KR20210095007A

KR20210095007A - 대용량 직수형 급냉 음용 장치 및 그 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법

Info

Publication number: KR20210095007A
Application number: KR1020200054952A
Authority: KR
Inventors: 박민재
Original assignee: 박민재
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2021-07-30
Also published as: KR102128694B1; KR102404047B1

Abstract

본 발명은 대용량 직수형 급냉 음용 장치 및 그 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법에 관한 것으로, 냉매 순환 코일의 표면에 응결된 얼음을 제거하기 위한 얼음제거 유닛을 구비하여서, 냉매 순환 코일의 표면에 얼음이 응결되는 경우, 그 얼음을 적절한 시점에 제거하고, 그 제거한 얼음이 수조 내부의 빙축수 안에 잔류하여 빙축수의 온도를 낮게 유지하는 보냉 기능을 구현함으로써, 냉각 효율을 높일 뿐만 아니라 냉각 유닛의 구동 횟수를 줄여서 냉각에 필요한 소비전력을 대폭 절약할 수 있다.
또한, 본 발명은 직수 라인에 가정이나 학교 혹은 공공기관 등에 설치된 수도 등의 물 공급원의 압력에 의해서 물(원수)이 유입되도록 하며, 이와 같이 유입된 물의 유입 압력에 의해서 물이 하나 이상의 정수필터(미도시)를 통과하면서 직수 라인을 통해서 유입된 후 냉각되어 정수기, 음수기, 온수 제조기 등으로 냉각수를 원활하고 신속하게 공급할 수 있다.

Description

대용량 직수형 급냉 음용 장치 및 그 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법{LARGE CAPACITY STRAIGHT LINE TYPE FAST COOLING WATER SUPPLY APPARATUS AND METHOD FOR FAST COOLING AND COLD RESERVING OF REFRIGERANT}

본 발명은 대용량 직수형 급냉 음용 장치 및 그 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 냉각 운전중에 냉매 순환 코일의 표면에 얼음이 얼어붙는 현상이 발생하는 경우, 그 얼음을 적절한 시점에 제거하고, 그 제거한 얼음들이 수조 내부의 빙축수 안에 잔류하여 빙축수의 온도를 낮게 유지하는 보냉 기능을 구현함으로써, 냉각 효율을 더욱 높일 뿐만 아니라 냉각 운전 횟수를 줄여서 냉각 운전에 필요한 소비전력을 대폭 절약할 수 있는 대용량 직수형 급냉 음용 장치 및 그 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법에 관한 것이다.

일반적으로 정수기는 하나 이상의 정수필터를 구비하고, 그 정수필터 안으로 유입된 물(원수)이 정수필터를 통과하면서 여과된 후, 정수기 외부로 배출되어 사용자에게 공급되는 장치이다.

정수기 중 직수형 정수기는 가정 등에 설치된 수도 등의 물 공급원의 압력에 의해서 물이 유입되도록 하며, 이와 같이 유입된 물의 유입 압력에 의해서 물이 하나 이상의 정수필터를 통과하면서 여과된 후 정수기 외부로 배출되도록 구성된다.

종래 대용량 직수형 급냉 음용 장치는 냉매 순환 코일의 표면에 얼음이 얼어붙는 현상이 발생하여서, 냉각효율이 급격하게 떨어지고, 냉각유닛을 빈번히 작동하여야 하므로 전력소비가 늘어나는 문제가 있다.

국내 등록특허 제10-1617922호

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 냉매 순환 코일의 표면에 응결된 얼음을 제거하기 위한 얼음제거 유닛을 구비하여서, 냉각 운전시 냉매 순환 코일의 표면에 얼음이 응결되는 현상이 발생하는 경우, 그 얼음을 적절한 시점에 제거하고, 그 제거한 얼음들이 수조 내부의 빙축수 안에 잔류하여 빙축수의 온도를 낮게 유지하는 보냉 기능을 구현함으로써, 냉각 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 냉각 운전 횟수를 줄여서 냉각운전에 필요한 소비전력을 대폭 절약할 수 있는 대용량 직수형 급냉 음용 장치 및 그 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 대용량 직수형 급냉 음용 장치는 내부에 2차 냉매인 빙축수를 저장하는 수조; 상기 수조 안에 권취되어 설치되는 냉수 코일과, 상기 냉수 코일의 입구에 설치되어 원수를 입수하기 위한 입수 전자밸브와, 상기 냉수 코일의 출구에 설치되어 냉각한 냉수를 출수하기 위한 출수관을 구비하는 직수 라인; 상기 수조 안에 설치되고, 내부에 1차 냉매가 순환되면서 상기 빙축수와 열교환 하여 상기 직수 라인의 원수를 냉각시키기 위한 냉매 순환 코일과, 상기 냉매 순환 코일과 연결되어 상기 1차 냉매를 강제 순환시켜서 냉각을 하는 1차 냉매 구동부를 구비하는 냉각 유닛; 및 상기 냉매 순환 코일의 표면에 응결된(얼어붙은) 얼음을 제거하기 위한 얼음제거 유닛을 포함한다.

또한, 상기 얼음제거 유닛은, 상기 수조에 설치되어 동력을 발생하는 모터 부; 상기 모터 부의 회전축에 연결되어 상기 수조의 내부에 위치하고, 상기 냉매 순환 코일의 센터에 배치되는 얼음 커팅 블레이드 회전축; 및 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축에 설치되어 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축과 함께 회전하면서 상기 냉매 순환 코일의 표면에 응결된 얼음을 제거하는 얼음 커팅 블레이드를 포함한다.

또한, 상기 얼음 커팅 블레이드에는 회전시 저항을 줄이고 와류를 형성하기 위하여 구멍이 형성될 수 있다.

또한, 상기 얼음 커팅 블레이드는 상부 얼음 커팅 블레이드와 하부 얼음 커팅 블레이드로 구성될 수 있다.

또한, 상기 냉매 순환 코일을 지지하기 위하여 상기 냉매 순환 코일 외측으로 지지 포스트가 설치되며, 상기 지지 포스트의 하부에는 하부 서포트 브래킷이 설치되고 상기 지지 포스트의 상부에는 상부 서포트 브래킷이 설치되며,

상기 얼음 커팅 블레이드 회전축은 상기 상부 서포트 브래킷과 상기 하부 서포트 브래킷 사이에 회전 가능하게 설치되고, 상기 상부 서포트 브래킷의 상면에는 상기 모터 부가 고정 설치될 수 있다.

또한, 상기 상부 서포트 브래킷과 상기 하부 서포트 브래킷의 끝단 부에는 상기 냉매 순환 코일 내측 면을 지지하는 지지편이 형성되고 상기 지지 포스트의 끝단이 결합하는 결합 홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 하부 서포트 브래킷에는 얼음 투과 홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 얼음 커팅 블레이드의 끝단에는 상기 냉매 순환 코일의 표면 손상을 방지하기 위하여 실리콘 부재가 형성될 수 있다.

또한, 상기 얼음 커팅 블레이드가 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축에 일체로 형성되거나, 또는 상기 얼음 커팅 블레이드가 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축에 결합 가능하게 설치되는 구조중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 얼음 커팅 블레이드가 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축에 결합 가능하게 설치되는 구조로 이루어지는 경우, 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축은 중공(中空) 구조로 형성되고, 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축의 내부 중심에 탄성 부재가 설치되고, 상기 탄성 부재에 의해서 상기 얼음 커팅 블레이드가 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축에 탄력적으로 설치되어, 상기 냉매 순환 코일의 표면에 응결된 얼음 제거시, 상기 얼음 커팅 블레이드가 상기 냉매 순환 코일의 표면에 탄력적으로 접촉하여 상기 냉매 순환 코일의 표면 손상을 방지하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 얼음제거 유닛은, 상기 수조에 설치되어 동력을 발생하는 모터 부; 상기 모터 부의 회전축에 연결되고 상기 수조의 내부에 위치하고 상기 냉매 순환 코일의 센터에 종방향으로 배치되는 이송스크루; 및 상기 이송스크루에 상하 이동 가능하게 나사 설치되며, 상기 이송스크루의 회전시 상하로 이동하면서 상기 냉매 순환 코일의 표면에 응결된 얼음을 제거하는 상하 이동판;을 포함한다.

또한, 상기 상하 이동판의 외주면에 상기 냉매 순환 코일의 표면 손상을 방지하기 위하여 실리콘 부재가 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법은 수조 안에 상온의 2차 냉매인 빙축수를 저장하는 단계; 냉각 유닛을 구동하여 내부에 1차 냉매가 강제 순환되면서 빙축수와 열교환 하여 빙축수를 냉각하는 단계; 직수 라인의 냉수 코일을 거치면서 냉각된 원수가 출수관을 통해서 공급처로 공급되는 단계; 센서가 빙축수의 온도를 검출(센싱)하는 단계; 빙축수의 온도가 기설정 온도보다 낮은지를 판단하는 단계; 판단 결과, 빙축수의 온도가 기설정 온도보다 낮은 경우, 냉각 유닛이 구동을 일시 중단하여 냉각을 중지하는 단계; 냉매 순환 코일의 표면의 얼음 두께를 검출하는 단계; 냉매 순환 코일의 표면의 얼음 두께가 기설정 두께를 초과하는지를 판단하는 단계; 판단결과, 냉매 순환 코일의 표면의 얼음 두께가 기설정 두께를 초과하는 경우, 얼음제거 유닛이 구동하여 냉매 순환 코일의 표면에 응결된(얼어붙은) 얼음을 제거하는 단계; 냉매 순환 코일의 표면에 제거된 얼음이 빙축수의 온도를 보냉하는 단계; 센서가 빙축수의 온도를 다시 검출하는 단계; 빙축수의 온도가 기설정 온도를 초과하는지를 판단하는 단계; 및 판단결과, 빙축수의 온도가 기설정 온도를 초과하는 경우, 냉각 유닛이 재구동하여 냉각을 하는 단계를 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 냉매 순환 코일의 표면에 응결된 얼음을 제거하기 위한 얼음제거 유닛을 구비하여서, 냉매 순환 코일의 표면에 얼음이 응결되는 현상이 발생할 경우, 그 얼음을 적절한 시점에 제거하고, 그 제거한 얼음들이 수조 내부의 빙축수 안에 잔류하여 빙축수의 온도를 낮게 유지하는 보냉 기능을 구현함으로써, 냉각 효율을 높일 뿐만 아니라 동일 용량 모터 부 구동시, 냉각 유닛의 구동 횟수를 줄여서 냉각에 필요한 소비전력을 대폭 절약할 수 있다.

또한, 본 발명은 직수 라인에 가정이나 학교 혹은 공공기관 등에 설치된 수도 등의 물 공급원의 압력에 의해서 물(원수)이 유입되도록 하며, 이와 같이 유입된 물의 유입 압력에 의해서 물이 하나 이상의 정수필터(미도시)를 통과하면서 직수 라인을 통해서 유입된 후 냉각되어 정수기, 음수기, 온수 제조기 등으로 냉각수를 원활하게 공급할 수 있으며, 종래에는 냉매 순환 코일의 표면에 얼음이 응결되는 현상이 발생하지 않도록 고압냉각 방식이 아닌 저압냉각 방식을 사용하기 때문에 냉각수의 급냉 공급이 불가능하고 냉각에 많은 시간이 필요하므로 하절기와 같이 공급처에서 많은 양의 냉각수를 필요로 하는 경우에, 많은 양의 냉각수를 공급하지 못하고 미지근한 물을 공급하는 경우가 종종 발생하여 제품에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 본 발명은 냉매 순환 코일을 지지하기 위하여 냉매 순환 코일 외측으로 지지 포스트가 설치되며, 지지 포스트의 하부에는 하부 서포트 브래킷이 설치되고 지지 포스트의 상부에는 상부 서포트 브래킷이 설치되며, 얼음 커팅 블레이드 회전축은 상부 서포트 브래킷과 하부 서포트 브래킷 사이에 회전 가능하게 설치되고, 상부 서포트 브래킷의 상면에 모터 부가 고정 설치됨으로써, 냉매 순환 코일 및 모터 부를 견고하게 지지할 수 있으며, 임으로 움직이지 않도록 하여서 제품에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 탄성 부재에 의해서 얼음 커팅 블레이드가 얼음 커팅 블레이드 회전축에 탄력적으로 설치되어, 냉매 순환 코일의 표면에 응결된 얼음 제거시, 얼음 커팅 블레이드가 냉매 순환 코일의 표면에 탄력적으로 접촉하여 냉매 순환 코일의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치를 도시한 종단면도
도 2는 도 1의 요부발췌 사시도
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치를 도시한 평면도
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치에서, 냉각 유닛의 구성을 도시한 구성도
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치에서 급냉한 냉수를 온수 제조기로 공급하는 과정을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치 변형예에서, 얼음 커팅 블레이드가 얼음 커팅 블레이드 회전축에 결합 가능하게 설치되는 구조를 도시한 사시도
도 7은 도 6의 횡단면도
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치를 도시한 종단면도
도 9는 본 발명에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법을 설명하는 흐름도

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 대용량 직수형 급냉 음용 장치 및 그 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치를 도시한 종단면도, 도 2는 도 1의 요부발췌 사시도, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치를 도시한 평면도, 그리고 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치에서, 냉각 유닛의 구성을 도시한 구성도이다.

위 도면을 참조하면, 통상 냉각 유닛(30)에 의해서 냉매 순환 코일(31) 안으로 1차 냉매를 강제 순환시켜서 고압방식으로 냉각을 하는 냉각과정에서, 필연적으로 냉매 순환 코일(31)의 표면에 얼음(1)이 응결되는(얼어붙는) 현상이 발생하여 냉각 효율을 떨어뜨리는 문제가 발생한다.

즉, 냉각 유닛(30)의 작동시, 빙축수는 상온이고 냉매 순환 코일(31)의 표면은 약 -20℃ 이하로 온도가 떨어지므로, 필연적으로 냉매 순환 코일(31)의 표면에 얼음(1)이 얼어붙는 현상이 발생하고, 이 얼음(1) 때문에 냉각 효율이 급격하게 떨어지는 것이다.

이러한 문제점을 고려하여, 본 발명의 대용량 직수형 급냉 음용 장치는 냉매 순환 코일(31)의 표면에 얼음(1)이 응결되는 현상이 발생할 경우, 그 얼음(1)을 적절한 시점에 제거하고, 그 제거한 얼음(1)이 수조(10) 내부의 빙축수 안에 잔류하여 빙축수의 온도를 낮게 유지하는 보냉 기능을 구현함으로써, 냉각 효율을 높일 뿐만 아니라 냉각 유닛(30)의 구동 횟수를 줄여서 냉각에 필요한 소비전력을 대폭 절약할 수 있는 점에 기술적 특징이 있다.

우선, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치는, 내부에 2차 냉매인 빙축수를 저장하는 수조(10); 수조(10) 안에 권취되어 설치되는 냉수 코일(21)과, 냉수 코일(21)의 입구에 설치되어 원수를 입수하기 위한 입수 전자밸브(22)와, 냉수 코일(21)의 출구에 설치되어 냉각한 냉수를 출수하기 위한 출수관(23)을 구비하는 직수 라인(20); 수조(10) 안에 설치되고, 내부에 1차 냉매가 순환되면서 빙축수와 열교환 하여 직수 라인(20)의 원수를 냉각시키기 위한 냉매 순환 코일(31)과, 냉매 순환 코일(31)과 연결되어 1차 냉매를 강제 순환시켜서 냉각을 하는 1차 냉매 구동부(32)를 구비하는 냉각 유닛(30); 및 냉매 순환 코일(31)의 표면에 얼어붙은 얼음(1)을 제거하기 위한 얼음제거 유닛(100,400)을 포함한다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치 구성을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 수조(10)는 내부에 상온의 2차 냉매인 빙축수를 저장하며, 그 빙축수를 선택적으로 배출하기 위한 드레인 밸브(11)를 구비한다.

수조(10)의 내벽에는 우레탄 보온재(12)가 설치될 수 있으며, 수조(10)의 상부에는 뚜껑(13)이 설치될 수 있다.

상기 직수 라인(20)에는 가정이나 학교 혹은 공공기관 등에 설치된 수도 등의 물 공급원의 압력에 의해서 물(원수)이 유입되도록 하며, 이와 같이 유입된 물의 유입 압력에 의해서 물이 하나 이상의 정수필터(미도시)를 통과하면서 직수 라인(20)을 통해서 유입된 후 냉각되어 정수기, 음수기, 온수 제조기 등으로 공급되도록 구성될 수 있다.

상기 직수 라인(20)은 수조(10) 안에 권취되어 설치되는 냉수 코일(21)과, 냉수 코일(21)의 입구에 설치되어 원수를 입수하기 위한 입수 전자밸브(22)와, 냉수 코일(21)의 출구에 설치되어 냉각한 냉수를 출수하기 위한 출수관(23)을 구비한다.

상기 출수관(23)에는 정수기, 음수기, 온수 제조기로 공급되도록 구성될 수 있는데, 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치에서 급냉한 냉수를 온수 제조기로 공급하는 과정을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 대용량 직수형 급냉 음용 장치에서 급냉한 냉수를 온수 제조기(80)로 공급하는 과정을 설명한다.

냉각수 입수관(81)을 통해서 분배통(82) 안으로 대용량 직수형 급냉 음용 장치에서 급냉한 냉수를 저장하며, 그 냉수는 냉수꼭지(82a)를 통해서 출수 가능하고 배수 밸브(82b)를 통해서 배수 가능하도록 구성된다. 분배통(82) 안에는 수위센서(83)가 설치되며, 분배통(82)의 상부에는 오버플로우관(84)이 설치된다.

분배통(82) 안의 냉수는 스팀 관(85)을 통해서 온수통(86) 안으로 유입되며, 온수통(86)에 설치된 히터(87)는 온수통(86)의 냉수를 가열한다. 가열된 물은 온수 관로(88)를 통해서 온수꼭지(86a)를 통해서 출수 가능하도록 구성된다. 온수는 온수통 배수밸브(86b)를 통해서 배출하도록 구성된다.

또한, 상기 냉각 유닛(30)은 수조(10) 안에 설치되고 내부에 1차 냉매가 순환되면서 2차 냉매인 빙축수와 열교환 하여 직수 라인(20)의 원수를 냉각시키기 위한 냉매 순환 코일(31)과, 냉매 순환 코일(31)과 연결되어 1차 냉매를 강제 순환시켜서 냉각을 실시하는 1차 냉매 구동부(32)를 구비한다.

상기 냉각 유닛(30)은 냉매 순환 코일(31)을 통해서 1차 냉매를 고압 또는 저압으로 순환하는 냉매 가스관(30a)을 구비한다.

상기 1차 냉매 구동부(32)는 냉동 사이클을 구현하기 위한 구성으로, 증발기에서 증발된 기체 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기와, 압축기에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 고온 고압의 액상 냉매로 응축하는 응축기와, 응축기에서 응축된 고온 고압의 액상 냉매를 일시 저장하는 수액기(미도시)와, 수액기에서 공급되는 고온 고압의 액상 냉매를 안개 상태로 급속 팽창시키는 팽창 밸브와, 상기 팽창 밸브에서 급속 팽창시킨 안개 상태의 냉매를 외부 열교환 매체의 열을 빼앗는 열교환 작용으로 증발되는 증발기를 포함한다.

상기 1차 냉매 구동부(32)의 구성요소들은 공지공용의 기술에 해당하므로, 이에 대하여 구체적 도시와 설명은 생략한다.

본 실시 예의 얼음제거 유닛(100,400)은 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음(1)을 제거하기 위한 장치이다.

본 실시 예의 얼음제거 유닛(100)은 제1 실시 예이고, 본 실시 예의 얼음제거 유닛(400)은 제2 실시 예이다.

본 실시 예의 얼음제거 유닛(100)은 얼음 커팅 블레이드(130)의 회전력을 이용하여 얼음을 제거하는 방식이고, 후술하는 본 실시 예의 얼음제거 유닛(400)은 상하 이동판(430)의 상하 이동을 이용하여 얼음을 제거하는 방식이다.

우선, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 얼음제거 유닛(100)은, 수조(10)에 설치되어 동력을 발생하는 모터 부(110); 모터 부(110)의 회전축(111)에 연결되어 수조(10)의 내부에 위치하고, 냉매 순환 코일(31)의 센터에 배치되는 얼음 커팅 블레이드 회전축(120); 및 얼음 커팅 블레이드 회전축(120)에 설치되어 얼음 커팅 블레이드 회전축(120)과 함께 회전하면서 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음(1)을 제거하는 얼음 커팅 블레이드(130)를 포함한다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 얼음제거 유닛(100)은, 얼음 커팅 블레이드(130)를 회전시키면서 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음(1)을 제거하는 방식을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 얼음제거 유닛(100) 구성을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 냉매 순환 코일(31)을 지지하기 위하여 냉매 순환 코일(31) 외측으로 지지 포스트(60)가 설치되며, 지지 포스트(60)의 하부에는 하부 서포트 브래킷(50)이 설치되고 지지 포스트(60)의 상부에는 상부 서포트 브래킷(40)이 설치된다.

상기 얼음 커팅 블레이드 회전축(120)은 상부 서포트 브래킷(40)과 하부 서포트 브래킷(50) 사이에 회전 가능하게 설치되고, 상부 서포트 브래킷(40)의 상면에는 모터 부(110)가 고정 설치될 수 있다. 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축(120)은 베이링(B)에 의해 지지될 수 있다.

상기 상부 서포트 브래킷(40)과 하부 서포트 브래킷(50)의 끝단 부에는 냉매 순환 코일(31)을 지지하는 지지 편(41,51)이 형성되고, 지지 포스트(60)의 끝단(61)이 결합하는 결합 홀(42,52)이 형성될 수 있다.

상기 지지 편(41)은 상기 냉매 순환 코일(31) 내면과 상면을 지지하고, 상기 지지 편(51)은 상기 냉매 순환 코일(31) 내면과 하면을 지지한다.

상기 하부 서포트 브래킷(50)의 하면은 상기 수조(10)의 바닥면과 일정간격(G)을 형성하고, 상기 하부 서포트 브래킷(50)의 바닥면에는 얼음 투과 홀(53)이 형성되어, 그 얼음 투과 홀(53)을 통해서 얼음이 빠져나오도록 한다. 지지 포스트(60)의 끝단(61)에는 너트가 체결될 수 있다.

상기 얼음 커팅 블레이드(130)는 얼음 커팅 블레이드 회전축(120)에 설치되어 얼음 커팅 블레이드 회전축(120)과 함께 회전하면서 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음(1)을 제거하는 역할을 한다.

상기 얼음 커팅 블레이드(130)에는 회전시, 저항을 줄이고 와류(渦流)를 형성하기 위하여 구멍(130a)이 형성될 수 있다. 와류는 냉매 순환 코일(31) 사이 사이의 틈새로 유입되어 얼음이 냉매 순환 코일(31)로부터 빨리 떨어져 나가도록 하는 효과도 얻을 수 있다.

상기 얼음 커팅 블레이드(130)는 상부 얼음 커팅 블레이드(131)와 하부 얼음 커팅 블레이드(132)로 구성될 수 있다.

더 나아가, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 얼음 커팅 블레이드(130)의 끝단에는 냉매 순환 코일(31)의 표면 손상을 방지하기 위하여 실리콘 부재(130b)가 형성될 수 있다.

즉, 냉매 순환 코일(31)의 표면에 경질의 얼음 커팅 블레이드(130)가 직접적으로 닿는 것이 아니라 연질의 실리콘 부재(130b)가 닿게 되어 냉매 순환 코일(31)의 표면 손상을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.

상기 얼음 커팅 블레이드(130)는 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축(120)에 일체로 형성되거나(도 1 참조) 또는 본 발명의 변형예로서 얼음제거 유닛의 얼음 커팅 블레이드(231,232)가 얼음 커팅 블레이드 회전축(221)에 결합 가능하게 설치되는 구조로 이루어질 수도 있다(도 6 참조).

도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치 변형예에서, 얼음 커팅 블레이드가 얼음 커팅 블레이드 회전축에 결합 가능하게 설치되는 구조를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 횡단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 얼음 커팅 블레이드(231,232)가 얼음 커팅 블레이드 회전축(220)에 결합 혹은 분리 가능하게 설치되는 구조로 이루어지는 경우, 얼음 커팅 블레이드 회전축(220)은 중공(中空) 구조로 형성되고, 얼음 커팅 블레이드 회전축(220)의 내부 중심에 탄성 부재(221)가 설치될 수 있다. 탄성 부재(221)는 러버일 수도 있고, 스프링일 수도 있다.

상기 탄성 부재(221)에 의해서 상기 얼음 커팅 블레이드(231,232)가 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축(220)에 탄력적으로 설치되어, 상기 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음(1) 제거시, 상기 얼음 커팅 블레이드(231,232)가 냉매 순환 코일(31)의 표면에 탄력적으로 접촉하여 냉매 순환 코일(31)의 손상을 효과적으로 방지하도록 구성될 수도 있다.

한편, 도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치를 도시한 종단면도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 얼음제거 유닛(400)은, 수조(10)에 설치되어 동력을 발생하는 모터 부(410); 상기 모터 부(410)의 회전축(411)에 연결되고 수조(10)의 내부에 위치하고 냉매 순환 코일(31)의 센터에 종방향으로 배치되는 이송스크루(420); 및 이송스크루(420)에 상하 이동 가능하게 나사 설치되며, 이송스크루(420)의 회전시 상하로 이동하면서 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음을 제거하는 상하 이동판(430)을 포함한다. 여기서, 냉매 순환 코일(31)과 상하 이동판(430)은 원형이 아닌 사각 형태로 구성된다.

즉, 냉매 순환 코일(31)을 지지하기 위하여 냉매 순환 코일(31) 외측으로 지지 포스트(60)가 설치되며, 지지 포스트(60)의 하부에는 하부 서포트 브래킷(50)이 설치되고 지지 포스트(60)의 상부에는 상부 서포트 브래킷(40)이 설치된다.

상기 얼음 커팅 블레이드 회전축(120)은 상부 서포트 브래킷(40)과 하부 서포트 브래킷(50) 사이에 회전 가능하게 설치되고, 상부 서포트 브래킷(40)의 상면에는 모터 부(110)가 고정 설치될 수 있다.

상기 모터 부(410)의 회전축(411)에는 이송스크루(420)가 연결되는데, 그 이송스크루(420)는 수조(10)의 내부에 위치하고, 냉매 순환 코일(31)의 센터에 종방향으로 배치된다.

상기 상하 이동판(430)은 이송스크루(420)에 상하 이동 가능하게 나사 설치된다.

즉, 상기 이송스크루(420)의 수나사 부와 상기 상하 이동판(430)의 암나사 부가 결합하여서, 상기 이송스크류(420)의 회전시, 상기 상하 이동판(430)이 상하로 이동하도록 구성된다. 수나사 부와 암나사 부의 결합구조는 공지공용의 기술에 이므로 이에 대하여 도면에는 도시하지 않는다.

따라서, 상기 이송스크루(420)의 회전시, 상기 이송스크루(420)에 결합되어 있는 상하 이동판(430)이 상하로 이동하면서 상하 이동판(430)의 외주면 끝단이 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음(1)을 하방으로 누르면서 커팅하여 제거하도록 구성된다.

상기 상하 이동판(430)의 외주면에도 냉매 순환 코일(31)의 표면 손상을 방지하기 위하여 실리콘 부재(미도시)가 형성될 수도 있다.

한편, 도 9는 본 발명에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법을 설명하는 흐름도이다.

위 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법은, 수조(10) 안에 상온의 2차 냉매인 빙축수를 저장하는 단계(S10); 냉각 유닛(30)을 구동하여 내부에 1차 냉매가 강제 순환되면서 빙축수와 열교환 하여 빙축수를 냉각하는 단계(S20); 직수 라인(20)의 냉수 코일(21)을 거치면서 냉각된 원수가 출수관(23)을 통해서 공급처로 공급되는 단계(S30); 센서(S)가 빙축수의 온도를 검출하는 단계(S40); 빙축수의 온도가 기설정 온도(5℃) 보다 낮은지를 판단하는 단계(S50); 판단 결과, 빙축수의 온도가 기설정 온도(5℃) 보다 낮은 경우, 냉각 유닛(30)이 구동을 일시 중단하여 냉각을 중지하는 단계(S50); 냉매 순환 코일(31)의 표면의 얼음 두께를 검출하는 단계(S60); 냉매 순환 코일(31)의 표면의 얼음 두께가 기설정 두께를 초과하는지를 판단하는 단계(S70); 판단결과, 냉매 순환 코일(31)의 표면의 얼음(1) 두께가 기설정 두께를 초과하는 경우, 얼음제거 유닛(100,200)이 구동하여 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음(1)을 제거하는 단계(S80); 냉매 순환 코일(31)의 표면에 제거된 얼음(1)이 빙축수의 온도를 보냉하는 단계(S90); 센서(S)가 빙축수의 온도를 다시 검출하는 단계(S100); 빙축수의 온도가 기설정 온도(5℃)를 초과하는지를 판단하는 단계(S110); 및 판단결과, 빙축수의 온도가 기설정 온도(5℃)를 초과하는 경우, 냉각 유닛(30)이 재 구동하여 냉각을 실시하는 단계(S120);를 포함한다.

본 발명에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법에서는, 빙축수의 온도가 기설정 온도를 5℃로 설명하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위해서 임으로 설정한 것이고, 그 설정온도를 설계 조건에 따라 변경될 수 있다.

본 발명에 따른 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 단계(S10)에서는 수조(10) 안에 상온의 2차 냉매인 빙축수를 저장한다.

상기 단계(S20)에서는 냉각 유닛(30)을 구동하여 내부에 1차 냉매가 강제 순환되면서 빙축수와 열교환 하여 빙축수를 냉각한다.

예를 들어, 5℃ 이하로 빙축수의 온도를 냉각한다. 빙축수 온도는 0℃ 내지 5℃ 이하, 바람직하게는 5℃ 이하로 설정할 수 있는데, 이는 설치장소 및 설계 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

상기 단계(S30)에서는 직수 라인(20)의 냉수 코일(21)을 거치면서 5℃ 이하로 냉각된 원수가 출수관(23)을 통해서 공급처, 예를 들어 온수 제조기로 공급된다.

상기 단계(S40)에서는 센서(S)가 빙축수의 온도를 검출한다.

상기 단계(S50)에서는 빙축수의 온도가 기설정 온도(5℃) 보다 낮은지를 판단한다. 판단 결과, 빙축수의 온도가 기설정 온도(5℃) 보다 높은 경우는 상기 단계(S40)에 진행하지만, 빙축수의 온도가 기설정 온도(5℃) 보다 낮은 경우는, 냉각 유닛(30)이 구동을 일시 중단하여 냉각을 중지한다.

상기 단계(S60)에서는 냉매 순환 코일(31)의 표면의 얼음 두께를 검출한다.

상기 단계(S70)에서는 냉매 순환 코일(31)의 표면의 얼음 두께가 기설정 두께, 예를 들어, 2㎜를 초과하는지를 판단한다.

상기 단계(S80)에서는, 판단결과, 냉매 순환 코일(31)의 표면의 얼음(1) 두께가 기설정 두께를 초과하는 경우, 얼음제거 유닛(100,400)이 구동하여 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음(1)을 제거한다.

상기 단계(S90)에서는, 냉매 순환 코일(31)의 표면에 제거된 얼음(1)이 빙축수의 온도를 보냉한다. 즉, 얼음(1)이 빙축수 안에 잔류하면서 빙축수의 온도를 낮추어 보냉하는 것이다.

상기 단계(S110)에서는, 센서(S)가 빙축수의 온도를 다시 검출한다.

상기 단계(S110)에서는, 빙축수의 온도가 기설정 온도(5℃)를 초과하는지를 판단한다.

상기 단계(S120)에서는, 판단결과, 빙축수의 온도가 기설정 온도(5℃)를 초과하는 경우, 냉각 유닛(30)이 재 구동하여 냉각을 재 실시한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 냉매 순환 코일의 표면에 응결된 얼음을 제거하기 위한 얼음제거 유닛을 구비하여서, 냉매 순환 코일의 표면에 얼음이 응결되는 경우, 그 얼음을 적절한 시점에 제거하고, 그 제거한 얼음이 수조 내부의 빙축수 안에 잔류하여 빙축수의 온도를 낮게 유지하는 보냉 기능을 구현함으로써, 냉각 효율을 높일 뿐만 아니라 동일 용량 모터 부 구동시, 냉각 유닛의 구동 횟수를 줄여서 냉각에 필요한 소비전력을 대폭 절약할 수 있다.

또한, 본 발명은 직수 라인에 가정이나 학교 혹은 공공기관 등에 설치된 수도 등의 물 공급원의 압력에 의해서 물(원수)이 유입되도록 하며, 이와 같이 유입된 물의 유입 압력에 의해서 물이 하나 이상의 정수필터(미도시)를 통과하면서 직수 라인을 통해서 유입된 후 냉각되어 정수기, 음수기, 온수 제조기 등으로 냉각수를 원활하게 공급할 수 있으며, 종래에는 냉매 순환 코일의 표면에 얼음이 응결되는 현상이 발생하지 않도록 고압냉각 방식이 아닌 저압냉각 방식을 사용하기 때문에 급냉이 불가능하고 냉각에 많은 시간이 필요하므로 하절기와 같이 공급처에서 많은 양의 냉각수를 필요로 하는 경우에, 적절한 양의 냉수를 공급하지 못하고 미지근한 물을 공급하는 경우가 종종 발생하여 제품에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.

1: 얼음
10: 수조
11: 드레인 밸브
12: 우레탄 보온재
13: 뚜껑
20: 직수 라인
21: 냉수 코일
22: 입수 전자밸브
23: 출수관
30: 냉각 유닛
30a: 냉매 가스관
31: 냉매 순환 코일
32: 1차 냉매 구동부
41,51: 지지 편
42,52: 결합 홀
50: 하부 서포트 브래킷
53: 얼음 투과 홀
60: 지지 포스트
80: 온수 제조기
81: 냉각수 입수관
82: 분배통
82a: 냉수꼭지
82b: 배수 밸브
83: 수위센서
84: 오버플로우관
85: 스팀관
86: 온수통
86a: 온수꼭지
86b: 온수통 배수 밸브
87: 히터
88: 온수관로
100: 제1 실시 예의 얼음제거 유닛
400: 제2 실시 예의 얼음제거 유닛
110: 모터 부
111: 모터 부의 회전축
120: 얼음 커팅 블레이드 회전축
130: 얼음 커팅 블레이드
130a: 구멍
130b: 실리콘 부재
230: 얼음 커팅 블레이드
220: 얼음 커팅 블레이드 회전축
221: 탄성 부재
410: 모터 부
420: 이송스크루
430: 상하 이동판

Claims

내부에 2차 냉매인 빙축수를 저장하는 수조(10);
상기 수조(10) 안에 권취되어 설치되는 냉수 코일(21)과, 상기 냉수 코일(21)의 입구에 설치되어 원수를 입수하기 위한 입수 전자밸브(22)와, 상기 냉수 코일(21)의 출구에 설치되어 냉각한 냉수를 출수하기 위한 출수관(23)을 구비하는 직수 라인(20);
상기 수조(10) 안에 설치되고, 내부에 1차 냉매가 순환되면서 상기 빙축수와 열교환 하여 상기 직수 라인(20)의 원수를 냉각시키기 위한 냉매 순환 코일(31)과, 상기 냉매 순환 코일(31)과 연결되어 상기 1차 냉매를 강제 순환시켜서 냉각을 실시하는 1차 냉매 구동부(32)를 구비하는 냉각 유닛; 및
상기 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음을 제거하기 위한 얼음제거 유닛(100,400); 을 포함하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 얼음제거 유닛(100)은,
상기 수조(10)에 설치되어 동력을 발생하는 모터 부(110);
상기 모터 부(110)의 회전축(111)에 연결되어 상기 수조(10)의 내부에 위치하고, 상기 냉매 순환 코일(31)의 센터에 배치되는 얼음 커팅 블레이드 회전축(120); 및
상기 얼음 커팅 블레이드 회전축(120)에 설치되어 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축(120)과 함께 회전하면서 상기 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음을 제거하는 얼음 커팅 블레이드(130); 를 포함하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 얼음 커팅 블레이드(130)에는 회전시 저항을 줄이고 와류를 형성하기 위하여 구멍(130a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 얼음 커팅 블레이드(130)는 상부 얼음 커팅 블레이드(131)와 하부 얼음 커팅 블레이드(132)로 구성되는 것을 특징으로 하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 냉매 순환 코일(31)을 지지하기 위하여 상기 냉매 순환 코일(31) 외측으로 지지 포스트(60)가 설치되며, 상기 지지 포스트(60)의 하부에는 하부 서포트 브래킷(50)이 설치되고 상기 지지 포스트(60)의 상부에는 상부 서포트 브래킷(40)이 설치되며,
상기 얼음 커팅 블레이드 회전축(120)은 상기 상부 서포트 브래킷(40)과 상기 하부 서포트 브래킷(50) 사이에 회전 가능하게 설치되고, 상기 상부 서포트 브래킷(40)의 상면에는 상기 모터 부(410)가 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 상부 서포트 브래킷(40)과 상기 하부 서포트 브래킷(50)의 끝단 부에는 상기 냉매 순환 코일(31)을 지지하는 지지 편(41,51)이 형성되고 상기 지지 포스트(60)의 끝단(61)이 결합하는 결합 홀(42,52)이 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 하부 서포트 브래킷(50)에는 얼음 투과 홀(53)이 형성되며,
상기 하부 서포트 브래킷(50)의 하면은 상기 수조(10)의 바닥면과 일정간격(G)을 형성하고,
상기 얼음 커팅 블레이드(130)에 의해서 제거된 얼음은 상기 얼음 투과 홀(53)을 통해서 상기 수조(10)의 바닥면으로부터 빠져나오고 상기 수조(10) 내부의 빙축수 안에 잔류하여 빙축수의 온도를 낮게 유지하는 보냉 기능을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 얼음 커팅 블레이드(130)의 끝단에는 상기 냉매 순환 코일(31)의 표면 손상을 방지하기 위하여 실리콘 부재(130b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 얼음제거 유닛의 얼음 커팅 블레이드가 얼음 커팅 블레이드 회전축에 결합 가능하게 설치되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 얼음 커팅 블레이드가 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축에 결합 가능하게 설치되는 구조로 이루어지되,
상기 얼음 커팅 블레이드 회전축은 중공 구조로 형성되고, 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축의 내부 중심에 탄성 부재가 설치되고, 상기 탄성 부재에 의해서 상기 얼음 커팅 블레이드가 상기 얼음 커팅 블레이드 회전축에 탄력적으로 설치되어, 상기 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음(1) 제거시, 상기 얼음 커팅 블레이드가 상기 냉매 순환 코일(31)의 표면에 탄력적으로 접촉하여 상기 냉매 순환 코일(31)의 손상을 방지하는 것을 특징으로 하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 얼음제거 유닛(400)은,
상기 수조(10)에 설치되어 동력을 발생하는 모터 부(410);
상기 모터 부(410)의 회전축(411)에 연결되고 상기 수조(10)의 내부에 위치하고 상기 냉매 순환 코일(31)의 센터에 종방향으로 배치되는 이송스크류(420); 및
상기 이송스크루(420)에 상하 이동 가능하게 나사 설치되며, 상기 이송스크루(420)의 회전시 상하로 이동하면서 상기 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음을 제거하는 상하 이동판(430); 을 포함하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 상하 이동판(430)의 외주면에 상기 냉매 순환 코일(31)의 표면 손상을 방지하기 위하여 실리콘 부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치.
청구항 1의 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수를 급랭하고 보냉방법에 있어서,
수조(10) 안에 상온의 2차 냉매인 빙축수를 저장하는 단계(S10);
냉각 유닛(30)을 구동하여 내부에 1차 냉매가 강제 순환되면서 빙축수와 열교환 하여 빙축수를 냉각하는 단계(S20);
직수 라인(20)의 냉수 코일(21)을 거치면서 냉각된 원수가 출수관(23)을 통해서 공급처로 공급되는 단계(S30);
센서(S)가 빙축수의 온도를 검출하는 단계(S40);
빙축수의 온도가 기설정 온도보다 낮은지를 판단하는 단계(S50);
판단 결과, 빙축수의 온도가 기설정 온도보다 낮은 경우, 냉각 유닛(30)이 구동을 일시 중단하여 냉각을 중지하는 단계(S50);
냉매 순환 코일(31)의 표면의 얼음 두께를 검출하는 단계(S60);
냉매 순환 코일(31)의 표면의 얼음(1) 두께가 기설정 두께를 초과하는지를 판단하는 단계(S70);
판단결과, 냉매 순환 코일(31)의 표면의 얼음(1) 두께가 기설정 두께를 초과하는 경우, 얼음제거 유닛(100,400)이 구동하여 냉매 순환 코일(31)의 표면에 응결된 얼음(1)을 제거하는 단계(S80);
하부 서포트 브래킷(50)의 하면과 상기 수조(10)의 바닥면과 일정간격(G)을 형성하되, 냉매 순환 코일(31)의 표면에 제거된 얼음(1)이 하부 서포트 브래킷(50)에 형성된 얼음 투과 홀(53)을 통해서 상기 수조(10)의 바닥면으로부터 빠져나오고 상기 수조(10) 내부의 빙축수 안에 잔류하여 빙축수의 온도를 낮게 유지하여 보냉하는 단계(S90);
센서(S)가 빙축수의 온도를 다시 검출하는 단계(S100);
빙축수의 온도가 기설정 온도를 초과하는지를 판단하는 단계(S110); 및
판단결과, 빙축수의 온도가 기설정 온도를 초과하는 경우, 냉각 유닛(30)이 재구동하여 냉각을 하는 단계(S120);를 포함하는 대용량 직수형 급냉 음용 장치의 빙축수 급냉 및 보냉 방법.