KR20170119838A - 정수기의 냉수 온도 제어 방법 - Google Patents

정수기의 냉수 온도 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 정수기의 냉수 온도 제어방법은 이중관 증발기를 포함하는 정수기의 냉수 온도 제어방법에 있어서, 이중관 증발기의 입구단 및 출구단의 온도를 측정하는 단계; 상기 입구단과 출구단의 온도 측정값의 차이가 제 1 설정값 이상인지를 판단하는 단계; 및 상기 온도 측정값의 차이가 제 1 설정값 이상인 경우, 냉매 냉각장치를 작동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 2개의 온도센서를 이용하여 이중관 증발기의 입구 및 출구 측의 온도를 계측함으로써, 냉각된 음용수의 출수 온도를 일정하게 제어하는 것이 가능한 정수기의 냉수 온도 제어 방법을 제공할 수 있다.

Description

정수기의 냉수 온도 제어 방법{Cold water temperature control method of water purifier}
본 발명은 정수기의 냉수 온도 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개의 온도센서를 이용하여 이중관 증발기의 입구 및 출구 측의 온도를 계측함으로써, 냉각된 음용수의 출수 온도를 일정하게 제어하는 것이 가능한 정수기의 냉수 온도 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 정수기는 상수도나 생수통으로부터 공급되는 원수를 정수시키기 위한 장일반적으로 정수기는 상수도나 생수통으로부터 공급되는 원수를 정수시키기 위한 장치로서, 침전, 여과 살균 등의 과정을 통하여 수돗물에 함유된 중금속 및 기타 유해물질을 제거할 수 있도록 구성된다.
이러한 정수기는 상온의 음용수를 공급할 수 있을 뿐만 아니라 음용수를 냉각시킨 냉수 또는 음용수를 가열한 온수를 생성하여 공급할 수 있게 구성될 수 있다.
냉수를 공급하기 위한 장치로는 냉수를 냉수 탱크에 저류하였다가 공급하는 저수형 냉각장치가 일반적이다. 저수형 냉각장치는 냉수탱크를 구비하여 냉수탱크 내부에 냉각용 증발기를 설치하거나 냉수탱크의 외면에 증발기를 배치시켜 해당 음용수를 냉각시킬 수 있는 방식으로 구성된다.
그러나, 이러한 저수형 냉각장치는 냉수탱크에 저장된 냉수의 온도를 냉온으로 유지하기 위하여 냉각장치를 오랜 시간 가동하여야 하므로, 소비전력의 사용량이 지나치게 높아지는 문제가 있었다.
한편, 도 1 을 참조하면, 종래 저수조를 이용한 정수기는 냉수의 온도를 직접 측정하여 제어하는 방식을 사용한다. 따라서, 증발기 입구 쪽에서는 액체 상태의 냉매가 지나간 이후 상변화를 일으켜 증발기 출구 쪽에서는 기체상태의 냉매가 지나가게 된다. 그렇기 때문에 증발기 입구가 증발기 출구 대비 낮은 온도 상태에 있게 되며, 그 온도 차이는 일정하게 유지된다. 또한, 종래 저수조를 이용한 정수기의 경우, 저수조 내의 냉수의 온도가 거의 균일하므로, 하나의 온도센서에 의하여 저수조에 담긴 냉수의 온도를 직접 측정하여 냉매 냉각장치를 제어하는 방식이 사용되었다.
그러나, 이중관 증발기를 포함하는 정수기의 경우 이중관 증발기 내의 음용수가 국소적으로 과냉되어 불균일한 온도 분포를 가지며 결빙되는 현상이 발생할 수 있다. 또한 음용수 출수 시 이중관 증발기 내의 음용수의 온도변화가 불규칙적이기 때문에 이중관 증발기 내의 음용수의 온도를 정확히 제어하기 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점으로부터 착안 된 것으로, 본 발명의 목적은 2개의 온도센서를 이용하여 이중관 증발기의 입구 및 출구 측의 온도를 계측함으로써, 냉각된 음용수의 출수 온도를 일정하게 제어하는 것이 가능한 정수기의 냉수 온도 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 제안하는 정수기의 냉수 온도 제어 방법은 냉수생성관 및 냉매관이 내외 이본 발명이 제안하는 정수기의 냉수 온도 제어 방법은 이중관 증발기를 포함하는 정수기의 냉수 온도 제어방법에 있어서, 이중관 증발기의 입구단 및 출구단의 온도를 측정하는 단계; 상기 입구단과 출구단의 온도 측정값의 차이가 제 1 설정값 이상인지를 판단하는 단계; 및 상기 온도 측정값의 차이가 제 1 설정값 이상인 경우, 냉매 냉각장치를 작동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 입구단 또는 출구단의 온도 측정값이 제 2 설정값 이상인 경우, 냉매 냉각장치를 작동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 냉매 냉각장치가 작동한 후에, 이중관 증발기 입구단 또는 출구단의 온도가 제 3 설정값 이하인 경우, 상기 냉매 냉각장치의 작동을 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 판단하는 단계는, 출수 신호가 발생하여 음용수를 출수하는 경우에, 상기 온도 측정값의 차이를 상기 제 1 설정값과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 3 설정값은, 상기 이중관 증발기의 입구단 및 출구단의 온도 측정값의 차이가 상기 제 1 설정값 미만인 때의, 상기 입구단 또는 상기 출구단의 온도 측정값 보다 낮게 설정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 정수기의 냉수 온도 제어 방법에 의하면, 2개의 온도센서를 이용하여 이중관 증발기의 입구 및 출구 측의 온도를 계측함으로써, 냉각된 음용수의 출수 온도를 일정하게 제어하는 것이 가능한 정수기의 냉수 온도 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 저수조식 정수기의 냉수 온도 측정을 이용한 제어 방법에서의 압축기 구동 시간을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관 증발기를 포함하는 정수기의 기술구성을 개괄적으로 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 정수기의 냉수 온도 제어 방법에서의 압축기 구동 시간을 내타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정수기의 냉수 온도 제어 방법을 도시한 플로우차트이다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 각 도면에서의 도면부호는 구성요소들 간의 관련성을 쉽게 파악할 수 있도록 나름의 관련도에 따라 구분하여 붙이되 상호 간의 관련도가 긴밀한 기술요소들에 대해서는 되도록 동일한 일련번호를 적용하였다.
여기서 사용하는 용어는 단지 본 발명에 따른 정수기의 냉수 온도 제어 방법에 대한 이해를 돕는 차원에서 특정 실시 예를 들어 설명하였지만, 이러한 실시 예로 본 발명의 기술사상이 한정되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 별다른 뜻을 특정하지 않는 한, 복수의 표현까지도 포함하는 것이다.
또한, "포함하다" 또는 "이루어진다"와 같은 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성까지 배제하려는 의도는 아니다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 정수기의 냉수 온도 제어 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관 증발기를 포함하는 정수기의 기술구성을 개괄적으로 도시한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관 증발기를 포함하는 정수기(100)는 이중관 증발기(30), 온도센서(31a, 32a), 냉매 냉각장치(80) 및 제어기(40)를 포함할 수 있다.
상기 이중관 증발기(30)에는 음용수와 냉매가 공급되고, 상기 음용수와 상기 냉매는 상기 이중관 증발기(30)에서 상호 열교환하여 상기 냉매에 의하여 상기 음용수가 냉각된다. 상기 이중관 증발기(30)는 중앙에 일정공간을 가지도록 회전 적층되는 형상을 가질 수 있다.
상기 이중관 증발기(30)는 냉수생성관(10) 및 상기 냉수생성관(10)을 감싸도록 형성되는 냉매관(20)을 포함할 수 있다. 상기 냉수생성관(10) 내부공간에는 음용수가 흐르게 되고, 상기 냉수생성관(10)과 상기 냉매관(20) 사이의 공간에는 냉매가 흐르게 된다.
상기 냉매는 이중관 증발기(30)의 입구단(31) 측을 통하여 유입되어 상기 이중관 증발기(30) 내부를 흐른 뒤, 상기 이중관 증발기(30)의 출구단(32) 측을 통하여 배출된다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 음용수는 이중관 증발기(30)의 출구단(32) 측을 통하여 유입되어 상기 이중관 증발기(30) 내부를 흐른 뒤, 상기 이중관 증발기(30)의 입구단(31) 측을 통하여 배출될 수 있다.
음용수가 상기한 방향으로 따라 흐르는 경우, 상기 냉매와 상기 음용수는 서로 반대방향으로 흐르게 된다. 상기 음용수와 상기 냉매가 서로 같은 방향으로 흐르는 경우와 비교하여, 음용수와 냉매가 서로 반대방향으로 흐르는 경우, 상기 음용수와 상기 냉매의 열교환 효율이 극대화될 수 있고 냉각되는 음용수의 양이 증가될 수 있다.
제 1 온도센서(31a) 및 제 2 온도센서(32a)는 각각, 상기 이중관 증발기(100)의 입구단(31) 및 출구단(32)의 외면에 배치되어, 상기 입구단(31) 및 상기 출구단(32)의 온도를 측정하게 된다. 상기 온도 측정에 따른 제어에 의하여 음용수의 냉각 정도가 조절될 수 있다. 상기 온도 측정에 따른 제어는 도 4 와 함께 후술하도록 한다.
상기 이중관 증발기(100)에 공급되는 냉매를 냉각시키는 냉매 냉각장치(80)는 압축기(50), 응축기(60) 및 팽창장치(70)로 구성될 수 있다.
상기 압축기(50)는 이중관 증발기(30)로부터 공급되는 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 냉매로 압축시킨다.
상기 응축기(60)는 상기 압축기(50)를 통과한 냉매에 포함된 고온의 열을 외부로 발산시키고 압축된 냉매를 응축한다. 또한, 상기 응축기(60)는 응축 효율을 높이기 위한 응축팬을 더 포함할 수 있다.
상기 팽창장치(70)는 응축된 냉매를 저온 저압의 액체로 상변화 시키게 되며, 상기 과정에 의하여 저온의 냉매가 상기 이중관 증발기(30)에 공급될 수 있다.
상기 이중관 증발기(30)에 공급된 저온 저압의 액체 상태인 냉매는 음용수와 열교환한 후, 상기 압축기(50)로 공급된다.
상기 제어기(40)은 상기 온도센서(31a, 32a)로부터 온도 데이터를 전달받아 일정한 판단을 한 후, 상기 냉매 냉각장치(80)를 작동 또는 정지시킴으로써, 이중관 증발기(30)를 포함하는 정수기를 제어한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정수기의 냉수 온도 제어 방법을 도시한 플로우차트이다.
제어기(40)는 제 1 온도센서(31a) 및 제 2 온도센서(32a)에 의하여 입구단(31) 및 출구단(32) 각각의 온도를 측정한다(S10).
상기 온도 측정과 동시에 제어기(40)는 상기 입구단(31)과 상기 출구단(32)의 온도 측정값의 차이가 제 1 설정값 이상인지를 판단한다(S20). 즉, 상기 입구단(31)과 출구단(32)에 일정 온도 이상의 차이가 발생하는지 여부를 판단한다.
저수조 방식 정수기의 경우 하나의 온도센서에 의하여 저수조에 저장된 음용수의 온도를 직접 측정하여 냉매 냉각장치의 작동여부를 결정하는 것이 일반적이다. 그러나, 본 발명에 따른 이중관 증발기(30)의 경우 이중관 증발기(30) 내부에 저장된 음용수가 상기 이중관 증발기(30)의 어느 부분, 예컨대 입구단(31) 측 또는 출구단(32) 측에 가까운 부분에 있는지에 따라, 상기 음용수의 온도가 다르게 나타날 수 있으므로 하나의 온도센서에 의하여 음용수의 온도를 측정하는 것은 적합하지 않다. 따라서, 본 발명에 따른 정수기 냉수 온도 제어방법은 이중관 증발기의 입구단(31) 및 출구단(32)의 온도를 측정하여 냉매 냉각장치(80)의 작동여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이중관 증발기(30)의 경우, 냉매 냉각장치(40)를 작동하게 되면 입구단(31) 측의 온도가 먼저 하강하게 되고, 이후 출구단(32) 측의 온도가 하강하게 되며, 이후 입구단(31) 측의 온도와 출구단(32) 측의 온도가 유사한 온도를 유지하며 함께 하강하게 된다(도 3 참조). 한편, 입구단(31)측의 음용수 및 출구단(32) 측의 음용수는 각각 입구단(31) 측의 온도 및 출구단(32) 측의 온도와 유사한 온도를 가지게 될 것이다.
이러한 이중관 증발기(30)의 냉각 특성에 의하면, 냉매 냉각장치(80)의 작동 중에 상기 입구단(31)과 출구단(32)의 온도 차이가 발생한 이후에 다시 그 차이가 줄어들게 된다. 따라서, 상기 입구단(31)과 출구단(32)의 온도에 차이가 있는 상태는 음용수의 냉각을 위하여 냉매 냉각장치(80)를 계속 작동하여야 하는 상태라 할 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 정수기의 냉수 온도 제어방법은 입구단과 출구단의 온도를 측정하여(S10), 그 온도 측정값의 차이가 소정 온도 이상, 즉 제 1 설정값 이상인지를 판단하고(S20), 제 1 설정값 이상인 경우 냉매 냉각장치(80)를 가동한다(S30). 다만, 상기 설명에 의하면, 냉매 냉각장치(80)가 이미 작동되고 있는 경우이므로, 상기 단계들(S10, S20, S30)에서의 상기 냉매 냉각장치(80)의 가동은 냉매 냉각장치(80) 작동상태의 유지를 의미한다.
다만, 냉매 냉각장치(80)가 이미 작동되고 있지 않은 경우에도 일정한 경우 상기 입구단(31) 또는 상기 출구단(32)의 온도가 상승하여 상기 입구단(31)과 상기 출구단(32)의 온도차이가 발생하는 경우 상기 냉매 냉각장치(80)가 작동될 수 있다.
상기 입구단(31)과 상기 출구단(32)의 온도차이 발생은 사용자의 조작에 의한 이중관 증발기를 포함하는 정수기(100)로부터의 음용수 출수 시에 발생할 수 있다. 이중관 증발기를 포함하는 정수기(100)로부터 음용수가 출수 되는 경우 입구단(31) 또는 출구단(32)의 온도가 상승되게 된다. 즉, 이중관 증발기(30) 내에서 음용수와 냉매가 서로 반대 방향으로 흐르는 경우에는 출구단(32) 측으로 냉각되지 않은 음용수가 유입되어 출구단(32) 측의 온도가 상승하게 되고, 음용수와 냉매가 서로 같은 방향으로 흐르는 경우에는 입구단(31) 측으로 냉각되지 않은 음용수가 유입되어 입구단(31) 측의 온도가 상승하게 된다.
상기 온도의 상승에 의하여 입구단(31)과 출구단(32)의 온도에 차이가 발생하게 되면 냉매 냉각장치(80)가 작동되게 된다(S30). 즉, 본 발명에 따른 정수기의 냉수 온도 제어방법은, 음용수의 출수 시에 입구단(31)과 출구단(32)의 온도 측정값의 차이를 제 1 설정값과 비교하여, 상기 온도 측정값의 차이가 제 1 설정값 이상인 경우에 냉매 냉각장치(80)를 작동시키는 제어방법을 포함할 수 있다.
한편, 상기 제 1 설정값이 너무 작게 설정되면 냉매 냉각장치(80)가 과도하게 작동될 수 있으며, 너무 크게 설정되면 작동이 필요한 때에 냉매 냉각장치(80)가 작동하지 않을 수 있다. 따라서 제 1 설정값은 상기 내용과 여러 조건을 고려하여 설정되되, 약 2℃ 정도로 설정되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 이중관 증발기를 포함하는 정수기(100)는, 입구단(31) 및 출구단(32)의 온도를 측정하고(S10), 입구단(31) 또는 출구단(31)의 온도 측정값이 제 2 설정값 이상인지 여부를 판단하여(S25), 상기 온도 측정값이 상기 제 2 설정값 이상인 경우 냉매 냉각장치(80)를 작동(S30)하도록 제어될 수 있다.
상기 제어에 의하여, 입구단(31) 또는 출구단(32)의 온도가 일정 온도 이상, 즉 제 2 설정값 이상으로 상승한 경우, 냉매 냉각장치(10)가 작동되어 이중관 증발기(30) 내부의 음용수가 냉각될 수 있다. 상기 제 2 설정값이 낮게 설정되는 경우 이중관 증발기(30) 내부의 음용수의 평균 온도는 보다 낮게 유지되게 되고, 높게 설정되는 경우 보다 높게 유지되게 된다. 상기 제 2 설정값은 전력 소비량 또는 음용수의 음용자 기호 등을 고려하여 설정되되, 약 12℃ 정도로 설정되는 것이 바람직할 수 있다.
냉매 냉각장치가 작동(S30)된 이후, 제어기(40)는, 제 1 온도센서(31a) 또는 제 2 온도센서(32a)에 의하여 이중관 증발기의 입구단 또는 출구단의 온도를 측정하고(S40), 상기 입구단(31) 또는 출구단(32)의 온도 측정값이 소정 온도, 즉 제 3 설정값이하인지 여부를 판단한다(S50). 상기 판단결과, 입구단(31) 또는 출구단(31)의 온도가 제 3 설정값 이하인 경우, 상기 제어기(40)는 냉매 냉각장치(80)의 작동을 정지시킨다(S60).
상기 과정에 의하여, 이중관 증발기(30) 내부의 음용수의 온도는 일정 온도 이하로 내려가지 않게 되고, 이중관 증발기(30) 내부의 음용수가 결빙되어 냉수생성관(10)이 막히는 것이 방지될 수 있다. 상기 제 3 설정값은 전력 소비량, 음용수 음용자의 기호 또는 음용수의 결빙 방지 등을 고려하여 설정되되, 약 2℃ 정도로 설정되는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 상기 제 3 설정값은, 상기 이중관 증발기(30) 입구단(31) 및 출구단(32)의 온도 측정값의 차이가 상기 제 1 설정값 미만인 때의, 상기 입구단(31) 또는 상기 출구단(32)의 온도 측정값 보다 낮게 설정될 수 있다.
도 3 을 참조하면, 상기 입구단(31) 및 출구단(32)의 온도 측정값의 차이가 상기 제 1 설정값 미만인 때란, 증발기 입구의 온도곡선과 증발기 출구의 온도곡선이 거의 만나는 때를 의미한다. 도 3 에서, 상기 두 개의 온도곡선이 만나는 때의 온도를 약 5℃ 정도라고 한다면, 이 때의 입구단(31) 또는 출구단(32)의 온도 측정값(또는 증발기 입구 및 증발기 출구의 온도)은 약 5℃ 정도가 되게 된다. 이 때, 냉매 냉각장치(80)의 작동이 정지를 위한 제 3 설정값이 상기 5℃보다 낮게 약 1℃ 정도로 설정되었다면, 냉매 냉각장치(80)는 입구단(31) 또는 출구단(32)의 온도가 거의 유사해지는 지점을 지난 이후에 작동이 정지되게 된다.
정리하면, 상기 입구단(31) 및 출구단(32)의 온도 측정값의 차이가 작게 되었을 때, 즉 제 1 설정값 미만인 때에 있어서, 상기 제 3 설정값(상기 예에서 약 1℃)이 상기 입구단(31) 또는 출구단(32)의 온도 측정값(상기 예에서 약 5℃)보다 낮게 설정됨으로써, 냉매 냉각장치(80)는 상기 입구단(31)과 출구단(32)의 온도가 거의 유사하게 된 이후에 작동정지 되도록 제어된다.
상기 제어에 의하여, 입구단(31)과 출구단(32)의 온도가 거의 유사하게 될 때까지 냉매 냉각장치(80)가 작동되어, 저수조 방식의 정수기에서와 같이 이중관 증발기(30) 내부의 음용수의 온도가 비교적 균일하게 형성될 수 있다.
10 : 냉수생성관 20 : 냉매관 30 : 증발기
31 : 입구단 31a : 제 1 온도센서 32 : 출구단
32a : 제 2 온도센서 40 : 제어기 80 : 냉매 냉각장치
100 : 이중관 증발기

Claims (5)

  1. 이중관 증발기를 포함하는 정수기의 냉수 온도 제어방법에 있어서,
    이중관 증발기의 입구단 및 출구단의 온도를 측정하는 단계;
    상기 입구단과 출구단의 온도 측정값의 차이가 제 1 설정값 이상인지를 판단하는 단계; 및
    상기 온도 측정값의 차이가 제 1 설정값 이상인 경우, 냉매 냉각장치를 작동시키는 단계;
    를 포함하는 정수기의 냉수 온도 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입구단 또는 출구단의 온도 측정값이 제 2 설정값 이상인 경우, 냉매 냉각장치를 작동시키는 단계를 더 포함하는 정수기의 냉수 온도 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매 냉각장치가 작동한 후에, 이중관 증발기 입구단 또는 출구단의 온도가 제 3 설정값 이하인 경우, 상기 냉매 냉각장치의 작동을 정지시키는 단계를 더 포함하는 정수기의 냉수 온도 제어방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    출수 신호가 발생하여 음용수를 출수하는 경우에, 상기 온도 측정값의 차이를 상기 제 1 설정값과 비교하는 단계를 포함하는 정수기의 냉수 온도 제어방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 설정값은,
    상기 이중관 증발기의 입구단 및 출구단의 온도 측정값의 차이가 상기 제 1 설정값 미만인 때의, 상기 입구단 또는 상기 출구단의 온도 측정값 보다 낮게 설정되는 정수기의 냉수 온도 제어방법.
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