KR20020024236A - 냉온정수기의 급속냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉온정수기의 급속냉각장치에 관한 것으로, 냉각기(10)의 냉각판(14)에 의해 냉수통(20)으로 유입되는 물이 연속적인 유로를 형성하여 구조적으로 보다 확실하게 냉각되어 냉온정수기의 냉각성능을 획기적으로 향상시킬 수 있도록, 상하로 일정 간격을 유지하면서 동시에 좌우대칭이 되게 형성된 냉매관(16)이 수직방향의 흡열실린더(12) 내부에 설치되고, 일정 각도 나선형의 냉각판(14)이 상기 흡열실린더(12)의 외부에 상향 경사지게 돌출 형성되어 냉수통(20)으로 유입되는 물이 연속적인 유동되면서 냉각될 수 있게 냉각기(10)가 이루어지며, 특히 상기 냉각판(14)은 냉각할 물의 일정 유량이 구조적으로 확보되면서 냉각성능도 높아질 수 있게 그 상부각도(B)와 하부각도(B')가 각각 5-15° 내외와 10-30° 내외의 기울기로 상향 유지되어 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

냉온정수기의 급속냉각장치 {A Rapid Cooling Device Of A Cold And Hot Water Filtration Machine}

본 발명은 연속적인 냉수 사용이 가능하도록 한 냉온정수기의 급속냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각기의 냉각판에 의해 냉수통으로 유입되는 물이 연속적인 유로를 형성하여 구조적으로 보다 확실하게 냉각될 수 있도록 함으로서 냉각성능을 획기적으로 향상시킨 냉온정수기의 급속냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉온정수기를 사용함에 있어 가장 큰 불편 중의 하나가 바로 절대적인 냉수 양의 부족으로 연속적인 냉수 공급이 이루어질 수 없다는 것이며, 이를 해결하기 위해 사용자는 큰 냉수통이 구비된 대용량의 냉온정수기를 사용하게 됨으로서 그에 따른 소비전력의 과다 등으로 유지비용은 그만큼 증가될 수밖에 없었다.

통상 냉온정수기는 압축기의 용량에 따라 차이는 있지만 가정용이나 업소용의 소형정수기인 경우, 보통 냉수량은 5-7잔 정도가 보통이고 연속적으로 냉수를 사용할 때에는 냉수의 유출 또는 사용 가능한 양이 1-2리터를 넘지 못하며, 이에 대한 대책으로서는 연속적으로 냉수통의 물을 급속히 냉각하여 많은 양의 냉수를 얻는 것이 중요한 해결 과제이다.

일반적으로 냉온정수기는 내부에 냉수통과 온수통이 설치되어 각각의 배출관을 통하여 배출되는 물을 선택적으로 받아서 마실 수 있도록 하고 있으며, 정수기 본체 내에 설치된 냉수통은 시원한 물을 마실 수 있도록 냉각시키는 것이기 때문에 대체적으로 냉수통 내에 공급되는 물을 냉각장치를 이용하여 냉각시키게 된다.

지금까지 많이 알려진 냉온정수기에 적용된 냉각장치는 냉수통의 외주면을 따라 냉매순환코일이 다량 감겨져 냉동사이클로부터 공급되는 냉매가 상기 냉매순환코일 내를 순환하면서 냉수통의 물을 냉각시키게 되는데, 초기에 소개된 이러한 냉각장치의 구조는 냉수통의 외주면에 감겨진 냉매순환코일이 냉수통 내의 물이 가진 열뿐만 아니라 냉수통 외부의 열까지 흡수하기 때문에 냉각에너지가 필요 이상으로 상승될 수밖에 없었다.

또한 냉수통에서 냉각된 물을 배출관을 통하여 배출하고 나면 상부의 인입관으로 냉각되지 않은 물이 공급되는데, 이때 냉수통 내부의 냉각된 물과 냉각되지 않은 물이 섞여 냉수통 내부의 전체 물의 온도가 상승하기 때문에 미처 냉각되지 않은 미지근한 물을 마셔야 하는 불편이 있었다.

한편, 이러한 불편을 개선하기 위해 대한민국 특허공개번호 제1998-053406호에서는 외부에 나선형의 냉각판을 돌출 형성시킨 흡열부재인 흡열실린더를 물과 직접 접촉시켜 냉각된 물과 희석되는 현상을 제거함으로서, 기존의 냉수통 외측면에 냉매라인인 냉매순환코일이 설치된 냉각장치에 비해 열을 효율적으로 사용할 수 있도록 하였으나, 흡열실린더가 히트파이프의 원리에 충실되게 사용되지 못하는 단점이 있었다.

즉, 히트파이프라 함은 파이프 내부에 비등점이 낮은 냉매를 주입하고 저압상태로 밀봉 제작하여 높은 온도의 발열체에 접촉시킴으로서 내부의 냉매를 가열하게 되고, 가열된 냉매는 비등점이 낮아 증발함으로서 증발잠열을 빼앗아 수직상승하게 되며, 상승된 냉매기체는 반대편의 상대적으로 낮은 온도에서 응축되어 파이프의 내부 표면을 타고 다시 상승하는 현상을 이용하는 열전달 기구이다.

그런데 위의 냉매장치는 증발부가 흡열실린더 자체가 되고 응축부는 중앙에 설치된 관계로 내부 냉매의 흐름이 원활하지 못해 히트파이프의 장점을 최대한 이용한 장치라고 보기 어렵다.

왜냐하면 흡열실린더 측면에는 이미 냉매라인이 설치되어 있어 중앙부 보다 오히려 온도가 낮아져 밑으로부터 전달된 열을 흡수하거나 냉각효과가 없게 되며, 근본적으로 주위 온도와의 열전달을 차단해야 함에도 불구하고 냉수통 전체 표면을 단열시키지 못해 냉수통의 외부 표면을 통해 상대적으로 높은 온도의 공기가 접촉함으로써 수분이 응결되고 열이 전달 될 우려가 있었다.

그리고 위의 기술내용에 대한 단점을 보완하고자 출원된 실용신안공개번호 제1999-17735호에서는 도 5에서 보는 바와 같이, 냉매관인 냉매순환코일(116))을 냉각판(114)들이 돌출 형성된 흡열실린더(112)의 측벽에 삽입하여 일체로 성형함으로써 냉각효율과 생산성 제고를 꾀하였으나, 근본적으로 히트파이프의 원리를 그대로 적용함으로서 성능에 비해 많은 비용과 작업공수의 과다는 물론 작업상의 어려움 등 삽입공정에 소요되는 불필요한 장애 요인이 문제시 되었다.

한편, 냉수통 외부에 냉매파이프를 설치한 경우의 단점인 냉각된 물의 희석을 근본적으로 차단하기 위해 소개된 실용신안등록번호 제20-0213800호의 냉각장치는, 분해 조립이 용이한 장점은 인정되나 배출구가 상부로 되어 있어 원칙적으로 냉각통 내부의 냉수를 전부 사용할 수 없다는 단점을 극복하지 못하였다.

즉, 지금까지 소개된 냉각장치의 흡열실린더는 나선모양의 냉각판이 냉각통의 측면으로 평행하게 나열되어, 특히 냉수통의 물이 적은 경우에는 위로부터 흐르는 물이 흡열실린더의 열전달이 높은 내측이 아닌 열전달이 낮은 외측으로 이동하거나 흡열실린더의 냉각판과 냉수통 측벽 사이의 공간으로 유동 혹은 낙하함에 따라, 냉각부재로의 연속적인 유로를 형성하면서 차가운 물을 연속적으로 만드는 것에 구조적으로 한계가 있어 정수기의 냉각성능이 저하될 수밖에 없는 결과가 초래되었다.

이에 본 발명은 기존에 소개된 냉각장치들의 제반 문제점을 보완하고 압축기의 성능을 최대한 발휘하여 냉각효율을 극대화시킬 수 있도록 하기 위해 개발된 것으로, 냉수통으로 유입되는 물이 일정각도로 상향 경사지게 형성된 냉각기의 냉각판에 의해 구조적으로 연속적인 유로를 형성하면서 냉각 처리될 수 있도록 하여 냉수통의 냉각성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 냉온정수기의 급속냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따라 냉각판이 경사 형성된 냉온정수기의 급속냉각장치인 냉각기 구조도.

도 3은 본 발명에 따른 냉온정수기의 급속냉각장치 분리상태 구조도.

도 4는 본 발명의 급속냉각장치가 적용된 냉온정수기 예시도.

도 5는 기존의 냉온정수기에 사용된 냉각장치 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 냉각기 11 : 흡입실린더의 체결단부

12 : 흡열실린더 13,15 : 냉각판의 연결단부

14 : 냉각판 16 : 냉매관

17 : 단열패킹 20 : 냉수통

21 : 냉각기체결공 22 : 가열통연결공

23 : 고정너트 24 : 단열함

25 : 저수통 26 : 냉수밸브

27 : 정수필터

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉온정수기의 급속냉각장치는, 정수필터가 부착된 저수통을 통해 정수되는 물이 냉각기가 설치된 냉수통으로 유입되면서 냉수로 냉각되어 배출될 수 있도록 구성된 냉온정수기에 있어서, 상하로 일정 간격을 유지하면서 동시에 좌우대칭이 되게 형성된 냉매관이 수직방향의 흡열실린더 내부에 설치되고, 일정 각도 나선형의 냉각판이 상기 흡열실린더의 외부에 상향경사지게 돌출 형성되어 냉수통으로 유입되는 물이 연속적인 유동되면서 냉각될 수있게 냉각기가 이루어진 것을 특징으로 한다.

특히, 냉각판은 냉각할 물의 일정 유량이 구조적으로 확보되면서 냉각성능도 높아질 수 있게 그 상부각도와 하부각도가 각각 5-15°내외와 10-30° 내외의 기울기로 상향 유지되어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 냉각판은 냉수통으로 유입되는 물이 원활하게 유도될 수 있게 그 상측부위가 원형으로 형성되면서 흡열실린더와의 연결부위는 부드럽게 라운딩 처리된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 냉온정수기의 급속냉각장치의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따라 냉각판(12)이 경사 형성된 냉온정수기의 급속냉각장치인 냉각기(10)의 구조를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 냉온정수기의 급속냉각장치 분리상태 구조를 도시한 것이며, 아울러 도 4는 본 발명의 급속냉각장치가 적용된 냉온정수기의 내부구조를 도시한 것이다.

도면에서 보는 바와 같이, 본 발명의 급속냉각장치를 이루는 냉각기(10)는 일반적으로 알려져 있는 냉온수기 혹은 냉온정수기에 모두 적용할 수 있는 것으로, 단열함(24)으로 둘러 쌓인 냉수통(20) 내부의 바닥면 위에 얹혀지는 구조이며, 상기 냉수통(20)의 내부에는 일정 간격의 나선형인 헬리컬 타입으로 형성된 냉매관(16)이 내부에 삽입되어 일체로 성형된 흡열실린더(12)가 구성되고, 상기 흡열실린더(12)는 나선형의 깔대기 모양인 냉각판(14)이 헬리컬 타입으로 형성되어 일체 구성된다.

즉, 본 발명의 급속냉각장치인 냉각기(10)는 내부에 나선형의 냉매관(16)이 삽입된 흡열부재인 흡열실린더(12)와 상기 흡열실린더(12)의 주위에는 나선형의 냉각판(14)이 일정각도로 돌출 형성되며, 특히 흡열실린더(12) 내부의 냉매관(16)은 상기 흡열실린더(12)와 냉각판(14)에 열 전달이 효과적으로 전달될 있도록 A-A'선을 기준으로 볼 때, 상하로 일정 간격을 유지하면서 동시에 좌우대칭이 되게 원주방향으로 일정간격이 유지되어 형성된다.

이는 흡열실린더(12) 내부로 유입되는 냉매관(16)이 구조적으로 냉각기(10)의 중앙부위에 위치될 수 있게 나선형 구조로 성형되어 설치됨으로서, 냉수통(21)의 물에 접촉된 본 발명의 급속냉각장치인 냉각기(10)에 대해 전체적으로 균일한 열 전달이 유도하게 된다.

그리고 흡열실린더(12)의 외부에 일정간격으로 돌출 형성되는 냉각판(14)은 내부에 위치하는 나선형의 냉매관(16)과 같은 헬리컵 타입의 나선형 구조로 형성되며, 위쪽의 냉수통(20)으로 유입되는 물의 연속적인 유동과 일정 유량이 구조적으로 확보될 수 있게 상기 냉수통(20)의 바닥면에 대해 아래쪽의 냉각판(14)이 위쪽으로 일정 각도 들려있는 구조를 이루게 됨은 물론이다.

특히 냉각판(14)은 다양한 시험 결과, 그 상부각도와 하부각도가 각각 5-15°내외와 10-30도° 정도의 기울기로 유지될 때 냉각할 물의 일정 유량을 효과적으로 확보할 수 있으면서 냉각성능도 훨씬 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.

그리고 냉각기(10)의 상부구조는 원형으로 형성되어 냉수통(20)의 위쪽에 위치하게 되는 저수통(25) 혹은 직접 유입되는 물로부터 냉각판(14)으로 자연스럽게유도될 수 있게 함이 바람직하며, 또한 상기 냉각판(14)과 흡열실린더(12)와의 연결부위(13)(15)는 부드럽게 라운딩 처리하여 제작상의 편리성과 물의 원활한 유동을 향상시킬 수 있도록 함이 바람직하다.

아울러 냉수통(20)의 냉각기체결공(21)으로 삽입 고정되는 흡열실린더(12)의 체결단부(11)는 상기 냉각기체결공(21)과 같이 나사가 형성되어 결합되며, 냉수통(20)에 부착될 때 상기 냉수통(20) 바닥의 반대편에서 별도의 고정너트(23)를 사용하여 용이하게 결합되는 구조를 적용함이 바람직하다.

즉, 본 발명의 급속냉각장치인 냉각기(10)는 도 4의 사용상태 예시도면에서 보는 바와 같이 일반 냉온정수기의 냉수통(20)에 손쉽게 직접 부착하여 사용할 수 있는데, 흡열실린더(12)가 냉수통(20)의 저면 중앙부위에 놓여져서 상기 냉수통(20)의 저면 중앙에 미리 성형된 냉각기체결공(21)을 통해 삽입되어 나사 결합되는 구조이다.

아울러 흡열실린더(12)의 체결단부(11)와 냉수통(20)의 바닥 사이에는 물의 유출을 방지하기 위해 밀폐수단인 단열패킹(17)이 삽입되고, 상기 흡열실린더(12)와 냉수통(20)과의 결합은 별도의 고정너트(23) 체결에 의해 결합 고정되도록 하였으며, 특히 단열패킹(17)은 상기 냉수통(20) 저면으로부터 전달되는 열을 차단함과 동시에 냉각기(10)가 고정되는 냉수통(20)의 저면에 형성된 요철(상세도면 생략)을 이용하여 완전한 누수방지가 이루어질 수 있도록 한다.

또한 냉수통(20)의 냉각성능을 향상시키고 열의 누수를 방지하기 위하여 상기 냉각통(20)의 측면부위와 저부는 별도의 단열함(24)으로 처리 적용하는 함이 바람직하다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 급속냉각장치는 사용자가 냉수밸브(26)를 개방하여 냉수통(20)의 물이 줄어들게 되면, 원수에 직접 연결된 밸브나 상기 냉수통(20) 위쪽에 설치된 다양한 형태의 저수통(25)으로부터 냉수통(20)으로 물이 유입되기 시작한다.

그리고 냉수통(20)으로 유입되는 물은 수직방향의 흡열실린더(12)를 중심으로 일정간격로 돌출 형성된 냉각판(14)의 표면을 따라 상기 냉수통(20) 아래쪽으로 유동하게 되며, 상기 냉수통(20)의 수면이 저하하게 되면 위쪽의 저수통(25) 혹은 원수밸브로부터 물이 자동으로 냉수통(20)으로 유입되는데, 이때 상기 냉수통(20)으로 유입되는 물은 상기 저수통(25) 저부에 부착된 별도의 정수필터(27)를 거치거나 직접 냉수통(20)으로 공급된다.

아울러 이 과정에서 흡열실린더(12)의 냉각판(14)은 물의 유동을 안내하는 역할을 하게되며, 특히 상기 냉각판(14)의 형태가 일정각도 상향지게 기울어져 있어 냉수통(20)의 물은 상기 냉각판(14)의 중심부로 흐르게 되면서 연속적인 열 전달이 가능하고, 상기 냉수통(20)의 물이 적어지던지 혹은 모두 유출된 경우에도 물의 흐름은 상기 냉각판(14)의 중심부로 유도되어 열 전달이 구조적으로 높아질 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 냉온온정수기의 급속냉각장치에 의하면, 냉수통으로 유입되는 물이 일정각도로 상향 경사지게 형성된 냉각기의 냉각판에 의해 구조적으로 연속적인 유로를 형성하면서 냉각 처리될 수 있어 냉온정수기의 냉각성능을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 이는 결과적으로 한꺼번에 냉수의 배출이 이루어질 때 통상 5-8잔이면 냉각상태가 유지되지 못했던 기존의 냉온정수기에 비해 훨씬 많은 연속적인 냉수 사용이 가능할 수 있다.

즉, 나선형의 냉매판이 내부 설치된 흡열실린더 외부에 나선형태의 냉각판이 일정각도로 상향 경사 형성된 냉각기에 의해 냉수통으로 유입되는 물에 대한 냉각에너지를 효율적으로 사용할 수 있으며, 이는 냉각판을 통해 적절한 물의 유로를 형성하면서 구조적으로 물의 냉각 처리가 보다 효과적으로 이루어질 수 있어 연속적인 냉수 사용이 가능할 수 있도록 한다.

왜냐하면 냉수통 내부에 설치되는 냉각기의 냉각판이 상향 경사지게 유지되고 있어 최대 열 전달부인 냉각기의 중앙부인 흡열실린더의 측면을 따라 물이 유동함에 따라 냉각성능을 최대로 활용하는 것이 가능하며, 또한 연속적인 물의 유출에 따라 냉수통의 물이 부족한 경우에도 냉수통의 상부로부터 유입되는 물이 흡열실린더의 냉각판과 냉수통 측벽 사이로 직접 낙하하지 않고 흡열실린더의 표면을 통과하게 되어 구조적으로 물의 냉각성능이 향상될 수 있다.

Claims (3)

1. 정수필터(27)가 부착된 저수통(25)을 통해 정수되는 물이 냉각기(10)가 설치된 냉수통(20)으로 유입되면서 냉수로 냉각되어 배출될 수 있도록 구성된 냉온정수기에 있어서,

   상하로 일정 간격을 유지하면서 동시에 좌우대칭이 되게 형성된 냉매관(16)이 수직방향의 흡열실린더(12) 내부에 설치되고, 일정 각도 나선형의 냉각판(14)이 상기 흡열실린더(12)의 외부에 상향 경사지게 돌출 형성되어 냉수통(20)으로 유입되는 물이 연속적인 유동되면서 냉각될 수 있게 냉각기(10)가 이루어진 것을 특징으로 하는 냉온정수기의 급속냉각장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 냉각판(14)은 냉각할 물의 일정 유량이 구조적으로 확보되면서 냉각성능도 높아질 수 있게 그 상부각도(B)와 하부각도(B')가 각각 5-15°내외와 10-30° 내외의 기울기로 상향 유지되어 형성된 것을 특징으로 하는 냉온정수기의 급속냉각장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 냉각판(14)은 냉수통(20)으로 유입되는 물이 원활하게 유도될 수 있게 그 상측부위가 원형으로 형성되면서 흡열실린더(12)와의 연결부위(13)(15)는 부드럽게 라운딩 처리된 것을 특징으로 하는 냉온정수기의 급속냉각장치.