KR20200038123A - 펌프를 구비하는 냉수기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

냉각된 물을 수용하는 냉수탱크; 상기 냉수탱크에 수용된 물을 냉각시키는 냉각부; 상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 냉수탱크에 수용된 물을 순환시키는 펌프; 상기 냉수탱크에 수용된 물을 추출하기 위한 추출부; 및 상기 온도센서에 측정된 온도에 따라 상기 냉각부와 펌프의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 온도센서에서 측정된 온도가 냉각부 구동온도 이상에 해당하는 경우 상기 냉각부를 구동시키고, 상기 냉각부가 구동된 상태에서 상기 온도센서에서 측정된 온도가 펌프기동온도 이하인 경우 상기 펌프를 구동시키는 냉수기가 개시된다.

Description

펌프를 구비하는 냉수기 및 그 제어방법{WATER COOLER HAVING CIRCULATION PUMP AND CONTROLING METHOD THEREOF}
본 발명은 냉수의 생성이 가능한 냉수기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉수탱크에 수용된 물을 순환시켜 물의 온도 분포를 고르게 하는펌프를 구비하는 냉수기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명에 의한 냉수기는 냉수탱크에 수용된 물을 냉각하는 장치에 관한 것으로서, 사용자에게 음용용 냉수를 제공하기 위하여 냉각 기능을 갖는다면, 그 호칭에 관계 없이 본 발명에 의한 냉수기에 포함되는 것으로 한다. 예를 들어, 냉수와 온수의 제공이 가능한 냉온정수기나, 얼음정수기의 경우에도 냉수 제공이 가능하다면, 본 발명에 의한 냉수기에 포함된다.
냉수기는 물을 공급받아 냉각한 후 사용자에게 음용을 위한 냉수를 공급하는 장치이다.
이러한 냉수기는 원수 등의 공급수를 여과하여 정수를 생성한 후 사용자에게 제공하는 정수기나, 얼음을 생성하여 사용자에게 제공하는 얼음정수기나, 물통(생수통)에 수용된 생수를 공급받아 사용자에게 제공하는 생수통 방식 정수기 등에 사용된다.
이러한 통상적인 냉수기는 냉수탱크를 구비하며, 냉각장치를 이용하여 냉수탱크에 수용된 물을 냉각하여 냉수를 생성한다.
그러나, 종래의 냉수기는 냉수탱크에 수용된 물의 냉각시 온도분포가 균일하지 않아 냉각효율이 저하되고 이로 인해 일정한 온도 이하의 냉수 추출량이 적다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 냉수탱크에 수용된 물의 온도를 균일화할 수 있는 냉수기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 냉수탱크에 구비되는 펌프의 수명을 늘릴 수 있고, 펌프의 잦은 작동으로 인한 소음을 감소시킬 수 있는 냉수기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 냉수탱크에 구비되는 펌프의 활용도를 높일 수 있는 냉수기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 일정한 온도 이하의 냉수 추출량을 증대시킬 수 있는 냉수기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 냉각된 물을 수용하는 냉수탱크; 상기 냉수탱크에 수용된 물을 냉각시키는 냉각부; 상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 냉수탱크에 수용된 물을 순환시키는 펌프; 상기 냉수탱크에 수용된 물을 추출하기 위한 추출부; 및 상기 온도센서에 측정된 온도에 따라 상기 냉각부와 펌프의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 온도센서에서 측정된 온도가 냉각부 구동온도 이상에 해당하는 경우 상기 냉각부를 구동시키고, 상기 냉각부가 구동된 상태에서 상기 온도센서에서 측정된 온도가 펌프기동온도 이하인 경우 상기 펌프를 구동시키는 냉수기를 제공한다.
이때, 상기 펌프기동온도는 5℃ 내지 15℃ 사이의 값으로 설정될 수 있다.
그리고, 상기 제어부는 상기 온도센서에서 측정된 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우 상기 냉각부의 구동과 상기 펌프의 구동을 정지시킬 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 온도센서에서 측정된 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우 상기 냉각부의 구동과 상기 펌프의 구동을 동시에 정지시키도록 구성될 수 있으며, 이와는 달리 상기 온도센서에서 측정된 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우 상기 펌프의 구동을 먼저 정지시키고, 미리설정된 추가구동시간이 경과한 후 상기 냉각부의 구동을 정지시키도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 펌프의 유입구는 상기 냉수탱크의 하부에 연결되고 상기 펌프의 유출구는 상기 냉수탱크의 상부에 연결되어, 상기 냉수탱크에 수용된 물이 상기 냉수탱크의 하부에서 상기 펌프를 통해 상기 냉수탱크의 상부로 공급되면서 순환되도록 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 측면에 의한 냉수기는, 상기 냉수탱크에 수용된 물을 상기 냉수탱크로 순환시키거나 상기 추출부를 통해 배출시키도록 유로를 전환하는 유로전환밸브;를 추가로 포함하며, 상기 제어부는 상기 냉수탱크에 수용된 물을 상기 냉수탱크로 순환시키거나 상기 추출부를 통해 배출시키기 위하여 상기 유로전환밸브의 유로를 전환하고 상기 펌프를 구동시킬 수 있다. 이때, 상기 냉수탱크는 상기 추출부의 하부에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 냉수기는, 얼음생성을 위한 제빙용 증발기를 구비하는 제빙부;를 추가로 포함하며, 상기 냉각부는, 냉수냉각을 위한 냉수용 증발기와, 상기 냉수용 증발기와 제빙용 증발기에 냉매를 공급하는 압축기와, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 냉수용 증발기와 제빙용 증발기에 선택적으로 공급하도록 유로를 전환하는 냉매전환밸브를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 온도센서에서 측정된 온도가 냉각부 구동온도 이상에 해당하는 경우 상기 압축기를 구동시키고, 상기 냉매전환밸브의 유로를 상기 냉수용 증발기 측으로 전환하도록 구성될 수 있다.
다른 측면으로서, 본 발명은, 냉각된 물을 수용하는 냉수탱크와, 상기 냉수탱크에 수용된 물을 냉각시키는 냉각부와, 상기 냉수탱크에 수용된 물을 순환시키는 펌프;를 구비하는 냉수기의 제어방법에 관한 것으로서, 상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도가 냉각부 구동온도 이상인 경우에 상기 냉각부를 구동하여 상기 냉수탱크에 수용된 물을 냉각시키는 냉각개시단계; 상기 냉각부가 구동된 상태에서 상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도가 펌프기동온도 이하한 경우 상기 펌프를 구동시키는 냉수순환단계; 및 상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우 상기 냉각부의 구동과 상기 펌프의 구동을 정지시키는 냉각종료단계;를 포함하는 냉수기의 제어방법을 제공한다.
이때, 상기 냉각종료단계는, 상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우, 상기 냉각부의 구동과 상기 펌프의 구동을 동시에 정지시키도록 구성되거나, 상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우, 상기 펌프의 구동을 먼저 정지시키고, 미리설정된 추가구동시간이 경과한 후 상기 냉각부의 구동을 정지시키도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 추가구동시간은 외기온도에 따라 미리 결정된 값을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의한 냉수기의 제어방법은, 얼음생성을 위한 제빙용 증발기를 구비하는 제빙부를 추가로 포함하는 냉수기의 제어방법으로서, 상기 냉각부는, 냉수냉각을 위한 냉수용 증발기와, 상기 냉수용 증발기와 제빙용 증발기에 냉매를 공급하는 압축기와, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 냉수용 증발기와 제빙용 증발기에 선택적으로 공급하도록 유로를 전환하는 냉매전환밸브를 구비하고, 상기 냉각개시단계는, 상기 냉매전환밸브의 유로가 상기 냉수용 증발기 측으로 전환된 상태에서 수행될 수 있다.
그리고, 상기 냉각종료단계에서 상기 냉각부의 구동 정지는, 상기 압축기의 구동을 정지시키거나, 또는 상기 압축기가 구동된 상태에서 상기 냉매전환밸브의 유로를 상기 제빙용 증발기로 전환함으로써 수행될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 냉수탱크에 수용된 냉수의 순환을 통하여 냉수탱크의 높이에 따른 온도 구배를 최소화하고 물의 온도를 균일화할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 펌프의 작동시기를 제어함으로써 냉수탱크에 구비되는 펌프의 수명을 늘릴 수 있고, 펌프의 잦은 작동으로 인한 소음을 감소시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 냉수의 추출을 위하여 냉수탱크에 구비되는 펌프를 냉수순환에 이용함으로써 펌프의 활용도를 높일 수 있다는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 초과 냉각을 통하여 일정한 온도 이하의 냉수 추출량을 증대시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기의 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 냉수기의 수배관 구조의 일 예를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수탱크의 냉수 순환 구조를 도시한 개략도.
도 4는 도 1에 도시된 냉수기의 냉매 유동경로의 일 예를 도시한 개략도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기의 제어방법을 도시한 플로우차트.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 냉수기의 제어방법을 도시한 플로우차트.
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 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(100)의 구성에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(100)의 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 냉수기(100)의 수배관 구조의 일 예를 도시한 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수탱크(110)의 냉수 순환 구조를 도시한 개략도이며, 도 4는 도 1에 도시된 냉수기(100)의 냉매 유동경로의 일 예를 도시한 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(100)는 원수 등의 공급수를 여과하여 정수를 생성한 후 사용자에게 제공하는 정수기나, 얼음을 생성하여 사용자에게 제공하는 얼음정수기나, 물통(생수통)에 수용된 생수를 공급받아 사용자에게 제공하는 생수통 방식 정수기 등과 같은 음용수 공급장치에 적용될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4에서는 온수기능과 얼음생성기능이 포함된 냉수기를 예로 들어 설명하지만, 도 1에 도시된 바와 같이 냉수탱크(110)에 수용된 물을 냉각하여 사용자에게 공급하는 기능을 포함한다면 모두 본 발명에 의한 냉수기(100)에 포함되는 것으로 한다.
[냉수기(100)]
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(100)의 일반적 구성에 대해 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(100)는 냉수탱크(110)와 추출부(150)를 포함하여 구성되며, 외부로부터 공급된 원수를 여과하는 필터부(F), 상기 필터부(F)에서 여과된 정수를 저장하는 정수탱크(T), 정수를 공급받아 얼음을 생성하는 제빙부(160), 상기 제빙부(160)에서 생성된 얼음을 저장하는 얼음저장고(170), 온수를 생성하는 온수생성부(HT) 중 적어도 일부를 추가로 포함할 수 있다.
상기 필터부(F)에는 공급된 물을 여과하기 위한 하나 또는 복수의 필터가 구비되며, 이러한 필터부(F)에 구비되는 필터의 종류나 개수는 생성되는 냉수기(100)에 요구되는 정수 기능 및 사양에 따라 다양한 변경이 가능하다.
그리고, 상기 정수탱크(T)는 상기 필터부(F)에서 여과된 정수를 상온으로 저장한다. 다만, 필터부(F)의 여과속도가 빠른 경우에는 정수탱크(T)가 구비되지 않는 것도 가능하다.
또한, 냉수탱크(110)는 공급받은 물을 냉각하여 사용자에게 제공하게 된다. 냉수탱크(110)에 수용된 물은 후술하는 바와 같이 냉각부(120)의 구동에 의해 냉각된다.
그리고, 온수생성부(HT)는 공급받은 물을 가열하여 사용자에게 제공하는 것으로서, 가열수단에 의해 내부에 수용된 물을 가열하는 온수탱크로 구성되거나 정수가 흘러가는 동안에 가열이 이루어지는 순간가열장치로 구성될 수도 있다.
또한, 제빙부(160)는 공급받은 물을 냉각시켜 얼음을 생성하며, 제빙부(160)에서 생성된 얼음은 얼음저장고(170)에 저장된 후 사용자에게 제공된다.
그리고, 추출부(150)는 저장부(T)에 수용된 정수, 온수생성부(HT)에서 생성된 온수, 또는 냉수탱크(110)에 수용된 냉수를 사용자에게 제공하기 위한 코크로 구성될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(100)에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(100)는 냉각된 물을 수용하는 냉수탱크(110)와, 상기 냉수탱크(110)에 수용된 물을 냉각시키는 냉각부(120)와, 상기 냉수탱크(110)에 수용된 물의 온도를 측정하는 온도센서(130)와, 상기 냉수탱크(110)에 수용된 물을 순환시키는 펌프(140)와, 상기 냉수탱크(110)에 수용된 물을 추출하기 위한 추출부(150)와, 냉각부(120)와 펌프(140)의 구동을 제어하는 제어부(180)를 포함하여 구성되며, 얼음생성을 위한 제빙용 증발기(165)를 구비하는 제빙부(160)와, 유로를 전환하는 유로전환밸브(145)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 냉수탱크(110)는 하우징(H) 내부에 구비되며, 필터부(F)에서 여과된 정수, 또는 필터부(F)에서 여과된 후 정수탱크(T)에 수용된 정수를 공급받아 수용한다. 정수탱크(T)에 수용된 정수는 개폐밸브(V2)의 개방에 의해 냉수탱크(110)로 공급되고, 냉수탱크(110)에 수용된 물은 냉각부(120)에 의해 냉각된다. 그리고, 냉수탱크(110)에는 냉수탱크(110)의 수위를 측정하는 수위센서(115)와, 냉수탱크(110)에 수용된 물의 온도를 측정하는 온도센서(130)가 구비될 수 있다. 이때, 온도센서(130)는 냉수탱크(110)의 하부에 설치되며, 냉수용 증발기(125)에 대응하는 높이로 설치될 수 있다. 한편, 냉수탱크(110)에 수용된 물을 드레인시키기 위하여 냉수탱크(110)에는 드레인용 개폐밸브(V4)가 연결되는 것도 가능하다.
그리고, 냉각부(120)는 냉각시스템에 의해 냉매가 유동하는 냉수용 증발기(125)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2에는 냉수용 증발기(125)가 냉수탱크(110)의 내부에 수용된 물과 직접 열교환하도록 냉수탱크(110)의 내부에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 냉수용 증발기(125)의 설치위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 냉수탱크(110)의 외면(외벽)에 설치되는 것도 가능하다. 냉각부(120)의 구체적 구성에 대해서는 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
또한, 냉수용 증발기(125)는 도 3에 도시된 바와 같이, 플레이트 등으로 이루어지는 결합부(126)에 설치된 상태로 냉수탱크(110)에 설치될 수 있으며, 결합부(126)와 냉수탱크(110)의 벽면 사이에는 밀폐를 위해 밀봉수단(S)이 설치될 수 있다. 이와 같이, 냉수용 증발기(125)를 결합부(126)를 통해 냉수탱크(110)에 설치하는 경우 설치 작업이 용이할 뿐만 아니라, 냉수용 증발기(125)의 분리가 용이하여 냉수탱크(110)의 청소를 쉽게 수행할 수 있게 된다.
그리고, 추출부(150)는 냉수탱크(110)에 수용된 물을 추출하기 위하여 구비된다. 이러한 추출부(150)는 정수탱크(T)에 개폐밸브(V1)를 통해 연결되어 정수를 추출할 수 있으며, 온수생성부(도 1의 HT)에서 생성된 온수를 추출하도록 구성될 수 있다.
또한, 제빙부(160)는 얼음을 생성하도록 구성된다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 제빙부(160)는 제빙용 물을 공급받아 수용하는 제빙트레이(161)와, 얼음생성을 위한 냉매가 유동하는 제빙용 증발기(165)를 구비하며, 제빙이 완료된 경우 제빙용 증발기(165)에 부착된 얼음을 탈빙시키도록 상기 제빙용 증발기(165)의 온도를 상승시키는 탈빙히터(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제빙트레이(161)는 개폐밸브(V3)의 개방에 의해 정수탱크(T)에 수용된 정수를 공급받으며, 제빙트레이(161)에 수용된 물은 제빙용 증발기(165)에 냉각되어 얼음이 형성된다. 이때, 도 2 및 도 4에 도시된 제빙용 증발기(165)는 제빙트레이(161)에 침지되는 침지부(핑거)를 구비하여 침지부의 둘레에 얼음이 형성되도록 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 의한 제빙부(160)의 구체적 구성 및 얼음 형성방식은 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 전술한 침지식 제빙부 이외에도 얼음의 형성을 위하여 물을 분사하는 분사식 제빙부, 물을 흘러내리면서 얼음이 형성되도록 하는 유수식 제빙부 등 공지의 다양한 얼음형성 방식이 적용될 수 있다.
그리고, 얼음저장고(170)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제빙부(160)에서 탈빙된 얼음을 수용하도록 구성된다. 이러한 얼음저장고(170)는 수용된 얼음의 만빙상태를 감지하는 만빙센서(171)를 포함할 수 있다.
또한, 펌프(140)는 냉수탱크(110)에 수용된 물을 추출부(150)를 통해 사용자에게 제공하기 위해 구동될 수 있다. 이에 더하여, 펌프(140)는 냉수탱크(110)에 수용된 물을 순환시키기 위한 가압력을 제공할 수 있다.
특히, 제빙부(160)의 설치로 인하여 냉수탱크(110)가 추출부(150)의 하부에 설치되는 경우에는 냉수의 추출을 위하여 가압력 제공을 위한 펌프(140)가 필요하며, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(100)는 종전에 냉수 추출에 사용되던 핌프(140)를 냉수의 순환에 이용할 수 있으므로 펌프(140)의 활용도를 높일 수 있다는 이점이 있게 된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 냉수탱크(110)에는, 냉수탱크(110)에 수용된 물을 추출부(150)를 통해 배출시키거나 냉수탱크(110)로 순환시킬 수 있도록 유로전환밸브(145)가 연결될 수 있다. 따라서, 도 3에 화살표로 도시된 바와 같이, 펌프(140)의 구동 및 유로전환밸브(145)의 유로전환을 통해 냉수탱크(110)에 수용된 물을 순환시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 펌프(140)의 유입구는 냉수탱크(110)의 하부에 연결되고 펌프(140)의 유출구는 냉수탱크(110)의 상부에 연결되어, 냉수탱크(110)에 수용된 물이 냉수탱크(110)의 하부에서 펌프(140)를 통해 냉수탱크(110)의 상부로 공급되면서 순환되도록 구성될 수 있다. 냉수탱크(110)에 수용된 물은 온도에 따른 밀도차로 인해 하부에 있는 물의 온도가 상부에 있는 물보다 상대적으로 낮으므로, 냉수탱크(110) 하부의 낮은 온도의 물을 빼내어 냉수탱크(110)의 상부로 공급하는 순환과정을 통하여 냉수탱크(110)에 수용된 물이 충분히 섞여 냉수의 온도를 균일하게 하는 것이 가능하다. 이러한 냉수 순환과정을 통하여 냉수탱크(110)의 높이에 따른 온도 구배를 최소화하고 물의 온도를 균일화할 수 있게 된다.
한편, 냉수탱크(110)에 수용된 물의 온도는 온도센서(130)에 의해 측정되며, 제어부(180)는 온도센서(130)에서 측정된 온도에 따라 냉각부(120)와 펌프(140)의 구동을 제어하게 된다.
구체적으로, 상기 제어부(180)는 온도센서(130)에서 측정된 냉수의 온도가 미리 설정된 냉각부 구동온도 이상에 해당하는 경우 냉각부(120)를 구동시킨다. 즉, 냉수가 추출되고 새로운 정수가 냉수탱크(110)에 공급되거나 시간의 경과로 냉수의 온도가 상승함으로써 냉수탱크(110)에 수용된 물의 온도가 미리 설정된 냉각부 구동온도 이상이 되는 경우, 제어부(180)에 의해 냉각부(120)가 구동된다.
이러한 냉각부 구동온도는 대략 5℃ 내지 15℃ 사이의 온도에서 결정될 수 있으며, 예를 들어, 냉수의 온도가 7℃ 이상인 경우 냉각부(120)의 구동이 이루어지도록 설정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제빙부(160)가 구비되는 경우에는 냉각부(120)가 제빙부(160)의 얼음 생성을 위하여 사용될 수 있으나, 본 명세서 및 특허청구범위에서는 "냉각부(120)의 구동"은 냉수탱크(110)에 수용된 물을 냉각하기 위한 작동으로 한정하기로 한다. 즉, 제빙부(160)에서 얼음생성을 위하여 냉각부(120)가 작동하는 경우는 냉수생성을 위한 작동이 아니므로 "냉각부(120)의 구동"에 해당하지 않는 것으로 정의한다.
한편, 냉수를 다량 추출하는 등의 이유로 인하여 냉수탱크(110)에 수용된 물의 온도가 높아진 상태(예를 들어, 16℃)에서 냉각부(120)의 구동이 이루어지는 경우에는 냉수용 증발기(125)를 흐르는 냉매에 의해 냉수용 증발기(125) 주변의 물이 냉각된 후 물의 온도에 따른 밀도차로 인하여 냉수탱크(110) 내부에서 물의 섞임이 상대적으로 쉽게 이루어진다. 따라서, 냉수탱크(110)에 수용된 물의 온도가 비교적 높은 경우에는 펌프(130)를 구동하지 않더라도 물의 대류가 용이하게 이루어진다.
그러나, 냉각부(120)의 구동으로 인하여 냉수의 온도가 상당히 낮아진 경우에는 냉수용 증발기(125) 주변에서 냉각된 물이 층을 이루면서 대류가 원활하지 않게 된다. 이 경우에는 냉수용 증발기(125)를 흐르는 냉매가 냉수용 증발기(125) 주변의 낮은 온도의 물과 열교환을 하므로 높은 온도의 물과 열교환을 하는 경우에 비해 열교환 효율이 떨어지게 된다.
이러한 점을 감안하여, 제어부(180)는 냉각부(120)가 구동된 상태, 즉 냉수냉각이 이루어지고 있는 상태에서, 온도센서(110)에서 측정된 냉수 온도가 펌프기동온도 이하인 경우 펌프(140)를 구동시키도록 구성될 수 있다. 즉, 냉수의 온도가 펌프기동온도를 초과하는 경우에는 냉각부(120)의 구동만 이루어지도록 하고 펌프(140)를 구동하지 않으며, 펌프기동온도 이하인 경우에는 냉각부(120)의 구동과 함께 펌프(140)를 구동시킬 수 있다. 이러한 펌프기동온도는 5℃ 내지 15℃ 사이의 값, 바람직하게는 8℃ 내지 12℃ 사이의 값로 설정될 수 있으며, 예를 들어 10℃로 설정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(100)는 펌프기동온도 이하에서만 펌프(140)를 구동시키므로 냉수탱크(110)에 연결되는 펌프(140)의 수명을 늘릴 수 있고, 펌프(140)의 잦은 작동으로 인한 소음을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 냉각부(120)가 계속 구동하는 경우 냉수탱크(110)에 수용된 냉수의 온도가 계속 하강하게 되고, 이에 따라 온도센서(130)에서 측정된 온도가 미리 설정된 냉수설정온도에 도달한 후 냉각부(120)의 구동과 펌프(140)의 구동을 동시에 또는 순차적으로 정지하게 된다{전술한 바와 같이, 냉각부(120)의 구동은 냉수 생성을 위한 작동을 중지하는 것을 의미하므로, 냉각부(120)의 구동 정지는 제빙부(160)의 작동으로 전환되는 것을 포함한다}. 이러한 냉수설정온도는 1℃ 내지 5℃ 사이의 값으로 설정될 수 있으며, 예를 들어 4℃로 설정될 수 있다.
한편, 냉수설정온도에 도달하는 경우 제어부(180)는 냉각부(120)의 구동과 펌프(140)의 구동을 동시에 정지할 수 있다. 즉, 냉수설정온도에 도달하자마자 냉각부(120)와 펌프(140)의 구동을 동시에 중지시킬 수 있다.
이와는 달리, 제어부(180)는 온도센서(130)에서 측정된 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우 펌프(140)의 구동을 먼저 정지시키고, 미리설정된 추가구동시간이 경과한 후 냉각부(120)의 구동을 정지시키도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 냉수설정온도에 도달한 이후에 냉각부(120)를 추가로 구동시키는 경우 냉수의 온도를 더욱 낮출 수 있으므로 일정한 온도 이하의 냉수 추출량을 증대시킬 수 있게 된다.
특히, 펌프(140) 정지 후 냉각부(120)를 추가 구동시킴으로써 냉수용 증발기(125)의 둘레에 얼음층을 형성하는 것이 가능하며, 이 경우에는 빙축의 기능을 통해 축열량을 늘릴 수 있어서 냉수 추출량을 더욱 증가시킬 수 있다. 이러한 추가구동시간은 외기온도에 따라 미리 결정된 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 냉각부(120)의 냉각용량, 냉수탱크(110)의 저장용량, 목표 냉수추출잔수 등을 고려하여 온도에 따른 실험을 통해 미리 설정되어 냉수기(100)의 메모리부에 저장된 값으로 이루어질 수 있다.
또한, 제어부(180)는 전술한 유로전환밸브(145)의 유로전환을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(180)는 유로전환밸브(145)의 유로전환을 통해 냉수탱크(110)에 수용된 물을 추출부(150)를 통해 배출시키거나 냉수탱크(110)로 순환시킬 수 있으며, 이러한 냉수순환 및 냉수추출을 위하여 펌프(140)가 구동되도록 할 수 있다.
한편, 제어부(180)는 드레인용 개폐밸브(V4)를 개방한 상태에서 펌프(140)를 구동할 수 있으며, 이러한 경우에는 냉수탱크(110)에 수용된 물을 신속하게 드레인할 수 있게 된다.
도 4를 참조하면, 냉수냉각을 위한 냉수용 증발기(125)에는 냉매가 공급되며, 이를 위하여 냉각부(120)는 통상의 냉각시스템과 유사하게 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(121), 상기 압축기(121)에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기(122)와, 상기 응축기(122)에서 토출된 냉매를 팽창시키는 팽창기(124)를 구비하며, 상기 팽창기(124)에서 팽창된 냉매는 냉수용 증발기(125)에 유입되어 냉수탱크(110)에 수용된 물과 열교환을 하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기(100)는 전술한 바와 같이, 제빙용 증발기(165)를 구비하는 제빙부(160)를 추가로 구비할 수 있으며, 상기 제빙용 증발기(165)에는 냉매가 공급된다. 이때, 상기 제빙용 증발기(165)에 냉매를 공급하기 위하여 별도의 냉각시스템이 구비될 수 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 압축기(121), 응축기(122)를 공유하는 냉각시스템이 사용되는 것도 가능하다.
이 경우, 압축기(121)에서 토출된 냉매를 냉수용 증발기(125)와 제빙용 증발기(165)에 선택적으로 공급하도록 하기 위하여, 냉매유로의 분기점에는 냉매 유로를 전환할 수 있는 냉매전환밸브(123)가 구비된다. 따라서, 압축기(121), 응축기(122)를 거친 냉매는 냉매전환밸브(123)의 유로전환을 통해 팽창기(128)를 거쳐제빙용 증발기(165)에 공급되어 제빙트레이(161)에 수용된 물과 열교환하여 얼음을 생성하도록 한 후 압축기(121)로 다시 공급된다.
이와 같이, 냉매전환밸브(123)를 구비하는 냉각시스템의 경우, 제어부(180)는 온도센서(130)에서 측정된 온도가 냉각부 구동온도 이상에 해당하는 경우 압축기(121)를 구동시키고, 냉매전환밸브(123)의 유로를 냉수용 증발기(125) 측으로 전환하게 된다.
또한, 상기 제어부(180)는 냉수순환 및 냉수냉각이 종료된 경우 냉각부(120)의 구동을 정지하게 되는데, 이 경우 압축기(121)의 구동이 계속되는 상태에서 냉매전환밸브(123)의 유로를 전환하여 제빙용 증발기(165)로 냉매를 공급하는 것도 가능하다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이, 냉수 냉각을 위한 냉각부(120)의 구동이 종료된 이후에도 냉각부(120)의 일부 구성을 통해 제빙부(160)의 얼음생성이 이루어질 수도 있다.
[냉수기의 제어방법]
다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여, 도 1 내지 도 4를 통하여 설명한 냉수기(100)의 제어방법(S100)에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기의 제어방법을 도시한 플로우차트이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 냉수기의 제어방법을 도시한 플로우차트이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기의 제어방법(S100)은, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 냉각된 물을 수용하는 냉수탱크(110)와, 상기 냉수탱크(110)에 수용된 물을 냉각시키는 냉각부(120)와, 상기 냉수탱크(110)에 수용된 물을 순환시키는 펌프(140)를 구비하는 냉수기(100)의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 냉수기의 제어방법(S100)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 냉각개시단계(S110)와, 냉수순환단계(S120)와, 냉각종료단계(S130)를 포함하여 구성된다.
상기 냉각개시단계(S110)는 냉수탱크(110)에 수용된 물의 온도가 냉각부 구동온도 이상인 경우(S111)에 냉각부(120)를 구동하여(S112) 냉수탱크(110)에 수용된 물을 냉각시키게 된다. 즉, 냉수가 추출되고 새로운 정수가 냉수탱크(110)에 공급되는 경우 또는 시간의 경과에 따라 냉수탱크(110)에 수용된 물의 온도가 미리 설정된 냉각부 구동온도 이상이 되는 경우 냉각부(120)의 구동이 이루어지게 된다. 이러한 냉각부 구동온도는 대략 5℃ 내지 15℃ 사이의 온도에서 결정될 수 있으며, 예를 들어, 냉수의 온도가 7℃ 이상인 경우 냉각부(120)의 구동이 이루어지도록 설정될 수 있다.
상기 냉수순환단계(S120)는 냉각부(120)가 구동된 상태에서 냉수탱크(110)에 수용된 물의 온도가 펌프기동온도 이하한 경우(S121) 냉수의 순환을 위하여 펌프를 구동시키게 된다(S122). 즉, 냉수탱크(110)에 수용된 물의 온도가 비교적 높은 경우에는 펌프(130)를 구동하지 않더라도 물의 대류가 용이하게 이루어지지만, 냉각부(120)의 구동으로 인하여 냉수의 온도가 상당히 낮아진 경우에는 냉수용 증발기(125) 주변에서 냉각된 물이 층을 이루면서 대류가 원활하지 않게 되어 열교환 효율이 저하된다. 이러한 점을 감안하여, 냉각부(120)가 구동된 상태, 즉 냉수냉각이 이루어지고 있는 상태에서, 냉수 온도가 펌프기동온도 이하인 경우 펌프(140)를 구동시키게 된다. 이러한 펌프기동온도는 5℃ 내지 15℃ 사이의 값으로 설정될 수 있으며, 예를 들어 10℃로 설정될 수 있다.
이와 같이, 펌프기동온도를 초과하는 경우에는 냉각부(120)를 구동하는 상황에서도 펌프(140)를 구동시키지 않고 펌프기동온도 이하에서만 펌프(140)를 구동시키므로, 냉수탱크(110)에 연결되는 펌프(140)의 수명을 늘릴 수 있고, 펌프(140)의 잦은 작동으로 인한 소음을 감소시킬 수 있게 된다.
그리고, 상기 냉각종료단계(S130)는 냉수탱크(110)에 수용된 물의 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우(S131) 냉각부의 구동과 펌프의 구동을 정지시킬 수 있다(S132, S135). 즉, 냉각부(120)가 계속 구동하는 경우 냉수의 온도가 계속 하강하게 되고, 이에 따라 냉수의 온도가 미리 설정된 냉수설정온도에 도달한 후에 냉각부(120)의 구동과 펌프(140)의 구동을 동시에 또는 순차적으로 정지하게 된다. 이러한 냉수설정온도는 1℃ 내지 5℃ 사이의 값으로 설정될 수 있으며, 예를 들어 4℃로 설정될 수 있다.
한편, 냉수설정온도에 도달하는 경우 펌프(140)의 구동 정지(S132)와 냉각부(120)의 구동 정지(S135)는 동시에 수행될 수 있다. 즉, 냉수설정온도에 도달하자마자 냉각부(120)와 펌프(140)의 구동을 동시에 중지시킬 수 있다.
이와는 달리, 도 6에 도시된 바와 같이, 냉수탱크(110)에 수용된 물의 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우(S131), 펌프(140)의 구동을 먼저 정지시키고(S132), 미리설정된 추가구동시간이 경과한 후(S133) 냉각부(120)의 구동을 정지시킬 수도 있다(S135).
이와 같이, 냉수설정온도에 도달한 이후에 펌프(140)를 정지시킨 상태에서 냉각부(120)를 추가로 구동시키는 경우 냉수의 온도를 더욱 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 냉수용 증발기(125)의 둘레에 얼음층을 형성하는 것도 가능하여, 일정한 온도 이하의 냉수 추출량을 증대시킬 수 있게 된다.
이러한 추가구동시간은 외기온도에 따라 미리 결정된 값을 가질 수 있다. 즉, 외기온도가 높은 경우에는 외기온도가 낮은 경우보다 냉수탱크(110)에 수용된 물이 외기와의 열교환을 통한 온도 상승량이 크며, 이러한 점을 고려하여 미리 설정된 온도 이하의 냉수 추출량 확보를 위해 외기온도가 높은 경우 낮은 경우에 비해 추가구동시간을 길게 설정할 수 있다. 이러한 추가구동시간은 냉각부(120)의 냉각용량, 냉수탱크(110)의 저장용량, 목표 냉수추출잔수 등을 고려하여 온도에 따른 실험을 통해 미리 설정되어 냉수기(100)의 메모리부에 저장될 수 있다. 따라서, 외기온도가 결정되면 이에 대응하는 추가구동시간 동안 냉각부(120)의 추가 구동이 가능하다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 냉매전환밸브(123)의 유로전환을 통하여 하나의 압축기(121)로 냉수용 증발기(125)와 제빙용 증발기(165)에 냉매를 공급하는 경우, 상기 냉각개시단계(S110)는 냉매전환밸브(123)의 유로가 냉수용 증발기(125) 측으로 전환된 상태에서 수행될 수 있다.
또한, 냉각종료단계(S130)에서 냉각부(120)의 구동 정지(S135)는, 압축기(121)의 구동을 아예 정지시키거나, 또는 압축기(121)가 구동된 상태에서 냉매전환밸브(123)의 유로를 제빙용 증발기(165)로 전환함으로써 냉수 냉각이 이루어지지 않도록 하는 과정을 통해 수행될 수 있다.
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.
100... 냉수기 110... 냉수탱크
115... 수위센서 120... 냉각부
121... 압축기 122... 응축기
123... 냉매전환밸브 124, 128... 팽창기
125... 냉수용 증발기 126... 결합부
130... 온도센서 140... 펌프
145... 유로전환밸브 150... 추출부
160... 제빙부 161... 제빙트레이
165... 제빙용 증발기 170... 얼음저장고
171... 만빙센서 180... 제어부
F... 필터부 HT... 온수생성부
S... 밀봉수단 T... 정수탱크
V1, V2, V3, V4... 개폐밸브

Claims (15)

  1. 냉각된 물을 수용하는 냉수탱크;
    상기 냉수탱크에 수용된 물을 냉각시키는 냉각부;
    상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도를 측정하는 온도센서;
    상기 냉수탱크에 수용된 물을 순환시키는 펌프;
    상기 냉수탱크에 수용된 물을 추출하기 위한 추출부; 및
    상기 온도센서에 측정된 온도에 따라 상기 냉각부와 펌프의 구동을 제어하는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 온도센서에서 측정된 온도가 냉각부 구동온도 이상에 해당하는 경우 상기 냉각부를 구동시키고, 상기 냉각부가 구동된 상태에서 상기 온도센서에서 측정된 온도가 펌프기동온도 이하인 경우 상기 펌프를 구동시키는 냉수기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펌프기동온도는 5℃ 내지 15℃ 사이의 값으로 설정되는 냉수기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도센서에서 측정된 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우 상기 냉각부의 구동과 상기 펌프의 구동을 정지시키는 냉수기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도센서에서 측정된 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우 상기 냉각부의 구동과 상기 펌프의 구동을 동시에 정지시키는 냉수기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도센서에서 측정된 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우 상기 펌프의 구동을 먼저 정지시키고, 미리설정된 추가구동시간이 경과한 후 상기 냉각부의 구동을 정지시키는 냉수기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 펌프의 유입구는 상기 냉수탱크의 하부에 연결되고 상기 펌프의 유출구는 상기 냉수탱크의 상부에 연결되어, 상기 냉수탱크에 수용된 물이 상기 냉수탱크의 하부에서 상기 펌프를 통해 상기 냉수탱크의 상부로 공급되면서 순환되는 냉수기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 냉수탱크에 수용된 물을 상기 냉수탱크로 순환시키거나 상기 추출부를 통해 배출시키도록 유로를 전환하는 유로전환밸브;
    를 추가로 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 냉수탱크에 수용된 물을 상기 냉수탱크로 순환시키거나 상기 추출부를 통해 배출시키기 위하여, 상기 유로전환밸브의 유로를 전환하고 상기 펌프를 구동시키는 냉수기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉수탱크는 상기 추출부의 하부에 설치되는 냉수기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    얼음생성을 위한 제빙용 증발기를 구비하는 제빙부;
    를 추가로 포함하며,
    상기 냉각부는, 냉수냉각을 위한 냉수용 증발기와, 상기 냉수용 증발기와 제빙용 증발기에 냉매를 공급하는 압축기와, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 냉수용 증발기와 제빙용 증발기에 선택적으로 공급하도록 유로를 전환하는 냉매전환밸브를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 온도센서에서 측정된 온도가 냉각부 구동온도 이상에 해당하는 경우 상기 압축기를 구동시키고, 상기 냉매전환밸브의 유로를 상기 냉수용 증발기 측으로 전환하는 냉수기.
  10. 냉각된 물을 수용하는 냉수탱크와, 상기 냉수탱크에 수용된 물을 냉각시키는 냉각부와, 상기 냉수탱크에 수용된 물을 순환시키는 펌프;를 구비하는 냉수기의 제어방법에 관한 것으로서,
    상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도가 냉각부 구동온도 이상인 경우에 상기 냉각부를 구동하여 상기 냉수탱크에 수용된 물을 냉각시키는 냉각개시단계;
    상기 냉각부가 구동된 상태에서 상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도가 펌프기동온도 이하한 경우 상기 펌프를 구동시키는 냉수순환단계; 및
    상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우 상기 냉각부의 구동과 상기 펌프의 구동을 정지시키는 냉각종료단계;
    를 포함하는 냉수기의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 냉각종료단계는, 상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우, 상기 냉각부의 구동과 상기 펌프의 구동을 동시에 정지시키는 냉수기의 제어방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 냉각종료단계는, 상기 냉수탱크에 수용된 물의 온도가 냉수설정온도에 도달한 경우, 상기 펌프의 구동을 먼저 정지시키고, 미리설정된 추가구동시간이 경과한 후 상기 냉각부의 구동을 정지시키는 냉수기의 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 추가구동시간은 외기온도에 따라 미리 결정된 값을 갖는 냉수기의 제어방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    얼음생성을 위한 제빙용 증발기를 구비하는 제빙부를 추가로 포함하는 냉수기의 제어방법으로서,
    상기 냉각부는, 냉수냉각을 위한 냉수용 증발기와, 상기 냉수용 증발기와 제빙용 증발기에 냉매를 공급하는 압축기와, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 냉수용 증발기와 제빙용 증발기에 선택적으로 공급하도록 유로를 전환하는 냉매전환밸브를 구비하고,
    상기 냉각개시단계는, 상기 냉매전환밸브의 유로가 상기 냉수용 증발기 측으로 전환된 상태에서 수행되는 냉수기의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 냉각종료단계에서 상기 냉각부의 구동 정지는, 상기 압축기의 구동을 정지시키거나, 또는 상기 압축기가 구동된 상태에서 상기 냉매전환밸브의 유로를 상기 제빙용 증발기로 전환함으로써 수행되는 냉수기의 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220125917A (ko) * 2021-03-08 2022-09-15 부산대학교 산학협력단 디스펜서의 잔수배출 시스템 및 그 제어방법

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