KR101435107B1

KR101435107B1 - 열전소자를 이용한 블록 형태로 탈부착이 가능한 열전소자를 이용한 교체형 정수기

Info

Publication number: KR101435107B1
Application number: KR1020120029006A
Authority: KR
Inventors: 강부옥; 정갑훈
Original assignee: 주식회사 레보테크
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2014-08-29
Also published as: WO2013141438A1; KR20130107142A

Abstract

본 발명은 블록 형태로 탈부착이 가능한 열전소자를 이용한 정수기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열전소자를 이용하여 정수된 물을 냉각 및 가열시킴과 동시에, 외부로부터 유입되는 물을 정수시키는 필터모듈과, 정수된 물을 냉수로 출수시키는 냉수모듈과,정수된 물을 온수로 출수시키는 온수모듈을 포함하고, 상기 냉수모듈 및 상기 온수모듈이 각각 탈부착이 가능하도록 제공되는 블록 형태로 탈부착이 가능한 열전소자를 이용한 정수기에 관한 것이다. 또한, 압력을 유지시켜고 누적시켜 이 압력을 통해 이물질의 침전이나 침착을 차단하거나 제거한다. 특히, 모듈의 탈부착의 용이성으로 누구나 손 쉽게 모듈을 탈부착하여, 교체사용 함으로써, 늘 새로운 정수기를 사용하는 청결성을 확보, 유지하고, 탈착된 냉수, 온수 모듈을 재활용을 통해 저가의 추가 비용으로 새 정수기를 사용할 수 있는 환경을 확보할 수 있는 정수기에 관한 것이다.

Description

열전소자를 이용한 블록 형태로 탈부착이 가능한 열전소자를 이용한 교체형 정수기{Water purifier using thermoelectric element}

일반적으로 정수기는 식수용으로 사용하는 물을 정화시킬 목적으로 개발된 것으로, 그 형태에 따라 수도꼭지에 직접 연결하여 사용하는 수도꼭지 부착형과 플라스틱 물통에 물을 받아 자연낙하과정에서 정수하는 탁상형(비배관형)으로 구분되며, 정수방식에 따라서는 수도직결식, 자연여과식, 이온교환수지식, 증류식, 및 역삼투압식 등으로 구분된다.

그 중에서 일반적으로 많이 사용되고 있는 역삼투압 정수기에 대해 아래에 상세히 설명한다.

첨부도면 도 1은 종래 역삼투압 정수기의 냉각시스템을 도시한 것으로서, 주지하는 바와 같이 역삼투압을 이용한 정수방식은 상수도를 통해 원수가 공급되고, 각종 불순물이 포함된 원수에 압력을 가하여 상기 원수를 다수개의 필터를 통과시킴으로서 불순물을 거르며, 여과된 정수에 순수한 물과 용존산소 및 미량의 미네랄만이 포함된다.

이러한 정수방식을 이용한 역삼투압 정수기에서 사용되는 반투막으로는 침전필터(2), 전처리 카본필터(3), 역삼투압필터(4) 및 후처리 카본필터(5)가 구비된다.

통상의 역삼투압 정수기에는 냉각시스템과 가열시스템이 설치되어 냉수와 온 수를 선택적으로 공급할 수 있게 되는데, 냉수를 공급할 수 있도록 하는 냉각시스템은 도 1에 예시적으로 도시한 압축기를 이용한 냉매회로 냉각방식과, 도면에 도시하지는 않았지만 냉수탱크 안에 냉각코일과 같은 기능을 하는 소정의 열전소자를 삽입하여 물을 냉각하는 방식이 주로 이용된다.

종래의 정수기에서 냉각시스템의 구성을 살펴보면 도 1에 도시된 바와 같이, 상수도(1)로부터 공급되는 원수를 침전필터(2), 전처리 카본필터(3), 역삼투압필터(4) 및 후처리 카본필터(5)에 의해 여과시키고, 여과된 정수가 수용되는 별도의 정수 저장탱크(6)를 구비하며, 이 정수 저장탱크(6)의 일측에는 냉수의 인출을 위한 토출콕크(7)가 연결된다.

상기 정수 저장탱크(6)에는 냉매가 흐르는 냉각코일(8)이 설치되어 있고, 이 냉각코일(8)의 양단은 상기 냉매의 순환통로인 냉매배관(9)에 연결된다. 여기서 냉매배관(9)에서는 상기 냉각코일(8)의 출구 방향에 압축기(10)가 설치되고, 냉각코일(8)의 입구 방향에 응축기(11)가 설치되며, 상기 응축기(11)에서 응축된 냉매는 모세관(capillary tube)으로 형성된 증발기(13)에서 미세한 액체 상태로 팽창된 후 상기 냉각코일(8)에서 증발됨으로서 상기 정수 저장탱크(6)를 냉각시키게 된다.

그런데 종래 기술처럼 냉매를 이용하여 냉각을 실시하는 정수기는 필수적으로 압축기(10)를 구비해야 하고, 상기 압축기(10)의 구동으로 인해 소음이 발생되는 문제점이 있다.

또한 종래 기술에 따른 정수기는 여과된 정수를 저장하기 위해 상기 정수 저장탱크(6)가 구비되어야 하고, 상기 정수 저장탱크(6) 내부에 정수가 정체된 상태로 유지되기 때문에 상기 정수 저장탱크(6) 내부에 물이끼 등이 생성되어 정수를 오염시키는 문제점이 있다.
또한, 종래에 열전소자를 이용한 정수기에 대한 기술이 공개되어 있다. 한국공개 2008-0004436 호에서는 냉수탱크의 상부에 열전반도체를 위치하게 하여, 열전반도체의 발열측 방열판에는 방열팬이 조립된 히트씽크를 부착하고, 열전반도체의 흡열측 방열판에는 히트파이프를 장착하여, 냉수탱크내의 정수를 직접 냉각시킴으로써, 자연적인 대류현상에 의하여 효율적인 냉각이 이루어질 수 있도록 한 정수기를 공개하고 있다.
다만, 이러한 기술에는, 물의 냉각 및 히팅의 효율을 높일 수 있는 열전소자를 이용한 정수기를 제공하고 또한 히팅에 필요한 에너지를 최소화 하기 위해서 냉각시 발생하는 열량을 활용한 히팅되어지는 물을 일정시간 예열할 수 있는 기능을 갖지 못하는 문제가 있다.

본 발명은 열전소자를 이용하여 물의 냉각 및 히팅에 따른 작동소음이 발생되지 않는 열전소자를 이용한 정수기를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 물의 냉각 및 히팅의 효율을 높일 수 있는 열전소자를 이용한 정수기를 제공하고 또한 히팅에 필요한 에너지를 최소화 하기 위해서 냉각시 발생하는 열량을 활용한 히팅되어지는 물을 일정시간 예열할 수 있는 기능을 구비한 열전소자를 이용한 정수기를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 냉수 및 온수의 구성에서 일체화된 구성으로 설치되는 것이 아닌 상호 냉,온수용 모듈을 분리형태로 구성될 수 있어 어떠한 구성 이라도 자유롭게 변형이 가능토록 할 수 있고 또한 케이스내부에서의 탈부착이 가능토록 블록화 된 구조를 가지도록 설계된 열전소자를 이용한 정수기를 제공하고자 하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 정수기는 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공한다.

본 발명에 따르면, 외부로부터 유입되는 물을 정수시키는 필터모듈(184)과, 정수된 물을 냉수로 출수시키는 냉수모듈(110)과,정수된 물을 온수로 출수시키는 온수모듈(150)을 포함하고, 상기 냉수모듈(110) 및 상기 온수모듈(150)이 각각 탈부착이 가능하도록 제공되는 정수기에 있어서, 상기 냉수모듈(110)은, 정수된 물의 입수부(133)와 출수부(132)가 형성된 냉각블럭(130)과, 상기 냉각블럭(130)의 일측면에 면접촉하도록 제공되는 열전소자블럭(121)과, 냉각수가 순환하는 방열조절블럭(140)과, 상기 열전소자블럭(121)과 상기 방열조절블럭(140)의 사이에서 각각에 대해 면접촉하도록 제공되고 상기 냉각블럭(130) 내의 정수된 물을 쿨링시키고 상기 방열조절블럭(140) 내의 냉각수를 히팅시키도록 제공되는 제1 열전소자(120)를 포함하고, 상기 온수모듈(150)은, 정수된 물의 입수부(171)와 출수부(172)가 형성된 온열블럭(170)과, 냉각핀 형상의 방열블럭(162)과, 상기 온열블럭(170)과 상기 방열블럭(162)의 사이에서 각각에 대해 면접촉하도록 제공되고 상기 온열블럭(170) 내의 정수된 물을 히팅시키고 상기 방열블럭(162)을 쿨링시키도록 제공되는 제2 열전소자(160)를 포함하는, 블록 형태로 탈부착이 가능한 열전소자를 이용한 정수기를 제공한다.

이 경우, 상기 냉각블럭(130)은 내부에 상기 입수부(133)와 연결된 입수관(137)과, 상기 출수부(132)에 연결된 출수관(138)을 포함하고, 상기 입수관(137)의 끝단은 상기 냉각블럭(130)의 상부에 위치하고 상측을 향하도록 제공되고, 상기 출수관(138)의 끝단은 상기 냉각블럭(130)의 하부에 위치하고 하측을 향하도록 제공되고, 상기 온열블럭(170)은 내부에 상기 입수부(171)와 연결된 입수관(177)과, 상기 출수부(172)에 연결된 출수관(178)을 포함하고, 상기 입수관(177)의 끝단은 상기 온열블럭(170)의 하부에 위치하고 하측을 향하도록 제공되고, 상기 출수관(178)의 끝단은 상기 온열블럭(170)의 상부에 위치하고 상측을 향하도록 제공되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 필터모듈(184)로부터 정수된 물의 일부가 상기 방열조절블럭(140)으로 입수되어 냉각수로 활용되는 것을 특징으로 한다.

이에 더해서, 상기 방열조절블럭(140)에는 온도센서가 더 부착되고, 상기 방열조절블럭(140) 내의 냉각수가 순환하는 순환유로와, 상기 순환유로에 제공되는 방열장치(186)(187)를 더 포함하고, 상기 온도센서의 온도가 미리 설정된 온도 이상인 경우에는 냉각수를 강제로 순환시켜 상기 방열장치(186)(187)를 통과시키도록 강제하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 열전소자를 이용한 정수기는, 제1열전반도체에 의해 냉수모듈에 유입된 정수의 냉각을 가능하게 하고, 동시에 예열모듈에 유입된 정수의 예열을 가능하게 한다.

본 발명에 채용된 예열모듈은, 정수가 온수모듈로 유입되기 이전에 일정온도가 되도록 히팅시켜 줌으로써, 온수모듈에 유입될 정수의 히팅효율을 향상시킬 수 있게 한다. 즉, 예열모듈을 통과한 정수는 상대적으로 열량이 높기 때문에, 상기 온수블럭 내에서 정수의 히팅에 소요되는 시간 및 전력을 절감시킬 수 있는 것이다.

특히, 예열모듈의 예열작용은, 추가적인 히팅수단에 의하지 않고 상기 냉수모듈을 냉각시키기 위해 필요한 상기 제1열전반도체를 이용하기 때문에, 본 발명은 간소한 구성을 가질 수 있게 되고 적은 소비전력 및 빠른 응답시간으로 원하는 온도의 정수를 출수시킬 수 있게 하는 장점을 가진다.

또한, 기존의 정수기의 구조를 보면 모든 구성물이 볼트 및 용접형태로 고정되어져 있어 탈부착 및 a/s에 상당한 불편을 가지고 있지만 본 발명의 구조는 온수 및 냉수 모듈에 관련된 블록 구조를 상호 분리할 수도 있어 a/s 및 조립에 용의하여 생산성과 소비자의 편의를 제공할 수 있다.

도 1은 종래 역삼투압 정수기의 냉각시스템을 보인 도면.
도 2는 본 발명의 열전소자를 이용한 정수기의 구조를 개략적으로 보인 블럭도,
도 3은 본 발명 일실시예의 사시도.
도 4는 본 발명 일실시예에 채용되는 냉수모듈 및 온수모듈 내부의 구조를 보인 부분절개 사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명 일실시예의 물의 순환경로를 보인 블럭도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자의 구성을 개략적으로 보인 블럭도.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉수모듈과 온수모듈이 분리되는 정수기의 냉수모듈의 구성도.
도11 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉수모듈과 온수모듈이 분리되는 정수기의 온수모듈의 구성도.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉수모듈과 온수모듈이 분리되는 정수기의 구성도.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉수모듈과 온수모듈이 분리되는 정수기의 동작설명도.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉수모듈과 온수모듈이 분리되는 정수기의 탈부착을 설명하는 도면.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉수모듈과 온수모듈이 분리되는 정수기의 블럭 내부의 구성도.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자를 이용한 정수기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명하기로 한다.

다만, 도 2 내지 도 7에서 설명하는 내용은 본 발명의 일실시예로서, 냉수모듈과 온수모듈을 일체로 형성시킨 정수기의 동작 및 구성을 설명하는 것이고, 도 8 내지 도 18에서 설명하는 내용은 본 발명의 다른 실시예로서, 냉수모듈과 온수모듈을 분리하여 형성시킨 정수기의 동작 및 구성을 설명하는 것이다.

본 발명은 이렇듯 두 개의 실시예를 모두 포함하고 있으며, 그 동작원리 및 구조는 서로에 대해 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.

먼저, 도 2 내지 도 7을 참조하여 냉수모듈과 온수모듈을 일체로 형성시킨 정수기의 동작 및 구성을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자를 이용한 정수기의 구조를 개략적으로 보인 블럭도이고, 도 3은 본 발명 일실시예의 사시도이며, 도 4는 본 발명 일실시예에 채용되는 냉수모듈 및 온수모듈 내부의 구조를 보인 부분절개 사시도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명 일실시예의 물의 순환경로를 보인 블럭도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 열전소자를 이용한 정수기는, 냉수모듈(20)과 온수모듈(30)과 제1열전반도체(51)와 제2열전반도체(52)와 예열모듈(40)을 포함하여 이루어진다.

상기 냉수모듈(20)은 필터를 거쳐 여과된 정수가 유입된 이후 냉수를 출수시키고, 상기 온수모듈(30)은 내부로 유입된 정수를 온수로 출수시킨다.

본 발명에서 상기 냉수의 출수 및 온수의 출수를 가능하게 하기 위하여 채택된 구성으로, 상기 제1열전반도체(51)와 제2열전반도체(52)가 채용되었다.

상기 제1열전반도체(51)와 제2열전반도체(52)는, 각각 펠티어 효과를 이용하여 작동되는 열전소자(thermoelectric element)로 구성된 것으로서, 상기 열전소자는 n, p type 열전쌍(Thermo couple)을 전기적으로는 직렬로 열적으로는 병렬이 되도록 연결한 모듈의 형태로 구성되어있고, 직류 전류를 흘렸을 때는 열전효과에 의해서 모듈의 양면에 온도차가 발생되어 한쪽 면은 냉각되고 반대쪽 면은 가열된다.

이러한 열전반도체는 냉매를 순환시키기 위해 압축기를 가동시키는 기존의 냉각방식을 대체하는 환경 친화적인 냉각방식으로서 인가된 전류에 의해 상온의 대상물을 섭씨 영하 30도에서 영상 180 도까지 냉각과 가열을 동시에 수행할 수 있고, 온수와 냉수를 동시에 사용하는 정수기에 적합하다.

본 실시예에서는 상기 열전반도체가 2개 사용되었으나 정수량에 따라 4개, 6개로 확장되어 사용될 수 있음은 물론이다.

이러한 열전반도체를 이용한 본 발명에는, 그 열전반도체에 의한 냉각 및 히팅효율을 더욱 높일 수 있도록, 상기 예열모듈(40)이 채용되었다.

상기 예열모듈(40)은, 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 상기 제1열전반도체(51)와 제2열전반도체(52) 사이에 배치되되, 상기 제1열전반도체(51)를 사이에 두고 상기 냉수모듈(20)의 반대측에 위치된다. 즉, 상기 제1열전반도체(51)의 일면 측에 상기 냉수모듈(20)이 배치되고, 타면 측에 상기 예열모듈(40)이 배치된다.

한편, 상기 필터를 경유하여 여과된 정수는, 양측으로 분기되어 일부는 상기 냉수모듈(20)에 유입되고 나머지는 상기 예열모듈(40)에 유입된다.

상기 예열모듈(40)을 구비하는 본 발명은, 상기 제1열전반도체(51)에 의해 상기 냉수모듈(20)에 유입된 정수의 냉각을 가능하게 하고, 동시에 상기 예열모듈(40)에 유입된 정수의 예열을 가능하게 한다.

상기 예열모듈(40)은, 정수가 상기 온수모듈(30)로 유입되기 이전에 일정온도가 되도록 히팅시켜 줌으로써, 상기 온수모듈(30)에 유입될 정수의 히팅효율을 향상시킬 수 있게 한다. 즉, 상기 예열모듈(40)을 통과한 정수는 상대적으로 열량이 높기 때문에, 상기 온수블럭 내에서 정수의 히팅에 소요되는 시간 및 전력을 절감시킬 수 있는 것이다.

특히, 상기 예열모듈(40)의 예열작용은, 추가적인 히팅수단에 의하지 않고 상기 냉수모듈(20)을 냉각시키기 위해 필요한 상기 제1열전반도체(51)를 이용하기 때문에, 본 발명은 간소한 구성을 가질 수 있게 되고 적은 소비전력 및 빠른 응답시간으로 원하는 온도의 정수를 출수시킬 수 있게 하는 장점을 가진다.

본 발명에서 상기 제2열전반도체(52)는, 상기 예열모듈(40)과 온수모듈(30) 사이에 배치되어, 상기 온수모듈(30)에 유입된 정수를 히팅시키는 역할을 한다.

본 실시예에서 상기 온수모듈(30)은, 온수 순환모듈(32)과 히팅모듈(34)을 포함하여 이루어진다. 상기 온수모듈(30)은, 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 정수와의 접촉면적을 크게 하여 열량 감소를 억제시킬 수 있게 하는 유로 구조가 채택되었다.

상기 히팅모듈(34)은, 상기 온수모듈(30) 자체에서 정수의 순환이 가능하게 함과 동시에 상기 온수 순환모듈(32) 측으로 유입된 정수를 히팅시켜 주기 위한 것으로, 상기 온수 순환모듈(32) 측에 접속되어 있는 제2순환관(62)(제1순환관(61)은 후술하기로 함)에 소통가능하게 연결되어 있고 상기 제2열전반도체(52)와 대향하여 접촉될 수 있는 위치에 마련되어 있다.

즉, 도 2 및 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 예열모듈(40)에 의해 예열된 이후 출수되는 정수는, 상기 온수모듈(30)의 온수순환모듈 내부로 유입되고, 그 온수순환모듈로부터 출수되는 정수는 상기 제2순환관(62)을 경유하여 상기 히팅모듈(34)에 유입되며, 그 히팅모듈(34)에 유입된 정수는 상기 제2열전반도체(52)에 의해 히팅된 이후 3방향 밸브에 의해 선택적으로 출수된다.

여기서, 상기 3방향 밸브는, 상기 히팅모듈(34)을 통과한 정수가 설정온도에 해당하는 온수인 경우에는, 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 그 온수를 외부로 출수되게 하고, 설정온도 미만인 경우에는, 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 그 온수를 상기 온수순환모듈에 재차 유입되게 한다.

상술한 바와 같은 온수모듈(30)의 구조와 마찬가지로, 상기 냉수모듈(20)은 냉수 순환모듈(24)과 쿨링모듈(22)을 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 필터를 경유하여 여과된 정수는, 상기 냉수모듈(20)의 냉수 순환모듈(24)에 유입되고, 제1순환관(61)을 통해 상기 쿨링모듈(22)에 유입된 이후 상기 제1열전반도체(51)에 의한 냉각작용에 의해 일정온도로 냉각되며, 그 냉각된 정수의 온도가 설정온도에 해당하는 경우에는, 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 3방향 밸브의 선택적 개폐동작에 의해 외부로 출수되고, 설정온도에 도달되지 못한 경우에는, 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 재차 상기 냉수 순환모듈(24)에 유입된다.

상술한 바와 같이, 상기 온수모듈(30)과 냉각모듈은, 각각 열전반도체에 의해 히팅 또는 냉각되는 정수의 온도에 따라 정수의 선택적으로 순환 또는 외부로의 출수를 가능하게 하는 구성으로, 온수모듈(30)의 경우 히팅모듈(34)과 온수 순환모듈(32)과 제2접속관과 3방향 밸브, 냉각모듈의 경우 쿨링모듈(22)과 냉수 순환모듈(24)과 제1접속관과 3방향 밸브로 이루어져 있다. 그리고, 상기 히팅모듈(34)과 온수 순환모듈(32) 및 상기 쿨링모듈(22)과 냉수 순환모듈(24)이 하나의 유니트 내에 컴팩트하게 마련되어 있다.

따라서, 이러한 구성을 가지는 본 실시예는, 제품의 슬림화를 가능하게 함은 물론, 상기 열전반도체를 이용한 냉각 및 히팅의 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 장점을 도출할 수 있는 것이다.

한편, 본 실시예는 상기 제2열전반도체(52)와 예열모듈(40) 사이에 방열판(80)이 배치되어 있다. 상기 방열판(80)은, 상기 제1열전반도체(51)와 제2열전반도체(52) 사이에 발생하는 온도차에 의해 운전효율이 떨어지는 것을 억제시키는 역할을 한다.

그리고, 본 실시예에 채용된 팬(90)은, 상기 방열판(80)의 상측에 설치되어서 그 방열판(80)의 열전도 효과를 극대화시키는 역할을 한다.

이하에서는 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자를 이용한 정수기에 대해 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자의 구성을 개략적으로 보인 블럭도이다.

이 도면에 도시된 실시예는, 앞에서 설명한 실시예의 구성에 더하여, 냉각수블럭(101)(102)이 더 구비되어 있다.

즉, 본 실시예는 제1열전반도체(151)와 예열모듈(140) 사이에 배치되는 제1냉각수블럭(101) 및 제2열전반도체(152)와 방열판(180) 사이에 배치되는 제2냉각수블럭(102)을 구비한다.

상기 제1냉각수블럭(101)은, 상기 예열모듈(140)과 제1열전반도체(151) 간의 온도차에 의하여 양 구성의 사이에 이슬이 맺히는 것을 방지하기 위하여, 고온의 냉각수의 유동경로를 제공하고, 상기 제2냉각수블럭(102)은, 상기 방열판(180)과 제2열전반도체(152) 간의 온도차에 의하여 양 구성의 사이에 이슬이 맺히는 것을 방지하기 위하여, 저온의 냉각수의 유동경로를 제공한다.

이하, 도 8 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 다른 실시예로서, 냉수모듈과 온수모듈을 분리하여 형성시킨 정수기의 동작 및 구성을 설명하기로 한다.

본 발명에 따르면, 외부로부터 유입되는 물을 정수시키는 필터모듈(184)과, 정수된 물을 냉수로 출수시키는 냉수모듈(110)과,정수된 물을 온수로 출수시키는 온수모듈(150)을 포함하고, 상기 냉수모듈(110) 및 상기 온수모듈(150)이 각각 탈부착이 가능하도록 제공되는 정수기를 제공한다.

도 8 내지 도 10에서는 냉수모듈에 대해 구체적으로 설명하고 있다.

상기 냉수모듈(110)은, 정수된 물의 입수부(133)와 출수부(132)가 형성된 냉각블럭(130)과, 상기 냉각블럭(130)의 일측면에 면접촉하도록 제공되는 열전소자블럭(121)과, 냉각수가 순환하는 방열조절블럭(140)과, 상기 열전소자블럭(121)과 상기 방열조절블럭(140)의 사이에서 각각에 대해 면접촉하도록 제공되고 상기 냉각블럭(130) 내의 정수된 물을 쿨링시키고 상기 방열조절블럭(140) 내의 냉각수를 히팅시키도록 제공되는 제1 열전소자(120)를 포함한다.

냉각블럭(130)은 정수된 물이 입수되어 내부에서 냉각되며 출수되는 구조이다. 앞에서 설명한 바와 같이 격벽 타입도 가능하고, 후술할 도 18과 같은 타입도 가능하다.

방열조절블럭(140)은 냉각수가 유입되고, 열전소자의 일면에서 발생하는 온열을 흡수하고 이를 방열장치로 보내 냉각시키는 기능을 수행하게 된다. 냉각수의 유입을 위한 입수부(141) 및 냉각수의 배출을 위한 배출부(142)가 제공된다.

냉각블럭(130)과 방열조절블럭(140) 사이에는 열전소자(120)가 제공된다. 열전소자(120)에 대해서는 앞에서 설명하였으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

열전소자(120)는 후술할 파워모듈로부터 전기를 받아 냉각블럭을 냉각시키고 방열조절블럭을 가열시키는 기능을 수행한다.

다만, 열전소자(120)와 냉각블럭(130) 사이에는 열전소자블럭(121)이 더 제공되는 것을 특징으로 한다. 열전소자블럭(121)은 열전도도가 높은 금속 등으로 제작되며, 열전소자로부터 전달되는 냉기를 냉각블럭(130)에 균일하게 전달하는 기능과, 열전소자(120)의 기능이 정지된 상태에서 냉각블럭(130)의 냉기가 다시 방열조절블럭(140)으로 전도되는 것을 방지하는 기능을 수행하게 된다.

도 9를 참조하면 열전소자는 복수개가 사용될 수 있고, 방열조절블럭(140)의 케이스(143)와 열전소자블럭(121) 사이에 면접촉하도록 제공된다.

본 발명은 이러한 냉각블럭을 모듈화하여 손쉽게 탈부착이 가능한 형태로 제공하는 것을 특징으로 한다. 따라서 앞에서 설명한 구성요소는 도 10과 같이 모듈화를 위한 케이스 내에 고정되어 냉수모듈(110)을 구성하게 된다.

또한, 열전소자블럭(121)에는 온도센서(118)가 더 부착되고, 케이스 외부로 전선을 통해 커넥터(119)가 제공된다. 커넥터는 후술할 제어모듈와 전기적으로 연결되어 전기신호를 전달하는 기능을 수행하게 된다. 즉, 제어모듈은 온도센서(118)로부터 열전소자블럭(121)의 현재 온도를 측정하고, 열전소자블럭(121)의 온도는 냉각블럭(130)의 온도로 추정될 수 있다. 따라서 현재 냉수의 온도를 측정하여 열전소자에 전기의 공급을 제어하는 기능을 수행하게 된다.

도 11 및 도 12는 온수모듈의 구조를 설명하고 있다.

상기 온수모듈(150)은, 정수된 물의 입수부(171)와 출수부(172)가 형성된 온열블럭(170)과, 냉각핀 형상의 방열블럭(162)과, 상기 온열블럭(170)과 상기 방열블럭(162)의 사이에서 각각에 대해 면접촉하도록 제공되고 상기 온열블럭(170) 내의 정수된 물을 히팅시키고 상기 방열블럭(162)을 쿨링시키도록 제공되는 제2 열전소자(160)를 포함한다.

온열블럭(170)은 앞에서 설명한 냉각블럭(130)과 유사한 구조를 가진다. 다만, 온열블럭(17)의 경우에는 냉각블럭과 달리 열전소자블럭 없이 직접적으로 열전소자(160)와 접촉하게 된다. 또한, 열전소자의 반대편에는 냉각핀을 통해 열교환 성능이 높은 방열블럭이 접촉하게 된다. 온열블럭(170) 내부의 정수된 물은 열전소자(160)로부터 직접 열에너지를 공급받아 가열되게 된다.

온열블럭(170) 역시 모듈화를 위해 케이스를 통해 온수모듈(150)을 형성하게 된다. 온열블럭(170)에는 직접적으로 온도센서(158)가 부착되고, 온도센서로부터 온수의 온도를 측정하여 제어부에 연결되는 커넥터(159)가 제공된다. 커넥터는 냉수모듈과 마찬가지로 온수모듈 케이스의 외부에 위치하게 된다.

도 13은 본 발명에 따른 정수기의 전체 구성도를 간략하게 보여주고 있다.

필터모듈(184)에서 정수된 물은 관을 따라 유입되는데, 제1 분기점(194)에서 냉수모듈(110) 측과 온수모듈(150)로 나누어져 공급된다. 냉수모듈(110)로 공급되는 정수는 일부는 방열조절블럭의 입수부(142)로 유입되고, 대부분은 냉각블럭의 입수부(133)로 유입된다. 냉각블럭의 출수부(132)는 관에 연결되며 이는 냉수공급부(198)와 연결되어 사용자의 조작에 의해 외부로 배출된다.

온수모듈(150) 측으로 공급되는 정수는 제2 분기점(199)에서 냉온수가 아닌 정수 상태로 외부로 배출되는 정수공급부(197)과 연결되어 나누어지고, 온열블럭의 입수부(171)로 유입된다. 온열블럭의 출수부(172)는 관에 연결되며 이는 온수공급부(196)과 연결되어 사용자의 조작에 의해 외부로 배출된다.

상기 방열조절블럭(140)에는 온도센서가 더 부착되고, 상기 방열조절블럭(140) 내의 냉각수가 순환하는 순환유로와, 상기 순환유로에 제공되는 방열장치(186)(187)를 더 포함하고, 상기 온도센서의 온도가 미리 설정된 온도 이상인 경우에는 냉각수를 강제로 순환시켜 상기 방열장치(186)(187)를 통과시키도록 강제하는 것을 특징으로 한다.

즉, 방열조절블럭(140)의 온도센서는 제어모듈(182)와 연결되는데, 온도가 소정의 값보다 큰 경우에는 방열조절블럭(140) 내부의 냉각수를 방열장치(186)(187)로 공급하여 방열과정을 거치게 하거나, 외부(191)로 직접 출수시키는 것도 가능하다. 이를 위해 방열조절블럭(140)의 출수관(141)과 방열장치 등의 사이에는 제어모듈(182)에 의해 동작되는 자동밸브(195)가 연결된다.

또한, 방열장치(186)(187)를 거쳐서 온도가 낮아진 냉각수는 순환펌프(185)에 의해 방열조절블럭(140)으로 재공급되는 순환구조가 가능하다. 도 13에서 화살표는 이러한 냉각수의 순환흐름을 도시하고 있다.

파워모듈(183)은 제어모듈(182), 조작 디스플레이(181), 냉수모듈(110), 및 온수모듈(150) 등에 전기를 공급하는 기능을 수행한다.

조작 디스플레이(181)는 디스플레이와 조작부를 동시에 가지는 보드인 것도 가능하고, 터치스크린의 형태로 현재의 정보를 제공함과 동시에 제어를 위한 입력이 가능한 형태도 가능하다.

도 14 및 도 15는 앞에서 설명한 방열제어블럭(140)의 냉각수 순환에 대한 구조를 도시하고 있다.

방열장치는 팡열 핀의 형태로 제공되는 것이 기본이나, 방열량이 부족하다고 판단되는 경우 이에 방열팬이 더 장착될 수 있다. 또는 히트파이프를 이용한 쿨링 구조의 적용도 가능하다.

도 16에서 방열핀의 형태에 방열팬을 부착하고, 방열핀의 내부에는 히트 파이프를 통해 냉각효율을 향상시키는 구조를 도시하고 있다. 방열핀의 내부에 도시된 원형은 히트파이프의 단면을 도시한 것이다.

본 발명은 냉수모듈 및 온수모듈을 정수기에서 간편하게 탈부착이 가능한 형태로 제공하는 것에 있다. 일반적으로 냉수모듈 및 온수모듈은 거치대(155)에 의해 지지되고, 각 입수관 및 출수관은 외부의 관과 간편하게 탈부착이 가능한 구조로 제공되어야 한다. 각 입수관 및 출수관이 개별적으로 외부의 관과 연결될 수 있고, 냉수모듈 및 온수모듈의 입수관 및 출수관을 하나의 관의 형태로 모은 후에, 외부의 관을 모아서 만든 관과 일대일로 결합하는 것도 가능하다.

특히, 냉수모듈과 온수모듈의 커넥터(119)(159)는 제어모듈과 연결되어 내부의 온도를 전달하거나 전기적 신호를 교환할 수 있어야 한다.

도 11은 냉각블럭(130)과 온열블럭(170)의 내부 구조의 실시예를 도시하고 있다.

이 경우, 상기 냉각블럭(130)은 내부에 상기 입수부(133)와 연결된 입수관(137)과, 상기 출수부(132)에 연결된 출수관(138)을 포함하고, 상기 입수관(137)의 끝단은 상기 냉각블럭(130)의 상부에 위치하고 상측을 향하도록 제공되고, 상기 출수관(138)의 끝단은 상기 냉각블럭(130)의 하부에 위치하고 하측을 향하도록 제공된다.

상기 온열블럭(170)은 내부에 상기 입수부(171)와 연결된 입수관(177)과, 상기 출수부(172)에 연결된 출수관(178)을 포함하고, 상기 입수관(177)의 끝단은 상기 온열블럭(170)의 하부에 위치하고 하측을 향하도록 제공되고, 상기 출수관(178)의 끝단은 상기 온열블럭(170)의 상부에 위치하고 상측을 향하도록 제공되는 것을 특징으로 한다.

이는 온도에 따른 밀도차를 이용하여 블럭 내부의 정수가 순환할 수 있도록 하기 위함이다. 관이 상측을 향하도록 하기 위해서는 도 11에 도시된 바와 같이 관이 U자 형태로 제공되는 것이 바람직하고, 관이 하측을 향하도록 제공되기 위해서는 I자 형태로 제공되는 것이 바람직하다.

냉각블럭과 온열블럭의 입수관 및 출수관의 형태가 서로 바뀌어 있는 부분이 주요한 특징이 된다. 즉, 냉각블럭의 경우에는 입수하는 측이 출수하는 측에 비해 온도가 높다. 따라서 내부에 유입된지 얼마되지 않은 정수는 상측에 위치하게 되고, 냉각이 어느 정도 된 후에 하측으로 이동하게 된다. 출수관의 끝단은 하측에 위치하기 때문에 냉각이 어느정도 완료된 상태의 물이 외부로 출수할 수 있게 된다. 즉, 출수관의 끝단이 상측에 위치하는 경우나, 입수관의 끝단이 하측에 위치하는 경우에는 블럭 내부로 유입된 정수가 냉각이 채 되기도 전에 출수되는 문제점이 발생할 수 있게 되고, 본 발명은 이를 해결하기 위해 상기와 같은 구조를 제공하는 것이다.

동일한 원리에 의해, 온열블럭의 경우에는 가열된 정수는 상측에 위치하기 때문에 출수관의 끝단이 상측에 위치하고, 입수관의 끝단이 하측에 위치하는 것이다.

또한, 냉수, 온수 모듈을 밀폐화 하여, 외부의 이물질 유입을 원천적으로 사전에 차단 하며, 수압을 통해 압력 (2~7kg/㎠)을 유지 확보하여 이 압력을 이용해 모듈 내부의 침전이나 침착을 차단하거나 제거한다.

자동 밸브(195)를 제어함에 따라, 냉수나 온수를 출수시 입수 자동밸브(195)가 열리면서 압력을 가진 정수가 모듈내부로 고압으로 유입되면서 모듈내부의 냉수나 온수를 고압으로 회전시켜 이물질의 침전이나 침착을 막거나 제거한다.

이때, 출수 자동밸브(195)도 열리면서 모듈내부에 누적되어 있던 압력이 출수 되면서 배관내부에 이물질의 침전이나 침착을 막거나 제거한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 설명하였으나, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며 본 발명이 속하는 기술분야에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다.

20:냉수모듈 22:쿨링모듈
24:냉수 순환모듈 30:온수모듈
32:온수 순환모듈 34:히팅모듈
40:예열모듈 51:제1열전반도체
52:제2열전반도체 61:제1순환관
62:제2순환관 70:3방향 밸브
80:방열판 90:팬

Claims

외부로부터 유입되는 물을 정수시키는 필터모듈(184)과, 정수된 물을 냉수로 출수시키는 냉수모듈(110)과,정수된 물을 온수로 출수시키는 온수모듈(150)을 포함하고, 상기 냉수모듈(110) 및 상기 온수모듈(150)이 각각 탈부착이 가능하도록 제공되는 정수기에 있어서,
상기 냉수모듈(110)은,
정수된 물의 입수부(133)와 출수부(132)가 형성된 냉각블럭(130)과, 상기 냉각블럭(130)의 일측면에 면접촉하도록 제공되는 열전소자블럭(121)과, 냉각수가 순환하는 방열조절블럭(140)과, 상기 열전소자블럭(121)과 상기 방열조절블럭(140)의 사이에서 각각에 대해 면접촉하도록 제공되고 상기 냉각블럭(130) 내의 정수된 물을 쿨링시키고 상기 방열조절블럭(140) 내의 냉각수를 히팅시키도록 제공되는 제1 열전소자(120)를 포함하고,
상기 온수모듈(150)은,
정수된 물의 입수부(171)와 출수부(172)가 형성된 온열블럭(170)과, 냉각핀 형상의 방열블럭(162)과, 상기 온열블럭(170)과 상기 방열블럭(162)의 사이에서 각각에 대해 면접촉하도록 제공되고 상기 온열블럭(170) 내의 정수된 물을 히팅시키고 상기 방열블럭(162)을 쿨링시키도록 제공되는 제2 열전소자(160)를 포함하는,
열전소자를 이용한 블록 형태로 탈부착이 가능한 열전소자를 이용한 교체형 정수기.
제1항에 있어서,
상기 냉각블럭(130)은 내부에 상기 입수부(133)와 연결된 입수관(137)과, 상기 출수부(132)에 연결된 출수관(138)을 포함하고,
상기 입수관(137)의 끝단은 상기 냉각블럭(130)의 상부에 위치하고 상측을 향하도록 제공되고, 상기 출수관(138)의 끝단은 상기 냉각블럭(130)의 하부에 위치하고 하측을 향하도록 제공되고,
상기 온열블럭(170)은 내부에 상기 입수부(171)와 연결된 입수관(177)과, 상기 출수부(172)에 연결된 출수관(178)을 포함하고,
상기 입수관(177)의 끝단은 상기 온열블럭(170)의 하부에 위치하고 하측을 향하도록 제공되고, 상기 출수관(178)의 끝단은 상기 온열블럭(170)의 상부에 위치하고 상측을 향하도록 제공되는,
열전소자를 이용한 블록 형태로 탈부착이 가능한 열전소자를 이용한 교체형 정수기.
제2항에 있어서,
상기 필터모듈(184)로부터 정수된 물의 일부가 상기 방열조절블럭(140)으로 입수되어 냉각수로 활용되는,
열전소자를 이용한 블록 형태로 탈부착이 가능한 열전소자를 이용한 교체형 정수기.
제3항에 있어서,
상기 방열조절블럭(140)에는 온도센서가 더 부착되고,
상기 방열조절블럭(140) 내의 냉각수가 순환하는 순환유로와, 상기 순환유로에 제공되는 방열장치(186)(187)를 더 포함하고,
상기 온도센서의 온도가 미리 설정된 온도 이상인 경우에는 냉각수를 강제로 순환시켜 상기 방열장치(186)(187)를 통과시키도록 강제하는,
열전소자를 이용한 블록 형태로 탈부착이 가능한 열전소자를 이용한 교체형 정수기.
청구항 1에 있어서,
상기 냉수모듈(110) 및 상기 온수모듈(150)은 밀폐화된 구성이며, 내부 압력을 2~7kg/㎠ 으로 유지하여 외부 이물질의 내부로의 유입을 차단하는 구조인,
열전소자를 이용한 블록 형태로 탈부착이 가능한 열전소자를 이용한 교체형 정수기.