KR102390241B1 - 차량용 냉온장 컵홀더 - Google Patents

차량용 냉온장 컵홀더 Download PDF

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KR102390241B1
KR102390241B1 KR1020200137291A KR20200137291A KR102390241B1 KR 102390241 B1 KR102390241 B1 KR 102390241B1 KR 1020200137291 A KR1020200137291 A KR 1020200137291A KR 20200137291 A KR20200137291 A KR 20200137291A KR 102390241 B1 KR102390241 B1 KR 102390241B1
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이경수
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주식회사 서연이화
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Abstract

본 발명의 일측면에 따르면, 컵 또는 물품을 보관할 수 있는 알루미늄컵; 상기 알루미늄컵에 접촉 및 결합되어 열이 교환되는 열전소자; 상기 열전소자와 접촉되어 상기 알루미늄컵에 반대측면에 배치되며 상기 열전소자의 반대측면은 외부와 열이 교환되는 히트싱크; 상기 알루미늄컵 내지 상기 히트싱크를 연결하고 고정 및 지지하는 싱크케이스; 및 상기 알루미늄컵 내지 상기 싱크케이스가 배치된 내측에서 외측으로 공기가 배출되도록 바람이 토출되는 냉각팬; 을 포함하며 상기 알루미늄컵은 원통형의 공간이 형성되고 원통형공간이 형성되는 컵안착부; 상기 컵안착부의 외측에 복수개가 서로 소정간격 이격되어 배치되는 컵방열핀; 상기 컵방열핀의 상부면을 커버하도록 형성되는 열전달면; 및 상기 열전달면의 외측에 형성되는 장력부; 를 포함하는 컵홀더가 제공될 수 있다.

Description

차량용 냉온장 컵홀더{Cooling and heating cup holder for vehicle}
본 발명은 컵홀더에 관한 것으로 자세하게는 냉온장기능이 구비된 차량용 냉온장 컵홀더에 관한 것이다.
일반적으로 차량 내부의 운전석과 조수석 사이에는 음료수가 담긴 음료용기나, 동전 등의 작은 물품 등을 수용할 수 있는 컵홀더가 구비되어 있다. 최근에는 물품보관 기능뿐만 아니라 냉온장 효과를 구현하는 컵홀더가 개발되고 있다. 냉온장 효과의 구현은 일반적으로 열전소자를 이용한 방법이 채택되고 있다. 일반적으로 열전소자는 소위 '펠티에 효과'를 통해 전면과 후면에 상호 반대되는 열을 전도시킨다. 일반적인 구조는 얇은 육면체 형태로 이루어지고 내부에는 복수 쌍의 P형 열전반도체와 N형 열전반도체가 직렬연결로 구성되며, 열전소자에 DC전압을 인가하면 열전소자의 한쪽 면은 냉각되어 저온이 되고 반대쪽 면은 가열되어 고온이 된다.
이와 같은 열전소자의 저온 면과 고온 면 각각에 열선 등 열전달 매개체를 구비하여 냉각용 또는 가열용으로 사용된다. 이처럼 열전소자는 소스 열원으로 사용되지만, 열전소자의 소스 열원을 외부에 전달하는 열전달 매개체의 구성에 따라 냉각 또는 가열 효율은 전혀 다르게 구현되므로 열전달 효율을 극대화할 수 있는 해결 수단이 중요하다.
열전달 효율은 가열 또는 냉각되는 과정에서 각 구성의 연결구조에 따라 크게 달라질 수 있어 적절한 연결구조가 구현된 컵홀더 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 실시예들은 알루미늄 컵의 외측에 형성되는 장력구조로 밀착구조를 형성하는 컵홀더 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 컵 또는 물품을 보관할 수 있는 알루미늄컵; 상기 알루미늄컵에 접촉 및 결합되어 열이 교환되는 열전소자; 상기 열전소자와 접촉되어 상기 알루미늄컵에 반대측면에 배치되며 상기 열전소자의 반대측면은 외부와 열이 교환되는 히트싱크; 상기 알루미늄컵 내지 상기 히트싱크를 연결하고 고정 및 지지하는 싱크케이스; 및 상기 알루미늄컵 내지 상기 싱크케이스가 배치된 내측에서 외측으로 공기가 배출되도록 바람이 토출되는 냉각팬; 을 포함하며 상기 알루미늄컵은 원통형의 공간이 형성되고 원통형공간이 형성되는 컵안착부; 상기 컵안착부의 외측에 복수개가 서로 소정간격 이격되어 배치되는 컵방열핀; 상기 컵방열핀의 상부면을 커버하도록 형성되는 열전달면; 및 상기 열전달면의 외측에 형성되는 장력부; 를 포함하는 컵홀더가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 컵홀더 장치는 컵홀더의 외측에 형성된 장력구조를 이용하여 열전소자간 밀착구조를 형성하여 열전달 효율을 높이고자 한다. 특히, 이와 같은 본 실시예의 컵홀더 장치는 종래 판스프링을 이용한 컵홀더의 밀착구조를 대체하여 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컵홀더의 분해사시도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄컵을 나타낸 사시도이다.
도 3의 (a), (b), (c)는 장력부의 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 나타낸 도면이다,
도 5는 본 실시예에 따른 싱크케이스를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 컵홀더의 결합된 모습을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 이하의 실시예들은 해당 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컵홀더의 분해사시도를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 컵홀더(10)는 컵 또는 물품을 보관할 수 있는 크기의 원통형의 공간이 형성되는 알루미늄컵(100)과, 알루미늄컵(100)과 접촉되어 접촉면을 통해 열이 교환되는 열전소자(200)와, 일측면이 열전소자(200)와 접촉되어 알루미늄컵(100)의 반대측면에 배치되며 타측면은 외부와 열이 교환되는 히트싱크(300)와, 알루미늄컵 내지 히트싱크(300)를 연결하고 고정 및 지지하는 싱크케이스(400) 및 싱크케이스(400)의 외측에서 내측방향으로 공기의 흐름을 유도하는 냉각팬(500)을 포함할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여, 도 1에 도시된 각 구성을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄컵을 나타낸 사시도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예의 컵홀더(10)는 알루미늄컵(100)을 포함할 수 있다. 알루미늄컵(100)은 다이캐스팅 공법으로 제조된 원통형의 형태로 형성되는 컵안착부(110)을 포함할 수 있다. 컵안착부(110)은 상부가 개구된 형태로 형성된 소정크기 공간이 내부에 형성될 수 있으며, 컵안착부(110)의 내부에 형성된 공간은 물건이나 음료를 담을 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 또한, 컵안착부(110)의 내부 공간은 하측부분의 크기가 상측부분의 크기보다 작아 측면이 경사진 형태로 형성될 수 있다. 또한, 컵(100)의 외주면은 내주면과 대응되어 소정각도로 경사지도록 형성되어 컵(100)은 하측으로 수렴하는 형태로 형성될 수 있다.
또한, 알루미늄컵(100)은 외주면의 일 측에 복수개로 형성된 컵방열핀(120)이 형성될 수 있다. 복수개의 컵방열핀(120)은 서로 소정간격 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 컵방열핀(120)은 균일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 컵안착부(110)은 하측부분의 표면이 상측부분에 비해 작게 형성되어 냉각 또는 가열효율이 떨어질 수 있다. 이에 따라, 컵방열핀(120)은 하측부분이 상측부분보다 조밀하게 배치되어 컵안착부(110)의 하측부분의 열전달 성능이 보완될 수 있다.
또한, 알루미늄컵(100)의 외주면에는 열전달면(130)이 형성될 수 있다. 열전달면(130)은 컵방열핀(120)의 복수개의 컵방열핀(120)의 상단위치에 형성될 수 있다. 또한, 열전달면(130)은'ㄷ'형태로 형성되어 컵방열핀(120)의 외측에 양단이 지지되고 수평면은 컵방열핀(120)의 높이방향에 위치될 수 있다. 이에 따라, 열전달면(130)은 컵방열핀(120)과 열이 교환될 수 있다.
한편, 알루미늄컵(100)의 열전달면(130)의 외측에는 장력부(140)가 배치될 수 있다.
장력부(140)는 알루미늄컵(100)과 열전소자(200) 및 히트싱크(300)를 밀착 결합하게 하는 구성이 될 수 있다.
도 3의 (a), (b) 및 (c)는 장력부의 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 장력부(140)는 상하Lock'G구조(M1)가 될 수 있다. 상하Lock’G구조(M1)는 알루미늄컵(100)의 열전달면(130)의 일측면에 'ㄱ'형태에서 도 3의 (a)의 확대도와 같이 일측이 굽어진 형태로 형성되는 장력부재(141)가 열전소자(200)가 배치되는 상측과 하측에 배치된 형태가 될 수 있다. 또한, 상하Lock'G구조(M1)는 상하로 배치된 장력부재(141)가 열전소자(200)의 일측에 접촉되어 지지되도록 형성될 수 있다. 또한, 상하Lock’G구조(M1)에 배치된 장력부재(141)는 서로 대칭형태로 형성될 수 있다. 이때 장력부재(141)의 굽어진 일측은 열전소자(200)의 삽입으로 인해 열전달면(130)측으로 소정 벌어지며 열전소자(200)는 장력부재(141)에 의해 가압되어 고정 지지될 수 있다.
이와 같은 상하Lock'G구조(M1)의 장력부(140)에 열전소자(200)는 열전달면(130)의 수직방향으로 가압되어 삽입될 수 있다. 이와 같이 장력부(140)에 삽입된 열전소자(200)는 상하로 장력부(140)에 의해 거치될 수 있으며 알루미늄컵(100)방향으로 밀착될 수 있다.
변형예로 도 3의 (b)를 참조하면, 장력부(140)는 좌우Lock'G구조(M2)가 될 수 있다. 좌우Lock’G구조(M2)로 형성된 장력부(140)는 열전소자(200)의 좌우를 지지하는 구조가 될 수 있다. 이에 따라, 장력부(140)는 상하Lock’G구조(M1)와 같은 형태로 형성되어 배치되는 위상이 상하Lock’G구조(M1)에 90˚회전이동된 형태가 될 수 있다. 이와 같이 좌우Lock’G구조(M2)로 형성된 장력부(140)는 열전소자(200)를 가압하여 삽입하는 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라 삽입된 열전소자(200)는 장력부재(141)에 의해 좌우가 걸림 지지되어 고정될 수 있다.
다른 변형예로 도 3의 (c)를 참조하면, 장력부(140)는 장력부재(141)가 열전소자(200)가 배치되는 위치의 좌, 우 및 하측에 배치될 수 있다. 이와 같은 장력부(140)는 삽입형 Lock'G구조(M3)가 형성될 수 있다. 삽입형 Lock'G구조(M3)로 형성된 장력부(140)는 열전소자(200)가 상측에서 하측으로 삽입될 수 있도록 상부가 개구된 형태가 될 수 있다. 또한, 삽입형 Lock'G구조(M3)의 장력부(140)는 좌, 우 및 하측의 중심에 상하Lock’G구조(M1) 내지 좌우Lock’G구조(M2)에 형성된 장력부재(141)가 배치될 수 있다.
또한, 장력부재(141)의 형태의 외측에는 장력부재(141)로 삽입되는 경로를 안내하도록 가이드단부(142)가 형성될 수 있다. 가이드단부(142)는 장력부재(141)로 열전소자(200)의 삽입이 안내될 수 있도록 장력부재(141)의 외측에서 부터 삽입경로가 연장되는 'ㄱ'단면의 레일형태로 형성될 수 있다. 열전소자(200)가 탈착되지 않으면 'ㄱ'형태의 장력부(140)로 경로가 안내될 수 있는 충분한 경로가 형성될 수 있도록 양측단은 벌어질 수 있다. 이와 같이 삽입형 Lock'G구조(M3)로 형성되는 장력부(140)는 열전소자(200)의 좌측, 우측 및 하측을 지지할 수 있으며 열전소자(200)가 삽입으로 결합될 수 있어 조립이 용이하게 형성될 수 있다.
이와 같이 형성되는 장력부(140)는 히트싱크와 결합될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크(300)를 나타낸 도면이다,
도 4를 참조하면, 본 실시예의 히트싱크(300)는 열접촉판(310)이 형성될 수 있다. 열접촉판(310)은 소정면적이 형성된 사각판의 형태로 형성될 수 있다. 열접촉판(310)은 열전도가 용이한 금속이 될 수 있다. 일 예로 열접촉판(310)은 구리 또는 알루미늄과 같은 열전도성 금속 재질이 될 수 있으며, 본 발명의 컵홀더(10) 내부의 열이 전달되어 필요한 가열 및 냉각성능이 구현된다면 어떤 재질도 무방하다. 또한, 열접촉판(310)은 일측면이 열전소자(200)와 접촉된 형태로 배치될 수 있다. 이때, 열접촉판(310)이 열전소자(200)와 접촉되는 부분은 도금 또는 아노다이징과 같은 후처리가 없는 부분으로 형성될 수 있다. 또한, 열접촉판(310)이 열전소자(200)와 접촉되는 부분은 서멀그리스(Thermal grease)또는 서멀패드(Thermal pad)가 배치되어 열전도효율이 높게 형성될 수 있다.
한편, 히트싱크(300)는 방열핀(320)을 포함할 수 있다.
방열핀(320)은 얇은 판의 형태로 열접촉판(310)에 열전소자(200)의 반대측면에 수직한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 방열핀(320)은 복수개로 형성되어 균일한 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
이때, 복수개의 방열핀(320)의 상단은 사각의 얇은 판으로 형성된 열전도판(330)과 연결된 형태가 될 수 있다. 열전도판(330)은 히트싱크(300)의 방열핀(320)에 전도되는 열과 대기의 열이 접촉되는 부분이 될 수 있다. 또한, 열전도판(330)은 얇은 두께로 형성되는 박판이 될 수 있다. 또한, 열전도판(330)은 방열핀(320)을 보호하도록 방열핀(320)의 상단에 위치되어 커버하는 형태로 연결될 수 있다. 또한, 열전도판(330)은 싱크케이스(400)와 접촉된 형태로 위치될 수 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 싱크케이스(400)를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 싱크케이스(400)는 히트싱크(300)의 일측을 감싸도록 상하측이 수직하게 굽어진 형태의 판이 될 수 있다. 또한, 중심부에 공기가 유입될 수 있는 개구부(410)가 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 싱크케이스(400)는 상하측에 굽어지게 형성된 양단이 알루미늄컵(100) 내지 히트싱크(300)를 결합하여 위치가 지지될 수 있도록 형성될 수 있다. 또한, 싱크케이스(400)의 일측면과 접촉되는 히트싱크(300)는 싱크케이스(400)와 밀착접촉이 형성되도록 배치될 수 있다. 또한, 히트싱크(300) 및 싱크케이스(400)의 결합면은 서멀그리스(Thermal grease) 또는 서멀패드(Thermal pad)가 배치되어 열전도율이 높게 형성될 수 있다. 또한, 싱크케이스(400)의 상측에는 외부공기가 유입될 수 있는 외기유로(420)가 형성될 수 있다. 외기유로(420)는 냉각팬(500)과 함께 본 발명의 컵홀더(10)내부의 공기가 이동되는 유로가 될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 컵홀더의 결합된 모습을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 이와 같이 형성되는 싱크케이스(400)의 개구부(410)의 일측에는 냉각팬(500)이 배치될 수 있다. 냉각팬(500)은 컵홀더(10)의 구성품인 알루미늄컵(100) 내지 싱크케이스(400)가 배치된 내측에서 개구부(410)를 통해 외측으로 공기가 배출될 수 있도록 바람이 토출될 수 있다. 냉각팬(500)은 원심팬의 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 냉각팬(500)에 의해 컵홀더(10)의 내측의 공기와 컵홀더(10)의 외부 공기의 순환이 유도될 수 있다.
이상 설명한 바, 본 실시예들에 따른 컵홀더는 알루미늄컵의 외측에 형성된 장력구조를 이용하여 열전소자간 밀착구조를 형성하여 열전달 효율을 높이고자 한다. 특히, 이와 같은 본 실시예의 컵홀더 장치는 종래 판스프링을 이용한 컵홀더의 밀착구조를 대체하여 활용될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 알루미늄컵 110 : 컵안착부
120 : 방열핀 130 : 열전달면
140 : 장력부 141 : 장력부재
200 : 열전소자 300 : 히트싱크
400 : 싱크케이스 500 : 냉각팬

Claims (5)

  1. 컵 또는 물품을 보관할 수 있는 알루미늄컵(100);
    상기 알루미늄컵(100)에 접촉 및 결합되어 열이 교환되는 열전소자(200);
    상기 열전소자(200)와 접촉되어 상기 알루미늄컵(100)의 반대측면에 배치되며 상기 열전소자(200)의 반대측면은 외부와 열이 교환되는 히트싱크(300);
    상기 알루미늄컵(100) 내지 상기 히트싱크(300)를 연결하고 고정 및 지지하는 싱크케이스(400); 및
    상기 알루미늄컵(100) 내지 상기 싱크케이스(400)가 배치된 내측에서 외측으로 공기가 배출되도록 바람이 토출되는 냉각팬(500); 을 포함하며
    상기 알루미늄컵(100)은
    원통형의 공간이 형성되고 원통형공간이 형성되는 컵안착부(110);
    상기 컵안착부(110)의 외측에 복수개가 서로 소정간격 이격되어 배치되는 컵방열핀(120);
    상기 컵방열핀(120)의 상부면을 커버하도록 형성되는 열전달면(130); 및
    상기 열전달면(130)의 외측에 형성되는 장력부(140); 를 포함하고
    상기 장력부(140)는
    상기 알루미늄컵(100)의 상기 열전달면(130)의 일측면에 'ㄱ'형태에서 일측이 굽어진 형태로 형성되는 장력부재(141); 를 포함하고
    상기 히트싱크(300)는
    후측면이 상기 싱크케이스(400)의 일측면과 밀착 접촉되어 배치되고
    상기 장력부(140)는
    장력부재(141)가 상기 열전소자(200)의 상측 및 하측에 배치되는 상하Lock'G구조(M1); 와
    상기 장력부재(141)가 상기 열전소자(200)의 좌측 및 우측에 배치되는 좌우Lock'G구조(M2); 및
    상기 장력부재(141)는 열전소자(200)가 배치되는 위치의 좌, 우 및 하측에 배치되며 상기 장력부재(141)의 외측에는 장력부재(141)로 삽입될 수 있는 경로를 안내하도록 'ㄱ'단면의 레일형태로 형성되는 가이드단부(142)가 배치되는 삽입형 Lock'G구조(M3); 의 형태로 형성되고
    상기 싱크케이스(400)는
    상측에 외부공기가 유입되는 상부가 개구된 형태로 2개가 한쌍으로 형성된 외기유로(420)가 형성되는 컵홀더.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서
    상기 상하Lock'G구조(M1) 및 상기 좌우Lock'G구조(M2); 로 장력부(140)가 배치될 경우, 상기 열전달면(130)에 수직한 방향으로 가압되어 삽입되며
    상기 삽입형 Lock'G구조(M3)로 상기 장력부(140)가 형성될 경우 상기 열전소자(200)는 상측에서 하측으로 삽입되어 결합되는 컵홀더.
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