KR20160005948A - 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치 - Google Patents

열전냉각모듈을 이용한 냉각장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 전면커버와 후면커버의 결합으로 밀폐된 내부공간을 형성하는 냉수탱크 본체; 상기 전면커버의 상측 일면에 유로 개폐가능하게 설치되되 상부로 원수가 유입 가능하며, 하부가 상기 내부공간과 연통되게 결합되는 입수파이프; 상기 전면커버의 상측 타면에 유로 개폐가능하게 설치되되 하부가 상기 내부공간과 연통 결합되어 상부로 냉수가 유출 가능한 출수파이프; 일단이 상기 출수파이프의 하부와 연통되며 타단이 상기 냉수탱크 본체의 내부공간 저부에 배치되는 냉수유도관; 상기 후면커버에 접촉되어 상기 내부공간의 원수를 열교환하여 냉수로 전환시키는 열전냉각모듈; 및 상기 냉수유도관이 관통되어 지지되며 측면과 상기 냉수탱크 본체의 내측면과의 사이에 틈새를 형성하는 확산판과, 상기 입수파이프의 하부와 상기 확산판 상면 사이에 상기 확산판으로부터 일체로 돌출되는 유로안내부로 구성되는 확산부재;를 포함하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치가 제공된다.
이에 의하면, 냉수탱크 본체 내부의 효율적인 열 관리를 통해 최소의 소비전력으로 원수를 냉각시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

열전냉각모듈을 이용한 냉각장치 {COOLING APPARATUS USED THERMOELECTRIC COOLING MODULE}
본 발명은 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 정수기는 상수도의 물을 여과장치를 거쳐 정수된 물을 취수하는 장치로서, 사용자 편의를 위하여 정수물이 가열된 온수 또는 정수물이 냉각된 냉수 형태로 제공된다.
정수물을 냉각시키는 방법은 냉매를 압축기와 증발기를 이용하여 정수의 열을 흡수하여 냉각시키는 콤프레셔(COMPRESSER)타입과, 흡열과 발열이 일어나는 열전소자를 이용하여 원수를 냉각시키는 열전냉각모듈 타입으로 나눌 수 있다.
이 중에 열전냉각모듈이 적용된 정수기는 냉수탱크 본체 내부의 열 관리가 비효율적이므로 콤프레셔 타입과 비교하여 동일 소비전력 대비 냉각효율이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 냉수탱크 본체 내부의 열 관리를 통해 최소의 소비전력으로 원수를 냉각시킬 수 있는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치는,
전면커버(11)와 후면커버(12)의 결합으로 밀폐된 내부공간(10a)을 형성하는 냉수탱크 본체(10);
상기 전면커버(11)의 상측 일면에 유로 개폐가능하게 설치되되 상부로 원수가 유입 가능하며, 하부가 상기 내부공간(10a)과 연통되게 결합되는 입수파이프(20);
상기 전면커버(11)의 상측 타면에 유로 개폐가능하게 설치되되 하부가 상기 내부공간(10a)과 연통 결합되어 상부로 냉수가 유출 가능한 출수파이프(30);
일단이 상기 출수파이프(30)의 하부와 연통되며 타단이 상기 냉수탱크 본체(10)의 내부공간(10a) 저부에 배치되는 냉수유도관(40);
상기 후면커버(12)에 접촉되어 상기 내부공간(10a)의 원수를 열교환하여 냉수로 전환시키는 열전냉각모듈(50); 및
상기 냉수유도관(40)이 관통되어 지지되며 측면과 상기 냉수탱크 본체(10)의 내측면과의 사이에 틈새를 형성하는 확산판(61)과, 상기 입수파이프(20)의 하부와 상기 확산판(61) 상면 사이에 상기 확산판(61)으로부터 일체로 돌출되는 유로안내부(62)로 구성되는 확산부재(60);
를 포함한다.
상기 후면커버(12)의 일면에는,
복수의 관통홀(12a)이 형성되고, 이들 관통홀(12a)의 외부면 중심측은 평면으로 형성되며, 이 관통홀(12a)의 외부면 가장자리측은 만곡되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉수유도관(40)은,
상부에서 하부로 갈수록 내경이 넓어지는 깔대기 형상으로 이루어는 것을 특징으로 한다.
상기 냉수유도관(40)의 상부는,
그 외주면 일부에 홈(40a)이 형성되고, 이 홈(40a)에는 상부의 내외부를 연통시키는 연통홀(40b)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 열전냉각모듈(50)은,
열전소자(51)와, 상기 열전소자(51)의 일면과 상기 후면커버(12)의 외부면 사이에 개재되는 스페이서 블록(52)과, 상기 열전소자(51)의 타면과 접촉되어 상기 스페이서 블록(52)과 결합되는 방열부(53)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서 블록(52)에는,
상기 후면커버(12)의 관통홀(12a)과 대응하는 복수의 제1체결홀(52a)과, 상기 복수의 제1체결홀(52a)과 인접하여 복수의 제2체결홀(52b)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 방열부(53)에는,
상기 스페이서 블록(52)의 제2체결홀(52b)들과 대응하는 복수의 천공(53a)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 확산부재(60)의 유로안내부(62)에는,
그 내측의 상기 확산판(61) 상면에 원수를 가장자리 측으로 안내하는 반원돌기(63)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 유로안내부(62)는,
상기 냉수탱크 본체(10)의 천정면 가장자리와 인접한 상단 부분이 천정면 가장자리 이외의 상단 부분과 대비하여 상대적으로 더 연장되어 보다 좁은 제1틈새(G1)를 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명은,
상기 냉수탱크 본체(10)의 내부공간(10a) 상에 배치되어 원수에 대한 상기 열전소자(51)의 열전도율을 증대시키기 위한 복수의 냉각봉(70);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각봉(70)들의 단부는,
상기 복수의 관통홀(12a)을 관통하여 상기 스페이서 블록(52)의 제1체결홀(52a)에 체결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은,
상기 확산판(61)의 하측에 상기 내부공간(10a)을 상하로 구획하도록 배치되되 상기 냉수유도관(40)이 관통되어 지지되며, 측면으로 상기 냉수탱크 본체(10)의 내측면과 사이에 틈새를 형성하는 금속 재질의 구획판(80);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구획판(80)에는,
그 일부가 상부로 만곡된 만곡부(81)가 형성되며, 상기 만곡부(81)의 하부에는 어느 하나의 냉각봉(70)이 접촉되게 설치되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치에 의하면, 냉수탱크 본체 내부의 효율적인 열 관리를 통해 최소의 소비전력으로 원수를 냉각시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 많은 양의 냉수를 취수하더라도 온도가 균일한 냉수를 지속적으로 취수할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치의 결합도(후면커버 도시 생략),
도 2는 도 1의 분해 사시도,
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 요부 단면도,
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선 요부 단면도 및
도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ선 요부 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치에 대해 상세하게 살펴본다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치는,
전면커버(11)와 후면커버(12)의 결합으로 밀폐된 내부공간(10a)을 형성하는 냉수탱크 본체(10);
상기 전면커버(11)의 상측 일면에 유로 개폐가능하게 설치되되 상부로 원수가 유입 가능하며, 하부가 상기 내부공간(10a)과 연통되게 결합되는 입수파이프(20);
상기 전면커버(11)의 상측 타면에 유로 개폐가능하게 설치되되 하부가 상기 내부공간(10a)과 연통 결합되어 상부로 냉수가 유출 가능한 출수파이프(30);
일단이 상기 출수파이프(30)의 하부와 연통되며 타단이 상기 냉수탱크 본체(10)의 내부공간(10a) 저부에 배치되는 냉수유도관(40);
상기 후면커버(12)에 접촉되어 상기 내부공간(10a)의 원수를 열교환하여 냉수로 전환시키는 열전냉각모듈(50); 및
상기 냉수유도관(40)이 관통되어 지지되며 측면과 상기 냉수탱크 본체(10)의 내측면과의 사이에 틈새를 형성하는 확산판(61)과, 상기 입수파이프(20)의 하부와 상기 확산판(61) 상면 사이에 상기 확산판(61)으로부터 일체로 돌출되는 유로안내부(62)로 구성되는 확산부재(60);를 포함한다.
여기서, 상기 전면커버(11)와 상기 후면커버(12)에는 각각 플렌지(도면부호 생략)가 형성되며, 이들 각 플렌지 사이에 실링(S)이 개재되고 형합부재(13)로서 상기 내부공간(10a)이 밀봉되도록 조립된다(도 3 참조). 아울러, 상기 전면커버(11)의 하부에는 배수파이프(P)와 온도센서(T)가 더 설치될 수 있다. 또한, 상기 후면커버(12)는 후술할 열전소자(51)의 냉기를 냉수탱크 본체(10)의 내부로 전달하는 냉각판 역할을 한다. 이 후면커버(12)의 일면에는 복수의 관통홀(12a)이 형성되고, 이들 관통홀(12a)의 외부면 중심측은 평면으로 구성되어 후술할 스페이서 블록(52)과 결합되며, 이 관통홀(12a)의 외부면 가장자리측은 상기 열전냉각모듈(50)로부터의 열전달 면적이 확대되도록 만곡되게 형성될 수 있다.
상기 입수파이프(20)와 상기 출수파이프(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전면커버(11)의 상측 일면과 타면에 실부재(도면부호 생략)를 개재하여 각각 나사산 결합된다.
상기 냉수유도관(40)은 상부에서 하부로 갈수록 내경이 넓어지는 깔대기 형상으로 이루어져 상기 냉수탱크 본체(10)의 내부공간(10a) 바닥의 넓은면으로부터 냉수를 고르게 유입시킬 수 있다. 즉, 상기 냉수유도관(40)의 하부가 상부와 동일한 내경으로 좁게 형성될 경우, 그 하부와 상대적으로 거리가 먼 가장자리 영역의 냉수는 상대적으로 유동이 적어 취출되는 냉수의 온도가 변하는 점이 고려되었다. 아울러, 상기 냉수유도관(40)의 상부는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 출수파이프(30)의 하부에 스크류 체결되되 그 외주면 일부에 홈(40a)이 형성되고, 이 홈(40a)에는 상부의 내외부를 연통시키는 연통홀(40b)이 형성된다. 따라서, 초기에 원수를 상기 냉수탱크 본체(10)에 채울 때 내부공간(10a)의 공기를 상기 연통홀(40b)을 통해 상기 출수파이프(30) 측으로 외부로의 배출이 가능하게 된다.
또, 상기 열전냉각모듈(50)은 열전소자(51)와, 상기 열전소자(51)의 일면과 상기 후면커버(12)의 외부면 사이에 개재되는 스페이서 블록(52)과, 상기 열전소자(51)의 타면과 접촉되어 상기 스페이서 블록(52)과 결합되는 방열부(53)로 구성된다. 이때, 상기 스페이서 블록(52)에는 상기 후면커버(12)의 관통홀(12a)과 대응하는 복수의 제1체결홀(52a)과, 상기 복수의 제1체결홀(52a)과 인접하여 복수의 제2체결홀(52b)이 형성된다. 또한, 상기 방열부(53)에는 상기 스페이서 블록(52)의 제2체결홀(52b)들과 대응하는 복수의 천공(53a)이 형성되어 도 1과 같이 조립되면 상기 열전소자(51)를 상기 스페이서 블록(52)과 함께 상기 후면커버(12)의 후면에 기밀하게 접촉시킬 수 있다.
한편, 상기 확산부재(60)의 유로안내부(62)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 그 내측의 상기 확산판(61) 상면에 원수를 가장자리 측으로 안내하는 반원돌기(63)가 구비된다. 또한, 상기 유로안내부(62)는 상기 냉수탱크 본체(10)의 내부공간(10a)에 편향되게 위치하므로 상기 냉수탱크 본체(10)의 천정면 가장자리와 인접한 상단 부분이 천정면 가장자리 이외의 상단 부분과 대비하여 상대적으로 더 연장되어 보다 좁은 제1틈새(G1)를 이루도록 함이 바람직하다. 이에 의해 상기 입수파이프(20)로부터 유입되는 원수는 제2틈새(G2)를 통해 보다 많은 비율로 유동될 수 있다.
아울러, 본 발명은, 상기 냉수탱크 본체(10)의 내부공간(10a) 상에 배치되어 원수에 대한 상기 열전소자(51)의 열전도율을 증대시키기 위한 복수의 냉각봉(70)을 더 포함할 수 있다. 이 냉각봉(70)들의 단부는 상기 복수의 관통홀(12a)을 관통하여 상기 스페이서 블록(52)의 제1체결홀(52a)에 체결되어 상기 열전소자(51)로부터 열전달이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 확산판(61)의 하측에 상기 내부공간(10a)을 상하로 구획하도록 배치되되 상기 냉수유도관(40)이 관통되어 지지되며 측면으로 상기 냉수탱크 본체(10)의 내측면과 사이에 틈새를 형성하는 금속 재질의 구획판(80)을 더 포함할 수 있다. 아울러, 이 구획판(80)에는 그 일부가 상부로 만곡된 만곡부(81)가 형성되며, 상기 만곡부(81)의 하부에는 원수로 보다 빠른 열전도가 이루어지도록 어느 하나의 냉각봉(70)이 접촉되게 설치될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 상술한 본 발명 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치의 작용에 대해 살펴본다.
최초 동작시 입수파이프(20)와 출수파이프(30)의 상부에 각각 설치된 밸브류(도시생략)가 열려 입수파이프(20)를 통하여 상온의 원수가 냉수탱크 본체(10)의 내부공간(10a)을 채우고 되고, 열전소자(51) 및 스페이서 블록(52)과 접촉된 후면커버(12)를 통해 원수는 냉각된다.
이후, 사용자가 취수를 하게 되면 상온의 원수가 냉수탱크 본체(10)의 내부공간(10a)으로 보충된다.
이때, 냉수탱크 본체(10)의 내부공간(10a)에는 확산부재(60)와 구획판(80)이 병렬 배치되어 상온의 원수가 이미 냉각완료된 내부공간(10a) 저부의 냉수와 혼합되는 것을 최대한 지연시키게 된다.
즉, 원수가 확산될 시 확산판(61)의 측면과 냉수탱크 본체(10)의 내측면 사이의 틈새를 통해 분산되어 냉수에 대한 원수 혼합을 지연시키게 되며, 확산판(61)을 통과한 원수가 구획판(80)을 통해 또 한번 냉수탱크 본체(10)의 내부공간(10a) 하부의 냉수와 급격히 혼합되는 것을 지연시키게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치에 의하면, 냉수탱크 본체 내부의 효율적인 열 관리를 통해 최소의 소비전력으로 원수를 냉각시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 많은 양의 냉수를 취수하더라도 온도가 균일한 냉수를 지속적으로 취수할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (13)

  1. 전면커버(11)와 후면커버(12)의 결합으로 밀폐된 내부공간(10a)을 형성하는 냉수탱크 본체(10);
    상기 전면커버(11)의 상측 일면에 유로 개폐가능하게 설치되되 상부로 원수가 유입 가능하며, 하부가 상기 내부공간(10a)과 연통되게 결합되는 입수파이프(20);
    상기 전면커버(11)의 상측 타면에 유로 개폐가능하게 설치되되 하부가 상기 내부공간(10a)과 연통 결합되어 상부로 냉수가 유출 가능한 출수파이프(30);
    일단이 상기 출수파이프(30)의 하부와 연통되며 타단이 상기 냉수탱크 본체(10)의 내부공간(10a) 저부에 배치되는 냉수유도관(40);
    상기 후면커버(12)에 접촉되어 상기 내부공간(10a)의 원수를 열교환하여 냉수로 전환시키는 열전냉각모듈(50); 및
    상기 냉수유도관(40)이 관통되어 지지되며 측면과 상기 냉수탱크 본체(10)의 내측면과의 사이에 틈새를 형성하는 확산판(61)과, 상기 입수파이프(20)의 하부와 상기 확산판(61) 상면 사이에 상기 확산판(61)으로부터 일체로 돌출되는 유로안내부(62)로 구성되는 확산부재(60);
    를 포함하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 후면커버(12)의 일면에는,
    복수의 관통홀(12a)이 형성되고, 이들 관통홀(12a)의 외부면 중심측은 평면으로 형성되며, 이 관통홀(12a)의 외부면 가장자리측은 만곡되게 형성되는 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 냉수유도관(40)은,
    상부에서 하부로 갈수록 내경이 넓어지는 깔대기 형상으로 이루어는 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 냉수유도관(40)의 상부는,
    그 외주면 일부에 홈(40a)이 형성되고, 이 홈(40a)에는 상부의 내외부를 연통시키는 연통홀(40b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 열전냉각모듈(50)은,
    열전소자(51)와, 상기 열전소자(51)의 일면과 상기 후면커버(12)의 외부면 사이에 개재되는 스페이서 블록(52)과, 상기 열전소자(51)의 타면과 접촉되어 상기 스페이서 블록(52)과 결합되는 방열부(53)로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 스페이서 블록(52)에는,
    상기 후면커버(12)의 관통홀(12a)과 대응하는 복수의 제1체결홀(52a)과, 상기 복수의 제1체결홀(52a)과 인접하여 복수의 제2체결홀(52b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 방열부(53)에는,
    상기 스페이서 블록(52)의 제2체결홀(52b)들과 대응하는 복수의 천공(53a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 확산부재(60)의 유로안내부(62)에는,
    그 내측의 상기 확산판(61) 상면에 원수를 가장자리 측으로 안내하는 반원돌기(63)가 구비되는 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 유로안내부(62)는,
    상기 냉수탱크 본체(10)의 천정면 가장자리와 인접한 상단 부분이 천정면 가장자리 이외의 상단 부분과 대비하여 상대적으로 더 연장되어 보다 좁은 제1틈새(G1)를 이루는 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 냉수탱크 본체(10)의 내부공간(10a) 상에 배치되어 원수에 대한 상기 열전소자(51)의 열전도율을 증대시키기 위한 복수의 냉각봉(70);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 냉각봉(70)들의 단부는,
    상기 복수의 관통홀(12a)을 관통하여 상기 스페이서 블록(52)의 제1체결홀(52a)에 체결되는 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 확산판(61)의 하측에 상기 내부공간(10a)을 상하로 구획하도록 배치되되 상기 냉수유도관(40)이 관통되어 지지되며, 측면으로 상기 냉수탱크 본체(10)의 내측면과 사이에 틈새를 형성하는 금속 재질의 구획판(80);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 구획판(80)에는,
    그 일부가 상부로 만곡된 만곡부(81)가 형성되며, 상기 만곡부(81)의 하부에는 어느 하나의 냉각봉(70)이 접촉되게 설치되는 것을 특징으로 하는 열전냉각모듈을 이용한 냉각장치.
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