KR101256415B1 - 제빙기 및 이에 구비된 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수로 버려지는 저온수를 이용하여 응축기로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각시킴에 따라 응축기의 작동시간을 줄일 수 있어 제빙기의 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 제빙기 및 이에 구비된 냉각장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 제빙기는, 제빙수 또는 탈빙수가 낙하되어 저장되는 물저장고, 상기 제빙수가 하면으로 분사공급되어 얼음이 형성되고 상기 탈빙수가 상면으로 분사공급되어 얼음이 분리되는 제빙틀, 상기 제빙틀의 하면으로 분사공급된 제빙수를 얼음으로 성장시키기 위한 냉매가 순환하는 증발기, 상기 증발기를 순환하는 냉매를 냉각시키기 위한 응축기를 포함하는 제빙기에 있어서, 상기 물저장고의 저장수위를 초과하여 배출되는 물과 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 열교환시켜 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각(先冷却)시키는 냉각장치를 포함하여 구성된다.

Description

제빙기 및 이에 구비된 냉각장치 {Ice maker and cooling apparatus thereof}

본 발명은 제빙기 및 이에 구비된 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 물저장고의 저장수위를 초과하여 배출되는 저온수와 응축기로 유입되기 전의 냉매를 열교환시킴에 따라 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각하여 응축기의 냉각팬 작동시간을 줄일 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있는 제빙기 및 이에 구비된 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 얼음을 제조하기 위한 제빙기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 얼음 생성과 얼음 저장을 위한 제빙/저장실(S1), 제빙수를 순환시키는 펌프(45)와 냉매의 순환 및 냉각을 위한 냉각시스템이 설치되는 기계실(S2)을 포함하여 구성된다.

상기 제빙/저장실(S1)에는, 제빙수 또는 탈빙수가 낙하저장되는 물저장고(20), 상기 제빙수가 하면으로 분사공급되어 얼음이 형성되고 상기 탈빙수가 상면으로 분사공급되어 얼음이 분리되는 제빙틀(30), 상기 제빙틀(30)의 하면으로 분사공급된 제빙수를 얼음으로 성장시키기 위한 냉매가 순환하는 증발기(32) 등이 구비된다.

또한, 상기 제빙/저장실(S1)에는, 상기 물저장고(20)와 배관 연결되어 상기 물저장고(20)에 저장된 제빙수를 상기 제빙틀(30)로 분사공급하기 위한 분사노즐(26)이 구비된다.

상기 제빙수와 탈빙수는 용도에 따라 구분한 것뿐이며, 상기 원수공급관을 통해 공급된 탈빙수가 물저장고에 저장된 후 제빙과정에서 제빙수로서 사용된다.

상기 기계실(S2)에는, 상기 증발기(32)로부터 유입되는 냉매를 압축하기 위한 압축기(71), 상기 압축기로부터 유입되는 냉매를 냉각시키기 위한 응축기(73)와 냉각팬(74), 그리고, 드라이어(75), 모세관(76) 등을 포함하는 냉각시스템이 구비된다.

또한, 상기 기계실(S2)에는, 상기 물저장고(20)에 저장된 제빙수를 상기 분사노즐(26)로 펌핑하여 공급하기 위한 펌프(45)가 구비된다.

상기 냉각시스템은 냉매의 순환과 냉각을 위한 시스템으로서, 상기 냉매는 "압축기(71) → 응축기(73) → 드라이어(75) → 모세관(76) → 증발기(32) → 압축기(71)"를 따라서 순환함에 따라 상태가 변화하게 된다.

구체적으로, 상기 냉매는 상기 압축기(71)를 통과하면서 고온 고압상태가 되어 상기 응축기(73)에 유입되고, 상기 응축기(73)에 유입된 고온 고압상태의 냉매는 상기 냉각팬(74)에 의해 냉각되어 상온 고압상태가 된다.

또한, 상기 응축기(73)에서 상온 고압상태가 된 냉매는 상기 드라이어(75)를 통과함에 따라 수분과 이물질이 걸러진 후 상기 모세관(76)을 지나면서 팽창되어 저온 저압의 액체상태로 상기 증발기(32)에 유입된다.

또한, 상기 증발기(32)에 유입된 냉매는 상기 제빙틀(30)로 분사된 제빙수와 열교환하면서 증발되어 저온 저압의 기체상태가 되며, 상기 압축기(71)로 다시 유입된다.

한편, 상기 물저장고(20)에 저장된 제빙수는 상기 분사노즐(26)을 통해 상기 제빙틀(30)의 하면으로 분사공급되어 얼음으로 성장되며, 얼음으로 성장되지 못한 제빙수는 자연낙하되어 상기 물저장고(20)에 저장된다.

또한, 상기 제빙틀(30)의 하면에 결빙된 얼음을 분리하기 위해 상기 증발기(32)에 핫 가스가 순환되며, 상기 핫 가스의 순환 시 상기 제빙틀(30)의 상면으로 분사공급된 탈빙수는 투수홀(h)을 통해 자연낙하되어 상기 물저장고(20)에 저장된다.

이때, 상기 제빙수와 탈빙수가 상기 물저장고(20)에 저장 시, 상기 물저장고(20)의 일정 수위를 초과한 물은 수위조절관(29)을 통해 배출되어 버려진다.

그러나, 이때 버려지는 물은 제빙수가 포함되어 온도가 낮은 저온수인데, 이러한 저온수가 수위조절관(29)을 따라 배출될 시 수위조절관(29)의 배출측 표면에 결로현상이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 수위조절관(29)을 통해 배출되는 저온수는 상기 냉각시스템에 의해 냉각처리된 것이므로, 이러한 저온수를 그대로 배출하여 버리는 것은 에너지 효율의 관점에서 상당히 비효율적인 문제점이 있었다.

또한, 상술한 바와 같은 냉각시스템은 일반적으로 냉각팬(74)을 이용한 공냉식 응축기(73)를 이용하여 냉매를 냉각시키는데, 일반적인 제빙기의 설치위치가 실내온도가 높거나 공기 순환이 잘 되지 않는 밀폐공간인 경우가 대부분이어서 방열이 수월하게 이뤄지지 못하여 냉매의 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 점을 감안하여 파이프 내에 냉각수를 순환시켜 냉매를 냉각하는 수냉식 응축기가 구비된 제빙기가 제시된 바 있으나, 상기 수냉식 응축기는 공냉식 응축기에 비해 가격이 고가인 문제점뿐만 아니라 냉각수를 지속적으로 순환시켜 냉매를 냉각시켜야 하기 때문에 물의 소비가 많다는 문제점이 있었다.
[참고 선행기술문헌]
공개특허공보 제10-2010-0082189호(2010.07.16.)

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 물저장고의 저장수위를 초과하여 배출되는 저온수와 응축기로 유입되기 전의 냉매를 열교환시킴에 따라 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각하여 응축기의 냉각팬 작동시간을 줄일 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있는 제빙기 및 이에 구비된 냉각장치를 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제빙기는, 제빙수 또는 탈빙수가 낙하되어 저장되는 물저장고, 상기 제빙수가 하면으로 분사공급되어 얼음이 형성되고 상기 탈빙수가 상면으로 분사공급되어 얼음이 분리되는 제빙틀, 상기 제빙틀의 하면으로 분사공급된 제빙수를 얼음으로 성장시키기 위한 냉매가 순환하는 증발기, 상기 증발기를 순환하는 냉매를 냉각시키기 위한 응축기를 포함하는 제빙기에 있어서, 상기 물저장고의 저장수위를 초과하여 배출되는 물과 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 열교환시켜 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각(先冷却)시키는 냉각장치를 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 냉각장치는, 상기 물저장고에서 배출되는 물을 공급받아 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매가 흐르는 냉매파이프의 표면에 분사하는 분사파이프; 및 상기 냉매파이프의 표면으로 분사된 물을 수용하여 배수하도록 적어도 상기 냉매파이프를 감싸도록 형성된 냉각케이싱;을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 냉각장치는, 상기 물저장고에서 배출되는 물을 저장하는 저온수탱크; 및 상기 저온수탱크에 저장된 물을 상기 분사파이프로 공급 또는 차단하기 위한 개폐밸브가 구비된 급수관;을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 개폐밸브는 상기 응축기의 냉각유닛이 가동시 개방 동작되고, 상기 응축기의 냉각유닛이 가동 정지시 폐쇄 동작될 수 있다.

바람직하게, 상기 저온수탱크는 최대허용 저장량을 초과하는 저온수가 배출되는 수위조절배수관이 구비될 수 있다.

바람직하게, 상기 냉각케이싱의 내측에 위치된 냉매파이프는 코일형 또는 지그재그형으로 형성될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 냉각장치는, 제빙수 또는 탈빙수가 낙하되어 저장되는 물저장고, 상기 제빙수가 하면으로 분사공급되어 얼음이 형성되고 상기 탈빙수가 상면으로 분사공급되어 얼음이 분리되는 제빙틀, 상기 제빙틀의 하면으로 분사공급된 제빙수를 얼음으로 성장시키기 위한 냉매가 순환하는 증발기, 상기 증발기를 순환하는 냉매를 냉각시키기 위한 응축기를 포함하는 제빙기에 구비되는 냉각장치로서, 상기 물저장고의 저장수위를 초과하여 배출되는 물과 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 열교환시켜 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각(先冷却)시킨다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 물저장고의 저장수위를 초과하여 배출되는 저온수와 응축기로 유입되기 전의 냉매를 서로 열교환시킴에 따라 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각하여 응축기의 냉각팬 작동시간을 줄일 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.

또한, 공냉식 응축기를 사용하여 냉각을 하면서도, 응축기로 유입되기 전의 냉매를 저온수를 이용하여 수냉식 냉각을 함에 따라 공냉식 냉각 효과와 수냉식 냉각 효과를 동시에 누릴 수 있다는 이점이 있다.

또한, 응축기의 냉각팬 작동시간이 줄어듦에 따라 제빙기에서 발생하는 소음과 응축기의 열교환으로 인한 주변 온도 상승이 억제됨은 물론 제빙기 주변의 공기가 청결해지는 이점이 있다.

또한, 저온수가 그대로 배출됨에 따라 수위조절관의 배출측 표면에 물방울이 맺히는 결로현상을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 응축기로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각시킴에 따라 냉각팬의 작동시간이 감소되어 제빙기의 제품 수명이 연장되는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 제빙기의 개략적인 구성을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 제빙기의 개략적인 구성을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 사시도.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

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

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 실시예에 따른 제빙기는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제빙수 또는 탈빙수가 낙하되어 저장되는 물저장고(20), 상기 제빙수가 하면으로 분사공급되어 얼음이 형성되고 상기 탈빙수가 상면으로 분사공급되어 얼음이 분리되는 제빙틀(30), 상기 제빙틀(30)의 하면으로 분사공급된 제빙수를 얼음으로 성장시키기 위한 냉매가 순환하는 증발기(32), 상기 증발기(32)를 순환하는 냉매를 냉각시키기 위한 응축기(73)를 포함하는 제빙기이다.

한편, 상기 제빙수는 제빙을 하기 위한 물이고, 상기 탈빙수는 탈빙을 하기 위한 물로서, 상기 탈빙수는 원수공급관(40)을 통해 상기 제빙틀의 상면으로 공급된 후 상기 물저장고(20)로 낙하되어 저장되며, 상기 물저장고(20)에 저장된 탈빙수가 제빙과정에서 제빙수로서 사용된다.

즉, 상기 제빙수와 탈빙수는 용도에 따라 구분한 것뿐이며, 상기 원수공급관(40)을 통해 공급된 탈빙수가 물저장고(20)에 저장된 후 제빙과정에서 제빙수로서 사용되는 것이다.

다른 관점에서, 상기 제빙수는 상기 제빙틀(30)에서 얼음이 생성됨에 따라 부족해진 물을 보충공급하기 위한 물이며, 상기 탈빙수는 상기 제빙틀(30)에 생성된 얼음을 핫 가스와 함께 탈빙을 위해 보충공급되는 물이다.

한편, 상기 제빙수의 필요량이 "A"인 경우에, 상기 탈빙수의 필요량은 대략 2배인 "2A"가 되며, 상기 물저장고(20)는 제빙수의 필용량 만큼인 "A"를 저장하여 수용하며, 저장량을 초과하는 물은 수위조절관(29)을 통해 배출된다.

한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 제빙기는, 상기 물저장고(20)의 저장수위를 초과하여 배출되는 물과 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 열교환시켜 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각(先冷却)시키는 냉각장치를 포함하여 구성된다.

<제1실시예>

본 발명의 제1실시예에 따른 제빙기는, 도 2에 도시된 바와 같이, 얼음 생성 및 저장을 위한 제빙/저장실(S1), 제빙수를 순환시키는 펌프(45)와 냉매의 냉각 및 순환을 위한 냉각시스템이 설치되는 기계실(S2)을 포함하여 구성된다.

상기 냉각시스템은 압축기(71), 응축기(73), 냉각팬(74), 드라이어(75), 모세관(76) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제빙/저장실(S1)의 내측 저부에는 얼음저장실(10)이 구비되고, 상기 제빙/저장실(S1)의 내측 상부에는 제빙수 또는 탈빙수가 낙하되어 저장되는 물저장고(20)가 구비된다.

상기 물저장고(20)에 저장된 물은 순환배출관(22)을 통해 펌프(45)로 흡입된 후 순환공급관(24)을 통해 배출되며, 상기 순환공급관(24)을 통해 배출된 물은 상기 물저장고(20)의 공간을 상하로 경사지게 구획하는 미끄럼 그릴판(28)의 하부에 위치된 분사노즐(26)을 통해 상부에 위치된 제빙틀(30)의 오목한 하면 내부로 분사되어 제빙수로 사용된다.

상기 제빙틀(30)은 상기 제빙수가 하면으로 분사공급되어 얼음이 형성되고 상기 탈빙수가 상면으로 분사공급되어 상기 형성된 얼음이 분리되는 부분이다.

상기 제빙틀(30)은 하면이 대략 격자 모양으로 오목하게 형성되고, 상면에는 냉매가 순환하는 파이프 형태의 증발기(32)가 설치된다.

따라서, 냉각된 냉매가 상기 증발기(32)를 순환하면서 상기 제빙틀(30)의 오목한 하면 내부에 분사되는 제빙수를 순간적으로 얼려 점차 얼음으로 성장하게 되고, 냉각되지 않은 냉매가 가스 형태로 상기 증발기(32)를 순환하면서 상기 형성된 얼음이 분리되도록 한다.

한편, 상기 제빙틀(30)의 상면으로 원수를 공급하기 위한 원수공급관(40)이 구비되며, 상기 원수공급관(40)을 통해 공급되는 원수는 탈빙 과정에서 탈빙수로 사용된다.

상기 원수공급관(40)은 외부 원수 공급원으로부터 공급되는 원수의 흐름을 단속하는 급수제어밸브(42)를 구비한다.

상기 원수공급관(40)을 통해 상기 제빙틀(30)의 상면으로 공급된 원수는 상기 제빙틀(30)에 형성된 투수홀(h)을 통해 상기 물저장고(20)로 자유낙하되어 저장된다.

한편, 상기 물저장고(20)는 일정한 수위를 유지하기 위한 수위조절관(29)이 구비된다.

상기 수위조절관(29)은, 분사노즐(26)을 통해 제빙틀(30)의 오목한 하면 내부로 분사된 후 얼음으로 성장하지 못하고 낙하되는 제빙수, 상기 원수공급관(40)에서 공급되어 상기 투수홀(h)을 통해 낙하되는 원수(또는 탈빙수)가 상기 물저장고(20)에 저장될 시 상기 물저장고(20)의 수위가 일정하게 유지되도록 한다.

상술한 바와 같은 구성에 따라 얼음이 생성되는 과정은 다음과 같다.

먼저, 상기 급수제어밸브(42)가 개방되어 상기 원수공급관(40)을 통해 원수가 공급된다. 상기 물저장고(20)의 수위는 상기 수위조절관(29)을 통해 일정한 수준으로 유지되며, 원수의 공급이 완료된 후 상기 급수제어밸브(42)가 폐쇄된다.

다음으로, 상기 펌프(45)가 작동하여 상기 분사노즐(26)을 통해 상기 제빙틀(30)의 오목한 하면 내부로 상기 원수가 분사된다. 이때, 상기 물저장고(20)에 저장된 원수는 제빙수로서 사용된다.

이와 함께, 상기 응축기(73)의 냉각유닛인 냉각팬(74)이 작동하여 냉매를 냉각시키게 되며, 이때, 상기 냉각팬(74)은 냉매의 압력을 감지하는 압력감지센서(S1)에서 감지된 냉매의 압력이 소정값 이상일 경우 작동하도록 제어부(도면미도시)에 의해 제어된다. 상기 압력감지센서(S1)는 예를 들어, 압력 증가 시에 스위치를 밀어서 접촉식으로 감지하는 공지의 센서가 적용될 수 있으며, 보다 정확한 감지를 위하여 공지의 온도감지센서가 보완적으로 적용될 수도 있다.

상기 냉각팬(74)에 의해 냉각된 후 상기 드라이어(75)를 통과한 냉매는 모세관(76)을 지나 팽창밸브(V2)를 통해 상기 증발기(32)로 공급된다.

상기 제빙틀(30)의 오목한 하면 내부로 분사된 제빙수는 상기 증발기(32)를 지나는 냉각된 냉매에 의해 상기 제빙틀(30)의 오목한 하면 내부에 결빙되어 적층되며, 결빙되지 않은 제빙수는 상기 물저장고(20)로 자연낙하되어 저장된다.

다음으로, 상기 제빙틀(30)의 오목한 하면 내부에 얼음이 일정크기 이상으로 성장하면, 증발기(32)에 핫 가스를 통과시켜 제빙틀(30)에 열을 가함과 동시에 급수제어밸브(42)를 개방하여 급수공급관(40)을 통해 상기 제빙틀(30)의 상부에 원수를 분사한다. 이때, 상기 원수는 탈빙수로서 사용되는 것이다.

상기 핫 가스는 상기 압축기(71)의 냉매 배출라인에서 상기 응축기(73)와 상기 팽창밸브(V2) 측으로 각각 분기되어 연결된 분기라인의 팽창밸브(V2)측 라인(L1)에 설치된 전자밸브(V1)가 개방동작됨에 따라 상기 압축기(71)에서 압축된 냉매가 냉각처리되지 않고 상기 전자밸브(V1) 및 팽창밸브(V2)를 통해 상기 증발기(32)로 가스 형태로 공급되는 것이다.

즉, 냉매를 냉각하기 위해서는 상기 전자밸브(V1)가 폐쇄동작되어 상기 압축기(71)에서 압축된 냉매가 상기 응축기(73)로 유입되어 냉각 처리되는 것이고, 상기 증발기(32)에 핫 가스를 공급하기 위해서는 상기 전자밸브(V1)가 개방동작되어 상기 압축기(71)에서 압축된 냉매가 냉각되지 않고 증발기(32)로 공급되는 것이다.

상기 전자밸브(V1)의 개방 또는 폐쇄는 제어부(도면미도시)에 의해 제어될 수 있으며, 상기 전자밸브(V1)의 개방 시 상기 냉매가 팽창밸브(V2)측 라인(L1)으로 순환하는 것은 응축기(74)측 라인(L2)의 후단으로 순환하는 냉매가 지나는 경로 상에 직경이 작은 모세관(76)이 연결되어 있어서 팽창밸브(V2)측 라인(L1)의 압력이 응축기(74)측 라인(L2)의 압력보다 더 높기 때문이다.

상기 핫 가스와 상기 탈빙수에 의해 제빙틀(30)이 전체적으로 가열되면서 제빙틀(30)의 오목한 하면 내부 표면과 얼음의 경계면을 순간적으로 탈빙시켜 제빙틀(30)에 결빙되어 있던 얼음이 자연낙하되어 분리된다.

분리된 얼음은 미끄럼 그릴판(28)을 따라 슬라이딩되어 얼음저장실(10)로 모여서 쌓이게 된다.

상기 제빙틀(30)의 상부에 분사된 탈빙수는 투수홀(h)을 통해 상기 물저장고(20)로 낙하되어 저장된다.

상기 제빙틀(30)에 결빙되어 있던 얼음의 분리가 완료되면 상기 급수제어밸브(42)가 폐쇄되어 원수공급이 중단된다.

상술한 바와 같이, 결빙 과정과 탈빙 과정을 지속적으로 반복하여 얼음을 제조함에 따라 결빙 과정에서 사용되던 제빙수와 탈빙 과정에서 사용된 탈빙수가 상기 물저장고(20) 내에서 혼합되어 저장된다.

이때, 상기 수위조절관(29)을 통해 상기 물저장고(20)의 일정 수위를 초과한 물이 배출되어 상기 물저장고(20)의 수위가 일정하게 유지된다. 상기 수위조절관(29)을 통해 배출되는 물은 대략 1℃ 정도의 저온수이다.

상술한 바와 같이 상기 수위조절관(29)을 통해 배출되는 저온수를 이용하여 상기 응축기(73)로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각(先冷却)시키는 냉각장치가 구비된다.

상기 냉각장치는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 저온수탱크(110), 급수관(120), 분사파이프(130), 냉각케이싱(140)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 저온수탱크(110)는 상기 물저장고(20)에서 상기 수위조절관(29)을 통해 배출되는 저온수를 일시 저장한다.

상기 급수관(120)은 상기 저온수탱크(110)와 상기 분사파이프(130)를 연결하며, 상기 저온수탱크(110)에 저장된 저온수를 상기 분사파이프(130)로 공급 또는 차단하기 위한 개폐밸브(122)가 구비되며, 상기 개폐밸브(122)는 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다.

상기 개폐밸브(122)는 상기 응축기(73)의 냉각유닛인 냉각팬(74)이 작동시 개방 동작하고, 상기 냉각팬(74)이 작동 정지시 폐쇄 동작하도록 제어부(도면미도시)를 통해 연동된다.

상기 분사파이프(130)는 상기 급수관(120)을 통해 공급되는 저온수를 냉매파이프(P)의 표면에 분사한다.

상기 냉매파이프(P)는 상기 응축기(73)로 유입되는 냉매가 흐르는 냉매파이프이다.

상기 냉각케이싱(140)은 상기 분사파이프(130)와 냉매파이프(P)를 함께 감싸 밀폐하도록 형성되어 상기 분사파이프(130)에서 분사된 저온수를 수용하여 드레인(D)을 통해 배수한다.

상기 냉각케이싱(140)의 내측에 위치된 냉매파이프(P)는 상기 분사파이프(130)를 통해 분사되는 저온수와 접촉 면적을 늘리기 위하여 코일형 또는 지그재그형으로 형성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 응축기(73)로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각(先冷却)시키는 냉각장치를 포함하여 구성된 제빙기의 동작에 대하여 설명하도록 한다. 본 실시예의 제빙기는 제빙과 탈빙의 과정을 반복하게 되며, 이하에서는, 이러한 반복 과정 중 탈빙의 과정을 시작으로 하여 설명하도록 한다.

먼저, 상기 펌프(45)와 냉각팬(74)의 작동이 정지됨과 함께 상기 개폐밸브(122)가 폐쇄 동작한다.

또한, 상기 증발기(32)에 핫 가스를 통과시켜 상기 제빙틀(30)에 열을 가함과 동시에 급수제어밸브(42)를 개방하여 급수공급관(40)을 통해 상기 제빙틀(30)의 상부에 탈빙수를 분사한다.

이에 따라, 핫 가스와 탈빙수에 의해 제빙틀(30)이 전체적으로 가열되면서 제빙틀(30)의 오목한 하면 내부 표면과 얼음의 경계면을 순간적으로 탈빙시켜 제빙틀(30)에 생성된 얼음이 자연낙하되어 분리된다.

분리된 얼음은 미끄럼 그릴판(28)을 따라 슬라이딩되어 얼음저장실(10)로 낙하되어 쌓이게 되고, 상기 탈빙수는 상기 물저장고(20)로 낙하되어 저장된다.

이때, 상기 물저장고(20)에는 결빙과정에서 사용된 저온의 제빙수와 상기 탈빙과정에서 사용된 탈빙수가 혼합되어 저장되며, 일정 수위를 초과한 물은 수위조절관(29)을 통해 저온수탱크(110)로 배출되어 저장된다.

다음으로, 상기 펌프(45)와 냉각팬(74)이 작동됨과 함께 상기 개폐밸브(122)가 개방 동작한다.

즉, 냉매의 압력을 감지하는 압력감지센서(S1)에서 감지된 냉매의 압력이 소정값 이상이 되면 상기 냉각팬(74)이 작동하게 되고, 이러한 냉각팬(74)의 작동과 함께 상기 개폐밸브(122)가 동시에 개방 동작한다.

상기 압력감지센서(S1)에서 감지된 냉매의 압력이 소정값 이상인지 여부 판단, 상기 냉각팬(74)과 상기 개폐밸브(122)의 작동은 제어부(도면미도시)에 의해 이뤄질 수 있다.

이에 따라, 상기 펌프(45)에 의해 펌핑된 제빙수가 상기 분사노즐(26)을 통해 상기 제빙틀(30)의 오목한 하면 내부로 분사된다.

또한, 상기 개폐밸브(122)가 개방 동작함에 따라 상기 저온수탱크(110)에 저장된 저온수가 상기 급수관(120)을 통해 상기 분사파이프(130)로 공급된 후 냉매파이프(P)의 표면으로 분사되어 상기 응축기(73)로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각하게 된다.

상기 냉매파이프(P)의 표면으로 분사된 저온수는 상기 냉각케이싱(140)에 수용된 후 드레인(D)을 통해 배수된다.

<제2실시예>

본 발명의 제2실시예에 따른 제빙기는, 제1실시예의 제빙기와 비교시 저온수탱크에 수위조절배수관이 구비된다는 차이점 이외는 모두 동일하므로, 제1실시예와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 제1실시예의 구성과 차이가 있는 저온수탱크를 위주로 설명하도록 한다.

상기 저온수탱크(110)는 물저장고(20)에서 수위조절관(29)을 통해 배출되는 저온수를 일시 저장하며, 저장된 저온수의 수위가 일정 수준을 초과할 경우 초과하는 저온수를 배출하기 위한 수위조절배수관(D')이 구비된다.

상기 저온수탱크(110)에 구비된 수위조절배수관(D')은, 분사파이프(130)에서 분사된 저온수를 수용하여 드레인(D)을 통해 배수하는 냉각케이싱(140)의 드레인(D')과 연통되도록 구성될 수 있다.

상술한 바와 같은 저온수탱크(110)의 구성에 따르면, 상기 수위조절관(29)을 통해 배출되는 저온수의 양이 상기 저온수탱크(110)의 저장용량을 초과하더라도 상기 수위조절배수관(D')을 통해 상기 초과한 저온수가 배출될 수 있으므로, 상기 저온수탱크(110)의 저장용량의 최대허용치를 제한할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 본 실시예의 제빙기는 기본적으로 공냉식 구조를 취하면서 수냉식의 효과를 얻을 수 있으며, 이러한 효과로 인해 제빙시간이 단축됨은 물론 얼음 생산량이 증대되는 효과가 있다.

본 실시예에 따른 제빙기 시제품(50㎏ 용량)을 통해 실험해 본 결과, 다음과 같은 제빙시간 단축 효과가 있음이 확인되었다. 기존 공냉식 제빙기의 경우, 1 회당 26분의 제빙 시간이 소요되었는데, 4.5분이 단축되어 17.3% 정도의 제빙 시간 단축이 가능함이 확인되었다. 이는 1일 당 60회 내외의 제빙 횟수를 고려할 때, 1일 4 시간 정도의 제빙시간 단축이 가능함을 의미한다.

또한, 물 절약 효과에 있어서도, 기존 공냉식 제빙기의 경우, 1일 물 사용량이 335리터(5리터 ×67회) 정도라면 200리터(약 60%) 정도가 재활용될 수 있다.

또한, 팬 모터 작동시간이 20% 정도 단축될 수 있으므로, 제빙기(팬 모터 및 컴프레셔등 주요 부품) 수명 연장 효과를 얻을 수 있다. 또한, 팬 모터 작동시간 단축으로 인해 제빙기 주변공기 청결, 온도 상승억제 등의 효과도 얻을 수 있다.

따라서, 본 실시예의 제빙기는 공냉식 구조를 취하면서도 공지의 수냉식 제빙기의 얼음 생산량과 유사한 얼음 생산량을 가질 수 있다는 이점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

S1:제빙/저장실 S2:기계실
10:얼음저장실 20:물저장고
22:순환배출관 24:순환공급관
26:분사노즐 28:미끄럼 그릴판
29:수위조절관 30:제빙틀
32:증발기 40:원수공급관
42:급수제어밸브 45:펌프
71:압축기 73:응축기
74:냉각팬 75:드라이어
76:모세관 110:저온수탱크
120:급수관 122:개폐밸브
130:분사파이프 140:냉각케이싱

Claims (7)

1. 제빙수 또는 탈빙수가 낙하되어 혼합되어 저장되는 물저장고, 상기 제빙수가 하면으로 분사공급되어 얼음이 형성되고 상기 탈빙수가 상면으로 분사공급되어 얼음이 분리되는 제빙틀, 상기 제빙틀의 하면으로 분사공급된 제빙수를 얼음으로 성장시키기 위한 냉매가 순환하는 증발기, 상기 증발기를 순환하는 냉매를 냉각시키기 위한 응축기를 포함하는 제빙기에 있어서,
   상기 물저장고의 저장수위를 초과하여 배출되는 물과 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 열교환시켜 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각(先冷却)시키는 냉각장치를 포함하여 구성되되,
   상기 냉각장치는,
   상기 물저장고에서 배출되는 물을 공급받아 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매가 흐르는 냉매파이프의 표면에 분사하는 분사파이프; 상기 냉매파이프의 표면으로 분사된 물을 수용하여 배수하도록 적어도 상기 냉매파이프를 감싸도록 형성된 냉각케이싱; 상기 물저장고에서 배출되는 물을 저장하는 저온수탱크; 및 상기 저온수탱크에 저장된 물을 상기 분사파이프로 공급 또는 차단하기 위한 개폐밸브가 구비된 급수관;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 제빙기.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 개폐밸브는 상기 응축기의 냉각유닛이 가동시 개방 동작되고, 상기 응축기의 냉각유닛이 가동 정지시 폐쇄 동작되는 것을 특징으로 하는 제빙기.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 저온수탱크는 최대허용 저장량을 초과하는 저온수가 배출되는 수위조절배수관이 구비된 것을 특징으로 하는 제빙기.
   
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 냉각케이싱의 내측에 위치된 냉매파이프는 코일형 또는 지그재그형으로 형성된 것을 특징으로 하는 제빙기.
   
7. 제빙수 또는 탈빙수가 낙하되어 혼합되어 저장되는 물저장고, 상기 제빙수가 하면으로 분사공급되어 얼음이 형성되고 상기 탈빙수가 상면으로 분사공급되어 얼음이 분리되는 제빙틀, 상기 제빙틀의 하면으로 분사공급된 제빙수를 얼음으로 성장시키기 위한 냉매가 순환하는 증발기, 상기 증발기를 순환하는 냉매를 냉각시키기 위한 응축기를 포함하는 제빙기에 구비되는 냉각장치로서,
   상기 물저장고의 저장수위를 초과하여 배출되는 물과 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 열교환시켜 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매를 선 냉각(先冷却)시키도록 구성되되,
   상기 물저장고에서 배출되는 물을 공급받아 상기 응축기로 유입되기 전의 냉매가 흐르는 냉매파이프의 표면에 분사하는 분사파이프; 상기 냉매파이프의 표면으로 분사된 물을 수용하여 배수하도록 적어도 상기 냉매파이프를 감싸도록 형성된 냉각케이싱; 상기 물저장고에서 배출되는 물을 저장하는 저온수탱크; 및 상기 저온수탱크에 저장된 물을 상기 분사파이프로 공급 또는 차단하기 위한 개폐밸브가 구비된 급수관;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉각장치.
   

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