KR20100042884A - 비데용 순간온수모듈의 온도제어시스템 및 온도제어방법 - Google Patents

비데용 순간온수모듈의 온도제어시스템 및 온도제어방법 Download PDF

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KR20100042884A
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Abstract

본 발명의 일 측면은 비데용 순간온수모듈에서 출수되는 세정수를 목표 출수온도로 유지하기 위한 온도제어시스템 및 온도제어방법에 관한 것이다.
본 발명은, 순간온수모듈에 공급된 세정수의 온도를 측정하는 온도측정센서; 상기 세정수의 유량을 측정하는 유량측정센서; 상기 온도측정센서 및 유량측정센서로부터 각각 온도신호 및 유량신호를 수신하여, 상기 순간온수모듈에서 출수되는 세정수의 기 설정된 목표 출수온도를 유지하기 위하여 상기 순간온수모듈에 구비된 히터가 세정수를 가열하는 동안 발생시켜야 할 목표 소비전력량을 연산하고, 상기 순간온수모듈에서 출수되는 세정수의 출수온도와 상기 목표 출수온도의 온도차를 연산하는 연산부; 및 상기 목표 소비전력량을 출력시키도록 상기 히터를 제어하고, 상기 온도차 연산시 온도차가 기 설정된 오차범위 이내에 있지 않은 경우에 상기 연산부로부터 제어신호를 수신하여, 목표 출수온도가 출수온도보다 크면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 총 소비전력을 보상하고, 목표 출수온도가 출수온도보다 작으면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 상기 히터의 온도 출력값을 하강시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
비데, 온수 세정기, 순간온수모듈, 온도제어, 목표 출수온도

Description

비데용 순간온수모듈의 온도제어시스템 및 온도제어방법{Temperature control system and temperature control method of hotwater heating module for bidet}
본 발명의 일 측면은 비데용 순간온수모듈의 온도제어시스템 및 온도제어방법에 관한 것으로, 특히 비데용 순간온수모듈에서 출수되는 세정수를 목표 출수온도로 유지하기 위한 온도제어시스템 및 온도제어방법에 관한 것이다.
종래의 가정용 비데는 구동방식에 따라 크게 기계식과 전자식으로 구분된다.
기계식 비데는 사용자가 직접 수동으로 조작함으로서 전력을 사용하지 않아도 되고, 구조가 단순하여 제작단가가 저렴한 방식이다. 반면에, 기계식 비데는 비데 내에서 물을 데울 수가 없어서, 온수가 항상 공급되는 곳이 아니면 구비가 불가능한 형태로서 설치 장소에 제약이 있다.
이에 반해, 최근에 널리 사용되는 전자식 비데는 제어부가 비데의 전반적인 동작을 제어하는 방식이다.
종래의 전자식 비데로 한국공고특허 제0174798호에 제시된 것과 같은 것이 있다. 이와 같은 전자식 비데는 급수 파이프로부터 냉수를 연결하여 설정된 온도로 제어부가 수량조절밸브를 제어하며, 히터가 설치된 온수저장탱크를 구비하여 이를 통해 물을 가열한다. 또한, 설정된 수량으로 제어부가 출수량을 제어하여 원하는 물의 양을 맞추어 급수펌프를 통해 물을 노즐유닛으로 배출한다.
따라서, 전자식 비데는 기계식 비데의 설치 장소에 대한 제약을 극복할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 장점에도 불구하고 전자식 비데는 순간온수모듈에서 출수되는 세정수를 목표 출수온도로 유지할 수 있도록 출수온도를 제어할 수 없고, 외부에서 발생하는 노이즈에 변화없이 출수온도를 일정하게 유지하도록 제어할 수 없다. 또한, 장시간의 사용으로 순간온수모듈의 내부에 구비된 히터의 특성이 변하더라도 원하는 온도로 출수하도록 제어할 수 없다.
본 발명의 일 측면은 비데용 순간온수모듈에서 출수되는 세정수를 목표 출수온도로 유지할 수 있도록 출수온도를 제어하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 측면은 외부에서 발생하는 노이즈에 변화없이 출수온도를 일정하게 유지하도록 제어하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면은 장시간의 사용으로 순간온수모듈의 내부에 구비된 히터의 특성이 변하더라도 원하는 온도로 출수하도록 제어하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면은, 순간온수모듈에 공급된 세정수의 온도를 측정하는 온도측정센서; 상기 세정수의 유량을 측정하는 유량측정센서; 상기 온도측정센서 및 유량측정센서로부터 각각 온도신호 및 유량신호를 수신하여, 상기 순간온수모듈에서 출수되는 세정수의 기 설정된 목표 출수온도를 유지하기 위하여 상기 순간온수모듈에 구비된 히터가 세정수를 가열하는 동안 발생시켜야 할 목표 소비전력량을 연산하고, 상기 순간온수모듈에서 출수되는 세정수의 출수온도와 상기 목표 출수온도의 온도차를 연산하는 연산부; 및 상기 목표 소비전력량을 출력시키도록 상기 히터를 제어하고, 상기 온도차 연산시 온도차가 기 설정된 오차범위 이내에 있지 않은 경우에 상기 연산부로부터 제어신호를 수신하여, 목표 출수온도가 출수온도보다 크면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 총 소비전력을 보상하고, 목표 출수 온도가 출수온도보다 작으면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 상기 히터의 온도 출력값을 하강시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비데용 순간온수모듈의 온도제어시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은, 순간온수모듈에 공급된 세정수의 온도 및 유량을 측정하는 단계; 상기 순간온수모듈에서 출수되는 세정수의 목표 출수온도를 설정하는 단계; 상기 설정된 목표 출수온도를 유지하기 위하여 상기 순간온수모듈에 구비된 히터가 세정수를 가열하는 동안 발생시켜야할 목표 소비전력량을 연산하여, 상기 히터가 목표 소비전력량을 출력시키도록 제어하는 단계; 상기 세정수가 출수될 때의 출수온도가 목표 출수온도와 기 설정된 오차범위 이내인지를 판단하는 단계; 및상기 출수온도가 목표 출수온도와 기 설정된 오차범위 이내에 있지 않은 경우에, 목표 출수온도가 출수온도보다 크면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 총 소비전력을 보상하고, 목표 출수온도가 출수온도보다 작으면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 상기 히터의 온도 출력값을 하강시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비데용 순간온수모듈의 온도제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 비데용 순간온수모듈에서 출수되는 세정수를 목표 출수온도로 유지할 수 있게 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 외부에서 발생하는 노이즈에 변화없이 출수온도를 일정하게 유지할 수 있게 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 장시간의 사용으로 순간온수모듈의 내부에 구비된 히터의 특성이 변하더라도 원하는 온도로 출수할 수 있게 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비데용 온수 세정기에 구비된 순간온수모듈의 온도제어시스템의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 국부를 세정하는 비데에 있어서 순간온수모듈(400)은 급수관(200)에 접속되고, 세정노즐(300)은 순간온수모듈(400)의 출수구(800)에 접속된다.
통수감지기는 순간온수모듈(400) 내부에 위치하여 순간온수모듈(400)의 히터(403)를 작동시키고, 급수관(200)을 통해 유입된 세정액의 흐름 즉, 통수를 감지하여 히터(403)가 구비된 열교환기(404)를 작동시켜, 순간온수모듈(400)이 온수를 공급할 수 있도록 한다. 그리고, 통수감지기는 압력스위치(401)로 이루어지며, 커넥션(405), 드레인홀(402), 온도퓨즈(TF), 테스트포인트(TP)를 포함한다.
테스트포인트(TP)는 압력스위치(401)에 의해 전원이 공급되면 전압을 상승시키고, 압력스위치(401)에 의해 전원의 공급이 끊기면 전압을 급속히 하강시킨다, 그리고, 온도퓨즈(TF)는 강한 전류가 발생할 경우에, 순간온수모듈(400)의 전류를 차단한다. 또한, 압력스위치(401)는 급수관(200)에서 유입된 세정액의 압력변화에 의하여 작동을 하고, 히터(403)가 구비된 열교환기(404)를 작동시킨다.
따라서, 급수관(200)에서 공급된 세정액은 순간온수모듈(400)을 지나면서 열교환기(404)에 의해 가열되고, 가열된 세정액은 온수관(500)을 통해 비데 사용자에게 공급된다.
드레인홀(402)은 급수관(200)과 순간온수모듈(400) 사이에 설치되어 커넥션 (405) 내부에 남아있는 압력을 제거하여 압력스위치(401)의 오작동으로 인한 순간온수모듈(400)의 오작동을 방지한다. 그리고, 커넥션(405)과 급수관(200) 내부에 남아있는 세정액도 제거하며, 제거된 세정액은 세정노즐(300)의 세척에도 사용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 급수관(200)에서 세정액이 공급된 경우에만 온수가 공급되므로, 온수를 사용하지 않는 대기시에 소비되는 전력의 낭비를 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한, 온수저장탱크를 구비하지 않아 공간확보가 용이하며, 온수저장탱크 내부에서 발생하는 세균의 번식을 막을 수 있는 이점이 있다.
급수관(200)에서 냉수관(600)이 분기되며, 분기점에 선택스위치(700)가 설치되어 냉수와 온수를 선택적으로 공급받을 수 있다. 비데는 온수관(500)과 냉수관(600)이 합류되어 세정노즐(300)로 출수되는 출수구(800)를 포함하며, 순간온수모듈(400)과 출수구(800) 사이에는 체크밸브(406)가 설치된다. 비데 사용자는 선택스위치(700)를 통해 온수와 냉수를 선택적으로 공급받을 수 있다. 체크밸브(406)는 냉수가 출수구(800)에서 세정노즐(300)로 배출되지 않고 온수관(500)으로 역류가 되어 순간온수모듈(400) 내부의 압력스위치(401)를 오작동시켜 순간온수모듈(400)이 오작동되는 것을 방지하는 이점이 있다.
아래에서는 상술한 비데용 순간온수모듈(400)에서 출수되는 세정수를 목표 출수온도로 유지할 수 있도록 출수온도를 제어하는 시스템에 대하여 살펴보기로 한다.
비데용 순간온수모듈(400)의 온도제어시스템은 온도측정센서(100), 유량측정센서(150), 연산부(900) 및 제어부(950)를 포함한다.
온도측정센서(100) 및 유량측정센서(150)는 급수관(200)과 열교환기(404) 사이에 구비되어 있는데, 온도측정센서(100)는 순간온수모듈(400)에 공급된 세정수의 온도를 측정하고, 유량측정센서(150)는 순간온수모듈(400)에 공급된 세정수의 유량을 측정한다.
연산부(900)는 온도측정센서(100) 및 유량측정센서(150)로부터 각각 온도신호 및 유량신호를 수신하여, 순간온수모듈(400)에서 출수되는 세정수의 기 설정된 목표 출수온도를 유지하기 위하여 순간온수모듈(400)에 구비된 히터(403)가 세정수를 가열하는 동안 발생시켜야 할 목표 소비전력량을 연산한다. 그리고, 연산부 (900)는 순간온수모듈(400)에서 출수되는 세정수의 출수온도와 목표 출수온도의 온도차를 연산한다.
제어부(950)는 목표 소비전력량을 출력시키도록 히터(403)를 제어하고, 세정 수의 출수온도와 목표 출수온도의 온도차 연산시 온도차가 기 설정된 오차범위 이내에 있지 않은 경우에 연산부(900)로부터 제어신호를 수신하여, 목표 출수온도와 출수온도를 비교하여 제어한다. 즉, 제어부(950)는 목표 출수온도가 출수온도보다 크면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 필요한 총 소비전력을 보상하고, 목표 출수온도가 출수온도보다 작으면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 히터(403)의 온도 출력값을 하강시킨다. 이와 같이, 제어부(950)는 목표 출수온도와 출수온도 중의 어느 온도가 더 큰지의 여부에 관계없이 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 제어할 수 있게 되는 것이다.
도 2는 본 발명의 비데용 온수 세정기에 구비된 순간온수모듈의 온도제어방법의 흐름도이다.
먼저, 온도측정센서(100)와 유량측정센서(150)가 각각 순간온수모듈(400)에 공급된 세정수의 온도 및 유량을 측정한다(S100).
이후에, 연산부(900)가 사용자로부터 목표 출수온도의 입력을 받아 순간온수모듈(400)에서 출수되는 세정수의 목표 출수온도를 설정한다(S200).
이후에, 연산부(900)가 설정된 목표 출수온도를 유지하기 위하여 순간온수모듈(400)에 구비된 히터(403)가 세정수를 가열하는 동안 발생시켜야할 목표 소비전력량을 연산하여, 히터(403)가 목표 소비전력량을 출력시키도록 제어한다(S300). 세정수를 가열하는 동안 발생시켜야할 목표 소비전력량은 수학식 1과 같이 계산된다.
Pa = H ×Q ×T
여기서, Pa : 목표 소비전력량[kWh]
H : 물의 비열[kcal/kg℃]
Q : 세정수의 유량[m3/h]
T : 목표 출수온도와 공급된 세정수의 온도의 차[℃]
본 발명의 온도제어시스템은 수학식 1에서와 같은 방법으로 예상되는 목표 소비전력량을 미리 측정할 수 있으므로, 히터(403)에 공급되는 전압이 변동되거나 순간온수모듈(400)에 공급되는 유량이 급격히 변동할 경우에도 온도변화가 거의 없게 되는 특징이 있다.
이후에, 연산부(900)가 세정수가 출수될 때의 출수온도가 목표 출수온도와 기 설정된 오차범위 이내인지를 판단한다(S410).
이후에, 출수온도가 목표 출수온도와 기 설정된 오차범위 이내에 있지 않은 경우에, 제어부(950)는 목표 출수온도가 출수온도보다 크면(S420) 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 필요한 총 소비전력을 보상하고(S431), 목표 출수온도가 출수온도보다 작으면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 히터(403)의 온도 출력값을 하강시킨다(S432). 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 하기 위해 필요한 총 소비전력은 수학식 2와 같이 계산된다.
Figure 112008072368727-PAT00001
여기서, P : 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 하기 위해 필요한 총 소비전력
Pa : 목표 소비전력량[kWh]
Ta : 목표온도[℃]
Ti : 공급된 세정수의 온도[℃]
To : 출수온도[℃]
본 발명의 온도제어시스템은 수학식 2에서와 같은 계산방법으로 목표 소비전력량을 구함으로써, 히터(403)의 특성변화나 외부의 노이즈에 관계없이 순간온수모듈(400)로부터 출수되는 세정수의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 특징이 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기 술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비데용 온수 세정기에 구비된 순간온수모듈의 온도제어시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 비데용 온수 세정기에 구비된 순간온수모듈의 온도제어방법의 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 온도측정센서 150 : 유량측정센서
200 : 급수관 300 : 세정노즐
400 : 순간온수모듈 401 : 압력스위치
402 : 드레인 홀 403 : 히터
404 : 열교환기 405 : 커넥션
406 : 체크밸브 500 : 온수관
600 : 냉수관 700 : 선택스위치
800 : 출수구 900 : 연산부
950 : 제어부 PS : 압력스위치
TF : 온도퓨즈 TP : 테스트 포인트

Claims (2)

  1. 순간온수모듈에 공급된 세정수의 온도를 측정하는 온도측정센서;
    상기 세정수의 유량을 측정하는 유량측정센서;
    상기 온도측정센서 및 유량측정센서로부터 각각 온도신호 및 유량신호를 수신하여, 상기 순간온수모듈에서 출수되는 세정수의 기 설정된 목표 출수온도를 유지하기 위하여 상기 순간온수모듈에 구비된 히터가 세정수를 가열하는 동안 발생시켜야 할 목표 소비전력량을 연산하고, 상기 순간온수모듈에서 출수되는 세정수의 출수온도와 상기 목표 출수온도의 온도차를 연산하는 연산부; 및
    상기 목표 소비전력량을 출력시키도록 상기 히터를 제어하고, 상기 온도차 연산시 온도차가 기 설정된 오차범위 이내에 있지 않은 경우에 상기 연산부로부터 제어신호를 수신하여, 목표 출수온도가 출수온도보다 크면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 총 소비전력을 보상하고, 목표 출수온도가 출수온도보다 작으면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 상기 히터의 온도 출력값을 하강시키는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비데용 순간온수모듈의 온도제어시스템.
  2. 순간온수모듈에 공급된 세정수의 온도 및 유량을 측정하는 단계;
    상기 순간온수모듈에서 출수되는 세정수의 목표 출수온도를 설정하는 단계;
    상기 설정된 목표 출수온도를 유지하기 위하여 상기 순간온수모듈에 구비된 히터가 세정수를 가열하는 동안 발생시켜야할 목표 소비전력량을 연산하여, 상기 히터가 목표 소비전력량을 출력시키도록 제어하는 단계;
    상기 세정수가 출수될 때의 출수온도가 목표 출수온도와 기 설정된 오차범위 이내인지를 판단하는 단계; 및
    상기 출수온도가 목표 출수온도와 기 설정된 오차범위 이내에 있지 않은 경우에, 목표 출수온도가 출수온도보다 크면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 총 소비전력을 보상하고, 목표 출수온도가 출수온도보다 작으면 출수온도가 목표 출수온도와 같아지도록 상기 히터의 온도 출력값을 하강시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비데용 순간온수모듈의 온도제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140061157A (ko) * 2012-11-13 2014-05-21 코웨이 주식회사 비데의 고장검사방법, 비데의 예상 사용전력량 계산 방법 및 이를 이용하는 비데
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KR20220142071A (ko) 2021-04-14 2022-10-21 주식회사 인터텍 비데의 사용 온도 제어방법

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