KR20170073908A - 가열장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급수장치에서, 정수를 가열하여 온수를 공급하기 위한 가열장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 가열장치는 물을 가열하는 히터, 상기 히터에 흐르는 물의 양을 조절하기 위한 밸브 및 외부조작에 의해 고온모드가 입력되면, 상기 밸브를 미리 설정된 제1개도율로 개방시키고, 저온모드가 입력되면, 상기 밸브를 미리 설정된 제2개도율로 개방시키는 제어부를 포함하며, 상기 제1개도율은 상기 제2개도율보다 작은 값을 가질 수 있다.

Description

가열장치 및 그 제어방법 {HEATING DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 가열장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 급수장치에서, 정수를 가열하여 온수를 공급하기 위한 가열장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

정수기나 냉온수기와 같은 급수장치에서, 온수를 공급하기 위한 방식으로, 온수조에 저장된 다량의 정수를 시즈히터로 가열한 후, 사용자가 취수를 할 때, 그 물의 일부를 공급하는 방식이 사용되고 있다. 또한, 최근에는 사용자가 취수를 할 때, 소량의 정수를 세라믹히터와 같이 순간적으로 가열될 수 있는 히터로 가열하면서 공급하는 방식도 사용되고 있다.

하지만, 종래에는 약 90℃ 이상으로 그 온도가 고정된 고온의 온수밖에 얻을 수 없는 단점이 있었다. 이러한 단점은 예를 들어, 어린아이의 분유를 탈 때, 일단 고온의 온수를 받은 후, 이를 어린아이가 먹기에 적절한 온도로 식히는 과정을 별도로 거쳐야 하는 등의 불편함으로 나타날 수 있다.

상기한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 다양한 온도의 온수를 취수할 수 있는 가열장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 가열장치는 물을 가열하는 히터, 상기 히터에 흐르는 물의 양을 조절하기 위한 밸브 및 외부조작에 의해 고온모드가 입력되면, 상기 밸브를 미리 설정된 제1개도율로 개방시키고, 저온모드가 입력되면, 상기 밸브를 미리 설정된 제2개도율로 개방시키는 제어부를 포함하며, 상기 제1개도율은 상기 제2개도율보다 작은 값을 가질 수 있다.

여기에, 상기 히터로부터 유출되는 물의 온도를 측정하는 출수온도센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 고온모드나 저온모드가 입력된 경우, 상기 출수온도센서가 측정한 온도가 그 모드에서 각각 미리 설정된 온도보다 높으면, 상기 밸브의 개도율을 증가시키고, 상기 미리 설정된 온도보다 낮으면, 상기 밸브의 개도율을 감소시키며, 상기 고온모드에서 미리 설정된 온도는 상기 저온모드에서 미리 설정된 온도보다 높을 수 있다.

이때, 상기 히터로 유입되는 물의 온도를 측정하는 입수온도센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 입수온도센서가 측정한 온도가 높아질수록 상기 밸브의 개도율을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 히터에 흐르는 물의 양을 측정하는 유량센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 유량센서가 측정한 유량이 미리 설정된 안전유량보다 적으면, 상기 히터의 작동을 정지시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 가열장치 제어방법은 외부조작에 의해 고온모드나 저온모드가 입력되면, 히터를 작동시키는 단계, 상기 고온모드가 입력되었는지, 상기 저온모드가 입력되었는지를 판단하는 단계, 상기 고온모드가 입력된 경우, 상기 히터에 흐르는 물의 양을 조절하기 위한 밸브를 미리 설정된 제1개도율로 개방시키고, 상기 저온모드가 입력된 경우, 상기 밸브를 미리 설정된 제2개도율로 개방시키는 단계를 포함하며, 상기 제1개도율은 상기 제2개도율보다 작은 값을 가질 수 있다.

여기에, 상기 고온모드나 저온모드가 입력된 경우, 상기 히터로부터 유출되는 물의 온도가 그 모드에서 각각 미리 설정된 온도보다 높으면, 상기 밸브의 개도율을 증가시키고, 상기 미리 설정된 온도보다 낮으면, 상기 밸브의 개도율을 감소시키며, 상기 고온모드에서 미리 설정된 온도는 상기 저온모드에서 미리 설정된 온도보다 높을 수 있다.

이때, 상기 히터로 유입되는 물의 온도가 높아질수록 상기 밸브의 개도율을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 히터에 흐르는 물의 양이 미리 설정된 안전유량보다 적으면, 상기 히터의 작동을 정지시킬 수 있다.

본 발명에 따른 가열장치 및 그 제어방법은 사용자가 선택한 모드에 따라, 히터에 흐르는 물의 양을 다양하게 조절함으로써, 히터로부터 유출되는 물의 온도를 다양하게 조절할 수 있다.

또한, 각 모드에서, 히터로부터 유출되는 물이나 히터로 유입되는 물의 온도변화에 따라, 히터에 흐르는 물의 양도 변화시킴으로써, 히터로부터 유출되는 물의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가열장치의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가열장치에서, 고온모드가 선택된 경우, 시간에 따른 유량과 출수온도를 측정한 그래프이며,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가열장치에서, 저온모드가 선택된 경우, 시간에 따른 유량과 출수온도를 측정한 그래프이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가열장치(100)의 개념도이다.

도 1을 참조하면, 가열장치(100)는 밸브(110), 입수온도센서(120), 유량센서(130), 히터(140), 출수온도센서(150) 및 제어부(160)를 포함한다.

밸브는(110) 제어부(160)에 의해 개방되어, 그 개도율이 조절되며, 이를 통해 히터(140)에 흐르는 물의 양이 조절된다.

입수온도센서(120)는 히터(140)로 유입되는 물의 온도를 측정한다. 입수온도센서(120)에 의해 측정된 입수온도는 제어부(160)로 전송된다.

유량센서(130)는 히터(140)에 흐르는 물의 양을 측정한다. 유량센서(130)에 의해 측정된 유량은 제어부(160)로 전송된다.

히터(140)는 제어부(160)에 의해 작동되어, 물을 가열한다. 이러한 히터(140)는 예를 들어, 세라믹히터로 이루어질 수 있고, 그 밖에 종래 알려진 다른 방식의 히터로 이루어질 수도 있다.

출수온도센서(150)는 히터(140)로부터 유출되는 물의 온도를 측정한다. 출수온도센서(150)에 의해 측정된 출수온도는 제어부(160)로 전송된다.

제어부(160)는 앞서 설명한 바와 같이, 밸브(110)를 개방시키고, 히터(140)를 작동시킨다. 이때, 사용자가 고온모드나 저온모드를 선택하면, 제어부(160)는 어떤 모드가 입력되었는지를 판단하여, 해당하는 모드에 따라, 밸브(110)의 개도율을 조절한다. 또한, 제어부(160)는 입수온도센서(120)로부터 전송받은 입수온도, 유량센서(130)로부터 전송받은 유량 및 출수온도센서(150)로부터 전송받은 출수온도에 따라, 밸브(110)의 개도율을 증가시키거나 감소시키고, 히터(140)를 작동시키거나 정지시킨다.

이하, 제어부(160)가 밸브(110)를 개방시키고, 히터(140)를 작동시키는 방법에 대해 설명한다.

먼저, 사용자가 고온모드와 저온모드 중 고온모드를 선택하면, 제어부(160)는 히터(140)를 작동시키고, 밸브(110)를 미리 설정된 제1개도율로 개방시킨다. 밸브(110)를 통과한 물은 히터(140)로 유입되어, 히터(140)에서 가열되면서, 히터(140)로부터 유출된다.

이때, 출수온도가 미리 설정된 제1설정온도보다 높으면, 제어부(160)는 밸브(110)의 개도율을 제1개도율보다 증가시킨다. 이에 의하면, 동일한 발열량으로 작동하는 히터(140)에 더 많은 양의 물이 흐르면서 가열되기 때문에, 출수온도를 상대적으로 낮출 수 있다. 반대로, 출수온도가 제1설정온도보다 낮으면, 제어부(160)는 밸브(110)의 개도율을 제1개도율보다 감소시켜, 출수온도를 상대적으로 높일 수 있다. 여기서, 제1설정온도는 예를 들어, 약 90℃일 수 있으며, 제어부(160)는 출수온도가 제1설정온도보다 높을수록 밸브(110)의 개도율을 더 많이 증가시킬 수 있고, 출수온도가 제1설정온도보다 낮을수록 밸브(110)의 개도율을 더 많이 감소시킬 수 있다.

또한, 제어부(160)는 입수온도를 함께 고려하여, 밸브(110)의 개도율을 조절할 수 있다. 즉, 출수온도가 같더라도, 입수온도가 높아질수록 밸브(110)의 개도율을 증가시키고, 입수온도가 낮아질수록 밸브(110)의 개도율을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 출수온도가 90℃인 경우, 입수온도가 25℃에서 20℃로 낮아지면, 히터(140)에 동일한 양의 물이 흐를 때, 출수온도가 90℃보다 더 낮아질 수 있다. 이때, 제어부(160)는 밸브(110)의 개도율을 감소시켜, 출수온도가 낮아지는 것을 방지함으로써, 출수온도를 90℃로 계속 유지할 수 있다. 이에 의하면, 변화된 입수온도가 출수온도에 영향을 미쳐 출수온도도 변화한 후에 그 유량을 조절하여 다시 출수온도를 제1설정온도로 맞추는 것과 비교할 때, 출수온도가 변화하기 전에 미리 그 유량을 조절함으로써, 출수온도를 보다 일정하게 유지할 수 있다.

한편, 가열장치(100)로 물을 공급하는 장치에 결함이 발생하거나, 가열장치(100)가 작동하는 중에 그와 연결된 다른 장치로도 물이 공급되면, 가열장치(100)에 흐르는 물의 양이 지나치게 줄어들 수 있다. 이 경우에는 제어부(160)가 밸브(110)의 개도율을 증가시키더라도, 히터(140)에 흐르는 물의 양이 증가할 수 없으므로, 히터(140)가 과열되어 가열장치(100)의 전체적인 내구성이 저하되거나, 출수온도가 지나치게 높아져 사용자의 안전에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 히터(140)에 흐르는 물의 양이 미리 설정된 안전유량보다 적으면, 제어부(160)가 히터(140)의 작동을 정지시킴으로써, 상기 문제점들을 방지할 수 있다. 여기서, 안전유량은 예를 들어, 밸브(110)가 제1개도율로 개방되었을 때 히터(140)에 흐르는 물의 양의 약 0.6배인 값을 가질 수 있다.

또한, 제어부(160)는 히터(140)를 최대출력으로 작동시키기 전에, 히터(140)를 최대출력보다 낮은 출력으로 일정시간 동안 먼저 작동시킬 수 있다. 이에 의하면, 히터(140)의 작동이 정지된 상태에서 급격하게 최대출력으로 작동시키는 것과 비교할 때, 히터(140)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가열장치(100)에서, 고온모드가 선택된 경우, 시간에 따른 유량과 출수온도를 측정한 그래프이다.

도 2를 참조하면, A 구간은 앞서 설명한 바와 같이, 히터(140)가 최대출력보다 낮은 출력으로 먼저 작동되는 구간이다. B 구간에서는 히터(140)가 최대출력으로 작동된다. 또한, 밸브(110)가 제1개도율로 개방되면서, 유량이 점점 증가한다. C 구간부터는 앞서 설명한 바와 같이, 제어부(160)가 입수온도, 유량 및 출수온도에 따라, 밸브(110)의 개도율을 증가시키거나 감소시키고, 히터(140)를 작동시키거나 정지시킴으로써, 출수온도를 제1설정온도로 맞출 수 있다. 도 2에서, 유량과 출수온도의 구체적인 값 및 그래프의 기울기 등은 예시적인 것으로, 이는 설계조건이나 사용조건에 따라 달라질 수 있다.

이와 달리, 사용자가 고온모드와 저온모드 중 저온모드를 선택하면, 제어부(160)는 밸브(110)를 미리 설정된 제2개도율로 개방시킨다. 여기서, 제2개도율은 제1개도율보다 큰 값을 가지며, 예를 들어, 밸브(110)가 최대로 개방되었을 때의 값일 수 있다. 따라서, 고온모드가 선택되어 밸브(110)가 제1개도율로 개방된 것과 비교할 때, 히터(140)에 더 많은 양의 물이 흘러, 그 출수온도가 낮은 저온의 물을 얻을 수 있다.

이때에도, 출수온도가 미리 설정된 제2설정온도보다 높으면, 제어부(160)가 밸브(110)의 개도율을 제2개도율보다 증가시켜, 출수온도를 상대적으로 낮출 수 있고, 출수온도가 제2설정온도보다 낮으면, 제어부(160)가 밸브(110)의 개도율을 제2개도율보다 감소시켜, 출수온도를 상대적으로 높일 수 있으며, 이를 통해 출수온도를 제2설정온도로 맞출 수 있다.

또한, 제어부(160)는 출수온도가 같더라도, 입수온도가 높아질수록 밸브(110)의 개도율을 증가시키고, 입수온도가 낮아질수록 밸브(110)의 개도율을 감소시킴으로써, 출수온도를 보다 일정하게 유지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가열장치(100)에서, 저온모드가 선택된 경우, 시간에 따른 유량과 출수온도를 측정한 그래프이다.

도 3을 참조하면, D 구간에서는 밸브(110)가 제2개도율로 개방되면서, 유량이 점점 증가한다. 또한, 히터(140)가 작동된다. 그 결과, E 구간에서 출수온도가 점점 증가하게 된다. F 구간부터는 앞서 설명한 바와 같이, 제어부(160)가 입수온도, 유량 및 출수온도에 따라, 밸브(110)의 개도율을 증가시키거나 감소시키고, 히터(140)를 작동시키거나 정지시킴으로써, 출수온도를 제2설정온도로 맞출 수 있다. 도 3에서, 유량과 출수온도의 구체적인 값 및 그래프의 기울기 등 역시 예시적인 것으로, 이는 설계조건이나 사용조건에 따라 달라질 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 예를 들어, 유량센서(130)는 히터(140)에 흐르는 물의 양을 측정할 수만 있다면, 입수온도센서(120) 이전에 설치되는 등과 같이, 다른 위치에 설치될 수도 있다. 또한, 상기 실시예에서는 고온모드와 저온모드로 두 개의 모드만 예시하였으나, 세 개 이상의 모드가 적용될 수도 있고, 그에 따라, 제3개도율, 제4개도율, 제3설정온도 또는 제4설정온도 등이 더 추가될 수도 있다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (8)

1. 물을 가열하는 히터,
   상기 히터에 흐르는 물의 양을 조절하기 위한 밸브 및
   외부조작에 의해 고온모드가 입력되면, 상기 밸브를 미리 설정된 제1개도율로 개방시키고, 저온모드가 입력되면, 상기 밸브를 미리 설정된 제2개도율로 개방시키는 제어부를 포함하며,
   상기 제1개도율은 상기 제2개도율보다 작은 값을 갖는 가열장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 히터로부터 유출되는 물의 온도를 측정하는 출수온도센서를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 고온모드나 저온모드가 입력된 경우, 상기 출수온도센서가 측정한 온도가 그 모드에서 각각 미리 설정된 온도보다 높으면, 상기 밸브의 개도율을 증가시키고, 상기 미리 설정된 온도보다 낮으면, 상기 밸브의 개도율을 감소시키며,
   상기 고온모드에서 미리 설정된 온도는 상기 저온모드에서 미리 설정된 온도보다 높은 가열장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 히터로 유입되는 물의 온도를 측정하는 입수온도센서를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 입수온도센서가 측정한 온도가 높아질수록 상기 밸브의 개도율을 증가시키는 가열장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 히터에 흐르는 물의 양을 측정하는 유량센서를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 유량센서가 측정한 유량이 미리 설정된 안전유량보다 적으면, 상기 히터의 작동을 정지시키는 가열장치.
5. 외부조작에 의해 고온모드나 저온모드가 입력되면, 히터를 작동시키는 단계,
   상기 고온모드가 입력되었는지, 상기 저온모드가 입력되었는지를 판단하는 단계,
   상기 고온모드가 입력된 경우, 상기 히터에 흐르는 물의 양을 조절하기 위한 밸브를 미리 설정된 제1개도율로 개방시키고, 상기 저온모드가 입력된 경우, 상기 밸브를 미리 설정된 제2개도율로 개방시키는 단계를 포함하며,
   상기 제1개도율은 상기 제2개도율보다 작은 값을 갖는 가열장치 제어방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 고온모드나 저온모드가 입력된 경우, 상기 히터로부터 유출되는 물의 온도가 그 모드에서 각각 미리 설정된 온도보다 높으면, 상기 밸브의 개도율을 증가시키고, 상기 미리 설정된 온도보다 낮으면, 상기 밸브의 개도율을 감소시키며,
   상기 고온모드에서 미리 설정된 온도는 상기 저온모드에서 미리 설정된 온도보다 높은 가열장치 제어방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 히터로 유입되는 물의 온도가 높아질수록 상기 밸브의 개도율을 증가시키는 가열장치 제어방법.
8. 제5항에 있어서,
   상기 히터에 흐르는 물의 양이 미리 설정된 안전유량보다 적으면, 상기 히터의 작동을 정지시키는 가열장치 제어방법.

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