KR101478121B1 - 열전소자를 이용한 냉온 보온용기 - Google Patents

열전소자를 이용한 냉온 보온용기 Download PDF

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한양여자대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 열전소자를 이용한 냉온 보온용기에 관한 것으로, 냉온 보온용기 내부의 내부용기 하부에 열전소자(펠티어(PELTIER)소자)를 설치하여 필요에 의해 가열 또는 냉각시킬 수 있도록 함으로써 원하는 상의 물을 마실 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 외부용기의 내부에 설치되어 음료의 충진이 이루어지는 내부용기 하부면 상에 설치 고정되어지되 전원의 인가에 의해 발열 또는 흡열을 통해 내부용기를 냉각 또는 가열시키는 열전소자; 외부용기 하부에 착탈 가능하게 구성되어지되 상부가 개방된 내부공간과 내부공간의 열을 외기로 통기시키는 다수의 통기공이 형성된 통기캡; 통기캡의 하부에 좌우 회전 가능하게 결합되어지되 내부에는 상부가 개방된 설치공간이 형성된 다이얼캡; 통기캡과 다이얼캡 중심의 사이에 설치 고정되어지되 다이얼캡의 좌우 회전에 따라 가열이나 냉각 또는 오프(Off) 상태를 조절할 수 있도록 하는 냉온조절회로; 열전소자의 발열 또는 흡열시 발생되는 열을 외기로 통기시켜 내부의 결로를 방지하는 결로방지수단; 다이얼캡의 회전을 고정시키되 인위적인 해제를 통해 다이얼캡의 회전이 이루어질 수 있도록 하는 다이얼캡 고정수단; 열전소자에 인가되는 전압의 방향을 전환시켜 발열 또는 흡열이 이루어지도록 하는 전원변환수단; 및 다이얼캡의 설치공간 내부면 상에 설치되어 전원을 공급하는 배터리를 포함한 구성으로 이루어진다.

Description

열전소자를 이용한 냉온 보온용기{Cold-insulating container using a thermoelectric device}
본 발명은 열전소자를 이용한 냉온 보온용기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉온 보온용기 내부의 내부용기 하부에 설치되는 열전소자(펠티어(PELTIER)소자)를 통해 내부용기에 충진된 물을 가열 또는 냉각시켜 보온 및 보냉시킬 수 있도록 한 열전소자를 이용한 냉온 보온용기에 관한 것이다.
일반적으로, 온수나 냉수 등을 보온 및 보냉 저장하는 보온병은 액상의 내용물을 저장하는 용기중 가장 보편적으로 널리 이용되고 있다. 이러한 보온병은 통상 진공의 이중벽으로 이루어지는 내부용기와 내부용기의 입구를 개폐시키는 별도의 유출구가 형성된 마개 및 보온병의 유출구를 커버하는 캡의 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 보온병은 내부용기의 입구를 막는 마개 내에 형성되는 유출구는 버튼에 의해 열리고 닫히는 구성으로 이루어진다. 그 예로, 일본국 실용신안공고번호 평2-20976호 및 평2-43327호를 들 수 있다.
한편, 종래의 기술에 따른 대부분의 보온병은 보온 및 보냉 기능만이 가능한 구조가 전부라 할 수 있다. 이러한 종래의 보온병은 뜨거운 물이나 차가운 물을 내부용기에 충진한 다음 일정 시간이 지나게 되면 내외의 온도차에 의해 미지근한 물로 변하게 되는 것을 흔하게 볼 수 있다.
따라서, 종래의 기술에 따른 보온병을 통해서는 장시간 동안 보온 및 보냉 기능을 유지할 수 있는 수단이 없기 때문에 가격이나 부피 및 중량 대비 그 효용성에는 한계가 있다. 이에 따라, 장시간의 산행이나 트래킹 등에서는 사실상 보온병의 필요성을 느낄 수가 없게 된다.
특히, 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 보온병은 동절기나 하절기에는 내부용기와 외기의 온도차 심해 충진된 뜨거운 물이나 차거운 물은 보다 빠르게 발열되거나 흡열이 이루어져 미진근한 물로 변하는데 그리 오랜 시간이 걸리지 않게 된다. 이에 따라, 물의 필요시 원하는 상의 물을 마실 수 없다는 문제가 있다.
또한, 어린이를 동반한 부모들의 경우에는 분유를 먹이기 위하여 혹은 어린이 음료용으로 식수나 음료수를 휴대하여야 할 필요성이 많은데, 하절기와 같이 무더운 날에는 갈증을 해소하고 더위를 식히기 위하여 집이나 상점에 설치되어 있는 냉·온장고에서 얼린 물이나 음료수를 휴대하나 이는 일정시간이 경과하면 휴대한 냉수가 더워지기 때문에 갈증이나 더위를 만족스럽게 해소시켜 주지 못한다.
아울러, 종래 기술에 따른 보온병은 냉수와 온수를 휴대함에 있어 보온병을 자주 개방하였을 시에는 냉수와 온수가 대기 중에 노출되어 소정의 시간이 경과한 후에는 냉·온수가 상온(常溫)으로 변해버리는 문제점이 있었다.
1. 대한미국 공개실용실안 제2011-0004075호(2011.04.27.자 공개) 2. 대한민국 공개특허 제2001-0069353호(2001.07.25.자 공개) 3. 대한민국 공개특허 제2013-0019148호(2013.02.26.자 공개) 4. 대한민국 공개특허 제2013-0143338호(2013.12.31. 공개) 5. 대한민국 등록실용신안 제20-0164270호(2000.02.15. 공고)
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 냉온 보온용기 내부의 내부용기 하부에 열전소자(펠티어(PELTIER)소자)를 설치하여 필요에 의해 가열 또는 냉각시킬 수 있도록 함으로써 원하는 상의 물을 마실 수 있도록 한 열전소자를 이용한 냉온 보온용기를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기술은 열전소자(펠티어(PELTIER)소자)와 결로방지수단을 이용하여 필요에 의해 물을 가열 또는 냉각시키는 과정에서 발생되는 결로를 방지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 보온용기 본체와 전원수단을 나사결합을 통해 착탈가능하게 분리 구성하여 부품의 청소 용이성과 부품의 이상 발생시 교체를 용이하게 할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기는 외부용기의 내부에 설치되어 음료의 충진이 이루어지는 내부용기 하부면 상에 설치 고정되어지되 전원의 인가에 의해 발열 또는 흡열을 통해 내부용기를 냉각 또는 가열시키는 열전소자; 외부용기 하부에 착탈 가능하게 구성되어지되 상부가 개방된 내부공간과 내부공간의 열을 외기로 통기시키는 다수의 통기공이 형성된 통기캡; 통기캡의 하부에 좌우 회전 가능하게 결합되어지되 내부에는 상부가 개방된 설치공간이 형성된 다이얼캡; 통기캡과 다이얼캡 중심의 사이에 설치 고정되어지되 다이얼캡의 좌우 회전에 따라 가열이나 냉각 또는 오프(Off) 상태를 조절할 수 있도록 하는 냉온조절회로; 열전소자의 발열 또는 흡열시 발생되는 열을 외기로 통기시켜 내부의 결로를 방지하는 결로방지수단; 다이얼캡의 회전을 고정시키되 인위적인 해제를 통해 다이얼캡의 회전이 이루어질 수 있도록 하는 다이얼캡 고정수단; 열전소자에 인가되는 전압의 방향을 전환시켜 발열 또는 흡열이 이루어지도록 하는 전원변환수단; 및 다이얼캡의 설치공간 내부면 상에 설치되어 전원을 공급하는 배터리를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 구성에는 통기캡의 일측에 구성되어지되 가열 상태나 냉각 상태 또는 오프 상태를 표시하는 디스플레이가 더 구성될 수 있다.
그리고, 전술한 본 발명에 따른 구성에서 통기캡은 외부용기 하부에 나사 결합을 통해 착탈 가능하게 분리 구성되는 구성으로 이루어질 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 구성에서 다이얼캡은 통기캡 하부를 커버하되 좌우 회전 가능하게 구성되어 내부에는 상부가 개방된 설치공간과 중심부 상에 구속홈이 형성된 하부캡; 하부캡의 하부면 중심을 통해 냉온조절회로를 관통하여 통기캡 하부면 중심에 체결되어지되 하부캡의 좌우 회전이 이루어질 수 있도록 하는 회전축; 및 회전축이 관통되는 하부캡 중심의 관통공 내주면 상에 설치되어 하부캡의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 부싱의 구성으로 이루어질 수 있다.
아울러, 본 발명을 구성하는 냉온조절회로는 통기캡과 다이얼캡의 중심부 사이에 설치 고정되는 회로기판; 및 회로기판의 중심부 상에 구성되어 다이얼캡의 구속홈 상에 삽입 구속되어 다이얼캡의 좌우 회전에 따라 좌우 회전이 이루어져 가열이나 냉각을 위한 전원의 온(On) 상태 또는 오프(Off) 상태를 조절하기 위한 다이얼의 구성으로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명을 구성하는 결로방지수단은 통기캡의 내부공간 상부에 설치되어 열전소자의 발열 또는 흡열시 열을 내부공간으로 발산하는 방열핀; 및 방열핀의 하부에 설치 구성되어 전원의 인가에 의해 구동되어지되 내부공간의 열을 통기공을 통해 외기로 발산하는 방열팬의 구성으로 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명을 구성하는 다이얼캡 고정수단은 통기캡의 하부면 일측에 형성되어지되 내주면에는 톱니가 형성된 고정홈; 다이얼캡의 일측에 내외로 출몰 가능하게 설치되어지되 내측 끝단에는 고정홈 상에 삽입되어 톱니와의 걸림을 통해 다이얼캡의 회전을 방지하는 걸쇄가 형성된 해제버튼; 및 해제버튼을 다이얼캡의 외측으로 가압되도록 탄성력이 작용되어 해제버튼에 외력이 작용하지 않는 경우에는 걸쇄와 톱니의 상시 걸림을 통해 다이얼캡의 회전이 방지되도록 하는 탄성스프링의 구성으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명을 구성하는 전원변환수단은 다이얼의 좌우 회전에 따른 신호에 의해 열전소자의 발열 또는 흡열측에 전압을 인가하여 내부용기의 가열 또는 냉각이 이루어질 수 있도록 하는 전원변환회로; 및 다이얼의 좌우 회전에 따른 신호에 의해 전원변환회로를 제어하는 제어회로의 구성으로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명을 구성하는 배터리는 1회용 배터리 또는 충전용 배터리로 이루어질 수 있다.
아울러, 전술한 바와 같은 본 발명에는 다이얼캡의 외주면 일측에 설치되어 충전용 케이블을 통해 배터리를 충전시키는 충전포트가 더 구성될 수 있다.
본 발명의 기술에 따르면 냉온 보온용기 내부의 내부용기 하부에 열전소자(펠티어(PELTIER)소자)를 설치하여 필요에 의해 가열 또는 냉각시킬 수 있도록 함으로써 언제 어디서나 원하는 상의 물을 이용할 수가 있다.
또한, 본 발명에 따른 기술은 열전소자(펠티어(PELTIER)소자)와 결로방지수단을 이용하여 필요에 의해 물을 가열 또는 냉각시키는 과정에서 발생되는 결로를 방지함으로써 보온용기의 전기적인 이상발생을 방지할 수가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 보온용기 본체와 전원수단을 나사결합을 통해 착탈가능하게 분리 구성하여 부품의 청소 용이성과 부품의 이상 발생시 교체를 용이하게 할 수 있다는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기를 분리하여 보인 사시 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기를 결합하여 보인 사시 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기를 보인 단면 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기의 하부 구조를 확대하여 보인 단면 구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기의 다이얼캡 고정수단을 보인 단면 구성도.
도 6a 및 도 6b 는 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기의 다이얼캡 고정수단을 보인 평면 구성도.
도 7 은 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기의 하부 구조를 보인 사시 구성도.
도 8 은 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기의 하부 구조를 보인 정면 구성도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기를 분리하여 보인 사시 구성도, 도 2 는 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기를 결합하여 보인 사시 구성도, 도 3 은 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기를 보인 단면 구성도, 도 4 는 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기의 하부 구조를 확대하여 보인 단면 구성도, 도 5 는 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기의 다이얼캡 고정수단을 보인 단면 구성도, 도 6a 및 도 6b 는 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기의 다이얼캡 고정수단을 보인 평면 구성도, 도 7 은 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기의 하부 구조를 보인 사시 구성도, 도 8 은 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기의 하부 구조를 보인 정면 구성도이다.
도 1 내지 도 8 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기(100)는 종래 기술에 따른 외형을 형성하는 외부용기(10), 외부용기(10)의 내부에 설치되어 음료의 충진이 이루어지는 내부용기(20), 내부용기(20)의 입구를 개폐시키는 마개(30) 및 외부용기(10)의 상단을 커버하는 캡(40)이 구비된 보온용기를 기본적인 구성으로 채택하고 있다.
다시 말해서, 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기(100)는 내부용기(20) 하부면 상에 설치 고정되어지되 전원의 인가에 의해 발열 또는 흡열을 통해 내부용기를 가열 또는 냉각시키는 열전소자(110), 외부용기(10) 하부에 착탈 가능하게 구성되어지되 상부가 개방된 내부공간(122)과 내부공간(122)의 열을 외기로 통기시키는 다수의 통기공(124)이 형성된 통기캡(120), 통기캡(120)의 하부에 좌우 회전 가능하게 결합되는 다이얼캡(130), 통기캡(120)과 다이얼캡(130) 중심의 사이에 설치 고정되어지되 다이얼캡(130)의 좌우 회전에 따라 가열이나 냉각 또는 오프(Off) 상태를 조절할 수 있도록 하는 냉온조절회로(140), 열전소자(110)의 발열 또는 흡열시 발생되는 열을 외기로 통기시켜 내부의 결로를 방지하는 결로방지수단(150), 다이얼캡(130)의 회전을 고정시키되 인위적인 해제를 통해 다이얼캡(130)의 회전이 이루어질 수 있도록 하는 다이얼캡 고정수단(160), 열전소자(110)에 인가되는 전압의 방향을 전환시켜 발열 또는 흡열이 이루어지도록 하는 전원변환수단(170) 및 다이얼캡(130)의 설치공간(132) 내부면 상에 설치되어 전원을 공급하는 배터리(180)를 포함한 구성으로 이루어진다.
그리고, 전술한 바와 같은 구성에 더하여 본 발명에 따른 기술에는 통기캡(120)의 일측에 구성되어지되 가열 상태나 냉각 상태 또는 오프 상태를 표시하는 디스플레이(190)가 더 구성된다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기(100)는 외부용기(10)와 내부용기(20)를 포함한 본체의 구성과 통기캡(120) 및 다이얼캡(130)의 3개 부분으로 분리 구성되어짐을 알 수 있다. 이처럼 열전소자를 이용한 냉온 보온용기(100)를 본체와 통기캡(120) 및 다이얼캡(140) 3개의 부분 구성함으로써 전기부속의 이상 발생시 수리의 용이성이 있음은 물론, 열전소자(110)의 발열 및 흡열 과정에서 발생하는 결로에 의한 이물질의 청소에도 용이하다는 장점이 있다.
한편, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기(100)는 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 통기캡(120)과 다이얼캡(130)의 외주면 상에 형성된 회전상태 표시구(202)가 통기캡(120)에 설치된 디스플레이(190) 상의 오프모드(204)와 일치된 상태에서는 전원이 오프(Off) 상태이다. 이러한 오프(Off) 상태는 다이얼캡 고정수단(160)을 통해 유지 및 해제된다.
먼저, 전술한 바와 같이 다이얼캡(130)의 외주면 상에 형성된 회전상태 표시구(202)가 통기캡(120)에 설치된 디스프레이(190) 상의 오프모드(202)와 일치된 오프(Off) 상태에서 사용자가 내부용기(20)에 충진된 물을 가열시키기 위해 좌측의 가열모드(206) 방향으로 다이얼캡(130)의 하부캡(132)을 좌회전시키게 되면 이에 따른 신호는 제어회로(174) 상에 전달된다.
전술한 바와 같이 내부용기(20)에 충진된 물을 냉각시키기 위해 좌측의 가열모드(206) 방향으로 다이얼캡(130)의 하부캡(132)을 좌회전시킴에 따른 신호가 수신되면 제어회로(174)는 가열모드(206)인지 냉각모드(208)인지를 판단하게 되고, 판단 결과 가열모드(206)인 경우에는 변환회로(172)를 제어하여 열전소자(110)에 발열이 이루어질 수 있도록 전원을 인가하게 된다.
따라서, 전술한 바와 같이 판단 결과에 따른 전원변환회로(172)를 제어하여 열전소자(110)에 발열이 이루어질 수 있도록 전원이 인가되면 열전소자(110)는 발열을 통해 내부용기(20)를 가열시켜 충진된 음료가 온수로 변화되도록 한다. 이때, 열전소자(110)의 발열이 이루어지는 가운데 결로방지수단(150)을 구성하는 방열핀(152)과 방열팬(154)은 통기캡(120) 내부공간(122)의 열을 통기공(124)을 통해 발산되도록 하여 내부공간(122) 상에 결로가 발생되지 않도록 한다.
반면, 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 다이얼캡(130)의 외주면 상에 형성된 회전상태 표시구(202)가 통기캡(120)에 설치된 디스플레이(190) 상의 오프모드(204)와 일치된 오프(Off) 상태에서 사용자가 내부용기(20)에 충진된 물을 가열시키기 위해 우측의 냉각모드(208) 방향으로 다이얼캡(130)의 하부캡(132)을 우회전시키게 되면 이에 따른 신호는 제어회로(174) 상에 전달된다.
전술한 바와 같이 내부용기(20)에 충진된 물을 가열시키기 위해 우측의 냉각모드(208) 방향으로 다이얼캡(130)의 하부캡(132)을 우회전시킴에 따른 신호가 수신되면 제어회로(174)는 가열모드(206)인지 냉각모드(208)인지를 판단하게 되고, 판단 결과 냉각모드(208)인 경우에는 전원변환회로(172)를 제어하여 열전소자(110)에 흡열이 이루어질 수 있도록 전원을 인가하게 된다.
따라서, 전술한 바와 같은 판단 결과에 따른 전원변환회로(172)를 제어하여 열전소자(110)에 흡열이 이루어질 수 있도록 전원이 인가되면 열전소자(110)는 흡열을 통해 통해 내부용기(20)를 냉각시켜 충진된 음료가 냉수로 변화되도록 한다. 이때, 열전소자(110)의 흡열이 이루어지는 가운데 결로방지수단(150)을 구성하는 방열핀(152)과 방열팬(154)은 통기캡(120) 내부공간(122)의 열을 통기공(124)을 통해 발산되도록 하여 내부공간(122) 상에 결로가 발생되지 않도록 한다.
한편, 전술한 본 발명에 따른 기술은 다이얼캡(130)을 구성하는 하부캡(132)의 좌우 회전이 이루어지면 하부캡(132)과 동일한 방향으로 냉온조절회로(140)를 구성하는 냉온조절다이얼(142)의 좌우 회전이 이루어지게 되고, 이에 따른 신호는 제어회로(174)에 전달되어진다. 이에 따라, 제어회로(174)는 전원변환회로(172)를 제어하여 열전소자(110)에 발열 또는 흡열 작용이 이루어질 수 있도록 함으로써 내부용기(20)를 가열 또는 냉각시키게 된다. 물론, 가열온도 또는 냉각온도는 단계적으로 조절할 수 있도록 함이 보다 양호하다 할 것이다.
아울러, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 기술은 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 가열온도 또는 냉각온도를 표시하는 경우 디스플레이(190) 상에 빨간색의 LED와 파란색의 LED를 통해 가열모드(206) 또는 냉각모드(208)를 표시할 수 있음은 물론, 아라비아 숫자를 통해서도 표시할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기(100)를 구성하는 각각의 구성요소를 살펴보면 다은과 같다. 먼저, 본 발명에 따른 열전소자(110)는 발열 또는 흡열을 통해 내부용기(20)를 가열 또는 냉각하여 음료를 온수 또는 냉수를 변화시킬 수 있도록 한 것으로, 이러한 열전소자(110)는 도 1, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 내부용기(20) 하부면 상에 설치 고정되어지되 전원의 인가에 의해 발열 또는 흡열을 통해 내부용기(20)를 가열 또는 냉각시키게 된다.
전술한 바와 같은 열전소자(110)는 얇은 판형으로 양면이 각각 흡열/발열부로 기능하는 장치를 말하는 것으로, 펠티어소자(PELTIER)라고도 한다. 이러한 열전소자(110)는 전압이 인가되면 흡열부는 주변의 열을 흡수해서 실온 이하로(보통 영하로) 떨어지는 반면에 흡열부의 열+손실된 전기에너지는 모두 발열부에서 발산되고 보통 섭씨 백도 이상으로 치솟게 된다.
한편, 전술한 바와 같은 열전소자(110)의 작동원리는 온도차 발전의 반대라고 생각하면 쉽다. N형/P형 반도체를 접합해서 전기를 인가할 때 자유전자가 정공으로 이동하는 원리를 이용한다. P형 반도체의 자유전자가 N형 반도체의 정공으로 이동할 때 조금씩의 열만 품고 있더라도 P형 반도체는 많은 열에너지를 잃게 되고, N형 반도체는 반대로 많은 열을 받게 되는 것이다.
다만, 전술한 바와 같은 열전소자(110) 자체의 발열을 해결하지 못할 경우 흡열부/발열부를 막론하고 뜨거워지기 시작한다. 비유하자면 두 개의 방이 있고 한 방에서 물을 다른 방으로 퍼내는 펌프와 같은데, 아무리 펌프의 성능이 좋아도 물의 총량이 늘어나면 두 방의 수위가 다같이 늘어날 수밖에 없기 때문이다.
따라서, 전술한 열전소자(110)의 흡열부가 제대로 된 냉각성능을 보이려면 발열부의 열을 해소하는 것이 중요하다. 발열부의 열만 해소된다면 열전소자(110)는 전자제품의 온도 제어에 요긴하게 쓰일 수 있는 재료이다. 요즘은 수냉식이라고 하면 순수하게 물을 이용한 방식이지만 불과 몇 년 전만 해도 수냉식 쿨러는 열전소자(110)로 CPU를 식히고 물은 열전소자(110)의 발열부를 식히는 용도였기 때문이다.
전술한 바와 같은 열전소자(110)에 인가되는 전압은 정전압 또는 역전압의 인가를 통해 열전소자(110)의 일면이 발열과 흡열이 이루어져 내부용기(20)를 통해 충진된 음료나 물을 고온이나 저온으로 가열 또는 냉각시키게 된다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 기술에서 열전소자(110)의 냉각온도는 영상 4∼10℃의 범위로 냉각시킬 수 있도록 구성하였고, 열전소자(110)의 가열온도는 영상 60∼95℃의 범위로 가열시킬 수 있도록 구성하였다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 통기캡(120)은 열전소자(110)의 발열 또는 흡열시 발생하는 열을 외기로 통기시켜 결로가 발생되지 않도록 하기 위한 것으로, 이러한 통기캡(120)은 도 1 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 외부용기(10) 하부에 착탈 가능하게 구성되어지되 상부가 개방된 내부공간(122)과 내부공간(122)의 열을 외기로 통기시키는 다수의 통기공(124)이 형성된 구성으로 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같이 구성되는 통기캡(120)의 상단 외주면에는 숫나사산이 형성되어 하단 내주면 상에 암나사산이 형성된 외부용기(10)의 하부에 나사 결합을 통해 결합 분리가 이루어질 수 있도록 구성된다. 이때, 통기캡(120)을 외부용기(10)의 하부면에 결합시 내부공간(122)에 설치된 방열핀(152)의 상부면은 내부용기(20) 하부면 상에 밀착 설치된 열전소자(110)의 하부면에 밀착되어 열전달이 원활하게 이루어질 수 있도록 구성된다.
전술한 바와 같이 구성된 통기캡(120)은 전원의 인가에 의해 발열 또는 흡열이 이루어져 내부용기(20)를 가열 또는 냉각시키는 과정에서 발생되는 열은 통기캡(120)의 내부공간(122)과 내외로 다수 관통 형성된 통기공(124)을 통해 외기로 발산되어 통기캡(120)의 내부공간(122)에 결로가 발생되지 않도록 한다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 다이얼캡(130)은 좌우 회전을 통해 전원을 온/오프(On/Off)시켜 내부용기(20)에 충진된 물의 가열 또는 냉각이 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 이러한 다이얼캡(130)은 도 1 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 통기캡(120)의 하부에 좌우 회전 가능하게 결합되어지되 내부에는 상부가 개방된 설치공간(132)이 형성된 구성으로 이루어진다.
보다 상세하게 설명하면, 전술한 다이얼캡(130)은 통기캡(120) 하부를 커버하되 좌우 회전 가능하게 구성되어 내부에는 상부가 개방된 설치공간(132a)과 중심부 상에 구속홈(132b)이 형성된 하부캡(132), 하부캡(132)의 하부면 중심을 통해 냉온조절회로(140)를 관통하여 통기캡(120) 하부면 중심에 체결되어지되 하부캡(132)의 좌우 회전이 이루어질 수 있도록 하는 회전축(134) 및 회전축(134)이 관통되는 하부캡(132) 중심의 관통공(132c) 내주면 상에 설치되어 하부캡(132)의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 부싱(136)의 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 다이얼캡(130)은 회전축(134)을 통해 통기캡(120) 하부 중심에 고정됨으로써 하부캡(132)이 좌우로 회전될 수 있게 구성된다. 이때, 하부캡(132)은 좌우로 무한정 회전되는 구조가 아닌 좌우의 가열모드(206)와 냉각모드(208)의 범위에서만 좌우로 회전될 수 있도록 구성된다.
또한, 전술한 바와 같이 구성된 다이얼캡(130)은 하부캡(132)의 좌우 회전이 이루어지기 위해서는 다이얼캡 고정수단(160)에 의한 다이얼캡(130)의 고정을 해제시켜야 한다. 즉, 다이얼캡 고정수단(160)에 의해 하부캡(132)을 상시 구속되기 때문에 다이얼캡 고정수단(160)에 의한 하부캡(132)의 구속을 해제시키지 않는 한 하부캡(132)은 좌우 회전되지 않기 때문에 전원이 임의적으로 온(On)되거나 하지 않게 된다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 냉온조절회로(140)는 다이얼캡(130)의 좌우 회전에 따라 가열모드(206)나 냉각모드(208) 또는 오프모드(204)로 조절할 수 있도록 하는 것으로, 이러한 냉온조절회로(140)는 도 1, 도 3, 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이 통기캡(120)과 다이얼캡(130) 중심의 사이에 설치 고정되어 다이얼캡(130)의 좌우 회전에 따라 가열이나 냉각 또는 오프(Off) 상태를 조절할 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 냉온조절회로(140)는 통기캡(120)과 다이얼캡(130)의 중심부 사이에 설치 고정되는 회로기판(142) 및 회로기판(142)의 중심부 상에 구성되어 다이얼캡(130)을 구성하는 하부캡(132)의 구속홈(132b) 상에 삽입 구속되어 다이얼캡(130)의 좌우 회전에 따라 좌우 회전이 이루어져 가열이나 냉각을 위한 전원의 온(On) 상태 또는 오프(Off) 상태를 조절하기 위한 다이얼(144)의 구성으로 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같은 냉온조절회로(140)를 구성하는 다이얼(144)은 통기캡(120)의 하부로 좌우 회전 가능하게 설치되는 하부캡(132)의 구속홈(132b) 상에 삽입 구속되기 때문에 다이얼캡(130)의 좌우 회전이 이루어지면 다이얼(144) 역시 좌우 회전이 이루어져 전원의 온(On) 상태 또는 오프(Off) 상태가 이루어진다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 결로방지수단(150)은 통기캡(120) 내부의 열을 보다 용이하게 통기시키기 위한 것으로, 이러한 결로방지수단(150)은 도 1, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 열전소자(110)의 발열 또는 흡열시 발생되는 열을 외기로 통기시켜 내부의 결로가 발생되지 않도록 한다.
전술한 바와 같이 구성되는 결로방지수단(150)은 통기캡(120)의 내부공간(122) 상부에 설치되어 열전소자(110)의 발열 또는 흡열시 열을 내부공간(122)으로 발산하는 방열핀(152) 및 방열핀(152)의 하부에 설치 구성되어 전원의 인가에 의해 구동되어지되 내부공간(122)의 열을 통기공(124)을 통해 외기로 발산하는 방열팬(154)의 구성으로 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같이 구성된 결로방지수단(150)은 전원의 인가에 의해 열전소자(110)의 발열 또는 흡열이 이루어지면 발생되는 열은 방열핀(152)으로 전달되어 통기캡(120)의 내부공간(122)으로 발산되어진다. 이때, 방열핀(152)을 경유하여 통기캡(120)의 내부공간(122)으로 발산된 열은 방열팬(154)의 구동에 의해 통기캡(120)의 통기공(124)을 외기로 발산되어진다.
따라서, 전술한 바와 같이 결로방지수단(150)을 구성하는 방열핀(152)과 방열팬(154)은 열전소자(110)의 발열 또는 흡열이 이루어지는 과정에서 발생되어 통기캡(120)의 내부공간(122)으로 발산된 열을 외기로 효과적으로 발산시킴으로써 열에 의해 내부공간(122) 상에 결로가 발생되지 않도록 한다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 다이얼캡 고정수단(160)은 다이얼캡(130)을 고정 해제시키는 것으로, 이러한 다이얼캡 고정수단(160)은 도 3, 도 4, 도 6a 및 도 6c 에 도시된 바와 같이 다이얼캡(130)의 회전을 고정시키되 인위적인 해제를 통해 다이얼캡(130)의 회전이 이루어질 수 있도록 한다.
다시 말해서, 전술한 다이얼캡 고정수단(160)은 통기캡(120)의 하부면 일측에 형성되어지되 내주면에는 톱니(162a)가 형성된 고정홈(162), 다이얼캡(130)의 일측에 내외로 출몰 가능하게 설치되어지되 내측 끝단에는 고정홈(162) 상에 삽입되어 톱니(162a)와의 걸림을 통해 다이얼캡(130)의 회전을 방지하는 걸쇄(164a)가 형성된 해제버튼(164) 및 해제버튼(164)을 다이얼캡(130)의 외측으로 가압되도록 탄성력이 작용되어 해제버튼(164)에 외력이 작용하지 않는 경우에는 걸쇄(164a)와 톱니(162a)의 상시 걸림을 통해 다이얼캡(130)의 회전이 방지되도록 하는 탄성스프링(166)의 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 다이얼캡 고정수단(160)은 평상시에는 탄성스프링(166)의 탄성력에 의해 해제버튼(164)이 다이얼캡(130)의 외측으로 가압되기 때문에 걸쇄(164a)와 톱니(162a)의 맞물리게 되어 외력이 작용하지 않는 한 다이얼캡(130)의 좌우 회전이 고정된다. 따라서, 다이얼캡(130)을 좌우 회전시키기 위해서는 해제버튼(164)을 눌러 걸쇄(164a)와 톱니(162a)의 맞물림이 풀려야만 다이얼캡(130)을 좌우 회전시킬 수가 있다.
한편, 전술한 바와 같은 다이얼캡 고정수단(160)은 보온용기(100)의 전원을 온(On) 상태 또는 오프(Off) 상태로 조절한 상태에서 인위적으로 변환시키지 않는 한 전원의 변환이 이루어지지 않도록 하는 안전수단이라 할 수 있다. 따라서, 평상시에는 오프모드(204)로 조절된 상태를 고정 유지시킨 상태에서 사용자의 선택에 따라 다이얼캡 고정수단(160)의 해제버튼(164)을 눌러 걸쇄(164a)와 톱니(162a)의 맞물림을 해제시키면 다이얼캡(130)의 좌우 회전이 이루어질 수 있는 상태가 된다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 전원변환수단(170)은 전압의 방향을 조절하여 열전소자의 발열 또는 흡열이 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 이러한 전원변환수단(170)은 도 1, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 다이얼캡(130)의 좌우 회전에 따라 열전소자(110)에 인가되는 전압의 방향을 조절하여 열전소자(110)의 발열 또는 흡열이 이루어지도록 한다.
한편, 전술한 바와 같이 구성되는 전원변환수단(170)은 다이얼캡(130)의 좌우 회전에 따른 신호에 의해 열전소자(110)의 발열 또는 흡열측에 전압을 인가하여 내부용기의 가열 또는 냉각이 이루어질 수 있도록 하는 전원변환회로(172) 및 다이얼캡(130)의 좌우 회전에 따른 신호에 의해 전원변환회로(172)를 제어하는 제어회로(174)의 구성으로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이 구성된 전원변환수단(170)은 하부캡(132)의 좌우 회전시 다이얼(144)의 회전에 따른 검출신호를 통해 제어회로(174)는 전원변환회로(172)를 제어하여 열전소자(110)의 발열 또는 흡열이 이루어질 수 있도록 된다. 또한, 제어회로(174)를 통해 디스플레이(190)에는 오프모드(1204) 또는 가열모드(206)나 냉각모드(208)를 표시하게 된다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 배터리(180)는 보온용기(100) 전반에 전원을 공급하기 위한 것으로, 이러한 배터리(180)는 도 1, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 열전소자(110)와 냉온조절회로(140) 및 결로방지수단(150) 각각에 전원을 공급한다.
전술한 바와 같은 배터리(180)는 다이얼캡(130)의 설치공간(132a) 내부면 상에 설치된다. 이때, 이러한 배터리(180)는 1회용 배터리 또는 충전용 배터리로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에는 다이얼캡(130)의 외주면 일측에 설치되어 충전용 케이블(도시하지 않음)을 통해 배터리(180)를 충전시키는 충전포트(183)가 더 구성될 수 있다.
전술한 바와 같은 배터리(180)의 종류가 1회용 배터리인 경우에는 다이얼캡(130)을 구성하는 회전축(134)를 풀어 통기캡(120)으로부터 다이얼캡(130)을 분리한 상태에서 1회용 배터리를 교체하게 된다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기(100)는 열전소자(110)를 이용함으로써 언제든 어느 장소에서도 충진된 물을 냉각 또는 가열함으로써 물의 상을 냉수 또는 온수로 변화시켜 마실 수가 있다.
특히, 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기(100)는 부피나 크기가 여성용 핸드백에 넣을 수 있을 정도의 크기로 이루어지기 때문에 휴대도 매우 양호하다는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 보온용기(100)는 분유나 이유식을 먹는 아이를 가진 엄마들에게는 매우 유용한 제품이라 할 수가 있다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
10. 외부용기 20. 내부용기
30. 마개 40. 캡
100. 냉온 보온용기 110. 열전소자
120. 통기캡 122. 내부공간
124. 통기공 130. 다이얼캡
132. 하부캡 134. 회전축
136. 부싱 140. 냉온조절회로
142. 회로기판 144. 다이얼
150. 결로방지수단 152. 방열핀
154. 방열팬 160. 다이얼캡 고정수단
162. 고정홈 162a. 톱니
164. 해제버튼 164a. 걸쇄
166. 탄성스프링 170. 전원변환수단
172. 전원변환회로 174. 제어회로
180. 배터리 182. 충전포트
190. 디스플레이 202. 회전상태 표시구
204. 오프모드 206. 가열모드
208. 냉각모드

Claims (10)

  1. 외부용기의 내부에 설치되어 음료의 충진이 이루어지는 내부용기 하부면 상에 설치 고정되어지되 전원의 인가에 의해 발열 또는 흡열을 통해 내부용기를 냉각 또는 가열시키는 열전소자;
    상기 외부용기 하부에 착탈 가능하게 구성되어지되 상부가 개방된 내부공간과 상기 내부공간의 열을 외기로 통기시키는 다수의 통기공이 형성된 통기캡;
    상기 통기캡 하부를 커버하되 좌우 회전 가능하게 구성되어 내부에는 상부가 개방된 설치공간과 중심부 상에 구속홈이 형성된 하부캡, 상기 하부캡의 하부면 중심을 통해 하기의 냉온조절회로를 관통하여 상기 통기캡 하부면 중심에 체결되어지되 상기 하부캡의 좌우 회전이 이루어질 수 있도록 하는 회전축 및 상기 회전축이 관통되는 상기 하부캡 중심의 관통공 내주면 상에 설치되어 상기 하부캡의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 부싱의 구성으로 이루어진 다이얼캡;
    상기 통기캡과 다이얼캡 중심의 사이에 설치 고정되어지되 상기 다이얼캡의 좌우 회전에 따라 가열이나 냉각 또는 오프(Off) 상태를 조절할 수 있도록 하는 냉온조절회로;
    상기 열전소자의 발열 또는 흡열시 발생되는 열을 외기로 통기시켜 내부의 결로를 방지하는 결로방지수단;
    상기 다이얼캡의 회전을 고정시키되 인위적인 해제를 통해 다이얼캡의 회전이 이루어질 수 있도록 하는 다이얼캡 고정수단;
    상기 열전소자에 인가되는 전압의 방향을 전환시켜 발열 또는 흡열이 이루어지도록 하는 전원변환수단; 및
    상기 다이얼캡의 설치공간 내부면 상에 설치되어 전원을 공급하는 배터리를 포함한 구성으로 이루어진 열전소자를 이용한 냉온 보온용기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 통기캡의 일측에 구성되어지되 가열 상태나 냉각 상태 또는 오프 상태를 표시하는 디스플레이가 더 구성된 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 보온용기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 통기캡은 상기 외부용기 하부에 나사 결합을 통해 착탈 가능하게 분리 구성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 보온용기.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 냉온조절회로는 상기 통기캡과 다이얼캡의 중심부 사이에 설치 고정되는 회로기판; 및
    상기 회로기판의 중심부 상에 구성되어 상기 다이얼캡의 구속홈 상에 삽입 구속되어 상기 다이얼캡의 좌우 회전에 따라 좌우 회전이 이루어져 가열이나 냉각을 위한 전원의 온(On) 상태 또는 오프(Off) 상태를 조절하기 위한 다이얼의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 보온용기.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 결로방지수단은 상기 통기캡의 내부공간 상부에 설치되어 상기 열전소자의 발열 또는 흡열시 열을 내부공간으로 발산하는 방열핀; 및
    상기 방열핀의 하부에 설치 구성되어 전원의 인가에 의해 구동되어지되 상기 내부공간의 열을 상기 통기공을 통해 외기로 발산하는 방열팬의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 보온용기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 다이얼캡 고정수단은 상기 통기캡의 하부면 일측에 형성되어지되 내주면에는 톱니가 형성된 고정홈;
    상기 다이얼캡의 일측에 내외로 출몰 가능하게 설치되어지되 내측 끝단에는 상기 고정홈 상에 삽입되어 상기 톱니와의 걸림을 통해 상기 다이얼캡의 회전을 방지하는 걸쇄가 형성된 해제버튼; 및
    상기 해제버튼을 상기 다이얼캡의 외측으로 가압되도록 탄성력이 작용되어 상기 해제버튼에 외력이 작용하지 않는 경우에는 상기 걸쇄와 톱니의 상시 걸림을 통해 상기 다이얼캡의 회전이 방지되도록 하는 탄성스프링의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 보온용기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전원변환수단은 상기 다이얼의 좌우 회전에 따른 신호에 의해 상기 열전소자의 발열 또는 흡열측에 전압을 인가하여 상기 내부용기의 가열 또는 냉각이 이루어질 수 있도록 하는 전원변환회로; 및
    상기 다이얼의 좌우 회전에 따른 신호에 의해 상기 전원변환회로를 제어하는 제어회로의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 보온용기.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리는 1회용 배터리 또는 충전용 배터리인 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 보온용기.
  10. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다이얼캡의 외주면 일측에 설치되어 충전용 케이블을 통해 상기 배터리를 충전시키는 충전포트가 더 구성된 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 보온용기.
KR1020140111857A 2014-08-26 2014-08-26 열전소자를 이용한 냉온 보온용기 KR101478121B1 (ko)

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