KR101559899B1

KR101559899B1 - 온수 생성 장치를 구비한 에어컨

Info

Publication number: KR101559899B1
Application number: KR1020140143697A
Authority: KR
Inventors: 유병찬
Original assignee: 유병찬
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2015-10-19

Abstract

본 발명은 온수 생성 장치를 구비한 에어컨에 관한 것으로, 전류 통전에 의해 냉각 작용하는 냉각부 및 발열 작용하는 방열부를 구비한 열전소자; 상기 열전소자의 냉각부에 연결되며, 상기 냉각부로부터 생성되는 냉기를 외부로 방출시키는 냉각순환수단; 상기 열전소자의 방열부에 연결되며, 상기 방열부에 대한 열교환작용 동시에 온수를 생성하는 온수생성 순환수단; 상기 온수생성 순환수단에 연결되며 상기 방열부의 열교환 작용에 필요한 원수를 공급함과 아울러 외부로부터 원수를 공급받아 저장하는 원수 저장조; 및 상기 원수 저장조로부터 온수를 공급받아 저장한 후 이를 사용처에 공급하는 온수 보관조를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 열전소자의 냉각부가 냉각작용시 그 반편에서 열기를 방출시키는 방열부에 대한 열교환작용을 수행하여 열기의 발생을 상쇄시켜 냉방효율을 한층 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 방열부의 열기를 이용하여 별도의 보일러 작동 없이 온수를 원활하게 제공할 수는 효과가 있다.

Description

온수 생성 장치를 구비한 에어컨{AIR CONDITIONER HAVING HOT WATER APPARATUS}

본 발명은 온수 생성 장치를 구비한 에어컨에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전소자의 냉각 작용효율을 한층 향상시킴과 동시에 열전소자의 방열부로부터 온수를 생성할 수 있도록 냉방작용과 온수공급을 함께 구현할 수 있는 온수 생성 장치를 구비한 에어컨에 관한 것이다.

일반적인 에어컨 시스템은 순환하는 냉매가 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 통과하면서 주위와 열교환 작용을 수행함으로서 차가운 공기를 인입시키기 위한 장치이다.

이러한 종래의 에어컨 시스템은 인위적으로 냉매를 순환시키는 구조를 가지고 있기 때문에 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기가 필요하게 되고, 압축에서 소음이 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 냉매에서 발생하는 고온의 열을 실외로 배출하는 실외기가 연결되는 구조를 가지고 있기 때문에 이동이 자유롭지 못하고, 전기에너지를 이용하여 시스템을 이루는 각 장치를 동작시키기 때문에 전기를 많이 소모하는 문제점이 있었다.

또한, 에어컨을 순환하는 냉매는 대기 환경 오염시키는 문제점을 가지고 있다.

최근에는, 설치가 간단하며 소음 및 소요전기를 획기적으로 절감하고 환경친화적인 새로운 냉방장치의 개발 필요성이 대두 되었으며, 이와 같은 개발 필요성의 일환으로 펠티어(peltier) 효과를 이용한 열전소자 즉, 두 개의 도체를 접합시키고 여기에 전류를 통과시키면 도체의 접합부에서 각각 냉각 및 방열작용이 나타나는 구성의 열전소자를 이용한 냉각장치가 개발되고 있다.

그러나, 열전소자를 이용한 종래기술에 따른 에어컨의 경우, 냉기를 발생시키는 열전소자의 냉각부가 냉각작용을 수행하더라도 그 반편에서 열기를 방출시키는 방열부로 인해 냉각효과가 크기 줄어드는 문제점이 있었다.

한국공개특허공보 제2001-0047243호(2001.06.15)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발명의 목적은 열전소자의 냉각 작용효율을 한층 향상시킴과 동시에 열전소자의 방열부로부터 온수를 생성할 수 있도록 냉방작용과 온수공급을 함께 구현할 수 있는 온수 생성 장치를 구비한 에어컨에 관한 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 온수 생성 장치를 구비한 에어컨은, 전류 통전에 의해 냉각 작용하는 냉각부 및 발열 작용하는 방열부를 구비한 열전소자; 상기 열전소자의 냉각부에 연결되며, 상기 냉각부로부터 생성되는 냉기를 외부로 방출시키는 냉각순환수단; 상기 열전소자의 방열부에 연결되며, 상기 방열부에 대한 열교환작용 동시에 온수를 생성하는 온수생성 순환수단; 상기 온수생성 순환수단에 연결되며 상기 방열부의 열교환 작용에 필요한 원수를 공급함과 아울러 외부로부터 원수를 공급받아 저장하는 원수 저장조; 및 상기 원수 저장조로부터 온수를 공급받아 저장한 후 이를 사용처에 공급하는 온수 보관조를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 온수생성 순환수단은 상기 방열부와 면접하는 상태로 접촉하는 온수 열교환부와, 상기 온수 열교환부로부터 이격 설치되는 온수 라디에이터와, 상기 온수 열교환부와 온수 라디에이터 사이를 순환 가능하게 연결하는 온수 순환라인과, 상기 온수 순환라인에 설치되어 온수의 순환 이동을 안내하는 온수 순환펌프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 냉각순환수단은 상기 냉각부와 면접하는 상태로 접촉하는 냉기 열교환부와, 상기 냉기 열교환부로부터 이격 설치되며 냉기를 방출하는 냉기 라디에이터와, 상기 냉기 열교환부와 냉기 라디에이터 사이를 순환 가능하게 연결하는 냉기 순환라인과, 상기 냉기 순환라인에 설치되어 냉각수의 순환 이동을 안내하는 냉각수 순환펌프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 원수 저장조 및 온수 보관조 사이를 연결하며, 상기 온수 보관조의 저장된 온수의 온도가 낮을 경우, 온수를 다시 상기 원수 저장조 쪽으로 재공급하기 위한 바이패스라인을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 원수 저장조 및 온수 보관조에는 내부에 저장된 온수의 온도를 체크하는 온도센서가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 열전소자는 냉기 및 온수의 생성효율을 높일 수 있도록 병렬배치되는 복수의 구성으로 설치가 이루어지며, 상기 온수생성 순환수단의 온수 열교환부와 상기 냉각순환수단의 냉기 열교환부를 연결하는 온수 순환라인 및 냉각 순환라인의 단부는 상기 복수의 열전소자에 대응하도록 복수의 분기부가 형성된 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 상기 열전소자의 방열부에 연결되며, 상기 방열부에 대하여 열교환작용과 동시에 온수를 생성하는 온수생성 순환수단, 원수 저장조 및 온수 보관조을 각각 구성함으로써, 상기 열전소자의 냉각부가 냉각작용시 그 반편에서 열기를 방출시키는 방열부에 대한 열교환작용을 수행하여 열기의 발생을 상쇄시켜 냉방효율을 한층 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 방열부의 열기를 이용하여 별도의 보일러 작동 없이 온수를 원활하게 제공할 수는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온수 생성 장치를 구비한 에어컨 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 열전소자의 복수 구성 및 온수 순환라인과 냉각 순환라인의 분기부 구조를 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 온수 생성 장치를 구비한 에어컨은 전류 통전에 의해 냉각 작용하는 냉각부(110) 및 발열 작용하는 방열부(120)를 구비한 열전소자(100)와, 상기 열전소자(100)의 냉각부(110)에 연결되며 상기 냉각부(110)로부터 생성되는 냉기를 외부로 방출시키는 냉각순환수단(200)과, 상기 열전소자(100)의 방열부(120)에 연결되며 상기 방열부(120)에 대한 열교환작용과 동시에 온수를 생성하는 온수생성 순환수단(300)과, 상기 온수생성 순환수단(300)에 연결되며 상기 방열부(120)의 열교환 작용에 필요한 원수를 공급함과 아울러 외부로부터 원수를 공급받아 저장하는 원수 저장조(400)와, 상기 원수 저장조(400)로부터 온수를 공급받아 저장한 후 이를 사용처에 공급하는 온수 보관조(500)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 열전소자(100)는 서로 다른 N형과 P형으로 된 반도체소자로 구성된 모듈로써, 직류전류를 흘려주면 펠티어(peltier) 효과에 의하여 냉각 작용하는 냉각부(110) 및 발열 작용하는 방열부(120)를 이용하여 온도를 제어하는 열전냉각방식이다.

상기 열전냉각방식은 냉매 순환 냉각방식과는 달리 기계적인 작동부분이 필요 없고 환경문제를 야기시키지 않는 냉각방식으로, 상기 열전소자(100)에 직류전류를 가해주면 네가티브(-)로 대전된 금속과 반도체의 접점에서는 주위로부터 열에너지를 흡수한 전자가 열전소자 내부로 이동하여 흡열이 일어나며, 포지티브(+)로 대전된 접점에서는 전자의 열에너지 방출에 의해서 발열이 일어나게 되는데 이를 펠티어 효과라고 한다.

이러한 펠티어효과를 이용한 열전소자(100)는 전류의 크기와 방향에 의하여 흡열과 발열의 양과 방향조절이 가능하고, 기계적으로 작동하는 부분이 없어 설치위치나 방향이 그 동작에 영향을 미치지 않는다는 장점에 때문에 냉각이나 가열장치를 만드는데 널리 사용되고 있다.

즉, 열전소자는 소형냉장고, 차량용 냉/온장고, 항온항습기, 제습기, 곡물보관고, 화장품보관고, 의료용 항온기, 책상용 소형 에어컨 및 커피 자판기 등 다양한 분야에서 사용이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 상기 열전소자(100)는 냉기 및 온수의 생성효율을 한층 높일 수 있도록 병렬배치되는 복수의 구성으로 설치할 수 있다(도 2참조).

한편, 상기 냉각순환수단(200)은 상기 열전소자(100)의 냉각부(110)에 연결되는 것으로, 상기 냉각부(110)로부터 생성되는 냉기를 외부로 방출시킬 수 있도록 안내하는 역할을 수행한다.

구체적으로, 상기 냉각순환수단(200)은 상기 냉각부(110)와 면접하는 상태로 접촉하는 냉기 열교환부(210)와, 상기 냉기 열교환부(210)로부터 이격 설치되며 냉기를 방출하는 냉기 라디에이터(220)와, 상기 냉기 열교환부(210)와 냉기 라디에이터(220) 사이를 순환 가능하게 연결하는 냉기 순환라인(230)과, 상기 냉기 순환라인(230)에 설치되어 냉각수의 순환 이동을 안내하는 냉각수 순환펌프(240)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 냉각순환수단(200)은 열전소자(100)의 냉각부(110)로부터 냉열을 흡입하여 상기 냉기 열교환부(210)의 냉각수(부동액)를 냉각시키고, 상기 냉각수는 냉각 순환라인(230)을 따라 이동하는 과정에서 상기 냉기 라디에이터(220)에서 냉기를 외부로 방출 후 다시 냉기 열교환부(210)로 이동하는 일련의 순환과정을 반복하여 실내를 냉방시키는 에어컨 역할을 수행한다.

그리고, 상기 냉기 라디에이터(220)에는 냉기의 방출효율을 높일 수 있는 냉기 송풍팬(221)을 추가적으로 설치하는 것이 좋다.

또한, 상기 온수생성 순환수단(300)은 상기 열전소자(100)의 방열부(120)에 연결되는 것으로, 상기 방열부(120)에 대한 열교환작용과 동시에 온수를 생성하는 역할을 수행한다.

이러한 상기 온수생성 순환수단(300)은 상기 냉각순환수단(200)을 통한 실내 냉방작용이 한층 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 방열부(120)에서 발생하는 열기를 줄임과 동시에 방열부(120)의 열기를 활용하여 온수를 제공할 수 있는 기능을 제공한다.

구체적으로, 상기 온수생성 순환수단(300)은 상기 방열부(120)와 면접하는 상태로 접촉하는 온수 열교환부(310)와, 상기 온수 열교환부(310)로부터 이격 설치되는 온수 라디에이터(320)와, 상기 온수 열교환부(310)와 온수 라디에이터(320) 사이를 순환 가능하게 연결하는 온수 순환라인(330)과, 상기 온수 순환라인(330)에 설치되어 온수의 순환 이동을 안내하는 온수 순환펌프(340)를 포함하여 구성된다.

상기 온수생성 순환수단(300)은 열전소자(100)의 방열부(120)로부터 방출되는 열기를 흡입하여 상기 온수 열교환부(310)가 원수(수돗물)를 가열시키고, 가열된 원수는 온수로 변환하여 상기 온수 순환라인(330)을 따라 이동하는 과정에서 상기 온수 라디에이터(320)에 의해 온도가 낮아진 상태에서 후술할 원수 저장조(400)로 이동 후 다시 온수 열교환부(310)로 이동하는 일련의 순환과정을 반복하여 온수를 생성하는 역할을 수행한다.

아울러, 상기 온수생성 순환수단(300)의 온수 열교환부(310)와 상기 냉각순환수단(200)의 냉기 열교환부(210)를 연결하는 온수 순환라인(330) 및 냉각 순환라인(230)의 단부는 상기 열전소자(100)가 복수로 구성될 경우, 그 수에 대응할 수 있도록 복수의 분기부(230a,330a)를 가지는 구조로 형성이 이루어진다.

한편, 상기 원수 저장조(400)는 상기 온수생성 순환수단(300)에 연결되는 것으로, 상기 방열부(120)의 열교환 작용에 필요한 원수를 공급함과 아울러 외부로부터 원수를 공급받아 저장하는 역할을 수행한다.

상기 원수 저장조(400)의 일측에는 상기 온수 순환라인(330)과 연통하는 제1 결합구(401)가 형성되며, 타측에는 상기 원수를 공급받기 위한 원수라인(L)과 연통하는 제2 결합구(402)가 형성된다.

그리고, 상기 원수라인(L)에는 원수의 유입를 개폐단속할 수 있도록 솔레노이드밸브(LV)가 설치된다.

또한, 상기 온수 보관조(500)는 상기 원수 저장조(400)와 연결되는 것으로, 상기 원수 저장조(400)로부터 온수를 공급받아 저장한 후 이를 사용처에 공급할 수 있도록 온수를 보관하는 역할을 수행한다.

아울러, 상기 원수 저장조(400) 및 온수 보관조(500)에는 내부에 저장된 온수의 온도를 체크하는 온도센서(410,510)가 각각 설치된다.

또한, 상기 원수 저장조(400) 및 온수 보관조(500) 사이에는 상기 온수 보관조(500)의 저장된 온수의 온도가 낮을 경우, 온수를 다시 상기 원수 저장조(400) 쪽으로 재공급하기 위한 바이패스라인(520)을 추가적으로 더 포함한다.

물론, 상기 바이패스라인(520)에는 온수를 강제 순환이동시키기 위한 순환펌프(521)가 설치되는 것은 당연하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 냉매 발생을 위해 고온의 열기를 발생시키는 실외기 구성을 생략할 수 있으며, 병원, 노인요양원, 온수를 자주 사용하는 펜션 등의 숙박업소에서 여름철 냉방시 온수를 추가적으로 제공할 수 있으므로 온수 생성을 위해 보일러를 별도로 작동시킬 필요가 없으므로 그에 따른 에너지가 낭비되는 것을 줄일 수 있는 장점이 있다.

이상, 본 발명의 설명은 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 열전소자
110 : 냉각부
120 : 방열부
200 : 냉각순환수단
300 : 온수생성 순환수단
310 : 온수 열교환부
320 : 온수 라디에이터
330 : 온수 순환라인
340 : 온수 순환펌프
400 : 원수 저장조
500 : 온수 보관조
520 : 바이패스라인

Claims

전류 통전에 의해 냉각 작용하는 냉각부 및 발열 작용하는 방열부를 구비한 열전소자;
상기 열전소자의 냉각부에 연결되며, 상기 냉각부로부터 생성되는 냉기를 외부로 방출시키는 냉각순환수단;
상기 열전소자의 방열부에 연결되며, 상기 방열부에 대한 열교환작용 동시에 온수를 생성하는 온수생성 순환수단;
상기 온수생성 순환수단에 연결되며 상기 방열부의 열교환 작용에 필요한 원수를 공급함과 아울러 외부로부터 원수를 공급받아 저장하는 원수 저장조; 및,
상기 원수 저장조로부터 온수를 공급받아 저장한 후 이를 사용처에 공급하는 온수 보관조를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온수 생성 장치를 구비한 에어컨.
제1항에 있어서,
상기 온수생성 순환수단은,
상기 방열부와 면접하는 상태로 접촉하는 온수 열교환부와,
상기 온수 열교환부로부터 이격 설치되는 온수 라디에이터와,
상기 온수 열교환부와 온수 라디에이터 사이를 순환 가능하게 연결하는 온수 순환라인과,
상기 온수 순환라인에 설치되어 온수의 순환 이동을 안내하는 온수 순환펌프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온수 생성 장치를 구비한 에어컨.
제1항에 있어서,
상기 냉각순환수단은,
상기 냉각부와 면접하는 상태로 접촉하는 냉기 열교환부와,
상기 냉기 열교환부로부터 이격 설치되며 냉기를 방출하는 냉기 라디에이터와,
상기 냉기 열교환부와 냉기 라디에이터 사이를 순환 가능하게 연결하는 냉기 순환라인과,
상기 냉기 순환라인에 설치되어 냉각수의 순환 이동을 안내하는 냉각수 순환펌프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온수 생성 장치를 구비한 에어컨.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원수 저장조 및 온수 보관조 사이를 연결하며, 상기 온수 보관조의 저장된 온수의 온도가 낮을 경우, 온수를 다시 상기 원수 저장조 쪽으로 재공급하기 위한 바이패스라인을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온수 생성 장치를 구비한 에어컨.
제4항에 있어서,
상기 원수 저장조 및 온수 보관조에는 내부에 저장된 온수의 온도를 체크하는 온도센서가 설치된 것을 특징으로 하는 온수 생성 장치를 구비한 에어컨.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열전소자는 냉기 및 온수의 생성효율을 높일 수 있도록 병렬배치되는 복수의 구성으로 설치가 이루어지며,
상기 온수생성 순환수단의 온수 열교환부와 상기 냉각순환수단의 냉기 열교환부를 연결하는 온수 순환라인 및 냉각 순환라인의 단부는 상기 복수의 열전소자에 대응하도록 복수의 분기부가 형성된 것을 특징으로 하는 온수 생성 장치를 구비한 에어컨.