KR101628042B1

KR101628042B1 - 정수기용 순간 냉각 유닛

Info

Publication number: KR101628042B1
Application number: KR1020140065409A
Authority: KR
Inventors: 권택율; 윤영균; 박찬
Original assignee: 주식회사 리빙케어
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2016-06-08
Also published as: KR20150137478A

Abstract

본 발명은 정수기용 순간 냉각 유닛에 관한 것으로, 본 발명에 따른 정수기용 순간 냉각 유닛은, 양 측벽에 제1 유로가 각각 형성되는 유로 플레이트; 상기 유로 플레이트의 양 측벽에 접촉된 접촉면에 제2 유로가 각각 형성되어 상기 제2 유로가 상기 제1 유로와 연통되는 마감 플레이트; 상기 마감 플레이트의 양쪽 외측벽에 구비되어 상기 제1, 2 유로 내부에 유동하는 물을 열전냉각시키는 열전모듈; 상기 유로 플레이트와 상기 열전모듈 사이에 각각 개입되는 열전달 플레이트; 및 상기 열전모듈의 양쪽 외측벽에 각각 밀착되어 상기 열전모듈의 방열면을 냉각시키는 발열모듈을 포함하며, 상기 제1, 2 유로의 양 끝단에 유입관과 배출관이 연결된다.
본 발명에 의하면 순간적으로 열전냉각하여 생성되는 냉수의 공급이 가능하므로 별도로 냉수가 저장되는 물탱크가 필요 없고, 정수기에 적용할 경우 열전모듈을 통해 소형화 및 경량화가 가능한 효과가 있다.

Description

정수기용 순간 냉각 유닛 {INSTANTANEOUS COOLING UNIT FOR PURIFIER}

본 발명은 정수기용 순간 냉각 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 순간 냉각이 가능하여 정수기에 적용시 냉수 저장탱크가 필요 없는 정수기용 순간 냉각 유닛에 관한 것이다.

최근, 전자제품의 사이즈가 점차 축소되면서 그 내부에 수용되는 여러 가지 부품들 역시 사이즈 축소가 요구되고 있다.

최근에 출시되고 있는 정수기는 사이즈는 작아지면서 기능은 기존과 동일하거나 기존 제품보다 우월하여 수요가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 정수기에는 통상적으로 물을 저장하는 저수탱크가 마련되어 있으며, 상기 저수탱크에는 저장된 물을 냉각시켜 냉수화할 수 있도록 냉각장치가 구비된다. 이러한 냉각장치의 사이즈는 전자제품의 사이즈에 영향을 받고 있으므로 사이즈를 고려하였을 때 박형의 냉각장치가 적용되고 추세이다.

이러한 냉각장치와 관련된 기술이 특허등록 제0884645호 및 특허등록 제1244476호에 제안된 바 있다.

이하에서 종래기술로서 특허등록 제0884645호 및 특허등록 제1244476호에 개시된 정수기용 순간 냉각 장치 및 정수기용 순간냉각장치를 간략히 설명한다.

도 1은 특허등록 제0884645호(이하 '종래기술 1'이라 함)에서 정수기용 순간 냉각 장치의 개략도이다. 도 1에서 보는 바와 같이 종래기술 1의 정수기용 순간 냉각 장치는 내부에 부동액(111)을 수용하는 부동액 탱크(110)와, 상기 부동액 탱크(110) 내의 부동액(111)을 냉각시키는 부동액 냉각부(130)와, 상기 부동액 탱크(110) 내의 부동액을 상기 부동액 탱크(110) 외부에 설치된 순환관(141)을 통하여 순환시키는 부동액 순환부(140)와, 상기 순환관(141) 내부의 부동액과 정화된 정수가 유입되어 흐르는 정수관(163) 내부의 정수를 열교환시켜 상기 정수관(163) 내부의 정수를 냉각시키는 열교환부(160)를 포함하여 구성되며, 상기 열교환부(160)에서 상기 순환관(141) 내부의 부동액과 상기 정수관(163) 내부의 정수 사이의 열교환되는 양을 제어하는 제어부(170)를 추가로 포함할 수 있다.

그러나 종래기술 1에 의한 정수기용 순간 냉각 장치는 물을 냉각시키기 위한 냉매 공급 관련 부속 장치의 부피가 커지고, 냉각 코일의 구동에 따른 전기 소모량이 증가하는 문제점이 있었다.

도 2는 특허등록 제1244476호(이하 '종래기술 2'라 함)에서 정수기용 순간냉각장치를 나타낸 구성도이다. 도 2에서 보는 바와 같이 종래기술의 정수기용 순간냉각장치는, 원수공급수단으로부터 공급되는 원수를 필터링하는 복수개의 정수필터(10), 상기 정수필터(10)에 의해 필터링된 정수가 저장되는 정수탱크(20), 상기 정수탱크(20)에 냉각관(30)을 통해 연결되어 상기 정수를 냉각시키는 냉각탱크(40), 상기 냉각탱크(40)를 극저온 상태로 냉각시켜 상기 정수가 냉각탱크(40)에 의해 냉각되도록 하는 냉각사이클(50) 및 상기 냉각탱크(40)와 냉수 취수용 코크(60)에 연결되어 상기 냉각된 냉수가 출수되도록 하는 출수관(70)을 포함하는 정수기에 있어서, 상기 냉각탱크(40)측에 인접한 냉각관(30)에 설치되어 냉각관(30)에 흐르는 정수의 유량이 제어되도록 냉각관(30)을 개폐시키는 제어밸브(110); 상기 냉각탱크(40)의 내부에 구성되어 상기 냉각탱크(40) 내부로 유입된 정수의 이동로를 연장함과 동시에 접촉면적을 증대시키는 냉각용구조물(120); 상기 냉각관(30)에 설치되어 상기 제어밸브(110)에 의한 냉각관(30)의 개방시 상기 정수가 일정한 수압으로 냉각탱크(40)에 유입되도록 하는 수압밸브(130); 상기 제어밸브(110)의 상측부에 설치되어 제어밸브(110)에 형성되는 통공(115)을 통하여 외부로부터 오염물이 유입되는 것을 방지하는 에어필터(140); 및 상기 냉수 취수용 코크(60)의 개방을 위한 동작시 냉수관(40)이 개방되도록 제어밸브(110)를 제어하는 제어수단(150)을 포함하고, 상기 제어밸브(110)는 상기 정수탱크(30)와 냉각탱크(40) 사이의 냉각관(30)을 'ㄱ'자 형상으로 절곡되도록 연결하는 취수밸브이고, 상기 냉각관(30)의 유입부(31)와 유출부(32) 사이를 'ㄱ'자로 연결하는 코크밸브바디(111)와, 상기 코크밸브바디(111)의 내부에 삽입되어 냉수로(112)를 개폐하는 코크개폐부재(113)와, 상기 코크개폐부재(113)에 결합되어 상기 제어수단(150)의 동작신호 제공시 상기 코크개폐부재(113)를 상승 또는 하강 이동시켜 냉수로(112)가 개폐되도록 하는 승강수단(114)과, 상기 코크개폐부재(113)의 상측부와 코크밸브바디(111)의 내측에 구비되는 탄성스프링(115)과, 상기 코크개폐부재(113)에 길이방향으로 형성되는 통공(116)을 포함한다.

그러나 종래기술 2에 의한 정수기용 순간냉각장치는 물을 냉각시키기 위한 냉매 공급 관련 부속 장치의 부피가 커지고, 냉각 사이클의 구동에 따른 전기 소모량이 증가하고, 냉각탱크를 구비하여 시간이 경과하면 상기 냉각탱크에 저장된 물의 질이 저하되는 문제점이 있었다.

KR 0884645 B1 KR 1244476 B1

본 발명의 목적은 순간적으로 열전냉각하여 생성되는 냉수의 공급이 가능하므로 별도로 냉수가 저장되는 물탱크가 필요 없고, 정수기에 적용할 경우 열전모듈을 통해 소형화 및 경량화가 가능한 정수기용 순간 냉각 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 열전모듈의 외곽면에 절연공간을 확보하여 전원 공급 유닛의 설계시 유연성을 확보 가능하고, 열전모듈에 전원 공급시 AC 전류를 직접 DC 전류로 변환하는 전원 공급 유닛을 통해 단가가 저렴해지는 정수기용 순간 냉각 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 순간 냉수 유닛의 양쪽에서 열전 냉각하게 하므로 차치 면적을 줄일 수 있게 한 정수기용 순간 냉각 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 열전모듈을 통해 냉수 생성은 물론 전류 인가 방향을 변경하여 온수 생성도 가능하게 한 정수기용 순간 냉각 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 드레인 측에 밸브를 구비하고 유로에 경사를 주어 정수기의 미 사용시 자동으로 유로 내의 물을 제거할 수 있으며, 열전모듈을 통해 발생되는 열을 이용하여 유로 내에 맺힌 물도 증발시켜 잔여수가 남지 않도록 한 정수기용 순간 냉각 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 유로 플레이트의 표면에 보강 프레임을 구비하여 유로 전체에 고른 힘이 분산되도록 한 정수기용 순간 냉각 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 정수기용 순간 냉각 유닛은, 양 측벽에 제1 유로가 각각 형성되는 유로 플레이트; 상기 유로 플레이트의 양 측벽에 접촉된 접촉면에 제2 유로가 각각 형성되어 상기 제2 유로가 상기 제1 유로와 연통되는 마감 플레이트; 상기 마감 플레이트의 양쪽 외측벽에 구비되어 상기 제1, 2 유로 내부에 유동하는 물을 열전냉각시키는 열전모듈; 상기 유로 플레이트와 상기 열전모듈 사이에 각각 개입되는 열전달 플레이트; 및 상기 열전모듈의 양쪽 외측벽에 각각 밀착되어 상기 열전모듈의 방열면을 냉각시키는 발열모듈을 포함하며, 상기 제1, 2 유로의 양 끝단에 유입관과 배출관이 연결되는 정수기용 순간 냉각 유닛을 통해 달성된다.

또한, 본 발명에서의 상기 열전모듈은 상기 열전달 플레이트와 상기 발열모듈과의 접촉면에 글루(Glue)를 통해 접합시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서의 상기 제1 및 제2 유로는 별도의 기구물에 형성되고 그 외곽에 케이스를 형성하거나 케이스 자체에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에서의 상기 제1 및 제2 유로는 금속재질, 고무재질 또는 합성수지 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에서의 상기 제1 및 제2 유로는 홈 형태 또는 뚫린 빈 공간 형태로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에서의 상기 발열모듈에는 물리적 안전장치 또는 센서와 회로를 조합한 안전장치가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명에서의 상기 순간 냉수 유닛은, 전류의 방향을 전환시켜 온수를 추출하도록 사용 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에서의 상기 발열모듈은 수냉 방식에 의한 워터 재킷 또는 공냉 방식에 의한 히트 싱크와 팬을 포함하며, 상기 발열모듈이 수냉 방식인 경우, 상기 제1, 2 유로가 다이캐스팅 또는 주조 방식에 의해 구비될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 순간 냉수 유닛의 배출 라인에는 드레인 밸브가 구비되면서 상기 제1 및 제2 유로가 경사지게 형성되어 유로 내의 잔여수가 배출되게 할 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 유로 플레이트의 표면에 격자 구조의 홀이 두께 방향으로 형성된 보강 프레임이 안착될 수 있다.

본 발명에 의하면 순간적으로 열전냉각하여 생성되는 냉수의 공급이 가능하므로 별도로 냉수가 저장되는 물탱크가 필요 없고, 정수기에 적용할 경우 열전모듈을 통해 소형화 및 경량화가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 열전모듈의 외곽면에 절연공간을 확보하여 전원 공급 유닛의 설계시 유연성을 확보 가능하고, 열전모듈에 전원 공급시 AC 전류를 직접 DC 전류로 변환하는 전원 공급 유닛을 통해 단가가 저렴해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 순간 냉수 유닛의 양쪽에서 열전 냉각하게 하므로 차치 면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 열전모듈을 통해 냉수 생성은 물론 전류 인가 방향을 변경하여 온수 생성도 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 드레인 측에 밸브를 구비하고 유로에 경사를 주어 정수기의 미 사용시 자동으로 유로 내의 물을 제거할 수 있으며, 열전모듈을 통해 발생되는 열을 이용하여 유로 내에 맺힌 물도 증발시켜 잔여수가 남지 않아 위생적인 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 유로 플레이트의 표면에 보강 프레임을 구비하여 유로 전체에 고른 힘이 분산되게 하여 내구성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술 1에 의한 정수기용 순간 냉각 장치의 개략도이다.
도 2는 종래기술 2에 의한 정수기용 순간냉각장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 정수기용 순간 냉각 유닛을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정수기용 순간 냉각 유닛을 도시한 단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 일실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 일실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 정수기용 순간 냉각 유닛이 단면도로 도시되어 있다.

이 도면에 의하면, 본 발명의 일실시예에 따른 정수기용 순간 냉각 유닛(100)은 직립된 상태에서 필터(도면에 미도시)를 통해 필터링된 물을 통과 과정에서 순간적으로 열전냉각시키며, 유로 플레이트(110), 마감 플레이트(120), 열전달 플레이트(130), 열전모듈(140), 발열모듈(150), 전원공급모듈 및 제어모듈을 포함한다. 이때, 상기 순간 냉수 유닛(100)은 원수를 냉각시키는 기능을 하며, 이 기능 외에 열전모듈(140)에 인가하는 전류 방향을 전환시켜 온수를 추출하도록 사용할 수 있다.

여기서, 상기 순간 냉수 유닛(100)은 기존의 단면 모듈 배열 방식과는 다르게 가운데 냉각부를 두고 양쪽에서 방열부를 구성하여 제품이 차지하는 면적을 줄일 수 있으며, 상기 순간 냉수 유닛(100)의 크기를 줄일 경우 완제품의 디자인 유연성이 확보되어 다양한 제품을 구성할 수 있다.

한편, 상기 순간 냉수 유닛(100)은 상기 열전모듈(140)을 기준으로, 안쪽인 유로 플레이트(110), 마감 플레이트(120), 열전달 플레이트(130)의 구성을 냉각부라 칭하고, 상기 열전모듈(140)의 바깥쪽인 발열모듈(150)의 구성을 발열부라 칭한다.

유로 플레이트(110)는 외측벽에 유입관(112)과 배출관(114)이 각각 구비되고, 양쪽 측벽에 반원 형상의 제1 유로(116)가 각각 형성된다. 이때, 상기 유입관(112)과 배출관(114)은 제1 유로(116)의 양 끝단에 각각 구비되어 연통되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 유로 플레이트(110)는 제1 유로(116)가 본 실시 예에서와 같이 케이스 자체에 형성되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 별도의 기구물에 제1 유로(116)가 형성되고 그 외곽에 케이스를 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 유로(116)는 알루미늄이나 스테인리스 등의 금속재질, 실리콘 등과 같은 고무재질 또는 합성수지 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 제1 유로(116)의 형상은 홈 형태 또는 뚫린 빈 공간 형태 등으로 형성될 수 있다.

마감 플레이트(120)는 실리콘 재질 등으로 형성되어 유로 플레이트(110)의 양쪽 측벽에 각각 밀착되며, 상기 유로 플레이트(110)의 외측벽에 각각 형성된 제1 유로(116)와 대칭 형성되어 연통되도록 반원 형상의 제2 유로(126)가 내측벽에 각각 형성된다.

여기서, 상기 제2 유로(126)도 제1 유로(116)과 같이 알루미늄이나 스테인리스 등의 금속재질, 실리콘 등과 같은 고무재질 또는 합성수지 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 제2 유로(126)의 형상은 홈 형태 또는 뚫린 빈 공간 형태 등으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 유입관(112)에는 유입 유량을 제어할 수 있도록 자동 밸브가 구비될 수 있고, 상기 배출관(114)에는 배출되는 물의 온도를 센싱하는 온도 센서가 구비될 수 있다.

열전달 플레이트(130)는 마감 플레이트(120)의 양쪽 외측벽에 각각 밀착되어 외측벽에 배치된 열전모듈(140)에서의 흡열에 따른 마감 플레이트(120)로 열전달 효율을 상승시키기 위해 구비된다. 이때, 상기 열전달 플레이트(130)는 서스(SUS: Stainless Use Steel) 재질로 구비됨을 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 세라믹, 알루미늄 및 고온 유리 등으로 변경 실시가 가능하다.

더욱이, 상기 열전달 플레이트(130)는 외곽이 세라믹으로 되어 있는 열전모듈(140)의 특성상 조립시 힘의 불균형이 이루어질 경우 모듈의 파손으로 이어질 수 있으므로, 이를 해소하기 위해 열전모듈(140)을 기준으로, 안쪽과 바깥쪽 구성인 냉각부 및 발열부 플레이트의 크기를 모듈과 동일한 사이즈로 구성할 경우 모듈의 파손을 줄일 수 있다.

열전모듈(140)은 열전달 플레이트(130)의 양쪽 외측벽에 다수개가 밀착되며, 전원이 인가되면 펠티어(Peltier) 효과에 따라 일측 접합부에서 열을 흡수하고 타측 접합부에서 열을 발산한다. 여기서, 열전모듈은 열에너지와 전기에너지의 상호변환이 가능한 친환경적인 에너지재료로써, 알루미나 등의 세라믹기판을 사이에 두고 칩 형태의 p형과 n형의 열전반도체가 전기적으로 직렬로 실장된 형태를 가지고 있다. 특히, 열전모듈에 전기에너지를 인가하게 되면 열전반도체 내부의 전하(전자, 정공)는 열전모듈의 일단에서 열에너지를 흡수하여 반대 면으로 이동시키며, 이로 인하여 열전모듈의 일면은 냉각이 되고 반대면은 발열이 된다. 이때, 상기 열전모듈(140)은 흡열면이 열전달 플레이트(130)의 양쪽 외측벽에 각각 밀착되고, 방열면이 후술할 발열모듈(150)에 각각 밀착된다.

한편, 상기 열전모듈(140)은 상, 하부 전극 외곽면에 N형 소자 및 P형 소자와의 절연공간(Creepage)을 확보한 구조를 구현 가능하여 모듈에서 절연공간을 확보함에 따라 후술할 전원공급모듈 설계에서 유연성을 확보할 수 있다.

그리고 상기 열전모듈(140)은 볼트 체결 방식 이외에 마감 플레이트(120)의 표면에 밀착되는 열전달 플레이트(130)와 발열모듈(150)과의 접촉면에 글루(Glue) 등을 통해 접합시켜 일체화한 후 냉각부와 발열부 측 마감 플레이트(120)에 각각 고정할 수 있다.

발열모듈(150)은 열전모듈(140)의 이면에 밀착되어 상기 열전모듈(140)의 방열면을 수냉 방식 또는 공냉 방식에 의해 냉각시킬 수 있다. 이때, 상기 발열모듈(150)이 수냉 방식인 경우 워터 재킷(Water jacket)으로 구성되며, 공냉 방식인 경우 히트 싱크(heat sink)와 팬(fan)을 포함한다.

한편, 상기 발열모듈(150)이 수냉 방식인 경우 내부에 냉수가 유동될 수 있도록 유로가 형성되고, 냉수 유입관과 냉수 배출관이 각각 연통된다. 이때, 상기 발열모듈(150)에 직접 가공을 통해 유로를 형성할 있지만, 직접 가공의 경우 가공비가 비싸 제품의 단가 상승으로 이어지므로 이를 해소하기 위해 알루미늄 다이캐스팅이나 로스트 왁스(Lost wax) 방법을 사용한 정밀 주조 방식 등을 사용하여 원가를 절감할 수 있다.

더욱이, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 발열모듈(150)에는 바이메탈 등의 물리적 안전장치 또는 써모커플, 써미스터(NTC, PTC) 등의 센서와 회로를 조합한 안전장치가 구비될 수 있다.

한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 순간 냉수 유닛(100)의 배출 라인에 드레인 밸브가 구비되면서 제1, 2 유로(116, 126)가 경사지게 형성되어 상기 제1, 2 유로(116, 126) 내의 잔여수가 배출되게 할 수 있다.

즉, 사용자가 정수기를 임의의 시간 동안 사용하지 않을 경우 자동으로 제1, 2 유로(116, 126) 내의 물을 제거하는 시스템을 구현할 수 있다. 이는 드레인 쪽에 밸브를 두고, 제1, 2 유로(116, 126)는 경사를 두고 자중에 의해 잔여수가 배출되도록 하는 것이다. 여기에 후술할 제어모듈(도면에 미도시)의 제어에 의해 열전모듈(140)의 특성을 이용하여 약한 열로 가열하므로 제1, 2 유로(116, 126) 내에 맺힌 물도 증발시키게 되므로 잔여수가 남지 않게 한다. 결론적으로, 제1, 2 유로(116, 126) 내의 잔여수를 완전히 제거하여 필터를 통과한 깨끗한 물을 바로 마실 수 있는 시스템을 구현 가능한 것이다.

전원공급모듈(도면에 미도시)은 순간 냉수 유닛(100)에 전원을 공급하며, 특히, 상기 순간 냉수 유닛(100)의 열전모듈(140)에 전원 공급시 AC 전류를 직접 DC 전류로 변환한다.

즉, 냉수의 첫 잔을 추출할 때, 첫 잔부터 10℃ 이하의 물을 추출하기 위해 냉각부와 발열부의 음용수의 유량을 조절하거나, 인가되는 전압을 조절하여 목표 온도가 되는 물을 추출할 수 있으며, 또는 이 둘을 모두 제어에 이용할 수도 있다. 그리고 AC-DC 직접 변화의 경우 입력 AC의 전압을 올리면 출력 DC의 전압도 비례적으로 올라가게 된다.

여기서, 열전모듈(140)의 특성상 제품에는 DC 전류가 공급되어야 한다. AC 전류를 직접 DC로 변환할 경우 전원공급모듈의 구성 단가를 획기적으로 낮출 수 있다. 단, 이때 상용 AC 220V 전원이 DC 300V(부하시 260V) 이상의 전압으로 변환되게 함으로써 열전모듈(140)의 구성과 조합에서도 인가되는 전압에 맞춘 구성으로 진행하여야 한다. 그리고 열전모듈(140)은 교류 전류에서는 사용이 불가한 제품으로, 열전모듈(140) 사용을 위해서는 AC-DC 변환을 위한 별도의 전원공급모듈이 필요하다.

일반적인 열전모듈의 사용전압이 30V미만이고, 그 제품화의 단계에서도 전원공급모듈의 제한으로 50V 이하의 전원 체계로 제품을 구성하는 경우가 일반적이다. 열전모듈(140)의 활용성이 점점 늘어나면서 단품이나 2~4개의 연결만이 아닌 다량의 열전모듈(140)을 연결하여 사용할 경우게 발생하게 된다. 이때 문제가 되는 부분이 전원공급이다.

첫 번째로, 기존의 방식으로 전원 공급을 할 경우, 전압을 낮게 구성(50V 이하)하면, 전류값이 높아지고, 전류값이 높아지면 각종 전기, 전자 부품의 허용 전류치 또한 높은 제품을 사용하여야 한다. 두 번째로, 전압을 높게 구성할 경우, 기존 제품에서는 고전압의 AC-DC 변화 장치가 없고, 필요에 의해 제작할 경우에도 사용자의 안전성을 고려하여 1차 측과 2차 측이 절연처리가 된 제품을 제작해야 한다. 이 경우 제품의 크기가 커지고 단가도 비싸지는 문제가 있다.

이때 사용자의 안전을 위한 절연거리가 열전모듈 측에서 확보가 된다면, 상기에서 제기되었던 문제를 쉽게 해결할 수가 있다.

상기 열전모듈(140)은 모듈단계에서 절연거리 기준을 충족함으로써, 전원공급모듈에서 1차 측과 2차 측을 별도로 절연할 필요가 없어 상기 전원공급모듈의 크기와 구성 비용을 획기적으로 낮출 수 있다. 그리고 상기 전원공급모듈의 설계 유연성 또한 확보하기가 쉬워 제품 개발이 용이한 장점이 있다.

제어모듈(도면에 미도시)은 순간 냉수 유닛(100)에 공급하는 물의 유량 및 인가되는 전압 조절 등을 제어한다. 즉, 상기 제어모듈은 열전모듈(140)에 전류량 및 전류 인가 여부 등을 제어함과 동시에 유입되는 물의 유량을 제어할 수 있도록 유입관(112)에 설치된 자동 밸브의 작동을 제어하고, 배출관(114)에 설치된 온도 센서의 결과값에 따라 사용자가 원하는 냉수의 온도 조절이 상기 열전모듈(140) 등을 제어하여 가능케 한다.

한편, 상기 제어모듈에는 출수부 온도를 센싱하여 출수 온도를 제어할 수 있는 전원 제어 보드(도면에 미도시)를 포함한다.

그러므로 본 발명에 따른 정수기용 순간 냉각 유닛(100)은 급수관을 통하여 급수되는 원수가 복수개의 필터를 통과하면서 침전, 여과, 살균 등의 과정을 거쳐 원수에 함유된 중금속 및 기타 유해물질이 제거되어 정화된다.

다음으로, 사용자가 냉수를 음용하고자 할 때 순간 냉수 유닛(100)의 내부를 통과하는 원수를 열전모듈(140)을 통해 냉각시키며 취수 코크를 통해 냉수가 배수된다. 한편, 상기 열전모듈(140)의 방열면은 상기 방열면에 밀착된 발열모듈(150)에 의해 냉각된다.

결국, 사용자가 냉수를 음용하기 위해서 취수 코크를 작동시키는 경우에만 순간 냉각 유닛(100)이 가동하므로 사용하지 않는 경우 소음이 발생하지 않는다.

또한, 본 발명의 순간 냉각 유닛(100)은 사용자가 냉수가 필요하여 사용하는 경우에만 작동하게 하므로 기존의 냉온 정수기처럼 냉수와 온수를 만들기 위한 대기전력이 필요 없고 이를 통해 기존 냉온 정수기에 비해 매우 적은 소비전력을 구현할 수 있다.

도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정수기용 순간 냉각 유닛이 단면도로 도시되어 있다.

이 도면에 의하면, 본 발명의 다른 실시예의 순간 냉수 유닛(100')은 마감 플레이트(120), 열전달 플레이트(130), 열전모듈(140), 발열모듈(150), 전원공급모듈 및 제어모듈을 포함하며, 상기 유로 플레이트(110') 이외의 다른 구성은 앞선 실시예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 유로 플레이트(110')와 상기 마감 플레이트(120)는 모듈의 위치를 고려하여 플레이트의 가장자리와 가운데 또는 가장자리부만을 볼트로 체결하는 구조가 일반적이다. 이 경우 상기 유로 플레이트(110')의 제1 유로(116)와 상기 마감 플레이트(120)의 제2 유로(126)가 일정 장도 이상의 강성이 유지되지 않으면 구부러짐 현상이 발생하여 열전모듈(140)의 파손 또는 성능 저하의 원인이 될 수 있다. 물론, 조립 공정에서 작업자의 세심한 주의와 적절한 토크(torque) 조절을 통해서 해결할 수는 있지만, 작업 공수와 작업자의 피로도가 상승하는 원인이 된다. 이를 해결하기 위해서는 상기 유로 플레이트(110')의 제1 유로(116) 쪽에만 홀(118)이 형성된 보강 프레임(160)을 추가하여, 제1, 2 유로(116, 126)의 전면에 전체적으로 고른 힘이 분포될 수 있는 구조를 만들 수 있다. 이 경우 유로 자체의 휨에 대해서는 자유로워 질 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 순간 냉수 유닛
110: 유로 플레이트
120: 마감 플레이트
130: 열전달 플레이트
140: 열전모듈
150: 발열모듈
160: 보강 프레임

Claims

양 측벽에 제1 유로가 각각 형성되는 유로 플레이트;
상기 유로 플레이트의 양 측벽에 접촉된 접촉면에 제2 유로가 각각 형성되어 상기 제2 유로가 상기 제1 유로와 연통되는 마감 플레이트;
상기 마감 플레이트의 양쪽 외측벽에 구비되어 상기 제1, 2 유로 내부에 유동하는 물을 열전냉각시키는 열전모듈;
상기 유로 플레이트와 상기 열전모듈 사이에 각각 개입되는 열전달 플레이트; 및
상기 열전모듈의 양쪽 외측벽에 각각 밀착되어 상기 열전모듈의 방열면을 냉각시키는 발열모듈을 포함하며,
상기 제1, 2 유로의 양 끝단에 유입관과 배출관이 연결되고, 상기 배출관과 연결되는 배출 라인에는 드레인 밸브가 구비되면서 상기 제1, 2 유로가 경사지게 형성되어 유로내의 잔여수가 배출되며, 상기 유로 플레이트의 표면에 격자 구조의 홀이 두께 방향으로 형성된 보강 프레임이 안착되는 정수기용 순간 냉각 유닛.
제1항에 있어서,
상기 열전모듈은 상기 열전달 플레이트와 상기 발열모듈과의 접촉면에 글루(Glue)를 통해 접합시키는 정수기용 순간 냉각 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유로는 별도의 기구물에 형성되고 그 외곽에 케이스를 형성하거나 케이스 자체에 형성되는 정수기용 순간 냉각 유닛.
제3항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유로는 금속재질, 고무재질 또는 합성수지 중 어느 하나의 재질로 형성되는 정수기용 순간 냉각 유닛.
제3항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유로는 홈 형태 또는 뚫린 빈 공간 형태로 형성되는 정수기용 순간 냉각 유닛.
제1항에 있어서,
상기 발열모듈에는 물리적 안전장치 또는 센서와 회로를 조합한 안전장치가 구비되는 정수기용 순간 냉각 유닛.
제1항에 있어서,
상기 순간 냉수 유닛은, 전류의 방향을 전환시켜 온수를 추출하도록 사용 가능한 정수기용 순간 냉각 유닛.
제1항에 있어서,
상기 발열모듈은 수냉 방식에 의한 워터 재킷 또는 공냉 방식에 의한 히트 싱크와 팬을 포함하며,
상기 발열모듈이 수냉 방식인 경우, 상기 제1, 2 유로가 다이캐스팅 또는 주조 방식에 의해 구비되는 정수기용 순간 냉각 유닛.
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