KR100201119B1 - 병에 들어있는 물의 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

음료용이나 취사용 등으로 사용하는 일정분량의 물(12) 등을 소정의 적절한 저온상태로 냉각시키기 위한 냉각장치가 제공된다. 본 발명에 따른 냉각장치는 열전류식 열전달장치(26)를 포함하고 있는데, 이러한 열전달 장치에는 저수조(18)내에 포함되어 있는 물로 부터 열에너지를 끌어내기 위한 냉각면 및 축출된 열에너지를 순환 열전달 유체(43)로 전달하기 위한 가열면이 제공되어 있다. 특히, 열전달장치(26)의 가열면은 예를들어서 물과 같은 열전달 유체(43)가 펌프(44)에 의해서 순환하도록 설치된 매니폴드 블록(40)과 열적으로 소통하고 있다. 펌프(44)는 축출된 열에너지를 소산시키기 위한 열교환기(28)를 통해서 열교환 유체를 순환시킨다. 또한, 이 펌프(44)는 저수조(18)내의 임펠러(56)를 구동시켜서, 저수조내의 함유물들을 전체적으로 균일한 온도로 유지시키며, 그 밖에도 열교환기(28)를 가로지르는 공기의 대류유동을 제공하는 냉각팬(60)도 구동시킨다.

Description

[발명의 명칭]
병에 들어있는 물의 냉각장치
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
본 발명은 음료용 또는 취사용 등으로 사용되는 일정한 분량의 물을 냉각시키는 장치에 관한 것이다. 보다 상세히 설명하면, 본 발명은 일정분량의 물, 특히 병에 들어있는 물의 냉각장치 등에서 물을 효율적으로 그리고 조용히 냉각시키기 위한 간편한 냉각장치에 관한 것이다.
병에 들어있는 물의 냉각장치는 종래기술에서도 공지된 것으로서, 편리한 방법으로 일정한 분량의 비교적 정화된 물을 포함하고 있으며, 이러한 물냉각장치는 즉시 물을 공급하여 사용할 수 있도록 준비된 위치에 설치된다. 통상적으로 사용되고 있는 물냉각장치는 통상적으로 3 내지 5 갤론의 물병을 거꾸로 뒤집혀진 상태로 수용하기에 적합하도록 윗쪽으로 개방된 저수조를 포함하고 있어서, 병에 들어있는 물이 이러한 물냉각장치의 아랫쪽으로 저수조 안으로 공급된다. 물냉각장치의 하우징의 전면에 제공된 물꼭지(spigot)는 일정한 분량의 물을 수시로 냉각할 수 있도록 작동한다. 이러한 물냉각장치는 깨끗하고 안전한 음료수를 제공하기 위해서, 광범위하게 사용되고 있으며, 특히 국부적인 물 공급이 불순물을 포함할 수도 있는 곳에서는 꼭 필요하다.
이와같은 여러가지 유형의 물냉각장치에 있어서, 고도의 만족스러운 청량음료원을 제공하기 위하여 저수조내의 물을 비교적 저온까지 냉각시키는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 종래의 물냉각장치에 대한 냉각장치는 대체로 종래의 기계적인 냉각장치를 포함하고 있으며, 이는 물냉각장치의 전체 제조비, 복잡성, 그 크기, 작동소음의 크기 및 동력손실 등을 가중시키는 것이다. 비교적 간편하게 열전류의 열전달을 이용한 다른 유형의 냉각장치가 제안되었지만, 이는 비교적 넓은 면적의 열분산 흡수체 및 물냉각 저수조 안에 물로 부터의 적절한 열에너지 전달을 제공하도록 크고 소음이 많은 냉각팬을 설치할 필요가 있는 것이다. 이와같이 물냉각장치내에 넓은 열흡수체 및 큰 냉각팬을 설치하는 방식은 작동경비의 증가와 함께 전체장치의 크기와 소음문제등을 포함하고 있다. 이러한 열전류 방식의 냉각장치에서 열전달 효율을 증가시키기 위하여 열전달 유체로서 배수의 순환을 이용하고 있지만, 이는 불편하게도 수직 연결부를 필요로 하는 것이며, 또한 배수유동이 없을때에는 만족스럽게 작동할 수가 없다.
병에 들어있는 물의 냉각장치에 사용하기 적합한 열전류식 냉각장치, 특히 배수의 수직연결부, 넓은 열흡수체 또는 큰 냉각팬을 필요로 하지 않으며 간편하고 작동효율이 좋은 냉각장치에 대한 요구는 여전히 존재하는 것이다.
본 발명의 목적은 이와같은 요구를 충족시키며 그에 관련된 다른 잇점들을 제공하는 것이다.
[발명의 개시]
본 발명에 따르면, 일정분량의 물을 음료용이나 취사용등으로 사용할 수 있도록 저온으로 냉각시키기 위한 개선된 냉각장치가 제공된다. 이러한 냉각장치는, 냉각되는 일정분량의 물을 수용하여 저장하는 저수조를 갖춘 유형의 물냉각장치에 특히 적합하다. 저수조내의 물로부터 열에너지를 끌어내고 이러한 열에너지를 소형 열교환기를 통해서 순환유체로 소산시키기 위해서, 열전류식 열전달장치가 저수조와 열적으로 소통되게 설치되어 있다.
본 발명에 따른 바람직한 일실시예에서, 열전류식 열전달 장치는 저수조내에 담겨져 있는 일정분량의 물과 열교환이 되도록 장착된 냉각면을 갖추고 있다. 이러한 열전달 장치는 적절한 전원, 바람직하게 정류전원을 통해서 표준교류전원에 연결될 수 있다. 열전류식 열전달 장치는 물로부터 열에너지를 축출하여 이러한 열에너지를 열전달 장치의 가열면으로 전달시킨다. 열전달 장치의 가열면은 물등의 순환 열전달 유체와 열교환을 수행할 수 있도록 매니폴드 블록내에 설치된다. 펌프용 임펠러를 구동시키기 위한 전동기를 포함하고 있는 소형펌프가 매니폴드 블록을 포함한 폐쇄 루우프 경로를 통해서 열전달 유체를 순환시킨다. 폐쇄 루우프 경로는, 열에너지를 소산시키기 위해서 휜이 제공된 튜브로 구성된 소산장치와 같은 소형 열교환기를 더 포함하고 있다. 또한, 펌프를 구동시키는 전동기가 저수조내에 배열된 저수조용 임펠러를 구동시켜서, 저수조내의 내용물을 전체적으로 균일한 온도로 유지시킨다. 바람직한 실시예에서, 열교환기를 가로지르는 공기의 대류유동을 제공하기 위해서 펌프구동용 전동기에 의해 구동되는 소형팬을 더 포함하고 있다.
본 발명의 그 밖의 특징 및 잇점들은 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 일실시예를 보다 상세히 설명함으로써 명확히 이해될 수 있을 것이다.
[도면의 간단한 설명]
첨부된 도면들은 본 발명의 실시예를 도시한 것이다.
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 물냉각장치에 사용하기 적합한 물냉각장치의 사시도.
제2도는 본 발명의 물냉각장치와 함께 결합된 물냉각장치의 개략도.
제3도는 본 발명의 물냉각장치에 사용되는 열전류식 열전달 장치의 확대 사시도.
제4도는 물냉각장치 안에 열전류식 열전달 장치를 설치한 것을 도시한 확대부분 단면도.
제5도는 물냉각장치 안에 사용된 펌프의 구성 및 장착상태를 도시한 확대부분 단면도.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
제1도 및 제2도에 개략적으로 도시된 바와같이, 병에 들어있는 물의 냉각장치(10)는 물꼭지(14)에 의해서 일정분량의 물(12)을 즉시 공급할 수가 있다. 물냉각장치(10)는 본 발명에 따른 냉각장치(16)(제2도 참조)를 포함하고 있는데, 이 냉각장치(16)는 일정분량의 물(12)을 만족스럽게 정화된 온도로 빨리 공급할 수 있는 비교적 염가의 간편하고 에너지 효율이 높은 장치이다.
물냉각장치(10)는 종래의 장치와 마찬가지로, 수직의 하우징(20)에 의해서 지지되어 상부가 개방되어 있는 저수조(18)를 포함하고 있다. 저수조(18)는 물병(22)을 거꾸로 뒤집은 상태로 수용하고 지지하기에 적합하여서, 물병(22) 내의 물이 아랫쪽으로 저수조(18) 안으로 자유롭게 유동할 수 있다. 물꼭지(14)는 통상의 방식으로 하우징(20)의 앞패널(24)상에 접근하기 용이한 상태로 장착되어 있으며, 저수조(18)내의 물을 중력에 의해서 공급할 수 있도록 손으로 작동된다. 본 발명에 따르면, 물냉각장치(10)는 일정분량의 물(12)을 냉각시키는 냉각장치(16)를 갖추고 있어서, 음료수 및 다른 용도로 매우 만족스럽게 정화된 물을 제공한다. 냉각장치(16)는 소수의 구성부품만을 포함하고 있으며 간단한 구성을 가지지만, 상당한 냉각용량을 제공한다. 중요한 점은 본 발명에 따른 냉각장치(16)에서는 만족스런 냉각용량을 얻기 위해서 넓은 열흡수체를 필요로 하지 않는다는 것이다.
제2도 내지 제4도에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 냉각장치(16)는 열전류식 열전달장치(26)를 사용하고 있는데, 이러한 열전달 장치로는 모델 제 920-31호로 보르그-워너 코포레이션(Borg-Warner Coporation)사에서 시판하는 제품이 있으며, 전기적으로는 직렬연결되고 열적으로 병렬 연결되는 서로 다른 특성의 [피 타입(p-type) 및 엔 타입(N-type)] 반도체 재료를 사용하고 있다. 이러한 열전류식 열전달장치(26)는 저수조(18) 내의 일정분량의 물(12)로 부터 열에너지를 끌어내어서 순환 열전달 유체로 열전달 시키도록 작동한다. 열전달 유체는 전달된 열에너지를 소형 열교환기(28)로 전달하여 효율적으로 소산시킨다.
보다 상세히 설명하면, 제3도 및 제4도에 도시된 바와같이 열전류식 열전달장치(26)는 각각 상하부 열전달 기판(30과 32) 사이로 배열된 다수의 반도체장치(29)를 포함하고 있다. 반도체장치(29)에는 도체(34)가 적절히 연결되어 있으며, 도체(34)는 이 반도체장치(29)로 부터 적절한 전원까지 연결되어 있다. 제1도 내지 제3도에 도시된 바람직한 실시예에서, 도체(34)는 종래 방식의 정류된 전원(36)에 연결되어 있으며, 이 전원(36)은 플러그 접속에 의해 가정용 교류전원(37)과 연결될 수 있다. 작동시, 상부기판(30)은 하부기판(32)으로 전달된 열에너지를 끌어내기 위하여 열전달장치(26)의 냉각면을 포함하며, 냉각면에서 끌어낸 열에너지는 열전달장치(26)의 가열면에 제공된다.
열전류식 열전달장치(26)는 저수조(18)의 하부에 있는 열전달판(38)과 열전달 유체가 통과하면서 순환되는 매니폴드 블록(40)의 사이로 설치되어 있다. 보다 상세히 설명하면, 열전달장치(26)를 열전달판(38)과 매니폴드 블록(40) 사이로 단단히 고정시키기 위해 적절한 장착 스크류가 제공되는데, 열전달 장치의 작동시 열에너지는 저수조(18)내의 일정분량의 물(12)로 부터 매니폴드 블록(40)으로 흐른다.
매니폴드 블록(40)은 튜브로 이루어진 폐쇄 루우프의 순환 네트워크(42)와 함께 연결되어 있는데, 이 네트워크(42)는 물과 같은 열전단 유체(43)로 채워져 있다. 네트워크(42)를 따라서 펌프(44)가 설치되어 있으며, 펌프(44)가 작동하면 비교적 적은 유량으로 열전달 유체가 순환한다. 이러한 순환에 의해서 유체는 매니폴드 블록(40)을 통과하게 되는데, 물로 부터 추출된 열을 비교적 높은 효율로 순환유체에 전달된다. 열전달 유체는 매니폴드 블록(40)으로 부터 차례로 네트워크(42) 및 제2도에 도시된 바와같이 휜이 제공된 기다란 튜브로 구성되어 있는 열교환기(28)를 통과한다.
펌프(44)의 바람직한 구성 및 장착상태가 제5도에 상세히 도시되어 있다. 도시된 바와같이, 펌프(44)는 회전출력을 제공하는 하나의 구동축(48)을 갖춘 소형 전동기(46)를 포함하고 있다. 구동축(48)은 전동기(46)으로 부터 뻗어나와 있으며, 저수조(18)의 하부에 네트워크(42)와 함께 배열되어 있는 펌프실(52)내에 장착된 펌프용 임펠러(50)를 갖추고 있다. 구동축(48)이 펌프용 임펠러(50)를 회전구동시키면, 상기한 바와같이 열전달 유체(43)가 폐쇄 루우프로 구성된 네트워크(42)를 순환하게 된다. 더우기, 펌프의 구동축(48)은 저수조(18)의 하부에 제공된 구멍(54)을 관통하고 있으며, 구동축(48) 상에는 저수조용 임펠러(56)가 장착되어있는데, 전체적으로 균일하게 냉각된 온도분포를 유지시키도록 저수조의 물을 휘저어 혼합시키는 역할을 한다. 구동축(48)으로 부터 펌프실(50)로 또는 펌프실로 부터 구동축으로 연결되는 통로를 밀봉시키기 위하여 적절한 축 밀봉부(58)가 제공되어 있다.
또한, 이 실시예에서는 구동축(48)이 전동기(46)로 부터 저수조의 반대쪽 방향으로도 연장하여 있으며 작은 팬(60)(제2도 참조)을 갖추고 있는데, 팬(60)은 전동기(46)를 냉각시키는 공기의 대류유동을 제공한다. 이러한 공기의 대류유동은 열교환기(28)를 가로지르는 방향으로도 제공되어서, 폐쇄 루우프 네트워크로 부터 열을 끌어내는 보조역할도 수행한다.
따라서, 본 발명에 따르면 병에 들어있는 물의 냉각장치(10) 등에 제공된 일정분량의 물(12)을 만족스러운 저온상태로 유지시킬 수 잇는 비교적 간단하고 효율이 높은 냉각장치가 제공된다. 또한, 본 발명에 따른 냉각장치를 예를들어서, 미합중국 특허 제 4,752,389호에 개시된 유형의 역삼투식 정화장치에서 일정분량의 물을 냉각시키도록 사용할 수 있음은 물론이다.
본 발명은 당분야의 전문가에 의해서 여러가지로 변경 및 개선될 수 있다. 예를들면, 과냉을 방지하기 위해서 일정분량의 물(12)의 온도에 응답하여 열전달장치(26)를 일정하게 작동시키는 적절한 열적 제어장치가 추가될 수도 있다. 또한, 필요하다면 자기 커플링 등에 의해서 구동축(48)을 각각의 임펠러(50 및 56)와 밀봉가능하게 연결시킬수도 있다. 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위내에서 벗어나지 않는 한 상기한 실시예에만 국한되는 것은 아니다.

Claims (6)

  1. 일정분량의 물을 수용하기에 적합한 저수조를 형성하는 하우징과, 가열면 및 냉각면 그리고 상기 냉각면으로 부터 상기 가열면으로 열에너지를 전달하는 수단을 갖추고 있는 열전류식 열전달장치와, 상기 저수조내의 일정분량의 물과 열적으로 소통하는 관계로 상기 냉각면을 갖춘 상기 열전달장치를 장착시키는 수단과, 열교환기와, 상기 열교환기와 상기 열전달 장치의 가열면의 사이로 연결되어 있는 폐쇄 루우프 순환 네트워크와, 상기 순환 네트워크내의 열전달 유체와, 그리고 구동축을 갖춘 구동모터, 상기 열전달 유체를 상기 순환 네트워크를 통해 순환시키도록 상기 구동축에 의해 구동되는 제1임펠러, 및 상기 저수조내의 물을 혼합시키도록 상기 구동축에 의해 구동되는 제2임펠러를 포함하는 펌프수단으로서 상기 폐쇄 루우프 순환 네트워크를 통해서 상기 열전달 유체를 순환시키는 펌프수단을 포함하고 있는 물냉각장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열전달 유체가 물인 물냉각장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열전달 장치의 상기 가열면과 열전달을 수행하도록 상기 폐쇄루우프 순환 네트워크를 따라서 장착되어 있는 매니폴드 블록을 더 포함하고 있는 물냉각장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열교환기가 휜이 제공되어 있는 튜브로 이루어진 열교환기를 포함하는 물냉각장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구동축에 의해서 구동되며 상기 열교환기를 가로지르는 공기유동을 제공하도록 위치된 공기 유동팬을 더 포함하고 있는 물냉각장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 일정분량의 물과 상기 열전달 장치의 상기 가열면 사이로 열적 소통이 제공되도록 상기 저수조상에 설치된 열전달 부재를 더 포함하고 있는 물냉각장치.
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