KR20060092653A

KR20060092653A - 온수기의 온도조절장치 및 온도조절방법

Info

Publication number: KR20060092653A
Application number: KR1020050013705A
Authority: KR
Inventors: 최은수; 한만호; 임유한; 김요섭
Original assignee: 최은수; 한만호; 임유한; 김요섭
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2006-08-23

Abstract

본 발명은 냉수 공급관과 온수 공급관의 물을 혼합한 혼합수를 공급하는 온수기의 온도조절장치와 온도조절방법에 관한 것이다. 본 온수기의 온도조절장치는 상기 혼합수의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 혼합수의 온도를 설정하기 위한 온도설정부와, 상기 냉수 공급관과 상기 온수 공급관에 각각 마련된 유량조절밸브와, 상기 유량조절밸브의 개폐를 조절하는 스테핑모터와, 상기 혼합수의 온도와 상기 온도설정부에 의해 설정된 혼합수의 온도가 동일해지도록 상기 스테핑모터를 제어하는 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 온수와 냉수의 혼합수를 공급하는 온수기에서 온수의 유입량을 정밀하게 조절하여 혼합수의 온도를 설정온도로 유지시킬 수 있게 된다. 또한, 현재 혼합수의 온도를 확인하면서 온도설정부에 의해 혼합수의 온도를 능동적으로 조절할 수 있게 된다.

온수기, 모터, 온도센서

Description

온수기의 온도조절장치 및 온도조절방법{Apparatus and method for adjusting temperature of water heater}

도 1은 종래의 온수기의 온도조절장치의 제어구성도,

도 2는 본 발명에 따른 온수기의 온도조절장치의 제어구성도,

도 3은 본 발명에 따른 온수기의 온도조절방법의 제어흐름도,

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

2 : 온수 발생기 3 : 온도조절기

4 : 온도센서 5 : 제어회로

6 : 구동회로 7 : 스테핑모터

8 : 온수유량 조절밸브

본 발명은 온수기의 온도조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온수의 온도를 능동적으로 조절가능한 온수기의 온도조절장치 및 온도조절방법에 관한 것이다.

일반적으로 온수 공급시스템을 가지고 있는 연소기기에는 크게 보일러와 온수기를 들 수 있다.

즉, 일반 가정이나 공공건물 등에 사용되는 보일러는 난방용이나 온수용으로 이용되고, 온수기는 냉수를 단시간 내에 소정의 온도로 가열하여 사용자가 편리하게 온수를 사용할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 보일러 및 온수기의 대부분은 기름 혹은 가스를 연료로 사용하여 버너를 통해 연소시킨 다음, 이 연소과정에서 발생하는 연소열을 이용하여 물을 가열하고, 이 가열된 물(온수)을 사용자의 필요에 따라 제공할 수 있는 시스템을 가지고 있다.

도 1은 일반적인 온수기의 구성을 개략적으로 보여주는 구성도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 온수기는 냉수를 공급할 수 있는 직수유입관(20)과, 상 기 직수유입관(20)을 통해 공급된 냉수를 가열할 수 있도록 송풍기(26)에 의해 흡입된 공기와 연료를 혼합시켜 연소시키는 버너(29)를 갖춘 열교환기(31)와, 상기 열교환기(31)에 의해 가열된 온수를 공급할 수 있는 온수공급관(24)을 기본적인 구성으로 가지고 있다.

그리고, 상기와 같은 기본적인 구성 외에도 온수기는 사용자가 원하는 온도를 조작할 수 있는 온수온도조절기(30)와, 사용자의 조작에 의해 온수온도조절기 (30)에서 입력신호가 들어오면 이에 따라 전체적인 온수기의 작동을 제어하는 메인 컨트롤러(27)가 마련되어 있다.

또한, 최근의 온수기에는 온수가 흐르는지를 감지하는 흐름스위치(21)와, 상 기 직수유입관(20)의 유량을 측정하는 유량센서(22)와, 상기 직수유입관(20)의 직수온도를 측정하는 직수온도센서(23)와, 온수공급관(24)의 온도를 측정하는 출구온도센서(25) 등이 마련되어 있다.

종래에는 상기 메인 컨트롤러(27)는 입력부(미도시)와, 이 입력부(미도시)에서 출력된 값을 비교하는 비교 연산부(미도시)와 온수기의 이상 유무 및 운전 유무를 판단하는 제어부 및 출력부(미도시)로 구성된다.

이러한 구성을 갖는 상기 메인 컨트롤러(27)는, 상기 입력부(미도시)에서 유량센서(22)와, 직수온도센서(23)와, 출구온도센서(25)의 신호 값들을 항상 입력받을 뿐만 아니라 온수온도조절기(30)와 통신하여 온수온도조절기(30)에서 입력되는 설정 온도 값이나 온수기의 작동을 제어하기 위한 신호들을 입력받는다.

이어서 상기 입력부(미도시)는 각종 센서로부터 측정된 값과 온수온도조절기(30)에서 입력된 설정온도를 정리하여 비교 연산부(미도시)로 전달하고, 이 비교 연산부(미도시)에서는 입력부에서 입력된 유량, 직수온도, 출수온도, 설정온도에 따라 필요열량을 계산하여 필요 열량과 데이터를 제어부로 전달하게 된다. 이어 상기 제어부는 비교 연산부(미도시)에서 연산된 필요 열량에 해당하는 송풍기(미도시)의 알피엠(RPM)과 가스 밸브(미도시함)의 전류값을 출력부로 보내고 출력부는 제어부에서 출력된 데이터에 따라 송풍기(미도시)의 알피엠(RPM), 및 가스밸브(미도시), 버너 등을 작동시켜 온수를 공급하고 온수온도조절기(30)에 온수기의 상태를 표시한다.

한편, 상기와 같은 구성으로 이루어진 온수기에 있어서, 사용자가 온수를 사 용하고자 하면, 먼저, 사용자가 온수온도조절기(30)를 조작하여 상기 메인 컨트롤러(27)에 입력신호를 보내고, 이 입력신호에 의해 메인 컨트롤러(27)에서 일련의 연소과정을 제어하게 된다. 이때, 상기 흐름스위치(21)에서는 온수의 흐름을 감지하게 된다. 그리고, 상기 직수온도센서(23)와 출구온도센서(25)를 통해 유입되는 냉수의 온도와 공급되는 온수의 온도를 감지함과 아울러 상기 직수유입관(20)의 유량을 측정하는 유량센서(22)에서 사용자가 사용하는 온수량을 감지하여 메인 컨트롤러(27)에 보내면, 상기 메인 컨트롤러(27)에서 필요 열량을 계산한 후, 상기 송풍기(26)의 듀티비를 제어하여 유입되는 공기압을 조절함으로써, 공급되는 가스량을 조절하여 일정한 온수온도를 유지한 채 작동하도록 제어하게 된다.

이와 같은 과정을 통해 종래의 온수기는 상기 온수온도조절기(30)에 의해 설정된 온수온도를 일정하게 유지하여 공급할 수 있었다.

그런데, 종래의 온수온도조절기는 온수의 온도를 일정하기 유지하기 위해 필요한 열량을 계산하여 가스량을 조절하였을 뿐, 온수유입양을 조절하여 온수온도를 유지하는 방법이 없었다. 또한, 가정용 온수기에서 냉온수 밸브를 능동적으로 조절이 불가능하였으며, 사용되는 온수의 온도를 알 수 없었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 온수유입량을 정밀하게 조절하여 혼합수의 온도를 설정온도로 유지시키는 온수기의 온도조절장치 및 온도 조절방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉수 공급관과 온수 공급관의 물을 혼합한 혼합수를 공급하는 온수기의 온도조절장치에 있어서, 상기 혼합수의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 혼합수의 온도를 설정하기 위한 온도설정부와, 상기 냉수 공급관과 상기 온수 공급관에 각각 마련된 유량조절밸브와, 상기 유량조절밸브의 개폐를 조절하는 스테핑모터와, 상기 혼합수의 온도와 상기 온도설정부에 의해 설정된 혼합수의 온도가 동일해지도록 상기 스테핑모터를 제어하는 제어회로를 포함하는 것에 의해 달성된다.

상기 냉수 공급관은 직수를 공급하는 공급관이고, 상기 온수 공급관은 온수가 가열되어 저장되는 탱크에 연결되는 것이 바람직하다.

상기 제어회로는 상기 온수 공급관의 개도를 조절시, 상기 혼합수의 감지온도와 상기 혼합수의 설정온도의 차에 대응하여 상기 유량조절밸브의 개도가 커지도록 상기 스테핑모터의 회전각을 제어하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 견지에 따르면, 냉수 공급관과 온수 공급관의 물을 혼합한 혼합수를 공급하는 온수기의 온도조절방법에 있어서, 제어회로가 상기 혼합수의 설정온도를 입력받는 과정과; 온도센서가 상기 혼합수의 온도를 감지하는 과정과; 상기 제어회로가 상기 혼합수의 설정온도와 상기 혼합수 감지온도가 동일하도록, 상기 냉수 공급관과 상기 온수 공급관에 각각 마련된 유량조절밸브의 개폐를 조절하는 스테핑모터를 제어하는 과정을 포함하는 것에 의해서도 달성된다.

상기 스테핑모터를 제어하는 과정은, 상기 제어회로가 상기 혼합수 감지온 도와 상기 혼합수의 설정온도의 차에 대응하여 상기 유량조절밸브의 개도가 커지도록 상기 스테핑모터의 회전각을 제어하는 과정을 포함하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 온수기의 온도조절장치의 제어구성도이다. 본 실시예에서는 냉수와 온수를 혼합한 혼합수의 온도를 정밀하게 조절하기 위해 온수의 공급량을 정밀하게 제어하여 온도를 조절하는 것으로 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 냉수발생기(1)와 온수발생기(2)의 혼합수의 온도를 감지하는 온도센서를 구비하고 혼합수의 온도를 설정하기 위한 온도설정부인 온도조절기(3)와, 온수발생기(3)에서 배출되는 온수의 양을 조절하는 온수유량 조절 밸브(8)와, 온수유량 조절 밸브(8)의 개도를 제어하는 스테핑모터(7)와, 스테핑모터(7)를 동작시키는 구동회로(6)와, 온도센서(4)에서 감지되는 혼합수의 감지온도가 혼합수의 설정 온도와 동일해지도록 구동회로를 제어하는 제어회로(5)로 구성된다.

여기서, 냉수발생기(1)는 직수를 공급하는 냉수공급관이고, 온수발생기(2)는 가열수단(미도시)에 의해 가열된 온수가 저장되는 물탱크(미도시)의 온수공급관이다. 그리고, 본 발명이 적용되는 온수기는 물탱크의 물을 순간적으로 가열하여 저장하는 저장식 순간온수기인 것이 바람직하며, 이에 따라 냉수와 온수를 혼합한 혼합수의 온도를 효율적으로 조절할 수 있게 된다.

제어 회로(6)내에 스테핑모터(7)를 구동시키기 위해 혼합수 설정 온도와 현재 감지된 온도의 차에 따른 디지털 제어 신호를 생성하여 구동회로(6)로 출력하면, 구동회로(6)에서 구동신호를 스테핑모터(7)에 출력한다. 이에 스테핑모터(7)에 서는 구동신호에 따라 스테핑모터(7)의 권선 코일에 전류가 흘러서 동작하게 된다.

구동회로(6)에는 엔코더(Encoder, 미도시)가 마련되어 엔코더에 의해 펄스신호가 출력되고, 이것을 이용해서 스테핑모터(7)가 몇 회전했는지 축이 몇 도에 위치하고 있는지를 알 수 있다.

스테핑모터(7)가 동작함에 따라 온수유량 조절 밸브(8)의 개도가 가변하여 온수의 양이 조절됨에 따라 혼합수의 온도가 조절된다. 스테핑모터(7)는 펄스로 인해 동작을 하며, 분해능(Resolution)에 따라 다르지만 예를 들어 10도인 경우, 한 개의 펄스에 10도가 회전된다. 이러한 스테핑모터(7)는 펄스에 의해 회전이 결정되므로 제어가 용이하고, 정밀하게 제어할 수 있게 된다. 스테핑모터(7)를 정밀하게 조절함에 따라 온수 유량 조절밸브(8)의 개도를 정밀하게 조절할 수 있게 되고, 혼합수의 온도를 ±1℃ 간격으로 조절할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 온수기의 온도조절방법의 제어흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 온수조절기(3)에서 혼합수의 제어온도를 설정한다(S1). 온도센서(4)에서 현재 혼합수의 온도를 감지한다(S2). 제어회로(5)에 현재 혼합수의 감지 온도가 전달된다(S3). 제어회로(5)는 설정된 제어온도와 감지된 현재 혼합수의 온도를 비교하여 온도조절이 필요한지 판단한다(S4). 판단결과 온도조절이 필요하면 제어회로(5)는 온도차에 따라 스테핑모터(7)의 구동방향을 결정하여 구동신호를 구동회로(6)에 출력한다(S5). 이어서, 구동회로(6)에 의해 스테핑모터(7)가 동작함에 따라 온수 유량조절밸브(8)의 개도가 조절된다(S6). 제어회로(5)가 현재 혼합수의 온도와 입력된 혼합수의 온도를 비교하고(S7), 상기 제어과정을 반복하여, 스테핑 모터(7)의 동작을 정밀하게 제어한다.

상술한 구성의 온도조절장치 및 온도조절방법은 가정의 욕실 샤워기, 주방, 사우나, 병원, 양식장 등의 정밀한 온수 온도 제어가 필요한 곳에 유용하게 적용할 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 사용자가 설정한 온수온도에 따라 혼합수의 온도를 조절함으로써, 사용자는 온수의 온도를 알 수 있게 되고, 능동적으로 온수의 온도를 제어할 수 있게 된다.

전술한 실시예에서는, 온수공급관의 유량제어밸브의 개도를 제어하는 것으로 서술하였으나, 냉수공급관에 마련된 유량제어밸브의 개도를 제어하여 혼합수의 온도를 조절할 수 있음을 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 온수와 냉수의 혼합수를 공급하는 온수기에서 온수의 유입량을 정밀하게 조절하여 혼합수의 온도를 설정온도로 유지시킬 수 있게 된다. 또한, 온도설정부에 의해 혼합수의 온도를 능동적으로 설정할 수 있으며 이에 따라 사용자는 현재 혼합수의 온도를 알 수 있게 된다.

Claims

냉수 공급관과 온수 공급관의 물을 혼합한 혼합수를 공급하는 온수기의 온도조절장치에 있어서,

상기 혼합수의 온도를 감지하는 온도센서와,

상기 혼합수의 온도를 설정하기 위한 온도설정부와,

상기 냉수 공급관과 상기 온수 공급관에 각각 마련된 유량조절밸브와,

상기 유량조절밸브의 개폐를 조절하는 스테핑모터와,

상기 혼합수의 온도와 상기 온도설정부에 의해 설정된 혼합수의 온도가 동일해지도록 상기 스테핑모터를 제어하는 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수기의 온도조절장치.
제1항에 있어서,

상기 냉수 공급관은 직수공급관이고, 상기 온수 공급관은 온수가 가열되어 저장되는 탱크에 연결되는 것을 특징으로 하는 온수기의 온도조절장치.
제2항에 있어서,

상기 제어회로는 상기 온수 공급관의 개도를 조절시, 상기 혼합수의 감지온도와 상기 혼합수의 설정온도의 차에 대응하여 상기 유량조절밸브의 개도가 커지도록 상기 스테핑모터의 회전각을 제어하는 것을 특징으로 하는 온수기의 온도조절장 치.
냉수 공급관과 온수 공급관의 물을 혼합한 혼합수를 공급하는 온수기의 온도조절방법에 있어서,

제어회로가 상기 혼합수의 설정온도를 입력받는 과정과;

온도센서가 상기 혼합수의 온도를 감지하는 과정과;

상기 제어회로가 상기 혼합수의 설정온도와 상기 혼합수 감지온도가 동일하도록, 상기 냉수 공급관과 상기 온수 공급관에 각각 마련된 유량조절밸브의 개폐를 조절하는 스테핑모터를 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 온수기의 온도 조절방법.
제4항에 있어서,

상기 스테핑모터를 제어하는 과정은,

상기 제어회로가 상기 혼합수 감지온도와 상기 혼합수의 설정온도의 차에 대응하여 상기 유량조절밸브의 개도가 커지도록 상기 스테핑모터의 회전각을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 온수기의 온도 조절방법.