KR19990051572A - 열전반도체소자를 사용하는 정수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전반도체소자를 사용하여 정수통을 냉각하는 정수기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 정수기는, 정수통을 형성하는 본체와, 상기 정수통의 한 면에 설치되는 콜드싱크와, 상기 콜드싱크에 흡열판이 결합되는 열전반도체소자를 구비한 정수기에 있어서, 냉각수 유입구 및 냉각수 유출구를 가진 냉각수 수용부가 상기 열전반도체소자의 발열판에 마련되며; 상기 콜드싱크와 열전반도체소자의 발열판과의 연결수단과; 상기 냉각수 수용부에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급수단을 포함한다. 이에 의해, 정수통의 냉각효율을 증대시킴과 동시에, 열전반도체소자의 손상을 방지할 수 있다

Description

열전반도체소자를 사용하는 정수기

본 발명은 열전반도체소자를 사용하여 정수통을 냉각하는 정수기에 관한 것으로, 보다 상세히는 발열판에 냉각수 유입구 및 냉각수 유출구를 가진 냉각수 수용부가 마련된 열전반도체소자와 상기 열전반도체소자의 흡열판에 접촉하고 상기 정수통의 한 면에 설치되는 콜드싱크를 구비한 정수기에 관한 것이다.

열전반도체소자는 반도체와 금속의 접합면에 전류가 흐를 때 줄(Joule)열 이외의 열을 발생하고 흡수하는 열전현상을 이용한 것으로서, 전류의 크기와 방향에 의하여 흡열과 발열의 양과 방향 조절이 가능하고, 기계적으로 작동하는 부분이 없으며 또한 설치위치나 방향이 그 동작에 영향을 미치지 않는다는 장점이 있어 부하를 가열하거나 냉각시키는 데 널리 사용되고 있으며, 그 구조는 도 1에 도시된 바와 같다.

도 1은 열전반도체소자의 정면도, 도 2는 도 1의 반도체 열전쌍의 정면도이다. 이들 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 열전반도체소자(1)는 반도체 열전쌍이 직렬로 다수 연결되어 있는 열전쌍부(2)를 가지고 있으며, 이 열전쌍부(2)의 중앙에는 N형 반도체(7) 및 P형 반도체(8)가 있다. 이 N형 반도체(7) 및 P형 반도체(8)의 양측에는 내부접속금속(9)과 외부접속금속(10, 11)이 결합되는 데, 내부접속금속(9)은 반도체(7, 8)와 공통으로, 외부접속금속(10, 11)은 반도체(7, 8)와 독립적으로 결합되어 있다. 특히, 외부접속금속(10, 11)은 다른 열전쌍과의 직렬 연결을 위하여 외측으로 연장가능하다. 여기서, 내부접속금속(9)과 외부접속금속(10, 11)중 어느 금속이 발열측 금속이고, 어느 금속이 흡열측 금속인 지는 전류의 방향에 따라 결정된다. 즉, N형 반도체(7)와 접합하는 금속(9, 10)은 전류가 흘러들어가는 측의 금속에서 발열하고 그 반대측에서 흡열하며, P형 반도체(8)는 그 역으로 발열 및 흡열한다. 이 열전쌍부(2)의 금속(9, 10, 11)들에는 절연판(3, 4)이 각각 결합되어 있으며, 이 절연판(3, 4)은 열전쌍부(2)의 금속(9,10, 11)을 외부와 전기적으로 차단시킨다. 이 절연판(3, 4)에는 각각 발열판(5)과 흡열판(6)이 결합되어 있으며, 이 발열판(5)과 흡열판(6)은 각각 열전쌍부(2)의 금속을 물리적으로 지탱하는 동시에 열을 발산하거나 흡수한다.

이러한 열전반도체소자의 발열량과 흡열량은 전류의 크기 및 반도체와 금속 접합면의 절대온도에 각각 비례하여 증가하고, 발열측 금속의 온도는 흡열측 금속의 온도보다 일정한 차만큼 높게 유지되며, 이러한 특성을 이용하여 정수기의 정수통을 냉각하는 데 열전반도체소자를 사용할 수 있다.

도 3은 종래의 정수기의 개략적 구성도이다.

이 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 정수기는, 정수통(33)과, 정수통(33)의 한 면에 장착되어 있는 콜드싱크(Cold Sink, 31)와, 콜드싱크(31)에 흡열판(22)이 결합된 열전반도체소자(21)와, 열전반도체소자(21)의 발열판(23)에 결합된 히트싱크(Heat Sink, 32)를 가지고 있으며, 이 열전반도체소자(21)와, 히트싱크(32) 및 콜드싱크(31)의 결합상태가 도 4에 도시되어 있다. 이 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 히트싱크(32)와 콜드싱크(31)는 스크류(41)에 의해 체결되며, 열전반도체소자(21)의 발열판(23)은 히트싱크(32)에, 흡열판(22)은 콜드싱크(31)에 접촉되어 있다. 스크류(41)와 히트싱크(32)의 접촉부에 부싱(42)이 장착되어 있으며, 이 부싱(42)은 히트싱크(32)와 콜드싱크(31)사이의 열전달을 차단시킨다.

이러한 구성을 가지는 정수기에서, 열전반도체소자(21)가 동작하면, 흡열판(22)은 콜드싱크(31)를 통해 정수통(33)내의 열을 흡수 즉, 정수통(33)을 냉각하고, 발열판(23)은 히트싱크(32)를 통해 외부로 열을 방출한다. 이 때, 냉각팬(35)은 히트싱크(32)의 전열핀(34)에 냉각공기를 송풍하여 전열핀(34)의 열발산을 증대시킨다.

그런데, 이러한 종래의 정수기에서는, 히트싱크(32)의 열방출이 냉각팬(35)을 사용한 공냉식에 의하기 때문에 열전달효율이 비교적 낮다. 특히, 히트싱크(32)의 주위 공기의 온도가 높은 경우 히트싱크(32)에서의 열방출이 곤란하다. 그래서, 히트싱크(32)의 열방출효율이 낮아 정수통의 냉각효율도 아울러 낮아진다는 문제점이 있었다. 또한, 히트싱크(32)와 콜드싱크(31)가 스크류 체결될 때, 열전반도체소자에 가해지는 하중에 의해 열전반도체소자가 손상될 염려가 있다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 열전반도체소자를 사용하여 정수통을 냉각하는 정수기에 있어, 정수통의 냉각효율을 증대시키고, 열전반도체소자의 손상을 방지할 수 있는 정수기를 제공하는 것이다.

도 1은 열전반도체소자의 정면도,

도 2는 도 1의 반도체 열전쌍의 정면도,

도 3은 종래의 정수기의 개략적 구성도,

도 4는 도 3의 열전반도체소자, 히트싱크 및 콜드싱크의 결합상태도,

도 5는 본 발명에 따른 정수기의 개략적 구성도,

도 6은 도 5의 열전반도체소자와 콜드싱크의 연결상태를 도시한 확대 정면도,

도 7은 도 5의 열전반도체소자와 콜드싱크의 연결상태를 도시한 확대 측면도,

도 8은 도 5의 정수기의 제어블럭도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 21, 61 : 열전반도체소자 2 : 열전쌍부

3, 4 : 절연판 5, 22, 63 : 발열판

6, 23, 62 : 흡열판 7 : N형 반도체

8 : P형 반도체 9 : 내부접속금속

10, 11 : 외부접속금속 31, 52 : 콜드싱크

32 : 히트싱크 33, 51 : 정수통

34 : 전열핀 41, 71 : 스크류

42 : 부싱 58 : 냉각수 펌프

64 : 냉각수수용부 66 : 냉각수 유출구

67 : 냉각수 유입구 72 : 브래킷

73 : 열전반도체소자 기동스위치 74 : 냉각수 펌프 구동회로

75 : 열전반도체소자 구동회로 76 : 제어부

상기 목적은, 본 발명에 따라,정수통을 형성하는 본체와, 상기 정수통의 한 면에 설치되는 콜드싱크와, 상기 콜드싱크에 흡열판이 결합되는 열전반도체소자를 구비한 정수기에 있어서, 냉각수 유입구 및 냉각수 유출구를 가진 냉각수 수용부가 상기 열전반도체소자의 발열판에 마련되며; 상기 콜드싱크와 상기 열전반도체소자의 발열판과의 연결수단과; 상기 냉각수 수용부에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급수단을 포함하는 정수기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 연결수단은, 일단부가 상기 발열판에 일체로 고정되고, 타단부가 상기 콜드싱크에 스크류체결되는 브래킷으로 구성할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 정수기의 개략적 구성도, 도 6은 도 5의 열전반도체소자와 콜드싱크의 연결상태를 도시한 확대 정면도, 도 7은 도 5의 열전반도체소자와 콜드싱크의 연결상태를 도시한 확대 측면도, 도 8은 도 5의 정수기의 제어블럭도이다.

이들 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 정수기는, 정수통(51)과, 이 정수통(51)의 한 면에 설치되어 있는 콜드싱크(52)와, 이 콜드싱크(52)에 흡열판(62)이 결합된 열전반도체소자(61)와, 이 열전반도체소자(61)의 발열판에 냉각수용 배관(56a, 56b)을 통해 연결된 냉각수 펌프(58)를 가지고 있다. 열전반도체소자(61)의 발열판(63)은 냉각수용 배관(56a, 56b)이 연결되지 않은 두 측면에서 브래킷(72a, 72b)과 일체로 결합되어 있고, 이 브래킷(72a, 72b)의 타단은 스크류(71)에 의해 콜드싱크(52)에 결합되어 있다. 또한, 열전반도체소자(61)의 발열판(63)에는 냉각수 유입구(67) 및 냉각수 유출구(66)를 가진 냉각수 수용부(64)가 마련되어 있다. 이 냉각수 수용부(64)로부터 유출하는 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수온도센서(60)가 냉각수용 배관(56a)의 표면에 부착되어 있다. 이 냉각수 수용부(64)내로 냉각수 펌프(58)에 의해 냉각수가 공급한다.

이러한 구성을 가지는 정수기에서, 열전반도체소자 기동스위치(73)로부터 입력되는 기동신호에 따라 제어부(76)가 열전반도체소자 구동회로(75)를 제어하여 열전반도체소자(61)를 기동시키면, 흡열판(62)은 콜드싱크(52)를 통해 정수통(51)내의 열을 흡수 즉, 정수통(51)을 냉각하고, 냉각수 수용부(64)에 수용된 냉각수는 열전반도체소자(61)에서 발생하는 열을 흡수하여 가열된다. 이 때, 제어부(76)는 열전반도체소자 기동스위치(73)로부터 입력되는 열전반도체소자의 기동신호에 따라 냉각수 펌프 구동회로(74)를 제어하여 냉각수 펌프(58)를 동작시킨다. 냉각수 수용부(64)에서 가열된 냉각수는 냉각수 펌프(58)에 의해 외부로 배출되고 새로운 냉각수가 냉각수 수용부(64)내로 공급된다.

한편, 제어부(76)는 정수통온도센서(53)로부터 입력되는 신호에 따라 정수통(51)의 온도가 설정온도에 도달하면, 열전반도체소자 구동회로(75) 및 냉각수 펌프 구동회로(74)를 제어하여 열전반도체소자(61) 및 냉각수 펌프(58)의 동작을 중지시킨다.

따라서, 본 발명에 따르면, 열전반도체소자를 사용하여 정수통을 냉각함에 있어, 정수통의 냉각효율을 증대시킴과 동시에, 열전반도체소자의 손상을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 정수통을 형성하는 본체와, 상기 정수통의 한 면에 설치되는 콜드싱크와, 상기 콜드싱크에 흡열판이 결합되는 열전반도체소자를 구비한 정수기에 있어서,

   냉각수 유입구 및 냉각수 유출구를 가진 냉각수 수용부가 상기 열전반도체소자의 발열판에 마련되며;

   상기 콜드싱크와 열전반도체소자의 발열판과의 연결수단과;

   상기 냉각수 수용부에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 연결수단은,

   일단부가 상기 발열판에 일체로 고정되고, 타단부가 상기 콜드싱크에 스크류체결되는 브래킷인 것을 특징으로 하는 정수기.