KR102548534B1 - 수전 제어 장치 및 방법, 그리고 수전 - Google Patents

Abstract

수전 제어 장치 및 방법이 개시된다. 자동 온도 조절이 가능한 수전 제어 장치는, 온수관 및 냉수관에 설치되어 온수와 냉수의 수압을 각각 측정하는 제1 압력 센서와 제2 압력 센서; 상기 온수관 및 상기 냉수관에 설치되어 온수와 냉수의 온도를 각각 측정하는 제1 온도 센서와 제2 온도 센서; 상기 온수관과 수전 사이에 위치되는 히팅 부재; 수전 노브의 작동 종료시의 수평 회전각과 수직 회전각 중 적어도 하나를 측정하는 회전 센서; 상기 온수와 냉수의 토출구에 설치되는 제1 전자 밸브 및 제2 전자 밸브; 및 상기 수평 회전각과 상기 수직 회전각 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수전 노브의 정지 위치를 결정하며, 상기 온수와 냉수의 수압, 상기 온수의 온도와 냉수의 온도를 이용하여 상기 결정된 수전 노브의 정지 위치에 따른 상기 히팅 부재의 가동 여부 및 상기 제1 전자 밸브 및 제2 전자 밸브의 개방 정도를 제어하는 제어기를 포함한다.

Description

수전 제어 장치 및 방법, 그리고 수전{Faucet control device and method, and faucet}

본 발명은 자동 온도 조절이 가능한 수전 제어 장치 및 방법, 그리고 수전에 관한 것이다.

씽크대나 세면대 등에 설치되는 수전은 냉, 온수배관에서 냉, 온수가 각각 공급되도록 형성된 본체와, 본체에 설치되어 물의 단속 및 냉온수의 선택을 행하는 레버로 구성된다. 사용자가 레버를 잡고 회전시키거나 승강시키면 물을 차단하거나 공급할 수 있고 또한 공급되는 물의 온도를 조절할 수 있다. 레버를 개폐시키면서 물의 양을 조절함과 아울러 하나의 수전 금구에서 온수와 냉수가 같이 나오는 경우 레버의 회전 각도를 조절함으로써 물의 온도를 조절하게 된다.

수전을 통해 공급되는 온수의 온도는 개별 공급 시스템일 경우에는 보일러의 상태에 영향을 받게 된다. 예를 들어, 이미 보일러를 충분히 가동하여 온수가 확보된 상태에서는 수전을 동작시킴과 동시에 온수가 공급되지만, 보일러 가동이 얼마 되지 않은 시점에서는 처음엔 냉수가 공급되다가 차츰 온수의 양이 많아지면서 소정 온도에 도달하게 된다. 한편, 중앙 공급 시스템일 경우에는 온수 공급원으로부터 온수 소비지까지의 거리, 외부 기온, 수압, 인접 가구의 온수 사용여부 등에 영향을 받게 된다.

또한, 온수 급수전 내부의 온도가 균일하지 않을 경우 갑자기 고온의 물이 수전을 통해 공급되거나 온수 공급 중에 물의 온도가 달라지는 경우도 자주 발생된다. 이러한 온수 온도의 갑작스런 변화는 자칫 고온의 온수로 인하여 피부에 화상이 발생될 수도 있고, 공급되는 물의 온도가 순간적으로 차가워짐으로써 사용자에게 불편을 줄 수 있다. 나아가 온수의 공급 수압이 변하는 경우에도 물의 온도가 달라지게 되는 문제가 있다.

본 발명은 자동 온도 조절이 가능한 수전 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 온수 또는 냉수의 공급 수압이 변하더라도 배출되는 온도를 일정하게 유지하도록 자동 조절할 수 있는 수전 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 온수 또는 냉수의 공급 수압이 변하더라도 배출되는 온도를 일정하게 유지하도록 자동 조절할 수 있는 수전을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 자동 온도 조절이 가능한 수전 제어 장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 온수관 및 냉수관에 설치되어 온수와 냉수의 수압을 각각 측정하는 제1 압력 센서와 제2 압력 센서; 상기 온수관 및 상기 냉수관에 설치되어 온수와 냉수의 온도를 각각 측정하는 제1 온도 센서와 제2 온도 센서; 상기 온수와 냉수의 토출구에 설치되는 제1 전자 밸브 및 제2 전자 밸브; 상기 온수관과 상기 제1 전자 밸브 사이에 배치되는 히팅 부재; 수전 노브의 작동 종료시의 수평 회전각과 수직 회전각 중 적어도 하나를 측정하는 회전 센서; 및 상기 수평 회전각과 상기 수직 회전각 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수전 노브의 정지 위치를 결정하며, 상기 온수와 냉수의 수압 및 상기 온수와 냉수의 온도를 이용하여 상기 결정된 수전 노브의 정지 위치에 따른 상기 히팅 부재의 가동 여부 및 상기 제1 전자 밸브 및 제2 전자 밸브의 개방 정도를 제어하는 제어기를 포함하는 수전 제어 장치가 제공될 수 있다.

상기 제어기는, 상기 수전 노브의 최대 수평 회전각의 중간을 수평회전 기준점으로 설정하고, 상기 수전 노브의 최하단 위치를 수직회전 기준점으로 설정하며, 상기 수평 회전 기준점 및 상기 수직 회전 기준점을 이용하여 상기 수전 노브의 상기 수평 회전각과 상기 수직 회전각을 산출할 수 있다.

상기 제어기는, 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 배출수의 목표 수량 및 목표 온도를 산출하고, 상기 온수와 냉수의 수압을 이용하여 산출한 상기 온수와 냉수의 수량 및 상기 온수와 냉수의 온도를 기초로 상기 제1 전자 밸브 및 제2 전자 밸브의 개방 정도를 제어하여 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 목표 수량 및 목표 온도가 되도록 할 수 있다.

상기 제어기는, 상기 제1 온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 상기 배출수의 목표 온도보다 높은 경우, 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 상기 배출수의 목표 수량, 상기 온수의 온도, 상기 냉수의 온도, 상기 온수의 수량 및 상기 냉수의 수량을 이용하여 냉수의 증가량을 계산하고, 상기 냉수의 증가량만큼 온수의 감소량을 설정하되, 상기 냉수의 증가량 및 상기 온수의 감소량을 반영하여 상기 제1 전자 밸브 및 상기 제2 전자 밸브의 개방 정도를 제어할 수 있다.

상기 히팅 부재 내부에 위치되며 온도를 측정하기 위한 제3 온도 센서를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 제1 온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 상기 배출수의 목표 온도 미만인 경우, 상기 제3 온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 상기 배출수의 목표 온도에 도달할 때까지 상기 히팅 부재를 가동시키고, 상기 제2 전자 밸브는 폐쇄되도록 제어하되 상기 온수의 수압을 이용하여 산출한 상기 온수의 수량이 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 배출수의 목표 수량보다 적으면 상기 제1 전자 밸브는 모두 개방하도록 제어하고, 상기 온수의 수압을 이용하여 산출한 상기 온수의 수량이 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 배출수의 목표 수량보다 크면 상기 배출수의 수량이 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 배출수의 목표 수량과 동일하도록 상기 제1 전자 밸브는 개방 정보를 제어하고, 상기 제1 온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 상기 배출수의 목표 온도에 도달하면, 상기 히팅 부재의 가동을 중단하고, 상기 온수와 냉수의 수압을 이용하여 산출한 상기 온수와 냉수의 수량 및 상기 제1 온도 센서와 제2 온도 센서에 의해 측정된 상기 온수와 냉수의 온도를 기초로 상기 제1 전자 밸브 및 제2 전자 밸브의 개방 정도를 제어하여 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 목표 수량 및 목표 온도가 되도록 제어할 수 있다.

상기 제어기는, 상기 온수의 수압과 냉수의 수압을 이용하여 상기 온수의 수량과 상기 냉수의 수량을 모니터링하되, 상기 온수의 수량과 상기 냉수의 수량이 모두 증가한 경우, 상기 배출수 수량을 유지하도록 증가한 온수의 수량 및 냉수의 수량만큼 상기 온수의 수량 및 상기 냉수의 수량을 감소시키도록 상기 제1 전자 밸브 및 상기 제2 전자 밸브의 개방 정도를 제어하며, 상기 온수의 수량이 감소한 경우 상기 배출수 온도를 유지하도록 상기 감소한 온수의 수량만큼 상기 냉수의 수량이 감소되도록 제2 전자 밸브의 개방 정도를 제어하며, 상기 냉수의 수량이 감소한 경우 상기 배출수 온도를 유지하도록 상기 감소한 냉수의 수량만큼 상기 온수의 수량을 감소시키도록 상기 제2 전자 밸브의 개방 정도를 제어할 수 있다.

상기 제어기는 상기 온수의 수압과 냉수의 수압을 이용하여 상기 온수의 수량과 상기 냉수의 수량을 모니터링하되, 상기 온수의 수량이 감소한 경우, 상기 배출수 수량을 유지하도록 상기 온수의 수량이 감소한만큼 냉수의 수량이 증가되도록 상기 제2 전자 밸브의 개방 정도를 제어하고, 상기 배출수 온도를 유지하도록 상기 배출수 온도에 상응하여 상기 히팅 부재를 가동시키도록 제어할 수 있다.

상기 온수 또는 냉수의 수압이 변할 경우에 수압 변화량에 따른 상기 배출수의 온도 변화량을 산출하여 상기 제1 전자 밸브 및 제2 전자 밸브의 개방 정도를 제어될 수 있다.

상기 히팅 부재는 복수 개의 히터로 구성되며, 상기 온수관의 유입지점에 인접하여 설치된 히터부터 순차적으로 가동될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 온수관 및 냉수관의 토출구에 각각 설치되는 제1 및 제2 전자 밸브와 상기 온수관과 상기 제1 전자 밸브 사이에 설치되는 히팅 부재를 제어하는 수전 제어 장치로서, 프로세서; 및 상기 프로세서에 연결되는 메모리;를 포함하고, 상기 메모리는, 회전 센서에 의해 측정된 수전 노브의 수평 회전각 및 수직 회전각을 이용하여 상기 수전 노브의 정지 위치를 결정하고, 상기 온수관 내의 온수의 수압과 온도, 상기 냉수관 내의 냉수의 수압과 온도를 이용하여 상기 히팅 부재의 가동 여부 및 상기 제1 및 제2 전자 밸브의 개방 정도를 결정하도록 하는 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장하는 수전 제어 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 온수관 및 냉수관에 각각 설치되어 온수와 냉수의 수압을 각각 측정하는 제1압력 센서와 제2압력 센서; 상기 온수관 및 상기 냉수관에 각각 설치되어 온수와 냉수의 온도를 각각 측정하는 제1온도 센서와 제2온도 센서; 상기 온수와 냉수의 토출구에 설치되는 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브; 상기 온수관과 상기 제1전자 밸브 사이에 배치되는 히팅 부재; 상기 히팅 부재의 온수 토출구 또는 상기 히팅 부재의 내부에 배치되며 상기 히팅 부재로부터 토출되는 온수의 온도를 측정하는 제3온도 센서; 수전 노브의 작동 종료시의 수평 회전각과 수직 회전각 중 적어도 하나를 측정하는 회전 센서; 및 상기 수평 회전각과 상기 수직 회전각 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수전 노브의 정지 위치를 결정하며, 상기 온수와 냉수의 수압 및 상기 온수와 냉수의 온도를 이용하여 상기 결정된 수전 노브의 정지 위치에 따른 상기 히팅 부재의 가동 여부 및 상기 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하는 제어기;를 포함하며, 상기 제어기는, 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 배출수의 목표 수량 및 목표 온도를 산출하고, 온수의 수압과 냉수의 수압 및 온수의 온도와 냉수의 온도를 모니터링하여 적응적으로 상기 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하되, (a) 상기 제1온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 상기 배출수의 목표 온도 미만인 경우, (a1) 상기 제3온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 상기 배출수의 목표 온도에 도달할 때까지 상기 히팅 부재를 가동시키고, 상기 제2전자 밸브를 폐쇄되도록 제어하되 상기 온수의 수압을 이용하여 산출한 상기 온수의 수량이 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 배출수의 목표 수량보다 적으면 상기 제1전자 밸브를 모두 개방되도록 제어하고, 상기 온수의 수압을 이용하여 산출한 상기 온수의 수량이 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 배출수의 목표 수량보다 크면 상기 배출수의 수량이 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 배출수의 목표 수량과 동일하도록 상기 제1전자 밸브의 개방 정도를 제어하고, (a2) 상기 제1온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 상기 배출수의 목표 온도에 도달하면, 상기 히팅 부재의 가동을 중단하고, 상기 온수와 냉수의 수압을 이용하여 산출한 상기 온수와 냉수의 수량 및 상기 제1온도 센서와 제2온도 센서에 의해 측정된 상기 온수와 냉수의 온도를 기초로 상기 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하여 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 목표 수량 및 목표 온도가 되도록 하고, (b) 상기 제1온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 상기 배출수의 목표 온도 이상인 경우, (b1) 상기 온수와 냉수의 수압을 이용하여 산출한 상기 온수와 냉수의 수량 및 상기 온수와 냉수의 온도를 기초로 상기 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하여 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 목표 수량 및 목표 온도가 되도록 하고, (b2) 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 목표 수량 및 목표 온도가 된 상태에서 상기 제1압력 센서에 의해 측정된 온수의 수압 및 상기 제2압력 센서에 의해 측정된 냉수의 수압 중 적어도 하나가 변경되면, (b21) 온수의 수압과 상기 냉수의 수압이 모두 증가한 경우, 온수의 수량 및 냉수의 수량을 감소시켜 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 배출수의 목표 수량 및 목표 온도가 되도록 상기 제1전자 밸브 및 상기 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하며, (b22) 온수의 수압이 감소한 경우, 감소한 온수의 수량만큼 냉수의 수량을 감소시켜 상기 배출수의 온도가 상기 배출수의 목표 온도가 되도록 상기 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하거나, 온수의 감소량만큼 냉수의 수량을 증가시키도록 상기 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하고 상기 히팅 부재를 가동시켜 상기 온수의 온도를 높이도록 제어하며, (b23) 냉수의 수량이 감소한 경우 감소한 냉수의 수량만큼 온수의 수량을 감소시키도록 상기 제1전자 밸브의 개방 정도를 제어하는 것을 특징으로 하는 수전 제어 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 자동 온도 조절이 가능한 수전 제어 방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 온수관과 냉수관에 각각 설치된 각각의 압력 센서로부터 측정된 온수와 냉수의 수압을 이용하여 온수와 냉수의 수량을 산출하는 단계; (b) 회전 센서에서 측정된 수전 노브의 수평 회전각과 수직 회전각을 이용하여 상기 수전 노브의 현재 정지 위치를 결정하는 단계; (c) 상기 수전 노브의 현재 정지 위치에 따른 배출수의 목표 수량과 목표 온도를 산출하는 단계; 및 (d) 상기 배출수의 온도와 수량이 상기 배출수의 목표 수량과 목표 온도와 동일해 지도록 상기 온수와 냉수의 수량 및 상기 온수관과 상기 냉수관에 설치된 각각의 온도 센서로부터 측정된 온수와 냉수의 온도를 이용하여 상기 온수관과 냉수관의 토출구에 설치된 제1 전자 밸브와 제2 전자 밸브의 개방 정도를 제어하는 단계;를 포함하는 수전 제어 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 온수관; 냉수관; 수전 노브; 상기 온수관의 온수 유입구 및 상기 냉수관의 냉수 유입구에 각각 설치되는 제1온도 센서 및 제2온도 센서; 상기 온수관 및 상기 냉수관에 각각 설치되는 제1압력 센서 및 제2압력 센서; 상기 온수관의 온수 토출구 및 상기 냉수관의 냉수 토출구에 각각 설치되는 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브; 상기 온수관의 온수 유입구와 상기 제1전자 밸브 사이에 설치되는 히팅 부재; 상기 히팅 부재의 온수 유출구 또는 상기 히팅 부재의 내부에 설치되는 제3온도 센서; 상기 수전 노브의 작동 종료시의 수평 회전각과 수직 회전각 중 적어도 하나를 측정하는 회전 센서; 및 상기 수평 회전각과 상기 수직 회전각 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수전 노브의 정지 위치를 결정하고, 상기 제1온도 센서, 상기 제2온도 센서, 상기 제3온도 센서, 상기 제1압력 센서 및 상기 제2압력 센서에 의해 측정된 값을 기초로 상기 히팅 부재의 구동 여부, 상기 제1전자 밸브의 개방 정도 및 상기 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 배출수의 목표 수량 및 목표 온도를 산출하고, 온수의 수압과 냉수의 수압 및 온수의 온도와 냉수의 온도를 모니터링하여 적응적으로 상기 히터의 가동 여부, 상기 제1전자 밸브의 개방 정도 및 상기 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하되, (a) 상기 제1온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 상기 배출수의 목표 온도 미만인 경우, (a1) 상기 제3온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 상기 배출수의 목표 온도에 도달할 때까지 상기 히팅 부재를 가동시키고, 상기 제2전자 밸브를 폐쇄되도록 제어하되 상기 온수의 수압을 이용하여 산출한 상기 온수의 수량이 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 배출수의 목표 수량보다 적으면 상기 제1전자 밸브를 모두 개방되도록 제어하고, 상기 온수의 수압을 이용하여 산출한 상기 온수의 수량이 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 배출수의 목표 수량보다 크면 상기 배출수의 수량이 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 배출수의 목표 수량과 동일하도록 상기 제1전자 밸브의 개방 정도를 제어하고, (a2) 상기 제1온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 상기 수전 노브의 정지 위치에 대응하는 상기 배출수의 목표 온도에 도달하면, 상기 히팅 부재의 가동을 중단하고, 상기 온수와 냉수의 수압을 이용하여 산출한 상기 온수와 냉수의 수량 및 상기 제1온도 센서와 제2온도 센서에 의해 측정된 상기 온수와 냉수의 온도를 기초로 상기 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하여 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 목표 수량 및 목표 온도가 되도록 하고, (b) 상기 제1온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 상기 배출수의 목표 온도 이상인 경우, (b1) 상기 온수와 냉수의 수압을 이용하여 산출한 상기 온수와 냉수의 수량 및 상기 온수와 냉수의 온도를 기초로 상기 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하여 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 목표 수량 및 목표 온도가 되도록 하고, (b2) 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 목표 수량 및 목표 온도가 된 상태에서 상기 제1압력 센서에 의해 측정된 온수의 수압 및 상기 제2압력 센서에 의해 측정된 냉수의 수압 중 적어도 하나가 변경되면, (b21) 온수의 수압과 상기 냉수의 수압이 모두 증가한 경우, 온수의 수량 및 냉수의 수량을 감소시켜 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 배출수의 목표 수량 및 목표 온도가 되도록 상기 제1전자 밸브 및 상기 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하며, (b22) 온수의 수압이 감소한 경우, 감소한 온수의 수량만큼 냉수의 수량을 감소시켜 상기 배출수의 온도가 상기 배출수의 목표 온도가 되도록 상기 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하거나, 온수의 감소량만큼 냉수의 수량을 증가시키도록 상기 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하고 상기 히팅 부재를 가동시켜 상기 온수의 온도를 높이도록 제어하며, (b23) 냉수의 수량이 감소한 경우 감소한 냉수의 수량만큼 온수의 수량을 감소시키도록 상기 제1전자 밸브의 개방 정도를 제어하는 것을 특징으로 하는 수전이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 온도 조절이 가능한 수전 제어 장치 및 방법, 그리고 수전을 제공함으로써, 온수 또는 냉수의 공급 수압이 변하더라도 배출되는 온도를 일정하게 유지하도록 자동 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수전 제어 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수전 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수전 노브의 수평 회전각과 수직 회전각을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수전 제어 장치가 밸브를 제어하는 방법을 설명한 순서도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온수와 냉수 수량 변화에 따른 제1 전자 밸브 및 제2 전자 밸브 제어 방법을 나타낸 순서도.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수전 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수전 제어 장치(100)는 히팅 부재(110), 복수의 압력 센서(115a, 115b), 복수의 온도 센서(120a 내지 120c), 회전 센서(125), 복수의 전자 밸브(130a, 130b) 및 제어기(135)를 포함하여 구성된다.

히팅 부재(110)는 급수관 일부에 위치되며, 제어기(135)의 제어에 따라 온(On) 또는 오프(Off)될 수 있다. 예를 들어, 히팅 부재(110)는 도 1에서 보여지는 바와 같이, 온수관(1)과 수전(3) 사이에 설치될 수 있다.

도 1에서는 히팅 부재(110)가 하나인 것으로 도시되어 있으나, 히팅 부재(110)는 복수개 설치될 수 있다. 히팅 부재(110)가 복수인 경우, 제어기(135)는 급수관을 따라 히팅 부재(110)가 순차적으로 온도를 높이도록 제어할 수 있다. 또한, 복수의 히팅 부재(110)는 하나의 장치에 구분된 형태로 구성될 수도 있으며, 분리된 히팅 부재 형태로 제공될 수도 있음은 당연하다. 복수의 히팅 부재(110)가 구비될 경우에 온수의 유입지점에 가까운 히터부터 순차적으로 구동하여 온수의 온도를 순차적으로 상승시키는 것이 바람직하다. 이를 통해 온수에 대한 정밀한 온도제어가 가능하게 되는 이점이 있다. 예를 들어, 수전 노브의 수직 및 수평 회전량에 따라 요구되는 온수의 온도가 38℃라 가정할 때, 히터로 처음 유입되는 온수의 온도가 25℃이면 첫 번째 히터가 온수의 온도를 35℃로 상승시키고 두 번째 히터가 온수의 온도를 38℃로 상승시키도록 제어할 수 있다.

압력 센서(115a, 115b)는 급수관(온수관(1), 냉수관(2))의 수압을 측정한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 온수관(1)과 냉수관(2)에 각각 압력 센서(115a, 115b)를 구비함으로써 온수관(1)과 냉수관(2)의 수압을 각각 측정할 수 있다. 이하, 온수관(1)에 설치된 압력 센서를 제1 압력 센서(115a)로 통칭하며, 냉수관(2)에 설치된 압력 센서를 제2 압력 센서(115b)로 통칭하여 설명하기로 한다.

제1 압력 센서(115a) 및 제2 압력 센서(115b)는 온수관(1) 및 냉수관(2)의 수압을 측정하며, 측정된 값(이하에서는 측정값이라 칭하기로 함)을 제어기(135)로 출력할 수 있다. 또한, 제1 압력 센서(115a)는 히팅 부재(110)로 온수가 유입되는 온수 유입점에 설치될 수 있다.

온도 센서(120a 내지 120c)는 급수관(온수관(1), 냉수관(2))의 온도를 측정한다.

제1 온도 센서(120a)는 히팅 부재(110)로 온수가 유입되는 온수 유입구에 설치되어 온수관(1)을 통해 공급되는 온수의 온도(이하, 온수 온도라 칭하기로 함)를 측정할 수 있다. 또한, 제2 온도 센서(120b)는 냉수관(2)에 설치되며, 냉수관(2)을 통해 공급되는 냉수의 온도(이하, 냉수 온도라 칭하기로 함)를 측정할 수 있다.

제1 온도 센서(120a)와 제2 온도 센서(120b)에 의해 측정된 온수 온도와 냉수 온도는 제어기(135)로 출력될 수 있다.

또한, 히팅 부재(110)를 통과한 온수의 온도를 측정하기 위한 제3 온도 센서(120c)가 히팅 부재(110)로부터 온수가 유출되는 유출구 또는 히팅 부재(110) 내부에 구비될 수도 있다. 제3 온도 센서(120c) 또한 측정된 온수 온도를 제어기(135)로 출력할 수 있다.

회전 센서(125)는 수전내에 설치되며, 수전 노브의 수평 회전각과 수직 회전각을 측정하기 위한 구성이다.

전자 밸브(130a, 130b)는 수전으로 공급되는 온수 또는 냉수의 수량을 조절하기 위한 구성이다. 전자 밸브(130a, 130b)는 제어기(135)의 제어에 따라 수전으로 공급되는 냉온수의 수량을 조절할 수 있다. 전자 밸브(130a, 130b)는 제어기(135)의 제어에 따라 개폐될 수 있다.

제어기(135)는 도 1에 도시된 수전 제어 장치(100)의 내부 구성들(예를 들어, 히팅 부재(110), 복수의 압력 센서(115a, 115b), 복수의 온도 센서(120a 내지 120c), 복수의 전자 밸브(130a, 130b))를 제어할 수 있다.

또한, 제어기(135)는 각각의 센서를 통해 획득된 온수 온도, 냉수 온도, 수압, 수전 작동 노브의 상하 및 좌우 회전량 중 적어도 하나를 기초로 히팅 부재(110)의 온(On)/오프(Off)를 제어하며, 전자 밸브(제1 전자 밸브(130a), 제2 전자 밸브(130b))의 개폐 및 개방 정도를 제어할 수 있다.

이를 위해, 제어기(135)는 도 1에는 도시되어 있지 않으나 메모리 및 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리에는 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명되는 각 방법들을 수행하기 위한 명령어들이 저장될 수 있다. 또한, 프로세서는 메모리에 저장된 명령어들을 실행할 수 있다. 이들의 상세 동작은 도 2 내지 도 6을 참조하여 하기에서 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수전 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수전 노브의 수평 회전각과 수직 회전각을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

단계 210에서 수전 제어 장치(100)는 온수관(1)과 냉수관(2)에 위치된 각 압력 센서(115a, 115b)에서 측정된 수압을 이용하여 온수와 냉수의 수량을 산출한다.

예를 들어, 수압에 따른 수량은 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 도출될 수 있다.

여기서, P는 수압(kg/m²)을 나타내고, r은 물의 밀도(온도에 따라 다르나 본 명세서에서는 1000kg/m³로 설정함)를 나타내며, V는 유속(m/s)를 나타내고, g는 중력 가속도(9.8/m²)를 나타낸다.

여기서, Q는 수량을 나타내며, A는 관의 단면적을 나타낸다.

수학식 1 및 2에 의해 수학식 3이 도출될 수 있다.

여기서, K=A√(2g/r)이며, 중력 가속도 물의 밀도 및 관의 단면적이 일정하다고 가정하면 K는 상수가 되므로, 수압은 수량의 제곱에 비례하는 것을 알 수 있다.

예를 들어, 관의 내경이 15mm이고, 물의 밀도가 1000kg/m³이며, 중력 가속도가 9.8/m²일 때, K=0.000024738이 된다. 따라서, 정상 출수 수압이 3.0kg/cm²일 때 수량은 0.004283m³/s가 된다.

따라서, 제1 압력 센서 및 제2 압력 센서에 의해 측정된 수압이 각각 Akg/m² 및 B kg/m²이고, A가 B보다 작은 경우 온수와 냉수의 수량비는 A:B/A가 된다. 이로부터 온수와 냉수의 수량 및 수량비를 산출할 수 있다.

다시 정리하면, 수전 제어 장치(100)는 제1 압력 센서(115a) 및 제2 압력 센서(115b)에 의해 측정된 온수 수압과 냉수 수압을 이용하여 각각 온수와 냉수의 수량 및 수량비를 산출할 수 있다.

단계 215에서 수전 제어 장치(100)는 수전 노브의 정지 위치를 검출한다.

예를 들어, 수전 제어 장치(100)는 수전 노브의 이전 정지 위치(이전 작동종료시점의 수평 및 수직 회전량)와 현재 이동량(수평 및 수직 회전량)을 기초로 수전 노브의 정지 위치를 검출할 수 있다.

도 3을 참조하여, 수전 노브의 수평 회전량은 수전 노브가 가장 왼쪽으로 회전했을때의 각도를 0°로 설정하고 가장 오른쪽으로 회전했을 때의 각도를 θ_Hmax°로 설정하는 것을 가정하기로 한다. 이와 같을 때 수전 노브가 중앙에 위치하는 경우 수전 노브의 각도는 0.5θ_Hmax°와 같다. 즉, 수전 노브의 수평 회전각이 0°~ 90°일 때, 수전 노브가 중앙에 위치하는 경우 각도는 45°가 된다.

또한, 도 4를 참조하여 수전 노브의 수직 회전량에 대해 설명하기로 한다. 수전 노브의 수직 회전량은 수전 노브가 가장 하단에 위치할 때의 각도를 0°로 설정하고, 가장 위쪽(상단)에 위치했을 때의 각도를 θ_Vmax°로 설정하기로 한다. 예를 들어, 수전 노브의 수직 회전량은 0°~ 45°범위로 설정될 수 있다.

수전 노브의 이전 정지 위치와 현재 이동량을 기초로 정지 위치를 산출하면, 시간이 경과함에 따라 오차가 점점 더 커지는 문제가 발생한다. 따라서, 수전 제어 장치(100)는 수전 노브의 수평 회전각은 중간 각도(0.5θ_Hmax°)를 수평 기준각으로 설정하고, 수직 회전각은 수전 노브가 최하단에 위치된 상태인 0°를 수직 기준각으로 설정한 후 수전 노브가 수평 기준각과 수직 기준각에 위치하면 수전 노브의 이동량을 초기화한다. 그리고 초기화된 수전 노브의 이동량을 기초로 수전 노브의 수직 및 수평 회전량을 측정하여 수전 노브의 현재 이동량을 산출함으로써 오차를 최소화할 수 있다.

또한, 수전 제어 장치(100)는 수전 노브가 정지된 시점으로부터 일정 시간(예를 들어, 1초) 경과시점에 검출된 정지 위치를 최종 위치로 확정할 수 있다.

단계 220에서 수전 제어 장치(100)는 온수 온도, 냉수 온도, 온수와 냉수의 공급 수량을 기초로 수전 노브의 최종 위치에 해당하는 배출수의 온도와 수량을 산출한다.

예를 들어, 배출수의 온도는 수학식 4를 이용하여 산출될 수 있다.

여기서, T는 배출수의 온도를 나타내며, T_H는 온수 온도를 나타내고, T_L은 냉수 온도를 나타내며, Q_Hmax는 온수의 최대 공급 수량을 나타내고, Q_Lmax는 냉수의 최대 공급 수량을 나타내며, θ_H는 수평 회전각을 나타내고, θ_Hmax는 수전 노브의 최대 수평 회전각을 나타낸다.

온수와 냉수의 수량은 수학식 5 및 6을 이용하여 산출될 수 있다.

여기서, Q_H는 온수의 수량을 나타내며, θ_V는 수전 노브의 수직 회전각을 나타내고, θ_Vmax는 수전 노브의 최대 수직 회전각을 나타낸다.

여기서, Q_L은 냉수의 수량을 나타낸다.

수학식 5 및 수학식 6을 이용하여 온수의 수량과 냉수의 수량을 각각 산출한 후 이를 합산하여 수전 노브에서 배출되는 배출수의 수량을 최종적으로 도출할 수 있다.

단계 225에서 수전 제어 장치(100)는 산출된 배출수의 온도와 수량을 이용하여 제1 전자 밸브와 제2 전자 밸브의 개방 정도를 산출한다.

예를 들어, 제1 전자 밸브 및 제2 전자 밸브의 개방 정도는 수학식 7 및 수학식 8을 이용하여 산출될 수 있다.

여기서, O_θL은 수전 노브를 통해 배출되는 배출수의 온도가 목표 공급 온도일 때 온수의 최대 공급 수량 대비 수전 노브의 수평 회전량에 따른 제1 전자 밸브의 개방 비율을 나타낸다.

여기서, O_θL는 수전 노브를 통해 배출되는 배출수의 온도가 목표 공급 온도일 때 냉수의 최대 공급 수량 대비 수전 노브의 수평 회전량에 따른 제2 전자 밸브의 개방 비율을 나타낸다. O_θH와 O_θL은 밸브의 전면 개방시 1로 설정될 수 있다.

예를 들어, 수전 노브의 수평 회전각과 수직 회전각이 각각 30°와 20°이고, 수전 노브의 최대 수평 회전각과 최대 수직 회전각이 각각 90°와 45°이고, 온수와 냉수의 최대 공급 수량이 각각 0.0002m³/s와 0.0003m³/s이고, 온수와 냉수의 온도가 각각 40℃와 20℃이면, 온수의 수량은 0.000059m³/s이고 냉수의 수량은 0.000044m³/s로 도출될 수 있다. 이와 같은 경우, 배출수의 온도는 31.46℃이며, 배출수의 수량은 0.000103m³/s로 산출된다. 따라서, 제1 전자 밸브(130a)와 제2 전자 밸브(130b)의 개방 정도는 각각 0.295(29.5%)와 0.147(14.7%)로 산출될 수 있다.

또한, 상술한 일 예와 같은 조건에서 온수 최대 공급 온도가 45℃이고, 냉수 최대 공급 온도가 20℃인 경우, 수전 노브를 통해 배출되는 배출수 온도는 34.32℃로 산출되며, 이를 정상 상태에서의 수전 노브 회전량에 따른 배출수 목표 온도로 설정할 수 있다.

예를 들어, 수전 노브의 수평 회전각과 수직 회전각이 각각 30°와 20°이고, 수전 노브의 최대 수평 회전각과 최대 수직 회전각이 각각 90°와 45°이고, 온수와 냉수의 최대 공급 수량이 각각 0.0002m³/s와 0.0003m³/s이고, 온수와 냉수의 온도가 각각 40℃와 20℃이면, 배출수의 온도를 목표 온도인 34.32℃로 맞추기 위해서 필요한 온수의 증가량 ΔQ는 0.00001475m³/s로 도출될 수 있다. 냉수의 감소량은 온수의 증가량과 동일하므로 0.00001475m³/s가 된다. 따라서, 온수와 냉수의 수량은 각각 0.00007375m³/s 및 0.00002925m³/s로 산출될 수 있다. 이에 따라 제1 전자 밸브와 제2 전자 밸브의 개방 정도(O_H 와 O_L)는 각각 0.36875(36.875%)와 0.0975(9.75%)로 산출될 수 있다.

그러나 만일 제1 온도 센서에 의해 측정된 온수 온도가 배출수 온도 미만인 경우, 단계 530에서 수전 제어 장치(100)는 제3 온도 센서에서 측정된 온수 온도가 수전 노브의 수평 회전각에 대응하는 배출수 목표 온도가 될 때까지 히팅 부재(110)가 가동되도록 제어하고, 제1 전자 밸브(130a)는 모두 개방되도록 제어하고, 제2 전자 밸브(130b)는 폐쇄되도록 제어한다.

이상의 실시예는 수전 노브의 수직 및 수평 회전량을 기초로 배출수의 목표 온도 및 배출수의 목표 수량를 산출하는 구성을 가지고 있다. 이와 달리, 본 발명에 따른 수전 제어 장치(100)는 수전 노브 대신에 수전 노브의 수직 및 수평 회전량에 대응하는 정보를 별도의 입력장치를 통해 사용자로부터 입력받을 수 있다. 나아가, 수전 노브의 수직 및 수평 회전량에 대응하는 정보 대신에 사용자가 희망하는 배출수의 온도 및 수량을 사용자로부터 입력받을 수도 있다. 이때 별도의 입력장치는 스마트폰, 입력장치와 출력장치를 구비한 제어 패널 등이 될 수 있다. 스마트폰이 입력장치로 사용될 경우 스마트폰에는 본 발명에 따른 수전 제어 장치(100)를 제어하기 위한 앱이 설치되는 것이 바람직하다. 제어 패널의 출력장치에는 냉수 온도, 온수 온도, 냉수 수량, 온수 수량, 배출수 온도, 배출수 수량 등이 사용자의 선택 또는 설정상태에 타라 선택적으로 표시된다. 또한 제어 패널의 입력장치는 터치스크린, 음성인식장치, 버튼입력장치 등의 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 수전 제어 장치(100)는 입력장치 및 출력장치와 데이터를 송수신하기 위한 통신부를 구비하며, 블루투스 모듈, 와이파이 모듈 등을 포함한 유선 또는 무선 통신이 가능한 장치가 통신부로 채택될 수 있다.

단계 535에서 수전 제어 장치(100)는 히팅 부재(110)의 가동 이후에 제1 온도 센서(120a)에서 측정된 온수 온도가 배출수 목표 온도에 도달하는지를 판단한다.

온수 온도가 배출수 목표 온도에 도달하는 경우, 단계 540에서 수전 제어 장치(100)는 히팅 부재(110)의 가동을 중지하도록 제어한다. 이후 단계 510으로 진행한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온수와 냉수 수량 변화에 따른 제1 전자 밸브 및 제2 전자 밸브 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 이하에서는 수전 제어 장치(100)가 온수와 냉수 수량 변화를 모니터링 한 후 온수와 냉수의 수량 변화에 따라 제1 전자 밸브(130a) 및 제2 전자 밸브(130b)의 개방 정도를 제어하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

단계 610에서 수전 제어 장치(100)는 온수 및 냉수의 수량이 증가하였는지 여부를 판단한다.

만일 온수 및 냉수의 수량이 증가한 경우, 단계 615에서 수전 제어 장치(100)는 배출수 수량을 유지하도록 증가한 수량만큼 온수와 냉수의 수량을 감소시키도록 제1 전자 밸브 및 제2 전자 밸브를 제어한다.

예를 들어, 온수와 냉수의 수량이 정상 상태의 수량에 비해 각각 20%와 10% 증가하였다고 가정하면, 수전 제어 장치(100)는 온수와 냉수의 수량을 증가분인 20%와 10%만큼 감소하도록 제1 전자 밸브(130a) 및 제2 전자 밸브(130b)의 개방 정도를 조절하도록 제어할 수 있다.

그러나 만일 온수 및 냉수의 수량이 증가하지 않은 경우, 단계 620에서 수전 제어 장치(100)는 온수 및 냉수 수량이 모두 감소하였는지 여부를 판단한다.

만일 온수 및 냉수 수량이 감소하지 않은 경우, 단계 625에서 수전 제어 장치(100)는 온수 수량이 감소하였는지 여부를 판단한다.

만일 온수 수량이 감소한 경우, 단계 630에서 수전 제어 장치(100)는 온수의 수량이 감소한 만큼 냉수의 수량을 감소시키도록 제2 전자 밸브(130b)의 개방 정도를 제어할 수 있다. 수전 제어 장치(100)는 수전(3)에서 배출되는 배출수의 수량을 감소시켜 배출수 온도를 유지하도록 제2 전자 밸브(130b)의 개방 정도를 산출할 수 있다. 즉, 온수의 수량이 정상 상태의 수량에 비해 10% 감소하면, 냉수의 수량을 10% 감소시키도록 제2 전자 밸브(130b)의 개방 정도를 산출할 수 있다.

다른 예를 들어, 수전 제어 장치(100)는 수전(3)에서 배출되는 배출수의 수량을 유지하며 배출수의 온도를 유지하도록 하기 위해, 온수의 감소량만큼 냉수의 수량을 증가시키고, 히팅 부재(110)가 가동되도록 제어할 수 있다.

이때, 수전 제어 장치(100)는 온수의 감소량에 따른 히팅 부재(110)의 온수 가열 온도를 수학식 10을 이용하여 계산할 수 있다. 여기서, 온수 가열 온도는 히팅 부재(110) 내부에 위치되거나 히팅 부재(110)를 통과한 온수의 온도를 측정하는 제3 온도 센서에 의해 측정된 온도일 수 있다.

여기서, T'_H는 히팅 부재(110)에 의한 온수의 가열 온도를 나타내며, ΔQ는 온수의 감소량을 나타내며, Q_T는 수평 회전각이 θ_H°일 때 배출수의 수량을 나타내며, T_TθH는 수평 회전각이 θ_H°일 때 정상 상태에서의 배출수의 온도를 나타내고, Q_H는 정상 상태에서의 온수의 수량을 나타내며, Q_L은 정상 상태의 냉수의 수량을 나타내고, T_L은 냉수의 온도를 나타낸다.

이후, 온수의 수량이 증가하면, 수전 제어 장치(100)는 정상 상태에 도달할 때까지 수학식 10에 의해 히팅 부재(110)의 온도를 낮추면서 냉수량을 감소시키도록 제2 전자 밸브(130b)를 제어할 수 있다.

단계 625의 판단 결과 온수 수량이 감소하지 않은 경우, 단계 635에서 수전 제어 장치(100)는 냉수의 수량이 감소하였는지를 판단한다.

만일 냉수의 수량이 감소한 경우, 단계 640에서 수전 제어 장치(100)는 냉수의 수량이 감소한만큼 온수의 수량을 감소시키도록 제1 전자 밸브(130a)의 개방 정도를 제어한다.

냉수량이 감소하는 경우 히팅 부재(110)를 가동시키는 것으로는 문제를 해결할 수 없으므로, 배출수의 수량을 감소시키며 배출수 온도를 유지하도록 수전 제어 장치(100)는 제1 전자 밸브(130a)의 개방 정도를 제어할 수 있다.

예를 들어, 냉수의 수량이 정상 상태의 수량에 비해 10% 감소하면 온수의 수량도 10% 감소하도록 제1 전자 밸브(130a)의 개방 정도를 제어할 수 있다.

단계 620으로 돌아가서, 단계 620의 판단 결과 만일 온수 및 냉수 수량이 감소한 경우, 단계 645에서 수전 제어 장치(100)는 온수량의 감소비가 냉수량의 감소비보다 큰지 여부를 판단한다.

만일 온수량의 감소비가 냉수량의 감소비보다 큰 경우, 단계 630으로 진행한다. 그러나 만일 온수량의 감소비가 냉수량의 감소비보다 작은 경우, 단계 640으로 진행할 수 있다.

도 6에는 별도로 도시되어 있지 않으나, 단계 615, 단계 630 및 단계 640 이후 단계 610으로 진행하며, 온수와 냉수의 수량 변화를 지속적으로 모니터링하며 제1 전자 밸브(130a) 및 제2 전자 밸브(130b)의 개방 정도를 제어할 수 있다.

온수의 수량 및 냉수의 수량에 따른 제1 전자 밸브(130a) 및 제2 전자 밸브(130b)의 개방 정도를 도출한 방법 자체는 이미 도 2에서 설명한 바와 동일하므로 이에 대한 상세 설명이 없더라도 온수의 수량 및 냉수의 수량 변화에 따른 제1 전자 밸브(130a) 및 제2 전자 밸브(130b)의 개방 정도는 도 2에서 설명한 바와 동일한 방법으로 산출되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

한편, 이상에서 설명한 바와 같은 온수와 냉수의 수량 변화, 온수와 냉수의 수압 변화 등에 따른 밸브 제어시, 각각의 변화에 즉각적으로 대응할 경우에 지나치게 자주 밸브의 개방정도를 조절하여야 하는 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 수전 노브 회전량에 따른 배출수의 온도가 정상상태에 도달한 이후에 온수와 냉수의 온도가 변하거나 수량이 변화하더라도 그 변화에 따른 배출수의 온도가 정상상태의 배출수의 온도에 비해 사전에 정한 기준 변화량(예를 들면, ±3℃)보다 크거나 온수와 냉수의 수량 변화량이 사전에 정한 기준 변화량(예를 들면, ±10%의 수량 변화)보다 큰 경우에 한하여 밸브를 제어하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 밸브를 제어하면, 앞서 설명한 실시예에서 수전 노브의 수평 회전각과 수직 회전각이 각각 30°와 20°일 때 배출수의 온도인 31.46℃와 해당 수전 노브의 회전각에 대한 정상상태의 배출수의 온도인 34.32℃의 차이가 3℃보다 작으므로 밸브를 그대로 유지시킨다. 나아가, 온수와 냉수의 수압변화는 결과적으로 배출수의 수온에 영향을 미치므로, 온수 또는 냉수의 수압이 변할 경우에 수압 변화량에 따른 온도 변화량을 계산하여 밸브제어여부를 결정할 수 있다.

한편, 온수와 냉수의 수압 변화의 정도가 클 경우에는 배출수의 수량이 지나치게 감소하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 배출수의 수량을 수전 노브의 수평 회전각과 수직 회전각에 대응하는 목표 수량으로 유지시키기 위한 제어가 요구된다. 이를 온수와 냉수의 최대 공급 수량이 각각 0.0002m³/s와 0.0003m³/s이고, 온수와 냉수의 최대 공급 온도가 각각 45℃와 20℃인 상황을 예로 들어 설명한다. 이러한 상황에서, 현재 온수와 냉수의 수량은 최대 공급 수량만큼 공급되고 있고, 온수와 냉수의 온도 역시 최대 공급 온도만큼 공급되고 있으며, 수전 노브의 수평 회전각과 수직 회전각이 모두 45°로 설정되었다면, 배출수의 수량은 0.00025m³/s이고, 배출수의 온도는 30℃가 된다.

이와 같은 상태에서 다른 곳에서 물을 사용하게 되면 온수와 냉수의 수량이 감소하게 된다. 이때 온수와 냉수가 모두 절반보다 크게 감소하게 되면(즉, 온수와 냉수의 수량이 각각 0.0001m³/s와 0.00015m³/s 미만으로 공급되는 경우), 배출수의 수량은 목표 수량인 0.00025m³/s보다 적어지게 된다. 이 경우에는 가능한 배출수의 목표 수량에 근접하도록 제1 전자 밸브(130a) 및 제2 전자 밸브(130b)의 개방정도를 제어하되, 온수의 감소비율이 냉수의 감소비율보다 크게 되어 배출수의 목표 온도에 미치지 못하게 되는 경우에는 히터를 구동하여 배출수의 목표 온도를 맞추도록 제어한다.

이와 달리 온수와 냉수의 수량의 합이 배출수의 목표 수량보다 크거나 같은 경우에는 다음과 같이 제어한다.

온수의 수량 감소량이 냉수의 수량 감소량보다 큰 경우(예를 들면, 온수의 공급 수량은 0.00006m³/s이고, 냉수의 공급 수량은 0.0002m³/s)에는 배출수의 목표 수량을 공급할 수 있게 된다. 이 경우에는 온수와 냉수의 수량이 각각 0.00006m³/s 및 0.00019m³/s가 되도록 제1 전자 밸브(130a) 및 제2 전자 밸브(130b)의 개방정도를 제어하고, 히터를 구동하여 온수를 61.67℃로 가열하여 배출수의 온도가 목표 온도인 30℃가 되도록 제어한다. 이와 달리, 온수의 수량 감소량이 냉수의 수량 감소량보다 작은 경우(예를 들면, 온수의 공급 수량은 0.00016m³/s이고, 냉수의 공급 수량은 0.0001m³/s)에는 배출수의 목표 수량을 공급할 수 있게 된다. 그러나 배출수의 목표 수량에 맞추기 위해 온수와 냉수의 수량을 각각 0.00015m³/s 및 0.0001m³/s가 되도록 제1 전자 밸브(130a) 및 제2 전자 밸브(130b)의 개방정도를 제어하면, 배출수의 온도가 목표 온도인 30℃를 넘어서는 36.8℃가 된다. 따라서 이 경우에는 온수와 냉수가 각각 0.000067m³/s 및 0.0001m³/s가 되도록 제1 전자 밸브(130a) 및 제2 전자 밸브(130b)의 개방정도를 제어하는 것이 바람직하며, 이와 같이 제어하면 배출수의 온도는 30℃가 되고 수량은 0.000167m³/s가 된다.

한편, 본 발명에 따른 수전 제어 장치는 계절별 또는 사용자별로 배출수의 목표 온도를 다르게 설정할 수 있다. 예들 들면, 동일한 사용자가 30℃의 배출수를 여름에는 다소 뜨겁다고 느끼는 반면에 겨울에는 다소 차갑다고 느낄 수 있다. 따라서 사용자 친화적인 제어를 위해 배출수의 목표 온도를 계절에 따라 적응적으로 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수전 노브의 수평 회전량에 대한 배출수의 목표 온도를 여름에는 10% 감소시키고 겨울에는 10% 증가시킬 수 있다. 물론 이러한 제어는 계절에 대해서만 수행하지 않고 실외 온도 또는 수전이 위치한 장소의 온도에 기반하여 수행될 수 있다. 일예로, 수전이 위치한 장소의 온도가 특정한 설정온도(예를 들면, 30℃)보다 낮으면, 수전 노브의 수평 회전량에 대한 배출수의 목표 온도를 10% 증가시키고, 설정온도 이상이면 배출수의 목표 온도를 10% 증가시킬 수 있다. 이러한 제어는 별도의 입력장치를 통해 사용자로부터 수전 노브의 회전 정보를 입력받거나 배출수의 목표 온도와 수량을 직접 입력받는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 나아가, 별도의 입력장치를 통해 사용자로부터 수전 노브의 회전 정보를 입력받거나 배출수의 목표 온도와 수량을 직접 입력받는 경우에 사용자별로 배출수의 목표 온도를 다르게 설정할 수 있다. 즉, 각각의 사용자별로 선호하는 배출수의 온도와 수량을 수립하여 분석함으로써, 동일한 수전 노브의 회전량에 대한 배출수의 목표 온도와 목표 수량을 사용자별로 다르게 제어할 수 있다. 이때 입력장치가 스마트폰일 경우에는 스마트폰으로부터 사용자의 정보를 자동으로 제공받음으로써 사용자에 대한 정보를 용이하게 파악할 수 있다. 이와 달리, 제어 패널이 입력장치로 사용될 경우에는 제어 패널을 통해 사용자를 설정할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 온수관 및 냉수관에 각각 설치되어 온수와 냉수의 수압을 각각 측정하는 제1수량 측정 수단과 제2수량 측정 수단;
   상기 온수관 및 상기 냉수관에 각각 설치되어 온수와 냉수의 온도를 각각 측정하는 제1온도 측정 수단과 제2온도 측정 수단;
   상기 온수와 냉수의 토출구에 설치되는 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브;
   상기 온수관과 상기 제1전자 밸브 사이에 배치되는 히팅 부재;
   상기 히팅 부재의 온수 토출구 또는 상기 히팅 부재의 내부에 배치되며 상기 히팅 부재로부터 토출되는 온수의 온도를 측정하는 제3온도 측정 수단;
   사용자로부터 배출수의 희망 온도 및 희망 수량을 설정받는 입력수단; 및
   상기 배출수의 희망 온도를 기초로 상기 온수와 냉수의 수량 및 상기 온수와 냉수의 온도를 이용하여 상기 히팅 부재의 가동 여부 및 상기 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하는 제어기;를 포함하며,
   상기 제어기는,
   상기 배출수의 희망 온도 및 희망 수량에 대응하는 배출수의 목표 온도 및 목표 수량을 산출하고, 온수의 수량과 냉수의 수량 및 온수의 온도와 냉수의 온도를 모니터링하여 적응적으로 상기 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하되,
   (a) 상기 제1온도 측정 수단에 의해 측정된 온수 온도가 상기 배출수의 목표 온도 미만인 경우,
   (a1) 상기 제3온도 측정 수단에 의해 측정된 온수 온도가 상기 배출수의 목표 온도에 도달할 때까지 상기 히팅 부재를 가동시키고, 상기 제2전자 밸브를 폐쇄되도록 제어하되 상기 온수의 수량이 상기 배출수의 목표 수량보다 적으면 상기 제1전자 밸브를 모두 개방되도록 제어하고, 상기 온수의 수량이 상기 배출수의 목표 수량보다 크면 상기 배출수의 수량이 상기 배출수의 목표 수량과 동일하도록 상기 제1전자 밸브의 개방 정도를 제어하고,
   (a2) 상기 제1온도 측정 수단에 의해 측정된 온수 온도가 상기 배출수의 목표 온도에 도달하면, 상기 히팅 부재의 가동을 중단하고, 상기 온수와 냉수의 수량 및 상기 제1온도 측정 수단과 제2온도 측정 수단에 의해 측정된 상기 온수와 냉수의 온도를 기초로 상기 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하여 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 목표 수량 및 목표 온도가 되도록 하고,
   (b) 상기 제1온도 측정 수단에 의해 측정된 온수 온도가 상기 배출수의 목표 온도 이상인 경우,
   (b1) 상기 온수와 냉수의 수량 및 상기 온수와 냉수의 온도를 기초로 상기 제1전자 밸브 및 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하여 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 목표 수량 및 목표 온도가 되도록 하고,
   (b2) 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 목표 수량 및 목표 온도가 된 상태에서 상기 제1수량 측정 수단에 의해 측정된 온수의 수량 및 상기 제2수량 측정 수단에 의해 측정된 냉수의 수량 중 적어도 하나가 변경되면,
   (b21) 온수의 수량과 상기 냉수의 수량이 모두 증가한 경우, 온수의 수량 및 냉수의 수량을 감소시켜 상기 배출수의 수량 및 온도가 상기 배출수의 목표 수량 및 목표 온도가 되도록 상기 제1전자 밸브 및 상기 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하며,
   (b22) 온수의 수량만 감소한 경우, 온수의 감소량만큼 냉수의 수량을 증가시키도록 상기 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하고 상기 히팅 부재를 가동시켜 상기 온수의 온도를 높이도록 제어하며,
   (b23) 냉수의 수량만 감소한 경우, 감소한 냉수의 수량만큼 온수의 수량을 감소시키도록 상기 제1전자 밸브의 개방 정도를 제어하고,
   (b24) 온수와 냉수의 수량이 모두 감소한 경우, 온수와 냉수 각각의 수량 감소비가 동일하면 상기 제1전자 밸브 및 상기 제2전자 밸브의 개방 정도를 유지하고, 온수의 수량 감소비가 냉수의 수량 감소비보다 크면 냉수의 수량 감소비가 온수의 수량 감소비와 동일하게 되도록 상기 제2전자 밸브의 개방 정도를 제어하고, 냉수의 수량 감소비가 온수의 수량 감소비보다 크면 온수의 수량 감소비가 냉수의 수량 감소비와 동일하게 되도록 상기 제1전자 밸브의 개방 정도를 제어하며, 상기 (b21) 단계 내지 (b24) 단계는 온수와 냉수의 수량 변화에 의한 배출수의 온도가 사전에 설정된 기준 변화량보다 큰 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 수전 제어 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 히팅 부재는 복수 개의 히터를 구비하며, 상기 온수관의 유입지점에 인접하여 설치된 히터부터 순차적으로 가동되는 것을 특징으로 하는 수전 제어 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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