KR20110049959A - 식수 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 흡입된 냉매를 고온, 고압으로 압축시켜 토출하는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)에서 팽창된 냉매가 증발하는 증발기(4) 및 냉각용 액체가 수납된 냉각탱크(5)로 구성된 냉각 장치에 있어서, 팽창된 냉매의 증발이 이루어지는 증발기(4)가 냉각용 액체가 수납된 냉각탱크(5)의 외벽을 감싸고 있으며, 냉각탱크(5)의 내부에는 음용할 물이 나선형 급수관(6)을 통과하는 구조를 가지며, 냉각탱크(5)에는 냉각용 액체의 온도를 감지하기 위한 온도센서(7)가 바닥면에 삽입되어 있으며, 온도센서(7)의 온도를 제어하는 기판(8) 및 냉각용 액체를 교환하기 위한 상부 뚜껑(9)과 배수구(10)가 있는 구조가 되어, 짧은 시간에 냉각되어 있는 음용수를 가장 적절한 온도로 관리하여 항상 깨끗하게 음용수를 제공할 수 있도록 한 식수 냉각장치에 관한 것이다.

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Description

식수 냉각장치 {Cooling System for Drinking Water}

본 발명은 식수 냉각 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수돗물을 원수로 사용하여 음용 할 때 또는 정수 처리용 각종 필터를 포함하여 정수처리 하여 음용 할 때, 별도의 저수탱크 내에 보관하여 냉각하지 않고 수압에 의해 순간적으로 냉각시켜 냉수를 바로 음용 할 수 있도록 한 식수 냉각 장치에 관한 것이다.

일반적인 식수 냉각 장치는 흡입된 냉매를 고온, 고압으로 압축시켜 토출하는 압축기와, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 증발하는 증발기가 물을 냉각시키기 위한 냉수탱크의 외벽을 감싸는 구조로 구성되어 있다. 이러한 구조의 제품은 물을 냉각시키기 위한 증발기가 음용하기 위한 물이 보관된 냉수탱크의 외주면을 감싸면서 물을 냉각하는 구조이므로, 물이 완전히 냉각될 때까지 일정 시간 이상 필요하게 되며, 또한 냉수탱크 내에 보관된 물이 완전히 음용 완료될 때까지 보관되게 되는 구조를 가지고 있으므로 주변 환경의 오염에 의해 냉수탱크 내에 보관되어 냉각된 물이 오염될 수 있는 문제를 가지고 있다.

이를 해결하기 위해 한국 특허 등록 제10-0584220호와 제10-0699798호에는 음용 할 물을 냉수탱크에 보관하여 냉각하는 방식에서 탈피, 도 1에서와 같이 냉각탱크(11) 내에 냉각용 액체를 수용한 후, 그 냉각탱크(11) 내부로 냉매가 증발되는 증발기(12)를 삽입하여 상기 냉각용 액체를 우선적으로 냉각시킨 후, 그 냉각용 액체의 내부로 음용 할 물을 나선형 급수관(13)으로 순환시키며 냉각됨으로써, 물을 순간적으로 냉각하는 방식이 소개되어 있다. 이러한 방식은 음용 할 물이 냉각탱크(11) 내에 장기간 보관함에 따른 오염 문제를 해결할 수 있음과 동시에, 음용 할 물이 냉각된 냉각용 액체 내를 빠르게 통과하며 냉각되므로 장기간의 음용 조건에서도 냉각된 물을 지속적으로 취수할 수 있는 장점이 있다. 하지만 이러한 방식의 제품은 냉각용 액체가 들어 있는 협소한 공간의 냉각탱크(11)에 냉매를 증발하는 증발기(12)와, 냉각되어 음용 될 물이 통과하는 나선형 급수관(13)이 동시에 삽입되어 있어 매우 복잡한 내부 구조를 가짐에 따라 고장 등의 문제가 발생할 가능성이 매우 높으며, 아울러 증발기(12)에 의한 냉각을 강하게 할 경우 냉각용 액체가 과냉 됨과 동시에 함께 삽입되어 있는 나선형 급수관(13)도 과냉 되어 음용 할 물이 얼게 되어 음용 할 물이 통과할 수 없는 문제가 발생 되고 있으며, 아울러 냉각용 액체를 장기간 사용할 때 이의 성능 저하 및 외부로부터의 오염에 대한 해결 수단이 없는 문제를 유발하고 있다.

이러한 과냉각에 의한 문제를 해결하기 위해 냉각탱크(11)의 공간을 크게 하여 증발기(12)와 나선형 급수관(13)이 적절한 간격을 가지도록 함을 고려할 수도 있으나, 이러한 경우 냉각탱크(11) 내에 존재하는 냉각용 액체의 양도 증가하게 되며, 또한 냉각용 액체의 양이 증가할 경우 이를 냉각하기 위한 에너지가 많이 필요 하게 되어 냉각 시간의 증대 및 에너지 비용이 증가하는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서 냉각된 물이 장기간 보관됨에 따른 오염문제를 해결함과 동시에 간단한 구조로서 구성이 용이하며 정확한 온도의 조절을 통한 과냉 등의 오류 예방 및 내부의 청결유지가 가능한 식수 냉각장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 음용하기 위한 물의 냉각을 위한 식수 냉각장치에 관한 것으로서, 흡입된 냉매를 고온, 고압으로 압축시켜 토출하는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)에서 팽창된 냉매가 증발하는 증발기(4) 및 냉각용 액체가 수납된 냉각탱크(5)로 구성된 냉각 장치에 있어서, 팽창된 냉매의 증발이 이루어지는 증발기(4)가 냉각용 액체가 수납된 냉각탱크(5)의 외벽을 감싸고 있으며, 냉각탱크(5)의 내부에는 음용할 물이 나선형 급수관(6)을 통과하는 구조를 가지며, 냉각탱크(5)에는 냉각용 액체의 온도를 감지하기 위한 온도센서(7)가 바닥면에 삽입되어 있으며, 온도센서(7)의 온도를 제어하는 기판(8) 및 냉각용 액체를 교환하기 위한 상부 뚜껑(9)과 배수구(10)가 있음을 특징으로 한다.

이상, 상기와 같은 구조를 특징으로 하는 본 발명은 냉각을 위한 증발기(4)가 냉각탱크(5)의 외주면에 감겨 있어 냉각탱크(5)의 공간 확보가 용이하여 냉각 효율의 향상과 고장 등을 예방할 수 있는 효과가 있으며, 아울러 장기 사용에 따른 냉각탱크(5) 내의 오염을 쉽게 제거할 수 있음에 따라 항상 깨끗하게 음용수를 제공할 수 있는 매우 큰 장점을 가질 수 있다.

또한, 종래의 냉각장치와는 상이한 온도센서(7)와 이를 제어할 수 있는 기판(8)을 적용함으로써 짧은 시간에 냉각되어 있는 음용수를 가장 적절한 온도로 관리할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 의한 식수 냉각장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 식수 냉각장치의 외관 사시도 이고, 도 2는 본 발명에 의한 식수 냉각장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 식수 냉각장치의 냉매 싸이클의 구성도이다.

본 발명에 의한 식수 냉각장치의 바람직한 실시예를 보면 흡입된 냉매를 고온, 고압으로 압축시켜 토출하는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)에서 팽창된 냉매가 증발하는 증발기(4) 및 냉각용 액체가 수납된 냉각탱크(5)로 구성되어 있는 식수 냉각장치에 있어서, 팽창된 냉매의 증발이 이루어지는 증발기(4)가 냉각용 액체가 수납된 냉각탱크(5)의 외벽을 감싸고 있음에 따라, 냉각탱크(5) 내부의 공간이 넓어져 음용할 물이 통과하는 나선형 급수관(6)의 접촉면적을 크게 할 수 있으며, 또한 냉각탱크(5)의 크기를 축 소할 수 있어 냉각용 액체를 소량 사용할 수 있게 되어 에너지비의 절감 및 초기 냉각시간을 단축할 수 있는 장점이 있게 된다.

또한, 냉매를 증발시키는 증발기(4)는 압축기(1), 응축기(2), 팽창밸브(3)와 일체로 연결되어 냉매가스를 순환 시키면서 열교환을 수행하여 냉각을 행함으로써 상호 분리 시킬수 없는 구조이다. 따라서 종래 기술에서 언급된 바와 같이 증발기(4)를 냉각탱크(5)의 내부에 삽입하여 사용하게 되면 냉각용 액체의 교환 및 냉각탱크(5) 청소 등의 작업을 위해 냉각탱크(5)를 개방하기 어려운 구조가 된다. 하지만 본 발명의 구성과 같이 증발기(4)를 냉각탱크(5)의 외주면에 나선형으로 권취하고, 나선형 급수관(6)의 연결부를 상부 뚜껑(9)과 체결방식으로 구성하면 나선형 급수관(6) 체결부의 체결 여부에 따라 냉각용 액체가 들어 있는 냉각탱크(5)의 상부 뚜껑(9)을 열 수 있게 되며, 아울러 청소가 용이하게 되어 청결을 유지할 수 있는 구조가 된다. 이처럼 냉각탱크(5)의 상부 뚜껑(9)을 열 수 있는 구조임에 따라 냉각탱크(5) 바닥의 배수구(10)와 연계하여 오염된 냉각용 액체를 쉽게 배수할 수 있으며, 내부 청소 및 새로운 냉각용 액체의 주입이 용이한 구조를 가지게 된다. 이때, 냉각탱크(5) 및 나선형 급수관(6)으로 공급되는 원수는 UF(한외여과) 또는 Nano(나노여과) 필터를 사용하여 냉각탱크(5) 내부의 오염 방지 및 깨끗한 정수를 음용 할 수 있는 구조를 가질 수도 있다.

본 발명의 다른 구성 요소로서는 냉각탱크(5)의 냉각의 강약을 조절할 수 있는 온도센서(7)이다. 이 온도센서(7)는 냉각용 액체의 온도를 감지하여 가장 적절한 온도를 맞추어 냉각용 액체의 과냉에 따른 나선형 급수관(6)의 동결을 예방하는 역할을 수행하게 된다. 이러한 온도센서(7)는 냉각탱크(5)의 바닥면에 위치하게 되는데, 이는 냉매가 증발되는 증발기(4)의 위치와도 관계가 있다. 즉, 냉각탱크(5) 내에 있는 냉각용 액체는 내부의 온도차가 발생시 상대적으로 온도가 낮은 부분이 바닥면에 분포되고, 온도가 높은 부분이 윗면에 분포하게 된다. 그러므로 온도를 감지하는 온도센서(7)가 냉각탱크(5)의 윗면이나 옆면에 위치하게 되면 냉각이 완료되지 않았다고 판단하여 지속적인 냉각이 수행될 수 있으므로 가장 온도가 낮은 부분인 바닥면에서 온도를 감지하여 과냉각을 예방하게 된다.

아울러 이러한 온도센서(7)에서 감지하는 온도 또한 매우 중요하다. 즉, 과냉각 방지를 위하여 냉각탱크(5)의 가장 낮은 온도 부분에서 온도를 감지하게 되면 상부의 온도를 정확히 예측하기 어렵게 되므로 이를 해결하기 위하여 본 발명자는 다수의 실험을 행하여 온도센서(7)에서 감지되는 온도가 0~0.5℃일 때 냉각을 멈추게 하고, 온도가 1~2℃일 때 냉각을 재가동하는 것이 가장 바람직하다는 결과를 도출하게 되었다. 일반적으로 사람이 물을 음용 할 시 가장 맛있다고 느끼는 물의 온도가 약 2~10℃ 정도로 알려져 있다. 따라서 이의 정확한 온도 관리를 위해서는 이러한 온도 관리가 매우 중요하게 된다. 만일 냉각을 멈추게 하는 온도가 0℃ 미만일 경우에는 냉각탱크(5) 내에 있는 냉각용 액체가 과냉각 되어 이를 통과하는 나선형 급수관(6)에 동결현상이 발생 됨에 따라 음용수가 통과할 수 없어 물의 공급이 중단되는 문제가 발생하며, 냉각을 멈추게 하는 온도가 0.5℃를 초과하는 경우에는 냉각용 액체의 온도가 다소 높아지게 되어 음용수의 온도가 원하는 온도인 2~10℃의 최저 온도 범위를 벗어나게 되며, 아울러 냉각을 위하여 냉매를 압축하는 압축기(1)의 재가동 주기가 매우 짧게 되어 압축기(1)의 무리한 가동이 이루어져 고장의 원인으로 작용할 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 냉각을 재가동하는 온도가 1℃ 미만일 경우에는 냉각을 위한 압축기(1)의 재가동 주기가 매우 짧게 되는 문제가 있으며, 2℃를 초과하는 경우에는 음용에 적합한 물의 온도 범위를 벗어나게 되는 문제가 있으므로, 가장 바람직한 온도 관리 범위는 0~0.5℃에서 냉각을 멈추고, 1~2℃에서는 냉각을 재가동하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기와 같이 온도센서(7)에서 감지된 온도를 기판(8)에서 제어하도록 하여 정밀한 냉각 가동이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 식수 냉각장치에 대한 실시예는 다음과 같다.

실시예 1

본 발명의 식수 냉각장치를 활용하여 냉각을 진행하되 기판에 의해 조정되는 온도를 0℃에서 냉각이 멈추게 하고 1℃에서 냉각이 재가동되게 조정하여 냉수의 온도 및 냉각용 압축기(1)의 재가동 시간에 대하여 평가를 하였다.

실시예 2

실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 행하되, 냉각이 멈추는 온도를 0.5℃로 조정하고, 재가동 온도를 2℃로 조정하여 실험을 하였다.

비교실시예 1, 2

실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 행하되, 냉각이 멈추는 온도를 -1℃와 1℃로 조정하여 실험을 하였다.

비교실시예 3,4

실시예1과 동일한 방법으로 실험을 행하되, 냉각이 재가동되는 온도를 0℃와 3℃로 하여 실험을 하였다.

이와같이 비교실시예에 의하여 실험한 결과는 표1과 같다.

항목	음용수의 온도 (℃)	1일간 압축기 재가동 횟수 (회)	비 고
실시예 1	2.0~5.0	3
실시예 2	3.0~6.0	4
비교실시예 1	1.5~5.0	6	과냉으로 음용수 공급 불균일 현상 발생
비교실시예 2	4.0~5.0	8
비교실시예 3	2.0~5.0	7
비교실시예 4	2.0~9.0	6

도 1은 종래 식수 냉각장치의 구조 및 기능을 설명하기 위한 사시도

도 2는 본 발명에 의한 식수 냉각장치의 구조 및 기능을 설명하기 위한 사시도

도 3은 본 발명에 의한 식수 냉각장치의 구조 및 기능을 설명하기 위한 단면도

도 4는 본 발명에 의한 식수 냉각장치의 구조 및 기능을 설명하기 위한 냉매 싸이클 구성도

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1:압축기 2:응축기 3:팽창밸브 4:증발기 5:냉각탱크 6:나선형 급수관 7:온도센서 8:기판 9:상부 뚜껑 10:배수구 11:냉각탱크 12:증발기 13:나선형 급수관

Claims (3)

1. 흡입된 냉매를 고온, 고압으로 압축시켜 토출하는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)에서 팽창된 냉매가 증발하는 증발기(4) 및 냉각용 액체가 수납된 냉각탱크(5)로 구성된 냉각장치에 있어서, 팽창된 냉매가 증발하는 증발기(4)가 냉각용 액체가 수납된 냉각탱크(5)의 외벽을 감싸고 있으며, 냉각탱크(5)의 내부에는 음용 할 물이 나선형 급수관(6)을 통과하는 구조를 가지며, 냉각탱크(5)에는 냉각용 액체의 온도를 감지하기 위한 온도센서(7)가 바닥면에 삽입되어 있으며, 온도센서(7)의 온도를 제어하는 기판(8) 및 냉각용 액체를 교환하기 위한 상부 뚜껑(9)이 있음을 특징으로 하는 식수 냉각장치
2. 상기 1항에 있어서 0~0.5℃에서 냉각이 정지하고, 1~2℃에서 재가동되게 온도를 제어하는 온도센서(7)와 기판(8)이 있음을 특징으로 하는 식수 냉각장치
3. 상기 1항에 있어서 깨끗한 원수 공급을 위한 중공사막 방식의 UF 정수필터를 장착하는 것을 특징으로 하는 정수 냉각장치

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