KR101343462B1 - 제빙 및 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

제빙 및 냉각 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 제빙 및 냉각 시스템은, 정수가 저장되는 정수 저장탱크; 상기 정수 저장탱크로부터 공급된 상기 정수가 저장되도록 수용 공간이 마련되며 내부에는 상기 저장된 정수를 일정 온도 이하로 냉각하도록 제1 증발기가 구비되는 정수 냉각탱크; 상기 제1 증발기에 의해 냉각된 상기 정수 냉각탱크 내의 냉각수를 공급받아 제빙하도록 제2 증발기가 구비되는 제빙부; 상기 정수 저장탱크로부터 공급된 정수를 상기 정수 냉각탱크로 공급함과 더불어 상기 정수 냉각탱크에서 냉각된 냉각수를 상기 제빙부로 공급하는 워터 펌프; 및 상기 제1 증발기 및 상기 제2 증발기로 각각 냉매를 공급하는 공용화 장치로서 마련된 하나의 냉매 순환 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 실시예에 의하면, 정수 냉각탱크에서 일정의 온도로 냉각된 냉각수를 이용하여 제빙하므로 제빙부에서의 제빙 시간을 단축하고 제빙 효율을 증대할 수 있으며, 정수 냉각탱크에서 설정된 온도 범위 이내의 온도로 냉각된 육각수를 이용하여 제빙하므로 인체에 유익한 육각수 얼음을 제공할 수 있으며, 제빙부에서 제빙되고 남은 냉각수를 다시 정수 냉각탱크로 재유입 가능하므로, 정수 냉각탱크에서의 냉각 시간 및 냉각 효율을 상승할 수 있다.

Description

제빙 및 냉각 시스템{ICE-MAKING AND COOLING SYSTEM}

본 발명은, 제빙 및 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제빙 시간을 단축할 수 있으며 제빙용 물의 냉각을 신속하게 수행할 수 있는 제빙 및 냉각 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 정수 시스템은 정수 탱크, 정수 탱크로부터 공급된 물을 미리 정해진 온도로 냉각된 상태로 저장하는 냉수 탱크, 정수 탱크로부터 공급된 물을 가열된 상태로 저장하는 온수 탱크, 물을 냉각시키기 위한 냉각수단 및 물을 가열하기 위한 가열수단을 구비하며, 최근에는 제빙을 위한 제빙 구조가 마련되어 있다. 이러한 제빙 구조는, 제빙수가 수용되는 제빙 트레이 및 제빙용 증발기를 포함하고 있다.

그러나, 종래에는 정수 탱크에 저장되어 있던 대략 25도 내외의 상온수를 전달받아 제빙하므로 제빙 시간이 증가하고 제빙 효율이 저감하는 단점이 발생하였다. 따라서, 종래보다 신속한 제빙이 가능하도록 하는 시스템의 개발이 요구된다.

본 발명의 목적은, 제빙 시간을 단축할 수 있으며 제빙용 물의 냉각을 신속하게 수행할 수 있는 제빙 및 냉각 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 정수된 물을 인체에 유익한 육각수를 냉각한 후 제빙할 수 있는 제빙 및 냉각 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 정수된 물을 냉각하는 증발기와 제빙용 증발기의 구조를 개량하여 신속한 물의 냉각 및 제빙이 가능하도록 하는 제빙 및 냉각 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상기 목적은, 정수가 저장되는 정수 저장탱크; 상기 정수 저장탱크로부터 공급된 상기 정수가 저장되도록 수용 공간이 마련되며 내부에는 상기 저장된 정수를 일정 온도 이하로 냉각하도록 제1 증발기가 구비되는 정수 냉각탱크; 상기 제1 증발기에 의해 냉각된 상기 정수 냉각탱크 내의 냉각수를 공급받아 제빙하도록 제2 증발기가 구비되는 제빙부; 상기 정수 저장탱크로부터 공급된 정수를 상기 정수 냉각탱크로 공급함과 더불어 상기 정수 냉각탱크에서 냉각된 냉각수를 상기 제빙부로 공급하는 워터 펌프; 및 상기 제1 증발기 및 상기 제2 증발기로 각각 냉매를 공급하는 공용화 장치로서 마련된 하나의 냉매 순환 장치를 포함하는 제빙 및 냉각 시스템에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 하나의 냉매 순환 장치는, 압축기, 응축기를 포함하며, 상기 응축기와 상기 제2 증발기를 연결하는 제1 냉매배관; 상기 제2 증발기와 상기 제1 증발기를 연결하는 제2 냉매배관; 상기 제1 증발기와 상기 압축기를 연결하는 제3 냉매배관; 상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 제4 냉매배관; 및 상기 응축기를 통과한 냉매가 상기 제2 증발기를 미통과한 상태로 상기 제1 증발기 측으로 이동하도록 하는 바이패스 냉매배관을 포함할 수 있다.

상기 제1 냉매배관과 상기 바이패스 냉매배관의 일단과의 연결 부위에는 냉매의 유동을 분기 가능한 제1 분기부가 마련되며, 상기 제2 냉매배관과 상기 바이패스 냉매배관의 타단과의 연결 부위에는 냉매의 유동을 분기 가능한 제2 분기부가 마련되되, 상기 바이패스 냉매배관 및 상기 제2 냉매배관에는 각각, 필요시 냉매의 역류를 방지하기 위한 제1 및 제2 역류방지 밸브가 마련될 수 있다.

상기 제빙부는, 상기 정수 냉각탱크에서 냉각된 냉각수가 공급된 후 저장되도록 수용 공간을 가지며 구동수단의 구동에 의해 회전 가능한 제빙 박스를 포함하며, 상기 제2 증발기는 상기 제빙 박스에 수용된 상기 냉각수에 일부가 잠기도록 배치되며, 상기 제빙 박스에서 제빙이 완료되고 남은 냉각수는 상기 정수 냉각탱크로 피드백되며, 상기 정수 냉각탱크는 상기 제빙 박스의 하측에 배치되며, 그 상부에는 상기 제빙 박스에 남은 냉각수가 유입 가능하도록 적어도 하나의 냉각수 재유입홀이 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2 증발기는 각각, 일측으로부터 유입된 냉매가 유동하도록 유로를 형성하며 타측이 폐쇄된 제1 배관; 상기 제1 배관과 연통하도록 상기 제1 배관에 이격되게 배치되되, 일측으로 냉매가 배출되며 타측이 폐쇄된 제2 배관; 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관의 유로와 연통하도록 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관의 하부에 구비되는 복수의 제1 및 제2 돌출 냉각관; 및 상기 제1 배관과 제2 배관을 병렬로 연결하는 복수의 연결배관을 포함하고, 상기 연결배관은, 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관에 각각 구비된 서로 마주보는 한 쌍의 제1 및 제2 돌출 냉각관을 연결하도록 형성될 수 있다.

상기 제빙부와 상기 워터 펌프를 연결하는 배관에는 유로를 선택적으로 개방하도록 냉각수 공급용 솔레노이드 밸브가 더 마련되고, 상기 정수 냉각탱크에 수용된 냉각수의 온도를 측정하는 냉각수 온도 센서가 더 마련되며, 제어부는 상기 냉각수 온도 센서의 온도 감지값을 기초로 하여 상기 냉각수 공급용 솔레노이드 밸브의 개방을 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 정수 냉각탱크에 수용된 냉각수의 온도가 설정된 온도 빔위 이내인 것으로 감지되면 상기 냉각수 공급용 솔레노이드 밸브를 개방할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따른 제빙 및 냉각 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 정수 냉각탱크에서 일정의 온도로 냉각된 냉각수를 이용하여 제빙하므로 제빙부에서의 제빙 시간을 단축하고 제빙 효율을 증대할 수 있다.

둘째, 정수 냉각탱크에서 대략 설정된 온도 범위 이내로 냉각된 육각수를 이용하여 제빙하므로 인체에 유익한 육각수 얼음을 제공할 수 있다.

셋째, 제빙부에서 제빙되고 남은 냉각수를 다시 정수 냉각탱크로 재유입 가능하므로, 정수 냉각탱크에서의 냉각 시간 및 냉각 효율을 상승할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제빙 및 냉각 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1에서 일 예로 제빙을 하고자 하는 경우와 제빙을 하지 않는 경우의 냉매 흐름을 각각 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제빙 및 냉각 시스템에서 제빙부와 정수 냉각탱크와의 상관 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제빙 및 냉각 시스템의 증발기를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제빙 및 냉각 시스템의 증발기의 제1 배관 측을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제빙 및 냉각 시스템의 증발기의 제2 배관 측을 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제빙 및 냉각 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2 및 도 3은 도 1에서 일 예로 제빙을 하고자 하는 경우와 제빙을 하지 않는 경우의 냉매 흐름을 각각 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제빙 및 냉각 시스템에서 제빙부와 정수 냉각탱크와의 상관 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 제빙 및 냉각 시스템(이하, '시스템'이라 한다)은, 일 예로 인체에 유익한 육각수를 이용하여 제빙할 수 있으며, 일반 정수된 물을 육각수로 보다 신속하게 냉각할 수 있을 뿐만 아니라 육각수를 이용하여 신속하게 제빙하도록 마련된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 이러한 시스템은, 정수가 저장되는 정수 저장탱크(100), 정수 저장탱크(100)로부터 공급된 정수가 저장되도록 수용 공간이 마련되며 내부에는 저장된 정수를 일정 온도 이하로 냉각하도록 제1 증발기(210)가 구비되는 정수 냉각탱크(200), 제1 증발기(210)에 의해 냉각된 정수 냉각탱크(200) 내의 냉각수를 공급받아 제빙하도록 제2 증발기(310)가 구비되는 제빙부(300), 및 정수 저장탱크(100)로부터 공급된 원수를 정수 냉각탱크(200)로 공급함과 더불어 정수 냉각탱크(200)에서 냉각된 정수를 제빙부(300)로 공급하는 워터 펌프(400)를 포함한다.

또한, 본 실시예에 따른 시스템은, 제1 증발기(210) 및 제2 증발기(310)로 모두 냉매를 공급 가능하는 것이 가능하도록, 즉 제1 증발기(210) 및 제2 증발기(310)에 공용화하여 연결되도록 하나의 냉매 순환 장치(500)를 포함한다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 정수 저장탱크(100)는 일정의 수용공간을 가지며 배관을 통해 공급된 정수가 저장된다. 여기서, 배관에는 원수를 정수하기 위해 정수 필터(110)가 설치된다. 덧붙여, 정수 저장탱크(100)에는 저장된 정수의 수위를 측정하기 위한 플로트 센서(120)가 마련되고, 배관에는 정수 공급밸브(130)가 구비된다. 또한, 제어부(미도시)는 플로트 센서(120)의 수위 감지값을 전달받아 이를 기초로 하여 정수 공급밸브(130)를 ON/OFF하게 된다. 이하에서는, 정수 필터(110)를 거쳐 정수된 물을 정수라 하며, 후술하는 정수 냉각탱크(200)에서 제1 증발기(210)에 의해 냉각된 물을 냉각수라 하되 특히 3 ~5 도의 온도로 냉각된 물을 육각수라 한다.

본 실시예에서, 정수 저장탱크(100)의 일측에는 온수 탱크(600)가 마련된다. 여기서 온수 탱크(600)는 배관을 통해 정수 저장탱크(100)와 연결되며, 이러한 배관에는 수위를 확인하기 위한 액주계(미도시)가 더 마련될 수 있다. 또한, 온수 탱크(600) 내에는 온수 탱크(600) 내에 저장된 원수를 가열하기 위한 히터(610)가 마련되고, 온수 탱크(600) 내에 수용된 가열된 원수의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(620)가 구비된다. 이에 따라, 제어부(미도시)는 온도 센서(620)의 감지값을 전달받아 히터(610)의 발열량을 제어하게 된다.

다음, 정수 냉각탱크(200)는 정수 저장탱크(100)로부터 공급된 정수가 저장되도록 수용 공간을 갖는다. 구체적으로, 정수 저장탱크(100)와 정수 냉각탱크(200) 사이에는 정수의 공급 및 후술하는 냉각수의 공급을 위해 워터 펌프(400)가 설치된다. 보다 상세하게, 정수 저장탱크(100)와 워터 펌프(400)를 연결하는 제1 정수 공급배관(410)이 마련되고, 워터 펌프(400)와 정수 냉각탱크(200)를 연결하는 제2 정수 공급배관(420)이 마련되고, 정수 냉각탱크(200)와 워터 펌프(400)를 연결하는 제1 냉각수 공급배관(430)이 마련되고, 워터 펌프(400)와 제빙부(300)를 연결하는 제2 냉각수 공급배관(440)이 마련된다. 여기서, 전술한 바와 같이 정수 냉각탱크(200)에서 일정 이하의 온도로 냉각된 상태의 정수를 냉각수라 명칭하기로 한다. 한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 정수 냉각탱크(200)에는 내부에 수용된 냉각수를 외부로 배출하여 사용자가 음용 등을 위한 목적으로 사용 가능하도록 별도의 드레인 배관이 연결된다. 또한, 제빙부(300)와 워터 펌프(400)를 연결하는 제2 냉각수 공급배관(440)에는 유로를 선택적으로 개방하도록 냉각수 공급용 솔레노이드 밸브(441)가 마련된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서, 정수 냉각탱크(200)에는 수용된 정수(냉각수)의 수위를 감지하기 위한 레벨러(220)가 설치되며, 제1 정수 공급배관(410)에는 정수 저장탱크(100)로부터 정수 냉각탱크(200)로의 정수 공급을 허용 또는 제한하는 정수 공급용 솔레노이드 밸브(411)가 장착된다. 또한, 본 실시예에서는 정수 냉각탱크(200)에 저장된 정수(냉각수)의 온도를 측정하기 위한 냉각수 온도 센서(230)가 마련된다. 따라서, 제어부(미도시)는 레벨러(220)의 수위 감지 신호를 전달받아 정수 공급용 솔레노이드 밸브(411)를 ON/OFF하게 된다.

구체적으로, 정수 냉각탱크(200)로의 정수 공급이 필요한 경우 정수 공급용 솔레노이드 밸브(411)는 개방된 상태를 가지며, 정수 냉각탱크(200)에서 냉각된 냉각수를 이용하여 제빙부(300)에서 제빙하고자 할 경우 정수 공급용 솔레노이드 밸브(411)는 폐쇄된 상태를 갖는 것이 바람직하다. 아래에서 설명하겠지만, 본 실시예는 냉각수 중 특정 냉각 조건에서 생성 가능한 육각수를 이용하여 제빙할 수 있는 구조를 갖는바, 제빙을 위해 제빙부(300)로 육각수가 공급되는 동안에도 정수 저장탱크(100)로부터 정수 냉각탱크(200)로 정수가 지속적으로 공급된다면 의도한 바와 같이 육각수를 이용하여 제빙하는 것이 어렵기 때문이다.

여기서, 전술한 바와 같이, 정수 냉각탱크(200)에서 냉각된 상태의 물을 냉각수라 하되, 후술하는 바와 같이 특정 냉각 조건에서 냉각된 물을 특히 육각수라 한다.

본 실시예는, 정수 냉각탱크(200)에서 대략 3~5도의 온도로 냉각되어 형성된 냉각수(육각의 물 분자 구조를 가진 육각수)를 이용하여 제빙하므로, 제어부(미도시)는 냉각수 온도 센서(230)의 측정값을 전달받아 적절한 기설정 범위 내에 있는 것으로 판단하고 제빙을 위한 외부 명령(사용자 조작에 의한 명령)이 입력된 경우, 제2 냉각수 공급배관(440)의 유로상에 설치된 냉각수 공급용 솔레노이드 밸브(441)를 개방하게 된다. 즉, 냉각수 공급용 솔레노이드 밸브(441)는 항시 개방되는 것이 아니라, 전술한 조건이 만족하는 경우에만 개방된다. 따라서, 본 실시예는 육각수를 이용하여 충분히 제빙하는 것이 가능한 시스템으로서 기능한다.

본 실시예에서, 워터 펌프(400)는, 정수 저장탱크(100)에 저장된 정수를 정수 냉각탱크(200)로 전달하는 공급 압력을 제공하고, 정수 냉각탱크(200)에 저장된 냉각수를 제빙부(300)로 전달하기 위한 공급 압력을 제공하는 것으로서, 내부에는 제1 정수 공급배관(410)과 제2 정수 공급배관(420)을 서로 연결하는 유로가 마련되고, 또한 제1 냉각수 공급배관(430)과 제2 냉각수 공급배관(440)을 서로 연결하는 유로가 마련된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서, 제1 증발기(210) 및 제2 증발기(310)로 모두 냉매를 공급하기 위한 하나의 냉매 순환 장치(500)는, 냉매를 고온/고압의 기체 상태로 압축하는 압축기(510), 압축기(510)를 통과한 냉매를 응축하는 응축기(520)를 포함한다. 또한, 냉매 순환 장치(500)는, 응축기(520)와 제2 증발기(310)를 연결하는 제1 냉매배관(530), 제2 증발기(310)와 제1 증발기(210)를 연결하는 제2 냉매배관(540), 제1 증발기(210)와 압축기(510)를 연결하는 제3 냉매배관(550), 및 압축기(510)와 응축기(520)를 연결하는 제4 냉매배관(560)을 포함한다.

여기서, 제1 냉매배관(530)에는 응축기(520)를 통과한 냉매에 포함된 불순물 및 수분을 제거하여 냉각 효율의 저감을 방지하도록 필터 드라이어(531)가 설치되고, 또한 응축기(520)를 통과한 냉매가 제2 증발기(310)로 유입되기 전에 상변화하도록 제1 팽창밸브(532)가 설치된다. 여기서, 제1 팽창밸브(532)는 냉매의 유동 방향상 필터 드라이어(531)의 후방에 마련된다. 본 실시예에서, 냉매의 흐름 진행 방향상 압축기(510)의 후방에는 압축기(510)로부터 배출된 냉매의 토출압력을 측정하기 위한 압력센서(511)가 더 마련되며, 제어부(미도시)는 이러한 압력센서(511)의 측정값을 전달받아 설정 기준치와 비교한 후 적절하게 압축기(510) 내부의 모터 회전수를 조절하게 된다.

한편, 본 실시예에서는, 전술한 구조에 의해, 압축기(510) 및 응축기(520)를 통과한 냉매는 필터 드라이어(531) 및 제1 팽창밸브(532)를 거친 후 제2 증발기(310) 측으로 이동 가능하며, 이후 순차적으로 제1 증발기(210)로 이동한 후 다시 압축기(510)로 유입되어 순환된다. 이 경우, 정수 냉각탱크(200)에서 냉각된 냉각수, 일 예로 대략 3 ~5 도의 온도로 냉각된 육각수는 제2 증발기(310)에 형성된 냉기에 의해 제빙될 수 있다. 즉, 본 실시예는, 압축기(510), 응축기(520) 및 제1 팽창밸브(532)에서의 냉매 상변화 조건을 조절하여 정수 저장탱크(100)에서 정수 냉각탱크(200)로 공급된 초기 정수(상온수)를 설정된 온도(3 ~ 5도) 범위 이내, 보다 바람직하게는 4도의 육각수로 냉각한 후 이를 이용하여 제빙할 수 있게 된다.

한편, 제2 증발기(310)를 이용한 제빙을 필요로 하지 않는 경우, 일 예로, 겨울철에 단지 육각수를 음용하기 위한 용도로 사용하고자 할 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 응축기(520)를 통과한 냉매가 제2 증발기(310)를 미통과한 상태로 제1 증발기(210) 측으로 이동하도록 하는 바이패스 냉매배관(570)이 더 마련된다.

본 실시예에서, 제1 냉매배관(530)과 바이패스 냉매배관(570)의 일단과의 연결 부위에는 냉매의 유동을 분기 가능한 제1 분기부(581)가 마련되며, 제2 냉매배관(540)과 바이패스 냉매배관(570)의 타단과의 연결 부위에는 냉매의 유동을 분기 가능한 제2 분기부(582)가 마련된다.

여기서, 제1 및 제2 분기부(581,582)는 하나의 냉매 유동 경로를 2개로 분리하거나, 2개의 냉매 유동 경로를 1개로 모으기 위해 마련된 것으로서, 일종의 밸브 기능을 수행하는 것으로 볼 수 있다.

한편, 본 실시예에서는, 바이패스 냉매배관(570) 및 제2 냉매배관(540)에 각각, 필요시 냉매의 역류를 방지하기 위한 제1 및 제2 역류방지 밸브(591,592)가 마련된다. 이러한 제1 및 제2 역류방지 밸브(591,592)는 제어부(미도시)를 통한 전기적인 신호에 의해 개방 및 폐쇄가 가능한 솔레노이드 밸브로 적용 가능하다. 또한, 바이패스 냉매배관(570)에는, 응축기(520)를 통과한 냉매가 제1 증발기(210)로 유입되기 전에 상변화하도록 제2 팽창밸브(571)가 설치된다.

이하, 제1 및 제2 역류방지 밸브(591,592)의 작동 상태를 간략하게 설명하고자 한다. 먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 여름철에 제2 증발기(310)를 이용하여 제빙하고자 할 경우, 제1 역류방지 밸브(591)는 폐쇄된 상태를 가지고 제2 역류방지 밸브(592)는 개방된 상태를 가지며, 이때 냉매는 응축기(520)를 거쳐 제1 냉매배관(530)을 따라 이동하여 제2 증발기(310) 측으로 유입된 후 제2 냉매배관(540)을 거쳐 제1 증발기(210)로 유입된다. 여기서, 제1 증발기(210)로 유입된 냉매는 다시 압축기(510)로 유입되어 폐쇄된 냉매 유동 사이클을 형성한다. 한편, 전술한 바와 같이 제1 역류방지 밸브(591)가 폐쇄됨으로써, 제2 증발기(310)를 지난 냉매가 제2 분기부(582)를 통해 바이패스 냉매배관(570)으로 유입된 후 결국에는 제1 분기부(581) 측으로 역류하는 것을 제한하게 된다. 이러한 냉매의 역류를 차단하지 않는다면 냉매의 원활한 사이클 유동을 제한하지 못하여 결국에는 냉각효율이 크게 저감되는 문제가 발생하게 된다.

다음, 도 3에 도시한 바와 같이, 겨울철에 제2 증발기(310)를 이용한 제빙 작업을 하지 않고 제1 증발기(210)를 이용하여 냉각수만 취득하고자 할 경우, 제1 역류방지 밸브(591)는 개방된 상태를 가지고 제2 역류방지 밸브(592)는 폐쇄된 상태를 가지며, 이때 냉매는 응축기(520)를 거쳐 제1 냉매배관(530)을 따라 이동하여 제1 분기부(581)를 통해 바이패스 냉매배관(570) 측으로 유입된 후 제2 분기부(582)를 통해 제2 냉매배관(540)으로 유입되고 이어서 제1 증발기(210)로 유입된다. 여기서, 마찬가지로 제1 증발기(210)로 유입된 냉매는 다시 압축기(510)로 유입되어 폐쇄된 냉매 유동 사이클을 형성한다. 한편, 전술한 바와 같이 제2 역류방지 밸브(592)가 폐쇄됨으로써, 바이패스 냉매배관(570)을 지난 냉매가 제2 분기부(582)를 통해 제2 증발기(310) 측으로 역류하는 것을 제한하게 된다. 한편, 응축기(520)를 거쳐 제1 분기부(581)를 통해 제2 증발기(310) 측으로 유입된 냉매는 제2 역류방지 밸브(592)가 폐쇄됨으로써 더 이상의 정방향 유동 진행이 불가하게 되며, 제2 증발기(310) 내부와 제2 역류방지 밸브(592) 전까지의 제2 냉매배관(540) 일부 구간에 수용된 상태를 갖는다. 마찬가지로, 이러한 냉매의 역류를 차단하지 않는다면 냉매의 원활한 사이클 유동을 제한하지 못하여 결국에는 냉각효율이 크게 저감되는 문제가 발생하게 된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제빙부(300)는 정수 냉각탱크(200) 내의 냉각수를 공급받아 제빙하는 부분으로서, 정수 냉각탱크(200) 내의 냉각수가 공급된 후 저장되도록 수용 공간을 가지며 모터 등과 같은 구동수단(321)의 구동에 의해 회전 가능한 제빙 박스(320)를 포함한다. 여기서, 제2 증발기(310)는 제빙 박스(320)에 수용된 냉각수에 일부가 잠기도록 배치되며, 제2 증발기(310) 및 그 주위에 형성되는 냉기에 의해 냉각수를 제빙할 수 있게 된다. 전술한 제2 증발기(310) 및 제1 증발기(210)의 자세한 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.

한편, 도면상에 별도로 도시하지는 않았지만, 제빙부(300)는, 제빙 박스(320)의 하측에 배치되며 제빙 박스(320)에서 제빙이 완료되고 남은 냉각수를 다시 정수 냉각탱크(200)로 피드백하기 위한 냉각수 수집 케이스(미도시)가 마련된다. 이러한 냉각수 수집 케이스(미도시)의 일측에는 제빙된 얼음을 수집하기 위한 별도의 공간이 더 마련될 수 있다. 또한, 냉각수 수집 케이스는 상측이 개구되고 하부면에 냉각수가 통과할 수 있도록 복수의 슬릿홀이 형성된 구조로 적용 가능하다.

여기서, 제빙 박스(320)와 제2 증발기(310)의 상호 배치 구조, 제빙 박스(320)의 회전 구조, 냉각수 수집 케이스(미도시)의 구조 등은 공지기술이므로 이하 상세한 설명은 생략한다. 다만, 본 발명은 제빙 박스(320)에서 제빙되고 남은 냉각수를 다시 정수 냉각탱크(200)로 재유입할 수만 있다면, 전술한 구성들의 상호 결합 및 배치 구조 등은 다양하게 변경하여 실시 가능하다.

본 실시예에서는, 제빙 박스(320)에서 제빙이 되고 남은 냉각수를 다시 정수 냉각탱크(200)로 재유입하기 위해, 도 4에 도시한 바와 같이, 정수 냉각탱크(200)는 제빙 박스(320)의 하측, 보다 상세하게는 냉각수 수집 케이스(미도시)의 하측에 배치된다. 본 발명은 제빙 박스(320)에서 제빙이 되고 남은 냉각수를 다시 정수 냉각탱크(200)로 재유입하기만 하면 되므로 관련 도면에서 냉각수 수집 케이스를 생략하였다.

전술한 바와 같이 냉각수의 재유입을 위해, 정수 냉각탱크(200)의 상부에는 제빙 박스(320)에 남은 냉각수가 유입 가능하도록 냉각수 재유입홀(241)이 형성된다. 구체적으로, 정수 냉각탱크(200)는 그 상부를 폐쇄하는 상부 커버(240)를 포함하며, 상부 커버(240)에 적어도 하나의 냉각수 재유입홀(241)이 형성된다. 한편, 제빙 박스(320)에 남은 냉각수가 보다 효율적으로 정수 냉각탱크(200)로 재유입되도록 하기 위해, 도 4에 도시한 바와 같이 상부 커버(240)는 냉각수 재유입홀(241)이 형성된 부분을 기준으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 도면에서는 냉각수 재유입홀(241)이 상부 커버(240)의 중앙 영역에 형성되므로, 상부 커버(240)가 그 가장자리부터 중앙 영역을 향해 하향 경사지게 마련되는 것이 도시된다. 만약, 냉각수 재유입홀(241)이 상부 커버(240)의 중앙 영역이 아닌 일측 부위에 형성된다면 이에 대응하도록 상부 커버(240)는 경사지게 형성된다.

이와 같은 구조를 통해, 제빙 박스(320)에 남은 냉각수는 냉각수 재유입홀(241)을 통해 다시 정수 냉각탱크(200)로 유입되므로, 정수 냉각탱크(200)에서의 정수 냉각시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 냉각 효율을 증대시킬 수 있다. 부연하자면, 냉각수 재유입홀(241)을 통해 제2 증발기(310) 및 주변에 형성되는 냉기(정수 냉각탱크 내의 원수 온도보다 낮은 온도를 가짐)가 정수 냉각탱크(200) 내로 유입 가능하므로 정수 냉각탱크(200) 내에서의 냉각 효율이 증대된다.

한편, 전술한 바와 달리, 본 실시예에서는, 냉각수 수집 케이스(미도시)와 정수 냉각탱크(200)는 냉각수 재유입 배관(미도시)으로 연결되며, 냉각수 재유입 배관(미도시)에는 펌프(미도시)가 구비될 수도 있다. 여기서, 냉각수 재유입 배관(미도시)에는 유로를 개방 또는 폐쇄하는 별도의 솔레노이드 밸브가 장착 가능하며, 펌프(미도시)의 흡입압에 의해 냉각수 수집 케이스(미도시)에 남아 있는 냉각수는 정수 냉각탱크(200)로 유입 가능하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제빙 및 냉각 시스템의 증발기를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5의 측단면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제빙 및 냉각 시스템의 증발기의 제1 배관 측을 나타내는 단면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제빙 및 냉각 시스템의 증발기의 제2 배관 측을 나타내는 단면도이다.

본 실시예에서, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 증발기(210,310)는 각각, 일측으로부터 유입된 냉매가 유동하도록 유로를 형성하며 타측이 폐쇄된 제1 배관(710), 제1 배관(710)과 연통하도록 제1 배관(710)에 이격되게 배치되되, 일측으로 냉매가 배출되며 타측이 폐쇄된 제2 배관(720), 제1 배관(710) 및 제2 배관(720)의 유로와 연통하도록 제1 배관(710) 및 제2 배관(720)의 하부에 구비되는 복수의 제1 및 제2 돌출 냉각관(730,740), 및 제1 배관(710)과 제2 배관(720)을 병렬로 연결하는 복수의 연결배관(750)을 포함한다. 여기서, 연결배관(750)은, 제1 배관(710) 및 제2 배관(720)에 각각 구비된 서로 마주보는 한 쌍의 제1 및 제2 돌출 냉각관(730,740)을 연결하도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는, 제1 및 제2 증발기(210,310)에서 냉매의 유동이 더욱 균일하게 이루어지도록 함과 더불어 냉매의 유동시간을 단축하여 원수 냉각 및 냉각수 제빙 시간을 단축하기 위해, 연결배관(750)은 제1 배관(710)과 제2 배관(720)을 병렬로 연결한다.

이하 구체적인 설명에 앞서 냉매의 유동 경로를 간략하게 살펴보면, 도 7에서 화살표로 도시한 바와 같이, 먼저 냉매가 제1 배관(710)의 내부로 유입되어 제1 배관(710) 및 제1 돌출 냉각관(730) 내부를 순차적으로 충전한다. 냉매가 제1 배관(710) 및 제1 돌출 냉각관(730) 내부를 완전하게 충전하면 냉매는 복수의 연결배관(750)을 통해 동시에 제2 배관(720) 내부로 이동한 후, 도 8에 도시한 바와 같이 제2 배관(720) 및 제2 돌출 냉각관(740) 내부를 충전한다. 이어서, 냉매가 제2 배관(720) 및 제2 돌출 냉각관(740)을 완전하게 충전하게 되면 냉매는 배출된다.

본 실시예에서, 제1 증발기(210)는, 정수 냉각탱크(200)에 충분한 양의 냉각수가 수용된 경우 모든 구성이 냉각수에 잠긴 상태가 된다. 또한, 제2 증발기(310)는 복수의 제1 및 제2 돌출 냉각관(730,740)이 제빙 박스(320)에 수용된 냉각수에 침지되며, 냉각수와의 상호 열교환에 의해 냉각수를 제빙하게 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 연결배관(750)은 하부 영역이 제1 및 제2 돌출 냉각관(730,740) 내부에 배치되도록 하향 연장되게 형성된다. 이와 같이, 연결배관(750)의 하부 영역이 제1 및 제2 돌출 냉각관(730,740)에 내부에 위치하면서도 제1 및 제2 돌출 냉각관(730,740)의 저면 내벽에 비접촉하도록 형성됨으로써, 냉매의 유동 거리를 증가시켜 열교환 효율의 증대를 가져올 수 있게 된다.

한편, 냉매의 유동을 최적화, 즉 제1 배관(710) 및 제1 돌출 냉각관(730)에 냉매가 완전하게 충전된 후 제2 배관(720)의 제2 돌출 냉각관(740) 측으로 균일하게 유입되도록 하기 위해서, 연결배관(750)의 상측부는 제1 배관(710) 및 제2 배관(720)의 상부면으로부터 상측 방향으로 일정 이상 돌출되도록 절곡 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는, 도면상에 별도로 도시하지는 않았지만, 정수 냉각탱크(200)에서의 원수 냉각과 제빙부(300)에서의 냉각수 제빙 효율을 보다 증대시켜 신속한 냉각 및 제빙이 이루어질 수 있도록, 제1 및 제2 돌출 냉각관(730,740)의 표면으로부터 돌출되게 복수의 냉각핀(미도시)이 더 마련될 수도 있다.

이하, 제1 및 제2 증발기(210,310) 내부의 냉매 흐름 과정을 설명하기로 한다.

먼저, 제1 증발기(210) 또는 제2 증발기(310) 측으로 유입된 냉매는, 도 7에 도시한 바와 같이, 그 중 일부가 제1 배관(710)의 길이 방향을 따라 이동하고 나머지 일부는 제1 돌출 냉각관(730) 내부로 하강 이동한다. 이러한 냉매 흐름은 제1 배관(710)의 길이 방향을 따라 서로 이격되게 배치된 복수의 제1 돌출 냉각관(730)에서 동일하게 발생한다.

다음, 이러한 과정이 반복되어 냉매가 제1 배관(710) 및 제1 돌출 냉각관(730) 내부에 완전하게 충전되면 냉매는 제1 돌출 냉각관(730) 내부에 위치하는 연결배관(750)의 하단부 내측으로 유입된 후 상승 이동하게 된다. 예를 들어, 제1 돌출 냉각관(730)이 5개로 구비되는 경우, 5개의 연결배관(750) 내부에 수용된 냉매는 일정한 상태, 즉 연결배관(750)을 따라 냉매가 이동할 때 각각의 연결배관(750) 내에 수용된 냉매의 상승 이동면이 동일한 위치에 형성된 상태로 이동하게 된다.

이어서, 도 8에 도시한 바와 같이, 냉매는 연결배관(750)을 따라 이동한 후 제2 배관(720)의 제2 돌출 냉각관(740) 내부에 충전되며, 이때 전술한 바와 유사하게 5개의 제2 돌출 냉각관(740)에서 냉매 상승 이동면의 높이 증가는 균일하게 이루어진다.

이후, 냉매가 제2 돌출 냉각관(740) 내부에 완전하게 충전 완료되면 냉매는 제2 배관(720) 측으로 유입된 후 외부로 이동된다.

한편, 이상의 설명에서는, 제1 및 제2 증발기(210,310)가 모두 동일한 형태인 것으로 개시되어 있지만, 반드시 이에 한정되지 않으며 제1 증발기(210)는 응축기(520)와 같이 복수의 방열 플레이트와 냉매 배관이 서로 연결된 구조로 마련되는 것도 가능하다.

정리하자면, 본 실시예는, 정수 냉각탱크(200)에서 제1 증발기(210)를 이용하여 정수 저장탱크(100)로부터 공급된 원수를 일정 이상 냉각하여 냉각수화하고, 이와 같이 설정된 온도로 냉각된 냉각수를 이용하여 제빙할 수 있다. 여기서, 정수 냉각탱크(200)에서의 정수 냉각온도는 3~5도로서 냉각된 정수는 육각수의 물분자 구조를 가지게 된다. 즉, 본 실시예는, 육각수를 이용하여 제빙하므로 다른 각수의 물분자에 비해 인체에 유익한 얼음을 생성할 수 있는 이점이 있다. 덧붙이자면, 정수 냉각탱크(200)에서의 냉각 온도가 설정된 온도 범위 내에 도달하기 전에는 제빙부(300)를 통한 제빙 과정이 제한될 수 있다.

또한, 본 실시예는, 정수 냉각탱크(200)에서 1차 냉각된 냉각수를 이용하여 제빙부(300)에서 제빙하므로, 제빙부(300)에서의 제빙 시간을 단축하여 신속한 제빙을 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 실시예는, 전술한 바와 같은 제1 및 제2 증발기(210,310)의 구조를 채용함으로써, 정수 냉각탱크(200)에서의 원수 냉각 시간을 더 단축할 수 있을 뿐만 아니라 제빙부(300)에서의 제빙 시간 또한 단축할 수 있는 커다란 이점을 갖고 있다. 덧붙여, 제빙부(300)에서 제빙되고 남은 냉각수가 다시 정수 냉각탱크(200)로 재유입되므로 정수 냉각탱크(200)에서의 원수 냉각 효율은 더욱 증대될 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술하는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

100: 정수 저장탱크 200: 정수 냉각탱크
210: 제1 증발기 230: 냉각수 온도 센서
241: 냉각수 재유입홀 300: 제빙부
310: 제2 증발기 320: 제빙 박스
400: 워터 펌프 500: 냉매 순환 장치
570: 바이패스 냉매배관 581: 제1 분기부
582: 제2 분기부 591: 제1 역류방지 밸브
592: 제2 역류방지 밸브 600: 온수 탱크
710: 제1 배관 720: 제2 배관
730: 제1 돌출 냉각관 740: 제2 돌출 냉각관
750: 연결배관

Claims (7)

1. 정수가 저장되는 정수 저장탱크;
   상기 정수 저장탱크로부터 공급된 상기 정수가 저장되도록 수용 공간이 마련되며 내부에는 상기 저장된 정수를 일정 온도 이하로 냉각하도록 제1 증발기가 구비되는 정수 냉각탱크;
   상기 제1 증발기에 의해 냉각된 상기 정수 냉각탱크 내의 냉각수를 공급받아 제빙하도록 제2 증발기가 구비되는 제빙부;
   상기 정수 저장탱크로부터 공급된 정수를 상기 정수 냉각탱크로 공급함과 더불어 상기 정수 냉각탱크에서 냉각된 냉각수를 상기 제빙부로 공급하는 워터 펌프; 및
   상기 제1 증발기 및 상기 제2 증발기로 각각 냉매를 공급하는 공용화 장치로서 마련된 하나의 냉매 순환 장치를 포함하고,
   상기 하나의 냉매 순환 장치는 압축기, 응축기를 포함하며,
   상기 응축기와 상기 제2 증발기를 연결하는 제1 냉매배관;
   상기 제2 증발기와 상기 제1 증발기를 연결하는 제2 냉매배관;
   상기 제1 증발기와 상기 압축기를 연결하는 제3 냉매배관;
   상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 제4 냉매배관; 및
   상기 응축기를 통과한 냉매가 상기 제2 증발기를 미통과한 상태로 상기 제1 증발기 측으로 이동하도록 하는 바이패스 냉매배관을 포함하는 제빙 및 냉각 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 냉매배관과 상기 바이패스 냉매배관의 일단과의 연결 부위에는 냉매의 유동을 분기 가능한 제1 분기부가 마련되며,
   상기 제2 냉매배관과 상기 바이패스 냉매배관의 타단과의 연결 부위에는 냉매의 유동을 분기 가능한 제2 분기부가 마련되되,
   상기 바이패스 냉매배관 및 상기 제2 냉매배관에는 각각, 필요시 냉매의 역류를 방지하기 위한 제1 및 제2 역류방지 밸브가 마련되는 제빙 및 냉각 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제빙부는, 상기 정수 냉각탱크에서 냉각된 냉각수가 공급된 후 저장되도록 수용 공간을 가지며 구동수단의 구동에 의해 회전 가능한 제빙 박스를 포함하며,
   상기 제2 증발기는 상기 제빙 박스에 수용된 상기 냉각수에 일부가 잠기도록 배치되며, 상기 제빙 박스에서 제빙이 완료되고 남은 냉각수는 상기 정수 냉각탱크로 피드백되며,
   상기 정수 냉각탱크는 상기 제빙 박스의 하측에 배치되며, 그 상부에는 상기 제빙 박스에 남은 냉각수가 유입 가능하도록 적어도 하나의 냉각수 재유입홀이 형성되는 제빙 및 냉각 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 증발기는 각각,
   일측으로부터 유입된 냉매가 유동하도록 유로를 형성하며 타측이 폐쇄된 제1 배관;
   상기 제1 배관과 연통하도록 상기 제1 배관에 이격되게 배치되되, 일측으로 냉매가 배출되며 타측이 폐쇄된 제2 배관;
   상기 제1 배관 및 상기 제2 배관의 유로와 연통하도록 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관의 하부에 구비되는 복수의 제1 및 제2 돌출 냉각관; 및
   상기 제1 배관과 제2 배관을 병렬로 연결하는 복수의 연결배관을 포함하고,
   상기 연결배관은, 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관에 각각 구비된 서로 마주보는 한 쌍의 제1 및 제2 돌출 냉각관을 연결하도록 형성되는 제빙 및 냉각 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제빙부와 상기 워터 펌프를 연결하는 배관에는 유로를 선택적으로 개방하도록 냉각수 공급용 솔레노이드 밸브가 더 마련되고, 상기 정수 냉각탱크에 수용된 냉각수의 온도를 측정하는 냉각수 온도 센서가 더 마련되며,
   제어부는 상기 냉각수 온도 센서의 온도 감지값을 기초로 하여 상기 냉각수 공급용 솔레노이드 밸브의 개방을 제어하는 제빙 및 냉각 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 정수 냉각탱크에 수용된 냉각수의 온도가 설정된 온도 빔위 이내인 것으로 감지되면 상기 냉각수 공급용 솔레노이드 밸브를 개방하는 제빙 및 냉각 시스템.

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