KR20220090706A - 직수형 정수기 및 그 가열 제어방법 - Google Patents

Abstract

유입된 물을 여과하는 필터부; 상기 필터부에서 여과된 물이 유입되는 유입구와, 상기 유입구를 통해 유입된 물이 가열되어 배출되는 유출구를 구비하며, 상기 유입구로부터 상기 유출구로 흐르는 물을 가열하여 온수를 생성하는 순간가열장치; 상기 순간가열장치로 유입되는 물의 유량을 감지하는 유량센서; 상기 순간가열장치의 후단의 유로에 설치되어 상기 유출구를 통해 배출되는 물의 온도를 측정하는 출수온도센서; 상기 순간가열장치에서 생성된 온수를 사용자에게 제공하는 추출부; 및 상기 순간가열장치로 유입되는 물의 입수온도를 추정하고, 입수추정온도에 따라 상기 순간가열장치의 히터출력과 상기 순간가열장치로 공급되는 물의 유량 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 입수추정온도는 상기 순간가열장치의 가열이 이루어진 후 상기 출수온도센서에서 감지된 출수온도가 목표 출수온도로 안정화된 상태에서 상기 히터출력, 상기 유량센서에서 감지된 입수유량 및 상기 출수온도센서에서 감지된 출수온도에 따라 계산된 추정온도값을 포함하는, 직수형 정수기를 제공한다

Description

직수형 정수기 및 그 가열 제어방법{Tankless Type Water Purifier and Heating Control Method Thereof}

본 발명은 원수(예를 들어, 수도수)를 여과하여 정수 및 온수를 생성하는 직수형 정수기 및 그 가열 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온수탱크를 구비하지 않고 순간가열장치의 내부공간을 흐르는 정수를 가열하여 온수를 생성하는 직수형 정수기 및 그 가열 제어방법에 관한 것이다.

정수기는 하나 이상의 필터를 통하여 유입된 물을 여과한 후 정수를 생성한 후 사용자에게 음용수(정수)를 공급하는 장치이다.

이러한 정수기는 사용자에게 상온의 정수뿐만 아니라 온수를 제공하도록 온수생성부를 구비하는 경우가 있다. 온수생성부는 온수탱크 내부에 수용된 물을 가열된 상태로 저장하다가 사용자의 요구가 있을 때 미리 가열된 온수의 추출이 이루어지는 저탕식 온수생성부와, 유입구를 통해 유입된 정수를 가열한 후 유출구를 통해 배출하는 과정에서 온수의 생성이 이루어지는 순간가열식 온수생성부로 구분할 수 있다. 저탕식 온수생성부의 경우 다량의 물의 수용하므로 온수탱크의 부피가 커질 뿐만 아니라 온수를 적정한 온도로 가열된 상태를 유지하기 위하여 전력이 많이 소요되는 문제가 있으므로 최근에는 순간가열식 온수생성부(순간가열장치)가 많이 사용되고 있다.

순간가열장치는, 사용자로부터 온수 추출 신호가 입력되면 사용자가 목표로 하는 온도의 온수를 생성하기 위하여, 순간가열장치의 전단과 후단에 각각 물의 온도를 측정하기 위한 입수온도센서와 출수온도센서를 구비하고 있다. 예를 들어, 본 출원인의 한국 특허공개 제2019-0035287호, 제2019-0037964호, 제2019-0037965호 등은 순간가열장치로 유입되는 물의 온도와 목표온도를 비교하기 위하여 유입구 전단에 입수온도센서를 설치하고, 순간가열장치에서 출수된 물의 온도와 목표온도를 비교하기 위하여 유출구 후단에 출수온도센서를 설치하는 기술을 개시하고 있다. 이러한 입수온도센서와 출수온도센서의 측정온도를 기초로 히터의 출력(전압이나 전류) 및/또는 유량을 제어함으로써 목표로 하는 온도의 온수 생성이 이루어지도록 한다.

그러나, 상기한 본 출원인의 기술들은 입수온도센서와 출수온도센서를 모두 구비하는데, 상기한 온도센서들은 모두 음용수와 접촉하므로 스테인레스 스틸(STS) 소재로 제작되어야 하며 이에 따라 부품비용이 증가하는 문제점이 있다.

한편, 난방/온수 제공용 보일러 등의 경우, 입수온도센서를 구비하지 않고 출수온도센서만을 이용하여 가열을 수행하기도 하지만, 이러한 장치는 난방용 또는 수전용 온수로 공급되는 것이므로 설정온도의 온수 추출이 즉각적으로 이루어질 필요가 없으며, 이에 따라 피드백 제어 및/또는 피드포워드 제어를 통하여 일정 시간의 경과 후 목표 온도의 온수 추출을 수행하는 구성을 가지고 있다.

그러나, 정수기는 보일러와는 달리 그 특성상 사용자의 추출 입력에 따라 신속하게 온수 제공이 이루어져야 할 뿐만 아니라 온수 추출에 소요되는 시간도 보일러에 비해 매우 짧기 때문에 목표 온도에 근접한 온수를 사용자에게 빠른 시간 이내에 공급할 수 있어야 한다. 따라서, 입수온도센서를 적용하지 않더라도 목표 온도에 근접한 온수 추출이 빠르게 진행될 수 있는 기술이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 입수온도센서를 구비하지 않더라도 입수온도에 근접한 값을 입수추정온도로 설정할 수 있는 직수형 정수기 및 그 가열 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 일 측면으로서 입수온도센서를 구비하지 않더라도 온수 가열을 효율적으로 수행할 수 있는 직수형 정수기 및 그 가열 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 제조비용이 절감된 직수형 정수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은, 유입된 물을 여과하는 필터부; 상기 필터부에서 여과된 물이 유입되는 유입구와, 상기 유입구를 통해 유입된 물이 가열되어 배출되는 유출구를 구비하며, 상기 유입구로부터 상기 유출구로 흐르는 물을 가열하여 온수를 생성하는 순간가열장치; 상기 순간가열장치로 유입되는 물의 유량을 감지하는 유량센서; 상기 순간가열장치의 후단의 유로에 설치되어 상기 유출구를 통해 배출되는 물의 온도를 측정하는 출수온도센서; 상기 순간가열장치에서 생성된 온수를 사용자에게 제공하는 추출부; 및 상기 순간가열장치로 유입되는 물의 입수온도를 추정하고, 입수추정온도에 따라 상기 순간가열장치의 히터출력과 상기 순간가열장치로 공급되는 물의 유량 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 입수추정온도는 상기 순간가열장치의 가열이 이루어진 후 상기 출수온도센서에서 감지된 출수온도가 목표 출수온도로 안정화된 상태에서 상기 히터출력, 상기 유량센서에서 감지된 입수유량 및 상기 출수온도센서에서 감지된 출수온도에 따라 계산된 추정온도값을 포함하는, 직수형 정수기를 제공한다.

또한, 상기 입수추정온도는 i) 초기값, ii) 상기 계산된 추정온도값 및 iii) 상기 순간가열장치를 통한 온수 추출이 이루어지지 않고 미리 설정된 미추출 설정시간이 경과한 후 상기 출수온도센서에서 감지된 감지온도값 중에서 선택될 수도 있다.

이때, 상기 입수추정온도는 상기 초기값, 상기 계산된 추정온도값 및 상기 감지온도값 중에서 가장 최근의 값으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 계산된 추정온도값은 상기 출수온도가 목표 출수온도로 안정화된 상태에서의 출수온도와 입수유량을 각각 나타내는 현재 출수온도와 현재 입수유량, 그리고 히터출력 및 히터효율에 따라 하기의 [수학식 1]에 의해 계산될 수 있다.

[수학식 1] 계산된 추정온도값[℃] = 현재 출수온도[℃] - 히터효율[%] × 0.86[kcal/Watt] × 히터출력(Watt) / (현재 입수유량[LPM] × 60[sec])

이때, 상기 히터효율은 0.95 내지 1.0의 값으로 설정될 수 있다.

그리고, 상기 필터부는 공급밸브의 개방에 따라 유입된 원수를 여과하며, 상기 순간가열장치는 상기 필터부에 유입되는 원수의 압력에 의하여 유입되는 물을 가열할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의한 직수형 정수기는, 상기 순간가열장치로 유입되는 물의 유량을 조절하는 유량조절부;를 추가로 포함하며, 상기 제어부는 상기 유량조절부를 통하여 상기 순간가열장치로 공급되는 물의 유량을 제어할 수 있다.

그리고, 상기 입수추정온도는 상기 초기값, 상기 계산된 추정온도값, 상기 감지온도값, 및 상기 순간가열장치의 초기 구동시 상기 유출구로 배출된 물이 외부로 드레인되거나 상기 추출부를 통해 배출될 때 상기 출수온도센서에서 감지된 초기 감지온도값 중에서 가장 최근의 값으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 초기값은 상기 순간가열장치가 설치되는 지역의 수도수(city water)의 평균온도값으로 설정될 수 있다.

다른 측면으로서, 본 발명은, 필터부에서 여과된 후 유입구로부터 유출구로 흐르는 물을 가열하여 온수를 생성하는 순간가열장치와, 상기 순간가열장치로 유입되는 물의 유량을 감지하는 유량센서와, 상기 순간가열장치의 후단의 유로에 설치되어 상기 유출구를 통해 배출되는 물의 온도를 측정하는 출수온도센서를 포함하는 직수형 정수기의 가열 제어방법에 있어서, 상기 순간가열장치로 유입되는 물의 입수추정온도를 추정하는 입수온도 추정단계; 및 상기 입수추정온도에 따라 상기 순간가열장치의 히터출력과 상기 순간가열장치로 공급되는 물의 유량 중 적어도 하나를 제어하여 온수를 생성하는 온수생성단계;를 포함하며, 상기 입수온도 추정단계에서 설정되는 입수추정온도는 상기 순간가열장치의 가열이 이루어진 후 상기 출수온도센서에서 감지된 출수온도가 목표 출수온도로 안정화된 상태에서 상기 히터출력, 상기 유량센서에서 감지된 입수유량 및 상기 출수온도센서에서 감지된 출수온도에 따라 계산된 추정온도값을 포함하는, 직수형 정수기의 가열 제어방법을 제공한다.

이때, 상기 입수온도 추정단계는 i) 초기값, ii) 상기 계산된 추정온도값, 및 iii) 상기 순간가열장치를 통한 온수 추출이 이루어지지 않고 미리 설정된 미추출 설정시간이 경과한 후 상기 출수온도센서에서 감지된 감지온도값 중에서 어느 하나의 값을 입수추정온도로 설정할 수도 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 입수온도센서를 구비하지 않더라도 출수온도가 목표 출수온도로 안정화된 상태에서의 계산된 추정온도값 에 기초하여 입수온도에 근접한 값을 입수추정온도로 설정할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 초기값, 출수온도가 목표 출수온도로 안정화된 상태에서의 계산된 추정온도값, 출수온도센서에서 감지된 감지온도값 등에 기초하여 입수추정온도로 설정하는 경우 다양한 상황에서도 입수온도에 근접한 값을 입수추정온도로 설정할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 입수온도에 근접한 값을 입수추정온도로 설정할 수 있으므로 입수온도센서를 구비하지 않더라도 온수 추출 초기단계부터 온수 가열을 효율적으로 수행할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 고가의 입수온도센서를 구비하지 않아도 되므로, 정수기의 제조 비용이 절감되는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 직수형 정수기의 수배관도.
도 2는 도 1에 도시된 직수형 정수기에서 제어부와 다른 구성을 연결관계를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 직수형 정수기에서 온수추출방법의 일 예를 도시한 순서도.
도 4는 도 3에 도시된 온수추출방법의 변형예를 도시한 순서도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 직수형 정수기의 가열 제어방법을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 추출시간 경과에 따른 온수 온도의 변화를 도시한 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 먼저, 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 측면에 의한 직수형 정수기(100)에 대해 설명한다.

본 발명에 의한 직수형 정수기(100)는, 온수탱크를 구비하지 않고 순간가열장치(120)의 내부공간을 흐르는 정수를 가열하여 온수를 생성하는 정수기를 의미하는 것으로 한다. 이때, 순간가열장치(120)에는 원수(수도수; city water)의 압력에 의해 물이 공급될 수 있다. 다만, 본 발명에 의한 직수형 정수기(100)는, 수압이 낮은 지역의 경우, 또는 역삼투막 필터와 같이 필터에 가해지는 여과압이 높은 경우 순간가열장치(120)로의 물 공급을 위하여 펌프의 사용이 가능하며, 따라서 원수의 수압에 의하여 순간가열장치(120)로의 물 공급이 이루어지는 구성으로 제한되지는 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 직수형 정수기(100)의 수배관도이고, 도 2는 도 1에 도시된 직수형 정수기(100)에서 제어부(C)와 다른 구성을 연결관계를 도시한 개략도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 필터부(110), 순간가열장치(120), 유량센서(FS), 출수온도센서(TS), 추출부(160) 및 제어부(C)를 포함하여 구성되며, 유량조절부(130), 냉수생성부(140), 조작부(170), 메모리부(180) 중 적어도 일부를 추가로 구비할 수 있으며, 유로 개폐 및/또는 유로전환를 위한 각종 밸브 등이 구비될 수 있다.

먼저, 필터부(110)는 유입된 물을 여과하여 정수를 생성하기 위하여 적어도 하나의 필터를 구비한다.

일 예로서, 상기 필터부(110)는 제1 필터(111)와 제2 필터(112)를 포함하는 2개의 필터로 구성될 수 있다.

이때, 제1 필터(111)는 일 예로서 세디먼트 필터와 프리카본 필터의 복합필터로 구성될 수 있고, 제2 필터(112)는 메인필터와 후처리 필터의 복합필터로 구성될 수 있다. 일 예로서, 후처리 필터는 포스트 카본 필터로 구성될 수 있다.

또한, 제2 필터(112)에 구비되는 메인필터는 필터부(110)에 구비되는 필터 중에서 가장 미세한 입자의 여과가 가능한 필터로서, 역삼투막 필터(RO 필터), 중공사막 필터, 나노트랩 필터 등이 사용될 수 있다.

그러나, 필터부(110)에 구비되는 필터의 개수 및 종류는 전술한 내용에 한정되는 것은 아니다. 일 예로서 항균필터나 각종 기능성 필터가 추가되는 것도 가능하며, 전술한 복합필터가 별도로 분리되어 설치되는 것도 가능하다.

필터부(110)로의 물 공급을 위하여 필터부(110)에는 공급밸브(FV)가 연결될 수 있다. 따라서, 즉, 사용자에 의해 추출신호가 입력되면 공급밸브(FV)가 개방되어 원수유입유로(L1)를 따라 필터부(110)로 물 공급이 이루어져 원수의 여과가 이루어지고, 추출이 종료되면 공급밸브(FV)가 폐쇄되어 필터부(110)로의 물 공급이 차단될 수 있다.

필터부(110)에서 여과된 정수는 정수 공급유로(L2)에 의해 유로전환부(150)로 공급되며, 유로전환부(150)의 유로전환에 따라 복수의 개소로 정수의 공급이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 정수의 추출이 이루어지는 경우 유로전환부(150)의 정수 입수구(151)로 유입된 정수는 정수용 출수구(152) 및 정수 추출유로(L3)를 통해 추출부(160)로 공급되어 사용자에게 제공될 수 있다. 또한, 온수의 추출이 이루어지는 경우 정수 입수구(151)로 유입된 정수는 온수용 출수구(154) 및 온수용 유입유로(L4)를 통해 순간가열장치(120)로 공급될 수 있다. 한편, 본 발명의 일 측면에 의한 직수형 정수기(100)는 냉수추출을 위하여 냉수생성부(140)를 추가로 구비할 수 있고, 유로전환부(150)는 냉수용 출수구(153)를 구비할 수 있다. 이때, 입수구(151)로 유입된 정수는 냉수용 출수구(153) 및 냉수용 유입유로(L6)를 통해 냉수생성부(140)로 공급될 수 있다.

도 1에서는 유로전환부(150)가 하나의 입수구(151)와 3개의 출수구(152, 153, 154)를 갖는 하나의 부품으로 이루어지는 경우를 도시하고 있으나, 유로전환부(150)는 복수의 개소로 정수의 공급을 수행할 수 있다면 복수의 밸브(개폐밸브, 유로전환밸브 등)로 이루어지는 것도 가능하다.

순간가열장치(120)는 내부에 물이 유동할 수 있는 공간이 형성되며, 내부공간에는 공급밸브(FV)의 개방에 따라 필터부(110)로 유입되는 원수의 압력에 의하여 물이 유입될 수 있다. 또한, 순간가열장치(120)는 필터부(110)에서 여과된 물이 정수유로(L2)를 거쳐 유입되는 유입구(121)와, 유입구(121)를 통해 유입된 물이 가열되어 배출되는 유출구(122)를 구비할 수 있다. 순간가열장치(120)는 유입구(121)로부터 유출구(122)로 흐르는 물을 가열하여 온수를 생성하기 위하여 전원 입력에 의하여 물을 가열하는 히터(미도시)를 구비한다. 또한, 순간가열장치(120)에는 히터의 가열온도를 측정하는 히터온도센서 및 히터의 과열을 방지하기 위하여 바이메탈 등 전원차단장치가 구비될 수 있다. 순간가열장치(120)에서 배출되는 온수는 온수 추출유로(L5)를 통해 추출부(160)로 공급될 수 있다. 또한, 온수 추출유로(L5)에는 순간가열장치(120)의 내부에서 발생하는 스팀의 배출을 위하여 스팀배출유로(LS)가 피팅부재(FT)를 통해 연결될 수 있다. 다만, 스팀배출유로(LS)의 설치 위치 및 연결구조는 이에 한정되는 것은 아니며, 순간가열장치(120)에 직접 연결되거나 설정압력 이상에서 개방되도록 순간가열장치(120)의 내부공간과 연통하도록 설치된 안전밸브(미도시)에 연결되는 것도 가능하다.

또한, 순간가열장치(120)에는 직수형 정수기(100)의 초기 가동단계(전원 공급)나 온수 추출을 위한 가열 초기 또는 종료 단계에서 순간가열장치(120) 내부에 수용된 물을 외부로 배출하는 온수 드레인 유로(LD1)가 연결될 수 있다. 이때, 온수 드레인 유로(LD1)는 출수온도센서(TS) 후단에서 온수 추출유로(L5)로부터 분기될 수 있다. 이와는 달리, 온수 드레인 유로(LD1)는 순간가열장치(120)와 직접 연결되는 것도 가능하다.

순간가열장치(120) 전단의 유로에는 순간가열장치(120)로 유입되는 물의 유량을 감지하는 유량센서(FS)가 설치될 수 있다. 유량센서(FS)에서 감지된 유량은 후술하는 바와 같이 제어부(C)를 통한 순간가열장치(120)의 제어에 이용될 수 있다.

순간가열장치(120)의 후단의 유로, 즉 온수 추출유로(L5)에는 유출구(122)를 통해 배출되는 물의 온도를 측정하는 출수온도센서(TS)가 설치될 수 있다. 출수온도센서(TS)에서 감지된 온도는 후술하는 바와 같이 제어부(C)를 통한 입수온도추정 및 순간가열장치(120)의 제어에 이용될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 의하면, 순간가열장치(120) 전단의 유로에 순간가열장치(120)로 유입되는 물의 유량을 조절하는 유량조절부(130)를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 유량조절부(130)는 입수추정온도나 출수온도센서(TS)에 감지한 출수온도에 기초하여 제어부(C)에 의한 유량 제어가 이루어지며, 일 예로서 유량조절밸브로 구성될 수 있다.

냉수생성부(140)는 필터부(110)에서 여과된 후 유입구(141)를 통해 유입된 정수를 냉각하여 냉수를 생성하도록 구성되며, 일 예로서 직수형 정수기(100)에 적합하도록 빙축열 방식을 이용할 수 있다. 빙축열 방식의 경우 빙축열조(미도시) 내에 수용된 빙축수를 냉각하고, 빙축수가 수용된 공간에 설치된 유동관(미도시) 내부를 정수가 흐르면서 빙축수와의 열교환을 통한 냉각으로 냉수가 생성되는 방식이다. 빙축열 방식은 원수의 수압에 의하여 유동관 내부로 정수가 유입되어 냉각된 후 출수되도록 구성될 수 있다. 따라서, 빙축열 방식은 냉수탱크에 냉수를 직접 수용하는 탱크식 냉수 생성부과는 달리 냉수탱크를 구비하지 않으므로 탱크 또는 그 내부에 수용된 냉수의 오염을 방지할 수 있다는 이점이 있다. 이러한 빙축열 방식에 의한 냉수 생성구조는 다양한 형태로 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 본 발명에 의한 직수형 정수기(100)는 온수탱크를 구비하지 않는 구성으로 한정되며, 따라서 냉수탱크를 구비하는 구성을 배제하는 것은 아니다. 한편, 냉수생성부(140)이 유출구(142)를 통해 배출된 냉수는 냉수 추출유로(L7)를 통해 추출부(160)로 공급된 후 사용자에게 제공될 수 있다. 또한, 냉수생성부(140)에 수용된 냉수를 외부로 드레인하기 위하여 냉수생성부(140)는 그 하부에 냉수 드레인 유로(LD2)와 연결되는 배출구(143)를 구비할 수 있다.

추출부(160)는 필터부(110)에서 공급되는 상온의 정수, 순간가열장치(120)에서 생성된 온수 및/또는 냉수생성부(130)에서 생성된 냉수의 추출을 위하여 코크나 파우셋으로 구성될 수 있다. 또한, 추출부(160)는 정수 추출유로(L3), 온수 추출유로(L5), 냉수 추출유로(L7)에서 공급되는 정수, 냉수, 온수 추출 시 개방되는 추출밸브(미도시)를 구비할 수 있다.

조작부(170)는 사용자가 추출신호를 입력하거나 직수형 정수기(100)의 각종 기능을 선택하도록 기능한다. 조작부(170)는 전자식 버튼이 구비된 디스플레이 수단으로 구성될 수 있으나, 사용자로부터 입력된 신호를 제어부(C)로 전달할 수 있다면 전술한 구성에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 제어부(C)는 순간가열장치(120)로 유입되는 물의 입수온도를 추정하고, 입수추정온도에 따라 순간가열장치(120)의 히터출력과 순간가열장치(120)로 공급되는 물의 유량 중 적어도 하나를 제어하도록 구성될 수 있다. 이때, 순간가열장치(120)로 공급되는 물의 유량은 유량조절부(130)를 제어함으로써 수행될 수 있다.

순간가열장치(120)의 구동에 있어서, 입수온도 값이 정확하여야 입수온도와 목표온도(목표출수온도)의 차이에 따른 히터출력과 물의 유량을 최적화할 수 있다. 본 발명의 경우 입수온도센서를 구비하지 않으므로 순간가열장치(120)의 효과적인 구동을 위하여 입수추정온도가 입수온도에 매우 근접하여야 하며, 입수추정온도는 일 예로서 실제 입수온도의 10% 이내, 바람직하게는 5% 이내의 정확도를 가질 수 있다.

이러한 입수추정온도는 계산된 추정온도값을 포함할 수 있다.

계산된 추정온도값은 순간가열장치(120)의 가열이 이루어진 후에 출수온도센서(TS)에서 감지된 출수온도가 목표 출수온도로 안정화된 상태에서 계산에 의하여 추정된 입수온도값이다. 예를 들어, 사용자가 조작부(170)를 통해 온수 추출 명령을 입력하면 순간가열장치(120)가 가동하게 된다. 이때 목표 출수온도는 직수형 정수기(100)에서 미리 설정되어 있는 온수공급온도로 이루어질 수 있으며, 사용자의 입력에 의해 목표 출수온도가 조절되는 것도 가능하다. 도 6에 도시된 바와 같이 초기에는 입수추정온도와 목표온도(목표출수온도)와의 차이에 따라 순간가열장치(120)의 히터출력 및/또는 순간가열장치(120)로 공급되는 물의 유량이 제어되며, 이후 출수온도센서(TS)를 통해 감지된 온수의 출수온도와 목표 출수온도의 차이에 따라 순간가열장치(120)의 히터출력 및/또는 순간가열장치(120)로 공급되는 물의 유량이 제어된다. 이러한 출수온도에 따른 제어가 계속됨에 따라 출수온도가 목표온도와 소정의 범위 내로 안정화된다. 이때, 출수온도가 미리 설정된 안정화 범위(예를 들어, 목표온도와의 차이가 3~5%) 이내로 안정화되는 경우, 유량센서(FS)에서 감지된 입수유량 및 출수온도센서(TS)에서 감지된 출수온도에 따라 입수온도를 추정하여 계산된 추정온도값을 획득할 수 있다.

이때, 계산된 추정온도값은 출수온도가 목표 출수온도로 '안정화된 상태'에서의 출수온도와 입수유량을 각각 나타내는 현재 출수온도와 현재 입수유량, 그리고 히터출력 및 히터효율에 따라 하기의 [수학식 1]에 의해 계산될 수 있다. 즉, 히터출력 및 입수유량, 이에 따른 온수의 출수온도를 이용한 역계산을 통하여 입수온도를 추정할 수 있다.

[수학식 1] 계산된 추정온도값[℃] = 현재 출수온도[℃] - 히터효율[%] × 0.86[kcal/Watt] × 히터출력(Watt) / (현재 입수유량[LPM] × 60[sec])

이때, 순간가열장치(120)에 구비되는 히터의 효율은 이론상으로는 100%이지만, 가열 시스템의 안정화를 위하여 손실 등을 고려하여 100%보다 낮은 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 순간가열장치(120)에 많이 사용되는 루테녹스 히터의 경우 이론 상 효율은 100%이지만 손실 등을 고려하여 히터효율을 95%로 설정할 수 있다. 이와 같이, 히터의 효율은 입수추정온도가 실제 입수온도와 유사하도록 설정될 수 있으며, 0.95 내지 1.0의 값으로 설정될 수 있다. 수학식 1에서 0.86은 와트(Watt)로부터 킬로 칼로리(kcal)로 단위변환을 위한 계수이다.

본 출원인은 루테녹스 히터의 효율을 0.95로 하여 순간가열장치(120)에 유입되는 물의 온도를 다양하게 변화시키면서 상기 수학식 1에 따라 계산된 추정온도값을 실제 입수온도값과 비교하는 실험을 수행하였다.

입수온도를 21~23℃ 미만의 범위에서 다양하게 변화시키면서 50회 추정온도값을 계산하고 이를 실제 입수온도와 비교한 결과 실제 입수온도와 계산된 입수온도값의 편차평균은 1.9℃이었다. 또한, 입수온도를 24~28℃ 미만의 범위에서 다양하게 변화시키면서 50회 추정온도값을 계산하고 이를 실제 입수온도와 비교한 결과 실제 입수온도와 계산된 입수온도값의 편차평균은 1.1℃이었고, 동일하게 입수온도를 29~35℃ 미만의 범위에서 50회 시행한 결과 입수온도와 계산된 입수온도값의 편차평균은 1.6℃이었다. 즉, 수학식 1에 의한 결과 계산된 입수온도값은 실제 입수온도와의 편차 평균이 2℃ 미만으로서 실제 입수온도와 근접한 값을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 입수추정온도는 초기값, 계산된 추정온도값, 그리고 출수온도센서(TS)에서 감지된 감지온도값 중에서 선택될 수 있다.

입수추정온도로 설정되는 초기값은 제품 출고 시 미리 설정된 임의의 값으로 설정될 수 있다. 일 예로서, 초기값은 25℃로 설정될 수 있다. 다만, 입수추정온도가 실제 입수되는 물의 온도와 유사한 값을 갖도록 하기 위하여, 초기값은 순간가열장치(120)가 설치되는 지역(국가를 포함함)의 수도수(city water)의 평균온도값으로 설정될 수 있다. 이때, 초기값은 계절별 또는 월별 등으로 세분화하여 설정될 수 있으며, 이외에도 다양한 변경이 가능하다. 입수추정온도는 직수형 정수기(100)가 사용되거나 순간가열장치(120)가 작동하여 계산된 추정온도값이나 출수온도센서(TS)의 감지온도값이 획득됨에 따라 초기값으로부터 계산된 추정온도값이나 감지온도값으로 변경될 수 있다.

한편, 순간가열장치(120)가 장시간 구동되지 않은 경우 일교차 등으로 인하여 순간가열장치(120)에 입수되는 물의 온도가 변화될 수 있다. 본 발명의 실시예는 이러한 경우를 감안하여 순간가열장치(120)를 통한 온수 추출이 이루어지지 않고 미리 설정된 미추출 설정시간(예를 들어, 6시간)이 경과한 이후 출수온도센서(TS)에서 감지된 감지온도값을 입수추정온도로 설정할 수 있다. 이때, 입수추정온도는 미추출 설정시간이 경과한 후 주기적으로 업데이트 될 수 있으며, 사용자의 추출신호 입력되는 경우 순간가열장치(120)의 구동 직전의 온도값으로도 업데이트될 수도 있다.

순간가열장치(120)가 장시간 구동되지 않은 경우 출수온도센서(TS)에 잔류하는 물의 온도는 실온으로 변경되고, 순간가열장치(120) 전단에 잔류하는 물의 온도도 실온으로 변경된다. 가열 초기에 순간가열장치(120)에 입수되는 물은 순간가열장치(120) 전단에 잔류하는 물이므로 입수추정온도를 감지온도값으로 추정하는 경우 입수추정온도가 실제 입수온도에 거의 대응하게 된다.

또한, 직수형 정수기(100)는 초기 가동인 경우, 즉 제품에 전원을 처음 인가하여 온수의 첫 추출을 수행하는 경우 초기 세팅과정을 거치게 된다. 이러한 초기 세팅 과정에서는 순간가열장치(120)에 연결된 유로{온수용 입수유로(L4)} 및 순간가열장치(120)의 내부공간에 물을 채우는 동작과 히터의 최대출력을 센싱하는 동작을 진행하게 된다. 이 과정에서 순간가열장치(120)에서 배출되는 물의 온도는 온수 드레인 유로(LD1)를 통해 배출되거나 또는 온수 드레인 유로(LD1)가 없는 경우 추출부(160)를 통해 배출될 수 있다. 이러한 초기 세팅과정은 직수형 정수기(100)를 이동설치하는 과정이나 정전 시 전원 복귀시에 수행될 수도 있다. 초기 세팅 과정을 수행할 때 히터의 동작은 순간가열장치(120)의 내부공간을 완전히 채운 상태에서 수행되므로 초반부에 순간가열장치(120)에서 배출되는 물은 순간가열장치(120)에 입수되는 물의 온도에 상응하게 된다. 따라서, 초기 세팅 과정에서 순간가열장치(120)에서 배출되는 물의 온도를 출수온도센서(TS)로 측정하고, 출수온도센서(TS)에서 감지된 초기 감지온도값을 입수추정온도의 하나로 설정할 수 있다.

또한, 입수추정온도는 초기값, 계산된 추정온도값 및 감지온도값 중에서 가장 최근의 값으로 설정될 수 있다. 입수추정온도에 초기 감지온도값이 포함되는 경우에는 입수추정온도는 초기값, 계산된 추정온도값, 감지온도값 및 초기 감지온도값 중에서 가장 최근의 값으로 설정될 수 있다. 이를 위하여 제어부(C)는 입수추정온도를 저장하는 메모리부(180)에 연결될 수 있다. 메모리부(180)에 입력된 입수추정온도는 최초에 초기값으로 설정되며, 이후 순간가열장치(120)의 작동에 따라 최근의 계산된 추정온도값 또는 최근의 감지온도값으로 변경될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 다양한 방식으로 입수온도를 추정하므로 실제 입수온도에 근접한 입수추정온도를 얻을 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면 입수온도센서를 구비하지 않더라도 온수 추출 초기단계부터 온수 가열을 효율적으로 수행할 수 있으며, 추출신호 입력 후 빠른 시간 안에 안정화된 목표온도 범위에 도달한 온수를 사용자에게 제공할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 고가의 입수온도센서를 구비하지 않아도 되므로 제조 비용이 절감될 수 있다.

다음으로, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 측면에 의한 직수형 정수기의 온수추출방법(S10) 및 가열 제어방법(S100)에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 직수형 정수기에서 온수추출방법(S10)의 일 예를 도시한 순서도이고, 도 4는 도 3에 도시된 온수추출방법(S10)의 변형예를 도시한 순서도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 직수형 정수기의 가열 제어방법(S100)을 도시한 순서도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에서 추출시간 경과에 따른 온수의 온도의 변화를 도시한 그래프이다.

먼저, 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 직수형 정수기의 온수추출방법(S10)에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 직수형 정수기의 온수추출방법(S10)은 일 예로서 도 1 및 도 2를 통해 설명한 직수형 정수기(100)에 적용될 수 있다. 즉, 직수형 정수기(100)는 필터부(110)에서 여과된 후 유입구(121)로부터 유출구(122)로 흐르는 물을 가열하여 온수를 생성하는 순간가열장치(120)와, 순간가열장치(120)로 유입되는 물의 유량을 감지하는 유량센서(FS)와, 순간가열장치(120)의 후단의 유로에 설치되어 유출구(122)를 통해 배출되는 물의 온도를 측정하는 출수온도센서(TS)를 포함하여 구성될 수 있다.

직수형 정수기(100)를 설치하는 경우 또는 직수형 정수기(100)의 전원공급이 종료된 후 재가동이 이루어지는 경우 입수추정온도를 초기값으로 설정하는 단계(SA)를 수행할 수 있다. 입수추정온도로 설정되는 초기값은 제품 출고 시 미리 설정된 임의의 값으로 설정될 수 있다. 일 예로서, 초기값은 25℃로 설정될 수 있다. 다만, 입수추정온도가 실제 입수되는 물의 온도와 유사한 값을 갖도록 하기 위하여, 초기값은 순간가열장치(120)가 설치되는 지역(국가를 포함함)의 수도수(city water)의 평균온도값으로 설정될 수 있다. 이때, 초기값은 계절별 또는 월별 등으로 세분화하여 설정될 수 있으며, 이외에도 다양한 변경이 가능하다. 입수추정온도는 직수형 정수기(100)가 사용되거나 순간가열장치(120)가 작동하여 계산된 추정온도값이나 출수온도센서(TS)의 감지온도값이 획득됨에 따라 초기값으로부터 추정온도값이나 감지온도값으로 변경될 수 있다.

입수추정온도를 초기값으로 설정하는 단계(SA)를 거친 후 사용자에 의해 온수 추출 신호가 입력될 때까지 대기하게 된다(S20). 이러한 대기 단계(S20)는 순간가열장치(120)의 동작 종료 등 순간가열장치(120)가 작동하지 않는 경우에 수행될 수 있다.

대기 단계(S20)에서는 시간의 경과에 따라 주기적으로 온수 추출 신호가 입력되는지 여부를 판단하고(S30), 온수 추출신호가 입력되지 않은 경우 온수추출신호가 입력되지 않은 상태에서 경과한 시간이 미추출 설정시간(예를 들어, 6시간)이 경과하였는지 판단하게 된다(S70). 만약, 온수추출신호가 입력되지 않은 상태에서 경과한 시간이 미추출 설정시간이 경과하지 않았다면 대기 단계(S20)로 복귀한다.

온수추출신호가 입력되지 않은 상태에서 경과한 시간이 미추출 설정시간을 경과하였다면, 출수온도센서(TS)의 온도를 감지하고, 메모리부(180)에 저장된 입수추정온도를 출수온도센서(TS)의 감지온도값으로 변경하게 된다(SC).

순간가열장치(120)가 장시간 구동되지 않은 경우 일교차 등으로 인하여 순간가열장치(120)에 입수되는 물의 온도가 변화될 수 있다. 본 발명의 실시예는 이러한 경우를 감안하여 순간가열장치(120)를 통한 온수 추출이 이루어지지 않고 미리 설정된 미추출 설정시간(예를 들어, 6시간)이 경과한 이후 출수온도센서(TS)에서 감지된 감지온도값을 입수추정온도로 설정할 수 있다. 이때, 입수추정온도는 미추출 설정시간이 경과한 후 주기적으로 업데이트 될 수 있으며, 사용자의 추출신호 입력되는 경우 순간가열장치(120)의 구동 직전의 온도값으로도 업데이트될 수도 있다.

순간가열장치(120)가 장시간 구동되지 않은 경우 출수온도센서(TS)에 잔류하는 물의 온도는 실온으로 변경되고, 순간가열장치(120) 전단에 잔류하는 물의 온도도 실온으로 변경된다. 가열 초기에 순간가열장치(120)에 입수되는 물은 순간가열장치(120) 전단에 잔류하는 물이므로 입수추정온도를 감지온도값으로 추정하는 경우 입수추정온도가 실제 입수온도에 거의 대응하게 된다.

사용자에 의해 온수 추출신호가 입력되면(S30), 가열 및 온수 추출이 이루어지며 이에 따라 본 발명에 의한 가열 제어방법(S100)이 수행된다. 가열 제어방법(S100)은 목표온도(목표 출수온도)와 입수추정온도, 그리고 목표온도와 출수온도와의 차이에 따라 순간가열장치(120)의 히터출력과 순간가열장치(120)로 유입되는 물의 유량 중 적어도 하나를 제어하게 된다. 이러한 가열 제어방법(S100)의 수행에 따라 순간가열장치(120)에서 출수되는 온수의 온도는 목표온도에 점점 근접하여 출수되는 온수의 온도가 안정화된다. 가열 제어방법(S100)에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

출수온도가 미리 설정된 안정화 범위(예를 들어, 목표온도와의 차이가 3~5%) 이내로 안정화된 것으로 판단된 경우(S50), 유량센서(FS)에서 감지된 입수유량 및 출수온도센서(TS)에서 감지된 출수온도에 따라 입수온도를 추정하여 계산된 추정온도값을 획득할 수 있고, 메모리부(180)에 저장된 입수추정온도를 계산된 추정온도값으로 변경하게 된다(SB).

이때, 계산된 추정온도값은 출수온도가 목표 출수온도로 '안정화된 상태'에서의 출수온도와 입수유량을 각각 나타내는 현재 출수온도와 현재 입수유량, 그리고 히터출력 및 히터효율에 따라 하기의 [수학식 1]에 의해 계산될 수 있다. 즉, 히터출력에 의한 열량과 입수유량을 고려한 역계산을 통하여 입수온도를 추정할 수 있다.

[수학식 1] 계산된 추정온도값[℃] = 현재 출수온도[℃] - 히터효율[%] × 0.86[kcal/Watt] × 히터출력(Watt) / (현재 입수유량[LPM] × 60[sec])

이때, 순간가열장치(120)에 구비되는 히터의 효율은 이론상으로는 100%이지만, 가열 시스템의 안정화를 위하여 손실 등을 고려하여 100%보다 낮은 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 순간가열장치(120)에 많이 사용되는 루테녹스 히터의 경우 이론 상 효율은 100%이지만 손실 등을 고려하여 히터효율을 95%로 설정할 수 있다. 이와 같이, 히터의 효율은 입수추정온도가 실제 입수온도와 유사하도록 설정될 수 있으며, 0.95 내지 1.0의 값으로 설정될 수 있다. 수학식 1에서 0.86은 와트(Watt)로 킬로 칼로리(kcal)로 단위변환을 위한 계수이다.

이와 같이, 온수를 목표온도를 출수하는 과정에서 입수추정온도를 계산된 추정온도값으로 변경할 수 있으며(SB), 추출종료 신호가 입력되면(S60) 추출을 종료하고 대기단계(S20)로 복귀한다. 온수 추출의 종료는 사용자로부터 추출중단 신호가 입력되거나 미리 설정된 유량의 온수 공급이 종료된 경우, 또는 미리 설정된 시간만큼의 온수 공급이 종료되는 경우 다양한 형태로 설정될 수 있다.

한편, 사용자에 의해 온수 추출신호가 입력되는 경우(S30), 도 4에 도시된 바와 같이 온수의 첫 추출이 이루어지는지 판단하는 단계(S40)를 수행할 수 있다.

직수형 정수기(100)는 초기 가동인 경우, 즉 제품에 전원을 처음 인가하여 온수의 첫 추출을 수행하는 경우 초기 세팅과정을 거치게 된다(S45). 이러한 초기 세팅 과정(S45)에서는 순간가열장치(120)에 연결된 유로{온수용 입수유로(L4)} 및 순간가열장치(120)의 내부공간에 물을 채우는 동작과 히터의 최대출력을 센싱하는 동작을 진행하게 된다. 초기 세팅 과정(S45)를 수행하면 순간가열장치(120)에서 배출되는 물은 온수 드레인 유로(LD1)를 통해 배출되거나 또는 온수 드레인 유로(LD1)가 없는 경우 추출부(160)를 통해 배출될 수 있다. 이러한 초기 세팅과정(S45)은 직수형 정수기(100)를 이동설치하는 과정이나 정전 시 전원 복귀시에 수행될 수도 있다. 초기 세팅 과정(S45)을 수행할 때 히터의 동작은 순간가열장치(120)의 내부공간을 완전히 채운 상태에서 수행되므로 초반부에 순간가열장치(120)에서 배출되는 물의 온도는 순간가열장치(120)에 입수되는 물의 온도에 상응하게 된다. 따라서, 초기 세팅 과정에서 순간가열장치(120)에서 배출되는 물의 온도를 출수온도센서(TS)로 측정하고, 메모리부(180)에 저장된 입수추정온도를 출수온도센서(TS)에서 감지된 초기 감지온도값을 변경할 수 있다(SD). 만약, 첫 추출이 아니라면 가열 및 온수 추출이 이루어지며 이에 따라 본 발명에 의한 가열 제어방법(S100)이 수행될 수 있다.

다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 직수형 정수기의 가열 제어방법(S100)에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 직수형 정수기의 가열 제어방법(S100)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 직수형 정수기(100)의 온수추출방법(S10)의 일부분으로 구성될 수 있으며, 일 예로서 도 1 및 도 2를 통해 설명한 직수형 정수기(100)에 적용될 수 있다. 즉, 가열 제어방법(S100)이 적용되는 직수형 정수기(100)는 필터부(110)에서 여과된 후 유입구(121)로부터 유출구(122)로 흐르는 물을 가열하여 온수를 생성하는 순간가열장치(120)와, 순간가열장치(120)로 유입되는 물의 유량을 감지하는 유량센서(FS)와, 순간가열장치(120)의 후단의 유로에 설치되어 유출구(122)를 통해 배출되는 물의 온도를 측정하는 출수온도센서(TS)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 직수형 정수기의 가열 제어방법(S100)은 입수온도 추정단계(S110)와 온수생성단계(S120)를 포함할 수 있으며, 추출종료 신호가 입력될 때까지(S60) 수행될 수 있다.

입수온도 추정단계(S110)는 도 3 및 도 4를 통하여 설명한 입수추정온도를 추정하게 된다.

입수온도 추정단계(S100)에서 추정되는 입수추정온도는 계산된 추정온도값으로 변경하는 단계(SB)에서 얻어진 계산된 추정온도값을 포함할 수 있다. 그리고, 입수온도 추정단계(S100)에서 추정되는 입수추정온도는 초기값 설정단계(SA)에서 설정된 초기값, 계산된 추정온도값으로 변경하는 단계(SB)에서 얻어진 계산된 추정온도값, 감지온도값으로 변경하는 단계(SC)에서 얻어진 감지온도값 중 어느 하나로 설정될 수 있다. 또한, 입수온도 추정단계(S100)에서 추정되는 입수추정온도는 도 4에 도시된 바와 같이 초기 감지온도값으로 변경하는 단계(SD)를 포함하는 경우 전술한 초기값, 계산된 추정온도값 및 감지온도값, 그리고 초기 감지온도값을 포함한 값들 중에서 어느 하나로 설정될 수 있다.

그리고, 입수온도 추정단계(S110)는 초기값, 계산된 추정온도값 및 감지온도값 중에서 가장 최근의 값을 입수추정온도로 설정할 수 있다. 또한, 입수추정온도에 초기 감지온도값이 포함되는 경우에는 입수온도 추정단계(S110)는 초기값, 계산된 추정온도값, 감지온도값 및 초기 감지온도값 중에서 가장 최근의 값으로 입수추정온도를 설정할 수 있다. 예를 들어, 메모리부(180)에 입력된 입수추정온도는 최초에 초기값으로 설정되며, 이후 순간가열장치(120)의 작동에 따라 최근의 계산된 추정온도값 또는 최근의 감지온도값으로 변경될 수 있으며, 입수온도 추정단계(S110)는 메모리부(180)에 가장 최근에 저장된 값을 입수추정온도로 설정할 수 있다.

온수생성단계(S120)는 입수추정온도에 따라 순간가열장치(120)의 히터출력과 순간가열장치(120)로 공급되는 물의 유량 중 적어도 하나를 제어하여 온수를 생성하게 된다.

구체적으로, 온수생성단계(S120)는 목표온도(목표출수온도)와 입수추정온도의 차이(ΔT1)에 기초하여 순간가열장치(120)의 히터출력 및/또는 순간가열장치(120)로 공급되는 물의 유량을 계산하고(S121), 계산된 히터출력 및/또는 계산된 유량에 따라 입수된 물의 가열을 수행하게 된다(S122). 이때, 순간가열장치(120)로 공급되는 물의 유량은 유량조절부(130)를 제어함으로써 수행될 수 있고, 순간가열장치(120)의 히터출력은 순간가열장치(120)에 공급되는 전압 또는 전류의 양을 제어함으로써 수행될 수 있다.

입수추정온도와 목표온도의 차이(ΔT1)에 기초하여 계산된 히터출력 및/또는 계산된 유량에 따라 초기 가열이 수행됨에 따라 순간가열장치(120)의 유출구(122)를 통해 온수가 배출된다. 배출되는 온수의 온도는 출수온도센서(TS)를 통해 감지될 수 있고, 출수온도센서(TS)에서 감지된 출수온도와 목표온도의 차이(ΔT2)에 기초하여 순간가열장치(120)의 히터출력 및/또는 순간가열장치(120)로 공급되는 물의 유량을 계산하고(S123), 계산된 히터출력 및/또는 계산된 유량에 따라 입수된 물의 가열을 수행하게 된다(S124). 출수온도와 목표온도의 차이(ΔT2)에 기초한 제어가 계속됨에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 출수온도가 목표온도에 근접하고, 일정시간(t)이 경과하면 출수온도센서(TS)를 통해 감지된 출수온도가 목표 출수온도와 대비하여 소정의 범위 내로 안정화된다. 이러한 안정화 단계에서도 감지된 출수온도와 목표 출수온도의 차이(ΔT2)에 기초한 제어가 계속 수행되어(S123, S124) 목표 출수온도에 대응하는 온수의 추출이 이루어지게 된다.

출수온도가 목표 출수온도로 안정화된 경우(S50) 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이 계산된 추정온도값을 획득하는 단계(SB)가 수행될 수 있으며, 계산된 추정온도값은 다음번 온수 추출시 입수추정온도로 활용될 수 있다.

또한, 추출종료 신호가 입력되면(S60) 추출을 종료하고 대기단계(S20)로 복귀하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 다양한 방식으로 입수온도를 추정하여 실제 입수온도에 근접한 입수추정온도를 얻을 수 있으므로 온수 추출 초기단계부터 온수 가열을 효율적으로 수행할 수 있고, 이에 따라 추출신호 입력 후 빠른 시간 안에 안정화된 목표 출수온도 범위에 도달한 온수를 사용자에게 제공할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

예를 들어, 전술한 실시예에서 일부의 구성요소를 삭제하여 실시될 수 있고, 각 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수도 있다.

100... 직수형 정수기 110... 필터부
111... 제1 필터 112... 제2 필터
120... 순간가열장치 121... 유입구
122... 유출구 130... 유량조절부
140... 냉수생성부 141... 유입구
142... 유출구 143... 배출구
150... 유로전환부 151... 제1 연결구
152... 제2 연결구 153... 제3 연결구
154... 온수용 출수구 160... 추출부
170... 조작부 180... 메모리부
C... 제어부 FV... 공급밸브
FS... 유량센서 FT... 피팅부재
L1... 제1 유로 L2... 제2 유로
L3... 정수 추출유로 L4... 온수용 유입유로
L5... 온수 추출유로 L6... 냉수용 유입유로
L7... 냉수 추출유로 LD1... 온수 드레인 유로
LD2... 냉수 드레인 유로 LS... 스팀배출유로
TS... 출수온도센서

Claims (15)

1. 유입된 물을 여과하는 필터부;
   상기 필터부에서 여과된 물이 유입되는 유입구와, 상기 유입구를 통해 유입된 물이 가열되어 배출되는 유출구를 구비하며, 상기 유입구로부터 상기 유출구로 흐르는 물을 가열하여 온수를 생성하는 순간가열장치;
   상기 순간가열장치로 유입되는 물의 유량을 감지하는 유량센서;
   상기 순간가열장치의 후단의 유로에 설치되어 상기 유출구를 통해 배출되는 물의 온도를 측정하는 출수온도센서;
   상기 순간가열장치에서 생성된 온수를 사용자에게 제공하는 추출부; 및
   상기 순간가열장치로 유입되는 물의 입수온도를 추정하고, 입수추정온도에 따라 상기 순간가열장치의 히터출력과 상기 순간가열장치로 공급되는 물의 유량 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;
   를 포함하며,
   상기 입수추정온도는 상기 순간가열장치의 가열이 이루어진 후 상기 출수온도센서에서 감지된 출수온도가 목표 출수온도로 안정화된 상태에서 상기 히터출력, 상기 유량센서에서 감지된 입수유량 및 상기 출수온도센서에서 감지된 출수온도에 따라 계산된 추정온도값을 포함하는, 직수형 정수기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 입수추정온도는 i) 초기값, ii) 상기 계산된 추정온도값 및 iii) 상기 순간가열장치를 통한 온수 추출이 이루어지지 않고 미리 설정된 미추출 설정시간이 경과한 후 상기 출수온도센서에서 감지된 감지온도값 중에서 선택되는, 직수형 정수기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 입수추정온도는 상기 초기값, 상기 계산된 추정온도값 및 상기 감지온도값 중에서 가장 최근의 값으로 설정되는 직수형 정수기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 계산된 추정온도값은 상기 출수온도가 목표 출수온도로 안정화된 상태에서의 출수온도와 입수유량을 각각 나타내는 현재 출수온도와 현재 입수유량, 그리고 히터출력 및 히터효율에 따라 하기의 [수학식 1]에 의해 계산되는 직수형 정수기.
   [수학식 1] 계산된 추정온도값[℃] = 현재 출수온도[℃] - 히터효율[%] × 0.86[kcal/Watt] × 히터출력(Watt) / (현재 입수유량[LPM] × 60[sec])
5. 제4항에 있어서,
   상기 히터효율은 0.95 내지 1.0의 값으로 설정되는 직수형 정수기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 필터부는 공급밸브의 개방에 따라 유입된 원수를 여과하며,
   상기 순간가열장치는 상기 필터부에 유입되는 원수의 압력에 의하여 유입되는 물을 가열하는 직수형 정수기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 순간가열장치로 유입되는 물의 유량을 조절하는 유량조절부;
   를 추가로 포함하며,
   상기 제어부는 상기 유량조절부를 통하여 상기 순간가열장치로 공급되는 물의 유량을 제어하는 직수형 정수기.
8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 입수추정온도는 상기 초기값, 상기 계산된 추정온도값, 상기 감지온도값, 및 상기 순간가열장치의 초기 구동시 상기 유출구로 배출된 물이 외부로 드레인되거나 상기 추출부를 통해 배출될 때 상기 출수온도센서에서 감지된 초기 감지온도값 중에서 가장 최근의 값으로 설정되는 직수형 정수기.
9. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 초기값은 상기 순간가열장치가 설치되는 지역의 수도수(city water)의 평균온도값으로 설정되는 직수형 정수기.
   
10. 필터부에서 여과된 후 유입구로부터 유출구로 흐르는 물을 가열하여 온수를 생성하는 순간가열장치와, 상기 순간가열장치로 유입되는 물의 유량을 감지하는 유량센서와, 상기 순간가열장치의 후단의 유로에 설치되어 상기 유출구를 통해 배출되는 물의 온도를 측정하는 출수온도센서를 포함하는 직수형 정수기의 가열 제어방법에 있어서,
    상기 순간가열장치로 유입되는 물의 입수추정온도를 추정하는 입수온도 추정단계; 및
    상기 입수추정온도에 따라 상기 순간가열장치의 히터출력과 상기 순간가열장치로 공급되는 물의 유량 중 적어도 하나를 제어하여 온수를 생성하는 온수생성단계;
    를 포함하며,
    상기 입수온도 추정단계에서 설정되는 입수추정온도는 상기 순간가열장치의 가열이 이루어진 후 상기 출수온도센서에서 감지된 출수온도가 목표 출수온도로 안정화된 상태에서 상기 히터출력, 상기 유량센서에서 감지된 입수유량 및 상기 출수온도센서에서 감지된 출수온도에 따라 계산된 추정온도값을 포함하는, 직수형 정수기의 가열 제어방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 입수온도 추정단계는 i) 초기값, ii) 상기 계산된 추정온도값, 및 iii) 상기 순간가열장치를 통한 온수 추출이 이루어지지 않고 미리 설정된 미추출 설정시간이 경과한 후 상기 출수온도센서에서 감지된 감지온도값 중에서 어느 하나의 값을 입수추정온도로 설정하는, 직수형 정수기의 가열 제어방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 입수추정온도는 상기 초기값, 상기 계산된 추정온도값 및 상기 감지온도값 중에서 가장 최근의 값으로 설정되는, 직수형 정수기의 가열 제어방법.
13. 제10항에 있어서,
    상기 계산된 추정온도값은 상기 출수온도가 목표 출수온도로 안정화된 상태에서의 출수온도와 입수유량을 각각 나타내는 현재 출수온도와 현재 입수유량, 그리고 히터출력 및 히터효율에 따라 하기의 [수학식 1]에 의해 계산되는, 직수형 정수기의 가열 제어방법.
    [수학식 1] 계산된 추정온도값[℃] = 현재 출수온도[℃] - 히터효율[%] × 0.86[kcal/Watt] × 히터출력(Watt) / (현재 입수유량[LPM] × 60[sec])
14. 제13항에 있어서,
    상기 히터효율은 0.95 내지 1.0의 값으로 설정되는, 직수형 정수기의 가열 제어방법.
15. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 입수추정온도는 상기 초기값, 상기 계산된 추정온도값, 상기 감지온도값, 및 상기 순간가열장치의 초기 구동시 상기 유출구로 배출된 물이 외부로 드레인되거나 추출부를 통해 배출될 때 상기 출수온도센서에서 감지된 초기 감지온도값 중에서 가장 최근의 값으로 설정되는, 직수형 정수기의 가열 제어방법.

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