KR101628439B1 - 냉온장 컵홀더 - Google Patents

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KR101628439B1
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현대자동차주식회사
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Abstract

상단이 개방되어 음료가 수납되고 음료를 감싸는 형상이며 측면에 바람이 유입되는 송풍홀이 형성된 홀더본체; 전면이 홀더본체의 외측면에서 송풍홀을 덮도록 결합되며, 일측면에 형성된 유입구로 유입된 바람이 열교환된 후 송풍홀을 통해 홀더본체 내부로 토출되도록 하는 열교환체; 전면이 열교환체의 후면에 결합된 펠티어소자와 일단부의 전면이 펠티어소자의 후면에 결합되고 타단부가 측방으로 연장된 히트파이프; 및 히트파이프 일단부의 후면에 결합된 방열모듈과 방열모듈의 후방에 배치된 방열팬;을 포함하는 냉온장 컵홀더가 소개된다.

Description

냉온장 컵홀더 {HEATING AND COOLING CUP HOLDER}
본 발명은 속효성 및 성능의 향상으로 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있으며, 자동차 내에서 찬 음료 또는 따듯한 음료를 빠른 시간 내에 만들어 마실 수 있기 때문에 상품성 가치도 높일 수 있는 냉온장 컵홀더에 관한 것이다.
차량 등에는 컵홀더가 마련되고 있다. 이러한 컵홀더는 일반적으로 단순 파지 기능만을 보유하고 있지만, 일부 차종에 따라서는 냉온장기능도 겸비한 컵홀더가 소개되고 있기도 하다.
그러나 종래의 이러한 컵홀더는 단순히 열전도만을 이용하여 냉온장을 담당함이 일반적이었으니, 열전도만으로는 충분히 냉온장을 수행할 수 없는 문제가 있었다.
종래의 컵홀더는 펠티어소자를 이용하기는 하지만, 컵홀더 본체에 전도를 통한 열전만을 함으로써 내부에 수납되는 컵의 냉온장을 담당하도록 하였다.
그러나 이러한 기술은 컵과 컵홀더의 접촉면적이 적을 경우 열전도에 따른 냉온장이 제대로 기능하지 못하는 문제가 있었다. 즉, 컵과 컵홀더의 사이즈는 항상 일치되지 않는 것이고, 또한 컵의 경우 아래의 하면이 움푹 들어간 경우도 있으며, 컵의 재질이 열전도가 낮은 종이컵 등의 경우에는 전도에 따른 열전달이 거의 일어나지 않아 컵의 온도가 주변의 온도와 일치되는 경향을 보였던 것이다.
따라서, 이러한 문제를 해결함으로써 실질적인 냉온장 기능이 제대로 발현될 수 있는 컵홀더가 필요하였던 것이다.
또한 US 5720171 B1 "Device for heating and cooling a beverage"에서도 컵홀더를 제시하고 있는데, 이 역시 전도만을 통한 컵홀더의 냉온장을 구현함으로써 실질적인 냉온장 효율이 매우 떨어지는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
US 5720171 B1
본 발명은 속효성 및 성능의 향상으로 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있으며, 자동차 내에서 찬 음료 또는 따듯한 음료를 빠른 시간 내에 만들어 마실 수 있기 때문에 상품성 가치도 높일 수 있는 냉온장 컵홀더를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉온장 컵홀더는, 상단이 개방되어 음료가 수납되고 음료를 감싸는 형상이며 측면에 바람이 유입되는 송풍홀이 형성된 홀더본체; 전면이 홀더본체의 외측면에서 송풍홀을 덮도록 결합되며, 일측면에 형성된 유입구로 유입된 바람이 열교환된 후 송풍홀을 통해 홀더본체 내부로 토출되도록 하는 열교환체; 전면이 열교환체의 후면에 결합된 펠티어소자와 일단부의 전면이 펠티어소자의 후면에 결합되고 타단부가 측방으로 연장된 히트파이프; 및 히트파이프 일단부의 후면에 결합된 방열모듈과 방열모듈의 후방에 배치된 방열팬;을 포함한다.
히트파이프는 평판형상의 일단부와 후방으로 절곡된 타단부로 구성될 수 있다.
방열모듈은 펠티어소자보다 길게 형성되며 히트파이프의 일단부는 방열모듈에 대응되는 길이로 형성될 수 있다.
펠티어소자는 히트파이프 일단부 중 끝단에 밀착될 수 있다.
방열팬은 방열모듈의 측방 및 후방에 배치되어 히트파이프의 타단부를 마주
히트파이프는 일단부가 펠티어소자에 결합되고 방열모듈의 후면에 결합되도록 절곡된 후 중앙부가 평판형상으로써 방열모듈의 후면에 밀착되고 타단부가 측방으로 연장될 수 있다.
히트파이프의 타단부에는 응축핀이 결합될 수 있다.
열교환체는 전면이 홀더본체의 외측면에서 송풍홀을 덮도록 결합되며, 일측면에 유입구가 형성되고 내부에 열전달 핀이 형성되어 유입구로 유입된 바람이 열전달 핀을 통해 열교환된 후 송풍홀을 통해 홀더본체 내부로 토출되도록 할 수 있다.
홀더본체보다 직경이 크게 형성되며 홀더본체의 측면을 감싸는 형상으로써 홀더본체와의 사이에 통풍공간을 형성하는 외부홀더;를 더 포함할 수 있다.
통풍공간에 마련되어 통풍공간의 공기를 흡입하며 토출구가 열교환체의 유입구와 연결된 블로워;를 더 포함할 수 있다.
열교환체는 일측면에 유입구가 형성되고 타측단부에 송풍홀이 위치되도록 홀더본체에 결합될 수 있다.
홀더본체, 열교환체, 펠티어소자, 히트파이프, 방열모듈 및 방열팬은 차량의 암레스트에 마련될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 냉온장 컵홀더에 따르면, 음료를 냉장 또는 온장의 상태로 보존 및 냉각 가열함에 있어, 외부 방열기의 방열 능력을 최대화 함으로써 기존의 냉장고보다 성능을 극대화할 수 있으며, 동일한 외부 방열기를 사용하더라도 면적 축소와 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 열전 소자의 소형화 및 방열기 면적을 최소화 가능하여 차량 장착 범위를 확대화 가능하며, 에너지 효율 및 제어 기능을 향상시킨다.
또한 속효성 및 성능의 향상으로 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있으며, 자동차 내에서 찬 음료 또는 따듯한 음료를 빠른 시간 내에 만들어 마실 수 있기 때문에 상품성 가치도 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온장 컵홀더가 암레스트에 설치된 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온장 컵홀더의 분해 사시도.
도 3 내지 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 냉온장 컵홀더를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온장 컵홀더의 성능을 비교하는 그래프.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉온장 컵홀더에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온장 컵홀더가 암레스트에 설치된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온장 컵홀더의 분해 사시도이며, 도 3 내지 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 냉온장 컵홀더를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온장 컵홀더의 성능을 비교하는 그래프이다.
먼저 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온장 컵홀더가 암레스트(10)에 설치된 사시도로서, 본 발명의 냉온장 컵홀더는 차량의 암레스트(10)에 설치될 수 있다. 이를 위해 암레스트(10)에는 컵홀더 커버(50)가 마련되며, 커버(50)의 상단(52)으로 컵이 수납되고 그 아래로 본 발명의 컵홀더가 설치된다.
본 발명에 따른 냉온장 컵홀더는, 상단이 개방되어 음료가 수납되고 음료를 감싸는 형상이며 측면에 바람이 유입되는 송풍홀(120)이 형성된 홀더본체(100); 전면이 홀더본체(100)의 외측면에서 송풍홀(120)을 덮도록 결합되며, 일측면에 유입구(320)가 형성되고 내부에 열전달 핀(340)이 형성되어 유입구(320)로 유입된 바람이 열전달 핀(340)을 통해 열교환된 후 송풍홀(120)을 통해 홀더본체(100) 내부로 토출되도록 하는 열교환체(300); 전면이 열교환체(300)의 후면에 결합된 펠티어소자(900)와 일단부(420)의 전면이 펠티어소자(900)의 후면에 결합되고 타단부(440)가 측방으로 연장된 히트파이프(400); 히트파이프(400) 일단부(420)의 후면에 결합된 방열모듈(500)과 방열모듈(500)의 후방에 배치된 방열팬(600); 홀더본체(100)보다 직경이 크게 형성되며 홀더본체(100)의 측면을 감싸는 형상으로써 홀더본체(100)와의 사이에 통풍공간을 형성하는 외부홀더(200); 및 통풍공간에 마련되어 통풍공간의 공기를 흡입하며 토출구가 열교환체(300)의 유입구(320)와 연결된 블로워(700);를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온장 컵홀더의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온장 컵홀더의 분해 사시도이다.
홀더본체(100)는 금속의 열전도가 가능한 재질로 형성됨이 바람직하며, 이를 통해 대류와 전도를 동시에 수행한다. 홀더본체(100)는 상단이 개방되어 음료가 수납되고 음료를 감싸는 형상이며 측면에 바람이 유입되는 송풍홀(120)이 형성된다. 송풍홀(120)을 통해 유입된 공조된 공기는 컵(C)에 부딪히고, 그 공기는 상방으로 상승되며 블로워(700)로 다시 유입된다.
그리고 열교환체(300)는 전면이 홀더본체(100)의 외측면에서 송풍홀(120)을 덮도록 결합된다. 열교환체(300)의 일측면에는 유입구(320)가 형성되어 공기를 도입하고, 내부에는 열전달 핀(340)이 형성되어 유입구로 유입된 바람이 열전달 핀(340)을 통해 열교환된다. 그리고 열교환된 바람은 송풍홀(120)을 통해 홀더본체(100) 내부로 토출되어 컵(C)측으로 대류 열전달을 수행하는 것이다.
또한, 펠티어소자(900)는 전면이 열교환체(300)의 후면에 결합되어 열교환체(300)를 직접 냉각 또는 가열한다. 따라서, 열교환체(300)로 유입되어 홀더본체(100)의 내부로 토출되는 공기가 공조되는 것이다. 그리고 동시에 열교환체(300)는 홀더본체(100)와 직접 결합되어 있어 홀더본체(100) 전체의 냉각 또는 가열을 수행하여 컵(C)과 전도에 의한 열전달을 수행하고, 홀더본체(100)의 전도에 의해 홀더본체(100)와 컵(C) 사이의 공기가 더욱 뛰어난 효율로 대류열전달을 수행할 수 있는 것이다.
히트파이프(400)는 일단부(410)의 전면이 펠티어소자(900)의 후면에 결합되고 타단부(440)가 측방으로 연장된다. 그리고 히트파이프(400) 일단부(410)의 후면에 방열모듈(500)이 결합되고 방열모듈(500)의 후방에 방열팬(600)이 배치된다. 그러한 히트파이프(400)와 방열모듈(500)은 하나의 하우징(800)에 통합하여 내장될 수 있다. 그리고 하우징(800)은 방열모듈(500)이 위치되는 구간(820)과 히트파이프(400)의 타단부(440)가 위치되며 방열팬(600)이 연결되는 구간(840)으로 구분될 수 있다.
그에 따라 히트파이프(400)의 일단부(410)에서는 기화가 일어나며 펠티어소자(900)의 폐열을 신속하게 이동시키고 동시에 방열모듈(500)에 열전달하게 되며, 히트파이프(400)의 타단부(440)에서는 응축과정이 일어나 히트파이프(400)의 열 전달을 수행하는 것이다. 그리고 그에 따라 히트파이프(400)가 없이 펠티어소자(900)가 방열모듈(500)에 직접 결합되는 경우보다 방열면적을 더 넓게 이용할 수 있게 된다.
한편, 방열팬(600)은 그러한 방열모듈(500)의 후방에 배치되어 공기를 흡입하여 토출함으로써 방열모듈(500)에서 대류에 의한 방열이 일어날 수 있도록 한다.
도 3과 같이, 히트파이프(400)는 평판형상의 일단부(410)와 후방으로 절곡된 타단부(440)로 구성될 수 있다. 방열모듈(500)은 펠티어소자(900)보다 길게 형성되며 히트파이프(400)의 일단부(410)는 방열모듈(500)에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 그리고 펠티어소자(900)는 히트파이프(400) 일단부(410) 중 끝단에 밀착될 수 있다.
이러한 구성에 의해 히트파이프(400)의 일단부(410) 끝단에서는 열을 전달받고 이를 타단부(440)측으로 이동시키며 방열모듈(500)에 고르게 전달하고 타단부(440)에서는 응축이 일어나게 된다. 그리고 방열팬(600)은 방열모듈(500)의 측방 및 후방에 배치되어 히트파이프(400)의 타단부(440)를 마주하도록 함으로써 응축과정이 좀 더 잘 이러날 수 있도록 한다. 타단부(440)는 방열팬(600)측으로 다소 절곡된 형상인바, 바람을 가이드하는 역할을 수행하며 동시에 응축이 좀 더 효과적으로 일어날 수 있도록 한다.
한편, 도 4와 같이, 히트파이프(400)는 일단부(410)가 펠티어소자(900)에 결합되고 방열모듈(500)의 후면에 결합되도록 절곡된 후 중앙부(420)가 평판형상으로써 방열모듈(500)의 후면에 밀착되고 타단부(440)가 측방으로 연장될 수 있다.
그리고 도 5와 같이 히트파이프(400)의 타단부(440)에는 응축핀(442)이 결합될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온장 컵홀더의 성능을 비교하는 그래프로서, 기존 방열기는 히트파이프 없이 펠티어소자가 직접 방열모듈에 결합된 경우이다. 이 경우 방열모듈이 펠티어소자와 접하는 발열구간에서보다 드 외측으로 나아갈수록 방열량이 현저히 저하되는 것을 알 수 있다. 즉 방열효율이 저하되는 것이다. 그러나 본 발명의 실시예에 따르면 히트파이프가 열을 전달하기 때문에 방열모듈에서 발열구간뿐만 아니라 방열구간까지도 열을 전달받아 방열면적이 현저히 늘어나게 되며 이는 방열량의 증대를 가져온다.
한편, 도 2와 같이 외부홀더(200)는 홀더본체(100)보다 직경이 크게 형성되며 홀더본체(100)의 측면을 감싸는 형상으로써 홀더본체(100)와의 사이에 통풍공간을 형성하도록 한다. 그리고 그 통풍공간에는 블로워(700)가 마련되어 통풍공간의 공기를 흡입하며 토출구가 열교환체(300)의 유입구와 연결되어 흡입한 공기를 열교환체(300)로 공급한다.
따라서, 컵(C)과 홀더본체(100) 사이의 공기는 홀더본체(100)의 상단을 통하여 내측에서 외측으로 넘어가 다시 홀더본체(100)와 외부홀더(200)의 사이로 유입되고 이는 블로워(700)를 통해 열교환체(300)에 전달된다. 그리고 열교환체(300)는 이를 다시 공조시켜 송풍홀(120)을 통해 홀더본체(100)와 컵(C)의 사이로 재유입시키는 것이다. 동시에 열교환체(300)는 홀더본체(100)를 직접 전도시킴으로써 대류열전달과 전도에 의한 컵의 냉온장이 가능해지고, 대류되는 공기는 지속적으로 재순환되며 공조됨으로써 공조효율과 속효성이 증대되는 것이다. 이는 궁극적으로 펠티어소자(900)가 열교환체(300)를 냉각/가열하기 때문이며, 펠티어소자(900)의 반대면은 히트파이프를 통해 방열모듈로 방열되기에 안정적으로 운영이 가능하다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 냉온장 컵홀더에 따르면, 음료를 냉장 또는 온장의 상태로 보존 및 냉각 가열함에 있어, 외부 방열기의 방열 능력을 최대화 함으로써 기존의 냉장고보다 성능을 극대화할 수 있으며, 동일한 외부 방열기를 사용하더라도 면적 축소와 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 열전 소자의 소형화 및 방열기 면적을 최소화 가능하여 차량 장착 범위를 확대화 가능하며, 에너지 효율 및 제어 기능을 향상시킨다.
또한 속효성 및 성능의 향상으로 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있으며, 자동차 내에서 찬 음료 또는 따듯한 음료를 빠른 시간 내에 만들어 마실 수 있기 때문에 상품성 가치도 높일 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 홀더본체 200 : 외부홀더
300 : 열교환체 400 : 히트파이프
500 : 방열모듈 600 : 방열팬
900 : 펠티어소자

Claims (12)

  1. 상단이 개방되어 음료가 수납되고 음료를 감싸는 형상이며 측면에 바람이 유입되는 송풍홀이 형성된 홀더본체;
    전면이 홀더본체의 외측면에서 송풍홀을 덮도록 결합되며, 일측면에 형성된 유입구로 유입된 바람이 열교환된 후 송풍홀을 통해 홀더본체 내부로 토출되도록 하는 열교환체;
    전면이 열교환체의 후면에 결합된 펠티어소자와 일단부의 전면이 펠티어소자의 후면에 결합되고 타단부가 측방으로 연장된 히트파이프; 및
    히트파이프 일단부의 후면에 결합된 방열모듈과 방열모듈의 후방에 배치된 방열팬;을 포함하고,
    방열모듈은 펠티어소자보다 길게 형성되며 히트파이프의 일단부는 방열모듈에 대응되는 길이로 형성되어 방열모듈과 면접촉되며,
    히트파이프의 타단부는 방열모듈로부터 벗어나도록 방열모듈의 측방으로 더 연장되고,
    방열팬은 방열모듈의 후측방에 배치되어 히트파이프의 노출된 타단부를 마주하는 것을 특징으로 하는 냉온장 컵홀더.
  2. 청구항 1에 있어서,
    히트파이프는 평판형상의 일단부와 후방으로 절곡된 타단부로 구성된 것을 특징으로 하는 냉온장 컵홀더.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    펠티어소자는 히트파이프 일단부 중 끝단에 밀착된 것을 특징으로 하는 냉온장 컵홀더.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    히트파이프는 일단부가 펠티어소자에 결합되고 방열모듈의 후면에 결합되도록 절곡된 후 중앙부가 평판형상으로써 방열모듈의 후면에 밀착되고 타단부가 측방으로 연장된 것을 특징으로 하는 냉온장 컵홀더.
  7. 청구항 1에 있어서,
    히트파이프의 타단부에는 응축핀이 결합된 것을 특징으로 하는 냉온장 컵홀더.
  8. 청구항 1에 있어서,
    열교환체는 전면이 홀더본체의 외측면에서 송풍홀을 덮도록 결합되며, 일측면에 유입구가 형성되고 내부에 열전달 핀이 형성되어 유입구로 유입된 바람이 열전달 핀을 통해 열교환된 후 송풍홀을 통해 홀더본체 내부로 토출되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉온장 컵홀더.
  9. 청구항 1에 있어서,
    홀더본체보다 직경이 크게 형성되며 홀더본체의 측면을 감싸는 형상으로써 홀더본체와의 사이에 통풍공간을 형성하는 외부홀더;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온장 컵홀더.
  10. 청구항 9에 있어서,
    통풍공간에 마련되어 통풍공간의 공기를 흡입하며 토출구가 열교환체의 유입구와 연결된 블로워;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온장 컵홀더.
  11. 청구항 1에 있어서,
    열교환체는 일측면에 유입구가 형성되고 타측단부에 송풍홀이 위치되도록 홀더본체에 결합된 것을 특징으로 하는 냉온장 컵홀더.
  12. 청구항 1에 있어서,
    홀더본체, 열교환체, 펠티어소자, 히트파이프, 방열모듈 및 방열팬은 차량의 암레스트에 마련된 것을 특징으로 하는 냉온장 컵홀더.
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