KR100399682B1 - 냉열반도체를 이용한 냉방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉열반도체를 이용한 냉방장치에 관한 것으로, 팬모터와 상기 팬모터에 연결된 송풍팬과 상기 송풍팬에 인접되게 설치되며 냉각수가 저장된 열교환기와 상기 열교환기에 부착되며, 인가되는 전원에 의하여 일측은 고온부가 되고 타측은 저온부가 되며, 적어도 하나 이상의 소자가 병렬로 연결된 냉열반도체와 상기 냉열반도체의 일측면에 부착되며, 상기 냉열반도체에서 발생되는 열을 외부로 방출시키는 방열판과 상기 방열판의 일측면에 배치되며 방열판에서 방출된 열이 통과되는 냉동파이프와 상기 냉열반도체에서 발생되는 열을 흡수토록 설치되는 냉동장치부와, 외부에서 인입되는 교류를 직류로 변환시키는 정류기로 구성됨으로써, 냉열반도체를 이용하여, 상기 냉열반도체에 의하여 물을 냉각시켜서 찬바람을 일으켜 실내를 냉방시키는 방식이기 때문에, 이에 사용되는 냉동컴프레서는 초소형으로서 냉열반도체가 작동시 발생되는 열을 용이하게 흡수할 수 있는 이점이 있다.

Description

냉열반도체를 이용한 냉방장치{An air-conditioner used a thermoelectric semiconductor}

본 발명은 냉열반도체를 이용한 냉방장치에 관한 것으로, 특히 냉열반도체를 설치하여 물을 냉각시켜서 찬바람을 일으키는 방식으로 냉각효율이 상승될 수 있도록 한 냉열반도체를 이용한 냉방장치에 관한 것이다.

일반적으로 창문이나 벽체 설치되는 에어컨은 도1에 도시된 바와 같이, 전후방이 실내외로 노출되는 본체(1)가 구비되고, 상기 본체(1)의 내부에는 격판(2)에 의해 실외공간부(1a)와 실내공간부(1b)로 구획되며, 상기 격판(2)에는 중앙에서 양방향으로 회전력을 전달시키는 모터(3)가 설치된다.

그리고, 상기 실외공간부(1a)에 냉매를 고온고압으로 압축시키는 압축기(4)가 설치되고, 상기 압축기(4)의 후방에 압축기(4)로부터 전달되는 고온고압의 냉매를 액화시켜 상온으로 응축시키는 응축기(5)가 설치된다.

또한, 상기 응축기(5)는 냉매가 흐르는 냉매관이 지그재그 형태로 다수개가 배열되고, 각 냉매관의 외주면에 이들로부터 발생되는 열을 외부로 방열시키는 방열판이 구비된다.

또한, 상기 실외공간부(1a)와 대응되는 모터(3)의 후방으로 상기 모터(3)의 회전축에 냉각팬(6)이 설치되어 응축기(5)쪽으로 바람을 송풍시켜 응축기(5)를 공냉시킨다.

그리고, 상기 실외공간부(1a)의 양측판에 실외흡입구가 형성되고, 응축기(5)의 후방에 실외토출구가 형성된다.

따라서, 상기 모터(3)의 구동으로 냉각팬(6)이 회전되며 실외공기가 실외흡입구를 따라 흡입되고, 후방의 응축기(5)를 거치면서 이를 공냉시키게 된다.

한편, 상기 실외공간부(1b)의 내부에는 증발기(7)가 설치되고, 상기 증발기(7)는 그 내부에 모세관(미도시)을 거쳐 팽창된 냉매가 흐르는 것으로, 냉매가 팽창, 증발되어 기체로 변하게 된다.

이때, 상기 냉매가 기화시 증발열이 필요하기 때문에 주위의 열을 빼앗아감에 따라 주위온도가 떨어지게 된다.

그리고, 상기 모터(3)와 대응되는 실내공간부(1b)에는 순환팬(8)이 설치된다.

또한, 상기 순환팬(8)은 양방향으로 회전되는 모터(3)에 의해 회전되어 실내공기를 증발기(7) 쪽으로 순환시킨다.

그리고, 상기 본체(1)의 전방에 순환팬(8)의 회전으로 실내공기가 증발기(7) 쪽으로 흡입되는 실내흡입구가 설치되고, 상기 실내흡입구의 하부에 증발기(7)를 거치면서 열 교환되어 냉각된 냉기가 토출되는 실내토출구가 형성된다.

상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 종래의 에어컨은 모터(3)가 작동되면, 상기 모터(3)의 양방향으로 회전축에 끼워져 설치된 순환팬(8)과 냉각팬(6)이 동시에 회전되고, 압축기(4)에서 냉매가 고온고압으로 압축된 다음 응축기(5) 측으로 순환되면, 상기 냉각팬(6)의 회전으로 발생되는 바람에 의해 공냉된다.

즉, 상기 냉각팬(6)이 회전되면 실외공기가 실외흡입구를 거쳐 실외공간부(1a)로 흡입된 후, 후방의 응축기(5)를 통과한다.

이때, 상기 응축기(5)에 강한 바람이 지나가면서 응축기(5)의 자체의 열을 외부로 방열시켜 냉각시킨 뒤 바람은 실외토출구를 따라 실외로 토출된다.

그리고, 상기 응축기(5)에서 저온저압으로 액화되어 응축된 냉매가 모세관(미도시)을 거치면서 팽창되고, 따라서 팽창된 기체와 액체 혼합냉매가 실내공간부(1b)의 증발기(7) 측으로 순환되어 액체상태의 냉매는 증발되어 외부의 열을 흡수시킨다.

이어서, 상기 모터(3)의 구동으로 순환팬(8)이 회전되면 실내공기가 실내흡입구를 따라 실내공간부(1b)의 내부로 흡입된 후 증발기(7)를 거치면서 냉각되며, 이 냉각된 실내공기는 실내토출구를 통해 실내로 토출됨으로써 실내가 시원하게 냉방된다.

상기한 바와 같은 작용을 하는 종래의 에에컨은 그 구조가 복잡하여 제조가 어렵고, 또한 압축기의 사용으로 인하여 외부로 소음이 크게 발생되며, 냉각효율이 떨어져 실내온도를 낮추는데 시간이 많이 걸리며, 프레온 가스와 같은 냉매를 사용함으로 인하여 환경을 파괴하는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 냉열반도체를 이용하여 소음과 진동이 없고, 구조가 간단하여 제작이 용이하며 냉각성능을 향상시킬 수 있도록 한 냉열반도체를 이용한 에어컨을 제공하는데 그목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치는 팬모터와 상기 팬모터에 연결된 송풍팬과 상기 송풍팬에 인접되게 설치되며 냉각수가 저장된 열교환기와 상기 열교환기에 부착되며, 인가되는 전원에 의하여 일측은 고온부가 되고 타측은 저온부가 되며 하나 또는 복수개의 소자가 병렬로 연결된 냉열반도체와 상기 냉열반도체의 일측면에 부착되는 알루미늄 방열판과 상기 방열판의 외부에 배치되며 냉열반도체에서 발생되는 열을 외부로 방출시키는 냉동파이프와 상기 냉열반도체에서 발생되는 열을 흡수토록 설치되는 냉동장치부와, 외부에서 인입되는 교류를 직류로 변환시키는 정류기로 구성됨을 특징으로 한다.

도1은 종래의 창문형 에어컨을 개략적으로 도시한 단면도,

도2는 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치를 도시한 사시도,

도3은 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치를 도시한 단면도,

도4는 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치를 도시한 단면도.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : 본체 1a : 실외공간부

1b : 실내공간부 2 : 격판

3 : 모터 4 : 압축기

5 : 응축기 6 : 냉각팬

7 : 증발기 8 : 순환팬

10 : 팬모터 20 : 송풍팬

30 : 열교환기 31 : 수관

40 : 냉열반도체 50 : 방열판

60 : 냉동파이프 61 : 가스통로

70 : 냉동컴프레서 80 : 정류기

90 : 모세관 100 : 제습기

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치를 도시한 사시도이며, 도3은 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치를 도시한 단면도이며, 도4는 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치를 도시한 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치는 팬모터(10)와 상기 팬모터(10)에 연결된 송풍팬(20)과 상기 송풍팬(20)에 인접되게 설치되며 냉각수가 저장된 열교환기(30)와 상기 열교환기(30)에 부착되며, 인가되는 전원에 의하여 일측은 고온부가 되고 타측은 저온부가 되며, 적어도 하나 이상의 소자가 병렬로 연결된 냉열반도체(40)와 상기 냉열반도체(40)의 일측면에 부착되며, 상기 냉열반도체(40)에서 발생되는 열을 외부로 방출시키는 방열판(50)과 상기 방열판(50)의 일측면에 배치되며 방열판(50)에서 방출된 열이 통과되는 냉동파이프(60)와 상기 냉열반도체(40)에서 발생되는 열을 흡수토록 설치되는 냉동장치부(70)와, 외부에서 인입되는 교류를 직류로 변환시키는 정류기(80)로 구성된다.

또한, 상기 냉동장치부(70)는 상기 냉동파이프(60)에서 온 냉매가스에 섞인 수분을 제거하는 제습기(100)와; 상기 제습기(100)를 통과한 냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 압축기(72)와; 상기 압축기(72)를 통과한 고온고압가스를 응축시키는 응축기(74)와; 상기 응축기에서 응축된 고압냉매가스를 감압하는 팽창장치(76)를 포함한다.여기서, 상기 냉동장치부(70)는 냉열반도체(40)의 작동시 이로부터 발생되는 열을 흡수토록 하며, R-22 가스가 사용된다.

한편, 상기 냉동장치부(70)의 압축기(72)는 크기가 초소형으로 이루어진 것이 사용되기 때문에 전기소모량이 다른 것에 비하여 매우 적을 뿐만 아니라 가스의 냉동 온도도 영하 20℃까지 내려가게 한다.

또한, 상기 열교환기(30)는 냉각수를 담고 있으며, 냉열반도체(40)가 부착되어 냉열반도체(40)에 의해서 물이 냉각되면 상기 열교환기(30)에 의해 냉각된 물이 강제 순환되면서 찬 바람을 일으키게 한다.

그리고, 상기 냉열반도체(40)는 외부로부터 전원이 공급되면 영상 1℃까지 내려가게 되고, 그 작동전원으로는 직류 12V가 사용됨에 따라, 장시간 냉열반도체(40)를 사용하여도 별다른 고장이 없을 뿐만 아니라 소형으로 제작할 수 있기 때문에 취급상 용이한 이점이 있다.

또한, 상기 방열판(50)은 그 재질이 알루미늄으로 이루어진 것으로, 냉열반도체(40) 작동시 냉열반도체(40)로부터 발생되는 열을 냉동파이프(60)를 통해서 외부로 열을 방출하는 역할을 수행한다.

한편, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용효과를 설명한다.

먼저 냉동장치부(70)의 압축기(72)에 가스 R-22를 주입한 후 상기 압축기(72)를 작동시켜 가스 R-22를 송출시키면, 상기 송출된 냉매가스는 압축기(72)에 연결된 응축기(74)를 통과하며 응축된다.상기 응축된 냉매가스는 응축기에 연결된 팽창장치를 통과하며 감압되고, 상기 감압된 냉매가스는 냉동파이프(60)로 주입되고, 그 후 이 냉동파이프(60)에 다수개가 병렬로 연결된 냉열반도체(40)의 냉각 가스통로(61)를 지그재그로 통과하며 상기 냉열반도체에서 발생하는 열을 흡수한다.상기 냉열반도체(40)의 냉각 가스통로(61)를 지나온 가스는 이 냉열반도체(40)의 최종 냉각 가스통로(61)에 연결된 제습기(100)를 통과하게 된다.

여기서, 상기 제습기(100)는 냉동가스가 순환되면서 흡수한 가스에 섞인 물을 제거시킨 후 가스를 상기 제습기(100)에 연결된 압축기(72)에 보내주는 기능을 수행하는 장치이며, 상기 제습기(100)를 빠져나온 가스는 압축기(72)로 들어가면 일련의 가스 순환이 완료되며, 이와 같은 과정을 계속적으로 반복하게 된다.

한편, 상기한 바와 같은 가스순환과는 별도로 냉각수 순환은 팬모터(10)에 의해 송풍팬(20)을 가동하여 냉열반도체(40)에 의하여 열교환기(30)내 저장된 물이 냉각되어 상기 냉열반도체(40)에 의하여 냉각된 물이 지그재그로 된 열교환기(30)내를 흘러서 상기 열교환기(30)에 연결된 다수개의 수관(31)을 통과하여 다시 열교환기(30)내로 흘러 들어가 계속적으로 반복하여 냉각수를 순환시키도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치는 냉열반도체를 이용하여, 상기 냉열반도체에 의하여 물을 냉각시켜서 찬바람을 일으켜 실내를 냉방시키는 방식이기 때문에, 이에 사용되는 냉동장치부의 압축기는 초소형으로서 냉열반도체가 작동시 발생되는 열을 용이하게 흡수할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치는 교류 220V를 직류 12V나 24V로 내리는 정류기가 사용되기 때문에 적은 전력으로도 냉방장치의 사용이 가능한 이점이 있다.

셋째, 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치는 상기 압축기의 전원에 있어서 정류기를 이용하여 교류에서 직류로 바꿀 수 있기 때문에, 정전시나 야외에서도 사용이 가능한 이점이 있다.

셋째, 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치는 종래의 냉방장치에 비해서 전기가 90%까지 절약될 뿐만 아니라 직류 전기식이기 때문에 직류배터리를 이용해서 냉방장치의 사용이 가능할 뿐만 아니라 정전시에도 직류배터리를 사용해서 냉방장치의 사용이 가능한 이점도 있다.넷째, 본 발명에 따른 냉열반도체를 이용한 냉방장치는 종래의 냉동가스인 R-12, R-22, 신냉매 134A, 404A, 407A 가스의 겸용 사용이 가능하며, 특히 신냉매를 사용시 냉방효과가 높은 장점이 있다.

Claims (2)

1. 팬모터와 상기 팬모터에 연결된 송풍팬과 상기 송풍팬에 인접되게 설치되며 냉각수가 저장된 열교환기와 상기 열교환기에 부착되며, 인가되는 전원에 의하여 일측은 고온부가 되고 타측은 저온부가 되며, 적어도 하나 이상의 소자가 병렬로 연결된 냉열반도체와 상기 냉열반도체의 일측면에 부착되며, 상기 냉열반도체에서 발생되는 열을 외부로 방출시키는 방열판과 상기 방열판의 일측면에 배치되며 방열판에서 방출된 열이 통과되는 냉동파이프와 상기 냉열반도체에서 발생되는 열을 흡수토록 설치되는 냉동장치부와, 외부에서 인입되는 교류를 직류로 변환시키는 정류기로 구성됨을 특징으로 하는 냉열반도체를 이용한 냉방장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉동장치부는 상기 냉동파이프를 통과한 냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 소형압축기와;

   상기 소형압축기를 통과한 고온고압가스를 응축시키는 응축기와;

   상기 응축기에서 응축된 고압 냉매가스를 감압하는 팽창장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉열반도체를 이용한 냉방장치.