KR101041608B1 - 폐열을 이용한 절전형 음수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐열을 이용한 절전형 음수기에 관한 것으로서, 냉수를 공급하는 냉수공급부와 온수를 공급하는 온수공급부를 구비하는 음수기에 있어서, 상기 냉수공급부는 원수가 공급되는 제1공급관과 냉수배출관이 마련된 냉수탱크와, 상기 냉수탱크의 내부에 설치되어 상기 냉수탱크의 물을 가열하는 제1히터와, 상기 제1히터에 의해 가열된 상기 냉수탱크의 물을 냉각시키는 냉각수단과, 상기 냉수탱크를 수용하고 상기 제1히터에 의해 가열된 상기 냉수탱크의 물을 냉각시키는 것으로 원수가 공급되는 제2공급관이 마련되고 상기 제2공급관으로부터 유입된 원수가 순환되는 순환탱크를 구비하고, 상기 온수공급부는 일단이 상기 순환탱크와 연결되어 상기 순환탱크로부터 물이 공급되는 제3공급관과 온수배출관이 마련된 온수탱크와, 상기 제3공급관을 통해 상기 온수탱크로 유입된 물을 가열하는 제2히터를 포함한다.
본 발명에 따른 폐열을 이용한 절전형 음수기에 의하면 냉수탱크에 저장된 물을 고온으로 가열한 후 냉각함으로써 안심하고 마실 수 있는 냉수를 공급할 수 있고, 냉각시간을 단축할 수 있으며 냉각 및 가열에 필요한 전기에너지를 절감할 수 있다.

Description

폐열을 이용한 절전형 음수기{Electric power saving type water purifier using waste heat}

본 발명은 폐열을 이용한 절전형 음수기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대용량의 물을 가열살균하여 냉수 및 온수를 제공하는 폐열을 이용한 절전형 음수기에 관한 것이다.

최근 널리 보급되고 있는 정수기는 수도물을 공급받아 세디먼트 필터, 선카본필터, 멤브레인필터, 후카본필터, 자외선필터 등과 같이 다양한 필터를 통과시켜 정수처리된 물을 공급하는 장치이다.

이러한 정수기는 가정 또는 사무실 등 사용자가 일부 특정인으로 제한된 장소뿐만 아니라, 학교 식당, 학교 복도, 도서관, 고속도로 휴게소, 열차 대합실, 관공서, 기타 공공 건물 등 다수의 인원이 사용할 수 있는 장소에도 설치되어 사용되고 있다.

필터에 의하여 정수된 물은 그대로 공급되기도 하지만 냉각장치(압축기, 제2열교환기 및 제1열교환기로 이루어진 가스 냉매 순환사이클이나 열전소자가 주로 사용됨)에 의하여 냉각되어 냉수탱크에 저장되거나 및 전열코일 등의 가열 장치에 의하여 가열되어 온수탱크에 저장된다. 그리고 냉수탱크 및 온수탱크에 저장된 물은 취수꼭지를 통해 외부로 배출된다.

상기와 같이 온수 및 냉수를 공급하는 종래의 냉온수기 및 음수기의 경우 필터에 의해 여과처리되었다 하더라도 냉수의 경우 미생물까지 완벽히 걸러지지 않아 문제가 되는데 이러한 문제를 해결하고자 냉각탱크로 유입되는 물을 가열한 뒤 냉각시켜 냉각탱크 내부에 수용된 물을 살균처리하는 과정을 거치는 경우가 있다.

그러나 상기와 같이 냉각탱크 내부로 유입되는 물을 가열한 뒤 냉각시키는 과정은 냉각된 냉수가 모두 토출되고 나면 다시 냉각하는데 장시간이 소요되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉수탱크에 저장된 물을 고온으로 가열한 후 냉각함으로써 안심하고 마실 수 있는 냉수를 공급할 수 있는 폐열을 이용한 절전형 음수기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 냉각효율이 우수하여 대용량의 물을 급속하게 냉각시킬 수 있는 폐열을 이용한 절전형 음수기를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

본 발명은 냉수탱크를 급속냉각시키기 위해 공급되는 냉각수를 온수탱크로 제공함으로써 온수탱크 내의 물을 가열하기 위한 에너지를 절약할 수 있는 폐열을 이용한 절전형 음수기를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐열을 이용한 절전형 음수기는 냉수를 공급하는 냉수공급부와 온수를 공급하는 온수공급부를 구비하는 음수기에 있어서, 상기 냉수공급부는 원수가 공급되는 제1공급관과 냉수배출관이 마련된 냉수탱크와, 상기 냉수탱크의 내부에 설치되어 상기 냉수탱크의 물을 가열하는 제1히터와, 상기 제1히터에 의해 가열된 상기 냉수탱크의 물을 냉각시키는 냉각수단과, 상기 냉수탱크를 수용하고 상기 제1히터에 의해 가열된 상기 냉수탱크의 물을 냉각시키는 것으로 원수가 공급되는 제2공급관이 마련되고 상기 제2공급관으로부터 유입된 원수가 순환되는 순환탱크를 구비하고, 상기 온수공급부는 일단이 상기 순환탱크와 연결되어 상기 순환탱크로부터 물이 공급되는 제3공급관과 온수배출관이 마련된 온수탱크와, 상기 제3공급관을 통해 상기 온수탱크로 유입된 물을 가열하는 제2히터를 포함한다.

상기 냉각수단은 상기 냉수탱크의 내부에 설치되어 상기 냉수탱크의 물과 열 교환하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에서 기화된 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 온수탱크의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 온수탱크의 물과 열 교환하는 제2열교환기 및 상기 제2열교환기를 통과하는 냉매를 팽창시키는 교축밸브를 포함한다.

상기 순환탱크 내부의 물을 강제순환시키는 순환펌프;를 더 구비한다.

상기 제2열교환기는 상기 압축기를 통과하는 냉매가 유입되는 제1하부유입공간과 상기 제1하부유입공간의 냉매를 분기하여 배출하는 다수의 제1분기구멍들이 마련된 제1하부저장통과, 상기 온수탱크로부터 물이 유입되는 제2하부유입공간과 상기 제2하부유입공간의 물을 분기하여 배출하는 다수의 제2분기구멍들이 상기 제1분기구멍들의 간격과 대응되는 간격으로 형성된 제2하부저장통을 포함하는 하부저장부와, 상기 저장부의 상부에 결합되는 것으로, 일 측에 상기 각 제1분기구멍으로부터 냉매가 유입되어 상부로 이동될 수 있게 제1유로가 형성되고, 타 측에는 상기 각 제2분기구멍으로부터 물이 유입되어 상부로 이동될 수 있게 상기 제1유로와 격리되게 형성된 제2유로가 마련된 다수의 전열관들을 포함하는 전열부와, 상기 전열부의 상부에 결합되는 것으로, 각 전열관의 상기 각 제1유로로부터 냉매가 합류되는 제1상부유입공간이 마련되고 일 측에는 상기 교축밸브로 상기 냉매를 배출하는 냉매배출구가 마련된 제1상부저장통과, 상기 각 전열관의 상기 각 제2유로로부터 물이 합류되는 제2상부유입공간이 마련되고 일 측에는 상기 온수탱크로 물을 배출하는 물배출구가 마련된 제2상부저장통을 포함하는 상부저장부를 구비한다.

본 발명에 따른 폐열을 이용한 절전형 음수기에 의하면 냉수탱크에 저장된 물을 고온으로 가열한 후 냉각함으로써 안심하고 마실 수 있는 냉수를 공급할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 폐열을 이용한 절전형 음수기에 의하면 가열된 냉각탱크 내부의 물을 냉각하기 위한 제1열교환기 외에도 냉각탱크를 감싸도록 형성된 순환탱크에 냉각수를 공급함으로써 대용량의 물을 냉각시키는데 필요한 에너지 및 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 폐열을 이요한 절전형 음수기에 의하면 순환탱크 내로 공급되는 냉각수가 냉각탱크 내의 물에 의해 일정온도 이상으로 가열될 시 온수탱크로 공급되게 하고, 냉수를 공급하기 위해 구비되는 냉각장치 중 제2열교환기를 온수탱크에 설치함으로써 온수탱크 내부의 물을 가열하는데 필요한 에너지를 절약할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 폐열을 이용한 절전형 음수기를 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 폐열을 이용한 절전형 음수기를 도시한 개략도이며,
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 폐열을 이용한 절전형 음수기를 도시한 개략도이고,
도 4는 본 발명의 제3실시 예에 따른 폐열을 이용한 절전형 음수기를 도시한 개략도이며,
도 5는 도 4에 도시된 제2열교환기를 도시한 발췌사시도이고,
도 6는 본 발명의 수위감지유니트를 도시한 분리사시도이며,
도 7은 도 6에 도시된 수위감지유니트의 작동상태를 설명하기 위한 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폐열을 이용한 절전형 음수기에 대해 자세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 제1실시 예에 따른 폐열을 이용한 절전형 음수기가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 폐열을 이용한 절전형 음수기는 단체급수를 위한 대용량의 정수기로서, 살균처리되어 안전하게 마실 수 있는 음용수를 공급한다.

그리고 도시되지 않았지만 본 발명의 음수기는 가정용으로 이용되는 소형의 정수기로 구현될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 폐열을 이용한 절전형 음수기(10)는 하우징(15)과, 하우징(15) 내부에 설치되어 물을 가열한 후 살균 처리하고 냉각시켜 식수용 냉수를 공급하는 냉수공급부(20)와, 물을 공급받아 가열하여 식수용 온수를 공급하는 온수공급부(50) 및 냉수 및 온수를 외부로 배출하는 취수꼭지(91)를 포함한다.

하우징(15)은 상기의 냉수공급부(20), 온수공급부(50)가 내장될 수 있게 통형으로 형성되며, 스테인레스 등의 내부식성이 강한 금속 소재를 이용하여 형성된다.

하우징(15)의 전면에는 취수꼭지(91)가 돌출되어 형성된다. 이 경우 취수꼭지(91)는 많은 사람이 동시에 이용할 수 있도록 다수가 설치된다.

그리고 취수꼭지(91)의 하방에는 하우징(15)의 전면으로부터 돌출되어 배수대(93)가 형성된다. 배수대(93)는 취수꼭지(91)로부터 배출된 물을 자연스럽게 모아서 하우징(15)의 하부로 흘러 나가게 하는 배수구를 가진다.

하우징(15)의 상부에는 컵을 보관하는 컵보관대(미도시)가 형성될 수 있고, 하우징(15)의 배수대(93)의 하부에는 사용한 컵을 수거가능하도록 다수의 컵수거부(미도시)가 형성될 수 있다. 도시된 하우징(15)의 형태는 일 예에 불과하며 다양한 변경이 가능함은 물론이다.

하우징(15)에는 일단이 상수도관(11)과 연결되고 타단은 하우징(15)의 외부로부터 인입되고 내부로 연장되어 후술되는 냉수탱크(21)와 순환탱크(23) 내부로 각각 원수를 공급하는 제1공급관(41)과 제2공급관(42)이 마련된다.

도시되어 있지 않지만, 상수도관(11)에는 원수를 여과처리하여 냉수공급부(20) 및 온수공급부(50)에 공급하는 필터부가 더 구비될 수도 있다.

냉수공급부(20)는 물을 90℃ 내지 95℃로 가열하여 원수 중에 함유된 세균을 살균처리한 후 25℃ 내지 30℃의 상온상태로 냉각시킨 다음 4℃ 내지 5℃로 저온냉각시키는 것으로 냉수탱크(21)와, 제1히터(22)와, 순환탱크(23) 및 냉각수단(30)을 구비한다.

냉수탱크(21)는 내부에 일정량의 물이 저장될 수 있도록 내부 공간을 가지며 냉수탱크(21)에 저장된 물을 가열하는 제1히터(22)가 설치되어 있다.

냉수탱크(21)에는 후술되는 제1열교환기(31)에 의해 일정 온도로 냉각된 물을 사용자에게 공급하도록 냉수탱크(21) 외부로 배출하는 냉수배출관(21b)들이 마련되어 있고 내부에 저장된 물의 온도를 감지하는 수온센서(21a)가 설치되어 있다.

상수도관(11)으로부터 원수가 제1공급관(41)을 통해 냉수탱크(21) 내부로 유입되며 이때 제1공급관(41)에는 제1공급관(41)의 유로를 개폐하는 제1밸브(41a)가 설치된다.

제1히터(22)는 건식히터 또는 습식히터가 이용될 수 있으나, 대용량의 물을 빠른 시간 내에 가열할 수 있는 장점을 가진 습식히터를 사용하는 것이 바람직하다.

제1히터(22)는 하우징(15)의 후면에 설치된 전원버튼(미도시)을 조작하게 되면 최초 전원이 인가되어 냉수탱크(21)에 저장된 물이 가열된다. 하우징(15)의 후면에는 히터에 의해 한번 가열된 물을 일정시간마다 가열을 반복하기 위한 타이머(미도시)가 설치될 수 있다.

제1히터(22)에 의해 가열된 물은 후술 되는 순환탱크(23)의 물에 의해 상온으로 냉각이 된 후 저온으로 냉각되며 저온냉각을 위해 냉수탱크(21)에는 후술되는 냉각수단(30)이 설치된다.

도시되어 있지 않지만 냉수탱크(21)에는 냉각과정 동안 냉수탱크(21)에 저장된 물을 강제순환시키는 냉수순환펌프를 구비할 수 있다.

냉수순환펌프는 냉수탱크(21)의 하부에 설치되어 냉수탱크(21)의 바닥으로 연결되는 냉수순환관(미도시)을 통해 제1열교환기(31) 주변에서 냉각된 물은 냉수탱크(21)의 상부로 상승시키고, 상부에 위치하여 하부에 위치한 물보다 상대적으로 따뜻한 물은 제1열교환기(31) 방향으로 하강시켜 물을 강제순환시킨다.

순환탱크(23)는 냉수탱크(21)를 둘러싸며 일정량의 원수가 저장되는 공간을 가지고, 상수도관(11)으로부터 상온의 원수를 내부로 유입시키는 제2밸브(42a)가 설치되어 있다.

순환탱크(23)에는 제2공급관(42)을 통해 유입된 원수를 후술되는 온수탱크(51)로 공급하는 제3공급관(43)이 설치되어 있다.

제3공급관(43)에는 컨트롤러(미도시)의 제어에 의해 조작되어 제3공급관(43)의 유로를 개폐하는 제3밸브(43a)와, 후술되는 온수탱크(51) 내부가 충만된 경우 순환탱크(23) 내부의 원수를 외부로 방출시킬 수 있게 제3공급관(43)으로부터 분기되는 방출관(44)이 마련되어 있으며 방출관(44)에는 방출관(44)의 유로를 개폐하는 방출밸브(44a)가 설치되어 있다.

제1히터(22)에 의해 가열된 냉수탱크(21) 내부의 물은 순환탱크(23)로 유입된 원수의 순환에 의해 상온으로 냉각된다. 제2공급관(42)을 통해 순환탱크(23)로 유입되는 원수는 제1히터(22)에 의해 가열된 냉수탱크(21) 내부의 물을 냉각시키는 과정에서 열을 전달받아 온도가 상승하게 되고 냉수탱크(21) 내부의 물은 순환탱크(23) 내부의 원수로 열을 방출하게 되어 온도가 하강하게 된다.

순환탱크(23)는 제2공급관(42)에서 유입되는 원수를 순환시켜 냉수탱크(21)의 물을 신속하게 냉각시키고, 비교적 균일한 온도분포를 갖는 물이 온수탱크(51)로 공급될 수 있도록 냉각순환펌프(24)를 더 구비한다.

도시된 바와 같이 냉각순환펌프(24)는 순환탱크(23)의 하부에 설치되고 냉각순환펌프(24)에 연결된 각 냉각순환관은 순환탱크(23)의 하부에 연결된다.

냉수탱크(21)의 가열된 물에 의해 가열되는 순환탱크(23)의 물은 제3공급관(43)을 통해 후술되는 온수탱크(51)로 계속적으로 공급될 수도 있고, 온수탱크(51) 내부가 충만된 경우 방출관(44)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

냉각수단(30)은 열교환매체(이하 '냉매'라 함)가 상 변환을 통해 열을 흡수하거나 방출하여 주변의 온도를 상승 또는 하강시키는 것으로 제1열교환기(31), 압축기(32), 제2열교환기(33) 및 교축밸브(34)를 포함한다.

본 실시 예에서 제1열교환기(31)는 통상적인 냉각장치에 있어서 증발기이고, 제2열교환기(33)는 응축기이다.

제1열교환기(31)는 냉수탱크(21)의 내부에 설치되어 냉수탱크(21)의 물과 열교환을 통해 물을 냉각시킨다. 압축기(32)는 제1열교환기(31)로부터 증발잠열을 흡수하여 기화되는 냉매를 압축한다.

제2열교환기(33)는 온수탱크(51)의 내부 또는 외부에 설치되어 압축기(32)에 의해 압축된 기상의 냉매를 응축함으로써 주변으로 열을 방출하며, 교축밸브(34)는 제2열교환기(33)와 제1열교환기(31)의 사이에 설치되어 제2열교환기(33)에 의해 응축된 냉매를 교축한다.

제2열교환기(33)는 냉수탱크(21)의 내부에 설치되어 물을 냉각시키기 위한 제1열교환기(31)를 구동함에 있어서 필수 불가결한 요소로, 외부로 버려지는 열을 후술되는 온수탱크(51) 내부의 물을 데우는데 쓰이도록 온수탱크(51)의 내부에 설치되어 있다.

압축기(32)와 교축밸브(34) 사이에는 제2열교환기(33)의 온도보다 온수탱크(51)의 물 온도가 높은 경우 온수탱크(51)의 물로부터 제2열교환기(33)로 열이 방출되지 않도록 냉매의 이동경로를 변경시키는 바이패스라인(35)이 설치되어 있으며, 바이패스라인(35)에는 바이패스밸브(36)가 설치되어 있다.

본 실시 예에서 냉각수단(30)은 생략될 수도 있다.

온수공급부(50)는 여과처리된 물을 저장하기 위한 온수탱크(51)와, 온수탱크(51) 내의 물을 가열하기 위한 제2히터(52)를 구비한다.

온수탱크(51)에는 순환탱크(23)로부터 물이 유입되는 제3공급관(43)이 설치되고, 제2히터(52)에 의해 가열된 내부의 물을 배출하는 온수배출관(51a)들이 설치되어 있다.

온수공급부(50)는 상술한 실시 예에 의해 한정되지 않고 물을 가열시킬 수 있는 구조이면 통상의 정수기에 적용되는 온수공급부를 이용하는 것도 가능하다.

도 6 및 도 7을 참조하면 냉수탱크(21)에는 수위를 감지하는 수위감지센서유니트(60)가 설치된다.

수위감지센서유니트(60)는 냉수탱크(21)의 내부에 수직하게 설치되는 지지관(61)과, 수위에 의해 지지관(61)을 따라 상하로 유동하며 자성체(62a)가 내장된 플로트(62)와, 지지관(61)에 내장되어 플로트(62)의 유동에 의해 온/오프되는 리드스위치(63)와, 플로트(62)의 상하 유동범위를 제한하는 스토퍼(64)를 구비한다.

지지관(61)은 내부가 중공인 관체로 형성되고, 후술되는 체결수단(70)에 의해 냉수탱크(21)의 내부에 수직으로 연장되게 설치된다.

스토퍼(64)는 플로트(62)의 상부 및 하부에 위치하는 지지관(61)상에 각각 설치된다. 따라서 플로트(62)는 상하부의 스토퍼(64)의 이격거리 이내로 유동범위가 제한되게 된다. 스토퍼(64)는 지지관(61)에 형성된 장착홈(61a)에 장착되는 스냅링을 이용할 수 있다.

리드스위치(63)는 자성체로 만들어지며 전선과 연결되는 2개의 리드(63a)가 비활성 가스를 충전한 유리관(63b) 속에 설치된 구성으로서, 플로트(62)가 수위에 의해 리드스위치(63)가 위치한 지지관(61)상으로 이동하게 되면 플로트(62)에 내장된 자성체로부터 발생하는 자력선은 리드(63a) 내부를 더 많이 통과하여 상호 떨어진 2개의 리드(63a)를 접촉하게 함으로써 전류의 온/오프기능을 수행한다. 상기의 리드스위치(63)는 접점의 동작·복귀가 빠르고, 또한 신뢰도가 높다는 장점을 가진다.

지지관(61)은 도면에 도시된 바와 같이 냉수탱크(21)에 대하여 상하로 이동 가능하도록 체결수단(70)에 의해 설치되는 것이 바람직하다. 지지관(61)을 일정 높이로 상승시키거나 하강시키는 경우 플로트(62)의 높이가 변하게 되어 수위를 사용자가 임의로 설정할 수 있다. 이는 음용수의 일일 사용량에 따라 냉수의 양을 용이하게 조절할 수 있도록 하기 위함이다.

체결수단(70)은 냉수탱크(21)의 내부에서 순환탱크(23)의 외부로 관통하여 형성된 장착홀(20a)에 설치되며 지지관(61)이 수직으로 관통되는 니플(71)과, 니플(71)의 하부에 나사결합되어 니플(71)을 냉수탱크(21)의 바닥에 고정시키는 너트(72)와, 냉수탱크(21)의 바닥과 너트(72) 사이에 설치되어 수밀을 유지하는 실링부재(73)와, 니플(71)의 상부에 나사결합되어 지지관(61)을 일정 위치게 고정시키는 조임너트(77)와, 조임너트(77)와 니플(71) 사이에 설치되어 수밀을 유지함과 동시에 지지관(61)의 외주면을 압착하는 오링(79)을 구비한다.

따라서 지지관(61)을 승강시키기 위해서 조임너트(77)를 풀면 지지관(61)은 상하로 이동이 가능하며, 위치조절 후 지지관(61)을 고정시키기 위해서 조임너트(77)를 니플(71)에 체결하게 되면 조임너트(77)가 체결되는 과정에서 오링(79)을 가압하게 되고 오링(79)은 지지관(61)의 외주면을 압착하여 지지관(61)이 이동되는 것을 방지함과 동시에 냉수탱크(21)의 물이 외부로 누수되지 않도록 수밀작용을 한다.

이하, 본 발명의 제1실시 예에 따른 폐열을 이용한 절전형 정수기의 작용에 대해서 설명한다.

먼저, 냉수탱크(21)에 물이 비워진 상태에서 제1공급관(41)을 통해 냉수탱크(21)로 일정 수위만큼 물이 공급되면 제1히터(22)에 의해 물이 가열되기 시작한다. 냉수탱크(21)에 물이 채워져 설정된 수위에 이르면 플로트(62)가 상승되어 수위감지센서유니트(60)의 리드스위치(63)가 온상태가 되어 제1밸브(41)는 제1공급관(41)의 유로를 폐쇄하여 물의 유입을 차단시킨다.

제1히터(22)에 의해 냉수탱크(21) 내부의 물이 일정온도로 가열이 되면 수온센서(21a)의 신호에 의해 컨트롤러는 제1히터(22)의 전원을 차단하는 한편 제2공급관(42)의 제2밸브(42a)를 개방시켜 순환탱크(23)로 원수가 유입되도록 한다.

순환탱크(23)의 물은 냉수탱크(21)의 물에 의해 상온 이상의 온도로 가열되면 제3공급관(43)을 통해 온수탱크(51) 또는 외부로 배출되고 순환탱크(23)에는 원수가 재공급되며 냉수탱크(21)의 물이 약 25 내지 30℃가 될 때까지 상기의 과정을 반복하여 냉수탱크(21)의 물을 냉각시킨다.

그리고 제2공급관(42)으로부터 유입되는 원수에 의해 냉수탱크(21)에 저장된 물이 25℃ 내지 30℃로 냉각되면 수온센서(21c)의 신호에 의해 컨트롤러는 제2밸브(42a)를 제어하여 원수의 유입을 차단하고 압축기(32)를 작동시킨다.

압축기(32)를 구동함에 따라 냉수탱크(21)의 내부에 설치된 제1열교환기(31)에 의해 냉수탱크(21)에 저장된 상온의 물은 냉매와 열 교환이 이루어져 저온으로 냉각된다.

상기와 같이 냉각된 물은 4℃ 내지 5℃로 유지되어 냉수탱크(21)에 저장된다. 그리고 사용자가 취수를 위해 하우징(15)의 전면에 마련된 버튼(95)을 누르게 되면 냉수배출관(21b)에 설치된 취수밸브(92)가 작동되어 취수꼭지(91)로 냉수가 배출된다.

한편, 순환탱크(23)로부터 온수탱크(51)로 유입되는 물은 제2히터(52)에 의해 가열되고 90℃ 이상으로 유지되며 온수탱크(51)에 저장되며 온수배출관(51a)에 설치된 취수밸브(92)를 작동시킴으로써 온수가 배출된다.

본 발명의 폐열을 이용한 절전형 음수기는 냉수탱크(21)의 내부에 설치된 제1열교환기(31)가 물속에서 직접 물을 냉각시킴과 동시에 냉수순환펌프(34)에 의해 물을 강제순환시킴으로써 제1열교환기(31) 주변의 물만 냉각되거나 제1열교환기(31) 주변의 물이 어는 경우를 방지할 수 있다.

또한, 냉수탱크(21)의 외측에 순환탱크(23)가 설치된 구조로 냉수탱크(21) 내부의 물을 간접냉각시키므로 대용량의 물을 급속하게 냉각시킬 수 있다.

그리고, 냉수탱크(21) 내부의 가열된 물을 냉각시키는 과정에서 가열되는 순환탱크(23) 내부의 물을 버리지 않고 온수탱크(51)로 공급함으로써 원수를 온수탱크(51)로 공급하고 히터를 이용하여 온수탱크(51) 내부의 물을 가열하는 종래의 방식에 비해 소비되는 전기에너지가 절감된다.

한편, 도 3에는 냉각수단의 제2실시 예가 도시되어 있다.

도 3을 참조하면 냉각수단(30)은 제1열교환기(31)와 압축기(32)와 제2열교환기(33)와 교축밸브(34)를 구비한다.

여기서 제1열교환기(31), 압축기(32), 교축밸브(34)는 도 2를 참고로 설명된 냉각수단(30)의 제1실시 예에서 설명한 바와 동일하므로 중복설명은 생략하며 동일한 참조부호로 표기한다.

제2열교환기(33)는 응축기(31a)와, 응축기(31a)에 연결되는 응축배관(31b)을 포함한다.

응축기(31a)는 온수탱크(51) 외부에 설치되고, 응축기(31a)와 압축기(32) 사이에 연결된 응축배관(31b)은 압축기(32)로부터 응축기(31a)로 이송되는 냉매에서 방출되는 열을 이용하여 온수탱크(51) 내부의 물을 가열할 수 있게 온수탱크(51) 내부를 경유하도록 설치되어 있다. 응축배관(31b)은 온수탱크 내부의 물과의 접촉면적을 증가시킬 수 있도록 코일형상으로 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같은 제2열교환기(33)에 의하면 응축배관(33b)을 온수탱크(51) 내부를 경유하도록 설치함으로써, 응축기(33a) 자체를 온수탱크(51)의 내부에 설치하지 않고도 온수탱크(51) 내부의 물을 가열할 수 있다.

한편, 도 4 내지 도 5에는 냉각수단(30)의 제3실시 예가 도시되어 있다.

도 4 내지 도 5를 참조하면 냉각수단(30)은 제1열교환기(31)와, 압축기(32)와, 제2열교환기(33) 및 교축밸브(34)를 포함한다.

제1열교환기(31), 압축기(32), 교축밸브(34)는 본 발명의 제1실시 예에 따른 냉각수단(30)의 상세한 설명에서 설명하고 있는 바와 동일하므로 중복설명은 생략하고 동일한 참조부호로 표기한다.

제2열교환기(33)는 하부저장부(110)와, 전열부(120)와, 상부저장부(130)를 구비한다.

하부저장부(110)는 제1하부저장통(111)과 제2하부저장통(112)을 구비한다.

제1하부저장통(111)은 압축기(32)를 통해 전달되는 냉매가 유입되는 제1하부유입공간(111a)과, 제1하부유입공간(111a)으로 유입된 냉매를 분기하여 배출하는 다수의 제1분기구멍(111b)들이 형성되어 있다.

제2하부저장통(112)은 온수탱크(51)로부터 물이 유입되는 제2하부유입공간(112a)과, 제2하부유입공간(112a)으로 유입된 물을 분기하여 배출하는 다수의 제2분기구멍(112b)들이 제1하부저장통(111)의 제1분기구멍(111b)들의 간격과 대응되는 간격으로 형성되어 있다.

전열부(120)는 하부저장부(110)의 상부에 결합되는 것으로, 도면에 도시된 바와 같이 좌측에는 제1분기구멍(111b)으로부터 냉매가 유입되어 상부로 이동될 수 있게 제1유로(121a)가 형성되고, 우측에는 제2분기구멍(112b)으로부터 물이 유입되어 상부로 이동될 수 있게 제1유로(121a)와 격리되게 형성된 제2유로(121b)가 마련된 다수의 전열관(121)들을 포함한다.

각 전열관(121)은 제1분기구멍(111b)들의 간격과 대응되는 간격으로 제1하부저장통(111) 및 제2하부저장통(112)의 길이방향을 따라 이격되게 배치되어 있다.

도면에 도시되어 있지 않지만 전열부(120)의 외측에는 단열을 위한 단열층이 전열부(120)를 감싸도록 형성될 수도 있다.

상부저장부(130)는 전열부(120)의 상부에 결합되는 것으로서, 제1상부저장통(131)과 제2상부저장통(132)을 구비한다.

제1상부저장통(131)은 각 전열관(121)의 각 제1유로(121a)로부터 냉매가 합류되는 제1상부유입공간(131a)과, 제1상부유입공간(131a)으로부터 교축밸브(34)로 냉매를 배출하는 냉매배출구(131b)가 형성되어 있다.

제2상부저장통(132)은 각 전열관(121)의 각 제2유로(121b)로부터 물이 합류되는 제2상부유입공간(132a)과, 제2상부유입공간(132a)으로부터 온수탱크(51)로 물을 배출하는 물배출구(132b)가 형성되어 있다.

제2상부저장통(132)과 온수탱크(51) 사이에는 온수탱크(51)로부터 제2상부유입공간(132a)으로 물을 펌핑하여 온수탱크(51) 내부의 물을 순환시키는 온수순환펌프(140)가 설치되어 있다. 온수순환펌프(140)는 컨트롤러에 의해 바이패스밸브(36)가 닫힌 경우에만 작동한다.

상기와 같은 구조를 갖는 제2열교환기(33)에서 열이 전달되는 과정을 살펴보면 제1하부저장통(111)으로부터 각 전열관(121)의 제1유로(121a)로 각각 분기되어 제1유로(121a)를 통과하는 냉매는 각 전열관(121)으로 열을 방출하고, 제2하부저장통(112)으로부터 제2유로(121b)로 각각 분기되어 제2유로(121b)를 통과하는 물은 각 전열관(121)으로부터 열을 흡수하여 가열된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

11 : 상수도관 15 : 하우징
21 : 냉수탱크 31 : 제1열교환기
41 : 제1공급관 42 : 제2공급관
43 : 제3공급관 51 : 온수탱크

Claims (4)

1. 냉수를 공급하는 냉수공급부와 온수를 공급하는 온수공급부를 구비하는 음수기에 있어서,
   상기 냉수공급부는 원수가 공급되는 제1공급관과 냉수배출관이 마련된 냉수탱크와,
   상기 냉수탱크의 내부에 설치되어 상기 냉수탱크 내부의 원수를 가열하는 제1히터와,
   상기 냉수탱크를 수용하고 상기 제1히터에 의해 가열된 상기 냉수탱크 내부의 원수를 냉각시키는 것으로 냉각수가 공급되는 제2공급관이 마련되고 상기 제2공급관으로부터 유입되는 냉각수가 순환되는 순환탱크를 구비하고,
   상기 온수공급부는 일단이 상기 순환탱크와 연결되어 상기 순환탱크에서 상기 냉수탱크 내부의 가열된 원수와 열교환에 의해 상기 제2공급관으로부터 유입된 냉각수보다 큰 열량을 갖는 물이 공급되는 제3공급관과 온수배출관이 마련된 온수탱크와,
   상기 제3공급관을 통해 상기 온수탱크로 유입된 물을 설정된 온도로 가열하는 제2히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 절전형 음수기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1히터에 의해 가열된 상기 냉수탱크 내부의 물을 냉각시키는 냉각수단;을 구비하고,
   상기 냉각수단은 상기 냉수탱크의 내부에 설치되어 상기 냉수탱크의 물과 열 교환하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에서 기화된 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 온수탱크의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 온수탱크의 물과 열 교환하는 제2열교환기 및 상기 제2열교환기를 통과하는 냉매를 팽창시키는 교축밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 절전형 음수기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 순환탱크 내부의 물을 강제순환시키는 순환펌프;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 절전형 음수기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2열교환기는 상기 압축기를 통과하는 냉매가 유입되는 제1하부유입공간과 상기 제1하부유입공간의 냉매를 분기하여 배출하는 다수의 제1분기구멍들이 마련된 제1하부저장통과, 상기 온수탱크로부터 물이 유입되는 제2하부유입공간과 상기 제2하부유입공간의 물을 분기하여 배출하는 다수의 제2분기구멍들이 상기 제1분기구멍들의 간격과 대응되는 간격으로 형성된 제2하부저장통을 포함하는 하부저장부와,
   상기 하부저장부의 상부에 결합되는 것으로, 일 측에 상기 각 제1분기구멍으로부터 냉매가 유입되어 상부로 이동될 수 있게 제1유로가 형성되고, 타 측에는 상기 각 제2분기구멍으로부터 물이 유입되어 상부로 이동될 수 있게 상기 제1유로와 격리되게 형성된 제2유로가 마련된 다수의 전열관들을 포함하는 전열부와,
   상기 전열부의 상부에 결합되는 것으로, 각 전열관의 상기 각 제1유로로부터 냉매가 합류되는 제1상부유입공간이 마련되고 일 측에는 상기 교축밸브로 상기 냉매를 배출하는 냉매배출구가 마련된 제1상부저장통과, 상기 각 전열관의 상기 각 제2유로로부터 물이 합류되는 제2상부유입공간이 마련되고 일 측에는 상기 온수탱크로 물을 배출하는 물배출구가 마련된 제2상부저장통을 포함하는 상부저장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 절전형 음수기.
   

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