KR20170061301A - 콜드싱크 일체형 냉수탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉수탱크에 관한 것으로, 외부에서 유입된 물을 수용하기 위한 내부 공간을 제공하기 위하여 바닥부와 상기 바닥부의 가장자리에서 상기 바닥부에 수직으로 연장되어 형성된 통형의 벽부로 구성된 물 수용부, 및 상기 물 수용부의 상기 바닥부의 가운데 부분에서 바깥으로 수직으로 연장되어 상기 바닥부보다 두껍게 형성된 콜드싱크부로 구성되고, 열전도성이 양호한 동일한 재료로 단일 주조 공정에 의하여 일체로 구성된 본체, 상기 벽부의 테두리에 탈부착 가능하게 결합하고, 결합시 상기 물 수용부와 함께 밀폐된 내부 공간을 형성하기 위한 커버, 및 상기 본체의 상기 콜드싱크부의 외면에 부착되어 냉기를 상기 콜드싱크부로 전달하기 위한 열전모듈을 포함하고, 상기 내부 공간의 일측에 연결되어 형성된 유입구로부터 유입된 물이 상기 열전모듈에 의하여 콜드싱크부로 전달된 냉기에 의하여 냉각되어 상기 내부 공간의 타측에 연결되어 형성된 배출구로 배출되도록 구성된다.

Description

콜드싱크 일체형 냉수탱크{Cold Water Tank with Cold Sink Manufactured in One Piece}

본 발명은 냉수탱크에 관한 것으로, 특히 냉수를 생성하는 내부 공간을 구성하는 물 수용부와 물 수용부로 냉기를 전달하기 위한 콜드싱크를 하나의 열 전달 효율이 양호한 재료 및 하나의 일체형 부재로 구성한 콜드싱크 일체형 냉수탱크에 관한 것이다.

냉수탱크는 정수기나 냉온수기 등의 주요한 구성요소로서 본체의 내부 공간으로 유입된 물을 냉각하여 시원한 물을 제공하는 장치이다.

일반적인 냉수탱크의 구조는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 물을 유입하기 위한 유입구와 냉각된 물을 배출하기 위한 배출구가 구비된 제1 몸체(111), 제1 몸체의 개구부를 덮기 위한 제2 몸체(112), 제2 몸체의 외면에 부착되어 냉기를 제2 몸체의 내부로 전달하기 위한 콜드싱크(130), 콜드싱크의 반대측에 부착된 열전모듈(120), 및 열전모듈의 반대측에 부착되어 방열 기능을 수행하는 히트싱크(150)를 포함하여 구성되고, 기타 송풍팬(160), 단열부재(190) 등을 더 포함할 수 있다.

그리고 종래의 냉수탱크는 유입구와 배출구 사이에 격벽부재(170)를 부가하여 유입구 측의 온수와 배출구 측의 냉수가 서로 섞이지 않도록 구성하였다.

그런데 종래의 냉수탱크는 열전모듈이 부착되는 콜드싱크(130)과 본체를 형성하는 제2 몸체(112)가 독립된 구성요소로서 서로 부착된 구조로서 열이 부착된 부분을 통과하는 과정에서 열 전달 손실이 발생하게 된다. 이를 해소하기 위하여 제2 몸체(112)와 콜드싱크(130) 사이의 접합면에 열전도성을 증가시키기 위한 서멀 그리스(thermal grease)를 도포하기도 하지만, 여전히 두 구성요소 간의 분리면에 따른 열 전달 손실을 완전하게 해소하지 못한다.

또한, 유입구와 배출구 사이의 격벽부재(170)에 의하여 냉온수가 섞이는 문제를 해소할 수 있으나, 격벽부재(170)를 별도의 구성요소로서 내부 공간의 일정한 위치에 배치하기 위하여 브라켓(140)을 구비해야 하고 브라켓을 제2 몸체에 고정하기 위한 고정수단 등의 부속이 필요하고, 복잡한 구성요소 간의 조립을 위한 작업 공정이 매우 번거로운 단점이 있다.

공개특허 제10-2014-0055168호 (2014.05.09. 공개)

본 발명의 목적은 열전모듈과 물 수용부 사이에 위치하는 콜드싱크를 물 수용부와 일체로 구성하여 물 수용부와 콜드싱크 사이의 열 전달 손실을 최소화할 수 있는 콜드싱크 일체형 냉수탱크를 제공하기 위한 것이다. 기타 본 발명의 다른 목적은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 상세한 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 콜드싱크 일체형 냉수탱크는 외부에서 유입된 물을 수용하기 위한 내부 공간을 제공하기 위하여 바닥부와 상기 바닥부의 가장자리에서 상기 바닥부에 수직으로 연장되어 형성된 통형의 벽부로 구성된 물 수용부, 및 상기 물 수용부의 상기 바닥부의 가운데 부분에서 바깥으로 수직으로 연장되어 상기 바닥부보다 두껍게 형성된 콜드싱크부로 구성되고, 열전도성이 양호한 동일한 재료로 단일 주조 공정에 의하여 일체로 구성된 본체, 상기 벽부의 테두리에 탈부착 가능하게 결합하고, 결합시 상기 물 수용부와 함께 밀폐된 내부 공간을 형성하기 위한 커버, 및 상기 본체의 상기 콜드싱크부의 외면에 부착되어 냉기를 상기 콜드싱크부로 전달하기 위한 열전모듈을 포함하고, 상기 내부 공간의 일측에 연결되어 형성된 유입구로부터 유입된 물이 상기 열전모듈에 의하여 콜드싱크부로 전달된 냉기에 의하여 냉각되어 상기 내부 공간의 타측에 연결되어 형성된 배출구로 배출되도록 구성된다.

또한, 본 발명은 상기 본체의 바닥부의 내면에서 수직으로 연장되어 형성된 판상의 다수의 구획부를 포함하고, 상기 유입구는 상기 구획부에 의하여 구획된 공간의 최상부에 위치하고, 상기 배출구는 상기 구획부에 의하여 구획된 공간의 최하부에 위치하고, 상기 구획부의 일단은 상기 벽부의 양 측벽에 상하 교대로 연결되도록 형성되어, 상기 유입구를 통하여 상기 구획된 공간의 최상부에 유입된 물이 상기 내부 공간에서 하방으로 사행(蛇行)하여 상기 구획된 공간의 최하부에 이동하여 상기 배출구를 통하여 배출하도록 구성될 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 구획부는 상기 양 측벽에 연결된 부분으로부터 아래 방향으로 경사를 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 구획부는 적어도 상기 콜드싱크부가 형성된 바닥부에서 연장된 부분의 외면에 다수의 돌기가 형성될 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 구획부는 상기 콜드싱크부가 형성된 바닥부에 접하는 위치에 존재하는 완만한 경사를 갖는 구획부와 그렇지 않은 위치에 존재하는 급한 경사를 갖는 구획부를 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 상기 열전모듈에 부착되어 상기 열전모듈에서 발생하는 열을 방출하기 위한 히트싱크를 포함할 수 있고, 상기 본체의 상기 바닥부의 외면에 상기 히트싱크와의 결합을 위한 결합수단이 체결되는 결합수단 체결 돌기부가 형성될 수 있고, 상기 결합수단 체결 돌기부는 상기 콜드싱크부의 바깥 가장자리와 이격되어 적어도 2개 이상이 간격을 두고 형성될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 콜드싱크 일체형 냉수탱크에 의하면, 콜드싱크가 별도의 독립적 구성요소로 존재하지 않고 물 수용부와 일체로 하나의 재료로 구성되어 물 수용부의 열이 열전모듈로 전달되는 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 물 수용부의 내부에 다수의 구획부가 물 수용부의 바닥부에 일체로 형성되어 열전모듈로부터의 냉기가 물 수용부에 전달되는 효율을 극대화할 수 있게 된다. 또한, 물 수용부의 바닥부의 외면에 콜드싱크부와 이격된 위치에 히트싱크와 바닥부 사이의 연결을 위한 결합수단 체결 돌기부를 형성함으로써 콜드싱크부와 결합수단 체결 돌기부 사이의 열 전달을 최소화하여 냉기가 외부로 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 냉수탱크의 예이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 콜드싱크 일체형 냉수탱크의 분해사시도;
도 3은 도 2의 본체의 배면 사시도;
도 4는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 콜드싱크 일체형 냉수탱크의 단면도; 및
도 5는 도 2의 본체의 내부에 형성된 구획부를 정면에서 도시한 도면이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 콜드싱크 일체형 냉수탱크의 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 본체의 배면 사시도이고, 도 4는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 콜드싱크 일체형 냉수탱크의 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 콜드싱크 일체형 냉수탱크는 열전도성이 양호한 동일한 재료로 단일 주조 공정에 의하여 일체로 구성된 본체(100), 본체(100)와 결합하여 내부 공간을 형성하는 커버(200), 및 본체(100)의 외면에 부착되어 내부 공간으로 냉기를 전달하기 위한 열전모듈(300)을 포함하여 구성된다.

상기 본체(100)는 물 수용부(120, 130)와 콜드싱크부(180)로 구성되는데, 물 수용부(120, 130)는 외부에서 유입된 물을 수용하기 위한 내부 공간을 제공하기 위하여 바닥부와 상기 바닥부의 가장자리에서 상기 바닥부에 수직으로 연장되어 형성된 통형의 벽부(120)로 구성된다. 그리고 콜드싱크부(180)는 물 수용부(120, 130)의 바닥부(130)의 가운데 부분에서 바깥으로 수직으로 연장되어 바닥부(130)보다 두껍게 형성된다.

바람직하게는, 상기 본체(100)의 형성은 일반적인 다이캐스팅(Die Casting)에 의하여 용융금속을 강제의 금형에 주입하여 주조하는 방식을 이용하여 콜드싱크부(180)를 물 수용부(120, 130)와 일체로 된 단일한 재료의 본체(100)를 구성할 수 있다. 그리고 본체(100)는 알루미늄 또는 구리 등과 같이 열전도성이 우수한 재료를 이용할 수 있을 것이다. 따라서 바닥부(130)보다 두껍게 형성된 콜드싱크부(180)에 의하여 내부 공간의 열이 매우 효율적으로 열전모듈(300)로 배출될 수 있고, 물 수용부의 바닥부(130)와 콜드싱크부(180)가 일체로 구성되어 두 구성 사이의 열 전달 손실이 최소화되어 물 수용부의 내부 공간의 물을 매우 신속하게 냉각시킬 수 있게 된다.

그리고 본체(100)의 물 수용부(120, 130)의 내면은 물에 의하여 부식이 생길 수 있으므로 이를 방지하기 위한 아노다이징(Anodizing)과 같은 특별한 부식방지용 표면처리를 수행할 수 있을 것이다.

상기 커버(200)는 물 수용부(120, 130)의 벽부(120)의 테두리에 탈부착 가능하게 결합하고, 결합시 물 수용부(120, 130)와 함께 밀폐된 내부 공간을 형성한다. 종래의 냉수탱크는 일반적으로 상기 커버(200)에 대응하는 제1 몸체 부분에 의하여 내부 공간을 구성하도록 하고 상기 물 수용부에 대응하는 제2 몸체 부분이 커버 역할을 수행하도록 구성함으로써 유지보수를 위한 용기내부의 접근을 위하여 제2 몸체를 분리하기 위하여 제2 몸체의 부착된 부품들을 모두 분리해야 했으나, 본 발명의 경우에는 이를 반대로 구성하여 냉수탱크의 수리시에 단순히 커버(200)의 분리만에 의하여 필요한 조치를 취할 수 있게 된다. 커버(200)는 본체(100)와 가스켓(210)에 의하여 밀폐되도록 구성될 수 있고, 각 구성의 플랜지(108, 208)에 형성된 결합구(106, 206)에 리벳 등의 결합수단을 삽입하여 결합할 수 있다.

상기 열전모듈(300)은 본체(100)의 콜드싱크부(180)의 외면에 부착되어 냉기를 콜드싱크부(180)로 전달한다.

그리고 본 발명은 상기 내부 공간의 일측에 연결되어 형성된 유입구(102)로부터 유입된 물이 상기 열전모듈(300)에 의하여 콜드싱크부(180)로 전달된 냉기에 의하여 냉각되어 상기 내부 공간의 타측에 연결되어 형성된 배출구(104)로 배출되도록 하여 냉수탱크로 기능하도록 구성되는 점은 일반적인 냉수탱크와 같다. 도 2에서 하나의 실시 예로서 유입구(102)는 커버(200)의 유입관(202)에 이어지도록 구성되고, 배출구(104)는 커버(200)의 배출관(204)에 이어지도록 구성되어 있다.

또한, 도 2를 참조하면, 본 발명은 상기 본체(100)의 바닥부(130)의 내면에서 수직으로 연장되어 형성된 판상의 다수의 구획부(110)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 유입구(102)는 상기 구획부(110)에 의하여 구획된 공간의 최상부에 위치하고, 상기 배출구(104)는 상기 구획부(110)에 의하여 구획된 공간의 최하부에 위치하고, 상기 구획부(110)의 일단은 상기 벽부(120)의 양 측벽(120a)에 상하 교대로 연결되도록 형성된다. 따라서 상기 유입구(102)를 통하여 상기 구획된 공간의 최상부에 유입된 물이 상기 내부 공간에서 하방으로 사행(蛇行)하여 상기 구획된 공간의 최하부에 이동하여 상기 배출구(104)를 통하여 배출하도록 구성될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 물 수용부의 내부 공간을 다수의 구획부에 의하여 다수의 구획으로 분리하고 구획부의 교대 배치에 의하여 최상부에 유입된 물이 최하부로 사행하는 과정에서 물이 지속적으로 구획부에 접촉하면서 하강하도록 구성된다. 그리고 구획부는 바닥부(130)에서 수직으로 연장된 형태로서 본체(100)의 제조시 열 전도성이 우수한 동일한 재료에 의하여 일체로 제조되기 때문에 물의 사행 과정에서 열 전도성이 우수한 구획부 -> 바닥부 -> 콜드싱크부의 경로를 따라 매우 신속하게 외부로 배출될 수 있게 된다. 따라서 냉수의 생성 시간이 매우 단축될 수 있게 된다.

또한, 바람직하게는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구획부(110)는 상기 양 측벽에 연결된 부분으로부터 아래 방향으로 경사를 갖도록 형성될 수 있다. 따라서 내부 공간의 최상부에서 최하부로 사행하는 물에 하강류를 발생시킴으로써 냉각되는 물이 경사를 따라 더욱 신속하게 하강할 수 있게 된다.

또한, 바람직하게는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구획부(110)는 적어도 상기 콜드싱크부(180)가 형성된 바닥부(130)에서 연장된 부분(점선 사각형 A에 포함되는 부분)의 외면에 다수의 돌기(114)가 형성될 수 있다. 이와 같은 돌기(114)에 의하여 사행하여 하강하는 물이 구획부(110)의 표면에 접하는 양을 극대화할 수 있게 되어 물에 포함된 열이 더욱 효과적으로 구획부를 통하여 열전모듈로 전달되어 히트싱크를 통하여 배출될 수 있게 된다. 여기에서 돌기(114)의 형태가 원형으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 예에 불과한 것으로서 다양한 형태의 돌기를 포함할 수 있을 것이다. 다만, 물의 하강류를 저해하는 형태의 돌기는 바람직하지 않을 것이다.

또한, 바람직하게는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구획부(110)는 상기 콜드싱크부(180)가 형성된 바닥부(130)에 접하는 위치에 존재하는 완만한 경사를 갖는 구획부(110b)와 그렇지 않은 위치에 존재하는 급한 경사를 갖는 구획부(110a)를 포함할 수 있다. 이러한 구성은 사행하여 하강하는 물이 열전달이 주로 이루어지는 A 부분에 위치하는 구획부에 더욱 오랫동안 머물도록 하고, 열전달이 미미하게 이루어지는 나머지 부분에 위치하는 구획부는 신속하게 통과하도록 하여 냉수를 급속히 생성할 수 있도록 한다. 도면에서 구획부(110a)는 θ₁의 경사로 급하게 구성하고, A에 속하는 구획부(110b)는 θ₂의 경사로 완만하게 구성되어 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 또한 상기 열전모듈(300)에 부착되어 상기 열전모듈에서 발생하는 열을 방출하기 위한 히트싱크(400)를 포함할 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 본체의 상기 바닥부(130)의 외면에 상기 히트싱크(400)와의 결합을 위한 리벳 등의 결합수단(155)이 체결되는 결합수단 체결 돌기부(150)가 형성될 수 있고, 상기 결합수단 체결 돌기부(150)는 상기 콜드싱크부(180)의 바깥 가장자리와 이격되어 적어도 2개 이상이 간격을 두고 형성될 수 있다. 도면에서는 결합수단 체결 돌기(150)가 4개로 구성된 예가 도시되어 있다. 결합수단 체결 돌기(150)에 결합수단 수용홈(152)을 형성하여, 결합수단이 삽입될 수 있도록 한다.

기타 본체(100)와 히트싱크(400) 사이에 단열재를 삽입하여 본체(100)의 냉기가 외부로 배출되지 않도록 구성할 수 있고, 히트싱크(400)의 외측에는 냉각팬(500)을 부가하여 열전모듈(300)에 의하여 흡수된 본체(100)의 내부 공간의 열이 효과적으로 외부로 배출될 수 있도록 구성할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능하다. 또한, 첨부된 도면으로부터 용이하게 유추할 수 있는 사항은 상세한 설명에 기재되어 있지 않더라도 본 발명의 내용에 포함되는 것으로 보아야 할 것이며, 다양한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

100: 본체 102: 유입구
104: 배출구 110: 구획부
120: 벽부 130: 바닥부
150: 결합수단 체결 돌기부 180: 콜드싱크부
200: 커버 300: 열전모듈
400: 히트싱크 500: 냉각팬

Claims (6)

1. 외부에서 유입된 물을 수용하기 위한 내부 공간을 제공하기 위하여 바닥부와 상기 바닥부의 가장자리에서 상기 바닥부에 수직으로 연장되어 형성된 통형의 벽부로 구성된 물 수용부, 및 상기 물 수용부의 상기 바닥부의 가운데 부분에서 바깥으로 수직으로 연장되어 상기 바닥부보다 두껍게 형성된 콜드싱크부로 구성되고, 열전도성이 양호한 동일한 재료로 단일 주조 공정에 의하여 일체로 제조된 본체;
   상기 벽부의 테두리에 탈부착 가능하게 결합하고, 결합시 상기 물 수용부와 함께 밀폐된 내부 공간을 형성하기 위한 커버; 및
   상기 본체의 상기 콜드싱크부의 외면에 부착되어 냉기를 상기 콜드싱크부로 전달하기 위한 열전모듈;
   을 포함하고,
   상기 내부 공간의 일측에 연결되어 형성된 유입구로부터 유입된 물이 상기 열전모듈에 의하여 콜드싱크부로 전달된 냉기에 의하여 냉각되어 상기 내부 공간의 타측에 연결되어 형성된 배출구로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 콜드싱크 일체형 냉수탱크.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 본체는 상기 바닥부의 내면에서 수직으로 연장되어 형성된 판상의 다수의 구획부를 포함하고,
   상기 유입구는 상기 구획부에 의하여 구획된 공간의 최상부에 위치하고, 상기 배출구는 상기 구획부에 의하여 구획된 공간의 최하부에 위치하고,
   상기 구획부의 일단은 상기 벽부의 양 측벽에 상하 교대로 연결되도록 형성되어, 상기 유입구를 통하여 상기 구획된 공간의 최상부에 유입된 물이 상기 내부 공간에서 하방으로 사행(蛇行)하여 상기 구획된 공간의 최하부에 이동하여 상기 배출구를 통하여 배출되는 것을 특징으로 하는 콜드싱크 일체형 냉수탱크.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 구획부는 상기 양 측벽과의 연결부로부터 아래 방향으로 경사를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 콜드싱크 일체형 냉수탱크.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 구획부는 적어도 상기 콜드싱크부가 형성된 바닥부에서 연장된 부분의 외면에 다수의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 콜드싱크 일체형 냉수탱크.
   
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 구획부는 상기 콜드싱크부가 형성된 바닥부에 접하는 위치에 존재하는 완만한 경사를 갖는 구획부와 그렇지 않은 위치에 존재하는 급한 경사를 갖는 구획부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콜드싱크 일체형 냉수탱크.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 열전모듈에 부착되어 상기 열전모듈에서 발생하는 열을 방출하기 위한 히트싱크를 포함하고,
   상기 본체의 상기 바닥부의 외면에 상기 히트싱크와의 결합을 위한 결합수단이 체결되는 결합수단 체결 돌기부가 형성되고,
   상기 결합수단 체결 돌기부는 상기 콜드싱크부의 바깥 가장자리와 이격되어 적어도 2개 이상이 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 하는 콜드싱크 일체형 냉수탱크.

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