KR20120036167A

KR20120036167A - 순간 냉온수 공급 방식의 정수기 또는 이온 정수기

Info

Publication number: KR20120036167A
Application number: KR1020100097891A
Authority: KR
Inventors: 이찬우
Original assignee: 이찬우
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2012-04-17
Also published as: KR101174012B1

Abstract

개시된 본 발명에 따른 순간 냉온수 공급 방식의 이온 정수기는, 원수공급라인(110)과 연결되어 원수공급라인으로부터 공급된 원수를 정수시키는 필터유닛(120), 필터유닛으로부터 공급된 정수를 전기분해하여 이온화시켜 이온수 토출밸브(102)로 공급하며 드레인 포트를 구비하는 이온장치(130), 원수공급라인(110) 상의 상기 필터유닛(120) 전단에 설치되어 상기 원수를 냉각 또는 가열시키며 열전모듈(142)와 냉온수블록(144)과 방열블록(146)을 구비하는 냉각가열부(140), 냉각가열부의 방열블록(146) 측부에 설치되어 상기 방열블록 내부에 공기를 공급하는 에어 블로우어(170), 냉각가열부의 열전모듈(142)에 전원을 공급하는 전원공급부(152)를 제어하여 상기 열전모듈의 출력을 제어하며 또한 상기 에어 블로우어(170)의 동작을 제어하는 콘트롤러(150), 및 이온장치(130)의 드레인 포트 및 상기 냉각가열부의 방열블록(146)과 연결되어, 상기 드레인 포트를 통해 배출되는 폐수를 상기 방열블록을 경유시킨 후 외부로 배출시키도록 하는 방열배수라인(160)을 포함한다.

Description

순간 냉온수 공급 방식의 정수기 또는 이온 정수기{WATER PURIFIER OR ION WATER PURIFIER FOR SUPPLYINGS A MOMENT HOT AND COLD WATER}

본 발명은 정수기 또는 이온 정수기에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 냉수 저장조 및 온수 저장조를 구비하지 않고 공급원수에 연결하여 순간적으로 냉온수를 공급하도록 하는 냉온수 겸용 이온 정수기에 관한 것이다.

냉온수 정수기는 다수의 필터로 구성된 필터유닛을 통과시켜 정수한 물을 냉각수단으로 냉각시켜 보관하거나 또는 가열수단으로 가열하여 보관하였다가 사용자의 요구가 있을 때 냉수 또는 온수를 제공하는 것이고, 이온 정수기는 필터유닛을 통과시켜 정수한 물을 다시 전해조에서 산성수와 알칼리수로 분리시켜 사용자의 요구가 있을 때에 알칼리수나 산성수를 제공하는 것이다. 한편 냉온수 이온정수기는 냉온수 정수기 구조에 전해조(또는 이온장치)를 추가한 것으로써 냉온의 이온수를 제공하는 것이다.

한편, 정수기 또는 이온 정수기는 일반적으로 내부에 저수탱크가 마련된 저수식 정수기와 저수탱크가 마련되지 않고 공급원수에 바로 연결되어 직수식 정수기로 구분되는데, 냉온수 기능이 있는 경우 냉각 또는 가열된 정수된 물을 제공하기 위해서는 저수탱크를 구비하는 것이 보통이다.

도 1은 냉온수 기능을 구비하는 일반적인 이온 정수기의 구조도를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면 냉온수 이온 정수기는 공급원수의 배관라인(11)상에 설치되는 원수공급밸브, 온수를 저장하는 온수통(20)과 온수통 내부의 물을 가열하는 히터(30), 냉수를 저장하는 냉수통(40)과 냉수통 내부의 물을 냉각하는 냉각장치(50), 냉수통과 온수통의 물을 순환시키는 펌프(60), 냉수 또는 온수를 정수하며 다수의 필터들을 구비하는 필터유닛(70), 정수된 물을 전기분해하여 이온수를 제공하는 이온장치(80)를 포함한다.

이와 같이 냉온수 기능을 구비하는 이온 정수기는 냉온 기능을 위해서 별도의 온수통(30)과 냉수통(40) 및 가열과 냉각을 담당하는 히터(30)와 냉각장치(40)를 구비한다. 그리고, 냉온수통 내부에는 수위를 조절하기 위해 수위조절센서가 장착된다. 한편, 도 1에는 냉각장치가 냉매가스를 이용한 냉동시스템이 적용되는데 환경문제, 부피 등을 고려하여 전통적인 냉동시스템 대신 열전모듈을 이용한 냉각장치가 적용되기도 한다. 열전모듈을 이용하는 방식은 열전모듈의 흡열면에 부착된 콜드싱크를 냉각통의 저면과 접촉하도록 설치하고 냉각한다. 한편, 열전소자의 흡열을 방열시켜야 하므로, 열전모듈의 방열면에는 핫싱크가 부착되고 핫싱크의 방열을 위해 냉각팬 또는 냉각수 등을 이용하게 된다.

그런데, 이와 같은 종래의 기술들은 필연적으로 냉수통과 온수통을 사용하므로 전체적으로 부피가 커지는 문제점이 발생한다. 또한, 냉수통과 온수통의 사용으로 인해 펌프와 수위조절센서를 구비하므로, 비용 증가의 원인이 된다. 또한, 설정된 온도의 냉수 또는 온수를 공급하기 위해 음용하지 않는 시간에도 주기적으로 히터 또는 냉각장치를 가동해야 하므로, 전력낭비가 심한 문제점이 있다.

한편, 이러한 문제점을 해결하기 위해 한국공개특허 제2009-0025014호(정수기)에서는 프리카본 필터(3)와 역삼투압 멤브레인 필터(4) 사이의 연결라인(30) 상에 열전모듈을 이용한 냉각부(100)가 설치되는 것이 개시되어 있다. 이를 좀 더 살펴보면, 연결라인(30)의 양측에 열을 흡수하는 흡열면(cold side)이 접하도록 열전반도체소자(10a, 10b)가 각각 설치되어 연결라인(30)을 흐르는 물을 냉각시키고, 한편 열전반도체소자(10a,10b)의 열을 방열하는 방열면(hot side)에는 방열채널(42,43)이 접촉하도록 설치된다. 방열채널에는 그 내부에 멤브레인 필터(4)로부터 배출되는 폐수가 유입되도록 하여 열전반도체소자(10a,10b)를 방열시키도록 한다. 이에 의하면, 별도의 냉수통을 요구하지 않고 순간적으로 물을 냉각하여 공급하고, 또한 멤브레인 필터로부터 배출되는 폐수를 이용하여 열전반도체소자를 방열시키기 때문에 정수기의 구조를 간단하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 방열을 위한 별도의 전원이 필요 없기 때문에 전력 소모를 줄일 수 있는 이점이 개시되어 있다.

그러나, 상기 선행기술은 현실적으로 구현하기가 불가능한 문제점이 있는데 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

열전모듈(열전반도체소자)의 특성상 냉각과 방열이 동시에 이루어지며 냉각성능을 높여 순간적인 냉각수를 공급하기 위해서는 지속적으로 방열면에 물을 공급하여 방열시켜야 한다. 상기 선행기술에서 멤브레인 필터(4)는 프리카본 필터(3)를 통과한 물에 남아있는 미세입자를 제거하는 기능을 수행하고 이 멤브레인 필터(4)를 통과하지 못한 물은 배출구(7)를 통해 폐수로 배출되는데, 상기 선행기술에서는 이 멤브레인 필터(4)를 통과하지 못하는 폐수를 이용하여 상기 열전모듈의 방열면을 방열시키는 것이 개시되어 있다. 그런데, 멤브레인 필터로부터 나오는 폐수는 상대적으로 매우 소량이므로 열전모듈의 방열면을 방열시키기에는 턱없이 부족하다.

열전소자의 성능은 공급되는 직류전원의 사양에 따라서 냉각측면과 발열측면의 온도편차라 발생하는 정도로 나타나는데 이를 구제적으로 살펴보면, 도 2는 열전소자의 전류와 전압조건에 따른 냉각열량(Qc, 상부(A)도면) 및 발열량(Qh, 하부(B)도면)의 그래프를 나타낸 것으로써, 그래프의 X축은 전류(I) 또는 전압(U)이고, Y축은 각각의 냉각열량과 발열량을 나타낸 것이다. 그래프에서 나타난 바와 같이, 직류전원의 사양에서 전압이 0~15V이고, 이때 전류의 사양이 0~6A로 대응할 경우 열전소자의 냉각측면의 Qc(흡열량)과 발열측면의 Qh(발열량)의 변화상태를 확인할 수 있다. 전압이 높아질수록 전류량도 많아지며, 또한 이 때 온도편차도 커진다. 그런데, 상대적으로 Qc 값의 증가비율보다 Qh 값의 증가비율이 2배 이상 커지는 것을 알 수 있다. 이것은 근본적으로 주울열(전류량에 비례한 발열)이 작용하기 때문이며 온도편차가 커질수록 엔트로피의 증가 또한 커지기 때문이다.

따라서, 멤브레인 필터(4)에서 버려지는 폐수는 매우 소량이므로, 열전모듈의 방열면을 방열시키기 위해 방열채널(42,43)에 흘려주는 물은 멤브레인 필터를 통과하지 못하는 폐수 뿐만 아니라 멤브레인 필터(4)를 통과한 정수된 물을 추가로 공급해 주어야 한다. 또한, 효과적인 방열을 위해서는 추가되는 물의 양이 매우 많아야 하는데, 이 경우 필터를 거쳐서 실제로 음용수로 사용되는 양보다 버려지는 양이 현저하게 많게 되고 또한 필터를 자주 교체해주어야 하는데, 필터가 매우 고가인 점을 감안하면 이러한 방식은 매우 불합리하게 되며 실제 제품에 적용하기 곤란하다. 이렇게 상기 선행기술은 열전모듈(열전반도체소자)의 구동특성을 고려할 때 현실적으로 모순된다는 것을 알 수 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 구조가 간단하고 친환경적이며 전력소비를 줄일 수 있는 순간 냉온수 공급 방식의 정수기 또는 이온 정수기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 순간 냉온수 공급 방식의 이온 정수기는, 원수공급원과 연결되어 원수를 공급하는 원수공급라인(110); 상기 원수공급라인과 연결되어 상기 원수공급라인으로부터 공급된 원수를 정수시키는 필터유닛(120); 상기 필터유닛과 정수공급라인(122)에 의해 연결되어 필터유닛으로부터 공급된 정수를 전기분해하여 이온화시켜 이온수 토출밸브(102)로 공급하며, 드레인 포트를 구비하는 이온장치(130); 상기 원수공급라인(110) 상의 상기 필터유닛(120) 전단에 설치되어 상기 원수를 냉각 또는 가열시키며, 열전모듈(142)과, 상기 열전모듈의 일측면에 접촉하도록 설치되며 상기 원수공급라인과 연결되어 내부로 원수가 유동하게 하는 냉온수블록(144)과, 상기 열전모듈의 타측면에 접촉하도록 설치되며 내부에 공기 및 물이 유동하는 경로인 내부통로(146a)가 형성되는 방열블록(146)을 구비하는 냉각가열부(140); 상기 냉각가열부의 방열블록(146) 측부에 설치되어 상기 방열블록 내부에 공기를 공급하는 에어 블로우어(170); 상기 냉각가열부의 열전모듈(142)에 전원을 공급하는 전원공급부(152)를 제어하여 상기 열전모듈의 출력을 제어하며 또한 상기 에어 블로우어(170)의 동작을 제어하는 콘트롤러(150); 및, 상기 이온장치(130)의 드레인 포트 및 상기 냉각가열부의 방열블록(146)과 연결되어, 상기 드레인 포트를 통해 배출되는 폐수를 상기 방열블록을 경유시킨 후 외부로 배출시키도록 하는 방열배수라인(160)을 포함한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 순간 냉온수 공급 방식의 정수기는, 원수공급원과 연결되어 원수를 공급하는 원수공급라인(110); 상기 원수공급라인과 연결되어 상기 원수공급라인으로부터 공급된 원수를 정수시켜 정수 토출밸브(103)로 공급하는 필터유닛(120); 상기 원수공급라인(110) 상의 상기 필터유닛(120) 전단에 설치되어 상기 원수를 냉각 또는 가열시키며, 열전모듈(142)과, 상기 열전모듈의 일측면에 접촉하도록 설치되며 상기 원수공급라인과 연결되어 내부로 원수가 유동하게 하는 냉온수블록(144)과, 상기 열전모듈의 타측면에 접촉하도록 설치되며 내부에 공기 및 물이 유동하는 경로인 내부통로(146a)가 형성되는 방열블록(146)을 구비하는 냉각가열부(140); 상기 냉각가열부의 방열블록(146) 측부에 설치되어 상기 방열블록 내부에 공기를 공급하는 에어 블로우어(170); 상기 냉각가열부의 열전모듈(142)에 전원을 공급하는 전원공급부(152)를 제어하여 상기 열전모듈의 출력을 제어하며 또한 상기 에어 블로우어(170)의 동작을 제어하는 콘트롤러(150); 및,상기 필터유닛(120) 후단의 정수공급라인(122)에 설치된 방향전환밸브(125)와 상기 냉각가열부의 방열블록(146)과 연결되어, 상기 필터유닛을 거친 물을 상기 방열블록을 경유시킨 후 외부로 배출시키도록 하는 방열배수라인(160')을 포함한다.

상기 열전모듈(142)의 타측면에 접촉하는 방열블록(146)의 표면적은 열전모듈(142)의 일측면에 접촉하는 냉온수블록(144)의 표면적보다 더 크도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 방열블록(146) 내부 표면은 내부식성 코팅처리된 것이 바람직하다.

한편, 상기 방열블록(146)은, 좌우측면이 개방된 덕트 형상을 가지며, 좌측면은 연결덕트(182)에 의해 상기 에어 블로우어(170)와 연결되어 공기가 유입되고 우측면을 통해 공기가 배출되며, 상부면 일측에는 상기 방열배수라인(160')과 연결되어 폐수가 유입되는 유입구가 형성되고, 하부면 일측에는 방열블록 내부를 거친 폐수가 배출되는 유출구가 형성된다.

상기 콘트롤러(150)는 냉수 또는 온수의 정수 또는 이온수 요청신호 수신시에만 상기 열전모듈이 동작하도록 제어하여 필요한 냉수 또는 온수를 공급한다.

본 발명에 의하면, 열전모듈을 이용해 사용자의 요청이 있는 경우에만 순간적으로 냉각과 가열을 하여 냉온의 이온수 또는 정수를 공급하고, 또한 에어 블로우어 및 폐수를 이용하여 열전모듈의 방열을 하므로, 별도의 냉수통과 온수통 및 이에 따라 필연적으로 구비되는 수위조절센서를 구비하지 않으며, 또한 공급원수의 압력을 그대로 이용하여 별도의 급수펌프가 필요하지 않게 된다. 따라서, 부피가 소형화되고 제조비용이 매우 저렴하며 전력사용이 매우 적은 냉온수 이온 정수기 또는 정수기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 냉온수 이온 정수기의 구조도,
도 2는 열전모듈의 발열특성을 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 순간 냉온수 공급 방식의 이온 정수기의 구조도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 순간 냉온수 공급 방식의 정수기의 구조도이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 순간 냉온수 공급 방식의 이온 정수기 및 정수기를 상세히 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 순간 냉온수 공급 방식의 이온 정수기는 원수공급라인(110), 필터유닛(120), 이온장치(130), 냉각가열부(140), 콘트롤러(150), 방열배수라인(160) 및 에어 블로우어(170)를 포함한다.

원수공급라인(110)은 원수공급원과 연결되어 원수를 공급하게 된다. 원수공급원은 보통 가정 또는 식당용 수도배관이 적용되며, 원수공급라인(110) 상에는 급수밸브(101)가 설치된다. 한편, 급수밸브(101)는 콘트롤러(150)의 제어 신호에 의해 개폐하는 솔레노이드 밸브가 적용되는 것이 바람직하다.

필터유닛(120)은 원수공급라인(110)과 연결되어 원수공급라인으로부터 공급된 원수를 정수시키며, 목적 및 기능에 따라 다양한 필터가 적용될 수 있다. 사용되는 필터의 종류, 개수, 배치 등의 구성은 이 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 사항이고 본 발명의 핵심적인 사항이 아니기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이온장치(130)는 필터유닛(120)과 정수공급라인(122)에 의해 연결되어 필터유닛(120)으로부터 공급된 정수를 전기분해하여 이온화시킨다. 이온장치(130)는 이온수공급라인(132)과 연결되어 이를 통해 이온수를 공급하며, 이온수공급라인(132)에는 이온수 토출밸브(102)가 연결되어 이를 통해 냉온의 이온수를 공급하게 된다. 이온장치(130)는 이온수를 만들기 위해 이온장치(전해조)에 물을 흐르게 한 뒤 중간을 격막으로 분리하고 분리된 격막의 양쪽 룸의 전극에 각각 양극(+)과 음극(-)을 인가해 알카리수와 산성수로 분리하는 동작을 행한다. 기존에는 알카리수만 음용하고 산성수는 버려졌으나, 최근에는 산성수가 피부미용 뿐만 아니라 세척에 효과가 있는 것으로 알려짐에 따라 산성수도 사용자에게 공급되기도 한다. 따라서, 본 발명에 따르는 이온장치는 알카리수만이 공급되거나 또는 알카리수/산성수 모두 공급되는 것을 포함하며, 어느 것에 한정되지 않는다. 이온장치(130)의 원리 및 구성은 이 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 사항이고 본 발명의 핵심적인 사항이 아니기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다. 생성된 알카리수와 산성수는 이온수공급라인(132)를 통해 배출되고, 이온수 토출밸브(102)를 통해 사용자에게 공급된다. 한편, 이온장치(130)에는 드레인 포트를 구비하여 이를 통해 이온화과정에서 잔류하거나 정체된 물을 배출하거나 세정작업 후 세정한 물(이하 "폐수")을 배출하게 된다.

냉각가열부(140)는 원수공급라인(110) 상의 필터유닛(120) 전단에 설치되어 공급되는 원수를 냉각 또는 가열시키는 역할을 한다. 구체적으로 냉각가열부(140)는 열전모듈(142)과, 열전모듈(142)의 일측면에 접촉되게 설치되는 냉온수블록(144)과, 열전모듈(142)의 타측면에 접촉되게 설치되는 방열블록(146)을 구비한다.

열전모듈(142)은 다수의 열전소자가 배치되어 있어서 콘트롤러(150)의 제어에 의해 전원공급부(152)로부터 공급된 전원의 극성 전환에 의해 양측면을 통하여 흡열 또는 방열하게 된다. 열전모듈(142)은 열에너지를 전기에너지로 또는 전기에너지를 열에너지로 직접 변환시킬 수 있는 전자부품으로서, 공급되는 전원의 극성을 제어함에 따라 열전방향을 역전시킴으로써 냉각 또는 가열로의 기능변환이 가능하여 열을 흡열면에서 방열면으로 이동시킬 수 있다. 또한, 공급되는 전압이나 전류를 제어함에 따라 0.05℃ 수준의 정밀한 온도제어도 가능하고, 소자를 가동시키기 위한 구동부분이 없기 때문에 진동 소음이 없으며, 열전반도체의 열전특성으로 이용하므로 냉매를 이용한 냉각시스템과 같은 오염이나 공해가 없는 특징이 있다. 열전모듈의 상세한 구조 및 특징은 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 사항이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 냉온수블록(144)은 양측에 원수공급라인(110)과 연결되고 내부에 공간이 형성되며 밀폐구조를 갖는 덕트(박스 또는 원통) 형상을 가지며, 일측면(하부면)이 열전모듈의 일측면(상부면)과 접촉하도록 설치된다. 따라서. 냉온수블록(144)은 접촉되는 열전모듈(142)의 흡열 또는 발열 반응에 따라 열전달되어 냉각 또는 가열하게 되고, 그 내부를 유동하는 원수는 결국 냉각 또는 가열하게 된다. 냉온수블록(144)의 내부를 흐르는 원수와 냉온수블록(144)의 하부면과의 열전달 효율을 높이기 위해 다양한 구조 또는 다양한 보조부재를 가질 수 있다.

방열블록(146) 역시 내부에 공간이 형성되는 덕트(박스 또는 원통) 형상을 가지며 좌우측면은 개방된 구조를 갖는다. 이 개방된 좌우측면을 통해 공기가 유입되고 방출된다. 그리고, 상부면의 측부에는 방열배수라인(160)과 연결되어 폐수가 유입되는 유입구가 형성되고, 하부면의 측부에는 폐수가 배출되는 배출구가 형성된다. 방열블록(146)의 일측면(상측면)은 열전모듈의 타측면(하부면)과 접촉하도록 설치된다. 냉수를 공급하기 위해 열전모듈(142)이 냉각기로서 기능하는 경우 냉온수블록(144)과 접하는 열전모듈(142)의 상부면은 흡열하게 되고, 방열블록(146)과 접하는 열전모듈(142)의 하부면은 방열하게 되어 열을 식히는 것이 필요하다. 방열블록(146)의 방열을 위해 본 발명에서는 공기를 이용하여 주로 방열을 하고 이온장치로부터 버려지는 폐수를 보조적으로 이용하여 방열하게 된다. 공기는 에어 블로우어(170)로부터 공급되고 폐수는 이온장치(130)와 연결된 방열배수라인(160)을 통해 공급된다.

한편, 도 3의 점선의 원안은 방열블록(146)의 단면을 도시한 것인데 도시된 바와 같이, 방열블록(146) 내부에는 다수의 방열핀(146b)이 설치되고, 방열핀들 사이에는 공기와 폐수가 유동하는 내부통로(146a)가 형성된다. 본 실시예에서는 방열핀들이 방열블록(146)의 내측 상부면 및 하부면에 지그재그로 형성되어 있어 열전달 효율이 매우 높아지는 이점이 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다양한 적용이 가능하다. 이렇게, 다수의 방열핀들 사이에 내부통로(146a)가 형성됨으로 인해, 내부통로를 지나가는 공기 또는 물과 접촉하는 방열핀들의 면적이 커지게 되어 효과적으로 열교환되어 결국 방열블록을 효과적으로 방열시키게 된다.

한편, 열전모듈(142)의 구동특성을 고려할 때 방열을 효과적으로 하기 위해, 열전모듈의 하측면에 접촉하는 방열블록(146)의 표면적은 열전모듈의 상측면에 접촉하는 냉온수블록(144)의 표면적보다 더 크도록 하는 것이 좋다.

에어 블로우어(170)는 냉각가열부의 방열블록(146)의 일측부(도면에서는 좌측부)에 설치되며, 연결덕트(182)에 의해 방열블록(146)과 연결된다. 에어 블로우어(170)는 방열블록(146) 내부로 공기를 공급하여 방열시키게 되며, 방열블록(146)을 거친 공기는 타측부(우측)에 연결된 또 다른 연결덕트(184)를 통해 외부로 빠져나가게 된다.

방열배수라인(160)은 이온장치(130)에 형성된 드레인 포트와 상기 냉각가열부(140)의 방열블록(146)과 연결되어, 상기 드레인 포트를 통해 배출되는 폐수를 상기 방열블록(146)을 경유시킨 후 외부로 배출시키도록 한다. 이렇게, 본 발명은 이온장치(130)에서 필연적으로 발생하는 폐수를 이용하여 열전모듈의 방열에 이용하므로, 전체 장치의 부피를 줄일 수 있는 이점이 있다. 상기 배경기술에서 기술한 종래기술은 세디멘트 필터에서 나온 폐수를 이용하였으나 전술한 바와 같이 폐수의 양이 매우 적음으로 인해 실현가능성이 없는 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 에어 블로우어를 주로 방열에 이용하고 드레인 포트를 통해 버려지는 폐수를 보조적으로 방열에 이용하므로 방열에 매우 효과적인 이점이 있다.

한편, 냉각가열부(140)의 방열블록(146) 내부에는 폐수가 흐르기 때문에, 부식방지를 위해 내부 표면에는 내부식성 코팅처리를 하는 것이 바람직하다. 방열블록(146) 및 방열핀(146b)은 열전달 효율을 높이기 위해, 스테인레스 스틸, 알루미늄 재질이 적용되는 것이 보통이며, 금속재질의 내부식성 코팅을 위해 다양한 방법이 적용되며 본 발명은 특정의 코팅 방법이나 재질에 한정되지 않는다.

콘트롤러(150)는 냉각가열부의 열전모듈(142)에 전원을 공급하는 전원공급부(152)를 제어하여 열전모듈의 출력을 제어한다. 따라서, 콘트롤러(150)는 냉수 또는 온수의 이온수 요청신호 수신시, 냉온의 이온수를 공급하고 또한 원하는 온도의 냉수 또는 온수를 공급하도록 한다. 냉온 이온수기는 다양한 이온수의 공급 방식 예를 들어 버튼형 또는 밸브가압형 등이 적용될 수 있는데, 버튼형의 경우 사용자가 버튼을 누르게 될 때 그리고 밸브가압형의 경우 밸브를 누르게 될 때 콘트롤러(150)는 이 신호를 수신하여 급수밸브(101)를 열어 원수가 장치 내로 유입되게 하고, 또한 냉수 또는 온수를 공급하도록 전원공급부(152)를 제어하여 냉각가열부(140)의 열전모듈(142)을 제어하며, 이온수 토출밸브(102)를 열어 냉온의 이온수를 공급하게 된다. 또한, 콘트롤러(150)는 열전모듈(142)이 냉각기 기능을 하는 경우(냉수 공급) 에어 블로우어(170)가 동작하도록 하고, 열전모듈(142)가 히터 기능을 하는 경우(온수 공급) 에어 블로우어(170)의 동작이 필요하지 않으므로 동작하지 않도록 제어한다.

도 1에 도시된 일반적인 냉온수 저장통이 있는 냉온수 기능을 구비한 정수기 또는 이온 정수기는, 설정된 온도의 냉수 또는 온수를 공급하기 위해 주기적으로 히터 또는 냉각장치를 가동해야 한다. 즉, 설정된 냉수의 온도가 10℃, 온수의 온도가 80℃ 라고 가정하고, 냉수통 내의 온도가 10℃ 초과가 되면 냉각장치를 주기적으로 구동하여 원하는 온도로 냉각시키고, 온수통 내의 온도가 80℃ 미만이 되면 히터를 구동하여 원하는 온도로 가열시키게 된다. 문제는, 사용자가 정수기를 이용해서 실제 음용하는 시간이 하루 기준에서 보면 매우 적은데, 이 적은 음용시간을 위해 원하는 온도로 냉온수 저장통을 냉각 또는 가열시켜야 하기 때문에 전원은 주기적으로 계속 공급되어야 하므로, 전력소비가 많은 문제점이 있으며 특히 음용시간의 적은 가정용의 경우 전력낭비가 심하게 된다. 또한, 냉온수 저장통이 있으므로 이온수를 사용자에게 공급하기 위해서는 별도의 펌프가 필요하고 수위조절센서 역시 필요하게 되어, 부피가 커지고 제조비용이 높아지는 문제점이 있다.

그러나, 본 발명에 의하면, 냉각가열부에 의한 순간 가열, 순간 냉각방식을 적용하여, 사용자의 냉수 또는 온수의 이온 정수 요청신호를 수신할 때에만 전원을 사용하므로, 전력소비가 매우 작은 이점이 있으며, 별도의 펌프와 수위조절센서 등이 필요하지 않아 콤팩트한 디자인을 구현할 수 있고 제조비용이 줄어드는 이점이 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 순간 냉온수 공급 방식의 정수기에 관한 것으로써, 앞선 도 3의 이온 정수기에서 이온장치(130)만이 생략된 것이며, 다른 구성요소의 기능 및 구조는 서로 동일하다. 따라서, 중복되는 구성요소 및 기능에 대해서는 상세한 설명은 생략하기로 한다.

필터유닛(120)을 통과한 냉온의 정수는 정수배수라인(122)을 거쳐 정수토출밸브(103)를 통해 사용자에게 공급되어 진다. 한편, 정수배수라인(122) 상에는 방향전환밸브(125)가 설치되고, 이 방향전환밸브(125)에 방열배수라인(160')이 연결된다. 사용자가 냉온수를 필요로 하지 않는 경우, 즉 장치가 동작하지 않는 경우, 상기 필터유닛(120) 내부에는 전에 사용되던 물이 일부 저장되어 있게 된다. 따라서, 사용자로부터 냉온수 요청이 있는 경우, 콘트롤러(150)는 냉온수를 공급하기 전에 방향전환밸브(125)를 제어하여 필터유닛(120)에 남아있는 물을 방열배수라인(160')으로 유입하도록 하여 방열블록(146)의 방열에 이용하게 된다. 필요시 콘트롤러(160)는 새로 공급되어 필터유닛(120)을 거친 소량의 물을 방열배수라인(160')으로 유입되게 할 수 있다. 그 후, 콘트롤러(150)는 방향전환밸브(125)를 전환하여 냉온의 정수를 정수토출밸브(103)로 유입되게 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 순산 냉온수 방식의 이온 정수기 또는 정수기에 의하면, 기존의 냉각 및 가열에 사용되는 냉매가스 또는 히터를 사용하지 않고 열전소자(열전모듈)를 이용하여 냉각 또는 가열을 하므로 친환경 제품을 구현할 수 있으며, 또한 열전소자를 이용하여 냉온 기능을 동시에 구현할 수 있으므로 구조가 간단하고 소형화된 제품을 구현할 수 있는 이점이 있다. 또한 기존의 냉온 이온 정수기에 구비된 냉온수통, 수위조절센서 등을 구비하지 않고 원수의 압력을 그대로 이용하므로 펌프 또한 필요하지 않아 비용 절감 및 콤팩트한 구조의 제품을 구현할 수 있는 이점이 있다. 또한, 순간 냉각 및 가열 방식으로 사용자의 요청이 있는 경우에만 전력을 사용하여 필요한 냉온 이온수를 공급하므로, 대기전력 소비량이 현격히 줄어드므로 에너지 효율이 뛰어나 매우 경제적인 이점이 있다. 그리고, 열전모듈의 효과적인 방열을 위해 에어 블로우어를 이용하고 폐수를 보조적으로 이용하고, 방열블록의 표면적을 넓게 하고 덕트구조를 취하며 내부에 공기와 물의 통로를 제공함으로써, 에너지 절약 및 제품의 소형화를 구현할 수 있는 이점이 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

110. 원수공급라인 120. 필터유닛
130. 이온장치 140. 냉각가열부
142. 열전모듈 144. 냉온수블록
146. 방열블록 150. 콘트롤러
160,160'. 방열배수라인 170. 에어 블로우어

Claims

원수공급원과 연결되어 원수를 공급하는 원수공급라인(110);
상기 원수공급라인과 연결되어 상기 원수공급라인으로부터 공급된 원수를 정수시키는 필터유닛(120);
상기 필터유닛과 정수공급라인(122)에 의해 연결되어 필터유닛으로부터 공급된 정수를 전기분해하여 이온화시켜 이온수 토출밸브(102)로 공급하며, 드레인 포트를 구비하는 이온장치(130);
상기 원수공급라인(110) 상의 상기 필터유닛(120) 전단에 설치되어 상기 원수를 냉각 또는 가열시키며, 열전모듈(142)과, 상기 열전모듈의 일측면에 접촉하도록 설치되며 상기 원수공급라인과 연결되어 내부로 원수가 유동하게 하는 냉온수블록(144)과, 상기 열전모듈의 타측면에 접촉하도록 설치되며 내부에 공기 및 물이 유동하는 경로인 내부통로(146a)가 형성되는 방열블록(146)을 구비하는 냉각가열부(140);
상기 냉각가열부의 방열블록(146) 측부에 설치되어 상기 방열블록 내부에 공기를 공급하는 에어 블로우어(170);
상기 냉각가열부의 열전모듈(142)에 전원을 공급하는 전원공급부(152)를 제어하여 상기 열전모듈의 출력을 제어하며 또한 상기 에어 블로우어(170)의 동작을 제어하는 콘트롤러(150); 및,
상기 이온장치(130)의 드레인 포트 및 상기 냉각가열부의 방열블록(146)과 연결되어, 상기 드레인 포트를 통해 배출되는 폐수를 상기 방열블록을 경유시킨 후 외부로 배출시키도록 하는 방열배수라인(160)을 포함하는 것을 특징으로 하는 순간 냉온수 공급 방식의 이온 정수기.
제 1 항에 있어서,
상기 열전모듈(142)의 타측면에 접촉하는 방열블록(146)의 표면적은 열전모듈의 일측면에 접촉하는 냉온수블록(144)의 표면적보다 더 크도록 형성되는 것을 특징으로 하는 순간 냉온수 공급 방식의 이온 정수기.
제 1 항에 있어서,
상기 방열블록(146) 내부 표면은 내부식성 코팅처리된 것을 특징으로 하는 순간 냉온수 공급 방식의 이온 정수기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방열블록(146)은,
좌우측면이 개방된 덕트 형상을 가지며,
좌측면은 연결덕트(182)에 의해 상기 에어 블로우어(170)와 연결되어 공기가 유입되고 우측면을 통해 공기가 배출되며,
상부면 일측에는 상기 방열배수라인(160)과 연결되어 폐수가 유입되는 유입구가 형성되고, 하부면 일측에는 방열블록 내부를 거친 폐수가 배출되는 유출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 순간 냉온수 공급 방식의 이온 정수기.
제 1 항에 있어서,
상기 콘트롤러(150)는 냉수 또는 온수의 이온수 요청신호 수신시에만 상기 열전모듈(142)이 동작하도록 제어하여 필요한 냉수 또는 온수를 공급하는 것을 특징으로 하는 순간 냉온수 공급 방식의 이온 정수기.
원수공급원과 연결되어 원수를 공급하는 원수공급라인(110);
상기 원수공급라인과 연결되어 상기 원수공급라인으로부터 공급된 원수를 정수시켜 정수 토출밸브(103)로 공급하는 필터유닛(120);
상기 원수공급라인(110) 상의 상기 필터유닛(120) 전단에 설치되어 상기 원수를 냉각 또는 가열시키며, 열전모듈(142)과, 상기 열전모듈의 일측면에 접촉하도록 설치되며 상기 원수공급라인과 연결되어 내부로 원수가 유동하게 하는 냉온수블록(144)과, 상기 열전모듈의 타측면에 접촉하도록 설치되며 내부에 공기 및 물이 유동하는 경로인 내부통로(146a)가 형성되는 방열블록(146)을 구비하는 냉각가열부(140);
상기 냉각가열부의 방열블록(146) 측부에 설치되어 상기 방열블록 내부에 공기를 공급하는 에어 블로우어(170);
상기 냉각가열부의 열전모듈(142)에 전원을 공급하는 전원공급부(152)를 제어하여 상기 열전모듈의 출력을 제어하며 또한 상기 에어 블로우어(170)의 동작을 제어하는 콘트롤러(150); 및,
상기 필터유닛(120) 후단의 정수공급라인(122)에 설치된 방향전환밸브(125)와 상기 냉각가열부의 방열블록(146)과 연결되어, 상기 필터유닛을 거친 물을 상기 방열블록을 경유시킨 후 외부로 배출시키도록 하는 방열배수라인(160')을 포함하는 것을 특징으로 하는 순간 냉온수 공급 방식의 정수기.
제 6 항에 있어서,
상기 열전모듈(142)의 타측면에 접촉하는 방열블록(146)의 표면적은 열전모듈(142)의 일측면에 접촉하는 냉온수블록(144)의 표면적보다 더 크도록 형성되는 것을 특징으로 하는 순간 냉온수 공급 방식의 정수기.
제 6 항에 있어서,
상기 방열블록(146) 내부 표면은 내부식성 코팅처리된 것을 특징으로 하는 순간 냉온수 공급 방식의 냉온수 정수기.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방열블록(146)은,
좌우측면이 개방된 덕트 형상을 가지며,
좌측면은 연결덕트(182)에 의해 상기 에어 블로우어(170)와 연결되어 공기가 유입되고 우측면을 통해 공기가 배출되며,
상부면 일측에는 상기 방열배수라인(160')과 연결되어 폐수가 유입되는 유입구가 형성되고, 하부면 일측에는 방열블록 내부를 거친 폐수가 배출되는 유출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 순간 냉온수 공급 방식의 정수기.
제 6 항에 있어서,
상기 콘트롤러(150)는 냉수 또는 온수의 정수 요청신호 수신시에만 상기 열전모듈이 동작하도록 제어하여 필요한 냉수 또는 온수를 공급하는 것을 특징으로 하는 냉온수 이온 정수기.