KR101050999B1 - Peltier device cold and hot water system using the structure - Google Patents
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Abstract
구조체를 이용한 펠티어 소자 냉온수 시스템이 개시된다. 본 발명의 구조체를 이용한 펠티어 소자 냉온수 시스템은, 내부에 워터(water)가 저장되는 냉수 탱크; 및 냉수 탱크와 연결되며, 냉수 탱크 내의 워터를 순환시켜 냉수로 생산하는 펠티어 모듈(peltier module)을 포함하며, 펠티어 모듈은, 인가된 전류에 의해 양면이 각각 독립적으로 냉각 및 가열되는 냉각면 및 가열면을 구비하는 적어도 하나의 펠티어 소자; 적어도 하나의 펠티어 소자를 사이에 두고 펠티어 소자의 냉각면에 접면하며, 냉수 탱크와 연결되는 다수의 워터유로가 내부에 형성되는 제1 유로 구조체; 펠티어 소자의 방열을 위해 펠티어 소자의 가열면에 접면하는 제2 유로 구조체; 제1 및 제2 유로 구조체의 외측에 각각 마련되어 펠티어 소자, 제1 및 제2 유로 구조체를 지지하는 제1 및 제2 하우징; 및 펠티어 소자의 열팽창 보상을 위해 제1 및 제2 하우징을 상호간 탄성적으로 이격 가능하게 결합시키는 탄성결합유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 냉온수 생산에의 성능 및 그 효율을 증대시킬 수 있으며, 특히 종래와 같이 펠티어 소자가 손상되는 것을 방지하여 펠티어 소자의 내구성 및 구동 효율을 향상시킬 수 있다.A Peltier device cold / hot water system using the structure is disclosed. Peltier element cold and hot water system using the structure of the present invention, the cold water tank in which water (water) is stored; And a peltier module connected to the cold water tank and circulating water in the cold water tank to produce cold water, wherein the peltier module includes a cooling surface and a heating surface on which both sides are independently cooled and heated by an applied current. At least one Peltier element having a face; A first flow path structure contacting the cooling surface of the Peltier element with at least one Peltier element interposed therebetween, the first flow passage structure having a plurality of water passages connected to the cold water tank; A second flow path structure contacting the heating surface of the Peltier element for heat dissipation of the Peltier element; First and second housings disposed outside the first and second flow path structures, respectively, to support the Peltier element and the first and second flow path structures; And an elastic coupling unit for coupling the first and second housings to be elastically spaced apart from each other to compensate for thermal expansion of the Peltier device. According to the present invention, the performance and efficiency of cold and hot water production can be increased, and in particular, the Peltier element can be prevented from being damaged as in the related art, thereby improving durability and driving efficiency of the Peltier element.
Description
본 발명은, 구조체를 이용한 펠티어 소자 냉온수 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 냉온수 생산에의 성능 및 그 효율을 증대시킬 수 있으며, 특히 종래와 같이 펠티어 소자가 손상되는 것을 방지하여 펠티어 소자의 내구성 및 구동 효율을 향상시킬 수 있는 구조체를 이용한 펠티어 소자 냉온수 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a Peltier device cold / hot water system using a structure, and more particularly, to improve the performance and efficiency of cold / hot water production, and in particular, to prevent damage to the Peltier device as in the prior art, so that the durability of the Peltier device And it relates to a Peltier device cold and hot water system using a structure that can improve the driving efficiency.
냉온수 시스템은, 냉수 또는 온수를 생산할 수 있는 시스템으로서 냉온수기나 정수기 등에 적용될 수도 있고, 또는 냉/온 매트(mat)나 산업용 냉각 장치 등에 적용될 수도 있다.The cold / hot water system may be applied to a cold / hot water machine or a water purifier as a system capable of producing cold water or hot water, or may be applied to a cold / hot mat or an industrial cooling device.
냉온수 시스템이 냉온수기나 정수기 등에 적용되어 예컨대 냉수를 생산하게 되는 경우, 냉동사이클의 원리에 입각한 냉장고에 보관된 냉수만큼의 차가운 온도로 워터(water)를 냉각시킬 있다.When a cold / hot water system is applied to a cold / hot water purifier or a water purifier to produce cold water, for example, the water may be cooled to a temperature as cold as that of the cold water stored in the refrigerator based on the principle of the refrigeration cycle.
그리고 냉온수 시스템이 매트에 적용되는 경우에는 전자파의 논란이 되고 있는 전류매트의 폐해에서 벗어나 안전하고 안락한 냉/온수 매트로서의 기능을 부여 할 수 있다.When the hot and cold water system is applied to the mat, it is possible to give a function as a safe and comfortable cold / hot water mat from the harmful effects of the current mat, which is a controversial electromagnetic wave.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 냉온수 시스템이 냉수를 생산하는 것에 관해 설명하기로 한다.Hereinafter, for convenience of description, it will be described for the cold and hot water system to produce cold water.
현재, 펠티어 소자를 이용한 냉수 생산 방식으로, 냉수 탱크에 펠티어 소자 냉각면을 접면하고 펠티어 소자 가열면에 방열판을 접착해 그 방열판에 팬을 부착시킨 방식(이하, 공랭 방식의 펠티어 소자 냉각 시스템)으로 냉수를 생산하는 펠티어 소자 냉각 시스템이 존재한다.Currently, the cold water production method using the Peltier element is a method in which the Peltier element cooling surface is contacted to the cold water tank, the heat sink is attached to the Peltier element heating surface, and a fan is attached to the heat sink (hereinafter referred to as an air cooling Peltier element cooling system). There is a Peltier device cooling system that produces cold water.
이 시스템 역시 펠티어 소자를 이용하고 있기는 하지만 시스템이 가지고 있는 특성상 펠티어 소자 효율의 한계로 냉각 성능이 충분하지 못하고, 시스템의 방열을 전적으로 방열판과 팬에 의존하고 있기 때문에 소형화가 어렵고 동작 중에 소음 발생 등 큰 단점이 있다.This system also uses the Peltier element, but due to the characteristics of the system, the cooling performance is not sufficient due to the limitation of the Peltier element efficiency. There is a big disadvantage.
뿐만 아니라 코스트(cost) 측면에서 보면, 종래의 공랭 방식의 펠티어 소자 냉각 시스템은 다량의 알루미늄 금속판을 이용한 방열판과 금속을 사용해야 하는 냉수 탱크 및 그 냉수 탱크의 열전달율을 높이기 위해 냉수 탱크 속에 금속봉을 부착하는 등, 충분한 냉각 성능을 발휘하지 못함에도 불구하고 높은 코스트를 유발하는 요인이 존재한다.In addition, in terms of cost, the conventional air-cooled Peltier element cooling system uses a heat sink using a large amount of aluminum metal plate and a cold water tank that requires the use of metal, and attaches a metal rod to the cold water tank to increase the heat transfer rate of the cold water tank. For example, there is a factor that causes a high cost despite not exhibiting sufficient cooling performance.
상기의 이유로 형상 및 디자인 면에서 제약이 많이 따르고, 성능면에서도 전류를 인가하면 냉각 탱크 속에 정체되어 있는 물은 그 성질상 펠티어 소자의 냉각면에 접촉하는 금속에서 한정된 부분에 위치하는 물만이 냉각될 뿐이고 냉각 성능 향상을 위하여 인가 전류를 높여나가도 한정된 부분만이 냉각되므로 결국은 냉각수 탱크 속의 특정 부분은 0℃ 이하로 떨어져 얼음이 형성되고 특정 부분은 8℃에서 15℃ 정도의 온도 분포가 형성되는 기현상이 발생되므로 냉각수 탱크 및 냉각수로서의 기능이 어렵게 되는 것은 물론 냉각 성능 향상을 위한 무리한 전류 인가는 펠티어 소자 수명 자체에도 치명적인 영향을 미친다.For this reason, there are many restrictions in shape and design, and if current is applied in performance, water stagnant in the cooling tank can only cool water located in a limited part of the metal in contact with the cooling surface of the Peltier element. Only a limited portion is cooled even if the applied current is increased to improve the cooling performance, so that a certain part in the coolant tank falls to 0 ° C or less, and ice is formed, and a specific part has a temperature distribution of 8 ° C to 15 ° C. As a result, the cooling water tank and the cooling water become difficult, and the excessive current application for improving the cooling performance has a fatal effect on the Peltier element life itself.
따라서 기존의 공랭 방식의 라디에이터를 이용한 펠티어 소자 냉온수 시스템의 단점을 보완하여, 냉온수 생산에의 성능 및 그 효율을 높이면서도 소형화 및 콤팩트화가 가능하고, 또한 펠티어 소자의 구동 효율을 높임으로써 동작 중에 소음 발생을 최소화시킬 뿐만 아니라 형상 및 디자인 변경에 자유로우며, 주변의 기온에 무관하게 일정한 성능을 제공할 수 있고, 무엇보다도 낮은 코스트(cost)의 범위 내에서 제작이 가능하여 냉수 또는 온수가 요구되는 산업용 또는 가정용의 다양한 제품에 용이하게 적용될 수 있는 구조체를 이용한 펠티어 소자 냉온수 시스템의 개발이 요구된다.Therefore, the disadvantage of the Peltier device cold / hot water system using the existing air-cooled radiator can be compensated for, while minimizing and compacting while improving the performance and efficiency of cold / hot water production, and also increasing the driving efficiency of the Peltier device, noise is generated during operation. In addition to minimizing the size, it is free to change shape and design, can provide constant performance irrespective of ambient temperature, and can be manufactured within the range of low cost. There is a need for the development of a Peltier device cold / hot water system using a structure that can be easily applied to various products in the home.
다만, 단순하게 펠티어 소자를 사용하여 냉온수 시스템을 구현하는 경우, 인가되는 전원에 기초하여 발열 또는 냉각되는 펠티어 소자의 내구성 문제가 대두될 수 있다. 따라서 펠티어 소자를 둘러싸는 외부 케이싱 또는 하우징에 펠티어 소자의 열팽창을 보상하기 위한 수단을 마련하지 않을 경우에는 반도체 소자인 펠티어 소자에 손상이 가해지거나 또는 펠티어 소자의 외피에 균열이 발생하는 등의 문제점이 발생될 소지가 매우 높으므로 이에 대한 대책이 요구된다.However, when a cold / hot water system is simply implemented using the Peltier element, the durability problem of the Peltier element that is generated or cooled based on the applied power may be raised. Therefore, when a means for compensating for thermal expansion of the Peltier element is not provided in the outer casing or housing surrounding the Peltier element, problems such as damage to the Peltier element, which is a semiconductor element, or cracking of the Peltier element may occur. Since the occurrence is very high, a countermeasure is required.
본 발명의 목적은, 냉온수 생산에의 성능 및 그 효율을 증대시킬 수 있으며, 특히 종래와 같이 펠티어 소자가 손상되는 것을 방지하여 펠티어 소자의 내구성 및 구동 효율을 향상시킬 수 있는 구조체를 이용한 펠티어 소자 냉온수 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to improve the performance and efficiency of the production of cold and hot water, and in particular, Peltier device cold and hot water using a structure that can prevent the Peltier device from damage as in the prior art to improve the durability and driving efficiency of the Peltier device To provide a system.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 내부에 워터(water)가 저장되는 냉수 탱크; 및 상기 냉수 탱크와 연결되며, 상기 냉수 탱크 내의 워터를 순환시켜 냉수로 생산하는 펠티어 모듈(peltier module)을 포함하며, 상기 펠티어 모듈은, 인가된 전류에 의해 양면이 각각 독립적으로 냉각 및 가열되는 냉각면 및 가열면을 구비하는 적어도 하나의 펠티어 소자; 상기 적어도 하나의 펠티어 소자를 사이에 두고 상기 펠티어 소자의 냉각면에 접면하며, 상기 냉수 탱크와 연결되는 다수의 워터유로가 내부에 형성되는 제1 유로 구조체; 상기 펠티어 소자의 방열을 위해 상기 펠티어 소자의 가열면에 접면하는 제2 유로 구조체; 상기 제1 및 제2 유로 구조체의 외측에 각각 마련되어 상기 펠티어 소자, 상기 제1 및 제2 유로 구조체를 지지하는 제1 및 제2 하우징; 및 상기 펠티어 소자의 열팽창 보상을 위해 상기 제1 및 제2 하우징을 상호간 탄성적으로 이격 가능하게 결합시키는 탄성결합유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자를 이용한 냉온수 시스템에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, a cold water tank in which water is stored; And a peltier module connected to the cold water tank and circulating water in the cold water tank to produce cold water, wherein the peltier module is cooled to be independently cooled and heated on both sides by an applied current. At least one Peltier element having a surface and a heating surface; A first flow path structure contacting the cooling surface of the Peltier element with the at least one Peltier element interposed therebetween, wherein a plurality of water passages connected to the cold water tank are formed therein; A second flow path structure in contact with a heating surface of the Peltier element for dissipating the Peltier element; First and second housings disposed outside the first and second flow path structures, respectively, to support the Peltier element and the first and second flow path structures; And it is achieved by the cold and hot water system using the Peltier element, characterized in that it comprises an elastic coupling unit for elastically spaced apart coupling the first and the second housing to each other to compensate for the thermal expansion of the Peltier element.
여기서, 상기 탄성결합유닛은, 상기 제1 및 제2 하우징의 대향된 양측면에 각각 결합되는 적어도 한 쌍의 탄성결합유닛일 수 있다.Here, the elastic coupling unit may be at least one pair of elastic coupling units coupled to opposite sides of the first and second housings, respectively.
상기 탄성결합유닛 각각은, 탄성몸체부; 및 상기 탄성몸체부의 양측에서 상 호간 탄성적으로 접근 및 이격 가능하게 연결되며 상기 제1 및 제2 하우징에 각각 접면되어 상기 제1 및 제2 하우징을 결합시키는 한 쌍의 탄성날개부를 포함할 수 있다.Each of the elastic coupling unit, the elastic body portion; And a pair of elastic wings configured to be elastically accessible and spaced apart from each other on both sides of the elastic body portion and to be in contact with the first and second housings, respectively, to couple the first and second housings together. .
상기 제1 유로 구조체는, 판 형상으로 제작되어 상호간 접면되게 결합되며 적어도 어느 하나의 내면에 상기 다수의 워터유로가 형성되는 한 쌍의 제1 및 제2 판체를 포함할 수 있으며, 상기 다수의 워터유로는 상기 한 쌍의 판체 중에서 제1 판체의 표면에서 함몰되게 형성될 수 있다.The first flow path structure may include a pair of first and second plate bodies formed in a plate shape and coupled to be in contact with each other and having the plurality of water flow paths formed on at least one inner surface thereof. The flow path may be formed to be recessed in the surface of the first plate body of the pair of plate bodies.
상기 다수의 워터유로는, 상기 제1 판체의 일측 워터 유입단 측에 형성되는 다수의 제1 유로 형성 돌기부에 의해 마련되는 1차 워터유로; 상기 제1 판체의 타측 워터 출구단 측에 형성되는 다수의 제3 유로 형성 돌기부에 의해 마련되는 3차 워터유로; 및 상기 제1 판체의 중앙 영역에 형성되는 다수의 제2 유로 형성 돌기부에 의해 마련되는 2차 워터유로를 포함할 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 유로 형성 돌기부는 각각 상호간 등간격을 가지고 배열될 수 있다.The plurality of water flow passages, the primary water flow passage provided by a plurality of first flow path forming protrusions formed on one side of the water inlet end of the first plate body; A tertiary water flow path provided by a plurality of third flow path forming protrusions formed at the other water outlet end side of the first plate body; And a second water flow path provided by a plurality of second flow path forming protrusions formed in a central region of the first plate body, wherein the first to third flow path forming protrusions are arranged at equal intervals. Can be.
상기 다수의 제2 유로 형성 돌기부의 단부들은, 상기 워터 유입단과 상기 워터 출구단을 잇는 가상의 라인에 교차되는 방향으로 경사진 가상의 라인을 형성할 수 있다.Ends of the plurality of second flow path forming protrusions may form a virtual line inclined in a direction crossing the virtual line connecting the water inlet end and the water outlet end.
상기 제2 유로 구조체는 상기 제1 유로 구조체와 동일하게 마련될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 하우징은 베이클라이트 재질로 제작될 수 있다.The second flow path structure may be provided in the same manner as the first flow path structure, and the first and second housings may be made of a bakelite material.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 인가된 전류에 의해 양면이 각각 독립적으로 냉각 및 가열되는 냉각면 및 가열면을 구비하는 적어도 하나의 펠티어 소자 와, 상기 적어도 하나의 펠티어 소자를 사이에 두고 상기 펠티어 소자의 냉각면에 접면하되 냉수 탱크와 연결되는 다수의 워터유로가 내부에 형성되는 제1 유로 구조체와, 상기 제1 유로 구조체의 외측에 마련되어 상기 펠티어 소자 및 상기 제1 유로 구조체를 지지하는 제1 하우징을 구비하는 펠티어 모듈(peltier module); 상기 펠티어 소자의 방열을 위해 상기 펠티어 소자의 가열면에 접면하도록 상기 펠티어 모듈과 결합되는 방열 블록; 및 상기 펠티어 소자의 열팽창 보상을 위해 상기 방열 블록에 대해 상기 펠티어 모듈을 탄성적으로 이격 가능하게 결합시키는 탄성결합유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자를 이용한 냉온수 시스템에 의해서도 달성된다.On the other hand, the above object is, according to the present invention, with at least one Peltier element having a cooling surface and a heating surface on which both sides are independently cooled and heated by an applied current, and the at least one Peltier element between A first flow path structure contacting the cooling surface of the Peltier element and having a plurality of water flow paths connected to the cold water tank, and provided outside the first flow path structure to support the Peltier element and the first flow path structure; A peltier module having a first housing; A heat dissipation block coupled to the Peltier module to be in contact with a heating surface of the Peltier element for heat dissipation of the Peltier element; And it is also achieved by the cold and hot water system using the Peltier element comprising an elastic coupling unit for elastically spaced apart coupling the Peltier module to the heat dissipation block for the thermal expansion compensation of the Peltier element.
여기서, 상기 탄성결합유닛은 판스프링일 수 있다.Here, the elastic coupling unit may be a leaf spring.
상기 탄성결합유닛은, 상기 방열 블록에 접면하며 판면에 다수의 볼트체결공이 형성되는 한 쌍의 플랜지부; 상기 한 쌍의 플랜지부에서 각각 상기 방열 블록의 두께 방향으로 절곡되는 한 쌍의 절곡부; 및 상기 한 쌍의 절곡부를 상면에서 상호 연결하며 상기 펠티어 모듈의 상면에 배치되어 상기 펠티어 모듈을 상기 방열 블록에 대해 탄성적으로 가압하는 탄성가압부를 포함할 수 있다.The elastic coupling unit, a pair of flange portion in contact with the heat dissipation block and a plurality of bolt fastening holes are formed on the plate surface; A pair of bent portions each bent in the thickness direction of the heat dissipation block in the pair of flange portions; And an elastic pressing unit interconnecting the pair of bent portions on an upper surface and arranged on an upper surface of the Peltier module to elastically press the Peltier module against the heat dissipation block.
상기 탄성가압부는, 상기 한 쌍의 플랜지부와 나란하게 마련되는 한 쌍의 직선구간; 및 상기 한 쌍의 직선구간 사이에서 상기 방열 블록 측으로 볼록하게 만곡되는 아치(arch)형의 아치구간을 포함할 수 있다.The elastic pressing unit, a pair of straight section provided in parallel with the pair of flange portion; And an arch-shaped arch section that is convexly curved toward the heat dissipation block side between the pair of straight sections.
상기 탄성결합유닛은, 상기 펠티어 모듈의 상면에 배치되는 유닛플레이트; 및 양단이 상기 유닛플레이트와 상기 방열 블록에 각각 연결되어 상기 방열 블록에 대해 상기 유닛플레이트가 이격되는 방향으로 탄성바이어스하는 다수의 비트림코일스프링을 포함할 수 있다.The elastic coupling unit, the unit plate disposed on the upper surface of the Peltier module; And a plurality of bitrim coil springs connected at both ends to the unit plate and the heat dissipation block to elastically bias in a direction in which the unit plate is spaced with respect to the heat dissipation block.
상기 비트림코일스프링 각각은, 그 일단이 상기 유닛플레이트에 형성된 통공에 결합되고 타단이 상기 방열 블록에 체결되는 볼트에 결합될 수 있다.Each of the bitrim coil springs may be coupled to a bolt having one end coupled to a through hole formed in the unit plate and the other end coupled to the heat dissipation block.
상기 탄성결합유닛은, 상기 펠티어 모듈과 상기 더미 블록의 일측 걸림턱을 일체로 탄성변형 가능하게 조이는 탄성집게일 수 있다.The elastic coupling unit may be an elastic forceps for tightening the elastically deformable integrally the one side locking jaw of the Peltier module and the dummy block.
상기 제1 하우징은 베이클라이트 재질로 제작될 수 있다.The first housing may be made of a bakelite material.
본 발명에 따르면, 냉온수 생산에의 성능 및 그 효율을 증대시킬 수 있으며, 특히 종래와 같이 펠티어 소자가 손상되는 것을 방지하여 펠티어 소자의 내구성 및 구동 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to increase the performance and efficiency of cold and hot water production, and in particular, it is possible to prevent the Peltier element from being damaged as in the related art, thereby improving durability and driving efficiency of the Peltier element.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 펠티어 소자를 이용한 냉온수 시스템의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 펠티어 모듈의 분해 사시도이며, 도 3 은 도 2에 도시된 제1 유로 구조체의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이며, 도 5는 도 1에 도시된 펠티어 모듈의 확대 사시도이고, 도 6은 도 5의 부분 분해 사시도이다.1 is a schematic perspective view of a cold and hot water system using a Peltier device according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of the Peltier module shown in Figure 1, Figure 3 is a first flow path shown in Figure 2 4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3, FIG. 5 is an enlarged perspective view of the Peltier module shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a partially exploded perspective view of FIG. 5.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 펠티어 소자를 이용한 냉온수 시스템은, 냉수 탱크(100)와, 방열 유닛(200)과, 냉수 탱크(100) 및 방열 유닛(200)을 연결하는 펠티어 모듈(300, peltier module)을 구비한다.As shown in these figures, the cold / hot water system using the Peltier element according to the first embodiment of the present invention, the
본 실시예의 냉온수 시스템은, 펠티어 모듈(300) 및 그에 부속되는 방열 유닛(200)의 작용에 기초하여 냉수 탱크(100)의 내부에 냉수를 생산하는 역할을 한다.The cold / hot water system of this embodiment serves to produce cold water inside the
하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으므로 방열 유닛(200) 쪽에 온수 매트(mat)를 연결하는 경우라면 온수 매트(mat)로서의 기능 역시 담당할 수 있게 되는 것이다.However, the scope of the present invention does not need to be limited thereto, and thus, if the hot mat is connected to the
각 구성에 대해 부연하면, 우선 냉수 탱크(100)는 박스(box) 형상의 구조물이다. 냉수 탱크(100)의 내부에는 펠티어 모듈(300) 및 그에 부속되는 방열 유닛(200)의 작용에 기초하여 워터(water)가 냉각되는 냉수가 저장된다.In detail, each
도시하고 있지는 않지만, 냉수 탱크(100)의 일측에는 냉각 대상의 상온 워터가 공급되는 라인(미도시)이 더 결합되며, 냉수 탱크에 저장된 이러한 상온 워터는 펠티어 모듈(300)을 순환하면서 냉각되어 냉수로 생산된 후 냉수 탱크(100)에 저장된다. Although not shown, one side of the
이처럼 워터가 냉수 탱크(100)와 펠티어 모듈(300) 간을 순환될 수 있도록 본 실시예의 냉온수 시스템에는 펌프(미도시)가 구비된다. 펌프는 위치 상 냉수 탱크(100)의 하부 영역에 마련될 수 있다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 펌프가 반드시 냉수 탱크(100)의 하부 영역에 마련될 필요는 없다.As such, the cold / hot water system of this embodiment is provided with a pump (not shown) so that water can be circulated between the
방열 유닛(200)의 설명에 앞서 펠티어 모듈(300)에 대해 먼저 설명하면, 펠티어 모듈(300)은 도 1, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 단위 모듈로서 제작될 수 있다.Prior to the description of the
도 1, 도 6 및 도 7과 같이, 펠티어 모듈(300)이 하나의 단위 모듈로 제작되면 각 제품에 적용하기에 용이하여 조립 공정 등에 따른 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.1, 6 and 7, when the Peltier
본 실시예의 경우, 펠티어 모듈(300)이 대략 사각 블록(block) 구조를 가지지만 펠티어 모듈(300)의 도시된 형상이 본 발명의 권리범위를 제한할 수는 없다. 즉 펠티어 모듈(300)은 본 실시예의 냉온수 시스템이 적용되는 제품들의 종류와 크기, 부피, 디자인 등에 따라 얼마든지 그 형상이 변경될 수 있다.In this embodiment, the Peltier
펠티어 모듈(300)은, 앞서 기술한 바와 같이 냉수 탱크(100)와 연결되어 냉수 탱크(100) 내의 워터(상온의 워터)를 순환시켜 냉수로 생산하는 역할을 한다.As described above, the Peltier
이러한 펠티어 모듈(300)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 인가된 전류에 의해 양면이 각각 독립적으로 냉각 및 가열되는 냉각면(310a) 및 가열면(310b)을 구비하는 펠티어 소자(310)와, 펠티어 소자(310)를 사이에 두고 펠티어 소자(310)의 냉각면(310a)에 접면하되 내부에 다수의 워터유로(320a~320c)가 형성되는 제1 유로 구 조체(320)와, 펠티어 소자(310)를 사이에 두고 펠티어 소자(310)의 가열면(310b)에 접면하는 제2 유로 구조체(330)와, 이들을 외곽에서 감싸 지지하여 펠티어 모듈(300)의 외관을 형성하는 제1 및 제2 하우징(340a,340b)을 구비한다.As shown in FIG. 2, the Peltier
펠티어 소자(310)는, 금속과 반도체를 접속한 두 점 사이에 폐로를 구성하고, 이에 전류를 흘리면 한쪽 면은 열이 발생하고 다른 쪽 면은 열을 흡수하는 현상인 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용한 소자이다.The Peltier
다시 말해, 펠티어 소자(310)에 전류를 인가하면, 인가된 전류에 의해 펠티어 소자(310)의 양면은 각각 독립적으로 냉각 및 가열되어 한쪽 면은 냉각면(310a)을 형성하게 되고, 다른 쪽 면은 가열면(310b)을 형성하게 된다. 본 실시예의 경우, 다수의 펠티어 소자(310)를 사용하고 있지만, 경우에 따라 크기가 큰 대면적의 펠티어 소자(310) 하나만을 적용할 수도 있다.In other words, when a current is applied to the
제1 유로 구조체(320)는 두 장의 얇은 박판, 또는 일정한 두께의 두 장의 금속판이 결합된 상태의 구조체로서, 이러한 제1 유로 구조체(320)는 펠티어 소자(310)의 한쪽 면, 즉 펠티어 소자(310)에 냉각되는 면인 냉각면(310a)에 접면된다.The first
이러한 제1 유로 구조체(320)의 내부에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 워터가 순환되는 다수의 워터유로(320a~320c)가 형성되어 있다. 그리고 제1 유로 구조체(320)는 냉수순환라인(110a,110b)에 의해 냉수 탱크(100)와 연결되어 있다.As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of
이에 따라, 펠티어 소자(310)에 전류가 인가된 상태에서 상온의 워터가 유입 냉수순환라인(110a)을 경유하여 제1 유로 구조체(320)의 워터유로(320a~320c)들로 향하게 되면, 제1 유로 구조체(320)가 펠티어 소자(310)의 냉각면(310a)에 접면되어 있는 관계로 제1 유로 구조체(320)의 워터유로(320a~320c)들을 따라 흐르던 상온의 워터는 급속히 냉각될 수 있게 되며, 냉각된 냉수는 배출 냉수순환라인(110b)을 따라 냉수 탱크(100)로 향하게 됨으로써 냉수 탱크(100)의 내부에는 차가운 냉수가 저장될 수 있게 된다. 이 경우, 냉수의 냉각 정도는 펠티어 소자(310)의 효율에 비례할 수 있으므로 최초의 설계 시 필요한 냉수의 온도에 기초한 펠티어 소자(310)를 선택하는 것이 바람직하다.Accordingly, when water at room temperature is directed to the
한편, 제1 유로 구조체(320)에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 유로 구조체(320)는, 판 형상으로 제작되어 상호간 접면되게 결합되는 한 쌍의 제1 판체(321)와, 제2 판체(322)를 구비한다.Meanwhile, the first
제1 및 제2 판체(321,322)가 상호간 접면되게 결합되어야 하기 때문에 제1 및 제2 판체(321,322)는 상호간 동일한 면적으로 제작되는 것이 바람직하나 반드시 그러한 것은 아니다.Since the first and
특히, 제1 및 제2 판체(321,322)의 두께는 제작의 용이성을 위해 동일한 것이 바람직하지만, 워터유로(320a~320c)들이 형성된 제1 판체(321)의 두께가 제2 판체(322)의 두께보다 두꺼워도 무방하다.In particular, the thicknesses of the first and
전술한 바와 같이, 본 실시예의 경우에는 제1 유로 구조체(320)의 구성 중 상온의 워터가 유동하는 유로인 워터유로(320a~320c)들이 제1 판체(321)에 형성되어 있으며, 제2 판체(322)는 어떠한 패턴도 형성되지 않은 상태에서 워터유로(320a~320c)들이 내부에 위치되도록 제1 판체(321)를 덮는 역할을 한다.As described above, in the present embodiment, the
하지만, 제2 판체(322)에도 제1 판체(321)의 워터유로(320a~320c)들과 동일한 유로를 형성시킨 상태에서 이들이 상호간 연통되도록 제1 및 제2 판체(321,322)를 결합시켜도 무방하다. 참고로, 제1 및 제2 판체(321,322)의 결합은, 접착의 방법도 고려될 수 있지만, 원자간 결합 등의 방식이 적용된 화학적 결합 방식이 적용된다.However, the first and
워터유로(320a~320c)들은 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 판체(321)의 표면에서 함몰되게 형성된다. 이러한 워터유로(320a~320c)들은 프레스 가공을 통해서도 제작이 가능하지만, 에칭 등 반도체 공정의 방법을 이용하여 제작할 수도 있다.
워터유로(320a~320c)들에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 워터유로(320a~320c)들은, 제1 판체(321)의 일측 워터 유입단(A, 도 3 참조) 측에 형성되는 다수의 제1 유로 형성 돌기부(325a)에 의해 마련되는 1차 워터유로(320a)와, 제1 판체(321)의 타측 워터 출구단(B, 도 3 참조) 측에 형성되는 다수의 제3 유로 형성 돌기부(325c)에 의해 마련되는 3차 워터유로(320c)와, 제1 판체(321)의 중앙 영역에 형성되는 다수의 제2 유로 형성 돌기부(325b)에 의해 마련되는 2차 워터유로(320b)를 포함한다. 따라서 워터 유입단(A)으로 유입된 워터는 다수의 제1 내지 제3 유로 형성 돌기부(325a~325c)에 의해 형성되는 다수의 1차 내지 3차 워터유로(320a~320c)를 경유한 후에 워터 출구단(B)으로 배출된다.Looking in more detail with respect to the water flow path (320a ~ 320c), the water flow path (320a ~ 320c), a plurality of first formed on one side of the water inlet (A, see Fig. 3) side of the
이 경우, 제1 내지 제3 유로 형성 돌기부(325a~325c)는 각각 상호간 등간격을 가지고 배열되는데, 특히 다수의 제2 유로 형성 돌기부(325b)의 단부들은, 제1 판체(321)의 일측에 형성되어 유입 냉수순환라인(110a)이 결합되는 워터 유입단(A) 과 제1 판체(321)의 타측에 형성되어 배출 냉수순환라인(110b)이 결합되는 워터 출구단(B)을 잇는 가상의 라인에 교차되는 방향으로 경사진 가상의 라인을 형성한다.In this case, the first to third flow
이와 같은 구조를 가질 경우, 워터 유입단(A) 측으로 유입된 워터가 다수의 1차 내지 3차 워터유로(320a~320c)들을 경유하여 워터 출구단(B) 측으로 배출되는 동안에 압력 또는 저항에 의해 워터의 이동에 제약이 발생되는 현상이 소멸된다.In such a structure, the water introduced to the water inlet end A is discharged to the water outlet end B by way of pressure or resistance while passing through the plurality of first to third
다시 말해, 워터 유입단(A) 측과 워터 출구단(B) 측 간의 압력차가 거의 발생되지 않기 때문에, 단위 시간당 보다 많은 양의 워터가 워터 유입단(A)으로 유입되어 워터 출구단(B)으로 배출될 수 있어 냉수 생산에의 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.In other words, since a pressure difference between the water inlet end A side and the water outlet end B is hardly generated, a greater amount of water per unit time flows into the water inlet end A and thus the water outlet end B. It can be discharged as it will be able to increase the efficiency of cold water production.
한편, 본 실시예에서 제1 판체(321)에 형성되는 워터 유입단(A) 및 워터 출구단(B)은 제1 판체(321)의 표면보다 낮은 위치로 함몰된 형태를 갖는다. 그리고 제2 판체(322)의 표면에는 제1 판체(321)에 형성된 워터 유입단(A) 및 워터 출구단(B)과 연통하여 워터 유입단(A) 및 워터 출구단(B)으로 워터를 공급하는 홀(322a,322b)이 형성되어 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the water inlet end A and the water outlet end B formed in the
한편, 반복 설명하는 바와 같이, 펠티어 소자(310)에 전류가 인가된 상태에서 상온의 워터가 유입 냉수순환라인(110a)을 경유하여 제1 유로 구조체(320)의 1차 내지 3차 워터유로(320a~320c)들로 향하게 되면, 제1 유로 구조체(320)가 펠티어 소자(310)의 냉각면(310a)에 접면되어 있는 관계로 제1 유로 구조체(320)의 1차 내지 3차 워터유로(320a~320c)들을 따라 흐르던 상온의 워터는 급속히 냉각될 수 있게 되며, 냉각된 냉수는 배출 냉수순환라인(110b)을 따라 냉수 탱크(100)로 향하 게 됨으로써 냉수 탱크(100)의 내부에는 차가운 냉수가 저장될 수 있게 된다.On the other hand, as will be described repeatedly, the water at room temperature in the state where the current is applied to the
이 경우, 펠티어 소자(310)의 반대쪽 면인 가열면(310b)에는 열이 발생하게 되는데, 이러한 열을 방열시켜야 하며 그래야만 펠티어 소자(310)의 성능을 지속적으로 유지시킬 수 있고 냉수를 생산할 수 있다.In this case, heat is generated on the
이를 위해, 본 실시예에서는 즉 펠티어 소자(310)의 가열면(310b)에서 발생된 열을 방열시키기 위해, 제2 유로 구조체(330)가 구비되어 가열면(310b)에 접하고 있으며, 제2 유로 구조체(330)는 온수순환라인(120a,120b)에 의해 방열 유닛(200)과 연결되어 있다. 참고로, 제2 유로 구조체(330)의 구조는, 전술한 제1 유로 구조체(320)와 동일하므로 그에 따른 설명은 생략하기로 한다.To this end, in the present embodiment, that is, in order to dissipate heat generated in the
제1 및 제2 하우징(340a,340b)은 펠티어 모듈(300)의 외관을 형성하는 부분이다. 본 실시예의 경우, 제1 및 제2 하우징(340a,340b)은 베이클라이트 재질로 된 일정한 두께의 판상체로 형성된다. 따라서 제1 및 제2 하우징(340a,340b)에 변형이 발생되는 것을 저지할 수 있다.The first and
이러한 제1 및 제2 하우징(340a,340b)에는 냉수순환라인(110a,110b)과 온수순환라인(120a,120b)의 커넥터(111a,111b,121a,121b)들이 배치되는 커넥터 홈부(341a,342a,342b, 341b는 미도시)가 더 형성되어 있다. 커넥터(111a,111b,121a,121b)들은 커넥터 홈부(341a,342a,342b)에 배치된 상태에서 볼트(B)에 의해 제1 및 제2 유로 구조체(320,330)와 연결된다.
그리고 제1 및 제2 하우징(340a,340b)에 의해 그 사이에서 펠티어 소자(310), 제1 및 제2 유로 구조체(320,330)가 조립될 경우, 제1 및 제2 유로 구조 체(320,330)가 상호간 접면되지 않도록 이들을 이격시키는 수단으로서 한 쌍의 이격용 패드(360a,360b)가 더 구비된다. 이격용 패드(360a,360b)는 고무나 실리콘으로 제작될 수 있다.When the
한편, 제1 및 제2 하우징(340a,340b)은 상호간 결합되어 그 내부에서 펠티어 소자(310), 제1 및 제2 유로 구조체(320,330), 그리고 이격용 패드(360a,360b)가 고정되도록 하는 역할을 한다.Meanwhile, the first and
이 경우, 제1 및 제2 하우징(340a,340b)을 볼트 등에 의해 고정하게 되면, 인가되는 전원에 기초하여 발열 또는 냉각되는 펠티어 소자(310)의 내구성 문제가 대두될 수 있다. 다시 말해, 열에 의해 펠티어 소자(310)가 팽창할 경우, 그에 따른 열팽창을 보상해주어야 하는데 그렇지 않고 만약 제1 및 제2 하우징(340a,340b)을 볼트 등에 의해 고정하게 되면 펠티어 소자(310)의 열팽창을 보상할 수 없기 때문에 반도체 소자인 펠티어 소자(310)에 손상이 가해지거나 또는 펠티어 소자(310)의 외피에 균열이 발생하는 등의 문제점이 발생될 소지가 높다.In this case, when the first and
이에, 본 실시예에서는 펠티어 소자(310)에 대한 열팽창 보상이 가능하도록, 일반 볼트 등이 아닌 탄성결합유닛(400)으로 제1 및 제2 하우징(340a,340b)이 결합되도록 하고 있다.Thus, in the present embodiment, the first and
이러한 탄성결합유닛(400)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 하우징(340a,340b)의 대향된 양측면에 각각 결합될 있도록 다수개로 마련된다. 본 실시예의 경우, 4개의 탄성결합유닛(400)이 마련되고 있지만, 한 쌍이 마련되어도 충분하다.As shown in FIGS. 5 and 6, the
탄성결합유닛(400)은, 탄성몸체부(410)와, 탄성몸체부(410)의 양측에서 상호간 탄성적으로 접근 및 이격 가능하게 연결되며 제1 및 제2 하우징(340a,340b)에 각각 접면되어 제1 및 제2 하우징(340a,340b)을 결합시키는 한 쌍의 탄성날개부(421,422)를 포함한다.The
본 실시예의 경우, 탄성결합유닛(400)은 일체형의 판스프링으로 제작될 수 있다. 즉 탄성몸체부(410)와, 한 쌍의 탄성날개부(421,422)가 소정의 탄성력을 보유한 박판형의 금속 재질로 제작될 수 있다.In the present embodiment, the
참고도, 도면에 보면 탄성몸체부(410)는 직선형이 아닌 주름형으로 되어 있다. 도면과 같을 경우, 탄성력을 제공하기에 더욱 우수할 수 있지만, 탄성몸체부(410)가 반드시 주름형이 되어야 하는 것은 아니다.For reference, in the drawings, the
도 5 및 도 6과 같이, 탄성결합유닛(400)을 이용하여 제1 및 제2 하우징(340a,340b)을 상호 결합시키게 되면, 제1 및 제2 하우징(340a,340b)의 내부에는 펠티어 소자(310), 제1 및 제2 유로 구조체(320,330), 그리고 이격용 패드(360a,360b)가 고정될 수 있게 되는데, 추후 동작 중에 펠티어 소자(310)가 열팽창된다 하더라도 그에 따라 제1 및 제2 하우징(340a,340b)이 상호간 이격될 수 있기 때문에 펠티어 소자(310)가 손상되는 현상을 예방할 수 있게 된다.5 and 6, when the first and
마지막으로, 방열 유닛(200)에 대해 살펴보면, 전술한 바와 같이 방열 유닛(200)은 펠티어 모듈(300)의 제2 유로 구조체(330)와 온수순환라인(120a,120b)에 의해 연결되며, 펠티어 소자(310)의 가열면(310b)에서 발생된 열을 방열시키는 역할을 한다.Finally, referring to the
이러한 방열 유닛(200)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 온수순환라인(120a,120b)의 단부가 연결되는 온수 탱크(210)와, 일단부가 온수 탱크(210) 내에 수용되게 마련되는 방열판(220)과, 방열판(220)의 상단부에 마련되는 더미 탱크(230)와, 온수 탱크(210)와 더미 탱크(220)를 연결하여 온수 탱크(210) 내의 온수를 더미 탱크(220)로 순환시키는 탱크연결라인(240)을 구비한다.As shown in FIG. 1, the
탱크연결라인(240)을 통해 온수 탱크(210) 내의 온수가 상측에 위치된 더미 탱크(220)로 순환될 수 있도록, 온수 탱크(210) 내에는 별도의 펌프(미도시)가 더 구비된다.A separate pump (not shown) is further provided in the
더미 탱크(230)의 바닥면에는 더미 탱크(230) 내의 워터, 즉 온수를 방열판(220)을 경유하여 온수 탱크(210)로 낙하시키는 다수의 통공(230a)이 형성되어 있다. 그리고 방열판(220)의 측면에는 방열판(220)에 의한 방열 효과를 배가시키는 팬(250, fan)이 더 마련된다. 하지만, 팬(250)은 구성상 제외될 수도 있다.The bottom surface of the
이에 따라, 온수순환라인(120a,120b)을 통해 온수 탱크(210)와 제2 유로 구조체(330)가 연결된 상태에서, 펠티어 소자(310)의 가열면(310b)으로부터 발생된 열은 가열면(310b)에 접면되어 있는 제2 유로 구조체(330)의 내부로 순환되는 워터의 온도를 상승시킨다. 온도가 상승된 온수는 온수순환라인(120a,120b)을 따라 온수 탱크(210) 내부로 유입된 후, 탱크연결라인(240)을 통해 더미 탱크(230)로 순환되고, 이어 더미 탱크(230)의 바닥면에 형성된 다수의 통공(230a)을 통해 방열판(220)을 경유하면서 온수 탱크(210)로 낙하된다. 따라서 펠티어 소자(310)의 가열면(310b)으로부터 발생된 열에 의해 그 온도가 상승된 온수는 위와 같은 순환 경 로를 거치면서 냉각된 후 다시 제2 유로 구조체(330)의 내부로 순환되며, 이러한 일련의 동작에 기초하여 펠티어 소자(310)의 가열면(310b)으로부터 발생된 열을 효과적으로 방열시킬 수 있게 되는 것이다.Accordingly, in a state where the
이러한 구성을 갖는 냉온수 시스템의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the cold and hot water system having such a configuration as follows.
우선, 펠티어 소자(310)에 전류가 인가된다. 이러한 상태에서 상온의 워터가 유입 냉수순환라인(110a)을 경유하여 제1 유로 구조체(320)의 1차 내지 3차 워터유로(320a~320c)들로 향하게 되면, 제1 유로 구조체(320)가 펠티어 소자(310)의 냉각면(310a)에 접면되어 있는 관계로 제1 유로 구조체(320)의 1차 내지 3차 워터유로(320a~320c)들을 따라 흐르던 상온의 워터는 급속히 냉각된다.First, a current is applied to the
냉각된 냉수는 배출 냉수순환라인(110b)을 따라 냉수 탱크(100)로 향하게 됨으로써 냉수 탱크(100)의 내부에는 차가운 냉수가 저장될 수 있게 된다. 이 경우, 워터유로(320a~320c)들의 구조적인 특징에 의해 단위시간당 많은 양의 냉수가 생산될 수 있다.The cooled cold water is directed to the
즉 제1 내지 제3 유로 형성 돌기부(325a~325c)는 각각 상호간 등간격을 가지고 배열되고, 특히 다수의 제2 유로 형성 돌기부(325b)의 단부들은, 제1 판체(321)의 일측에 형성되어 유입 냉수순환라인(110a)이 결합되는 워터 유입단(A)과 제1 판체(321)의 타측에 형성되어 배출 냉수순환라인(110b)이 결합되는 워터 출구단(B)을 잇는 가상의 라인에 교차되는 방향으로 경사진 가상의 라인을 형성하고 있기 때문에, 워터 유입단(A) 측으로 유입된 워터가 다수의 1차 내지 3차 워터유로(320a~320c)들을 경유하여 워터 출구단(B) 측으로 배출되는 동안에 압력 또는 저 항에 의해 워터의 이동에 제약이 발생되는 현상이 소멸된다. 따라서 워터 유입단(A) 측과 워터 출구단(B) 측 간의 압력차가 거의 발생되지 않기 때문에, 단위 시간당 보다 많은 양의 워터가 워터 유입단(A)으로 유입되어 워터 출구단(B)으로 배출될 수 있어 냉수 생산에의 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.That is, the first to third flow
이와 동시적인 작용으로서, 펠티어 소자(310)의 가열면(310b)에는 열이 발생하게 되는데, 펠티어 소자(310)의 가열면(310b)으로부터 발생된 열은 가열면(310b)에 접면되어 있는 제2 유로 구조체(330)의 내부로 순환되는 워터의 온도를 1차로 상승시킨다.At the same time, heat is generated on the
온도가 상승된 온수는 온수순환라인(120a,120b)을 따라 온수 탱크(210) 내부로 유입된 후, 탱크연결라인(240)을 통해 더미 탱크(230)로 순환되고, 이어 더미 탱크(230)의 바닥면에 형성된 다수의 통공(230a)을 통해 방열판(220)을 경유하면서 온수 탱크(210)로 낙하된다.The hot water whose temperature is increased is introduced into the
따라서 펠티어 소자(310)의 가열면(310b)으로부터 발생된 열에 의해 그 온도가 상승된 온수는 위와 같은 순환 경로를 거치면서 냉각된 후 다시 제2 유로 구조체(330)의 내부로 순환되며, 이러한 일련의 동작에 기초하여 펠티어 소자(310)의 가열면(310b)으로부터 발생된 열을 효과적으로 방열시킬 수 있게 되는 것이다.Therefore, the hot water whose temperature is raised by the heat generated from the
한편, 이러한 일련의 동작 중에 열에 의해 펠티어 소자(310)는 열팽창될 수 있는데, 만일 펠티어 소자(310)가 열팽창된다 하더라도 그에 따라 제1 및 제2 하우징(340a,340b)이 상호간 이격되면서 펠티어 소자(310)의 열팽창을 보상할 수 있기 때문에 펠티어 소자(310)가 손상되는 현상을 예방할 수 있게 된다.Meanwhile, the
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 냉온수 생산에의 성능 및 그 효율을 증대시킬 수 있으며, 특히 종래와 같이 펠티어 소자(310)가 손상되는 것을 방지하여 펠티어 소자(310)의 내구성 및 구동 효율을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, according to the present exemplary embodiment, the performance and efficiency of cold and hot water production may be increased, and in particular, the
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펠티어 소자를 이용한 냉온수 시스템의 개략적인 사시도이고, 도 8은 도 7의 확대도이다.7 is a schematic perspective view of a cold / hot water system using a Peltier device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an enlarged view of FIG. 7.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 펠티어 모듈(500)은 도시하고 있지는 않지만, 전술한 실시예와는 달리, 펠티어 소자(310), 제1 유로 구조체(320, 도 2 참조), 이격용 패드(360a, 도 2 참조) 및 제1 하우징(340a)의 구성을 갖는다. 즉 앞서 기술한 펠티어 모듈(300)에서 제2 유로 구조체(330, 도 2 참조), 이격용 패드(360b, 도 2 참조) 및 제2 하우징(340b, 도 2 참조), 그리고 방열 유닛(200, 도 1 참조)의 구성이 제외된다.Referring to these drawings, the
이처럼 제2 유로 구조체(330), 이격용 패드(360b) 및 제2 하우징(340b), 그리고 방열 유닛(200)의 구성이 제외되는 대신에, 펠티어 소자(310)의 가열면에 펠티어 소자(310)의 방열을 위한 수단으로서 방열 블록(600)이 접면된다. 방열 블록(600)은 전술한 실시예에서 방열 유닛(200)의 역할을 대신한다.As such, the configuration of the second
냉온수 시스템이 도 7과 같이 구성되더라도 펠티어 소자(310) 및 제1 유로 구조체(320)를 통한 냉수 생산에는 아무런 지장이 없다.Even if the cold / hot water system is configured as shown in FIG. 7, there is no problem in cold water production through the
다만, 도 7과 같은 경우라도, 펠티어 소자(310)의 열팽창을 보상해주어야 하는데, 이를 위해 탄성결합유닛(700)이 마련된다.However, even in the case of FIG. 7, the thermal expansion of the
탄성결합유닛(700)은 펠티어 소자(310)의 열팽창 보상을 위해 방열 블 록(600)에 대해 펠티어 모듈(500)을 탄성적으로 이격 가능하게 결합시키는 역할을 한다.The
이러한 탄성결합유닛(700)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 펠티어 모듈(500)의 상면에 배치되는 유닛플레이트(710)와, 양단이 유닛플레이트(710)와 방열 블록(600)에 각각 연결되어 방열 블록(600)에 대해 유닛플레이트(710)가 이격되는 방향으로 탄성바이어스하는 다수의 비트림코일스프링(720)을 구비한다.The
유닛플레이트(710)는 두께가 얇은 플라스틱 혹은 금속 재질로 제작될 수 있는데, 유닛플레이트(710)의 단부에는 다수의 통공(710a)이 구비된다. 이에, 비트림코일스프링(720)은 일단이 유닛플레이트(710)에 형성된 통공(710a)에 결합되고 타단이 방열 블록(600)에 체결되는 볼트(B)에 결합된다.The
이와 같이, 탄성결합유닛(700)에 의해 펠티어 모듈(500)이 방열 블록(600)에 결합되면, 시스템의 동작 중에 펠티어 소자(310)가 도 8의 Z 방향으로 열팽창된다 하더라도 그에 대응하여 비트림코일스프링(720)들이 탄성적으로 늘어나면서 펠티어 소자(310)의 열팽창을 보상할 수 있기 때문에 펠티어 소자(310)가 손상되는 것을 방지하여 펠티어 소자(310)의 내구성 및 구동 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.As such, when the
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 펠티어 소자를 이용한 냉온수 시스템의 개략적인 결합 전 단면도이고, 도 10은 도 9의 결합 후 단면도이다.FIG. 9 is a schematic cross-sectional view before coupling of a cold / hot water system using a Peltier device according to a third exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view after coupling of FIG. 9.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 냉온수 시스템에서 펠티어 모듈(500)은 전술한 제2 실시예와 동일하며, 펠티어 모듈(500)에 방열 유닛(200, 도 1 참조) 대 신 방열 블록(600)이 결합되어 있는 형태도 동일하다.Referring to these drawings, in the cold / hot water system of the present embodiment, the
다만, 본 실시예의 경우 탄성결합유닛(800)의 구조가 전술한 제2 실시예와는 상이하다.However, in this embodiment, the structure of the
본 실시예의 탄성결합유닛(800) 역시 제1 실시예의 탄성결합유닛(400, 도 5 및 도 6 참조)과 마찬가지로 판스프링으로 제작될 수 있다.The
이러한 탄성결합유닛(800)은, 방열 블록(600)에 접면하며 판면에 다수의 볼트체결공(810a)이 형성되는 한 쌍의 플랜지부(810)와, 한 쌍의 플랜지부(810)에서 각각 방열 블록(600)의 두께 방향으로 절곡되는 한 쌍의 절곡부(820)와, 한 쌍의 절곡부(820)를 상면에서 상호 연결하며 펠티어 모듈(500)의 상면에 배치되어 펠티어 모듈(500)을 방열 블록(600)에 대해 탄성적으로 가압하는 탄성가압부(830)를 구비한다.The
이때, 탄성가압부(830)는, 한 쌍의 플랜지부(810)와 나란하게 마련되는 한 쌍의 직선구간(830a)과, 한 쌍의 직선구간(830a) 사이에서 방열 블록(600) 측으로 볼록하게 만곡되는 아치(arch)형의 아치구간(830b)을 구비할 수 있다. 물론, 경우에 따라 탄성가압부(830)는 한 쌍의 직선구간(830a) 없이 아치구간(830b) 만으로 제작될 수도 있다.In this case, the elastic
이에, 도 9와 같이 방열 블록(600), 펠티어 모듈(500) 및 탄성결합유닛(800)의 순으로 배치한 후, 도 10과 같이, 볼트(B)를 탄성결합유닛(800)의 플랜지부(810)에 형성된 볼트체결공(810a)으로 삽입하여 방열 블록(600)에 체결한다. 그러면, 최초에 아래로 볼록한 형태의 아치구간(830b)은 펠티어 모듈(500)의 두께에 의해 상측으로 휘어지면서 대략 한 쌍의 직선구간(830a)과 평평한 상태를 이루게 되면서 계속해서 펠티어 모듈(500)을 방열 블록(600) 측으로 탄성 가압하게 된다. 따라서 방열 블록(600)으로부터 펠티어 모듈(500)이 임의로 분리되지 않는다.Accordingly, as shown in FIG. 9, the
뿐만 아니라 도 10과 같이 결합된 상태에서 시스템의 동작 중에 펠티어 소자(310)가 도 10의 Z 방향으로 열팽창된다 하더라도 그에 대응하여 탄성결합유닛(800)의 직선구간(830a) 또는 아치구간(830b)이 상측으로 휘어지면서 펠티어 소자(310)의 열팽창을 보상할 수 있기 때문에 펠티어 소자(310)가 손상되는 것을 방지하여 펠티어 소자(310)의 내구성 및 구동 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.In addition, even if the
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 펠티어 소자를 이용한 냉온수 시스템의 개략적인 부분 단면도이다.11 is a schematic partial cross-sectional view of a cold and hot water system using a Peltier device according to a fourth embodiment of the present invention.
본 실시예의 경우에도 탄성결합유닛(900)의 구조가 제2 및 제3 실시예와 다를 뿐 나머지의 구조 및 동작은 제2 및 제3 실시예와 동일하다.Also in this embodiment, the structure of the
즉 본 실시예의 탄성결합유닛(900)은 마치 제1 실시예의 탄성결합유닛(400)과 유사한 형태의 탄성집게(900)로 적용되고 있다.In other words, the
물론, 도 11과 같은 구조가 적용되기 위해서는 더미 블록(600)에 걸림턱(610)이 형성되어야 하는데, 도 11과 같은 가공이 가능하다면 탄성집게(900)를 벌려 펠티어 모듈(500)과 더미 블록(600)의 걸림턱(610)을 일체로 집어 결합시키면 되며, 이렇게 구성하더라도 본 실시예의 효과를 제공하기에는 아무런 무리가 없다.Of course, in order to apply the structure as shown in FIG. 11, the locking
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에 서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention, which will be apparent to those skilled in the art. Therefore, such modifications or variations will have to be belong to the claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 펠티어 소자를 이용한 냉온수 시스템의 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view of a cold / hot water system using a Peltier device according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 펠티어 모듈의 분해 사시도이다.FIG. 2 is an exploded perspective view of the Peltier module shown in FIG. 1.
도 3은 도 2에 도시된 제1 유로 구조체의 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view of the first flow path structure illustrated in FIG. 2.
도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 5는 도 1에 도시된 펠티어 모듈의 확대 사시도이다.5 is an enlarged perspective view of the Peltier module shown in FIG. 1.
도 6은 도 5의 부분 분해 사시도이다.6 is a partially exploded perspective view of FIG. 5.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펠티어 소자를 이용한 냉온수 시스템의 개략적인 사시도이다.7 is a schematic perspective view of a cold / hot water system using a Peltier device according to a second embodiment of the present invention.
도 8은 도 7의 확대도이다.8 is an enlarged view of FIG. 7.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 펠티어 소자를 이용한 냉온수 시스템의 개략적인 결합 전 단면도이다.9 is a schematic cross-sectional view of a cold / hot water system using a Peltier device according to a third embodiment of the present invention.
도 10은 도 9의 결합 후 단면도이다.10 is a cross-sectional view after the coupling of FIG.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 펠티어 소자를 이용한 냉온수 시스템의 개략적인 부분 단면도이다.11 is a schematic partial cross-sectional view of a cold and hot water system using a Peltier device according to a fourth embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100 : 냉수 탱크 110a,110b : 냉수순환라인100:
120a,120b : 온수순환라인 200 : 방열 유닛120a, 120b: hot water circulation line 200: heat dissipation unit
210 : 온수 탱크 220 : 방열판210: hot water tank 220: heat sink
230 : 더미 탱크 230a : 통공230:
240 : 탱크연결라인 250 : 팬240: tank connection line 250: fan
300,500 : 펠티어 모듈 310 : 펠티어 소자300,500: Peltier module 310: Peltier element
320 : 제1 유로 구조체 330 : 제2 유로 구조체320: first flow path structure 330: second flow path structure
340a,340b : 하우징 360a,360b : 이격용 패드340a, 340b:
400,70,800,900 : 탄성결합유닛 600 : 방열 블록400,70,800,900: Elastic coupling unit 600: Heat dissipation block
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018021769A1 (en) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | 최병규 | Apparatus for producing cold hydrogen water |
| KR20190017461A (en) | 2017-08-11 | 2019-02-20 | 최병규 | Cooling apparatus and water purifier having the same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537647C1 (en) * | 2014-02-18 | 2015-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ" | Heat exchange unit |
| KR102122288B1 (en) | 2019-01-07 | 2020-06-12 | 염기훈 | Detachable complex cooling apparatus and method for energy storage system package |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000121199A (en) * | 1998-10-14 | 2000-04-28 | Yanagida Seisakusho:Kk | Electronic cooler |
| JP2001349636A (en) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Shimadzu Corp | Temperature adjuster |
| KR100373385B1 (en) * | 2001-02-13 | 2003-02-25 | 주식회사 이원 | watercooled radiation structure for a cooling device using peltiermodule |
| US20070157629A1 (en) * | 2004-03-02 | 2007-07-12 | Peltech S.R.L. | Thermoelectric heat pumps |
-
2009
- 2009-02-02 KR KR1020090008104A patent/KR101050999B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000121199A (en) * | 1998-10-14 | 2000-04-28 | Yanagida Seisakusho:Kk | Electronic cooler |
| JP2001349636A (en) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Shimadzu Corp | Temperature adjuster |
| KR100373385B1 (en) * | 2001-02-13 | 2003-02-25 | 주식회사 이원 | watercooled radiation structure for a cooling device using peltiermodule |
| US20070157629A1 (en) * | 2004-03-02 | 2007-07-12 | Peltech S.R.L. | Thermoelectric heat pumps |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018021769A1 (en) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | 최병규 | Apparatus for producing cold hydrogen water |
| KR20180011727A (en) * | 2016-07-25 | 2018-02-02 | 최병규 | Cold hydrogen water generating device |
| KR102053377B1 (en) * | 2016-07-25 | 2019-12-06 | 최병규 | Cold hydrogen water generating device |
| KR20190017461A (en) | 2017-08-11 | 2019-02-20 | 최병규 | Cooling apparatus and water purifier having the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20100088947A (en) | 2010-08-11 |
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