KR19990051578A - 열전반도체소자를 사용한 정수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 열전반도체소자를 사용하여 냉수통을 냉각하는 정수기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 정수기는, 냉수통을 형성하는 본체와, 상기 냉수통에 장착되어 있는 콜드싱크와, 상기 콜드싱크에 흡열부가 결합되어 있는 열전반도체소자를 구비한 정수기에 있어서, 역삼투필터를 이용하여 공급수로부터 식수와 농축수를 분리하는 역삼투여과부와; 상기 역삼투여과부로부터 농축수를 수령하여 상기 열전반도체소자의 발열부와 접촉시켜 열전달시키는 발열측 열교환장치를 포함한다. 이에 의해, 냉수통의 냉각효율을 증대시킬 수 있다.

Description

열전반도체소자를 사용한 정수기

본 발명은, 열전반도체소자를 사용하여 냉수통을 냉각하는 정수기에 관한 것으로, 보다 상세히는 냉수통의 내부에 노출되어 있는 콜드싱크와, 콜드싱크에 흡열부가 결합되어 있는 열전반도체소자를 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 냉수통을 냉각하는 데 열전반도체소자를 사용할 수 있다.

도 3은 종래의 정수기의 개략적 구성도이다.

이 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 정수기는, 역삼투방식으로 공급수를 정수하여 식수와 농축수를 분리하는 역삼투여과기(19)와, 역삼투여과기(19)에 식수용배관(20)을 통해 연결되어 있는 냉수통(18)과, 냉수통(18)의 한 벽면에 장착되어 있는 콜드싱크(Cold Sink, 12)와, 콜드싱크(12)에 흡열판(22)이 결합된 열전반도체소자(21)와, 열전반도체소자(21)의 발열판(23)에 결합된 히트싱크(Heat Sink, 13)를 가지고 있다. 히트싱크(13)에는 열방출효율을 증대시키기 위하여 복수의 전열핀(14)이 형성되고, 히트싱크(13)의 전면에는 냉각공기를 송풍하는 냉각팬(15)이 설치되어 있다.

이러한 구성을 가지는 정수기에서, 열전반도체소자(21)가 동작하면, 흡열판(22)은 콜드싱크(12)를 통해 냉수통(18)내의 열을 흡수 즉, 냉수통(18)을 냉각하고, 발열판(23)은 히트싱크(13)를 통해 외부로 열을 방출한다. 이 때, 냉각팬(15)은 히트싱크(13)의 전열핀(14)에 냉각공기를 송풍하여 전열핀(14)의 열발산을 증대시킨다.

그런데, 이러한 종래의 정수기에서는, 히트싱크(13)의 열방출이 냉각팬(15)을 사용한 공냉식에 의하기 때문에 열전달효율이 비교적 낮다. 특히, 히트싱크(13)의 주위 공기의 온도가 높은 경우 히트싱크(13)에서의 열방출이 곤란하다. 그래서, 히트싱크(13)의 열방출효율이 낮아 냉수통의 냉각효율도 아울러 낮아진다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 열전반도체소자를 사용하여 냉수통을 냉각하는 정수기에 있어, 냉수통의 냉각효율을 증대시킬 수 있는 정수기를 제공하는 것이다.

도 1은 열전반도체소자의 정면도,

도 2는 도 1의 반도체 열전쌍의 정면도,

도 3은 종래의 정수기의 개략적 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 정수기의 개략적 구성도,

도 5는 도 4의 농축수 케이싱의 상세도,

도 6은 도 5의 A-A방향의 단면도,

도 7은 도 5의 B-B방향의 단면도,

도 8는 도 4의 정수기의 제어블럭도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 21, 51 : 열전반도체소자 2 : 열전쌍부

3, 4 : 절연판 5, 23, 53 : 발열판

6, 22, 52 : 흡열판 7 : N형 반도체

8 : P형 반도체 9 : 내부접속금속

10, 11 : 외부접속금속 12, 63 : 콜드싱크

13 : 히트싱크 14, 54 : 전열핀

15 : 냉각팬 18, 68 : 냉수통

19, 61 : 역삼투여과기 20, 62 : 식수용 배관

31 : 농축수 케이싱 39 : 농축수용 배관

64 : 배출용 밸브 71 : 제어부

72 : 열전반도체소자 기동스위치 73 : 열전반도체소자 구동회로

74 : 콜드싱크온도센서 75 : 배출용밸브 구동회로

상기 목적은, 본 발명에 따라, 냉수통을 형성하는 본체와, 상기 냉수통의 내부에 노출되어 있는 콜드싱크와, 상기 콜드싱크에 흡열부가 결합되어 있는 열전반도체소자를 구비한 정수기에 있어서, 역삼투필터를 이용하여 공급수로부터 식수와 농축수를 분리하는 역삼투여과부와; 상기 역삼투여과부로부터 농축수를 수령하여 상기 열전반도체소자의 발열부와 접촉시켜 열전달시키는 발열측 열교환장치를 포함하는 정수기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 발열측 열교환장치는, 상기 발열부의 표면을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 농축수 유입구와 농축수 유출구가 형성된 농축수 수용부를 갖는 농축수 케이싱으로 구성할 수 있다. 이 때, 상기 발열부는 열전반도체소자의 발열판으로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 발열판에는 상기 농축수 케이싱 내부를 향하여 돌출된 복수의 전열핀을 형성할 수 있고, 이 때, 상기 전열핀은 상기 농축수의 유동방향과 평행하게 형성하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 정수기의 개략적 구성도, 도 5는 도 4의 농축수 케이싱의 상세도, 도 6은 도 5의 A-A방향의 단면도, 도 7은 도 5의 B-B방향의 단면도, 도 8는 도 4의 정수기의 제어블럭도이다.

이들 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 정수기는, 역삼투방식으로 공급수를 정수하여 식수와 농축수를 분리하는 역삼투여과기(61)와, 이 역삼투여과기(61)에 식수용 배관(62)을 통해 연결되어 있는 냉수통(68)과, 이 냉수통(68)의 한 벽면에 장착되어 있는 콜드싱크(63)와, 이 콜드싱크(63)에 흡열판(52)이 결합된 열전반도체소자(51)와, 이 열전반도체소자(51)의 발열판(53)에 결합되어 있는 농축수 케이싱(31)을 가지고 있다. 역삼투여과기(61)에서 식수와 농축수로 분리되는 데, 농축수는 농축수용 배관(39a)을 통해 농축수케이싱(31)으로, 식수는 식수용 배관(62)을 통해 냉수통(68)로 유입된다. 콜드싱크(63)의 표면에는 콜드싱크(63)의 온도를 검출하는 콜드싱크온도센서(74)가 설치되고, 농축수케이싱(31)의 대향하는 두 측면에는 농축수 유입구(32) 및 농축수 유출구(33)가 형성되어 있다. 열전반도체소자(51)의 발열판(53)에는 농축수 케이싱(31)의 내면과 일정간격 분리되어 복수의 전열핀(54)이 형성되는 데, 이 전열핀(54)의 방향은 농축수의 유동방향과 평행하고, 전열핀(54)의 상단은 농축수 케이싱(31)의 상면에 접촉되어 있다. 또한, 열전반도체소자(51)의 발열판(52)은 걸림턱(35)에 의해 농축수 케이싱(31)과 결합되어 있고, 이 결합에 의해 농축수 케이싱(31)과 발열판(53)이 접촉되는 부분에는 농축수 케이싱(31)의 외부로 농축수가 유출되는 것을 방지하기 위하여 오링(27)이 장착된다. 농축수 케이싱(31)의 농축수 유출구(33)측에는 농축수용 배관(39b)을 통해 배출용밸브(64)가 연결되어 있으며, 이 배출용밸브(64)를 통해 농축수는 외부로 배출된다. 농축수용 배관(39a, 39b)의 표면에는 다수의 리플(43)이 형성되어 있다.

이러한 구성을 가지는 정수기에서, 열전반도체소자 기동스위치(72)로부터 입력되는 기동신호에 따라 열전반도체소자 구동회로(75)를 제어하여 제어부(71)가 열전반도체소자(51)를 기동시키면, 역삼투여과기(61)로부터 농축수 케이싱(31)으로 농축수가 유입되고, 이 유입된 농축수는 열전반도체소자(51)의 발열판(53)으로부터 열을 흡수하여 가열된다. 열전반도체소자(51)를 기동시킨 후, 제어부(71)는 열전반도체소자 기동스위치(72)로부터 입력되는 열전반도체소자의 기동신호에 따라 배출용밸브 구동회로(75)를 제어하여 배출용밸브(64)를 개방시킨다. 배출용밸브(64)가 개방되면, 농축수 케이싱(31)에서 가열된 농축수는 배출용배관(41)을 통해 외부로 방출된다. 콜드싱크 온도센서(74)는 콜드싱크(63)의 온도를 검출하고, 이 검출신호를 제어부(71)로 출력한다. 제어부(71)는 콜드싱크(63)의 온도가 설정온도에 도달할 때, 열전반도체소자 구동회로(73)를 제어하여 열전반도체소자(51)의 동작을 중지시키고, 배출용 밸브(64)를 폐쇄시킨다.

따라서, 본 발명에 따르면, 열전반도체소자를 사용하여 냉수통을 냉각하는 정수기에 있어, 냉수통의 냉각효율을 증대시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 냉수통을 형성하는 본체와, 상기 냉수통의 내부에 노출되어 있는 콜드싱크와, 상기 콜드싱크에 흡열부가 결합되어 있는 열전반도체소자를 구비한 정수기에 있어서,

   역삼투필터를 이용하여 공급수로부터 식수와 농축수를 분리하는 역삼투여과부와;

   상기 역삼투여과부로부터 농축수를 수령하여 상기 열전반도체소자의 발열부와 접촉시켜 열전달시키는 발열측 열교환장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 발열측 열교환장치는,

   상기 발열부의 표면을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 농축수 유입구와 농축수 유출구가 형성된 농축수 수용부를 갖는 농축수 케이싱인 것을 특징으로 하는 정수기.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 발열부는 열전반도체소자의 발열판인 것을 특징으로 하는 정수기.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 발열판은 상기 농축수 케이싱 내부를 향하여 돌출된 복수의 전열핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 정수기.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 전열핀은 상기 농축수의 유동방향과 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 정수기