KR102649978B1 - 정수기의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 정수기의 제어 방법은, 냉각수의 온도가 감지되는 단계; 및 감지되는 냉각수의 온도에 따라 압축기와 교반 부재가 작동하여, 냉각수를 냉각하는 정수기의 제어 방법이고, 상기 냉각수의 온도가 제 1 설정 온도 이상, 제 2 설정 온도 미만의 온도로 상승하면 상기 압축기의 구동이 시작되는 단계; 상기 냉각수의 온도가 제 3 설정 온도로 하강하면 상기 교반 부재의 간헐 동작이 시작되는 단계; 및 상기 냉각수의 온도가 제 4 설정 온도로 하강하면 압축기와 교반 부재의 구동이 정지하는 단계를 포함하는 제 1 제어 과정이 수행되고, 제 4 설정 온도 < 제 3 설정 온도 < 제 1 설정 온도 < 제 2 설정 온도인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 정수기의 제어 방법에 관한 것이다.
정수기는 물리적 및/또는 화학적 방법으로 물속에 함유된 이물질이나 중금속과 같은 유해 요소를 여과하는 장치이다.
아래의 선행 기술에는 직수형 정수기에 대한 구조가 개시되어 있다.
직수형 정수기라 함은, 저수조가 따로 필요하지 않고, 급수 버튼을 누르면 수도꼭지를 통해서 공급되는 물이 냉각 유닛을 통과하면서 설정 온도로 냉각되어 소비자에게 바로 공급되는 방식의 정수기를 의미한다.
직수형 정수기의 경우, 저수조가 필요 없기 때문에, 저수조 바닥에 이물질이 쌓이고 저수조 내에 세균이 번식하는 문제가 없는 장점이 있다.
직수형 정수기의 냉각 유닛은, 선행 기술에 개시되는 바와 같이, 냉각수가 저장된 냉각수 탱크와, 상기 냉각수 탱크 내부의 상측에 배치되는 증발기와, 상기 냉각수 탱크 내부의 하측에 배치되는 냉수 배관, 및 냉각수 탱크 내부의 물을 순환시키고, 냉수 배관을 따라 흐르는 음용수와 냉각수가 열교환하도록 하는 교반 부재를 포함한다.
상세히, 상기 증발기에 의하여 냉각되는 상측의 냉각수가 교반 부재의 회전에 의하여 냉수 배관 쪽으로 하향 유동하고, 냉수 배관 수용 공간에 있는 냉수는 증발기 쪽으로 상향 유동한다.
또한, 증발기 표면에 얼음 덩어리가 생성되어 냉기가 축적되면, 현열 뿐 아니라 잠열에 의한 열교환이 이루어지기 때문에, 냉수 배관을 통과하는 음용수를 단시간에 냉각시킬 수 있어, 직수형 정수기에 매우 유리하다.
이와 같은 구조를 이루는 직수형 정수기 및 그 제어 방법은 아래의 선행 기술에 개시되어 있다.
선행기술 1에 개시되는 정수기의 운전 방법에 따르면, 증발기 표면에 얼음이 신속하게 생성되도록 하기 위하여, 압축기와 교반 부재를 함께 구동하지 않도록 제어되는 것을 특징으로 한다. 즉, 압축기 구동 중에는 교반 부재를 구동하지 않고, 압축기 정지 후 교반 부재만 구동하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이러한 제어 방법에 의하면, 증발기의 특정 부분에 얼음이 과다 형성되면서 교반 부재를 구속시키는 현상이 발생할 수 있다.
또한, 초기 설치 조건 하에서 또는 소비자가 한 번에 냉수를 다량으로 취출할 경우, 압축기의 운전 시간이 증가하고, 증발기 입구 부분에만 얼음이 과다 형성되어, 얼음의 불균일한 생성 결과를 초래할 수 있고, 냉수 출수 성능이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 선행 기술 2에 개시되는 정수기의 운전 방법에 따르면, 냉각수의 온도에 따라 압축기와 교반 부재의 작동 조건을 달리하여 압축기의 신뢰성을 높이고 냉각 효율을 높이고자 하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 선행 기술 2에 의한 운전 방법에 따르면, 과냉각을 유발할 수 있는 단점이 있다.
압축기 구동과 동시에 교반 부재가 일정한 속도로 연속 회전하는 경우, 냉각수 탱크 내부는 안정화 상태로 유지되어, 냉각수가 결빙 온도보다 낮은 액체 상태를 유지하는 과냉각 현상이 발생할 수 있다.
결빙 온도 이하에서 냉각수가 얼음으로 상변화되면서 충분한 잠열이 확보되기 때문에, 사용자가 한 번에 취출하는 냉수의 양이 많더라도 냉각수는 얼음에서 물로 상변화하면서 냉각수의 온도는 결빙 온도로 유지된다. 따라서, 압축기의 구동 시점을 늦출 수 있는 장점이 있다.
그러나, 과냉각 현상이 발생할 경우, 냉각수는 결빙 온도보다 낮지만 액체 상태로 유지되기 때문에 충분한 잠열이 확보되지 못한다. 그 결과, 사용자가 한 번에 취출하는 냉수의 양이 많을 경우, 냉수로부터 냉각수로 전달되는 열에 의하여 냉각수 온도가 급격하게 증가하게 된다. 그러면, 압축기의 구동 시점이 빨라져서 냉각 사이클 구동에 필요한 소비 전력량이 증가하는 단점이 있다.
뿐만 아니라, 냉각수의 온도가 급격하게 증가하기 때문에 취출되는 냉수의 양(또는 냉수의 잔 수)이 상대적으로 적어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 제어 방법은, 냉각수의 온도가 감지되는 단계; 및 감지되는 냉각수의 온도에 따라 압축기와 교반 부재가 작동하여, 냉각수를 냉각하는 정수기의 제어 방법이고, 감지된 냉각수의 온도가 제 1 설정 온도 이상, 제 2 설정 온도 미만의 온도이면, 상기 교반 부재는 정지 상태를 유지하고 상기 압축기만 구동하는 단계; 상기 압축기의 구동 후 상기 냉각수의 온도가 제 3 설정 온도로 하강하면 상기 교반 부재의 간헐 동작이 시작되는 단계; 및 상기 냉각수의 온도가 제 4 설정 온도로 하강하면 압축기와 교반 부재의 구동이 정지하는 단계를 포함하는 제 1 제어 과정이 수행되고,
제 4 설정 온도 < 제 3 설정 온도 < 제 1 설정 온도 < 제 2 설정 온도이며, 상기 제 1 및 제 2 설정 온도는 결빙 온도보다 높은 온도이고, 상기 제 3 및 제 4 설정 온도는 결빙 온도보다 낮은 온도이며, 상기 압축기와 교반 부재의 구동이 정지한 후 감지되는 상기 냉각수의 온도가 상기 제 4 설정 온도에서 상기 제 3 설정 온도를 거쳐 상기 제 1 설정 온도로 상승할 때까지는 상기 압축기와 교반 부재가 정지 상태로 유지되는 것을 특징으로 한다.
제 4 설정 온도 < 제 3 설정 온도 < 제 1 설정 온도 < 제 2 설정 온도이며, 상기 제 1 및 제 2 설정 온도는 결빙 온도보다 높은 온도이고, 상기 제 3 및 제 4 설정 온도는 결빙 온도보다 낮은 온도이며, 상기 압축기와 교반 부재의 구동이 정지한 후 감지되는 상기 냉각수의 온도가 상기 제 4 설정 온도에서 상기 제 3 설정 온도를 거쳐 상기 제 1 설정 온도로 상승할 때까지는 상기 압축기와 교반 부재가 정지 상태로 유지되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 정수기의 사용 조건 또는 설치 조건에 따라서 압축기와 교반 부재의 운전 조건을 다르게 설정함으로써, 압축기의 신뢰성 확보와, 에너지 효율 증가, 및 증발기 주변 얼음의 균일한 형성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 냉수 출수량이 많거나 정수기의 전원이 오프된 시간이 길어서 냉각수 온도가 높은 운전 조건에서는 초기에는 압축기만 구동하고, 냉각수가 설정 온도로 냉각된 이후부터 압축기와 교반 부재가 함께 구동하도록 함으로써, 압축기의 신뢰성을 확보하고, 냉각수의 신속한 냉각이 가능한 장점이 있다.
셋째, 냉각수가 특정 온도 범위 내에 있을 경우에는 압축기와 교반 부재가 동시 구동하도록 함으로써, 냉각수 탱크 내의 냉각수 온도가 균일하게 유지되도록 하는 장점이 있다.
넷째, 냉각수가 특정 온도 범위 내에 있을 경우에는, 초기에는 압축기만 구동하다가, 냉각수가 설정 온도로 냉각된 이후부터는 교반 부재가 일정 시간 간격을 두고 간헐적으로 구동하도록 함으로써, 결빙 온도 이하에서 얼음이 생성되지 않는 과냉각 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 과냉각 현상을 미연에 방지함으로써, 냉각수가 결빙 온도에 도달하면 신속하게 얼음으로 상변화되어, 취출되는 냉수와 열교환할 때 온도 변화없이 상변화만 일어나고, 그 결과 압축기의 구동 시점을 최대한 늦출 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 적용되는 정수기를 구성하는 냉수 생성 유닛의 분해 사시도.
도 2는 단열 케이스가 제거된 상태의 냉수 생성 유닛의 사시도.
도 3은 도 2의 3-3을 따라 절개되는 종단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 과냉각 방지 및 소비 전력량 저감을 위한 제어 방법을 보여주는 플로차트.
도 2는 단열 케이스가 제거된 상태의 냉수 생성 유닛의 사시도.
도 3은 도 2의 3-3을 따라 절개되는 종단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 과냉각 방지 및 소비 전력량 저감을 위한 제어 방법을 보여주는 플로차트.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 제어 방법에 대하여 도면과 플로차트를 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 적용되는 정수기를 구성하는 냉수 생성 유닛의 분해 사시도이고, 도 2는 단열 케이스가 제거된 상태의 냉수 생성 유닛의 사시도이며, 도 3은 도 2의 3-3을 따라 절개되는 종단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉수 생성 유닛(30)은, 냉각수가 채워지는 냉각수 탱크(33)와, 상기 냉각수 탱크(33)를 감싸서 냉각수와 실내 공기의 열교환을 차단하는 단열 케이스(31)와, 상기 단열 케이스(31)를 관통하여 상기 냉각수 탱크(33)의 내부 공간과 연통하는 드레인 밸브(32)와, 상기 냉각수 탱크(33) 내부에 수용되는 냉수 배관(34)과, 상기 냉수 배관(34)의 상측에 놓이는 상태로 상기 냉각수 탱크(33) 내부에 수용되는 구획 부재(36)와, 상기 구획 부재(36)의 상측에 놓이는 증발기(35)와, 상기 냉각수 탱크(33)의 상단을 덮는 탱크 커버(37)와, 상기 탱크 커버(37)의 내측에 고정되고, 회전축이 하측으로 연장되는 교반 모터(38)와, 상기 냉각수 탱크(33) 내부에 수용되고 상기 교반 모터(38)의 회전축에 연결되는 교반 부재(39), 및 상기 단열 케이스(31)의 개구된 상면을 덮는 케이스 커버(40)를 포함할 수 있다.
상세히, 상기 드레인 밸브(32)는, 상기 단열 케이스(31) 및 상기 냉각수 탱크(33)를 관통하여 설치되며, 상기 냉각수 탱크(33)의 바닥부에 인접하는 지점에 해당하는 상기 단열 케이스(31)의 측면을 관통하여 삽입된다. 그리고, 상기 드레인 밸브(32)가 개방되면, 상기 냉각수 탱크(33)에 저장된 냉각수가 상기 정수기(10)의 외부로 배출된다.
또한, 상기 단열 케이스(31)는 스티로폼과 같은 단열 부재로 이루어질 수 있으며, 상기 단열 케이스(31)는 상기 탱크 지지부(21)에 안착될 수 있다.
또한, 상기 냉수 배관(34)은 도시된 바와 같이 스파이럴 형태로 감겨서 원통 형상을 이룰 수 있고, 상하 방향으로 인접하는 배관은 서로 접촉되거나 소정 간격 이격되게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 냉수 배관(34)의 입구단(341)과 출구단(342)은 상기 케이스 커버(40)를 향하여 수직하게 연장 형성될 수 있다. 그리고, 상기 냉수 배관(34)의 입구단(341)은 급수원에 연결되는 물관에 연결되고, 상기 출구단(342)은 정수기의 취출구에 연결되는 물관에 연결될 수 있다.
또한, 상기 구획 부재(36)가 상기 냉수 배관(34)의 상측에 놓여서, 상기 냉각수 탱크(33)의 내부 공간이 상기 증발기(35)가 수용되는 제 1 공간과, 상기 냉수 배관(34)이 수용되는 제 2 공간으로 구획될 수 있다. 따라서, 상기 증발기(35) 주위에 형성되는 얼음은 상기 제 2 공간으로 이동할 수 없게 된다.
또한, 상기 구획 부재(36)의 외주면에는 상기 증발기(35)가 스파이럴 형태로 감겨서 안착될 수 있다. 상기 증발기(35)는 상기 응축기(19)의 출구단에 연결된 팽창변의 출구단에 연결된다. 그리고, 상기 증발기(35)를 형성하는 냉매 배관을 따라 흐르는 냉매는 상기 냉각수 탱크(33)에 저장된 냉각수와 열교환하여 상기 냉각수를 냉각시킨다. 그리고, 상기 냉각수는 상기 냉수 배관(34)을 따라 흐르는 음용수와 열교환하여 상기 음용수를 설정 온도로 냉각시킨다.
상기 증발기(35)의 표면에는 상기 냉각수가 결빙되어 소정 크기의 얼음 덩어리로 성장할 수 있다. 즉, 상기 증발기에서 방출되는 냉기가 냉각수를 얼려서 냉기, 즉 융해 잠열을 축적하는 효과를 가져온다. 즉, 상기 압축기(18)가 구동하지 않는 상태에서도, 상기 얼음 상태의 냉각수와 액체 상태의 냉각수가 상기 교반 부재(39)의 교반 동작에 의하여 열교환하여, 상기 액체 상태의 냉각수가 기준 온도 이하로 유지되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정수기는, 냉각수의 일부가 얼음 형태로 증발기 표면에 존재하도록 하여 잠열을 축적하므로, 빙축(氷蓄) 방식 정수기로 정의될 수도 있다. 빙축 방식 정수기의 경우, 열교환을 위해서 현열 뿐만 아니라 잠열을 이용할 수 있기 때문에, 현열만 이용하는 무빙축(無氷蓄) 방식의 정수기에 비하여 냉수 출수 성능이 월등히 좋은 장점이 있다.
또한, 상기 탱크 커버(37)는 상기 냉각수 탱크(33)의 상단에 걸쳐지는 형태로 제공되어, 상기 제 1 공간의 상면을 덮는다. 즉, 상기 제 1 공간은 상기 탱크 커버(37)와 상기 구획 부재(36) 사이에서 정의되고, 상기 제 2 공간은 상기 구획 부재(36)와 상기 냉각수 탱크(33)의 바닥부 사이에서 정의될 수 있다. 그리고, 상기 탱크 커버(37)의 일측에는 냉각수 유입 포트(371)가 형성될 수 있다. 상기 냉각수 유입 포트(371)는 급수원에 연결되는 물관에 연결되어, 상기 냉각수 탱크(33)로 냉각수가 공급되어 채워지도록 한다.
또한, 상기 교반 부재(39)는 대략 상기 제 2 공간의 중간 지점에 위치할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 그리고, 상기 교반 부재(39)가 회전하면, 제 2 공간의 냉각수가 제 1 공간으로 유동하여 상기 증발기(35) 또는 증발기(35) 표면에 생성된 얼음과 열교환하고, 제 1 공간의 냉각수는 제 2 공간으로 유동하여, 냉각수의 온도가 상기 냉각수 탱크(33) 내부의 모든 지점에서 균일하게 유지되도록 한다. 그리고, 열교환을 통하여 냉각된 냉각수는 상기 냉수 배관(34)를 따라 흐르는 음용수와 열교환하여, 상기 음용수를 냉수 인정 온도 이하로 냉각시킨다. 여기서, 냉수 인정 온도는 섭씨 7도 ~ 8도 범위일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 교반 부재(39)는 도시된 바와 같이 회전축으로부터 반경 방향으로 연장되는 블레이드 또는 임펠러 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 형상이 제안 가능하다.
한편, 상기 케이스 커버(40)는 상기 단열 케이스(31)의 상단부 외주면에 끼워져서 상기 단열 케이스(31)와 냉각수 탱크(33)의 개구된 상면을 덮는다. 그리고, 상기 케이스 커버(40)에는 상기 냉각수 유입 포트(371)가 관통하여 외부로 노출되도록 하는 포트 수용홀(401)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 케이스 커버(40)의 일측 가장자리에는 상기 냉수 배관(34)의 입구단(341)과 출구단(342)이 통과하는 냉수 배관 안내홈(402)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 케이스 커버(40)의 타측 가장자리에는 상기 증발기(35)의 배관이 통과하는 증발 배관 안내홀(403)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉각수 탱크(33)의 내부 일측에는 냉각수의 온도를 감지하는 온도 센서(미도시)가 장착될 수 있으며, 상기 온도 센서는 써미스터를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 온도 센서는 상기 증발기에 가까운 상기 제 1 공간에 놓일 수도 있고, 상기 냉수 배관(34)에 가까운 상기 제 2 공간에 놓일 수도 있다.
일례로, 상기 온도 센서는 상기 증발기(35)에 상대적으로 더 가까운 지점에 놓여서, 냉각수의 온도를 감지할 뿐만 아니라, 상기 증발기(35) 표면에 얼음이 성장하여 상기 온도 센서에 접촉하면 얼음의 온도까지 감지하도록 할 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나, 상기 냉수 생성 유닛(30)이 장착되는 정수기의 내부 일측에는 상기 증발 배관을 포함하는 냉각 사이클이 구비된다. 그리고, 상기 냉각 사이클은, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기를 통과한 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창변, 및 상기 팽창변의 출구단에 연결되는 상기 증발 배관을 포함한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 제어 방법에 대하여 플로차트를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 과냉각 방지 및 소비 전력량 저감을 위한 제어 방법을 보여주는 플로차트이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법은 상기 온도 센서에 의하여 감지되는 냉각수의 온도 값을 변수로 한다.
상세히, 상기 정수기의 전원이 온된 상태에서는 상기 온도 센서에서 일정 시간 간격으로 냉각수의 온도(CT : Coolant Temperature)를 감지한다(S11). 그리고, 상기 감지된 온도값은 정수기의 제어부로 전송되어, 감지된 냉각수 온도가 설정 온도와 비교된다.
더욱 상세히, 냉각수의 온도가 제 1 설정 온도(T1) 미만인지 여부가 판단된다. 상기 제 1 설정 온도(T1)는 압축기 구동을 위한 냉각수의 상한 온도일 수 있다. 따라서, 냉각수 온도가 상기 제 1 설정 온도(T1) 미만인 경우에는 압축기를 구동하지 않는다. 그리고, 상기 제 1 설정 온도(T1)는 1℃로 설정될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
또한, 냉각수의 온도가 제 1 설정 온도(T1) 이상 제 2 설정 온도(T2) 미만이라고 판단되면(S14), 압축기만 온되고 교반 부재는 정지한 상태를 유지한다(S15). 이 상태에서는, 압축기 구동에 의하여 냉각 사이클이 구동하여 증발 배관의 온도가 하강하면서 냉각수와 상기 증발 배관을 따라 흐르는 저온 저압의 2상 냉매와 열교환하여, 냉각수의 온도가 점진적으로 하강하게 된다. 상기 제 2 설정 온도(T2)는 10℃로 설정될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고, 냉각수 온도가 제 3 온도(T3)로 하강하였다고 판단되면(S16), 교반 부재가 간헐 작동하도록 한다(S17). 상세히, 상기 교반 부재는 제 1 설정 시간 동안 회전한 후, 제 2 설정 시간 동안 정지된 상태를 유지하는 동작을 반복하여 수행하도록 할 수 있다. 여기서, 상기 제 3 온도(T3)는 -1.5℃로 설정될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 상기 제 1 설정 시간은 15초로 설정되고, 제 2 설정 시간은 45초로 설정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 3 온도(T3)에서 교반 부재가 간헐적으로 구동하도록 하는 것은, 냉각수가 결빙 온도 이하로 떨어짐에도 불구하고 얼음으로 상변화되지 않는 과냉각 현상이 발생하는 것을 차단하기 위함이다.
상기 냉각수가 결빙 온도에 도달하면 결빙 온도로 일정하게 유지되면서 얼음으로 상변화되는 것이 정상이지만, 상변화가 일어나지 않고 과냉각 상태로 될 수 있다. 이러한 과냉각 현상은 냉각수가 안정화 상태일 때 발생하므로, 냉각수의 안정화 상태를 파괴하는 충격이 가해질 필요가 있다.
상기 냉각수가 액체인 상태에서 상기 교반 부재가 일정한 회전 속도로 회전하더라도 상기 냉각수는 안정화 상태로 유지되어 증발 배관에 얼음이 생성되지 못할 수 있다.
따라서, 냉각수의 온도가 결빙 온도 이하로 떨어지면, 상기 교반 부재가 회전과 정지를 반복하는 간헐 동작을 수행하도록 함으로써, 결빙 온도 부근에서 빙핵이 신속하게 형성되고 얼음 덩어리로 성장하도록 할 수 있다. 만일, 냉각수가 결빙 온도 이하의 온도, 즉 상기 제 3 온도(T3)로 하강한 상태에서 상기 교반 부재가 주기적으로 구동과 정지를 반복하기 때문에, 과냉각 현상이 발생하였더라도 교반 부재의 간헐 동작과 함께 안정화 상태가 깨지면서 빙핵이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 교반 부재의 구동 시간이 정지 시간보다 짧게 설정되는 방법 외에, 구동 시간과 정지 시간이 동일하게 설정되거나, 구동 시간이 정지 시간보다 길게 설정될 수도 있을 것이다.
상기 교반 부재가 회전하여, 냉각수의 순환을 유발함으로써 냉각수 케이스 내부의 모든 지점에서 냉각수의 온도가 균일하게 유지될 수 있다.
한편, 상기 교반 부재가 간헐 동작하는 과정에서 냉각수 온도가 증가하는지 여부가 판단된다(S18). 상세히, 냉각 사이클이 작동하는 과정에서 사용자가 냉수를 취출하는 경우 냉각수의 온도가 증가하는 현상이 발생할 수 있다.
이와 같이, 냉각수의 냉각 과정에서 냉수 취출이 발생하여 냉각수 온도가 다시 증가하는 경우, 제어부에서는 냉각수 온도가 제 1 설정 온도(T1)로 상승할 때까지 압축기와 교반 부재를 정지시키고(S20), 정수기의 전원이 오프되지 않은 상태에서는 계속해서 냉각수의 온도(CT)를 감지하는 동작을 반복한다.
다시 말하면, 냉각수의 냉각 과정에서 냉수 취출이 발생하면, 설령 냉각수 온도가 압축기 구동을 위한 상한 온도, 즉 제 1 설정 온도(T1)보다 낮은 온도라 하더라도 냉각수 온도가 제 1 설정 온도(T1)로 상승할 때까지 압축기를 정지 상태로 유지한다. 예컨대, 냉각수 온도가 -2℃까지 하강하였다가 다시 -1℃로 상승한 경우 압축기의 구동이 정지하고, 냉각수 온도가 1℃로 상승할 때까지 압축기의 정지 상태가 유지되도록 한다.
이러한 제어 방법에 의하면, 냉각수 온도가 압축기 구동을 위한 상한 온도보다 낮기 때문에, 실질적으로 사용자가 취출하는 냉수는 냉수 인정 온도 이하로 취출된다. 즉, 냉각 사이클이 정지하더라도, 사용자는 사용상 불편함을 느끼지 못하고, 나아가 압축기의 구동 시점을 늦출 수 있어 소비 전력을 낮출 수 있는 효과가 있다.
만일, 냉각수 온도가 제 1 설정 온도(T2)와 제 2 설정 온도(T2) 사이의 온도로 상승한 경우, 압축기 구동 후 냉각수가 제 3 설정 온도(T3)로 하강하면 교반 부재가 간헐적으로 동작하는 과정(S15 ~ S17)이 다시 수행되도록 한다.
여기서, 상기 냉각수 온도가 제 1 설정 온도(T1)와 제 2 설정 온도(T2) 사이의 온도일 때 압축기와 교반 부재의 제어 과정을 "제 1 제어 과정"으로 정의할 수 있다.
상기 제 1 제어 과정에서는, 압축기 구동과 함께 상기 교반 부재가 간헐적으로 동작하여 얼음이 생성된다. 그리고, 교반 부재가 간헐적으로 동작하는 도중에 냉각수 온도의 증가 현상이 발생하지 않으면, 상기 냉각수 온도가 제 4 설정 온도(T4)로 하강할 때까지 압축기 구동 및 교반 부재의 간헐 동작이 지속된다. 그리고, 냉각수 온도가 제 4 설정 온도(T4)에 도달하였다고 판단되면 상기 압축기와 교반 부재가 정지하고, 정수기의 전원이 오프될 때까지 냉각수 온도에 따른 압축기 및 교반 부재의 제어 과정이 반복적으로 수행되도록 한다.
여기서, 상기 제 4 설정 온도(T4)는 압축기의 정지를 위한 냉각수의 하한 온도로 정의될 수 있고, 일례로 -2.5℃로 설정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 제 4 설정 온도는, 액체 상태의 냉각수 온도를 의미하는 것이 아니라, 증발기 표면에 생성된 얼음이 성장하여 온도 센서에 접촉함으로써 감지되는 얼음의 온도이다. 즉, 증발 배관 표면에서 생성된 얼음이 온도 센서에 접촉할 때까지 성장하고, 생성된 얼음의 온도가 상기 제 4 설정 온도(T4)로 냉각될 때까지 냉각 사이클이 작동하도록 함으로써, 빙축 에너지를 축적하도록 한다. 그리고, 얼음의 온도가 제 4 설정 온도(T4)로 떨어지면 냉각 사이클을 정지시킴으로써, 얼음이 과도하게 성장하여 상기 교반 부재의 동작을 구속하는 현상을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 제어 방법이 시작되는 시점(S11)에서의 초기 냉각수 온도 또는 냉각수 냉각 과정에서 냉수 취출이 발생하여 증가한 냉각수 온도가 제 2 설정 온도 이상 제 5 설정 온도 미만인 범위 내에 있는 경우에는, 압축기의 구동(S22)과 동시에 교반 부재가 작동하되, 교반 부재는 연속 동작하도록 제어된다(S22, S23). 그리고, 상기 압축기와 교반 부재는 냉각수 온도가 하한 온도, 즉 제 4 설정 온도(T4)로 냉각될 때까지 연속 동작하도록 제어된다. 상기 제 5 설정 온도(T5)는 27℃로 설정될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 그리고, 냉각수 온도가 제 2 설정 온도와 제 5 설정 온도 사이에 있을 때 압축기 및 교반 부재의 제어 과정은 제 2 제어 과정으로 정의될 수 있다.
만일, 냉각수가 냉각되는 도중에 냉수 취출이 발생하여 냉각수 온도가 증가하였다고 판단되면(S24), 상술한 바와 같이, 감지된 냉각수의 온도 값에 대응하는 제어 과정이 수행된다. 예컨대, 증가한 냉각수 온도가 제 1 설정 온도 미만이면, 냉각수 온도가 제 1 설정 온도로 상승할 때까지 압축기와 교반 부재가 정지 상태로 유지된다. 그리고, 증가한 냉각수 온도가 제 1 제어 과정의 수행을 위한 온도 범위, 즉 제 1 설정 돈도(T1)와 제 2 설정 온도(T2) 사이의 온도일 경우 제 1 제어 과정이 다시 수행되도록 한다.
그리고, 증가한 냉각수 온도가 제 2 제어 과정의 수행을 위한 온도로 다시 상승하였다고 판단되면, 압축기와 교반 부재는 정지하지 않고 계속해서 동작하도록 제어된다.
냉각수 온도가 제 2 제어 과정을 위한 온도 범위 내에 있는 경우는, 사용자가 한 번에 다량의 냉수를 취출하였을 때 발생할 수 있다. 따라서, 이 상태에서는 냉각수 온도를 신속히 냉각시킴과 동시에 얼음을 빨리 성장시킬 필요가 있기 때문에, 압축기와 교반 부재가 동시에 작동하도록 제어될 수 있다.
한편, 냉각수 온도가 제 5 설정 온도(T5)보다 높다고 판단되면, 압축기만 먼저 구동하고(S26), 냉각수 온도가 제 6 설정 온도(T6)로 하강하면(S27) 교반 부재가 연속동작하도록 할 수 있다(S23).
상세히, 냉각수 온도가 제 5 설정 온도(T5)보다 높은 상태에서의 압축기 및 교반 부재의 제어 과정은 제 3 제어 과정으로 정의될 수 있다. 제 3 제어 과정이 수행되는 경우는, 정수기가 설치된 공간의 온도가 상당히 높아서 외부로부터 냉각수 탱크로의 열침투량이 많은 여름철, 또는 정수기를 최초로 설치하여 냉각수 온도가 상온의 온도로 감지되는 경우를 들 수 있다. 그리고, 상기 제 6 설정 온도(T6)는 5℃로 설정될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
제 3 제어 과정에서는, 증발 배관 주위의 냉각수 온도를 결빙 온도에 근접하는 온도로 낮추는 것이 우선적으로 요구되므로, 냉각수 온도가 제 6 설정 온도(T6)로 하강할 때까지 압축기만 구동하도록 하여, 냉각수가 순환하지 않도록 한다. 그리고, 냉각수 온도가 제 6 설정 온도(T6) 이하로 떨어지면 상기 교반 부재가 연속 동작(S23)하여, 냉각수 온도 균일화 및 얼음 생성이 이루어지도록 한다.
그리고, 냉각수의 냉각 과정에서 냉수 취출이 발생하여 냉각수 온도가 상승하는 경우는, 상술한 바와 같이, 증가한 냉각수의 온도에 해당하는 제어 과정이 반복 수행되도록 한다.
예컨대, 제 3 제어 과정이 수행되는 도중에 냉수 취출이 발생하여 냉각수 온도가 다시 제 5 설정 온도 이상으로 상승한 경우에는 교반 부재의 동작이 정지하고, 냉각수 온도가 제 6 설정 온도로 떨어질 때까지 정지 상태가 유지되도록 한다.
그러나, 냉각수 온도가 제 1 설정 온도보다 높고 제 5 설정 온도보다 낮은 온도로 상승한 경우에는 상기 제 1 제어 과정과 제 2 제어 과정 중 어느 하나의 제어 과정이 수행되도록 하고, 제 1 설정 온도 미만의 온도로 상승한 경우에는 압축기와 교반 부재의 구동이 정지하도록 한다.
여기서, 교반 부재가 동작하는 도중에 냉각수의 온도가 상승하는 경우, 상승한 최대 온도값을 기반으로 하여 어느 제어 과정이 수행되도록 할 것인지 결정할 수 있다.
이와 같이, 냉각수 온도가 어느 온도 범위에 속하느냐에 따라서 압축기와 교반 부재의 동작이 다른 형태로 제어되도록 함으로써, 소비 전력이 감소하는 효과를 얻을 수 있다.
뿐만 아니라, 냉각수 온도가 특정 온도 범위 내에 있는 경우에는 압축기 구동과 함께 교반 부재가 간헐적으로 동작하도록 함으로써, 과냉각 현상을 미연에 방지하여 냉각 효율을 향상시키고 소비 전력을 저감할 수 있는 장점이 있다.
Claims (10)
- 냉각수의 온도가 감지되는 단계; 및
감지되는 냉각수의 온도에 따라 압축기와 교반 부재가 작동하여, 냉각수를 냉각하는 정수기의 제어 방법에 있어서,
감지된 냉각수의 온도가 제 1 설정 온도 이상, 제 2 설정 온도 미만의 온도이면, 상기 교반 부재는 정지 상태를 유지하고 상기 압축기만 구동하는 단계;
상기 압축기의 구동 후 상기 냉각수의 온도가 제 3 설정 온도로 하강하면 상기 교반 부재의 간헐 동작이 시작되는 단계; 및
상기 냉각수의 온도가 제 4 설정 온도로 하강하면 압축기와 교반 부재의 구동이 정지하는 단계를 포함하는 제 1 제어 과정이 수행되고,
제 4 설정 온도 < 제 3 설정 온도 < 제 1 설정 온도 < 제 2 설정 온도이며,
상기 제 1 및 제 2 설정 온도는 결빙 온도보다 높은 온도이고,
상기 제 3 및 제 4 설정 온도는 결빙 온도보다 낮은 온도이며,
상기 압축기와 교반 부재의 구동이 정지한 후 감지되는 상기 냉각수의 온도가 상기 제 4 설정 온도에서 상기 제 3 설정 온도를 거쳐 상기 제 1 설정 온도로 상승할 때까지는 상기 압축기와 교반 부재가 정지 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 교반 부재의 간헐 동작은,
제 1 설정 시간 동안 상기 교반 부재가 회전한 뒤, 제 2 설정 시간 동안 정지하는 동작이고,
상기 제 1 설정 시간은 상기 제 2 설정 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 설정 시간은 15초이고, 상기 제 2 설정 시간은 45초인 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 냉각수의 온도가 상기 제 2 설정 온도 이상, 제 5 설정 온도 미만의 온도로 상승하면, 상기 압축기와 교반 부재가 동시에 구동하고,
상기 교반 부재는 연속 동작하며,
상기 냉각수의 온도가 상기 제 4 설정 온도로 하강하면, 상기 압축기와 교반 부재의 동작이 정지하는 제 2 제어 과정이 수행되는 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 냉각수의 온도가 상기 제 5 설정 온도 이상의 온도로 상승하면, 상기 압축기의 구동이 시작되고,
상기 냉각수의 온도가 제 6 설정 온도로 하강하면, 상기 교반 부재의 구동이 시작되며,
상기 교반 부재는 연속 동작하고,
상기 냉각수의 온도가 상기 제 4 설정 온도로 하강하면, 상기 압축기와 교반 부재의 동작이 정지하는 제 3 제어 과정이 수행되는 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 6 설정 온도는 상기 제 1 설정 온도보다 높고 상기 제 2 설정 온도보다 낮은 온도인 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 교반 부재가 동작하는 도중에 냉각수의 온도가 상승하는 경우, 상승한 온도값에 대응하는 제어 과정이 재수행되며,
상승한 온도값은 최대로 상승한 온도값인 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 압축기와 교반 부재의 구동 중에, 상기 냉각수가 상기 제 1 설정 온도 미만의 온도로 상승하는 경우, 상기 압축기와 교반 부재의 구동이 정지하는 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 설정 온도는 1℃이고,
상기 제 2 설정 온도는 10℃이며,
상기 제 3 설정 온도는 -1.5℃이고,
상기 제 4 설정 온도는 -2.5℃이며,
상기 제 5 설정 온도는 27℃이고,
상기 제 6 설정 온도는 5℃인 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법.
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