KR100810720B1

KR100810720B1 - 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨

Info

Publication number: KR100810720B1
Application number: KR1020070020108A
Authority: KR
Inventors: 박영우
Original assignee: 세실실업 주식회사
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2008-03-07

Abstract

본 발명은 냉매를 사용하지 않고 친환경적인 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 관한 것으로, 직류전원을 인가하는 직류전원장치(21)와; 상기 직류전원장치에서 인가되는 전원에 의해 일측이 흡열하고 타측이 발열하는 열전반도체(11)와; 실내의 공기를 흡입하는 송풍기(12)와, 상기 송풍기의 흡입풍이 가해지는 방열핀(13)에 설치되어 상기 흡입풍을 1차 냉각시키는 예냉 히트파이프 증발부(14)와, 상기 열전반도체(11)의 흡열부에 설치되어 상기 흡입풍을 2차 냉각시키는 다수개의 방열핀(151)이 설치된 통풍튜브(15)와, 상기 1,2차 냉각된 흡입풍을 실내로 방출하는 토출구(16)를 구비한 상기 열전반도체(11) 일측의 저온발생 챔버(10)와; 상기 예냉 히트파이프 증발부(14)와 통풍튜브(15)에서 발생하는 응결수가 유입되며, 하기 고온부 히트파이프 응축부(26)와 쿨링보조핀(27)을 통과한 냉각수가 유입되는 냉각수 탱크(30)와; 상기 열전반도체(11)의 발열부에 설치되어 발열부의 고온을 냉각시키는 고온부 히트파이프 증발부(22)와, 상기 냉각수 탱크(30)의 냉각수가 가해지는 방열핀(23)에 설치되어 1차 냉각되는 예냉 히트파이프 응축부(24)와, 상기 예냉 히트파이프 응축부(24)와 그 방열핀(23)을 통과한 냉각수가 가해지는 방열핀(25)에 설치되어 2차 냉각되는 고온부 히트파이프 응축부(26)와, 상기 고온부 히트파이프 응축부(26)와 그 방열핀(25)을 통과한 냉각수가 가해져 3차 냉각되는, 상기 고온부 히트파이프 증발부(22)에 설치된 쿨링보조핀(27)을 구비한 상기 열전반도체 타측의 고온발생 챔버(20); 및 상기 직류전원장치의 직류전원 을 온/오프하는 구동스위치와 상기 직류전원장치(11)의 전류의 방향을 바꾸어 냉풍기와 온풍기로 전환사용가능하게 하는 전환스위치를 구비한 컨트롤러(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 의해 달성된다. 이러한 구성에 의해 냉ㆍ난방용 에어컨이 소형이며 영구적(27년 이상 사용)으로 사용할 수 있고, 또한 가정용 및 오피스텔 에어컨용으로 제작이 가능하며, 또한 직류전원장치의 전류방향만 바꾸어주면 냉ㆍ난방용 에어컨으로 사용할 수 있고, 매우 조용한 송풍이 가능하다.

열전반도체, 히트파이프, 통풍튜브, 방열핀, 쿨링타워, 응결수, 기화열 흡수, 전기장 음이온 발생장치

Description

열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨{Cool/Hot-Air Conditioner Using Thermoelectric Semiconductor Heat Pipe}

도 1은 본 발명의 구성을 개략적으로 보인 측면도이다.

도 2는 본 발명의 예냉 히트파이프와 그 방열핀의 구성을 개략적으로 보인 평면도이다.

도 3은 본 발명의 통풍튜브의 방열핀의 구성을 개략적으로 보인 정면도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 저온발생 챔버 11 : 열전반도체

12 : 송풍기 13,151,23,25 : 방열핀

14 : 예냉 히트파이프 증발부 15 : 통풍튜브

152 : 저온 열전도체 16 : 토출구

17 : 전기장 음이온 발생장치 18 : 소음기

19 : 응결수 유도관

20 : 고온발생 챔버 21 : 직류전원장치

22 : 고온부 히트파이프 증발부 24 : 예냉 히트파이프 응축부

26 : 고온부 히트파이프 응축부 27 : 쿨링보조핀

28 : 고온 열전도체 29 : 배기팬

30 : 냉각수 탱크 40 : 컨트롤러

50 : 쿨링타워 51 : 열기배출관

60 : 외기유입관 70 : 순환펌프

80 : 코일형 냉각수 유도관 81 : 히트파이프 냉각노즐

본 발명은 열전반도체와 히트파이프를 이용한 에어컨에 관한 것으로, 특히 역학적 동력(Compressor)을 이용하는 냉매가스(R-Gas)를 사용하지 않는 대신 환경 친화적인 히트파이프와 직류전원용 열전반도체의 펠티어 효과를 이용하여 가정이나 오피스텔에서 냉ㆍ난방용으로 사용할 수 있도록 한 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방 에어컨에 관한 것이다.

현재 에어컨에 사용하는 냉매가스(CFC)로 인한 지구의 오존층 붕괴현상과 지구온난화 현상은 국지적인 현상이 아니고 전 지구적인 현상이어서, 북반구에서 방출하는 많은 양의 냉매가스는 전 세계적으로 성층권의 오존층을 파괴한다. 오존층이 파괴되면 강력한 유해 자외선이 여과되지 않고 지표에 도달하게 되어 피부암, 백내장, 면역기능 약화 등을 유발시켜 인간의 건강을 해치고, 궁극적으로 기후변화를 일으켜 지구 생태계에 치명적인 위협을 받게 되는 것이다.

그러나 지금까지의 일반 에어컨은 냉동사이클에 상기와 같은 문제점을 안고 있는 냉매가스(CFCs Gas : 지구 오존층에 막대한 피해를 주는 요인)를 필연적으로 사용하였다. 이미 CFCs 계열 냉매가스는 생산중단 단계에 이르러 새로운 냉매가스(HCFC, HFC, HC, CO ₂ )가 개발되어 현재 사용하고 있으나 이들도 각각 종류에 따라 약간의 차이는 있으나 여전히 탄산가스의 약 1300~1700배로 지구온난화에 기여하고 있다. 이러한 냉매가 증발하기 쉬운 액체로서 압력에 의해 쉽게 기체에서 액체로, 액체에서 기체로 상태변화를 반복해 줌으로써 열 교환과정이 일어난다.

이것을 냉동사이클이라고 하며, 이 과정에서 상태교환으로 저온의 온도가 생성되는 반면에 압축기로 압축하는 과정에서 뜨거운 열도 동시에 방출된다. 이때, 압력을 주기 위한 압축기가 가동되므로 많은 소음과 진동이 발생하여 이러한 부품을 필히 실외에 설치해야 하는데, 기존 아파트에서는 문제점으로 될 수 있다.

먼저, 냉매가스는 증발기에서 압축기로 흡입 압축되어 고온고압(~70℃, 15㎏/㎠)의 가스상태가 응축기로 보내진다. 응축기로 보내진 냉매는 냉각 팬 등에 의해 공냉식으로 강제 냉각되어 액화된다. 이때, 많은 열을 외부로 배출해야 한다. 액화된 냉매는 리시버 드라이로 들어가 수분과 먼지를 제거한 다음 팽창밸브로 흘러간다. 팽창밸브에서 고압 액상 냉매는 단열팽창에 의하여 팽창되면서 저온저압의 안개상태(이는 냉매의 종류에 따라 여러 가지의 값을 가질 수 있음)의 냉매가 되어 증발기로 다시 들어간다.

상기 증발기 냉매는 블로어 모터와 팬을 통하여 주위의 공기에서 열을 빼앗아 안개상태의 냉매에서 가스 모양의 냉매가 되며 또다시 압축기로 흡입된다. 이와같은 과정에서 냉매는 사이클을 반복하여 순환하면서 냉방작용을 한다.

상기 에어컨은 기계적인 구동으로만 작동이 되므로 부품의 마모 또는 부식에 의하여 고장이 자주 일어나 교환을 해야 하고, 전체의 무게가 무거우며 사용 수명이 짧고 특히 오존층과 환경에 많은 피해를 주고 지구온난화에 주범인 냉매가스가 자주 누출되므로 주기적으로 보충해야 하므로 계속 냉매가스를 생산해야 하는 중대한 문제점이 유발된다. 특히 에어컨의 노후로 폐기 과정에서 에어컨에 잔류하여 있는 냉매가스가 모두 공기 중으로 분산되어 오존층과 지구온난화에 치명적인 영향을 준다.

몬트리올 의정서에 결정된 내용은 다음과 같다.

"지구 성층권의 오존층을 회복시키기 위해서는 특히 개발도상국들이 CFC-계열 냉매가스의 단계적 감축 목표를 달성하는 것이 매우 중요하다. 그러므로 개발도상국들은 1999년 수준으로 CFCs 냉매가스 생산과 소비를 동결하고 2005년까지는 50%를 감축하며, 2007년에는 85%를 감축, 2010년에는 완전히 생산과 소비를 중단해야 한다. 선진국들은 1996년에 필수적인 몇 곳만 제외하고는 CFCs 냉매가스의 사용과 생산을 중단한다."

이에 대한 대체 냉매물질로서 오존층에 영향을 미치지 않는 냉매물질로 가장 주목받는 이산화탄소(CO₂) 기체의 냉동/공조 사이클을 실용화하는 것이다. 그러나 이 경우에 가장 큰 과제는 운전 작동압력을 어떻게 효과적으로 조절하느냐 하는 것이다.

이산화탄소 기체 사이클의 최대 압력은 약 10MPa(100기압)이고, 이는 HFC 냉 동사이클의 작동압력의 3~4배 정도나 되는 것이다. 이 때문에 이산화탄소 기체 압축기는 높은 운전 작동압력 자체, 이 압력을 견딜만한 무겁고 고강도의 강철 탱크 사용 및 압력차가 크므로 이산화탄소 기체의 빈번한 누출로 인해 지구온난화 문제 등이 부수적으로 발생하므로 이 문제에 대해 또한 효과적인 대응책이 다시 필요하게 되므로 완전한 대응책이 될 수가 없다.

현재까지 CFC gas의 대체 냉매로 개발된 HFC도 교토 의정서에서 6개의 온실가스 중 하나로 포함되어 대기 방출규제물질로 분류되어 이에 대한 대책이 절실히 요구되고 있으며, 생산공정에서 오존층을 파괴시키는 부산물이 나오는 것으로 알려지고 있다(김 만회, CFC 대체냉매의 현황과 기술변화; Prospectives of Industrial Chemistry. Vol 8. No.2, 2005,11). 또한 HFC물질이 대기권에 존재할 때 태양광에 의해 분해되어 산성물질 및 독성물질을 생성시키는 것으로 보고되고, HC의 경우 폭발위험성이 매우 크므로 이에 대한 명확한 근거 및 해결책이 필요하다.

위와 같은 모든 문제를 해결할 수 있는 것이 열전 반도체를 이용한 냉ㆍ난방 장치이다. 근래에 열전반도체를 이용한 에어컨 개발이 몇 가지 있었으나 열전반도체의 일측에서 필연적으로 방출되는 고온부분의 열을 효과적으로 냉각시키지 못하였으므로 반대측에서 생성되는 낮은 온도를 지속적으로 유도하는데 한계가 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 심각한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 환경친화적 물질인 열전반도체와 히트파이프를 이용하여 냉매가스 생산을 감소시켜 대기오염을 감소시킴과 아울러 부피가 작고 가벼우며 사용수명은 열전반도체의 종 류에 따라 다소 차이가 있지만 하루에 10시간씩 사용할 때 27~50년간 장기간 사용할 수 있으며, 또한 음이온이 포함된 냉각풍으로 실내공기를 정화할 수 있는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방 에어컨을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은 직류전원을 인가하는 직류전원장치(21)와; 상기 직류전원장치에서 인가되는 전원에 의해 일측이 흡열하고 타측이 발열하는 열전반도체(11)와; 실내의 공기를 흡입하는 송풍기(12)와, 상기 송풍기의 흡입풍이 가해지는 방열핀(13)에 설치되어 상기 흡입풍을 1차 냉각시키는 예냉 히트파이프 증발부(14)와, 상기 열전반도체(11)의 흡열부에 설치되어 상기 흡입풍을 2차 냉각시키는 다수개의 방열핀(151)이 설치된 통풍튜브(15)와, 상기 1,2차 냉각된 흡입풍을 실내로 방출하는 토출구(16)를 구비한 상기 열전반도체(11) 일측의 저온발생 챔버(10)와; 상기 예냉 히트파이프 증발부(14)와 통풍튜브(15)에서 발생하는 응결수가 유입되며, 하기 예냉 히트파이프 응축부(24)와 고온부 히트파이프 응축부(26)와 쿨링보조핀(27)을 통과한 냉각수가 유입되는 냉각수 탱크(30)와; 상기 열전반도체의 발열부에 설치되어 발열부의 고온을 냉각시키는 고온부 히트파이프 증발부(22)와, 상기 냉각수 탱크(30)의 냉각수가 가해지는 방열핀(23)에 설치되어 1차 냉각되는 예냉 히트파이프 응축부(24)와, 상기 예냉 히트파이프 응축부(24)와 그 방열핀(23)을 통과한 냉각수가 가해지는 방열핀(25)에 설치되어 2차 냉각되는 고온부 히트파이프 응축부(26)와, 상기 고온부 히트파이프 응축부(26)와 그 방열핀(25)을 통과한 냉각수가 가해져 3차 냉각되는, 상기 고온부 히트파이프 증발부(22)에 설치 된 쿨링보조핀(27)을 구비한 상기 열전반도체(11) 타측의 고온발생 챔버(20); 및 상기 직류전원장치(11)의 직류전원을 온/오프하는 구동스위치와 상기 직류전원장치의 전류의 방향을 바꾸어 냉풍기와 온풍기로 전환사용가능하게 하는 전환스위치를 구비한 컨트롤러(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 의해 달성된다.

본 발명의 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 있어서, 상기 통풍튜브(15)를 저온 열전도체(152)를 매개로 하여 상기 열전반도체(11)의 흡열부에 설치하고, 상기 열전반도체의 발열부에 고온부 히트파이프 증발부(22)를 설치하되, 상기 발열부에 고온 열전도체(28)의 일측을 설치하고, 상기 고온 열전도체(28)에 상기 고온부 히트파이프 증발부(22)를 설치하며, 상기 고온 열전도체(28)의 타측에 상기 쿨링보조핀(27)을 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 있어서, 상기 냉각수 탱크(30)와 일단이 연통되고, 상기 냉각수 탱크를 통해 유입되는 고온발생 챔버(20)의 공기를 외부로 배출하는 열기배출관(51)이 타단에 설치된 속이 빈 쿨링타워(50)를 상기 고온발생 챔버(20)에 격리시켜 설치하되, 상기 열기배출관을 통해 고온발생 챔버의 공기 배출시, 상기 고온발생 챔버로 외부공기가 유입되게 상기 열기배출관의 둘레에 상기 고온발생 챔버와 통하는 외기유입관(60)을 설치하고, 상기 냉각수 탱크(30)의 순환펌프(70)에 일단이 설치되고, 상기 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)에 가해지는 냉각수를 분사하는 히트파이프 냉각노즐(81)이 타단에 설치된 코일형 냉각수 유도관(80)을 상기 쿨링타워 내부를 통과하여 설 치한 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 있어서, 상기 통풍튜브(15)의 방열핀(151)은 지그재그로 굴곡된 다수개의 경사핀(1511)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 있어서, 상기 통풍튜브(15)의 방열핀(151)에 단열재(153)를 설치한 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 있어서, 상기 예냉 히트파이프 증발부(14)는 그 응축부(24) 보다 위치가 낮게 기울여 설치한 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 있어서, 상기 토출구(16)에 실내로 방출되는 냉각된 흡입풍의 소음을 제거하는 소음기(18)를 설치한 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 있어서, 상기 토출구(16) 측에 상기 전환스위치에 의해 가동되는 전기장 음이온 발생장치(17)를 설치한 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 있어서, 상기 컨트롤러(40)에는 상기 송풍기(12)의 풍량을 조절하는 풍량 조절스위치와 상기 냉각수 탱크에 설치되어 냉각수가 상기 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)에 가해지게 펌핑하는 순환펌프(70)의 동작조절스위치가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 있어서, 상기 직류전원장치(21)를 고온발생 챔버(20)에 설치한 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 있어서, 상기 저온 열전도체(152)와 고온 열전도체(28)에 열전도를 극대화하는 열전도 그리스를 도포한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 열전반도체 및 히프파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 구성을 개략적으로 보인 측면도이고, 도 2는 본 발명의 예냉 히트파이프와 그 방열핀의 구성을 개략적으로 보인 평면도이며, 도 3은 본 발명의 통풍튜브의 방열핀의 구성을 개략적으로 보인 정면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 열전반도체(30) 및 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨은 크게 2차 냉각구조를 가지는 저온발생 챔버(10)와 3차 냉각구조를 가지는 고온발생 챔버(20)와 이 고온발생 챔버에 설치된 쿨링타워(50) 그리고 상기 고온발생 챔버와 쿨링타워를 연통시키는 냉각수 탱크(30)로 구성되고, 또한 상기 저온발생 챔버와 고온발생 챔버는 응결수 유도관(19)을 통해 연통되어 구성된다.

이와 같이 대별되는 본 발명의 고온발생 챔버(20)에는 직류전원장치(DC Power Supply)(21)가 설치되는데, 이 직류전원장치는 일정하고 니플(Nipple)이 거의 없는 안정된 직류전원을 인가한다.

본 발명의 에어컨을 저온발생 챔버와 고온발생 챔버로 구획하는 열전반도체는 엔(N)형 소자와 피(P)형 소자가 순차적으로 교차되어 형성되어 저온발생 챔버에서는 흡열하고, 고온발생 챔버로는 발열하는 구성이다.

상기 저온발생 챔버(10)는 열전반도체(11)의 흡열측인 일측에 구성되는 한편, 실내의 공기를 흡입하는 송풍기(12)와; 상기 송풍기의 흡입풍이 가해지는 방열핀(13)에 설치되어 상기 흡입풍을 1차 냉각시키는 예냉(Precooling) 히트파이프 증발부(14)와; 상기 열전반도체(11)의 흡열부에 설치되어 상기 흡입풍을 2차 냉각시키는 다수개의 방열핀(151)이 설치된 통풍튜브(15); 및 상기 1,2차 냉각된 흡입풍을 실내로 방출하는 토출구(16)를 포함한다.

상기 통풍튜브(15)는 저온 열전도체(152), 방열핀(151) 및 단열재(153)로 구성되는데, 상기 저온 열전도체(152)가 상기 열전반도체(11)의 흡열부에 설치되고, 상기 저온 열전도체에 방열핀(151)이 설치되고, 이 방열핀에 외부에서의 열기유입 차단 및 외부로의 냉기방출 차단을 위한 단열재(153)가 설치되는 구성이다.

상기 고온발생 챔버(10)는 열전반도체(11)의 발열측인 타측에 구성되는 한편, 열전반도체(11)의 발열부에 설치되어 발열부의 고온을 냉각시키는 고온부 히트파이프 증발부(22)와; 상기 냉각수 탱크(30)의 냉각수가 가해지는 방열핀(23)에 설치되어 1차 냉각되는 예냉 히트파이프 응축부(24)와; 상기 예냉 히트파이프 응축부(24)와 그 방열핀(23)을 통과한 냉각수가 가해지는 방열핀(25)에 설치되어 2차 냉각되는 고온부 히트파이프 응축부(26); 및 상기 고온부 히트파이프 응축부(26)와 그 방열핀(25)을 통과한 냉각수가 가해져 3차 냉각되는, 상기 고온부 히트파이프 증발부(22)에 설치된 쿨링보조핀(27)을 포함한다.

상기 고온부 히트파이프 증발부(22)는 열전반도체(11)의 발열부에 설치되는데, 고온부 히트파이프 증발부(22)가 설치된 고온 열전도체(28)의 일측이 상기 발열부에 설치되고, 상기 고온 열전도체(28)의 타측에 상기 쿨링보조핀(27)을 설치되어 구성된다.

그리고 상기 고온발생 챔버(20)의 내부에는 이 고온발생 챔버와 격리되어 속이 빈 쿨링타워(50)가 설치되는데, 쿨링타워(50)의 일단이 상기 냉각수 탱크(30)와 연통되고, 타단에는 상기 냉각수 탱크를 통해 유입되는 고온발생 챔버(20)의 공기를 배기팬(29)으로 외부로 배출하는 열기배출관(51)이 설치된다.

상기 열기배출관을 통해 고온발생 챔버의 공기 배출시, 상기 고온발생 챔버로 외부공기가 유입되게 상기 열기배출관의 둘레에 상기 고온발생 챔버와 통하는 외기유입관(60)이 설치된다.

한편, 상기 쿨링타워의 속이 빈 내부에는 구리재질의 코일형 냉각수 유도관(80)이 설치되는데, 코일형 냉각수 유도관(80)의 일단은 상기 냉각수 탱크(30)의 순환펌프(70)에 설치되고, 타단에는 상기 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)에 가해지는 냉각수를 분사하는 히트파이프 냉각노즐(81)이 설치된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 코일형 냉각수 유도관(80)은 쿨링타워(50)의 내부를 통과하여 고온발생 챔버(20)로 히트파이프 냉각노즐이 설치되어 상기 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)에 냉각수가 분사된다.

상기 냉각수 탱크(30)는 저온발생 챔버의 응결수 유도관이 연결되어 통하고, 고온발생 챔버와 쿨링타워가 연결되어 통한다. 상기 냉각수 탱크로는 상기 응결수 유도관을 통하여 상기 예냉 히트파이프 증발부(14)와 통풍튜브(15)에서 발생하는 응결수가 유입되고, 상기 고온발생 챔버(20)의 예냉 히트파이프 응축부(24)와 고온부 히트파이프 응축부(26)와 쿨링보조핀(27)을 통과한 냉각수와 쿨링타워(50)의 코일형 냉각수 유도관(80)의 응결수가 유입된다.

그리고 본 발명의 에어컨을 가동시키는 컨트롤러(40)에는 상기 직류전원장치(21)의 직류전원을 온/오프하는 구동스위치(미도시)와 상기 직류전원장치의 전류의 방향을 바꾸어 냉풍기와 온풍기로 전환사용가능하게 하는 전환스위치(미도시)가 구비된다.

상기 열기배출관(51)의 둘레에는 상기 고온발생 챔버(20)와 냉각수 탱크(30)를 통하여 쿨링 타워(50)로 유입되는 고온다습한 공기의 외부 방출시 유체역학적인 공기의 흐름에 의하여 상기 고온다습한 공기보다 상대적으로 온도가 낮은 외부 공기가 자연적으로 유입되는 외기유입관(60)이 형성되어 있다.

상기 외기유입관(60)으로 유입되는 온도가 낮으면서 습도가 높은 외부공기는 고온발생 챔버(20)와 직류전원장치(21)의 온도를 낮추어 주면서 자신의 온도는 약간 상승하면서 건조되어 예냉 히트파이프 응축부(24)와 그 방열핀(23)을 보다 효과적으로 기화냉각을 시킴으로써 상대적으로 저온발생 챔버(10)의 냉각효과를 더욱더 극대화한다.

상기 외기유입관(60)을 통해 유입되는 온도가 낮으면서 습도가 높은 외부공기는 예냉 히트파이프 응축부(24)와 그 방열핀(23), 고온부 히트파이프 응축부(26) 와 그 방열핀(25) 그리고 쿨링보조핀(27)에서 냉각수의 기화에 좋지 않은 조건이다. 기화가 쉽게 일어나 기화열 흡수를 최대로 하기 위해서는 냉각수의 기화에 알맞은 고온의 공기에 습도가 낮은 외부공기가 유입되어야 한다.

그러나 외부 대기에서 유입되는 공기의 습도를 조절한다는 것은 따로 부대시설을 설치하지 않고는 불가능하다. 그렇지만 직류전원장치(21)를 상기 고온발생 챔버(20)에 설치함으로써 상기 직류전원장치의 권선코일에서 부수적으로 발생하는 열에 의해 상기 외부공기가 냉각수의 기화에 알맞은 고온이면서 저습도로 됨에 따라 상기 냉각수의 기화에 최적으로 된다.

상기 컨트롤러(40)에는 상기 직류전원장치의 직류전원을 온/오프하는 구동스위치(미도시)와 상기 직류전원장치(21)의 (+)와 (-) 극성을 바꾸어 전류의 방향을 바꾸는 전환스위치(미도시)외에 상기 송풍기(12)의 회전속도에 의해 토출되는 풍량을 단계적으로 조절하기 위한 풍량 조절스위치(미도시)와 상기 순환펌프(70)를 동작시키는 동작조절스위치(미도시)가 더 구비된다.

상기 전환스위치에 의해 본 발명의 에어컨이 냉풍기 및 온풍기로 전환사용될 수 있는 것이다. 이때, 상기 전환스위치에 의해 전기장 음이온 발생장치(17)는 동시에 가동된다. 상기 전기장 음이온 발생장치(17)는 상기 직류전원장치(21)에서 공급되는 직류전원을 이용하여 특별히 전력소모 없이 이루어지는 전기장을 이용하여 음이온을 발생시킨다.

도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 열전반도체(11)의 흡열부에 접촉설치되는 통풍튜브(15)는 양측의 일정간격을 갖는 다수개의 알루미늄 재질의 수평핀(1512)과 양측 사이의 일정간격을 갖는 다수개의 지그재그로 설치된 알루미늄 재질의 경사핀(1511)으로 이루어진 방열핀(151)과 이 방열핀(151)의 전방에 설치되는 단열재(153)와 후방에 설치되어 열전반도체의 저온이 전달되는 저온 열전도체(152;Low temperature thermal bridge)로 구성된다. 상기 단열재는 외부로부터 전도되는 열기를 차단함과 아울러 상기 열전반도체와 수평핀과 경사핀에 의한 냉기의 외부로의 전도를 차단하는 역할을 한다.

상기 통풍튜브(15)의 방열핀 구조는 도 1에 나타낸 바처럼 저온발생 챔버(10)에서 생성되는 저온의 바람, 즉 냉각된 흡입풍을 실내로 공급하는 통로 역할을 한다.

상기 방열핀(151)은 연결볼트(1513)에 의해 저온 열전도체(152)와 열전반도체(11)에 설치된다. 이때, 열전반도체(11)가 일정한 힘을 받도록 토크 렌치를 이용하여 균형된 힘이 모든 열전반도체(11)에 골고루 분포되도록 하는 것이 열전달에 있어 매우 중요하다. 이렇게 구성된 통풍튜브(15)는 직사각형 직육면체 모양으로 형성된 것이다.

상기 송풍기(12)에 의해 흡입되어 상기 예냉 히트파이프 증발부(14)와 그 방열핀(13)을 통과하면서 1차 냉각된 실내의 고온다습한 흡입풍이 다시 상기 알루미늄 재질의 수평핀(1512)과 경사핀(1511)을 통과하면서 열 교환이 극대화되어 2차 냉각된다. 이렇게 2차 냉각된 흡입풍은 토출구(16)를 통하여 실내로 방출된다.

상기 다수개의 경사핀(1511)이 일정간격으로 지그재그로 굴곡 된 모양으로 형성됨에 따라 상기 일정간격에서 열전반도체(11)에 의한 차가운 공기와 1차 냉각 된 공기가 최대로 접촉됨과 아울러 와류현상을 일으켜 골고루 섞이게 된다.

상기 열전반도체(11)에서 발생하는 저온으로 인하여 상기 송풍기(12)의 흡입풍 중에 있는 습기가 상기 방열핀(151)에 부딪혀 응결됨으로써 생성되는 저온의 응결수는 상기 응결수 유도관(19)을 통해 상기 냉각수 탱크(30) 속으로 자연스럽게 유입됨에 따라 냉각수 탱크(30)의 냉각수의 온도를 낮추어주는 한편 냉각수 보충역할도 하게 된다. 이렇게 냉각수 탱크(30)로 유입되는 저온의 응결수로 인하여 냉각수 온도가 내려가므로 항상 냉각수 탱크(30)에 있는 냉각수는 일정한 온도를 유지할 수 있게 된다.

상기 냉각수 탱크(30)의 냉각수는 순환펌프(70)에 의해 구리재질의 코일형 냉각수 유도관(80)으로 펌핑되어 히트파이프 냉각노즐(81)에서 분사되는데, 이 냉각수로 고온발생 챔버(20)의 온도를 낮추는 데에는 한계가 있지만, 상기 고온발생 챔버(20)의 예냉 히트파이프 응축부(24)와 그 방열핀(23), 고온부 히트파이프 응축부(26)와 그 방열핀(25) 그리고 쿨링보조핀(27)에 가해지는 상기 냉각수가 상기 외기유입관(60)을 통해 유입되어 직류전원장치(21)의 열에 의해 저습도 고온으로 되는 외부공기로 인하여 기화(539cal/g만큼 흡열함)가 쉽게 일어나면서 상기 고온발생 챔버(20)의 내부 온도를 낮추어준다.

한편, 고온발생 챔버(20)와 냉각수 탱크(30)를 통하여 연통되어 고온발생 챔버(20)의 내부에 설치된 쿨링타워(50) 내부에 설치되는 코일형 냉각수 유도관(80)의 표면에 상기 쿨링타워(50)로 유입되는 고온다습한 공기가 부딪혀 기화에 의해 형성되는 응결수가 냉각수 탱크(30)로 유입된다.

상기 냉각수 탱크(30)의 냉각수에 의한 수냉식, 상기 외기유입관(60)으로 유입되는 외부공기에 의한 공랭식 그리고 상기 히트파이프 냉각노즐(81)에서 분사되는 냉각수에 의한 기화열 흡수에 의해 상기 고온발생 챔버(20)의 냉각효과가 극대화된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 열전반도체(11)의 타측 발열부에 고온부 히트파이프 증발부(22)가 설치된 고온 열전도체(28:High Temperature Thermal Bridge)가 접촉 설치되어 있고, 이 고온 열전도체에 일체로 쿨링보조핀(27)이 형성되어 있고, 상기 고온 열전도체를 통해 흡수한 열은 고온부 히트파이프 증발부(22)로 전달되고, 이 흡수열은 고온부 히트파이프 응축부(26)로 전달되어 그 방열핀(25)에서 공랭식, 수냉식 및 기화열 흡수를 통해 냉각된다. 상기 쿨링보조핀(27)은 상기 열전반도체(11)의 발열부를 냉각시켜주는 역할을 하면서 동시에 냉각수의 온도를 기화열 흡수방법으로 식혀주는 두 가지의 역할을 한다.

상기 냉각된 냉각수는 냉각수 탱크(30)로 유입되어 순환펌프(70)에 의해 구리재질의 코일형 냉각수 유도관(80)으로 공급되어 히트파이프 냉각노즐(81)을 통해 예냉 히트파이프 응축부(24)와 그 방열핀(23)에 분사되는데, 이때 쿨링타워(50)의 열기배출관(51)으로 배출되는 고온다습한 공기에 의해 외기유입관(60)으로 외부의 공기가 유입된다.

상기 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)과 고온부 히트파이프 응축부(26)의 방열핀(25) 그리고 쿨링보조핀(27)은 냉각수의 온도를 급격하게 강하시키는 역할을 하므로 고온발생 챔버(20)가 효과적으로 냉각되어 저온발생 챔버(10)의 온도가 상대적으로 급격하게 강하되므로 저온 저습도의 쾌적한 공기를 토출구(16)를 통해 실내로 방출할 수 있는데, 상기 토출구(16)에 설치된 전기장 음이온발생장치(17)에 의해 음이온이 포함된 저온 저습도의 쾌적한 공기를 실내로 방출함으로써 실내 공기의 정화도 동시에 할 수 있다.

상기 고온 열전도체(28)는 열전반도체(11)의 열이 보다 쉽게 상기 고온부 히트파이프 증발부(22)와 쿨링보조핀(27)으로 전달되도록 열전도 다리역할(Thermal conductivity bridge)을 하는 것이다.

그리고 상기 저온발생 챔버(10), 고온발생 챔버(20) 및 쿨링타워(50)를 수직형으로 구성한 것은 저온발생 챔버(10)의 예냉 히트파이프 증발부(14)의 방열핀(13)과 통풍튜브(15)의 방열핀(151)에서 발생하는 응결수와 고온발생 챔버(20)의 냉각수와 쿨링타워(50)의 코일형 냉각수 유도관(80)에서 발생하는 응결수가 중력에 의하여 신속히 냉각수 탱크(30)로 유입되게 하기 위함이다.

고온발생 챔버(20)를 예를 들면, 히트파이프 냉각노즐(81)을 통해 냉각수가 분사되면 분사된 냉각수는 예냉 히트파이프 응축부(24)와 그 방열핀(23)과 고온부 히트파이프 응축부(26)와 그 방열핀(25)과 쿨링보조핀(27)을 순차적으로 골고루 적셔주면서 중력에 의하여 신속히 하강하여 냉각수 탱크(30)로 수집되는 것이다. 이는 각도에 따라 실험한 결과 수직형 조립일 때가 냉각효과를 극대화하는 결과가 나왔다.

또한 수직형 구성일 때가 저온발생 챔버(10)의 응결수와 고온발생 챔버(20)의 냉각수가 열전반도체(11)로 유입되어 발생할 수 있는 고장 및 오동작 등을 최대 로 방지할 수 있다.

도 2에 도시된 예냉 히트파이프는 예냉 히트파이프 증발부(14)와 그 방열핀(13) 그리고 예냉 히트파이프 응축부(24)와 그 방열핀(23)으로 구성된 것이다. 그리고 미설명 부호 131은 예냉 히트파이프 보강재이다.

상기 예냉 히트파이프 증발부(14)는 여름에 습도가 높은 실내의 고온다습한 공기를 송풍기(11)를 통해 흡입할 때, 대기온도 조건에 따라 다르겠지만 예냉 히트파이프 증발부(14)에서 급격히 온도강하가 이루어져 예냉 히트파이프 증발부(14)의 열교환이 우수한 면적이 넓은 방열핀(13)을 단지 통과만 시켜도 약 5℃ 정도의 온도강하가 된다.

이때 약 5℃ 정도의 온도강하 즉, 예냉은 전원공급 없이 실내의 고온다습한 공기의 온도를 순간적으로 낮추어주기 때문에 전체 전력소비의 약 30~50%를 감소할 수 있다. 그리고 예냉에 의해 실내의 고온다습한 공기 속에 포함된 습기가 상기 예냉 히트파이프 증발부(14)의 방열핀(13)을 통과하면서 응결된다.

상기 저온발생 챔버(10)의 예냉 히트파이프 증발부(14)에 전달된 열은 고온발생 챔버(20)의 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)에서 히트파이프 냉각노즐(81)로부터 분사되는 냉각수와 외기유입관(60)으로부터 유입되는 저온 고습도의 외부공기가 상호 작용하여 수냉식, 공랭식 및 기화열 흡수가 일어나 예냉 히트파이프 응축부(24)의 온도는 급격하게 상기 외부공기의 온도 이하로 떨어져서 예냉 히트파이프 응축부(24)의 작업유체(Working fluid)는 즉시 응결되어 다시 예냉 히트파이프 증발부(14)로 중력에 의하여 자동으로 흘러 내려가 연속적인 순환(Cycling) 이 특별한 동력추가 없이 이루어진다.

상기 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)은 예냉 히트파이프 응축부를 냉각시키는 이외에도 외부공기와 상호작용하여 냉각수가 기화될 때 냉각수의 온도를 급격하게 떨어뜨려 주는 역할도 한다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명의 냉ㆍ난방용 에어컨은 열전반도체(11)의 흡열부인 일측에 예냉 히트파이프 증발부(14)와 그 방열핀(13) 그리고 방열핀(151)이 설치된 통풍튜브(15)를 구비하는 저온발생 챔버(10)를 설치하고, 열전반도체(11)의 발열부인 타측에 예냉 히트파이프 응축부(24)와 그 방열핀(23), 고온부 히트파이프(26)와 그 방열핀(25) 그리고 쿨링보조핀(27)을 구비하는 고온발생 챔버(20) 및 코일형 냉각수 유도관(80)을 구비하는 쿨링 타워(50)를 설치하여 구성한 것이다.

한편, 열전반도체(11)의 일측과 타측에 부착설치되는 저온 열전도체(152)와 고온 열전도체(28)에 최대로 열 교환이 이루어져 열전도를 극대화하는 열전도 그리스를 바르는 것으로 구성한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 열전반도체(11) 및 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨의 작용을 설명하면 다음과 같다.

사용자가 실내의 온도를 저하시키기 위하여 상기 컨트롤러(40)의 구동스위치를 온(ON) 시키면, 본 발명의 에어컨이 가동되면서 상기 열전반도체(11)에 직류전원장치(21)로부터 직류전원이 공급되어 상기 열전반도체(11)는 상기 직류전원에 의해 일측 흡열부에서는 주위의 열을 흡수하고, 타측 발열부에서는 일측 흡열부에서 흡수된 열을 방출하게 된다. 이에 따라 열전반도체(11) 일측의 열 흡수에 의한 저온은 저온 열전도체(152)로 전달되고, 타측의 방출열은 고온 열전도체(28) 및 고온부 히트파이프 증발부(22)로 전달된다.

그리고 상기 저온발생 챔버(10)에 설치된 송풍기(12)에 의해 실내에서 흡입된 고온다습한 흡입풍은 예냉 히트파이프 증발부(14)와 그 방열핀(13)을 통과함으로써 약 5℃의 온도강하가 이루어져 1차 냉각된 후, 열전반도체(11)의 저온 열전도체(151)에 의해 저온이 형성되어 있는 통풍튜브(15)의 방열핀(151)인 경사핀(1511)과 수평핀(1512)에 부딪혀 2차 냉각되며, 이 2차 냉각된 흡입풍은 전기장 음이온 발생장치(17)를 통과하면서 음이온이 포함된 냉각된 흡입풍으로 되어 토출구(16)를 통해 실내로 방출되는데, 상기 음이온에 의해 실내정화가 이루어진다.

상기와 같은 예냉 히트파이프 증발부(14)의 방열핀(13)과 통풍튜브(15)의 방열핀(151)에 부딪혀 급격하게 냉각된 습기가 많은 실내 흡입풍이 응결되어 생성된 저온(~5℃)의 응결수가 응결수 유도관(19)을 통해 냉각수 탱크(30)로 유입되어 냉각수의 온도를 낮추어주면서 냉각수 보충역할을 한다.

상기와 같이 저온발생 챔버(10)에서 예냉 히트파이프 증발부(14)와 그 방열핀(13)과 통풍튜브(15) 그리고 열전반도체(11)의 일측 흡열부에 의해 냉각된 흡입풍이 생성되어 실내로 송풍되는 한편, 고온발생 챔버(20)에서는 예냉 히트파이프 응축부(24)와 고온부 히트파이프 응축부(26) 및 열전반도체(11)의 타측 발열부에서 발생되는 열기를 다음과 같은 작용에 의하여 냉각시켜 상대적으로 저온발생 챔버(10)의 저온을 더욱더 효과적으로 극대화시킨다.

고온발생 챔버(20) 내부에 설치된 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)과 고온부 히트파이프 응축부(26)의 방열핀(25) 및 쿨링보조핀(27) 그리고 상기 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)에 냉각수를 분사하는 코일형 냉각수 유도관(80)이 설치된 쿨링타워(50) 등에 의하여 고온발생 챔버(20)를 냉각시키게 되는데, 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)과 고온부 히트파이프 응축부(26)의 방열핀(25) 및 쿨링보조핀(27)에서 상기 분사되는 냉각수에 의해 기화가 일어나면서 냉각수 자체의 온도를 강하시킨다. 이로 인하여 냉각수의 온도는 대략 23℃의 물로 변한다.

상기 코일형 냉각수 유도관(80)을 통한 상기 23℃의 냉각수가 냉각수 탱크(30)의 순환펌프(70)에 의해 히트파이프 냉각노즐(81)로 분사되는데, 이때 상기 고온발생 챔버(20)와 냉각수 탱크(30)의 열기와 기화가 된 공기가 쿨링타워(50)를 따라 그 열기배출관(51)을 통해 외부로 배출되면서 상기 외기유입관(60)을 통해 들어온 외부공기가 상기 방열핀(23,25)과 쿨링보조핀(27)을 냉각시킨다.

즉, 유체역학적인 공기의 흐름에 의하여 쿨링타워(50)의 열기배출관(51)으로 배출되는 고온다습한 공기보다 상대적으로 온도가 낮으면서 습도가 많은 외부공기가 자연적으로 상기 외기유입관(60)으로 유입되게 되는데, 이때 저온 고습도의 외부공기는 직류전원장치(21)에서 발생되는 열기에 의해 자신의 온도가 약간 상승되면서 건조되어 자연스럽게 상기 히트파이프 냉각노즐(81)에서 분사되는 냉각수의 기화에 알맞은 온도이면서 저습도로 바뀌어 고온발생 챔버(20)의 온도를 낮추어주기 때문에 효과적으로 고온발생 챔버(20)의 온도를 강하시키는데 도움을 준다.

그러므로 고온발생 챔버의 냉각효과를 최대로 할 수 있어서 본 발명인 냉ㆍ난방용 에어컨의 냉각성능을 더욱더 증대시킬 수 있다.

한편, 구리재질의 코일형 냉각수 유도관(80)의 온도가 약 23℃이고, 고온발생 챔버(20)와 냉각수 탱크(30)를 통하여 연통된 쿨링타워(50) 내부의 공기 온도는 대략 30℃이면서 습도는 약 70% 가량 된다. 이 조건에서 23℃의 코일형 냉각수 유도관(80) 표면에 대부분의 수분들이 응결되어 다시 냉각수 탱크(30)로 중력에 의하여 자동적으로 유입되어 냉각수가 보충되므로 냉각수 소모량을 최소화할 수 있다. 여기서 쿨링타워(50)의 역할은 냉각수 온도를 낮추면서 코일형 냉각수 유도관(80)에서 생성되는 응결수를 냉각수 탱크(30)로 회수하는 역할을 하는 결과가 된다. 이 냉각수 탱크의 냉각수는 다시 순환펌프(70)를 통해 고온발생 챔버(20)로 분사되므로 지속적으로 냉각순환된다.

이상 상세하게 기술한 열전반도체(11) 일측 발열부인 고온발생 챔버(20)의 고온을 냉각시켜 온도를 낮추는 과정을 종합적으로 기술하면 다음과 같다.

상기처럼 저온발생 챔버(10)의 냉각에 따라 고온발생 챔버(20)에서는 발열이 발생하여 온도가 올라가지만, 냉각수 탱크(30)의 순환펌프(70)에 의해 코일형 냉각수 유도관(80)을 통해 히트파이프 냉각노즐(81)에서 분사되는 냉각수가 1차적으로 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)에서 외기유입관(60)을 통해 유입되는 외부공기와 상호작용하여 기화되면서 예냉 히트파이프 응축부(24)를 냉각시키고 동시에 기화열 흡수(539cal/g)에 의하여 자신도 냉각되고, 2차적으로 상기 1차 냉각된 냉각수는 고온부 히트파이프 응축부(26)의 방열핀(25)에서 외부공기와 상호작용하 여 기화되면서 고온부 히트파이프 응축부(26)를 냉각시키고 동시에 기화열 흡수에 의해 자신도 냉각되며, 3차적으로 상기 2차 냉각된 냉각수는 쿨링보조핀(27)에서 외부공기와 상호작용하여 기화되면서 쿨링보조핀(27)을 냉각시키고 동시에 기화열 흡수에 의해 자신도 냉각된다.

상기한 바와 같이, 저온발생 챔버(10)와 고온발생 챔버(20) 및 쿨링타워(50)를 수직으로 구성함과 아울러서 저온발생 챔버(10)를 응결수 유도관(19)을 통해 냉각수 탱크(30)와 연통시키고, 쿨링타워(50)를 냉각수 탱크(30)를 매개로 하여 고온발생 챔버(20)와 연통시켜 그 내부에 설치하는 등의 효과적인 배치를 함으로써 저온발생 챔버(10)의 단위시간당 배출되는 냉각공기량이 증가하고, 또한 공기유로의 길이(air path-length)를 가능한 단축함으로써 에너지 손실이 극소화하여 냉각효과를 더욱 극대화할 수 있고, 신속하게 저온 저습도이면서 음이온이 포함된 조용하고 쾌적한 냉각풍을 실내로 배출함으로써 송풍기에 무리(열이 발생하지 않음)를 주지 않으며, 안정적으로 오랜 시간 사용이 가능한 장점이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 열전반도체 및 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨에 의해 에어컨이 소형, 경량화 및 영구적(27년 이상 사용)으로 사용할 수 있고, 또한 급변하는 반도체의 발전으로 효율과 성능도 함께 날로 향상되므로 환경에 커다란 피해를 주는 냉매가스에 의한 방법과는 비교할 수 없을 정도로 높은 효율을 갖는 가정용 및 오피스텔용 에어컨 제작이 가능하고, 또한 직류전원장치(21)의 전류방향만 바꾸어주면 냉ㆍ난방용으로 쾌적하고 조용하면서 인체에 유익한 음 이온의 바람이 가능하여 겨울에도 사용할 수 있다.

그리고 누출되는 냉매가스를 보충하기 위하여 가스 생산에 필요한 에너지 소비를 줄일 수 있으며, 지구 오존층에 유해한 냉매가스를 사용하지 않으므로 환경피해를 최소화할 수 있는 효과를 기대할 수 있고, 또한 열전반도체 및 히트파이프는 반영구적으로 사용이 가능하므로 냉ㆍ난방용 에어컨의 폐기 시에는 열전반도체와 히트파이프만 수집하여 계속적으로 재활용이 가능하다.

Claims

직류전원을 인가하는 직류전원장치(21)와;

상기 직류전원장치에서 인가되는 전원에 의해 일측이 흡열하고 타측이 발열하는 열전반도체(11)와;

실내의 공기를 흡입하는 송풍기(12)와, 상기 송풍기의 흡입풍이 가해지는 방열핀(13)에 설치되어 상기 흡입풍을 1차 냉각시키는 예냉 히트파이프 증발부(14)와, 상기 열전반도체(11)의 흡열부에 설치되어 상기 흡입풍을 2차 냉각시키는 다수개의 방열핀(151)이 설치된 통풍튜브(15)와, 상기 1,2차 냉각된 흡입풍을 실내로 방출하는 토출구(16)를 구비한 상기 열전반도체(11) 일측의 저온발생 챔버(10)와;

상기 예냉 히트파이프 증발부(14)와 통풍튜브(15)에서 발생하는 응결수가 유입되며, 하기 예냉 히트파이프 응축부(24)와 고온부 히트파이프 응축부(26)와 쿨링보조핀(27)을 통과한 냉각수가 유입되는 냉각수 탱크(30)와;

상기 열전반도체(11)의 발열부에 설치되어 발열부의 고온을 냉각시키는 고온부 히트파이프 증발부(22)와, 상기 냉각수 탱크(30)의 냉각수가 가해지는 방열핀(23)에 설치되어 1차 냉각되는 예냉 히트파이프 응축부(24)와, 상기 예냉 히트파이프 응축부(24)와 그 방열핀(23)을 통과한 냉각수가 가해지는 방열핀(25)에 설치되어 2차 냉각되는 고온부 히트파이프 응축부(26)와, 상기 고온부 히트파이프 응축부(26)와 그 방열핀(25)을 통과한 냉각수가 가해져 3차 냉각되는, 상기 고온부 히트파이프 증발부(22)에 설치된 쿨링보조핀(27)을 구비한 상기 열전반도체(11) 타측 의 고온발생 챔버(20); 및

상기 직류전원장치의 직류전원을 온/오프하는 구동스위치와 상기 직류전원장치의 전류의 방향을 바꾸어 냉풍기와 온풍기로 전환사용가능하게 하는 전환스위치를 구비한 컨트롤러(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨
청구항 1에 있어서, 상기 통풍튜브(15)를 저온 열전도체(152)를 매개로 하여 상기 열전반도체(11)의 흡열부에 설치하고, 상기 열전반도체의 발열부에 고온부 히트파이프 증발부(22)를 설치하되, 상기 발열부에 고온 열전도체(28)의 일측을 설치하고, 상기 고온 열전도체(28)에 상기 고온부 히트파이프 증발부(22)를 설치하며, 상기 고온 열전도체(28)의 타측에 상기 쿨링보조핀(27)을 설치한 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨.
청구항 1에 있어서, 상기 냉각수 탱크(30)와 일단이 연통되고, 상기 냉각수 탱크를 통해 유입되는 고온발생 챔버(20)의 공기를 외부로 배출하는 열기배출관(51)이 타단에 설치된 속이 빈 쿨링타워(50)를 상기 고온발생 챔버(20)에 격리시켜 설치하되, 상기 열기배출관을 통해 고온발생 챔버의 공기 배출시, 상기 고온발생 챔버로 외부공기가 유입되게 상기 열기배출관의 둘레에 상기 고온발생 챔버와 통하는 외기유입관(60)을 설치하고, 상기 냉각수 탱크(30)의 순환펌프(70)에 일단이 설치되고, 상기 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)에 가해지는 냉각수를 분사하는 히트파이프 냉각노즐(81)이 타단에 설치된 코일형 냉각수 유도관(80)을 상기 쿨링타워 내부를 통과하여 설치한 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨.
청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통풍튜브(15)의 방열핀(151)은 지그재그로 굴곡된 다수개의 경사핀(1511)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨.
청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통풍튜브(15)의 방열핀(151)에 단열재(153)를 설치한 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨.
청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예냉 히트파이프 증발부(14)는 그 응축부(24) 보다 위치가 낮게 기울여 설치한 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨.
청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토출구(16)에 실내로 방출되는 냉각된 흡입풍의 소음을 제거하는 소음기(18)를 설치한 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨.
청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토출구(16) 측에 상기 전환스위치에 의해 가동되는 전기장 음이온 발생장치(17)를 설치한 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨.
청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러(40)에는 상기 송풍기(12)의 풍량을 조절하는 풍량 조절스위치와 상기 냉각수 탱크에 설치되어 냉각수가 상기 예냉 히트파이프 응축부(24)의 방열핀(23)에 가해지게 펌핑하는 순환펌프(70)의 동작조절스위치가 더 구비된 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨.
청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직류전원장치(21)를 고온발생 챔버(20)에 설치한 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨.
청구항 2에 있어서, 상기 저온 열전도체(152)와 고온 열전도체(28)에 열전도를 극대화하는 열전도 그리스를 도포한 것을 특징으로 하는 열전반도체와 히트파이프를 이용한 냉ㆍ난방용 에어컨.