KR0152641B1 - Ptc 히터를 갖는 냉온수기와 그 동작제어방법 - Google Patents

Ptc 히터를 갖는 냉온수기와 그 동작제어방법

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Abstract

본 발명은 PTC 히터를 갖는 냉온수기와 그 동작제어방법에 관한 것으로, 일반적으로 온수통 내의 온수는 상온에서 적정온도, 예컨대 최저 85℃에서 최고 120℃의 온도 범위 내에서 유지되도록 온도 하강시 히터에 의해 가열되는데 온수가 사용됨에 따라 온수통 안으로 사용된 양만큼 새로이 유입되는 냉수의 신속한 가열이 곤란하므로 온수를 연속적으로 사용할 경우 배출되는 온수의 온도가 적정수준 이하로 떨어지는 단점을 가지고 있었다. 본 발명은 히터가 설치된 온수통의 바닥면에 설치되어 물을 급속가열할 수 있도록 되어 있는 PTC 히터, 온수통에 담겨진 물의 온도에 의해 히터와 PTC히터가 선택적으로 동작되도록 이들의 동작을 제어하는 제어수단을 구성하되, 상기 제어수단은 온수통에 담겨진 물의 온도값을 검출할 수 있도록 되어 있는 온수통용 온도감지센서, 상기 온수통용 온도감지센서의 의해 검출된 온도값이 적정온도값의 하한치 이상으로 판정되면 히터만이 구동되도록 하고, 적정온도값의 하한치 이하로 판정되면 히터와 PTC 히터가 동시에 구동되도록 이들의 동작을 제어할 수 있는 마이크로 프로세서를 더 포함하여 이루어진 것이다.

Description

PTC히터를 갖는 냉온수기와 그 동작제어방법
제1도는 본 발명에 따른 냉온수기 냉각시스템을 도시하는 개략도.
제2도는 본 발명에 따른 냉온수기를 도시하는 개략 단면도.
제3도는 본 발명을 실현하기 위한 블록 구성도.
제4도는 본 발명의 동작상태를 보인 흐름도.
제5도는 종래의 냉온수기 냉각 시스템을 도시하는 개략도.
제6도는 종래의 냉온수기를 도시하는 개략 단면도 이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 압축기 3 : 흡수 파이프
5 : 냉수통 7 : 데이터 저장부
9 : 캐필러리 튜브 11 : 드라이어
13 : 증발기 15 : 냉수용 밸브
17 : 응축기 19 : 온수용 밸브
21 : 분할판 23 : 연결튜브
25 : 바이메탈 27 : 온수통
29 : 히터 31 : PTC히터
33 : 키 입력부 35 : 물감지센서
37 : 표시부 39 : 냉수통용 온도감지센서
41 : 온수통용 온도감지센서 43 : 마이크로 프로세서
본 발명은 냉온수기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉온수기 온수통의 바닥면에 설치된 히터의 중앙에 PTC히터를 부가적으로 설치하고 온수통에 담겨진 물의 온도에 따라 히터와 PTC히터를 선택적으로 구동시켜 온수통에 담겨진 물에 가열할 수 있도록 된 PTC 히터를 갖는 냉온수기와 그 동작제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉수와 온수를 동시에 공급하도록 되어 있는 냉온수기의 냉각 시스템은 제5도에 도시된 것처럼, 작동유체인 프레온과 같은 냉매를 냉각 사이클을 통해 순환시킴으로써 냉수통(105)내부의 식수를 냉각하도록 되어 있는데, 이는 압축기(101 ; 컴푸레셔), 상기 압축기(101)와 흡수 파이프(103)를 통해 연결되어 냉수통(105)을 감고 있는 증발기(113), 상기 증발기(113)와 캐필러리 튜브(109)를 통해 연결되어 있는 드라이어(111) 및 드라이어(111)와 인접 연결되어 있는 방열 응축기(117)로 구성되어 있다.
이러한 구성에 의하면 압축기(101)에서 고압으로 압축된 냉매는 흡수 파이프(103)를 통해 증발기(17)로 유입되어 증발되며, 이때 기화열로 사용되어 소모된 열량이 냉수통(105) 즉 식수의 온도 저하를 가져온다. 이에 따라 식수를 원하는 만큼 냉각시킬 수 있게 되며, 증발된 냉매는 캐필러리 튜브(109)를 통해 드라이어(111)를 경유하여 응축기(117)안으로 유입된다. 유입된 기체 상태의 냉매는 응축기(117)를 거치면서 외부로 열을 방출하여 액체 상태로 환원된다. 액체 상태로 된 냉매는 압축기(101)로 유입되어 재차 냉각 사이클을 순환하게 된다.
이와같은 냉각 시스템을 통하여 냉각된 식수 특히 증발기(117)가 감겨있는 냉수통(105)하부 즉 분할판(121) 아래쪽의 냉수는 냉수용 밸브(115)를 개폐함에 따라 원하는 양만큼 외부로 토출된다. 밀도차로 인해 분할판(121)위쪽에 위치하는 상대적으로 고온인 식수는 연결 튜브(123)를 통하여 제6도에 도시된 온수통(127)으로 공급된다.
제6도는 도시된 바와 같이 온수통(127)내부의 온수는 온수용 밸브(119)를 개폐함에 따라 적정량씩 외부로 배출된다. 배출된 양만큼 냉수통(105)으로부터 온수통(127)으로 유입된 식수는 온수통(127)하단에 장착된 히터(129)에 의해 가열된다. 가열시 온수통(127)측면에 장착되어 있는 바이메탈(125)에 의해 검출되어 출력되는 온도값을 인식한 제어수단(마이크로 프로세서)의 제어하에 히터가 동작하여 온수통 내의 온도값이 적정 온도범위 내로 유지되어 항상 일정한 온도의 온수를 공급할 수 있게 된다.
이러한 구성을 갖는 종래의 냉온수기는 그 유용성에도 불구하고 문제점을 가지고 있다. 일반적으로 온수통(105)내의 온수는 상온에서 적정온도, 예컨대 최저 85℃에서 최고 120℃의 온도 범위 내에서 유지되도록 온도 하강시 히터(129)에 의해 가열되는데 온수가 사용됨에 따라 온수통(127)안으로 사용된 양만큼 새로이 유입되는 냉수의 신속한 가열이 곤란하므로 온수를 연속적으로 사용할 경우 배출되는 온수의 온도가 적정수준 이하로 떨어지는 단점을 가지고 있었다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 대책이 다각도로 모색되었으며, 본 발명도 이러한 종래의 냉온수기가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로 냉온수기 온수통의 저부에 설치된 히터의 중앙에 PTC히터를 부가적으로 설치하고 냉수통에서 유입되는 온수용 밸브를 통해 배출됨에 따라 온수가 배출된 온수통에 새로이 담겨지는 물의 온도에 따라 히터와 PTC히터를 선택적으로 구동시켜 온수통에 새로이 담겨지는 물을 가열하여 온수용 밸브로 배출되는 물이 적정온도를 유지할 수 있도록 된 PTC히터를 갖는 냉온수기와 그 동작제어방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 냉수통의 온도값에 의해 냉각 시스템을 작동시켜 냉수통에 담겨진 물의 온도값을 조절하고, 온수통의 온도값에 의해 히터를 동작시켜 온수통에 담겨진 물의 온도값을 조절함에 있어서, 온수통에 담겨진 물의 온도값을 검출하는 단계와 상기 온수 온도값이 적정온도값의 하한치 이상인가를 판단하는 단계와, 온수통에 담겨진 물의 온도값이 적정온도값의 하한치 이상이면 히터만이 구동되도록 하는 단계와, 온수통에 담겨진 물의 온도값이 적정온도값의 하한치 이하이면 히터와 PTC히터가 같이 구동되도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 것이다.
이하 첨부 도면을 참조로 본 발명에 따른 냉온수기의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 제1도 내지 제3도에 도시된 것처럼, 증발기(13)에 의해 냉각된 식수를 보관하고 바닥면에 관통 삽입된 냉수용 밸브(15)를 통해 냉수를 급수하도록 되어 있는 냉수통(5), 냉수통(5)의 내부 하단 증발기(13)가 감겨있는 부분의 바로 위쪽에 외주면이 냉수통(5)의 내주면과 일정간격 유지된 상태로 설치되어 있는 분할판(21), 분할판(21)의 중심 위치에 위쪽으로 개방된 상태로 관통 삽입되어 냉수통(5)에 연결되어 있는 연결튜브(23) 및, 위쪽에 위치하는 냉수통(5)과 연결튜브(5)에 의해 연결되어 바닥면에 장착된 히터(29)에 의해 가열된 식수를 보관하고 상면에 관통 삽입된 온수용 밸브(19)를 통해 온수를 급수하도록 되어 있는 온수통(27)을 포함하여 이루어져 있는 냉온수기에 있어서, 상기 히터(29)가 설치된 온수통(27)의 바닥면에 설치되어 물을 급속가열할 수 있도록 되어 있는 PTC 히터(31 ; Positive Themal Coiefficent를 말하며 주변온도와 발열온도가 상호 반비례하는 특성을 가지고 있다), 온수통(27)에 담겨진 물의 온도에 의해 히터(29)와 PTC 히터(31)가 선택적으로 동작되도록 이들(29)(31)의 동작을 제어하는 제어수단을 구성하되, 상기 제어수단은 온수통(27)에 담겨진 물의 온도값을 검출할 수 있도록 되어 있는 온수통용 온도감지센서(41), 상기 온수통용 온도감지센서(41)의 의해 검출된 온도값이 적정온도값(온수통(27)에 보관되는 물의 온도범위를 말하며 이는 일정범위의 온도값으로 85℃-120℃를 말한다)의 하한치(여기서 적정온도값의 하한치는 적정온도값인 85℃-120℃보다 낮은 온도값을 말하는 것으로 본 발명에서는 80℃를 예로 설명한다)이상으로 판정되면 히터(29)만이 구동되도록 하고, 적정온도값의 하한치 이하로 판정되면 히터(29)와 PTC 히터(31)가 동시에 구동되도록 이들의 동작을 제어할 수 있는 마이크로 프로세서(43)를 더 포함하여 구성된 것이다.
특히, 온수통(5)에 유입되는 물의 가열할 수 있도록 하는 히터(29)와 PTC 히터(31)를 갖는 냉온수기의 동작을 제어하기 위한 제어수단은 제3도에 도시된 것처럼, 냉온수기의 외부로 노출되게 설치되어 냉온수기의 각종 동작환경을 설정할 수 있도록 되어 있는 키 입력부(33), 온수통(27)과 냉수통(5)에 유입되는 물의 유무를 검출할 수 있도록 되어 있는 물감지센서(35), 상기 키 입력부(33)의 입력상태와 냉온수기의 동작상태를 표시할 수 있도록 가습기의 외부에 노출되게 설치되어 있는 표시부(37), 냉수통(5)에 근접되게 설치되어 냉수통(5)에 담겨진 물의 온도값을 검출하도록 되어 있는 냉수통용 온도감지센서(39), 냉수통(5)에 담겨진 물의 온도값에 의해 선택적으로 동작되어 냉수통(5)에 담겨진 물의 온도값이 적정온도값으로 유지되도록 되어 있는 압축기(1)를 포함하는 냉각 시스템, 온수통(27)에 근접되게 설치되어 온수통(27)에 담겨진 물의 온도값을 검출하도록 되어 있는 온수통용 온도감지센서(41), 온수통(27)에 담겨진 물의 온도값이 적정온도값으로 유지되도록 되어 있는 히터(29) 및 PTC 히터(31), 이러한 냉온수기의 전반적인 동작을 제어하는 마이크로 프로세서(43)를 포함하여 구성되어 있다.
제4도는 본 발명에 따른 냉온수기의 동작상태를 도시한 흐름도로서, 냉수통의 온도값에 의해 냉각 시스템을 작동시켜 냉수통에 담겨진 물의 온도값을 조절하고, 온수통의 온도값에 의해 히터를 동작시켜 온수통에 담겨진 물의 온도값을 조절함에 있어서, 온수통에 담겨진 물의 온도값을 검출하여 온수 온도값이 적정온도값의 하한치 이상인가를 판단하고, 그 결과 온수통에 담겨진 물의 온도값이 적정온도값의 하한치 이상이면 히터만이 구동되도록 하고, 온수통에 담겨진 물의 온도값이 적정온도값의 하한치 이하이면 히터와 PTC 히터가 같이 구동되도록 함을 보이고 있다.
도면중 미설명된 7은 마이크로 프로세서(43)의 동작에 따른 각종 데이터를 저장하는 데이터 저장부이다.
이와같이 구성된 본 발명은 종래의 냉각 시스템과 마찬가지로 프레온 가스등과 같은 냉매가 작동유체로 사용되는데, 압축기(1)에서 고압으로 압축된 냉매는 흡수 파이프(3)를 경유하여 증발기(13)로 유입되어 증발되면서 기화열로 사용되는 열량을 냉수통(5)으로 부터 빼앗게 된다.
기화된 냉매는 캐필러리 튜브(9)와 드라이어(11)를 거쳐 응축기(17)안으로 유입되어 응축기(17)내부를 통과하면서 외부로 열을 방출하여 액체 상태로 환원된다. 이어서 환원된 냉매는 압축기(1)로 재차 유입되어 위와 같은 냉각과정을 반복적으로 수행하면서 냉각 사이클을 이루게 된다.
이때, 증발기(13)가 하단 둘레부분에 감겨있는 냉수통(3)은 증발기(57)를 통해 소모된 열량만큼 열량을 빼앗겨 내부의 식수를 냉각시키게 된다. 냉각된 식수는 분할판(21)에 의하여 위쪽의 상온 식수와 구분되어 냉수 사용시 냉수용 밸브(15)를 개방하면 냉수통(5)하단의 냉수는 냉수용 밸브(15)를 통해 외부로 배출된다. 이렇게 사용된 식수는 분할판(21)의 외주면과 냉수통(5)의 내주면 사이에 형성되어 있는 틈새를 통해 유입되는 분할판(21)위쪽의 상온 식수에 의해서 보충되며 냉각된 식수는 온도에 따른 밀도차에 의해서 아래쪽에 그대로 저장되게 된다.
분할판(21)위쪽의 상온 식수는 분할판(21)중심에 관통 삽입되어 있는 연결튜브(23)를 통해 아래쪽에 설치되어 있는 온수통(27)으로 공급된다. 이에따라 연결튜브(23)를 통해 유입되는 상온의 식수는 히터(29)에 의해 가열된 상태로 온수통(27) 전체로 퍼져나갈 수 있게 된다.
이때 온수통(27)에 유입되는 식수를 가열하는 히터(29)는 식수의 온도값이 적정온도값을 유지할 수 있도록 동작하게 된다.
온수를 사용하기 위해 사용자가 온수용 밸브(19)밑에 컵을 대고 온수용 밸브(19)를 개방하여 온수통(27)에서 배출되는 온수가 온수용 밸브(19)를 통해 외부로 배출되어 냉수통(5)에서 상온의 식수가 유입되어 온수통(27)에 담겨진 물의 온도가 급격히 하강하여 적정온도값 혹은 적정온도값 하한치보다 낮게 되면, 히터(29)와 PTC 히터(31)를 선택적으로 동작시켜 온수통(27)에 담겨진 물의 온도가 적정온도값을 가지도록 한다.
이렇게 온수통(27)에 담겨진 물의 온도에 따라 히터(29)와 PTC 히터(31)의 동작을 제어하는 한편 냉온수기의 동작을 제어하는 마이크로 프로세서(43)의 동작을 제4도에 의하여 살펴보면, 먼저 키 입력부(33)에 형성된 전원키를 조작하여 냉온수기의 동작전원을 공급(S1)하면, 마이크로 프로세서(43)는 물감지센서(35)에서 인가되는 물감지 데이터에 의해 냉온수기에 물이 공급되고 있는가를 판단(S2)하게 된다.
그결과 냉온수기에 물이 없으면 냉온수기의 동작모드를 대기상태로 유지하면서 표시부(37)를 동작시켜 냉온수기에 공급되는 물이 없음(S4)을 알리게 된다. 하지만 물이 있으면 외부 키입력으로 이루어지는 적정 온도값(발명에서는 적정온도값을 85℃-120℃로 한다)을 데이터 저장부(70)에 저장(S5)하고 냉각기를 가동(S6)시켜 냉수통(3)에 보관중인 물을 냉각하면서 온수통에 유입되는 물의 온도를 검출(S7)하게 된다.
그리고 검출된 온수통(27)의 온도값과 설정된 적정온도값을 상호대비(S8)한다. 온수통(27)의 현재온도값이 적정온도값(120℃를 말한다)보다 높거나 같은 경우에는 온수통(27)에 담겨진 물의 온도가 더 이상 상승하는 것을 방지하기 위해서 히터(29)와 PTC 히터(31)를 각각 오프상태로 제어(S14)(S15)하고 온수통(27)의 현재온도값이 적정온도값(80℃를 말한다)보다 낮은 경우에는 온수통(27)에 담겨진 물의 온도값과 적정온도값 하한치(80℃를 말한다)를 상호 대비(S9)하게 된다.
이에따라 온수통(27)의 현재온도값이 적정온도값 하한치보다 높거나 같은 경우에는 온수통(27)에 담겨진 물의 온도가 적정온도값을 유지할 수 있도록 히터(29)는 온상태로, PTC히터(31)는 오프상태로 제어(S12)(13)한다. 그러나, 온수통(27)의 현재온도값이 적정온도값 하한치보다 낮은 경우에는 온수통(27)에 담겨진 물의 온도가 보다 빠르게 적정온도값을 유지할 수 있도록 히터(29)와 PCT히터(31)를 각각 온상태로 제어(S10)(S11)한다.
따라서, 냉수통(30)에서 공급되는 물의 온도가 낮은 레벨 낮아졌을때에는 히터(29)만을 구동시켜 물의 가열할 수 있도록 하고, 온수통(27)에서 배출되는 물의 량이 많아 물의 온도가 급격히 하강하는 경우에는 히터(29)와 PTC 히터(31)를 동시에 동작시켜 급격히 강하된 온수통(27)에 온도를 빠른 시간내에 적정온도값으로 올릴 수 있는 것이다.
상술한 바와같은 본 발명을 적용하여 냉온수기의 온수통에 담겨진 물의 온도에 따라 동작하는 히터와 PTC히터를 각각 설치하고 온수통에 공급되는 물을 가열하므로써, 냉수통으로부터 공급되는 냉수에 따른 온수통의 온도변화에 관계없이 온수통에서 외부로 유출되는 물의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
특히, 온수통에 담겨졌던 온수가 빠져나가면서 온수통의 온도가 급격히 하강한 경우 히터와 PTC히터를 동시에 동작시켜 물의 온도를 짧은 시간내에 적정온도값으로 상승시키므로 온수통에 담겨진 물의 지속적으로 배출하여도 적정온도값을 가지는 물을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 증발기(13)에 의해 냉각된 식수를 보관하고 바닥면에 관통 삽입된 냉수용 밸브(15)를 통해 냉수를 급수하도록 되어 있는 냉수통(5), 냉수통(5)의 내부 하단 증발기(13)가 감겨있는 부분의 바로 위쪽에 외주면이 냉수통(5)의 내주면과 일정간격 유지된 상태로 설치되어 있는 분할판(21), 분할판(21)의 중심 위치에 위쪽으로 개방된 상태로 관통 삽입되어 냉수통(5)에 연결되어 있는 연결튜브(23) 및, 위쪽에 위치하는 냉수통(5)과 연결튜브(5)에 의해 연결되어 바닥면에 장착된 히터(29)에 의해 가열된 식수를 보관하고 상면에 관통 삽입된 온수용 밸브(19)를 통해 온수를 급수하도록 되어 있는 온수통(27)을 포함하여 이루어져 있는 냉온수기에 있어서, 상기 히터(29)가 설치된 온수통(27)의 바닥면에 설치되어 물을 급속가열할 수 있도록 되어 있는 PTC히터(31), 온수통(27)에 담겨진 물의 온도에 의해 히터(29)와 PTC히터(31)가 선택적으로 동작되도록 이들(29)(31)의 동작을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성되어짐을 특징으로 하는 PTC히터를 갖는 냉온수기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은 온수통(27)에 담겨진 물의 온도값을 검출할 수 있도록 되어 있는 온수통용 온도감지센서(41), 상기 온수통용 온도 감지센서(41)의 의해 검출된 온도값이 적정온도값의 하한치 이상으로 판정되면 히터(29)만이 구동되도록 하고, 적정온도값의 하한치 이하로 판정되면 히터(29)와 PTC히터(31)가 동시에 구동되도록 이들의 동작을 제어할 수 있는 마이크로 프로세서(43)로 이루어짐을 특징으로 하는 PTC히터를 갖는 냉온수기.
  3. 냉수통의 온도값에 의해 냉각 시스템을 작동시켜 냉수통에 담겨진 물의 온도값을 조절하고, 온수통의 온도값에 의해 히터를 동작시켜 온수통에 담겨진 물의 온도값을 조절함에 있어서, 온수통에 담겨진 물의 온도값을 검출하는 단계와, 상기 온수 온도값이 적정온도값의 하한치 이상인가를 판단하는 단계와, 온수통에 담겨진 물의 온도값이 적정온도값의 하한치 이상이면 히터만이 구동되도록 하는 단계와, 온수통에 담겨진 물의 온도값이 적정온도값의 하한치 이하이면 히터와 PTC히터가 같이 구동되도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 PTC히터를 갖는 냉온수기의 동작제어방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 적정온도값의 하한치는 적정온도값보다 낮게 설정되어짐을 특징으로 하는 PTC히터를 갖는 냉온수기의 동작제어방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 적정온도값의 하한치를 80℃로 설정함을 특징으로 하는 PTC히터를 갖는 냉온수기의 동작제어방법.
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