KR101435108B1

KR101435108B1 - 정수기용 열전소자를 이용한 직냉 타입 모듈

Info

Publication number: KR101435108B1
Application number: KR1020140011581A
Authority: KR
Inventors: 강부옥; 정갑훈
Original assignee: 주식회사 레보테크
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2014-08-29
Also published as: KR20140098017A

Abstract

본 발명에 따른 정수기용 직냉 타입 모듈은 열전소자에 의해 유입되는 유체를 냉각할 수 있게 하고, 상하면에 지그재그로 유로를 연속적으로 형성하면서 일측에 배출구를 형성하는 바이패스용 유로블럭; 상기 바이패스용 유로블럭의 상하면에 각각 결합되도록 상기 바이패스용 유로블럭의 양측에 배치되며, 상기 바이패스용 유로블럭에 형성된 유로에 대응하는 유로가 지그재그로 연속적으로 형성되는 복수의 냉각유로블럭; 상기 복수의 냉각유로블럭을 상호 연결하는 연결관; 및 상기 복수의 냉각유로블럭 각각에 밀착 배치되어 유체를 열교환하는 상기 열전소자;를 포함한다.

Description

정수기용 열전소자를 이용한 직냉 타입 모듈{Direct Cooling Type Module using Thermoelement}

본 발명은 정수기용 열전소자를 이용한 직냉 타입 모듈에 관한 것으로서, 구체적으로는 열전소자를 구비한 냉각되어 있는 복수의 냉각유로블록을 통하여 공급되는 유체에 대하여 지그재그로 유동하게 함으로써 충분한 열 교환 작용이 이루어지도록 하는 동시에 순간 냉각 효율을 높일 수 있도록 하는 정수기용 열전소자를 이용한 직냉 타입 모듈에 관한 것이다.

또한, 열전도, 비열 및 가공성 등을 고려하여 알루미늄으로 가공을 하며, 음용수의 용도에 의해 냉각유로블록의 음용수가 흐르는 부분에 대해서는 프레스 공정을 통해 스테인레스 박판을 ?씌우는 공정을 통해 음용수로 문제가 없도록 하는 직냉 타입 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 정수기에서 열전소자를 이용한 냉각수 공급시스템은 대부분 물을 저장하는 탱크에 열전소자를 설치하여 열전소자의 흡열기능에 의하여 탱크에 담긴 물을 냉각시키는 구조이다.

이러한 열전소자를 이용한 냉각장치는 탱크에 담긴 전체의 물을 냉각시키는데 상당한 시간이 소요될 뿐만 아니라 탱크에 담긴 물이 충분한 열교환 작용을 수행하지 못하고 배출될 수 있기 때문에 순간 냉각효율을 얻을 수 없는 문제점이 있다.

선행기술로 등록실용신안 제20-0226905호 열전반도체소자를 이용한 냉각수 공급장치를 살펴보면, 물탱크의 내부에 유입구로 유입된 물이 지그재그식으로 흘러서 유출구로 배출되도록 통공이 형성된 다수개의 열전도성 격판을 설치하고 있는바, 이는 열전반도체소자의 흡열부가 물탱크의 열을 흡수하여 물탱크와 격판이 냉각되도록 하는데 냉각된 물탱크내로 유입된 물은 다수개의 격판을 지그재그식으로 거치면서 격판 및 물탱크와 열교환되어 충분히 냉각된 뒤 유출구를 통하여 배출되게 한 것이다.

이는 물탱크 내에 물의 체류시간이 길어지게 되고 물이 냉각된 물탱크 및 격판과 접하므로 물탱크로 유입된 물의 냉각효율이 향상되도록 한 것이나 탱크에 담긴 전체의 물을 냉각시키는데 상당한 시간이 소요될 뿐만 아니라 순간 냉각효율을 얻을 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 블록 형태의 냉각유로블럭 내부에 유로 길이를 최대화하여 유체가 충분한 열 교환 작용이 이루어지도록 유체의 흐름이 지그재그로 하면서 유로의 이중 구조를 통해 유체 흐름을 이중으로 확보하여 순간 냉각 효율을 높일 수 있도록 하는 정수기용 열전소자를 이용한 직냉 타입 모듈을 제공하기 위함이다.

상기 바이패스용 유로블럭은 유로블럭 몸체 및 상기 유로블럭 몸체의 상하면에 일정한 간격으로 지그재그 형태로 연속적으로 형성된 유로 및 상기 유로의 일측에 연통된 상태로 배치되는 버퍼 공간을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 연결관은 상기 복수의 냉각유로블럭을 상호 연결하는 제1 유로블럭 연결관 및 상기 복수의 냉각유로블럭 중 어느 하나의 유출구와 상기 바이패스용 유로블럭의 유입구를 상호 연결하는 제2 유로블럭 연결관을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 정수기용 직냉 타입 모듈은, 상기 열전소자에 밀착한 상태로 배치되는 방열판; 및 상기 방열판에서 발생하는 열을 배출하도록 지원하는 방열팬;을 더 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명은 블록 내부에 상하로 유체가 지그재그로 통과하게 되어 상당한 길이의 유로를 통과시키면서 냉각이 이루어져 순간 냉각 기능을 수행할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라 냉각효율성을 대폭적으로 향상시키는 효과가 있다.

또한, 상기한 구조에 의하여 공급되는 물이 탱크 등에 저장되지 않은 상태에서 유로를 통해 빠져나가면서 충분한 냉각 기능을 수행하게 되어 부피가 적은 상태에서도 냉각수를 얻을 수 있어 제품의 소형화를 이룰 수 있는 효과가 있다.

이에 따라 음용수로 정수된 물이 저수되어 있지 않고, 원수의 입수 압력을 그대로 입수되는 직수 타입의 냉각 장치이기 때문에 원수의 입수압력, 일반적으로 가정의 상수원(원수) 압력은 3∼7kg/㎠이며, 필터의 안전을 위해 3kg/㎠ 의 감압 밸브를 적용하고 있으며 이 압력에 의해 냉각 유로에 침전 등의 문제를 원천적으로 없애는 효과는 물론 저수로 인한 오염 또한 원천적으로 동시에 해결을 할 수 있는 효과를 얻는다.

종래에는 물의 비열이 높은 관계로 물을 냉각시키는 것보다 냉각유로블록을 냉각시키는 시간이 짧고, 정수기로의 사용을 위해서 물을 냉각시킬 수 있는 온도점의 한계가 있었는바, 이는 물이 결정화(얼음)되기 시작하는 온도점(+4℃) 까지 냉각시 결빙현상 등의 문제가 발생이 되기 때문에 본 발명은 냉각유로블럭을 물의 결정화 및 결빙점 온도 이하까지 냉각이 가능하다. 이에 따라 충분한 냉각 및 열교환을 위해 유로의 길이를 최대화하는 구성을 가지고 있을 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 따른 정수기용 직냉 타입 모듈의 구성도이다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1의 정수기용 직냉 타입 모듈의 각 구성품에 대한 도면이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 정수기용 직냉 타입 모듈의 구성도이다.
도 4a 내지 도 4e는 도 3의 정수기용 직냉 타입 모듈의 각 구성품에 대한 도면이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 정수기용 직냉 타입 모듈의 구성도이다.
도 6a 내지 도 6e는 도 5의 정수기용 직냉 타입 모듈의 각 구성품에 대한 도면이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 정수기용 직냉 타입 모듈을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 정수기에 채용되어 공급되는 물에 대한 급속 냉각을 가능하게 하는 정수기용 직냉 타입 모듈을 제공하기 위한 것이지만 이에 한정되는 것은 아니고 설계 변경을 통하여 공급되는 유체에 대한 냉각을 요하는 다양한 장치로도 그 적용범위를 확대할 수 있다.

이하, 정수기용 직냉 타입 모듈의 구조 및 기능을 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 2를 참조하여 제1 실시예에 따른 정수기용 직냉 타입 모듈(100)에 대해 설명한다.

정수기용 직냉 타입 모듈(100)은 바이패스용 유로블럭(110), 바이패스용 유로블럭(110)의 양측에 배치되는 냉각유로블럭(120), 복수의 냉각유로블럭(120)을 상호 연결하는 유로블럭 연결관(130), 복수의 냉각유로블럭(120) 각각에 밀착 배치되는 열전소자(140), 열전소자(140)에 밀착한 상태로 배치되는 방열판(150), 및 방열판(150)에서 발생하는 열을 배출하도록 지원하는 방열팬(160)을 포함한다. 즉, 다시 설명하면, 정수기용 직냉 타입 모듈(100)은 바이패스용 유로블럭(110)을 기준으로 하여 냉각유로블럭(120), 열전소자(140), 방열판(150) 및 방열팬(160)이 상호 대칭적으로 배열되는 구조를 이루며 한쌍의 냉각유로블럭(120)은 유로블럭 연결관(130)에 의해 연통되는 상태를 유지한다.

바이패스용 유로블럭(110)과 냉각유로블럭(120)은 유로 구조의 일부가 각각 비어 있는 타입이며, 복수의 냉각유로블럭(120) 사이에서 바이패스용 유로블럭(110)이 배치되면 빈 공간 형식이 되어 감압밸브의 문제로 증가될 수 있는 입수 압력의 대응과 입수 압력과 출수 압력을 완충시키는 역할을 통해 출수의 출수량을 안정화시키고, 출수되는 냉수의 튀는 현상을 막아 주는 역할을 한다.

바이패스용 유로블럭(110)은 유로블럭 몸체(111) 및 유로블럭 몸체(111)의 상하면에 일정간격의 폭을 갖는 테두리의 안쪽으로 패킹오링홈을 형성하여 압력을 가진 물이 유로를 통해 냉각되면서 유동을 할 때 누수를 막아 준다

상기 한쌍의 냉각유로블럭(120)은 각각 블럭 몸체(121), 블럭 몸체(121)에 일정한 간격으로 형성된 지그재그 형태의 유로(123) 및 블럭 몸체(121)의 일면에 형성된 몸체 돌출부(125)를 포함한다. 유로블럭 연결관(130)은 어느 하나의 냉각유로블럭(120)의 유출구(124)와 다른 하나의 냉각유로블럭(120)의 유입구(122)를 상호 연결한다. 상기 상태에서 한쌍의 냉각유로블럭(120) 중 어느 하나를 통해 유입되는 원수는 바이패스용 유로블럭(110)의 일측에 배치된 냉각유로블럭(120)의 내부를 순환한 후에 유로블럭 연결관(130)을 거쳐 바이패스용 유로블럭(110)의 타측에 배치된 냉각유로블럭(120)으로 유동한다.

바이패스용 유로블럭(110)에 형성된 유로(113)가 바이패스용 유로블럭(110)의 양측에 맞접하는 한쌍의 냉각유로블럭(120)에 형성된 유로(123)와 대칭되는 상태로 배치됨으로써 결합시에 상기 유로들(113,123)이 합쳐져서 공동의 연통된 유로(113,123)가 형성된 상태를 갖게 되는 것이며, 이러한 공동의 유로(113,123)는 바이패스용 유로블럭(110)의 상하부에 각각 형성되는 것이다. 즉, 바이패스용 유로블럭(110)과 냉각유로블럭(120)에 각각 형성된 유로들(113,123)이 서로 결합됨으로써 공급되는 원수의 유동을 가능하게 하는 것이다.

한쌍의 냉각유로블럭(120)을 통해 원수가 유동하는 과정에서 열전소자(140)는 유로(123) 내부를 유동하는 원수로부터 열을 흡수하여 방열판(150)을 통해 방출한다. 그리고 상기 방출되는 열은 방열팬(160)을 통해 외부 대기와 강제적으로 열교환이 이루어진다.

상기 한쌍의 냉각유로블럭(120)은 금속재로 흡열 기능을 높이는 재질이 선택되고 바이패스용 유로블럭(110)은 합성수지 재질로 흡열 기능을 갖지 않는 재질이 선택되어 제작되는 것이다. 상기 한쌍의 냉각유로블럭(120)의 외면에 밀착되게 부착되는 냉각소자(140)는 별도의 제어수단(미도시)에 의하여 콘트롤이 이루어진다.

그리고, 정수기에 적용되기 때문에 유로(113,123) 등 유체가 접촉하는 부분에 은도금 처리 등으로 표면 처리하여 위생적인 물을 제공할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그러나, 사용자의 요구에 의해 스테인레스 박판을 프레스 공정을 통해 유로를 스테인레스 박판으로 ? 씌우는 공정과 방법을 통해 상품화 과정에서의 사용자측의 요구에 따른 유연성을 확보할 수 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 다시 참조하여 본 발명에 따른 정수기용 직냉 타입 모듈(100)의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

냉각소자(140)를 작동시킨 상태에서 한쌍의 냉각유로블럭(120) 중 어느 하나의 냉각유로블럭(120)의 유입구(122)를 통해 유체(물)를 공급한다. 공급되는 물은 유입구(122)와 연결된 공동 유로(113,123)를 통해 지그재그로 통과하면서 냉각유로블럭(120)의 끝단부에 이르게 되면 단부에 형성된 유출구(124)와 유로블럭 연결관(130)으로 연결된 다른 하나의 냉각유로블럭(120)의 유입구(122)를 통해 유입되어 다시 바이패스용 유로블럭(110)의 다른 편의 공동 유로(113,123)를 통해 지그재그로 통과하게 되는 것이다.

이렇게 유체가 바이패스용 유로블럭(110)의 상하부에 배치되는 공동의 유로(113,123)를 따라 통과한 후 결과적으로 바이패스용 유로블럭(110)의 다른 편에 배치된 냉각유로블럭(120)의 유출구(124)를 통해 배출되어진다.

한 쌍의 냉각유로블럭(120) 중 하나를 통해 유입된 물이 다른 하나를 통해 배출되는 과정에서 한 쌍의 냉각유로블럭(120)에 각각 부착된 냉각소자(140)의 작동에 따라 한 쌍의 냉각유로블럭(120)을 통해 흡열에 의한 열교환 작용이 이루어지게 됨에 따라 한 쌍의 냉각유로블럭(120)에 형성된 유로(123)에 결빙 또는 빙점의 온도로 냉각이 되어 공동 유로(113,123)를 통과하는 유체가 접촉됨에 따라 신속하게 냉각이 이루어지면서 통과하게 되는 것이며, 통과하는 유체는 상당한 길이의 공동 유로(113,123)를 통과함에 따라 빠른시간에 냉각된 물을 배출할 수 있게 되어 순간 냉각기능을 갖게 되는 것이다.

상기 과정에서 한 쌍의 냉각유로블럭(120)에 형성한 유로(123)에 결빙이 발생할 경우 바이패스용 유로블럭(110)에 형성한 유로(113)에는 결빙이 발생하지 않기 때문에 유체는 결빙에 접촉되면서 통과되어 더욱 냉각기능이 높아지게 되어 냉각 효율을 높이게 되는 것이다. 한편, 도면에 나타내지 않았으나 직냉 타입 모듈(100)를 2단 이상으로 적층시켜 구성할 수 있어 냉각량을 확충시킬 수 있는 것이다.

이하, 도 3 내지 도 4를 참조하여 제2 실시예에 따른 정수기용 직냉 타입 모듈(200)에 대해 설명한다. 상기 제2 실시예(200)에 대해서는 제1 실시예(100)와 비교하여 동일한 부분을 설명을 생략하고 구별되는 부분을 집중적으로 설명한다.

정수기용 직냉 타입 모듈(200)은 바이패스용 유로블럭(210), 바이패스용 유로블럭(210)의 양측에 배치되는 냉각유로블럭(220), 바이패스용 유로블럭(210)과 복수의 냉각유로블럭(220)을 상호 연결하는 연결관(231,233), 복수의 냉각유로블럭(220) 각각에 밀착 배치되는 열전소자(240), 열전소자(40)에 밀착한 상태로 배치되는 방열판(250), 및 방열판(250)에서 발생하는 열을 배출하도록 지원하는 방열팬(260)을 포함한다.

즉, 다시 설명하면, 정수기용 직냉 타입 모듈(200)은 바이패스용 유로블럭(210)을 기준으로 하여 냉각유로블럭(220), 열전소자(240), 방열판(250) 및 방열팬(260)이 상호 대칭적으로 배열되는 구조를 이루며 한쌍의 냉각유 로블럭(220)은 제1 유로블럭 연결관(231)에 의해 연통되는 상태를 유지하고, 바이패스용 유로블럭(210)과 냉각유로블럭(220)은 제2 유로블럭 연결관(233)에 의해 연통된다.

바이패스용 유로블럭(210)은 중공의 유로블럭 몸체(211) 및 유로블럭 몸체(211)의 양측면에 배치된 격벽(213)을 포함한다.

상기 한쌍의 냉각유로블럭(220)은 블럭 몸체(221), 블럭 몸체(221)에 일정한 간격으로 형성된 지그재그 형태의 유로(223) 및 블럭 몸체(221)의 일면에 형성된 몸체 돌출부(225)를 포함한다. 상기 냉각유로블럭(220)의 유로(223)는 바이패스용 유로블럭(210)의 격벽(213)과 밀착 결합하게 되고, 결과적으로 바이패스용 유로블럭(210)의 양측에는 공급되는 물이 유동할 수 있는 공동의 유로(223)가 형성되는 것이다.

제1 유로블럭 연결관(231)은 냉각유로블럭(220) 중 어느 하나의 유출구(224)와 냉각유로블럭(220) 중 다른 하나의 유입구(222)를 상호 연결한다. 제2 유로블럭 연결관(233)은 냉각유로블럭(220) 중 하나의 유출구(224)와 바이패스용 유로블럭(210)의 유입구(212)를 상호 연결한다.

상기 상태에서 어느 하나의 냉각유로블럭(220)의 유입구(222)를 통해 유입되는 원수는 제1 유로블럭 연결관(231)을 통해 다른 하나의 냉각유로블럭(220)으로 유동하고 다른 하나의 냉각유로블럭(220)으로 유입된 원수는 제2 유로블럭 연결관(233)을 통해 바이패스용 유로블럭(210)으로 유입된 후에 바이패스용 유로블럭(210)의 배출구(214)로 최종적으로 배출된다.

이하, 도 5 내지 도 6을 참조하여 제3 실시예에 따른 정수기용 직냉 타입 모듈(300)에 대해 설명한다. 상기 제3 실시예(300)에 대해서는 제1,2 실시예(100,200)와 비교하여 동일한 부분을 설명을 생략하고 구별되는 부분을 집중적으로 설명한다.

정수기용 직냉 타입 모듈(300)은 바이패스용 유로블럭(310), 바이패스용 유로블럭(310)의 양측에 배치되는 냉각유로블럭(320), 복수의 냉각유로블럭(320) 각각에 밀착 배치되는 열전소자(340), 열전소자(340)에 밀착한 상태로 배치되는 방열판(350), 및 방열판(350)에서 발생하는 열을 배출하도록 지원하는 방열팬(360)을 포함한다. 즉, 다시 설명하면, 정수기용 직냉 타입 모듈(300)은 바이패스용 유로블럭(310)을 기준으로 하여 냉각유로블럭(320), 열전소자(340), 방열판(350) 및 방열팬(360)이 상호 대칭적으로 배열되는 구조를 이룬다.

바이패스용 유로블럭(310)은 유로블럭 몸체(311) 및 유로블럭 몸체(311)의 상하면에 일정간격의 폭을 갖는 테두리의 안쪽으로 패킹홈을 형성하면서 내부에 일정한 간격으로 지그재그 형태로 연속적으로 형성된 유로(313) 및 유로(313)의 일측에 연통된 상태로 배치되는 버퍼 공간(315)을 포함한다.

상기 한쌍의 냉각유로블럭(320)은 블럭 몸체(321), 블럭 몸체(321)에 일정한 간격으로 형성된 지그재그 형태의 유로(323) 및 블럭 몸체(321)의 일면에 형성된 몸체 돌출부(325)를 포함한다.

바이패스용 유로블럭(310)의 양측에 형성한 유로(313)는 한쌍의 냉각유로블럭(320)에 형성된 유로(323)와 결합하여 공동 유로(313,323)를 형성하고, 상기 공동 유로(313,323)는 버퍼 공간(315)과 연통된 상태를 유지한다. 상기와 같은 상태에서 공동 유로(313,323)를 통해 배출되는 유체는 버퍼 공간(315)에서 일시 저장된 후에 바이패스용 유로블럭(310)의 배출구를 통해 배수될 수 있다.

100,200,300 : 정수기용 직냉 타입 모듈
110,210,310 : 바이패스용 유로블럭
120,220,320 : 냉각유로블럭
130 : 유로블럭 연결관
140,240,340 : 열전소자
150,250,350 : 방열판
160,260,360 : 방열팬

Claims

열전소자에 의해 유입되는 유체를 냉각할 수 있게 하는 정수기용 직냉 타입 모듈에 있어서,
상기 정수기용 직냉 타입 모듈은,
상하면에 지그재그로 유로를 연속적으로 형성하는 바이패스용 유로블럭;
상기 바이패스용 유로블럭의 상하면에 각각 결합되도록 상기 바이패스용 유로블럭의 양측에 배치되며, 상기 바이패스용 유로블럭에 형성된 유로에 대응하는 유로가 지그재그로 연속적으로 형성되는 복수의 냉각유로블럭;
상기 복수의 냉각유로블럭을 상호 연결하는 제1 유로블럭 연결관; 및
상기 복수의 냉각유로블럭 각각에 밀착 배치되어 유체를 열교환하는 상기 열전소자;를 포함하는,
정수기용 직냉 타입 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 바이패스용 유로블럭은 유로블럭 몸체 및 상기 유로블럭 몸체의 상하면에 일정한 간격으로 지그재그 형태로 연속적으로 형성된 유로 및 상기 유로의 일측에 연통된 상태로 배치되는 버퍼 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는,
정수기용 직냉 타입 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 정수기용 직냉 타입 모듈은,
상기 복수의 냉각유로블럭 중 어느 하나에 배치된 유출구와 상기 바이패스용 유로블럭에 형성된 유입구를 상호 연결하는 제2 유로블럭 연결관;을 더 포함하며,
상기 바이패스용 유로블럭은 중공 형태로서, 상기 유입구를 통해 상기 바이패스용 유로블럭 내로 유입된 유체는 상기 바이패스용 유로블럭에 형성된 배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는,
정수기용 직냉 타입 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 정수기용 직냉 타입 모듈은,
상기 열전소자에 밀착한 상태로 배치되는 방열판; 및
상기 방열판에서 발생하는 열을 배출하도록 지원하는 방열팬;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
정수기용 직냉 타입 모듈.