用未污染的清洁水来产生冰。此外，由于制冰单元195使用含有少量混合氧化剂的经消毒的饮用水来产生冰，所以可以防止冰中的细菌或微生物的繁殖，即使是将冰在冰存储处长时间存储的情况下。
同时，如图7所示，根据本发明的一个示例性实施方式的水处理设备100还可包括除氯过滤器194，其设置在储存罐193的后端，以去除经消毒的饮用 水中所含的氯组分。
当如上所述提供除氯过滤器194时，可以去除存储在储存罐193中的经消毒的饮用水中所含的氯组分。因此，可以去除由于氯组分引起的气味或味道，从而消除用户可能经受的不良感觉。同时，在经由除氯过滤器194过滤的水供给到制冰单元195的情况下，相比于水未经除氯过滤器194过滤的情况，防止冰中细菌或微生物繁殖的效果可能较差。但是，相比于由一般制冰器产生冰的情况，由于储存罐193中存在的混合氧化剂导致几乎不具有细菌或微生物的水被供给到制冰单元195，所以可以增加冰存储处的时间。
同时，如图8所示，根据本发明的一个方面的水处理设备100可以配置成使得通过经消毒的水产生单元192产生的混合氧化剂可以通过冷却单元150，并且可以将冷却的水供给到制冰单元195。在此情况下，可以控制施加到经消毒的水产生单元192的电流/电压，使得含有通过经消毒的水产生单元192产生的混合氧化剂的经消毒的水可以用作经消毒的饮用水。
在图7和8中，附图标记191和191’表示流动通道切换阀，其配置成切换流动通道，使得可以将通过过滤单元110过滤的水供给到制冰单元195。在图3中，V4表示流动通道切换阀，其配置成切换用于抽取冷水的流通通道和与制冰单元195相连的流动通道之间的流动通道。
同时，在水处理设备100的典型水净化模式中，沿图2和5中的箭头抽取纯净水。也就是说，可以以常温将已经经过了纯净水流动通道L1的水通过常温水流动通道L3排出，可以对已经经过了纯净水流动通道L1的水进行冷却并通过冷水流动通道L4排出，以及可以对已经经过了纯净水流动通道L1的水进行加热并通过热水流动通道L5排出。此外，如上所述，当抽取热水时，可以最先排出留在加热单元160中的水，如虚线箭头所示。
在此情况下，在通过热水流动通道L5之后，可以根据用户选择进行水抽取。以这种方式，取决于总溶解固体（或下降率），抽取的水可以具有多种类型。例如，可以作为矿质水或超纯水抽取水，并且矿质水可再细分成高浓度类型和低浓度类型。
如果用户选择矿质水或超纯水，则可以输出具有对应矿质水或超纯水的量的总溶解固体的水，或者可以输出具有对应矿质水或超纯水的总溶解固体的下降率的水。在此情况下，可以通过常温水流动通道L3、冷水流动通道L4或者热水流动通道L5，并通过水输出单元170的水抽取口171排出矿质水或超纯水。 在此情况下，水输出单元170可以具有多个具有不同功能的水输出口，并且可以具有如图1所示的一个水输出口，这都包括在本发明的范围内。
以这种方式，根据本发明的一个示例性实施方式的水处理设备100可以输出各种类型的具有不同总溶解固体（或下降率）的抽取的水，并且可以在各种温度下抽取各种类型的水，从而满足用户的各种需求。
同时，当如图4和5所示提供离子水产生单元140时，可以将已经通过过滤单元110的纯净水通过流动通道切换阀V7和流入通道L7供给到离子水产生单元140。供给到离子水产生单元140的水可以分成碱水和酸水。可以作为常温碱水通过常温碱水流动通道L8和水输出单元170抽取所述碱水，或者可以作为冷碱水通过冷碱水流动通道L9和水输出单元170抽取所述碱水。可以通过酸水流动通道L10将所述酸水排到外部。在此情况下，酸水流动通道L10可以与排水管D相连。但是，酸水流动通道L10可以通过分离抽取单元进行抽取，并用于其他目的，例如清洁。在此情况下，为了实现具有所需pH的离子水，供给到离子水产生单元140的水可以具有足量的总溶解固体。因此，当选择抽取离子水时，控制单元200可以控制施加到去离子过滤器130的电能（电流或电压），使得在去离子过滤器130中实现对应矿质水的总溶解固体（或其下降率），并且将矿质水供给到离子水产生单元140。
下文将详细描述控制通过去离子过滤器130去除总溶解固体的操作。
图9所示是取决于电压的离子去除性能图，图10所示是取决于电压的有毒重金属去除性能图。具体来说，图9所示是取决于施加的电压的通过电去离子去除原水中的离子的性能图，而图10所示是取决于施加的电压的通过电去离子去除原水中有毒重金属的性能图。在去离子过滤器130再循环之后进行图9和10的实验。在原水的TDS浓度为320ppm并且流速为1LPM(升/分钟)的条件下，进行测量，同时将电压条件从50V变为260V。
从图10可以看出，当施加的电压从50V变化至260V时，去除了几乎所有的有毒重金属（有毒重金属去除性能的比率为90%-100%）。此外，可以看出有毒重金属去除性能并未受到施加电压的振幅的明显影响，并去除了原水中所含的几乎所有的重金属。
在另一方面，从图9可以看出，当施加的电压从50V变化至260V时，随着施加电压的增加，除了有毒重金属之外的离子（即有用矿物质离子）的去除性能快速增加。此外，可以看出，当施加的电压从50V变化至260V时，总 溶解固体(TDS)的下降率从35%逐渐增加到85%。
因此，通过控制施加到去离子过滤器130的电压或电流的振幅，可以产生超纯水（例如，TDS（矿物质）去除率大于或等于80%）或者矿质水（例如，TDS（矿物质）去除率大于或等于30%且小于80%），并且可以产生一般的纯净水（例如，TDS（矿物质）去除率小于30%）。
具体来说，如图9所示，可以看出，即使施加了低电压，可以去除超过80%的钙离子。因此，如上所述，当在去离子过滤器130的后端安装了离子水产生单元（电解槽）140时，可以显著地降低离子水产生单元140中设置的电极的垢的产生，并且可以显著地增加离子水产生单元140中设置的电极的使用寿命。
从图9和10可以看出，通过控制施加到去离子过滤器130的电压，可以去除大部分的有毒重金属，并且可以根据用户的偏爱确定矿物质离子的量，从而可以抽取矿质水或超纯水。
因此，可以基于图9和10的实验例子考虑总溶解固体（矿物质离子，离子物质）控制设备（图11的100’）和总溶解固体控制方法（图15的S100’），它们可以根据用户的偏好选择矿物质离子的量，同时去除大部分的有毒重金属。
也就是说，当将施加到原水的电压控制在50-260V之间时，可以去除约90-100%的有毒重金属，而不会受到电压振幅变化的影响，如图10所示，并且可以确定原水中的矿物质离子的量，如图9所示。
由于电能供给单元（未示出）可以具有50-260V之间的电压，所以通过电压去除总溶解固体的控制需要能够实现电压变化的电压控制装置。但是，支持具有50-260V的较大变化宽度的电压控制的电压控制装置构造复杂，并且需要昂贵的电路配置成本。
因此，如下文所述，本发明的一个方面提供了总溶解固体控制设备（图11的100’）和总溶解固体控制方法（图15的S100’），它们可容易地控制总溶解固体的去除，同时去除几乎所有的有毒重金属。
参考图11，根据本发明的一个方面的总溶解固体控制设备100’可以包括去离子过滤器130、流速传感器120和控制单元200。
如上文所述，去离子过滤器130可通过电渗析(ED)、电去离子(EDI)和电容去离子(CDI)中的至少一种，来去除原水中所含的总溶解固体（离子物质）。此处，可以根据施加到去离子过滤器130的输入电流来确定通过去离子过滤器130 去除的总溶解固体或者总溶解固体的下降率。为了便于描述，图11显示根据本发明的一个方面的总溶解固体控制设备100’仅包括去离子过滤器130。但是，总溶解固体控制设备100’还可包括除了去离子过滤器130之外的其他过滤器，例如沉淀物过滤器、前置碳过滤器和后置碳过滤器。
同时，当使用电渗析来去除原水中所含的离子时，去离子过滤器130可包括电极和离子交换膜。
具体来说，当去离子过滤器130通过电极向原水施加输入电流时，原水中所含的总溶解固体（离子物质）受到电吸引力的作用向正电极或负电极移动，这取决于它们的极性。此处，由于对正电极和负电极设置了离子交换膜，所以仅受到电吸引力作用移动的总溶解固体可以与离子交换膜相连/吸附。因此，如上所述，去离子过滤器130可以从流入原水中去除离子。
不同于此，当使用电去离子来去除原水中所含的溶解固体（离子物质）时，去离子过滤器130可包括电极、离子交换膜和离子交换树脂。
具体来说，用离子交换树脂填充了正离子交换膜和负离子交换膜之间的间距，其可用于收集/吸附流入去离子过滤器130的原水中的正离子和负离子。此处，当向离子交换膜施加输入电流时，可以通过电吸引力来加速原水中的溶解固体的收集/吸附。由于如上所述通过离子交换膜收集/吸附了原水中的溶解固体，所以可以通过去离子过滤器120去除原水中所含的溶解固体。
此外，不同于电渗析和电去离子，当使用电容去离子来去除原水中所含的离子时，去离子过滤器130可以不包括离子交换膜或者离子交换树脂。也就是说，电容去离子可以直接吸附溶解固体（离子物质）并从流入去离子过滤器130的原水去除离子。因此，去离子过滤器130的电极可以是多孔碳电极，其具有小的反应性，同时具有大的表面积。可以用活性碳实现多孔碳电极。相比于各种类型的其他多孔碳材料，活性碳具有良好的工作电容，高比表面积和高解吸附/吸附性能。因此，可能更优选使用活性碳作为去离子过滤器130的电极。
根据电容去离子的一个示例性实施方式，当向两个多孔碳电极施加电压并且原水在它们之间流动时，原水中所含的正离子可以被吸附到负电极，而负离子可以被吸附到正电极。在此情况下，可以增加吸附到电极的离子的量，从而可使得电极饱和。当电极饱和时，可以向各个电极施加相反极性的电压。然后，可以通过电排斥力使得吸附到电极的离子解吸附。也就是说，可以向电极施加相反极性的电压，以使得电极再循环使用。
当如上所述使用电容去离子时，由于无需诸如离子交换膜和离子交换树脂的分开的构造，所以简化了去离子过滤器130的构造。此外，由于离子被吸附到了电极，所以相比于电渗析和电去离子的情况，可以降低用于吸引离子的电压的振幅。也就是说，根据电容去离子，去离子过滤器130甚至可以用低电压去除离子。因此，可以简化向去离子过滤器130供给电能的电能供给单元的构造，并且可以降低电能供给单元的价格。此外，由于用低电压驱动去离子过滤器130，所以可以降低去离子操作中的能量消耗。
但是，去离子过滤器130不限于电渗析过滤器、电去离子过滤器和电容去离子过滤器。可以改变去离子过滤器130的结构，只要去离子过滤器130可以通过施加电能来去除溶解固体。
如上所述，去离子过滤器130可以使用电渗析、电去离子和/或电容去离子，以去除原水中所含的溶解固体（离子物质）。此处，可以根据施加到去离子过滤器130的输入电流来确定通过去离子过滤器130去除的溶解固体的量或者溶解固体的下降率。
此外，控制单元200可以控制施加到去离子过滤器130的输入电流，使得通过去离子过滤器130排出的水具有目标总溶解固体(TDS)。
控制单元200可以向去离子过滤器130施加预定的固定电压，并可通过脉冲宽度调制(PWM)控制输入电流。可以根据用户输入的总溶解固体的下降率（或者抽取的水中所含的总溶解固体），来改变所述预定的固定电压。
所述目标总溶解固体可以是预定的，或者可以是由用户输入的。可以根据用户输入的总溶解固体的下降率（或者抽取的水中所含的总溶解固体），来改变所述目标总溶解固体。
为了通过电流控制来控制去离子过滤器130的总溶解固体的去除量，控制单元200可以向去离子过滤器130施加预定的固定电压。当向去离子过滤器130施加固定电压时，可以通过原水中存在的正离子和负离子使得电流在去离子过滤器130中流动。也就是说，由于产生了氧化反应作用（其中原水中的负离子向正电极提供电子，负电极向原水中的正离子提供电子），所以可以使得电流在去离子过滤器130中流动。
当其他条件相同的情况下，在去离子过滤器130中流动的电流会正比于通过去离子过滤器130去除的溶解固体（离子物质）的量。因此，可以控制去离子过滤器130中的电流流动，以控制原水中的总溶解固体的下降率（溶解固体 的去除率）。
更具体来说，根据本发明的一个方面的总溶解固体控制设备100’可以通过脉冲宽度调制来控制输入电流。所述脉冲宽度调制可以改变输入到去离子过滤器130的固定电压的输入周期并控制输入电流，同时将电压维持在恒定的水平。为了实现脉冲宽度调制，控制单元200可以包括切换元件。控制单元200可以基于切换元件关闭的时间段，控制施加到去离子过滤器130的输入电流，并因此确定从原水去除的溶解固体（离子物质）。
此外，流速传感器120可以测量流入去离子过滤器130的原水的流速。
流速传感器120可以向控制单元200提供关于测得的流速的信息。去离子过滤器130的总溶解固体去除性能不仅会受到原水中的总溶解固体的影响，还会受到流入去离子过滤器130的原水的流速的影响。因此，当流速传感器120向控制单元200提供关于测得的流速的信息时，控制单元200可以更精确地控制去离子过滤器130。
图12是显示了根据本发明的一个示例性实施方式的控制单元200的功能框图。
参考图12，控制单元200可以包括确定器210、输入电流确定器220和输入电流供给器230，并且还可包括数据表240。
所述确定器210可以使用输入电流来确定已经流入去离子过滤器130的原水中的总溶解固体。更具体地，所述确定器210可以使用数据表240来确定已经流入去离子过滤器130的原水中的总溶解固体。在数据表240中，可以连同总溶解固体描述原水的流速以及施加到去离子过滤器130的电压和电流。
具体地，可以通过施加到去离子过滤器130的固定电压的振幅和去离子过滤器130中流动的电流的振幅来确定负载电阻的量级。此处，负载电阻的量级可以关于包括原水中的离子（即，总溶解固体）的量的信息。因此，可以由负载电阻的量级来确定原水中的总溶解固体（离子物质）。但是，作为另一个实施方式，可以使用总溶解固体测量仪（例如TDS仪），并且本发明不排除使用总溶解固体测量仪。
此外，可以基于原水的流速和施加到去离子过滤器130的电压和电流，实验确定原水中所含的总溶解固体，并且结果可以如数据表所述。因此，控制单元200可以使用数据表240来确定流入原水中的总溶解固体。
所述输入电流确定器220可以对经确定的总溶解固体与目标总溶解固体进 行对比，并基于比较结果，确定施加到去离子过滤器130的输入电流。输入电流确定器220可以基于经确定的总溶解固体与目标总溶解固体的比较结果，来确定施加到去离子过滤器130的输入电流，或者可以基于数据表240，来确定施加到去离子过滤器130的输入电流。在数据表240中，可以连同总溶解固体描述原水的流速以及施加到去离子过滤器130的电压和电流。
如果经确定的总溶解固体大于目标总溶解固体，则输入电流确定器220可以设定这样的输入电流，该输入电流可以使得更大的电流在去离子过滤器130中流动，从而增加原水中的总溶解固体的下降率（离子物质的去除率）。如果经确定的总溶解固体小于目标总溶解固体，则输入电流确定器220可以设定这样的输入电流，该输入电流可以使得较小的电流在去离子过滤器130中流动，从而减小原水中的总溶解固体的下降率（离子物质的去除率）。
更具体地，数据表240可用于设定输入电流。由于在数据表240中描述了对应各个总溶解固体的电流和电压的振幅，则可以据此设定施加到去离子过滤器130的输入电流，从而获得目标溶解固体。
当使用脉冲宽度调制进行电流控制时，可以通过设定电流施加到去离子过滤器130的时间段来设定施加到去离子过滤器130的输入电流。
然后，输入电流供给器230可以向去离子过滤器130施加预定的固定电压，并通过脉冲宽度调制向去离子过滤器130供给输入电流。
所述脉冲宽度调制可以改变输入到去离子过滤器130的固定电压的输入周期并控制输入电流，同时将电压维持在恒定的水平。为了实现脉冲宽度调制，控制单元230可以包括切换元件。控制单元200可以基于切换元件关闭的时间段，控制施加到去离子过滤器130的电流，并因此确定从原水去除的溶解固体（离子物质）。
在数据表240中，可以连同总溶解固体描述原水的流速以及施加到去离子过滤器130的电压和电流，如上所述。数据表240的一个简单例子如图13所示。
可以将去离子过滤器130中的电流流动的测量与数据表240进行对比，以确定原水中所含的总溶解固体，并且可以确定要施加到去离子过滤器130的电流量，从而获得目标总溶解固体。
如上所述，控制单元200可以向去离子过滤器130施加预定的固定电压，并可使用脉冲宽度调制(PWM)来控制施加到去离子过滤器130的输入电流。
下文将参考图1-6、图14和15描述根据本发明的另一个方面的水处理设备控制方法S100。
根据本发明的另一个方面的水处理设备控制方法S100涉及对包含去离子过滤器130的水处理设备100进行控制的方法，其通过施加电能去除流入原水中所含的总溶解固体(TDS)。所述水处理设备控制方法S100可以包括：用户选择操作S110，其用于接收通过从原水去除总溶解固体至预定的水平产生的矿质水抽取，或者接收总溶解固体小于矿质水的超纯水抽取；去离子过滤器驱动操作S120，其用于根据用户选择操作S110中输入的水的类型，向去离子过滤器130施加电能，以控制经过去离子过滤器130过滤的水中所含的总溶解固体，或者经过去离子过滤器130去除的总溶解固体的下降率；以及水输出操作S140，其用于抽取经由去离子过滤器130过滤的矿质水或超纯水。所述水处理设备控制方法S100还可包括输出水流动通道变换操作S130，用于控制在水输出操作S140之前的经由过滤单元110过滤的水的温度。
此外，当如图4-6所示提供离子水产生单元140时，根据本发明的一个示例性实施方式的水处理设备控制方法S100还可在用户选择操作S110中包括用于接收离子水抽取的操作；并且当输入离子水抽取时，还可在输出水流动通道变换操作S130中包括离子水产生操作，用于使用经过去离子过滤器130过滤的水产生离子水。此外，水输出操作S140可以包括用于抽取常温离子水或冷的离子水的操作。
具体来说，当在用户选择操作S110中选择离子水抽取时，去离子过滤器驱动操作S120可以包括用于控制施加到去离子过滤器130的操作，以在去离子过滤器130中产生矿质水，并将矿质水供给到离子水产生单元140。例如，相比于未流入去离子过滤器130的水（或原水），矿质水可对应经由去离子过滤器130的总溶解固体的下降率大于或等于约30%且小于约80%的水，而超纯水可对应经由去离子过滤器130的总溶解固体的下降率大于或等于约80%的水；但是本发明不限于此。
此外，如上所述，去离子过滤器130可配置成通过电渗析(ED)、电去离子(EDI)和电容去离子(CDI)中的任意一种，来去除水中所含的溶解固体（离子物质）。
下文将参考图15详细描述去离子过滤器驱动操作S120。所述去离子过滤器驱动操作S120可以包括在根据本发明的另一个方面的总溶解固体控制方法 S100’中。
包括在根据本发明的一个方面的水处理设备控制方法S100中的去离子过滤器驱动操作S120以及根据本发明的一个方面的总溶解固体控制方法S100'可以包括：固定电压施加操作S121，溶解固体去除操作S122，电流测量和流速测量操作S123，总溶解固体确定操作S124，总溶解固体对比操作S125，输入电流确定操作S126，以及输入电流施加操作S127。
所述固定电压施加操作S121可以配置成向去离子过滤器130施加预定的固定电压。此处，可以根据用户输入的总溶解固体的下降率来改变施加到去离子过滤器130的固定电压。根据本发明的一个示例性实施方式，由于施加了预定的固定电压，可以由去离子过滤器130中流动的电流容易地检测负载电阻，并且可以因此确定（测定）原水中的总溶解固体(TDS)。此外，不同于电压控制方法，由于施加了固定电压，不需要包括用于电压控制的复杂构造。可以通过控制单元200向去离子过滤器130施加固定电压。
溶解固体去除操作S122可以配置成使用固定电压以去除流入去离子过滤器130的原水中所含的溶解固体（离子物质）。去离子过滤器130可以使用电渗析、电去离子和/或电容去离子，以去除原水中所含的溶解固体。
电流测量和流速测量操作S123可以测量通过固定电压在去离子过滤器130中流动的电流的振幅，并且可以测量流入去离子过滤器130的原水的流速。可以将关于测得电流和流速的信息传输至控制单元200。
总溶解固体确定操作S124可配置成使用测得的电流振幅来确定原水中的总溶解固体。可以使用表格来确定总溶解固体，在所述表格中，连同总溶解固体描述原水的流速以及施加到去离子过滤器130的电压和电流。具体地，可以通过施加到去离子过滤器130的固定电压的振幅和去离子过滤器130中流动的电流的振幅来确定负载电阻的量级。此处，由于负载电阻的量级关于包括原水中的总溶解固体（即，离子物质）的量的信息，因此可以由负载电阻的量级确定原水中的离子（即，总溶解固体）的量。
此外，可以基于原水的流速和施加到去离子过滤器130的电压和电流，实验确定原水中所含的总溶解固体，并且结果可以如表所述（参见图13）。可以使用表格来确定流入原水中的总溶解固体，在所述表格中，连同总溶解固体描述原水的流速以及施加到去离子过滤器130的电压和电流。
总溶解固体对比操作S125可以配置成对原水的经确定的（经测量的）总 溶解固体和目标总溶解固体进行对比。确定经确定的总溶解固体是否与目标总溶解固体相等。如果所述经确定的总溶解固体与目标总溶解固体相等，可以使用控制了施加到去离子过滤器130的输入电流的反馈方法。
输入电流确定操作S126可配置成基于原水的经确定的（经测量的）总溶解固体和目标总溶解固体的对比结果，确定要施加到去离子过滤器130的电流的振幅。此外，可以基于测得的原水的流速以及原水的经确定的（经测量的）总溶解固体和目标总溶解固体的对比结果来确定施加到去离子过滤器130的电流，或者可以使用表格来确定总溶解固体，在所述表格中，连同总溶解固体描述原水的流速以及施加到去离子过滤器130的电压和电流。
如果经确定的总溶解固体大于目标总溶解固体，则输入电流可以设定成使得更大的电流可在去离子过滤器130中流动，从而增加原水中的总溶解固体的下降率（总溶解固体（离子物质）的去除率）。如果经确定的总溶解固体小于目标总溶解固体，则输入电流可以设定成使得较小的电流可在去离子过滤器130中流动，从而减小原水中的总溶解固体的下降率（总溶解固体（离子物质）的去除率）。
更具体地，可以基于表格来设定输入电流，在所述表格中，连同总溶解固体描述原水的流速以及施加到去离子过滤器130的电压和电流。
输入电流施加操作S127可以配置成通过脉冲宽度调制向去离子过滤器130施加预定的电流。所述脉冲宽度调制可以改变输入到去离子过滤器130的固定电压的输入周期并控制输入电流，同时将电压维持在恒定的水平。为了实现脉冲宽度调制，控制单元200可以包括切换元件（未示出）。控制单元200可以基于切换元件关闭的时间段，控制施加到去离子过滤器130的电流，并因此确定从原水去除的溶解固体（离子物质）。
以这种方式，去离子过滤器驱动操作S120可以配置成向去离子过滤器130施加预定的固定电压，并通过脉冲宽度调制控制施加到去离子过滤器130的输入电流。
同时，包括根据本发明的一个方面的总溶解固体控制设备的水处理设备可以包括如上所述的总溶解固体控制设备（图11的100’）。
虽然已经结合示例性实施方式展示并描述了本发明，但是对本领域技术人员显而易见的是，在不背离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改和变化。