KR20110052246A

KR20110052246A - 휴대용 냉온음료기

Info

Publication number: KR20110052246A
Application number: KR1020090109200A
Authority: KR
Inventors: 김경석
Original assignee: 김경석
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-05-18
Also published as: KR101237861B1

Abstract

본 발명은 휴대용 냉온음료기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전반도체의 펠티에효과를 이용하여 열교환부를 통과하는 음료를 가열 또는 냉각하는 휴대용 냉온음료기에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 하우징; 상기 하우징의 내부 중단에 위치고정되고, 전류의 방향이 변함에 따라 상부면과 하부면이 발열/냉각 또는 냉각/발열 중 어느 한 경우를 형성하는 상기 열전반도체를 포함하는 열전소자부; 상기 열전소자부의 하부에 일체로 접촉고정되어 음료취배수부를 통과하는 음료를 냉각 또는 가열시키는 열교환부; 상기 열교환부의 하부에 위치고정되고, 상기 음료를 흡입 후 상기 열교환부를 거쳐 배출하도록 하는 상기 음료취배수부; 상기 열전소자부와 상기 음료취배수부를 제어하는 제어부; 및 상기 열전소자부와 상기 음료취배수부 및 상기 제어부에 전류를 공급하는 전원공급부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

열전반도체, 펠티에효과, 음료, 냉각, 가열

Description

휴대용 냉온음료기{Portable apparatus for supplying cool and hot drink}

일반적으로 열전소자[熱電素子, thermoelectric element]란 열과 전기의 상호작용으로 나타나는 각종 효과를 이용한 소자의 총칭으로서, 회로의 안정화와 열, 전력, 빛 검출 등에 사용하는 서미스터, 온도를 측정할 때 사용하는 제베크(Seebeck)효과를 이용한 소자, 냉동기나 항온조 제작에 사용되는 펠티에(Peltier)소자 등이 있다.

여기서 제베크효과는 1821년 독일의 Seebeck(제베크)가 구리(Cu)선과 비스무스(Bi)선, 또는 비스무스(Bi)선과 안티몬(Sb)선의 양쪽 끝을 서로 용접하고 접합부를 가열하면 전위차가 발생하고 전류가 흐르는 현상을 발견함으로써 명명된 것으로, 이 현상은 온도차에 의해 전압 즉, 열기전력(thermoelectromotive force)이 발생하여 폐회로 내에서 전류가 흐르기 때문에 일어나는 것이며 열전발전의 원리가 된다.

그리고 펠티에효과는 1843년 프랑스의 Peltier가 두 개의 서로 다른 금속선의 양 끝을 접합한 다음 회로에 직류전기를 흘리면 한쪽 접합부에서 흡열, 다른 접합부에서는 발열이 일어나고, 전류의 방향을 반대로 하면 흡열과 발열이 반대로 일어나는 현상을 발견함으로써 명명된 것으로, 이 현상은 일종의 heat pumping 현상이며 전자냉각의 원리가 된다.

한편, 상술한 열전소자의 펠티에효과를 활용한 음료냉온장치로서 등록실용 20-0351189에서는 '열전소자를 이용한 냉각 및 가열장치'를 소개하고 있고, 등록실용 20-0288693에서는 '열전소자를 이용한 캔 쿨러'를 소개하고 있다.

그러나 등록실용 20-0351189에 소개된 '열전소자를 이용한 냉각 및 가열장치'의 경우 음료를 기존의 제품용기에서 음료냉온장치의 음료용기로 옮겨 담아야 하는 불편함이 있었고, 등록실용 20-0288693에 소개된 '열전소자를 이용한 캔 쿨러'의 경우 캔 자체를 가열 또는 냉각하기 위한 별도의 공간이 필요하므로 장치 자체의 부피가 커지고, 휴대용으로는 사용하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 제품용기에 담긴 음료를 흡입한 후, 이를 열교환부로 통과시킬 때 열전반도체의 펠티에효과를 이용해 냉각 또는 가열시키고, 이를 다시 기존의 제품용기로 배출시킬 수 있는 휴대용 냉온음료기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 휴대용 냉온음료기는, 하우징; 상기 하우징의 내부 중단에 위치고정되고, 전류의 방향이 변함에 따라 상부면과 하부면이 발열/냉각 또는 냉각/발열 중 어느 한 경우를 형성하는 상기 열전반도체를 포함하는 열전소자부; 상기 열전소자부의 하부에 일체로 접촉고정되어 음료취배수부를 통과하는 음료를 냉각 또는 가열시키는 열교환부; 상기 열교환부의 하부에 위치고정되고, 상기 음료를 흡입 후 상기 열교환부를 거쳐 배출하도록 하는 상기 음료취배수부; 상기 열전소자부와 상기 음료취배수부를 제어하는 제어부; 및 상기 열전소자부와 상기 음료취배수부 및 상기 제어부에 전류를 공급하는 전원공급부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 열전소자부는, 판 형상의 상기 열전반도체; 상기 열전반도체의 상부면에 일체로 접촉고정되는 방열판; 및 상기 방열판의 상부에 위치고정되어 상기 방열판을 냉각시키는 냉각부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이어서, 상기 열교환부는, 상기 열전소자부의 하부에 일체로 접촉고정되는 전열판; 상기 전열판의 하부면에 일체로 돌출연장형성되어 제1전열벽(傳熱壁)을 형성하는 전열몸체; 및 상기 전열몸체의 외주면 둘레를 감아 제2전열벽(傳熱壁)을 형성하는 전열파이프;를 포함하여 구성되고, 상기 음료는 상기 전열파이프를 통과하면서 냉각 또는 가열되는 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 음료취배수부는, 상기 음료를 흡입할 수 있도록 흡입력을 제공하는 흡입부; 상기 흡입부에 연결되어 용기에 담긴 상기 음료를 전열파이프로 공급하는 취수관; 및 상기 전열파이프를 통과한 상기 음료를 배출시키는 배수관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 열전소자부의 상기 열전반도체에 공급되는 전류의 방향을 전환시키는 제1스위치; 상기 열전소자부의 냉각부와 상기 음료취배수부의 흡입부를 작동시키는 제2스위치; 및 상기 음료취배수부의 배수관 외주면에 구비된 온도센서에 의해 검출되는 음료의 온도에 따라 상기 열전반도체의 온도를 설정할 수 있도록 하는 제3스위치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 휴대용 냉온음료기에 의하면, 음료취배수부의 취수관를 통해 기존의 제품용기에 담긴 음료를 흡입한 후, 이를 열교환부로 통과시킬 때 열전소자부에 구비된 열전반도체의 펠티에효과를 이용해 냉각 또는 가열시키고, 이를 다시 음료취배수부의 배수관을 통해 기존의 제품용기로 배출시킬 수 있어, 음료를 냉각 또는 가열하기 위한 별도의 음료용기가 불필요하게 되므로, 이에 따라 본원발명의 보관 및 휴대가 간편하고, 간단히 음료를 냉각 또는 가열할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 휴대용 냉온음료기에 의하면, 음료가 열교환부를 통과하면서 냉각 또는 가열되므로 음료를 냉각 또는 가열하기 위해 소요되는 시간이 단축되고, 이에 따라 에너지(전기)를 절약할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 휴대용 냉온음료기의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 냉온음료기의 분해사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 냉온음료기는 하우징(101); 상기 하우징(101)의 내부 중단에 위치고정되고, 전류의 방향이 변함에 따라 상부면과 하부면이 발열/냉각 또는 냉각/발열 중 어느 한 경우를 형성하는 상기 열전반도체(111)를 포함하는 열전소자부(110); 상기 열전소자부(110)의 하부에 일체로 접촉고정되어 음료취배수부(150)를 통과하는 음료를 냉각 또는 가열시키는 열교환부(130); 상기 열교환부(130)의 하부에 위치고정되고, 상기 음료를 흡입 후 상기 열교환부(130)를 거쳐 배출하도록 하는 상기 음료취배수부(150); 상기 열전소자부(110)와 상기 음료취배수부(150)를 제어하는 제어부(170); 및 상기 열전소자부(110)와 상기 음료취배수부(150) 및 상기 제어부(170)에 전류를 공급하는 전원공급부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바, 하우징(101), 열전소자부(110), 열교환부(130), 음료취배수부(150), 제어부(170), 전원공급부에 대해 순 차적으로 설명한다.

먼저 하우징(101)은 본 발명인 휴대용 냉온음료기의 외부케이스로서 도 1a에서는 하우징(101)이 원통형상으로 형성된 경우를 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도시된 바와 같이 하우징(101)의 상단 둘레에는 다수개의 통기구(102)가 천공되어 하우징(101)의 내외부로 공기가 자유롭게 인입출되도록 하는 것이 바람직하다.

이어서, 열전소자부(110)는 상기 하우징(101)의 내부 중단에 위치고정되고, 전류의 방향이 변함에 따라 상부면과 하부면이 발열/냉각 또는 냉각/발열 중 어느 한 경우를 형성하는 열전반도체(111)를 포함하여 구성되는데, 좀 더 구체적으로 상기 열전소자부(110)는 판 형상의 상기 열전반도체(111); 상기 열전반도체(111)의 상부면에 일체로 접촉고정되는 방열판(113); 및 상기 방열판(113)의 상부에 위치고정되어 상기 방열판(113)을 냉각시키는 냉각부(115);를 포함하여 구성된다.

여기서 열전반도체(111)는 상술한 바와 같이 상기 열전반도체(111)에 가해지는 전류의 방향이 변함에 따라 펠티에효과에 의해 상부면과 하부면이 발열/냉각 또는 냉각/발열 중 어느 한 경우를 형성하게 되는 것이다.

그리고 방열판(113)은 상기 열전반도체(111)의 상부면에 일체로 접촉고정되어 특히, 열전반도체(111)의 상부면이 발열되는 경우, 이 때 발생하는 열을 원활히 제거하기 위함이므로 일반적으로 컴퓨터 등에 사용되는 방열판과 같은 구조로 만들 어질 수 있을 것이다.

한편, 냉각부(115)는 상기 방열판(113)의 상부에 위치고정되는데, 상기 냉각부(115)는 상기 하우징(101) 내의 공기를 강제순환시켜 상기 방열판(113)을 냉각시킬 수 있도록 팬으로 구성되는 것이 바람직하고, 이와 같이 상기 냉각부(115)를 팬으로 구성함으로써 하우징(101) 내의 공기를 강제순환시켜 상기 방열판(113)을 냉각시킴으로써, 결과적으로 상기 방열판(113)과 일체로 접촉고정된 상기 열전반도체(111)에서 발생하는 열을 제거할 수 있게 되는 것이다.

이어서, 열교환부(130)는 열전소자부(110)의 하부에 일체로 접촉고정되어 후술할 음료취배수부(150)를 통과하는 음료를 냉각 또는 가열시키는데, 좀 더 구체적으로 상기 열교환부(130)는 상기 열전소자부(110)의 하부에 일체로 접촉고정되는 전열판(131); 상기 전열판(131)의 하부면에 일체로 돌출연장형성되어 제1전열벽(傳熱壁)을 형성하는 전열몸체(133); 및 상기 전열몸체(133)의 외주면 둘레를 감아 제2전열벽(傳熱壁)을 형성하는 전열파이프(135);를 포함하여 구성된다.

여기서 전열판(131)은 열전도성이 우수한 알루미늄 등으로 형성되어 열전소자부(110)의 하부가 발열인 경우, 열을 후술할 전열몸체(133)로 전달하고, 반대로 열전소자부(110)의 하부가 냉각인 경우, 후술할 전열몸체(133)로부터 열을 전달받음으로써 결과적으로 전열몸체(133)를 냉각시키게 된다.

그리고 전열몸체(133)는 상기 전열판(131)의 하부면에 일체로 돌출연장형성되어 제1전열벽(傳熱壁)을 형성하게 되는데, 전열몸체(133)는 원기둥 형상으로 형 성되는 것이 바람직하며, 그 재질 또한 전열판(131)과 마찬가지로 열전도성이 우수한 알루미늄 등으로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

한편, 전열파이프(135)는 도시된 바와 같이 상기 전열몸체(133)의 외주면 둘레를 감아 제2전열벽(傳熱壁)을 형성하게 되는데, 전열파이프(135) 역시 열전도성이 우수한 알루미늄 등으로 형성된 파이프로 구성되는 것이 바람직하다.

이어서, 음료취배수부(150)는 상기 열교환부(130)의 하부에 위치고정되고, 상기 음료를 흡입 후 상기 열교환부(130)를 거쳐 배출하도록 하는데, 좀 더 구체적으로 상기 음료취배수부(150)는 상기 음료를 흡입할 수 있도록 흡입력을 제공하는 흡입부(151); 상기 흡입부(151)에 연결되어 용기에 담긴 음료를 상기 전열파이프(135)로 공급하는 취수관(153); 및 상기 전열파이프(135)를 통과한 상기 음료를 배출시키는 배수관(155)을 포함하여 구성된다.

여기서 취수관(153)은 흡입부(151)에 직접 연결되고, 배수관(155)은 전열파이프(135)의 말단에 연결되어 전열파이프(135)를 통과한 음료를 배출시키는 통로 역할을 하게 되는 것이다.

그리고 흡입부(151)는 용기에 담긴 음료를 흡입하여 상기 전열파이프(135)로 공급할 수 있도록 펌프로 구성되는 것이 바람직할 것이나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이어서, 제어부(170)는 상기 열전소자부(110)와 상기 음료취배수부(150)를 제어하는데, 좀 더 구체적으로 상기 제어부(170)는 상기 열전소자부(110)의 상기 열전반도체(111)에 공급되는 전류의 방향을 전환시키는 제1스위치(171); 상기 열전소자부(110)의 냉각부(115)와 상기 음료취배수부(150)의 상기 흡입부(151)를 작동시키는 제2스위치(173); 및 상기 음료취배수부(150)의 배수관(155) 외주면에 구비된 온도센서(180)에 의해 검출되는 음료의 온도에 따라 상기 열전반도체(111)의 온도를 설정할 수 있도록 하는 제3스위치(175)를 포함하여 구성된다.

여기서 제1스위치(171)는 상기 열전소자부(110)의 상기 열전반도체(111)에 공급되는 전류의 방향을 전환시킴으로써 상기 열전반도체(111)의 상부면과 하부면이 발열/냉각 또는 냉각/발열 중 어느 한 경우를 형성하도록 한다.

그리고 제3스위치(175)는 열전반도체(111)의 온도를 설정할 수 있도록 하는데, 이 때 음료취배수부(150)의 배수관(155) 외주면에 구비된 온도센서(180)에서 검출된 음료의 온도에 따라 사용자가 제3스위치(175)를 조절할 수 있도록 하기 위하여 상기 온도센서(180)에서 검출된 음료의 온도를 디지털식으로 표시해주는 디스플레이부가 상기 제어부(170)에 더 구비되는 것이 바람직할 것이다.

이어서, 전원공급부(미도시)는 상기 열전소자부(110)와 상기 음료취배수부(150) 및 상기 제어부(170)에 전류를 공급하는데, 이와 같은 전원공급부는 가정의 전류단자에 직접 연결하는 전원코드로 구성될 수도 있고, 배터리로 구성될 수도 있을 것이다.

한편, 본원발명에서는 하우징(101)의 하단에 착탈가능하도록 덮개(190)를 형성할 수도 있을 것인데, 상기 덮개(190)는 원통형상인 몸체부(191)와, 상기 몸체부(191)의 상단에 상기 몸체부(191)의 직경보다 작게 형성된 삽입부(192)를 형성하되, 상기 삽입부(192)에는 일정간격으로 체결홈(193)을 형성함으로써 상기 덮개(190)를 상기 하우징(101)의 하단에 끼울 때 상기 하우징(101)의 하단 내주면 둘레에 형성된 체결돌기(194)가 상기 체결홈(193)에 삽입되도록 하여 하우징(101)과 덮개(190)를 일체로 결합시킬 수도 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 냉온음료기의 사용예를 도시한 도면이다.

도 1a, 1b 및 도 2를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 냉온음료기의 사용과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 사용자는 하우징(101)을 손으로 잡고 음료취배수부(150)의 취수관(153)과 배수관(155)을 음료가 담긴 용기에 삽입한다.

그리고 제2스위치(173)를 작동시켜 열전소자부(110)의 냉각부(115)와 음료취수부(150)의 흡입부(151)를 작동시키고, 제1스위치(171)로 열전소자부(110)의 열전반도체(111)에 공급되는 전류의 방향을 결정한다.

이와 같은 과정을 거치면 용기에 담긴 음료가 취수관(153)을 거쳐 열교환부(130)를 통과하면서 냉각 또는 가열되고, 이와 같이 냉각 또는 가열된 음료는 배수관(155)을 거쳐 다시 용기로 배출됨으로써 음료를 냉각 또는 가열하기 위한 별도 의 음료용기 없이도 간편하게 음료를 냉각 또는 가열할 수 있게 되는 것이다.

이 때, 배수관(155)을 통해 배출되는 음료의 온도는 제3스위치(175)를 조작함으로써 사용자가 원하는 온도로 제어할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 냉온음료기의 분해사시도; 및

***도면의 주요 부분에 대한 부호 설명***

110 : 열전소자부 111 : 열전반도체

113 : 방열판 115 : 냉각부

130 : 열교환부 131 : 전열판

133 : 전열몸체 135 : 전열파이프

150 : 음료취배수부 151 : 흡입부

153 : 취수관 155 : 배수관

170 : 제어부 171 : 제1스위치

173 : 제2스위치 175 : 제3스위치

180 : 온도센서 190 : 덮개

191 : 몸체부 192 : 삽입부

193 : 체결홈 194 : 체결돌기

Claims

열전반도체를 이용하는 휴대용 냉온음료기에 있어서,

하우징(101);

상기 하우징(101)의 내부 중단에 위치고정되고, 전류의 방향이 변함에 따라 상부면과 하부면이 발열/냉각 또는 냉각/발열 중 어느 한 경우를 형성하는 상기 열전반도체(111)를 포함하는 열전소자부(110);

상기 열전소자부(110)의 하부에 일체로 접촉고정되어 음료취배수부(150)를 통과하는 음료를 냉각 또는 가열시키는 열교환부(130);

상기 열교환부(130)의 하부에 위치고정되고, 상기 음료를 흡입 후 상기 열교환부(130)를 거쳐 배출하도록 하는 상기 음료취배수부(150);

상기 열전소자부(110)와 상기 음료취배수부(150)를 제어하는 제어부(170); 및

상기 열전소자부(110)와 상기 음료취배수부(150) 및 상기 제어부(170)에 전류를 공급하는 전원공급부;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온음료기.
제 1항에 있어서,

상기 열전소자부(110)는,

판 형상의 상기 열전반도체(111);

상기 열전반도체(111)의 상부면에 일체로 접촉고정되는 방열판(113); 및

상기 방열판(113)의 상부에 위치고정되어 상기 방열판(113)을 냉각시키는 냉각부(115);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온음료기.
제 1항에 있어서,

상기 열교환부(130)는,

상기 열전소자부(110)의 하부에 일체로 접촉고정되는 전열판(131);

상기 전열판(131)의 하부면에 일체로 돌출연장형성되어 제1전열벽(傳熱壁)을 형성하는 전열몸체(133); 및

상기 전열몸체(133)의 외주면 둘레를 감아 제2전열벽(傳熱壁)을 형성하는 전열파이프(135);

를 포함하여 구성되고, 상기 음료는 상기 전열파이프(135)를 통과하면서 냉각 또는 가열되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온음료기.
제 1항에 있어서,

상기 음료취배수부(150)는,

상기 음료를 흡입할 수 있도록 흡입력을 제공하는 흡입부(151);

상기 흡입부(151)에 연결되어 용기에 담긴 상기 음료를 전열파이프(135)로 공급하는 취수관(153); 및

상기 전열파이프(135)를 통과한 상기 음료를 배출시키는 배수관(155);

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온음료기.
제 1항에 있어서,

상기 제어부(170)는,

상기 열전소자부(110)의 상기 열전반도체(111)에 공급되는 전류의 방향을 전환시키는 제1스위치(171);

상기 열전소자부(110)의 냉각부(115)와 상기 음료취배수부(150)의 흡입부(151)를 작동시키는 제2스위치(173); 및

상기 음료취배수부(150)의 배수관(155) 외주면에 구비된 온도센서(180)에 의해 검출되는 음료의 온도에 따라 상기 열전반도체(111)의 온도를 설정할 수 있도록 하는 제3스위치(175);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온음료기.