KR20130143421A - 음료수 냉각장치 - Google Patents

Abstract

냉매를 고온 고압의 가스로 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 압축된 기화상태의 냉매를 전달받아 액화상태의 냉매로 만드는 응축기 및 상기 응축기로부터 나오는 냉매를 순환시키기 위한 냉매관, 그리고 대상물과 열교환을 행하는 열교환부를 갖는 냉동 사이클을 포함하며,
대상물이 일시적으로 저장되며 입구관 및 출구관을 갖고 있으며 상기 열교환부와 열교환에 의해 저장된 액체가 냉각되는 액체저장탱크;
상기 액체저장탱크 내부로 유입되는 액체의 흐름 속도를 늦추고 열교환부와 접촉시간을 증대하는 냉각증대 수단을 포함하는 냉각장치를 개시한다.
이러한 냉각장치는, 액체저장탱크 내로 새로운 액체가 유입되어도 냉각효율이 좋기 때문에 항시 만족할만한 냉각온도를 유지할 수 있다.

Description

음료수 냉각장치{APPARATUS TO COOL DRINKING WATER}

본 발명은 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음료수를 급속히 냉각시켜 냉각효율을 향상시킬 수 있는 순간 냉각장치에 관한 것이다.

수돗물을 정수하여 음료수로 사용할 수 있도록 하는 정수기가 사용되고 있으며, 생수를 용기에 담아서 소정의 온도로 냉각 또는 가열하여 사용할 수 있도록 하는 냉온수기 등이 사용되고 있다.

이러한 정수기나 냉온수기 등은 음료수를 냉각하기 위하여 저장탱크와 냉각장치를 갖추고 있다.

상기 저장탱크에는 물과 같은 음료수를 투입하기 위한 공급구와, 이 저장탱크에 저장된 음료수를 외부로 배출시키기 위한 배출구를 구비하고 있으며, 이들 공급구와 배출구 사이에 적절한 냉각수단을 마련하고 있다.

상기 냉각수단은 음료수 저장탱크의 온도를 제어하여 음료수의 온도를 낮추게 되는데, 상기 저장탱크 내의 냉각된 음료수를 사용하게 되면 공급구를 통하여 냉각되지 않은 새로운 음료수가 저장탱크 내로 유입되면서 저장탱크 내의 냉각된 음료수와 혼합된다.

따라서 저장탱크 내의 냉각된 음료수의 냉각온도는 새로운 음료수가 공급될 때 상승하게 되므로 이때에는 연속적으로 냉각된 음료수를 음용하는 것이 사실상 불가능하다.

게다가 저장탱크 내의 음료수 온도가 상승하게 되면 냉각수단의 가동시간이 증가하게 되므로 실질적으로 음료수 냉각을 위한 에너지 소모를 줄일 수 있는 방안이 모색되고 있다.

한편 공개특허 10-2008-0007211호에서 개시하는 급속냉각/순간가열 정수기는, 냉각탱크의 상부에 열전반도체를 위치시키고, 열전반도체의 발열측 방열판에는 방열팬이 조립된 히트씽크를 부착하고, 열전반도체의 흡열측 방열판에는 증발부와 응축부 사이에 얇은 관로를 둔 모래시계 형태의 히트 파이프를 장착하여 냉각탱크 내의 정수를 급속 냉각시키도록 하고 있다.

그러나 이러한 급속 냉각수단도 냉각탱크 내로 새로운 음료수가 공급되는 동안에는 탱크 내의 물의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 없다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 연속적으로 냉각된 음료수의 음용이 가능하도록 순각 냉각효율을 향상시킴과 아울러 에너지 절약을 실현할 수 있는 음료수 냉각장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 제공하는 음료수 냉각장치는, 냉매를 고온 고압의 가스로 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 압축된 기화상태의 냉매를 전달받아 액화상태의 냉매로 만드는 응축기 및 상기 응축기로부터 나오는 냉매를 순환시키기 위한 냉매관, 그리고 대상물과 열교환을 행하는 열교환부를 갖는 냉동 사이클을 포함하며,

대상물이 일시적으로 저장되며 입구관 및 출구관을 갖고 있으며 상기 열교환부와 열교환에 의해 저장된 액체가 냉각되는 액체저장탱크;

상기 액체저장탱크 내부로 유입되는 액체의 흐름 속도를 늦추고 열교환부와 접촉시간을 증대하는 냉각증대 수단을 포함한다.

상기 냉각증대 수단은 다양한 실시예를 갖을 수 있으며 아래에 다양한 실시예들의 냉각장치가 설명된다.

본 발명에 따른 냉각장치는, 액체저장탱크로 유입되는 액체를 열교환부를 통하여 냉각하게 되는데, 액체저장탱크로 유입되는 새로운 액체의 흐름이 소용돌이를 일으키도록 하고 있으므로 그 흐름의 속도가 느려지게 되므로 열교환부의 냉기와 접촉하는 시간이 길어져 냉각효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각장치의 단면도.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 냉각장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 냉각장치의 단면도.
도 7은 본 발명의 냉각장치가 적용될 수 있는 냉동사이클를 설명하기 위한 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 7에 도시하는 바와 같이 일반적으로 사용되고 있는 냉동사이클은, 냉매를 고온 고압의 가스로 압축하는 압축기(2)와, 상기 압축기로부터 압축된 기화상태의 냉매를 전달받아 액화상태의 냉매로 만드는 응축기(4)를 포함하고 있으며, 상기 응축기(4)로부터 나오는 냉매를 순환시키기 위한 냉매관(6)이 코일형태로 권선되어 대상물과 열교환을 행하는 열교환부(8)를 갖는다.

본 실시예에서 상기 열교환부(8)는 액체저장탱크(10)의 외주 또는 내주에 제공되어 액제저장탱크 내의 액체를 냉각시키게 된다. 본 실시예에서 액체라는 표현은 정수, 생수 등과 같은 물이나 음료, 주류 등을 포함한다.

본 실시예에서 상기 열교환부(8)는 도1 내지 도3은 냉매관(6)이 액체저장탱크(10)의 외주에 제공되는 것을 나타내고 있으며, 도4 및 5는 상기 냉매관(6)이 상기 액체저장탱크(10)의 내측에 제공되는 것을 나타내고 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 냉각장치의 제1 실시예를 나타내는 도면으로서, 상기 액체저장탱크(10)은 원통형상으로 내부에 일정한 저장용량을 갖는 구조이며, 아래측으로는 음료수가 유입되는 입구관(12)이 연결되고, 위쪽으로는 출구관(14)이 연결된다.

상기 액체저장탱크(10)와 연결된 입구관(12)의 끝단부에는 냉각증대 수단(16)이 설치되어 입구관을 통하여 흐르는 음료수가 소용돌이를 이루면서 액체저장탱크(10) 내측으로 유입될 수 있도록 하고 있다.

상기 냉각증대 수단(16)은 일반적으로 사용하고 있는 vortex generator을 사용하거나, 나선관 등을 사용할 수 있다.

상기 액체저장탱크(10)의 외주에는 냉매관(6)이 나선형으로 권선되어 있는 열교환부(8)가 제공되어 상기 액체저장탱크(10) 측과 열교환을 행할 수 있으며, 이러한 열교환으로 액체저장탱크(10)의 내주면에는 얼음층(i)이 형성된다.

상기 냉각증대 수단(16)에 의해 입구관(12)을 통하여 유입되는 액체는 냉각증대 수단을 통과하면서 소용돌이의 흐름으로 변경되고, 이 소용돌이 흐름의 액체는 도 1에 나타낸 바와 같이 나선형을 이루는 흐름이 된다.

이와 같이 소용돌이 흐름을 이루는 액체는 상기 액체저장탱크(10) 내측에서 흐름의 속도가 느려지고, 이 흐름으로 인하여 액체저장탱크(10) 내측면의 얼음층(i)과 접촉량 및 접촉시간이 많아지게 되므로 액체의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

따라서 액체저장탱크(10)의 입구관(12)측으로 새로운 액체가 유입되어도 상기 출구관(14)측의 액체저장탱크(10) 내부에는 여전히 냉각된 액체가 존재하므로 항시 냉각된 액체의 음용이 가능하다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각장치로서, 액체저장탱크(10)는 원통형의 구조를 하고 있으나 상기 제1 실시예와는 달리 탱크 본체가 나선형을 이루는 상태로 만들어지므로서 탱크를 통과하는 액체는 자연스럽게 나선형의 소용돌이 흐름을 이루게 된다. 따라서 상기 제1 실시예와 같이 별도의 냉각증대 수단을 제공하지 않고 액체저장탱크 자체가 냉각증대 수단의 역할을 하게 된다.

이러한 나선형 구조의 액체저장탱크(10)는 대략 나선형의 홈에 상기한 열교환부(8)의 냉매관(6)이 권선되므로서 열교환을 행하게 되는데, 이러한 구조에서는 얼음층(i)도 나선형을 따라 동일한 형상으로 만들어진다.

따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각장치는 액체의 흐름이 자연스러운 소용돌이 흐름이며, 그 소용돌이 흐름의 액체저장탱크(10)의 액체는 얼음층과 접촉량이 많아지게 되므로 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각장치를 나타내는 도면으로서, 이 실시예는 상기 제1 실시예의 냉각장치와 상기 제2 실시예의 냉각장치를 혼합구성한 것이다.

예컨데, 제1 실시예에서는 별도의 냉각증대 수단(16)을 사용하고, 제2 실시예는 소용돌이 수단을 사용하지 않고 액체저장탱크(10)의 형상이 소용돌이를 일으킬 수 있도록 하고 있는데, 상기 2가지의 구성을 모두 포함하는 것이다.

즉, 액체저장탱크(10)의 나선형을 이루어 그 내측으로 통과하는 액체가 나선형의 소용돌이를 일으킬 수 있도록 하면서 입구관(12)을 통하여 들어오는 액체가 냉각증대 수단(16)에 의해 소용돌이를 일으키도록 하므로서 상기 2가지 실시예의 흐름보다 더 좋은 냉각효과를 기대할 수 있다. 2개의 소용돌이 흐름이 합쳐지므로서 그 효과를 증대할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각장치를 나타내는 도면으로서, 이 실시예에서는 액체저장탱크(10)의 내측에 냉매관(6)을 삽입하여 열교환부(8)가 탱크 내부에 존재토록 한 것이다. 상기 제1 - 제3 실시예에서 열교환부(8)는 냉매관이 액체저장탱크(10)의 외주에 나선으로 권선된 구조와 상이한 열교환부를 보여 주고 있다.

상기 제4 실시예에서는 열교환부(8)의 냉매관(6) 외주에 나선홈 부재(18)를 삽입하여 입구관(12)으로부터 유입되는 액체가 냉매관(6)의 나선홈 부재(18) 외주를 따라서 흐름이 이루어지도록 하고 있다. 즉, 냉매관이 냉각증대 수단을 이루도록 구성하고 있다.

따라서 제4 실시예에 따른 냉각장치도 액체저장탱크(10) 내로 유입되는 액체의 흐름 시간이 길어지고 동시에 열교환부와 접촉하는 액체의 양도 많아지게 된다.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 냉각장치를 나타내는 도면으로서, 이 실시예에서는 액체저장탱크(10)의 내측으로 냉매관(6)이 관통하면서 열교환부를 이루는 것은 상기 제4 실시예와 동일하지만, 여기서 냉매관은 직선 형태를 이루고 액체저장탱크(10)가 상기 제2 및 제3 실시예와 동일하게 나선형 구조를 취하고 있다.

이 실시예의 냉각장치는, 입구관(12)으로 유입되는 액체가 냉매관을 따라 흐름을 이루게 되는데, 액체저장탱크(10)가 나선형을 이루고 있기 때문에 액체의 흐름은 나선형을 이루면서 출구관(14) 측으로 흐르게 된다.

따라서 제5 실시예에 따른 냉각장치도 입구관(12)으로 유입되는 액체의 흐름이 상기 실시예들과 동일하므로 출구관(14)측의 액체는 새로운 액체가 유입되어도 냉각온도가 상승하지 않고 현재의 냉각온도를 유지할수 있고 새로 유입된 액체는 액체저장탱크(10) 내부로 유입된 후 서서히 이동을 하게 되므로 충분히 냉각이 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 냉각장치를 나타내는 도면으로서, 이 실시예에서는 액체저장탱크(10)를 나선형 구조로 하면서 이 탱크내에 위치하여 열교환부를 구성하는 냉매관(6)도 나선형 구조로 하는 것이다.

즉, 상기 제4 실시예와 제5 실시예의 조합 구조로서, 액체저장탱크(10)로 유입되는 새로운 액체는 2가지의 구성요소에 의해 나선흐름을 이루며 출구관(14)측으로 이동을 하게 되므로 냉각효율을 상승시킬 수 있다.

6 : 냉매관
8 : 열교환부
10 : 액체저장탱크
12 : 입구관
14 : 출구관
16 : 냉각증대 수단
18 : 나선홈 부재

Claims (7)

1. 냉매를 고온 고압의 가스로 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 압축된 기화상태의 냉매를 전달받아 액화상태의 냉매로 만드는 응축기 및 상기 응축기로부터 나오는 냉매를 순환시키기 위한 냉매관, 그리고 대상물과 열교환을 행하는 열교환부를 갖는 냉동 사이클을 포함하며,
   대상물이 일시적으로 저장되며 입구관 및 출구관을 갖고 있으며 상기 열교환부와 열교환에 의해 저장된 액체가 냉각되는 액체저장탱크;
   상기 액체저장탱크 내부로 유입되는 액체의 흐름 속도를 늦추고 열교환부와 접촉시간을 증대하는 냉각증대 수단을 포함하는 냉각장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각증대 수단은, 상기 액체저장탱크의 하단부에 입구관과 연결되는 와류발생장치(vortex generator)가 내장되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각증대 수단은, 상기 액체저장탱크가 나선형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각증대 수단은, 상기 액체저장탱크가 나선형을 이루고, 와류발생장치가 액체저장탱크 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각증대 수단은, 상기 냉매관이 상기 액체저장탱크내에 위치하여 열교환부를 이루며, 이 열교환부의 냉매관이 나선형으로 이루어지는 냉각장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각증대 수단은, 상기 액체저장탱크가 나선형으로 이루어지고 이 액체저장탱크 내부로 냉매관이 위치하는 냉각장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각증대 수단은, 상기 액체저장탱크가 나선형으로 이루어지고, 이 액체저장탱크 내로 삽입되는 냉매관이 나선형으로 이루어지는 냉각장치.
   
   
   
   
   
   

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