KR20200123543A - 온수 공급 제어 장치 - Google Patents

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KR20200123543A
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방경욱
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황광득
배정현
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Abstract

본 발명은 온수의 설정 온도와, 히터부에 공급되는 정수의 온도 및 히터부에 공급되는 입력 전압을 기준으로 히터부에 공급되는 정수의 공급량을 조절하여 온수 출수 시간을 단축시키는 온수 공급 제어 장치에 관한 것이다.
본 발명인 온수 공급 제어 장치는 가열 공간을 가열하는 히터를 구비하여 상기 가열 공간 내의 정수를 가열하여 온수를 공급하는 히터부와, 온수 출수 밸브를 구비하며 상기 히터부로부터의 온수를 출수시키는 온수 유로와, 정수의 공급 및 차단을 수행하는 입수 밸브를 구비하며 상기 히터부에 정수를 공급하는 정수 유로와, 상기 입수 밸브와 상기 히터부 사이에서 상기 히터부로의 정수의 공급량을 조절하는 유량 조절 밸브와, 상기 유량 조절 밸브의 개방 정도를 설정 온도에 따른 공급량에 대응하는 기준 개방 정도로 개방 동작시키는 제어부로 구성된다.

Description

온수 공급 제어 장치{WARM WATER SUPPLY CONTROLLING APPARATUS}
본 발명은 온수 공급 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 온수의 설정 온도와, 히터부에 공급되는 정수의 온도 및 히터부에 공급되는 입력 전압을 기준으로 히터부에 공급되는 정수의 공급량을 조절하여 온수 출수 시간을 단축시키는 온수 공급 제어 장치에 관한 것이다.
가정용 비데 또는 정수기 등에 사용되는 온수 공급 장치는 크게 물탱크 속에 히터를 설치하는 물탱크형과, 공급되는 물에 대하여 필요 시마다 히터를 이용하여 가열하는 순간 온수형으로 구분된다.
물탱크형 온수 공급 장치는 온수의 사용여부와 관계없이 물탱크 내의 물의 온도를 항상 설정온도로 유지하므로 대기전력의 낭비와 공간을 많이 차지하게 된다. 따라서, 최근에는 사용자의 온수 공급 요청에 따라, 순간적으로 물을 가열하여 온수를 공급하는 직수식 온수공급장치가 널리 사용되고 있다.
종래의 직수식 온수 공급 장치는 원수를 정수 처리하는 필터부로부터의 정수를 고정된 공급량(예를 들면, 500cc/min)만큼 히터부에 공급하고 히터부로부터의 온수를 출수하는 방식이다. 이러한 종래의 직수식 온수 공급 장치는 히터부로 공급되는 정수의 공급량을 조절하여 예를 들면, 40℃, 50℃ 및 60℃ 등의 다양한 온도의 온수를 상대적으로 작은 고정된 공급량만큼 공급하므로, 온수 출수 시간이 상당히 소요되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 직수직 온수 공급 장치의 히터에 의해 가열되는 가열 공간 내에 정수가 없거나 에어층(공기층)이 존재할 경우, 가열 시에 보일링에 의한 비산 현상이 발생되거나 히터가 소손될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 온수의 설정 온도에 대응하는 온수의 공급량을 기준으로 하여 유량 조절 밸브의 기준 개방 정도를 결정하고, 온수의 출수 전에 및 출수 중에 히터부로 인가되는 입력 전압과 히터부에 공급되는 정수의 온도를 기준으로 개방 정도를 조절하여 온수를 공급하는 온수 공급 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명인 온수 공급 제어 장치는 가열 공간을 가열하는 히터를 구비하여 상기 가열 공간 내의 정수를 가열하여 온수를 공급하는 히터부와, 온수 출수 밸브를 구비하며 상기 히터부로부터의 온수를 출수시키는 온수 유로와, 정수의 공급 및 차단을 수행하는 입수 밸브를 구비하며 상기 히터부에 정수를 공급하는 정수 유로와, 상기 입수 밸브와 상기 히터부 사이에서 상기 히터부로의 정수의 공급량을 조절하는 유량 조절 밸브와, 상기 유량 조절 밸브의 개방 정도를 설정 온도에 따른 공급량에 대응하는 기준 개방 정도로 개방 동작시키는 제어부로 구성된다.
또한, 상기 온수 공급 제어 장치는 상기 히터부에 인가되는 입력 전압을 감지하는 전압 감지부와, 상기 히터부에 인가되는 정수의 온도를 감지하는 온도 감지부를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 상기 전압 감지부로부터의 입력 전압과 상기 온도 감지부로부터의 감지 온도를 기준으로 하여 상기 기준 개방 정도로 개방된 유량 조절 밸브의 개방 정도를 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 상기 입수 밸브와 온수 출수 밸브를 개방 동작시키고 상기 히터부를 제어하여 온수 출수 동작을 수행하며, 상기 온수 출수 동작 전에 또는 온수 출수 동작 중에 유량 조절 밸브의 개방 정도를 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 온수 공급 제어 장치는 상기 가열 공간 내의 에어나 정수를 배수시키는 배수 밸브를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 상기 입수 밸브와 상기 유량 조절 밸브 및 상기 배수 밸브를 개방 동작시켜 상기 가열 공간을 정수로 채우는 에어 제거 동작을 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명은 설정 온도에 따른 기준 개방 정도(기준 공급량)를 결정하여 유량 조절 밸브를 개방 동작시킴으로써, 온수의 출수량을 증가시켜 온수 출수 시간을 감축시킬 수 있으며, 입력 전압과 정수의 온도인 제 1 감지 온도를 고려하여 유량 조절 밸브의 개방 정도를 조절함으로써, 설정 온도에 대응하는 온도의 온수가 출수되도록 하며, 개방 정도의 증가에 의하여 온수 출수 시간을 감축시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가열 공간에 대한 가열 수행 이전에 가열 공간을 정수로 채워 가열 공간 내의 에어를 제거한 후 가열 공간에 대한 가열을 수행하여 가열 시의 보일링 현상을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 온수 공급 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 온수 공급 제어 장치의 제어 순서도이다.
이하에서, 본 발명은 실시예와 도면을 통하여 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 온수 공급 제어 장치의 구성도이다.
온수 공급 제어 장치는 순간 온수형 온수 공급 제어 장치로, 정수를 입수하여 온수로 출수하는 온수 유로 장치와, 온수 유로 장치를 제어하는 제어 장치로 구성된다. 다만, 온수 공급 제어 장치는 정수 유로 장치와 냉수 유로 장치를 구비할 수도 있다.
온수 유로 장치는 원수를 공급 받아 정수 처리하여 정수를 공급하는 필터부(1)와, 제어부(30)에 의해 제어되며 입수되는 정수의 공급 및 차단을 수행하는 입수 밸브(2)와, 입수 밸브(2)를 통과한 정수의 유량을 감지하여 감지된 유량을 제어부(30)에 인가하는 유량 감지부(3)와, 제어부(30)에 의해 제어되며 유량 감지부(3)를 통과한 정수를 히터부(5)에 공급하되 정수의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브(4)와, 제어부(30)에 의해 제어되며 유량 조절 밸브(4)를 통하여 공급된 정수를 가열하는 히터부(5)와, 제어부(30)에 의해 제어되며 히터부(5)로부터 공급되는 온수의 공급 및 차단을 수행하는 온수 출수 밸브(6)와, 온수 출수 밸브(6)에 의해 공급된 온수를 출수시키는 출수부(7)와, 제어부(30)에 의해 제어되며 히터부(5)로부터의 정수나 에어(공기)를 배수로로 배수시키거나 배수로를 차단시키는 배수 밸브(8)를 포함한다. 다만, 온수 유로 장치는 적어도 하나 이상의 감압 밸브를 포함할 수도 있으며, 필터부(1), 입수 밸브(2), 유량 감지부(3), 온수 출수 밸브(6) 등은 본 발명이 속하는 기술 분야에 통상의 지식을 가진 기술자에게 널리 알려진 기술에 불과하여 그 설명이 생략된다.
먼저, 유량 조절 밸브(4)는 제어부(30)의 제어 신호(예를 들면, 펄스 신호)에 따라 밸브의 개방 정도를 가변하거나 유지하여 정수의 유량을 조절할 수 있는 구성으로, 밸브의 개방 정도의 제어가 용이한 예를 들면 스테핑 모터를 구비한다. 개방 정도는 단위 시간당 통과될 수 있는 공급량(또는 유량)에 관련되며, 개방 정도가 크면 정수의 공급량도 많고, 개방 정도가 작으면 정수의 공급량도 적다.
또한, 히터부(5)는 공급되는 정수를 수용하는 가열 공간과, 가열 공간을 가열시키는 히터를 구비하여, 가열 공간은 유량 조절 밸브(4)와의 연결을 위한 정수 입수구와, 온수 출수 밸브(6)와의 연결을 위한 제 1 출수구 및 배수 밸브(8)와의 연결을 위한 제 2 출수구를 구비한다. 다만, 히터부(5)의 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야에 통상의 지식을 가진 기술자에게 널리 알려진 기술에 불과하여 그 상세한 설명이 생략된다.
또한, 배수 밸브(8)는 제 2 출수구와 배수로 사이에 장착되며, 제 2 출수구를 통하여 히터부(5)에 연결된다. 배수 밸브(8)는 제어부(8)의 제어에 의해 개방 및 폐쇄 동작을 수행하여 개방 동작 시에는 배수 동작을 수행하고, 폐쇄 동작 시에는 배수 차단 동작을 수행하다.
상술된 온수 유로 장치는 필터부(1), 입수 밸브(2), 유량 감지부(3), 유량 조절 밸브(5)를 구비하는 정수 유로와, 히터부(5), 온수 출수 밸브(6) 및 출수부(7)를 구비하는 온수 유로 및 히터부(5)와 배수 밸브(8)를 구비하는 배수 유로를 포함한다.
다음으로, 제어 장치는 입수되는 정수(히터부(5)에 공급되기 전의 정수 유로 내의 정수)의 온도를 감지하여 감지된 온도(제 1 감지 온도)를 제어부(30)에 인가하는 제 1 온도 감지부(11)와, 히터부(5) 내의 온수 또는 히터부(5)로부터 배출되는 온수의 온도를 감지하여 감지된 온도(제 2 감지 온도)를 제어부(30)에 인가하는 제 2 온도 감지부(13)와, 온수 공급 제어 장치에 필요한 전원을 공급하는 전원부(15)와, 전원부(15)나 제어부(30)를 통하여 히터부(5)에 인가되는 전압을 감지하고 감지된 전압(입력 전압)을 제어부(30)에 인가하는 전압 감지부(17)와, 사용자로부터의 입력(에어 제거 선택, 온수 또는 정수 선택, 출수 선택, 출수 종료 선택, 온수 온도의 설정, 출수부(7)를 통해 출수되는 유량의 선택 등)을 획득하는 입력부(19)와, 사용자에게 정보(온수 또는 정수 선택 상태, 온수 온도, 출수 상태 등)를 표시하는 표시부(21)와, 상술된 구성요소들을 제어하여 온수를 공급하되, 온수의 설정 온도에 대응하는 온수의 공급량을 기준으로 하여 유량 조절 밸브의 기준 개방 정도를 결정하고, 온수의 출수 전에 및 출수 중에 히터부로 인가되는 입력 전압과 히터부에 공급되는 정수의 온도를 기준으로 개방 정도를 조절하여 온수를 공급하는 제어부(30)를 포함한다. 다만, 제 1 및 제 2 온도 감지부(11, 13)와, 전원부(15), 전압 감지부(17), 입력부(19) 및 표시부(21)는 본 발명이 속하는 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 기술에 불과하여 그 설명이 생략된다.
제어부(30)는 온수 공급 제어 장치가 온수를 출수하기 이전에 히터부(5)의 가열 공간 내의 에어를 제거하고 정수를 채우는 에어 제거 기능과, 온수의 설정 온도에 대응하는 온수의 공급량을 기준으로 하여 유량 조절 밸브의 기준 개방 정도를 결정하는 결정 기능과, 기준 개방 정도를 유지하거나 가변하는 개방 정도의 조절 기능과, 온수 출수 기능을 수행하는 프로세서(예를 들면, CPU, MICROPROCESSOR)와, 온수의 설정 온도, 온수의 설정 유량, 입력 전압 데이터와, 정수의 온도인 제 1 감지 온도 데이터와, 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도와 공급량 간의 관계 데이터와, 설정 온도에 따른 유량 조절 밸브(4)의 기준 개방 정도 데이터와, 입력 전압에 따른 영향 판단 데이터와, 정수의 온도에 따른 영향 판단 데이터와, 입력 전압 및 정수의 온도에 따른 기준 개방 정도의 가변값 데이터 등을 저장하는 저장 공간을 포함한다.
먼저, 저장 공간에 저장되는 온수의 설정 온도에 대해서 설명된다. 제어부(30)는 표시부(21)를 통하여 사용자가 선택 가능한 온수의 온도들(예를 들면, 40℃, 50℃, 60℃, 70℃, 80℃ 및 90℃ 등)를 표시하고, 입력부(19)는 사용자에 의해 선택된 온수의 온도를 제어부(30)에 인가하고, 제어부(30)는 입력부(19)로부터 획득된 선택된 온수의 온도를 출수되는 온수의 설정 온도로 저장한다. 온수의 설정 온도는 사용자에 의해 선택되어 설정되거나, 제조 공정 시에 디폴트로 설정될 수도 있다. 온수의 설정 유량도 온수의 설정 온도와 유사하게, 제어부(30)는 입력부(19)로부터의 유량이나 제조 공정 시에 디폴트로 설정된 유량을 설정 유량으로 저장한다.
다음으로, 입력 전압 데이터는 제 1 기준 시간(예를 들면, 3초) 동안 전압 감지부(17)에 의해 감지된 적어도 하나 이상의 입력 전압을 포함하며, 제 1 감지 온도 데이터는 제 2 기준 시간(예를 들면, 3초) 동안 제 1 온도 감지부(11)에 의해 감지된 적어도 하나 이상의 제 1 감지 온도를 포함한다.
다음으로, 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도와 공급량 간의 관계 데이터는 개방 정도(0~100%)에 대응하는 공급량(cc/min)을 포함하는 데이터이다. 본 발명에서는 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도와 유량 조절 밸브(4)의 공급량은 동일하거나 대응하는 개념으로 인식되어야 하며, 제어부(30)는 관계 데이터를 이용하여 개방 정도 또는 공급량의 조절을 위해 유량 조절 밸브(4)를 제어한다.
다음으로, 설정 온도에 따른 유량 조절 밸브(4)의 기준 개방 정도(기준 공급량) 데이터는 온수의 설정 온도에 대응하여 유량 조절 밸브(4)의 기준 개방 정도(기준 공급량)를 결정하기 위한 데이터이다. 기준 개방 정도(기준 공급량) 데이터는 하기의 표 1 과 같이 결정된다.
설정 온도 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 80℃ 90℃
제 1 실시예 기준 개방 정도(%) 100 95 90 85 80 75
기준 공급량(cc/min) 700 650 600 550 500 450
제 2 실시예 기준 개방 정도(%) 90 85 80 75 70 65
기준 공급량(cc/min) 600 550 500 450 400 350
표 1에서, 개방 정도에 따른 공급량은 설정 온도와 반비례 관계이며, 즉 설정 온도가 낮을 수록 기준 공급량(기준 개방 정도)은 커지고, 설정 온도가 높을 수록 기준 공급량(기준 개방 정도)은 작아진다.
제 1 실시예의 경우, 설정 가능한 최저 온도인 40℃에서 최대 개방 정도(100%)(즉, 기준 공급량(cc/min)이 최대인 경우)가 기준 개방 정도에 대응하는 경우이다. 제 1 실시예에 따른 온수 공급 시에, 40℃에서의 기준 개방 정도(기준 공급량)가 최대 개방 정도(최대 공급량)이므로, 입력 전압과 제 1 감지 온도를 반영하더라도 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도를 증가시킬 수 없다. 따라서, 제 1 실시예에서는 각 설정 온도에 대응하는 기준 개방 정도(기준 공급량) 이하인 개방 정도(공급량)로의 조절만이 가능하다. 예를 들면, 설정 온도가 40℃인 경우, 공급량은 700~500cc/min의 범위 내에서, 즉 개방 정도는 100 ~ 약80%의 범위 내에서 조절되며, 설정 온도가 50℃인 경우, 공급량은 650~450cc/min의 범위 내에서, 즉 개방 정도는 95 ~ 약75%의 범위 내에서 조절되며, 설정 온도가 60℃인 경우, 공급량은 600~400cc/min의 범위 내에서, 즉 개방 정도는 90 ~ 약70%의 범위 내에서 조절되며, 설정 온도가 70℃인 경우, 공급량은 550~350cc/min의 범위 내에서, 즉 개방 정도는 85 ~ 약65%의 범위 내에서 조절되며, 설정 온도가 80℃인 경우, 공급량은 500~300cc/min의 범위 내에서, 즉 개방 정도는 80 ~ 약60%의 범위 내에서 조절되며, 설정 온도가 90℃인 경우, 공급량은 450~250cc/min의 범위 내에서, 즉 개방 정도는 75 ~ 약55%의 범위 내에서 조절된다. 제어부(30)는 제 1 실시예에서의 각 설정 온도별 공급량(즉, 개방 정도)의 가변 범위를 포함하는 데이터를 저장한다.
제 2 실시예의 경우, 설정된 가능한 최저 온도인 40℃에서 최대 개방 정도보다 적은 개방 정도(90%)(즉, 기준 공급량은 최대 공급량보다 적은 600cc/min임)가 기준 개방 정도(90%)에 대응하는 경우이다. 제 2 실시예에 따른 온수 공급 시에, 40℃에서의 기준 개방 정도(기준 공급량)(90%)가 최대 개방 정도(최대 공급량)(100%)보다 낮은 개방 정도이므로, 입력 전압과 제 1 감지 온도를 반영할 때 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도(공급량)를 증가시킬 수도 있고 감소시킬 수도 있다. 예를 들면, 설정 온도가 40℃인 경우, 공급량은 기준 공급량(600cc/min)을 포함하는 700~500cc/min의 범위 내에서, 즉 개방 정도는 100 ~ 약80%의 범위 내에서 조절되며, 설정 온도가 50℃인 경우, 공급량은 기준 공급량(550cc/min)을 포함하는 650~450cc/min의 범위 내에서, 즉 개방 정도는 95 ~ 약75%의 범위 내에서 조절되며, 설정 온도가 60℃인 경우, 공급량은 기준 공급량(500cc/min)을 포함하는 600~400cc/min의 범위 내에서, 즉 개방 정도는 90 ~ 약70%의 범위 내에서 조절되며, 설정 온도가 70℃인 경우, 공급량은 기준 공급량(450cc/min)을 포함하는 550~350cc/min의 범위 내에서, 즉 개방 정도는 85 ~ 약65%의 범위 내에서 조절되며, 설정 온도가 80℃인 경우, 공급량은 기준 공급량(400cc/min)을 포함하는 500~300cc/min의 범위 내에서, 즉 개방 정도는 80 ~ 약60%의 범위 내에서 조절되며, 설정 온도가 90℃인 경우, 공급량은 기준 공급량(350cc/min)을 포함하는 450~250cc/min의 범위 내에서, 즉 개방 정도는 75 ~ 약55%의 범위 내에서 조절된다. 제어부(30)는 제 2 실시예에서의 각 설정 온도별 공급량(즉, 개방 정도)의 가변 범위를 포함하는 데이터를 저장한다.
다음으로, 입력 전압에 따른 영향 판단 데이터는 입력 전압이 기준 공급량(기준 개방 정도)에 미치는 영향을 판단하기 위한 데이터이다. 표 1의 제 1 실시예와 같이, 기준 개방 정도(기준 공급량) 이하로의 조절만이 가능한 경우에는, 판단되는 영향은 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도(공급량)를 감소시켜야 하는 감소 영향과, 유지시키는 유지 영향을 포함한다. 반면에, 표 1의 제 2 실시예와 같이, 기준 개방 정도(기준 공급량)의 증감이 가능한 경우에는, 판단되는 영향은 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도(공급량)를 증가시키는 증가 영향과, 유지시키는 유지 영향 및 감소시키는 감소 영향을 포함한다. 입력 전압에 따른 영향 판단 데이터는 하기의 표 2 와 같다.
입력전압(V) 190미만 190~ 200~ 205~ 210~ 215~ 220~
영향 단계 0 1 2 3 4 5 6
입력전압(V) 225~ 230~ 235~ 240~ 245~ 250이상
영향 단계 7 8 9 10 11 12
표 2에서, 각 영향 단계는 입력 전압이 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도(공급량)에 미치는 영향에 해당된다.
다음으로, 정수의 온도(제 1 감지 온도)에 따른 영향 판단 데이터는 제 1 감지 온도가 기준 공급량(기준 개방 정도)에 미치는 영향을 판단하기 위한 데이터이다. 표 1의 제 1 실시예와 같이, 기준 개방 정도(기준 공급량) 이하로의 조절만이 가능한 경우에는, 판단되는 영향은 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도(공급량)를 감소시켜야 하는 감소 영향과, 유지시키는 유지 영향을 포함한다. 반면에, 표 1의 제 2 실시예와 같이, 기준 개방 정도(기준 공급량)의 증감이 가능한 경우에는, 판단되는 영향은 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도를 증가시키는 증가 영향과, 유지시키는 유지 영향 및 감소시키는 감소 영향을 포함한다. 정수의 온도인 제 1 감지 온도에 따른 영향 판단 데이터는 하기의 표 3와 같다.
제1감지온도(℃) 7미만 7~ 10~ 13~ 16~ 19~ 22~
영향 단계 0 1 2 3 4 5 6
제1감지온도(℃) 25~ 28~ 31~ 34~ 37~ 40이상
영향 단계 7 8 9 10 11 12
표 3에서, 각 영향 단계는 제 1 감지 온도가 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도(공급량)에 미치는 영향에 해당된다.
다음으로, 입력 전압 및 정수의 온도에 따른 기준 개방 정도(공급량)의 가변값 데이터는 입력 전압 및 정수의 온도인 제 1 감지 온도의 영향 단계들을 기준으로 하여 유량 조절 밸브(4)의 기준 개방 정도(공급량)의 가변값을 설정하기 위한 데이터이다. 입력 전압에 의한 영향 단계와 제 1 감지 온도에 의한 영향 단계의 평균값(소수점 이하를 버림)이 영향 결과 단계이다. 가변값 데이터는 표 1의 제 1 실시예와 제 2 실시예에 상이하게 적용되도록 복수의 가변값 데이터들을 포함한다. 먼저, 제 1 실시예에 적용을 위한 가변값 데이터는 표 4와 같다.
영향 결과 단계 0 1 2 3 4 5 6
가변값(%) -36 -33 -30 -27 -24 -21 -18
영향 결과 단계 7 8 9 10 11 12
가변값(%) -15 -12 -9 -6 -3 0(기준 공급량)
표 4와 같이, 제 1 실시예에서 영향 결과 단계가 12인 경우에는 가변값이 0이므로, 설정 온도에서의 유량 조절 밸브(4)의 공급량은 설정 온도에 따른 기준 공급량(기준 개방 정도)으로 유지되며, 영향 결과 단계가 11인 경우에는 가변값이 -3%이므로, 설정 온도에서의 유량 조절 밸브(4)의 공급량은 설정 온도에 따른 기준 공급량에서 3% 감소된 공급량으로 산정된다. 이러한 방식으로 영향 결과 단계가 낮아질 수록 설정 온도에 따른 기준 공급량에서 더 감소된 공급량으로 산정된다. 이러한 영향 결과 단계에 따른 공급량의 가변 범위는 상술된 제 1 실시예에서의 각 설정 온도별 공급량(즉, 개방 정도)의 가변 범위에 대응된다.
다음으로, 제 2 실시예에 적용을 위한 가변값 데이터는 표 5와 같다.
영향 결과 단계 0 1 2 3 4 5 6
가변값(%) -24 -20 -16 -12 -8 -4 0(기준공급량
영향 결과 단계 7 8 9 10 11 12
가변값(%) 4 8 12 16 20 24
표 5와 같이, 제 2 실시예에서 영향 결과 단계가 6(기준 공급량)인 경우에는 가변값이 0이므로, 설정 온도에서의 유량 조절 밸브(4)의 공급량은 설정 온도에 따른 기준 공급량(기준 개방 정도)으로 유지되며, 영양 결과 단계가 5인 경우에는 가변값이 -4%이므로, 설정 온도에서의 유량 조절 밸브(4)의 공급량은 설정 온도에 따른 기준 공급량에서 4% 감소된 공급량으로 결정되고, 영양 결과 단계가 7인 경우에는 가변값이 4%이므로, 설정 온도에서의 유량 조절 밸브(4)의 공급량은 설정 온도에 따른 기준 공급량에서 4% 증가된 공급량으로 결정된다. 이러한 영향 결과 단계에 따른 공급량의 가변 범위는 상술된 제 2 실시예에서의 각 설정 온도별 공급량(즉, 개방 정도)의 가변 범위에 대응된다.
제어부(30)가 수행하는 에어 제거 기능과, 유량 조절 밸브의 기준 개방 정도(기준 공급량)를 결정하는 결정 기능과, 기준 개방 정도(기준 공급량)를 유지하거나 가변하는 개방 정도의 조절 기능 및 온수 출수 기능은 하기에서 상세하게 기재된다.
도 2는 도 1의 온수 공급 제어 장치의 제어 순서도이다. 전원부(15)에 의한 전원 공급이 수행된 상태에서 제어가 시작되며, 제 1 및 제 2 온도 감지부(11, 13) 및 전압 감지부(17) 각각은 제 1 및 제 2 감지 온도 및 입력 전압을 제어부(30)에 지속적으로 인가한다.
단계(S1)에서, 제어부(30)는 온수 출수를 수행하기 이전에, 특히 최초로 원수를 공급 받아 온수를 출수하기 이전에, 적어도 히터부(5)의 가열 공간에서 에어를 제거하고 가열 공간을 정수로 채우는 에어 제거 기능을 수행한다. 제어부(20)는 입력부(19)로부터의 에어 제거 선택 입력에 따라 또는 전원부(15)에 외부 상용 전원이 인가됨에 따라 에어 제거 기능을 시작한다. 우선, 제어부(20)는 유량 조절 밸브(4)를 제어하여 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도가 최대 개방 정도 또는 임의의 개방 정도가 되도록 개방 동작시킨 후, 입수 밸브(2)와 배수 밸브(8)를 개방 동작시켜 정수가 정수 유로와 배수 유로를 통하여 배수로로 배수시킴으로써 가열 공간 내의 에어를 제거하고 정수로 채운다. 정수의 배수 중에, 온수 출수 밸브(6)는 폐쇄 상태로 유지되며, 제어부(20)는 입수 밸브(2)와 배수 밸브(8)의 개방 상태를 기설정된 시간(예를 들면, 20초) 동안 유지시킨 후, 입수 밸브(2)와 배수 밸브(8)를 폐쇄 상태로 동작시킴으로써, 에어 제거 기능을 종료한다. 제어부(20)는 단계(S1)를 수행한 후 단계(S3)로 진행한다.
단계(S3)에서, 제어부(30)는 대기 상태를 수행하며 입력부(19)로부터 온수 선택이나 온수의 온도 선택 입력을 대기한다. 제어부(30)가 온수 선택이나 온수의 온도 선택 입력을 입력부(19)로부터 획득하면 단계(S5)로 진행한다.
단계(S5)에서, 제어부(30)는 온수의 온도 선택 입력에 따른 온수의 온도 설정이 되었으면 단계(S7)로 진행하고, 그렇지 않으면 단계(S9)로 진행한다.
단계(S7)에서, 제어부(30)는 온수의 설정 온도에 대응하는 온수의 공급량을 기준으로 하여 유량 조절 밸브의 기준 개방 정도를 결정하는 결정 기능을 수행한다. 제어부(30)는 표 1의 설정 온도에 따른 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도 데이터를 이용하여 입력부(19)로부터의 온수의 온도 설정에 의한 온수의 설정 온도나 기저장된 온수의 설정 온도에 대응하는 개방 정도를 기준 개방 정도로 결정한다. 즉, 제어부(30)는 표 1의 제 1 또는 제 2 실시예 중의 어느 하나의 실시예에 따른 개방 정도를 기준 개방 정도로 결정하여 저장한다. 그리고, 제어부(30)는 유량 조절 밸브(4)를 제어하여 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도가 결정되거나 저장된 기준 개방 정도와 같도록 개방 동작시킨다. 제어부(30)가 이러한 설정 온도에 따른 기준 개방 정도(기준 공급량)을 결정하여 유량 조절 밸브(4)를 개방 동작시킴으로써, 상대적으로 저온의 온수의 출수량을 증가시켜 온수 출수 시간을 감축시킬 수 있다. 제어부(30)는 단계(S7)를 수행한 후 단계(S11)로 진행한다.
단계(S9)에서, 제어부(30)는 이전에 저장된 설정 온도가 있는지를 판단한다. 만약 저장된 설정 온도가 있으면 제어부(30)는 단계(S7)로 진행하고, 그렇지 않으면 제어부(30)는 단계(S5)로 진행하여 입력부(19)로부터의 온수의 온도 선택 입력을 대기한다. 또는, 제어부(30)는 저장된 설정 온도가 있으며 결정된 기준 개방 정도를 저장하고 있으면 단계(7)로 진행하지 않고, 단계(S11)로 진행할 수도 있다.
단계(S11)에서, 제어부(30)는 저장된 입력 전압 데이터와 제 1 감지 온도 데이터를 이용하여 제 1 및 제 2 기준 시간 동안의 평균적인 입력 전압과 평균적인 제 1 감지 온도에 대응하는 가변값을 결정한다. 보다 상세하게, 제어부(30)는 입력 전압 데이터를 이용하여 평균값인 입력 전압을 산정하고, 제 1 감지 온도 데이터를 이용하여 평균값인 제 1 감지 온도를 산정하고, 상술된 표 2의 입력 전압에 따른 영향 판단 데이터를 이용하여 평균값인 입력 전압의 영향 단계를 결정하고, 상술된 표 3의 제 1 감지 온도에 따른 영향 판단 데이터를 이용하여 평균값인 제 1 감지 온도의 영향 단계를 결정한다. 그리고, 제어부(30)는 결정된 입력 전압의 영향 단계와 결정된 제 1 감지 온도의 영향 단계를 평균하여 정수인 영향 결과 단계를 산정하고, 표 4 또는 표 5의 입력 전압 및 제 1 감지 온도에 따른 개방 정도의 가변값 데이터를 이용하여 선정된 영향 결과 단계에 대응하는 가변값을 결정한다. 제어부(30)는 단계(S11)를 수행한 후 단계(S13)로 진행한다.
단계(S13)에서, 제어부(30)는 가변값을 이용하여 유량 조절 밸브(4)의 기준 개방 정도를 처리한다. 즉, 제어부(30)는 기준 개방 정도와 가변값의 곱과, 기준 개방 정도를 합산하여 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도를 산정하고, 기준 개방 정도로 개방된 유량 조절 밸브(4)를 산정된 개방 정도에 대응하도록 개방 동작시킨다. 제어부(30)는 단계(S11) 및 (S13)에서, 입력 전압과 제 1 감지 온도를 고려하여 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도를 조절함으로써, 설정 온도에 대응하는 온도의 온수가 출수되도록 하며, 개방 정도의 증가에 의하여 온수 출수 시간을 감축시킬 수 있다. 제어부(30)는 단계(S13)를 수행한 후 단계(S15)로 진행한다.
단계(S15)에서, 제어부(30)는 입수 밸브(2) 및 온수 출수 밸브(6)를 개방 동작시키고 히터부(5)를 동작 제어하여 온수를 출수시킨다. 제어부(30)는 온수 출수를 입력부(19)로부터 획득된 출수 선택 입력에 의해서 시작하며, 온수 출수 중에 제 2 온도 감지부(13)로부터의 제 2 감지 온도와 설정 온도를 비교하여 히터부(5)의 출력을 조절한다. 제어부(30)는 온수 출수를 진행하면서 단계(S17)로 진행한다.
단계(S17)에서, 제어부(30)는 입력부(19)로부터의 출수 선택 유무 또는 유량 감지부(3)로부터의 감지 유량을 기준으로 온수 출수의 종료를 판단한다. 제어부(30)는 입력부(19)로부터 출수 선택이 획득되지 않거나 감지 유량이 설정 유량에 도달하면 온수 출수가 종료되어야 하는 것으로 판단한다. 만약 온수 출수가 종료되어야 한다면, 제어부(30)는 단계(S19)로 진행하고, 그렇지 않으면 단계(S11)로 진행하여 온수 출수를 수행하면서 입력 전압과 제 1 감지 온도를 이용하여 가변값의 결정을 수행한다. 다만, 제어부(30)는 단계(S11)로 진행하지 않고, 단계(S15)로 진행할 수도 있다.
단계(S19)에서, 제어부(30)는 입수 밸브(2)와 온수 출수 밸브(6)를 차단 동작시키고, 히터부(5)의 가열 동작을 중단시킴으로써, 온수 출수를 종료시킨다. 제어부(30)는 단계(S19)를 수행하고 단계(S21)로 진행한다.
단계(S21)에서, 제어부(30)는 유량 조절 밸브(4)를 제어하여 단계(S11)에서 결정된 개방 정도를 단계(S7)에서 결정된 기준 개방 정도로 복귀시킨다. 즉, 제어부(30)는 온수 출수가 종료되면, 유량 조절 밸브(4)를 설정 온도에 대응하는 기준 개방 정도로 개방 동작시킨다. 제어부(30)는 단계(S21)를 수행한 후 단계(S3)로 진행한다.
상술된 단계(S11) 내지 (S17)에서, 제어부(30)는 온수 출수를 수행하면서 입력 전압과 제 1 감지 온도를 반영하여 유량 조절 밸브(4)의 개방 정도(공급량)를 조절함으로써, 설정 온도의 온수의 출수 시간을 단축시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1: 필터부 2: 입수 밸브
3: 유량 감지부 4: 유량 조절 밸브
5: 히터부 6: 온수 출수 밸브
7: 출수부 8: 배수 밸브
11: 제 1 온도 감지부 13: 제 2 온도 감지부
15: 전원부 17: 전압 감지부
19: 입력부 21: 표시부
30: 제어부

Claims (13)

  1. 가열 공간을 가열하는 히터를 구비하여 상기 가열 공간 내의 정수를 가열하여 온수를 공급하는 히터부와;
    온수 출수 밸브를 구비하며 상기 히터부로부터의 온수를 출수시키는 온수 유로와;
    정수의 공급 및 차단을 수행하는 입수 밸브를 구비하며 상기 히터부에 정수를 공급하는 정수 유로와;
    상기 입수 밸브와 상기 히터부 사이에서 상기 히터부로의 정수의 공급량을 조절하는 유량 조절 밸브와;
    상기 유량 조절 밸브의 개방 정도를 설정 온도에 따른 공급량에 대응하는 기준 개방 정도로 개방 동작시키는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급량은 상기 설정 온도에 반비례하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 개방 정도에 대응하는 공급량은 상기 유량 조절 밸브의 최대 공급량이거나 상기 최대 공급량 미만인 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 온수 공급 제어 장치는 상기 히터부에 인가되는 입력 전압을 감지하는 전압 감지부와, 상기 히터부에 인가되는 정수의 온도를 감지하는 온도 감지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전압 감지부로부터의 입력 전압과 상기 온도 감지부로부터의 감지 온도를 기준으로 하여 상기 기준 개방 정도로 개방된 유량 조절 밸브의 개방 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 입력 전압에 따른 영향 단계와, 상기 감지 온도에 따른 영향 단계로부터 상기 기준 개방 정도의 가변값을 결정하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기준 개방 정도에 대응하는 공급량이 상기 유량 조절 밸브의 최대 공급량인 경우, 상기 제어부는 상기 가변값을 이용하여 상기 유량 조절 밸브의 개방 정도를 상기 기준 개방 정도로 유지시키거나 상기 기준 개방 정도보다 감소시키는 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기준 개방 정보에 대응하는 공급량이 상기 유량 조절 밸브의 최대 공급량 미만인 경우, 상기 제어부는 상기 가변값을 이용하여 상기 유량 조절 밸브의 개방 정도를 상기 기준 개방 정도로 유지시키거나 상기 기준 개방 정도보다 증가시키거나 상기 기준 개방 정도보다 감소시키는 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 입수 밸브와 온수 출수 밸브를 개방 동작시키고 상기 히터부를 제어하여 온수 출수 동작을 수행하며, 상기 온수 출수 동작 전에 또는 온수 출수 동작 중에 유량 조절 밸브의 개방 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온수 출수 동작의 종료 후에 상기 유량 조절 밸브의 개방 정도를 상기 설정 온도에 따른 공급량에 대응하는 기준 개방 정도로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 온수 공급 제어 장치는 상기 가열 공간 내의 에어나 정수를 배수시키는 배수 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 입수 밸브와 상기 유량 조절 밸브 및 상기 배수 밸브를 개방 동작시켜 상기 가열 공간을 정수로 채우는 에어 제거 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 유량 조절 밸브를 개방 동작 시킨 후 상기 입수 밸브와 상기 배수 밸브를 개방 동작시키는 것을 특징으로 하는 온수 공급 제어 장치.
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