KR102517238B1

KR102517238B1 - 정수기용 냉각 모듈

Info

Publication number: KR102517238B1
Application number: KR1020180027524A
Authority: KR
Inventors: 류성민; 강명훈
Original assignee: 에스케이매직 주식회사
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2023-04-03
Also published as: KR102639200B1; KR20230050283A; KR20190106276A

Abstract

본 발명은 빙축식 냉각 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 정수기용 냉각 모듈은 열전달 매개체를 수용하는 본체, 상기 본체의 상단에 결합되어 상기 본체를 밀봉하는 뚜껑, 냉매가 유동하면서 상기 열전달 매개체로 냉기를 방출하기 위한 것으로, 상기 본체의 내벽을 따라 두르는 코일형으로 연장되는 냉매 파이프, 물이 유동하면서 상기 열전달 매개체로부터 냉기를 받기 위한 것으로, 상기 냉매 파이프보다 작은 회전 반경을 갖는 코일형으로 연장되어, 상기 냉매 파이프의 내측에 배치되는 냉수 파이프, 상기 뚜껑 측으로부터 상기 냉수 파이프의 내측을 통해 하방으로 연장되는 회전축, 상기 회전축의 하단에 결합되는 제1 프로펠러 및 상기 회전축 중 상기 제1 프로펠러보다 상측에 결합되는 제2 프로펠러를 포함할 수 있다.

Description

정수기용 냉각 모듈 {COOLING MODULE FOR WATER PURIFIER}

본 발명은 정수기용 냉각 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빙축식 냉각 모듈에 관한 것이다.

빙축식 냉각 모듈은 흔히 열전달 매개체를 수용하는 탱크, 탱크의 내부에 배치되어 열전달 매개체로 냉기를 방출하는 냉매 파이프, 탱크의 내부에 함께 배치되어 열전달 매개체로부터 냉기를 받는 냉수 파이프 등을 포함한다. 이에 물이 냉수 파이프를 따라 유동하면서 냉각되어, 냉수로 되어 사용자에게 제공된다.

이때 임펠러를 더 포함하여 열전달 매개체를 교반함으로써 그 열전달 작용을 촉진할 수 있다. 이러한 임펠러는 일반적으로 프로펠러가 더 크게 형성될수록 교반 효과를 개선하는 데 더 유리하지만, 현실적으로 탱크의 내부 공간이 어느 정도 한정되어 있기 때문에 프로펠러가 마냥 크게 형성될 수는 없다.

따라서 제한된 공간에서 열전달 매개체를 효과적으로 교반할 수 있도록 임펠러를 설계해야 할 필요가 있다.

상기 문제를 해결하기 위해 본 발명은 제한된 공간에서 열전달 매개체를 효과적으로 교반할 수 있는 정수기용 냉각 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 정수기용 냉각 모듈은 열전달 매개체를 수용하는 본체, 상기 본체의 상단에 결합되어 상기 본체를 밀봉하는 뚜껑, 냉매가 유동하면서 상기 열전달 매개체로 냉기를 방출하기 위한 것으로, 상기 본체의 내벽을 따라 두르는 코일형으로 연장되는 냉매 파이프, 물이 유동하면서 상기 열전달 매개체로부터 냉기를 받기 위한 것으로, 상기 냉매 파이프보다 작은 회전 반경을 갖는 코일형으로 연장되어, 상기 냉매 파이프의 내측에 배치되는 냉수 파이프, 상기 뚜껑 측으로부터 상기 냉수 파이프의 내측을 통해 하방으로 연장되는 회전축, 상기 회전축의 하단에 결합되는 제1 프로펠러 및 상기 회전축 중 상기 제1 프로펠러보다 상측에 결합되는 제2 프로펠러를 포함할 수 있다.

또한 상기 제1 프로펠러는 상기 탱크의 바닥으로부터 상기 열전달 매개체의 수위의 1/3 내지 1/2에 해당하는 높이에 위치할 수 있다.

또한 상기 제2 프로펠러는 상기 열전달 매체의 수면으로부터 적어도 30mm 아래에 위치할 수 있다.

또한 상기 제2 프로펠러의 날개의 면적은 상기 제1 프로펠러의 날개의 면적보다 작을 수 있다.

또한 상기 제2 프로펠러의 날개의 개수는 상기 제1 프로펠러의 날개의 개수보다 적을 수 있다.

또한 상기 제1 프로펠러와 상기 제2 프로펠러는 회전 시 상기 열전달 매개체가 동일한 방향으로 유동하도록 강제할 수 있게 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 정수기용 냉각 모듈은 임펠러가 이중 프로펠러로 구성됨으로써 제한된 공간에서 열전달 매개체를 보다 효과적으로 교반할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정수기용 냉각 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정수기용 냉각 모듈의 임펠러의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정수기용 냉각 모듈의 임펠러에서 제2 프로펠러의 위치에 따른 소음을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 정수기용 냉각 모듈(100)에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정수기용 냉각 모듈(100)의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정수기용 냉각 모듈(100)의 임펠러(140)의 사시도이다.

또한 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정수기용 냉각 모듈(100)의 임펠러(140)에서 제2 프로펠러(143)의 위치에 따른 소음을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

먼저 도 1을 참조하면 정수기용 냉각 모듈(100)은 탱크(110), 냉매 파이프(120), 냉수 파이프(130), 임펠러(140) 및 망()을 포함한다.

탱크(110)는 본체(111)와 뚜껑(112)으로 이루어진다.

본체(111)는 대체적으로 직육면체, 원통형 등으로 이루어져 열전달 매개체, 예컨대 물을 수용할 수 있다.

뚜껑(112)은 본체(111)의 상단에 탈착 가능하게 결합되어 본체(111)를 밀봉한다. 이러한 뚜껑(112)에는 열전달 매개체의 온도를 측정하기 위한 센서(미도시), 후술할 임펠러(140)를 구동하기 위한 모터(M), 모터(M)의 작동을 제어하기 위한 PCB(Printed Circuit Board)(미도시) 등이 설치될 수 있다.

냉매 파이프(120)는 압축기, 응축기, 모세관(또는 교축 밸브) 및 증발기로 이루어진 냉동 사이클에 있어서 증발기에 해당하는 부분으로, 본체(111)의 내부에 설치되어 열전달 매개체에 침지된다. 따라서 냉매가 냉매 파이프(120)를 유동하면서 본체(111)의 열전달 매개체로 냉기를 방출할 수 있다.

또한 냉매 파이프(120)는 열전달 매개체에 대한 접촉 면적을 넓힘으로써 열전달 매개체로 냉기를 보다 효과적으로 방출하기 위해 본체(111)의 내벽을 따라 두르는 코일 내지 나선형으로 연장된다. 단 냉매 파이프(120)의 단면적, 회전 반경, 피치, 회전수 등은 정수기용 냉각 모듈(100)의 개별적인 설계 조건에 따라 달라질 수 있으므로 여기서 구체적으로 특정하지 않기로 한다.

냉수 파이프(130)도 본체(111)의 내부에 설치되어 열전달 매개체에 침지된다. 따라서 물이 냉수 파이프(130)를 유동하면서 열전달 매개체로부터 냉매 파이프(120)의 냉기를 받아 냉각되어 냉수로 되어 사용자에게 공급될 수 있다.

냉수 파이프(130)도 마찬가지로 열전달 매개체에 대한 접촉 면적을 넓힘으로써 열전달 매개체로부터 냉기를 보다 효과적으로 받기 위해 코일 내지 나선형으로 연장되는데, 냉매 파이프(120)보다 작은 회전 반경을 갖는 코일형으로 연장되어 냉매 파이프(120)의 내측에 동심으로 배치될 수 있다. 단 냉수 파이프(130)의 단면적, 회전 반경, 피치, 회전수 등 역시 정수기용 냉각 모듈(100)의 개별적인 설계 조건에 따라 달라질 수 있으므로 여기서 구체적으로 특정하지 않기로 한다.

물론 냉수 파이프(130)가 본체(111)의 내벽을 따라 두르는 코일형으로 연장되고, 냉매 파이프(120)가 그보다 작은 회전 반경을 갖는 코일형으로 연장되어 냉수 파이프(130)의 내측에 동심으로 배치될 수도 있을 것이다.

다만 이해의 편의상 도면에 도시된 바와 같이 냉수 파이프(130)가 냉매 파이프(120)의 내측에 배치되는 경우에 대해 설명하기로 한다.

임펠러(140)는 열전달 매개체를 교반함으로써 그 열전달 작용을 촉진하는 역할을 한다. 이를 위해 임펠러(140)는 회전축(141)과 프로펠러로 이루어진다.

회전축(141)은 모터(M)에 결합되어 냉수 파이프(130)의 내측을 통해 하방으로 직선적으로 연장된다. 이때 회전축(141)은 열전달 매개체를 전체적으로 균일하게 교반하기 위해 냉수 파이프(130)에 동심으로 배치될 수 있다

프로펠러는 회전축(141)에 결합되는데, 일반적으로 프로펠러가 더 크게 형성될수록 교반 효과를 개선하는 데 더 유리하다. 하지만 현실적으로 본체(111)의 내부 공간이 한정되어 있기 때문에 프로펠러가 마냥 크게 형성될 수는 없을 것이다. 이에 본 정수기용 냉각 모듈(100)의 임펠러(140)는 이중 프로펠러, 즉 제1 프로펠러(142)와 제2 프로펠러(143)로 구성된다.

보다 구체적으로 제1 프로펠러(142)는 회전축(141)의 하단에 결합된다.

또한 제2 프로펠러(143)는 회전축(141) 중 제1 프로펠러(142)보다 상측에 결합된다.

이로써 제1 프로펠러(142)와 제2 프로펠러(143)가 동시에 회전하여, 제1 프로펠러(142)는 열전달 매개체의 하부 영역을 주로 교반하고 제2 프로펠러(143)는 열전달 매개체의 상부 영역을 주로 교반함으로써, 열전달 매개체를 전체적으로 효과적으로 교반할 수 있다.

특히 제1 프로펠러(142)는 본체(111)의 바닥으로부터 열전달 매개체의 수위(H)의 1/3 내지 1/2에 해당하는 높이에 위치(H₁)할 수 있다.

통상적으로 이러한 프로펠러는 이론상 바닥으로부터 수위의 1/6 내지 1/3에 해당하는 높이에 위치할 때 최적의 교반 효과를 얻을 수 있으며, 그보다 높게 위치하면 교반 효과가 저하되는 것으로 알려져 있다.

하지만 본 정수기용 냉각 모듈(100)의 임펠러(140)는 이중 프로펠러로 구성되기 때문에 앞서 언급한 바와 같이 제1 프로펠러(142)가 본체(111)의 바닥으로부터 열전달 매개체의 수위(H)의 1/6 내지 1/3보다 높게, 즉 1/3 내지 1/2에 해당하는 높이에 위치(H₁)하더라도 일정 수준 이상의 교반 효과를 보장할 수 있다.

여기서 제1 프로펠러(142)가 본체(111)의 바닥으로부터 더 높게 위치한다는 것은 결국 회전축(141)이 그만큼 짧게 형성될 수 있음을 의미한다. 회전축(141)이 길게 형성될수록 모터(M)로부터 편심이 일어날 가능성이 높아지고 회전 시 진동이 발생하는 정도도 심해질 수 있다. 따라서 소음이 증가하고 모터(M)와 관련 부품의 내구성이 저하될 수 있는 문제가 있다. 하지만 이처럼 회전축(141)이 짧게 형성될 수 있다면 상기 문제를 가급적 방지할 수 있는 이점이 있다.

한편 제2 프로펠러(143)는 열전달 매개체의 수면으로부터 적어도 약 30mm 아래에 위치(H₂)할 수 있다.

만약 제2 프로펠러(143)가 그보다 높게 위치한다면, 예컨대 열전달 매개체의 수면으로부터 약 10mm 아래에 위치한다면 도 3에 나타난 바와 같이 회전 시 수면의 요동이 심해져 소음이 증가할 수 있다.

나아가 수면의 요동을 더욱 줄이기 위해 제2 프로펠러(143)의 날개의 면적은 제1 프로펠러(142)의 날개의 면적보다 작을 수 있다.

또한 제2 프로펠러(143)의 날개의 개수가 제1 프로펠러(142)의 날개의 개수보다 적을 수도 있다. 도면에서 제1 프로펠러(142)의 날개의 개수는 4개이고, 제2 프로펠러(143)의 날개의 개수는 2개인 것으로 예시되어 있다.

더욱이 도면에서 제1 프로펠러(142)와 제2 프로펠러(143)는 시계 방향으로 회전 시 열전달 매개체가 모두 하방으로 유동하도록 강제할 수 있게 형성되는 것으로 예시되어 있다. 하지만 필요에 따라 열전달 매개체가 모두 상방으로 유동하도록 강제할 수 있게 형성될 수도 있다.

또는 열전달 매개체가 서로 다른 방향으로 유동하도록 강제할 수 있게 형성될 수도 있을 것이다. 이를테면 제1 프로펠러(142)는 열전달 매개체가 상방으로 유동하도록 강제하고 제2 프로펠러(143)는 열전달 매개체가 하방으로 유동하도록 강제할 수 있게 형성될 수 있다.

망(150)은 냉수 파이프(130)와 임펠러(140) 사이에 배치되어 임펠러(140) 주변을 둘러싼다.

이러한 망(150)은 열전달 매개체는 지나갈 수 있게 허용하되, 얼음이 생성될 경우 그 얼음은 임펠러(140) 측으로 통과하지 못하게 차단하는 역할을 한다. 따라서 얼음이 임펠러(140)에 충돌함으로써 소음이 발생하거나 임펠러(140)가 손상되는 문제를 방지할 수 있다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하지 않는다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 기재된 사항에 의해 정해진다. 한편 통상의 기술자라면 본 발명의 기술적 사상을 다양하게 개량하거나 변경할 수 있을 것이다. 이러한 개량이나 변경은 통상의 기술자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims

열전달 매개체를 수용하는 본체,
상기 본체의 상단에 결합되어 상기 본체를 밀봉하는 뚜껑,
냉매가 유동하면서 상기 열전달 매개체로 냉기를 방출하기 위한 것으로, 상기 본체의 내벽을 따라 두르는 코일형으로 연장되는 냉매 파이프,
물이 유동하면서 상기 열전달 매개체로부터 냉기를 받기 위한 것으로, 상기 냉매 파이프보다 작은 회전 반경을 갖는 코일형으로 연장되어, 상기 냉매 파이프의 내측에 배치되는 냉수 파이프,
상기 뚜껑 측으로부터 상기 냉수 파이프의 내측을 통해 하방으로 연장되는 회전축,
상기 회전축의 하단에 결합되는 제1 프로펠러 및
상기 회전축 중 상기 제1 프로펠러보다 상측에 결합되는 제2 프로펠러를 포함하되,
상기 제2 프로펠러의 날개의 면적은 상기 제1 프로펠러의 날개의 면적보다 작거나, 상기 제2 프로펠러의 날개의 개수는 상기 제1 프로펠러의 날개의 개수보다 적은 정수기용 냉각 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 프로펠러는 상기 본체의 바닥으로부터 상기 열전달 매개체의 수위의 1/3 내지 1/2에 해당하는 높이에 위치하는 정수기용 냉각 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제2 프로펠러는 상기 열전달 매개체의 수면으로부터 적어도 30mm 아래에 위치하는 정수기용 냉각 모듈.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 프로펠러와 상기 제2 프로펠러는 회전 시 상기 열전달 매개체가 동일한 방향으로 유동하도록 강제할 수 있게 형성되는 정수기용 냉각 모듈.