KR20120048934A

KR20120048934A - 냉각장치 및 이를 이용한 물공급장치

Info

Publication number: KR20120048934A
Application number: KR1020100110432A
Authority: KR
Inventors: 정병문
Original assignee: 주식회사 인터블루
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2012-05-16
Also published as: WO2012063999A1

Abstract

본 발명은 펠티어 소자로 저장조의 물을 냉각시키는 냉각장치 및 이를 이용한 물공급장치에 관한 것으로, 냉각장치는 저장조내의 열전달체와 열전달체를 냉각시키는 펠티어소자와 저장조의 외측에 설치되어 펠티어소자의 방열면을 냉각시키는 냉각수를 유통시키는 합성수지재의 냉각 케이스로 이루어진다.

Description

냉각장치 및 이를 이용한 물공급장치{cooling device and water pufier therewith}

본 발명은 열전소자(peltier element)를 이용하여 물을 냉각시키는 냉각장치 및 이를 이용하여 냉각된 물을 공급하도록 하는 물공급장치에 관한 것이다.

냉각장치에 적용되는 전기-열 변환소자는 전기를 이용하여 일면이 냉각되고, 타면이 가열되는 특히 펠티어소자로서, 소형이면서 냉각효율이 높기 때문에 많이 사용되고 있다. 이러한 펠티어 소자를 이용하여 물을 냉각시킬 때 펠티어 소자의 냉각면에 물을 접촉시켜야 하며, 냉각면의 반대면(이하 가열면이라 함)에서 발생되는 열을 냉각시켜 주어야 냉각이 높은 효율로 지속적으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 펠티어 소자의 냉각효율은 냉각면과 가열면의 온도차에 의하여 결정되게 되고, 따라서 물을 고효율로 냉각시키기 위해서는 가열면의 열을 효과적으로 냉각시켜줘야 한다.

이러한 가열면을 냉각시키기 위해서는 다양한 발명들이 개발되었으며, 등록특허 10-859372(발명의 명칭: 냉각장치를 포함하는 정수기)(이하 종래기술이라 함)에는 정수기의 물을 펠티어 소자를 이용하여 냉각시키되 펠티어 소자의 가열면의 열을 필터 어셈블리를 통과하는 물의 일부를 이용하여 냉각시키는 냉각장치를 개시하고 있다.

도 1은 종래기술의 구성을 설명하는 구성도이다.

도 1에 도시된 정수기(100)는 냉각 케이스(110)와, 정수 탱크(120)와, 필터어셈블리(130)와, 냉각 장치(140)와, 바이패스 관(150)을 포함한다. 도면 번호 101은 수원으로부터 정수 대상인 물을 상기 필터 어셈블리(130)로 유입시키는 원수 공급관이고, 도면 번호 102는 상기 필터 어셈블리(130)에서 정수된 물을 상기 정수 탱크(120)로 유입시키는 정수 탱크 유입관이고, 도면 번호 103은 상기 정수 탱크(120)에서 상기 냉각 장치(140)에 의해 소정 온도로 냉각된 냉수가 최종적으로 사용자에게 공급되는 냉수 공급관이다.

상기 필터 어셈블리(130)는 침전 필터(131)와, 프리 카본 필터(132)와, 멤브레인 필터(133)와, 포스트 카본 필터(134)로 구성된다. 상기 원수 공급관(101)을 통해 공급된 원수는 상기 침전 필터(131)와, 상기 프리 카본 필터(132)를 경유하여 상기 멤브레인 필터(133)로 공급된다.

상기 멤브레인 필터(133)는 0.0001 미크론의 중금속, 바이러스, 이온 성분, 미생물 등의 오염 물질을 제거하는 필터이다. 상기 프리 카본 필터(132)를 경유하여 공급된 물은 멤브레인 필터(133)를 경유하면서 정수와 폐수로 나뉜다. 상기 멤브레인 필터(133)에서 형성되는 정수는 공급된 물의 대략 25% 정도이고, 나머지 75%는 폐수가 될 수 있다. 이때 폐수는 바이패스 관(150)을 통해 상기 냉각 장치(140)로 우회되어, 상기 냉각 장치(140)를 수냉시키게 된다.

한편, 상기 냉각 장치(140)는 열전달부(141)와, 방열판(142)과, 냉각 팬(143)로 구성되어, 상기 냉각 케이스(110) 내부를 냉각시킨다. 또한 상기 냉각 케이스(110) 내에 상기 필터 어셈블리(130) 전체와, 상기 정수 탱크(120)가 수용된다. 상기 열전달부(141)는 상기 냉각 케이스(110) 내의 온도를 낮추는 것으로, 이러한 열전달부(141)로는 펠티어 소자(peltier element)가 이용될 수 있다.

상기 펠티어 소자인 열전달부(141)에 전원이 인가되면, 상기 열전달부(141)를 구성하는 P형 반도체 및 N형 반도체 상의 전자 이동에 의해, 상기 열전달부(141)의 일측은 냉각되고, 타측은 가열된다. 상기 열전달부(141)의 냉각되는 면이 상기 냉각 케이스(110)의 내측을 향하고, 펠티어 소자의 냉각되는 면과 접촉되어 있는 냉각 블럭(Cold Block)(144)의 냉기를 팬에 의해 상기 냉각 케이스(110) 내부는 냉각된다.

이러한 과정을 통해, 상기 냉각 케이스(110) 내부의 상기 필터 어셈블리(130) 및 상기 정수 탱크(120)는 냉각될 수 있다. 따라서, 상기 정수 탱크(120) 내의 물은 냉수가 냉각되게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 종래 기술에서 냉각장치(140)는 맴브레인 필터(133)의 폐수로서 바이패스 관(150)을 통과하여 공급되는 물에 의하여 냉각되게 되나, 맴브레인 필터(133)의 폐수는 사용자가 냉수 공급관(103)으로 물을 유출시킬 때만 발생되게 되고, 냉수 공급관(103)에 물이 유출되지 않는 경우에는 폐수가 발생되지 않게 되어 냉각장치(140)가 냉각되지 않게 된다.

또한 이러한 종래 기술의 냉각장치(140)는 맴브레인 필터(133)가 구비되어 있는 경우에만 냉각이 원활히 일어나게 되고, 맴브레인 필터(133)가 사용되지 않는 생수통을 사용하는 냉온수기에는 사용될 수가 없고, 이러한 냉각수를 생수를 이용하여 냉각시키게 되면 냉각수의 과도사용으로 고가의 생수를 낭비하게 되는 원인이 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 정수기에서 폐수가 발생되지 않는 환경에서도 냉각이 이루어지도록 하며, 적은 량의 냉각수로도 냉각이 효율적으로 이루어지도록 하며, 제작이 편리하고 제조원가가 저렴한 냉각장치 및 물공급장치를 제조하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 해결수단은 저장조에 저장된 물을 냉각시키는 냉각장치에 있어서: 일단부가 상기 저장조를 관통하여 상기 저장조 외부로 노출되는 열전달체; 상기 열전달체의 일단부에 냉각면이 접촉되도록 설치되는 열전변환소자; 상기 열전변환소자가 내부에 수납되며, 상기 열전변환소자의 방열면을 냉각시키도록 냉각수가 유통되는 냉각케이스를 포함하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결수단은 저장조에 저장된 물을 냉각시키는 냉각장치에 있어서: 상기 저장조에 설치되어 물을 냉각시키는 열 전달체; 상기 열 전달체에 냉각면이 접촉되고, 방열면이 상기 저장조의 외부로 노출되는 열전변환소자; 상기 열전변환소자의 방열면이 삽입되어 수납되는 수납홈이 형성되고, 상기 방열면을 냉각시키도록 물이 유입되어 유출되는 유로가 내부에 형성되는 냉각 케이스를 포함하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 냉각 케이스는 상기 저장조의 외면에 부착되는 것이 바람직하며, 합성수지재로 성형되는 것이 바람직하며, 상기 냉각 케이스에는 상기 열전변환소자를 수납하는 수납홈이 형성되며, 상기 수납홈의 바닥면에는 유로를 형성하는 산과 골이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 냉각 케이스의 측벽에는 단차턱이 형성되고, 상기 단차턱면에는 상기 열전변환소자가 설치되거나, 상기 냉각 케이스의 측벽에는 단차턱이 형성되고, 상기 단차턱면에는 금속재의 보호판이 설치되고, 상기 보호판의 상면에는 상기 열전변환소자가 설치되는 것이 바람직하며, 상기 단차턱면에는 패킹 링이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 해결수단은 냉각장치에 의하여 저장조 내의 물을 냉각시켜 저장조 외부로 유출하도록 하는 정수기에 있어서: 상기 냉각장치는 일단부가 상기 저장조를 관통하여 상기 저장조 외부로 노출되는 열전달체; 상기 열전달체의 일단부에 냉각면이 접촉되도록 설치되는 열전변환소자; 상기 열전변환소자가 내부에 수납되며, 상기 열전변환소자의 방열면을 냉각시키도록 냉각수가 유통되는 냉각케이스를 포함하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결수단은 냉각장치에 의하여 저장조 내의 물을 냉각시켜 저장조 외부로 유출하도록 하는 정수기에 있어서: 상기 저장조에 설치되어 물을 냉각시키는 열 전달체; 상기 열 전달체에 냉각면이 접촉되고, 방열면이 상기 저장조의 외부로 노출되는 열전변환소자; 상기 열전변환소자의 방열면이 삽입되어 수납되는 수납홈이 형성되고, 상기 방열면을 냉각시키도록 물이 유입되어 유출되는 유로가 내부에 형성되는 냉각 케이스를 포함하는 것이다.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 열전변환소자인 펠티어 소자를 보호판에 의하여 보호할 수 있어 수명이 연장되는 한 편, 펠티어 소자를 냉각시키는 냉각 케이스가 합성수지재로 제작되기 때문에 재료비가 저렴할 뿐 더러 성형에 의하여 제작되기 때문에 제조 공정이 단순하여 제조원가가 저렴하게 들게 된다.

본 발명에 의하면 냉각 케이스의 내부에 펠티어 소자를 설치하고 펠티어 소자에 직접 냉각수를 접촉하도록 공급함으로써 펠티어 소자의 방열면을 효과적으로 냉각시킬 뿐만 아니라 냉각 케이스가 합성수자재로 제작되기 때문에 냉각 케이스의 열을 저장조에 전달하지 않게 되어 냉각 효율을 높히게 된다.

도 1은 종래기술의 구성을 설명하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 냉각케이스의 조립도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예의 냉각케이스의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예의 단면도이다.

도 2에 도시된 정수기(1)는 단열재료로 이루어진 외부 케이스(3)와 뚜껑(7)으로 이루어진 공간 내부에 물을 저장하는 저장조(5)가 설치되며, 저장조(5)에는 냉각장치가 설치된다. 냉각장치는 저장조(5) 내에 횡으로 설치되는 금속체로 형성되는 열전달체인 냉각 바(bar)(9)와, 냉각 바(9)의 일단을 냉각시키는 열전변환소자인 펠티어 소자(4)와, 내부에 펠티어 소자(4)가 수납되며 펠티어 소자(4)의 방열면을 냉각수에 의하여 냉각시키는 구조가 형성된 냉각 케이스(8)를 구비한다.

또한 냉각 바(9)의 일단부는 저장조(5)의 측벽을 관통하여 저장조(5)의 외부로 노출되게 되고, 노출단부에는 펠티어소자(4)의 냉각면이 접촉되게 되어 냉각면에서 발생된 냉기가 냉각 바(9)로 전달되고, 냉각 바(9)의 냉기가 저장조(5)의 물을 냉각시키도록 한다.

또한 냉각 바(9)의 노출단부의 인접부위의 외주면을 따라서 걸림턱(91)이 외측으로 돌출 형성되어 있어 노출단부가 저장조(5)의 외측으로 돌출되는 길이를 제한한다.

또한 열전변환 소자(4)는 냉각 케이스(8)의 내부에 수납되어 물에 의하여 냉각된다.

미설명부호 81은 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입관이며, 82는 냉각수가 외부로 유출되는 유출관이며, 83은 펠티어소자(4)의 방열면의 온도를 측정하는 온도센서이다. 또한 통상적으로 설치되는 저장조(5)로부터 외부로 물을 인출하는 인출관 등 통상적인 구성을 생략하였다.

도 3은 본 발명의 일실시예의 냉각케이스의 조립도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예의 냉각케이스의 단면도이다.

냉각 케이스(8)는 합성수지재로 형성되며, 내부에 펠티어 소자(4)가 수납될 수 있는 수납홈(2)이 형성되며, 스크류 홀(21)에 삽입되는 스크류들에 의하여 저장조(5)의 측벽에 결합되게 된다.

펠티어 소자(4)의 수납홈(2)은 펠티어 소자(4)를 수납 할 수 있도록 펠티어 소자(4)의 형상대로 제작되게 되며, 펠티어 소자(4)가 4각판 형상인 경우에는 도 3, 4에 도시된 바와 같이 4각 형의 홈으로 이루어지며, 홈의 측벽은 펠티어 소자(4)가 걸쳐져 수납될 수 있도록 내측으로 단차턱(85)이 형성되며, 단차턱(85)의 면에는 패킹(packing) 링(45)이 삽입될 수 있도록 링 홈(84)이 형성된다. 또한 수납홈(2)의 바닥면에는 냉각수 유입공(11)에 유입된 물이 유출공(12)을 통하여 유출되는 동안 유로를 형성하기 위하여 유로(14)가 형성되어 있다. 유로(14)는 유입공(11)에서 흘러 나온 냉각수가 유출공(12)까지 흐를 수 있도록 산과 골이 교차된 형태로 형성된다.

또한 링 홈(84)에 패킹 링(45)이 삽입된 단차턱(85)에는 4각판의 금속재질로 열적 양도체인 보호판(46)이 설치되고, 보호판(46)의 위에 열적 양도체인 접착재(22)가 도포되고, 접착재(22) 위에 펠티어 소자(4)의 방열면이 설치되어 접착되도록 한다.

이와 같이 펠티어 소자(4)가 설치되면, 펠티어 소자(4)에 연결된 전원공급선(43)의 고정편(44)을 냉각 케이스(8)의 고정홈(46)에 삽입하고, 전원공급선 설치홈(47)에 전원 공급선(43)을 삽입한 후 펠티어 소자(4)의 냉각면이 냉각바(9)의 노출단부에 접촉되도록 냉각 케이스(8)를 배치한 후 스크류 홀(21)에 삽입되는 스크류에 의하여 저장조(5)의 외벽에 냉각 케이스(8)를 설치한다.

보호판(46)은 펠티어 소자(4)의 종류에 따라서 설치되지 않고 직접 단차턱(85)에 설치될 수 있으나, 통상의 펠티어 소자(4)는 충격 등에 매우 약한 구조로 이루어져 쉽게 파손되기 때문에 보호판(46)이 설치되는 것이 바람직하다.

또한 냉각 케이스(8)는 합성수지재로 몰드 성형되기 때문에 제작이 용이하며, 금속으로 제작되는 다른 케이스에 비하여 원가가 절감되고, 펠티어 소자(4)에 의하여 가열되어도 저장조(5)에 열전달이 발생되지 않기 때문에 냉각효율이 높아지게 된다.

Claims

저장조에 저장된 물을 냉각시키는 냉각장치에 있어서:
일단부가 상기 저장조를 관통하여 상기 저장조 외부로 노출되는 열전달체;
상기 열전달체의 일단부에 냉각면이 접촉되도록 설치되는 열전변환소자;
상기 열전변환소자가 내부에 수납되며, 상기 열전변환소자의 방열면을 냉각시키도록 냉각수가 유통되는 냉각케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
저장조에 저장된 물을 냉각시키는 냉각장치에 있어서:
상기 저장조에 설치되어 물을 냉각시키는 열 전달체;
상기 열 전달체에 냉각면이 접촉되고, 방열면이 상기 저장조의 외부로 노출되는 열전변환소자;
상기 열전변환소자의 방열면이 삽입되어 수납되는 수납홈이 형성되고, 상기 방열면을 냉각시키도록 물이 유입되어 유출되는 유로가 내부에 형성되는 냉각 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
청구항 1 또는 청구항 2에서, 상기 냉각 케이스는 상기 저장조의 외면에 부착되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
청구항 1 또는 청구항 2에서, 상기 냉각 케이스는 합성수지재로 성형되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
청구항 1에서, 상기 냉각 케이스에는 상기 열전변환소자를 수납하는 수납홈이 형성되며, 상기 수납홈의 바닥면에는 유로를 형성하는 산과 골이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
청구항 1 또는 청구항 2에서, 상기 냉각 케이스의 측벽에는 단차턱이 형성되고, 상기 단차턱면에는 상기 열전변환소자가 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
청구항 1 또는 청구항 2에서, 상기 냉각 케이스의 측벽에는 단차턱이 형성되고, 상기 단차턱면에는 금속재의 보호판이 설치되고, 상기 보호판의 상면에는 상기 열전변환소자가 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
청구항 7에서, 상기 단차턱면에는 패킹 링이 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
냉각장치에 의하여 저장조 내의 물을 냉각시켜 저장조 외부로 유출하도록 하는 물공급장치에 있어서:
상기 냉각장치는
일단부가 상기 저장조를 관통하여 상기 저장조 외부로 노출되는 열전달체;
상기 열전달체의 일단부에 냉각면이 접촉되도록 설치되는 열전변환소자;
상기 열전변환소자가 내부에 수납되며, 상기 열전변환소자의 방열면을 냉각시키도록 냉각수가 유통되는 냉각케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 물공급장치.
냉각장치에 의하여 저장조 내의 물을 냉각시켜 저장조 외부로 유출하도록 하는 물공급장치에 있어서:
상기 저장조에 설치되어 물을 냉각시키는 열 전달체;
상기 열 전달체에 냉각면이 접촉되고, 방열면이 상기 저장조의 외부로 노출되는 열전변환소자;
상기 열전변환소자의 방열면이 삽입되어 수납되는 수납홈이 형성되고, 상기 방열면을 냉각시키도록 물이 유입되어 유출되는 유로가 내부에 형성되는 냉각 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 물공급장치.
청구항 10에서, 상기 열전변환소자는 4각 형상의 펠티어 소자인 것을 특징으로 하는 물 공급장치.