KR102036926B1 - 열전소자를 이용한 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전소자를 사용한 냉각장치에 관한 것으로, 특히 정수되어 냉각된 물이 수조에 저장되어 있지 않고 직수로 얻을 수 있으면서도 물량의 확보는 물론 냉각온도를 적절하게 조절가능토록 한 것이다.
이를 위하여 본 발명에서는 열전소자를 수냉방식으로 방열토록 하고 직수로 음용가능한 냉각수를 얻기 위하여 음용수의 냉각탱크에 냉각수를 냉매로 사용하여 음용수 냉각탱크에 직관을 매설토록 하여 직관을 흐르는 정수가 음용가능한 냉가수로 열교환되면서 충분한 물량의 확보는 물론 직수로서의 음용가능한 냉각수를 얻을 수 있도록 한 것이다.

Description

열전소자를 이용한 냉각장치{A Cooling Device Using ThermoelectricElement}

본 발명은 열전소자를 사용한 냉각장치에 관한 것으로, 특히 정수되어 냉각된 물이 수조에 저장되어 있지 않고 직수로 얻을 수 있으면서도 물량의 확보는 물론 냉각온도를 적절하게 조절가능토록 한 것이다.

현재 정수기에서의 냉각된 음용수는 통상 냉각수단(냉동사이클)이 구비된 저수통에 저장되어진 상태에서 음용시 저수통에서 출수구를 통하여 배출토록 하여 음용을 하게 되는데 이때 저수통에 저장된 물이 오염될 수 있는 문제점과 연속으로 배출할 경우에 저수통에 저장된 냉각된 음용수의 냉각온도가 떨어지는 문제점으로 최근에는 저수통을 사용치 않으면서도 직수 방식으로 냉각수를 얻고자 하는 것이다.

이러한 직수 방식으로는 통상 열전소자를 사용한 것이 있으나 이러한 것은 대부분 열전소자의 표면으로 정수된 물이 순환되면서 냉각토록 하는 방식이 제안되고 있으나 이러한 방식은 열전소자의 효율이 낮아 실용성이 떨어지고, 또한 열전소자에서 발생되는 열을 방열하지 못하게 됨으로 실질적인 사용에는 많은 문제점이 존재하게 되는 것이다.

또한 열전소자를 사용할 경우에 장점으로는 냉동사이클을 형성하는 콤프레셔를 사용치 아니함으로 환경개선에 도움을 줄 수 있는 것이고 또한 사용시 소음의 발생이 적어 좁은 공간에서의 사용에 장점이 있으나 이러한 것의 문제점은 방열의 방식이 대부분 공냉식이어서 실질적으로 방열을 위한 팬을 가동시켜야 한다는 단점이 있는 것이다.

따라서 본 발명에서는 열전소자를 사용할 경우에 발생될 수 있는 종래의 문제점을 해소하기 위한 것이고 냉각되어진 음용수의 온도를 원하는 상태로 얻을 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 열전소자를 수냉방식으로 방열토록 하고, 직수로 음용가능한 냉각수를 얻기 위하여, 냉각탱크에 냉각되어진 음용수를 냉매로 사용하고, 상기 냉각탱크에는 코일링된 배관을 내입토록 하여 코일링된 배관을 상부에서 하부로 흐르면서 냉각되어진 음용수를 얻고, 이러한 코일링된 배관에 의한 면적확보로 충분한 물량의 확보는 물론 직수로서의 음용가능한 냉각수를 얻을 수 있도록 한 것이다.

또한 음용가능한 냉각수를 더 낮은 음용가능한 냉각수로 얻기 위하여 열전소자가 밀착되어진 냉각탱크의 하단에 음용가능한 냉각수가 흐름이 가능토록 골을 지그재그로 형성함으로서 더욱 낮은 음용가능한 냉각수를 얻을 수 있도록 한 것이다.

따라서 음용수의 냉각을 위하여 환경에 유해한 냉매를 사용치 아니하고, 콤퓨레셔도 사용치 아니하여 소음이나 환경개선에 도움을 줄 수 있는 것이고,열전소자의 방열도 수냉방식을 채용토록 함으로서 열전소자의 효율을 우수하게 할 수 있는 것이고 직수로 냉각되어진 음용수를 얻고자 할 경우에도 코일링된 배관의 매설길이로 인하여 충분한 물량이 확보되면서도 열전소자와의 긴밀한 밀착성으로 출수시에 차가운 냉수를 얻을 수 있는 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 배치도.
도2는 도1의 a부의 확대도
도3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예의 배치도
도3a는 본 발명의 골의 배치형태의 일 실시 예
도4는 도3의 a부의 확대도
도5는 본 발명의 제3 실시예의 배치도
도5a는 도5의 골의 배치형태의 일 실시 예
도6은 도5의 a부의 상세도.

이하 첨부도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1 및 도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 열전소자(10)의 일측면에는 음용수를 냉각하기 위한 냉각탱크(20)가 위치되고, 타측면에는 열전소자의 열을 식히기 위한 열전소자냉각탱크(30)가 각각 위치되어진다.

이때 열전소자(10)의 열을 식히기 위한 열전소자냉각탱크(30)는 물론 음용수를 냉각하기 위한 냉각탱크(20)는 연결수단(1)에 의하여 연결되면서 그 사이에 공간부(2)를 형성하고 상기 공간부(2)에 열전소자(10)를 장착한 것이고, 이때 상기 냉각탱크(20,30)은 모두 가능하면 열전달이 우수한 재질을 사용하는 것이고, 본 발명에서는 성형성과 열전도를 감안하여 알루미늄(AL)을 사용하였고 이러한 재질은 하나의 일 실시 예에 불과한 것이고, 열전달이 우수한 다양한 재질을 사용할 수 있음은 물론이다.

또한 본 발명의 음용수를 냉각하기 위한 냉각탱크(20)에는 냉각수가 채워지게 되고, 상기 냉각수는 열전소자(10)를 통해 냉각수의 온도가 일정온도를 유지하도록 하며 이러한 온도유지를 위하여 냉각탱크(20)에는 온도센서(21)를 냉각탱크의 상단에 장착하여 냉각수의 온도가 일정온도를 유지할 수 있도록 제어하는 것이다.

본 발명에서는 냉각탱크(20)에 채워지는 냉각수의 온도는 결빙되기 이전의 0℃~6℃의 범위를 유지토록 한 것이고, 이런 상태에서 냉각탱크(20)내부에는 음용수가 흐르면서 열교환에 의하여 냉각될 수 있도록 코일링된 배관(40)을 구비토록 한 것이다.

또한 상기 음용수가 코일링된 배관(40)의 내부를 흐를 경우에 코일링된 배관(40)의 상부에서 하부로 흐르도록 되는 것이고, 상기 코일링된 배관(40)은 일정한 횟수로 권취되어져 상부에서 하부로 흐르게 되면서 냉각탱크(20)의 냉각수에 의하여 점차적으로 차가워질 수 있게 되는 것이다.

또한 코일링된 배관(40)을 통하여 냉각되어진 음용수의 음용을 위하여 출수구(51)로 출수할 경우에는 코일링 된 배관(40)의 하부에서 상측으로 직관(50)으로 연결토록 하여 출수가 신속하고 용이토록 한 것이고 출수할 경우에 차가워진 음용수의 온도변화가 가장 적게 발생토록 한 것이다.

본 발명에서의 코일링된 배관(40)은 스텐레스 파이프로 사용하였고 코일링된 배관(40)의 내부를 흐르는 음용가능한 음용수의 온도는 5℃~10℃를 유지하도록 한 것이다.

또한 상기 코일링된 배관(40)은 연속적으로 코일링의 형태로 이루어져 흐름성이 우수하면서도 상부에서 하부로 음용수가 흐름되게 연결되어져 있어 냉각탱크(20)에 충전되어진 냉각수에 의하여 자연적인 대류에 의하여 점진적인 냉각이 이루어지게 되는 것이다.

본 발명에서는 열전소자(10)를 복수로 구비토록 하고, 이들 각각이 온 오프(on,off)가 가능토록 함으로서 이러한 열전소자(10)를 일부 또는 모두를 선택적으로 가동토록 함으로서 코일링된 배관(40)의 내부를 흐르는 음용수의 일정온도의 유지가 가능하게 냉각할 수 있게 되는 것이고 냉각탱크(20)에 충전되어지는 냉각수의 온도유지도 가능하게 되는 것이다.

이러한 작동은 온도센서(21)가 냉각탱크(20)내의 냉각수 온도를 측정하여 열전소자(10)에 냉각 능력을 제어함으로 원하는 온도의 시원한 음용수를 선택적으로 얻을 수 있게 되는 것이고 이러한 조절방식은 다양한 방식이 사용될 수 있음은 물론이다.

본 발명에서 상기와 같이 냉각되어진 음용수를 음용하기 위하여 출수할 시에는 냉각탱크내에 위치되어진 코일링된 배관(40)의 하단에서 직관(50)을 연결하여 직관(50)의 상단에서 출수가 가능토록 출수구(51)를 형성하여 연속출수시 직수의 차가운 상태를 안정적으로 유지토록 하여 출수가능토록 하는 것이다.

이때 냉각탱크(20)에 채워진 냉각수의 온도가 설정온도보다 초과하여 높을 경우에는 차가워진 음용수를 출수하는 출수구(51)를 차단토록 하고 직관(50)에서 차가워진 음용수를 냉각탱크(20)의 환수구(22)로 보내지도록 하여 냉각탱크(20)의 냉각수 온도를 급속하게 낮출 수 있는 것이다.

이러한 방향전환은 출수구(51)에 장착되는 밸브(V)에 의하여 가능한 것이고 이러한 밸브(V)들은 전자변에 의하여 자동으로 제어되는 것이다.

또한 이러한 제어방식은 공지의 다양한 방식이 사용될 수 있는 것이어서 상세한 설명은 생락토록 한것이고 이러한 뱅브는 출구구에 일체로 또는 분리된 상태로 설치가능토록 할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에서 냉각탱크(20)에 공급되는 냉각수는 냉각탱크(20)에서 열 교환되어진 코일링된 배관(40)의 내부를 흐르는 냉각되어진 음용수를 공급토록 함으로서 냉각탱크(20)의 온도를 빠른 시간내에 떨어트릴 수 있는 것이다.

또한 열전소자(10)를 냉각하기 위한 열전소자 냉각탱크(30)에도 상기 냉각탱크(20)에서 사용되는 냉각수를 버리게 될 경우에 이를 사용토록 할 경우에는 열전소자(10)의 냉각효율을 우수하게 할 수 있는 것이다.

본 발명에서 일정한 면적을 갖는 냉각탱크(20)에 충전되어진 냉각수의 하부와 상부의 온도의 차이가 많이 발생될 경우에는 냉각탱크(20)의 하부와 상부 사이에 순환펌프(60)를 이용하여 환수구(22)로 일정시간의 간격으로 순환하도록 하면 열전소자(10)에 근접한 차가운 냉각수를 냉각탱크(20)의 상부로 투입토록 함으로서 물의 비중에 의하여 자연적인 대류가 발생토록 하면서 코일링된 배관(40)의 내부로 흐르는 음용가능한 음용수의 냉각이 원하는 온도로 손쉽게 이루어질 수 있는 것이다.

도5 및 도6은 본 발명의 코일링된 배관 내부로 흐르는 음용가능한 음용수의 냉각온도를 출수하기 이전에 더 낮추기 위한 일 실시 예를 나타낸 것으로, 냉각탱크(20)의 바닥면에 복수로 구비되어진 열전소자의 어느 하나에만 냉각탱크(20)의 하단에 장착된 열전소자(10)와 직접적으로 열교환이 발생하도록 하기 위하여 일정높이로 직립되어진 냉각핀(23)이 지그재그로 유로(24)가 구비되게 형성된 골(25)을 형성하고, 상기 골(25)의 상면을 열전달이 우수한 밀폐판(26)으로 밀폐토록 하고, 상기 냉각핀(23)의 형태로 이루어진 골(25)의 입구에는 코일링된 배관(40)의 하단에서 연장되는 연장배관(41)을 연결하여 코일링된 배관(40)에서 냉각되어진 음용수가 출수되기 이전에 열전소자와 직접적인 밀착을 유도토록 함으로서 직관(50)을 통하여 출수되는 음용수의 온도를 순간적으로 더 냉각하게 되는 것이다.

이때 연장배관(41)은 냉각탱크(20)의 하단에 형성된 냉각핀(23)을 훼손하지 않토록 냉각탱크(20)의 상단이나 하단에 위치되어지도록 하고 상기 냉각핀(23)은 도 5a에 도시된 바와 같이 냉각탱크(20)의 상변과 하변에 밀착되지 않토록 이격되게 형성하는 것이다.

도3 및 도4는 본 발명의 음용가능한 음용수의 출수구(51)의 냉각온도를 가장 낮은 온도로 낮추기 위한 또 다른 일 실시 예를 나타낸 것으로, 냉각탱크(20)의 바닥면의 전부에 냉각탱크의 하단에 장착된 열전소자와 열교환이 우수하도록 하기 위하여 도3a에 도시된 바와 같이 일정높이로 직립되어진 냉각핀(23)이 지그재그로 유로(24)가 구비되게 형성된 골(25)을 형성하고, 상기 골(25)의 상면 즉 냉각핀(23)의 상면을 열전달이 우수한 밀폐판(26)으로 덮어 밀폐토록 하고, 상기 냉각핀(23)의 형태로 이루어진 골(25)의 입구에는 코일링된 배관(40)의 하단에서 연장되는 연장배관(41)을 연결하여 코일링된 배관(40)에서 냉각되어진 음용수가 출수되기 이전에 열전소자(10)와 직접적인 밀착을 유도토록 함으로서 직관(50)을 통하여 출수되는 음용수의 온도를 순간적으로 냉각하게 되는 것이다.

이때 연결배관(41)은 코일링된 배관(40)의 하단의 선단을 직접 연결토록 할 수 있는 것이고, 밀폐판(26)에 인렛(26a)과 아웃렛(26b)을 형성한 상태에서 코일링된 배관(40)의 하단의 선단부를 인렛과 연결하고, 출수를 위한 직관(50)을 아웃렛에 연결토록 하는 것이다.

또한 열전소자 냉각탱크(30)의 내부에도 열전소자(10)의 발열되는 것을 식혀주기 위하여 정수시스템에서 정수되고 남은 물을 사용하여 냉각수로 사용되는 것이고, 이러한 사용은 정수되고 남은 물을 열전소자냉각탱크(30) 내부로 유입토록 하여 열전소자냉각탱크(30)내의 온도감지를 온도센서(31)를 통해 감지토록 하여 냉각수의 온도가 일정온도 이상이면 외부로부터 더 낮은 온도를 갖는 냉각수가 추가로 공급되어지면서 열전소자(10)의 방열을 수냉에 의하여 외부온도변화에 관계없이 가장 적정한 상태를 유지토록 하는 것이다.

본 발명에서는 열전소자 냉각탱크(30)로 추가로 공급되는 더 낮은 온도를 갖는 냉각수는 열전소자(10) 냉각을 위한 열전소자냉각탱크(30)내의 냉각수 온도가 60℃ 이상이 되면 외부로부터 더 낮은 온도를 갖는 냉각수를 공급토록 함으로서 가장 우수한 열전소자(10)의 냉각 효율이 우수함을 확인토록 한 것이다.

본 발명에서 냉각탱크(20)의 외부는 가능하면 보온제(도시생략)로 감싸도록 하여 냉기가 오랜 시간 유지되도록 하고 열전소자 냉각탱크(30)는 개방토록 하여 외부공기에 의하여 방열이 가능토록 하는 것이다.

또한 냉각탱크(20)와 열전소자 냉각탱크(30)에는 냉각핀이 직립되게 형성하여 냉각효율을 우수하게 하는 것이다.

본 발명에서 코일링된 배관(40)을 통하여 냉각되어진 음용수를 직관(50)을 통하여 출수구(51)로 출수할 시에는 전기분해과정에서 생성되는 배출수 즉 약알칼리수를 얻기 위하여 배출되는 모든 산성수 및 강알칼리수 등의 배출수를 열전소자 냉각탱크(30)에 공급하며 음용수를 사용하지 않는 상태 즉 냉각되어진 음용수를 출수하지 않을 경우에는 열전소자 냉각탱크(30)에 공급되는 냉각수는 전기분해를 위한 전해조를 거친 모든 물을 열전소자 냉각탱크에 공급하는 것이고, 이때 전해조는 전기분해 작동을 하지 않는것이다.

10:열전소자
20:냉각탱크
30:열전소자 냉각탱크
40:코일링된 배관
50:직관 51:출수구
60:순환펌프

Claims (5)

1. 열전소자의 일측면에는 냉각탱크가 밀착되고, 타측면에는 열전소자냉각탱크가 밀착되기 위하여 냉각탱크와 열전소자냉각탱크가 연결수단에 의하여 연결되면서 연결수단의 내측으로 공간부를 형성하고,
   상기 냉각탱크에는 냉각수가 충전된 상태에서 코일링된 배관이 구비되어 상부에서 하부로 음용수가 흐름토록 하면서 열교환되면서 냉각되고,
   냉각된 음용수는 냉각탱크 내에 위치되는 직관으로 연결되는 출수구로 냉수가 출수되고,
   상기 냉각탱크에 충전된 냉각수는 순환펌프에 의하여 환수구로 하부에서 상부로 순환되어지면서 온도가 유지되고,
   상기 냉각탱크에 내장된 코일링된 배관에 의하여 냉각되어진 음용수가 직관을 통하여 출수구로 출수할 경우에 밸브에 의하여 출수되는 냉각수가 음용가능하게 출수되거나 또는 냉각탱크의 냉각수로 환수구로 공급될 수 있도록 되는 열전소자를 이용한 냉각장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 냉각탱크와 열전소자냉각탱크의 공간부에 장착되는 열전소자는 복수로 구비토록 하고, 냉각탱크의 바닥면의 이면에는 어느 하나 또는 모두의 열전소자의 상층으로 냉각핀에 의하여 지그재그로 유로가 구비되는 골이 형성되어 밀폐판으로 구획되어져 냉각탱의 내부에 위치되는 코일링된 배관의 연장배관이 밀폐판의 일단에 연결되고, 직관은 타단에 연결되어 너 낮게 냉각되어진 음용수가 직관을 통하여 출수구로 출수가 이루어지는 열전소자를 이용한 냉각장치.
4. 삭제
5. 삭제

Images