KR100748454B1

KR100748454B1 - 비데용 순간 온수 장치의 초기 유속 추정 방법과 이를이용한 순간 온수 장치

Info

Publication number: KR100748454B1
Application number: KR1020060054985A
Authority: KR
Inventors: 정두희
Original assignee: 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2007-08-10

Abstract

본 발명은 유량 센서 없이 초기 유속을 추정할 수 있도록 하는 비데용 순간 온수 장치의 초기 유속 추정 방법과 이를 이용한 순간 온수 장치에 관한 것이다.

본 발명은 외부로부터 입력되는 구동 명령에 따라, 입수구로 유입되는 물을 가열하도록 세라믹 히터로 구동 명령을 전송하고, 세라믹 히터가 구동된 이후, 제2 온도 센서에 의해 감지되는 출수 온도 값을 미리 설정된 시간마다 체크하여 출수 온도 값의 변화량을 산출하여 저장하고, 출수 온도 값의 변화량이 최대가 되는 시점의 변화량 값을 유량 값으로 추정하는 제어기를 포함하여, 유량 센서를 이용하지 않고도 초기 유속을 추정할 수 있기 때문에 순간 온수 장치를 구현하는 데 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

순간 온수 장치

Description

비데용 순간 온수 장치의 초기 유속 추정 방법과 이를 이용한 순간 온수 장치{Method for Estimating Initial Water-Flow Rate of Instant Heating Apparatus for Bidet and Instant Heating Apparatus Using the Same}

도 1은 종래의 순간 온수 장치의 구성을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 의한 순간 온수 장치의 구성을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 의한 순간 온수 장치의 초기 유속 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

<도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명>

10, 100 : 순간 온수 장치 11, 110 : 제어기

13 : 유량 센서 15, 130 : 제1 온도 센서

17, 150 : 세라믹 히터 19, 170 : 제2 온도 센서

본 발명은 비데용 순간 온수 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유량 센서 없이 초기 유속을 추정할 수 있도록 하는 비데용 순간 온수 장치의 초기 유속 추정 방법과 이를 이용한 순간 온수 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 순간 온수 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도시하는 것과 같이, 순간 온수 장치(10)는 제어기(11), 유량 센서(13), 제1 온도 센서(15), 세라믹 히터(17) 및 제2 온도 센서(19)를 포함한다.

순간 온수 장치(10)의 온도 제어는 제어기(11)의 제어에 따라 입수구측에 위치하는 유량 센서(13)와, 제1 온도 센서(15) 및 출수구측에 위치하는 제2 온도 센서(19)에 의해 이루어지는데, 입수구로부터 출수구로 연결되는 배관의 중앙에 위치하는 세라믹 히터(170)가 제어기(11)의 제어에 따라 입수구로 유입되는 물을 가열하는 것이다.

여기에서, 제어기(11)는 유량과 입수 온도, 출수 온도 정보를 이용하여 세라믹 히터로 구동 신호를 발생하여, 출수 온도가 사용자에 의해 미리 설정된 설정 온도에 도달하도록 제어한다.

입수구로 유입되는 물은 세라믹 히터(17)에 의해 가열되어 출수구에 도달하기까지 수 초의 시간이 소요되기 때문에, 제어기(11)로부터 온도 제어 명령이 전달되는 시점과 출수 온도가 변화되는 시점 간에는 상당한 시간 지연이 발생하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 입수구측에 유량 센서(13)를 구비하여 입수구로 유입되는 유량 정보를 체크하고, 체크된 유량 정보를 고려하여 온도를 제어하는 방식이 널리 사용되고 있다.

그러나, 상기 유량 센서(13)는 순간 온수 장치(10)의 제조 원가를 상승시키고, 유량 정보 측정을 위해 순간 온수 장치(10)에 추가됨에 따라 기계적인 내구성 문제를 발생시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유량 센서를 이용하지 않고도 초기 유속을 추정할 수 있는 비데용 순간 온수 장치의 초기 유속 추정 방법과 이를 이용한 순간 온수 장치를 제공하는 데 그 기술적 과제가 있다.

또한, 본 발명은 세라믹 히터를 구동하는 경우 과열로 인해 발생할 수 있는 문제점을 사전에 인지할 수 있도록 하는 데 그 기술적 과제가 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입수구로 유입되는 물의 온도를 감지하는 제1 온도 센서, 출수되는 물의 온도를 감지하는 제2 온도 센서, 상기 제1 온도 센서와 상기 제2 온도 센서의 사이에 설치되어, 유입되는 물을 가열하는 세라믹 히터를 포함하여, 초기 유속을 추정하는 순간 온수 장치로서,

외부로부터 입력되는 구동 명령에 따라, 상기 입수구로 유입되는 물을 가열하도록 상기 세라믹 히터로 구동 명령을 전송하고, 세라믹 히터가 구동된 이후, 상기 제2 온도 센서에 의해 감지되는 출수 온도 값을 미리 설정된 시간마다 체크하여 출수 온도 값의 변화량을 산출하여 저장하고, 출수 온도 값의 변화량이 최대가 되는 시점의 변화량 값을 유량 값으로 추정하는 제어기;를 포함한다.

다른 본 발명은 입수구로 유입되는 물의 온도를 감지하는 제1 온도 센서, 출수되는 물의 온도를 감지하는 제2 온도 센서, 상기 제1 온도 센서와 상기 제2 온도 센서의 사이에 설치되어, 유입되는 물을 가열하는 세라믹 히터를 포함하는 순간 온 수 장치를 이용한 초기 유속 추정 방법으로서,

순간 온수 장치가 외부로부터 입력되는 구동 명령에 따라, 상기 입수구로 유입되는 물을 가열하도록 상기 세라믹 히터로 구동 명령을 전송하는 제1단계; 상기 제1단계의 명령에 따라 세라믹 히터가 구동된 이후, 미리 설정된 시간마다 상기 제2 온도 센서로 출수 온도 값을 요청 및 수신하는 제2단계; 상기 제2단계에서 수신하는 출수 온도 값의 변화량을 산출하여 저장하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 저장되는 출수 온도 값의 변화량이 최대가 되는 시점의 변화량 값을 유량 값으로 추정하는 제4단계;를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 순간 온수 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도시하는 것과 같이, 순간 온수 장치(100)는 순간 온수 장치(100)의 전체적인 동작을 제어하는 제어기(110), 입수구로부터 유입되는 물의 온도를 감지하는 제1 온도 센서(130), 입수구로 유입되어 출수구로 향하는 물의 온도를 감지하는 제2 온도 센서(170) 및 제1 온도 센서(130)와 제2 온도 센서(170)의 사이에 위치하여 제1 온도 센서(130)와 제2 온도 센서(170)를 연결하는 배관을 통해 유입되는 물을 가열하는 세라믹 히터(150)를 포함한다.

보다 상세히 설명하면, 제어기(110)는 외부로부터 입력되는 구동 명령에 따라, 입수구로 유입되는 물을 가열하도록 세라믹 히터(150)로 구동 명령을 전송하 고, 세라믹 히터가 구동된 이후, 제2 온도 센서(170)에 의해 감지되는 출수 온도 값을 미리 설정된 시간마다 체크하여 출수 온도 값의 변화량을 산출하여 저장한다.

비데용 순간 온수 장치(10)는 출수 온도 값이 사용자에 의해 설정된 설정 온도 값에 도달하면 출수 온도 값이 설정 온도 값을 유지하도록 고정시키며, 유속이 느리면 온도 변화량이 크게 나타나고 유속이 빠르면 온도 변화량이 작게 나타나는 성질을 지니고 있기 때문에, 출수 온도 값의 변화량을 이용해서 유속을 추정할 수 있다.

여기에서, 제1 온도 센서(130)와 제2 온도 센서(170)는 써미스터로 구현하는 것이 바람직하며, 상기 출수 온도 값은 써미스터(제2 온도 센서로 구현되는 써미스터)에서 감지된 양단 전압을 디지털 값으로 변환한 후, 전압값 각각에 매칭시켜 둔 기 설정된 온도값에 의해 변환된 온도 값이다.

이를 보다 상세히 설명하면, 써미스터에서 감지된 양단 전압을 미리 설정된 전압값에 대한 온도값이 매칭된 참조표(look-up-table)를 사용하여 온도값으로 변환하는 것이다.

제어기(110)는 제2 온도 센서(170)에 의해 감지되는 출수 온도 값을 기 설정된 규칙에 따라 필터링을 수행하는 것도 가능하다. 즉, 세라믹 히터(150) 구동 시 발생할 수 있는 잡음에 의한 오차 보정을 수행하는 것이다.

또한, 출수 온도 값의 변화량을 산출할 때, 제어기(110)는 현재 체크되는 출수 온도 값과 이전에 측정된 출수 온도 값의 차를 비교하여 출수 온도 값의 변화량을 산출하고, 출수 온도 값의 변화량이 최대가 되는 시점의 변화량 값을 유량 값으 로 추정한다. 만약, 순간 온수 장치(100)가 초기 구동되는 경우, 제어기(110)는 현재 체크되는 출수 온도 값의 변화량을 기초로 유량 값을 추정하며, 이후 초기 출수 온도 값이 이전 값으로 저장되어 두 번째 출수 온도 값의 변화량을 산출하는 데 이용된다.

예를 들어, 제어기(110)는 현재 출수 온도 값에서 이전 출수 온도 값을 감한 후, 시간으로 나누어 출수 온도 값의 변화량을 산출한다.

이에 더하여, 제어기(110)는 출수 온도 값이 기 설정된 위험 수위를 나타내는 최대 온도 값을 초과하는지 여부를 확인하고, 출수 온도 값이 최대 온도 값을 초과하는 경우, 오류 신호를 발생한다.

도 3은 본 발명에 의한 도 2에서 개시하는 순간 온수 장치의 초기 유속 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 순간 온수 장치(100)의 제어기(110)는 외부로부터 입력되는 구동 명령에 따라, 입수구로 유입되는 물을 가열하도록 세라믹 히터(150)로 구동 명령을 전송한다(S101).

단계 S101의 명령에 따라 세라믹 히터가 구동된 이후, 제어기(110)는 미리 설정된 시간마다 제2 온도 센서(170)로 출수 온도 값을 요청 및 수신한다(S103).

여기에서, 제2 온도 센서(170)는 써미스터로 구현되며, 출수 온도 값은 상기 써미스터에서 감지된 양단 전압을 디지털 값으로 변환하여, 전압값 각각에 매칭시켜 둔 기 설정된 온도값에 의해 변환된 온도 값이다.

상기 출수 온도 값은 제어기(110)에 의해 기 설정된 규칙에 따라 필터링을 수행하는 것도 가능하다. 즉, 세라믹 히터(150) 구동 시 발생할 수 있는 잡음에 의한 오차 보정을 수행하는 것이다.

이어서, 제어기(110)는 단계 S103에서 수신하는 출수 온도 값의 변화량을 산출하여 저장한다(S105). 여기에서, 제어기(110)는 이전에 측정된 출수 온도 값과 현재 체크되는 출수 온도 값의 차를 비교하여 출수 온도 값의 변화량을 산출한다.

만약, 순간 온수 장치(100)가 초기 구동되는 경우, 제어기(110)는 현재 체크되는 출수 온도 값의 변화량을 기초로 유량 값을 추정하며, 이후 초기 출수 온도 값이 이전 값으로 저장되어 두 번째 출수 온도 값의 변화량을 산출하는 데 이용된다. 예를 들어, 제어기(110)는 현재 출수 온도 값에서 이전 출수 온도 값을 감한 후, 시간으로 나누어 출수 온도 값의 변화량을 산출한다.

단계 S105는 제어기(110)에 의해 기 설정된 규칙에 따라 필터링을 수행한 출수 온도 값을 현재 체크되는 출수 온도 값으로 적용하여 변화량을 산출하는 것도 가능하다.

제어기(110)는 출수 온도 값이 기 설정된 위험 수위를 나타내는 최대 온도 값을 초과하는지 여부를 확인한다(S107).

단계 S107의 확인 결과, 출수 온도 값이 최대 온도 값을 초과하지 않는 경우, 제어기(110)는 단계 S105에서 저장되는 출수 온도 값을 감시하여 출수 온도 값의 변화량이 최대인지 여부를 확인한다(S109).

단계 S109의 확인 결과, 출수 온도 값의 변화량이 최대이면, 제어기(110)는 해당 시점의 변화량 값을 유량 값으로 추정한다(S111).

한편, 단계 S109의 확인 결과, 출수 온도 값의 변화량이 최대가 아닌 경우, 제어기(110)는 단계 S101 이후의 동작을 수행한다.

다른 한편, 단계 S107의 확인 결과, 출수 온도 값이 최대 온도 값을 초과하는 경우, 제어기(110)는 오류 신호를 발생한다(S113).

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 비데용 순간 온수 장치의 초기 유속 추정 방법과 이를 이용한 순간 온수 장치는 유량 센서를 이용하지 않고도 초기 유속을 추정할 수 있기 때문에 순간 온수 장치를 구현하는 데 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 세라믹 히터를 구동하는 경우 과열로 인해 발생할 수 있는 문제점을 사전에 해결할 수 있다는 장점이 있다.

Claims

입수구로 유입되는 물의 온도를 감지하는 제1 온도 센서, 출수되는 물의 온도를 감지하는 제2 온도 센서, 상기 제1 온도 센서와 상기 제2 온도 센서의 사이에 설치되어, 유입되는 물을 가열하는 세라믹 히터를 포함하여, 초기 유속을 추정하는 순간 온수 장치로서,

외부로부터 입력되는 구동 명령에 따라, 상기 입수구로 유입되는 물을 가열하도록 상기 세라믹 히터로 구동 명령을 전송하고, 세라믹 히터가 구동된 이후, 상기 제2 온도 센서에 의해 감지되는 출수 온도 값을 미리 설정된 시간마다 체크하여 출수 온도 값의 변화량을 산출하여 저장하고, 출수 온도 값의 변화량이 최대가 되는 시점의 변화량 값을 유량 값으로 추정하는 제어기;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 순간 온수 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 온도 센서는 써미스터로 구현되며,

상기 출수 온도 값은,

상기 써미스터에서 감지된 양단 전압을 디지털 값으로 변환하여, 전압값 각각에 매칭시켜 둔 기 설정된 온도값에 의해 변환된 온도 값인 것을 특징으로 하는 순간 온수 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어기는 이전에 측정한 출수 온도 값을 저장하며,

상기 제어기는,

이전에 측정한 출수 온도 값과 현재 체크되는 출수 온도 값의 차를 비교하여 출수 온도 값의 변화량을 산출하는 것을 특징으로 하는 순간 온수 장치.
제3항에 있어서,

상기 제어기는,

현재 체크되는 출수 온도 값을 기 설정된 규칙에 따라 필터링한 후, 상기 이전에 측정한 출수 온도 값과 비교하여 출수 온도 값의 변화량을 산출하는 것을 특징으로 하는 순간 온수 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어기는,

출수 온도 값이 기 설정된 위험 수위를 나타내는 최대 온도 값을 초과하는지 여부를 확인하고, 상기 출수 온도 값이 상기 최대 온도 값을 초과하는 경우, 오류 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 순간 온수 장치.
입수구로 유입되는 물의 온도를 감지하는 제1 온도 센서, 출수되는 물의 온도를 감지하는 제2 온도 센서, 상기 제1 온도 센서와 상기 제2 온도 센서의 사이에 설치되어, 유입되는 물을 가열하는 세라믹 히터를 포함하는 순간 온수 장치를 이용한 초기 유속 추정 방법으로서,

순간 온수 장치가 외부로부터 입력되는 구동 명령에 따라, 상기 입수구로 유입되는 물을 가열하도록 상기 세라믹 히터로 구동 명령을 전송하는 제1단계;

상기 제1단계의 명령에 따라 세라믹 히터가 구동된 이후, 미리 설정된 시간마다 상기 제2 온도 센서로 출수 온도 값을 요청 및 수신하는 제2단계;

상기 제2단계에서 수신하는 출수 온도 값의 변화량을 산출하여 저장하는 제3단계; 및

상기 제3단계에서 저장되는 출수 온도 값의 변화량이 최대가 되는 시점의 변화량 값을 유량 값으로 추정하는 제4단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 유속 추정 방법.
제6항에 있어서,

상기 제2 온도 센서는 써미스터로 구현되며,

상기 출수 온도 값은,

상기 써미스터에서 감지된 양단 전압을 디지털 값으로 변환하여, 전압값 각각에 매칭시켜 둔 기 설정된 온도값에 의해 변환된 온도 값인 것을 특징으로 하는 초기 유속 추정 방법.
제6항에 있어서,

상기 순간 온수 장치는 이전에 측정한 출수 온도 값을 저장하며,

상기 제3단계는,

이전에 측정한 출수 온도 값과 현재 체크되는 출수 온도 값의 차를 비교하여 출수 온도 값의 변화량을 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 초기 유속 추정 방법.
제8항에 있어서,

현재 체크되는 출수 온도 값을 기 설정된 규칙에 따라 필터링한 후, 상기 이전에 측정한 출수 온도 값과 비교하여 출수 온도 값의 변화량을 산출하는 것을 특징으로 하는 초기 유속 추정 방법.
제6항에 있어서,

상기 제3단계 이후,

출수 온도 값이 기 설정된 위험 수위를 나타내는 최대 온도 값을 초과하는지 여부를 확인하고, 상기 출수 온도 값이 상기 최대 온도 값을 초과하는 경우, 오류 신호를 발생하는 단계;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 유속 추정 방법.