KR101060684B1 - 스팀 해빙기의 작동제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온의 스팀을 발생시키는 스팀 해빙기와 이 스팀 해빙기의 작동제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예는 본체, 상기 본체의 내부에 구비되고, 열을 공급하는 히터, 상기 히터의 외측에 감겨 있고, 그 내부를 통과하는 물이 상기 히터에 의해 가열되어 스팀이 생성되는 유로, 상기 유로에 물을 공급하는 공급부, 그리고 센서부로 측정된 상기 히터의 온도 데이터에 근거하여 상기 히터나 상기 공급부의 작동을 제어하거나, 타이머에 의하여 얻어지는 작동개시시점으로부터의 시간경과에 따른 시간 데이터에 근거하여 상기 공급부의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다. 이로써, 종래의 기술에 비하여 스팀의 발생이 신속하게 이루어지며 또한 작동이 손쉽게 이루어지는 장점을 갖는다.

Description

스팀 해빙기의 작동제어방법{Operating method for Thawing device with Steam}

본 발명은 고온의 스팀을 발생시키는 스팀 해빙기와 이 스팀 해빙기의 작동제어방법에 관한 것이다.

통상 스팀 해빙기는 고온의 수증기를 공급하는 장치를 말한다. 이러한 스팀 해빙기는 겨울철에 수도관의 결빙을 녹이는데 사용되거나, 오일 등에 의하여 오염된 기계장치를 세정하는데 사용된다.

종래 기술에 따른 스팀 해빙기는 고온의 스팀을 생성하는 본체부와, 이를 관부재의 내부로 공급하기 위한 공급부를 포함한다. 일반적으로 공급부는 원형단면을 가지는 관부재의 내부 유로로 침투가능하고, 다수 회 굴곡을 가지는 상기 유로의 경로에 따라 적당히 휘어지면서 전진 가능하도록 코일에 감싸여진 유연한 관체로 이루어진다. 한편, 종래의 기술에 따른 스팀 해빙기의 본체부는 물이 저장되는 탱크와, 이 탱크의 내부에 장착되어 물을 가열하는 히터를 포함한다, 이 히터를 통하여 가열된 물에서 발생된 스팀이 공급부로 배출되게 구성된다.

이때, 탱크의 물이 가열되어 수증기가 다량 발생됨에 따라 탱크의 내부 압력이 상승되므로, 탱크는 스팀 압력에 견딜 수 있도록 압력탱크로 제조되는 것이 일반적이다. 이러한 압력탱크에는 물이 주입되는 주입구, 스팀이 배출되는 배출구, 히터가 장착되기 위한 홀, 수위를 체크하기 위한 센서나 물의 온도를 체크하기 위한 센서 등 각종 센서의 장착을 위한 복수의 홀이 형성된다.

종래의 기술에 따른 스팀 해빙기에서 탱크에 형성된 입구나 홀 등이 탱크를 내구성을 약화시키는 구성이다. 즉, 오랜 기간에 걸쳐 스팀 해빙기가 사용되면 상기 입구나 홀 등에서 수증기가 물이 누출될 수 있는 단점을 가지게 된다. 또한, 탱크에 담긴 물 전체가 가열되어야 수증기가 발생되기 시작하는데, 탱크에 담긴 물의 체적이 큼에 따라 히터에 전원이 공급된 이후부터 실제 수증기가 발생되기까지의 시간이 긴 단점을 가지게 된다. 또한, 히터는 과열에 의한 파손을 방지하기 위하여 항상 물에 잠겨야 한다. 스팀 해빙기의 사용 중 탱크에 담긴 물이 일정 수준이하가 되어 물을 보충할 때에, 주입구에서 방출되는 뜨거운 수증기에 의하여 작업자가 화상을 입을 위험이 있다. 또한, 본체부는 가열된 물에 의하여 뜨겁게 달궈진 상태이므로, 본체부의 취급시에 화상을 입을 수 있는 안전사고에 취약한 문제가 있다. 또한, 본체부에는 압력 탱크가 요구되므로, 본체부의 부피가 커져 취급이 번거로운 단점도 갖는다.

종래의 기술은 원활한 스팀의 공급을 위해서는 탱크에 저장된 물이 충분히 가열된 상태이어야 하는데, 이를 확인할 수 있는 수단이 제한적이다. 또한, 히터의 과열을 방지하는 수단이 수위측정방식으로 간접적이어서 사용자가 지속적인 관찰을 하지 아니하면 히터의 과열이 쉽게 방치되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점들을 해결하는 것이다.

상기 과제를 위하여 본 발명은 실시예로, 본체, 상기 본체의 내부에 구비되고, 열을 공급하는 히터, 상기 히터의 외측에 감겨 있고, 그 내부를 통과하는 물이 상기 히터에 의해 가열되어 스팀이 생성되는 유로, 상기 유로에 물을 공급하는 공급부, 그리고 센서부로 측정된 상기 히터의 온도 데이터에 근거하여 상기 히터나 상기 공급부의 작동을 제어하거나, 타이머에 의하여 얻어지는 작동개시시점으로부터의 시간경과에 따른 시간 데이터에 근거하여 상기 공급부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 스팀 해빙기를 제시한다.

여기서, 생성된 스팀을 배출하는 스팀배출부에는 상기 공급부의 작동을 제어하는 스위치가 더 구비될 수 있다.

한편, 본체와, 상기 본체의 내부에 구비되고, 열을 공급하는 히터와, 상기 히터의 외측에 감겨 있고, 그 내부를 통과하는 물이 상기 히터에 의해 가열되어 스팀이 생성되는 유로와, 상기 유로에 물을 공급하는 공급부와, 상기 공급부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 스팀 해빙기에서, 상기 제어부는 센서부에 의하여 측정된 상기 히터의 온도가 작동개시온도 미만이면 상기 공급부의 작동을 멈춰 물의 공급을 차단하고, 상기 히터의 온도가 상기 작동개시온도 이상이면 상기 공급부를 작동하여 물을 공급하는 스팀 해빙기의 작동제어방법을 제시한다.

한편, 본체와, 상기 본체의 내부에 구비되고, 열을 공급하는 히터와, 상기 히터의 외측에 감겨 있고, 그 내부를 통과하는 물이 상기 히터에 의해 가열되어 스팀이 생성되는 유로와, 상기 유로에 물을 공급하는 공급부와, 상기 공급부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 스팀 해빙기에서, 상기 제어부는 상기 히터의 작동이 시작되면 설정된 대기시간이 경과된 다음에 상기 공급부를 작동하여 물을 유로에 공급하는 스팀 해빙기의 작동제어방법을 제시한다.

또한, 상기 제어부는 상기 히터가 작동되기 시작되면 상기 히터의 잔열 여부를 판단하고, 상기 히터에 잔열이 있다고 판단할 때에 설정되는 상기 공급부의 대기시간은, 상기 히터에 잔열이 없다고 판단할 때에 설정되는 상기 공급부의 대기시간보다 짧게 설정될 수 있다.

여기서, 상기 히터의 잔열 여부 판단은 상기 히터의 온도와 설정된 기준잔열온도와 대비하여, 상기 히터의 온도가 상기 기준잔열온도 미만이면 상기 히터에 잔열이 없다고 판단하고, 상기 히터의 온도가 상기 기준잔열온도 이상이면 상기 히터에 잔열이 있다고 판단할 수 있다.

다른 예로, 상기 히터의 잔열 여부 판단은 상기 히터의 작동개시시간과 상기 히터의 최근 작동종료시간을 대비하여 휴지시간값을 생성하는 단계, 상기 히터의 정상작동온도에서 설정된 잠열기준온도까지 냉각되는 시간인 비교휴지시간값과 상기 휴지시간값을 산출하는 단계 그리고 상기 휴지시간값이 상기 비교휴지시간값을 초과하면 상기 히터에 잔열이 없다고 판단하고, 상기 휴지시간값이 상기 비교휴지시간값 이하면 상기 히터에 잔열이 있다고 판단하는 단계를 거쳐 이루어질 수도 있다.

한편, 본체와, 상기 본체의 내부에 구비되고, 열을 공급하는 히터와, 상기 히터의 외측에 감겨 있고, 그 내부를 통과하는 물이 상기 히터에 의해 가열되어 스팀이 생성되는 유로와, 상기 유로에 물을 공급하는 공급부와, 상기 히터의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 스팀 해빙기에서, 상기 제어부는 측정된 상기 히터의 온도가 기설정된 허용한계온도 이상이면 상기 히터의 작동을 차단할 수 있다.

더하여, 상기 제어부는 상기 히터의 온도가 상기 허용한계온도를 초과하여 상기 히터의 작동을 차단한 후에 상기 히터의 온도가 상기 허용한계온도보다 낮게 설정되는 기준하한온도 이하이면 상기 히터의 작동을 개시할 수 있다.

또한, 상기 본체 내부의 공기를 외부로 배출하는 송풍기가 더 포함되고, 상기 제어부는 상기 본체 내부의 공기 온도가 설정된 기준공기온도 이상인때에 상기 송풍기를 작동할 수 있다.

또한, 상기 본체에 구비되는 스위치의 조작에 의하여 상기 히터의 작동과 독립적으로 상기 공급부의 작동이 이루어지도록 제어할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 신속한 스팀의 발생으로 스팀 발생시까지 대기하는 시간이 줄어들어 작업 효율이 증대된다. 또한, 히터의 과열에 의한 파손이 방지되어, 스팀 해빙기의 수명이 증대된다. 또한, 히터의 온도에 따라 물 공급이 조절되어 고온의 스팀이 안정되게 생성된다. 이러한 히터와 공급부의 제어는 온도 데이터 또는 시간 데이터에 근거하여 이루어짐으로써 다양한 제어방법에 따라 안정되게 이루어지는 장점을 갖는다. 또한, 히터의 열이 본체에 직접 전달되지 아니하므로, 스팀 해빙기를 취급하는 작업자의 화상 위험이 저감된다. 또한, 사용 종료 후 잔류하는 물을 배출시킴으로써 보관 중 동파의 위험을 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스팀 해빙기를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 제1실시예에 채용된 하우징의 내부를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 스팀 해빙기를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 작동제어를 위한 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 5와 도 6은 히터의 온도변화를 나타낸 그래프.

본 발명의 실시예에 따른 스팀 해빙기는 고온의 히터 외주면에 감겨 형성된 유로로 흐르는 물이 순간 가열되어 스팀으로 생성되어 방출되는 것이다. 이러한 즉시적인 스팀의 형성은 스팀 해빙기가 작동된 후에 히터가 소정의 온도로 상승함과 동시에 이루어질 수 있다. 따라서 종래의 기술에서 히터가 저장된 물을 끓이는 시간만큼 스팀 발생시간을 단축할 수 있어 신속한 스팀이 얻어지게 된다.

또한, 히터의 복사열에 의하여 스팀 해빙기의 본체가 지나치게 과열되는 것을 방지하기 위하여 히터부분을 이격되게 감싸는 하우징이 구비된다. 또한, 하우징은 본체와도 이격되게 설치됨으로써 연속적인 스팀 해빙기의 사용 중에도 본체를 다루는 작업자의 화상을 예방할 수 있다. 또한, 하우징은 히터의 방열을 방지함으로써 열손실을 줄여 히터의 발열 효율을 상승시킨다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 스팀 해빙기의 작동방법은 사용자에게 지나친 조작불편 없이 손쉽게 스팀을 생성할 수 있게 하여 작업효율을 증대시킨다. 구체적으로 물을 공급하기 위하여 펌프 등으로 이루어진 물 공급부가 구비될 수 있는데, 이 공급부의 작동이 히터의 온도 변화에 의하여 자동으로 제어된다. 또한, 자동화된 제어부의 작용으로 히터의 과열을 방지하기 위하여 히터의 작동을 차단하거나, 히터의 온도를 일정한 범위 내에서 유지되도록 제어한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 스팀 해빙기의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 이하에서 동일하거나 유사한 기능을 갖는 구성요소에 대한 도면부호는 동일하게 사용된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스팀 해빙기를 개략적으로 나타낸 사시도이이다.

스팀 해빙기(10)는 외형을 이루는 본체(1)와, 이 본체(1)의 내부에 구비되는 히터(2)와, 히터(2)에 의해 물을 가열하여 스팀을 생성하는 유로(3)가 포함된다.

본체(1)는 하우징, 제어부 등이 설치되는 하부 케이스(11)와, 상기 하부 케이스에 분리가능하게 결합되는 상부 케이스(12)로 이루어질 수 있다. 상부 케이스와 하부 케이스에는 서로 대응되는 관통공들이 형성되고, 겹쳐지는 각 관통공들은 볼트가 체결될 수 있다. 본체는, 도시된 바와 달리, 그 내부가 대략 기밀되게 하는 구조라면 임의의 형상을 가질 수 있으며, 볼팅 외에도 끼움 등 다양한 조립방식에 의하여 상부 케이스와 하부케이스가 결합될 수 있다.

본체(1)의 일면에는 물이 유입되는 물공급호스(5)가 통과하는 홀과, 스팀이 배출되는 스팀배출호스(7)가 통과하는 홀 등 다수의 홀들이 형성되어 있다. 물공급호스(5)는 물이 저장되어 있는 저장탱크(도시 생략)나 수도관 등에 연결되어 상온의 물이 공급되는 배관이다. 물공급호스(5)의 일단은 공급부(9)에 연결된다. 이후 유체펌프 등으로 이루어진 공급부에 의하여 물은 유로로 공급된다. 이때, 물공급호스가 상수도관에 연결되는 경우에 공급부는 널리 알려진 개폐밸브로 대체될 수 있다. 즉, 수도관의 수압에 의하여 물은 가압된 상태에서 유로로 공급되고, 물의 공급 여부는 밸브의 개폐를 통하여 제어될 수 있게 구성되는 것이다.

한편, 유로(3)는 히터에 의하여 가열되는 금속파이프(31)의 내부에 형성될 수 있다. 유로의 내부에 흐르는 물은 히터에 의하여 가열되고 기화되어 스팀이 생성된다. 생성된 스팀은 유로(3)의 출구측에 연결된 스팀배출호스(7)를 거처 본체(1)의 외부로 배출된다. 도시하지 아니하였으나 본체의 외부로 연장된 스팀배출호스의 끝단에는 결빙된 상하수 배관에 삽입하기 위한 스팀배출부가 더 구비될 수 있다. 나아가 스팀배출부에는 상기 공급부의 작동을 제어하는 스위치가 더 구비될 수 있다. 이러한 스위치는 온/오프식 버튼이나, 공급부의 작동 세기를 조작할 수 있도록 다이얼로 이루어질 수 있다. 스위치의 조작에 의하여 사용자는 공급부의 작동을 잠시 중지하고, 스팀의 생성을 중단할 수 있다. 다시 스팀이 요구되는 경우에 작업자는 스위치를 온으로 활성하여 공급부의 작동과 그에 따른 스팀을 얻을 수 있다. 이러한 스위치는 본 발명에 따른 스팀 해빙기의 간헐적 사용을 가능케 하는 것이다.

한편, 도 2는 도 1에 도시된 제1실시예에 채용된 하우징의 내부를 나타낸 단면도이다. 하우징(4)은 본체(1)의 내부에 장착되며, 하우징(4)의 내부에는 빈 공간이 형성되어 있다. 하우징은 대략 육면체로 이루어질 수 있으며, 하우징은 사각형 파이프의 개방된 전단과 후단이 금속판으로 기밀되어 제조될 수 있다.

나아가 하우징의 바닥과 본체의 바닥 사이에는 본체와 하우징을 이격시키는 간극부재들(도 3의 43 참고)이 더 구비될 수 있다. 이러한 간극부재들은 하우징의 열이 본체로 전달되는 것을 가능한 차단한다. 간극부재는 열전도율이 낮은 세라믹 블록 등으로 이루어질 수 있다.

하우징(4)의 각 측면들과 윗면은 본체(1)의 내면에서 이격되게 설치될 수 있다. 이는 히터에 의하여 가열된 하우징의 열이 본체로 전달되는 것을 최소화하여 본체를 취급하는 작업자의 화상을 방지하고자 하는 것이다.

하우징(4)의 내부의 빈 공간에는 히터(2)가 장착된다. 구체적으로 하우징의 어느 한 측면에는 관통공(41)을 형성하고, 히터(2)는 열전도율이 낮은 세라믹 부재(42)가 개재된 상태에서 관통공(41)에 고정된다. 이러한 히터는 유로에 공급되는 물의 유량을 고려하여 물을 기화시키기에 요구 열용량에 따라 복수로 구비될 수도 있다.

히터(2)는 관통공에 물려진 부분을 제외하고는 하우징(4)의 내면과 직접 접촉하지 아니한 상태에서 공간 내에 위치된다. 히터는 전기 에너지를 열로 전환하는 열선일 수 있다. 본체에는 히터에 전기 에너지를 공급하기 위한 전원장치(도 3의 83)가 구비될 수 있으며, 이후 설명되는 제어부에 의하여 또는 사용자의 스위치 조작에 의하여 히터에 공급되는 전기 에너지가 변화되거나 차단될 수 있다.

유로(3)가 형성된 금속파이프(31)는 히터를 수회 감싸도록 구성된다. 이때, 유로를 통과하는 물이 히터에서 발생된 열을 가능한 손실 없이 전달받아 기화되도록, 금속파이프는 히터에 직접 접촉할 수 있다. 또는, 금속파이프의 내경이 작은 경우 즉, 유로의 단면적이 작은 경우에는 금속파이프의 열화에 의한 수명 저하를 방지하기 위하여 금속파이프가 히터와 접하지 아니하게 구성할 수도 있다.

나아가, 히터의 외주면에 감싸진 금속파이프(31)의 외주면에는 히터(2)의 온도손실을 방지하기 위하여 보온재(5)가 더 감싸질 수 있다. 이러한 보온재는 고열에 견딜 수 있는 세라믹 테이프일 수 있다.

유로(3)를 통과하는 물은 고열로 가열되는 히터(2)에 의하여 급속히 가열되어 기화된다. 이렇게 생성된 스팀은 히터에 감긴 금속파이프의 후단부로 이동되면서 히터에 의하여 더욱 가열되어 스팀의 온도를 상승시키고 이로써 고압의 스팀이 생성된다.

이와 같이, 히터에 감긴 유로를 통과하면서 물이 가열되어 스팀을 생성하기 때문에, 저장탱크 내의 물 전체를 가열하는 종래의 기술에 비하여 스팀이 신속하게 생성되는 장점을 갖는다.

다시 도 1을 참고하면, 본체(1)에는 제어부(8)가 장착된다. 제어부(8)는 마이컴 등 널리 알려진 제어장치로 구성될 수 있다. 또한, 제어부에는 본체의 내부 공기 온도를 측정하는 온도측정센서, 하우징(4) 또는 히터(2)의 온도를 측정하기 위한 온도측정센서 등 센서부가 구비된다(도 4의 81 참고). 센서부는 히터의 열을 계측하기 위한 것으로, 열전대이거나 측온 저항체 등의 공지된 다양한 온도센서일 수 있다. 또한, 본체(1)의 전면부에는 작동상태를 알리기 위한 램프들과, 모드를 선택하거나 공급부의 작동을 위한 스위치들이 장착된다. 센서부, 램프들 그리고 스위치들은 제어부에 연결되어 있다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 스팀 해빙기를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 스팀 해빙기에는 본체(1), 히터 그리고 유로를 포함한다. 또한, 히터와 유로는 하우징(4)에 내부에 구비되어 있다. 물공급호스(6)는 공급부(9)에 연결되어 있다. 이 공급부(6)에 의하여 물은 하우징(4) 내에 구비된 유로로 주입된다. 또한, 제어부(8)는 본체(1)의 내측면에 고정되어 있다. 또한, 제어부와 연계되는 센서부, 램프들, 스위치들이 구비된다. 이러한 본체, 히터, 유로, 하우징, 공급부 및 제어부의 구성은 전술된 제1실시예와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.

또한, 본체의 일면에는 배기홀(14)이 적어도 하나가 형성되고, 그 내측에는 송풍팬(13)이 구비된다. 또한, 송풍팬(13)은 제어부(8)에 전기적으로 연결되어 있다.

한편, 제2실시예에 따른 하우징은 제1실시예의 하우징보다 길게 형성되어 있다. 이로써, 히터의 길이를 길게 할 수 있으며, 히터의 외주면에 감기는 금속파이프의 길이를 증대시키어, 유로를 통과하는 물이나 스팀이 히터에서 보다 오랜 기간 열을 전달받을 수 있게 된다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 작동제어를 위한 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 또한, 도 5와 도 6은 히터의 작동시간에 따른 온도변화를 나타낸 그래프이다. 도 5와 도 6에서 가로축은 시간의 경과를 나타내며, 세로축은 온도의 변화를 나타낸다. 이때, 히터의 온도변화 그래프의 기울기는 설치된 히터의 종류, 용량에 따라 달라질 수 있는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 스팀 해빙기의 자동제어방법은 전술된 제1실시예에 따른 스팀 해빙기나 제2실시예에 따른 스팀 해빙기에 적용된다.

이하, 설명의 편의상 히터(2)는 전기공급으로 가열되는 열선으로 이루어진 것이고, 공급부(9)는 유체펌프(91)로 이루어진 것으로 설명한다. 물론, 제조자의 선택에 따라 히터는 열유체를 이용한 가열기로 대체될 수 있고, 공급부는 물이 가압되어 공급될 경우, 개폐밸브로 대체될 수 있는 것이다.

먼저, 공급부(9)의 작동제어방법에 관하여 설명한다.

도 4와 도 5를 참고하면, 공급부(9)의 작동제어는 센서부(81)에서 측정된 히터(2)의 온도 데이터에 근거하거나, 제어부에 구비된 타이머에 의하여 얻어지는 작동 개시 시점으로부터의 시간 데이터에 근거하여 이루어질 수 있다.

센서부(81)에서 측정된 히터의 온도 데이터에 근거한 공급부의 작동제어방법으로, 전술된 구성을 가지는 스팀 해빙기에서, 제어부(8)는 센서부에 의하여 측정된 상기 히터(2)의 온도가 작동개시온도(C1) 미만이면 상기 공급부(9)의 작동을 멈춰 물의 공급을 차단하고, 히터(2)의 온도가 상기 작동개시온도(C1) 이상이면 상기 공급부(9)를 작동하여 물을 공급한다.

여기서 작동개시온도(C1)는 공급된 물이 스팀으로 상변화된 후 배출되기 위한 히터의 온도이다. 이러한 작동개시온도(C1)는 유로에 주입되는 물의 유량 또는 운용 장소의 주변 온도 또는 스팀배출수단에 구비된 노즐 등의 저항에 변화될 수 있다. 일례로 작동온도는 200℃ 내지 300℃ 사이에서 설정되는 임의의 온도일 수 있다.

히터(2)에 장착된 센서부(81)에 의해 측정된 히터의 온도는 전기적 신호로 제어부(8)에 전달된다. 제어부(8)는 전달된 전기적 신호와 작동개시온도(C1)를 대비하여, 공급부를 작동할지 여부를 판단한다. 히터의 온도가 작동개시온도(C1)에 이르지 못하는 경우에는 공급부(9)를 작동하지 않음으로써 기화되지 아니한 물이 배출되는 것을 방지한다. 이후, 히터의 온도가 작동개시온도(C1) 이상이면 공급부(9)를 작동하여 생성된 스팀을 방출할 수 있게 된다.

한편, 제어부(8)는 시간 데이터에 근거하여 공급부(9)의 작동을 제어할 수 있다.

제어부(8)는 히터의 작동이 시작되는 경우 설정된 대기시간(t1)이 경과된 다음에 공급부(9)를 작동하여 물을 유로에 공급되게 한다. 도 5에서 히터가 충분히 상온(C0)으로 냉각된 후에 히터에 전원을 공급하면 스팀을 생성하기 위한 온도인 작동개시온도(C1)까지의 가열을 위한 시간(t1)이 요구된다. 상기 시간이 대기시간으로 설정된다.

여기서, 작동개시온도(C1)는 전술된 바와 동일한 것이다. 또한, 대기시간(t1)은 히터의 초기온도(C0)(주변 대기온도)와 히터의 성능에 따라 달라진다. 통상 대기시간(t1)은 스팀 해빙기가 주로 사용되는 작업장의 온도(예, - 10℃)에서 작동개시온도(C1)까지 가열하기 위한 시간으로 설정될 수 있다.

제어부는 스팀 해빙기가 작동시작된 후 대기시간(t1)을 기다리고, 이후 공급부를 작동함으로써 유로에 물을 공급하게 된다.

이 경우, 센서부를 배제하고 시간의 흐름만으로 공급부를 제어하므로 제어가 비교적 간단하게 이루어지는 장점을 갖는다. 또한 열화되기 쉬운 온도센서의 사용을 배제할 수 있으므로 작동 신뢰성이 향상된다.

사용 중이던 스팀 해빙기를 잠시 멈추었다가 다시 사용하는 경우가 있다. 스팀 해빙기를 작동 중에 잠시 작동 중지되면, 가열되었던 히터는 천천히 냉각된다(도 5의 점선표시). 다시 히터에 전원이 공급되면 잔열이 남아 있는 히터는 짧은 시간 동안에 다시 작동개시온도로 상승될 수 있다.

따라서 제어부는 상기 히터가 작동되기 시작되면 히터의 잔열 여부를 판단하고, 제어부는 상기 히터에 잔열이 있다고 판단할 때에 공급부의 대기시간(t2)을, 상기 히터에 잔열이 없다고 판단할 때에 설정되는 공급부의 대기시간(t3)보다 짧게 설정한다. 즉, 제어부는 히터에 잔열이 있는지 여부를 판단하여, 히터에 잔열이 있다고 판단되면 공급부의 작동을 위한 대기시간을 짧게 설정하여 신속한 스팀생성이 가능하게 하는 것이다.

구체적으로 제어부가 히터에 잔열이 있는지 여부를 판단하는 방법은 히터의 온도를 직접 측정된 온도에 근거하여 판단 방법과, 설정된 시간으로 예측하는 방법이 있다.

직접 측정된 온도에 근거하여 히터의 잔열 여부를 판단방법으로, 센서부에 의하여 측정된 히터의 온도와 설정된 기준잔열온도(C2)와 대비 하여, 히터의 온도가 상기 기준잔열온도(C2) 미만이면 상기 히터에 잔열이 없다고 판단하고, 상기 히터의 온도가 상기 기준잔열온도(C2) 이상이면 상기 히터에 잔열이 있다고 판단하는 것이다.

여기서, 기준잔열온도(C2)는 사용자에 의하여 선택되어지는 온도이다. 일예로, 작동개시온도의 70%로 설정될 수 있다. 즉, 작동개시온도가 250℃인 경우에 175℃로 설정된다.

측정된 히터의 온도가 기준잔열온도(C2) 미만인 경우에 제어부에 의하여 설정되는 대기시간(t3)은 상온(C0)에서 작동개시온도(C1)까지 히터를 가열하기 위한 대기시간(t1)과 동일하게 할 수 있다. 이와 달리, 측정된 히터의 온도가 기준잔열온도(C2) 이상인 경우의 대기시간(t2)은, 상온(C0)에서 작동개시온도(C1)까지 히터를 가열하기 위한 대기기간(t3)보다 짧게 설정된다. 일례로, 히터의 온도가 기준잔열온도(C2) 미만인 경우에 대기시간(t3)을 45초로 하고, 히터의 온도가 기준잔열온도(C2) 이상인 경우에 대기시간(t2)은 5초로 할 수 있다.

한편, 시간에 근거하여 히터의 잔열여부를 예측하는 방법으로 최근 히터의 작동이 종료된 시간과 재가동된 시간의 간격을 고려하는 것이다.

구체적으로, 도 6을 참고하면, 히터의 작동개시시간(ta)과 상기 히터의 최근 작동종료시간(tb)을 대비하여 휴지시간값(t4)을 산출하는 단계; 그리고 히터의 정상작동온도(Cn)에서 설정된 잠열기준온도(Cs)까지 냉각되는 시간인 비교휴지시간값(tss)과 상기 휴지시간값(t4)을 대비 판단하여, 휴지시간값(t4)이 상기 비교휴지시간값(tss)을 초과하면 상기 히터에 잔열이 없다고 판단하고, 상기 휴지시간값(t4)이 상기 비교휴지시간값(tss) 이하이면 상기 히터에 잔열이 있다고 판단하는 단계를 거쳐 이루어진다.

히터의 작동개시시간(ta)과 히터의 최근 작동종료시간(tb)은 제어부에 구비된 타이머와 사용 이력을 저장하는 메모리 등의 수단에서 얻어질 수 있다. 휴지시간값(t4)은 최근의 작동종료시간(tb)과 작동개시시간(ta)의 차이에서 얻어진다.

비교휴지시간값(tss)은 히터의 정상작동온도(Cn)에서 사용자에 의하여 설정되는 잠열기준온도(Cs)까지 냉각되는 시간으로 정해진다. 여기서, 정상작동온도(Cn)는 히터의 허용한계온도(Ch)와 작동개시온도(C1)의 중간값일 수 있다. 또한, 잠열기준온도(Cs)는 전술된 기준잔열온도와 동일하거나, 사용자에 의하여 임의로 결정될 수 있다. 비교휴지시간값(tss)은 히터의 냉각 성능과, 하우징, 보온재 등의 구조적 특징에 따른 냉각 환경에 의하여 달라질 수 있다.

휴지시간값이 비교휴지시간값을 초과하는 경우에 제어부는 히터에 잔열이 없다고 판단하고, 휴지시간값이 비교휴지시간값 이하인 경우에 제어부는 히터에 잔열이 있다고 판단한다. 이러한 제어부의 판단에 의하여 대시시간을 달리 설정하는 것은 전술된 바와 동일하다.

이와 같이, 제어부가 히터에 잔열이 있는지 여부를 판단하여 대기기간을 달리 설정함으로써, 히터의 재가동시 스팀을 신속하게 얻게 되고 히터의 작동에 소요되는 에너지를 절감할 수 있게 된다.

이하, 제어부(8)에 의한 히터(2)의 작동제어방법을 설명한다.

전술된 실시예들에 의한 스팀 해빙기에서, 제어부(8)는 히터(2)의 온도가 기설정된 허용한계온도 이상이면 히터(2)의 작동을 차단한다.

히터의 온도는 전술된 센서부를 통하여 이루어질 수 있다. 여기서, 한계허용온도(Ch)는 히터가 견디는 최대의 온도(예, 1000℃)로 설정될 수 있으며, 히터의 열화를 더욱 효과적으로 방지하기 위하여 상기 최대의 온도보다 다소 낮은 온도로 설정될 수 있다. 히터의 온도가 한계허용온도(Ch) 이상인 경우에, 제어부는 히터에 공급되는 전원을 차단함으로써 히터의 과열에 의한 파손을 방지할 수 있다. 특히, 물의 공급이 차단된 상태에서 히터가 과열되는 것을 방지할 수 있으므로 스팀 발생기의 수명을 증대시킬 수 있는 것이다.

나아가, 제어부는 히터의 온도가 허용한계온도(Ch)를 초과하여 상기 히터의 작동을 차단한 후에 히터의 온도가 허용한계온도(Ch)보다 낮게 설정되는 기준하한온도(Cm) 이하이면 상기 히터의 작동을 개시한다.

즉, 허용한계온도(Ch)를 초과하여 과열된 히터(2)의 작동이 제어부(8)에 의하여 차단되면, 히터(2)는 서서히 냉각된다. 이때, 물은 공급부(9)에 의하여 지속적으로 공급되고 있기 때문에 히터(2)의 냉각속도는 빠르게 이루어진다. 제어부(8)는 히터의 온도가 기준하한온도(Cm) 이하로 낮아질 때에 다시 히터(2)를 작동시켜 연속적인 스팀의 생성이 이루어지게 하는 것이다.

여기서 기준하한온도(Cm)는 전술된 작동개시온도(C1)와 동일하거나, 그보다 높으면서 허용한계온도(Ch)보다는 낮게 설정되는 것이다. 일례로, 작동개시온도(C1)가 250℃이고, 허용한계온도(Ch)가 1,000℃일 때에 기준하한온도(Cm)는 400℃로 설정될 수 있다.

한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 스팀 하우징에 구비된 송풍기(13)는 제어부(8)에 의하여 본체 내부의 공기 온도가 설정된 기준공기온도 이상 인때에 작동되도록 제어될 수 있다. 이때, 기준공기온도는 사용자에 의하여 설정되는 것으로, 일례로 10℃일 수 있다. 가열된 히터에 의하여 방사되는 열은 본체 내부의 공기를 가열하게 되고, 본체 내부의 온도는 제어부에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 제어부에 온도센서를 부착하여 본체 내부의 온도를 감시하며, 측정된 본체 내부의 온도가 기준공기온도 이상일 때에는 송풍기를 작동하여 본체 내부의 열기를 외부로 빼내는 것이다. 이로써, 히터에서 방출된 열에 의하여 본체의 내부에 구비된 제어부 등이 과열되는 것을 방지하여 제품의 수명을 더욱 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 제어부에 의한 히터와 공급부의 제어와는 독립적으로 공급부의 작동이 가능하게 구성될 수 있다. 본체에는 공급부작동스위치가 구비된다. 사용자는 공급부작동스위치를 조작함으로써, 어느 상황에서든지 공급부를 작동시킬 수 있다.

스팀 해빙기의 사용이 종료된 다음 공급부작동스위치의 조작을 통하여 공급부가 작동됨으로써 히터를 감싼 유로 내의 물을 강제로 배출할 수 있게 된다. 이로써, 사용 종료된 후 영하의 환경에서 보관되는 스팀 해빙기에 잔류하는 물을 제거함으로써 유로나 각 호스가 결빙되는 것을 방지할 수 있게 된다.

더하여, 본체의 전방에는 모드선택스위치가 더 구비되어, 모드선택스위치의 온/오프에 의하여 전술된 제어부에 의한 공급부의 작동제어를 활성화하거나 비활성화할 수 있게 구성된다. 모드선택스위치를 조작하여 제어부의 작동이 정지됨에 따라 히터의 가열없이 공급부만 공급부작동스위치의 조작에 의하여 작동되도록 할 수 있다.

나아가, 도시하지 아니하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 스팀해빙기에는 상기 유로 내부의 압력을 측정하는 압력센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 압력센서에서 측정된 압력값이 기설정된 포화압력값을 초과하면 상기 공급부의 작동을 중지하고, 상기 측정된 압력값이 상기 포화압력값이하이면 상기 공급부를 재작동할 수 있다.

여기서 포화압력값은 정상적인 공급기와 히터의 작동으로 물이 원활하게 유로로 공급되는 상황에서 스팀의 배출구를 막았을 때에 더 이상 공급부를 통하여 물이 유입되지 못하는 때의 유로 내부 압력이다. 이 포화압력값은 공급기의 펌핑용량, 히터의 가열용량 등에 의하여 변경될 수 있는 값이다.

압력센서는 유로 내부의 압력을 직접 측정하도록 유로에서 바이패스되는 별도의 라인에 장착될 수 있다. 또는, 압력센서는 공급부의 토출라인에 장착되어 유로 내의 스팀압 증가에 영향을 받아 증가되는 토출라인 상의 물 압력을 계측하고, 제어부가 계측된 압력값을 수신하고 이를 해석하여 물의 압력으로부터 스팀압을 추적하는 간접적인 방식이 사용될 수 있다.

제어부는 측정된 압력값이 포화압력값을 초과하는 경우 공급부의 작동을 차단함으로써 공급부의 부하를 방지할 수 있게 된다. 이로써, 공급부의 수명 증대를 기대할 수 있다. 이후 측정된 압력값이 포화압력값 이하로 내려가면 다시 공급부를 작동하여 연속적인 스팀을 생성할 수 있게 한다.

이러한 압력센서와 제어부를 이용하여, 단속적인 스팀의 생성이 가능하다. 스팀의 배출라인의 끝단에는 사용자의 조작에 의하여 개폐조절이 가능한 밸브를 장착하고, 이 밸브의 작동에 의하여 배출라인이 닫히거나 열리도록 구성할 수 있다. 이러한 밸브는 온/오프식 스프레이 건일 수 있다. 사용자가 밸브를 닫으면 유로의 스팀압이 증가되어 압력센서로 측정된 압력값이 포화압력값을 초과하게 되고, 제어부는 공급부의 작동을 멈춘다. 이후 사용자가 밸브를 열어 스팀을 배출시키면 압력센서로 측정된 압력값이 포화압력값 이하로 내려가고, 다시 공급부가 작동되어 연속적인 스팀의 생성이 가능하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 스팀 해빙기는 생성된 고온의 스팀을 이용하여 자동차 등의 기계부품, 싱크대 등의 실내 주거용품, 가구 등의 오염된 표면을 세척하는데 사용될 수 있다.

10 : 스팀 해빙기
1 : 본체 11 : 하부 케이스 12 : 상부 케이스
13 : 송풍기 14 : 배기홀
2 : 히터
3 : 유로 31 : 금속파이프
4 : 하우징 41 : 관통공 42 : 세라믹 부재 43 : 간극부재
5 : 보온재
6 : 물공급호스
7 : 스팀배출호스
8 : 제어부 81 : 센서부
9 : 공급부 91 : 유체펌프

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 본체와, 상기 본체의 내부에 구비되고, 열을 공급하는 히터와, 상기 히터의 외측에 감겨 있고, 그 내부를 통과하는 물이 상기 히터에 의해 가열되어 스팀이 생성되는 유로와, 상기 유로에 물을 공급하는 공급부와, 상기 공급부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 스팀 해빙기에서,
   상기 제어부는
   센서부에 의하여 측정된 상기 히터의 온도가 작동개시온도 미만이면 상기 공급부의 작동을 멈춰 물의 공급을 차단하고,
   상기 히터의 온도가 상기 작동개시온도 이상이면 상기 공급부를 작동하여 물을 공급하는 스팀 해빙기의 작동제어방법.
4. 본체와, 상기 본체의 내부에 구비되고, 열을 공급하는 히터와, 상기 히터의 외측에 감겨 있고, 그 내부를 통과하는 물이 상기 히터에 의해 가열되어 스팀이 생성되는 유로와, 상기 유로에 물을 공급하는 공급부와, 상기 공급부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 스팀 해빙기에서,
   상기 제어부는
   상기 히터의 작동이 시작되면 설정된 대기시간이 경과된 다음에 상기 공급부를 작동하여 물을 유로에 공급하는 스팀 해빙기의 작동제어방법.
5. 제4항에서,
   상기 제어부는
   상기 히터가 작동되기 시작되면 상기 히터의 잔열 여부를 판단하고,
   상기 히터에 잔열이 있다고 판단할 때에 설정되는 상기 공급부의 대기시간은, 상기 히터에 잔열이 없다고 판단할 때에 설정되는 상기 공급부의 대기시간보다 짧게 설정되는 스팀 해빙기의 작동제어방법.
6. 제5항에서,
   상기 히터의 잔열 여부 판단은
   상기 히터의 온도와 설정된 기준잔열온도와 대비하여,
   상기 히터의 온도가 상기 기준잔열온도 미만이면 상기 히터에 잔열이 없다고 판단하고, 상기 히터의 온도가 상기 기준잔열온도 이상이면 상기 히터에 잔열이 있다고 판단하는 스팀 해빙기의 작동제어방법.
7. 제5항에서,
   상기 히터의 잔열 여부 판단은
   상기 히터의 작동개시시간과 상기 히터의 최근 작동종료시간을 대비하여 휴지시간값을 생성하는 단계;
   상기 히터의 정상작동온도에서 설정된 잠열기준온도까지 냉각되는 시간인 비교휴지시간값과 상기 휴지시간값을 산출하는 단계; 그리고
   상기 휴지시간값이 상기 비교휴지시간값을 초과하면 상기 히터에 잔열이 없다고 판단하고, 상기 휴지시간값이 상기 비교휴지시간값 이하면 상기 히터에 잔열이 있다고 판단하는 단계를 거쳐 이루어지는 스팀 해빙기의 작동제어방법.
8. 삭제
9. 본체와, 상기 본체의 내부에 구비되고, 열을 공급하는 히터와, 상기 히터의 외측에 감겨 있고, 그 내부를 통과하는 물이 상기 히터에 의해 가열되어 스팀이 생성되는 유로와, 상기 유로에 물을 공급하는 공급부와, 상기 히터의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 스팀 해빙기에서,
   상기 제어부는
   상기 히터의 온도가 상기 허용한계온도를 초과하여 상기 히터의 작동을 차단한 후에
   상기 히터의 온도가 상기 허용한계온도보다 낮게 설정되는 기준하한온도 이하이면 상기 히터의 작동을 개시하는 스팀 해빙기의 자동제어방법.
10. 제3항에서,
    상기 본체 내부의 공기를 외부로 배출하는 송풍기가 더 포함되고,
    상기 제어부는
    상기 본체 내부의 공기 온도가 설정된 기준공기온도 이상인때에 상기 송풍기를 작동하는 스팀 해빙기의 자동제어방법.
11. 제3항 또는 제4항에서,
    상기 본체에 구비되는 스위치의 조작에 의하여 상기 히터의 작동과 독립적으로 상기 공급부의 작동이 이루어지는 스팀 해빙기의 자동제어방법.
12. 제3항 또는 제4항에서,
    상기 유로 내부의 압력을 측정하는 압력센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 압력센서에서 측정된 압력값이 기설정된 포화압력값을 초과하면 상기 공급부의 작동을 중지하고, 상기 측정된 압력값이 상기 포화압력값이하이면 상기 공급부를 재작동하는 스팀 해빙기의 자동제어방법.
    
    

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