KR102325077B1 - 온수 공급 장치 - Google Patents

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이시영
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Abstract

본 발명은 온수 공급 장치에 관한 것으로, 유로부(120)와 온수 히터부(130)를 구비하는 하우징(110)과, 상기 유로부(120)의 일단에 연결되고 상기 하우징(110)의 외부로 돌출되며 냉수가 유입되는 입수구(121)와 상기 유로부(120)의 타단에 연결되고 상기 하우징(110)의 외부로 돌출되며 온수가 출수되는 출수구(123)를 포함한다. 본 발명은 온도 공급 장치가 동작하는 초반에 출수되는 물도 온수 상태를 유지할 수 있고, 사용 수명이 향상되고 신뢰성이 우수한 이점이 있다.

Description

온수 공급 장치{Hot water sulpply device}
본 발명은 온수 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온수 세정기, 정수기 등과 같이 순간 온수가 필요한 곳에 온수를 공급하기 위한 온수 공급 장치에 관한 것이다.
온수 세정기는 숙박 업소 또는 일반 가정에서 화장실의 좌변기 상에 위치해서 좌변 설비로 널리 이용되고 있다. 온수 세정기는 이용자의 용변 후에 비데 노즐 장치를 통하여 이용자의 항문과 그 주변에 온수를 분사시켜 이용자의 신체로부터 용변 관련 더러움을 제거하도록 구성된다.
온수 세정기는 수도전에 결합되어 수도전으로부터 냉수를 공급받는다. 온수 세정기는 구동되는 동안에 온수 공급 장치에서 수도전의 냉수를 가열해서 비데 노즐 장치에 온수를 공급한다.
그런데, 종래의 온수 세정기는 전원이 온되어 온수 공급 장치가 동작되는 초반에는 히터가 가열되지 않아 출수되는 물의 온도가 낮아, 온수를 설정하여도 냉수가 출수되는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 종래의 온수 세정기는 온수 저장조를 구비하고 있다. 그런데 온수 저장조가 구비되면 온수 세정기의 부피가 커지는 문제점이 있었다.
특허문헌 1: 등록특허공보 제1607985호(2016.03.25 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 온수 저장조를 구비하지 않고 순간 온수가 필요한 곳에 온수를 공급할 수 있으며, 온도 공급 장치가 동작하는 초반에 출수되는 물의 온수 상태를 유지할 수 있으며, 사용 수명이 향상되고 신뢰성이 우수하며, 조립이 용이한 온수 공급 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 온수 공급 장치는 유로부와 온수 히터부를 구비하는 하우징과, 상기 유로부의 일단에 연결되고 상기 하우징의 외부로 돌출되며 냉수가 유입되는 입수구와, 상기 유로부의 타단에 연결되고 상기 하우징의 외부로 돌출되며 온수가 출수되는 출수구를 포함한다. 상기 온수 히터부는, 시즈 히터(sheath heater)이고, 상기 시즈 히터는 Fe-Cr 전열선(철크롬선)을 사용한다.
또한, 온수 공급 장치는 상기 입수구에 설치되고 상기 입수구로 유입되는 냉수 유량을 조절하는 제1 유량조절밸브와 상기 출수구에 설치되고 상기 출수구에서 배출되는 온수 유량을 조절하는 제2 유량조절밸브와 상기 온수 히터부에 전원을 공급하는 전원공급부와 상기 입수구 측에 설치되고, 상기 입수구로 유입되는 냉수의 온도를 측정하는 입수온도센서와 상기 출수구 측에 설치되고, 상기 출수구에서 배출되는 온수의 온도를 측정하는 출수온도센서와 상기 유로부의 일측과 타측을 연결하는 내부순환유로와 상기 내부순환유로에 구비되어 상기 내부순환유로를 개폐하기 위한 개폐밸브와 상기 출수구 측의 유로부에 연결되어 상기 유로부 내의 온수에 공기가 혼합될 수 있도록 하는 공기유입구와 상기 입수구로 냉수가 유입되고, 상기 입수구로 유입된 냉수가 상기 유로부를 통과하면서 상기 온수 히터부에 의해 가열되고, 가열된 온수가 상기 출수구를 통해 배출되도록 상기 제1 유량조절밸브, 상기 제2 유량조절밸브 및 상기 전원공급부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
상기 제어부는, 상기 입수온도센서와 상기 출수온도센서의 감지신호를 전송받아 상기 유로부를 가열하도록 상기 온수 히터부의 동작을 제어한다.
상기 제어부는, 상기 출수온도센서의 감지신호를 전송받아 상기 출수구에서 배출되는 온수의 온도가 일정온도 미만이면 상기 제1 유량조절밸브와 상기 제2 유량조절밸브를 닫아 상기 출수구에서 온수가 배출되는 것을 방지하고, 상기 개폐밸브를 열어 상기 출수구 측의 온수가 상기 입수구 측으로 이동하여 냉수와 혼합되도록 한다.
상기 유로부는 상기 하우징에 나선 형상을 이루도록 설치되며, 상기 온수 히터부는 상기 유로부의 나선 형상의 내측에 상기 유로부와 접촉하면서 나선 형상을 이루도록 배치된다.
상기 유로부와 상기 온수 히터부는 상기 유로부가 상기 온수 히터부의 양측으로 위치하도록 나선 형상을 형성한다.
상기 내부순환유로는 상기 유로부의 입수구 측과 상기 출수구 측을 연결하도록 설치되고 상기 출수구 측이 상기 입수구 측에 비해 그 높이가 상대적으로 높게 위치된다.
상기 시즈 히터는 양 끝의 전원단자가 상기 하우징의 외부로 노출되어 전원공급부와 연결된다.
상기 공기유입구는 상기 하우징의 상면에 대해 직각을 이루도록 배치된다.
상기 입수온도센서와 상기 출수온도센서의 외주면에서 돌출 형성되는 판 형상이고 상기 유로부에 브레이징 접합층을 매개로 고정되는 고정판을 포함한다.
상기 브레이징 접합층은 Ti층과, Ti층 상에 형성되는 Ag층과, Ag층 상에 형성되는 Cu층을 포함한다.
상기 브레이징 접합층의 두께는 1.0㎛~50㎛ 범위이다.
상기 유로부는 스테인레스 재질, 구리 재질, 구리 합금 재질 중 어느 하나로 형성된다. 상기 고정판은 구리 재질 또는 구리 합금 재질로 형성된다.
상기 유로부는 외주면이 동브레징되고 니켈도금되며, 내주면이 세라믹코팅될 수 있다.
본 발명은 유로부가 하우징 내에서 온수 히터부의 내측과 외측에 배치되게 나선형으로 설치되어 온수 히터부와 유로부 간의 열전도가 더 우수하고 하우징을 통한 열손실이 최소화된다. 따라서 본 발명은 온수 저장조 없이도 순간 온수가 필요한 모든 장치 예를 들어, 세정기, 정수기 등에 설치되어 초반에 출수되는 물도 온수 상태를 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 하우징에 결합되는 커버에 출수온도센서 및 회로기판을 포함하는 제어박스가 일체형으로 구비되므로, 하우징에 유로부 및 온수 히터부를 설치하고 그 상부에 커버를 결합하는 것에서 온수 공급 장치의 조립이 완료된다. 따라서 본 발명은 종래 하우징에 커버를 조립하고 제어박스를 별도로 조립하는 것과 대비하여 조립이 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 출수구 측의 유로부에 출수온도센서를 설치하여 출수구에서 출수되는 온수의 온도를 측정하며, 출수구에서 출수되는 온도가 일정온도에 도달하지 않은 경우 출수구에서 온수가 출수되지 않고 입수구 측의 냉수와 혼합되게 함으로써, 적정온도로 상승한 상태의 온수가 출수구에서 출수될 수 있도록 한다. 따라서 본 발명은 온도 공급 장치가 동작하는 초반에 출수되는 물도 온수 상태를 설정온도 이상으로 유지할 수 있도록 하여 온수 공급 장치의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 유로부에 출수온도센서를 설치하여 출수구에서 출수되는 온수의 정확한 온도를 측정할 수 있으며, 유로부에 출수온도센서를 설치하더라도 유로부를 통과하는 물이 출수온도센서와 유로부의 사이 틈을 통해 누수되는 것을 방지하도록 출수온도센서를 유로부에 브레이징접합을 통해 긴밀하게 접합한다. 따라서 유로부를 통과하는 물의 누수가 방지되고 동작신뢰성이 누수한 온수 공급 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 유로부를 형성하는 관을 스테인레스 재질 관을 적용하여 내구성을 높이고, 외주면에 동브레이징 및 니켈도금하여 내부식성을 향상시킬 수 있으며, 내주면에는 세라믹코팅하여 내식성을 향상시킬 수 있다. 따라서 내구성이 향상된 유로부를 제공할 수 있고 온수 공급 장치의 사용 수명이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 온수 공급 장치를 보인 투시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 온수 공급 장치를 보인 사시도이다.
도 3은 도 2의 커버 일부를 확대하여 보인 투시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로 온수 공급 장치의 동작 구성을 설명하기 위한 투시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 온수 공급 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 의한 입수구 온도센서와 출수구 온도센서를 유로부에 설치한 모습을 보인 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유로부를 보인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예로 제어박스 내부에 온수저장조가 구비된 모습을 보인 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예를 비교예와 대비하여 성능 실험한 그래프이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 온수 공급 장치를 보인 투시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 온수 공급 장치를 보인 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 실시예에 의한 온수 공급 장치(이하, 온수 공급 장치)(100)는 하우징(110), 유로부(120), 온수 히터부(130), 입수구(121), 출수구(123) 및 전원공급부(도 4의 도면부호 140)를 포함한다.
하우징(110)은 온수 공급 장치(100)의 외관을 형성한다. 하우징(110)은 플라스틱 재질로 형성되고, 내면에 단열재를 포함하여 열손실이 방지되는 구조일 수 있다.
하우징(110)의 내부공간(111)에 유로부(120)와 온수 히터부(130)를 포함한다. 또한 하우징(110)은 수도전에 연결되어 냉수가 공급되어지게 하는 입수구(121)와 입수구(121)로 유입되는 냉수가 유로부(120)를 통과하면서 온수 히터부(130)에 의해 가열된 후 배출될 수 있도록 하는 출수구(123)를 포함한다. 입수구(121)로 냉수가 유입되며, 출수구(123)에서 온수가 배출된다. 출수구(123)는 비데 노즐 장치(미도시)와 연결되어 비데 노즐 장치에서 온수가 배출될 수 있도록 한다.
유로부(120)는 하우징(110)의 내측면을 따라 나선으로 감긴 관 형상으로 형성된다. 유로부(120)는 협소한 하우징(110)에 구비되어 유로 길이를 확보하고 가열 효율을 높일 수 있도록 나선으로 감긴 관 형상으로 형성된다. 유로부(120)는 열전달 효율이 우수하도록 동관 또는 알루미늄관으로 형성될 수 있다. 또는 유로부(120)는 녹 발생을 방지하고 내구성이 우수하도록 스테인레스 재질의 관으로 형성될 수도 있다. 스테인레스 재질은 SUS304 또는 SUS316L일 수 있다.
또는 유로부(120)는 녹 발생을 방지하도록 내부에 코팅처리된 동관 또는 알루미늄관일 수 있다.
온수 히터부(130)는 유로부(120)와 접촉되며 나선으로 감긴 관 형상으로 형성된다. 실시예에서 온수 히터부(130)는 나선으로 감긴 관 형상의 유로부(120)의 내측과 외측으로 접촉되게 배치되어, 온수 히터부(130)와 유로부(120)의 접촉면적이 최대가 되도록 하고, 열전달 효율이 우수하도록 한다. 그에 따라, 유로부(120)를 통과하는 냉수가 온수 히터부(130)에 의해 적정 온도로 가열될 수 있다.
온수 히터부(130)는 유로부(120)를 통과하는 냉수를 소정의 온도로 순간 가열시킬 수 있도록 한다. 온수 세정기에 사용되는 온수 히터부(130)는 안전과 청결이 보장되어야 한다. 온수 히터부(130)의 절연내력은 1800V에 1분 견디어야 하고 온수 히터부(130)의 재질은 내부식성 재료가 사용되어야 한다. 이를 위해, 온수 히터부(130)는 나선 형상의 시즈 히터를 적용한다.
실시예에서 시즈 히터는 양 끝단에 전원단자가 돌출되는 형상으로 형성된다. 시즈 히터는 전열 히터를 기본으로 금속 보호관에 전열선을 코일 모양으로 내장하고 절연 분말인 산화마그네슘을 충진 후 압축 가공함으로써 전열선과 보호관을 절연한 관(파이프) 형태의 히터이다. 시즈 히터는 외부의 물리적인 충격에도 견고하고 내진동, 열효율성 및 절연성이 매우 뛰어나며 사용자의 용도에 따라 다양한 형태로 제작 가능하다. 시즈 히터의 금속 보호관은 스테인레스, 구리, 철 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있고, 전열선은 Ni-Cu 도는 Fe-Cr 선(철크롬선)이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 시즈 히터를 구성하는 금속 보호관은 스테인레스 재질로 형성되며, 일 예로 SUS304로 형성된다. 또한, 전열선은 내식성이 우수하고 발열 효율이 우수한 Fe-Cr 선(철크롬선)을 사용한다.
시즈 히터의 전원단자는 습기 유입 방지를 위해 엔드실(내열특성)처리될 수 있고, 금속 보호관과 전원단자의 사이에 세라믹애자를 배치하여 금속 보호관과 전원단자 간의 절연 상태를 유지할 수 있다.
입수구(121)는 유로부(120)의 일단에 일체로 연결되고 하우징(110)의 외부로 돌출된다. 입수구(121)로 냉수가 유입된다. 출수구(123)는 유로부(120)의 타단에 일체로 연결되고 하우징(110)의 외부로 돌출된다. 출수구(123)에서 온수가 출수된다. 실시예에서 입수구(121)와 출수구(123)는 하우징(110)의 일측 및 일측과 직교하는 타측에 형성된다.
하우징(110)의 내부에서 유로부(120)와 온수 히터부(130)는 나선으로 감긴 관 형상을 형성하되, 유로부(120)가 온수 히터부(130)의 양측으로 위치하도록 나선으로 감긴 관 형상을 형성한다. 유로부(120a,120b)가 온수 히터부(130)의 양측으로 위치하면 유로부(120a)의 일부는 온수 히터부(130)의 내측으로 위치하게 되므로 하우징(110)을 통해 외부로 손실되는 열량을 감소시킬 수 있다.
하우징(110)은 상부로 개구되는 커버(115)를 포함한다. 하우징(100)과 커버(115)는 하우징(110)의 상단에서 상부로 돌출 형성된 걸림후크(112)가 커버(115)의 하단 가장자리에 형성된 걸림홈부(116)에 삽입되어 걸어지는 방식으로 결합된다. 걸림후크(112)와 걸림홈부(116)는 하우징(110)의 상단과 커버(115)의 하단 가장자리에 일정 간격을 두고 다수 개가 형성될 수 있다.
도 3은 도 2의 커버 일부를 확대하여 보인 투시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바에 의하면, 온수 공급 장치(100)에 전원을 공급하기 위한 휴즈(145)를 포함한다. 휴즈(145)는 커버(115)에 형성한 안착부(117)와 안착부(117)를 외부와 연통시키는 인출공(118)을 통해 외부로 인출되고, 전원공급부(도 4의 도면부호 140)와 연결될 수 있다. 안착부(117)에는 안착부(117)에 안착된 휴즈(145)의 상부를 눌러 지지하기 위한 지지돌기(117a)가 구비된다. 지지돌기(117a)는 안착부(117)의 상부 일측에서 상부 타측 방향으로 돌출되며 타측 단부는 자유단부로 구성되어 휴즈(145)의 상부를 눌러 탄성지지할 수 있다.
전원공급부(140)는 온수 공급 장치(100)에 전원을 공급한다.
커버(115)의 상면에 온수 공급 장치(100)의 각종 제어를 위한 회로기판 등을 포함한 제어박스(180)가 일체로 구비된다. 제어박스(180)는 출수구(123)를 통해 출수되는 온수의 온도가 설정온도 이상일 경우 온수 히터부(130)에 전원 공급을 중단하여 온수의 과열을 방지하는 역할도 한다.
실시예는, 커버(115)의 일측을 통해 입수구(121)가 외부로 돌출되고, 제어박스(180)를 통해 출수구(123)가 외부로 돌출된다. 커버(115)에 제어박스(180)가 일체로 구비되면 온수 공급 장치(100)의 조립이 용이하다.
제어박스(180)의 상면에 상부로 돌출되는 공기유입구(171)가 구비된다. 공기유입구(171)는 출수구(123) 측의 유로부(120)에 연결되어 유로부(120) 내의 온수에 공기가 혼합될 수 있도록 한다. 공기유입구(171)는 온수에 공기를 공급하여 온수가 출수되는 압력을 높여, 온수가 안정된 압력으로 비데 노즐 장치에 공급될 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로 온수 공급 장치의 동작 구성을 설명하기 위한 투시도이다.
도 4에 도시된 바에 의하면, 다른 실시예의 온수 공급 장치(100)는 제1 유량조절밸브(125), 제2 유량조절밸브(126), 전원공급부(140), 입수온도센서(151), 출수온도센서(152), 내부순환유로(160), 개폐밸브(161), 공기유입구(171) 및 제어부(181)를 더 포함한다.
제1 유량조절밸브(125)는 입수구(121)에 설치되고 입수구로 유입되는 냉수 유량을 조절한다. 제2 유량조절밸브(126)는 출수구(123)에 설치되고 출수구(123)에서 배출되는 온수 유량을 조절한다. 전원공급부(140)는 온수 공급 장치(100), 구체적으로 온수 히터부(130)에 전원을 공급한다.
입수온도센서(151)는 입수구(121) 측에 설치되고, 입수구(121)로 유입되는 냉수의 온도를 측정한다. 출수온도센서(152)는 출수구(123) 측에 설치되고, 출수구(123)에서 배출되는 온수의 온도를 측정한다.
입수온도센서(151)와 출수온도센서(152)는 열전대 또는 바이메탈일 수 있다. 열전대는 서로 다른 두 종류의 금속을 조합하였을 때 접합된 양단의 온도가 서로 다르면 두 금속 사이에 전류가 흐르게 되고, 이 전류를 확인함으로써 두 접점 간의 온도차를 알 수 있게 함으로써 온도를 측정하는 것을 기본원리로 한다. 바이메탈은 서로 다른 성질(주로 열팽창율)을 가진 두 금속을 붙여서 만든 재질로써 열을 가하면 팽창이 잘 되지 않는 쪽으로 휘어지게 되는 원리를 이용하여 온도를 측정한다.
내부순환유로(160)는 유로부(120)의 일측과 타측을 연결한다. 구체적으로, 내부순환유로(160)는 유로부(120)의 입수구(121) 측과 출수구(123) 측을 연결하도록 설치되고, 출수구(123) 측이 입수구(121) 측에 비해 그 높이가 상대적으로 높게 위치된다. 이는 입수구(121)로 유입된 냉수가 내부순환유로(160)를 통해 출수구(123) 측으로 역류하는 것을 방지하고, 출수구(123) 측의 온수가 내부순환유로(160)를 통해 입수구(121) 측으로만 이동할 수 있도록 하기 위함이다.
개폐밸브(161)는 내부순환유로(160)에 구비된다. 개폐밸브(161)는 내부순환유로(160)를 개폐한다. 개폐밸브(161)는 필요시 개폐하여 출수구(123) 측의 온수가 입수구(121) 측으로 이동하여 입수구(121) 측의 냉수와 혼합될 수 있도록 한다. 이는 제1 유량조절밸브(125)와 제2 유량조절밸브(126)를 닫은 상태에서 수행될 수 있다. 개폐밸브(161)는 내부순환유로(160)에 하나만 설치된 것을 일 예로 하나, 내부순환유로(160)의 일측과 타측에 각각 하나 씩 2개가 설치될 수도 있다.
공기유입구(171)는 출수구(123) 측의 유로부(120)에 연결된다. 공기유입구(171)는 유로부(120) 내의 온수에 공기가 혼합될 수 있도록 한다. 실시예에서, 공기유입구(171)는 하우징(110)의 상면에 대해 직각을 이루도록 설치된다. 이는 공기유입구(171)의 공기 유입방향이 출수구(123)의 출수 방향과 수직을 이루도록 하게 위함이다. 온수에 공기가 혼합되면 공기 방울을 이용한 세정 기능을 갖게 되어 세정 효율이 높아질 수 있다.
온수 히터부(130)는 양 끝의 전원단자가 하우징(110)의 외부로 노출되어 전원공급부(140)와 연결된다. 온수 히터부(130)는 전원공급부(140)로 부터 전원을 공급받아 발열하고 유로부(120)를 통과하는 냉수를 가열하게 된다.
제1 유량조절밸브(125), 제2 유량조절밸브(126), 전원공급부(140), 개폐밸브(161)는 제어부(181)와 연결되어 제어부(181)의 제어신호로 동작한다. 제어부(181)는 커버(115)의 상부에 구비된 제어박스(180) 내에 구비될 수 있다.
입수온도센서(151)와 출수온도센서(152)가 감지한 감지신호는 제어부(181)로 전송된다. 제어부(181)는 입수온도센서(151)와 출수온도센서(152)의 감지신호를 전달받아 제1 유량조절밸브(125), 제2 유량조절밸브(126), 전원공급부(140) 및 개폐밸브(161)의 동작을 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 온수 공급 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 5에 도시된 바에 의하면, 온수 공급 장치(100)는 입수구(121)가 수도전에 연결되고 출수구(123)가 비데 노즐 장치에 연결된다. 입수구(121)로 유입된 냉수는 유로부(120)로 유입되고, 유로부(120)를 통과하면서 온수 히터부(130)에 의해 가열되며, 가열된 온수는 출수구(123)로 출수된다. 이 과정에서 입수온도센서(151)가 입수구(121) 측의 냉수의 온도를 측정하고, 출수온도센서(152)가 출수구(123) 측의 온수의 온도를 측정한다.
또한, 이 과정에서 제1 유량조절밸브(125)는 입수구(121)를 개폐하고, 제2 유량조절밸브(126)는 출수구(123)를 개폐할 수 있으며, 개폐밸브(161)는 내부순환유로(160)를 개폐할 수 있다.
구체적으로, 제어부(181)는 입수구(121)로 냉수가 유입되고, 입수구(121)로 유입된 냉수가 유로부(120)를 통과하면서 온수 히터부(130)에 의해 가열되고, 가열된 온수가 출수구(123)를 통해 배출되도록 제1 유량조절밸브(125), 제2 유량조절밸브(126) 및 전원공급부(140)의 동작을 제어한다.
또한, 제어부(181)는 입수온도센서(151)와 출수온도센서(152)의 감지신호를 전송받아 유로부(120)를 가열하도록 온수 히터부(130)의 동작을 제어한다.
또한, 제어부(181)는 출수온도센서(152)의 감지신호를 전송받아 출수구(123)에서 배출되는 온수의 온도가 일정온도 미만이면, 제1 유량조절밸브(125)와 제2 유량조절밸브(126)를 닫아 출수구(123)에서 온수가 배출되는 것을 방지하고, 개폐밸브(161)를 열어 출수구(123) 측의 온수가 입수구(121) 측으로 이동하여 냉수와 혼합되도록 한다.
또한, 제어부는 전술한 과정을 수행하여, 출수온도센서(152)에서 감지한 출수구(123) 측의 온도가 일정온도 이상이면, 제1 유량조절밸브(125)와 제2 유량조절밸브(126)를 열어 출수구(123)에서 온수가 출수될 수 있도록 한다. 이는 초반에 출수되는 물의 온도가 일정온도를 유지할 수 있도록 한다. 즉, 제어부(181)는 입수온도센서(151)와 출수온도센서(152)의 감지신호를 근거로 출수구(123) 측의 온도가 일정온도 미만이면, 제1 유량조절밸브(125)와 제2 유량조절밸브(126)와 개폐밸브(161)의 개폐를 제어하여 온수 세정기가 동작되는 초반에 출수구(123)에서 냉수가 출수되는 것을 방지한다.
또한, 제어부(181)는 출수구(123) 측의 온도가 일정온도를 초과하여 과열되면, 온수 히터부(130)를 오프시킬 수 있다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 의한 입수구 온도센서와 출수구 온도센서를 유로부에 설치한 모습을 보인 부분 단면도이다.
도 6에 도시된 바에 의하면, 입수온도센서(151)와 출수온도센서(152)는 유로부(120)를 통과하는 물(냉수, 온수)의 온도를 정확하게 측정할 수 있도록 하단부가 유로부(120)를 관통하여 위치된다.
이 경우, 유로부(120)를 통과하는 물의 누수가 발생하지 않도록 입수온도센서(151)와 출수온도센서(152)를 유로부(120)에 기밀 접합하는 것이 중요하다. 입수온도센서(151)와 출수온도센서(152)가 유로부(120)에 기밀 접합하도록 브레이징접합을 적용한다.
구체적으로, 입수온도센서(151)와 출수온도센서(152)는 외주면에 돌출 형성된 판 형상의 고정판(155)을 포함하고, 고정판(155)의 하부로 돌출된 하단부가 유로부(120)에 형성한 구멍을 통해 유로부(120)의 내부에 삽입되고, 고정판(155)이 유로부(120)의 외주면에 브레이징 접합층(156)을 매개로 접합되고 고정된다.
고정판(155)은 구리 또는 구리 합급 재질로 형성되고, 유로부(120)는 스테인레스 재질, 구리 재질, 또는 구리 합급 재질 중 어느 하나로 형성된다. 구리 또는 구리 합금 재질 또는 스테인레스 재질은 내식성이 우수하여 물과 접촉되어도 녹발생 우려가 낮다.
브레이징 접합층(156)은 고온에서 녹아 고정판(155)과 유로부(120)를 접합시킨다. 브레이징 접합층(156)은 다층 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 브레이징 접합층(156)은 Ti층(156a)과, Ti층(156a) 상에 형성되는 Ag층(156b)과, Ag층(156b) 상에 형성되는 Cu층(156c)을 포함하는 구조로 형성된다. Ti층은 유로부(120)에 형성한 구멍의 가장자리 또는 고정판(155)에 스퍼터링에 의해 형성할 수 있고, Ag층과 Cu층은 이빔(e-beam) 또는 증착으로 형성할 수 있다. 브레이징 접합층(156)의 두께는 1.0㎛~50㎛ 범위일 수 있다.
금속과 금속의 접합에서 용접 접합은 누수 발생의 우려가 있고, 접착 테이프를 이용한 접합은 접착성이 좋지 않으며, 고온에서 분리될 우려가 높다. 그러나, 브레이징접합은 고온의 열로 금속과 금속을 접합하여 접합력을 높인다. 이때, 고정판(155)은 유로부(120)와 중첩 영역을 형성하여 접합력을 높인다. 브레이징접합은 780~1200℃에서 수행하며, 바람직하게는 800℃ 이상에서 수행한다. 브레이징접합은 크랙 발생이 방지되고 보이드 없는 접합이 가능하여 기밀성을 유지하는데 효과가 있다.
브레이징접합은 브레이징로에서 수행할 수 있으며, 브레이징접합시 800℃ 이상의 온도가 되면 질소가스를 20분 정도 투입하고, 수소가스를 투입한다. 이후, 1차온도 1070℃, 2차온도 1085℃, 3차온도 1112℃까지 노내의 온도가 상승하면, 브레이징접합하고자 하는 제품을 브레이징로 내부로 투입하여 브레이징접합 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유로부를 보인 단면도이다.
도 7에 도시된 바에 의하면, 유로부(120)를 형성하는 관의 내부는 내부식성을 향상시키기 위해 세라믹코팅될 수 있다. 또는, 유로부(120)는 나선 형상을 갖도록 파이프 포밍하여 형성하거나 다이캐스팅하여 형성할 수 있다. 또는 파이프 포밍하거나 다이캐스팅하여 형성한 관에 동브레이징하여 입수온도센서와 출수온도센서를 부착할 수 있으며, 외주면에는 니켈도금이나 은분스프레이을 도포하여 부식 발생을 방지할 수 있다.
실시예에서, 유로부(120)는 유로부(120)를 형성하는 관을 스테인레스 재질 관을 적용하여 내구성을 높이고, 외주면에 동브레이징 및 니켈도금하여 내부식성을 향상시킬 수 있으며, 내주면에는 세라믹코팅하여 내식성을 향상시킬 수 있다. 이는 내구성이 향상된 유로부(120)를 제공하여 온수 공급 장치(100)의 사용 수명이 향상될 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예로 제어박스 내부에 온수저장조가 구비된 모습을 보인 도면이다.
도 8에 도시된 바에 의하면, 온수 공급 장치(100)는 제어박스(180)의 내부에 온수저장조(190)가 구비될 수 있다. 온수저장조(190)는 유로부(120)를 통과한 온수를 일정량 저장하여 출수구(123)를 통한 온수의 출수가 안정적으로 이루어지도록 한다.
온수의 출수 압력이 안정적으로 이루어져야 비데 노즐 장치로 공급된 온수가 비데에서 안정적으로 도출될 수 있다. 공기유입구(171)는 온수저장조(190)의 내부로 공기를 공급하여 온수저장조(190)의 내부의 온수가 출수구(123)로 출수되는 압력을 높일 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예를 비교예와 대비하여 성능 실험한 그래프이다.
도 9의 (a)는 220V 전원인가시 출수온도를 측정하여 전체적인 성능확인을 한 것이고, 도 9의 (b)는 220V 전원인가시 바디(하우징)온도를 측정하여 전체적인 효율을 확인한 것이다. 실험은 입수온도 18도, 출수량 550ml/min의 조건으로 실시하였으며, 가로축은 시간(초)을 나타내고 세로축은 온도(℃)를 나타낸다. 실시예는 본 발명(상도전기공업)이고 비교예는 노비타 제품이다. 노비타 제품은 온수 저장조를 구비하고 실시예는 온수 저장조를 구비하지 않은 것이다.
도 9의 (a)에 의하면, 220V 전원인가시 출수온도를 측정하여 전체적인 성능확인한 결과, 예열 구간이 없을 때 실시예와 비교예의 출수온도가 전체적으로 유사하였다. 즉, 전체적인 물의 온도가 비슷하였다.
도 9의 (b)에 의하면, 220V 전원인가시 바디(하우징)온도를 측정하여 전체적인 효율을 확인한 결과, 실시예가 비교예에 비해 약 5℃ 정도 낮았다. 이는 실시예의 온수 히터부와 유로부 간의 열전도가 더 우수하고 하우징을 통한 열손실이 낮음을 의미한다.
도 10의 (a)는 220V 전원인가 7초후 출수시 출수온도를 측정하여 전체적인 성능확인을 한 것이고, 도 9의 (b)는 220V 전원인가 7초후 출수시 바디(하우징)온도를 측정하여 전체적인 효율을 확인한 것이다. 실험은 입수온도 18도, 출수량 550ml/min의 조건으로 실시하였으며, 가로축은 시간(초)을 나타내고 세로축은 온도(℃)를 나타낸다. 실시예는 본 발명(상도전기공업)이고 비교예는 노비타 제품이다. 노비타 제품은 온수 저장조를 구비하고 실시예는 온수 저장조를 구비하지 않은 것이다.
도 10의 (a)에 의하면, 전체 구간에서 실시예의 출수온도가 약 1~2℃ 정도 높음이 확인된다. 즉, 실시예의 제품이 비교예의 제품에 비해 전체적으로 약 1~2℃ 정도 높아 성능이 우수함을 알 수 있다.
도 10의 (b)에 의하면, 실시예가 비교예에 비하여 하우징의 온도가 약 5℃ 정도 낮았다. 이는 실시예의 온수 히터부와 유로부 간의 열전도가 더 우수하고 하우징을 통한 열손실이 낮음을 의미한다.
이는, 유로부(120a,120b)가 온수 히터부(130)의 양측으로 위치함에 의해 유로부(120a)의 일부가 온수 히터부(130)의 내측으로 위치하게 되어, 하우징(110)을 통해 외부로 손실되는 열량을 감소시킴에 의해 가능하다.
상술한 본 발명의 온수 공급 장치는 출수구 측의 유로부에 출수온도센서를 설치하여 출수구에서 출수되는 온수의 온도를 측정하며, 출수구에서 출수되는 온도가 일정온도에 도달하지 않은 경우 출수구에서 온수가 출수되지 않고 입수구 측의 냉수와 혼합되게 함으로써, 적정온도로 상승한 상태의 온수가 출수구에서 출수될 수 있도록 한다. 따라서 본 발명은 온도 공급 장치가 동작하는 초반에 출수되는 물도 온수 상태를 유지할 수 있도록 하여 온수 공급 장치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 온수 공급 장치는 유로부에 출수온도센서를 설치하여 출수구에서 출수되는 온수의 정확한 온도를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 온수 공급 장치는 유로부에 출수온도센서를 설치하더라도 유로부를 통과하는 물이 출수온도센서와 유로부의 사이 틈을 통해 누수되는 것을 방지하도록 출수온도센서를 유로부에 브레이징접합을 통해 긴밀하게 접합되므로, 유로부를 통과하는 물의 누수가 방지되고 동작신뢰성이 누수한 온수 공급 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 온수 공급 장치는 유로부를 형성하는 관을 스테인레스 재질 관을 적용하여 내구성을 높이고, 외주면에 동브레이징 및 니켈도금하여 내부식성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 온수 공급 장치는 내주면에 세라믹코팅하여 내식성을 향상시킬 수 있다. 따라서 내구성이 향상된 유로부를 제공할 수 있고 온수 공급 장치의 사용 수명이 향상시킬 수 있다.
상술한 온수 공급 장치는 유로부가 하우징 내에서 온수 히터부의 내측과 외측에 배치되게 나선형으로 설치되어 온수 히터부와 유로부 간의 열전도가 더 우수하고 하우징을 통한 열손실이 최소화되므로, 온수 저장조를 구비하지 않고도 순간 온수가 필요한 곳, 예를 들어, 세정기, 정수기 등에 순간 온수를 안정적으로 공급할 수 있으며, 온도 공급 장치가 동작하는 초반에 출수되는 물의 온수 상태도 안정적으로 유지할 수 있다.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 온수 공급 장치 110: 하우징
111: 내부공간 115: 커버
120: 유로부 130: 온수 히터부
121: 입수구 123: 출수구
125: 제1 유량조절밸브 126: 제2 유량조절밸브
140: 전원공급부 151: 입수온도센서
152: 출수온도센서 155: 고정판
156: 브레이징 접합층 156a: Ti층
156b: Ag층 156c: Cu층
160: 내부순환유로 161: 개폐밸브
171: 공기유입구 180: 제어박스
181: 제어부 190: 온수저장조

Claims (2)

  1. 플라스틱 재질로 형성되고 내면에 단열재를 포함하며, 유로부와 온수 히터부를 구비하는 하우징;
    상기 유로부의 일단에 연결되고 상기 하우징의 외부로 돌출되며 냉수가 유입되는 입수구; 및
    상기 유로부의 타단에 연결되고 상기 하우징의 외부로 돌출되며 온수가 출수되는 출수구;
    를 포함하고,
    상기 온수 히터부는 시즈 히터(sheath heater)이며,
    상기 입수구에 설치되고 상기 입수구로 유입되는 냉수 유량을 조절하는 제1 유량조절밸브;
    상기 출수구에 설치되고 상기 출수구에서 배출되는 온수 유량을 조절하는 제2 유량조절밸브;
    상기 온수 히터부에 전원을 공급하는 전원공급부;
    상기 출수구 측에 설치되고, 상기 출수구에서 배출되는 온수의 온도를 측정하는 출수온도센서; 및
    상기 입수구로 냉수가 유입되고, 상기 입수구로 유입된 냉수가 상기 유로부를 통과하면서 상기 온수 히터부에 의해 가열되고, 가열된 온수가 상기 출수구를 통해 배출되도록 상기 제1 유량조절밸브, 상기 제2 유량조절밸브 및 상기 전원공급부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 더 포함하고,
    상기 유로부는 상기 하우징에 나선 형상을 이루도록 설치되고,
    상기 온수 히터부는 상기 유로부와 접촉하면서 나선 형상을 이루도록 배치되며,
    상기 유로부는 상기 온수 히터부의 내측과 외측에 위치하도록 나선 형상을 이루며,
    상기 하우징의 상부에 결합되는 커버를 포함하고,
    상기 커버는,
    상기 하우징의 상단에서 상부로 돌출 형성된 걸림후크가 상기 커버의 하단 가장자리에 형성된 걸림홈부에 삽입되어 걸어져 결합되고,
    상기 걸림후크와 상기 걸림홈부는 상기 하우징의 상단과 상기 커버의 하단 가장자리에 일정 간격을 두고 다수 개가 형성되고,
    상기 커버의 상면에는 상기 출수온도센서 및 상기 온수 히터부의 제어를 위한 회로기판을 포함하는 제어박스가 일체로 구비되고,
    상기 출수구는 상기 제어박스를 통과하여 외부로 돌출되며,
    온수 공급 장치는,
    상기 유로부의 일측과 타측을 연결하는 내부순환유로와,
    상기 내부순환유로에 구비되는 개폐밸브를 더 포함하고,
    상기 내부순환유로는 상기 유로부의 입수구 측과 출수구 측을 연결하도록 설치되고, 상기 출수구 측이 입수구 측에 비해 높이가 상대적으로 높게 위치하여, 상기 입수구로 유입된 냉수가 상기 내부순환유로를 통해 상기 출수구 측으로 역류하는 것을 방지하고, 상기 출수구 측의 온수가 상기 내부순환유로를 통해 상기 입수구 측으로만 이동하고,
    상기 개폐밸브는,
    상기 내부순환유로를 개폐하고,
    상기 개폐밸브는 필요시 개폐하여 상기 출수구 측의 온수가 상기 입수구 측으로 이동하여 상기 입수구 측의 냉수와 혼합될 수 있도록 하고,
    상기 제1 유량조절밸브와 상기 제2 유량조절밸브를 닫은 상태에서 수행될 수 있으며,
    상기 내부순환유로에 하나 또는, 상기 내부순환유로의 일측과 타측에 각각 하나 씩 2개가 설치될 수 있는
    온수 공급 장치.
  2. 삭제
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