KR20180040954A

KR20180040954A - 냉수 생성 장치

Info

Publication number: KR20180040954A
Application number: KR1020160132926A
Authority: KR
Inventors: 김진태; 홍진표; 이재근; 정지선
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2018-04-23
Also published as: CN107940889B; US10526188B2; KR102515331B1; US20200079639A1; AU2017245394B2; US11434126B2; US20180105410A1; AU2017245394A1; CN107940889A

Abstract

본 발명은 콜드케이스; 상기 콜드케이스의 내부에 구비되는 냉수탱크; 상기 냉수탱크와 접촉되어 열전도를 통해 냉수탱크를 냉각하는 냉각블록; 일측이 상기 냉각블록과 접촉되고, 전원 인가 시 상기 일측으로부터 타측으로 열 전달이 이루어지는 열전소자; 상기 콜드케이스의 내부에 구비되고, 상기 냉수탱크와 냉각블록을 감싸는 단열재; 및 상기 콜드케이스의 외부에 구비되고, 상기 열전소자의 타측과 접촉되어 상기 열전소자의 타측으로부터 열을 방출하는 방열블록을 포함하는 냉수 생성 장치를 제공한다.

Description

냉수 생성 장치{APPARATUS FOR GENERATING COLD WATER AND WATER PURIFIER HAVING THE SAME}

본 발명은 음용을 위한 정수를 냉각시키는 냉수 생성 장치에 관한 것이다.

일반적으로 정수기는 상수원에서 공급되는 상수를 물리적 및 화학적 방법으로 여과시켜 불순물을 제거한 후 공급하는 장치이다.

정수기는 정수원리나 정수방식에 따라 자연여과식, 직결여과식, 이온교환수지식, 증류식, 역삼투압식 등으로 분류될 수 있다. 또한, 정수기는 형태에 따라 필터를 통과하여 정화된 정수를 저수조에 저장하였다가 가열 또는 냉각하여 출수하는 저장형 정수기와, 저수조 없이 필터를 통과하여 정화된 정수(淨水)를 가열 또는 냉각하여 출수하는 직수형 정수기가 있다.

종래의 정수기는 냉동사이클을 이용하여 냉수탱크에 수용된 물을 냉각하였다. 냉동사이클 시스템은 내부에 냉매가 흐르는 증발기를 냉수탱크의 내부 또는 외부에 구비하여 냉수탱크에 수용된 물을 냉각한다.

그런데, 냉동사이클 시스템은 증발기 뿐만 아니라 압축기, 응축기 및 팽창밸브(또는 모세관)가 필요하기 때문에, 구성이 복잡하고 설치공간을 많이 차지하여 정수기를 소형화하는데 장애요인이 있었다.

한편, 열전소자는 전원을 인가하면 열전소자의 일측으로부터 타측으로 열전달이 이루어져 열전소자에 전원만 연결하면 냉수탱크를 냉각시킬 수 있고, 증발기, 압축기, 응축기 등이 필요하지 않으므로 기존의 냉동사이클 시스템에 비해 구성이 단순하고 설치공간을 축소할 수 있는 장점이 있다.

도 9는 종래의 열전소자 이용하여 냉수탱크를 냉각하는 냉수탱크 냉각장치를 보여주는 개념도이다.

열전소자(4)의 일측은 냉수탱크(1)에 연결된 콜드블럭(2)에 접촉되고, 열전소자(4)의 타측은 팬(6)이 구비된 히트블럭(3)에 접촉된다. 이에 의해, 열전소자(4)이 구동되면 냉수탱크(1)에 수용된 물로부터 콜드블럭(2), 열전소자(4) 및 히트블럭(3)으로 열전달이 이루어지며, 열전소자(4)의 일측과 양측의 온도차에 의해 콜드블럭(2)은 차갑고, 히트블럭(3)은 뜨거워진다. 히트블럭(3)에 전달된 열은 팬(6)의 구동에 의해 외부로부터 히트블럭(3)에 유입된 공기와 열교환하여 외부로 방열됨에 따라 냉수탱크(1)에 수용된 물이 냉각된다.

이때, 상기 콜드블럭(2)과 히트블럭(3)은 냉수탱크(1)의 외부에 부착되는 복수 개의 스크류와 같은 체결부재(5)에 의해 서로 연결되어 체결된다.

그러나, 상기 콜드블럭(2)과 히트블럭(3)을 연결하는 체결부재(5)를 통해 콜드블럭(2)과 히트블럭(3) 사이에 열교환이 이루어지며, 히트블럭(3)으로부터 외부의 대기중으로 방출되어야 할 열의 일부가 상기 체결부재(5;스크류)를 통해 다시 콜드블럭(2)으로 전달되어 열손실이 발생한다.

또한, 콜드블럭(2)으로의 열전달로 인해 콜드블럭(2)의 온도가 상승하여 냉각성능이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 히트블럭(본 발명의 방열블록에 해당)에서 외부로 방출될 열이 콜드블럭(본 발명의 냉각블록에 해당)으로 전달되는 것을 차단할 수 있는 냉수 생성 장치 및 이를 구비한 정수기를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 냉수 생성 장치는 콜드케이스; 상기 콜드케이스의 내부에 구비되는 냉수탱크; 상기 냉수탱크와 접촉되어 열전도를 통해 냉수탱크를 냉각하는 냉각블록; 일측이 상기 냉각블록과 접촉되고, 전원 인가 시 상기 일측으로부터 타측으로 열 전달이 이루어지는 열전소자; 상기 콜드케이스의 내부에 구비되고, 상기 냉수탱크와 냉각블록을 감싸는 단열재; 및 상기 콜드케이스의 외부에 구비되고, 상기 열전소자의 타측과 접촉되어 상기 열전소자의 타측으로부터 열을 방출하는 방열블록을 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각블록과 방열블록은 상기 콜드케이스에 각각 별개로 체결될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각블록과 방열블록은 상기 콜드케이스의 배면과 상기 콜드케이스 배면의 관통홀에 수용된 열전소자를 사이에 두고 서로 이격되게 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각블록은, 상기 냉각블록의 배면에 서로 이격되게 형성되는 복수의 제1결합부와 상기 복수의 제1결합부와 체결되는 복수의 제1체결부재에 의해 상기 콜드케이스의 배면의 일부와 체결되고, 상기 방열블록은, 상기 콜드케이스의 배면에 상기 관통홀의 가장자리를 따라 서로 이격되게 형성되는 복수의 제2결합부와 상기 복수의 제2결합부와 체결되는 복수의 제2체결부재에 의해 상기 콜드케이스의 배면의 다른 일부와 체결될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 제1체결부재와 복수의 제2체결부재는 상기 관통홀의 가장자리를 따라 교번되게 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각블록은, 일측이 상기 냉수탱크의 후면과 접촉되고, 타측이 상기 열전소자의 일측과 접촉되며, 상기 냉각블록 일측의 접촉면적은 상기 냉수탱크의 크기와 동일하다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각블록은, 상기 냉수탱크와 접촉하는 제1냉각블록부; 및 상기 제1냉각블록부의 배면에서 면적이 작게 연장되어, 상기 열전소자와 접촉하는 제2냉각블록부를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제2냉각블록의 높이는 단열재의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 열전소자는 상기 콜드케이스의 배면 중앙부에 형성된 관통홀에 상하로 복수 개 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 방열블록으로 외부 공기를 송풍하는 송풍팬을 더 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 송풍팬은 상기 방열블록의 배면에 복수 개로 장착되고, 상기 송풍팬의 날개를 통과하는 공기가 상기 열전소자와 두께방향으로 중첩되는 방열블록의 일부와 접촉될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉수탱크는, 납작한 직사각체 형태로 형성된 탱크바디; 입수구와 출수구를 구비하고, 상기 탱크바디의 전방면을 덮도록 상기 탱크바디에 결합되는 커버부; 및 상기 탱크바디의 내부에 구비되어, 상기 입수구를 통해 입수된 정수를 상기 출수구로 안내하는 내부유로부를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 출수구는 상기 입수구보다 중력반대방향으로 더 높게 위치할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 내부유로부에 수용된 정수의 일부는 상기 냉각블록에 의해 냉각되어 일정한 두께의 얼음으로 변화되고, 상기 내부유로부에 입수된 정수는 상기 얼음과 열교환을 통해 냉각되며 냉수로 변화되어 출수될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 얼음의 두께는 탱크바디 두께의 1/3~2/3로 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 냉각블록과 방열블록은 콜드케이스를 사이에 두고 별개의 체결구조를 가짐에 따라 기존의 냉각블록과 방열블록을 연결하는 한 개의 체결부재를 통한 열손실 및 냉각성능의 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 냉각블록과 냉수탱크의 접촉면적이 냉수탱크의 크기와 동일화되어 냉각블록의 냉기가 냉수탱크의 전면에 균일하게 전달됨에 따라 냉수탱크 내부의 전면에 얼음이 일정한 두께로 균일하게 형성되고, 얼음과 정수의 열교환을 통해 냉수의 생성시간이 단축되고, 소형 탱크로도 냉수의 출수량을 확보할 수 있다.

셋째, 냉수탱크와 냉각블록이 콜드케이스의 내부에 구비되고, 단열재가 냉수탱크와 냉각블록을 감쌈으로써, 냉수탱크 및 냉각블록의 냉기가 외부로 유출되는 것을 최소화할 수 있다.

넷째, 냉각블록과 방열블록은 상호 이격되고, 냉각블록과 방열블록 사이에 단열재가 배치되어 냉각블록에 결로현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉수 생성 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 콜드케이스의 배면도이다.
도 3은 본 발명의 냉각블록과 콜드케이스의 체결구조를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 방열블록과 콜드케이스의 체결구조를 보여주는 단면도이다.
도 5와 도 6은 도 1의 분해사시도로서, 도 5는 냉수 생성 장치를 후방에서 바라본 모습을 보여주고, 도 6은 냉수 생성 장치를 전방에서 바라본 모습을 보여준다.
도 7은 도 6의 내부유로부를 확대하여 보여주는 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉수탱크의 냉각작용을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 종래의 열전소자 이용하여 냉수탱크를 냉각하는 냉수탱크 냉각장치를 보여주는 개념도이다.

이하, 본 발명에 관련된 냉수 생성 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉수 생성 장치를 보여주는 사시도이고, 도 2는 콜드케이스(10)의 배면도이고, 도 3은 본 발명의 냉각블록(30)과 콜드케이스(10)의 체결구조를 보여주는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 방열블록(60)과 콜드케이스(10)의 체결구조를 보여주는 단면도이다.

본 발명에 따른 냉수 생성 장치는 냉수 출수 기능이 포함된 직수형 정수기 또는 음용수 디스펜서가 설치된 냉장고 등에 적용될 수 있다. 냉수 생성 장치는 필터에 의해 정수된 음용수를 냉각하여 냉수를 생성하는 장치이다.

도 1을 참고하면, 냉수 생성 장치는 콜드케이스(10), 방열블록(60) 및 송풍팬(70)을 포함한다.

콜드케이스(10)는 납작한 직육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 콜드케이스(10)의 모서리는 라운드지게 형성될 수 있다. 콜드케이스(10)는 수직하게 배치될 수 있다. 콜드케이스(10)는 플라스틱 재질로 이루어지고, 사출 성형에 의해 제작될 수 있다.

방열블록(60)은 콜드케이스(10)의 배면으로부터 열을 방출하는 역할을 한다. 방열블록(60)은 공기와의 접촉을 통해 대기와 열교환하여 방열할 수 있다.

방열블록(60)은 방열판(61)과 방열핀(62)을 포함할 수 있다. 방열판(61)은 직사각판 형태로 콜드케이스(10)의 배면에 장착된 열전소자(40)와 접촉하여 열전소자(40)로부터 발생하는 열을 외부로 방출한다. 방열핀(62)은 방열판(61)과 공기의 접촉면적을 확장하기 위해 방열판(61)에서 후방으로 복수 개로 돌출되게 연장된다.

복수 개의 방열핀(62)은 가로방향으로 연장되고 세로방향으로 서로 이격 배치되는 것이 바람직하다. 방열핀(62)의 연장방향에 따라 공기의 배출방향이 달라진다. 예를 들어, 콜드케이스(10)와 방열블록(60)이 정수기의 내부에 수직하게 배치되고, 방열핀(62)의 연장방향이 가로방향일 경우에 방열판(61) 및 방열핀(62)과 열교환된 뜨거운 공기는 정수기 내부에서 외부로 방출될 때 측방향으로 배출시킬 수 있다. 하지만, 방열핀(62)의 연장방향이 세로방향일 경우에 방열판(61) 및 방열핀(62)과 열교환된 뜨거운 공기는 정수기 내부에서 상하방향으로 배출되므로, 뜨거운 공기를 정수기의 외부로 배출시키 위해서는 별도의 공기덕트를 구비하여야 하고, 공기덕트의 추가로 정수기의 크기가 증가하는 문제가 발생할 수 있다.

송풍팬(70)은 방열핀(62)의 후방에 상하로 장착될 수 있다. 송풍팬(70)은 외부의 공기를 방열핀(62)으로 송풍하여 외부 공기를 방열핀(62) 및 방열판(61)와 접촉시킴으로써, 열교환을 통해 방열판(61) 및 방열핀(62)으로부터 열이 방출될 수 있다.

도 2를 참고하면 콜드케이스(10)의 배면에 직사각형의 관통홀(123)과 관통홀(123)의 가장자리를 따라 복수의 체결부가 구비된다.

관통홀(123)은 콜드케이스(10)의 배면 중앙에 형성될 수 있다. 관통홀(123)에 복수 개의 열전소자(40)(예, 2개)가 상하로 배치된다. 또한, 단열재(50)의 일부가 관통홀(123) 내부로 돌출되게 형성되어, 열전소자(40)의 테두리를 감싸도록 이루어진다. 단열재(50)는 외부로부터 열이 열전소자(40)로 전달되는 것을 차단한다.

복수의 체결부 중 상하좌우 4개소에 제1체결부(811)가 각각 한 개씩 형성되고, 좌우 측면에 각 제1체결부(811)를 사이에 두고 제2체결부(821)가 각각 두 개씩 형성된다.

상기 상하좌우 4개소에 각각 구비된 제1체결부(811)는 냉각블록(30)과 콜드케이스(10)를 체결하기 위한 곳이고, 상기 좌우 측면 2개소에 각각 구비된 제2체결부(821)는 방열블록(60)과 콜드케이스(10)를 체결하기 위한 곳이다.

냉각블록(30)과 방열블록(60)은 각각 제1체결부(811)와 제2체결부(821)에 의해 콜드케이스(10)에 별개의 위치에 체결됨으로써, 방열블록(60)으로부터 냉각블록(30)으로 열이 전달되는 것을 차단할 수 있다.

도 3을 참고하면 콜드케이스(10)의 내부에 냉수탱크(20), 냉각블록(30) 및 단열재(50)가 구비된다. 또한, 콜드케이스(10)의 외부에 방열블록(60)이 구비된다. 냉각블록(30)과 방열블록(60) 사이에 열전소자(40)가 배치된다.

냉수탱크(20)는 밀폐형 탱크이다. 냉수탱크(20)는 내부에 물이 흐를 수 있는 공간을 구비한다. 또한, 냉수탱크(20)의 내부에 얼음(24)이 생성될 수 있다. 냉수탱크(20)는 납작한 직사각체로 형성될 수 있다.

냉각블록(30)의 일측은 냉수탱크(20)와 접촉되어, 냉수탱크(20)의 열이 냉각블록(30)으로 전달된다. 냉각블록(30)은 열전달계수가 높은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

냉각블록(30)은 제1냉각블록부(31)와 제2냉각블록부(32)로 구성된다.

제1냉각블록부(31)의 일측은 냉수탱크(20)와 접촉되고, 제2냉각블록부(32)의 타측은 열전소자(40)와 접촉된다. 제1냉각블록부(31)의 일측과 냉수탱크(20)의 상면 사이에, 제2냉각블록부(32)의 타측과 열전소자(40)의 일측 사이에 열전달이 이루어진다. 즉, 냉수탱크(20)의 열은 열교환을 통해 냉수탱크(20)에서 제1냉각블록부(31)로 열전달이 이루어지고, 제2냉각블록부(32)에서 열전소자(40)로 열전달이 이루어진다.

여기서, 제1냉각블록부(31)의 면적은 냉수탱크(20)의 면적과 동일한 크기로 이루어진다. 냉수탱크(20)와 제1냉각블록부(31)의 접촉면적이 동일하여 냉수탱크(20)의 전면에서 균일하게 열전달이 이루어질 수 있다. 이에 의해 냉수탱크(20)의 내부에 얼음(24)이 균일한 두께로 생성될 수 있다. 이때, 얼음(24)의 두께는 탱크바디(21) 두께의 1/3~2/3인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 얼음(24)의 두께가 탱크바디(21) 두께의 1/2 정도이다.

제2냉각블록부(32)는 제1냉각블록부(31)의 면적보다 작게 형성될 수 있다. 제2냉각블록부(32)의 면적은 열전소자(40)의 면적과 동일한 크기로 이루어진다. 제2냉각블록부(32)와 열전소자(40)의 접촉면적이 동일하여 제2냉각블록(30)의 전면에서 균일하게 열전달이 이루어질 수 있다.

제2냉각블록부(32)는 제1냉각블록부(31)의 가운데에 돌출되게 형성될 수 있다. 열전소자(40)와 접촉되는 제2냉각블록부(32)의 높이(두께)는 단열재(50)의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다.

예를 들어, 단열재(50)가 PU 재질일 경우 제2냉각블록부(32)의 높이는 17.5mm이상이고, 단열재(50)가 EPS 재질일 경우 제2냉각블록부(32)의 높이는 24.8mm이상이고, 단열재(50)가 VIP 재질일 경우 제2냉각블록부(32)의 높이는 5mm 이상으로 설정될 수 있다. 만약 제2냉각블록부(32)를 둘러싸는 제2단열재(52)의 두께가 너무 얇으면, 냉각블록(30)의 냉기와 방열블록(60)의 열기가 열교환으로 열전소자(40)의 냉각효율이 떨어지고, 냉각블록(30)에 결로 문제가 발생할 수 있다.

제2냉각블록부(32)의 높이에 따라 제1냉각블록부(31)와 방열블록(60) 사이의 간격이 조절될 수 있다. 제2냉각블록부(32)와 열전소자(40)의 접촉면을 제외한 나머지 제2냉각블록부(32)는 제2단열재(52)에 의해 둘러싸이도록 이루어진다. 이에 의해 냉각블록(30)에 결로가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 3을 기준으로 콜드케이스(10)의 내부에 하부로부터 상방향으로 냉수탱크(20), 냉각블록(30) 및 열전소자(40)가 적층되도록 결합된다.

단열재(50)는 냉수탱크(20), 냉각블록(30) 및 열전소자(40)를 감싸며 콜드케이스(10)의 내부공간에 채워진다. 이에 의해, 냉수탱크(20), 냉각블록(30) 및 열전소자(40)에서 냉기가 외부로 유출되는 것을 최소화할 수 있다. 단열재(50)는 EPS 등 다양한 재질로 이루어질 수 있다.

도 3을 기준으로 냉수탱크(20)의 상부면과 제1냉각블록부(31)의 하측 사이에, 그리고 제2냉각블록(30)의 상측과 열전소자(40)의 일측면 사이에 열전달 그리스(THERMAL GREESE)가 도포되어 냉수탱크(20)와 냉각블록(30), 냉각블록(30)과 열전소자(40) 사이의 맞닿는 면에 발생하는 틈을 채움으로써 열전달이 잘 되도록 이루어진다.

콜드케이스(10)의 상면(도 1을 기준으로 배면)에 복수의 제1체결부(811)가 형성되어 있다. 제1체결부(811)는 볼트헤드가 수용될 수 있도록 콜드케이스(10)의 상면 일부가 함몰된 형태로 이루어질 수 있다. 제1체결부(811)의 저면에 볼트가 관통될 수 있도록 관통공이 형성된다. 볼트헤드는 단열재(50)에 의해 둘러싸여 볼트헤드를 통해 냉각블록(30)의 냉기가 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있다.

또한, 제1냉각블록부(31)의 상면에 볼트의 나사부가 체결될 수 있는 복수의 제1결합부(211)가 형성된다. 복수의 제1체결부(811)와 제1결합부(211)는 제2냉각블록부(32)의 두께방향으로 서로 마주보도록 배치된다. 복수의 제1체결부(811)는 콜드케이스(10)의 관통홀(123) 가장자리를 따라 상하좌우에 각각 형성될 수 있다(도 2 참조). 복수의 제1결합부(211) 각각은 제1냉각블록부(31)의 상면(도 1 및 도 2를 기준으로 배면)에 제2냉각블록부(32)의 상하좌우 측면에서 이격되게 배치되고, 제1냉각블록부(31)에서 상방향(도 1 및 2를 기준으로 후방)으로 돌출 형성된다.

콜드케이스(10)의 제1체결부(811)와 제1냉각블록부(31)의 제1결합부(211)는 볼트 등과 같은 제1체결부재(81)에 의해 체결됨으로써, 냉각블록(30)이 콜드케이스(10)의 배면의 일부와 결합된다.

도 4를 참고하면, 콜드케이스(10)의 상면(도 1을 기준으로 배면)에 복수의 제2체결부(821)가 형성된다. 제2체결부(821)는 관통홀(123)의 좌우측 가장자리에 형성되는 제1체결부(811)를 사이에 두고 상기 관통홀(123)의 좌우측 가장자리부에 각각 상하방향으로 2개씩 배치된다. 제2체결부(821)의 하부는 콜드케이스(10)의 하방향(또는 내측방향)으로 함몰되고, 상기 제2체결부(821)의 상부는 콜드케이스(10)의 상방향(또는 외측방향)으로 돌출되게 형성된다. 제2체결부(821)의 내부에 볼트의 나사부가 삽입되어 체결될 수 있도록 체결홈(122)이 형성된다.

방열판(61)에 복수의 제2결합부(822)가 상기 제2체결부(821)와 서로 마주보는 방향으로 형성된다. 제2결합부(822)의 내부에 볼트가 관통할 수 있도록 체결공(525)이 형성되어 있다. 제2결합부(822)의 하부에 끼움홈(8221)이 형성되어, 상기 제2체결부(821)의 상부가 제2결합부(822)의 끼움홈(8221)에 끼움 결합될 수 있다.

콜드케이스(10)의 제2체결부(821)와 방열판(61)의 제2결합부(822)는 볼트 등과 같은 제2체결부재(82)에 의해 체결됨으로써, 방열블록(60)이 콜드케이스(10)의 배면의 다른 일부와 결합될 수 있다.

상기 제1 및 제2체결부재(81,82)는 SUS 재질로 이루어질 수 있다.

따라서, 냉각블록(30)과 방열블록(60) 각각은 서로 별개의 위치에서 콜드케이스(10)의 배면과 체결됨으로써, 방열블록(60)의 열이 체결부재(80)를 통해 냉각블록(30)으로 전달되는 것을 차단할 수 있다.

도 5와 도 6은 도 1의 분해사시도로서, 도 5는 냉수 생성 장치를 후방에서 바라본 모습을 보여주고, 도 6은 냉수 생성 장치를 전방에서 바라본 모습을 보여준다. 도 7은 도 6의 내부유로부(23)를 확대하여 보여주는 사시도이다.

도 5와 도 6을 참고하면, 콜드케이스(10)는 제1콜드케이스(11)와 제2콜드케이스(12)로 구성될 수 있다. 제1콜드케이스(11)는 케이스의 전면과 측면의 일부를 형성하고, 제2콜드케이스(12)는 케이스의 배면과 측면의 일부를 형성한다. 제1 및 제2콜드케이스(11,12)는 전후방향으로 대칭되게 배치되고, 각 콜드케이스(10)의 가장자리부가 서로 맞닿아 결합될 수 있다. 제1콜드케이스(11)의 상측과 하측에 각각 2개소씩 록킹부(113)가 형성되고, 제2콜드케이스(12)의 상측과 하측에 각각 2개소씩 록킹돌기(121)가 형성되어, 록킹돌기(121)가 록킹부(113)의 내측에 결합됨으로써 한 개의 조립체로 조립될 수 있다. 제1 및 제2콜드케이스(11,12)의 좌우 측면에 각각 2개소씩 볼트로 체결될 수 있다. 제1콜드케이스(11)의 양측면에 각각 복수의 볼트구멍(114)이 형성되고, 제2콜드케이스(12)의 양측에 각각 복수의 체결홈(122)이 형성되어, 볼트에 의해 제1 및 제2콜드케이스(11,12)가 체결될 수 있다.

단열재(50)는 제1콜드케이스(11)의 내부에 구비되는 제1단열재(51)와 제2콜드케이스(12)의 내부에 구비되는 제2단열재(52)로 구성될 수 있다.

제1단열재(51)의 내측면에 가장자리부를 따라 결합홈부(511)가 형성되고, 제2단열재(52)의 내측면에 가장자리부를 따라 결합돌기부(521)가 형성되며, 결합돌기부(521)가 결합홈부(511)에 삽입되어, 제1 및 제2단열재(51,52)가 서로 결합된다.

제1콜드케이스(11)의 내측면에 복수의 고정돌기(115)가 형성되고, 제1단열재(51)의 외측 전방면에 복수의 고정홈(512)이 형성되며, 상기 고정돌기(115)가 고정홈(512)에 끼워짐으로 제1단열재(51)가 제1콜드케이스(11)에 고정된다.

제1단열재(51)의 내측면에 제1장착홈(522)이 형성되고, 제1장착홈(522)에 냉수탱크(20)의 일측이 수용되어 고정된다.

냉수탱크(20)는 내부에 내부유로부(23)가 구비되는 탱크바디(21)와, 입수구(221)와 출수구(222)가 형성된 커버부(22)를 포함한다. 입수구(221)와 출수구(222)는 관 형태로 이루어질 수 있다. 냉수탱크(20)는 납작한 직사각체 형태로 이루어진다.

제1단열재(51)의 제1장착홈(522)의 모서리부 하측에 입수구 삽입공(513)이 형성되고, 상기 제1장착홈(522)의 모서리부 상측에 출수구 삽입공(514)이 형성되어, 상기 입수구(221)와 출수구(222)가 각각 삽입된다.

또한, 제1콜드케이스(11)의 전방면의 모서리부 하측에 입수구 삽입홀(111)이 형성되고, 상기 제1콜드케이스(11)의 전방면의 모서리부 상측에 출수구 삽입홀(112)이 형성되어, 상기 입수구(221)와 출수구(222)가 각각 삽입된다.

커버부(22)는 탱크바디(21)의 전방면을 덮도록 배치되고, 커버부(22)의 테두리가 탱크바디(21)의 전방면 테두리와 용접에 의해 결합되어, 탱크바디(21) 내부의 수용공간이 밀폐될 수 있다. 입수구(221)와 출수구(222)는 커버부(22)의 모서리부에 서로 대각선 방향으로 배치될 수 있다. 입수구(221)는 커버부(22)의 하측 모서리부에 형성되고, 출수구(222)는 커버부(22)의 상측 모서리부에 형성된다. 입수구(221)를 통해 탱크바디(21)의 내부로 입수된 정수는 탱크바디(21)의 수용공간 내에서 중력반대방향으로 상승하여 출수구(222)를 통해 출수된다.

탱크바디(21)의 배면에 복수의 결합부(211)가 돌출되게 형성된다. 상기 복수의 결합부(211)의 내측에 암나사부가 형성될 수 있다. 제1냉각블록부(31)의 전방면에 복수의 결합홈부(311)가 상기 복수의 결합부(211)와 대응되게 형성된다. 상기 복수의 결합홈부(311) 각각에 볼트(312)가 관통될 수 있는 관통공이 형성된다. 제1냉각블록부(31)의 전방면과 탱크바디(21)의 배면이 서로 접촉될 때 상기 복수의 결합부(211)가 복수의 결합홈부(311)에 삽입되고, 복수의 볼트(312)가 결합홈부(311)의 관통공과 결합부(211)의 암나사부에 삽입되어 체결됨으로써, 냉수탱크(20)와 냉각블록(30)이 서로 체결된다.

제2단열재(52)의 내측면에 제2장착홈(523)이 형성되어, 제2장착홈(523)에 냉수탱크(20)의 후방부 및 제1냉각블록부(31)가 장착된다. 제2장착홈(523)의 내부 중앙에 장착홀(524)이 형성된다. 상기 장착홀(524)에 제2냉각블록부(32)가 삽입되어 장착된다. 장착홀(524)의 후방부는 제2콜드케이스(12)의 배면에 형성된 관통홀(123)과 대응되게 형성된다. 복수의 열전소자(40)는 제2냉각블록부(32)의 타측에 접촉되고, 복수의 열전소자(40)는 장착홀(524)의 내부에 수용되어 제2단열재(52)에 의해 감싸지도록 이루어진다.

제2단열재(52)의 장착홀(524)의 가장자리를 따라 복수의 제1체결부재(81)와 제2체결부재(82) 각각이 관통될 수 있는 복수의 체결공(525)이 형성된다. 제2체결부재(82)는 제2콜드케이스(12)의 제2체결부(821)와 제2단열재(52)의 체결공(525)을 관통하여 제1냉각블록부(31)의 제2결합부(822)와 체결됨으로써, 냉수탱크(20), 냉각블록(30) 및 제2단열재(52)의 조립체가 제2콜드케이스(12)의 배면에 체결된다.

열전소자(40)는 펠티어 효과를 이용한 소자이다. 펠티어 효과란 서로 다른 두 개의 소자 양단에 직류 전압을 가하면 전류의 방향에 따라 한쪽 면에서는 흡열이 일어나고 반대 면에서는 발열이 일어나는 현상을 의미한다. 열전소자(40)는 박막 형태로 제작될 수 있다. 복수의 열전소자(40)는 제2냉각블록부(32)의 타측에 장착되고, 열전소자(40)의 흡열작용에 의해 냉수탱크(20)를 냉각시킬 수 있다. 복수의 열전소자(40) 각각은 일측에 복수의 전극(41)이 형성되어, 복수의 전극(41)에 전원이 인가되고 직류 전압이 인가될 수 있다.

제2단열재(52)의 배면에 상기 복수의 전극(41)이 삽입되도록 복수의 전극고정부(526)가 형성되어, 상기 복수의 전극(41)이 고정될 수 있다. 또한, 제2콜드케이스(12)의 배면에 상기 복수의 전극(41)이 삽입되도록 복수의 전극고정부(124)가 형성되어, 상기 복수의 전극(41)이 고정된다.

도 7을 참고하면, 내부유로부(23)는 수평방향으로 연장되고 상하방향으로 이격 배치되는 복수의 격벽(231)과, 상하방향으로 연장되어 서로 인접한 두 격벽(231)을 연결하는 복수의 연결부(232)로 구성될 수 있다. 복수의 연결부(232)는 격벽(231)의 전단과 후단에 서로 번갈아가면서 배치되어 상기 복수의 격벽(231)을 연결할 수 있다. 상기 복수의 격벽(231) 각각은 좌측 단부 또는 우측 단부에 연통홀(233)이 형성된다.

복수의 격벽(231)은 물이 상방향으로 흐르는 것을 가로막아 좌측 또는 우측방향으로 물의 흐름을 안내한다. 연통홀(233)은 상기 격벽(231)의 좌측 단부 또는 우측 단부에서 격벽(231)에 의해 구획된 상부유로와 하부유로를 연통시켜, 물이 하부유로에서 상부유로로 흐르도록 물의 흐름을 안내한다.

이러한 내부유로부(23)의 구조에 의하면, 내부유로부(23)의 최하부로 입수된 물은 최하단의 제1격벽(231)의 우측 단부에 형성된 제1연통홀(233)을 통해 상승하고, 제1격벽(231)의 상측에 위치하는 제2격벽(231)을 따라 좌측으로 이동한다. 이어서, 제2격벽(231)의 좌측 단부에 형성된 제2연통홀(233)을 통해 상승하고, 제2격벽(231)의 상측에 위치하는 제3격벽(231)을 따라 우측으로 이동한다. 이어서 정수된 물은 제4격벽(231) 내지 제N격벽(231)을 따라 좌측 또는 우측방향으로 이동하고, 제3격벽(231)의 제3연통홀(233) 내지 제N격벽(231)의 연통홀(233)을 통해 상승하여, 내부유로부(23)를 따라 지그재그 형태로 물이 흐른다. 입수구(221)를 통해 입수된 정수의 일부가 내부유로부(23)에서 열전소자(40)에 의해 냉각되어 일정한 두께의 얼음(24)으로 상변화된다. 또한, 상기 얼음(24)이 생성된 상태에서 입수된 정수가 내부유로부(23)를 따라 흐르면서 얼음(24)과 충분히 열교환할 수 있다. 이에 의하면, 소형 탱크로도 일정량의 냉수유량을 확보할 수 있다.

냉수 생성 장치의 조립순서를 살펴보면, 먼저 냉수탱크(20)와 냉각블록(30)을 결합하고, 냉수탱크(20)와 제1냉각블록부(31)의 일측이 잘 접촉되도록 볼트를 8개소 체결한다. 그다음, 냉수탱크(20)와 냉각블록(30)의 조립체를 사이에 두고 제1단열재(51)와 제2단열재(52)를 결합하여 제1단열재(51)와 제2단열재(52)가 냉수탱크(20)와 냉각블록(30) 조립체를 감싸도록 한다. 이어서, 냉수탱크(20) 및 냉각블록(30)이 내장된 단열재(50)를 사이에 두고 제1콜드케이스(11)와 제2콜드케이스(12)를 결합한 후 제1 및 제2콜드케이스(11,12)를 상호 조립한다.

계속해서, 냉각블록(30)이 제2콜드케이스(12)의 배면에 형성된 제1체결부(811)에 체결되도록 4개의 제1체결부재(81)로 냉각블록(30)을 제2콜드케이스(12) 배면의 일부와 체결한다.

그 다음, 제2냉각블록부(32)의 타측에 복수의 열전소자(40)를 장착한다. 이후, 방열판(61)이 열전소자(40)의 타측에 잘 접촉되도록 방열블록(60)을 결합한다. 이때, 방열블록(60)을 4개의 제2체결부재(82)로 방열블록(60)을 제2콜드케이스(12) 배면의 다른 일부와 체결한다.

마지막으로, 복수의 송풍팬(70)(예, 2개)을 방열블록(60)의 배면 중앙에 상하로 장착한다.

도 8은 본 발명에 따른 열전소자(40)를 이용한 냉수탱크(20)의 냉각작용을 설명하기 위한 개념도이다.

도 8을 참고하면, 열전소자(40)에 전원이 인가되어 열전소자(40)가 작동하면, 열전소자(40)의 일측(좌측)에서 타측(우측)으로 열전달이 이루어진다. 열전소자(40)의 일측은 흡열작용을 하고, 열전소자(40)의 타측은 발열작용을 한다. 열전소자(40)의 흡열작용에 의해 냉수탱크(20)에서 제1냉각블록부(31)의 일측으로 열전달이 이루어진다. 제1냉각블록부(31)의 열은 제2냉각블록부(32)의 타측으로 전달되고, 열전소자(40)의 일측과 접촉된 제2냉각블록부(32)의 타측에서 열전소자(40)의 일측으로 열전달이 이루어진다. 이와 같이 냉수탱크(20)는 열전소자(40)의 흡열작용에 의해 냉각된다.

열전소자(40)의 타측은 방열블록(60)의 방열판(61)과 접촉되고, 송풍팬(70)에 의해 방열핀(62) 및 방열판(61)으로 유입된 공기와의 열교환을 통해 열전소자(40)의 열을 외부로 방출한다.

복수의 송풍팬(70)의 내부에 각각 설치된 날개(71)는 방열판(61)의 두께방향으로 복수의 열전소자(40)와 각각 중첩되게 배치되고, 외부의 공기는 열전소자(40)의 타측과 두께방향으로 중첩되는 방열판(61)의 중앙부로 흡입되어 방열블록(60)의 방열효율을 더욱 높일 수 있다.

필터에 의해 여과된 냉각수는 냉수탱크(20)의 입수구(221)를 통해 탱크바디(21)의 내부로 입수된다. 입수된 정수는 내부유로부(23)를 따라 지그재그 형태로 이동하여 상승하며 탱크바디(21)의 내부에 채워진다. 이때, 상기 정수의 일부는 내부유로부(23)에 잔류하며 열전소자(40)의 흡열작용에 의해 냉각되어 얼음(24)으로 상변화된다. 상기 입수구(221)를 통해 입수된 정수는 내부유로부(23)를 따라 이동하면서 얼음(24)과 열교환을 통해 냉각되며 냉수로 변화되어 출수구(222)를 통해 출수된다.

여기서, 얼음(24)의 두께는 탱크바디(21)의 상측에 장착된 온도센서에 의해 조절될 수 있다.

예를 들면, 온도센서는 정수의 온도를 감지하고, 탱크바디(21)의 배면(냉각블록(30)과 접촉면)에서 두께방향으로 절반정도가 되는 위치에 설치될 수 있다. 정수는 냉각블록(30)과 접촉하는 탱크바디(21)의 배면으로부터 얼기 시작하여, 얼음(24)이 온도센서가 위치한 곳까지 생성되면, 온도센서에 의해 감지된 온도가 영하온도로 급격히 낮아지게 되므로, 제어부는 열전소자(40)의 작동을 중단할 수 있다. 또한, 열전소자(40)의 작동이 중단된 상태에서 정수와 얼음(24)의 열교환으로 얼음(24)이 녹으며, 정수의 온도가 다시 상승하여 기설정된 온도보다 높아지면 다시 열전소자(40)의 작동을 재개할 수 있다.

이상의 설명은 본원발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본원발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.

또한, 본원발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본원발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본원발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본원발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본원발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 콜드케이스
11 : 제1콜드케이스
111: 입수구 삽입홀
112 : 출수구 삽입홀
113 : 록킹부
114 : 볼트구멍
115 : 고정돌기
12 : 제2콜드케이스
121 : 록킹돌기
122 : 체결홈
123 : 관통홀
124 : 전극고정부
20 : 냉수탱크
21 : 탱크바디
211 : 결합부
22 : 커버부
221 : 입수구
222 : 출수구
23 : 내부유로부
231 : 격벽
232 : 연결부
233 : 연통홀
24 : 얼음
25 : 온도센서
30 : 냉각블록
31 : 제1냉각블록부
311 : 결합홈부
312 : 볼트
32 : 제2냉각블록부
40 : 열전소자
41 : 전극
50 : 단열재
51 : 제1단열재
511 : 결합홈부
512 : 고정홈
513 : 입수구 삽입공
514 : 출수구 삽입공
52 : 제2단열재
521 : 결합돌기부
522 : 제1장착홈
523 : 제2장착홈
524 : 장작홀
525 : 체결공
526 : 전극고정부
60 : 방열블록
61 : 방열판
62 : 방열핀
70 : 송풍팬
71 : 날개
80 : 체결부재
81 : 제1체결부재
811 : 제1체결부
812 : 제1결합부
82 : 제2체결부재
821 : 제2체결부
822 : 제2결합부
8221 : 끼움홈

Claims

콜드케이스;
상기 콜드케이스의 내부에 구비되는 냉수탱크;
상기 냉수탱크와 접촉되어 열전도를 통해 냉수탱크를 냉각하는 냉각블록;
일측이 상기 냉각블록과 접촉되고, 전원 인가 시 상기 일측으로부터 타측으로 열 전달이 이루어지는 열전소자;
상기 콜드케이스의 내부에 구비되고, 상기 냉수탱크와 냉각블록을 감싸는 단열재; 및
상기 콜드케이스의 외부에 구비되고, 상기 열전소자의 타측과 접촉되어 상기 열전소자의 타측으로부터 열을 방출하는 방열블록;
을 포함하는 냉수 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각블록과 방열블록은 상기 콜드케이스에 각각 별개로 체결되는 것을 특징으로 하는 냉수 생성 장치.
제2항에 있어서,
상기 냉각블록과 방열블록은 상기 콜드케이스의 배면과 상기 콜드케이스 배면의 관통홀에 수용된 열전소자를 사이에 두고 서로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 냉수 생성 장치.
제3항에 있어서,
상기 냉각블록은,
상기 냉각블록의 배면에 서로 이격되게 형성되는 복수의 제1결합부와 상기 복수의 제1결합부와 체결되는 복수의 제1체결부재에 의해 상기 콜드케이스의 배면의 일부와 체결되고,
상기 방열블록은,
상기 콜드케이스의 배면에 상기 관통홀의 가장자리를 따라 서로 이격되게 형성되는 복수의 제2결합부와 상기 복수의 제2결합부와 체결되는 복수의 제2체결부재에 의해 상기 콜드케이스의 배면의 다른 일부와 체결되는 것을 특징으로 하는 냉수 생성 장치.
제4항에 있어서,
상기 복수의 제1체결부재와 복수의 제2체결부재는 상기 관통홀의 가장자리를 따라 교번되게 배치되는 것을 특징으로 하는 냉수 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각블록은,
일측이 상기 냉수탱크의 후면과 접촉되고, 타측이 상기 열전소자의 일측과 접촉되며,
상기 냉각블록 일측의 접촉면적은 상기 냉수탱크의 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 냉수 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각블록은,
상기 냉수탱크와 접촉하는 제1냉각블록부; 및
상기 제1냉각블록부의 배면에서 면적이 작게 연장되어, 상기 열전소자와 접촉하는 제2냉각블록부;
를 포함하는 냉수 생성 장치.
제7항에 있어서,
상기 제2냉각블록의 높이는 단열재의 종류에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 냉수 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 열전소자는 상기 콜드케이스의 배면 중앙부에 형성된 관통홀에 상하로 복수 개 배치되는 것을 특징으로 하는 냉수 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 방열블록으로 외부 공기를 송풍하는 송풍팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉수 생성 장치.
제10항에 있어서,
상기 송풍팬은 상기 방열블록의 배면에 복수 개로 장착되고, 상기 송풍팬의 날개를 통과하는 공기가 상기 열전소자와 두께방향으로 중첩되는 방열블록의 일부와 접촉되는 것을 특징으로 하는 냉수 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉수탱크는,
납작한 직사각체 형태로 형성된 탱크바디;
입수구와 출수구를 구비하고, 상기 탱크바디의 전방면을 덮도록 상기 탱크바디에 결합되는 커버부; 및
상기 탱크바디의 내부에 구비되어, 상기 입수구를 통해 입수된 정수를 상기 출수구로 안내하는 내부유로부;
를 포함하는 냉수 생성 장치.
제12항에 있어서,
상기 출수구는 상기 입수구보다 중력반대방향으로 더 높게 위치하는 것을 특징으로 하는 냉수 생성 장치.
제12항에 있어서,
상기 내부유로부에 수용된 정수의 일부는 상기 냉각블록에 의해 냉각되어 일정한 두께의 얼음으로 변화되고,
상기 내부유로부에 입수된 정수는 상기 얼음과 열교환을 통해 냉각되며 냉수로 변화되어 출수되는 것을 특징으로 하는 냉수 생성 장치.
제14항에 있어서,
상기 얼음의 두께는 탱크바디 두께의 1/3~2/3로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉수 생성 장치.