KR101612705B1 - 냉수공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉수공급장치에 관한 것으로, 본 발명의 일측면에 따르면 냉각수가 저장되는 공간이 마련되는 냉수조, 냉매가 유동하면서 상기 냉각수와 열교환하는 증발기, 상기 냉수조에 구비되고 음용수가 유동하는 공간을 형성하는 판형열교환부를 포함하는 냉수발생장치; 그리고, 상기 냉수조의 내부에 구비되고, 상기 냉각수를 회전시켜 열교환 효율을 향상시키는 유동발생장치;를 포함하며, 상기 판형열교환부는 유입된 음용수가 내부에서 유동하면서 면접촉으로 상기 냉각수와 열교환하여 냉각되는 유로를 형성하는 판형 다면체로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉수공급장치가 제공된다.

Description

냉수공급장치{Cold water supply apparatus}

본 발명은 냉수공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각 효율이 향상되며 크기를 줄일 수 있는 냉수공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 음용수 공급장치는 사용자에게 음용수를 공급하는 장치이다. 이러한 음용수 공급장치는 다른 가전제품과는 독립적인 장치로 구성될 수 있고, 냉장고와 같은 가전제품의 일부를 이룰 수도 있다.

상기 음용수 공급장치는 상온의 음용수를 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 음용수 공급장치 내부를 유동하는 음용수를 냉동사이클을 포함하는 냉수공급장치를 이용하여 냉각시키거나 히터로 가열하여 필요에 따라 냉수나 온수로 공급할 수도 있다.

음용수는 지하수 또는 수도전으로부터 급수되는 원수일 수 있고, 수도전으로 급수되는 원수를 별도의 여과수단으로 필터링한 정수일 수도 있다. 그러나 이하에서 기술하는 음용수는 마실수 있는 물을 포괄하는 의미로 전술한 물의 종류에 한정되지는 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 냉수를 생성하기 위한 냉수공급장치(1)는 냉수조(2), 냉수관(3), 증발기(4), 유동발생장치(5)로 이루어진다.

상기 냉수조(2)에는 냉각수가 저장되고, 상기 냉수관(3)은 음용 가능한 물이 유동되는 관으로 상기 냉수조(2)의 내부에 나선형으로 다층 적층된 코일(coil)형상을 이룬다. 상기 증발기(4)는 상기 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 냉수조(2)에 저장되는 상기 냉각수를 회전시켜 상기 냉수조(2) 내의 열교환 효율을 향상시키게 된다.

그러나, 이와 같은 방식은 전술한 바와 같은 나선형으로 다층 적층된 증발기와 냉수관이 구비되어야 하므로 냉수공급장치의 크기나 형상을 변경하는데 제한이 있는 문제점이 존재하여 왔다.

이로 인하여 가정에서 사용될 수 있도록 편의성을 더하기 위하여 주방, 식탁 등에 설치할 수 있는 콤팩트한 사이즈의 냉수공급장치 또는 냉수공급장치를 구비한 음용수 공급장치를 제작하는데 한계가 발생하는 문제점이 있었다.

아울러, 냉장고와 같은 제한된 공간을 갖는 가전제품에 냉수조를 구비한 냉수공급장치를 적용하는데 한계가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 냉수공급장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 크기나 형상을 변경하기 용이한 냉수공급장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 음용수와 냉각수의 열교환 효율이 향상되어 음용수를 빠르게 냉각시킬 수 있는 냉수공급장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 음용수의 냉각 효율은 향상되면서 콤팩트한 사이즈의 냉수공급장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 출수되는 냉각된 음용수의 온도에 따라 냉각장치 및 유동발생장치를 구동하여 에너지를 절감할 수 있는 냉수공급장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 냉각 효율은 향상되면서 콤팩트한 사이즈의 냉수공급장치를 구비한 음용수 공급장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 냉각수가 저장되는 공간이 마련되는 냉수조, 냉매가 유동하면서 상기 냉각수와 열교환하는 증발기, 상기 냉수조에 구비되고 음용수가 유동하는 공간을 형성하는 판형열교환부를 포함하는 냉수발생장치와, 상기 냉수조의 내부에 구비되고 상기 냉각수를 회전시켜 열교환 효율을 향상시키는 유동발생장치를 포함하는 냉수공급장치가 제공될 수 있다.

특히, 상기 냉수공급장치의 상기 판형열교환부는 유입된 음용수가 내부에서 유동하면서 면접촉으로 상기 냉각수와 열교환하여 냉각되도록 유로를 형성하는 판형 다면체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉수공급장치는 상기 냉수발생장치 내부에 구비되어 온도를 감지하는 하나 이상의 온도센서와 상기 온도센서의 감지값에 따라 상기 유동발생장치의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 유동발생장치는 출수되는 상기 냉각된 음용수의 온도가 설정값 이상일 경우 상기 음용수의 급속한 냉각을 위하여 작동되고, 출수되는 상기 냉각된 음용수의 온도가 설정값 이하일 경우 작동을 멈추거나 작동하지 않는 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 냉수공급장치는 상기 냉수조의 외측 일면에 구비되고, 상기 판형열교환부로 음용수가 유입되는 유입부와 냉각된 상기 음용수가 출수되는 토출부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 판형열교환부는 내부를 유동하는 음용수의 냉각 효율을 향상시키기 위하여 상기 음용수가 유동하는 일면에 상기 냉수조의 높이방향으로 복수개의 리브 또는 요철이 형성될 수 있다.

상기 증발기는 상기 냉수조의 일면에 상기 판형열교환부와 평행하게 마련될 수 있고, 상기 증발기는 복수 회 세로 방향으로 절곡하여 다수의 직선부와 절곡부가 형성되는 냉매가 유동하는 파이프와 상기 파이프에 고정되는 플레이트로 형성되어 균일하게 얼음을 생성하는 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 증발기는 상기 판형열교환부에 대향되도록 마련된 판형증발기일 수 있다.

상기 냉수조에는 상기 플레이트에서 생성된 얼음이 소정 두께이상 성장하지 않도록 상기 플레이트에서 소정간격 이격되어 위치하는 차단막이 마련될 수 있다.

상기 냉수공급장치는 상기 냉수조의 내부에 마련되고, 상기 냉각수의 유동이 빠르게 전환되도록 유도하는 유로가이드를 더 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따르면, 냉각수가 저장되는 다면체 형상의 냉수조; 상기 냉수조의 일측에 구비되는 증발기; 상기 냉수조의 타측에 구비되고, 상기 증발기에 대향하도록 마련되며 음용수가 유동하는 공간을 형성하는 판형열교환부; 상기 냉수조 내부에서 상기 증발기와 판형열교환부 사이에 구비되어, 상기 냉각수를 유동시켜 상기 증발기와 판형열교환부의 열교환 효율을 향상시키는 유동발생장치;를 포함하는 냉수공급장치가 제공될 수 있다.

특히, 상기 냉수공급장치는 상기 판형열교환부 내부를 유동하는 상기 음용수가 상기 판형열교환부와 면접촉하여 상기 냉각수와의 열교환에 의해 냉각되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 냉수공급장치는 상기 냉수조의 외측 일면에 구비되고, 상기 판형열교환부로 음용수가 공급되는 유입부와 냉각된 상기 음용수가 토출되는 토출부를 더 포함할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉수공급장치에 따르면, 크기나 형상의 변경이 용이한 냉수공급장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉수공급장치에 따르면, 냉각 효율이 향상되어 빠르게 음용수를 냉각시킬 수 있는 냉수공급장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉수공급장치에 따르면, 열교환 효율은 향상되면서 콤팩트한 사이즈의 냉수공급장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉수공급장치에 따르면, 출수되는 냉각된 음용수의 온도에 따라 냉각장치와 유동발생장치를 구동함으로써 소비전력을 줄여 에너지를 절감시킬 수 있는 냉수공급장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉수공급장치에 따르면, 증발기 주변으로 빙축되는 얼음의 온도에 따라 냉각장치와 유동발생장치를 구동함으로써 얼음의 두께를 제어할 수 있고, 소비전력을 줄여 에너지를 절감시킬 수 있는 냉수공급장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉수공급장치에 따르면, 냉수조 내부에 유로가이드를 구비하여 냉수조 내부를 회전하는 냉각수의 유동이 빠르게 전환되도록 유도함으로써 냉각수의 회전 속도를 증가시켜 냉수조 내부의 열교환 효율을 높일 수 있는 냉수공급장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉수공급장치에 따르면, 냉각 효율은 향상되면서 콤팩트한 사이즈의 음용수 공급장치를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 냉수공급장치에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음용수 공급장치에 대한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉수공급장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉수공급장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉수공급장치의 측면도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉수공급장치를 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, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉수공급장치 및 상기 냉수공급장치를 포함하는 음용수 공급장치를 구성하는 각 구성요소를 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예의 냉수공급장치가 적용된 음용수 공급장치의 개념도이다.

음용수 공급장치는 외부에서 음용수를 공급받아 사용자에게 음용수를 공급하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 원수를 필터링하여 정수를 생성하고, 생성된 정수를 코크를 통해 외부로 출수할 수 있는 정수기 또한 음용수 공급장치라 할 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의상 음용수 공급장치 중 원수를 필터링하여 정수를 생성하고, 온수와 냉수를 공급할 수 있는 정수기(10)를 중심으로 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 외부 급수전(20)을 통해 정수기(10) 내부로 유입되는 원수는 필터(30)를 거쳐 정수로 변환될 수 있다. 상기 필터(30)의 구성은 다양하게 변형될 수 있으며, 복수 개의 단일 필터들을 통해 필터(30)가 구성될 수 있다. 도 2에서는 3개의 단일 필터가 직렬로 연결되어 필터(30)를 이루는 실시예가 도시되어 있으나, 이에 한정되지는 않을 것이다.

구체적으로, 상기 필터(30)는 프리 카본 필터(32), UF 필터(34) 그리고 포스트 카본 필터(36)를 포함할 수 있다. 물론, 경우에 따라서 다른 형태의 필터가 추가될 수도 있을 것이다.

상기 외부 급수전(20)과 상기 필터(30)의 전단 사이에는 정류량 밸브(22)가 구비될 수 있다. 상기 정류량 밸브(22)를 통해 상기 외부 급수전(20)의 수압이 변동되더라도 안정적으로 원수의 양(유량)이 필터(30)로 공급될 수 있을 것이다.

원수가 필터링되어 생성되는 정수는 정수배관(40), 정수공급밸브(44) 그리고 코크(80)를 통해 외부로 출수될 수 있게 된다.

시스템의 안정성 확보를 위해 상기 필터(30)의 후단과 상기 정수공급밸브(44)의 전단 사이에는 정수밸브(42)가 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 정수밸브(42)는 기본적으로 정수를 통해 냉수 또는 온수를 생성하기 위해 개방되는 것이 바람직하다.

상기 정수배관(40)의 A 분지점을 통해 온수공급장치(50)로 공급되는 정수는 상기 온수공급장치(50)에서 가열되어 온수배관(60)을 통하여 온수공급밸브(62)까지 이동하게 된다. 따라서 상기 정수기(10)는 상기 온수공급밸브(62)의 개폐에 의해 선택적으로 사용자에게 온수를 공급할 수 있게 된다.

또한, 정수배관(40)의 B 분지점을 통해 냉수공급장치(100)로 공급되는 정수는 상기 냉수공급장치(100)에서 냉각되어 냉수배관(70)을 통하여 냉수공급밸브(72)까지 이동하게 된다. 따라서 상기 정수기(10)는 상기 냉수공급밸브(72)의 개폐에 의해 선택적으로 사용자에게 냉수를 공급할 수 있게 된다.

도 3 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉수공급장치에 대하여 상세히 기술한다.

도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉수공급장치의 사시도와 측면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉수공급장치의 측면도이다.

본 발명의 냉수공급장치(100)는 냉각수가 저장되는 공간인 냉수조(120), 냉매가 유동하면서 상기 냉각수와 열교환하는 증발기(130), 상기 냉수조(120)에 구비되고, 음용수가 유동하는 공간을 형성하는 판형열교환부(140)를 포함하는 냉수발생장치(110)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 냉수공급장치(100)는, 순환 유동을 형성해 상기 냉수조(120) 내부의 열교환 효율을 향상시키는 유동발생장치(150), 상기 냉수발생장치(110) 내부의 온도를 측정하는 하나 이상의 온도센서(160), 그리고 상기 온도센서(160)의 감지값에 따라 상기 유동발생장치(150)와 냉각장치(미도시)의 작동을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 냉수조(120)의 외측 일면에는 음용수가 유입되는 유입부(142)와 냉각된 음용수가 출수되는 토출부(144)가 구비될 수 있다. 상기 유입부(142)는 상기 토출부(144)의 하부에 마련되고, 상기 토출부(144)로부터 소정간격 이격되어 형성될 수 있다.

상기 판형열교환부(140)의 내부에는 상기 유입부(142)으로부터 상기 토출부(144)로 흐르는 음용수의 유동 방향이 형성될 수 있다.

상기 냉수발생장치(110)는 직육면체 또는 정육면체의 다면체 또는 원기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 도면에서는 직육면체로 되어 있으나 이에 한정되지는 않을 것이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉수공급장치(100)에서, 냉각수가 저장되는 공간인 상기 냉수조(120)의 일측에는 상기 증발기(130)가 구비되고, 다른 일측에는 상기 증발기(130)에 대향하도록 마련되는 상기 판형열교환부(140)가 마련될 수 있다. 상기 증발기(130)와 판형열교환부(140)의 사이에는 상기 유동발생장치(150)가 구비되어 상기 증발기(130)와 판형열교환부(140)의 각각의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

일례로 도시된 바와 같이, 직육면체로 형성된 상기 냉수조(120)의 측면 중 면적이 넓은 일측면에 상기 판형열교환부(140)가 마련되고, 상기 판형열교환부(140)에 대응되는 상기 냉수조(120)의 다른 측면에 증발기(130)가 마련될 수 있다.

그리고, 상기 판형열교환부(140)와 증발기(130) 사이에 상기 유동발생장치(150)가 마련되어 상기 유동발생장치(150)에 의해 상기 냉각수가 상기 판형열교환부(140)와 증발기(130) 사이를 순환할 수 있다.

따라서, 상기 냉수조(120) 내부에 대향되게 마련된 상기 판형열교환부(140)와 증발기(130)는 열교환을 위한 상기 냉각수와의 접촉 면적이 증가됨에 따라 열교환 효율이 향상될 수 있다.

이때, 상기 증발기(130)는 상기 판형열교환부(140)와 대향하도록 마련된 판형증발기로 형성되어 상기 냉각수와의 접촉 면적을 더 증가시킬 수 있다. 이로 인해, 상기 냉수조(120) 내부의 열교환 효율이 증가될 수 있고, 상기 판형열교환부(140) 내부를 유동하는 상기 정수의 냉각 효율 또한 증가될 수 있다.

또한, 상기 판형열교환부(140)와 상기 증발기(130)가 판형으로 형성되고 상기 냉각수와의 접촉면적이 증가해 열교환 효율이 증가됨에 따라, 상기 판형열교환부(140)와 상기 증발기(130)의 크기를 줄여 콤팩트한 사이즈의 냉수공급장치(100)를 제공할 수도 있다.

또한, 종래의 코일 형상의 증발기와 냉매관이 적용된 냉수공급장치에 비하여 판형으로 형성되는 상기 판형열교환부(140)와 상기 증발기(130)는 형상을 용이하게 변경할 수 있어 상기 냉수공급장치(100)의 형상 또한 다양하게 구현할 수 있다.

특히, 종래의 코일 형상의 증발기와 냉매관이 적용된 냉수공급장치에 비하여 폭이 좁은 형태의 냉수공급장치(100)를 구현하기 용이하다.

한편, 상기 냉수조(120) 외부에 설치된 냉각장치(미도시)의 냉매 사이클에 의해 냉각된 냉매가 상기 증발기(130)로 유입되면서 상기 증발기(130) 주변의 냉각수의 온도를 0℃ 이하로 낮아진다. 이때 냉각된 상기 냉각수는 상기 증발기(130) 주변에서 얼음(136)을 형성하게 된다.

상기 증발기(130)는 상기 냉수조(120)의 일면과 평행하게 형성되고, 냉매가 유동하는 파이프(132)와 상기 파이프(132)에 고정되어 균일하게 얼음(136)을 형성하는 플레이트(134)로 형성될 수 있다.

상기 파이프(132)는 하나의 파이프(132)가 상기 냉수조(120) 외부에서 내부로 연장되어 형성되고, 동일평면상에 상기 냉수조(120)의 높이방향으로 절곡되어 다수의 직선부(132a)와 절곡부(132b)가 형성될 수 있다.

상기 플레이트(134)는 상기 냉수조(120)의 일면과 평행하게 형성되고, 열전도율이 높은 금속 재질의 평면으로 형성되어, 상기 파이프(132)에 브레이징(Brazing) 용접 방식으로 고정될 수 있다.

상기 플레이트(134)는 상기 증발기(130) 주변으로 회전하는 상기 냉각수가 부딪히면서 속도가 감소하여 정체되도록 할 수 있다. 그리고, 냉각된 냉매가 유동하는 상기 파이프(132)로부터의 열전도와 상기 냉각수의 의한 대류에 의한 열전달에 의해 평면 전체가 빠르게 냉각될 수 있다.

따라서, 상기 플레이트(134)는 상기 증발기(130) 주변으로 쉽게 얼음(136)이 생성될 수 있다. 이를 위해 상기 파이프(132)와 플레이트(134)의 외주면에는 상기 증발기(130) 주변으로 쉽게 빙핵이 형성되도록 요철부가 마련될 수도 있다.

또한, 상기 플레이트(134)는 평면상에 얼음(136)을 생성시킴으로써 상기 증발기(130) 주변으로 균일한 두께의 얼음(136)을 형성할 수 있다.

또한, 상기 플레이트(134)는, 상기 파이프(132)를 평행하게 형성된 상기 냉수조(120)의 일면에 투영시킨 외주면보다 크고 상기 냉수조(120)의 평행한 일면보다는 작게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 냉수조(120) 내에서 얼음(136)을 최대 면적으로 형성할 수 있다.

한편, 상기 냉수조(120) 내부에는, 상기 증발기(130) 주변으로 생성된 얼음(136)이 소정 두께 이상 성장하지 않도록, 상기 플레이트(134)에서 소정간격 이격되어 위치하는 차단막(170)이 구비될 수 있다. 얼음(136)의 두께는, 상기 냉수조(120) 내부에서 상기 얼음(136)에 인접하게 설치되는 온도센서(160)를 통해 감지된 얼음(136)의 온도에 따라 냉각장치(미도시)의 구동을 제어함으로써 조정할 수도 있다.

그리고, 얼음이 녹으면서 일부가 박리되어 상기 냉수조(120) 내부를 부유하면서 부유하는 얼음과 상기 유동발생장치(150)가 충돌하면서 상기 유동발생장치(150)가 파손될 수도 있다. 이를 방지하기 위하여 상기 유동발생장치(150) 주위로 유체는 흐르면서 상기 유동발생장치(150)를 감싸는 보호망(미도시)이 더 구비될 수 있다.

한편, 상기 판형열교환부(140)는 상기 냉수조(120)의 일측에 위치하는 상기 증발기(130)에 대향하면서, 상기 냉수조(120)의 다른 일측에 위치하고, 유입된 상기 음용수가 상기 냉각수와 열교환하여 냉각되도록 내부에 상기 음용수가 유동하는 공간을 형성할 수 있다.

특히, 상기 판형열교환부(140)는 유로를 형성하는 판형 다면체로 형성될 수 있다. 도 3에서는 상기 판형열교환부(140)가 폭이 좁은 직육면체의 판형 다면체로 도시되어 있으나 이에 한정되지는 않을 것이다.

상기 판형열교환부(140)는 음용수가 유동하는 유로의 폭이 일정하도록 유로를 형성하는 대향하는 면이 평행하게 형성될 수도 있고, 상기 음용수의 토출 유속이 빨라지도록 상기 유입부(142)에서 상기 토출부(144)로 갈수록 폭이 좁아지게 기울어져 형성될 수도 있다.

한편, 상기 냉수조(120) 내부를 유동하는 냉각수와 상기 판형열교환부(140)가 면접촉 함에 따라 상기 냉각수의 대류 현상에 의한 열교환이 지속적으로 발생하고, 이에 의해 상기 판형열교환부(140)의 내부를 유동하는 음용수는 냉각될 수 있다.

따라서, 상기 판형열교환부(140)는 열교환 효율을 향상시키기 위하여 열전도율이 높은 금속 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 판형열교환부(140)는 필터링 된 음용수가 유동하는 공간이므로 SUS(Stainless steel)로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 판형열교환부(140)는 상기 냉수조(120)의 일측 공간을 금속판으로 구획하여 형성될 수 있고, 별도로 형성한 후 상기 냉수조(120) 내부에 고정하는 방식으로 마련될 수도 있다.

상기 판형열교환부(140)의 내부를 유동하는 음용수와 상기 냉수조(120)를 유동하는 냉각수와의 열교환 효율을 향상시키기 위하여, 상기 판형열교환부(140)를 이루는 금속 평판에 형성되는 열 경계층(Thermal boundary)에서의 레이놀즈수(Reynolds number)를 증가시킬 수 있다.

즉, 열교환 효율을 향상시키기 위해서 상기 판형열교환부(140) 내부를 유동하는 음용수는 이상적인 난류 유동이 되는 것이 가장 바람직하다.

일반적으로 관내 유동에서, 난류 유동은 개개의 분자 사이의 미시적 수송형상 대신 거시적인 유체덩어리가 에너지와 운동량을 전달하게 되므로 층류 유동보다 더 많은 에너지와 운동량를 전달할 수 있어 더 큰 열전달율을 가질 수 있다.

그리고, 열 경계층에서의 열전달 계수는 경계층의 두께에 반비례한다.

따라서, 관내 유동에서 소정 높이의 열 경계층을 유지하고 더 큰 난류영역을 형성하고자 한다면, 레이놀즈수는 높이고 관의 직경이나 높이는 작게 하는 것이 바람직하다.

(Re:레이놀즈수, u:관 내의 평균유속, d:관 내경 또는 높이, ν:동점성계수)

(난류, 5×10⁵< Re <10⁷ 일때, δ:경계층 두께)

(h:열전달 계수, Nu_d:Nusselt 수, k:열전도 계수)

따라서, 관내 유동의 소정 높이의 열 경계층(Thermal Boundary) 내의 레이놀즈수를 높이기 위하여 음용수가 유동하는 도관 직경의 축소가 요구되나, 종래 냉수관을 형성하기 위한 상용화된 도관은 선택할 수 있는 관의 직경이 한정되어 있어 열교환 효율의 향상을 위하여 관의 직경을 축소시키는데 한계가 있었다. 예를 들어, 상용화된 도관은 3/16 inch 이하로 축소가 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 상기 판형열교환부(140)는 대향하는 평판으로 폭이 좁은 세경(細徑) 채널을 형성함으로써, 전술한 바와 같이 도관의 높이를 줄여 레이놀즈수는 증가시키고 열교환 효율은 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이로 인해 본 발명의 상기 판형열교환부(140)는 급속 냉각도 구현할 수 있다. 이때, 상기 판형열교환부(140)는 5mm 이하의 폭으로 형성되는 것이 가장 바람직하다.

한편, 상기 유동발생장치(150)는 상기 증발기(130)와 판형열교환부(140) 사이에 구비되어, 상기 냉각수를 순환 유동시켜 상기 증발기(130)와 판형열교환부(140)의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

즉, 상기 유동발생장치(150)는 냉수조(120) 내부의 냉각수를 회전시킴으로써 상기 증발기(130)에 형성된 얼음(136)과 열교환을 촉진시켜 충분히 냉각시키고, 냉각된 상기 냉각수가 순환하여 상기 판형열교환부(140)와 열교환이 이루어짐에 따라 상기 판형열교환부(140) 내부를 유동하는 상기 음용수를 냉각시킬 수 있다.

상기 유동발생장치(150)는 상기 냉수조(120) 내부에 구비되어 상기 냉수발생장치(110) 내부의 온도를 감지하는 하나 이상의 온도센서(160)와 상기 온도센서(160)의 감지값에 따라 상기 유동발생장치(150)를 제어하는 제어부(미도시)에 의해 작동될 수 있다.

상기 유동발생장치(150)는 상기 증발기(130)에 인접하여 마련되는 온도센서(160)에 의하여 측정된 얼음(136)의 온도에 따라 작동될 수 있다.

따라서, 상기 유동발생장치(150)는 상기 냉각수를 회전시켜 상기 냉각수와 상기 증발기(130)와의 열교환 효율을 향상시킴에 따라 상기 증발기(130)에 형성되는 얼음(162)의 생성을 촉진시키는 기능을 수행할 수도 있다.

따라서, 얼음(136)의 온도가 소정값 이상일 경우, 상기 유동발생장치(150)와 냉각장치(미도시)는 상기 증발기(130)에 형성되는 상기 얼음(162)의 생성을 촉진시키기 위하여 작동될 수 있다.

그러나, 얼음(136)의 두께가 소정 두께 이상 두꺼워지는 것을 방지하기 위하여 얼음(136)의 온도가 소정값 이하일 경우, 유동발생장치(150)와 냉각장치(미도시)는 작동을 멈추거나 작동되지 않는 상태를 유지할 수 있다.

그리고, 상기 유동발생장치(150)는 상기 판형열교환부(140)의 토출부(144)에 인접하여 마련되는 온도센서(160)에 의하여 감지되는 출수되는 냉각된 음용수의 온도에 따라 작동될 수 있다.

상기 토출부(144)에 인접하여 설치되는 상기 온도센서(160)에 의해 감지된 냉각된 음용수의 온도가 미리 설정된 온도보다 높을 경우, 상기 유동발생장치(150)와 냉각장치(미도시)는 상기 음용수의 급속 냉각을 위하여 작동될 수 있다.

반면, 감지된 냉각된 음용수의 온도가 미리 설정된 온도보다 낮을 경우, 상기 음용수가 과냉각되지 않도록 상기 유동발생장치(150)와 냉각장치(미도시)는 작동을 멈추거나 작동되지 않는 상태를 유지할 수 있다.

이는 사용자가 음용하게 되는 냉수의 온도를 적정 수준으로 유지하여 사용자에게 최적의 온도로 냉각된 음용수를 제공하기 위한 것이다. 이때, 상기 미리 설정된 음용수의 온도는 실험치에 의해 입력된 값이거나 또는 음용수 공급장치는 주변 환경 조건에 따라 변동되는 설정값일 수 있다.

또한, 상기 냉각된 음용수의 온도에 따라 필요시에만 급속 냉각을 수행하도록 선택적으로 유동발생장치와 냉각장치를 가동시킴으로써, 소비전력을 절감하여 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.

이러한 기능을 수행하는 상기 유동발생장치(150)는 냉수조(120) 내부로 축연결되어 회전 유동을 발생시키는 교반기의 형태로 구비될 수 있고, 냉수조(120) 일측에 펌프의 형태로 마련될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 도시된 바와 같은 교반기 형태의 유동발생장치(150)를 중심으로 설명한다.

상기 유동발생장치(150)는 냉수조(120)의 외부에 구비된 구동부(152)와 상기 구동부(152)로부터 상기 냉수조(120) 내부로 축 연결되어 상기 냉각수를 회전시키는 팬(154)으로 이루어질 수 있다. 상기 구동부(152)의 구동에 의해 상기 팬(154)이 회전하여 상기 냉각수를 회전시킴으로써 상기 냉수조(120) 내의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고, 상기 유동발생장치(150)는 상기 판형열교환부(140)에 인접하게 마련되어, 상기 판형열교환부(140)에서 상기 냉각수와 열교환이 일어나는 일측면과 평행하면서, 상기 유입부(142)로부터 상기 토출부(144)로 향하는 상기 음용수의 유동 방향에 반대 방향으로 상기 냉각수의 유동을 형성할 수 있다. 이로 인해 상기 냉각수와 음용수는 보다 빨리 열교환이 이루어져 음용수의 냉각 속도를 빠르게 할 수 있다.

한편, 상기 냉수조(120) 내에는 냉각수의 유동이 빠르게 전환되도록 유도하는 유로가이드(180)가 마련될 수 있다.

상기 유로가이드(180)는 상기 냉각수의 유동 방향을 전환하기 위하여 상기 냉수조(120)의 내부에 소정 높이 돌출되어 형성될 수 있다.

예를 들어, 냉수조(120) 내에서 판형열교환부(140)의 근처에 형성된 냉각수의 유동이 유동발생장치(150)에 의해 상측에서 하측 방향으로 형성된다면, 유로가이드(180)는 상기 냉수조(120) 내부에서 순환하여 하강하는 상기 냉각수의 유동이 빠르게 전환되어 상승하도록 유도하는 역할을 수행할 수 있다. 이로 인해 상기 냉수조(120) 내부를 순환하는 상기 냉각수의 회전속도가 증가될 수 있다.

한편, 상기 냉수조(120)의 외부로의 빙축열 손실을 저감하기 위하여 상기 냉수조(120)의 외면을 감싸는 단열부(미도시)가 마련될 수도 있다. 상기 단열부는 발포 스티로폼의 재질로 형성되어 외부로의 빙축열 손실을 저감시켜 상기 냉수조 내부 온도를 유지할 수 있다.

이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 냉수공급장치의 다른 실시예에 대하여 구체적으로 설명하고자 한다.

본 발명의 냉수공급장치의 다른 실시예에 따르면, 상기 판형열교환부(140) 내부를 유동하는 음용수의 레이놀즈수를 증가시켜 상기 음용수와 상기 냉각수의 열교환 효율을 증가시킬 수 있다.

이를 위해 상기 판형열교환부(140)의 내측면 중 열교환이 발생되는 면에 상기 냉수조(120)의 높이방향으로 복수개의 리브(146) 또는 요철(148)이 형성될 수 있다. 이는 상기 판형열교환부(140) 내부를 유동하는 상기 음용수의 레이놀즈수를 증가시켜 난류 유동을 형성하여 상기 냉각수와 상기 냉수의 열교환을 촉진시키기 위함이다.

그리고, 상기 냉수조(120) 내부를 유동하는 상기 냉각수의 레이놀즈수를 증가시켜, 상기 냉각수와 상기 음용수의 열교환 효율, 또는 상기 냉각수와 상기 증발기(130)와의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

이를 위해 상기 유동발생장치(150)에 의한 상기 냉각수의 회전속도를 향상시키거나, 상기 냉각수가 접촉하게 되는 상기 판형열교환부(140)의 접촉면에 리브, 돌기 또는 요철을 형성하여 레이놀즈수를 증가시킬 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 냉수공급장치(100)의 작용에 대하여 설명하고자 한다.

본 발명의 냉수조(120)에는 냉각수가 저장되어 있으며, 상기 냉수조(120)의 일측에는 상기 냉수조(120) 외부에 설치된 냉각장치(미도시)의 냉매 사이클에 의해 냉각된 냉매가 유동하는 증발기(130)가, 상기 증발기(130)에 대향하는 상기 냉수조(120)의 타측에는 음용수가 유동하는 판형열교환부(140)가 형성될 수 있다.

상기 냉수조(120) 내부에 상기 증발기(130)와 상기 판형열교환부(140)가 마련됨에 따라, 상기 판형열교환부(140)로 유입되는 음용수를 냉각시키는 냉수발생방치(110)가 형성될 수 있다.

한편, 상기 증발기(130)와 상기 판형열교환부(140) 사이에는 유동발생장치(150)가 마련되어, 상기 냉각수에 의한 상기 증발기(130)와 상기 판형열교환부(140)의 열교환 효율을 향상시키도록 상기 냉각수를 순환 회전시킬 수 있다.

이로 인해, 상기 증발기(130)의 일측에 마련된 평판의 플레이트(134)에 상기 증발기(130) 근처를 유동하는 상기 냉각수가 제빙되어 형성된 얼음(136)의 생성이 촉진될 수 있다.

또한, 상기 증발기(130) 또는 상기 얼음(136)과의 열교환으로 충분히 냉각된 상기 냉각수는 상기 냉수조(120) 내부를 순환하여 상기 판형열교환부(140)와 열교환함으로써 상기 판형열교환부(140) 내부를 유동하는 상기 음용수를 냉각시킬 수 있다.

한편, 상기 냉수발생장치(110)에는 하나 이상의 온도센서(160)와, 상기 온도센서(160)에서 감지된 냉각수, 얼음 또는 토출되는 음용수의 온도에 따라 상기 유동발생장치(150)를 구동시키는 제어부(미도시)가 마련될 수 있다.

상기 유동발생장치(150)는 상기 판형열교환부(140)에 인접하여 흐르는 상기 냉각수의 유동 방향을 상기 판형열교환부(140) 내부로 유동하는 상기 음용수의 유동 방향과 반대로 흐르도록 형성하여 상기 냉각수와 상기 음용수의 열교환을 보다 촉진시킬 수 있다.

그리고, 상기 판형열교환부(140)의 내측면과 외측면에는 리브, 돌기 또는 요철이 형상되어 상기 판형열교환부(140)와 접촉하여 유동하는 상기 냉각수와 음용수의 레이놀즈수를 증가시켜 열교환이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 냉수조(120)의 내부에는 상기 유동발생장치(150)에 의해 상기 냉수조(120) 내부를 순환하는 상기 냉각수의 유동이 빠르게 전환되도록 유도하는 유로가이드(180)가 형성되어 상기 냉각수의 유동 전환 속도가 보다 빨라질 수 있다.

한편, 상기 냉수공급장치(100)가 포함된 음용수 공급장치 또는 정수기(10)가 마련될 수 있다.

음용수 공급장치 또는 정수기(10)는 냉각수가 저장되는 냉수조(120), 냉매가 유동하면서 상기 냉각수와 열교환하는 증발기(130), 상기 냉수조(120)에 구비되고 음용수가 유동하는 공간을 형성하는 판형열교환부(140), 그리고 상기 냉수조(120) 내부에 구비되고 상기 냉각수를 회전시켜 열교환 효율을 향상시키는 유동발생장치(150)를 포함하는 상기 냉수공급장치(100)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 음용수 공급장치 또는 정수기(10)는 원수를 필터링 하여 정수를 생성하는 필터(30), 필터링되어 생성되는 정수가 유동하는 정수배관(40), 상기 정수배관(40)을 선택적으로 개폐하는 정수공급밸브(44), 그리고, 정수, 냉수 또는 온수를 출수하는 코크(80)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 음용수 공급장치 또는 정수기(10)는 상기 냉수공급장치(100)에서 생성된 냉각된 정수가 유동하는 냉수배관(70), 상기 냉수배관(70)을 선택적으로 개폐하는 냉수공급밸브(72)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 음용수 공급장치 또는 정수기(10)는 필터링되어 생성되는 정수가 가열되는 온수공급장치(50), 가열된 정수가 유동하는 온수배관(60), 상기 온수배관(60)을 선택적으로 개폐하는 온수공급밸브(62)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 종래의 나선형으로 다층 적층된 증발기(4)와 냉수관(3)이 구비되는 냉수공급장치(1)보다 본 발명의 상기 냉수공급장치(100)가 크기와 형상의 변경이 용이하므로, 냉각 효율은 향상되면서 콤팩트한 사이즈의 음용수 공급장치 또는 정수기(10)를 제공할 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.

1, 100: 냉수공급장치 2, 120: 냉수조
3: 냉수관 4, 130: 증발기
5, 150: 유동발생장치 10: 음용수 공급장치, 정수기
110: 냉수발생장치 140: 판형열교환부
142: 유입부 144: 토출부
160: 온도센서 170: 차단막
180: 유로가이드

Claims (17)

1. 냉각수가 저장되는 공간이 마련되는 냉수조, 냉매가 유동하면서 상기 냉각수와 열교환하는 증발기, 상기 냉수조에 구비되고 음용수가 유동하는 공간을 형성하는 판형열교환부를 포함하는 냉수발생장치; 그리고,
   상기 냉수조의 내부에 구비되고, 상기 냉각수를 회전시켜 열교환 효율을 향상시키는 유동발생장치;를 포함하며,
   상기 판형열교환부는 유입된 음용수가 내부에서 유동하면서 면접촉으로 상기 냉각수와 열교환하여 냉각되는 유로의 폭이 일정하도록 대향하는 평판으로 구비된 판형 다면체로 형성되는 것이 특징인 냉수공급장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉수발생장치 내부에 구비되어 온도를 감지하는 하나 이상의 온도센서와 상기 온도센서의 감지값에 따라 상기 유동발생장치의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 냉수공급장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 유동발생장치는 출수되는 상기 냉각된 음용수의 온도가 설정값 이상일 경우 상기 음용수의 급속한 냉각을 위하여 작동되는 것을 특징으로 하는 냉수공급장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 유동발생장치는 출수되는 상기 냉각된 음용수의 온도가 설정값 이하일 경우 작동을 멈추거나 작동하지 않는 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 냉수공급장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 냉수조의 외측 일면에 구비되고, 상기 판형열교환부로 상기 음용수가 유입되는 유입부와 냉각된 상기 음용수가 출수되는 토출부를 더 포함하는 냉수공급장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 유입부는 상기 토출부의 하부에 마련되고, 상기 토출부로부터 소정 간격 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 냉수공급장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 유동발생장치는 상기 판형열교환부에 인접하게 마련되어, 상기 유입부에서 상기 토출부로 유동하는 상기 음용수의 유동방향의 반대방향으로 상기 냉각수의 유동을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉수공급장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 판형열교환부는 상기 냉수조의 내부 공간을 구획하여 형성되는 것을 특징으로 하는 냉수공급장치.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 판형열교환부는 5mm 이하의 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉수공급장치.
10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판형열교환부는 내부를 유동하는 상기 음용수의 냉각 효율을 향상시키기 위하여 상기 음용수가 유동하는 일면에 상기 냉수조의 높이방향으로 복수개의 리브 또는 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉수공급장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 증발기는 상기 냉수조의 일면에 상기 판형열교환부와 평행하게 구비되는 판형 증발기인 것을 특징으로 하는 냉수공급장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 증발기는 복수 회 세로 방향으로 절곡하여 다수의 직선부와 절곡부가 형성되는 냉매가 유동하는 파이프와 상기 파이프에 고정되는 플레이트로 형성되어 균일하게 얼음을 생성하는 것을 특징으로 하는 냉수공급장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 냉수조에는 상기 플레이트에서 생성된 얼음이 소정 두께이상 성장하지 않도록 상기 플레이트에서 소정간격 이격되어 위치하는 차단막이 마련되는 것을 특징으로 하는 냉수공급장치.
14. 제7항에 있어서,
    상기 냉수조의 내부에 마련되고, 상기 냉각수의 유동이 빠르게 전환되도록 유도하는 유로가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉수공급장치.
15. 냉각수가 저장되는 다면체 형상의 냉수조;
    상기 냉수조의 일측에 구비되는 증발기;
    상기 냉수조의 타측에 구비되고, 상기 증발기에 대향하도록 마련되며 음용수가 유동하는 공간을 형성하는 판형열교환부; 그리고,
    상기 냉수조 내부에서 상기 증발기와 판형열교환부 사이에 구비되어, 상기 냉각수를 회전시켜 상기 증발기와 판형열교환부의 열교환 효율을 향상시키는 유동발생장치;를 포함하고,
    상기 냉수조의 외측 일면에 구비되고, 상기 판형열교환부로 상기 음용수가 공급되는 유입부와 냉각된 상기 음용수가 토출되는 토출부를 더 포함하며,
    상기 판형열교환부는 유입된 음용수가 내부에서 유동하면서 면접촉으로 상기 냉각수와 열교환하여 냉각되는 유로의 폭이 상기 유입부에서 상기 토출부로 갈수록 좁아지게 대향하는 평판으로 구비된 판형 다면체로 형성되는 것이 특징인 냉수공급장치.
16. 삭제
17. 제15항에 있어서,
    상기 유동발생장치는 상기 판형열교환부에 인접하게 마련되고, 상기 유입부에서 상기 토출부로 유동하는 상기 음용수의 유동방향의 반대방향으로 상기 냉각수의 유동을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉수공급장치.

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