KR20190094024A - 온수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 순간 가열식 온수기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 온수기는 수원으로부터 연장되는 제1 유로, 상기 제1 유로의 물을 가열할 수 있는 히터, 상기 제1 유로로부터 분기되는 제2 유로와 제3 유로, 상기 제1 유로의 물이 상기 제2 유로와 상기 제3 유로 중 어느 하나로 선택적으로 유동하게 할 수 있는 밸브, 상기 제2 유로에 연결되는 급수전, 상기 제3 유로로부터 배출되는 물을 수용하는 배수 탱크를 포함할 수 있다.

Description

온수기 {WATER HEATER}

본 발명은 온수기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 순간 가열식 온수기에 관한 것이다.

온수기는 흔히 저탕식과 순간 가열식으로 구분할 수 있다. 이 중 순간 가열식은 사용자의 조작에 의해 급수전이 작동하면 히터가 함께 가동함으로써, 물이 급수전으로 유동하면서 히터에 의해 순간적으로 가열되어 사용자에게 공급되는 방식을 말한다.

하지만 히터가 가동하기 시작한 직후부터 정상 상태에 도달할 때까지 그 히터를 통과하는 물은 충분히 가열되지 못할 수 있다. 히터가 가동하기 전, 히터 자체의 온도가 주위 온도에 평형을 이루고 있었기 때문에 히터가 예열되는 데 일정한 시간이 필요하기 때문이다.

따라서 사용자는 원하는 수준보다 낮은 온도의 물을 받게 되는 문제가 있다.

상기 문제를 해결하기 위해 본 발명은 사용자가 원하는 온도의 물이 제대로 공급될 수 있는 온수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 원활한 작동을 보장할 수 있는 온수기를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용자의 안전을 도모할 수 있는 온수기를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 온수기는 수원으로부터 연장되는 제1 유로, 상기 제1 유로의 물을 가열할 수 있는 히터, 상기 제1 유로로부터 분기되는 제2 유로와 제3 유로, 상기 제1 유로의 물이 상기 제2 유로와 상기 제3 유로 중 어느 하나로 선택적으로 유동하게 할 수 있는 밸브, 상기 제2 유로에 연결되는 급수전, 상기 제3 유로로부터 배출되는 물을 수용하는 배수 탱크를 포함할 수 있다.

또한 상기 배수 탱크에 수용된 물의 높이가 미리 설정된 높이 이상이면 상기 배수 탱크에 수용된 물을 외부로 방출하는 펌프를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 미리 설정된 높이는 상기 제3 유로가 상기 배수 탱크에 연결된 지점보다 낮을 수 있다.

또한 상기 히터에 의해 가열된 물의 온도를 측정하는 수온 센서를 더 포함하여, 상기 밸브는 상기 수온 센서에 의해 측정된 물의 온도가 미리 설정된 온도 이상이면 상기 제1 유로의 물이 상기 제2 유로로 유동하게 하고, 상기 미리 설정된 온도 미만이면 상기 제3 유로로 유동하게 할 수 있다.

또한 상기 배수 탱크에 수용된 물을 외부로 방출하는 데 이상이 있는 것으로 판단하면, 상기 밸브는 상기 수온 센서에 의해 측정된 물의 온도에 무관하게 상기 제1 유로의 물이 상기 제2 유로로 유동하게 할 수 있다.

또한 상기 밸브는 상기 제1 유로의 물이 상기 제3 유로로 유동하게 한 후 상기 수온 센서에 의해 측정된 물의 온도가 상기 미리 설정된 온도 이상이 되면, 상기 제2 유로로 유동하게 할 수 있다.

또한 상기 밸브는 상기 제1 유로의 물이 상기 제3 유로로 유동하게 한 후 미리 설정된 양의 물이 상기 제3 유로를 따라 유동하면, 상기 제2 유로로 유동하게 할 수 있다.

또한 상기 배수 탱크에 수용된 물의 온도가 미리 설정된 온도 이하이면 상기 배수 탱크에 수용된 물을 외부로 방출하는 펌프를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 온수기는 히터에 의해 가열된 물의 온도가 미리 설정된 온도 이상이면 곧바로 사용자에게 공급될 수 있게 하고, 미리 설정된 온도 미만이면 외부로 어느 정도 배출된 이후 사용자에게 공급될 수 있게 함으로써, 사용자가 원하는 온도의 물이 처음부터 제대로 공급될 수 있다.

이때 히터에 의해 충분히 가열되지 못한 물이 외부로 직접적으로 배출되는 것이 아니라 배수 탱크로 배출되고, 이로써 배수 탱크에 수용된 물의 높이가 미리 설정된 높이 이상이 되면 펌프가 그 물을 외부로 방출한다. 이에 의하면 물이 배출되기 위한 유로의 유동 저항을 보다 작게 설계할 수 있고, 히터를 통과한 물이 외부로 즉시 배출됨에 따른 화상의 위험을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온수기의 개요도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온수기의 일부분을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온수기의 밸브의 한 작동 방식을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온수기의 밸브의 다른 작동 방식을 도시한 흐름도이다.

도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 온수기(10)에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온수기(10)의 개요도이다. 또한 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온수기(10)의 일부분을 도시한 사시도로, 히터(12), 밸브(16) 및 배수 탱크(18) 측을 도시한 것이다.

도 1과 2를 참조하면 온수기(10)는 제1 유로(11), 히터(12), 수온 센서(13), 제2 유로(14), 제3 유로(15), 밸브(16), 급수전(17), 배수 탱크(18) 및 펌프(19)를 포함한다.

제1 유로(11)는 사용자에게 공급될 물이 있는 수원(水源)으로부터 연장된다. 여기서 수원은 예컨대 정수 과정을 거친 물이 저장된 저수조로 온수기(10)의 내부에 구비될 수도 있고, 온수기(10)의 외부에 별개로 마련될 수도 있다.

히터(12)는 제1 유로(11)상에 설치되어 그 물을 가열하는 역할을 한다. 따라서 수원의 물이 제1 유로(11)를 따라 유동하면서 히터(12)에 의해 순간적으로 가열될 수 있다.

이러한 히터(12)는 예컨대 세라믹 히터로 이루어질 수 있다.

수온 센서(13)는 히터(12)에 의해 가열된 물의 온도를 측정하는 역할을 한다. 이를 위해 수온 센서(13)는 제1 유로(11)상에서 히터(12)에 이웃하게, 히터(12)보다 하류에 설치될 수 있다.

제2 유로(14)와 제3 유로(15)는 제1 유로(11)로부터 각각 분기된다. 즉 제1 유로(11), 제2 유로(14) 및 제3 유로(15)가 대략 T자 내지 Y자형으로 이어진다.

밸브(16)는 제2 유로(14)와 제3 유로(15)의 분기점에 설치되어, 제1 유로(11)의 물이 제2 유로(14)와 제3 유로(15) 중 어느 하나로 선택적으로 유동하게 하는 역할을 한다. 다시 말해 밸브(16)의 동작에 따라 제2 유로(14)만 개방되고 제3 유로(15)는 폐쇄됨으로써 제1 유로(11)의 물이 제2 유로(14)로 유동할 수도 있고, 제2 유로(14)는 폐쇄되고 제3 유로(15)만 개방됨으로써 제1 유로(11)의 물이 제3 유로(15)로 유동할 수도 있다.

밸브(16)가 어떠한 조건에 기반하여 제1 유로(11)의 물이 제2 유로(14)로 유동하게 하는지, 제3 유로(15)로 유동하게 하는지 등은 후술하기로 한다.

급수전(17)은 제2 유로(14)에 연결된다. 따라서 밸브(16)가 제1 유로(11)의 물이 제2 유로(14)로 유동하게 한 경우, 히터(12)에 의해 가열된 물이 급수전(17)을 통해 사용자에게 공급될 수 있다.

이러한 급수전(17)의 구체적인 구조는 공지된 바와 같으므로 이에 대한 설명은 생략한다.

배수 탱크(18)는 밸브(16)가 제1 유로(11)의 물이 제3 유로(15)로 유동하게 한 경우, 제3 유로(15)로부터 배출되는 물을 수용한다.

펌프(19)는 필요시 배수 탱크(18)에 수용된 물을 외부로 방출하는 역할을 한다.

단 배수 탱크(18)에 수용된 물을 외부로 방출할 수만 있다면, 배수 탱크(18)의 하부에 파이프(미도시)가 결합되고 별도의 밸브(미도시)가 필요시 그 파이프를 개폐하는 등 그밖에 다른 수단들이 채용될 수도 있을 것이다. 이하에서는 이해와 설명의 편의를 위해 해당 수단들을 펌프로 통칭하기로 한다.

이상으로 설명한 온수기(10)의 구성에 기초하여, 밸브(16)와 펌프(19)의 작동 방식에 대해 설명한다.

먼저 밸브(16)의 작동 방식에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온수기(10)의 밸브(16)의 한 작동 방식에 대한 흐름도이다.

도 3을 참조하면 우선 사용자의 조작에 의해 급수전(17)이 작동하면(S11) 수원의 물이 제1 유로(11)를 따라 유동하며, 히터(12)가 가동하기 시작한다(S12). 따라서 제1 유로(11)의 물이 히터(12)에 의해 순간적으로 가열될 것이다.

다만 히터(12)가 가동하기 시작한 직후부터 정상 상태에 도달할 때까지 그 히터(12)를 통과한 물은 충분히 가열되지 못할 수 있다.

따라서 밸브(16)는 수온 센서(13)에 의해 측정된 물의 온도가 미리 설정된 온도(예컨대 약 60℃) 미만이면 제1 유로(11)의 물이 제3 유로(15)로 유동하게 한다(S13). 따라서 아직 충분히 가열되지 못한 물이 급수전(17)을 통해 사용자에게 그대로 공급되는 것이 아니라, 제3 유로(15)를 따라 배수 탱크(18)로 배출된다.

이후 히터(12)가 정상 상태에 도달하여 수온 센서(13)에 의해 측정된 물의 온도가 미리 설정된 온도 이상이 되면 제1 유로(11)의 물이 제2 유로(14)로 유동하게 한다(S14). 따라서 이제 충분히 가열된 물이 급수전(17)을 통해 사용자에게 공급될 수 있다.

물론 히터(12)가 가동하기 시작했을 때 수온 센서(13)에 의해 측정된 물의 온도가 이미 미리 설정된 온도 이상이라면 제3 유로(15)를 따라 배수 탱크(18)로 배출되는 단계를 거치지 않고 곧바로 제2 유로(14)로 유동하게 한다(S14).

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온수기(10)의 밸브(16)의 다른 작동 방식에 대한 흐름도이다.

도 4를 참조하면 앞서 도 3을 참조하여 설명한 밸브(16)의 작동 방식과 비교할 때, 배수 탱크(18)에 수용된 물을 외부로 방출하는 데 있어 이상이 있는지를 판단하는 단계(S21) 및 밸브(16)가 제1 유로(11)의 물이 제3 유로(15)로 유동하게 한 후 미리 설정된 양의 물이 제3 유로(15)를 따라 유동하였는지를 판단하는 단계(S22)를 더 포함하는 차이점이 있다.

그밖에 다른 사항은 실절적으로 동일하며, 혹 일부 상이한 부분이 있더라도 이는 통상의 기술자라면 상기 차이점에 대응하여 당연히 변형할 것으로 예상되는 정도에 불과하므로 이에 대한 언급은 생략한다.

보다 구체적으로 사용자의 조작에 의해 급수전(17)이 작동하면, 수온 센서(13)에 의해 측정된 물의 온도가 미리 설정된 온도 이상인지를 판단하기에 앞서, 배수 탱크(18)에 수용된 물을 외부로 방출하는 데 있어 이상이 있는지를 판단한다(S21). 이는 펌프(19) 또는 배수 탱크(18)에 구비된 센서 등 관련 부품들의 출력이 정상 범위에 있는지를 통해 판단할 수 있을 것이다.

이에 아무런 이상도 없으면 수온 센서(13)에 의해 측정된 물의 온도가 미리 설정된 온도 이상인지를 판단하여 전술한 바와 같이 제1 유로(11)의 물이 제2 유로(14)와 제3 유로(15) 중 어느 하나로 유동하게 한다.

반면 어떠한 이상이 있으면 수온 센서(13)에 의해 측정된 물의 온도에 무관하게, 제1 유로(11)의 물이 제2 유로(14)로 유동하게 한다. 나아가 그 이상 내용을 사용자에게 알릴 수도 있다.

한편 수온 센서(13)에 의해 측정된 물의 온도가 미리 설정된 온도 미만으로, 제1 유로(11)의 물이 제3 유로(15)로 유동하게 한 경우, 그 후 미리 설정된 양(예컨대 약 30㏄)의 물이 제3 유로(15)를 따라 유동하였는지를 판단한다(S22). 이는 제3 유로(15)상에 유량 센서(미도시)가 설치되어 유량 센서에 의해 측정된 물의 양을 통해 직접적으로 판단할 수 있을 것이다. 또는 밸브(16)에 타이머(미도시)가 구비되어 밸브(16)가 제1 유로(11)의 물이 제3 유로(15)로 유동하게 한 후 미리 설정된 시간이 경과했는지를 통해 판단할 수도 있을 것이다.

이에 미리 설정된 양의 물이 제3 유로(15)를 따라 유동하면, 그 동안 히터(12)가 정상 상태에 도달하게 된 것으로 취급하여, 제1 유로(11)의 물이 제2 유로(14)로 유동하게 한다. 따라서 충분히 가열된 물만 급수전(17)을 통해 사용자에게 공급될 수 있다.

다음으로 펌프(19)의 작동 방식에 대해 설명한다.

전술한 밸브(16)의 작동 방식이 반복적으로 진행됨에 따라, 즉 제1 유로(11)의 물이 제3 유로(15)로부터 반복적으로 조금씩 배출됨에 따라 배수 탱크(18)에 수용된 물의 높이는 점차 올라갈 것이다.

이에 배수 탱크(18)에 수위 센서(미도시)가 구비되어 수위 센서에 의해 감지된 물의 높이가 미리 설정된 높이 이상이 되면 펌프(19)가 가동하여 그 물을 외부로 방출한다.

이에 의하면 제3 유로(15)가 외부로 연장되어 제1 유로(11)의 물이 제3 유로(15)를 따라 외부로 직접적으로 배출되는 경우와 비교할 때, 제3 유로(15)가 비교적 짧게 형성될 수 있을 뿐만 아니라 제3 유로(15)의 전체적인 형상에 대한 설계의 자유도도 개선될 수 있다. 따라서 제3 유로(15)를 직선적으로 형성하는 등의 방법으로 제3 유로(15)의 유동 저항을 더 작게, 용이하게 설계할 수 있다.

나아가 제3 유로(15)가 배수 탱크(18)의 상부에 연결되고, 미리 설정된 높이는 제3 유로(15)가 연결된 지점보다 낮을 수 있다. 이에 의하면 제3 유로(15)의 끝단이 배수 탱크(18)에 수용된 물에 침지되지 않고 언제나 노출되어 있어 그 끝단 측의 압력이 대기압으로 유지될 수 있다.

이러한 사정들로 인해 제1 유로(11)의 물이 제3 유로(15)를 따라 보다 순활하게 배출될 수 있다.

더욱이 비록 사용자가 원하는 수준에 비해 충분히 가열되지 못한 물일지라도 절대적인 온도 그 자체는 여전히 높기 때문에 그 물이 외부로 즉시 배출될 경우 화상이나 그밖에 안전상의 위험이 있을 수 있다.

그러나 이처럼 일단 배수 탱크(18)로 배출되면 그 물의 높이가 미리 설정된 높이 이상이 될 때까지 일시적으로 머무르면서 물의 온도가 다소 내려간 상태로 외부로 배출될 수 있기 때문에 상기 위험을 방지할 수 있다.

이러한 효과를 더욱 보장하기 위해 배수 탱크(18)에 수용된 물의 온도를 측정하기 위한 수온 센서(미도시)가 더 구비되어 상기 수온 센서에 의해 측정된 물의 온도가 미리 설정된 온도(즉 화상의 위험이 없는 온도) 이하이면 펌프(19)가 가동하여 그 물을 외부로 방출할 수도 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 (8)

1. 수원으로부터 연장되는 제1 유로,
   상기 제1 유로의 물을 가열할 수 있는 히터,
   상기 제1 유로로부터 분기되는 제2 유로와 제3 유로,
   상기 제1 유로의 물이 상기 제2 유로와 상기 제3 유로 중 어느 하나로 선택적으로 유동하게 할 수 있는 밸브,
   상기 제2 유로에 연결되는 급수전,
   상기 제3 유로로부터 배출되는 물을 수용하는 배수 탱크를 포함하는 온수기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 배수 탱크에 수용된 물의 높이가 미리 설정된 높이 이상이면 상기 배수 탱크에 수용된 물을 외부로 방출하는 펌프를 더 포함하는 온수기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 미리 설정된 높이는 상기 제3 유로가 상기 배수 탱크에 연결된 지점보다 낮은 온수기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 히터에 의해 가열된 물의 온도를 측정하는 수온 센서를 더 포함하여,
   상기 밸브는 상기 수온 센서에 의해 측정된 물의 온도가 미리 설정된 온도 이상이면 상기 제1 유로의 물이 상기 제2 유로로 유동하게 하고, 상기 미리 설정된 온도 미만이면 상기 제3 유로로 유동하게 하는 온수기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 배수 탱크에 수용된 물을 외부로 방출하는 데 이상이 있는 것으로 판단하면, 상기 밸브는 상기 수온 센서에 의해 측정된 물의 온도에 무관하게 상기 제1 유로의 물이 상기 제2 유로로 유동하게 하는 온수기.
6. 제4항에 있어서,
   상기 밸브는 상기 제1 유로의 물이 상기 제3 유로로 유동하게 한 후 상기 수온 센서에 의해 측정된 물의 온도가 상기 미리 설정된 온도 이상이 되면, 상기 제2 유로로 유동하게 하는 온수기.
7. 제4항에 있어서,
   상기 밸브는 상기 제1 유로의 물이 상기 제3 유로로 유동하게 한 후 미리 설정된 양의 물이 상기 제3 유로를 따라 유동하면, 상기 제2 유로로 유동하게 하는 온수기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 배수 탱크에 수용된 물의 온도가 미리 설정된 온도 이하이면 상기 배수 탱크에 수용된 물을 외부로 방출하는 펌프를 더 포함하는 온수기.

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