KR102495575B1 - 냉수생성탱크 및 이를 구비하는 냉수기 - Google Patents

Abstract

냉각효율이 개선된 냉수생성탱크 및 냉수기가 개시된다. 개시되는 냉수생성탱크는, 냉각유닛에 의하여 빙축열 방식으로 냉각되는 빙축액을 내부에 수용하는 탱크 본체부; 상기 탱크 본체부 내에 수용된 빙축액을 냉각하기 위한 냉매가 내부를 유동하는 냉매관을 구비하는 빙축액 냉각부; 유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되는 유로를 형성하는 냉수관을 구비하는 냉수생성부; 상기 탱크 본체부에 수용된 빙축액을 순환시키도록 펌핑력을 제공하는 펌핑부재; 및 상기 펌핑부재에서 공급된 빙축액을 상기 탱크 본체부의 내부에 분사하는 분사부재;를 포함하며, 상기 냉매관은 상기 탱크 본체부의 내측 상부에 코일형상으로 감겨 상하방향으로 설치되고, 상기 냉수관은 상기 탱크 본체부의 내부에서 상기 냉매관의 하부에 위치하며, 상기 분사부재는, 상기 냉매관의 코일형상 중앙부에 위치하여 상기 냉수관을 향하여 하방으로 빙축액을 분사하도록 구성될 수 있다.

Description

냉수생성탱크 및 이를 구비하는 냉수기{COLD WATER TANK AND WATER COOLER HAVING THE SAME}

본 발명은 냉수생성탱크 및 이를 구비하는 냉수기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빙축액 방식으로 냉각을 수행하는 냉수생성탱크 및 이를 구비하는 냉수기에 관한 것이다.

일반적으로 냉수기는 수도전이나 생수통으로부터 공급된 물을 냉각시켜 사용자에게 제공하는 장치이다. 이러한 냉수기는 정수기, 탄산수기, 냉온수기 등에 설치될 수 있다.

냉수를 생성하는 방식으로는 냉수탱크를 사용하는 직접 냉각방식과 얼음과의 열교환을 이용하는 빙축열 방식이 있다.

여기서, 빙축열 방식은 얼음 또는 차가운 유체 상태의 빙축액이 저장된 빙축조(냉수생성탱크)에 냉수관을 통과시켜 빙축조 내부에 수용된 차가운 열전달 물질(빙축액)과 냉수관을 통과하는 상온수 사이의 열교환을 통하여 냉수를 생성한다.

도 1은 종래의 빙축열 방식 냉수기의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도로서, 종래의 빙축열 방식 냉수기는 빙축액을 수용하고 있는 빙축조(10) 내부에, 냉각유닛(20)에 연결되어 냉매가 순환하는 증발기(30), 상온수를 수용하여 냉수를 생성하는 냉수관(40) 및 교반기(50)를 포함하여 구성된다.

여기서, 교반기(50)는 모터장치와 프로펠러로 구성되어 빙축조(10) 내부에 수용된 빙축액을 순환시켜 증발기(30) 주변의 차가운 빙축액의 냉기를 냉수관(40)에 열전달시켜 냉수관(40)을 흐르는 물의 냉각이 이루어진다.

또한, 빙축액의 흐름을 이용해 증발기(30) 표면에 생성된 얼음을 녹이게 되고, 이에 따라, 증발기(30) 표면의 얼음이 녹으면서 잠열을 흡수하여 빙축액의 온도가 낮아질 수 있다.

그러나, 이러한 교반기(50)가 설치된 종래의 냉수기는 교반기(50)의 가동으로 인한 소음이 크게 발생하고, 빙축열을 효과적으로 대류시키지 못하며, 증발기(30) 표면의 얼음을 효과적으로 녹이지 못하고, 또한 교반기(50)의 설치로 장치의 크기가 커지는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 교반기를 사용하지 않아 소형화가 가능하도록 빙축액을 순환시켜 빙축액과 냉수관 사이의 열교환 효율을 높이기 위한 기술로서, 특허출원 제2012-0104690호 '빙축열조 및 이를 구비하는 냉수기'를 출원하고 이를 상용화한 바 있다.

본 출원인의 상기 특허출원은 코일형상으로 형성되는 증발기의 형상에 대응하는 분사부에 다수의 분사부재를 형성하고, 다수의 분사부재를 통하여 증발기에 형성된 얼음의 상단에 빙축액을 직접 분사함으로써 증발기 둘레에 형성된 얼음을 녹이게 되고, 이를 통하여 얼음의 잠열에 의해 빙축액이 더 빠르게 냉각될 수 있도록 하는 빙축열조(냉수생성탱크)를 제안하고 있다.

그러나, 상기 특허출원에 개시된 빙축열조는 다수의 분사부재를 통해 빙축액의 분사를 수행하므로 빙축열조 내부에서 빙축액의 대류가 충분하지 않아 냉각효율을 극대화하는데 한계가 있다.

공개특허공보 제10-2013-0035888호(2012.09.29. 제2012-0104690호로 출원)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 빙축액의 대류가 원활히 이루어질 수 있는 냉수생성탱크 및 이를 구비하는 냉수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 일 측면으로서, 간단한 구조의 빙축액 순환시스템을 사용하여 초소형의 냉수생성탱크 및 이를 구비하는 냉수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 얼음의 잠열을 최대한 이용하여 다량의 냉수를 효율적으로 사용자에게 공급할 수 있는 냉수생성탱크 및 이를 구비하는 냉수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 일 측면으로서, 소음을 감소시킬 수 있는 냉수생성탱크 및 이를 구비하는 냉수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 분사부재의 막힘 현상을 방지할 수 있는 냉수생성탱크 및 이를 구비하는 냉수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 일 측면으로서, 원하는 냉수 온도를 만족시키고 에너지를 절약할 수 있도록 냉각시스템을 효율적으로 제어할 수 있는 냉수생성탱크 및 이를 구비하는 냉수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 교반기를 사용하지 않는 냉수생성탱크 및 이를 구비하는 냉수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은, 냉각유닛에 의하여 빙축열 방식으로 냉각되는 빙축액을 내부에 수용하는 탱크 본체부; 상기 탱크 본체부 내에 수용된 빙축액을 냉각하기 위한 냉매가 내부를 유동하는 냉매관을 구비하는 빙축액 냉각부; 유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되는 유로를 형성하는 냉수관을 구비하는 냉수생성부; 상기 탱크 본체부에 수용된 빙축액을 순환시키도록 펌핑력을 제공하는 펌핑부재; 및 상기 펌핑부재에서 공급된 빙축액을 상기 탱크 본체부의 내부에 분사하는 분사부재;를 포함하며, 상기 냉매관은 상기 탱크 본체부의 내측 상부에 코일형상으로 감겨 상하방향으로 설치되고, 상기 냉수관은 상기 탱크 본체부의 내부에서 상기 냉매관의 하부에 위치하며, 상기 분사부재는, 상기 냉매관의 코일형상 중앙부에 위치하여 상기 냉수관을 향하여 하방으로 빙축액을 분사하도록 구성되는 냉수생성탱크를 제공한다.

이때, 상기 분사부재는 상기 냉수관을 향하여 하방으로 빙축액을 분사하는 수직방향 분사구와, 상기 냉매관을 향하여 측방으로 빙축액을 분사하는 측방향 분사구를 구비할 수 있다.

또한, 상기 분사부재는 상기 펌핑부재로부터 빙축수가 유입되는 유입구가 형성된 유입부와, 상기 수직방향 분사구가 형성되는 노즐단부와, 상기 유입부와 노즐단부 사이를 연결하며 상기 측방향 분사구가 형성되는 단면적감소부를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 수직방향 분사구는 상기 노즐단부에 하나 형성되고, 상기 측방향 분사구는 상기 단면적감소부의 양측에 하나씩 형성될 수 있다.

또한, 상기 측방향 분사구는 수평방향으로 개구되도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 수직방향 분사구의 단면적은 상기 측방향 분사구의 단면적의 2~10배로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 수직방향 분사구의 단면적은 상기 유입구의 단면적보다 작게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 수직방향 분사구는 직사각형 또는 타원형을 이룰 수 있다. 이때, 상기 측방향 분사구는 상기 냉매관이 형성하는 코일형상 중 반경이 작은 방향을 향하도록 배치될 수 있다.

한편, 상기 냉매관의 코일형상 중에서 최상단부 코일의 수평방향 중심선과 최하단부 코일의 수평방향 중심선과의 거리를 H라 하고, 상기 최상단부 코일의 수평방향 중심선으로부터 상기 수직방향 분사구까지의 높이를 h라고 할 때, 상기 h는 상기 H의 0.15 내지 0.65배 사이의 값으로 이루어질 수 있다. 바람직하게, 상기 h는 상기 H의 0.35 내지 0.6배 사이의 값으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 탱크 본체부는 빙축액이 수용되는 탱크 몸체와, 상기 탱크 몸체를 덮도록 구성된 탱크 덮개를 구비하며, 상기 탱크 덮개에는 상기 냉매관과 상기 냉수관이 연결되어 설치되고, 상기 탱크 몸체는 상기 냉매관과 상기 냉수관이 관통하지 않는 구조로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 탱크 덮개는, 상기 냉수관을 상기 탱크 몸체에 설치한 후 상기 탱크 덮개에 상기 냉매관이 결합된 상태로 상기 탱크 몸체에 조립될 수 있다.

또한, 상기 펌핑부재는 상기 탱크 본체부의 하측에 설치되고, 튜빙부재를 통하여 상기 분사부재와 연결될 수 있다.

본 발명은, 다른 측면으로서, 외부에서 공급받은 물을 냉각시키는 전술한 냉수생성탱크; 상기 냉수생성탱크에서 냉각된 물을 추출할 수 있는 취수부; 및 상기 냉수생성탱크의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 냉수기를 제공한다.

그리고, 상기 냉수생성탱크는 빙축액의 온도를 측정하는 온도센서;를 추가로 포함하며, 상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 빙축액의 온도에 따라 상기 빙축액 냉각부로의 차가운 냉매 유동을 제어하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 빙축액의 온도가 미리 설정된 하한설정온도에 도달한 경우 미리 설정된 추가시간 동안 상기 빙축액 냉각부로 차가운 냉매의 공급이 유지되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 냉수 생성부는 코일형상으로 감겨 수평방향으로 형성되고, 상기 온도센서는 상기 냉수 생성부의 코일형상의 중앙부에 설치되되, 코일형상의 하단부에 인접한 높이에 위치하는 빙축액의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 제어부는 상기 취수부를 통하여 냉수 추출이 이루어지는 경우 상기 펌핑부재를 구동시켜 빙축액을 순환시킴으로써 상기 분사부재를 통한 빙축액의 분사가 이루어지도록 할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 상기 취수부를 통하여 냉수 추출이 이루어지지 않는 경우 미리 설정된 펌핑구동조건에 따라 상기 펌핑부재의 구동을 제어할 수 있다.

이때, 상기 제어부는, 상기 취수부를 통하여 냉수 추출이 이루어지지 않는 경우에 상기 펌핑부재에 인가되는 제1 전압보다, 냉수 추출이 이루어지는 경우에 상기 펌핑부재에 인가되는 제2 전압의 크기가 작도록 상기 펌핑부재에 인가되는 전압의 크기를 제어할 수 있다.

또한, 상기 펌핑구동조건은 외기의 온도 조건에 따라 설정될 수 있다. 이때, 상기 펌핑구동조건은 외기 온도가 높은 경우 외기 온도가 낮은 경우에 비해 상기 펌핑부재의 구동 휴지 시간이 짧게 설정될 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 빙축액의 온도가 미리 설정된 상한설정온도에 도달한 경우 상기 빙축액 냉각부로 차가운 냉매가 공급되도록 할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 취수부를 통하여 냉수 추출이 이루어지는 경우 상기 빙축액 냉각부로 차가운 냉매가 공급되도록 할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 수직방향 분사구를 통하여 강한 흐름의 빙축액의 분사가 이루어져 분사된 빙축액이 냉수 생성부 측으로 충분히 이동할 수 있으므로 빙축액의 대류가 원활히 이루어질 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 측방향 분사구를 통하여 측방향으로 빙축액을 분사함으로써, 냉매관 주위에 형성된 얼음과 분사된 빙축액 사이의 열교환이 확실히 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 빙축액의 온도가 가장 높은 빙축액 수면 부분의 고온층을 파괴하여 난류를 형성함으로써 빙축액의 대류가 원활히 이루어질 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 분사부재의 분사구 구조 및 형상을 최적화함으로써, 얼음의 잠열을 최대한 이용하여 다량의 냉수를 효율적으로 사용자에게 공급할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 펌핑부재와 분사부재를 통하여 빙축액이 순환되도록 함으로써, 간단한 구조 및 소형의 냉수생성탱크를 제공할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 취수부를 통하여 냉수 추출이 이루어지는 경우에 상기 펌핑부재에 인가되는 제1 전압보다, 냉수 추출이 이루어지지 않는 경우에 상기 펌핑부재에 인가되는 제2 전압의 크기를 작게 함으로써, 빙축액 냉각부에 냉매가 공급되지 않은 상태에서 발생하는 소음을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 교반기를 사용하지 않으므로 냉수기의 냉각기능 구동시 발생하는 소음이 획기적으로 감소시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 취수부를 통하여 냉수 추출이 이루어지지 않는 경우에도 미리 설정된 펌핑구동조건에 따라 펌핑부재의 구동을 제어함으로써 분사부재에 인접하여 얼음이 성장하는 것을 차단하여 분사부재의 막힘 현상을 방지할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 발명의 일 실시예에 의하면, 온도센서를 이용하여 냉수기의 냉각 시스템 및 펌핑부재에 의한 순환 시스템을 효율적으로 제어함으로써, 냉수생성효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래기술에 의한 빙축열 방식 냉수기의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수생성탱크의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 냉수생성탱크의 내부를 도시한 부분절개 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 냉수생성탱크의 주요 구성요소에 대한 분해 사시도.
도 5는 도 2에 도시된 냉수생성탱크의 내부를 도시한 정면도.
도 6은 도 2에 도시된 냉수생성탱크에 구비되는 분사부재의 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 분사부재의 A-A'선에 따른 종단면도.
도 8은 도 2에 도시된 냉수생성탱크의 도 5의 방향에 따른 종단면도.
도 9은 도 2에 도시된 냉수생성탱크의 측면 방향에 따른 종단면도.
도 10은 도 5에 도시된 냉수생성탱크의 빙축액 냉각부를 확대 도시한 정면도.
도 11은 도 6의 B-B'선에 따른 분사부재와 냉매관의 횡단면도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기의 개략도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 2 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 일 측면에 의한 냉수생성탱크(100)에 대해 설명한다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수생성탱크(100)는 탱크 본체부(110), 빙축액 냉각부(120), 냉수 생성부(130), 펌핑부재(P) 및 분사부재(140)를 포함하여 구성된다.

상기 탱크 본체부(110)는, 내부에 빙축액을 수용하고 냉각유닛(미도시)과 연결되어 수용된 빙축액을 빙축열 방식으로 냉각시킨다.

도시되지는 않았지만, 탱크 본체부(110)는 단열재로 감싸져 내부에 수용된 빙축액과 외기와의 열전달을 차단하도록 구성될 수 있다.

또한, 후술하는 바와 같이, 탱크 본체부(110)는 빙축액이 수용되는 탱크 몸체(111)와, 상기 탱크 몸체(111)를 덮도록 구성된 탱크 덮개(112)를 구비할 수 있다.

그리고, 탱크 몸체(111)는 내부에 수용된 빙축액의 온도를 측정하는 온도센서(TS)의 설치를 위한 온도센서 설치부(115)를 구비할 수 있으며, 내부에 수용된 빙축액의 수위를 측정하는 수위센서(LS)의 설치를 위한 수위센서 설치부(116)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 빙축액 냉각부(120)는 탱크 본체부(110) 내에 수용된 빙축액을 냉각하기 위한 냉매가 내부를 유동하는 냉매관(121)을 구비할 수 있다.

이러한 냉매관(121)은 냉각유닛(미도시)에 의해 차가운 냉매를 공급받아 탱크 본체부(110)에 수용된 빙축액과의 열전달을 통하여 빙축액을 냉각시키고 냉매관(121) 주위에 빙축액이 얼어 얼음(도 8 및 도 9의 I)이 형성되도록 한다.

한편, 냉각유닛(미도시)은 통상의 냉각시스템과 마찬가지로 냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키는 증발기, 그리고 상기 증발기에서 증발된 냉매를 팽창시키는 팽창기를 포함하여 구성될 수 있으며, 냉매관(121)은 냉각시스템의 증발기로서 구성될 수 있다.

그리고, 냉매관(121)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 냉수 생성부(130)가 직접적으로 결빙되어 동파되는 위험으로부터 벗어날 수 있도록 탱크 본체부(110)의 내측 상부에 구비될 수 있다. 또한, 냉매관(121)은 내부를 흐르는 냉매과 빙축액 사이에 충분한 열교환이 이루어지고 냉매관(121) 주위에 충분한 양의 얼음(I)이 형성될 수 있도록 코일형상으로 다수회 감겨 상하방향으로 설치될 수 있다.

그러나, 냉각유닛은 전술한 바와 같이 냉매가 유동하며 냉매관(121)를 포함하는 통상의 냉각시스템에 한정되지 않고, 전원이 인가되면 일측은 발열되고 일측은 냉각되는 열전모듈을 포함하는 구성 등, 탱크 본체부(110)에 연결되어 탱크 본체부(110)에 수용된 빙축액을 과냉각시킬 수 있는 구성이라면 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.

한편, 상기 냉수 생성부(130)는 유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되는 유로를 형성하는 냉수관(131)을 구비한다.

이러한 냉수관(131)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 빙축액과 냉수관(131)을 흐르는 물과의 충분한 열교환을 위하여 코일형상으로 다수 회 감겨 수평방향으로 형성될 수 있다. 참고로, 도 3 내지 도 5에서는 냉수관(131)의 코일 형상이 간극 없이 겹쳐진 것으로 도시되어 있으나, 냉수관(131)은 후술하는 바와 같이 빙축액의 대류를 위하여 코일 형상 사이에 빙축액이 흐를 수 있도록 도 8에 도시된 바와 같이 간격이 형성될 수 있다.

또한, 상기 냉수관(131)은 탱크 본체부(110)의 내부에서 냉매관(121)의 하부에 위치하여 냉매관(121)에 형성된 얼음(I)에 의해 냉수관(131)이 동파되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 빙축액의 비중은 대략 4℃ 정도에서 가장 크므로 빙축액은 냉매관(121) 주위인 탱크 본체부(110)의 상부에서 먼저 얼게 되므로 냉매관(121)의 하부에 위치하는 냉수관(131)에는 얼음(I)이 형성되지 않을 수 있다.

그리고, 냉수관(131)의 양단인 물 유입부(132)와 물 유출부(133)는 탱크 덮개(112)에 연결될 수 있다. 이때, 후술하는 도 12에 도시된 바와 같이, 물 유입부(132)는 필터부(220)에서 여과된 상온의 정수를 공급받게 되고, 물 유출부(133)는 취수부(210)에 연결될 수 있다.

이러한 냉수 생성부(130)는 탱크 본체부(110) 내에 수용된 빙축액과 유입된 물과의 열교환을 통하여 냉수관(131) 내부를 흐르는 물을 냉각시켜 냉수를 생성할 수 있다.

한편, 탱크 본체부(110)에 수용된 빙축액은 냉매관(121)에 의한 냉각이 이루어질 때 온도가 낮아지게 되며, 빙축액의 온도에 따른 비중(물의 경우 4℃에서 비중이 최대)을 고려할 때 빙축액의 냉각이 충분히 진행되면 코일형상의 하단부, 즉 탱크 몸체(111)의 바닥에 인접한 부분에서의 빙축액의 온도는 4℃에 접근하게 된다. 이러한 점을 고려하여 온도센서(TS)는 냉수 생성부(130)의 코일형상의 중앙부에 위치한 온도센서 설치부(115)에 설치되되, 코일형상의 하단부에 인접한 높이에서 빙축액의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 펌핑부재(P)는 탱크 본체부(110)에 수용된 빙축액을 순환시키도록 펌핑력을 제공하며 펌프로 구성될 수 있다. 이러한 펌핑부재(P)는 분사부재(140)와 함께 빙축액을 순환시키는 순환부를 형성하게 된다.

그리고, 펌핑부재(P)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 탱크 본체부(110)의 하측에 설치될 수 있으나, 펌핑부재(P)의 설치위치는 이에 한정되는 것은 아니다.

다만, 펌핑부재(P)가 탱크 본체부(110)의 하측에 설치되는 경우 펌핑부재(P)는 탱크 본체부(110)의 탱크 몸체(111)에 형성된 연결관(CT)과 직접 연결될 수 있으며, 탱크 덮개(112)에 연결된 분사부재(140)와는 튜빙부재(T1, T2)와 피팅부재(F1, F2)를 통하여 연결될 수 있다.

이와 같이, 펌핑부재(P)를 탱크 몸체(111)의 하측에 설치하고, 분사부재(140)를 탱크 덮개(112)에 설치하고, 펌핑부재(P)와 분사부재(140)를 플렉서블한 튜빙부재(T1, T2)를 통하여 연결함으로써 냉수생성탱크(100)의 조립성이 개선될 수 있다.

다음으로, 도 6 내지 도 11을 참조하여 분사부재(140)에 대해 설명한다.

상기 분사부재(140)는, 펌핑부재(P)에서 공급된 빙축액을 탱크 본체부(110)의 내부에 분사시키도록 구성되며, 펌핑부재(P)와 함께 빙축액 순환부를 형성하게 된다.

이러한 분사부재(140)는 냉매관(121)의 코일형상 중앙부에 위치하여 냉수관(131)을 향하여 하방으로 빙축액을 분사하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여, 분사부재(140)는 냉수관(131)을 향하여 하방으로 빙축액을 분사하는 수직방향 분사구(146)를 구비할 수 있다.

또한, 분사부재(140)는 냉매관(121)에 형성된 얼음(I)을 향하여 측방으로 빙축액을 분사하는 측방향 분사구(147)를 구비할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 분사부재(140)는 펌핑부재(P)로부터 빙축수가 유입되는 유입구가 형성된 유입부(143)와, 수직방향 분사구(146)가 형성되는 노즐 단부(141)를 구비할 수 있으며, 상기 유입부(143)와 노즐 단부(141) 사이를 연결하며 측방향 분사구(147)가 형성되는 단면적감소부(142)를 구비할 수 있다.

이때, 단면적감소부(142)는 도 7에 도시된 바와 같이 내경이 점차적으로 감소하는 구조를 가질 수 있으나, 유입구의 단면적과 수직방향 분사구(146)의 단면적에 대응하도록 단계적으로 감소하는 단차 구조를 가질 수도 있다.

또한, 수직방향 분사구(146)는 노즐 단부(141)에 하나 형성되고, 측방향 분사구(147)는 도 7에 도시된 바와 같이 단면적감소부(142)의 양측에 하나씩 형성될 수 있다.

그리고, 상기 측방향 분사구(147)는 수평방향으로 개구되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참조하면 측방향 분사구(147)는 한 번의 드릴링 가공에 의해 좌우측이 관통되는 형태로 형성될 수 있다.

다음으로 도 8 내지 도 11을 참조하여, 분사부재(140)에 의한 빙축액의 대류에 대해 설명한다.

분사부재(140)는 전술한 바와 같이, 노즐 단부(141)에 형성된 수직방향 분사구(146)와 단면적감소부(142)의 양측에 형성된 측방향 분사구(147)를 포함한다.

따라서, 펌핑부재(P)를 통하여 분사부재(140)로 공급된 빙축액은 수직방향 분사구(146)를 통해 분출됨으로써 메인 플로우(MF)를 형성하게 된다.

이러한 메인 플로우(MF)는 수직방향 분사구(146)로부터 하측 방향으로 강하게 분사된 빙축액이 냉수 생성부(130)의 냉수관(131)을 관통한 후 연결관(CT)을 통해 펌핑부재(P)로 배출된 후 분사부재(140)로 다시 순환되는 흐름을 형성하게 된다. 이러한 메인 플로우(MF)의 형성을 위하여 수직방향 분사구(146)에서 빠른 속도로 강한 분사가 이루어질 필요가 있으며, 이를 위하여 수직방향 분사구(146)는 분산부재의 노즐 단부(141)에 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 본원 발명자의 실험에 의하면 수직방향 분사구(146)를 여러 개 설치한 경우보다 하나의 분사구를 통하여 집중적인 분사가 이루어지도록 하는 경우에 고속 분사에 의해 냉각효율이 현저히 향상됨을 확인할 수 있었다.

또한, 펌핑부재(P)를 통하여 분사부재(140)로 공급된 빙축액은 측방향 분사구(147)를 통해 분출됨으로써 도 9에 도시된 바와 같이 측방향 플로우(SF)를 형성하게 된다.

이와 같이 측방향 플로우(SF)는 냉매관(121)에 형성된 얼음(I)과 분사된 빙축액 사이의 열교환이 이루어질 수 있도록 한다. 또한, 측방향 플로우(SF)는 높은 온도의 빙축액이 모이게 되는 빙축액 수면 부분의 고온층을 파괴하여 난류를 형성하고 이를 통해 빙축액의 대류가 원활히 이루어지도록 하게 된다.

또한, 측방향 플로우(SF)를 가급적 강하게 형성하기 위하여 측방향 분사구(147)는 단면적감소부(142)의 양측에 하나씩 형성되는 것이 바람직하며, 가급적 빙축액 수면에 인접하여 위치하도록 하여 빙축액 수면의 고온층을 파괴할 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같은 메인 플로우(MF)는 고속으로 분사가 이루어지므로 메인 플로우(MF)의 주변에는 순환 플로우(CF)가 형성된다. 즉, 메인 플로우(MF) 주변의 빙축액은 하방으로 이동하게 되고 분사부재(140) 상측의 빙축액은 하방으로 이동하게 되므로 순환 플로우(CF)는 냉매관(121)의 코일 형상 중앙 영역(A1)에서는 하방으로의 흐름이 형성된다. 또한, 냉매관(121)의 코일 형상 외측 영역(A2)에서는 상방으로의 흐름이 형성되어 순환 플로우(CF)는 전체적으로 순환 경로를 형성하게 된다.

이와 같이, 메인 플로우(MF), 측방향 플로우(SF) 및 순환 플로우(CF)에 의하여 빙축액의 대류가 원활히 이루어져 냉매관(121) 주변의 빙축액의 냉기가 냉수관(131)에 충분히 전달되어 냉수관(131)의 냉각 효율이 향상될 수 있다.

이러한 메인 플로우(MF)를 강하게 형성하기 위하여 수직방향 분사구(146)의 단면적은 측방향 분사구(147)의 단면적의 2~10배로 이루어지는 것이 바람직하다. 수직방향 분사구(146)의 단면적이 측방향 분사구(147)의 단면적의 2배보다 작은 경우에는 메인 플로우(MF)가 약하게 형성되어 냉수관(131) 측으로의 빙축액 대류가 원활히 이루어지지 않게 된다. 반대로, 수직방향 분사구(146)의 단면적이 측방향 분사구(147)의 단면적의 10배보다 큰 경우에는 메인 플로우(MF)가 강하게 형성되지만 측방향 플로우(SF)가 거의 형성되지 않게 된다. 즉, 측방향 분사구(147)는 분사방향에 수직방향이므로 그 단면적이 너무 작은 경우 측방향 분사가 거의 이루어지지 않게 되므로 측방향 분사구(147)와 수직방향 분사구(146)의 단면적의 크기를 적절히 조정하는 것이 매우 중요하다. 이러한 점을 고려하여, 수직방향 분사구(146)의 단면적은 보다 바람직하게는 측방향 분사구(147)의 단면적의 2~5배로 이루어질 수도 있다.

또한, 수직방향 분사구(146)를 통한 강한 분사를 통하여 메인 플로우(MF)의 형성이 가능하도록 수직방향 분사구(146)의 단면적은 상기 유입구의 단면적보다 작게 형성될 수 있다.

한편, 메인 플로우(MF)의 형성을 위하여 수직방향 분사구(146)를 적절한 높이에 형성해야 한다.

도 10을 참조하면, 상기 냉매관(121)의 코일형상 중에서 최상단부 코일의 수평방향 중심선과 최하단부 코일의 수평방향 중심선과의 거리를 H라 하고, 상기 최상단부 코일의 수평방향 중심선으로부터 상기 수직방향 분사구(146)까지의 높이를 h라고 하면, 상기 H와 h의 관계식은 H=ah (0≤a≤1)라 할 수 있다. 이때, a가 0인 경우 수직방향 분사구(146)까지의 높이(h)는 최상단부 코일의 수평방향 중심선과 동일한 위치가 되며, a가 1인 경우 수직방향 분사구(146)까지의 높이(h)는 최하단부 코일의 수평방향 중심선과 동일한 위치가 된다.

본원 발명자는 수직방향 분사구(146)의 높이를 달리하여 10℃ 이하의 냉수가 몇 잔(한 잔 120cc 기준) 추출되는지를 확인하였으며, 그 실험결과는 다음과 같다.

a의 값	최상단부 코일의 수평방향 중심선으로부터의 거리(h)	10℃ 이하의 냉수 추출 잔수 (한 잔 120cc 기준)
0.07	3.7mm	3잔
0.18	8.7mm	4잔
0.28	13.7mm	4잔
0.38	18.7mm	5잔
0.49	23.7mm	6잔
0.59	28.7mm	5잔
0.70	33.7mm	3잔

이러한 결과는, 수직방향 분사구(146)까지의 높이(h)가 최상단부 코일의 수평방향 중심선에 너무 가까운 경우에는 빙축액의 분사로 인한 메인 플로우(MF)가 냉수관(131)까지 충분히 형성되지 않는다는 점에 기인한 것으로 보이며, 또한 수직방향 분사구(146)까지의 높이(h)가 최하단부 코일의 수평방향 중심선에 가까운 경우에는 냉매관(121) 주변에 형성된 얼음(I)과 분사된 빙축액과의 열전달이 원활하지 못할 뿐만 아니라 탱크 몸체(111) 상부에 형성된 수면 부분에 고온의 빙축액이 잔류하여 빙축액의 대류가 충분하지 못한 결과에서 기인한 것으로 보인다.

이러한 실험결과에 의하면, 10℃ 이하의 냉수 추출잔수(한 잔 120cc 기준)가 4잔 이상인 경우의 a 값을 고려할 때 상기 h는 상기 H의 대략 0.15~0.65배 사이의 값을 갖는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 최대 냉수 추출잔수가 5잔 이상을 갖도록 상기 h는 상기 H의 0.35 내지 0.6배 사이의 값으로 이루어질 수 있다.

한편, 도 11을 참조하면, 냉매관(121)은 대략적으로 타원형의 형상을 가질 수 있다.

이러한 냉매관(121) 주변에 형성된 얼음(I)과 분사부재(140)에서 분사된 빙축액 사이에 충분한 열교환이 이루어질 수 있도록 상기 수직방향 분사구(146)는 상기 냉매관(121)의 코일 형상에 대응하여 직사각형 또는 타원형을 이룰 수 있다.

이 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 측방향 분사구(147)와 냉매관(121) 코일과의 단경 방향 거리(L1)와 장경방향 거리(L2)를 고려할 때, 측방향 분사구(147)는 냉매관(121)이 형성하는 코일형상 중 반경이 작은 방향을 향하도록 배치되는 것이 바람직하다.

본원 발명자의 실험에 의하면 측방향 분사구(147)에서 분사된 측방향 플로우(SF)가 냉매관(121)의 얼음(I)에 직접 도달하여 얼음(I)과 열교환할 수 있도록 하기 위하여 측방향 플로우(SF)를 코일형상 중 단경 방향으로 분사할 때 냉각효율이 더욱 상승함을 확인할 수 있었다. 즉, 측방향 분사구(147)가 장경 방향을 향하는 경우에는 분사된 측방향 플로우(SF)가 냉매관(121)의 얼음(I)에 직접 도달하기 어렵거나 그 양이 충분하지 않아 냉매관(121) 주변에 형성된 얼음과 분사된 빙축액과의 열교환이 충분하지 않게 되고, 반대로 측방향으로 분사된 빙축액이 냉매관(121)의 얼음(I)에 직접 도달하도록 측방향 플로우(SF)를 크게 하면 메인 플로우(MF)가 약해져 냉수관 측으로의 빙축액의 대류가 저하된다.

한편, 도 3을 참조하면, 탱크 덮개(112)에는 상기 냉매관(121)과 상기 냉수관(131)이 연결되어 설치될 수 있다. 이와 같이 탱크 덮개(112)에 냉매관(121)과 냉수관(131)이 지지되는 설치 구조에서는 탱크 몸체(111)는 냉매관(121)과 냉수관(131)이 관통하지 않는 구조로 이루어지게 된다. 따라서, 탱크 몸체(111)를 통한 빙축액의 누설을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 냉수관(131)을 탱크 몸체(111)에 먼저 설치하면 냉수관(131)의 설치 상태를 탱크 몸체(111)의 상방에서 확인할 수 있다. 이후에, 탱크 덮개(112)에 냉매관(121)이 결합된 상태로 탱크 덮개(112)를 탱크 몸체(111)에 조립하게 되면, 냉수관(131)과 냉매관(121)의 이격 거리를 확보할 수 있게 된다. 이에 따라, 잘못된 조립으로 인하여 냉수관(131)과 냉매관(121)의 이격 거리가 부족하게 되어 발생하는 냉수관(131)의 결빙을 방지할 수 있게 된다.

다음으로, 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(200)에 대해 설명한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(200)는 도 2 내지 도 11을 일 예로 들어 설명한 냉수생성탱크(100)와, 상기 냉수생성탱크(100)에서 냉각된 물을 추출할 수 있는 취수부(210)와, 상기 냉수생성탱크(100)의 구동을 제어하는 제어부(C)를 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(200)는 냉수생성탱크(100)의 냉수 생성부(130)에 유입되는 물을 여과할 수 있도록 필터부(220)를 구비할 수 있다.

상기 냉수생성탱크(100)는 도 2 내지 도 11을 참조하여 설명한 바와 같이, 탱크 본체부(110), 빙축액 냉각부(120), 냉수 생성부(130), 펌핑부재(P), 분사부재(140), 수위센서(LS), 온도센서(TS)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 냉수생성탱크(100)에 대한 설명으로 갈음하기로 한다. 다만, 냉수기(200)의 작용과 관련하여 필요한 부분에 대해서는 추가로 설명하기로 한다.

또한, 상기 취수부(210)는 냉수 생성부(130)에서 빙축액과의 열교환에 의해 냉각된 냉수를 사용자에게 제공하기 위한 부재로서, 공지의 기계식 또는 전자식 취수코크(취수레버) 등이 사용될 수 있다.

그리고, 상기 필터부(220)는 유입된 원수를 여과하기 위하여 다수의 필터를 구비한다. 이러한 필터부(220)의 구성은 수처리 기기(냉수기(200))의 여과성능이나 여과방식에 따라 다양하게 이루어질 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 제어부(C)는 온도센서(TS)에서 감지된 빙축액의 온도에 따라 빙축액 냉각부(120)로의 차가운 냉매 유동을 제어하게 된다. 이러한 빙축액 냉각부(120)로의 차가운 냉매의 유동은 전술한 바와 같이 압축기 등을 포함하는 통상의 냉각 시스템에 의해 구현될 수도 있고, 열전모듈에 의해 구현될 수도 있다.

또한, 상기 제어부(C)는 온도센서(TS)에서 감지된 빙축액의 온도가 미리 설정된 하한설정온도(예를 들어, 3.5~4.5℃에서 선택된 값)에 도달할 때까지 빙축액 냉각부(120)로 차가운 냉매의 공급이 이루어지도록 한다.

다만, 충분한 양의 냉수 생성이 이루어지도록 하기 위하여 냉매관(121) 주위에 일정한 양의 얼음(I)이 생성될 필요가 있다.

이때, 상기 온도센서(TS)는 전술한 바와 같이 냉수 생성부(130)의 코일형상의 중앙부에 설치되되, 코일형상의 하단부에 인접한 높이에서 빙축액의 온도를 측정하게 되므로 빙축액의 온도에 따른 비중(물의 경우 4℃에서 비중이 최대)을 고려할 때 빙축액의 가장 낮은 온도를 측정하게 된다.

따라서, 탱크 본체부(110) 내부에 수용된 빙축액이 충분히 냉각될 수 있도록 함으로써 냉매관(121) 주위에 미리 설정된 충분한 양의 얼음(I)이 생성되도록 하기 위하여, 제어부(C)는 빙축액의 온도가 미리 설정된 하한설정온도에 도달한 이후 미리 설정된 추가시간 동안 빙축액 냉각부(120)로 차가운 냉매의 공급이 유지되도록 구성될 수 있다. 이러한 추가시간은 최적의 얼음 생성량을 확보하기 위하여 탱크 본체부(110)에 수용된 빙축액의 양, 냉각유닛의 성능 등을 고려하여 실험적으로 결정될 수 있다.

한편, 제어부(C)는 취수부(210)를 통하여 냉수 추출이 이루어지는 것을 감지하는 경우 펌핑부재(P)를 구동시켜 빙축액을 순환시킴으로써 분사부재(140)를 통한 빙축액의 분사가 이루어지도록 하여 빙축액의 대류가 원활하게 수행되도록 할 수 있다. 이를 통하여 낮은 온도의 빙축액과 냉수관(131)을 흐르는 물과의 열교환이 원활히 이루어져 낮은 온도의 냉수 추출이 가능하게 된다.

또한, 제어부(C)는, 취수부(210)를 통하여 냉수 추출이 이루어지지 않는 경우에도 미리 설정된 펌핑구동조건에 따라 펌핑부재(P)의 구동을 제어함으로써 빙축액의 대류가 이루어지도록 할 수 있다. 이에 따라, 냉수 추출이 이루어지지 않는 경우에도 빙축액의 온도 분포를 균일하게 할 수 있게 된다.

이때, 상기 제어부(C)는, 취수부(210)를 통하여 냉수 추출이 이루어지는 경우에 상기 펌핑부재(P)에 인가되는 제1 전압보다, 냉수 추출이 이루어지지 않는 경우에 상기 펌핑부재(P)에 인가되는 제2 전압의 크기가 작도록 펌핑부재(P)에 인가되는 전압의 크기를 제어하도록 구성될 수 있다.

즉, 제어부(C)는 냉수 추출이 이루어지는 경우에는 제2 전압보다 상대적으로 높은 제1 전압으로 펌핑부재(P)를 구동함으로써 수직방향 분사구(146)를 통하여 강한 흐름으로 분사된 빙축액이 냉수 생성부(130) 측으로 충분히 이동할 수 있게 되어 빙축액의 대류 및 빙축액과 냉수관(131) 사이의 열전달이 원활히 수행될 수 있도록 한다. 또한, 수직방향 분사구(146)를 통한 빙축액 분사와 더불어 측방향 분사구(147)를 통하여 측방향으로 빙축액을 분사함으로써, 냉수관(131)에 형성된 얼음(I)과 분사된 빙축액 사이에 열교환이 이루어지도록 할 뿐만 아니라 빙축액의 온도가 가장 높은 빙축액 수면 부분의 고온층을 파괴하여 난류를 형성하게 되며, 이를 통하여 빙축액의 대류 및 냉매관(121)에 형성된 얼음(I)과 분사된 빙축액 사이의 열전달이 원활히 이루어지도록 할 수 있다.

반면에, 냉수 추출이 이루어지지 않는 경우에는 제1 전압보다 상대적으로 낮은 제2 전압으로 펌핑부재(P)를 구동함으로서 냉수 추출이 이루어지는 경우보다 저소음으로 펌핑부재(P)의 구동이 가능하게 된다. 또한, 냉수 추출이 이루어지는 경우보다 약한 흐름이기는 하지만, 분사부재(140)의 수직방향 분사구(146) 및 측방향 분사구(147)를 통하여 빙축액의 분사가 이루어진다. 이를 통하여 빙축액의 대류를 통한 빙축액 온도 균일화를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 얼음(I)이 분사부재(140)에 인접하여 성장함으로써 분사부재(140)의 분사구(146, 147)를 막아 발생하는 막힘 현상을 방지할 수 있게 된다.

이러한 제1 전압은 예를 들어, 24볼트(V)로 이루어지고, 제2 전압은 예를 들어, 14~16볼트(V)로 이루어질 수 있으나, 전압값은 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 취수부(210)를 통하여 냉수 추출이 이루어지지 않는 경우에 있어서, 펌핑부재(P)의 펌핑구동조건은 외기의 온도 조건에 따라 설정될 수 있다. 이러한 외기 온도의 측정은 냉수생성탱크(100)의 온도센서(TS)와는 별도로 냉수기(200)에 구비되는 온도 측정수단에 의해 이루어질 수 있다.

이때, 상기 펌핑구동조건은 외기 온도가 높은 경우 외기 온도가 낮은 경우에 비해 펌핑부재(P)의 구동 휴지 시간이 짧게 설정될 수 있다.

예를 들어, 외기온도가 30℃ 초과인 경우 펌핑부재(P)를 제2 전압으로 15초 구동한 후 15분 정지시키는 동작을 반복하도록 설정될 수 있고, 외기온도가 10~30℃인 경우 펌핑부재(P)를 제2 전압으로 15초 구동한 후 25분 정지시키는 동작을 반복하도록 설정될 수 있고, 외기온도가 10℃ 미만인 경우 펌핑부재(P)를 제2 전압으로 15초 구동한 후 40분 정지시키는 동작을 반복하도록 설정될 수 있다. 그러나, 이러한 펌핑구동조건은 냉수생성탱크(100)의 단열구조, 빙축액이 얼음(I)으로 생성된 양 등에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이와 같이, 외기 온도에 따라 냉수 추출이 이루어지지 않는 경우의 펌핑부재(P)의 펌핑구동조건을 설정함으로써 펌핑부재(P)의 불필요한 가동으로 인한 소음의 발생이나 전력소모를 최소화할 수 있게 된다.

그리고, 냉수의 추출이 다량 이루어지거나 냉각 유닛의 가동 후 상당시간이 경과하여 온도센서(TS)에서 감지된 빙축액의 온도가 미리 설정된 상한설정온도에 도달한 경우, 상기 제어부(C)는 빙축액 냉각부(120)로 차가운 냉매가 공급되게 된다.

한편, 취수부(210)를 통한 냉수 취수가 이루어지는 경우 일정 온도 이상의 냉수를 충분히 추출할 수 있도록 하기 위하여, 취수부(210)를 통하여 냉수 추출이 이루어지는 경우 상기 제어부(C)는 빙축액 냉각부(120)로 차가운 냉매가 공급되도록 냉각유닛을 구동하는 것도 가능하다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100... 냉수생성 탱크 110... 탱크 본체부
111... 탱크 몸체 112... 탱크 덮개
115... 온도센서 설치부 116... 수위센서 설치부
120... 빙축액 냉각부 121... 냉매관
130... 냉수 생성부 131... 냉수관
140... 분사부재 141... 노즐 단부
142... 단면적감소부 143... 유입부
145... 유입구 146... 수직방향 분사구
147... 측방향 분사구 200... 냉수기
210... 취수부 220... 필터부
C... 제어부 P... 펌핑부재
A1... 중앙영역 A2... 주변영역
I... 얼음 CT... 연결관
F1, F2... 피팅부재 T1, T2... 튜빙부재
MF... 메인 플로우 CF... 순환 플로우
SF... 측방향 플로우 TS... 온도센서
LS... 수위센서

Claims (25)

1. 냉각유닛에 의하여 빙축열 방식으로 냉각되는 빙축액을 내부에 수용하는 탱크 본체부;
   상기 탱크 본체부 내에 수용된 빙축액을 냉각하기 위한 냉매가 내부를 유동하는 냉매관을 구비하는 빙축액 냉각부;
   유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되는 유로를 형성하는 냉수관을 구비하는 냉수생성부;
   상기 탱크 본체부에 수용된 빙축액을 순환시키도록 펌핑력을 제공하는 펌핑부재; 및
   상기 펌핑부재에서 공급된 빙축액을 상기 탱크 본체부의 내부에 분사하는 분사부재;
   를 포함하며,
   상기 냉매관은 상기 탱크 본체부의 내측 상부에 코일형상으로 감겨 상하방향으로 설치되고, 상기 냉수관은 상기 탱크 본체부의 내부에서 코일형상으로 감겨 수평방향으로 형성되고 상기 냉매관의 하부에 위치하며,
   상기 분사부재는, 상기 냉매관의 코일형상 중앙부에 위치하여 상기 냉수관을 향하여 하방으로 빙축액을 분사하도록 구성되며,
   상기 분사부재는 상기 냉수관을 향하여 하방으로 빙축액을 분사하는 수직방향 분사구와, 상기 냉매관을 향하여 측방으로 빙축액을 분사하는 측방향 분사구를 구비하며,
   상기 분사부재는 상기 펌핑부재로부터 빙축수가 유입되는 유입구가 형성된 유입부와, 상기 수직방향 분사구가 형성되는 노즐단부와, 상기 유입부와 노즐단부 사이를 연결하며 상기 측방향 분사구가 형성되는 단면적감소부를 구비하는 냉수생성탱크.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 수직방향 분사구는 상기 노즐단부에 하나 형성되고, 상기 측방향 분사구는 상기 단면적감소부의 양측에 하나씩 형성되는 냉수생성탱크.
5. 제4항에 있어서,
   상기 측방향 분사구는 수평방향으로 개구되도록 형성된 냉수생성탱크.
6. 제1항에 있어서,
   상기 수직방향 분사구의 단면적은 상기 측방향 분사구의 단면적의 2~10배로 이루어진 냉수생성탱크.
7. 제1항에 있어서,
   상기 수직방향 분사구의 단면적은 상기 유입구의 단면적보다 작은 냉수생성탱크.
8. 제1항에 있어서,
   상기 수직방향 분사구는 직사각형 또는 타원형을 이루는 냉수생성탱크.
9. 제8항에 있어서,
   상기 측방향 분사구는 상기 냉매관이 형성하는 코일형상 중 반경이 작은 방향을 향하도록 배치되는 냉수생성탱크.
10. 제1항에 있어서,
    상기 냉매관의 코일형상 중에서 최상단부 코일의 수평방향 중심선과 최하단부 코일의 수평방향 중심선과의 거리를 H라 하고, 상기 최상단부 코일의 수평방향 중심선으로부터 상기 수직방향 분사구까지의 높이를 h라고 할 때,
    상기 h는 상기 H의 0.15 내지 0.65배 사이의 값으로 이루어지는 냉수생성탱크.
11. 제10항에 있어서,
    상기 h는 상기 H의 0.35 내지 0.6배 사이의 값으로 이루어지는 냉수생성탱크.
12. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 본체부는 빙축액이 수용되는 탱크 몸체와, 상기 탱크 몸체를 덮도록 구성된 탱크 덮개를 구비하며,
    상기 탱크 덮개에는 상기 냉매관과 상기 냉수관이 연결되어 설치되고,
    상기 탱크 몸체는 상기 냉매관과 상기 냉수관이 관통하지 않는 구조로 이루어지는 냉수생성탱크.
13. 제12항에 있어서,
    상기 탱크 덮개는, 상기 냉수관을 상기 탱크 몸체에 설치한 후 상기 탱크 덮개에 상기 냉매관이 결합된 상태로 상기 탱크 몸체에 조립되는 냉수생성탱크.
14. 제1항에 있어서,
    상기 펌핑부재는 상기 탱크 본체부의 하측에 설치되고, 튜빙부재를 통하여 상기 분사부재와 연결되는 냉수생성탱크.
    
15. 외부에서 공급받은 물을 냉각시키는 제1항, 제4항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 냉수생성탱크;
    상기 냉수생성탱크에서 냉각된 물을 추출할 수 있는 취수부; 및
    상기 냉수생성탱크의 구동을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 냉수기.
16. 제15항에 있어서,
    상기 냉수생성탱크는 빙축액의 온도를 측정하는 온도센서;
    를 추가로 포함하며,
    상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 빙축액의 온도에 따라 상기 빙축액 냉각부로의 차가운 냉매 유동을 제어하는 냉수기.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 빙축액의 온도가 미리 설정된 하한설정온도에 도달한 경우 미리 설정된 추가시간 동안 상기 빙축액 냉각부로 차가운 냉매의 공급이 유지되도록 하는 냉수기.
18. 제16항에 있어서,
    상기 냉수생성부는 코일형상으로 감겨 수평방향으로 형성되고,
    상기 온도센서는 상기 냉수 생성부의 코일형상의 중앙부에 설치되되, 코일형상의 하단부에 인접한 높이에 위치하는 빙축액의 온도를 측정하는 냉수기.
19. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 취수부를 통하여 냉수 추출이 이루어지는 경우 상기 펌핑부재를 구동시켜 빙축액을 순환시킴으로써 상기 분사부재를 통한 빙축액의 분사가 이루어지도록 하는 냉수기.
20. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 취수부를 통하여 냉수 추출이 이루어지지 않는 경우 미리 설정된 펌핑구동조건에 따라 상기 펌핑부재의 구동을 제어하는 냉수기.
21. 제20항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 취수부를 통하여 냉수 추출이 이루어지는 경우에 상기 펌핑부재에 인가되는 제1 전압보다, 냉수 추출이 이루어지지 않는 경우에 상기 펌핑부재에 인가되는 제2 전압의 크기가 작도록 상기 펌핑부재에 인가되는 전압의 크기를 제어하는 냉수기.
22. 제20항에 있어서,
    상기 펌핑구동조건은 외기의 온도 조건에 따라 설정되는 냉수기.
23. 제22항에 있어서,
    상기 펌핑구동조건은 외기 온도가 높은 경우 외기 온도가 낮은 경우에 비해 상기 펌핑부재의 구동 휴지 시간이 짧게 설정되는 냉수기.
24. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 빙축액의 온도가 미리 설정된 상한설정온도에 도달한 경우 상기 빙축액 냉각부로 차가운 냉매가 공급되도록 하는 냉수기.
25. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 취수부를 통하여 냉수 추출이 이루어지는 경우 상기 빙축액 냉각부로 차가운 냉매가 공급되도록 하는 냉수기.

Images