KR101925330B1 - 정수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도 가열 방식으로 온수를 생성하는 정수기에 관한 것이다. 본 발명은 정수를 출수하는 출수부, 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도를 센싱하는 제1온도 센서, 전류가 흐름에 따라 자기장을 형성하는 워킹 코일 및 상기 워킹 코일에 형성된 자기장에 의하여 가열되고, 정수를 공급받아 출수부로 전달하는 온수 탱크를 포함하는 유도 가열 모듈 및 출수 요청이 인가됨에 따라 정수가 상기 온수 탱크를 통과하여 상기 출수부로 전달되는 동안, 상기 워킹 코일에 전류가 흐르도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 출수 요청이 인가된 시점부터 소정 시점까지 상기 목표온도보다 낮은 온도의 정수가 출수되고, 상기 소정 시점이 지난 후, 상기 목표온도보다 높은 온도의 정수가 출수되도록 상기 워킹 코일에 흐르는 전류값을 제어하는 것을 특징으로 하는 정수기를 제공한다. 본 발명은 온수 출수 요청이 인가된 시점부터 출수가 종료될 때까지 일정 시간 동안은 목표온도보다 낮은 물을 출수하고, 일정 시간 동안은 목표온도보다 높은 물을 출수함으로써, 정수기에서 출수된 물을 혼합하였을 때, 목표온도에 도달할 수 있도록 한다. 이를 통해, 본 발명은 온수 저장고가 없는 경우에도 사용자가 원하는 온도의 온수를 제공할 수 있게 된다.

Description

정수기{WATER PURIFIER}

본 발명은 유도 가열 방식으로 온수를 생성하는 정수기에 관한 것이다.

유도 가열이란 전자기 유도를 이용하여 피가열체를 가열하는 방식의 가열 방법을 가리킨다. 코일에 전류가 공급되면, 피가열체에 와전류(eddy current)가 발생하고, 금속의 저항에 의해 발생된 줄열(Joule heating)이 피가열체의 온도를 높이게 된다. 일반적으로 유도 가열 장치는 한 개 또는 두 개의 조합으로 이루어진 전자석과 코일로 이루어진다.

최근에는 저수조형 물 공급 장치(예를 들어 정수기나 냉장고 등)보다 직수형 물 공급 장치에 대한 사용자의 선호도가 증가하고 있다. 저수조형 물 공급 장치는 원수를 여과하여 저수조에 보관하고 있다가 사용자가 출수 요청을 하였을 때 저수조에 저장된 정수를 제공하는 형태의 물 공급 장치를 가리킨다. 이에 반해 직수형 물 공급 장치는 저수조를 구비하지 않고, 사용자가 출수 요청을 하였을 때 즉시 원수를 여과하여 사용자에게 정수를 제공하는 형태의 물 공급 장치를 가리킨다. 직수형 물 공급 장치는 저수조형 물 공급 장치에 비해 위생적이고 물을 절약할 수 있는 것으로 인식되어 있다.

또한, 제한된 공간 내에서 공간을 효율적으로 활용하기 위해 물 공급 장치의 소형화에 대한 요구가 늘어나고 있다.

온수를 제공하는 물 공급 장치도 소형화 및 직수형 선호의 추세에 맞춰 많은 부피를 차지하지 않으면서도 신속하게 온수를 생성할 수 있는 유도 가열 방식을 채택하고 있다.

그러나 직수형 정수기에는 온수를 저장할 수 있는 저수조가 없기 때문에 사용자가 출수 요청을 한 후부터 단시간 내에 사용자가 원하는 온도의 온수를 공급하는 것에 어려움이 있다.

첫 번째, 본 발명은 온수 출수 요청에 따라 온도가 다른 소정 양의 정수를 출수시키고, 출수된 정수가 서로 섞였을 때 목표온도에 도달 할 수 있는 정수기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

두 번째, 본 발명은 온수 출수 요청에 따라 소정 양의 정수 출수되는 동안 각 시점에서 출수되는 정수의 온도 편차를 최소화하는 정수기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

세 번째, 본 발명은 온수 출수 요청에 따라 온수 탱크 가열 시, 온수 탱크의 잠열로 인해 정수가 필요이상으로 가열되는 것을 방지하는 정수기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

네 번째, 본 발명은 온수 출수 요청이 인가된 후, 사용자의 출수 중지 요청이 있을 때까지 계속해서 온수를 출수 시킬 때, 정수기에서 출수되는 정수가 목표온도에 도달하는데 까지 걸리는 시간을 최소화 함과 동시에 온수 탱크의 잠열로 인해 정수가 필요이상으로 가열되는 것을 방지하는 정수기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 정수기에서 출수되는 물의 일부의 온도는 목표온도보다 낮게 하고, 다른 일부의 온도는 목표온도보다 높게 하여, 출수된 정수가 서로 섞였을 때 목표온도에 도달할 수 있도록 한다.

구체적인 실시 예에 있어서, 본 발명은 정수를 출수하는 출수부, 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도를 센싱하는 제1온도 센서, 전류가 흐름에 따라 자기장을 형성하는 워킹 코일 및 상기 워킹 코일에 형성된 자기장에 의하여 가열되고, 정수를 공급받아 출수부로 전달하는 온수 탱크를 포함하는 유도 가열 모듈 및 출수 요청이 인가됨에 따라 정수가 상기 온수 탱크를 통과하여 상기 출수부로 전달되는 동안, 상기 워킹 코일에 전류가 흐르도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 출수 요청이 인가된 시점부터 소정 시점까지 상기 목표온도보다 낮은 온도의 정수가 출수되고, 상기 소정 시점이 지난 후, 상기 목표온도보다 높은 온도의 정수가 출수되도록 상기 워킹 코일에 흐르는 전류값을 제어하는 것을 특징으로 하는 정수기를 제공한다.

한편, 상술한 두 번째 목적을 달성하기 위하여, 상기 제어부는, 상기 목표온도보다 낮은 온도의 정수가 출수되는 동안에, 상기 출수 요청이 인가된 시점부터 제1시간 동안에는 상기 워킹 코일에 제1전류값의 전류가 흐르도록 제어하고, 상기 제1시간 이후의 제2시간 동안에는 상기 워킹 코일에 상기 제1전류값보다 작은 제2전류값의 전류가 흐르도록 제어한다.

상기 제어부는, 상기 제1시간 동안에는 상기 온수 탱크에 정수를 공급하지 않고, 상기 제1시간 이후부터 상기 온수 탱크에 정수를 공급할 수 있다.

상기 제1시간은 상기 제2시간보다 짧을 수 있다.

상기 정수기는 상기 온수 탱크의 온도를 센싱하는 제2온도 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 상기 제2온도 센서에 의해 감지된 상기 온수 탱크의 온도에 근거하여 상기 제1시간의 길이를 설정할 수 있다.

한편, 상술한 세 번째 목적을 달성하기 위하여, 상기 제어부는, 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도가 상기 목표온도에 도달한 시점부터, 출수가 종료될 때까지, 상기 제2온도 센서에 의해 감지된 상기 온수 탱크의 온도에 따라 상기 워킹 코일에 흐르는 전류값을 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도가 상기 목표온도에 도달한 시점부터, 출수가 종료될 때까지, 상기 제1온도 센서에 의해 감지된 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도에 따라 상기 워킹 코일에 흐르는 전류값을 제어할 수 있다.

상기 정수기는 상기 목표온도 및 상기 소정 부피 설정과 관련된 사용자 입력을 수신하는 입력부를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 상기 입력부에 대한 사용자 입력에 근거하여, 상기 목표온도를 변경하고, 변경된 목표온도에 따라, 상기 제1 및 제2전류값을 변경할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 목표온도가 클수록, 상기 제1전류값의 크기를 증가시킬 수 있다.

상기 제어부는, 상기 목표온도가 클수록, 상기 제2전류값의 크기를 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 네 번째 목적을 달성하기 위하여, 정수를 출수하는 출수부, 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도를 센싱하는 제1온도 센서, 전류가 흐름에 따라 자기장을 형성하는 워킹 코일 및 상기 워킹 코일에 형성된 자기장에 의하여 가열되고, 정수를 공급받아 출수부로 전달하는 온수 탱크를 포함하는 유도 가열 모듈 및 출수 요청이 인가됨에 따라 정수가 상기 온수 탱크를 통과하여 상기 출수부로 전달되는 동안, 상기 워킹 코일에 전류가 흐르도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 출수 요청이 인가된 시점부터 기 설정된 시간 동안 상기 워킹 코일에 제1전류값의 전류가 흐르도록 제어하고, 상기 기 설정된 시간이 지난 후 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도가 상기 목표온도에 도달할 때까지 상기 워킹 코일에 제2전류값의 전류가 흐르도록 제어하고, 상기 제1전류값은 상기 제2전류값보다 큰 것을 특징으로 하는 정수기를 제공한다.

상기 제어부는, 상기 기 설정된 시간 동안에는 상기 온수 탱크에 정수를 공급하지 않고, 상기 기 설정된 시간 이후부터 상기 온수 탱크에 정수를 공급할 수 있다.

상기 정수기는 상기 온수 탱크의 온도를 센싱하는 제2온도 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 상기 제2온도 센서에 의해 감지된 상기 온수 탱크의 온도에 근거하여 상기 기설정된 시간의 길이를 설정할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도가 상기 목표온도에 도달한 후부터 출수 종료 요청이 인가될 때까지 상기 출수부에서 상기 목표온도의 정수가 계속해서 출수되도록 상기 워킹 코일에 흐르는 전류값을 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도에 도달한 후부터 출수 종료 요청이 인가될 때까지 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도에 따라 상기 워킹 코일에 흐르는 전류값을 제어할 수 있다.

본 발명은 온수 출수 요청이 인가된 시점부터 출수가 종료될 때까지 일정 시간 동안은 목표온도보다 낮은 물을 출수하고, 일정 시간 동안은 목표온도보다 높은 물을 출수함으로써, 정수기에서 출수된 물을 혼합하였을 때, 목표온도에 도달할 수 있도록 한다. 이를 통해, 본 발명은 온수 저장고가 없는 경우에도 사용자가 원하는 온도의 온수를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 온수 출수 요청이 인가된 후 빠르게 온수 탱크를 예열 시킨 후, 이후에는 서서히 온수 탱크의 온도를 증가시킴으로써, 정수기에서 출수되는 온수의 온도 편차를 최소화 한다. 이를 통해, 본 발명은 사용자가 온수 출수 도중 출수를 중지하더라도, 목표온도에 근접한 정수를 제공받을 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 연속 온수 출수 요청이 인가된 경우, 기 설정된 시간 동안 온수 탱크를 빠르게 예열 시킴으로써, 정수기에서 출수되는 정수의 온도가 빠르게 목표온도에 도달하도록 한다. 또한, 정수기에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도에 인접한 경우, 온수 탱크를 서서히 가열시킴으로써, 온수 탱크의 잠열로 인해 정수기에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도 이상으로 지나치게 상승하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 정수기(1000)를 보인 사시도다.
도 2는 도 1에 도시된 정수기(1000)의 내부 구성을 보인 분해 사시도다.
도 3은 본 발명과 관련된 정수기(1000)의 유로 구성을 보인 개념도다.
도 4는 본 발명과 관련된 유도 가열 모듈(1100)과 제어부(1080)의 분해 사시도다.
도 5는 종래 직수형 정수기에서 출수되는 온수의 시간에 따른 온도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 정수기에서 출수되는 온수의 시간에 따른 온도를 나타내는 그래프이다.
도 7는 도 6에서 설명한 온도 변화를 일으키기 위해 워킹 코일에 공급되는 전류값을 시간 흐름에 따라 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 정수기에 포함된 온수 탱크의 시간에 따른 온도를 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 8에서 설명한 온수 탱크의 온도 변화를 일으키기 위해 워킹 코일에 공급되는 전류값을 시간 흐름에 따라 나타낸 그래프이다.
도 10은 도 8에서 설명한 온수 탱크를 통과하여 출수되는 정수의 온도를 시간 흐름에 따라 나타낸 그래프이다.
도 11 및 12는 본 발명에 따른 정수기의 입력부를 나타내는 개념도이다.
도 13은 제1 및 제2목표온도 각각에 대한 온수 출수 요청이 인가되었을 때, 정수기에서 출수되는 온수의 시간 흐름에 따른 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따른 정수기가 연속적으로 온수를 출수할 때 출수되는 정수의 시간 흐름에 따른 온도를 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 정수기(1000)를 보인 사시도다.

정수기(1000)는 커버(1010), 출수부(1020), 베이스(1030) 및 트레이(1040)를 포함한다.

커버(1010)는 정수기(1000)의 외관을 형성한다. 커버(1010)에 의해 형성되는 정수기(1000)의 외관은 정수기(1000)의 본체로 명명될 수 있다. 원수를 여과하기 위한 부품들은 정수기(1000) 본체의 내부에 설치된다. 커버(1010)는 상기 부품들을 보호하도록 상기 부품들을 감싼다. 커버(1010)라는 명칭은 케이스 또는 하우징 등으로 바뀌어 호명될 수 있다. 어느 명칭이건 정수기(1000)의 외관을 형성하고 원수를 여과하는 부품들을 감싸도록 이루어진다면 본 발명에서 설명하는 커버(1010)에 해당한다.

커버(1010)는 단일 부품으로 형성될 수도 있으나, 여러 부품들의 결합에 의해 형성될 수 있다. 일 예로 도 1에 도시된 바와 같이 커버(1010)는 프론트 커버(1011), 리어 커버(1014), 사이드 패널(1013a), 어퍼 커버(1012) 및 탑 커버(1015)를 포함할 수 있다.

프론트 커버(1011)는 정수기(1000)의 전방에 배치된다. 리어 커버(1014)는 정수기(1000)의 후방에 배치된다. 여기서 정수기(1000)의 전방과 후방은 각각 사용자의 시선에서 출수부(1020)를 정면으로 바라보는 방향을 기준으로 설정한 것이다. 다만, 정수기(1000)의 전방과 후방이라는 개념이 절대적인 것은 아니므로, 정수기(1000)를 묘사하는 방식에 따라 달라질 수 있다.

사이드 패널(1013a)은 정수기(1000)의 좌우에 각각 배치된다. 사이드 패널(1013a)은 프론트 커버(1011)와 리어 커버(1014) 사이에 배치된다. 사이드 패널(1013a)은 프론트 커버(1011) 및 리어 커버(1014)와 각각 결합될 수 있다. 사이드 패널(1013a)은 실질적으로 정수기(1000)의 옆면을 형성한다.

어퍼 커버(1012)는 정수기(1000)의 전방에 배치된다. 어퍼 커버(1012)는 프론트 커버(1011)보다 높은 위치에 설치된다. 어퍼 커버(1012)와 프론트 커버(1011) 사이의 공간으로 출수부(1020)가 노출된다. 어퍼 커버(1012)는 프론트 커버(1011)와 함께 정수기(1000) 전면의 외관을 형성한다.

탑 커버(1015)는 정수기(1000)의 윗면을 형성한다. 탑 커버(1015)의 전방에는 입출력부(1016)가 형성될 수 있다. 입출력부(1016)는 입력부와 출력부를 포함하는 개념이다. 입력부는 사용자의 제어 명령을 인가받도록 이루어진다. 입력부가 사용자의 제어 명령을 인가받는 방식은 터치 입력, 물리적인 가압 등을 모두 포함하거나 선택적으로 포함할 수 있다. 출력부는 사용자에게 정수기(1000)의 상태 정보를 시청각적으로 제공하도록 이루어진다.

출수부(취출부 또는 코크 어셈블리, 1020)는 사용자의 제어 명령에 따라 사용자에게 정수를 제공하는 기능을 한다. 출수부(1020)의 적어도 일부는 물을 공급하기 위해 정수기(1000) 본체의 외부로 노출된다. 특히 상온의 정수, 상온보다 차가운 냉수 및 상온보다 뜨거운 온수를 제공하도록 이루어지는 정수기(1000)에서는 사용자로부터 인가받은 제어 명령에 따라 상온의 정수, 냉수 및 온수 중 적어도 하나가 출수부(1020)를 통해 배출될 수 있다.

출수부(1020)는 사용자의 조작에 따라 회전 가능하도록 이루어질 수 있다. 프론트 커버(1011)와 어퍼 커버(1012)는 그 사이에 출수부(1020)의 회전 영역을 형성하고, 출수부(1020)는 상기 회전 영역에서 좌우로 회전될 수 있다. 출수부(1020)의 회전은 사용자가 출수부(1020)에 물리적으로 가하는 힘에 의해 이루어질 수 있다. 또한 출수부(1020)의 회전은 사용자가 입출력부(1016)에 인가하는 제어 명령에 근거하여 이루어질 수 있다. 출수부(1020)의 회전을 구현하는 구성은 정수기(1000)의 내부에 설치될 수 있으며, 구체적으로 어퍼 커버(1012)에 의해 가려지는 영역에 설치될 수 있다. 그리고, 입출력부(1016)도 출수부(1020)의 회전 시 출수부(1020)와 함께 회전하도록 구현될 수 있다.

베이스(1030)는 정수기(1000)의 바닥을 형성한다. 정수기(1000)의 내부 부품들은 베이스(1030)에 의해 지지된다. 정수기(1000)가 바닥이나 선반 등에 놓여져 있을 때, 베이스(1030)는 바닥이나 선반 등을 마주보게 된다. 따라서 정수기(1000)가 바닥이나 선반 등에 놓여져 있을 때 베이스(1030)의 구조가 외부로 노출되지 않는다.

트레이(1040)는 출수부(1020)를 마주하도록 배치된다. 정수기(1000)가 도 1과 같이 설치되었을 경우를 기준으로, 트레이(1040)는 출수부(1020)를 상하 방향으로 마주한다. 트레이(1040)는 출수부(1020)를 통해 배출되는 정수 등을 담기 위한 용기 등을 지지하도록 형성된다. 또한 트레이(1040)는 출수부(1020)에서 떨어지는 잔수를 수용하도록 형성된다. 트레이(1040)가 출수부(1020)에서 떨어지는 잔수를 받아 수용하면, 정수기(1000) 주위에 잔수로 인한 오염의 발생을 방지할 수 있다.

트레이(1040)는 출수부(1020)에서 떨어지는 잔수를 받아내야 하므로, 트레이(1040)도 출수부(1020)와 함께 회전하도록 구현될 수 있다. 입출력부(1016)와 트레이(1040)는 출수부(1020)와 같은 방향으로 회전하도록 구현되는 것이 바람직하다.

도 2는 도 1에 도시된 정수기(1000)의 내부 구성을 보인 분해 사시도다.

필터부(1060)는 프론트 커버(1011)의 내측에 설치된다. 필터부(1060)는 원수 공급부로부터 공급되는 원수를 여과하여 정수를 생성하도록 이루어진다. 하나의 필터만으로 사용자가 음용하기에 적절한 정수를 생성하기 어려울 수 있으므로, 필터부(1060)는 복수의 단위 필터들(1061, 1062)을 포함할 수 있다. 단위 필터들(1061, 1062)은 예를 들어, 카본 블럭, 흡착 필터 등의 프리 필터(prefilter)와 헤파 필터(HEPA filter : High Efficiency Particulate Air filter), UF 필터(Ultra Filteration 또는 Ultra Filteration filter) 등의 고성능 필터등을 포함한다. 도 2에는 두 개의 단위 필터들(1061, 1062)이 설치되어 있으나, 단위 필터들(1061, 1062)의 수는 필요에 따라 확장되거나 축소될 수 있다.

복수의 단위 필터들(1061, 1062)은 기설정된 순서에 따라 연결된다. 기설정된 순서란 필터부(1060)가 물을 여과하기에 적절한 순서를 의미하는 것이다. 원수에는 다양한 이물질이 포함되어 있을 수 있다. 머리카락이나 먼지 등의 큰 입자들은 헤파 필터나 UF 필터와 같은 고성능 필터들의 여과 성능 저하를 유발하므로, 상기 고성능 필터들은 머리카락이나 먼지 등의 큰 입자들로부터 보호되어야 한다. 따라서 고성능 필터들의 보호를 위해서는 프리 필터가 고성능 필터들의 상류측에 설치되어야 한다.

프리 필터는 큰 입자들을 물로부터 제거하도록 이루어진다. 프리 필터가 고성능 필터들의 상류측에 배치되어 원수에 포함된 큰 입자들을 먼저 제거하면, 큰 입자들을 포함하지 않는 원수가 고성능 필터로 공급되므로 고성능 필터들이 보호될 수 있다. 프리 필터를 통과한 원수는 이어서 헤파 필터나 UF 필터 등에 의해 여과된다.

필터부(1060)에 의해 생성된 정수는 곧바로 출수부(1020)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 이 경우 사용자에게 제공되는 정수의 온도는 상온에 해당한다. 이와 달리, 필터부(1060)에 의해 생성된 정수는 유도 가열 모듈(1100)에 의해 가열되거나 냉수 탱크 조립체(1200)에 의해 냉각될 수 있다.

필터 브라켓 조립체(1070)는 필터부(1060)의 단위 필터(1061, 1062)들을 고정시키고, 정수나 냉수 등의 출수 유로, 밸브, 센서 등의 부품들을 고정하는 구조물이다.

필터 브라켓 조립체(1070)의 하부(1071)는 트레이(1040)와 결합된다. 필터 브라켓 조립체(1070)의 하부(1071)는 트레이(1040)의 돌출 결합부(1041)를 수용하도록 형성된다. 트레이(1040)의 돌출 결합부(1041)가 필터 브라켓 조립체(1070)의 하부(1071)에 삽입됨에 따라 필터 브라켓 조립체(1070)와 트레이(1040)의 결합이 이루어진다.

필터 브라켓 조립체(1070)의 하부(1071)와 트레이(1040)는 서로 대응되는 곡면을 갖는다. 필터 브라켓 조립체(1070)의 하부(1071)는 필터 브라켓 조립체(1070)의 나머지 부분에 대해 독립적으로 회전될 수 있다.

필터 브라켓 조립체(1070)의 상부(1072)는 출수부(1020)를 지지하도록 이루어진다. 필터 브라켓 조립체(1070)의 상부(1072)는 출수부(1020)의 회전 경로를 형성한다. 출수부(1020)는 정수기(1000)의 외부로 돌출되는 취출 코크부(1021)와 정수기(1000)의 내부에 배치되는 회전부(1022)로 구분될 수 있다. 회전부(1022)는 도 2에 도시된 바와 같이 회전을 위해 원형으로 형성될 수 있다. 회전부(1022)는 필터 브라켓 조립체(1070)의 상부(1072)에 거치된다. 필터 브라켓 조립체(1070)의 상부(1072)에 거치된 출수부(1020)는 필터 브라켓 조립체(1070)에 대하여 상대 회전되도록 이루어진다.

필터 브라켓 조립체(1070)의 하부(1071)와 상부(1072)는 상하 연결부(1073)에 의해 서로 연결될 수 있다. 상하 연결부(1073)에 의해 서로 연결되는 필터 브라켓 조립체(1070)의 하부(1071)와 상부(1072)는 서로 동일한 방향으로 회전될 수 있다. 만일 사용자가 출수부(1020)를 회전시키면, 출수부(1020)와 연결되는 필터 브라켓 조립체(1070)의 상부(1072), 상하 연결부(1073), 하부(1071) 및 트레이(1040)가 출수부(1020)와 함께 회전될 수 있다.

필터 브라켓 조립체(1070)의 하부(1071)와 상부(1072) 사이에는 필터부(1060)의 단위 필터들(1061, 1062)을 수용하도록 이루어지는 필터 설치 영역(1074)이 형성된다. 필터 설치 영역(1074)은 단위 필터들(1061, 1062)의 설치 공간을 제공한다.

필터 설치 영역(1074)의 반대쪽에는 정수기(1000)의 후방을 향해 돌출되는 지지대(1075)가 형성된다. 지지대(1075)는 제어부(1080)와 유도 가열 모듈(1100)을 지지하도록 이루어진다. 제어부(1080)는 유도 가열 모듈(1100)은 지지대(1075)에 거치된다. 지지대(1075)는 유도 가열 모듈(1100)에서 형성된 열이 압축기(1051) 등으로 전도되는 것을 차단하도록 유도 가열 모듈(1100)과 압축기(1051) 사이에 배치된다.

제어부(1080)는 정수기(1000)의 전반적인 제어를 구현하도록 이루어진다. 제어부(1080)에는 정수기(1000)의 동작을 제어하는 다양한 인쇄회로기판들이 내장될 수 있다.

유도 가열 모듈(1100)은 필터부(1060)에서 생성된 정수를 가열하여 온수를 생성하도록 형성된다. 유도 가열 모듈(1100)은 유도 가열 방식으로 정수를 가열할 수 있는 부품들을 구비한다. 유도 가열 모듈(1100)은 필터부(1060)로부터 정수를 공급받으며, 유도 가열 모듈(1100)에서 생성된 온수는 출수부(1020)를 통해 배출된다.

유도 가열 모듈은 온수 생성을 제어하는 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 유도 가열 모듈의 일측에는 상기 인쇄회로기판으로 물이 침투하는 것을 방지하고 화재 발생 시 인쇄회로기판을 보호하기 위한 보호 커버(1161)가 결합될 수 있다.

냉동 사이클 장치(1050)는 냉수를 생성하도록 형성된다. 냉동 사이클 장치(1050)란 냉매의 압축-응축-팽창-증발 과정이 연속적으로 일어나는 장치들의 집합을 가리킨다. 냉수 탱크 조립체(1200)에서 냉수를 생성하기 위해서는 우선 냉동 사이클 장치(1050)가 작동하여 냉수 탱크 조립체(1200)의 내부에 채워져 있는 냉각수를 저온으로 만들어야 한다.

냉동 사이클 장치(1050)는 압축기(1051), 응축기(1052), 모세관(1053), 증발기(미도시, 냉수 탱크 조립체의 내측에 배치), 드라이어(1055) 및 이들을 서로 연결하는 냉매 유로를 포함한다. 냉매 유로는 배관 등에 의해 형성될 수 있으며, 냉매 유로는 압축기(1051), 응축기(1052), 팽창장치(1053) 및 증발기를 서로 연결하여 냉매의 순환 유로를 형성한다.

압축기(1051)는 냉매를 압축하도록 이루어진다. 압축기(1051)는 냉매 유로에 의해 응축기(1052)와 연결되며, 압축기(1051)에서 압축된 냉매는 냉매 유로를 통해 응축기(1052)로 흘러가게 된다. 압축기(1051)는 지지대(1075)의 아래에 배치될 수 있으며, 베이스(1030)에 의해 지지되도록 설치된다.

응축기(1052)는 냉매를 응축하도록 이루어진다. 압축기(1051)에서 압축된 냉매는 냉매 유로를 통해 응축기(1052)로 흘러 들어오고, 응축기(1052)에 의해 응축된다. 응축기(1052)에서 응축된 냉매는 냉매 유로를 통해 드라이어(1055)로 흘러 가게 된다.

드라이어(1055)는 냉매에서 수분을 제거하도록 이루어진다. 냉동 사이클 장치(1050)의 효율을 향상시키기 위해서는 모세관(1053)과 증발기로 유입될 냉매에서 수분이 미리 제거되어야 한다. 드라이어(1055)는 응축기(1052)와 모세관(1053)의 사이에 설치되며, 냉매로부터 수분을 제거하여 냉동 사이클 장치(1050)의 효율을 향상시킨다.

냉매의 팽창은 모세관(1053)에 의해 구현된다. 모세관(1053)은 냉매를 팽창시키도록 이루어지며, 설계에 따라 교축밸브 등이 모세관(1053) 대신 팽창장치를 구성할 수도 있다. 모세관(1053)은 좁은 공간 내에서 충분한 길이 확보를 위해 코일 형태로 말려 있을 수 있다.

증발기는 냉매를 증발시키도록 이루어지며, 냉수 탱크 조립체(1200)의 내측에 설치된다. 냉수 탱크 조립체(1200)의 내측에 채워진 냉각수와 냉동 사이클 장치(1050)의 냉매는 증발기에 의해 서로 열교환되며, 열교환에 의해 냉각수는 저온으로 유지될 수 있다. 그리고 저온으로 유지되는 냉각수에 의해 정수가 냉각될 수 있다.

증발기에서 냉각수와 열교환하여 가열된 냉매는 냉매 유로를 따라 다시 압축기(1051)로 복귀되고, 냉동 사이클 장치(1050)를 지속적으로 순환하게 된다.

베이스(1030)는 압축기(1051), 프론트 커버(1011), 리어 커버(1014), 양측 사이드 패널(1013a, 1013b), 필터 브라켓 조립체(1070), 응축기(1052) 및 팬(1033) 등을 지지하도록 형성된다. 이들 구성 요소들을 지지하기 위해 베이스(1030)는 높은 강성을 갖는 것이 바람직하다.

응축기(1052)와 팬(1033)은 정수기(1000)의 후방측에 설치될 수 있는데, 응축기(1052)의 방열을 위해서는 지속적인 공기의 순환이 필요하다. 공기의 순환을 위해 베이스(1030)의 바닥에 흡기구(1034)가 형성될 수 있다. 흡기구(1034)를 통해 흡입된 공기는 팬(1033)에 의해 유동하게 된다. 공기는 응축기(1052)를 향해 유동하면서 공랭식의 냉각을 구현하게 된다. 베이스(1030)에는 응축기(1052)의 방열 효율을 높이기 위해 팬(1033)과 응축기(1052)를 감싸는 덕트 구조물(1032)이 고정될 수 있다.

덕트 구조물(1032)의 뒤쪽으로는 드레인(1035)이 설치된다. 드레인(1035)은 정수기(1000)의 외측으로 노출되어 배수 유로를 형성한다. 정수기(1000)의 내부 유로는 모두 통하도록 이루어지기 때문에, 드레인(1035)이 어느 하나의 내부 유로와만 연결되어도 상기 내부 유로에 존재하는 유체는 모두 드레인(1035)을 통해 배출될 수 있다.

응축기(1052)의 상부에는 냉수 탱크 조립체(1200)를 지지하도록 이루어지는 받침대(1031)가 설치될 수 있다. 받침대(1031)는 후방측에 제1홀(1031a)을 구비하고, 리어 커버(1014)는 제2홀(1014a)을 구비한다. 제1홀(1031a)과 제2홀(1014a)은 서로 대응되는 위치에 형성된다. 제1홀(1031a)과 제2홀(1014a)은 냉수 탱크 조립체(1200)에 채워진 냉각수의 배수를 위한 드레인 밸브(1280, 도 3 참조)를 배치하기 위한 것이다.

냉수 탱크 조립체(1200)는 내부에 냉각수를 수용하도록 형성된다. 냉수 탱크 조립체(1200)는 필터부(1060)에서 생성된 정수를 공급받는다. 특히 별도의 저수조를 구비하지 않는 직수형 정수기(1000)의 경우, 냉수 탱크 조립체(1200)는 필터부(1060)로부터 직접 정수를 공급받을 수 있다.

냉수 탱크 조립체(1200)에 채워진 냉각수의 온도는 냉동 사이클 장치(1050)의 작동에 의해 낮아진다. 냉수 탱크 조립체(1200)는 냉각수로 정수를 냉각하여 냉수를 형성하도록 이루어진다.

냉각수는 냉수 탱크 조립체(1200)에 저장되어 있고 순환하지 않기 때문에 오랜 시간이 지나면 냉각수의 오염도가 증가하게 된다. 위생을 위해서는 주기적으로 냉수 냉크 조립체에 저장된 냉각수는 외부로 배출시키고, 새로운 냉각수가 냉수 탱크 조립체(1200)에 채워져야 한다.

도 3은 본 발명과 관련된 정수기(1000)의 유로 구성을 보인 개념도다. 도 3의 실선은 물의 유로를 나타낸다. 물의 유로는 필터부(1060)를 기준으로 필터부(1060)의 상류측은 원수 라인(1400), 필터부(1060)의 하류측은 정수 라인(1500)으로 구분될 수 있다. 여기서 상류측 또는 하류측은 물의 흐름을 기준으로 한 구분이다.

급수 밸브(1312)는 입력부(1016, 도 1 참조)를 통해 입력되는 제어 명령에 근거하여 개폐된다. 입력부(1016)를 통해 정수, 온수 또는 냉수를 출수시키는 제어 명령이 입력되면, 급수 밸브(1312)가 개방되며, 원수 공급부(10)로부터 필터부(1060)로 원수의 공급이 이루어진다.

원수는 필터부(1060)로 공급되는 과정에서 감압 밸브(1311)를 통과한다. 감압 밸브(1311)는 원수 공급부(10)와 필터부(1060) 사이에 설치된다. 감압 밸브(1311)는 원수 공급부(10)로부터 공급되는 원수의 압력을 감압하도록 이루어진다.

직수형 정수기(1000)는 저수조를 구비하지 않으므로, 출수부(1020)를 통해 출수되는 정수의 압력은 원수 공급부(10)에서 공급되는 원수의 압력에 의해 결정된다. 일반적으로 원수 공급부(10)에서 공급되는 원수의 압력은 고압이기 때문에, 감압 밸브(1311)가 없다면 출수부(1020)에서는 과도하게 높은 압력으로 출수가 이루어진다. 또한 필터부(1060)의 단위 필터들(1061, 1062)은 원수의 압력에 의해 물리적으로 손상될 위험도 존재한다. 따라서 원수의 감압이 요구된다.

감압 밸브(1311)는 원수 공급부(10)에서 필터부(1060)로 공급되는 원수를 감압한다. 이에 따라 필터부(1060)가 보호될 수 있으며, 출수부(1020)에서는 적정 압력으로 출수가 이루어질 수 있다.

원수는 필터부(1060)의 단위 필터들(1061, 1062)을 순차적으로 통과하면서 여과된다. 필터부(1060)를 기준으로 그 상류측의 물은 원수로 명명되고, 하류측의 물은 정수로 명명될 수 있다.

필터부(1060)에서 생성된 정수는 급수 밸브(1312)와 유량 센서(1313)를 순차적으로 통과한다. 유량 센서(1313)는 필터부(1060)로부터 공급되는 유량을 측정하도록 이루어진다. 유량 센서(1313)에서 측정되는 유량은 정수기의 제어에 이용된다.

예를 들어 정수기(1000)의 입력부(1060)를 통해 일정량의 정수를 출수하는 제어 명령이 입력되면, 일정량에 대응되는 펄스값이 제어부(1080)에 의해 유량 센서(1313)에 입력되고, 제어부(1080)의 제어에 의해 급수 밸브(1312)가 열리게 된다. 상기 펄스값에 대응되는 유량의 정수가 유량 센서(1313)를 지나가게 되면, 제어부(1080)는 유량 센서(1313)로부터 피드백을 받아 급수 밸브(1312)를 제어하게 되며, 급수 밸브(1312)는 제어부(1080)의 제어에 의해 닫히게 된다. 이러한 과정 등을 통해 유량 센서(1313)에서 측정되는 유량은 정수기(1000)의 제어에 이용될 수 있다.

유량 센서(1313)에 연결된 정수 라인(1500)은 두 갈래(1600, 1700)로 분기되어 한 갈래는 유량 조절 밸브(1351)와 유도 가열 모듈(1100)에 순차적으로 연결된다. 유량 조절 밸브(1351)와 유도 가열 모듈(1100)에 순차적으로 연결되는 이 갈래는 온수 라인(1700)으로 명명될 수 있다. 나머지 한 갈래(1600)에는 체크 밸브(1321)가 설치되며, 이 갈래는 체크 밸브(1321)의 하류측에서 다시 정수 라인(1601)과 냉수 라인(1602)으로 분기된다. 정수 라인(1601)에는 정수 출수 밸브(1330)가 설치되고, 냉수 라인(1602)에는 냉수 출수 밸브(1340)가 설치된다. 정수 라인(1601)과 냉수 라인(1602)은 다시 하나로 합류되어 출수부(1020)에 연결되며, 합류된 유로(1603)에는 체크 밸브(1322)가 설치된다.

정수 출수 밸브(1330)와 냉수 출수 밸브(1340)의 상류측과 하류측에 설치되는 두 체크 밸브(1321, 1322)는 서로 구분되기 위해 제1 체크 밸브(1321)와 제2 체크 밸브(1322)로 명명될 수 있다. 제1 체크 밸브(1321)와 제2 체크 밸브(1322)는 잔수 발생을 방지하기 위한 것이다.

온수 공급을 위한 제어 명령이 정수기에 입력되면 급수 밸브(1312), 유량 조절 밸브(1351) 및 온수 출수 밸브(1353)가 개방되며, 온수 라인(1700)을 통해 온수가 출수된다. 이 과정에서 정수 라인(1601)과 냉수 라인(1602) 내부의 압력이 낮아지게 되어 정수 출수 밸브(1330) 또는 냉수 출수 밸브(1340)가 순간적으로 열렸다가 닫히는 현상일 발생할 수 있다. 출수부(1020)가 하나의 취출 코크만을 구비하고 이 취출 코크를 통해 냉수와 온수가 모두 출수되는 구조에서는 잔수의 문제가 없다. 하지만 서로 다른 두 취출 코크를 통해 냉수와 온수가 모두 출수되는 구조에서는 어느 하나의 취출 코크에서 온수가 출수되는 동안 다른 하나의 취출 코크에서 미량의 잔수가 배출될 수 있다.

그러나 제1 체크 밸브(1321)가 정수 라인(1500)과 냉수 라인(1602)의 분기점의 상류측에 설치되어 있으면, 온수 라인(1700)을 통한 온수의 출수 과정에서 형성되는 압력 변화가 정수 라인(1601)과 냉수 라인(1602)으로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라 정수 출수 밸브(1330) 또는 냉수 출수 밸브(1340)가 순간적으로 열렸다가 닫히는 현상의 발생을 방지할 수 있다.

냉수 출수 밸브(1340)가 냉수 탱크 조립체(1200)의 상류측에 설치되는 구성과 냉수 출수 밸브(1340)가 냉수 탱크 조립체(1200)의 하류측에 설치되는 구성을 서로 비교하면, 전자가 후자에 비해 냉수를 조금이라도 더 얻을 수 있다. 냉수 탱크 조립체(1200)와 냉수 출수 밸브(1340) 사이의 유로 길이에 해당하는 양의 냉수가 더 공급될 수 있기 때문이다. 따라서 냉수 출수 밸브(1340)는 도시한 바와 같이 냉수 탱크 조립체(1200)의 상류측에 설치되는 것이 바람직하다. 그러나 냉수 탱크 조립체(1200)의 상류측에 냉수 출수 밸브(1340)가 설치되는 구조에서는 냉수 라인(1602) 내부의 압력 변화에 의해 냉수 라인(1602)에 잔수가 발생할 수 있으며, 출수가 정지되었음에도 미량의 잔수가 출수부(1020)를 통해 배출될 수 있다.

그러나 제2 체크 밸브(1322)가 정수 라인(1601) 냉수 라인(1602)의 합류 유로(1603)에 설치되면, 냉수 라인(1602)의 압력 변화가 출수부(1020)로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라 출수가 정지되었을 때 미량의 잔수가 출수부(1020)를 통해 배출되는 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

유량 센서(1313)를 통과한 정수는 상온의 상태로 사용자에게 곧바로 공급될 수도 있고, 온수 또는 냉수가 된 후에 사용자에 공급될 수도 있다.

정수 출수 밸브(1330)와 냉수 출수 밸브(1340)는 각각 입력부(1016)를 통해 입력되는 제어 명령에 근거하여 개폐되도록 이루어진다. 입력부(1016)를 통해 정수를 출수하는 제어 명령이 입력되면, 급수 밸브(1312)와 정수 출수 밸브(1330)가 개방된다. 필터부(1060)에서 생성된 정수는 정수 라인(1601)을 통해 출수부(1020)로 출수된다. 마찬가지로 입력부(1016)를 통해 냉수를 출수하는 제어 명령이 입력되면, 급수 밸브(1312)와 냉수 출수 밸브(1340)가 개방된다. 필터부(1060)에서 생성된 정수는 냉수 라인(1602)을 따라 냉수 탱크 조립체(1200)로 유입되며 냉수 탱크 조립체(1200)를 통과하면서 냉각된다. 냉수 탱크 조립체(1200)에서 생성된 냉수는 출수부(1020)를 통해 출수된다.

냉수 탱크 조립체(1200)에는 드레인 밸브(1280)가 설치되며, 냉수 탱크 조립체(1200)에 채워져 있는 냉각수는 드레인 밸브(1280)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

온수 라인(1700)에는 유량 조절 밸브(1351)가 설치된다. 온수 탱크(1130, 도 4 참조)에 적정량 이상의 유량이 유입되면, 충분한 가열이 이루어지지 않을 수 있기 때문에 항상 적정량의 유량만 유입되도록 조절되어야 한다. 유량 조절 밸브(1351)는 유도 가열 모듈(1100)의 상류측에 설치되어 온수 탱크(1130)로 유입되는 정수의 유량을 조절하도록 형성된다.

유량 조절 밸브(1351)에는 서미스터(1352)가 함께 설치될 수 있다. 서미스터(1352)에 의해 측정된 정수의 온도는 유도 가열 모듈(1100)의 제어에 활용된다. 예를 들어 서미스터(1352)에 의해 측정된 정수의 온도가 상대적으로 저온이면, 유도 가열 모듈(1100)이 고출력으로 작동될 수 있다. 반대로 서미스터(1352)에 의해 측정된 정수의 온도가 상대적으로 고온이면, 유도 가열 모듈(1100)이 저출력으로 작동될 수 있다.

온수 라인(1700, 1701)은 유도 가열 모듈(1100)을 기준으로 상류측과 하류측으로 구분될 수 있다. 상류측 온수 라인(1700)은 정수 라인(1500)에서 분기되어 유도 가열 모듈(1100)의 온수 탱크(1130)에 연결된다. 하류측 온수 라인(1701)은 유도 가열 모듈(1100)의 온수 탱크(1130)에서 생성되는 온수의 출수 유로를 형성하도록 출수부(1020)에 연결된다.

하류측 온수 라인(1701)에는 온수 출수 밸브(1353)가 설치되며, 온수 라인(1700, 1701)을 개폐하도록 이루어진다. 온수 출수 밸브(1353)는 정수기(1000)에 입력되는 제어 명령에 의해 작동된다. 온수를 출수하는 제어 명령이 입력부(1016, 도 1 참조)를 통해 입력되면, 급수 밸브(1312)와 온수 출수 밸브(1353)가 개방되고 상류측 온수 라인(1700)과 하류측 온수 라인(1701)을 따라 온수가 출수된다.

도 4는 본 발명과 관련된 유도 가열 모듈(1100)과 제어부(1080)의 분해 사시도다.

유도 가열 모듈(1100)은 필터부(1060, 도 2 참조)에서 생성된 정수를 공급받아 온수를 생성하는 부품들의 집합을 가리킨다. 특히 별도의 저수조를 구비하지 않는 직수형 정수기(1000, 도 1 내지 도 3 참조)의 경우, 정수는 저수조를 거치지 않고 필터부(1060, 도 2 참조)로부터 직접 유도 가열 모듈(1100)로 공급될 수 있다.

유도 가열 모듈(1100)은 유도 가열 인쇄회로기판(1110), 유도 가열 인쇄회로기판 커버(1121, 1122), 온수 탱크(1130), 워킹 코일(1140), 브라켓(1060) 및 쉴드 플레이트(1190)를 포함한다.

유도 가열 인쇄회로기판(1110)은 워킹 코일(1140)의 유도 가열 동작을 제어한다. 워킹 코일(1140)의 양단은 유도 가열 인쇄회로기판(1110)에 연결되며, 유도 가열 인쇄회로기판(1110)에 의해 제어된다. 예를 들어 사용자가 온수를 취출하기 위해 정수기(1000, 도 1 및 도 2 참조)의 입력부(1016)를 통해 제어 명령을 입력하면, 필터부(1060, 도 2 참조)에서 생성된 정수는 온수 탱크(1130)로 공급된다. 유도 가열 인쇄회로기판(1110)은 워킹 코일(1140)에 전류가 흐르도록 제어한다. 워킹 코일(1140)에 공급되는 전류에 의해 온수 탱크(1130)는 유도 가열된다. 정수는 온수 탱크(1130)를 통과하는 동안 순간적으로 가열되어 온수가 된다.

유도 가열 인쇄회로기판 커버(1121, 1122)는 유도 가열 인쇄회로기판(1110)을 감싸도록 이루어진다. 유도 가열 인쇄회로기판 커버(1121, 1122)는 제1 유도 가열 커버(1121)와 제2 유도 가열 커버(1122)를 포함한다.

제1 유도 가열 커버(1121)와 제2 유도 가열 커버(1122)에 의해 형성되는 내부 공간에 유도 가열 인쇄회로기판(1110)이 설치된다. 제1 유도 가열 커버(1121)와 제2 유도 가열 커버(1122)는 물의 침투를 방지하도록 테두리끼리 서로 결합된다. 또한 제1 유도 가열 커버(1121)와 제2 유도 가열 커버(1122)의 테두리에는 물의 침투를 방지하도록 실링 부재(미도시)가 결합될 수 있다. 제1 유도 가열 커버(1121)와 제2 유도 가열 커버(1122)는 화재에 의해 유도 가열 인쇄회로기판(1110)이 손상되는 것을 방지하도록 난연 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

온수 탱크(1130)는 정수를 가열하여 온수를 생성한다. 온수 탱크(1130)는 액체를 가열하기 위한 내부 공간을 구비한다. 온수 탱크(1130)는 워킹 코일(1140)에 의해 형성되는 자기력선에 영향을 받아 유도 가열된다. 액체는 온수 탱크(1130)의 내부 공간을 통과하는 동안 가열되어 온수가 된다. 온수 탱크(1130)는 기밀을 유지할 수 있도록 이루어진다.

정수기(1000, 도 1 참조) 또는 냉장고 등과 같은 정수기의 소형화를 위해서는 온수 탱크(1130)를 소형화하는 것이 필요하다. 온수 탱크(1130)의 길이나 폭뿐만 아니라 두께도 종래보다 축소시켜야 정수기의 소형화가 구현될 수 있다. 따라서 온수 탱크(1130)는 납작하게 형성될수록 정수기의 소형화를 구현하기 용이하다.

워킹 코일(1140)은 온수 탱크(1130)의 유도 가열을 위한 자기력선을 형성한다. 워킹 코일(1140)은 온수 탱크(1130)를 마주보도록 온수 탱크(1130)의 일측에 배치된다. 워킹 코일(1140)에 전류가 공급되면, 워킹 코일(1140)에서 자기력선이 형성된다. 이 자기력선은 온수 탱크(1130)에 영향을 주게 되며, 온수 탱크(1130)는 자기력선에 영향을 받아 유도 가열된다.

쉴드 플레이트(1190)는 워킹 코일(1140)의 일측에 배치된다. 쉴드 플레이트(1190)는 워킹 코일(1140)을 기준으로 온수 탱크(1130)의 반대측에 배치된다. 쉴드 플레이트(1190)는 워킹 코일(1140)에서 발생되는 자기력선이 온수 탱크(1130)를 제외한 나머지 영역으로 방사되는 것을 방지하기 위한 것이다. 쉴드 플레이트(1190)는 자기력선의 흐름을 변경시켜 주는 알루미늄 또는 기타 소재로 이루어질 수 있다.

커넥터(1370)는 온수 탱크(1130)에 연결된다. 커넥터(1370)는 온수 탱크(1130)에 직접 연결될 수도 있으나, 별도의 유로에 의해 연결될 수도 있다. 별도의 유로에 의해 커넥터(1370)가 온수 탱크(1130)에 연결되는 경우에도 상기 별도의 유로는 가급적 짧은 길이를 갖는 것이 바람직하다.

커넥터(1370)에는 제1온도 센서(1380)가 결합된다. 제1온도 센서(1380)는 커넥터(1370)를 통과하는 온수의 온도를 측정하도록 이루어진다. 커넥터(1370)가 온수 탱크(110)에 가깝게 배치될수록 제1온도 센서(1380)에서 측정되는 온도값의 정확도가 증가하게 된다.

커넥터(1370)를 정수기(1000)의 내부에 고정하는 연결부(1122a)는 유도 가열 인쇄회로기판 커버(1122)에 형성될 수 있다. 연결부(1122a)는 베이스(1122a1), 상기 베이스(1122a1)에 형성되는 제1홀(1122a2) 및 제2홀(1122a3)을 포함한다. 연결부(1122a)는 반드시 유도 가열 인쇄회로기판 커버(1122)에 형성되어야 하는 것은 아니고 커넥터(1370)를 고정할 수 있으면 연결부(1122a)의 위치는 설계 변경될 수 있다.

연결부(1122a)와 커넥터(1370)의 연결구조는 후술한다.

제어부(1080)는 컨트롤 인쇄회로기판(1082), 노이즈 인쇄회로기판(1083), NFC(Near Field Communication) 인쇄회로기판(1084), 버저(Buzzer)(1085), 메인 인쇄회로기판(1086) 및 메인 인쇄회로기판 커버(1087, 1088)를 포함한다.

컨트롤 인쇄회로기판(1082)은 디스플레이 인쇄회로기판(미도시)의 서브 구성이다. 컨트롤 인쇄회로기판(1082)은 정수기(1000, 도 1 참조)와 같은 정수기를 구동하기 위한 필수적인 구성은 아니지만, 디스플레이 인쇄회로기판(미도시)의 보조 역할을 한다.

노이즈 인쇄회로기판(1083)은 유도 가열 인쇄회로기판(1110)에 전원을 공급하기 위한 것이다. 유도 가열을 위한 출력 전압은 매우 높기 때문에 충분한 전원이 공급되어야 한다. 노이즈 인쇄회로기판(1083)도 정수기(1000, 도 1 참조)와 같은 정수기를 구동하기 위한 필수적인 구성은 아니다. 그러나 정수기(1000, 도 1 참조)와 같은 정수기는 유도 가열에 필요한 전원이 충분히 공급되지 않을 경우를 대비하여 노이즈 인쇄회로기판(1083)을 가질 수 있다. 노이즈 인쇄회로기판(1083)은 유도 가열 인쇄회로기판(1110)에 별도의 전원을 공급하여 유도 가열을 위한 출력 전압을 만족시킬 수 있다. 노이즈 인쇄회로기판(1083)은 유도 가열 인쇄회로기판(1110)뿐만 아니라 다른 구성에도 보조 전원을 제공하는 역할을 할 수 있다.

버저(1085)는 정수기(1000, 도 1 참조)와 같은 정수기에서 불량이 발생하였을 때, 사용자에게 정확한 불량 정보를 제공할 수 있도록 음향을 출력한다. 버저(1085)는 불량에 따라 기 입력된 코드의 특정 음향을 출력할 수 있다.

NFC 인쇄회로기판(1084)은 통신 기기와 데이터를 주고받기 위한 것이다. 현재는 스마트폰 등 개인용 통신 기기가 보편적으로 보급되어 있다. 따라서 소비자가 개인용 통신 기기를 이용하여 정수기의 상태를 확인하거나 제어 명령을 입력할 수 있다면 소비자의 편의성을 향상시킬 수 있다. NFC 인쇄회로기판(1084)은 페어링 된 개인용 통신 기기에 정수기의 상태 정보를 제공하고, 개인용 통신 기기로부터 사용자의 제어 명령을 전송받을 수 있다.

메인 인쇄회로기판(1086)은 정수기(1000, 도 1 참조)와 같은 정수기의 전반적인 작동을 제어한다. 도 1에서 설명한 입출력부(1016, 도 1 참조)나 도 2에서 설명한 압축기(1051, 도 2 참조)의 구동도 메인 인쇄회로기판(1086)에 의해 제어될 수 있다. 메인 인쇄회로기판(1086)은 전원이 부족할 경우 노이즈 인쇄회로기판(1083)을 통해 부족한 전원을 공급받을 수 있다.

메인 인쇄회로기판 커버(1087, 1088)는 메인 인쇄회로기판(1086)을 감싸도록 이루어진다. 메인 인쇄회로기판 커버(1087, 1088)는 제1 메인 커버(1087)와 제2 메인 커버(1088)를 포함한다.

제1 메인 커버(1087)와 제2 메인 커버(1088)에 의해 형성되는 내부 공간에 메인 인쇄회로기판(1086)이 설치된다.

제1 메인 커버(1087)와 제2 메인 커버(1088)는 물의 침투를 방지하도록 테두리끼리 서로 결합된다. 제1 메인 커버(1087)와 제2 메인 커버(1088)에는 물의 침투를 방지하도록 실링 부재(미도시)가 설치될 수 있다. 또한 제1 메인 커버(1087)와 제2 메인 커버(1088)는 화재에 의해 메인 인쇄회로기판(1086)이 손상되는 것을 방지하도록 난연 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 종래 직수형 정수기에서, 사용자가 목표온도를 설정하고, 온수 출수 요청을 인가하는 경우, 제어부(1080)는 온수 탱크에 정수를 공급하고, 워킹 코일에 전류를 공급한다. 이때, 온수 탱크는 상온에서부터 가열되기 때문에, 온수 탱크의 온도는 출수 요청이 인가된 후 일정 시간 동안은 목표온도보다 낮을 수밖에 없다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 출수 요청이 인가된 직후 온수 탱크를 통과하여 출수 되는 정수의 온도는 목표온도보다 낮다.

일반적으로, 사용자는 정수기에서 출수 되는 물을 소정 용기에 받아서 사용하는데, 이에 따라, 정수기에서 출수된 물은 상기 용기 내에서 혼합된다. 이러한 경우, 출수 요청이 인가된 후 일정 시간 동안 출수된, 목표온도보다 낮은 물로 인하여, 용기내에서 혼합된 정수의 온도는 목표온도보다 낮게 된다. 이 때문에, 사용자는 원하는 온도의 물을 얻을 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 정수기에서 출수가 시작된 시점부터 출수가 종료될 때까지 출수된 물을 혼합하였을 때 목표온도에 도달하도록 하는 정수기를 제공한다. 이하에서는, 본 발명에 따른 제어부의 제어 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 정수기에서 출수되는 온수의 시간에 따른 온도를 나타내는 그래프이고, 도 7는 도 6에서 설명한 온도 변화를 일으키기 위해 워킹 코일(1140)에 공급되는 전류값을 시간 흐름에 따라 나타낸 그래프이다.

본 발명에 따른 정수기는 사용자가 목표온도를 설정하고, 온수 출수 요청을 인가하는 경우, 기 설정된 부피의 물을 출수할 수 있다. 여기서, 상기 기 설정된 부피는 사용자 요청에 의하여 변경될 수 있다. 이에 대하여는 후술한다.

온수 출수 요청이 인가되는 경우, 제어부(1080)는 급수 밸브(1312), 유량 조절 밸브(1351)의 개폐여부를 제어하여, 온수 탱크에 정수를 공급한다. 여기서, 제어부(1080)는 온수 출수 요청이 인가되는 즉시 온수 탱크에 정수를 공급하거나, 온수 출수 요청이 인가 시점부터 소정 시간이 흐른 뒤에 온수 탱크에 정수를 공급할 수 있다. 제어부(1080)가 온수 출수 요청이 인가됨에 따라 온수 탱크에 정수를 공급하는 시점에 대한 실시 예는 후술한다.

한편, 제어부(1080)는 온수 출수 요청이 인가되는 경우, 워킹 코일(1140)에 전류가 흐르도록 하여, 온수 탱크가 유도 가열되도록 한다. 제어부(1080)는 유도 가열을 통해 온수 탱크의 온도를 증가시키거나, 온수 탱크의 온도를 일정 온도로 유지시킬 수 있다. 한편, 온수 탱크의 온도가 일정 온도값 이상으로 상승하는 경우에는 유도 가열을 중지하여 온수 탱크의 온도를 감소시킬 수 있다. 상술한 온수 탱크의 온도 변화는 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류의 전류값에 따라 결정된다.

한편, 온수 탱크로 공급된 정수는 온수 탱크를 통과하는 동안 가열되므로, 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도는 온수 탱크의 온도에 따라 결정된다. 온수 탱크의 온도가 시간이 흐름에 따라 변하는 경우, 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도는 온수 탱크의 온도변화를 따라 변화한다.

한편, 본 발명에 따른 정수기는 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도를 센싱하도록 이루어지는 제1온도 센서(1380) 이외에 온수 탱크의 온도를 센싱하도록 이루어지는 제2온도 센서를 포함할 수 있다. 이하, 본 명세서에서 설명하는 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도 및 온수 탱크의 온도 각각은 상기 제1 및 제2온도 센서에 의하여 센싱된 온도이다.

본 명세서에서는, 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값, 온수 탱크의 온도 및 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도를 서로 연관지어 설명한다.

도 6을 참조하면, 본 발명은 온수 출수 요청이 인가된 시점부터 출수가 종료될 때까지 일정 시간 동안은 목표온도보다 낮은 물을 출수하고, 일정 시간 동안은 목표온도보다 높은 물을 출수하여, 정수기에서 출수된 물을 혼합하였을 때, 목표온도에 도달하도록 한다.

구체적으로, 제어부(1080)는 출수 요청이 인가된 시점부터 소정 시점까지 시간(610) 동안 목표온도보다 낮은 온도의 정수가 출수되고, 상기 소정 시점이 지난 후, 목표온도보다 높은 온도의 정수가 출수되도록 상기 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 제어한다.

출수 요청이 인가된 시점부터 상기 소정 시점까지의 제어부(1080)의 제어에 대하여 설명하면, 제어부(1080)는 출수 요청이 인가된 시점부터 워킹 코일(1140)에 기 설정된 전류값의 전류가 흐르도록 제어할 수 있다.

여기서, 출수 요청이 인가된 직후에는 출수부(1020)에서 온수가 출수되지 않을 수 있다. 이는 온수 탱크로 공급된 정수가 온수 탱크를 통과하는데 일정 시간이 소요되기 때문이다.

한편, 상기 기 설정된 전류값은 목표온도 값, 출수되는 정수의 부피 및 출수 요청이 인가되었을 때 온수 탱크의 온도 중 적어도 하나에 근거하여 설정될 수 있다.

한편, 도 7을 참조하면, 제어부(1080)는 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도에 도달할 때까지 시간(610) 동안 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류의 전류값을 상기 기 설정된 전류값으로 유지할 수 있다. 이에 따라, 온수 탱크의 온도 및 출수되는 정수의 온도가 선형으로 증가할 수 있다. 본 명세서에서는 워킹 코일(1140)에 일정한 전류가 흐르도록 하는 제어 방식을 "고정 출력 모드"라 표현한다.

한편, 제어부(1080)는 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도에 도달한 시점부터 상술한 고정 출력 모드를 해제할 수 있다.

제어부(1080)는, 고정 출력 모드를 해제한 후, 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도 및 온수 탱크의 온도 중 적어도 하나에 근거하여 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 7을 참조하면, 제어부(1080)는 고정 출력 모드를 해제한 후 출수가 종료될 때까지 시간(620) 동안, 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도 및 온수 탱크의 온도 중 적어도 하나에 따라 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 실시간으로 변경할 수 있다. 본 명세서에서는 제어부(1080)가 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도 및 온수 탱크의 온도 중 적어도 하나에 따라 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 제어하는 제어 방식을 "PI 제어 모드"라 한다.

다시 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 정수기에서 시간당 출수되는 정수의 부피가 일정할 경우, 제1영역(A1)의 면적은 목표온도보다 낮은, 정수기에서 출수된 물이 목표온도에 도달하기 위한 열량에 대응된다. 한편, 제2영역(B1)의 면적은 목표온도보다 높은, 정수기에서 출수된 정수의 잉여 열량에 대응된다.

제1영역(A1)과 제2영역(B1)의 면적이 서로 같은 경우, 정수기에서 출수된 물을 혼합하였을 때 목표온도에 도달하게 된다. 제어부(1080)는 제1영역(A1)과 제2영역(B1)의 면적이 같아지도록, 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 제어할 수 있다.

이때, 제어부(1080)는 PI 제어 모드가 시작되더라도, 목표온도 값, 출수되는 정수의 부피 및 기 출수된 정수의 온도 중 적어도 하나에 근거하여, 일정 시간동안 워킹 코일(1140)에 고정 출력 모드에 대응하는 전류값의 전류가 흐르도록 할 수 있다. 즉, 제어부(1080)는 필요한 경우, 정수기에서 출수된 물이 목표온도 온도에 도달 한 경우에도 온수 탱크의 온도를 계속해서 증가시킬 수 있다. 이를 통해, 제어부(1080)는 제1영역(A1)의 면적에 따라, 제2영역(B1)의 면적을 조절한다.

한편, 제1영역(A1)의 면적과 제2영역(B1)의 면적이 같아진 후, 출수가 종료될 때까지 제어부(1080)는 출수부(1020)에서 목표온도의 정수가 계속해서 출수되도록 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 제어할 수 있다. 이때, 외부 요인에 의하여 목표온도로 가열된 정수가 출수되기 전에 냉각될 수 있으며, 온수 탱크의 잠열로 인하여 정수가 목표온도 이상으로 가열될 수 있다.

도 6 및 7에 도시된 t1 내지 t3를 참조하여, PI 제어에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, t1구간에서 제어부(1080)는 워킹 코일(1040)에 흐르는 전류값을 서서히 감소시킨다. 이에 따라, t1구간에서는 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도는 증가하다가 감소하기 시작한다. 제어부(1080)는 제1영역(A1)의 면적과 제2영역(B1)의 영역이 같아지도록 t1 구간에서의 전류값 감소량을 제어할 수 있다. t1 구간의 종료시점은 제1영역(A1)의 면적과 제2영역(B1)의 영역이 같아지는 시점이다.

t1 구간이 지난 후, 제어부(1080)는 출수되는 정수의 온도가 목표온도보다 낮아지는 경우에 대한 제어(t2 구간, 이하, "증온 제어") 및 출수되는 정수의 온도가 목표온도보다 높아지는 경우에 대한 제어(t3 구간, 이하, "감온 제어")를 수행할 수 있다.

t2 구간에 대하여 설명하면, 출수되는 물의 온도가 목표온도보다 낮아지는 경우, 제어부(1080)는 워킹 코일(1040)에 흐르는 전류값을 증가시킴으로써, 출수되는 물의 온도가 목표온도보다 기 설정된 온도 이하로 내려가는 것을 방지한다.

t3 구간에 대하여 설명하면, 출수되는 물의 온도가 목표온도보다 높아지는 경우, 제어부(1080)는 워킹 코일(1040)에 흐르는 전류값을 감소시킴으로써, 출수되는 물의 온도가 목표온도보다 기 설정된 온도 이상으로 높아지는 것을 방지한다.

한편, 도 6 및 7에서는 제어부(1080)가 증온 제어 및 감온 제어를 모두 수행하는 실시 예를 설명하였으나, 제어부(1080)는 PI 제어 모드시 증온 제어 및 감온 제어를 모두 수행할 필요는 없다. 제어부(1080)는 t1구간이 지난 후, 출수되는 물이 목표온도보다 낮아지거나, 높아지는 경우에만, 선택적으로 증온 제어 및 감온 제어를 수행할 수 있다.

정리하면, 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 정확히 목표온도와 일치하는 것은 사실상 어렵다. 제어부(1080)는 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도를 기준으로 소정 오차범위 내에 있도록 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 온수 출수 요청이 인가된 시점부터 출수가 종료될 때까지 일정 시간 동안은 목표온도보다 낮은 물을 출수하고, 일정 시간 동안은 목표온도보다 높은 물을 출수함으로써, 정수기에서 출수된 물을 혼합하였을 때, 목표온도에 도달할 수 있도록 한다. 이를 통해, 본 발명은 온수 저장고가 없는 경우에도 사용자가 원하는 온도의 온수를 제공할 수 있게 된다.

한편, 사용자는 정수기에서 출수가 되는 중 출수 중지 요청을 인가할 수 있다. 이때, 정수기에서 출수되는 정수의 온도 편차가 큰 경우, 사용자의 출수 중지 요청 인가 시점에 따라 출수된 정수의 온도가 크게 달라지게 된다. 본 발명은 사용자가 온수 출수 도중 출수 중지 요청을 인가하더라도, 목표온도에 최대한 가까운 온도의 온수를 제공받을 수 있게 한다.

이를 위해서는, 도 6에서 설명한 제1영역(A1)의 면적을 줄여야 한다. 제1영역(A1)의 면적을 줄이는 경우, 정수기에서 출수되는 정수의 온도 편차를 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 정수기에서 출수된, 목표온도보다 낮은 물과 목표온도 간의 온도 편차가 작을수록, 추가적으로 출수해야 하는, 목표온도보다 높은 정수의 양이 적어진다. 즉, 제1영역(A1)의 면적이 작아질수록 제2영역(B1)의 면적이 작아진다.

여기서, 제1영역(A1)의 면적을 줄이기 위해, 고정 출력 모드 시 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 높일 수 있다. 이러한 경우, 출수가 시작된 시점부터 출수되는 정수의 온도가 목표온도에 도달하는 시점까지 걸리는 시간이 짧아져, 제1영역의 면적을 줄일 수 있다.

하지만, 고정 출력 모드시 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값이 지나치게 높은 경우, 온수 탱크의 잠열이 문제가 될 수 있다. 구체적으로, 고정 출력 모드시 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값이 지나치게 높은 경우, 고정 출력 모드를 해제하더라도 온수 탱크가 여전히 높은 온도를 유지할 수 있다. 이로 인하여, 고정 출력 모드가 해제된 뒤 출수되는 정수의 온도가 목표온도보다 지나치게 높아질 수 있다. 상술한 온수 탱크의 잠열 문제로 인하여, 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값이 지나치게 높이는 경우, 오히려 정수기에서 출수되는 정수의 온도 편차가 증가할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 제어부(1080)는 온수 출수 요청이 인가된 시점부터 일정 시간동안 온수 탱크를 빠르게 가열시킨다.

도 8은 본 발명에 따른 정수기에 포함된 온수 탱크의 시간에 따른 온도를 나타내는 그래프이고, 도 9는 도 8에서 설명한 온수 탱크의 온도 변화를 일으키기 위해 워킹 코일(1140)에 공급되는 전류값을 시간 흐름에 따라 나타낸 그래프이고, 도 10은 도 8에서 설명한 온수 탱크를 통과하여 출수되는 정수의 온도를 시간 흐름에 따라 나타낸 그래프이다.

도 8을 참조하면, 제어부(1080)는 온수 출수 요청이 인가된 시점부터 제1시간(810) 동안에는 온수 탱크의 온도가 제1기울기로 증가하고, 제1시간 이후의 제2시간(820) 동안에는 온수 탱크의 온도가 상기 제1기울기보다 작은 제2기울기로 증가하도록 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 제어할 수 있다.

구체적으로, 도 9를 참조하면, 제어부(1080)는 온수 출수 요청이 인가된 시점부터 제1시간(810) 동안 워킹 코일(1140)에 제1전류값의 전류가 흐르도록 제어하고, 제1시간 이후의 제2시간(820) 동안에는 워킹 코일(1140)에 제2전류값의 전류가 흐르도록 제어할 수 있다. 여기서, 제1전류값은 제2전류값보다 크며, 제1시간(810)은 제2시간(820)보다 짧다.

즉, 제어부(1080)는 온수 출수 요청이 인가되면 짧은 시간동안 높은 출력으로 온수 탱크를 가열시킨 후, 긴 시간동안 낮은 출력으로 서서히 온수 탱크의 온도를 증가시킨다. 본 명세서에서는 온수 출수 요청이 인가된 후, 일정 시간동안 상대적으로 높은 전류값의 전류가 워킹 코일(1140)에 흐르도록 하는 구동방식을 "예측 출력 모드"라 한다.

여기서, 제1시간 동안에는 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도에 도달하지 않기 때문에, 온수 탱크의 잠열로 인하여, 출수되는 정수의 온도가 목표온도 이상으로 지나치게 상승하는 문제가 발생되지 않는다.

한편, 제어부(1080)는 온수 출수 요청에 응답하여 곧바로 온수 탱크에 정수를 공급하지 않을 수 있다. 구체적으로, 제어부(1080)는 온수 출수 요청이 인가되더라도 곧바로 급수 밸브(1312), 유량 조절 밸브(1351)를 개방하지 않을 수 있다.

도 10을 참조하면, 제어부(1080)는 온수 출수 요청이 인가된 후, 예측 출력 모드로 온수 탱크를 가열한 후, 예측 출력이 종료되었을 때, 급수 밸브(1312) 및 유량 조절 밸브(1351)를 개방하여 온수 탱크에 정수를 공급할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 온수 출수 요청이 인가되는 경우, 일정 시간 온수 탱크를 예열 시킨 후, 온수 탱크에 정수를 공급함으로써, 온수 출수 요청 후 처음 출수되는 정수의 온도를 높일 수 있게 된다.

한편, 도 10을 참조하면, 제어부(1080)는 제3영역(A2) 및 제4영역(B2)의 면적을 동일하게 함으로써, 정수기에서 출수된 물을 혼합하였을 때, 목표온도에 도달할 수 있도록 한다.

상술한 방식에 따르면, 온수 출수 요청 이후 온수가 출수될 때까지 딜레이가 발생될 수 있지만, 정수기에서 출수되는 정수의 온도 편차를 대폭 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

한편, 제어부(1080)는 예측 출력 모드를 종료하고, 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도에 도달할 때까지 고정 출력 모드로 온수 탱크를 가열한다. 이후, 제어부(1080)는 고정 출력 모드가 해제된 시점부터 출수가 종료될 때까지 시간(830) 동안 PI 제어 모드로 온수 탱크를 가열한다.

정리하면, 제어부(1080)는 출수 요청이 인가되는 경우, 예측 출력 모드, 고정 출력 모드 및 PI 제어 모드 순으로 온수 탱크를 가열할 수 있고, 예측 출력 모드가 해제된 시점부터 온수 탱크에 정수를 공급할 수 있다. 이를 통해, 제어부(1080)는 정수기에서 출수되는 정수의 온도 편차를 감소시키고, 정수기에서 출수된 소정 부피의 물을 혼합하는 경우, 목표온도에 도달할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 정수기는 사용자가 목표온도 및 출수되는 정수의 부피를 설정할 수 있도록 한다.

도 11 및 12는 본 발명에 따른 정수기의 입력부를 나타내는 개념도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 정수기의 입력부(1016)는 온수 버튼(1016a), 정수 버튼(1016b), 냉수 버튼(1016c), 용량 선택 버튼(1016d), 연속 출수 버튼(1016e) 및 출수 요청 버튼(1016f)을 포함하여 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.

온수 버튼(1016a), 정수 버튼(1016b) 및 냉수 버튼(1016c) 중 어느 하나가 조작되는 경우, 제어부(1080)는 정수기를 온수, 정수 및 냉수 중 상기 조작된 버튼에 대응하는 종류의 물에 대한 출수 대기 상태로 전환한다. 본 명세서에서 입력부(1016)에 포함된 버튼이 조작된다는 것은 버튼이 가압되거나, 버튼에 터치가 인가되는 것을 의미한다.

정수기가 온수 출수 대기, 정수 출수 대기 및 냉수 출수 대기 중 어느 하나의 상태로 설정된 상태에서 출수 버튼(1016f)이 조작되는 경우, 제어부(1080)는 상기 어느 하나의 상태에 대응하는 종류의 물을 출수시킨다.

예를 들어, 온수 버튼(1016a)이 조작된 후, 출수 버튼(1016f)이 조작되는 경우, 제어부(1080)는 온수 출수 요청이 인가되었다고 판단하고, 도 6 내지 10에서 설명한 제어를 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 정수기는 입력부를 통해 출수될 온수의 온도를 입력받을 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 온수 버튼(1016a)이 조작되는 경우, 제어부(1080)는 목표온도를 제1온도로 설정한다. 이후, 제어부(1080)는 온수 버튼(1016a)이 조작될 때마다 목표온도를 변경할 수 있다.

이때, 온수 버튼(1016a) 조작에 따른 목표온도 변경은 기 설정된 온도값 세트 내에서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 온도값 세트는 40℃, 75℃ 및 90℃로 이루어질 수 있다. 온수 버튼(1016a)이 반복적으로 조작되는 경우, 목표온도는 순차적으로 40℃, 75℃ 및 90℃로 변경될 수 있다.

이후, 목표온도가 특정온도로 설정된 상태에서 출수 요청 버튼(1016f)이 인가되는 경우, 상기 특정온도의 온수가 출수될 수 있다.

한편, 제어부(1080)는 용량 선택 버튼(1016d)이 반복적으로 조작되는 경우, 출수 요청에 따라 출수되는 정수의 부피를 변경할 수 있다. 또한, 제어부(1080)는 연속 출수 버튼(1016e)이 조작된 후, 출수 요청 버튼(1016f)이 인가되는 경우, 사용자의 출수 중지 요청이 인가될 때까지 계속해서 물을 출수할 수 있다. 출수부(1020)에서 물이 출수 되는 중, 출수 요청 버튼(1016f)이 조작되는 경우, 제어부(1080)는 출수 중지 요청이 인가된 것으로 인식하고, 출수를 중지할 수 있다.

한편, 목표온도 설정을 위한 사용자 인터페이스는 도 11에서 설명한 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 정수기는 목표온도를 일정 온도 범위 내에서 자유롭게 설정할 수 있도록 할 수 있다. 구체적으로, 입력부는 온수 온도 조절부(1016g)를 포함할 수 있고, 온수 온도 조절부(1016g)에 대한 사용자의 터치를 감지하도록 이루어지는 터치센서를 포함할 수 있다.

제어부(1080)는 온수 온도 조절부(1016g)에 터치가 인가되는 경우, 터치가 인가된 지점에 대응하는 온도로 목표온도를 설정한다. 여기서, 온수 온도 조절부(1016g)의 각 지점은 특정 온도에 대응할 수 있다. 예를 들어, 온수 온도 조절부(1016g)의 일단은 제1온도에 대응하고, 타단은 제2온도에 대응할 수 있으며, 온수 온도 조절부(1016g)의 일단 및 타단 사이는 상기 제1 및 제2온도 사이의 온도에 대응하도록 설정될 수 있다. 이러한 경우, 사용자는 온수 온도 조절부(1016g)의 일단 및 타단 사이의 일 지점을 터치함으로써, 목표온도는 제1 및 제2온도 사이의 온도로 설정할 수 있다.

도 11 및 12에서 설명한 바와 같이, 사용자에 의하여 목표온도가 설정되는 경우, 목표온도에 따라 예측 출력 모드 및 고정 출력 모드 시 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값이 설정될 수 있다.

도 13은 제1 및 제2목표온도 각각에 대한 온수 출수 요청이 인가되었을 때, 정수기에서 출수되는 온수의 시간 흐름에 따른 온도 변화를 나타내는 그래프이다.

먼저, 제어부(1080)는 설정된 목표온도가 클수록, 예측 출력 모드 시 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 크게 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 13을 참조하면, 목표온도가 높게 설정될 경우, 예측 출력 모드에서의 온수 탱크 가열 속도를 증가시킬 수 있다.

설정된 목표온도가 클수록, 온수 탱크가 목표온도까지 도달하는 시간이 증가하기 때문에, 정수기에서 출수되는 정수의 온도 편차가 더 커진다. 이러한 온도 편차의 감소를 위해, 제어부(1080)는 설정된 목표온도가 클수록, 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 높게 설정함으로써, 온수 탱크를 보다 높은 온도로 예열시킬 수 있다.

한편, 제어부(1080)는 목표온도와 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값이 선형관계를 가지도록 할 수 있다. 목표온도가 크게 설정됨에 따라 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값이 지나치게 높게 설정되는 경우, 온수 탱크의 잠열로 인하여 정수기에서 출수되는 정수의 온도 편차가 커질 수 있다. 이를 방지하기 위해, 제어부(1080)는 목표온도와 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값이 선형관계를 가지도록 함으로써, 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값이 지나치게 높게 설정되는 것을 방지한다.

한편, 도시된 것과는 다른 예로, 설정된 목표온도가 클수록, 제어부(1080)는 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 높게 설정함과 동시에 예측 출력 모드로의 구동 시간을 길게 설정할 수도 있다. 이를 통해, 제어부(1080)는 출수 요청이 인가된 시점부터 출수되는 물이 목표온도에 도달하는 시간을 감소시킬 수 있다.

다음으로, 제어부(1080)는 설정된 목표온도가 클수록, 고정 출력 모드 시 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 높게 설정할 수 있다. 이때, 제어부(1080)는 목표온도 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값이 선형관계를 가지도록 할 수 있다. 이는 목표온도가 높게 설정됨에 따라 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값이 지나치게 높게 설정되는 것을 방지하기 위함이다.

이상에서는, 온수 출수 요청에 따라 소정 부피의 물이 출수되고, 출수된 물을 혼합하였을 때, 목표온도에 도달할 수 있도록 하는 정수기에 대하여 설명하였다.

한편, 본 발명에 따른 정수기는 온수 출수 요청에 따라 정해진 부피의 물을 출수하는 것이 아니라, 사용자의 출수 중지 요청이 인가되기 전까지 계속해서 온수를 출수 할 수 있다. 본 명세서에서는 용자의 출수 중지 요청이 인가되기 전까지 계속해서 온수를 출수하는 구동 방식을 "연속 온수 출수"라 표현한다. 이러한 경우, 출수요청이 인가된 후 출수부(1020)에서 목표온도의 정수가 출수 될 때까지 소요되는 시간을 최소화 하는 것이 중요하다.

이하에서는, 본 발명에 따른 정수기가 온수 출수 요청이 인가된 시점부터 사용자의 출수 중지 요청이 인가되기 전까지 계속해서 온수를 출수하는 경우, 제어부(1080)의 제어 방법에 대하여 설명한다.

도 14는 본 발명에 따른 정수기가 연속적으로 온수를 출수할 때 출수되는 정수의 시간 흐름에 따른 온도를 나타내는 그래프이다.

제어부(1080)는 연속 온수 출수 요청이 인가된 시점부터 기 설정된 시간 동안 상기 워킹 코일(1140)에 제1전류값의 전류가 흐르도록 제어하고, 상기 기 설정된 시간이 지난 후 상기 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 상기 목표온도에 도달할 때까지 상기 워킹 코일(1140)에 제2전류값의 전류가 흐르도록 제어할 수 있다. 이때, 상기 제1전류값은 상기 제2전류값보다 클 수 있다.

구체적으로, 도 14를 참조하면, 제어부(1080)는 연속 온수 출수 요청에 응답하여 기 설정된 시간동안 예측 출력 모드(1410)로 온수 탱크를 가열한다. 이때, 제어부(1080)는 온수 탱크에 정수를 공급하지 않고, 예측 출력 모드가 해제된 후, 온수 탱크에 정수를 공급할 수 있다. 이를 통해, 제어부(1080)는 연속 온수 출수 요청이 인가된 후, 출수부(1020)에서 처음으로 출수되는 정수의 온도가 목표온도와 최대한 가깝도록 할 수 있다.

이후, 도 14를 참조하면, 제어부(1080)는 상기 기 설정된 시간이 지난 후 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도에 도달할 때까지의 시간(1420) 동안 상기 제1전류값보다 낮은 제2전류값의 전류가 워킹 코일(1140)에 흐르도록 함으로써, 온수 탱크의 잠열로 인하여 출수되는 정수의 온도가 지나치게 상승하는 것을 방지한다.

한편, 제어부(1080)는 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도에 도달한 후 출수 종료 요청이 인가될 때까지 시간(1430) 동안, 출수부(1020)에서 목표온도를 기준으로 소정 오차범위 내의 온도를 가지는 정수가 계속해서 출수되도록 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 제어할 수 있다.

도 6 내지 10에서 설명한 제어 방법과 비교하면, 제어부(1080)는 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도에 도달하여 고정 출력 모드를 해제한 후, 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도를 더 이상 증가시키지 않고, 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도를 기준으로 소정 오차범위 내에 있도록, 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 제어한다. 이때, 제어부(1080)는 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도에 따라 워킹 코일(1140)에 흐르는 전류값을 제어한다. 즉, 연속 온수 출수 요청이 인가된 경우, 제어부(1080)는 목표온도보다 기 설정된 온도 이상 높은 온도의 정수가 출수되지 않도록 한다.

이를 통해, 제어부(1080)는 고정 출력 모드가 해제된 시점부터는 계속해서 목표온도의 정수를 제공할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 정수기는 연속 온수 출수 요청이 인가된 경우, 기 설정된 시간 동안 온수 탱크를 빠르게 예열시킴으로써, 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 빠르게 목표온도에 도달하도록 한다. 또한, 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도에 인접한 경우, 온수 탱크를 서서히 가열시킴으로써, 온수 탱크의 잠열로 인해 출수부(1020)에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도 이상으로 지나치게 상승하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

또한, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

1. 목표온도로 가열된, 소정 부피의 정수를 제공하는 정수기에 있어서,
   정수를 출수하는 출수부;
   상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도를 센싱하는 제1온도 센서;
   전류가 흐름에 따라 자기장을 형성하는 워킹 코일 및 상기 워킹 코일에 형성된 자기장에 의하여 가열되고, 정수를 공급받아 출수부로 전달하는 온수 탱크를 포함하는 유도 가열 모듈; 및
   출수 요청이 인가됨에 따라 정수가 상기 온수 탱크를 통과하여 상기 출수부로 전달되는 동안, 상기 워킹 코일에 전류가 흐르도록 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는,
   출수 요청이 인가된 시점부터 소정 시점까지 상기 목표온도보다 낮은 온도의 정수가 출수되고, 상기 소정 시점이 지난 후, 상기 목표온도보다 높은 온도의 정수가 출수되도록 상기 워킹 코일에 흐르는 전류값을 제어하고,
   상기 목표온도보다 낮은 온도의 정수가 출수되는 동안에, 상기 출수 요청이 인가된 시점부터 제1시간 동안에는 상기 워킹 코일에 제1전류값의 전류가 흐르도록 제어하고, 상기 제1시간 이후의 제2시간 동안에는 상기 워킹 코일에 제2전류값의 전류가 흐르도록 제어하며,
   상기 제1전류값은 상기 제2전류값보다 큰 것을 특징으로 하는 정수기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제1시간 동안에는 상기 온수 탱크에 정수를 공급하지 않고,
   상기 제1시간 이후부터 상기 온수 탱크에 정수를 공급하는 것을 특징으로 하는 정수기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1시간은 상기 제2시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 정수기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 온수 탱크의 온도를 센싱하는 제2온도 센서를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 제2온도 센서에 의해 감지된 상기 온수 탱크의 온도에 근거하여 상기 제1시간의 길이를 설정하는 것을 특징으로 하는 정수기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도가 상기 목표온도에 도달한 시점부터, 출수가 종료될 때까지, 상기 제2온도 센서에 의해 감지된 상기 온수 탱크의 온도에 따라 상기 워킹 코일에 흐르는 전류값을 제어하는 것을 특징으로 하는 정수기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도가 상기 목표온도에 도달한 시점부터, 출수가 종료될 때까지, 상기 제1온도 센서에 의해 감지된 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도에 따라 상기 워킹 코일에 흐르는 전류값을 제어하는 것을 특징으로 하는 정수기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 목표온도 및 상기 소정 부피 설정과 관련된 사용자 입력을 수신하는 입력부를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 입력부에 대한 사용자 입력에 근거하여, 상기 목표온도를 변경하고, 변경된 목표온도에 따라, 상기 제1 및 제2전류값을 변경하는 것을 특징으로 하는 정수기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 목표온도가 클수록, 상기 제1전류값의 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 정수기.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표온도가 클수록, 상기 제2전류값의 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 정수기.
11. 목표온도로 가열된 정수를 제공하는 정수기에 있어서,
    정수를 출수하는 출수부;
    상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도를 센싱하는 제1온도 센서;
    전류가 흐름에 따라 자기장을 형성하는 워킹 코일 및 상기 워킹 코일에 형성된 자기장에 의하여 가열되고, 정수를 공급받아 출수부로 전달하는 온수 탱크를 포함하는 유도 가열 모듈; 및
    출수 요청이 인가됨에 따라 정수가 상기 온수 탱크를 통과하여 상기 출수부로 전달되는 동안, 상기 워킹 코일에 전류가 흐르도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 출수 요청이 인가된 시점부터 기 설정된 시간 동안 상기 워킹 코일에 제1전류값의 전류가 흐르도록 제어하고, 상기 기 설정된 시간이 지난 후 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도가 상기 목표온도에 도달할 때까지 상기 워킹 코일에 제2전류값의 전류가 흐르도록 제어하고,
    상기 제1전류값은 상기 제2전류값보다 큰 것을 특징으로 하는 정수기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기 설정된 시간 동안에는 상기 온수 탱크에 정수를 공급하지 않고,
    상기 기 설정된 시간 이후부터 상기 온수 탱크에 정수를 공급하는 것을 특징으로 하는 정수기.
13. 제11항에 있어서,
    상기 온수 탱크의 온도를 센싱하는 제2온도 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제2온도 센서에 의해 감지된 상기 온수 탱크의 온도에 근거하여 상기 기설정된 시간의 길이를 설정하는 것을 특징으로 하는 정수기.
14. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도가 상기 목표온도에 도달한 후부터 출수 종료 요청이 인가될 때까지 상기 출수부에서 상기 목표온도의 정수가 계속해서 출수되도록 상기 워킹 코일에 흐르는 전류값을 제어하는 것을 특징으로 하는 정수기.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도가 목표온도에 도달한 후부터 출수 종료 요청이 인가될 때까지 상기 출수부에서 출수되는 정수의 온도에 따라 상기 워킹 코일에 흐르는 전류값을 제어하는 것을 특징으로 하는 정수기.

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