KR20190009577A - 워터 디스펜싱 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 워터 디스펜싱 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 유도 가열 방식으로 급수되는 물을 가열하는 온수모듈과, 상기 온수모듈로 물을 급수 하는 급수 배관과, 상기 급수 배관에 제공되며, 상기 온수 모듈로 공급되는 물의 유량을 조절하는 유량 조절밸브와, 상기 급수 배관에 제공되며, 상기 온수 모듈로 공급되는 물의 유량을 감지하는 유량 감지장치 및, 상기 유량 감지장치를 통해 감지된 급수 유량이 설정유량 이하인 경우, 상기 유량 조절밸브의 개방 속도를 증가시키는 제어부를 포함한다.

Description

워터 디스펜싱 장치 및 그 제어방법{water dispensing apparatus and control method thereof}
본 발명은 워터 디스펜싱 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 워터 디스펜싱 장치는 물을 공급하는 장치로, 사용자의 조작에 따라 원하는 만큼의 물을 취출할 수 있도록 하는 장치이다.
이와 같은 워터 디스펜싱 장치는 통상 사용자가 레버 또는 버튼을 조작하게 될 경우 노즐을 통해 저장된 물이 취출될 수 있다. 상세히, 상기 워터 디스펜싱 장치는 사용자가 레버 또는 버튼을 조작하는 동안 노즐의 밸브가 개방되어 물이 취출될 수 있도록 구성되며 사용자는 컵 또는 용기에 채워지는 물의 양을 확인하면서 상기 레버 또는 버튼의 조작을 종료하게 된다.
이와 같은 워터 디스펜싱 장치는 다양한 분야에 적용될 수 있으나, 대표적으로 냉장고와 정수기에 적용될 수 있다. 특히 냉장고와 정수기에 구비되는 워터 디스펜싱 장치는 사용자의 조작에 따라 자동으로 설정된 양의 물을 공급할 수 있도록 하는 기능을 가지도록 구성된다. 최근에는 이러한 워터 디스펜싱 장치에서 단순히 정수된 물의 공급뿐만 아니라, 냉수와 온수까지 공급할 수 있는 워터 디스펜싱 장치가 개발되고 있다.
한편, 온수가 공급되는 워터 디스펜싱 장치에서 공급되는 유량이 일정하지 않은 경우 온수의 온도 변화가 크게 되는 문제가 있다. 특히, 공급 유량이 줄어들게 되면 고정된 출력으로 물을 가열하는 히터에 의해 물이 과열될 수 있으며, 이로 인해 히터가 손상되거나, 물이 끓어 증기가 발생되어 유로가 파손되거나 안전상의 문제가 발생될 수 있다.
이러한 문제의 해결을 위해서 대한민국공개특허 제10-2012-0112060호에는, 공급되는 물의 유량을 감지하여, 유입되는 물의 유량이 최저동작 유량보다 적은 경우 히터가 동작되지 않도록 하는 온수공급장치가 개시되어 있다.
하지만, 이와 같은 종래의 기술에서는 유량이 불안정한 경우 히터가 오프되어 출수되는 물의 온도를 만족할 수 없게 되는 문제가 있었다.
또한, 공급 유량의 감소 또는 출수 온도에 따라서 유도가열 방식의 온수 모듈의 출력이 조절되어 일정한 온도의 온수를 출수할 수 있도록 하는 워터 디스펜싱 장치가 개시된 바 있다.
이와 같은 워터 디스펜싱 장치는, 직전 출수량을 기억하여 밸브 열림양을 자동으로 설정하였고, 온수 출수 시, 기억하고 있던 밸브 열림양을 통해 유량 제어 실시하였다.
하지만, 이와 같은 종래의 워터 디스펜싱 장치의 경우, 직전 출수량에 비해 급격히 낮은 유량이 온수탱크로 입수될 경우, 온수탱크 내부에서 끓음(boiling) 현상이 발생하고, 결과적으로 온수가 출수되는 코크에서 온수의 물 튐이 발생하여, 사용자가 안전사고 노출될 수 밖에 없는 문제가 있었다.
본 발명은 공급되는 유량의 변화에 관계없이 일정한 온도의 온수를 제공할 수 있는 워터 디스펜싱 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 공급 유량의 급감 여부를 판단하고, 입수유량을 조절하는 밸브의 개방속도를 가속시켜, 목표시간 내에 목표유량이 확보될 수 있어, 온수모듈 내에서 물이 끓는 현상(boiling) 및 그로 인해 출수노즐에서의 물튐 현상이 발생하지 않도록 하는 워터 디스펜싱 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 의한 워터 디스펜싱 장치는, 유도 가열 방식으로 급수되는 물을 가열하는 온수모듈과, 상기 온수모듈로 물을 급수 하는 급수 배관과, 상기 급수 배관에 제공되며, 상기 온수 모듈로 공급되는 물의 유량을 조절하는 유량 조절밸브와, 상기 급수 배관에 제공되며, 상기 온수 모듈로 공급되는 물의 유량을 감지하는 유량 감지장치 및, 상기 유량 감지장치를 통해 감지된 급수 유량이 설정유량 이하인 경우, 상기 유량 조절밸브의 개방 속도를 증가시키는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 온수모듈은, 정수가 통과되는 온수 탱크와, 상기 온수 탱크와 마주보는 위치에서 다수회 권취되며, 상기 온수 탱크를 유도 가열하기 위한 전자기력을 방출하는 워킹 코일과, 상기 워킹 코일의 중심을 기준으로 방사상으로 다수개가 배치되며, 상기 워킹 코일에서 발생되는 전자기력의 손실을 방지하는 페라이트 코어 및, 상기 온수 탱크와 워킹 코일 및 페라이트 코어가 모듈 형태로 장착되는 마운팅 브라켓을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유량 조절 밸브와 상기 유량 감지장치는 일체로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 워터 디스펜싱 장치의 제어 방법은, 사용자의 온수출수 조작에 의해 상기 유량 조절밸브가 제1속도 개방되는 제1단계와, 상기 유량 감지장치에서 상기 온수모듈로 공급되는 유량을 감지하는 제2단계와, 상기 감지된 유량과 기준유량을 비교하는 제3단계와, 상기 감지된 유량이 기준유량보다 작으면, 상기 제어부에서 상기 유량 조절밸브의 개방 속도를 상기 제1속도보다 큰 제2속도로 증가시키는 제4단계를 포함한다.
또한, 상기 제2단계는, 상기 유량 조절밸브가 개방된 후, 3 ~ 4초 사이에 진행될 수 있다.
또한, 상기 기준유량은, 220 ~ 240gpm사이에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 제4단계에서, 상기 유량 조절밸브의 개방 속도 또는 가속도 조절은, 0.5 ~ 1초 이내에 진행될 수 있다.
또한, 상기 제4단계 이후, 상기 유량 감지장치에서 감지된 유량이 제1목표유량에 도달하면, 상기 제어부는 상기 유량조절밸브를 통과하는 유량을 기 설정된 제3속도보다 빠른 제4속도로 저감하는 제5단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제5단계에서, 상기 유량 조절밸브의 개방 속도의 조절은, 0.5 ~ 0.9초 이내에 진행될 수 있다.
또한, 상기 제5단계 이후, 상기 유량 감지장치에서 감지된 유량이 제2목표유량에 도달하면, 상기 제어부에서 유량조절밸브를 통과하는 유량을 증가시키는 제6단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 제6단계 이후, 상기 유량 감지장치에서 감지된 유량이 제3목표유량에 도달하면, 상기 제어부에서 유량조절밸브를 통과하는 유량을 유지시키는 제7단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 감지된 유량이 기준유량보다 크면, 상기 유량조절밸브는 상기 제1속도로 계속해서 개방될 수 있다.
또한, 상기 유량조절밸브가 제1속도로 개방되는 상태에서, 상기 유량감지장치에서 감지된 유량이 제1목표유량에 도달하면, 상기 제어부는 상기 유량조절밸브를 통과하는 유량을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 유량이 감소되는 상태에서, 상기 유량감지장치에서 감지된 유량이 제2목표유량에 도달하면, 상기 제어부는 상기 유량조절밸브를 통과하는 유량을 제3목표유량까지 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 유량 감지장치에서 감지된 유량이 제3목표유량에 도달하면, 상기 제어부는 상기 유량조절밸브를 통과하는 유량을 제3목표유량으로 유지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 워터 디스펜싱 장치 및 그 제어 방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 워터 디스펜싱 장치 및 그 제어방법에 따르면, 유량 감지장치에 의해 입력되는 유량을 감지하고, 감지된 유량이 기준 유량보다 작으면, 밸브의 개방속도를 순간적으로 증가시켜 목표시간에 목표유량이 공급될 수 있도록 하여, 온수 탱크에서 물이 100℃ 이상으로 끓지 않도록 방지하고, 나아가, 출수노즐에서 고온의 온수가 노즐 주변으로 비산하거나 튀는 등의 문제를 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 목표시간 내에 목표유량이 공급되어, 입수 유량에 관계없이 일전한 온도의 온수를 사용자에게 공급할 수 있는 효과도 있다.
또한, 유량의 급감시 온수가 과열되어 사용자의 안전에 문제가 발생되거나, 증기로 인한 상기 워터 디스펜싱 장치의 내부 구성의 손상을 방지할 수 있게 되는 이점이 있다.
그리고, 사용 환경에 의한 물 동시 사용에 따른 유량의 변화에 관계없이 일정한 온도의 온수를 출수할 수 있게 되어 품질의 안정성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 워터 디스펜싱 장치의 온수 유동 경로를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 2는 상기 워터 디스펜싱 장치의 주요 구성인 온수 모듈의 사시도이다.
도 3은 상기 워터 디스펜싱 장치의 주요 구성인 온수 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 디스펜싱 장치의 제어방법을 보인 흐름도이다.
도 5는 기준 유량 공급 시, 온수 탱크 내 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 기준미달의 유량 공급 시, 온수 탱크 내 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 정상 조건에서 시간별 입수유량 변화와, 유량 감소조건에서 시간별 입수유량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 유량 감소조건에서 본 발명의 제어방법을 시행했을 때 시간별 입수유량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 기준유량과의 비교를 위한 유량의 감지 시점에 따른 온수탱크의 온수 온도변화를 비교한 그래프이다.
도 10은 밸브 개방 후, 3.5초 시점에서 유량 판단 시, 감압별 유량값 분포를 비교한 그래프이다.
도 11은 상승 가속 시간을 테스트한 결과를 정리한 테이블이다.
도 12는 하강 가속 시간을 테스트한 결과를 정리한 테이블이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 본 발의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 사상범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 워터 디스펜싱 장치의 온수 유동 경로를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 상기 워터 디스펜싱 장치(1)는 외부의 급수원과 연결된 급수 배관(21)이 연결될 수 있으며, 상기 급수 배관(21)에 의해 공급되는 물은 정수 및 가열된 후 상기 출수노즐(121)로 배출될 수 있다.
상기 워터 디스펜싱 장치(1)는 급수원으로부터 연결되는 급수 배관(21)에 의해 원수를 공급받게 된다. 그리고, 상기 급수 배관(21)은 워터 디스펜싱 장치(1) 내측으로 유입될 수 있으며, 온수의 생성을 위한 상기 온수 모듈(40)에 연결될 수 있다.
그리고, 상기 워터 디스펜싱 장치(1) 내부의 상기 급수 배관(21) 상에는 유량 감지장치(211)와 유량 조절 밸브(212)가 구비될 수 있다. 상기 유량 감지장치(211)는 상기 급수 배관(21)을 통해서 유입되는 물의 유량을 감지 또는 측정할 수 있도록 구성된다. 그리고, 상기 유량 조절 밸브(212)는 개도의 조절이 가능한 밸브 구조로 구성되어 상기 급수 배관(21)을 통해 유입되는 물의 유량을 조절할 수 있도록 한다.
상기 온수 모듈(40)의 일 구성인 온수 탱크를 통과하는 물의 양이 너무 많은 경우에는 상기 온수 탱크를 빠른 속도로 지나는 물을 효과적으로 가열할 수 없게 되며, 이와 같은 상황에서는 온수의 온도 조건을 만족하지 못하는 상황이 발생할 수도 있다. 따라서, 상기 유량 조절 밸브(212)에 의해 상기 온수 탱크(41)를 지나는 물의 양이 일정하게 유지될 수 있도록 하여 항상 균일한 온도의 온수를 출수하도록 할 수 있다. 물론, 상기 유량 감지장치(211)와 유량 조절 밸브(212)는 일체로 형성될 수도 있을 것이다.
상기 급수 배관(21)은 상기 온수 모듈(40)로 물을 공급하며, 상기 온수 모듈(40)을 통과하여 가열된 물은 출수 배관(22)을 통해 상기 출수 노즐(121)로 출수 된다. 그리고, 상기 출수 배관(22)에는 출수되는 물의 온도를 감지하는 온도 감지장치(221)가 구비될 수 있다. 상기 온도 감지장치(221)에 의해서 최종적으로 취출되는 물의 온도를 측정할 수 있다. 그리고, 상기 출수 배관(22)에는 온수의 출수를 위해 개폐되는 출수 밸브(222)가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 온수 모듈(40)의 출구측은 분지되어 증기 배관(23)과 더 연결될 수 있다. 상기 증기 배관(23)은 상기 온수 탱크(41) 내부의 물이 끓게 되는 경우 발생되는 증기를 외부로 배출할 수 있도록 한다. 그리고, 상기 증기 배관(23)에는 세이프티 밸브(231)가 구비되어 설정된 압력 이상의 압력이 발생될 경우 상기 세이프티 밸브(231)가 개방되어 증기를 외부로 배출한다.
상세히, 상기 세이프티 밸브(231)는 상기 온수 탱크(41) 내에서 온수의 가열시 발생하는 증기를 배출하기 위한 것으로, 상기 온수 탱크(41)의 내부가 증기에 의해 압력이 과도하게 증가되는 것을 방지하게 된다. 상기 세이프티 밸브(231)는 설정된 압력에서 개방되도록 구성되며, 상기 온수 탱크(41) 내부의 증기 배출이 원활하게 이루어질 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있다. 그리고, 상기 세이프티 밸브(231)의 출구는 상기 워터 디스펜싱 장치(1)의 외측으로 연장되는 드레인 배관과 연결될 수 있다.
한편, 상기 온수 모듈(40)은 제어부(50)에 의해 출력이 조절될 수 있다. 즉, 상기 제어부(50)는 상기 온수 모듈(40)의 출력을 조절하되, 상기 유량 감지장치(211)에서 감지된 유량 또는 상기 온도 감지장치(221)에서 감지된 출수 온도에 따라 출력이 조절되어 입수되는 물을 일정한 온도가 되도록 가열하여 출수할 수 있을 것이다.
또한, 상기 제어부(50)는 상기 유량 감지장치(211)를 통해 감지된 급수 유량이 기준유량 이하인 경우, 상기 유량 조절밸브(212)의 개방 속도를 증가시켜, 지정된 시간 내에, 급수유량을 목표유량으로 증가시킬 수 있다.
여기서, 상기 유량 조절밸브(212)의 개방 속도라 함은, 급수유량의 증가 속도와 비례함을 밝혀둔다.
상기와 같이 급수유량의 증가속도의 조절은 이후 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
이하에서는 상기 온수 모듈(40)의 구조에 관하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 2는 상기 워터 디스펜싱 장치의 주요 구성인 온수 모듈의 사시도이다. 그리고, 도 3은 상기 온수 모듈의 분해 사시도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 온수 모듈(40)과 제어부(50)는 하나의 모듈 상태로 서로 결합될 수 있으며, 결합된 상태로 상기 워터 디스펜싱 장치(1) 내부에 장착될 수 있다.
상기 온수 모듈(40)은 급수 배관(21)을 통해 공급되는 정수된 물을 공급받아 온수로 가열하기 위한 것으로, 유도 가열(IH:Induction Heating) 방식으로 가열할 수 있도록 구성된다.
상세히, 상기 온수 모듈(40)은 정수된 물이 통과되는 온수 탱크(41)와, 상기 온수 탱크(41)를 지나는 물을 가열하기 위한 워킹 코일(42) 그리고 상기 워킹 코일(42)과 온수 탱크(41)가 장착되는 마운팅 브라켓(43)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 마운팅 브라켓(43)은 상기 온수 탱크(41)와 상기 워킹 코일(42) 및 페라이트 코어(44)의 장착 공간을 제공하게 된다. 그리고, 상기 마운팅 브라켓(43)은 고온에도 변형 또는 손상되지 않는 수지재로 형성될 수 있다.
상기 마운팅 브라켓(43)의 모서리에는 상기 제어부(50)와의 결합을 위한 브라켓 결합부(431)가 형성된다. 상기 브라켓 결합부(431)는 복수개가 구비될 수 있으며, 상기 브라켓 결합부(431)의 연장된 단부는 그 형상이 다르게 형성될 되며, 방향성을 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 온수 모듈(40)은 상기 제어부(50)와 각각 형합되는 구조를 가질 수 있으며, 상기 온수 모듈(40)은 정확한 위치에 장착될 수 있게 된다.
그리고, 상기 온수 탱크(41)가 장착되는 상기 마운팅 브라켓(43)의 일면 중앙에는 센서 브라켓(45)이 장착되기 위한 브라켓 장착부(432)가 더 형성될 수 있다. 상기 브라켓 장착부(432)의 중앙에는 탱크 온도센서(451)와 퓨즈(452)가 구비될 수 있다.
상기 센서 브라켓(45)에는 상기 온수 탱크(41)의 온도를 측정하는 탱크 온도센서(451)가 장착될 수 있다. 상기 탱크 온도센서(451)는 온수 탱크(41) 중앙의 온도를 측정함으로써 상기 온수 탱크(41) 내부의 온수 온도를 직접 측정하지 않고도 온수의 온도 판단이 가능하게 된다. 따라서, 상기 탱크 온도센서(451)에 의해서 취출되는 온수의 온도가 적정 범위를 유지할 수 있도록 한다. 즉, 상기 탱크 온도센서(451)에서 감지되는 온도에 의해 추가 가열 또는 가열 정지 여부를 결정하여 제어할 수 있다.
그리고, 센서 브라켓(45)에는 퓨즈(452)가 장착될 수 있다. 상기 퓨즈(452)는 온수 탱크(41) 내의 물이 지나치게 많이 과열되었을 때 온수 모듈(40)의 전원을 차단하게 된다.
상기 센서 브라켓(45)의 둘레에는 다수의 코일 고정부(453)가 형성될 수 있다. 상기 코일 고정부(453)는 상기 센서 브라켓(45)의 외측면에서 외측으로 연장될 수 있으며, 상기 마운팅 브라켓(43)에 장착된 워킹 코일(42)을 고정할 수 있도록 연장 형성될 수 있다. 상기 코일 고정부(453)는 상기 센서 브라켓(45)의 상부와 하부에 각각 2개씩 구비될 수 있으며, 양측 모서리에서 대각선 방향으로 연장되어 상기 워킹 코일(42)을 눌러서 고정할 수 있다.
상기 마운팅 브라켓(43)의 전면에는 워킹 코일(42)이 구비된다. 상기 워킹 코일(42)는 온수 탱크(41)의 발열을 유발하는 자기력선을 형성한다. 상기 워킹 코일(42)에 전류가 공급되면, 워킹 코일(42)에서 자기력선이 형성되며, 이 자기력선은 상기 온수 탱크(41)에 영향을 주게 되고, 상기 온수 탱크(41)는 자기력선에 영향을 받아 발열된다.
상기 워킹 코일(42)은 상기 마운팅 브라켓(43)의 전면에 배치되며, 상기 온수 탱크(41)의 양면 중 평면 형상으로 된 일측면과 마주보도록 배치된다. 그리고, 상기 워킹 코일(42)은 여러 가닥의 구리 또는 기타 도체 와이어로 이루어지고 가닥들은 절연되어 있다. 워킹 코일(42)은 상기 워킹 코일(42)에 인가되는 전류에 의해 자기장 또는 자기력선을 형성한다.
따라서, 상기 워킹 코일(42)과 마주보고 있는 상기 온수 탱크(41)의 전면은 워킹 코일(42)에 의해 형성되는 자기력선에 영향을 받아 열을 발생시킨다. 도면에는 워킹 코일(42)의 가닥들을 상세히 도시하지는 않고, 각 가닥들이 상기 브라켓 장착부(432)의 외측으로 권선되어 형성된 워킹 코일(42)의 전체적인 윤곽만을 도시하였다.
상기 워킹 코일(42)의 전면에는 페라이트 코어(44)가 구비된다. 상기 페라이트 코어(44)는 전류의 손실을 억제하기 위한 것으로, 자기력선의 차폐막 역할을 한다. 상기 워킹 코일(42)는 복수의 페라이트 코어(44)를 포함할 수 있으며, 복수의 페라이트 코어(44)는 상기 워킹 코일(42)의 중심부분을 기준으로 방사형으로 배치될 수 있다.
상기 페라이트 코어(44)는 상기 마운팅 브라켓(43)의 코어 고정부(433)에 고정될 수 있다. 상기 코어 고정부(433)에는 상기 페라이트 코어(44)가 접착될 수도 있고 압입 또는 형합 되는 구조가 제공될 수 있다. 상기 코어 고정부(433)는 상기 페라이트 코어(44)의 배치와 같이 방사상으로 다수개가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 마운팅 브라켓(43)의 둘레에는 상기 온수 탱크(41)가 장착된 상태에서 상기 온수 탱크(41)의 단부가 걸림 고정될 수 있는 결합부(434)가 더 형성될 수 있다. 따라서, 상기 마운팅 브라켓(43)에 상기 워킹 코일(42)과 페라이트 코어(44), 센서 브라켓(45) 및 온수 탱크(41)가 장착된 상태에서 하나의 모듈 형태로 결합될 수 있게 된다.
상기 온수 탱크(41)는 상기 마운팅 브라켓(43)의 전면에 장착된다. 상기 온수 탱크(41)는 워킹 코일(42)에 의해 형성되는 자기력선에 영향을 받아 열을 발생시키도록 이루어진다. 따라서, 정수는 온수 탱크(41)의 내부 공간을 통과하는 동안 가열되어 온수가 된다.
그리고, 상기 온수 탱크(41)의 전체적인 형상은 납작하고 컴팩트한 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 온수 탱크(41)는 상기 온수 모듈(40)의 전체적인 형상과 대응하도록 형성되어 상기 온수 모듈(40)의 구동시 상기 온수 탱크(41)를 효과적으로 가열할 수 있도록 할 수 있다.
상세히, 상기 온수 탱크(41)는 평면 형상의 판상의 제 1 탱크부(411)와 유로를 형성할 수 있도록 적어도 일부가 함몰되는 판상의 제 2 탱크부(412)의 둘레가 서로 접합되어 구성될 수 있다. 그리고, 상기 온수 탱크(41)의 상단에는 가열된 물이 배출되는 출력관(414)이 형성되고, 상기 온수 탱크(41)의 하단에는 가열을 위한 물이 공급되는 입력관(413)이 형성된다. 따라서, 상기 입력관(413)으로 물이 유입되어 상기 출력관(414)으로 토출될 수 있도록 유동하는 과정에서 상기 워킹 코일(42)에 형성되는 유도기전력에 의해 상기 온수 탱크(41)는 순간 가열될 수 있으며, 온수의 토출이 가능하게 된다.
한편, 상기 제 1 탱크부(411)는 상기 워킹 코일과 마주보는 면이 평면 형상으로 형성되며 상기 워킹 코일(42)과 인접하도록 하여 상기 워킹 코일(42)에서 발생되는 유도 기전력에 의해 전체면이 고르게 발열될 수 있게 된다.
그리고, 상기 제 2 탱크부(412)에는 다수의 포밍부(412a)가 형성될 수 있다. 상기 포밍부(412a)는 상기 제 1 탱크부(411)를 향하도록 함몰 형성되며, 상기 제 1 탱크부(411)와 제 2 탱크부(412)의 결합시 상기 제 1 탱크부(411)의 내측면과 접하여 상기 제 1 탱크부(411)와 제 2 탱크부(412)가 서로 이격된 공간을 유지할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 포밍부(412a)에 의해 상기 제 1 탱크부(411)와 제 2 탱크부(412)는 물이 유동될 수 있는 공간을 형성하게 된다.
그리고, 상기 포밍부(412a)는 각각 상기 입력관(413) 및 출력관(414)과 인접한 위치에 다수개가 형성될 수 있으며, 상기 온수 탱크(41)의 폭 방향으로 다수개가 서로 이격 배치될 수 있다. 따라서, 상기 온수 탱크(41) 내부를 유동하는 물이 상기 온수 탱크(41) 내부 전체 영역으로 분산되어 유동될 수 있도록 함으로써 상기 워킹 코일(42)에 의한 효과적인 가열이 가능하게 된다. 즉, 두께가 얇고 면적이 넓은 온수 탱크(41) 내부를 유동하는 물이 상기 워킹 코일(42)에 의해 빠르고 신속하게 가열되어 출수에 필요한 온도로 가열될 수 있다.
상기 온수 모듈(40)의 후방에는 제어부(50)가 구비될 수 있다. 상기 제어부(50)는 상기 온수 모듈(40) 및 유량 감지장치(211), 유량 조절 밸브(212), 온도 감지장치(221), 출수 밸브(222) 등 다수의 밸브 및 전장품들과 연결될 수 있다. 물론 상기 제어부(50)는 복수개로 구성되어 상기 온수 모듈(40)을 제어하는 부분과 그 외 다른 구성들을 제어하는 부분으로 나뉘어질 수도 있을 것이다.
상기 제어부(50)는 컨트롤 피시비(51)와 컨트롤 케이스(52) 및 컨트롤 커버(53)를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤 피시비(51)는 상기 온수 모듈(40)의 구동을 제어하기 위한 것으로, 상기 컨트롤 케이스(52)에 장착될 수 있다. 그리고, 상기 컨트롤 피시비(51)는 온수 모듈(40)과 연결된 밸브들의 구동을 제어할 수도 있다.
상기 컨트롤 케이스(52)는 상기 컨트롤 피시비(51)를 내부에 수용하며, 개구된 일면이 상기 컨트롤 커버(53)에 의해 차폐될 수 있다. 따라서, 상기 컨트롤 피시비(51)는 상기 컨트롤 케이스(52)와 상기 컨트롤 커버(53)의 결합에 의해 수용된 상태를 유지할 수 있다.
상기 컨트롤 커버(53)의 전면에는 쉴드 플레이트(54)가 구비될 수 있다. 상기 쉴드 플레이트(54)는 상기 온수 모듈(40)의 구동시 자기력선이 상기 컨트롤 피시비(51)로 전달되는 것을 차단하는 것으로, 상기 컨트롤 커버(53)의 전면 전체에 형성될 수 있다. 쉴드 플레이트(54)는 별도의 시트 형상으로 성형될 수 있으며 상기 컨트롤 커버(53) 전면에 장착될 수 있다.
이하, 상기와 같은 구조를 가지는 본 발명의 실시 예에 의한 디스펜싱 장치의 제어방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 디스펜싱 장치의 제어방법을 보인 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 사용자로부터 온수출수 명령이 입력된다.[S101]
이후, 유량 조절밸브(212)가 개방된다.[S102]
상기 S102단계에서, 상기 유량 조절밸브(212)는 일정한 속도로 개방될 수 있다. 상기와 같이 유량 조절밸브(212)가 일정한 속도로 개방되면, 유량 조절밸브(212)를 통과하는 유량도 일정한 속도로 증가한다.
여기서, 유량 조절밸브(212)가 개방되는 속도는 관리자에 의해 세팅된 값일 수 있다.
또한, 현재(n번째) 진행 중인 온수출수 과정 직전(n-1번째)에 진행된 온수출수과정에서 유량 조절밸브(212)가 개방된 속도를 의미할 수도 있다.
후자의 경우, 이전(n-1번째)에 진행된 온수출수과정에서 유량 조절밸브(212)가 개방된 속도, 출수된 온수의 유량, 온도 등의 정보는 별도의 메모리에 저장된 상태일 수 있다.
이후, 설정 시간이 지나면, 유량감지장치(211)에서 유량 조절밸브(212)를 통과하는 유량을 감지하고, 감지된 유량을 기준유량과 비교한다.[S103]
상기 S103단계에서, 비교 결과에 따라 유량 조절밸브(212)의 개방속도를 유지하거나, 가속시킬 수 있다.
여기서, 설정 시간은 일 예로, 3.5초 일 수 있으며, 그 이유에 대해서는 후술하기로 한다.
먼저, S103단계에서 감지된 유량이 기 설정된 기준유량 이상이면, 정상모드로 유지된다.[S104]
즉, 유량 조절밸브(212)의 개방속도를 증가시지 않고, 현재 개방속도를 유지한다.
반면, S103단계에서 감지된 유량이 기준유량보다 작으면, '가속모드'로 돌입한다.[S105]
상세히, S103단계에서 감지된 유량이 기준유량보다 작으면, 유량 조절밸브(212)의 개방속도를 키운다. 상기와 같이 유량 조절밸브(212)의 개방속도가 증가하면, 유량 조절밸브(212)를 통과하는 물의 양도 더 빨리 증가한다.
여기서, S102 단계에서, 유량 조절밸브(212)의 개방 속도를 '제1속도'라 하고, S105단계에서, 유량 조절밸브(212)의 개방 속도를 '제2속도'라 하면, '제2속도'는 '제1속도'보다 큰 값을 갖는다.
만일, 현재(n번째) 온수 출수과정에서, 직전(n-1번째) 온수 출수과정 보다 현저히 낮은 유량이 입수 될 경우, 온수탱크(41) 내부에서 끓음(boiling) 현상이 발생되고, 출수노즐(121)에서 물튐이 발생할 수 있다.
따라서, 온수탱크(41)로 공급되는 유량이 작으면, 유량을 급격히 키울 필요가 있으므로, 유량 조절밸브(212)의 개방 속도를 더 크게 증가시킨다.
상기와 같이 유량 조절밸브(212)의 개방 속도를 증가시킨 S105단계 이후, 상기 유량 감지장치(211)는 유량을 실시간으로 감지하고, 감지된 유량과 기설정된 제1목표유량을 비교한다.[S106]
만약, 감지된 유량이 제1목표유량에 도달하면, 유량 조절밸브(212)를 통과하는 유량을 줄인다.[S107]
즉, 물이 통과하는 유량 조절밸브(212)의 내경의 크기를 서서히 줄인다.
이때, 상기 S107단계에서 유량을 줄이는 속도는 '제3속도'와 '제4속도'일 수 있다.
먼저, '제3속도'는 '정상모드'에서, 감지된 유량이 제1목표유량에 도달하면 유량을 줄이는 속도이고, '제4속도'는 '가속모드'에서, 감지된 유량이 제1목표유량에 도달하면 유량을 줄이는 속도이다.
이때, '제4속도'는 '제3속도'보다 크다.
즉, '가속모드'에서 '정상모드'에서 보다 더 급격하게 유량을 줄인다. 그 이유에 대해서는 후술한다.
상기 S107단계 이후, 감지된 유량이 제1목표유량보다 작은 기 설정된 제2목표유량에 도달하면[S108], 다시 유량 조절밸브(212)를 통과하는 유량을 키운다.[S109]
상기 S109단계 이후, 감지된 유량이 제2목표유량보다 크고 제1목표유량보다 작은 기 설정된 제3목표유량에 도달하면[S110], 유량 조절밸브(212)를 통과하는 유량을 일정하게 유지시킨다.[S111]
본 발명의 경우, 온수탱크(41)로 공급되는 물의 유량이 현저히 적을 경우, 물이 끓는 것을 방지하기 위해, 입수 유량을 조절하는 밸브(212)의 개방 속도를 예정보다 가속시켜 목표 시간 내에 충분한 유량을 확보할 수 있고, 온수탱크(41) 내부에서의 끓음(boiling) 현상을 방지할 수 있다.
도 5 내지 도 6은 입수유량에 따른 온수 탱크 내 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
먼저, 도 5는 기준 유량 공급 시, 온수 탱크 내 온도변화를 나타낸 그래프이고, 도 6은 기준미달의 유량 공급 시, 온수 탱크 내 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 온수탱크에 정상적인 입수유량(기준유량 이상)이 공급되면, 목표유량(400LPM)까지 목표 시간(5초)에 도달하게 되고, 출수되는 온수의 최고온도가 96.5℃로 제한되어, 물이 끓는 현상(boiling)이 발생하지 않고, 온수의 출수가 안정적으로 진행됨을 확인할 수 있다.
반면, 도 6을 참조하면, 온수탱크에 기준유량 미달의 입수유량이 공급되면, 목표유량(400LPM)까지 목표 시간에 도달할 수 없고, 지연된 시간(12초)에 도달하게 되어, 지연된 시간 동안 온수의 최고온도가 102.5℃까지 올라, 끓음(boiling)이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 출수노즐에서는 물튐 현상이 발생한다.
도 7은 정상 조건에서 시간별 입수유량 변화와, 유량 감소조건에서 시간별 입수유량 변화를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 8은 유량 감소조건에서 본 발명의 제어방법을 시행했을 때 시간별 입수유량 변화를 나타낸 그래프이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 기준 미달의 유량이 공급되면, 정상 유량이 공급되는 경우 대비, 목표유량(peal point)에 도달하는 시간이 7초 가량 늦어지는 것을 확인할 수 있다.
이때, 온수탱크에서는 수온이 100℃를 넘어, 1차 끓음(boiling)이 발생할 수 있다.
또한, 목표유량(peal point)에 도달 후, 유량을 낮췄다가 유량을 다시 증가시키는 과정 또한 지연되면서, 온수탱크에서는 수온이 100℃를 넘어, 2차 끓음(boiling)이 발생할 수 있다.
반면, 도 8을 참조하면, 기준 미달의 유량이 공급되더라도, 일정 시점(3.5초)에서 실시간으로 유량을 감지하고, 기준 미달이라고 판단되면, 유량의 증가속도(유량조절밸브의 개방 속도)를 키워 목표시간(6초 이내)에 목표유량(peal point)에 도달되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기와 같이 밸브의 개방속도를 가속시킨 후, 목표유량(peal point)에 도달 하면, 유량을 낮추는 속도 역시 예정된 속도보다 가속시킨다. 이후, 다시 유량을 증가시켜, 온수탱크의 1차 및 2차 물튐 현상이 개선됨을 확인할 수 있다.
이하, 상기와 같은 본 발명에 따른 제어방법을 이용한 온수출수과정을 설명한다.
일 예로, '정상모드'일 경우에 대해 설명한다. 상기 '정상모드'는 온수탱크로 공급되는 유량이 기준유량 이상일 경우를 의미한다.
먼저, 워터 디스펜싱 장치가 대기 모드인 상태에서, 사용자가 온수버튼을 누르면, 유량조절밸브(212)가 개방된다.
이때, 유량조절밸브(212)는 일정한 속도로 개방되고, 온수탱크로 공급되는 유량은 일정한 속도(V1)로 증가 된다.
이후, 기준시간(약 3.5초)에 도달하면, 유량감지장치(211)는 온수탱크로 공급되는 유량을 감지하고, 제어부에서는 기준유량과 감지된 유량을 비교한다.
감지된 유량이 기준유량 이상이면, 동일한 속도로 유량조절밸브(212)가 계속해서 개방되고, 온수탱크로 공급되는 유량 역시 동일한 속도(V1)로 증가 된다.
이후, 온수탱크로 공급되는 유량이 제1목표유량에 도달하면, 온수탱크로 공급되는 유량을 일정한 속도(V3)로 줄인다. 이를 위해, 유량조절밸브(212)는 일정한 속도로 닫힌다. 즉, 물이 통과하는 유량조절밸브(212)의 내경이 일정한 속도로 줄어든다.
이후, 온수탱크로 공급되는 유량이 제1목표유량 보다 낮은 제2목표유량에 도달하면, 다시 온수탱크로 공급되는 유량을 일정한 속도로 키운다. 이를 위해, 유량조절밸브(212)는 일정한 속도로 다시 열린다. 즉, 물이 통과하는 유량조절밸브(212)의 내경이 일정한 속도로 커진다.
이후, 온수탱크로 공급되는 유량이 제1목표유량 보다 낮고, 제2목표유량 보다 큰 제3목표유량에 도달하면, 온수탱크로 공급되는 유량을 일정하게 유지시킨다. 이를 위해, 유량조절밸브(212)는 더 크게 열리거나 더 작게 닫히지 않고, 고정된다. 즉, 물이 통과하는 유량조절밸브(212)의 내경이 일정하게 유지된다.
다른 예로, '가속모드'일 경우에 대해 설명한다. 상기 '가속모드'는 온수탱크로 공급되는 유량이 기준유량보다 작을 경우를 의미한다.
먼저, '정상모드'에서와 마찬가지로, 워터 디스펜싱 장치가 대기 모드인 상태에서, 사용자가 온수버튼을 누르면, 유량조절밸브(212)가 개방된다.
이때, 유량조절밸브(212)는 일정한 제1속도로 개방되고, 온수탱크로 공급되는 유량은 일정한 속도(V1)로 증가 된다.
이후, 기준시간(약 3.5초)에 도달하면, 유량감지장치(211)는 온수탱크로 공급되는 유량을 감지하고, 제어부에서는 기준유량과 감지된 유량을 비교한다.
이때, 감지된 유량이 기준유량 미만이면, 상기 제1속도보다 빠른 제2속도로, 유량조절밸브가 개방되고, 온수탱크로 공급되는 유량 역시 이전 속도(V1)보다 빠른 속도(V2)로 증가 된다.
이후, 온수탱크로 공급되는 유량이 제1목표유량에 도달하면, 온수탱크로 공급되는 유량을 일정한 속도(V4)(이때, V4 > V3)로 줄인다. 이를 위해, 유량조절밸브(212)는 일정한 속도로 닫힌다. 즉, 물이 통과하는 유량조절밸브(212)의 내경이 일정한 속도로 줄어든다.
이후, 온수탱크로 공급되는 유량이 제1목표유량 보다 낮은 제2목표유량에 도달하면, 다시 온수탱크로 공급되는 유량을 일정한 속도로 키운다. 이를 위해, 유량조절밸브(212)는 일정한 속도로 다시 열린다. 즉, 물이 통과하는 유량조절밸브(212)의 내경이 일정한 속도로 커진다.
이후, 온수탱크로 공급되는 유량이 제1목표유량 보다 낮고, 제2목표유량 보다 큰 제3목표유량에 도달하면, 온수탱크로 공급되는 유량을 일정하게 유지시킨다. 이를 위해, 유량조절밸브는 열리거나 닫히지 않고, 고정된다. 즉, 물이 통과하는 유량조절밸브의 내경이 일정하게 유지된다.
이하, 본 발명의 기준유량, 기준유량과의 비교를 위한 유량 감지 시점, 밸브의 속도조절(가속) 시간 등의 수치 한정에 대해 설명한다.
도 9는 기준유량과의 비교를 위한 유량의 감지 시점에 따른 온수탱크의 온수 온도변화를 비교한 그래프이다.
상세히, 상기 도 9는 유량 판단 시점(3.0s, 3.5s, 4.0s) 별, 온수의 온도 변화를 측정하여 최적의 유량판단시점을 선정하기 위한 테스트의 결과를 비교한 그래프이다.
참고로, 테스트 방법은, 3kgf에서 1.5kgf 감압 후, 출수하여 변경점에 대한 역기능을 검토하였고, 각 시간별로 조건을 달리하여 4회 진행하였다.
각 4회의 조건은 아래 표1과 같다.
시료조건 1회 2회 3회 4회
유랑센서 0.5794 cc/Hz (+7.2%)상한치 0.4980 cc/Hz (-7.8%)
하한치 		0.5753 cc/Hz (+6.5%)
상한치
0.5026 cc/Hz (-6.9%)
하한치
유량조절밸브 95gpm (+95%)
상한치		 4 gpm (+4%)
하한치 		91 gpm (+91%)
상한치
14 gpm (+14%)
하한치
또한, 각 시간별 시료조건에 따른 최고온도 및 출수온도의 측정값은 아래 표2와 같이 나타났다.
유량 판단시점 3.0s 유량 판단시점 3.5s 유량 판단시점 4.0s
시료 최고온도 출수온도 최고온도 출수온도 최고온도 출수온도
1회 89.3 75.2 96.5 80.2 101.0 78.2
2회 88.5 73.8 97.1 78.1 101.5 80.2
3회 86.2 76.2 94.5 79.1 99.6 79.5
4회 86.7 74.5 95.9 77.3 98.1 77.5
먼저, 도 9의 (a)는 3.0초 후, 유량을 감지한 뒤, 유량조절밸브의 개방속도를 증가시켰을 경우, 온수 온도변화를 보인 그래프이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 온수의 최고온도는 89.3℃로서, 100℃를 넘지 않아 끓음(boiling)은 발생하지 않지만, 출수온도(약 73.8℃)가 불만족스러운 문제가 나타났다.
또한, 도 9의 (c)는 4.0초 후, 유량을 감지한 뒤, 유량조절밸브의 개방속도를 증가시켰을 경우, 온수 온도변화를 보인 그래프이다.
도 9의 (c)를 참조하면, 출수온도는 만족스러운 반면, 온수의 최고온도가 101.5℃이며, 이로 인해 끓음(boiling) 및 물튐이 발생하는 문제가 나타났다.
반면, 도 9의 (b)는 3.5초 후, 유량을 감지하고, 유량조절밸브의 개방속도를 증가시켰을 경우, 온수 온도변화를 보인 그래프이다.
도 9의 (b)를 참조하면, 온수의 최고온도가 96.5℃로서, 끓음(boiling)이 발생하지 않고, 출수 온도(80.2℃)도 만족스러운 결과를 보였다.
따라서, 기준유량과 비교를 위한 유량의 감지는 상기 유량 조절밸브(212)가 개방된 후, 3 ~ 4초 사이, 정확히는 3.5초에 진행되는 것이 바람직하다.
도 10은 밸브 개방 후, 3.5초 시점에서 유량 판단 시, 감압별 유량값 분포를 비교한 그래프이다.
상기 도 10은 유량 판단 시점(3.5s)의 가속 기준 유량 값을 선정하기 위한 테스트 결과로서, 테스트 방법은, 3kgf에서 1.5kgf 감압시 및 3kgf/cm2 정수압에서 출수 했을 때 3.5s 시점에서의 유량 값을 측정하고, 두 유량 값을 비교하여 가속 기준이 되는 유량을 선정하였다.
도 10을 참조하면, 1.5K 감압조건 및 3.0K 정수압 조건, 3.5s 시점에서의 유량값 분포를 고려하였을 때, 가속 판단 기준 유량값은 220~240gpm(바람직하게는, 230gpm)인 것을 확인할 수 있다.
도 11은 상승 가속 시간을 테스트한 결과를 정리한 테이블이다.
참고로, '상승 가속 시간'은, 기준시간(3.5초)에 기준유량(230gpm)과 현재 유량을 비교하고, 현재유량이 기준유량 미만일 경우, 밸브개방속도를 증가시키는데 걸리는 시간을 의미한다.
도 11을 참조하면, 상승 가속 시간이 0.5초 미만의 경우, 한번의 가속으로 800gpm이상이 상승하여, 오버슈트(overshoot)가 발생할 우려가 있었고, 상승 가속 시간 1.0초를 초과할 경우, 상승폭이 낮음으로 물 튐 현상의 개선이 없을 것으로 판단되었다.
따라서, 상승 가속 시간은 0.5초 ~ 1.0초의 범위에서 선택됨이 바람직하다.
참고로, '상승 가속 기울기'는 하기와 같은 수학식 1에 의해 정의될 수 있다. 상기 '상승 가속 기울기'는 도 8의 '상승가속' 구간의 기울기를 의미한다.
[수학식 1]
상승 가속 기울기 = (제1목표유량-현재유량)/상승가속시간(a)
도 12은 하강 가속 시간을 테스트한 결과를 정리한 테이블이다.
참고로, '하강 가속 시간'은, 밸브개방속도를 증가시킨 상태에서, 유량이 제1목표유량에 도달하여, 유량 감소를 위해 밸브가 닫히는 속도를 증가시키는 걸리는 시간을 의미한다.
도 12를 참조하면, 하강 가속 시간이 0.5초 미만의 경우, 한 번의 가속으로 제2목표유량 이하까지 하강하여, 오버슈트(overshoot)가 발생할 우려가 있었고, 하강 가속 시간이 0.9초를 초과할 경우, 하강폭이 낮음으로 온도가 불만족스러운 문제가 있었다.
따라서, 하강 가속 시간은 0.5초 ~ 0.9초의 범위에서 선택됨이 바람직하다.
참고로, '하강 가속 기울기'는 하기와 같은 수학식 2에 의해 정의될 수 있다. 상기 '하강 가속 기울기'는 도 8의 '하강가속' 구간의 기울기를 의미한다.
[수학식 2]
하강 가속 기울기 = (현재유량-제2목표유량)/하강가속시간(b)
본 발명의 실시 예에 의한 워터 디스펜싱 장치 및 그 제어방법에 따르면, 유량 감지장치에 의해 입력되는 유량을 감지하고, 감지된 유량이 기준 유량보다 작으면, 밸브의 개방속도를 순간적으로 증가시켜 목표시간에 목표유량이 공급될 수 있도록 하여, 온수 탱크에서 물이 100℃ 이상으로 끓지 않도록 방지하고, 나아가, 출수노즐에서 고온의 온수가 노즐 주변으로 비산 하는 등의 문제를 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (15)

  1. 유도 가열 방식으로 급수되는 물을 가열하는 온수모듈;
    상기 온수모듈로 물을 급수 하는 급수 배관;
    상기 급수 배관에 제공되며, 상기 온수 모듈로 공급되는 물의 유량을 조절하는 유량 조절밸브;
    상기 급수 배관에 제공되며, 상기 온수 모듈로 공급되는 물의 유량을 감지하는 유량 감지장치; 및
    상기 유량 감지장치를 통해 감지된 급수 유량이 설정유량 이하인 경우, 상기 유량 조절밸브의 개방 속도를 증가시키는 제어부를 포함하는 워터 디스펜싱 장치.
  2. 상기 온수모듈은,
    정수가 통과되는 온수 탱크와;
    상기 온수 탱크와 마주보는 위치에서 다수회 권취되며, 상기 온수 탱크를 유도 가열하기 위한 전자기력을 방출하는 워킹 코일;
    상기 워킹 코일의 중심을 기준으로 방사상으로 다수개가 배치되며, 상기 워킹 코일에서 발생되는 전자기력의 손실을 방지하는 페라이트 코어; 및
    상기 온수 탱크와 워킹 코일 및 페라이트 코어가 모듈 형태로 장착되는 마운팅 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 디스펜싱 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량 조절 밸브와 상기 유량 감지장치는 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 워터 디스펜싱 장치.
  4. 사용자의 온수출수 조작에 의해 상기 유량 조절밸브가 제1속도 개방되는 제1단계;
    상기 유량 감지장치에서 상기 온수모듈로 공급되는 유량을 감지하는 제2단계;
    상기 감지된 유량과 기준유량을 비교하는 제3단계;
    상기 감지된 유량이 기준유량보다 작으면, 상기 제어부에서 상기 유량 조절밸브의 개방 속도를 상기 제1속도보다 큰 제2속도로 증가시키는 제4단계;를 포함하는 워터 디스펜싱 장치의 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제2단계는, 상기 유량 조절밸브가 개방된 후, 3 ~ 4초 사이에 진행되는 것을 특징으로 하는 워터 디스펜싱 장치의 제어방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 기준유량은, 220 ~ 240gpm인 것을 특징으로 하는 워터 디스펜싱 장치의 제어방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제4단계에서, 상기 유량 조절밸브의 개방 속도 또는 가속도 조절은, 0.5 ~ 1초 이내에 진행되는 것을 특징으로 하는 워터 디스펜싱 장치의 제어방법.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 제4단계 이후, 상기 유량 감지장치에서 감지된 유량이 제1목표유량에 도달하면, 상기 제어부는 상기 유량조절밸브를 통과하는 유량을 기 설정된 제3속도보다 빠른 제4속도로 저감하는 제5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 디스펜싱 장치의 제어방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제5단계에서, 상기 유량 조절밸브의 개방 속도의 조절은, 0.5 ~ 0.9초 이내에 진행되는 것을 특징으로 하는 워터 디스펜싱 장치의 제어방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제5단계 이후, 상기 유량 감지장치에서 감지된 유량이 제2목표유량에 도달하면, 상기 제어부에서 유량조절밸브를 통과하는 유량을 증가시키는 제6단계를 더 포함하는 워터 디스펜싱 장치의 제어방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    제6단계 이후, 상기 유량 감지장치에서 감지된 유량이 제3목표유량에 도달하면, 상기 제어부에서 유량조절밸브를 통과하는 유량을 유지시키는 제7단계를 더 포함하는 워터 디스펜싱 장치의 제어방법.
  12. 제 4항에 있어서,
    상기 감지된 유량이 기준유량보다 크면, 상기 유량조절밸브는 상기 제1속도로 계속해서 개방되는 것을 특징으로 하는 워터 디스펜싱 장치의 제어방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 유량조절밸브가 제1속도로 개방되는 상태에서, 상기 유량감지장치에서 감지된 유량이 제1목표유량에 도달하면, 상기 제어부는 상기 유량조절밸브를 통과하는 유량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 워터 디스펜싱 장치의 제어방법.
  14. 제 6항에 있어서,
    상기 유량이 감소되는 상태에서, 상기 유량감지장치에서 감지된 유량이 제2목표유량에 도달하면, 상기 제어부는 상기 유량조절밸브를 통과하는 유량을 제3목표유량까지 증가시키는 것을 특징으로 하는 워터 디스펜싱 장치의 제어방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 유량 감지장치에서 감지된 유량이 제3목표유량에 도달하면, 상기 제어부는 상기 유량조절밸브를 통과하는 유량을 제3목표유량으로 유지하는 것을 특징으로 하는 워터 디스펜싱 장치의 제어방법.

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3303968B1 (en) * 2015-06-03 2019-07-31 Danieli & C. Officine Meccaniche S.p.A. Process for uniformizing the temperature of a liquid

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160116405A (ko) * 2015-03-30 2016-10-10 쿠쿠전자주식회사 온수 공급 제어 장치
KR20170063451A (ko) * 2017-02-17 2017-06-08 엘지전자 주식회사 정수기

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4978833A (en) * 1989-01-27 1990-12-18 Bunn-O-Matic Corporation Hot water dispenser having improved water temperature control system
JPH0670521B2 (ja) 1989-11-21 1994-09-07 株式会社ノーリツ 給湯装置
JPH06272960A (ja) 1993-03-22 1994-09-27 Gastar Corp 給湯器における水量制御弁の初期流水量学習設定方法
KR100902793B1 (ko) 2007-11-07 2009-06-12 주식회사 경동네트웍 유량조절밸브
KR101059879B1 (ko) 2009-10-12 2011-08-29 엘지전자 주식회사 히터 및 온수공급장치
KR20120111906A (ko) 2011-04-01 2012-10-11 웅진코웨이주식회사 온수공급장치 및 온수공급방법
US20140297048A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Brian K. Buchheit Enabling intelligent hot water distribution within a plumbing system
KR102207295B1 (ko) * 2014-02-12 2021-01-26 엘지전자 주식회사 냉장고, 냉장고의 온수공급시스템, 및 냉장고의 온수공급방법
KR101803876B1 (ko) 2016-08-16 2017-12-04 엘지전자 주식회사 유도 가열 모듈
KR101986305B1 (ko) * 2017-12-22 2019-06-07 엘지전자 주식회사 정수기
JP2020067254A (ja) * 2018-10-26 2020-04-30 株式会社ノーリツ 給湯装置
KR20200129737A (ko) * 2019-05-09 2020-11-18 엘지전자 주식회사 워터 디스펜싱 장치 및 그 제어방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160116405A (ko) * 2015-03-30 2016-10-10 쿠쿠전자주식회사 온수 공급 제어 장치
KR20170063451A (ko) * 2017-02-17 2017-06-08 엘지전자 주식회사 정수기

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