KR100898063B1 - 열전소자를 이용한 소형 제습기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열전소자를 이용하여 소형으로 제작하여 비교적 적은 공간을 차지하여 뛰어난 제습효과를 얻기 위한 제습기에 관한 것이다. 제습기는 외부로부터 공기를 흡입하는 흡입팬과, 외부로 노출된 전면에 상기 흡입팬이 결합된 상부 케이스와, 상기 상부 케이스의 배면에 배치되며, 다수의 핀을 갖는 발열 방열판과, 상기 발열 방열판의 하면과 접촉하며, 열을 흡수하기 위한 흡열부와 열을 발산시키는 발열부로 이루어진 열전소자와, 상기 열전소자의 하면과 접촉하며, 다수의 핀을 갖는 흡열 방열판과, 상기 상부 케이스와 열전도 가능하게 결합하며, 저면에는 상기 흡열부에 의해 공기가 응축되면서 생성된 응축수를 배출하기 위한 응축수배출홀이 형성되고, 일측에는 상기 열전소자로부터 발생된 열을 외부로 배출하기 위한 적어도 하나 이상의 배기공이 형성된 하부 케이스와, 상기 발열 방열판의 측면과 배면 중 적어도 어느 하나와 결합하며, 상기 하부 케이스에 형성된 배기공 상방에서 하부 케이스의 측면과 접촉하는 발열방열판결합부재와, 상기 흡입팬과 열전소자를 제어하기 위한 제어수단을 포함한다.
제습기, 제습 장치, 열전 소자, 펠티어 소자, 방열판, 소형, 슬림

Description

열전소자를 이용한 소형 제습기{AUTOMATIC CONTROL DEHUMIDIFIER USING THERMOELECTRIC MODULE}
본 발명은 제습기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 열전소자를 이용하여 제습 효과를 향상시키면서도 소형으로 제작하여 비교적 적은 공간을 차지하는 소형 제습기에 관한 것이다.
습도에 민감한 각종 전자장비가 설치된 연구실이나, 적정한 습도를 유지하여야 하는 병실에는 공기 중에 함유되어 있는 과잉의 습기를 제거하거나 또는 부족한 습기를 보충하기 위한 제습기가 설치되어 운용되고 있다.
통상적으로 제습기는 실내 공기를 흡입하고, 흡입된 공기를 냉각시켜 과잉 습기를 제거한 다음, 공기를 적정 온도로 가열하여 실내로 다시 배출시킨다. 이러한 종래 제습기는 별도의 배관을 통해 순환하는 냉매를 이용하여 공기를 냉각시키고, 별도로 장착된 히터를 이용하여 공기를 가열한다. 그러나, 냉매로 사용되는 프레온 가스가 지구온난화의 주범이기 때문에, 최근에 펠티에 소자(Peltier element)를 이용한 제습기에 관한 관심이 높아지고 있다.
펠티에 소자(이하, "열전소자"라 한다)란 2종류의 금속 끝을 접속시키고, 이것에 전류를 흘려보내면, 전류의 방향에 따라 한쪽 단자는 흡열하고, 다른 쪽 단자는 발열하는 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용한 것이다.
본 발명의 목적은 열전소자를 이용하여 흡입된 공기의 열을 흡수하여 습도를 낮추어 주위 습도를 일정하게 유지할 수 있는 소형 제습기를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 외부로부터 공기를 흡입하는 흡입팬과; 외부로 노출된 전면에 상기 흡입팬이 결합된 상부 케이스와; 상기 상부 케이스의 배면에 배치되며, 다수의 핀을 갖는 발열 방열판과; 상기 발열 방열판의 하면과 접촉하며, 열을 흡수하기 위한 흡열부와 열을 발산시키는 발열부로 이루어진 열전소자와; 상기 열전소자의 하면과 접촉하며, 다수의 핀을 갖는 흡열 방열판과; 상기 상부 케이스와 열전도 가능하게 결합하며, 저면에는 상기 흡열부에 의해 공기가 응축되면서 생성된 응축수를 배출하기 위한 응축수배출홀이 형성되고, 일측에는 상기 열전소자로부터 발생된 열을 외부로 배출하기 위한 적어도 하나 이상의 배기공이 형성된 하부 케이스와; 상기 발열 방열판의 측면과 배면 중 적어도 어느 하나와 결합하며, 상기 하부 케이스에 형성된 배기공 상방에서 하부 케이스의 측면과 접촉하는 발열방열판결합부재와; 상기 열전소자를 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 제습기가 제공된다.
본 발명의 제습기는 주위 습도를 측정하기 위한 습도센서와, 상기 발열 방열판의 일측과 결합하여 상기 다수의 핀의 주위온도를 감지하고, 감지된 주위온도가 설정온도 이상이면 구동전원을 차단하고, 설정온도 이하이면 구동전원을 공급하도록 제어하는 서모스탯과, 주위 온도를 측정하는 온도센서를 또한 포함한다. 제어수단은 설정습도를 입력하기 위한 입력부와, 상기 습도센서로부터 측정된 주위습도를 표시하거나 상기 입력부로부터 입력된 설정습도를 표시하는 화면표시부를 구비한다.
본 발명의 일특징에 따르면, 상기 하부 케이스의 일측면에는 습도센서, 온도센서, 열전소자 및 제어수단에 구동전원을 공급하는 전원선이 연결되는 전원선연결부가 마련된다.
상부 케이스의 상면에는 상기 전원선을 통하여 공급되는 구동전원을 온/오프하는 전원버튼이 설치된다.
상기 제어수단은 주위 습도가 설정습도를 초과하면 점등되는 경보램프와, 경보음을 출력시키는 버저로 이루어진 습도경보부와, 주위 온도가 설정온도를 초과하면 점등되는 경보등과, 경보음을 출력시키는 경보음발생모듈로 이루어진 온도경보부와, 유선 또는 무선 통신에 의해 상기 습도경보부 또는 상기 온도경보부로부터 경보시 생성된 경보신호를 외부에 마련된 컴퓨터에 전송하는 통신모듈을 또한 포함한다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 소형 제습기는 열전소자를 구비하며, 열전도성이 우수한 알루미늄으로 제작되어 소형으로 제작 가능하고, 어느 곳에서나 설치가 용이하고, 소형으로 소비전력을 절감할 수 있으며, 프레온 가스 등의 용매를 사용하지 않아 친환경적인 장점이 있다.
또한, 제습기를 소형으로 제작하여도, 신속한 열 발산 및 냉각이 수행되어 고효율의 제습이 가능한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 제습기를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 소형 제습기의 사시도이며, 도 2는 도 1의 좌측 및 저면에서 바라본 사시도이고, 도 3은 도 1의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 하부 케이스 내부를 도시하는 정면도이고, 도 5는 도 1의 제어수단의 세부적인 구성도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명하면,
본 발명의 제습기(1)는 흡입팬(20), 흡입팬(20)이 전면에 결합되는 상부 케이스(11), 상부 케이스(11)의 측면에 결합되는 제어수단(30), 상부 케이스(11)의 배면에 배치되어 상부 케이스(11)와 나사결합되는 하부 케이스(12), 하부 케이스(12) 내부에 수용되는 발열 방열판(71), 열전소자(80), 흡열 방열판(72), 습도센서(51), 온도센서(53)를 포함한다.
흡입팬(20)은 상부 케이스(11)의 전면에 결합됨으로써, 구동전원 공급시 외부로부터 공기를 흡입한다.
흡입팬(20)의 구동전원은 예컨데, 직류(DC) 12V가 될 수 있다.
상부 케이스(11)는 전면에 흡입팬(20)이 결합됨에 따라 흡입팬(20)으로부터 흡입된 공기를 내부로 통하도록 흡입팬(20)의 크기에 대응하는 팬홀(11a)이 형성된다.
또한, 상부 케이스(11)의 전면 상측에는 습도센서(51)에 의해 측정되는 주위습도 및 설정습도를 입력하여 표시하는 화면표시부(31)와 설정습도 입력을 위한 입력부(32)가 외부로 노출되도록 제어수단(30)이 장착된다.
또한, 상부 케이스(11)의 전면 우측에는 도 1에 도시된 바와 같이, 전원버튼(40), 전원작동램프, 센서작동램프가 더 마련된다.
나아가, 상부 케이스(11)는 열전도성이 우수한 알루미늄 재질로 제작되어 열전소자(80)에서 발생된 열을 외부로 신속하게 방출시키도록 한다.
제어수단(30)은 도 5에 도시된 바와 같이, 마이크로컨트롤러(30a), 화면표시부(31), 입력부(32), 습도경보부(33), 온도경보부(34), 통신모듈(35)을 더 포함한다.
마이크로컨트롤러(30a)는 화면표시부(31), 입력부(32), 습도경보부(33), 온도경보부(34), 통신모듈(35)을 제어한다. 즉, 마이크로컨트롤러(30a)는 입력부(32)로부터 설정습도 또는 설정온도를 입력받고, 화면표시부(31)로부터 입력받은 설정습도 또는 설정온도를 표시하거나 습도센서(51)에 의해 측정된 주위습도, 온도센서(53)의 의해 측정된 주위온도를 표시하도록 제어하고, 주위습도가 설정습도 초과시에 습도경보부(33)를 작동시키거나 주위온도가 설정온도 초과시에 온도경보를 작동시키도록 제어한다.
화면표시부(31)는 마이크로컨트롤러(30a)의 제어에 따라 입력부(32)로부터 입력된 설정습도 또는 설정온도를 표시하거나 습도센서(51)로부터 측정된 주위습도, 온도센서(53)로부터 측정된 주위온도를 수치로 표시한다.
화면표시부(31)는 예컨데, 7-세그먼트 어레이로 백 단위까지 표현가능하도록 마련되는 것이 바람직하다.
입력부(32)는 주위습도를 일정하게 유지하기 위하여 주위습도의 기준값인 설정습도가 외부로부터 입력되거나 주위온도를 일정하게 유지하기 위하여 주위온도의 기준값인 설정온도가 외부로부터 입력된다.
습도경보부(33)는 마이크로컨트롤러(30a)의 제어에 의해 기입력되어 설정된 설정습도와 현재 주위습도를 비교하여, 주위습도가 설정습도를 초과시에 경보신호를 생성하여 경보램프(33a)를 작동시키고, 버저(33b)음을 출력시켜 외부에 알리도록 한다.
온도경보부(34)는 마이크로컨트롤러(30a)의 제어에 의해 기입력되어 설정된 설정온도와 현재 주위온도를 비교하여, 주위온도가 설정온도를 초과시에 경보신호를 생성하여 경보등(34a)을 작동시키고, 경보음발생모듈(34b)을 통하여 경보음을 외부로 출력시킨다.
통신모듈(35)은 마이크로컨트롤러(30a)의 제어에 따라 경보신호 생성시에 이 경보신호를 원격지에 마련된 컴퓨터에 전송하도록 유선 통신 또는 무선 통신 프로토콜을 제공한다. 즉, 실내에 주로 마련되는 제습기(1)로부터 이상 발생시에 실외에 위치한 관리자가 이상 상태를 알 수 있도록 실외의 원격지에 마련된 컴퓨터와 유무선통신에 의해 경보신호를 전송하는 것이다.
경보신호를 전송받은 원격지의 컴퓨터는 이 컴퓨터와 연결된 별도의 경보음스피커나 경보등(34a)을 작동시킨다.
하부 케이스(12)는 상부 케이스(11)의 하부에 배치되어 상부 케이스(11)와 나사 결합되며, 상부 케이스(11)와 동일한 알루미늄 재질로 제작되어 열전소자로부터 흡수된 열을 외부로 신속하게 방출시키도록 한다.
또한, 하부 케이스(12)는 발열 방열판(71), 열전소자(80), 흡열 방열판(72)이 내부에 수용가능한 크기로 제작되고, 외측 상부에는 벽에 고정하기 위한 걸고리부(18)가 결합되어 있으며, 외측 하부에는 도 2에 도시된 바와 같이 응축수배출노즐(100)이 결합된다.
또한, 하부 케이스(12)의 우측면 상부에는 전원선연결부(16)가 마련되고, 전원선연결부(16)에는 소정 전압을 갖는 구동전원이 공급되는 전원선(200)이 연결된다. 구동전원은 예컨데, 직류(DC) 12V가 된다.
이때, 전원버튼(40)의 온/오프에 따라 전원선(200)을 통하여 구동전원이 흡입팬(20), 제어수단(30), 열전소자(80), 습도센서(51) 및 온도센서(53)에 공급되는데, 온/오프시에 발생할 수 있는 서지전압으로 인하여 열전소자(80) 등의 파손 방지 및 절연 등의 목적으로 제1 및 제2 전원공급용 릴레이(61 및 62)가 구비되는 것이 바람직하다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 전원공급용 릴레이(61)와 제2 전원공급용 릴레이(62)가 마련된다.
또한, 하부 케이스(12)의 좌측면 상부에는 습도센서(51)가 수용되는 습도센서결합구(14)가 결합되며, 좌측면 하부에는 다수의 배기공이 형성되어 있다.
발열 방열판(71)은 하부 케이스(12)에 수용되며, 상부 케이스(11)의 배면 중 상부 케이스(11)의 팬홀(11a)이 형성된 위치에 배치되어, 흡입팬(20)으로부터 흡입된 공기가 발열 방열판(71)을 통하여 하부 케이스(12) 바닥쪽으로 이동하도록 마련된다.
특히, 발열 방열판(71)은 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 방열핀이 가로방향(좌우방향)으로 마련되어 좌우방향으로 공기가 흐르도록 제1 유로를 형성하게 된다.
이때, 발열 방열판(71)의 좌측에는 'ㄴ'자 형상의 발열방열판결합부재(73)가 결합된다.
이 발열방열판결합부재(73)는 일측이 발열 방열판(71)과 결합되는 반면에, 타측이 하부 케이스(12)의 좌측면 내측에 접하도록 제작되어 제1 유로를 통하여 흐르는 공기가 좌측을 통하여 하부 케이스(12) 아래로 유입되지 못하도록 한다.
제1 유로를 흐르는 공기가 좌측벽을 통하여 하부 케이스(12) 아래로 유입되지 못하도록 하는 것은 하부 케이스(12)의 좌측면 내측에 다수의 배기공이 형성됨에 따라 열전소자(80)에 의해 흡열되지 못한 공기가 외부로 그대로 빠져나가 제습이 제대로 수행되지 못함을 막기 위해서이다.
발열 방열판(71)의 하부에는 열전소자(80)가 배치된다.
열전소자(80)는 열을 흡수하는 흡열부와 열을 발산하는 발열부로 이루어진다. 보다 구체적으로 설명하면, 열전소자(80)의 발열부는 발열 방열판(71)과 접촉하고, 흡열부는 흡열 방열판(72)과 접촉한다.
흡열 방열판(72)은 열전소자(80)의 흡열부와 접촉하며, 흡열부와 접촉하는 반대면에는 다수의 핀이 마련된다.
이때, 흡열 방열판(72)에는 마련된 다수의 핀은 세로방향(상하방향)으로 배열되어, 응축수를 안내하는 유로를 형성한다.
도 4를 참조하여 흡입팬(20)으로부터 흡입된 공기의 이동경로를 설명하면, 흡입팬(20)으로부터 흡입된 공기는 발열 방열판(71)의 제1 유로를 통하여 우측방향으로 이동하게 되고, 하부 케이스(12)의 우측 내벽과 발열 방열판(71) 사이의 틈을 통하여 아래로 이동하게 되며, 아래로 이동된 공기는 제2 유로가 세로방향(상하방향)으로 형성됨에 따라 가로막혀 정적인 상태를 유지하게 된다.
정적인 상태를 유지하던 공기는 상술한 이동 과정에서 열을 빼앗기게 됨에 따라 응축되어 액체상태로 변하게 되며, 응축수는 하부 케이스(12)의 저면에 집수된 이후에, 저면의 소정 부위에 형성된 응축수배출홀(17)을 통하여 외부로 배출된다.
한편, 흡열 방열판(72)을 통과한 공기는 하부 케이스(12)의 좌측 내벽에 형성된 다수의 배기공을 통하여 배출됨으로써, 케이스 내부 온도가 급격히 상승하는 것을 방지한다.
또한, 발열 방열판(71)의 일측에는 서모스탯(90)이 고정 결합된다.
서모스탯(90)은 자동온도조절이 가능하도록 마련되는데, 발열 방열판(71) 내부 온도를 감지하여 일정 이상의 온도가 감지되면 구동전원을 차단하고, 일정 이하의 온도가 감지되면 구동전원을 공급하도록 한다.
즉, 온도센서(53) 등의 고장으로 인하여 내부 온도가 급격히 상승시에 발생할 수 있는 문제를 미연에 방지하도록 발열 방열판(71)의 온도를 감지하여 온도를 일정 범위 내로 유지시키는 것이다.
또한, 응축수배출홀(17)이 형성된 하부 케이스(12)의 하부에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 응축수배출노즐(100)이 결합된다.
응축수배출노즐(100)에는 호스 등이 연결되어 응축수를 외부로 배출시킨다.
습도센서(51)는 주위습도를 측정하는 센서로, 하부 케이스(12)의 좌측 상부에 형성된 센서결합홀(14a)을 통하여 외부로 노출되도록 마련된다.
이때, 외부에 노출된 습도센서(51)가 파손되지 않도록 습도센서결합구(14) 내부에 습도센서(51)가 수용되도록 한다. 습도센서결합구(14)는 내부에 수용된 습도센서(51)로부터 외부 공기의 습도 측정이 용이하도록 다수의 미세한 구멍이 형성됨이 바람직하다. 습도센서결합구(14)는 녹이 슬지 않도록 예컨데, 황동으로 제작된다.
또한, 습도센서(51)를 구동하기 위한 구동전원선을 습도센서(51)와 연결하 고, 구동전원선을 보호할 목적으로 구동전원선 및 습도센서(51) 일부가 내부에 수용되는 습도센서케이스(52)가 마련된다.
습도센서(51)는 마이크로컨트롤러(30a)와 연결되어 측정된 주위습도를 마이크로컨트롤러(30a)에 전송한다.
온도센서(53)는 주위온도를 측정하고, 마이크로컨트롤러(30a)와 연결되어 측정된 주위온도를 전송한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있고, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 소형 제습기의 사시도.
도 2는 도 1의 좌측 및 저면에서 바라본 사시도.
도 3은 도 1의 분해 사시도.
도 4는 도 3의 하부 케이스 내부를 도시하는 정면도.
도 5는 도 1의 제어수단의 세부적인 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 참조부호의 설명>
1 : 제습기 11 : 상부 케이스
11a : 팬홀 12 : 하부 케이스
14 : 습도센서결합구 14a : 센서결합홀
16 : 전원선배출홀 17 : 응축수배출홀
18 : 걸고리부 20 : 흡입팬
30 : 제어수단 30a : 마이크로컨트롤러
31 : 화면표시부
32 : 입력부 33 : 습도경보부
33a : 경보램프 33b : 버저
34 : 온도경보부 34a : 경보등
34b : 경보음발생모듈 35 : 통신모듈
40 : 전원버튼
51 : 습도센서 52 : 습도센서케이스
53 : 온도센서 61 : 제1 전원공급용 릴레이
62 : 제2 전원공급용 릴레이 71 : 발열 방열판
72 : 흡열 방열판 73 : 발열방열판결합부재
80 : 열전소자 90 : 서모스탯
100 : 응축수배출노즐 200 : 전원선

Claims (4)

  1. 외부로부터 공기를 흡입하는 흡입팬과;
    외부로 노출된 전면에 상기 흡입팬이 결합된 상부 케이스와;
    상기 상부 케이스의 배면에 배치되며, 다수의 핀을 갖는 발열 방열판과;
    상기 발열 방열판의 하면과 접촉하며, 열을 흡수하기 위한 흡열부와 열을 발산하기 위한 발열부로 이루어진 열전소자와;
    상기 열전소자의 하면과 접촉하며, 다수의 핀을 갖는 흡열 방열판과;
    상기 상부 케이스와 열전도 가능하게 결합하며, 저면에는 상기 흡열부에 의해 공기가 응축되면서 생성된 응축수를 배출하기 위한 응축수배출홀이 형성되고, 일측에는 상기 흡입 공기를 배출하기 위한 적어도 하나 이상의 배기공이 형성된 하부 케이스와;
    상기 발열 방열판의 측면과 배면 중 적어도 어느 하나와 결합하며, 상기 하부 케이스에 형성된 배기공 상방에서 하부 케이스의 측면과 접촉하는 발열방열판결합부재와;
    상기 흡입팬과 열전소자를 제어하기 위한 제어수단을 포함하며,
    상기 상부 및 하부 케이스는 알루미늄으로 제조되는 것을 특징으로 하는 제습기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    주위 습도를 측정하기 위한 습도센서와;
    상기 발열 방열판의 일측과 결합하여 상기 다수의 핀의 주위온도를 감지하고, 감지된 주위온도가 설정온도 이상이면 구동전원을 차단하고, 설정온도 이하이면 구동전원을 공급하도록 제어하는 서모스탯과;
    주위 온도를 측정하는 온도센서를 또한 포함하며,
    상기 제어수단은 설정습도를 입력하기 위한 입력부와, 상기 습도센서로부터 측정된 주위습도를 표시하거나 상기 입력부로부터 입력된 설정습도를 표시하는 화면표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 제습기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 하부 케이스의 일측면에는 습도센서, 온도센서, 열전소자 및 제어수단에 구동전원을 공급하는 전원선이 연결되는 전원선연결부가 마련되며,
    상기 상부 케이스의 상면에는 상기 전원선을 통하여 공급되는 구동전원을 온/오프하는 전원버튼이 설치되는 것을 특징으로 하는 제습기.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제어수단은
    주위 습도가 설정습도를 초과하면 점등되는 경보램프와, 경보음을 출력시키는 버저로 이루어진 습도경보부;
    주위 온도가 설정온도를 초과하면 점등되는 경보등과, 경보음을 출력시키는 경보음발생모듈로 이루어진 온도경보부; 및
    유선 또는 무선 통신에 의해 상기 습도경보부 또는 상기 온도경보부로부터 경보시 생성된 경보신호를 외부에 마련된 컴퓨터에 전송하는 통신모듈을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 제습기.
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