WO2016089167A1 - 냉수생성 탱크 및 이를 구비하는 냉수기 - Google Patents

냉수생성 탱크 및 이를 구비하는 냉수기 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a cold water generating tank for making cold water by heat exchange, and a cold water machine having the same, and more particularly, to a cold water producing tank for generating cold water using an ice storage method and a cold water machine having the same.
  • a cold water machine is a device for cooling the water supplied from the tap or bottled water to provide to the user.
  • the cold water is mainly installed for the production of drinking water of low temperature, such as water purifier, carbonated water, cold and hot water, but can be used in various fields that require the generation of cold water.
  • Cold water may be classified into a direct cooling method using a cold water tank to directly cool the water contained in the cold water tank, and an ice heat storage method using a heat exchange with ice or a low temperature fluid.
  • the ice storage method generates cold water through heat exchange between the cold heat transfer material contained in the ice storage tank and the water passing through the heat exchange tube (cold water pipe) installed inside the ice storage tank.
  • the conventional ice storage cooling system is filled with ice storage liquid in the ice storage tank, the refrigerant tube (cooling tube) connected to the cooling unit for cooling or making the ice liquid, and the temperature by such a refrigerant tube Is provided with a heat exchanger tube for making the water cold by heat-exchanging with the lowered ice stock.
  • Ice is formed to a predetermined thickness around the coolant tube by the low temperature refrigerant flowing through the coolant tube, and during this process, the ice accumulator is circulated to uniformly lower the temperature of the ice accumulator.
  • the operation of the cooling unit (compressor) connected to the refrigerant pipe is stopped.
  • the water flowing inside the heat exchange tube is cooled while exchanging heat with the ice storage liquid, and the ice storage liquid whose temperature is increased due to the heat exchange is lowered by latent heat while melting ice around the refrigerant tube.
  • the conventional ice storage cooling system uses a circulation pump for the circulation (convection) of the ice storage liquid, there is a problem that does not achieve sufficient cooling efficiency because the ice storage liquid circulation is not made smoothly.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 2013-0035888 (published April 9, 2013)
  • the present invention has been made to solve at least some of the problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a cold water generating tank and a cold water generator having the same to extract a large amount of cold water by maximizing the cooling efficiency.
  • an object of the present invention is to provide a cold water generating tank having a structure capable of maximizing the cooling efficiency and a cold water machine having the same.
  • an object of the present invention is to provide a cold water generating tank and a cold water machine having the same, which can minimize the occurrence of condensation due to the ice storage liquid.
  • the tank body for receiving the ice storage liquid cooled by the cooling unit therein;
  • a cooling tube provided inside the tank body for cooling the ice storage liquid contained in the tank body;
  • a cold water generating unit having a heat exchanger tube in which the introduced water exchanges with the ice storage liquid to form a flow path for forming cold water, and an expansion member disposed on an outer circumferential surface of the heat exchange tube to widen the contact area with the ice storage liquid.
  • the circulation portion for circulating the ice storage liquid contained in the tank body may further include.
  • the cold water generating unit may be installed in the tank body in a form surrounding the circumference of the cooling tube.
  • the circulation unit may be configured to spray the ice storage liquid toward the cold water generating unit in the cooling tube.
  • the cooling tube may have a spiral shape in space
  • the heat exchange tube may have a spiral shape in space surrounding the periphery of the cooling tube.
  • the longitudinal height of the heat exchange tube may be configured to be larger than the diameter of the spiral formed by the cooling tube.
  • the longitudinal height of the heat exchanger tube may be 1.5 to 10 times the diameter of the spiral formed by the cooling tube.
  • the difference between the spiral diameter formed by the heat exchanger tube and the spiral diameter formed by the cooling tube may be configured to be 0.5 times or more and 4 times or less of the spiral diameter formed by the cooling tube.
  • cooling tube and the heat exchange tube may have a shape in which a space is formed between the longitudinal direction.
  • the circulation portion may be configured to spray the ice storage liquid in the spiral central portion of the cooling tube flows through the ice formed in the cooling tube to the cold water generating unit.
  • the circulation portion is disposed along the longitudinal direction of the cooling tube in the spiral central portion of the cooling tube and the spray member for injecting the ice storage liquid to the cooling tube, and suctions the ice storage liquid inside the tank body to the injection
  • It may be provided with a pumping member for supplying to the member, and may further include a suction member for supplying the ice storage liquid in the tank body to the pumping member.
  • the suction member may be installed in a space between the periphery of the cold water generating unit and the tank body, and a plurality of suction members may be provided at predetermined intervals around the cold water generating unit.
  • the injection member may extend in the longitudinal direction of the cooling tube and may include a plurality of injection holes.
  • the pumping member may be provided inside the tank body to minimize generation of condensation by the ice storage liquid flowing through the pumping member.
  • the circulation unit may be provided with a blocking member for restricting the flow between the injection member and the pumping member in order to block the ice shaft liquid injected from the injection member directly flowing into the pumping member.
  • the blocking member may be configured to have a diameter larger than the diameter of the spiral formed by the cooling tube.
  • cooling tube and the cold water generating unit may be configured to maintain a constant interval while forming a circular spiral shape.
  • the pitch between the cooling pipes and the pitch between the cold water generating parts may have the same or multiple relationship, and the cold water generating parts may be disposed at positions corresponding to the spaces between the cooling pipes.
  • the expansion member provided in the cold water generating tank may have an shape projecting from the outer circumferential surface of the heat exchange tube and may be made of an ice contact member contacting the ice formed around the cooling tube.
  • the cold water generating unit is installed inside the tank body in a form surrounding the circumference of the cooling tube
  • the ice contact member may be configured to contact with the ice formed around the cooling tube.
  • the cooling tube may have a spiral shape in space, and the heat exchange tube may have a spiral shape in space surrounding the circumference of the cooling tube.
  • the cooling tube and the cold water generating unit may be configured to maintain a predetermined interval while forming a circular spiral shape.
  • the longitudinal height of the heat exchange tube may be larger than the diameter of the spiral formed by the cooling tube. In addition, the longitudinal height of the heat exchange tube may be 1.5 times or more and 10 times or less of the diameter of the spiral formed by the cooling tube.
  • the cold water generating unit includes a first portion surrounding the circumference of the cooling tube, and a second portion penetrating the inside of the cooling tube, wherein the ice contact member comprises an ice formed around the cooling tube. It may be configured to contact in and out of the cooling tube.
  • the cooling tube and the cold water generating unit is configured to form a layer, it may be provided in a vertical direction in the tank body. At this time, at least some of the ice contact member provided in the cold water generating unit may be configured to contact the ice formed in the cooling tube on both sides.
  • the cooling tube is located above the cold water generating unit, the ice contact member of the cold water generating unit may be configured to contact the ice formed in the cooling tube.
  • the cold water generating unit may be stacked in two or more layers below the cooling pipe, and the ice contact member of the cold water generating unit may be arranged to be connected to the cold water generating unit of two or more layers.
  • the expansion member (ice contact member) of the cold water generating unit may include a plurality of fin members integrally formed with the outer circumferential surface of the heat exchanger tube or mounted on the outer circumferential surface of the heat exchanger tube around the heat exchanger tube. Can be.
  • the heat exchange tube may be formed in a circular spiral shape formed integrally, the fin member may be provided on the outer peripheral surface of the heat exchange tube at a predetermined interval.
  • the heat exchanger tube may have a zigzag shape formed integrally, and the fin member may be provided on the outer circumferential surface of the heat exchanger tube at a predetermined interval.
  • the cold water generating unit may have a structure formed by connecting a plurality of unit heat exchange tube units including the heat exchange tube and the fin member.
  • the plurality of unit heat exchange tube unit may be connected by a connecting member connecting the ends of the unit heat exchange tube unit with each other, the connection member may be composed of tubing made of a flexible material.
  • the fin member may have a structure for simultaneously connecting a plurality of heat exchange tubes.
  • the cold water generating unit may be configured to form a spiral shape as a whole by connecting a plurality of the unit heat exchange tube unit.
  • the cold water generating unit may form a zigzag shape as a whole by connecting a plurality of unit heat exchange tube units.
  • the cold water generating unit may be configured to form a plurality of layers by connecting a plurality of unit heat exchange tube units to form a zigzag unit layer on an upper side or a lower side of the cooling tube.
  • the pin member may have a rectangular cross section or a circular, elliptical cross section, it may be formed of a material containing aluminum or stainless steel.
  • the fin member may have a structure in which the width of the portion adjacent to the cooling tube is longer than the height of the fin member and extends toward the cooling tube.
  • the ice contact member may have a length protruding from an outer circumferential surface of the heat exchange tube at a portion of the ice contact member facing the cooling tube side.
  • the ice contact member may be a length protruding from the outer circumferential surface of the heat exchange tube in a portion facing the cooling tube side, 5 times or less of the outer diameter of the heat exchange tube.
  • the ice contact member may have a length protruding from the center of the heat exchanger tube at a portion facing the cooling tube side to be 1/3 or more of the distance between the center of the cooling tube and the heat exchanger tube.
  • the ice contact member may have a width in a direction toward the cooling tube greater than a width in a direction perpendicular thereto.
  • the cold water generating tank described above;
  • a cooling unit connected to the cooling tube to cool the ice storage liquid contained in the tank body; It provides a cold water comprising a; and a water outlet opening and closing to extract the cold water generated in the cold water generating unit.
  • the cooling unit may form a cooling cycle including a compressor, a condenser, and an expander, and the cooling tube may correspond to an evaporator of the cooling cycle.
  • the sensor unit is provided to measure at least one of the temperature of the ice storage liquid accommodated in the tank body and the size of the ice formed in the cooling tube; And a controller configured to control driving of the cooling unit and / or the circulation unit using the value measured by the sensor unit.
  • the control unit may be configured to circulate the ice storage liquid by controlling the circulation unit when a water extraction signal is input from the water extraction unit.
  • the ice storage liquid contained in the tank body may be composed of an aqueous solution having a freezing point lower than 0 °C.
  • an expansion member (fin member) on the outer circumferential surface of the heat exchanger tube provided in the cold water generating unit can significantly increase the heat exchange efficiency between the ice storage liquid and the water flowing through the heat exchanger tube You can get the effect.
  • the latent heat of the ice formed in the cooling tube to the maximum It is possible to achieve a sufficient heat exchange with the cold water generating unit.
  • an ice contact member (fin member) on the outer circumferential surface of the heat exchanger tube provided in the cold water generating unit, the ice contact member is in contact with the ice formed in the cooling tube, thereby flowing the heat exchange tube It is possible to obtain an effect that the heat exchange efficiency can be significantly increased by water conducting heat exchange by conduction with ice formed around the cooling tube.
  • the ice storage liquid contained in the tank body by arranging the cold water generating unit in the form surrounding the cooling tube and transferring the cold air of ice formed in the cooling tube to the water flowing through the heat exchange tube by conduction
  • the effect of increasing the cold water generation efficiency can be obtained.
  • the heat transfer by the direct conduction of the ice and the ice contact member is implemented, it is possible to reduce the total volume of the ice storage liquid.
  • the present invention can obtain the effect of extracting a large amount of cold water below a certain temperature by maximizing the cooling efficiency through various structural features described in the claims and the detailed description.
  • the heat exchanger tube is disposed around the cooling tube, the diameter of the spiral formed by the heat exchanger tube is increased, thereby reducing the thickness of the heat exchanger tube even if a heat exchanger tube having the same length as the conventional one is used. Therefore, the heat exchange efficiency between the water flowing inside the heat exchange tube and the ice storage liquid is increased.
  • the conventional heat exchanger tube must increase the bending angle of the heat exchanger tube in order to secure a heat exchanger tube of a predetermined length or more in a predetermined small space inside the tank body, but according to an embodiment of the present invention, the space inside the tank body In addition to being able to fully utilize the diameter of the spiral formed by the heat exchanger tube is increased, the bending angle is reduced, it is possible to form a heat exchanger tube of a relatively thin thickness compared to the conventional.
  • the cooling efficiency can be further increased based on the same volume of ice storage liquid.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a cold water machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the cold water generating tank shown in FIG.
  • Figure 3 is a perspective view showing a partially cut and disassembled cold water generation tank shown in FIG.
  • Figure 4 is a perspective view showing the structure of the cold water generating unit shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modification of the pin member.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a cold water generation tank according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view showing the structure of the cold water generating unit shown in FIG.
  • FIGS. 8 to 10 are schematic views each showing a cold water generation tank according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 and 12 are cross-sectional views showing the action of the cold water generating tank according to an embodiment of the present invention
  • Figure 11 shows a state in which ice is formed in the cooling tube
  • Figure 12 is a circulation state of the ice storage liquid during cold water extraction Shown.
  • Figure 13 is a graph showing the temperature change of the extraction water according to the number of extraction cups in order to compare the cooling effect of the embodiment of the present invention and the prior art.
  • FIG. 14 is a graph showing the temperature relationship between the ice storage liquid and cold water during the continuous extraction of the cold water generating tank according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a schematic view showing a cold water machine according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of the cold water generating tank shown in FIG.
  • FIG. 17 is a perspective view illustrating a partially cut and disassembled cold water generation tank shown in FIG. 16.
  • FIG. 17 is a perspective view illustrating a partially cut and disassembled cold water generation tank shown in FIG. 16.
  • FIG. 18 is a perspective view showing the structure of a cold water generating unit shown in FIG.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing a modification of the cold water generating tank shown in FIG.
  • 20 is a perspective view showing the structure of a cold water generating unit and a cooling tube according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a schematic view showing the front of the cold water generating unit and the cooling tube shown in FIG.
  • FIG. 22 is a schematic plan view showing a coupling structure of the cold water generating unit shown in FIG. 20;
  • FIG. 23 is a perspective view illustrating a modification of the structure of the cold water generating unit and the cooling tube illustrated in FIG. 20.
  • FIG. 24 is a schematic view showing the front of the cold water generating unit and the cooling tube shown in FIG.
  • FIG. 25 is a perspective view illustrating another modification of the structure of the cold water generating unit and the cooling tube illustrated in FIG. 20.
  • 26 is a perspective view showing the structure of a cold water generating unit and a cooling tube according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a schematic view showing the front of the cold water generating unit and the cooling tube shown in FIG.
  • FIG. 28 is a schematic view showing a modification of the embodiment shown in FIG. 27; FIG.
  • 29 is a schematic view for explaining the operation of the cold water generating unit and the cooling tube according to an embodiment of the present invention.
  • the cold water cooler 200 shown as an example may be used in various water treatment devices, such as a functional water generator for generating functional water, such as cold and hot water, carbonated water, as well as a conventional water purifier. Therefore, in addition to the configuration of the filter unit 210, which will be described later, various configurations may be added to meet the purpose or performance of the water treatment device.
  • the cold water generator 200 and the cold water generation tank 100 according to the present invention are illustrated in FIGS. Of course, various components not shown in FIG. 29 may be applied to the added water processor.
  • the cold water generator 200 includes a cold water generation tank 100 that generates cold water in an ice storage method, and an ice storage liquid contained in the cold water generation tank 100. It comprises a cooling unit 220 for cooling, and a water extraction unit 230 for opening and closing to extract the cold water generated in the cold water generating unit 130, the sensor unit 180 for measuring the temperature of the ice storage liquid, etc. ) And a controller C for controlling the driving of the cooling unit 220 by using the value measured by the sensor unit 180.
  • the cold water machine 200 may further include a filter unit 210 in front of the cold water generation tank 100 to filter the raw water.
  • the filter unit 210 is to provide raw water to a user by filtering, and various types of filters may be provided in plural or complex types according to the performance required by the water processor.
  • the filter unit 210 is not necessarily required in some water treatment units such as cold and hot water heaters using bottled water, and thus, the filter unit 210 may not be provided as an essential configuration in the cold water machine 200 according to the present invention.
  • the cooling unit 220 by subcooling the ice storage liquid contained in the tank body 110 to a temperature below the freezing point so that the ice (I) is formed around the cooling tube (120).
  • the cooling unit 220 is a compressor for compressing the refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor, the evaporator for evaporating the refrigerant condensed in the condenser, and the evaporator as in the usual cooling cycle It may be configured to include an expander for expanding the refrigerant evaporated at.
  • the cooling tube 120 accommodated in the cold water generation tank 100 corresponds to the evaporator of the conventional cooling system.
  • the cooling unit 220 may use a known cooling device such as an electronic cooling device.
  • the inlet 121 and the outlet 122 of the cooling pipe 120 is one side of the tank body 110 for connection with the cooling unit 220. Although shown to penetrate the side, the path of the cooling pipe 120 may be variously changed. As an example, as shown in FIG. 10, the inlet 121 and the outlet 122 of the cooling pipe 120 may be installed through the lower surface of the tank body 110. For reference, in FIG. 1 (also in the case of FIG. 15 to be described later), the position of the outlet 122 of the cooling tube 120 is illustrated for convenience of expression of the connection state between the cooling unit 220 and the cooling tube 120. Changed and displayed.
  • the water extraction unit 230 is provided to supply cold water to the user.
  • the water outlet 230 may include an on-off valve (not shown) that is opened and closed by the user's selection.
  • the on-off valve may be configured as an electronic valve operated by the user's button selection, etc., it may also be configured as a mechanical valve.
  • the mechanical valve is provided in the water extraction unit 230, it is necessary to provide a separate device for providing the valve opening and closing signal to the control unit (C). Cold water discharged from the on-off valve is provided to the user through the discharge cock.
  • the sensor unit 180 may be provided to measure at least one of the temperature of the ice storage liquid accommodated in the tank body 110 and the size of the ice (I) formed around the cooling tube (120).
  • the sensor unit 180 may be installed as one sensor, but measures the temperature of the ice storage liquid in various parts of the tank body 110 or measures the size (thickness) of the ice I formed in the cooling pipe 120. It is also possible for two or more sensors to be installed for separate measurements. For example, the temperature of the ice storage liquid may vary depending on the height inside the tank body 120 by the density difference according to the temperature, so that a sensor for sensing the temperature of the ice storage liquid may be installed to correspond to various heights.
  • the sensor unit (180) may be installed adjacent to the cooling pipe (120) in order to measure the temperature of the contact with or directly adjacent to the ice (I). Do.
  • control unit C is configured to control the driving of the cooling unit 220 and the circulation unit 140 using the value measured by the sensor unit 180.
  • the control unit C When the temperature of the ice storage liquid measured by the sensor unit 180 is lower than the set temperature or the size (thickness) of the ice I formed in the cooling pipe 120 is smaller than the set thickness, the control unit C The cooling unit 220 is driven to lower the temperature of the ice storage liquid contained in the tank body 110 and grow ice (I) formed on the outer circumferential surface of the cooling tube 120.
  • the controller C stops driving the cooling unit 220.
  • control unit (C) may be configured to circulate the ice storage liquid by controlling the circulation unit 140 when the withdrawal signal is input from the water extraction unit 230.
  • the control unit C drives the pumping member 150 provided in the circulation unit 140 ice cube liquid
  • the water flowing in the cold water generating unit 130 is cooled by heat exchange with the ice storage liquid is provided to the user through the water extraction coke.
  • the cooling unit 220 is simultaneously driven. It is also possible.
  • a closing signal is input to the control unit C, whereby the control unit C stops the driving of the pumping member 150.
  • the driving of the pumping member 150 may be stopped immediately after the closing signal of the on / off valve is input, but may be additionally driven for a predetermined time after the closing signal is input for the temperature balance of the ice storage liquid.
  • the driving of the cooling unit 220 may cause the temperature of the ice storage liquid to reach a set value or the size of the ice I formed in the cooling pipe 120 to be greater than or equal to a predetermined size. It is also possible to control to continue until.
  • the cold water generating tank 100 is the ice storage liquid is accommodated in the internal space of a predetermined size, and the tank body 110 Cooling tube 120 provided inside the tank body 110 to cool the ice storage liquid contained therein, Cold water generating unit 130 for allowing the incoming water to exchange heat with the ice storage liquid and the cold water, and the tank body It may be configured to include a circulation unit 140 for circulating the ice storage liquid contained in the (110).
  • the tank body 110 accommodates the ice storage liquid cooled by the cooling unit 200 therein, the tank body 111 to form a space therein, and the tank cover 115 covering the opening of the tank body 111. It can be configured separately.
  • the tank body 110 may have a cylindrical shape as shown in FIG. 3, but is not limited thereto, and may have a hexahedron shape as shown in FIG. 6.
  • the cooling pipe 120 corresponds to the evaporator of the cooling unit 220 described above.
  • the cooling tube 120 may have a spiral shape in space, and may be disposed in the tank body 110 in a vertical direction to be long.
  • the cooling tube 120 and the heat exchanger tube 131 are elongated in the vertical direction based on the drawings.
  • the cooling tube 120 and the heat exchanger tube 131 are left and right. It may be arranged in the direction.
  • the vertical direction is assumed to have the same meaning as the longitudinal direction of the cooling tube 120 and the heat exchange tube 131.
  • the refrigerant flows inside the cooling tube 120, and ice (I) is formed by freezing ice on the outer circumferential surface of the cooling tube 120 according to the operation of the cooling unit 220.
  • the formation thickness of the ice (I) can be detected by the temperature of the ice storage liquid and / or contact with the ice (I) through the sensor unit 180, if the ice (I) of a predetermined thickness is formed cooling unit ( The operation of 220 is controlled to stop.
  • the cold water generating unit 130 has a heat exchange tube 131 for forming a flow path in which the introduced water exchanges with the ice storage liquid to form cold water, and an outer peripheral surface of the heat exchange tube 131 to widen the contact area with the ice storage liquid.
  • the expansion member 135 may be provided.
  • the heat exchange tube 131 is disposed inside the tank body 110 in a form surrounding the circumference of the cooling tube 120. That is, as shown in FIG. 3, the heat exchange tube 131 may be disposed to surround the cooling tube 120 around the cooling tube 120 having a spiral shape in space.
  • FIG. 3 although the inlet 131a and the outlet 131b of the heat exchanger tube 131 pass through one side surface of the tank body 110, the path of the heat exchanger tube 131 may be variously changed. .
  • the position of the outlet port 131b of the heat exchange tube 131 is shown at a position different from that of FIG. 3 for the convenience of the schematic.
  • the heat exchange tube 131 may have a spiral shape in space similar to the cooling tube 120.
  • the heat exchange tube 131 or the cooling tube 120 has a circular structure as a whole as a plan.
  • FIG. 6 it is assumed to include a form having a rectangular structure as a whole.
  • 'spiral shape in space' refers to a shape that is continuously formed and wound like a thread in space regardless of having a rectangular or circular structure in a plane.
  • the heat exchanger tube 131 is arrange
  • the heat exchanger tube is bent by approximately 180 degrees in order to secure a heat exchanger tube having a predetermined length (for example, about 5 m) or more in a narrow installation space inside the tank body.
  • a predetermined length for example, about 5 m
  • the thickness of the heat exchanger tube should be increased (approximately 0.7 mm in the case of SUS material).
  • the diameter of the spiral (D2 in FIG. 11) formed by the heat exchanger tube 131 becomes large, thereby causing heat exchange.
  • the thickness of the tube 131 can be reduced (for the SUS material, it can be reduced to approximately 0.25 to 0.3 mm). As such, when the thickness of the heat exchanger tube 131 is reduced, the heat exchange efficiency between the water flowing in the heat exchanger tube 131 and the ice storage liquid is increased, and thus the cooling efficiency (cold water generation efficiency) is increased.
  • the Republic of Korea Patent Publication No. 2013-0035888 has a structure in which a cooling tube is located on the upper portion of the tank body, the heat exchange tube is disposed on the lower portion of the tank body.
  • the distribution of the pipe is dense at the lower part, but the upper part has a sparse structure, which reduces the space utilization efficiency of the tank body and makes it difficult to efficiently use the ice storage liquid.
  • the heat exchange tube 131 is disposed around the cooling tube 120, the pipe distribution is constant at both the upper and lower portions of the tank body 110, and thus the efficiency of space utilization is increased. Regardless of the upper and lower parts of the tank body 110, the effective use of the ice storage liquid is possible.
  • the ice I formed on the outer circumferential surface of the cooling tube 120 having a relatively low temperature and the low temperature near the cooling tube 120 are low.
  • the ice storage liquid of temperature can be used efficiently.
  • the heat exchange tube 131 of Publication No. 2013-0035888 has a compact structure, there is a non-uniformity of the ice storage liquid temperature due to the flow or mixing of the ice storage liquid is not smooth, according to an embodiment of the present invention Since the 120 and the heat exchange tube 131 are disposed adjacent to the whole, the cooling efficiency is increased.
  • the circulation portion 140 has a structure in which the ice storage liquid is sprayed in the direction of the cold water generating unit 130, that is, in the center of the tank body 110 in the cooling pipe 120 in the outward direction.
  • the ice condensate the temperature of which is lowered while the ice I formed around the cooling tube 120 melts, moves to the cold water generating unit 130 to exchange heat with water flowing inside the heat exchange tube 131, thereby generating cold water. This will greatly increase.
  • the pitch between the cooling tube 120 may have a dimension of 1.2 times or more and 5 times or less of the outer diameter of the cooling tube 120 so that a space is formed between the longitudinal directions of the cooling tube 120.
  • the pitch between the cooling tube 120 is smaller than 1.2 times the outer diameter of the cooling tube 120, the dimension of the space between the cooling tube 120 is less than 0.2 times the outer diameter, the resistance is large when the ice storage liquid passes through Done.
  • the pitch between the cooling pipes 120 is greater than five times the outer diameter of the cooling pipe 120, the dimension of the space between the cooling pipes 120 exceeds four times the outer diameter, not only decreases the efficiency of the space
  • the length of the cooling tube 120 in the volume is shortened so that sufficient heat exchange cannot be expected.
  • the pitch between the cooling pipe 120 and the pitch between the cold water generating unit 130 may have the same or multiple relationship, in this case, the cold water generating unit 130 between the cooling tube 120 It may be disposed at a position corresponding to the space of the. That is, as illustrated in FIG. 2, when the heat exchange tube 131 of the cold water generating unit 130 is disposed at a height at which the space between the cooling tubes 120 is formed, the ice storage liquid is disposed between the cooling tubes 120. After passing through the space, the heat exchange tube 131 can be easily reached. Therefore, the pitch between the cooling pipe 120 and the pitch between the cold water generating unit 130 may be the same or have a multiple relationship so as to be such a staggered arrangement.
  • the pitch between the cooling pipe 120 and the pitch between the cold water generating unit 130 is configured differently, the space between the cooling pipe 120 and between the heat exchange pipe 131 of the cold water generating unit 130. Since the present invention does not limit the flow of the ice storage liquid, the present invention is not limited to the structure having the above-described pitch.
  • the heat exchange tube 131 of the cooling tube 120 and the cold water generating unit 130 may be configured to maintain a constant interval in the width direction (or radial direction), In this way, it is possible to achieve a uniform cooling effect for the entire length from the top to the bottom of the cooling tube 120 and the heat exchange tube 131.
  • the longitudinal height (H of FIG. 11) of the heat exchange tube 131 may be set larger than the diameter of the spiral (D1 of FIG. 11) formed by the cooling tube 120. Through this, the space inside the cooling tube 120 can be made small and the heat exchange tube 131 can make sufficient contact with the ice storage liquid which has passed through the cooling tube 120 in the vertical direction.
  • the longitudinal height (H) of the heat exchange tube 131 is 1.5 times or more and 10 times or less, preferably 1.5 times or more and 5 times or less of the diameter (D1) of the spiral formed by the cooling tube (120). Can be. If the height H of the heat exchanger tube 131 is smaller than 1.5 times the diameter D1 of the spiral formed by the cooling tube 120, the diameter D1 of the spiral formed by the cooling tube 120 is relatively small. It becomes large, and the space inside the cooling pipe 120 cannot be used efficiently.
  • the height H in the longitudinal direction of the heat exchange tube 131 is greater than 10 times the diameter D1 of the spiral formed by the cooling tube 120, the length of the tank body 110 becomes excessively large and the water cooler 200 In addition to the constraints when the inside of the) is not only large, the diameter of the spiral (D1) formed by the cooling tube 120 is excessively small, it is difficult to form the cooling tube 120.
  • the ice accumulator which is in contact with the ice (I) while sufficiently passing through the space between the cooling tubes 120, is heat-exchanged with water flowing through the heat exchange tube 131 in a short time without being affected by the surrounding ice condensate.
  • the heat exchange tube 131 and the cooling tube 120 are preferably disposed adjacent to each other.
  • the difference between the spiral diameter D2 formed by the heat exchange tube 131 and the spiral diameter D1 formed by the cooling tube 120 (two times L in FIG. 11) is the cooling tube 120. It is preferable that they are 0.5 times or more and 4 times or less of this spiral diameter D1 to form.
  • the difference in diameter is less than 0.5 times the spiral diameter (D1) formed by the cooling tube 120, the cooling tube 120 and the heat exchange tube 131 is extremely adjacent to the ice formed on the outer peripheral surface of the cooling tube 120 (I) is extended to the heat exchanger tube 131 so that the water flowing inside the heat exchanger tube 131 is frozen, and thus the heat exchanger tube 131 may be frozen.
  • the difference in diameter (2 * L) is greater than four times the spiral diameter D1 formed by the cooling tube 120, the distance between the tube center of the heat exchange tube 131 and the cooling tube 120 (Fig. 11).
  • L) is not less than twice the spiral diameter (D1) of the cooling tube 120, so that an excessively large space is formed in the heat exchange tube (131) and the cooling tube (120), not only space utilization is not efficient, Sufficient cooling efficiency because the temperature of the ice storage liquid, which is in contact with the ice (I) while passing through the space between the cooling tubes 120, reaches the heat exchange tube 131 in a state in which the temperature of the ice storage liquid is heat-exchanged with the surrounding ice storage liquid and the temperature rises again. Cannot be achieved.
  • the expansion member 135 of the cold water generating unit 130 is formed integrally with the outer circumferential surface of the heat exchange tube 131 around the heat exchange tube 131 or mounted on the outer circumferential surface of the heat exchange tube 131 It may include a fin member of (hereinafter referred to as the same reference numeral 135 for the expansion member and the pin member). As shown in FIG. 4, the fin member 135 may be disposed on an outer circumferential surface of the spiral heat exchanger tube 131 at predetermined intervals. For reference, in FIG. 3 and FIG. 4, the fin members 135 are schematically illustrated to represent the fin members as being attached to each other. However, the ice storage liquid contacts the heat exchange tube 131 through the space between the fin members 135.
  • a predetermined gap is formed between the pin members 135.
  • the pin member 135 may be disposed to maintain a predetermined interval, but is not limited thereto.
  • the fin member 135 may have a configuration in which the heat exchange tube 131 is installed in a portion adjacent to the cooling tube 120, but as shown in FIGS. 6 and 7, through the connecting member 137. When the unit heat exchange tube units 130u are connected to each other, the unit heat exchange tube units 130u may be partially installed.
  • the pin member 135 may be configured to have a cross section of a square (square) as shown in FIG. 5 (a), or may be configured to have a circular cross section as shown in FIG. 5 (b). .
  • the fin member 135 may have a rectangular shape having a width greater than the height, and extends only the width of the portion facing the cooling tube 120 based on the heat exchange tube 131. It is also possible to have a structure.
  • the pin member 135 may be formed of a material including aluminum or stainless steel (SUS). That is, it may be made of the same stainless steel as the material of the heat exchange tube 131, it may be made of an aluminum material to further increase the heat exchange efficiency. In addition, the heat exchange tube 131 may be made of anti-corrosion coating to prevent corrosion.
  • SUS stainless steel
  • the circulation unit 140 sprays the ice condensate liquid from the spiral central portion of the cooling conduit 120 so that the ice condensate passes through the ice I formed in the cooling conduit 120. And to flow to 130.
  • the circulation part 140 is disposed along the longitudinal direction of the cooling tube 120 in the spiral central portion of the cooling tube 120 to spray the ice storage liquid to the cooling tube (120) ( 160 and a pumping member 150 for sucking the ice storage liquid inside the tank body 110 and supplying the ice storage liquid to the injection member 160, and pumping the ice storage liquid inside the tank body 110.
  • a suction member 141 for supplying the member 150 may be further provided.
  • the injection member 160 extends in the longitudinal direction (up and down direction) of the cooling tube 120 and includes a plurality of injection holes 161. At this time, as shown in Figures 2 and 3, the injection hole 161 is formed in a plurality along the longitudinal direction of the injection member 160. Therefore, the ice storage liquid can be sprayed over the entire longitudinal direction of the cooling pipe 120 through the injection member 160.
  • the pumping member 150 may be made of suction and / or pressurization means such as a pump.
  • the pumping member 150 may be provided inside the tank body 110 to minimize condensation generated by the ice storage liquid flowing through the pumping member 150. That is, when the pumping member 150 is provided on the outside of the tank body 110, condensation occurs on the outer surface of the pumping member 150 due to the temperature difference from the outside air, and such water droplets may cause electric shock and short. Can be. However, according to one embodiment of the present invention, when the pumping member 150 is provided inside the tank body 110, condensation may be prevented from occurring.
  • the pumping member 150 may use an underwater pump that can be driven while submerged in ice.
  • the suction member 141 may be provided in plurality at predetermined intervals around the cold water generating unit 130. That is, the suction member 141 is the temperature of the ice storage liquid injected from the injection member 160 is passed through the cooling tube 120, the temperature is lowered and then heat exchanged with the heat exchange tube 131 to pump the ice storage liquid with a raised temperature again It is preferable to be provided in the space between the cold water generating unit 130 and the tank body 110 to be supplied to (150). In addition, since the plurality of suction members 141 are provided at predetermined intervals around the cold water generator 130, the ice storage liquid may be sucked in the entire space between the cold water generator 130 and the tank body 110.
  • FIG. 3 illustrates that four suction members 141 are spaced apart at a predetermined interval, but the number of suction members 141 is not limited thereto.
  • the inlet of the suction member 141 may extend to the bottom of the tank body 110, the position is not limited thereto.
  • at least some of the inlets of the plurality of suction members 141 may have different heights.
  • the plurality of suction members 141 may be configured to be supplied to the pumping member 150 through the supply pipe 142 via the manifold 143 connecting them to each other. Meanwhile, although the suction member 141 is shown to penetrate the tank cover 115 in FIGS. 2 and 3, the suction member 141 may be formed to penetrate the tank body 111, and the tank It is also possible to be configured to be connected to the pumping member 150 inside the body (110).
  • the cold water generating tank shown in FIGS. 6 and 7 is similar to the cold water generating tank 100 of FIGS. 2 to 4, and includes a tank body 110 in which ice storage liquid is accommodated in an internal space of a predetermined size, and the tank body.
  • a cooling tube 120 provided inside the tank body 110 to cool the ice storage liquid contained in the 110 and a cold water generation unit 130 for allowing the introduced water to exchange heat with the ice storage liquid to make cold water; It comprises a circulation portion 140 for circulating the ice storage liquid contained in the tank body 110.
  • the cold water generating tank illustrated in FIGS. 6 and 7 has a structure and a shape of the cold water generating unit 130 different from those of the cold water generating unit 130 illustrated in FIGS. 2 to 4, and thus, the tank body 110. ) Is different in that it has a cube shape. Therefore, in order to avoid unnecessary duplication, detailed descriptions of the same to similar components will be omitted, and only the configuration of the cold water generating unit 130 with differences will be described.
  • the cold water generating unit 130 includes a heat exchange tube 131 for forming a flow path through which the introduced water exchanges with the ice storage liquid to form cold water, and to expand the contact area with the ice storage liquid.
  • an expansion member (fin member) 135 positioned on an outer circumferential surface of the heat exchanger tube 131, and the heat exchanger tube 131 is installed inside the tank body 110 in a form of surrounding the circumference of the cooling tube 120. do. That is, as illustrated in FIGS. 6 and 7, the heat exchange tube 131 is disposed in the form of surrounding the cooling tube 120 around the cooling tube 120 having a spiral shape in space.
  • the cold water generating unit 130 may have a structure formed by connecting a plurality of unit heat exchange tube unit 130u including the heat exchange tube 131 and the fin member 135 to facilitate manufacturing. .
  • the unit heat exchange tube unit 130u has a structure in which the fin member 135 is disposed on the outer circumferential surface of the unit heat exchange tube 131u.
  • the unit heat exchange tube 131u is illustrated in FIG. 7 as having a straight line shape, the unit heat exchange tube 131u may have an arc shape.
  • the plurality of unit heat exchange tube units 130u may be connected by a connection member 137 connecting the ends of the unit heat exchange tube 131u to each other.
  • the connection member 137 may be formed of a tubing made of a flexible material, but is not limited thereto.
  • the connection member 137 may be attached to an end of the unit heat exchange tube 131u by a welding method. It is also possible.
  • clamping member 138 may be used to bring the connection member 137 into close contact with the end of the unit heat exchange tube unit 130u.
  • the unit heat exchange tube unit 130u may be connected to each other by the connection member 137 and stacked, and thus the cold water generating unit 130 may form a spiral shape in space as shown in FIG. 6. That is, the cold water generating unit 130 is configured to form a space spiral shape as shown in FIG. 6 by stacking unit heat exchange tube units 130u having a basic shape of a rectangle as shown in FIG. can do.
  • the tank body 110 may also have a hexahedron configuration to accommodate the cold water generating unit 130.
  • suction member 141 may be configured to be located at four corners of the tank body 110, as shown in FIG.
  • the fin member 135 is moved toward the cooling tube 120 in comparison with FIG. 2 such that the ice I formed on the outer circumferential surface of the cooling tube 120 extends to the fin member 135.
  • Has an extended structure That is, the fin member 135 has a length (width) of the portion adjacent to the cooling tube 120 is longer than the height of the fin member 135, the cooling tube 120 than the direction perpendicular to the cooling tube 120
  • the direction toward the side may have an extended structure.
  • the cold air of the ice I is transferred by the direct conduction to the fin member 135, whereby the heat exchange tube
  • the water flowing inside the 131 is transferred to the ice I formed in the fin member 135 through the heat exchange tube 131 and the fin member 135, and heat transfer by conduction. Therefore, the cold water generation efficiency is further increased.
  • the fin member 135 has a structure extending toward the cooling tube 120, so that the fin member 135 has a structure spaced apart from the heat exchange tube 131 and the cooling tube 120.
  • the fin member 135 is formed to have a length longer than that of the opposite side. It is also possible to have a structure in which both sides of) extend in the width direction.
  • FIGS. 9 is compared with the cold water tank illustrated in FIGS. 2 to 4, the circulation water 140 is provided with a blocking member 190, and the suction member 155 is the tank body. The difference is that it does not extend to the bottom of 110.
  • the blocking member 190 restricts the flow between the spraying member 160 and the pumping member 150 to block the ice shaft liquid injected from the spraying member 160 directly flows into the pumping member 150. Done.
  • the ice storage liquid sprayed from the injection member 160 is the tank body. 110 may be introduced back into the pumping member 150 without being sufficiently circulated or mixed inside. In this case, temperature nonuniformity may occur in the tank body 110, and thus the cold water generating efficiency of the cold water generating unit 130 may be reduced. Therefore, it is necessary for the ice storage liquid injected from the pumping member 150 to be sucked into the pumping member 150 after passing through the cooling pipe 120.
  • the blocking member 190 may have a diameter larger than the diameter of the spiral (D1 in FIG.
  • the diameter of 190 may be similar to or larger than the diameter of the spiral (D1 in FIG. 11) formed by the cold water generation unit 130.
  • the blocking member 190 is not limited to a circular shape may have a rectangular shape, the diameter of the blocking member 190 in the case of non-circular is based on the length of the short side.
  • the suction member 155 is attached to the inlet 151 of the pumping member 150, the suction member 155 is not essential when the blocking member 190 is provided.
  • the suction member 155 may have a structure extending to a lower side of the tank body 110 as shown in FIG.
  • FIG. 10 is provided with the blocking member 190 shown in FIG. 9, but the structure of the cold water generating tank 100 in which the circulation part 140 including the pumping member 150 is installed below the tank body 110. Is shown. That is, in FIGS. 2 to 9, the circulation part 140 is illustrated as a structure installed above the tank body 110, but when the underwater motor is used as the pumping member 150, as shown in FIG. 10, the circulation is performed. It is also possible that the pumping member 150, the blocking member 190, etc. constituting the unit 140 is installed on the lower side of the tank body (110).
  • the inlet 121 and the outlet 122 of the cooling tube 120 may have a structure formed on the bottom surface of the tank body 110, but as described above, the cooling tube 120. Inlet 121 and outlet 122 of the) is connected to the tank body 110 is not limited.
  • the ice storage liquid contained in the tank body 110 may use water having a freezing point of 0 ° C.
  • an aqueous solution having a freezing point lower than 0 ° C. may be used as the ice storage liquid to increase the heat capacity (heat storage capacity) of the ice storage liquid. It is possible.
  • the ice storage liquid is less harmful to the human body, it is preferable that a material that does not cause corrosion, such as the cooling tube 120 or the heat exchange tube 131 is used.
  • the total heat capacity of the tank body 110 heat storage capacity by using an propylene glycol, which is used as an extension of bread and a moisturizing agent and shortening, as well as an aqueous solution of propylene glycol approved as a food solvent by the FDA, and then used as an ice storage liquid.
  • heat storage capacity a propylene glycol, which is used as an extension of bread and a moisturizing agent and shortening, as well as an aqueous solution of propylene glycol approved as a food solvent by the FDA, and then used as an ice storage liquid.
  • it can minimize the harm to the human body.
  • the ice storage liquid used in the present invention is not limited to the aforementioned water or propylene glycol aqueous solution, and various types of aqueous solutions such as sugar water can be used.
  • the control unit C drives the cooling unit 220 to lower the temperature of the ice storage liquid contained in the tank body 110 and grow the ice I formed on the outer circumferential surface of the cooling tube 120.
  • the ice I having a predetermined size (thickness) is formed on the outer circumferential surface of the cooling tube 120, and the temperature of the ice storage liquid reaches a set value or the ice formed in the cooling tube 120.
  • the control unit C stops driving the cooling unit 220.
  • the control unit (C) is the pumping member of the circulation unit 140 for cold water generation ( 150).
  • FIG. 11 illustrates that the ice I formed in the cooling tube 120 is integrally formed with a predetermined thickness throughout the cooling tube 120, but the ice I formed in the cooling tube 120 is formed. ) May vary in shape depending on the pitch between the cooling tubes 120 or the size (thickness) of the ice I to be controlled.
  • a space in which the ice storage liquid can flow is formed between the ice (I). Can be.
  • the heat exchange efficiency (cold water generation efficiency) may further increase.
  • the cold water generating unit 130 has a spiral shape in space, a space is formed between the heat exchange tubes 131, and a space is formed between the fin members 135, and thus, from the cooling unit to the cold water generating unit 130.
  • the flow of ice stock can be easily moved to the space between the cold water generating unit 130 and the tank body 110 through the space formed in the cold water generating unit 130.
  • the ice storage liquid is sucked by the suction member 141 (155 of FIGS. 9 and 10) installed in the space between the cold water generator 130 and the tank body 110, and then sprayed through the pumping member 150. Is supplied. Therefore, the ice storage liquid is moved from the center of the tank body 110 to the inner circumferential surface side (radial outer side) of the tank body 110 and then flows back to the center of the tank body 110 through the pumping member 150.
  • the injection member 160, the cooling pipe 120, and the cold water generating unit 130 is formed long in the vertical direction, the ice storage liquid is easily circulated and mixed throughout the upper and lower portions of the tank body 110. The temperature distribution of can be made uniform. Meanwhile, in FIGS.
  • the ice storage liquid injected from the injection member 160 by the blocking member 190 passes through the cooling pipe 120 and / or the cold water generating unit 130, and then the pumping member 150. Since it has a structure that is sucked into) it is possible to maintain the circulation structure as described above.
  • the cooling unit 220 is It is also possible to drive simultaneously.
  • the closing signal is input to the controller C. Accordingly, the controller C stops the driving of the pumping member 150 immediately or after a predetermined time elapses.
  • Figure 13 is a graph showing the temperature change of the extraction water according to the number of extraction cup (cup; 120ml reference) in order to compare the cooling effect of the embodiment of the present invention and the prior art.
  • Inventive Example 1 is a case where water is used as the ice storage liquid
  • Inventive Example 2 is a case where the freezing point of the ice storage liquid is lowered to -0.5 ° C.
  • the extraction residue may be further increased.
  • Figure 14 is a graph showing the temperature relationship between the ice storage liquid and the cold water during the continuous extraction of the cold water generating tank 100 according to the embodiment shown in FIG.
  • the cold water generator 200 may include a cold water generation tank 100 that generates cold water in an ice storage method, and an ice storage liquid contained in the cold water generation tank 100. It comprises a cooling unit 220 for cooling, and a water extraction unit 230 for opening and closing to extract the cold water generated in the cold water generating unit 130, the sensor unit 180 for measuring the temperature of the ice storage liquid, etc. ) And a controller C for controlling the driving of the cooling unit 220 by using the value measured by the sensor unit 180.
  • the cold water machine 200 may further include a filter unit 210 in front of the cold water generation tank 100 to filter the raw water.
  • the cold water generator 200 includes the cold water generating tank 100, the cooling unit 220, and the water outlet 230, similarly to the chiller 200 shown in FIG. 1.
  • the sensor unit 180, the control unit (C) and the filter unit 210 may be further included, but only the configuration of the cold water generation tank 100 and the control unit (C) described with reference to Figures 1 to 14 There is a difference.
  • the controller C is configured to control the driving of the cooling unit 220 by using the value measured by the sensor unit 180.
  • the control unit C When the temperature of the ice storage liquid measured by the sensor unit 180 is lower than the set temperature or the size (thickness) of the ice I formed in the cooling pipe 120 is smaller than the set thickness, the control unit C The cooling unit 220 is driven to lower the temperature of the ice storage liquid contained in the tank body 110 and grow ice (I) formed on the outer circumferential surface of the cooling tube 120.
  • the controller C stops driving the cooling unit 220.
  • control unit (C) opens the on-off valve (not shown) provided in the water extraction unit 230 when the water extraction signal is input from the water extraction unit 230 so that the cold water is extracted.
  • the cooling unit 220 may be driven. have.
  • the controller C closes the on / off valve.
  • the driving of the cooling unit 220 may be stopped immediately after the opening / closing valve closing signal is input, but the temperature of the ice storage liquid reaches a set value or the size of the ice I formed in the cooling pipe 120 has a predetermined size. It is also possible to control the drive of the cooling unit 220 to continue until the above.
  • the tank body 110 is the ice storage liquid is accommodated in the inner space of the predetermined size, and the tank body Cooling tube 120 provided inside the tank body 110 to cool the ice storage liquid contained in the 110, and the cold water generating unit 130 to the cold water by heat-exchanging the incoming water with the ice storage liquid Can be configured.
  • the tank body 110 accommodates the ice storage liquid cooled by the cooling unit 200 therein, the tank body 111 to form a space therein, and the tank cover 115 covering the opening of the tank body 111. It can be configured separately.
  • the tank body 110 may have a cylindrical shape as shown in FIG. 17, but is not limited thereto and may have a hexahedron shape.
  • the cooling pipe 120 corresponds to the evaporator of the cooling unit 220 described above.
  • the cooling tube 120 may have a spiral shape in space and may be disposed in the tank body 110 in a vertical direction.
  • the cooling pipe 120 and the heat exchanger tube 131 are elongated in the vertical direction based on the bars shown in FIGS. 16 to 19, but the cooling tube 120 and the heat exchanger tube are long. 131 may be disposed in the horizontal direction.
  • the term 'up and down' related to the embodiment illustrated in FIGS. 16 to 19 has the same meaning as the longitudinal direction of the cooling tube 120 and the heat exchange tube 131. It shall have.
  • the refrigerant flows inside the cooling tube 120, and ice (I) is formed by freezing ice on the outer circumferential surface of the cooling tube 120 according to the operation of the cooling unit 220.
  • the formation thickness of the ice (I) can be detected by the temperature of the ice storage liquid and / or contact with the ice (I) through the sensor unit 180, if the ice (I) of a predetermined thickness is formed cooling unit ( The operation of 220 is controlled to stop.
  • the cold water generating unit 130 has a heat exchange tube 131 for forming a flow path in which the introduced water is a cold water by heat exchange with the ice storage liquid, and has a shape protruding from the outer peripheral surface of the heat exchange tube 131 and the cooling tube
  • the expansion member 135 may be provided in contact with the ice formed around the 120.
  • the expansion member is referred to as the ice contact member 135 in the embodiment of FIGS. 15 to 29. It is expressed as.
  • the heat exchange tube 131 is disposed inside the tank body 110 in a form surrounding the circumference of the cooling tube 120. That is, as shown in FIG. 17, the heat exchange tube 131 may be disposed to surround the cooling tube 120 around the cooling tube 120 having a spiral shape in space.
  • FIG. 17 although the inlet 131a and the outlet 131b of the heat exchanger tube 131 pass through one side surface of the tank body 110, the path of the heat exchanger tube 131 may be variously changed. .
  • the position of the outlet port 131b of the heat exchange tube 131 is shown at a position different from that of FIG. 17 for the convenience of the schematic.
  • the heat exchange tube 131 may have a spiral shape in space similar to the cooling tube 120.
  • the "spiral shape in space” is a heat exchange tube 131 or a cooling tube 120 as shown in FIGS. 17 and 18. Not only the shape which has a circular structure as a whole on a plane, but the form which has a square structure as a whole on a plane shall be included.
  • 'spiral shape in space' refers to a shape that is continuously formed and wound like a thread in space regardless of having a rectangular or circular structure in a plane.
  • the heat exchanger tube 131 is arrange
  • the Republic of Korea Patent Publication No. 2013-0035888 bends the heat exchange tube nearly 180 degrees to secure a heat exchanger tube of a predetermined length (for example, about 5m) in a narrow installation space inside the tank body
  • a predetermined length for example, about 5m
  • the bending angle is large, bursting may occur in the bending portion, and the thickness of the heat exchanger tube should be increased (approximately 0.7 mm in the case of SUS material).
  • the heat exchanger tube 131 is disposed around the cooling tube 120 as in the embodiment of the present invention illustrated in FIGS. 16 to 19, the diameter of the spiral formed by the heat exchanger tube 131 (FIG. 16).
  • the Republic of Korea Patent Publication No. 2013-0035888 has a structure in which a cooling tube is located on the upper portion of the tank body, the heat exchange tube is disposed on the lower portion of the tank body.
  • the distribution of the pipe is dense at the lower part, but the upper part has a coarse structure, which reduces the space utilization efficiency of the tank body and makes it difficult to efficiently use the ice storage liquid.
  • the tube distribution is constant in both the upper and lower parts of the tank body 110, and thus the space is spaced.
  • the effective use of ice and ice stock is possible regardless of the upper and lower portions of the tank body (110). That is, since the distance difference from the cooling tube 120 is not large with respect to the entire length of the heat exchanger tube 131, the ice I formed on the outer circumferential surface of the cooling tube 120 having a relatively low temperature is formed with the ice contact member 135. In addition to the direct contact, since the ice storage liquid of the low temperature near the cooling tube 120 is in contact with the ice contact member 135, it is possible to efficiently use the cold air of the ice and ice storage liquid. In particular, since the heat exchange tube 131 of Korean Patent Publication No.
  • 2013-0035888 has a compact structure, there is a non-uniformity of the ice stock liquid temperature due to the inflow or mixing of the ice stock liquid smoothly, whereas the present invention shown in FIGS.
  • the cooling tube 120 and the heat exchange tube 131 is disposed adjacent to the whole, since the ice (I) formed on the outer peripheral surface of the cooling tube 120 is in direct contact with the ice contact member 135, the cooling efficiency is Ascending structure is achieved.
  • the heat exchange tube 131 of the cooling tube 120 and the cold water generating unit 130 may be configured to maintain a predetermined interval in the width direction (or radial direction).
  • the ice contact member 135 may secure a structure in which the ice contact member 135 can easily contact the ice I formed in the cooling pipe 120.
  • the distance between the cooling tube 120 and the heat exchange tube 131 is not constant, the cooling tube 120 and the heat exchange tube 131 to contact the ice formed around the ice contact member 135 and the cooling tube 120.
  • the ice contacting member 135 of the cold water generating unit 130 is in contact with the ice I formed on the outer circumferential surface of the cooling pipe 120, the ice contacting member 135 is in contact with the ice.
  • the longitudinal height (TH in FIG. 16) of the heat exchanger tube 131 may be set larger than the diameter of the spiral (D1 in FIG. 16) formed by the cooling tube 120.
  • the longitudinal height TH of the heat exchange tube 131 is 1.5 times or more and 10 times or less, preferably 1.5 times or more and 5 times or less, of the diameter D1 of the spiral formed by the cooling tube 120. Can be. If the longitudinal height TH of the heat exchange tube 131 is smaller than 1.5 times the diameter D1 of the spiral formed by the cooling tube 120, the diameter D1 of the spiral formed by the cooling tube 120 is relatively smaller. It becomes large, and the space inside the cooling pipe 120 cannot be used efficiently.
  • the longitudinal height TH of the heat exchanger tube 131 is greater than 10 times the diameter D1 of the spiral formed by the cooling tube 120, the length of the tank body 110 becomes excessively large and the water cooler 200 In addition to the constraints when the inside of the) is not only large, the diameter of the spiral (D1) formed by the cooling tube 120 is excessively small, it is difficult to form the cooling tube 120.
  • the ice contact member 135 has a length W1 protruding from an outer circumferential surface of the heat exchange tube 131 at a portion facing the cooling tube 120. It can be configured larger than the outer diameter of. That is, when the ice I directly contacts the heat exchanger tube 131, water flowing inside the heat exchanger tube 131 may freeze, thereby causing the heat exchanger tube 131 to freeze. Therefore, it is necessary to control the thickness of the ice I production or the temperature of the ice storage liquid so that the ice I formed in the cooling tube 120 does not grow to the heat exchange tube 131, but in order to secure a more stable ice contact structure. It is preferable that the length of the ice contact member 135 is long. In consideration of this, the ice contact member 135 may be configured such that the length W1 protruding from the outer circumferential surface of the heat exchanger tube 131 is larger than the outer diameter of the heat exchanger tube 131.
  • the ice contacting member 135 causes the distance between the cooling tube 120 and the heat exchanger tube 131 to be too far between the cooling tube 120 and the heat exchanger tube 131.
  • the area in contact with the ice storage liquid other than the ice (I) can be large, in this case, the heat transfer efficiency due to conduction can be reduced.
  • the ice contact member 135 has a length W1 protruding from the outer circumferential surface of the heat exchange tube 131 at a portion facing the cooling tube 120. 5 times or less.
  • the ice contact member 135 may be disposed at the portion facing the cooling tube 120.
  • the length (W2) protruding from the center of the can be configured to be 1/3 or more of the distance (DL) between the center of the cooling tube 120 and the heat exchange tube (131). Even in this case, the length W1 protruding from the outer circumferential surface of the heat exchanger tube 131 may be configured to be approximately five times or less of the outer diameter of the heat exchanger tube 131.
  • the ice contact member 135 has a width W in a direction toward the cooling tube 120 in a direction perpendicular thereto. It is necessary to be formed larger than the width (H) of. That is, the width of the ice contact member 135 in the direction perpendicular to the direction toward the cooling tube 120 side in order to minimize interference with the ice contact member 135 located in the upper and lower portions of the heat exchange tube 131 having a spiral shape ( While maintaining H), it is efficient to increase the width W of the ice contacting member 135 in the direction toward the cooling tube 120 side, which is configured to contact the ice I formed in the cooling tube 120.
  • the ice contact member 135 illustrated in FIG. 16 is illustrated as having a width W of the portion facing the cooling tube 120 side larger than the opposite side, but is not limited thereto. It is also possible to have a structure in which both the portion facing toward the side 120 and the width of the opposite portion extend.
  • the ice contact member 135 on the basis of the width (W, W1, W2, H) of the ice contact member 135 or the distance DL between the center of the cooling tube 120 and the heat exchange tube 131.
  • the shape of the cold water generating tank 100 and the cold water heater 200 according to the present invention is not limited to the specific shape of the ice contact member 135, the ice contact member 135 is a cooling tube 120 If it is possible to cool the water flowing in the heat transfer tube 131 in contact with the ice (I) formed in the) it will be understood that all fall within the scope of the present invention.
  • the ice contact member 135 of the cold water generating unit 130 is formed integrally with the outer circumferential surface of the heat exchange tube 131 around the heat exchange tube 131 or mounted on the outer circumferential surface of the heat exchange tube 131.
  • a plurality of fin members may be included (hereinafter referred to as the same reference numeral 135 for the ice contact member and the pin member).
  • the fin member 135 may be disposed on an outer circumferential surface of the spiral heat exchanger tube 131 at predetermined intervals.
  • the fin members 135 are schematically illustrated in FIGS. 17 and 18, the fin members 135 are expressed as if the fin members are attached to each other, so that the ice storage liquid can contact the heat exchange tube 131 through the space between the fin members.
  • a predetermined gap is formed between the pin members 135.
  • the pin member 135 may be disposed to maintain a predetermined interval, but is not limited thereto.
  • the fin member 135 may have a configuration in which the heat exchange tube 131 is installed in a portion adjacent to the cooling tube 120 as a whole, but as shown in FIG. 22 to be described later, a plurality of coupling members 137 may be provided.
  • the unit heat exchange tube units 130u When the two unit heat exchange tube units 130u are connected to each other to form the cold water generating unit 130, the unit heat exchange tube units 130u may be partially installed in the heat exchange tube 131.
  • the pin member 135 may be configured to have a rectangular cross section, or may be configured to have a circular to elliptical cross section.
  • the pin member 135 may be formed of a material including aluminum or stainless steel (SUS). That is, it may be made of the same stainless steel as the material of the heat exchange tube 131, it may be made of an aluminum material to further increase the heat exchange efficiency.
  • the heat exchange tube 131 may be made of anti-corrosion coating to prevent corrosion.
  • the cold water generating unit 130 is a first portion (that is, installed outside the cooling tube) surrounding the circumference of the cooling tube 120 from the outside of the cooling tube 120 And a second portion (that is, a portion installed in the spiral shape of the cooling tube) penetrating the inside of the spiral formed in the cooling tube 120. That is, the heat exchange tube 131 constituting the cold water generating unit 130 has a first portion which is installed to surround the cooling tube 120 in a spiral shape, and extends from the first portion or is connected to the first portion to form a cooling tube. It may be configured to include a linear second portion penetrating the center of the spiral of 120.
  • the ice contact member 135 is provided on the outer circumferential surface of the heat exchange tube 131, the ice contact member 135 is formed on the inside and outside of the ice I formed around the cooling tube 120 and the cooling tube 120. It may be configured to contact. Therefore, in the modified example shown in FIG. 19, the contact area between the ice and the ice contacting member 135 may be increased than in the case of FIG. 16, and thus the cooling efficiency may be further increased.
  • the cold water generating tank 100 as in the cold water generating tank 100 described with reference to Figs. 16 to 19, the tank body 110, the ice storage liquid is accommodated in the internal space of a predetermined size, and In order to cool the ice storage liquid contained in the tank body 110, the cooling tube 120 provided inside the tank body 110 and the heat exchanger tube 131 and the ice so that the introduced water exchanges the ice storage liquid with cold water. It may be configured to include a cold water generating unit 130 having a contact member 135.
  • the cold water generating tank 100 illustrated in FIGS. 20 to 25 is configured such that the cooling pipe 120 and the cold water generating unit 130 form a layer, and are stacked in the tank body 110 in the vertical direction. There is a difference in that.
  • the cooling tubes 120 formed in a zigzag shape form layers 120 ′, 120 ′′, and 120 ′′ ′, and the layers of the cooling tubes 120 are illustrated.
  • the heat exchanger tube 130 is disposed between the layers 130 'and 130 ".
  • the cooling tube 120 forms three layers 120 ′, 120 ′′, and 120 ′′ ′, and the heat exchange tube 130 has two layers 130 ′ between the cooling tubes 120. 130 "), it should be understood that the cooling tube 120 and the heat exchange tube 130 are within the scope of the present invention if they have more than one layer.
  • the cooling pipe 120 has a zigzag shape in each layer 120 ′, 120 ′′ and 120 ′′ ′, and has a structure connected to another layer.
  • the cooling pipe 120 may be a complete coupling in one piece or welding to prevent the leakage of the refrigerant.
  • the heat exchange tube 131 of the cold water generating unit 130 may have a zigzag shape formed integrally with the cooling tube 120, and the fin member 135 may be spaced apart from the outer circumferential surface of the heat exchange tube 131. It may have a structure that is arranged.
  • the cold water generating unit 130 may be formed by connecting a plurality of unit heat exchange tube units 130u including the heat exchange tube 131 and the fin member 135 to facilitate manufacturing.
  • the cold water cooling part 130 may have a structure formed to form a zigzag shape as a whole as shown in FIG.
  • the cold water generation unit 130 may be variously modified, such as a zigzag shape as well as a planar vortex shape, if only a layer structure can be achieved.
  • the unit heat exchange tube unit 130u has a structure in which the fin member 135 is disposed on the outer circumferential surface of the unit heat exchange tube 131u.
  • the plurality of unit heat exchange tube units 130u may be connected by a connection member 137 connecting the ends of the unit heat exchange tube 131u to each other.
  • the connection member 137 may be formed of a tubing made of a flexible material, but is not limited thereto.
  • the connection member 137 may be attached to an end of the unit heat exchange tube 131u by a welding method. It is also possible.
  • clamping member 138 may be used to bring the connection member 137 into close contact with the end of the unit heat exchange tube unit 130u.
  • the unit heat exchanger tube unit 130u may be connected to each other by the connecting member 137 to form unit layers 130 'and 130 "having a zigzag shape and the like, and the unit layers 130' and 130" may be formed.
  • the cold water generating unit 130 having a plurality of layers may be configured to be arranged above or below the cooling tube 120. That is, one unit layer 130 'and 130 "includes heat exchange tubes 131' and 131" and fin members 135 'and 135 ", respectively, and cools the unit layers 130' and 130".
  • the unit layers 120 ′, 120 ′′, and 120 ′′ ′ of the tube 120 may be alternately disposed to form a stacked structure.
  • the expansion members 135 provided in the cold water generating unit 130 may have a structure in which both sides of the ice I formed in the cooling pipe 120 come into contact with each other. have. That is, as illustrated in FIG. 21, the fin member 135 ′ provided in one unit layer 130 ′ is formed in the unit layers 120 ′ and 120 ′′ of the cooling pipe 120 located above and below the fin member 135 ′. (I) is in contact with both sides (up and down), and the fin member 135 "provided in the other unit layer 130" is the unit layer 120 ", 120" 'of the cooling pipe 120 located above and below. ) Is formed in contact with ice I formed on both sides (upper and lower side), except that in FIG.
  • unit layers 130 ′ and 130 ′′ of the cold water generating unit 130 are disposed between the cooling tubes 120.
  • some of the expansion member 135, depending on the number of unit layers forming the cold water generating unit 130 and the cooling tube 120, the type of unit layer disposed in the outermost portion, the cooling tube 120 It is also possible to be configured to contact only the ice (I) formed in the one side.
  • the zigzag direction formed by the cooling tube 120 has a parallel structure in which the zigzag direction formed by the cold water generating unit 130 is parallel.
  • the zigzag direction formed by the cooling tube 120 may have a structure perpendicular to the zigzag direction formed by the cold water generation unit 130.
  • at least some of the expansion members 135 provided in the cold water generation unit 130 may have a structure in contact with ice I formed in the cooling pipe 120 at both sides. .
  • the fin members 135 ′ and 135 ′′ provided in the unit layers 130 ′ and 130 ′′ of the cold water generating unit 130 may include a plurality of heat exchange tubes 131 ′ and 131 ′′. ) Is shown at the same time.
  • the above-described connection member 137 may be used to connect the unit layers 130 ′ and 130 ′′.
  • the heat exchange tubes 131 ′ and 131 ′′ provided in the unit layers 130 ′ and 130 ′′ may be integrated to facilitate the manufacture of the cold water generating unit 130. Uniform heat transfer from ice I can be expected.
  • the ice contact member 135, the portion protruding from the outer circumferential surface of the heat exchange tube 131 at the portion facing the cooling tube 120 side ( 16 may be larger than the outer diameter of the heat exchange tube 131 and less than or equal to five times the outer diameter of the heat exchange tube 131.
  • the ice contact member 135 has a length (see W2 in FIG. 16) protruding from the center of the heat exchange tube 131 at a portion facing the cooling tube 120 side to exchange heat with the cooling tube 120. It may be configured to be at least 1/3 of the distance (DL) between the center of the tube (131).
  • the cooling tube 120 is located on the upper portion of the cold water generating unit 130, the ice contact member 135 of the cold water generating unit 130 is the cooling tube It is configured to contact the ice (I) formed in 120.
  • the ice contact member 135 disposed on the outer peripheral surface of the heat exchange tube 131 of the cold water generating unit 130 is in contact with the ice (I) formed on the lower side of the cooling tube 120 Has a structure.
  • the ice contacting member 135 may have a structure that is sufficiently extended toward the cooling tube 120 as compared with other embodiments. .
  • the cold water generating unit 130 has a structure in which two or more layers are stacked below the cooling tube 120.
  • the ice contact member 135 is a heat exchanger tube of the cold water generating unit 130, in order to implement heat transfer by contact with the ice (I) also in the cold water generating unit 130 far from the cooling tube 120 131 may have a structure connected to each other.
  • the ice storage liquid contained in the tank body 110 may use water having a freezing point of 0 ° C., so as to increase the heat capacity (heat storage amount) of the ice storage liquid. It is also possible to use an aqueous solution of propylene glycol having a freezing point lower than 0 ° C. as the ice storage liquid. Detailed description thereof will be replaced with the above description.
  • the ice storage liquid temperature measured by the sensor unit 180 is lower than the set temperature, or the size (thickness) of the ice I formed in the cooling pipe 120 is set.
  • the controller C drives the cooling unit 220 to lower the temperature of the ice storage liquid contained in the tank body 110 and grow the ice I formed on the outer circumferential surface of the cooling tube 120.
  • the ice (I) formed in the cooling tube 120 is shown in a form that is integrally formed with a predetermined thickness throughout the cooling tube 120, the cooling tube 120
  • the shape of the ice (I) formed in the) may vary depending on the pitch between the cooling tube 120, the size (thickness) of the ice (I) to be controlled.
  • ice (I) of a predetermined size is formed on the outer circumferential surface of the cooling tube 120, and the temperature of the ice storage liquid reaches a set value or the cooling tube 120 is formed. If the size of the ice (I) formed in the predetermined size or more, the control unit (C) will stop the driving of the cooling unit 220.
  • control unit (C) opens the on-off valve (not shown) provided in the water extraction unit 230 when the water extraction signal is input from the water extraction unit 230 so that the cold water is extracted.
  • the water flowing in the cold water generating unit 130 according to the opening of the water extraction unit 230 is cooled by heat exchange with the ice storage liquid is provided to the user through the water extraction cock.
  • the water flowing in the heat exchange tube 131 of the cold water generating unit 130 during this water extraction process receives heat from the ice (I) in contact with the ice contacting member 135 by conduction and heat exchange, so the heat exchange efficiency is extremely high. .
  • the length of the heat exchanger tube 131 can be shortened, so that the flow rate decrease due to the increase in the length of the heat exchanger tube 131 can be minimized.
  • the ice contacting member 135 at the interface with the ice I is The temperature was approximately 0.6 to 0.8 ⁇ ⁇ , and the surface temperature of the heat exchange tube 131 was measured to be 1 to 2 ⁇ ⁇ .
  • the temperature of the surface of the heat exchanger tube 131 is greatly influenced by the ice contacting member 135 in contact with the ice I, thereby actively exchanging heat with water flowing in the heat exchanger tube 131. It can be seen that the cold water generation efficiency is greatly increased.
  • the ice contact member 135 is formed on the outer circumferential surface of the heat exchange tube 131 constituting the cold water generating unit 130, and the ice contact member 135 is brought into contact with the ice I for circulation of the ice shaft water.
  • Sufficient cold water production can be achieved without the need for a pump or agitator.
  • the circulation structure or the stirring structure of the ice storage water is not illustrated, in order to further improve the cold water generation effect of the present invention, the ice storage water circulation structure or the stirring structure may be adopted, of course, the ice contact member 135 Ice shaft water circulation structure and / or stirring structure added to) should also be considered to be included in the scope of the present invention.
  • the heat transfer by the direct conduction of the ice (I) and the ice contacting member 135 is realized, it is possible to reduce the total volume of the ice storage liquid, and due to the fast heat exchange and high heat exchange efficiency, Since it is possible to shorten the length of the 131, there is an advantage that the flow rate decrease according to the increase in the length of the heat exchange tube 131 can be minimized.
  • the controller C closes the on / off valve.
  • the driving of the cooling unit 220 may be stopped immediately after the opening / closing valve closing signal is input, but the temperature of the ice storage liquid reaches a set value or the size of the ice I formed in the cooling pipe 120 has a predetermined size. It is also possible to control the drive of the cooling unit 220 to continue until the above.
  • Expansion member ice contact member, pin member

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Abstract

빙축열 방식을 이용하여 냉수를 생성하는 냉수생성 탱크 및 이를 구비하는 냉수기가 개시된다. 개시되는 냉수생성 탱크는, 냉각유닛에 의하여 냉각되는 빙축액을 내부에 수용하는 탱크몸체; 상기 탱크몸체 내에 수용된 빙축액을 냉각하기 위하여 상기 탱크몸체의 내부에 구비되는 냉각관; 및 유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되는 유로를 형성하는 열교환관과, 빙축액과 접촉면적을 넓히기 위하여 상기 열교환관의 외주면에 위치한 확장부재를 구비하는 냉수생성부;를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 탱크몸체의 내부에 수용된 빙축액을 순환시키는 순환부;를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 냉수생성 탱크에 의하면, 냉각효율을 극대화함으로써 낮은 온도의 냉수를 다량 추출할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

Description

냉수생성 탱크 및 이를 구비하는 냉수기
본 발명은 열교환에 의해 냉수를 만들기 위한 냉수생성 탱크 및 이를 구비하는 냉수기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빙축열 방식을 이용하여 냉수를 생성하는 냉수생성 탱크 및 이를 구비하는 냉수기에 관한 것이다.
일반적으로 냉수기는 수도전이나 생수통으로부터 공급된 물을 냉각시켜 사용자에게 제공하는 장치이다. 이러한 냉수기는 정수기, 탄산수기, 냉온수기 등 저온의 음용수 생성을 위해 주로 설치되지만, 냉수의 생성이 필요한 다양한 분야에 이용될 수 있다.
냉수를 생성하는 방식으로는 냉수탱크를 사용하여 냉수탱크에 수용된 물을 직접 냉각하는 직접 냉각방식과, 얼음이나 저온 유체와의 열교환을 이용하여 냉수를 생성하는 빙축열 방식으로 구분할 수 있다.
여기서, 빙축열 방식은 빙축탱크 내부에 수용된 차가운 열전달 물질과 빙축탱크 내부에 설치된 열교환관(냉수관)을 통과하는 물 사이의 열교환을 통하여 냉수를 생성한다.
이를 위하여, 종래의 빙축식(빙축열 방식) 냉각시스템은 빙축탱크에 빙축액이 채워져 있고, 빙축액을 냉각하거나 얼음으로 만들기 위하여 냉각유닛과 연결된 냉매관(냉각관)과, 이러한 냉매관에 의해 온도가 낮아진 빙축액과 열교환하여 물을 냉수로 만들기 위한 열교환관을 구비한다.
냉매관을 흐르는 저온의 냉매에 의해 냉매관 주위에 얼음이 일정 두께로 형성되고, 이러한 과정 동안 빙축액이 순환되면서 빙축액의 온도를 균일하게 저하시키게 된다. 한편, 빙축액의 온도가 일정값 이하가 되면 냉매관과 연결된 냉각유닛(압축기)의 작동이 중단된다.
냉수의 추출이 이루어지는 경우 열교환관의 내부를 흐르는 물이 빙축액과 열교환하면서 냉각되고, 열교환으로 인해 온도가 상승된 빙축액은 냉매관 주변의 얼음을 녹이면서 잠열에 의해 온도가 낮아지게 된다.
열교환 과정에서는 열교환관 주변의 빙축액이 열교환에 의해 온도가 상승하게 되므로, 빙축액의 순환이 충분히 일어나야만 열교환관을 통한 냉수생성이 원활하게 이루어질 수 있다.
그러나, 종래의 빙축식 냉각시스템은 빙축액의 순환(대류)을 위하여 순환펌프를 사용하기는 하지만 빙축액의 순환이 원활하게 이루어지는 구조가 아니어서 충분한 냉각효율을 달성하지 못한다는 문제점이 있다.
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허 제2013-0035888호(2013.04.09. 공개)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 냉각효율을 극대화하여 저온의 냉수를 다량 추출할 수 있는 냉수생성 탱크 및 이를 구비하는 냉수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 냉각효율을 극대화할 수 있는 구조를 갖는 냉수생성 탱크 및 이를 구비하는 냉수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 빙축액에 의한 결로 발생을 최소화할 수 있는 냉수생성 탱크 및 이를 구비하는 냉수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은, 냉각유닛에 의하여 냉각되는 빙축액을 내부에 수용하는 탱크몸체; 상기 탱크몸체 내에 수용된 빙축액을 냉각하기 위하여 상기 탱크몸체의 내부에 구비되는 냉각관; 및 유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되는 유로를 형성하는 열교환관과, 빙축액과 접촉면적을 넓히기 위하여 상기 열교환관의 외주면에 위치한 확장부재를 구비하는 냉수생성부;를 포함하는 냉수생성 탱크를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 냉수생성 탱크는, 상기 탱크몸체의 내부에 수용된 빙축액을 순환시키는 순환부;를 추가로 포함할 수 있다.
상기 냉수생성부는 상기 냉각관의 둘레를 감싸는 형태로 상기 탱크몸체의 내부에 설치될 수 있다. 그리고, 상기 순환부는 상기 냉각관에서 상기 냉수생성부 방향으로 빙축액을 분사하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 냉각관은 공간상의 나선 형상을 이루며, 상기 열교환관은 상기 냉각관의 둘레를 감싸는 공간상의 나선 형상을 이루는 구조를 가질 수 있다.
이때, 상기 열교환관의 길이방향 높이는 상기 냉각관이 형성하는 나선의 직경보다 크게 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 열교환관의 길이방향 높이는 상기 냉각관이 형성하는 나선의 직경의 1.5배 이상 10배 이하가 될 수 있다.
그리고, 상기 열교환관이 형성하는 나선 직경과 상기 냉각관이 형성하는 나선 직경의 차이는 상기 냉각관이 형성하는 나선 직경의 0.5배 이상 4배 이하가 되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 냉각관 및 열교환관은 길이방향의 사이 사이에 공간이 형성되는 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 순환부는 상기 냉각관의 나선 형상의 중앙부분에서 빙축액을 분사하여 빙축액이 상기 냉각관에 형성된 얼음을 지나 상기 냉수생성부로 유동하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 순환부는, 상기 냉각관의 나선 형상 중앙부분에 상기 냉각관의 길이방향을 따라 배치되어 상기 냉각관에 빙축액을 분사하는 분사부재와, 상기 탱크몸체 내부의 빙축액을 흡입하여 상기 분사부재로 공급하는 펌핑부재를 구비할 수 있으며, 추가적으로 상기 탱크몸체 내부의 빙축액을 상기 펌핑부재로 공급하는 흡입부재를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 흡입부재는 상기 냉수생성부의 둘레와 상기 탱크몸체 사이의 공간에 설치될 수 있으며, 상기 냉수생성부의 둘레에 소정 간격으로 복수 개 구비될 수 있다.
또한, 상기 분사부재는 상기 냉각관의 길이방향을 따라 연장되며, 다수의 분사홀을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 펌핑부재는 상기 탱크몸체의 내부에 구비되어 펌핑부재를 흐르는 빙축액에 의해 결로가 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
한편, 상기 순환부는 상기 분사부재에서 분사된 빙축액이 상기 펌핑부재로 바로 유입되는 것을 차단하기 위하여 상기 분사부재와 펌핑부재 사이의 유동을 제한하는 차단부재를 구비할 수 있다. 이러한 차단부재는 상기 냉각관이 형성하는 나선의 직경보다 큰 직경을 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 냉각관과 냉수생성부는 원형의 나선 형상을 이루면서 일정간격을 유지하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 냉각관 사이의 피치와 상기 냉수생성부 사이의 피치는 동일하거나 배수의 관계를 가지며, 상기 냉수생성부는 상기 냉각관 사이의 공간에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수생성 탱크에 구비되는 확장부재는 상기 열교환관의 외주면에서 돌출되는 형상을 가지며 상기 냉각관의 둘레에 형성된 얼음과 접촉하는 얼음접촉부재로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 냉수생성부는 상기 냉각관의 둘레를 감싸는 형태로 상기 탱크몸체의 내부에 설치되며, 상기 얼음접촉부재는 상기 냉각관의 둘레에 형성된 얼음과 접촉하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 냉각관은 공간상의 나선 형상을 이루며, 상기 열교환관은 상기 냉각관의 둘레를 감싸는 공간상의 나선 형상을 이룰 수 있다. 이때, 상기 냉각관과 냉수생성부는 원형의 나선 형상을 이루면서 일정간격을 유지하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 열교환관의 길이방향 높이는 상기 냉각관이 형성하는 나선의 직경보다 클 수 있다. 또한, 상기 열교환관의 길이방향 높이는 상기 냉각관이 형성하는 나선의 직경의 1.5배 이상 10배 이하일 수 있다.
다른 실시예로서, 상기 냉수생성부는 상기 냉각관의 둘레를 감싸는 제1 부분과, 상기 냉각관의 내부를 관통하는 제2 부분을 포함하며, 상기 얼음접촉부재는 상기 냉각관의 둘레에 형성된 얼음과 상기 냉각관의 내외부에서 접촉하도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 냉각관과 상기 냉수생성부는 층을 이루도록 구성되며, 상기 탱크몸체 내부에서 상하 방향으로 적층되어 구비될 수 있다. 이때, 상기 냉수생성부에 구비되는 얼음접촉부재 중 적어도 일부는 상기 냉각관에 형성된 얼음과 양측에서 접촉하도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 냉각관은 상기 냉수생성부의 상부에 위치하며, 상기 냉수생성부의 얼음접촉부재는 상기 냉각관에 형성된 얼음과 접촉하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 냉수생성부는 상기 냉각관의 하부에 2층 이상 적층되며, 상기 냉수생성부의 얼음접촉부재는 2층 이상의 상기 냉수성성부와 연결되도록 배치될 수 있다.
한편, 상기 냉수생성부의 확장부재(얼음접촉부재)는 상기 열교환관의 둘레에 상기 열교환관의 외주면과 일체로 형성되거나 상기 열교환관의 외주면에 장착되는 다수의 핀(fin) 부재를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 열교환관은 일체로 형성된 원형의 나선 형상을 이루며, 상기 핀 부재는 소정의 간격을 두고 상기 열교환관의 외주면에 구비될 수 있다.
이와는 달리, 상기 열교환관은 일체로 형성된 지그재그 형상을 이루며, 상기 핀 부재는 소정의 간격을 두고 상기 열교환관의 외주면에 구비될 수도 있다.
다른 실시예로서, 상기 냉수생성부는, 상기 열교환관과 상기 핀 부재를 구비하는 단위 열교환관 유닛을 복수 개 연결하여 형성되는 구조를 가질 수 있다. 이때, 복수의 상기 단위 열교환관 유닛은 상기 단위 열교환관 유닛의 단부를 서로 연결하는 연결부재에 의해 연결될 수 있으며, 이러한 연결부재는 유연한 재질로 이루어진 튜빙으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 핀 부재는 복수 개의 열교환관을 동시에 연결하는 구조를 가질 수도 있다.
또한, 상기 냉수생성부는 상기 단위 열교환관 유닛을 복수 개 연결하여 전체적으로 공간상의 나선 형상을 이루도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 냉수생성부는 상기 단위 열교환관 유닛을 복수 개 연결하여 전체적으로 지그재그 형상을 이룰 수 있다.
또한, 상기 냉수생성부는, 상기 단위 열교환관 유닛을 복수 개 연결하여 전체적으로 지그재그 형상을 이루는 단위층을, 상기 냉각관의 상측 또는 하측에 배열하여 복수의 층을 이루도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 핀 부재는 사각형 단면 또는 원형, 타원형 단면을 가질 수 있으며, 알루미늄 또는 스테인레스 스틸를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 핀 부재는 상기 냉각관과 인접한 부분의 폭이 핀 부재의 높이보다 길게 형성되어 냉각관 측으로 연장된 구조를 가질 수도 있다.
그리고, 상기 얼음접촉부재는 상기 냉각관 측을 향한 부분에서, 상기 열교환관의 외주면으로부터 돌출된 길이가 상기 열교환관의 외경보다 크게 구성될 수 있다. 이때, 상기 얼음접촉부재는 상기 냉각관 측을 향한 부분에서, 상기 열교환관의 외주면으로부터 돌출된 길이가 상기 열교환관의 외경의 5배 이하일 수 있다.
또한, 상기 얼음접촉부재는 상기 냉각관 측을 향한 부분에서, 상기 열교환관의 중심으로부터 돌출된 길이가 상기 냉각관과 열교환관의 중심 사이 거리의 1/3 이상일 수 있다.
그리고, 상기 얼음접촉부재는 상기 냉각관 측을 향한 방향의 폭이 이에 수직인 방향의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 다른 측면으로서, 전술한 냉수생성 탱크; 상기 탱크몸체에 수용된 빙축액을 냉각하도록 상기 냉각관과 연결된 냉각유닛; 및 상기 냉수생성부에서 생성된 냉수를 추출하기 위해 개폐되는 출수부;를 포함하는 냉수기를 제공한다.
상기 냉각유닛은 압축기, 응축기, 팽창기를 구비하는 냉각 사이클을 형성하며, 상기 냉각관은 냉각 사이클의 증발기에 대응될 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 측면에 의한 냉수기는, 상기 탱크몸체에 수용된 빙축액의 온도와 상기 냉각관에 형성되는 얼음의 크기 중 적어도 하나를 측정하도록 구비되는 센서부; 및 상기 센서부에서 측정된 값을 이용하여 상기 냉각유닛 및/또는 순환부의 구동을 제어하는 제어부;를 추가로 포함할 수 있다.
이러한 제어부는 상기 출수부에서 출수신호가 입력되면 상기 순환부를 제어하여 빙축액을 순환시키도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 탱크몸체에 수용된 빙축액은 어는점이 0℃ 보다 낮은 수용액인 으로 구성될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 냉수생성부에 구비되는 열교환관의 외주면에 확장부재(핀 부재)를 설치함으로써 빙축액과 열교환관을 흐르는 물 사이의 열교환 효율을 현저히 상승시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 냉각관을 둘러싸는 형태로 냉수생성부를 배치함으로써, 및/또는 냉각관에서 냉수생성부 방향으로 빙축액을 분사함으로써, 냉각관에 형성된 얼음의 잠열을 최대한 활용하여 냉수생성부와 충분한 열교환을 이룰 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 냉수생성부에 구비되는 열교환관의 외주면에 얼음접촉부재(핀 부재)를 설치하고 얼음접촉부재가 냉각관에 형성된 얼음과 접촉하도록 함으로써, 열교환관을 흐르는 물이 냉각관의 둘레에 형성된 얼음과 전도에 의한 열교환을 함으로써 열교환 효율을 현저히 상승시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 냉각관을 둘러싸는 형태로 냉수생성부를 배치하고 냉각관에 형성된 얼음의 냉기를 전도에 의해 열교환관 내부를 흐르는 물에 전달함으로써 탱크몸체 내부에 수용된 빙축액의 축열량을 충분하게 그리고 효과적으로 사용함으로써 냉수생성 효율이 증가한다는 효과를 얻을 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면 얼음과 얼음접촉부재의 직접 전도에 의한 열전달을 구현하고 있으므로 빙축액의 전체 체적을 적게 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 빠른 열교환과 높은 열교환 효율로 인하여 열교환관의 길이를 짧게 하는 것이 가능해지므로 열교환관의 길이 증대에 따른 유량 감소도 최소화할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
이외에도, 본 발명은 특허청구범위 및 상세한 설명에 기재된 다양한 구조적 특징을 통하여 냉각효율을 극대화함으로써 일정 온도 이하의 냉수를 다량 추출할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 열교환관을 냉각관의 둘레에 배치하므로 열교환관이 형성하는 나선의 직경이 커지고 이로 인해 종래와 동일한 길이의 열교환관을 사용하더라도 열교환관의 두께를 얇게 할 수 있어 열교환관 내부를 흐르는 물과 빙축액 사이의 열교환 효율이 상승하게 된다. 즉, 종래의 열교환관은 탱크몸체 내부의 정해진 작은 공간 상에서 일정 길이 이상의 열교환관을 확보하기 위하여 열교환관의 벤딩(bending) 각도를 크게 하여야 하지만, 본 발명의 일 실시예에 의하면 탱크몸체 내부의 공간을 충분히 활용할 수 있을 뿐만 아니라 열교환관이 형성하는 나선의 직경이 커지므로 벤딩각도가 작아져 종래에 비해 상대적으로 얇은 두께의 열교환관을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 펌핑부재를 탱크몸체의 내부에 수용함으로써 펌핑부재에 결로가 발생하는 현상을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따라 어는점이 0℃보다 낮은 수용액을 사용하는 경우, 동일체적의 빙축액을 기준으로 할 때, 냉각효율을 더욱 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기를 도시한 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 냉수생성 탱크의 일 예를 도시한 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 냉수생성 탱크를 부분절개 및 분해하여 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 냉수생성부를 구조를 도시한 사시도.
도 5는 핀 부재의 변형예를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉수생성 탱크를 도시한 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 냉수생성부의 구조를 도시한 평면도.
도 8 내지 도 10은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉수생성 탱크를 도시한 개략도.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수생성 탱크의 작용을 도시한 단면도로서, 도 11은 냉각관에 얼음이 형성된 상태를 도시하고, 도 12는 냉수추출시 빙축액의 순환상태를 도시함.
도 13은 본 발명의 일 실시예와 종래기술의 냉각효과 대비를 위하여 추출 잔의 수에 따른 추출수의 온도 변화를 나타낸 그래프.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수생성 탱크의 연속 추출시 빙축액과 냉수의 온도 관계를 도시한 그래프.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 냉수기를 도시한 개략도.
도 16은 도 15에 도시된 냉수생성 탱크의 일 예를 도시한 단면도.
도 17은 도 16에 도시된 냉수생성 탱크를 부분절개 및 분해하여 도시한 사시도.
도 18은 도 17에 도시된 냉수생성부를 구조를 도시한 사시도.
도 19는 도 16에 도시된 냉수생성 탱크의 변형예를 도시한 단면도.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 냉수생성부 및 냉각관의 구조를 도시한 사시도.
도 21은 도 20에 도시된 냉수생성부 및 냉각관의 정면을 도시한 개략도.
도 22는 도 20에 도시된 냉수생성부의 결합구조를 도시한 평면 개략도.
도 23은 도 20에 도시된 냉수생성부 및 냉각관의 구조의 변형예를 도시한 사시도.
도 24는 도 23에 도시된 냉수생성부 및 냉각관의 정면을 도시한 개략도.
도 25는 도 20에 도시된 냉수생성부 및 냉각관의 구조의 다른 변형예를 도시한 사시도.
도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 냉수생성부 및 냉각관의 구조를 도시한 사시도.
도 27은 도 26에 도시된 냉수생성부 및 냉각관의 정면을 도시한 개략도.
도 28은 도 27에 도시된 실시예의 변형예를 도시한 개략도.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수생성부 및 냉각관의 작용을 설명하기 위한 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 도 1 내지 도 29에 일 예로서 도시된 냉수기(200)는 통상의 정수기뿐만 아니라, 냉온수기, 탄산수 등의 기능수 생성을 위한 기능수기 등 각종 수처리기에 사용될 수 있다. 따라서, 후술하는 필터부(210) 등의 구성 이외에도 수처리기의 목적이나 성능에 부합되는 다양한 구성들이 부가될 수 있으며, 본 발명에 의한 냉수기(200) 및 냉수생성 탱크(100)는 도 1 내지 도 29에 도시되지 않은 다양한 구성들이 부가된 수처리기에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(200)에 대해 살펴본다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(200)는, 빙축열 방식으로 냉수를 생성하는 냉수생성 탱크(100)와, 상기 냉수생성 탱크(100)에 수용된 빙축액을 냉각하기 위한 냉각유닛(220)과, 상기 냉수생성부(130)에서 생성된 냉수를 추출하기 위해 개폐되는 출수부(230)를 포함하여 구성되며, 빙축액의 온도 등을 측정하는 센서부(180)와, 상기 센서부(180)에서 측정된 값을 이용하여 상기 냉각유닛(220)의 구동을 제어하는 제어부(C)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(200)는 원수를 여과하기 위하여 냉수생성 탱크(100)의 전단에 필터부(210)를 추가로 구비할 수도 있다.
먼저, 상기 필터부(210)는 원수를 여과하여 사용자에게 제공하기 위한 것으로서, 수처리기에서 요구되는 성능에 따라 다양한 종류의 필터가 복수 개 또는 복합형으로 구비될 수 있다. 다만, 생수를 이용하는 냉온수기 등의 일부 수처리기에서는 필터부(210)가 반드시 필요한 것은 아니므로 본 발명에 의한 냉수기(200)에서 필터부(210)가 필수 구성으로 구비되어야 하는 것은 아니다.
다음으로, 상기 냉각유닛(220)은 탱크몸체(110) 내부에 수용된 빙축액을 빙점 이하의 온도로 과냉각시킴으로서 냉각관(120)의 둘레에 얼음(I)이 형성되게 한다. 이를 위하여, 상기 냉각유닛(220)은 통상의 냉각사이클과 마찬가지로 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키는 증발기와, 그리고 상기 증발기에서 증발된 냉매를 팽창시키는 팽창기를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 냉수생성 탱크(100)의 내부에 수용되는 냉각관(120)은 통상의 냉각시스템의 증발기에 대응하게 된다. 그러나, 후술하는 바와 같이 빙축액의 냉각을 통하여 냉각관(120) 주위의 얼음(I)이 형성될 수 있다면, 상기 냉각유닛(220)은 전자냉각 장치 등 공지의 냉각용 장치를 이용할 수도 있다.
한편, 도 3(후술하는 도 17의 경우에도 동일)에서는, 냉각유닛(220)과의 연결을 위하여, 냉각관(120)의 유입구(121)와 유출구(122)가 탱크몸체(110)의 일측 측면을 관통하는 것으로 도시되어 있지만, 냉각관(120)의 경로는 다양한 변경이 가능하다. 일 예로서, 도 10에 도시된 바와 같이 냉각관(120)의 유입구(121)와 유출구(122)는 탱크몸체(110)의 하면을 관통하여 설치될 수도 있다. 참고로, 도 1(후술하는 도 15의 경우에도 동일)에서는 냉각유닛(220)과 냉각관(120)의 연결상태에 대한 표현상의 편의를 위해 냉각관(120)의 유출구(122)의 위치를 변경하여 표시하였다.
또한, 상기 출수부(230)는 사용자에게 냉수를 공급하기 위하여 구비된다. 이러한 출수부(230)는 사용자의 선택에 의해 개폐되는 개폐밸브(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 개폐밸브는 사용자의 버튼 선택 등에 의해 작동하는 전자식 밸브로 구성될 수 있지만, 기계식 밸브로 구성되는 것도 가능하다. 다만, 출수부(230)에 기계식 밸브가 구비되는 경우에는 밸브 개폐신호를 제어부(C)에 제공하는 별도의 장치가 구비될 필요가 있다. 이러한 개폐밸브에서 출수되는 냉수는 출수코크를 통하여 사용자에게 제공된다.
그리고, 센서부(180)는 상기 탱크몸체(110)에 수용된 빙축액의 온도와 상기 냉각관(120)의 둘레에 형성되는 얼음(I)의 크기 중 적어도 하나를 측정하도록 구비될 수 있다. 이러한 센서부(180)는 하나의 센서로 설치될 수도 있지만, 탱크몸체(110)의 여러 부분에서 빙축액의 온도를 측정하거나 냉각관(120)에 형성되는 얼음(I)의 크기(두께)를 별도로 측정하기 위하여 2개 이상의 센서가 설치되는 것도 가능하다. 예를 들어, 온도에 따른 밀도차에 의해, 탱크몸체(120) 내부의 높이에 따라 빙축액의 온도가 달라질 수 있으므로 빙축액의 온도를 감지하기 위한 센서를 여러 높이에 대응하도록 설치할 수 있다. 또한, 냉각관(120)에 얼음(I)이 형성되는 경우 얼음(I)과 직접 접촉하거나 인접한 위치의 온도를 측정하기 위하여 냉각관(120)에 인접하여 센서부(180)가 설치되는 것도 가능하다.
한편, 상기 제어부(C)는 센서부(180)에서 측정된 값을 이용하여 상기 냉각유닛(220) 및 순환부(140)의 구동을 제어하도록 구성된다.
즉, 센서부(180)에서 측정된 빙축액의 온도가 설정온도보다 낮거나, 냉각관(120)에 형성되는 얼음(I)의 크기(두께)가 설정두께보다 작은 경우, 제어부(C)는 냉각유닛(220)을 구동시켜 탱크몸체(110) 내부에 수용된 빙축액의 온도를 낮추고 냉각관(120)의 외주면에 형성된 얼음(I)을 성장시키게 된다.
이에 따라 빙축액의 온도가 설정값에 도달하거나 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)의 크기가 일정 크기 이상이 되면 제어부(C)는 냉각유닛(220)의 구동을 멈추게 된다.
또한, 제어부(C)는 상기 출수부(230)에서 출수신호가 입력되면 상기 순환부(140)를 제어하여 빙축액을 순환시키도록 구성될 수 있다.
즉, 출수부(230)에 구비된 개폐밸브(미도시)에서 개방신호가 제어부(C)에 입력되면 제어부(C)는 순환부(140)에 구비된 펌핑부재(150)를 구동하여 빙축액을 순환시키게 되며, 출수부(230)의 개방에 따라 냉수생성부(130)를 흐르는 물은 빙축액과 열교환하여 냉각되어 출수코크를 통해 사용자에게 제공된다. 이 과정에서 센서부(180)에서 감지된 온도가 설정온도보다 낮거나 냉각관(120)에 형성되는 얼음(I)의 크기(두께)가 설정두께보다 작은 경우 냉각유닛(220)이 동시에 구동되는 것도 가능하다. 한편, 사용자가 개폐밸브를 닫는 경우 폐쇄신호가 제어부(C)에 입력되고, 이에 따라 제어부(C)는 펌핑부재(150)의 구동을 정지하게 된다.
다만, 펌핑부재(150)의 구동은 개폐밸브의 폐쇄신호가 입력된 직후에 정지될 수도 있지만, 빙축액의 온도 균형을 위하여 폐쇄신호가 입력된 후 일정시간 동안 추가 구동되는 것도 가능하다. 또한, 개폐밸브의 폐쇄신호가 입력된 경우라 하더라도 냉각유닛(220)의 구동은 빙축액의 온도가 설정값에 도달하거나 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)의 크기가 일정 크기 이상이 될 때까지 계속되도록 제어하는 것도 가능하다.
다음으로, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에 의한 냉수기(200)에 구비되는 냉수생성 탱크(100)의 일 실시예에 대해 살펴본다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 의한 냉수생성 탱크(100)는, 소정 크기의 내부공간에 빙축액이 수용되는 탱크몸체(110)와, 상기 탱크몸체(110) 내에 수용된 빙축액을 냉각하기 위하여 상기 탱크몸체(110)의 내부에 구비되는 냉각관(120)과, 유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되도록 하는 냉수생성부(130)와, 상기 탱크몸체(110)의 내부에 수용된 빙축액을 순환시키는 순환부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 탱크몸체(110)는 내부에 냉각유닛(200)에 의해 냉각되는 빙축액이 수용되며, 내부에 공간을 형성하는 탱크본체(111)와, 탱크본체(111)의 개구를 덮는 탱크덮개(115)로 분리되어 구성될 수 있다. 이러한 탱크몸체(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형의 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 도 6에 도시된 바와 같이 육면체의 형상을 가질 수도 있다.
또한, 상기 냉각관(120)은 전술한 냉각유닛(220)의 증발기에 대응된다. 이러한 냉각관(120)은 도 3에 도시된 바와 같이, 공간상의 나선 형상을 가질 수 있으며, 탱크몸체(110) 내부에 상하방향으로 길게 배치될 수 있다. 한편, 본 명세서 및 청구범위에서는 도면의 도시를 기초로 냉각관(120)과 열교환관(131)이 상하방향으로 길게 배치되는 것으로 설명하지만, 이러한 냉각관(120)과 열교환관(131)은 좌우방향으로 배치될 수도 있다. 이러한 점을 감안하여, 본 명세서 및 특허청구범위에서 상하방향은 냉각관(120)과 열교환관(131)의 길이방향과 같은 의미를 갖는 것으로 한다.
이러한 냉각관(120)의 내부에는 냉매가 흐르게 되며, 냉각유닛(220)의 작동에 따라 냉각관(120)의 외주면에는 빙축액이 결빙되어 얼음(I)이 형성된다.
이러한 얼음(I)의 생성두께는 센서부(180)를 통하여 빙축액의 온도 및/또는 얼음(I)과의 접촉을 통하여 감지할 수 있으며, 소정두께의 얼음(I)이 형성되면 냉각유닛(220)의 동작이 멈추도록 제어된다.
그리고, 상기 냉수생성부(130)는 유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되는 유로를 형성하는 열교환관(131)과, 빙축액과 접촉면적을 넓히기 위하여 상기 열교환관(131)의 외주면에 위치한 확장부재(135)를 구비할 수 있다.
상기 열교환관(131)은 상기 냉각관(120)의 둘레를 감싸는 형태로 상기 탱크몸체(110) 내부에 배치된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 공간상의 나선 형상을 갖는 냉각관(120)의 둘레에 냉각관(120)을 감싸는 형태로 열교환관(131)이 배치될 수 있다.
한편, 도 3에서는 열교환관(131)의 입수구(131a)와 출수구(131b)가 탱크몸체(110)의 일측 측면을 관통하는 것으로 도시되어 있지만, 열교환관(131)의 경로는 다양한 변경이 가능하다. 참고로, 도 1 및 도 2 등에서는 도식의 편의를 위해 열교환관(131)의 출수구(131b)의 위치를 도 3과는 다른 위치에 표시하였다.
이러한 열교환관(131)의 경우에도 냉각관(120)과 마찬가지로 공간상의 나선형상을 가질 수 있다.
한편, 본 명세서 및 특허청구범위에서 '공간상의 나선 형상'은 도 3 및 도4에 도시된 바와 같이, 열교환관(131)이나 냉각관(120)이 평면상 전체적으로 원형의 구조를 갖는 형태뿐만 아니라, 도 6에 도시된 바와 같이 평면상 전체적으로 각형의 구조를 갖는 형태를 포함하는 것으로 한다. 즉, '공간상의 나선 형상'은 평면상으로 각형이나 원형 구조를 갖는 것과 관계없이, 연속적으로 형성되되 공간상으로 나사선과 같이 감겨있는 형상을 의미하는 것으로 한다.
이와 같이 열교환관(131)을 냉각관(120)의 둘레에 배치하므로, 열교환관(131)이 형성하는 나선의 직경(도 11의 D2)이 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(도 11의 D1)보다 커지게 되고, 이로 인해 열교환관(131)의 가공성, 성형성이 우수하게 된다.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제2013-0035888호에는 탱크몸체 내부의 좁은 설치공간 내에 일정 길이(일 예로서, 5m 정도) 이상의 열교환관을 확보하기 위하여 열교환관을 거의 180도로 굽힘 가공을 하고 있으나, 이러한 경우에는 굽힘각도가 커서 굽힘 부분에서 터짐이 발생할 수 있으므로 열교환관의 두께를 크게 하여야 했다(SUS 재질의 경우 대략 0.7mm 정도). 그러나, 본 발명의 일 실시예와 같이 열교환관(131)을 냉각관(120)의 둘레에 배치하는 경우, 열교환관(131)이 형성하는 나선의 직경(도 11의 D2)이 커지고 이로 인해 열교환관(131)의 두께를 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있었다(SUS 재질의 경우 대략 0.25~0.3mm까지 감소 가능). 이와 같이, 열교환관(131)의 두께를 줄이면 열교환관(131) 내부를 흐르는 물과 빙축액 사이의 열교환 효율이 상승하게 되고, 따라서 냉각효율(냉수생성 효율)이 상승하게 된다.
또한, 대한민국 공개특허 제2013-0035888호에는 탱크몸체의 상부에 냉각관이 위치하고, 탱크몸체의 하부에 열교환관이 배치되는 구조를 갖고 있다. 이러한 경우에는 관의 분포가 하부는 조밀한데 비해 상부는 성긴 구조가 되어 탱크몸체의 공간이용 효율이 저하되고 빙축액의 효율적 사용이 곤란하게 된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예와 같이, 열교환관(131)을 냉각관(120)의 둘레에 배치하면 탱크몸체(110)의 상하부 모두에서 관 분포가 일정하므로 공간 이용의 효율이 증가될 뿐만 아니라, 탱크몸체(110)의 상하부에 관계없이 빙축액의 효과적인 사용이 가능하게 된다. 즉, 열교환관(131)의 전체 길이에 대하여 냉각관(120)과의 거리차가 크지 않아 상대적으로 낮은 온도를 갖는 냉각관(120) 외주면에 형성된 얼음(I)과 냉각관(120) 근처의 낮은 온도의 빙축액을 효율적으로 사용할 수 있게 된다. 특히, 공개특허 제2013-0035888호의 열교환관(131)은 조밀한 구조를 가지므로 빙축액의 흐름이나 섞임이 원활하지 못하여 빙축액 온도의 불균일이 있는 반면 본 발명의 일 실시예에 의하면 냉각관(120)과 열교환관(131)의 전체적으로 인접하여 배치되므로 냉각효율이 상승하는 구조를 이루게 된다.
한편, 후술하는 바와 같이, 순환부(140)는 냉각관(120)에서 냉수생성부(130) 방향, 즉 탱크몸체(110)의 중앙에서 외측 방향으로 빙축액을 분사하는 구조를 갖는다.
따라서, 냉각관(120)의 둘레에 형성된 얼음(I)이 녹으면서 온도가 저하된 빙축액이 냉수생성부(130) 측으로 이동하여 열교환관(131) 내부를 흐르는 물과 열교환하므로 냉수의 생성효율이 크게 증가하게 된다.
특히, 냉각관(120)과 열교환관(131)의 피치(인접하는 관 사이의 중심간격)를 조정함으로써 관 사이에 소정의 공간이 형성되도록 하는 경우, 냉각관(120)의 길이방향 사이 사이에 공간이 형성되며, 열교환관(131)의 경우에도 길이방향 사이 사이에 빙축액이 흐를 수 있는 공간이 형성된다. 따라서, 냉각관(120)을 거치면서 온도 저하된 빙축액이 냉각관(120) 사이에 형성된 공간을 통하여 열교환관(131)에 용이하게 도달할 수 있게 된다. 또한, 열교환관(131)에 도달한 빙축액도 열교환관을 마친 후 열교환관(131) 사이 사이에 형성된 공간을 통해 탱크몸체(110)의 내면 측으로 이동하게 된다. 이러한 흐름은 냉각관(120)과 열교환관(131)의 상부로부터 하부까지 전체 길이에 대해 균일하게 이루어질 수 있으므로, 열교환관(131)의 전체 길이에 대하여 냉각효율이 균일하게 이루어지고 충분한 냉각이 가능하게 된다.
이를 위하여, 냉각관(120) 사이의 피치는 냉각관(120)의 길이방향 사이사이에 공간이 형성되도록 냉각관(120) 외경의 1.2배 이상, 5배 이하의 치수를 가질 수 있다. 이때, 냉각관(120) 사이의 피치가 냉각관(120) 외경의 1.2배보다 작은 경우 냉각관(120) 사이의 공간의 치수가 외경의 0.2배 미만이 되어 빙축액의 통과시 저항이 크게 작용하게 된다. 또한, 냉각관(120) 사이의 피치가 냉각관(120) 외경의 5배보다 큰 경우 냉각관(120) 사이의 공간의 치수가 외경의 4배를 초과하여 공간의 효율이 저하될 뿐만 아니라 정해진 체적에서의 냉각관(120)의 길이가 짧아져 충분한 열교환을 기대할 수 없게 된다.
그리고, 상기 냉각관(120) 사이의 피치와 상기 냉수생성부(130) 사이의 피치는 동일하거나 배수의 관계를 가질 수 있고, 이 경우 상기 냉수생성부(130)는 상기 냉각관(120) 사이의 공간에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각관(120) 사이의 공간이 형성되는 높이에 냉수생성부(130)의 열교환관(131)이 배치되는 경우, 빙축액이 냉각관(120) 사이의 공간을 통과한 후 열교환관(131)에 쉽게 도달할 수 있다. 따라서, 이러한 엇갈림 배치가 되도록 상기 냉각관(120) 사이의 피치와 상기 냉수생성부(130) 사이의 피치는 동일하게 형성되거나 배수의 관계를 가질 수 있다. 그러나, 냉각관(120) 사이의 피치와 냉수생성부(130) 사이의 피치가 다르게 구성된다 하더라도 냉각관(120) 사이마다, 그리고 냉수생성부(130)의 열교환관(131) 사이마다 공간이 형성되므로 빙축액의 흐름을 제한하는 것은 아니므로 본 발명은 전술한 피치의 구성을 갖는 구조로 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 냉각관(120)과 냉수생성부(130)의 열교환관(131)은 폭 방향(또는 반경방향)으로 일정간격을 유지하도록 구성될 수 있으며, 이를 통하여 냉각관(120)과 열교환관(131)의 상부로부터 하부까지 전체 길이에 대해 균일한 냉각효과를 달성할 수 있게 된다.
한편, 상기 열교환관(131)의 길이방향 높이(도 11의 H)는 상기 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(도 11의 D1)보다 크게 설정될 수 있다. 이를 통하여, 냉각관(120) 내부의 공간을 작게 하고 열교환관(131)이 상하방향에 걸쳐 냉각관(120)을 거친 빙축액과 충분한 접촉을 하는 것이 가능해진다.
이때, 상기 열교환관(131)의 길이방향 높이(H)는 상기 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(D1)의 1.5배 이상 10배 이하, 바람직하게는 1.5배 이상 5배 이하로 구성될 수 있다. 열교환관(131)의 길이방향 높이(H)가 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(D1)의 1.5배보다 작다면 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(D1)이 상대적으로 커져서 냉각관(120) 내부의 공간을 효율적으로 이용할 수 없게 된다. 반대로, 열교환관(131)의 길이방향 높이(H)가 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(D1)의 10배보다 크다면 탱크몸체(110)의 길이가 과도하게 커져 냉수기(200)의 내부에 설치할 때 제약이 크게 될 뿐만 아니라, 냉각관(120)이 형성하는 나선(D1)의 직경이 과도하게 작아져 냉각관(120)의 성형이 곤란하게 된다.
또한, 냉각관(120) 사이의 공간을 통과하면서 얼음(I)과 접촉하여 충분히 온도 저하된 빙축액이 주변의 빙축액의 영향을 받지 않고 빠른 시간 내에 열교환관(131)을 흐르는 물과 열교환하기 위해서는 상기 열교환관(131)과 냉각관(120)은 서로 인접하여 배치되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 상기 열교환관(131)이 형성하는 나선 직경(D2)과 상기 냉각관(120)이 형성하는 나선 직경(D1)의 차이(도 11의 L의 2배)는 상기 냉각관(120)이 형성하는 나선 직경(D1)의 0.5배 이상 4배 이하인 것이 바람직하다. 직경의 차이가 냉각관(120)이 형성하는 나선 직경(D1)의 0.5배보다 작다면 냉각관(120)과 열교환관(131)이 극히 인접하게 되어 냉각관(120)의 외주면에 형성되는 얼음(I)이 열교환관(131)까지 확장되어 열교환관(131)의 내부를 흐르는 물이 얼게 되고, 이로 인해 열교환관(131)이 동파될 수 있다. 반대로, 직경의 차이(2*L)가 냉각관(120)이 형성하는 나선 직경(D1)의 4배보다 크다면 열교환관(131)과 냉각관(120)의 관 중심 사이의 거리(도 11의 L)가 냉각관(120)의 나선 직경(D1)의 2배 이상이 되므로 열교환관(131)과 냉각관(120))에 과도하게 큰 공간이 형성되어 공간이용이 효율적이지 못할 뿐만 아니라, 냉각관(120) 사이의 공간을 통과하면서 얼음(I)과 접촉하여 온도 저하된 빙축액의 온도가 주변의 빙축액과 열교환하여 다시 온도가 올라간 상태로 열교환관(131)에 도달하므로 충분한 냉각효율을 달성할 수 없게 된다.
한편, 상기 냉수생성부(130)의 확장부재(135)는 상기 열교환관(131)의 둘레에 상기 열교환관(131)의 외주면과 일체로 형성되거나 상기 열교환관(131)의 외주면에 장착되는 다수의 핀(fin) 부재를 포함할 수 있다{이하에서는, 확장부재 및 핀 부재에 대하여 동일한 도면부호 135로 지칭하기로 한다}. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 핀 부재(135)는 소정의 간격을 두고 나선 형상의 열교환관(131)의 외주면에 배치될 수 있다. 참고로, 도 3 및 도 4에서는 핀 부재(135)를 개략적으로 도시하여 핀부재가 서로 붙어있는 것처럼 표현되어 있지만, 핀 부재(135) 사이의 공간을 통해 빙축액이 열교환관(131)과 접촉할 수 있도록 도 4의 확대도에 도시된 바와 같이, 핀 부재(135) 사이에는 소정의 간격이 형성된다. 이때, 핀 부재(135) 사이에는 일정 간격이 유지되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 핀 부재(135)는 열교환관(131)이 냉각관(120)과 인접하는 부분에 전체적으로 설치되는 구성을 가질 수도 있지만, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 연결부재(137)를 통해 단위 열교환관 유닛(130u)을 서로 연결하는 경우 등에는 열교환관(131)에 부분적으로 설치되는 것도 가능하다.
이러한 핀 부재(135)는, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 각형(사각형)의 단면을 갖도록 구성될 수도 있고, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 원형의 단면을 갖도록 구성될 수도 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 핀 부재(135)의 폭이 높이보다 크게 형성된 직사각형 형상을 가질 수도 있으며, 열교환관(131)을 기준으로 하여 냉각관(120) 측을 향한 부분의 폭만 연장된 구조를 갖는 것도 가능하다.
이러한 핀 부재(135)는 알루미늄 또는 스테인레스 스틸(SUS)를 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 즉, 열교환관(131)의 재질과 동일한 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있으며, 열교환 효율을 보다 높이기 위하여 알루미늄 재질로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 열교환관(131)은 부식을 막기 위하여 부식 방지코팅이 이루어질 수 있다.
다음으로 순환부(140)에 대해 살펴본다.
전술한 바와 같이, 상기 순환부(140)는 냉각관(120)의 나선 형상의 중앙부분에서 빙축액을 분사하여 빙축액이 상기 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)을 지나 상기 냉수생성부(130)로 유동하도록 구성된다.
이를 위하여, 상기 순환부(140)는 상기 냉각관(120)의 나선 형상 중앙부분에 상기 냉각관(120)의 길이방향을 따라 배치되어 상기 냉각관(120)에 빙축액을 분사하는 분사부재(160)와, 상기 탱크몸체(110) 내부의 빙축액을 흡입하여 상기 분사부재(160)로 공급하는 펌핑부재(150)를 구비할 수 있으며, 상기 탱크몸체(110) 내부의 빙축액을 상기 펌핑부재(150)로 공급하는 흡입부재(141)를 추가로 구비할 수 있다.
상기 분사부재(160)는 상기 냉각관(120)의 길이방향(상하방향)을 따라 연장되며, 다수의 분사홀(161)을 구비한다. 이때, 분사홀(161)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 분사부재(160)의 길이방향을 따라 복수 개 형성된다. 따라서, 이러한 분사부재(160)를 통하여 냉각관(120)의 길이방향 전체에 걸쳐 빙축액을 분사할 수 있게 된다.
또한, 상기 펌핑부재(150)는 펌프와 같은 흡입 및/또는 가압 수단으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 펌핑부재(150)는 상기 탱크몸체(110)의 내부에 구비되어 펌핑부재(150)를 흐르는 빙축액에 의해 결로가 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 즉, 펌핑부재(150)가 탱크몸체(110)의 외부에 구비되는 경우에는 외기와의 온도 차이로 인하여 펌핑부재(150)의 외면에 결로가 발생하고, 이러한 물방울이 감전 및 쇼트의 원인이 될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따라, 펌핑부재(150)가 탱크몸체(110)의 내부에 구비되는 경우에는 결로가 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 있다. 이러한 펌핑부재(150)는 빙축액에 잠긴 상태로 구동할 수 있는 수중펌프를 사용할 수 있다.
한편, 상기 흡입부재(141)는 상기 냉수생성부(130)의 둘레에 소정 간격으로 복수 개 구비될 수 있다. 즉, 상기 흡입부재(141)는 분사부재(160)에서 분사된 빙축액이 냉각관(120)을 거치면서 온도 저하된 다음 열교환관(131)과 열교환하여 온도가 상승된 빙축액을 다시 펌핑부재(150)로 공급할 수 있도록 냉수생성부(130)와 탱크몸체(110) 사이의 공간에 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 흡입부재(141)는 냉수생성부(130)의 둘레에 소정 간격으로 복수 개가 구비되므로 냉수생성부(130)와 탱크몸체(110) 사이의 전체 공간에서 빙축액의 흡입이 가능해진다. 도 3에는 4개의 흡입부재(141)가 일정간격으로 이격되어 설치된 것으로 도시되어 있지만, 흡입부재(141)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 흡입부재(141)의 입구는 탱크몸체(110)의 하단까지 연장될 수 있지만, 그 위치는 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 복수의 흡입부재(141) 중 적어도 일부의 입구가 서로 다른 높이를 갖는 것도 가능하다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 흡입부재(141)는 이를 서로 연결하는 매니폴드(143)를 거쳐 공급관(142)을 통해 펌핑부재(150)로 공급되도록 구성될 수 있다. 한편, 도 2 및 도 3 등에서는 흡입부재(141)가 탱크덮개(115)를 관통하는 것으로 도시되어 있으나, 이러한 흡입부재(141)는 탱크본체(111)를 관통하도록 형성되는 것도 가능하고, 탱크몸체(110) 내부에서 펌핑부재(150)와 연결되도록 구성되는 것도 가능하다.
다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 냉수생성 탱크(100)에 대해 살펴본다.
도 6 및 도 7에 도시된 냉수생성 탱크는 도 2 내지 도 4에 도시된 냉수생성 탱크(100)와 마찬가지로, 소정 크기의 내부공간에 빙축액이 수용되는 탱크몸체(110)와, 상기 탱크몸체(110) 내에 수용된 빙축액을 냉각하기 위하여 상기 탱크몸체(110)의 내부에 구비되는 냉각관(120)과, 유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되도록 하는 냉수생성부(130)와, 상기 탱크몸체(110)의 내부에 수용된 빙축액을 순환시키는 순환부(140)를 포함하여 구성된다.
다만, 도 6 및 도 7에 도시된 냉수생성 탱크는 냉수생성부(130)의 구조 및 형상이 도 2 내지 도 4에 도시된 냉수생성부(130)와 차이가 있으며, 이에 따라 탱크몸체(110)가 육면체 형상을 갖는다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 불필요한 중복을 피하기 위하여 동일 내지 유사한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고 차이점이 있는 냉수생성부(130)의 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 냉수생성부(130)는 유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되는 유로를 형성하는 열교환관(131)과, 빙축액과 접촉면적을 넓히기 위하여 상기 열교환관(131)의 외주면에 위치한 확장부재(핀부재)(135)를 구비하며, 상기 열교환관(131)은 상기 냉각관(120)의 둘레를 감싸는 형태로 상기 탱크몸체(110) 내부에 설치된다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 공간상의 나선 형상을 갖는 냉각관(120)의 둘레에 냉각관(120)을 감싸는 형태로 열교환관(131)이 배치된다.
이때, 상기 냉수생성부(130)는, 제조 용이성을 위해 상기 열교환관(131)과 상기 핀 부재(135)를 구비하는 단위 열교환관 유닛(130u)을 복수 개 연결하여 형성되는 구조를 가질 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 단위 열교환관 유닛(130u)은 단위 열교환관(131u)의 외주면에 핀 부재(135)가 배치되는 구조를 가진다. 도 7에는 단위 열교환관(131u)이 직선형을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 원호 형상을 갖는 것도 가능하다.
이때, 복수의 상기 단위 열교환관 유닛(130u)은 단위 열교환관(131u)의 단부를 서로 연결하는 연결부재(137)에 의해 연결될 수 있다. 이러한 연결부재(137)는 일 예로서, 유연한 재질로 이루어진 튜빙으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속재질의 연결관을 용접 등의 방법에 의해 단위 열교환관(131u)의 단부에 부착하는 것도 가능하다.
또한, 연결부재(137)와 단위 열교환관 유닛(130u)의 단부를 밀착시키도록 클램핑 부재(138)가 사용되는 것도 가능하다.
이러한 단위 열교환관 유닛(130u)은 연결부재(137)에 의해 서로 연결되어 적층될 수 있고 이에 따라 냉수생성부(130)는 도 6에 도시된 바와 같이 공간상의 나선 형상을 이룰 수 있다. 즉, 냉수생성부(130)는 도 7에 도시된 평면도와 같이 사각형의 기본형상을 갖는 단위 열교환관 유닛(130u)을 공간상으로 적층하여 도 6에 도시된 바와 같은 공간상의 나선 형상을 이루도록 구성할 수 있다. 이러한 냉수생성부(130)를 수용하도록 탱크몸체(110)도 육면체의 구성을 가질 수 있다.
또한, 흡입부재(141)는 도 6에 도시된 바와 같이, 탱크몸체(110)의 4개의 모서리 부분에 위치하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 냉수생성 탱크(100)에 대해 살펴본다.
도 8에 도시된 냉수생성 탱크(100)는 냉각관(120)의 외주면에 형성된 얼음(I)이 핀 부재(135)까지 확장되도록 도 2에 비해 핀 부재(135)가 냉각관(120) 측으로 연장된 구조를 갖는다. 즉, 상기 핀 부재(135)는 상기 냉각관(120)과 인접한 부분의 길이(폭)가 핀 부재(135)의 높이보다 길게 형성되어, 냉각관(120)에 수직인 방향보다 냉각관(120) 측을 향하는 방향이 더 연장된 구조를 가질 수 있다.
이와 같이, 냉각관(120)의 외주면에 형성된 얼음(I)이 핀 부재(135)까지 확장되는 경우 얼음(I)의 냉기가 핀 부재(135)에 직접 전도에 의해 전달되고, 이에 따라 열교환관(131) 내부를 흐르는 물은 열교환관(131) 및 핀 부재(135)를 통해 핀 부재(135)에 형성된 얼음(I)과, 전도에 의한 열전달을 하게 된다. 따라서, 냉수생성 효율이 더욱 상승하게 된다.
이때, 얼음(I)이 열교환관(131)까지 확장 생성되는 경우에는 열교환관(131)을 유동하는 물이 얼어 열교환관(131)이 동파될 수 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 냉각관(120) 측의 핀 부재(135)가 냉각관(120) 측으로 연장된 구조를 가져 열교환관(131)과 냉각관(120) 사이가 이격된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 도 8에서는 도 2와 비교할 때 상기 냉각관(120)과 인접한 부분의 핀 부재(135)의 길이(폭)가 반대측보다 길이(폭)가 길게 형성된 구조를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 핀 부재(135)의 양측이 모두 폭방향으로 연장되는 구조를 갖는 것도 가능하다.
다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 냉수생성 탱크(100)에 대해 살펴본다.
도 9에 도시된 냉수생성 탱크(100)는 도 2 내지 도 4에 도시된 냉수탱크와 비교할 때, 순환부(140)에 차단부재(190)가 구비되어 있으며, 흡입부재(155)가 탱크몸체(110)의 하측까지 연장되지 않는다는 점에서 차이가 있다.
이러한 차단부재(190)는 상기 분사부재(160)에서 분사된 빙축액이 상기 펌핑부재(150)로 바로 유입되는 것을 차단하기 위하여 상기 분사부재(160)와 펌핑부재(150) 사이의 유동을 제한하게 된다.
즉, 흡입부재(155)의 길이를 짧게 하거나 흡입부재(155)가 구비되지 않고 펌핑부재(150)의 유입구(151)만 형성되는 경우에는, 분사부재(160)에서 분사되는 빙축액이 탱크몸체(110) 내부에서 충분히 순환되거나 섞이지 않고 펌핑부재(150)로 다시 유입될 수 있다. 이 경우, 탱크몸체(110) 내부에서 온도 불균일이 발생하여 냉수생성부(130)의 냉수 생성효율이 저하될 수 있다. 따라서, 펌핑부재(150)에서 분사된 빙축액이 냉각관(120)을 통과한 후에 펌핑부재(150)로 흡입되는 것이 필요하다. 이를 위하여, 상기 차단부재(190)는 상기 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(도 11의 D1)보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 또한, 펌핑부재(150)에서 분사된 빙축액이 냉각관(120) 및 열교환관(131)을 통과한 후에 펌핑부재(150)로 유입되는 경우에는 순환효율이 더욱 상승하며, 이를 위해 차단부재(190)의 직경은 냉수생성부(130)가 형성하는 나선의 직경(도 11의 D1)과 유사하거나 더 큰 직경을 가질 수 있다. 이때, 차단부재(190)는 원형으로 한정되는 것은 아니고 사각형의 형상을 가질 수도 있으며, 원형의 아닌 경우의 차단부재(190)의 직경은 짧은 변의 길이를 기준으로 한다.
그리고, 도 9에는 흡입부재(155)가 펌핑부재(150)의 유입구(151)에 부착되는 것을 도시하고 있으나, 차단부재(190)가 구비되는 경우 이러한 흡입부재(155)가 필수적인 것은 아니다. 또한, 차단부재(190)가 구비되는 경우라 하더라도 흡입부재(155)는 도 2에 도시된 바와 같이 탱크몸체(110)의 하측으로 일정 정도 연장되는 구조를 가질 수도 있다.
한편, 도 10은 도 9에 도시된 차단부재(190)를 구비하지만, 펌핑부재(150)를 비롯한 순환부(140)가 탱크몸체(110)의 하측에 설치되는 냉수생성 탱크(100)의 구조를 도시하고 있다. 즉, 도 2 내지 도 9에서는 순환부(140)가 탱크몸체(110)의 상측에 설치되는 구조로 예시하였지만, 펌핑부재(150)로 수중모터가 이용되는 경우 도 10에 도시된 바와 같이, 순환부(140)를 구성하는 펌핑부재(150), 차단부재(190) 등이 탱크몸체(110)의 하측에 설치되는 것도 가능하다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 냉각관(120)의 유입구(121) 및 유출구(122)가 탱크몸체(110)의 하면에 형성되는 구조를 가질 수 있으나, 전술한 바와 같이 냉각관(120)의 유입구(121) 및 유출구(122)가 탱크몸체(110)와 연결되는 위치는 제한되지 않는다.
한편, 상기 탱크몸체(110)에 수용된 빙축액은 어는점이 0℃인 물을 사용할 수도 있지만, 빙축액의 열용량(축열량)을 높일 수 있도록 어는점이 0℃ 보다 낮은 수용액을 빙축액으로 사용하는 것도 가능하다.
이때, 빙축액은 인체 유해성이 적고 냉각관(120)이나 열교환관(131) 등에 부식이 발생하지 않는 물질이 사용되는 것이 적합하다.
이를 위하여, 빵의 신전제 및 보습제와 쇼트닝의 신전제로 사용될 뿐만 아니라 FDA에서 식품용 용제로 승인한 프로필렌글리콜을 수용액으로 만든 후 이를 빙축액으로 사용함으로써 탱크몸체(110)의 전체적인 열용량(축열량)을 높일 수 있을 뿐만 인체에 미치는 해를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 프로필렌글리콜 수용액의 경우 부식성이 거의 없으므로 탱크몸체(110) 또는 그 내부에 설치되는 금속재질의 관에 부식이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
이때, 프로필렌글리콜 수용액에 사용되는 프로필렌글리콜의 양을 조절함으로써 빙축액의 어는점 내림 온도를 조절할 수 있게 된다.
그러나, 본 발명에 사용되는 빙축액은 전술한 물이나 프로필렌글리콜 수용액에 한정되는 것은 아니며, 설탕물 등 다양한 종류의 수용액을 이용할 수 있다.
다음으로, 도 1, 도 11 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(200) 및 냉수생성 탱크(100)의 냉수생성 과정에 대해 살펴본다.
도 1 및 도 11을 참조하면, 센서부(180)에서 측정된 빙축액의 온도가 설정온도보다 낮거나, 냉각관(120)에 형성되는 얼음(I)의 크기(두께)가 설정두께보다 작은 경우, 제어부(C)는 냉각유닛(220)을 구동시켜 탱크몸체(110) 내부에 수용된 빙축액의 온도를 낮추고 냉각관(120)의 외주면에 형성된 얼음(I)을 성장시키게 된다.
이에 따라 도 11에 도시된 바와 같이, 냉각관(120)의 외주면에는 일정크기(두께)의 얼음(I)이 형성되고, 빙축액의 온도가 설정값에 도달하거나 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)의 크기가 일정 크기 이상이 되면 제어부(C)는 냉각유닛(220)의 구동을 멈추게 된다.
한편, 사용자가 출수부(230)를 조작하여 개폐밸브를 개방하게 되면 개폐밸브의 개방신호가 제어부(C)에 전달되고, 제어부(C)는 냉수생성을 위하여 순환부(140)의 펌핑부재(150)를 구동하게 된다.
펌핑부재(150)에 의해 분사부재(160)의 분사홀(161)을 통해 빙축액이 분사되면 냉각관(120)의 둘레에 형성된 얼음(I)에 빙축액이 접촉하게 된다. 이에 따라, 냉각관(120)의 둘레에 형성된 얼음(I)이 녹으면서 냉각관(120) 사이에는 빙축액이 흐를 수 있는 공간이 형성된다. 참고로, 도 11에는 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)이 냉각관(120) 전체에 걸쳐 일정한 두께로 일체로 형성되는 형태로 도시되어 있으나, 냉각관(120)에 형성되는 얼음(I)의 형상은 냉각관(120) 사이의 피치나 제어되는 얼음(I)의 크기(두께) 등에 따라 그 형태가 변할 수 있다. 또한, 냉각관(120)에 파이프 형상의 얼음(I)이 형성된 경우라 하더라도 빙축액의 분사를 통해 얼음이 일부 제거된 이후에는 얼음(I)들 사이에 빙축액이 유동할 수 있는 공간이 형성될 수 있다.
분사된 빙축액이 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)과 접촉하면 도 12에 도시된 바와 같이, 얼음(I) 사이의 공간은 점점 넓어지고 온도 저하된 빙축액은 냉수생성부(130)를 흐르는 물과 열교환하게 된다. 이때, 냉수생성부(130)에는 핀 부재(135)가 설치되어 있으므로 빙축액과 접촉하는 면적이 넓어지고 이에 따라 빙축액과 열교환관(131)을 유동하는 물 사이의 열교환이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 실험에 의하면, 열교환관(131) 둘레에 핀 부재(135)를 설치한 경우가 설치하지 않은 경우보다 열교환 효율이 대략 2.5 배 이상 상승하는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 전술한 바와 같이, 열교환관(131)의 두께를 얇게 하는 경우에는 열교환 효율(냉수생성 효율)이 더욱 상승할 수 있다.
그리고, 냉수생성부(130)는 공간상의 나선 형상을 이루므로 열교환관(131)의 사이에 공간이 형성되고, 핀 부재(135) 사이에도 공간이 형성되므로 냉각부로부터 냉수생성부(130)로 유동된 빙축액은 냉수생성부(130)에 형성된 공간을 통하여 냉수생성부(130)와 탱크몸체(110) 사이의 공간으로 용이하게 이동할 수 있다.
이후, 빙축액은 냉수생성부(130)와 탱크몸체(110) 사이의 공간에 설치된 흡입부재(141, 도 9 및 10의 155)에 의해 흡입되어 다시 펌핑부재(150)를 통해 분사부재(160)로 공급된다. 따라서, 빙축액이 탱크몸체(110)의 중앙부에서 탱크몸체(110)의 내주면 측(반경방향 외측)으로 이동한 후 다시 펌핑부재(150)를 통해 탱크몸체(110)의 중앙부로 순환되는 유로를 형성하게 된다. 특히, 분사부재(160), 냉각관(120), 냉수생성부(130)가 상하방향으로 길게 형성되어 있으므로 탱크몸체(110)의 상하 전체에 걸쳐 빙축액의 순환 및 섞임이 용이하게 이루어져 빙축액의 온도분포가 균일하게 될 수 있다. 한편, 도 9 및 도 10의 경우에는 차단부재(190)에 의해 분사부재(160)에서 분사된 빙축액이 냉각관(120) 및/또는 냉수생성부(130)를 통과한 후 펌핑부재(150)로 흡입되는 구조를 가지므로 전술한 바와 같은 순환구조를 유지할 수 있게 된다.
한편, 냉수추출 과정에서 센서부(180)에서 감지된 온도가 설정온도보다 낮거나 냉각관(120)에 형성되는 얼음(I)의 크기(두께)가 설정두께보다 작은 경우 냉각유닛(220)이 동시에 구동되는 것도 가능하다. 그리고, 사용자가 개폐밸브를 닫는 경우 폐쇄신호가 제어부(C)에 입력되고, 이에 따라 제어부(C)는 펌핑부재(150)의 구동을 즉시 또는 일정시간 경과 후 중지하게 된다.
이와 같이, 열교환관(131)을 흐르는 물이 빙축액과 충분히 열교환하여 냉수가 생성되므로 냉수생성 효율이 크게 증가하게 된다.
도 13은 본 발명의 일 실시예와 종래기술의 냉각효과 대비를 위하여 추출 잔(컵; 120ml 기준)의 수에 따른 추출수의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 13을 참조하면, 현재 시판 중인 제품을 대상으로 한 비교예 1 내지 3의 경우에는 10℃ 이하의 냉수를 추출할 수 있는 잔의 수는 5~7잔에 불과하였으나, 본 발명의 일 실시예인 도 6을 기초로 실험한 결과 동일한 빙축액 체적(대략 2리터 기준)에 대해서도 10℃ 이하의 냉수를 20~21잔을 추출할 수 있었다. 발명예 1은 빙축액으로 물을 사용한 경우이고, 발명예 2는 빙축액의 어는점을 -0.5℃로 낮춘 경우로서 발명예 2가 발명예 1보다 추출잔 수가 약간 증가하였다. 다만, 발명예 2보다 빙축액의 어는점을 더욱 낮춘다면 추출잔수가 더욱 증가할 수 있을 것이다.
한편, 도 14는 도 6에 도시된 실시예에 의한 냉수생성 탱크(100)의 연속 추출시 빙축액과 냉수의 온도 관계를 도시한 그래프이다.
도 14를 참고하면 도 13의 단속적 추출이 아니라 냉수를 계속하여 추출하는 연속추출의 경우에도 분사부재(160) 측의 빙축수 입수 온도와 흡입부재(141) 측의 빙축수 출수 온도가 거의 차이가 없음을 확인할 수 있으며, 이는 탱크몸체(110) 내부에서 빙축액이 원활하게 순환하고 있다는 것을 보여준다.
1 LPM(liter/minite)의 속도로 연속추출한 경우 116초 동안 10℃ 이하의 냉수를 추출할 수 있었으며, 이는 1.93리터에 해당한다. 도 13과 비교하면 연속추출의 경우에도 130ml 잔을 기준으로 16잔 이상의 추출이 가능하다는 것을 확인할 수 있으며, 이는 종래에 비해 현저히 개선된 냉각효과를 보여준다.
다음으로, 도 15 내지 도 29를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 의한 냉수기(200)에 대해 살펴본다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 냉수기(200)는, 빙축열 방식으로 냉수를 생성하는 냉수생성 탱크(100)와, 상기 냉수생성 탱크(100)에 수용된 빙축액을 냉각하기 위한 냉각유닛(220)과, 상기 냉수생성부(130)에서 생성된 냉수를 추출하기 위해 개폐되는 출수부(230)를 포함하여 구성되며, 빙축액의 온도 등을 측정하는 센서부(180)와, 상기 센서부(180)에서 측정된 값을 이용하여 상기 냉각유닛(220)의 구동을 제어하는 제어부(C)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(200)는 원수를 여과하기 위하여 냉수생성 탱크(100) 전단에 필터부(210)를 추가로 구비할 수도 있다.
도 15에 도시된 냉수기(200)의 경우에도 도 1에 도시된 냉수기(200)와 마찬가지로, 냉수생성 탱크(100), 냉각유닛(220), 출수부(230)를 포함하여 구성되며, 센서부(180), 제어부(C) 및 필터부(210)를 추가로 포함할 수 있으며, 다만 냉수생성탱크(100) 및 제어부(C)의 구성만 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 실시예와 차이가 있다.
따라서, 불필요한 중복을 피하기 위하여, 냉각유닛(220), 출수부(230), 센서부(180) 및 필터부(210)의 구성에 대한 상세한 설명은 도 1에 도시된 실시예의 내용으로 갈음하기로 하고, 도 1과 차이가 있는 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
도 15 내지 도 29에 도시된 실시예의 경우, 상기 제어부(C)는 센서부(180)에서 측정된 값을 이용하여 상기 냉각유닛(220)의 구동을 제어하도록 구성된다.
즉, 센서부(180)에서 측정된 빙축액의 온도가 설정온도보다 낮거나, 냉각관(120)에 형성되는 얼음(I)의 크기(두께)가 설정두께보다 작은 경우, 제어부(C)는 냉각유닛(220)을 구동시켜 탱크몸체(110) 내부에 수용된 빙축액의 온도를 낮추고 냉각관(120)의 외주면에 형성된 얼음(I)을 성장시키게 된다.
이에 따라 빙축액의 온도가 설정값에 도달하거나 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)의 크기가 일정 크기 이상이 되면 제어부(C)는 냉각유닛(220)의 구동을 멈추게 된다.
한편, 제어부(C)는 상기 출수부(230)에서 출수신호가 입력되면 출수부(230)에 구비된 개폐밸브(미도시)를 개방하여 냉수의 추출이 이루어지도록 한다.
이와 같이, 출수부(230)의 개방에 따라 냉수생성부(130)를 흐르는 물은 빙축액과 열교환하여 냉각되어 출수코크를 통해 사용자에게 제공된다. 이 과정에서 센서부(180)에서 감지된 온도가 설정온도보다 낮거나 냉각관(120)에 형성되는 얼음(I)의 크기(두께)가 설정두께보다 작은 경우 냉각유닛(220)이 구동될 수 있다.
그리고, 사용자가 냉수 추출을 종료하여 폐쇄신호가 제어부(C)에 입력되면, 제어부(C)는 개폐밸브를 폐쇄하게 된다. 이때, 냉각유닛(220)의 구동은 개폐밸브 폐쇄신호가 입력된 직후에 정지될 수도 있지만, 빙축액의 온도가 설정값에 도달하거나 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)의 크기가 일정 크기 이상이 될 때까지 냉각유닛(220)의 구동이 계속되도록 제어하는 것도 가능하다.
다음으로, 도 15 내지 도 19를 참조하여, 본 발명에 의한 냉수기(200)에 구비되는 냉수생성 탱크(100)의 일 실시예에 대해 살펴본다.
도 15 내지 도 17, 도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 의한 냉수생성 탱크(100)는, 소정 크기의 내부공간에 빙축액이 수용되는 탱크몸체(110)와, 상기 탱크몸체(110) 내에 수용된 빙축액을 냉각하기 위하여 상기 탱크몸체(110)의 내부에 구비되는 냉각관(120)과, 유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되도록 하는 냉수생성부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 탱크몸체(110)는 내부에 냉각유닛(200)에 의해 냉각되는 빙축액이 수용되며, 내부에 공간을 형성하는 탱크본체(111)와, 탱크본체(111)의 개구를 덮는 탱크덮개(115)로 분리되어 구성될 수 있다. 이러한 탱크몸체(110)는 도 17에 도시된 바와 같이 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 육면체의 형상을 가질 수도 있다.
또한, 상기 냉각관(120)은 전술한 냉각유닛(220)의 증발기에 대응된다. 이러한 냉각관(120)은 도 17에 도시된 바와 같이, 공간상의 나선 형상을 가질 수 있으며, 탱크몸체(110) 내부에 상하방향으로 길게 배치될 수 있다. 한편, 본 명세서 및 청구범위에서는 도 16 내지 도 19에 도시된 바를 기초로 냉각관(120)과 열교환관(131)이 상하방향으로 길게 배치되는 것으로 설명하지만, 이러한 냉각관(120)과 열교환관(131)은 좌우방향으로 배치될 수도 있다. 이러한 점을 감안하여, 본 명세서 및 특허청구범위에서 도 16 내지 도 19에 도시된 실시예와 관련된 '상하방향'의 용어는 냉각관(120)과 열교환관(131)의 길이방향과 같은 의미를 갖는 것으로 한다.
이러한 냉각관(120)의 내부에는 냉매가 흐르게 되며, 냉각유닛(220)의 작동에 따라 냉각관(120)의 외주면에는 빙축액이 결빙되어 얼음(I)이 형성된다.
이러한 얼음(I)의 생성두께는 센서부(180)를 통하여 빙축액의 온도 및/또는 얼음(I)과의 접촉을 통하여 감지할 수 있으며, 소정두께의 얼음(I)이 형성되면 냉각유닛(220)의 동작이 멈추도록 제어된다.
그리고, 상기 냉수생성부(130)는 유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되는 유로를 형성하는 열교환관(131)과, 상기 열교환관(131)의 외주면에서 돌출된 형상을 가지며 상기 냉각관(120)의 둘레에 형성된 얼음과 접촉하는 확장부재(135)를 구비할 수 있다. 이하에서는, 도 1 내지 도 14의 실시예에서 설명한 확장부재(135)가 얼음과 접촉할 수 있다는 점을 보다 명확하게 하기 위하여 도 15 내지 도 29의 실시예에서는 확장부재를 얼음접촉부재(135)로 표현하기로 한다.
상기 열교환관(131)은 상기 냉각관(120)의 둘레를 감싸는 형태로 상기 탱크몸체(110) 내부에 배치된다. 즉, 도 17에 도시된 바와 같이, 공간상의 나선 형상을 갖는 냉각관(120)의 둘레에 냉각관(120)을 감싸는 형태로 열교환관(131)이 배치될 수 있다.
한편, 도 17에서는 열교환관(131)의 입수구(131a)와 출수구(131b)가 탱크몸체(110)의 일측 측면을 관통하는 것으로 도시되어 있지만, 열교환관(131)의 경로는 다양한 변경이 가능하다. 참고로, 도 15에서는 도식의 편의를 위해 열교환관(131)의 출수구(131b)의 위치를 도 17과는 다른 위치에 표시하였다.
이러한 열교환관(131)의 경우에도 냉각관(120)과 마찬가지로 공간상의 나선형상을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 14의 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 명세서 및 특허청구범위에서 '공간상의 나선 형상'은 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 열교환관(131)이나 냉각관(120)이 평면상 전체적으로 원형의 구조를 갖는 형태뿐만 아니라, 평면상 전체적으로 각형의 구조를 갖는 형태를 포함하는 것으로 한다. 즉, '공간상의 나선 형상'은 평면상으로 각형이나 원형 구조를 갖는 것과 관계없이, 연속적으로 형성되되 공간상으로 나사선과 같이 감겨있는 형상을 의미하는 것으로 한다.
이와 같이 열교환관(131)을 냉각관(120)의 둘레에 배치하므로, 열교환관(131)이 형성하는 나선의 직경(도 16의 D2)이 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(도 16의 D1)보다 커지게 되고, 이로 인해 열교환관(131)의 가공성, 성형성이 우수하게 된다.
예를 들어, 전술한 바와 같이, 대한민국 공개특허 제2013-0035888호에는 탱크몸체 내부의 좁은 설치공간 내에 일정 길이(일 예로서, 5m 정도) 이상의 열교환관을 확보하기 위하여 열교환관을 거의 180도로 굽힘 가공을 하고 있으나, 이러한 경우에는 굽힘각도가 커서 굽힘 부분에서 터짐이 발생할 수 있으므로 열교환관의 두께를 크게 하여야 했다(SUS 재질의 경우 대략 0.7mm 정도). 그러나, 도 16 내지 도 19에 도시된 본 발명의 일 실시예와 같이 열교환관(131)을 냉각관(120)의 둘레에 배치하는 경우, 열교환관(131)이 형성하는 나선의 직경(도 16의 D2)이 커지고 이로 인해 열교환관(131)의 두께를 감소시키는 것이 가능하였다(SUS 재질의 경우 대략 0.25~0.3mm까지 감소 가능). 이와 같이, 열교환관(131)의 두께를 줄이면 열교환관(131) 내부를 흐르는 물과, 냉각관(120) 주변에 형성된 얼음(빙축액 포함) 사이의 열교환 효율이 상승하게 되고, 따라서 냉각효율(냉수생성 효율)이 상승하게 된다.
또한, 대한민국 공개특허 제2013-0035888호에는 탱크몸체의 상부에 냉각관이 위치하고, 탱크몸체의 하부에 열교환관이 배치되는 구조를 갖고 있다. 이러한 경우에는 관의 분포가 하부는 조밀한데 비해 상부는 성긴 구조가 되어 탱크몸체의 공간이용 효율이 저하되고 빙축액의 효율적 사용이 어려웠다. 그러나, 도 16 내지 도 19에 도시된 본 발명의 일 실시예와 같이, 열교환관(131)을 냉각관(120)의 둘레에 배치하면 탱크몸체(110)의 상하부 모두에서 관 분포가 일정하므로 공간 이용의 효율이 증가될 뿐만 아니라, 탱크몸체(110)의 상하부에 관계없이 얼음 및 빙축액의 효과적인 사용이 가능하게 된다. 즉, 열교환관(131)의 전체 길이에 대하여 냉각관(120)과의 거리차가 크지 않으므로, 상대적으로 낮은 온도를 갖는 냉각관(120) 외주면에 형성된 얼음(I)이 얼음접촉부재(135)와 직접 접촉할 뿐만 아니라, 얼음접촉부재(135)에 냉각관(120) 근처의 낮은 온도의 빙축액이 접촉하므로, 얼음 및 빙축액의 냉기를 효율적으로 사용할 수 있게 된다. 특히, 공개특허 제2013-0035888호의 열교환관(131)은 조밀한 구조를 가지므로 빙축액의 흐름이나 섞임이 원활하지 못하여 빙축액 온도의 불균일이 있는 반면, 도 16 내지 도 19에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의하면 냉각관(120)과 열교환관(131)의 전체적으로 인접하여 배치되고, 냉각관(120) 외주면에 형성된 얼음(I)이 얼음접촉부재(135)와 직접 접촉하므로 냉각효율이 상승하는 구조를 이루게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 냉각관(120) 외주면에 형성된 얼음(I)의 냉기가 얼음접촉부재(135)를 통해 열교환관(131) 및 그 내부를 흐르는 물에 전도에 의해 직접 전달되므로 냉수생성 효율이 상승하는 이점을 얻을 수 있다.
또한, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 냉각관(120)과 냉수생성부(130)의 열교환관(131)은 폭 방향(또는 반경방향)으로 일정간격을 유지하도록 구성될 수 있으며, 이를 통하여 얼음접촉부재(135)가 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)과 용이하게 접촉할 수 있는 구조를 확보할 수 있다. 특히, 냉각관(120)과 열교환관(131) 사이의 거리가 일정하지 않다면 얼음접촉부재(135)와 냉각관(120) 둘레에 형성된 얼음을 접촉시키기 위하여 냉각관(120)과 열교환관(131) 사이의 거리에 따라 얼음접촉부재(135)의 길이(폭)를 조절할 필요가 있지만, 냉각관(120)과 열교환관(131)이 일정간격을 유지한다면 얼음접촉부재(135)의 길이(폭) 조절이 필요하지 않아 냉수생성부(130)의 제조가 용이해질 수 있다.
이와 같이, 냉수생성부(130)의 얼음접촉부재(135)가 냉각관(120)의 외주면에 형성된 얼음(I)과 접촉하므로, 얼음접촉부재(135)가 얼음과 접촉하는 냉수생성부(130)의 길이를 연장하기 위해서 열교환관(131)의 길이방향 높이(도 16의 TH)는 상기 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(도 16의 D1)보다 크게 설정될 수 있다. 이를 통하여, 냉각관(120) 내부의 공간을 작게 하고 얼음접촉부재(135)가 상하방향(길이방향)에 걸쳐 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)과 충분한 접촉을 하는 것이 가능해진다.
이때, 상기 열교환관(131)의 길이방향 높이(TH)는 상기 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(D1)의 1.5배 이상 10배 이하, 바람직하게는 1.5배 이상 5배 이하로 구성될 수 있다. 열교환관(131)의 길이방향 높이(TH)가 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(D1)의 1.5배보다 작다면 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(D1)이 상대적으로 커져서 냉각관(120) 내부의 공간을 효율적으로 이용할 수 없게 된다. 반대로, 열교환관(131)의 길이방향 높이(TH)가 냉각관(120)이 형성하는 나선의 직경(D1)의 10배보다 크다면 탱크몸체(110)의 길이가 과도하게 커져 냉수기(200)의 내부에 설치할 때 제약이 크게 될 뿐만 아니라, 냉각관(120)이 형성하는 나선(D1)의 직경이 과도하게 작아져 냉각관(120)의 성형이 곤란하게 된다.
한편, 도 16을 참조하면, 상기 얼음접촉부재(135)는 상기 냉각관(120) 측을 향한 부분에서, 상기 열교환관(131)의 외주면으로부터 돌출된 길이(W1)가 상기 열교환관(131)의 외경보다 크게 구성될 수 있다. 즉, 얼음(I)이 직접적으로 열교환관(131)과 접촉하는 경우에는 열교환관(131) 내부를 흐르는 물이 얼 수 있고 이로 인해 열교환관(131)이 동파될 수 있다. 따라서, 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)이 열교환관(131)까지 성장하지 않도록 얼음(I) 생성 두께나 빙축액의 온도를 제어하는 것이 필요하지만, 보다 안정적인 얼음 접촉 구조를 확보하기 위하여 얼음접촉부재(135)의 길이가 일정 정도 긴 것이 바람직하다. 이러한 점을 고려하여, 얼음접촉부재(135)는 열교환관(131)의 외주면으로부터 돌출된 길이(W1)가 상기 열교환관(131)의 외경보다 크게 구성할 수 있다.
그러나, 얼음접촉부재(135)의 길이가 너무 긴 경우에는 얼음접촉부재(135)로 인하여 냉각관(120)과 열교환관(131) 사이가 너무 멀어져 냉각관(120)과 열교환관(131) 사이의 공간에 비효율이 발생할 뿐만 아니라, 얼음접촉부재(135)가 얼음(I)이 아닌 빙축액과 접촉하는 면적이 커질 수 있고 이러한 경우에는 전도에 의한 열전달 효율이 저하될 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 얼음접촉부재(135)는, 냉각관(120) 측을 향한 부분에서, 상기 열교환관(131)의 외주면으로부터 돌출된 길이(W1)가 상기 열교환관(131)의 외경의 5배 이하로 구성될 수 있다.
또한 전술한 바와 같이, 얼음(I)이 직접적으로 열교환관(131)과 접촉하지 않도록 하기 위하여, 상기 얼음접촉부재(135)는 상기 냉각관(120) 측을 향한 부분에서, 상기 열교환관(131)의 중심으로부터 돌출된 길이(W2)가 상기 냉각관(120)과 열교환관(131)의 중심 사이 거리(DL)의 1/3 이상이 되도록 구성할 수 있다. 이 경우에도, 열교환관(131)의 외주면으로부터 돌출된 길이(W1)가 상기 열교환관(131)의 외경의 대략 5배 이하로 구성될 수 있다.
아울러, 도 16에 도시된 바와 같이, 냉수생성부(130)가 나선 형상을 이루는 경우, 얼음접촉부재(135)는 상기 냉각관(120) 측을 향한 방향의 폭(W)이 이에 수직인 방향의 폭(H)보다 크게 형성되는 것이 필요하다. 즉, 나선 형상을 이루는 열교환관(131)의 상하부에 위치한 얼음접촉부재(135)와의 간섭을 최소화하기 위하여 냉각관(120) 측을 향한 방향에 수직인 방향의 얼음접촉부재(135)의 폭(H)을 유지하면서, 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)과 접촉하도록 구성된, 냉각관(120) 측을 향한 방향의 얼음접촉부재(135)의 폭(W)을 증가시키는 것이 효율적이다.
그리고, 도 16에 도시된 얼음접촉부재(135)는 냉각관(120) 측을 향한 부분이 폭(W)이 반대측보다 더 큰 폭을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 냉각관(120) 측을 향한 부분과 반대 부분의 폭이 모두 연장된 구조를 갖는 것도 가능하다.
한편, 위에서는 얼음접촉부재(135)의 폭(W, W1, W2, H)이나 냉각관(120)과 열교환관(131)의 중심 사이 거리(DL) 등을 기준으로 얼음접촉부재(135)의 형상을 한정하였지만, 본 발명에 의한 냉수생성 탱크(100) 및 냉수기(200)는 이러한 얼음접촉부재(135)의 구체적 형상에만 한정되는 것은 아니고, 얼음접촉부재(135)가 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)과 접촉하여 열전달관(131)을 유동하는 물의 냉각이 가능하다면 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
그리고, 상기 냉수생성부(130)의 얼음접촉부재(135)는 상기 열교환관(131)의 둘레에 상기 열교환관(131)의 외주면과 일체로 형성되거나 상기 열교환관(131)의 외주면에 장착되는 다수의 핀(fin) 부재를 포함할 수 있다{이하에서는, 얼음접촉부재 및 핀 부재에 대하여 동일한 도면부호 135로 지칭하기로 한다}.
도 18에 도시된 바와 같이, 상기 핀 부재(135)는 소정의 간격을 두고 나선 형상의 열교환관(131)의 외주면에 배치될 수 있다. 참고로, 도 17 및 도 18에서는 핀 부재(135)를 개략적으로 도시하여 핀 부재가 서로 붙어있는 것처럼 표현되어 있지만, 핀 부재 사이의 공간을 통해 빙축액이 열교환관(131)과 접촉할 수 있도록 도 18의 좌측 상단의 확대도에 도시된 바와 같이, 핀 부재(135) 사이에는 소정의 간격이 형성된다. 이때, 핀 부재(135) 사이에는 일정 간격이 유지되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 핀 부재(135)는 열교환관(131)이 냉각관(120)과 인접하는 부분에 전체적으로 설치되는 구성을 가질 수도 있지만, 후술하는 도 22에 도시된 바와 같이 연결부재(137)를 통해 복수 개의 단위 열교환관 유닛(130u)을 서로 연결하여 냉수생성부(130)를 구성하는 경우 등에는 열교환관(131)에 부분적으로 설치되는 것도 가능하다.
이러한 핀 부재(135)는, 사각형의 단면을 갖도록 구성될 수도 있고, 원형 내지 타원형의 단면을 갖도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 핀 부재(135)는 알루미늄 또는 스테인레스 스틸(SUS)를 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 즉, 열교환관(131)의 재질과 동일한 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있으며, 열교환 효율을 보다 높이기 위하여 알루미늄 재질로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 열교환관(131)은 부식을 막기 위하여 부식 방지코팅이 이루어질 수 있다.
한편, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 냉수생성부(130)는 상기 냉각관(120)의 둘레를 냉각관(120)의 외부에서 감싸는 제1 부분(즉, 냉각관의 외부에 설치된 부분)과, 상기 냉각관(120)에 형성된 나선형상의 내부를 관통하는 제2 부분(즉, 냉각관의 나선 형상 내부에 설치된 부분)을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 냉수생성부(130)를 이루는 열교환관(131)은 냉각관(120)을 나선 형상으로 감싸도록 설치되는 제1 부분과, 상기 제1 부분에서 연장되거나 상기 제1 부분과 연결되어 냉각관(120)의 나선 형상의 중앙을 관통하는 직선 형상의 제2 부분을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 열교환관(131)의 외주면에는 얼음접촉부재(135)가 구비되므로 상기 얼음접촉부재(135)는 냉각관(120)의 둘레에 형성된 얼음(I)과 상기 냉각관(120)의 내외부에서 접촉하도록 구성될 수 있다. 따라서, 도 19에 도시된 변형예의 경우, 얼음과 얼음접촉부재(135)의 접촉면적이 도 16의 경우보다 증가하여 냉각효율이 더욱 증대될 수 있다.
다음으로, 도 20 내지 도 25를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 냉수생성 탱크(100)에 대해 살펴본다.
도 20 내지 도 25과 관련된 냉수생성 탱크(100)는 도 16 내지 도 19를 들어 설명한 냉수생성 탱크(100)와 마찬가지로, 소정 크기의 내부공간에 빙축액이 수용되는 탱크몸체(110)와, 상기 탱크몸체(110) 내에 수용된 빙축액을 냉각하기 위하여 상기 탱크몸체(110)의 내부에 구비되는 냉각관(120)과, 유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되도록 열교환관(131)과 얼음접촉부재(135)를 구비하는 냉수생성부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
다만, 도 20 내지 도 25에 도시된 냉수생성 탱크(100)는 냉각관(120)과 냉수생성부(130)가 층을 이루도록 구성되며, 탱크몸체(110) 내부에서 상하 방향으로 적층되어 구비된다는 점에서 차이가 있다.
구체적으로, 도 20 내지 도 22에 도시된 냉수생성 탱크(100)는 지그재그 형상으로 형성된 냉각관(120)이 층(120', 120", 120"')을 이루며, 냉각관(120)의 층 사이에 열교환관(130)이 층(130', 130")을 이루어 배치된다.
다만, 도 20 내지 도 22에서는 냉각관(120)이 3개의 층(120', 120", 120"')을 이루고, 열교환관(130)이 냉각관(120) 사이에서 2개의 층(130', 130")을 이루는 것으로 도시하였지만, 냉각관(120)과 열교환관(130)이 하나 이상의 층을 갖는다면 본 발명의 범주에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
상기 냉각관(120)은 각층(120', 120", 120"')에서 지그재그 형상을 이루며, 다른 층과 연결되는 구조를 갖는다. 이러한 냉각관(120)은 냉매의 유출을 방지하기 위하여 일체형 또는 용접으로 완전한 결합을 이룰 수 있다.
또한, 냉수생성부(130)의 열교환관(131)은 냉각관(120)과 마찬가지로 일체로 형성된 지그재그 형상을 이룰 수 있고, 열교환관(131)의 외주면에 소정의 간격을 두고 핀 부재(135)가 배치되는 구조를 가질 수 있다.
이와는 달리, 상기 냉수생성부(130)는 제조 용이성을 위해 상기 열교환관(131)과 상기 핀 부재(135)를 구비하는 단위 열교환관 유닛(130u)을 복수 개 연결하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 냉수냉성부(130)는 도 20에 도시된 바와 같이 전체적으로 지그재그 형상을 이루도록 형성되는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 냉수생성부(130)는 층 구조만 이룰 수 있다면 지그재그 형상뿐만 아니라 평면상의 소용돌이 형상 등 다양한 변경이 가능하다.
도 22에 도시된 바와 같이, 단위 열교환관 유닛(130u)은 단위 열교환관(131u)의 외주면에 핀 부재(135)가 배치되는 구조를 가진다.
이때, 복수의 상기 단위 열교환관 유닛(130u)은 단위 열교환관(131u)의 단부를 서로 연결하는 연결부재(137)에 의해 연결될 수 있다. 이러한 연결부재(137)는 일 예로서, 유연한 재질로 이루어진 튜빙으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속재질의 연결관을 용접 등의 방법에 의해 단위 열교환관(131u)의 단부에 부착하는 것도 가능하다.
또한, 연결부재(137)와 단위 열교환관 유닛(130u)의 단부를 밀착시키도록 클램핑 부재(138)가 사용되는 것도 가능하다.
이러한 단위 열교환관 유닛(130u)은 연결부재(137)에 의해 서로 연결되어 지그재그 형상 등을 이루는 단위층(130', 130")을 형성할 수 있고, 이러한 단위층(130', 130")을 냉각관(120)의 상측 또는 하측에 배열하여 복수의 층을 갖는 냉수생성부(130)를 구성할 수 있다. 즉, 하나의 단위층(130', 130")은 각각 열교환관(131', 131")과 핀 부재(135', 135")를 구비하며, 이러한 단위층(130', 130")을 냉각관(120)의 단위층(120', 120", 120"') 사이에 교대로 배치하여 적층구조를 이룰 수 있다.
도 21을 참조하면, 이러한 적층구조를 통하여, 냉수생성부(130)에 구비되는 확장부재(135) 중 적어도 일부는 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)과 양측에서 접촉하는 구조를 가질 수 있다. 즉, 도 21에 도시된 바와 같이, 하나의 단위층(130')에 구비된 핀 부재(135')는 그 상하부에 위치한 냉각관(120)의 단위층(120', 120")에 형성된 얼음(I)과 양측(상하측)에서 접촉하게 되며, 다른 단위층(130")에 구비된 핀 부재(135")는 그 상하부에 위치한 냉각관(120)의 단위층(120", 120"')에 형성된 얼음(I)과 양측(상하측)에서 접촉하게 된다. 다만, 도 21에서는 냉각관(120)의 사이 사이에 냉수생성부(130)의 단위층(130', 130")을 배치하는 구조를 도시하고 있지만, 냉수생성부(130)와 냉각관(120)을 형성하는 단위층의 수, 최외각에 배치되는 단위층의 종류 등에 따라 일부의 확장부재(135)는 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)과 일측에서만 접촉하도록 구성되는 것도 가능하다.
한편, 도 20 및 도 21에 도시된 실시예에서는 냉각관(120)이 이루는 지그재그 방향이 냉수생성부(130)가 이루는 지그재그 방향이 평행한 구조를 갖지만, 도 23 및 도 24에 도시된 변형예의 경우와 같이, 냉각관(120)이 이루는 지그재그 방향이 냉수생성부(130)가 이루는 지그재그 방향과 직각을 이루는 구조를 가질 수도 있다. 이러한 경우에도 도 24에 도시된 바와 같이, 냉수생성부(130)에 구비되는 확장부재(135) 중 적어도 일부는 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)과 양측에서 접촉하는 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 25에 도시된 변형예의 경우에는 냉수생성부(130)의 단위층(130', 130")에 구비된 핀 부재(135', 135")가 복수 개의 열교환관(131', 131")을 동시에 연결하는 구조를 도시하고 있다. 도시되지는 않았지만, 단위층(130', 130")을 연결하기 위하여 전술한 연결부재(137)를 사용할 수 있다.
도 25에 도시된 변형예의 경우에는 단위층(130', 130")에 구비된 열교환관(131', 131")을 일체화하는 것이 가능하여 냉수생성부(130)의 제조가 보다 용이해지며, 얼음(I)으로부터의 균일한 열전달을 기대할 수 있다.
한편, 도 20 내지 도 25에 도시된 실시예 및 변형예의 경우에도, 얼음접촉부재(135)는 상기 냉각관(120) 측을 향한 부분에서, 상기 열교환관(131)의 외주면으로부터 돌출된 길이(도 16의 W1 참조)가 상기 열교환관(131)의 외경보다는 크게, 그리고 열교환관(131)의 외경의 5배 이하가 되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 얼음접촉부재(135)는 상기 냉각관(120) 측을 향한 부분에서, 상기 열교환관(131)의 중심으로부터 돌출된 길이(도 16의 W2 참조)가 상기 냉각관(120)과 열교환관(131)의 중심 사이 거리(DL)의 1/3 이상이 되도록 구성될 수 있다.
다음으로, 도 26 내지 도 28을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 냉수생성 탱크(100)에 대해 살펴본다.
도 26 및 도 27에 도시된 냉수생성 탱크(100)는 냉각관(120)이 냉수생성부(130)의 상부에 위치하며, 냉수생성부(130)의 얼음접촉부재(135)는 상기 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)과 접촉하도록 구성된다.
즉, 도 27에 도시된 바와 같이, 냉수생성부(130)의 열교환관(131)의 외주면에 배치된 얼음접촉부재(135)는 냉각관(120)의 하측에 형성된 얼음(I)과 접촉하는 구조를 갖는다. 이 경우, 얼음접촉부재(135)와 얼음(I)과의 접촉면적을 크게 하기 위하여 상기 얼음접촉부재(135)는 다른 실시예에 비해 냉각관(120) 측으로 충분히 연장된 구조를 갖는 것도 가능하다.
그리고, 도 28에 도시된 변형예의 경우에는 냉수생성부(130)가 냉각관(120)의 하부에 2층 이상 적층되는 구조를 가진다. 이때, 얼음접촉부재(135)는 냉각관(120)에서 멀리 떨어진 냉수생성부(130)에도 얼음(I)과의 접촉에 의한 열전달을 구현하기 위하여, 적층된 냉수생성부(130)의 열교환관(131)과 서로 연결되는 구조를 가질 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 14의 실시예에서 언급한 바와 같이, 상기 탱크몸체(110)에 수용된 빙축액은 어는점이 0℃인 물을 사용할 수도 있지만, 빙축액의 열용량(축열량)을 높일 수 있도록 어는점이 0℃ 보다 낮은 프로필렌글리콜 수용액을 빙축액으로 사용하는 것도 가능하다. 이에 대한 상세한 설명은 전술한 바로 갈음하기로 한다.
다음으로, 도 15, 도 16 및 도 29를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(200) 및 냉수생성 탱크(100)의 냉수생성 과정에 대해 살펴본다.
도 15, 도 16 및 도 29를 참조하면, 센서부(180)에서 측정된 빙축액의 온도가 설정온도보다 낮거나, 냉각관(120)에 형성되는 얼음(I)의 크기(두께)가 설정두께보다 작은 경우, 제어부(C)는 냉각유닛(220)을 구동시켜 탱크몸체(110) 내부에 수용된 빙축액의 온도를 낮추고 냉각관(120)의 외주면에 형성된 얼음(I)을 성장시키게 된다. 참고로, 도 16, 도 19 및 도 24 등에서는 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)이 냉각관(120) 전체에 걸쳐 일정한 두께로 일체로 형성되는 형태로 도시되어 있으나, 냉각관(120)에 형성되는 얼음(I)의 형상은 냉각관(120) 사이의 피치나 제어되는 얼음(I)의 크기(두께) 등에 따라 그 형태가 변할 수 있다.
이에 따라 도 16 및 도 29에 도시된 바와 같이, 냉각관(120)의 외주면에는 일정크기(두께)의 얼음(I)이 형성되고, 빙축액의 온도가 설정값에 도달하거나 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)의 크기가 일정 크기 이상이 되면 제어부(C)는 냉각유닛(220)의 구동을 멈추게 된다.
한편, 제어부(C)는 상기 출수부(230)에서 출수신호가 입력되면 출수부(230)에 구비된 개폐밸브(미도시)를 개방하여 냉수의 추출이 이루어지도록 한다.
이와 같이, 출수부(230)의 개방에 따라 냉수생성부(130)를 흐르는 물은 빙축액과 열교환하여 냉각되어 출수코크를 통해 사용자에게 제공된다.
이러한 출수과정에서 냉수생성부(130)의 열교환관(131)을 유동하는 물은 얼음접촉부재(135)와 접촉하는 얼음(I)의 냉기를 전도에 의해 전달받아 열교환하므로 열교환 효율이 극히 높게 된다. 이로 인해 열교환관(131)의 길이를 짧게 할 수 있어 열교환관(131) 길이 증가에 따른 유량감소도 최소화할 수 있게 된다.
실험에 의하면, 냉각관(120)에 형성된 얼음(I) 및 이와 직접 접촉하는 얼음접촉부재(135)의 표면 온도는 0℃이지만, 얼음(I)과의 경계면에서의 얼음접촉부재(135)의 온도는 대략 0.6 ~ 0.8℃이고, 열교환관(131)의 표면 온도는 1~2℃로 측정되었다. 이와 같이, 열교환관(131) 표면의 온도가 얼음(I)과 접촉하는 얼음접촉부재(135)에 의해 크게 영향을 받고, 이로 인해 열교환관(131) 내부를 유동하는 물과의 열교환이 활발하여 냉수생성 효율이 크게 증대됨을 확인할 수 있다.
특히, 얼음접촉부재(135)의 길이(폭)가 길수록 초기에 얼음접촉부재(135)와 얼음(I)의 접촉면적이 넓어지므로 얼음(I)에 의한 축열량이 커질 수 있다. 즉, 얼음접촉부재(135)와 얼음(I)의 접촉면적이 넓을수록 냉수생성시 열교환에 따라 얼음(I)이 녹더라도 오랜 시간 동안 일정온도 이하의 냉수추출량이 증대되는 효과가 커지게 된다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 냉수생성부(130)를 구성하는 열교환관(131)의 외주면에 얼음접촉부재(135)를 구성하고, 이를 얼음(I)과 접촉하도록 함으로써 빙축수의 순환을 위한 펌프장치나 교반장치에 의하지 않고도 충분한 양의 냉수생성을 달성할 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 빙축수의 순환구조나 교반구조를 예시하지는 않았지만, 본 발명의 냉수생성 효과를 더욱 향상시키기 위하여 빙축수 순환구조나 교반구조를 채택할 수 있음은 물론이며, 얼음접촉부재(135)에 부가된 빙축수 순환구조 및/또는 교반구조도 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.
또한, 본 발명에 의하면 얼음(I)과 얼음접촉부재(135)의 직접 전도에 의한 열전달을 구현하고 있으므로 빙축액의 전체 체적을 적게 하는 것이 가능하고, 빠른 열교환과 높은 열교환 효율로 인하여 열교환관(131)의 길이를 짧게 하는 것이 가능해지므로 열교환관(131)의 길이 증대에 따른 유량 감소도 최소화할 수 있다는 이점이 있게 된다.
한편, 냉수생성 과정에서, 센서부(180)에서 감지된 온도가 설정온도보다 낮거나 냉각관(120)에 형성되는 얼음(I)의 크기(두께)가 설정두께보다 작은 경우 냉각유닛(220)이 구동될 수 있다.
그리고, 사용자가 냉수 추출을 종료하여 폐쇄신호가 제어부(C)에 입력되면, 제어부(C)는 개폐밸브를 폐쇄하게 된다. 이때, 냉각유닛(220)의 구동은 개폐밸브 폐쇄신호가 입력된 직후에 정지될 수도 있지만, 빙축액의 온도가 설정값에 도달하거나 냉각관(120)에 형성된 얼음(I)의 크기가 일정 크기 이상이 될 때까지 냉각유닛(220)의 구동이 계속되도록 제어하는 것도 가능하다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
특히, 도 1 내지 도 14에 도시된 실시예의 경우에도 도 15 내지 도 29에 도시된 바와 같이 확장부재(135)로서 얼음접촉부재가 사용되는 것도 가능하며, 도 15 내지 도 29에 도시된 실시예의 경우에도 도 1 내지 도 14에 도시된 실시예에 구비된 순환부(140) 및 차단부재(190)가 설치되는 것도 가능하다.
[부호의 설명]
100... 냉수생성 탱크
110... 탱크몸체
120... 냉각관
130... 냉수생성부
130u... 단위 열교환관 유닛
131... 열교환관
135... 확장부재(얼음접촉부재, 핀 부재)
137... 연결부재
140... 순환부
141... 흡입부재
142... 공급관
143... 매니폴드
150... 펌핑부재
155... 흡입부재
160... 분사부재
180... 센서부
190... 차단부재
200... 냉수기
210... 필터부
220... 냉각유닛
230... 출수부
C... 제어부

Claims (54)

  1. 냉각유닛에 의하여 냉각되는 빙축액을 내부에 수용하는 탱크몸체;
    상기 탱크몸체 내에 수용된 빙축액을 냉각하기 위하여 상기 탱크몸체의 내부에 구비되는 냉각관; 및
    유입된 물이 빙축액과 열교환하여 냉수가 되는 유로를 형성하는 열교환관과, 빙축액과 접촉면적을 넓히기 위하여 상기 열교환관의 외주면에 위치한 확장부재를 구비하는 냉수생성부;
    를 포함하는 냉수생성 탱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탱크몸체의 내부에 수용된 빙축액을 순환시키는 순환부;
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉수생성부는 상기 냉각관의 둘레를 감싸는 형태로 상기 탱크몸체의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 순환부는 상기 냉각관에서 상기 냉수생성부 방향으로 빙축액을 분사하는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 냉각관은 공간상의 나선 형상을 이루며,
    상기 열교환관은 상기 냉각관의 둘레를 감싸는 공간상의 나선 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열교환관의 길이방향 높이는 상기 냉각관이 형성하는 나선의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 열교환관의 길이방향 높이는 상기 냉각관이 형성하는 나선의 직경의 1.5배 이상 10배 이하인 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 열교환관이 형성하는 나선 직경과 상기 냉각관이 형성하는 나선 직경의 차이는 상기 냉각관이 형성하는 나선 직경의 0.5배 이상 4배 이하인 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 냉각관 및 열교환관은 길이방향의 사이 사이에 공간이 형성되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 순환부는 상기 냉각관의 나선 형상의 중앙부분에서 빙축액을 분사하여 빙축액이 상기 냉각관에 형성된 얼음을 지나 상기 냉수생성부로 유동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 순환부는, 상기 냉각관의 나선 형상 중앙부분에 상기 냉각관의 길이방향을 따라 배치되어 상기 냉각관에 빙축액을 분사하는 분사부재와, 상기 탱크몸체 내부의 빙축액을 흡입하여 상기 분사부재로 공급하는 펌핑부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 순환부는 상기 탱크몸체 내부의 빙축액을 상기 펌핑부재로 공급하는 흡입부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 흡입부재는 상기 냉수생성부의 둘레와 상기 탱크몸체 사이의 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 흡입부재는 상기 냉수생성부의 둘레에 소정 간격으로 복수 개 구비되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 분사부재는 상기 냉각관의 길이방향을 따라 연장되며, 다수의 분사홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 펌핑부재는 상기 탱크몸체의 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 순환부는 상기 분사부재에서 분사된 빙축액이 상기 펌핑부재로 바로 유입되는 것을 차단하기 위하여 상기 분사부재와 펌핑부재 사이의 유동을 제한하는 차단부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 차단부재는 상기 냉각관이 형성하는 나선의 직경보다 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  19. 제5항에 있어서,
    상기 냉각관과 냉수생성부는 원형의 나선 형상을 이루면서 일정간격을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  20. 제5항에 있어서,
    상기 냉각관 사이의 피치와 상기 냉수생성부 사이의 피치는 동일하거나 배수의 관계를 가지며,
    상기 냉수생성부는 상기 냉각관 사이의 공간에 대응되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 확장부재는 상기 열교환관의 외주면에서 돌출되는 형상을 가지며 상기 냉각관의 둘레에 형성된 얼음과 접촉하는 얼음접촉부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 냉수생성부는 상기 냉각관의 둘레를 감싸는 형태로 상기 탱크몸체의 내부에 설치되며,
    상기 얼음접촉부재는 상기 냉각관의 둘레에 형성된 얼음과 접촉하는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 냉각관은 공간상의 나선 형상을 이루며,
    상기 열교환관은 상기 냉각관의 둘레를 감싸는 공간상의 나선 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 냉각관과 냉수생성부는 원형의 나선 형상을 이루면서 일정간격을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 열교환관의 길이방향 높이는 상기 냉각관이 형성하는 나선의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 열교환관의 길이방향 높이는 상기 냉각관이 형성하는 나선의 직경의 1.5배 이상 10배 이하인 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 냉수생성부는 상기 냉각관의 둘레를 감싸는 제1 부분과, 상기 냉각관의 내부를 관통하는 제2 부분을 포함하며,
    상기 얼음접촉부재는 상기 냉각관의 둘레에 형성된 얼음과 상기 냉각관의 내외부에서 접촉하는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 냉각관과 상기 냉수생성부는 층을 이루도록 구성되며, 상기 탱크몸체 내부에서 상하 방향으로 적층되어 구비되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 냉수생성부에 구비되는 얼음접촉부재 중 적어도 일부는 상기 냉각관에 형성된 얼음과 양측에서 접촉하는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 냉각관은 상기 냉수생성부의 상부에 위치하며,
    상기 냉수생성부의 얼음접촉부재는 상기 냉각관에 형성된 얼음과 접촉하는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 냉수생성부는 상기 냉각관의 하부에 2층 이상 적층되며,
    상기 냉수생성부의 얼음접촉부재는 2층 이상의 상기 냉수성성부와 연결되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확장부재는 상기 열교환관의 둘레에 상기 열교환관의 외주면과 일체로 형성되거나 상기 열교환관의 외주면에 장착되는 다수의 핀(fin) 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 열교환관은 일체로 형성된 원형의 나선 형상을 이루며,
    상기 핀 부재는 소정의 간격을 두고 상기 열교환관의 외주면에 구비되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 냉수생성부는,
    상기 열교환관과 상기 핀 부재를 구비하는 단위 열교환관 유닛을 복수 개 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  35. 제33항에 있어서,
    복수의 상기 단위 열교환관 유닛은 상기 단위 열교환관 유닛의 단부를 서로 연결하는 연결부재에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 연결부재는 유연한 재질로 이루어진 튜빙인 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  37. 제34항에 있어서,
    상기 냉수생성부는 상기 단위 열교환관 유닛을 복수 개 연결하여 전체적으로 공간상의 나선 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  38. 제32항에 있어서,
    상기 핀 부재는 사각형 단면 또는 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  39. 제32항에 있어서,
    상기 핀 부재는 상기 냉각관과 인접한 부분의 폭이 핀 부재의 높이보다 길게 형성되어 냉각관 측으로 연장된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  40. 제32항에 있어서,
    상기 핀 부재는 알루미늄 또는 스테인레스 스틸를 포함하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  41. 제32항에 있어서,
    상기 열교환관은 일체로 형성된 지그재그 형상을 이루며,
    상기 핀 부재는 소정의 간격을 두고 상기 열교환관의 외주면에 구비되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  42. 제34항에 있어서,
    상기 핀 부재는 복수 개의 열교환관을 동시에 연결하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  43. 제36항에 있어서,
    상기 냉수생성부는 상기 단위 열교환관 유닛을 복수 개 연결하여 전체적으로 지그재그 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 냉수생성부는,
    상기 단위 열교환관 유닛을 복수 개 연결하여 전체적으로 지그재그 형상을 이루는 단위층을, 상기 냉각관의 상측 또는 하측에 배열하여 복수의 층을 이루는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  45. 제21항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 얼음접촉부재는 상기 냉각관 측을 향한 부분에서, 상기 열교환관의 외주면으로부터 돌출된 길이가 상기 열교환관의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 얼음접촉부재는 상기 냉각관 측을 향한 부분에서, 상기 열교환관의 외주면으로부터 돌출된 길이가 상기 열교환관의 외경의 5배 이하인 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  47. 제21항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 얼음접촉부재는 상기 냉각관 측을 향한 부분에서, 상기 열교환관의 중심으로부터 돌출된 길이가 상기 냉각관과 열교환관의 중심 사이 거리의 1/3 이상인 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  48. 제21항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 얼음접촉부재는 상기 냉각관 측을 향한 방향의 폭이 이에 수직인 방향의 폭보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉수생성 탱크.
  49. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 기재된 냉수생성 탱크;
    상기 탱크몸체에 수용된 빙축액을 냉각하도록 상기 냉각관과 연결된 냉각유닛; 및
    상기 냉수생성부에서 생성된 냉수를 추출하기 위해 개폐되는 출수부;
    를 포함하는 냉수기.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 냉각유닛은 압축기, 응축기, 팽창기를 구비하는 냉각 사이클을 형성하며,
    상기 냉각관은 냉각 사이클의 증발기에 대응되는 것을 특징으로 하는 냉수 기.
  51. 제49항에 있어서,
    상기 탱크몸체에 수용된 빙축액의 온도와 상기 냉각관에 형성되는 얼음의 크기 중 적어도 하나를 측정하도록 구비되는 센서부; 및
    상기 센서부에서 측정된 값을 이용하여 상기 냉각유닛의 구동을 제어하는 제어부;
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉수기.
  52. 제49항에 있어서,
    상기 탱크몸체에 수용된 빙축액은 어는점이 0℃ 보다 낮은 수용액인 것을 특징으로 하는 냉수기.
  53. 제2항 내지 제20항 중 어느 한 항에 기재된 냉수생성 탱크;
    상기 탱크몸체에 수용된 빙축액을 냉각하도록 상기 냉각관과 연결된 냉각유닛;
    상기 냉수생성부에서 생성된 냉수를 추출하기 위해 개폐되는 출수부;
    상기 탱크몸체에 수용된 빙축액의 온도와 상기 냉각관에 형성되는 얼음의 크기 중 적어도 하나를 측정하도록 구비되는 센서부; 및
    상기 센서부에서 측정된 값을 이용하여 상기 냉각유닛 및 순환부의 구동을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 냉수기.
  54. 제53항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 출수부에서 출수신호가 입력되면 상기 순환부를 제어하여 빙축액을 순환시키는 것을 특징으로 하는 냉수기.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106440595A (zh) * 2016-12-03 2017-02-22 无锡溥汇机械科技有限公司 一种双温一体冰水机的液体压力控制系统
WO2024096288A1 (ko) * 2022-11-03 2024-05-10 코웨이 주식회사 냉각 장치 및 이를 포함하는 정수기

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3044653B1 (fr) * 2015-12-08 2017-12-01 10-Vins Installation pour la preparation a la degustation de boisson et procede d'ouverture d'un contenant de boisson a l'aide d'une telle installation
JP2019167137A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 アサヒビール株式会社 液体品質管理装置及び方法
KR102532244B1 (ko) * 2018-03-29 2023-05-16 삼성전자주식회사 냉장고
CN109253582A (zh) * 2018-11-09 2019-01-22 广东韦博科技有限公司 一种净水机用相变制冷模块
FR3091337B1 (fr) * 2018-12-27 2021-03-05 Groupe BENARD Système de production de froid
KR102354053B1 (ko) * 2019-03-05 2022-01-24 코웨이 주식회사 냉수제조장치
US12264060B2 (en) 2019-04-30 2025-04-01 Coway Co., Ltd. Cold water production apparatus and method
KR20210144201A (ko) * 2020-05-21 2021-11-30 코웨이 주식회사 얼음 정수기
EP4200900A1 (en) * 2020-08-18 2023-06-28 Mattson Technology, Inc. Rapid thermal processing system with cooling system
EP4288351A4 (en) * 2021-02-03 2024-12-25 Peli Biothermal LLC Passive thermally controlled condition-in-place shipping container
CN114771020B (zh) * 2022-05-13 2024-02-13 泉州市天辰纸品包装有限公司 一种多层结构瓦楞纸箱的制作装置及其制作工艺
CN117433345B (zh) * 2023-10-09 2024-06-18 广州市鑫湖能源科技有限公司 蓄冷储能系统及蓄冷储能控制方法
US12258257B1 (en) * 2024-02-21 2025-03-25 Brio Water Technology, Inc. Rapid chilling water dispenser

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07300197A (ja) * 1994-03-11 1995-11-14 Kirin Brewery Co Ltd ディスペンサ
JP2003247788A (ja) * 2001-12-17 2003-09-05 Showa Denko Kk 熱交換器およびその製造方法
KR101174033B1 (ko) * 2008-12-30 2012-08-16 위니아만도 주식회사 냉이온수기의 빙핵형성이 용이한 얼음형성장치
KR20130035888A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 코웨이 주식회사 빙축열조 및 이를 구비하는 냉수기
JP2014058323A (ja) * 2012-09-14 2014-04-03 Fuji Electric Co Ltd 飲料供給装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2720085A (en) * 1950-03-30 1955-10-11 Edward A Mertes Thermal reserve water cooling systems and apparatus
US2752763A (en) * 1954-04-05 1956-07-03 Glascock Brothers Mfg Co Beverage cooling apparatus
US4934150A (en) * 1988-12-12 1990-06-19 The Cornelius Company Method and apparatus for controlling ice thickness
CN2539122Y (zh) * 2002-04-26 2003-03-05 夏忠华 封闭式冷却器
US7413004B2 (en) * 2006-02-27 2008-08-19 Okonski Sr John E High-efficiency enhanced boiler
CN201177465Y (zh) * 2008-03-04 2009-01-07 刘晓宇 燃气热水器用冷凝式换热器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07300197A (ja) * 1994-03-11 1995-11-14 Kirin Brewery Co Ltd ディスペンサ
JP2003247788A (ja) * 2001-12-17 2003-09-05 Showa Denko Kk 熱交換器およびその製造方法
KR101174033B1 (ko) * 2008-12-30 2012-08-16 위니아만도 주식회사 냉이온수기의 빙핵형성이 용이한 얼음형성장치
KR20130035888A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 코웨이 주식회사 빙축열조 및 이를 구비하는 냉수기
JP2014058323A (ja) * 2012-09-14 2014-04-03 Fuji Electric Co Ltd 飲料供給装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106440595A (zh) * 2016-12-03 2017-02-22 无锡溥汇机械科技有限公司 一种双温一体冰水机的液体压力控制系统
WO2024096288A1 (ko) * 2022-11-03 2024-05-10 코웨이 주식회사 냉각 장치 및 이를 포함하는 정수기

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