KR19990080048A - 제빙 시스템의 채택으로 냉각의 효율성 향상과 다기능을 위한냉온 정수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠티어 모듈이 탑재되는 휴대용 냉온 정수기나 차량 장착용을 포함한 각종의 냉온 정수기에 있어서, 제빙장치와 급수공급장치를 상호 착탈 조립이 용이할 수 있도록 긴밀하게 취부시켜 일체화시킴으로 제빙장치에서 배출되는 얼음이 수조내의 충입된 물에 직접적으로 잠겨지도록 하여 사용자에 의해 취수되는 냉수의 냉각 효율성을 향상시키고, 발생된 내부의 냉기로 인해 펠티어 모듈의 방열판을 냉각시켜줌과 동시에 제빙된 각얼음이 사용자(음용자)의 필요에 따라 적절히 외부로 배출되어 사용될 수 있도록 한 제빙 시스템의 채택으로 냉각의 효율성 향상과 다기능을 위한 냉온 정수기에 관한 것이다.

Description

제빙 시스템의 채택으로 냉각의 효율성 향상과 다기능을 위한 냉온 정수기

본 발명은 개선된 기능을 갖는 냉온 정수기에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 펠티어 모듈이 탑재되는 휴대용 냉온 정수기나 차량 장착용을 포함한 각종의 냉온 정수기에 있어서, 제빙장치와 급수공급장치를 상호 착탈 조립이 용이할 수 있도록 긴밀하게 취부시켜 일체화시킴으로 제빙장치에서 배출되는 얼음이 수조내의 충입된 물에 직접적으로 잠겨지도록 하여 사용자에 의해 취수되는 냉수의 냉각 효율성을 향상시키고, 발생된 내부의 냉기로 인해 펠티어 모듈의 방열판을 냉각시켜줌과 동시에 제빙된 각얼음이 사용자(음용자)의 필요에 따라 적절히 외부로 배출되어 사용될 수 있도록 한 제빙 시스템의 채택으로 냉각의 효율성 향상과 다기능을 위한 냉온 정수기에 관한 것이다.

이른바, 콤프레셔와 프레온(CFC 개스 압축식)등의 냉매가스를 이용한 종래 정수기의 냉각 시스템은 콤프레셔 사용에 따라 소음과 전력의 소비가 과다하다는 점과 함께, 냉매가스의 사용으로 환경 오염의 문제를 유발하였고, 정수기의 위치나 방향에도 제한을 받는 등의 제반 문제점으로 인해 최근에는 저 소음과 전력에 의해서도 충분하게 기능할 수 있는 열전소자(Thermo electric)를 탑재하여 사용되고 있음이 보편화되어 있다.

예컨대, 정수기의 케이스 내에 수조내의 물을 냉각시키도록 전압인가에 의하여 발열면과 냉각면을 갖는 전기적 열전소자의 냉각면이 밀착되어 장착되고, 상기 전기적 열전소자의 발열면에 방열핀을 갖는 히트씽크가 장착되며, 상기 히트씽크의 주위에 공기 냉각을 위한 송풍로가 형성되고, 상기 송풍로를 제외한 케이스와 수조내의 전공간을 단열재로 충진하며, 상기 수조 하부에 팬 구동모터가 장착되어 상기 송풍로에 의해 강제 송풍하여 상기 히트싱크의 방열을 가속시키도록 구성된 것으로 소정의 전압인가에 의하여 발열과 냉각의 효용성을 갖도록 배려되는 것이다.

여기에서 사용되는 열전소자는 서로 다른 두 종류의 금속으로 연결된 폐회로에서 한쪽 접합부에 열을 가하여 온도차를 유발시키면 도체의 양단에 전압이 발생하며, 역으로 양단에 DC 전류를 가하면 전류방향에 따라 접합부에서 흡. 발열하여 온도차를 발생하는 열전 현상 원리를 이용한 에너지 변환 재료인 것으로, 특히 펠티어 효과는 두 종류의 도체를 접속하여 전류 I를 흐르게 하면 두 도체 접합부에서 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 현상인바, 그 열 흡수율은 다음과 같다.

Q = -I²R_jπ_abI_abπ_ab: 펠티어 계수

I²R_j: 주울 히팅

I_ab: 연결점에서의 저항

이와 같은 효용성에 따라 열전소자인 펠티어 모듈의 사용은 다양한 분야로 급속히 확산되어 가고 있는 실정이다.

그러나, 이러한 펠티어 모듈 방식에 의한 정수기는 대게 수조 내의 물과 직접적으로 접촉하는 직접 냉각방식을 채택하여 후술하는 바의 문제점을 포함한다.

즉, 취열판이 냉수통에 직접 부착되어 냉수통을 냉각하고 냉수통 표면으로 물을 냉각시키므로 물의 냉각 속도가 매우 느리다.

또한, 냉각수의 온도를 온도센서(예컨대, 6℃ OFF)로 감지하여 시스템의 전원을 단락 시키므로 취열판에 발생하는 얼음의 크기가 커져서 비례적으로 냉각수의 양이 적게 되며, 물과 취열판 사이에 형성되는 얼음이 시간이 경과함에 따라 크기가 커지고, 따라서 물과 취열판 사이에 단열 효과가 점점 커지므로 물의 냉각을 방해한다는 결점을 포함하는 것이며, 냉각수를 사용자가 계속적으로 사용할 경우 냉각수의 온도가 OFF점에 도달하지 못하고 시스템이 계속 가동되어 얼음의 크기를 계속 크게 함으로 냉수통 전체를 얼음으로 채워버리는 결과가 발생되어 냉각수 사용이 전혀 불가능할 수 있으며, 물의 온도에 의해서 전원이 ON-OFF 됨으로 임의로 가동율을 높일 수 없다는 것이어서 증발식보다 성능이 현저하게 저하된다는 것이다.

그러므로, 펠티어 모듈의 장착에 따른 유용성을 그대로 유지하면서도 냉각 성능을 현저히 향상시킴과 동시에 다양성을 갖는 냉온 정수기가 제공되어야 할 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 펠티어 모듈과 수조 내의 물을 간접 냉각 방식으로 전환시키되, 그 매체로 제빙장치를 통해 배출되는 각얼음이 수조내로 투입되도록 하여 충입되어진 물을 냉각시키고, 동시에 수조내의 냉기는 펠티어 모듈의 방열판을 냉각시키게 함으로 결과적으로 물의 온도와 무관하게 작동되는 제빙장치로 인해 물의 냉각 속도를 높이도록 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 제빙장치에서 만들어지는 각얼음의 일부는 사용자의 선택에 따라 외부로의 정량 배출이 가능하여 칵테일 등에 적절히 사용될 수 있게 함에도 있다.

도 1 - 본 발명의 일실시예에 따른 냉수장치에 있어, 제빙장치와 수조와를 분리시켜 보인 개념적인 분해 사시도.

도 2 - 도 1 의 상태에서 상호 조립 취부된 상태를 도시해 보인 예시도.

도 3 - 본 발명의 제빙장치 내부 구조를 도시해 보인 사시도.

도 4 - 제빙장치의 다른 실시예를 도시해 보인 사시도.

도 5 - 본 발명의 제빙장치에 의한 작용상태 예시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 수조 12 : 가이드 패널 13 : 제 1실

13a : 제 2실 14 : 격판 20 : 제빙장치

21 : 밀폐 케이스 22 : 링크부재 23 : 각얼음 케이스

24 : 랙크기어 25 : 피니언기어 26 : 정/역 회전 모터

27 : 와이어 29 : 슬라이드 안내면 30 : 회동펌프

31 : 센서부 32 : 인출도어 33 : 각얼음 수납부

40 : 솔레노이드 밸브 43 : 타이머 50 : 펠티어 모듈

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외부로부터 공급되는 물이 충입된 채 취수레버를 통해 사용자에게 공급되도록 수조를 포함하는 냉온 정수기에 있어서, 상기 수조 내부에서 만곡진 형태로 설치되는 가이드 패널과; 상기 가이드 패널과 마주하도록 위치된 채 수조의 내면을 가로막아 수조의 내면을 제 1실과 제 2실로 구분하되, 수조의 바닥면과는 일정 높이를 이격시켜 각 실이 상호 연통될 수 있도록 한 격판과; 상기 제 2실에 충입되는 수위 조절을 위해 설치되는 플로트 밸브와; 상기 수조의 평면부와 착탈식으로 고정되어 상호 연통 가능하게 일체화되며, 에폭시 몰딩으로 외부가 긴밀하게 밀폐된 채 펠티어 모듈이 구비되는 제빙장치와; 상기 제빙장치는 펠티어 모듈에 의해 냉각 기류가 형성되는 내상단면을 밀폐 케이스로 하되, 상기 밀폐 케이스의 일 측면에 각각 링크부재로 연결되고 이 링크부재축을 기준으로 일 방향 회동되어 밀폐 케이스의 내면으로 각얼음 케이스가 삽지됨과 인출됨이 가능할 수 있도록 복수개의 기어가 연동되도록 한 동력발생수단과; 밀폐 케이스의 하부면으로부터 수조와의 연통된 배출구를 향해 설치되는 슬라이드 안내면과; 외부의 인가 신호에 의해 안내면의 일단에서 일 방향 회전되며 각얼음을 수조 내로 배출시켜주는 회동펌프와; 각얼음 케이스를 통해 배출되는 얼음의 수위를 감지하여 회동펌프 및 각얼음 케이스의 구동을 제어하는 센서부를 포함하며, 상기 제빙장치의 전면 일 측에 각얼음 수납부가 연장된 채 개폐 가능하게 설치되는 각얼음 인출도어가 설치됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

예시된 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉수장치에 있어 제빙장치와 급수공급장치인 수조와를 분리시켜 보인 개념적인 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 상태에서 상호 조립 취부된 상태를 도시해 보인 예시도이며, 도 3은 본 발명의 제빙장치 내부 구조를 도시해 보인 사시도이다.

본 발명의 실시예에 의해 제공되는 정수기는 수조(10)와 제빙장치(20)로 분리 구분되며, 양자는 상호 조립 취부가 가능하도록 구성된다.

수조(10)는 정수기의 본체에 마련되는 것으로, 외부로부터 공급되는 물이 일정한 수위를 유지한 채 충입되어 본체 전면의 콘트롤 디스플레이 하단에 설치되는 복수의 냉온 취수레버(11)를 통해 사용자에게 적이 공급될 수 있도록 한다.

이때, 수조(10)의 내부 일측 부분(후술하는 제빙장치 배출구와의 연통부분)인 취수레버(11)의 안쪽 부분에 내면을 향해 완만하게 만곡진 형태를 유지한 채 수조(10)의 내면 폭과 동일한 크기로 가이드 패널(12)이 설치 고정되는 것이고, 또한 상기 가이드 패널(12)과 마주하도록 위치 고정된 채 수조(10)의 내면을 가로막아 수조(10)의 내면을 제 1실(13)과 제 2실(13a)로 구분하되, 제 1실(13)이 제 2실(13a)보다 다소 큰 용적을 유지하도록 함이 바람직한 것이며, 각 실이 상호 연통될 수 있도록 바닥면과는 일정 높이로 이격된 상태의 격판(14)이 수조(10)와 일체화 된 채 마련된다.

따라서, 제 1실(13)로 충입되어지는 외부 공급물은 격판(14)의 하면을 통해 제 2실(13a)로 유입되어져 결국 제 1실(13)과 제 2실(13a)의 수위는 같아지는데, 상기 제 2실(13a)에 충입되는 물의 일정 수위 조절을 위해 플로트 밸브(15)가 제공됨은 물론이다.

이때, 상기 2실(13a)의 평면부 외형은 제 1실(13)보다 상측에 위치되도록 양면을 삼각형상으로 테이퍼지게 하되, 그 평면 중앙에는 내부의 충입된 물의 냉기가 충분하게 외부로 전달될 수 있도록 구조적인 배려가 선행된다.

한편, 상기 수조(10)의 평면부와 착탈식으로 고정되어 상호 연통 가능하게 일체화되는 제빙장치(20)는 수조(10)의 평면부 형상에 대응하도록 하단부가 형성되어 있는데, 냉기의 외부 유출이 방지될 수 있도록 에폭시 몰딩으로 외부가 긴밀하게 밀폐된 채 일측으로 저 전력에 의해 소음이 저감된 채 충분한 구동성을 갖는 펠티어 모듈(50)이 구비된다.

이때, 펠티어 모듈(50)의 방열판(51)은 제 2실(13a)의 평면 중앙과 긴밀하게 취부되면서 수조(10)내의 냉기에 의해 방열판(51)의 고온이 효율적이면서도 급속하게 식혀질 수 있도록 구성된다.

이러한 제빙장치(20)의 내부 구조는 펠티어 모듈(50)에 의해 직접적으로 냉각되는 부분을 한정하여 그 외주면을 약 직사각 형태의 밀폐 케이스(21)로 하는데, 상기 밀폐 케이스(21)의 일 측면에 각각 호형 구조의 링크부재(22)로 연결된 채 이 링크부재(22)축을 기준으로 일방향 상/하 회동함으로 밀폐 케이스(21)의 내면으로 각얼음 케이스(23)가 밀착되게 삽지됨과 동시에 인출될 수 있도록 호형의 랙크기어(24) 및 구동 피니언 기어(25)의 조합으로 이루어지는 기어의 연동을 위해 소형의 정/역 회전 모터(26)가 동력발생수단의 하나로 마련된다.

물론, 상기 기어 연동식을 대체하여 로울러에 의해 권취 및 풀림 기능을 갖는 와이어(27)가 전술한 정/역 회전 모터(26)에 의해 밀폐 케이스(21)에 힌지 결합된 각얼음 케이스(23)의 회동을 구현할 수도 있다.

또한, 밀폐 케이스(21)의 하부면(각얼음 케이스의 하향 회동시에 간섭이 없는 범위 내에서)으로부터 수조(10)와의 연통된 배출구(28)를 향해 슬라이드 안내면(29)이 일체로 제공되는데, 그 선단으로 외부의 인가 신호에 의해 일 방향 회전되며 각얼음을 수조(10)내로 강제 배출시켜주도록 만곡진 임펠러를 갖는 회동펌프(30)가 설치된다.

이와 함께, 각얼음 케이스(23)를 통해 배출되어 안내면(29)상에 쌓여지는 각얼음의 수위를 감지하여 전술한 회동펌프(30) 및 정/역 회전 모터(26)의 구동을 제어하도록 미세 감지 센서부(31)가 제빙장치(20)의 일측 내면에 설치되고, 상기 제빙장치(20)의 전면 일측에 각얼음 인출도어(32)를 설치하되, 그 내면 하단으로 각얼음 수납부(33)가 연장되어있어 제빙장치(20)의 내면에 위치됨으로 각얼음 케이스(23)를 통해 배출되는 각얼음의 일부가 이에 담겨질 수 있도록 하여 개폐 가능하다 설치되는 각얼음 인출도어(32)가 개방됨과 동시에 일부의 각얼음 역시 수납부(33)를 따라 외부로 인출되어 사용자에 의해서 칵테일 혹은 다른 용도 등으로 사용될 수 있게 한 것이다.

첨부된 도 4는 제빙장치의 다른 실시예를 도시해 보인 사시도인바, 정/역 회전 모터(26)를 대체하여 솔레노이드 밸브(40)를 채택하고, 이에 따라 상기 솔레노이드 밸브(40)의 구동에 따라 각얼음 케이스(23)가 밀폐 케이스(21)와 분리된 채 밀폐 케이스(21)의 직 하방에서 상/하 구동되면서 삽입 내지는 이탈될 수 있도록 함도 고려될 수 있는데, 제빙된 각얼음의 배출을 위해 각얼음 케이스(23)의 양측면 중앙으로 힌지 결합되도록 가이드 역할의 지지부재(41)가 마련되고, 최종적으로 하향될 경우 걸림턱(42)에 의하여 힌지를 기준축으로 일측으로 회동하여 각 얼음이 배출될 수 있도록 하는데, 이때 어느 경우나 각얼음 케이스(23)의 적정 제빙상태(액체 상태에서 얼음으로 얼려져 고체 상태가 되는 시간)는 펠티어 모듈(50)의 온도차를 산정하여 설정시켜 놓은 후 별도의 타이머(43) 작동에 의하여 솔레노이드 밸브(40)의 동작을 적이 구현시키는데, 회동된 상태에서의 각얼음 배출이 용이할 수 있도록 별도의 온도감지 센서부(44)에 의해 상기 펠티어 모듈(50)의 흡/발열의 기능을 역으로 전환시켜줄 수 있음도 가능한 것이다.

도 5는 본 발명의 제빙장치에 의한 작용상태 예시도인바, 이에 도시되어 있는 바와 같이 역시 외부로부터 유입되는 물이 수평 상태로 대기중인 각얼음 케이스(23)에 주입 완료되면, 이 상태를 검지한 동력발생수단의 작동에 의해 각얼음 케이스(23)는 밀폐 케이스(21)의 내면부로 삽지되고, 이후 미리 설정되어진 소정의 시간 경과에 따라 고체의 얼음 상태로 제빙되면 밀폐 케이스(21)에서 인출됨과 동시에 펠티어 모듈(50)의 흡/발열 기능의 전환과 각얼음 케이스(23)의 위치 변경으로 인해 각얼음이 분리 이탈되어 투하되어 쌓이게 되는데, 일정 높이 이상으로의 쌓임 방지는 미세 감지 센서부(31)에 의하여 적절히 제어될 수 있으며, 이후 회동펌프(30)의 작동에 따라 쌓여진 얼음이 강제적으로 밀려짐에 따라 수조(10)의 제 1실(13)로 투하되어 충입된 물을 냉각시키게 되며, 이 냉각수가 비로소 취수레버(11)를 통해 음용될 수 있도록 한 것으로 직접적인 펠티어 모듈(50)의 접촉 방식이 아닌 간접 냉각 방식이 달성된다.

상기 제 1실(13)을 통해 제 2실(13a)로 유입되어 동일 수위를 유지하는 냉각수는 전술한 펠티어 모듈(50)의 방열판(51)을 간접적으로 냉각시켜 주는 구성적 체계를 갖는 것으로, 특히 격판(14)으로 인해 제 1실(13)과 제 2실(13a)을 구분지어 놓아 얼음에 의해 냉각되는 물의 양을 인위적으로 줄여줌으로 냉각 성능의 향상이 가능하게 된 것이다.

따라서, 본 발명은 급속으로 만들어진 얼음에 의해 충입된 물이 냉각되어 그 냉각속도가 매우 빠르며, 냉각수의 온도와 관계없이 강제 배출되는 각얼음이 충입되어진 물의 상부로 뜨게 됨으로 비례적으로 냉각수의 양이 많아지게 되는 것이며, 물과 제빙장치 사이의 단열효과를 배제하면서도 작은 각얼음의 구조로 인해 냉각수 전체가 얼려지는 현상이 방지되어 간접냉각방식에 따른 효용성이 매우 큰 특징을 갖는다.

한편 본 발명은 그에 관한 최선의 실시예들을 예거하였으나, 굳이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 청구 범위에 국한되어 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다면 지금까지 설명된 실시예들의 변경을 고려해 볼 수도 있음은 물론일 것이다.

Claims (4)

1. 외부로부터 공급되는 물이 충입된 채 취수레버를 통해 사용자에게 공급되도록 수조를 포함하는 냉온 정수기에 있어서, 상기 수조 내부에서 만곡진 형태로 설치되는 가이드 패널과; 상기 가이드 패널과 마주하도록 위치된 채 수조의 내면을 가로막아 수조의 내면을 제 1실과 제 2실로 구분하되, 수조의 바닥면과는 일정 높이를 이격시켜 각 실이 상호 연통될 수 있도록 한 격판과; 상기 제 2실에 충입되는 물의 수위 조절을 위해 설치되는 플로트 밸브와; 상기 수조의 평면부와 착탈식으로 고정되어 상호 연통 가능하게 일체화되며, 에폭시 몰딩으로 외부가 긴밀하게 밀폐된 채 펠티어 모듈이 구비되는 제빙장치와; 상기 제빙장치는 펠티어 모듈에 의해 냉각 기류가 형성되는 내상단면을 밀폐 케이스로 하되, 상기 밀폐 케이스의 일 측면 각각 링크부재로 연결되고 이 링크부재축을 기준으로 일 방향 회동되어 밀폐 케이스의 내면으로 각얼음 케이스가 탈/장착이 가능할 수 있도록 복수개의 기어가 연동되도록 한 동력발생수단과; 밀폐 케이스의 하부면으로부터 수조와의 연통된 배출구를 향해 설치되는 슬라이드 안내면과; 외부의 인가 신호에 의해 안내면의 일단에서 일 방향 회전되며 각 얼음을 수조 내로 배출시켜주는 회동펌프와; 각얼음 케이스를 통해 배출되는 얼음의 수위를 감지하여 회동펌프 및 각얼음 케이스의 구동을 제어하는 센서부가 포함됨을 특징으로 하는 제빙 시스템의 채택으로 냉각의 효율성 향상과 다기능을 위한 냉온 정수기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제빙장치의 전면 일측으로 개폐 가능하다 설치되는 각얼음 인출도어가 마련되고, 상기 도어의 내면으로 각얼음 수납부가 연장되어 있어 투하되는 각얼음의 일부가 상기 수납부에 쌓여지고 도어의 개방에 따라 각얼음 수납부가 외부로 인출되어 사용자에 의해서 각얼음의 인출 사용이 가능케 됨을 특징으로 하는 냉온 정수기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 각얼음 케이스의 방향 전환이 기어 연동식을 대체하여 로울러에 감착된 와이어가 동력발생수단에 의해 권취 및 풀림 작용되어 이루어짐을 특징으로 하는 냉온 정수기.
4. 제 1 항에 있어서, 각얼음 케이스와 밀폐 케이스와의 장착 시간이 펠티어 모듈의 냉각 온도를 산정하여 액체가 고체 얼음으로 냉각될 수 있는 충분한 시간을 제어하는 타이머에 의해 구현됨을 특징으로 하는 냉온 정수기.