(57)【要約】      （修正有）【課題】冷水と温水が流れる流路を含む絶縁基板を夫々備え、熱伝導度を向上させることによって、飲用水の急速冷却を可能にするための熱電モジュールを用いた冷温水システム及びその製造方法を提供する。【解決手段】熱電モジュールを用いた冷温水システム１００は、互いに向い合って離隔されるように配置された第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂ、冷水が流れることができるように前記第１基板の内部に形成された冷水ライン１３０ａ、温水が流れることができるように前記第２基板の内部に形成された温水ライン１３０ｂ、前記第１及び第２基板の内側面に夫々配置された第１及び第２絶縁層１５０ａ、１５０ｂ、前記第１及び第２絶縁層の間に介装された熱電素子１７０、を含んで、飲用水を冷却するために熱電モジュールを適用するため、騷音がなく飲用水の温度を多様に調節することができるという効果を得ることができる。【選択図】図１
2012033847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに向い合って離隔されるように配置された第１及び第２基板；
冷水が流れることができるように前記第１基板の内部に形成された冷水ライン；
温水が流れることができるように前記第２基板の内部に形成された温水ライン；
前記第１及び第２基板の内側面に夫々配置された第１及び第２絶縁層；
前記第１及び第２絶縁層の間に介装された熱電素子；
を含む熱電モジュールを用いた冷温水システム。
【請求項２】
前記冷温水システムは、
前記冷水ラインと温水ラインのそれぞれの端に形成されて水が注入される水流入口；及び
前記冷水ラインと温水ラインのそれぞれの端に形成されて前記冷温水システムの外に水を排出させる水排出口；
をさらに含む請求項１に記載の熱電モジュールを用いた冷温水システム。
【請求項３】
前記第１及び第２基板は金属からなる請求項２に記載の熱電モジュールを用いた冷温水システム。
【請求項４】
前記冷温水システムは、
前記互いに向い合って離隔されるように配置された第１及び第２基板、冷水が流れることができるように前記第１基板の内部に形成された冷水ライン、温水が流れることができるように前記第２基板の内部に形成された温水ライン、前記第１及び第２基板の内側面に夫々配置された第１及び第２絶縁層、前記第１及び第２絶縁層の間に介装された熱電素子を一つのグループとして、このグループを複数個配置して複数グループに形成する請求項３に記載の熱電モジュールを用いた冷温水システム。
【請求項５】
前記複数グループの間に熱伝導性グリースをさらに配置する請求項４に記載の熱電モジュールを用いた冷温水システム。
【請求項６】
前記複数グループのうち隣り合うグループの相接する基板は、互いに温水または冷水のうち同一の状態の水が流れることができるようにされている請求項５に記載の熱電モジュールを用いた冷温水システム。
【請求項７】
前記第１及び第２絶縁層は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ及びＮｉＯのうち何れか一つの絶縁性酸化物が塗布された形態である請求項１に記載の熱電モジュールを用いた冷温水システム。
【請求項８】
冷水ラインを含んだ第１基板の内側に第１絶縁層を配置する段階；
第１絶縁層の内側に熱電素子を配置する段階；
前記熱電素子を基準に第１絶縁層と互いに対称となるように第２絶縁層を熱電素子の側面に配置する段階；及び
前記第１基板と互いに対称となるように第２絶縁層の側面に温水ラインを含んだ第２基板を配置する段階；
を含む熱電モジュールを用いた冷温水システムの製造方法。
【請求項９】
前記冷水ラインと温水ラインは、水が注入される水流入口をそれぞれの端にさらに形成する請求項８に記載の熱電モジュールを用いた冷温水システムの製造方法。
【請求項１０】
前記冷水ラインと温水ラインは、水を排出させる水排出口をそれぞれの端にさらに形成する請求項９に記載の熱電モジュールを用いた冷温水システムの製造方法。
【請求項１１】
前記第１及び第２基板は金属からなる請求項１０に記載の熱電モジュールを用いた冷温水システムの製造方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２絶縁層は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ及びＮｉＯのうち何れか一つの絶縁性酸化物が塗布された形態である請求項１１に記載の熱電モジュールを用いた冷温水システムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱電モジュールを用いた冷温水システム及びその製造方法に関し、より詳細には、飲用水が流れることができる冷温水ラインを有する基板と熱電素子を備えて、飲用水の急速冷却を可能にするための熱電モジュールを用いた冷温水システム及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石エネルギーの使用の急増は地球温暖化及びエネルギー枯渇の問題をひき起こしていて、最近、エネルギーを有効に用いることができる熱電モジュールに関する多くの研究がなされている。
【０００３】
ここで、熱電モジュールは、熱電素子の両端に温度差を与える場合、起電力が発生するゼーベック（Ｓｅｅｂｅｃｋ）効果を得ることができる発電装置に、または熱電素子に直流を印加する場合、一端が発熱して他端が吸熱するペルティエ（Ｐｅｌｔｉｅｒ）効果を用いる冷却装置に用いられることができる。
【０００４】
このような熱電モジュールは、上下部電極と、上下部電極の間に配置された熱電素子を含むことができる。ここで、上下部電極の各上面には熱電モジュールを支持するための基板が配置される。この際、基板には優れた電気絶縁性を有するアルミナ基板が主に用いられている。
【０００５】
しかし、アルミナ基板は低い熱伝導度を有するため、熱電モジュールの熱電性能及び伝熱性能が低下するという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００５−０２９３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明は上述の問題点を解決するために導き出されたものであり、冷水と温水が流れる流路を含む絶縁基板を夫々備え、熱伝導度を向上させることによって、飲用水の急速冷却を可能にするための熱電モジュールを用いた冷温水システム及びその製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を果たすための本発明の実施形態による熱電モジュールを用いた冷温水システムは、互いに向い合って離隔されるように配置された第１及び第２基板；冷水が流れることができるように前記第１基板の内部に形成された冷水ライン；温水が流れることができるように前記第２基板の内部に形成された温水ライン；前記第１及び第２基板の内側面に夫々配置された第１及び第２絶縁層；前記第１及び第２絶縁層の間に介装された熱電素子；を含むことができる。
【０００９】
前記冷温水システムは、前記冷水ラインと温水ラインの端に形成されて水が注入される水流入口；及び前記冷水ラインと温水ラインの端に形成されて前記冷温水システムの外に水を排出させる水排出口；をさらに含むことが好ましい。
【００１０】
また、第１及び第２基板は、金属からなることが好ましい。
【００１１】
これに加えて、冷温水システムは、前記互いに向い合って離隔されるように配置された第１及び第２基板、冷水が流れることができるように前記第１基板の内部に形成された冷水ライン、温水が流れることができるように前記第２基板の内部に形成された温水ライン、前記第１及び第２基板の内側面に夫々配置された第１及び第２絶縁層、前記第１及び第２絶縁層の間に介装された熱電素子を一つのグループとして、このグループを複数個配置して、複数グループで形成することが好ましい。
【００１２】
また、複数グループの間に熱伝導性グリース（ｔｈｅｒｍａｌ  ｇｒｅａｓｅ）をさらに配置することが好ましい。
【００１３】
前記複数グループに形成する時、隣り合うグループの相接する基板は互いに温水または冷水のうち同一の状態の水が流れることができるようにすることが好ましい。
【００１４】
また、前記第１及び第２絶縁層は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ及びＮｉＯのうち何れか一つの絶縁性酸化物が塗布された形態であることが好ましい。
【００１５】
他の本発明の熱電モジュールを用いた冷温水システム製造方法は、冷水ラインを含んだ第１基板の内側に第１絶縁層を配置する段階；第１絶縁層の内側に熱電素子を配置する段階；前記熱電素子を基準に第１絶縁層と互いに対称となるように第２絶縁層を熱電素子の側面に配置する段階；及び前記第１基板と互いに対称となるように第２絶縁層の側面に温水ラインを含んだ第２基板を配置する段階；を含むことができる。
【００１６】
また、冷水ラインと温水ラインは、水が注入される水流入口を端にさらに形成することが好ましい。
【００１７】
これに加えて、冷水ラインと温水ラインは、水を排出させる水排出口を端にさらに形成することが好ましい。
【００１８】
また、第１及び第２基板は、金属からなることが好ましい。
【００１９】
これに加えて、第１及び第２絶縁層は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ及びＮｉＯのうち何れか一つの絶縁性酸化物が塗布された形態であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の熱電モジュールを用いた冷温水システム及びその製造方法は、飲用水を冷却するために熱電モジュールを適用するので、騷音がなく飲用水の温度を多様に調節することができるという効果を得ることができる。
【００２１】
また、本発明は金属基板と金属基板の内部に形成された流路を熱電モジュールに適用するため、従来方式の熱電モジュールに比べて熱伝導度を向上させることができ、これにより飲用水の急速冷却が可能であるという長所がある。
【００２２】
これに加えて、本発明は熱電モジュールを適用するため、冷温水システムが動作する時、騷音が発生しないという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による冷温水システムの一例を示す分解斜視図である。
【図２】本発明による冷温水システムの斜視図である。
【図３】図２に図示したＩ−Ｉ'線に沿って切断した冷温水システムの断面図である。
【図４】本発明による冷温水システムの他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図５】図４の冷温水システムの斜視図である。
【図６】図５で図示したＩＩ−ＩＩ'線に沿って切断した冷温水システムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態による熱電モジュールを用いた冷温水システムを参考して詳細に説明する。以下で紹介される実施形態は当業者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするために例として提供されるものである。従って、本発明は以下で説明する実施形態に限定されず、他の形態で具体化されることもできる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜のために誇張されて表現されることもできる。明細書の全体における同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
【００２５】
図示するように、図１は本発明による冷温水システムの一例を示す分解斜視図である。
【００２６】
図示するように、冷温水システム１００は第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂ、第１及び第２絶縁層１５０ａ、１５０ｂ、熱電素子１７０を含む。
【００２７】
より詳細に説明すると、第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂは互いに向い合って離隔されるように配置されることができる。
【００２８】
ここで、第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂは外部装置（未図示）と接合されて、熱電素子１７０の熱交換を通じて外部から熱を吸収させたり熱を放出させる役割を遂行することができる。
【００２９】
即ち、第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂは外部装置と熱電素子１７０の間の熱伝達を遂行する役割をすることができる。これにより、熱電モジュールの効率は第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂの熱伝導率による影響を受けるようになる。
【００３０】
これにより、第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂは熱伝導率が優れた金属（例えば、アルミニウム、銅など）からなることができる。これは、熱伝導度をさらに高めることができるという効果を得ることができる。
【００３１】
また、第１基板１１０ａは冷水が流れることができるように内部に形成された冷水ライン１３０ａを含む。
【００３２】
第２基板１１０ｂは温水が流れることができるように内部に形成された温水ライン１３０ｂを含む。即ち、冷水ライン１３０ａと温水ライン１３０ｂは飲用水が流れる流路という意味である。
【００３３】
上述の冷水ライン１３０ａと温水ライン１３０ｂは、第１基板１１０ａと第２基板１１０ｂのそれぞれの内部に図１のような屈曲形態で形成されることができる。これは、運用者の必要によって他の形態（例えば、一直線形、対角線形など）で具現されることも可能である。
【００３４】
一方、図１で図示するように、冷水ライン１３０ａと温水ライン１３０ｂは、それぞれの端に形成されて水が注入される水流入口１３１、１３５を含むことができる。
【００３５】
また、冷水ライン１３０ａと温水ライン１３０ｂは、それぞれの端に形成されて冷温水システムの外に水を排出させる水排出口１３３、１３７を含むことができる。
【００３６】
第１及び第２絶縁層１５０ａ、１５０ｂは第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂの内側面に夫々配置されることができる。
【００３７】
ここで、第１及び第２絶縁層１５０ａ、１５０ｂは、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ及びＮｉＯのうち何れか一つの絶縁性酸化物が塗布された形態であることができる。
【００３８】
これに加えて、熱電素子１７０は第１及び第２絶縁層１５０ａ、１５０ｂの間に介装されることができる。
【００３９】
ここで、熱電素子１７０はＰ−タイプのＰ型半導体とＮ−タイプのＮ型半導体を含むことができ、これは同一の平面上に任意の間隔だけ離隔されて、相互に配置されることができる。
【００４０】
上述のように、第１基板１１０ａと第２基板１１０ｂは冷水ラインと温水ラインを夫々含むため、温水ラインを含む第２基板１１０ｂの温度が冷水ラインを含む第１基板１１０ａの温度に比べて相対的に高くて、熱放出の速度を加速することができ、加速された熱放出の速度によって冷水ラインを流れる飲用水の急速冷却が可能であるため、冷／温水の供給の効率が極大化されることができる。
【００４１】
また、第１基板１１０ａと第２基板１１０ｂが金属材質であり、基板の間に第１及び第２絶縁層１５０ａ、１５０ｂが配置されるため、熱伝導度が高くて飲用水の急速冷却の効率をさらに高めることができるという効果を得ることができる。
【００４２】
一方、上述した効果により、温水ラインを流れる飲用水の温水供給速度を増進させることができるという長所がある。
【００４３】
図１で開示する第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂ、第１及び第２絶縁層１５０ａ、１５０ｂ及び熱電素子１７０の夫々を合わせると、図２で図示するようになる。
【００４４】
図３は図２で図示したＩ−Ｉ'線に沿って切断した冷温水システムの断面図である。
【００４５】
図示するように、冷温水システム１００は、第１基板１１０ａの内部に飲用水が流れる冷水ライン１３０ａが形成されていて、第１基板１１０ａの内側面に第１絶縁層１５０ａ及び熱電素子１７０の順に配置されている。
【００４６】
また、熱電素子１７０を基準に第１基板１１０ａ及び第１絶縁層１５０ａと対称となるように、第２絶縁層１５０ｂ及び温水ライン１３０ｂを含んだ第２基板１１０ｂの順に配置されている。
【００４７】
ここで、熱電素子１７０は図３で図示するように、複数個が互いに離隔されて配置されることができる。
【００４８】
図１から図３で開示する冷温水システムは、駆動する前のスリーピングモードでは、低電力で基板及び絶縁層に冷温の熱を吸収及び放出していて、外部から冷温水の供給信号が発生すると、急速に冷温水を供給する。
【００４９】
以下では図１から図３で開示する第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂ、第１及び第２絶縁層１５０ａ、１５０ｂ及び熱電素子１７０が複数個配置されている場合を例として説明する。
【００５０】
これは、冷温水の量を考慮する時、一つの熱電モジュールを用いた冷温水システムが不足である場合、熱電モジュールを多数個連結して冷温水の供給が円滑にすることができる構造である。
【００５１】
図４は本発明による冷温水システムの他の実施形態を示す分解斜視図である。
【００５２】
図４で図示するように、冷温水システム１００は、互いに向い合って離隔されるように配置された第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂ、冷水が流れることができるように第１基板１１０ａの内部に形成された冷水ライン１３０ａ、温水が流れることができるように第２基板１１０ｂの内部に形成された温水ライン１３０ｂ、第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂの内側面に夫々配置された第１及び第２絶縁層１５０ａ、１５０ｂ、第１及び第２絶縁層１５０ａ、１５０ｂの間に介装された熱電素子１７０が一つのグループ（図４のＡグループ）である場合、これを複数個配置して複数グループ（Ａグループ、Ｂグループ、Ｃグループ）に形成されることができる。
【００５３】
図４で図示するように、複数グループ（Ａグループ、Ｂグループ、Ｃグループ）の間に熱伝導性グリース（ｔｈｅｒｍａｌ  ｇｒｅａｓｅ）１９０ａ、１９０ｂをさらに配置することができる。
【００５４】
ここで、熱伝導性グリースは各境界面に形成された空隙を埋める役割をし、空隙によって熱伝導率が低下されることを防止する役割をすることができる。
【００５５】
一方、冷温水システム１００が複数グループに形成される時、相接する基板は互いに温水または冷水のうち同一の状態の水が流れることができるようにする。
【００５６】
例えば、冷水ラインを含む基板は冷水ラインを含む基板同士に相接するように配置し、温水ラインを含む基板は温水ラインを含む基板同士に相接するように配置することができる。
【００５７】
これは、熱熱伝達効率を向上させて、冷水化または温水化の時間を縮めることができるようにするためである。
【００５８】
図４で図示するＡグループ、Ｂグループ及びＣグループの夫々を合わせると、図５から図６で図示するようになる。
【００５９】
図示していないが、以下では、本発明による冷温水システムの製造方法に対して説明する。
【００６０】
まず、冷水ライン１３０ａを含んだ第１基板１１０ａの内側に第１絶縁層１５０ａを配置することができる。
【００６１】
次に、第１絶縁層１５０ａの内側に熱電素子１７０を配置することができる。
【００６２】
次に、熱電素子を基準に第１絶縁層１５０ａと互いに対称となるように、第２絶縁層１５０ｂを熱電素子の側面に配置することができる。
【００６３】
これに加えて、第１基板１１０ａと互いに対称となるように、第２絶縁層１５０ｂの側面に温水ライン１３０ｂを含んだ第２基板１１０ｂを配置することができる。
【００６４】
上述の冷水ライン１３０ａと温水ライン１３０ｂは、水が注入される水流入口１３１、１３５を端にさらに形成することができる。
【００６５】
また、冷水ライン１３０ａと温水ライン１３０ｂは、水を排出させる水排出口１３３、１３７を端にさらに形成することができる。
【００６６】
これに加えて、第１及び第２基板１１０ａ、１１０ｂは金属からなることができる。
【００６７】
第１及び第２絶縁層１５０ａ、１５０ｂは、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ及びＮｉＯのうち何れか一つの絶縁性酸化物が塗布された形態であることができる。
【００６８】
以上で説明した本発明の好ましい実施形態は例示の目的のために開示されたものであり、本発明が属する技術分野にて通常の知識を有する者において、本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であろうが、このような置換、変更などは添付の特許請求の範囲に属するものとするべきであろう。
【符号の説明】
【００６９】
１００  冷温水システム
１１０ａ、１１０ｂ  基板
１３０ａ  冷水ライン
１３０ｂ  温水ライン
１３１、１３５  水流入口
１３３、１３７  水排出口
１５０ａ、１５０ｂ  絶縁層
１７０  熱電素子
１９０ａ、１９０ｂ  熱伝導性グリース
【図１】
2012033847.tif 000003
【図２】
2012033847.tif 000004
【図３】
2012033847.tif 000005
【図４】
2012033847.tif 000006
【図５】
2012033847.tif 000007
【図６】
2012033847.tif 000008