KR101201152B1 - 온수공급장치 및 온수공급방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온수공급장치 및 온수공급방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 본 발명의 온수공급장치는 제1 설정용량을 갖도록 구성되어 유입된 물을 히팅하는 제1 히터; 상기 제1 설정용량보다 큰 제2 설정용량을 갖도록 구성되어 유입된 물을 히팅하는 제2 히터; 및 물의 히팅설정온도에 따른 상기 제1 히터 및 제2 히터의 히터구동주기를 계산하고, 상기 히터구동주기에 따라 상기 제1 히터 및 제2 히터를 구동시키는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 위상제어방식을 이용하여 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고, 제로 크로싱 제어방식을 이용하여 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하는 것을 특징으로 한다.

Description

온수공급장치 및 온수공급방법{Device and method for supplying warm water}

본 발명은 온수공급장치 및 온수공급방법에 관한 것으로, 특히 가정용 비데에 사용되는 순간온수용 온수공급장치 및 온수공급방법에 관한 것이다.

가정용 비데에 사용되는 온수공급장치는 크게 물탱크 속에 히터를 설치하는 물탱크형과 수도로부터 공급되는 물을 히터를 이용하여 필요시마다 가열하는 순간온수형으로 구분된다.

물탱크형 온수공급장치는 온수 저장용 물탱크 내에 배치되는 히터를 구비하고, 비데의 사용여부와 관계없이 물탱크 내의 물의 온도를 항상 설정온도로 유지한다. 이에 따라, 물탱크형 온수공급장치는 대기전력의 낭비와 공간을 많이 차지한다.

이에, 최근에는 순간온수형 온수공급장치가 널리 사용되고 있는데, 순간온수형 온수공급장치는 사용자가 비데의 사용을 요청하여, 물이 출수관으로 빠져나가는 동안 히터가 배출되는 물에 열을 가하여 온도를 높여준다.

이러한 순간온수형 온수공급장치는 물이 항상 흐르지는 않는 것으로, 동작의 안정성을 보장하기 위해 반드시 물이 흐르는 동안에만 히터가 동작되도록 하여야 한다.

하지만, 상술한 바와 같은 히터를 갖는 순간온수용 온수공급장치는 노이즈가 빈번히 발생하여 소손이나 과열의 문제가 발생할 뿐만 아니라 효율이 저하되는 문제점이 있다.

특히, 노이즈등의 고조파 성분이 발생할 경우 온수공급장치에 전력을 공급하는 변압기등에서 온도가 상승하게 되어 화재를 유발할 우려가 있다. 또한, 플리커가 발생할 경우에는 전력 공급 장치에 걸리는 로드가 순간적으로 급변하게 되므로 전력 공급 장치에 연결된 다른 부하형 장치들에 동작에 문제를 발생시킬 수 있다.

상기의 문제를 해결하기 위한 본 발명의 온수공급장치 및 온수공급방법은 빈번한 노이즈 발생을 줄여 소손이나 과열을 방지하며, 특히 고조파 성분 및 플리커를 감소시킬 수 있는 온수공급장치 및 온수공급방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면은, 제1 설정용량을 갖도록 구성되어 유입된 물을 히팅하는 제1 히터; 상기 제1 설정용량보다 큰 제2 설정용량을 갖도록 구성되어 유입된 물을 히팅하는 제2 히터; 및 물의 히팅설정온도에 따른 상기 제1 히터 및 제2 히터의 히터구동주기를 계산하고, 상기 히터구동주기에 따라 상기 제1 히터 및 제2 히터를 구동시키는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 위상제어방식을 이용하여 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고, 제로 크로싱 제어방식을 이용하여 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하는 것을 특징으로 하는 온수공급장치를 제공한다.

상기 제어부는 제1 히터 및 제2 히터에 유입된 물의 온도가 상기 히팅설정온도보다 작은지를 판단한 후 상기 물의 온도가 상기 히팅설정온도보다 작은 경우에 상기 히터구동주기를 계산하는 것을 특징으로 하는 온수공급장치를 제공한다.

상기 제1 설정용량은 0보다는 크고 550W 미만의 용량이고, 상기 제2 설정용량은 550W 이상이고 1250W 미만의 용량인 것을 특징으로 하는 온수공급장치를 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면은, 제1 설정용량을 갖는 제1 히터와, 상기 제1 설정용량보다 큰 제2 설정용량을 갖는 제2 히터를 준비하는 단계; 위상제어방식을 이용하여 물의 히팅설정온도에 따른 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고, 제로 크로싱 제어방식을 이용하여 물의 히팅설정온도에 따른 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하는 단계; 및 상기 히터구동주기에 따라 상기 제1 히터 및 제2 히터를 구동시켜 상기 제1 히터 및 제2 히터에 유입되는 물이 히팅된 후 출수되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법을 제공한다.

상기 제1 히터 및 제2 히터에 유입된 물의 온도가 상기 히팅설정온도보다 작은지를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 물의 온도가 상기 히팅설정온도보다 작은 경우에 상기 히터구동주기를 계산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법을 제공한다.

상기 제1 설정용량은 0보다는 크고 550W 미만의 용량이고, 상기 제2 설정용량은 550W 이상이고 1250W 미만의 용량인 것을 특징으로 하는 온수공급방법을 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면은, 제1 설정용량을 갖는 제1 히터와, 상기 제1 설정용량보다 큰 제2 설정용량을 갖는 제2 히터를 준비하는 과정, 히팅설정온도 및 히팅설정수량을 입력받는 동작 설정 과정, 상기 히팅설정수량 이상으로 입수하고 입수된 물의 온도에 따른 히팅 여부 판단 및 히팅을 위한 필요열량을 계산하는 동작 준비 과정 및 히팅이 필요한 경우 상기 필요열량에 따라 상기 제1 히터 및 제2 히터 중 하나 이상을 구동할 히터로 선택하며 상기 선택한 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 히터구동주기에 따라 상기 선택한 히터를 구동하는 제어 과정을 포함하며, 상기 제어 과정은 위상제어방식을 이용하여 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고, 제로 크로싱 제어방식을 이용하여 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법을 제공한다.

상기 제어 과정은 상기 필요열량이 상기 제1 설정용량 미만인 경우에는 상기 제1 히터를 구동할 히터로 선택하고 위상제어방식을 이용하여 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 제1 히터를 구동시키는 는 제1 제어 단계를 포함 하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법을 제공한다.

상기 필요열량이 상기 제1 설정용량 이상이고 상기 제2 설정 용량 미만인 경우에는 상기 제2 히터를 구동할 히터로 선택하고 제로 크로싱 방식을 이용하여 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 제2 히터를 구동시키는 는 제2 제어 단계를 포함 하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법을 제공한다.

상기 필요열량이 상기 제2 설정용량 이상인 경우에는 상기 제1 히터 및 제2 히터를 구동할 히터로 선택하고 위상제어방식을 이용하여 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 제1 히터를 구동시키고 제로 크로싱 방식을 이용하여 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 제2 히터를 구동시키는 는 제3 제어 단계를 포함 하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법을 제공한다.

상기 제3 제어단계는 상기 제2 히터는 상기 제2 설정용량에 맞게 구동되도록 히팅구동주기를 계산하고, 상기 제1 히터는 상기 필요열량에서 상기 제2 설정용량을 차감한 용량에 맞게 구동되도록 상기 히팅구동주기를 계산 하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법을 제공한다.

상기 동작 준비 단계는 히팅설정수량 이상으로 입수를 하는 과정, 입수의 수온을 측정하는 과정, 상기 수온이 상기 히팅설정온도 미만인 경우에는 히팅을 위한 상기 필요열량을 계산하는 과정 및 상기 수온이 기설정온도 이상인 경우에는 출수하고 동작 대기하는 과정을 포함하며, 상기 기설정온도는 상기 히팅설정온도 이상이고, 상기 수온이 히팅설정온도 이상이고 상기 기설정온도 미만인 경우에는 상기 수온을 측정하는 과정을 다시 수행 하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법을 제공한다.

상기 제1 설정용량은 0보다는 크고 550W 미만의 용량이고, 상기 제2 설정용량은 550W 이상이고 1250W 미만의 용량 하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법을 제공한다.

본 발명의 온수 공급 장치 및 온수 공급 방법에 따르면, 히터를 2개로 구성하여 각각 위상제어방식과 제로 크로싱 제어방식을 적용한 온수공급장치 및 온수공급방법을 제공함으로써, 단일 히터를 사용하는 경우에 비하여 빈번한 노이즈 발생을 줄여 온수공급장치의 소손이나 과열을 방지할 수 있는 동시에 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 온수 공급 장치 및 온수 공급 방법에 따르면, 히터의 설정 용량을 조절하여 고조파 성분 및 플리커를 감소시켜 전원 공급 장치 및 상기 전원 공급 장치에 연결된 다른 부하형 장치들의 동작에 영향을 주지 않도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 온수공급 제어시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 위상제어방식을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제로 크로싱 제어방식을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 히터 용량에 따른 고조파(harmonic) 시험 및 플리커 (flicker) 시험의 결과를 나타낸 표이다.
도 5는 본 발명의 온수공급방법의 흐름도이다. 도 5를 도 1과 함께 살펴보기로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 온수공급방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 온수공급방법의 동작 준비 단계의 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1은 본 발명의 온수공급 제어시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 온수공급 제어시스템은 크게 온수공급장치(100), 메인제어장치(200), 급수밸브(300)를 포함한다.

온수공급장치(100)는 전력제어신호 발생부(10), 제1 히터(20a), 제2 히터 (20b), 히터구동 보호부(30), 수량 감지부(40), 온도 감지부(50), 통신부(60), 제어부(70)를 포함한다. 하기에서 온수공급장치(100)의 세부구성요소에 대하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)는 유입된 물을 히팅하여 출수한다. 제1 히터(20a)는 제1 설정용량(0보다는 크고 550W 미만의 용량)을 갖도록 구성되고, 제2 히터(20b)는 상기 제1 설정용량보다 큰 제2 설정용량(550W 이상이고 1250W 미만의 용량)을 갖도록 구성된다.

수량 감지부(40)는 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)에 유입되는 수량을 감지하여 히터구동 보호부(30)에 수량에 관한 정보를 전송한다.

히터구동 보호부(30)는 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)에 유입되는 수량이 기 설정값 이상인지를 판단하여, 수량이 기 설정값 이상이면 히터구동 가능신호를 발생시켜 제어부(70)에 전송한다.

전력제어신호 발생부(10)는 교류전원을 입력받아 교류전원의 주기와 제로점을 획득하여 제어부(70)에 전송한다. 제어부(70)에서 발생하는 히터구동신호는 전력제어신호 발생부(10)로부터 제공받은 교류전원의 주기와 제로점을 기준으로 계산된 히터구동주기에 따라 발생한다.

온도 감지부(50)는 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)에서 출수되는 물의 온도를 감지한다. 온도 감지부(50)는 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)에 유입되는 수량이 기 설정값 이상이면 물의 온도를 감지한다.

제어부(70)는 물의 히팅설정온도에 따른 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)의 히터구동주기를 계산하고, 히터구동주기에 따라 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)를 구동시킨다. 제어부(70)는 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)에 유입된 물의 온도가 히팅설정온도보다 작은지를 판단한 후 물의 온도가 히팅설정온도보다 작은 경우에, 수량 감지부(40)로부터 통보받은 수량에 관한 정보, 메인제어장치(200)로부터 제공받은 물의 히팅설정온도에 관한 정보, 온도 감지부(50)로부터 물의 온도에 관한 정보를 수신하여 히터구동주기를 계산한다. 이때, 제어부(70)는 제1 히터(20a)의 히터구동주기를 계산할 경우에는 위상제어방식을 이용하고, 제2 히터(20b)의 히터구동주기를 계산할 경우에는 제로 크로싱 제어방식을 이용한다.

또한, 제어부(70)는 히터구동 보호부(30)로부터 히터구동 가능신호를 수신하였는지를 판단하고, 히터구동 가능신호를 수신하였으면 유입되는 물을 히팅한다. 이와 같이, 제어부(70)가 히터구동 보호부(30)로부터 히터구동 가능신호를 수신하는 이유는, 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)에 물이 유입되지 않은 경우에도 제어부(70)가 히터구동신호를 발생시키는 것을 방지하기 위함이다.

통신부(60)는 메인제어장치(200)로부터 수신하는 히팅설정온도의 값을 제어부(70)로 전송하고, 제어부(70)로부터 출수되는 수량과, 이때의 물의 온도를 메인제어장치(200)로 전송한다. 또한, 메인제어장치(200)로부터 직류전원전압을 공급받아 전력제어신호 발생부(10), 제1 히터(20a), 제2 히터(20b), 히터구동 보호부(30), 수량 감지부(40), 온도 감지부(50), 통신부(60), 제어부(70)에 전송한다.

메인제어장치(200)는 사용자가 특정작업(세정, 비데 등)을 요청하면 이를 감지하고, 급수밸브(300)를 도통시켜 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)로 물이 유입되도록 한다. 또한, 메인제어장치(200)는 온수공급장치(100)의 제어부(70)에 히팅설정온도의 값을 전송하여 온수공급장치(100)가 히팅설정온도에 따른 히팅동작을 수행할 수 있도록 한다.

급수밸브(300)는 메인제어장치(200)의 요청에 응답하여 밸브를 온/오프하여 물의 공급을 제어한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 온수공급장치는 비데에 대표적으로 이용될 수 있으며, 이와 같은 원리를 이용하는 기타 장치에도 다양하게 이용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 위상제어방식을 나타낸 그래프이다. 도 2를 참조하면, 위쪽의 그래프는 시간(t)에 따른 입력전원전압(V)를 나타내었고, 아래쪽의 그래프는 시간(t)에 따른 위상제어전압(V)을 나타내었다. 위쪽과 같은 그래프를 나타내는 입력전원전압에 위상제어방식으로 히터를 구동할 경우, 아래쪽의 그래프와 같은 위상제어전압이 출력된다.

위상제어방식은 히터에 반주기마다 특정한 위상에서 전원전압을 인가하여 영전압에서 전원을 차단하는 방식이다. 이때, 전원전압이 인가되는 위상각을 도통각이라 한다.

이와 같은 위상제어방식은 고조파로 인한 노이즈를 발생시키는 문제점이 있는데, 히터 용량이 550W를 이상일 경우에는 CE 인증 시험과목의 고조파 시험에 합격할 수 없게 된다.

도 3은 본 발명의 제로 크로싱 제어방식을 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조하면, 위쪽의 그래프는 시간(t)에 따른 입력전원전압(V)를 나타내었고, 아래쪽의 그래프는 시간(t)에 따른 제로 크로싱 제어전압(V)을 나타내었다. 위쪽과 같은 그래프를 나타내는 입력전원전압에 제로 크로싱 제어방식으로 히터를 구동할 경우, 아래쪽의 그래프와 같은 제로 크로싱 제어전압이 출력된다.

제로 크로싱 제어방식은 히터에 교류전원전압을 인가할 때 양의 전원전압만을 인가하는 방식이다.

이와 같은 제로 크로싱 제어방식은 고조파로 인한 노이즈를 발생시키지 않는데, 히터 용량이 550W 이상 1250W 미만일 경우에는 CE 인증 시험과목의 고조파 시험에 합격할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 히터 용량에 따른 고조파(harmonic) 시험 및 플리커 (flicker) 시험의 결과를 나타낸 표이다. 여기서, P는 합격, F는 불합격을 표시한다.

도 4를 참조하면, 히터 용량이 450W, 500W일 때는 위상제어방식이나 제로 크로싱 제어방식 중의 어느 제어방식을 이용하여도 고조파 시험과 플리커 시험에 합격한다.

그러나, 히터 용량이 550W, 650W, 750W일 때는 제로 크로싱 제어방식을 이용하는 경우에만 고조파 시험과 플리커 시험에 합격할 수 있고, 위상제어방식을 이용하는 경우에는 플리커 시험에는 합격할 수 있지만 고조파 시험에는 합격할 수 없다.

또한, 히터 용량이 1250W일 때는 위상제어방식을 이용하는 경우에는 플리커 시험에는 합격할 수 있지만 고조파 시험에는 합격할 수 없고, 제로 크로싱 제어방식을 이용하는 경우에는 고조파 시험에는 합격할 수 있지만 플리커 시험에는 합격할 수 없다.

상기 CE 인증 시험 과목의 고조파 시험의 기준치는 온수 공급 장치에 의해서 발생하는 고조파 노이즈가 상기 온수 공급 장치에 연결된 전력 공급 장치에 영향을 주지 않는 경계치에서 일정 부분 마진(margin)을 두고 제정된 것이다.

따라서 상기 CE 인증 시험 과목의 고조파 시험의 기준치를 맞출 수 있도록 온수 공급 장치를 설계하면 고조파에 의해서 온수 공급 장치에 전력을 공급하는 전력 공급 장치가 발열되는 문제를 막을 수 있다.

또한, 고조파 성분이 증가할 경우 불필요한 전력을 과도하게 소모시킬 수 있는 문제도 발생한다. 전력소모는 주파수의 제곱에 비례하기 때문에 고조파 성분이 증가하면 제곱을 전력 낭비가 증가하는 문제가 발생하기 때문이다.

그리고, CE 인증 시험 과목의 플리커 시험의 기준치는 온수 공급 장치에 의해서 발생하는 플리커 성분에 의해서 상기 전력 공급 장치에 연결된 타 부하형 장치의 동작이 영향 받지 않도록 하는 경계치에서 일정 부분 마진을 두고 제정한 것이다.

특히, 전등과 같은 장치들은 공급 전류의 변화에 민감하므로 가정에서 사용되는 온수 공급 장치에서 플리커 성분의 발생은 사용자에게 불편을 초래할 수 있다. 또한, 전류 공급이 순간적으로 감소하거나 증가하기 때문에 타 부하형 장치에 데미지를 입힐 수도 있다.

따라서, 상기 CE 인증 시험 과목의 플리커 시험의 기준치를 맞출 수 있도록 온수 공급 장치를 설계하면 상기 전력 공급 장치에 연결된 타 부하형 장치의 안정적 동작을 보장할 수 있다.

도 4에서 알 수 있듯이, 온수공급장치에 1개의 히터를 구비하고, 위상제어방식을 이용하여 히터를 구동시킬 때, 히터 용량이 550W 이상일 경우에는 CE 인증 시험과목 중 고조파 시험에 합격할 수 없다.

따라서, 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 2개의 히터를 구비하여 온수공급을 제어하도록 한다. 즉, 히터 용량이 1250W가 필요할 경우에 히터 용량이 각각 500W, 750W인 2개의 히터를 구비하고, 500W의 히터는 위상제어방식을 이용하여 히터를 구동시키고, 750W의 히터는 제로 크로싱 제어방식을 이용하여 히터를 구동시키도록 한다.

상술한 바와 같이, 온수공급장치에 500W, 750W의 2개의 히터를 구비하여 고조파 시험과 플리커 시험에 합격할 수 있도록 함으로써, 히터 용량이 1250W일 때 위상제어방식을 이용하는 경우에는 플리커 시험에는 합격할 수 있지만 고조파 시험에는 합격할 수 없고 제로 크로싱 제어방식을 이용하는 경우에는 고조파 시험에는 합격할 수 있지만 플리커 시험에는 합격할 수 없는 문제점을 해결하였다.

한편, 히터의 구성과 관련하여, 1250W의 용량을 히터 2대로 구성하는 경우에 500W, 750W로 구성하는 예를 들었으나, 1대의 히터는 제1 설정용량을 갖도록 하고 다른 1대의 히터는 제2 설정용량을 갖도록 하는 조건만 만족하면 히터의 용량을 다양하게 갖도록 할 수 있다. 즉, 1250W의 용량을 히터 2대로 구성하는 경우에 450W, 800W로 구성하는 것도 가능하다.

또한, 1250W의 용량을 3대 이상으로 구성하여 위상제어방식으로 구동시키는 경우에도 본 발명의 온수공급장치는 고조파 시험 및 플리커 시험에 합격할 수 있다. 다만, 2대로 구성하는 경우에 비하여 온수공급장치의 구조가 복잡해지므로, 온수공급장치는 2대로 구성하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 온수공급방법의 흐름도이다. 도 5를 도 1과 함께 살펴보기로 한다.

먼저, 제1 설정용량을 갖는 제1 히터(20a)와, 상기 제1 설정용량보다 큰 제2 설정용량을 갖는 제2 히터(20b)를 준비한다(S10).

그 이후에, 메인제어장치(200)로부터 전송된 히팅설정온도가 제어부(70)에 입력되면(S20), 수량 감지부(40)가 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)에 유입되는 수량을 감지하고(S30) 수량이 기 설정값 이상인지를 판단한다(S40).

그 이후에, 수량이 기 설정값 이상이면 온도 감지부(50)가 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)에서 출수되는 물의 온도를 감지한다(S50). 그러나, 수량이 기 설정값 이상이 아니면 S40 단계를 반복한다.

그 이후에, 제어부(70)가 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)에 유입된 물의 온도가 히팅설정온도보다 작은지를 판단한다(S60). 그러나, 물의 온도가 히팅설정온도보다 작지 않으면, S50 단계로 피드백(feedback)한다.

그 이후에, 물의 온도가 히팅설정온도보다 작은 경우에 제어부(70)는 수량 감지부(40)로부터 통보받은 수량에 관한 정보, 메인제어장치(200)로부터 제공받은 물의 히팅설정온도에 관한 정보, 온도 감지부(50)로부터 물의 온도에 관한 정보를 수신하여 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)의 구동주기를 계산한다(S70). 이때, 제어부(70)는 제1 히터(20a)의 히터구동주기를 계산할 경우에는 위상제어방식을 이용하고, 제2 히터(20b)의 히터구동주기를 계산할 경우에는 제로 크로싱 제어방식을 이용한다.

그 이후에, 제어부(70)가 히터구동 보호부(30)에서 전송한 히터구동 가능신호를 수신하였는지를 판단한다(S80). 이때, 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)를 구동시키기 위해서는 제어부(20)가 히터구동 보호부(30)로부터 히터구동 가능신호를 수신하여야만 한다. 이와 같이, 제어부(70)가 히터구동 보호부(30)로부터 히터구동 가능신호를 수신하는 이유는, 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)에 물이 유입되지 않은 경우에도 제어부(70)가 히터구동신호를 발생시키는 것을 방지하기 위함이다.

그 이후에, 히터구동 가능신호를 수신하였으면, 제어부(70)가 전력제어신호 발생부(10)로부터 제공받은 교류전원의 주기와 제로점을 기준으로 계산된 히터구동주기에 따른 히터구동신호를 발생시킨다(S90). 그러나, S800 단계에서 제어부(70)가 히터구동 보호부(30)로부터 히터구동 가능신호를 수신하지 않았으면, 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)가 유입되는 물을 히팅할 수 없으므로 S400 단계로 피드백한다.

그 이후에, 제1 히터(20a) 및 제2 히터(20b)가 유입되는 물을 히팅한 후 출수한다(S100).

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 온수공급방법의 흐름도이다.

먼저, 제1 설정용량을 갖는 제1 히터(20a)와, 상기 제1 설정용량보다 큰 제2 설정용량을 갖는 제2 히터(20b)를 준비한다.

이후, 동작 설정 단계(S200)에서는 출수되는 물의 온도의 목표치가 되는 히팅설정온도 및 출수되는 물의 양 또는 수압의 목표치가 되는 히팅설정수량을 입력받을 수 있다. 동작 설정 단계(S200)에서는 히팅설정온도 및 히팅설정수량을 사용자에 의해서 직접 입력받거나 또는 기저장 또는 저장된 사용패턴을 읽어 입력받을 수 있다.

동작 준비 단계(S300)에서는 히팅할 물을 히팅설정수량 이상으로 입수하고 입수된 물의 온도에 따른 히팅 여부 판단 및 히팅을 위한 필요열량을 계산할 수 있다. 입수된 물의 온도와 히팅설정온도를 비교하여 히팅여부를 판단할 수 있으며, 히팅이 필요하다 판단된 경우 수량 및 히팅설정온도 등을 고려하여 히팅에 필요한 필요열량을 계산할 수 있다.

필요열량이 상기 제1 설정용량 미만인 경우(S400)에는 제1 제어 단계(S500)를 수행한다. 제1 제어단계(S500)에서는 위상제어방식을 이용하여 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 제1 히터를 구동시킬 수 있다.

필요열량이 상기 제1 설정용량 이상이고 상기 제2 설정 용량 미만인 경우(S600)에는 제2 제어 단계(S700)를 수행한다. 제2 제어단계(S700)에서는 제로 크로싱 방식을 이용하여 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 제2 히터를 구동시킬 수 있다.

필요열량이 상기 제2 설정용량 이상인 경우(S600)에는 제3 제어 단계(S800)를 수행한다. 제3 제어 단계(S800)에서는 위상제어방식을 이용하여 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 제1 히터를 구동시키고 제로 크로싱 방식을 이용하여 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 제2 히터를 구동시킬 수 있다.

도시하지는 않았으나, 제1 내지 제3 제어 단계(S500, S700, S800)의 수행 중간에 동작의 에러 발생 여부 및 동작 시간 만료 여부를 확인할 수 있다.

제1 내지 제3 제어 단계(S500, S700, S800)에서 에러가 발생하거나 동작 시간이 만료된 경우에는 제1 내지 제3 제어 단계(S500, S700, S800)를 중단하고 동작 대기할 수 있다.

또한, 제1 내지 제3 제어 단계(S500, S700, S800)에서 에러가 발생하지 않고 동작 시간도 만료되지 않은 경우에는 상기 동작 준비 단계로 돌아갈 수 있다. 바람직하게는 추가적인 입수 없이 입수된 물의 온도에 따른 히팅 여부 판단 및 히팅을 위한 필요 열량 계산만을 수행할 수 있다.

제3 제어 단계(S800)에서는 제1 히터 및 제2 히터(20a,b)의 사용 우선 순위에 따라 제어방법이 제어방법을 달리 할 수 있다.

예를 들어, 제2 히터(20b)의 우선순위가 높은 경우, 제3 제어 단계(S800)에서는 상기 제2 히터는 상기 제2 설정용량에 맞게 구동되도록 상기 히팅구동주기를 계산하고, 상기 제1 히터는 상기 필요열량에서 상기 제2 설정용량을 차감한 용량에 맞게 구동되도록 상기 히팅구동주기를 계산할 수 있다.

제1 히터(20a)의 우선순위가 높은 경우, 제3 제어 단계(S800)에서는 상기 제1 히터는 상기 제1 설정용량에 맞게 구동되도록 상기 히팅구동주기를 계산하고, 상기 제2 히터는 상기 필요열량에서 상기 제1 설정용량을 차감한 용량에 맞게 구동되도록 상기 히팅구동주기를 계산할 수 있다.

바람직하게는, 필요열량에 따른 수온조절능력의 변화가 적은 히터를 후순위로 둘 수 있다. 수온조절능력의 변화가 심한 쪽은 히팅해야 할 수량이 변화할 경우 수온 제어가 쉽지 않다. 따라서, 히팅해야할 수량을 히터의 설정용량과 동일하게 하는 것이 바람직하다. 히터의 설정용량과 동일한 경우, 히팅해야 할 수량이 많으므로 온도변화의 폭이 적어져서 수온조절능력을 향상시킬 수 있기 때문이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 온수공급방법은 제1 및 제2 히터(20a, b)를 분할 제어함으로써, 히터의 효율적인 사용이 가능하고 전력을 절약할 수 있는 온수공급방법이다. 또한, 제1 및 제2 히터의 분할 제어를 통해서 정밀한 온도제어가 가능하고, 이를 통해서 불필요한 에너지 소모를 막을 수 있어 전력 소모를 최소화할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 온수공급방법의 동작 준비 단계의 흐름도이다.

먼저, 히팅할 물을 입수(S310)하면서, 수량이 히팅설정용량인지 측정(S320)하여 수량이 히팅설정용량 이상이 되도록 한다.

이후, 입수된 물의 온도를 측정(S330)하여 수온과 히팅설정온도를 비교(S340)한다.

수온이 히팅설정온도 미만인 경우에는 히팅이 필요한 경우이므로 히팅설정온도 및 수량을 기반으로 입수된 물의 히팅에 필요한 필요열량을 계산(S350)한다.

다만, 히팅설정온도가 충분히 낮아서 히팅없이 출수가 가능한 경우에는 바로 출수가 가능하다. 하지만 히팅설정온도가 지나치게 낮아 출수온도가 낮은 경우 사용자에게 불편을 줄 수 있다. 온수공급기를 사용하면서 히팅설정온도를 지나치게 낮게 설정하는 것은 사용자의 실수에 의한 설정일 수 있으므로, 일정한 수준으로 설정된 온도 이상일 때만 히팅 없이 출수되도록 할 수 있다.

이러한 구현의 일 예로서, 수온이 히팅설정온도 이상(S340)이면서 기설정된 온도 미만인 경우(S360)에는 입수된 물의 온도를 재측정하고, 수온이 히팅설정온도 이상이면서 기설정된 온도 이상(S360)인 경우에는 입수된 물을 출수하고 동작 대기할 수 있다.

상기 기설정된 온도는 상기 히팅설정온도 이상인 것을 조건으로 한다. 상기 기설정된 온도의 일 예로서 섭씨 41도가 있다. 체온보다 높은 온도이기 때문에 히팅없이 출수하여도 사용자에게 불편을 주지 않기 때문이다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

10 : 전력제어신호 발생부 20a : 제1 히터
20b : 제2 히터 30 : 히터구동 보호부
40 : 수량 감지부 50 : 온도 감지부
60 : 통신부 70 : 제어부
100 : 온수공급장치 200 : 메인제어장치
300 : 급수밸브

Claims (13)

1. 제1 설정용량을 갖도록 구성되어 유입된 물을 히팅하는 제1 히터;
   상기 제1 설정용량보다 큰 제2 설정용량을 갖도록 구성되어 유입된 물을 히팅하는 제2 히터; 및
   물의 히팅설정온도에 따른 상기 제1 히터 및 제2 히터의 히터구동주기를 계산하고, 상기 히터구동주기에 따라 상기 제1 히터 및 제2 히터를 구동시키는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 위상제어방식을 이용하여 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고, 제로 크로싱 제어방식을 이용하여 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하는 것을 특징으로 하는 온수공급장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
   제1 히터 및 제2 히터에 유입된 물의 온도가 상기 히팅설정온도보다 작은지를 판단한 후 상기 물의 온도가 상기 히팅설정온도보다 작은 경우에 상기 히터구동주기를 계산하는 것을 특징으로 하는 온수공급장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 설정용량은 0보다는 크고 550W 미만의 용량이고,
   상기 제2 설정용량은 550W 이상이고 1250W 미만의 용량인 것을 특징으로 하는 온수공급장치.
   
4. 제1 설정용량을 갖는 제1 히터와, 상기 제1 설정용량보다 큰 제2 설정용량을 갖는 제2 히터를 준비하는 과정;
   위상제어방식을 이용하여 물의 히팅설정온도에 따른 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고, 제로 크로싱 제어방식을 이용하여 물의 히팅설정온도에 따른 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하는 과정; 및
   상기 히터구동주기에 따라 상기 제1 히터 및 제2 히터를 구동시켜 상기 제1 히터 및 제2 히터에 유입되는 물이 히팅된 후 출수되도록 하는 과정;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 히터 및 제2 히터에 유입된 물의 온도가 상기 히팅설정온도보다 작은지를 판단하는 과정를 더 포함하고,
   상기 물의 온도가 상기 히팅설정온도보다 작은 경우에 상기 히터구동주기를 계산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 제1 설정용량은 0보다는 크고 550W 미만의 용량이고,
   상기 제2 설정용량은 550W 이상이고 1250W 미만의 용량인 것을 특징으로 하는 온수공급방법.
   
7. 제1 설정용량을 갖는 제1 히터와, 상기 제1 설정용량보다 큰 제2 설정용량을 갖는 제2 히터를 준비하는 과정;
   히팅설정온도 및 히팅설정수량을 입력받는 동작 설정 과정;
   상기 히팅설정수량 이상으로 입수하고 입수된 물의 온도에 따른 히팅 여부 판단 및 히팅을 위한 필요열량을 계산하는 동작 준비 과정; 및
   히팅이 필요한 경우 상기 필요열량에 따라 상기 제1 히터 및 제2 히터 중 하나 이상을 구동할 히터로 선택하며 상기 선택한 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 히터구동주기에 따라 상기 선택한 히터를 구동하는 제어 과정을 포함하며,
   상기 제어 과정은 위상제어방식을 이용하여 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고, 제로 크로싱 제어방식을 이용하여 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 제어 과정은
   상기 필요열량이 상기 제1 설정용량 미만인 경우에는 상기 제1 히터를 구동할 히터로 선택하고 위상제어방식을 이용하여 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 제1 히터를 구동시키는 는 제1 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법.
   
9. 제7항에 있어서, 상기 제어 과정은
   상기 필요열량이 상기 제1 설정용량 이상이고 상기 제2 설정 용량 미만인 경우에는 상기 제2 히터를 구동할 히터로 선택하고 제로 크로싱 방식을 이용하여 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 제2 히터를 구동시키는 는 제2 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법.
   
10. 제7항에 있어서, 상기 제어 과정은
    상기 필요열량이 상기 제2 설정용량 이상인 경우에는 상기 제1 히터 및 제2 히터를 구동할 히터로 선택하고 위상제어방식을 이용하여 상기 제1 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 제1 히터를 구동시키고 제로 크로싱 방식을 이용하여 상기 제2 히터의 히터구동주기를 계산하고 상기 제2 히터를 구동시키는 는 제3 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수공급방법.
    
11. 제10항에 있어서, 상기 제3 제어단계는
    상기 제2 히터는 상기 제2 설정용량에 맞게 구동되도록 히팅구동주기를 계산하고,
    상기 제1 히터는 상기 필요열량에서 상기 제2 설정용량을 차감한 용량에 맞게 구동되도록 상기 히팅구동주기를 계산하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 방법.
    
12. 제7항에 있어서, 상기 동작 준비 단계는
    히팅설정수량 이상으로 입수를 하는 과정;
    입수의 수온을 측정하는 과정;
    상기 수온이 상기 히팅설정온도 미만인 경우에는 히팅을 위한 상기 필요열량을 계산하는 과정; 및
    상기 수온이 기설정온도 이상인 경우에는 출수하고 동작 대기하는 과정을 포함하며,
    상기 기설정온도는 상기 히팅설정온도 이상이고,
    상기 수온이 히팅설정온도 이상이고 상기 기설정온도 미만인 경우에는 상기 수온을 측정하는 과정을 다시 수행하는 것을 특징을 하는 온수공급방법.
    
13. 제7항에 있어서,
    상기 제1 설정용량은 0보다는 크고 550W 미만의 용량이고,
    상기 제2 설정용량은 550W 이상이고 1250W 미만의 용량인 것을 특징으로 하는 온수공급방법.
    

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