KR100488811B1 - 역삼투압 정수기의 냉각시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정수된 물이 수배관을 통해 유동하는 동안 순간 냉각시킴으로써 별도의 냉수탱크를 구비하지 않고서도 지속적으로 냉수 생성이 가능한 역삼투압 정수기의 냉각시스템에 관한 것으로, 다수의 필터링수단으로 된 필터부를 통해 원수를 여과하고, 여과 후 생성된 정화수를 냉수탱크에 수용하여 냉각 후 냉수의 취출이 가능하도록 된 역삼투압 정수기에 있어서, 정화수를 수용하는 별도의 냉수탱크 없이 상기 정화수가 필터부 통과 후 곧바로 증발기를 통과하도록 하고, 증발기에서 냉매의 증발열을 이용하여 상기 정화수를 순간 냉각하여 냉수의 취출이 가능하도록 한 역삼투압 정수기의 냉각시스템을 제공하고, 그로부터 정수기의 소형화는 물론, 냉수탱크 사용시 발생할 수 있는 냉수탱크 내 미생물 및 세균 증식에 의한 수질오염을 예방할 수 있도록 한 것이다.

Description

역삼투압 정수기의 냉각시스템{Cooling system of water purifier}

본 발명은 역삼투 정수기의 냉각시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정수된 물이 수배관을 통해 유동하는 동안 순간 냉각시킴으로써 별도의 냉수탱크를 구비하지 않고서도 지속적으로 냉수 생성이 가능한 역삼투압 정수기의 냉각시스템에 관한 것이다.

일반적으로 정수기는 식수용으로 사용하는 물을 정화시킬 목적으로 개발된 것으로, 그 형태에 따라 수도꼭지에 직접 연결하여 사용하는 수도꼭지 부착형과 유리단지에 물을 받아 자연낙하과정에서 정수하는 탁상형(비배관형)으로 구분되며, 정수방식에 따라서는 수도직결식, 자연여과식, 이온교환수지식, 증류식, 및 역삼투압식 등으로 구분되는데, 그 중에서 일반적으로 많이 사용되고 있는 역삼투압 정수기에 대해 아래에 상세히 설명한다.

첨부도면 도 1은 종래 역삼투압 정수기의 냉각시스템을 도시한 것으로서, 주지하는 바와 같이 역삼투압을 이용한 정수방식은 상수도에서 공급되어 각종 불순물이 섞여있는 원수에 압력을 가하여 물이 다수의 반투막을 통과하는 동안 불순물이 걸러지고 순수한 물과 용존산소 및 미량의 미네랄만을 통과시켜 정수하는 방식을 말한다. 이러한 정수방식을 이용한 역삼투압 정수기에서 사용되는 반투막으로는 침전필터(2), 전처리 카본필터(3), 역삼투막필터(4) 및 후처리 카본필터(5)가 구비된다.

통상의 역삼투압 정수기에는 냉각시스템과 가열시스템이 설치되어 냉수와 온수를 선택적으로 공급할 수 있게 되는데, 냉수를 공급할 수 있도록 하는 냉각시스템은 도 1에 예시적으로 도시한 압축기를 이용한 냉매회로 냉각방식과, 도면에 도시하지는 않았지만 냉수탱크 안에 냉각코일과 같은 소정의 열전소자를 삽입하여 물을 냉각하는 방식이 주로 이용된다.

종래의 정수기에서 냉각시스템의 구성을 살펴보면 도 1에 도시된 바와 같이, 침전필터(2), 전처리 카본필터(3), 역삼투막필터(4) 및 후처리 카본필터(5)에 의해 여과된 정화수가 수용되는 별도의 냉수탱크(6)를 구비하고, 이 냉수탱크(6)의 일측에는 냉수의 인출을 위한 토출콕크(7)가 연결된다.

상기 냉수탱크(6)의 외벽은 냉매가 흐르는 냉각코일(8)에 의해 코일링(coiling)되어 있고, 이 냉각코일(8)의 양단은 상기 냉매의 순환통로인 냉매배관(9)에 연결된다. 또한, 냉매배관(9)에서는 상기 냉각코일(8)의 출구 방향에 압축기(10)가 설치되고, 냉각코일(8)의 입구 방향에 응축기(11)가 설치된다. 한편, 미설명 부호 "12"는 필터건조기(filter dryer), "13"은 모세관(capillary tube)이다.

이러한 종래 역삼투 정수기의 냉각시스템은 일정 용적의 냉수탱크의 둘레변에 냉각코일을 형성한 비교적 단순한 구조로 이루어져 있어 냉수탱크에 수용된 물을 냉각하기 위해서는 일정시간 동안 대기하여야 하였는 바, 짧은시간 내에 많은 양의 냉수를 공급할 수 없는 불편함이 있었다.

또한, 종래의 냉각시스템은 별도의 냉수탱크를 구비하므로 정수기의 소형화에 어려움이 있을 뿐 아니라, 사용 후 남은 냉수가 냉수탱크 내에 그대로 잔류되어 장기간 보관시 정화수 내 미생물 및 세균 증식으로 인해 수질오염이 초래되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 별도의 냉수탱크 없이 필터부에서 여과된 정화수를 유동중에 순간 냉각시켜 지속적으로 냉수 취출이 가능하도록 한 역삼투압 정수기의 냉각시스템을 제공함으로써 정수기의 소형화는 물론, 냉수탱크 사용시 발생할 수 있는 냉수탱크 내 미생물 및 세균 증식으로 인한 수질오염을 예방하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 필터링수단으로 된 필터부를 통해 원수를 여과하고, 여과 후 생성된 정화수를 냉수탱크에 수용하여 냉각 후 냉수의 취출이 가능하도록 된 역삼투압 정수기에 있어서, 정화수를 수용하는 별도의 냉수탱크 없이 상기 정화수가 필터부 통과 후 곧바로 증발기를 통과하도록 하고, 증발기에서 냉매의 증발열을 이용하여 상기 정화수를 순간 냉각하여 냉수의 취출이 가능하도록 한 역삼투압 정수기의 냉각시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 상기 증발기로부터 냉매배관을 따라 압축기 및 응축기가 순차적으로 설치되고, 상기 냉매배관은 증발기의 입구측에서 3방밸브에 의해 제1 가지관이 분기되어 상기 제1 가지관이 응축기를 통해 압축기의 입구측에 연결되되, 상기 3방밸브는 냉수 사용시 증발기 측을 개방하고 냉수 미사용시는 제1 가지관 측을 개방하여 냉매를 순환시키게 된다.

또한, 상기 냉매배관은 일시에 많은 양의 냉매가 증발되어 압축기로 유입되는 것을 방지하기 위해 증발기와 압축기 사이에 상기 증발기로부터 운반된 냉매가스를 일시 저장하는 냉매탱크를 구비하고, 상기 응축기의 출구측에 제2 가지관을 분기하여 상기 제2 가지관에 고압, 상온의 냉매를 일시 수용하는 냉매수용부가 설치된다.

이하 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

첨부도면 도 2는 본 발명의 정수기 순간 냉각시스템을 도시한 것으로서, 본 발명은 정수탱크가 제거된 직수식 역삼투압 정수기에 적용하여 설명한다.

본 발명은 냉수를 수용하는 냉수탱크를 제거하여 상수도(1)로부터 공급되는 원수를 각종 필터링 수단으로 이루어진 필터부(15)에서 여과시킨 다음 곧바로 냉각하여 취수가 가능하게 토출시키는 구조를 제공한다. 이러한 정화수의 급속 냉각을 위해 제공되는 본 발명의 정수기 순간 냉각시스템은 수배관(16)을 통과시키며 상기 수배관(16)을 통해 유동하는 정화수를 냉각시키기 위한 증발기(21)와, 이 증발기(21)로부터 냉매배관(24)을 따라 순차적으로 설치되는 압축기(22) 및 응축기(23)를 포함한다. 상기 냉매배관(24)은 증발기(21), 압축기(22), 응축기(23)를 연결하며 순환하게 되는데, 응축기(23)의 출구측 방향에는 팽창밸브(26)와 개폐밸브(27)가 순차적으로 구비된다. 증발기(21)의 입구측에서 상기 냉매배관(24)은 제1 가지관(29)이 분기되어 이 가지관(29)이 응축기(23)를 통해 압축기(22)의 입구측으로 연결된다.

상기 증발기(21)와 압축기(22) 사이의 냉매배관(24)에는 일시에 많은 양의 냉매가 증발되어 압축기(22)로 유입될 경우 과다한 냉매가스 유입으로 인한 압축기(22)에서의 운전장애 발생을 방지하기 위해 증발기(21)로부터 운반된 냉매가스를 일시 저장하도록 하는 냉매탱크(25)가 설치될 수 있다. 또한, 상기 응축기(23)의 출구측 냉매배관(24)에는 제2 가지관(30)을 분기하여 이 제2 가지관(30)에 상기 응축기(23)로부터 운반된 고압, 상온의 냉매를 일시 수용하는 냉매수용부(32)를 둘 수 있다. 이러한 제2 가지관(30)에서는 냉매수용부(32)의 입구측에 팽창밸브(31)가 설치되고, 냉매수용부(32)의 출구측에는 개폐밸브(33)가 설치된다.

상기와 같은 구성으로 된 본 발명의 역삼투압 정수기용 순간 냉각시스템은 냉수를 필요로 하지 않는 평상시에는 압축기(22)에서 압축된 냉매가 냉매수용부(32)에 저장되어 있다가 냉수 필요시 개폐밸브(33)를 열어 증발기(21)로 보내는 냉매의 질량유량을 증가시켜 냉매의 기화열을 통해 증발기(21)를 통과하는 냉수를 냉각시킨다.

이때, 증발기(21)를 통과하는 수배관(16) 내부의 정화수가 순간적으로 냉각되면서 토출콕크(7)을 통해 냉수의 취수가 가능하게 되는 것이다.

다음에서는 상기 역삼투압 정수기용 순간 냉각시스템의 작동을 보다 상세히 설명한다.

먼저 압축기(22)의 운전이 시작되면 토출콕크(7)와 개폐밸브(33)가 잠긴 상태에서 고온고압의 냉매는 팽창밸브(26)을 통과하여 시스템 내부를 순환하게 되는데, 이때 제2 가지관(30) 측 팽창밸브(31)를 통과한 냉매는 냉매수용부(32)에 일시 저장된다. 또한, 이 경우 냉수를 취출하지 않게 되므로 3방밸브(28)는 증발기(21) 측으로의 냉매배관(24)을 차단시키고 제1 가지관(29)을 개방하여 응축기(23) 측으로 냉매의 흐름을 전환시키게 된다. 이는 토출콕크(7)의 잠김으로 인해 증발기(21)를 통과하는 수배관(16)에 고인 정화수의 결빙을 방지하는 한편, 팽창밸브(26)을 통과한 저온저압의 냉매를 응축기(23)로 보내 열교환을 통한 지속적인 증발작용을 유도한다.

한편, 냉매수용부(32)에 응축압력 이상의 고압이 형성되면 팽창밸브(31)가 잠기게 되어 냉매의 진입을 차단하게 된다.

상기 토출콕크(7)를 개방하여 일정 온도(예를들어 약 5℃)의 냉수를 취수하고자 할 경우에는 개폐밸브(27)가 폐쇄되고 개폐밸브(33)는 개방되면서 상기 냉매수용부(32)에 저장된 냉매가 유출된다. 이때 3방밸브(28)는 가지관(29) 측을 폐쇄하고 증발기(21) 측으로의 냉매배관(24)을 개방하게 되는데, 개폐밸브(33)를 통해 유출된 응축압력 이상의 고압냉매는 증발기(21)를 통과하면서 증발작용이 이루어지고, 이 과정에서 상기 수배관(16)을 따라 흐르는 정화수는 증발기(21)를 통과하는 동안 냉매와 열교환하여 약 5℃의 냉수로 순간 냉각된다.

냉수의 취출이 완료된 후에는 토출콕크(7)와 함께 개폐밸브(33)가 다시 잠기게 되고, 개폐밸브(27)는 다시 개방되며, 상기 3방밸브(28)는 제1 가지관(29) 측을 다시 개방시키고 증발기(21) 측으로의 냉매배관(24)을 폐쇄시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 역삼투압 정수기의 냉각시스템은 별도의 냉수탱크를 구비하지 않고 필터부에서 여과된 정화수를 곧바로 토출측으로 유동시키면서 순간 냉각시켜 냉수 생성시간 단축 및 지속적인 냉수 취출이 가능하도록 한 역삼투압 정수기의 냉각시스템을 제공함으로써 정수기의 소형화는 물론, 냉수탱크 사용시 발생할 수 있는 냉수탱크 내 미생물 및 세균 증식에 의한 수질오염을 예방할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 실시예에만 한정하지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 다양한 변형된 형태로 실시할 수 있는 것이다.

도 1은 종래 역삼투압 정수기의 냉각시스템을 도시한 개략도

도 2는 본 발명에 따른 역삼투압 정수기용 순간 냉각시스템을 도시한 계통도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 상수도 7 : 토출콕크

15 : 필터부 16 : 수배관

21 : 증발기 22 : 압축기

23 : 응축기 24 : 냉매배관

25 : 냉매탱크 26,31 : 팽창밸브

27,33 : 개폐밸브 28 : 3방밸브

29 : 제1 가지관 30 : 제2 가지관

32 : 냉매수용부

Claims (3)

1. 다수의 필터링수단으로 된 필터부를 통해 원수를 여과하고, 여과 후 생성된 정화수를 냉수탱크에 수용하여 냉각 후 냉수의 취출이 가능하도록 된 역삼투압 정수기에 있어서,

   정화수를 수용하는 별도의 냉수탱크 없이 상기 정화수가 필터부 통과 후 곧바로 증발기를 통과하도록 하고, 증발기에서 냉매의 증발열을 이용하여 상기 정화수를 순간 냉각하여 냉수의 취출이 가능하도록 하기 위해 상기 증발기로부터 냉매배관을 따라 압축기 및 응축기가 순차적으로 설치되고, 상기 냉매배관은 증발기의 입구측에서 3방밸브에 의해 제1 가지관이 분기되어 상기 제1 가지관이 응축기를 통해 압축기의 입구측에 연결되되, 상기 3방밸브는 냉수 사용시 증발기 측을 개방하고 냉수 미사용시는 제1 가지관 측을 개방하여 냉매를 순환시키며, 상기 냉매배관은 일시에 많은 양의 냉매가 증발되어 압축기로 유입되는 것을 방지하기 위해 증발기와 압축기 사이에 상기 증발기로부터 운반된 냉매가스를 일시 저장하는 냉매탱크를 구비하고, 상기 응축기의 출구측에 제2 가지관을 분기하여 상기 제2 가지관에 고압, 상온의 냉매를 일시 수용하는 냉매수용부가 설치되는 것을 특징으로 하는 역삼투압 정수기의 냉각시스템.
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