KR101540667B1 - 냉온정수기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 냉온정수기는 필터와 저수조를 포함하고, 압축기, 상기 압축기와 배관을 통해 연결되는 응축기, 상기 응축기와 배관을 통해 연결되는 모세관 및 상기 모세관과 배관을 통해 연결되고 상기 압축기로 연결되는 증발기를 포함하는 냉각시스템과, 하부에 내측으로 함몰된 수용홈을 포함하는 냉수조를 포함하고, 상기 증발기가 상기 수용홈에 수용되어 상기 냉수조와 열교환하는 것을 특징으로 구성된다.
그에 따라 본 발명의 냉온정수기는 증발기가 외측냉수조와 내측냉수조 모두와 열교환하도록 구성되어, 외기로의 열손실을 최대한 방지할 수 있고, 높은 냉각효율을 가지는 효과를 가지고, 냉수조의 내부가 수용홈과 차폐되도록 구성되어 높은 냉각효율을 유지하면서도 정수의 오염을 방지하는 효과를 가진다.

Description

냉온정수기{COLD AND HOT WATER PURIFIER}

본 발명은 냉온정수기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부로의 열손실을 최대한 줄일 수 있으며 냉각 효율을 최대한 높일 수 있는 냉수조 및 냉각시스템을 구비한 냉온정수기에 관한 것이다.

냉온 정수기는 일반적인 정수기능만 있는 정수기에 냉수기 및 온수기의 기능을 추가한 구성을 가지고 있다. 보다 상세하게는 정수기의 일반적인 구성인 필터와, 온수기의 일반적인 구성인 히터, 냉수기의 일반적인 구성인 냉매에 의한 냉각시스템을 동시에 구비하고 있는 것이다.

도 1은 종래 냉온정수기의 일반적인 형상을 보여준다. 도 1에 도시되듯이, 종래 냉온 정수기는 외관을 형성하는 본체(1)와, 본체 내부 중앙에 설치되어 본체 내부로 유입되는 원수를 정제해 주는 필터(2)와, 상기 필터로부터 여과된 물을 저장해 주는 저수조(3)와, 상기 저수조에서 나온 물을 가열하는 히터(미도시)를 포함하는 온수부(4)와, 냉수를 생성하는 냉각시스템(미도시)을 포함하는 냉수부(5)와, 상기 온수부와 냉수부에 각각 연결되고 상기 본체의 외부로 돌출되어 냉수 및 온수를 취수할 수 있도록 하는 온수취수콕(7) 및 냉수취수콕(6)을 포함하여 구성되며, 각각의 구성은 수로를 형성하는 호스 및 제어를 위한 배선 등으로 상호 연결되어 있다.

이러한 냉온 정수기의 작동을 보다 상세하게 살펴보면, 필터에서 정수된 물은 저수조에 일단 저장이 된다. 저수조는 안정적인 수위를 유지하여 냉수조 및 온수조에 필요한 충분한 유량을 확보하기 위한 것이다. 저수조와 연결된 냉수조는 냉각 시스템의 증발기가 감싸고 있다. 냉각 시스템은 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기, 압축기에서 나온 고온고압의 냉매를 저온고압의 상태로 열교환하는 응축기, 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 모세관 및 모세관에서 나온 저온저압의 냉매와 정수와의 열교환과 냉매의 증발을 위한 증발기로 구성되어 있다. 따라서 증발기가 냉수조를 감싸서 냉수를 생성하게 된다.

한편 온수조는 저수조로부터 냉수조와는 다른 경로로 정수가 흐르도록 연결되어 있다. 온수조는 정수에 가열하여 온수를 생성하는 것으로 히터의 구성을 일반적으로 잘 알려져 있기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 종래의 냉온 정수기에서 냉수조를 증발기가 감싸도록 구성되어 냉수조의 열을 증발기의 냉매가 흡수하여 냉수조의 물을 냉각시키는데, 일반적으로 증발기는 냉수조에만 열교환하는 것이 아니라 주변 대기와도 열교환을 하게 된다. 그에 따라 외부로 열손실이 발생하게 되어 증발기를 포함한 냉각시스템의 효율이 저하되는 문제가 발생한다.

상기의 문제를 해결하기 위해 일반적으로 단열재를 사용하는 경우도 있으나, 이에 의하더라도 열손실이 충분히 방지되기 힘들다.

또한 이상적으로는 상기 열손실을 막기 위해 냉수조 내부에 증발기를 설치하는 방안도 있을 수 있으나, 현실적으로 이는 정수기의 특성상 위생상의 문제가 발생할 위험이 높아서 채용되기 힘들다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 단열재를 사용하지 않고서도 외부로의 열손실을 최대한 줄일 수 있는 냉수조의 구조를 가지는 냉온정수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 위생상 저수조 내부가 완전히 차폐가 되면서도 냉수조 내부에 증발기가 설치되는 것과 같은 높은 냉각효율을 달성할 수 있는 냉각시스템 및 냉수조를 구비한 냉온정수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 다음과 같은 구성을 제공한다.

본 발명의 냉온정수기는 필터와 저수조를 포함하고, 압축기, 상기 압축기와 배관을 통해 연결되는 응축기, 상기 응축기와 배관을 통해 연결되는 모세관 및 상기 모세관과 배관을 통해 연결되고 상기 압축기로 연결되는 증발기를 포함하는 냉각시스템과, 하부에 내측으로 함몰된 수용홈을 포함하는 냉수조를 포함하고, 상기 증발기가 상기 수용홈에 수용되어 상기 냉수조와 열교환하는 것을 특징으로 구성된다.

상기 냉수조의 내부는 상기 수용홈과 차폐되도록 구성된다. 그에 따라 정수의 오염을 방지할 수 있다.

상기 수용홈은, 'U'자형 단면을 가지도록 구성될 수 있다.

그에 따라 상기 냉수조는 상기 수용홈에 의해 둘러싸인 'U'자형의 내부에 해당하는 내측냉수조와 상기 수용홈을 둘러싸는 'U'자형의 외부에 해당하는 외측냉수조를 포함하고, 상기 증발기는 상기 외측냉수조와 내측냉수조 모두와 열교환하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예로 상기 수용홈이 원기둥형태로 형성되어, 상기 증발기가 상기 원기둥 외측으로 상기 냉수조와 열전달하도록 구성될 수 있다.

더욱 바람직하게는 상기 원기둥형태의 수용홈 하부는 단열재로 차폐되어 연손실을 방지하도록 구성될 수 있으며, 단열재로 충진할 수도 있다.

한편 상기 증발기는, 상기 모세관으로부터 나오는 배관에 연결된 입구측 헤더, 상기 압축기로 나가는 배관에 연결된 출구측 헤더를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 냉온정수기의 냉수조는 상기 저수조의 하부에 일체로 형성되는 일체형 수조를 가지도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명의 냉온정수기는 증발기가 외측냉수조와 내측냉수조 모두와 열교환하도록 구성되어, 외기로의 열손실을 최대한 방지할 수 있고, 높은 냉각효율을 가지는 효과를 가진다.

또한 냉수조의 내부가 수용홈과 차폐되도록 구성되어 높은 냉각효율을 유지하면서도 정수의 오염을 방지하는 효과를 가진다.

도 1은 종래 냉온정수기의 개략도.
도 2는 본 발명의 냉온정수기의 냉각시스템의 개략도.
도 3은 본 발명의 냉온정수기의 일실시예인 냉수조의 단면도.
도 4는 본 발명의 냉온정수기의 다른 실시예인 냉수조의 단면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명의 냉온정수기의 냉각시스템의 개략도를 도시하고, 도 3은 본 발명의 냉온정수기의 일실시예인 냉수조의 단면도를 도시하고, 도 4는 본 발명의 냉온정수기의 다른 실시예인 냉수조의 단면도를 도시하고 있다.

본 발명의 냉온정수기는 필터(80)와 저수조(50)를 기본적으로 구비하고 있다. 도 2에 도시되듯이 상기 필터는 수도전으로부터 유입되는 수도물 등의 원수에 함유된 부유물질, 녹찌꺼기 및 각종 유해물질등을 제거하는 기능을 하는 것으로, 정수기 등에 일반적으로 사용되는 구성에 해당하기 때문에 상세히 도시하지 않았으며 상세한 설명도 생략한다.

상기 저수조(50)는 정수기의 유량을 충분히 유지하기 위하여 일시적으로 정수를 저장해 두는 곳이다. 냉온정수기의 경우 저장된 정수를 통해 충분한 유량이 확보되지 않으면, 필요한 때에 충분한 양의 냉수 및 온수를 생성하는 것이 어려우며, 급격한 냉각이나 가열은 소비전력이 과도하게 필요하기 때문에 바람직하지 않다. 따라서 이러한 저수조를 통해 충분한 유량을 미리 확보해 두는 것이다. 후술할 냉수조(60)와 온수조(70)도 상기와 같은 이유로 냉온정수기에 있어서 필요한 구성이다.

도 2에 도시되듯이 상기 냉수조(60)는 상기 저수조의 하부에 일체로 형성되어 있다. 이는 별도로 분리해도 가능하지만, 가정용 냉온정수기의 경우 좁은 공간을 효율적으로 활용할 것이 요구되는바, 컴팩트하게 설계될 것이 요구되기 때문에 이를 저수조의 하부에 일체로 형성하는 것이 바람직하다. 그에 따라 저수조의 정수는 냉수조로 직접 공급될 수 있고, 냉수조에서 생성된 냉수는 냉수조배관(61)을 통해 먹을 수 있도록 나간다.

하지만, 도 2에 도시되듯이 온수조(70)는 냉수조와 달리 저수조와 일체로 형성되지 않는다. 일반적으로 저수조의 온도는 14℃정도가 바람직하며, 냉수조의 온도는 물이 응결되기 직전인 4.5℃정도가 바람직하다.

하지만 온수의 경우는 대기압하에서 물의 끓는점인 100℃에 가까운 온도가 요구된다. 따라서 온수조가 저수조 또는 일체화된 냉수조와 일체로 위치하게 되면, 온수조의 높은 온도에 의해 냉수생성시 많은 소비전력이 요구되어 효율적이지 못하게 되는 단점이 발생하게 되는 것이다. 상기와 같은 이유로 도 2와 같이 저수조에서 별도의 온수조배관(72)를 통해 저수조로부터 온수조로 정수가 공급된다.

한편 상기 냉수조와 온수조에 일시 저장될 냉수와 온수의 생성을 위해서 냉수조에는 후술할 냉각시스템이 구비되며, 온수조에는 히터(71)가 구비된다. 이러한 구조는 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 상기 히터는 일반적인 가열수단으로 보다 상세한 설명은 생략한다.

도 2에서 냉각시스템은 압축기(10), 상기 압축기와 배관을 통해 연결되는 응축기(20), 상기 응축기와 배관을 통해 연결되는 모세관(30) 및 상기 모세관과 배관을 통해 연결되고 상기 압축기로 연결되는 증발기(40)를 포함하여 구비된다.

압축기(10)는 냉매를 고온고압으로 압축하며, 응축기(20)는 압축기에서 나온 고온고압의 냉매는 저온고압의 상태로 열교환 하고, 모세관(30)에서는 응축기에서 나온 냉매를 팽창시켜 저온저압의 상태로 만들어, 증발기(40)에서는 냉매와 정수와의 열교환에 의해 냉매가 증발하게 한다. 상기의 구성에 의해 냉각싸이클이 형성된다. 상기의 각 구성요소들 간은 배관을 통해 연결된다.

상기 응축기와 모세관 사이에는 드라이어(dryer)(25)가 구비될 수 있다. 이는 응축기에서 나온 저온고압의 냉매의 상태가 모세관에 들어가기 전에 균일하게 되도록 액체와 기체를 분리시켜 주는 구성이다. 즉, 모세관에서 냉매의 단열팽창시 균일하지 않은 2개의 냉매상태가 공존하게 되면, 모세관의 효율이 급격히 떨어지는 현상을 방지하기 위한 것이다.

상기 증발기(40)는 냉수를 생성하기 위해 냉매와 냉수조간의 열교환이 되도록 한다. 냉수조의 온도가 4.5℃정도를 유지하도록 하려면, 상기 냉매의 기화 온도는 4.5℃이하인 것으로 냉매를 선택하는 것이 바람직하다. 이러한 냉매의 종류는 본 발명에 있어서 영향을 미치지 않기 때문에 보다 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서 상기 냉수조(60)는 하부에 내측으로 함몰된 수용홈을 포함하고 있다. 보다 상세하게는, 도 3에 도시되듯이 냉수조의 하부에 원기둥형태로 함몰된 수용홈(62)이 형성되어 있다. 증발기(40)는 상기 수용홈에 수용되어 상기 냉수조와 열교환하게 된다.

도 3에서 상기 냉수조의 내부(63)는 상기 수용홈(62)과 차폐되어 있다. 이는 깨끗한 정수와 증발기가 접촉되지 않도록 하여 정수가 오염되지 않게 하기 위함이다.

상기 수용홈이 형성된 냉수조에 결합된 증발기는 도 3과 같이 수용홈(62)의 양측면으로 냉수조와 접하고 있으며, 냉수조에 의해 감싸져 있다고 볼 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상대적으로 온도가 높은 냉수조 내의 정수와 차가운 냉매와의 열교환은 상기 수용홈의 양측면에서 발생하게 된다. 따라서 냉매가 흡수할 수 있는 열은 증발기를 감싸는 냉수조로부터 전달된다.

상기 증발기(40)는 권선된 열교환기 형태로 되어 있기 때문에, 내측으로 원기둥 형태의 일정한 공간이 형성된다. 하지만, 이러한 공간은 종래기술처럼 열린공간이 아니라 내측으로 폐쇄된 공간과 다름없기 때문에 외기의 유출입이 거의 없게 된다. 그에 따라 상기 내측으로 형성된 원기둥형태 공간의 온도는 거의 일정수준으로 냉매의 온도와 차이가 없게 되고, 외기로부터의 열전달이 거의 없게 된다.

더욱 바람직하게는 상기 내측으로 형성된 원기둥형태 공간의 하부도 단열재로 차폐시켜 증발기의 열손실이 거의 발생하지 않도록 할 수 있다. 또한 단열재로 상기 공간을 충진시킬 수도 있다.

본 실시예의 냉각시스템은 다음과 같이 작동된다.

냉매는 압축기(10)를 통과하며 고온고압으로 압축되고, 응축기(20)를 통과하며 고온고압의 냉매는 주변 대기와 열교환하여 저온고압의 상태로 된다. 이러한 냉매는 모세관(30)에서 팽창되어 저온저압의 상태로 만들어져, 증발기(40)에서 정수와 열교환하게 된다.

증발기(40)에서 냉매는 저수조의 하부에 연결된 증발기 입구배관(41)을 통해 증발기를 형성하는 열교환 배관으로 진입한다. 증발기의 입구가 저수조의 하부에 형성되는 것은, 냉매가 정수와 열교환하는 시간을 늘이고 가급적 저온의 냉매가 정수와 접촉을 많이 하도록 고려한 것이다.

입구배관(41)을 통해 진입한 냉매는 외측의 냉수조로부터 열을 흡수하게 되고, 내측의 공간에 있는 외기로부터는 초기에 조금의 열교환이 발생할 수 있지만 외기의 온도가 낮아져 열적 평형상태에 도달하면 외기로부터의 열교환이 거의 발생하지 않게 된다. 상기와 같이 냉수조의 정수와 열교환한 냉매는 기화된 상태에서 출구측 배관(42)을 통해 압축기로 나가게 된다.

이와 같은 구성에 의해 냉각싸이클이 완성된다. 상기의 각 구성요소들 간은 배관을 통해 연결된다.

상기와 같은 냉수조의 구조에 의해 증발기는 정수와의 직접적인 접촉이 없이도 냉수조에만 열교환을 할 수 있게 되어, 소비전력이 감소될 수 있으며, 냉각시스템의 효율이 향상될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로 수용홈(62)이 'U'자형 단면을 가지도록 냉수조에 수용홈을 형성할 수 있다. 이는 도 4에 보다 상세하게 도시되어 있다.

도 4에서 상기 냉수조(60)는 상기 수용홈에 의해 둘러싸인 'U'자형의 내부에 해당하는 내측냉수조(63b)와 상기 수용홈을 둘러싸는 'U'자형의 외부에 해당하는 외측냉수조(63a)를 포함하고 있음을 알 수 있다.

도 4와 같은 냉수조의 구조에 의해 전술한 원기둥 형태의 수용홈을 구비한 실시예와는 달리 수용홈의 하부에 별도의 단열재를 구비하지 않아도 열손실이 거의 발생하지 않게 된다.

본 실시예의 냉각시스템은 다음과 같이 작동된다.

입구배관(41)을 통해 진입한 냉매는 외측냉수조(63a)와 내측냉수조(63b)로부터 열을 흡수하게 되어, 양 측면 모두에서 열교환이 발생하게 된다. 이와 같이 냉수조의 정수와 열교환한 냉매는 기화된 상태에서 출구측 배관(42)을 통해 압축기로 나가게 된다.

즉, 본 실시예의 증발기는 상기 외측냉수조(63a)와 내측냉수조(63b) 모두와 열교환하게 되어, 내외측으로 외기로의 열손실이 없이 냉각효율이 월등히 향상되며, 소비전력의 감소효과가 발생하게 되는 것이다.

한편 상기 실시예들에서 증발기를 상기 냉수조와 결합시키는 과정에서 조립상의 어려움이 발생할 수도 있다. 즉, 좁은 공간 내에 금속성의 배관을 권선시키는 작업이 쉽지 않기 때문이다.

따라서 본 발명에서 상기 증발기는, 상기 모세관으로부터 나오는 배관(41)에 연결된 입구측 헤더(미도시)와 상기 압축기로 나가는 배관(42)에 연결된 출구측 헤더(미도시)를 포함하도록 구성할 수 있다. 나아가 상기 입구측 헤더에 일단부가 연결되고 출구측 헤더에 타단부가 연결된 적어도 둘 이상의 서로 연관되지 않는 경로를 가지는 열교환배관(미도시)을 포함하도록 구성할 수도 있다.

이러한 구성에 의하면, 금속성의 열교환배관의 권선수가 작아도 충분한 열교환 면적이 나오기 때문에, 냉각효율에 있어서 차이가 없이 작업상의 편의성도 얻을 수 있다.

이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

10 : 압축기 20 : 응축기
30 : 모세관 40 : 증발기
50 : 저수조 60 : 냉수조
62 : 수용홈 63 : 냉수조내부
63a : 외측냉수조 63b : 내측냉수조
70 : 온수조 80 : 필터

Claims (8)

1. 필터와 저수조를 포함하는 냉온 정수기에 있어서,
   압축기;
   상기 압축기와 배관을 통해 연결되는 응축기;
   상기 응축기와 배관을 통해 연결되는 모세관; 및
   상기 모세관과 배관을 통해 연결되고 상기 압축기로 연결되는 증발기;를 포함하는 냉각시스템과,
   저면에서 원주방향을 따라 내측으로 함몰되게 형성된 수용홈과, 상기 수용홈에 의해 둘러싸인 내측냉수조와, 상기 수용홈을 둘러싸는 외측냉수조를 구비하는 냉수조를 포함하고,
   상기 증발기는 상기 수용홈에 수용되어 상기 내측냉수조의 외측면에 원주방향을 따라 감겨지며, 상기 내측냉수조 및 외측냉수조와 열교환하는 것을 특징으로 하는, 냉온 정수기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 냉수조의 내부는 상기 수용홈과 차폐되어 있는, 냉온 정수기.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 수용홈은, 'U'자형 단면을 가지는, 냉온 정수기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 내측냉수조는, 상기 외측냉수조의 상부와 연통되도록, 상단부가 개방되고 상기 외측냉수조의 상단부보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는, 냉온 정수기.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 수용홈은 원기둥형태로 형성되어,
   상기 증발기가 상기 원기둥형태의 외측으로 상기 냉수조와 열전달하는, 냉온정수기.
   
6. 제 3항 또는 5항에 있어서,
   상기 증발기는,
   상기 모세관으로부터 나오는 배관에 연결된 입구측 헤더; 및
   상기 압축기로 나가는 배관에 연결된 출구측 헤더;를 포함하는, 냉온정수기.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 냉수조는 상기 저수조의 하부에 일체로 형성되는, 냉온정수기.
   
8. 삭제

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