본 발명은 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기에 관한 것으로, 본 발명에 따른 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기는, 외부 케이싱 내부에 구비되어 유입된 물을 필터링하는 필터; 상기 필터링된 물을 통과 과정에서 순간적으로 열전냉각시키는 순간 냉수 유닛; 상기 필터링된 물을 통과 과정에서 순간적으로 가열하는 순간 온수 유닛; 상기 순간 냉수 유닛과 상기 순간 온수 유닛에 전원을 공급하며, 상기 순간 냉수 유닛의 열전모듈에 전원 공급시 AC 전류를 직접 DC 전류로
변환하는 전원 공급 유닛; 및 상기 순간 냉수 유닛과 상기 순간 온수 유닛에 공급되는 물의 유량 및 인가되는 전압 조절을 제어하는 제어 유닛을 포함한다. 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기 {PURIFIER FOR INSTANTANEOUS COOLING AND INSTANTANEOUS
HEATING} 본 발명은 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 순간 냉각과 순간 가열이 가능하여 온수 및 냉수 저장탱크가 필요 없는 정수기에 관한 것이다. 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 정수기는 수도수 또는 자연수 등의 원수(原水)를 복수개의 필터를 이용해 여과한 다음, 바로 마실 수 있는 음용수를 제공하거나, 또는 정수된 음용수를 저수탱크에 저장한 다음, 별도의 냉각장치 및 가열장치를 구비하여 냉정수나 온정수를 제공하는 기본적인 기능을 갖는다. 정수기에는 원수에 혼입된 부유물을 포함하여 인체에 유해한 성분을 제거함과 동시에 냄새를 없애며 수인성 질환을 유발하는 세균을 살균하기 위해 다수의 필터가 구비되어 있다. 즉, 일반적인 정수기에는 원수가 순차적으로 통과하면서 정수로 형성되도록 하는
세디먼트 필터, 카본 블록의 미세기공에 의한 흡착 작용에 의해 여과 기능을 수행하는 프리카본 필터, 막 표면에 분포하는 다수의 미세기공을 통해 오염물질을 제거하도록 UV 중공사막필터재를 구비한 UV중공사막 필터, 역삼투압 멤브레인 필터, 포스트카본 필터 및 자외선살균 필터 등이 선택적으로 적용되고 있다. 이와 같은 정수기는 일반적으로 내부에 저수탱크가 마련된 저수식 정수기와 저수탱크가 마련되지 않은 직수식 정수기로 구분되며, 설치 방식에 따라 카운터 탑 타입(counter top type), 데스크 탑 타입(desk top type), 언더싱크 타입(under sink type) 등으로 구분된다. 더욱이, 정수기에 채용되는 냉각장치에는 여러 가지 방식이 사용되고 있으나, 부피의 소형화, 진동과 소음 감소 및 디자인 측면을 고려해서, 최근에는 열전모듈을 이용한 냉각장치가 출시되고 있다. 이러한 열전모듈(Thermo Electric Module)은 전원이 공급되면
일측은 냉각되고, 타측은 발열되는 원리를 적용함으로써, 기존에 적용되는 압축기 방식의 문제점을 해소 가능한 장점이 있다. 이러한 열전모듈이 적용된 정수기와 관련된 기술이 특허등록 제0844529호 및 공개특허 제2009-0019615호에 제안된 바 있다. 이하에서 종래기술로서 특허등록 제0844529호 및 공개특허 제2009-0019615호에 개시된 축열조를 포함하는 정수기와, 정수기 및 정수기의 열역류 방지 방법을 간략히 설명한다. 도 1은 특허등록 제0844529호(이하 '종래기술 1'이라 함)에서 정수기를 개략적으로 보이는 도면이다. 도 1에서 보는 바와 같이 종래기술 1의 정수기는 정수 대상인 물을 정수시키는 필터 어셈블리(130); 상기 필터 어셈블리(130)에서 정수된 물이 유동되도록 유로가 경유하는 정수 탱크(120); 상기 정수 탱크(120)에 면 접촉되게 설치되어 내부에 저장된 냉기를 정수 탱크에 공급하는 축열조(150); 및 상기
축열조(150)에 면 접촉되어 상기 축열조를 냉각시키는 냉각 장치(140);를 포함한다. 한편, 상기 냉각 장치(140)는 열전달부(141)와, 방열판(142)과, 냉각 팬(143)으로 구성되어, 상기 냉각 케이스(110) 내부를 냉각시킨다. 상기 열전달부(141)는 상기 냉각 케이스(110) 내의 열을 외부로 배출시키는 것으로, 이러한 열전달부(141)로는 펠티어 소자(peltier element)가 이용될 수 있다. 상기 펠티어 소자인 열전달부(141)에 전원이 인가되면, 상기 열전달부(141)를 구성하는 P형 반도체 및 N형 반도체 상의 전자 이동에 의해, 상기 열전달부(141)의 일측은 냉각되고, 타측은 가열된다. 상기 열전달부(141)의 냉각되는 면이 상기 냉각 케이스(110)의 내측을 향하면, 상기 냉각 케이스(110) 내부의 열이 상기 열전달부(141)에 의해 외부로 배출되고, 상기 냉각 케이스(110) 내부는 냉각된다. 상기 방열판(142)은 상기
열전달부(141)의 가열되는 면에 배치되어, 펠티어 소자에서 발생되는 열을 외부로 방출시키는 부분이다. 이러한 방열판(142)에 의해 상기 냉각 장치(140)는 공냉될 수 있다. 그러나 종래기술 1에 의한 정수기는 냉각 장치가 축열조를 냉각시키므로 축열조가 차지하는 공간으로 인해 정수기 부피 역시 커지는 문제점이 있었다. 도 2는 공개특허 제2009-0019615호(이하 '종래기술 2'라 함)에서 정수기의 개략 구성도이다. 도 2에서 보는 바와 같이 종래기술 2의 정수기는, 물 공급원으로 물을 공급받아 냉수될 물이 저장되는 냉수탱크(110); 상기 냉수탱크(110)와 대면하도록 설치되어, 상기 냉수탱크(110)에 저장된 물을 냉각시키는 열전소자(120); 상기 열전소자(120)의 냉수탱크(110)와 대면하는 방향의 반대 방향에 대면하도록 설치되어, 상기 열전소자(120)로부터 발생된 열을 방열시키는 방열판(130); 및, 상기 열전소자(120)와 방열판(130)
사이에 설치되어, 상기 열전소자(120)가 작동 시 상기 열전소자(120)에서 발생된 열을 상기 방열판(130)으로 전달하고, 상기 열전소자(120)가 작동하지 않을 시 상기 열전소자(120)와 상기 방열판(130) 사이를 단열시키도록 동작하는 열역류 방지유닛(150);을 포함하는 것을 특징으로 한다. 그러나 종래기술 2에 의한 정수기 역시 종래기술 1과 마찬가지로 냉수가 저장되는 냉수탱크가 불가피하게 필요하므로 상기 냉수탱크가 차지하는 공간만큼 정수기의 부피가 커지는 문제점이 있었다. KR 0400654 B1KR 2013-0011562 A 본 발명의 목적은 순간적으로 열전냉각 및 가열하여 생성되는 냉, 온수의
공급이 가능하므로 별도로 냉온수가 저장되는 물탱크가 필요 없고, 열전모듈을 통해 정수기의 소형화 및 경량화 구성이 가능한 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 열전모듈의 외곽면에 절연공간을 확보하여 전원 공급 유닛의 설계시 유연성을 확보 가능하고, 열전모듈에 전원 공급시 AC 전류를 직접 DC 전류로 변환하는 전원 공급 유닛을 통해 단가가 저렴해지는 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 순간 냉수 유닛의 양쪽에서 열전 냉각하게 하므로 차치 면적을 줄일 수 있게 한 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 열전모듈을 통해 냉수 생성은 물론 전류 인가 방향을 변경하여 온수 생성도 가능하게 한 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한
정수기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 드레인 측에 밸브를 구비하고 유로에 경사를 주어 정수기의 미 사용시 자동으로 유로 내의 물을 제거할 수 있으며, 열전모듈을 통해 발생되는 열을 이용하여 유로 내에 맺힌 물도 증발시켜 잔여수가 남지 않도록 한 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 유로 플레이트의 표면에 보강 프레임을 구비하여 유로 전체에 고른 힘이 분산되도록 한 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 정수기는, 외부 케이싱 내부에 구비되어 유입된 물을 필터링하는 필터; 상기 필터링된 물을 통과 과정에서 순간적으로 열전냉각시키는 순간 냉수 유닛; 상기 필터링된 물을 통과 과정에서 순간적으로 가열하는 순간
온수 유닛; 상기 순간 냉수 유닛과 상기 순간 온수 유닛에 전원을 공급하며, 상기 순간 냉수 유닛의 열전모듈에 전원 공급시 AC 전류를 직접 DC 전류로 변환하는 전원 공급 유닛; 및 상기 순간 냉수 유닛과 상기 순간 온수 유닛에 공급되는 물의 유량 및 인가되는 전압 조절을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 정수기를 통해 달성된다. 또한, 본 발명에서의 상기 순간 냉수 유닛은, 양쪽 외측벽에 유로가 형성되고, 상기 유로의 양 끝단에 유입관과 배출관이 연결되는 유로 플레이트; 상기 유로 플레이트의 유로를 각각 마감하도록 구비된 마감 플레이트; 상기 마감 플레이트의 양쪽 표면에 구비되어 상기 유로 내부에 유동하는 물을 열전냉각시키는 열전모듈; 상기 유로 플레이트와 상기 열전모듈 사이에 각각 개입되는 열전달 플레이트; 및 상기 열전모듈의 외측벽에 밀착되어 상기 열전모듈의 방열면을 냉각시키는 발열모듈을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에서의 상기 발열모듈은 수냉 방식에
의한 워터 재킷 또는 공냉 방식에 의한 히트 싱크와 팬을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에서의 상기 열전모듈은 상기 마감 플레이트의 표면에 밀착되는 열전달 플레이트와 상기 발열모듈과의 접촉면에 글루(Glue)를 통해 접합시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서의 상기 유로 플레이트는 유로가 별도의 기구물에 형성되고 그 외곽에 케이스를 형성하거나 케이스 자체에 유로가 형성될 수 있다. 또한, 본 발명에서의 상기 유로는 금속재질, 고무재질 또는 합성수지 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명에서의 상기 유로는 홈 형태 또는 뚫린 빈 공간 형태로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명에서의 상기 발열모듈에는 물리적 안전장치 또는 센서와 회로를 조합한 안전장치가 구비될 수 있다. 또한, 본 발명에서의 상기 순간 냉수 유닛은, 전류의 방향을 전환시켜 온수를 추출하도록 사용 가능한 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 본 발명에서의 상기 발열모듈이 수냉 방식인 경우, 유로가 다이캐스팅 또는 주조 방식에 의해 구비될 수 있다. 또한, 본 발명에서의 상기 순간 냉수 유닛과 상기 순간 온수 유닛 및 상기 필터의 배출 라인에는 드레인 밸브가 구비되면서 유로가 경사지게 형성되어 상기 유로 내의 잔여수가 배출될 수 있다. 또한, 본 발명에서의 상기 제어 유닛은 상기 순간 냉수 유닛의 열전모듈에 의해 발생되는 열을 이용하여 유로 내의 잔류수를 증발시키도록 제어할 수 있다. 또한, 본 발명에서의 상기 제어 유닛은 대기시간 동안 설정량의 유량을 상기 순간 냉수 유닛과 상기 순간 온수 유닛의 내부로 흘려서 유로 내에 남아있던 잔여수를 먼저 밀어낸 후, 정수된 물을 추출하도록 제어할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 상기 유로 플레이트의 표면에 격자 구조의 홀이 두께 방향으로 형성된 보강 프레임이 안착될 수 있다. 본 발명에 의하면 순간적으로 열전냉각 및 가열하여 생성되는 냉, 온수의 공급이 가능하므로 별도로 냉온수가 저장되는 물탱크가 필요 없고, 열전모듈을 통해 정수기의 소형화 및 경량화 구성이 가능한 효과가 있다. 또한, 본 발명은, 열전모듈의 외곽면에 절연공간을 확보하여 전원 공급 유닛의 설계시 유연성을 확보 가능하고, 열전모듈에 전원 공급시 AC 전류를 직접 DC 전류로 변환하는 전원 공급 유닛을 통해 단가가 저렴해지는 효과가 있다. 또한, 본 발명은, 순간 냉수 유닛의 양쪽에서 열전 냉각하게 하므로 차치 면적을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은, 열전모듈을 통해 냉수 생성은 물론 전류 인가 방향을 변경하여 온수 생성도 가능한 효과가 있다. 또한, 본 발명은, 드레인 측에 밸브를 구비하고 유로에 경사를 주어 정수기의 미 사용시 자동으로 유로 내의 물을 제거할 수 있으며, 열전모듈을 통해 발생되는 열을 이용하여 유로 내에 맺힌 물도 증발시켜 잔여수가 남지 않아 위생적인 효과가 있다. 또한, 본 발명은, 유로 플레이트의 표면에 보강 프레임을 구비하여 유로 전체에 고른 힘이 분산되게 하여 내구성이 향상되는 효과가 있다. 도 1은 종래기술 1에 따른 정수기를 개략적으로 보이는 도면이다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 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. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 일실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 일실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게
알려주기 위해 제공되는 것이다. 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기가 개략도로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기가 사시도로 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기의 순간 냉수 유닛이 단면도로 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명의 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기에서 순간 냉수 및 순간 온수 유닛 내의 잔여수를 제거하기 위한 수배관도가 도시되어 있다. 이들 도면에 의하면, 본 발명의 일실시예에 따른 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기(10)는 외부 케이싱(100), 필터(200), 순간 냉수 유닛(300), 순간 온수 유닛(400), 전원 공급 유닛(500) 및 제어 유닛(600)을 포함하며, 정수를 위한 별도의 정수 구조(도면에 미도시)를 포함한다. 외부 케이싱(100)은 필터(200), 순간 냉수 유닛(300), 순간 온수 유닛(400), 전원 공급 유닛(500) 및 제어 유닛(600)을 내부에 수용하여 정수기의 외관 형상을 이루며, 전면에 온수 및 냉수의 온도 및 작동 상태 등을 출력하는 디스플레이와 냉온수 온도를 설정하는 조절기 등이 구비될 수 있다. 더욱이, 상기 외부 케이싱(100)의 전면에는 온수 및 냉수가 외부로 배출되는 복수의 취수 코크(파우셋 등 포함)를 포함한다. 필터(200)는 외부 케이싱(100) 내부에 구비되어 외부에서 공급받은 원수에 함유된 이물질을 제거하도록 필터링(Filtering) 한다. 한편, 상기 필터(200)의 전방에 순간 냉수 유닛(300) 및 순간 온수 유닛(400)으로 공급되는 물의 유량을 감지하고 이를 제어 유닛(600)에 전달하여 유량이 조절되게 하는 유랑계(f)가 구비된다. 더욱이, 원수를 정수하는 정수 모듈에 포함되는 필터(200)는 세디먼트 필터, 프리카본 필터, 역삼투압 멤브레인 필터 및 포스트카본 필터 등을 포함한다. 그리고 상기 필터(200)의 배출관에는 정수 추출 밸브(V5)가 구비되어 정수 취수 코크의 정수 배출량 조절이 가능하다. 순간 냉수 유닛(300)은 직립된 상태에서 필터(200)를 통해 필터링된 물을 통과 과정에서 순간적으로 열전냉각시키며, 유로 플레이트(310), 마감 플레이트(320), 열전달 플레이트(330), 열전모듈(340) 및 발열모듈(350)을 포함한다. 이때, 상기 순간 냉수 유닛(300)은 원수를 냉각시키는 기능을 하며, 이 기능 외에 열전모듈(340)에 인가하는 전류 방향을 전환시켜 온수를 추출하도록 사용할 수 있다. 여기서, 상기 순간 냉수 유닛(300)은 기존의 단면 모듈 배열 방식과는 다르게 가운데 냉각부를 두고 양쪽에서 방열부를 구성하여 제품이 차지하는 면적을 줄일 수 있으며, 상기 순간 냉수 유닛(300)의 크기를 줄일 경우 완제품의 디자인 유연성이 확보되어 다양한 제품을 구성할 수 있다. 그리고 상기 순간 냉수 유닛(300)은 유입관에 냉수 입수 밸브(V1)가 구비되고 배출관에 냉수 추출 밸브(V3)가 구비되어 냉수 취수 코크의 냉수 배출량 조절이 가능하다. 한편, 상기 순간 냉수 유닛(300)은 상기 열전모듈(340)을 기준으로, 안쪽인 유로 플레이트(310), 마감 플레이트(320), 열전달 플레이트(330)의 구성을 냉각부라 칭하고, 상기 열전모듈(340)의 바깥쪽인 발열모듈(350)의 구성을 발열부라 칭한다. 유로 플레이트(310)는 외측벽에 유입관(312)과 배출관(314)이 각각 형성되고, 양쪽 측벽에 반원 형상의 유로(316)가 각각 형성된다. 이때, 상기 유입관(312)과 배출관(314)은 유로(316)의 양 끝단에 각각 구비되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 유로 플레이트(310)는 유로(316)가 본 실시 예에서와 같이 케이스 자체에 형성되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 별도의 기구물에 유로(316)가 형성되고 그 외곽에 케이스를 형성할 수 있다. 또한, 상기 유로(316)는 알루미늄이나 스테인리스 등의 금속재질, 실리콘 등과 같은 고무재질 또는 합성수지 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 유로(316)의 형상은 홈 형태 또는 뚫린 빈 공간 형태 등으로 형성될 수 있다. 마감 플레이트(320)는 실리콘 재질 등으로 형성되어 유로 플레이트(310)의 양쪽 측벽에 각각 밀착되며, 상기 유로 플레이트(310)의 외측벽에 각각 형성된 유로(316)와 대칭 형성되어 연통되도록 반원 형상의 유로(326)가 내측벽에 각각 형성된다. 그리고 상기 유입관(312)에는 유입 유량을 제어할 수 있도록 자동 밸브가 구비될 수 있고, 상기 배출관(314)에는 배출되는 물의 온도를 센싱하는 온도 센서가 구비될 수 있다. 열전달 플레이트(330)는 마감 플레이트(320)의 양쪽 외측벽에 각각 밀착되어 외측벽에 배치된 열전모듈(340)에서의 흡열에 따른 마감 플레이트(320)로 열전달 효율을 상승시키기 위해 구비된다. 이때, 상기 열전달 플레이트(330)는 서스(SUS: Stainless Use Steel) 재질로 구비됨을 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 세라믹, 알루미늄 및 고온 유리 등으로 변경 실시가 가능하다. 더욱이, 상기 열전달 플레이트(330)는 외곽이 세라믹으로 되어 있는 열전모듈(340)의 특성상 조립시 힘의 불균형이 이루어질 경우 모듈의 파손으로 이어질 수 있으므로, 이를 해소하기 위해 열전모듈(340)을 기준으로, 안쪽과 바깥쪽 구성인 냉각부 및 발열부 플레이트의 크기를 모듈과 동일한 사이즈로 구성할 경우 모듈의 파손을 줄일 수 있다. 열전모듈(340)은 열전달 플레이트(330)의 양쪽 외측벽에 다수개가 밀착되며, 전원이 인가되면 펠티어(Peltier) 효과에 따라 일측 접합부에서 열을 흡수하고 타측 접합부에서 열을 발산한다. 여기서, 열전모듈은 열에너지와 전기에너지의 상호변환이 가능한 친환경적인 에너지재료로써, 알루미나 등의 세라믹기판을 사이에 두고 칩 형태의 p형과 n형의 열전반도체가 전기적으로 직렬로 실장된 형태를 가지고 있다. 특히, 열전모듈에 전기에너지를 인가하게 되면 열전반도체 내부의 전하(전자, 정공)는 열전모듈의 일단에서 열에너지를 흡수하여 반대 면으로 이동시키며, 이로 인하여 열전모듈의 일면은 냉각이 되고 반대면은 발열이 된다. 이때, 상기 열전모듈(340)은 흡열면이 열전달 플레이트(330)의 양쪽 외측벽에 각각 밀착되고, 방열면이 후술할 발열모듈(350)에 각각 밀착된다. 한편, 상기 열전모듈(340)은 상, 하부 전극 외곽면에 N형 소자 및 P형 소자와의 절연공간(Creepage)을 확보한 구조를 구현 가능하여 모듈에서 절연공간을 확보함에 따라 후술할 전원 공급 유닛(500) 설계에서 유연성을 확보할 수 있다. 그리고 상기 열전모듈(340)은 볼트 체결 방식 이외에 마감 플레이트(320)의 표면에 밀착되는 열전달 플레이트(330)와 발열모듈(350)과의 접촉면에 글루(Glue) 등을 통해 접합시켜 일체화한 후 냉각부와 발열부 측 마감 플레이트(320)에 각각 고정할 수 있다. 발열모듈(350)은 열전모듈(340)의 이면에 밀착되어 상기 열전모듈(340)의 방열면을 수냉 방식 또는 공냉 방식에 의해 냉각시킬 수 있다. 이때, 상기 발열모듈(350)이 수냉 방식인 경우 워터 재킷(Water jacket)으로 구성되며, 공냉 방식인 경우 히트 싱크(heat sink)와 팬(fan)을 포함한다. 이때, 상기 발열모듈(350)이 수냉 방식인 경우 워터 재킷에 방열수를 공급하도록 구비된 관에 순간 냉수 방열수 제어 밸브(V6)가 구비된다. 더욱이, 감입밸브(V7)가 구비되어 순간 냉수 방열수 제어 밸브(V6)에 의해 공급되는 방열수의 압력을 조절하여 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 상기 발열모듈(350)이 수냉 방식인 경우 내부에 냉수가 유동될 수 있도록 유로가 형성되고, 냉수 유입관과 냉수 배출관이 각각 연통된다. 이때, 상기 발열모듈(350)에 직접 가공을 통해 유로를 형성할 있지만, 직접 가공의 경우 가공비가 비싸 제품의 단가 상승으로 이어지므로 이를 해소하기 위해 알루미늄 다이캐스팅이나 로스트 왁스(Lost wax) 방법을 사용한 정밀 주조 방식 등을 사용하여 원가를 절감할 수 있다. 더욱이, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 발열모듈(350)에는 바이메탈 등의 물리적 안전장치 또는 써모커플, 써미스터(NTC, PTC) 등의 센서와 회로를 조합한 안전장치가 구비될 수 있다. 순간 온수 유닛(400)은 직립된 상태로 배치되어 필터(200)에 의해 필터링된 물을 통과 과정에서 순간적으로 가열할 수 있도록 열원을 제공하며, 전극 및 발열체를 포함하는 면상 발열체이다. 그리고 상기 순간 온수 유닛(400)은 유입관에 온수 입수 밸브(V2)가 구비되고 배출관에 온수 추출 밸브(V4)가 구비되어 온수 취수 코크의 온수 배출량 조절이 가능하다. 한편, 상기 순간 냉수 유닛(300)과 상기 순간 온수 유닛(400) 및 필터(310)의 배출 라인과 방열수 드레인 라인을 연결하는 연결관에 드레인 밸브(D.V)가 구비되면서 유로가 경사지게 형성되어 상기 유로 내의 잔여수가 배출되게 할 수 있다. 즉, 이를 구현하기 위한 첫 번째 실시예로, 사용자가 정수기를 임의의 시간 동안 사용하지 않을 경우 자동으로 유로 내의 물을 제거하는 시스템을 구현할 수 있다. 이는 드레인 쪽에 드레인 밸브(D.V)를 두고, 유로는 경사를 두고 자중에 의해 잔여수가 배출되도록 하는 것이다. 여기에 후술할 제어 유닛(600)의 제어에 의해 열전모듈(340)의 특성을 이용하여 약한 열로 가열하므로 유로 내에 맺힌 물도 증발시키게 되므로 잔여수가 남지 않게 한다. 두 번째 실시예로, 시스템의 대기 시간을 이용하여 잔여수를 제거하는 시스템 구현도 가능하다. 일반적으로 순간 냉수와 순간 온수 시스템에서 첫잔의 온도를 원하는 온도로 추출하기 위해서는 5초 미만의 대기 시간을 둔다. 이때 짧은 대기시간(1초 미만) 동안 많은 유량을 온수/냉수 유닛 내부로 흘려서 기존에 유로 내에 남아있던 잔여수를 먼저 밀어낸 후, 정수된 물을 추출하는 기능을 추가할 수 있다. 잔여수 제거를 위해 초기에 많을 유량으로 흘려줄 때는 제품 내부 밸브를 작동시켜 유로 내부의 물을 드레인 쪽으로 흘러가게 시스템을 구성하면 사용자의 불편함 없이 정수기를 사용할 수 있다. 결론적으로, 유로 내의 잔여수 배출을 위해 위에서 설명한 두 가지 실시예는 각각 또는 두 방식의 혼합으로 유로내의 잔여수를 완전히 제거하여 필터를 통과한 깨끗한 물을 바로 마실 수 있는 시스템을 구현할 수 있다. 전원 공급 유닛(500)은 순간 냉수 유닛(300)과 순간 온수 유닛(400) 등에 전원을 공급하며, 특히, 상기 순간 냉수 유닛(300)의 열전모듈(340)에 전원 공급시 AC 전류를 직접 DC 전류로 변환한다. 즉, 냉수의 첫 잔을 추출할 때, 첫 잔부터 설정온도(예컨대 10℃ 이하)의 물을 추출하기 위해 냉각부와 발열부의 음용수의 유량을 조절하거나, 인가되는 전압을 조절하여 목표 온도가 되는 물을 추출할 수 있으며, 또는 이 둘을 모두 제어에 이용할 수도 있다. 그리고 AC-DC 직접 변화의 경우 입력 AC의 전압을 올리면 출력 DC의 전압도 비례적으로 올라가게 된다. 여기서, 열전모듈(340)의 특성상 제품에는 DC 전류가 공급되어야 한다. AC 전류를 직접 DC로 변환할 경우 전원 공급 유닛(500)의 구성 단가를 획기적으로 낮출 수 있다. 단, 이때 상용 AC 220V 전원이 DC 300V(부하시 260V) 이상의 전압으로 변환되게 함으로써 열전모듈(340)의 구성과 조합에서도 인가되는 전압에 맞춘 구성으로 진행하여야 한다. 이때, 상기 열전모듈(340)은 교류 전류에서는 사용이 불가한 제품으로, 열전모듈(340) 사용을 위해서는 AC-DC 변환을 위한 별도의 전원 공급 유닛(500)이 필요하다. 일반적인 열전모듈의 사용전압이 30V미만이고, 그 제품화의 단계에서도 전원 공급 유닛(500)의 제한으로 50V 이하의 전원 체계로 제품을 구성하는 경우가 일반적이다. 열전모듈(340)의 활용성이 점점 늘어나면서 단품이나 2~4개의 연결만이 아닌 다량의 열전모듈(340)을 연결하여 사용할 경우게 발생하게 된다. 이때 문제가 되는 부분이 전원공급이다. 첫 번째로, 기존의 방식으로 전원 공급을 할 경우, 전압을 낮게 구성(50V 이하)하면, 전류값이 높아지고, 전류값이 높아지면 각종 전기, 전자 부품의 허용 전류치 또한 높은 제품을 사용하여야 한다. 두 번째로, 전압을 높게 구성할 경우, 기존 제품에서는 고전압의 AC-DC 변화 장치가 없고, 필요에 의해 제작할 경우에도 사용자의 안전성을 고려하여 1차 측과 2차 측이 절연처리가 된 제품을 제작해야 한다. 이 경우 제품의 크기가 커지고 단가도 비싸지는 문제가 있다. 이때 사용자의 안전을 위한 절연거리가 열전모듈 측에서 확보가 된다면, 상기에서 제기되었던 문제를 쉽게 해결할 수가 있다. 상기 열전모듈(340)은 모듈단계에서 절연거리 기준을 충족함으로써, 전원 공급 유닛(500)에서 1차 측과 2차 측을 별도로 절연할 필요가 없어 상기 전원 공급 유닛(500)의 크기와 구성 비용을 획기적으로 낮출 수 있다. 그리고 상기 전원 공급 유닛(500)의 설계 유연성 또한 확보하기가 쉬워 제품 개발이 용이한 장점이 있다. 제어 유닛(600)은 순간 냉수 유닛(300)과 순간 온수 유닛(400)에 공급하는 물의 유량 및 인가되는 전압 조절 등을 제어한다. 즉, 상기 제어 유닛(600)은 열전모듈(340)에 전류량 및 전류 인가 여부 등을 제어함과 동시에 유입되는 물의 유량을 제어할 수 있도록 유입관(312)에 설치된 자동 밸브의 작동을 제어하고, 배출관(314)에 설치된 온도 센서의 결과 값에 따라 사용자가 원하는 냉수의 온도 조절이 상기 열전모듈(340) 등을 제어하여 가능케 한다. 한편, 상기 제어 유닛(600)에는 출수부 온도를 센싱하여 출수 온도를 제어할 수 있는 전원 제어 보드(B)를 포함한다. 더욱이, 본 실시예의 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기(10)는 추출수 온도 설정이 기능하다. 즉, 기존 정수기 경우, 온수는 특정 온도 이상 유지하고 냉수는 특정 온도 이하 유지의 기능만을 가지지만, 본 실시예의 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기(10)의 경우 냉수/온수 유닛의 입/출수단에 온도 센서를 장착하고 있고, 유량 조절이 가능한 밸브를 적용하고 있고, 전력 제어를 통해 냉수/온수 유닛에 인가되는 전압을 조절할 수 있기에 사용자가 원하는 온도의 물을 추출할 수도 있다. 사용자의 온도 선택의 폭은 정수기의 제품 특성상 냉수/온수 각 3~4단계로 설정할 수 있도록 제품을
구성할 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기(10)는 급수관을 통하여 급수되는 원수가 복수개의 필터(200)를 통과하면서 침전, 여과, 살균 등의 과정을 거쳐 원수에 함유된 중금속 및 기타 유해물질이 제거되어 정화된다. 다음으로, 사용자가 냉수를 음용하고자 할 때 냉수 버튼을 조작하면 순간 냉수 유닛(300)이 가동하면서 그 내부를 통과하는 원수를 열전모듈(340)을 통해 냉각시키며 취수 코크를 통해 냉수가 배수된다. 한편, 상기 열전모듈(340)의 방열면은 상기 방열면에 밀착된 발열모듈(350)에 의해 냉각된다. 이와 다르게 사용자가 온수를 음용하고자 할 때 온수 버튼을 조작하면 순간 온수 유닛(400)이 가동하면서 그 내부를 통과하는 원수를 히터를 통해 가열시키며 취수 코크를 통해 온수가 배수된다. 결국, 사용자가 냉수 및 온수를 음용하기 위해서 취수 코크를 작동시키는 경우에만 정수기(10)가 가동하므로 사용하지 않는 경우 소음이 발생하지 않는다. 또한, 본 발명의 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기(10)는 사용자가 온수 또는 냉수가 필요하여 정수기를 사용하는 경우에만 순간 냉수 유닛(300) 또는 순간 온수 유닛(400)을 작동하게 하므로 기존의 냉온 정수기처럼 냉수와 온수를 만들기 위한 대기전력이 필요 없고 이를 통해 기존 냉온 정수기에 비해 매우 적은 소비전력을 구현할 수 있다. 도 7에는 본 발명의 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기에서 다른 실시예의 순간 냉수 유닛이 사시도로 도시되어 있다. 이 도면에 의하면, 본 발명의 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기(10)에 적용되는 다른 실시예의 순간 냉수 유닛(300)은 마감 플레이트(320), 열전달 플레이트(330), 열전모듈(340) 및 발열모듈(350)을 포함하며, 상기 유로 플레이트(310') 이외의 다른 구성은 앞선 실시예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다. 상기 유로 플레이트(310')와 상기 마감 플레이트(320)는 모듈의 위치를 고려하여 플레이트의 가장자리와 가운데 또는 가장자리부만을 볼트로 체결하는 구조가 일반적이다. 이 경우 상기 유로 플레이트(310')의 유로(316)와 상기 마감 플레이트(320)의 유로(326)가 일정 장도 이상의 강성이 유지되지 않으면 구부러짐 현상이 발생하여 열전모듈(340)의 파손 또는 성능 저하의 원인이 될 수 있다. 물론, 조립 공정에서 작업자의 세심한 주의와 적절한 토크(torque) 조절을 통해서 해결할 수는 있지만, 작업 공수와 작업자의 피로도가 상승하는 원인이 된다. 이를 해결하기 위해서는 상기 유로 플레이트(310')의 유로(316) 쪽에만 홀(318)이 형성된 보강 프레임(360)을 추가하여, 유로 전면에 전체적으로 고른 힘이 분포될 수 있는 구조를 만들 수 있다. 이 경우 유로 자체의 휨에 대해서는 자유로워
질 수 있다. 이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. 10: 순간 냉각 및 순간 가열 방식을 적용한 정수기 Claims (14)
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Cited By (2)* Cited by examiner, † Cited by third party
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