KR101132608B1 - 발광다이오드를 이용한 천장등 겸용 온풍기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광다이오드를 이용한 천장등 겸용 온풍기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광다이오드에서 발생되는 열을 이용하여 열매체유를 가열하고, 가열된 열매체유에서 발생되는 열을 팬 모터를 이용하여 온풍으로 사용하면서 발광다이오드에서 발생되는 빛을 조명에 사용할 수 있도록 하는 발광다이오드를 이용한 천장등 겸용 온풍기에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 난방과 조명에 사용되는 별도의 전력소모를 절감시킬 수 있으며, 작은 부피의 장치를 사용하여 난방과 조명을 실시할 수 있는 효과가 있다.

발광다이오드, 온풍기, 천장등, 열매체유, 모터

Description

발광다이오드를 이용한 천장등 겸용 온풍기{HEATER AND LIGHT USING LED}

본 발명은 발광다이오드를 이용한 천장등 겸용 온풍기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광다이오드에서 발생되는 열을 이용하여 열매체유를 가열하고, 가열된 열매체유에서 발생되는 열을 송풍팬을 이용하여 온풍으로 사용하면서 발광다이오드에서 발생되는 빛을 조명에 사용할 수 있도록 하는 발광다이오드를 이용한 천장등 겸용 온풍기에 관한 것이다.

천장 매립형 온풍기는 전기히터로 가열된 공기를 송풍팬으로 불어주면서 실내를 데워주는 난방장치이다. 천장 매립형 온풍기는 사무실이나 가정의 천장에 매립된 상태에서 사용하게 되는데, 천장에 설치되는 조명등과 간섭되지 않는 위치에 설치된다.

일반적으로 온풍기는 세라믹히터나 면상발열체 등의 열발생장치를 사용하여 자연대류 방식으로 실내를 데우거나, 열을 발생하는 장치에 송풍팬으로 바람을 일으켜 뜨거운 열풍을 배출함으로써 난방을 한다.

그런데, 종래에 개시된 열풍기 중에서 기름이나 가스를 연소시키는 경우에는 기름 등의 연소과정에서 일산화탄소나 질소화합물과 같은 유해물질이 발생하여 인 체에 해를 끼치게 된다. 연소과정에서 발생하는 화합물을 배출하기 위하여 별도의 연통을 설치하여야 하므로, 시공비가 상승하고, 공간적인 제약도 받게 된다.

또한 전기를 이용하여 온풍을 발생시키는 경우에는 실제 사용온도보다 높은 온도로 히팅케이블을 가열한 후, 송풍팬으로 바람을 방출하게 되므로, 열과 전력의 손실이 큰 편이다.

또한 난방을 신속하게 하기 위해서는 급격한 가열이 이루어져야 하므로, 초기 구동에서 전력소모가 크고, 온도가 급격히 올라가는 상태가 되므로 화재나 화상의 위험이 생기는 문제점이 있었다.

한편, 천장 매립형 온풍기는 천장에 설치된 형광등이나 전등과 겹치지 않는 위치에 설치하여야 하므로, 공간의 제약을 받게되는 문제점이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 발광다이오드에서 발생하는 열과 빛을 동시에 이용하여 조명과 난방을 동시에 해결할 수 있는 발광다이오드를 이용한 천장등 겸용 온풍기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 발광다이오드에서 발생한 열과 빛을 이용해 난방과 조명을 하는 온풍기로서, 내부에 수납공간이 마련되며, 밑면 가장자리에 송풍구가 형성되고, 밑면 중앙에는 조명창이 설치되는 몸체와; 상기 몸체의 수납공간 중앙에 설치되며, 내부에 형성된 저장공간에 저장되어 있는 열매체유를 가열하여 온도를 올리는 열매체유탱크와; 상기 열매체유탱크의 밑면과 밀착되게 설치되는 메탈 PCB(Printed Circuit Board)와; 상기 메탈 PCB에 설치되며, 일부는 상기 조명창이 설치된 부분과 대응되는 위치에 설치되는 다수의 발광다이오드와; 상기 발광다이오드에 직류전원을 공급하는 전원부와; 상기 열매체유탱크와 공급관으로 연결되며, 상기 열매체유탱크로부터 공급된 고온의 열매체유가 내부를 통과하면서 외부의 방열핀을 통해 열을 방출하도록 하며, 상기 몸체의 중앙부를 중심으로 설치되는 2개 내지 4개의 열교환기와; 상기 2개 내지 4개의 열교환기의 중앙부에 설치되는 송풍팬;을 포함한다.

상기 발광다이오드는 상기 조명창이 설치된 부분과 대응되는 위치에 설치되는 조명용 발광다이오드와, 나머지의 난방용 발광다이오드로 구분되는 것을 특징으 로 한다.

상기 조명용 발광다이오드와 상기 난방용 발광다이오드는 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 난방과 조명에 사용되는 별도의 전력소모를 절감시킬 수 있으며, 작은 부피의 장치를 사용하여 난방과 조명을 실시할 수 있는 효과가 있다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드를 이용한 천장등 겸용 온풍기(이하, '온풍기'라 함)를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온풍기의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 2는 온풍기의 구조를 나타낸 측단면도, 도 3은 온풍기의 구조를 나타낸 평면도이다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 온풍기(100)는 통상적인 천장 매립형 온풍기 또는 냉방기와 유사한 외관을 가진다. 온풍기(100)의 외관을 형성하는 몸체(102)의 밑면 가장자리 부분에는 열풍이 방출되는 송풍구(104)가 형성된다. 송풍구(104)는 셔터가 설치되어 난방 작동중에만 열리고 정지중에는 닫히도록 하여 외부 먼지 등이 온풍기(100) 내부로 들어가지 않도록 하는 것이 바람직하다.

몸체(102)의 밑면 중앙에는 다수의 조명창(106)이 설치된다. 조명창(106)의 내부에는 조명용 발광다이오드(120)가 설치되는데, 공기를 데우기 위해 몸체(102) 내부에 설치되는 난방용 발광다이오드(112)를 같이 사용할 수도 있다. 난방용 발광다이오드(112)와 조명용 발광다이오드(120)를 별개로 설치함으로써 조도를 높일 수 있는 장점이 있지만, 전력소모를 줄이고 효율을 높이려면 하나의 발광다이오드로 난방과 조명에 동시에 사용하는 것이 바람직하다.

몸체(102)의 내부에 형성된 수납공간에는 열매체유탱크(108)가 설치된다.

열매체유탱크(108) 내부에는 저장공간이 형성되는데, 이 저장공간에는 열매체유가 채워져 있다.

열매체유는 광유계와 합성유계로 나누어지는데, 광유계는 광물에서 추출한 고점도 오일로 제조된 열전달 매체로서, 높은 비열과 열전도도를 가지고 있어서 난방수를 빠른 시간 내에 목적하는 온도로 데워주는데 효과적인 열전달매체이다.

합성유계는 원료(원유)를 화학적 공정을 통해서 변형시켜 열전달율을 높이고 안정성을 향상시킨 열전달 오일로서, 광유계 열매체유와 유사한 물리적 특성을 가지고 있다.

열매체유탱크(108) 내부에 채워진 열매체유는 고온으로 가열된 상태에서 열매체유탱크(108)를 빠져나가 열을 외부로 방출한 후, 저온의 상태가 되어 다시 열매체유탱크(108)로 돌아온다.

열매체유를 데우는 장치로 본 발명에서는 발광다이오드(LED)가 사용되는데, 발광다이오드(112)는 열매체유탱크(108)의 측면에 밀착설치된 메탈 PCB(110)에 설치된다.

메탈 PCB(110)는 열전달이 빠르기 때문에 발광다이오드(112)에서 발생한 열이 원활하게 열매체유에 전달된다.

일반적으로 발광다이오드는 직류전원의 공급에 의해 빛을 내는 발광소자로 서, 백열등이나 형광등에 비해서 저전력으로도 강한 빛을 낼 수 있는 장점이 있지만, PCB에서 많은 열이 발생하여 발광다이오드의 수명을 단축시키는 문제점이 있다. 역으로 말하면 발광다이오드에서 발생하는 폐열을 이용하여 난방기구를 돌릴 수 있다면 저전력으로도 높은 효율의 난방을 할 수 있게 되는 것이다.

발광다이오드(112)에 직류전원을 공급하기 위한 전원부(도면 미도시)는 몸체(102)와 일체로 또는 독립적으로 설치될 수 있다.

발광다이오드(112)의 발광 작용에 따라 메탈 PCB(110)에서 많은 열이 발생되는데, 이 열이 열매체유탱크(108) 내부로 전달되어 열매체유의 온도를 상승시키게 된다.

일반적으로 발광다이오드의 온도가 150℃를 넘어가면 소자의 수명이 급격히 감소하지만, 그 이하의 온도에서는 수명의 저하가 심하게 일어나지 않는다. 따라서 본 발명에서는 발광다이오드가 100℃ 내지 150℃ 정도의 온도에서 동작이 이루어지도록 전류의 세기를 조절한다.

또한 메탈 PCB(110)는 플라스틱 PCB에 비하여 내열성이 커서 200℃ 이상의 온도에서도 변형이 생기지 않는 장점이 있다.

발광다이오드(112)에 공급되는 전류의 크기를 조절하여 발열 온도를 미세하게 조절하는 방식은 기존에 공개된 각종 조절스위치(Dimming Switch)를 사용하는 것이어서 자세한 설명은 생략한다.

발광다이오드(112)에서 발생한 열은 메탈 PCB(110)를 통해 열매체유탱크(108) 내부로 전해진다. 열매체유탱크(108) 내부의 열매체유는 이 열에 의해 온 도가 상승한 상태에서 열매체유탱크(108)에 형성된 공급관을 따라 밖으로 배출된다. 밖으로 배출된 열매체유는 펌프(116)의 압력에 의해 공급관을 따라 열교환기(114)로 유입된다.

열교환기(114)는 내부에 열매체유가 통과하는 파이프가 형성되며, 외부에는 다수의 방열핀(114a)이 구비되어 열전달이 용이하게 이루어지도록 한다. 열교환기(114)는 사각형인 몸체(102)의 네 변과 각각 평행한 상태가 되도록 네 개가 설치되는 것이 바람직하다. 그리고 첫 번째 열교환기(114)를 지나온 열매체유가 순서대로 네 개의 열교환기(114)를 지나면서 열교환이 이루어지도록 한다.

열교환기(114)를 통과하면서 열매체유는 자신이 가지고 있던 열을 방열핀(114a)을 통해 외부로 방출한다.

네 개의 열교환기(114)로 둘러싸인 중앙에는 송풍팬(118)이 설치된다. 송풍팬(118)은 열교환기(114) 방향으로 바람을 발생시켜 온풍이 외부로 배출되도록 한다. 열교환기(114)에 의해 가열된 온풍은 몸체(102) 밑면의 가장자리에 형성된 송풍구(104)를 통해 나가면서 실내를 데워준다.

열교환기(114)를 통과하면서 열을 방출한 열매체유는 회수관을 통해 다시 열매체유탱크(108)로 들어왔다가 다시 발광다이오드(112)에 의해 가열되면서 난방작용을 반복하게 된다.

한편 몸체(102)의 밑면 중앙에 형성된 조명창(106) 내부에는 발광다이오드(112, 120)가 설치된다. 전술한 바와 같이 조명과 난방을 별개의 발광다이오드로 실행할 수도 있지만, 전력소모를 줄이기 위해서 조명과 난방 겸용의 발광다이오 드를 사용할 수 있다. 본 발명에서는 별개의 발광다이오드를 이용하여 조명과 난방을 하는 것으로 설명한다.

그런데, 여름에 난방은 하지 않고 천장등으로만 사용하는 경우, 또는 겨울 심야에 천장등으로는 사용하지 않고 난방만 하는 경우 등과 같이 온풍기와 천장등을 동시에 사용하지 않는 경우를 위하여 난방용 발광다이오드(112)와 조명용 발광다이오드(120)를 독립적으로 제어할 수 있도록 한다. 만약 하나의 발광다이오드를 이용하여 조명과 난방을 동시에 하는 경우에도 메탈 PCB를 별개로 구성하여 독립적으로 제어되도록 하는 것이 바람직하다.

조명용 발광다이오드(120)는 조명창(106)을 통해 몸체(102)의 밑면으로 노출되면서 실내를 밝히게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온풍기의 구조를 나타낸 사시도.

도 2는 온풍기의 구조를 나타낸 측단면도.

도 3은 온풍기의 구조를 나타낸 평면도.

Claims (3)

1. 발광다이오드에서 발생한 열과 빛을 이용해 난방과 조명을 하는 온풍기로서,

   내부에 수납공간이 마련되며, 밑면 가장자리에 송풍구가 형성되고, 밑면 중앙에는 다수의 조명창이 설치되는 몸체와;

   상기 몸체의 수납공간 중앙에 설치되며, 내부에 형성된 저장공간에 저장되어 있는 열매체유를 가열하여 온도를 올리는 열매체유탱크와;

   상기 열매체유탱크의 밑면과 밀착되게 설치되는 메탈 PCB(Printed Circuit Board)와;

   상기 메탈 PCB에 설치되며, 일부는 상기 조명창이 설치된 부분과 대응되는 위치에 설치되는 다수의 발광다이오드와;

   상기 발광다이오드에 직류전원을 공급하는 전원부와;

   상기 열매체유탱크와 공급관으로 연결되며, 상기 열매체유탱크로부터 공급된 고온의 열매체유가 내부를 통과하면서 외부의 방열핀을 통해 열을 방출하도록 하며, 상기 몸체의 중앙부를 중심으로 설치되는 2개 내지 4개의 열교환기와;

   상기 2개 내지 4개의 열교환기의 중앙부에 설치되는 송풍팬;을 포함하며,

   상기 발광다이오드는

   상기 조명창이 설치된 부분과 대응되는 위치에 설치되는 조명용 발광다이오드와, 나머지의 난방용 발광다이오드로 구분되며, 상기 조명용 발광다이오드와 상기 난방용 발광다이오드는 독립적으로 제어되며,

   상기 열매체유는 상기 2개 내지 4개의 열교환기를 순서대로 지나면서 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는, 발광다이오드를 이용한 온풍기.
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