KR20130129402A - 이중 수조를 갖는 온수 기반 음료 준비용 가전기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온수를 기반으로 한 음료를 준비하기 위한 가전기기에 관한 것으로서, 상기 가전기기는 외부공기 중으로 개방된 메인 수조(2); 메인 수조(2)로부터 중력에 의해 물을 공급받는 보일링 챔버(11)를 포함하는 보일러(3); 상기 보일링 챔버(11)에 의해 온수를 공급받도록 보일링 챔버(11)에 연결된 온수 공급용 헤드(4)를 포함하고; 상기 가전기기는: 한편으로는 연결부(S31)를 통하여 메인 수조(2)에 의해 중력에 의해 물을 공급받고, 다른 한편으로는 보일링 챔버(11)로 중력에 의해 물을 공급하도록, 메인 수조(2)와 보일링 챔버(11) 사이에 삽입되어 있고, 공기 배출용 도관(31)에 의해 메인 수조(2)와는 별개로 외부공기 중으로 직접 연결되고, 보일링 챔버(11)의 용적 이상의 용적을 갖는 중간 저수조(5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하고; 온수 공급용 헤드(4)는 중간 저수조(5)에 연결되어 있는 미온수 배출용 도관(40)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 수조를 갖는 온수 기반 음료 준비용 가전기기{DOUBLE-RESERVOIR HOUSEHOLD APPLIANCE FOR PREPARING HOT-WATER-BASED DRINKS}

본 발명은 일반적으로 온수를 준비하기 위한 보일러를 포함하는 가전기기에 관한 것으로서 특히 온수를 기반으로 한 음료의 준비를 위한 가전기기에 관한 것이다.

문헌 EP0988820에는 가열 소자를 수용하는 바닥부를 구비한 보일링 챔버를 포함하는 가전기기를 위한 실린더가열기(bouilleur) 유형의 보일러를 구현하는 것이 공지되어 있다. 보일링 챔버는 귀환방지 밸브를 포함하는 도관을 통하여 수조에 연결된 입구를 갖는 물 유입관을 포함한다. 보일링 챔버는 보일링 챔버의 바닥부 근방에 배치되는 단부를 갖는 하부 및 챔버 외부로 드러나는 상부를 포함하는 가열된 물의 배출용 상승 관을 포함한다. 배출용 관은 수직이고, 보일링 챔버 내에서 상기 챔버의 천장 근방에 개방부를 갖는다. 그러한 보일러는 제작상에 있어 경제적으로 장점을 갖는데, 이는 챔버의 물공급이 수조로부터 중력에 의해 이루어지며 펌프를 필요로 하지 않기 때문이다. 그러나 그러한 보일러는 다수의 단점을 갖는다.

우선, 바닥부의 면적이 제한되어 강력한 가열 소자를 설치하기 위한 물과의 충분한 교환 면적을 허용하지 않는다. 그러므로, 가열속도가 느려서 온수가 흘러나올 때까지 걸리는 시간이 길고 각각의 보일링 사이클에서 생성되는 온수의 양이 상대적으로 적다.

나아가, 각 보일링 사이클에서 생성된 온수는 보일링 챔버의 외부로 분출되고 수조의 급작스런 흡입이 일어난다. 그러한 급작스런 흡입은 수조의 출구에서 소용돌이를 일으킬 수 있고 이는 수조 내의 수위가 높지 않을 때 공기의 흡입을 유발할 수 있다.

그러한 공기의 흡입은 불쾌한 소리를 생성하고 온수의 생산 감소를 유발한다.

게다가, 온수의 배수 사이클의 초기에, 관의 상부에 위치한 물은 차갑고, 기기에 의해 생성된 물을 수용하는 용기 내에서 혼합되어 전체 수온을 감소시킨다.

한편, 보일러의 가열 소자는 열적 관성(thermal inertia)이 크므로, 사이클 도중에 가열을 중단할 경우, 온수가 천천히 계속 흘러나와서 그 온수를 수용하는 용기가 흘러 넘치거나, 용기를 치웠을 때 온수 배출구의 하부에 위치한 표면을 적실 수 있다.

본 발명의 제1 목적은, 중력의 효과와 끓는 물의 분출로 유발된 감압효과가 결합한 효과로 인한 수조 배수 시의 공기흡입위험을 감소시키고 나아가 그 위험을 제거하는 가전기기를 제안하는 것이다.

그러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 외부공기에 개방된 메인 수조, 메인 수조로부터 중력에 의해 물을 공급받는 보일링 챔버를 포함하는 보일러, 및 상기 보일링 챔버에 의해 온수를 공급받도록 보일링 챔버에 연결된 온수공급용 헤드를 포함하는, 온수 기반 음료를 준비하기 위한 가전기기에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 가전기기는 중간 저수조를 더 포함하고, 그 중간 저수조는, 메인 수조와 보일링 챔버 사이에 삽입되어, 한편으로는 연결부를 통하여 메인 수조로부터 중력에 의해 물을 공급받고, 다른 한편으로는 보일링 챔버에 중력에 의해 물을 공급하며, 공기 배출용 도관에 의해 메인 수조와는 독립적으로 직접 외부공기와 연결되고, 보일링 챔버의 용적 이상의 용적을 갖는다.

보일러의 메인 수조와 보일링 챔버 사이에 전술한 바와 같은 중간 저수조를 설치함으로써, 끓는 물의 분출 효과에 의해 보일링 챔버가 급작스럽게 채워질 때 물과 함께 공기가 흡입되는 것을 피할 수 있게 한다. 바람직하게는, 높이와 동일한 폭을 갖는, 나아가 높이보다 큰 폭을 갖는 메인 수조에 비해, 중간 저수조는 폭보다 큰 높이를 갖게 되도록, 중간 저수조는 메인 수조의 용적보다 작은 용적을 가질 것이다. 그 외에, 중력을 이용하여 보일링 챔버에 물을 공급함으로써, 펌프 유형의 비용이 드는 부품의 사용을 피할 수 있게 하고 단순하고 경제적인 디자인을 가질 수 있게 한다. 동력 부품을 포함하는 펌프 또는 전자밸브 유형의 전자부품이 없음으로써 매우 신뢰할 만한 보일러를 획득할 수 있다.

끓는 물의 급격한 분출로 야기된 흡입 효과로 공기를 흡입할 수 있는 소용돌이의 출현 위험을 최대한 감소시키는 것을 목적으로 하는 본 발명의 특성에 따르면, 중간 저수조의 최대 통과 단면의 최대 크기는, 보일링 챔버의 입구와 메인 수조가 비어있을 때의 중간 저수조의 최대 충전 높이 사이를 측정한 수위보다 작다.

본 발명에 따르면, 중간 저수조는 다양한 형태를 가질 수 있으며 특히 평행육면체 형태 또는 직사각형 수직 횡단면 형태를 가질 수 있다. 본 발명에 따르면, 중간 저수조는 또한 메인 수조를 보일링 챔버로 연결하는 관 또는 배관을 국지적으로 증가시킴으로써 형성될 수 있다. 따라서, 중간 저수조는 원형 또는 원반형의 내부 횡단면을 가질 수 있을 것이다. 중간 저수조는 원형의 최대 통과 단면을 가질 것이고, 그 최대 통과 단면이 보일링 챔버의 입구와 메인 수조가 비어있을 때의 중간 저수조의 최대 충전 높이 사이에서 측정된 수위보다 작은 지름을 가질 수 있는 본 발명에 따른다. 그 특성은, 중간 저수조의 높이가 폭의 넓이보다 큰 형태를 가짐을 의미하는데, 이는 공기의 흡입을 감소시킨다.

본 발명의 다른 목적은, 보일링 챔버를 공급용 헤드에 연결하는 배관들 내에 가열 사이클의 개시 전에 들어있던 미온수 또는 냉수, 즉 보일링 챔버에서 나온 물보다 차가운 물이 공급용 헤드 위치에서 끓는 물과 혼합되어, 공급된 물의 온도가 현저히 감소하는 것을 피하고자 하는 것이다.

그 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예의 형태에 따른 가전기기의 공급용 헤드는 중간 저수조에 연결된 미온수 배출용 도관을 포함한다. 그러한 미온수 배출용 도관은 공급용 헤드의 출구에서 제공된 온수와 혼합되기 전에 그 미온수를 수거할 수 있게 한다. 나아가, 중간 저수조 내의 미온수의 재순환은 그 중간 저수조 내에 들어있는 물을 재가열할 수 있게 하고, 따라서 보일러 내의 보일링 사이클의 지속시간을 단축할 수 있게 한다. 그러므로 미온수의 재순환은 본 발명에 따른 가전기기의 에너지 효율을 증가시킬 수 있게 한다. 미온수의 배출용 도관은 또한 공급용 헤드 내에 축적될 수 있는 응집수를 수거할 수 있게 한다.

도관의 미온수의 흡입을 수조 내의 냉수에 비하여 우선시하기 위하여, 수증기 응집에 의해 야기된 감압 효과하에서 보일링 챔버가 충전될 때, 공기 배출용 도관은 메인 수조에 대한 중간 저수조의 연결부의 최소 단면을 초과할 수 있는 최소 통과 단면을 갖는다. 따라서, 미온수의 배출용 도관 내에서의 유체압력 감소는 중간 저수조가 메인 수조에 연결된 위치에서의 감소보다 작을 것이다.

그 실시 형태의 변형예에 따르면, 보일링 챔버는 상승 배관에 의해 공급용 헤드에 연결된 출구를 포함하고, 그 상승 배관은 상승 배관 내에 보일링 이전에 원래 들어 있던 미온수와 챔버에서 나온 그보다 뜨거운 물과의 분리 수단들을 포함하고, 분리 수단들은 배출용 도관 내의 미온수를 배출하도록 구성되어 있다.

그 변형예의 특성에 따르면, 보일러는, 보일링 챔버의 바닥부 근방에 배치된 하단부 및 보일링 챔버의 출구에 연결된 상단부를 갖는 가열된 물의 배출용 상승 관을 보일링 챔버 내에 포함하고, 분리 수단들은 배출용 도관 내의 미온수를 배출하도록 구성되었다.

실제로, 작동시에, 상승 관 내에 들어있는 물은 챔버의 수직 벽과 상승 관의 외부 사이에 들어있는 물보다 덜 신속하게 가열된다. 따라서, 배출시에 상승 관 내에 들어있는 물은 보일링에 이르지 않는다. 그 물의 분량을 챔버에 들어있는 보일링에 이른 물의 분량과 분리함으로써, 그 장치는 공급용 헤드의 위치에서 보일링 온도에 근접한 온수를 얻을 수 있게 한다.

본 발명에 따르면 분리 수단들은 적절한 모든 방법으로 구현될 수 있다. 분리 수단들은, 예를 들어, 상승 배관 종단부에, 공급용 헤드의 분리 챔버 내에 출구 마우스(mouth)를 포함하고, 출구 마우스의 하부에 위치한 측면 출구에 의해 미온수 배출용 도관에 연결되는 수직 배관을 포함할 수 있다. 그와 같이 구현된 분리 수단들의 효율성은, 보일링 챔버 내에서 물의 가열 초기에서 보일링이 시작될 때까지, 물이 상승 배관 내에서 천천히 순환하기 시작하고, 그 결과 수직 배관 위치에서 출구 마우스에 이르기에 충분한 유속과 유량을 갖지 않게 될 것이고, 따라서 측면 출구를 통하여 자연적으로 흐르게 될 것이라는 사실에 있다. 반면에, 물이 보일링 챔버의 내부에서 현저하게 보일링할 때, 상승 도관 내에서 물의 유속은, 출구 마우스 밖으로 분출되어 측면 출구를 통하여 거의 흐르지 않도록, 나아가 전혀 흐르지 않도록 충분하다. 게다가, 분리 수단들은 또한 가열 수단들의 열적 관성 때문에 보일러의 전기 공급이 중단된 후 상승 도관을 통하여 계속 흐를 수 있는 물을 수거할 수 있게 한다.

물의 유량이 충분하고 보일링 챔버 내에서 현저한 보일링에 해당할 때, 출구 마우스에 의한 물의 배출을 우선시하기 위하여, 출구 마우스의 통과 단면은 측면 출구의 통과 단면을 초과한다. 본 발명의 그러한 구성은 분리 수단들의 효율성에 기여한다.

본 발명의 본 실시 형태의 다른 특성에 따르면, 미온수 배출용 도관은 공기 배출용 도관으로 통하고, 상기 공기 배출용 도관은 중간 저수조에 대한 미온수 배출용 도관의 연결을 보장한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 신속하게 상당 분량의 온수를 생성할 수 있게 하는 보일러를 포함하며 구현하기에 매우 단순하고 경제적인 디자인을 갖는 가전기기를 제안하고자 함이다. 본 발명은 또한 신뢰할 수 있고 안전하게 작동하는 보일러를 갖는 가전기기를 제안하는 것을 목적으로 한다.

그 목적을 달성하기 위하여, 그리고 본 발명에 부합되는 가전기기의 실시 형태에 따라, 보일러의 보일링 챔버는 바닥부, 수직 벽 및 가열 수단들을 포함하고, 수직 벽의 면적은 챔버 바닥부의 면적보다 크고 가열 수단들은 수직 벽 상에 부가된 저항기로 형성된다. 그러한 보일러 내에서는, 가열 수단들과 물 사이의 교환 면적이 크며, 온수를 신속하게 다량으로 생성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 가열 수단들은 모든 적절한 방법으로 구현될 수 있으며 예를 들어 보일러 수직 벽의 둘레로 그 벽에 대향하는 저항기 가열 소자 코일에 의해 구현될 수 있다. 그 실시 형태의 변형예에 따르면, 가열 수단들은 수직 벽의 외부 면 상에 스크린인쇄된 저항기를 포함한다. 그러한 스크린인쇄된 저항기는 열적 관성이 적은 가열 수단들을 획득할 수 있게 하며, 따라서 보일러의 매우 신속한 예열을 가능하게 한다. 나아가, 한 사이클 중에 스크린인쇄된 저항기의 전기공급이 중단될 경우, 온수의 생성은 즉시 중단된다. 스크린인쇄에 의한 저항기를 설치함으로써 수직 벽 표면상에 저항을 균일하게 분포시킬 수 있게 하고, 따라서 과열 지점들을 방지한다.

나아가, 폭보다 더 높은 길쭉한 형태의 수직 보일링 챔버를 구현함으로써, 공급용 헤드의 위치에서 연속적 유동에 근접한 유동을 유발하는 연속적인 온수의 소규모 일제투하(salvo)가 일어날 수 있게 한다.

본 발명의 한 특성에 따르면, 보일러는 보일링 챔버의 입구에 보일링 챔버를 향한 물의 통과 방향으로 향하도록 설정된 적어도 하나의 귀환방지 밸브를 포함한다. 그러한 배치는 보일러를 신속하게 채우기 위하여 충분히 큰 입구 단면 또는 공급 단면을 가지면서 효율성이 큰, 중력에 의해 물을 공급받는 매우 경제적인 보일러를 획득할 수 있게 한다.

본 발명의 다른 특성에 따르면, 보일링 챔버는 출구, 보일링 챔버의 바닥부 근방에 배치된 하단부 및 보일링 챔버의 출구에 연결된 상단부를 갖는 가열된 물의 배출용 상승 관을 포함하고, 그 상승 관은 보일링 챔버의 출구 근방에 보일링 챔버 내로 통하는 개구부를 갖는다. 그 특성은, 챔버의 수직 벽 상에 가열 수단들이 부가되어 있는 보일링 챔버의 길쭉한 수직 형태와 결합하였을 때, 보일링의 초기에 수직 벽의 내부 면 상에 수증기를 생성할 수 있게 한다. 그 경우 생성된 수증기는 챔버의 중앙을 향하여 물을 밀어내고, 그 결과 상승 관을 통한 배출을 용이하게 한다. 따라서 상승 관은 유리하게는 보일링 챔버의 중앙에 배치될 수 있을 것이다. 보일링 챔버의 천장부 근방에서 상승 관 내에 설치된 개방부의 존재는 보일링 챔버가 채워질 때 보일링 챔버와 상승 관 내에 들어있던 공기의 적어도 일부를 배출할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다. 그 개방부는 또한 보일링 챔버의 가열 초기에 보일링 챔버의 나머지를 향하여 상승 관 내에 들어있는 물의 대류 순환을 가능하게 한다.

본 발명의 또 다른 특성에 따르면, 보일러는 보일링 챔버의 출구에 보일링 챔버의 외부로의 물의 배출 방향으로 향하도록 설정된 적어도 하나의 귀환 방지 밸브를 포함한다. 보일링 챔버 출구의 그 귀환 방지 밸브는 가전기기의 작동을 더욱더 최적화할 수 있게 한다. 실제로, 상승 관을 통하여 챔버 내에 들어있던 가열된 물이 배출된 후, 챔버 내에 감압이 일어난다. 그러면 챔버 출구 상의 귀환방지 밸브는 폐쇄되고 물공급용 귀환 방지 밸브에 의해서만 매우 신속하게 물이 채워진다. 따라서, 보일러에 물을 채울 때 가열 소자들의 전원을 차단하지 않고 온수 생성 사이클을 연속시킬 수 있다. 그러한 장치는 연속적인 전원 공급-중단 사이클과 연관된 규범적인 문제들을 피할 수 있게 한다.

본 발명에 따르면 가열 수단들을 지니고 있는 수직 관은, 바람직하게는, 금속으로 구현되고 특히 바람직하게는 스테인리스강으로 구현된다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 가전기기의 공급용 헤드는 물과 수증기를 분리하는 챔버를 포함한다. 그러한 장치는 물의 분출을 제한하여 온수의 배출구에서 조용히 흐를 수 있게 하고, 도관을 통하여 수증기가 배출됨으로써 사용자가 물이 확실히 보일링에 이르렀음을 시각적으로 확인할 수 있게 한다.

유리하게는, 분리용 챔버의 출구는 온수의 유속을 감소시키기 위하여 규모가 결정되고, 그 결과 분리용 챔버는 버퍼 수조의 역할을 한다. 그러한 장치는 연속적 흐름을 획득할 수 있게 하고 특히 본 발명에 따른 가전기기가 보일링 온도에 근접한 온도에서 온수를 신속하게 다량으로 생성해야 하는 온수용 급수기를 형성할 때 유리하다.

물론, 본 발명의 실시예의 여러 다른 특성들과 변형예 및 실시 형태들은 서로 상충 되지 않는 한 여러 조합에 따라 서로 결합 될 수 있다.

한편, 본 발명의 여러 다른 특성들은 본 발명에 따른 가전기기의 실시예의 한정적이지 않은 형태들을 도시하는 도면들을 참조하여 첨부된 상세한 설명을 통하여 개시된다.

도 1은 온수 급수기를 형성하는 본 발명에 따른 가전기기의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 가전기기를 형성하는 온수 생성용 조립체, 즉, 보일러, 메인 수조 및 중간 저수조의 개략적 조감도.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 기기의 보일러의 가열 수단들의 평면 전개도.
도 4는 본 발명에 따른 가전기기의 온수 생성용 조립체의 다른 실시 형태의 개략적 단면도.

본 발명에 따른 가전기기는 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같은 온수 급수기를 구성할 수 있다. 그 실시예에 따르면, 그 가전기기는 속이 빈 본체(1)를 포함하며, 그 본체의 내부에 적어도 일부분에, 도 2에 단독으로 도시된 온수 생성용 조립체(E)가 배치된다. 온수 생성용 조립체(E)는 외부공기 중으로 개방되고 도 1에 파선으로 도시된 찻잔 또는 머그잔 등의 용기(R)에 온수를 여러 번 채우기에 충분한 물의 분량을 포함하도록 마련된 메인 수조(2)를 포함한다. 온수 생성용 조립체(E)는 메인 수조(2)로부터 중력에 의해 물을 공급받고 용기(R)가 그 하부에 위치되는 온수 공급용 헤드(4)에 온수를 제공하는 보일러(3)를 포함한다. 온수 생성용 조립체(E)는 그 외에 메인 수조(2)와 보일러(3) 사이에 삽입된 중간 저수조(5)를 더 포함한다.

도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 보일러(2)는 여기서는 수직 축에 대한 회전 원통형 금속관에 의해 형성된 외곽 수직 벽(10)을 포함한다. 외곽 수직 벽(10)은 보일링 챔버(11)의 경계를 한정하고 중간 저수조(5)에 연결된 하부 마개(12)의 위치에서 막히게 된다. 그에 따라 하부 마개(12)는 중간 저수조(5)의 내부와 연통하고 보일링 챔버(11) 내로는 2개의 입구(14, 15)에 의해 연통하는 공급용 배수로(13)를 포함한다.

수직 벽(10)은 수직 벽(10)의 외부에 스크린인쇄되고 보일링 챔버(11) 내에 위치한 물을 가열하도록 마련된 저항기(21)를 포함하는 가열 수단들(20)을 구비하고 있다. 도 3은 가열 수단들(20)과 평면으로 전개된 수직 벽(10)을 도시한다. 스크린인쇄된 저항기(21)는 여기서 하부지점(B)과 상부지점(H) 사이의 수직 벽(10)의 높이의 일부분 상으로 전개되는 스크린인쇄된 2개의 트랙의 형태로 구현된다. 스크린인쇄된 트랙들은 전기 절연된 기판 상에, 예를 들어 수직 벽(10)의 외부면 상에 부착된 에나멜을 입힌 물질 층 위에 배치된다. 스크린 인쇄된 트랙들은 도면에 도시되지 않은 제어 수단들 및 공급 수단들에 연결하는 단자들을 갖는다. 제어 수단들은 특히 온도조절기(thermostat) 유형의 열 조절 수단들 또는 수직 벽(10)의 온도가 공칭 온도를 초과할 때 전원을 차단하는 전자카드에 연계된 온도 센서(CTN) 및 이상 과열의 경우 전원을 차단하는 퓨즈 유형의 열 안전수단들을 포함한다.

수직 벽(10)은 챔버(11) 내에서 생성된 온수의 배출을 위한 출구(23)를 포함하는 상부 마개(22)에 의해 상단부의 위치에서 막혀 있다. 출구(23)는 또한 온수의 추진기 역할을 하는 수증기의 배출을 허용한다.

보일러(3)는 챔버(11)의 내부에 가열된 물의 배출용 상승 관(24)을 포함한다. 상승 관(24)의 상단부는 출구(23)와 배열되고 상승 관(24)의 하단부는 챔버(11)의 기저부에 위치하여 여기서는 하부 마개(12)의 내부로 연장되고 그에 따라 관(24)의 하단부를 보일링 챔버(11)에 연결하는 적어도 하나의 배수로를 갖는다. 도시된 실시예에 따르면 그 관(24)은 보일링 챔버(11)의 천장부를 형성하는 상부 마개(22)에 맞물려 있다. 상승 관(24)은 천장부의 근방에 위치하고 상승 관(24)의 내부와 보일링 챔버(11) 사이의 통로를 이루는 개구부(26)를 포함한다.

하부 마개(12)와 상부 마개(22)는 보일링 챔버가 수직 벽(10)에 의해 경계가 한정되는 총 용적보다 적은 용량 또는 용적을 갖도록, 수직 벽(10)에 의해 경계가 한정되는 용적의 내부를 차지하도록 형성되어 있다. 도시된 실시예에 따르면, 하부 마개(12) 및 상부 마개(22)는, 하부지점(B)을 통과하는 하부 수평면(Pb)과 상부지점(H)을 통과하는 상부 수평면(Ph) 사이에 포함되는 보일링 챔버(11) 부분의 용적이 수직 벽에 의해 경계가 한정되는 총 용적의 90% 이하이도록 형성된다.

보일링 챔버(11)는 중간 저수조(5)를 통하여 메인 수조(2)로부터 중력에 의해 물을 공급받는다. 따라서 메인 수조(2)의 최저 지점은 가열 수단들(20)의 상부에, 더욱 특별하게는 평면(Ph) 상부에 위치한다.

하부 마개(12) 내에 설치된 입구들(14, 15)은 중간 저수조(5)로부터 보일링 챔버(11)로 향하는 물의 순환방향으로 향하도록 설정된 귀환방지 볼 밸브(27, 28)와 각각 연계되고 보일링 챔버(11)에서 중간 저수조(5)를 향한 모든 역방향 유체 순환을 방지하도록 마련되었다.

상부 마개(22) 내에 설치된 출구(23)는 또한 보일링 챔버(11)로부터 온수 공급용 헤드(4)를 향한 물 및/또는 수증기의 순환 방향으로 향하도록 설정된 귀환방지 볼 밸브(29)와 연계되고, 보일링 챔버(11)를 향한 모든 역방향 유체 순환을 방지하도록 마련되었다.

출구(23)는 보일링 챔버(11)를 온수 공급용 헤드(4)에 연결하는 상승 배관(30)에 의해 연장된다.

본 발명에 따른 가전기기는 하기와 같은 방법으로 실시된다.

우선, 메인 수조(2)가, 사용자가 생성하기 원하는 충분한 분량의 물로, 바람직하게는 메인 수조(2)의 최대 충전 높이(M)까지의 분량의 물로 사용자에 의해 채워진다. 그에 따라, 물은 중간 저수조(5) 내로 흐르게 될 것이고 그 후 귀환방지 밸브(27, 28)를 통과하여 입구(14, 15)를 통해 챔버(11) 내로 투입될 것이다. 물은 중력에 의해 보일링 챔버(11)의 내부로 올라가고 상승 관(24) 내로 유입된다. 물은 전진하면서 개구부(26)를 통해, 이어서 상부 마개(22) 내에 설치된 출구(23)를 통해 챔버(11) 내에 들어있던 공기를 제거하고 수조(2) 내의 수위가 상기 상승 배관(30) 내의 수위와 균형을 이룰 때까지 상승 배관(30)을 채울 것이다.

사용자는 예를 들어 2000W 내지 3000W 사이에 포함되는 가열 전력을 제공하도록 스크린인쇄된 저항기(21)의 전력 공급을 명령한다. 챔버(11) 내에 들어있는 물은 끓게 되고 수증기가 수직 벽(10)의 내부 면 상에 발생하기 시작한다. 관(24)의 개방부(26)는, 그곳에서 배출될 가능성 있는 수증기의 양을 제한하면서 대류에 의한 물의 순환을 허용하도록 크기가 결정된다. 따라서, 대부분의 수증기는 보일링 챔버(11) 내에서 귀환 방지 밸브(29)를 통해 상승 배관(30) 내로 통과하기 위하여 상승 관(24) 안에서 출구(23)를 향하여 온수를 밀어내는 압력을 생성한다.

모든 온수가 챔버(11) 밖으로 방출된 후, 그에 따라 챔버(11) 내의 잔류 수증기는 차가운 부분 위에서 급속히 응집되고, 귀환방지 밸브(29)를 폐쇄하는 감압을 일으키며 귀환방지 밸브(27, 28)를 통하여 공급용 배수로(13)의 물을 강력하게 흡입한다.

중간 저수조(5)가 없는 경우, 감압에 의해 야기된 강력한 흡입으로 인하여, 메인 수조(2) 내부의 수위가 낮을 때, 메인 수조(2)가 보일링 챔버(11)를 완전히 채우기에 충분한 물을 보유하고 있어도 공기를 흡입할 수 있을 소용돌이를 상기 메인 수조(2) 내에 일으킬 것이다. 흡입된 공기는 보일링 챔버 내에 있는 물의 양을 그만큼 감소시키고 보일러의 효율성을 감소시킬 것이다.

따라서 중간 저수조(5)를 구현함으로써, 메인 수조(2)가 보일링 챔버를 완전히 채우기에 충분한 물을 여전히 보유하면서 부적절한 공기의 흡입은 피하게 한다. 잔류 수증기의 응집에 의해 유도된 흡입의 효과로 보일링 챔버(11)의 신속한 충전을 가능하게 하도록, 중간 저수조(5)는 보일링 챔버(11)의 용적을 초과하거나 그 용적과 동일한 용적을 갖고 메인 수조(2)와는 독립적으로 외부공기 중으로 직접 연결된다. 도시된 실시예에 따르면, 그러한 외부공기와의 연결은 메인 수조(2)의 최대 충전 수위(M)보다 높게 위치한 상부 개방부(32)를 갖는 공기 배출용 도관(31)에 의해 보장된다. 도시된 실시예에 따르면 공기흡입방지 효과를 더욱 양호하게 보장하기 위하여, 중간 저수조(5)는 최대 크기(D)가, 보일링 챔버(11)의 입구와 메인 수조(2)가 비어있을 때의 중간 저수조(5)의 최대 충전 수위 사이에서 측정한 수위(h)보다 작은 최대 통과 단면을 갖는다. 중간 저수조(5)가 회전 원통 형태를 갖는 경우 최대 크기(D)는 중간 저수조(5)의 최대 통과 단면의 지름에 해당한다.

감압에 의해 유도된 보일링 챔버(11)의 충전은 매우 신속하여, 과열의 위험 없이 각각의 충전 과정 동안 저항기(21)의 전력공급을 유지할 수 있다. 따라서, 온수 생성의 사이클은 사용자가 용기(R)에서 원하는 분량의 온수를 수거할 때까지 연속될 수 있다. 그 경우 사용자는 도시되지 않은 제어용 부품을 이용하여 스크린인쇄된 저항기(21)의 전원을 차단한다.

메인 수조(2)의 최초 충전시에, 그 메인 수조에 부어진 물이 배관(30) 내에서 메인 수조(2) 내의 수위와 동일한 수위에 도달할 때까지 사이클의 전 과정에 걸쳐 분배된다고 상술하였다. 그런데, 출구(23)의 상부에서 배관(30) 내에 위치한 물은 보일러(3)의 외부에 있고 따라서 그 보일러에 의해 가열되지 않는다. 그러므로 수증기의 효과로 물이 방출될 때, 보일링 챔버에서 나온 온수가 그때까지 배관(30)에 들어 있던 미지근한, 심지어 차가운 물과 혼합될 위험이 있고, 이는 공급용 헤드 위치로 공급된 물의 온도를 감소시키는 효과를 가져올 것이다.

그러한 결함을 피하기 위하여, 가전기기는 도시된 실시형태에 따라 보일링 이전에 애초에 상승 배관(30) 내에 들어 있던, 나아가 상승 관(24) 내에 들어 있던 미온수를 분리하는 수단들(35)을 포함한다.

분리 수단들(35)은 상승 배관(30)의 종단부에, 온수 공급용 헤드(4)의 분리 챔버(38) 내로 개방되는 출구 마우스(mouth)(37)를 갖고 있는 수직 배수로(36)를 포함한다. 수직 배수로(36)는 마우스(37)의 높이보다 낮은 높이에 위치한 측면 출구(39)를 통하여 미온수 배출용 도관(40)에 의해 공기 배출용 도관(31)에 연결된다. 도시된 실시예에 따르면, 미온수 배출용 도관(40)은 공기 배출용 도관(31)을 향하여 경사진 배수로의 형태를 취한다. 따라서 미온수는 중간 저수조(5)를 향하여 재순환될 것이다. 공기 배출용 도관(31)의 미온수의 흡입을 수조(2)의 냉수의 흡입에 비하여 더 우선시하기 위하여, 공기 배출용 도관(31)의 최소 통과 단면(S31)은 중간 저수조(5)의 메인 수조(2)에 대한 최소 연결 단면(S2)보다 크다.

따라서, 각각의 가열 사이클에서, 특히 제1 사이클에서, 보일링이 개시됨으로써 생성된 압력이 상승 관(5)과 배관(30) 내에 들어 있는 물을 상부를 향하여 천천히 밀어낸다. 물의 유속이 느리므로, 물은 자연적으로 측면 출구(39)를 통하여, 미온수를 중간 저수조(5) 내로 귀환시키기 위해 공기 배출용 도관(31) 안으로 유도하는 미온수 배출용 도관(40) 안으로 흐른다. 보일링에 이를 때 챔버(11) 내에서 수증기의 급격한 유입에 의해 생성된 압력은, 이하 상술할 바와 같이 온수와 수증기의 분리를 보장하는 챔버(38) 내로 마우스(37)를 통해 물이 분출되기에 충분한 유속으로 챔버(11) 내에 잔류하는 물을 상승 관(24) 및 배관(30) 내에서 추진하는 정도이다.

분리 챔버(38) 내로 분출된 물줄기와 수증기는 둥글려진 형태의 천장부(41)에 의해 분리용 챔버(38) 바닥부(42)를 향하여 방향설정된다. 바닥부(42)는 마우스(37)의 통과 단면보다 작은 통과 단면을 갖는 물 공급용 오리피스(43)를 향하여 경사져 있다. 따라서 바닥부(42) 위치에서 수거된 온수는 마우스(37)를 통한 배출 시의 물의 유속보다 느린 유속으로 공급용 오리피스(43)를 통하여 흐를 것이고, 그 결과 온수 공급용 헤드(4) 내에 물의 일시적 축적이 있게 될 것이다. 그러한 물의 일시적 축적으로써 사용자는 온수가 연속적으로 생성된다는 인상을 갖게 될 것이다. 이를 위하여, 공급용 오리피스(43)의 단면은 온수 공급용 헤드(4)를 비워내는 지속 시간이 보일링 챔버(11)의 가열-보일링-비움-채움 사이클의 지속시간보다 약간 짧거나 그 시간과 동일하도록 선택될 수 있을 것이다.

한편, 온수 공급용 헤드(4)는 공급용 헤드의 상부에서 개방되고 물 공급용 오리피스(43)의 근방으로 통하는 수증기 배출용 도관(44)을 포함한다. 천장부(41)는 하부를 향하여 연장되고 수증기 배출용 도관(44) 내로 물이 분출되는 것을 방지하도록 마련된 에지(45)를 포함한다. 따라서, 기기의 작동시에 온수 공급용 헤드(4) 내에 축적된 수증기는 공급용 오리피스(43)의 근방에 위치한 도관(44)의 출구를 통해 배출되어 상기 오리피스(43)를 통해 흐르는 물의 뜨거운 특성을 사용자에게 보장해준다.

도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 중간 저수조(5)는 메인 수조(2) 하부에 위치한 버퍼 수조에 의해 형성된다. 그러나, 도 4가 도시하는 바와 같이, 중간 저수조(5)는 보일링 챔버(11)에 대한 메인 수조(2)의 연결용 배관들에 의해 결정될 수 있다. 그 연결용 배관들은 그 경우 보일링 챔버(11)의 용적을 초과하거나 그와 동일한 물의 용량을 포함하도록 크기가 결정된다.

도 4의 실시예에 따르면, 기기는 90℃를 초과하는 온도에서, 온수 공급용 출구(43) 하부에 배치된 약 25cl의 용기 내에 포함될 수 있도록 예정된 분량의 온수를 제공한다.

챔버(11)는 7cl 내지 10cl 사이에 포함되는 용적을 갖는다. 따라서 보일러(3)는 용기(R)를 채우기 위하여 3회의 온수의 생성 사이클을 제공해야 할 것이다. 스크린 인쇄된 저항기는, 1회의 온수 생성 사이클을 실행하는 시간이 10초 미만이 되도록, 240V에서 2500W 내지 3000W 사이에 포함되는 전력을 갖도록 선택될 것이다. 따라서 1잔의 온수를 제공하는 총 시간이 30초 미만일 것이다.

물론, 첨부된 청구범위 내에서 본 발명에 따른 가전기기에 대하여 다양한 다른 변형을 가할 수 있다.

Claims (14)

1. 온수를 기반으로 하는 음료를 준비하기 위한 가전기기로서,
   외부공기에 개방된 메인 수조(2),
   상기 메인 수조(2)로부터 중력에 의해 물을 공급받는 보일링 챔버(11)를 포함하는 보일러(3),
   상기 보일링 챔버(11)에 연결되어 상기 보일링 챔버(11)로부터 온수를 공급받는 온수 공급용 헤드(4)를 포함하는 가전기기에 있어서,
   한편으로는 연결부(S31)를 통하여 상기 메인 수조(2)로부터 중력에 의해 물을 공급받고, 다른 한편으로는 상기 보일링 챔버(11)에 중력에 의해 물을 공급하도록, 상기 메인 수조(2)와 상기 보일링 챔버(11) 사이에 삽입되어 있고,
   상기 메인 수조(2)와는 독립적으로 공기 배출용 도관(31)에 의해 직접적으로 외부공기에 연결되고,
   상기 보일링 챔버(11)의 용적 이상의 용적을 갖는
   중간 저수조(5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 온수 공급용 헤드(4)는 상기 중간 저수조(5)에 연결된 미온수 배출용 도관(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
2. 제1항에 있어서, 상기 중간 저수조(5)는, 상기 보일링 챔버(11)의 입구와 상기 메인 수조(2)가 비어있을 때의 상기 중간 저수조(5)의 최대 충전 높이 사이에서 측정한 수위(h)보다 작은 최대 크기(D)를 갖는 최대 통과 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 가전기기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중간 저수조(5)는, 상기 보일링 챔버(11)의 입구와 상기 메인 수조(2)가 비어있을 때의 상기 중간 저수조(5)의 최대 충전 높이 사이에서 측정한 수위(h)보다 작은 지름(D)을 갖는 원형의 최대 통과 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 가전기기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 배출용 도관(31)은 상기 중간 저수조(5)를 상기 메인 수조(2)에 연결하는 최소 단면(S2)을 초과하는 최소 통과 단면(S31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
5. 제4항에 있어서, 상기 보일링 챔버(11)는 상승 배관(30)을 거쳐 상기 온수 공급용 헤드(4)에 연결된 출구(23)를 포함하고, 상기 상승 배관은, 보일링되기 전에 상기 상승 배관(30) 내에 초기에 들어 있던 미온수와 상기 보일링 챔버(11)로부터 나온 그보다 뜨거운 온수와의 분리 수단들(35)을 포함하고, 상기 분리 수단들(35)은 상기 배출용 도관(40) 내로 미온수를 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가전기기.
6. 제5항에 있어서, 상기 분리 수단들(35)은 상기 상승 배관(30)의 종단부에, 상기 온수 공급용 헤드(4)의 분리용 챔버(38) 내에서 출구 마우스(37)를 가지며 상기 출구 마우스(37)의 하부에 위치한 측면 출구(39)에 의해 상기 미온수 배출용 도관(40)에 연결된 수직 배수로(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
7. 제6항에 있어서, 상기 출구 마우스(37)의 통과 단면은 상기 측면 출구(39)의 통과 단면보다 큰 것을 특징으로 하는 가전기기.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미온수 배출용 도관(40)은 상기 공기 배출용 도관(31)으로 통하고, 상기 공기 배출용 도관(31)은 상기 미온수 배출용 도관(40)을 상기 중간 저수조(5)에 연결하는 것을 보장하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보일링 챔버(11)는 바닥부, 수직 벽(10) 및 가열 수단들(20)을 포함하고, 상기 수직 벽(10)의 표면적은 상기 챔버의 바닥부의 표면적보다 크고, 상기 가열 수단들(20)은 상기 수직 벽(10) 위에 부착된 전기 저항(21)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 가전기기.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보일러(3)는 상기 보일링 챔버(11)로 향하는 물의 통과 방향으로 향하도록 설정된 적어도 하나의 귀환방지 밸브(27)를 상기 보일링 챔버의 입구에서 포함하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보일링 챔버(11)는 출구(23), 및 상기 보일링 챔버의 바닥부 근방에 배치된 하단부를 가지며 상기 보일링 챔버의 출구(23)에 연결된 상단부를 갖는 가열된 물의 배출용 상승 관(24)을 포함하고, 상기 상승 관(24)은 상기 보일링 챔버의 출구(23) 근방에 상기 보일링 챔버(11) 내로 통하는 개방부(26)를 갖는 것을 특징으로 하는 가전기기.
12. 제6항과 제7항 중 어느 한 항 및 제10항에 있어서, 상기 분리 수단들(35)은 상기 배출용 도관(40)에 의해 보일링 전에 상기 상승 관(24) 내에 초기에 들어있던 미온수를 배출하는 것을 보장하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가전기기.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보일러(3)는 상기 보일링 챔버의 출구에 상기 보일링 챔버(11) 밖으로의 물의 배출 방향으로 향하도록 설정된 적어도 하나의 귀환방지 밸브(29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온수 공급용 헤드(4)는 물과 수증기의 분리용 챔버(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가전기기.

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