KR101611305B1 - 평판형 냉수조 - Google Patents

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KR101611305B1
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류춘재
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 평판형 냉수조에 관한 것으로, 본 발명의 일측면에 따르면 음용수가 유입되는 유입부와 냉각된 상기 음용수가 토출되는 토출부를 구비하는 케이스; 상기 케이스 내부에 구비되고, 냉매가 유동하는 냉매관과 상기 냉매관의 외주면에 생성되는 얼음을 포함하는 제빙부; 그리고, 상기 케이스 내부 그리고 상기 유입부와 토출부 사이에 구비되고, 외주면의 적어도 일부가 상기 제빙부의 외주면에 의해 형성되고, 상기 음용수가 유동하여 냉각되는 냉각유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조가 제공된다.

Description

평판형 냉수조{FLAT COLD WATER TANK}
본 발명은 평판형 냉수조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콤팩트한 평판형냉수조에 관한 것이다.
일반적으로 음용수 공급장치는 사용자에게 음용수를 공급하는 장치이다.
음용수 공급장치는 상온의 음용수를 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 음용수 공급장치 내부를 유동하는 음용수를 냉동사이클을 포함하는 평판형 냉수조를 이용하여 냉각시키거나 히터로 가열하여 필요에 따라 냉수나 온수로 공급할 수도 있다.
이를 위해 일반적으로 음용수 공급장치는 냉수를 공급하기 위한 냉수조 또는 온수를 공급하기 위한 온수조를 구비하게 된다.
냉수조는 냉각수가 저장되는 저수조에 음용수 유동관이 침수되도록 마련되어 음용수를 냉각시키는 저수식 냉수조와 음용수 유동관 주위로 얼음이나 냉각수가 마련되어 음용수 유동관을 유동하는 음용수를 순간 냉각시키는 직수식 냉수조로 구분될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래 냉수를 생성하기 위한 냉수공급장치(1)의 저수식 냉수조(2)는 냉수관(3), 증발기(4), 유동발생장치(5)로 이루어진다.
상기 저수식 냉수조(2)에는 냉각수가 저장되고, 상기 냉수관(3)은 음용 가능한 물이 유동되는 관으로 상기 저수식 냉수조(2)의 내부에 나선형으로 다층 적층된 코일(coil)형상을 이룬다. 상기 증발기(4)는 상기 저수식 냉수조(2) 내에서 상기 냉수관(3)의 내측 중앙부에 코일형상으로 형성되고, 냉동사이클에 의해 냉매가 유동하면서 냉각수와 열교환이 이루어지도록 형성된다.
즉, 상기 증발기(4)와 상기 냉각수가 열교환되고, 열교환된 상기 냉각수는 상기 냉수관(3)과 열교환하여 음용수를 냉각시키게 된다.
상기 유동발생장치(5)는 상기 저수식 냉수조(2)에 저장되는 상기 냉각수를 회전시켜 상기 저수식 냉수조(2) 내의 열교환 효율을 향상시키는 역할을 한다.
그러나, 이와 같은 방식은 전술한 바와 같은 나선형으로 다층 적층된 증발기와 냉수관이 구비되어야 하므로 냉수조의 크기나 형상을 변경하는데 제한이 있는 문제점이 존재하여 왔다.
또한, 상기와 같은 저수식 냉수조 방식은 연속적으로 냉수를 취출할 경우 급속 냉각이 어려워 냉매관으로 유입되는 냉각되지 않은 음용수와 냉각된 음용수가 혼합되어 취출됨에 따라 출수되는 냉수의 온도가 상승하는 문제점이 있었다.
반면, 직수식 냉수조 방식은 얼음이나 냉각수와 열교환을 하기 위한 음용수 유동관의 길이가 충분히 길어야 하므로 냉각을 위해 요구되는 냉수조 길이의 제약이 발생하고 그에 따라 소형화가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 평판형 냉수조에 관한 것으로 보다 상세하게는, 냉수조를 유동하는 음용수의 열교환 효율이 향상되어 음용수를 빠르게 냉각시킬 수 있는 평판형 냉수조를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 음용수의 냉각 효율은 향상되면서 콤팩트한 사이즈의 평판형 냉수조를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 한정된 냉수조 체적 내에서 많은 양의 연속 냉수를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 냉수조 내부의 불균일 제빙에 따른 냉각 효율 감소, 유로 막힘 문제를 최소화할 수 있는 평판형 냉수조를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 소비전력을 절감할 수 있는 평판형 냉수조를 구비한 음용수 공급장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 냉각 효율은 향상되면서 콤팩트한 사이즈의 평판형 냉수조를 구비한 음용수 공급장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 평판형 냉수조는, 음용수가 유입되는 음용수 유입부와 냉각된 상기 음용수가 토출되는 음용수 토출부를 구비하는 케이스, 상기 케이스 내부에 구비되고, 냉매가 유동하는 냉매관과 상기 음용수 유입부를 통해 유입된 상기 음용수에 의해 상기 냉매관의 외주면에 생성되는 얼음을 포함하는 제빙부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 평판형 냉수조는 상기 케이스 내부에 구비되고, 외주면의 적어도 일부가 상기 제빙부의 외주면에 의해 형성되고, 상기 음용수가 유동하면서 상기 제빙부와 열교환하여 냉각되는 냉각유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 냉각유로를 유동하는 음용수는 얼음과 직접 접촉하여 열교환되어 냉각됨으로써 빠르게 냉각될 수 있다.
이때, 상기 평판형 냉수조는 상기 제빙부에 인접한 위치에 온도센서를 더 구비하여 상기 제빙부에 생성되는 얼음의 성장 두께를 제어함으로써 음용수의 냉각이 일정하게 이루어지도록 할 수 있다.
한편, 음용수의 냉각 효율을 높이고 콤팩프한 사이즈의 평판형 냉수조를 구현하기 위하여 본 발명의 일 실시예 따른 평판형 냉수조의 상기 냉각유로는, 대향하여 형성되는 상기 제빙부와 제빙부 사이에서 상기 제빙부의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.
그리고, 평판형 냉수조의 상기 냉매관은 일측이 상기 냉매 유입관과 연결되고, 타측이 상기 냉매 토출관과 연결되며 상기 케이스 내부로 연장되는 직선부와, 상기 직선부와 직교하여 돌출 형성되는 복수개의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 직선부와 돌출부 사이에는, 냉매가 상기 직선부에서 돌출부로 유동하도록 유도하기 위하여 상기 직선부에서 돌출부로 연장되어 상기 돌출부 내부를 구획하는 유동 전환판이 마련될 수 있다.
그리고, 상기 돌출부는 대향하는 상기 직선부에 상기 직선부의 길이방향으로 이격되어 교대로 형성될 수 있다.
상기와 같은 형상의 냉매관은 한정된 평판형 냉수조의 공간 내에서 냉매가 유동할 수 있는 유로를 길게 형성함으로써 음용수가 제빙부와 접촉하는 접촉 면적과 시간을 증가시켜 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
그러나, 본 발명과 같은 평판형 냉수조에서는 유입되는 냉매의 온도와 토출되는 냉매의 온도차가 커짐에 따라 냉매 유입관으로부터 이격되는 거리에 따라 제빙부의 얼음의 두께가 상이한 불균일 제빙 문제가 발생될 수 있다.
상기와 같은 불균일 제빙문제를 해결하기 위한 제1 방안으로 돌출부 사이의 이격거리를 상이하게 형성할 수 있다.
즉, 상기 냉매 유입관에 인접하게 형성되는 돌출부와 돌출부 사이는 소정 간격(L1)으로 이격되고, 상기 냉매 유입관으로부터 멀어질수록 상기 돌출부와 돌출부 사이의 이격거리(Ln)가 상기 소정 간격(L1) 보다 작아지도록 형성될 수 있다.
또는, 불균일 제빙문제를 해결하기 위한 제2 방안으로, 상기 냉매관으로 제1 방향과 제2 방향으로 냉매가 교번하여 흐르도록 교번 운전을 할 수 있다.
상기 냉매관의 일측 끝단에 각각 냉매 유입관과 냉매 토출관이 연결되고, 상기 냉매관의 타측 끝단에도 각각 냉매 유입관과 냉매 토출관이 연결되며, 제1 방향으로 유입된 냉매가 토출되는 제1 방향 유동과 상기 제1 방향과 반대 방향을 따라 유입된 냉매가 토출되는 제2 방향 유동이 형성되어 상기 제1 방향과 제2 방향으로 냉매가 교번하여 흐르도록 할 수 있다.
그리고, 상기 냉매관을 유동하는 냉매는, 소정 주기로 상기 제1 방향과 제2 방향으로 교번하도록 제어됨으로써 제빙부에 형성되는 얼음이 균일한 두께로 생성될 수 있다.
불균일 제빙문제를 해결하기 위한 제3 방안으로, 상기 냉매관은 내부가 구획되고, 상기 냉매관의 일측 끝단은 상기 냉매관 내부의 구획된 공간으로 냉매가 유입되고 토출되도록 상기 냉매 유입관과 냉매 토출관과 각각 연결되고, 타측 끝단은 폐쇄되도록 형성할 수 있다.
그리고, 상기 냉매관의 폐쇄된 타측 끝단의 내부에는 상기 제1 방향을 따라 흐르는 냉매가 상기 제2 방향으로 흐르도록 유동 방향이 전환되는 유동전환부가 마련될 수 있다.
그 결과, 상기 냉매관 내부의 구획된 제1 구획부로는 제1 방향을 따라 냉매가 유입되어 유동하고, 제2 구획부로는 제1 방향과는 반대 방향인 제2 방향을 따라 냉매가 유동하여 토출되므로 제1 구획부와 제2 구획부 사이의 열전달을 통하여 냉매관 내부에서 냉매의 온도차가 작아질 수 있다.
한편, 음용수의 냉각 효율을 높이고 콤팩프한 사이즈의 평판형 냉수조를 구현하기 위하여 본 발명의 일 실시예 따른 평판형 냉수조의 상기 냉각유로는, 상기 제빙부와 상기 제빙부의 길이 방향을 따라 음용수가 유동하도록 안내하는 안내부로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조의 케이스는 대칭으로 형성되는 제1 케이스와 제2 케이스를 포함하고, 상기 제1 케이스는 상기 냉매관의 일측형상에 대응되는 형상으로 하면이 형성되며, 상기 제2 케이스는 상기 냉매관의 타측형상에 대응되는 형상으로 상면이 형성되어 적층될 수 있다.
한편, 음용수의 냉각 효율을 높이고 콤팩프한 사이즈의 평판형 냉수조를 구현하기 위하여 본 발명의 다른 실시예 따른 평판형 냉수조의 상기 냉각유로는, 상기 제빙부의 외주면과 상기 케이스의 내면으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 제빙부는 상기 케이스의 길이방향을 따라 수 회 절곡되어 연장되고, 상기 냉각유로는 상기 절곡되어 형성되는 제빙부를 따라 형성될 수 있다.
그리고, 음용수가 상기 제빙부를 따라 유동하도록 상기 냉각유로를 구획하고, 상기 제빙부 사이에 형성되어 상기 제빙부와 접촉하는 상기 음용수의 유동 방향을 결정하기 위한 복수개의 격벽을 더 포함하여 한정된 공간의 케이스 내부에서 제빙부와 접촉하는 냉각유로를 길게 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 냉수조의 불균일 제빙 문제를 해결하기 위하여, 내부를 유동하는 냉매의 유동방향이 반대인 제1 냉매관과 제2 냉매관을 인접하게 마련할 수 있다.
상기 냉매관은 냉매 유입관과 연결되는 제1 냉매관과 일측이 상기 제1 냉매관과 연결되고 타측이 냉매 토출관과 연결되는 제2 냉매관을 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉매 유입관에서 상기 제1 냉매관의 일측으로 유입된 냉매는, 상기 제1 냉매관에서 제1 방향으로 유동하여 상기 제1 냉매관의 타측에서 상기 제2 냉매관으로 유입되며, 상기 제2 냉매관에서 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 유동하여 상기 냉매 토출관으로 토출될 수 있다.
더 상세하게는 상기 제1 냉매관과 제2 냉매관을 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 제1 냉매관과 제2 냉매관은 수평 또는 수직으로 인접하여 적층될 수 있다. 따라서, 상기 제1 냉매관과 제2 냉매관 사이에 열전달이 발생해 냉매관 내부를 유동하는 냉매의 온도차가 저감되어 불균일 제빙의 문제를 최소화할 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 냉수조의 케이스는 소정의 높이를 가지는 판형 다면체로 형성될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 평판형 냉수조에 따르면, 냉수조를 유동하는 음용수의 열교환 효율이 향상되어 음용수를 빠르게 냉각시킬 수 있는 평판형 냉수조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 평판형 냉수조에 따르면, 음용수의 냉각 효율은 향상되면서 콤팩트한 사이즈의 평판형 냉수조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 평판형 냉수조에 따르면, 한정된 냉수조 체적 내에서 많은 양의 연속 냉수를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 평판형 냉수조에 따르면, 냉수조 내부의 불균일 제빙 문제를 최소화 할 수 있어 음용수의 냉각 효율을 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 평판형 냉수조에 따르면, 냉각유로의 막힘 현상을 방지할 수 있어 보다 신뢰성이 높은 평판형 냉수조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 평판형 냉수조에 따르면, 온도센서를 이용하여 얼음의 생성 두께를 제어함으로써, 냉각장치를 효율적으로 구동하여 소비전력을 절감할 수 있는 평판형 냉수조를 구비한 음용수 공급장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 평판형 냉수조에 따르면, 냉각 효율은 향상되면서 콤팩트한 사이즈의 평판형 냉수조를 구비한 음용수 공급장치를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 저수식 냉수조에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조의 사시도이다.
도 3은 도 2의 평판형 냉수조의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 열교환기의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조의 불균일 제빙을 해결하기 위한 제1 변형예이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조의 불균일 제빙을 해결하기 위한 제2 변형예이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조의 불균일 제빙을 해결하기 위한 제2 변형예의 냉매관의 A-A' 방향의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조의 불균일 제빙을 해결하기 위한 제3 변형예의 냉매관에서 냉매 유동 방향을 도시한 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 냉수조의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 냉수조의 B-B' 방향의 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
한편, 제1 또는 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명의 일 실시예와 관련된 평판형 냉수조를 구성하는 각 구성요소를 구체적으로 설명한다.
도 2 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조에 대하여 상세히 기술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조의 사시도, 도 3은 도 2의 평판형 냉수조의 분해 사시도, 도 4는 도 2의 열교환기의 단면도이다.
본 발명의 일시예에 따른 평판형 냉수조(100)는 음용수가 유입되는 음용수 유입부(160)와 냉각된 음용수가 토출되는 음용수 토출부(170)를 구비하는 케이스(110)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 케이스(110) 내부에 구비되고, 냉매가 유동하는 냉매관(130)과 상기 냉매관(130)의 외주면에 생성되는 얼음(140)을 포함하는 제빙부(120)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 케이스(110) 내부에 구비되고, 외주면의 적어도 일부가 상기 제빙부(120)의 외주면에 의해 형성되고, 음용수가 유동하여 냉각되는 냉각유로(150)를 포함할 수 있다.
상기 평판형 냉수조(100)의 케이스(110)의 외측에는 상기 평판형 냉수조(100)의 외부에서 음용수가 유입되는 음용수 유입부(160)와 상기 음용수 유입부(160)로 유입된 음용수가 상기 평판형 냉수조(100)의 외부로 토출되는 음용수 토출부(170)가 구비될 수 있다.
이때, 상기 냉각유로(150)는 상기 음용수 유입부(160)와 음용수 토출부(170) 사이에 구비되어 상기 음용수 유입부(160)로 유입된 음용수가 상기 음용수 토출부(170)로 유동하는 유동 공간을 형성할 수 있다.
그리고, 상기 평판형 냉수조(100)의 케이스(110)의 외측에는 상기 평판형 냉수조(100)로 유입된 음용수를 냉각시키기 위하여 냉매가 유입되는 냉매 유입관(180)과 상기 평판형 냉수조 내부를 유동한 후 냉매가 토출되는 냉매 토출관(182)이 구비될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 케이스(110)는 상기 냉매관(130)의 적어도 일부를 포함할 수 있도록 하나 이상의 케이스(110)가 적층되어 형성될 수 있다.
상기 케이스(110)는 대칭으로 형성되는 제1 케이스(110a)와 제2 케이스(110b)를 포함하고, 상기 제1 케이스(110a)는 상기 냉매관(130)의 일측 형상에 대응되는 형상으로 하면이 형성되며, 상기 제2 케이스(110b)는 상기 냉매관(130)의 타측 형상에 대응되는 형상으로 상면이 형성될 수 있다.
이때, 상기 냉매관(130)은 상기 하나 이상의 케이스(110)의 내부로 적어도 일부가 직접 돌출 형성되어 음용수를 직접 접촉하여 냉각시킬 수 있다.
또는 상기 냉매관(130)은 상기 하나 이상의 케이스(110)의 사이에 마련되어 열전달을 통하여 음용수를 냉각시킬 수도 있다.
즉, 상기 냉매관(130)은 상기 제1 및 제2 케이스(110a, 110b)의 상기 냉매관(130)의 일측 형상에 대응되는 형상으로 형성된 상면과 하면에 사이에 결합되어 상기 제1 및 제2 케이스(110a, 110b)와의 접촉면을 통하여 열전달로 음용수를 냉각시킬 수 있다.
상기 평판형 냉수조(100)의 케이스(110)는 직육면체 또는 정육면체 등의 다면체 또는 원기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 도면 3에서는 두께가 얇은 직육면체가 적층된 형태를 도시하고 있으나 이에 한정되지는 않을 것이다.
한편, 상기 케이스(110)의 내부에는 음용수가 유동하여 냉각되는 냉각유로(150)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 냉각유로(150)는 적어도 일부가 상기 냉매관(130)과 상기 냉매관(130)의 외주면에 생성되는 얼음(140)을 포함하는 제빙부(120)의 외주면에 의해 형성될 수 있다.
구체적으로 설명하면 상기 냉매관(130) 주위로는 상기 냉매관(130)과의 열전달을 통하여 얼음 생성 온도 이하로 냉각된 음용수가 결빙하여 상기 냉매관(130)의 외주면으로부터 얼음(140)이 생성될 수 있다.
즉, 상기 냉각유로(150)를 유동하는 음용수의 일부는 상기 냉매관(130) 외주면에 결빙되어 제빙부(120)를 형성할 수 있고, 다른 일부는 상기 제빙부(120)와 직접 접촉됨으로써 열교환하여 냉각된 후 출수될 수도 있다.
상기 얼음(140)은 상기 냉매관(130)이 위치하는 상기 케이스(110)의 하면으로부터 상면까지 성장하여 상기 케이스(110)의 내측 높이만큼 성장할 수 있다.
그 결과 상기 제빙부(120)는 상기 냉매관(130)과 상기 냉매관(130)의 외주면으로부터 생성된 얼음(140)에 의해 상기 케이스(110) 내부에서 음용수가 유동할 수 있는 공간을 제한하는 방식으로 냉각유로(150)를 형성할 수 있게 된다.
따라서, 상기 음용수 유입부(160)를 통해 유입된 음용수는 상기 냉각유로(150)를 따라 유동하면서 상기 제빙부(120)의 얼음(140)과 접촉하여 직접 열교환함으로써 냉각될 수 있다.
즉, 제빙부(120)의 얼음(140)이 저온의 음용수로 변화되면서 음용수의 온도가 낮아질 수 있다. 또한, 제빙부(120)의 얼음(140)이 물로 상전환(相轉換)되는 과정에서 발생되는 흡수되는 잠열인 융해열에 의해 제빙부(120) 주위를 유동하는 음용수는 냉각될 수 있다.
그리고, 상기 열교환 과정을 통해 음용수를 냉각시킨 얼음(140)은 온도가 상승되고, 용융되어 체적이 감소될 수 밖에 없다.
이와 같은 변화되는 얼음(140)의 두께를 제어하기 위하여 상기 평판형 냉수조(100) 내부에는 상기 제빙부(120)에 인접하여 온도센서(190)가 더 마련될 수 있다.
상기 온도센서(190)에 측정된 음용수 또는 얼음(140)의 온도가 설정값보다 높으면, 상기 평판형 냉수조(100)를 제어하는 제어부는 상기 평판형 냉수조(100)로 냉매를 공급하는 냉각장치를 가동시키도록 하도록 제어할 수 있다.
이는, 상기 평판형 냉수조(100)의 초기 작동으로 제빙부(120)가 형성되지 않았을 경우 제빙부(120)를 형성하기 위한 냉각장치의 구동도 해당될 수 있다.
또는, 연속 출수로 인한 상기 평판형 냉수조(100)의 얼음(140)의 온도가 설정값 이상이 될 경우도 상기와 같이 냉각장치가 구동될 수 있다.
한편, 상기 온도센서(190)에 측정된 얼음(140)의 온도가 설정값보다 낮으면, 상기 평판형 냉수조(100)를 제어하는 제어부는 상기 평판형 냉수조(100)로 냉매를 공급하는 냉각장치를 중단시키거나 간헐적 운전을 하도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 냉각을 위한 제빙부(120)가 형성되지 않은 경우나 연속 출수에 의해 제빙부(120)의 체적이 많이 감소한 경우에 해당되는 상기 온도센서(190)에 감지되는 온도가 제1 설정값(T1) 이하이고 제2 설정값(T2)을 초과할 경우 냉각장치는 연속 운전을 할 수 있다.
그리고, 제빙부(120)가 소정 두께 이상 형성된 상태이나 일정 시간 내 소정 시간 이상 출수되거나 상기 온도센서(190)에 감지되는 온도가 제2 설정값(T2) 이하이고 제3 설정값(T3)을 초과할 경우 냉각장치는 간헐 운전을 할 수 있다.
상기 온도센서(190)에 감지되는 온도가 제3 설정값(T3)에 도달되면 냉각장치는 운전을 정지할 수 있다. 이는 상기 제빙부(120)의 얼음이 소정 두께 이상 성장하는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 상기 냉각유로(150)는 상기 제빙부(120)와 상기 냉각유로(150)를 유동하는 음용수가 접촉하는 면적을 넓히기 위하여 음용수가 상기 제빙부(120)를 따라 유동하도록 안내하는 안내부를 더 구비할 수 있다.
상기 안내부는 상기 케이스(110) 내부에 별도로 구비될 수도 있고, 상기 제빙부(120)에서
이하에서는, 도 3 내지 도 4를 참고하며 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조(100)의 냉각유로(150)에 대하여 구체적으로 기술하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조(100)의 냉각유로(150)는 대향하여 형성되는 상기 제빙부(120)와 제빙부(120) 사이에서 상기 제빙부(120)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 제빙부(120)를 형성하는 상기 냉매관(130)은, 일측은 냉매 유입관(180)에 연결되고, 타측은 냉매 토출관(182)에 연결되고, 상기 케이스(110)의 내부에 연장 형성될 수 있다.
이때 상기 냉매관(130)은 일측은 냉매 유입관(180)에 연결되고, 타측은 냉매 토출관(182)에 연결되는 직선부(132)와 상기 직선부(132)와 직교하여 돌출 형성되는 복수개의 돌출부(134)를 포함할 수 있다.
상기 직선부(132)는 상기 케이스(110)의 일 측면에만 대향하도록 형성될 수 있고, 상기 케이스(110)의 복수개의 측면에 대향하도록 형성될 수도 있다.
또는 상기 직선부(132)는 직육면체로 형성된 상기 케이스(110)의 측면을 따라 연장되고 각 모서리에서 절곡되어 연결되게 형성될 수 있다. 이때 상기 케이스(110)의 대향하는 측면에 형성되는 상기 직선부(132)는 대향되게 형성될 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 냉매 유입관(180)에 연결되어 직육면체로 형성된 상기 케이스(110)의 측면을 따라 연장되는 제1 직선부(132a)와 상기 케이스(110)의 모서리에서 절곡되어 상기 냉매 토출관(182)에 연결되도록 연장되는 제2 직선부(132b)는 대향되게 형성될 수 있다.
상기 돌출부(134)는 대향하는 상기 직선부(132)로부터 길이방향으로 소정 간격 이격되며 교대로 돌출 형성될 수 있다.
상기 돌출부(134)는 상기 제1 직선부(132a)와 제2 직선부(132b)의 대향하는 측면에서 상기 케이스(110)의 폭방향으로 소정 길이로 연장되도록 형성되며, 상기 케이스(110)의 길이방향으로 소정 간격 이격되어 교대로 형성될 수 있다.
이때, 상기 직선부(132)에 형성되는 상기 돌출부(134) 사이의 이격 거리는 동일한 간격으로 이격될 수도 있고, 상이한 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 냉매관(130)을 구성하는 상기 직선부(132)와 복수개의 돌출부(134)는 일체로 형성될 수 있다.
또한, 일체로 형성된 상기 냉매관(130) 내부에는 상기 직선부(132)에서 상기 돌출부(134)가 접합되는 위치에 상기 직선부(132)로부터 상기 돌출부(134)의 끝단에 인접하게 연장되는 유동 전환판(136)이 복수개 형성될 수 있다.
상기 직선부(132)로부터 상기 돌출부(134) 내부로 연장되는 유동 전환판(136)은 상기 직선부(132)에서 상기 돌출부(134)로 냉매 유동 방향을 전환함과 동시에 상기 돌출부(134)의 내부 공간을 구획하는 역할을 할 수 있다.
따라서, 상기 돌출부(134)가 형성되는 위치에 설치된 유동 전환판(136)에 의해 상기 직선부(132)를 유동하는 냉매는 직각으로 유동방향이 전환되어 상기 돌출부(134)로 유입될 수 있다.
상기 돌출부(134)로 유입된 냉매는 상기 돌출부(134)의 구획된 일측을 따라 유동하여 상기 돌출부(134)의 끝단에서 다시 유동 방향이 전환된 후 상기 돌출부(134)의 타측을 따라 유동하게 된다.
상기 돌출부(134) 내부의 유동 전환판(136)을 따라 유동한 냉매는 유동방향이 전환되어 다시 상기 돌출부(134)에 이웃하는 직선부(132)로 유동하게 된다.
상기와 같이 복수개의 돌출부(134)를 구비한 냉매관(130)으로 유입된 냉매는 상기와 같은 유동 방향의 전환을 반복하면서 직선부(132)와 돌출부(134)를 따라 유동한 후 토출될 수 있다.
이로 인해 한정된 냉수조의 케이스(110) 내부 공간에서 음용수가 유동하는 냉각유로를 보다 조밀하게 형성하여 음용수를 빠르게 냉각시킬 수 있다.
그리고, 음용수의 빠른 냉각을 위하여 상기 냉매관(130)을 길게 연장 절곡하여 형성하지 않고도 음용수의 냉각 효율을 높일 수 있어 보다 콤팩트한 사이즈의 평판형 냉수조(100)를 형성할 수 있는 효과가 있다.
한편, 제빙부(120)의 얼음(140)을 생성하는 상기 냉매관(130) 내부를 유동하는 냉매의 온도는 상기 냉매 유입관(180)으로 유입되는 냉매의 온도와 상기 냉매 토출관(182)으로 토출되는 냉매 사이에 온도차가 발생할 수 있다.
따라서, 냉매 유입관(180)에 인접하는 냉매관(130)을 유동하는 냉매는 과냉각된 상태로 상기 냉매관(130) 주위로 소정 두께 이상 과도하게 얼음을 생성하여 음용수의 유동을 위한 냉각유로(150)를 과도하게 좁게 형성할 수도 있다.
그리고, 상기 냉매 유입관(180)으로부터 먼 측에 위치하는 냉매관(130) 주위의 얼음(140)의 두께는 상기 냉매 유입관(180)에 인접하게 형성된 얼음(140)의 두께보다 작은 불균일 제빙현상이 일어날 수 있다.
이로 인해 냉각유로(150)를 유동하는 음용수의 지속적인 냉각이 이루어지지 못해 음용수의 냉각효율이 저감될 수 있다.
또는, 상기 냉매 유입관(180)에 인접하게 돌출 형성되는 돌출부(134)와 돌출부(134) 사이에 얼음이 과도하게 형성되어 음용수의 냉각유로(150)가 막히는 현상이 발생할 수도 있다.
따라서 평판형 냉수조(100)의 음용수 냉각이 원활히 이루어지기 위해서는, 냉매 유입관(180) 주위로 형성될 수 있는 냉각유로 막힘 문제를 포함한 불균일 제빙의 문제를 해결하기 위한 방안이 요구된다.
이하에서는, 도 5 내지 도 8을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조의 불균일 제빙을 해결하기 위한 방안에 대하여 상세히 기술한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조의 불균일 제빙을 해결하기 위한 제1 변형예를 도시하고 있다. 도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조의 불균일 제빙을 해결하기 위한 제2 변형예를 도시하고 있다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조의 불균일 제빙을 해결하기 위한 제3 변형예를 도시하고 있다.
평판형 냉수조(100)에서 발생할 수 있는 불균일 제빙을 해결하기 위한 제1 변형예로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 냉매 유입관(180)에 인접하게 형성되는 돌출부(134) 사이의 간격(L1)이 상기 냉매 유입관(180)으로부터 먼 측에 형성되는 돌출부(134) 사이의 간격(Ln) 보다 크도록 형성할 수 있다.
즉, 냉매 유입관(180)에 인접하게 형성되는 돌출부(134) 사이의 간격(Ln)은 유로 막힘 현상이 발생되지 않는 소정 간격으로 이격되도록 형성하고, 상기 냉매 유입관(180)으로부터 멀어질수록 돌출부(134) 사이의 간격이 점차적으로 좁아지도록 형성할 수 있다.
이에 의해, 냉매 유입관(180)에 인접하게 형성되는 돌출부(134) 사이를 유동하는 음용수가 과냉각되어 상기 돌출부(134) 주위로 얼음(140)이 일정 두께 이상 생성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 냉매 유입관(180)에 인접하게 형성되는 돌출부(134) 주위로 일정 두께 이상 얼음(140)이 성장하더라도 음용수가 유동하는 냉각유로(150)를 확보할 수 있다.
그리고, 상기 냉매 유입관(180)으로부터 먼측에 위치하는 돌출부(134) 사이의 간격은 상기 냉매 유입관(180)에 가까운 돌출부(134) 사이 간격보다 좁게 형성되어 상기 돌출부(134) 사이를 유동하는 음용수를 빠르게 냉각시킬 수 있고, 얼음의 체적이 감소된 경우 얼음의 생성을 촉진시킬 수 있다.
따라서, 평판형 냉수조(100) 내부에서 발생될 수 있는 불균이 제빙을 최소화 할 수 있다.
이때, 상기 돌출부(134) 사이의 이격 간격은 설계자의 설계 의도에 따라 최적화될 수 있을 것이다.
평판형 냉수조(100)에서 발생할 수 있는 불균일 제빙을 해결하기 위한 제2 변형예로, 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 냉매 유입관(180)과 냉매 토출관(182)을 냉매관(130)의 양단에 각각 마련하고 제1 방향과 제2 방향으로 교번하여 냉매를 유동시킬 수 있다.
이를 위하여 냉매관(130)의 일측 단부 부분을 확대하여 도시한 수평단면도인 도 7에 도시된 바와 같이 냉매관(130)의 일측 단부에는 냉매 유입관(180)과 냉매 토출관(182)이 이웃하게 마련될 수 있다.
즉, 상기 냉매관(130)의 일측 단부에는 제1 냉매 유입관(180a)과 제2 냉매 토출관(182b)이 마련되고, 상기 냉매관(130)의 타측 단부에는 제2 냉매 유입관(180b)과 제1 냉매 토출관(182a)이 마련될 수 있다.
따라서, 평판형 냉수조(100)로 유입되는 냉매는 상기 제1 냉매 유입관(180a)으로 유입되어 상기 제1 냉매 토출관(182a)으로 토출되는 제1 방향과 상기 제2 냉매 유입관(180b)으로 유입되어 상기 제2 냉매 토출관(182b)으로 토출되는 제2 방향으로 주기적으로 냉매 유동 방향이 변화되면서 유동할 수 있다.
이때, 냉매의 유동 방향인 상기 제1 방향과 제2 방향은 흐름 방향이 반대방향을 향하므로 상기 제1 방향으로의 냉매 유동을 정방향 유동, 상기 제2 방향으로의 냉매 유동을 역방향 유동이라고 칭할 수 있을 것이다.
이하에서는 도 6을 참조하여 평판형 냉수조로 냉매를 공급하는 냉각장치를 통한 냉매의 제1 방향 및 제2 방향 흐름을 더 구체적으로 기술하고자 한다.
상기 평판형 냉수조(100) 내부를 유동하는 음용수를 냉각시키기 위하여 상기 평판형 냉수조(100) 내부에 구비되는 냉매관(130)으로 냉각된 냉매를 공급하는 냉각장치(10)가 구비될 수 있다.
상기 냉각장치(10)는 압축기(11), 응축기(12), 드라이어(13), 제1 및 제2 팽창 밸브(14, 15)와 어큐뮬레이터(18)를 포함할 수 있다.
상기 냉각장치(10)의 일 구성요소인 증발기는 본 발명의 상기 평판형 냉수조(100) 내부에 구비되는 상기 냉매관(130)일 수 있을 것이다.
각각의 구성요소들의 작동원리는 종래부터 알려져 있는 것이므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 냉각장치(10)에는 제1 삼방 밸브(16)와 제2 삼방 밸브(17)가 더 구비될 수 있다. 제1 삼방 밸브(16)는 상기 응축기의 출구측에 설치될 수 있다.
상기 제1 삼방 밸브(16)는 상기 제1 또는 제2 팽창 밸브(14, 15) 중 어느 일 측으로 냉매가 공급되도록 제어하며, 그에 따라 상기 냉매관(130)에서의 냉매 흐름 방향이 결정될 수 있다.
설명의 편의를 위하여 상기 제1 팽창 밸브(14)의 후단으로부터 상기 냉매관(130)의 일측 단부에 형성된 제1 냉매 유입관(180a)과 연결되는 냉매관을 제1 유입로(21), 상기 제2 팽창 밸브(15)의 후단으로부터 상기 냉매관(130)의 타측 단부에 형성된 제2 냉매 유입관(180b)과 연결되는 냉매관을 제2 유입로(22)라 칭한다.
그리고, 상기 냉매관(130)의 일측 단부에 형성된 제1 냉매 토출관(182a)과 연결되는 냉매관을 제1 토출로(31), 상기 냉매관(130)의 타측 단부에 형성된 제2 냉매 토출관(182b)과 연결되는 냉매관을 제2 토출로(32)라 칭한다.
상기 제1 토출로(31) 및 제2 토출로(32)의 합류 지점에는 제2 삼방 밸브(17)가 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 삼방 밸브(16)에 의해 제1 유입로(21)로 냉매가 공급되도록 제어되면, 상기 제2 삼방 밸브(17)가 상기 제1 토출로(31)를 개방하고 제2 토출로(32)는 폐쇄하게 된다.
그 결과, 상기 평판형 냉수조(100) 내부로는 상기 제1 유입로(21)를 유동한 냉매가 상기 제1 냉매 유입관(180a)으로 유입되어 상기 제1 냉매 토출관(182a)으로 토출되어 제1 토출로(31)를 유동하는 제1 방향(정방향) 유동이 형성될 수 있다.
반대로, 상기 제1 삼방 밸브(16)가 제1 유입로(21)를 폐쇄하고 제2 유입로(22)를 개방하면, 상기 제2 삼방 밸브(17)는 상기 제1 토출로(31)를 폐쇄하고 제2 토출로(32)를 개방하게 된다.
이때, 상기 평판형 냉수조(100) 내부로는 상기 제2 유입로(22)를 유동한 냉매가 상기 제2 냉매 유입관(180b)으로 유입되어 상기 제2 냉매 토출관(182b)으로 토출되어 제2 토출로(32)를 유동하는 제2 방향(역방향) 유동이 형성될 수 있다.
상기의 제1 방향 유동과 제2 방향 유동은 소정 주기로 교번하도록 제어될 수 있다.
그 결과 냉각된 저온의 냉매가 유입되는 냉매 유입관(180)이 소정 주기로 변화되고, 상기 냉매 유입관(180)에 인접하게 형성되는 돌출부(134)를 유동하는 냉매의 온도도 주기에 따라 변화될 수 있다.
따라서, 냉각된 저온의 냉매가 유입되는 냉매 유입관(180)에 인접하게 위치하는 돌출부(134) 주위로 음용수가 지속적으로 냉각되어 결빙됨에 따라 얼음이 성장하는 불균일 제빙 현상이 방지될 수 있다.
또한, 냉매 유입관(180)에 인접한 돌출부(134)와 냉매 유입관(180)으로부터 먼측에 위치한 돌출부(134)를 유동하는 냉매의 온도 차이가 종래에 비해 작아짐에 따라 냉매관(130) 주위로 얼음(140)이 균일하게 형성될 수 있다.
상기에는 냉매 유입로 전단과, 냉매 토출로 후단에 삼방 밸브를 구비한 냉매 유동 방향의 전환을 예를 들어 설명하였으나, 유로를 제어하는 수단은 다양한 변형으로 실시될 수 있으므로 전술한 실시예에 국한되지 않는다.
평판형 냉수조(100)에서 발생할 수 있는 불균일 제빙을 해결하기 위한 다른 제3 변형예로, 도 8에 도시된 바와 같이 냉매관(130) 내부를 구획하여 냉매관(130) 내부에 구획된 공간으로 냉매가 제1 방향과 제2 방향으로 유동이 전환되어 유동할 수 있다.
즉, 상기 냉매관(130)의 내부에 구획된 일측은 제1 방향을 따라 내매가 유입되어 유동하고, 구획된 타측은 상기 제1 방향과는 반대 방향인 제2 방향을 따라 냉매가 유동하여 토출될 수 있다.
이때 냉매관(130)은 냉매가 유입 및 토출되기 위하여 상기 냉매관(130)의 일측 끝단은 개방되고, 타측 끝단은 폐쇄되도록 형성될 수 있다. 상기 냉매관(130)의 개방된 일측 끝단에는 냉매 유입관(180)과 냉매 토출관(182)이 각각 연결될 수 있다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이 냉매관(130) 내부에는 냉매관(130) 내부 공간을 구획할 수 있는 구획판(138)이 구비될 수 있다.
상기 구획판(138)은 중심선을 기준으로 대칭 형성된 상기 냉매관(130)의 수평방향 단면에 대응되는 형상으로 상기 냉매관(130)에서 냉매가 유동하는 공간을 분리하는 역할을 할 수 있다.
그리고, 상기 구획판(138)은 구획하는 공간을 유동하는 유체의 열전달이 잘 일어날 수 있는 소재로 제작되는 것이 바람직하다.
이하에서는 구체적으로 냉매관(130) 내부의 구획된 공간을 유동하는 냉매의 유동을 설명하고자 한다.
상기 구획판(138)은 냉매관(130)의 내부 공간을 구획하여 상측으로 제1 구획부(130a), 냉매관(130)의 하측으로 제2 구획부(130b)의 공간을 형성할 수 있다.
상기 구획판(138)은 상기 냉매관(130)의 개방된 일측 끝단을 구획하여 상기 냉매관(130)의 구획된 공간으로 냉매를 유입, 토출하는 냉매 유입관(180)과 냉매 토출관(182)이 각각 연결되도록 할 수 있다.
상기 구획판(138)은 상기 냉매관(130)의 개방된 일측 끝단에서부터 상기 냉매관(130)의 폐쇄된 타측 끝단에서 소정간격 이격된 거리까지 연장되도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 냉매관(130)의 폐쇄된 타측 끝단으로부터 상기 구획판(138) 사이에는 개구된 공간인 교차부(130c)가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 냉매관(130)을 유동하는 냉매는 상기 냉매관(130)의 폐쇄된 타측 끝단에 인접하게 위치하는 상기 교차부(130c)에서 상기 냉매관(130)의 상기 제1 구획부(130a)에서 제2 구획부(130b)로 유동 방향이 전환되어 유동할 수 있다.
냉매의 흐름을 설명하면, 상기 냉매관(130)의 개방된 일측 끝단에 연결된 냉매 유입관(180)에서 유입된 냉매는 상기 냉매관(130)의 제1 구획부(130a)의 공간을 제1 방향으로 유동할 수 있다.
제1 방향으로 유동한 냉매는 상기 냉매관(130)의 폐쇄된 타측 끝단에 형성된 상기 교차부(130c)에서 유동방향이 전환되어 제2 구획부(130b)의 공간으로 유입되어 제1 방향 유동과 반대방향인 제2 방향으로 유동하여 상기 냉매관(130)의 개방된 일측 끝단에 연결된 냉매 토출관(182)으로 토출될 수 있다.
이때, 제1 구획부(130a)와 제2 구획부(130b)는 구획판(138)에 의해 구획되고 인접하고 있어 냉매의 흐름이 연속적으로 반복되면서 상기 제1 구획부(130a)와 제2 구획부(130b) 사이에도 열전달이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 냉매 유입관(180)으로 유입되는 냉각된 저온의 냉매는 제1 구획부(130a)를 유동하면서 음용수와 열교환함과 동시에, 제2 구획부(130b)를 유동하는 온도가 상승된 냉매를 열전달을 통하여 냉각시킬 수 있다.
이로 인해 상기 냉매관(130)을 따라 유동하는 냉매의 온도차가 줄어들고, 불균일 제빙을 방지할 수 있다.
또한, 냉매가 이동할 수 있는 유로가 평판형 냉수조(100) 내부에서 더 길게 형성되므로 효율적으로 열교환이 발생하여 음용수 냉각 효율이 증가될 수 있다.
한편, 이상에서는 본 발명의 일 실시예의 평판형 냉수조(100)에 제빙부(120)가 대향하여 형성되고, 냉각유로(150)는 상기 제빙부(120)와 제빙부(120) 사이에서 형성되는 실시예만 기술하였으나, 이에 국한되지 않을 것이다.
추가적인 실시예로, 제빙부(120)가 상기 케이스(110)의 길이방향으로 내부에 연장되어 형성되고, 상기 제빙부(120)의 길이방향을 따라 음용수가 유동하도록 상기 케이스(110)에서 돌출 형성되는 안내부가 마련될 수 있다.
즉, 상기 안내부는 상기 제빙부(120)가 상기 케이스(110) 내부에서 절곡되어 형성되거나 돌출부가 형성되었을 때 상기 제빙부(120)의 절곡부 또는 돌출부를 향하여 상기 케이스(110)에서 연장되는 격벽일 수 있다.
이하에서는 도 9 내지 도 10을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 냉수조에 대하여 기술한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 냉수조의 사시도, 도 10은 도 9의 평판형 냉수조의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 냉수조(200)는 음용수가 유입되는 음용수 유입부(260)와 냉각된 음용수가 토출되는 음용수 토출부(270)를 구비하는 케이스(210)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이스(210) 내부에 구비되고, 냉매가 유동하는 냉매관(230)과 상기 냉매관(230)의 외주면에 생성되는 얼음(240)을 포함하는 제빙부(220)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 케이스(210) 내부 그리고 상기 음용수 유입부(260)와 음용수 토출부(270) 사이에 구비되고, 상기 제빙부(220)의 외주면과 상기 케이스(210)의 내면으로 형성되는 냉각유로(250)를 포함 수 있다. 상기 냉각유로(250)는 상기 케이스(210) 내부에서 음용수가 유동하여 냉각되는 유동 공간이 될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 냉수조(200)의 냉각유로(250)는 상기 제빙부(220)의 외주면을 따라 형성되는 것이 특징이다. 따라서, 음용수가 상기 제빙부(220)와 접촉하는 시간과 면적이 증가되어 냉각 효율이 향상될 수 있다.
이때, 상기 냉각유로(250)를 유동하는 음용수가 상기 제빙부(220)를 따라 유동하도록 안내하기 위하여 상기 제빙부(220) 사이에 형성되고, 상기 제빙부(220)와 접촉하는 상기 음용수의 유동 방향을 결정하는 복수개의 격벽(212)을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 제빙부(220)를 구성하는 얼음(240)은 상기 냉각유로(250)를 유동하는 음용수가 상기 냉매관(230) 외주면에 결빙됨으로써 형성될 수 있다.
즉, 상기 냉각유로(250)를 유동하는 음용수의 일부는 상기 냉매관(230) 외주면에 결빙되어 제빙부(220)를 형성할 수 있고, 다른 일부는 상기 제빙부(220)와 직접 접촉됨으로써 열교환하여 냉각된 후 출수될 수도 있다.
그리고, 얼음(240)의 두께를 제어하기 위하여 상기 평판형 냉수조(200) 내부에는 상기 제빙부(220)에 인접하여 온도센서(290)가 더 마련될 수 있다.
상기 온도센서(290)에서 감지되는 온도에 따른 얼음(240)의 두께를 제어하는 냉각장치의 제어방법은 전술한 일 실시예의 제어방법과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하고자 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 냉수조(200)의 상기 제빙부(220)는 상기 케이스(210)의 길이방향을 따라 수회 절곡되어 형성될 수 있다.
이때, 상기 제빙부(220)의 냉매관(230)은 하나의 냉매관(230)이 상기 케이스(210)의 내부에 연장되어 형성되고, 상기 케이스(210)의 폭방향으로 연장되는 직선부(232)와 상기 케이스(210)의 길이방향으로 절곡되는 절곡부(234)가 수회 반복 형성되는 방식으로 연장 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제빙부(220)를 따라 음용수가 유동하도록 유도하기 위하여 형성되는 상기 복수개의 격벽(212)은 음용수가 유동하는 냉각유로(250)를 구획할 수 있다.
따라서, 음용수가 상기 제빙부(220)와 접촉하며 유동하는 시간이 연장되어 음용수는 빠르게 냉각될 수 있다.
상기 격벽(212)에 대하여 더 구체적으로 기술하면 상기 격벽(212)의 일측은 대향하여 형성되는 상기 케이스(210) 내부의 제1 측벽(214a)에 고정되고, 상기 격벽(212)의 타측은 상기 제1 측벽(214a)에 대향하는 제2 측벽(214b)을 향하여 연장되어 형성될 수 있다.
상기 격벽(212)의 고정되는 일측은 상기 제1 측벽(214a)와 제2 측벽(214b)에 교대로 고정되도록 형성되고 대향되는 측벽을 향해 타측이 연장되어 형성될 수 있다.
즉, 상기 격벽(212)은 소정간격 이격되어 대향하도록 형성되는 제1 측벽(214a)과 제2 측벽(214b)에서 상기 케이스(210)의 길이방향으로 소정간격 이격되며 교대로 형성될 수 있다.
한편, 상기 격벽(212)의 타측은 음용수가 유동할 수 있는 공간을 형성하기 위하여 상기 제2 측벽(214b)으로부터 소정간격 이격되어 형성될 수 있다.
이때, 상기 격벽(212)은 상기 냉매관(230)의 직선부(232)에 대향하도록 형성되고, 상기 냉매관(230)의 절곡부(234)를 향하여 연장되도록 형성될 수 있다.
상기 격벽(212)의 길이는 상기 케이스(210)의 폭방향 길이보다 작게 형성되어, 상기 격벽(212)의 타측 끝단과 상기 제2 측벽(214b) 사이로 음용수가 유동할 수 있는 개구부가 형성될 수 있다.
상기 격벽(212)이 제1 측벽(214a)과 제2 측벽(214b)에 상기 케이스(210)의 길이방향으로 소정간격 이격되며 교대로 형성됨에 따라 음용수가 유동할 수 있는 개구부도 상기 케이스(210)의 폭방향으로 교대로 형성될 수 있다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이 음용수는 제빙부(220)를 따라 케이스(210)의 폭방향으로 지그재그로 유동할 수 있다. 이때 제빙부(220)의 외주면과 상기 케이스(210)의 내면으로 형성되는 냉각유로(250)는 상기 케이스(210)의 높이 방향으로 비교적 일정한 유동 단면적으로 형성될 수 있다.
한편, 도 9와 상이하게 상기 격벽(212)은 케이스(210)의 길이방향으로 대향되는 격벽에 폭방향으로 이격되어 교대로 형성될 수도 있다.
따라서, 격벽(212)은 상기 케이스(210)의 길이방향으로 연장 형성되어 상기 제빙부(220)와 교차하며 형성될 수 있다. 이 경우 음용수가 유동하는 냉각유로의 단면적이 일정하지 않아 유로 저항이 증가될 수 있으나 이로 인해 상기 케이스(210) 내부에서의 유동 시간은 증가될 수 있을 것이다.
한편, 격벽(212)의 높이는 케이스(210)의 내측 높이와 동일하게 형성되어 음용수가 유동하는 공간을 완전히 구획할 수도 있고, 케이스(210)의 내측 높이보다 낮게 형성될 수도 있다.
격벽(212)의 높이가 케이스(210)의 내측 높이 보다 낮게 형성될 경우 격벽(212)을 케이스(210) 내면의 상측벽과 하측벽에 교대로 형성하여 유동 저항은 감소시키면서도 제빙부(220)와 접촉 시간은 길어질수록 유도할 수 있다.
한편, 음용수를 냉각하기 위한 냉매는 상기 케이스(210)의 일측에 형성된 냉매 유입관(280)에서 유입되고 상기 냉매관(230)을 유동한 후 냉매 토출관(282)으로 토출될 수 있다.
그러나, 상기 냉매 유입관(280)에 인접하는 상기 냉매관(230) 주위로는 전술한 일 실시예에서와 동일하게 얼음(240)이 과도하게 성장되는 불균일 제빙 또는 유로 막힘 현상이 발생될 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 냉수조(200)의 불균일 제빙을 방지할 수 있는 실시예가 본 실시예에서도 동일하게 적용될 수 있으므로 중복 되는 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 냉수조(200)에서 발생할 수 있는 불균일 제빙을 해결하기 위한 다른 방안으로 케이스(210) 내부로 연장되는 제1 냉매관(230a)과 제2 냉매관(230b)을 수직방향으로 적층하여 제1 방향과 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 냉매를 유동시킬 수 있다.
상기 케이스(210)의 외부에는 상기 냉매관(230)과 연결되어 냉매가 유입되는 냉매 유입관(280)과 냉매가 토출되는 냉매 토출관(282)이 마련될 수 있다.
상기 제1 냉매관(230a)의 일측은 상기 케이스(210)의 일측에 형성된 냉매 유입관(280)과 연결되고 상기 제1 냉매관(230a)의 타측은 상기 케이스(210)의 내부로 절곡 연장된 끝단을 형성할 수 있다.
상기 제2 냉매관(230b)은 상기 제1 냉매관(230a)에 대응되는 형상으로 형성되어, 일측은 상기 제1 냉매관(230a)의 상기 케이스(210)의 내부로 절곡 연장된 끝단에 대응되는 위치에 마련되고, 타측은 상기 케이스(210)의 일측에 형성된 냉매 토출관(182)에 연결될 수 있다.
상기 제1 냉매관(230a)과 제2 냉매관(230b)은 상하로 적층되고, 상기 제1 냉매관(230a)과 제2 냉매관(230b)의 상기 케이스(210)의 내부로 절곡 연장되게 형성된 끝단을 연결하는 연결부가 마련되어 상기 연결부에 의해 상기 제1 냉매관(230a)과 제2 냉매관(230b)은 연결될 수 있다.
따라서, 상기 냉매 유입관(180)에서 유입되는 냉매는 제1 냉매관(230a)을 제1 방향으로 유동하며 상기 제1 냉매관(230a)의 끝단에서 유동 방향이 전환되며 상기 제2 냉매관(230b)으로 유입될 수 있다. 그리고, 상기 제2 냉매관(230b)으로 유입된 냉매는 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 상기 제2 냉매관(230b)을 유동하여 상기 냉매 토출관(182)으로 토출될 수 있다.
이때, 상기 냉매 유입관(180)에서 유입되는 냉매는 냉각장치에 의해 냉각되어 저온의 상태로 제1 냉매관(230a)으로 유입되며, 평판형 냉수조(200) 내부를 유동하는 음용수와 열교환을 하여 냉매 온도는 상승되게 된다.
따라서, 상기 냉매 유입관(180)으로 유입되는 냉매의 온도와 상기 냉매 토출관(182)으로 토출되는 냉매 사이에는 온도차가 발생하게 된다.
그러나, 전술한 대로 상기 제1 냉매관(230a)과 제2 냉매관(230b)이 수직으로 인접하여 적층됨으로써 상기 제1 냉매관(230a)과 제2 냉매관(230b) 사이에도 열전달이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 제1 냉매관(230a)으로 유입되는 냉각된 저온의 냉매는 제1 냉매관(230a)을 유동하면서 음용수와 열교환함과 동시에, 제2 냉매관(230b)를 유동하는 온도가 상승된 토출되는 냉매를 열전달을 통하여 냉각시킬 수 있다.
이로 인해 상기 냉매관(230)을 따라 유동하는 냉매의 온도차가 줄어들고, 불균일 제빙을 방지할 수 있다.
전술한 대로, 본 발명에 따른 평판형 냉수조는 케이스 내부에 냉매가 유동하는 냉매관이 구비되고, 케이스 내부를 유동하는 음용수가 상기 냉매관 주위에 결빙되어 제빙부가 형성되어, 상기 케이스 내부와 제빙부에 의해 음용수가 냉각될 수 있는 냉각유로가 형성될 수 있다.
상기 평판형 냉수조 내부를 유동하는 음용수는 냉각유로를 형성하는 얼음과 직접 열교환하여 냉각됨으로써 빠르게 냉각될 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 냉각유로는 한정된 체적의 케이스 내부에서 음용수가 얼음과 접촉할 수 있는 시간과 면적이 길어지도록 형성되어, 음용수의 냉각 효율은 향상시키면서 콤팩트한 평판형 냉수조를 구현할 수 있다.
또한, 전술한대로 냉매관의 이격거리 조절, 냉매의 유동방향 변경을 통하여평판형 냉수조 내부를 유동하는 냉매의 온도차에 의한 제빙부가 불균일하게 형성되는 문제를 해결하여 보다 신뢰도가 향상되는 평판형 냉수조를 구현할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
100, 200: 평판형 냉수조 110, 210: 케이스
120, 220: 제빙부 130, 230: 냉매관
140, 240: 얼음 150, 250: 냉각유로
160, 260: 음용수 유입부 170, 270: 음용수 토출부
180, 280: 냉매 유입관 182, 282: 냉매 토출관
190, 290: 온도센서

Claims (18)

  1. 음용수가 유입되는 음용수 유입부와 냉각된 상기 음용수가 토출되는 음용수 토출부를 구비하는 케이스;
    상기 케이스 내부에 구비되고, 냉매가 유동하는 냉매관과 유입된 상기 음용수에 의해 상기 냉매관의 외주면에 생성되는 얼음을 포함하는 제빙부; 그리고,
    상기 케이스 내부에 구비되고, 외주면의 적어도 일부가 상기 제빙부의 외주면에 의해 형성되고, 상기 음용수가 유동하면서 상기 제빙부와 열교환하여 냉각되는 냉각유로를 포함하고,
    상기 냉매관의 일측 끝단에 각각 냉매 유입관과 냉매 토출관이 연결되고, 상기 냉매관의 타측 끝단에도 각각 냉매 유입관과 냉매 토출관이 연결되며,
    제1 방향으로 유입된 냉매가 토출되는 제1 방향 유동과 상기 제1 방향과 반대 방향을 따라 유입된 냉매가 토출되는 제2 방향 유동이 형성되어 상기 제1 방향과 제2 방향으로 냉매가 교번하여 유동하는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제빙부에 생성되는 얼음의 성장 두께를 제어하기 위하여 상기 제빙부에 인접하여 온도센서가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 냉각유로는 대향하여 형성되는 상기 제빙부와 제빙부 사이에서 상기 제빙부의 길이 방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉매관은, 냉매 유입관과 연결되고 상기 케이스의 내주면을 따라 절곡되며 연장되어 냉매 토출관과 연결되는 직선부와, 상기 직선부와 직교하여 돌출 형성되는 복수개의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 직선부와 돌출부 사이에는, 냉매가 상기 직선부에서 돌출부로 유동하도록 유도하기 위하여 상기 직선부에서 돌출부로 연장되어 상기 돌출부 내부를 구획하는 유동 전환판이 마련되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 돌출부는 대향하는 상기 직선부에 상기 직선부의 길이방향으로 이격되어 교대로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉매 유입관에 인접하게 형성되는 돌출부와 돌출부 사이의 이격거리는 소정 간격(L1)으로 이격되고, 상기 냉매 유입관으로부터 멀어질수록 상기 돌출부와 돌출부 사이의 이격거리(Ln)가 상기 소정 간격(L1) 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 냉매관을 유동하는 냉매는, 소정 주기로 상기 제1 방향과 제2 방향으로 교번하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 냉매관은 내부가 구획되고, 상기 냉매관의 일측 끝단은 상기 냉매관 내부의 구획된 공간으로 냉매가 유입되고 토출되도록 상기 냉매 유입관과 냉매 토출관과 각각 연결되고, 타측 끝단은 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 냉매관 내부의 구획된 제1 구획부로는 제1 방향을 따라 냉매가 유입되어 유동하고, 제2 구획부로는 제1 방향과는 반대 방향인 제2 방향을 따라 냉매가 유동하여 토출되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 냉매관의 폐쇄된 타측 끝단의 내부에는 상기 제1 방향을 따라 흐르는 냉매가 상기 제2 방향으로 흐르도록 유동 방향이 전환되는 유동전환부가 마련되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 냉각유로는 상기 제빙부와 상기 제빙부의 길이 방향을 따라 상기 음용수가 유동하도록 안내하는 안내부로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 냉각유로는 상기 제빙부의 외주면과 상기 케이스의 내면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제빙부는 상기 케이스의 길이방향을 따라 수 회 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 냉매관은, 냉매 유입관과 연결되는 제1 냉매관과, 일측이 상기 제1 냉매관과 연결되고 타측이 냉매 토출관과 연결되는 제2 냉매관을 포함하고,
    상기 냉매 유입관에서 상기 제1 냉매관의 일측으로 유입된 냉매는 상기 제1 냉매관에서 제1 방향으로 유동하여 상기 제1 냉매관의 타측에서 상기 제2 냉매관으로 유입되며, 상기 제2 냉매관에서 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 유동하여 상기 냉매 토출관으로 토출되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제빙부 사이에 형성되며, 상기 제빙부와 접촉하는 상기 음용수의 유동 방향을 결정하기 위한 복수개의 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 격벽은, 일측이 상기 케이스의 내부의 제1 측벽에 고정되고, 타측이 제1 측벽에 대향하여 형성된 제2 측벽을 향하여 연장되며, 상기 격벽과 상기 제2 측벽은 소정 간격 이격되어 음용수가 유동하는 개구부가 마련되는 것을 특징으로 하는 평판형 냉수조.
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