KR20200111881A - 냉각장치의 수냉식 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각장치의 수냉식 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메인 밸브를 포함하여 냉각수 공급부와 열교환부 사이에 형성되는 메인 공급관과 조절 밸브를 포함하여 상기 냉각수 공급부와 상기 열교환부 사이에 형성되는 조절 공급관과 일측에 온도 감지부를 포함하여 상기 열교환부와 냉각수 배출부 사이에 구비되는 냉각수 배출관과 상기 메인 밸브 개폐와 열교환부를 구동시키는 전원부 및 상기 온도 감지부에서 감지된 온도에 따라 상기 조절 밸브를 개폐하는 제어부를 포함하는 냉각장치의 수냉식 열교환기로서 냉각수 온도와 설정 온도에 따라 냉각수 흐름량을 조절하여 물의 사용량을 현저히 감소시키는 효과가 있다.

Description

냉각장치의 수냉식 열교환기{Water Cooling Heat Exchanger Of Cooling Device}

본 발명은 냉각장치의 수냉식 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수의 온도와 냉각하고자 하는 대상의 설정 온도에 따라 물의 공급량을 조절하여 물의 사용량을 줄일 수 있는 제빙기, 에어컨 등과 같은 냉각장치의 수냉식 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 수냉식 냉각장치는 냉각수인 물을 지속적으로 공급하여 냉각 코일이나 냉각 플레이트 등의 응축부에서 발생한 열을 회수하는 열교환기를 포함하며, 별도의 실외기를 구비할 필요가 없는 이동형 에어컨이나 제빙기, 음료 냉각기 등에 활용된다.

그러나, 상기한 바와 같은 냉각장치의 작동 중에는 지속적인 냉각수를 공급해야 하므로 공냉식을 비롯한 기타 방식의 냉각장치와 비교하여 물의 소비가 현저히 많으며, 이는 수도요금과 직결되어 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

일례로, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0396845호에 개시되어 있는 수냉식 에어컨은 본체 내의 콤프레셔에 의해 압축된 냉매가 응축기와 모세관 및 증발기를 순환되게 하고, 상기 응축기에는 본체 하측의 펌프를 통해 분사되는 물분사노즐이 구비되며, 상기 응축기의 상측에는 블로어를 구비하여 본체 내부의 열기를 본체 외측으로 배출시키게 한 공지의 수냉식 에어컨에 있어서, 상기 콤프레셔와 연결되는 응축기의 상측에는 코일응축관을 연결 형성하고, 그 코일응축관의 외측에는 별도의 냉각관을 밀봉 형성하되, 상기 냉각관의 일단은 수도관과 직결하고, 상기 냉각관의 타단은 하수관과 연결하여 구성되어 있다.

이는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 냉각관의 일단이 수도와 연결되고 타단이 하수에 연결되어 에어컨 작동 시 냉각수의 온도나 설정 온도와 관계없이 동일한 량의 물을 지속적으로 공급해야 하므로 상기한 바와 같이 물의 소비가 비효율 적이며, 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0396845호 (2005.09.27)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 냉각수 온도 및 설정 온도에 따라 물의 공급량을 조절하여 냉각장치 구동 시 물의 소비를 현저하게 줄일 수 있는 냉각장치의 수냉식 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일측면에 따르면, 메인 밸브를 포함하여 냉각수 공급부와 열교환부 사이에 형성되는 메인 공급관과 조절 밸브를 포함하여 상기 냉각수 공급부와 상기 열교환부 사이에 형성되는 조절 공급관과 일측에 온도 감지부를 포함하여 상기 열교환부와 냉각수 배출부 사이에 구비되는 냉각수 배출관과 상기 메인 밸브 개폐와 열교환부를 구동시키는 전원부 및 상기 온도 감지부에서 감지된 온도에 따라 상기 조절 밸브를 개폐하는 제어부를 포함하는 냉각장치의 수냉식 열교환기이다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 메인 밸브와 조절 밸브는 각각 솔레노이드 밸브이며, 상기 열교환부 구동 중에는 메인 밸브는 항상 개방되어 있으며, 상기 제어부에 의하여 상기 온도 감지부에서 감지된 온도가 기 설정 온도보다 큰 경우에 조절 밸브가 개방되고, 상기 온도 감지부에서 감지된 온도가 설정 온도보다 작은 경우에 조절 밸브가 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 열교환부를 통하지 않도록 상기 조절 공급관과 상기 냉각수 배출관 사이에 직접 연결되는 보조 공급관을 더 포함하되, 상기 보조 공급관은 각각 연결되는 조절 공급관과 냉각수 배출관 측 양단에 보조 밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부를 통하여 상기 조절 밸브의 지속적인 폐쇄 상태가 기 설정된 조절 밸브 폐쇄 시간을 초과하는 경우 기 설정된 조절 공급관 세척 시간 동안 상기 조절 밸브와 보조 밸브를 동시에 개방 후 폐쇄하며, 상기 보조 공급관에 냉각수가 공급되는 경우 상기 조절 공급관에서 열교환부로 냉각수 유입이 발생하지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 냉각장치의 수냉식 열교환기는 냉각수 온도와 설정 온도에 따라 냉각수 흐름량을 조절하여 물의 사용량을 현저히 감소시키는 효과가 있다.

또한, 냉각수가 장시간 흐르지 않아 발생하는 관로의 막힘 현상이나 동파 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 기존의 수냉식 에어컨의 응축부 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 냉각장치의 수냉식 열교환기의 제 1실시예의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 냉각장치의 수냉식 열교환기의 제 1실시예의 구동 플로우차트.
도 4는 본 발명에 따른 냉각장치의 수냉식 열교환기의 제 2실시예의 구성도.
도 5의 a, b, c는 각각 본 발명에 따른 냉각장치의 수냉식 열교환기에 시퀀스 별 냉각수 흐름 상태도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2와 3은 각각 본 발명에 따른 냉각장치의 수냉식 열교환기의 제 1실시예의 구성도와 구동 플로우차트로서 이를 참조하여 본원발명의 상세 구성을 설명하면 하기와 같다.

메인 밸브(11)를 포함하여 냉각수 공급부(100)와 열교환부(40) 사이에 형성되는 메인 공급관(10)과 조절 밸브(21)를 포함하여 상기 냉각수 공급부(100)와 상기 열교환부(40) 사이에 형성되는 조절 공급관(20)과 일측에 온도 감지부(31)를 포함하여 상기 열교환부(40)와 냉각수 배출부(200) 사이에 구비되는 냉각수 배출관(30)과 상기 메인 밸브(11) 개폐와 열교환부(40)를 구동시키는 전원부(50) 및 상기 온도 감지부(31)에서 감지된 온도에 따라 상기 조절 밸브(21)를 개폐하는 제어부(60);를 포함하는 냉각장치의 수냉식 열교환기이다.

그리고, 상기 메인 밸브(11)와 조절 밸브(21)는 각각 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하며, 상기의 냉각장치는 수냉식 에어컨을 포함하여 제빙기, 눈꽃 빙수기, 음료 냉각기 등 다양한 수냉식 냉각장치에 적용할 수 있음은 물론이고, 공냉식과 병행하는 혼합형 냉각장치에도 적용할 수 있다.

또한, 상기와 같이 구성되는 냉각장치의 수냉식 열교환기는 상기 열교환부(40) 구동 중에는 메인 밸브(11)는 항상 개방되어 있으며, 상기 제어부(60)에 의하여 상기 온도 감지부(31)에서 감지된 온도가 기 설정 온도보다 큰 경우에 조절 밸브(21)가 개방되고, 상기 온도 감지부(31)에서 감지된 온도가 설정 온도보다 작은 경우에 조절 밸브(21)가 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기의 설정 온도의 설정 및 전원부 작동은 냉각장치 자체에 스위치나 액정 등으로 구현되는 컨트롤러는 물론 리모컨 등과 같은 컨트롤 수단으로 설정이 가능하다.

이에 따라, 본 발명의 냉각장치가 구동 중에는 상기 냉각수 공급부(100)로부터 공급된 냉각수는 지속적으로 상기 메인 공급관(10)을 통하여 열교환부(40)를 거쳐 냉각수 배출부(200)로 배출된다. 그리고, 온도 감지부(31)에서 측정된 온도가 설정 온도보다 큰 경우에만 상기 냉각수 공급부(100)로부터 공급된 냉각수는 상기 메인 공급관(10)과 조절 공급관(20)으로 동시에 공급되어 열교환부(40)에 공급되는 냉각수의 양이 많아져 열교환을 보다 신속하게 수행하게 된다.

또한, 상기의 냉각수 공급부(100)는 수도와 직관으로 연결되어 형성되거나, 물탱크, 지하수, 하천 등의 물을 펌프를 구비하여 공급할 수도 있으며, 상기 냉각수 배출부(200)는 하수관과 직접 연결되거나 물탱크에 저장되거나, 하천 등으로 유출시킬 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 냉각장치의 수냉식 열교환기는 온도에 따라 열교환부(40)에 공급되는 냉각수의 양을 조절함으로써 냉각수의 온도가 낮은 동절기나 공기 조화, 제빙, 냉각 등을 위한 설정 온도가 낮은 경우 물의 사용량을 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.

이때, 상기 메인 공급관(10)의 직경은 조절 공급관(20)의 직경보다 작은 것이 물의 사용량을 줄이는데 유리하나 기후 환경이나 냉각 대상에 따라 변경이 가능한 것은 물론이다.

도 4는 본 발명에 따른 냉각장치의 수냉식 열교환기의 제 2실시예의 구성도로서 이를 참고하여 본 발명의 다른 실시 예를 설명하면 하기와 같다.

상기 열교환부(30)를 통하지 않도록 상기 조절 공급관(20)과 상기 냉각수 배출관(30) 사이에 직접 연결되는 보조 공급관(70)을 더 포함하되, 상기 보조 공급관(70)은 각각 연결되는 조절 공급관(20)과 냉각수 배출관(30) 측 양단에 보조 밸브(71)가 구비된다.

이는 상기한 본 발명에 따른 제 1실시예에서 장시간 조절 공급관(20)에 냉각수가 공급되지 않는 경우 관로의 막힘 현상이나 동파를 방지하기 위한 구성으로 상기 제어부(60)를 통하여 상기 조절 밸브(21)의 지속적인 폐쇄 상태가 기 설정된 조절 밸브 폐쇄 시간을 초과하는 경우 기 설정된 조절 공급관 세척 시간 동안 상기 조절 밸브(21)와 보조 밸브(71)를 동시에 개방 후 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기의 조절 밸브 폐쇄 시간과 조절 공급관 세척 시간은 상기한 바와 같이 냉각장치 자체에 스위치나 액정 등으로 구현되는 컨트롤러는 물론 리모컨 등과 같은 컨트롤 수단으로 설정이 가능하다.

그리고, 상기 보조 공급관(70)에 냉각수가 공급되는 경우 상기 조절 공급관(20)에서 열교환부(40)로 냉각수 유입이 발생하지 않는 것을 특징으로 한다.

도 5의 a, b, c는 각각 본 발명에 따른 냉각장치의 수냉식 열교환기에 시퀀스 별 냉각수 흐름 상태도로서 이를 참고하여 보다 구체적으로 본 발명의 따른 냉각장치의 수냉식 열교환기의 작동 예는 하기와 같다.

온도 감지부(31)에서 감지된 온도가 설정 온도보다 작은 경우에는 도 5의 a에 도시되어 있는 바와 같이 냉각수 공급부(100)로부터 공급된 냉각수가 메인 공급관(10)을 통하여 열교환부(40)를 거쳐 냉각수 배출관(30)에 의하여 냉각수 배출부(200)로 배출되어 기존의 수냉식 냉각장치와 대비하여 냉각수인 물의 사용량을 현저하게 줄일 수 있다.

이와 반대로, 온도 감지부(31)에서 감지된 온도가 설정 온도보다 큰 경우에는 도 5의 b에 도시되어 있는 바와 같이 냉각수 공급부(100)로부터 공급된 냉각수가 동시에 메인 공급관(10)과 조절 공급관(20)을 통하여 열교환부(40)를 거쳐 냉각수 배출관(30)에 의하여 냉각수 배출부(200)로 배출되어 기존의 수냉식 냉각장치와 대비하여 동일 또는 유사한 냉각수인 물의 사용량을 유지시킬 수 있다.

그리고, 도 5의 a에 도시되어 있는 바와 같이 온도 감지부(31)에서 감지된 온도가 설정 온도보다 작은 경우가 지속되어 조절 공급관(20)으로 냉각수가 장시간 흐르지 않는 경우 조절 공급관(20)에 정체되어 있는 수분으로 인한 이물질에 발생에 의한 막힘 현상이나 동절기에 동파가 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위하여 도 5의 c에 도시되어 있는 바와 같이 냉각수 공급부(100)로부터 공급된 냉각수가 메인 공급관(10)을 통하여 열교환부(40)를 거쳐 냉각수 배출관(30)에 의하여 냉각수 배출부(200)로 배출되되, 일정한 주기로 조절 공급관(20)과 보조 공급관(30)에 냉각수를 흐르게 하고 이는 열교환부(40)를 거치지 않고 바로 냉각수 배출관(30)를 통하여 냉각수 배출부(200)로 배출된다.

이에 따라, 냉각수 공급량에 따른 열교환부(40)의 효율 변화를 위한 구성이나 제어를 추가할 필요 없이 상기한 조절 공급관(20)의 막힘 현상이나 동파를 방지할 수 있는 효과가 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 . 냉각수 공급부
200 . 냉각수 배출부
300. 냉각 장치
10 . 메인 공급관
11 . 메인 밸브
20. 조절 공급관
21. 조절 밸브
30. 냉각수 배출관
31. 온도 감지부
40 . 열교환부
50. 전원부
60. 제어부
70. 보조 공급관
71. 보조 밸브

Claims (6)

1. 메인 밸브를 포함하여 냉각수 공급부와 열교환부 사이에 형성되는 메인 공급관;
   조절 밸브를 포함하여 상기 냉각수 공급부와 상기 열교환부 사이에 형성되는 조절 공급관;
   일측에 온도 감지부를 포함하여 상기 열교환부와 냉각수 배출부 사이에 구비되는 냉각수 배출관;
   상기 메인 밸브 개폐와 열교환부를 구동시키는 전원부; 및
   상기 온도 감지부에서 감지된 온도에 따라 상기 조절 밸브를 개폐하는 제어부;를 포함하는 냉각장치의 수냉식 열교환기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 메인 밸브와 조절 밸브는 각각 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 냉각장치의 수냉식 열교환기.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 열교환부 구동 중에는 메인 밸브는 항상 개방되어 있으며,
   상기 제어부에 의하여 상기 온도 감지부에서 감지된 온도가 기 설정 온도보다 큰 경우에 조절 밸브가 개방되고,
   상기 온도 감지부에서 감지된 온도가 설정 온도보다 작은 경우에 조절 밸브가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 냉각장치의 수냉식 열교환기.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 열교환부를 통하지 않도록 상기 조절 공급관과 상기 냉각수 배출관 사이에 직접 연결되는 보조 공급관을 더 포함하되, 상기 보조 공급관은 각각 연결되는 조절 공급관과 냉각수 배출관 측 양단에 보조 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각장치의 수냉식 열교환기.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제어부를 통하여 상기 조절 밸브의 지속적인 폐쇄 상태가 기 설정된 조절 밸브 폐쇄 시간을 초과하는 경우 기 설정된 조절 공급관 세척 시간 동안 상기 조절 밸브와 보조 밸브를 동시에 개방 후 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 냉각장치의 수냉식 열교환기.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 보조 공급관에 냉각수가 공급되는 경우 상기 조절 공급관에서 열교환부로 냉각수 유입이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 냉각장치의 수냉식 열교환기.

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