KR20080078637A - 가전 기기를 위한 액체가열 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가전 기기의 액체 가열 장치(11)에 관한 것인데, 이러한 장치는 본체(1), 상기 본체(1)의 반대 면에 놓이는 보완 부재(3) 및 상기 보완 부재(3)와 상기 본체(1) 사이에 존재하는 액체 순환 채널(4)을 포함하고, 상기 채널은 액체 저장소에 연결되도록 설계되는 입구(5)와 가열된 액체를 토출하도록 설계되는 토출구(6)를 형성하는 두 개의 단부를 가지고, 상기 보완 부재(3)은 상기 채널을 따라 이동하는 액체의 가열을 가능하게 하기 위하여 설치되는 가열 저항체(2)를 가진다. 상기 채널(4)은 그의 입구(5)보다 상기 채널의 출구(6)에 더 근접되고 상기 출구(6)로부터 이격되는 곳에 위치되는 최소 단면 액체 유동 영역을 가진다.

Description

가전 기기를 위한 액체가열 장치{Liquid-heating device for electric household appliance}

본 발명은 일반적으로 가전 기기 분야에 관련된 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 액체를 가열하는 것, 더 상세하게는 기화 상태로 변화되는 온도보다 낮은 온도까지 물을 가열하는 가전기기와 관련이 있다.

이러한 장치들 가운데, 물이 60^o보다 높고 액체의 끓는점보다 낮은 온도로 신속하게 생성될 것을 요구하는 전기 커피 메이커(electric coffee makers), 에스프레소 머신(espresso machines) 그리고 뜨거운 음료 디스펜서(hot beverage dispensers) 등이 제시 가능하다.

더 상세하게는, 본 발명은, 일 면을 덮는 보조 수단과 연결되는 본체를 포함하는 가전 기기의 액체 가열 장치에 관한 것으로, 상기 가열 장치는 상기보조 수단과 본체 사이에서 액체 순환 채널(liquid circulation channel)을 생성하고, 상기 본체는 액체 저장부와 연결되도록 설계되는 입구와, 가열된 액체를 배출하는 출구를 형성하는 두 개의 단부를 가지며, 상기 보조 수단은 상기 채널을 따라 유동하는 액체의 가열이 가능하도록 하기 위하여 배치되는 열 저항체를 가진다.

액체의 주어진 양을 주어진 온도까지 가열하는데 요구되는 시간을 감소시키기 위해서, 액체가열 장치 제조자는 상기 열 저항체와 관련된 상기 액체 순환 채널을 설치하기 위하여 다양한 구조를 가지는 가열 장치를 개발하였다.

상기 정의된 타입의 액체가열 장치는 프랑스 공개 특허 FR-A-2　855　359에 개시되며, 알루미늄의 열 관성보다 더 낮은, 저열 관성(low thermal inertia)을 가지는 본체가 제공된다. 본 장치는, 저열관성으로 인하여 본체가 저항체에 의해 생성되는 매우 적은 양의 열을 저장하기 때문에 특히 유리하다. 본 가열 장치는 열손실이 감소되는 반면, 그에 따라 열효율이 향상된다.

그러나, 80^oC보다 높은 온도와 평상시 요구되는 물 유량(water flow rate) 상태에서, 상기 채널의 출구 부분에서 수증기 거품의 모습이 관찰되며, 이는 장기적으로 상기 채널을 구비하는 상기 본체의 플래스틱 재료를 파손할 수 있다. 그러므로 기기의 가동 수명은 급격히 감소된다. 그러므로 훨씬 고가의 플래스틱 기술을 사용할 필요가 있다. 더구나, 이와 같은 장치는 관석화(罐石化:scaled)되는 경향이 있고, 이에 따라 작동 사이클이 수행될수록 장치의 에너지 효율을 저하시키게 된다.

이런 배경하에서, 본 발명의 목적은 상술한 단점 중 적어도 일부를 완화하도록 하며, 특히, 끓는 점에 가까워지는 온도로 액체를 가열할 때 관석화되는 경향이 덜하도록 하는 가열 장치를 제안하는 것이다.

이로부터, 그 외의 부분에 있어서는 상기에서 언급된 전제부에서 제공되는 장치의 일반적인 정의와 일치하는 본 발명에 따른 장치는, 상기 채널이, 출구로부터 이격되되 입구보다는 상기 채널의 출구 근처에 더 가까이에 위치되는 최소 단면 액체 유동영역을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 채널의 최소 단면 영역과 상기 입구의 사이에서, 상기 액체의 유량은 상대적으로 느리며, 이는 상기 채널의 상당한 길이(적어도 상기 채널의 길이와 같은) 이상으로 점진적인 가열을 가능하게 한다. 그러면, 상기 최소 단면 영역의 지점 및 액체의 균일 유동 하에서, 상기 최소 단면 영역과 관련된 압축으로 인하여 상기 액체의 유량은 증가한다.

상기 채널 내에 형성되는 압축 위치가 상기 채널의 고온 영역, 다시 말하면 채널의 출구 근처에 위치되도록 선택된다. 사실상, 상기 고온 영역에서 상기 수증기가 형성되고, 퇴적물(scale)이 적층된다. 상기 채널의 고온 영역에서 상기 액체의 속도가 가속됨으로써, 상기 채널의 고온 벽에 대한 액체의 압력이 증가되고, 그에 따라 생성되는 수증기의 양이 감소되거나 및/또는 이러한 수증기 거품의 급속한 배출을 가져오게 되어, 재료가 덜 부식되도록 한다.

상기 채널의 고온 영역에서 물의 속도 증가는 상기 채널의 상기 벽에 적층되는 퇴적물 양의 감소에 의하여 동반된다.

더욱이, 수증기/벽 접촉보다는 액체/벽 접촉에서 열전도성이 더 좋기 때문에, 상기 채널의 벽과 상기 액체 사이에서의 열 교환이 향상된다.

본 발명에 따르면, 상기 채널에서 수증기가 생성되는 온도는, 상기 채널 내 고온 영역에서 압축을 형성하는 최소 단면 영역을 전혀 가지지 않는 가열 장치인 경우에 비하여 증가된다. 따라서 종래 기술의 장치에서보다 많은 양의 수증기를 반드시 생성할 필요없이, 상기 저항체의 가열 능력을 증가시키는 것이 가능하다. 결과적으로, 침전 영역(scaling area)을 필연적으로 생성하지 않고, 상기 액체 가열 속도가 증가될 수 있다.

예를 들어, 상기 장치는, 상기 채널의 출구에 접근할수록 점진적으로 압축되는 채널부를 포함하도록 설치될 수 있는데, 상기 압축되는 부분은 상기 채널의 입구 및 상기 최소 단면 액체 유동 영역 사이에서, 상기 채널의 입구보다는 출구에 더 가까이 근접하여 위치된다.

이와 같은 점진적으로 압축되는 부분은:

- 한편으로는, 상기 최소 단면 영역의 존재에 의해 초래되는 수두 손실(head loss)을 감소하기 위하여;

- 다른 한편으로는, 상기 최소 단면 영역에 접근할 때 상기 액체의 속도와 상기 채널의 내부 정압을 점진적으로 증가시키기 위하여 의도된다.

결과적으로, 상술한 바와 같은 이유로, 점진적으로 압축되는 부분의 온도는, 평균적으로, 수증기 발생 영역을 반드시 생성할 필요없이 증가될 수 있다.

예를 들어, 상기 최소 단면 영역은 채널 전체 길이에 대하여 균일 단면적을 가지는 채널부에 속하도록 설치될 수 있고, 이러한 균일 단면적을 가지는 채널 부분은 상기 압축되는 부분과 바로 인접하게 된다.

본 실시예에서, 상기 채널 출구를 향하여 움직일 때, 상기 채널의 단면 부분은, 최소가 될 때까지 상기 압축 부분을 따라 점진적으로 압축되고, 일정한 최소 단면의 상기 채널 부분의 전체 길이에 걸쳐 일정하게 된다.

마찬가지로 가열 히터가, 상기 본체의 맞은 편에 놓이는 상기 보완 부재에 스크린 인쇄(screen-printed)되도록 배치 가능하다. 본 실시예는 상기 저항체과 상기 보완 부재 사이에 최적의 열교환이 가능하게 하여, 그만큼 상기 장치의 효율을 개선시킨다.

마찬가지로 상기 출구와 상기 채널의 상기 최소 단면 영역을 구분하는 거리가, 그 상기 입구와 출구 사이에서 측정되는 상기 채널의 전체 길이의 적어도 10분의 1이 되도록 배치 가능하다. 본 실시예는, 상기 가열된 액체에 의해, 상기 장치의 외부로 향하는 출구의 근처이기 때문에 약간 냉각되는 상기 출구 근처의 상기 채널의 벽에 가해지는 압력을 감소시키는 것이 가능하도록 한다. 상기 출구 근처의 상기 채널 단면 부분의 이런 확장은, 공동화(cavitation)를 거쳐 수증기의 발생을 촉진시키는 영역을 생성하지 않도록 설계된다.

마찬가지로 상기 채널에서 최대 단면 유체 유동 영역의 절반보다 작은, 바람직하게는 이 최대 단면 부분의 4분의 1보다 작은, 그리고 바람직하게는 이 최대 단면 부분의 5분의 1보다 작은 상기 최소 단면 영역을 배치하는 것이 가능하다. 일정 온도에서, 상기 채널의 주어진 지점에서 상기 액체의 속도는 이 지점에서 상기 채널의 단면 부분에 반비례한다.

그러므로, 상기 액체가 상기 수증기 상태로 변하는 것을 방지하기 위하여, 액체가 상기 채널을 따라 유동할 때 상기 액체 가열 곡선을 최적화하도록 상기 채널의 형상을 조절할 수 있다. 이 형상 조정과 관련하여, 상기 최소 단면 영역은 적어도 상기 최대 단면 부분의 절반과 같거나 그리고 바람직하게는 상기 최대 단면 부분의 5분의 1과 같아야, 압축 단면 영역에 근처의 상기 채널을 따라 형성되는 가능한 퇴적물(scale) 입자를 운반하는 이상적인 조건을 보장할 수 있음이 확인되었다.

또한, 상기 채널의 전체 길이에 걸쳐, 상기 본체와 상기 보완 부재 사이에 존재하는 거리가, 상기 최소 단면 액체 유동 영역의 위치에서 최소가 되도록 배치할 수도 있다.

상기 본체와 상기 보완 부재 사이의 이러한 거리는 상기 채널의 깊이와 같다. 상기 채널의 깊이를 점점 얕게 할수록, 상기 보완 부재에 가해지는 유체 압력이 점점 증가하는 경향이 있어, 그곳의 수증기의 생성을 방지함과 동시에 이러한 위치에서의 열교환을 촉진시킬 수 있을 것이다.

마찬가지로 상기 보완 부재(3)는 그 내부에 상기 본체(1)가 놓이는 관이고, 상기 채널은 상기 본체에 나선형으로 감기도록 형성되며, 상호 간에 가장 근접한 나선형의 감김은 상기 최소 단면 영역이 위치되는 지점의 근처에 위치되도록 배치할 수 있다.

상기 관형의 보완 부재 그리고 나선형의 채널에 의하면, 상기 보완부재로 향하는 열이 집중적으로 축적되기 때문에, 열 손실이 감소된다. 상기 나선의 마감 부분은, 상기 나선형의 구조를 기계적으로 강화하기 때문에, 상기 최소 단면 영역이 위치되는 지점 근처에 위치하는 것이 유리한데, 이는 상기 마감 부분이 상기 나선 구조의 차가운 영역(상기 출구보다 상기 입구에 더 가까이 근접하여 위치되는 부분)보다 고온 영역(상기 입구보다 상기 출구에 더 가까이 근접하여 위치되는 부분)에서 저항력이 있기 때문이다. 상기 나선형 구조의 상기 지엽적인 강화는, 대략 500 ml/min의 가열된 액체의 유량 및 1 바(2와 20 바 사이)의 작동 압력에서, 90^oC가 넘는 물과 같이 액체를 가열하는 본 발명에 의한 상기 장치를 가능하게 한다. 본 발명의 장치의 능력은 인스턴트 음료 기기(instant beverage appliance)에서 이용되는 보통의 장치의 종래 능력 이상이다.

다른 방법으로, 상기 본체는 편평하게 되고, 상기 채널은 편평한 나선형의 형상이 되도록 배치될 수 있다. 본 실시예는 공간 요구 조건들 때문에 평면적인 가열 장치를 요구하는 어떤 기기로 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 평면의 채널의 단면 부분을 점진적으로 감소시키기 위하여, 상기 최소 단면 영역에 도달하할때 까지 상기 감김 부위(turns)가 서로 더 가깝게 형성되도록 함으로써, 상기 최소 단면 유동 부분을 형성하는 것이 또한 가능하다. 본 장치에서 입구는 상기 나선형의 중심에 위치하고, 출구는 주변에 위치되도록 하거나, 그 반대일 수 있다. 여하튼, 상기 최소 단면 영역은, 예를 들어 상술한 채널의 깊이의 변경 및/또는 두 개의 연속적인 상기 나선형의 감김(turns) 사이의 상대적인 간격의 변경에 의해, 상기 입구보다는 상기 출구에 더 가까이 근접하여 위치되는 것은 확실해야 한다.

또한, 상기 채널는 상기 본체에 만들어진 그루브(groove)에 의해 형성되도록 배치될 수 있다.

첨부되는 도면을 참조하여, 이하에서 제시되는 본 발명의 상세 설명으로부터 본 발명의 목적을 제한하지 않는 범위에서 다른 특징과 효과를 얻을 수 있음이 자명하다.

도 1은 본 발명과 일치하는 가열기기의 외부사시도.

도 2는 도 1의 가열장치의 종단면도.

도 3은 도 1 및 2의 장치의 내부에 안착된 단일 본체의 종단면도.

상술한 바와 같이, 본 발명은 액체 가열 장치에 관한 것이다. 이 장치는 실질적으로 원통 형상을 이루는 본체(1), 가열 저항체(2)를 지지하는 튜브(tubular) 형상의 보완 부재(3)를 포함한다. 상기 본체(1)는, 슬리브(sleeve)을 형성하는 보완 부재(3) 내부로 삽입되는 크기로 이루어진다. 상기 본체와 보완 부재 사이의 누수 방지 영역은 상기 튜브(3)의 각 단부에 형성된다. 이러한 누수 방지 영역은 도 2에서 보여지는데, 상기 본체(1)의 고리 형태의 그루브(13a)(13b)에 삽입되는 O-링(12a)(12b)이 상기 보완 부재(3) 의 내부 표면에 대하여 접촉하고 있는 부분이다.

이러한 누수 방지 영역들 사이 및 상기 본체(1)와 상기 보완 부재(3)의 내부 표면 사이에는 채널(4)이 형성된다. 상기 채널(4)은, 상기 본체(1) 및 상기 보완 부재(3) 사이에 존재하고, 상기 채널의 입구와 그 출구 사이에서 이어지는 공간이다. 상기 본체의 종축을 따라, 상기 본체(1)에 감기는 나선형 그루브(10)(groove) 는, 상기 채널(4)이 실질적으로 나선 형상을 이루도록 한다.

상기 그루브(10)(groove)의 제 1단부는, 제 1튜브(14a)를 거쳐 상기 장치의 외부와 연통하는 출구(6)를 형성하는 제 1개구(opening)에서 끝난다.

상기 그루브(10)(groove)의 제 2 단부는, 제 2 튜브(14a)를 거쳐 상기 장치의 외부와 연통하는 상기 입구(5)를 형성하는 제 2 개구(opening)에서 끝난다.

상기 튜브(14a)(14b)들 각각은, 상기 가열 기기의 물 공급 시스템에 연결되도록 하기 위하여 상기 장치의 외측으로 연장된다. 상기 제 2 튜브(14b)는 일반적으로 냉수 공급 저장소까지 연결되고, 상기 제 1튜브(14a)는 꼭지(spigot)와 함께 설치되는 온수 분배기에 연결된다. 상기 유체는, 상기 가열 장치의 위에 상기 저장소가 놓여짐으로써, 중력에 의해서, 또는 상기 냉수 저장소 및 상기 장치(11) 사이에 놓여지는 펌프를 이용하는 강제 유동 수단에 의해서, 유동할 수 있다.

상기 채널(4)를 형성하기 위하여 상기 본체에 형성되는 상기 그루브(groove)는, 상기 채널(4) 내부에서의 위치에 따라 가변되는 깊이 및 폭을 가진다.

상기 채널은, 실질적으로 상기 액체가 유동하는 방향으로 네 개의 연속적인 부분(portion)을 가진다.

상기 입구(5)가 개구되는(open) 제 1채널 영역은, 최대 단면 유체 유동 영역(Smax)(도 3에 도시)을 가진다. 상기 최대 단면 영역은 상기 채널(4)의 전체 길이를 따라 가장 크다.

상기 채널의 단면 유체 유동 부분의 점진적인 압축이 가능하도록, 상기 제 1 채널 영역으로부터 하류부분으로 바로 이어지는 제 2 채널 영역(7)이 정의된다. 상 기 제 2 채널 영역(7)은 압축되는 부분으로 칭한다.

상기 채널의 전체 길이를 따라 최소 단면 유체 순환 영역(Smin)을 형성하도록, 상기 제 2 채널 영역으로부터 하류 부분으로 바로 이어지는 제 3 채널 영역(8)이 정의되고, 상기 최소 단면 유체 순환 영역(Smin)은 상기 채널의 전체 길이를 따라 최소 단면 유체 유동 영역이다.

상기 제 3 채널 영역으로부터 하류 부분으로 바로 이어지는 제 4 채널 영역은, 상기 단면 유체 유동 영역을 점진적으로 확장하면서 상기 제 3 채널 영역을 출구와 연결한다.

상기 채널의 전체 길이에 대한 비율적 관점에서:

- 상기 제 1 채널 영역은, 상기 전체 길이의 35%와 50% 사이를 차지한다.

- 상기 제 2 채널 영역은, 상기 전체 길이의 15%와 30% 사이를 차지한다.

- 상기 제 3 채널 영역은, 상기 전체 길이의 15%와 40% 사이를 차지한다.

- 상기 제 4 채널 영역은, 상기 전체 길이의 5%와 20% 사이를 차지한다.

설명된 경우에 있어서, 상기 제 1 채널 영역은 상기 채널의 전체 길이의 50%, 상기 압축 부분(7)은 대략적으로 상기 길이의 15%, 상기 최소 단면 채널 부분 부분(8)은 대략적으로 25%, 그리고 상기 제 4 채널 영역은 대략적으로 10%를 차지한다.

본 실시예에서는, 균일 최소 단면 유동 영역(Smin)은 최대 단면 영역(Smax)의 4배만큼 작게 되고, 그에 따라 상기 유체 속도가 4배로 증가하게 된다. 본 실시예는, 가열 저항체(2)를 구비하는 보완 부재 및 액체 사이에 열교환을 증가시키고, 상기 채널에 수증기의 생성을 방지하는 것을 가능하게 한다. 상기 채널은 적절한 열 교환에 해를 끼치는 거품의 배출을 촉진하는 것이 기대된다.

상기 채널 내부 단면 영역을 가변하기 위하여, 상기 그루브(groove)의 깊이 및 폭이 가변된다. 따라서, 최대 단면 유동 영역의 위치에서, 상기 채널은, 대략 4 mm의 폭과 3 mm의 최대 깊이(Dmax)를 가지며, 이에 따라 12 mm²의 최대 단면 영역을 생성한다.

상기 최소 단면 유동 영역의 위치에서, 상기 채널의 폭은 대략적으로 1.5 mm 그리고 그 최소 깊이(Dmin)는 대략 2 mm이고, 이에 따라 3 mm²의 최소 단면 영역을 생성한다.

이들 최소 및 최대 단면 영역 사이에서, 상기 채널은 그 폭 및 깊이가 규칙적이고, 점진적이며, 연속적인 곡선을 따라 서서히 변화하도록 하는 형상을 이루어 수두 손실이 감소되도록 한다.

앞서 지적했듯이, 스크린 인쇄된(screen-printed) 가열 저항체(2)는 상기 본체(1)의 반대편의 보완 부재(3)의 표면(9)에 형성된다.

상기 저항체(2)는, 상기 채널 내부에서 유동하는 상기 액체가 채널의 전체 통로를 따라 가열되도록 하기 위하여, 상기 채널(4)의 전체 길이에 걸쳐서 골고루 분배되고 균일한 가열 능력을 제공하도록 설계된다. 상기 저항체(2)는, 채널의 전체 길이에 걸쳐서 실질적으로 균일한 방법으로 가열한다.

상기 저항체(2)는, 역시 스크린 인쇄된 두 개의 공급 전극(15a,15b) 사이에 서 평행하게 안착되는 두 개의 저항체 회로 (2a)(2b)로 구성된다. 상기 저항체 회로들은 상기 보완 부재의 표면(9)에 나선형으로 감기고, 상기 전극들(15a,15b)은 전형적으로 구리로 만들어진 금속 블레이드(blade)에 전기적 접촉이 가능하도록 설치된다.

상기 저항체를 생성하기 위하여, 하나 또는 그 이상의 절연층이 상기 보완 부재에 스크린 인쇄되며, 그 다음 특정 경로에 도전성 페이스트(conductive paste)가, 그리고, 상기 공급 전극(15a,15b)을 형성하기 위한 층이, 마지막으로 하나 또는 그 이상의 절연층이 프린트된다. 유효 가열 능력은 대략 2000W일 수 있다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 저항체로부터 상기 채널 내의 액체로 전도 열전달을 증진시키기 위하여 슬리브 형태를 가지는 상기 보완 부재의 두께는 최대한 감소된다. 보완 부재를 제작하기 위하여, 높은 열전도도, 예를 들면 40보다 큰, 를 가지는 재료가 선택되어야 한다. 열 전도도(Cth)는, 밀리미터로 표시되는 보완 부재의 두께(e) 값에 대한, 상기 보완 부재 재료의 열 전도도(λ) 계수 값의 비율을 의미하는 것으로 이해된다.

Cth = λ/e.

다시 말해서, 상기 보완 부재는, 그 두께가 대략 1 내지 3 밀리미터로 매우 얇고, 알루미늄, 구리 또는 스테인레스 스틸인 상기 보완 부재의 구성 재료가 높은 열 전도도의 값을 가지기 때문에, 상기 가열 저항체로부터 상기 액체로 매우 신속하게 열 에너지를 전달한다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 가열 에너지의 단지 적은 부분을 저장하도록, 상기 본체는 플래스틱 재료, 또는 더 일반적으로 낮은 열 관성(Ith), 여하튼 대략 2.30의 열관성을 가지는 알루미늄의 그것보다 낮은 재료로 만들어진다. 본 발명의 본체(1)의 제조에 적합하다고 볼 수 있는 재료는, 폴리아미드(polamide)(Ith = 1.9), 폴리아세탈(polyacetal)(Ith = 2), 폴리프로필렌(polypropylene)(Ith = 1.6), 폴리술폰(polysulfone)(Ith = 1.4) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate)(Ith = 1.5)를 포함한다.

본 발명에 따르면, 중요한 설계 영역에 해당하는 상기 본체의 고온 영역은, 상기 채널의 좁은 폭과, 그루브를 형성하는 블레이드(groove-forming blades)의 더 큰 표면 밀도로 인하여, 기계적으로 더 강하게 된다. 이러한 블레이드는, 상기 장치의 다른 부분에 비하여 상기 채널 출구에 근접한 고온 영역에서 더 넓어질 수 있다는 것에 주목할 만하다. 이와 같이, 상기 새로운 채널 형상은, 상기 채널과 물의 열교환이 개선되고, 그러므로 상기 가장 고온 영역에 있는 상기 본체의 현저한 냉각을 가능하게 한다.

결과적으로, 일반적으로 기계적으로는 강하지만 고가의 푸드-그레이드 피피에스(food-grade PPS)로 만들어지는 상기 본체는, 현재 기계적 강도는 낮지만 가격은 저가인 피복용 폴리아미드(filled polyamide)로 만들어질 수 있다.

도 1에서 보여지는 바와 같이, 써미스터와 같은 온도 센서(16)는, 편리하게 상기 보완 부재의 표면(9)에 부착되고, 두 개의 전극(16a)(16b)(terminal)을 수단으로 하여 전기 회로에 연결된다. 상기 전기 회로는 저항체 트랙(resistive track)에 공급되는 전력 공급을 제어하며, 그에 따라 상기 보완 부재는 물이 순환할 때 소정의 온도로 유지된다.

일 실시예에 따르면, 상기 보완 부재의 표면에서, 상기 저항체 내에 가용 영역(fusible area)이 생성되도록 할 수 있다. 이러한 방법으로, 상기 저항체가 과열되는 경우에는, 상기 가용 영역이 녹아서 상기 저항체로의 전력 공급을 차단하고 열을 차단한다.

일반적으로(typically), 사용자는 동작 제어를 통하여 상기 가열 장치를 작동시켜, 상기 액체가 상기 채널 내부에서 순환을 시작하도록 하고, 상기 저항체가 가열되도록 한다. 본 발명에 따르면, 상기 채널 내부에서 온도 상승 곡선은 종래 기술의 특정 장치에서 측정된 초당 5^oC인 것에 비하여 대략 초당 30^oC를 형성한다. 따라서, 상기 액체 유량과 상기 가열 능력을 제어함으로써, 상기 가열 장치는 매우 신속하게 예열되고, 80^oC와 99^oC 사이로 가열된 액체는 수 초 이내에 신뢰성있게 전달될 수 있다.

Claims (11)

1. 가전 기기의 액체 가열 장치(11)에 있어서,

   본체(1), 상기 본체(1)의 반대 면에 놓이는 보완 부재(3), 상기 보완 부재(3)와 상기 본체(1) 사이에 존재하는 액체 순환 채널(4)을 포함하고,

   상기 채널은 액체 저장소에 연결되도록 설계되는 입구(5)와 가열된 액체를 토출하도록 설계되는 토출구(6)를 형성하는 두 개의 단부를 가지고,

   상기 보완 부재(3)은 상기 채널(4)을 따라 이동하는 액체의 가열을 가능하게 하기 위하여 설치되는 가열 저항체(2)를 가지며,

   상기 채널(4)은, 상기 채널의 입구(5)보다 상기 채널의 출구(6)에 더 근접되고 상기 출구(6)로부터 이격되되는 곳에 위치되는 최소 단면 액체 유동 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 가전 기기의 액체 가열 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 최소 단면 액체 유동 영역(Smin) 및 상기 채널 입구(5) 사이에서, 상기 채널의 입구(5)보다는 상기 채널의 출구(6)에 더 가까이 근접하여 위치되는 압축 채널부를 포함하는, 가전 기기의 액체 가열 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 압축 채널부(7)는 상기 채널 출구(6)의 방향으로 점진적으로 압축되고, 상기 압축되는 부분은 압축부(7)로 정의되는 것을 특징으로 하는 가전 기기의 액체 가열 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 최소 단면 영역(Smin)은, 상기 채널의 전체 길이에 걸쳐 균일한 최소 단면 영역(8)의 채널부에 속하고, 상기 균일한 최소 단면(8)은 상기 압축부(7)에 바로 인접되는 것을 특징으로 하는 가전 기기의 액체 가열 장치.
5. 제 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가열 저항체(2)는 상기 본체(1) 반대쪽의 상기 보완 부재(3)의 표면(9)에 스크린 인쇄되는 것을 특징으로 하는 가전 기기의 액체 가열 장치.
6. 제 1 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 채널의 출구로부터 상기 최소 단면 영역을 분리하는 거리는, 상기 채널의 입구(5)와 출구(6) 사이에서 측정될 때, 상기 채널의 전체 길이의 적어도 10분의 1이 되는 것을 특징으로 하는 가전 기기의 액체 가열 장치.
7. 제 1 내지 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 최소 단면 영역(Smin)은, 상기 채널 내에서 최대 단면 유체 유동 영역(Smax)의 절반보다 적고, 바람직하게는 상기 최대 단면 영역(Smax)의 4분의 1보 다 적고, 바람직하게는 상기 최대 단면 영역(Smax)의 5분의 1보다 적은 것을 특징으로 하는 가전 기기의 액체 가열 장치.
8. 제 1 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 본체(1)와 상기 보완 부재(3) 사이에 존재하는 거리는, 상기 채널의 전체 길이에 걸쳐, 상기 최소 단면 액체 유동 영역(Smin)의 위치에서 최소(Dmin)가 되는 것을 특징으로 하는 가전 기기의 액체 가열 장치.
9. 제 1 내지 8 항 중 한 항에 있어서,

   상기 보완 부재(3)는 내부에 상기 본체(1)가 놓이는 관인 것을 특징으로 하며,

   상기 채널(4)은, 상기 본체(1)에 나선형으로 감기는 형태이고, 상호간에 가장 근접한 나선형의 감김은 상기 최소 단면 영역(Smin)이 위치되는 지점의 근처에 위치되는 것을 특징으로 하는 가전 기기의 액체 가열 장치.
10. 제 1 내지 8 항 중 한 항에 있어서,

    상기 본체(1)는 편평하고, 상기 채널은 편평한 나선형(planar spiral) 형상인 것을 특징으로 하는 가전 기기의 액체 가열 장치.
11. 제 1 내지 10 항 중 한 한에 있어서,

    상기 채널(4)은 상기 본체(1)에 형성되는 그루브(10)(groove)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 가전 기기의 액체 가열 장치.

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