KR101118539B1 - 정수기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

빙축열 방식의 하나의 냉각 시스템을 통하여 냉수 및 냉기능수를 안정적으로 공급할 수 있는 정수기 및 그 제어방법이 개시된다.
상기 정수기는, 정수가 이동될 수 있도록 하는 급수이동라인; 가스가 저장되는 가스 저장부; 상기 가스 저장부에서 가스가 이동될 수 있도록 하는 가스이동라인; 상기 급수이동라인에서 제공되는 정수를 빙축수와 열교환시켜 냉수로 배출하는 빙축열조; 및 상기 빙축열조에서 냉각된 냉수와 상기 가스이동라인을 통해 들어오는 가스를 혼합하여 기능수를 생성하는 혼합탱크;를 포함한다.
이러한 정수기에 의하면 빙축열조를 통과하는 정수를 냉각시켜 냉수를 취수부 또는 혼합탱크로 공급함으로써 냉수(냉정수) 및 냉탄산수/냉산소수와 같은 냉기능수를 동시에 공급할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
정수기, 혼합탱크, 빙축열조, 기능성 가스, 탄산수, 산소수

Description

정수기 및 그 제어방법{WATER PURIFIER AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 탄산수나 산소수 등과 같이 음용 가능한 기능수의 제공이 가능한 정수기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 정수기는 수돗물이나 약수와 같은 원수를 정수시키기 위한 장치로, 침전, 여과, 살균 등의 과정을 포함한 정수법을 기초로 원수에 포함된 중금속이나 기타 유해물질을 제거하여 인체에 유익한 물질만이 포함된 음용수를 제공하는 장치이다.
최근에는 냉온 정수를 제공할 뿐만 아니라 탄산가스나 산소가스 등과 같은 기능성 가스를 함유한 정수, 즉 탄산수나 산소수 등 음용 가능한 기능수를 제공하는 기능수 정수기가 등장하고 있다.
탄산수는 위산을 중화하여 만성 위장병 개선과 혈당을 내리며, 소화를 촉진시키며, 살균력과 함께 피부병, 안질치료에 효과가 있다. 또한, 요리를 할 때, 고기를 탄산수에 담가두면 고기 핏물과 누린내를 빨리 제거할 수 있으며, 밀가루 반죽에 탄산수를 넣으면 기포가 골고루 생기면서 빵 맛을 좋게 하며, 튀김반죽에 탄 산수를 넣으면 튀김이 더 바삭해지는 효과가 있다.
또한, 산소수는 빠른 숙취해소, 지구력과 집중력 향상, 두뇌활동 촉진 및 미용 등의 효과가 있다.
이러한 탄산수나 산소수는 음용시에는 목 넘김이 좋아 시원하며, 정수가 상쾌한 맛을 내어 음료의 질을 높인다.
그러나, 종래의 기능수 정수기에서는 정수와 기능성 가스가 유입되어 기능성 가스가 용해된 기능수를 생성하는 혼합탱크를 상온에서 가동하므로 기능성 가스 용해량이 낮으므로 충분한 성능의 기능수를 생성하기 어렵다는 문제점이 있다.
더욱이, 종래의 기능수 정수기는 냉수와 냉기능수를 생성하기 위해서는 각각의 냉각시스템이 필요하므로 제조비용이 증가할 뿐만 아니라 부피가 커진다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 기능수 정수기에서는 혼합탱크 내에서 정수에 용해되지 못한 비용해 가스의 압력에 의해 혼합탱크의 내부 압력이 현저히 높아지므로, 고압 탱크 또는 고압펌프를 이용하여 혼합탱크에 기능성 가스를 공급해야 했다. 이에 따라, 상기 혼합탱크와 가스 이동라인 등의 구성이 상대적으로 고압에 견딜 수 있도록 설계되어야 했다.
더욱이, 혼합탱크 내부의 압력이 높은 경우에는 혼합탱크 내부에 기능성 가스나 정수의 공급이 원활하게 이루어지지 못하게 되어 상기 혼합탱크의 내부에서 가스와 정수의 혼합이 원활하게 이루지기 곤란했다. 따라서, 기능성 가스의 용해량이 낮아질 수 있었다.
상기한 제반 문제점 중 적어도 일부를 해결하기 위하여, 본 발명은 일 측면으로서, 냉수(냉정수) 및 냉탄산수/냉산소수와 같은 냉기능수를 동시에 공급할 수 있는 정수기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 냉수와 냉기능수를 하나의 냉각 시스템을 통하여 제공할 수 있는 정수기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 일정 온도 이하의 냉수를 안정적으로 다량 공급이 가능한 정수기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일측면으로서, 빙축열조 내부에 수용된 정수 열교환기의 동파를 방지할 수 있는 정수기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 기능성 가스 공급시 혼합탱크의 내부 압력을 낮추고 기능성 가스의 용존율(용해율)을 향상시킬 수 있는 정수기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 혼합탱크와 가스 이동라인이 상대적으로 저압으로 설계될 수 있는 정수기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 별도의 구동원 없이 혼합탱크에 가스를 공급할 수 있는 정수기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 정수가 이동될 수 있도록 하는 급수이동라인; 가스가 저장되는 가스 저장부; 상기 가스 저장부에서 가스가 이동될 수 있도록 하는 가스이동라인; 상기 급수이동라인에서 제공되는 정수를 빙축수와 열교환시켜 냉수로 배출하는 빙축열조; 및 상기 빙축열조에서 냉각된 냉수와 상기 가스이동라인을 통해 들어오는 가스를 혼합하여 기능수를 생성하는 혼합탱크;를 포함하며, 상기 빙축열조의 내측 상부에는 상기 빙축열조 내부에 수용된 빙축수를 냉각시키는 증발기가 구비되고, 상기 빙축열조의 내측 하부에는 상기 급수이동라인에서 공급된 정수의 이동로가 되는 정수 열교환기가 구비되며, 상기 빙축열조 내부에 수용된 빙축수가 상기 정수 열교환기에 접촉됨에 따라 상기 정수 열교환기의 정수를 냉각하도록 하는 정수기를 제공한다.
바람직하게, 상기 혼합탱크는 상기 빙축열조 내부에 수용된 빙축수에 침지된 상태로 설치될 수 있다.
삭제
바람직하게, 상기 빙축열조는 내부에 수용된 빙축수를 교반하는 교반장치를 구비할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 측면에 의한 정수기는 상기 혼합탱크 내부에 냉수가 공급되거나 냉수의 추출이 이루어지는 경우 상기 교반장치를 구동하는 제어부;를 추가로 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 빙축열조에는 상기 빙축열조 내부에 형성되는 얼음의 최대 결빙구간과 최소 결빙구간을 감지하는 얼음센서가 더 구비될 수 있다.
한편, 상기 급수이동라인은 분지되어, 급수되는 정수가 상기 정수 열교환기로 이동되도록 하거나 외부의 취수부로 토출되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 정수 열교환기를 통과한 냉수의 이동로인 냉수이동라인은 분지되어, 냉수가 상기 혼합탱크로 이동되도록 하거나 외부의 취수부로 토출되도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 급수이동라인에는 급수량을 측정하는 유량센서가 구비될 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 일 측면에 의한 정수기는 상기 혼합탱크에 연결되어 상기 혼합탱크 내부의 가스를 토출시키는 벤트라인; 및 상기 벤트라인을 개폐시키는 벤트밸브를 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 혼합탱크로 유입되는 냉수와 가스는 개폐밸브에 의해 유입량이 제어될 수 있다.
바람직하게, 상기 가스 저장부는 탄산가스 실린더와 산소가스 실린더 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 급수이동라인에서 분지된 후 상기 빙축열조에 연결되어 상기 빙축열조에 정수를 공급하는 빙축수 공급라인을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 빙축열조에는 상기 빙축열조에 유입되는 물의 양을 제어할 수 있도록 플로터가 구비될 수 있다.
다른 측면으로서 본 발명은, 벤트 라인을 통해 혼합탱크 내부의 비용해된 기능성 가스를 배출시키는 단계; 상기 혼합탱크에 급수이동라인을 통해 정수를 공급하는 단계; 및 상기 혼합탱크에 가스 이동라인을 통해 기능성 가스를 공급하여 정수에 가스가 용해되도록 함으로써 기능수를 생성하는 단계;를 포함하는 정수기의 제어방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 혼합탱크에 정수가 공급되는 단계가 완료된 후 상기 혼합탱크에 기능성 가스가 공급되는 단계가 수행될 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 혼합탱크에 정수를 공급하는 단계에서는, 빙축열조 내부에 구비된 정수 열교환기 내부를 흐르면서 냉각된 정수가 공급될 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 혼합탱크에 냉각된 정수를 공급하는 단계가 수행되거나 취수부를 통한 냉각된 정수의 추출이 이루어지는 경우, 상기 빙축열조 내부에 빙축수를 교반하기 위해 설치된 교반장치가 구동될 수 있다.
상기와 같은 구성을 통하여, 본 발명은 빙축열조를 통과하는 정수를 냉각시켜 냉수를 취수부 또는 혼합탱크로 공급함으로써 냉수(냉정수) 및 냉탄산수/냉산소수와 같은 냉기능수를 동시에 공급할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 빙축열조 내부에 혼합탱크를 구비함으로써 하나의 냉각 시스템을 통하여 냉수와 냉기능수를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 혼합탱크의 온도를 안정적으로 낮게 유지할 수 있다는 효과가 있게 된다.
그리고, 본 발명은 물의 잠열을 이용하므로 냉열을 충분히 저장할 수 있는 빙축열조를 구비함으로써 일정 온도 이하의 냉수를 안정적으로 다량 공급이 가능하다는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 빙축열조 내부에 교반장치를 구비함으로써 열교환이 필요한 시점, 예를 들어 냉수의 공급이 있는 경우 교반장치를 구동하여 빙축열조 내부의 열교환이 충분히 이루어지도록 함으로써 일정 온도 이하의 냉수를 다량 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 빙축열조의 내측 상부에 냉각 시스템의 증발기를 설치하고 내측 하부에 정수 열교환기를 설치함으로써 빙축수의 비중에 의한 대류 및 온도 분포 차이로 인하여 빙축열조 상부에 설치된 증발기 주변에 얼음이 생성되므로 빙축열조 하부에 설치된 정수 열교환기가 동파되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있게 된다.
그리고, 본 발명은 빙축열조 내부의 얼음두께를 감지하는 얼음 센서를 구비함으로써 빙축열조 내부의 온도제어를 용이하고 안정적으로 수행할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 급수이동라인, 냉수이동라인, 빙축수 공급라인의 유로를 적절히 선정함으로써 배관구조 및 설치가 용이하다는 효과가 있게 된다.
그리고, 본 발명은 기능수 생성을 위하여 혼합탱크 내부에 기능성 가스와 냉수를 공급하는 경우 혼합탱크 내부에 잔존하는 기능성 가스를 외부로 배출하여 혼합탱크 내부의 압력을 낮춤으로써 기능성 가스 및 냉수의 유입이 용이하다는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명은 혼합탱크 내부에 기능성 가스의 유입이 용이하므로 기능성 가스 주입을 위하여 고압펌프 등 별도의 구동원이 필요하지 않으며 고압으로 기능성 가스를 저장하고 있는 가스 저장부(가스 실린더)만으로도 혼합탱크 내부에 충분한 양의 기능성 가스를 공급할 수 있게 된다. 더욱이, 고압펌프 등 별도의 구동원이 필요하지 않게 되어 혼합탱크와 가스 이동라인 등을 상대적으로 저압으로 설계할 수 있어 안정성과 경제성이 향상된다는 효과가 있게 된다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정수기에 관해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 정수기는 탄산가스나 산소가스 등과 같은 기능성 가스를 함유한 정수, 즉 탄산수나 산소수 등 음용 가능한 기능수의 제공이 가능한 기능수 정수기에 관한 것이다. 이러한 기능수에는 탄산수, 산소수와 같이 다양한 종류가 있지만, 먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여 탄산수 생성이 가능한 정수기에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 정수기의 개략 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 정수기의 빙축열조의 개략 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따라 탄산수 생성이 가능한 정수기(1)는 정수가 이동할 수 있도록 하는 급수이동라인(15)과, 탄산가스가 일정 압력 이상으로 저장된 탄산가스 실린더(20)로 이루어지는 가스 저장부와, 상기 탄산가스 실린더(20)로부터 탄산가스가 이동되는 가스 이동라인(25)과, 상기 급수이동라인(15)에서 제공되는 정수를 빙축수와 열교환시켜 냉각한 후 냉수를 배출하는 빙축열조(50)과, 상기 빙축열조(50)에서 배출된 냉수와 상기 가스 이동라인(25)을 통해 들어오는 탄산가스를 혼합하여 기능수, 즉 탄산수를 생성하는 혼합탱크(40)를 포함할 수 있다.
상기 급수이동라인(15)은 외부의 급수원(미도시)에서 제공되는 원수가 필터시스템(10)을 거쳐 여과된 후 이동하는 유로이다. 이러한 급수이동라인(15)은 3방 밸브(152)에 의해 분지된 정수유입라인(154)과 정수취출라인(158)을 포함한다. 상 기 정수유입라인(154)는 빙축열조(50) 내부에 설치된 정수 열교환기(55)에 연결되고, 상기 정수취수라인은 취수부(80)에 연결된다.
따라서, 상기 3방 밸브(152)(three way valve)가 제어됨에 따라 상기 급수이동라인(15)의 정수는 상기 정수유입라인(154)을 통해 빙축열조(50) 내의 정수 열교환기(55)로 공급되거나 또는 정수취출라인(158)을 통해 취수부(80)에 공급될 수 있다.
상기 필터 시스템(10)을 거쳐 제공되는 정수의 양은 상기 급수이동라인(15) 상의 유량센서(12)에 의해 측정되며, 유입되는 정수의 양에서 외부의 취수부(80)로 나가는 양을 차감하여 상기 혼합탱크(40)로 유입되는 정수(냉수)의 양을 계산할 수 있다. 이와 같이 혼합탱크(40)로 유입되는 냉수의 양을 유량센서(12)에 의해 측정하는 경우에는 혼합탱크(40) 내부에 별도의 센서나 기구를 설치하지 않아도 되므로 센서나 기구의 부식 염려가 없고 용이하게 혼합탱크(40)의 수위를 조절할 수 있게 된다.
상기 가스 이동라인(25)은 탄산가스 실린더(20)와 같은 가스 저장부에 저장된 탄산가스가 혼합탱크(40)로 이동하는 유로이다. 이때, 상기 가스 이동라인(25)은 상기 혼합탱크(40) 내에서 물이 잠겨져 있는 위치까지 연장되므로 탄산 가스가 혼합탱크(40) 내부에 수용된 물과 충분히 접촉하여 탄산가스의 용해율을 높일 수 있게 된다.
상기 가스 저장부로 예시된 탄산가스 실린더(20)는 내부에 고압의 탄산가스를 수용하고 있는 용기로서, 탄산가스 실린더(20) 내부의 고압 탄산가스는 개폐밸 브(42)의 개방에 따라 혼합탱크(40) 내부로 공급된다.
상기 빙축열조(50)는 빙축열조(50) 내부에 수용되어 냉각 시스템에 의해 냉각되는 빙축수와, 정수유입라인(154)과 연통된 정수 열교환기(55) 내부를 이동하는 정수 사이의 열교환을 통하여 정수 열교환기(55) 내부의 정수로부터 열을 빼앗아 냉수가 되도록 한다.
상기 빙축수가 결빙이 가능할 정도의 온도로 유지되기 위해 냉각 시스템에 의해 냉각된다. 상기 빙축수를 냉각시키는 냉각 시스템은 냉매를 압축하는 압축기(56), 상기 압축기(56)에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기(58), 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발하는 증발기(52), 냉기 증발기(52)에서 증발된 냉매를 팽창시키는 팽창기(54)를 포함할 수 있다.
상기 증발기(52)는 빙축열조(50) 내의 내측 상부에 구비되며, 상기 빙축열조(50) 내의 빙축수를 냉각시키며, 특히 증발기(52) 주변의 빙축수를 냉동시킨다. 여기서 상기 증발기(52)의 하부에 정수의 이동로가 되는 정수 열교환기(55)가 배치된다. 상기 정수 열교환기(55)는 빙축수와 충분한 열교환이 이루어질 수 있도록 다수 번에 걸쳐 지그재그로 절곡된 형태를 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이, 증발기(52) 하부에 정수 열교환기(55)를 설치함으로써 빙축수의 비중에 의한 대류 및 온도 분포 차이로 인하여 빙축열조(40) 상부에 설치된 증발기(52) 주변에만 얼음이 생성되므로 빙축열조(40) 하부에 설치된 정수 열교환기(55)가 동파되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 빙축열조(50)를 통과하는 정수를 냉각시켜 냉수를 취수부(80) 또는 혼 합탱크(40)로 공급함으로써 냉수(냉정수) 및 냉탄산수/냉산소수와 같은 냉기능수를 공급할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 기능수 정수기(1)는 빙축열조(40) 내부에 수용된 빙축수를 교반하여 충분한 열교환이 이루어지도록 하기 위하여 교반장치(70)가 구비될 수 있다.
상기 교반장치(70)는 교반팬(76)와 연결되는 교반축(74)을 회전시키는 회전모터(72)로 이루어지며, 그 회전에 의해 빙축수와 정수 열교환기(55) 사이, 그리고 온도가 높은 빙축수와 낮은 빙축수 사이에서 충분한 열교환이 이루어지도록 한다.
또한, 상기 교반장치(70)는 냉수 추출이나 혼합탱크(40)에 냉수의 공급 등 냉수의 사용이 있을 때, 즉 정수가 정수유입라인(154)을 통해 정수 열교환기(55)로 유입될 때에만 구동되도록 제어부에 의해 그 구동이 제어될 수 있다. 이와 같이, 냉수의 사용이 있는 경우에 교반장치(70)를 사용함으로써 열교환이 필요한 시점에 충분한 열교환을 달성할 수 있으며 에너지 절감이 가능하다는 이점이 있게 된다.
상기 정수 열교환기(55)를 통과하여 냉각된 정수(냉수)는 냉수이동라인(156)을 통해 이동한다. 이때, 상기 3방 밸브(153)가 제어됨에 따라 상기 냉수이동라인(156)의 냉수는 냉수유입라인(155)을 통해 혼합탱크(40) 내로 유입되거나 또는 냉수취출라인(157)을 경유하여 취수부(80)로 배출될 수 있있다.
또한, 상기 빙축열조(50)에는 빙축열조(50) 내부에 빙축수를 공급 또는 보충할 수 있도록 빙축수 공급라인(미도시)이 별도로 연결될 수 있다. 또한, 상기 빙축열조(50) 내부의 수위를 조절할 수 있도록 수위센서 또는 플로터와 같은 수위감지 장치가 설치될 수 있다.
상기 혼합탱크(40) 내에서는 냉수유입라인(155)와 가스유입라인(25)을 통해 유입되는 냉수와 탄산가스가 혼합되어 탄산수가 만들어진다.
상기 혼합탱크(40)는 도 1에 도시된 바와 같이, 혼합탱크(40)의 적어도 일 부분이 빙축열조(50) 내부에 수용된 빙축수에 침지되도록 설치된다. 이와 같이, 빙축열조(50) 내부에 혼합탱크(40)를 구비함으로써 하나의 냉각 시스템을 통하여 냉수와 냉기능수(냉탄산수)를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 혼합탱크(40)의 외면이 빙축수와 열교환을 하므로 혼합탱크(40) 내부의 기능수를 낮은 온도로 유지할 수 있게 된다. 이와 같이, 혼합탱크(40)와 빙축수 사이의 열교환이 충분히 이루어지도록 상기 혼합탱크(40)는 열전도율이 높은 금속재질로 구성될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 기능수 정수기(1)는 빙축열조(50)를 이용하므로 낮은 온도의 냉수 및 냉기능수를 다량 추출할 수 있을 뿐만 아니라 빙축열조(50) 내부에 수용된 혼합탱크(40)의 내부 온도로 낮은 상태로 유지할 수 있다는 이점이 있다. 즉, 빙축열조(50)는 액체상태의 물과 고체상태의 얼음의 상변화로 인한 잠열을 이용하므로 냉열을 충분히 저장할 수 있으므로 정수 열교환기(55)와 빙축수 사이에 열교환이 이루어질 때 빙축수의 온도가 쉽게 상승하지 않으며, 이로 인해 다량의 정수를 낮은 온도의 냉수로 변화시키는 것이 가능하게 된다. 특히, 전술한 바와 같이 빙축열조(50) 내부에 교반장치(70)를 구비함으로써 열교환이 필요한 시점, 예를 들어 냉수의 공급이 있는 경우 교반장치(70)를 구동하여 빙축열조(50) 내부의 열교환이 충분히 이루어지도록 함으로써 일정 온도 이하의 냉수를 다량 제공할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 일 측면에 의한 기능수 정수기(1)는 사용자의 취출 선택에 따라 정수 취출라인(158), 냉수취출라인(157) 및 탄산수취출라인(35)을 통해 정수, 냉수 및 탄산수가 선택적으로 취출된다.
이때, 상기 탄산수는 냉수유입라인(155), 가스 이동라인(25)의 개폐밸브(46, 42)가 개방되어 혼합탱크(40) 내부에 냉수와 탄산가스가 유입됨으로써 생성된다.
한편, 탄산수의 추출이 일정량 이상 이루어진 경우에는 탄산수의 재생성 과정이 필요하게 된다. 이때, 상기 혼합탱크(40) 내부에는 외부에서 제공되는 냉수가 직접 유입되기 어려울 정도로 미용해 탄산가스의 잔압이 남아 있게 된다.
이러한 미용해 탄산가스를 배출시키기 위하여 상기 혼합탱크(40)에는 벤트 라인(45)이 연결될 수 있으며, 상기 벤트 라인(45)의 흡입단에는 벤트 밸브(48)가 결합될 수 있다.
제어부(미도시)에서는 탄산수의 재생성이 필요한 경우 벤트 라인(45)을 통해 상기 혼합탱크(40)의 미용해된 탄산가스를 외부로 배출시켜 상기 혼합탱크(40)의 내부 압력을 현저히 낮춘다. 이때, 상기 혼합탱크(40)의 내부 압력은 대기압과 유사한 수준으로 낮아지므로, 상기 정수유입라인(154)을 통해 냉정수가 혼합탱크(40)에 원활하게 유입될 수 있다. 또한, 상기 탄산가스 실린더(20)의 가스 압력이 혼합탱크(40)에 비해 현저히 높으므로, 별도의 구동원 없이도 단순한 밸브(42) 개폐를 통하여 탄산가스 실린더(20)의 탄산가스가 혼합탱크(40)에 원활하게 공급될 수 있다.
한편, 도 1에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 일 측면에 의한 기능수 정수기(10)는 정수이동라인(15)에서 온수라인(미도시)을 분지하고, 상기 온수라인(미도시)에 순간가열기(미도시) 등을 설치하면, 온수를 취출하는 구성을 가질 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 탄산수 정수기의 증발기에 성장되는 얼음과 그 얼음의 성장을 측정하는 얼음센서의 개략 평면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 탄산수 정수기(1)는 빙축열조(50) 내의 빙축수의 온도를 제어하기 위해 빙축수를 냉각시키는 증발기(52)에 성장하는 얼음의 크기를 얼음센서(60)로 측정한다.
상기 혼합탱크(40)로 유입되는 냉수의 온도는 4℃ 정도를 유지하는 것이 바람직하며, 이를 위해 상기 증발기(52) 내의 냉매의 온도는 영하를 유지하도록 한다.
따라서, 증발기(52) 주위의 빙축수는 결빙되며 증발기(52) 내의 온도가 하강함에 따라 얼음도 성장한다.
이때, 증발기(52)에 성장하는 얼음의 크기를 얼음센서(60)로 측정하여 혼합탱크(40)로 유입되는 냉수의 온도를 일정하게 유지할 수 있게 된다. 상기 얼음센서(60)는 미리 설정된 최소 결빙구간과 최대결빙구간을 측정할 수 있도록 구성된다. 즉, 상기 얼음센서(60)는 성장된 얼음의 최대 크기의 길이로 최대결빙구간을 측정하는 최대결빙구간 측정센서(64)와, 성장된 얼음의 최소 크기의 길이로 최소결 빙구간을 측정하는 최소결빙구간 측정센서(62)로 이루어질 수 있다.
즉, 얼음이 성장하여 최대결빙구간 측정센서(64)와 동일한 크기로 된 경우 최대결빙구간 측정센서(64)의 감지에 따라 제어부(미도시)는 압축기(56)의 동작을 오프시켜 냉각 사이클을 멈추게 한다. 또한, 얼음이 녹아 얼음이 최소결빙구간 측정센서(64)와 동일한 크기로 된 경우 최소결빙구간 측정센서(62)의 감지에 따라 제어부는 압축기(56)의 동작을 온하여 냉각 사이클을 작동시켜 증발기(52) 내의 냉매의 온도를 내리도록 제어한다.
이와 같이, 빙축열조 내부의 얼음두께를 감지하는 얼음 센서(60)를 구비함으로써 빙축열조(50) 내부의 온도제어를 용이하고 안정적으로 수행할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 탄산수 정수기의 제어방법에 관해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 탄산수 정수기의 제어방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 4를 참조하면, 탄산수 제조가 시작되면, 상기 벤트 라인(45)의 벤트 밸브(48)가 개방된다. 이때, 상기 혼합탱크(40) 내부의 비용해 탄산가스는 상기 벤트 라인(45)을 통해 외부로 배출된다(S11).
이때, 상기 혼합탱크(40)의 내부에는 비용해된 탄산가스를 배출시키기 이전보다 현저히 낮은 압력이 형성된다.
제어부에서는 벤트 밸브(48)의 개방이 기 설정된 배출 시간에 도달되었다고 판단되면(S12), 상기 벤트 밸브(48)를 폐쇄하여 상기 혼합탱크(40) 내부를 밀폐시 킨다(S13).
또한, 제어부에서는 급수이동라인(15)의 3방 밸브(152)를 제어하여 상기 급수이동라인(15)의 정수가 정수유입라인(154)으로 유입되도록 한다(S14). 상기 정수유입라인(154)의 정수는 빙축열조(50)의 정수 열교환기(55)를 통과하면서 냉각된다. 그리고, 상기 정수유입라인(154)의 냉수는 3방 밸브(153)의 제어에 의해 상기 냉수유입라인(155)에 공급된 후 혼합탱크(40)의 내부로 공급된다. 이때, 상기 냉수유입라인(155)의 개폐 밸브(46)는 개방된다.
이때, 상기 혼합탱크(40)의 내부는 비용해된 탄산가스가 배출되어 압력이 낮아진 상태이므로, 상기 혼합탱크(40)에 냉수 공급이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
상기 냉수유입라인(155)의 개폐 밸브(46)가 기 설정된 급수 시간에 도달되었다고 판단되면(S15), 상기 냉수유입라인(155)의 개폐 밸브(46)를 폐쇄시키고 급수이동라인(15)에 정수 공급을 중단시킨다(S16). 이와는 달리 혼합탱크(40) 내부에 설치된 플로터나 수위감지센서에서 감지된 수위에 의해 개폐밸브(46)의 개폐를 제어하는 것도 가능하다.
상기 혼합탱크(40)에 냉수공급이 완료된 후, 상기 가스 이동라인(25)에 탄산가스가 공급된다(S17). 그리고, 상기 가스 이동라인(25)의 개폐 밸브(42)는 개방된다. 이처럼 혼합탱크(40)에 냉수공급이 완료된 후, 즉 개폐밸브(46)가 폐쇄된 후 탄산가스가 공급되므로, 상기 혼합탱크(40)에 공급된 탄산가스가 냉수유입라인(155)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 혼합탱크(40) 내부의 압력은 상기 탄산가스 실린더(20)에 비해 현저히 낮은 상태이므로, 상기 탄산가스 실린더(20)와 혼합탱크(40)의 내부 압력 차이에 의해 상기 혼합탱크(40)에는 탄산가스가 유입된다. 따라서, 별도의 구동원 없이 개폐밸브(42)의 개방만으로 혼합탱크(40)에 탄산가스가 공급되도록 할 수 있게 된다.
상기 가스 이동라인(25)의 개폐 밸브(42)가 기 설정된 탄산가스 공급 시간에 도달되었다고 판단되면(S18), 상기 가스 이동라인(25)의 개폐 밸브(42)를 폐쇄시킨다. 따라서, 상기 혼합탱크(40)의 내부에는 탄산가스의 공급이 중단된다(S19).
상기 혼합탱크(40) 내부에서는 탄산가스가 냉수에 용해되어 탄산수가 제조된다. 이때, 상기 혼합탱크(40) 내부에 잔존하는 비용해 탄산가스가 먼저 배출되어 혼합탱크 내부에 저압이 형성된 상태에서 상기 혼합탱크(40)에 냉수와 탄산가스가 공급되므로, 충분한 양의 냉수와 탄산가스가 유입될 수 있다. 따라서, 탄산수의 탄산가스 용존율(용해율)을 증가시켜 충분한 성능의 기능수를 생성할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 기능수 정수기(1)는 혼합탱크 내부에 기능성 가스의 유입이 용이하므로 기능성 가스 주입을 위하여 고압펌프 등 별도의 구동원이 필요하지 않으며 고압의 기능성 가스를 저장하고 있는 가스 저장부(가스 실린더)만으로도 혼합탱크(40) 내부에 충분한 양의 기능성 가스를 공급할 수 있게 된다. 또한, 고압펌프 등 별도의 구동원이 필요하지 않게 되어 혼합탱크(40), 가스 이동라인(25), 냉수 및 정수유입라인(155,154) 등을 상대적으로 저압으로 설계할 수 있어 안정성과 경제성이 향상된다.
다음으로, 본 발명에 따른 정수기의 제2실시예에 관해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 정수기의 제2실시예를 도시한 개략 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 제2실시예는 탄산수 대신에 산소수의 생성이 가능한 정수기(1)에 관한 것이다. 상기 정수기(1)의 가스 저장부로는 고압의 산소가스가 저장된 산소가스 실린더(21)가 사용될 수 있다. 따라서, 상기 혼합탱크(40)에는 산소가스와 정수(냉수)가 공급됨에 의해 산소와 정수가 혼합된 산소수가 생성된다.
상기 정수기(1)는 탄산가스 실린더 대신에 산소가스 실린더(21)가 사용된다는 점을 제외하고는 제1실시예와 동일한 구성으로 이루어지고, 정수와 산소를 혼합하는 제어방법 역시 동일하다. 그러므로, 제1실시예와 동일한 부분에 관해서는 설명을 생략하고 동일한 구성에 관해서는 동일한 도번을 부여하였다.
다음으로, 본 발명에 따른 정수기의 제3실시예에 관해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 정수기의 제3실시예를 도시한 개략 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 제3실시예는 탄산수와 산소수를 선택적으로 제조할 수 있는 정수기(1)에 관한 것이다. 상기 정수기(1)의 가스 저장부로(22a, 22b)는 탄산가스 실린더(22a)와 산소가스 실린더(22b)를 포함한다. 이때, 상기 탄산가스 실린더(22a)와 산소가스 실린더(22b)의 토출단에는 유로를 개폐시킬 수 있도록 개폐밸브(23a, 23b)가 각각 설치될 수 있다.
따라서, 상기 정수기(1)는 사용자의 취출 선택에 따라 탄산가스 및 산소가스 중 어느 하나와 정수(냉수)가 혼합탱크(40)에 공급됨에 의해 탄산가스 또는 산소가스가 정수에 용해된 탄산수 또는 산소수가 생성된다.
상기 정수기(1)는 탄소가스 실린더(22a)와 산소가스 실린더(22b)의 구성을 제외하고는 제1실시예와 동일한 구성으로 이루어지고, 정수와 산소를 혼합하는 제어방법도 거의 동일하다. 다만, 사용자의 선택에 따라 탄산수 또는 산소수가 선택적으로 취출되는 점에 차이가 있다. 이러한 제3실시예에 있어서 제1실시예와 동일한 부분에 관해서는 설명을 생략하고 동일한 구성에 관해서는 동일한 도번을 부여하였다.
다음으로, 본 발명에 따른 정수기의 제4실시예에 관해 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명에 따른 정수기의 제4실시예를 도시한 개략 구성도이고, 도 8은 정수기를 구성하는 플로터를 도시한 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 제4실시예는 급수이동라인(15)에서 분지된 후 빙축열조(50)에 연결되는 빙축수 공급라인(154a)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 빙축수 공급라인(154a)은 급수이동라인(15) 중 정수유입라인(154)에서 분지되어 빙축열조(50)에 연결될 수 있다.
이러한 빙축수 공급라인(154a)은 급수이동라인(15)에 공급되는 정수 중 일부를 빙축열조(50)에 공급하므로, 배관의 구조를 단순하게 할 수 있다. 또한, 상기 빙축열조(50)에 정수를 공급하기 위해 별도의 빙축수 공급원을 설치하지 않아도 되는 장점이 있다.
또한, 상기 빙축열조(50)에는 빙축열조(50) 내부의 수위를 조절할 수 있도록 플로터(160)가 설치될 수 있다. 이때, 상기 플로터(160)는 빙축수 공급라인(154a)의 토출단에 승강 가능하게 끼워져 유로를 개폐시키는 유로개폐부(161)와, 상기 유로개폐부(161)에 연결되고 부력에 의해 유로개폐부(161)를 승강시키는 부력작용부(163)를 포함할 수 있다.
상기 유로개폐부(161)에는 상기 유로개폐부(161)가 상승되었을 때에 상기 빙축수 공급라인(154a)의 토출단을 씰링할 수 있도록 씰링부재(165)가 설치될 수 있다. 이때, 상기 유로개폐부는 상승되었을 때에 상기 빙축수 공급라인(154a)의 토출단이 삽입되는 구조를 갖는다. 또한, 상기 유로개폐부(161)에는 하강되었을 때에 빙축수 공급라인(154a)의 빙축수가 빙축열조(50)에 유입될 수 있도록 홀(167)이 형성될 수 있다.
상기한 플로터(160)는 빙축수 공급라인(154a)을 개폐시키는 한 도 8에 도시된 구조에 한정하지 않고 다양한 구조가 적용될 수 있다.
상기 플로터(160)는, 정수의 수위가 상승되면 부력에 의해 상승됨에 따라 상기 빙축수 공급라인(154a)을 막고, 수위가 하강되면 상기 빙축수 공급라인(154a)을 개방시킨다. 따라서, 상기 빙축수 공급라인(154a)을 개폐시키는 개폐장치를 별도로 설치하지 않아도 상기 빙축열조(50)의 내부에는 자동적으로 수위가 유지될 수 있다.
상기 제4실시예는 빙축수 공급라인(154a)과 플로터(160)의 구성를 제외하고는 제1실시예의 구성과 실질적으로 동일하다. 그러므로, 상기 제4실시예에 있어서 제1실시예와 동일한 부분에 관해서는 설명을 생략하고 동일한 구성에 관해서는 동일한 도번을 부여하였다. 또한, 상기 제4실시예의 가스 저장부로는 탄산수 실린더와 산소수 실린더 중 어느 하나가 적용되거나 2개의 실린더가 동시에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 정수기의 제1실시예를 도시한 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 빙축열조를 도시한 개략 사시도이다.
도 3은 도 1의 정수기의 증발기에서 성장되는 얼음과 그 얼음의 성장을 측정하는 얼음센서의 개략 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 정수기의 제어방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명에 따른 정수기의 제2실시예를 도시한 개략 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 정수기의 제3실시예를 도시한 개략 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 정수기의 제4실시예를 도시한 개략 구성도이다.
도 8은 도 7의 정수기를 구성하는 플로터를 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 필터 시스템 20: 가스 실린더
40: 혼합탱크 45: 벤트 라인
48: 벤트 밸브 50: 빙축열조
60: 얼음센서 70: 교반장치

Claims (18)

  1. 정수가 이동될 수 있도록 하는 급수이동라인;
    가스가 저장되는 가스 저장부;
    상기 가스 저장부에서 가스가 이동될 수 있도록 하는 가스이동라인;
    상기 급수이동라인에서 제공되는 정수를 빙축수와 열교환시켜 냉수로 배출하는 빙축열조; 및
    상기 빙축열조에서 냉각된 냉수와 상기 가스이동라인을 통해 들어오는 가스를 혼합하여 기능수를 생성하는 혼합탱크;를 포함하며,
    상기 빙축열조의 내측 상부에는 상기 빙축열조 내부에 수용된 빙축수를 냉각시키는 증발기가 구비되고,
    상기 빙축열조의 내측 하부에는 상기 급수이동라인에서 공급된 정수의 이동로가 되는 정수 열교환기가 구비되며,
    상기 빙축열조 내부에 수용된 빙축수가 상기 정수 열교환기에 접촉됨에 따라 상기 정수 열교환기의 정수를 냉각하도록 하는 것을 특징으로 하는 정수기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합탱크는 상기 빙축열조 내부에 수용된 빙축수에 침지된 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 정수기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 빙축열조는 내부에 수용된 빙축수를 교반하는 교반장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 정수기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 혼합탱크 내부에 냉수가 공급되거나 냉수의 추출이 이루어지는 경우 상기 교반장치를 구동하는 제어부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
  6. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 급수이동라인은 분지되어, 급수되는 정수가 상기 정수 열교환기로 이동되도록 하거나 외부의 취수부로 토출되도록 하는 것을 특징으로 하는 정수기.
  7. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 빙축열조에는 상기 빙축열조 내부에 형성되는 얼음의 최대 결빙구간과 최소 결빙구간을 감지하는 얼음센서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 정수기.
  8. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정수 열교환기를 통과한 냉수의 이동로인 냉수이동라인은 분지되어, 냉수가 상기 혼합탱크로 이동되도록 하거나 외부의 취수부로 토출되도록 하는 것을 특징으로 하는 정수기.
  9. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 급수이동라인에는 급수량을 측정하는 유량센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 정수기.
  10. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 혼합탱크에 연결되어 상기 혼합탱크 내부의 가스를 토출시키는 벤트라인; 및
    상기 벤트라인을 개폐시키는 벤트밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
  11. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 혼합탱크로 유입되는 냉수와 가스는 개폐밸브에 의해 유입량이 제어되는 것을 특징으로 하는 정수기.
  12. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스 저장부는 탄산가스 실린더와 산소가스 실린더 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
  13. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 급수이동라인에서 분지된 후 상기 빙축열조에 연결되어 상기 빙축열조에 정수를 공급하는 빙축수 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
  14. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 빙축열조에는 상기 빙축열조에 유입되는 물의 양을 제어할 수 있도록 플로터가 구비되는 것을 특징으로 하는 정수기.
  15. 벤트 라인을 통해 혼합탱크 내부의 비용해된 기능성 가스를 배출시키는 단계;
    상기 혼합탱크에 급수이동라인을 통해 정수를 공급하는 단계; 및
    상기 혼합탱크에 가스 이동라인을 통해 기능성 가스를 공급하여 정수에 가스가 용해되도록 함으로써 기능수를 생성하는 단계;를 포함하는 정수기의 제어방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 혼합탱크에 정수가 공급되는 단계가 완료된 후 상기 혼합탱크에 기능성 가스가 공급되는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 정수기의 제어방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 혼합탱크에 정수를 공급하는 단계에서는, 빙축열조 내부에 구비된 정수 열교환기 내부를 흐르면서 냉각된 정수가 공급되는 것을 특징으로 하는 정수기의 제어방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 혼합탱크에 냉각된 정수를 공급하는 단계가 수행되거나 취수부를 통한 냉각된 정수의 추출이 이루어지는 경우, 상기 빙축열조 내부에 빙축수를 교반하기 위해 설치된 교반장치가 구동되는 것을 특징으로 하는 정수기의 제어방법.
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