KR101174129B1 - 히터 보호 기능을 갖는 가열식 음수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히터 보호 기능을 갖는 가열식 음수기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 히터를 작동시켜 저수조에 저장된 물을 끓여 살균처리하는 과정에서 히터의 작동을 수위와 연계하도록 제어함으로써 히터가 물에 잠기지 않은 상태에서 히터가 가동되는 것을 방지할 수 있는 히터 보호 기능을 갖는 가열식 음수기에 관한 것이다.
본 발명은 저수조와, 저수조의 바닥에서 하방으로 돌출되어 형성되며 상기 저수조의 내부와 연통되는 수용공간이 마련된 히터장착부와, 수용공간에 장착되어 상기 저수조에 저장된 물을 가열하는 히터와, 히터장착부의 수용공간으로 물을 유입시키는 유입부와, 수용공간의 수위가 설정된 상태에 도달하기 전에 상기 히터에 전류가 인가되는 것을 방지하기 위해 상기 수용공간의 수위에 따라 상기 히터에 공급되는 전류를 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

히터 보호 기능을 갖는 가열식 음수기{Device drinking water for protecting heater}

본 발명은 히터 보호 기능을 갖는 가열식 음수기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 히터를 작동시켜 저수조에 저장된 물을 끓여 살균처리하는 과정에서 히터의 작동을 수위와 연계하도록 제어함으로써 히터가 물에 잠기지 않은 상태에서 히터가 가동되는 것을 방지할 수 있는 히터 보호 기능을 갖는 가열식 음수기에 관한 것이다.

일반적으로 음수기는 수돗물이나 또는 지하수와 같은 원수를 처리하여 음용가능한 음용수를 제공할 수 있는 장치를 의미한다. 음수기의 대표적인 것으로 정수기를 들 수 있다.

환경 오염으로 인하여 수도물에 대한 불신이 높아지면서 정수기의 사용이 점차 확산되고 있는 실정이다. 최근 널리 보급되고 있는 정수기는 수돗물을 공급받아 세디멘트 필터, 선카본필터, 멤브레인필터, 후카본필터, 자외선필터 등과 같이 다양한 필터를 통과시켜 정수처리된 물을 공급하는 장치이다.

이러한 정수기는 가정 또는 사무실 등 사용자가 일부 특정인으로 제한된 장소뿐만 아니라, 학교 식당, 학교 복도, 도서관, 고속도로 휴게소, 열차 대합실, 관공서, 기타 공공 건물 등 다수의 인원이 사용할 수 있는 장소에도 설치되어 사용되고 있다.

필터에 의하여 정수된 물은 그대로 공급되기도 하지만 냉수탱크에 저장되어 냉각장치(압축기, 응축기 및 증발기로 이루어진 가스 냉매 순환사이클이나 열전소자가 주로 사용됨)에 의하여 냉각되거나 온수탱크에 저장되어 전열코일 등의 가열 장치에 의하여 가열된다. 그리고 냉수탱크 및 온수탱크에 저장된 냉수 및 온수는 취수꼭지를 통해 외부로 배출된다.

이러한 종래의 정수기에 의하면 필터에 의해 여과처리되었다 하더라도 미생물까지 완벽히 걸러지지 않아 문제가 된다. 온수의 경우 가열장치에 의해 물을 90도 이상으로 가열하여 유지하므로 세균이 번식할 위험이 없으나 냉수의 경우 세균이 포함된 처리수가 냉수탱크에 그대로 유입됨으로써 세균이 번식할 가능성이 충분하다.

따라서 냉수탱크로 유입되기 전에 별도의 통에서 물을 가열하여 살균처리한 후 냉수탱크로 유입시키는 정수기의 구조가 공지되어 있다. 이러한 정수기들은 빠른 시간 내에 물을 가열하기 위해 대용량의 습식히터를 주로 사용하는 데, 습식히터는 물이 채워지지 않는 상태에서 전원이 인가되면 고발열로 인한 히터의 파손 및 그로 인한 교체의 번거로움과 비용의 추가가 문제된다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 히터의 작동을 저수조의 수위에 따라 제어할 수 있도록 하여 히터가 물에 잠기지 않은 상태에서는 히터에 전원이 인가되지 않도록 함으로써 히터의 파손을 방지할 수 있는 가열식 음수기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가열식 음수기는 저수조와; 상기 저수조의 바닥에서 하방으로 돌출되어 형성되며 상기 저수조의 내부와 연통되는 수용공간이 마련된 히터장착부와; 상기 수용공간에 장착되어 상기 저수조에 저장된 물을 가열하는 히터와; 상기 히터장착부의 수용공간으로 물을 유입시키는 유입부와;상기 수용공간의 수위가 설정된 상태에 도달하기 전에 상기 히터에 전류가 인가되는 것을 방지하기 위해 상기 수용공간의 수위에 따라 상기 히터에 공급되는 전류를 제어하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 유입부는 원수공급라인과, 상기 원수공급라인으로부터 2개의 분기유로들을 형성하여 상기 히터장착부와 연결되며 상기 제어부의 제어에 의해 상기 분기유로들 중 어느 하나의 분기유로를 통해 선택적으로 물을 통과시키는 제 1 및 제 2연결관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 내부 전자석 코일에 전류가 차단될 때 접속되는 제 1접점부와, 상기 전자석 코일에 전류가 인가될 때 접속되며 상기 히터와 연결된 제 2 및 제 3접점부를 갖는 마그네틱 스위치와, 상기 히터장착부에 설치되어 상기 제 1접점부와 연결되며 상기 수용공간의 수위에 의해 상기 제 1접점부로 흐르는 전류를 인가 또는 차단시키는 제 1스위칭부와, 상기 히터장착부에 설치되어 상기 제 2접점부와 연결되며 상기 수용공간의 수위에 의해 상기 제 2접점부로 흐르는 전류를 인가 또는 차단시키는 제 2스위칭부와, 상기 제 1연결관에 설치되어 상기 제 1접점부와 연결되며 상기 제 1연결관의 분기유로를 개방 또는 차단하는 제 1밸브와, 상기 제 2연결관에 설치되어 상기 제 2 및 제 3접점부와 연결되되 상기 히터와 병렬 연결된 제 2밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1스위칭부는 상기 히터장착부에 마련된 지지관의 상부측에 설치되어 상기 수용공간의 수위변화에 의해 상기 지지관을 따라 상하로 유동하며 자성체가 내장된 제 1 플로트와, 상기 지지관에 내장되어 상기 제 1플로트의 유동에 따라 접속 및 단락되는 한 쌍의 리드를 포함하며 어느 하나의 리드는 전원과 연결되고 다른 하나의 리드는 제 1접점부와 연결된 제 1스위치를 구비하고,

상기 제 2스위칭부는 상기 제 1플로트의 하부에 배치되도록 상기 지지관에 설치되어 상기 수용공간의 수위변화에 의해 상기 지지관을 따라 상하로 유동하며 자성체가 내장된 제 2플로트와, 상기 제 1스위치의 하부에 배치되어 상기 히터의 상단과 대응되는 위치의 상기 지지관에 내장되며 상기 제 2플로트의 유동에 따라 접속 및 단락되는 한 쌍의 리드를 포함하고 어느 하나의 리드는 전원과 연결되고 다른 하나의 리드는 제 2접점부와 연결된 제 2 스위치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 저수조를 내부에 수용하며 냉각수가 순환되어 상기 저수조에서 가열된 물을 식히는 냉각수순환탱크와, 상기 저수조의 내부에 설치되는 증발기와, 상기 증발기로부터 증발잠열을 흡수하여 증발된 열교환 매체를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 의해 압축된 기상의 열교환 매체를 응축하는 응축기와, 상기 응축기와 상기 증발기의 사이에 설치되어 상기 응축기에 의해 응축된 열교환 매체를 팽창시키기 위한 팽창밸브를 포함하는 냉각부와; 상기 저수조의 바닥에 형성된 입구 및 출구에 각각 연결된 순환관과, 상기 저수조에 저장된 물을 강제순환시키기 위해 상기 순환관에 설치된 순환펌프를 포함하는 강제순환부;를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 저수조의 내부에 설치되어 상기 제 2 및 제 3접점부와 연결되되 상기 제 2밸브와 직렬로 연결되고 상기 저수조의 수위가 설정된 수위에 도달하면 상기 제 2밸브에 인가되는 전류를 차단하는 제 3스위칭부와, 상기 저수조의 내부에 설치되어 상기 제 2 및 제 3접점부와 연결되되 상기 전자석 코일과 직렬로 연결되고 상기 저수조의 수온이 설정된 수온에 도달하면 상기 전자석 코일에 인가되는 전류를 차단하는 제 4스위칭부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 음수기를 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1의 음수기의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 3은 도 1의 음수기에 적용된 저수조의 내부를 나타내기 위한 일부 절개 사시도이고,
도 5 및 도 6은 도 1의 작동을 나타내기 위한 요부 발췌 단면도이고,
도 7은 도 1에 적용된 제어부의 구성을 나타내는 개략적인 회로도이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 적용된 저수조의 내부를 나타내기 위한 일부 절개 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가열식 음수기에 대해 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 음수기(10)는 단체급수를 위한 대용량의 음수기로서, 살균처리되어 안전하게 마실 수 있는 음용수를 공급한다. 또한, 도시되지 않았지만 본 발명의 음수기(10)는 가정용으로 이용되는 소형의 음수기로 구현될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 음수기(10)는 하우징(15)이 외관을 형성하고, 하우징(15) 내부에 각종 구성요소가 설치된다.

통형의 하우징(15)은 스테인레스 등의 내부식성이 강한 금속 소재를 이용한다. 도시된 하우징(15)의 형태는 일 예에 불과하며 다양한 변경이 가능함은 물론이다. 하우징(15)의 전면에는 취수꼭지(91)가 돌출되어 형성된다. 이 경우 취수꼭지(91)는 많은 사람이 동시에 이용할 수 있도록 다수가 설치된다.

그리고 취수꼭지(91)의 하방에는 하우징(15)의 전면으로부터 돌출되어 배수대(93)가 형성된다. 배수대(93)는 취수꼭지(91)로부터 배출된 물을 자연스럽게 모아서 하우징(15)의 하부로 흘러 나가게 하는 배수구를 가진다. 배수대(93)의 전면에는 취수꼭지(91)의 유로를 개폐하는 밸브(99)를 조작하기 위한 버튼(95)이 설치된다. 하우징(15)의 상부에는 컵을 보관하는 컵보관대(미도시)가 형성될 수 있고, 하우징(15)의 배수대(13)의 하부에는 사용한 컵을 수거가능하도록 다수의 컵수거부(미도시)가 형성될 수 있다.

하우징(10)의 내부에 설치된 저수조(20)에 물을 공급하기 위한 유입부(30)는 원수공급라인(31)과, 원수공급라인(31)으로부터 2개의 분기유로들을 형성하는 제 1 및 제 2연결관(33)(35)을 구비한다.

하우징(15)의 외부로부터 인입되어 내부로 연장되는 원수공급라인(31)은 상수도관과 연결된다. 원수공급라인(31)을 통해 공급되는 원수는 제 1 또는 제 2연결관(33)(35)을 통해 저수조(20) 내부로 유입된다. 제 1 및 제 2연결관(33)(35)은 원수공급라인(31)으로부터 분기된다. 따라서 제 1 및 제 2연결관(33)(35)의 내부에는 원수공급라인(31)의 유로와 연결된 분기유로가 각각 형성된다. 제 1 및 제 2연결관(33)(35)에는 각각 제 1 및 제 2밸브(34)(37)가 설치된다. 제 1 및 제 2밸브(34)(37)는 후술할 제어부의 제어에 의해 어느 하나의 분기유로를 통해 선택적으로 물을 통과시킨다.

도시된 예에서 제 1 및 제 2연결관(33)(35)은 하나의 유입관(39)으로 합쳐진다. 이와 달리 유입관(39)이 생략된 채 제 1 및 제 2연결관(33)(35)이 저수조의 하부에 형성된 히터장착부(40)에 각각 연결될 수 있음은 물론이다.

또한, 도시된 예에서는 원수 중의 이물질을 필터링하기 위한 필터부가 생략되어 있지만, 원수의 종류에 따라 필터부가 부가될 수 있음은 물론이다. 이 경우 필터부는 원수공급라인(31) 상에 설치된다. 일 예로 필터부는 오염물질을 여과하기 위한 프리필터와, 염소성분이나 유기 화학물질 및 기타 세균 등을 제거하기 위한 선카본필터 (Pre-carbon filter) 및 멤브레인필터(Membrane filter)와 후카본필터( After-carbon filter) 등으로 이루어질 수 있다.

저수조(20)는 내부에 일정량의 물이 저장될 수 있는 통형으로 형성된다. 저수조(20)는 하우징(15)의 내부 상부측에 설치된다. 저수조(20)의 바닥에는 하방으로 돌출되어 형성된 사각 통형의 히터장착부(40)가 형성된다. 히터장착부(40)의 상부는 저수조(20)의 내부를 향해 개방되어 있는 구조이다. 따라서 히터장착부(40) 내부에 형성된 수용공간(41)은 저수조(20)의 내부와 연통된다. 히터장착부(40)의 바닥에는 유입구(49a) 및 배수구(49b)가 형성된다. 유입구(49a)는 유입관(39)과 연결되고, 배수구(49b)는 드레인관(45)과 연결된다. 드레인관(45)에는 밸브(47)가 설치된다.

히터장착부의 수용공간(20)에는 저수조(20)에 저장된 물을 가열하는 히터(43)가 설치된다. 히터(43)는 히터장착부(40)의 벽면 하부에 지지되도록 설치된다. 히터(43)로는 대용량의 물을 빠른 시간에 가열할 수 있는 장점을 가진 습식히터를 사용하는 것이 바람직하다. 히터(43)는 전원이 인가되어 저수조(20)에 저장된 물을 약 95 내지 100℃까지 가열하여 끓임으로써 물을 살균처리한다.

저수조(20)에서 가열된 물은 냉각부에 의해 음용하기 적당한 온도인 4 내지 5℃로 냉각된다. 물론 상기 4 내지 5℃의 음용수 온도는 필요에 따라 온도조절기를 이용하여 사용자가 조절할 수 있는 구조로 구현될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 적용된 냉각부는 95 내지 100℃까지 가열된 물을 냉각수순환탱크(50)에서 냉각수와 열교환시켜 35 내지 40℃까지 식힌 후 냉매의 증발잠열을 이용하여 4 내지 5℃까지 냉각시키는 방법을 이용한다. 이러한 냉각방법에 의해 전기를 절약하면서 빠른 시간에 물을 냉각시킬 수 있다.

냉각수순환탱크(50)는 저수조(20)를 둘러싸며 일정량의 냉각수가 순환되는 공간을 가지는 구조로서, 상온의 냉각수가 냉각수 공급관(51)을 통해 유입되어 저수조(20)에서 가열된 물을 일정 온도로 식힌다. 냉각수순환탱크(50)로 유입된 냉각수는 냉각수 배출관(55)을 통해 계속적으로 배출되는 순환흐름을 가지거나 일정시간 저장되어 있다가 냉각수 배출관(55)을 통해 배출되는 구조를 가질 수 있다. 냉각수 공급관(51)과 냉각수 배출관(55)에는 유로를 개폐하는 밸브(53)(57)가 각각 설치된다. 상기 밸브들(53)(57)은 통상적인 컨트롤러의 제어에 의해 개폐동작이 제어될 수 있다. 즉, 저수조(20)의 물이 100℃에 이르면 저수조(20) 내부에 설치된 통상적인 전자식 수온센서로부터 출력되는 신호에 의해 컨트롤러는 냉각수 공급관 (51)및 냉각수 배출관(55)의 설치된 각 밸브(53)(57)를 개방하여 냉각수순환탱크(50)에 냉각수가 유입되어 순환될 수 있도록 한다. 그리고 저수조920)의 물이 35 내지 40℃까지 냉각되면 전자식 수온센서로부터 출력되는 신호에 의해 컨트롤러는 냉각수 공급관(51) 및 냉각수 배출관(55)에 설치된 각 밸브(53)(57)를 작동하여 냉각수 공급관(51) 및 냉각수 배출관(55)의 유로를 폐쇄한다. 이와 같이 냉각수순환탱크(50)에 의해 저수조(20)에서 가열된 물을 유입되는 냉각수의 온도에 따라 편차가 있지만 약 35 내지 40℃까지 빠른 시간에 식힐 수 있다.

그리고 35 내지 40℃까지 식혀진 물을 4 내지 5℃로 냉각시키기 위해 저수조의 내부에 설치되는 증발기(60)와, 증발기(60)로부터 증발잠열을 흡수하여 증발된 열교환 매체를 압축하는 압축기(61)와, 압축기(61)에 의해 압축된 기상의 열교환 매체를 응축하는 응축기(63)와, 응축기(63)와 증발기(60)의 사이에 설치되어 상기 응축기(63)에 의해 응축된 열교환 매체를 팽창시키기 위한 팽창밸브(65)가 설치된다. 상술한 전자식 수온센서에 의해 컨트롤러는 압축기(61)의 작동을 제어한다. 음용가능한 온도로 냉각된 물은 취수꼭지(91)를 통해 사용자에게 공급된다.

상술한 실시 예에서는 저수조에서 가열된 물을 냉각시키기 위한 냉각부가 구비되었지만, 필요에 따라 냉각부가 생략될 수 있다. 즉, 저수조(20)에서 가열된 물은 상온에서 자연 냉각되어 사용자에게 공급될 수 있다. 또한, 냉각부의 구성으로 냉각수순환탱크(50)와, 냉각수 유입관(51) 및 배출관(55), 밸브들(53)(57)만으로 이루어질 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만 본 발명의 음수기는 사용자에게 온수를 공급하기 위한 통상적인 온수 공급부가 설치될 수 있다.

그리고 본 발명의 가장 큰 특징인 제어부는 히터장착부의 수용공간(41)의 수위가 설정된 상태에 도달하기 전에 상기 히터(43)에 전류가 인가되는 것을 방지한다. 제어부는 수용공간(41)의 수위에 따라 히터(43)에 공급되는 전류의 흐름을 제어한다. 이는 히터(43)가 물에 잠기지 않은 상태에서는 히터(43)에 전류가 인가되지 않도록 하여 히터(43)의 파손을 방지하기 위함이다.

특히, 학교에서 사용하는 종래의 음수기는 방학과 같이 장시간 사용하지 않거나 저수조 내부를 청소하는 경우 저수조의 물을 전부 비우게 된다. 이때는 드레인관의 밸브를 개방하여 물을 저수조의 외부로 모두 배출시킨다. 그리고 재 가동을 위해 관리자가 음수기의 전원버튼을 조작하면 저수조가 완전히 빈 상태에서 히터에 전원이 공급되므로 히터의 파손 및 과열로 인한 화재 발생이 문제될 수 있다.

이와 같은 문제점을 본 발명은 제어부의 구성을 통해 해결한다. 본 발명에 적용된 제어부는 도 7에 도시된 바와 같이 내부 전자석 코일(75)에 전류가 차단될 때 접속되는 제 1접점부(71)와, 전자석 코일(75)에 전류가 인가될 때 접속되는 제 2 접점부(72) 및 제 3접점부(73)를 갖는 마그네틱 스위치(70)와, 히터장착부(40)에 설치되어 수용공간(41)의 수위에 의해 2 접점부(72) 및 제 3접점부(73)로 흐르는 전류를 인가 또는 차단시키는 제 1 및 제 2스위칭부(80)(90)와, 제 1 및 제 2연결관에 설치된 제 1 및 제 2밸브(34)(37)로 이루어진다.

마그네틱스위치(70)의 동작원리는 내장된 전자석 코일(75)에 전류가 인가 또는 차단됨에 따라 전자석이 여자 또는 소자되면서 그 내부접점들 간의 접속을 스위칭하는 동작을 하여 전기의 흐름을 차단한다. 이러한 마그네틱스위치(70)는 통상적으로 전자석 코일(75)에 전류가 인가될 때(즉, 마그네틱스위치의 온 동작시) 접속되는 주접점과 a접점이 있으며, 전자석 코일(75)에 전류가 차단될 때(즉, 마그네틱스위치의 오프 동작시) 접속되는 b접점이 있다.

본 발명에 적용된 제 1접점부의 접점(71a, 71b)은 평소에 접속이 되어 있다가 전자석 코일(75)에 전류가 인가되면 단락되는 b접점을 의미하고, 제 2 접점부의 접점(72a, 72b) 및 제 3접점부의 접점(73a, 73b)은 평소에 단락이 되어 있다가 전자석 코일(75)에 전류가 인가되면 접속되는 주접점을 의미한다. 제 2 및 제 3접점부(72)(73)는 AC 220V와 같은 상용 교류전원의 입력라인 및 출력라인에 연결되어 마그네틱 스위치의 온/오프 동작에 따라 각각 접속 또는 단락된다. 그리고 도시된 예에서는 통상적인 a접점이 생략되어 있으나, a접점은 마그네틱 스위치(70)의 온 동작시 전원표시램프 또는 자기유지회로 등에 연결된다. 마그네틱 스위치의 전자석 코일(75)은 전원 입력라인과 연결된다. 이러한 전자석 코일(75)은 제 2 및 제 3접점부(72)(73)와 병렬로 연결되어 폐회로를 구성한다.

제 1 및 제 2스위칭부(80)(90)는 히터장착부의 수용공간(41)의 수위에 따라 전류를 인가 또는 차단할 수 있도록 히터장착부(40)에 설치된 지지관(100)에 장착된다.

제 1스위칭부(80)는 지지관(100)에 설치되어 수용공간의 수위변화에 의해 지지관(100)을 따라 상하로 유동하며 자성체(86)가 내장된 제 1 플로트(85)와, 제 1플로트(85)의 유동에 따라 접속 및 단락되는 한 쌍의 리드(83)를 포함하며 어느 하나의 리드(83)는 전원(1)과 연결되고 다른 하나의 리드(83)는 제 1접점부(71)와 연결된 제 1스위치(81)를 구비한다.

그리고 제 2스위칭부(90)는 제 1플로트(85)의 하부에 배치되도록 지지관(100)에 설치되어 수용공간의 수위변화에 의해 지지관(100)을 따라 상하로 유동하며 자성체(미도시)가 내장된 제 2플로트(95)와, 제 1스위치(81)의 하부에 배치되도록 지지관(100)에 내장되며 제 2플로트(95)의 유동에 따라 접속 및 단락되는 한 쌍의 리드(93)를 포함하고 어느 하나의 리드(93)는 전원(1)과 연결되고 다른 하나의 리드(93)는 제 2접점부(72)와 연결된 제 2 스위치(91)를 구비한다.

지지관(100)은 히터장착부(40)의 외부에서 히터장착부(40)의 바닥을 관통하여 수용공간(41)을 수직으로 가로질러 형성된다. 지지관(100)은 내부가 중공인 관체로 형성된다. 지지관(100)의 상단은 저수조(20)의 바닥 높이와 동일하거나 약간 더 높게 형성될 수 있다. 지지관(100)은 히터장착부(40) 바닥에 대하여 상하로 이동 가능하도록 체결유니트에 의해 설치되는 것이 바람직하다. 지지관(100)을 일정 높이로 상승시키거나 하강시키는 경우 제 1 및 제 2스위칭부(80)(90)의 높이가 변하게 되어 전류를 차단 또는 인가시키는 기준 수위를 변화시킬 수 있다.

일 실시 예에 따른 체결유니트는 히터장착부(40)의 바닥에 형성된 장착공(48)에 관통되도록 장착되며 지지관(100)이 수직으로 관통되는 니플(105)과, 니플(105)의 하부에 나사결합되어 니플(105)을 히터장착부(40)의 바닥에 고정시키는 너트(109)와, 히터장착부(40) 바닥과 너트(109) 사이에 설치되어 수밀을 유지하는 실링부재(107)와, 니플(105)의 상부에 나사결합되어 지지관을 일정 위치에 고정시키는 조임너트(101)와, 조임너트(101)와 니플(105) 사이에 설치되어 수밀을 유지하는 오링(103)을 구비한다. 따라서 조임너트(101)를 풀고 지지관(100)을 상하로 이동시키면 지지관(100)의 높이 조절이 가능하며, 조절 후 지지관(100)을 고정시키기 위해서 조임너트(101)를 니플(105)에 체결하게 되면 조임너트(105)가 체결되는 과정에서 오링(103)을 가압하게 되고 오링(103)은 지지관(100)의 외주면에 밀착되어 지지관(100)이 이동되는 것을 방지함과 동시에 물이 외부로 누수되지 않도록 수밀작용을 한다.

제 1 및 제 2플로트(85)(95)의 상하 유동범위를 제한하기 위한 제 1 내지 제 2 및 제 3 스토퍼(110)(113)(115)가 설치된다. 각 스토퍼 사이의 지지관(100)에 제 1 및 제 2플로트(85)(95)가 각각 장착된다. 제 1플로트(85)는 제 1 및 제 2스토퍼(110)(113)의 이격 거리 이내로, 제 2플로트(95)는 제 2 및 제 3스토퍼(113)(115)의 이격거리 이내로 유동범위가 제한된다. 각 스토퍼는 지지관(100)에 형성된 장착홈(117)에 장착되는 스냅링을 이용할 수 있다.

제 2플로트(95)의 유동 범위가 히터(43)의 상단과 동일한 높이를 기준으로 상하로 일정거리 이내로 한정될 수 있도록 제 2 및 제 3스토퍼(113)(115)의 위치가 결정된다. 그리고 제 1스토퍼(110)는 제 2스토퍼(113)와 상방으로 일정거리 이격된 위치에 결정된다. 각 스토퍼의 간격은 각 플로트 두께의 2 내지 4배의 길이로 형성되는 것이 바람직하다.

제 1 및 제 2플로트(85)(95)는 물의 비중보다 가벼우므로 수면에 부유한다. 제 1 플로트(85)는 중앙에 원형의 관통홀(89)이 형성된다. 관통홀(89)은 지지관(100)의 외경보가 더 크게 형성된다. 제 2플로트(95) 역시 관통홀이 형성된다. 지지관(100)이 관통홀을 관통하도록 설치된 제 1 및 제 2플로트(85)(95)는 수용공간의 수위에 따라 지지관(100)을 따라 상하로 이동하게 된다. 물론 이때 상하 이동범위는 각 스토퍼에 의해 제한된다.

제 1스위치(81)는 제 1 및 제 2스토퍼(110)(113) 사이의 지지관(100)에 내장된다. 본 발명에서 제 1스위치(81)는 제 1플로트(85)가 최대로 하강한 위치, 즉 제 1플로트(85)가 제 2스토퍼(113)에 걸린 위치와 대응되는 위치에 설치된다. 제 1스위치(81)는 자성체로 만들어지며 전선(84)과 연결되는 한쌍의 리드(83)가 비활성 가스를 충전한 유리관(82) 속에 설치된 구성이다. 수면에 부유하는 제 1플로트(85)가 수위를 따라 제 1 및 제 2스토퍼(110)(113) 사이에서 상하로 이동하면서 제 1스위치(81)와 대응되는 위치에 제 1플로트(85)가 위치하게 되면 제 1플로트(85)에 내장된 자성체(86)로부터 발생하는 자력선은 리드(83) 내부를 더 많이 통과하여 상호 떨어진 2개의 리드(83)를 접속시킨다. 그리고 제 1플로트(85)가 제 1스위치(81)와 대응되는 위치에서 벗어나게 되면 2개의 리드(83)는 단락된다. 제 1스위치(81)의 어느 하나의 리드(83)는 전원과 연결되고 다른 하나의 리드(83)는 제 1접점부(71)의 접점(71a)과 연결된다. 본 발명에서 제 1스위치(81)는 제 1플로트(85)가 최대로 하강한 위치에서 접속되고, 제 1플로트(85)가 상부로 이동하게 되면 단락된다.

제 2스위치(91)는 제 2 및 제 3스토퍼(113)(115) 사이의 지지관(100)에 내장된다. 본 발명에서 제 2스위치(91)는 히터(43)의 상단과 동일한 위치 또는 그보다 더 높은 위치에 설치된다. 즉, 제 2스위치(91)가 설치된 높이는 히터가 물에 전부 잠길 수 있는 수위와 동일하거나 그보다 약간 더 높도록 설정된다. 제 2스위치(91)는 제 2플로트(95)가 최대로 하강한 위치, 즉 제 2플로트(95)가 제 3스토퍼(115)에 걸리는 위치에서 상방으로 벗어난 영역에 설치된다.

제 2스위치(91)는 자성체로 만들어지며 전선(94))과 연결되는 한쌍의 리드(93)가 비활성 가스를 충전한 유리관(92) 속에 설치된 구성으로, 제 1스위치(81)의 구성과 동일하다. 제 2플로트(95)가 수위를 따라 제 2 및 제 3스토퍼(113)(115) 사이에서 유동하다가 제 2스위치(91)와 대응되는 위치에 제 2플로트(95)가 위치하게 되면 제 2스위치(91)가 접속된다. 제 2스위치(91)의 어느 하나의 리드(93)는 전원(1)과 연결되고 다른 하나의 리드(93)는 제 2접점부(72)의 접점(72a)과 연결된다. 본 발명에서 제 2스위치(91)는 제 2플로트(95)가 최대로 하강한 위치에서 단락되고, 수위가 상승하여 제 2플로트가 상부로 이동하게 되면 접속된다.

한편, 저수조(20)의 내부에는 저수조(20)의 수위가 설정된 수위에 도달하면 제 2밸브(37)에 인가되는 전류를 차단하기 위해 단락되는 제 3스위칭부(120)가 더 구비된다.

제 3스위칭부(120)는 저수조(20)에 설치된 지지관(130)에 장착된다. 지지관(120)은 저수조(20)의 외부에서 저수조(20)의 바닥을 관통하여 수직으로 설치된다. 지지관(130)은 내부가 중공인 관체로 형성된다. 지지관(130)의 상단은 저수조(20)의 상단 높이보다 약간 더 낮게 형성된다. 지지관(130)은 높이를 조절할 수 있도록 저수조(20)에 대하여 상하로 이동 가능하도록 체결유니트에(140) 의해 설치되는 것이 바람직하다. 체결유니트(140)는 히터장착부에 설치된 지지관(100)을 지지하는 체결유니트의 구성과 동일하다.

제 3스위칭부(120)는 지지관(130)에 설치되어 저수조(20)의 수위변화에 의해 지지관(130)을 따라 상하로 유동하며 자성체가 내장된 제 3플로트(125)와, 지지관(130)에 내장되며 제 3플로트(125)의 유동에 따라 접속 및 단락되는 한 쌍의 리드를 포함하는 제 3스위치(121)를 구비한다. 제 3스위치(121)의 구성은 제 1 스위치(81)의 구성과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. 제 3스위치(121)의 어느 하나의 리드는 제 2접점부(72)와 연결되는 출력라인에 연결되고, 다른 하나의 리드는 제 3접점부(73)와 연결되는 출력라인에 연결된다. 제 3스위치(121)는 제 2밸브(37)와 직렬로 연결된다.

제 3스위치(121)는 지지관(130)에 설치된 제 4 및 제 5스토퍼(131)(135)에 의해 상하 유동범위가 제한된다. 본 발명에서 제 3스위치(121)는 저수조(20)에 저장 가능한 최대 수위와 동일한 위치에 설치된다. 따라서 제 3플로트(125)가 최대로 하강한 위치, 즉 제 3플로트(125)가 제 5스토퍼(135)에 걸리는 위치에 제 3스위치(121)가 설치된다. 저수조(20)의 수위가 최대수위에 도달하지 않은 경우 제 3플로트(125)는 제 5스토퍼(135)에 걸려 있는 상태, 즉 최대로 하강한 위치에 있게 된다. 이 위치는 제 3스위치(121)와 동일한 위치이므로 제 3스위치(121)는 접속된 상태를 유지한다. 그리고 수위가 최대 수위 이상으로 오르게 되면 제 5스토퍼(135)에 걸려 있는 제 3플로트(125)는 상승하게 되고, 그에 따라 제 3스위치(121)의 위치를 벗어나게 되므로 제 3스위치(121)는 단락된다.

그리고 저수조(20)의 수온이 설정된 수온에 도달하면 전자석 코일(75)에 인가되는 전류를 차단하기 위한 제 4스위칭부(140)가 저수조(20)의 내부에 설치된다. 제 4스위칭부(140)는 바이메탈식 수온센서가 적용된다. 제 4스위칭부(140)의 접점은 저수조(20)의 수온이 약 95 내지 100℃에 도달하면 단락되고, 그 이하의 온도에서는 접속된 상태를 유지한다. 이러한 제 4스위칭부(140)는 제 2 및 제 3접점부(72)(73)와 연결되는 전원 입력라인에 연결되되 전자석 코일(75)과 직렬로 연결된다.

이하, 본 발명의 특징인 가열식 음수기의 작용에 대해 간단하게 설명한다. 먼저, 장시간 사용하지 않거나 저수조(20) 내부를 청소하고자 하는 경우 드레인관(45)의 밸브(47)를 열어 저수조(20) 및 히터장착부(40)에 장착된 물을 전부 배수시킨다. 이때 히터장착부(40)의 지지관(100)에 설치된 제 1 및 제 2플로트(85)(95)의 위치는 도 5에 도시된 바와 같다. 제 1플로트(85) 및 제 2플로트(95)는 수용공간(41)이 비어 있는 상태이므로 최대로 하강한 위치에 놓인다. 따라서 제 1플로트(85)는 제 1스위치(81)와 동일한 위치에 멈춰 있고, 제 2플로트(95)는 제 2스위치(91)로부터 벗어난 위치에 멈춰 있는 상태이다.

이 상태에서 본 발명의 음수기를 사용하기 위해 하우징(15)에 마련된 전원버튼(5)을 누르게 된다. 이때 제 2스위치(91)는 단락상태이므로 마그네틱 스위치의 전자석 코일(75)에는 전류가 인가되지 않는다. 따라서 제 1접점부(71)는 접속상태이고, 제 2 및 제 3접점부(72)(73)는 단락 상태이다.

제 1스위치(81)는 접속상태이므로 제 1접점부(71)를 통해 제 1밸브(34)로 전류가 공급된다. 따라서 제 1밸브(34)는 제 1연결관(33)의 유로를 개방하게 된다. 제 1밸브(34)가 열리면 원수공급라인(31)을 통해 원수가 히터장착부의 수용공간(41)으로 유입되기 시작한다. 수용공간(41)으로 유입된 물이 제 3스토퍼(115)의 위치까지 차오르게 되면 제 2플로트(95)가 상승하기 시작하다. 도 6에 도시된 바와 같이 수위가 상승하여 제 2플로트(95)가 제 2스위치(91)와 동일한 위치에 도달하면 제 2스위치(91)는 접속된다. 이때의 수위는 히터(43)가 물에 잠기는 수위이다.

제 2스위치(91)가 접속되면 전자석 코일(75)에 전류가 인가된다. 따라서 전자석이 여자되어 제 1접점부(71)는 단락되고, 제 2 및 제 3접점부(72)(73)는 접속된다. 따라서 제 1밸브(34)는 제 1연결관(33)의 유로를 폐쇄한다. 이와 함께 제 2 및 제 3접점부(72)(73)와 연결된 히터(43)에 전류가 인가된다. 그리고 히터(43)와 병렬로 연결된 제 2밸브(37)에 전원이 공급되어 제 2밸브(37)가 제 2연결관(35)의 유로를 개방시킨다. 원수공급라인(31)을 통해 공급되는 원수는 제 2연결관(35)을 통해 히터장착부의 수용공간(41)으로 계속 유입된다.

물이 계속 유입됨에 따라 히터장착부(40)에 먼저 물이 채워지고 다음으로 저수조(20)에 물이 차게 된다. 저수조(20)에 물이 계속 차올라 수위가 상승하여 최대 수위 이상으로 오르게 되면 제 3플로트(125)가 상승하게 되고, 그에 따라 제 3스위치(121)가 단락된다. 제 3스위치(121)가 단락되면 제 2밸브(37)에 인가된 전류가 차단되어 제 2밸브(37)는 제 2연결관(35)의 유로를 폐쇄한다. 따라서 저수조(20)로 물의 공급은 중단된다. 그리고 저수조(20)에 저장된 물은 히터(43)에 의해 가열되어 최종적으로 95 내지 100℃에 도달한다. 수온이 95 내지 100℃가 되면 제 3스위칭부(140)의 접점은 단락된다. 제 4스위칭부(140)가 단락됨에 따라 마그네틱 스위치의 전자석 코일(75)에 공급되는 전류가 차단되고, 전자석이 소자됨에 따라 제 2 및 제 3접점부(72)(73)는 단락된다. 따라서 히터(43)에 공급되는 전류가 차단되고 히터(43)의 가동은 중단된다. 이때 제 1접점부(71)는 접속된 상태로 바뀌지만 제 1스위치(81)가 단락된 상태를 유지하므로 제 1밸브(34)는 작동하지 않는다.

상술한 바와 같이 본 발명은 히터장착부(40)에 물이 채워지지 않은 상태에서는 히터(43)에 전류가 인가되지 않도록 하여 히터(43)를 보호할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 음수기는 도 7에 도시된 바와 같이 강제순환부를 더 구비할 수 있다.

도 7을 참조하면, 강제순환부는 저수조(20)의 바닥에 형성된 입구(21) 및 출구(23)에 양단이 각각 연결된 순환관(150)과, 저수조(20)에 저장된 물을 강제순환시키기 위해 순환관(150)에 설치된 순환펌프(155)를 구비한다. 바람직하게는 순환관(150)의 일단이 연결된 입구(21)는 증발기(60)와 인접한 저수조(20) 바닥에 형성되고, 출구는 증발기(60)가 위치한 맞은편 저수조(20) 바닥에 형성된다.

순환펌프(155)는 입구(21)를 통해 증발기(60) 주변에서 냉각된 물을 흡입하여 출구(23)를 통해 저수조(20)의 내부로 토출시킨다. 따라서 저수조(20)의 저장된 물의 상하층을 강제 순환시킨다.

상기와 같이 본 발명의 음수기(10)는 저수조(20)의 내부에 설치된 증발기(60)가 물속에서 직접 물을 냉각시킴과 동시에 순환펌프(155)에 의해 물을 강제순환시킴으로써 증발기(60) 주변의 물만 냉각되거나 증발기 주변의 물이 어는 경우를 방지하는 한편 대용량의 물을 급속하게 냉각시킬 수 있다.

한편, 본 실시 예에서 설명하지 않은 구성요소는 도 3의 실시 예와 동일한다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 음수기 15:하우징
20: 저수조 30: 유입부
33: 제 1연결관 34: 제 1밸브
35: 제 2연결관 37: 제 2밸브
40: 히터장착부 43: 히터
50: 냉각수 순환탱크 60: 증발기
70: 마그네틱 스위치 75: 전자석 코일
80: 제 1스위칭부 81: 제 1스위치
90: 제 2스위칭부 91: 제 2스위치

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 저수조와;
   상기 저수조의 바닥에서 하방으로 돌출되어 형성되며 상기 저수조의 내부와 연통되는 수용공간이 마련된 히터장착부와;
   상기 수용공간에 장착되어 상기 저수조에 저장된 물을 가열하는 히터와;
   상기 히터장착부의 수용공간으로 물을 유입시키는 유입부와;
   상기 수용공간의 수위가 설정된 상태에 도달하기 전에 상기 히터에 전류가 인가되는 것을 방지하기 위해 상기 수용공간의 수위에 따라 상기 히터에 공급되는 전류를 제어하는 제어부;를 구비하고,
   상기 유입부는 원수공급라인과, 상기 원수공급라인으로부터 2개의 분기유로들을 형성하여 상기 히터장착부와 연결되며 상기 제어부의 제어에 의해 상기 분기유로들 중 어느 하나의 분기유로를 통해 선택적으로 물을 통과시키는 제 1 및 제 2연결관을 구비하고,
   상기 제어부는 내부 전자석 코일에 전류가 차단될 때 접속되는 제 1접점부와, 상기 전자석 코일에 전류가 인가될 때 접속되며 상기 히터와 연결된 제 2 및 제 3접점부를 갖는 마그네틱 스위치와, 상기 히터장착부에 설치되어 상기 제 1접점부와 연결되며 상기 수용공간의 수위에 의해 상기 제 1접점부로 흐르는 전류를 인가 또는 차단시키는 제 1스위칭부와, 상기 히터장착부에 설치되어 상기 제 2접점부와 연결되며 상기 수용공간의 수위에 의해 상기 제 2접점부로 흐르는 전류를 인가 또는 차단시키는 제 2스위칭부와, 상기 제 1연결관에 설치되어 상기 제 1접점부와 연결되며 상기 제 1연결관의 분기유로를 개방 또는 차단하는 제 1밸브와, 상기 제 2연결관에 설치되어 상기 제 2 및 제 3접점부와 연결되되 상기 히터와 병렬 연결된 제 2밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 가열식 음수기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1스위칭부는 상기 히터장착부에 마련된 지지관의 상부측에 설치되어 상기 수용공간의 수위변화에 의해 상기 지지관을 따라 상하로 유동하며 자성체가 내장된 제 1 플로트와, 상기 지지관에 내장되어 상기 제 1플로트의 유동에 따라 접속 및 단락되는 한 쌍의 리드를 포함하며 어느 하나의 리드는 전원과 연결되고 다른 하나의 리드는 제 1접점부와 연결된 제 1스위치를 구비하고,
   상기 제 2스위칭부는 상기 제 1플로트의 하부에 배치되도록 상기 지지관에 설치되어 상기 수용공간의 수위변화에 의해 상기 지지관을 따라 상하로 유동하며 자성체가 내장된 제 2플로트와, 상기 제 1스위치의 하부에 배치되어 상기 히터의 상단과 대응되는 위치의 상기 지지관에 내장되며 상기 제 2플로트의 유동에 따라 접속 및 단락되는 한 쌍의 리드를 포함하고 어느 하나의 리드는 전원과 연결되고 다른 하나의 리드는 제 2접점부와 연결된 제 2 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 가열식 음수기.
5. 제 3항에 있어서, 상기 저수조를 내부에 수용하며 냉각수가 순환되어 상기 저수조에서 가열된 물을 식히는 냉각수순환탱크와, 상기 저수조의 내부에 설치되는 증발기와, 상기 증발기로부터 증발잠열을 흡수하여 증발된 열교환 매체를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 의해 압축된 기상의 열교환 매체를 응축하는 응축기와, 상기 응축기와 상기 증발기의 사이에 설치되어 상기 응축기에 의해 응축된 열교환 매체를 팽창시키기 위한 팽창밸브를 포함하는 냉각부와;
   상기 저수조의 바닥에 형성된 입구 및 출구에 각각 연결된 순환관과, 상기 저수조에 저장된 물을 강제순환시키기 위해 상기 순환관에 설치된 순환펌프를 포함하는 강제순환부;를 더 구비하고,
   상기 제어부는 상기 저수조의 내부에 설치되어 상기 제 2 및 제 3접점부와 연결되되 상기 제 2밸브와 직렬로 연결되고 상기 저수조의 수위가 설정된 수위에 도달하면 상기 제 2밸브에 인가되는 전류를 차단하는 제 3스위칭부와, 상기 저수조의 내부에 설치되어 상기 제 2 및 제 3접점부와 연결되되 상기 전자석 코일과 직렬로 연결되고 상기 저수조의 수온이 설정된 수온에 도달하면 상기 전자석 코일에 인가되는 전류를 차단하는 제 4스위칭부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가열식 음수기.
   

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