WO2018124667A1 - 정수기의 제어 방법 - Google Patents

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WO2018124667A1
WO2018124667A1 PCT/KR2017/015396 KR2017015396W WO2018124667A1 WO 2018124667 A1 WO2018124667 A1 WO 2018124667A1 KR 2017015396 W KR2017015396 W KR 2017015396W WO 2018124667 A1 WO2018124667 A1 WO 2018124667A1
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cooling water
water
water purifier
control method
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이상준
김용범
박종우
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엘지전자 주식회사
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    • C02F2307/10—Location of water treatment or water treatment device as part of a potable water dispenser, e.g. for use in homes or offices

Definitions

  • the present invention relates to a control method of a water purifier.
  • Water purifiers are devices that filter harmful substances such as foreign substances or heavy metals in water by physical and / or chemical methods.
  • the prior art 1 filed and published by the applicant of the present invention discloses a water purifier structure.
  • Prior art 1 may be defined as a so-called ice shaft cooling direct type water purifier.
  • the stirring member is operated to promote heat exchange between the cooling water and the cold water flowing inside the cold water pipe immersed in the cooling water. And, when the stirring member is operated, there is an effect that the temperature of the cooling water is maintained uniformly over the entire area inside the container in which the cooling water is stored.
  • heat is transferred from the cold water flowing along the cold water pipe to the cooling water so that the temperature of the water at room temperature flowing along the cold water pipe is lowered to the cold water temperature.
  • the cooling water absorbing the heat discharged from the cold water pipe exchanges heat with the cooling water frozen around the evaporator and kept in an ice state.
  • the ice-cold cooling direct type water purifier has an advantage of significantly less energy loss than the conventional low water purifier.
  • the cooling water does not occur even below freezing temperature, that is, below zero degrees Celsius, for a certain reason, so that a situation occurs where the liquid state remains below freezing. This situation is defined as a supercooling phenomenon or a subcooling state.
  • the stabilized state does not mean a quiet state to which no impact is applied, but rather a state in which the same state as the previous state is maintained.
  • breaking the stabilized state means changing the environment so that a state different from the previous state occurs.
  • the method of breaking a stabilized state by making it change into a state different from a previous state by giving an impact, such as an ultrasonic wave, to the stabilized state maintained in a quiet state is mentioned.
  • stopping the ultrasonic supply while continuously applying the ultrasonic wave may be regarded as an example of destroying the stabilized state.
  • the control method of the water purifier according to the embodiment of the present invention is proposed to improve the above problems.
  • the coolant tank is stored coolant; Drinking water flows therein, the cold water pipe is accommodated in the cooling water tank, the drinking water to the heat exchange the cooling water to cool to a temperature lower than room temperature;
  • a refrigeration cycle accommodated in the cooling water tank and including an evaporator through which a low-temperature low-pressure two-phase refrigerant flows to cool the cooling water, and a compressor for compressing the low-temperature low-pressure refrigerant flowing from the evaporator into a high-temperature high-pressure gas phase refrigerant;
  • a stirring member accommodated in the cooling water tank and forcibly flowing the cooling water so that the liquid cooling water exchanges heat with the cooling water in the ice state generated on the surface of the evaporator.
  • Temperature T is increased to an upper limit temperature Tmax and includes a refrigeration cycle operation step in which the compressor is driven, and when it is determined that a supercooling state has occurred in the immediately preceding refrigeration cycle
  • control method of the water purifier according to the embodiment of the present invention having the above configuration, in addition to the components necessary for the refrigeration cycle for implementing the ice-axis cooling method, it does not require a separate device for destroying the stable state of the cooling water, The manufacturing cost of the water purifier is reduced.
  • the anti-cooling algorithm according to an embodiment of the present invention operates, there is an advantage that the power consumption of the water purifier consumed for the subcooling is reduced.
  • FIG. 1 is a front perspective view of a water purifier in which a control method according to an embodiment of the present invention is implemented.
  • FIG. 2 is a rear perspective view of the water purifier.
  • Figure 3 is an exploded perspective view showing the internal configuration of the water purifier according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a cold water generating unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a combined perspective view of the cold water generating unit with the case removed.
  • FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view taken along 6-6 of FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a control method of the water purifier according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing the temperature distribution of the coolant in the normal state in which the supercooled state does not occur, the abnormal state in which the supercooled state occurs, and the state in which the control method of the present invention is applied.
  • FIG. 1 is a front perspective view of a water purifier in which a control method according to an embodiment of the present invention is implemented
  • FIG. 2 is a rear perspective view of the water purifier.
  • the water purifier 10 to which the control method according to the embodiment of the present invention is applied is a direct-type cold / cold water purifier that cools or heats water directly supplied from an external water supply source.
  • the water purifier 10 includes a base 11 forming a bottom portion, a housing 12 placed at an upper edge of the base 11, a cover 13 covering an opened upper surface of the housing 12, and It may include a control panel 14 formed on the upper surface of the cover 13 and a water chute 15 protruding from the outer circumferential surface of the housing 12.
  • the portion where the water chute 15 is formed may be defined as the front side of the water purifier 10 and the opposite side may be defined as the rear side.
  • a discharge grill 122 is formed at a lower lower end of the rear surface of the housing 12 so that air exchanged with a condenser (to be described later) mounted in the housing 12 is discharged to the outside of the housing 12. .
  • control panel 14 may be formed at a position close to the front end side of the water purifier 10, or may be formed at a position close to the upper center portion or the rear end side of the water purifier 10 according to design conditions.
  • control panel 14 may be formed to be inclined so as to increase toward the rear so as to be easily recognized by the eyes of the user located in front of the water chute 15.
  • control panel 14 may include a panel body 141 having a rear end protruding higher than a front end from an upper surface of the water purifier 10, and a panel cover 142 covering an upper surface of the panel body 141.
  • Can be. 3 holes or grooves for mounting a plurality of button parts may be formed in the panel body 141, and buttons may be mounted in the holes or grooves, respectively.
  • button menus corresponding to the button parts may be printed on the panel cover 142.
  • the water chute 15 may extend a predetermined length from the front of the housing 12 to the front, and may be rotatably mounted 90 degrees from the center of the front end of the water purifier 10 to the left and right sides. That is, the water chute 15 is rotatable 180 degrees.
  • the rear end of the water chute 15 may be equipped with a rotation guide 16 having a circular band shape so that the water chute 15 may rotate.
  • the water chute 15 and the rotation guide 16 may be injection molded in one body, or may be made of separate parts and combined into one body by a fastening member.
  • the front surface of the housing 12 may be formed with a guide hole 121 for guiding the rotation of the water chute 15, the water chute 15 is left and right along the guide hole 121 Can be rotated by 90 degrees.
  • a water outlet 151 for discharging water is formed at the bottom of the water chute 15.
  • One or more outlets 151 may be formed, and in the case of one outlet 151, a channel may be formed to discharge cold water, purified water, and hot water through a single outlet.
  • a plurality of outlets 151 may be arranged in a front-rear direction to allow the cold water, the purified water, and the hot water to be taken out as separate outlets.
  • a sensor 152 may be mounted on the bottom of the water chute 15 so that water may be extracted when a user places a storage container such as a cup under the water chute 15. Then, after inputting the water ejection command through the control panel 14, it is possible to prevent the water from being ejected from the outlet 151 before the cup is positioned below the water chute 15.
  • FIG 3 is an exploded perspective view showing the internal configuration of the water purifier according to the embodiment of the present invention.
  • an interior of the housing 12 forming an external shape of the water purifier 10 includes a refrigeration cycle for cooling water and a cold water generating unit 30 for generating cold water. Multiple components are accommodated. It should be noted that the arrangement position or shape of the plurality of components described below is not limited to the drawings presented.
  • the water purifier 10 is placed on one side of the upper surface of the base 11 to compress the refrigerant into a high-temperature, high-pressure gaseous phase refrigerant, and is placed on the rear side of the base 11 from the compressor 18. It may include a condenser 19 for condensing the discharged refrigerant to a liquid refrigerant of a high temperature and high pressure, and a condenser fan 191 for sucking the air in the room in which the water purifier 10 is placed to exchange heat with the condenser 19. .
  • the water purifier 10 may further include a filter assembly 17 for filtering foreign substances contained in water supplied from a water supply source.
  • the filter assembly 17 may be located at the front end side of the base 11.
  • the filter assembly 17 may include any one or both of a pre carbon filter and an ultra filtration filter.
  • the water purifier 10 includes an expansion valve (not shown) for expanding the refrigerant discharged from the condenser 19 into a low-temperature low-pressure two-phase refrigerant, and an evaporator through which the low-temperature low-pressure two-phase refrigerant passed through the expansion valve ( It may further include).
  • the water purifier 10 may further include a cold water pipe through which cold water flows (to be described later) and a cold water generating unit 30 in which the evaporator is accommodated, and the cold water generating unit 30 may include the condenser ( 19, but is not limited thereto.
  • the water purifier 10 may further include a guide duct 20 surrounding the condenser, and a tank support 21 supporting the bottom surface of the cold water generating unit 30.
  • the tank support 21 and the guide duct 20 may be plastic injection molded in one body, or may be provided as a separate article and combined in one body by a fastening member.
  • the water purifier 10 may further include a hot water heater 22 for heating the water supplied to a set temperature.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the cold water generating unit according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a combined perspective view of the cold water generating unit with the case removed
  • Figure 6 is a longitudinal cross-sectional view cut along 6-6 of FIG. to be.
  • the cold water generating unit 30 according to the embodiment of the present invention, the cooling water tank 33 is filled with the cooling water, and the insulation to surround the cooling water tank 33 to be insulated from the indoor air A case 31, a drain valve 32 passing through the heat insulating case 31 and communicating with an internal space of the coolant tank 33, a cold water pipe 34 accommodated in the coolant tank 33; And a partition member 36 accommodated in the cooling water tank 33 in a state of being positioned above the cold water pipe 34, an evaporator 35 seated in the partition member 36, and the cooling water tank 33.
  • a tank cover 37 that spans the top of the crankshaft, a stirring motor 38 fixed to an inner side of the tank cover 37, and a rotating shaft extends downward, and accommodated in the cooling water tank 33 and the stirring Stirring member 39 connected to the rotating shaft of the motor 38, and the heat insulation case 31 Covering the upper face opening may include a case cover (40).
  • the drain valve 32 is installed through the heat insulating case 31 and the cooling water tank 33 and is insulated from the heat insulating case 31 corresponding to a point adjacent to the bottom of the cooling water tank 33. It is inserted through the side of). When the drain valve 32 is opened, the coolant stored in the coolant tank 33 is discharged to the outside of the water purifier 10.
  • the heat insulation case 31 may be made of a heat insulation member such as styrofoam, and the heat insulation case 31 may be seated on the tank support 21.
  • the cold water pipe 34 may be wound in a spiral form to form a cylindrical shape as shown, the pipes adjacent in the vertical direction may be formed in contact with each other or spaced at a predetermined interval.
  • the inlet end 341 and the outlet end 342 of the cold water pipe 34 may extend vertically toward the case cover 40.
  • the inlet end 341 of the cold water pipe 34 may be connected to a water pipe connected to a water supply source, and the outlet end 342 may be connected to a water pipe connected to the outlet 151 of the water chute 15. have.
  • the partition member 36 is placed above the cold water pipe 34 so that the internal space of the cooling water tank 33 is a first space in which the evaporator 35 is accommodated, and the cold water pipe 34 is It may be partitioned into a second space that is received. Therefore, the ice formed in the first space cannot move to the second space.
  • the evaporator 35 may be wound and seated on an outer circumferential surface of the partition member 36.
  • the evaporator 35 is connected to the outlet end of the expansion valve connected to the outlet end of the condenser 19.
  • the refrigerant flowing along the refrigerant pipe forming the evaporator 35 exchanges heat with the cooling water stored in the cooling water tank 33 to cool the cooling water.
  • the cooling water exchanges heat with the drinking water flowing along the cold water pipe 34 to cool the drinking water to a predetermined temperature.
  • the cooling water may freeze on the surface of the evaporator 35 to grow into ice chunks of a predetermined size.
  • the cold air discharged from the evaporator freezes the cooling water, thereby accumulating the cold air. That is, even when the compressor 18 is not driven, the iced coolant and the liquid coolant exchange heat by the stirring operation of the stirring member 39, so that the coolant in the liquid state is kept below the reference temperature. You can do that.
  • the water purifier according to the embodiment of the present invention may be defined as an ice storage type water purifier because it accumulates cold air by allowing a part of the cooling water to exist on the evaporator surface in the form of ice.
  • the tank cover 37 is provided to cover the upper end of the cooling water tank 33, covering the upper surface of the first space. That is, the first space is defined between the tank cover 37 and the partition member 36, and the second space is defined between the partition member 36 and the bottom of the coolant tank 33. Can be.
  • a coolant inflow port 371 may be formed at one side of the tank cover 37. The coolant inlet port 371 is connected to a water pipe connected to a water supply source, so that the coolant is supplied to and filled with the coolant tank 33.
  • the stirring member 39 may be located approximately at an intermediate point of the second space, but is not necessarily limited thereto.
  • the coolant in the second space may exchange heat with the ice in the first space, so that the temperature of the coolant may be uniformly maintained at all points within the coolant tank 33.
  • the stirring member 39 may be formed in the shape of a blade or impeller extending radially from the rotation axis as shown, but is not limited to this, various shapes can be proposed.
  • a temperature sensor 41 for measuring the coolant temperature of the first space may be installed at one side of the bottom surface of the tank cover 37.
  • the temperature sensor 41 extends downward from the bottom surface of the tank cover 37 to sense the coolant temperature in the first space.
  • the temperature value of the first space is determined by the controller of the water purifier as the coolant temperature.
  • the case cover 40 is fitted to the outer peripheral surface of the upper end of the heat insulating case 31 to cover the open upper surface of the heat insulating case 31 and the cooling water tank 33.
  • a port accommodating hole 401 may be formed in the case cover 40 to allow the cooling water inflow port 371 to be exposed to the outside.
  • a cold water pipe guide groove 402 through which the inlet end 341 and the outlet end 342 of the cold water pipe 34 pass may be formed at one edge of the case cover 40.
  • an evaporation pipe guide hole 403 through which the pipe of the evaporator 35 passes may be formed at the other edge of the case cover 40.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a control method of a water purifier according to an embodiment of the present invention.
  • control method for preventing overcooling of the present invention is executed at the same time the power is turned on the water purifier 10.
  • the temperature sensor 41 detects the temperature of the coolant (S11), and the detected coolant temperature is transmitted to the controller of the water purifier 10. In addition, the controller determines whether the sensed coolant temperature T reaches the upper limit temperature Tmax for driving the cooling cycle (S12).
  • the upper limit temperature may be 1 degree Celsius or 2 degrees Celsius, but is not necessarily limited thereto.
  • the driving of the compressor constituting the cooling cycle is started (S13).
  • the controller determines whether a supercooling situation has occurred in the immediately preceding refrigeration cycle (S14).
  • the method of determining the supercooling situation is to determine whether the temperature change slope during the unit time in the phase change section is out of the setting range. That is, in the steady state, the temperature change slope is close to zero because there is no temperature change at the freezing temperature and it undergoes a phase change process. However, in the supercooled state, since the coolant drops rapidly below the freezing temperature without a phase change, the temperature change slope becomes smaller than zero. Therefore, when the temperature change slope is out of a specific slope range, it may be regarded as a supercooled state.
  • the stirring member 39 is driven together with the driving of the compressor to mix the cooling water.
  • the controller determines whether the cooling water temperature T reaches the intermediate temperature Tmid (S16).
  • the intermediate temperature Tmid may be minus 1 degree Celsius or minus 1.5 degrees, but is not necessarily limited thereto.
  • the stirring member 39 is operated (S17). That is, the compressor can be driven to keep the stirring member stationary until the cooling water temperature drops from the upper limit temperature to the intermediate temperature, so that freezing nuclei can be quickly formed on the surface of the evaporator.
  • the compressor 18 and the stirring member 39 are driven together, and the cooling water temperature T reaches the lower limit temperature Tmin (S18), the compressor 18 and the stirring member 39 are stopped at the same time. (S19).
  • the lower limit temperature Tmin may be minus 2 degrees Celsius, but is not necessarily limited thereto.
  • FIG. 8 is a graph showing the temperature distribution of the coolant in a normal state in which a supercooled state does not occur, an abnormal state in which a supercooled state occurs, and a state in which the control method of the present invention is applied.
  • A1 is a graph of cooling water temperature distribution in an abnormal state in which a supercooling state occurs
  • A2 is a graph of cooling water temperature distribution in a normal state in which no subcooling occurs
  • A3 is a subcooling state in which the supercooling state occurs. Cooling water temperature distribution when the control method according to the example is implemented.
  • the volume of ice generated on the surface of the evaporator may increase to contact the temperature sensor 41, and if the cooling cycle continues to run in this state, the cooling water temperature drops to the lower limit temperature.
  • the lower limit temperature may be minus 2 degrees Celsius, but is not necessarily limited thereto.
  • the compressor is stopped and the heat exchange between the evaporator and the coolant is stopped. Then, the extraction of the drinking water continues and the heat exchange between the cold water pipe and the cooling water occurs, or the temperature of the cooling water gradually increases through heat loss of the cooling water tank itself. Then, when the coolant temperature reaches 0 degrees Celsius, the liquid is subjected to a phase change process from solid to liquid, and the ice in contact with the temperature sensor is melted and turned into a liquid, and the temperature of the coolant may rise to the temperature of the image. When the temperature of the cooling water detected by the temperature sensor reaches an upper limit temperature, the refrigerating cycle is driven again, thereby repeating the process of decreasing the temperature of the cooling water.
  • the cooling water temperature graph shows a zigzag shape that reciprocates between the upper limit temperature and the lower limit temperature.
  • the gradient value of the temperature change in the freezing temperature section in which the phase change should occur is significantly smaller than zero.
  • the refrigeration cycle is driven at a temperature at or above the upper limit temperature of the cooling water, thereby gradually decreasing the temperature of the cooling water.
  • the refrigeration cycle is driven until the coolant temperature reaches the lower limit temperature.
  • a separate subcooling prevention algorithm is not implemented.
  • the stirring member maintains the stop state until the cooling water temperature drops to the intermediate temperature Tmid when the compressor is newly driven.
  • the intermediate temperature Tmid is a temperature lower than the phase change temperature and allows the stirring member to operate to break the previous stabilization state in the state where the cooling water is lowered to the temperature lower than the phase change temperature.
  • not operating the stirring member at the beginning of the freezing cycle in order to prevent the supercooling state from occurring may be because the freezing nucleus generated at the freezing temperature does not adhere to the evaporator surface due to the cooling water flow by the operation of the stirring member. .

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 정수기의 제어 방법은, 직전 냉동 사이클 운전 단계에서 과냉각 상태가 발생되었으면, 현재의 냉동 사이클 운전 초기에 교반 부재의 작동 시점이 지연되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

정수기의 제어 방법
본 발명은 정수기의 제어 방법에 관한 것이다.
정수기는 물리적 및/또는 화학적 방법으로 물속에 함유된 이물질이나 중금속과 같은 유해 요소를 여과하는 장치이다.
본 발명의 출원인에 의하여 출원되고 공개된 선행 기술 1에 정수기 구조에 관한 내용이 개시되어 있다.
선행기술에 개시된 종래의 정수기, 즉 직수형 정수기의 경우, 냉각수에 냉수 배관 및 냉각수 냉각을 위한 증발기가 잠겨 있는 구조이다. 선행 기술 1은 소위 빙축 냉각 방식 직수형 정수기로 정의될 수 있다.
상세히, 냉수 생성을 위하여 상기 증발기 내부로 냉매가 흐르면, 상기 증발기 주변에서 상기 냉각수의 일부가 결빙되어 얼음이 생성된다. 그리고, 냉각수와, 냉각수에 잠겨 있는 냉수 배관 내부에 흐르는 냉수 간의 열교환을 촉진하기 위하여 교반 부재가 작동하게 된다. 그리고, 상기 교반 부재가 작동하면, 상기 냉각수의 온도가 냉각수가 저장된 용기 내부의 전체 영역에 걸쳐 균일하게 유지되는 효과가 있다.
또한, 상기 냉수 배관을 따라 흐르는 냉수로부터 상기 냉각수로 열이 전달되어 상기 냉수 배관을 따라 흐르는 상온의 물의 온도가 냉수 온도로 낮아진다. 그리고, 상기 냉수 배관으로부터 방출된 열을 흡수한 상기 냉각수는, 상기 증발기 주위에서 결빙되어 얼음 상태로 유지되는 냉각수와 열교환한다.
이와 같이, 빙축 냉각 방식 직수형 정수기는, 종래의 저수형 정수기에 비하여 에너지 손실이 현저히 적은 장점이 있다.
그러나, 상기와 같은 빙축 냉각 방식 직수형 정수기의 경우, 특정 이유로 인하여 냉각수가 결빙 온도, 즉 섭씨 영도 이하에서도 결빙이 일어나지 않고 영하의 액체 상태로 유지되는 상황이 발생하게 된다. 이러한 상황을 과냉각 현상 또는 과냉각 상태라고 정의되고 있다.
이와 같은, 과냉각 상태가 발생하면, 얼음의 빙축 에너지를 사용하지 못하기 때문에, 냉수 출수 성능의 저하를 초래하게 된다.
또한, 빙축 제어가 정상적으로 이루어지는 경우, 압축기를 포함한 냉각 사이클의 운전 주기가 길어지기 때문에, 냉각 사이클의 운전율 감소를 통한 소비 전력량 감소 효과를 얻을 수 있는 반면, 과냉각 현상이 발생하면, 이러한 운전율 감소 효과를 얻을 수 없는 단점이 있다.
이러한 과냉각 발생 가능성을 방지하기 위하여, 초음파를 발생시켜 축냉재의 과냉각을 방지하는 방법이 제안되었고, 이는 선행 기술 2에 개시되어 있다.
선행 기술 1 : 한국공개특허 제10-2015-0019118호(2015년02월25일)
선행 기술 2 : 한국공개특허 제10-2010-0119383호(2010년11월09일)
그러나, 상기 선행 기술 2에 개시된 과냉각 방지 방법의 경우 다음과 같은 문제가 여전히 발생한다.
즉, 과냉각 발생을 막기 위하여 초음파 발생기와 같은 충격 장치를 추가적으로 구성하여, 안정화된 냉각수의 상태를 불안정한 상태로 인위적으로 만들어, 결빙핵이 생성되도록 한다. 따라서, 과냉각 방지를 위한 추가적인 진동 장치 및 제어 장치가 구비되어야 하므로, 정수기의 제조 비용이 증가하는 단점이 있다.
여기서 안정화 상태라 함은, 어떠한 충격도 가해지지 않는 고요한 상태를 의미하는 것이 아니라, 이전 상태와 동일한 상태가 계속 유지되는 상태를 의미하는 것임을 밝혀둔다. 즉, 안정화 상태를 파괴하는 것의 의미는, 이전 상태와 다른 상태가 발생하도록 환경 변화를 주는 것을 의미한다. 그 중 일례로서, 고요한 상태로 유지되는 안정화 상태에 초음파와 같은 것을 이용하여 충격을 줌으로써, 이전 상태와 다른 상태로 변화되도록 하여 안정화 상태를 파괴하는 방법을 들 수 있다.
반대로 말하면, 초음파를 지속적으로 가하는 상태에서 초음파 공급을 중단하는 것도 안정화 상태를 파괴하는 예로 볼 수 있다.
또한, 상기 초음파 장치를 항상 운전시켜야 하므로, 정수기의 에너지 효율이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정수기의 제어 방법은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 제어 방법은, 냉각수가 저장된 냉각수 탱크; 내부에 음용수가 흐르고, 상기 냉각수 탱크 내부에 수용되어, 상기 음용수가 상기 냉각수가 열교환하여 상온보다 낮은 온도로 냉각되도록 하는 냉수 배관; 상기 냉각수 탱크 내부에 수용되어, 상기 냉각수를 냉각시키기 위한 저온 저압의 2상 냉매가 흐르는 증발기와, 상기 증발기로부터 유입되는 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축하는 압축기를 포함하는 냉동 사이클; 및 상기 냉각수 탱크 내부에 수용되고, 상기 냉각수를 강제 유동하여, 액체 상태의 냉각수가 상기 증발기의 표면에 생성된 얼음 상태의 냉각수와 열교환하도록 하는 교반 부재;를 포함하는 정수기의 제어 방법이고, 상기 냉각수의 온도(T)가 상한 온도(Tmax)로 상승하여, 상기 압축기가 구동하는 냉동 사이클 운전 단계를 포함하고, 직전의 냉동 사이클 운전 단계에서, 과냉각 상태가 발생하였다고 판단되는 경우에는, 상기 교반 부재의 구동이 지연되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 제어 방법에 의하면, 빙축 냉각 방식을 구현하기 위한 냉동 사이클에 필요한 구성 부품 이외에, 냉각수의 안정 상태를 파괴하기 위한 별도의 장치를 요하지 않으므로, 정수기의 제조 비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 과냉각 현상이 발생하였을 경우에만, 본 발명의 실시예에 따른 과냉각 방지 알고리즘이 작동하므로, 과냉각 방지를 위하여 소비되는 정수기의 전력 소모량이 절감되는 장점이 있다.
또한, 과냉각 상황이 발생하였을 때, 이후 냉각 사이클이 구동할 때 교반 부재의 구동 시점을 변경함으로써, 결빙핵이 쉽게 생성될 수 있는 조건을 만들어주므로, 과냉각을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 구현되는 정수기의 전면 사시도.
도 2는 상기 정수기의 배면 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 내부 구성을 보여주는 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉수 생성 유닛의 분해 사시도.
도 5는 케이스가 제거된 상태의 냉수 생성 유닛의 결합 사시도.
도 6은 도 5의 6-6을 따라 절개되는 종단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 제어 방법을 보여주는 플로차트.
도 8은 과냉각 상태가 발생하지 않은 정상 상태와, 과냉각 상태가 발생한 비정상 상태, 및 본 발명의 제어 방법이 적용된 상태에서의 냉각수의 온도 분포를 보여주는 그래프.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 과냉각 방지를 위한 제어 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 구현되는 정수기의 전면 사시도이고, 도 2는 상기 정수기의 배면 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 적용되는 정수기(10)는, 외부 급수원으로부터 직접 공급되는 물을 냉각 또는 가열시켜 취출되도록 하는 직수형 냉온 정수기이다.
상세히, 상기 정수기(10)는, 바닥부를 이루는 베이스(11)와, 상기 베이스(11)의 상면 가장자리에 놓이는 하우징(12)과, 상기 하우징(12)의 개구된 상면을 덮는 커버(13)와, 상기 커버(13)의 상면에 형성되는 컨트롤 패널(14) 및 상기 하우징(12)의 외주면으로부터 돌출되는 워터 슈트(water chute)(15)를 포함할 수 있다.
더욱 상세히, 상기 워터 슈트(15)가 형성되는 부분이 상기 정수기(10)의 전면으로 정의되고, 그 반대 면이 배면으로 정의될 수 있다. 그리고, 상기 하우징(12)의 배면 하단에는 토출 그릴(122)이 형성되어, 상기 하우징(12) 내부에 장착된 응축기(후술함)와 열교환한 공기가 상기 하우징(12) 외부로 배출되돌고 한다.
또한, 상기 컨트롤 패널(14)은 상기 정수기(10)의 전단부 쪽에 가까운 위치에 형성될 수 있으며, 설계 조건에 따라 상기 정수기(10)의 상면 중앙부 또는 후단부 쪽에 가까운 위치에 형성될 수도 있다. 그리고, 상기 컨트롤 패널(14)은 상기 워터 슈트(15)의 전방에 위치한 사용자의 눈에 쉽게 인지되도록 후방으로 갈수록 높아지는 형태로 경사지게 형성될 수 있다.
상세히, 상기 컨트롤 패널(14)은 상기 정수기(10)의 상면으로부터 후단부가 전단부보다 높게 돌출되는 패널 본체(141)와, 상기 패널 본체(141)의 상면을 덮는 패널 커버(142)를 포함할 수 있다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 패널 본체(141)에는 다수의 버튼부들이 장착되기 위한 홀 또는 홈들이 형성될 수 있고, 상기 홀 또는 홈들에 버튼들이 각각 장착될 수 있다. 그리고, 상기 패널 커버(142)에는 상기 버튼부들에 대응하는 버튼 메뉴들이 인쇄될 수 있다.
또한, 상기 워터 슈트(15)는 상기 하우징(12)의 전면으로부터 전방으로 소정 길이 연장될 수 있고, 상기 정수기(10)의 전단부 중심에서 좌우측으로 각각 90도 회전 가능하게 장착될 수 있다. 즉, 상기 워터 슈트(15)는 180도 회전 가능하다.
또한, 상기 워터 슈트(15)가 회전 가능하도록, 상기 워터 슈트(15)의 후단에는 원형의 띠 형상으로 이루어지는 회전 가이드(16)가 장착될 수 있다. 상기 워터 슈트(15)와 상기 회전 가이드(16)는 한 몸으로 사출 성형될 수도 있고, 별도의 부품으로 이루어져 체결부재에 의하여 한 몸으로 결합되는 것도 가능하다.
또한, 상기 하우징(12)의 전면에는 상기 워터 슈트(15)의 회전을 가이드하는 가이드 홀(121)이 형성될 수 있고, 상기 워터 슈트(15)는 상기 가이드 홀(121)을 따라 좌측 및 우측으로 90도씩 회전 가능하다.
또한, 상기 워터 슈트(15)의 저면에는 물 취출을 위한 취출구(151)가 형성된다. 상기 취출구(151)는 하나 또는 복수 개가 형성될 수 있으며, 취출구(151)가 한 개일 경우에는 단일의 취출구를 통하여 냉수,정수,온수가 토출되도록 유로를 형성할 수 있다. 반면, 도시되지는 않았으나, 다수 개의 취출구(151)가 전후 방향으로 일렬 배치되어, 냉수,정수,온수가 별개의 취출구로 취출되도록 할 수 있다.
또한, 상기 워터 슈트(15)의 저면에는 센서(152)가 장착되어, 사용자가 컵과 같은 저장 용기를 상기 워터 슈트(15) 하측에 위치시키면 물이 취출되도록 할 수 있다. 그러면, 상기 컨트롤 패널(14)을 통하여 물취출 명령을 입력한 뒤, 컵이 워터 슈트(15)의 하측에 위치하기 전에 상기 취출구(151)로부터 물이 취출되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 내부 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정수기(10)의 외형을 이루는 상기 하우징(12)의 내부에는 물을 냉각하기 위한 냉동 사이클과 냉수 생성을 위한 냉수 생성 유닛(30)을 포함하는 다수의 구성 요소들이 수용된다. 이하에서 설명되는 다수의 구성 요소들의 배치 위치나 형상은 제시되는 도면에 제한되지 않음을 밝혀둔다.
상세히, 상기 정수기(10)는, 상기 베이스(11)의 상면 일측에 놓여서 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축하는 압축기(18)와, 상기 베이스(11)의 후측에 놓여서 상기 압축기(18)로부터 토출되는 냉매를 고온 고압의 액상 냉매로 응축시키는 응축기(19)와, 상기 정수기(10)가 놓이는 실내의 공기를 흡입하여 상기 응축기(19)와 열교환하도록 하는 응축팬(191)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 정수기(10)는, 급수원으로부터 공급되는 물에 포함된 이물질을 걸러주는 필터 어셈블리(17)를 더 포함할 수 있다. 상기 필터 어셈블리(17)는 상기 베이스(11)의 전단부 쪽에 위치할 수 있다. 그리고, 상기 필터 어셈블리(17)는 프리 카본 필터(pre carbon filter)와 중공사막 필터(Ultra Filtration filter) 중 어느 하나 또는 모두를 포함할 수 있다.
또한, 상기 정수기(10)는, 상기 응축기(19)로부터 토출되는 냉매를 저온 저압의 2상 냉매로 팽창시키는 팽창변(미도시)과, 상기 팽창변을 통과한 저온 저압의 2상 냉매가 흐르는 증발기(후술함)를 더 포함할 수 있다.
상세히, 상기 정수기(10)는, 냉수가 흐르는 냉수 배관(후술함) 및 상기 증발기가 내부에 수용되는 냉수 생성 유닛(30)을 더 포함할 수 있고, 상기 냉수 생성 유닛(30)은 상기 응축기(19)의 상측에 놓일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
또한, 상기 정수기(10)는 상기 응축기를 감싸는 가이드 덕트(20)와, 상기 냉수 생성 유닛(30)의 저면을 지지하는 탱크 지지부(21)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 탱크 지지부(21)와 상기 가이드 덕트(20)는 한 몸으로 플라스틱 사출 성형되거나, 별도의 물품으로 제공되어 체결 부재에 의하여 한 몸으로 결합될 수도 있다.
또한, 상기 정수기(10)는 급수되는 물을 설정 온도로 가열하기 위한 온수 히터(22)를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉수 생성 유닛의 분해 사시도이고, 도 5는 케이스가 제거된 상태의 냉수 생성 유닛의 결합 사시도이며, 도 6은 도 5의 6-6을 따라 절개되는 종단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉수 생성 유닛(30)은, 냉각수가 채워지는 냉각수 탱크(33)와, 상기 냉각수 탱크(33)를 감싸서 실내 공기로부터 단열되도록 하는 단열 케이스(31)와, 상기 단열 케이스(31)를 관통하여 상기 냉각수 탱크(33)의 내부 공간과 연통하는 드레인 밸브(32)와, 상기 냉각수 탱크(33) 내부에 수용되는 냉수 배관(34)과, 상기 냉수 배관(34)의 상측에 놓이는 상태로 상기 냉각수 탱크(33) 내부에 수용되는 구획 부재(36)와, 상기 구획 부재(36)에 안착되는 증발기(35)와, 상기 냉각수 탱크(33)의 상단에 걸쳐지는 탱크 커버(37)와, 상기 탱크 커버(37)의 내측에 고정되고, 회전축이 하측으로 연장되는 교반 모터(38)와, 상기 냉각수 탱크(33) 내부에 수용되고 상기 교반 모터(38)의 회전축에 연결되는 교반 부재(39), 및 상기 단열 케이스(31)의 개구된 상면을 덮는 케이스 커버(40)를 포함할 수 있다.
상세히, 상기 드레인 밸브(32)는, 상기 단열 케이스(31) 및 상기 냉각수 탱크(33)를 관통하여 설치되며, 상기 냉각수 탱크(33)의 바닥부에 인접하는 지점에 해당하는 상기 단열 케이스(31)의 측면을 관통하여 삽입된다. 그리고, 상기 드레인 밸브(32)가 개방되면, 상기 냉각수 탱크(33)에 저장된 냉각수가 상기 정수기(10)의 외부로 배출된다.
또한, 상기 단열 케이스(31)는 스티로폼과 같은 단열 부재로 이루어질 수 있으며, 상기 단열 케이스(31)는 상기 탱크 지지부(21)에 안착될 수 있다.
또한, 상기 냉수 배관(34)은 도시된 바와 같이 스파이럴 형태로 감겨서 원통 형상을 이룰 수 있고, 상하 방향으로 인접하는 배관은 서로 접촉되거나 소정 간격 이격되게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 냉수 배관(34)의 입구단(341)과 출구단(342)은 상기 케이스 커버(40)를 향하여 수직하게 연장 형성될 수 있다. 그리고, 상기 냉수 배관(34)의 입구단(341)은 급수원에 연결되는 물관에 연결되고, 상기 출구단(342)은 상기 워터 슈트(15)의 취출구(151)에 연결되는 물관에 연결될 수 있다.
또한, 상기 구획 부재(36)가 상기 냉수 배관(34)의 상측에 놓여서, 상기 냉각수 탱크(33)의 내부 공간이 상기 증발기(35)가 수용되는 제 1 공간과, 상기 냉수 배관(34)이 수용되는 제 2 공간으로 구획될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 공간에서 형성되는 얼음은 상기 제 2 공간으로 이동할 수 없게 된다.
또한, 상기 구획 부재(36)의 외주면에는 상기 증발기(35)가 감겨서 안착될 수 있다. 상기 증발기(35)는 상기 응축기(19)의 출구단에 연결된 팽창변의 출구단에 연결된다. 그리고, 상기 증발기(35)를 형성하는 냉매 배관을 따라 흐르는 냉매는 상기 냉각수 탱크(33)에 저장된 냉각수와 열교환하여 상기 냉각수를 냉각시킨다. 그리고, 상기 냉각수는 상기 냉수 배관(34)을 따라 흐르는 음용수와 열교환하여 상기 음용수를 설정 온도로 냉각시킨다.
상기 증발기(35)의 표면에는 상기 냉각수가 결빙되어 소정 크기의 얼음 덩어리로 성장할 수 있다. 즉, 상기 증발기에서 방출되는 냉기가 냉각수를 얼려서 냉기 를 축적하는 효과를 가져온다. 즉, 상기 압축기(18)가 구동하지 않는 상태에서도, 상기 얼음 상태의 냉각수와 액체 상태의 냉각수가 상기 교반 부재(39)의 교반 동작에 의하여 열교환하여, 상기 액체 상태의 냉각수가 기준 온도 이하로 유지되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정수기는, 냉각수의 일부가 얼음 형태로 증발기 표면에 존재하도록 하여 냉기를 축적하므로, 빙축 방식 정수기로 정의될 수도 있다.
또한, 상기 탱크 커버(37)는 상기 냉각수 탱크(33)의 상단에 걸쳐지는 형태로 제공되어, 상기 제 1 공간의 상면을 덮는다. 즉, 상기 제 1 공간은 상기 탱크 커버(37)와 상기 구획 부재(36) 사이에서 정의되고, 상기 제 2 공간은 상기 구획 부재(36)와 상기 냉각수 탱크(33)의 바닥부 사이에서 정의될 수 있다. 그리고, 상기 탱크 커버(37)의 일측에는 냉각수 유입 포트(371)가 형성될 수 있다. 상기 냉각수 유입 포트(371)는 급수원에 연결되는 물관에 연결되어, 상기 냉각수 탱크(33)로 냉각수가 공급되어 채워지도록 한다.
또한, 상기 교반 부재(39)는 대략 상기 제 2 공간의 중간 지점에 위치할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 그리고, 상기 교반 부재(39)가 회전하면, 제 2 공간의 냉각수가 제 1 공간의 얼음과 열교환하여, 냉각수의 온도가 상기 냉각수 탱크(33) 내부의 모든 지점에서 균일하게 유지되도록 할 수 있다.
상기 교반 부재(39)는 도시된 바와 같이 회전축으로부터 반경 방향으로 연장되는 블레이드 또는 임펠러 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 형상이 제안 가능하다.
또한, 상기 탱크 커버(37)의 저면 일측에는 상기 제 1 공간의 냉각수 온도를 측정하는 온도 센서(41)가 설치될 수 있다. 상기 온도 센서(41)는, 상기 탱크 커버(37)의 저면으로부터 하측으로 연장되어, 상기 제 1 공간 내의 냉각수 온도를 감지한다. 그리고, 상기 제 1 공간의 온도값이 냉각수 온도로 정수기의 제어부에서 판단하게 된다.
한편, 상기 케이스 커버(40)는 상기 단열 케이스(31)의 상단부 외주면에 끼워져서 상기 단열 케이스(31)와 냉각수 탱크(33)의 개구된 상면을 덮는다. 그리고, 상기 케이스 커버(40)에는 상기 냉각수 유입 포트(371)가 관통하여 외부로 노출되도록 하는 포트 수용홀(401)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 케이스 커버(40)의 일측 가장자리에는 상기 냉수 배관(34)의 입구단(341)과 출구단(342)이 통과하는 냉수 배관 안내홈(402)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 케이스 커버(40)의 타측 가장자리에는 상기 증발기(35)의 배관이 통과하는 증발 배관 안내홀(403)이 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 제어 방법을 보여주는 플로차트이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 제어 방법은, 냉각수의 냉각을 위한 냉각 사이클(또는 냉동 사이클)이 구동이 시작될 때, 직전 냉각 사이클 구동 과정에서 과냉각 상태가 발생한 경우, 현재의 냉각 사이클 구동 시 과냉각 방지를 위한 제어가 구현되는 것을 특징으로 한다.
상세히, 본 발명의 과냉각 방지를 위한 제어 방법은 상기 정수기(10)에 전원이 온됨과 동시에 실행된다.
상기 정수기(10)에 전원이 온되면, 상기 온도 센서(41)에서는 냉각수의 온도를 감지하고(S11), 감지된 냉각수 온도는 상기 정수기(10)의 제어부로 전송된다. 그리고, 상기 제어부에서는 감지된 냉각수 온도(T)가 냉각 사이클 구동을 위한 상한 온도(Tmax)에 도달하였는지 여부가 판단된다(S12). 상기 상한 온도는 섭씨 1도 또는 섭씨 2도일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고, 냉각수 온도(T)가 상한 온도에 도달하였다고 판단되면, 냉각 사이클을 구성하는 압축기의 구동이 시작된다(S13). 상세히, 압축기 구동과 함께, 상기 제어부에서는 직전 냉동 사이클 과정에서 과냉각 상황이 발생하였는지 여부가 판단된다(S14).
여기서, 과냉각 상황의 판단 방법은, 상변화 구간에서 단위 시간 동안 온도 변화 기울기가 설정 범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 것이다. 즉, 정상 상태에서는 결빙 온도에서 온도 변화는 없고 상변화 과정을 거치므로 온도 변화 기울기가 0에 가깝다. 그러나, 과냉각 상태에서는 냉각수가 상변화 없이 결빙 온도 이하로 급격하게 하강하므로, 온도 변화 기울기가 0보다 작게 된다. 따라서, 온도 변화 기울기가 특정 기울기 범위를 벗어나면 과냉각 상태가 발생한 것으로 간주할 수 있다.
상세히, 과냉각 상황이 발생되었다면, 상기 압축기의 구동과 함께 상기 교반 부재(39)가 구동하여 냉각수가 혼합된다.
반대로, 직전 냉각 사이클 운전 과정에서 과냉각 상황이 발생된 경우에는, 상기 압축기(18)만 구동하고 상기 교반 부재(39)는 정지 상태로 유지된다(S15). 그리고, 상기 압축기(18)가 구동하여 냉각 사이클이 운전된 후 시간이 경과하면, 냉각수 온도(T)가 중간 온도(Tmid)에 도달하였는지 여부가 상기 제어부에서 판단된다(S16). 여기서, 상기 중간 온도(Tmid)는 섭씨 영하 1도 또는 영하 1.5도일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고, 냉각수 온도가 중간 온도(Tmid)까지 하강하면, 교반 부재(39)가 작동하도록 한다(S17). 즉, 압축기가 구동하여, 냉각수 온도가 상한 온도에서 중간 온도로 하강할 때까지는 교반 부재가 정지 상태로 유지되도록 함으로써, 증발기 표면에 결빙핵이 신속하게 형성되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 압축기(18)와 교반 부재(39)가 함께 구동하고, 냉각수 온도(T)가 하한 온도(Tmin)에 도달하면(S18), 상기 압축기(18)와 교반 부재(39)가 동시에 정지하도록 한다.(S19). 여기서, 상기 하한 온도(Tmin)는 섭씨 영하 2도일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고, 상기 정수기의 전원이 오프되었는지 여부가 판단되고(S20), 전원이 오프되지 않는 동안은, 상기에서 설명한 제어 방법이 계속하여 반복 수행된다.
도 8은 과냉각 상태가 발생하지 않은 정상 상태와, 과냉각 상태가 발생한 비정상 상태, 및 본 발명의 제어 방법이 적용된 상태에서의 냉각수의 온도 분포를 보여주는 그래프이다.
도 8을 참조하면, A1은 과냉각 상태가 발생한 비정상 상태에서의 냉각수 온도 분포 그래프이고, A2는 과냉각이 발생하지 않은 정상 상태에서의 냉각수 온도 분포 그래프이며, A3는 과냉각 상태가 발생하여 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 구현되었을 때의 냉각수 온도 분포 그래프이다.
먼저, 정상 상태에서의 그래프 A2를 보면, 냉각수 온도가 상한 온도 또는 그보다 높은 온도(제품 설치 직후)에서 냉동 사이클이 구동하면, 온도가 점진적으로 하강한다. 그리고, 냉각수 온도가 결빙 온도(섭씨 0도)에 도달하면, 액체에서 고체로 상변화되는 과정을 거친다.
그리고, 상기 증발기 표면에 생성되는 얼음의 부피가 증가하여 상기 온도 센서(41)에 접촉할 수 있고, 이 상태에서 냉각 사이클이 계속 구동하면, 냉각수 온도가 하한 온도까지 하강하게 된다. 여기서, 상기 하한 온도는 섭씨 영하 2도일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
냉각수 온도가 하한 온도에 도달하면 압축기의 구동이 멈추고, 증발기와 냉각수 간의 열교환이 중단하게 된다. 그리고, 음용수 취출이 계속되어 냉수 배관과 냉각수와의 열교환이 일어나거나, 냉각수 탱크 자체의 열손실 등을 통하여 냉각수의 온도는 점진적으로 증가하게 된다. 그리고, 냉각수 온도가 섭씨 0도에 도달하면 고체에서 액체로 상변화 과정을 거치게 되고, 상기 온도 센서와 접촉하던 얼음이 녹아서 액체로 바뀌면서, 냉각수의 온도가 영상의 온도로 상승할 수 있다. 그리고, 상기 온도 센서에 의하여 감지되는 냉각수의 온도가 상한 온도에 도달하면 다시 냉동 사이클이 구동하여, 냉각수의 온도가 하강하는 과정을 반복하게 된다.
그러나, 과냉각 상태가 발생한 그래프 A1을 보면, 냉각수 온도가 상한 온도 또는 그보다 높은 온도에서 냉동 사이클이 구동하면, 냉각수 온도가 점진적으로 하강하게 된다. 그리고, 냉각수 온도가 결빙 온도에 도달하 시점에서도 상변화가 일어나지 않아서, 냉각수 온도가 급격하게 하한 온도까지 하강하게 된다. 그리고, 냉각수 온도가 하한 온도로 떨어지면 냉동 사이클이 정지하고, 냉각수 온도가 다시 상한 온도까지 상승하게 된다. 이와 같이, 과냉각 상태가 발생하면, 냉각수 온도 그래프는 상한 온도와 하한 온도 사이를 왕복하는 지그재그 형태를 그리게 된다. 그리고, 상변화가 일어나야 되는 결빙 온도 구간에서의 온도 변화 기울기값이 0보다 현저히 작은 값을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 방법이 적용된 그래프 A3를 참조하면, 냉각수가 상한 온도 또는 그보다 더 높은 온도에서 냉동 사이클이 구동하여 냉각수의 온도가 점진적으로 하강한다. 그리고, 냉각수가 결빙 온도 구간에서 상변화 과정을 거치지 않고 하한 온도까지 하강하는 과냉각 상태가 발생하면, 일단 냉각수 온도가 하한 온도에 도달할 때까지는 냉동 사이클이 구동한다. 냉동 사이클 구동 주기 중에서 과냉각 상태가 발생하는 주기에서는 별도의 과냉각 방지 알고리즘이 구현되지 않는다.
그러나, 상기 과냉각 상태가 발생한 냉동 사이클 주기가 종료하고, 냉각수 온도가 상한 온도까지 상승하에 냉동 사이클이 새로이 구동할 때, 직전 사이클에서 과냉각 상태가 발생하였는지 여부가 판단되고, 과냉각 상태가 발생하였다고 판단되면 과냉각 방지 알고리즘이 실시된다.
즉, 직전에 과냉각 상태가 발생했다고 판단되면, 압축기가 새로이 구동할 때 교반 부재는 냉각수 온도가 중간 온도(Tmid)로 하강할 때까지 정지 상태를 유지한다. 상기 중간 온도(Tmid)는 상변화 온도보다 낮은 온도이며, 냉각수가 상변화 온도보다 낮은 온도로 하강한 상태에서 이전의 안정화 상태를 깨기 위하여 교반 부재가 작동하도록 한다.
그러면, 설령 냉각수가 중간 온도로 하강할 때까지 상변화가 생기지 않는 과냉각 상태가 발생하였다 하더라도, 안정화 상태를 파괴하기 위하여 교반 부재가 작동하기 때문에, 그 순간부터 결빙이 생기게 될 것이다.
만일, 상변화 온도에서 결빙이 생겼다면, 교반 부재의 동작에 관계없이 얼음이 성장하게 될 것이고, 과냉각 상태가 발생하였다면 교반 부재 작동 시점 부터 결빙이 시작될 것이기 때문에, 과냉각 발생 여부에 대한 확인 과정이 별도로 필요하지 않는 장점이 있다.
또한, 안정화 상태를 깨기 위하여 초음파와 같은 별도의 구성이 필요하지 않고, 원래 있던 교반 부재를 이용할 수 있는 장점이 있다.
한편, 교반 부재가 작동하여 얼음이 생성되기 시작하면, 정상 상태의 온도 변화 곡선을 그리게 된다.
여기서, 과냉각 상태가 발생하지 않도록 하기 위하여 냉동 사이클 초기에 교반 부재를 작동시키지 않는 것은, 결빙 온도에서 생성된 결빙핵이 교반 부재의 작동에 의한 냉각수 유동으로 인하여 증발기 표면에 부착되지 못하기 때문일 수 있다.
그리고, 과냉각 발생 이후에 수행되는 냉동 사이클의 운전 초기에 교반 부재의 작동 시점을 지연시키는 실험을 반복 수행한 결과, 과냉각이 더이상 발생하지 않고 정상적으로 얼음이 생성되는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. 냉각수가 저장된 냉각수 탱크; 내부에 음용수가 흐르고, 상기 냉각수 탱크 내부에 수용되어, 상기 음용수가 상기 냉각수가 열교환하여 상온보다 낮은 온도로 냉각되도록 하는 냉수 배관; 상기 냉각수 탱크 내부에 수용되어, 상기 냉각수를 냉각시키기 위한 저온 저압의 2상 냉매가 흐르는 증발기와, 상기 증발기로부터 유입되는 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축하는 압축기를 포함하는 냉동 사이클; 및 상기 냉각수 탱크 내부에 수용되고, 상기 냉각수를 강제 유동하여, 액체 상태의 냉각수가 상기 증발기의 표면에 생성된 얼음 상태의 냉각수와 열교환하도록 하는 교반 부재;를 포함하는 정수기의 제어 방법에 있어서,
    상기 냉각수의 온도(T)가 상한 온도(Tmax)로 상승하여, 상기 압축기가 구동하는 냉동 사이클 운전 단계를 포함하고,
    직전의 냉동 사이클 운전 단계에서, 과냉각 상태가 발생하였다고 판단되는 경우에는, 상기 교반 부재의 구동이 지연되도록 하는 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 교반 부재는, 상기 냉각수의 중간 온도(Tmid)로 하강한 시점에서 구동을 시작하는 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중간 온도(Tmid)는, 정상 상태에서 상기 냉각수의 결빙 온도보다 낮은 온도인 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 중간 온도(Tmid)는 섭씨 0도 미만인 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 중간 온도(Tmid)는 섭씨 영하 1도인 것을특징으로 하는 정수기의 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    직전의 냉동 사이클 운전 단계에서, 과냉각 상태가 발생하지 아니하였다고 판단되는 경우에는, 상기 압축기와 상기 교반 부재가 동시에 구동하는 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각수가 하한 온도(Tmin)에 도달하면, 상기 압축기와 상기 교반 부재가 정지하는 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하한 온도(Tmin)는, 상기 중간 온도보다 낮은 온도인 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 하한 온도(Tmin)는 섭씨 영하 2도인 것을 특징으로 하는 정수기의 제어 방법.
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