WO2020013445A1 - 온수 공급 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

온수 공급 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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WO2020013445A1
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이명훈
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a hot water supply device and a control method thereof, and more particularly, to a hot water supply device and a control method that can stably provide hot water to the user.
  • Drinking water supply device refers to a device for supplying drinking water to the user. Such a drinking water supply device may be a unique device, or may form part of another device.
  • a water purifier which is a kind of drinking water supply device, is a device that supplies purified water to a user by filtering raw water supplied from a tap water through a separate filtering means and then filtering it.
  • the device for supplying purified water to the cold water or hot water when the user needs may also be called a water purifier.
  • the water purifier may be a device independent of other household appliances.
  • the drinking water supply device includes a hot water supply device capable of providing hot water to a user. That is, a device having a function of supplying hot water in the drinking water supply device may be viewed as a hot water supply device.
  • the hot water supplied to the user through such a hot water supply device must maintain a specific temperature range. If the temperature of the hot water is low, the user tends to recognize that a hot water supply device has failed.
  • Hot water is produced by heating the water by the heater, energy is wasted if the heater is always on, even if the user does not need hot water. Therefore, there is a problem that the heater is driven whenever hot water is needed, and a temperature deviation of the hot water supplied is generated according to the time point at which the hot water is supplied. Therefore, it is necessary to reduce this temperature deviation.
  • the present invention is to solve the above problems, the present invention is to provide a hot water supply device and a control method for providing hot water having an appropriate temperature to the user.
  • the present invention is to provide a hot water supply device and a method of controlling the same by determining the time when the hot water is provided to the user.
  • the repetitive glass withdrawn after the first glass gradually decreases the temperature in the flow path of the water over a certain time.
  • the flow rate may be higher than that of the first glass and the output of the heater may be decreased, so that an additional effort may be required to increase the discharge water temperature. Therefore, after a certain time in a situation in which the repetitive cup is provided, it is possible to increase the temperature of the hot water repetitive cup of the water purifier by draining the water in the flow path for a predetermined time with the drain valve and changing the flow rate.
  • the preheating, fixing and PI section outputs may be reduced compared to the first cup and may be lower than the temperature of the hot water provided in the first cup.
  • the result is to increase the temperature of the water discharged by reducing the flow rate in the PI section where the output is the same as before but the output is increased by multi-stage flow control.
  • the flow rate is further reduced in the PI section where the output is the same as the conventional output but the output is increased by multi-stage flow control. It is possible to obtain a result of raising the temperature of the water discharged.
  • the present invention comprises a first step of receiving a hot water output signal; A second step of determining whether it is a first drink or a repeat drink; A first step of providing hot water to the user with the first cup providing algorithm if the first cup is provided, and a third step of providing hot water to the user with the repetitive cup providing algorithm if the repeating cup is included; and in the third step, supplying the heating module to heat the water. It is possible to provide a control method of a hot water supply device, characterized in that the step of adjusting the amount of water to be.
  • the present invention provides a flow control valve for controlling the flow rate of the water supplied from the outside;
  • a heating module for guiding water passing through the flow control valve and heating water;
  • Hot water outlet valve for opening and closing the flow path for discharging the water heated in the heating module;
  • An input unit for receiving a hot water output signal;
  • a controller configured to control the flow rate control valve, the heating module, and the hot water discharge valve, and gradually adjust a flow rate of water supplied from the flow rate control valve to the heating module according to a signal received from the input unit.
  • a drain valve disposed in the flow path connecting the heating module and the hot water discharge valve, opening and closing the flow path for discharging water to the outside without passing through the hot water discharge valve.
  • hot water having an appropriate temperature can be provided to a user.
  • the user may satisfy the user by increasing the temperature of the hot water provided.
  • according to the present invention can increase the temperature of the hot water provided to the user regardless of the temperature of the water supplied to the hot water supply device or the surrounding environment.
  • FIG. 1 is a view illustrating a water pipe according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 a block diagram of the component according to FIG. 1;
  • FIG 3 is a view illustrating a control flow of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining a process of determining the first drink recognition in FIG.
  • FIG. 5 is a view for explaining an embodiment of the first cup providing algorithm in FIG.
  • FIG. 6 is a view for explaining another embodiment of the first cup providing algorithm of FIG. 3;
  • FIG. 7 illustrates another embodiment of FIG. 6 in detail
  • FIG. 8 is a view for explaining an embodiment of an iterative cup providing algorithm in FIG.
  • FIG. 9 is a view for explaining another embodiment of the iterative cup providing algorithm in FIG.
  • FIG. 10 is a view for explaining another embodiment of an iterative cup providing algorithm in FIG.
  • FIG. 11 is a view for explaining an embodiment according to FIGS. 9 and 10.
  • FIGS. 9 and 10 are views for explaining an embodiment according to FIGS. 9 and 10.
  • 13 is a diagram explaining a temperature change over time.
  • each of the components is connected to each other by a tube through which water passes, so that water may be finally supplied to the user while moving each component.
  • the filter 20 may include a precarbon filter and an UF composite filter.
  • the precarbon filter and the UF composite filter constitute one assembly and can be replaced individually according to the service life.
  • the water passing through the filter 20 passes through the flow sensor 40 after passing through the feed valve 30.
  • the flow rate sensor 40 can measure the amount of water passing through, so that the quantity of water can be supplied to the inside.
  • the purified water discharge valve 50 opens the flow path.
  • water passing through the flow sensor 40 may be provided to the user after passing through the purified water outlet valve 50.
  • the water passing through the purified water outlet valve 50 is water in which foreign matters are filtered out of the filter 20.
  • the cold water discharge valve 60 opens the flow path.
  • the water passing through the flow sensor 40 may be guided to the cold water module 70 and cooled.
  • the cold water module 70 may cool water passing through the inside by a refrigerant cooled by a compressor or the like.
  • the water can be cooled while passing through the inside of the tank cooled by the thermoelectric element. Cold water cooled while passing through the inside of the cold water module 70 may be provided to the user.
  • the cold water module 70 may be formed with a flow path through which a coolant may move so as to efficiently exchange heat with water passing through the inside.
  • the cold water module 70 may also include a drain pipe through which coolant may be discharged as needed.
  • the hot water discharge valve 110 opens the flow path. At this time, the water passing through the flow sensor 40 is guided to the flow control valve (80). It is possible to adjust the flow rate of the water passing through the flow rate control valve (80). Water passing through the flow control valve 80 is heated while passing through the heating module 90, the hot water may be provided to the user through the hot water outlet valve 110.
  • a flow path for guiding water to the drain valve 120 is connected to the flow path between the heating module 90 and the hot water discharge valve 110. That is, the water passing through the heating module 90 may be provided to the user through the hot water discharge valve 110 or may be discharged to the outside through the drain valve 120. That is, if the temperature is not sufficiently raised in the water heated by the heating module 90 is discharged through the drain valve 120, it may not be provided to the user. Specific embodiments related to this will be described in detail with reference to other drawings.
  • the pressure reducing valve 100 may have a structure in which water, steam, air, and the like may be discharged to lower the pressure of the heating module 90.
  • the water passing through the drain valve 120 or the pressure reducing valve 100 is not provided to the user, but is discharged to the outside through a separate pipe.
  • the flow rate control valve 80 is provided with a first temperature sensor 82, it is possible to measure the temperature of the water passing through the flow control valve 80.
  • the first temperature sensor 82 measures the temperature of the water before moving to the heating module 90.
  • the heating module 90 is provided with a second temperature sensor 92 to measure the temperature of water passing through the heating module 90.
  • the second temperature sensor 92 may measure the temperature of the water accommodated in the heating module 90.
  • the hot water outlet valve 110 may be provided with a third temperature sensor 112 to measure the temperature of the water passing through the hot water outlet valve 110.
  • the water passing through the hot water outlet valve 110 is finally provided to the user after passing through the connected pipe. Therefore, the third temperature sensor 112 may measure the final temperature of the hot water provided to the user.
  • FIG. 2 the components according to FIG. 1 will be described.
  • Information about the temperature measured by the first temperature sensor 82, the second temperature sensor 92, and the third temperature sensor 112 is transmitted to the controller 200.
  • the elapsed time measured by the timer 120 is transmitted to the controller 200.
  • the hot water supply device includes an input unit 130 through which a user may input a specific command.
  • the input unit 130 may be provided in various forms such as a button type or a touch display type.
  • the user can select the cold water, purified water, hot water discharge through the input unit 130.
  • the input unit 130 may select the quantitative water output, the user may be supplied with a predetermined amount of water.
  • the input unit 130 may be provided with a window for providing information to the user. Through the window, the user may be provided with various information such as information related to the hot water supply device and weather.
  • the controller 200 may drive the cold water module 70 and the heating module 90 through various information received from the above-described components.
  • the controller 200 may drive the cold water module 70.
  • the control unit 200 may drive the heating module 90.
  • the controller 200 may not drive both the heating module 90 and the cold water module 70.
  • the controller 200 may individually operate the flow control valve 80, the purified water discharge valve 50, the cold water discharge valve 60, and the hot water discharge valve 110. It is possible to open or close the flow path of each valve.
  • the flow rate control valve 80 may change the flow rate of the water passing through, thereby adjusting the flow rate or flow rate of the water guided to the heating module 90.
  • the flow rate control valve 80 may increase the flow rate to allow a lot of water to pass at the same time, or to reduce the flow rate can be adjusted to pass less water at the same time.
  • the controller 200 opens the flow control valve 80, opens the hot water output valve 110, and finally hot water is provided to the user.
  • the controller 200 may individually open or simultaneously open the flow rate control valve 80 and the hot water outlet valve 110.
  • the controller 200 opens the cold water outlet valve 60 to supply the cold water to the user.
  • the controller 200 opens the purified water discharge valve 50 to supply the purified water that has passed through the filter 20 to the user.
  • the user may input a command to withdraw the hot water, cold water, or purified water to the input unit 130.
  • a command to withdraw the hot water, cold water, or purified water to the input unit 130.
  • the controller 200 determines whether the time point at which the command is input corresponds to the first cup or the repetitive cup (S10).
  • the controller 200 performs the first cup providing algorithm to provide hot water to the user (S30).
  • the controller 200 performs an iterative cup providing algorithm to provide hot water to the user (S50).
  • S50 it is also possible to add a condition that judges the other type of glass in addition to the first glass and the repeating glass.
  • the user when providing the user with hot water, the user is provided with hot water by distinguishing whether it corresponds to the first glass or the repetitive glass.
  • the hot water provided to the user corresponds to the first glass, it may mean a situation in which a long time elapses after the user withdraws the hot water, and a lot of time is required to heat the hot water. Specifically, after the hot water is discharged in the evening, it may include a situation in which hot water is extracted again in the morning.
  • the hot water provided to the user corresponds to the repetitive glass, it may mean a situation where a long time has not elapsed to correspond to the first glass. Specifically, about 30 minutes before or after the hot water, may include a situation in which the hot water again.
  • the environment for providing hot water to the user is divided into two. Although it was called as a condition for judging whether it is the first drink or the repeated drink, it can be changed to various names such as the first condition or the second condition.
  • the present invention provides an algorithm in which the temperature of hot water can be increased in consideration of a situation in which hot water may not be raised to a sufficient temperature when providing hot water to a user.
  • FIG. 4 it is a process of determining whether a user needs to apply an algorithm for providing a first cup when a user wants to discharge hot water.
  • the user requests the hot water outlet from the input unit 130.
  • the intake temperature measured by the first temperature sensor 82 is equal to or less than a first set temperature (S12). Since the temperature of the water measured by the said 1st temperature sensor 82 is the temperature of the water supplied to the inside of a hot water supply apparatus, it is called a water acquisition temperature for convenience.
  • the first preset temperature may mean about 5 degrees Celsius.
  • the second temperature sensor 92 may be installed in the heating module 90 to measure the temperature of water introduced into the heating module 90 or the water flowing into the heating module 90. Since the second temperature sensor 92 is disposed at a position physically spaced apart from the first temperature sensor 82, the hot water supply device may determine the temperature using the water temperature measured at various locations.
  • the second preset temperature may mean approximately 5 degrees Celsius. 5 degrees Celsius may be an example of a temperature that is difficult to immediately raise the temperature in the heating module 90.
  • the first set temperature may be the same as the second set temperature, but may be configured at a different temperature.
  • the heating module 90 does not operate and determines whether the first set time has elapsed (S16).
  • the first preset time may be about 20 seconds.
  • the heating module 90 may be a method of heating water by the induction heater (IH), the water is instantaneously turned on again after approximately 20 seconds after the heating module 90 is turned off when using the induction heater (IH) Can be difficult to heat to high temperatures.
  • the controller 200 may determine that the repetitive cup.
  • the first cup providing algorithm according to FIG. 3
  • the heating module 90 is driven to heat water with the heating module 90 (S100).
  • the hot water outlet valve 110 opens a flow path through which water is supplied to the user.
  • the process of supplying water from the flow control valve 80 to the heating module 90 may be divided into three steps.
  • the flow rate supplied at each feed stage is different.
  • water may be guided to the heating module 90 after passing through the flow control valve 80.
  • Water supplied from the outside may be quantitatively maintained by the pressure reducing valve 10, the feed valve 30, and the flow rate sensor 40. In this case, by adjusting the flow rate passing through the flow control valve 80, the flow rate supplied to the heating module 90 is adjusted differently.
  • the heating module 90 may generate relatively little heat initially, the heating module 90 may reduce the initial amount of water supplied to the heating module 90 to increase the temperature of the water heated by the heating module 90. Can be. Specifically, in the first supply step, the flow rate control valve 80 may be adjusted to supply water to the heating module 90 at 210 gpm.
  • the flow rate supplied to the heating module 90 may be adjusted to be relatively maximum, thereby inducing water to be heated.
  • the flow rate control valve 80 may be adjusted such that water is supplied to the heating module 90 at 400 gpm.
  • the flow rate is larger than the flow rate in the first supply step, but smaller than the flow rate in the third supply step.
  • the third supply step by reducing the flow rate, it is possible to reduce the speed of the water supplied to the heating module (90). Therefore, since the time for heating the water passing through the heating module 90 is increased, the temperature of the water heated in the heating module 90 can be increased.
  • the flow rate control valve 80 may be adjusted such that water is supplied to the heating module 90 at 400 gpm.
  • the flow rate control valve 80 may increase the temperature of the hot water supplied to the user by differently adjusting the flow rate supplied to the heating module 90. Specifically, the flow rate control valve 80 may adjust the flow rate supplied to the heating module 90 in multiple stages. In this embodiment, the contents of adjusting the flow rate at the flow rate control valve 80 are posted in three steps.
  • the hot water discharge valve 110 closes the flow path and ends the hot water discharge. This process may be configured such that the user inputs the hot water output signal to the input unit 130 and takes about 25 seconds.
  • the heating module 90 is driven without opening the flow path in the hot water discharge valve 110. At this time, the heating module is driven for about 4 seconds. During this time, the drain valve 120 does not open the flow path, so that the water received in the heating module 90 or passed through the heating module 90 is not discharged to the outside (S200).
  • the heating module 90 is preheated output.
  • a current may be applied to the heating module 90 to release heat from the heating module 90.
  • the drain valve 120 opens the flow path (S210). Since the hot water outlet valve 110 is not opened, the hot water is not provided to the user through the hot water outlet valve 110. However, the water passing through the heating module 90 is discharged to the outside through the drain valve 120, so that the water heated while the heating module 90 is initially preheated is not supplied to the user.
  • the flow control valve 80 may supply water to the heating module 90 in a state in which the initial flow rate is set to 210gpm (S220). This step corresponds to the first supply step described above.
  • S200 and S210 are performed sequentially, but S220 may be performed before S200. That is, after setting the flow rate of the flow control valve 80 to 210gpm, it can be guided to move the water to the heating module 90 while performing S200 and S210.
  • the first specific temperature may mean about 30 degrees Celsius, and may be changed differently in various situations.
  • the hot water discharge valve 110 opens the flow path, the hot water can be supplied to the user.
  • the drain valve 120 closes the flow path, and water passes through the flow path opened by the hot water discharge valve 110.
  • the flow control valve 80 passes water to the heating module 92 at 210 gpm, and in the second supply step, the flow rate is changed to 430 gpm at the flow control valve 80 (S240).
  • the heating module 80 may discharge heat at a fixed output after the preheat output stage.
  • the heating module 80 may be controlled to generate a fixed output to heat the water passing through the heating module 90.
  • the heating module 80 is to heat the water at a fixed output, it can be heated for about 7 seconds.
  • the heating module 80 is fixed output until it is changed to the desired flow rate in the flow control valve 80 Can be maintained.
  • the flow rate control valve 80 may change the flow rate to 345 gpm, the second target flow rate (S250). At this time, the heating module 90 may increase the temperature to the set temperature through the PI control.
  • the water is supplied to the heating module 90 while maintaining the flow rate at the flow control valve 80. Water passing through the heating module 90 passes through the hot water outlet valve 110 is supplied to the user as hot water.
  • the hot water outlet valve 110 closes the flow path, and the hot water supply to the user is stopped (S280).
  • the flow rate in the flow control valve 80 while the heating module 90 is controlled to a fixed output Control relatively large (S260).
  • the flow control valve 80 may allow water to be guided to the heating module 90 at approximately 450 gpm.
  • the temperature of the hot water provided to the user may be increased even if less heat is supplied from the heating module 90.
  • the flow control valve 80 may provide water to the heating module 90 to have a greater flow rate.
  • FIG. 8 an embodiment of an iterative cup providing algorithm in FIG. 3 will be described.
  • the control unit 200 determines whether the corresponding cup is a repetitive cup, the repeating cup providing algorithm is performed.
  • the preheating step of driving the heating module 90 is performed without opening the flow path of the hot water outlet valve 110 (S300). That is, in the state where hot water is not supplied to the user through the hot water discharge valve 110, water is supplied to the heating module 90 through the flow control valve 80.
  • water is supplied from the flow control valve 80 to the heating module 90 at a specific target flow rate (S310).
  • the flow control valve 80 may control water to move to the heating module 90 at approximately 420 gpm.
  • the hot water discharge valve 110 opens the flow path, and the user is provided with hot water heated by the heating module 90.
  • the hot water discharge valve 110 closes the flow path and the hot water discharge is terminated (S320).
  • FIG. 9 another embodiment of an iterative cup providing algorithm in FIG. 3 will be described.
  • the control unit 200 determines that the time point at which the user withdraws hot water corresponds to the repetitive cup.
  • the flow control valve 80 changes the flow rate in multiple stages, allowing the water to move to the heating module 90.
  • the flow control valve 80 adjusts the flow rate to correspond to 210gpm (S400). This step may mean the first supply step.
  • a time point at which the user requests hot water output through the input unit 130 is smaller than a second predetermined time (S410).
  • the second setting time may mean approximately 3 minutes.
  • the flow rate control valve 80 changes the flow rate to 430 gpm, which is the first target quantity (S420). At this time, the water supplied to the heating module 90 is increased. In the second supply stage, since the current is supplied to the heating module 90 and a predetermined time elapses, the heating module 90 may provide more heat than the first supply stage. Thus, more water can be supplied, thereby increasing the amount of hot water provided to the user.
  • a second supply step is performed (S430).
  • the flow rate control valve 80 may make the speed of the flow rate supplied to the heating module 90 smaller than S420, larger than S400. Since less water is supplied to the heating module 90 as compared with the second supplying step, the temperature of the hot water provided to the user may be increased, thereby increasing the satisfaction with the hot water felt by the user.
  • hot water is terminated (S460).
  • step S410 Even if the time measured by the timer 120 in step S410 is less than the second set time, the water supplied to the heating module 90 is adjusted step by step. However, the flow rate allowed by the flow control valve 80 is relatively small.
  • the flow rate control valve 80 may be set at the same flow rate as S420 by adjusting the primary target flow rate to 430 gpm (S440).
  • the flow rate control valve 80 After supplying the primary target flow rate, and after a predetermined time elapses, the flow rate control valve 80 reduces the target flow rate to 340 gpm (S450). Since the flow rate supplied to the user is reduced, the amount of water to be heated in the heating module 90 may be reduced. Therefore, the temperature of the hot water supplied to the user in the second half may be increased, and the user's satisfaction may be improved.
  • the drain valve 120 closes the flow path, and the hot water discharge valve 110 maintains an open state of the flow path so that hot water is continuously supplied to the user. That is, hot water is provided to the user through the hot water discharge valve 110 from S440, and hot water discharge is stopped when S460 is completed.
  • FIG. 10 another embodiment of an iterative cup providing algorithm in FIG. 3 will be described.
  • the repetitive cup providing algorithm is performed.
  • preheating and draining are simultaneously performed during the first specific time (S550). That is, while the heating module 90 is driven, the water is heated and the water is drained from the drain valve 120.
  • the water heated by the heating module 90 is discharged to the outside through the drain valve 120 without opening the flow path in the hot water discharge valve 110 for a first specific time.
  • the first specific time may be approximately 0.6 to 1.8 sec.
  • the re-outlet time in S500 is equal to or greater than the second predetermined time, it may be expected that the user has elapsed a relatively long time after discharging the hot water.
  • the heating module 90 is driven in a state in which all of the flow paths of the hot water discharge valve 110 and the drain valve 120 are closed (S510). That is, the heating module 90 is driven without discharging hot water to the outside. At this time, the heating module 90 is driven for a second specific time.
  • the second specific time may be in the range of approximately 1.8 to 3.9 sec.
  • operation S520 it is determined whether the temperature of the hot water measured by the third temperature sensor 112 is higher than a third set temperature.
  • the third temperature sensor 112 is located in the hot water outlet valve 110, and the temperature is very similar to the hot water supplied to the user.
  • the user may receive hot water of high temperature, and when the temperature is low, the user may receive hot water of low temperature.
  • the hot water discharge valve 110 opens the flow path and provides hot water to the user (S530).
  • the heating module 90 since the hot water reaching the hot water outlet valve 110 after being heated by the heating module 90 is not higher than the third set temperature, it is determined that the temperature of the hot water provided to the user has not sufficiently increased. . In addition, it can be expected that the heating module 90 does not supply enough heat to sufficiently heat the water.
  • the hot water passing through the heating module 90 is discharged through the drain valve 120 for a third specific time.
  • the third specific time may be approximately 2.6 to 4.7 sec.
  • the hot water discharge valve 110 opens the flow path. Then, hot water raised by an appropriate temperature is supplied to the user (S530).
  • FIG. 11 the technical contents of FIGS. 9 and 10 are implemented together, and the control unit 200 determines that the repetition cup is determined, and the re-extract time is determined to be within the second preset time.
  • the water is heated while driving the heating module 90. Then, the flow path is opened in the drain valve 120, and the water heated in the heating module 90 is discharged to the outside through the drain valve 120.
  • the heating module 90 heats water guided to the heating module 90 while preheating the output.
  • the flow regulating valve 80 increases the flow rate to 430 gpm.
  • the heating module 90 at the time when the flow rate control valve 80 is increased, while heating the water while outputting a fixed output.
  • the drain valve 120 closes the flow path, and the hot water discharge valve 110 opens the flow path to provide hot water to the user.
  • the heating module 90 After approximately 8.2 sec has elapsed after increasing the flow rate in the flow control valve 80, the heating module 90 generates heat by PI control rather than a fixed output.
  • the flow rate control valve 80 reduces the target flow rate to 400 gpm and supplies water to the heating module 90. Since the amount of water guided to the heating module 90 is reduced, the temperature of the hot water heated by the heating module 90 may be increased. Therefore, the temperature of the hot water finally provided to the user may be increased.
  • FIG. 12 With reference to FIG. 12, the embodiment according to FIGS. 9 and 10 will be described.
  • FIG. 12 the technical contents of FIGS. 9 and 10 are implemented together, and the control unit 200 determines that the repetition cup is determined and the re-extracting time exceeds the second predetermined time.
  • control unit 200 When it is determined that the control unit 200 is a repetitive glass and the hot water re-exit time exceeds the second set time, it may be difficult to supply hot water at a short time even if the heating module 90 heats the water. That is, when providing hot water to a user, the temperature of hot water is not likely to rise sufficiently.
  • the heating module 90 performs preheating about 1.8 to 3.9 sec, and then discharges hot water heated by the heating module 90 through the drain valve 120 for approximately 2.6 to 4.7 sec.
  • the heating module 90 switches from preheating output to fixed output.
  • the flow rate control valve 80 also raises the flow rate to 430 gpm.
  • the output of the heating module 90 may be converted to a fixed output.
  • the flow path may be closed at the drain valve 120, and the hot water may be provided to the user by opening the flow path at the hot water discharge valve 110.
  • the heating module 90 may be converted to be PI controlled. .
  • the heating module 90 is implemented under PI control, since the amount of water supplied to the heating module 90 is reduced, the temperature of the hot water finally provided to the user may be increased. Therefore, the effect of increasing the temperature of the hot water finally provided to the user may occur.
  • the temperature change measured by the first temperature sensor 82, the second temperature sensor 92, and the third temperature sensor 112 will be described.
  • each valve shuts off a flow path through which water moves, and the driving of the heating module 90 is also stopped. Since the heating module 90 is off, water cannot be heated by the heating module 90.
  • the temperature of the water measured by the first temperature sensor 82 disposed in the flow control valve 80 maintains a temperature similar to room temperature.
  • the temperature of the water measured by the second temperature sensor 92 disposed in the heating module 90 is kept higher than the temperature of the water measured by the first temperature sensor 82 due to the heat remaining in the heating module 90. However, after approximately 3 minutes have elapsed, the temperature rapidly decreases, and after approximately 60 minutes, the temperature is substantially similar to the temperature measured by the first temperature sensor 82.
  • the temperature of the water measured by the third temperature sensor 112 disposed on the hot water outlet valve 110 is hot water immediately before being discharged to the user, the water temperature is maintained at the highest temperature, and the water temperature rapidly decreases as time passes.
  • the water temperature is maintained at the highest temperature, and the water temperature rapidly decreases as time passes.
  • the inventors of the present invention confirmed that when about 3 minutes elapsed, the temperature of the water accommodated in the heating module 90 began to drop sharply. It was found that hot water can be raised to a set temperature with a relatively small amount of heat. On the other hand, when the user withdraws hot water after about 3 minutes, the hot water can be raised to a set temperature with a relatively large amount of heat, so that the water is slowly supplied to the heating module 90.

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Abstract

본 발명은 외부에서 공급되는 물의 유량 속도를 조절하는 유량 조절 밸브; 상기 유량 조절 밸브를 통과한 물이 안내되고, 물을 가열하는 히팅 모듈; 상기 히팅 모듈에서 가열된 물이 배출되는 유로를 개폐하는 온수 출수 밸브; 온수 출수 신호를 입력 받는 입력부; 및 상기 유량 조절 밸브, 상기 히팅 모듈, 상기 온수 출수 밸브를 제어하고, 상기 입력부에서 받는 신호에 따라 상기 유량 조절 밸브에서 상기 히팅 모듈로 공급되는 물의 유량을 단계적으로 조절하는 제어부;를 포함하는 온수 공급 장치를 제공한다.

Description

온수 공급 장치 및 그 제어 방법
본 발명은 온수 공급 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자에게 온수를 안정적으로 제공할 수 있는 온수 공급 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
음용수 공급장치는 사용자가 마시는 음용수를 공급하는 장치를 말한다. 이러한 음용수 공급장치는 독자적인 장치일 수 있으며, 다른 장치의 일부를 이루는 것도 가능하다. 음용수 공급 장치의 일종인 정수기는 수도전으로부터 급수되는 원수를 별도의 여과수단 내로 통과시킨 후 필터링을 해서 정수된 물을 사용자에게 공급하는 장치이다. 아울러, 정수된 물을 사용자가 필요 시 냉수나 온수로 공급하는 장치 또한 정수기라 할 수 있다. 상기 정수기는 다른 가전제품과는 독립적인 장치일 수 있다.
음용수 공급 장치는 사용자에게 온수를 제공할 수 있는 온수 공급 장치를 포함한다. 즉 음용수 공급 장치 중에 온수를 공급하는 기능을 가진 장치는 온수 공급 장치하고 볼 수 있다.
이러한 온수 공급 장치를 통해서 사용자에게 공급되는 온수는 특정한 온도 범위를 유지해야 한다. 온수의 온도가 낮다면 사용자가 온수 공급 장치에 고장이 발생했다고 인식하는 경향이 있다.
온수는 히터에 의해서 물이 가열되어서 제조되는데, 사용자가 온수를 필요로 하지 않음에도 히터가 항상 켜져 있으면 에너지가 낭비된다. 따라서 온수가 필요로 할 때마다 히터를 구동하게 되고, 온수가 공급되는 시점에 따라 공급되는 온수의 온도 편차가 발생하게 된다는 문제가 있다. 따라서 이러한 온도 편차를 줄일 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 사용자에게 적정한 온도를 가지는 온수를 제공하는 온수 공급 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 사용자에게 온수가 제공되는 시점을 판단해서 온수 공급 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
온수 공급 장치를 포함하는 정수기에서 온수를 고객에게 제공하는 경우에 입수 온도와 주위 환경에 따라 반복잔의 경우는 매번 유사한 온도를 만족하기는 어려울 수 있다. 따라서 온수의 반복 잔 성능을 개선하고자 일정 시간 이후 Drain 기능을 하는 밸브를 통해 유로 내의 물을 설정된 시간만큼 Drain을 하여 기존 배관에 남아있는 잔수를 배수시켜줌으로 온수 출수 시 유로 온도를 올려주어 열 교환이 일어나는 것을 감소 시켜 원하는 온도를 확보 할 수 있다.
그리고 첫 잔 출수 이후 한번 데워진 반복 잔의 경우에, 첫 잔에 비해 히팅 모듈의 출력이 줄어듬에도 사용자에게 제공하는 온수의 유량이 늘게 되는 상황이 발생할 수 있다. 그래서 본 발명의 해결 원리로, 온수의 출수 후 기존 drain 되는 time을 일정 범위 내에서 flexible하게 적용하여 출수하고자 하는 온수의 온도를 만족하게 한다.
첫 잔 이후 출수하는 반복 잔은 일정시간이 지남에 따라 물이 흐르는 유로 내의 온도가 서서히 감소하게 된다. 사용자에게 제공되는 반복 잔의 경우에는 첫 잔에 비해 유량은 많고 히터의 출력은 적어질 수 있어서, 출수 온도를 높이는 별도의 노력이 필요할 수 있다. 따라서 반복 잔이 제공되는 상황에서 일정시간 이후에는 Drain 밸브로 일정시간 유로 내의 물을 배수해주고 유량을 가변 하여 정수기의 온수 반복 잔 온도를 상승시킬 수 있다.
온수의 반복 잔 성능을 개선하고자 일정 시간 이후 Drain 기능을 하는 밸브를 통해 유로 내의 물을 설정된 시간만큼 Drain을 하여 기존 배관에 남아있는 잔수를 배수시켜줌으로 온수 출수 시 유로 온도를 올려주어, 물과 유로의 관 사이에 열 교환이 일어나는 것을 감소시킬 수 있다. 따라서 사용자에게 제공되는 온수의 온도를 상승시킬 수 있다.
첫 잔 출수 이후 유로가 한번 데워진 반복 잔의 경우 첫잔에 비해 예열, 고정, PI구간 출력이 줄고 유량이 늘도록 조절 할 경우에, 오히려 첫 잔에 제공되는 온수의 온도보다 낮아질 수 있다.
본 발명에서는 첫잔 출수 종료 이후 반복잔 알고리즘 진입하였을 경우 3분 이내 반복 인지를 판단한다. 1차 목표 유량을 430gpm에서 2차 목표 유량을 400gpm으로 변경하여 기존 대비 출력은 같지만 다단 유량 제어로 출력이 높아지는 PI 구간에 유량을 줄여 출수되는 물의 온도를 올리는 결과를 얻을 수 있다.
본 발명에서는 3분 이상이 경과한 반복 잔인지를 판단하고, 1차 목표 유량을 430gpm에서 2차 목표 유량을 340gpm으로 변경하여 기존 대비 출력은 같지만 다단 유량 제어로 출력이 높아지는 PI 구간에 유량을 더 줄여 출수되는 물의 온도를 올리는 결과를 얻을 수 있다.
본 발명은 온수 출수 신호를 입력받는 제1단계; 첫 잔인지 반복 잔인지 여부를 판단하는 제2단계; 첫 잔이면 첫 잔 제공 알고리즘으로 사용자에게 온수를 제공하고, 반복 잔이면 반복 잔 제공 알고리즘으로 사용자에게 온수를 제공하는 제3단계;를 포함하고, 상기 제3단계에서는 물을 가열하는 히팅 모듈로 공급되는 물의 양을 단계적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치의 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 외부에서 공급되는 물의 유량 속도를 조절하는 유량 조절 밸브; 상기 유량 조절 밸브를 통과한 물이 안내되고, 물을 가열하는 히팅 모듈; 상기 히팅 모듈에서 가열된 물이 배출되는 유로를 개폐하는 온수 출수 밸브; 온수 출수 신호를 입력 받는 입력부; 및 상기 유량 조절 밸브, 상기 히팅 모듈, 상기 온수 출수 밸브를 제어하고, 상기 입력부에서 받는 신호에 따라 상기 유량 조절 밸브에서 상기 히팅 모듈로 공급되는 물의 유량을 단계적으로 조절하는 제어부;를 포함하는 온수 공급 장치를 제공한다.
또한 상기 히팅 모듈과 상기 온수 출수 밸브를 연결하는 유로에 배치되고, 상기 온수 출수 밸브를 통하지 않고 물을 외부로 배출하는 유로를 개폐하는 드레인 밸브;를 포함하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면 사용자에게 적정한 온도를 가지는 온수를 제공할 수 있다. 특히 사용자가 온수를 출수하고 일정 시점이 경과한 후에 다시 온수를 출수하는 경우에 제공되는 온수의 온도를 높여서, 사용자를 만족시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 온수 공급 장치에 공급되는 물의 온도나 주위 환경에 무관하게 사용자에게 제공되는 온수의 온도를 높일 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 사용자가 온수 출수를 원하는 시점에 따라 물의 공급량, 물의 드레인 양 등을 다양하게 변화시켜, 사용자에게 제공되는 물의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수배관도를 설명한 도면.
도 2는 도 1에 따른 구성요소의 블록도.
도 3은 본 발명의 제어 흐름을 설명한 도면.
도 4는 도 3에서 첫 잔 인지를 판단하는 과정을 설명한 도면.
도 5는 도 3에서 첫 잔 제공 알고리즘의 일 실시예를 설명한 도면.
도 6은 도 3에서 첫 잔 제공 알고리즘의 다른 실시예를 설명한 도면.
도 7은 도 6의 다른 실시예를 구체적으로 설명한 도면.
도 8은 도 3에서 반복 잔 제공 알고리즘의 일 실시예를 설명한 도면.
도 9는 도 3에서 반복 잔 제공 알고리즘의 다른 실시예를 설명한 도면.
도 10은 도 3에서 반복 잔 제공 알고리즘의 또 다른 실시예를 설명한 도면.
도 11은 도 9 및 도 10에 따른 실시예를 설명한 도면.
도 12는 도 9 및 도 10에 따른 실시예를 설명한 도면.
도 13은 시간 경과에 따른 온도 변화에 대해서 설명한 도면.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1을 참조해서, 온수 공급 장치의 수배관도를 설명한다.
도 1에 도시된 것처럼, 각각의 구성요소는 물이 통과하는 관으로 서로 연결되어 있어서, 물이 각각의 구성요소를 이동하면서 사용자에게 최종적으로 공급될 수 있다.
외부로부터 물이 공급되면, 물의 압력을 감압하는 감압 밸브(10)를 통과한다. 상기 감압 밸브(10)를 통과한 물은 필터(20)를 통과하면서 이물질이 걸러질 수 있다. 상기 필터(20)는 프리카본 필터와 UF 복합 필터를 포함할 수 있다. 프리카본 필터와 UF 복합 필터는 하나의 어셈블리를 구성하면서, 사용 기간에 따라 개별적으로 교체되는 것이 가능하다.
상기 필터(20)를 통과한 물은 피드 밸브(30)를 통과한 후에 유량 센서(40)를 통과한다. 상기 유량 센서(40)에서는 통과하는 물의 양을 측정할 수 있어서, 물의 정량이 내부로 공급될 수 있다.
사용자가 상온의 온도를 가지되, 정수된 물을 출수하기를 원하는 경우에는 상기 정수 출수 밸브(50)가 유로를 개방한다. 상기 정수 출수 밸브(50)가 유로를 개방하면, 상기 유량 센서(40)를 통과하는 물은 상기 정수 출수 밸브(50)를 통과한 후에 사용자에게 제공될 수 있다. 상기 정수 출수 밸브(50)를 통과한 물은 상기 필터(20)에서 이물질 등이 걸러진 물이다.
사용자가 상온보다 낮은 냉수를 출수하기 원하는 경우에는 상기 냉수 출수 밸브(60)가 유로를 개방한다. 상기 냉수 출수 밸브(60)가 유로를 개방하면, 상기 유량 센서(40)를 통과한 물은 냉수 모듈(70)로 안내되어서, 냉각될 수 있다. 상기 냉수 모듈(70)은 압축기 등에 의해서 냉각된 냉매에 의해서 내부를 통과하는 물을 냉각하는 것도 가능하다. 이외에도 열 전소자 등에 의해서 차가워진 탱크 내부를 물이 통과하면서 냉각될 수 있다. 상기 냉수 모듈(70)의 내부를 통과하면서 차가워진 냉수는 사용자에게 제공될 수 있다.
상기 냉수 모듈(70)에는 내부를 통과하는 물과 열교환이 효율적으로 이루어질 수 있도록 쿨런트(coolant)가 이동할 수 있는 유로가 형성되는 것이 가능하다. 상기 냉수 모듈(70)은 쿨런트가 필요에 따라 배출될 수 있는 드레인 관도 포함하는 것이 가능하다.
사용자가 온수를 출수하기 원하는 경우에는 상기 온수 출수 밸브(110)가 유로를 개방한다. 이때 상기 유량 센서(40)를 통과한 물이 상기 유량 조절 밸브(80)로 안내된다. 상기 유량 조절 밸브(80)에서 물이 통과하는 유량을 조절하는 것이 가능하다. 상기 유량 조절 밸브(80)를 통과한 물은 히팅 모듈(90)을 통과하면서 가열되어서, 상기 온수 출수 밸브(110)를 통해서 사용자에게 온수가 제공될 수 있다.
상기 히팅 모듈(90)과 상기 온수 출수 밸브(110)의 사이의 유로에는 드레인 밸브(120)로 물을 안내하는 유로가 연결된다. 즉 상기 히팅 모듈(90)를 통과한 물은 상기 온수 출수 밸브(110)를 통해서 사용자에게 제공되거나, 상기 드레인 밸브(120)를 통해서 외부로 배출되는 것이 가능하다. 즉 상기 히팅 모듈(90)에 의해서 가열된 물 중에 충분히 온도가 상승되지 않는다면 상기 드레인 밸브(120)를 통해서 배출되고, 사용자에게 제공되지 않을 수 있다. 이에 관련된 구체적인 실시예는 다른 도면을 통해서 상세히 설명하기로 한다.
상기 히팅 모듈(90)에서 물을 가열할 때에, 압력이 과도하게 상승되는 경우에는 감압 밸브(100)를 통해서 압력을 낮출 수 있다. 따라서 상기 히팅 모듈(90)에서 과도한 압력이 걸리는 상황을 방지해서, 상기 히팅 모듈(90)을 안정적으로 사용할 수 있다. 상기 감압 밸브(100)는 물, 스팀, 공기 등이 배출될 수 있는 구조를 가져서, 상기 히팅 모듈(90)의 압력을 낮출 수 있다.
상기 드레인 밸브(120)나 상기 감압 밸브(100)를 통과한 물은 사용자에게 제공되지 않고, 별도의 관을 통해서 외부로 배출된다.
상기 유량 조절 밸브(80)에는 제1온도 센서(82)가 구비되어서, 상기 유량 조절 밸브(80)를 통과하는 물의 온도를 측정할 수 있다. 상기 제1온도 센서(82)는 상기 히팅 모듈(90)로 이동되기 전의 물의 온도를 측정한다.
상기 히팅 모듈(90)에는 제2온도 센서(92)가 구비되어서, 상기 히팅 모듈(90)을 통과하는 물의 온도를 측정할 수 있다. 상기 제2온도 센서(92)는 상기 히팅 모듈(90)에 수용된 물의 온도를 측정할 수 있다.
상기 온수 출수 밸브(110)에는 제3온도 센서(112)가 구비되어서, 상기 온수 출수 밸브(110)를 통과하는 물의 온도를 측정할 수 있다. 상기 온수 출수 밸브(110)를 통과한 물은 연결된 관을 통과한 후에 최종적으로 사용자에게 제공된다. 따라서 상기 제3온도 센서(112)는 사용자에게 제공되는 온수의 최종 온도를 측정하는 것이 가능하다.
도 2를 참조해서, 도 1에 따른 구성요소를 설명한다.
상기 제1온도 센서(82), 상기 제2온도 센서(92), 상기 제3온도 센서(112)에 의해서 측정된 온도에 관한 정보는 제어부(200)로 전달된다.
또한 타이머(120)에 의해서 측정된 경과시간은 상기 제어부(200)로 전달된다.
한편 온수 공급 장치에는 사용자가 특정한 명령을 입력할 수 있는 입력부(130)가 구비된다. 상기 입력부(130)는 버튼 타입이나, 터치 디스플레이 타입 등 다양한 형태로 구비될 수 있다. 또한 상기 상기 입력부(130)를 통해서 사용자는 냉수, 정수, 온수 출수를 선택할 수 있다. 상기 입력부(130)는 정량 출수를 선택할 수 있어서, 사용자는 정해진 량의 물을 공급받는 것도 가능하다.
상기 입력부(130)에는 사용자에게 정보를 제공할 수 있는 창이 구비되는 것도 가능하다. 상기 창을 통해서, 사용자는 온수 공급 장치에 관련된 정보와, 날씨 등 다양한 정보를 제공받는 것도 가능하다.
상기 제어부(200)는 상술한 구성요소에서 전달받은 다양한 정보를 통해서, 상기 냉수 모듈(70), 상기 히팅 모듈(90)을 구동할 수 있다. 사용자가 상기 입력부(130)에 냉수를 공급받기를 원한다고 입력하면, 상기 제어부(200)는 상기 냉수 모듈(70)을 구동하는 것이 가능하다. 반면에 사용자가 상기 입력부(130)에 온수를 공급받기를 원한다고 입력하면, 상기 제어부(200)는 상기 히팅 모듈(90)을 구동하는 것이 가능하다. 사용자가 상기 입력부(130)에 정수를 공급받기를 원한다고 입력하면, 상기 제어부(200)는 상기 히팅 모듈(90)과 상기 냉수 모듈(70)을 모두 구동하지 않는 것이 가능하다.
상기 제어부(200)는 상기 유량 조절 밸브(80), 상기 정수 출수 밸브(50), 상기 냉수 출수 밸브(60), 상기 온수 출수 밸브(110)를 개별적으로 동작시킬 수 있다. 각각의 밸브의 유로를 개방하거나 폐쇄하는 것이 가능하다.
상기 유량 조절 밸브(80)는 통과하는 물의 유량을 변경해서, 상기 히팅 모듈(90)로 안내되는 물의 유속 또는 유량을 조절할 수 있다. 상기 유량 조절 밸브(80)에서 유속을 증가시켜 동일한 시간에 많은 물이 통과하도록 하거나, 유속을 감소시켜 동일한 시간에 적은 물이 통과하도록 조절할 수 있다.
사용자가 상기 입력부(130)에 온수 출수를 입력하면 상기 제어부(200)는 상기 유량 조절 밸브(80)를 개방하고, 상기 온수 출수 밸브(110)를 개방해서, 최종적으로 사용자에게 온수가 제공될 수 있다. 물론, 상기 제어부(200)는 상기 유량 조절 밸브(80)와 상기 온수 출수 밸브(110)를 개별적으로 개방하거나, 동시에 개방하는 것이 가능하다.
사용자가 상기 입력부(130)에 냉수 출수를 입력하면, 상기 제어부(200)는 상기 냉수 출수 밸브(60)를 개방해서, 냉수를 사용자에게 공급한다.
사용자가 상기 입력부(130)에 정수 출수를 입력하면, 상기 제어부(200)는 상기 정수 출수 밸브(50)를 개방해서, 상기 필터(20)를 통과한 정수를 사용자에게 공급한다.
도 3을 참조해서, 본 발명의 제어 흐름을 설명한다.
사용자는 상기 입력부(130)에 온수, 냉수, 정수 중에 어느 하나를 출수하도록 명령을 입력할 수 있다. 이하 사용자가 상기 입력부(130)를 통해서 온수를 출수하는 경우에 대해서 상세하게 설명한다.
사용자가 온수 출수 명령을 상기 입력부(130)에 입력하면, 상기 제어부(200)는 명령이 입력되는 시점이 첫 잔에 해당하는지, 또는 반복잔에 해당하는지를 판단한다(S10).
온수 출수 명령이 입력된 시점이 첫 잔에 해당하면, 상기 제어부(200)에서는 첫 잔 제공 알고리즘을 수행해서, 사용자에게 온수를 제공한다(S30).
반면에 온수 출수 명령이 입력된 시점이 첫 잔이 아니라면, 반복 잔에 해당되는 것으로 판단한다. 따라서 상기 제어부(200)에서는 반복 잔 제공 알고리즘을 수행해서, 사용자에게 온수를 제공한다(S50). 물론, 첫 잔과 반복 잔 이외에 다른 형태의 잔이라고 판단하는 조건을 추가하는 것도 가능하다.
본 발명에서는 사용자에게 온수를 제공할 때에, 첫 잔에 해당하는지 또는 반복 잔에 해당하는지를 구분해서 사용자에게 온수를 제공한다.
사용자에게 제공하는 온수가 첫 잔에 해당하는 경우에는 사용자가 온수를 출수한 후에 오랜 시간이 경과해서, 온수를 가열하는 데에 많은 시간이 필요한 상황을 의미할 수 있다. 구체적으로, 저녁에 온수를 출수 한 후에, 다시 아침에 온수를 출수하는 상황을 포함할 수 있다.
사용자에게 제공하는 온수가 반복 잔에 해당하는 경우에는 첫 잔에 해당할 만큼 오랜 시간이 경과하지는 않은 상황을 의미할 수 있다. 구체적으로 대략 30분 정도 이전에 온수를 출수했는지, 다시 온수를 출수하는 상황을 포함할 수 있다.
본 발명에서는 직전에 온수를 출수한 시점과 다양한 조건을 고려해서, 사용자에게 온수를 제공하는 환경을 두 가지로 구분한다. 첫 잔인지 또는 반복 잔인지를 판단하는 하는 조건으로 호칭했지만, 제1조건 또는 제2조건 등의 다양한 명칭으로 변경하는 것이 가능하다.
본 발명에서는 사용자에게 온수를 제공할 때에, 온수가 충분한 온도까지 상승되지 않을 수 있는 상황을 고려해서 온수의 온도가 상승될 수 있는 알고리즘을 제공한다.
도 4를 참고해서, 도 3에서 첫 잔 인지를 판단하는 과정을 설명한다.
도 4에서는 사용자가 온수를 출수하기를 원하는 시점이 첫 잔을 제공하는 알고리즘을 적용해야하는 지를 판단하는 과정이다.
우선 사용자가 상기 입력부(130)에 온수 출수를 요청한다.
해당 시점에, 상기 제1온도 센서(82)에서 측정된 입수 온도가 제1설정 온도 이하인지를 판단한다(S12). 상기 제1온도 센서(82)에서 측정되는 물의 온도는 온수 공급 장치의 내부로 공급되는 물의 온도이기 때문에, 편의상 입수 온도라고 칭한다. 예를 들어, 상기 제1설정 온도는 섭씨 5도 정도를 의미할 수 있다. 상기 제1온도 센서(82)에서 측정된 물의 온도가 낮은 경우에는 상기 히팅 모듈(90)에서 설정된 온수의 온도까지 가열하는 데에 상대적으로 많은 시간이 소요될 수 있기 때문에 입수 온도가 낮은지를 판단한다.
또한 상기 제2온도 센서(92)에서 측정된 물의 온도가 제2설정 온도 이하인지를 판단한다(S14). 상기 제2온도 센서(92)는 상기 히팅 모듈(90)에 설치되어서, 상기 히팅 모듈(90)에 수용된 상태이거나, 상기 히팅 모듈(90)에 유입된 물의 온도를 측정할 수 있다. 상기 제2온도 센서(92)는 상기 제1온도 센서(82)와는 물리적으로 이격된 위치에 배치되기 때문에, 온수 공급 장치는 다양한 위치에서 측정된 물의 온도를 이용해서, 판단을 할 수 있다.
상기 제2설정 온도는 대략 섭씨 5도 정도를 의미할 수 있다. 섭씨 5도는 상기 히팅 모듈(90)에서 즉시 온도를 상승시키기 어려운 온도의 예인 것이 가능하다.
상기 제1설정 온도는 상기 제2설정 온도와 동일한 것도 가능하지만, 다른 온도로 구성될 수 있다.
또한 상기 히팅 모듈(90)이 동작하지 않고, 제1설정 시간이 경과했는지를 판단한다(S16). 이때 상기 제1설정 시간은 대략 20초정도인 것이 가능하다. 상기 히팅 모듈(90)은 인덕션 히터(IH)에 의해서 물을 가열하는 방식인 것이 가능한데, 상기 히팅 모듈(90)이 인덕션 히터를 이용하는 경우에 오프가 된지 대략 20초가 경과하면 다시 온하더라도 순간적으로 물을 높은 온도로 가열하기 힘들 수 있다.
도 4에서는 S12, S14, S16의 세 가지 조건이 모두 만족하면, 사용자에게 온수를 제공하기 위한 환경이 첫 잔이라고 판단한다(S20). 도 4에서는 S12, S14, S16를 순서대로 나열했지만, 각각의 단계의 순서는 바뀌어도 무관하다.
도 4에서 S12, S14, S16의 세 가지 조건 중에 어느 하나라도 만족하지 않으면, 사용자에게 온수를 제공하기 위한 환경이 반복 잔이라고 판단한다(S40). 즉 상기 제1온도 센서(82)에서 측정된 온도가 상기 제1설정 온도보다 높거나, 상기 제2온도 센서(92)에서 측정된 온도가 상기 제2설정 온도보다 높거나, 상기 히팅 모듈(90)이 off되고 난 이후에 상기 제1설정 시간이 경과하지 않은 경우라면, 상기 제어부(200)는 반복 잔이라고 판단할 수 있다.
도 5를 참조해서, 도 3에서 첫 잔 제공 알고리즘의 일 실시예를 설명한다.
도 3에서 사용자가 온수를 추출하는 시점이 첫 잔이라고 판단하면, 도 5에 따른 첫 잔 제공 알고리즘이 수행될 수 있다.
우선, 사용자가 온수를 추출하려고 상기 입력부(130)에 명령을 입력할 때에, 첫 잔인지를 판단한다. 그리고 첫 잔이라고 판단하는 경우에는 상기 온수 출수 밸브(110)에서 유로를 개방하지 않고, 닫은 상태를 유지한다.
그리고 상기 히팅 모듈(90)을 구동해서, 상기 히팅 모듈(90)로 물을 가열한다(S100).
상기 히팅 모듈(90)을 구동한 상태에서 상기 온수 출수 밸브(110)에서 사용자에게 물이 공급되는 유로를 개방한다.
이 경우에 상기 유량 조절 밸브(80)에서 상기 히팅 모듈(90)로 물을 공급되는 과정은 3단계로 구분될 수 있다.
상기 히팅 모듈(90)에 물을 공급하는 제1공급 단계(S110), 상기 제1공급 단계 이후에 상기 히팅 모듈(90)에 물을 공급하는 제2공급 단계(S120), 상기 제2공급 단계 이후에 상기 히팅 모듈(90)에 물을 공급하는 제3공급 단계(S130)를 포함한다.
각각의 공급 단계에서 공급되는 유량 속도가 다르다.
상기 제1공급 단계, 상기 제2공급 단계, 상기 제3공급 단계에서 물은 상기 유량 조절 밸브(80)를 통과한 후에 상기 히팅 모듈(90)로 안내될 수 있다.
따라서 상기 유량 조절 밸브(80)에서 물이 통과하는 유량 속도를 조절해서, 사용자에게 공급되는 물의 속도를 조절할 수 있다.
외부에서 공급되는 물은 상기 감압 밸브(10), 상기 피드밸브(30) 및 상기 유량 센서(40)에 의해서 정량이 유지될 수 있다. 이 경우에 상기 유량 조절 밸브(80)를 통과하는 유량 속도를 조절해서, 상기 히팅 모듈(90)에 공급되는 유량을 다르게 조절한다.
상기 제1공급 단계에서는 가장 작은 유량 속도를 가지는 것이 가능하다. 상기 히팅 모듈(90)은 초기에는 상대적으로 적은 열을 발생시킬 수 있기 때문에, 상기 히팅 모듈(90)로 공급되는 물의 초기 양을 줄여서, 상기 히팅 모듈(90)에 의해서 가열되는 물의 온도를 상승시킬 수 있다. 구체적으로 상기 제1공급 단계에서는 210gpm로 물이 상기 히팅 모듈(90)로 공급되도록 상기 유량 조절 밸브(80)를 조절할 수 있다.
상기 제2공급 단계에서는 가장 많은 유량 속도를 가지는 것이 가능하다. 상기 히팅 모듈(90)이 소정 시간 동안 구동된 상태이기 때문에, 상기 히팅 모듈(90)로 공급되는 유량 속도가 상대적으로 최대가 되도록 조절해서, 물이 가열되도록 유도할 수 있다. 구체적으로 상기 제2공급 단계에서는 400gpm로 물이 상기 히팅 모듈(90)로 공급되도록 상기 유량 조절 밸브(80)를 조절할 수 있다.
또한 상기 제3공급 단계에서는 상기 제1공급 단계에서의 유량 속도보다는 크지만, 상기 제3공급 단계에서의 유량 속도보다는 작게 조절할 수 있다. 상기 제3공급 단계에서는 유량 속도를 줄여서, 상기 히팅 모듈(90)로 공급되는 물의 속도를 줄일 수 있다. 따라서 상기 히팅 모듈(90)에서 통과하는 물을 가열할 수 있는 시간이 증가되기 때문에, 상기 히팅 모듈(90)에서 가열되는 물의 온도가 상승될 수 있다. 구체적으로 상기 제2공급 단계에서는 400gpm로 물이 상기 히팅 모듈(90)로 공급되도록 상기 유량 조절 밸브(80)를 조절할 수 있다.
상기 유량 조절 밸브(80)에서는 상기 히팅 모듈(90)로 공급되는 유량 속도를 다르게 조절해서, 사용자에게 공급되는 온수의 온도를 상승시킬 수 있다. 구체적으로 상기 유량 조절 밸브(80)는 상기 히팅 모듈(90)로 공급되는 유량 속도를 다단계로 조절할 수 있다. 본 실시예에서는 구체적으로 3단계로 상기 유량 조절 밸브(80)에서 유량 속도를 조절하는 내용을 게시한다.
상기 제3공급 단계까지 완료되면, 사용자에게 충분한 온수가 공급되었기 때문에, 상기 온수 출수 밸브(110)에서 유로를 폐쇄하고 온수 출수를 종료한다. 본 과정은 사용자가 상기 입력부(130)에 온수 출수 신호를 입력하고 대략 25초 정도가 소요되도록 구성하는 것이 가능하다.
도 6 및 도 7을 참조해서, 도 3에서 첫 잔 제공 알고리즘의 다른 실시예를 구체적으로 설명한다.
사용자가 온수 출수 명령을 한 때에 상기 제어부(200)에서 첫 잔이라고 판단하면, 상기 온수 출수 밸브(110)에서 유로를 개방하지 않고 상기 히팅 모듈(90)을 구동한다. 이때 상기 히팅모듈은 대략 4초 정도가 구동된다. 이 시간 동안은 상기 드레인 밸브(120)에서는 유로를 개방하지 않아서, 상기 히팅 모듈(90)에 수용되거나 상기 히팅 모듈(90)을 통과한 물은 외부로 배출되지 않는다(S200).
이때 상기 히팅 모듈(90)은 예열 출력을 하게 된다. 상기 히팅 모듈(90)이 아이에이치(IH)를 이용하는 경우에 상기 히팅 모듈(90)에 전류가 인가되어서, 상기 히팅 모듈(90)에서 열을 방출할 수 있다.
상기 히팅 모듈(90)이 구동되는 동안에, 상기 드레인 밸브(120)가 유로를 개방한다(S210). 상기 온수 출수 밸브(110)는 유로를 개방하지 않은 상태이기 때문에 상기 온수 출수 밸브(110)를 통해서 사용자에게 온수가 제공되지는 않는다. 다만 상기 히팅 모듈(90)을 통과하는 물은 상기 드레인 밸브(120)를 통해서 외부로 배출되어서, 상기 히팅 모듈(90)이 초기에 예열을 하면서 가열되는 물은 사용자에게 공급되지 않는다.
이때 상기 유량 조절 밸브(80)는 초기 유량 속도를 210gpm에 설정한 상태에서, 상기 히팅 모듈(90)로 물을 공급할 수 있다(S220). 이 단계는 상술한 제1공급 단계에 해당된다.
S200, S210은 순차적으로 수행되지만, S220은 S200 이전에 수행되는 것이 가능하다. 즉 상기 유량 조절 밸브(80)의 유량 속도를 210gpm으로 설정한 후에, S200과 S210을 수행하면서 상기 히팅 모듈(90)에 물이 이동하도록 안내할 수 있다.
상기 유량 조절 밸브(80)에 배치되는 상기 제1온도 센서(82)에서 측정된 온도에 따라, 이후에 물이 공급되는 유량 속도가 달라지는 것이 가능하다(S230).
즉 상기 제1온도 센서(82)에서 측정된 물의 온도가 제1특정 온도 이하인 경우와, 물의 온도가 상기 제1특정 온도보다 높은 경우에 상기 유량 조절 밸브(80)에서 공급하는 유량 속도를 다르게 제어하는 것이 가능하다. 이때 상기 제1특정 온도는 대략 섭씨 30도를 의미하는 것도 가능한데, 다양한 상황에서 다르게 변경되는 것도 가능하다.
한편, S210의 드레인 단계(상기 드레인 밸브(120)가 유로를 개방한 상태)가 종료되면, 상기 온수 출수 밸브(110)가 유로를 개방해서, 사용자에게 온수가 공급되기 시작할 수 있다. 이 경우 상기 드레인 밸브(120)는 유로를 폐쇄하고, 물이 상기 온수 출수 밸브(110)에 의해서 개방된 유로를 통과하게 된다.
도 7에서는 S230에서 상기 제1온도 센서(82)에서 측정된 온도, 즉 입수 온도가 상기 제1특정 온도 이하인 경우에 대응되는 과정을 설명한다.
S220에서 상기 유량 조절 밸브(80)는 210gpm으로 상기 히팅 모듈(92)로 물을 통과시키다가, 제2공급 단계에서는 상기 유량 조절 밸브(80)에서 430gpm으로 유량 속도를 변화시킨다(S240).
이 경우에 상기 유량 조절 밸브(80)에서 유량 속도를 430gpm으로 증가시키더라도, 유량 속도는 즉시 430gpm으로 변화되는 것이 아니라 소정 시간이 경과할 수 있다. 따라서 제2공급 단계(S240)에서는 목표유량인 430gpm에 도달한 후에 대략 5초간을 유지하면서, 유량이 증가된 상태를 유지한다.
상기 히팅 모듈(80)은 예열 출력 단계를 지난 후에, 고정 출력으로 열을 방출할 수 있다. 고정 출력을 발생시키도록 상기 히팅 모듈(80)을 제어해서, 상기 히팅 모듈(90)을 통과하는 물을 가열할 수 있다.
상기 히팅 모듈(80)에서는 고정 출력으로 물을 가열하게 되는데, 대략 7초 정도를 가열할 수 있다.
상기 유량 조절 밸브(80)에서 목표 유량 속도인 430gpm에 도달한 후에, 대략 5초 정도를 유지하고, 목포 유량 속도를 345gpm으로 낮출 수 있다(S250).
이 경우에도 상기 유량 조절 밸브(80)에서 원하는 유량 속도로 변경하는 데에 일정한 소요시간이 걸리는데, 상기 히팅 모듈(80)에서는 상기 유량 조절 밸브(80)에서 원하는 유량 속도로 변경될 때까지 고정 출력을 유지할 수 있다.
전체적으로 대략 7초 정도가 경과하면, 상기 유량 조절 밸브(80)에서 유량 속도를 2차 목표유량인 345gpm으로 변경할 수 있다(S250). 이때 상기 히팅 모듈(90)은 PI제어를 통해서 온도를 설정 온도까지 증가시킬 수 있다.
그리고 상기 유량 조절 밸브(80)에서 유속을 유지한 상태에서, 상기 히팅 모듈(90)로 물을 공급한다. 상기 히팅 모듈(90)을 통과한 물은 상기 온수 출수 밸브(110)를 통과해서 사용자에게 온수로 공급된다.
사용자가 원하는 온수량이 공급되면 상기 온수 출수 밸브(110)에서는 유로를 폐쇄하고, 사용자에게 온수 공급이 중단된다(S280).
한편 S230에서 상기 제1온도 센서(82)에서 측정된 온도인 입수 온도가 상기 제1특정 온도보다 낮으면, 상기 히팅 모듈(90)이 고정 출력으로 제어되는 동안에 상기 유량 조절 밸브(80)에서 유량을 상대적으로 크게 제어한다(S260). 이 경우 상기 유량 조절 밸브(80)는 대략 450gpm으로 물이 상기 히팅 모듈(90)로 안내되도록 할 수 있다.
S260에서는 S240에 비해서 입수 온도가 높기 때문에 상기 히팅 모듈(90)에서 더 적은 열을 공급하더라도 사용자에게 제공되는 온수의 온도는 상승될 수 있다. 따라서, 상기 유량 조절 밸브(80)에서는 더 큰 유량 속도를 가지도록 상기 히팅 모듈(90)에 물을 제공할 수 있다.
S260 이후에는 상기 유량 조절 밸브(80)에서 물의 유량 속도를 S220보다는 높고, S260보다는 낮도록 변경한다(S270). 이때 상기 유량 조절 밸브(80)에서는 물이 420gpm으로 상기 히팅 모듈(90)로 이동하도록 제어한다.
그리고 사용자가 원하는 온수를 공급받으면 온수 출수를 종료한다(S280).
도 8을 참조해서, 도 3에서 반복 잔 제공 알고리즘의 일 실시예를 설명한다.
사용자가 상기 입력부(130)에 온수 출수를 입력한 시점에, 첫 잔인지 반복 잔인지를 판단한다. 상기 제어부(200)에서 해당 잔이 반복 잔이라고 판단하면, 상기 반복 잔 제공 알고리즘을 수행한다.
상기 온수 출수 밸브(110)의 유로를 개방하지 않고, 상기 히팅 모듈(90)을 구동하는 예열 단계가 구현된다(S300). 즉 상기 온수 출수 밸브(110)를 통해서 사용자에게 온수가 공급되지 않는 상태에서, 상기 유량 조절 밸브(80)를 통해서 상기 히팅 모듈(90)로 물이 공급된다.
그리고 상기 유량 조절 밸브(80)에서 특정한 목표 유량으로 상기 히팅 모듈(90)로 물을 공급한다(S310). 상기 유량 조절 밸브(80)는 대략 420gpm으로 물이 상기 히팅 모듈(90)로 이동하도록 제어할 수 있다.
이 때 상기 온수 출수 밸브(110)가 유로를 개방해서, 사용자에게 상기 히팅 모듈(90)에 의해서 가열된 온수가 제공된다.
사용자가 원하는 온수를 공급받으면, 상기 온수 출수 밸브(110)는 유로를 폐쇄하고, 온수 출수가 종료된다(S320).
도 9를 참조해서, 도 3에서 반복 잔 제공 알고리즘의 다른 실시예를 설명한다.
상기 제어부(200)에서 사용자가 온수를 출수하는 시점이 반복 잔에 해당한다고 판단한다.
그러면, 상기 유량 조절 밸브(80)는 유량 속도를 다단계로 변화시켜면서, 상기 히팅 모듈(90)로 물이 이동되도록 한다.
우선 상기 유량 조절 밸브(80)는 유량 속도를 210gpm에 해당하도록 조절한다(S400). 이 단계는 제1공급 단계를 의미하는 것이 가능하다.
그리고 사용자가 상기 입력부(130)를 통해서 온수 출수를 요청한 시점이 제2설정 시간 보다 작은지 여부를 판단한다(S410). 상기 제2설정 시간은 대략 3분 정도를 의미하는 것이 가능하다.
물론, S410에서 상기 온수 출수 밸브(110)가 유로를 개방해서, 온수가 사용자에게 제공되는 시점이 제2설정 시간 보다 작은지 여부를 판단하는 것도 가능하다.
상기 제2설정 시간 보다 작으면, 상기 유량 조절 밸브(80)는 제1목표 수량인 430gpm으로 유량 속도를 변경한다(S420). 이때 상기 히팅 모듈(90)로 공급되는 물이 증가하게 된다. 제2공급 단계에서는 제1공급 단계에 비해서 상기 히팅 모듈(90)에 전류가 공급되고 소정 시간이 더 경과한 상태이기 때문에 상기 히팅 모듈(90)에서 더 많은 열을 제공할 수 있다. 따라서 더 많은 물이 공급되도로 해서, 사용자에게 제공되는 온수의 양을 증가시킬 수 있다.
상기 유량 조절 밸브(80)에서 목표유량을 공급한 후에는 제2공급 단계가 수행된다(S430). 이 때 상기 유량 조절 밸브(80)는 상기 히팅 모듈(90)에 공급되는 유량의 속도를 S420보다는 작게하고, S400보다는 크게 할 수 있다. 상기 히팅 모듈(90)에는 제2공급 단계에 비해서 적은 물이 공급되기 때문에 사용자에게 제공되는 온수의 온도가 상승되어서, 사용자가 느끼는 온수에 대한 만족도가 증가될 수 있다.
사용자가 원하는 양의 온수가 제공되면 온수 출수는 종료된다(S460).
S410에서 상기 타이머(120)에 의해서 측정된 시간이 상기 제2설정 시간 보다 작더라도, 상기 히팅 모듈(90)에 공급되는 물은 단계적으로 조절된다. 다만, 상기 유량 조절 밸브(80)에서 허용하는 유량 속도는 상대적으로 작다.
상기 유량 조절 밸브(80)는 1차 목표 유량을 430gpm으로 맞추어서, S420과 같이 동일한 유량 속도로 설정할 수 있다(S440).
1차 목표 유량으로 공급하고, 소정 시간이 경과한 후에는 상기 유량 조절 밸브(80)에서는 340gpm으로 목표 유량 속도를 줄인다(S450). 사용자에게 공급되는 유량 속도가 줄어들기 때문에, 상기 히팅 모듈(90)에서 가열해야 하는 물의 양이 줄어들 수 있다. 따라서 사용자에게 후반에 공급되는 온수의 온도가 상승될 수 있고, 사용자의 만족도가 향상될 수 있다.
도 9의 과정에서는 상기 드레인 밸브(120)는 유로를 폐쇄하고, 상기 온수 출수 밸브(110)는 유로를 개방한 상태를 유지해서, 사용자에게 온수가 지속적으로 공급될 수 있다. 즉 S440부터 상기 온수 출수 밸브(110)를 통해서 사용자에게 온수가 제공되고, S460가 완료되면 온수 출수가 중단된다.
도 10을 참조해서, 도 3에서 반복 잔 제공 알고리즘의 또 다른 실시예를 설명한다.
상기 제어부(200)에서 해당 시점이 반복 잔에 해당한다고 판단하면, 반복 잔 제공 알고리즘이 수행된다.
상기 티아머(120)에서 온수 재출수 시점이 상기 제2설정 시간 이내인지를 판단한다(S500).
재출수 시점이 상기 제2설정 시간을 경과하지 않았으면, 제1특정 시간 동안 예열과 드레인이 동시에 수행된다(S550). 즉 상기 히팅 모듈(90)이 구동되면서 물을 가열하고, 상기 드레인 밸브(120)에서 물을 드레인 시킨다.
이때 상기 온수 출수 밸브(110)는 유로를 개방하지 않아서, 사용자에게 온수가 제공되지는 않는다.
제1특정 시간동안 상기 온수 출수 밸브(110)에서 유로를 개방하지 않고, 상기 히팅 모듈(90)이 물을 가열한 물은 상기 드레인 밸브(120)를 통해서 외부로 배출된다.
상기 제1특정 시간이 경과한 후에는, 상기 온수 출수 밸브(110)에서 유로를 개방해서, 사용자에게 온수가 제공된다(S530). 이 때 상기 히팅 모듈(90)은 구동되어서, 물을 가열하고 상기 드레인 밸브(120)는 유로를 폐쇄해서 물은 드레인되지 않고 사용자에게 공급된다. 상기 제1특정 시간은 대략 0.6~1.8sec인 것이 가능하다.
S500에서 재출수 시간이 상기 제2설정 시간 이상인 경우에는, 사용자가 온수를 출수한 지 상대적으로 오래 경과한 것으로 예상할 수 있다.
상기 온수 출수 밸브(110)와 상기 드레인 밸브(120)의 유로를 모두 폐쇄한 상태에서, 상기 히팅 모듈(90)을 구동한다(S510). 즉 외부로 온수를 배출하지 않고, 상기 히팅 모듈(90)을 구동한다. 이때 상기 히팅 모듈(90)은 제2특정 시간 만큼 구동된다. 상기 제2특정 시간은 대략 1.8~3.9 sec의 범위에 있는 것이 가능하다.
그리고, 상기 제3온도 센서(112)에 의해서 측정된 온수의 온도가 제3설정 온도보다 높은지를 판단한다(S520). 상기 제3온도 센서(112)는 상기 온수 출수 밸브(110)에 위치해서, 사용자에게 공급되는 온수와 온도가 상당히 유사하다.
따라서, 상기 제3온도 센서(112)에서 측정된 물의 온도가 높아지면 사용자는 높은 온도의 온수를 공급받고, 온도가 낮게 유지되면 사용자는 낮은 온도의 온수를 공급받을 수 있다.
S520에서 상기 제3온도 센서(112)에서 측정된 온도가 제3설정 온도보다 높으면, 상기 온수 출수 밸브(110)에서 유로를 개방하고 사용자에게 온수를 제공한다(S530).
반면에 S520에서 상기 제3온도 센서(112)에서 측정된 온도가 상기 제3설정 온도 이하면, 상기 온수 출수 밸브(110)에서 유로를 폐쇄한 상태에서 상기 드레인 밸브(120)에서 유로를 개방한다(S540).
즉 상기 히팅 모듈(90)에 의해서 가열된 후에, 상기 온수 출수 밸브(110)에 도달한 온수가 상기 제3설정 온도보다 높지 않기 때문에, 사용자에게 제공되는 온수의 온도가 충분히 상승하지 못한 것으로 판단한다. 또한 상기 히팅 모듈(90)에서 물을 충분히 가열할 수 있을 정도로 열을 공급하지 못하는 상태라고 예상할 수 있다.
따라서 상기 드레인 밸브(120)를 통해서, 상기 히팅 모듈(90)을 통과한 온수를 제3특정 시간 동안 배출한다. 이때 상기 제3특정 시간은 대략 2.6~4.7 sec인 것이 가능하다.
제3특정 시간 동안 상기 히팅 모듈(90)에 의해서 가열된 온수가 상기 드레인 밸브(120)를 통해서 드레인 된 후에는 상기 온수 출수 밸브(110)가 유로를 개방한다. 그리고 사용자에게 적정한 온도만큼 상승된 온수가 공급된다(S530).
도 11을 참조해서, 도 9 및 도 10에 따른 실시예를 설명한다.
도 11에서는 도 9 및 도 10의 기술 내용이 함께 구현되는 방식인데, 상기 제어부(200)에서 반복 잔이라고 판단하고, 재출수 시간이 제2설정 시간 이내라고 판단한 경우이다.
사용자에게 온수 출수 신호가 발생되면, 상기 히팅 모듈(90)을 구동하면서 물을 가열한다. 그리고, 상기 드레인 밸브(120)에서 유로를 개방해서, 상기 히팅 모듈(90)에서 가열된 물을 상기 드레인 밸브(120)를 통해서 외부로 배출한다.
이때 상기 히팅 모듈(90)은 예열 출력을 하면서, 상기 히팅 모듈(90)로 안내되는 물을 가열한다.
대략 0.6~1.8sec가 경과한 후에 상기 유량 조절 밸브(80)는 유량 속도를 430gpm으로 증가시킨다. 이때 상기 유량 조절 밸브(80)가 증가되는 시점에 상기 히팅 모듈(90)은 고정 출력을 내면서, 물을 가열한다. 유량 속도가 증가되기 시작하는 시점에 상기 드레인 밸브(120)은 유로를 닫고, 상기 온수 출수 밸브(110)는 유로를 개방해서, 사용자에게 온수가 제공될 수 있다.
상기 유량 조절 밸브(80)에서 430gpm으로 유량 속도를 증가시키되, 430gpm인 목표 유량에 도달한 후에, 대략 5초간 유량 속도를 430gpm으로 유지한다.
상기 유량 조절 밸브(80)에서 유량 속도를 증가시키고 대략 8.2sec가 경과한 후에, 상기 히팅 모듈(90)에서는 고정 출력이 아니라 PI제어로 열을 발생시킨다.
그리고 상기 유량 조절 밸브(80)에서 목표 유량을 400gpm으로 줄이고, 상기 히팅 모듈(90)로 물을 공급한다. 상기 히팅 모듈(90)로 안내되는 물의 양이 줄어들기 때문에, 상기 히팅 모듈(90)에 의해서 가열되는 온수의 온도가 상승될 수 있다. 따라서 최종적으로 사용자에게 제공되는 온수의 온도가 상승될 수 있다.
도 12를 참조해서, 도 9 및 도 10에 따른 실시예를 설명한다.
도 12에서는 도 9 및 도 10의 기술 내용이 함께 구현되는 방식인데, 상기 제어부(200)에서 반복 잔이라고 판단하고, 재출수 시간이 제2설정 시간을 초과했다고 판단한 경우이다.
상기 제어부(200)에서 반복 잔이라고 판단하고, 온수의 재출수 시간이 상기 제2설정 시간을 초과하면, 상기 히팅 모듈(90)에서 물을 가열하더라도 빠른 시간에 온수를 공급하기 어려울 수 있다. 즉 사용자에게 온수를 제공할 때에 온수의 온도가 충분히 상승되지 않을 가능성이 크다.
따라서 상기 히팅 모듈(90)에서는 예열을 1.8~3.9sec 정도 수행하고, 이어서 상기 히팅 모듈(90)에 의해서 가열된 온수를 상기 드레인 밸브(120)를 통해서 대략 2.6~4.7sec 동안 배출한다.
이 때 상기 온수 출수 밸브(110)에서는 유로를 개방하지 않기 때문에, 사용자에게는 온수가 제공되지 않고, 외부로 배출된다.
예열과 드레인이 종료한 대략 6.5sec가 되는 시점에, 상기 히팅 모듈(90)은 예열 출력에서 고정 출력으로 전환된다.
상기 유량 조절 밸브(80)에서도 유량 속도를 430gpm으로 상승시킨다. 유량 속도가 증가되는 시점에 상기 히팅 모듈(90)의 출력이 고정출력으로 전환될 수 있다. 또한 이때 상기 드레인 밸브(120)에서 유로를 폐쇄하고, 상기 온수 출수 밸브(110)에서 유로를 개방해서 사용자에게 온수가 제공되기 시작할 수 있다.
상기 유량 조절 밸브(80)에서 유량 속도를 430gpm으로 상승시키고 소정 시간이 경과하면, 유량 속도를 다시 340gpm으로 낮추는 것이 가능하다.
상기 유량 조절 밸브(80)에서 유량 속도를 일정하게 유지하는 시점이나, 상기 유량 조절 밸브(80)에서 유량 속도를 낮추기 시작하는 시점에, 상기 히팅 모듈(90)이 PI제어가 되도록 변환할 수 있다.
상기 히팅 모듈(90)에 PI제어로 구현되는 동안에, 상기 히팅 모듈(90)로 공급되는 물의 양도 줄어들기 때문에, 사용자에게 마지막에 제공되는 온수의 온도도 상승될 수 있다. 따라서 사용자에게 제공되는 최종적으로 제공되는 온수의 온도가 높아지는 효과가 발생될 수 있다.
도 13을 참조해서, 시간 경과에 따른 온도 변화에 대해서 설명한다.
사용자에게 온수가 제공되고 동작이 정지된 후에, 상기 제1온도 센서(82), 상기 제2온도 센서(92), 상기 제3온도 센서(112)에 의해서 측정된 온도 변화를 살펴본다.
사용자에게 온수가 제공되었기 때문에, 각각의 밸브는 물이 이동하는 유로를 차단하고, 상기 히팅 모듈(90)의 구동도 정지된다. 상기 히팅 모듈(90)은 오프되기 때문에 상기 히팅 모듈(90)에 의해서 물이 가열될 수 없다.
시간이 흐르면서 살펴보면, 상기 유량 조절 밸브(80)에 배치된 제1온도 센서(82)에서 측정된 물의 온도는 상온과 유사한 온도를 유지하는 것을 알 수 있다.
상기 히팅 모듈(90)에 배치된 제2온도 센서(92)에서 측정된 물의 온도는 상기 히팅 모듈(90)에 잔존하는 열 때문에, 상기 제1온도 센서(82)에서 측정된 물의 온도보다는 높게 유지되지만, 대략 3분이 경과하면 급속하게 낮아지다가 60분 정도가 경과하면 실질적으로 상기 제1온도 센서(82)에서 측정된 온도와 유사하게 된다.
상기 온수 출수 밸브(110)에 배치된 제3온도 센서(112)에서 측정된 물의 온도는 사용자에게 배출되기 직전의 온수이기 때문에 가장 높은 온도를 유지하다가, 시간이 경과함에 따라 급속하게 물의 온도가 낮아짐을 확인할 수 있었다.
따라서 본 발명의 발명자는 대략 3분 정도가 경과하면, 상기 히팅 모듈(90)에 수용되어 있던 물의 온도가 급격하게 낮아지기 시작함을 확인했고, 대략 3분을 기준으로 그 이내에 사용자가 온수를 출수하면 상대적으로 적은 열량으로 온수를 설정된 온도로 상승시킬 수 있다는 것을 도출했다. 반면에 대략 3분을 경과한 후에 사용자가 온수를 출수하면 상대적으로 많은 열량으로 온수를 설정된 온도로 상승시킬 수 있기 때문에, 물을 상기 히팅 모듈(90)로 천천히 공급되도록 제어하도록 했다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 외부에서 공급되는 물의 유량 속도를 조절하는 유량 조절 밸브;
    상기 유량 조절 밸브를 통과한 물이 안내되고, 물을 가열하는 히팅 모듈;
    상기 히팅 모듈에서 가열된 물이 배출되는 유로를 개폐하는 온수 출수 밸브;
    온수 출수 신호를 입력 받는 입력부; 및
    상기 유량 조절 밸브, 상기 히팅 모듈, 상기 온수 출수 밸브를 제어하고, 상기 입력부에서 받는 신호에 따라 상기 유량 조절 밸브에서 상기 히팅 모듈로 공급되는 물의 유량을 단계적으로 조절하는 제어부;를 포함하는 온수 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히팅 모듈과 상기 온수 출수 밸브를 연결하는 유로에 배치되고, 상기 온수 출수 밸브를 통하지 않고 물을 외부로 배출하는 유로를 개폐하는 드레인 밸브;를 포함하는 온수 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 입력부에서 입력된 온수 출수 신호가 첫 잔이라고 판단하면, 첫 잔 제공 알고리즘으로 사용자에게 온수를 제공하고,
    상기 입력부에서 입력된 온수 출수 신호가 반복 잔이라고 판단하면, 반복 잔 제공 알고리즘으로 사용자에게 온수를 제공하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 히팅 모듈로 공급되는 물의 온도가 제1설정 온도 보다 낮으면 첫 잔이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 히팅 모듈에서 측정된 물의 온도가 제2설정 온도 보다 낮으면 첫 잔이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 히팅 모듈이 오프되고 제1설정 시간이 경과하면 첫 잔이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 첫 잔 제공 알고리즘은,
    상기 온수 출수 밸브를 개방하지 않고, 상기 히터 모듈을 구동해서 물을 가열하는 예열 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 첫 잔 제공 알고리즘은,
    상기 온수 출수 밸브를 개방하지 않고, 상기 드레인 밸브를 개방해서 물을 외부로 배출하는 드레인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 첫 잔 제공 알고리즘은,
    상기 히팅 모듈에 물을 공급하는 제1공급 단계,
    상기 제1공급 단계 이후에 상기 히팅 모듈에 물을 공급하는 제2공급 단계,
    상기 제2공급 단계 이후에 상기 히팅 모듈에 물을 공급하는 제3공급 단계를 포함하고,
    각각의 공급 단계에서 공급되는 유량 속도가 다른 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 반복 잔 제공 알고리즘은,
    상기 온수 출수 밸브를 개방하지 않고, 상기 히터 모듈을 구동해서 물을 가열하는 예열 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 반복 잔 제공 알고리즘은,
    상기 온수 출수 밸브를 개방하지 않고, 상기 드레인 밸브를 개방해서 물을 외부로 배출하는 드레인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 반복 잔 제공 알고리즘은,
    상기 히팅 모듈에 물을 공급하는 제1공급 단계,
    상기 제1공급 단계 이후에 상기 히팅 모듈에 물을 공급하는 제2공급 단계,
    상기 제2공급 단계 이후에 상기 히팅 모듈에 물을 공급하는 제3공급 단계를 포함하고,
    각각의 공급 단계에서 공급되는 유량 속도가 다른 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 유량 조절 밸브에 배치되는 제1온도 센서를 포함하는 온수 공급 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 히팅 모듈에 배치되는 제2온도 센서를 포함하는 온수 공급 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 온수 출수 밸브에 배치되는 제3온도 센서를 포함하는 온수 공급 장치.
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