KR100924420B1 - Cold water bucket of cold/hot water purifiers - Google Patents
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Abstract
냉수통에 담겨진 물을 반복 취수하더라도 냉수통내의 수온을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 구성을 가지는 정수의 냉수통의 구조가 개시된다. 상기 내수통은 저수통 하부에 냉수통이 부착된 구조를 가지는 냉정수기에 매우 유용하게 적용되며, 그 구성은 수직 방향에서 일정한 크기로 형성된 구멍을 적어도 하나 이상 가지고 상기 저수통과 상기 냉수통이 결합되어지는 부위에 위치되어진 상부 분리막과, 수평 방향에서 일정한 크기로 형성된 구멍을 적어도 하나 이상 가지고 상기 상부 분리막으로부터 하향 이격되어 상기 냉수통 내부에 위치된 중간 분리막이 설치된다.
Disclosed is a structure of a purified cold water container having a configuration that allows the water temperature in the cold water container to be kept constant even if the water contained in the cold water container is repeatedly taken out. The water container is very usefully applied to a cold water purifier having a structure in which a cold water container is attached to a lower part of the water reservoir, and its configuration has at least one hole having a predetermined size in a vertical direction, and the water container and the cold water container are combined. An upper separation membrane positioned at a portion to be formed and an intermediate separation membrane disposed in the cold water container spaced downward from the upper separation membrane with at least one or more holes formed in a predetermined size in a horizontal direction are installed.
분리막, 중간 분리막, 상부분리막, 냉수통, 저수통Separator, middle separator, upper separator, cold water container, water reservoir
Description
도 1은 종래의 기술에 의한 저수통과 냉수통의 결합 구조를 도시한 도면. 1 is a view showing a coupling structure of a reservoir and a cold water container according to the prior art.
도 2는 온도에 따른 물의 밀도를 설명하기 위한 도면. 2 is a view for explaining the density of water according to the temperature.
도 3은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 시간에 따른 온도장 및 유동장의 변화를 설명하기 위한 것이다. 3 is a view for explaining the principle of the present invention, it is for explaining the change of the temperature field and the flow field with time.
도 4는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 유동의 단계별 열전달의 변화를 나타낸 것이다. 4 is a view for explaining the principle of the present invention, which shows the change in heat transfer step by step of the flow.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정수기의 냉수통의 단면도를 도시한 것이다. Figure 5 shows a cross-sectional view of the cold water reservoir of the water purifier according to a preferred embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부분리막의 구조를 설명하기 위한 도면들이다. 6 is a view for explaining the structure of the upper separator according to an embodiment of the present invention.
도 7은 도 6에 도시된 상부분리막에 형성된 유입구의 단면도를 도시한 도면이다. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an inlet formed in the upper separator illustrated in FIG. 6.
도 8는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중간 분리막의 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
8 is a view for explaining the structure of the intermediate separator according to a preferred embodiment of the present invention.
본 고안은 냉온정수기의 구조에 관한 것으로, 특히 냉수통에 담겨진 물을 반복 취수하더라도 냉수통내의 수온을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 구성을 가지는 냉온정수기의 냉수통의 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a structure of a cold / hot water purifier, and more particularly, to a structure of a cold / hot water purifier of a cold / hot water purifier having a configuration that allows the water temperature in the cold water tank to be kept constant even after repeatedly taking water contained in the cold water tank.
통상적으로, 냉온정수기는 정수되어진 상온수의 물을 저장하는 저수통의 물을 냉수통 및 온수통에 공급하여 미리 설정된 온도의 냉수와 온수를 공급하도록 구성되어 있다. 상기 냉수통의 주변에는 그 내부로 공급되어진 물의 온도를 떨어트리기 위한 증발관(evaporator pipe)이 감겨져(Winding) 있으며, 그 하부측에는 배출구가 형성되어 취수꼭지가 연결되어 있다. 상기 냉수통의 용량은 약 1리터 내지 약 1.5리터의 용량 정도이며 필요에 따라 변경이 가능하다. 상기 냉수통 하부의 배출구에 연결된 취수 꼭지를 작동시켜 물을 취수 시에 저수통에 채워진 상온의 정수가 냉수통으로 보충됨으로써 냉수통내의 수온이 상승하게 된다. Typically, the cold and hot water purifier is configured to supply cold water and hot water at a predetermined temperature by supplying water in a reservoir to store the purified water of normal temperature water to a cold water tank and a hot water tank. An evaporator pipe is wound around the cold water container to reduce the temperature of the water supplied therein, and a discharge port is formed at the lower side thereof to connect the intake faucet. The cold water tank has a capacity of about 1 liter to about 1.5 liters and can be changed as necessary. By operating the water intake tap connected to the outlet of the lower portion of the cold water tank when the water is intake, the normal temperature of the water filled in the water reservoir is supplemented with the cold water tank to increase the water temperature in the cold water tank.
저수통으로부터 보충되어지는 상온의 정수물에 의해 냉수통내 물의 온도가 상승하게 되면, 일정한 온도로 유지되는 냉수를 취수할 수 없는 문제가 발생한다. 따라서 냉수통 내에 담겨진 냉수를 여러 번 반복 취수하더라도 냉수통내의 수온을 일정하게 유지시킬 수 있는 기술이 요구된다. When the temperature of the water in the cold water tank is increased by the purified water at room temperature replenished from the reservoir, a problem arises in that the cold water maintained at a constant temperature cannot be collected. Therefore, even if the cold water contained in the cold water container is repeatedly taken several times, a technology for maintaining a constant water temperature in the cold water container is required.
도 1은 종래의 기술에 의한 저수통과 냉수통의 결합 구조를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 냉수통(14)의 상부에는 정수된 물을 항상 일정한 수위로 보관하는 저수통(12)가 위치되어 있다. 상기 저수통(12)에 채워진 물은 그 하부에 위치된 냉수통(14)으로 공급된다. 상기 저수통(12)과 냉수통(14)의 사이는 각통의 물의 혼합을 방지하는 형상의 구멍을 가지는 상부 분리막(16)으로 분리되어 있다. 냉수통(14)의 외부에는 냉각을 위해 동관으로 형성된 증발관(18)이 감겨져 냉각기 구동 시 상기 증발관(18) 내의 냉매의 증발 잠열에 의해 상기 냉수통(14)을 냉각시켜 그 내부에 담겨진 물을 일정한 온도 이하로 냉각하는 방식으로 되어 있다. 1 is a view showing a coupling structure of a reservoir and a cold water container according to the prior art. Referring to Figure 1, the upper portion of the
또한 냉수통(14)의 열손실을 최소화하기 위해 일정한 두께의 단열층(20)이 증발기(18)에 접촉하여 상기 냉수통(14)의 외측 주위를 감싸고 있다. 상기 냉수통(14)의 하부 중앙 또는 하부 측벽에는 냉수를 배출할 수 있는 배출구(22)가 마련되어 있다. 상기 배출구(22)는 냉각사이클의 구동에 의해 냉수통(14)에 담겨져 냉각된 물을 배출할 수 있게 함과 동시에 상기 냉수통(14)과 저수통(12)의 연결 부위에 위치한 상부 분리막(16)에 형성된 일정한 크기의 구멍과 상기 배출구(22)를 통해 배출된 양만큼의 물이 상기 냉수통(14)로 유입되도록 되어 있다. In addition, in order to minimize the heat loss of the
상기 상부 분리막(16)은 상기 저수통(12)과 냉수통(14)의 연결 부위에 일정한 면적을 가지고 위치되어 있으며, 여러 개의 구멍이 형성되어 있다. 상기와 같이 구성된 상부 분리막(16)은 저수통(12)내의 상온수(약 20℃~25℃)와 냉수통(14)내의 냉수(약 0℃~8℃)가 쉽게 혼합되지 않는 구조를 갖는다. The
따라서 냉수통(14)의 하부에 형성된 배출구(22)로 냉수가 빠져나갈 때 상부 분리막(16)의 구멍을 통해 저수통(12)에 담겨진 상온의 물이 냉수통(14)의 내부로 유입되며, 이때 서로 다른 온도를 가지는 물이 상기 냉수통(14)의 내부에서 혼합됨으로써 상기 냉수통(14)의 수온이 상승하게 된다. 상기 상부 분리막(16)은 상기 저수통(12)과 냉수통(14)의 물이 쉽게 혼합이 되지 않게 함과 동시에 물보다 열 전달이 작은 물질로 하여 열 차단 효과를 좋게 하여야 한다. Therefore, when the cold water is discharged to the
종래의 기술에 의한 냉수통의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 단면의 형상이 원통형 또는 사각형을 가지는 냉수통(14) 내의 물을 냉각시키기 위해 통의 측면 주위에 증발기(18)가 감겨져 있으며 냉각기의 구동에 의해 증발기(18)의 온도가 급격하게 내려간다. 이러한 냉각 작용에 의해서 상기 냉수통(14)의 특정 부위(온도감지센서 부착위치)가 일정한 온도 이하로 내려가면 냉각기 구동이 멈추게 된다. 상기 증발기(18)의 온도가 영하이기 때문에 상기 냉수통(14)의 평균수온을 일정한 온도 이하로 냉각시킬 때 측면의 물은 냉수통(14)의 측벽에 얼어붙게 된다. The structure of the cold water container according to the prior art has an
물의 특성상 0℃의 물보다 4℃ 물의 밀도가 높기 때문에 냉수통(14) 내의 유동은 불안정하게 된다. 또한 상부에 위치한 저수통(12) 내부의 수온은 보통 20℃ 이상을 유지하며 냉수통(14) 내의 물이 충분히 냉각되더라도 4℃ 근처의 물은 냉수통(14)의 바닥에 위치하고 0~2℃인 물이 상부 분리막(16)의 근처로 이동하게 되어 저수통(12)의 상온수와 열교환이 발생한다. Due to the nature of the water, the density of 4 ° C. water is higher than that of 0 ° C., so that the flow in the
이러한 열손실에 의해 냉수통(14)의 내부 수온을 일정 온도 이하로 내릴 수 없게 되고 증발기(18)가 감겨있는 위치에서 얼음이 발생하여 냉수통(14) 내부의 온도분포의 불균일을 크게 함으로써 상기 냉수통(14) 내부 물의 자연대류(불안정한 유동, 외부의 진동에 의해 쉽게 유동이 증폭될 수 있음)가 쉽게 발생한다. 이러한 냉수통(14) 내부의 자연대류는 냉수통(14) 내부 근처의 물을 혼합시켜 온도를 균일하게 하는 효과는 있지만 상부 분리막(16)에서 열전달을 증폭시켜 열손실이 증가하게 된다. 결과적으로 냉수통(14)의 평균 수온을 상승시키는 원인이 된다. Due to this heat loss, the internal water temperature of the
따라서 냉수통(14) 내의 수온은 빙점 근처인 반면에 저수통(12)에 채워진 물은 상온에 가깝다. 이러한 온도차는 상부 분리막(16)의 상하 온도차의 전도에 의한 열손실이 발생한다. 상기 냉수통(14)내의 물은 상부에서의 열손실과 측벽을 통한 냉각에 의해 지속적인 유동이 발생하며 이러한 유동의 세기는 냉수통(14)의 내부 형상에 관계한다. 물의 독특한 물리적인 특성인 물이 섭씨 4도 근방에서 최대 밀도점을 가지기 때문에 종래와 같이 단일한 상부 분리막(16)에 의해 섭씨 4도 근방의 복잡한 유동을 억제하기가 곤란하였다. Therefore, the water temperature in the
따라서, 본 발명의 목적은 냉수통 내의 자연대류 현상을 억제할 수 있도록 하는 냉정수의 냉수통의 구조를 제공함에 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a structure of a cold water container of cold water that can suppress the natural convection phenomenon in the cold water container.
본 발명의 다른 목적은 냉수통 상부에 위치한 분리막 근처에서 유동을 억제하여 대류에 의해 발생되는 열전달(열손실)을 최대한 억제하는 냉온 정수기의 냉수통의 구조을 제공함에 있다. It is another object of the present invention to provide a structure of a cold water container of a cold / hot water purifier that suppresses flow near the separation membrane located above the cold water container to minimize heat transfer (heat loss) generated by convection.
본 발명의 또다른 목적은 냉수통에 담겨진 물을 배출에 따라 쉽게 온도가 올라가는 것과 보관 온도가 비교적 높은 문제점을 극복하여 보다 시원한 물을 많이 공급할 수 있는 냉온 정수기의 냉수통의 구조을 제공함에 있다. Still another object of the present invention is to provide a structure of a cold water purifier of a cold / hot water purifier capable of supplying a lot of cooler water by overcoming a problem that the temperature rises easily and the storage temperature is relatively high according to the discharge of the water contained in the cold water tank.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 저수통 하부에 냉수통이 부착된 구조를 가지는 냉온 정수기의 냉수통의 구조에 있어서, 수직 방향에서 일정한 크기로 형성된 구멍을 적어도 하나 이상 가지고 상기 저수통과 상기 냉수통이 결합되어지는 부위에 위치되어진 상부 분리막과, 수평(측면) 방향에서 일정한 크기로 형성된 구멍을 적어도 하나 이상 가지고 상기 상부 분리막으로부터 하향 이격되어 상기 냉수통 내부에 위치된 중간 분리막을 가짐을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object in the structure of the cold water tank of the cold water purifier having a structure in which the cold water tank is attached to the bottom of the water reservoir, having at least one hole formed in a constant size in the vertical direction and the water reservoir and the And an upper separator positioned at a portion to which the cold water container is coupled, and an intermediate separator positioned at an inner side of the cold water container, at least one hole having a predetermined size in a horizontal (side) direction and spaced downward from the upper separator. It is done.
상기 상부 분리막에 형성된 구멍들은 상부 분리막의 원주 근방에서 수직 방향으로 형성되며, 유입 방향이 원주 방향으로 되도록 형성되는 것이 바람직하다. The holes formed in the upper separator are formed in the vertical direction in the vicinity of the circumference of the upper separator, and the inflow direction is preferably formed in the circumferential direction.
상기 중간 분리막에 형성된 구멍들은 중심부분에서 상부를 향하여 볼록 형상으로 돌출된 볼록부분의 측면으로부터 그 내부의 수직방향으로 유로가 형성되도록 구성하는 것이 바람직하다. The holes formed in the intermediate separator are preferably configured such that a flow path is formed in a vertical direction from the side of the convex portion protruding convexly toward the upper portion at the center portion thereof.
상기 상부 분리막과 중간 분리막에 물이 초기 유입 시 공기가 냉수통의 하부에 형성된 배출구로 배출될 수 있게 상기 상부 분리막은 하부를 향해 볼록하게 형성되고, 중간 분리막은 중앙이 상부를 향해 볼록한 형상으로 구성되는 것이 좋다. When the water is initially introduced into the upper separator and the middle separator, the upper separator is formed to be convex toward the bottom so that air can be discharged to the outlet formed in the lower portion of the cold water container, and the middle separator has a convex shape toward the top. It is good to be.
상기 상부 및 중간 분리막에 형성된 유입구멍의 면적은 냉수통 하부에 형성된 배출구 단면적 보다 크게 하는 것이 요구된다. The area of the inlet hole formed in the upper and middle separators is required to be larger than the outlet cross-sectional area formed in the lower portion of the cold water container.
또한, 상기 냉수통과 저수통의 물의 유동을 억제하고 각 통간의 열교환을 최소화하기 위해 상기 냉수통의 상부에는 저수통의 수면위까지 신장된 분리벽(저수통과 냉수통간의 분리벽)을 가지며, 상기 분리벽의 측면에 형성된 유입구멍을 통해 유체를 상기 상부 분리막측으로 공급하도록 형성된다. In addition, in order to suppress the flow of water in the cold water reservoir and the reservoir and to minimize the heat exchange between each cylinder, the upper portion of the cold water tank has a partition wall (separation wall between the water reservoir and the cold water tank), It is formed to supply the fluid to the upper separation membrane side through the inlet hole formed in the side of the separation wall.
상기와 같은 본 발명은 상부 분리막에 형성된 유입구멍을 수평(측면) 방향에서 수직으로 방향으로 관통 형성하고, 그 하부에 위치된 중간 분리막에 형성된 유입구멍을 수평 방향으로부터 수직 방향으로 형성하여 밀도가 높은 물을 상부 분리막과 하부 분리막의 사이에서 임시 저장함으로써 취수하는 물의 온도를 일정하게 할 수 있다. The present invention as described above is formed through the inlet hole formed in the upper separation membrane in the vertical direction from the horizontal (side) direction, the inlet hole formed in the intermediate separation membrane located below the high density by forming in the vertical direction from the horizontal direction Temporary storage of water between the upper separator and the lower separator can make the temperature of the water taken out constant.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기의 실시예는 설명을 위한 것이라는 것이며 당업자에게 본 발명의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 당 업계의 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명이 생략됨에 유의하여야 한다. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings in which: FIG. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be limited to the described embodiments. It should be noted that the following examples are intended to be illustrative and to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. It should also be noted that detailed descriptions of well-known functions and configurations in the art that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.
본 발명은 물의 성질을 이용하여 냉수통의 내부에 중간 분리막을 두어 섭씨 0~4도의 물을 냉수통 분리막의 하부에 위치시키고 냉수통 분리막의 상부에는 섭씨 4도 이상의 물을 서로 분리하여 보관하게 하는 기술이다. 냉수통 내부에서 수온이 불균일할 때 따른 유동의 불안정성을 최소화하여, 냉수통의 하부에서 냉수가 배출될 때 냉수통 내부에 보다 안정된 유동층을 형성함으로써 저수통에서 유입된 물이 냉수통의 하부층 물과 쉽게 혼합이 되지 않고 유입될 수 있게 하여 보다 많은 양의 냉수를 배출할 수 있게 한다. The present invention is to place the intermediate membrane inside the cold water tank using the properties of the water to place the water of 0 ~ 4 degrees Celsius in the lower part of the cold water tank separator and to keep the water above 4 degrees Celsius separated from each other on top of the cold water tank separator Technology. By minimizing the instability of the flow due to uneven water temperature inside the cold water tank, when the cold water is discharged from the bottom of the cold water tank, a more stable fluidized bed is formed inside the cold water tank, so that the water introduced from the water reservoir can It can be introduced without mixing easily, allowing more cold water to be discharged.
우선, 본 발명에 따른 기술의 원리를 이해하기 위해서는 물의 최대 밀도점 근처의 유동에 대한 이해가 필요하다(참고문헌 : H.S. Kwak, K. Kuwahra, & J.M. Hyun, Convective cool-down of a contained fluid through its maximum density temperature, Int. J. Heat Mass Transfer, Vol.41, No.2, pp.323-333, 1998).First of all, in order to understand the principle of the technique according to the present invention, an understanding of the flow near the maximum density point of water is required (Reference: HS Kwak, K. Kuwahra, & JM Hyun, Convective cool-down of a contained fluid through its maximum density temperature, Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 41, No. 2, pp. 323-333, 1998).
도 2는 온도에 따른 물의 밀도이며 3.98℃에서 최대 밀도점을 가진다. 이러한 물의 특성을 이용한 것이 본 발명의 기술원리 이다. 물의 최대 밀도점이 4℃ 근처 인 것에 착안하여, 4℃ 이하의 물과 4℃ 이상의 물을 분리하는 냉수통으로 저수통과의 열손실을 최소화하여 냉수통의 평균 수온을 낮추어 보다 시원한 물을 취수할 수 있게 함과 동시에 냉수통의 내측면에 형성된 얼음과의 열교환을 보다 쉽게 하여 취수 시 냉수통 내의 물의 온도 상승을 보다 억제하는 것이다. 2 is the density of water with temperature and has a maximum density point at 3.98 ° C. It is the technical principle of the present invention to utilize such water properties. Taking into consideration that the maximum density point of water is around 4 ℃, the cold water tank separating water below 4 ℃ and water above 4 ℃ minimizes the heat loss of the water reservoir so that the average water temperature of the cold water tank can be lowered so that cooler water can be collected. At the same time, the heat exchange with the ice formed on the inner surface of the cold water tank is more easily performed to further suppress the temperature rise of the water in the cold water tank.
냉수통 내부의 유동을 이해하기 위해 냉수통의 단순화된 형상과 경계조건을 설정한 수치해석 모델을 통해 4℃ 근처의 물 유동에 대한 물리적인 의미를 설명한다. In order to understand the flow inside the cold water tank, the physical meaning of the water flow near 4 ° C is explained through a numerical model that establishes the simplified shape and boundary conditions of the cold water tank.
도 3에는 초기 물의 온도가 8℃인 상태이며 원통의 측벽의 온도가 갑자기 0℃가 될 때, 시간에 따른 냉수통 내의 물이 냉각되는 과정에서 내부 온도장과 유동장을 나타내고 있다. 초기에 원통의 측벽에서의 열전달에 의해 시계 방향의 유동이 발생하다가 내부의 물이 4℃ 이하로 냉각됨에 의해 반시계 방향의 유동이 성장한다. 이때 원통의 벽면 근처의 물은 4℃ 이하로 냉각되며 물의 비중의 변화에 따른 유동장의 불안정성이 발생한다. Figure 3 shows the internal temperature field and the flow field in the process of cooling the water in the cold water tank over time when the initial water temperature is 8 ℃ and the temperature of the side wall of the cylinder suddenly becomes 0 ℃. Initially, the clockwise flow is generated by heat transfer on the side wall of the cylinder, and the counterclockwise flow grows as the water inside is cooled to 4 ° C or lower. At this time, the water near the wall of the cylinder is cooled to less than 4 ℃ and the instability of the flow field occurs due to the change in the specific gravity of the water.
도3의 d는 원통의 측벽과 상부에서 4℃ 이하로 냉각되는 반면에 중심과 하부에서는 4℃ 이상이 된다. 원통의 상부가 단열이 되어 있는 조건에서 0℃의 물이 상 층을 형성하며, 0℃도 이상의 물이 냉수통의 바닥층을 형성하게 된다. 이러한 물의 유동형상에 의해 상부측벽에서 물의 빙점이 형성되어 얼음이 성장하게 된다. 이와 같이 물의 최대 밀도점 근처의 유동에 의해 상부의 저수통 물과 보다 활발한 열교환이 발생 하게된다. 3 d is cooled to 4 ° C. or lower at the side wall and the top of the cylinder, while at 4 ° C. or higher at the center and the bottom. Under the condition that the top of the cylinder is insulated, water at 0 ° C forms the upper layer, and water at 0 ° C or higher forms the bottom layer of the cold water tank. The freezing point of water is formed in the upper side wall by the flow shape of the water, and the ice grows. As such, the flow near the maximum density point of water causes more active heat exchange with the upper reservoir water.
저수통과의 열교환을 억제하기 위해서는 상부 분리막의 단열층을 두께를 늘인다든가 하여 단열을 보강할 수 있지만 제품의 원가를 상승시킬 수 있기 때문에 본 발명에서는 보다 간편한 기술로 중간 분리막을 설치하여 물의 보관 온도를 낮추고 상부층에서 충분한 열교환이 일어나게 하여 보다 많은 양의 냉수를 취수할 수 있게 한다. In order to suppress the heat exchange with the water reservoir, the insulation layer of the upper separator may be increased by increasing the thickness, or the insulation may be reinforced, but since the cost of the product may be increased, in the present invention, the intermediate membrane may be installed with a simpler technique to lower the storage temperature of the water. Sufficient heat exchange will occur in the top layer, allowing a greater amount of cold water to be taken in.
냉수통의 형상은 세장비(높이/반경)가 2정도이기 때문에 냉수통 상부에 분리막을 설치하고 냉수통 내의 측벽에서 얼음이 가장 높이 자라는 곳의 위쪽에 중간 분리막을 설치한다면 중간 분리막 하부층 물을 4℃ 이하로 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 냉수통의 내부에 설치되어지는 중간 분리막을 냉수통 내의 측벽에서 얼음이 가장 높이 자라는 곳의 위쪽에 설치한다. Since the shape of the cold water tank is about 2 pieces of equipment (height / radius), if the separator is installed at the top of the cold water container and the intermediate membrane is installed at the top of the ice where the ice grows highest on the side wall of the cold water container, the water in the lower layer of the middle separator is 4 ° C. It can maintain below. Therefore, in the present invention, the intermediate separator installed in the inside of the cold water tank is installed above the place where the ice grows highest on the side wall in the cold water tank.
중간 분리막의 상하를 상부층과 하부층으로 표시한다면, 상부층과 하부층을 분리하는 중간 분리막에서 물의 유입통로는 중앙에 형성하는 것이 유리하다. 이러한 통로를 통해 상하부간의 열교환을 최소화 할 수 있다. 그리고 상부 분리막(냉수통 상부에 위치한 분리막, 저수통과 냉수통을 구분하고 온도차가 큰 두 층의 물의 혼합을 막고 취수 시 상부층과 열교환을 쉽게하기 위해 상부 분리막의 물 유입통로는 원주근방에 위치함)을 통해 유입된 저수통 내의 상온수의 온도를 낮추기 위해 원주 근방에서 유입된 물이 원주의 접선방향으로 유입되게 하여 상부층의 물이 회전할 수 있게 한다. If the upper and lower layers of the intermediate separator are represented as upper and lower layers, it is advantageous to form water inflow passages in the middle of the intermediate separator separating the upper and lower layers. Through these passages, heat exchange between the upper and lower parts can be minimized. In addition, the upper separator (separation membrane located above the cold water tank, the reservoir and the cold water tank, and the water inflow passage of the upper separator is located near the circumference to prevent the mixing of two layers of water with a large temperature difference and to facilitate heat exchange with the upper layer during intake). In order to lower the temperature of the room temperature water in the reservoir, the water flowing in the vicinity of the circumference flows in the tangential direction of the circumference so that the water in the upper layer can rotate.
상부층 물의 회전은 저수통의 물이 유입되기 이전에 충분히 냉각된 물이 중앙에 모이게 하는 효과가 있다. 이러한 회전유동의 효과에 의해 상부층에 유입된 상온의 물이 하부층으로 직접 들어 갈 수 없는 구조가 된다. 또한 저수통에서 유입된 물은 상부층의 벽면에 근접하여 유동이 발생하여 보다 쉽게 보다 차가운 냉수통의 벽과의 열전달을 발생시켜 보다 쉽게 냉각할 수 있는 구조가 된다. 결과적으로 하부층에 유입된 물은 일정 온도로 냉각된 물만 유입이 가능한 구조가 되기 때문에 하부층의 수온 증가를 최대한 억제할 수 있게 된다. Rotation of the water in the upper layer has the effect of centralizing sufficiently cooled water prior to the introduction of the reservoir water. Due to the rotational flow effect, water at room temperature introduced into the upper layer cannot directly enter the lower layer. In addition, the water flowing from the reservoir is close to the wall surface of the upper layer flow occurs more easily to generate heat transfer to the cooler wall of the cold water reservoir structure that can be more easily cooled. As a result, the water introduced into the lower layer becomes a structure in which only water cooled to a certain temperature is allowed to enter, thereby increasing the water temperature of the lower layer as much as possible.
도 4는 측벽의 온도가 0℃도 이어서 물이 얼지 않는 경우에 대한 원통 벽면에서의 열전달 변화 과정에 대한 수치해석 결과이다. 상부와 하부가 단열이 된 경우 초기온도가 8℃인 경우의 원통 내 물의 냉각 시간을 나타내고 있다. 수치해석 결과는 실재 정수기의 냉수통의 경계면 조건과는 차이가 있지만 물리적인 의미에서 유사성이 있기 때문에 냉수통의 냉각기구를 설명하는데 많은 실마리를 주고 있다. 단계 I(phase)는 경계층의 형성 시간이고 단계 Ⅱ는 자연대류에 의해 단일 유동장이 형성되는 시간이며, 단계 Ⅲ은 내부 물이 4℃ 이하로 냉각이 됨에 따라 최초의 유동방향과 반대가 되는 유동장이 형성되는 기간이다. 최종 상태인 Ⅳ단계에서는 내부의 물이 0℃ 근처로 냉각이 되어 최초의 유동방향과 반대되는 유동이 발생하는 단계이다. 4 is a numerical analysis result of the heat transfer change process in the cylindrical wall surface when the temperature of the side wall is 0 ° C followed by water does not freeze. When the upper and lower parts are insulated, the cooling time of the water in the cylinder when the initial temperature is 8 ° C is shown. The numerical results are different from the boundary condition of the cold water tank of the actual water purifier, but they have many clues for explaining the cooling mechanism of the cold water tank because they are similar in physical sense. Phase I (phase) is the time of formation of the boundary layer and phase II is the time when a single flow field is formed by natural convection, and phase III is the flow field that is opposite to the original flow direction as the internal water is cooled below 4 ° C. It is the period that is formed. In stage IV, the final state, the water inside is cooled to near 0 ° C, where the flow opposite to the initial flow direction occurs.
이때 내부 온도장은 역전이 되어 상부의 온도가 낮고(0℃ 근처) 하부가 높 은 양상을 보인다. 열전달의 정도는 내부에 형성되는 자연대류의 세기와 관련이 되며 유동의 세기가 점점 약해 짐을 알 수 있다. 도 4의 시간 축은 일반적의 냉수통의 기하학적 형상과 유사하기 때문에 실재 정수기의 냉각시간과 유사성이 있다. At this time, the internal temperature field is reversed and the upper temperature is low (near 0 ℃) and the lower is high. The degree of heat transfer is related to the strength of the natural convection that forms inside and the strength of the flow becomes weaker. The time axis of FIG. 4 is similar to the cooling time of a real water purifier because it is similar to the general cold water geometry.
상기한 본 발명의 원리를 냉정수기에 적용시킨 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. With reference to the accompanying drawings an embodiment of applying the principle of the present invention to the cold water purifier will be described in detail.
도 5는 본 발명의 원리를 정수기에 적용한 경우의 구성을 나타 나타낸 것으로, 전술한 도 1에 설명한 기술적 구성에서 기능 및 작용이 동일한 구성요소들에는 동일한 참조부호를 병기하였다. FIG. 5 illustrates a configuration in which the principle of the present invention is applied to a water purifier, and the same reference numerals are given to components having the same functions and functions in the above-described technical configuration.
도 5를 참조하면, 냉수통(14)의 상부에는 상부 분리막(17)이 설치되고, 내부에는 중간 분리막(19)가 결합되어 있다. 이때, 상기 중간 분리막(19)은 앞서 언급한 바와 같이 냉수통(14) 내의 측벽에서 얼음이 가장 높이 자라는 곳의 위쪽에 설치된다. 이러한 위치는 냉각 시스템을 운전하여 실험에 의해 찾을 수도 있으며, 앞서 설명한 도 3의 설명에 의해 충분하게 이해되었을 것이라 판단된다. 도 5에서는, 냉수통(14)의 외측에 감겨진 증발관(18)이 가장 위쪽에 위치한 부분에 대응하는 내수통(14)의 내측벽이 얼음이 가능 높이 자라는 곳에 대응한다.Referring to FIG. 5, an
또한, 상기 냉수통(14)의 상부와 저수통(12)의 사이에는 냉수통(14)과 저수통(12)을 분리하기 위한 분리벽(24)이 형성되어 있다. 상기 분리벽(24)의 내부에는 공기 혹은 EPS단열재로 채워져 있다. 이와 같은 분리벽(24)은 상기 냉수통(14)과 저수통(12) 간의 물의 유동을 억제하고 각 통간의 열교환을 최소화하기 위한 것이다. 이때, 상기 분리벽(24)의 측면에는 유입구멍이 형성되어 저수통(12)의 물을 상기 상부 분리막(17)의 유입구멍(21)측으로 공급한다.In addition, a
상기와 같이 구성된 냉수통(14)에서 하부에 마련된 배출구(22)로 냉수가 배출되면, 상부에 위치된 저수통(12)으로부터의 상온수가 상기 상부 분리막(17)에 형성된 유입구멍(21)을 통해 냉수통(14)으로 공급된다. 상온수가 냉수통(14)에 유입됨에 따라 상기 냉수통(14) 내의 수온이 상승하게 된다. 또한 냉수통(14)의 상부에 위치된 저수통(12)의 연결 부위에는 도 6과 같은 형상을 하고 있는 상부 분리막(17)이 있어 저수통(12)의 물과 섞이지 않게 한다.
상기 냉수통(14)의 내부에는 도 8의 (a)와 (b)와 같이 형성된 원판 형상으로, 그 중앙부분은 상부를 향해 볼록하게 형상으로 돌출되어 있고 상기 돌출된 부분의 측면에서 그 내부의 하부로 뚫어진 유입구멍(23)이 형성된 중간 분리막(19)이 설치되어 있다. 따라서, 상기 저수통(12)에서 상부 분리막(17)을 통하여 그 내부로 유입된 물은 상기 상부 분리막(17)과 중간 분리막(19)의 사이에서 충분한 열교환이 이루진 후 냉수통 (14)의 바닥까지 내려가게 됨으로써 상온수가 바로 냉수통(14)의 배출구(22)를 통해 배출되는 현상은 발생되지 않는다. When cold water is discharged from the
The inside of the
도 6의 (a), (b) 및 도 7과 같이 상부 분리막(17)은 원판 형태로서, 중앙부분은 하부를 향해 볼록한 형상으로 형성되고, 원주 근방에서 비스듬하게 경사진 형상으로 뚫어진 유입구멍(21)을 가지고 있다. 상기와 같은 상부 분리막(17)이 냉수통(14)의 상부에 설치되어 상부로부터 물이 유입 시 수직한 방향으로부터의 물 유입을 억제하고 원주방향으로 물이 회전 유입되도록 함으로써 냉수통(14) 상부층 내의 물을 회전시키게 된다. 이때 회전 유동의 원리에 의해 냉수통(14) 내부의 물이 회전함에 따라 상기 상부 분리막(17)을 통해 유입된 상온수는 냉수통(14)의 내부 원통의 측면을 따라 유입회전되어 상부 분리막(17) 및 중간 분리막(19)의 표면을 통하여 내부로 흐르며 다시 상부층의 중간 높이에서 원주 방향으로 흐르게 된다. As shown in FIGS. 6A, 6B, and 7, the
상기와 같은 유동에 의해 냉수통(14) 내에서 상부 분리막(17)과 중간 분리막(19)의 사이의 차가운 벽면과 충분한 열교환이 이루어지므로써 결과적으로 내수통(14)으로 유입된 상온수를 보다 빠른 시간 냉각을 하게 된다. 이와 같이 상부층에서 일차적으로 냉각된 물은 도 8과 같이 중간 분리막(19)의 중앙이 상부를 향해 볼록한 형상으로 돌출된 면의 측면에서 그 내부의 중앙부분으로 형성된 유입구멍(23)의 통로를 통하여 상기 냉수통(14)의 하부층에 유입된다.
이러한 원리에 의해 냉수통(14) 하부층의 수온의 상승을 최대한 억제하기 때문에 상기 냉수통(14)에서 취수되는 냉수 온도의 상승을 낮게 유지하여 보다 차가운 냉수를 기존방식에 비해 많이 배출할 수 있는 방법이 된다. By the above flow, the cold wall surface between the
In this way, since the temperature of the lower layer of the
따라서, 상기 두 개의 분리막은 열전달이 낮은 물질을 사용하고 두께를 크게하면 분리막 사이의 열교환을 억제하여 냉수의 온도유지에 보다 유리하다. 분리막의 성능은 구멍의 형상뿐 아니라 구멍의 전체면적과 위치에 관계하며 상부 분리막은 원주근방에 구멍을 위치시키고 냉수통 내부 분리막은 중심 축 근방에 구멍을 위치시키는 것이 보다 유리하다. 예를 들면, 상부 분리막(17) 및 중간 분리막(19)에 형성된 유입구멍(21, 23)의 면적은 냉수통(14)의 배출구의 단면적 보다 5~10배 이상으로 하는 것이 좋다. Therefore, when the two separators use a material having low heat transfer and increase the thickness, the two separators are more advantageous for maintaining the temperature of the cold water by suppressing heat exchange between the separators. The performance of the membrane is related not only to the shape of the hole, but also to the total area and location of the hole. It is more advantageous to place the hole in the upper separator near the circumference and the hole in the cold water tank near the central axis. For example, the area of the inflow holes 21 and 23 formed in the
도 6, 도 7 및 도 8은 상부 분리막(17) 및 중간 분리막(19)의 구체적 실시예들이다. 도 6의 (a), (b) 및 도 7을 참조하면, 상부 분리막(17)에 형성된 유입구멍(21)의 형상은 원주 방향의 물을 유입하기 위한 형상이며 본 발명의 실시예서는 타원의 형상을 가지고 있다.
그러나, 유입구멍(21)의 단면 형상은 사각, 마름모, 삼각형 등이 가능하다. 상기와 같은 상부 분리막(17)은 초기에 물이 채워질 때 유입구멍(21)을 통하여 보다 쉽게 공기가 밖으로 배출 될 수 있게 중앙부위를 낮게하고, 원주 근방에서 비스듬하게 경사진 형상으로 뚫어진 유입구멍(21)의 주위를 중앙부분 보다 높게 하는 것이 좋다.
또한 중간 분리막(19)에 형성된 유입구멍(23)은 상부로부터 유입된 물을 보다 쉽게 배출하기 위해 도 8의 (a) 및 (b)와 같이 중앙부분이 상부를 향해 볼록한 형상으로 돌출되어 있고, 볼록한 형상으로 돌출된 부분의 측면에서 그 내부의 하부로 구멍이 형성되어 상기 돌출된 부분의 측면 방향으로부터 물을 유입하여 그 하부로 배출하도록 하는 구조로 되어 있다.6, 7 and 8 illustrate specific examples of the
However, the cross-sectional shape of the
In addition, the
상술한 바와 같이 본 발명은 물이 가지는 성질을 이용하여 상부의 상온수와 냉수의 혼합을 보다 적게 하여 열손실을 최소화하였으며 냉수의 온도에 따른 물을 이중으로 분리하였다. 또한, 최대 밀도점을 가지는 섭씨 3.98도의 물의 성질을 이용하여 보다 안정된 냉수 유동을 형성함으로써 취수 시 발생하는 교란에 의해 상온수와의 혼합을 보다 어렵게 하여 많은 취수에도 보다 낮은 취수온도를 유지시켜 항상 시원한 물을 마실 수 있게 하여 냉정수기의 품질을 보다 높게 유지시킬 수 있다. As described above, the present invention minimizes heat loss by using a mixture of room temperature water and cold water at the upper side by using the property of water to separate water according to the temperature of the cold water. In addition, by forming a more stable cold water flow using the water properties of 3.98 degrees Celsius, which has the highest density point, it is more difficult to mix with room temperature water by the disturbance generated during intake, thus maintaining a lower intake temperature even in many intakes. By maintaining the quality of the cold water purifier can be maintained higher.
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