KR20180119250A - 수처리 장치용 온수생성모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 수처리 장치용 온수생성모듈은, 내부에 적어도 하나의 열선이 배치된 중공관 형상의 세라믹히터와, 상기 세라믹히터의 외측을 감싸도록 마련되는 하우징과, 적어도 일부가 상기 세라믹히터의 외주면을 나선형(spiral)으로 감싸도록 상기 하우징 내부에 마련되어, 상기 하우징 내부로 유입된 원수를 상기 세라믹히터와 접촉시켜 온수로 가열시킨 뒤 상기 하우징의 외부로 배출하는 가열유로를 포함하여 구성된다.

Description

수처리 장치용 온수생성모듈{hot water creation module for water treatment apparatus}
본 발명은 수처리 장치용 온수생성모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 정수기는 필터나 멤브레인(membrane) 등에 의해 원수를 정수하여 저장용기에 저장하고, 이와 같이 정수되어 저장용기에 저장된 물을 취수하여 안심하고 사용할 수 있도록 이루어진 장치이다.
상세히, 다양한 온도의 물을 공급하기 위한 정수기로는 상온수(정수)와 냉수를 취수할 수 있는 정수기와, 정수, 냉수 및 온수를 취수할 수 잇는 냉온 정수기가 있다.
이중 냉온 정수기는 다수의 필터로 구성된 필터 유닛을 통과시켜 정수한 물을 냉각수단으로 냉각시켜 저장용기에 보관하거나 또는 가열수단으로 가열하여 저장용기에 보관하였다가 사용자의 요구가 있을 때 냉수 또는 온수를 제공한다,
이와 같이 일반적인 냉온 정수기는 냉수와 온수를 보관하기 위해 별도의 저장용기가 구비된다.
예를 들어, 한국공개특허 제10-2011-0008627호에는 냉정수기에 대해 개시하고 있는 바, 이 냉정수기에는 유입되는 원수를 필터링하는 필터부에서 필터링된 정수를 저장하는 정수 탱크와, 상기 정수 탱크와 연결관으로 연결되어 상기 연결관을 통해 상기 정수 탱크와의 자연 수압차에 의해 상기 정수 탱크로부터 정수를 공급받는 냉수 탱크가 구비된다.
또한, 한국공개특허 제10-2013-0141200호에는 온수를 빠른 시간 내에 토출할 수 있는 냉온 정수기 또는 냉온 수기에 대해 개시하고 있는 바, 이 냉온 정수기 또는 냉온 수기에는 내부에 물을 저장할 수 있고, 천장부가 상기 물의 표면과 미리 정해진 경사를 이루고 있으며, 상기 천장부 중 가장 높은 곳에 에어 벤트가 형성된 온수 탱크가 구비된다.
그런데, 이와 같은 종래의 냉온 정수기는 필연적으로 냉수와 온수를 저장하기 위한 저장용기 즉, 냉수 탱크와 온수 탱크를 사용하므로 전체적으로 부피가 커지는 문제점이 발생한다.
또한, 냉수 탱크와 온수 탱크의 사용으로 인해 펌프와 수위조절센서 등을 구비하므로 비용 증가가 원인이 되고, 온수를 제공하기 위해서는 항상 높은 온도의 고온수 상태를 유지해야 하기 때문에 불필요한 에너지(전력)가 낭비되는 문제점이 있었다.
도 1은 종래 세라믹 히터를 구비한 온수 가열장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 온수 가열장치(1)는 정수기, 비데 등과 같은 각종 수처리 장치에 적용되는 것으로, 하우징(10)과, 하우징(10) 내부에 장착되는 세라믹히터(20)와, 세라믹히터(20)를 하우징에 고정하는 고정부재(30)를 포함하여 이루어진다.
이때, 하우징(10)과 세라믹히터(20)는 원통형으로 형성되며, 통상적으로는 동축상에 배치된다.
또한, 입수구(40)는 상기 세라믹히터(20)와 연통되게 형성되고, 출수구(50)는 상기 하우징(10)과 연통되게 형성된다.
따라서, 입수구(40)로 들어온 물은 세라믹히터(20)의 내부를 통과하고, 세라믹히터(20)의 외부를 따라 흘러 출수구(50)를 통해 배출된다.
물이 세라믹 히터(20)의 내부를 흐를 때 세라믹 히터(20)의 내벽과 접촉하여 가열되고, 물이 세라믹히터(20)의 외부를 흐를 때 세라믹 히터(20)의 외벽과 접촉하여 가열되며, 이 가열된 물을 출구수(50)로 배출된다.
도 2는 도 1에 따른 온수 가열장치의 유동해석 결과를 도시한 그림이고, 도 3은 도 1에 따른 온수 가열장치의 유속분포결과를 도시한 그림이며, 도 4는 도 1에 따른 온수 가열장치의 온도분포결과를 도시한 그림이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기와 같은 종래의 온수 가열장치는 유동 정체구간(도면 상의 점선 참조)이 발생하고, 유동 정체구간에서는 끓음(boiling)이 발생되는 문제가 있었다.
도 5는 도 1에 따른 온수 가열장치에서 출수된 온수의 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 상기와 같은 종래의 온수 가열장치는 유동 정체구간에서의 끓음(boiling) 현상에 의해, 50℃ 이상의 온수생성이 어려운 문제가 있었다.
즉, 상기와 같은 종래 온수 가열장치는 비교적 저온의 온수의 생성이 요구되는 비데 등의 장치에는 적용 가능하나, 비교적 고온(50℃ 이상)의 온수 생성이 요구되는 정수기 등의 장치에는 적용이 어려운 문제가 있었다.
참고로, 상기 도 2 내지 도 4에 도시된 해석은, Heater Power는 1600W, Heating wall은 Heat flux(34.9 W/cm2), Inlet Water Flow Rate는 8.73g/s, Inlet Water Temp는 25℃인 조건에서 이루어졌다.
상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한, 본 발명은, 온수출수가 요청되는 즉시 원수를 순간적으로 가열시켜 온수를 생성할 수 있는 수처리 장치용 온수생성모듈을 제공한다.
또한, 온수 저장을 위한 저장용기 및 그에 따른 펌프 등을 구비하지 않아도 되므로, 부피를 소형화하면서 제조비용을 줄일 수 있는 수처리 장치용 온수생성모듈을 제공한다.
또한, 높은 온도의 온수를 보온시키지 않아도 되므로, 불필요한 에너지(전력) 낭비를 줄일 수 있는 수처리 장치용 온수생성모듈을 제공한다.
또한, 원수가 가열되는 과정에서 유동 정체 현상이 발생되지 않아 고온의 온수 생성이 가능하고, 따라서 85℃ 이상의 온수를 출수시킬 수 있는 수처리 장치용 온수생성모듈을 제공한다.
또한, 상기와 같이 유동 정체 현상이 발생되지 않아, 물의 끓음(boiling)현상을 해결하여 안전성을 확보할 수 있는 수처리 장치용 온수생성모듈을 제공한다.
또한, 상기와 같이 유동 정체 현상이 개선되어, 원수의 공급이 원활하게 이루어질 수 있으며, 이에 따라 외부로 공급되는 온수의 출수유량을 증가시킬 수 있는 수처리 장치용 온수생성모듈을 제공한다.
또한, 고온의 온수가 빠져나가는 토출구 측의 고온 저유속 공간에서도 유체가 유동하면서 섞일 수 있어, 균일한 온도의 온수가 외부로 공급될 수 있는 수처리 장치용 온수생성모듈을 제공한다.
또한, 고온의 온수가 세라믹히터의 중심부를 통과하여 방열에 의한 열손실을 최소화할 수 있는 수처리 장치용 온수생성모듈을 제공한다.
또한, 유입된 원수가 곡선유로를 통과하면서 운동에너지를 축적하고, 축적된 운동에너지에 의해 직선유로 통과시에도 나선형(spiral)으로 회전 유동이 형성되어, 고온의 온수가 골고루 섞이면서, 균일한 온도의 온수가 출수될 수 있는 수처리 장치용 온수생성모듈을 제공한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치용 온수생성모듈은, 내부에 적어도 하나의 열선이 배치된 중공관 형상의 세라믹히터와, 상기 세라믹히터의 외측을 감싸도록 마련되는 하우징과, 적어도 일부가 상기 세라믹히터의 외주면을 나선형(spiral)으로 감싸도록 상기 하우징 내부에 마련되어, 상기 하우징 내부로 유입된 원수를 상기 세라믹히터와 접촉시켜 온수로 가열시킨 뒤 상기 하우징의 외부로 배출하는 가열유로를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 가열유로는, 상기 세라믹히터의 내측에 중공(中空)형상으로 마련되는 직선유로와, 상기 세라믹히터의 외측면에 나선형(spiral)으로 마련되는 곡선유로 및, 상기 세라믹히터의 단부에서 상기 직선유로와 곡선유로를 연결하는 연결유로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 일측 상단에는 상기 곡선유로와 연통하게 형성되어, 외부에서 공급된 원수를 상기 곡선유로로 전달하는 유입구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 유입구는 상기 곡선유로의 접선방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징의 타측 상단에는 상기 직선유로와 연통되게 형성되어, 세라믹히터와 접촉하면서 가열된 온수를 외부로 배출하는 토출구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 토출구는 상기 유입구보다 상부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 토출구는 상기 유입구와 나란한 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 유입구로 유입되는 원수의 유량을 조절하거나, 상기 토출구로 배출되는 온수의 유량을 조절하는 유량조절수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 양측이 개방되고, 내측에 중공을 형성하며, 내측으로 오목한 홈부가 나선형(spiral)으로 형성된 몸체와, 상기 몸체의 개방된 일측을 차폐하고 외부와 상기 직선유로를 연통하는 토출구가 형성된 상부캡과, 상기 몸체의 개방된 타측을 차폐하는 하부캡을 포함할 수 있다.
또한, 상기 세라믹히터는, 일측에 둘레를 따라 외측으로 돌출된 플랜지부를 형성하고, 상기 플랜지부는 상기 몸체와 상기 상부캡 사이에 고정될 수 있다.
또한, 상기 세라믹히터와 상기 하부캡 사이에는 탄성부재가 배치될 수 있다.
또한, 상기 탄성부재는, 상기 세라믹히터와 접하는 일측에서 상기 하부캡과 접하는 타측으로, 그 직경이 점차적으로 증가되는 코일스프링이고, 상기 탄성부재의 일측은 상기 세라믹히터의 중공에 수용될 수 있다.
또한, 상기 몸체는 사출성형(injection molding)방식으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 세라믹히터의 중공에는 온수의 온도를 감지하는 온도센서가 배치될 수 있다.
또한, 상기 온도센서에서 감지된 온수의 온도를 입력받고, 상기 세라믹히터의 출력을 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 온수출수가 요청되는 즉시 원수를 순간적으로 가열시켜 온수를 생성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 온수 저장을 위한 저장용기 및 그에 따른 펌프 등을 구비하지 않아도 되므로, 부피를 소형화하면서 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 높은 온도의 온수를 보온시키지 않아도 되므로, 불필요한 에너지(전력) 낭비를 줄일 수 있는 효과도 있다.
또한, 원수가 가열되는 과정에서 유동 정체 현상이 발생되지 않아 고온의 온수 생성이 가능하고, 따라서 85℃ 이상의 온수를 출수시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 유동 정체 현상이 발생되지 않아, 물의 끓음(boiling)현상을 해결하여 안전성을 확보할 수 있는 효과도 있다.
또한, 상기와 같이 유동 정체 현상이 개선되어, 원수의 공급이 원활하게 이루어질 수 있으며, 이에 따라 외부로 공급되는 온수의 출수유량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 고온의 온수가 빠져나가는 토출구 측의 고온 저유속 공간에서도 유체가 유동하면서 섞일 수 있어, 균일한 온도의 온수가 외부로 공급될 수 있는 효과도 있다.
또한, 고온의 온수가 세라믹히터의 중심부를 통과하여 방열에 의한 열손실을 최소화할 수 있는 효과도 있다.
또한, 유입된 원수가 곡선유로를 통과하면서 운동에너지를 축적하고, 축적된 운동에너지에 의해 직선유로 통과시에도 나선형(spiral)으로 회전 유동이 형성되어, 고온의 온수가 골고루 섞이면서, 균일한 온도의 온수가 출수될 수 있는 효과도 있다.
도 1은 종래 세라믹 히터를 구비한 온수 가열장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 온수 가열장치의 유동해석 결과를 도시한 그림이다.
도 3은 도 1에 따른 온수 가열장치의 유속분포결과를 도시한 그림이다.
도 4는 도 1에 따른 온수 가열장치의 온도분포결과를 도시한 그림이다.
도 5는 도 1에 따른 온수 가열장치에서 출수된 온수의 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치용 온수생성모듈의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치용 온수생성모듈의 단면도이다.
도 8은 도 7에 따른 수처리 장치용 온수생성모듈에서, 두 타입의 유체의 흐름 경로를 보인 단면도이다.
도 9는 도 8에 따른 두 타입의 유체 흐름 경로를 간략하게 보인 개념도이다.
도 10 내지 도 11은 도 8에 따른 두 타입의 유체 흐름 경로에 따른 CFD해석 결과를 도시한 그림이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
이하의 실시예에 첨부되는 도면은, 같은 발명 사상의 실시예이지만, 발명 사상이 훼손되지 않는 범위 내에서, 용이하게 이해될 수 있도록 하기 위하여, 미세한 부분의 표현에 있어서는 도면별로 서로 다르게 표현될 수 있고, 도면에 따라서 특정 부분이 표시되지 않거나, 도면에 따라서 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치용 온수생성모듈의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 수처리 장치용 온수생성모듈의 단면도이다.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 수처리 장치용 온수생성모듈은, 세라믹히터(100)와, 하우징(200)과, 가열유로(300)를 포함한다.
먼저, 상기 세라믹히터(100)는 중공관(tube hollow) 형태로 이루어지고, 내부에 적어도 하나의 열선(110)이 배치될 수 있다.
여기서, 상기 열선(110)은 상기 세라믹히터(100)의 외측으로 노출되지 않도록, 세라믹히터(100)에 내장(insert)될 수 있다.
또한, 상기 열선(110)은 외부의 제어부(700)와 전선 등을 통해 연결되고, 상기 제어부(700)의 출력에 의해 발열이 이루어진다. 상기와 같이 열선(110)의 발열이 이루어지면, 세라믹히터(100)가 발열될 수 있다. 참고로 상기 제어부(700)는 열선(110)으로 공급되는 출력값을 조절하는 인버터를 포함할 수 있다.
상기 세라믹히터(100)는 중공관의 형태로 구성되기 때문에, 열선(110)에 의해 세라믹히터(100)가 가열되면, 상기 세라믹히터(100)의 외측면과 내측면으로 유체가 통과하면서, 유체의 가열이 보다 확실하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기와 같은 세라믹히터(100)는 내열성이 강하기 때문에 장시간 사용 시에도 안전성이 확보될 수 있다.
다른 예로, 본 발명에 따른 온수생성모듈은 상기 세라믹히터(100)를 대신하여, 유도가열 방식을 비롯한 공지의 다양한 발열수단이 적용될 수도 있다.
상기와 같은 세라믹히터(100)는 하우징(200)의 내부에 수용된다.
상세히, 상기 하우징(200)은 내측에 상기 세라믹히터(100)가 수용되는 중공부를 형성하고, 상기 하우징(200) 내부로 외부에서 원수가 유입되는 유입구(211) 및 내부에서 가열된 온수가 외부로 배출되는 토출구(221)를 형성할 수 있다.
상기 유입구(211)로 유입된 원수는 상기 하우징(200) 내부에서 상기 세라믹히터(100)의 내측면 및 외측면과 접촉하면서 세라믹히터(100)의 열에너지를 흡열하여 가열되고, 가열된 온수는 상기 토출구(221)를 통해 하우징(200)의 외부로 배출될 수 있다.
상기와 같은 온수생성모듈은, 사용자로부터 온수생성이 요청되면, 즉각적으로 온수를 생성하는 정수기 및 비데 등과 같은 수처리장치에 적용된다. 즉, 상기와 같은 온수생성모듈은 온수를 미리 준비해 놓는 방식이 아니라, 외부에서 온수생성명령이 입력되면, 순간적으로 온수를 생성하는 방식이다.
이때, 온수를 생성하는 과정에서 하우징(200) 내부에 마련된 유로 중 어느 한 구간에서라도 유동 정체가 발생하면, 해당구간에서는 물이 끓는 현상(boiling)이 발생하는 문제가 있었다.
상기와 같이 끓음(boiling)이 발생하면 먼저, 안전상의 문제가 된다.
또한, 유동 정체구간에서의 끓음(boiling) 현상이 발생하면, 안전상의 이유로 50℃ 이상의 온수 생성이 불가능한 문제도 있었다.
즉, 비교적 고온(50℃ 이상)의 온수 생성이 요구되는 정수기 등의 장치에는 적용이 어려운 문제가 있다.
따라서, 온수를 생성하는 과정에서 유동정체구간이 발생하지 않도록 유로를 형성할 필요가 있다.
본 발명의 경우, 순간적으로 고온(50℃ 이상)의 온수를 생성할 때, 어느 한 구간이라도 유동 정체가 발생하지 않도록 가열유로(300)를 형성한다.
상세히, 상기 가열유로(300)는 적어도 일부가 상기 세라믹히터(100)의 외주면을 나선형(spiral)으로 감싸도록 상기 하우징(200) 내부에 마련된다.
따라서, 상기 하우징(200) 내부로 유입된 원수는 상기 나선형(spiral)의 가열유로(300)를 따라 유동하면서, 세라믹히터(100)와 접촉하고, 온수로 가열된 후, 하우징(200) 밖으로 배출될 수 있다.
변형 예로, 상기 가열유로(300)는 적어도 일부가 상기 세라믹히터(100)의내주면을 나선형(spiral)으로 감싸도록 마련될 수도 있다.
상기와 같은 가열유로(300)를 구비한 본 발명에 따르면, 상기 유입구(211)로 유입된 원수가 나선형(spiral)의 가열유로(300)를 따라 유동하기 때문에 유동선이 개선되어 정체구간이 발생하지 않는다. 따라서, 유동정체에 의한 끓음(boiling) 현상이 발생하지 않아, 고온(50℃ 이상)의 순간 온수 생성이 가능하다. 또한, 안전성도 확보된다.
이하, 상기 가열유로(300)에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 실시예에서, 상기 가열유로(300)는, 상기 세라믹히터(100)의 내측에 중공(中空)형상으로 마련되는 직선유로(310)와, 상기 세라믹히터(100)의 외측면에 나선형(spiral)으로 마련되는 곡선유로(320) 및 상기 세라믹히터(100)의 단부에서 상기 직선유로(310)와 곡선유로(320)를 연결하는 연결유로(330)를 포함할 수 있다.
따라서, 하우징(200)으로 유입된 원수는 곡선유로(320)를 통과하면서, 세라믹히터(100)의 외측면과 접촉하고, 직선유로(310)를 통과하면서, 세라믹히터(100)의 내측면과 접촉하여 가열이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 곡선유로(320)의 곡률, 높이(H), 간격(T), 두께(D) 등의 설계요인은 출수유량, 출수온도, 온수생성속도, 설치공간 등과 같은 다양한 요구조건에 맞춰 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 상기와 같이 이루어진 가열유로(300)를 통과하는 유체의 경로는 다양한 실시예가 발생할 수 있다.
일 예로, 유입구(211)를 통해 하우징(200) 내부로 유입된 원수는, 직선유로(310)를 먼저 통과한 뒤, 연결유로(330)를 거쳐 곡선유로(320)를 경유한 뒤, 토출구(221)를 통해 하우징(200) 밖으로 배출될 수도 있다.
다른 예로, 유입구(211)를 통해 하우징(200) 내부로 유입된 원수는, 곡선유로(320)를 먼저 통과한 뒤, 연결유로(330)를 거쳐 직선유로(310)를 경유한 뒤, 토출구(221)를 통해 하우징(200) 밖으로 배출될 수 있다.
이때, 상기 하우징(200)의 일측 상단에는 외측으로 돌출된 입수관(214)이 형성되고, 상기 입수관(214)에는 유입구(211)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 유입구(211)는 곡선유로(320)와 연통되어, 입수관(214)을 통해 유입구(211)로 유입된 원수는 곡선유로(320)로 먼저 공급될 수 있다.
또한, 상기 유입구(211)는 상기 곡선유로(320)의 접선방향으로 형성될 수 있다.
상세히, 상기 유입구(211)이 형성방향은 최상단에 형성된 곡선유로(320)의 접선방향으로 형성될 수 있다.
상기와 같이 유입구(211)가 곡선유로(320)의 접선방향으로 형성되면, 입수관(214)을 통해 유입구(211)로 공급된 원수가 최소한의 저항을 받으면서 곡선유로(320)로 공급될 수 있다. 즉, 가열유로(300)에 원수의 유입이 보다 수월하게 진행될 수 있다.
또한, 상기 하우징(200)의 타측 상단에는 외측으로 돌출된 출수관(224)이 형성되고, 상기 출수관(224)에는 토출구(221)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 토출구(221)는 직선유로(310)와 연통되어, 직선유로(310)를 통과하면서 세라믹히터(100)에 의해 가열된 온수가 토출구(221)를 통해 출수관(224)으로 빠져나갈 수 있다.
또한, 상기 토출구(221)는 상기 유입구(211)보다 상부에 형성될 수 있다. 즉, 출수관(224)은 입수관(215) 보다 상부에 형성될 수 있다.
따라서, 유입구(211)로 유입된 원수는 곡선유로(320)를 따라 상부에서 하부로 유동하고, 다시 직선유로(310)를 따라 하부에서 상부로 유동하면서 충분히 가열된 후, 토출구(221)를 통해 하우징(200) 밖으로 배출될 수 있다.
또한, 대류형상에 의해 가열유로(300)에서 고온으로 가열된 온수만 유입구(211)보다 상부에 위치된 토출구(221)를 통해 외부로 빠져나갈 수 있는 장점도 있다.
또한, 상기 토출구(221)는 상기 유입구(211)와 나란한 방향으로 형성될 수 있다. 즉, 출수관(224)은 입수관(215)와 나란한 방향으로 형성될 수 있다.
상기와 같이 토출구(221)와 유입구(211)가 나란하게 형성되면, 출수관(224)과 입수관(215)이 나란하게 형성되기 때문에, 온수생성모듈의 전체 높이를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 출수관(224)과 입수관(215)에 연결되는 호스 등의 배치가 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 상기 유입구(211)로 유입되는 원수의 유량을 조절하거나, 상기 토출구(221)로 배출되는 온수의 유량을 조절하는 유량조절수단(410,420)을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 유량조절수단(410,420)은 내경의 개방 정도를 조절하여, 상기 유입구(211)로 유입되는 원수의 유량을 조절하거나, 상기 토출구(221)로 배출되는 온수의 유량을 조절할 수 있고, 유체의 흐름을 차단하도록 완전히 닫히는 것도 가능하다.
또한, 상기와 같은 유량조절수단(410,420)은 유량센서를 더 포함할 수도 있다. 이때, 유량조절수단(410,420)은 제어부(700)와 연결되어, 유량센서에서 감지된 유량정보를 제어부(700)로 공급할 수 있다. 또한, 유량조절수단(410,420)은 제어부(700)에서 출력된 신호에 따라 개폐되거나, 개방 정도를 조절할 수 있다.
이하, 상기 하우징(200)의 다른 실시예에 대해 설명한다.
본 실시예에서, 상기 하우징(200)은, 양측이 개방되고, 내측에 중공을 형성하며, 내측으로 오목한 홈부(212)가 나선형(spiral)으로 형성된 몸체(210)와, 상기 몸체(710)의 개방된 일측을 차폐하고 외부와 상기 직선유로(310)를 연통하는 토출구(221)가 형성된 상부캡(220) 및 상기 몸체(210)의 개방된 타측을 차폐하는 하부캡(230)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 몸체(210)와 상부캡(220), 하부캡(230)은 볼트 등의 체결수단을 통해서 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 하우징(200)이 분리 및 조립 가능한 상태로 구비되기 때문에, 하우징(200) 내부에 세라믹히터(100)를 수용하거나, 후술되는 탄성부재(500) 또는 온도센서(600) 등을 배치하기에 유리하다. 또한, 점검 및 보수가 용이한 장점도 있다.
또한, 하우징(200)이 분리 및 조립 가능한 상태로 구비되기 때문에 상기 몸체(210) 및 상부캡(220), 하부캡(230)은 사출성형(injection molding)방식으로 제작될 수도 있다.
특히, 상기 몸체(210)의 경우, 내주면에 나선형(spiral)의 홈부(212)를 형성해야 하는데, 몸체(210)의 내주면에 절삭 등의 방법으로 홈부(212)를 가공하는 경우, 작업 난이도가 높아 불량률이 높아지고, 생산성은 낮아질 수밖에 없다. 반면, 사출성형(injection molding)을 이용하면, 보다 간단하게 제작이 가능하며, 불량률은 낮추고 생산성은 높일 수 있다.
또한, 상기와 같이 하우징(200)이 분리 및 조립 가능한 상태로 구비되면, 세라믹히터(100)와의 결합이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
일 예로, 상기 세라믹히터(100)는, 일측에 둘레를 따라 외측으로 돌출된 플랜지부(120)를 형성하고, 상기 플랜지부(120)는 상기 몸체(210)와 상기 상부캡(220) 사이에 고정될 수 있다.
상세히, 상기 몸체(210)는 상단의 중심부에 상부로 돌출된 융기부(213)를 형성할 수 있다. 또한, 상부캡(220)은 하단의 중심부에 상부로 오목한 함몰부(223)를 형성할 수 있다. 이때, 상기 함몰부(223)에는 융기부(213)가 끼워지며, 함몰부(223)의 저면과, 융기부(213)의 상면 사이에는 상기 세라믹히터(100)의 플랜지부(120)가 삽입되면서 고정될 수 있다.
또한, 상기 플랜지(120)와 융기부(213) 또는 함몰부(223) 사이에는 누수 방지를 위한 실링부재(810)가 삽입될 수 있다. 상기 실링부재(810)는 일 예로, 오링(O-ring)으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 상부캡(220)은 상측에 상기 토출구(221)와 연통하는 공간부(222)를 형성할 수 있다.
따라서, 상기 세라믹히터(100)에 마련된 직선유로(310)를 통과한 온수는 상기 공간부(222)에서 그 방향이 전환된 후 토출구(221)를 통해 출수관(224) 밖으로 배출될 수 있다.
또한, 상기 세라믹히터(100)와 상기 하부캡(230) 사이에는 탄성부재(500)가 배치될 수 있다.
상기 탄성부재(500)는 상단이 상기 세라믹히터(100)의 하단에 접촉하면서 지지되고, 하단이 상기 하부캡(230)에 접촉하면서 지지된다. 또한, 상기 탄성부재(500)는 상기 세라믹히터(100)의 하단을 상측으로 미는 힘을 제공하고, 그 힘에 의해 상기 세라믹히터(100)는 하부캡(230)에서 이격된 상태로 고정될 수 있다.
즉, 상기와 같은 탄성부재(500)의 구성으로, 세라믹히터(100)의 하단과 하부캡(230) 사이에는 공간이 형성되어 연결유로(330)가 마련될 수 있으며, 이에 따라 곡선유로(320)를 통과한 유체는 연결유로(330)를 통해 직선유로(310)로 유동할 수 있다.
일 예로, 상기 탄성부재(500)는, 상기 세라믹히터(100)의 하단과 접하는 일측에서 상기 하부캡(230)과 접하는 타측으로, 그 직경이 점차적으로 증가되는 코일스프링으로 구비될 수 있고, 상기 탄성부재(500)의 일측(510)은 상기 세라믹히터(100)의 중공에 수용될 수 있다. 또한, 상기 탄성부재(500)의 타측은 상기 몸체(210)의 내경과 동일하거나 유사하게 형성될 수 있다.
이에 따르면, 상기 탄성부재(500)의 일측은 상기 세라믹히터(100)의 중공에 끼워져 고정되고, 탄성부재(500)의 타측은 상기 몸체(210) 및 하부캡(230)에 움직이지 못하도록 접촉 지지되어 별도의 고정수단 없이도 세라믹히터(100)의 하단과 하부캡(230) 사이에 배치된 상태를 유지할 수 있다.
또한, 상기 세라믹히터(100)의 중공에는 온수의 온도를 감지하는 온도센서(600)가 배치될 수 있다.
이 밖에도, 상기 온도센서(600)는 상기 토출구(221)를 통해 하우징(200)의 밖으로 빠져나가는 온수의 온도를 측정할 수 있는 범위에서 다양한 위치에 배치될 수 있다.
상기 온도센서(600)에서 감지된 온수의 온도정보는 제어부(700)로 전달된다.
일 예로, 상기 온도센서(600)는 상기 상부캡(220)을 관통하여 상기 세라믹히터(100)의 내측에 수용될 수 있다.
또한, 상기 온도센서(600)는 상측에 상기 상부캡(220)의 상면에 얹혀지는 플랜지(610)를 형성할 수 있다. 따라서, 온도센서(600)는 보다 안정적으로 상부캡(220)에 고정될 수 있다.
또한, 상기 온도센서(600)가 관통하는 상부캡(220)의 관통홀과 상기 온도센서(600) 사이에는 누수방지를 위한 실링부재(820)가 삽입될 수 있다. 상기 실링부재(820)는 일 예로, 오링(O-ring)으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 제어부(700)는 상기 온도센서(600)에서 감지된 온수의 온도정보를 입력받고, 입력된 온도값에 따라 상기 세라믹히터(100)의 출력을 조절할 수 있다.
또한, 상기 제어부(700)는 상기 유량조절수단(410,420)에 마련된 유량센서에서 감지된 유량정보를 입력받고, 입력된 유량값에 따라 상기 세라믹히터(100)의 출력을 조절할 수 있다.
또한, 상기 제어부(700)는 상기 온도센서(600)에서 감지된 온수의 온도정보를 입력받고, 입력된 온도값에 따라 상기 유량조절수단(410,420)의 개방 정도를 조절할 수도 있다.
일 예로, 상기 제어부(700)는 온도센서(600)에서 감지된 온수의 온도가 목표온도보다 낮으면, 상기 세라믹히터(100)의 출력을 높이거나 유량조절수단(410,420)의 개방정도를 줄일 수 있다. 즉, 하우징(200)으로 유입되는 유량을 줄일 수 있다.
다른 예로, 상기 제어부(700)는 온도센서(700)에서 감지된 온수의 온도가 목표온도보다 높으면, 상기 세라믹히터(100)의 출력을 낮추거나 유량조절수단(410,420)의 개방정도를 키울 수 있다. 즉, 하우징(200)으로 유입되는 유량을 늘릴 수 있다.
또 다른 예로, 상기 제어부(700)는 온도센서(700)에서 감지된 온수의 온도가 목표온도와 동일하면, 상기 세라믹히터(100)의 출력 및 유량조절수단(410,420)의 개방정도를 일정하게 유지할 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수처리 장치용 온수생성모듈의 <실시예1>과 <실시예2>에 따른 유체 흐름 경로별 CFD(Computational Fluid Dynamics) 해석결과에 대해 설명한다.
도 8은 도 7에 따른 수처리 장치용 온수생성모듈에서, 두 타입의 유체의 흐름 경로를 보인 단면도이고, 도 9는 도 8에 따른 두 타입의 유체 흐름 경로를 간략하게 보인 개념도이며, 도 10 내지 도 11은 도 8에 따른 두 타입의 유체 흐름 경로에 따른 CFD해석 결과를 도시한 그림이다.
<실시예 1>
도 8의 (a) 및 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 직선유로(310)와 연통된 토출구(221)로 원수를 공급받고, 직선유로(310)->연결유로(330)->곡선유로(320)의 순서로 물이 유동하면서 가열된 후, 곡선유로(320)와 연통된 유입구(211)로 온수가 빠져나가도록 유체의 흐름 경로를 설정하였다.
<실시예 2>
도 8의 (b) 및 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 곡선유로(320)와 연통된 유입구(211)로 원수를 공급받고, 곡선유로(320)->연결유로(330)->직선유로(330)의 순서로 물이 유동하면서 가열된 후, 직선유로(330)와 연통된 토출구(221)로 온수가 빠져나가는 유체의 흐름 경로를 설정하였다.
상기 두 가지 실시예에 따른 유체 흐름 경로의 CFD(Computational Fluid Dynamics) 해석 결과, 도 8의 (b) 및 도 9의 (b)에 도시된 <실시예 2>의 경우 그 결과가 보다 우수하게 도출되었다.
상세히, 도 10 내지 도 11을 참조하면, 도 8의 (a) 및 도 9의 (a)에 도시된 <실시예 1>에 따른 유체 흐름 경로의 CFD 해석 결과(도 10 참조) 대비, 도 8의 (b) 및 도 9의 (b)에 도시된 <실시예 2>에 따른 유체 흐름 경로의 CFD 해석 결과(도 11 참조)가 보다 안정적이면서 효율적인 것을 확인할 수 있다.
즉, 곡선유로(320)와 연통된 유입구(211)로 원수를 공급받고, 유입된 원수가 곡선유로(320)를 먼저 통과하면, 곡선유로(320) 통과시 관성 등의 이유로 나선형(spiral)으로 회전하려는 운동에너지가 축적되고, 축적된 운동에너지에 의해 직선유로(330) 통과시에도 나선형(spiral)으로 회전 유동이 형성되어, 직선유로(310) 내에서도 고온의 온수가 골고루 섞이면서, 균일한 온도의 온수가 출수될 수 있으며, 유동성이 개선되어 정체구간이 발생하지 않고, 끓음(boiling) 현상도 발생되지 않아 고온의 온수를 안정적으로 출수할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
상기와 같은 CFD 해석결과를 종합해보면, 하우징(200) 내부로 유입된 원수가 나선형(spiral)의 가열유로(300)를 통과하면, 유동성이 개선됨을 확인할 수 있다.
특히, 나선형(spiral)의 곡선유로(320)를 먼저 통과한 뒤, 직선유로(310)를 통과하는 경우, 유동성, 안전성 및 균일성이 보다 더 개선됨을 확인할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 원수가 가열되는 과정에서 유동 정체 현상이 발생되지 않아 고온의 온수 생성이 가능하고, 따라서 85℃ 이상의 온수를 용이하게 출수시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 유동 정체 현상이 발생되지 않아, 물의 끓음(boiling)현상을 해결하여 안전성을 확보할 수 있는 효과도 있다.
또한, 상기와 같이 유동 정체 현상이 개선되어, 원수의 공급이 원활하게 이루어질 수 있으며, 이에 따라 외부로 공급되는 온수의 출수유량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 고온의 온수가 빠져나가는 토출구 측의 고온 저유속 공간에서도 유체가 나선형(spiral)으로 유동하면서 섞일 수 있어, 균일한 온도의 온수가 외부로 공급될 수 있는 효과도 있다.
또한, 고온의 온수가 세라믹히터의 중심부를 통과하여 방열에 의한 열손실을 최소화할 수 있는 효과도 있다.

Claims (15)

  1. 내부에 적어도 하나의 열선이 배치된 중공관 형상의 세라믹히터;
    상기 세라믹히터의 외측을 감싸도록 마련되는 하우징;
    적어도 일부가 상기 세라믹히터의 외주면을 나선형(spiral)으로 감싸도록 상기 하우징 내부에 마련되어, 상기 하우징 내부로 유입된 원수를 상기 세라믹히터와 접촉시켜 온수로 가열시킨 뒤 상기 하우징의 외부로 배출하는 가열유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가열유로는:
    상기 세라믹히터의 내측에 중공(中空)형상으로 마련되는 직선유로;
    상기 세라믹히터의 외측면에 나선형(spiral)으로 마련되는 곡선유로; 및
    상기 세라믹히터의 단부에서 상기 직선유로와 곡선유로를 연결하는 연결유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 하우징의 일측 상단에는 상기 곡선유로와 연통하게 형성되어, 외부에서 공급된 원수를 상기 곡선유로로 전달하는 유입구가 형성된 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 유입구는 상기 곡선유로의 접선방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 하우징의 타측 상단에는 상기 직선유로와 연통되게 형성되어, 세라믹히터와 접촉하면서 가열된 온수를 외부로 배출하는 토출구가 형성된 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 토출구는 상기 유입구보다 상부에 형성된 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 토출구는 상기 유입구와 나란한 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 유입구로 유입되는 원수의 유량을 조절하거나, 상기 토출구로 배출되는 온수의 유량을 조절하는 유량조절수단을 더 포함하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 하우징은:
    양측이 개방되고, 내측에 중공을 형성하며, 내측으로 오목한 홈부가 나선형(spiral)으로 형성된 몸체;
    상기 몸체의 개방된 일측을 차폐하고 외부와 상기 직선유로를 연통하는 토출구가 형성된 상부캡;
    상기 몸체의 개방된 타측을 차폐하는 하부캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 세라믹히터는, 일측에 둘레를 따라 외측으로 돌출된 플랜지부를 형성하고, 상기 플랜지부는 상기 몸체와 상기 상부캡 사이에 고정된 것을 특징으로 하는 수처리장치용 온수생성모듈.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 세라믹히터와 상기 하부캡 사이에는 탄성부재가 배치된 것을 특징으로 하는 수처리장치용 온수생성모듈.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 탄성부재는, 상기 세라믹히터와 접하는 일측에서 상기 하부캡과 접하는 타측으로, 그 직경이 점차적으로 증가되는 코일스프링이고, 상기 탄성부재의 일측은 상기 세라믹히터의 중공에 수용되는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 몸체는 사출성형(injection molding)방식으로 구비된 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 세라믹히터의 중공에는 온수의 온도를 감지하는 온도센서가 배치된 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 온도센서에서 감지된 온수의 온도를 입력받고, 상기 세라믹히터의 출력을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치용 온수생성모듈.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018194926A1 (en) * 2017-04-21 2018-10-25 Nordson Corporation Dispensing system
CN110864456A (zh) * 2018-08-28 2020-03-06 杭州一电润泽电力设备有限公司 加热装置、加热设备及家电设备
CN111351211A (zh) * 2018-12-24 2020-06-30 浙江润诚智控科技有限公司 加热装置
CN111351212A (zh) * 2018-12-24 2020-06-30 浙江润诚智控科技有限公司 加热装置
CN113774993A (zh) * 2021-09-03 2021-12-10 佛山市新洪兴科技发展有限公司 集成水路模块

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080026143A (ko) * 2008-03-04 2008-03-24 이진교 코팅된 나선형 발열선을 이용한 전기 순간온수 발생기엘리먼트
KR101564263B1 (ko) * 2010-07-08 2015-10-30 엘지전자 주식회사 온수가열시스템 및 이를 구비한 정수기

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1188952A (en) * 1915-08-23 1916-06-27 Leo B Lincoln Electrical water-heater.
US1519395A (en) * 1920-08-07 1924-12-16 George H Sanburn Water heater
US1688796A (en) * 1924-07-31 1928-10-23 William E Baker Oil heater
US1634704A (en) * 1925-12-22 1927-07-05 Brand Hermann Water heater
US1671677A (en) * 1927-03-14 1928-05-29 Henry H Keeton Electric water heater
US2215587A (en) * 1936-04-02 1940-09-24 Siemens Ag Rodlike heating element
US2280977A (en) * 1939-02-10 1942-04-28 Westinghouse Electric & Mfg Co High temperature heating unit and method of making same
US3584194A (en) * 1969-05-23 1971-06-08 Aro Corp Fluid heating techniques
US3643733A (en) * 1970-02-05 1972-02-22 Roger W Hall Heat exchanger
US3835294A (en) * 1973-04-06 1974-09-10 Binks Mfg Co High pressure electric fluid heater
FR2420726A1 (fr) * 1978-03-21 1979-10-19 Commissariat Energie Atomique Dispositif pour porter un liquide a une temperature donnee
US4395618A (en) * 1980-03-03 1983-07-26 Emerson Electric Co. Electric circulation heater for heating fluids such as oil
US4563571A (en) * 1981-12-16 1986-01-07 Matsushita Electric Industrial Company, Limited Electric water heating device with decreased mineral scale deposition
US4480172A (en) * 1982-06-17 1984-10-30 Henry Ciciliot Electric heat exchanger for simultaneously vaporizing two different fluids
US4465922A (en) * 1982-08-20 1984-08-14 Nordson Corporation Electric heater for heating high solids fluid coating materials
CH675819A5 (ko) * 1988-06-10 1990-11-15 Nestle Sa
US5441710A (en) * 1993-12-17 1995-08-15 Marois; Jean-Luc Air flow sterilizer
DE10234043A1 (de) * 2002-07-26 2004-02-05 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Mikrostrukturapparat zum Erhitzen eines Fluids
KR100765674B1 (ko) 2003-12-10 2007-10-12 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 열교환기 및 그것을 구비한 세정 장치
ES2683720T3 (es) * 2004-04-21 2018-09-27 Air Products And Chemicals, Inc. Un calentador de gas, un aparato de suministro de gas y un método para proporcionar gas
JP3974908B2 (ja) * 2004-09-14 2007-09-12 株式会社ナカニシ 歯科用温水器
KR20110008627A (ko) 2009-07-20 2011-01-27 웅진코웨이주식회사 냉정수기
US8350193B2 (en) * 2010-10-28 2013-01-08 Feng-Hui Lu Oil water mixture heating apparatus
KR101717108B1 (ko) * 2010-12-13 2017-03-16 엘지전자 주식회사 정수기
US8731386B2 (en) * 2011-09-30 2014-05-20 Borgwarner Beru Systems Gmbh Electric heating device for heating fluids
JP2013134880A (ja) 2011-12-26 2013-07-08 Valeo Japan Co Ltd セラミックヒータ及びそれを用いた電気発熱式温水加熱装置
KR101372256B1 (ko) * 2012-02-29 2014-03-10 한라비스테온공조 주식회사 냉각수 가열식 히터
KR101488906B1 (ko) 2012-06-15 2015-02-02 정휘동 냉온정수기 또는 냉온수기의 온수탱크 구조
DE102012107600B4 (de) * 2012-08-20 2015-10-08 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Elektrische Heizvorrichtung zum Beheizen von Fluiden
FR2999066B1 (fr) * 2012-12-12 2017-09-01 Cie Mediterraneenne Des Cafes Chaudiere pour machine de preparation de boisson
US10132525B2 (en) * 2013-03-15 2018-11-20 Peter Klein High thermal transfer flow-through heat exchanger
US9803886B2 (en) * 2013-08-30 2017-10-31 Yun-Shan Chang Instantaneous water-heating dispensing device and heating module thereof
KR102322280B1 (ko) 2015-02-11 2021-11-09 코웨이 주식회사 순간가열장치
CN108151291A (zh) * 2017-12-25 2018-06-12 上海科勒电子科技有限公司 一种直热式加热器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080026143A (ko) * 2008-03-04 2008-03-24 이진교 코팅된 나선형 발열선을 이용한 전기 순간온수 발생기엘리먼트
KR101564263B1 (ko) * 2010-07-08 2015-10-30 엘지전자 주식회사 온수가열시스템 및 이를 구비한 정수기

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Publication number Publication date
US11448423B2 (en) 2022-09-20
WO2018199498A2 (en) 2018-11-01
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WO2018199498A9 (en) 2019-03-07
WO2018199498A3 (en) 2019-01-10
US20200378650A1 (en) 2020-12-03
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