KR101577039B1 - 고효율의 절전형 냉온수기 - Google Patents

Abstract

고효율의 절전형 냉온수기에 관한 것으로, 수도관에 연결된 원수관의 주관으로부터 배출되는 원수의 수압에 의해 원수관의 주관으로부터 배출되는 원수는 분류되어 원수관의 제 1 지관과 원수관의 제 2 지관으로 유입되고, 열교환기가 압축기에 의해 압축된 기체 상태의 냉매와 원수관의 제 1 지관을 통해 주관으로부터 분류되어 유입된 원수 사이의 열교환을 통하여 압축기에 의해 압축된 기체 상태의 냉매를 냉각시키는 동안에 냉수공급기가 응축기에 의해 응축된 액체 상태의 냉매의 증발열을 이용하여 원수관의 제 2 지관을 통해 주관으로부터 분류되어 유입된 원수를 냉각시켜 배출한다.

Description

고효율의 절전형 냉온수기 {Water dispenser of power saving in high efficiency}

전기 에너지를 이용하여 냉수와 온수를 제조하는 냉온수기에 관한 것으로, 특히 냉수 제조와 온수 제조에 소비되는 전기 에너지를 절감할 수 있는 절전형 냉온수기에 관한 것이다.

학교, 단체급식소, 고속도로 휴게소 등과 같은 공동시설물에는 여러 사람에게 동시에 냉수와 온수를 공급할 수 있는 냉온수기가 설치되어 있다. 냉온수기가 여러 사람에게 동시에 냉수와 온수를 공급하기 위해서는 다량의 냉수와 온수를 제조할 수 있어야 하는데 다량의 냉수와 온수의 제조에는 많은 전기 에너지가 소비되게 된다. 이에 따라, 최근에는 절전형 냉온수기가 각광을 받고 있으며 냉온수기에 의해 소비되는 에너지를 보다 더 절감할 수 있는 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 대한민국등록특허 제10-1466554호는 동절기에 음용수의 냉각을 위한 압축기가 구동되지 않도록 하여 동절기의 에너지가 절감되는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 종래기술은 일년 중 매우 짧은 기간동안에만 에너지 절감 효과가 나타날 뿐 대부분의 기간 동안 에너지 절감 효과를 얻을 수 없다. 게다가, 에너지의 절감이 압축기의 구동 부분에만 국한되어 냉온수기의 전체적인 효율 향상에는 한계가 있었다.

냉수 제조에 소비되는 전기 에너지와 온수 제조에 소비되는 전기 에너지를 동시에 절감함으로써 이중의 에너지 소비 절감 효과를 얻을 수 있는 고효율의 절전형 냉온수기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 냉온수기는 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기; 상기 압축기에 의해 압축된 기체 상태의 냉매와 상기 수도관으로부터 유입된 원수 사이의 열교환을 통하여 상기 압축기에 의해 압축된 기체 상태의 냉매의 열을 수도관으로부터 유입된 원수로 전달하는 열교환기; 상기 열교환기에 의해 냉각된 기체 상태의 냉매와 공기 사이의 열교환을 통하여 상기 열교환기에 의해 냉각된 기체 상태의 냉매를 액체 상태의 냉매로 응축시키는 응축기; 상기 응축기에 의해 응축된 액체 상태의 냉매의 증발열을 이용하여 상기 수도관으로부터 유입된 원수를 냉각시켜 외부로 배출하는 냉수공급기; 및 상기 수도관에 연결된 하나의 주관과 상기 주관으로부터 분기된 복수 개의 지관들을 포함하여 상기 복수 개의 지관들 중 제 1 지관의 말단이 상기 열교환기의 입구에 연결되고 상기 복수 개의 지관들 중 제 2 지관의 말단이 상기 냉수공급기의 입구에 연결되는 원수관을 포함한다.

상기 원수관의 주관으로부터 배출되는 원수의 수압에 의해 상기 원수관의 주관으로부터 배출되는 원수는 분류되어 상기 원수관의 제 1 지관과 상기 원수관의 제 2 지관으로 유입되고, 상기 열교환기가 상기 원수관의 제 1 지관을 통해 상기 주관으로부터 분류되어 유입된 원수를 이용하여 상기 압축기에 의해 압축된 기체 상태의 냉매를 냉각시키는 동안에 상기 냉수공급기는 상기 원수관의 제 2 지관을 통해 상기 주관으로부터 분류되어 유입된 원수를 냉각시켜 배출한다.

상기 열교환기는 상기 원수관의 제 1 지관과 연결되는 원수입구, 상기 온수공급기의 입구측 온수관과 연결되는 원수출구, 상기 압축기의 출구측 냉매관과 연결되는 냉매입구, 및 상기 응축기의 입구측 냉매관과 연결되는 냉매출구가 형성되어 있는 열교환탱크; 및 일단이 상기 열교환탱크의 냉매입구에 연결되고 타단이 상기 열교환탱크의 냉매출구에 연결되어 상기 압축기로부터 유입되어 상기 응축기로 배출되는 냉매가 흐르는 냉매코일을 포함하고, 상기 열교환탱크의 원수입구로부터 유입되어 원수출구로 배출되는 원수와 상기 냉매코일의 내부에 흐르는 냉매 사이의 온도 차이로 인해 상기 압축기에 의해 압축된 기체 상태의 냉매와 상기 수도관으로부터 유입된 원수 사이에 열이 교환될 수 있다.

상기 냉온수기는 상기 열교환기에 의해 가열된 원수인 온수를 저장하고, 상기 저장된 원수의 총량 중 사용자의 조작에 따른 양만큼의 원수를 외부로 배출하는 온수공급기를 더 포함하고, 상기 열교환탱크의 원수입구로부터 유입되어 원수출구로 배출되는 원수와 상기 냉매코일의 내부에 흐르는 냉매 사이의 온도 차이로 인해 상기 압축기로부터 유입되어 상기 응축기로 배출되는 냉매와 상기 수도관으로부터 유입되어 상기 온수공급기로 배출되는 원수 사이에 열이 교환될 수 있다.

상기 열교환기는 일단이 상기 열교환탱크의 원수입구에 연결되고 타단이 상기 열교환탱크의 원수출구에 연결되어 상기 원수관의 제 1 지관으로부터 유입되어 상기 온수공급기로 배출되는 원수가 흐르는 원수코일을 더 포함하고, 상기 원수코일과 상기 냉매코일은 어느 하나가 다른 하나에 삽입되거나 서로 접촉되어 감김으로써 상기 압축기로부터 유입되어 상기 응축기로 배출되는 냉매와 상기 수도관으로부터 유입되어 상기 온수공급기로 배출되는 원수 사이에 열이 교환될 수 있다.

상기 열교환탱크의 원수출구의 원수 배출량만큼 상기 수도관으로부터 상기 열교환탱크의 원수입구로 원수가 유입됨으로써 상기 열교환탱크에는 원수가 만충되고, 상기 냉매코일은 상기 열교환탱크의 내부의 원수에 담겨짐으로써 상기 압축기로부터 유입되어 상기 응축기로 배출되는 냉매와 상기 수도관으로부터 유입되어 상기 온수공급기로 배출되는 원수 사이에 열이 교환될 수 있다.

상기 냉온수기는 상기 온수공급기에 저장되어 있는 온수의 양을 검출하는 온수량검출기; 상기 온수공급기에 저장되어 있는 온수의 온도를 검출하는 온수온도검출기; 및 상기 열교환기와 상기 온수공급기 사이에 연결되어 상기 열교환기로부터 상기 온수공급기로의 온수의 흐름을 허용하거나 차단하는 온수솔레노이드밸브를 더 포함하고, 상기 온수솔레노이드밸브는 상기 온수량검출기에 의해 검출된 온수의 양이 최저임계량 이하이고 상기 온수온도검출기에 의해 검출된 온도가 임계온도보다 낮으면 상기 온수량검출기에 의해 검출된 온수의 양이 최고임계량에 도달할 때까지 상기 열교환기로부터 상기 온수공급기로의 온수의 흐름을 허용할 수 있다.

상기 열교환기는 상기 원수관의 제 1 지관과 연결되는 원수입구, 상기 압축기의 출구측 냉매관과 연결되는 냉매입구, 및 상기 응축기의 입구측 냉매관과 연결되는 냉매출구가 형성되어 있는 열교환탱크; 및 일단이 상기 열교환탱크의 냉매입구에 연결되고 타단이 상기 열교환탱크의 냉매출구에 연결되어 상기 원수관의 제 2 지관으로부터 유입되어 상기 응축기로 배출되는 냉매가 흐르는 냉매코일을 포함하고, 상기 열교환탱크의 원수입구로 유입된 원수가 상기 열교환탱크를 통해서 배출되지 않음에 따라 상기 열교환탱크에는 원수가 만충되며 상기 열교환탱크에 저장된 원수는 상기 냉수공급기의 냉수 배출에 따라 상기 원수관에 새롭게 유입되는 원수와 혼합되고, 상기 냉매코일은 상기 열교환탱크의 내부의 원수에 담겨짐으로써 상기 압축기로부터 유입되어 상기 응축기로 배출되는 냉매와 상기 원수관에 새롭게 유입되는 원수와 혼합되는 열교환탱크의 내부의 원수 사이에 열이 교환될 수 있다.

압축기에 의해 압축된 기체 상태의 냉매와 수도관으로부터 유입된 원수 사이의 열교환을 통하여 압축기에 의해 압축된 기체 상태의 냉매의 열을 수도관으로부터 유입된 원수로 전달하는 열교환기에 의해 냉수 공급을 위한 냉매의 응축 부하가 감소됨과 동시에 온수 공급을 위한 원수의 가열 부하가 감소되는 이중의 에너지 소비 절감 효과를 얻을 수 있다.

특히, 원수관의 주관으로부터 배출되는 원수의 수압에 의해 원수관의 주관으로부터 배출되는 원수는 분류되어 원수관의 제 1 지관과 원수관의 제 2 지관으로 유입됨에 따라 제 1 지관을 통해 열교환기에 유입되는 원수와 제 2 지관을 통해 냉수공급기에 유입되는 원수는 서로 혼합되지 않은 상태로 항상 수도관으로부터 배출되는 원수와 동일한 온도를 갖게 된다. 이에 따라, 냉수 공급을 위한 냉매의 응축 부하가 현저하게 감소됨과 동시에 온수 공급을 위한 원수의 가열 부하가 현저하게 감소됨으로써 고효율의 절전을 실현할 수 있다.

게다가, 종래의 냉온수기에 비해 상당히 낮은 온도의 기체 상태의 냉매가 응축기로 유입되기 때문에 냉온수기의 냉동 사이클이 짧아지게 되어 냉온수기의 시동 시에 사용자에게 즉시 냉수가 공급될 수 있다. 또한, 종래의 냉온수기에 비해 상당히 높은 온도의 원수가 열교환기로부터 배출되기 때문에 원수의 가열을 위한 별도의 과정이 사라지거나 원수의 가열 시간이 대폭 단축되게 되어 냉온수기의 시동 시에 사용자에게 즉시 온수가 공급될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수기의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 열교환기(20)의 내부 구조도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉온수기의 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시된 열교환기(20)의 내부 구조도이다.
도 5는 도 3에 도시된 실시예의 변형례를 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 전기 에너지를 이용하여 냉수와 온수를 제조하는 냉온수기에 관한 것으로, 특히 냉수 제조와 온수 제조에 소비되는 전기 에너지를 절감할 수 있는 절전형 냉온수기에 관한 것이다. 이하에서는 냉수와 온수를 동시에 사용자에게 공급할 수 있는 장치, 온수만을 사용자에게 공급할 수 있는 장치, 및 냉수만을 사용자에게 공급할 수 있는 장치를 포괄하여 "냉온수기"로 통칭하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수기의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 냉온수기는 압축기(10), 열교환기(20), 온수공급기(30), 응축기(40), 냉수공급기(50), 원수관(61), 온수관(62), 냉수관(63), 냉매관(64), 온수콕크(71), 및 냉수콕크(72)로 구성된다. 도 1에는 도면의 복잡도를 낮추기 위해 하나의 온수콕크(71)와 하나의 냉수콕크(72)만이 도시되어 있으나 본 실시예의 구현 시에는 여러 개의 온수콕크(71)와 여러 개의 냉수콕크(72)가 설치될 수 있다. 이하에서 본 실시예를 설명하는 과정에서 본 실시예는 상기된 구성요소 외에 다른 구성요소를 추가적으로 더 포함할 수도 있다. 또한, 이하에서 본 실시예의 변형례를 설명하는 과정에서 상기된 구성요소 중 일부가 제거될 수도 있다.

원수관(61)은 수도관(100)에 연결된 하나의 주관과 주관으로부터 분기된 2 개의 지관들로 구성된다. 원수관(61)의 2 개의 지관들 중 제 1 지관의 말단은 열교환기(20)의 입구에 연결되고 원수관(61)의 2 개의 지관들 중 제 2 지관의 말단은 냉수공급기(50)의 입구에 연결된다. 원수관(61)의 주관으로부터 배출되는 원수의 수압에 의해 원수관(61)의 주관으로부터 배출되는 원수는 분류되어 원수관(61)의 제 1 지관과 원수관(61)의 제 2 지관으로 유입된다. 수도관(100)으로부터 배출되는 수돗물, 즉 원수는 고지대의 사용자에게 원활하게 공급될 수 있도록 항상 어느 정도 이상의 수압을 갖기 때문에 원수관(61)의 주관으로부터 배출되는 원수도 어느 정도 이상의 수압을 갖는다. 이러한 수압에 의해 원수관(61)의 주관으로부터 배출되는 원수는 분류되어 원수관(61)의 제 1 지관 측과 원수관(61)의 제 2 지관 측으로 단방향으로만 흐르게 된다. 즉, 원수관(61)의 제 1 지관 내의 원수는 제 2 지관으로 유입될 수 없고 제 2 지관 내의 원수는 제 1 지관으로 유입될 수 없다.

온수관(62)은 일단이 열교환기(20)의 온수출구에 연결되고 타단이 온수공급기(30)의 입구에 연결되는 부분과 일단이 온수공급기(30)의 출구에 연결되고 타단이 온수콕크(71)에 연결되는 부분으로 구성된다. 수도관(100)으로부터 배출되는 원수의 수압에 의해 열교환기(20)에 의해 가열된 원수, 즉 온수는 온수관(62)을 통해 도 1에 도시된 화살표 방향으로 흐르게 된다. 냉수관(63)은 일단이 냉수공급기(50)의 냉수출구에 연결되고 타단이 냉수콕크(72)에 연결된다. 수도관(100)으로부터 배출되는 원수의 수압에 의해 냉수공급기(50)에 의해 냉각된 원수, 즉 냉수는 냉수관(63)을 통해 도 1에 도시된 화살표 방향으로 흐르게 된다. 냉매관(64)은 일단이 냉수공급기(50)의 냉매출구에 연결되고 타단이 압축기(10)의 입구에 연결되는 부분, 일단이 압축기(10)의 출구에 연결되고 타단이 열교환기(20)의 냉매입구에 연결되는 부분, 일단이 열교환기(20)의 냉매출구에 연결되고 타단이 응축기(40)의 입구에 연결되는 부분, 및 일단이 응축기(40)의 출구에 연결되고 타단이 냉수공급기(50)의 냉매입구에 연결되는 부분으로 구성된다. 압축기(10)의 동력에 의해 냉매는 냉매관(64)을 통해 도 1에 도시된 화살표 방향으로 순환하게 된다.

압축기(10)는 냉수공급기(50)로부터 고온의 기체 상태의 냉매를 흡입하여 압축시키고 압축된 고온의 기체 상태의 냉매를 열교환기(20)로 배출한다. 냉수공급기(50)의 냉매출구와 압축기(10)의 입구 사이에 연결된 냉매관(64)을 통하여 압축기(10)의 입구에 흡입된 고온 저압의 기체 상태의 냉매는 압축기(10)에 의해 고온 고압의 기체 상태의 냉매로 변환되고, 고온 고압의 기체 상태의 냉매는 압축기(10)의 출구와 열교환기(20)의 냉매입구 사이에 연결된 냉매관(64)을 통하여 압축기(10)의 출구로부터 열교환기(20)의 냉매입구로 배출된다. 본 실시예에 따른 냉동 사이클에 따르면, 압축기(10)에서 압축된 고온 고압의 기체 상태의 냉매는 열교환기(20)와 응축기(40)에서 저온 고압의 액체 상태의 냉매로 응축된 후에 냉수공급기(50)에서 저온 고압의 액체 상태의 냉매가 저온 저압의 기체 상태의 냉매로 증발되는 과정에서 수도관(100)을 통하여 공급된 원수가 냉각되어 사용자에게 공급된다.

열교환기(20)는 압축기(10)에 의해 압축된 기체 상태의 냉매와 수도관(100)으로부터 유입된 원수 사이의 열교환을 통하여 압축기(10)에 의해 압축된 기체 상태의 냉매의 열을 수도관(100)으로부터 유입된 원수로 전달한다. 압축기(10)의 출구와 열교환기(20)의 냉매입구 사이에 연결된 냉매관(64)을 통하여 열교환기(20)의 냉매입구에 유입된 고온의 기체 상태의 냉매는 수도관(100)으로부터 유입된 저온의 원수와의 열교환 과정에서 수도관(100)으로부터 유입된 저온의 원수에게 열을 빼앗겨 냉각되고, 수도관(100)에 연결된 원수관(61)의 제 1 지관을 통하여 열교환기(20)의 원수입구에 유입된 저온의 원수는 압축기(10)로부터 유입된 고온의 냉매로부터 열을 얻어 가열된다. 이러한 열교환에 의해 냉각된 냉매가 응축기(40)로 유입됨에 따라 응축기(40)의 응축 부하가 감소됨과 동시에 열교환에 의해 가열된 원수가 온수공급기(30)로 유입됨에 따라 온수공급기(30)의 가열 부하가 감소될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 응축기(40)의 응축 부하가 감소되기 때문에 응축기(40)가 기체 상태의 냉매를 액화시키기 위해 소비하는 전기 에너지가 감소될 수 있을 뿐만 아니라 온수공급기(30)의 가열 부하가 감소되기 때문에 온수공급기(30)가 원수를 가열시키기 위해 소비하는 전기 에너지가 감소될 수 있다. 특히, 응축기(40)의 응축 부하 감소와 온수공급기(30)의 가열 부하 감소는 상술한 바와 같이 오로지 수도관(100)을 통해 공급되는 원수의 저온을 이용하는 열교환만으로 동시에 이루어지기 때문에 외부로부터 공급되는 어떠한 전기 에너지의 소비 없이 응축기(40)의 에너지 소비 절감과 온수공급기(30)의 에너지 소비 절감이 동시에 발현되는 이중의 에너지 소비 절감 효과를 얻을 수 있다.

수도관(100)으로부터 유입된 원수, 즉 수돗물의 온도는 지역과 계절에 따라 다소 차이가 있다. 대한민국에서 수돗물의 평균 온도는 약 4℃~15℃인 것으로 알려져 있다. 한편, 압축기(10)의 출구로부터 배출된 냉매의 온도는 약 80℃~90℃이다. 이와 같이, 압축기(10)의 출구로부터 배출된 냉매의 온도와 수도관(100)으로부터 유입된 원수의 온도의 차이가 매우 크다. 게다가, 원수관(61)의 주관으로부터 배출되는 원수의 수압에 의해 원수관(61)의 주관으로부터 배출되는 원수는 분류되어 원수관(61)의 제 1 지관과 원수관(61)의 제 2 지관으로 유입됨에 따라 제 1 지관을 통해 열교환기에 유입되는 원수와 제 2 지관을 통해 냉수공급기(50)에 유입되는 원수는 서로 혼합되지 않은 상태로 항상 수도관(100)으로부터 배출되는 원수와 동일한 온도를 갖게 된다.

그 결과, 압축기(10)의 출구로부터 배출된 고온의 냉매는 수도관(100)으로부터 유입된 저온의 원수에게 많은 열을 빼앗겨 응축기(40)의 응축 부하가 현저하게 감소될 수 있고, 이와 동시에 수도관(100)으로부터 유입된 저온의 원수는 압축기(10)의 출구로부터 배출된 고온의 냉매로부터 많은 열을 얻어 온수공급기(30)의 가열 부하가 현저하게 감소될 수 있다. 또한, 응축기(40)의 응축 부하와 온수공급기(30)의 가열 부하를 동시에 감소시킬 수 있는 열교환은 냉수공급기(50)로 유입되는 원수의 온도에 영향을 주지 않기 때문에 냉수공급기(50)의 냉각 부하가 증가되지 않는다. 즉, 압축기(10)로부터 배출되는 냉매의 폐열이 원수 가열에 사용됨과 동시에 수도관(10)으로부터 배출되는 원수 자체의 저온이 냉매 냉각에 사용되기 때문에 냉수 공급을 위한 냉매의 응축 부하와 온수 공급을 위한 원수의 가열 부하의 현저한 감소만 있을 뿐 어떤 부하의 증가도 없기 때문에 고효율의 절전을 실현할 수 있다.

게다가, 상술한 바와 같은 열교환에 의해 종래의 냉온수기에 비해 상당히 낮은 온도의 기체 상태의 냉매가 응축기(40)로 유입되기 때문에 응축기(40)가 기체 상태의 냉매를 응축시키는 데에 소요되는 시간이 대폭 감소될 수 있다. 결과적으로, 본 실시예에 따른 냉온수기의 냉동 사이클이 짧아지게 되어 냉온수기의 시동 시에 사용자에게 즉시 냉수가 공급될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같은 열교환에 의해 종래의 냉온수기에 비해 상당히 높은 온도의 원수가 온수공급기(30)로 유입되기 때문에 온수공급기(30)가 별도의 온수 가열 과정 없이 즉시 외부로 온수를 배출할 수 있다. 결과적으로, 원수의 가열을 위해 온수공급기(30)가 소비하는 시간이 사라지게 되어 본 실시예에 따른 냉온수기의 시동 시에 사용자에게 즉시 온수가 공급될 수 있다.

한편, 종래의 냉온수기에 비해 상당히 높은 온도의 원수가 온수공급기(30)로 유입되더라도 냉온수기의 특성, 계절, 설치 장소 등에 따라 온수공급기(30)로 유입되는 온수보다 더 높은 온도를 갖는 온수가 사용자에게 공급되어야 할 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 온수공급기(30)는 온수공급기(30)로 유입되는 온수를 가열하기 위한 히터를 추가적으로 구비할 수도 있다. 종래의 냉온수기에 비해 상당히 높은 온도의 원수가 온수공급기(30)로 유입되기 때문에 온수공급기(30)는 극히 짧은 시간 동안 유입된 원수를 가열하기만 하면 사용자에게 공급할 온수의 온도를 충족시킬 수 있다. 결과적으로, 원수의 가열을 위해 온수공급기(30)가 소비하는 시간이 대폭 단축되어 본 실시예에 따른 냉온수기의 시동 시에 사용자에게 즉시 온수가 공급될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 열교환기(20)의 내부 구조도이다. 도 1에 도시된 열교환기(20)의 내부 구조를 관찰할 수 있도록 위해 도 2에는 그 측면의 절반이 절개된 상태의 열교환기(20)가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 열교환기(20)는 열교환탱크(21), 원수코일(22), 및 냉매코일(23)로 구성된다. 열교환탱크(21)는 원통 형태로 그 양단면에 원수관(61)의 제 1 지관과 연결되는 원수입구, 온수공급기(30)의 입구측 온수관(62)과 연결되는 원수출구, 압축기(10)의 출구측 냉매관(64)과 연결되는 냉매입구, 및 응축기(40)의 입구측 냉매관(64)과 연결되는 냉매출구가 형성되어 있다.

원수코일(22)은 일단이 열교환탱크(21)의 원수입구에 연결되고 타단이 열교환탱크(21)의 원수출구에 연결되어 원수관(61)의 제 1 지관으로부터 유입되어 온수공급기(30)로 배출되는 원수가 흐르게 된다. 냉매코일(23)은 일단이 열교환탱크(21)의 냉매입구에 연결되고 타단이 열교환탱크(21)의 냉매출구에 연결되어 압축기(10)로부터 유입되어 응축기(40)로 배출되는 냉매가 흐르게 된다. 열교환탱크(21)의 원수입구로부터 유입되어 원수출구로 배출되는 원수와 냉매코일(23)의 내부에 흐르는 냉매 사이의 온도 차이로 인해 압축기(10)에 의해 압축된 기체 상태의 냉매와 수도관(100)으로부터 유입된 원수 사이에 열이 교환되게 된다.

예를 들어, 원수코일(22)과 냉매코일(23)은 나선형의 코일 형태로 형성되어 어느 하나가 다른 하나에 삽입되거나 서로 접촉되어 감김으로써 압축기(10)로부터 유입되어 응축기(40)로 배출되는 냉매와 수도관(100)으로부터 유입되어 온수공급기(30)로 배출되는 원수 사이에 열이 교환되게 된다. 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 냉매코일(23)은 원수코일(22) 내부에 삽입되어 있다. 원수코일(22)과 냉매코일(23)은 동일한 크기로 형성되어 서로 접촉되도록 번갈아 감길 수도 있다. 특히, 원수코일(22)과 냉매코일(23)은 열교환탱크(21)의 밀폐된 내부공간에 위치하기 때문에 원수코일(22)과 냉매코일(23)간의 열교환이 효율적으로 이루어질 수 있다.

원수코일(22)과 냉매코일(23)간의 열교환이 보다 효율적으로 이루어지도록 하기 위해 열교환탱크(21)의 내부에는 물, 열매체유 등과 열전달매체가 충진될 수 있다. 원수코일(22)은 그 주변과의 온도 차이만큼 주변으로부터 열을 흡수함으로서 그 내부에 흐르는 원수를 가열시키고, 냉매코일(23)은 그 주변과의 온도 차이만큼 주변에 열을 방출함으로써 그 내부에 흐르는 냉매를 냉각시킨다. 상술한 바와 같은 원수코일(22)과 냉매코일(23)간의 배열구조, 열교환탱크(21)의 크기, 열전달매체의 충진 여부 등에 따라 원수코일(22)과 냉매코일(23)간의 열교환 효율이 달라지기 때문에 상술한 바와 같은 요인들의 차이에 따라 열교환기(20)로부터 배출되는 원수의 온도가 달라질 수 있다. 열교환기(20)로부터 배출된 원수의 온도에 의해 온수콕크(71)로부터 사용자의 사용에 적합한 온도의 원수, 예를 들어 약 35℃~45℃의 원수가 배출될 수 있도록 상술한 바와 같은 요인들을 설계할 수 있다.

온수공급기(30)는 열교환기(20)에 의해 가열된 원수인 온수를 저장하고 온수공급기(30)에 저장된 온수의 총량 중 사용자의 조작에 따른 양만큼의 온수를 외부로 배출한다. 열교환탱크(21)의 원수입구로부터 유입되어 원수출구로 배출되는 원수와 냉매코일(23)의 내부에 흐르는 냉매 사이의 온도 차이로 인해 압축기(10)로부터 유입되어 응축기(40)로 배출되는 냉매와 수도관(100)으로부터 유입되어 온수공급기(30)로 배출되는 원수 사이에 열이 교환되게 된다. 온수공급기(30)는 원통의 탱크 형태로 그 양단면에 열교환기(20)의 원수출구측 온수관(62)과 연결되는 입구, 온수콕크(71)의 온수관(62)과 연결되는 출구가 형성되어 있다. 열교환기(20)의 원수출구와 온수공급기(30)의 입구 사이에 연결된 온수관(62)에 흐르는 온수는 온수공급기(30)에 저장된다. 온수콕크(71)는 온수공급기(30)의 출구측에 설치되어 사용자의 조작에 따라 온수공급기(30)의 온수 배출을 허용하거나 차단한다. 사용자에 의해 온수콕크(71)가 개방되면 온수공급기(30)에 저장된 온수 중 일부는 온수콕크(71)를 통하여 사용자에게 공급된다.

사용자의 입장에서는 냉온수기를 사용할 때에 냉온수기를 시동하여 온수콕크(71)를 개방시킨 즉시 냉온수기로부터 일정한 온도의 온수를 공급받아 사용할 수 있다는 것이 중요하다. 상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 원수의 가열을 위해 온수공급기(30)가 소비하는 시간이 사라지거나 대폭 단축되게 되어 냉온수기의 시동 시에 사용자에게 즉시 온수가 공급될 수 있다. 온수공급기(30)에 저장된 온수의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 본 실시예는 온수량검출기(81), 온수온도검출기(82), 온수솔레노이드밸브(83), 및 제어기(미도시)를 구비할 수 있다.

온수량검출기(81)는 온수공급기(30)에 저장되어 있는 온수의 양을 검출한다. 온수온도검출기(82)는 온수공급기(30)에 저장되어 있는 온수의 온도를 검출한다. 온수솔레노이드밸브(83)는 열교환기(20)와 온수공급기(30) 사이에 연결된 온수관(62)에 설치되어 열교환기(20)로부터 온수공급기(30)로의 온수의 흐름을 허용하거나 차단한다. 제어기는 온수량검출기(81)의 검출값과 온수온도검출기(82)의 검출값에 기초하여 온수솔레노이드밸브(83)를 제어한다. 온수량검출기(81)는 온수공급기(30)에 저장되어 있는 온수의 수위의 검출할 수 있는 수위검출기로 구현될 수 있다. 제어기는 아래에 설명된 제어로직에 따라 온수솔레노이드밸브(83)를 제어할 수 있는 마이컴 등으로 구현될 수 있다. 제어기는 그 형태나 다른 요소와의 연결관계에 그 특징이 있지 아니하여 도면의 복잡도를 낮추기 위해 도면으로부터 생략된다.

온수솔레노이드밸브(83)는 제어기의 제어에 따라 온수량검출기(81)에 의해 검출된 온수의 양이 최저임계량 이하이고 온수온도검출기(82)에 의해 검출된 온도가 임계온도보다 낮으면 온수량검출기(81)에 의해 검출된 온수의 양이 최고임계량에 도달할 때까지 열교환기(20)로부터 온수공급기(30)로의 온수의 흐름을 허용한다. 이에 따라, 열교환기(20)로부터 배출된 고온의 온수와 온수공급기(30)에 저장되어 있는 저온의 온수가 혼합되어 온수공급기(30)에 저장되어 있는 온수의 온도가 상승하게 된다. 결국, 이러한 온수솔레노이드밸브(83)의 동작에 의해 온수공급기(30)에 저장되어 있는 온수는 최저임계량과 최고임계량의 범위 내에서 등락을 반복하면서 그 온도가 일정하게 유지되게 된다.

여기에서, 최저임계량은 사용자가 한번에 일상적으로 사용할 수 있는 온수의 최대량을 의미한다. 즉, 온수공급기(30)에는 항상 최저임계량 이상의 온수가 저장되어 있어야 사용자에게 일정한 온도의 온수가 원활하게 공급될 수 있다. 최고임계량은 온수공급기(30)의 최대저장량으로부터 온수공급기(30) 내부의 온수의 온도가 임계온도까지 상승하기 위해 열교환기(20)로부터 배출되어야 할 온수의 최소량을 감산한 양을 의미한다. 온수공급기(30)에 최고임계량보다 많은 양의 온수가 저장되어 있으면 온수공급기(30)는 열교환기(20)로부터 충분한 양의 온수를 공급받을 수 없기 때문에 온수공급기(30) 내부의 온수의 온도가 임계온도까지 상승될 수 없다.

사용자의 온수 사용량이 비정상적으로 매우 적을 경우에 온수공급기(30)에는 외부로의 배출 없이 오랫동안 온수가 저장되어 있게 된다. 이 경우, 온수공급기(30)에 저장되어 있는 온수의 온도는 점차적으로 하강하게 된다. 온수솔레노이드밸브(83)는 제어기의 제어에 따라 온수량검출기(81)에 의해 검출된 온수의 양이 최저임계량을 초과하고 온수온도검출기(82)에 의해 검출된 온도가 임계시간 이상 동안 임계온도보다 낮으면 온수온도검출기(82)에 의해 검출된 온도가 임계온도에 도달할 때까지 열교환기(20)로부터 온수공급기(30)로의 온수의 흐름을 허용한다. 상술한 바와 같이, 사용자의 온수 사용량이 정상적인 경우에 상술한 바와 같은 온수솔레노이드밸브(83)의 동작에 의해 온수공급기(30)에 저장되어 있는 온수의 양이 최고임계량을 초과할 수 없기 때문에 온수공급기(30)에 저장되어 있는 온수의 온도가 임계온도에 도달하기에 충분한 양의 온수가 열교환기(20)로부터 공급될 수 있다.

응축기(40)는 열교환기(20)에 의해 냉각된 기체 상태의 냉매와 공기 사이의 열교환을 통하여 열교환기(20)에 의해 냉각된 기체 상태의 냉매를 액체 상태의 냉매로 응축시킨다. 열교환기(20)의 냉매출구와 응축기(40)의 입구 사이에 연결된 냉매관(64)을 통하여 응축기(40)의 입구에 유입된 고온 고압의 기체 상태의 냉매는 공기와의 열교환 과정에서 열을 잃어 액체 상태의 냉매로 변환된다. 예를 들어, 응축기(40)는 냉매와 공기 사이의 접촉을 증대시키기 위하여 도 1에 도시된 바와 같은 플레이트 핀 코일(plate fin coil)로 구현될 수 있다. 상술한 바와 같이, 냉매는 열교환기(20)에서 1차적으로 수도관(100)으로부터 유입된 원수와의 열교환 과정에서 상당한 양의 열을 잃은 후에 응축기(40)로 유입되어 2차적으로 공기와의 열교환 과정에서 액화되기 때문에 응축기(40)가 냉매의 응축을 위해 소비하는 전기 에너지의 양이 대폭 감소될 수 있다.

냉수공급기(50)는 응축기(40)에 의해 응축된 액체 상태의 냉매의 증발열을 이용하여 수도관(100)으로부터 유입된 원수를 냉각시켜 외부로 배출한다. 응축기(40)의 출구와 냉수공급기(50)의 냉매입구 사이에 연결된 냉매관(64)을 통하여 냉수공급기(50)의 냉매입구에 유입된 고압의 액체 상태의 냉매는 수도관(100)으로부터 유입된 원수로부터 열을 흡수하여 증발되고, 수도관(100)에 연결된 원수관(61)의 제 2 지관을 통하여 냉수공급기(50)의 원수입구에 유입된 원수는 응축기(40)로부터 유입된 액체 상태의 냉매가 증발되는 과정에서 열을 빼앗겨 냉각된다. 이와 같이, 냉수공급기(50)에 유입된 액체 상태의 냉매는 3차적으로 원수와 열 교환하는 과정을 통하여 기화되게 된다. 즉, 열교환기(20)가 원수관(61)의 제 1 지관을 통해 원수관(61)의 주관으로부터 분류되어 유입된 원수를 이용하여 압축기(10)에 의해 압축된 기체 상태의 냉매를 냉각시키는 동안에 냉수공급기(20)는 원수관(61)의 제 2 지관을 통해 원수관(61)의 주관으로부터 분류되어 유입된 원수를 냉각시켜 배출한다.

도 1을 참조하면, 냉수공급기(50)는 팽창밸브(51), 냉수탱크(52), 냉각코일(53), 및 증발기(54)로 구성된다. 팽창밸브(51)는 응축기(40)의 출구에 연결된 냉매관(64)을 통하여 응축기(40)로부터 유입된 냉매의 교축에 의해 응축기(40)로부터 유입된 냉매를 팽창시켜 감압시킨다. 팽창밸브(51)에 의해 응축기(40)로부터 유입된 고압의 액체 상태의 냉매는 저압의 액체 상태의 냉매로 변환된다. 냉수탱크(52)는 원통의 탱크 형태로 그 양단면에 원수관(61)의 제 2 지관과 연결되는 원수입구, 냉수콕크(72)의 냉수관(63)과 연결되는 원수출구, 팽창밸브(51)의 출구에 연결되는 냉매입구, 및 압축기(10)의 입구측 냉매관과 연결되는 냉매출구가 형성되어 있다. 냉수콕크(72)는 냉수공급기(50)의 원수출구측에 설치되어 사용자의 조작에 따라 냉수공급기(50)의 냉수 배출을 허용하거나 차단한다.

냉각코일(53)의 일단은 냉수탱크(52)의 원수입구에 연결되고 타단은 냉수탱크(52)의 원수출구에 연결되어 냉각코일(53)에는 원수관(61)의 제 2 지관으로부터 유입되어 냉수콕크(72)로 배출되는 원수가 흐르게 된다. 증발기(54)의 일단은 냉수탱크(52)의 냉매입구에 연결되고 타단은 냉수탱크(52)의 냉매출구에 연결되어 증발기(54)에는 팽창밸브(51)로부터 유입되어 압축기(10)로 배출되는 냉매가 흐르게 된다. 냉각코일(53)과 증발기(54)는 나선형의 코일 형태로 형성되어 어느 하나가 다른 하나에 삽입되거나 서로 접촉되어 감김으로써 응축기(40)로부터 유입되어 압축기(10)로 배출되는 냉매와 수도관(100)으로부터 유입되어 냉수콕크(72)로 배출되는 원수 사이에 열이 교환되게 된다.

특히, 냉각코일(53)과 증발기(54)는 냉수탱크(52)의 밀폐된 내부공간에 위치하기 때문에 이러한 열교환이 효율적으로 이루어질 수 있다. 냉각코일(53)과 증발기(54)간의 열교환이 보다 효율적으로 이루어지도록 하기 위해 열교환탱크(21)의 내부에는 물, 열매체유 등이 충진될 수 있다. 증발기(54)는 그 주변과의 온도 차이만큼 주변으로부터 열을 흡수함으로서 그 내부에 흐르는 냉매를 증발시키고, 냉각코일(53)은 그 주변과의 온도 차이만큼 주변에 열을 방출함으로써 그 내부에 흐르는 원수를 냉각시킨다. 이와 같이, 증발기(54)는 냉각코일(53)에 흐르는 원수로부터 열을 흡수하고 이와 같이 흡수된 열을 이용하여 팽창밸브(51)에 의해 감압된 액체 상태의 냉매를 증발시킨다.

사용자의 입장에서는 냉온수기를 사용할 때에 냉온수기를 시동하여 냉수콕크(72)를 개방시킨 즉시 냉온수기로부터 일정한 온도의 냉수를 공급받아 사용할 수 있다는 것이 중요하다. 상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 냉온수기의 냉동 사이클이 짧아지게 되어 냉온수기의 시동 시에 사용자에게 즉시 냉수가 공급될 수 있다. 냉수공급기(50)로부터 배출되는 냉수의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 상술한 바와 같은 온수공급기(30)의 구조가 냉수공급기(50)에도 적용될 수 있다. 즉, 냉수공급기(50)로부터 냉각코일(53)이 제거되고, 그 대신에 수도관(100)의 출구와 냉수공급기(50)의 입구 사이에 연결된 원수관(61)에 흐르는 원수는 냉수탱크(52)에 저장된다. 즉, 냉수탱크(52)는 수도관(100)에 연결된 원수관(61)의 제 2 지관을 통하여 유입되어 냉각된 원수인 냉수를 저장하고 냉수탱크(52)에 저장된 냉수의 총량 중 사용자의 조작에 따른 양만큼의 냉수를 외부로 배출한다. 본 실시예는 냉수량검출기(91), 냉수온도검출기(92), 냉수솔레노이드밸브(93), 및 제어기를 구비할 수 있다.

냉수량검출기(91)는 냉수탱크(52)에 저장되어 있는 냉수의 양을 검출한다. 냉수온도검출기(92)는 냉수탱크(52)에 저장되어 있는 냉수의 온도를 검출한다. 냉수솔레노이드밸브(93)는 수도관(100)과 냉수탱크(52) 사이에 연결된 원수관(61)의 제 2 지관에 설치되어 수도관(100)으로부터 냉수탱크(52)로의 원수의 흐름을 허용하거나 차단한다. 제어기는 냉수량검출기(91)의 검출값과 냉수온도검출기(92)의 검출값에 기초하여 냉수솔레노이드밸브(93)를 제어한다. 제어기는 아래에 설명된 제어로직에 따라 냉수솔레노이드밸브(93)를 제어할 수 있는 마이컴 등으로 구현될 수 있으며, 냉수솔레노이드밸브(93)를 제어하기 위한 제어기와 온수솔레노이드밸브(83)를 제어하기 위한 제어기는 하나의 마이컴으로 구현될 수 있다.

냉수솔레노이드밸브(93)는 제어기의 제어에 따라 냉수량검출기(91)에 의해 검출된 냉수의 양이 최저임계량 이하이고 냉수온도검출기(92)에 의해 검출된 온도가 임계온도보다 낮으면 냉수량검출기(91)에 의해 검출된 냉수의 양이 최고임계량에 도달할 때까지 수도관(100)으로부터 냉수탱크(52)로의 원수의 흐름을 허용한다. 이에 따라, 수도관(100)으로부터 배출된 원수와 냉수탱크(52)에 저장되어 있는 냉수가 혼합되어 냉수탱크(52)에 저장되어 있는 냉수의 온도가 상승하게 된다. 결국, 이러한 냉수솔레노이드밸브(93)의 동작에 의해 냉수탱크(52)에 저장되어 있는 냉수는 최저임계량과 최고임계량의 범위 내에서 등락을 반복하면서 그 온도가 일정하게 유지되게 된다. 본 실시예에 따르면, 냉수공급기(50)로부터 배출되는 냉수의 온도가 임계온도 미만으로 떨어지지 않기 때문에 사용자가 이가 시릴 정도로 과냉각된 냉수를 음용하는 것을 방지할 수 있다.

여기에서, 최저임계량은 사용자가 한번에 일상적으로 사용할 수 있는 냉수의 최대량을 의미한다. 즉, 냉수탱크(52)에는 항상 최저임계량 이상의 냉수가 저장되어 있어야 사용자에게 일정한 온도의 냉수가 원활하게 공급될 수 있다. 최고임계량은 냉수탱크(52)의 최대저장량으로부터 냉수탱크(52) 내부의 냉수의 온도가 임계온도까지 상승하기 위해 수도관(100)으로부터 배출되어야 할 냉수의 최소량을 감산한 양을 의미한다. 냉수탱크(52)에 최고임계량보다 많은 양의 냉수가 저장되어 있으면 냉수탱크(52)는 수도관(100)으로부터 충분한 양의 원수를 공급받을 수 없기 때문에 냉수탱크(52) 내부의 온수의 온도가 임계온도까지 상승될 수 없다.

사용자의 냉수 사용량이 비정상적으로 매우 적을 경우에 냉수탱크(52)에는 외부로의 배출 없이 오랫동안 냉수가 저장되어 있게 된다. 이 경우, 냉수탱크(52)에 저장되어 있는 냉수는 증발기(54)에 의해 계속적으로 냉각되기 때문에 그 온도가 점차적으로 하강하게 된다. 냉수솔레노이드밸브(93)는 제어기의 제어에 따라 냉수량검출기(91)에 의해 검출된 냉수의 양이 최저임계량을 초과하고 냉수온도검출기(92)에 의해 검출된 온도가 임계시간 이상 동안 임계온도보다 낮으면 냉수온도검출기(92)에 의해 검출된 온도가 임계온도에 도달할 때까지 수도관(100)으로부터 냉수탱크(52)로의 원수의 흐름을 허용한다. 상술한 바와 같이, 사용자의 냉수 사용량이 정상적인 경우에 상술한 바와 같은 냉수솔레노이드밸브(93)의 동작에 의해 냉수탱크(52)에 저장되어 있는 냉수의 양이 최고임계량을 초과할 수 없기 때문에 냉수탱크(52)에 저장되어 있는 냉수의 온도가 임계온도에 도달하기에 충분한 양의 원수가 수도관(100)으로부터 공급될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉온수기의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 냉온수기는 압축기(10), 열교환기(20), 온수공급기(30), 응축기(40), 냉수공급기(50), 원수관(61), 온수관(62), 냉수관(63), 냉매관(64), 온수콕크(71), 및 냉수콕크(72)로 구성된다. 도 3에 도시된 실시예는 열교환기(20)의 내부 구조만 다를 뿐 도 1에 도시된 실시예와 동일하므로 이하에서는 도 1에 도시된 실시예와의 차이점을 중심으로 도 3에 도시된 실시예를 설명하기로 하며 아래에 생략된 각 구성에 대한 상세한 설명은 도 1에 도시된 실시예에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.

도 4는 도 1에 도시된 열교환기(20)의 내부 구조도이다. 도 3에 도시된 열교환기(20)의 내부 구조를 관찰할 수 있도록 위해 도 4에는 그 측면의 절반이 절개된 상태의 열교환기(20)가 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 열교환기(20)는 열교환탱크(21) 및 냉매코일(23)로 구성된다. 수도관(100)으로부터 배출되는 원수의 수압에 의해 열교환탱크(21)의 원수입구로 유입되는 원수도 어느 정도 이상의 수압을 갖는다. 이러한 열교환탱크(21)의 원수입구 측의 원수 유입 압력에 의해 열교환탱크(21)의 원수출구로부터 원수가 배출되면 그 배출량만큼 열교환탱크(21)의 원수입구로 원수가 유입되게 된다. 즉, 열교환탱크(21)의 원수출구의 원수 배출량만큼 수도관(100)으로부터 열교환탱크(21)의 원수입구로 원수가 유입됨으로써 열교환탱크(21)에는 항상 원수가 만충되어 있게 된다.

냉매코일(23)은 열교환탱크(21)의 내부의 원수에 담겨짐으로써 압축기(10)로부터 유입되어 응축기(40)로 배출되는 냉매와 수도관(100)으로부터 유입되어 온수공급기(30)로 배출되는 원수 사이에 열이 교환되게 된다. 도 1에 도시된 실시예와 도 3에 도시된 실시예를 비교해보면, 도 1에 도시된 실시예에서는 사용자가 음용할 수도 있는 원수가 원수코일(22)의 내부에만 존재하기 때문에 원수가 녹 등에 의해 오염되지 않도록 원수코일(22)의 내면을 스테인리스 등으로 방오 처리하여야 하는 반면, 도 3에 도시된 실시예에서는 사용자가 음용할 수도 있는 원수가 열교환탱크(21)의 내부에 가득 채워져 있기 때문에 열교환탱크(21)의 내면 전체와 냉매코일(23)의 외면을 방오 처리하여야 한다.

도 1에 도시된 실시예에서는 원수가 원수코일(22)의 내부에만 존재하기 때문에 도 3에 도시된 실시예에 비해 열교환탱크(21)의 열교환에 사용되는 원수의 양이 적어 도 3에 도시된 실시예에 비해 냉매의 냉각 효율이 낮고 온수공급기(30)로 한번에 배출될 수 있는 온수의 양이 적다. 반면, 도 3에 도시된 실시예에서는 원수가 열교환탱크(21)의 내부에 가득 채워져 있기 때문에 도 1에 도시된 실시예에 비해 열교환탱크(21)의 열교환에 사용될 수 있는 원수의 양이 많아 도 3에 도시된 실시예에 비해 냉매의 냉각 효율이 높고 온수공급기(30)로 한번에 배출될 수 있는 온수의 양이 많다. 이에 따라, 도 3에 도시된 실시예는 사용자의 온수 사용량이 비정상적으로 많을 경우에도 우수한 대처 능력을 갖는다.

도 5는 도 3에 도시된 실시예의 변형례를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 변형례는 도 3에 도시된 실시예와 달리 사용자에게 냉수만을 공급할 수 있는 장치이다. 이에 따라, 도 5에 도시된 변형례는 도 3에 도시된 실시예로부터 사용자에게 온수를 공급하기 위한 수단들, 즉 온수공급기(30), 온수관(62), 온수콕크(71) 등 빠져 있을 뿐 도 3에 도시된 실시예와 동일하므로 이하에서는 도 3에 도시된 실시예와의 차이점을 중심으로 도 5에 도시된 실시예를 설명하기로 하며 아래에 생략된 각 구성에 대한 상세한 설명은 도 1, 3에 도시된 실시예에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.

도 5에 도시된 실시예에서는 사용자에게 온수를 공급하기 위한 수단들, 즉 온수공급기(30), 온수관(62), 온수콕크(71) 등이 없기 때문에 열교환탱크(21)의 단면에는 원수출구가 형성되어 있지 않으며 원수관(61)의 제 1 지관과 연결되는 원수입구, 압축기(10)의 출구측 냉매관(64)과 연결되는 냉매입구, 및 응축기(40)의 입구측 냉매관(64)과 연결되는 냉매출구가 형성되어 있다. 이에 따라, 열교환탱크(21)의 원수입구로 유입된 원수는 열교환탱크(21)를 통해서 배출되지 않고 열교환탱크(21)의 내부에 고여 있게 된다. 즉, 열교환탱크(21)의 원수입구로 유입된 원수가 열교환탱크(21)를 통해서 배출되지 않음에 따라 열교환탱크(21)에는 항상 원수가 만충되어 있게 된다.

냉수공급기(50)에 의해 냉각된 원수인 냉수가 냉수공급기(50)로부터 외부로 배출되면, 그 배출량만큼 수도관(100)으로부터 원수관(61)으로 원수가 유입되게 된다. 열교환탱크(21)에 원수출구가 없는 경우에는 원수관(61)의 주관, 제 1 지관, 및 제 2 지관과 열교환탱크(21)는 원수관(61)의 주관의 입구만을 통해서 원수가 유입되고 원수관(61)의 제 2 지관의 출구만을 통해서 원수가 배출되는 하나의 수조를 형성하기 때문에 열교환탱크(21)에 저장된 원수는 냉수공급기(50)의 냉수 배출에 따라 원수관(61)에 새롭게 유입되는 원수와 혼합되게 된다. 냉매코일(23)은 열교환탱크(21)의 내부의 원수에 담겨짐으로써 압축기(10)로부터 유입되어 응축기(40)로 배출되는 냉매와 원수관(61)에 새롭게 유입되는 원수와 혼합되는 열교환탱크(21)의 내부의 원수 사이에 열이 교환되게 된다. 이에 따라, 열교환탱크(21)에 저장된 원수는 냉수공급기(50)로부터 냉수가 배출될 때마다 그 온도가 하강하게 되어 냉매코일(23)에 흐르는 고온의 냉매를 냉각시킬 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명은 실시예들을 통하여 구체적으로 설명하였으나 이는 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니며 단지 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 따라서 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 ... 압축기 20 ... 열교환기
21 ... 열교환탱크 22 ... 원수코일
23 ... 냉매코일 30 ... 온수공급기
40 ... 응축기 50 ... 냉수공급기
51 ... 팽창밸브 52 ... 냉수탱크
53 ... 냉각코일 54 ... 증발기
61 ... 원수관 62 ... 온수관
63 ... 냉수관 64 ... 냉매관
71 ... 온수콕크 72 ... 냉수콕크

Claims (7)

1. 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기;
   상기 압축기에 의해 압축된 기체 상태의 냉매와 수도관으로부터 유입된 원수 사이의 열교환을 통하여 상기 압축기에 의해 압축된 기체 상태의 냉매의 열을 수도관으로부터 유입된 원수로 전달하는 열교환기;
   상기 열교환기에 의해 냉각된 기체 상태의 냉매와 공기 사이의 열교환을 통하여 상기 열교환기에 의해 냉각된 기체 상태의 냉매를 액체 상태의 냉매로 응축시키는 응축기;
   상기 응축기에 의해 응축된 액체 상태의 냉매의 증발열을 이용하여 상기 수도관으로부터 유입된 원수를 냉각시켜 외부로 배출하는 냉수공급기; 및
   상기 수도관에 연결된 하나의 주관과 상기 주관으로부터 분기된 복수 개의 지관들을 포함하여 상기 복수 개의 지관들 중 제 1 지관의 말단이 상기 열교환기의 입구에 연결되고 상기 복수 개의 지관들 중 제 2 지관의 말단이 상기 냉수공급기의 입구에 연결되는 원수관을 포함하고,
   상기 원수관의 주관으로부터 배출되는 원수의 수압에 의해 상기 원수관의 주관으로부터 배출되는 원수는 분류되어 상기 원수관의 제 1 지관과 상기 원수관의 제 2 지관으로 유입되고,
   상기 열교환기가 상기 원수관의 제 1 지관을 통해 상기 주관으로부터 분류되어 유입된 원수를 이용하여 상기 압축기에 의해 압축된 기체 상태의 냉매를 냉각시키는 동안에 상기 냉수공급기는 상기 원수관의 제 2 지관을 통해 상기 주관으로부터 분류되어 유입된 원수를 냉각시켜 배출하고,
   상기 냉수공급기에 저장되어 있는 냉수의 양을 검출하는 냉수량검출기;
   상기 냉수공급기에 저장되어 있는 냉수의 온도를 검출하는 냉수온도검출기; 및
   상기 수도관과 상기 냉수공급기 사이에 연결되어 상기 수도관으로부터 상기 냉수공급기로의 원수의 흐름을 허용하거나 차단하는 냉수솔레노이드밸브를 더 포함하고,
   상기 냉수솔레노이드밸브는 상기 냉수량검출기에 의해 검출된 냉수의 양이 최저임계량 이하이고 상기 냉수온도검출기에 의해 검출된 온도가 임계온도보다 낮으면 상기 냉수량검출기에 의해 검출된 냉수의 양이 최고임계량에 도달할 때까지 상기 수도관으로부터 상기 냉수공급기로의 원수의 흐름을 허용하는 것을 특징으로 하는 냉온수기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 열교환기는
   상기 원수관의 제 1 지관과 연결되는 원수입구, 온수공급기의 입구측 온수관과 연결되는 원수출구, 상기 압축기의 출구측 냉매관과 연결되는 냉매입구, 및 상기 응축기의 입구측 냉매관과 연결되는 냉매출구가 형성되어 있는 열교환탱크; 및
   일단이 상기 열교환탱크의 냉매입구에 연결되고 타단이 상기 열교환탱크의 냉매출구에 연결되어 상기 압축기로부터 유입되어 상기 응축기로 배출되는 냉매가 흐르는 냉매코일을 포함하고,
   상기 열교환탱크의 원수입구로부터 유입되어 원수출구로 배출되는 원수와 상기 냉매코일의 내부에 흐르는 냉매 사이의 온도 차이로 인해 상기 압축기에 의해 압축된 기체 상태의 냉매와 상기 수도관으로부터 유입된 원수 사이에 열이 교환되는 것을 특징으로 하는 냉온수기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 열교환기에 의해 가열된 원수인 온수를 저장하고, 상기 저장된 원수의 총량 중 사용자의 조작에 따른 양만큼의 원수를 외부로 배출하는 온수공급기를 더 포함하고,
   상기 열교환탱크의 원수입구로부터 유입되어 원수출구로 배출되는 원수와 상기 냉매코일의 내부에 흐르는 냉매 사이의 온도 차이로 인해 상기 압축기로부터 유입되어 상기 응축기로 배출되는 냉매와 상기 수도관으로부터 유입되어 상기 온수공급기로 배출되는 원수 사이에 열이 교환되는 것을 특징으로 하는 냉온수기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 열교환기는 일단이 상기 열교환탱크의 원수입구에 연결되고 타단이 상기 열교환탱크의 원수출구에 연결되어 상기 원수관의 제 1 지관으로부터 유입되어 상기 온수공급기로 배출되는 원수가 흐르는 원수코일을 더 포함하고,
   상기 원수코일과 상기 냉매코일은 어느 하나가 다른 하나에 삽입되거나 서로 접촉되어 감김으로써 상기 압축기로부터 유입되어 상기 응축기로 배출되는 냉매와 상기 수도관으로부터 유입되어 상기 온수공급기로 배출되는 원수 사이에 열이 교환되는 것을 특징으로 하는 냉온수기.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 열교환탱크의 원수출구의 원수 배출량만큼 상기 수도관으로부터 상기 열교환탱크의 원수입구로 원수가 유입됨으로써 상기 열교환탱크에는 원수가 만충되고,
   상기 냉매코일은 상기 열교환탱크의 내부의 원수에 담겨짐으로써 상기 압축기로부터 유입되어 상기 응축기로 배출되는 냉매와 상기 수도관으로부터 유입되어 상기 온수공급기로 배출되는 원수 사이에 열이 교환되는 것을 특징으로 하는 냉온수기.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 온수공급기에 저장되어 있는 온수의 양을 검출하는 온수량검출기;
   상기 온수공급기에 저장되어 있는 온수의 온도를 검출하는 온수온도검출기; 및
   상기 열교환기와 상기 온수공급기 사이에 연결되어 상기 열교환기로부터 상기 온수공급기로의 온수의 흐름을 허용하거나 차단하는 온수솔레노이드밸브를 더 포함하고,
   상기 온수솔레노이드밸브는 상기 온수량검출기에 의해 검출된 온수의 양이 최저임계량 이하이고 상기 온수온도검출기에 의해 검출된 온도가 임계온도보다 낮으면 상기 온수량검출기에 의해 검출된 온수의 양이 최고임계량에 도달할 때까지 상기 열교환기로부터 상기 온수공급기로의 온수의 흐름을 허용하는 것을 특징으로 하는 냉온수기.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 열교환기는
   상기 원수관의 제 1 지관과 연결되는 원수입구, 상기 압축기의 출구측 냉매관과 연결되는 냉매입구, 및 상기 응축기의 입구측 냉매관과 연결되는 냉매출구가 형성되어 있는 열교환탱크; 및
   일단이 상기 열교환탱크의 냉매입구에 연결되고 타단이 상기 열교환탱크의 냉매출구에 연결되어 상기 원수관의 제 2 지관으로부터 유입되어 상기 응축기로 배출되는 냉매가 흐르는 냉매코일을 포함하고,
   상기 열교환탱크의 원수입구로 유입된 원수가 상기 열교환탱크를 통해서 배출되지 않음에 따라 상기 열교환탱크에는 원수가 만충되며 상기 열교환탱크에 저장된 원수는 상기 냉수공급기의 냉수 배출에 따라 상기 원수관에 새롭게 유입되는 원수와 혼합되고,
   상기 냉매코일은 상기 열교환탱크의 내부의 원수에 담겨짐으로써 상기 압축기로부터 유입되어 상기 응축기로 배출되는 냉매와 상기 원수관에 새롭게 유입되는 원수와 혼합되는 열교환탱크의 내부의 원수 사이에 열이 교환되는 것을 특징으로 하는 냉온수기.

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