KR101014191B1 - 탄산수 디스펜서를 장착한 냉장고 및 탄산수생성을 위한온도제어방법 - Google Patents

탄산수 디스펜서를 장착한 냉장고 및 탄산수생성을 위한온도제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄산수 디스펜서를 장착한 냉장고 및 탄산수생성을 위한 온도제어방법에 관한 것으로서, 탄산수 생성장치가 구비된 냉장고에서 탄산수생성을 위한 탄산수 혼합봄베이가 탄산수생성이 원활히 이루어지도록 하기 위한 온도제어장치가 구비되는 냉장고를 제공하는 데 그 목적을 두고 있다.
이를 위하여 냉장고에는 냉동실도어의 상단에 탄산수생성을 위한 혼합봄베이와, 상기 혼합봄베이의 온도를 일정하게 유지하기 위한 봄베이히터부와, 상기 혼합봄베이의 표면온도를 감지하는 봄베이온도감지센서가 구성된다. 또한 상기 구성에 의하여, 봄베이온도감지센서로부터 감지된 온도에 의하여 혼합봄베이가 상온으로 유지될 수 있도록 봄베이히터부를 온/오프하는 온도제어과정이 수행된다.
따라서 본 발명에 의하면, 혼합봄베이의 잔류수가 결빙되지 않아 탄산수생성이 원활히 이루어지며, 또한 혼합봄베이의 온도가 일정하게 유지됨으로써 혼합봄베이 및 주변관로상의 결빙이 방지된다.
냉장고, 탄산수, 디스펜서, 봄베이, 히터, 온도센서, 도어

Description

탄산수 디스펜서를 장착한 냉장고 및 탄산수생성을 위한 온도제어방법{Dispenser type Refrigerator with carbonator and temperature control method for providing carbonated liquid}
도 1은 종래의 탄산수 디스펜서 냉장고로서 냉장고의 정면을 보여주는 정면도이다.
도 2는 종래의 탄산수 디스펜서 냉장고로서 냉장고의 우측을 보여주는 측면도이다.
도 3a는 종래의 탄산수 디스펜서 냉장고 도어의 측면단면도를 보여주며, 도 3b는 상기 도어의 두께에 따른 외측과 내측의 온도차를 보여주는 온도분포그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 탄산수 생성을 위한 탄산수 혼합봄베이의 구성을 보여주는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따라 혼합봄베이에서 온도가 일정하게 유지되도록 하는 히터부가 구비되는 냉장고의 정면도이다.
도 6은 상기 도 5에서 냉동실을 X-Y축을 절단한 탄산수 디스펜서 냉장고의 측면을 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 혼합봄베이에서 탄산수가 생성되도록 하기 위한 온도 제어과정을 보여주는 순서도이다.
***** 도면의 주요부호 설명 ******
10 : 본체, 11 : 수도밸브, 12 : 정수필터
13 : 물탱크, 15 : 압축탄산가스통, 16 : 가압펌프
17 : 정수관, 18 : 탄산가스관, 19 : 힌지
20 : 정수관밸브, 21 : 가스관밸브, 22 : 탄산수 혼합봄베이
23 : 제1배출밸브, 24 : 제2배출밸브, 25 : 정수디스펜서꼭지
26 : 탄산수 디스펜서 꼭지, 27 : 디스펜서
30 : 몸체, 31 : 도어, 40 : 탄산수배출관
41 : 과압탄산가스 배출관, 42 : 압력밸브
43 : 수위센서, 50 : 봄베이온도감지센서
51 : 봄베이히터부, 52 : 냉동실도어, 53 : 냉장실도어
60 : 냉동실 하단포켓부, 61 : 냉동실 상단포켓부
본 발명은 탄산수 디스펜서를 장착한 냉장고 및 탄산수생성을 위한 온도제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도어내부에 탄산수 생성을 위한 봄베이를 장착하고 이 봄베이가 결빙되지 않도록 온도제어장치를 구비하는 냉장고 및 이러한 온도제어장치에 통하여 봄베이에서의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 온도제어방법에 대한 것이다.
보통 냉장고는 음식물을 보관하도록 하는 기능이 일반적이였으나, 사용상의 편의를 위해 여러 가지 기능이 적용되게 된다. 이중 적용되는 기능으로서 탄산수를 공급하는 냉장고를 들 수 있을 것이다. 이러한 냉장고를 보여주는 도면이 도 1과 도 2에 도시되어 있다. 즉 이는 급수를 위한 물탱크(13)와 탄소가스를 위한 압축탄산가스통(15)이 냉장고의 내부에 형성되고 이로부터 물과 탄소를 공급받아 탄산수를 생성하는 탄산수 혼합봄베이(22)가 형성되어 디스펜서(27)로 탄산수가 배출된다. 이를 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
냉장고 본체(10)내부에는 물탱크(13)가 구비되는데, 이 물탱크(13)는 사용자가 보통 냉장고 앞면에 장치되어 냉장고의 기능을 제어하는 조작패널부(미도시)에서 냉수나 탄산수를 선택하게 되면 디스펜서(27)에 냉수를 공급하거나 탄산수 혼합봄베이(22)에 탄산수제조를 위한 물을 공급한다.
이와함께 본체(10)내부에는 탄산수를 생성하기 위한 압축탄산가스통(15)이 구비된다. 그리고 상기 물탱크(13)와 압축탄산가스통(15)은 각각 정수관(17)과 탄산가스관(18)과 연결되어 탄산수 혼합봄베이(22)에 물과 탄산가스를 공급한다. 물론 물탱크(13)에는 급수원인 수도밸브(11)를 통하여 급수를 받아 정수필터(12)에 의한 정화과정을 거친 후 물이 담수된다.
또한 물탱크(13)는 냉장실에 설치되므로 냉기의 순환에 의하여 자연적으로 냉각되어 일정온도가 유지되게 된다. 도 2는 상기 도 1에서 설명한 바와같이 도어(31)와 몸체(30)의 단면도로써 탄산수 혼합봄베이(22)와 압축탄산가스통(15), 그리고 물탱크(13)의 위치를 보여준다.
그런데 이러한 종래의 구성에 따르면, 보통 탄산수 혼합봄베이(22)가 냉동실도어의 상단내부에 구성되게 되어 냉동실의 냉각에 의하여 온도가 급격히 낮아지게 되어 혼합봄베이가 결빙됨으로써 탄산가스가 물에 용해되지 않아 혼합이 저해됨으로써 탄산수생성이 방해를 받는 단점이 있다.
본 발명은 상기에 기술된 종래기술의 단점을 극복하고자 착안된 것으로써, 탄산수 생성장치가 구비된 냉장고에서 탄산수생성을 위한 탄산수 혼합봄베이가 탄산수생성이 원활히 이루어지도록 하기 위한 온도제어장치가 구비되는 냉장고를 제공하는 데 그 목적을 두고 있다.
또한 상기 혼합봄베이에서의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 온도제어방법을 제공하는 데 또 다른 목적을 두고 있다.
본 발명은 상기 목적을 해소하기 위해, 냉동실 도어내부에 탄산수 생성을 위한 봄베이를 장착하고 이 봄베이에서 일정온도가 유지되도록 온도제어장치가 구비되도록 하고 이 온도제어장치에 의하여 혼합봄베이에서의 온도가 일정하게 유지되도록 온도제어방법을 제공한다.
이를 위하여 탄산수 디스펜서 냉장고에는, 고내일측에 설치된 압축탄산가스통으로부터 가스가 유입되는 탄산가스관과, 고내일측에 상기 가스통과 접촉되어 있으며 물이유입되는 정수관과, 상기 유입된 탄산가스와 정수가 혼합되어 탄산수를 생성하는 탄산수 혼합봄베이와, 상기 혼합봄베이에서 생성되는 탄산수의 수위를 감지하는 수위센서와, 상기 혼합봄베이내로 유입된 탄산가스가 일정압력이상일 경우 상기가스를 배출하는 압력밸브와, 상기 압력밸브와 연결되어 과압탄산가스를 배출하는 과압탄산가스배출관과, 상기 혼합봄베이를 가열하는 봄베이히터부와, 상기 혼합봄베이의 표면온도를 감지하는 봄베이온도감지센서와, 상기 봄베이히터부와 온도감지센서와 연결되어 신호를 주고받는 마이콤이 설치된다.
상기 구성요소가 구비된 디스펜서 냉장고에서, 봄베이온도감지센서가 혼합봄베이의 온도를 감지하여 마이콤에 전송하는 단계와, 마이콤이 감지온도와 제1온도를 비교하는 단계와, 상기 감지온도가 제1온도보다 낮으면, 봄베이히터부를 온하는 단계와, 상기 봄베이히터부가 온된후, 감지된 온도를 제2온도와 비교하는 단계와,
상기 감지온도가 제2온도보다 높으면, 봄베이히터부를 오프하는 단계와, 상기 감지온도가 제2온도보다 낮으면, 봄베이히터부의 온상태를 유지하는 단계를 포함하여 이루어지는 탄산수생성을 위한 온도제어방법이 구현된다.
이하 첨부된 발명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
탄산수를 생성하는 냉장고의 구조에 대하여는 종래기술에서 도 1과 도 2를 통하여 설명하였다. 본 발명의 용이한 이해를 위해 도 1 내지 도 1에 대하여 부연하여 기술하면 다음과 같다.
담수된 물은 냉장고 내부에 있는 물탱크(13)가 고내의 냉각순환에 의하여 냉각됨에 따라 일정온도(10℃ 이하)를 유지하게 되어 탄산가스와 혼합하기 용이한 상태가 된다. 물론 탄산가스와 혼합할 필요없이 정수관(17)으로부터 별도의 배관을 분기시켜 제1배출밸브(23)를 통하여 정수디스펜서꼭지(25)로 냉수를 공급하는 것도 가능하다.
냉각된 물은 정수관(17)을 통해 도어(31)의 내부에 형성된 탄산수 혼합봄베이(22)에 유입된다. 물론 물을 낮은곳에서 높은곳으로 인수하기 위해서는 가압펌프(16)가 쓰인다. 즉 압력을 이용하여 물이 정수관(17)을 따라 위쪽방향으로 흐르도록 한다. 정수관(17)으로 유입된 물은 정수관밸브(20)를 통하여 혼합봄베이(22)에 유입되게 된다.
이와 함께 탄산수를 생성하기 위해서는 탄산가스가 혼합봄베이(22)에 주입되어야 한다. 이를 위해 물탱크(13)의 하단에 압축탄산가스통(15)이 놓이게 된다. 물론 탄산가스통(15)은 냉장고의 내외부(캐비닛 상측 또는 냉장실내부)에 설치가 가능하다. 그러나 본 발명에서는 탄산가스의 유지를 용이하도록 하기 위하여 냉장실내부에 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 압축탄산가스통(15)은 보통 내압이 10 내지 100기압으로써, 1 내지 10기압으로 감압한 후 탄산가스관(18)을 통해 가스관밸브(21)로 분출시켜 탄산가스 혼합봄베이(22)에 유입되도록 한다.
상기 혼합봄베이(22)에서 물과 탄산가스가 혼합과정을 거쳐 탄산수가 생성되며, 사용자가 탄산수 공급레버(미도시)를 온(On)시키게 되면 제2배출밸브(24)를 통해 탄산수 디스펜서꼭지(26)로 탄산수가 공급되게 된다.
따라서 상기 기술한 탄산수생성을 위한 탄산수 혼합봄베이(22)는 보통 냉동실도어 상단내부에 놓이게 된다. 디스펜서형 냉장고의 경우 기존 냉동실도어의 두께는 제조사 및 모델에 따라 약간씩 차이가 있긴 하나 대략 5㎝ 내지 10㎝ 이내이므로 탄산수 혼합봄베이(22)가 냉동실도어에 구성될 경우에는 냉장고 내외부간 열손실 차단을 위한 단열발포두께가 현저히 줄어들게 된다. 즉 기존의 냉장고에 있어서의 냉동실도어와 동등한 두께로 냉동실도어를 구성하게 되면 냉장고 내부의 냉기가 외부로 쉽게 유출되어 냉장고의 소비전력이 급증할 뿐만 아니라, 냉동실도어의 내부온도가 영하이하로 떨어질 가능성이 높다. 따라서 탄산수 혼합봄베이(22)가 결빙되어 오작동이 발생하게 된다. 이를 설명하기 온도그래프를 보여주는 도면이 도 3에 도시된다.
즉 도 3a는 종래 냉동실도어(31)의 측면단면도를 보여주며, 도어내측에는 각각 상단포켓(32)과 하단포켓(33)이 구성된다. 그리고 점선은 도어의 중앙선을 표시한다. 중앙선을 기준으로 내측온도를 TO 와 외측온도를 Tf 로 하면 온도분포그래프가 이루어진다. 이러한 온도분포그래프를 보여주는 도면이 도 3b에 도시된다.
상기 도 3b에 도시된 바와같이 냉장고 내부의 단열재 성분분포가 균일하다고 가정할 경우, 도어두께방향의 중앙부는 도어외측온도(실내온도)와 냉동실내부온도의 중간값(즉 TO + Tf /2 임)을 취하게 된다. 예를들어 도어외측벽 온도가 영상18℃이고, 냉동실 내측온도가 영하 20℃일 경우, 중간값은 다음과 같다.
TO + Tf /2 = 18℃ - 20℃ / 2 = -1℃
즉 냉동실도어(31)의 중앙부의 온도가 영하 -1℃의 환경하에 놓이게 되고, 탄산수 혼합봄베이(22)가 해당위치에 존재하게 될 경우 봄베이내 잔류수가 결빙되어 탄산가스가 혼합될 수 없게 되므로 탄산수제조가 사실상 불가능하게 된다.
따라서 상기 혼합봄베이(22)의 온도가 항시상온으로 유지되도록 하기위한 방법이 필요하게 된다. 이를 위해 본 발명에서는 혼합봄베이(22)의 안쪽에 히터를 설치하여 히터를 가열함으로써 혼합봄베이(22)가 상온으로 유지되도록 하는 방식을 제안한다.
이러한 히터와 같은 온도제어장치에 앞서, 냉동실도어에 설치되는 혼합봄베이(22)의 더 상세한 구조를 설명하면 도면이 도 4에 도시된다. 도 4는 본 발명에 따른 탄산수 생성을 위한 탄산수 혼합봄베이의 구성을 보여주는 구성도로써, 탄산수 혼합봄베이(22)의 상단에는 정수가 유입될 수 있도록 하는 정수관(17), 탄산가스가 주입될 수 있도록 하는 탄산가스관(18), 과잉주입된 탄산가스의 압력에 의하여 탄산가스를 배출하기 위한 압력밸브(40)와, 탄산가스 배출통로인 과압탄산가스배출관(41), 생성되는 탄산수를 일정수위로 조절하기 위한 수위센서(43)가 구성된 다. 하단에는 생성된 탄산수를 탄산수디스펜서꼭지(26)로 배출하기 위한 탄산수배출관(40)이 구성된다.
상기 기술한 탄산수 혼합봄베이(22)와 이 혼합봄베이(22)의 안쪽에 설치되는 히터가 구성되는 정면도를 보여주는 도면이 도 5에 도시된다. 즉 도 5에서는 양문형냉장고(Two door type)의 경우를 보여주는데, 여기서 좌측도어는 냉동실도어(52)로써 냉동실도어의 상단에 탄산수 혼합봄베이(22)와 봄베이히터부(51), 봄베이온도감지센서(50)가 구성된다. 물론 도면에서는 용이한 이해를 위해 표시하였으나 실제로는 도어내부에 구성되어 외부에서는 볼 수 없는 구조이다. 그리고 우측도어는 냉장실도어(53)이다.
상기 도 5에서 X-Y축으로 절단한 단면도가 도 6에 도시된다. 이는 도 5의 정면도와 달리, 냉장고의 측면절단면으로써 냉동실도어(52)에는 상기 기술한 탄산수 혼합봄베이(22)와 봄베이히터부(51), 그리고 봄베이온도감지센서(50)가 표시된다. 또한 생성된 탄산수를 토출하는 디스펜서(27)와, 도어안쪽에 음료수 등을 안착할 수 있도록 하는 하단포켓부(60)와 상단포켓부(61)가 형성된다.
상기 도면에서 기술한바와 같이 일반적으로 혼합봄베이(22)는 냉동실도어(52)의 내부에 놓이게 된다. 이러한 위치에 설치되는 이유는 냉장고의 기능과 외관상의 잇점 때문이다. 이는 기존의 정수 및 얼음디스펜서가 내동실도어측에 설치되기 때문이다. 따라서 혼합봄베이(22)는 저온의 냉동실(최저 영하 22℃)과 냉동실도어(52)외부간의 온도차에 의해서 도어내부가 영하의 온도로 떨어질 수 있다.
이럴 경우 혼합봄베이(22)가 결빙될 수 있다. 따라서 이러한 결빙을 방지하기 위하여 혼합봄베이(22)의 안쪽 가장자리에 봄베이히터부(51)를 설치한다. 또한 혼합봄베이(22)의 표면일측에 온도를 감지할 수 있도록 봄베이온도감지센서(50)를 부착한다. 물론 봄베이히터부(51)와 봄베이온도감지센서(50)는 마이콤(미도시)과 연결되어 신호와 정보를 주고받게 된다.
마이콤에 대하여는 제어부로 보통 통칭되므로 여기서는 더 이상의 설명을 생략한다. 따라서 마이콤은 봄베이온도감지센서(50)로부터 감지된 온도를 전송받아 혼합봄베이(22)가 상온으로 유지될 수 있도록 봄베이히터부(51)를 온/오프하는 온도제어과정을 수행하게 된다. 이러한 온도제어과정에 대하여는 도 7에 도시된다. 이를 설명하면 다음과 같다.
봄베이온도감지센서(50)가 혼합봄베이(22)의 온도를 감지하여 온도정보를 마이콤에 전송한다(단계 S700).
마이콤은 전송된 온도정보로부터 감지된 온도가 마이콤에 설정된 온도인 제1온도보다 낮은지를 확인한다(단계 S710). 예를들면 제1온도가 0℃로 설정되어 있을 경우을 들 수 있을 것이다.
확인결과 감지된 혼합봄베이(22)의 온도가 제1온도보다 높으면 마이콤은 봄베이온도감지센서(50)로부터 온도정보를 새로이 전송받게 되는 상기 과정을 반복한다. 이와달리 감지된 온도가 제1온도보다 낮으면 마이콤은 봄베이히터부(51)를 온하여 혼합봄베이(22)를 가열시키게 된다(단계 S720). 즉 감지된 온도가 영하 5℃였다면 제1온도보다 높지 않으므로 봄베이히터부(51)를 온하여 혼합봄베이(22)를 가 열하게 되는 것이다.
마이콤은 봄베이온도감지센서(50)로부터 혼합봄베이(22)의 표면온도정보를 전송받아 마이콤에 설정된 온도인 제2온도보다 높은지를 확인하게 된다(단계 S730). 예를들면 제2온도가 3℃로 설정되어 있을 경우를 들 수 있을 것이다.
확인결과 감지된 혼합봄베이(22)의 온도가 제2온도보다 낮으면 마이콤은 봄베이히터부(51)의 온상태를 유지하게 된다. 이와달리 확인결과 감지온도가 제2온도보다 높으면 마이콤은 봄베이히터부(51)를 오프한다(단계 S740). 즉 감지된 온도가 영상 5℃이면 제2온도인 3℃보다 높게되므로 봄베이히터부(51)를 오프하여 혼합봄베이(22)가 냉각되도록한다. 즉 탄산가스가 물에 용해되도록 할 경우 혼합봄베이(22)의 잔류수온도가 1 내지 10℃이면 충분하므로 이에 맞게 제1온도와 제2온도를 설정함으로써 탄산수가 시원하면서 원활히 생성되도록 하는 것이 가능하게 된다.
이상, 본 발명에 대하여 첨부된 실시예와 도면을 가지고 상세히 기술하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되지는 않으며, 이 기술분야에 종사하고 있거나 통상의 지식을 습득하고 있는 자라면 본 발명의 내용을 벗어나지 않으면서도 수많은 변형과 수정이 가능함을 이해해야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의거하여 정해짐이 바람직 할 것이다.
본 발명에 의하면, 탄산수 생성장치가 구비된 냉장고에서 탄산수생성을 위한 탄산수 혼합봄베이의 온도가 일정하게 유지되도록 온도제어장치를 둠으로써 혼합봄 베이의 잔류수가 결빙되지 않아 탄산수생성이 원활히 이루어지는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 효과로써는 혼합봄베이의 온도를 일정하게 유지함으로써 혼합봄베이 및 주변관로상의 결빙을 방지할 수 있게 됨을 들 수 있다.

Claims (2)

  1. 고내일측에 설치된 압축탄산가스통으로부터 가스가 유입되는 탄산가스관과,
    고내일측에 상기 가스통과 접촉되어 있으며 물이 유입되는 정수관과,
    상기 유입된 탄산가스와 정수가 혼합되어 탄산수를 생성하는 탄산수 혼합봄베이와,
    상기 혼합봄베이에서 생성되는 탄산수의 수위를 감지하는 수위센서와,
    상기 혼합봄베이내로 유입된 탄산가스가 일정압력이상일 경우 상기가스를 배출하는 압력밸브와,
    상기 압력밸브와 연결되어 과압탄산가스를 배출하는 과압탄산가스배출관과,
    상기 혼합봄베이를 가열하는 봄베이히터부와,
    상기 혼합봄베이의 표면온도를 감지하는 봄베이온도감지센서와,
    상기 봄베이히터부와 온도감지센서와 연결되어 신호를 주고받는 마이콤
    를 포함하는 탄산수 디스펜서를 장착한 냉장고.
  2. 봄베이온도감지센서가 혼합봄베이의 온도를 감지하여 마이콤에 전송하는 단계와,
    마이콤이 감지온도와 제1온도를 비교하는 단계와,
    상기 감지온도가 제1온도보다 낮으면, 봄베이히터부를 온하는 단계와,
    상기 봄베이히터부가 온된후, 감지된 온도를 제2온도와 비교하는 단계와,
    상기 감지온도가 제2온도보다 높으면, 봄베이히터부를 오프하는 단계와,
    상기 감지온도가 제2온도보다 낮으면, 봄베이히터부의 온상태를 유지하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 탄산수생성을 위한 온도제어방법.
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