KR101771584B1 - 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법에 관한 것으로 특히, 사용자가 온수사용 대기시 상기 제어부에서 직수공급량 조절밸브와 바이패스밸브를 완전히 닫아주는 단계와; 현재 헹굼수 온도가 정해진 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)보다 높은지를 판단하는 단계와; 현재 헹굼수 온도가 정해진 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)보다 높으면 직수공급량 조절밸브와 바이패스밸브를 각각 50%씩 열어주는 단계와; 제 1 및 제 2 유량센서들의 출력신호를 실시간으로 입력받아 사용자가 온수 사용을 개시하는지 판단하는 단계와; 제 1 유량센서나 제 2 유량센서 중 어느 한 유량센서에서라도 유량이 검출되는 온수 사용 개시신호가 입력되면 헹굼수 순환펌프를 작동시켜 주는 단계와; 직수공급량 조절밸브는 90% 열어주고 바이패스밸브는 10% 열어주는 단계와; 바이패스 목표수량을 산출하고 그 결과에 대응하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 식기세척기의 고유 세척기능을 유지하면서도 온수를 안정적으로 공급할 수 있고, 또 높은 온도의 온수가 사용자에게 방출되는 방지하여 고온수로 인한 불쾌감 및 안전사고 등을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제품 자체의 상품성과 세척 및 온수 제공에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법{When using hot water by-pass flow rate control method in hot water heating system is provided with a dishwasher}

본 발명은 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 식기세척기의 활용도를 높이기 위해 작동 대기 및 세척 중 고온의 헹굼수 온도를 이용하여 직수를 간접 가열하여 사용자에게 온수를 제공할 수 있는 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기를 이용하여 온수를 사용할 때 온수 사용 초기 고온수의 방출로 인한 안전사고(예를 들어 화상 등)의 발생 우려를 해소하고, 사용자의 온수 설정온도에 빠르게 도달시켜 온수 사용자의 만족도를 충족시킬 수 있으며, 사용자의 온수 사용중에는 온수설정온도 대비 급수온도와 서브 열교환기의 출탕온도 및 실제 온수온도 등을 감안하여 직수공급량 조절밸브와 바이패스밸브의 개폐량을 정밀하게 조절하여 식기세척기의 세척기능을 유지하면서도 온수를 안정적으로 공급할 수 있도록 발명한 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 식기세척기(食器洗滌機, dishwasher)는 식기세척을 위생적이고 능률적으로 하는 기기로, 가정용과 대량 취사용(업소용이라고도 함)이 있다.

가정용은 자동 온수식 바닥 설치형과, 순간탕비기(瞬間湯沸器)와 같이 급탕설비에 직결해서 사용하는 소형의 탁상형이 있는데 모두 자동식이며, 이들은 각각의 분사방식에 의해 세제 액으로 더러움을 씻어 내리고 마무리 세척 및 헹굼 후 건조되고, 또 보관고(保管庫)로도 사용되며, 온탕과 세척효력에 따라 살균효과도 기대할 수 있다.

대량 취사용인 업소용에는 분사방식의 컨베이어 형태와 랙 도어 형태가 있으며, 랙 도어 형태의 식기세척기는 케이싱의 내측으로 세척할 식기를 적치할 수 있는 랙(rack)을 설치한 후, 상기 랙에 수납된 식기들을 세척수 공급펌프의 구동에 의해 세척노즐이 상부 또는 하부에서 분사되면서 식기를 세척할 수 있도록 되어 있다.

이와 같은 식기세척기의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 통상 케이싱의 상측부로 소정용적의 세척실(10)이 형성되고, 상기 세척실(10)의 전방부에는 도어부가 설치되며, 상기 세척실(10)의 저부에는 세척수 내에 포함되어 있는 찌꺼기를 걸러주는 필터(12)와, 일정 깊이를 갖는 세척수조(13) 및 상기 세척수조(13) 내의 물을 세척용 노즐(14)로 송수시켜 주는 세척수 펌프(15)를 포함하여, 도시 생략된 일정 체적의 헹굼수조에 담수된 헹굼수를 헹굼 노즐(16)로 송수시켜 주는 헹굼수 펌프(17)가 설치되며, 상기 세척실(10)의 상하부에 설치된 급수구의 헹굼수 공급관 상에는 세척수 및 헹굼수를 식기에 분사시켜 주는 세척용 노즐(14) 및 헹굼용 노즐(16)이 각각 상,하 한 쌍씩 설치되고, 세척실 중앙부에는 각종 식기가 담겨지는 랙(18)으로 크게 구성된다.

따라서, 사용자가 식기세척기의 도어를 열고 선반 위에 세척하고자 하는 식기들을 올려놓고 다시 도어를 닫은 다음, 전원스위치를 온시키게 되면 세척수 펌프가 소정시간 동안 구동하게 되므로, 세척수조 내의 물이 상기 세척수 펌프에 의해 강제적으로 송수되어 세척용 노즐이 그의 물 분사공을 통해 분사되는 물의 수압 등에 의해 회동되므로, 선반 위의 식기들이 세척된다.

이어서 일정시간이 경과되면 상기 세척수 펌프의 구동은 차단되고 헹굼수 펌프가 일정시간 동안 구동되므로 일정 체적의 헹굼수조 내의 담수된 정해진 온도(예를 들어 80~95℃)의 헹굼수가 상기 헹굼수 펌프에 의해 강제적으로 송수되어 헹굼용 노즐이 그의 물 분사공을 통해 분사되는 물의 수압 등에 의해 회동되므로 랙 위에 올려져 1차적으로 세척된 식기들이 헹구어지게 되는 것이다.

물론, 상기에서 식기의 세척 및 헹굼에 이용된 물은 필터를 통해 이물질이 제거된 후 다시 세척수조로 환수되어 차후 다른 식기들을 세척하는데 이용된다.

이때, 상기 세척수조(13)의 중앙에는 배수 공(111)이 구비된 배수 파이프(11)가 구비되어 있어 식기세척에 이용된 세척수를 포함하여 헹굼에 사용된 헹굼수가 세척수조로 환수되어 포집될 때 그 수위가 배수 파이프(11)에 천공된 배수 공(111)의 위치보다 넘을 때 상기 배수 파이프(11)의 배수 공(111)을 통해 외부로 자동 배출된다.

상기 헹굼 과정에서 사용된 헹굼수는 세척시 사용된 세척수에 비해 깨끗한 상태일 뿐만 아니라 고온 상태이므로 세척수조 내로 환수되어 세척수와 혼합될 경우 기존 세척수조 내의 세척수 온도를 증대시켜 주게 됨은 물론 다음에 사용할 세척수의 오염도를 낮추어 주게 된다.

한편, 업소용 대형 식기세척기의 경우 많은 양의 온수를 필요로 하는데, 식기세척기에 온수를 지속적으로 공급하기 위해 열교환기와 온수저장탱크가 구비된 대용량 온수공급장치를 연결하여 사용하기도 한다.

식기세척기에 온수를 공급하는 온수공급장치는 물을 가열하는 열교환기와 온수저장탱크를 구비하여 온수저장탱크로 유입되는 냉수를 열교환기로 강제 순환되게 하여 가열된 온수가 온수저장탱크로 재공급함으로써 온수저장탱크에 저장된 온수를 식기세척기로 공급한다.

예를 들면, 헹굼수조는 히터와 자동 온도조절기, 저수위 및 만수위 검출센서 등을 통해 헹굼수 수위를 조절하고 일정한 온도(80~95℃대)를 유지하도록 하는데, 식기세척기와 별도로 제작/설치한 온수기를 통해 40~45℃ 내외로 1차 가열한 다음 온수기와 연결된 식기세척기의 헹굼수조로 공급한 후 부족한 온도는 헹굼수조에 설치된 히터를 이용하여 필요한 온도까지 가열하여 사용하기도 한다.

온수기에서 물을 가열하기 위해 사용되는 히팅 수단으로는 주로 가스 버너를 이용하여 물을 가열하는 열교환기를 사용하고 있으며, 이와 같이 열교환기를 통해 정해진 온도로 가열된 온수는 식기세척기의 헹굼수조로 보내져 식기세척시의 헹굼수로 사용된다.

별도로 온수공급장치를 운용하는 형식을 제외하면 식기세척기는 식기를 세척하는 용도로만 사용할 수 있도록 되어 있음에 따라, 종래 대부분의 식기세척기는 식기를 세척하는 기능만을 가지고 있으므로 그 활용이 제한되어 있고, 일부 상업용 식기세척기의 경우 식기세척기와 온수기를 별도로 운용함으로써 설치 장소와 비용이 이중으로 소요되는 문제점이 있다.

한편, 최근 일부 식기세척기에서는 식기 세척에 따른 작동 대기 및 세척 중 고온의 헹굼수를 메인 열교환기에 대해 추가로 직렬 연결시킨 서브 열교환기를 통해 순환시키는 방식을 통해 직수를 간접 가열하여 사용자에게 온수로 제공하는 온수가열 시스템이 겸비된 식기세척기가 제시된 바 있다.

그런데 상기와 같이 온수가열 시스템이 겸비된 종래 대부분의 식기세척기에서는 직수공급량 조절밸브는 완전 개방시켜 주고 바이패스밸브는 완전 폐쇄하는 제어를 실시하고 있어, 식기 세척에 따른 작동 대기 및 세척 중 사용자가 온수를 사용할 경우 초기 서브 열교환기 내에서 이미 가열되어 있는 상태의 고온수가 그대로 방출되어 사용자가 화상을 입을 우려가 있다.

뿐만 아니라, 종래에는 사용자의 온수설정온도에 맞추기 위한 수량 제어방법으로 직수공급량 조절밸브의 개폐량 제어를 통한 수량을 제한하고, 바이패스밸브의 개폐량은 선제어하는 방식을 채택하고 있어, 사용자가 설정한 온수설정온도에 도달하는데 걸리는 시간이 길어지는 문제점이 있으며, 이와 반대로 직수공급량 조절밸브를 선제어하고, 바이패스밸브의 개폐량 제어를 통한 수량을 제한하는 방식을 채택할 경우에는 사용자에게 제공되는 온수의 온도를 내려주는 수량을 제한하게 되므로 온수 사용 초기 고온수가 방출되어 사용자가 화상을 입게 되는 등의 안전상에 문제가 있다.

또한, 종래 식기 세척기의 온수 시스템은 헹굼수의 온도가 특정 온도 이상이 되면 온수 시스템의 사용 가능 여부를 판단하여 직수공급량 조절밸브와 바이패스밸브를 열고 있는데, 이때 직수공급량 조절밸브와 바이패스밸브의 열림과 닫힘 정도에 따라 고온수 방출의 우려 및 사용자의 설정온도에 맞는 온수 공급 시간의 지연 등이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 제 1 및 제 2 유량센서를 통한 유량이 검지될 경우, 사용자의 온수 시스템 사용 여부를 판단하여 만약 사용자가 온수를 사용하는 것으로 판단되면 헹굼수 순환펌프를 동작하여 온수 제어를 실시하고 있다.

이때, 단순한 서브 열교환기의 출탕온도를 검지하여 검지된 온도에 따라 바이패스밸브의 개폐량을 조절하여 온수온도를 설정온도에 맞추고 있는데, 이는 이미 출수된 온도에 따른 보정 동작이기 때문에 사용자가 원하는 설정온도에 늦게 도달하게 되는 문제점과 고온수 방출의 우려가 발생할 수 있으며, 이와 같은 단순한 바이패스밸브의 개폐량 제어는 만약 바이패스밸브에 대한 더 이상의 개폐 제어가 불가능해질 경우(즉, 완전히 열려진 경우) 서브 열교환기에서 배출되는 고온수의 온도 제어를 더 이상 실시할 수 없는 문제점이 있다.

1. 대한민국 등록특허공보 10-0811436호(2008년 02월 29일) 2. 대한민국 등록특허공보 10-0912770호(2009년 08월 11일) 3. 대한민국 등록특허공보 10-14883220호(2015년 01월 26일) 4. 대한민국 등록특허공보 10-1273553호(2013년 06월 04일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 식기세척기의 활용도를 높이기 위해 작동 대기 및 세척 중 고온의 헹굼수 온도를 이용하여 직수를 간접 가열하여 사용자에게 온수로 제공할 수 있는 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기를 이용하여 온수를 사용할 때, 온수 사용 초기 고온수의 방출로 인한 화상 등과 같은 안전사고의 발생 우려를 미연에 방지할 수 있고, 또 사용자의 온수 설정온도에 빠르게 도달시켜 온수 사용자의 만족도를 충족시킬 수 있으며, 특히 사용자의 온수 사용중에는 온수설정온도 대비 급수온도와 서브 열교환기의 출탕온도 및 실제 온수온도 등을 감안하여 직수공급량 조절밸브와 바이패스밸브의 개폐량을 정밀하게 조절하여 줌으로써 식기세척기의 세척기능을 유지하면서도 온수를 안정적으로 공급할 수 있는 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 본원 발명은 온수 사용이 판단되는 초기 고온수의 방출 문제를 해소하고, 온수온도가 사용자의 설정온도에 빠르게 도달시킬 수 있으며, 바이패스밸브를 통한 온수온도 제어에서 단순히 서브 열교환기의 출수부에 설치되어 있는 열교환기 출탕온도 검출센서를 이용한 제어가 아닌 서브 열교환기로 공급되는 직수의 온도와 서브 열교환기를 지난 고온수의 온도, 수량 및 사용자의 온수 설정온도 등을 이용하여, 현재 바이패스밸브를 통해 공급되는 수량에서 필요 수량을 계산하여 동작시켜 줌으로써 사용자에게 제공되는 온수의 온도를 선동작을 통해 맞출 수 있고, 또한 바이패스밸브만을 통한 종래의 식기세척기에서 바이패스밸브의 동작을 제한할 경우 온수의 온도를 설정온도에 맞출 수 없다는 단점을 보안할 수 있으며, 직수공급량 조절밸브를 조절하여 온수온도를 사용자 설정온도에 맞출 수 있는 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명 방법은, 헹굼수 온도검출센서가 구비된 헹굼수조의 출구와 입구 사이에 설치된 헹굼수 순환 파이프 상에 헹굼수 순환펌프와 서브 열교환기 및 메인 열교환기를 직렬로 설치하고, 상기 서브 열교환기의 2차코일 입,출구 측에는 각각 직수 공급 파이프와 온수 배출관을 설치하되, 상기 직수 공급 파이프 상에는 직수 온도검출센서와 직수공급량 조절밸브 및 제 1 유량센서를 설치하고, 상기 직수공급량 조절밸브 입구 측의 직수 공급 파이프와 서브 열교환기 출구 측에 연결된 온수 배출관 사이에는 바이패스밸브와 제 2 유량센서를 설치하며, 상기 온수 배출관의 입,출구 측에는 서브 열교환기의 출탕온도와 사용자에게 제공되는 실제 온수온도를 각각 검출하는 열교환기 출탕온도 검출센서 및 온수온도 검출센서를 설치하고, 식기세척기의 본체 일측 및 내부에는 조작부와 표시부 및 제어부가 설치된 형태를 갖는 식기세척기를 이용한 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법을 구성함에 있어서, 사용자가 온수사용 대기시 상기 제어부에서 직수공급량 조절밸브와 바이패스밸브를 완전히 닫아주는 단계와; 헹굼수 온도검출센서를 통해 검출되는 현재 헹굼수 온도가 정해진 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)보다 높은지를 판단하는 단계와; 현재 헹굼수 온도가 정해진 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)보다 높으면 직수공급량 조절밸브와 바이패스밸브를 각각 50%씩 열어주는 단계와; 제 1 및 제 2 유량센서들의 출력신호를 실시간으로 입력받아 사용자가 온수 사용을 개시하는지 판단하는 단계와; 제 1 유량센서나 제 2 유량센서 중 어느 한 유량센서에서라도 유량이 검출되는 온수 사용 개시신호가 입력되면 헹굼수 순환펌프를 작동시켜 주는 단계와; 직수공급량 조절밸브는 90% 열어주고 바이패스밸브는 10% 열어주는 단계와; 바이패스 목표수량을 산출하고 그 결과에 대응하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행한 후 상기 제어부에서는 바이패스밸브가 완전히 닫혀 바이패스되는 수량이 "0"이고, 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 사용자의 설정온도(Tset)보다 낮은지를 판단하는 단계와; 바이패스밸브가 완전히 닫힌 상태가 아니거나 또는 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 사용자의 설정온도(Tset)보다 낮지 않으면, 바이패스밸브가 완전히 열린 상태이고, 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)보다 높은지를 판단하여 바이패스밸브가 완전히 열린 상태가 아니거나 또는 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)보다 높지 않으면 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계로 되돌아가는 단계와; 상기 제어부에서 판단한 결과 바이패스밸브가 완전히 닫혀 있고, 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 사용자의 설정온도(Tset)보다 낮은 상태이거나, 또는 바이패스밸브가 완전히 열린 상태이고, 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)보다 높은 상태이면, 직수공급량 조절밸브의 개도량을 현재 개도량 대비 5~10% 감소시키는 단계와; 이어서 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin) 미만인지를 판단하여 미만이 아니면 곧바로 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계로 되돌아가는 단계와; 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin) 미만이면 직수공급량 조절밸브의 개도량을 90%로 조절하고 바이패스밸브의 개도량은 현재 상태를 유지시킨 후 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계로 되돌아가는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 헹굼수 온도와 비교되는 정해진 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)는 70℃ 이상으로 설정하고, 상기 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)는 55~60℃ 이하로 설정한 것을 특징으로 한다.

한편, 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴은, 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴, 급수온도(T1)와 사용자 설정온도(Tset), 서브 열교환기의 온수배출온도(T2), 온수 출탕온도(Tout) 및 직수공급량 조절밸브를 통해 공급되는 직수의 공급 유량(W2)을 각각 검출하는 단계와; 정해진 수식에 상기에서 각각 검출한 급수온도(T1)와 사용자 설정온도(Tset), 서브 열교환기의 온수배출온도(T2), 온수 출탕온도(Tout) 및 직수 공급 유량(W2)을 대비시켜 바이패스밸브를 통해 바이패스시켜 주어야 할 바이패스 목표수량(W1')을 산출하는 단계와; 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 정해진 오차범위(±Ta) 이내인지를 판단하는 단계와; 사용자 설정온도(Tset) - 현재 온수 출탕온도(Tout)한 값이 정해진 오차범위(±Ta) 이내이면, 바이패스밸브의 개도량을 현재 개도량(W1)으로 유지시키는 단계와; 사용자 설정온도(Tset) - 현재 온수 출탕온도(Tout)한 값이 정해진 오차범위(±Ta) 이내가 아니면, 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 양의 오차범위(+Ta)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계와; 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 양의 오차범위(+Ta)보다 크거나 같으면, 바이패스밸브의 개도량을 이전에 산출한 바이패스 목표수량(W1')만큼 줄여(W1 - W1')주는 단계와; 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 양의 오차범위(+Ta)보다 크거나 같지도 않으면, 바이패스밸브의 개도량을 이전에 산출한 바이패스 목표수량(W1')만큼 늘려(W1 + W1')주는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 바이패스 목표수량(W1')을 구하는 수식은,

"{(서브 열교환기의 온수배출온도(T2) - 설정온도(Tset)) / (설정온도(Tset) - 급수온도(T1))} X 직수 공급 유량(W2)"인 것을 특징으로 한다.

또, 정해진 오차범위(±Ta)는 ±1 ~3℃인 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법에 의하면, 식기세척기의 활용도를 높이기 위해 작동 대기 및 세척 중 고온의 헹굼수 온도를 이용하여 직수를 간접 가열하여 사용자에게 온수로 제공할 수 있는 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에 있어서, 온수 사용이 판단되는 초기 고온수의 방출 문제를 해소하고, 온수온도가 사용자의 설정온도에 빠르게 도달시킬 수 있으며, 바이패스밸브를 통한 온수온도 제어에서 단순히 서브 열교환기의 출수부에 설치되어 있는 열교환기 출탕온도 검출센서를 이용한 제어가 아닌 서브 열교환기로 공급되는 직수의 온도와 서브 열교환기를 지난 고온수의 온도, 수량 및 사용자의 온수 설정온도 등을 이용하여, 현재 바이패스밸브를 통해 공급되는 수량에서 필요 수량을 계산하여 동작시켜 줌으로써 사용자에게 제공되는 온수의 온도를 선동작을 통해 맞출 수 있고, 또한 바이패스밸브만을 통한 종래의 식기세척기에서 바이패스밸브의 동작을 제한할 경우 온수의 온도를 설정온도에 맞출 수 없다는 단점을 보안할 수 있으며, 직수공급량 조절밸브를 조절하여 온수온도를 사용자 설정온도에 맞출 수 있다.

따라서, 식기세척기의 고유 세척기능을 유지하면서도 온수를 안정적으로 공급할 수 있고, 또 높은 온도의 온수가 사용자에게 방출되는 방지하여 고온수로 인한 불쾌감 및 안전사고 등을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제품 자체의 상품성과 세척 및 온수 제공에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래 식기세척기의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명 방법이 적용된 식기세척의 개략적인 블록 구성도.
도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 4는 본 발명 방법 중 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴의 상세 플로우챠트.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예 및 그에 따른 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 방법이 적용된 식기세척의 개략적인 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 방법 중 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴의 상세 플로우챠트를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이,

헹굼수 온도검출센서(22)가 구비된 헹굼수조(21)의 출구와 입구 사이에 설치된 헹굼수 순환 파이프(24) 상에 헹굼수 순환펌프(25)와 서브 열교환기(27) 및 메인 열교환기(23)가 직렬로 설치되고, 상기 서브 열교환기(27)의 2차코일 입,출구 측에는 각각 직수 공급 파이프(26)와 온수 배출관(30)이 설치되며, 상기 직수 공급 파이프(26) 상에는 직수 온도검출센서(29)와 직수공급량 조절밸브(28) 및 제 1 유량센서(32)가 설치되고, 상기 직수공급량 조절밸브(28) 입구 측의 직수 공급 파이프(26)와 서브 열교환기(27)의 출구 측에 연결된 온수 배출관(30) 사이에는 바이패스밸브(31)와 제 2 유량센서(33)가 설치되며, 상기 온수 배출관(30)의 입,출구 측에는 서브 열교환기의 출탕온도와 사용자에게 제공되는 실제 온수온도를 각각 검출하는 열교환기 출탕온도 검출센서(34) 및 온수온도 검출센서(35)가 설치되고, 식기세척기의 본체 일측 및 내부에는 조작부(37)와 표시부(38) 및 제어부(35)가 설치된 형태를 갖는 식기세척기를 이용한 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법을 구성함에 있어서,

사용자가 온수사용 대기시 상기 제어부(36)에서 직수공급량 조절밸브(28)와 바이패스밸브(31)를 완전히 닫아주는 단계(S1)와;

헹굼수 온도검출센서(22)를 통해 검출되는 현재 헹굼수 온도가 정해진 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)보다 높은지를 판단하는 단계(S2)와;

현재 헹굼수 온도가 정해진 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)보다 높으면 직수공급량 조절밸브(28)와 바이패스밸브(31)를 각각 50%씩 열어주는 단계(S3)와;

제 1 및 제 2 유량센서(32)(33)들의 출력신호를 실시간으로 입력받아 사용자가 온수 사용을 개시하는지 판단하는 단계(S4)와;

제 1 유량센서(32)나 제 2 유량센서(33) 중 어느 한 유량센서에서라도 유량이 검출되는 온수 사용 개시신호가 입력되면 헹굼수 순환펌프(25)를 작동시켜 주는 단계(S5)와;

직수공급량 조절밸브(28)는 90% 열어주고, 바이패스밸브(31)는 10% 열어주는 단계(S6)와;

바이패스 목표수량(W1')을 산출하고 그 결과에 대응하여 바이패스밸브(31)의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계(S7);로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 바이패스 목표수량(W1')을 산출하여 바이패스밸브(31)의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행(S7)한 후 상기 제어부(36)에서는 바이패스밸브(31)가 완전히 닫혀 바이패스되는 수량이 "0"이고, 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 사용자의 설정온도(Tset)보다 낮은지를 판단하는 단계(S8)와;

바이패스밸브(31)가 완전히 닫힌 상태가 아니거나 또는 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 사용자의 설정온도(Tset)보다 낮지 않으면(S8에서 No), 바이패스밸브(31)가 완전히 열린 상태이고, 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)보다 높은지를 판단(S9)하여 바이패스밸브(31)가 완전히 열린 상태가 아니거나 또는 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)보다 높지 않으면(S9에서 No), 바이패스 목표수량(W1')을 산출하여 바이패스밸브(31)의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계(S7)로 되돌아가는 단계(S9)와;

상기 제어부(36)에서 판단한 결과 바이패스밸브(31)가 완전히 닫혀 있고, 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 사용자의 설정온도(Tset)보다 낮은 상태(S8에서 Yes)이거나, 또는 바이패스밸브(31)가 완전히 열린 상태이고, 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)보다 높은 상태(S9에서 Yes)이면, 직수공급량 조절밸브(28)의 개도량을 현재 개도량 대비 5~10% 감소시키는 단계(S10)와;

이어서 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin) 미만인지를 판단(S11)하여 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin) 미만이 아니면 곧바로 바이패스 목표수량(W1')을 산출하여 바이패스밸브(31)의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계(S7)로 되돌아가는 단계와;

서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin) 미만이면 직수공급량 조절밸브(28)의 개도량을 90%로 조절하고, 바이패스밸브(31)의 개도량은 현재 상태를 유지(S12)시킨 후, 바이패스 목표수량(W1')을 산출하여 바이패스밸브(31)의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계(S7)로 되돌아가는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 헹굼수 온도와 비교되는 정해진 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)는 70℃ 이상으로 설정하고, 상기 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)는 55~60℃ 이하로 설정한 것을 특징으로 한다.

한편, 바이패스 목표수량(W1')을 산출하여 바이패스밸브(31)의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴(S7)은,

한편, 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴(S7)은,

급수온도(T1)와 사용자 설정온도(Tset), 서브 열교환기의 온수배출온도(T2), 온수 출탕온도(Tout) 및 직수공급량 조절밸브를 통해 공급되는 직수의 공급 유량(W2)을 각각 검출하는 단계(S71)와;

정해진 수식에 상기에서 각각 검출한 급수온도(T1)와 사용자 설정온도(Tset), 서브 열교환기의 온수배출온도(T2), 온수 출탕온도(Tout) 및 직수 공급 유량(W2)을 대비시켜 바이패스밸브(31)를 통해 바이패스시켜 주어야 할 바이패스 목표수량(W1')을 산출하는 단계(S72)와;

사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 정해진 오차범위(±Ta) 이내인지를 판단하는 단계(S73)와;

사용자 설정온도(Tset) - 현재 온수 출탕온도(Tout)한 값이 정해진 오차범위(±Ta) 이내이면, 바이패스밸브(31)의 개도량을 현재 개도량(W1)으로 유지시키는 단계(S74)와;

사용자 설정온도(Tset) - 현재 온수 출탕온도(Tout)한 값이 정해진 오차범위(±Ta) 이내가 아니면, 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 양의 오차범위(+Ta)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계(S75)와;

사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 양의 오차범위(+Ta)보다 크거나 같으면, 바이패스밸브(31)의 개도량을 이전에 산출한 바이패스 목표수량(W1')만큼 줄여(W1 - W1')주는 단계(S76)와;

사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 양의 오차범위(+Ta)보다 크거나 같지도 않으면(즉, 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 음의 오차범위(-Ta)보다도 작으면), 바이패스밸브(31)의 개도량을 이전에 산출한 바이패스 목표수량(W1')만큼 늘려(W1 + W1')주는 단계(S77);로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 바이패스 목표수량(W1')을 구하는 수식은,

"{(서브 열교환기의 온수배출온도(T2) - 설정온도(Tset)) / (설정온도(Tset) - 급수온도(T1))} X 직수 공급 유량(W2)"인 것을 특징으로 한다.

또, 정해진 오차범위(±Ta)는 ±1 ~3℃인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 단계로 이루어진 본 발명의 온수 사용시 식기세척기의 헹굼수 열량 최적 제어방법에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 온수가열 시스템을 구비하고 본 발명 방법이 적용되는 식기세척기는 도 2에 도시된 바와 같이, 헹굼수 온도검출센서(22)와 헹굼수 순환펌프(25), 메인 열교환기(23), 서브 열교환기(27), 직수공급량 조절밸브(28), 직수 온도검출센서(29), 바이패스밸브(31), 제 1 및 제 2 유량센서(32)(33), 열교환기 출탕온도 검출센서(34), 온수온도 검출센서(35) 및 조작부(37)와 표시부(38)를 구비한 제어부(36)로 구성된 형태를 갖는다.

이때, 상기 헹굼수 온도검출센서(22)는 소정용적을 갖는 식기세척기의 헹굼수조(21) 내에 설치된 상태에서 헹굼수 온도를 실시간으로 검출하여 제어부(36)로 전달하는 기능을 수행한다.

또, 상기 헹굼수 순환펌프(25)는 헹굼수 순환 파이프(24) 상에 설치된 상태에서 상기 헹굼수조(21) 내의 물(즉, 고온의 헹굼수)이 헹굼수 순환 파이프(24)를 통해 상호 직렬 연결된 상태를 갖는 서브 열교환기(27)의 1차코일과 메인 열교환기(23)를 통해 다시 헹굼수조(21)로 순환시켜 주는데 필요한 순환 동력을 발생시켜 헹굼수 자체만 메인 열교환기(23)를 통해 가열하거나 또는 서브 열교환기(27) 내의 2차코일을 통과하는 직수가 고온의 헹굼수와 간접 열교환을 통해 온수로 가열되도록 헹굼수를 순환시켜 주는 기능을 수행한다.

또한, 서브 열교환기(27)는 상기 헹굼수 순환 파이프(24)와 직렬 연결되는 1차코일과 상기 직수 공급 파이프(26)와 직렬 연결되는 2차코일을 구비하고 상기 헹굼수 순환 파이프(24)와 상기 직수 공급 파이프(26) 사이에 병렬로 연결되는 형태로 설치되어 고온의 헹굼수에서 발생하는 열로 직수를 가열시켜 사용자에게 온수를 배출해 주는 기능을 수행한다.

이때, 상기 서브 열교환기(27)의 열교환 능력은, 1차코일에 70℃ 이상의 온수가용 허용온도를 갖는 헹굼수가 순환되고 있는 상태에서 2차코일에 5~30℃의 급수온도를 갖는 직수를 통과시켰을 때, 헹굼수의 열에 의해 간접 가열되어 배출되는 온수의 온도가 사용자가 원하는 설정온도(Tset; 예를 들어 35~45℃)에 도달될 수 있을 정도이면 바람직하다.

한편, 상기 메인 열교환기(23)는 헹굼수 순환펌프(25)의 작동에 대응하여 상기 헹굼수조(21) 내의 물이 서브 열교환기(27)의 1차코일을 통과하여 2차코일을 통과하고 있는 직수를 간접 가열시켜 줌으로 인해 온도가 저하된 상태에서 유입되는 헹굼수의 온도를 가스를 연소시켜 주는 버너 또는 전기히터 등을 통해 다시 식기 세적에 바람직하도록 정해진 온도인 70℃ 이상으로 재가열시켜 헹굼수조(21) 측으로 재차 공급시켜 주는 기능을 수행한다.

또, 상기 직수공급량 조절밸브(28)는 상기 서브 열교환기(27)의 입구 측 직수 공급 파이프(26) 상에 설치된 상태에서 제어부(36)의 출력신호에 대응하여 개폐량이 제어되는 전자변으로, 상기 서브 열교환기(27)의 1차코일을 통과하는 직수의 공급 수량(W2)을 제어하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 직수 온도검출센서(29)는 상기 직수공급량 조절밸브(28) 입구 측의 직수 공급 파이프(26)에 설치된 상태에서 서브 열교환기(27) 및 바이패스밸브(31)를 통과하는 직수의 급수온도(T1)를 실시간으로 검출하여 제어부(36)로 전달해 주는 기능을 수행한다.

또, 상기 바이패스밸브(31)는 직수공급량 조절밸브(28) 입구 측의 직수 공급 파이프(26)와 서브 열교환기(27) 출구 측에 연결된 온수 배출관(30) 사이에 설치된 상태에서 제어부(36)의 출력신호에 대응하는 개폐량이 제어는 전자변으로, 서브 열교환기(27)를 통해 가열된 후 상기 온수 배출관(30)을 통해 사용자에게 공급되는 온수의 온도가 사용자 설정온도에 도달하도록 직수의 희석 수량(W1)을 제어하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 유량센서(32)(33)는 상기 직수공급량 조절밸브(28) 및 바이패스밸브(31)의 출구 측에 각각 설치된 상태에서 상기 직수공급량 조절밸브(28) 및 바이패스밸브(31) 내부를 각각 통과하는 직수의 수량(W2, W1)을 각각 실시간으로 검출하여 제어부(36)로 전달하는 기능을 수행한다.

또, 상기 열교환기 출탕온도 검출센서(34)는 상기 온수 배출관(30)의 입구 측에 설치되어 상기 서브 열교환기(27)를 통과하며 가열된 물의 출탕온도 즉, 온수배출온도(T2)를 실시간으로 검출하여 제어부(36)로 전달해 주는 기능을 수행한다.

그리고 상기 온수온도 검출센서(35)는 상기 온수 배출관(30)의 출구 측에 설치되어 상기 서브 열교환기(27)를 통과하며 가열된 물에 바이패스밸브(31)를 통과한 직수가 희석됨으로 인해 저하된 후 최종적으로 사용자에게 제공되는 실제 온수온도 즉, 온수 출탕온도(Tout)를 실시간으로 검출하여 제어부(36)로 전달하는 기능을 수행한다,

또한, 상기 제어부(36)는 기본적으로 조작부(37)와 표시부(38)를 구비하고, 상기 헹굼수 온도검출센서(22)와 직수 온도검출센서(29), 제 1 및 제 2 유량센서(32)(33). 열교환기 출탕온도 검출센서(34) 및 온수온도 검출센서(35)를 통해 각각 검출되어 입력되는 각종 정보를 토대로 소정의 제어프로그램을 수행하여 상기 헹굼수 순환펌프(25)의 회전수와 직수공급량 조절밸브(28) 및 바이패스밸브(31)의 개폐량을 제어하는 등 식기세척기 자체 및 온수가열 시스템에 대한 전반적인 제어 기능을 수행한다.

한편, 본 발명 방법은 도 3에 도시한 바와 같이, 먼저 온수가열 시스템을 구비하고 있는 식기세척기에 전원전압이 공급되고 있는 상태에서 사용자가 온수를 사용하지 않고 있는 온수사용 대기시 상기 제어부(36)에서 직수공급량 조절밸브(28)와 바이패스밸브(31)를 완전히 닫아주게 된다(S1).

이와 같이 온수 사용 대기시 직수공급량 조절밸브(28)와 바이패스밸브(31)를 완전히 닫아주는 이유는, 사용자가 온수를 사용하기 위해 초가 온수 밸브를 열었을 때 이전에 가열된 상태에서 서브 열교환기(27)의 2차코일에 잔류하고 있던 고온의 물 또는 바이패스밸브(31)를 통해 저온의 직수가 직접 사용자에게 제공되므로 인한 화상의 우려 및 불쾌감을 주게 되는 것을 방지하기 위함이다.

이와 같이 온수 사용 대기 중 상기 제어부(36)에서는 헹굼수조(21) 내에 설치되어 있는 헹굼수 온도검출센서(22)를 통해 헹굼수의 온도를 실시간으로 계속 검출하여, 헹굼수의 온도가 정해진 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)보다 높은지를 판단하게 된다(S2).

이때, 식기세척기의 헹굼수조(21) 헹굼수 온도는 식기를 세척하는데 바람직한 온도인 80~95℃를 유지하는 것이 통상적이긴 하나, 식기세척기와 별도로 사용되는 온수를 상기 헹굼수에서 발생되는 열로 서브 열교환기(27)를 통해 30~45℃가 되도록 간접 가열하여 사용자에게 제공하고자 하는 목적으로 헹굼수에 발생하는 열을 사용할 때에는 식기의 헹굼 과정에서 필요로 하는 헹굼수 온도보다 낮아도 무관하므로 상기 S2 단계에서 상기 헹굼수 온도와 비교되는 정해진 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)는 70℃ 이상으로 설정하였다.

이와 같이 상기 제어부(36)에서 온수 사용 대기 중 헹굼수의 온도가 정해진 온수사용 허용온도(Tmax; 즉, 70℃ 이상)보다 높은지를 판단한 결과 현재 헹굼수 온도가 정해진 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)보다 높으면, 사용자가 온수를 사용하고자 할 때 언제든지 직수를 사용자가 설정하는 온수 설정온도(Tset; 예를 들어 30~45℃)에 도달시켜 온수로 제공할 수 있는 상태로 인식하고 상기 직수공급량 조절밸브(28)와 바이패스밸브(31)를 각각 50%씩 열어주게 된다(S3).

이때, 상기 직수공급량 조절밸브(28)와 바이패스밸브(31)를 각각 50%씩 열어주는 이유는, 온수 사용 초기 고온의 온수가 사용자에게 제공될 경우 화상을 입계되는 등의 안전사고가 발생될 수 있으므로 이를 방지하기 위해서이다.

이후, 상기 제어부(36)에서는 제 1 및 제 2 유량센서(32)(33)들의 출력신호를 실시간으로 입력받아 사용자가 온수 사용을 개시하는지 계속해서 판단하게 된다(S4).

이와 같이 상기 제어부(36)에서 제 1 및 제 2 유량센서(32)(33)들에 대한 출력신호를 확인하던 중 제 1 유량센서(32) 또는 제 2 유량센서(33) 중 어느 한 유량센서에서 유량검출신호 즉, 온수 사용 개시신호가 입력되면, 상기 서브 열교환기(27) 및 메인 열교환기(23)와 더불어 헹굼수 순환 파이프(24) 상에 설치되어 있는 헹굼수 순환펌프(25)를 작동시켜 고온의 헹굼수를 이용하여 현재 50% 개방상태를 갖는 직수공급량 조절밸브(28)와 서브 열교환기(27)의 2차코일을 통과하고 있는 직수를 온수로 가열시켜 온수 사용 중인 사용자에게 제공해 주게 된다(S5).

이때, 상기 바이패스밸브(31)도 이전에 50% 개방된 상태이므로 직수의 일부가 상기 바이패스밸브(31)를 통해 서브 열교환기(27)에서 배출되는 온수에 희석되는 형태를 가지므로 고온수의 출탕을 방지할 수 있어 온수 사용 초기 고온의 온수가 사용자에게 공급되므로 인한 인해 화상 등의 우려를 완벽히 방지할 수 있다.

이후, 상기 제어부(36)에서는 급수온도(T1)와 사용자 설정온도(Tset), 서브 열교환기의 온수배출온도(T2), 온수 출탕온도(Tout) 및 직수 공급 유량(W2)을 이용하여 바이패스 목표수량(W1')을 산출하고 그 결과에 대응하여 상기 바이패스밸브(31)의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하게 된다(S7).

이때, 상기 제어부(36)에서 바이패스 목표수량(W1')을 산출하여 바이패스밸브(31)의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴(S7)에 대해 도 4를 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 제어부(36)에서 직수 온도검출센서(29)를 통해 급수온도(T1)를 검출하고, 열교환기 출탕온도 검출센서(34)를 통해서는 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)를 검출하며, 온수온도 검출센서(35)를 통해서는 온수 출탕온도(Tout)를 검출하고, 제 1 유량센서(32)를 통해 직수 공급 유량(W2)을 검출함은 물론 자체 내에 기억된 사용자의 설정온도(Tset)를 확인한다(S71).

이어서 상기 제어부(36)에서는 정해진 수식에 상기에서 각각 검출한 급수온도(T1)와 사용자 설정온도(Tset), 서브 열교환기의 온수배출온도(T2), 온수 출탕온도(Tout) 및 직수 공급 유량(W2)을 대비시켜 바이패스밸브(31)를 통해 바이패스시켜 주어야 할 바이패스 목표수량(W1')을 산출한다(S72).

이때, 상기 바이패스 목표수량(W1')을 구하는 수식은, "{(서브 열교환기의 온수배출온도(T2) - 설정온도(Tset)) / (설정온도(Tset) - 급수온도(T1))} X 직수 공급 유량(W2)"으로 이루어진 것으로, 이 수식으로 볼 때 설정온도(Tset)는 사용자에 의해 이미 정해진 온도이므로 바이패스 목표수량(W1')은 결과적으로 서브 열교환기(27)에서 배출되는 온수의 온수배출온도(T2)와 외부 온도에 따라 크게 변화될 수 있는 직수의 실제 급수온도(T1) 및 직수공급량 조절밸브(28)의 개폐량에 따라 변화된 상태에서 서브 열교환기(27) 측으로 직접 공급되는 직수 공급 유량(W2)에 의해 최종적으로 결정됨을 알 수 있다.

예를 들어 통상 5~30℃ 사이의 온도를 갖는 직수의 실제 급수온도(T1)가 매우 높은 상태(예를 들어 20~30℃)에서 직수공급량 조절밸브(28)를 통해 서브 열교환기(27) 측으로 공급되는 직수 공급 유량(W2)이 적을 경우 헹굼수에서 발생되는 열에 의해 가열된 후 배출되는 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)는 매우 높아질 수밖에 없으므로 바이패스 목표수량(W1')이 커질 수밖에 없고, 이와 반대로 직수의 실제 급수온도(T1)가 매우 낮은 상태(예를 들어 5~10℃)에서 직수공급량 조절밸브(28)를 통해 서브 열교환기(27) 측으로 공급되는 직수 공급 유량(W2)이 적을 경우 헹굼수에서 발생되는 열에 의해 가열된 후 배출되는 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)는 매우 낮아질 수밖에 없으므로 바이패스 목표수량(W1')이 적을 수밖에 없다.

한편, 상기와 같은 수식을 통해 바이패스 목표수량(W1')을 산출한 상기 제어부(36)에서는, 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차를 구한 다음 그 차가 정해진 오차범위(±Ta; 예를 들어 ±1 ~3℃) 이내인지를 판단하게 된다(S73).

이와 같이 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차를 정해진 오차범위(±Ta)와 상호 비교한 결과, 만약 사용자 설정온도(Tset) - 현재 온수 출탕온도(Tout)한 값이 정해진 오차범위(±Ta) 이내이면, 현재 바이패스밸브(31)를 통해 서브 열교환기(27)를 통과하며 가열된 물에 희석시켜 주고 있는 직수의 량이 충분한 것(즉, 현재 서브 열교환기(27)의 열량 대비 급수량이 사용자의 설정온도(Tset)에 근접하고 있는 것)으로 인식하고 상기 바이패스밸브(31)의 개도량을 현재 개도량(W1)으로 유지시켜 준다(S74).

그런데 사용자 설정온도(Tset) - 현재 온수 출탕온도(Tout)한 값이 정해진 오차범위(±Ta) 이내가 아니면, 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 양의 오차범위(+Ta)보다 크거나 같은지를 다시 판단(S75)하여 만약, 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 양의 오차범위(+Ta)보다 크거나 같으면, 현재 공급되고 있는 직수의 급수온도(T1)가 매우 낮아 현재 서브 열교환기(27)의 열량과 현재 서브 열교환기(27)로 공급되고 있는 급수량으로는 사용자의 설정온도(Tset)에 근접시킬 수 없는 것으로 인식하고, 바이패스밸브(31)를 통과하는 수량을 줄여주기 위해 바이패스밸브(31)의 개도량을 이전에 산출한 바이패스 목표수량(W1')만큼 줄여(W1 - W1') 준다(S76).

그러나 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 양의 오차범위(+Ta)보다 크거나 같지도 않으면(즉, 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 음의 오차범위(-Ta)보다도 작으면), 현재 공급되고 있는 직수의 급수온도(T1)가 너무 높거나 또는 직수공급량 조절밸브(28)를 통해 서브 열교환기(27)로 공급되는 직수의 급수량이 너무 적어 현재 서브 열교환기(27)를 통해 배출되는 온수배출온도(T2)가 매우 높은 것으로 인식하고, 바이패스밸브(31)를 통과하는 수량을 높여주기 위해 바이패스밸브(31)의 개도량을 이전에 산출한 바이패스 목표수량(W1')만큼 늘려(W1 + W1') 준다(S77).

한편, 전술한 바와 같이 바이패스 목표수량(W1')을 산출하여 바이패스밸브(31)의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행(S7)한, 상기 제어부(36)에서는 이어서 상기 바이패스밸브(31)가 완전히 닫혀 바이패스되는 수량이 "0"이고, 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 사용자의 설정온도(Tset)보다 낮은지를 판단하게 된다(S8).

이와 같이 판단한 결과, 바이패스밸브(31)가 완전히 닫힌 상태가 아니거나 또는 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 사용자의 설정온도(Tset)보다 낮지 않으면(S8에서 No), 이번에는 바이패스밸브(31)가 완전히 열린 상태이고, 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)보다 높은지를 판단하게 된다(S9).

그 결과, 상기 바이패스밸브(31)가 완전히 열린 상태가 아니거나 또는 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)보다 높지 않으면(S9에서 No), 이전에 바이패스 목표수량(W1')을 산출하여 바이패스밸브(31)의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계(S7)로 되돌아가 그 이후의 단계를 반복 수행한다.

그러나 상기 제어부(36)에서 판단한 결과, 바이패스밸브(31)가 완전히 닫혀 있고, 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 사용자의 설정온도(Tset)보다 낮은 상태(S8에서 Yes)이거나, 또는 상기 바이패스밸브(31)가 완전히 열린 상태이고, 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)보다 높은 상태(S9에서 Yes)이면, 서브 열교환기(27)에서 배출되는 물의 온수배출온도(T2)를 낮춰주기 위하여 직수공급량 조절밸브(28)의 개도량을 현재 개도량 대비 5~10% 감소시켜 준다(S10).

이어서 상기 제어부(36)에서는 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin; 예를 들어 55~60℃ 이하) 미만인지를 판단(S11)하여 만약 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin) 미만이 아니면 곧바로 바이패스 목표수량(W1')을 산출하여 바이패스밸브(31)의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계(S7)로 되돌아간다.

그러나 상기 제어부(36)에서 판단한 결과, 서브 열교환기(27)의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin) 미만이면, 직수공급량 조절밸브(28)의 개도량을 90%로 조절하여 서브 열교환기(27)로 직수를 최대로 공급하고, 바이패스밸브(31)의 개도량은 현재 상태(즉, S74 또는 S76 또는 S77 단계 중 어느 한 단계에서 결정된 개도상태)를 유지(S12)시킨 후, 바이패스 목표수량(W1')을 산출하여 바이패스밸브(31)의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계(S7)로 되돌아가 그 이후의 단계를 반복 수행한다.

따라서, 본 발명 방법이 적용된 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기의 경우, 온수 사용 초기 고온수의 방출로 인한 화상 등과 같은 안전사고의 발생 우려를 미연에 방지할 수 있고, 또 사용자의 온수 설정온도에 빠르게 도달시켜 온수 사용자의 만족도를 충족시킬 수 있으며, 특히 사용자의 온수 사용중에는 온수설정온도 대비 급수온도와 서브 열교환기의 출탕온도 및 실제 온수온도 등을 감안하여 직수공급량 조절밸브와 바이패스밸브의 개폐량을 정밀하게 조절하여 줌으로써 식기세척기의 세척기능을 유지하면서도 온수를 안정적으로 공급할 수 있다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

21 : 헹굼수조 22 : 헹굼수 온도검출센서
23 : 메인 열교환기 24 : 헹굼수 순환 파이프
25 : 헹굼수 순환펌프 26 : 직수 공급 파이프
27 : 서브 열교환기 28 : 직수공급량 조절밸브
29 : 직수 온도검출센서 30 : 온수 배출관
31 : 바이패스밸브 32, 33 : 제 1 및 제 2 유량센서
34 : 열교환기 출탕온도 검출센서 35 : 온수온도 검출센서
36 : 제어부 37 : 조작부
38 : 표시부

Claims (7)

1. 헹굼수 온도검출센서가 구비된 헹굼수조의 출구와 입구 사이에 설치된 헹굼수 순환 파이프 상에 헹굼수 순환펌프와 서브 열교환기 및 메인 열교환기를 직렬로 설치하고, 상기 서브 열교환기의 2차코일 입,출구 측에는 각각 직수 공급 파이프와 온수 배출관을 설치하되, 상기 직수 공급 파이프 상에는 직수 온도검출센서와 직수공급량 조절밸브 및 제 1 유량센서를 설치하고, 상기 직수공급량 조절밸브 입구 측의 직수 공급 파이프와 서브 열교환기 출구 측에 연결된 온수 배출관 사이에는 바이패스밸브와 제 2 유량센서를 설치하며, 상기 온수 배출관의 입,출구 측에는 서브 열교환기의 출탕온도와 사용자에게 제공되는 실제 온수온도를 각각 검출하는 열교환기 출탕온도 검출센서 및 온수온도 검출센서를 설치하고, 식기세척기의 본체 일측 및 내부에는 조작부와 표시부 및 제어부가 설치된 형태를 갖는 식기세척기를 이용한 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법을 구성함에 있어서,
   사용자가 온수사용 대기시 상기 제어부에서 직수공급량 조절밸브와 바이패스밸브를 완전히 닫아주는 단계와;
   현재 헹굼수 온도가 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)보다 높은지를 판단하는 단계와;
   현재 헹굼수 온도가 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)보다 높으면 직수공급량 조절밸브와 바이패스밸브를 각각 50%씩 열어주는 단계와;
   사용자가 온수 사용을 개시하는지 판단하는 단계와;
   제 1 유량센서나 제 2 유량센서 중 어느 한 유량센서에서라도 온수 사용 개시신호가 입력되면 헹굼수 순환펌프를 작동시켜 주는 단계와;
   직수공급량 조절밸브는 90% 열어주고 바이패스밸브는 10% 열어주는 단계와;
   바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계;를 포함하되,
   바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴은, 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴, 급수온도(T1)와 사용자 설정온도(Tset), 서브 열교환기의 온수배출온도(T2), 온수 출탕온도(Tout) 및 직수공급량 조절밸브를 통해 공급되는 직수의 공급 유량(W2)을 각각 검출하는 단계와;
   정해진 수식에 상기에서 각각 검출한 급수온도(T1)와 사용자 설정온도(Tset), 서브 열교환기의 온수배출온도(T2), 온수 출탕온도(Tout) 및 직수 공급 유량(W2)을 대비시켜 바이패스밸브를 통해 바이패스시켜 주어야 할 바이패스 목표수량(W1')을 산출하는 단계와;
   사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 정해진 오차범위(±Ta) 이내인지를 판단하는 단계와;
   사용자 설정온도(Tset) - 현재 온수 출탕온도(Tout)한 값이 정해진 오차범위(±Ta) 이내이면, 바이패스밸브의 개도량을 현재 개도량(W1)으로 유지시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행한 후 상기 제어부에서는,
   바이패스밸브가 완전히 닫혀 바이패스되는 수량이 "0"이고, 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 사용자의 설정온도(Tset)보다 낮은지를 판단하는 단계와;
   바이패스밸브가 완전히 닫힌 상태가 아니거나 또는 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 사용자의 설정온도(Tset)보다 낮지 않으면, 바이패스밸브가 완전히 열린 상태이고, 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)보다 높은지를 판단하여, 바이패스밸브가 완전히 열린 상태가 아니거나 또는 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)보다 높지 않으면 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계로 되돌아가는 단계와;
   상기 제어부에서 판단한 결과 바이패스밸브가 완전히 닫혀 있고, 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 사용자의 설정온도(Tset)보다 낮은 상태이거나, 또는 바이패스밸브가 완전히 열린 상태이고, 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)보다 높은 상태이면, 직수공급량 조절밸브의 개도량을 현재 개도량 대비 5~10% 감소시키는 단계와;
   이어서 서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin) 미만인지를 판단하여 미만이 아니면 곧바로 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계로 되돌아가는 단계와;
   서브 열교환기의 온수배출온도(T2)가 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin) 미만이면 직수공급량 조절밸브의 개도량을 90%로 조절하고 바이패스밸브의 개도량은 현재 상태를 유지시킨 후 바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴을 수행하는 단계로 되돌아가는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 헹굼수 온도와 비교되는 정해진 헹굼수의 온수사용 허용온도(Tmax)는 70℃ 이상으로 설정한 것을 특징으로 하는 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 헹굼수의 온수사용 제한온도(Tmin)는 55~60℃ 이하로 설정한 것을 특징으로 하는 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   바이패스 목표수량을 산출하여 바이패스밸브의 개도량을 자동 제어하는 서브루틴 중 사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 정해진 오차범위(±Ta) 이내인지를 판단한 결과, 사용자 설정온도(Tset) - 현재 온수 출탕온도(Tout)한 값이 정해진 오차범위(±Ta) 이내가 아니면,
   사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 양의 오차범위(+Ta)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계와;
   사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 양의 오차범위(+Ta)보다 크거나 같으면, 바이패스밸브의 개도량을 이전에 산출한 바이패스 목표수량(W1')만큼 줄여(W1 - W1')주는 단계와;
   사용자의 설정온도(Tset)와 현재 온수 출탕온도(Tout)의 차가 양의 오차범위(+Ta)보다 크거나 같지도 않으면, 바이패스밸브의 개도량을 이전에 산출한 바이패스 목표수량(W1')만큼 늘려(W1 + W1')주는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 바이패스 목표수량(W1')을 구하는 수식은,
   "{(서브 열교환기의 온수배출온도(T2) - 설정온도(Tset)) / (설정온도(Tset) - 급수온도(T1))} X 직수 공급 유량(W2)"인 것을 특징으로 하는 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   오차범위(±Ta)는, ±1 ~3℃인 것을 특징으로 하는 온수가열 시스템이 구비된 식기세척기에서 온수 사용시 바이패스 유량 제어방법.

Images