KR101162973B1 - 제습기능이 구비된 열회수형 환기장치 - Google Patents

제습기능이 구비된 열회수형 환기장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부에 공간부가 형성되는 몸체부(100); 몸체부(100)의 내부를 통과하도록 형성되며, 몸체부(100)의 일측에 구비된 실외공기흡입구(210)와 몸체부(100)의 타측에 구비된 실외공기공급구(220)를 연결하는 유입통로(200); 몸체부(100)의 내부를 통과하도록 형성되며, 몸체부(100)의 일측에 구비된 실내공기배출구(310)와 몸체부(100)의 타측에 구비된 실내공기흡입구(320)를 연결하는 배출통로(300); 유입통로(200)와 배출통로(300)가 교차하는 지점에 설치되어 열교환이 이루어지는 열교환소자(500); 실외공기흡입구(210)에 설치되어 실외공기흡입구(210)를 개방하거나 차단하는 제1댐퍼(230); 실내공기배출구(310)에 설치되어 실내공기배출구(310)를 개방하거나 차단하는 제2댐퍼(330); 유입통로(200)에 설치되는 급기용송풍기(240); 배출통로(300)에 설치되는 배기용송풍기(340); 유입통로(200)와 배출통로(300)를 구획하는 격벽을 관통하도록 설치되어 유입통로(200)와 상기 배출통로(300)를 연결하거나 차단하는 제3댐퍼(410); 유입통로(200) 또는 배출통로(300)의 내부에 설치되는 열전반도체모듈(420); 및, 제1댐퍼(230), 제2댐퍼(330), 제3댐퍼(410), 급기용송풍기(240) 및 배기용송풍기(340)의 작동을 제어하는 제어모듈(600);을 포함하여 구성되는 제습기능이 구비된 열회수형 환기장치에 관한 것이다.

Description

제습기능이 구비된 열회수형 환기장치{ERV with Dehumidifier}
본 발명은 실내외 공기의 유동을 이용한 환기장치와 제습장치가 일체형으로 통합된 기술에 관한 것으로서, 제습을 위하여 환기장치의 내부에 열전반도체모듈(Peltier Module)이 구비된다.
일반적인 열회수형 환기장치는 도1에 도시된 바와 같이 유입통로(200)와 배출통로(300)가 교차되는 지점에 열교환소자(500)가 구비되어 있으며, 이로 인하여 유입되는 실외공기와 배출되는 실내공기 사이에 열교환이 이루어지게 된다.
이러한 종래의 열회수형 환기장치는 환기과정에서 발생되는 열손실(여름철: 냉방에너지 손실/겨울철: 난방에너지 손실)을 최소화할 수 있다는 효과가 있어 다양한 형태의 제품들이 개발되어 사용되고 있다.
그러나 이러한 종래의 열회수형 환기장치들은 실내공기의 습도를 제어하는 기능이 없는데, 실내공기의 습도를 적정 범위로 제어하지 못하는 경우 철재류와 같은 금속제품의 부식이 발생하게 되고, 실내 곰팡이 번식이 촉진되어 거주자의 건강을 저해하게 되고, 목재류나 종이류의 부패현상이 발생하고, 악취 및 각종 박테리아의 번식이 촉진되어 질병을 유발하게 된다.
따라서 실내공기의 습도는 40 내지 50% 정도로 유지할 필요가 있는데, 이를 위해서는 별도의 제습기를 설치해야만 되는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 환기장치와 제습기를 일체형으로 제작하여 실내환경에 맞추어 환기와 제습을 선택적으로 수행하거나 환기와 제습을 동시에 수행할 수 있는 새로운 개념의 환기장치를 제공하여 사용자의 편의성을 극대화시키는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.
본 발명은 실내외 공기를 유동시키는 환기장치에 관한 것으로서, 내부에 공간부가 형성되는 몸체부(100); 상기 몸체부(100)의 내부를 통과하도록 형성되며, 상기 몸체부(100)의 일측에 구비된 실외공기흡입구(210)와 상기 몸체부(100)의 타측에 구비된 실외공기공급구(220)를 연결하는 유입통로(200); 상기 몸체부(100)의 내부를 통과하도록 형성되며, 상기 몸체부(100)의 일측에 구비된 실내공기배출구(310)와 상기 몸체부(100)의 타측에 구비된 실내공기흡입구(320)를 연결하는 배출통로(300); 상기 유입통로(200)와 상기 배출통로(300)가 교차하는 지점에 설치되어 열교환이 이루어지는 열교환소자(500); 상기 실외공기흡입구(210)에 설치되어 상기 실외공기흡입구(210)를 개방하거나 차단하는 제1댐퍼(230); 상기 실내공기배출구(310)에 설치되어 상기 실내공기배출구(310)를 개방하거나 차단하는 제2댐퍼(330); 상기 유입통로(200)에 설치되는 급기용송풍기(240); 상기 배출통로(300)에 설치되는 배기용송풍기(340); 상기 유입통로(200)와 상기 배출통로(300)를 구획하는 격벽을 관통하도록 설치되어 상기 유입통로(200)와 상기 배출통로(300)를 연결하거나 차단하는 제3댐퍼(410); 상기 유입통로(200) 또는 상기 배출통로(300)의 내부에 설치되는 열전반도체모듈(420); 및, 상기 제1댐퍼(230), 상기 제2댐퍼(330), 상기 제3댐퍼(410), 상기 급기용송풍기(240) 및 상기 배기용송풍기(340)의 작동을 제어하는 제어모듈(600);을 포함하여 구성된다.
또한 본 발명의 열전반도체모듈(420)은 상기 유입통로(200)와 상기 배출통로(300)를 구획하는 격벽에 설치되어 냉각핀(421)은 유입통로(200)에 위치하고 발열핀(422)은 배출통로(300)에 위치하는 경우도 있다.
본 발명의 구성에 따르면 다음과 같은 기술적 효과가 있다.
첫째, 환기장치와 제습기를 일체형으로 제작하여 제습기를 별도로 설치하는 경우에 비하여 제작 단가를 낮출 수 있고, 별도의 제습기 설치를 위한 시공이 불필요하며, 제습기를 위한 별도의 공간을 마련할 필요가 없다.
둘째, 제어모듈(600)을 통하여 실내환경에 맞추어 환기와 제습을 선택적으로 수행하거나 환기와 제습을 동시에 수행하여 실내환경을 쾌적하게 유지할 수 있다.
셋째, 습도센서(430)와 연동된 자동제어를 통하여 사용자의 편의성을 극대화시킬 수 있다.
넷째, 기존의 제습기는 제습기가 설치된 공간에 한정되어 국부적인 제습만 할 수 있었으나, 본 발명의 경우 실내덕트를 통하여 아파트 각 실 전체의 공기를 제어하는 바, 하나의 장비로 세대 전체의 제습을 제어할 수 있다는 장점이 있다.
도1은 종래의 열회수형 환기장치의 구조를 개략적으로 도시한다.
도2는 본 발명의 구체적 실시예로서 제3댐퍼(410)가 구비되는 경우인데, (a)환기모드로 작동되는 경우, (b)제습모드로 작동되는 경우를 각각 도시한다.
도3은 본 발명의 구체적 실시예로서 제3댐퍼(410)가 구비되는 경우인데, (a) 내지 (d)에 설치 위치의 변경에 따른 다양한 구조가 각각 도시되어 있다.
도4는 본 발명의 구체적 실시예로서 제3댐퍼(410)가 구비되지 않는 경우인데, (a)유입통로(200) 또는 배출통로(300)에 열전반도체모듈(420)이 설치되는 경우이고, (b)유입통로(200)와 배출통로(300)를 구획하는 격벽에 열전반도체모듈(420)이 설치되어 냉각핀(421)은 유입통로(200)에 위치하고 발열핀(422)은 배출통로(300)에 위치하는 경우이다.
도5는 물받이함(440)의 단면 구조를 도시한다.
도6은 제어모듈(600)에 의하여 작동이 제어되는 구성요소들을 도시하는 블록도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 구체적 실시예로서 제3댐퍼(410)가 구비되는 경우인데, (a)환기모드로 작동되는 경우, (b)제습모드로 작동되는 경우를 각각 도시한다.
몸체부(100)는 내부에 공간부가 형성되어 있으며 본 발명의 구성하는 주요 구성요소들이 설치되는 하우징 역할을 한다.
유입통로(200)는 몸체부(100)의 내부를 통과하도록 형성되며, 몸체부(100)의 일측에 구비된 실외공기흡입구(210)와 몸체부(100)의 타측에 구비된 실외공기공급구(220)를 연결하게 되며, 실외에서 유입된 실외공기는 실외공기흡입구(210)와 실외공기공급구(220)를 연결하는 유입통로(200)를 통과하여 실내로 공급된다.
배출통로(300)는 몸체부(100)의 내부를 통과하도록 형성되며, 몸체부(100)의 일측에 구비된 실내공기배출구(310)와 몸체부(100)의 타측에 구비된 실내공기흡입구(320)를 연결하게 되며, 실내의 오염된 공기는 실내공기흡입구(320)와 실내공기배출구(310)를 연결하는 배출통로(300)를 통과하여 실외로 배출된다.
열교환소자(500)는 유입통로(200)와 배출통로(300)가 교차하는 지점에 설치되어 실내로 공급되는 실외공기와 외기로 배출되는 실내공기의 통로가 서로 교차되면서 상호 간에 열교환이 이루어지는데, 열교환소자(500)의 구체적 형상은 일반적인 기술 내용에 해당하는 바 별도의 자세한 도시는 생략한다.
제1댐퍼(230)는 실외공기흡입구(210)에 설치되어 실외공기흡입구(210)를 개방하거나 차단하는데, 제어모듈(600)에 의하여 작동되는 모터에 의하여 자동 개폐가 가능하다.
제2댐퍼(330)는 실내공기배출구(310)에 설치되어 실내공기배출구(310)를 개방하거나 차단하는데, 제어모듈(600)에 의하여 작동되는 모터에 의하여 자동 개폐가 가능하다.
급기용송풍기(240)는 유입통로(200)에 설치되어 실외공기를 흡입하여 실내로 공급하는 동력원 역할을 한다.
도2에는 급기용송풍기(240)가 실외공기공급구(220)와 근접하게 설치되어 있는 것으로 도시되어 있으나 반드시 이러한 위치에 한정되는 것은 아니며, 제1댐퍼(230) 근처에 설치될 수도 있다.
배기용송풍기(340)는 배출통로(300)에 설치되어 오염된 실내공기를 흡입하여 외기로 배출하는 동력원 역할을 한다.
배기용송풍기(340)의 경우도 설치 위치가 도2에 도시된 위치로 한정되는 것이 아님을 물론이다.
제3댐퍼(410)는 유입통로(200)와 배출통로(300)를 구획하는 격벽을 관통하도록 설치되어 유입통로(200)와 배출통로(300)를 연결하거나 차단하는 역할을 한다.
제3댐퍼(410)의 경우도 제어모듈(600)에 의하여 작동되는 모터에 의하여 자동으로 개폐되는데, 제3댐퍼(410)가 열리는 경우 배출통로(300)와 유입통로(200) 사이에 공기의 이동 통로가 형성된다.
열전반도체모듈(420)은 유입통로(200)의 내부에 설치되는데, 경우에 따라서는 배출통로(300)의 내부에 설치될 수도 있다.
열전반도체모듈(420)은 열전반도체와 함께 냉각핀(421)과 발열핀(422)으로 구성되며 전기가 공급되면 냉각핀(421)은 냉각되어 온도가 내려가고 발열핀(422)은 온도가 상승하는 성질이 있다.
제어모듈(600)은 제1댐퍼(230), 제2댐퍼(330), 제3댐퍼(410), 급기용송풍기(240) 및 배기용송풍기(340)의 작동을 제어하는 역할을 하는데, 이러한 제어모듈(600)은 몸체부(100)의 내부나 외부의 일측에 일체형으로 설치될 수도 있고, 몸체부(100)와 분리된 형태로 설치될 수도 있다.
경우에 따라서는 제어모듈(600)을 조작하는 터치스크린이나 터치패트, 또는 선택스위치와 같이 제어모듈(600)을 조작하는 부분만 별도로 분리되어 사용자(거주자)의 사용이 편리한 장소에 설치될 수도 있다.
도6은 이러한 제어모듈(600)에 의하여 작동이 제어되는 구성요소들을 도시하고 있다.
이러한 제어모듈(600)에는 환기모드와 제습모드를 선택하는 기능이 포함되어 있으며 사용자의 편의에 따라 적절한 모드를 선택하여 가동할 수 있다.
또한 제어모듈(600)은 습도센서(430)로부터 전달되는 실내공기의 습도가 미리 설정된 수치를 초과하는 경우 환기모드에서 제습모드로 자동 전환하는 기능도 수행한다.
예를 들어 사용자가 환기모드를 선택하는 경우, 도2(a)에 도시된 바와 같이 제3댐퍼(410)가 닫히고, 열전반도체모듈(420)의 작동은 멈추게 된다.
아울러 제1댐퍼(230) 및 제2댐퍼(330)가 열리고, 급기용송풍기(240) 및 배기용송풍기(340)의 작동이 이루어지면서 실외의 신선한 공기가 실내로 공급되고 실내의 탁한 공기는 외기로 배출되면서 상호 간에 열교환이 이루어지게 된다.
이러한 환기모드를 선택하더라도 급기용송풍기(240)와 배기용송풍기(340)가 상기 가동될 필요는 없으며 미리 설정된 주기에 따라 자동적으로 ON/OFF 작동이 이루어지는 것이 바람직하다.
사용자가 제습모드를 선택하는 경우, 도2(b)에 도시된 바와 같이 제1댐퍼(230) 및 제2댐퍼(330)가 닫히고, 배기용송풍기(340)의 작동이 멈추게 된다.
그 대신 제3댐퍼(410)가 열리고, 열전반도체모듈(420)과 급기용송풍기(240)의 작동이 이루어지게 된다.
따라서 외기의 공급은 차단되고 실내의 공기가 실내공기흡입구(320), 제3댐퍼(410), 열전반도체모듈(420), 급기용송풍기(240) 및 실외공기공급구(220)를 통과하면서 실내로 재순환되는데, 재순환되는 과정에서 실내공기가 열전반도체모듈(420)의 냉각핀(421)에 접촉되어 결로현상(실내공기가 냉각핀에 접촉되어 이슬점온도에 도달하게 되면 물방울이 맺히는 현상)이 발생하게 되고 이로 인하여 응집된 물방울이 냉각핀(421) 표면에 맺히게 된다.
즉 열전반도체모듈(420)의 냉각핀(421)을 통과한 실내공기는 습기가 제거되어 실내로 재순환되어 실내의 습도를 낮출 수 있다(제습효과).
이러한 제습모드를 선택하더라도 열전반도체모듈(420)과 급기용송풍기(240)가 상시 작동될 필요는 없으며 미리 설정된 시간이나 주기에 맞추어 작동이 이루어지도록 함이 바람직하다.
도6에 도시된 바와 같이 실내공기의 습도를 감지하여 제어모듈(600)로 전달하는 습도센서(430)가 더 구비될 수도 있는데, 이런 경우 제어모듈(600)은 습도센서(430)로부터 전달되는 실내공기의 습도가 미리 설정된 수치를 초과하는 경우 환기모드에서 제습모드로 자동 전환하게 된다.
또한 실내의 습도가 미리 설정된 수치 이하로 떨어지게 되면 제습모드에서 환기모드로 자동 전환하도록 할 수도 있다.
도5는 물받이함(440)의 단면 구조를 도시하는데, 열전반도체모듈(420)의 하부의 몸체부(100)에 탈부착 가능하게 결합되고 열전반도체모듈(420)의 냉각핀(421)에서 결로현상으로 응집되어 흘러내리는 물방울을 일시 저장하는 역할을 한다.
경우에 따라서는 물받이함(440)에 별도의 드레인밸브와 배관을 구비하여 지속적인 배수가 이루어지도록 할 수도 있다.
도3은 본 발명의 구체적 실시예로서 제3댐퍼(410)가 구비되는 경우인데, (a) 내지 (d)에 설치 위치의 변경에 따른 다양한 구조가 각각 도시되어 있으며, 열전반도체모듈(420)은 1개만 설치될 수도 있으나 도3에 도시된 바와 같이 2개 가 설치될 수도 있고, 도면에 별도로 도시하지 않았으나 3개 이상이 설치될 수도 있다.
도4는 본 발명의 구체적 실시예로서 제3댐퍼(410)가 구비되지 않는 경우인데, (a)유입통로(200) 또는 배출통로(300)에 열전반도체모듈(420)이 설치되는 경우이고, (b)유입통로(200)와 배출통로(300)를 구획하는 격벽에 열전반도체모듈(420)이 설치되어 냉각핀(421)은 유입통로(200)에 위치하고 발열핀(422)은 배출통로(300)에 위치하는 경우이다.
도4(a)의 경우 3개의 열전반도체모듈(420)이 사용된 것으로 도시되어 있는데, 1개 또는 2개의 열전반도체모듈(420)만 사용될 수도 있다.
도4(a)의 경우 제1댐퍼(230)와 제2댐퍼(330)가 열리고 급기용송풍기(240)와 배기용송풍기(340)도 모두 작동되는 상태가 되어야 제습이 이루어질 수 있다.
즉 환기모드와 제습모드의 차이점은 단지 열전반도체모듈(420)의 작동 여부이다.
다시 말하면 제습모드에서는 열전반도체모듈(420)이 작동되어야 하고 일반적인 환기모드에서는 열전반도체모듈(420)이 작동되지 않아야 한다.
도4(b)의 경우 열전반도체모듈(420)이 유입통로(200)와 배출통로(300)를 구획하는 격벽에 설치되되 냉각핀(421)은 유입통로(200)에 위치하고 발열핀(422)은 배출통로(300)에 위치하게 된다.
이 경우에도 열전반도체모듈(420)의 설치 갯수는 반드시 4개일 필요가 없으며 적정 수량만 설치할 수도 있다.
이 경우에도 제1댐퍼(230), 제2댐퍼(330), 급기용송풍기(240) 및 배기용송풍기(340)가 모두 작동되는 상태가 되어야 제습이 이루어질 수 있으며, 환기모드와 제습모드의 차이점은 단지 열전반도체모듈(420)의 작동 여부밖에 없다.
열전반도체모듈(420)이 작동하는 경우 실내로 공급되는 실외공기가 열전반도체모듈(420)의 냉각핀(421)에 접촉되어 결로현상이 생기게 되어 제습된 공기를 실내로 공급할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체절 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
100:몸체부
200:유입통로
210:실외공기흡입구
220:실외공기공급구
230:제1댐퍼
240:급기용송풍기
300:배출통로
310:실내공기배출구
320:실내공기흡입구
330:제2댐퍼
340:배기용송풍기
410:제3댐퍼
420:열전반도체모듈
421:냉각핀
422:발열핀
430:습도센서
440:물받이함
500:열교환소자
600:제어모듈

Claims (5)

  1. 실내외 공기를 유동시키는 환기장치에 관한 것으로서,
    내부에 공간부가 형성되는 몸체부(100);
    상기 몸체부(100)의 내부를 통과하도록 형성되며, 상기 몸체부(100)의 일측에 구비된 실외공기흡입구(210)와 상기 몸체부(100)의 타측에 구비된 실외공기공급구(220)를 연결하는 유입통로(200);
    상기 몸체부(100)의 내부를 통과하도록 형성되며, 상기 몸체부(100)의 일측에 구비된 실내공기배출구(310)와 상기 몸체부(100)의 타측에 구비된 실내공기흡입구(320)를 연결하는 배출통로(300);
    상기 유입통로(200)와 상기 배출통로(300)가 교차하는 지점에 설치되어 열교환이 이루어지는 열교환소자(500);
    상기 실외공기흡입구(210)에 설치되어 상기 실외공기흡입구(210)를 개방하거나 차단하는 제1댐퍼(230);
    상기 실내공기배출구(310)에 설치되어 상기 실내공기배출구(310)를 개방하거나 차단하는 제2댐퍼(330);
    상기 유입통로(200)에 설치되는 급기용송풍기(240);
    상기 배출통로(300)에 설치되는 배기용송풍기(340);
    상기 유입통로(200)와 상기 배출통로(300)를 구획하는 격벽을 관통하도록 설치되어 상기 유입통로(200)와 상기 배출통로(300)를 연결하거나 차단하는 제3댐퍼(410);
    상기 유입통로(200) 또는 상기 배출통로(300)의 내부에 설치되는 열전반도체모듈(420); 및,
    상기 제1댐퍼(230), 상기 제2댐퍼(330), 상기 제3댐퍼(410), 상기 급기용송풍기(240) 및 상기 배기용송풍기(340)의 작동을 제어하는 제어모듈(600);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 제습기능이 구비된 열회수형 환기장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제어모듈(600)에는 환기모드와 제습모드를 선택하는 기능이 포함되어 있으며,
    사용자가 환기모드를 선택하는 경우,
    상기 제3댐퍼(410)가 닫히고, 상기 열전반도체모듈(420)의 작동이 멈추고, 상기 제1댐퍼(230) 및 상기 제2댐퍼(330)가 열리고, 상기 급기용송풍기(240) 및 상기 배기용송풍기(340)의 작동이 이루어지며,
    사용자가 제습모드를 선택하는 경우,
    상기 제1댐퍼(230) 및 상기 제2댐퍼(330)가 닫히고, 상기 배기용송풍기(340)의 작동이 멈추고, 상기 제3댐퍼(410)가 열리고, 상기 열전반도체모듈(420)과 상기 급기용송풍기(240)의 작동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 제습기능이 구비된 열회수형 환기장치.
  3. 제2항에서,
    실내공기의 습도를 감지하여 상기 제어모듈(600)로 전달하는 습도센서(430);
    가 더 포함되고,
    상기 제어모듈(600)은 상기 습도센서(430)로부터 전달되는 실내공기의 습도가 미리 설정된 수치를 초과하는 경우 환기모드에서 제습모드로 자동 전환되는 것을 특징으로 하는 제습기능이 구비된 열회수형 환기장치.
  4. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 열전반도체모듈(420)의 하부의 상기 몸체부(100)에 탈부착 가능하게 결합되고 상기 열전반도체모듈(420)의 냉각핀(421)에서 결로현상으로 응집되어 흘러내리는 물방울을 일시 저장하는 물받이함(440);
    이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 제습기능이 구비된 열회수형 환기장치.
  5. 실내외 공기를 유동시키는 환기장치에 관한 것으로서,
    내부에 공간부가 형성되는 몸체부(100);
    상기 몸체부(100)의 내부를 통과하도록 형성되며, 상기 몸체부(100)의 일측에 구비된 실외공기흡입구(210)와 상기 몸체부(100)의 타측에 구비된 실외공기공급구(220)를 연결하는 유입통로(200);
    상기 몸체부(100)의 내부를 통과하도록 형성되며, 상기 몸체부(100)의 일측에 구비된 실내공기배출구(310)와 상기 몸체부(100)의 타측에 구비된 실내공기흡입구(320)를 연결하는 배출통로(300);
    상기 유입통로(200)와 상기 배출통로(300)가 교차하는 지점에 설치되어 열교환이 이루어지는 열교환소자(500);
    상기 실외공기흡입구(210)에 설치되어 상기 실외공기흡입구(210)를 개방하거나 차단하는 제1댐퍼(230);
    상기 실내공기배출구(310)에 설치되어 상기 실내공기배출구(310)를 개방하거나 차단하는 제2댐퍼(330);
    상기 유입통로(200)에 설치되는 급기용송풍기(240);
    상기 배출통로(300)에 설치되는 배기용송풍기(340);
    상기 유입통로(200)와 상기 배출통로(300)를 구획하는 격벽에 설치되되 냉각핀(421)은 유입통로(200)에 위치하고 발열핀(422)은 배출통로(300)에 위치하는 열전반도체모듈(420);
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