KR101059879B1

KR101059879B1 - 히터 및 온수공급장치

Info

Publication number: KR101059879B1
Application number: KR1020090096919A
Authority: KR
Inventors: 이태희
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2011-08-29
Also published as: EP2489966A2; US20120195577A1; EP2489966B1; WO2011046335A2; WO2011046335A3; KR20110039885A; EP2489966A4

Abstract

본 발명은 히터 및 이를 구비한 온수공급장치에 관한 것이다. 본 발명은, 물수용체의 입구와 출구를 근거리에 배치하여 온도안정부를 형성함으로써, 상기 입구를 통해 물수용체의 수로로 유입되는 냉수가 상기 물수용체의 출구를 통해 배출될 온수를 적정온도로 냉각시켜 온수가 적정온도 이상으로 과열되는 방지할 수 있고 이를 통해 상기 물수용체의 물의 온도가 과열됨에 따라 발열체의 열선이 가열되어 그 열선이 한계온도 이상으로 상승하면서 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

히터, 열선, 과열, 온도안정

Description

히터 및 온수공급장치{HEATER AND HOT WATER SUPPLYING DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 냉장고 또는 정수기에 구비되는 온수공급용 히터에 관한 것으로, 특히 히터가 온수에 의해 역으로 가열되는 것을 방지할 수 있는 히터 및 이를 구비한 온수공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 냉매가 압축 - 응축 - 팽창 - 증발하는 냉동사이클을 반복함에 따라 고내를 저온화시켜 음식물을 일정기간 동안 신선하게 유지시켜 주거나 또는 냉동시키는 장치로서 생활에 있어서의 필수품 중 하나이다.

최근 출시되고 있는 대형 냉장고는, 냉장고의 도어를 열지 않고 내부의 얼음 또는 물을 취출할 수 있는 디스펜서를 구비하고 있다. 상기 디스펜서는 도어를 열지 않고 내부의 물 또는 얼음을 취출할 수 있기 때문에 냉장고 내부의 냉기가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 사용자에게 사용의 편의성을 제공할 수 있는 장점이 있다. 특히, 온수 공급이 가능한 디스펜서(이하, 온수용 디스펜서로 약칭함)는 이용자가 편리하게 차를 타 마실 수 있어 사무실이나 기타 공공시설에 널리 비치되고 있다.

상기 온수용 디스펜서가 구비된 냉장고는, 상기 디스펜서의 온수취출관과 급수관의 사이에 온수관이 연결되고, 상기 온수관을 가열하기 위한 히터가 상기 도어에 설치되어 있다.

상기와 같은 종래의 냉장고는 상수원과 연결되는 급수관을 통해 물이 공급되면 상기 급수관에 설치되는 전환밸브를 통해 물이 온수관으로 유입되고, 이 물은 상기 히터를 거치면서 순간적으로 가열되어 상기 온수취출관을 통해 디스펜서로 취출되고 있다.

상기 히터는 다양한 형태가 알려져 있으나, 최근에는 물을 수용하는 넓은 박스모양으로 된 물수용통의 개구측을 열선이 내장된 열판으로 복개하여 그 물수용통에 담긴 물이 열판에 접촉되어 가열되도록 하는 소위 '열판 접촉식 히터'가 알려져 있다. 이 경우, 상기 물수용통의 물이 골고루 가열되도록 하기 위해서는 상기 물수용통에 지그재그 형상으로 수로(水路)를 형성하여 상기 물수용통의 물과 열판 사이의 접촉면적을 넓히는 방식이 적용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 온수용 디스펜서의 히터는, 상기 수로의 입구와 출구가 상기 물수용통의 양단에 구비되어 물이 유입되는 입구와 물이 유출되는 출구 사이의 거리가 멀리 떨어지게 된다. 이에 따라 물이 흐르는 수로, 특히 수로의 출구측이 막히면 그 수로에서 증기가 발생되어 물이 오히려 열판을 가열시켜 열선이 손상될 수 있다. 통상 디스펜서의 히터는 온수의 배출온도가 95℃ 내외가 되도록 설계되어 있으나 온수의 배출온도가 가령 100℃ 이상이 되면 히터는 열점핑 현상이 발생되어 열선온도가 급격하게 상승하게 되고 결국 열선이 파손되는 문제가 발생될 수 있다.

본 발명의 목적은, 히터로 유입되는 저온의 물을 이용하여 배출될 온수의 열을 적정하게 냉각시켜 히터가 과열되는 것을 방지할 수 있는 디스펜서의 히터를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 물이 흐를 수 있도록 입구와 출구를 갖는 수로(水路)가 적어도 한 개 이상 형성되는 물수용체; 및 상기 물수용체의 수로를 흐르는 물이 가열되도록 상기 물수용체에 결합되는 발열체;를 포함하고, 상기 수로는 그 입구에서 중간까지의 제1 구간과 그 중간에서 출구까지의 제2 구간이 서로 열교환되도록 형성되는 히터가 제공된다.

여기서, 상기 수로의 입구에서 출구까지의 직선 거리가 상기 입구 또는 출구 에서 그 입구와 출구의 중간까지의 직선 거리보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 수로는 그 제1 구간의 적어도 일부와 제2 구간의 적어도 일부 사이의 직각방향 간격은 상기 입구와 출구 사이의 직각방향 간격보다 넓게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 수로는 그 입구에서 출구까지의 구간 중에 적어도 일부의 구간은 지그재그 또는 나선형으로 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 발열체는 상기 물수용체의 수로 전체를 수용하도록 형성되거나 또는 상기 발열체는 상기 물수용체의 수로 중에서 입구와 출구 부위는 수용하지 않도록 형성될 수 있다.

그리고 상기 물수용체는 판형으로 형성되어 그 일측면에 상기 수로가 홈 모양으로 형성되고, 상기 발열체는 판형으로 형성되어 상기 물수용체의 수로가 형성된 일측면에 결합될 수 있다.

여기서, 상기 물수용체는 내부공간을 갖는 관 형상으로 형성되고, 상기 발열체는 상기 물수용체의 외주면에 감기도록 형성되며, 상기 물수용체에는 그 상단에서 소정의 깊이까지 입구가 삽입되는 동시에 그 입구의 일측에 상기 내부공간에 연통되도록 출구가 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 히터 및 온수공급장치는, 상기 물수용체의 입구와 출구를 근거리에 배치하여 온도안정부를 형성함으로써, 상기 입구를 통해 물수용체의 수로로 유입되는 냉수가 상기 물수용체의 출구를 통해 배출될 온수를 적정온도로 냉각시켜 온수가 적정온도 이상으로 과열되는 방지할 수 있고 이를 통해 상기 물수용체의 물의 온도가 과열됨에 따라 발열체의 열선이 가열되어 그 열선이 한계온도 이상으로 상승하면서 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 히터 및 이를 구비한 온수공급장치를 첨부도면에 도시된 냉장고의 일실시예를 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 히터가 구비된 냉장고를 보인 정면도이고, 도 2는 도 1에 따른 냉장고에서 히터를 분해하여 보인 사시도이며, 도 3은 도 2에 따른 히터를 조립하여 보인 사시도이고, 도 4는 도 2에 따른 히터의 평면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 디스펜서용 히터를 갖는 냉장고는, 냉동실을 개폐하는 냉동실 도어(1)와, 냉장실을 개폐하는 냉장실 도어(2)와, 외부로부터 물을 공급받는 급수관(3)과, 상기 냉동실 도어(1)의 내측에 형성되어 상기 급수관(3)으로부터 공급된 물을 가열하는 히터(100)와, 상기 히터(100)에 의해 가열된 온수를 취출하거나 또는 냉수를 취출할 수 있도록 하는 디스펜서(4)가 포함된다. 그리고 상기 급수관(3)의 상단에는 상기 급수관(3)으로부터 공급된 물을 냉수 또는 온수용으로 분리하여 냉수관(5) 또는 온수관(6)으로 분배시키는 전환밸브(7)가 구비된다.

상기 히터(100)는 냉장고의 종류에 따라 상기 디스펜서의 상측에 설치될 수도 있고, 경우에 따라서는 상기 디스펜서의 하측에 설치될 수도 있다. 본 실시예는 상기 히터가 디스펜서의 하측에 설치된 예를 보인 것이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 히터(100)는, 물이 흐를 수 있도록 입구(112)와 출구(113)를 갖는 수로(水路)(111)가 형성되는 물수용체(110)와, 상기 물수용체(110)에 결합되어 그 물수용체(110)의 수로(111)를 흐르는 물이 가열되도록 하는 발열체(120)를 포함한다.

상기 물수용체(110)는 대략 직육면체 형상으로 형성되고, 그 일측면, 예를 들어 접촉면(110a)에는 상기 수로(111)가 지그재그 형상 또는 도면으로 도시하지는 않았으나 나선 형상으로 형성된다. 그리고 상기 수로(111)의 입구(112)와 출구(113)는 그 수로(111)로 유입되는 물과 상기 수로(111)에서 유출되는 물이 서로 열교환될 수 있을 정도로 상기 물수용체(110)의 동일 측면에서 서로 근접되게 형성된다.

상기 수로(111)는 그 입구(112)에서 출구(113)까지 한 개의 수로(111)를 이루도록 상기 물수용체(110)의 일측면, 즉 접촉면(110a) 전체에 걸쳐 형성되고, 그 입구(112)에서 중간까지의 제1 구간(A)과 그 중간에서 출구까지의 제2 구간(B)이 서로 열교환되도록 형성된다. 즉, 도 4에서와 같이 상기 제1 구간(A)은 입구(112)에서 일정 구간까지는 굴곡구간을 형성하는 반면 나머지 구간에서는 상기 물수용체(110)의 가장자리를 지나는 직선구간을 형성한다. 그리고 상기 제2 구간(B)은 상기 발열체(120)와 가급적 넓은 면적에서 접촉될 수 있도록 수회 절곡되어 지그재그 모양의 굴곡구간으로 형성된다.

여기서 상기 제2 구간(B)의 출구측 구간(D)은 상기 제1 구간(A)의 입구측 구간(C), 즉 제1 구간(A)의 굴곡구간과 평행하게 형성되는 것이 상기 제1 구간(A)의 입구측 구간(C)을 통해 유입되는 냉수와 상기 제2 구간(B)의 출구측 구간(D)을 통해 유출되는 온수가 서로 열교환될 수 있도록 하여 온도안정부(115)를 이루도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 상기 수로(111)는 그 입구(112)에서 출구(113)까지의 직선 거리(L1)가 상기 입구(112) 또는 출구(113)에서 그 입구(112)와 출구(113)의 대략 중간까지의 직선 거리(본 실시예에서는 출구를 기준으로한 거리)(L2)보다 짧게 형성되거나 또는, 상기 수로(111)는 그 제1 구간(A)의 적어도 일부와 제2 구간(B)의 적어도 일부 사이의 직각방향 간격은 상기 입구(112)와 출구(113) 사이의 직각방향 간격보다 넓게 형성될 수 있다.

상기 발열체(120)는 도 2 내지 도 4에서와 같이 상기 물수용체(110)의 수로(111) 전체를 수용할 수 있는 넓이로 형성될 수 있다. 즉, 상기 발열체(120)는 상기 물수용체(110)의 접촉면(110a) 넓이와 동일한 넓이를 가지는 육면체 또는 박판 형상으로 형성되고, 그 내부에는 열선(121)이 상기 물수용체(110)의 수로(111) 전체, 즉 제1 구간(A)의 입구측 구간(C)과 제2 구간(B)의 출구측 구간(D)까지를 포괄할 수 있는 면적에 걸쳐 매립될 수 있다. 즉, 상기 열선(121)이 상기 물수용체(110)의 온도안정부(115)를 포괄할 수 있는 넓이를 갖도록 매립될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 히터가 구비된 냉장고는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 사용자가 디스펜서(4)를 이용하여 온수를 선택하게 되면, 상기 급수관(3)을 통해 물이 냉장고의 안쪽으로 안내된다. 그러면 냉장고의 안쪽으로 안내되 는 물이 그 냉장고의 내부에 마련된 히터(100)를 지나면서 가열되어 온수로 저장되거나 곧바로 디스펜서(4)를 통해 공급된다.

이때, 상기 히터(100)는 그 히터(100)를 지나는 물이 상기 히터(100)와 원활하게 열교환될 수 있도록 수로(111)를 지그재그 형상으로 형성함에 따라 자칫 수로(111)가 막히거나 또는 다른 이유로 인해 수로(111)내 물의 온도가 설계온도, 즉 95℃내외의 적정온도 이상으로 상승하게 되어 증기가 발생하게 되고, 이 증기가 오히려 발열체(120)를 가열시켜 그 발열체(120)의 내부에 내장된 열선(121)의 온도를 급격하게 상승시키면서 열선이 파손될 수 있다.

하지만, 본 발명에서와 같이 상기 물수용체(110)의 입구(112)와 출구(113)를 근거리에 배치하여 소위 온도안정부(115)를 구비할 경우, 상기 입구(112)를 통해 온수관(6)에서 물수용체(110)의 수로(111)로 유입되는 냉수가 상기 물수용체(110)의 출구(113)를 통해 온수취출관(8)으로 배출될 온수를 적정온도로 냉각시켜 온수가 적정온도 이상으로 과열되는 방지할 수 있다.

이를 통해 상기 물수용체(110)의 물의 온도가 과열됨에 따라 발열체(120)의 열선(121)이 가열되어 상기 열선(121)이 한계온도 이상으로 상승하면서 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 히터에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 발열체(120)의 열선(121)이 상기 물수용체(110)의 수로(111) 전체, 즉 온도안정부(115)를 포괄할 수 있도록 배열되는 것이나, 본 실시예는 도 5에서와 같이 상기 발열체(120)의 열선(121)이 상기 물수용 체(110)의 수로(111) 일부 영역에 대해서는 수용되지 않도록, 즉 상기 수로(111)의 온도안정부(115) 영역은 열선(121)과 대응하지 않도록 하여 물이 과열되는 것을 방지되도록 하는 것이다.

이를 위해, 상기 물수용체(110)는 전술한 실시예와 동일한 형상으로 형성하는 반면, 상기 발열체(120)는 그 내부에 내장하는 열선이 전술한 실시예와 달리 상기 물수용체(120)의 입구측 구간(C)과 출구측 구간(D)은 포괄하지 않도록 배열되는 것이다. 이를 통해, 상기 출구측 구간(D)의 물이 열선(121)에 의해 신속하게 가열되지 않고 지연되어 가열되도록 하여 특히 과열되기 쉬운 구간의 온도를 적정수준으로 유지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 의한 디스펜서의 히터에 대한 또다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예들에서는 상기 히터(100)가 플레이트 모양으로 형성되는 것이나, 본 실시예는 도 6 및 도 7에서와 같이 상기 히터(200)가 튜브 형상으로 형성되는 것이다.

예를 들어, 도 6에서와 같이 본 실시예에 의한 히터(200)는, 상기 물수용체(210)가 수로를 이루도록 내부공간(211)을 갖는 관 형상으로 형성되고, 상기 발열체(220)는 상기 물수용체(210)의 외주면에 감기도록 밴드형상으로 형성된다.

상기 물수용체(210)는 그 내부공간(211)의 상단이 개구되고, 그 개구단에는 캡(212)이 복개되어 결합된다. 그리고 상기 캡(212)의 중앙에는 온수관(미도시)과 내부공간을 연통시키는 입구(213)가 형성되며, 그 입구(213)의 일측에는 그 내부공 간(211)과 온수취출관(미도시)을 연통시키는 출구(214)가 형성된다.

상기 입구(213)는 온수관(6)을 통해 유입되는 물이 상기 물수용체(210)의 내부공간(211) 바닥까지 안내될 수 있도록 관 형상으로 연장 형성되어 상기 내부공간(211)의 출구단이 소정 깊이까지 삽입된다.

상기 출구(214)는 상기 입구(213)를 통해 내부공간(211)으로 유입된 물이 그 내부공간(211)에서 발열체(220)와 충분히 열교환될 수 있도록 그 입구단은 캡(212)의 저면에 위치하도록 형성된다.

여기서, 상기 입구(213)와 출구(214)는 서로간의 열전달면적을 넓힐 수 있도록 도 7에서와 같이 상기 캡(212)에는 입구(213)와 출구(214)가 연결된 수로(216)가 지그재그 형상 또는 나선형상으로 이루어져 서로 열교환되도록 하는 온도안정부(215)가 형성될 수 있다.

그리고, 상기 발열체(220)는 도 6에서와 같이 상기 물수용체(210)의 외주면 전체, 즉 상기 캡(212)의 영역까지 구비될 수도 있지만, 도 7에서와 같이 상기 캡(212)의 영역은 발열체(220)가 구비되지 않도록 할 수도 있다.

본 실시예에 대한 기본적인 작용 효과는 전술한 실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 생략한다.

다만, 이 경우 상기 물수용체는 커버가 상측에 위치하도록 수직으로 세워 설치하게 됨에 따라 온수가 신속하게 상측으로 이동하여 상측에서의 열펌핑 현상이 발생할 우려가 전술한 플레이트 형상의 히터에 비해 더 클 수 있다. 따라서 본 발명에서와 같이 커버에 온도안정부가 형성될 경우 히터의 과열을 방지하는데 더욱 효과적일 수 있다.

본 발명에 의한 히터는, 앞서 설명한 냉장고 뿐만 아니라 정수기 등에도 동일하게 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 히터가 구비된 냉장고를 보인 정면도,

도 2는 도 1에 따른 냉장고에서 히터를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 도 2에 따른 히터를 조립하여 보인 사시도,

도 4는 도 2에 따른 히터의 평면도,

도 5는 도 2에 따른 히터의 다른 실시예를 보인 평면도,

도 6 및 도 7은 도 1에 따른 냉장고의 히터에 대한 다른 실시예들을 보인 정면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 냉동실 도어 3 : 급수관

4 : 디스펜서 6 : 온수관

7 : 전환밸브 8 : 온수취출관

100 : 히터 110 : 물수용체

111 : 수로 112 : 입구

113 : 출구 115 : 온도안정부

120 : 발열체 121 : 열선

Claims

물이 흐를 수 있도록 입구와 출구를 갖는 수로(水路)가 적어도 한 개 이상 형성되는 물수용체; 및

상기 물수용체의 수로를 흐르는 물이 가열되도록 상기 물수용체에 결합되는 발열체;를 포함하고,

상기 수로는 그 입구에서 중간까지의 제1 구간과 그 중간에서 출구까지의 제2 구간이 서로 열교환되도록 온도안정부가 형성되는 히터.
제1항에 있어서,

상기 수로의 입구에서 출구까지의 직선 거리가 상기 입구 또는 출구에서 그 입구와 출구의 중간까지의 직선 거리보다 짧게 형성되는 히터.
제2항에 있어서,

상기 수로는 그 제1 구간과 제2 구간 사이의 직각방향 간격이 상기 입구와 출구 사이의 직각방향 간격보다 넓은 영역이 적어도 일부 형성되는 히터.
제1항에 있어서,

상기 수로는 그 입구에서 출구까지의 구간 중에 적어도 일부의 구간은 지그재그 또는 나선형으로 형상으로 형성되는 히터.
제1항에 있어서,

상기 발열체는 상기 온도안정부의 적어도 일부를 수용하도록 형성되는 히터.
제1항에 있어서,

상기 발열체는 상기 온도안정부는 수용하지 않도록 형성되는 히터.
제1항에 있어서,

상기 물수용체는 판형으로 형성되어 그 일측면에 상기 수로가 홈 모양으로 형성되고, 상기 발열체는 판형으로 형성되어 상기 물수용체의 수로가 형성된 일측면에 결합되는 히터.
제1항에 있어서,

상기 물수용체는 내부공간을 갖는 관 형상으로 형성되고, 상기 발열체는 상기 물수용체의 외주면에 감기도록 형성되며,

상기 물수용체에는 그 상단에서 소정의 깊이까지 입구가 삽입되는 동시에 그 입구의 일측에는 상기 내부공간에 연통되도록 출구가 형성되는 히터.
도어를 열지 않고 온수를 취출하도록 디스펜서가 부가된 온수공급장치에 있어서,

상기 온수공급장치의 내부에 설치되어 물을 가열하는 히터가 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항으로 이루어지는 온수공급장치.