KR20180106205A

KR20180106205A - 순간 온수기 제조 방법

Info

Publication number: KR20180106205A
Application number: KR1020170033989A
Authority: KR
Inventors: 김도현
Original assignee: 에스케이매직 주식회사
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2018-10-01
Also published as: KR102278541B1

Abstract

본 발명은 순간 온수기 제조 시 초기 설정 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 순간 온수기 제조 방법은 물을 가열하기 위한 히터 및 상기 히터의 작동을 제어하는 제어부로 이루어지는 순간 온수기 제조 방법에 있어서, 100% 미만의 특정한 듀티비로 히터를 가동하는 가동 단계, 상기 히터에 인가된 전압과 그 출력을 측정하는 측정 단계, 상기 측정 단계에서 측정된 전압과 출력을 미리 정해진 룩업 테이블과 비교하여, 상기 히터의 최대 출력을 구하는 계산 단계 및 상기 계산 단계에서 구해진 최대 출력을 제어부에 입력함으로써, 상기 제어부가 상기 최대 출력에 반비례하는 듀티비로 상기 히터를 가동하도록 하기 위한 입력 단계를 포함할 수 있다.

Description

순간 온수기 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING INSTANT WATER HEATER}

본 발명은 순간 온수기 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 순간 온수기 제조 시 초기 설정 방법에 관한 것이다.

흔히 정수기나 온수기 등에서 물을 가열하기 위한 방법으로 이른바 저탕식과 순간 가열식이 있다. 최근에는 에너지 절약과 위생을 위해 순간 가열식을 더 많이 사용하고 있다. 이러한 순간 가열식은 사용자가 원하는 만큼의 물이 배출될 때 히터를 거쳐 지나가도록 함으로써, 그 물이 순간적으로 가열되어 배출되는 방식으로 이루어진다.

그러나 이때 온수기에 장착될 각 히터의 최대 출력은 서로 다를 수 있다. 어떤 히터는 최대 출력이 상대적으로 더 클 수도 있고, 어떤 히터는 최대 출력이 상대적으로 더 작을 수도 있다. 이 경우 모든 히터를 동일한 듀티비로 가동한다면, 각 온수기에서 가열된 물의 온도가 서로 달라지는 문제가 있다.

이를 방지하기 위해 온수기에서 가열된 물의 온도를 측정하여, 그 온도가 기준 온도보다 높으면 히터의 듀티비를 내리고, 그 온도가 기준 온도보다 낮으면 히터의 듀티비를 올리는 등의 방식으로 편차를 보정하는 방안이 제안된 바 있다.

하지만 이에 의하면 일단 물이 가열된 이후에 보정이 수행되기 때문에, 물이 수초 이내에 순간적으로 가열되는 순간 가열식 온수기에서는 물의 온도를 정확하게 제어하는 데에 한계가 있다.

상기 문제를 해결하기 위해 본 발명은 제조 시 물의 온도를 정확하게 제어하도록 설정할 수 있는 순간 온수기 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 순간 온수기 제조 방법은 물을 가열하기 위한 히터 및 상기 히터의 작동을 제어하는 제어부로 이루어지는 순간 온수기 제조 방법에 있어서, 100% 미만의 특정한 듀티비로 히터를 가동하는 가동 단계, 상기 히터에 인가된 전압과 그 출력을 측정하는 측정 단계, 상기 측정 단계에서 측정된 전압과 출력을 미리 정해진 룩업 테이블과 비교하여, 상기 히터의 최대 출력을 구하는 계산 단계 및 상기 계산 단계에서 구해진 최대 출력을 제어부에 입력함으로써, 상기 제어부가 상기 최대 출력에 반비례하는 듀티비로 상기 히터를 가동하도록 하기 위한 입력 단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 가동 단계에서, 상기 히터는 물이 지나가는 유로 상에 배치될 수 있다.

또한 상기 가동 단계에서, 상기 듀티비는 물이 끓지 않도록 할 수 있는 값으로 정해질 수 있다.

또한 상기 가동 단계에서, 상기 유로로 유입되는 물의 온도 또는 유량 중 적어도 어느 하나가 일정하게 유지될 수 있다.

또한 상기 측정 단계는 상기 가동 단계가 시작되고 미리 정해진 시간이 경과한 이후에 진행될 수 있다.

또한 상기 측정 단계에서, 상기 전압과 상기 출력을 복수 번 측정하고, 상기 측정 단계에서 측정된 복수의 전압과 출력의 평균을 각각 계산하는 단계를 더 포함하여, 상기 계산 단계에서, 상기 전압과 출력의 평균을 미리 정해진 룩업 테이블과 비교할 수 있다.

본 발명에 따른 순간 온수기 제조 방법은 순간 온수기를 제조할 때, 히터의 최대 출력을 구하여 제어부가 그 최대 출력에 반비례하는 듀티비로 히터를 가동하도록 함으로써, 각 히터의 최대 출력이 서로 다르더라도 각 순간 온수기에서 가열된 물의 온도를 모두 동일하게 만들어 낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 순간 온수기 제조 방법에서 순간 온수기의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 순간 온수기 제조 방법의 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 순간 온수기 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.

먼저 순간 온수기(10)에 대해 간략하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 순간 온수기 제조 방법에서 순간 온수기(10)의 구성도로서, 일부 구성 요소만 개략적으로 도시한 것이다. 그러나 통상의 기술자라면 공지된 순간 온수기의 구성에 기초하여 하기 설명을 통해 본 순간 온수기(10)를 명확하게 이해하고 용이하게 재현할 수 있을 것이다.

도 1을 참조하면 순간 온수기(10)는 유로(11), 히터(12) 및 제어부(13)로 이루어진다.

유로(11)는 물이 지나가기 위한 경로이다. 일반적으로 유로(11)의 일단은 저수조와 같은 수원(水源)에 연결되고, 그 타단은 외부로 이어진다. 따라서 상기 수원의 물은 유로(11)를 통해 외부로 배출되어 사용자에게 공급된다.

유로(11)로 유입되는 물의 온도나 유량 등은 순간 온수기(10)의 개별적인 설계 조건이나 사용 조건에 따라 달라질 수 있다.

히터(12)는 유로(11) 상에 설치되어 발열한다.

히터(12)는 전기 저항에 따른 줄 열에 의해 발열할 수 있다. 예컨대 히터(12)는 세라믹 히터 등일 수 있다.

이로써 히터(12)가 발열하면 상기 수원의 물은 유로(11)를 통해 외부로 배출되면서 히터(12)에 의해 순간적으로 가열된다.

이때 일반적으로 히터(12)의 전기 저항이 높을수록 물은 그 히터(12)에 의해 상대적으로 더 고온으로 가열된다. 반대로 히터(12)의 전기 저항이 낮을수록 물이 그 히터(12)에 의해 상대적으로 더 저온으로 가열된다.

제어부(13)는 히터(12)의 작동을 제어하는 역할을 한다. 즉 제어부(13)는 히터(12)를 선택적으로 가동하거나 중단할 수 있다.

또한 제어부(13)는 특정한 듀티비로 히터(12)를 가동함으로써, 물이 원하는 온도로 적절하게 가열되도록 할 수도 있다.

이때 일반적으로 제어부(13)가 히터(12)를 더 큰 듀티비로 가동할수록 물은 상대적으로 더 고온으로 가열된다. 반대로 제어부(13)가 히터(12)를 더 작은 듀티비로 가동할수록 물이 상대적으로 더 저온으로 가열된다.

한편 복수 개의 히터(12)가 있을 때, 각 히터(12)의 전기 저항은 서로 다를 수 있다. 어떤 히터(12)는 전기 저항이 더 클 수도 있고, 어떤 히터(12)는 전기 저항이 더 작을 수도 있다.

따라서 순간 온수기(10)를 제조할 때, 제어부(13)가 모든 히터(12)를 동일한 듀티비로만 가동하도록 설정된다면, 각 순간 온수기(10)에서 가열된 물의 온도가 서로 달라질 것이다. 즉 전기 저항이 큰 히터(12)가 장착된 순간 온수기(10)에서 가열된 물의 온도는 더 높을 것이고, 전기 저항이 작은 히터(12)가 장착된 순간 온수기(10)에서 가열된 물의 온도는 더 낮을 것이다. 이에 물의 온도를 정확하게 제어할 수 없게 되고 제품의 신뢰도가 저하될 수 있는 문제가 있다.

이를 방지하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 순간 온수기 제조 방법은 순간 온수기(10)를 제조할 때, 히터(12)의 최대 출력을 구하여 제어부(13)가 그 최대 출력에 반비례하는 듀티비로 히터(12)를 가동하도록 한다.

보다 구체적으로 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 순간 온수기 제조 방법의 흐름도이다.

도 2를 더 참조하면 순간 온수기 제조 방법은 히터 가동 단계(S11), 전압 및 출력 측정 단계(S12), 최대 출력 계산 단계(S13) 및 최대 출력 입력 단계(S14)를 포함한다.

먼저 히터 가동 단계(S11)에서는 히터(12)를 물이 지나가는 유로 상에 배치하여 가동한다.

여기서 상기 유로는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 순간 온수기(10)의 유로(11)에 대응되는 일종의 시험 장치로서, 상기 유로로 유입되는 물의 온도나 유량은 순간 온수기(10)의 실제 사용 조건에서 그 유로(11)로 유입되는 물의 온도나 유량과 동일한 환경으로 조성된다. 즉 순간 온수기(10)의 실제 사용 조건에서 그 유로(11)로 유입되는 물의 온도가 약 20℃이고 유량은 약 30㎖/s로 가정된다면, 히터 가동 단계(S11)에서 히터(12)도 약 20℃의 물이 약 30㎖/s로 지나가는 상기 유로 상에 배치된다.

특히 이때 100% 미만의 특정한 듀티비로 히터(12)를 가동한다. 예를 들어 약 50% 내외의 듀티비로 히터(12)를 가동할 수 있다.

후술할 바와 같이 전압 및 출력 측정 단계(S12)에서 전압과 출력을 측정할 때, 그 측정의 정확도를 보다 높이기 위해 전압 및 출력 측정 단계(S12)는 히터 가동 단계(S11)가 시작되고 어느 정도 시간이 경과하여 히터(12)가 정상 상태에 도달한 이후에 진행된다. 그런데 만약 100%의 듀티비로 히터(12)를 가동한다면, 히터(12)가 정상 상태에 도달하기 이전에 물이 끓을 수도 있다. 그러면 그 측정의 정확도가 오히려 떨어질 수 있기 때문에, 그 물이 끓지 않도록 보장할 수 있는 듀티비로 히터(12)를 가동하는 것이다.

전압 및 출력 측정 단계(S12)에서는 히터(12)에 인가된 전압과 그 출력을 측정한다.

이때 그 측정의 정확도를 더 높이기 위해 상기 유로로 유입되는 물의 온도나 유량이 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.

다음으로 최대 출력 계산 단계(S13)에서는 전압 및 출력 측정 단계(S12)에서 측정된 전압과 출력을 미리 정해진 룩업 테이블과 비교하여, 히터(12)를 100%의 듀티비로 가동할 때 히터(12)의 출력, 즉 히터(12)의 최대 출력을 구한다.

상기 룩업 테이블은 아래 표 1과 같은 형태로 구성될 수 있다. 단 각 칸에 해당하는 값은 히터(12)의 개별적인 설계 조건이나 사용 조건에 따라 얼마든지 달라질 수 있으므로, 구체적으로 특정하여 나타내지는 않았다.

인가 전압	2800W		2900W		3000W		3100W		비고
인가 전압	최소	최대	최소	최대	최소	최대	최소	최대
215V
216V
217V
218V
219V
220V		·	‥	…	1475W	1525W	…	‥
221V
222V
223V
224V
225V

상기 룩업 테이블을 참조하면 예를 들어 약 50%의 듀티비로 히터(12)를 가동할 때, 히터(12)에 인가된 전압이 약 220V로 측정되고, 그 출력이 약 1475W 내지 약 1525W로 측정되었다면, 그 히터(12)를 100%의 듀티비로 가동할 때 히터(12)의 출력은 약 3000W로 구해진다.

한편 히터(12)의 최대 출력을 더욱 정확하게 구하기 위해 전압 및 출력 측정 단계(S12)에서 전압과 출력을 각각 복수 번 측정할 수 있다. 이 경우 복수의 전압과 출력의 평균을 각각 계산하여, 그 평균을 상기 룩업 테이블과 비교할 수도 있다.

다음으로 최대 출력 입력 단계(S14)에서는 최대 출력 계산 단계(S13)에서 구한 히터(12)의 최대 출력을 제어부(13)에 입력한다. 그러면 제어부(13)는 히터(12)의 최대 출력에 반비례하는 적절한 듀티비를 연산하여, 그 듀티비로 히터(12)를 가동할 것이다.

예를 들어 사용자가 약 90℃의 물을 원한다고 가상해 보기로 한다. 또한 예를 들어 상기 수원의 물이 유로(11)를 통해 배출되면서 약 90℃로 가열되기 위한 히터(12)의 출력은 약 2000W라고 가정해 본다. 이때 히터(12)의 최대 출력이 약 3000W로 구해졌다면, 제어부(13)는 약 66.7%의 듀티비로 히터(12)를 가동할 것이다(2000/3000×100≒66.7). 만약 히터(12)의 최대 출력이 약 2800W로 구해졌다면, 제어부(13)는 그보다 큰 약 71.4%의 듀티비로 히터(12)를 가동할 것이다(2000/2800×100≒71.4).

이에 의하면 제어부(13)가 히터(12)의 최대 출력에 따라 서로 다른 듀티비로 히터(12)를 가동할 수 있게 된다. 따라서 복수 개의 히터(12)가 있을 때, 각 히터(12)의 전기 저항이 서로 다르더라도 각 순간 온수기(10)에서 가열된 물의 온도를 모두 동일하게 만들어 낼 수 있다.

물론 이처럼 제어부(13)에 히터(12)의 최대 출력만 입력하면 제어부(13)가 자동으로 적절한 듀티비를 연산하여 그 듀티비로 히터(12)를 가동하도록 설계될 수도 있고, 히터(12)의 최대 출력에 기초한 듀티비를 별도로 계산하여 제어부(13)에 그 듀티비를 직접 입력할 수도 있을 것이다.

나아가 이로써 조립된 순간 온수기(10)를 다시 실제 사용 조건에서 작동하여, 히터(12)의 출력이 원하는 출력으로 측정되는지, 또는 물이 원하는 온도로 가열되는지 여부를 시험할 수도 있다(S21). 앞서 언급한 예시의 경우라면, 히터(12)의 출력이 2000W로 측정되는지, 또는 물이 90℃로 가열되는지 여부를 시험하게 될 것이다.

이에 히터(12)의 출력이 원하는 출력으로 측정되었다면, 또는 물이 원하는 온도로 가열되었다면, 최종적으로 그 순간 온수기(10)가 양품인 것으로 판별할 수 있다(S22).

한편 이러한 순간 온수기 제조 방법을 수행하기 위해 계측기, PLC(Power Line Communication) 및 컴퓨터가 서로 통신 가능하게 구비될 수 있다. 이 경우 상기 계측기로 히터(12)에 인가된 전압과 그 출력을 측정하여 상기 PLC를 통해 상기 컴퓨터로 전송하면, 상기 컴퓨터에서 히터(12)의 최대 출력을 구하여 제어부(13)에 입력하는 방식으로 상술한 단계들이 자동화될 수 있다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하지 않는다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 기재된 사항에 의해 정해진다. 한편 통상의 기술자라면 본 발명의 기술적 사상을 다양하게 개량하거나 변경할 수 있을 것이다. 이러한 개량이나 변경은 통상의 기술자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims

물을 가열하기 위한 히터 및 상기 히터의 작동을 제어하는 제어부로 이루어지는 순간 온수기 제조 방법에 있어서,
100% 미만의 특정한 듀티비로 히터를 가동하는 가동 단계,
상기 히터에 인가된 전압과 그 출력을 측정하는 측정 단계,
상기 측정 단계에서 측정된 전압과 출력을 미리 정해진 룩업 테이블과 비교하여, 상기 히터의 최대 출력을 구하는 계산 단계 및
상기 계산 단계에서 구해진 최대 출력을 제어부에 입력함으로써, 상기 제어부가 상기 최대 출력에 반비례하는 듀티비로 상기 히터를 가동하도록 하기 위한 입력 단계를 포함하는 순간 온수기 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 가동 단계에서, 상기 히터는 물이 지나가는 유로 상에 배치되는 순간 온수기 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 가동 단계에서, 상기 듀티비는 물이 끓지 않도록 할 수 있는 값으로 정해지는 순간 온수기 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 가동 단계에서, 상기 유로로 유입되는 물의 온도 또는 유량 중 적어도 어느 하나가 일정하게 유지되는 순간 온수기 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 측정 단계는 상기 가동 단계가 시작되고 미리 정해진 시간이 경과한 이후에 진행되는 순간 온수기 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 측정 단계에서, 상기 전압과 상기 출력을 복수 번 측정하고,
상기 측정 단계에서 측정된 복수의 전압과 출력의 평균을 각각 계산하는 단계를 더 포함하여,
상기 계산 단계에서, 상기 전압과 출력의 평균을 미리 정해진 룩업 테이블과 비교하는 순간 온수기 제조 방법.