KR200193565Y1 - 냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템 - Google Patents

냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템 Download PDF

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Abstract

본 고안은 냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템에 관한 것이다. 본 고안의 복합 냉동시스템에는 압축기, 응축기, 제1 및 제2 팽창밸브, 제1 및 제2 증발기, 냉매라인으로 구성되는 냉동사이클과, 냉동사이클의 제1 팽창밸브, 제1 증발기와 연계되어 얼음을 생성하는 제빙기와, 냉동사이클의 제2 팽창밸브, 제2 증발기와 연계되어 냉수를 생성하는 냉수기 및 온수기가 일체형으로 구성된다. 압축기와 제2 증발기 사이의 냉매라인에 냉수기에서 생성되는 냉수가 얼지 않도록 제2 증발기의 냉매압력을 제어하는 증발기압력조절기가 장착되며, 압축기와 응축기 사이를 연결하는 냉매라인과 온수기에 물을 급수하는 급수라인 사이에서 열교환이 이루어지도록 열교환기가 구성된다. 본 고안에 의하면, 냉수기의 냉매라인에 설치되어 있는 증발기압력조절기의 작동에 의해 얼지 않는 냉수를 제공하며, 냉동사이클로부터 획득되는 냉매의 열에너지로 물을 예열하여 온수를 생성시킴으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템{REFRIGERATING SYSTEM DISPENSING COLD WATER, HOT WATER AND ICE}
본 고안은 냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템에 관한 것이다.
냉동사이클은 압축기(Compressor), 응축기(Condenser), 팽창밸브(Expansion Valve)와 증발기(Evaporator)를 순환하는 냉매에 의해 목적물을 냉각 또는 냉동시킬 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 냉동사이클을 이용한 제품으로는 냉수기와 제빙기가 있으며, 냉수기에는 별도의 히터를 채용하여 온수를 제공하는 온수기를 추가하는 것이 보편적이다.
한편, 사용자의 편의성과 실용성을 위하여 냉온수기와 제빙기를 일체형으로 구성한 냉동시스템이 개발되어 있다. 그 예로 한국 공개특허공보 제98-67384호의 '제빙기 및 냉온정수기의 일체형 냉동시스템'을 살펴보면, 급수라인과 냉동사이클이 연계되는 냉수기와 제빙기를 구성하여 냉수와 얼음을 생성하고 있다.
이와 같은 종래기술의 냉동시스템에서는 제1 및 제2 모세관을 통하여 증발기에서 냉매를 기화시켜 냉매의 잠열에 의한 냉각작용으로 냉수와 얼음을 생성하고 있다. 그러나, 냉수를 만들기 위해서 냉수의 온도를 측정하고 이 측정치를 기준으로 냉수 시스템의 작동을 단속하는 방법은 냉수를 수용하는 용기의 벽에 결빙이 발생하여 점차 성장하므로, 시스템의 효율을 떨어뜨리고 특히 냉수의 제조 용량이 적어지게 된다. 뿐만 아니라, 냉수기의 성애 및 결빙을 제거하기 위해서는 냉동시스템의 운전을 정지시켜 성애 및 결빙이 녹게 해야 하는 번거롭고 불편한 문제가 있다.
또한, 냉동사이클과 별도로 급수라인과 히터를 연계하여 구성하는 온수기는 물을 히터로 가열하는데 많은 전력을 소모하기 때문에 에너지 효율이 저하되고, 사용자에게 경제적인 부담을 주는 문제가 있다.
본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 일체형의 간단한 구성에 의해 얼지 않는 냉수, 온수 및 얼음을 제공하며, 냉동사이클로부터 획득되는 냉매의 열에너지로 물을 예열하여 온수를 생성시킴으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 압축기, 응축기, 제1 및 제2 팽창밸브, 제1 및 제2 증발기, 냉매라인으로 구성되는 냉동사이클과, 냉동사이클의 제1 팽창밸브, 제1 증발기와 연계되어 얼음을 생성하는 제빙기와, 냉동사이클의 제2 팽창밸브, 제2 증발기와 연계되어 냉수를 생성하는 냉수기 및 온수기가 일체형으로 구성되는 복합 냉동시스템에 있어서, 압축기와 제2 증발기 사이의 냉매라인에 냉수기에서 생성되는 냉수가 얼지 않도록 제2 증발기의 냉매압력을 제어하는 증발기압력조절기가 장착되는 냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템에 있다.
또한, 압축기와 응축기 사이를 연결하는 냉매라인과 온수기에 물을 급수하는 급수라인 사이에서 열교환이 이루어지도록 구성되는 열교환기를 추가로 구비하는 것에 있다.
도 1은 본 고안에 따른 복합 냉동시스템의 구성을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
10: 압력밸브 12: 급수라인
14: 급수탱크 20: 제빙기
22: 냉동실린더 26: 저장실
40: 냉수기 42: 냉수탱크
50: 온수기 52: 온수탱크
58: 히터 60: 압축기
62: 응축기 64: 제1 팽창밸브
66: 제2 팽창밸브 68: 제1 증발기
70: 제2 증발기 72: 냉매라인
78: 증발기압력조절기 80: 열교환기
이하, 본 고안에 따른 냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템의 구성을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다. 이에 따르면 단수시 물의 흐름을 차단하는 압력밸브(10)와 연결되어 있는 급수라인(12)은 제1 급수관(12a)과 제2 급수관(12b)으로 각각 분기되어 있다. 제1 급수관(12a)은 급수탱크(14)와 연결된다. 급수탱크(14)에는 고수위를 감지하는 플로트밸브(16)가 장착되며 급수라인(12)의 제3 급수관(12c)과 제4 급수관(12d)이 각각 분기되어 있다.
급수라인(12)의 제3 급수관(12c)은 얼음을 생성하는 제빙기(20)의 냉동실린더(22)에 연결된다. 제빙기(20)의 냉동실린더(22)에는 모터(24)의 구동에 의해 회전되어 생성되는 얼음을 저장실(26)로 이송시키는 이송스크루(28)을 구비하며, 이송스크루(28)의 상단에는 냉동실린더(22)로부터 송출되는 조각 얼음이 서로 붙지 않도록 교반시키는 교반날개(30)가 일체로 장착되어 있다. 저장실(26)의 상부는 뚜껑(32)에 의해 밀폐되고, 뚜껑(32)의 하면에는 얼음의 양을 감지하는 센서(34)가 장착된다. 저장실(26)의 일측에 얼음을 배출하는 얼음배출라인(36)이 연결되며, 얼음배출라인(36)에는 얼음의 배출을 제어하는 제어밸브(36a)가 장착된다. 그리고, 저장실(26)의 하부에는 응축수를 배출하는 드레인라인(38)이 연결된다.
또한, 급수라인(12)의 제4 급수관(12d)은 냉수기(40)에 연결되고, 냉수기(40)는 냉수탱크(42)를 구비한다. 냉수기(40)의 냉수탱크(42)에는 고수위를 감지하는 플로트밸브(44)가 장착된다. 냉수탱크(42)의 하부에 냉수를 배출하는 냉수배출라인(46)이 연결되고, 냉수배출라인(46)에는 냉수의 배출을 제어하는 제어밸브(46a)가 장착된다. 냉수탱크(42)의 상부에는 오버플로우라인(48)과 제빙기(20)의 드레인라인(38)이 각각 연결되어 있다.
한편, 급수라인(12)의 제2 급수관(12b)은 온수기(50)에 연결되고, 온수기(50)는 온수탱크(52)를 구비한다. 온수기(50)의 온수탱크(52)에는 고수위를 감지하는 플로트밸브(54)가 장착된다. 온수탱크(52)의 하부에 온수를 배출하는 온수배출라인(56)이 연결되고, 온수배출라인(56)에는 온수의 배출을 제어하는 제어밸브(56a)가 장착된다. 그리고, 온수탱크(52)의 외측에는 히터(58)가 설치되며, 히터(58)는 온수탱크(52)에 열에너지를 가하여 온수를 생성한다.
본 고안의 복합 냉동시스템은 제빙기(20) 및 냉수기(40)와 연계되어 얼음과 냉수를 생성시키는 냉동사이클을 구비한다. 냉동사이클은 압축기(60), 응축기(62), 제1 팽창밸브(64)와 제2 팽창밸브(66), 제1 증발기(68)와 제2 증발기(70)가 냉매라인(72)에 의해 순환되도록 연결되어 구성된다. 응축기(62)는 냉각팬(62a)의 구동에 의한 강제 송풍 방식에 의해 냉각된다. 도면에서, 응축기(62)는 냉각팬(62a)의 구동에 의해 강제 송풍 방식에 의해 냉각되는 것을 나타냈으나, 자연 냉각 방식을 채용할 수도 있다. 제1 증발기(68)는 냉동실린더(22)의 외측에 장착되고, 제2 증발기(70)는 냉수탱크(42)의 외측에 장착된다.
또한, 냉매라인(72)은 압축기(50)와 응축기(52)를 연결하는 제1 냉매관(72a)과, 응축기(52)와 제1 팽창밸브(64), 제1 증발기(68)를 연결하는 제2 냉매관(72b)과, 제2 냉매관(72b)으로부터 분기되어 제2 팽창밸브(64)와 제2 증발기(70)를 연결하는 제3 냉매관(72c)으로 구성된다. 그리고, 압축기(60)와 제1 증발기(68)를 연결하는 제4 냉매관(72d)과, 압축기(60)와 제2 증발기(70)를 연결하는 제5 냉매관(72e)으로 구성된다. 냉매라인(72)의 제2 및 제3 냉매관(72b, 72c)에는 냉매의 흐름을 제어하는 제1 솔레노이드밸브(74)와 제2 솔레노이드밸브(76)가 각각 장착되어 있다.
한편, 냉매라인(72)의 제5 냉매관(72e)에는 냉수기(40)의 냉수탱크(42)에서 성애 및 결빙의 발생으로 인하여 냉수가 얼지 않도록 제2 증발기(70)의 냉매압력을 제어하는 증발기압력조절기(78)가 장착된다. 냉매라인(72)의 제1 냉매관(72a)은 급수라인(12)의 제2 급수관(12b)속을 부분적으로 통과하여 물과 냉매의 열교환을 행하는 열교환기(80)를 구성한다.
지금부터는 본 고안에 따른 냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템에 대한 작동을 설명한다.
먼저, 물은 압력밸브(10)를 거쳐 급수라인(12)의 제1 급수관(12a), 급수탱크(14), 제3 및 제4 급수관(12c, 12d)을 통하여 제빙기(20)의 냉동실린더(22)와 냉수기(40)의 냉수탱크(42)에 각각 급수되고, 제2 급수관(12b)를 통해서는 온수기(50)의 온수탱크(52)에 급수된다.
압축기(60)의 구동에 의해 고온, 고압으로 압축되는 냉매는 냉매라인(72)의 제1 냉매관(72a)을 지나 응축기(62)에서 응축된 후, 제2 냉매관(72b), 제1 팽창밸브(66)를 통하여 제1 증발기(68)에서 기화된다. 따라서, 제빙기(20)의 냉동실린더(22)에 공급되는 물은 냉매의 잠열에 의한 냉각작용으로 얼려져 얼음이 된다. 즉, 응축기(62)와 제1 팽창밸브(64) 사이의 냉매압력은 대략 10kgf/cm2로 유지되며, 제1 팽창밸브(64)를 통한 냉매압력의 강하 팽창에 의해서 제1 증발기(68)에서의 냉매압력은 대략 0.7kgf/cm2가 되면서 냉동실린더(22)의 온도를 대략 -15 내지 -20℃로 유지시켜 얼음을 생성시킨다. 그리고, 모터(24)의 구동에 의해 회전되는 이송스크루(28)는 냉동실린더(22)의 얼음을 저장실(26)로 송출시키며, 저장실(26)로 송출되는 조각 얼음은 교반날개(30)의 교반에 서로 붙지 않는다. 저장실(26)의 얼음은 얼음배출라인(36)의 제어밸브(36a)를 열어 배출시킨다. 제1 증발기(68)를 지난 냉매는 냉매라인(72)의 제4 냉매라인(72d)을 통하여 압축기(60)로 되돌아간다.
한편, 냉매가 냉매라인(72)의 제3 냉매관(72c)을 지나 제2 팽창밸브(66)를 통하여 제2 증발기(70)에서 기화되면, 냉수기(40)의 냉수탱크(42)에 공급되는 물은 냉각작용에 의해 냉수가 된다. 이때, 증발기압력조절기(78)는 냉수가 얼지 않도록 제2 증발기(70)의 냉매압력을 제어한다. 구체적으로 살펴보면, 본 고안의 냉동시스템에서 응축기(62)와 제2 팽창밸브(66) 사이의 냉매압력은 응축기(62)와 제1 팽창밸브(64) 사이의 냉매압력과 마찬가지로 대략 10kgf/cm2가 된다. 그리고, 제2 팽창밸브(66)를 통한 냉매압력의 강하 팽창에 의해서 제2 증발기(70)에서의 냉매압력은 대략 0.7kgf/cm2가 되어야 하지만, 증발기압력조절기(78)의 작동으로 대략 2kgf/cm2가 되어 냉수탱크(42)의 냉수온도를 대략 +5℃로 유지시킨다. 이 결과, 냉수기(40)의 냉수탱크(42)에서는 성애 및 결빙의 발생없이 냉수가 생성되며, 냉수탱크(42)의 냉수는 냉수배출라인(46)의 제어밸브(46a)를 열어 배출시킨다. 제2 증발기(70)를 지난 냉매는 냉매라인(72)의 제5 냉매관(72e)을 통하여 압축기(60)로 되돌아 간다.
본 고안의 냉동시스템에서 물이 급수라인(12)의 제2 급수관(12b)을 통해서 온수기(50)의 온수탱크(52)로 급수될 때, 급수라인(12)의 제2 급수관(12b)속을 냉매라인(72)의 제1 냉매관(72a)이 부분적으로 통과하면서 구성되어 있는 열교환기(80)에서는 열교환이 이루어져 고온의 냉매는 냉각되고 물은 예열된다. 이와 같이 열교환기(80)에서 물이 예열되는 것에 의해 히터(58)와 냉각팬(62a)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
상기한 실시예는 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 고안의 권리범위는 예시한 실시예에 한정되는 것은 아니며 등록청구범위내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어 본 고안의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 복합 냉동시스템에 의하면, 냉수기의 냉매라인에 설치되어 있는 증발기압력조절기의 작동에 의해 얼지 않는 냉수를 제공하며, 냉동사이클로부터 획득되는 냉매의 열에너지로 물을 예열하여 온수를 생성시킴으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 압축기, 응축기, 제1 및 제2 팽창밸브, 제1 및 제2 증발기, 냉매라인으로 구성되는 냉동사이클과, 상기 냉동사이클의 제1 팽창밸브, 제1 증발기와 연계되어 얼음을 생성하는 제빙기와, 상기 냉동사이클의 제2 팽창밸브, 제2 증발기와 연계되어 냉수를 생성하는 냉수기 및 온수기가 일체형으로 구성되는 복합 냉동시스템에 있어서,
    상기 압축기와 상기 제2 증발기 사이의 냉매라인에 상기 냉수기에서 생성되는 냉수가 얼지 않도록 상기 제2 증발기의 냉매압력을 제어하는 증발기압력조절기가 장착되는 것을 특징으로 하는 냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 압축기와 상기 응축기 사이를 연결하는 냉매라인과 상기 온수기에 물을 급수하는 급수라인 사이에서 열교환이 이루어지도록 구성되는 열교환기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템.
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